JP2004316884A

JP2004316884A - 高負荷伝動ベルト

Info

Publication number: JP2004316884A
Application number: JP2003174200A
Authority: JP
Inventors: Takehiko Ito; 武彦伊東; Kuniharu Uto; 邦治宇都
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-06-19
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】ベルトをプーリに巻きかけて走行させたときに上ビームを確実にプーリに接触させて走行初期におけるすべりや伝達性能の低下を防止し、しかも最初の上ビームのみがプーリに接触する上あたり状態から、早期に上下両方が接触する状態へ移行することができ、走行初期における騒音の発生も極めて短期的なものとすることができる高負荷伝動ベルトを提供する。
【解決手段】上ビーム１１と下ビーム１２とピラー１３によって囲まれたセンターベルト３ｂを挿入する溝を有するブロック２とからなる高負荷伝動ベルトであり、上ビーム１１の側面２ｂには下ビーム１２の側面を含む平面Ｌよりも外方突出したプーリと接触する突出部２２が設けられている。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、張力帯の長手方向に沿って所定ピッチでブロックを固定した高負荷伝動ベルトに関し、詳しくは軽量でありなおかつ曲げ弾性率、耐衝撃性、耐摩耗性、寸法制度に優れた高負荷伝動ベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ベルト式無段変速装置に使用するベルトは、プーリのＶ溝幅を変えることによってプーリに巻きかかる有効径を変化させ変速比を調節する様な変速プーリに巻き掛けて使用するものであり、プーリからの側圧が大きくなるのでベルトは大きな側圧に耐えるものでなくてはならない。また、無段変速の用途以外にも通常のゴムベルトでは寿命が短くなりすぎるような高負荷伝動の用途には特別に高負荷に耐えうるようなベルトを用いる必要がある。
【０００３】
そのようなベルトとして使用されるものの中に、センターベルトにブロックを固定してベルト幅方向の強度を高めた引張伝動式の高負荷伝動ベルトがあり、具体的な構成としては、心線をゴムなどのエラストマー中に埋設したセンターベルトにボルトやリベットなどの止着材を用いてセンターベルトに使用しているエラストマーよりも比較的硬質のエラストマーからなるブロックを止着固定したものがある。
【０００４】
このような引張伝動式の高負荷伝動ベルトのブロックの要求品質としては、上記のように摩擦伝動において高負荷の伝動を目的としているために、曲げ疲労性、耐摩耗性、耐熱性、剛性、耐衝撃性等の性質をバランス良く保有する必要がある。さらにプーリを摩耗させないようにすることも大切な要素である。
【０００５】
これらの要求を満たす高負荷伝動ベルトとして、例えば、特許文献１に開示されているようなものがある。このベルトは、ブロックとプーリの接触する部分が、フェノール系樹脂成分にゴム成分が添加された樹脂成形材料によって、金属等によって形成されているインサート材を被覆した２重構造のブロックを用いたものである。
【０００６】
また、特許文献２には、フェノール系樹脂にアクリロニトリル−ブタジエン系ゴムをマトリックスとして炭素繊維及びアラミド繊維の２繊維を含む繊維質充填率２５〜６０重量部を配合させて、炭素繊維はオニオン構造を有し、結晶層厚が２５〜２００μｍであるフェノール系樹脂を用いたブロックが用いられた高負荷伝動ベルトが開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６３−３４３４２号公報
【特許文献２】
特公平７−１１０９００号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このようなベルトにおいてはゴムを主体としたベルトに比べるとより大きな負荷を伝達する目的で使用されるために、特許文献１や特許文献２に記載されているようにブロック内に金属製のインサートを埋設していたり、繊維で樹脂を補強したりするといった手段が講じられているが、ベルトの走行中にプーリから受ける側圧やＶプーリに食い込もうとする力に負けてブロックが変形するといったことがある。
