JP4439987B2 - High load transmission belt - Google Patents
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Description
本発明は、エラストマー製のセンターベルトと耐側圧を補強するブロックからなる高負荷伝動ベルトに係り、センターベルトとブロックとの間のがたつきの発生を防止してベルトの寿命をより長くすることができる技術に関するものである。 The present invention relates to a high-load transmission belt comprising an elastomer center belt and a block that reinforces lateral pressure resistance, and prevents the occurrence of rattling between the center belt and the block, thereby extending the life of the belt. It is about the technology that can be done.
従来から無段変速装置等の高負荷伝動を要求される用途として適用されるベルトとして、ゴム製Vベルトも使用されているが、ゴム製Vベルトでは高負荷用のものであっても最大面圧が10kg/cm2程度であり、それ以上のトルクのかかる用途であるとゴム製Vベルトが高い側圧に耐えられず座屈変形してしまう。 Conventionally, rubber V-belts are also used as belts that are used for applications that require high-load transmission, such as continuously variable transmissions. If the pressure is about 10 kg / cm 2 and the torque is more than that, the rubber V-belt cannot withstand high side pressure and buckles.
そこで、高負荷にも耐えうるベルトとして心体を埋設したゴムベルトに硬質の樹脂等からなるブロックを固定してベルト幅方向の強度を高め、耐久性を向上させたベルトも多数提案されている。 Therefore, many belts have been proposed in which a block made of a hard resin or the like is fixed to a rubber belt in which a core body is embedded as a belt that can withstand a high load, thereby increasing the strength in the belt width direction and improving the durability.
特許文献1には、センターベルト(張力帯)と該センターベルトに嵌合する多数のブロックからなるVベルトであって、センターベルトの上下面に設けた凹溝部にブロック嵌合部の上下面に設けた凸条部を係合させてなるベルトにおいて、センターベルト上下面の凹溝部間の最小厚さがブロックの上下凸条部間の再大間隔よりも大に形成して、センターベルトの上下凹溝部が圧縮弾性変形された状態でセンターベルトとブロックとが嵌合しているベルトが開示されている。
このような構成を採ることによってブロックとセンターベルトとのがたつきの発生を防止し、ベルト走行中のブロックの揺動を少なくし、ブロックとセンターベルトとの摩擦による局部的な温度上昇やクラックの発生などによる早期切断の問題を抑える事を目的としたものである。 By adopting such a configuration, the occurrence of rattling between the block and the center belt is prevented, the swing of the block during belt running is reduced, and local temperature rise and cracks due to friction between the block and the center belt are prevented. The purpose is to suppress the problem of early cutting due to occurrence.
また、特許文献2にはブロックとセンターベルトの凹凸噛み合いにおいて凸部の最大厚さを凹部の最大厚さよりも大きく設定することによって、ベルトの横方向(ベルト長手方向)の圧縮力が発生してブロックのがたつきを抑えることができ、しかもブロックのセンターベルトの嵌合部を拡開する方向への力が発生しないのでブロックの嵌合部に残留応力を発生させることもないという技術が開示されている。
Further, in
しかし、特許文献1に開示されたベルトではブロックとセンターベルトを圧縮的に嵌合する方法では、走行初期は効果を発揮するもののセンターベルトとブロックとの間の摩擦も大きく、またセンターベルトの嵌合部分が繰返し屈曲されるということもあって、センターベルトの厚みは比較的早期に減少してしまい、最終的には嵌合が緩んでがたつきを発生してしまう。
However, in the belt disclosed in
がたつきが発生するとブロックが走行中にセンターベルトに対して揺動し、動力伝達性能の低下や騒音の発生やブロックの破損などの問題につながってしまい、ベルトの寿命も短いものとなる。 When the rattling occurs, the block swings with respect to the center belt during traveling, leading to problems such as a decrease in power transmission performance, noise generation, or damage to the block, and the life of the belt is shortened.
