高負荷伝動ベルトおよび高負荷伝動ベルト用センターベルト
【課題】水素化ニトリルゴムを用い、更にアラミド短繊維,ナイロン短繊維およびカーボンブラックを所定量配合することによって、十分な硬度を有しかつ繰り返し屈曲により亀裂が発生しにくいものとし、センターベルトとブロックとの間のぐらつきやがたつきがなく耐屈曲性、耐熱性に優れた高負荷伝動ベルトを提供する。
【解決手段】センターベルト３ａ、３ｂの長手方向に沿って所定ピッチで複数のブロック２を嵌合固定した高負荷伝動ベルト１において、センターベルト３ａ、３ｂを構成するゴム組成物は水素化ニトリルゴム１００質量部に対して短繊維を１０〜３５質量部とカーボンブラックを３５〜７０質量部配合し、前記短繊維はアラミド短繊維及びナイロン短繊維で構成されナイロン短繊維の配合量が５〜１５質量部である。
【解決手段】センターベルト３ａ、３ｂの長手方向に沿って所定ピッチで複数のブロック２を嵌合固定した高負荷伝動ベルト１において、センターベルト３ａ、３ｂを構成するゴム組成物は水素化ニトリルゴム１００質量部に対して短繊維を１０〜３５質量部とカーボンブラックを３５〜７０質量部配合し、前記短繊維はアラミド短繊維及びナイロン短繊維で構成されナイロン短繊維の配合量が５〜１５質量部である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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嵌合固定した高負荷伝動ベルトに関し、詳しくは硬度、耐屈曲性、耐熱性に優れたセンターベルト、またそれを用いた高負荷伝動ベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
このような高負荷伝動ベルトのセンターベルトはゴムなどのエラストマーからなっておりブロックを嵌合固定している。ベルトを走行させることによってセンターベルトはブロックから繰り返し圧縮力や剪断力を受けて、センターベルトを形成するエラストマーに永久歪を発生してブロックとセンターベルトとの嵌合固定力が弱まり、ブロックのぐらつきやがたつきにつながり、ベルト走行時の騒音が大きくなったり、センターベルトに亀裂が生じて切断したりといったことにもなる。
【０００５】
今までに、センターベルトの強度を上げてゴムのへたりや摩耗、クラックといった問題を防止するために、例えば特許文献１には不飽和カルボン酸金属塩と有機過酸化物を添加した水素化ニトリルゴムに短繊維を配合したゴム組成物をセンターベルトとして用いることが開示されている。また硫黄を配合して架橋剤である有機過酸化物の共架橋剤として用いることが記載されている。
【０００６】
更に、特許文献２にはセンターベルトの保形ゴムにナイロン短繊維とアラミド短繊維を混入することによって、センターベルトに高弾性を持たせて耐久性を確保すると共に摩擦係数を低減して異音の発生を防止するといったことが開示されている。
【０００７】
特許文献３には水素化ニトリルゴムにアラミド短繊維とカーボンブラックを配合することによってセンターベルトの硬度を確保するとともにベルトの屈曲性を改善したベルトが提案されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−２７２５９５号公報
【特許文献２】特開平６−２７４２号公報
【特許文献３】特開２００４−１０８４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが特許文献１に開示されるようなセンターベルトでは硬度が高くてブロックとセンターベルトとの間の不具合の発生を防止することができるものの、繰り返し屈曲に対しては弱いものとなり、センターベルトを構成するゴム材料の屈曲による亀裂の発生といった問題につながることがある。
【００１０】
また、特許文献２に開示されるようなセンターベルトでは異音の発生を低減することはできるものの、配合する短繊維量のうちナイロン短繊維を配合した分だけセンターベルトの補強効果は薄れることになり、十分な補強効果を得るために短繊維の配合量を増やしすぎると短繊維が異物となって働き、亀裂発生の原因となるので耐屈曲性を損なってしまうことになる。
【００１１】
特許文献３では、特許文献1の技術に比べるとベルトの耐屈曲性が改善されているものの、まだ十分なものではなくベルトの長期走行に伴って亀裂の発生や亀裂から破断に至るといった問題が残っていた。
【００１２】
そこで本発明は高負荷伝動ベルトのセンターベルトとして用いるのに十分な硬度、耐熱性を有するとともに、耐屈曲性に関しても十分な性能を有する高負荷伝動ベルト、高負荷伝動ベルト用センターベルトの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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、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所定ピッチで複数のブロックを嵌合固定した高負荷伝動ベルトにおいて、センターベルトを構成するゴム組成物は水素化ニトリルゴム１００質量部に対して短繊維を１０〜３５質量部とカーボンブラックを３５〜７０質量部配合し、前記短繊維はアラミド短繊維及びナイロン短繊維で構成されナイロン短繊維の配合量が５〜１５質量部であることを特徴とする。
【００１４】
請求項２では、水素化ニトリルゴム１００質量部に対して短繊維の配合量が２５〜３５質量部である高負荷伝動ベルトとしている。
【００１５】
請求項３では、水素化ニトリルゴム１００質量部に対してカーボンブラックの配合量が３５〜５０質量部である高負荷伝動ベルトとしている。
【００１６】
請求項４ではセンターベルトのゴムの架橋は硫黄系である請求項１記載の高負荷伝動ベルトとしている。
【００１７】
請求項５では、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所定ピッチで複数のブロックを嵌合固定した高負荷伝動ベルトに用いるセンターベルトにおいて、センターベルトを構成するゴム組成物は水素化ニトリルゴム１００質量部に対して短繊維を１０〜３５質量部とカーボンブラックを３５〜７０質量部配合し、前記短繊維はアラミド短繊維及びナイロン短繊維で構成されナイロン短繊維の配合量が５〜１５質量部であることを特徴とする。
【００１８】
