JP3768129B2

JP3768129B2 - Manufacturing method of high load transmission V belt block

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Publication number: JP3768129B2
Application number: JP2001267372A
Authority: JP
Inventors: 弘幸佐藤; 敬三野中; 光彦高橋
Original assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Current assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Priority date: 2001-09-04
Filing date: 2001-09-04
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2021-09-04
Also published as: JP2003074643A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用による強度低下を防止できる高負荷伝動Ｖベルト用ブロックの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンバインやトラクタ等の農業用機械及び自動車等の変速装置として、変速時の操作性の向上や燃費の改善等を図る観点から、ベルト式無段変速装置の開発が進められている。このベルト式無段変速装置は、駆動軸及び従動軸の各々に溝間隔が可変なプーリを取り付けるとともに、この２個のプーリ間にＶベルトを巻き掛け、上記各プーリの溝間隔を調整して回転ピッチを変化させることで無段階に変速するように構成されている。
【０００３】
このようなＶベルトとして、例えば、特開２０００−１２０７７９号公報に開示されているように、エンドレスの一対のゴム製張力帯と、ベルト幅方向両側部に上記各張力帯を嵌合する嵌合溝及びプーリのベルト溝側部と接触する接触部を有する多数のブロックとで構成され、上記各張力帯の上下面に形成された凹溝と各ブロックの嵌合溝の上下面に形成された凸部とを互いに係合させることにより、各ブロックが両張力帯に係止されてベルト長手方向全長に亘って所定ピッチで並設されたいわゆるブロックＶベルトと呼ばれる高負荷伝動Ｖベルトが知られている。
【０００４】
この種のＶベルトは、プーリの側圧を各ブロックで受けるとともに、動力伝達を張力帯で行うようになされており、従来のゴムＶベルトに比べて屈曲性が良く、高側圧に耐え得るようにすることが可能であり、また、金属Ｖベルトに比べて軽量化が図れて潤滑が不要になるとともに、騒音が少ない等の多くの利点を有している。
【０００５】
上記各ブロックとして、アルミニウム合金製の補強材の少なくともベルト幅方向両側部（プーリのベルト溝側部と接触する箇所である接触部）と張力帯の嵌合部とがフェノール系複合材料等の樹脂で被覆されたタイプのものも採用されている。
【０００６】
一般に、このタイプのブロックを製造する要領は、まず、素材形成工程でアルミニウム合金製の溶融金属を金型に流し込んで金属素材を形成する。次いで、溶体化処理工程で上記金属素材を溶体化処理した後、焼入れ工程及び圧延工程を経て板状に成形する。
【０００７】
その後、人工時効処理工程で冷間圧延後の板状金属素材に対し人工時効処理を行う。一般には、この人工時効処理条件は、図９に示すように、アルミニウム合金製の金属素材に対する熱処理（人工時効）時間と引張強度との関係に基づいて決められている。つまり、上記熱処理された金属素材は、人工時効条件によって、引張強度が熱処理時間の増加に伴って増大する亜時効状態（図中Ａ）、引張強度が最高強度付近にある飽和時効状態（図中Ｂ）、又は引張強度が熱処理時間の増加に伴って低減する過時効状態（図中Ｃ）とに分類される。一般に、この人工時効は、金属素材が飽和時効状態になるように、例えば、１９０℃×１０ｈｒで行われる。飽和時効状態とは、冷間圧延後の人工時効処理により、アルミニウムの過飽和な銅が銅アルミ金属間化合物となって析出し、均一に分散された状態で安定して最高強度に至った状態である。
【０００８】
しかる後、冷却工程を経た上記人工時効処理後の板状金属素材を打抜きプレス成形工程で打抜きプレス成形して補強材を成形する。
【０００９】
さらに、バレル研磨工程で上記成形された補強材を研磨した後、洗浄工程及び接着処理工程を経た補強材をブロック成形工程で金型のキャビティにセットしてこのキャビティに樹脂を射出又は圧入して充填し、補強材の少なくともベルト幅方向両側部及び張力帯の嵌合部を樹脂によって被覆して、樹脂層が補強材表面に一体に積層されたブロックを成形する。その後、アニーリング処理工程で上記ブロックの樹脂層をアニーリング処理した後、冷却工程を経て一連の作業を終了する。このアニーリング処理条件は、ブロックの樹脂層の比耐摩性を考慮して、例えば、１７０℃×２ｈｒとされる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記ブロックの補強材は、圧延工程後の人工時効処理によって飽和時効状態にあるために、高負荷状態でのベルト走行を行うと、このベルト走行によって発生する熱を受けて、補強材が過時効状態に移行することがある。そして、このように過時効状態に移行すると、補強材の強度が低下することとなり、やがては早期に補強材が破断してベルト寿命が短くなるという問題が生ずる。
【００１１】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、高負荷伝動Ｖベルト用ブロックの熱処理に所定の改良を加えることにより、使用による強度低下を防止することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高負荷伝動Ｖベルト用ブロックの補強材が、ベルト初期使用状態で亜時効状態になるようにしたものである。
【００１３】
具体的に、第１の解決手段は、平ベルトから成る張力帯に係合されて該張力帯と共に高負荷伝動Ｖベルトを構成する補強材が樹脂材内に埋設されて成り、側面がプーリ溝面に接触され、上記補強材が、ベルト初期使用状態では、熱処理により最高強度に達する手前の亜時効状態とされている高負荷伝動Ｖベルト用ブロックを製造する方法であって、上記補強材となる素材を溶体化処理後に冷間圧延し、該冷間圧延された素材が、ベルト初期使用状態で亜時効状態になる自然時効を行い、該自然時効された素材を補強材に形状加工した後、該補強材を樹脂材内に埋め込むようにブロックに成形する。
【００１４】
また、第２の解決手段は、平ベルトから成る張力帯に係合されて該張力帯と共に高負荷伝動Ｖベルトを構成する補強材が樹脂材内に埋設されて成り、側面がプーリ溝面に接触され、上記補強材が、ベルト初期使用状態では、熱処理により最高強度に達する手前の亜時効状態とされている高負荷伝動Ｖベルト用ブロックを製造する方法を前提として、上記補強材となる素材を溶体化処理後に冷間圧延し、該冷間圧延された素材を自然時効し、該自然時効された素材を補強材に形状加工し、該形状加工された補強材を、ベルト初期使用状態で亜時効状態に収まるように熱処理し、該熱処理した補強材を樹脂材内に埋め込むようにブロックに成形する。
【００１５】
また、第３の解決手段は、平ベルトから成る張力帯に係合されて該張力帯と共に高負荷伝動Ｖベルトを構成する補強材が樹脂材内に埋設されて成り、側面がプーリ溝面に接触され、上記補強材が JIS 規格における合金番号２０２４のアルミニウム合金でかつベルト初期使用状態では、熱処理により最高強度に達する手前の亜時効状態とされている高負荷伝動Ｖベルト用ブロックを製造する方法を前提として、上記補強材となる素材を溶体化処理後に冷間圧延し、該冷間圧延された素材を、ベルト初期使用状態で亜時効状態になる自然時効を行って JIS 規格における質別記号Ｔ３６１の素材とし、上記Ｔ３６１の素材を補強材に形状加工した後、該補強材を樹脂材内に埋め込むようにブロックに成形する。
【００１６】
