特開 2022-165242 高負荷伝動用変速ベルト

(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】P2022165242

(43)【公開日】2022-10-31

(54)【発明の名称】高負荷伝動用変速ベルト

(51)【国際特許分類】

   F16G 5/00 20060101AFI20221024BHJP

   F16G 5/20 20060101ALI20221024BHJP

   F16G 5/06 20060101ALI20221024BHJP

   D02G 3/44 20060101ALI20221024BHJP

   D02G 3/04 20060101ALI20221024BHJP

   D06M 15/693 20060101ALI20221024BHJP

   D06M 101/34 20060101ALN20221024BHJP

【ＦＩ】

F16G5/00 F

F16G5/20 B

F16G5/06 C

F16G5/06 D

F16G5/06 A

D02G3/44

D02G3/04

D06M15/693

D06M101:34

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021070516

(22)【出願日】2021-04-19

(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】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】柳 京太郎

(72)【発明者】

【氏名】中平 義人

【テーマコード（参考）】

4L033

4L036

【Ｆターム（参考）】

4L033AA02

4L033AA08

4L033AB05

4L033AC05

4L033CA68

4L036MA04

4L036MA05

4L036MA06

4L036MA39

4L036PA21

(57)【要約】

【課題】高負荷伝動用変速ベルトにおいて、伝動能力及び耐久性を維持しながら変速プーリから抜ける際にコグ層及びコグ先の噛みをなくし、異音を低減する。
【解決手段】高負荷伝動用変速ベルト１は、ベルト長手方向に延びるコード層３と、このコード層３を覆う接着ゴム層５と、この接着ゴム層５の上部の伸長ゴム層７と、この伸長ゴム層７の上部の背面帆布層９と、接着ゴム層５の下部の圧縮ゴム層１１とを備え、圧縮ゴム層１１の厚みが５ｍｍ以上９ｍｍ以下であり、圧縮ゴム層１１のすぐ下に底帆布１５が設けられているか、又は、圧縮ゴム層１１の下に表面が底帆布１５で覆われた高さが０ｍｍよりも高く４．５ｍｍ以下のコグ層１３が設けられており、コグ層１３の高さが圧縮ゴム層１１の厚みの０％以上５４．２％以下である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベルト長手方向に延びるコード層と、該コード層を覆う接着ゴム層と、該接着ゴム層の上部の伸長ゴム層と、該伸長ゴム層の上部の背面帆布層と、上記接着ゴム層の下部の圧縮ゴム層とを備えたローエッジの高負荷伝動用変速ベルトであって、
上記圧縮ゴム層の厚みが５ｍｍ以上９ｍｍ以下であり、
上記圧縮ゴム層のすぐ下に底帆布が設けられているか、又は、上記圧縮ゴム層の下に表面が底帆布で覆われた高さが０ｍｍよりも高く４．５ｍｍ以下のコグ層が設けられており、該コグ層の高さが上記圧縮ゴム層の厚みの０％以上５４．２％以下である
ことを特徴とする高負荷伝動用変速ベルト。

【請求項2】

請求項１に記載の高負荷伝動用変速ベルトであって、
上記コグ層の高さがコグピッチの０％よりも大きく３０％以下である
ことを特徴とする高負荷伝動用変速ベルト。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の高負荷伝動用変速ベルトであって、
１８ＰＳ以上の力を伝達可能に構成されている
ことを特徴とする高負荷伝動用変速ベルト。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１つに記載の高負荷伝動用変速ベルトであって、
少なくとも上記圧縮ゴム層及び上記コグ層は、短繊維を含み、
上記短繊維の平均繊維径が２０μｍ以下であり、繊維長が１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下で幅方向に配向されたゴム構成である
ことを特徴とする高負荷伝動用変速ベルト。

【請求項5】

請求項４に記載の高負荷伝動用変速ベルトであって、
上記短繊維はアラミド繊維を含む
ことを特徴とする高負荷伝動用変速ベルト。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか１つに記載の高負荷伝動用変速ベルトであって、
伸長ゴム層、圧縮ゴム層及びコグ層の常温ゴム硬度が、ＪＩＳ Ｋ ６２５３－３ タイプＡデュロメータでＡ８２以上Ａ９６以下である
ことを特徴とする高負荷伝動用変速ベルト。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか１つに記載の高負荷伝動用変速ベルトであって、
上記圧縮ゴム層の引張弾性試験での列理方向の弾性率が、常温で２０ＭＰａ以上かつ２６０ＭＰａ以下である
ことを特徴とする高負荷伝動用変速ベルト。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか１つに記載の高負荷伝動用変速ベルトであって、
上記コード層は、ポリエステル繊維又はアラミド繊維とカーボン繊維とで構成されている
ことを特徴とする高負荷伝動用変速ベルト。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか１つに記載の高負荷伝動用変速ベルトであって、
上記底帆布は、ナイロンウーリー帆布又は織り角度９０±７°又は１２０°の綿又は化繊混紡の帆布であり、表面に耐熱ゴムを塗布した帆布で構成されている
ことを特徴とする高負荷伝動用変速ベルト。

【請求項10】

請求項１から９のいずれか１つに記載の高負荷伝動用変速ベルトであって、
上記圧縮ゴム層の一部がスダレ帆布で構成されている
ことを特徴とする高負荷伝動用変速ベルト。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば大型の農業機械に使用される、ローエッジの高負荷伝動用変速ベルトに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、海外の大型農業機械変速機構に用いられる高負荷伝動用変速ベルトは、帆布で外周が包まれたラップドベルト仕様と側面に帆布のないコグ付きのローエッジコグド仕様とが採用されている。コグのないプレーンタイプのローエッジベルトは、底部クラックが早期に発生することから採用されていなかった。一方で、コグ付きにすると、屈曲性がよくなるというメリットもある。

