JP2006057836A - 高負荷伝動ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】ブロックの揺動や位置ズレなくして整列させることによってベルト走行中の騒音の発生を防止したり伝動効率を向上させたりすることができ、しかもブロックの強度を損なうことなく軽量に保つことができる高負荷伝動ベルトを提供する。
【解決手段】センターベルト３の長手方向に沿って複数のブロック２を設けた高負荷伝動ベルト１であって、ブロック２は両側面にセンターベルト３を挿入する嵌合溝を有し、上ビーム部１１と下ビーム部１２および上下ビーム部の中央部を連結するピラー部からなる略エ字形状を有し、該ブロック２の前後面のいずれか片方にガイド凸部１８、他方にガイド凹部１９を設け、それらを凹凸嵌合することによってブロック２を整列させるようにした高負荷伝動ベルト１において、前記ガイド凸部１８およびガイド凹部１９が上ビーム部１１の中央部および下ビーム部１２の中央部に配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、センターベルトの長手方向に沿って多数のブロックを固定した高負荷伝動ベルトに係り、詳しくはブロックの揺動や位置ズレなくして整列させることによってベルト走行中の騒音の発生を防止したり伝動効率を向上させたりすることができる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高負荷伝動ベルトがあり、具体的な構成としては、心体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や、特許文献１や特許文献２に示すようにブロックの両側面に溝を有しており、一対のセンターベルトを前記側面に設けた溝に嵌合したようなベルトがある。

このようなセンターベルトの長手方向に沿って多数のブロックを装着したベルトは、樹脂などからなるブロックを装着していることから側圧に対する強度は大きくかなりの高負荷を伝導することはできるが、ブロックがセンターベルトに対して揺動したり位置ズレを起こすといったことがあり、左右上下方向に位置ズレしたブロックはプーリへの進入時などに叩き音を発生してベルト走行時の騒音の原因となったりベルトの伝動効率を下げてしまうといった問題にもつながっていた。

そこで、ブロック同士の位置を揃えることによってプーリとの接触をより滑らかなものとするために例えば特許文献１に示すようにブロックの前後面にガイド凸部とガイド凹部を設けて隣り合うブロック同士で凹凸嵌合させるといったことが行われていた。このように隣り合うブロック同士の前後面で凹凸嵌合することによってブロック全体を整列させることができ、騒音発生を防止することができるものである。

特開平２−３５６９３９号公報 実開平５−３６９２号公報

前記特許文献１や特許文献２のような構成を採ることによって、ブロックを整列させて騒音を防止することや伝動効率の向上には寄与することができた。しかし、次のような問題点があった。

凹凸嵌合するのが１箇所であると整列の効果が少なく、凹凸嵌合している位置を中心として回転方向にズレが発生するといった問題がある。また２箇所で凹凸嵌合させることによって前記のような回転方向のズレは改善することができるが、このような凹凸を設けた箇所は強度的には弱くなるので、高さや厚みを増やすことで補強することになる。

例えば特許文献１のように上ビーム部の両端に凹凸を配置すると上ビーム部は補強のために両端においてもある程度の高さを持たせなければならずブロックの重量増につながってしまう。

そこで本発明はブロックの揺動や位置ズレなくして整列させることによってベルト走行中の騒音の発生を防止したり伝動効率を向上させたりすることができ、しかもブロックの強度を損なうことなく軽量に保つことができる高負荷伝動ベルトの提供を目的とする。

上記のような課題を解決するために本発明の請求項１は、センターベルトと該センターベルトの長手方向に沿って複数のブロックを設けた高負荷伝動ベルトであって、ブロックは両側面にセンターベルトを挿入する嵌合溝を有し、上ビーム部と下ビーム部および上下ビーム部の中央部を連結するピラー部からなる略エ字形状を有し、該ブロックの前後面のいずれか片方にガイド凸部、他方にガイド凹部を設け、それらを凹凸嵌合することによってブロックを整列させるようにした高負荷伝動ベルトにおいて、前記ガイド凸部およびガイド凹部が上ビーム部の中央付近および下ビーム部の中央付近に配置されていることを特徴とする。

