JPH04113051A - 高負荷伝動ベルト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は無段変速装置に適用して好適な高負荷伝動ベル
トに関するものである。

［従来技術］ 従来、無段変速装置に用いられるベルトとしては、抗張
体ｔ−プム状弾性体内に並列状に埋設したセンターベル
トの長手方向に沿って直角方向所定ピッチで織物あるい
はスダレ等の補強材を埋設した熱可塑性樹脂や熱硬化性
樹脂からなるブロック体を固定したものが一般に知られ
ている。

ところが、近年、無段変速装置として入力軸と出力軸に
夫々固定プーリ片と可動プーリ片を設けてプーリ幅をス
プリング力や遠心推力などで変化させ変速するような無
段変速装置では、プーリ溝底にベアリング構造などを有
する空転体を設け、プーリ幅を十分に広げることにより
ベルトを空転体上に落とし込み、ベルトが伝動しない状
態にし、再びプーリ幅を狭くすることによって伝動を再
開するようなベルトクラッチ機構をもつ無段変速装置が
開発され、使用されるに及び、前記樹脂からなるブロッ
ク体をもつベルトで上記ベルトクラッチ機構を使用する
と、ブロック体の弾性が少ないためにプーリの開閉に伴
ってクラッチがオン、オフされる毎にブロック体に大き
な幅方向の衝撃が加わり、激しいスリップ音や衝撃音が
発生し、加えてベルトやプーリの摩耗、損傷が生じるこ
とがあり、ベルトの短寿命化の原因や騒音の原因となっ
ていた。

そこで、上記の問題を解消するため、前記樹脂からなる
ブロック体に改良を加えることが検討され、フェノール
樹脂にエラストマーを添加することが特開昭６３−３４
３４２号、特開昭６３−２４１０６０号などにより提案
された。

即ち、特開昭６３−３４３４２号は上記ベルトのブロッ
ク体構成として、ブロック体の少なくともプーリと接触
する部分をフェノール樹脂１００重量部とゴム成分３〜
７０重量部からな名マトリックス１００重量部に対し６
ｇ／ｄ以上の引張強度を有し、かつ１２ｇ／ｄ以上の強
力を有する繊維質基材１０〜１２５重量部を含有させた
フェノール系樹脂成形材料で構成したものであり、また
特開昭６３−２４１０６０号は上記のフェノール系樹脂
成形材料に更に摩擦調節剤１〜７０重量部を配合せしめ
たものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来のブロック体として織物にバインダ
ーを塗布したものを渦巻状にしたものは、緯糸のボリュ
ーム分だけブロック体の長さ方向に配列させる経糸が少
なくなるために曲げ剛性が低下し、これを用いたベルト
は高負荷での伝達効率が低下した。一方、ブロックの長
さ方向にのみコードやロープを配列させたブロック体は
、曲げ剛性や耐側圧性が向上する反面、ブロック体の長
さ方向に割れあるいは裂けが生じやすい欠点があった。

更に、補強材を接合するバインダーとして、フェノール
系樹脂成形材料を用いた場合、これは衝撃強度、曲げ強
度にバランスした値を与えるとしても、配合物内ではそ
れぞれ樹脂とゴムが海島状に分離してしまい、その間の
接着力に強固なものが望めないところがあって、ベルト
寿命の面で問題を有していた。

本発明はかかる問題に対処し、その解決を図るものでブ
ロック体に高剛性を付与して、座屈や割れを阻止し、更
に補強材間の接着力を強固にして、耐久性を向上させた
高負荷伝動ベルトを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 即ち、上記目的に適合するための本発明の特徴は、心線
を弾性体内に埋設して両面に一層ピッチで歯部な有する
センターベルトと、該ベルトの歯部に嵌合して止着材に
よって固定した上下のブロック体とからなる高負荷伝動
ベルトにおいて、前記上下のブロック体としてベルト幅
方向に補強材を配列させてこれをバインダーとなるマト
リックス中に埋設し、前記ブロック体端面以外の外周面
に少なくとも１層の織布を被覆した構成とする。

そして、上記ブロック体のマトリックスが少なくとも未
架橋のエラストマーと合成樹脂の素材となるモノマーま
たはプレポリマーを原料とし、上記エラストマーを架橋
させると共に上記モノマーまたはプレポリマーを重合さ
せて形成させたもので、かつ上記モノマーまたはプレポ
リマーの重合により得られた合成樹脂がエラストマー１
００重量部に対し２５〜２４０重量部の範囲で混在され
た構成にある。