【0003】

そこで、少なくともベルト下面に等間隔又は不等間隔の溝を有するコグタイプＶベルトが知られている（例えば、特許文献１参照）。このコグタイプＶベルトでは、騒音発生問題に対し、ベルト引き抜き時の滑りをよくするためにコグ部の帆布層を厚くするようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】実公昭５７－５７２４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１のコグタイプＶベルトのようにコグ部の帆布層を厚くすることは、自動車用ベルトなどの比較的コグ形状の小さい軽負荷の用途では有効ではあるが、高負荷伝動用変速ベルトでは、ベルト自体が大きい上に、コグ深さ、コグピッチが大きく、接触面積が広いため、帆布積層を大量にしなければ効果が得られず、特許文献１のように２～５枚帆布を積層したのみだけでは、コグ層の接触による異音の発生を抑えることができない。

【0006】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、伝動能力及び耐久性を維持しながら変速プーリから抜ける際にコグ層及びコグ先の噛みをなくし、異音を低減することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を達成するために、この発明では、伝動能力及び耐久性を考慮しながら、高負荷伝動用変速ベルトのコグ層の高さを従来よりも低くした。

【0008】

具体的には、第１の発明では、ベルト長手方向に延びるコード層と、該コード層を覆う接着ゴム層と、該接着ゴム層の上部の伸長ゴム層と、該伸長ゴム層の上部の背面帆布層と、上記接着ゴム層の下部の圧縮ゴム層とを備えた高負荷伝動用変速ベルトであって、
上記圧縮ゴム層の厚みが５ｍｍ以上９ｍｍ以下であり、
上記圧縮ゴム層のすぐ下に底帆布が設けられているか、又は、上記圧縮ゴム層の下に表面が底帆布で覆われた高さが０ｍｍよりも高く４．５ｍｍ以下のコグ層が設けられており、該コグ層の高さが上記圧縮ゴム層の厚みの０％以上５４．２％以下である。

【0009】

この場合、例えば、断面Ｖ字状のプーリ溝の角度が２６°でプーリ径が３００ｍｍ以上の大径のプーリであると、高負荷伝動用変速ベルトの長手方向から見た圧縮層のＶ字状側面の角度が２６°よりも大きくなってプーリ内面に接触するが、ベルト長手方向のコグ間に隙間があって圧縮力がかかっても角度が変わらないコグ層は２６°のままでプーリ内面に接触しないため、コグ層の効果がなくなり、高いコグ層を設ける必要がないことがわかる。変速時のコグ層の噛みによる異音やばたつきの現象は、コグ層の高さが低くなると改善されるが、高負荷の場合には、伝動性能の面から圧縮ゴム層及びコグ層は、ある程度の高さが必要となる。コグ層の高さを圧縮ゴム層の厚みの５４．２％以下とすることで、伝動能力を確保しながら、異音やばたつきの現象が抑えられる。コグ層が０ｍｍの場合は、プレーンタイプのもので製造が容易となるメリットもある。

【0010】

第２の発明では、第１の発明において、
上記コグ層の高さがコグピッチの０％よりも大きく３０％以下である。

【0011】

上記の構成によると、コグ層の高さを適切な長さにされたコグピッチの３０％以下とすることで、伝動に寄与しないコグ層の高さを抑えて変速時のプーリに対する引っかかりを低減することができる。なお、コグピッチは広くなりすぎると、コグ層の有効性が低下する。

【0012】

第３の発明では、第１又は第２の発明において、
１８ＰＳ以上の力を伝達可能に構成されている。

【0013】

１８ＰＳ、言い換えれば１３．２４ｋＷ以上の力を伝達する高負荷伝動用変速ベルトは、自動車用ベルトなどに比べてベルト自体が大きく、コグ深さ、コグピッチが大きく、接触面積が広い上に、コグ層の接触による異音が発生しやすいが、本発明では、伝動に寄与しないコグ層の高さを低くして変速時のプーリに対する引っかかりを低減することができる。

【0014】

第４の発明では、第１から第３のいずれか１つの発明において、
少なくとも上記圧縮ゴム層及び上記コグ層は、短繊維を含み、
上記短繊維の平均繊維径が９μｍ以上かつ２０μｍ以下であり、繊維長が１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下で幅方向に配向されたゴム構成である。

【0015】

上記の構成によると、短繊維を混入するのはゴムの引張弾性率を高くするためであるが、短繊維の平均繊維径が９μｍ以上かつ２０μｍ以下であると、屈曲耐疲労性に優れる。また、繊維長が１．０ｍｍよりも短いと圧縮ゴム層（コグ層のある場合にはコグ層も含む）の弾性率を確保しがたくなる。逆に３．０ｍｍよりも長いと、ロールによるゴムシート出しで、配向性（列理方向への並び）が悪くなり、また、短繊維同士が絡みやすくなり、玉状になりやすくなる。例えば、配合時には２．０～３．５ｍｍ度の長さのフィラメントを混合するが、ゴム練り時に一部が切断され長さが適度に短くなって１．５～３．０ｍｍのものが多く分布するようになり、引張り弾性アップに有効になる。