請求項６では、水素化ニトリルゴム１００質量部に対して短繊維の配合量が２５〜３５質量部である高負荷伝動ベルト用センターベルトとしている。
【００１９】
請求項７では、水素化ニトリルゴム１００質量部に対してカーボンブラックの配合量が３５〜５０質量部である高負荷伝動ベルト用センターベルトとしている。
【００２０】
請求項８ではセンターベルトのゴムの架橋は硫黄系である高負荷伝動ベルト用センターベルトとしている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明では水素化ニトリルゴムを用いることで耐熱性に優れたものとしているとともに、短繊維及びカーボンブラックを所定量配合することで高負荷伝動ベルトとして使用するのに十分な硬度を持たせ、かつ短繊維の一部をナイロン短繊維とすることで、硬度を維持した上でベルトの屈曲性を大幅に改善することができ、屈曲劣化による亀裂の発生といった故障の少ないベルトを提供することができる。
【００２２】
請求項２および６においては、短繊維の配合量を高めの範囲に限定することによってセンターベルトの硬度も高く維持されて、センターベルトに対するブロックのぐらつきやがたつきがより少ない高負荷伝動ベルトとすることができる。
【００２３】
請求項３および７においては、短繊維の配合量を高めの範囲に限定するとともにカーボンブラックの配合量をより低い範囲に限定しており、硬度が高く維持されてブロックのぐらつきやがたつきを防止することができるとともに走行時の発熱を低く抑えてゴムの劣化をすくなくすることができ、より寿命の長いベルトとすることができる。
【００２４】
請求項４および８においては、架橋剤を硫黄とすることによって、センターベルトの屈曲性を優れたものにできる点で有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照しつつ本発明を具体的に説明する。
【００２６】
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。
【００２７】
ブロック２は、図１に示すように、上ビーム部１１および下ビーム部１２と、上下ビーム部１１、１２の中央部同士を連結したセンターピラー１３からなっており、ブロック２の両側面２ａ、２ｂにはセンターベルト３ａ、３ｂを嵌めこむ嵌合溝１４、１５が形成されている。また、嵌合溝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。
【００２８】
図２は、別のベルトの例であり、ビーム部３１の両端から上方に向かって一対のサイドピラー３２、３３が延びており、このサイドピラー３２、３３の上端からそれぞれブロック２の中心に向かって延びるロック部３４、３５が対向するように設けられている。そして、これらビーム部３１、サイドピラー３２、３３及びロック部３４、３５によってセンターベルト３ａ、３ｂが嵌合する嵌合溝３０が形成されている。この嵌合溝３０に、センターベルト３ａ、３ｂが、ロック部３４、３５間の開口部より挿入され装着される。また、ロック部３４、３５の嵌合溝３０側には、凸部３７がそれぞれ設けられており、この凸部３７が、センターベルト３ａ、３ｂに所定ピッチで設けられている凹部３６に嵌合する。これによって、センターベルト３ａ、３ｂは、装着後はブロック２から抜けにくい状態となる。
【００２９】
本発明においてセンターベルト３ａ、３ｂのエラストマー４として使用されるものは水素化ニトリルゴムであり、その水素化ニトリルゴム１００質量部に対して短繊維を１０〜３５質量部でより好ましくは２５〜３５質量部と、カーボンブラックを３５〜７０質量部でより好ましくは３５〜５０質量部と、架橋剤を０．２〜１０質量部配合しており、前記短繊維はアラミド繊維とナイロン繊維からなっているとともにナイロン繊維の配合範囲を５〜１５質量部としている。
【００３０】
このようなセンターベルトにおいてはブロックとの嵌合固定力が長期に渡って維持できるような素材が求められるが、水素化ニトリルゴムにカーボンブラックと短繊維を上記のような範囲で配合することによって必要な硬度を得ることができるのでセンターベルトとブロックとの嵌合による固定力を維持することができ、かつ水素化ニトリルゴムを用いることによって耐熱性にも優れ、また短繊維としてアラミド繊維のみではなくナイロン繊維を配合していることからベルト走行時における繰り返し屈曲を受けても亀裂を発生しにくくベルトの寿命を延ばすことができるものである。
【００３１】
また、使用する架橋剤は硫黄系、ペルオキシド系のいずれでも構わない。硫黄系としては硫黄、４，４’−ジチオビスジモルフォリン、テトラメチルチウラムジスルフィドなどが挙げられ、ペルオキシド系としてはジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、１，１−ｔ−ブチルペロキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、２，５−ジ−メチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペロキシ）ヘキサン−３、ビス（ｔ−ブチルポエロキシ−ジ−イソプロピル）ベンゼン、２，５−ジ−メチル−２，５−ジ（ベンゾイルペロキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルペロキシベンゾアート、ｔ−ブチルペロキシ−２−エチル−ヘキシルカーボネートなどを挙げることができる。本発明において架橋剤は硫黄を用いることが好ましく、そうすることによってセンターベルトの屈曲性を優れたものとすることができる。
【００３２】
必要に応じて加硫促進剤を配合してもよく、具体例としてはグアニジン系、チウラム系、ジチオカルバミン酸系、チアゾール系、スルフェンアミド系の加硫促進剤を挙げることができる。
【００３３】
水素化ニトリルゴム１００質量部に対するカーボンブラックの配合量が３５質量部未満であるとセンターベルトの補強が不十分となりセンターベルトとブロックとのぐらつきやがたつきの発生を早めることになり、カーボンブラックの配合量が７０質量部を超えると硬度が高くなって耐屈曲性が急激に失われベルトの早期切断につながるので好ましくない。また、カーボンブラックの配合量を３５〜５０質量部とより低い範囲に限定することによってベルト走行時の発熱を抑えてゴムの劣化を抑えることができ、熱が原因となるブロックの切断の問題を少なくすることができる。
