JP2004324837A - 高負荷伝動ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】ブロック重量を軽くし、高速回転した場合であっても、十分な強度を有するとともに、高負荷伝動ベルトとして要求されている条件を高いレベルで満足できる引張伝動式の高負荷伝動ベルト及びそのブロックを提供する。
【解決手段】該張力帯３ａ、３ｂの長手方向に沿って所定ピッチで設けた複数のブロック２とからなる高負荷伝動ベルト１において、ブロック２はインサート材を埋設しておらず熱硬化性樹脂と繊維状の補強材とを主成分とし、前記熱硬化性が１００質量部に対し、前記繊維状の補強材が１５〜９０質量部配合した材料からなっており、熱硬化性樹脂はフェノール樹脂もしくはジアリルフタレート樹脂からなっている。
【選択図】 図１

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及びそのブロックに関する。
【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３にはポリアミドなどの熱可塑性樹脂に炭素繊維を配合したもので、金属製のインサート材を埋設していないブロックを用いた高負荷伝動ベルトが開示されている。
【０００８】
【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
【特許文献３】
特開２００１−３１１４５３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近はニーズの多様化により、高負荷ではあるが、従来のものより負荷が少し低く、高速で回転させることができる高負荷伝動ベルトが要求されるようになってきている。
【００１０】
このため、例えば特許文献１に開示されているベルトは、アルミニウム合金等をインサート材として使用しているため、高速で回転すると、その重量のため、大きな遠心力がかかり、ベルトに大きな張力が作用して、ベルトが早期破損するという問題が生じるようになった。
【００１１】
また、高速回転により、プーリとブロック間で発生する熱量も多くなり、そのため、特許文献２で開示されているようなフェノール系樹脂を主成分とするブロックでは、フェノール系樹脂が耐衝撃性に劣るところがあり、ベルトの破損が発生することがある。また、炭素繊維の配向が原因と考えられる、摩擦係数等の特性の異方性も生じ、これらを改善しなくては、前述の高負荷伝動ベルトとしての要求を高いレベルで満足することができないものであった。
【００１２】
特許文献３に開示されているように金属製のインサート材を埋設せずに樹脂のみでできたブロックを用いて、軽量化をはかり走行中の遠心力による張力の増加が原因でベルトが故障するという問題を解消しようとしたものが提案されているが、ポリアミドなどの熱可塑性樹脂では、融点が低くガラス転移点も低いためにプーリとの摩擦により高温になると、ブロックが溶融状態となって摩耗してしまうという問題がある。
【００１３】
本発明は、前記問題点に鑑みなされたものであり、ブロック重量を軽くし、高速回転した場合であっても、十分な強度を有するとともに、高温環境下においてもブロックの摩耗などの問題が少なく、高負荷伝動ベルトとして要求されている条件を高いレベルで満足できる引張伝動式の高負荷伝動ベルト及びそのブロックを提供することを目的とする。
【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、張力帯と、該張力帯の長手方向に沿って所定ピッチで設けた複数のブロックとからなる高負荷伝動ベルトにおいて、前記ブロックが熱硬化性樹脂と繊維状の補強材とを主成分とし、前記熱硬化性樹脂が１００質量部に対し、前記繊維状の補強材が１５〜１００質量部であることを特徴とする。
【００１５】
ブロックを熱硬化性樹脂で構成することによって高温の環境下においても樹脂が溶融してしまうということがないので、溶融摩耗の問題を防止することができる。また、繊維状の補強材を配合することによって素材のもろさや耐摩耗性を改善することができるとともに、強度をより向上させることができるのでブロックの軽量化を図ることができる。
【００１６】
請求項２では、熱硬化性樹脂がフェノール樹脂である請求項１記載の高負荷伝動ベルトとしており、耐熱性に優れ高温環境下においてより高い耐久性を持たせることができる。
【００１７】
請求項３では熱硬化性樹脂がジアリルフタレート樹脂である請求項１記載の高負荷伝動ベルトとしており、ブロックを成形後の収縮量が少なくより正確な寸法やブロック側面の角度を出すことができ、ひいてはベルト走行時における騒音の低減や長寿命化につながる。
【００１８】
【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。
【００１９】
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り、図２はその側断面図である。本発明の高負荷伝動ベルト１は、エラストマー４内にロープ状の心体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の上下面６、７に所定ピッチで形成された凹条部１８、１９に嵌合し、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８、９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。
【００２０】
ブロック２の形状は図１に示すように、上ビーム部１１および下ビーム部１２と、上下ビーム部１１、１２の中央部同士を連結したセンターピラー１３からなっており、ブロック２の両側面にはセンターベルト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６に設けた凹条部１８と下面７に設けた凹条部１９に係合する凸条部２０、２１が設けられている。
【００２１】
図３は、別のベルトの例であり、ビーム部３１の両端から上方に向かって一対のサイドピラー３２、３３が延びており、このサイドピラー３２、３３の上端からそれぞれブロック２の中心に向かって延びるロック部３４、３５が対向するように設けられている。そして、これらビーム部３１、サイドピラー３２、３３及びロック部３４、３５によってセンターベルト３ａ、３ｂが嵌合する嵌合溝３０が形成されている。この嵌合溝３０に、センターベルト３ａ、３ｂが、ロック部３４、３５間の開口部より挿入され装着される。