特許文献2に開示されたベルトは、横方向の締め代でブロックとセンターベルトとのがたつきを防止しているが、十分に長期にわたってがたつきを防止しつづけるには十分でない。
The belt disclosed in
そこで本発明では、ブロックとセンターベルトとの固定を長期間に渡って強固に保持し、ベルト走行時におけるブロックの揺動を防止して寿命の長いベルトの提供を目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a belt having a long service life by firmly holding the block and the center belt fixed for a long period of time and preventing the block from swinging during belt running.
以上のような目的を達成するために本発明の請求項1では、エラストマー中に心線を埋設した無端のセンターベルトと、該センターベルトの長手方向に複数嵌合配置したブロックからなり、少なくともセンターベルトの上面には溝条部が設けられ、該溝条部とブロックの嵌合溝内に設けた凸条部を係合した高負荷伝動ベルトにおいて、ブロックの嵌合溝内に設けた凸条部元を形成する円弧部分の曲率半径は、センターベルト上面の溝条部元を形成する円弧部分の曲率半径よりも大きく設定してなることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, an endless center belt in which a core wire is embedded in an elastomer and a block in which a plurality of the center belts are fitted and disposed in the longitudinal direction of the center belt are provided. A groove is provided on the upper surface of the belt, and in the high load transmission belt in which the groove and the protrusion provided in the fitting groove of the block are engaged, the protrusion provided in the fitting groove of the block. The radius of curvature of the arc portion that forms the base is set to be larger than the radius of curvature of the arc portion that forms the groove portion on the upper surface of the center belt.
また、請求項2ではブロックの嵌合溝内に設けた凸条部先を形成する円弧部分の曲率半径が、センターベルト上面の溝条部底を形成する円弧部分の曲率半径よりも大きく設定してなる高負荷伝動ベルトとしている。 According to a second aspect of the present invention, the radius of curvature of the arc portion that forms the tip of the protruding portion provided in the fitting groove of the block is set larger than the radius of curvature of the arc portion that forms the bottom of the groove portion on the upper surface of the center belt. This is a high load transmission belt.
請求項1、2のようにブロックの嵌合溝内に設けた凸条部を形成する各円弧部分の曲率半径を、センターベルト上面の溝条部を形成する各円弧部分の曲率半径よりも大きく設定することによって、ブロックの凸条部はセンターベルトによってベルト進行方向の前後方向および上下方向からセンターベルトを形成するゴムによって固定されることになり、長期にわたってブロックを固定する効果が持続して、ブロックのがたつきや揺動を防止することができるのでベルトの寿命を延長することができる。
The curvature radius of each circular arc part forming the convex part provided in the fitting groove of the block as in
