JP4749825B2 - High load transmission belt and method of manufacturing block used therefor - Google Patents
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Description
本発明はセンターベルトの長手方向に沿って所定ピッチでブロックを固定した高負荷伝動ベルトおよびそれに用いるブロックの製造方法に係り、詳しくはベルト走行中にブロックに発生する応力の集中を分散することでブロックの破損を防止したものに関する。 The present invention relates to a high-load transmission belt in which a block is fixed at a predetermined pitch along the longitudinal direction of the center belt and a manufacturing method of the block used therefor, and more specifically, by distributing the concentration of stress generated in the block during belt running. It relates to those that prevent block breakage.
ベルト式無段変速装置に使用するベルトは、プーリのV溝幅を変えることによってプーリに巻きかかる有効径を変化させ変速比を調節する様な変速プーリに巻き掛けて使用するものであり、プーリからの側圧が大きくなるのでベルトは大きな側圧に耐えるものでなくてはならない。また、無段変速の用途以外にも通常のゴムベルトでは寿命が短くなりすぎるような高負荷伝動の用途には特別に高負荷に耐えうるようなベルトを用いる必要がある。 The belt used in the belt type continuously variable transmission is used by being wound around a transmission pulley that changes the effective diameter of the pulley by adjusting the V groove width of the pulley and adjusts the transmission gear ratio. Because the side pressure from the belt increases, the belt must withstand a large side pressure. In addition to continuously variable speed applications, it is necessary to use a belt that can withstand a high load, especially for high-load transmission applications where the life of conventional rubber belts is too short.
そのようなベルトとして使用されるものの中に、センターベルトにブロックを固定してベルト幅方向の強度を高めた引張伝動式の高負荷伝動ベルトがあり、具体的な構成としては、心線をゴムなどのエラストマー中に埋設したセンターベルトにボルトやリベットなどの止着材を用いてセンターベルトに使用しているエラストマーよりも比較的硬質のエラストマーからなるブロックを止着固定したものがある。 Among such belts, there is a tensile transmission type high-load transmission belt in which a block is fixed to the center belt to increase the strength in the belt width direction. A block made of an elastomer that is relatively harder than the elastomer used for the center belt is fixed to the center belt embedded in the elastomer using a fixing material such as a bolt or a rivet.
このような引張伝動式の高負荷伝動ベルトに用いられるブロックの要求品質としては、上記のように摩擦伝動において高負荷の伝動を目的としているために、曲げ疲労性、耐摩耗性、耐熱性、剛性、耐衝撃性等の性質をバランス良く保有する必要がある。さらにプーリを摩耗させないようにすることも大切な要素である。 As the required quality of the block used for such a tension transmission type high load transmission belt, since it is intended for high load transmission in friction transmission as described above, bending fatigue, wear resistance, heat resistance, It is necessary to have a good balance of properties such as rigidity and impact resistance. Another important factor is not to wear the pulley.
これらの要求を満たす高負荷伝動ベルトとして、例えば、特許文献1に開示されているようなものがある。このベルトは、ブロックとプーリの接触する部分が、フェノール系樹脂成分にゴム成分が添加された樹脂成形材料によって、金属等によって形成されているインサート材を被覆した2重構造のブロックを用いたものである。
An example of a high load transmission belt that satisfies these requirements is disclosed in
また、特許文献1には、フェノール系樹脂にアクリロニトリル−ブタジエン系ゴムをマトリックスとして炭素繊維及びアラミド繊維の2繊維を含む繊維質充填率25〜60重量部を配合させて、炭素繊維はオニオン構造を有し、結晶層厚が25〜200μmであるフェノール系樹脂を用いたブロックが用いられた高負荷伝動ベルトが開示されている。
In
ブロックとしては、アルミニウムなど金属製のインサート材の表面に樹脂を被覆したものが提案されている(特許文献1)。しかしながらニーズの多様化により、負荷は多少低めであるものの回転数が高く、かつプーリ径が小さいといったものがある。金属製のインサート材を有するブロックはインサート材の分が重量増となることは避けられず、ベルトを高速で走行させると、遠心張力が上がってベルトが早期に破損するといった問題があった。 As the block, there has been proposed a block in which a resin is coated on the surface of a metal insert material such as aluminum (Patent Document 1). However, due to diversification of needs, the load is somewhat low, but the rotation speed is high and the pulley diameter is small. The block having the metal insert material inevitably increases the weight of the insert material. When the belt is run at a high speed, there is a problem that the centrifugal tension increases and the belt is damaged early.
