特開 2015-152082 高負荷伝動用Ｖベルト

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-152082(P2015-152082A)

(43)【公開日】2015年8月24日

(54)【発明の名称】高負荷伝動用Ｖベルト

(51)【国際特許分類】

   F16G 5/16 20060101AFI20150728BHJP

【ＦＩ】

   F16G5/16 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-26124(P2014-26124)

(22)【出願日】2014年2月14日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２４年度、独立行政法人科学技術振興機構、研究成果展開事業 研究成果最適展開支援プログラム、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】503027931

【氏名又は名称】学校法人同志社

(71)【出願人】

【識別番号】000005061

【氏名又は名称】バンドー化学株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田中 達也

(72)【発明者】

【氏名】皆川 貴彬

(72)【発明者】

【氏名】市来 智仁

(57)【要約】

【課題】高負荷伝動用Ｖベルトの放熱性を高める。
【解決手段】高負荷伝動用ベルトＣは，エンドレスの張力帯１０に複数のブロック２０が係止されている。複数のブロック２０のそれぞれは、プーリ接触面であるベルト幅方向の両側面を構成する部分が、粉状の窒化ホウ素がマトリクス樹脂に分散して含まれていると共に、繊維補強材が１５質量％以上含まれた樹脂組成物で形成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベルト長さ方向に延びるように設けられたエンドレスの張力帯と、前記張力帯に沿って配設され、各々、前記張力帯に係止された複数のブロックと、を備え、前記複数のブロックのそれぞれのベルト幅方向の両側面がプーリ接触面を構成する高負荷伝動用ベルトであって、
前記複数のブロックのそれぞれは、プーリ接触面であるベルト幅方向の両側面を構成する部分が、粉状の窒化ホウ素がマトリクス樹脂に分散して含まれていると共に、繊維補強材が１５質量％以上含まれた樹脂組成物で形成されている高負荷伝動用Ｖベルト。

【請求項2】

請求項１に記載された高負荷伝動用ベルトにおいて、
前記マトリクス樹脂が熱可塑性樹脂である高負荷伝動用ベルト。

【請求項3】

請求項１又は２に記載された高負荷伝動用Ｖベルトにおいて、
前記繊維補強材が前記マトリクス樹脂に分散して含まれた短繊維である高負荷伝動用ベルト。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は高負荷伝動用Ｖベルトに関する。

【背景技術】

【0002】

自動車、農業機械、汎用機械等のベルト式無段変速装置に用いられる高負荷伝動用Ｖベルトとして、複数のブロックがベルト長さ方向に並ぶように配設されると共にそれぞれがエンドレスの張力帯に係止された構成を有するものが知られている（例えば特許文献１及び２）。そして、かかる高負荷伝動用Ｖベルトでは、ブロックのプーリ接触面であるベルト幅方向の両側面を構成する部分が樹脂組成物で形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】ＷＯ２０１０／０３２３８７号

【特許文献2】ＷＯ２０１０／０６１５６４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

高負荷伝動用Ｖベルトにおいて、ブロックのプーリ接触面であるベルト幅方向の両側面がプーリ上でスリップした際、ブロックとプーリとの摩擦による発熱により、その部分を形成する樹脂組成物が劣化するという問題がある。特に、樹脂組成物のマトリクス樹脂が熱可塑性樹脂の場合、ブロックのベルト幅方向の両側面を構成する部分が発熱により溶融すると、高負荷伝動用Ｖベルトのベルト走行に大きな支障を来すこととなる。

【0005】

本発明の課題は、高負荷伝動用Ｖベルトの放熱性を高めることである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、ベルト長さ方向に延びるように設けられたエンドレスの張力帯と、前記張力帯に沿って配設され、各々、前記張力帯に係止された複数のブロックと、を備え、前記複数のブロックのそれぞれのベルト幅方向の両側面がプーリ接触面を構成する高負荷伝動用ベルトであって、
前記複数のブロックのそれぞれは、プーリ接触面であるベルト幅方向の両側面を構成する部分が、粉状の窒化ホウ素がマトリクス樹脂に分散して含まれていると共に、繊維補強材が１５質量％以上含まれた樹脂組成物で形成されている。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、ブロックのプーリ接触面であるベルト幅方向の両側面を構成する部分が、粉状の窒化ホウ素がマトリクス樹脂に分散して含まれていると共に、繊維補強材が１５質量％以上含まれた樹脂組成物で形成されているので、繊維補強材による補強効果を得ながら、窒化ホウ素によってブロックの成形加工性の低下を抑制しつつ熱伝導性を高めることができ、従って、高負荷伝動用Ｖベルトの高い放熱性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態に係る高負荷伝動用Ｖベルトから切り出した一部分の斜視図である。

【図2】実施形態に係る高負荷伝動用Ｖベルトの一部分の側面図である。

【図3】図２におけるIII-III断面図である。

【図4】（ａ）は張力帯の側面図であり、（ｂ）は図４（ａ）におけるIVB-IVB断面図である。

【図5】（ａ）はブロックの正面図であり、（ｂ）はブロックの側面図である。

【図6】実施形態に係る高負荷伝動用Ｖベルトの変形例の図３に相当する図である。

【図7】（ａ）及び（ｂ）はベルト式無段変速装置のプーリレイアウトを示す図である。

【図8】ベルト走行試験機の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。

【0010】

（高負荷伝動用Ｖベルト）
図１〜３は本実施形態に係る高負荷伝動用ＶベルトＣを示す。この本実施形態に係る高負荷伝動用ＶベルトＣは、例えば自動車、農業機械、汎用機械等のベルト式無段変速装置等におけるベルト式無段変速装置に用いられるものである。