【0016】

第５の発明では、第４の発明において、
上記短繊維はアラミド繊維を含む。

【0017】

上記の構成によると、高強力、耐熱性、寸法安定性などに優れている。

【0018】

第６の発明では、第１から第５のいずれか１つの発明において、
伸長ゴム層、圧縮ゴム層及びコグ層の常温ゴム硬度が、ＪＩＳ Ｋ ６２５３－３ タイプＡデュロメータでＡ８２以上Ａ９６以下である。

【0019】

上記の構成によると、ＪＩＳ Ｋ ６２５３－３ タイプＡデュロメータで計測したときのゴム硬度が、Ａ８２以上Ａ９６以下であれば、ゴム硬度が低いベルトに比べて伝動能力が上がり、側方からの力（推力）が加わっても張力による落ち込みが軽減されるため、耐久性が向上し、さらにコグ層の必要高さが低下する。硬さがＡ８２よりも柔らかいと推力が加わったときに変形が大きくなり、コグ層の接触が大きくなって異音が発生しやすくなる。硬さがＡ９６よりも硬いと、高負荷伝動用変速ベルトとして硬すぎて望ましくない。

【0020】

第７の発明では、第１から第６のいずれか１つの発明において、
上記圧縮ゴム層の引張弾性試験での列理方向の弾性率が、常温で２０ＭＰａ以上かつ２６０ＭＰａ以下である。

【0021】

上記の構成によると、適切な弾性率の圧縮ゴム層を有することで、本発明の作用効果が顕著に発揮される。

【0022】

第８の発明では、第１から第７のいずれか１つの発明において、
上記コード層は、ポリエステル繊維又はアラミド繊維とカーボン繊維とで構成されている。

【0023】

上記の構成によると、剛性及び柔軟性の高いカーボン繊維を含むので、軽量化及び低騒音の効果が得られる。

【0024】

第９の発明では、第１から第８のいずれか１つの発明において、
上記底帆布は、ナイロンウーリー帆布又は織り角度９０±７°又は１２０°の綿又は化繊混紡の帆布であり、表面に耐熱ゴムを塗布した帆布で構成されている。

【0025】

上記の構成によると、耐熱性及び耐久性が向上する。

【0026】

第１０の発明では、第１から第９のいずれか１つの発明において、
上記圧縮ゴム層の一部がスダレ帆布で構成されている。

【0027】

上記の構成によると、圧縮層にスダレ帆布よりなる補強部を設けることで、コグ層の高さを低くしてもさらに伝達能力低下を抑制できる。

【発明の効果】

【0028】

以上説明したように、本発明によれば、伝動能力を維持しながら変速プーリから抜ける際にコグ層及びコグ先の噛みをなくし、異音を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】真っ直ぐな高負荷伝動用変速ベルトを示し、（ａ）がIa－Ia線断面図で、（ｂ）が正面図である。

【図2】プーリにかけたときの高負荷伝動用変速ベルトを示し、（ａ）がIIa－IIa線断面図で、（ｂ）が正面図である。

【図3】圧縮ゴム層のプーリ外径に対するＶ角度の変化を示す図である。

【図4】コグ層のプーリ内面に対する接触状態を示す図である。

【図5】プーリＶ溝角度が２６°の場合の接触状態の違いを示す図である。

【図6】ベルトＶ角度が２７°の場合のコグ層の有効接触高さを示す図である。

【図7】圧縮弾性率評価試験機の概要を示す斜視図である。

【図8】圧縮弾性率評価試験の結果を示す図である。

【図9】台上評価条件に関し、（ａ）が台上試験機を示す概要図で、（ｂ）が試験条件を示す図である。

【図10】各仕様における材料の違いを示す図である。

【図11】コグ層高さを変化させた場合の実施例１～３及び比較例１、２にかかる試験結果を示す図である。

【図12】材料構成を変化させた場合の実施例４、５及び比較例３～５にかかる試験結果を示す図である。

【図13】ベルトＶ角度を変化させた場合の実施例６及び比較例１、４、６にかかる試験結果を示す図である。

【図14】補強スダレ帆布の有無、厚さを比較した実験の結果を示す図である。

【図15】補強スダレ帆布の有無と伝動能力比を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0031】

図１及び図２は、本発明の実施形態の高負荷伝動用変速ベルト１を示し、この高負荷伝動用変速ベルト１は、例えば、比較的低速かつ１８ＰＳ（１３．２４ｋＷ）以上の力を伝達可能な、プーリ径が比較的大きな農業機械又は一般作業機械の無段変速機構などで用いられる。

【0032】

高負荷伝動用変速ベルト１は、ベルト長手方向に延びるコード層３と、このコード層３を覆う接着ゴム層５と、この接着ゴム層５の上部の伸長ゴム層７と、この伸長ゴム層７の上部の背面帆布層９と、接着ゴム層５の下部の圧縮ゴム層１１とを備えている。コード層３と接着ゴム層５とが張力帯層４を構成している。

【0033】

コード層３は、例えば、ポリエステル繊維又はアラミド繊維とカーボン繊維とで構成されている。コード層３は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維で構成されていてもよい。コード層３は、例えば、ベルト幅方向に所定ピッチの螺旋を形成するように埋設され、その太さが５０００～１００００ｄｔｅｘであるパラ系アラミド繊維の撚り糸にレゾルシン・ホルマリン・ラテックス水溶液に浸漬した後に乾燥させる接着処理を施した所定外径ｄ（例えば、ｄ＝０．８～１．５ｍｍ）ものからなる。比較的弾性率の高いポリエステル繊維やアラミド繊維といった繊維だけでなく、カーボン繊維の撚糸コードを使用することで、耐屈曲疲労性が改善され、走行中のベルト伸びが小さくなる。

