JP4011997B2 - ダブルコグドｖベルト - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルト幅方向に所定ピッチの螺旋を形成するように埋設された心線を有するエンドレスの心線埋設部と、心線埋設部の内周側に一体に設けられベルト長手方向に沿って一定ピッチで形成された下コグを有する下コグ形成部と、心線埋設部の外周側に一体に設けられベルト長手方向に沿って一定ピッチで形成された上コグを有する上コグ形成部と、を備えたダブルコグドＶベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゴム製の変速ベルトが２輪車（スクーター）のトランスミッション装置（自動変速装置）に使用されている。近年、エンジンの容量がアップし、また、トランスミッション装置をコンパクトにすることが要求され、従って、変速ベルトにより高い伝動能力が求められるようになっている。ゴム製の変速ベルトとしては、ローエッジＶベルト（プーリと接触する面は繊維を混合したゴムで構成されている）が適用されている。かかるローエッジＶベルトは、ベルト厚さに対するベルト幅の比であるアスペクト比を大きくすべく、短繊維を混合したゴム（短繊維強化ゴム）の短繊維の配向方向（以下「列理方向」という）がベルト幅方向となり且つ列理方向に垂直な方向（以下「反列理方向」）がベルト長手方向となるように構成されている。そして、ベルトの伝動能力を向上させるためには、列理方向の弾性率を高くすればよい。ところが、一般に、列理方向の弾性率を高めると、それに伴って反列理方向の弾性率も高められるので、ベルトの曲げ剛性が高くなり、ベルトを高速で走行させた場合に発熱が著しく、そのためにベルトにクラックが発生してベルトの寿命が短くなる。また、列理方向の弾性率を高めるために、ゴムの混合する短繊維の量を増やすことが考えられるが、そうすると反列理方向の伸び性が低くなり、ベルトが繰り返しの曲げ歪を受けた際の耐屈曲性（クラックの発生しにくさ）が低くなる。つまり、反列理方向の弾性率に対する列理方向の弾性率の比は大きいことが望ましいが、それには限界がある。
【０００３】
そこで、ベルトの曲げ剛性及び受ける曲げ歪が低減されるものとして、ベルトの内周側にベルト長手方向に等ピッチにコグが形成されたコグドＶベルト（シングルコグドＶベルト）が使用されている。コグドＶベルトは、コグが形成されていることにより、ベルトの曲げ剛性が低く、それによってベルトの自己発熱が抑えられると共に、ベルトの受ける曲げ歪が小さく、それによってクラックの発生が抑止され、それらの結果として高い耐屈曲性を有するものである。
【０００４】
さらに、ベルトの耐屈曲性を低下させることなく伝動能力が向上されるものとして、ベルトの外周側にもベルト長手方向に等ピッチにコグが形成されたダブルコグドＶベルトが使用されている。ダブルコグドＶベルトは、ベルト内外両側に上下コグが形成されていることにより、ベルトの側圧による座屈変形が防止され、それによって伝動能力が高められ、また、ベルトの曲げ剛性が低く、それによってベルトの耐屈曲性が維持され、それらの結果として高い伝動能力と高い耐屈曲性とを併せ持つものである。
【０００５】
列理方向、つまり、ベルト幅方向の弾性率を高め、心線として寸法安定性が優れるパラ系のアラミド繊維のものを用いたダブルコグドＶベルトは、モーター駆動の走行試験では、ベルト内周側にのみコグが形成されたシングルコグドＶベルトよりも優れた高負荷耐久性（高い伝動能力）及び高速耐久性（高い耐屈曲性）を示す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかるダブルコグドＶベルトを実際の２輪車のトランスミッション装置に用いて走行試験をした場合、モーター駆動の走行試験で得られたような優れた高負荷耐久性及び高速耐久性が得られないという課題がある。
【０００７】
本発明は、かかる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、実際の２輪車のトランスミッション装置に用いて走行させた場合でも、高い伝動能力と高い耐屈曲性とを得ることができるダブルコグドＶベルトを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、ダブルコグドＶベルトを実際の２輪車のトランスミッション装置に用いて走行させた場合に、モーター駆動の走行試験で得られたような優れた高負荷耐久性及び高速耐久性が得られない理由が、２輪車では１気筒又は２気筒エンジンが一般的であり、エンジンの回転変動、従ってトルク変動が大きく、ベルトの張力変動が著しいためであるということを見出し、本発明に想到したものである。
【０００９】
本発明は、下コグ形成部を、引張弾性率４０ＧＰａ以上の短繊維がベルト幅方向に配向するように所定量混合分散され、ベルト幅方向の動的弾性率が４００ＭＰａ以上とされたゴム組成物で形成し、心線をポリエステル繊維で形成したものである。これによって、下コグ形成部のベルト幅方向の動的弾性率が極めて高くなり、それに伴って伝動能力も高くなる。しかも、ダブルコグドＶベルトであり、シングルコグドＶベルトと比べても、ベルトの曲げ剛性が低く、それによってベルトの自己発熱が抑えられると共に、ベルトの受ける曲げ歪が小さく、それによってクラックの発生が抑止され、それらの結果として高い耐屈曲性を示す。さらに、心線としてポリエステル繊維のものが用いられており、そのベルト長手方向の伸縮により張力変動が吸収される。
【００１０】
つまり、本発明は、ベルト幅方向に所定ピッチの螺旋を形成するように埋設された心線を有するエンドレスの心線埋設部と、該心線埋設部の内周側に一体に設けられベルト長手方向に沿って一定ピッチで形成された下コグを有する下コグ形成部と、該心線埋設部の外周側に一体に設けられベルト長手方向に沿って一定ピッチで形成された上コグを有する上コグ形成部と、を備えたダブルコグドＶベルトであって、
上記下コグ形成部は、引張弾性率４０ＧＰａ以上の短繊維がベルト幅方向に配向するようにゴム成分１００質量部に対して１５〜２５質量部混合分散されたゴム組成物で形成されていると共に、上記心線は、太さが１５０００ｄｔｅｘ以上であるポリエステル繊維で形成されており、
上記下コグは、コグ高さが４〜６ｍｍであると共に、上記下コグ形成部の溝の底と上記上コグ形成部の溝の底との間の距離に対するベルト厚さの比が２．５以上であることを特徴とする２輪車のトランスミッション装置用のものである。
【００１１】
なお、引張弾性率が４０ＧＰａよりも低い短繊維を用いた場合、高い伝動能力を発現させるためには短繊維の混合量をゴム成分１００質量部に対して２５質量部よりも多くする必要があり、そうすると反列理方向、つまりベルト長手方向において伸性や耐屈曲性の低下といった不具合が生じることとなる。また、短繊維の混合量をゴム成分１００質量部に対して１５質量部よりも少なくすると、列理方向、つまりベルト幅方向の動的弾性率が十分に高いものとならず、高い伝動能力を発現させることができない。短繊維の混合量をゴム成分１００質量部に対して２５質量部よりも多くした場合の不都合は上記の通りである。
【００１２】
また、本発明は、ベルト幅方向に所定ピッチの螺旋を形成するように埋設された心線を有するエンドレスの心線埋設部と、該心線埋設部の内周側に一体に設けられベルト長手方向に沿って一定ピッチで形成された下コグを有する下コグ形成部と、該心線埋設部の外周側に一体に設けられベルト長手方向に沿って一定ピッチで形成された上コグを有する上コグ形成部と、を備えたダブルコグドＶベルトであって、
上記下コグ形成部は、短繊維がベルト幅方向に配向するように混合分散されてベルト幅方向の動的弾性率が４００ＭＰａ以上とされたゴム組成物で形成されていると共に、上記心線は、太さが１５０００ｄｔｅｘ以上であるポリエステル繊維で形成されており、
上記下コグは、コグ高さが４〜６ｍｍであると共に、上記下コグ形成部の溝の底と上記上コグ形成部の溝の底との間の距離に対するベルト厚さの比が２．５以上であることを特徴とする２輪車のトランスミッション装置用のものである。
【００１３】
ポリエステル繊維の心線の場合、寸法安定性がアラミド繊維等に比べて劣るため、伝動能力の低下を起こす虞があるが、本発明では、上記ポリエステル繊維の心線の太さが１５０００ｄｔｅｘ以上であるので、かかる伝動能力の低下を抑えることが可能である。
【００１４】
下コグのコグ高さが４ｍｍよりも低いと、ベルトの曲げ剛性を低めてベルトの発熱を抑えると共にベルトの受ける曲げ歪を小さくしてクラックの発生を抑える効果を十分に得ることができない。また、下コグのコグ高さが６ｍｍよりも高いと、エンジンの回転変動が生じたときに下コグが揺動して張力変動に対する耐久性が悪影響を受ける。本発明では、下コグのコグ高さが４ｍｍ以上６ｍｍ以下であるので、それらが問題とならない。
【００１５】
近年、変速ベルトの伝動能力の向上が求められているが、そのためには、ベルトがプーリから受ける側圧に対して座屈しない強度を有していることが必要である。従って、本発明は、上記上コグ形成部もまた引張弾性率４０ＧＰａ以上の短繊維がベルト幅方向に配向するようにゴム成分１００質量部に対して１５〜２５質量部混合分散されたゴム組成物で形成されていることが好ましい。
【００１６】