また、第４の解決手段は、平ベルトから成る張力帯に係合されて該張力帯と共に高負荷伝動Ｖベルトを構成する補強材が樹脂材内に埋設されて成り、側面がプーリ溝面に接触され、上記補強材が JIS 規格における合金番号２０２４のアルミニウム合金でかつベルト初期使用状態では、熱処理により最高強度に達する手前の亜時効状態とされている高負荷伝動Ｖベルト用ブロックを製造する方法を前提として、上記補強材となる素材を溶体化処理後に冷間圧延し、該冷間圧延された素材を、自然時効を行って JIS 規格における質別記号Ｔ３６１の素材とし、上記Ｔ３６１の素材を補強材に形状加工し、該形状加工された補強材を、ベルト初期使用状態で亜時効状態に収まるように熱処理し、該熱処理した補強材を樹脂材内に埋め込むようにブロックに成形する。
【００１７】
また、第５の解決手段は、上記第１又は第２の解決手段において、補強材は、銅を１〜５％、マグネシウムを０．２〜１．８％、亜鉛を０．１〜６．１％それぞれ含有するアルミニウム合金である。
【００１８】
また、第６の解決手段は、上記第１又は第２の解決手段において、補強材は、ベルト初期使用状態における導電率が２９〜３７％ IACS のアルミ合金である。
【００１９】
すなわち、上記第１の解決手段では、溶体化処理後に冷間圧延された素材が自然時効される。この素材は、ブロック状に形状加工されて補強材となり、この補強材が樹脂材内に埋め込まれて高負荷伝動Ｖベルト用ブロックに成形される。
【００２０】
また、上記第２の解決手段では、溶体化処理後に冷間圧延された素材が自然時効される。そして、ブロック状に形状加工された補強材となる。この補強材を熱処理した後、樹脂材内に埋め込んで高負荷伝動Ｖベルト用ブロックに成形する。
【００２１】
また、上記第３の解決手段では、溶体化処理後に冷間圧延された素材が自然時効されて、 JIS 規格における質別記号Ｔ３６１の素材となる。この素材は形状加工されて補強材となる。この補強材を樹脂材内に埋め込んで高負荷伝動Ｖベルト用ブロックに成形する。つまり、Ｔ３６１の素材を形状加工するようにしたために、熱処理（人工時効）後に形状加工する方法に比べ、人工時効度のばらつきが小さくなる。
【００２２】
また、上記第４の解決手段では、溶体化処理後に冷間圧延された素材が自然時効されて、 JIS 規格における質別記号Ｔ３６１の素材となる。そして、この素材をブロック状の補強材に形状加工して熱処理する。そして、この補強材を樹脂材内に埋め込んで高負荷伝動Ｖベルト用ブロックに成形する。Ｔ３６１の素材を形状加工するようにしたために、熱処理（人工時効）後に形状加工する方法に比べ、人工時効度のばらつきが小さくなる。
【００２３】
これらの解決手段では、ベルト初期使用状態において、ブロックの補強材が亜時効状態にある。そして、ベルトの走行によって発熱すると、この熱を受けて補強材は時効硬化される。したがって、補強材の強度、耐熱性及び疲労性が向上される。
【００２４】
また、上記第６の解決手段では、補強材を構成するアルミ合金のベルト初期使用状態における導電率が２９〜３７％ IACS であるので、補強材は亜時効状態にある。つまり、熱処理時間が増大するのに伴って硬度及び導電率が増大するので、導電率から硬度を推測することができる。そして、導電率がこの範囲内にあれば、補強材を構成するアルミニウム合金が亜時効状態にあると推測することができる。そして、ベルトの走行によって発熱すると、この熱を受けて補強材は時効硬化される。したがって、補強材の強度、耐熱性及び疲労性が向上される。
【００２５】
【発明の実施の形態１】
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。図１から図３に示すように、本発明の実施形態１に係る高負荷伝動Ｖベルトは、左右一対のエンドレスの張力帯１と、この張力帯１にベルト長手方向に連続的に係合固定された多数のブロック７とにより構成されている。
【００２６】
上記各張力帯１は、硬質ゴムから成る保形ゴム層２を備え、この保形ゴム層２の内部には、アラミド繊維等の高強度高弾性率の心線３がベルト長手方向にスパイラル状にかつ平行に埋設されている。
【００２７】
上記保形ゴム層２の上面には、各ブロック７に対応してベルト幅方向に延びる上側凹部４がベルト長手方向全長に亘って所定ピッチで溝状に形成され、下面には、ベルト幅方向に延びる多数の下側凹部５が上記上側凹部４に対応してベルト長手方向全長に亘って所定ピッチで溝状に形成されている。上記保形ゴム層２の上下両面には、耐摩耗性を向上させるための帆布６が一体に接着されている。
【００２８】
上記保形ゴム層２をなす硬質ゴムは、例えば、メタクリル酸亜鉛を強化されたＨ−ＮＢＲゴムに、さらにアラミド繊維、ナイロン繊維等の短繊維を強化することで、耐熱性に優れかつ永久変形し難い硬質ゴムにより構成されている。この硬質ゴムの硬さは、ＪＩＳ−Ｃ硬度計で測定したときに７５°以上のゴム硬度が必要である。
【００２９】
上記各ブロック７は、ベルト幅方向左右側部に上記各張力帯１を幅方向から着脱可能に嵌装せしめる切欠き溝状の嵌合部８を有する。この嵌合部８を除いた左右側面は、Ｖプーリのプーリ溝面（図示せず）に接触する接触部１１に構成されている。このブロック７の左右の接触部１１同士がなすベルト角度は、プーリ溝面の角度と同じとされている。
【００３０】
各ブロック７は、上記嵌合部８の上側に位置し且つベルト幅方向に延びる上側ビーム７ａと、上記嵌合部８の下側に位置し且つベルト幅方向に延びる下側ビーム７ｂと、両ビーム７ａ，７ｂの左右中央部同士を上下に接続するセンタピラー７ｃとにより、略Ｈ字状に形成されている。
【００３１】
そして、各ブロック７の嵌合部８にそれぞれ張力帯１を圧入して嵌合することで、各ブロック７が張力帯１にベルト長手方向に連続的に固定されている。すなわち、各ブロック７における各嵌合部８の上壁面には上記張力帯１上面の各上側凹部４に噛合する上側噛合部としての上側凸部９が、また嵌合部８の下壁面には張力帯１下面の各下側凹部５に噛合する下側噛合部としての下側凸部１０がそれぞれ互いに平行に配置されて形成されている。そして、この各ブロック７の両凸部９，１０をそれぞれ張力帯１の両凹部４，５に噛合せしめることで、ブロック７が張力帯１にベルト長手方向に係合固定されている。この係合状態で各張力帯１の外側側面と各ブロック７の側面である接触部１１との双方がプーリ溝面に接触している。
【００３２】
上記各ブロック７は、図３に示すように、補強材１２と、該補強材１２の表面を被覆する硬質樹脂部１３とを備えている。補強材１２は、ブロック７の嵌合部８の上側に位置し且つ下端縁部が略水平に延びる上ビーム部１２ａと、嵌合部８の下側に位置し且つ上端縁部が上ビーム部１２ａの下端縁部と平行に略水平に延びる下ビーム部１２ｂと、両ビーム部１２ａ，１２ｂの左右中央部同士を上下に接続し且つ左右両端縁部が略上下方向に延びるピラー部１２ｃとからなる略Ｈ字状のものに形成されている。補強材１２は、例えば、JIS規格における合金番号２０２４のアルミニウム合金により形成されている。
【００３３】
そして、このアルミニウム合金は、ベルト初期使用状態では、熱処理により最高強度に達する手前の状態である亜時効状態となっている。つまり、補強材１２は、ベルト初期使用状態では、ベルト走行による発熱によって硬度が上昇する亜時効状態となっている。ここで、ベルト初期使用状態とは、補強材１２が、ベルト走行時に発生する熱の影響を受ける前の状態をいう。
【００３４】
上記硬質樹脂部１３は、例えば、繊維強化フェノール系樹脂により形成されている。硬質樹脂部１３は、補強材１２の上下両面、左右両側面及び嵌合部８を被覆するように形成されている。尚、硬質樹脂部１３は、ブロック７の嵌合部８の周囲部分と左右側面の接触部１１（プーリ溝面との摺動接触部）とにおいて補強材１２を被覆するようにしておけばよく、その他の部分は補強材１２が表面に露出していてもよい。
【００３５】
そして、上述の如く構成されたブロック７と張力帯１との組合わせからなる高負荷伝動Ｖベルトは、図外の駆動側及び従動側の２つの変速プーリ間に巻き掛けられてベルト式無段変速装置を構成する。
【００３６】
−製造方法−
上述の如く構成されたブロック７の製造方法を以下に説明する。まず、素材形成工程でJIS規格における合金番号２０２４のアルミニウム合金の溶融金属を金型に流し込んで金属素材を形成する。
【００３７】
次に、溶体化処理工程で上記金属素材を溶体化処理した後、焼入れ工程を経て、冷間圧延工程にて板状に成形する。
【００３８】
