(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平ベルトから成る張力帯に係合されて該張力帯と共に高負荷伝動Ｖベルトを構成する補強材が樹脂材内に埋設されて成り、側面がプーリ溝面に接触され、
上記補強材が、ベルト初期使用状態では、熱処理により最高強度に達する手前の亜時効状態とされている高負荷伝動Ｖベルト用ブロックを製造する方法であって、
上記補強材となる素材を溶体化処理後に冷間圧延し、
該冷間圧延された素材が、ベルト初期使用状態で亜時効状態になる自然時効を行い、
該自然時効された素材を補強材に形状加工した後、該補強材を樹脂材内に埋め込むようにブロックに成形することを特徴とする高負荷伝動Ｖベルト用ブロックの製造方法。
【請求項２】
平ベルトから成る張力帯に係合されて該張力帯と共に高負荷伝動Ｖベルトを構成する補強材が樹脂材内に埋設されて成り、側面がプーリ溝面に接触され、
上記補強材が、ベルト初期使用状態では、熱処理により最高強度に達する手前の亜時効状態とされている高負荷伝動Ｖベルト用ブロックを製造する方法であって、
上記補強材となる素材を溶体化処理後に冷間圧延し、
該冷間圧延された素材を自然時効し、
該自然時効された素材を補強材に形状加工し、
該形状加工された補強材を、ベルト初期使用状態で亜時効状態に収まるように熱処理し、
該熱処理した補強材を樹脂材内に埋め込むようにブロックに成形することを特徴とする高負荷伝動Ｖベルト用ブロックの製造方法。
【請求項３】
平ベルトから成る張力帯に係合されて該張力帯と共に高負荷伝動Ｖベルトを構成する補強材が樹脂材内に埋設されて成り、側面がプーリ溝面に接触され、
上記補強材がJIS規格における合金番号２０２４のアルミニウム合金でかつベルト初期使用状態では、熱処理により最高強度に達する手前の亜時効状態とされている高負荷伝動Ｖベルト用ブロックの製造方法であって、
上記補強材となる素材を溶体化処理後に冷間圧延し、
該冷間圧延された素材を、ベルト初期使用状態で亜時効状態になる自然時効を行ってJIS規格における質別記号Ｔ３６１の素材とし、
上記Ｔ３６１の素材を補強材に形状加工した後、該補強材を樹脂材内に埋め込むようにブロックに成形することを特徴とする高負荷伝動Ｖベルト用ブロックの製造方法。
【請求項４】
平ベルトから成る張力帯に係合されて該張力帯と共に高負荷伝動Ｖベルトを構成する補強材が樹脂材内に埋設されて成り、側面がプーリ溝面に接触され、
上記補強材がJIS規格における合金番号２０２４のアルミニウム合金でかつベルト初期使用状態では、熱処理により最高強度に達する手前の亜時効状態とされている高負荷伝動Ｖベルト用ブロックの製造方法において、
上記補強材となる素材を溶体化処理後に冷間圧延し、
該冷間圧延された素材を、自然時効を行ってJIS規格における質別記号Ｔ３６１の素材とし、
上記Ｔ３６１の素材を補強材に形状加工し、
該形状加工された補強材を、ベルト初期使用状態で亜時効状態に収まるように熱処理し、
該熱処理した補強材を樹脂材内に埋め込むようにブロックに成形することを特徴とする高負荷伝動Ｖベルト用ブロックの製造方法。
【請求項５】
請求項１又は２において、
補強材は、銅を１〜５％、マグネシウムを０．２〜１．８％、亜鉛を０．１〜６．１％それぞれ含有するアルミニウム合金であることを特徴とする高負荷伝動Ｖベルト用ブロックの製造方法。
【請求項６】
請求項１又は２において、
補強材は、ベルト初期使用状態における導電率が２９〜３７％IACSのアルミ合金であることを特徴とする高負荷伝動Ｖベルト用ブロックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用による強度低下を防止できる高負荷伝動Ｖベルト用ブロックの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンバインやトラクタ等の農業用機械及び自動車等の変速装置として、変速時の操作性の向上や燃費の改善等を図る観点から、ベルト式無段変速装置の開発が進められている。このベルト式無段変速装置は、駆動軸及び従動軸の各々に溝間隔が可変なプーリを取り付けるとともに、この２個のプーリ間にＶベルトを巻き掛け、上記各プーリの溝間隔を調整して回転ピッチを変化させることで無段階に変速するように構成されている。