【0011】

本実施形態に係る高負荷伝動用ＶベルトＣは、一対のエンドレスの張力帯１０と複数のブロック２０とを備え、一対の張力帯１０がベルト長さ方向に並行に延びるように設けられると共に、複数のブロック２０がそれらの一対の張力帯１０に沿って一定ピッチで相互に間隔をおいて配設され、そして、一対の張力帯１０に各ブロック２０が係止された構成を有する。本実施形態に係る高負荷伝動用ＶベルトＣは、例えば、ベルト長さが４８０〜７５０ｍｍ、ベルトピッチ幅が２０〜３０ｍｍ、及びベルト最大厚さが９．０〜１７．０ｍｍ、並びにブロック２０の数が９６〜３７５個、ブロック２０の配設ピッチが２〜５ｍｍ、ブロック２０間の間隔が０．０１〜０．５ｍｍである。

【0012】

図４（ａ）及び（ｂ）は張力帯１０を示す。

【0013】

張力帯１０は、エンドレスの平帯状に形成されている。張力帯１０は、一方の側面が上側及び下側のそれぞれで傾斜面に面取り加工されていると共に、他方の側面が傾斜面に形成されている。張力帯１０は、上面にベルト幅方向に延びるように形成された断面略コの字溝からなる上側嵌合凹部１１がベルト長さ方向に一定ピッチで配設されていると共に、各上側嵌合凹部１１に対応するように、下面にベルト幅方向に延びるように形成された断面円弧溝からなる下側嵌合凹部１２がベルト長さ方向に一定ピッチで配設されている。張力帯１０は、例えば、長さが４８０〜７５０ｍｍ、幅が６〜１３ｍｍ、及び厚さが１．０〜５．０ｍｍ（好ましくは１．５〜３．０ｍｍ）である。特に上側嵌合凹部１１と下側嵌合凹部１２との底部間の最も薄い部分の厚さｔ_１は例えば０．６０６〜３．０ｍｍ（好ましくは０．６０６〜１．５ｍｍ）である。

【0014】

張力帯１０は、張力帯本体が保形ゴム層１３で構成されている。保形ゴム層１３には、ベルト厚さ方向の略中央に、ベルト幅方向にピッチを有する螺旋を形成するように配された心線１４が埋設されている。保形ゴム層１３には、外周側表面を被覆するように上側補強布１５が貼設されており、また、内周側表面を被覆するように下側補強布１６が貼設されている。なお、張力帯１０は、上側補強布１５及び下側補強布１６が設けられずに、保形ゴム層１３及び心線１４のみで構成されていてもよい。

【0015】

保形ゴム層１３は、原料ゴムに種々のゴム配合剤が配合されて混練された未架橋ゴム組成物を加熱及び加圧して架橋剤により架橋させたゴム組成物で形成されている。

【0016】

原料ゴムとしては、例えば、水素添加アクリロニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、エチレン・プロピレンコポリマー（ＥＰＲ）、エチレン・プロピレン・ジエンターポリマー（ＥＰＤＭ）、エチレン・オクテンコポリマー、エチレン・ブテンコポリマーなどのエチレン−α−オレフィンエラストマー等が挙げられる。原料ゴムは、ジメタクリル酸亜鉛やジアクリル酸亜鉛等の不飽和カルボン酸金属塩が添加されて強化された水素添加アクリロニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）であってもよい。原料ゴムは、単一種で構成されていてもよく、また、複数種がブレンドされて構成されていてもよい。配合剤としては、加硫促進剤、可塑剤、シリカやカーボンブラックなどの補強材、老化防止剤、共架橋剤、架橋剤、短繊維等が挙げられる。

【0017】

心線１４は、アラミド繊維、ＰＢＯ繊維、カーボン繊維等の高強度繊維の撚り糸或いは組紐に接着処理が施されたもので構成されている。心線１４は、例えば、８００〜１２００ｄｔｅｘのフィラメント束で構成され、外径が０．５〜１．４ｍｍである。

【0018】

心線１４の接着処理は、例えば、エポキシ溶液又はイソシアネート溶液の処理液に浸漬した後に加熱する第１処理、及びＲＦＬ水溶液に浸漬した後に加熱する第２処理で構成される。第２処理の後、ゴム糊に浸漬した後に乾燥させる第３処理を施してもよいが、この第３処理は施さないことが好ましい。

【0019】

上側及び下側補強布１５，１６のそれぞれは、アラミド繊維やナイロン繊維等の織布、編物、或いは不織布に、エポキシ溶液或いはイソシアネート溶液に浸漬した後に加熱する第１処理、ＲＦＬ水溶液に浸漬した後に加熱する第２処理、及び必要に応じてゴム糊に浸漬或いはゴム糊をコートした後に乾燥させる第３処理が施されたもので構成されている。上側及び下側補強布１５，１６のそれぞれは、厚さが例えば０．２〜０．４ｍｍである。