【０００９】
また、プーリの有効径を変化させて変速させるようなシステムに巻きかけられて用いることが多いが、プーリの有効径を変化させるためにプーリのＶ溝の間隔を拡縮できるようなプーリを用いており、左右のプーリ片同士の間にはどうしてもわずかながらにがたつきが発生してしまう。
【００１０】
以上のことから実際にプーリにベルトを巻きかけるベルトの側面のＶ角度は走行中にはより小さくなる傾向、そしてプーリのＶ角度はベルトの巻きかかっている側がより大きくなる傾向がある。
【００１１】
一方でプーリにベルトを巻きかけて走行させる際に、ベルトのＶ角度がプーリのＶ角度よりも小さくなると、ベルトの厚み方向の上側はプーリに接触することなく下側のみがプーリと接触する下あたり状態となる。下あたり状態ではすべりが多く発生するなど伝達性能が低下する。もちろん最も好ましいのは上側と下側の両方でプーリと接触した状態であるが、ベルトやプーリの製造時の誤差などはどうしてもゼロにすることができないので、少なくとも下あたりにならないよう、通常は上あたり気味の寸法で製造し、走行開始後にブロックの摩耗で徐々に上下両方で接触する走行状態に移行してゆく。
【００１２】
しかし、上あたり状態になっている走行初期において滑りが多く、騒音の発生にもつながるといった問題がある。
【００１３】
そこで本発明では、ベルトの厚み方向の上側がプーリと確実に接触することができ、仮に上あたり状態となったとしても、早期に上下両方で接触した走行に移行することができるような高負荷伝動ベルトの提供を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明の請求項１の高負荷伝動ベルトは、エラストマー中に芯線を埋設したセンターベルトと、上ビームと下ビームをピラーによって連結しており上下ビームとピラーによって囲まれたセンターベルトを挿入する溝を有するブロックとからなり、上ビームと下ビームの側面にはプーリと係合する傾斜面を有する高負荷伝動ベルトにおいて、上ビームの側面には下ビームの側面を含む平面よりも突出した突出部が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
上ビームの側面において突出部を設けることによって、ベルトをプーリに巻きかけて走行させたときに上ビームを確実にプーリに接触させることができ、しかも突出部はプーリとの摩擦によって容易に摩耗してしまうので、最初に上ビームのみがプーリに接触する上あたり状態であったとしても、早期に上下両方が接触する状態へ移行することができ、走行初期における騒音の発生も極めて短期的なものとすることができる。
【００１６】
請求項２では突出部と下ビームとに接する直線の傾きがプーリの角度よりも＋１．０°〜＋１．５°の範囲である高負荷伝動ベルトとしている。
【００１７】
このような範囲で突出部の高さを設定することによって、確実に上あたりのベルトとすることができるとともに、上あたりになっている走行初期状態を十分に短いものにすることができる。
【００１８】
請求項３では突出部を上ビーム側面の一部が隆起した突起とした高負荷伝動ベルトである。側面を部分的に隆起させた突起とすることによって、ベルトの走行初期において比較的簡単に摩耗してしまい、すぐに上下両方が接触する走行状態に移行することができる。
【００１９】
請求項４では、突出部は上ビームの側面の角度を下ビームの角度に対して１．０°〜３．５°の範囲で大きくしたことにより設けたものである高負荷伝動ベルトとしている。
【００２０】
上ビーム側面全体の角度を下ビームよりも大きく設定することで突出部を形成しており、ブロックを製造する上では特に異形な部分もなくより簡単に製造することができる。
【００２１】
このような範囲で突出部の高さを設定することによって、確実に上あたりのベルトとすることができるとともに、上あたりになっている走行初期状態を十分に短いものにすることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明を具体的に説明する。
【００２３】