［作用］ 上記本発明によれば、ブロック体を構成する補強材はブ
ロック体の長さ方向（ベルト幅方向）に配列され、その
方向の耐側圧性と曲げ弾性率を高水準に確保し、またブ
ロック体の外周面を被覆している少なくとも１層の織物
はブロック体の長さ方向の割れを防止し、更には前記マ
トリックスにエラストマーと樹脂の混合物を使用してい
るのでブロック体は従来の樹脂単独に比し弾性を有し、
従ってベルトがプーリ等に接触した時の衝撃が緩げられ
る。またこのマトリックスは未架橋のエラストマーと合
成樹脂のモノマー又はプレポリマーを配合し、混練して
からエラストマーとモノマー又はプレポリマーをそれぞ
れ架橋、重合させたことにより、得られたマトリックス
はエラストマーと合成樹脂の高分子鎖がお互いに入り込
んでからみ合った収態を呈し、エラストマーと合成樹脂
が分離することなく、充分な強度のあるブロック体を得
る。

［実施例］ 以下、更に添付図面に従って本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明に係る高負荷伝動ベルトの一例を示し、
図において、同伝動ベルト１は上下両面に歯部２ａ、２
ｂを有するセンターベルト２の長手方向に沿って所定の
ピッチでブロック体３を該歯部２ａ、２ｂに嵌合して止
着材４により固定した構成となっている。

ここで、上記センターベルト２はＮＲ（天然ゴム）、５
ＢＲ（スチレン・ブタジェンゴム）、ＣＲ（クロロプレ
ンゴム）、ＮＢＲにトリルゴム）、ＨＮＢＲ（水素化ニ
トリルゴム）、ＩｒＲ（ブチルゴム）、クロロスルフォ
ン化ポリエチレンなどの単一材又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などのエラストマ
ーよりなり、通常、上面にポリアミド繊維や芳香族ポリ
アミド繊維からなる帆布やバイアス帆布、広角度帆布あ
るいは伸縮性帆布が１〜複数層、例えば１〜３層積層貼
着され、又、前記エラストマー内にはポリエステル、脂
肪族ポリアミド、芳香族ポリアミドあるいはガラス繊維
又はワイヤー撚線のような高強力低伸度の心線７がスパ
イラルに並列状に埋設されていると共に、更にその下部
には前記上部帆布と同材質もしくはウーリー加工した捲
縮ナイロン緯糸と通常のナイロン経糸で織成した伸縮性
帆布が配置されている。一方、このセンターベルト２に
対してその長手方向に沿って一層ピッチで配設されるブ
ロック体３はブロック体３とセンターベルト２とを貫通
するリベット等の止着材４で固定されている。

前記ブロック体３はその幅方向に補強材５をマトリック
ス６中に均一に埋設し、更にブロック体端面を除く外周
面に少なくとも１層の織物９を被覆している。上記補強
材５はモノフィラメント、マルチフィラメント、コード
、ロープ、スダレ等から選ばれた形態からなり、ブロッ
ク体の幅方向に沿って連続する剛直なもので、材質とし
てはアラミド繊維、カーボン繊維、ガラス繊維、ポリエ
ステル繊維、ポリアミド繊維等がある。そして、この補
強材５はブロック体の長さ方向（ベルトの幅方向）に配
置され、同時にその端部がブロック体端面に現れるよう
に配置することがブロック体端面の摩耗を阻止する上で
好ましい。

また、前記織物９はアラミド繊維、カーボン繊維単独か
、これらの繊維と綿、ポリエステル繊維、ポリアミド繊
維との混繊物であり、通常平織物、綾織物、朱子織物等
を使用することができる。かかる織物９はブロック体の
外周面を１〜３ブライ被覆される。

更に、前記マトリックス６はエラストマーと樹脂が分子
レベルでからみあった混合物であり、未架橋のエラスト
マーと合成樹脂のモノマー又はプレポリマーと重合開始
剤、架橋剤及び充填剤を均一に混ぜた後にエラストマー
を架橋、合成樹脂のモノマー、プレポリマーを重合して
得られるもので、マトリックス６と補強材５及び織物９
との接合を良好にし、補強材５をばらけに＜＜シている
。

マトリックス６のエラストマーとして用いられるのは前
記ベルトと同じ＜ＮＲ，ＩＲ，５ＢＲ１ＮＢＲ％ＢＲ％
ＣＲ，ＥＰＤＭ、ＣＳＭ％ＨＮＢＲ，ＡＣ５Ｍなどの単
独物またはそれらのブレンド物が挙げられ、一方、合成
樹脂のモノマー又はプレポリマーとして用いられるのは
、スチレン、メチルメタアクリレート、エチレングリコ
ールジメタアクリレート、トリエチレングリコールジメ
タアクリレート、ポリエチレングリコールジメタアクリ
レート、ネオペンチルグリコールジメタアクリレート、
ジプロピレングリコールジメタアクリレート、トリメチ
ロールプロパントリメタアクリレート、エリスリトール
テトラメタアクリレート、エステル系ウレタンプレポリ
マー、エーテル系ウレタンプレポリマー、エポキシ樹脂
、不飽和ポリエステル等単独物又はそれらのブレンド物
が挙げられる。