【0020】

図５（ａ）及び（ｂ）はブロック２０を示す。

【0021】

ブロック２０は、平面視で上底が下底よりも長い台形状の板状体であって、ベルト幅方向の両側面のそれぞれに開口したスリット状の嵌合部２１を有する「Ｈ」の文字を横にしたような形状に構成されている。ブロック２０は、側面視で嵌合部２１より上側部分が均一厚さに形成されている一方、嵌合部２１より下側部分が下方に向かうに従って厚さが薄くなるように形成されている。ブロック２０の両側面のそれぞれは、嵌合部２１よりも上側が上側プーリ接触面２２及び下側が下側プーリ接触面２３にそれぞれ構成されている。ブロック２０の両側面のなす角度、つまり、Ｖ角度は例えば２０〜２８°である。

【0022】

ブロック２０の各嵌合部２１は、中央側の奥部から側部の開口に向かって均一な間隔で水平に延びるように形成されている。各嵌合部２１は、上面にベルト幅方向に延びる断面略矩形状の突条からなる上側嵌合凸部２４が形成されていると共に、下面にベルト幅方向に延びる断面円弧状の突条からなる下側嵌合凸部２５が形成されている。各嵌合部２１は、奥部が上面から連続して奥側に傾斜した面とその面に連続して外側に傾斜して下面に続く面とによって構成されている。各嵌合部２１は、例えば、ベルト厚さ方向の隙間の隙間ｔ_２が０．６〜２．８ｍｍ（好ましくは０．６〜１．４ｍｍ）、及びベルト幅方向の奥行き、つまり、張力帯１０の挿入幅ｗが６〜１３ｍｍである。

【0023】

ブロック２０は、正面中央の両嵌合部２１の間に円錐台形状の係合凸部２６が突設されていると共に、対応する背面中央の両嵌合部２１の間に係合凹部２７が設けられている。

【0024】

ブロック２０は、マトリクス樹脂に粉状の窒化ホウ素を含む各種配合剤が配合された樹脂組成物で形成されている。従って、ブロック２０の両側面の上側プーリ接触面２２及び下側プーリ接触面２３を構成する部分は、粉状の窒化ホウ素が配合された樹脂組成物で形成されている。

【0025】

マトリクス樹脂は、熱可塑性樹脂であっても、熱硬化性樹脂であっても、どちらでもよい。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリエーテルサルホン樹脂（ＰＥＳ）、液晶ポリマー樹脂（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、熱可塑性ポリイミド樹脂（ＴＰＩ）、ポリエーテルイミド樹脂（ＰＥＩ）、ポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ）等が挙げられる。成形性を考慮すると、これらのうちポリアミド樹脂（ＰＡ）が好ましい。ポリアミド樹脂（ＰＡ）としては、脂肪族ポリアミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、半芳香族ポリアミド樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂のマトリクス樹脂には、上記のうち１種又は２種以上が用いられる。熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂（ＰＦ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、熱硬化性ポリイミド樹脂（ＰＩ）等が挙げられる。熱硬化性樹脂のマトリクス樹脂には、これらのうち１種又は２種以上が用いられる。

【0026】

被覆層２９を形成する樹脂組成物におけるマトリクス樹脂の含有量は、好ましくは２０質量％以上、より好ましくは３０質量％以上であり、また、好ましくは７０質量％以下、より好ましくは５０質量％以下である。

【0027】

ブロック２０を形成する樹脂組成物には、粉状の窒化ホウ素がマトリクス樹脂に分散して含まれている。粉状の窒化ホウ素における窒化ホウ素の含有量は、最も好ましくは１００質量％であるが、好ましくは８７質量％以上、より好ましくは９８質量％以上、更に好ましくは９９質量％以上である。粉状の窒化ホウ素には、窒化ホウ素以外に微量のＢ_２Ｏ_３やＦｅ等の金属が含まれていてもよい。

【0028】

粉状の窒化ホウ素の比表面積は、高い放熱性を得る観点から、好ましくは２ｍ^２／ｇ以上、より好ましくは６ｍ^２／ｇ以上であり、また、好ましくは３４ｍ^２／ｇ以下、より好ましくは１０ｍ^２／ｇ以下である。

【0029】

粉状の窒化ホウ素のメジアン径（Ｄ_５０）は、高い放熱性を得る観点から、好ましくは４．０μｍ以上、より好ましくは６．０μｍ以上であり、また、好ましくは１８．０μｍ以下、より好ましくは１１．０μｍ以下である。

【0030】

粉状の窒化ホウ素のタップ密度は、高い放熱性を得る観点から、好ましくは０．４ｇ／ｃｍ^３以上、より好ましくは０．５ｇ／ｃｍ^３以上であり、また、好ましくは０．８ｇ／ｃｍ^３以下、より好ましくは０．７ｇ／ｃｍ^３以下である。

【0031】

粉状の窒化ホウ素の結晶化度（ＧＩ値）は、高い放熱性を得る観点から、好ましくは０．９以上、より好ましくは１．０以上であり、また、好ましくは７．５以下、より好ましくは１．５以下である。