【０００３】
このようなＶベルトとして、例えば、特開２０００−１２０７７９号公報に開示されているように、エンドレスの一対のゴム製張力帯と、ベルト幅方向両側部に上記各張力帯を嵌合する嵌合溝及びプーリのベルト溝側部と接触する接触部を有する多数のブロックとで構成され、上記各張力帯の上下面に形成された凹溝と各ブロックの嵌合溝の上下面に形成された凸部とを互いに係合させることにより、各ブロックが両張力帯に係止されてベルト長手方向全長に亘って所定ピッチで並設されたいわゆるブロックＶベルトと呼ばれる高負荷伝動Ｖベルトが知られている。
【０００４】
この種のＶベルトは、プーリの側圧を各ブロックで受けるとともに、動力伝達を張力帯で行うようになされており、従来のゴムＶベルトに比べて屈曲性が良く、高側圧に耐え得るようにすることが可能であり、また、金属Ｖベルトに比べて軽量化が図れて潤滑が不要になるとともに、騒音が少ない等の多くの利点を有している。
【０００５】
上記各ブロックとして、アルミニウム合金製の補強材の少なくともベルト幅方向両側部（プーリのベルト溝側部と接触する箇所である接触部）と張力帯の嵌合部とがフェノール系複合材料等の樹脂で被覆されたタイプのものも採用されている。
【０００６】
一般に、このタイプのブロックを製造する要領は、まず、素材形成工程でアルミニウム合金製の溶融金属を金型に流し込んで金属素材を形成する。次いで、溶体化処理工程で上記金属素材を溶体化処理した後、焼入れ工程及び圧延工程を経て板状に成形する。
【０００７】
その後、人工時効処理工程で冷間圧延後の板状金属素材に対し人工時効処理を行う。一般には、この人工時効処理条件は、図９に示すように、アルミニウム合金製の金属素材に対する熱処理（人工時効）時間と引張強度との関係に基づいて決められている。つまり、上記熱処理された金属素材は、人工時効条件によって、引張強度が熱処理時間の増加に伴って増大する亜時効状態（図中Ａ）、引張強度が最高強度付近にある飽和時効状態（図中Ｂ）、又は引張強度が熱処理時間の増加に伴って低減する過時効状態（図中Ｃ）とに分類される。一般に、この人工時効は、金属素材が飽和時効状態になるように、例えば、１９０℃×１０ｈｒで行われる。飽和時効状態とは、冷間圧延後の人工時効処理により、アルミニウムの過飽和な銅が銅アルミ金属間化合物となって析出し、均一に分散された状態で安定して最高強度に至った状態である。
【０００８】
しかる後、冷却工程を経た上記人工時効処理後の板状金属素材を打抜きプレス成形工程で打抜きプレス成形して補強材を成形する。
【０００９】
さらに、バレル研磨工程で上記成形された補強材を研磨した後、洗浄工程及び接着処理工程を経た補強材をブロック成形工程で金型のキャビティにセットしてこのキャビティに樹脂を射出又は圧入して充填し、補強材の少なくともベルト幅方向両側部及び張力帯の嵌合部を樹脂によって被覆して、樹脂層が補強材表面に一体に積層されたブロックを成形する。その後、アニーリング処理工程で上記ブロックの樹脂層をアニーリング処理した後、冷却工程を経て一連の作業を終了する。このアニーリング処理条件は、ブロックの樹脂層の比耐摩性を考慮して、例えば、１７０℃×２ｈｒとされる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記ブロックの補強材は、圧延工程後の人工時効処理によって飽和時効状態にあるために、高負荷状態でのベルト走行を行うと、このベルト走行によって発生する熱を受けて、補強材が過時効状態に移行することがある。そして、このように過時効状態に移行すると、補強材の強度が低下することとなり、やがては早期に補強材が破断してベルト寿命が短くなるという問題が生ずる。
【００１１】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、高負荷伝動Ｖベルト用ブロックの熱処理に所定の改良を加えることにより、使用による強度低下を防止することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高負荷伝動Ｖベルト用ブロックの補強材が、ベルト初期使用状態で亜時効状態になるようにしたものである。
【００１３】
