JP2008232165A - コグドｖベルト - Google Patents

Abstract

【課題】コグ谷部１８におけるクラックの発生を好適に抑制して長寿命化を図る。
【解決手段】下ゴム層１２は、心体層１３側に形成された第１ゴム層２１と、ベルト内面側に形成された第２ゴム層２２とにより構成されている。第１ゴム層２１には短繊維が混入される一方、第２ゴム層２２は短繊維を含まないゴムによって形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、コグドＶベルトに関するものである。

一般に、コグドＶベルトは、ベルト背面側の上ゴム層と、ベルト内面側の下ゴム層と、この上ゴム層及び下ゴム層の間に設けられて心線等が埋設された心体層とにより構成されている。そうして、ベルト内面側において複数のプーリに巻き掛けられ、ベルト両側面とプーリとの間の摩擦力によって、駆動プーリの駆動力を従動プーリへ伝動するようになっている。

下ゴム層のベルト内面側表面には、ベルト幅方向である側方から見て波形状となるコグが形成されている。このコグによって、プーリから受ける側圧に対する補強効果と、比較的小さなプーリでもよくなじむ柔軟効果とが付与されている。尚、コグドＶベルトの背面又は内面は、通常、帆布によって被覆されている。

ところで、上記コグの硬度を高めるために、下ゴム層に短繊維を混入させることが一般に知られている。しかしながら、上記コグドＶベルトを連続高速回転させた場合に、コグの谷部にクラックが生じ易いという問題がある。

この問題に対し、特許文献１のコグドＶベルトでは、下ゴム層に短繊維を混入させると共に、コグの谷部における短繊維の充填密度を比較的低くするようにしている。そのことにより、コグの谷部における硬度を低くして、クラックの発生を抑制しようとしている。

一方、特許文献２には、短繊維が混入された下ゴム層を心体層側の第１ゴム層と、ベルト内面側の第２ゴム層とにより構成し、短繊維を含む第２ゴム層のベルト幅方向の弾性率を、第１ゴム層よりも大きくすることが開示されている。そのことにより、プーリから大きな側圧を受けていてもベルト幅方向に変形し難くなって、ベルト長さ方向に揺さぶられ難くなるため、コグ内部（ベルト進行方向前側の側面近傍）におけるクラックの発生を抑制するようにしている。
特開昭６２−２６６２５０号公報 特開２０００−１８３３８号公報

しかし、上記特許文献１のコグドＶベルトでは、下ゴム層の全体に依然として短繊維が混入されているために、コグの谷部においてクラックが生じることは避けられない。一方、上記特許文献２の発明は、ベルト進行方向前側の側面近傍におけるコグ内部に生じ得るクラックに対する対策であって、コグの谷部におけるクラックの対策ではない。すなわち、この特許文献２のコグドＶベルトにおいても、コグの谷部に短繊維が混入されていることから、やはりその谷部におけるクラックの発生を抑制することは難しい。

本件の発明者は、コグドＶベルトについて鋭意研究を重ねた結果、コグの谷部でクラックが発生すると、そのクラックが心体層側へ進展することにより、心体層の心線の疲労が極めて顕著になることを見出した。

本発明者が一般的なコグドＶベルトについて耐久試験を行ったところ、ベルトの走行時間が４００時間までは、心線の疲労が緩やかに進行する一方、４００時間を超えた辺りから下ゴム層におけるコグ谷部にクラックの発生が確認され、そのクラックの進行に伴って心線の疲労が急激に進むことが確認された。

このように、コグの谷部におけるクラックの発生を抑制することは、ベルトの長寿命化を図るために非常に重要な課題である。

本発明は、斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コグの谷部におけるクラックの発生を好適に抑制して、コグドＶベルトの長寿命化を図ることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、下ゴム層におけるベルト内面側の第２ゴム層を、短繊維を含まないゴムによって形成するようにした。