そこで芯材を用いない樹脂材のみからなるブロックを用いたベルトが提案されている。特許文献2にはポリアミド46(ナイロン46)などの熱可塑性樹脂に対してPAN系炭素繊維とウィスカを配合することによって補強し、インサート材を埋設していなくとも側圧に対抗でき、しかも軽量であることからベルト走行中の遠心張力が小さくベルトの破損も防止できるといったことが記載されている。
Therefore, a belt using a block made only of a resin material without using a core material has been proposed.
更に、特許文献3にはポリアミド樹脂としてポリアミド9T(ナイロン9T)を用いることによって、インサート材を用いることなく軽量化を図っており、なおかつ強度的にも更に優れている高負荷伝動ベルトが記載されている。
Further,
特許文献2や特許文献3に開示されるようなベルトとすることでベルトの軽量化という目的は達成しているものの、金属などからなるインサート材を有していないことから強度的に劣るところがある。短繊維やウィスカ−を配合したり、素材として強度的に優れたものを使用したりして強度の向上を図っているが、ベルト走行中にブロックの応力が集中しやすい箇所において亀裂が生じて最終的には破損してしまうといった問題がある。
Although the purpose of weight reduction of the belt is achieved by using the belt as disclosed in
そこで本発明はこのようなブロックをセンターベルトに装着したタイプのベルトにおいて、インサート材を埋設することなく軽量性を保持したままブロックの中でも特に応力が集中して割れが発生しやすい嵌合溝内の下ビームとピラーとの境界付近での、応力の集中を緩和し、ブロックの破損を防止することでより寿命の長いベルトの提供を目的とする。 Accordingly, the present invention provides a belt of the type in which such a block is mounted on the center belt, and in the fitting groove, where stress is particularly concentrated in the block and cracking is likely to occur while maintaining the light weight without embedding the insert material. An object of the present invention is to provide a belt having a longer life by relaxing stress concentration near the boundary between the lower beam and the pillar and preventing breakage of the block.
上記のような課題を解決するために本発明の請求項1は、エラストマー中に心体を埋したセンターベルトと、該センターベルトの長手方向に沿って複数のブロックを嵌合装着することによって設けた高負荷伝動ベルトにおいて、ブロックは上ビームおよび下ビームと上下ビームの中央同士を連結し一体化するピラーからなってブロックの両側面に嵌合溝を形成しており、またブロックは短繊維を配合した樹脂素材からなっており、下ビームとピラーとの境界付近において短繊維がベルト幅方向に対して45°以内の角度に配向していることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a first aspect of the present invention provides a center belt in which a core body is embedded in an elastomer, and a plurality of blocks are fitted and attached along the longitudinal direction of the center belt. In the high-load transmission belt, the block consists of pillars that connect and integrate the centers of the upper and lower beams and the upper and lower beams, and form fitting grooves on both sides of the block. It is made of a blended resin material, and the short fibers are oriented at an angle of 45 ° or less with respect to the belt width direction in the vicinity of the boundary between the lower beam and the pillar.
請求項2は、ブロックを構成する樹脂素材が、4,6−ナイロン、9,T−ナイロン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン、ポリアミドイミドのいずれかである高負荷伝動ベルトである。
請求項3は、エラストマー中に心体を埋設したセンターベルトと、該センターベルトの長手方向に沿って上ビームおよび下ビームと上下ビームの中央同士を連結し一体化するピラーからなる複数のブロックを嵌合装着することによって設けた高負荷伝動ベルトに用いるブロックを金型内に短繊維を配合した樹脂を射出成形するブロックの製造方法において、前記金型にはブロックの上ビームの上面中央付近に相当する位置もしくはピラー中央付近に相当する位置にゲートを配置しており、該金型を用いて上ビーム側から樹脂原料を射出してブロックを成形することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there are provided a plurality of blocks comprising a center belt in which a core body is embedded in an elastomer, and pillars that connect and integrate the centers of the upper beam, the lower beam, and the upper and lower beams along the longitudinal direction of the center belt. In a block manufacturing method in which a block used for a high load transmission belt provided by fitting and fitting is formed by injection molding a resin in which short fibers are mixed in a mold, the mold has a surface near the upper surface of the upper beam of the block. A gate is arranged at a corresponding position or a position corresponding to the vicinity of the center of the pillar, and a block is formed by injecting a resin raw material from the upper beam side using the mold.