２輪車では１気筒又は２気筒エンジンが一般的であり、エンジンの回転変動、従ってトルク変動が大きい。従って、本発明は、２輪車のトランスミッション装置用に特に好適である。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、下コグ形成部のベルト幅方向の動的弾性率が極めて高くなるので、高い伝動能力を得ることができる。また、ダブルコグドＶベルトであるので、シングルコグドＶベルトと比べても、ベルトの曲げ剛性が低く、それによってベルトの自己発熱が抑えられると共に、ベルトの受ける曲げ歪が小さく、それによってクラックの発生が抑止され、それらの結果として高い耐屈曲性を得ることができる。そして、心線としてポリエステル繊維のものが用いられているので、そのベルト長手方向の伸縮により張力変動を吸収することができ、張力変動に対する耐久性が付与され、実際の２輪車のトランスミッション装置に用いて走行させた場合でも、高い伝動能力と高い耐屈曲性とを得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
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。
【００１９】
図１及び２は、本発明の実施形態に係るダブルコグドＶベルトＢを示す。このダブルコグドＶベルトＢは、２輪車の変速用として用いられるものである。
【００２０】
このダブルコグドＶベルトＢは、エンドレスの心線埋設部１０と、心線埋設部１０の内周側に一体に設けられた下コグ形成部２０と、心線埋設部１０の外周側に一体に設けられた上コグ形成部３０と、からなる。
【００２１】
心線埋設部１０は、ゴム組成物で形成された心線埋設部本体１１と、それにベルト幅方向に所定ピッチの螺旋を形成するように埋設された心線１２と、からなる。心線埋設部本体を構成するゴム組成物は、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン・プロピレン・ジエン・ターポリマーゴム（ＥＰＤＭ）、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＡＣＳＭ）、水素添加ＮＢＲ（Ｈ−ＮＢＲ）等のものである。心線１２は、その太さが１５０００ｄｔｅｘ以上であるポリエステル（ＰＥＴ）繊維の撚り糸にレゾルシン・ホルマリン・ラテックス水溶液に浸漬した後に乾燥させる接着処理を施した所定外径ｄ（例えば、ｄ＝０．８〜１．５ｍｍ）ものからなる。
【００２２】
下コグ形成部２０は、短繊維２１がベルト幅方向に配向するように混合分散されたゴム硬度が７０度（ＪＩＳ−Ｃ硬度）以上で且つ列理方向、つまりベルト幅方向の動的弾性率が４００ＭＰａ以上のゴム組成物で形成された下コグ形成部本体２２と、その表面を被覆する帆布２３とからなり、その厚さが５．０〜８．０ｍｍである。下コグ形成部本体２２を構成するゴム成分は、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン・プロピレン・ジエン・ターポリマーゴム（ＥＰＤＭ）、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＡＣＳＭ）、水素添加ＮＢＲ（Ｈ−ＮＢＲ）等である。短繊維２１は、引張弾性率４０ＧＰａ以上の例えば、高強力ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）繊維、パラ系アラミド繊維、芳香族ポリエステル繊維、ヘテロ環含有芳香族繊維等であり、ゴム成分１００質量部に対して１５〜２５質量部が混合されている。これらのうち、パラ系アラミド繊維（例えば、デュポン社製 商品名：ケブラー２９、ケブラー１１９，帝人社製 商品名：テクノーラ）は、ゴム成分中に短繊維を混練した時の耐切断性が優れ（混練中に繊維が切断されにくい）、少量で弾性率を高めることができるという観点から好適に用いられる。帆布２３は、ナイロン繊維、綿、それらの混合繊維、綿とポリエステル繊維との混合繊維、アラミド繊維等からなる伸性を有する織布にゴム糊に浸漬した後に乾燥させる接着処理を施したものからなる。下コグ形成部２０は、ベルト長手方向に沿って一定ピッチＰ1（例えば、Ｐ1＝６ｍｍ）で配設された下コグ２４を有し、相互に隣接した下コグ２４間にベルト幅方向に延びる溝２５が構成されている。下コグ２４の縦断面外形は、コグ高さＤ1が４〜６ｍｍの略正弦波形に形成されており、溝２５の底が外向きに凹である半径Ｒ1（例えば、Ｒ1＝２．０ｍｍ）の円弧状に形成されている。
【００２３】
上コグ形成部３０は、短繊維３１がベルト幅方向に配向するように混合分散されたゴム硬度が７０度（ＪＩＳ−Ｃ硬度）以上で且つ列理方向、つまりベルト幅方向の動的弾性率が４００ＭＰａ以上のゴム組成物で形成されており、その厚さが１．５〜３．０ｍｍである。上コグ形成部３０を構成するゴム成分は、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン・プロピレン・ジエン・ターポリマーゴム（ＥＰＤＭ）、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＡＣＳＭ）、水素添加ＮＢＲ（Ｈ−ＮＢＲ）等である。短繊維３１は、引張弾性率４０ＧＰａ以上の例えば、高強力ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）繊維、パラ系アラミド繊維、芳香族ポリエステル繊維、ヘテロ環含有芳香族繊維等であり、ゴム成分１００質量部に対して１５〜２５質量部が混合されている。これらのうち、パラ系アラミド繊維（例えば、デュポン社製 商品名：ケブラー２９、ケブラー１１９，帝人社製 商品名：テクノーラ）は、ゴム成分中に短繊維を混練した時の耐切断性が優れ（混練中に繊維が切断されにくい）、少量で弾性率を高めることができるという観点から好適に用いられる。上コグ形成部３０は、ベルト長手方向に沿って一定ピッチＰ2（例えば、Ｐ2＝６ｍｍ）で配設された上コグ３４を有し、相互に隣接した上コグ３４間にベルト幅方向に延びる溝３５が構成されている。上コグ３４の縦断面外形は、所定コグ高さＤ2（例えば、Ｄ2＝２．２ｍｍ）の略台形に形成されており、溝３５の底が外向きに凹である半径Ｒ2（例えば、Ｒ2＝１．２ｍｍ）の円弧状に形成されている。
【００２４】
下コグ２４の配設ピッチＰ1は上コグ３４の配設ピッチＰ2以下である。また、上コグ３４のコグ高さＤ2に対する下コグ２４のコグ高さＤ1の比Ｄ1／Ｄ2は１．７以上である。さらに、下コグ形成部２０の溝２５の底と上コグ形成部３０の溝３５の底との間の距離ＴC（ＴCは、下コグ形成部２０の溝２５の底から心線１２の中心までの距離Ｔ1と上コグ形成部３０の溝３５の底から心線の中心までの距離Ｔ2との和である）に対するベルト厚さＴの比Ｔ／ＴCは２．５以上である。これらの形状パラメータはダブルコグドＶベルトＢとして、優れた耐側圧性と耐屈曲性とを実現するための必要条件である。また、ベルト厚さＴに対する心線１２のベルト厚さ方向の中心位置でのベルト幅Ｗの比は１．５〜４．０である。この比が１．５より小さいと変速ベルトとして成立しないアスペクト比となってしまう。この比が４．０より大きいと側圧によるベルト幅方向の座屈変形が大きくなって伝動能力が低いものとなってしまう。
【００２５】
上記構成のダブルコグドＶベルトＢによれば、短繊維２１がベルト幅方向に配向するように混合分散されたゴム硬度が７０度（ＪＩＳ−Ｃ硬度）以上で且つ列理方向、つまりベルト幅方向の動的弾性率が４００ＭＰａ以上のゴム組成物で下コグ形成部２０が形成されているので、下コグ形成部２０のベルト幅方向の動的弾性率が極めて高くなり、それに伴って伝動能力も高いものとなる。しかも、ダブルコグドＶベルトＢであることから、シングルコグドＶベルトと比べても、ベルトの曲げ剛性が低く、それによってベルトの自己発熱が抑えられると共に、ベルトの受ける曲げ歪が小さく、それによってクラックの発生が抑止され、それらの結果として高い耐屈曲性を示す。さらに、心線１２としてポリエステル繊維のものが用いられており、そのベルト長手方向の伸縮により張力変動を吸収することができる。２輪車では１気筒又は２気筒エンジンが一般的であり、エンジンの回転変動、従ってトルク変動が大きく、そのためトランスミッション装置用としてのダブルコグドＶベルトの張力変動も大きくなるので、かかるポリエステル繊維の心線１２による張力変動の吸収が特に顕著に機能する。
【００２６】
また、上コグ形成部３０もまた引張弾性率４０ＧＰａ以上の短繊維３１がベルト幅方向に配向するようにゴム成分１００質量部に対して１５〜２５質量部混合分散されたゴム組成物で形成されているので、ダブルコグドＶベルトＢがプーリから受ける側圧に対して座屈しない強度を有し、従って、高い伝動能力を有することとなる。
【００２７】
さらに、ポリエステル繊維の心線１２の場合、寸法安定性がアラミド繊維等に比べて劣るため、伝動能力の低下を起こす虞があるが、その太さが１５０００ｄｔｅｘ以上であるので、かかる伝動能力の低下を抑えることができる。
【００２８】
また、下コグ２４のコグ高さが４ｍｍ以上６ｍｍ以下であるので、ベルトの曲げ剛性を低めてベルトの発熱を抑えると共にベルトの受ける曲げ歪を小さくしてクラックの発生を抑える効果を十分に得ることができ、また、回転変動が生じたときに下コグ２４が揺動して張力変動に対する耐久性に悪影響が及ぶのを阻止することができる。
【００２９】
【実施例】
（ベルト用ゴム配合）
配合１〜６のベルト用ゴム配合を準備した。それぞれの構成は表１にも示す。
【００３０】
＜配合１＞
クロロプレンゴム（ＣＲ）と、クロロプレンゴム（ＣＲ）１００質量部に対して４８質量部のカーボンブラックと、５質量部の酸化マグネシウムと、５質量部の酸化亜鉛と、２．５質量部の老化防止剤と、９質量部の加工助剤と及び可塑剤と、をインターナルミキサーに投入して混練した後に計量分割した。次に、これにクロロプレンゴム（ＣＲ）１００質量部に対して３質量部の架橋促進剤と、２０質量部の繊維長３ｍｍの６，６−ナイロン短繊維とをさらに投入して混練して塊状のゴム組成物を形成した。次いで、これをカレンダロールで厚さ１．０ｍｍに圧延し、長手方向に短繊維を配向させた。次いで、これを所定長さ毎に裁断し、それらを短繊維が幅方向に配向するようにジョイントした。これを配合１のゴム組成物とした。