請求項２では、上ビーム部に設けるガイド凸部の中心が、ブロック全高さに対して上ビーム部の上端から１５〜３５％の範囲に位置するとともに上ビーム部幅方向の中央から上ビーム部全幅の０〜１０％の範囲内に位置しており、下ビーム部に設けるガイド凸部の中心が、ブロック全高さ高さに対して下ビーム部の下端から１５〜３５％の範囲に位置するとともに下ビーム部幅方向の中央から下ビーム部全幅の０〜１０％の範囲内に位置している高負荷伝動ベルトとしている。

上ビーム部と下ビーム部の中央部は各ビーム部の根元であると共にピラー部にて連結する箇所であることもあって元々高さも大きく採っており、ガイド凸部、ガイド凹部を配置する箇所として適当であり、高さや厚みを増して補強する必要もない。よって、ブロック全体として重量などの増加をさせることなく、凹凸を設けることができ、他の箇所には凹凸を配置しないことで元々強度的にも大きなものを必要とせず、寸法を小さくすることができるのでブロックを軽量化することができる。

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３と、このセンターベルト３に所定ピッチで取り付けられた複数のブロック２とから構成されている。ブロックの側面６、７に嵌合溝８、９を有しており、該嵌合溝にセンターベルト３が装着されている。このブロック２の両側面６、７は、プーリのＶ溝と接触する傾斜面となっており、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３を引張り、駆動側プーリの動力を従動側プーリに伝達する。

ブロック２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ピラー部１３からなっており、ブロック２の両側面には前述のようにセンターベルト３の嵌合溝８、９が形成されており、嵌合溝８、９内の溝上面および溝下面にはセンターベルト３の上面に設けた凹条部１４と下面に設けた凹条部１５に係合する凸条部１６、１７が設けられている。

本発明ではセンターベルト３に複数装着したブロック２の前後で凹凸嵌合することによってベルト全体でブロックを整列させるようにしている。具体的には上ビーム部１１の中央部の片面にガイド凸部１８を設け反対側の面にはガイド凸部１８と嵌合するガイド凹部１９を設けている。また、上ビーム部１１だけでなく下ビーム部１２の中央部にも片面にガイド凸部１８を設け反対側の面にはガイド凸部１８と嵌合するガイド凹部１９を設けている。このように２箇所で凹凸嵌合することによって、ブロック２が進行方向を軸とする回転運動をすることを防止することができる。

そして、上ビーム部１１および下ビーム部１２の中央部以外にはこのような凹凸を設けていない。このようなガイド凸部１８、ガイド凹部１９を設ける部分は強度面では低下することとガイド凸部１８とガイド凹部１９を設ける面積を確保するためにその部分の高さや厚みを増加させることになる。ピラー部１３に凹凸を設けるためにピラー部の幅を広くするとセンターベルト３の嵌合溝８、９の寸法が小さくなりセンターベルト３の幅を狭くせざるを得ない。そうするとセンターベルト３の切断といった故障が発生しやすくなるので好ましくない。また、上ビーム部１１や下ビーム部１２の端部はそもそもさほど強度を必要とせず、ブロック２を軽量化するためには幅狭にすることが好ましいが、凹凸を設けるために面積を広くすると逆に重量増になってしまう。

上ビーム部１１と下ビーム部１２の中央部は元々大きな応力がかかる部分であり十分な強度を持つように設計する必要があるので面積も広めに設定されている。よって、面積増による重量増を招くことがない上ビーム部１１と下ビーム部１２の中央付近に前記ガイド凸部１８とガイド凹部１９を配置することが、最も好ましい形態であるということができる。

また、図３に示すようにガイド凸部１８とガイド凹部１９を配置する位置をより具体的に限定すると、上ビーム部１１に設けるガイド凸部１８の中心が、ブロック全高さに対して上ビーム部１１の上端から１５〜３５％の範囲に位置するとともに上ビーム部幅方向の中央から上ビーム部全幅の０〜１０％の範囲内に位置しており、下ビーム部１２に設けるガイド凸部１９の中心がブロック全高さ高さに対して下ビーム部１２の下端から１５〜３５％の範囲に位置するとともに下ビーム部幅方向の中央から下ビーム部全幅の０〜１０％の範囲内に位置していることが好ましい。

ガイド凸部１８およびガイド凹部１９の位置が上記の範囲外となり、上ビーム部１１と下ビーム部１２それぞれの中央付近からはずれた位置になると、ガイド凸部及びガイド凹部に偏荷重が作用し、その部分が早期に摩耗することや、上下ビーム部１１、１２の中央以外の部分において寸法を大きく取ることになりブロックやベルトの重量増となるので好ましくない。