具体的に、第１の解決手段は、平ベルトから成る張力帯に係合されて該張力帯と共に高負荷伝動Ｖベルトを構成する補強材が樹脂材内に埋設されて成り、側面がプーリ溝面に接触され、上記補強材が、ベルト初期使用状態では、熱処理により最高強度に達する手前の亜時効状態とされている高負荷伝動Ｖベルト用ブロックを製造する方法であって、上記補強材となる素材を溶体化処理後に冷間圧延し、該冷間圧延された素材が、ベルト初期使用状態で亜時効状態になる自然時効を行い、該自然時効された素材を補強材に形状加工した後、該補強材を樹脂材内に埋め込むようにブロックに成形する。
【００１４】
また、第２の解決手段は、平ベルトから成る張力帯に係合されて該張力帯と共に高負荷伝動Ｖベルトを構成する補強材が樹脂材内に埋設されて成り、側面がプーリ溝面に接触され、上記補強材が、ベルト初期使用状態では、熱処理により最高強度に達する手前の亜時効状態とされている高負荷伝動Ｖベルト用ブロックを製造する方法を前提として、上記補強材となる素材を溶体化処理後に冷間圧延し、該冷間圧延された素材を自然時効し、該自然時効された素材を補強材に形状加工し、該形状加工された補強材を、ベルト初期使用状態で亜時効状態に収まるように熱処理し、該熱処理した補強材を樹脂材内に埋め込むようにブロックに成形する。
【００１５】
また、第３の解決手段は、平ベルトから成る張力帯に係合されて該張力帯と共に高負荷伝動Ｖベルトを構成する補強材が樹脂材内に埋設されて成り、側面がプーリ溝面に接触され、上記補強材がJIS規格における合金番号２０２４のアルミニウム合金でかつベルト初期使用状態では、熱処理により最高強度に達する手前の亜時効状態とされている高負荷伝動Ｖベルト用ブロックを製造する方法を前提として、上記補強材となる素材を溶体化処理後に冷間圧延し、該冷間圧延された素材を、ベルト初期使用状態で亜時効状態になる自然時効を行ってJIS規格における質別記号Ｔ３６１の素材とし、上記Ｔ３６１の素材を補強材に形状加工した後、該補強材を樹脂材内に埋め込むようにブロックに成形する。
【００１６】
また、第４の解決手段は、平ベルトから成る張力帯に係合されて該張力帯と共に高負荷伝動Ｖベルトを構成する補強材が樹脂材内に埋設されて成り、側面がプーリ溝面に接触され、上記補強材がJIS規格における合金番号２０２４のアルミニウム合金でかつベルト初期使用状態では、熱処理により最高強度に達する手前の亜時効状態とされている高負荷伝動Ｖベルト用ブロックを製造する方法を前提として、上記補強材となる素材を溶体化処理後に冷間圧延し、該冷間圧延された素材を、自然時効を行ってJIS規格における質別記号Ｔ３６１の素材とし、上記Ｔ３６１の素材を補強材に形状加工し、該形状加工された補強材を、ベルト初期使用状態で亜時効状態に収まるように熱処理し、該熱処理した補強材を樹脂材内に埋め込むようにブロックに成形する。
【００１７】
また、第５の解決手段は、上記第１又は第２の解決手段において、補強材は、銅を１〜５％、マグネシウムを０．２〜１．８％、亜鉛を０．１〜６．１％それぞれ含有するアルミニウム合金である。
【００１８】
また、第６の解決手段は、上記第１又は第２の解決手段において、補強材は、ベルト初期使用状態における導電率が２９〜３７％IACSのアルミ合金である。
【００１９】
すなわち、上記第１の解決手段では、溶体化処理後に冷間圧延された素材が自然時効される。この素材は、ブロック状に形状加工されて補強材となり、この補強材が樹脂材内に埋め込まれて高負荷伝動Ｖベルト用ブロックに成形される。
【００２０】
また、上記第２の解決手段では、溶体化処理後に冷間圧延された素材が自然時効される。そして、ブロック状に形状加工された補強材となる。この補強材を熱処理した後、樹脂材内に埋め込んで高負荷伝動Ｖベルト用ブロックに成形する。
【００２１】
また、上記第３の解決手段では、溶体化処理後に冷間圧延された素材が自然時効されて、JIS規格における質別記号Ｔ３６１の素材となる。この素材は形状加工されて補強材となる。この補強材を樹脂材内に埋め込んで高負荷伝動Ｖベルト用ブロックに成形する。つまり、Ｔ３６１の素材を形状加工するようにしたために、熱処理（人工時効）後に形状加工する方法に比べ、人工時効度のばらつきが小さくなる。
【００２２】