具体的に、第１の発明は、ベルト背面側に設けられた上ゴム層と、ベルト内面側に設けられると共にコグが形成された下ゴム層と、前記上ゴム層及び前記下ゴム層の間に設けられた心体層とを備えたコグドＶベルトを対象としている。そして、前記下ゴム層は、前記心体層側に形成された第１ゴム層と、ベルト内面側に形成された第２ゴム層とにより構成され、前記第１ゴム層には短繊維が混入される一方、前記第２ゴム層は短繊維を含まないゴムによって形成されている。

上記の構成により、下ゴム層の第１ゴム層に短繊維が混入されているため、コグの硬度は第１ゴム層によって確保される。すなわち、下ゴム層が受ける側圧は主に第１ゴム層によって支持される。さらに、下ゴム層のベルト内面側に形成された第２ゴム層が、短繊維を含まないため、その硬度が第１ゴム層よりも低くなり、コグの谷部においてクラックが発生し難くなる。その結果、第１ゴム層によってベルト幅方向の強度を確保しつつ、第２ゴム層によってコグ谷部におけるクラックの発生を抑制して、ベルトの長寿命化を図ることが可能になる。

第２の発明は、上記第１の発明において、前記第２ゴム層は、前記コグのベルト内面側表面に沿って形成されている。

この構成により、所定の厚みの第２ゴム層を第１ゴム層に貼り付けることで、ベルト全体が容易に形成される。また、仮に、他の層と第２ゴム層との界面が下ゴム層のベルト内面側表面に形成されているとすると、その界面からクラックが生じる虞れがあるのに対し、上記の構成によると、下ゴム層のベルト内面側表面に、第２ゴム層が途切れることなく連続して形成されることとなるため、コグの谷部においてもクラックが生じ難くなる。

第３の発明は、上記第２の発明において、前記第２ゴム層の厚みは、０．７ｍｍ以上且つ１．２ｍｍ以下である。

上記の構成により、クラックの発生を抑えつつベルトの伝動能力を確保することが可能になる。すなわち、第２ゴム層の厚みが仮に０．７ｍｍ未満である場合には、クラックが発生する虞れがある。一方、第２ゴム層の厚みが仮に１．２ｍｍよりも大きい場合には、クラックが発生し難くなるものの、ベルトの伝動能力が急激に低下してしまう。したがって、第２ゴム層の厚みは、０．７ｍｍ以上且つ１．２ｍｍ以下であることが好ましい。

第４の発明は、上記第１の発明において、前記第２ゴム層は、ＪＩＳ−Ｃ硬度計によって計測されるゴム硬さが、５０°以上且つ５５°以下である。

この構成により、第１ゴム層と第２ゴム層との接合状態が良好に維持されると共に、クラックの発生が抑制される。すなわち、仮に、第２ゴム層の上記ゴム硬さが、５０°未満である場合には、第１ゴム層と第２ゴム層との界面に亀裂が発生し易くなる。一方、第２ゴム層の上記ゴム硬さが５５°よりも大きい場合にはクラックが発生する虞れがある。したがって、第２ゴム層の上記ゴム硬さは、５０°以上且つ５５°以下であることが好ましい。

第５の発明は、上記第１の発明において、前記上ゴム層にはコグが形成されている。

上記の構成により、下ゴム層のコグに加えて、上ゴム層にもコグが形成されることから、ベルト幅方向の強度がより高く確保される。また、一般に、上ゴム層及び下ゴム層の双方にコグを形成した場合には、下ゴム層のコグ谷部にクラックがさらに生じ易くなるが、本発明によると、上述のように、下ゴム層の第２ゴム層を、短繊維を含まないゴムによって形成するようにしたので、そのクラックの発生が好適に抑制される。