図１は、本発明に係る高負荷伝動ベルト１の一例を示す斜視概略図である。本発明の高負荷伝動ベルト１は、エラストマー４内に心線５をスパイラル状に埋設してなる同じ幅の二本のセンターベルト３ａ、３ｂと、このセンターベルト３ａ、３ｂに係止固定されている複数のブロック２とから構成されている。このブロック２の両側面２ａ、２ｂは、プーリのＶ溝と係合する傾斜のついた面となっており、駆動されたプーリから動力を受け取って、係止固定されているセンターベルト３ａ、３ｂを引張り、駆動側プーリの動力を従動側プーリに伝動している。
【００２４】
ブロック２は、図１に示すように、上ビーム１１および下ビーム１２と、上下ビーム１１、１２の中央部同士を連結したピラー１３からなっており、ブロック２の両側面２ａ、２ｂには一対のセンターベルト３ａ、３ｂを嵌めこむ溝１４、１５が形成されている。また、溝１５内の溝上面１６および溝下面１７にはセンターベルト３ａ、３ｂの上面に設けた凹条部１８と下面に設けた凹条部１９に係合する凸条部２０、２１に係合するようになっている。
【００２５】
また、本発明においては上ビーム１１の側面は、下ビーム１２の側面を含む平面Ｌよりもベルト幅方向の外方に突出する突出部２２を設けている。図２に示す例では突出部２２として上ビーム１１の側面の一部が隆起したベルト長手方向に細長く延びる突起が設けられている。この突起のような突出部２２を設けることによって次のような効果を得ることができるものである。
【００２６】
ブロック２の両側面２ａ、２ｂは傾斜面となっているが、プーリのＶ溝に巻きかかって走行しているときに、ブロックやプーリの変形やがたつきなどの変化も含めてベルトが厚み方向の上下両方でプーリと接触して効率よく負荷を伝達できるような角度に設定するものである。
【００２７】
しかし、製造時の誤差などによって巻きかけたときからぴったりと接触する状態にすることは困難であり、また、下あたりになることは滑りを発生して伝達性能を著しく損なうことから避けなければならない。よって、通常は多少上あたり気味になるような設定とせざるを得ない。そして、巻きかけたときに上あたりになっているベルトであっても、しばらく走行するうちにブロックの摩耗によって徐々に上下両方がプーリと接触する状態に移行していく。
【００２８】
そこで、本発明では、最初から突出部２２を含めた状態で上あたりになるように設定しており、巻きかけたときに確実に上あたりすることができ、しかも突出部２２は容易に摩耗するので早期に上下両方がプーリと接触する走行状態に移行することができるものである。
【００２９】
突起は例えば図３、４に示すように幅ｗが０．３ｍｍ、ブロックの長手方向に延びる長さＬが２．４ｍｍ、ブロック側面２ａからの高さｈが０．０６ｍｍ程度の突起であって、突起の先と下ビームとに接する直線の角度θ_１をプーリＰの角度θ_２（図５）に対して＋１．０〜＋１．５ｍｍである範囲とすることによって、ベルトを巻きかけた際には確実に上あたりとなるとともに、上下両方がプーリと接触する状態に移行するのに極めて短時間で移行することができる。
【００３０】
また、金属製のプーリの表面にブロックを形成する樹脂の摩耗屑が移着して樹脂の膜を形成することによって、ブロックの摩耗を少なくする効果があるが、突出部が早期に摩耗することによりプーリの表面に樹脂の膜を形成することができて、ブロックの摩耗を少なくするという効果もある。
【００３１】
また、突出部の他の例として図６に示すように上ブロック１１の側面の角度θ_４を下ブロック１２の側面の角度θ_３よりも大きく設定し、上ブロック１１の側面の中でも上方へ行くにしたがって、下ブロック１２側面を含む平面Ｌからの突出量が増えるような形状になっているものも挙げられる。このような形状であれば、ブロック自体に特段異形な部分を作ることなく突出部２２を設けることができるのでブロックの製造に関しても比較的簡単なものとすることができる。
【００３２】
ブロック２は図７に示すように樹脂材３１中にインサート材３２が埋設されたものであるが、インサート材３２は、ブロック２の耐側圧性や曲げ剛性を持たせる部分となるインサート材であり、素材としてはアルミ合金、セラミックス、セラミックスとアルミニウムとの複合材料、炭素繊維強化樹脂や鉄などの素材が挙げられる。
【００３３】