また、上記第４の解決手段では、溶体化処理後に冷間圧延された素材が自然時効されて、JIS規格における質別記号Ｔ３６１の素材となる。そして、この素材をブロック状の補強材に形状加工して熱処理する。そして、この補強材を樹脂材内に埋め込んで高負荷伝動Ｖベルト用ブロックに成形する。Ｔ３６１の素材を形状加工するようにしたために、熱処理（人工時効）後に形状加工する方法に比べ、人工時効度のばらつきが小さくなる。
【００２３】
これらの解決手段では、ベルト初期使用状態において、ブロックの補強材が亜時効状態にある。そして、ベルトの走行によって発熱すると、この熱を受けて補強材は時効硬化される。したがって、補強材の強度、耐熱性及び疲労性が向上される。
【００２４】
また、上記第６の解決手段では、補強材を構成するアルミ合金のベルト初期使用状態における導電率が２９〜３７％IACSであるので、補強材は亜時効状態にある。つまり、熱処理時間が増大するのに伴って硬度及び導電率が増大するので、導電率から硬度を推測することができる。そして、導電率がこの範囲内にあれば、補強材を構成するアルミニウム合金が亜時効状態にあると推測することができる。そして、ベルトの走行によって発熱すると、この熱を受けて補強材は時効硬化される。したがって、補強材の強度、耐熱性及び疲労性が向上される。
【００２５】
【発明の実施の形態１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１から図３に示すように、本発明の実施形態１に係る高負荷伝動Ｖベルトは、左右一対のエンドレスの張力帯１と、この張力帯１にベルト長手方向に連続的に係合固定された多数のブロック７とにより構成されている。
【００２６】
上記各張力帯１は、硬質ゴムから成る保形ゴム層２を備え、この保形ゴム層２の内部には、アラミド繊維等の高強度高弾性率の心線３がベルト長手方向にスパイラル状にかつ平行に埋設されている。
【００２７】
上記保形ゴム層２の上面には、各ブロック７に対応してベルト幅方向に延びる上側凹部４がベルト長手方向全長に亘って所定ピッチで溝状に形成され、下面には、ベルト幅方向に延びる多数の下側凹部５が上記上側凹部４に対応してベルト長手方向全長に亘って所定ピッチで溝状に形成されている。上記保形ゴム層２の上下両面には、耐摩耗性を向上させるための帆布６が一体に接着されている。
【００２８】
上記保形ゴム層２をなす硬質ゴムは、例えば、メタクリル酸亜鉛を強化されたＨ−ＮＢＲゴムに、さらにアラミド繊維、ナイロン繊維等の短繊維を強化することで、耐熱性に優れかつ永久変形し難い硬質ゴムにより構成されている。この硬質ゴムの硬さは、ＪＩＳ−Ｃ硬度計で測定したときに７５°以上のゴム硬度が必要である。
【００２９】
上記各ブロック７は、ベルト幅方向左右側部に上記各張力帯１を幅方向から着脱可能に嵌装せしめる切欠き溝状の嵌合部８を有する。この嵌合部８を除いた左右側面は、Ｖプーリのプーリ溝面（図示せず）に接触する接触部１１に構成されている。このブロック７の左右の接触部１１同士がなすベルト角度は、プーリ溝面の角度と同じとされている。
【００３０】
各ブロック７は、上記嵌合部８の上側に位置し且つベルト幅方向に延びる上側ビーム７ａと、上記嵌合部８の下側に位置し且つベルト幅方向に延びる下側ビーム７ｂと、両ビーム７ａ，７ｂの左右中央部同士を上下に接続するセンタピラー７ｃとにより、略Ｈ字状に形成されている。
【００３１】
そして、各ブロック７の嵌合部８にそれぞれ張力帯１を圧入して嵌合することで、各ブロック７が張力帯１にベルト長手方向に連続的に固定されている。すなわち、各ブロック７における各嵌合部８の上壁面には上記張力帯１上面の各上側凹部４に噛合する上側噛合部としての上側凸部９が、また嵌合部８の下壁面には張力帯１下面の各下側凹部５に噛合する下側噛合部としての下側凸部１０がそれぞれ互いに平行に配置されて形成されている。そして、この各ブロック７の両凸部９，１０をそれぞれ張力帯１の両凹部４，５に噛合せしめることで、ブロック７が張力帯１にベルト長手方向に係合固定されている。この係合状態で各張力帯１の外側側面と各ブロック７の側面である接触部１１との双方がプーリ溝面に接触している。
【００３２】