次に、板状に成形された金属素材を、例えば、室温下に９６時間保管して自然時効させる。つまり、金属素材は、JIS規格におけるＴ３６１材となる。Ｔ３６１材は、様態処理後、冷間加工を行い、更に自然時効させたものであり、断面減少率をほぼ６％としたものである（JIS H 0001）。
【００３９】
次に、上記Ｔ３６１材の金属素材を打抜きプレス成形工程で打抜きプレス成形してブロック状の補強材１２に成形する。
【００４０】
次に、上記ブロック状に成型された補強材１２を、例えば１７０℃下に７．５時間保管して人工時効させる。
【００４１】
次に、バレル研磨工程で上記成形された補強材１２を研磨した後、さらに、洗浄工程及び接着処理工程を経た補強材１２をブロック成形工程で金型のキャビティにセットして、このキャビティにフェノール系樹脂を射出又は圧入して充填し、補強材１２の表面全体を被覆して硬質樹脂部１３を成形する。この工程により、補強材１２の表面に一体に硬質樹脂部１３が成形されたブロック７が成形される。
【００４２】
次に、アニーリング処理工程で上記ブロック７を、例えば１７０℃×２ｈｒの熱処理条件下に保管し、上記硬質樹脂部１３に対するアニーリング処理を行った後、冷却工程を経て一連の作業を終了する。ブロック７の補強材１２は、アニーリング処理工程を経た後においても亜時効状態にある。したがって、ブロック７の補強材１２は、ベルト初期使用状態で亜時効状態にある。
【００４３】
【発明の実施の形態２】
実施形態２に係る高負荷伝動ベルト用ブロック７は、実施形態１におけるブロック７と異なり、ブロック状に成型された補強材１２が人工時効処理されることなく、硬質樹脂部１３が成形されて製造されたものである（尚、補強材１２を除いた部分については上記実施形態１と同様であり、同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明を省略する）。
【００４４】
つまり、自然時効により、JIS規格におけるＴ３６１材となった金属素材を打抜きプレス成形工程で打抜きプレス成形してブロック状の補強材１２に成形する。
【００４５】
次に、バレル研磨工程で上記成形された補強材１２を研磨した後、さらに、洗浄工程及び接着処理工程を経た補強材１２をブロック成形工程で金型のキャビティにセットして、このキャビティにフェノール系樹脂を射出又は圧入して充填し、補強材１２の表面全体を被覆して硬質樹脂部１３を成形する。この工程により、補強材１２の表面に一体に硬質樹脂部１３が成形されたブロック７が成形される。
【００４６】
次に、アニーリング処理工程で上記ブロック７を、例えば、１７０℃×２ｈｒの熱処理条件下に保管し、上記硬質樹脂部１３に対するアニーリング処理を行った後、冷却工程を経て一連の作業を終了する。ブロック７の補強材１２は、アニーリング処理工程を経た後においても亜時効状態にある。したがって、ブロック７の補強材１２は、ベルト初期使用状態で亜時効状態にある。その他の構成、作用及び効果は実施形態１と同様である。
【００４７】
【発明の実施の形態３】
本実施形態３に係る高負荷伝動Ｖベルト用ブロックの補強材１２は、銅を１〜５％、マグネシウムを０．２〜１．８％、亜鉛を０．１〜６．１％それぞれ含有するアルミニウム合金により形成されている。
【００４８】
本実施形態に係るブロック７の製造方法について説明する。まず、素材形成工程で上記アルミニウム合金の溶融金属を金型に流し込んで金属素材を形成する。
【００４９】
次に、溶体化処理工程で上記金属素材を溶体化処理した後、焼入れ工程を経て、冷間圧延工程にて板状に成形する。
【００５０】
次に、板状に成形された金属素材を、例えば室温下に９６時間保管して自然時効させる。
【００５１】
次に、上記自然時効された金属素材を打抜きプレス成形工程で打抜きプレス成形してブロック状の補強材１２に成形する。
【００５２】
次に、上記ブロック状に成型された補強材１２を、例えば１７０℃下に７．５時間保管して人工時効させる。
【００５３】
次に、バレル研磨工程、洗浄工程及び接着処理工程を経た補強材１２をブロック成形工程で硬質樹脂部１３を被覆成形する。この工程により、補強材１２の表面に一体に硬質樹脂部１３が成形されたブロック７が成形される。
【００５４】
次に、アニーリング処理工程で上記ブロック７を、例えば１７０℃×２ｈｒの熱処理条件下に保管し、上記硬質樹脂部１３に対するアニーリング処理を行った後、冷却工程を経て一連の作業を終了する。ブロック７の補強材１２は、アニーリング処理工程を経た後においても亜時効状態にある。したがって、ブロック７の補強材１２は、ベルト初期使用状態で亜時効状態にある。その他の構成、作用及び効果は実施形態１と同様である。
【００５５】
【発明のその他の実施の形態】
上記実施形態３について、ブロック状に成形された補強材１２を人工時効させる工程を省略した製造方法としてもよい。
【００５６】
【実施例】
次に、具体的に実施した実施例について説明する。表１に示すように、実施例１は、合金番号２０２４のアルミニウム合金のＴ３６１材をブロック状に成形した後に人工時効させた補強材１２を備えるブロック７である。人工時効の熱処理条件は、１７０℃×７．５時間としている。そして、硬質樹脂部１３のアニーリング条件を１７０℃×２時間としている。
【００５７】
実施例２は、合金番号２０２４のアルミニウム合金のＴ３６１材で、人工時効を施していない補強材１２を備えるブロック７である。尚、硬質樹脂部１３のアニーリング条件を１８０℃×２．５時間としている。
【００５８】
実施例３は、合金番号２０２４のアルミニウム合金のＴ３６１材で、人工時効を施さない補強材１２を備えるブロック７である。実施例３は、実施例２と異なり、硬質樹脂部１３のアニーリング条件を１７０℃×２時間としている。
【００５９】
比較例１は、合金番号２０２４のアルミニウム合金のＴ８６１材で、ブロック状に成形した後に人工時効を施していない補強材１２を備えるブロック７である。そして、硬質樹脂部１３のアニーリング条件を１７０℃×２時間としている。尚、Ｔ８６１材は、Ｔ３６１材を人工時効硬化処理したものである。
【００６０】
比較例２は、合金番号２０２４のアルミニウム合金のＴ３６１材を、ブロック状に成形した後に人工時効させた補強材１２を備えるブロック７である。人工時効の熱処理条件は、１７０℃×１５時間としている。この人工時効により、補強材１２は、飽和時効状態となっている。そして、硬質樹脂部１３のアニーリング条件を１７０℃×２時間としている。
【００６１】
比較例３は、合金番号２０２４のアルミニウム合金のＴ３６１材を、ブロック状に成形した後に人工時効させた補強材１２を備えるブロック７である。人工時効の熱処理条件は、１７０℃×３０時間としている。この人工時効により、補強材１２は、過時効状態となっている。そして、硬質樹脂部１３のアニーリング条件を１７０℃×２時間としている。
【００６２】
上記各例のブロック７についてビッカース硬度測定、疲労評価、導電率測定及びベルト耐久評価を行った結果について説明する。ビッカース硬度は、JIS Z2244に従い、測定荷重を１Kgf（９．８Ｎ）として測定を行った。ビッカース硬度は、ベルト初期使用状態及び使用後状態における硬度を測定した。この使用後状態における硬度とは、ベルト走行時の発熱による上限温度を想定した１３０℃下に１０時間、１００時間及び１０００時間保管した後の硬度である。つまり、耐熱性の評価に相当する。また、ベルト初期使用状態における硬度とは、上記温度下に保管する前の硬度である。
【００６３】
上記疲労評価は、島津製作所製サーボテスターを使用して疲労亀裂伝播試験により行った。雰囲気温度を１００℃として、破断するまで周波数１０Hzとして試験荷重０〜５０Kgf（０〜４９０Ｎ）を繰り返し負荷させた。疲労評価では、１７０℃×７．５時間、１７０℃×１５時間、１７０℃×３０時間の熱処理を施した試験片を作成して試験を行った。
【００６４】
上記導電率は、シグマテストＤテスター（フェルスター社製）を使用し、周波数６０Hzとして測定を行った。
【００６５】
上記ベルト耐久評価は、図８に示すように、径６７．５ｍｍの駆動プーリ２７と径１２９．０ｍｍの従動プーリ２８との間にベルトを巻き掛け、雰囲気温度１３０℃の条件下で駆動プーリ２７を５０Ｎ・ｍの駆動トルク及び２６００ｒｐｍの高回転数で５００時間走行させることにより行った。そして、破損するまでの時間を測定した。上記各評価により得られた結果を表１に示す。
【００６６】
【表１】