本発明によれば、下ゴム層におけるベルト内面側の第２ゴム層を、短繊維を含まないゴムによって形成するようにしたので、短繊維が混入された第１ゴム層によってベルト幅方向の強度を確保しつつ、第２ゴム層によってコグ谷部におけるクラックの発生を抑制して、ベルトの長寿命化を図ることができる。

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。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

《発明の実施形態１》
図１及び図２は、本発明の実施形態１を示している。図１は、コグドＶベルト１の構造を模式的に示すベルト長さ方向の断面図である。図２は、図１におけるII−II線断面図である。

本実施形態のコグドＶベルト１は、例えば二輪スクータや自動車等に搭載されるベルト式無段変速機の伝動ベルトとして使用される。すなわち、コグドＶベルト１は、図示を省略するが、エンジン等の駆動軸に設けられた駆動プーリと、他の複数の従動プーリとに巻き掛けられる。コグドＶベルト１は、駆動プーリが回転駆動することにより、上記各プーリから側圧を受けた状態で回動する。そうして、各プーリの径が変動されることによって、変速動作が行われるようになっている。

上記コグドＶベルト１は、図１及び図２に示すように、ベルト背面側（図１及び図２で上側）に設けられた上ゴム層１１と、ベルト内面側（図１及び図２で下側）に設けられた下ゴム層１２と、上ゴム層１１及び下ゴム層１２の間に設けられた心体層１３とを備えている。

心体層１３は、断面矩形状の接着ゴム層１４と、この接着ゴム層１４内に埋設された複数の心線１５とにより構成されている。心線１５は、例えばポリエステル等の樹脂により構成され、それぞれベルト幅方向に並んで配置されると共にベルト長さ方向に延びるように配置されている。

下ゴム層１２には、ベルト幅方向に延びる複数の下コグ１７が、ベルト背面側に突出して形成されている。各下コグ１７は、ベルト長さ方向に所定のピッチで並ぶように配置されている。そうして、各下コグ１７同士の間にはコグ谷部１８が形成されることとなる。

一方、上ゴム層１１には、ベル幅方向に延びる複数の上コグ１９が、ベルト内面側に突出して形成されている。各上コグ１９は、ベルト長さ方向に所定のピッチで並ぶように配置されている。そうして、各下コグ１７同士の間にはコグ谷部２０が形成されることとなる。

上コグ１９は、その全体が例えばクロロプレンゴム等からなるゴム組成物によって構成されている。さらに、上コグ１９には、例えばアラミド繊維等からなる高弾性率の短繊維が混入されている。

そして、本発明の主たる特徴として、下ゴム層１２は、心体層１３側に形成された第１ゴム層２１と、ベルト内面側に形成された第２ゴム層２２とにより構成され、第１ゴム層２１には短繊維が混入される一方、第２ゴム層２２は短繊維を含まないゴムによって形成されている。

第１ゴム層２１は、例えばクロロプレンゴム等からなるゴム組成物によって構成されると共に、例えばアラミド繊維等からなる高弾性率の短繊維が混入されている。一方、第２ゴム層２２は、例えばカーボンブラック等の充填剤により補強されたゴム組成物によって構成することが可能である。

第２ゴム層２２は、下コグ１７のベルト内面側表面に沿って所定の厚みで形成されている。第２ゴム層２２の厚みは、例えば０．７ｍｍ以上且つ１．２ｍｍ以下であることが好ましい。さらに、第２ゴム層２２は、ＪＩＳ−Ｃ硬度計によって計測されるゴム硬さが、５０°以上且つ５５°以下であることが望ましい。

−実施形態１の効果−
したがって、この実施形態１によると、下ゴム層１２におけるベルト内面側の第２ゴム層２２を、短繊維を含まないゴムによって形成するようにしたので、短繊維が混入された第１ゴム層２１によってベルト幅方向の強度を確保しつつ、第２ゴム層２２によってコグ谷部におけるクラックの発生を抑制して、ベルトの長寿命化を図ることができる。