【００３１】
＜配合２＞
６，６−ナイロン短繊維の代わりに繊維長３ｍｍのメタ系アラミド短繊維（帝人社製 商品名：コーネックス）を用いたことを除いて配合１と同一のゴム組成物を配合２とした。
【００３２】
＜配合３＞
２０質量部の６，６−ナイロン短繊維の代わりに１５質量部の繊維長３ｍｍのパラ系アラミド短繊維（帝人社製 商品名：テクノーラ）を用いたことを除いて配合１と同一のゴム組成物を配合３とした。
【００３３】
＜配合４＞
６，６−ナイロン短繊維の代わりに繊維長３ｍｍのメタ系アラミド短繊維（帝人社製 商品名：コーネックス）を用いたことを除いて配合１と同一、つまり、パラ系アラミド短繊維（帝人社製 商品名：テクノーラ）の混合量をクロロプレンゴム（ＣＲ）１００質量部に対して２０質量部としたことを除いて配合３と同一のゴム組成物を配合４とした。
【００３４】
＜配合５＞
パラ系アラミド短繊維（帝人社製 商品名：テクノーラ）の混合量をクロロプレンゴム（ＣＲ）１００質量部に対して２５質量部としたことを除いて配合３と同一のゴム組成物を配合５とした。
【００３５】
＜配合６＞
パラ系アラミド短繊維（帝人社製 商品名：テクノーラ）の混合量をクロロプレンゴム（ＣＲ）１００質量部に対して２８質量部としたことを除いて配合３と同一のゴム組成物を配合６とした。
【００３６】
【表１】
【００３７】
（ベルト用心線）
心線１〜３のベルト用心線を準備した。それぞれの構成は表２にも示す。
【００３８】
＜心線１＞
１６５０ｄｔｅｘの太さのパラ系アラミド繊維（帝人社製 商品名：テクノーラ）を２本集めて下撚り係数４．３で下撚りし、その下撚りしたものを３本集めて下撚り方向とは逆方向に上撚り係数３．６で上撚りしたトータル９９００ｄｔｅｘの太さの心線を心線１とした。心線１は、引張り強度が１３００Ｎ／本で、弾性率指標が４４．６である。なお、撚り係数は下記関係式に示すものである。
【００３９】
【数１】
【００４０】
また、弾性率指標は、試験長５００ｍｍの心線を２５０ｍｍ／ｍｉｎで引っ張り試験をして得られた荷重−伸び曲線より荷重変化率（傾斜）の最も高い点において接線を引き、その接線の横軸（伸び）との交点から１０％大きい歪の位置における接線の荷重値を求め、それを１０倍したものである。
【００４１】
＜心線２＞
１１００ｄｔｅｘの太さのポリエステル繊維を２本集めて下撚り係数２．６で下撚りし、その下撚りしたものを５本集めて下撚り方向とは逆方向に上撚り係数２．９で上撚りしたトータル１１０００ｄｔｅｘの太さの心線を心線２とした。心線２は、引張り強度が７００Ｎ／本で、弾性率指標が９．９である。
【００４２】
＜心線３＞
１１００ｄｔｅｘの太さのポリエステル繊維を３本集めて下撚り係数３．３で下撚りし、その下撚りしたものを５本集めて下撚り方向とは逆方向に上撚り係数３．０で上撚りしたトータル１６５００ｄｔｅｘの太さの心線を心線３とした。心線３は、引張り強度が１１００Ｎ／本で、弾性率指標が１４．５である。
【００４３】
【表２】
【００４４】
（試験用ダブルコグドＶベルト）
ベルト１〜９の試験用ダブルコグドＶベルトを準備した。それぞれの構成は表３にも示す。
【００４５】
＜ベルト１＞
短繊維が幅方向に配向するようにジョイントした配合１のシート状のゴム組成物、アラミド繊維製の心線１及び伸縮性のナイロン帆布を円筒状金型にセットし、それらから円筒状のスラブを円筒金型の外周に成形加硫し、これを所定幅に幅切りした後にベルト横断面が３２°の楔角度になるようにカットすると共に研磨して作製されたダブルコグドＶベルトをベルト１とした。ベルト１は、ベルト厚さＴが１４．８ｍｍで、心線のベルト幅方向の中心でのベルト幅Ｗが２３．０ｍｍで、従って、ベルト厚さＴに対する心線のベルト幅方向の中心でのベルト幅Ｗの比が１．５５である。下コグの配設ピッチＰ1が１１．０ｍｍで、上コグの配設ピッチＰ2が７．５ｍｍで、従って、上コグの配設ピッチＰ2に対する下コグの配設ピッチＰ1の比Ｐ1／Ｐ2が１．４７である。下コグ形成部の溝底の断面形状の半径Ｒ1が１．５ｍｍで、上コグ形成部の溝底の断面形状の半径Ｒ2が１．０ｍｍである。下コグのコグ高さＤ1が７．１ｍｍで、上コグのコグ高さＤ2が３．６ｍｍで、従って、上コグのコグ高さＤ2に対する下コグ２４のコグ高さＤ1の比Ｄ1／Ｄ2が１．９７である。下コグ形成部の溝の底から心線の中心までの距離Ｔ1が２．９ｍｍで、上コグ形成部の溝の底から心線の中心までの距離Ｔ2が１．２ｍｍで、従って、下コグ形成部の溝の底と上コグ形成部の溝の底との間の距離ＴCはＴ1＋Ｔ2で４．１ｍｍ、また、下コグ形成部の溝の底と上コグ形成部の溝の底との間の距離ＴCに対するベルト厚さＴの比Ｔ／ＴCが３．６１である。
【００４６】
＜ベルト２＞
配合２のゴム組成物を用いたことを除いてベルト１と同一構成のダブルコグドＶベルトをベルト２とした。
【００４７】
＜ベルト３＞
配合４のゴム組成物を用いたことを除いてベルト１と同一構成のダブルコグドＶベルトをベルト３とした。
【００４８】
＜ベルト４＞
ポリエステル繊維製の心線２を用いたことを除いてベルト３と同一構成のダブルコグドＶベルトをベルト４とした。
【００４９】
＜ベルト５＞
ポリエステル繊維製の心線３を用いたことを除いてベルト３と同一構成のダブルコグドＶベルトをベルト５とした。
【００５０】
＜ベルト６＞
配合３のゴム組成物を用いたことを除いてベルト５と同一構成のダブルコグドＶベルトをベルト６とした。
【００５１】
＜ベルト７＞
配合４のゴム組成物を用いたことを除いてベルト５と同一構成のダブルコグドＶベルトをベルト７とした。ベルト７は、ベルト厚さＴが１２．０ｍｍで、心線のベルト幅方向の中心でのベルト幅Ｗが２３．０ｍｍで、従って、ベルト厚さＴに対する心線のベルト幅方向の中心でのベルト幅Ｗの比が１．９２である。下コグの配設ピッチＰ1が９．５ｍｍで、上コグの配設ピッチＰ2が６．３ｍｍで、従って、上コグの配設ピッチＰ2に対する下コグの配設ピッチＰ1の比Ｐ1／Ｐ2が１．５１である。下コグ形成部の溝底の断面形状の半径Ｒ1が１．５ｍｍで、上コグ形成部の溝底の断面形状の半径Ｒ2が１．０ｍｍである。下コグのコグ高さＤ1が５．５ｍｍで、上コグのコグ高さＤ2が２．８ｍｍで、従って、上コグのコグ高さＤ2に対する下コグのコグ高さＤ1の比Ｄ1／Ｄ2が１．９６である。下コグ形成部の溝の底から心線の中心までの距離Ｔ1が２．５ｍｍで、上コグ形成部の溝の底から心線の中心までの距離Ｔ2が１．２ｍｍで、従って、下コグ形成部の溝の底と上コグ形成部の溝の底との間の距離ＴCはＴ1＋Ｔ2で３．７ｍｍ、また、下コグ形成部の溝の底と上コグ形成部の溝の底との間の距離ＴCに対するベルト厚さＴの比Ｔ／ＴCが３．２４である。
【００５２】
＜ベルト８＞
配合５のゴム組成物を用いたことを除いてベルト５と同一構成のダブルコグドＶベルトをベルト８とした。
【００５３】
＜ベルト９＞
配合６のゴム組成物を用いたことを除いてベルト５と同一構成のダブルコグドＶベルトをベルト９とした。
【００５４】
【表３】
【００５５】
（試験方法）
＜ゴムの粘弾性特性＞
配合１〜６の短繊維が配向したシート状の各ゴム組成物について、厚さ１．０ｍｍのシート状ゴムを加硫成形した。
【００５６】
配合１〜６の各シート状ゴムについて、列理方向が長手方向となるように幅５ｍｍの短冊状の試験片を切り出し、それを粘弾性スペクトロメーターにセットし、試験温度２５℃として試験片に２９．４Ｎ／ｃｍ2の静荷重をかけると共に±０．１％の動歪みを加えることにより動的弾性率を測定した。
【００５７】
同様に、配合１〜６の各シート状ゴムについて、反列理方向が長手方向となるように幅５ｍｍの短冊状の試験片を切り出し、それを粘弾性スペクトロメーターにセットし、試験片に２９．４Ｎ／ｃｍ2の荷重をかけると共に±１．０％の動歪みを加えることにより動的弾性率を測定した。
【００５８】
＜ゴムの引張り特性＞
配合１〜６の各シート状ゴムについて、ＪＩＳ Ｋ６２５１の３号ダンベルを打ち抜き、ＪＩＳ Ｋ６２５１に従って引張り試験を行い、破断伸びを測定した。
【００５９】
＜ベルトの曲げ剛性＞
図３は、ベルト曲げ剛性測定装置４０を示す。このベルト曲げ剛性測定装置４０は、上下に可動とされた上側プレート４１と、ロードセルに繋がれた下側プレート４２とを備えており、上側及び下側プレート４１，４２にそれぞれ上コグが当接するようにそれらでベルトＢを挟み、上側プレート４１を下方に移動させた際の荷重をロードセルで検知するものである。そして、下記関係式により曲げ剛性を算出する。なお、ベルトＢの巻き掛け径は、上側プレート４１側の心線中心と下側プレート４２側の心線中心との間の距離である。
【００６０】
【数２】
【００６１】
ベルト１〜９の各ダブルコグドＶベルトについて、上記方法に従って曲げ剛性を求めた。
【００６２】
＜ベルトの幅方向動的圧縮バネ定数＞
ベルト幅方向動的圧縮バネ定数の測定は島津製作所社製のサーボパルサーを用いて行った。図４（ａ）は、その測定装置５０を示す。この測定装置５０は、ロードセルに繋がれた上側プレート５１と、上下に振動可能とされた下側プレート５２とを備えており、ベルトから切り出した図４（ｂ）に示すような幅１０ｍｍで長さ４０ｍｍの試験片Ｓを上側及び下側プレート５１，５２で挟み、雰囲気温度を２３±２℃下で、下側プレートを上昇させて初荷重を与えた後、下側プレートを５０Ｈｚで繰り返し上下動させ、動荷重を与えるものである。荷重の設定は、直角にカットしたベルトの断面積を求め、単位面積当たりの荷重が同じになるように初荷重を１．５６Ｎ／ｍｍ2 、動荷重を±０．３１Ｎ／ｍｍ2となるように設定した。そして、ベルトの幅方向動的圧縮バネ定数（動的バネ定数：Ｋ値）は以下の関係から求められる。