耐側圧性や曲げ剛性を持たせるという面では金属材料が好ましく、金属材料の中ではアルミ合金の弾性率が７０００ｋｇｆ／ｍｍ^２で比重が２．８であるのに対し、鉄は弾性率が２２０００ｋｇｆ／ｍｍ^２で比重が７．８であり、強度的には鉄を用いるほうが高いといえるが、高速で回転するベルトにとって、ベルト重量は寿命に大きく影響を与えるため軽量化の面で有利なアルミ合金を用いることが好ましい。ただし、耐側圧性や曲げ剛性を持たせるという面では金属材料が優れており、インサート材３２の所定箇所に樹脂材３１を被覆したブロック２を用いることが好ましい。
【００３４】
樹脂材３１を所定の箇所に配置する場合、ブロック２の大きさよりもひと回り小さい金属材料からなるインサート材３２を用いてそのほぼ全面を樹脂材３１で被覆したものを用いると、部分的に樹脂材３１を被覆配置したものに比べて、樹脂材の剥離などの問題が発生しにくいので好ましい形態ということができる。ただし、全面といっても製造工程の上で樹脂材３１を被覆する際にインサート材３２を固定する部材が接触しているところは、インサート材３２が露出する箇所が発生することになるが、その程度のインサート材３２の露出は、実質的に全面を樹脂材で被覆している形態に含まれるといってよいものである。
【００３５】
またブロック２としては樹脂材３１のみからなっているものも使用できる。このようなインサート材３２を埋設していないブロック２を用いた場合、インサート材３２を埋設したブロックを用いたベルトよりも、軽量化が可能なので高回転で使用してもベルトに発生する遠心力が小さいという優位点があるが、自動二輪などの比較的軽負荷で高回転の用途に向いている。
【００３６】
樹脂材３１としては、比較的摩擦係数の大きく耐摩耗性に優れ、センターベルト３ａ、３ｂを構成するエラストマー４と比べると剛性の高い、具体的には硬度９０°ＪＩＳＡ以上の硬質ゴム、硬質ポリウレタン樹脂、液晶樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、メタアクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂等のゴムや合成樹脂が用いられる。
【００３７】
これらの中でもブロックを効率よく製造するために射出成形法にて製造するには、ポリアミド樹脂のような熱可塑性樹脂を用いることになる。また低摩擦係数で耐摩耗性に優れ、剛性があるとともに曲げに対しても弾力性を有しており、簡単に破損してしまうことのない樹脂がよいということからすると、ポリアミド樹脂なかでもナイロン４６が好ましいといえる。
【００３８】
また、これらの樹脂中に、綿糸、ポリアミド繊維やアラミド繊維等の化学繊維、ガラス繊維、金属繊維、カーボン繊維等からなる織布、フィラー、ウィスカ、シリカ、炭酸カルシウムなどの無機材料等を混入した強化樹脂からなる。
【００３９】
本発明では前述のようにブロックを形成する樹脂材中に繊維状の補強材やウィスカ状の補強材を配合することは可能であり、繊維状の補強材は１５〜４０重量％の範囲で配合する。１５重量％未満であると補強効果が少なくブロックの耐摩耗性が十分でないなどの問題があり、４０重量％を超えると樹脂への配合が困難になったり射出成形が困難になったりするなどの問題があるので好ましくない。
【００４０】
合成樹脂に配合する繊維状補強材としては、アラミド繊維、炭素繊維、ガラス繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維などを挙げることができる。その中でも前記のブロックを構成する樹脂で好ましい例であるナイロン４６と炭素繊維を組み合わせて用いることによって炭素繊維がナイロン４６の吸水性の欠点を改善し、剛性を大幅に向上させることができて、且つナイロン４６の有する耐摩耗性、耐衝撃性、耐疲労性を生かすことができるものである。前記繊維状補強材として上記の有機繊維のほかにも酸化亜鉛ウィスカ、チタン酸カリウムウィスカ、ホウ酸アルミニウムウィスカなどの無機繊維を配合してもよい。
【００４１】
また、他にも二硫化モリブデン、グラファイト、フッ素系樹脂から選ばれてなる少なくとも一つを混入することによってもブロック２の潤滑性を向上させることができる。フッ素系樹脂としては、ポリ４フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化エチレンプロピレンエーテル（ＰＦＰＥ）、４フッ化エチレン６フッ化プロピレン共重合体（ＰＦＥＰ）、ポリフッ化アルコキシエチレン（ＰＦＡ）等が挙げられる。
【００４２】