【００２２】
また、ロック部３４、３５の嵌合溝３０側には、凸部３７がそれぞれ設けられており、この凸部３７が、センターベルト３ａ、３ｂに所定ピッチで設けられている凹部３６に嵌合する。これによって、センターベルト３ａ、３ｂは、装着後はブロック２から抜けにくい状態となる。
【００２３】
本発明においてブロック２は、熱硬化性樹脂と繊維状の補強材からなっており、アルミニウム合金などの金属などからなるインサート材を埋設していないブロックである。また、熱硬化性樹脂１００質量部に対して繊維状の補強材を１５〜９０質量部の割合とし、更に好ましくは３０〜８０質量部の範囲である。インサート材とは、アルミニウム合金などの金属やセラミックなどの硬質材料からなるブロックの外観形状と略同じ形状を有するものであって、短繊維、長繊維などの補強材を配合したブロックは本発明の範囲に含まれるものである。
【００２４】
繊維状の補強材の割合が熱硬化性樹脂１００質量部に対して１５質量部未満であると補強効果が少なく、９０質量部を超えると硬度は上がるが靭性が低下してブロックの耐衝撃性の面では低くなるので好ましくない。
【００２５】
本発明で用いられる熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂などを挙げることができ、この中でもフェノール樹脂とジアリルフタレート樹脂を用いることが好ましい。
【００２６】
フェノール樹脂を用いた場合は非常に耐熱性に優れていることから高温環境下における、溶融摩耗といった問題を防止することができ、インサート材を埋設していないブロックを用いたベルトであって、軽量化をはかり高速回転で使用しても遠心張力を低く抑えることができるベルトにおいて寿命を延長することができる。
【００２７】
また、ジアリルフタレート樹脂を用いた場合は、熱硬化性樹脂なので熱可塑性樹脂よりも高温環境には強いが、それ以外に成形時に高温で成形できるので成形時間が短く、成形収縮率も小さいので高寸法精度のブロックを得ることができるといった利点もある。よって所望の寸法で所望のＶ角度を有するブロックを正確に成形することができ、ベルトとして走行させた際にも騒音の発生や摩耗が少なく長寿命化にもつながる。
【００２８】
また、繊維状の補強材としては、炭素繊維、ポリアミド繊維、セルロース、綿、アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ポリアリレート繊維、ガラス繊維、金属繊維、炭素繊維の単独もしくは複数を組み合わせたものを用いることができる。更にそれ以外にもチタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウムなどのウィスカを配合することも可能である。
【００２９】
ウィスカとしては、酸化亜鉛ウィスカを用いることが好ましい。酸化亜鉛ウィスカは、テトラポット状に四方に手が延びた立体的形状をしている。この酸化亜鉛ウィスカは、これ単独でも耐熱性、耐摩耗性に優れたものであるが、前述のようにテトラポット状の立体的形状をしているため、炭素繊維とともに配合すると、炭素繊維の配向が抑制され、成形時のそりや成形収縮の異方性が改良される。さらに、このように炭素繊維の配向を低減できるため、ブロック２の靭性、曲げ剛性等の強度についての異方性も低減することができ、かつ、摩擦係数が安定するため、耐摩耗性が向上する。また、酸化亜鉛ウィスカは、高比重、高剛性であるため、プーリとの接触時の振動を低減でき、ノイズの発生を小さくすることができる。なお、この酸化亜鉛ウィスカを、前述の熱可塑性樹脂１００質量部に対して、その添加量が５質量部よりも少ない場合は、添加した効果が発現せず、６０質量部を越えて添加した場合は、混練できず、成形することが困難となる。
【００３０】
なお、これらの他に、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。
【００３１】
張力帯３ａ、３ｂは、前述のように、上面、即ちブロック２のロック部８、９に接する面側に所定ピッチで凹部６が形成されている。この凹部６にブロック２のロック部８、９に設けられている凸部７が嵌合される。
【００３２】
張力帯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。
【００３３】
【実施例】
次に、本発明の高負荷伝動ベルトを表１に示すような構成で作製し、ベルトの走行試験を行い、ブロック側面の摩耗量を測定した。
【００３４】
なお、使用した高負荷伝動ベルトは、図１に示すようなブロックを用いたものであり、そのブロックの材料配合比を表１に示すように変えて、実施例、比較例の高負荷伝動ベルトとした。また、使用した張力帯３ａ、３ｂは、全て共通であり、心線５はアラミド繊維、エラストマー４はクロロプレンゴムを用いた。ベルトピッチ幅は２５ｍｍ、ピッチ周長は８３１ｍｍ、ブロックピッチは３ｍｍである。
【００３５】
（実施例）
ジアリルフタレート樹脂（フドー社製ダポール）１００質量部に対してＰＡＮ系炭素繊維５０質量部、グラファイト１５質量部を配合し、射出成形により図１の形状のブロック２に成形した。このブロック２に、前述の２本の張力帯３ａ、３ｂを嵌合して試験用の高負荷伝動ベルトを作製した。
【００３６】
（比較例１）
ジアリルフタレート樹脂（フドー社製ダポール）をポリアミド４６樹脂（ＤＪＥＰ社製Ｓｔａｎｙｌ）に変更した以外は、実施例１と同様にして試験用の高負荷伝動ベルトを作製した。
【００３７】
以上の、高負荷伝動ベルトの耐久試験としては、駆動プーリ、従動プーリともに幅が１８ｍｍ、Ｖ角度が２６°、径が８１ｍｍで、軸荷重が１０００±８０Ｎ、駆動プーリ回転数を１００００ｒｐｍ、駆動プーリのトルクを４．２Ｎ、従動プーリのトルクを３．６Ｎ、ベルト走行時の雰囲気温度を１００℃でベルトを走行させた。
【００３８】
ブロック側面の摩耗量は、ベルト走行２４時間後のベルトからブロックを抜き取り投影機を用いて測定した。以上の結果を表１にまとめて示す。
【００３９】
【表１】