上記各ブロック７は、図３に示すように、補強材１２と、該補強材１２の表面を被覆する硬質樹脂部１３とを備えている。補強材１２は、ブロック７の嵌合部８の上側に位置し且つ下端縁部が略水平に延びる上ビーム部１２ａと、嵌合部８の下側に位置し且つ上端縁部が上ビーム部１２ａの下端縁部と平行に略水平に延びる下ビーム部１２ｂと、両ビーム部１２ａ，１２ｂの左右中央部同士を上下に接続し且つ左右両端縁部が略上下方向に延びるピラー部１２ｃとからなる略Ｈ字状のものに形成されている。補強材１２は、例えば、JIS規格における合金番号２０２４のアルミニウム合金により形成されている。
【００３３】
そして、このアルミニウム合金は、ベルト初期使用状態では、熱処理により最高強度に達する手前の状態である亜時効状態となっている。つまり、補強材１２は、ベルト初期使用状態では、ベルト走行による発熱によって硬度が上昇する亜時効状態となっている。ここで、ベルト初期使用状態とは、補強材１２が、ベルト走行時に発生する熱の影響を受ける前の状態をいう。
【００３４】
上記硬質樹脂部１３は、例えば、繊維強化フェノール系樹脂により形成されている。硬質樹脂部１３は、補強材１２の上下両面、左右両側面及び嵌合部８を被覆するように形成されている。尚、硬質樹脂部１３は、ブロック７の嵌合部８の周囲部分と左右側面の接触部１１（プーリ溝面との摺動接触部）とにおいて補強材１２を被覆するようにしておけばよく、その他の部分は補強材１２が表面に露出していてもよい。
【００３５】
そして、上述の如く構成されたブロック７と張力帯１との組合わせからなる高負荷伝動Ｖベルトは、図外の駆動側及び従動側の２つの変速プーリ間に巻き掛けられてベルト式無段変速装置を構成する。
【００３６】
−製造方法−
上述の如く構成されたブロック７の製造方法を以下に説明する。まず、素材形成工程でJIS規格における合金番号２０２４のアルミニウム合金の溶融金属を金型に流し込んで金属素材を形成する。
【００３７】
次に、溶体化処理工程で上記金属素材を溶体化処理した後、焼入れ工程を経て、冷間圧延工程にて板状に成形する。
【００３８】
次に、板状に成形された金属素材を、例えば、室温下に９６時間保管して自然時効させる。つまり、金属素材は、JIS規格におけるＴ３６１材となる。Ｔ３６１材は、様態処理後、冷間加工を行い、更に自然時効させたものであり、断面減少率をほぼ６％としたものである（JIS H 0001）。
【００３９】
次に、上記Ｔ３６１材の金属素材を打抜きプレス成形工程で打抜きプレス成形してブロック状の補強材１２に成形する。
【００４０】
次に、上記ブロック状に成型された補強材１２を、例えば１７０℃下に７．５時間保管して人工時効させる。
【００４１】
次に、バレル研磨工程で上記成形された補強材１２を研磨した後、さらに、洗浄工程及び接着処理工程を経た補強材１２をブロック成形工程で金型のキャビティにセットして、このキャビティにフェノール系樹脂を射出又は圧入して充填し、補強材１２の表面全体を被覆して硬質樹脂部１３を成形する。この工程により、補強材１２の表面に一体に硬質樹脂部１３が成形されたブロック７が成形される。
【００４２】
次に、アニーリング処理工程で上記ブロック７を、例えば１７０℃×２ｈｒの熱処理条件下に保管し、上記硬質樹脂部１３に対するアニーリング処理を行った後、冷却工程を経て一連の作業を終了する。ブロック７の補強材１２は、アニーリング処理工程を経た後においても亜時効状態にある。したがって、ブロック７の補強材１２は、ベルト初期使用状態で亜時効状態にある。
【００４３】
【発明の実施の形態２】
実施形態２に係る高負荷伝動ベルト用ブロック７は、実施形態１におけるブロック７と異なり、ブロック状に成型された補強材１２が人工時効処理されることなく、硬質樹脂部１３が成形されて製造されたものである（尚、補強材１２を除いた部分については上記実施形態１と同様であり、同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明を省略する）。
【００４４】
つまり、自然時効により、JIS規格におけるＴ３６１材となった金属素材を打抜きプレス成形工程で打抜きプレス成形してブロック状の補強材１２に成形する。
【００４５】
次に、バレル研磨工程で上記成形された補強材１２を研磨した後、さらに、洗浄工程及び接着処理工程を経た補強材１２をブロック成形工程で金型のキャビティにセットして、このキャビティにフェノール系樹脂を射出又は圧入して充填し、補強材１２の表面全体を被覆して硬質樹脂部１３を成形する。この工程により、補強材１２の表面に一体に硬質樹脂部１３が成形されたブロック７が成形される。