【0034】

接着ゴム層５は、ゴム組成物である、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン・プロピレン・ジエン・ターポリマーゴム（ＥＰＤＭ）、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＡＣＳＭ）、水素添加ＮＢＲ（Ｈ－ＮＢＲ）等よりなり、クロロプレンゴムが好適に用いられる。硬さは例えば、ＪＩＳ Ｋ ６２５３－３ タイプＡデュロメータで、Ａ６８以上Ａ７０以下である。

【0035】

伸長ゴム層７は、短繊維を含み、短繊維の平均繊維径が９μｍ以上かつ２０μｍ以下であり、繊維長が１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下で幅方向に配向されたゴム構成である。短繊維を混入するのはゴムの引張弾性率を高くするためであるが、短繊維の平均繊維径が９μｍ以上かつ２０μｍ以下であると、屈曲耐疲労性に優れる。また、繊維状が１．０ｍｍよりも短いと圧縮ゴム層１１（コグ層のある場合にはコグ層も含む）の弾性率を確保しがたくなる。逆に３．０ｍｍよりも長いと、ロールによるゴムシート出しで、配向性（列理方向への並び）が悪くなり、また、短繊維同士が絡みやすくなり、玉状になりやすくなる。例えば、配合時には２．０～３．５ｍｍ度の長さのフィラメントを混合するが、ゴム練り時に一部切れ、１．５～３．０ｍｍ多く分布し引張り弾性アップに有効になる。

【0036】

伸長ゴム層７の常温ゴム硬度は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３－３ タイプＡデュロメータでＡ８２以上Ａ９６以下である。硬さがＡ８２よりも小さいと、柔らかすぎて側方からの力（推力）によって変形が大きくなり、コグ層１３の接触が大きく異音が発生しやすくなる。硬さをＡ８２以上とすることで、側方からの力（推力）がかかっても変形が少なくなり、コグ層の必要高さが低くなる。一方で、Ａ９６よりも硬くすると、高負荷伝動用変速ベルト１としては硬すぎる。

【0037】

背面帆布層９は、ナイロン繊維、綿、それらの混合繊維、綿とポリエステル繊維との混合繊維、アラミド繊維等からなる伸性を有する織布にゴム糊に浸漬した後に乾燥させる接着処理を施したものからなる。この背面帆布層９により、伸長ゴム層７の表面部分でのクラックの発生が抑制される。

【0038】

圧縮ゴム層１１の厚みｈｂｃは、５ｍｍ以上９ｍｍ以下の、高負荷伝動用変速ベルト１として適切な長さに設定されている。圧縮ゴム層１１は、短繊維を含み、短繊維の平均繊維径が９μｍ以上かつ２０μｍ以下であり、繊維長が１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下で幅方向に配向されたゴム構成である。圧縮ゴム層１１の常温ゴム硬度は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３－３ タイプＡデュロメータでＡ８２以上Ａ９６以下である。硬さがＡ８２よりも小さいと、柔らかすぎて側方からの力（推力）によって変形が大きくなり、コグ層１３の接触が大きく異音が発生しやすくなる。硬さをＡ８２以上とすることで、側方からの力（推力）がかかっても変形が少なくなり、コグ層の必要高さが低くなる。硬さをＡ９６よりも硬くすると、高負荷伝動用変速ベルト１としては硬すぎる。

【0039】

圧縮ゴム層１１は、引張弾性試験での列理方向の弾性率が、常温で２０ＭＰａ以上かつ２６０ＭＰａ以下である。適切な弾性率の圧縮ゴム層を有することで、コグ層１３の高
さを従来よりも低くしやすくなる。

【0040】

圧縮ゴム層１１の下に表面が底帆布１５で覆われた高さが０ｍｍよりも高く４．５ｍｍ以下のコグ層１３が設けられており、コグ層１３の高さが圧縮ゴム層１１の厚みの０％以上５４．２％以下である。具体的には、例えば、圧縮ゴム層１１の厚み８．３ｍｍに対してコグ高さが４．５ｍｍである。コグ層１３がある場合には、高負荷伝動用変速ベルト１は、いわゆるローエッジコグドＶベルトである。

【0041】

伸長ゴム層７と圧縮ゴム層１１との間に圧縮ゴム層補強部（図示せず）が設けられていてもよい。この圧縮ゴム層補強部１４は、例えば、同一方向に並べた経糸がさばけないようにその長手方向に緯糸を適宜の間隔をあけて配置した、いわゆるスダレ帆布で構成されている。スダレ帆布は、例えば、ナイロン９４０ｄｔｅｘフィラメントを束ね３６回／１０ｃｍ、径が０．５６ｍｍの糸をスダレ状に織り、ＲＦＬ液によるディップ処理されたものよりなる。このような圧縮ゴム層補強部１４により、伝達能力が向上するので、さらにコグ層１３の高さを低くしやすくなる。