【００４０】
表１より判るように、熱硬化性樹脂であるジアリルフタレート樹脂をブロックの素材として用いた実施例のベルトは、ブロックの摩耗量が０．２ｍｍであり、一方熱可塑性樹脂であるポリアミド４６をブロックの素材として用いた比較例のベルトはブロックの摩耗量が０．９ｍｍとなっており、４倍以上の差となって現れている。熱硬化性樹脂を用いることにより溶融摩耗が少なくなっていることが認められる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されており、張力帯と、該張力帯の長手方向に沿って所定ピッチで設けた複数のブロックとからなる高負荷伝動ベルトにおいて、前記ブロックが熱硬化性樹脂と繊維状の補強材とを主成分とし、前記熱硬化性樹脂が１００質量部に対し、前記繊維状の補強材が１５〜９０質量部であることを特徴とする。
【００４２】
ブロックを熱硬化性樹脂で構成することによって高温の環境下においても樹脂が溶融してしまうということがないので、溶融摩耗の問題を防止することができる。また、繊維状の補強材を配合することによって素材のもろさや耐摩耗性を改善することができるとともに、強度をより向上させることができるのでブロックの軽量化を図ることができる。
【００４３】
請求項２では、熱硬化性樹脂がフェノール樹脂である請求項１記載の高負荷伝動ベルトとしており、耐熱性に優れ高温環境下においてより高い耐久性を持たせることができる。
【００４４】
請求項３では熱硬化性樹脂がジアリルフタレート樹脂である請求項１記載の高負荷伝動ベルトとしており、ブロックを成形後の収縮量が少なくより正確な寸法やブロック側面の角度を出すことができ、ひいてはベルト走行時における騒音の低減や長寿命化につながる。
【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他の例を示す斜視概略図である。
【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 心体
６ 上面
７ 下面
１１ 上ビーム部
１２ 下ビーム部
１３ センターピラー
１４ 嵌合溝
１５ 嵌合溝
１８ 凸条部
１９ 凸条部
２０ 溝条部
２１ 溝条部

Claims (3)

1. 張力帯と、該張力帯の長手方向に沿って所定ピッチで設けた複数のブロックとからなる高負荷伝動ベルトにおいて、前記ブロックが熱硬化性樹脂と繊維状の補強材とを主成分とし、前記熱硬化性樹脂が１００質量部に対し、前記繊維状の補強材が１５〜９０質量部であることを特徴とする高負荷伝動ベルト。
2. 熱硬化性樹脂がフェノール樹脂である請求項１記載の高負荷伝動ベルト。
3. 熱硬化性樹脂がジアリルフタレート樹脂である請求項１記載の高負荷伝動ベルト。

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