【００４６】
次に、アニーリング処理工程で上記ブロック７を、例えば、１７０℃×２ｈｒの熱処理条件下に保管し、上記硬質樹脂部１３に対するアニーリング処理を行った後、冷却工程を経て一連の作業を終了する。ブロック７の補強材１２は、アニーリング処理工程を経た後においても亜時効状態にある。したがって、ブロック７の補強材１２は、ベルト初期使用状態で亜時効状態にある。その他の構成、作用及び効果は実施形態１と同様である。
【００４７】
【発明の実施の形態３】
本実施形態３に係る高負荷伝動Ｖベルト用ブロックの補強材１２は、銅を１〜５％、マグネシウムを０．２〜１．８％、亜鉛を０．１〜６．１％それぞれ含有するアルミニウム合金により形成されている。
【００４８】
本実施形態に係るブロック７の製造方法について説明する。まず、素材形成工程で上記アルミニウム合金の溶融金属を金型に流し込んで金属素材を形成する。
【００４９】
次に、溶体化処理工程で上記金属素材を溶体化処理した後、焼入れ工程を経て、冷間圧延工程にて板状に成形する。
【００５０】
次に、板状に成形された金属素材を、例えば室温下に９６時間保管して自然時効させる。
【００５１】
次に、上記自然時効された金属素材を打抜きプレス成形工程で打抜きプレス成形してブロック状の補強材１２に成形する。
【００５２】
次に、上記ブロック状に成型された補強材１２を、例えば１７０℃下に７．５時間保管して人工時効させる。
【００５３】
次に、バレル研磨工程、洗浄工程及び接着処理工程を経た補強材１２をブロック成形工程で硬質樹脂部１３を被覆成形する。この工程により、補強材１２の表面に一体に硬質樹脂部１３が成形されたブロック７が成形される。
【００５４】
次に、アニーリング処理工程で上記ブロック７を、例えば１７０℃×２ｈｒの熱処理条件下に保管し、上記硬質樹脂部１３に対するアニーリング処理を行った後、冷却工程を経て一連の作業を終了する。ブロック７の補強材１２は、アニーリング処理工程を経た後においても亜時効状態にある。したがって、ブロック７の補強材１２は、ベルト初期使用状態で亜時効状態にある。その他の構成、作用及び効果は実施形態１と同様である。
【００５５】
【発明のその他の実施の形態】
上記実施形態３について、ブロック状に成形された補強材１２を人工時効させる工程を省略した製造方法としてもよい。
【００５６】
【実施例】
次に、具体的に実施した実施例について説明する。表１に示すように、実施例１は、合金番号２０２４のアルミニウム合金のＴ３６１材をブロック状に成形した後に人工時効させた補強材１２を備えるブロック７である。人工時効の熱処理条件は、１７０℃×７．５時間としている。そして、硬質樹脂部１３のアニーリング条件を１７０℃×２時間としている。
【００５７】
実施例２は、合金番号２０２４のアルミニウム合金のＴ３６１材で、人工時効を施していない補強材１２を備えるブロック７である。尚、硬質樹脂部１３のアニーリング条件を１８０℃×２．５時間としている。
【００５８】
実施例３は、合金番号２０２４のアルミニウム合金のＴ３６１材で、人工時効を施さない補強材１２を備えるブロック７である。実施例３は、実施例２と異なり、硬質樹脂部１３のアニーリング条件を１７０℃×２時間としている。
【００５９】
比較例１は、合金番号２０２４のアルミニウム合金のＴ８６１材で、ブロック状に成形した後に人工時効を施していない補強材１２を備えるブロック７である。そして、硬質樹脂部１３のアニーリング条件を１７０℃×２時間としている。尚、Ｔ８６１材は、Ｔ３６１材を人工時効硬化処理したものである。
【００６０】
比較例２は、合金番号２０２４のアルミニウム合金のＴ３６１材を、ブロック状に成形した後に人工時効させた補強材１２を備えるブロック７である。人工時効の熱処理条件は、１７０℃×１５時間としている。この人工時効により、補強材１２は、飽和時効状態となっている。そして、硬質樹脂部１３のアニーリング条件を１７０℃×２時間としている。
【００６１】