【0032】

市販の粉状の窒化ホウ素としては、例えば、電気化学工業社製の「デンカボロンナイトライド」が挙げられる。

【0033】

ブロック２０を形成する樹脂組成物における粉状の窒化ホウ素の含有量は、高い放熱性を得る観点から、好ましくは１質量％以上、より好ましくは５質量％以上であり、また、好ましくは６５質量％以下、より好ましくは３０質量％以下である。

【0034】

ブロック２０を形成する樹脂組成物には、繊維補強材が１５質量％以上含まれている。繊維補強材としては、例えば、マトリクス樹脂に分散して含まれた短繊維、マトリクス樹脂が含浸され規則正しく配向した織布等の長繊維等が挙げられる。これらのうち短繊維が好ましい。

【0035】

繊維補強材の短繊維としては、例えば、カーボン短繊維、ガラス短繊維、金属短繊維などの無機短繊維、アラミド短繊維、ＰＢＯ短繊維、芳香族ポリエステル短繊維等の有機短繊維が挙げられる。これらのうち補強性及び放熱性の観点からは無機短繊維が好ましく、カーボン短繊維がより好ましい。カーボン短繊維としては、ＰＡＮ系カーボン短繊維及びピッチ系カーボン短繊維が挙げられる。短繊維は、上記のうち１種又は２種以上が用いられる。

【0036】

ブロック２０を形成する樹脂組成物中における短繊維の繊維長は、好ましくは５０μｍ以上、より好ましくは１００μｍ以上である。短繊維の繊維径は、例えば７〜２０μｍである。

【0037】

ブロック２０を形成する樹脂組成物における短繊維の含有量は、１５質量％以上であるが、好ましくは２０質量％以上であり、また、好ましくは８０質量％以下、より好ましくは７０質量％以下である。ブロック２０を形成する樹脂組成物における短繊維の含有量は、ブロックの放熱性と曲げ強度とのバランスを考慮して、粉状の窒化ホウ素の含有量よりも多いことが好ましい。また、ブロック２０を形成する樹脂組成物における短繊維の含有量の粉状の窒化ホウ素の含有量に対する質量比は、好ましくは２以上、より好ましくは５以上である。

【0038】

ブロック２０を形成する樹脂組成物には、その他の配合剤として、例えば、グラファイト粉末等が含まれていてもよい。

【0039】

ブロック２０を形成する樹脂組成物について、ＪＩＳ Ｋ ７０７４に基づいて、３点曲げ試験により測定される曲げ強度は、ブロック２０の耐久性の観点から、好ましくは１５０ＭＰａ以上、より好ましくは２００ＭＰａ以上である。

【0040】

ブロック２０を形成する樹脂組成物について、ＪＩＳ Ｋ ７２１８−１９８６に基づいて、鈴木式摩擦摩耗試験機を用い、１００℃の温度雰囲気下、相手材をＳ４５Ｃ（メッキ済）、面圧力を５．８８ＭＰａ、及び摺動速度を５０ｍｍ／秒として実施される摩擦摩耗試験から算出される動摩擦係数は、高効率で動力を伝達する観点から、好ましくは０．１４以上、より好ましくは０．１７以上であり、また、プーリへの巻き掛けからスムーズに抜けて円滑に変速する観点から、好ましくは０．３２以下、より好ましくは０．２５以下である。また、試験片の質量減少の経時変化を示す摩耗曲線から、質量減量の大きい初期摩耗域の後、質量減量が安定する定常摩耗域における比摩耗量は、好ましくは３．６×１０^−６ｍｍ^３／Ｎ・ｍ以下、より好ましくは２．０×１０^−６ｍｍ^３／Ｎ・ｍ以下である。

【0041】

ブロック２０は、図６に示すように、骨格をなす補強材２８が中央に配され、その表面を被覆するように被覆層２９が設けられた構成を有していてもよい。

【0042】

補強材２８は、ブロック２０と同様に「Ｈ」の文字を横にしたような形状に構成され、ベルト幅方向に延びる上側及び下側ビーム２８ａ，２８ｂの中央部間がセンターピラー２８ｃで上下に連結されている。補強材２８は、例えばアルミニウム等の金属材料で形成される。

【0043】

被覆層２９は、上記と同様、マトリクス樹脂に粉状の窒化ホウ素を含む各種配合剤が配合された樹脂組成物で形成される。従って、この場合も、ブロック２０の両側面の上側プーリ接触面２２及び下側プーリ接触面２３を構成する部分は、粉状の窒化ホウ素が配合された樹脂組成物で形成されたものとなる。

【0044】

なお、この場合、補強材２８の全体が被覆層２９で被覆されている必要はなく、少なくともプーリ接触面の両側面（上側及び下側プーリ接触面２２，２３）を構成する部分及び張力帯１０との接触部分（上側及び下側嵌合凸部２４，２５）が被覆層２９で被覆されていればよく、その他の部分では補強材２８が露出していてもよい。