【００３４】
また、水素化ニトリルゴム１００質量部に対して短繊維の配合量が１０質量部未満であると、やはり硬度が低くなってセンターベルトとブロックとの間のぐらつきやがたつきの発生につながり、配合量が３５質量部を越えるとゴム組成物の加工性が極端に悪くなるとともに耐屈曲性の面でも不利となって亀裂の発生が早まるのでベルトの早期切断につながるので好ましくない。また、配合量を２５〜３５質量部とより高い範囲に限定することによって、ゴムの硬度をより高くすることができブロックのぐらつきやがたつきの発生を抑えることができる。更にはカーボンブラックの配合量を少なくしてもなお硬度を確保することができるので、カーボンブラックの配合量を３５〜５０質量部に限定することと組み合わせることでブロックのぐらつきやがたつきを抑えて且つベルト走行時の発熱の少ないより寿命の長い高負荷伝動ベルトとすることができる。
【００３５】
また、短繊維を全てアラミド繊維とするとベルトの耐屈曲性が問題となるために本発明では配合する短繊維はアラミド繊維とナイロン繊維とし屈曲性を改善しており、ナイロン繊維の配合量が５〜１５質量部であることが好ましい。ナイロン繊維の配合量が５質量部未満であると、耐屈曲性が低下して屈曲疲労により亀裂が生じて故障につながってしまいやすくなり、逆にナイロンの配合量が１５質量部を超えるとゴムの未架橋時における加工性が悪くなり、例えばシート出しをする場合に所定の厚みのシートを得るのが困難になるといった問題につながるので好ましくない。
【００３６】
また、上記以外にも通常ゴムに配合されるカーボンブラック、炭酸カルシウム、タルクなどの耐摩耗性を向上させる充填剤、架橋補助剤、架橋促進剤、可塑剤、安定剤、加工補助剤、老化防止剤、着色剤などの添加剤を使用目的に応じて配合することは可能である。これらの配合剤を混合する方法も通常用いられる手段、例えばバンバリーミキサやニーダーなどを用いて混練する方法が挙げられる。
【００３７】
そして、心線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、心線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、編み布や金属薄板等を使用することもできる。
【００３８】
このブロック２は合成樹脂素材からなっているものであるが、例えばアルミニウム合金などの金属などからなる略ブロックの形状を呈したインサート材を内部に埋設したものでもよいし、インサート材を埋設していないものでも構わない。インサート材以外に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したものであってもよい。
【００３９】
ブロックの樹脂として用いることができるのは、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよく、熱可塑性樹脂としては６，６−ナイロン、４，６−ナイロン、９，Ｔ−ナイロンなどのポリアミド樹脂、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）樹脂等の合成樹脂が用いられる。一方熱硬化性樹脂としては、硬度９０°ＪＩＳ Ａ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。
【００４０】
本発明では前述のようにブロックを形成する合成樹脂中に長繊維を配合しているが、その他にもウィスカ状の補強材を配合することは可能であり、具体的には酸化亜鉛ウィスカ、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。これらの中では、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、炭素繊維の配向が抑制され、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。
【００４１】
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の配合量が少ない場合は、添加した効果が発現せず、多すぎると、混練できず、成形することが困難となる。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
次に本発明の高負荷伝動ベルトおよび高負荷伝動ベルト用センターベルトに用いられるゴム組成物とゴムの種類、カーボンブラックの配合量、短繊維の配合量が本発明の範囲から外れるゴム組成物で作製した試験片を用いて比較試験を行った。
【実施例】
【００４４】
（実施例１）
実施例１はＨ−ＮＢＲ１００質量部に対してアラミド短繊維（コーネックス 帝人社製）を５質量部とナイロン短繊維（６，６−ナイロン 旭化成社製）を５質量部とカーボンブラック（Ｎ２２０ 東海カーボン社製）を７０質量部、その他老化防止剤、軟化剤、酸化亜鉛、硫黄、架橋促進剤を表１に示す配合量で配合し、混練した後に所定厚のサイズに成形して熱プレスにて１５３℃の温度で３０分架橋し、試験サンプルとした。
【００４５】
試験サンプルを用いて硬度の測定と、デマッチャ屈曲試験にて亀裂が１０ｍｍになるまでの屈曲回数を測定した。更にベルトピッチ幅１８ｍｍ、ピッチ周長６００ｍｍ、ブロックピッチ３ｍｍのサイズのベルトを作製して走行試験を行い走行５０時間後におけるブロックのぐらつきの有無を確認するとともにぐらつきのなかったものについてはベルト破断までの時間を測定した。
【００４６】
（実施例２）
実施例２はアラミド短繊維（コーネックス 帝人社製）の配合量を１５質量部、ナイロン短繊維の配合量を１０質量部、カーボンブロックの配合量を６０質量部にした以外は実施例１と同様に配合し、混練、架橋して試験サンプルを作製した。
【００４７】
試験サンプルを用いて硬度の測定と、デマッチャ屈曲試験にて亀裂が１０ｍｍになるまでの屈曲回数を測定した。更にベルトピッチ幅１８ｍｍ、ピッチ周長６００ｍｍ、ブロックピッチ３ｍｍのサイズのベルトを作製し雰囲気温度８０℃にて走行試験を行い走行５０時間後におけるブロックのぐらつきの有無を確認するとともにぐらつきのなかったものについてはベルト破断までの時間を測定した。
【００４８】
（実施例３）
実施例３はアラミド短繊維（コーネックス 帝人社製）の配合量を１５質量部、ナイロン短繊維の配合量を１５質量部、カーボンブラックの配合量を５０質量部にした以外は実施例１と同様に配合し、混練、架橋して試験サンプルを作製した。