以下、図面を参照しつつ本発明を具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る高負荷伝動ベルト1の一例を示す斜視概略図であり、図2はその側断面図である。本発明の高負荷伝動ベルト1は、エラストマー4内にロープ状の心体5をスパイラル状に埋設してなる同じ幅の二本のセンターベルト3a、3bと、このセンターベルト3a、3bの上下面6、7に所定ピッチで形成された凹条部18、19に嵌合し、係止固定されている複数のブロック2とから構成されている。このブロック2の両側面8、9は、プーリのV溝と係合する傾斜のついた面となっており、駆動されたプーリから動力を受け取って、係止固定されているセンターベルト3a、3bを引張り、駆動側プーリの動力を従動側プーリに伝動している。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of a high
ブロック2の形状は図3に示すように、上ビーム部11および下ビーム部12と、上下ビーム部11、12の中央部同士を連結したセンターピラー13からなっており、ブロック2の両側面にはセンターベルト3a、3bを嵌めこむ嵌合溝14、15が形成されている。また、嵌合溝15内の溝上面16および溝下面17にはセンターベルト3a、3bの上面6に設けた溝条部18と下面7に設けた溝条部19に係合する凸条部20、21が設けられ、互いに係合することによってベルト長手方向にブロック2が係止されている。
As shown in FIG. 3, the shape of the
このようなベルトを駆動プーリと従動プーリに巻きかけて走行させる場合、センターベルト3a、3bの溝条部18、19においてブロック2の嵌合溝15の厚みに常に圧縮された状態であり、厚みが薄くなってくることによってブロック2とセンターベルト3a、3bとの間の嵌合が徐々に緩んでがたつきを生じる。がたつきを生じるとベルト走行中のブロック2のセンターベルト3a、3bに対する揺動が大きくなってブロック2の破損につながり早期に寿命に至ってしまうといった問題がある。
When such a belt is run around the driving pulley and the driven pulley, the belt is always compressed to the thickness of the
本発明では、図4、図5に示すようにセンターベルト3a、3bの上面6の溝条部18とブロックの嵌合溝14、15内に設けた凸条部20との関係において、ブロック2の嵌合溝14、15内に設けた凸条部元を形成する円弧部分R1の曲率半径r1は、センターベルト3a、3bの上面6の溝条部元を形成する円弧部分R2の曲率半径r2よりも大きく設定している。更にブロック2の嵌合溝14、15内に設けた凸条部先を形成する円弧部分R3の曲率半径r3は、センターベルト3a、3bの上面6の溝条部底を形成する円弧部分R4の曲率半径r4よりも大きく設定している。
In the present invention, as shown in FIGS. 4 and 5, in the relationship between the
このような構成を採ることによって、ブロックの凸条部元を形成する円弧部分R1の曲率半径r1がセンターベルト3a、3bの上面6の溝条部元を形成する円弧部分R2の曲率半径r2よりも大きいので、ブロック2の凸条部20がセンターベルトの溝条部18に係合したときに両者が干渉することになり、ブロックのセンターベルトに対する動きが規制される。更に、凸条部先を形成する円弧部分R1の曲率半径r1の方が溝条部底を形成する円弧部分R2の曲率半径r2よりも大きいために、センターベルトの溝条部18の側壁18aとの間で干渉してやはりブロックのセンターベルトに対する動きが規制される。そして結果的にブロック2の凸条部20はセンターベルト3a、3bによってベルト進行方向の前後方向および上下方向の両方からセンターベルトを形成するゴムに挟まれた状態で固定され、ブロックのがたつきや揺動を防止することができるのでベルトの寿命を延長することができる。
By adopting such a configuration, the curvature of the arc portion R 2 of the radius of curvature r 1 of the arc portion R 1 to form a ridge-source block form the
また、この場合の曲率半径r1と曲率半径r2の大きさの比は1.5〜2.5の範囲とすることが好ましい。大きさの比が1.5未満であると互いの干渉が少なく、ブロックを固定する効果があまり得られず、2.5を超えると互いの干渉が大きくなりすぎてセンターベルト側の劣化が早くなって亀裂を生じるなど故障の原因となるので好ましくない。 In this case, the ratio of the radius of curvature r 1 to the radius of curvature r 2 is preferably in the range of 1.5 to 2.5. If the size ratio is less than 1.5, there will be little mutual interference, and the effect of fixing the block will not be obtained so much. If it exceeds 2.5, mutual interference will be too great and the deterioration on the center belt side will be quick. This is not preferable because it causes a failure such as a crack.