比較例３は、合金番号２０２４のアルミニウム合金のＴ３６１材を、ブロック状に成形した後に人工時効させた補強材１２を備えるブロック７である。人工時効の熱処理条件は、１７０℃×３０時間としている。この人工時効により、補強材１２は、過時効状態となっている。そして、硬質樹脂部１３のアニーリング条件を１７０℃×２時間としている。
【００６２】
上記各例のブロック７についてビッカース硬度測定、疲労評価、導電率測定及びベルト耐久評価を行った結果について説明する。ビッカース硬度は、JIS Z2244に従い、測定荷重を１Kgf（９．８Ｎ）として測定を行った。ビッカース硬度は、ベルト初期使用状態及び使用後状態における硬度を測定した。この使用後状態における硬度とは、ベルト走行時の発熱による上限温度を想定した１３０℃下に１０時間、１００時間及び１０００時間保管した後の硬度である。つまり、耐熱性の評価に相当する。また、ベルト初期使用状態における硬度とは、上記温度下に保管する前の硬度である。
【００６３】
上記疲労評価は、島津製作所製サーボテスターを使用して疲労亀裂伝播試験により行った。雰囲気温度を１００℃として、破断するまで周波数１０Hzとして試験荷重０〜５０Kgf（０〜４９０Ｎ）を繰り返し負荷させた。疲労評価では、１７０℃×７．５時間、１７０℃×１５時間、１７０℃×３０時間の熱処理を施した試験片を作成して試験を行った。
【００６４】
上記導電率は、シグマテストＤテスター（フェルスター社製）を使用し、周波数６０Hzとして測定を行った。
【００６５】
上記ベルト耐久評価は、図８に示すように、径６７．５ｍｍの駆動プーリ２７と径１２９．０ｍｍの従動プーリ２８との間にベルトを巻き掛け、雰囲気温度１３０℃の条件下で駆動プーリ２７を５０Ｎ・ｍの駆動トルク及び２６００ｒｐｍの高回転数で５００時間走行させることにより行った。そして、破損するまでの時間を測定した。上記各評価により得られた結果を表１に示す。
【００６６】
【表１】
0003768129.tif 000002
【００６７】
この表１の結果を考察するに、実施例に係るブロック７における補強材１２のビッカース硬度は、図４にも示すように、何れも比較例に係るブロック７における補強材１２のビッカース硬度に比べて低い。しかしながら、図５に示すように、比較例における補強材１２のビッカース硬度が、熱処理時間の増大と共に低下する傾向が見られるのに対し、実施例１における補強材１２のビッカース硬度は、熱処理時間の増大と共に上昇する傾向が見られる。つまり、比較例では、使用後状態においてビッカース硬度が低下するのに対し、実施例では、ビッカース硬度が上昇している。即ち、実施例は、比較例に比べ、耐熱性が向上しているといえる。
【００６８】
これは、比較例１及び２に係るブロック７の補強材１２が、走行中のベルトの発熱により、飽和時効状態から過時効状態に移行してビッカース硬度が低下するのに対し、実施例１に係るブロック７の補強材１２が、ベルト初期使用状態において亜時効状態にある結果、走行中のベルトの発熱により、飽和時効に移行して硬度が上昇することによるものである。比較例３では、ベルト初期使用状態において過時効状態にあるために、特に早期に硬度が低下する傾向にある。従来のようにベルト初期使用状態が飽和時効状態又は過時効状態にある補強材１２を使用する場合に比べ、亜時効状態にある補強材１２を使用することで、耐熱性が向上することが明らかである。
【００６９】
また、表１に示すように、ベルト耐久評価後において、各比較例における補強材１２のビッカース硬度が低下しているのに対し、各実施例における補強材１２のビッカース硬度が上昇しているのも同様の理由によるものと推測される。また、ベルト耐久評価後において、実施例では疲労評価結果が向上しているのに対し、比較例では疲労評価結果が悪化している。これも上記理由と同様の理由によるものと推測される。
【００７０】
図６に示すように、疲労評価では、亜時効状態が最も優れ、過時効状態が最も劣る結果となった。この傾向は、表１に示すように、ベルト耐久テスト前後における実施例１、比較例２及び比較例３のビッカース硬度の変化の傾向と一致している。つまり、亜時効状態にある実施例１では、ベルト耐久テスト後においてビッカース硬度が上昇しているのに対し、飽和時効状態又は過時効状態にある比較例では、ビッカース硬度が低下している。そして、過時効状態にある比較例３におけるビッカース硬度は、飽和時効状態にある比較例２におけるビッカース硬度よりも低くなっているのと、傾向が一致している。