【００６７】
この表１の結果を考察するに、実施例に係るブロック７における補強材１２のビッカース硬度は、図４にも示すように、何れも比較例に係るブロック７における補強材１２のビッカース硬度に比べて低い。しかしながら、図５に示すように、比較例における補強材１２のビッカース硬度が、熱処理時間の増大と共に低下する傾向が見られるのに対し、実施例１における補強材１２のビッカース硬度は、熱処理時間の増大と共に上昇する傾向が見られる。つまり、比較例では、使用後状態においてビッカース硬度が低下するのに対し、実施例では、ビッカース硬度が上昇している。即ち、実施例は、比較例に比べ、耐熱性が向上しているといえる。
【００６８】
これは、比較例１及び２に係るブロック７の補強材１２が、走行中のベルトの発熱により、飽和時効状態から過時効状態に移行してビッカース硬度が低下するのに対し、実施例１に係るブロック７の補強材１２が、ベルト初期使用状態において亜時効状態にある結果、走行中のベルトの発熱により、飽和時効に移行して硬度が上昇することによるものである。比較例３では、ベルト初期使用状態において過時効状態にあるために、特に早期に硬度が低下する傾向にある。従来のようにベルト初期使用状態が飽和時効状態又は過時効状態にある補強材１２を使用する場合に比べ、亜時効状態にある補強材１２を使用することで、耐熱性が向上することが明らかである。
【００６９】
また、表１に示すように、ベルト耐久評価後において、各比較例における補強材１２のビッカース硬度が低下しているのに対し、各実施例における補強材１２のビッカース硬度が上昇しているのも同様の理由によるものと推測される。また、ベルト耐久評価後において、実施例では疲労評価結果が向上しているのに対し、比較例では疲労評価結果が悪化している。これも上記理由と同様の理由によるものと推測される。
【００７０】
図６に示すように、疲労評価では、亜時効状態が最も優れ、過時効状態が最も劣る結果となった。この傾向は、表１に示すように、ベルト耐久テスト前後における実施例１、比較例２及び比較例３のビッカース硬度の変化の傾向と一致している。つまり、亜時効状態にある実施例１では、ベルト耐久テスト後においてビッカース硬度が上昇しているのに対し、飽和時効状態又は過時効状態にある比較例では、ビッカース硬度が低下している。そして、過時効状態にある比較例３におけるビッカース硬度は、飽和時効状態にある比較例２におけるビッカース硬度よりも低くなっているのと、傾向が一致している。
【００７１】
図７に示すように、Ｔ３６１材の導電率は、熱処理時間の増大に伴って、上昇する傾向にある。これは、Ｔ３６１材のアルミニウム合金を人工時効することで銅アルミ金属間化合物が析出する量が増大することによるものである。Ｔ３６１材では、熱処理時間の増大に伴って、ビッカース硬度が上昇するのと共に、導電率が上昇する。そして、導電率を測定することによって硬度を推測することができる。
【００７２】
また、Ｔ３６１材の導電率は、熱処理時間が１５時間を超えると、増加率が減少する。つまり、１５時間までは、硬度が次第に硬くなるために導電率の増加率が大きいが、１５時間を超えると硬化が止まり、導電率の増加率が低下するものと考えられる。したがって、熱処理時間１５時間までに相当する導電率２９〜３７％IACSのＴ３６１材は、亜時効状態にあると考えられる。
【００７３】
また、導電率は、人工時効時間０〜９．５時間に相当する導電率２９〜３３％IACSがより好ましい。
【００７４】
一方、表１に示すように、比較例１における導電率の標準偏差が０．６１％IACSであるのに対し、各実施例における導電率の標準偏差は、約０．１５％IACSと比較例１の約４分の１程度となっている。これは、Ｔ８６１材を使用する比較例１では、圧延した大判の板材をそのまま人工時効させるために、硬化のばらつきが大きくなるのに対し、Ｔ３６１材を使用する各実施例では、圧延した板材を打ち抜いた後に人工時効させるために、小さな熱処理装置を使用することができて、ばらつきを抑えることができるためであると考えられる。したがって、Ｔ３６１材のアルミニウム合金を使用することにより、硬度及び強度のばらつきを抑えることができると考えられる。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明した如く、請求項１及び３に係る発明によれば、冷間圧延後に自然時効を行って形状加工するようにしたために、補強材をベルト初期使用状態で確実に亜時効状態にすることができる。
【００７６】
また、請求項２及び４に係る発明によれば、形状加工後において、ベルト初期使用状態で亜時効状態となる熱処理を行うようにしたために、例えば、補強材を樹脂で被覆する場合において、熱処理を行って樹脂の摩耗性を向上させることができると共に、補強材をベルト初期使用状態で確実に亜時効状態にすることができる。また、自然時効させた素材をブロック状の補強材に形状加工するようにしたために、時効硬化度のばらつきを小さくすることができる。この結果、補強材の強度をより安定させることができ、ベルト強度の安全率を向上させることができる。
【００７７】
また、これら請求項に係る発明によれば、補強材をベルト初期使用状態で亜時効状態になるようにしたために、ベルトの走行による発熱によって硬度が上昇する。この結果、疲労性及び耐熱性を向上させることができ、高負荷伝動Ｖベルトの寿命を延ばすことができる。
【００７８】
また、請求項６に係る発明によれば、導電率が２９〜３７％ IACS の範囲内になるようにしたために、容易にベルト初期使用状態で亜時効状態に調整することができる。また、非破壊検査により硬度及び強度を推定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１に係る高負荷伝動Ｖベルトを示す斜視図である。
【図２】実施形態１に係る高負荷伝動Ｖベルトを示す側面図である。
【図３】図２のＩ−Ｉ線における断面図である。
【図４】人工時効時間とビッカース硬度との関係を示す特性図である。
【図５】耐熱評価におけるビッカース硬度の変化を示す特性図である。
【図６】疲労評価結果を示す特性図である。
【図７】人工時効時間によるＴ３６１材の導電率の変化を示す特性図である。
【図８】ベルト耐久評価装置の概略図である。
【図９】熱処理時間と引張強度との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１張力帯
７高負荷伝動Ｖベルト用ブロック
１２補強材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention prevents strength reduction due to useHigh load power transmission V belt blockIt is related with the manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
  Development of belt-type continuously variable transmissions is being promoted from the viewpoint of improving operability during shifting, improving fuel efficiency, and the like as transmissions for agricultural machines such as combines and tractors and automobiles. In this belt type continuously variable transmission, a pulley having a variable groove interval is attached to each of the drive shaft and the driven shaft, and a V belt is wound between the two pulleys to adjust the groove interval of each pulley. By changing the rotation pitch, the speed is changed continuously.
[0003]
  As such a V-belt, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-120791, a pair of endless rubber tension bands and a fitting for fitting the tension bands on both sides in the belt width direction. It is composed of a plurality of blocks having contact portions that come into contact with the belt groove side portions of the grooves and pulleys, and formed on the upper and lower surfaces of the concave grooves formed on the upper and lower surfaces of the tension bands and the fitting grooves of the blocks. A high load transmission V-belt called a so-called block V-belt is known in which each block is engaged with both tension belts by engaging the projections with each other and arranged in parallel at a predetermined pitch over the entire length in the belt longitudinal direction. ing.
[0004]
  This type of V-belt receives pulley side pressure at each block and transmits power in a tension band. It is more flexible than conventional rubber V-belts and can withstand high side pressure. In addition, there are many advantages such as a reduction in weight and lubrication as compared with a metal V-belt and less noise.
[0005]
  As each of the above blocks, at least both sides in the belt width direction of the reinforcing material made of an aluminum alloy (contact portions that are in contact with the belt groove side portion of the pulley) and the fitting portion of the tension band are resins such as phenol-based composite materials. The type covered with is also adopted.
[0006]
  In general, the procedure for manufacturing this type of block is to first form a metal material by pouring molten metal made of aluminum alloy into a mold in the material forming step. Next, the metal material is subjected to a solution treatment process in a solution treatment process, and then formed into a plate shape through a quenching process and a rolling process.
[0007]
  Thereafter, artificial aging treatment is performed on the sheet metal material after cold rolling in the artificial aging treatment step. Generally, this artificial aging treatment condition is determined based on the relationship between the heat treatment (artificial aging) time and tensile strength for a metal material made of aluminum alloy, as shown in FIG. In other words, the heat-treated metal material has a sub-aging state (A in the figure) in which the tensile strength increases with an increase in the heat treatment time due to artificial aging conditions, and a saturated aging state in which the tensile strength is near the maximum strength (in the figure). B), or an over-aged state (C in the figure) in which the tensile strength decreases with increasing heat treatment time. In general, this artificial aging is performed, for example, at 190 ° C. × 10 hr so that the metal material is in a saturated aging state. Saturated aging state refers to a state where supersaturated copper of aluminum is precipitated as a copper-aluminum intermetallic compound by an artificial aging treatment after cold rolling, stably reaching the maximum strength in a uniformly dispersed state. is there.
[0008]
  Thereafter, the plate-like metal material after the artificial aging treatment that has undergone the cooling step is punched and press-molded in the punching press-forming step to form a reinforcing material.
[0009]
  Further, after polishing the reinforcing material molded in the barrel polishing process, the reinforcing material that has undergone the cleaning process and the adhesion processing process is set in the cavity of the mold in the block molding process, and resin is injected or press-fitted into the cavity. Filling is performed, and at least both sides of the reinforcing member in the belt width direction and the fitting portion of the tension band are covered with resin to form a block in which the resin layer is integrally laminated on the reinforcing member surface. Then, after annealing the resin layer of the block in the annealing process, a series of operations are completed through the cooling process. The annealing process condition is set to, for example, 170 ° C. × 2 hr in consideration of the specific wear resistance of the resin layer of the block.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
  By the way, since the reinforcing material of the block is in a saturated aging state by the artificial aging treatment after the rolling process, when the belt travels in a high load state, the reinforcing material receives the heat generated by the belt traveling, May transition to an overaged state. And when it transfers to an overaging state in this way, the intensity | strength of a reinforcement material will fall, and the problem that a reinforcement material will fracture | rupture soon and a belt life will shorten will arise.
[0011]
  This invention is made | formed in view of this point, and it aims at preventing the strength fall by use by adding a predetermined improvement to the heat processing of the block for high load transmission V belts.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
  In the present invention, the reinforcing material of the high load transmission V-belt block is in the sub-aging state in the belt initial use state.
[0013]
  Specifically, the first solving means is formed by embedding a reinforcing material which is engaged with a tension belt made of a flat belt and constitutes a high load transmission V belt together with the tension belt, and the side surface is a pulley groove. Touch the surfaceThe reinforcing material isHigh load transmission V-belt block that is in the sub-aging state before reaching the maximum strength by heat treatment in the initial belt use stateThe material for reinforcement is cold-rolled after solution treatment, and the cold-rolled material is subjected to natural aging in a sub-aging state in an initial belt use state, and the natural aging is performed. After shaping the aged material into a reinforcing material, the reinforcing material is molded into a block so as to be embedded in the resin material.