ブロック２は内部にインサート材を埋設したものでもそうでない樹脂材２１のみからなっているものでもどちらでもよい。アルミニウム合金など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。

ここで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。

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てもよい。

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。

ブロック２は樹脂材２１中にインサート材２２が埋設されたものでもよく、インサート材２２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。

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２２の所定箇所に樹脂材２１を被覆したブロック２を用いることが好ましい。

樹脂材２１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２２を用いてそのほぼ全面を樹脂材２１で被覆したものを用いると、部分的に樹脂材２１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２１を被覆する際にインサート材２２を固定する部材が接触しているところは、インサート材２２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２２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。

インサート材２２を被覆する樹脂材２１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４を構成するエラストマー２と比べると剛性の高い、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。

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。

センターベルト３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、クロロスルホン化ポリエチレン、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレン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。

実施例としては、図１に示すような上ビーム部の中央部と下ビーム部の中央部の２箇所にガイド凸部とガイド凹部を有する高負荷伝動ベルトであり、ブロックに用いた樹脂材料としてはカーボン繊維を３０質量％含有した４６ナイロンを使用した。そしてセンターベルトとして心線５にアラミド繊維、エラストマー４にクロロプレンゴムを用いたものとした。ベルトのサイズはベルトピッチ幅１８ｍｍ、ピッチ周長６００ｍｍ、ブロックピッチ３ｍｍとした。このベルトを表１に示す条件で走行させて故障が発生するまでの時間を測定した。その結果を表２に示す。

比較例としてはピラー部の中央部１箇所にガイド凸部とガイド凹部を有するブロックを用いた以外は実施例と全く同じ使用の高負荷伝動ベルトとした。実施例と同様に表１に示す条件で走行させて故障が発生するまでの時間を測定した。その結果を表２に示す。

表２の結果より、実施例では４００時間走行してもなんら異常が発生してないにもかかわらず、比較例では２１２時間でブロックのピラー部の破損によりベルトの寿命となっている。これは比較例がピラー部の中央部にガイド凸部とガイド凹部を設けているためにピラー部の強度が低下して破損に至ったものと考えられる。

本発明のように上ビーム部と下ビーム部の中央部のみにガイド凸部とガイド凹部を設けて前後のブロックを凹凸嵌合させてブロックを整列させることによって、ベルトはよりスムーズに走行することができひいては騒音の現象や伝動効率の向上にもつながる。

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の製造に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凹凸嵌合箇所における側断面図である。 本発明の高負荷伝動ベルトの断面図である。

符号の説明

１ 高負荷伝動ベルト
２ ブロック
３ センターベルト
４ エラストマー
５ 心線
６ 側面
７ 側面
８ 嵌合溝
９ 嵌合溝
１１ 上ビーム部
１２ 下ビーム部
１３ ピラー部
１４ 凹条部
１５ 凹条部
１６ 凸条部
１７ 凸条部
１８ ガイド凸部
１９ ガイド凹部

Claims (2)

1. センターベルトと該センターベルトの長手方向に沿って複数のブロックを設けた高負荷伝動ベルトであって、ブロックは両側面にセンターベルトを挿入する嵌合溝を有し、上ビーム部と下ビーム部および上下ビーム部の中央部を連結するピラー部からなる略エ字形状を有し、該ブロックの前後面のいずれか片方にガイド凸部、他方にガイド凹部を設け、それらを凹凸嵌合することによってブロックを整列させるようにした高負荷伝動ベルトにおいて、前記ガイド凸部およびガイド凹部が上ビーム部の中央付近および下ビーム部の中央付近に配置されていることを特徴とする高負荷伝動ベルト。
2. 上ビーム部に設けるガイド凸部の中心が、ブロック全高さに対して上ビーム部の上端から１５〜３５％の範囲に位置するとともに上ビーム部幅方向の中央から上ビーム部全幅の０〜１０％の範囲内に位置しており、下ビーム部に設けるガイド凸部の中心が、ブロック全高さ高さに対して下ビーム部の下端から１５〜３５％の範囲に位置するとともに下ビーム部幅方向の中央から下ビーム部全幅の０〜１０％の範囲内に位置している請求項１記載の高負荷伝動ベルト。
   

Images