ブロック2の嵌合溝14、15内に設けた凸条部先を形成する円弧部分R3の曲率半径r3と、センターベルト3a、3bの上面6の溝条部底を形成する円弧部分R4の曲率半径r4との大きさの比は1.0〜1.2の範囲とすることが好ましく、1.0未満であるとやはりブロックを固定する効果があまり得られず、1.2を超えると互いの干渉が大きくなりすぎてセンターベルト側の劣化が早くなってしまうので好ましくない。
The radius of curvature r 3 of the arc portion R 3 forming the tip of the protruding portion provided in the
ブロック2は図3に示すように樹脂材41中にインサート材42が埋設されたものであるが、インサート材42は、ブロック2の耐側圧性や曲げ剛性を持たせる部分となるインサート材であり、素材としてはアルミ合金、セラミックス、セラミックスとアルミニウムとの複合材料、炭素繊維強化樹脂や鉄などの素材が挙げられる。
As shown in FIG. 3, the
耐側圧性や曲げ剛性を持たせるという面では金属材料が好ましく、金属材料の中ではアルミ合金の弾性率が7000kgf/mm2で比重が2.8であるのに対し、鉄は弾性率が22000kgf/mm2で比重が7.8であり、強度的には鉄を用いるほうが高いといえるが、高速で回転するベルトにとって、ベルト重量は寿命に大きく影響を与えるため軽量化の面で有利なアルミ合金を用いることが好ましい。ただし、耐側圧性や曲げ剛性を持たせるという面では金属材料が優れており、インサート材42の所定箇所に樹脂材41を被覆したブロック2を用いることが好ましい。
In terms of imparting lateral pressure resistance and bending rigidity, metal materials are preferable. Among metal materials, the elastic modulus of aluminum alloy is 7000 kgf / mm 2 and the specific gravity is 2.8, whereas iron has an elastic modulus of 22000 kgf. / Mm 2 and a specific gravity of 7.8, and it can be said that iron is stronger in terms of strength. However, for belts that rotate at high speeds, the weight of the belt greatly affects the life of the aluminum, which is advantageous in terms of weight reduction. It is preferable to use an alloy. However, the metal material is excellent in terms of imparting lateral pressure resistance and bending rigidity, and it is preferable to use the
樹脂材41を所定の箇所に配置する場合、ブロック2の大きさよりもひと回り小さい金属材料からなるインサート材42を用いてそのほぼ全面を樹脂材41で被覆したものを用いると、部分的に樹脂材41を被覆配置したものに比べて、樹脂材の剥離などの問題が発生しにくいので好ましい形態ということができる。ただし、全面といっても製造工程の上で樹脂材41を被覆する際にインサート材42を固定する部材が接触しているところは、インサート材42が露出する箇所が発生することになるが、その程度のインサート材42の露出は、実質的に全面を樹脂材で被覆している形態に含まれるといってよいものである。
When the
インサート材42を被覆する樹脂材41としては、比較的摩擦係数の大きく耐摩耗性に優れ、センターベルト4を構成するエラストマー2と比べると剛性の高い、具体的には硬度90°JIS A以上の硬質ゴム、硬質ポリウレタン樹脂、液晶樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、メタアクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド(PAI)樹脂、ポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、ポリイミド(PI)樹脂、ポリエーテルスルフォン(PES)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂等のゴムや合成樹脂が用いられる。
The
また、これらの樹脂中に、綿糸、ポリアミド繊維やアラミド繊維等の化学繊維、ガラス繊維、金属繊維、カーボン繊維等からなる織布、フィラー、ウィスカ、シリカ、炭酸カルシウムなどの無機材料等を混入した強化樹脂からなる。 In addition, these resins contain cotton yarn, chemical fibers such as polyamide fibers and aramid fibers, woven fabrics made of glass fibers, metal fibers, carbon fibers, etc., fillers, whiskers, silica, inorganic materials such as calcium carbonate, etc. Made of reinforced resin.
