JP4790482B2

JP4790482B2 - 高負荷伝動ベルト

Info

Publication number: JP4790482B2
Application number: JP2006124160A
Authority: JP
Inventors: 一智河原; 勝爾辻; 勝行日置
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Priority date: 2006-04-27
Filing date: 2006-04-27
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2026-04-27
Also published as: JP2007298059A

Description

本発明は、張力帯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に関し、詳しくは軽量でありなおかつ曲げ弾性率、耐衝撃性、耐摩耗性、寸法精度に優れた高負荷伝動ベルトに関する。

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。

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。

このような引張伝動式の高負荷伝動ベルトに用い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。

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。

また、特許文献２にはブロックの溝の幅よりも張力帯の厚みを大きく設定することによって張力帯とブロックとのがたつきをなくしてブロックの揺動を抑えることによって、両者の間で生じる摩耗や発熱を防止するといった技術が開示されている。

特開昭６３−３４３４２号公報実開平１−５５３４４号公報

ところで、最近はニーズの多様化により、高負荷ではあるが、従来のものより負荷が少し低く、高速で回転させることができる高負荷伝動ベルトが要求されるようになってきている。

このため、例えば特許文献１に開示されているベルトは、アルミニウム合金等をインサート材として使用しているため、高速で回転すると、その重量のため、大きな遠心力がかかり、ベルトに大きな張力が作用して、ベルトが早期破損するという問題が生じるようになった。

アルミニウム合金等金属製のインサート材を用いなければブロックは軽量されてひいてはベルト全体の重量も大幅に軽量することができる。よって高速回転に有利なベルトとすることができる。

しかし、ベルトの軽量化と引き換えにブロックの強度の面では低下を避けることができず、比較的撓みなどが発生しやすいブロックとなってしまう。このようなベルトではブロックに設けた溝部にエラストマー製のセンターベルトを装着する構造となっているが、センターベルトを装着する際にもブロックの上下ビームに撓みが発生する。

一方で特許文献２に記載されているようなブロックの揺動による摩耗や発熱といった問題を解決するためにはブロックの溝の幅よりもセンターベルトの厚みを大きく取るといった方策があるが、インサート材を埋設していないブロックにおいては、上下ビームの撓みが更に大きくなってしまうという問題がある。その結果ベルトの伝達性能が低下したり騒音発生の原因になったりする問題があった。

そこで本発明はこのような問題を解消し、インサート材を埋設していないことによりベルトが軽量で高速回転用途にも適しており、センターベルトを装着してもブロックの上下ビームの撓みが少なく、しかもブロックとセンターベルトとの間の動きが強く規制されておりブロックの揺動を防止して摩耗や発熱といった問題を防止することができる高負荷伝動ベルトの提供を課題とする。

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センターベルトと、上ビームと下ビームをピラーによって連結し、センターベルトを装着するための上下ビームとピラーによって囲まれた溝部を有するブロックとからなるとともに上下ビームの側面がプーリＶ溝と当接するＶ側面を形成した高負荷伝動ベルトにおいて、前記溝部内の溝上面および溝下面にはベルト幅方向の凸条部が形成されるとともに一方センターベルトにも所定ピッチでベルト幅方向の凹条部が形成され、その凸条部と凹条部が互いに嵌合しており、更にブロックの溝部内の溝上面もしくは溝下面の少なくとも片方の凸条部には１つ以上の突起と平坦部が交互に設けられており、少なくとも一部の平坦部表面はブロックの側面にいくにつれて溝部の幅が広がる方向のテーパ面としたことを特徴とする高負荷伝動ベルト。

請求項２では、平坦部の中で各ビームの両端に位置する平坦部表面をベルト幅方向に平行とした高負荷伝動ベルトとしている。

本発明の高負荷伝動ベルトでは、ブロックとしてインサート材を埋設していないブロックを用いていることからベルトが軽量で走行中の遠心力で破損するといったこともなく高速回転での使用にも向いており、また、ブロックとセンターベルトとの間の固定・保持はブロックの溝部の幅をセンターベルトの厚みよりも小さくとるのではなく、凸条部上に部分的に突起を設けることによるものであり、該突起がセンターベルトを構成するエラストマー素材に食い込むことによって、ブロックとセンターベルトとの間の動きが強く規制されるものである。更に突起と突起の間の平坦部表面をテーパ面とすることによって、突起のブロック中央側の段差が大きくなり、センターベルトがブロックの溝部から抜け出るのをより効果的に防止することができ、ゆえにセンターベルトやブロックの摩耗や発熱といった問題を防止することができる。

請求項２では、平坦部の中で各ビームの両端に位置する平坦部表面はテーパとせずにベルト幅方向に平行な面としており、ブロックの寸法精度を出し、センターベルトとブロックとの間の動きを抑止する上で有利である。

以下、図面を参照しつつ本発明を具体的に説明する。

図１は、本発明に係る高負荷伝動ベルト１の一例を示す要部斜視図であり、図２は同じく要部側面図である。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２ａ、２ｂ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。

ブロック２は、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の間と２ｃ、２ｄの間には一対のセンターベルト３ａ、３ｂを嵌めこむ溝部１４、１５が形成されている。また、溝部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の溝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。

また、本発明におけるブロック２は樹脂材のみからなっているものであることが好ましく。このようにアルミニウム合金など金属などからなるインサート材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。