【0045】

本実施形態に係る高負荷伝動用ＶベルトＣは、張力帯１０が複数のブロック２０の嵌合部２１にそれらを連結するように嵌め入れられている。具体的には、張力帯１０が、面取り加工された一方の側面の方から、各ブロック２０の各嵌合部２１に挿入され、張力帯１０の上面の上側嵌合凹部１１にブロック２０の嵌合部２１の上面の上側嵌合凸部２４が嵌合すると共に、張力帯１０の下面の下側嵌合凹部１２にブロック２０の嵌合部２１の下面の下側嵌合凸部２５が嵌合し、且つ張力帯１０の一方の側面が嵌合部２１の奥部に当接するように、張力帯１０がブロック２０の嵌合部２１に嵌め入れられている。そして、これによってベルト長さ方向に並行に延びるように設けられた一対の張力帯１０に、複数のブロック２０が一定ピッチで相互に間隔をおいて配設され、そして、一対の張力帯１０に各ブロック２０が係止された構造が構成されていると共に、複数のブロック２０の各側面の上側プーリ接触面２２及び下側プーリ接触面２３並びに外側に露出した張力帯１０の他方の側面がプーリ接触面に構成されている。また、相互に隣接するブロック２０間においては、一方のブロック２０の係合凸部２６が他方のブロック２０の係合凹部２７に係合している。

【0046】

本実施形態に係る高負荷伝動用ＶベルトＣでは、ベルト幅方向において、心線埋設位置中心におけるベルト幅（ベルトピッチ幅）Ｗが例えば２０〜３０ｍｍである。

【0047】

また、本実施形態に係る高負荷伝動用ＶベルトＣでは、張力帯１０の上側及び下側嵌合凹部１１，１２間の厚さｔ_１よりもブロック２０の嵌合部２１の隙間ｔ_２が若干小さい。従って、張力帯１０は圧縮状態でブロック２０の嵌合部２１に嵌め入れられている。ここで、その締め代ｔ_１−ｔ_２は例えば０．００６〜０．１５０ｍｍであり、ブロック２０の嵌合部２１の隙間の隙間ｔ_２に対する締め代ｔ_１−ｔ_２の割合である締め代率をα＝｛（ｔ_１−ｔ_２）／ｔ_２｝×１００で表すとするとα＝１〜５％であることが好ましい。

【0048】

さらに、本実施形態に係る高負荷伝動用ＶベルトＣでは、張力帯１０はブロック２０からはみ出して突出した状態に設けられており、これによって高負荷伝動用ＶベルトＣがプーリに進入する際の衝撃を張力帯１０により緩和することができる。ここで、その突出量の出代Δｄは例えば０．０２〜０．２５ｍｍであり、一方、既述の通り心線埋設位置中心における張力帯１０の挿入幅ｗが例えば６〜１３ｍｍであり、心線埋設位置中心におけるブロック２０の張力帯噛合位置での張力帯１０の挿入幅ｗに対する出代Δｄの割合である出代率をβ＝（Δｄ／ｗ）×１００で表すとするとβ＝０．３〜１．５％であることが好ましい。なお、この出代Δｄは、高負荷伝動用ＶベルトＣの側面をコントレーサ（輪郭形状測定器）で走査すれば容易に測定することができる。

【0049】

以上の構成の本実施形態に係る高負荷伝動用Ｖベルトによれば、ブロック２０のプーリ接触面であるベルト幅方向の両側面（上側及び下側プーリ接触面２２，２３）を構成する部分が、粉状の窒化ホウ素がマトリクス樹脂に分散して含まれていると共に、繊維補強材が１５質量％以上含まれた樹脂組成物で形成されているので、繊維補強材による補強効果を得ながら、窒化ホウ素によってブロック２０の成形加工性の低下を抑制しつつ熱伝導性を高めることができ、従って、高負荷伝動用ＶベルトＣの高い放熱性を得ることができる。

【0050】

図７（ａ）及び（ｂ）は本実施形態に係る高負荷伝動用ＶベルトＣを用いたベルト式無段変速装置３０を示す。

【0051】

このベルト式無段変速装置３０は、駆動軸３１とそれに平行に配置された従動軸３３とを備え、駆動軸３１上に駆動プーリ３２が、また、従動軸３３上に駆動プーリ３２と略同径の従動プーリ３４が、それぞれ設けられている。駆動プーリ３２は、駆動軸３１上に回転一体に且つ摺動不能に固定された固定シーブとそれに対向するように回転一体に且つ摺動可能に支持された可動シーブとを備えている。同様に、従動プーリ３４は、従動軸３３上に回転一体に且つ摺動不能に固定された固定シーブとそれに対向するように回転一体に且つ摺動可能に支持された可動シーブとを備えている。駆動プーリ３２及び従動プーリ３４のそれぞれは、固定シーブと可動シーブとの間にＶ溝が構成され、これらの駆動プーリ３２及び従動プーリ３４のＶ溝間に高負荷伝動用ＶベルトＣが巻き掛けられている。駆動プーリ３２及び従動プーリ３４のそれぞれは、プーリピッチ径が４０〜１５０ｍｍの範囲で可変に構成されている。