【００６３】
試験片Ｓに加わる荷重ｆ、変形量Ｘ、変形速度Ｖの間には次式（１）の関係が成立する。
【００６４】
ｆ＝Ｋ・Ｘ＋Ｃ・Ｖ （１）
ここで、Ｋがベルトの幅方向動的圧縮バネ定数（動的バネ定数）、Ｃがダンピング係数である。負荷が正弦波であれば（１）式は、
Ｆ・ｓｉｎ（ωｔ＋φ）＝Ｋ・Ｘ・ｓｉｎ（ωｔ）＋Ｃ・Ｖ・ｃｏｓ（ωｔ）
Ｆ・ｓｉｎ（ωｔ＋φ）＝Ｆｘ・ｓｉｎ（ωｔ）＋Ｆｖ・ｃｏｓ（ωｔ）
ここで、Ｆｘ＝Ｆ・ｃｏｓ（φ）・・・・ｆの変位成分
Ｆｖ＝Ｆ・ｓｉｎ（φ）・・・・ｆの速度成分
Ｋ ＝Ｆ・ｃｏｓ（φ）／Ｘ
Ｃ ＝Ｆ・ｓｉｎ（φ）／（ωＸ）
Ｘ：変位振幅、Ｆ：荷重振幅、φ：位相差、ω：角速度（ω／２πが周波数）
ベルト１〜９の各ダブルコグドＶベルトについて、上記方法に従ってベルトの幅方向動的圧縮バネ定数を求めた。
【００６５】
＜ベルトの伝動能力・伝達効率＞
図５はベルト走行試験機６０を示す。このベルト走行試験機６０は、同一面内に配設された駆動プーリ６１と従動プーリ６２とからなる２軸のものである。駆動プーリ６１は駆動軸６３の一端に取り付けられている。また、駆動軸６３の他端にはプーリ６４が取り付けられており、それと駆動モータ６５のモータ軸６６に取り付けられたプーリ６７とにベルト６８が巻き掛けられている。そして、駆動モータ６５の動力がベルト６８を介して駆動軸６３に伝えられ、駆動プーリ６１が回転するようになっている。また、駆動軸６３にはトルク計６９が設けられている。従動プーリ６２は従動軸７０の一端に取り付けられている。また、従動軸７０の他端にはプーリ７１が取り付けられており、それと負荷機７２の軸７３に取り付けられたプーリ７４とにベルト７５が巻き掛けられている。そして、負荷機７２の負荷がベルト７５を介して従動軸７０に伝えられるようになっている。また、従動軸７０にはトルク計７６が設けられている。駆動モータ６５等の駆動系のものは移動台７７上に設けられており、この移動台７７を移動させることにより試験片たるベルトＢに所定の荷重をかけることができ、その荷重をロードセル７８で検出するようになっている。なお、駆動プーリ６１及び従動プーリ６２のＶ溝角度はいずれも３０°である。
【００６６】
ベルト１〜９の各ダブルコグドＶベルトについて、図６に示すように、駆動プーリ６１をプーリ径６８ｍｍのものとすると共に従動プーリ６２をプーリ径１１２ｍｍのものとし、それらにベルトＢを巻き掛けて従動プーリ６２に１１７８Ｎの軸荷重をかけ、駆動プーリ６１を２０００ｒｐｍで回転させた。そのとき、駆動プーリ６１及び従動プーリ６２の回転数を計測し、伝達トルクを変えたときの見掛けのスリップ率（ベルトの変形によるベルトのプーリ内側への落ち込み及びベルトの伸びによるスリップ率をも含むもの）を求めた。そして、伝達トルクと、理論駆動プーリ径（心線中心位置でのベルト幅（ベルトピッチ幅）が変化しないと仮定して、そのベルト幅と同一のプーリ幅を有する位置でのプーリ径）と、レイアウトとから下記関係式で定義されるＳＴ値をベルトの伝達能力指標として求めた。なお、伝達能力、すなわち、ＳＴ値は、スリップ率が４％のときのものとした。
【００６７】
【数３】
【００６８】
また、伝達トルクを変量したときの駆動プーリの回転数（ｒ1）及びトルク（Ｔｒ1）、従動プーリの回転数（ｒ2）及びトルク（Ｔｒ2）、ベルトを巻き掛けない場合のロストルクを測定し、下記関係式によりベルトの伝達効率を算出した。なお、変動するデータのうち最大のものを採用した。
【００６９】
【数４】
【００７０】
＜ベルトの高負荷耐久性＞
ベルト１〜９の各ダブルコグドＶベルトについて、図５（ａ）に示す走行試験機６０で、図７に示すように、駆動プーリ６１をプーリ径６８ｍｍのものとすると共に従動プーリ６２をプーリ径１５８ｍｍのものとし、それらにベルトＢを巻き掛けて従動プーリ６２に１１７８Ｎの軸荷重をかけ、駆動プーリ６１を５３００ｒｐｍで回転させ、破損するまでベルトＢを走行させた。
【００７１】
＜ベルトの高速耐久性＞
ベルト１〜９の各ダブルコグドＶベルトについて、図５（ａ）に示す走行試験機６０で、図８に示すように、駆動プーリ６１をプーリ径１２８ｍｍのものとすると共に従動プーリ６２をプーリ径１０６ｍｍのものとし、それらにベルトＢを巻き掛けて従動プーリ６２に９８１Ｎの軸荷重をかけ、駆動プーリ６１を６０００ｒｐｍで回転させ、破損するまでベルトＢを走行させた。
【００７２】
＜ベルトの実機走行耐久性＞
ベルト１〜９の各ダブルコグドＶベルトについて、２５０ｃｃの１気筒エンジンを搭載した２輪スクーターに取り付け、ベルトが破損するまで２輪スクーターをシャーシダイナモで走行させ、その走行距離を計測した。
【００７３】
（試験結果）
表４は、配合１〜６の各ゴム組成物の試験結果を示す。
【００７４】
【表４】
【００７５】
配合１、２及び４を比較すれば、短繊維が６，６−ナイロン短繊維である配合１、メタ系アラミド短繊維である配合２、パラ系アラミド短繊維である配合３の順に列理方向の動的弾性率が大きいことが分かる。また、反列理方向の動的弾性率も同じ結果となっている。一方、破断伸びは配合１、配合２、配合４の順に小さいことが分かる。これは、短繊維自体の引張弾性率の大小に対応するものである。
【００７６】
配合３〜６を比較すれば、短繊維の混合量が多い順に列理方向の動的弾性率が大きいことが分かる。また、反列理方向の動的弾性率も同じ結果となっている。一方、破断伸びは配合３〜６の順に小さいことが分かる。
【００７７】
表５は、ベルト１〜９の試験結果を示す。
【００７８】
【表５】
【００７９】
ベルト１及び２は、他のものに比べて伝動能力及び伝動効率が著しく低いことが分かる。これは、ベルトを構成する配合１及び２のゴム組成物の列理方向、つまりベルト幅方向の動的弾性率が低いためであると考えられる。
【００８０】
ベルト３〜５を比較すると、ベルト３は、伝動能力及び伝動効率については優れるものの、実機走行耐久寿命が著しく低いのに対して、ベルト４及び５は、伝動能力、伝動効率及び実機走行耐久寿命のいずれもが優れるということが分かる。これは、ベルト３はパラ系アラミド繊維の心線であり、エンジンの回転変動（トルク変動）による張力変動を心線が吸収しきれないのに対し、ベルト４及び５はポリエステル繊維の心線であり、その回転変動による張力変動を心線の伸縮で吸収できるためであると考えられる。
【００８１】
ベルト４及び５を比較すると、心線の太さが太い方が伝動能力が高いことが分かる。
【００８２】
ベルト５及び６を比較すると、伝動能力及び伝動効率は同等であるが、クロロプレンゴム１００質量部に対して短繊維を１５質量部混合したベルト５よりも、２０質量部混合したベルト６の方が実機走行耐久寿命が２倍以上長いことが分かる。これは、短繊維の混合量が多くなることによりその補強効果が高められるためであると考えられる。一方、ベルト７〜９を比較すると、伝動能力及び伝動効率は同等であるが、クロロプレンゴム１００質量部に対して短繊維を２０質量部混合したベルト７、２５質量部混合したベルト８の方が実機走行耐久寿命が短く、２８質量部混合したベルト９では実機走行耐久寿命が著しく短い。これは、短繊維の混合量が過剰となるとベルトを構成するゴム組成物の反列理方向、つまりベルト長手方向の動的弾性率が高くなると共に破断伸びが小さくなり、ベルトの耐屈曲性が低められてしまうためであると考えられる。
【００８３】
ベルト５及び７を比較すると、伝動能力及び伝動効率は同等であるが、ベルト厚さがより薄く、下コグのコグ高さがより低いベルト７の方が実機走行耐久寿命が長いことが分かる。これは、下コグのコグ高さが低いことによって下コグの揺動が抑えられ、エンジンの回転変動が生じたときの張力変動に対する耐久性が下コグの揺動によって悪影響を受けることがないためであると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係るダブルコグドＶベルトの斜視図である。
【図２】 本発明の実施形態に係るダブルコグドＶベルトの縦断面図及び横断面図である。
【図３】 ベルト曲げ剛性測定装置の構成を示す図である。
【図４】 ベルト幅方向動的圧縮バネ定数測定装置の構成を示す図である。
【図５】 ベルト走行試験機の構成を示す図である。
【図６】 ベルトの伝動能力・伝達効率を求める走行試験のレイアウト図である。
【図７】 ベルトの高負荷耐久性を試験するための走行試験のレイアウト図である。
【図８】 ベルトの高速耐久性を試験するための走行試験のレイアウト図である。
【符号の説明】
Ｂ ダブルコグドＶベルト
１０ 心線埋設部
１２ 心線
２０ 下コグ形成部
２１，３１ 短繊維
２４ 下コグ
３０ 上コグ形成部
３４ 上コグ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルト幅方向に所定ピッチの螺旋を形成するように埋設された心線を有するエンドレスの心線埋設部と、心線埋設部の内周側に一体に設けられベルト長手方向に沿って一定ピッチで形成された下コグを有する下コグ形成部と、心線埋設部の外周側に一体に設けられベルト長手方向に沿って一定ピッチで形成された上コグを有する上コグ形成部と、を備えたダブルコグドＶベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゴム製の変速ベルトが２輪車（スクーター）のトランスミッション装置（自動変速装置）に使用されている。近年、エンジンの容量がアップし、また、トランスミッション装置をコンパクトにすることが要求され、従って、変速ベルトにより高い伝動能力が求められるようになっている。ゴム製の変速ベルトとしては、ローエッジＶベルト（プーリと接触する面は繊維を混合したゴムで構成されている）が適用されている。かかるローエッジＶベルトは、ベルト厚さに対するベルト幅の比であるアスペクト比を大きくすべく、短繊維を混合したゴム（短繊維強化ゴム）の短繊維の配向方向（以下「列理方向」という）がベルト幅方向となり且つ列理方向に垂直な方向（以下「反列理方向」）がベルト長手方向となるように構成されている。そして、ベルトの伝動能力を向上させるためには、列理方向の弾性率を高くすればよい。ところが、一般に、列理方向の弾性率を高めると、それに伴って反列理方向の弾性率も高められるので、ベルトの曲げ剛性が高くなり、ベルトを高速で走行させた場合に発熱が著しく、そのためにベルトにクラックが発生してベルトの寿命が短くなる。また、列理方向の弾性率を高めるために、ゴムの混合する短繊維の量を増やすことが考えられるが、そうすると反列理方向の伸び性が低くなり、ベルトが繰り返しの曲げ歪を受けた際の耐屈曲性（クラックの発生しにくさ）が低くなる。つまり、反列理方向の弾性率に対する列理方向の弾性率の比は大きいことが望ましいが、それには限界がある。