次に前述のブロック体３を構成する配合組成であるが、
マトリックス６中のエラストマーと樹脂についてはエラ
ストマー１００重量部に対して樹脂が２５〜２４０重量
部の割合で配合される。もし、２５重量部未満になると
ブロック体としては弾性がありすぎて剛性が少なくブロ
ックの座屈につながり実用的でない。また、２４０重量
部を越えると弾性力が少なくプーリからの衝撃を吸収す
ることができず損傷したり騒音を発生したりする。

勿論、上記マトリックス６には他にも充填材などが適宜
混入されるが、充填材としては一般のゴム用配合剤が用
いられる。

また、マトリックス６と補強材５との割合はマトリック
ス１００重量部に対して補強材が６０〜１２０重量部の
範囲であることが好ましく、６０重量部未満であるとブ
ロック体の剛性が低く、座屈して実用的でなく、１２０
重量部を越えると補強材５が充分に固められずに使用中
に補強材のフィラメント、モノフィラメント、コード、
ロープ、スダレ等がばらけてしまう不具合が生じること
があるので好ましくない。

以下、更に上記ブロック体３の製造について説明する。

まず、先述のＣＲ，ＮＲ，ＩＲ，ＳＢＲ，ＮＢＲ等のエ
ラストマーの未加硫物１００重ＩＩｋ部に対してスチレ
ンやエチレングリコールジメタアクリレート、トリメチ
ロールプロパントリメタアクリレート等のモノマーを２
５〜２４０重量部と重合開始剤を０．１〜１０重量部、
架橋剤を０．１〜１０重量部、充填剤を５〜８０重量部
配合し、混練した後にトルエン等の溶剤に分散させる。

ここで、重合開始剤と架橋剤は両方に共通に使用できる
パーオキサイド等を一種類だけ加えてもよい。

そして、溶剤に分散させた前記混合物を補強材５及び織
物９に含浸させ、乾燥させる操作を繰り返して、重量比
でマトリックスが１００に対し補強材が７０〜１２０の
割合になるようにする。

続いて、処理済みの補強材５を集束して、この集束物の
周囲に処理済みの織物９を巻き付け、これを金型に設置
し、加熱、加圧、重合そして架橋すると共に圧縮成形す
る。

なお、マトリックスには配合時に前記の配合に加えて合
成樹脂のポリマーを若干配合してもよいが、その配合量
は合成樹脂のモノマーとあわせた樹脂分がエラストマー
の１００重量部に対して２４０重量部を越えないように
する。２４０重量部を越えると弾性力が少なくなリブ−
りからの衝撃を吸収することができず、損傷したり騒音
を発生したりするためである。

更に、配合に際し、必要に応じて架橋のための促進剤等
の助剤を配合しても差し支えない。

次に前記本発明の具体的な実験例を挙げる。

［実験例］ エラストマーとしてＣＲ（ＤＣＲ３４：電気化学社製）
を１００重量部に対し加硫剤としてＭｇ０（協和化学工
業社製）を４重量部、充填材としてカーボンブラック（
ジースト１１６：東海電極社製）を５０重量部、モノマ
ーとしてトリメチロールプロパントリメタアクリレート
（ハイクロスＭ：精工化学社製）を５０重量部、重合開
始剤及び架橋剤としてパーオキサイド（パークミルＤ−
４０：日本油脂社製）を１０重量部配合しマトリックス
として使用する。配合物は混練した後、トルエンに分散
させてのり状とし、下記構成からなるコード及び織物に
含浸、乾燥の工程を繰り返し行ない、重量比でマトリッ
クス１００に対してコード及び織物が７０となるように
する、そしてコードを集束した後、１フライの織物を巻
き付け、これを金型に投入し１５３℃で３０分間圧縮成
形して細長いブロック体を得た。

コード：アラミド繊維フィラメント群を集束した１５０
０デニール原糸を２本引き揃えて２回／１０ｃｍで撚り
合わせたもの。

織　物：経糸、緯糸ともアラミド繊維糸からなる厚さ０
．　１５ｍｍの平織物状アラミド織布。

尚、織物のみを補強体とするブロック体は処理後の織物
な渦巻試にして金型に投入し、圧縮成形したものである
。

続いて、ブロック体を所定巾でＶ状に切断して下ブロツ
ク体のテストピース（上山５ｍｍ、高さ４゜５ｍｍ、角
度２６°、凹部の深さｌ＋ｎｍ、その上山３ｍｍ、その
角度２６６　）を作成し、曲げ弾性率等を測定した。そ
の結果を第１表に示す。