【0052】

そして、このベルト式無段変速装置３０では、ベルト伝動に要する動力が駆動軸３１側で供給されて従動軸３３側で消費され、また、駆動プーリ３２のベルト巻き掛け径及び従動プーリ３４の巻き掛け径が変化することにより高負荷伝動用ＶベルトＣの走行速度が変化するように構成されている。具体的には、駆動プーリ３２の可動シーブを固定シーブに接近させ、且つ従動プーリ３４の可動シーブを固定シーブから遠ざけると、図７（ａ）に示すように、駆動プーリ３２のベルト巻き掛け径の方が従動プーリ３４のベルト巻き掛け径よりも大きくなり、その結果、高負荷伝動用ＶベルトＣは高速で走行することとなる。逆に、駆動プーリ３２の可動シーブを固定シーブから遠ざけ、且つ従動プーリ３４の可動シーブを固定シーブに接近させると、図７（ｂ）に示すように、駆動プーリ３２のベルト巻き掛け径の方が従動プーリ３４のベルト巻き掛け径よりも小さくなり、その結果、高負荷伝動用ＶベルトＣは低速で走行することとなる。

【0053】

（高負荷伝動用ＶベルトＣの製造方法）
本実施形態に係る高負荷伝動用ＶベルトＣの製造方法について説明する。

【0054】

＜張力帯成形工程＞
バンバリーミキサー等のゴム練り加工機に原料ゴム素練りした後、これにゴム配合剤を投入して混練りする。そして、練り上がった未架橋ゴム組成物をカレンダロールによりシート状に加工する。また、撚り糸又は組紐に接着処理を施したものを心線１４とする。さらに、織布、編物、或いは不織布に接着処理を施したものを上側及び下側補強布１５，１６とする。

【0055】

張力帯１０の下側嵌合凹部１２形状の金型軸方向に延びる突条が周方向に等ピッチで設けられた円筒金型を筒状に形成した下側補強布１６で被覆し、その上にシート状に加工した未架橋ゴム組成物を所定層設ける。このとき、シート状の未架橋ゴム組成物の列理方向をベルト長さ方向に対応させてもよく、また、反列理方向をベルト長さ方向に対応させてもよいが、前者とすることが好ましい。

【0056】

次いで、加熱加圧装置の中に円筒金型を入れ、未架橋ゴム組成物の架橋が半分程度進行するように、装置内を所定の温度及び圧力に設定して所定時間その状態を保持する。このとき、未架橋ゴム組成物の架橋が半分程度進行して保形ゴム層１３の下側半分の形状が成形されると共に、未架橋ゴム組成物が流動して円筒金型に設けられた突条が下側補強布１６を押圧し、下側嵌合凹部１２が形成される。

【0057】

続いて、加熱加圧装置の中から円筒金型を取り出し、半架橋したゴム組成物の上から心線１４を等ピッチで螺旋状に巻き付け、その上に再びシート状に加工した未架橋ゴム組成物を所定層設け、その上から筒状に形成した上側補強布１５を被せる。このとき、未架橋ゴム組成物は、列理方向をベルト長さ方向に対応させてもよく、また、反列理方向をベルト長さ方向に対応させてもよい。

【0058】

次いで、内周面に上側嵌合凹部１１形状の軸方向に延びる突条が周方向に等ピッチで設けられた筒状のスリーブを最外層に被せる。

【0059】

そして、加熱加圧装置の中に材料をセットした円筒金型を入れ、装置内を所定の温度及び圧力に設定して所定時間その状態を保持する。このとき、未架橋ゴム組成物が流動してスリーブに設けられた突条が上側補強布１５を押圧し、上側嵌合凹部１１が形成され、また、半架橋及び未架橋ゴム組成物の架橋が進行して保形ゴム層１３が形成される。また、心線１４表面の接着剤と保形ゴム層１３とが相互拡散することにより、心線１４が保形ゴム層１３に一体に接着すると共に、上側及び下側補強布１５，１６に付着した接着剤と保形ゴム層１３とが相互拡散することにより、上側及び下側補強布１５，１６がそれぞれ保形ゴム層１３に一体に接着する。以上のようにして、円筒金型表面に円筒状のスラブが成形される。

【0060】

最後に、加熱加圧装置から円筒金型を取り出し、その周面上に形成された円筒状のスラブを脱型し、これを所定幅の帯状に輪切りし、それに面取り加工等を施すことにより張力帯１０を成形する。

【0061】

＜ブロック成形工程＞
オープンロールや密閉式の一軸又は二軸混練機等の樹脂混練機にマトリクス樹脂、粉状の窒化ホウ素、及び繊維補強材を含む各種配合剤を投入して混練する。そして、得られた混練物の樹脂組成物をペレット状に粉砕する。

【0062】

ペレット状の樹脂組成物をブロック成型機に投入してブロック２０を成形する。

【0063】

具体的には、ブロック成形型に形成されたキャビティ内に、溶融した樹脂組成物を流入させて冷却後に型開きし、成形品であるブロック２０を取り出す。このとき、マトリクス樹脂が熱可塑性樹脂の場合には、生産性の観点から、射出成形によりブロック２０を成形することが好ましい。マトリクス樹脂が熱硬化性樹脂の場合には、トランスファー成形によりブロック２０を成形することが好ましい。なお、マトリクス樹脂が熱硬化性樹脂の場合には、成形したブロック２０に強度を高めるための熱処理を施すことが好ましい。

【0064】

また、補強材２８を有するブロック２０を成形する場合には、ブロック成形型に形成されたキャビティ内に補強材２８を予めセットして型締めした後、そこに溶融した樹脂組成物を流入させて冷却後に型開きし、補強材２８が樹脂組成物の被覆層２９内にインサートされた成形品であるブロック２０を取り出す。