[0014]
  The second solution isA reinforcing material which is engaged with a tension belt composed of a flat belt and constitutes a high load transmission V-belt together with the tension belt is embedded in a resin material, and a side surface is brought into contact with a pulley groove surface. In the initial use state, on the premise of manufacturing a high load transmission V-belt block that is in a sub-aged state just before reaching the maximum strength by heat treatment, the material to be the reinforcing material is cold-rolled after solution treatment. The cold-rolled material is naturally aged, the natural-aged material is shaped into a reinforcing material, and the shaped-processed reinforcing material is heat-treated so as to be sub-aged in the initial use state of the belt. The heat-treated reinforcing material is molded into a block so as to be embedded in the resin material.
[0015]
  The third solution is as follows:A reinforcing material that is engaged with a tension belt composed of a flat belt and constitutes a high load transmission V-belt together with the tension belt is embedded in a resin material, and a side surface is in contact with a pulley groove surface. JIS High load transmission which is an aluminum alloy of the alloy number 2024 in the standard and is in the sub-aging state before reaching the maximum strength by heat treatment in the initial belt use state. On the premise of a method for manufacturing a block for a dynamic V-belt, the material to be the reinforcing material is cold-rolled after solution treatment, and the cold-rolled material is subjected to natural aging in a sub-aging state in the initial belt use state. To go JIS As a material of the quality classification symbol T361 in the standard, the T361 material is shaped into a reinforcing material, and then the reinforcing material is molded into a block so as to be embedded in the resin material.
[0016]
  The fourth solution is:A reinforcing material that is engaged with a tension belt composed of a flat belt and constitutes a high load transmission V-belt together with the tension belt is embedded in a resin material, and a side surface is in contact with a pulley groove surface. JIS Assuming a method of manufacturing a block for a high load transmission V-belt that is an aluminum alloy of the alloy number 2024 in the standard and is in a sub-aging state before reaching the maximum strength by heat treatment in the belt initial use state, The material obtained is cold-rolled after solution treatment, and the cold-rolled material is subjected to natural aging. JIS As a material of the quality classification symbol T361 in the standard, the above-mentioned T361 material is shaped into a reinforcing material, and the shaped reinforcing material is heat-treated so as to be in a sub-aging state in the initial use state of the belt, and the heat-treated reinforcement The material is molded into a block so as to be embedded in the resin material.
[0017]
  The fifth solution isIn the first or second solution, the reinforcing material is an aluminum alloy containing 1 to 5% copper, 0.2 to 1.8% magnesium, and 0.1 to 6.1% zinc. .
[0018]
  The sixth solving means is:In the first or second solving means, the reinforcing material has an electrical conductivity of 29 to 37% in the belt initial use state. IACS Aluminum alloy.
[0019]
  That is, the aboveFirstIn the solution ofThe material cold-rolled after the solution treatment is naturally aged. This material is shaped into a block shape to become a reinforcing material, and this reinforcing material is embedded in a resin material and formed into a block for a high load transmission V belt.
[0020]
  Moreover, in the said 2nd solution, the raw material cold-rolled after the solution treatment is naturally aged. And it becomes the reinforcing material shape-processed in the block shape. After heat-treating this reinforcing material, it is embedded in a resin material and molded into a high load transmission V-belt block.
[0021]
  In the third solution, the material cold-rolled after the solution treatment is naturally aged, JIS It becomes the material of the quality classification symbol T361 in the standard. This material is processed into a reinforcing material. This reinforcing material is embedded in a resin material and molded into a block for a high load transmission V belt. That is, since the shape of the T361 material is processed, the variation in artificial aging becomes smaller than that in the method of processing after heat treatment (artificial aging).
[0022]
  In the fourth solution, the material cold-rolled after the solution treatment is naturally aged, JIS It becomes the material of the quality classification symbol T361 in the standard. Then, this material is processed into a block-shaped reinforcing material and heat-treated. Then, this reinforcing material is embedded in a resin material and molded into a high load transmission V belt block. Since the shape of the T361 material is processed, the variation in artificial aging becomes smaller compared to the method of processing after heat treatment (artificial aging).
[0023]
  In these solutions, the reinforcing material of the block is in a sub-aged state in the belt initial use state. Then, when heat is generated by running the belt, the reinforcing material is age-hardened by receiving this heat. Therefore, the strength, heat resistance and fatigue properties of the reinforcing material are improved.
[0024]
  In the sixth solution, the conductivity of the aluminum alloy constituting the reinforcing material in the initial belt use state is 29 to 37%. IACS Therefore, the reinforcing material is in a sub-aged state. That is, as the heat treatment time increases, the hardness and conductivity increase, so that the hardness can be estimated from the conductivity. If the electrical conductivity is within this range, the aluminum composite constituting the reinforcing material is used. It can be assumed that the gold is in a sub-aged state. Then, when heat is generated by running the belt, the reinforcing material is age-hardened by receiving this heat. Therefore, the strength, heat resistance and fatigue properties of the reinforcing material are improved.
[0025]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1
  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 to 3, the high load transmission V-belt according to the first embodiment of the present invention includes a pair of left and right endless tension bands 1, and the tension bands 1 are continuously engaged and fixed in the belt longitudinal direction. And a large number of blocks 7.
[0026]
  Each of the tension bands 1 includes a shape-retaining rubber layer 2 made of hard rubber. Inside the shape-retaining rubber layer 2, a high-strength, high-modulus core wire 3 such as an aramid fiber spirals in the belt longitudinal direction. And embedded in parallel.
[0027]
  On the upper surface of the shape retaining rubber layer 2, upper concave portions 4 extending in the belt width direction corresponding to the respective blocks 7 are formed in a groove shape at a predetermined pitch over the entire length in the belt longitudinal direction, and on the lower surface in the belt width direction. A number of lower recesses 5 extending in the direction corresponding to the upper recesses 4 are formed in a groove shape at a predetermined pitch over the entire length in the belt longitudinal direction. Canvas 6 for improving wear resistance is integrally bonded to the upper and lower surfaces of the shape retaining rubber layer 2.
[0028]
  The hard rubber forming the shape-retaining rubber layer 2 is excellent in heat resistance and permanent deformation, for example, by reinforcing short fibers such as aramid fiber and nylon fiber on H-NBR rubber reinforced with zinc methacrylate. It is made of hard rubber that is difficult to do. The hardness of this hard rubber requires a rubber hardness of 75 ° or more when measured with a JIS-C hardness meter.
[0029]
  Each of the blocks 7 has a notch groove-like fitting portion 8 in which each of the tension bands 1 is detachably fitted from the width direction on the left and right side portions in the belt width direction. The left and right side surfaces excluding the fitting portion 8 are configured as a contact portion 11 that contacts a pulley groove surface (not shown) of the V pulley. The belt angle formed by the left and right contact portions 11 of the block 7 is the same as the angle of the pulley groove surface.
[0030]
  Each block 7 includes an upper beam 7a located above the fitting portion 8 and extending in the belt width direction, a lower beam 7b located below the fitting portion 8 and extending in the belt width direction, It is formed in a substantially H shape by a center pillar 7c that connects the left and right central portions of the

