JP2005155851A - 高負荷伝動ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】ブロックとしてインサート材を埋設していないブロックを用いていることからベルトが軽量で走行中の遠心力で破損するといったこともなく高速回転での使用にも向いており、しかもセンターベルトを装着した状態でＶ側面の角度がプーリのＶ溝角度と略一致しており、伝達性能や騒音に関する性能も良好であるベルトを提供する。
【解決手段】センターベルト３ａ、３ｂと、センターベルトを装着する上下ビーム１１、１２とピラー１３によって囲まれた溝部１４、１５を有するブロック２とからなり、上下ビーム１１、１２の側面２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄがセンターベルト３ａ、３ｂの溝部１４、１５への装着前は両者が向き合う方向へ傾いており、センターベルト３ａ、３ｂの装着後に上下ビーム側面とプーリＶ溝との角度との差が１°以内であり、且つ上ビーム側面と下ビーム側面の角度の差が１°以内である高負荷伝動ベルトである。
【選択図】図１

Description

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、寸法精度に優れた高負荷伝動ベルトに関する。

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。

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。

このような引張伝動式の高負荷伝動ベルトに用いる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。

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。

また、特許文献２には、同様に張力帯に対してブロックを装着したベルトにおいて、ブロックを装着する嵌合溝が外側から奥側に向かって高さ幅が拡開した断面略台形状の溝形状に形成するとともに、張力帯を断面略長方形状に形成することによって、張力帯がプーリから押圧力を受けることによって張力帯が嵌合溝に入り込んでしまうのを防止するといった技術が開示されている。

特開昭６３−３４３４２号公報 実開平６−３２７９３号公報

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。

このため、例えば特開昭６３−３４３４２号公報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。

アルミニウム合金等金属製のインサート材を用いなければブロックは軽量されてひいてはベルト全体の重量も大幅に軽量することができる。よって高速回転に有利なベルトとすることができる。

しかし、ベルトの軽量化と引き換えにブロックの強度の面では低下を避けることができず、比較的撓みなどが発生しやすいブロックとなってしまう。このようなベルトではブロックに設けた溝部にエラストマー製のセンターベルトを装着する構造となっているが、センターベルトを装着する際にもブロックの上下ビームに撓みが発生する。上下ビームが撓んでいない状態でブロックのＶ側面の角度をプーリのＶ溝角度にあわせていると、撓みが発生した結果角度にずれが生じてしまい。その結果ベルトの伝達性能が低下したり騒音発生の原因になったりする問題があった。

そこで本発明はこのような問題を解消し、インサート材を埋設していないことによりベルトが軽量で高速回転用途にも適しており、しかもセンターベルトを装着した状態でブロックのＶ側面の角度がプーリのＶ溝角度と略一致していることで伝達性能も良好で騒音のすくない高負荷伝動ベルトの提供を課題とする。

本発明の請求項１ではエラストマー中に心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、センターベルトを装着する上下ビームとピラーによって囲まれた溝部を有するブロックとからなるとともに上下ビームの側面がプーリＶ溝と当接するＶ側面を形成しており、ブロックにはインサート材を埋設してない高負荷伝動ベルトにおいて、プーリとの当接面である上下ビームの側面がセンターベルトの溝部への装着前は両者が向き合う方向へ傾いており、センターベルトの装着後に上下ビーム側面とプーリＶ溝との角度との差が１°以内であり、且つ上ビーム側面と下ビーム側面の角度の差が１°以内であることを特徴とする。

請求項２は、上ビームを下方向に、下ビームを上方向に傾けることでによって、該上下ビームで形成される前記溝部がブロックの中心から側面へいくほど徐々に狭くなるように設定されており、ブロックにおけるセンターベルトを挿入する溝部を形成する上ビームのベルト幅方向に対する傾き角度および下ビームのベルト幅方向に対する傾き角度の和が０．５°〜３．０°の範囲である高負荷伝動ベルトである。

本発明の高負荷伝動ベルトでは、ブロックとしてインサート材を埋設していないブロックを用いていることからベルトが軽量で走行中の遠心力で破損するといったこともなく高速回転での使用にも向いており、しかもセンターベルトを装着した状態でＶ側面の角度がプーリのＶ溝角度と略一致しており、伝達性能や騒音に関する性能も良好である。