【０００３】
そこで、ベルトの曲げ剛性及び受ける曲げ歪が低減されるものとして、ベルトの内周側にベルト長手方向に等ピッチにコグが形成されたコグドＶベルト（シングルコグドＶベルト）が使用されている。コグドＶベルトは、コグが形成されていることにより、ベルトの曲げ剛性が低く、それによってベルトの自己発熱が抑えられると共に、ベルトの受ける曲げ歪が小さく、それによってクラックの発生が抑止され、それらの結果として高い耐屈曲性を有するものである。
【０００４】
さらに、ベルトの耐屈曲性を低下させることなく伝動能力が向上されるものとして、ベルトの外周側にもベルト長手方向に等ピッチにコグが形成されたダブルコグドＶベルトが使用されている。ダブルコグドＶベルトは、ベルト内外両側に上下コグが形成されていることにより、ベルトの側圧による座屈変形が防止され、それによって伝動能力が高められ、また、ベルトの曲げ剛性が低く、それによってベルトの耐屈曲性が維持され、それらの結果として高い伝動能力と高い耐屈曲性とを併せ持つものである。
【０００５】
列理方向、つまり、ベルト幅方向の弾性率を高め、心線として寸法安定性が優れるパラ系のアラミド繊維のものを用いたダブルコグドＶベルトは、モーター駆動の走行試験では、ベルト内周側にのみコグが形成されたシングルコグドＶベルトよりも優れた高負荷耐久性（高い伝動能力）及び高速耐久性（高い耐屈曲性）を示す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかるダブルコグドＶベルトを実際の２輪車のトランスミッション装置に用いて走行試験をした場合、モーター駆動の走行試験で得られたような優れた高負荷耐久性及び高速耐久性が得られないという課題がある。
【０００７】
本発明は、かかる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、実際の２輪車のトランスミッション装置に用いて走行させた場合でも、高い伝動能力と高い耐屈曲性とを得ることができるダブルコグドＶベルトを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、ダブルコグドＶベルトを実際の２輪車のトランスミッション装置に用いて走行させた場合に、モーター駆動の走行試験で得られたような優れた高負荷耐久性及び高速耐久性が得られない理由が、２輪車では１気筒又は２気筒エンジンが一般的であり、エンジンの回転変動、従ってトルク変動が大きく、ベルトの張力変動が著しいためであるということを見出し、本発明に想到したものである。
【０００９】
本発明は、下コグ形成部を、引張弾性率４０ＧＰａ以上の短繊維がベルト幅方向に配向するように所定量混合分散され、ベルト幅方向の動的弾性率が４００ＭＰａ以上とされたゴム組成物で形成し、心線をポリエステル繊維で形成したものである。これによって、下コグ形成部のベルト幅方向の動的弾性率が極めて高くなり、それに伴って伝動能力も高くなる。しかも、ダブルコグドＶベルトであり、シングルコグドＶベルトと比べても、ベルトの曲げ剛性が低く、それによってベルトの自己発熱が抑えられると共に、ベルトの受ける曲げ歪が小さく、それによってクラックの発生が抑止され、それらの結果として高い耐屈曲性を示す。さらに、心線としてポリエステル繊維のものが用いられており、そのベルト長手方向の伸縮により張力変動が吸収される。
【００１０】
つまり、本発明は、ベルト幅方向に所定ピッチの螺旋を形成するように埋設された心線を有するエンドレスの心線埋設部と、該心線埋設部の内周側に一体に設けられベルト長手方向に沿って一定ピッチで形成された下コグを有する下コグ形成部と、該心線埋設部の外周側に一体に設けられベルト長手方向に沿って一定ピッチで形成された上コグを有する上コグ形成部と、を備えたダブルコグドＶベルトであって、
上記下コグ形成部は、引張弾性率４０ＧＰａ以上の短繊維がベルト幅方向に配向するようにゴム成分１００質量部に対して１５〜２５質量部混合分散されたゴム組成物で形成されていると共に、上記心線は、太さが１５０００ｄｔｅｘ以上であるポリエステル繊維で形成されており、
上記下コグは、コグ高さが４〜６ｍｍであると共に、上記下コグ形成部の溝の底と上記上コグ形成部の溝の底との間の距離に対するベルト厚さの比が２．５以上であることを特徴とする２輪車のトランスミッション装置用のものである。
【００１１】
なお、引張弾性率が４０ＧＰａよりも低い短繊維を用いた場合、高い伝動能力を発現させるためには短繊維の混合量をゴム成分１００質量部に対して２５質量部よりも多くする必要があり、そうすると反列理方向、つまりベルト長手方向において伸性や耐屈曲性の低下といった不具合が生じることとなる。また、短繊維の混合量をゴム成分１００質量部に対して１５質量部よりも少なくすると、列理方向、つまりベルト幅方向の動的弾性率が十分に高いものとならず、高い伝動能力を発現させることができない。短繊維の混合量をゴム成分１００質量部に対して２５質量部よりも多くした場合の不都合は上記の通りである。
【００１２】
また、本発明は、ベルト幅方向に所定ピッチの螺旋を形成するように埋設された心線を有するエンドレスの心線埋設部と、該心線埋設部の内周側に一体に設けられベルト長手方向に沿って一定ピッチで形成された下コグを有する下コグ形成部と、該心線埋設部の外周側に一体に設けられベルト長手方向に沿って一定ピッチで形成された上コグを有する上コグ形成部と、を備えたダブルコグドＶベルトであって、
上記下コグ形成部は、短繊維がベルト幅方向に配向するように混合分散されてベルト幅方向の動的弾性率が４００ＭＰａ以上とされたゴム組成物で形成されていると共に、上記心線は、太さが１５０００ｄｔｅｘ以上であるポリエステル繊維で形成されており、
上記下コグは、コグ高さが４〜６ｍｍであると共に、上記下コグ形成部の溝の底と上記上コグ形成部の溝の底との間の距離に対するベルト厚さの比が２．５以上であることを特徴とする２輪車のトランスミッション装置用のものである。
【００１３】
ポリエステル繊維の心線の場合、寸法安定性がアラミド繊維等に比べて劣るため、伝動能力の低下を起こす虞があるが、本発明では、上記ポリエステル繊維の心線の太さが１５０００ｄｔｅｘ以上であるので、かかる伝動能力の低下を抑えることが可能である。
【００１４】
下コグのコグ高さが４ｍｍよりも低いと、ベルトの曲げ剛性を低めてベルトの発熱を抑えると共にベルトの受ける曲げ歪を小さくしてクラックの発生を抑える効果を十分に得ることができない。また、下コグのコグ高さが６ｍｍよりも高いと、エンジンの回転変動が生じたときに下コグが揺動して張力変動に対する耐久性が悪影響を受ける。本発明では、下コグのコグ高さが４ｍｍ以上６ｍｍ以下であるので、それらが問題とならない。
【００１５】
近年、変速ベルトの伝動能力の向上が求められているが、そのためには、ベルトがプーリから受ける側圧に対して座屈しない強度を有していることが必要である。従って、本発明は、上記上コグ形成部もまた引張弾性率４０ＧＰａ以上の短繊維がベルト幅方向に配向するようにゴム成分１００質量部に対して１５〜２５質量部混合分散されたゴム組成物で形成されていることが好ましい。
【００１６】
２輪車では１気筒又は２気筒エンジンが一般的であり、エンジンの回転変動、従ってトルク変動が大きい。従って、本発明は、２輪車のトランスミッション装置用に特に好適である。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、下コグ形成部のベルト幅方向の動的弾性率が極めて高くなるので、高い伝動能力を得ることができる。また、ダブルコグドＶベルトであるので、シングルコグドＶベルトと比べても、ベルトの曲げ剛性が低く、それによってベルトの自己発熱が抑えられると共に、ベルトの受ける曲げ歪が小さく、それによってクラックの発生が抑止され、それらの結果として高い耐屈曲性を得ることができる。そして、心線としてポリエステル繊維のものが用いられているので、そのベルト長手方向の伸縮により張力変動を吸収することができ、張力変動に対する耐久性が付与され、実際の２輪車のトランスミッション装置に用いて走行させた場合でも、高い伝動能力と高い耐屈曲性とを得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
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。
【００１９】
図１及び２は、本発明の実施形態に係るダブルコグドＶベルトＢを示す。このダブルコグドＶベルトＢは、２輪車の変速用として用いられるものである。
【００２０】
このダブルコグドＶベルトＢは、エンドレスの心線埋設部１０と、心線埋設部１０の内周側に一体に設けられた下コグ形成部２０と、心線埋設部１０の外周側に一体に設けられた上コグ形成部３０と、からなる。