beams

7a and 7b up and down.
[0031]
Each block 7 is continuously fixed to the tension band 1 in the belt longitudinal direction by press-fitting the tension band 1 into the fitting portion 8 of each block 7. That is, an upper convex portion 9 as an upper meshing portion meshing with each upper concave portion 4 on the upper surface of the tension band 1 is formed on the upper wall surface of each fitting portion 8 in each block 7, and on the lower wall surface of the fitting portion 8. Lower convex portions 10 as lower meshing portions meshing with the respective lower concave portions 5 on the lower surface of the tension band 1 are formed in parallel with each other. The blocks 7 are engaged and fixed to the tension band 1 in the longitudinal direction of the belt by engaging the both

protrusions

9 and 10 of each block 7 with the both

depressions

4 and 5 of the tension band 1, respectively. In this engaged state, both the outer side surface of each tension band 1 and the contact portion 11 which is the side surface of each block 7 are in contact with the pulley groove surface.
[0032]
  As shown in FIG. 3, each of the blocks 7 includes a reinforcing material 12 and a hard resin portion 13 that covers the surface of the reinforcing material 12. The reinforcing member 12 is located above the fitting portion 8 of the block 7 and has an upper beam portion 12a whose lower end edge extends substantially horizontally, and located at the lower side of the fitting portion 8 and whose upper end edge is an upper beam portion. A lower beam portion 12b extending substantially horizontally in parallel with the lower end edge of 12a, and a pillar portion 12c which connects the left and right central portions of both beam portions 12a and 12b vertically and has both left and right edge portions extending substantially in the vertical direction. It is formed in the substantially H-shaped thing. The reinforcing material 12 is made of, for example, an aluminum alloy having an alloy number 2024 in the JIS standard.
[0033]
  AndTekoIn the initial use state of the belt, the aluminum alloy is in a sub-aging state, which is a state before reaching the maximum strength by heat treatment. That is, the reinforcing material 12 is in a sub-aging state in which the hardness is increased by heat generated by belt running in the belt initial use state. Here, the belt initial use state refers to a state before the reinforcing member 12 is affected by heat generated during belt running.
[0034]
  The hard resin portion 13 is formed of, for example, a fiber reinforced phenolic resin. The hard resin portion 13 is formed so as to cover the upper and lower surfaces, both the left and right surfaces, and the fitting portion 8 of the reinforcing material 12. The hard resin portion 13 only needs to cover the reinforcing material 12 at the peripheral portion of the fitting portion 8 of the block 7 and the contact portion 11 on the left and right side surfaces (sliding contact portion with the pulley groove surface). In other parts, the reinforcing material 12 may be exposed on the surface.
[0035]
  A high-load transmission V-belt composed of the combination of the block 7 and the tension band 1 configured as described above is wound between two transmission pulleys on the driving side and the driven side, not shown, and is belt-type continuously variable. A transmission is configured.
[0036]
    -Manufacturing method-
  A method for manufacturing the block 7 configured as described above will be described below. First, in the material forming step, a molten metal of an aluminum alloy of alloy number 2024 in JIS standard is poured into a mold to form a metal material.
[0037]
  Next, after the above-described metal material is subjected to a solution treatment process in a solution treatment process, it is subjected to a quenching process and then formed into a plate shape in a cold rolling process.
[0038]
  Next, the metal material formed into a plate shape is stored at room temperature for 96 hours, for example, and naturally aged. That is, the metal material is T361 material in the JIS standard. The T361 material is cold-worked after the state treatment and further natural aging, and the cross-sectional reduction rate is about 6%.What(JIS H 0001).
[0039]
  Next, the metal material of the T361 material is stamped and press-molded in a stamping press-molding process to form the block-shaped reinforcing material 12.
[0040]
  Next, the reinforcing material 12 molded into the block shape is stored, for example, at 170 ° C. for 7.5 hours to be artificially aged.
[0041]
  Next, after polishing the reinforcing material 12 formed in the barrel polishing process, the reinforcing material 12 that has undergone the cleaning process and the adhesion processing process is set in a mold cavity in the block forming process, and phenol is then added to the cavity. A hard resin portion 13 is formed by injecting or press-fitting a system resin and covering the entire surface of the reinforcing material 12. By this step, the block 7 in which the hard resin portion 13 is integrally formed on the surface of the reinforcing material 12 is formed.
[0042]
  Next, in the annealing process, the block 7 is stored under heat treatment conditions of, for example, 170 ° C. × 2 hr. After the annealing process is performed on the hard resin portion 13, a series of operations is completed through a cooling process. The reinforcing material 12 of the block 7 is in a sub-aged state even after passing through the annealing process. Therefore, the reinforcing material 12 of the block 7 is in a sub-aged state in the belt initial use state.
[0043]
Second Embodiment of the Invention
  Unlike the block 7 in the first embodiment, the high load transmission belt block 7 according to the second embodiment is manufactured by molding the hard resin portion 13 without the artificial aging treatment of the reinforcing material 12 molded into a block shape. Was(In addition, about the part except the reinforcing material 12, it is the same as that of the said Embodiment 1, About the same part, the same code | symbol is attached | subjected and the detailed description is abbreviate | omitted.).
[0044]
  That is, by natural aging, a metal material that has become a T361 material in the JIS standard is stamped and press-molded in a stamping press-molding process to be formed into a block-shaped reinforcing material 12.
[0045]
  Next, after the molded reinforcing material 12 is polished in the barrel polishing process, the reinforcing material 12 that has been subjected to the cleaning process and the adhesion processing process is set in the mold cavity in the block molding process, and phenol is added to the cavity. A hard resin portion 13 is formed by injecting or press-fitting a system resin and covering the entire surface of the reinforcing material 12. By this step, the block 7 in which the hard resin portion 13 is integrally formed on the surface of the reinforcing material 12 is formed.
[0046]