また、センターベルトを装着する前のブロックにおいて、上下ビームの側面が向き合うような角度に設定するとともに、上下ビームがベルト幅方向の外側に行くにつれて近づくような角度を持たせた形状にしておき、センターベルトを装着することによって上下ビームが略平行になるとともに上下ビームの側面がプーリのＶ溝角度に略一致するようにすることで、センターベルトは上下ビームを強制的に拡開してブロックの溝部に装着することになるので上下ビームによるセンターベルトの挟持力は大きく、センターベルトのブロックからのはずれといった問題もあわせて防止することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明を具体的に説明する。

図１は、本発明に係る高負荷伝動ベルト１の一例を示す要部斜視図であり、図２は同じく要部側面図である。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。

ブロック２は、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の間と２ｃ、２ｄの間には一対のセンターベルト３ａ、３ｂを嵌めこむ溝部１４、１５が形成されている。また、溝部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。

また、本発明におけるブロック２は樹脂材のみからなっているものである。このようにアルミニウム合金等の金属からなるインサート材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。

また、インサート材を埋設していないブロックの場合に上下ビームの撓みも大きくなるので割れが発生しやすいという問題が起こりやすいがそこで本発明では、予め上下ビーム１１、１２に撓みが発生するのを考慮に入れてブロック２の上下ビーム１１、１２の側面であってブロックの側面を形成する２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄのうち２ａと２ｂが、そして２ｃと２ｄは、センターベルト３ａ、３ｂを前記溝部１４、１５に装着していない状態では向き合う方向に傾いており、センターベルトを装着することによってプーリのＶ溝角度との角度の差が１°以内になるようにしている。ブロックの側面とは上下ビーム１１、１２のそれぞれの側面２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄがあり、上下ビーム１１、１２の両方の側面の角度とプーリのＶ溝角度との差が１°以内である必要がある。

また、同じ側にある上ビームと下ビームの側面２ａ、２ｃまたは側面２ｂ、２ｄの角度の差が１°以内となるようにしている。これらが１°を超えると、ブロック２とプーリとの角度が合わなくなって伝達効率が低下したり騒音が発生するといった問題がある。

前記のようにブロックの側面を形成する２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄのうち２ａと２ｂが、そして２ｃと２ｄが向き合った方向に傾いている形態は、図３、図４、図５に示すようなものが挙げられる。図３に示すブロック２では上ビーム１１の両側が下方向に傾いているとともに下ビーム１２の両側が上方向に傾くことによって側面２ａと２ｂ、側面２ｃと２ｄが向き合う方向に傾いておりプーリＶ溝を示す仮想線Ｐに対して角度を有している。また上ビーム１１と下ビーム１２の間隔はブロックの中央から側方へ行くにしたがって幅狭になっており、センターベルト３を装着したときに上下ビーム１１、１２での挟持力が大きく、ブロック２からセンターベルト３が外れにくいという効果も有する形態である。

図４に示す形態は、上下ビーム１１、１２のうち上ビーム１１の両側が下方向に傾いており、下ビーム１２は側面２ｂ、２ｄの角度のみが上方向に傾いている。図５に示すのは上下ビーム１１、１２ともビーム自体は傾いておらず側面２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに角度をつけることによって側面２ａと２ｂが、そして側面２ｃと２ｄが向き合った方向に傾いた状態となっている。

また、ベルト幅方向に対して上ビーム（溝上面１６）の傾き角度θ_１と下ビーム（溝下面１７）の傾き角度θ_２の和が０．５〜３．０°の範囲になるように設定する。これらの角度の和が３．０°を超えると一つにはセンターベルト３の挿入が極めて困難になること、そしてセンターベルトを挿入した後の側面２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの角度がプーリのＶ溝角度に要するにセンターベルトを挿入してプーリのＶ溝角度に略一致するように上下ビームを撓ませることになるが、その撓み量が大きすぎると上下ビームにかかる応力が大きすぎて早期に劣化したり折損したりするといった問題にもつながるので、前記のように０．５〜３．０°の範囲に設定しておくことが好ましい。