請求項4は、ブロックを構成する樹脂素材が、4,6−ナイロン、9,T−ナイロン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン、ポリアミドイミドのいずれかである高負荷伝動ベルトに用いるブロックの製造方法である。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a high load transmission belt in which a resin material constituting the block is any of 4,6-nylon, 9, T-nylon, polyphenylene sulfide, polyether ether ketone, polyether sulfone, and polyamide imide. It is a manufacturing method of the block to be used.
請求項1ではベルトを走行させたときにブロック内で応力が集中する下ビームとピラーとの境界部分において、ブロック内に配合した短繊維の配向方向を、クラックや割れが発生するブロックの上下方向の垂直方向であるベルトの幅方向とすることによって、応力を分散することができるので集中する応力を小さくすることができ、割れるのを防止することができる。
In
請求項2および請求項4では、ブロックを構成する樹脂素材を限定しており、請求項1での短繊維の配向と相まって射出成形により強度に優れたブロックを成形することができ高負荷伝動ベルトとすることができる。
In
請求項3では、ゲートの位置を上ビーム側とすることによって短繊維をベルトの幅方向に配向することができ、特に下ビームとピラーとの境界部に集中する応力を分散して割れが発生するのを防止することができる他、V形状であるとともにベルトの屈曲を阻害しないようにブロックの前後面にテーパを設けていることから下ビームよりも上ビームのボリュームが大きくなっているが、ボリュームの大きい上ビーム側にゲートを設けていることで射出成形時における金型内樹脂圧の保圧効果を得やすく、良好なブロックを成形することができる。また、ピラーの位置とすることによっても下ビームとピラーとの境界部付近における短繊維の配向方向をベルト幅方向とすることができる。 According to the third aspect of the present invention, the short fiber can be oriented in the width direction of the belt by setting the gate position to the upper beam side, and in particular, the stress concentrated on the boundary portion between the lower beam and the pillar is dispersed to generate cracks. In addition to being V-shaped and tapered on the front and back surfaces of the block so as not to inhibit the bending of the belt, the volume of the upper beam is larger than the lower beam. By providing the gate on the upper beam side having a large volume, it is easy to obtain the pressure retaining effect of the resin pressure in the mold at the time of injection molding, and a good block can be molded. Further, the orientation direction of the short fibers in the vicinity of the boundary portion between the lower beam and the pillar can also be set to the belt width direction by setting the position of the pillar.