センターベルト３ａ、３ｂのエラストマー４として使用されるものは、クロロプレンゴム、天然ゴム、ニトリルゴム、スチレン−ブタジエンゴム、水素化ニトリルゴムなどの単一材またはこれらを適宜ブレンドしたゴムあるいはポリウレタンゴム等が挙げられる。そして、心線５としてはポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、スチールワイヤ等から選ばれたロープが用いられる。また、心線５はロープをスパイラル状に埋設したもの以外にも、上記の繊維の織布、編み布や金属薄板等を使用することもできる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１の高負荷伝動ベルトは、エラストマー中に芯線を埋設したセンターベルトと、上ビームと下ビームをピラーによって連結しており上下ビームとピラーによって囲まれたセンターベルトを挿入する溝を有するブロックとからなり、上ビームと下ビームの側面にはプーリと係合する傾斜面を有する高負荷伝動ベルトにおいて、上ビームの側面には下ビームの側面を含む平面よりも突出した突出部が設けられていることを特徴とする。
【００４４】
上ビームの側面において突出部を設けることによって、ベルトをプーリに巻きかけて走行させたときに上ビームを確実にプーリに接触させることができ、しかも突出部はプーリとの摩擦によって容易に摩耗してしまうので、最初に上ビームのみがプーリに接触する上あたり状態であったとしても、早期に上下両方が接触する状態へ移行することができ、走行初期における騒音の発生も極めて短期的なものとすることができる。
【００４５】
請求項２では突出部と下ビームとに接する直線の傾きがプーリの角度よりも＋１．０°〜＋１．５°の範囲である高負荷伝動ベルトとしている。
【００４６】
このような範囲で突出部の高さを設定することによって、確実に上あたりのベルトとすることができるとともに、上あたりになっている走行初期状態を十分に短いものにすることができる。
【００４７】
請求項３では突出部を上ビーム側面の一部が隆起した突起とした高負荷伝動ベルトである。側面を部分的に隆起させた突起とすることによって、ベルトの走行初期において比較的簡単に摩耗してしまい、すぐに上下両方が接触する走行状態に移行することができる。
【００４８】
請求項４では、突出部は上ビームの側面の角度を下ビームの角度に対して１．０°〜３．５°の範囲で大きくしたことにより設けたものである高負荷伝動ベルトとしている。
【００４９】
上ビーム側面全体の角度を下ビームよりも大きく設定することで突出部を形成しており、ブロックを製造する上では特に異形な部分もなくより簡単に製造することができる。
【００５０】
このような範囲で突出部の高さを設定することによって、確実に上あたりのベルトとすることができるとともに、上あたりになっている走行初期状態を十分に短いものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る高負荷伝動ベルトの一例を示す斜視概略図である。
【図２】本発明に係る高負荷伝動ベルトの要部断面図である。
【図３】突出部付近の拡大断面図である
【図４】突出部付近の拡大側面図である。
【図５】プーリの断面図である。
【図６】本発明に係る別の高負荷伝動ベルトの要部断面図である。
【図７】ブロックの正面図である。
【符号の説明】
１高負荷伝動ベルト
２ブロック
３ａセンターベルト
３ｂセンターベルト
４エラストマー
５心線
１１上ビーム
１２下ビーム
１３ピラー
１４嵌合溝
１５嵌合溝
２２突起
Ｌ平面

Claims

エラストマー中に芯線を埋設したセンターベルトと、上ビームと下ビームをピラーによって連結しており上下ビームとピラーによって囲まれたセンターベルトを挿入する溝を有するブロックとからなり、上ビームと下ビームの側面にはプーリと係合する傾斜面を有する高負荷伝動ベルトにおいて、上ビームの側面には下ビームの側面を含む平面よりも突出した突出部が設けられていることを特徴とする高負荷伝道ベルト。
突出部と下ビームとに接する直線の傾きがプーリの角度に対して＋１．０°〜＋１．５°の範囲である請求項１記載の高負荷伝動ベルト。
突出部を上ビーム側面の一部が隆起した突起とした請求項１〜２記載の高負荷伝動ベルト。
突出部は上ビームの側面の角度を下ビームの角度に対して１．０°〜３．５°の範囲で大きくしたことにより設けたものである請求項１〜２記載の高負荷伝動ベルト。