【００２１】
心線埋設部１０は、ゴム組成物で形成された心線埋設部本体１１と、それにベルト幅方向に所定ピッチの螺旋を形成するように埋設された心線１２と、からなる。心線埋設部本体を構成するゴム組成物は、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン・プロピレン・ジエン・ターポリマーゴム（ＥＰＤＭ）、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＡＣＳＭ）、水素添加ＮＢＲ（Ｈ−ＮＢＲ）等のものである。心線１２は、その太さが１５０００ｄｔｅｘ以上であるポリエステル（ＰＥＴ）繊維の撚り糸にレゾルシン・ホルマリン・ラテックス水溶液に浸漬した後に乾燥させる接着処理を施した所定外径ｄ（例えば、ｄ＝０．８〜１．５ｍｍ）ものからなる。
【００２２】
下コグ形成部２０は、短繊維２１がベルト幅方向に配向するように混合分散されたゴム硬度が７０度（ＪＩＳ−Ｃ硬度）以上で且つ列理方向、つまりベルト幅方向の動的弾性率が４００ＭＰａ以上のゴム組成物で形成された下コグ形成部本体２２と、その表面を被覆する帆布２３とからなり、その厚さが５．０〜８．０ｍｍである。下コグ形成部本体２２を構成するゴム成分は、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン・プロピレン・ジエン・ターポリマーゴム（ＥＰＤＭ）、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＡＣＳＭ）、水素添加ＮＢＲ（Ｈ−ＮＢＲ）等である。短繊維２１は、引張弾性率４０ＧＰａ以上の例えば、高強力ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）繊維、パラ系アラミド繊維、芳香族ポリエステル繊維、ヘテロ環含有芳香族繊維等であり、ゴム成分１００質量部に対して１５〜２５質量部が混合されている。これらのうち、パラ系アラミド繊維（例えば、デュポン社製 商品名：ケブラー２９、ケブラー１１９，帝人社製 商品名：テクノーラ）は、ゴム成分中に短繊維を混練した時の耐切断性が優れ（混練中に繊維が切断されにくい）、少量で弾性率を高めることができるという観点から好適に用いられる。帆布２３は、ナイロン繊維、綿、それらの混合繊維、綿とポリエステル繊維との混合繊維、アラミド繊維等からなる伸性を有する織布にゴム糊に浸漬した後に乾燥させる接着処理を施したものからなる。下コグ形成部２０は、ベルト長手方向に沿って一定ピッチＰ1（例えば、Ｐ1＝６ｍｍ）で配設された下コグ２４を有し、相互に隣接した下コグ２４間にベルト幅方向に延びる溝２５が構成されている。下コグ２４の縦断面外形は、コグ高さＤ1が４〜６ｍｍの略正弦波形に形成されており、溝２５の底が外向きに凹である半径Ｒ1（例えば、Ｒ1＝２．０ｍｍ）の円弧状に形成されている。
【００２３】
上コグ形成部３０は、短繊維３１がベルト幅方向に配向するように混合分散されたゴム硬度が７０度（ＪＩＳ−Ｃ硬度）以上で且つ列理方向、つまりベルト幅方向の動的弾性率が４００ＭＰａ以上のゴム組成物で形成されており、その厚さが１．５〜３．０ｍｍである。上コグ形成部３０を構成するゴム成分は、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン・プロピレン・ジエン・ターポリマーゴム（ＥＰＤＭ）、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＡＣＳＭ）、水素添加ＮＢＲ（Ｈ−ＮＢＲ）等である。短繊維３１は、引張弾性率４０ＧＰａ以上の例えば、高強力ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）繊維、パラ系アラミド繊維、芳香族ポリエステル繊維、ヘテロ環含有芳香族繊維等であり、ゴム成分１００質量部に対して１５〜２５質量部が混合されている。これらのうち、パラ系アラミド繊維（例えば、デュポン社製 商品名：ケブラー２９、ケブラー１１９，帝人社製 商品名：テクノーラ）は、ゴム成分中に短繊維を混練した時の耐切断性が優れ（混練中に繊維が切断されにくい）、少量で弾性率を高めることができるという観点から好適に用いられる。上コグ形成部３０は、ベルト長手方向に沿って一定ピッチＰ2（例えば、Ｐ2＝６ｍｍ）で配設された上コグ３４を有し、相互に隣接した上コグ３４間にベルト幅方向に延びる溝３５が構成されている。上コグ３４の縦断面外形は、所定コグ高さＤ2（例えば、Ｄ2＝２．２ｍｍ）の略台形に形成されており、溝３５の底が外向きに凹である半径Ｒ2（例えば、Ｒ2＝１．２ｍｍ）の円弧状に形成されている。
【００２４】
下コグ２４の配設ピッチＰ1は上コグ３４の配設ピッチＰ2以下である。また、上コグ３４のコグ高さＤ2に対する下コグ２４のコグ高さＤ1の比Ｄ1／Ｄ2は１．７以上である。さらに、下コグ形成部２０の溝２５の底と上コグ形成部３０の溝３５の底との間の距離ＴC（ＴCは、下コグ形成部２０の溝２５の底から心線１２の中心までの距離Ｔ1と上コグ形成部３０の溝３５の底から心線の中心までの距離Ｔ2との和である）に対するベルト厚さＴの比Ｔ／ＴCは２．５以上である。これらの形状パラメータはダブルコグドＶベルトＢとして、優れた耐側圧性と耐屈曲性とを実現するための必要条件である。また、ベルト厚さＴに対する心線１２のベルト厚さ方向の中心位置でのベルト幅Ｗの比は１．５〜４．０である。この比が１．５より小さいと変速ベルトとして成立しないアスペクト比となってしまう。この比が４．０より大きいと側圧によるベルト幅方向の座屈変形が大きくなって伝動能力が低いものとなってしまう。
【００２５】
上記構成のダブルコグドＶベルトＢによれば、短繊維２１がベルト幅方向に配向するように混合分散されたゴム硬度が７０度（ＪＩＳ−Ｃ硬度）以上で且つ列理方向、つまりベルト幅方向の動的弾性率が４００ＭＰａ以上のゴム組成物で下コグ形成部２０が形成されているので、下コグ形成部２０のベルト幅方向の動的弾性率が極めて高くなり、それに伴って伝動能力も高いものとなる。しかも、ダブルコグドＶベルトＢであることから、シングルコグドＶベルトと比べても、ベルトの曲げ剛性が低く、それによってベルトの自己発熱が抑えられると共に、ベルトの受ける曲げ歪が小さく、それによってクラックの発生が抑止され、それらの結果として高い耐屈曲性を示す。さらに、心線１２としてポリエステル繊維のものが用いられており、そのベルト長手方向の伸縮により張力変動を吸収することができる。２輪車では１気筒又は２気筒エンジンが一般的であり、エンジンの回転変動、従ってトルク変動が大きく、そのためトランスミッション装置用としてのダブルコグドＶベルトの張力変動も大きくなるので、かかるポリエステル繊維の心線１２による張力変動の吸収が特に顕著に機能する。
【００２６】
また、上コグ形成部３０もまた引張弾性率４０ＧＰａ以上の短繊維３１がベルト幅方向に配向するようにゴム成分１００質量部に対して１５〜２５質量部混合分散されたゴム組成物で形成されているので、ダブルコグドＶベルトＢがプーリから受ける側圧に対して座屈しない強度を有し、従って、高い伝動能力を有することとなる。
【００２７】
さらに、ポリエステル繊維の心線１２の場合、寸法安定性がアラミド繊維等に比べて劣るため、伝動能力の低下を起こす虞があるが、その太さが１５０００ｄｔｅｘ以上であるので、かかる伝動能力の低下を抑えることができる。
【００２８】
また、下コグ２４のコグ高さが４ｍｍ以上６ｍｍ以下であるので、ベルトの曲げ剛性を低めてベルトの発熱を抑えると共にベルトの受ける曲げ歪を小さくしてクラックの発生を抑える効果を十分に得ることができ、また、回転変動が生じたときに下コグ２４が揺動して張力変動に対する耐久性に悪影響が及ぶのを阻止することができる。
【００２９】
【実施例】
（ベルト用ゴム配合）
配合１〜６のベルト用ゴム配合を準備した。それぞれの構成は表１にも示す。
【００３０】
＜配合１＞
クロロプレンゴム（ＣＲ）と、クロロプレンゴム（ＣＲ）１００質量部に対して４８質量部のカーボンブラックと、５質量部の酸化マグネシウムと、５質量部の酸化亜鉛と、２．５質量部の老化防止剤と、９質量部の加工助剤と及び可塑剤と、をインターナルミキサーに投入して混練した後に計量分割した。次に、これにクロロプレンゴム（ＣＲ）１００質量部に対して３質量部の架橋促進剤と、２０質量部の繊維長３ｍｍの６，６−ナイロン短繊維とをさらに投入して混練して塊状のゴム組成物を形成した。次いで、これをカレンダロールで厚さ１．０ｍｍに圧延し、長手方向に短繊維を配向させた。次いで、これを所定長さ毎に裁断し、それらを短繊維が幅方向に配向するようにジョイントした。これを配合１のゴム組成物とした。
【００３１】
＜配合２＞
６，６−ナイロン短繊維の代わりに繊維長３ｍｍのメタ系アラミド短繊維（帝人社製 商品名：コーネックス）を用いたことを除いて配合１と同一のゴム組成物を配合２とした。
【００３２】
＜配合３＞
２０質量部の６，６−ナイロン短繊維の代わりに１５質量部の繊維長３ｍｍのパラ系アラミド短繊維（帝人社製 商品名：テクノーラ）を用いたことを除いて配合１と同一のゴム組成物を配合３とした。
【００３３】
＜配合４＞
６，６−ナイロン短繊維の代わりに繊維長３ｍｍのメタ系アラミド短繊維（帝人社製 商品名：コーネックス）を用いたことを除いて配合１と同一、つまり、パラ系アラミド短繊維（帝人社製 商品名：テクノーラ）の混合量をクロロプレンゴム（ＣＲ）１００質量部に対して２０質量部としたことを除いて配合３と同一のゴム組成物を配合４とした。
【００３４】
＜配合５＞