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は側面図である。本発明の高負荷伝動ベルト1は、エラストマー4内に心線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に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は、図1、図2に示すように、上ビーム11および下ビーム12と、上下ビーム11、12の中央部同士を連結したピラー13からなっており、ブロック2の両側面2a、2bには一対のセンターベルト3a、3bの嵌合溝14、15が形成されている。また、嵌合溝14、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の上面に設けた凹条部18と下面に設けた凹条部19に係合する凸条部20、21に係合するようになっている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
また、図2に示すようにブロック2の前後面6、7はベルトがプーリなどに巻きかかって屈曲できるようにブロック2の下へいくに従って厚みが減少するテーパ面が形成されている。このテーパ面はブロック2の高さ方向全域にわたるものでも、その他ブロック2の下半分においてテーパ面を形成したものであってもよく、更にはテーパ面を設けるのはブロックの前後面の両面であってもいずれか片面であっても構わない。とにかくこのようなテーパ面を有していることからブロック2は上ビーム11よりも下ビーム12のほうが体積的には小さなものとなっている。
Further, as shown in FIG. 2, the front and
このようなベルトにおいてベルト走行中にブロックに対して大きな応力がかかることになるが、特に下ビーム12のピラー13と連結した境界において応力が集中しやすく、その箇所から下ビーム12がブロック2の上下方向に割れてベルトが寿命に至るといった問題がある。ベルト走行中に応力が集中しやすい部位にブロック2の割れる方向である上下方向に対して垂直のベルト幅方向に短繊維を配向させることによって、応力集中を緩和し割れが発生するのを極力阻止することができ、ベルトを長寿命化することができる。
In such a belt, a large stress is applied to the block during the running of the belt, but the stress tends to concentrate particularly at the boundary where the
そこで本発明ではブロック2の素材として、樹脂素材に短繊維を配合した樹脂組成物を用いており射出成形にて成形される。本発明において、上で説明したようなブロック2の形状で下ビーム12とピラー13との境界付近A(図4参照)においてブロック2を形成する樹脂中40の短繊維41をベルト幅方向と等しくもしくはベルト幅方向から45°以内、更に好ましくは15°以内の角度に配向している。嵌合溝内で下ビーム12とピラー13との境界付近Aとは、図4に示す領域で下ビーム12とピラー13が連結されている境界Kからブロック2の側面8、9側およびブロック2の下方向へ4.0mm以内の範囲を意味している。
Therefore, in the present invention, as the material of the
また下ビーム12の上下方向の上から下まで全域において短繊維41がベルト幅方向に配向していると大きな効果を期待することができるが必ずしもその必要はなく、応力が集中して割れが発生するのが嵌合溝14、15内側からで、ブロック2の下へ向かって伸びていくことから、ブロック2の上下方向で下ビーム12の中心よりも上方において短繊維41の配向がベルト幅方向になっていることが好ましい。嵌合溝14、15内の表面付近で短繊維41が配向されているとより効果的に割れの発生を抑止することができるが、仮に表面では配向されていなくとも内部において特によく配向されているといったものでもブロックの割れを進行させないという効果を奏することができ、本発明に含まれるものである。
A large effect can be expected if the
本発明の高負荷伝動ベルト1で用いられるブロック2は、熱可塑性樹脂40に短繊維41を配合した素材からなっており、場合によってはブロック2の強度を向上させるためにウィスカ状補強材やその他のものを配合してもよい。短繊維41は樹脂に対して1〜60質量%の割合で配合し、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3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。
The
ブロック2に用いられる熱可塑性樹脂としては、4,6−ナイロン、9,T−ナイロン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン、ポリアミドイミド等が挙げられる。なかでも、4,6−ナイロンを使用することが好ましい。4,6−ナイロンは、結晶性樹脂であり、これら熱可塑性樹脂の中でも高温での曲げ剛性及び耐疲労強度に優れ、後述する炭素繊維を補強材として添加することで、これらの特性が一層向上するものである。また、射出成形が可能となることから、ブロックの製作を容易に行うこともできるようになる。さらに、4,6−ナイロンによるブロックを用いたベルトはプーリに掛架して走行させたときに、プーリを摩耗させる量が少ないので、プーリ摩耗による走行不安定の原因となるのを回避することができ、プーリの交換も少なくて済む。
Examples of the thermoplastic resin used in the
また、この熱可塑性樹脂に配合される補強材としては、炭素繊維単独若しくは炭素繊維とアラミド繊維を組み合わせたものを用いることが好ましい。炭素繊維は、前述の熱可塑性樹脂に対し、1〜60質量%とすることが好ましい。炭素繊維が1質量%よりも少ない場合は補強性が不十分であり、ブロック2の強度が不足してしまう。また、60質量%を越えると、剛性は上がるが、靭性が低下し、曲げ疲労性や耐衝撃性が低下するとともにプーリとの接触時に発生するノイズも大きくなる等、騒音性も悪化する。配合する短繊維の長さは10μm〜1mmの範囲のものを用いることができ、10μm未満であると配合量の割に補強効果が少なくなるので好ましくない。また、上限については1mmを超えるものを用いたとしても原料の混練や成形の過程で短くなってしまう。
Moreover, as a reinforcing material mix | blended with this thermoplastic resin, it is preferable to use what combined carbon fiber alone or carbon fiber and an aramid fiber. The carbon fiber is preferably 1 to 60% by mass with respect to the above-described thermoplastic resin. When the amount of carbon fiber is less than 1% by mass, the reinforcing property is insufficient and the strength of the
この炭素繊維に後述するウィスカ状の補強材を添加すると、繊維状補強材として炭素繊維のみで十分な強度等を有したブロックとすることが可能であるが、これに、さらにアラミド繊維を前述の熱可塑性樹脂に対し5〜50質量%加えることで、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。この場合、アラミド繊維の添加量が5質量%よりも少ない場合は、アラミド繊維を添加する効果が十分に発現しない。また、50質量%を越えると、混練することが困難となる。 When a whisker-like reinforcing material, which will be described later, is added to this carbon fiber, it is possible to form a block having sufficient strength and the like only with carbon fiber as the fibrous reinforcing material. By adding 5 to 50 mass% with respect to the thermoplastic resin, the toughness of the block is improved, and the wear resistance and impact resistance can be further improved. In this case, when the addition amount of the aramid fiber is less than 5% by mass, the effect of adding the aramid fiber is not sufficiently exhibited. Moreover, when it exceeds 50 mass%, it will become difficult to knead | mix.