【００４９】
試験サンプルを用いて硬度の測定と、デマッチャ屈曲試験にて亀裂が１０ｍｍになるまでの屈曲回数を測定した。更にベルトピッチ幅１８ｍｍ、ピッチ周長６００ｍｍ、ブロックピッチ３ｍｍのサイズのベルトを作製し作製し雰囲気温度８０℃にて走行試験を行い走行５０時間後におけるブロックのぐらつきの有無を確認するとともにぐらつきのなかったものについてはベルト破断までの時間を測定した。
【００５０】
（実施例４）
実施例４はアラミド短繊維（コーネックス 帝人社製）の配合量を１５質量部、ナイロン短繊維１０質量部にカーボンブラックの配合量を４０質量部とした以外は実施例１と同様に配合し、混練、架橋して試験サンプルを作製した。
【００５１】
試験サンプルを用いて硬度の測定と、デマッチャ屈曲試験にて亀裂が１０ｍｍになるまでの屈曲回数を測定した。更にベルトピッチ幅１８ｍｍ、ピッチ周長６００ｍｍ、ブロックピッチ３ｍｍのサイズのベルトを作製し作製し雰囲気温度８０℃にて走行試験を行い走行５０時間後におけるブロックのぐらつきの有無を確認するとともにぐらつきのなかったものについてはベルト破断までの時間を測定した。
【００５２】
（実施例５）
実施例５はアラミド短繊維（コーネックス 帝人社製）の配合量を１５質量部、ナイロン短繊維の配合量を１０質量部、カーボンブロックの配合量を６０質量部にし、架橋剤として硫黄ではなく有機過酸化物を配合した以外は実施例１と同様に配合し、混練、架橋して試験サンプルを作製した。
【００５３】
試験サンプルを用いて硬度の測定と、デマッチャ屈曲試験にて亀裂が１０ｍｍになるまでの屈曲回数を測定した。更にベルトピッチ幅１８ｍｍ、ピッチ周長６００ｍｍ、ブロックピッチ３ｍｍのサイズのベルトを作製し作製し雰囲気温度８０℃にて走行試験を行い走行５０時間後におけるブロックのぐらつきの有無を確認するとともにぐらつきのなかったものについてはベルト破断までの時間を測定した。
【００５４】
（比較例１）
比較例１はアラミド短繊維（コーネックス 帝人社製）の配合量を１５質量部、ナイロン短繊維１０質量部にカーボンブラックの配合量を本発明の範囲から外れる３０質量部とした以外は実施例１と同様に配合し、混練、架橋して試験サンプルを作製した。
【００５５】
試験サンプルを用いて硬度の測定と、デマッチャ屈曲試験にて亀裂が１０ｍｍになるまでの屈曲回数を測定した。更にベルトピッチ幅１８ｍｍ、ピッチ周長６００ｍｍ、ブロックピッチ３ｍｍのサイズのベルトを作製し作製し雰囲気温度８０℃にて走行試験を行い走行５０時間後におけるブロックのぐらつきの有無を確認するとともにぐらつきのなかったものについてはベルト破断までの時間を測定した。
【００５６】
（比較例２）
比較例２はアラミド短繊維（コーネックス 帝人社製）の配合量を１５質量部、ナイロン短繊維１０質量部にカーボンブラックの配合量を本発明の範囲から外れる８０質量部とした以外は実施例１と同様に配合し、混練、架橋して試験サンプルを作製した。
【００５７】
試験サンプルを用いて硬度の測定と、デマッチャ屈曲試験にて亀裂が１０ｍｍになるまでの屈曲回数を測定した。更にベルトピッチ幅１８ｍｍ、ピッチ周長６００ｍｍ、ブロックピッチ３ｍｍのサイズのベルトを作製し作製し雰囲気温度８０℃にて走行試験を行い走行５０時間後におけるブロックのぐらつきの有無を確認するとともにぐらつきのなかったものについてはベルト破断までの時間を測定した。
【００５８】
（比較例３）
比較例３はアラミド短繊維（コーネックス 帝人社製）の配合量を３質量部、ナイロン繊維の配合量を３質量部と短繊維の合計配合量を本発明の範囲から外れる６質量部とし、カーボンブラックの配合量を６０質量部とした以外は実施例１と同様に配合し、混練、架橋して試験サンプルを作製した。
【００５９】
試験サンプルを用いて硬度の測定と、デマッチャ屈曲試験にて亀裂が１０ｍｍになるまでの屈曲回数を測定した。更にベルトピッチ幅１８ｍｍ、ピッチ周長６００ｍｍ、ブロックピッチ３ｍｍのサイズのベルトを作製し作製し雰囲気温度８０℃にて走行試験を行い走行５０時間後におけるブロックのぐらつきの有無を確認するとともにぐらつきのなかったものについてはベルト破断までの時間を測定した。
【００６０】
（比較例４）
比較例４はアラミド短繊維（コーネックス 帝人社製）の配合量を３０質量部、ナイロン繊維の配合量を１０質量部と短繊維の合計配合量を本発明の範囲から外れる４０質量部とし、カーボンブラックの配合量を６０質量部とした以外は実施例１と同様に配合し、混練、架橋して試験サンプルを作製した。
【００６１】
試験サンプルを用いて硬度の測定と、デマッチャ屈曲試験にて亀裂が１０ｍｍになるまでの屈曲回数を測定した。更にベルトピッチ幅１８ｍｍ、ピッチ周長６００ｍｍ、ブロックピッチ３ｍｍのサイズのベルトを作製し作製し雰囲気温度８０℃にて走行試験を行い走行５０時間後におけるブロックのぐらつきの有無を確認するとともにぐらつきのなかったものについてはベルト破断までの時間を測定した。
【００６２】
（比較例５）
比較例５はアラミド短繊維（コーネックス 帝人社製）の配合量を２５質量部、ナイロン繊維は配合せず、カーボンブラックの配合量を６０質量部とした以外は実施例１と同様に配合し、混練、架橋して試験サンプルを作製した。
【００６３】
試験サンプルを用いて硬度の測定と、デマッチャ屈曲試験にて亀裂が１０ｍｍになるまでの屈曲回数を測定した。更にベルトピッチ幅１８ｍｍ、ピッチ周長６００ｍｍ、ブロックピッチ３ｍｍのサイズのベルトを作製し作製し雰囲気温度８０℃にて走行試験を行い走行５０時間後におけるブロックのぐらつきの有無を確認するとともにぐらつきのなかったものについてはベルト破断までの時間を測定した。
【００６４】
（比較例６）
比較例６はアラミド短繊維（コーネックス 帝人社製）の配合量を１０質量部、ナイロン繊維の配合量を２０質量部とナイロン短繊維の配合量を本発明の範囲から外れる数値とし、カーボンブラックの配合量を６０質量部とした以外は実施例１と同様に配合し、混練、架橋して試験サンプルを作製した。
【００６５】
試験サンプルを用いて硬度の測定と、デマッチャ屈曲試験にて亀裂が１０ｍｍになるまでの屈曲回数を測定した。更にベルトピッチ幅１８ｍｍ、ピッチ周長６００ｍｍ、ブロックピッチ３ｍｍのサイズのベルトを作製し作製し雰囲気温度８０℃にて走行試験を行い走行５０時間後におけるブロックのぐらつきの有無を確認するとともにぐらつきのなかったものについてはベルト破断までの時間を測定した。