図３、図５はブロックの正面図、図４は凸条部２１を上から見たところの図であり、本発明においてはブロックの溝上面１６と溝下面１７の少なくともいずれか一方に形成した凸条部２０、２１の上に突起２２と平坦部２３を交互に設けており、平坦部２３表面はブロックの側面にいくにつれて溝部１５の幅が広くなる方向のテーパ面としている。図３は溝上面１６及び溝下面１７の両方に突起２２と平坦部２３を設けており、図５は溝上面１６のみに突起２２と平坦部２３を設けた例である。また、図５の突起２２は凸条部２０の上面に沿ってベルト長手方向に延びる細長い突起２２としている。

この突起２２を設けることによってブロックの溝部１５にセンターベルトを装着すると、突起２２がセンターベルトを構成しているエラストマー素材に食い込んだ状態になり、ブロックとセンターベルトとの間で強く動きを規制することができるようになり、ベルトの走行中にブロックがプーリからの力を受けた際にもブロックの揺動を抑制してブロックやセンターベルトにおける摩耗や発熱を防止することができるものである。そして、平坦部２３表面をテーパ面とすることで突起２２のブロック中央側の段差が大きくなり、センターベルトの溝部１５からの抜け出しをより効果的に防止することができる。

上記のような目的で突起２２を設けるに際して突起２２の高さは０．０５〜０．２５ｍｍの範囲であり、１つの突起の面積は０．０１〜２ｍｍ^２の範囲のサイズとすることが好ましく、設ける突起２２の個数は１つの凸条部につき１〜１０個の範囲とすることが好ましい。

突起２２の高さが０．０５ｍｍ未満であるとセンターベルトへの食い込み量が少なく、ブロックとセンターベルトとの間の動きを規制する効果が少なく、０．２５ｍｍよりも大きくなるとブロックとセンターベルトの動きを規制する効果は大きくなるが、上下ビームの撓み量が大きくなってブロックとプーリとの間の接触に問題が出て騒音や伝達効率の低下につながったりセンターベルトを傷つけてしまうといったりすることにもなるので好ましくない。

次に突起の面積が０．０１ｍｍ^２未満になると突起２２の強度が低くなって破損してしまうことがあり、２ｍｍ^２より大きくなるとセンターベルトを構成するエラストマー素材への食い込みが小さくなってしまうのでブロックとセンターベルトとの間の動きを規制する効果が少なくなるので好ましくない。

更に１つの凸条部につき設ける突起２２の個数は１〜１０個の範囲とする。１０個を超える個数とすると上下ビームの撓み量が大きくなってブロックとプーリとの間の接触に問題が出て騒音や伝達効率の低下につながるといったことにもなるので好ましくない。

平坦部２３のテーパ角度は０．５〜５．０°の範囲で設定することが好ましい。０．５°未満であるとセンターベルトの溝部１５から抜け出しを防止する効果がほとんど得られず、５．０°を超えるとブロックの切欠きが大きくなって強度が低下するので好ましくない。

また、本発明のようなベルトにおいては、センターベルト３はブロック２の溝部１５に挿入できなければならないが、両者の間の動きを防止すること必要であり、センターベルト１５の厚みと溝部１５の寸法精度が重要になってくる。

そこで本発明においては、平坦部２３の中でも各ビームの端部に位置する平坦部２３ａの表面をテーパ面ではなくベルトの幅方向と平行な面としている。そうすることによってこれらの平行な面を利用して溝部１５の幅を測定することができ、より正確に測定することができるので、寸法精度を高いものとすることが可能である。

本発明におけるブロック２ではインサート材を埋設していないものということであるが、インサート材というのは、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を埋設することを意味するものではない。

ブロック２の樹脂として用いることができるのは、具体的には硬度９０°ＪＩＳＡ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。しかし、これらの中でも硬質ポリウレタン樹脂、液晶樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂は耐衝撃性に劣るところがあり、割れが発生しやすいので本発明の補強桟２２による補強が好ましい。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の高負荷伝動ベルトの要部斜視図である。本発明の高負荷伝動ベルトの側面図である。本発明に用いられるブロック正面図である。凸条部を上から見たところの平面図である。本発明に用いられるブロックの別の例を示す正面図である。

符号の説明

１高負荷伝動ベルト
２ブロック
２ａ側面
２ｂ側面
２ｃ側面
２ｄ側面
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
１６溝上面
１７溝下面
１８凹条部
１９凹条部
２０凸条部
２１凸条部
２２突起
２３平坦部
２３ａ平坦部

Claims

エラストマー中に心線を埋設したセンターベルトと、上ビームと下ビームをピラーによって連結し、センターベルトを装着するための上下ビームとピラーによって囲まれた溝部を有するブロックとからなるとともに上下ビームの側面がプーリＶ溝と当接するＶ側面を形成した高負荷伝動ベルトにおいて、前記溝部内の溝上面および溝下面にはベルト幅方向の凸条部が形成されるとともに一方センターベルトにも所定ピッチでベルト幅方向の凹条部が形成され、その凸条部と凹条部が互いに嵌合しており、更にブロックの溝部内の溝上面もしくは溝下面の少なくとも片方の凸条部には１つ以上の突起と平坦部が交互に設けられており、少なくとも一部の平坦部表面はブロックの側面にいくにつれて溝部の幅が広がる方向のテーパ面としたことを特徴とする高負荷伝動ベルト。
平坦部の中で各ビームの両端に位置する平坦部表面をベルト幅方向に平行とした請求項１記載の高負荷伝動ベルト。