また、前記短繊維と共にウィスカ状補強材を配合してもよく、具体的には酸化亜鉛ウィスカを用いることが好ましい。酸化亜鉛ウィスカは、テトラポット状に四方に手が延びた立体的形状をしている。この酸化亜鉛ウィスカは、これ単独でも耐熱性、耐摩耗性に優れたものであるが、前述のようにテトラポット状の立体的形状をしているため、炭素繊維とともに配合すると、成形時のそりや成形収縮の異方性が改良される。さらに、このように炭素繊維の配向を低減できるため、ブロック2の靭性、曲げ剛性等の強度についての異方性も低減することができ、かつ、摩擦係数が安定するため、耐摩耗性が向上する。また、酸化亜鉛ウィスカは、高比重、高剛性であるため、プーリとの接触時の振動を低減でき、ノイズの発生を小さくすることができる。なお、この酸化亜鉛ウィスカを、前述の熱可塑性樹脂に対して、その添加量が1質量%よりも少ない場合は、添加した効果が発現せず、30質量%を越えて添加した場合は、混練できず、成形することが困難となる。
Moreover, you may mix | blend a whisker-like reinforcement material with the said short fiber, and specifically, it is preferable to use a zinc oxide whisker. The zinc oxide whisker has a three-dimensional shape with hands extending in all directions in a tetrapot shape. This zinc oxide whisker alone is excellent in heat resistance and wear resistance, but since it has a tetrapod-like three-dimensional shape as described above, if it is blended with carbon fiber, it will warp during molding. And anisotropy of molding shrinkage is improved. Further, since the orientation of the carbon fibers can be reduced in this way, the anisotropy of strength such as toughness and bending rigidity of 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、ポリ四フッ化エチレン(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
センターベルト3のエラストマー4として使用されるものは、クロロプレンゴム、天然ゴム、ニトリルゴム、スチレン−ブタジエンゴム、水素化ニトリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレンなどの単一材またはこれらを適宜ブレンドしたゴムあるいはポリウレタンゴム等が挙げられる。そして、心体5としてはポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、スチールワイヤ等から選ばれたロープが用いられる。また、心体5はロープをスパイラル状に埋設したもの以外にも、上記の繊維の織布、編布や金属薄板等を使用することもできる。
The
また、図示はしないがセンターベルト3は上下両面にカバー帆布を配置してもよく、カバー帆布として用いられるのは、平織物、綾織物、朱子織物などを挙げることができ、素材としてはアラミド繊維、6−ナイロン、6,6−ナイロン、12−ナイロン等のポリアミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエステル繊維等を挙げることができる。
Although not shown, the
このような構成のカバー帆布をセンターベルトの表面に積層接着するために接着処理がなされる。接着処理としては例えばRFL液、イソシアネート溶液あるいはエポキシ溶液による処理が挙げられる。RFL液はレゾルシンとホルマリンとの初期縮合物をラテックスに混合したものであり、ここで使用するラテックスとしてはスチレン・ブタジエン・ピリジン三元共重合体、水素化ニトリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、エピクロルヒドリンなどのラテックスである。また、ゴムを溶剤に溶かしてゴム糊状にしたものをカバー帆布の表面に付着させる糊引き処理も接着処理として挙げることができる。 Adhesion treatment is performed to laminate and bond the cover canvas having such a configuration to the surface of the center belt. Examples of the adhesion treatment include treatment with an RFL solution, an isocyanate solution, or an epoxy solution. The RFL solution is a mixture of an initial condensate of resorcin and formalin mixed with latex. Examples of latex used here include styrene / butadiene / pyridine terpolymers, hydrogenated nitrile rubber, chlorosulfonated polyethylene, epichlorohydrin, and the like. The latex. Further, a pasting process in which a rubber paste dissolved in a solvent is attached to the surface of the cover canvas can be cited as an adhesive process.