【0065】

＜組立工程＞
一方の張力帯１０の上側及び下側嵌合凹部１１，１２にブロック２０の上側及び下側嵌合凸部２４，２５を対応させ、上側及び下側嵌合凹部１１，１２に上側及び下側嵌合凸部２４，２５がそれぞれ嵌め入れられるように、ブロック２０の一方の嵌合部２１に張力帯１０を挿入し、ブロック２０を張力帯１０に係止させる。この操作を、相互に隣接するブロック２０間において係合凸部２６を係合凹部に係合させつつ、張力帯１０の全周について行う。同様に、他方の張力帯１０をブロック２０の他方の嵌合部２１に挿入し、それによって高負荷伝動用ＶベルトＣを得ることができる。

【実施例】

【0066】

（樹脂組成物）
以下の実施例１〜５並びに比較例１及び２の樹脂組成物を調製した。それぞれの構成については表１にも示す。

【0067】

＜実施例１＞
密閉式の二軸混練機等の樹脂混練機に、マトリクス樹脂として半芳香族ポリアミド樹脂ＰＡ９Ｔ（クラレ社製 商品名：ジェネスター Ｎ１０００Ａ）、粉状の窒化ホウ素（電気化学社製 商品名：デンカボロンナイトライド グレードＧＰ、純度：９９％、比表面積：８ｍ^２／ｇ、Ｄ_５０：８．０μｍ、タップ密度：０．５ｇ／ｃｍ^３、結晶化度（Ｇ.Ｉ.値）：１．０）、及び短繊維としてＰＡＮ系のカーボン短繊維（三菱レイヨン社製 商品名：ＴＲ０６ＮＥ、繊維長：６ｍｍ、繊維径：７μｍ）を、それぞれ４０質量％、１０質量％、及び５０質量％の含有量となるように投入して混練した。そして、得られた混練物の樹脂組成物をペレット状に粉砕し、これを実施例１とした。

【0068】

＜実施例２＞
短繊維としてガラス短繊維（セントラルグラスファイバー社製 商品名：ＥＣＳ０３−６１５、繊維長：３ｍｍ、繊維径：９μｍ）を用い、半芳香族ポリアミド樹脂ＰＡ９Ｔ、粉状の窒化ホウ素、及びガラス短繊維の含有量を、それぞれ２０質量％、１０質量％、及び７０質量％としたことを除いて実施例１と同様にペレット状の樹脂組成物を作製し、これを実施例２とした。

【0069】

＜実施例３＞
半芳香族ポリアミド樹脂ＰＡ９Ｔ、粉状の窒化ホウ素、及びカーボン短繊維の含有量を、それぞれ７０質量％、１０質量％、及び２０質量％としたことを除いて実施例１と同様にペレット状の樹脂組成物を作製し、これを実施例３とした。

【0070】

＜実施例４＞
マトリクス樹脂としてポリフェニレンサルファイド樹脂（東ソー社製 商品名:ＳＵＳＴＥＥＬ Ｂ−３８５）を用いたことを除いて実施例１と同様にペレット状の樹脂組成物を作製し、これを実施例４とした。

【0071】

＜実施例５＞
短繊維としてアラミド短繊維（帝人社製 商品名：テクノーラ（ＣＨＦ１０５０）、繊維長：３ｍｍ、繊維径：１２μｍ）を用い、半芳香族ポリアミド樹脂ＰＡ９Ｔ、粉状の窒化ホウ素、及びアラミド短繊維の含有量を、それぞれ５０質量％、１０質量％、及び３５質量％としたことを除いて実施例１と同様にペレット状の樹脂組成物を作製し、これを実施例５とした。

【0072】

＜比較例１＞
粉状の窒化ホウ素を配合せず、半芳香族ポリアミド樹脂ＰＡ９Ｔ及びカーボン短繊維の含有量を、それぞれ３０質量％及び７０質量％としたことを除いて実施例１と同様にペレット状の樹脂組成物を作製し、これを比較例１とした。

【0073】

＜比較例２＞
半芳香族ポリアミド樹脂ＰＡ９Ｔ、粉状の窒化ホウ素、及びカーボン短繊維の含有量を、それぞれ８０質量％、１０質量％、及び１０質量％としたことを除いて実施例１と同様にペレット状の樹脂組成物を作製し、これを比較例２とした。

【0074】

【表1】

【0075】

（試験評価方法）
＜曲げ強度＞
実施例１〜５並びに比較例１及び２のそれぞれの樹脂組成物について、ＪＩＳ Ｋ ７０７４に基づいて、３点曲げ試験により曲げ強度を測定した。

【0076】

＜動摩擦係数・被摩耗量＞
実施例１〜５並びに比較例１及び２のそれぞれの樹脂組成物について、ＪＩＳ Ｋ ７２１８−１９８６に基づいて、鈴木式摩擦摩耗試験機を用い、１００℃の温度雰囲気下、相手材をＳ４５Ｃ（メッキ済）、面圧力を５．８８ＭＰａ、及び摺動速度は５０ｍｍ／秒として摩擦摩耗試験を実施し、そして、そのときの動摩擦係数を算出した。