本発明におけるブロック２ではインサート材を埋設していないものということであるが、インサート材というのは、それだけでほぼブロックの形状を呈する骨組的なものことを指し、例えば合成樹脂素材中に配合する形で加える短繊維やウィスカなどの補強材を添加することはインサート材を埋設することを意味するものではない。

ブロック２の樹脂として用いることができるのは、具体的には硬度９０°ＪＩＳ Ａ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。等の合成樹脂が用いられる。

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。

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。炭素繊維の中でも、ＰＡＮ系炭素繊維を用いることが好ましい。また、炭素繊維と組み合わせてアラミド繊維を配合することによってブロックの靭性が向上し、耐摩耗性や、耐衝撃性を一層向上させることができる。

また、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。

このような材料構成とすることによって、プーリと接する際に受ける側圧にも十分に耐えうる剛性、靭性等の強度を有するとともに、耐摩耗性に優れ、更には、摩擦時に発生する熱に対しても強いブロックとすることが可能となり、プーリから受ける動力を効率よくセンターベルト３ａ、３ｂに引張力として伝えることができ、引張伝動式の高負荷伝動ベルトを構成することができる。

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。

また、ブロック２の下ビームは屈曲を許容しベルトがプーリに巻きかかることができるようにしなければならず、ベルト走行方向の前後面の少なくともいずれか一方に傾斜面を設けている。傾斜面を設けることによってブロック同士が緩衝することなくベルトが屈曲することができる。

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、心体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、心体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、編布や金属薄板等を使用することもできる。

実施例１として図３に示すような上下ビームの両側がそれぞれ傾いたブロックを作成して、溝部にセンターベルトを装着することによってブロック側面の角度の変化を測定した。なお、センターベルトには水素化ニトリルゴム中にアラミド繊維からなる心線をスパイラル状に埋設した上下に凸部を有するベルトを用い、ブロックの補強材の樹脂素材としては、表１に示すような配合の樹脂を用いた。センターベルトを装着する前と後の上下ビーム側面角度の測定結果を表２に示す。

比較例１

比較例１として上下ビームを傾けなかった以外は実施例１とまったく同様にブロックを作成し、同様にセンターベルトを装着する前と後の上下ビーム側面角度の測定結果を表２に示す。

以上の結果より、本発明の実施例１ではセンターベルト装着後における側面の角度が略一定となっており、ベルトとして走行させた場合に伝達能力や騒音に対する問題を解消することができるものである。

ベルトに装着したブロックの複数方向の撓みをを抑えて割れを防止することができ、自動車や自動二輪車、農業機械の無段変速装置など、プーリの有効径が変化し大きなトルクを伝達するようなベルトとして適用することができる。

本発明の高負荷伝動ベルトの要部斜視図である。 本発明の高負荷伝動ベルトの側面図である。 本発明に用いられるブロック正面図である。 本発明に用いられるブロックの別の例を示す正面図である。 本発明に用いられるブロックの更に別の例を示す正面図である。

符号の説明

１ 高負荷伝動ベルト
２ ブロック
２ａ 側面
２ｂ 側面
２ｃ 側面
２ｄ 側面
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 (2)

1. エラストマー中に心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、センターベルトを装着するための上下ビームとピラーによって囲まれた溝部を有するブロックとからなるとともに上下ビームの側面がプーリＶ溝と当接するＶ側面を形成しており、ブロックにはインサート材を埋設してない高負荷伝動ベルトにおいて、プーリと当接する上下ビームの側面が、センターベルトの溝部への装着前は両者が向き合う方向へ傾いており、センターベルトの装着後に上下ビーム側面とプーリＶ溝との角度との差が１°以内であり、且つ上ビーム側面と下ビーム側面の角度の差が１°以内であることを特徴とする高負荷伝動ベルト。
2. 上ビームを下方向に、下ビームを上方向に傾けることでによって、該上下ビームで形成される前記溝部がブロックの中心から側面へいくほど徐々に狭くなるよう設定されており、上ビームのベルト幅方向に対する傾き角度および下ビームのベルト幅方向に対する傾き角度の和が０．５°〜３．０°の範囲である請求項１記載の高負荷伝動ベルト。
   

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