また、以上説明したような下ビームとピラーとの境界付近において短繊維がベルト幅方向に配向したブロックを成形する方法を説明する。 A method for forming a block in which short fibers are oriented in the belt width direction in the vicinity of the boundary between the lower beam and the pillar as described above will be described.
図3は金型の断面図であり、図4はゲートを上ビームの上面中央のみに配置した場合の短繊維の配向を部分的に示した正面図である。金型はブロックの前後方向で分割され金型30と金型31からなり、その両者を組み合わせることによってブロックを成形するためのキャビティ32が形成される。キャビティ32が形成された状態で樹脂材料が射出されるが、射出ゲート33はブロックの上ビームの上面中央に相当する場所のみに設けられている。射出ゲートのある中央を少し外した場所に金型30、31の合わせ面34を配置している。
FIG. 3 is a sectional view of the mold, and FIG. 4 is a front view partially showing the orientation of the short fibers when the gate is arranged only at the center of the upper surface of the upper beam. The mold is divided in the front-rear direction of the block, and is composed of a
このような金型を用いて短繊維を配合した樹脂材料を射出成形してブロック2を成形するが、前述のように金型におけるゲート33の位置(図中下矢印の位置)を上ビーム11の上面中央部に配置している。樹脂材料を射出したときのキャビティ32内で発生する樹脂40の流れで、配合した短繊維41の向きが決まってくる。その樹脂40の流れが所定の流れになるようにすることで、下ビーム12における短繊維41の配向を所望の向きとすることができるが、射出ゲート32の位置を上ビーム11の上面中央付近のみに配置することによって下ビーム12とピラー13との境界付近において樹脂40の流れがベルト幅方向を向き、図4に示すように短繊維41をベルト幅方向に近い向きに配向することができる。上ビーム11の上面中央付近とは、上ビーム11の上面中央を含む半径2.0mm以内の位置にゲートの中心を配置した場合のことをいい、厳密な意味でゲートが中央に配置されていなくても上記の範囲内であれば含むものとする。
The
図5に金型のゲート33の位置(図中上矢印の位置)を下ビーム12側に配置したときの短繊維の配向を部分的に示すが、下ビーム12に配置した場合は短繊維41が下ビーム12とピラー13との境界付近においてベルトの上下方向に近い向きで配向しており、それと比べると明らかにゲート33の位置を上ビーム11の上面中央に配置することによって下ビーム12とピラー13との境界付近において短繊維41がベルト幅方向に近い角度で配向することがわかる。
FIG. 5 partially shows the orientation of the short fibers when the position of the
また、ブロック2は前述したように下ビーム12よりも上ビーム11のサイズが大きい。射出成形にて成形する際に樹脂の収縮によるヒケの発生や残留応力を低減するために、射出した樹脂が冷却固化を完了するまでの間射出樹脂圧を保持することが好ましい。そのような保圧効果を得るためにもサイズの大きい上ビーム11側にゲート33を配置してゲートのサイズを大きくとることが好ましいといえる。
In the
更に、金型のゲートの位置を上記の上ビーム11の上面中央付近以外に、ピラー13のベルト進行方向の前面もしくは後面の中央付近に相当する位置に設けることによっても下ビーム12とピラー13との境界付近において短繊維41をベルト幅方向に近い向きに配向することができる。この場合、上ビーム11に設けるのと比べると射出樹脂圧の保圧効果は少なくなるものの、図6に示すように短繊維を配向する効果は認められ、下ビーム12とピラー13との境界付近の応力集中によるブロック2の破壊を防止することができる。ここでいう中央付近の範囲もピラー13のベルト進行方向の前面もしくは後面の中央を含む半径2.0mm以内の位置にゲートの中心を配置した場合のことをいい、厳密な意味でゲートが中央に配置されていなくても上記の範囲内であれば含むものとする。
Furthermore, the
以上のような金型を用いて樹脂材料を射出して冷却、脱型することによって、短繊維41が下ビーム12とピラーとの境界付近でベルト幅方向に近い向きで配向したブロック2を成形することができ、ベルト走行中に応力が集中したとしても、応力を分散することができ、割れが発生する向きの応力集中を緩和して寿命の長いベルトとすることができる。
The