【0042】

コグ層１３は、短繊維がベルト幅方向に配向するように混合分散されたゴム組成物で形成され、このゴム組成物のゴム成分は、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン・プロピレン・ジエン・ターポリマーゴム（ＥＰＤＭ）、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＡＣＳＭ）、水素添加ＮＢＲ（Ｈ－ＮＢＲ）等であり、クロロプレンゴムが好適に用いられる。短繊維は、短繊維の平均繊維径が９μｍ以上かつ２０μｍ以下であり、繊維長が１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下で引張弾性率４０ＧＰａ以上の、例えば高強力ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）繊維、パラ系アラミド繊維、芳香族ポリエステル繊維、ヘテロ環含有芳香族繊維等であり、ゴム成分１００質量部に対して１５～２５質量部が混合されている。これらのうち、パラ系アラミド繊維（例えば、デュポン社製 商品名：ケブラー２９、ケブラー１１９，帝人社製 商品名：テクノーラ）は、ゴム成分中に短繊維を混練したときの耐切断性が優れ（混練中に繊維が切断されにくい）、少量で弾性率を高めることができるという観点から好適に用いられる。コグ層１３は、ベルト長手方向に沿って一定ピッチＰ（例えば、Ｐ＝６ｍｍ）で配設されたコグ部１３ａを有し、相互に隣接したコグ部１３ａ間にベルト幅方向に延びるコグ溝１３ｂが構成されている。コグ部１３ａの縦断面外形は、コグ高さｈｃが０ｍｍよりも高く４．５ｍｍ以下（０＜ｈｃ≦４．５）の略正弦波形に形成されており、コグ溝１３ｂの底が外向きに凹である円弧状に形成されている。

【0043】

コグ層１３の高さｈｃは、コグピッチＰの０％よりも大きく３０％以下である（０＜ｈｃ／Ｐ≦０．３）。コグピッチＰは、広くなりすぎると、コグ層の有効性が低下する。コグピッチＰは例えば１９ｍｍである。コグピッチＰは、９ｍｍや２４ｍｍでもよい。コグ層１３の高さｈｃを適切な長さにされたコグピッチＰの３０％以下とすることで、伝動に寄与しないコグ層１３の高さを抑えて変速時のＶプーリ２０に対する引っかかりを低減することができる。

【0044】

コグ層１３の常温ゴム硬度は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３－３ タイプＡデュロメータでＡ８２以上Ａ９６以下である。硬さがＡ８２よりも小さいと、柔らかすぎて側方からの力（推力）によって変形が大きくなり、コグ層１３の接触が大きく異音が発生しやすくなる。硬さをＡ８２以上とすることで、側方からの力（推力）がかかっても変形が少なくなり、コグ層の必要高さが低くなる。硬さをＡ９６よりも硬くすると、高負荷伝動用変速ベルト１としては硬すぎる。

【0045】

底帆布１５は、ナイロンウーリー帆布又は織り角度９０±７°又は１２０°の綿又は化繊混紡の帆布であり、表面に耐熱ゴムを塗布した帆布で構成されている。この底帆布１５により、コグ層１３の底部分でのクラックの発生が抑制される。

【0046】

以上説明したように、１８ＰＳ、言い換えれば１３．２４ｋＷ以上の力を伝達する高負荷伝動用変速ベルト１は、自動車用ベルトなどに比べてベルト自体が大きく、コグ深さ、コグピッチＰが大きくて接触面積が大きく、コグ層１３の接触による異音が発生しやすいが、本実施形態では、伝動に寄与しないコグ層１３の高さを抑えて変速時のプーリに対する引っかかりを低減することができる。

【0047】

したがって、本実施形態に係る高負荷伝動用変速ベルト１によると、伝動能力を維持しながら変速プーリから抜ける際にコグ層１３及びコグ先の噛みをなくし、異音を低減することができる。

【0048】

－接触部位の計算式－
次に高負荷伝動用変速ベルト１のＶプーリ２０にかけたときの接触部位の計算式について説明する。

【0049】

まず接触部位の角度変化について、計算式を用いて説明する。高負荷伝動用変速ベルト１を変速プーリなどのＶプーリ２０にかけたとき、コード層３（心線のある部位）がニュートラルラインで、コード層３よりも下側は圧縮で、上側は引張の力がかかる。

【0050】

コード層３よりも下側の体積（圧縮ゴム層１１及びコグ層１３の体積）は変わらないので、コード層３よりも下側の変形は、Ｖプーリ２０で幅方向が制約され、また圧縮ゴム層１１に配向されている短繊維の制約で幅方向には広がらず、厚み方向に厚くなるように変化する。

【0051】

Ｖプーリ２０のＶ溝角度２６°に対し、ベルトＶ角度２７°に製作された高負荷伝動用変速ベルト１がＶプーリ２０に入っていくと、ベルト自体の圧縮ゴム層１１の角度変化は、Ｖ角度２７°から図３の様に変化する。ＨＫ、ＨＭ、ＨＯは、図４に示すように、最小プーリ径が２１０ｍｍ、２９０ｍｍ、３００ｍｍと異なる。

【0052】

このように、圧縮ゴム層１１のＶ角度は小さくなるが、圧縮の影響が少ないコグ層１３は曲げによる圧縮変形はほとんど受けず、Ｖ角度の変化はほとんどない。そのため高負荷伝動用変速ベルト１は圧縮ゴム層１１とコグ層１３の境界付近で角度の差が発生する。

【0053】

この高負荷伝動用変速ベルト１では、Ｖプーリ２０の外径が約２８０ｍｍで圧縮ゴム層１１のＶ角度は２６度になり、それよりも小径ではベルトＶ角度はプーリＶ角度よりも小さくなる。特に変速機構では、この現象が頻繁に発生し、そのため、小径プーリ側では高負荷伝動用変速ベルト１が、回転するＶプーリ２０に巻き込まれて接触する際、上記境界部が先にＶプーリ２０と接触するようになり、コグ層１３に加わる推力の当たりが強くなり、コグ層１３の噛みによる異音発生の原因となる。