【００６６】
実施例１〜４および比較例１〜６までの配合を表２に示し、走行試験の試験条件を表２に示し、試験結果を表３に示す。
【００６７】
【表１】
【００６８】
【表２】
【００６９】
【表３】
【００７０】
表３の結果からわかるように実施例１〜５はある程度の硬度を維持しつつ屈曲試験においても良好な結果が得られている。ベルト走行試験においてはブロックのぐらつきが発生せずベルト破断になるまでの時間も比較例よりも長い結果になっている。その中でも実施例４は特に屈曲による破断までの時間が長くより長寿命なベルトとなっていることがわかる。
【００７１】
それに対して、カーボンブラックの配合量の少ない比較例１では硬度が低い上に短繊維の配合量が多いことから屈曲性は優れているもののベルト走行試験にて走行５０時間でブロックのぐらつきが発生し中断となっている。比較例２は逆にカーボンブラックの配合量が多いことから屈曲試験の結果が悪い。比較例３は短繊維の配合量を少なくしているが硬度も低くブロックのぐらつきが発生している。比較例４はトータルの短繊維配合量が多くその結果屈曲性が悪くなっている。比較例５は短繊維をアラミド繊維のみとしていることからやはり屈曲性において多少劣る結果となっている。比較例６はナイロン短繊維の配合量を多くした例であるが加工性が悪くシート出しができなかったことからベルトも作成できなかった。
【００７２】
また、実施例１〜５においても架橋剤としてペルオキシドを用いている実施例５に比べて実施例１〜４は屈曲試験の結果が良好であり、架橋剤に硫黄を用いることが屈曲性に対して効果を有することが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明に係る高負荷伝動ベルトの一例を示す斜視概略図である。
【図２】本発明に係る高負荷伝動ベルトの他の例を示す斜視概略図である。
【符号の説明】
【００７５】
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 心線
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
【技術分野】
【０００１】
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嵌合固定した高負荷伝動ベルトに関し、詳しくは硬度、耐屈曲性、耐熱性に優れたセンターベルト、またそれを用いた高負荷伝動ベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
このような高負荷伝動ベルトのセンターベルトはゴムなどのエラストマーからなっておりブロックを嵌合固定している。ベルトを走行させることによってセンターベルトはブロックから繰り返し圧縮力や剪断力を受けて、センターベルトを形成するエラストマーに永久歪を発生してブロックとセンターベルトとの嵌合固定力が弱まり、ブロックのぐらつきやがたつきにつながり、ベルト走行時の騒音が大きくなったり、センターベルトに亀裂が生じて切断したりといったことにもなる。
【０００５】
今までに、センターベルトの強度を上げてゴムのへたりや摩耗、クラックといった問題を防止するために、例えば特許文献１には不飽和カルボン酸金属塩と有機過酸化物を添加した水素化ニトリルゴムに短繊維を配合したゴム組成物をセンターベルトとして用いることが開示されている。また硫黄を配合して架橋剤である有機過酸化物の共架橋剤として用いることが記載されている。
【０００６】
更に、特許文献２にはセンターベルトの保形ゴムにナイロン短繊維とアラミド短繊維を混入することによって、センターベルトに高弾性を持たせて耐久性を確保すると共に摩擦係数を低減して異音の発生を防止するといったことが開示されている。
【０００７】
特許文献３には水素化ニトリルゴムにアラミド短繊維とカーボンブラックを配合することによってセンターベルトの硬度を確保するとともにベルトの屈曲性を改善したベルトが提案されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−２７２５９５号公報
【特許文献２】特開平６−２７４２号公報
【特許文献３】特開２００４−１０８４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが特許文献１に開示されるようなセンターベルトでは硬度が高くてブロックとセンターベルトとの間の不具合の発生を防止することができるものの、繰り返し屈曲に対しては弱いものとなり、センターベルトを構成するゴム材料の屈曲による亀裂の発生といった問題につながることがある。
【００１０】
また、特許文献２に開示されるようなセンターベルトでは異音の発生を低減することはできるものの、配合する短繊維量のうちナイロン短繊維を配合した分だけセンターベルトの補強効果は薄れることになり、十分な補強効果を得るために短繊維の配合量を増やしすぎると短繊維が異物となって働き、亀裂発生の原因となるので耐屈曲性を損なってしまうことになる。
【００１１】
特許文献３では、特許文献1の技術に比べるとベルトの耐屈曲性が改善されているものの、まだ十分なものではなくベルトの長期走行に伴って亀裂の発生や亀裂から破断に至るといった問題が残っていた。
【００１２】
そこで本発明は高負荷伝動ベルトのセンターベルトとして用いるのに十分な硬度、耐熱性を有するとともに、耐屈曲性に関しても十分な性能を有する高負荷伝動ベルト、高負荷伝動ベルト用センターベルトの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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、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所定ピッチで複数のブロックを嵌合固定した高負荷伝動ベルトにおいて、センターベルトを構成するゴム組成物は水素化ニトリルゴム１００質量部に対して短繊維を１０〜３５質量部とカーボンブラックを３５〜７０質量部配合し、前記短繊維はアラミド短繊維及びナイロン短繊維で構成されナイロン短繊維の配合量が５〜１５質量部であることを特徴とする。
【００１４】
請求項２では、水素化ニトリルゴム１００質量部に対して短繊維の配合量が２５〜３５質量部である高負荷伝動ベルトとしている。
【００１５】