すなわち、下ゴム層１２の第１ゴム層２１に短繊維が混入されているため、コグの硬度は第１ゴム層２１によって確保することができる。つまり、下ゴム層１２がプーリから受ける側圧は主に第１ゴム層２１によって支持される。さらに、下ゴム層１２のベルト内面側に形成された第２ゴム層２２が短繊維を含まないため、その硬度を第１ゴム層２１よりも低くすることができる。したがって、下ゴム層１２のコグ谷部１８では、その硬度が低くなることから、クラックを発生し難くすることができる。その結果、上記コグドＶベルト１は、第１ゴム層２１によってベルト幅方向の強度を確保しつつ、第２ゴム層２２によってコグ谷部１８におけるクラックの発生を抑制して、ベルトの長寿命化を図ることができる。

さらに、第２ゴム層２２を所定の厚みで第１ゴム層２１に貼り付けた構成としたので、クラックの発生を抑制するための構造を簡単にして、ベルト全体を容易に形成することができる。また、仮に、第１ゴム層２１と第２ゴム層２２との界面が下ゴム層１２のベルト内面側表面に形成されているとすると、その界面を起点としてクラックが生じる虞れがある。これに対し、本実施形態のコグドＶベルト１によると、下ゴム層１２のベルト内面側表面に、第２ゴム層２２が途切れることなく連続して形成されることとなるため、コグ谷部１８においてもクラックを生じ難くすることができる。

ところで、第２ゴム層２２の厚みが仮に０．７ｍｍ未満である場合には、コグ谷部１８でクラックが虞れがある。一方、第２ゴム層２２の厚みが仮に１．２ｍｍよりも大きい場合には、クラックが発生し難くなるものの、ベルトの伝動能力が急激に低下してしまう。したがって、第２ゴム層２２の厚みは、０．７ｍｍ以上且つ１．２ｍｍ以下であることが好ましい。そのことにより、コグ谷部１８におけるクラックの発生を抑えつつ、ベルトの伝動能力を適切に確保することができる。

また、仮に、第２ゴム層２２の上記ゴム硬さが、５０°未満である場合には、第１ゴム層２１と第２ゴム層２２との界面に亀裂が発生し易くなってしまう。一方、第２ゴム層２２の上記ゴム硬さが５５°よりも大きい場合にはクラックが発生する虞れがある。したがって、第２ゴム層２２の上記ゴム硬さは、５０°以上且つ５５°以下であることが好ましい。そのことにより、第１ゴム層２１と第２ゴム層２２との接合状態を良好に維持すると共に、コグ谷部１８におけるクラックの発生を抑制することができる。

さらに、下ゴム層１２の下コグ１７に加えて、上ゴム層１１にも上コグ１９を形成するようにしたので、ベルト幅方向の強度をより高く確保することができる。また、一般に、上ゴム層１１及び下ゴム層１２の双方にコグ１７，１９をそれぞれ形成した場合には、下ゴム層１２のコグ谷部１８にクラックがさらに生じ易くなるが、本実施形態のコグドＶベルト１によると、上述のように、下ゴム層１２の第２ゴム層２２を、短繊維を含まないゴムによって形成するようにしたので、その硬度を低下させてクラックの発生を好適に抑制することが可能になる。

（実施例）
次に、上記コグドＶベルト１を具体的に実施した実施例について説明する。

上記コグドＶベルト１の構成において、第２ゴム層２２のゴム硬さを４５°，５０°，５５°，６０°，及び６５°に変更したものについて、ベルトを走行させて耐久試験を行った。その結果を図３の表に示す。この試験において第２ゴム層の厚みは１．０ｍｍとした。