【0054】

Ｗ：ベルト上幅、Ｗ１：圧縮ゴム層上幅、Ｗ２：圧縮ゴム層下幅、ｈｂｃ：屈曲前の圧縮ゴム層厚み、ｈb：圧縮後の心線中央から圧縮、ｈｇ：圧縮後の圧縮ゴム層厚み、αｂ：圧縮前のベルトＶ角度、αp：プーリＶ溝角度、α'：屈曲による圧縮層Ｖ角度とすると、基準値として、
圧縮層断面積Ｓ＝（Ｗ１+Ｗ２）／２×ｈ ｍｍ^２
心線長さの圧縮層体積Ｖ＝Ｓ×Ｄｐ×π ｍｍ^３
曲げ時の体積として、
底ゴム外周径の面積Ｓ１＝（Ｄ１／２）^２・π ｍｍ^２
外周径を持つ円柱の体積Ｖ１＝Ｓ１×Ｗ１ ｍｍ^３
底ゴム内周径の面積 Ｓ２＝（（Ｄ１－２×ｈｇ）／２）^２・π ｍｍ^２
内周径を持つ円柱の体積 Ｖ２＝Ｓ２・Ｗ２ ｍｍ^３
圧縮層外周径を底面とするＶ側面円錐の高さ ｈ１＝Ｄ１／２×ｔａｎ（α／２）ｍｍ
外周径を底面とするＶ側面円錐の体積 Ｖ３＝１／３×Ｓ１×ｈ１ ｍｍ^３
内周径を底面とするＶ側面円錐の高さ ｈ２＝ｈ１－ｈｇ×（（Ｗ１－Ｗ２）／２／ｈｇ）ｍｍ
内周径を底面とするＶ側面円錐の体積 Ｖ４＝１／３×Ｓ２×ｈ２ ｍｍ^３
Ｖ側面の体積 Ｖ５＝Ｖ３－Ｖ４ ｍｍ^３
屈曲時のベルトの体積 Ｖ'＝Ｖ１－Ｖ２－２・Ｖ５ｍｍ^３

【0055】

以上の計算で Ｖ＝Ｖ'となるｈｇを求める。

【0056】

ｈｇから変化した圧縮層のＶ角度（α'）を求める。

【0057】

α'／２＝ｔａｎ^－１（（Ｗ１－Ｗ２）／２／ｈｇ）
Ｗ１＝Ｗ－２×（Ｋ+ｄ／２+０．２）×ｔａｎ（αＶ／２）
Ｗ２＝Ｗ１－２×ｈｂｃ×ｔａｎ（α／２）
プーリＶ溝側面とコグ部の接触長さ（ｂ）を求めるゴム底までの距離
ｂ＝ｈｂ× （ｔａｎ（αp／２）－ｔａｎ（α'／２））／（ｔａｎ（αｂ／２）－ｔａｎ（αp／２））となる。

【0058】

－高負荷伝動用変速ベルトとＶプーリの接触の形態－
次いで、高負荷伝動用変速ベルト１とＶプーリ２０の接触の形態について説明する。幾何学的変形については、図５に示すとおりである。

【0059】

プーリＶ溝角度αpが２６°のときに、圧縮ゴム層Ｖ角度α’が２７°、２６°、２６°よりも小さくなった場合でも、コグ層１３の角度は、２７°のままであることがわかる。

【0060】

α'>αpのとき、ベルト背面側に推力がかかり幅方向に圧縮される。α'＝αpのとき、Ｖ側面で当たり理想的な伝動となる。α'＜αpのとき、圧縮ゴム層１１とコグ層１３の境界面から接触、心線位置からプーリＶ角度αp／２の状態で圧縮される。

【0061】

実際には角度、厚みのバラつきで変化するが、ＡＳＡＢＥ規格の条件ではコグ層１３の圧縮高さ（ｂ）は、図６に示すように、０～３ｍｍ程度の範囲となる。

【0062】

次に高負荷伝動用変速ベルト１が変速ベルトとして用いられる場合、高負荷伝動用変速ベルト１は、Ｖプーリ２０によって側面から推力を受ける。そこで、図７に示すようなサーボ圧縮試験機３０で圧縮弾性率（圧縮剛性）の評価を行った。周波数を２０Ｈｚとし、荷重を５００±３００Ｎ、温度を２５±３℃とした。

【0063】

図４に示すように、実用推力による幅方向の変形からコグ層１３の接触高さは、約１．３ｍｍだけ増えることになり、幾何学上の変形は０～４．５ｍｍとなる。図８に示す圧縮弾性率を見る限り、標準仕様、高負荷、超高負荷においても、コグ高さは４．５ｍｍ以下で十分であることがわかる。

【0064】

このように、本実施形態では、例えば、Ｖプーリ２０のプーリ径が３００ｍｍ以上であると、コグ層１３がＶプーリ２０の内面にあまり接触しなくなるため、コグ層１３の効果がなくなり、コグ層１３を設ける必要がなくなる。

【0065】

－実施例－
上記実施形態の高負荷伝動用変速ベルト１として、以下の実施例１～８について準備した。比較のため、従来の比較例１～５の高負荷伝動用変速ベルトも準備した。

【0066】

図１０に示すように、標準仕様、仕様１、仕様２及び比較のための従来品の各部位の材料について記載した。ＪＩＳ Ｋ ６２５３－３ タイプＡデュロメータで計測した場合に、仕様１は、標準仕様よりも硬さが６程度高く、仕様２は、さらに硬さが６程度高い。