パラ系アラミド短繊維（帝人社製 商品名：テクノーラ）の混合量をクロロプレンゴム（ＣＲ）１００質量部に対して２５質量部としたことを除いて配合３と同一のゴム組成物を配合５とした。
【００３５】
＜配合６＞
パラ系アラミド短繊維（帝人社製 商品名：テクノーラ）の混合量をクロロプレンゴム（ＣＲ）１００質量部に対して２８質量部としたことを除いて配合３と同一のゴム組成物を配合６とした。
【００３６】
【表１】
（ベルト用心線）
心線１〜３のベルト用心線を準備した。それぞれの構成は表２にも示す。
【００３８】
＜心線１＞
１６５０ｄｔｅｘの太さのパラ系アラミド繊維（帝人社製 商品名：テクノーラ）を２本集めて下撚り係数４．３で下撚りし、その下撚りしたものを３本集めて下撚り方向とは逆方向に上撚り係数３．６で上撚りしたトータル９９００ｄｔｅｘの太さの心線を心線１とした。心線１は、引張り強度が１３００Ｎ／本で、弾性率指標が４４．６である。なお、撚り係数は下記関係式に示すものである。
【００３９】
【数１】
また、弾性率指標は、試験長５００ｍｍの心線を２５０ｍｍ／ｍｉｎで引っ張り試験をして得られた荷重−伸び曲線より荷重変化率（傾斜）の最も高い点において接線を引き、その接線の横軸（伸び）との交点から１０％大きい歪の位置における接線の荷重値を求め、それを１０倍したものである。
【００４１】
＜心線２＞
１１００ｄｔｅｘの太さのポリエステル繊維を２本集めて下撚り係数２．６で下撚りし、その下撚りしたものを５本集めて下撚り方向とは逆方向に上撚り係数２．９で上撚りしたトータル１１０００ｄｔｅｘの太さの心線を心線２とした。心線２は、引張り強度が７００Ｎ／本で、弾性率指標が９．９である。
【００４２】
＜心線３＞
１１００ｄｔｅｘの太さのポリエステル繊維を３本集めて下撚り係数３．３で下撚りし、その下撚りしたものを５本集めて下撚り方向とは逆方向に上撚り係数３．０で上撚りしたトータル１６５００ｄｔｅｘの太さの心線を心線３とした。心線３は、引張り強度が１１００Ｎ／本で、弾性率指標が１４．５である。
【００４３】
【表２】
（試験用ダブルコグドＶベルト）
ベルト１〜９の試験用ダブルコグドＶベルトを準備した。それぞれの構成は表３にも示す。
【００４５】
＜ベルト１＞
短繊維が幅方向に配向するようにジョイントした配合１のシート状のゴム組成物、アラミド繊維製の心線１及び伸縮性のナイロン帆布を円筒状金型にセットし、それらから円筒状のスラブを円筒金型の外周に成形加硫し、これを所定幅に幅切りした後にベルト横断面が３２°の楔角度になるようにカットすると共に研磨して作製されたダブルコグドＶベルトをベルト１とした。ベルト１は、ベルト厚さＴが１４．８ｍｍで、心線のベルト幅方向の中心でのベルト幅Ｗが２３．０ｍｍで、従って、ベルト厚さＴに対する心線のベルト幅方向の中心でのベルト幅Ｗの比が１．５５である。下コグの配設ピッチＰ1が１１．０ｍｍで、上コグの配設ピッチＰ2が７．５ｍｍで、従って、上コグの配設ピッチＰ2に対する下コグの配設ピッチＰ1の比Ｐ1／Ｐ2が１．４７である。下コグ形成部の溝底の断面形状の半径Ｒ1が１．５ｍｍで、上コグ形成部の溝底の断面形状の半径Ｒ2が１．０ｍｍである。下コグのコグ高さＤ1が７．１ｍｍで、上コグのコグ高さＤ2が３．６ｍｍで、従って、上コグのコグ高さＤ2に対する下コグ２４のコグ高さＤ1の比Ｄ1／Ｄ2が１．９７である。下コグ形成部の溝の底から心線の中心までの距離Ｔ1が２．９ｍｍで、上コグ形成部の溝の底から心線の中心までの距離Ｔ2が１．２ｍｍで、従って、下コグ形成部の溝の底と上コグ形成部の溝の底との間の距離ＴCはＴ1＋Ｔ2で４．１ｍｍ、また、下コグ形成部の溝の底と上コグ形成部の溝の底との間の距離ＴCに対するベルト厚さＴの比Ｔ／ＴCが３．６１である。
【００４６】
＜ベルト２＞
配合２のゴム組成物を用いたことを除いてベルト１と同一構成のダブルコグドＶベルトをベルト２とした。
【００４７】
＜ベルト３＞
配合４のゴム組成物を用いたことを除いてベルト１と同一構成のダブルコグドＶベルトをベルト３とした。
【００４８】
＜ベルト４＞
ポリエステル繊維製の心線２を用いたことを除いてベルト３と同一構成のダブルコグドＶベルトをベルト４とした。
【００４９】
＜ベルト５＞
ポリエステル繊維製の心線３を用いたことを除いてベルト３と同一構成のダブルコグドＶベルトをベルト５とした。
【００５０】
＜ベルト６＞
配合３のゴム組成物を用いたことを除いてベルト５と同一構成のダブルコグドＶベルトをベルト６とした。
【００５１】
＜ベルト７＞
配合４のゴム組成物を用いたことを除いてベルト５と同一構成のダブルコグドＶベルトをベルト７とした。ベルト７は、ベルト厚さＴが１２．０ｍｍで、心線のベルト幅方向の中心でのベルト幅Ｗが２３．０ｍｍで、従って、ベルト厚さＴに対する心線のベルト幅方向の中心でのベルト幅Ｗの比が１．９２である。下コグの配設ピッチＰ1が９．５ｍｍで、上コグの配設ピッチＰ2が６．３ｍｍで、従って、上コグの配設ピッチＰ2に対する下コグの配設ピッチＰ1の比Ｐ1／Ｐ2が１．５１である。下コグ形成部の溝底の断面形状の半径Ｒ1が１．５ｍｍで、上コグ形成部の溝底の断面形状の半径Ｒ2が１．０ｍｍである。下コグのコグ高さＤ1が５．５ｍｍで、上コグのコグ高さＤ2が２．８ｍｍで、従って、上コグのコグ高さＤ2に対する下コグのコグ高さＤ1の比Ｄ1／Ｄ2が１．９６である。下コグ形成部の溝の底から心線の中心までの距離Ｔ1が２．５ｍｍで、上コグ形成部の溝の底から心線の中心までの距離Ｔ2が１．２ｍｍで、従って、下コグ形成部の溝の底と上コグ形成部の溝の底との間の距離ＴCはＴ1＋Ｔ2で３．７ｍｍ、また、下コグ形成部の溝の底と上コグ形成部の溝の底との間の距離ＴCに対するベルト厚さＴの比Ｔ／ＴCが３．２４である。
【００５２】
＜ベルト８＞
配合５のゴム組成物を用いたことを除いてベルト５と同一構成のダブルコグドＶベルトをベルト８とした。
【００５３】
＜ベルト９＞
配合６のゴム組成物を用いたことを除いてベルト５と同一構成のダブルコグドＶベルトをベルト９とした。
【００５４】
【表３】
（試験方法）
＜ゴムの粘弾性特性＞
配合１〜６の短繊維が配向したシート状の各ゴム組成物について、厚さ１．０ｍｍのシート状ゴムを加硫成形した。
【００５６】
配合１〜６の各シート状ゴムについて、列理方向が長手方向となるように幅５ｍｍの短冊状の試験片を切り出し、それを粘弾性スペクトロメーターにセットし、試験温度２５℃として試験片に２９．４Ｎ／ｃｍ2の静荷重をかけると共に±０．１％の動歪みを加えることにより動的弾性率を測定した。
【００５７】
同様に、配合１〜６の各シート状ゴムについて、反列理方向が長手方向となるように幅５ｍｍの短冊状の試験片を切り出し、それを粘弾性スペクトロメーターにセットし、試験片に２９．４Ｎ／ｃｍ2の荷重をかけると共に±１．０％の動歪みを加えることにより動的弾性率を測定した。
【００５８】
＜ゴムの引張り特性＞
配合１〜６の各シート状ゴムについて、ＪＩＳ Ｋ６２５１の３号ダンベルを打ち抜き、ＪＩＳ Ｋ６２５１に従って引張り試験を行い、破断伸びを測定した。
【００５９】
＜ベルトの曲げ剛性＞
図３は、ベルト曲げ剛性測定装置４０を示す。このベルト曲げ剛性測定装置４０は、上下に可動とされた上側プレート４１と、ロードセルに繋がれた下側プレート４２とを備えており、上側及び下側プレート４１，４２にそれぞれ上コグが当接するようにそれらでベルトＢを挟み、上側プレート４１を下方に移動させた際の荷重をロードセルで検知するものである。そして、下記関係式により曲げ剛性を算出する。なお、ベルトＢの巻き掛け径は、上側プレート４１側の心線中心と下側プレート４２側の心線中心との間の距離である。
【００６０】
【数２】
ベルト１〜９の各ダブルコグドＶベルトについて、上記方法に従って曲げ剛性を求めた。
【００６２】
＜ベルトの幅方向動的圧縮バネ定数＞
ベルト幅方向動的圧縮バネ定数の測定は島津製作所社製のサーボパルサーを用いて行った。図４（ａ）は、その測定装置５０を示す。この測定装置５０は、ロードセルに繋がれた上側プレート５１と、上下に振動可能とされた下側プレート５２とを備えており、ベルトから切り出した図４（ｂ）に示すような幅１０ｍｍで長さ４０ｍｍの試験片Ｓを上側及び下側プレート５１，５２で挟み、雰囲気温度を２３±２℃下で、下側プレートを上昇させて初荷重を与えた後、下側プレートを５０Ｈｚで繰り返し上下動させ、動荷重を与えるものである。荷重の設定は、直角にカットしたベルトの断面積を求め、単位面積当たりの荷重が同じになるように初荷重を１．５６Ｎ／ｍｍ2 、動荷重を±０．３１Ｎ／ｍｍ2となるように設定した。そして、ベルトの幅方向動的圧縮バネ定数（動的バネ定数：Ｋ値）は以下の関係から求められる。
【００６３】
試験片Ｓに加わる荷重ｆ、変形量Ｘ、変形速度Ｖの間には次式（１）の関係が成立する。
【００６４】
ｆ＝Ｋ・Ｘ＋Ｃ・Ｖ （１）
ここで、Ｋがベルトの幅方向動的圧縮バネ定数（動的バネ定数）、Ｃがダンピング係数である。負荷が正弦波であれば（１）式は、
Ｆ・ｓｉｎ（ωｔ＋φ）＝Ｋ・Ｘ・ｓｉｎ（ωｔ）＋Ｃ・Ｖ・ｃｏｓ（ωｔ）
Ｆ・ｓｉｎ（ωｔ＋φ）＝Ｆｘ・ｓｉｎ（ωｔ）＋Ｆｖ・ｃｏｓ（ωｔ）
ここで、Ｆｘ＝Ｆ・ｃｏｓ（φ）・・・・ｆの変位成分
Ｆｖ＝Ｆ・ｓｉｎ（φ）・・・・ｆの速度成分
Ｋ ＝Ｆ・ｃｏｓ（φ）／Ｘ
Ｃ ＝Ｆ・ｓｉｎ（φ）／（ωＸ）
Ｘ：変位振幅、Ｆ：荷重振幅、φ：位相差、ω：角速度（ω／２πが周波数）
ベルト１〜９の各ダブルコグドＶベルトについて、上記方法に従ってベルトの幅方向動的圧縮バネ定数を求めた。
【００６５】
＜ベルトの伝動能力・伝達効率＞