【0077】

また、試験片の質量減少を１時間ごとに測定して摩耗曲線を得て、その摩耗曲線から、傾きが大きい初期摩耗域の後の傾きが安定する定常摩耗域における比摩耗量を算出した。

【0078】

＜ベルト走行耐久性＞
図８はベルト走行試験機８０を示す。
このベルト走行試験機８０は、プーリ径が５０．０ｍｍの駆動プーリ８１及びプーリ径が１２３．０ｍｍの従動プーリ８２を備え、それらがチャンバー８３内に配置されている。

【0079】

実施例１〜５並びに比較例１及び２のそれぞれの樹脂組成物で射出成形した補強材を有さないブロックを用いた高負荷伝動用ＶベルトＣを作製し、それを駆動プーリ８１及び従動プーリ８２に巻き掛けると共に、従動プーリ８２に側方に１９６１Ｎのデッドウエイトを負荷してベルト張力を付与し、チャンバー８３内を９０℃の温度雰囲気として、駆動プーリ８１を駆動トルク４０．０Ｎ・ｍ及び回転数５５００ｒｐｍで回転駆動させることによりベルト走行させた。そして、ベルト走行時間が１６０時間以上であったものをＡ評価、ベルト走行時間が１６０時間に満たなかったものをＢ評価とした。

【0080】

＜スリップによる溶融の有無＞
実施例１〜５並びに比較例１及び２のそれぞれの樹脂組成物で射出成形した補強材を有さないブロックを用いた高負荷伝動用ＶベルトＣを、図８に示すベルト走行試験機８０の駆動プーリ８１及び従動プーリ８２に巻き掛けると共に、従動プーリ８２に側方に１９６１Ｎのデッドウエイトを負荷してベルト張力を付与し、駆動プーリ８１の駆動トルク及び回転数を徐々に高めていくことなく急激に所定値まで上昇させ、高負荷伝動用ＶベルトＣを駆動プーリ８１上でスライディングスリップさせる操作を１分間隔で６回繰り返した。そして、スライディングスリップ後の高負荷伝動用ＶベルトＣのブロックの上側及び下側プーリ接触面の溶融の有無を目視で観察した。

【0081】

（試験評価結果）
試験結果を表１に示す。

【0082】

曲げ強度は、実施例１が３２０ＭＰａ、実施例２が３００ＭＰａ、実施例３が１９０ＭＰａ、実施例４が３１０ＭＰａ、実施例５が２００ＭＰａ、比較例１が２８０ＭＰａ、及び比較例２が１２０ＭＰａであった。

【0083】

動摩擦係数は、実施例１が０．１８、実施例２が０．２２、実施例３が０．１６、実施例４が０．１８、実施例５が０．２５、比較例１が０．３８、及び比較例２が０．２４であった。

【0084】

被摩耗量は、実施例１が１．５×１０^−６ｍｍ^３／Ｎ・ｍ、実施例２が１．２×１０^−６ｍｍ^３／Ｎ・ｍ、実施例３が１．８×１０^−６ｍｍ^３／Ｎ・ｍ、実施例４が１．２×１０^−６ｍｍ^３／Ｎ・ｍ、実施例５が２．１×１０^−６ｍｍ^３／Ｎ・ｍ、比較例１が１１．７×１０^−６ｍｍ^３／Ｎ・ｍ、及び比較例２が３．１×１０^−６ｍｍ^３／Ｎ・ｍであった。

【0085】

ベルト走行耐久性は、実施例１〜５及び比較例１の樹脂組成物でブロックが形成された高負荷伝動用ＶベルトもＡ評価であり、比較例２の樹脂組成物でブロックが形成された高負荷伝動用ＶベルトもＢ評価であった。これより、粉状の窒化ホウ素が分散して含まれた実施例１〜５の樹脂組成物でブロックが形成された高負荷伝動用Ｖベルトにおいて、ベルト走行耐久性には支障がないことが分かる。

【0086】

スリップによる溶融は、実施例１〜５及び比較例２では認められなかったが、比較例１では認められた。これより、粉状の窒化ホウ素が分散して含まれた実施例１〜５の樹脂組成物で形成したブロックは高い放熱性を有することが推測される。

【産業上の利用可能性】

【0087】

本発明は高負荷伝動用Ｖベルトについて有用である。

【符号の説明】

【0088】

Ｃ 高負荷伝動用Ｖベルト
１０ 張力帯
１１ 上側嵌合凹部
１２ 下側嵌合凹部
１３ 保形ゴム層
１４ 心線
１５ 上側補強布
１６ 下側補強布
２０ ブロック
２１ 嵌合部
２２ 上側プーリ接触面
２３ 下側プーリ接触面
２４ 上側嵌合凸部
２５ 下側嵌合凸部
２６ 係合凸部
２７ 係合凹部
２８ 補強材
２８ａ 上側ビーム
２８ｂ 下側ビーム
２８ｃ センターピラー
２９ 被覆層
３０ ベルト式無段変速装置
３１ 駆動軸
３２ 駆動プーリ
３３ 従動軸
３４ 従動プーリ
８０ ベルト走行試験機
８１ 駆動プーリ
８２ 従動プーリ
８３ チャンバー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】