【0067】

標準仕様のものにおいて、図１１に示すように、実施例１は、ベルトサイズがＡＳＡＢＥ規格で１１０インチ、上幅Ｗが３８ｍｍ、厚みＨが２０．５ｍｍ、心線位置Ｋが６．５ｍｍ、コグ高さｈｃが６ｍｍ、圧縮ゴム層厚さｈｂｃが８．３ｍｍ、ベルトＶ角度αが２７°である。これに対し、実施例２は、厚みＨが１９．５ｍｍ、コグ高さｈｃが３．５ｍｍである点が実施例１と異なる。実施例３は、厚みＨが１６ｍｍ、コグ高さｈｃが０ｍｍ（つまりコグ層１３無し）である点が実施例１と異なる。比較例１は、厚みＨが２２ｍｍ、コグ高さｈｃが８ｍｍである点が実施例１と異なる。比較例２は、厚みＨが２２ｍｍ、コグ高さｈｃが６ｍｍである点が実施例１と異なる。なお、圧縮層高さｈｂｃは、圧縮ゴム層補強部１４も含む。

【0068】

図１１では、圧縮ゴム層厚さｈｂｃ＝８．３ｍｍとして一定とし、コグ高さｈｃを０ｍｍ～８ｍｍに変化させ、農業機械の無段変速機構に取り付けて異音発生等を評価した。

【0069】

比較例１では、コグ高さｈｃが８ｍｍと高いため、特に変速時に音の発生が顕著であり、ベルトがばたついて脱落も発生した。比較例２では、コグ高さｈｃを６ｍｍまで低くしたものの、未だにベルトのばたつきが発生し、ときおり異音が発生したり、ベルトが脱落したりすることが確認された。一方で、実施例１～３のようにコグ高さｈｃを４．５ｍｍ、３ｍｍ、０ｍｍと低くしていくと、ベルトのばたつきが解消され、異音も発生せず、ベルトの脱落も発生しなかった。

【0070】

図９（ａ）の台上評価試験機で（ｂ）に示す負荷特性条件及び負荷耐久条件１で台上評価試験を行った。実施例１～３並びに比較例１及び２のいずれにおいても伝動能力ＳＴＡは、６．０～６．７３５で大幅な伝動能力の低下は見られなかった。負荷耐久テスト耐久条件１でも比較例１が３２０～５４０時間なのに対し、コグ高さｈｃを３．５ｍｍと短くした実施例２でも４５０時間で、耐久性の低下は見られなかった。実機モニターで行った耐久試験でも、比較例２が３００時間以上なのに対し、実施例１～３のいずれでも３００時間以上で耐久性の低下は見られなかった。ベルトＶ角度αが２７°のベルトをＶ溝角度２６°のプーリで使用することで、コグ層１３全体が側方からの力（推力）を効率的に受けているのではなく、伝動能力を得るために最低限のコグ高さｈｃがあれば伝動は安定して伝えられるためである。

【0071】

図１２に示すように、仕様１のものにおいて、実施例４は、ベルトサイズがＡＳＡＢＥ規格で１１０インチ、上幅Ｗが３８ｍｍ、厚みＨが２０．５ｍｍ、心線位置Ｋが６．５ｍｍ、コグ高さｈｃが４．５ｍｍ、圧縮ゴム層厚さｈｂｃが８．３ｍｍ、ベルトＶ角度αが２７°である。すなわち、実施例４は実施例１に対しゴム硬度が高い点のみが異なる。これに対し、比較例３は、厚みＨが２４ｍｍ、コグ高さｈｃが８ｍｍである点が実施例４と異なる。

【0072】

ゴム硬度がさらに高い仕様２のものにおいて、実施例５は、ベルトサイズがＡＳＡＢＥ規格で１１０インチ、上幅Ｗが３８ｍｍ、厚みＨが２０．５ｍｍ、心線位置Ｋが６．５ｍｍ、コグ高さｈｃが４．５ｍｍ、圧縮ゴム層厚さｈｂｃが８．３ｍｍ、ベルトＶ角度αが２７°である。すなわち、実施例５は実施例１及び実施例４に対し材料構成のみが異なる。これに対し、比較例４は、厚みＨが２４ｍｍ、コグ高さｈｃが８ｍｍである点が実施例５と異なる。比較例５は、図１０の従来品（コグ無しベルト）の材料構成であり、ベルトサイズがＡＳＡＢＥ規格で１３９インチ、上幅Ｗが３７．６２ｍｍ、厚みＨが１８．７８ｍｍ、心線位置Ｋが８．５９ｍｍ、ベルトＶ角度αが３１°である。

【0073】

図１２でも、圧縮ゴム層厚さｈｂｃ＝８．３ｍｍとして一定とし、コグ高さｈｃ＝４．５ｍｍ又は８ｍｍとし、農業機械の無段変速機構に取り付けて異音発生等を評価した。

【0074】

比較例３では、コグ高さｈｃが８ｍｍと高いため、特に変速時に音の発生が顕著であり、ときおりベルトがばたついたが、ベルトの脱落は発生しなかった。比較例４では、比較例３とは仕様２で異なり、ゴム硬度が高くなった分だけ異音の発生は低減されたが、依然として、ベルトのばたつきがときおり発生した。実施例４及び５のようにコグ高さｈｃを４．５ｍｍに低くすると、スムーズな伝動で、ベルトの脱落も発生しなかった。特に圧縮ゴム層１１の硬さがＡ８２以上であると推力が加わっても変形が少ないため、コグ層１３の必要高さは低下するので、実施例１～３よりもさらに異音低減及びベルトのばたつき抑制効果は向上している。