図５はベルト走行試験機６０を示す。このベルト走行試験機６０は、同一面内に配設された駆動プーリ６１と従動プーリ６２とからなる２軸のものである。駆動プーリ６１は駆動軸６３の一端に取り付けられている。また、駆動軸６３の他端にはプーリ６４が取り付けられており、それと駆動モータ６５のモータ軸６６に取り付けられたプーリ６７とにベルト６８が巻き掛けられている。そして、駆動モータ６５の動力がベルト６８を介して駆動軸６３に伝えられ、駆動プーリ６１が回転するようになっている。また、駆動軸６３にはトルク計６９が設けられている。従動プーリ６２は従動軸７０の一端に取り付けられている。また、従動軸７０の他端にはプーリ７１が取り付けられており、それと負荷機７２の軸７３に取り付けられたプーリ７４とにベルト７５が巻き掛けられている。そして、負荷機７２の負荷がベルト７５を介して従動軸７０に伝えられるようになっている。また、従動軸７０にはトルク計７６が設けられている。駆動モータ６５等の駆動系のものは移動台７７上に設けられており、この移動台７７を移動させることにより試験片たるベルトＢに所定の荷重をかけることができ、その荷重をロードセル７８で検出するようになっている。なお、駆動プーリ６１及び従動プーリ６２のＶ溝角度はいずれも３０°である。
【００６６】
ベルト１〜９の各ダブルコグドＶベルトについて、図６に示すように、駆動プーリ６１をプーリ径６８ｍｍのものとすると共に従動プーリ６２をプーリ径１１２ｍｍのものとし、それらにベルトＢを巻き掛けて従動プーリ６２に１１７８Ｎの軸荷重をかけ、駆動プーリ６１を２０００ｒｐｍで回転させた。そのとき、駆動プーリ６１及び従動プーリ６２の回転数を計測し、伝達トルクを変えたときの見掛けのスリップ率（ベルトの変形によるベルトのプーリ内側への落ち込み及びベルトの伸びによるスリップ率をも含むもの）を求めた。そして、伝達トルクと、理論駆動プーリ径（心線中心位置でのベルト幅（ベルトピッチ幅）が変化しないと仮定して、そのベルト幅と同一のプーリ幅を有する位置でのプーリ径）と、レイアウトとから下記関係式で定義されるＳＴ値をベルトの伝達能力指標として求めた。なお、伝達能力、すなわち、ＳＴ値は、スリップ率が４％のときのものとした。
【００６７】
【数３】
また、伝達トルクを変量したときの駆動プーリの回転数（ｒ1）及びトルク（Ｔｒ1）、従動プーリの回転数（ｒ2）及びトルク（Ｔｒ2）、ベルトを巻き掛けない場合のロストルクを測定し、下記関係式によりベルトの伝達効率を算出した。なお、変動するデータのうち最大のものを採用した。
【００６９】
【数４】
＜ベルトの高負荷耐久性＞
ベルト１〜９の各ダブルコグドＶベルトについて、図５（ａ）に示す走行試験機６０で、図７に示すように、駆動プーリ６１をプーリ径６８ｍｍのものとすると共に従動プーリ６２をプーリ径１５８ｍｍのものとし、それらにベルトＢを巻き掛けて従動プーリ６２に１１７８Ｎの軸荷重をかけ、駆動プーリ６１を５３００ｒｐｍで回転させ、破損するまでベルトＢを走行させた。
【００７１】
＜ベルトの高速耐久性＞
ベルト１〜９の各ダブルコグドＶベルトについて、図５（ａ）に示す走行試験機６０で、図８に示すように、駆動プーリ６１をプーリ径１２８ｍｍのものとすると共に従動プーリ６２をプーリ径１０６ｍｍのものとし、それらにベルトＢを巻き掛けて従動プーリ６２に９８１Ｎの軸荷重をかけ、駆動プーリ６１を６０００ｒｐｍで回転させ、破損するまでベルトＢを走行させた。
【００７２】
＜ベルトの実機走行耐久性＞
ベルト１〜９の各ダブルコグドＶベルトについて、２５０ｃｃの１気筒エンジンを搭載した２輪スクーターに取り付け、ベルトが破損するまで２輪スクーターをシャーシダイナモで走行させ、その走行距離を計測した。
【００７３】
（試験結果）
表４は、配合１〜６の各ゴム組成物の試験結果を示す。
【００７４】
【表４】
配合１、２及び４を比較すれば、短繊維が６，６−ナイロン短繊維である配合１、メタ系アラミド短繊維である配合２、パラ系アラミド短繊維である配合３の順に列理方向の動的弾性率が大きいことが分かる。また、反列理方向の動的弾性率も同じ結果となっている。一方、破断伸びは配合１、配合２、配合４の順に小さいことが分かる。これは、短繊維自体の引張弾性率の大小に対応するものである。
【００７６】
配合３〜６を比較すれば、短繊維の混合量が多い順に列理方向の動的弾性率が大きいことが分かる。また、反列理方向の動的弾性率も同じ結果となっている。一方、破断伸びは配合３〜６の順に小さいことが分かる。
【００７７】
表５は、ベルト１〜９の試験結果を示す。
【００７８】
【表５】
ベルト１及び２は、他のものに比べて伝動能力及び伝動効率が著しく低いことが分かる。これは、ベルトを構成する配合１及び２のゴム組成物の列理方向、つまりベルト幅方向の動的弾性率が低いためであると考えられる。
【００８０】
ベルト３〜５を比較すると、ベルト３は、伝動能力及び伝動効率については優れるものの、実機走行耐久寿命が著しく低いのに対して、ベルト４及び５は、伝動能力、伝動効率及び実機走行耐久寿命のいずれもが優れるということが分かる。これは、ベルト３はパラ系アラミド繊維の心線であり、エンジンの回転変動（トルク変動）による張力変動を心線が吸収しきれないのに対し、ベルト４及び５はポリエステル繊維の心線であり、その回転変動による張力変動を心線の伸縮で吸収できるためであると考えられる。
【００８１】
ベルト４及び５を比較すると、心線の太さが太い方が伝動能力が高いことが分かる。
【００８２】
ベルト５及び６を比較すると、伝動能力及び伝動効率は同等であるが、クロロプレンゴム１００質量部に対して短繊維を１５質量部混合したベルト５よりも、２０質量部混合したベルト６の方が実機走行耐久寿命が２倍以上長いことが分かる。これは、短繊維の混合量が多くなることによりその補強効果が高められるためであると考えられる。一方、ベルト７〜９を比較すると、伝動能力及び伝動効率は同等であるが、クロロプレンゴム１００質量部に対して短繊維を２０質量部混合したベルト７、２５質量部混合したベルト８の方が実機走行耐久寿命が短く、２８質量部混合したベルト９では実機走行耐久寿命が著しく短い。これは、短繊維の混合量が過剰となるとベルトを構成するゴム組成物の反列理方向、つまりベルト長手方向の動的弾性率が高くなると共に破断伸びが小さくなり、ベルトの耐屈曲性が低められてしまうためであると考えられる。
【００８３】
ベルト５及び７を比較すると、伝動能力及び伝動効率は同等であるが、ベルト厚さがより薄く、下コグのコグ高さがより低いベルト７の方が実機走行耐久寿命が長いことが分かる。これは、下コグのコグ高さが低いことによって下コグの揺動が抑えられ、エンジンの回転変動が生じたときの張力変動に対する耐久性が下コグの揺動によって悪影響を受けることがないためであると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係るダブルコグドＶベルトの斜視図である。
【図２】 本発明の実施形態に係るダブルコグドＶベルトの縦断面図及び横断面図である。
【図３】 ベルト曲げ剛性測定装置の構成を示す図である。
【図４】 ベルト幅方向動的圧縮バネ定数測定装置の構成を示す図である。
【図５】 ベルト走行試験機の構成を示す図である。
【図６】 ベルトの伝動能力・伝達効率を求める走行試験のレイアウト図である。
【図７】 ベルトの高負荷耐久性を試験するための走行試験のレイアウト図である。
【図８】 ベルトの高速耐久性を試験するための走行試験のレイアウト図である。
【符号の説明】
Ｂ ダブルコグドＶベルト
１０ 心線埋設部
１２ 心線
２０ 下コグ形成部
２１，３１ 短繊維
２４ 下コグ
３０ 上コグ形成部
３４ 上コグ
Claims (3)
- ベルト幅方向に所定ピッチの螺旋を形成するように埋設された心線を有するエンドレスの心線埋設部と、該心線埋設部の内周側に一体に設けられベルト長手方向に沿って一定ピッチで形成された下コグを有する下コグ形成部と、該心線埋設部の外周側に一体に設けられベルト長手方向に沿って一定ピッチで形成された上コグを有する上コグ形成部と、を備えたダブルコグドＶベルトであって、
上記下コグ形成部は、引張弾性率４０ＧＰａ以上の短繊維がベルト幅方向に配向するようにゴム成分１００質量部に対して１５〜２５質量部混合分散されたゴム組成物で形成されていると共に、上記心線は、太さが１５０００ｄｔｅｘ以上であるポリエステル繊維で形成されており、
上記下コグは、コグ高さが４〜６ｍｍであると共に、上記下コグ形成部の溝の底と上記上コグ形成部の溝の底との間の距離に対するベルト厚さの比が２．５以上であることを特徴とする２輪車のトランスミッション装置用のダブルコグドＶベルト。 - ベルト幅方向に所定ピッチの螺旋を形成するように埋設された心線を有するエンドレスの心線埋設部と、該心線埋設部の内周側に一体に設けられベルト長手方向に沿って一定ピッチで形成された下コグを有する下コグ形成部と、該心線埋設部の外周側に一体に設けられベルト長手方向に沿って一定ピッチで形成された上コグを有する上コグ形成部と、を備えたダブルコグドＶベルトであって、
上記下コグ形成部は、短繊維がベルト幅方向に配向するように混合分散されてベルト幅方向の動的弾性率が４００ＭＰａ以上とされたゴム組成物で形成されていると共に、上記心線は、太さが１５０００ｄｔｅｘ以上であるポリエステル繊維で形成されており、
上記下コグは、コグ高さが４〜６ｍｍであると共に、上記下コグ形成部の溝の底と上記上コグ形成部の溝の底との間の距離に対するベルト厚さの比が２．５以上であることを特徴とする２輪車のトランスミッション装置用のダブルコグドＶベルト。 - 請求項１又は２に記載されたダブルコグドＶベルトにおいて、
上記上コグ形成部は、引張弾性率４０ＧＰａ以上の短繊維がベルト幅方向に配向するようにゴム成分１００質量部に対して１５〜２５質量部混合分散されたゴム組成物で形成されていることを特徴とするダブルコグドＶベルト。
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