またブロック2としては樹脂材41のみからなっているものも使用できる。このようなインサート材42を埋設していないブロック2を用いた場合、インサート材42を埋設したブロックを用いたベルトよりも、軽量化が可能なので高回転で使用してもベルトに発生する遠心力が小さいという優位点があるが、自動二輪などの比較的軽負荷で高回転の用途に向いている。
Further, as the
ここでインサート材42というのは、それだけでほぼブロックの形状を呈する骨組的なものことを指し、例えば合成樹脂素材中に配合する形で加える短繊維やウィスカなどの補強材を添加することはインサート材42を埋設することを意味するものではない。
Here, the
ブロック2の樹脂として用いることができるのは、インサート材を埋設したブロック2に用いる樹脂材と同様に具体的には硬度90°JIS A以上の硬質ゴム、硬質ポリウレタン樹脂、液晶樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、メタアクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド(PAI)樹脂、ポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、ポリイミド(PI)樹脂、ポリエーテルスルフォン(PES)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂等のゴムや合成樹脂が用いられる。等の合成樹脂が用いられる。
The resin that can be used as the resin of the
本発明では前述のようにブロックを形成する樹脂材中に繊維状の補強材やウィスカ状の補強材を配合することは可能であり、繊維状の補強材は15〜40重量%の範囲で配合する。15重量%未満であると補強効果が少なくブロックの耐摩耗性が十分でないなどの問題があり、40重量%を超えると樹脂への配合が困難になったり射出成形が困難になったりするなどの問題があるので好ましくない。 In the present invention, it is possible to mix a fibrous reinforcing material or a whisker-shaped reinforcing material in the resin material forming the block as described above, and the fibrous reinforcing material is blended in the range of 15 to 40% by weight. To do. If it is less than 15% by weight, there is a problem that the reinforcing effect is small and the wear resistance of the block is not sufficient, and if it exceeds 40% by weight, it becomes difficult to blend into a resin or injection molding becomes difficult. Because there is a problem, it is not preferable.
合成樹脂に配合する繊維状補強材としては、アラミド繊維、炭素繊維、ガラス繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維などを挙げることができる。その中でも前記のブロックを構成する樹脂で好ましい例であるナイロン46と炭素繊維を組み合わせて用いることによって炭素繊維がナイロン46の吸水性の欠点を改善し、剛性を大幅に向上させることができて、且つナイロン46の有する耐摩耗性、耐衝撃性、耐疲労性を生かすことができるものである。炭素繊維の中でも、PAN系炭素繊維を用いることが好ましい。また、炭素繊維と組み合わせてアラミド繊維を配合することによってブロックの靭性が向上し、耐摩耗性や、耐衝撃性を一層向上させることができる。 Examples of the fibrous reinforcing material to be blended with the synthetic resin include aramid fibers, carbon fibers, glass fibers, polyamide fibers, and polyester fibers. Among them, by using a combination of nylon 46 and carbon fiber, which is a preferable example of the resin constituting the block, the carbon fiber can improve the water absorption defect of nylon 46 and greatly improve the rigidity. In addition, the wear resistance, impact resistance, and fatigue resistance of nylon 46 can be utilized. Of the carbon fibers, PAN-based carbon fibers are preferably used. Moreover, the toughness of a block improves by mix | blending an aramid fiber in combination with a carbon fiber, and abrasion resistance and impact resistance can be improved further.
また、前記繊維状補強材として上記の有機繊維のほかにも酸化亜鉛ウィスカ、チタン酸カリウムウィスカ、ホウ酸アルミニウムウィスカなどの無機繊維を配合してもよい。 Moreover, you may mix | blend inorganic fibers, such as a zinc oxide whisker, a potassium titanate whisker, an aluminum borate whisker other than said organic fiber as said fibrous reinforcement.