図３に示すように、ゴム硬さが４５°である場合には、５００時間後に第１ゴム層と第２ゴム層との界面に亀裂が発生した。一方、ゴム硬さが５０°から大きくなるに連れて、クラックが発生した時間（コグドＶベルトの寿命）は短くなることがわかった。特に、ゴム硬さが５０°及び５５°の場合には、それぞれ寿命が５９６時間及び５８４時間であって充分に確保されているのに対し、ゴム硬さが６０°以上になると寿命が急激に短くなって、４７３時間になっている。これは、ゴム硬さが高すぎてクラックが生じやすくなった結果であると考えられる。

以上の結果より、第１ゴム層２１と第２ゴム層２２との接合状態を良好に維持すると共に、コグ谷部１８におけるクラックの発生を抑制する観点から、第２ゴム層２２のゴム硬さは、５０°以上且つ５５°以下であることが好ましい。

次に、上記コグドＶベルト１の構成において、第２ゴム層２２の厚みを０．３ｍｍ、０．７ｍｍ、１．０ｍｍ、１．２ｍｍ、１．７ｍｍ、及び２．１ｍｍに変更したものについて、上記試験と同様にベルトを走行させて耐久試験を行った。その結果を図４の表に示す。

図４に示すように、第２ゴム層２２の厚みが０．３ｍｍから２．１ｍｍに増加するに連れて、ベルトの伝動能力が１００５０（Ｎ／ｍ）から７８００（Ｎ／ｍ）に徐々に低下することがわかった。一方、クラックが発生したベルトの寿命は、第２ゴム層２２の厚みが０．３ｍｍから２．１ｍｍに増加するに伴って、３８７時間から７２０時間に増加することが確認できた。特に、ゴム厚みが０．７ｍｍ以上のときには５７０時間以上の寿命を確保できることがわかった。

以上の結果より、クラックの発生を抑えつつベルトの伝動能力を確保する観点から、第２ゴム層２２の厚みは、０．７ｍｍ以上且つ１．２ｍｍ以下であることが好ましい。

以上説明したように、本発明は、コグドＶベルトについて有用であり、特に、コグの谷部におけるクラックの発生を好適に抑制して、コグドＶベルトの長寿命化を図る場合に適している。

図１は、実施形態１のコグドＶベルトの構造を模式的に示すベルト長さ方向の断面図である。 図２は、図１におけるII−II線断面図である。 図３は、第２ゴム層のゴム硬さと寿命との関係を示す表である。 図４は、第２ゴム層の厚みと、伝動能力及び寿命との関係を示す表である。

符号の説明

１ コグドＶベルト
１１ 上ゴム層
１２ 下ゴム層
１３ 心体層
１４ 接着ゴム層
１５ 心線
１７ 下コグ
１８，２０ コグ谷部
１９ 上コグ
２１ 第１ゴム層
２２ 第２ゴム層

Claims (5)

1. ベルト背面側に設けられた上ゴム層と、
   ベルト内面側に設けられると共にコグが形成された下ゴム層と、
   前記上ゴム層及び前記下ゴム層の間に設けられた心体層とを備えたコグドＶベルトであって、
   前記下ゴム層は、前記心体層側に形成された第１ゴム層と、ベルト内面側に形成された第２ゴム層とにより構成され、
   前記第１ゴム層には短繊維が混入される一方、前記第２ゴム層は短繊維を含まないゴムによって形成されている
   ことを特徴とするコグドＶベルト。
2. 請求項１において、
   前記第２ゴム層は、前記コグのベルト内面側表面に沿って形成されている
   ことを特徴とするコグドＶベルト。
3. 請求項２において、
   前記第２ゴム層の厚みは、０．７ｍｍ以上且つ１．２ｍｍ以下である
   ことを特徴とするコグドＶベルト。
4. 請求項１において、
   前記第２ゴム層は、ＪＩＳ−Ｃ硬度計によって計測されるゴム硬さが、５０°以上且つ５５°以下である
   ことを特徴とするコグドＶベルト。
5. 請求項１において、
   前記上ゴム層にはコグが形成されている
   ことを特徴とするコグドＶベルト。

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