次いで、前記細長いブロック体を所定巾に切断して、上
下のブロック体を得、これを用いて第１図に示すような
ベルトを作成した。ベルトの寸法はいずれも外周長７５
０ｍｍ、高さｌＱｍｍ、中立線上でのベルト巾２５ｍｍ
、角度２６６、ブロック体のピッチ６ｍｍである。

このようにして得られたベルトを以下に示す耐久試験、
スリップ試験及び騒音試験により評価したところ、第１
表に示す結果を得た。なお、第５図、第６図にはそれぞ
れベルトの耐久曲線、伝達曲線の結果を示す。

・耐久試験 外径７Ｑｍｍの駆動プーリと外径１４０ｍｍの従動プー
リとの間にベルトを巻き付け、駆動プーリの回転数３．
２０Ｏｒｌ）ｍ、雰囲気温度９０℃で駆動トルクを変動
させて行ない、ブロック体が割れたり、座屈あるいは切
断するまでの時間を耐久時間として求めた。

・スリップ率試験 耐久試験と同様のプーリレイアウトで、駆動プーリの回
転数３，２００ｒｐｍ、軸荷重１３０ｋｇｆで伝達トル
クを変え、スリップ率を測定した。

・騒音試験 駆動プーリの外径が７０ｍｍφ、従動プーリの外径が１
４０ｍｍφ、軸荷重が１００ｋｇｆ、駆動トルクが３　
ｋｇ−ｍの無段変速装置にベルトを懸架して走行させ、
それぞれの回転数での騒音レベルを測定した。

以　　下　　余　　白 第　　１ 表 上記第１表かられかるようにブロック体の補強材として
コードと織物を併用したものは、ブロック体に割れ及び
座屈が発生しにくくベルトの耐久性に優れていることが
判る。

［実験例２］ ブロック体の補強材として前記実験例１と同様のコード
とカバー用織物を用いたが、マトリックスとして第２表
に示すものを用いてブロック体を作成し、ベルトの耐久
性を評価した。この結果を第２表に併記する。

なお、ベルト耐久試験では軸荷重を１３０ｋｇｆ駆動ト
ルクを３ｋｇ−ｍに設定した。

以　　下　　余　　白 第　　２ 表 この結果より、バインダーとして未架橋のエラストマー
と合成樹脂の素材となるモノマーを原料として用いたも
のは、ベルト耐久性において優れており、特にブロック
体の割れ及び座屈が起りにくい。

［効果］ 以上のように本発明における高負荷伝動ベルトでは、ブ
ロック体としてマトリックス中に補強材を分散させ、そ
の周囲を織物にて被覆しているために、高いブロック体
の曲げ弾性率を確保し、またブロック体の割れ及び座屈
を起りに＜＜シてベルトの耐久性を大きく改善すること
ができる。更には、バインダーとして未架橋のエラスト
マーと合成樹脂のモノマーまたはプレポリマーを混合し
、後で架橋、重合するため、それぞれが分子鎖レベルで
からみ合ったものとなり均一に混ざり合って所要の弾性
が得られると共に、ブロック体として使用するには十分
な強度を得ることが出来、より一層ベルトの耐久性を向
上させる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る高負荷伝動ベルトの要部斜視図、
第２図は第１図におけるＡ−Ａ断面図、第３図は第１図
の要部側面図、第４図は第１図のベルトに使用するブロ
ック体の斜視図、第５図は高負荷伝動ベルトの耐久曲線
であり駆動トルクと走行時間との関係を示す図、そして
第６図は高負荷伝動ベルトの伝達曲線でありスリップ率
と駆動トルクとの関係を示す。 高負荷伝動ベルト センターベルト ブロック体 止着材 補強材 マトリックス 織物 第１図 ７′３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、心線を弾性体内に埋設して両面に一定ピッチで歯部
   を有するセンターベルトと、該ベルトの歯部に嵌合して
   止着材によって固定した上下のブロック体とからなる高
   負荷伝動ベルトにおいて、前記上下のブロック体として
   ベルト幅方向に補強材を配列させてこれをバインダーと
   なるマトリックス中に埋設し、プーリ壁面に接する該ブ
   ロック体の端面を除いた外周面に少なくとも一層の織物
   を被覆したことを特徴とする高負荷伝動ベルト。 ２、上下のブロック体を構成するマトリックスが、少な
   くとも未架橋のエラストマーと合成樹脂の素材となるモ
   ノマーまたはプレポリマーを原料とし、上記エラストマ
   ーを架橋させると共に上記モノマーまたはプレポリマー
   を重合させて形成してなる請求項１記載の高負荷伝動ベ
   ルト。 ３、補強材がモノフィラメント、マルチフィラメント、
   コード、ロープ、またはスダレから選ばれた形態を有し
   ている請求項１または２記載の高負荷伝動ベルト。