請求項３では、水素化ニトリルゴム１００質量部に対してカーボンブラックの配合量が３５〜５０質量部である高負荷伝動ベルトとしている。
【００１６】
請求項４ではセンターベルトのゴムの架橋は硫黄系である請求項１記載の高負荷伝動ベルトとしている。
【００１７】
請求項５では、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所定ピッチで複数のブロックを嵌合固定した高負荷伝動ベルトに用いるセンターベルトにおいて、センターベルトを構成するゴム組成物は水素化ニトリルゴム１００質量部に対して短繊維を１０〜３５質量部とカーボンブラックを３５〜７０質量部配合し、前記短繊維はアラミド短繊維及びナイロン短繊維で構成されナイロン短繊維の配合量が５〜１５質量部であることを特徴とする。
【００１８】
請求項６では、水素化ニトリルゴム１００質量部に対して短繊維の配合量が２５〜３５質量部である高負荷伝動ベルト用センターベルトとしている。
【００１９】
請求項７では、水素化ニトリルゴム１００質量部に対してカーボンブラックの配合量が３５〜５０質量部である高負荷伝動ベルト用センターベルトとしている。
【００２０】
請求項８ではセンターベルトのゴムの架橋は硫黄系である高負荷伝動ベルト用センターベルトとしている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明では水素化ニトリルゴムを用いることで耐熱性に優れたものとしているとともに、短繊維及びカーボンブラックを所定量配合することで高負荷伝動ベルトとして使用するのに十分な硬度を持たせ、かつ短繊維の一部をナイロン短繊維とすることで、硬度を維持した上でベルトの屈曲性を大幅に改善することができ、屈曲劣化による亀裂の発生といった故障の少ないベルトを提供することができる。
【００２２】
請求項２および６においては、短繊維の配合量を高めの範囲に限定することによってセンターベルトの硬度も高く維持されて、センターベルトに対するブロックのぐらつきやがたつきがより少ない高負荷伝動ベルトとすることができる。
【００２３】
請求項３および７においては、短繊維の配合量を高めの範囲に限定するとともにカーボンブラックの配合量をより低い範囲に限定しており、硬度が高く維持されてブロックのぐらつきやがたつきを防止することができるとともに走行時の発熱を低く抑えてゴムの劣化をすくなくすることができ、より寿命の長いベルトとすることができる。
【００２４】
請求項４および８においては、架橋剤を硫黄とすることによって、センターベルトの屈曲性を優れたものにできる点で有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照しつつ本発明を具体的に説明する。
【００２６】
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。
【００２７】
ブロック２は、図１に示すように、上ビーム部１１および下ビーム部１２と、上下ビーム部１１、１２の中央部同士を連結したセンターピラー１３からなっており、ブロック２の両側面２ａ、２ｂにはセンターベルト３ａ、３ｂを嵌めこむ嵌合溝１４、１５が形成されている。また、嵌合溝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。
【００２８】
図２は、別のベルトの例であり、ビーム部３１の両端から上方に向かって一対のサイドピラー３２、３３が延びており、このサイドピラー３２、３３の上端からそれぞれブロック２の中心に向かって延びるロック部３４、３５が対向するように設けられている。そして、これらビーム部３１、サイドピラー３２、３３及びロック部３４、３５によってセンターベルト３ａ、３ｂが嵌合する嵌合溝３０が形成されている。この嵌合溝３０に、センターベルト３ａ、３ｂが、ロック部３４、３５間の開口部より挿入され装着される。また、ロック部３４、３５の嵌合溝３０側には、凸部３７がそれぞれ設けられており、この凸部３７が、センターベルト３ａ、３ｂに所定ピッチで設けられている凹部３６に嵌合する。これによって、センターベルト３ａ、３ｂは、装着後はブロック２から抜けにくい状態となる。
【００２９】
本発明においてセンターベルト３ａ、３ｂのエラストマー４として使用されるものは水素化ニトリルゴムであり、その水素化ニトリルゴム１００質量部に対して短繊維を１０〜３５質量部でより好ましくは２５〜３５質量部と、カーボンブラックを３５〜７０質量部でより好ましくは３５〜５０質量部と、架橋剤を０．２〜１０質量部配合しており、前記短繊維はアラミド繊維とナイロン繊維からなっているとともにナイロン繊維の配合範囲を５〜１５質量部としている。
【００３０】
このようなセンターベルトにおいてはブロックとの嵌合固定力が長期に渡って維持できるような素材が求められるが、水素化ニトリルゴムにカーボンブラックと短繊維を上記のような範囲で配合することによって必要な硬度を得ることができるのでセンターベルトとブロックとの嵌合による固定力を維持することができ、かつ水素化ニトリルゴムを用いることによって耐熱性にも優れ、また短繊維としてアラミド繊維のみではなくナイロン繊維を配合していることからベルト走行時における繰り返し屈曲を受けても亀裂を発生しにくくベルトの寿命を延ばすことができるものである。
【００３１】
また、使用する架橋剤は硫黄系、ペルオキシド系のいずれでも構わない。硫黄系としては硫黄、４，４’−ジチオビスジモルフォリン、テトラメチルチウラムジスルフィドなどが挙げられ、ペルオキシド系としてはジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、１，１−ｔ−ブチルペロキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、２，５−ジ−メチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペロキシ）ヘキサン−３、ビス（ｔ−ブチルポエロキシ−ジ−イソプロピル）ベンゼン、２，５−ジ−メチル−２，５−ジ（ベンゾイルペロキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルペロキシベンゾアート、ｔ−ブチルペロキシ−２−エチル−ヘキシルカーボネートなどを挙げることができる。本発明において架橋剤は硫黄を用いることが好ましく、そうすることによってセンターベルトの屈曲性を優れたものとすることができる。