【0075】

図９（ｂ）に示す負荷特性条件及び負荷耐久条件１で台上評価試験を行った結果、比較例５のセパレーションＥランク（分解、切断）及びクランクＤランク（末期）になるのが２２０時間と短いのと比べ、比較例３は、セパレーションＤランク（末期）になるのが３９４時間であるが、実施例４では、セパレーションＤランク（末期）になるのが６８５時間と耐久性が大変向上している。実施例４及び５並びに比較例３及び４のいずれにおいても伝動能力ＳＴＡは、６．７３５～７．３３１と比較例５に比べて大幅な伝動能力の低下は、見られなかった。実機モニターで行った耐久試験でも、比較例２及び実施例４及び５で３００時間以上と耐久性の低下は見られなかったが、比較例３は耐久性が低くて初期段階で中止した。

【0076】

図１３に示すように、仕様１のものにおいて、実施例６は、ベルトサイズがＡＳＡＢＥ規格で１１０インチ、上幅Ｗが３８ｍｍ、厚みＨが２０．５ｍｍ、心線位置Ｋが６．５ｍｍ、コグ高さｈｃが４．５ｍｍ、圧縮ゴム層厚さｈｂｃが８．３ｍｍ、ベルトＶ角度αが３１°である。すなわち、実施例６は実施例１に対し材料の仕様のみが異なる。これに対し、比較例６は、標準仕様の比較例１に対しベルトＶ角度αが３１°である点で異なる。

【0077】

これらのベルトについて、図９（ａ）及び（ｂ）に示す負荷特性条件及び負荷耐久条件１で台上評価試験を行った結果、比較例１のセパレーションＤランク（末期）及びクラックＣランク（後期）になるのが３００時間以上であり、実施例６では、セパレーションＤランク（末期）及びクラックＣランク（後期）になるのが３００時間以上と差はなかった。実施例６の伝動能力ＳＴＡは６．８４７であり、比較例１の６．１９４と比べて大幅な伝動能力の低下は、見られなかった。しかしながら、ベルトＶ角度αｂが３１°の比較例４及び６は伝動能力ＳＴＡが２５～２６％低下しており、耐久性に問題があった。

【0078】

－スダレ帆布の補強効果－
図１０に示した仕様１にてスダレＰｌｙ数を変化させて伝動能力(ＳＴ値)の違いを確認した。

【0079】

高負荷伝動用変速ベルト１に張力が掛かるとＶプーリ２０に落ち込む力が働き、高負荷伝動用変速ベルト１の幅方向中央部が落ち込む現象が起こる。そのため、心線幅方向で張力のバランスが悪くなり、高負荷での伝動能力の低下が生じる。また、ベルト両端の心線に大きな張力が掛かり早期破損の原因となるが、スダレ帆布で構成された圧縮ゴム層補強部１４は列理を幅方向に配置することで、張力による高負荷伝動用変速ベルト１の落ち込みが押さえられ高伝動が得られる。

【0080】

通常の伝動では心線張力から高負荷伝動用変速ベルト１のＶプーリ２０への押し込み力のみが加わるため、圧縮ゴム層１１中に短繊維を配向することで、落ち込み変形を防ぐことができる。

【0081】

変速ベルトの場合、Ｖプーリ２０が高負荷伝動用変速ベルト１を押しつける（推力)力が加わるため、ベルト幅方向に圧縮力が加わる。このとき圧縮ゴム層１１中の短繊維は簡単に座屈するため、ゴムの弾性力だけで、高負荷伝動用変速ベルト１の落ち込みを防ぐことになり、過負荷で伝動能力が落ちる。

【0082】

しかし、スダレ帆布よりなる圧縮ゴム層補強部１４をコード層３の下方に配置すると、側圧による座屈が押さえられて高伝動、高変速特性が得られる。

【0083】

なお、スダレ帆布のコード径が細くても、伝動能力向上には有効に働くが、側圧に対しては座屈しやすくなるため細いスダレ帆布は不利となる。スダレ帆布のＰｌｙ数を増やすとスダレ層が厚くなり、圧縮及び伸長でスダレ帆布のコード間のゴム部の変形が大きくなりスダレ帆布からの亀裂が発生しやすくなるというデメリットはある。

【0084】

図１４に示すように、仕様１でＰｌｙ数を増やすと伝動能力の向上が確認された。図１５に示すように、２％、４％スリップを代表に比較したところ特に特異性が見られないが、Ｐｌｙ数を増やせば伝動能力は高くなることはわかる。

【0085】

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

【0086】

すなわち、上記実施形態では、コグ層１３を設けているが、コグ層１３がなく、圧縮ゴム層１１のすぐ下に底帆布１５が設けられていてもよい。コグ層１３がない場合には、高負荷伝動用変速ベルト１は、いわゆるプレーンタイプのローエッジＶベルトとなる。

【0087】

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

【符号の説明】

【0088】

１ 高負荷伝動用変速ベルト
３ コード層
４ 張力帯層
５ 接着ゴム層
７ 伸長ゴム層
９ 背面帆布層
１１ 圧縮ゴム層
１３ コグ層
１３ａ コグ部
１３ｂ コグ溝
１４ 圧縮ゴム層補強部
１５ 底帆布
２０ Ｖプーリ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】