このような材料構成とすることによって、プーリと接する際に受ける側圧にも十分に耐えうる剛性、靭性等の強度を有するとともに、耐摩耗性に優れ、更には、摩擦時に発生する熱に対しても強いブロックとすることが可能となり、プーリから受ける動力を効率よくセンターベルト3a、3bに引張力として伝えることができ、引張伝動式の高負荷伝動ベルトを構成することができる。
By adopting such a material structure, it has strength such as rigidity and toughness that can sufficiently withstand the side pressure received when it comes into contact with the pulley, has excellent wear resistance, and further, with respect to heat generated during friction. The power received from the pulley can be efficiently transmitted as a tensile force to the
なお、これらの他に、二硫化モリブデン、グラファイト、フッ素系樹脂から選ばれてなる少なくとも一つを混入することによってもブロック2の潤滑性を向上させることができる。フッ素系樹脂としては、ポリ4フッ化エチレン(PTFE)、ポリフッ化エチレンプロピレンエーテル(PFPE)、4フッ化エチレン6フッ化プロピレン共重合体(PFEP)、ポリフッ化アルコキシエチレン(PFA)等が挙げられる。
In addition to these, the lubricity of the
また、ブロック2の下ビームは屈曲を許容しベルトがプーリに巻きかかることができるようにしなければならず、ベルト走行方向の前後面の少なくともいずれか一方に傾斜面を設けている。傾斜面を設けることによってブロック同士が緩衝することなくベルトが屈曲することができる。
The lower beam of the
センターベルト3a、3bのエラストマー4として使用されるものは、クロロプレンゴム、天然ゴム、ニトリルゴム、スチレン−ブタジエンゴム、水素化ニトリルゴムなどの単一材またはこれらを適宜ブレンドしたゴムあるいはポリウレタンゴム等が挙げられる。そして、心体5としてはポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、スチールワイヤ等から選ばれたロープが用いられる。また、心体5はロープをスパイラル状に埋設したもの以外にも、上記の繊維の織布、編布や金属薄板等を使用することもできる。
As the elastomer 4 of the
図6は、別のベルトの例であり、ビーム部31の両端から上方に向かって一対のサイドピラー32、33が延びており、このサイドピラー32、33の上端からそれぞれブロック2の中心に向かって延びるロック部34、35が対向するように設けられている。そして、これらビーム部31、サイドピラー32、33及びロック部34、35によってセンターベルト3a、3bが嵌合する嵌合溝30が形成されている。この嵌合溝30に、センターベルト3a、3bが、ロック部34、35間の開口部より挿入され装着される。また、ロック部34、35の嵌合溝30側には、凸部37がそれぞれ設けられており、この凸部37が、センターベルト3a、3bに所定ピッチで設けられている凹部36に嵌合する。これによって、センターベルト3a、3bは、装着後はブロック2から抜けにくい状態となる。
FIG. 6 is an example of another belt, and a pair of
以上、説明したが本発明では要するにセンターベルト3a、3bとセンターベルト3a、3bを挿入する嵌合溝内において、センターベルト3a、3bの下面に設けた溝条部19とブロック側の凸条部21の係合においての上述したような構成になっていればよく、ブロックの形状自体は、特に限定されるものではない。よって、ブロックの側面に嵌合溝があって横からセンターベルトを嵌合するようなベルトや、センターベルトを上下一対のブロックで挟み込み、締着材で固定するようなベルトにも適用できるものである。
As described above, in the present invention, in short, in the fitting groove into which the
ベルトに装着したブロックの複数方向の撓みをを抑えて割れを防止することができ、自動車や自動二輪車、農業機械の無段変速装置など、プーリの有効径が変化し大きなトルクを伝達するようなベルトとして適用することができる。 The block attached to the belt can be prevented from cracking in multiple directions, and the effective diameter of the pulley, such as a continuously variable transmission of an automobile, a motorcycle, or an agricultural machine, can change to transmit a large torque. Can be applied as a belt.
1 高負荷伝動ベルト
2 ブロック
3a センターベルト
3b センターベルト
4 エラストマー
5 心体
6 上面
7 下面
11 上ビーム部
12 下ビーム部
13 センターピラー
14 嵌合溝
15 嵌合溝
18 凸条部
18 側壁
19 凸条部
20 溝条部
21 溝条部
R1 円弧部分
R2 円弧部分
R3 円弧部分
R4 円弧部分
DESCRIPTION OF
Claims (2)
The curvature radius of the circular arc part which forms the protrusion part tip provided in the fitting groove of a block is set larger than the curvature radius of the circular arc part which forms the groove part bottom of the center belt upper surface. High load transmission belt.
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