【００３２】
必要に応じて加硫促進剤を配合してもよく、具体例としてはグアニジン系、チウラム系、ジチオカルバミン酸系、チアゾール系、スルフェンアミド系の加硫促進剤を挙げることができる。
【００３３】
水素化ニトリルゴム１００質量部に対するカーボンブラックの配合量が３５質量部未満であるとセンターベルトの補強が不十分となりセンターベルトとブロックとのぐらつきやがたつきの発生を早めることになり、カーボンブラックの配合量が７０質量部を超えると硬度が高くなって耐屈曲性が急激に失われベルトの早期切断につながるので好ましくない。また、カーボンブラックの配合量を３５〜５０質量部とより低い範囲に限定することによってベルト走行時の発熱を抑えてゴムの劣化を抑えることができ、熱が原因となるブロックの切断の問題を少なくすることができる。
【００３４】
また、水素化ニトリルゴム１００質量部に対して短繊維の配合量が１０質量部未満であると、やはり硬度が低くなってセンターベルトとブロックとの間のぐらつきやがたつきの発生につながり、配合量が３５質量部を越えるとゴム組成物の加工性が極端に悪くなるとともに耐屈曲性の面でも不利となって亀裂の発生が早まるのでベルトの早期切断につながるので好ましくない。また、配合量を２５〜３５質量部とより高い範囲に限定することによって、ゴムの硬度をより高くすることができブロックのぐらつきやがたつきの発生を抑えることができる。更にはカーボンブラックの配合量を少なくしてもなお硬度を確保することができるので、カーボンブラックの配合量を３５〜５０質量部に限定することと組み合わせることでブロックのぐらつきやがたつきを抑えて且つベルト走行時の発熱の少ないより寿命の長い高負荷伝動ベルトとすることができる。
【００３５】
また、短繊維を全てアラミド繊維とするとベルトの耐屈曲性が問題となるために本発明では配合する短繊維はアラミド繊維とナイロン繊維とし屈曲性を改善しており、ナイロン繊維の配合量が５〜１５質量部であることが好ましい。ナイロン繊維の配合量が５質量部未満であると、耐屈曲性が低下して屈曲疲労により亀裂が生じて故障につながってしまいやすくなり、逆にナイロンの配合量が１５質量部を超えるとゴムの未架橋時における加工性が悪くなり、例えばシート出しをする場合に所定の厚みのシートを得るのが困難になるといった問題につながるので好ましくない。
【００３６】
また、上記以外にも通常ゴムに配合されるカーボンブラック、炭酸カルシウム、タルクなどの耐摩耗性を向上させる充填剤、架橋補助剤、架橋促進剤、可塑剤、安定剤、加工補助剤、老化防止剤、着色剤などの添加剤を使用目的に応じて配合することは可能である。これらの配合剤を混合する方法も通常用いられる手段、例えばバンバリーミキサやニーダーなどを用いて混練する方法が挙げられる。
【００３７】
そして、心線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、心線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、編み布や金属薄板等を使用することもできる。
【００３８】
このブロック２は合成樹脂素材からなっているものであるが、例えばアルミニウム合金などの金属などからなる略ブロックの形状を呈したインサート材を内部に埋設したものでもよいし、インサート材を埋設していないものでも構わない。インサート材以外に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したものであってもよい。
【００３９】
ブロックの樹脂として用いることができるのは、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよく、熱可塑性樹脂としては６，６−ナイロン、４，６−ナイロン、９，Ｔ−ナイロンなどのポリアミド樹脂、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）樹脂等の合成樹脂が用いられる。一方熱硬化性樹脂としては、硬度９０°ＪＩＳ Ａ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。
【００４０】
本発明では前述のようにブロックを形成する合成樹脂中に長繊維を配合しているが、その他にもウィスカ状の補強材を配合することは可能であり、具体的には酸化亜鉛ウィスカ、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。これらの中では、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、炭素繊維の配向が抑制され、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。
【００４１】
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の配合量が少ない場合は、添加した効果が発現せず、多すぎると、混練できず、成形することが困難となる。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
次に本発明の高負荷伝動ベルトおよび高負荷伝動ベルト用センターベルトに用いられるゴム組成物とゴムの種類、カーボンブラックの配合量、短繊維の配合量が本発明の範囲から外れるゴム組成物で作製した試験片を用いて比較試験を行った。
【実施例】
【００４４】
（実施例１）
実施例１はＨ−ＮＢＲ１００質量部に対してアラミド短繊維（コーネックス 帝人社製）を５質量部とナイロン短繊維（６，６−ナイロン 旭化成社製）を５質量部とカーボンブラック（Ｎ２２０ 東海カーボン社製）を７０質量部、その他老化防止剤、軟化剤、酸化亜鉛、硫黄、架橋促進剤を表１に示す配合量で配合し、混練した後に所定厚のサイズに成形して熱プレスにて１５３℃の温度で３０分架橋し、試験サンプルとした。
【００４５】
試験サンプルを用いて硬度の測定と、デマッチャ屈曲試験にて亀裂が１０ｍｍになるまでの屈曲回数を測定した。更にベルトピッチ幅１８ｍｍ、ピッチ周長６００ｍｍ、ブロックピッチ３ｍｍのサイズのベルトを作製して走行試験を行い走行５０時間後におけるブロックのぐらつきの有無を確認するとともにぐらつきのなかったものについてはベルト破断までの時間を測定した。
【００４６】
（実施例２）