次に、本発明の高負荷伝動ベルトに用いるブロックを製造する場合に上ビームの上面中央にゲートを配置して上から射出した実施例と下ビームの下面中央に配置して下から射出した比較例とを、CAE解析(三次元繊維配向解析)により予測された繊維配向に基づいて、ベルト走行中のブロックがプーリから脱出するときにブロックのかかる負荷を想定して応力解析を実施した。ベルトの構成はブロックに用いる樹脂としては、4,6−ナイロンに対して炭素繊維を30質量%と酸化亜鉛ウィスカを10質量%配合した原料を用いたものとし、センターベルトは心線にアラミド繊維、エラストマーにクロロプレンゴムを用いたものとし、ベルトピッチ幅18mm、ピッチ周長600mm、ブロックピッチ3mmのサイズのベルトと想定し、走行条件としては表1に示すような条件を想定して解析した。解析した結果を表2に示す。またCAE解析による応力集中箇所を図7に示す。 Next, when manufacturing a block used for the high load transmission belt of the present invention, a comparison is made between an example in which a gate is arranged at the center of the upper surface of the upper beam and emitted from above, and an example in which the gate is arranged at the lower surface of the lower beam and emitted from below For example, based on the fiber orientation predicted by CAE analysis (three-dimensional fiber orientation analysis), stress analysis was performed assuming a load applied to the block when the block running on the belt escapes from the pulley. The belt structure is made of a raw material in which carbon fiber is mixed with 30% by mass of 4,6-nylon and 10% by mass of zinc oxide whisker as resin used for the block. Assuming that chloroprene rubber is used as the elastomer, a belt having a belt pitch width of 18 mm, a pitch circumferential length of 600 mm, and a block pitch of 3 mm is assumed, and the running conditions were analyzed assuming the conditions shown in Table 1. The analysis results are shown in Table 2. Moreover, the stress concentration location by CAE analysis is shown in FIG.
表2の結果からわかるようにブロックの射出成形においてブロックの上ビームの上面中央に相当する位置にゲートを設けた実施例では下ビームの下面中央にゲートを設けた比較例と比べて下ビームとピラーとの境界付近に発生した応力集中の最大応力の値が小さくなっている。これは短繊維をベルト幅方向に配向したことによって応力の分散が図られていると考えられる。 As can be seen from the results of Table 2, in the injection molding of the block, in the embodiment in which the gate is provided at the position corresponding to the center of the upper surface of the upper beam of the block, the lower beam is compared with the comparative example in which the gate is provided in the lower surface of the lower beam. The value of the maximum stress of the stress concentration generated near the boundary with the pillar is small. It is considered that this is because stress is dispersed by orienting the short fibers in the belt width direction.
自動車や自動二輪車、農業機械の無段変速装置など、プーリの有効径が変化し大きなトルクを伝達するようなベルトの製造に適用することができる。 The present invention can be applied to the manufacture of belts that change the effective diameter of pulleys and transmit large torque, such as continuously variable transmissions for automobiles, motorcycles, and agricultural machines.
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 前面
7 後面
8 側面
9 側面
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
16 溝上面
17 溝下面
18 凹条部
19 凹条部
20 凸条部
21 凸条部
30 金型
31 金型
32 キャビティ
33 ゲート
34 合わせ面
40 樹脂
41 短繊維
A 境界付近
K 境界
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