  Next, the block 7 is stored in a heat treatment condition of, for example, 170 ° C. × 2 hr in the annealing process, and after the annealing process is performed on the hard resin portion 13, a series of operations is completed through a cooling process. The reinforcing material 12 of the block 7 is in a sub-aged state even after passing through the annealing process. Therefore, the reinforcing material 12 of the block 7 is in a sub-aged state in the belt initial use state. Other configurations, operations, and effects are the same as those in the first embodiment.
[0047]
Embodiment 3 of the Invention
  The reinforcing material 12 of the high load transmission V-belt block according to the third embodiment contains 1 to 5% copper, 0.2 to 1.8% magnesium, and 0.1 to 6.1% zinc. It is made of an aluminum alloy.
[0048]
  A method for manufacturing the block 7 according to this embodiment will be described. First, in the material forming step, the molten metal of the aluminum alloy is poured into a mold to form a metal material.
[0049]
  Next, after the above-described metal material is subjected to a solution treatment process in a solution treatment process, it is subjected to a quenching process and then formed into a plate shape in a cold rolling process.
[0050]
  Next, the metal material formed into a plate shape is stored at room temperature for 96 hours, for example, and is naturally aged.
[0051]
  Next, the naturally aged metal material is stamped and press-molded in a stamping press-molding process to be formed into a block-shaped reinforcing material 12.
[0052]
  Next, the reinforcing material 12 molded into the block shape is stored, for example, at 170 ° C. for 7.5 hours to be artificially aged.
[0053]
  Next, the hard resin portion 13 is formed by covering the reinforcing material 12 that has undergone the barrel polishing step, the cleaning step, and the adhesion treatment step in a block forming step. By this step, the block 7 in which the hard resin portion 13 is integrally formed on the surface of the reinforcing material 12 is formed.
[0054]
  Next, the block 7 is stored under a heat treatment condition of, for example, 170 ° C. × 2 hr in the annealing process, and after the annealing process is performed on the hard resin portion 13, a series of operations is completed through a cooling process. The reinforcing material 12 of the block 7 is in a sub-aged state even after passing through the annealing process. Therefore, the reinforcing material 12 of the block 7 is in a sub-aged state in the belt initial use state. Other configurations, operations, and effects are the same as those in the first embodiment.
[0055]
Other Embodiments of the Invention
  About the said Embodiment 3, it is good also as a manufacturing method which abbreviate | omitted the process of artificially aging the reinforcing material 12 shape | molded by the block shape.
[0056]
【Example】
  Next, specific examples will be described. As shown in Table 1, Example 1 is a block 7 including a reinforcing material 12 which is artificially aged after a T361 material of an aluminum alloy having an alloy number 2024 is formed into a block shape. The heat treatment conditions for artificial aging are 170 ° C. × 7.5 hours. And the annealing conditions of the hard resin part 13 are 170 degreeC x 2 hours.
[0057]
  Example 2 is a block 7 including a reinforcing material 12 which is a T361 material of an aluminum alloy having an alloy number 2024 and is not subjected to artificial aging. The annealing condition for the hard resin portion 13 is 180 ° C. × 2.5 hours.
[0058]
  Example 3 is a block 7 which is a T361 material of an aluminum alloy of alloy number 2024 and includes a reinforcing material 12 which is not subjected to artificial aging. In the third embodiment, unlike the second embodiment, the annealing condition of the hard resin portion 13 is 170 ° C. × 2 hours.
[0059]
  The comparative example 1 is the block 7 which is the T861 material of the aluminum alloy of alloy number 2024, and is provided with the reinforcing material 12 which is not subjected to artificial aging after being formed into a block shape. And the annealing conditions of the hard resin part 13 are 170 degreeC x 2 hours. The T861 material is obtained by subjecting the T361 material to artificial age hardening.
[0060]
  The comparative example 2 is the block 7 provided with the reinforcing material 12 in which an aluminum alloy T361 material of alloy number 2024 is formed into a block shape and then artificially aged. The heat treatment conditions for artificial aging are 170 ° C. × 15 hours. By this artificial aging, the reinforcing material 12 is in a saturated aging state. And the annealing conditions of the hard resin part 13 are 170 degreeC x 2 hours.
[0061]
  The comparative example 3 is the block 7 provided with the reinforcing material 12 in which an aluminum alloy T361 material of alloy number 2024 is formed into a block shape and then artificially aged. The heat treatment conditions for artificial aging are 170 ° C. × 30 hours. Due to this artificial aging, the reinforcing material 12 is in an overaged state. And the annealing conditions of the hard resin part 13 are 170 degreeC x 2 hours.
[0062]
  The results of Vickers hardness measurement, fatigue evaluation, conductivity measurement, and belt durability evaluation for the block 7 of each example will be described. The Vickers hardness was measured according to JIS Z2244 with a measurement load of 1 kgf (9.8 N). The Vickers hardness was determined by measuring the hardness in the initial belt use state and the post-use state. The hardness in the state after use is the hardness after storage for 10 hours, 100 hours, and 1000 hours at 130 ° C. assuming an upper limit temperature due to heat generation during belt running. That is, it corresponds to the evaluation of heat resistance. Moreover, the hardness in the belt initial use state is the hardness before storing at the above temperature.
[0063]
  The fatigue evaluation was performed by a fatigue crack propagation test using a Shimadzu servo tester. The ambient temperature was set to 100 ° C., and a test load of 0 to 50 kgf (0 to 490 N) was repeatedly applied at a frequency of 10 Hz until fracture. In the fatigue evaluation, a test piece subjected to heat treatment at 170 ° C. × 7.5 hours, 170 ° C. × 15 hours, 170 ° C. × 30 hours was prepared and tested.
[0064]
  The conductivity was measured at a frequency of 60 Hz using a Sigma Test D tester (manufactured by Forster).
[0065]
  As shown in FIG. 8, the belt durability evaluation is performed by winding a belt between a driving pulley 27 having a diameter of 67.5 mm and a driven pulley 28 having a diameter of 129.0 mm, and driving the pulley 27 under the condition of an ambient temperature of 130 ° C. Was run for 500 hours at a drive torque of 50 N · m and a high rotational speed of 2600 rpm. And time until it broke was measured. Table 1 shows the results obtained by the above evaluations.
[0066]
[Table 1]