【００７１】
図７に示すように、Ｔ３６１材の導電率は、熱処理時間の増大に伴って、上昇する傾向にある。これは、Ｔ３６１材のアルミニウム合金を人工時効することで銅アルミ金属間化合物が析出する量が増大することによるものである。Ｔ３６１材では、熱処理時間の増大に伴って、ビッカース硬度が上昇するのと共に、導電率が上昇する。そして、導電率を測定することによって硬度を推測することができる。
【００７２】
また、Ｔ３６１材の導電率は、熱処理時間が１５時間を超えると、増加率が減少する。つまり、１５時間までは、硬度が次第に硬くなるために導電率の増加率が大きいが、１５時間を超えると硬化が止まり、導電率の増加率が低下するものと考えられる。したがって、熱処理時間１５時間までに相当する導電率２９〜３７％IACSのＴ３６１材は、亜時効状態にあると考えられる。
【００７３】
また、導電率は、人工時効時間０〜９．５時間に相当する導電率２９〜３３％IACSがより好ましい。
【００７４】
一方、表１に示すように、比較例１における導電率の標準偏差が０．６１％IACSであるのに対し、各実施例における導電率の標準偏差は、約０．１５％IACSと比較例１の約４分の１程度となっている。これは、Ｔ８６１材を使用する比較例１では、圧延した大判の板材をそのまま人工時効させるために、硬化のばらつきが大きくなるのに対し、Ｔ３６１材を使用する各実施例では、圧延した板材を打ち抜いた後に人工時効させるために、小さな熱処理装置を使用することができて、ばらつきを抑えることができるためであると考えられる。したがって、Ｔ３６１材のアルミニウム合金を使用することにより、硬度及び強度のばらつきを抑えることができると考えられる。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明した如く、請求項１及び３に係る発明によれば、冷間圧延後に自然時効を行って形状加工するようにしたために、補強材をベルト初期使用状態で確実に亜時効状態にすることができる。
【００７６】
また、請求項２及び４に係る発明によれば、形状加工後において、ベルト初期使用状態で亜時効状態となる熱処理を行うようにしたために、例えば、補強材を樹脂で被覆する場合において、熱処理を行って樹脂の摩耗性を向上させることができると共に、補強材をベルト初期使用状態で確実に亜時効状態にすることができる。また、自然時効させた素材をブロック状の補強材に形状加工するようにしたために、時効硬化度のばらつきを小さくすることができる。この結果、補強材の強度をより安定させることができ、ベルト強度の安全率を向上させることができる。
【００７７】
また、これら請求項に係る発明によれば、補強材をベルト初期使用状態で亜時効状態になるようにしたために、ベルトの走行による発熱によって硬度が上昇する。この結果、疲労性及び耐熱性を向上させることができ、高負荷伝動Ｖベルトの寿命を延ばすことができる。
【００７８】
また、請求項６に係る発明によれば、導電率が２９〜３７％IACSの範囲内になるようにしたために、容易にベルト初期使用状態で亜時効状態に調整することができる。また、非破壊検査により硬度及び強度を推定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１に係る高負荷伝動Ｖベルトを示す斜視図である。
【図２】実施形態１に係る高負荷伝動Ｖベルトを示す側面図である。
【図３】図２のＩ−Ｉ線における断面図である。
【図４】人工時効時間とビッカース硬度との関係を示す特性図である。
【図５】耐熱評価におけるビッカース硬度の変化を示す特性図である。
【図６】疲労評価結果を示す特性図である。
【図７】人工時効時間によるＴ３６１材の導電率の変化を示す特性図である。
【図８】ベルト耐久評価装置の概略図である。
【図９】熱処理時間と引張強度との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１  張力帯
７  高負荷伝動Ｖベルト用ブロック
１２  補強材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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