[0067]
  Considering the results of Table 1, the Vickers hardness of the reinforcing material 12 in the block 7 according to the example is compared with the Vickers hardness of the reinforcing material 12 in the block 7 according to the comparative example as shown in FIG. Low. However, as shown in FIG. 5, the Vickers hardness of the reinforcing material 12 in the comparative example tends to decrease with an increase in the heat treatment time, whereas the Vickers hardness of the reinforcing material 12 in Example 1 is equal to the heat treatment time. There is a tendency to increase with increase. That is, in the comparative example, the Vickers hardness decreases in the state after use, whereas in the example, the Vickers hardness increases. In other words, it can be said that the heat resistance of the example is improved as compared with the comparative example.
[0068]
  This is because the reinforcing material 12 of the block 7 according to Comparative Examples 1 and 2 shifts from the saturated aging state to the over-aging state due to heat generation of the running belt, whereas the Vickers hardness decreases. This is because the reinforcing member 12 of the block 7 is in the sub-aging state in the belt initial use state, and as a result, the belt is in the running state and shifts to saturation aging to increase the hardness. In Comparative Example 3, the hardness tends to decrease particularly early because the belt is in an overaged state in the initial use state of the belt. It is clear that the heat resistance is improved by using the reinforcing material 12 in the sub-aged state compared to the case of using the reinforcing material 12 in which the initial use state of the belt is in the saturated aging state or the overaged state as in the prior art. It is.
[0069]
  Further, as shown in Table 1, after the belt durability evaluation, the Vickers hardness of the reinforcing material 12 in each comparative example is decreased, whereas the Vickers hardness of the reinforcing material 12 in each example is increased. Is presumed to be due to the same reason. Further, after the belt durability evaluation, the fatigue evaluation result is improved in the example, whereas the fatigue evaluation result is deteriorated in the comparative example. This is also presumed to be due to the same reason as above.
[0070]
  As shown in FIG. 6, in the fatigue evaluation, the sub-aged state was the best and the over-aged state was the worst. As shown in Table 1, this tendency coincides with the tendency of change in Vickers hardness of Example 1, Comparative Example 2 and Comparative Example 3 before and after the belt durability test. That is, in Example 1 in the sub-aging state, the Vickers hardness is increased after the belt durability test, whereas in the comparative example in the saturated aging state or the overaging state, the Vickers hardness is decreased. And the tendency is in agreement with the Vickers hardness in the comparative example 3 in the over-aged state being lower than the Vickers hardness in the comparative example 2 in the saturated aging state.
[0071]
  As shown in FIG. 7, the electrical conductivity of the T361 material tends to increase as the heat treatment time increases. This is due to an increase in the amount of copper-aluminum intermetallic compound precipitated by artificially aging the aluminum alloy of T361. In the T361 material, as the heat treatment time increases, the Vickers hardness increases and the conductivity increases. And hardness can be estimated by measuring electrical conductivity.
[0072]
  Further, the increase in the conductivity of the T361 material decreases when the heat treatment time exceeds 15 hours. That is, until 15 hours, since the hardness gradually increases, the rate of increase in conductivity is large. However, after 15 hours, the curing stops, and the rate of increase in conductivity is considered to decrease. Therefore, the T361 material having an electrical conductivity of 29 to 37% IACS corresponding to the heat treatment time of 15 hours is considered to be in a sub-aged state.
[0073]
  The electrical conductivity is more preferably an electrical conductivity of 29 to 33% IACS corresponding to an artificial aging time of 0 to 9.5 hours.
[0074]
  On the other hand, as shown in Table 1, the standard deviation of conductivity in Comparative Example 1 is 0.61% IACS, whereas the standard deviation of conductivity in each Example is about 0.15% IACS, which is a comparative example. It is about one-fourth of one. This is because in Comparative Example 1 using the T861 material, the variation in curing increases in order to artificially age the rolled large-format plate material as it is, whereas in each Example using the T361 material, the rolled plate material is used. It is considered that a small heat treatment apparatus can be used for artificial aging after punching, and variation can be suppressed. Therefore, it is considered that variation in hardness and strength can be suppressed by using an aluminum alloy of T361 material.
[0075]
【The invention's effect】
  As explained above,According to the inventions according to

claims

1 and 3, since the shape processing is performed by natural aging after cold rolling, the reinforcing material can be surely brought into the sub-aging state in the belt initial use state.
[0076]
Moreover, according to the invention which concerns on

Claim

2 and 4, after a shape process, a belt initial use state For example, in the case where the reinforcing material is coated with a resin, it is possible to improve the wearability of the resin by coating the reinforcing material with the resin. The sub-aging state can be surely achieved. In addition, since the naturally aged material is processed into a block-shaped reinforcing material, variation in age hardening can be reduced. As a result, the strength of the reinforcing material can be further stabilized, and the safety factor of the belt strength can be improved.
[0077]
  Further, according to the inventions according to these claims, since the reinforcing material is in a sub-aged state in the initial use state of the belt, the hardness is increased by heat generated by the running of the belt. As a result, fatigue and heat resistance can be improved, and the life of the high load transmission V-belt can be extended.
[0078]
  Moreover, according to the invention which concerns on Claim 6, electrical conductivity is 29 to 37%. IACS Therefore, it can be easily adjusted to the sub-aging state in the belt initial use state. Further, it is possible to estimate the hardness and strength by nondestructive inspection.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a high load transmission V-belt according to Embodiment 1. FIG.
FIG. 2 is a side view showing a high load transmission V-belt according to the first embodiment.
3 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between artificial aging time and Vickers hardness.
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a change in Vickers hardness in heat resistance evaluation.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a fatigue evaluation result.
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a change in conductivity of a T361 material with artificial aging time.
FIG. 8 is a schematic view of a belt durability evaluation apparatus.
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the relationship between heat treatment time and tensile strength.
[Explanation of symbols]
  1  Tension band
  7  High load transmission V belt block
  12  Reinforcement

Claims

A reinforcing material that is engaged with a tension belt composed of a flat belt and constitutes a high load transmission V-belt together with the tension belt is embedded in the resin material, and the side surface is in contact with the pulley groove surface ,
In the initial use state of the belt , the reinforcing material is a method for producing a block for a high load transmission V belt that is in a sub-aging state before reaching the maximum strength by heat treatment ,
Cold rolling after the solution treatment of the material to be the reinforcing material,
The cold-rolled material is subjected to natural aging which becomes a sub-aging state in the belt initial use state,
A method for manufacturing a block for a high load transmission V-belt, wherein the natural aged material is shaped into a reinforcing material, and then the reinforcing material is molded into a block so as to be embedded in a resin material .

A reinforcing material that is engaged with a tension belt composed of a flat belt and constitutes a high load transmission V-belt together with the tension belt is embedded in the resin material, and the side surface is in contact with the pulley groove surface,
In the initial use state of the belt, the reinforcing material is a method for producing a block for a high load transmission V belt that is in a sub-aging state before reaching the maximum strength by heat treatment ,
Cold rolling after the solution treatment of the material to be the reinforcing material,
Naturally aging the cold-rolled material,
Processing the natural aged material into a reinforcing material,
Heat-treating the shape-processed reinforcing material so as to be in a sub-aged state in the initial use state of the belt,
A method of manufacturing a block for a high load transmission V-belt, wherein the heat-treated reinforcing material is molded into a block so as to be embedded in a resin material .

A reinforcing material that is engaged with a tension belt composed of a flat belt and constitutes a high load transmission V-belt together with the tension belt is embedded in the resin material, and the side surface is in contact with the pulley groove surface,
The reinforcing material is an aluminum alloy of alloy number 2024 in the JIS standard and in the initial use state of the belt, a method for producing a high load transmission V belt block that is in a sub-aging state before reaching the maximum strength by heat treatment,
Cold rolling after the solution treatment of the material to be the reinforcing material,
The cold-rolled material is subjected to natural aging which becomes a sub-aging state in the belt initial use state, and is used as a material of the grade symbol T361 in the JIS standard,
A method for manufacturing a block for a high-load transmission V-belt, wherein the T361 material is shaped into a reinforcing material and then formed into a block so that the reinforcing material is embedded in the resin material .

A reinforcing material that is engaged with a tension belt composed of a flat belt and constitutes a high load transmission V-belt together with the tension belt is embedded in the resin material, and the side surface is in contact with the pulley groove surface,
In the manufacturing method of the high load transmission V belt block in which the reinforcing material is an aluminum alloy of alloy number 2024 in the JIS standard and in the initial use state of the belt, and is in a sub-aging state before reaching the maximum strength by heat treatment,
Cold rolling after the solution treatment of the material to be the reinforcing material,
The cold-rolled material is subjected to natural aging and is used as a material of the grade symbol T361 in the JIS standard,
Shape the T361 material into a reinforcing material,
Heat-treating the shape-processed reinforcing material so as to be in a sub-aged state in the initial use state of the belt,
A method of manufacturing a block for a high load transmission V-belt, wherein the heat-treated reinforcing material is molded into a block so as to be embedded in a resin material .

In claim 1 or 2,
The reinforcing material is an aluminum alloy containing 1 to 5% of copper, 0.2 to 1.8% of magnesium and 0.1 to 6.1% of zinc, respectively. Block manufacturing method .

In claim 1 or 2,
The method for manufacturing a block for a high load transmission V-belt , wherein the reinforcing material is an aluminum alloy having an electrical conductivity of 29 to 37% IACS in the belt initial use state .