実施例２はアラミド短繊維（コーネックス 帝人社製）の配合量を１５質量部、ナイロン短繊維の配合量を１０質量部、カーボンブロックの配合量を６０質量部にした以外は実施例１と同様に配合し、混練、架橋して試験サンプルを作製した。
【００４７】
試験サンプルを用いて硬度の測定と、デマッチャ屈曲試験にて亀裂が１０ｍｍになるまでの屈曲回数を測定した。更にベルトピッチ幅１８ｍｍ、ピッチ周長６００ｍｍ、ブロックピッチ３ｍｍのサイズのベルトを作製し雰囲気温度８０℃にて走行試験を行い走行５０時間後におけるブロックのぐらつきの有無を確認するとともにぐらつきのなかったものについてはベルト破断までの時間を測定した。
【００４８】
（実施例３）
実施例３はアラミド短繊維（コーネックス 帝人社製）の配合量を１５質量部、ナイロン短繊維の配合量を１５質量部、カーボンブラックの配合量を５０質量部にした以外は実施例１と同様に配合し、混練、架橋して試験サンプルを作製した。
【００４９】
試験サンプルを用いて硬度の測定と、デマッチャ屈曲試験にて亀裂が１０ｍｍになるまでの屈曲回数を測定した。更にベルトピッチ幅１８ｍｍ、ピッチ周長６００ｍｍ、ブロックピッチ３ｍｍのサイズのベルトを作製し作製し雰囲気温度８０℃にて走行試験を行い走行５０時間後におけるブロックのぐらつきの有無を確認するとともにぐらつきのなかったものについてはベルト破断までの時間を測定した。
【００５０】
（実施例４）
実施例４はアラミド短繊維（コーネックス 帝人社製）の配合量を１５質量部、ナイロン短繊維１０質量部にカーボンブラックの配合量を４０質量部とした以外は実施例１と同様に配合し、混練、架橋して試験サンプルを作製した。
【００５１】
試験サンプルを用いて硬度の測定と、デマッチャ屈曲試験にて亀裂が１０ｍｍになるまでの屈曲回数を測定した。更にベルトピッチ幅１８ｍｍ、ピッチ周長６００ｍｍ、ブロックピッチ３ｍｍのサイズのベルトを作製し作製し雰囲気温度８０℃にて走行試験を行い走行５０時間後におけるブロックのぐらつきの有無を確認するとともにぐらつきのなかったものについてはベルト破断までの時間を測定した。
【００５２】
（実施例５）
実施例５はアラミド短繊維（コーネックス 帝人社製）の配合量を１５質量部、ナイロン短繊維の配合量を１０質量部、カーボンブロックの配合量を６０質量部にし、架橋剤として硫黄ではなく有機過酸化物を配合した以外は実施例１と同様に配合し、混練、架橋して試験サンプルを作製した。
【００５３】
試験サンプルを用いて硬度の測定と、デマッチャ屈曲試験にて亀裂が１０ｍｍになるまでの屈曲回数を測定した。更にベルトピッチ幅１８ｍｍ、ピッチ周長６００ｍｍ、ブロックピッチ３ｍｍのサイズのベルトを作製し作製し雰囲気温度８０℃にて走行試験を行い走行５０時間後におけるブロックのぐらつきの有無を確認するとともにぐらつきのなかったものについてはベルト破断までの時間を測定した。
【００５４】
（比較例１）
比較例１はアラミド短繊維（コーネックス 帝人社製）の配合量を１５質量部、ナイロン短繊維１０質量部にカーボンブラックの配合量を本発明の範囲から外れる３０質量部とした以外は実施例１と同様に配合し、混練、架橋して試験サンプルを作製した。
【００５５】
試験サンプルを用いて硬度の測定と、デマッチャ屈曲試験にて亀裂が１０ｍｍになるまでの屈曲回数を測定した。更にベルトピッチ幅１８ｍｍ、ピッチ周長６００ｍｍ、ブロックピッチ３ｍｍのサイズのベルトを作製し作製し雰囲気温度８０℃にて走行試験を行い走行５０時間後におけるブロックのぐらつきの有無を確認するとともにぐらつきのなかったものについてはベルト破断までの時間を測定した。
【００５６】
（比較例２）
比較例２はアラミド短繊維（コーネックス 帝人社製）の配合量を１５質量部、ナイロン短繊維１０質量部にカーボンブラックの配合量を本発明の範囲から外れる８０質量部とした以外は実施例１と同様に配合し、混練、架橋して試験サンプルを作製した。
【００５７】
試験サンプルを用いて硬度の測定と、デマッチャ屈曲試験にて亀裂が１０ｍｍになるまでの屈曲回数を測定した。更にベルトピッチ幅１８ｍｍ、ピッチ周長６００ｍｍ、ブロックピッチ３ｍｍのサイズのベルトを作製し作製し雰囲気温度８０℃にて走行試験を行い走行５０時間後におけるブロックのぐらつきの有無を確認するとともにぐらつきのなかったものについてはベルト破断までの時間を測定した。
【００５８】
（比較例３）
比較例３はアラミド短繊維（コーネックス 帝人社製）の配合量を３質量部、ナイロン繊維の配合量を３質量部と短繊維の合計配合量を本発明の範囲から外れる６質量部とし、カーボンブラックの配合量を６０質量部とした以外は実施例１と同様に配合し、混練、架橋して試験サンプルを作製した。
【００５９】
試験サンプルを用いて硬度の測定と、デマッチャ屈曲試験にて亀裂が１０ｍｍになるまでの屈曲回数を測定した。更にベルトピッチ幅１８ｍｍ、ピッチ周長６００ｍｍ、ブロックピッチ３ｍｍのサイズのベルトを作製し作製し雰囲気温度８０℃にて走行試験を行い走行５０時間後におけるブロックのぐらつきの有無を確認するとともにぐらつきのなかったものについてはベルト破断までの時間を測定した。
【００６０】
（比較例４）
比較例４はアラミド短繊維（コーネックス 帝人社製）の配合量を３０質量部、ナイロン繊維の配合量を１０質量部と短繊維の合計配合量を本発明の範囲から外れる４０質量部とし、カーボンブラックの配合量を６０質量部とした以外は実施例１と同様に配合し、混練、架橋して試験サンプルを作製した。
【００６１】
試験サンプルを用いて硬度の測定と、デマッチャ屈曲試験にて亀裂が１０ｍｍになるまでの屈曲回数を測定した。更にベルトピッチ幅１８ｍｍ、ピッチ周長６００ｍｍ、ブロックピッチ３ｍｍのサイズのベルトを作製し作製し雰囲気温度８０℃にて走行試験を行い走行５０時間後におけるブロックのぐらつきの有無を確認するとともにぐらつきのなかったものについてはベルト破断までの時間を測定した。
【００６２】
（比較例５）
比較例５はアラミド短繊維（コーネックス 帝人社製）の配合量を２５質量部、ナイロン繊維は配合せず、カーボンブラックの配合量を６０質量部とした以外は実施例１と同様に配合し、混練、架橋して試験サンプルを作製した。
【００６３】
試験サンプルを用いて硬度の測定と、デマッチャ屈曲試験にて亀裂が１０ｍｍになるまでの屈曲回数を測定した。更にベルトピッチ幅１８ｍｍ、ピッチ周長６００ｍｍ、ブロックピッチ３ｍｍのサイズのベルトを作製し作製し雰囲気温度８０℃にて走行試験を行い走行５０時間後におけるブロックのぐらつきの有無を確認するとともにぐらつきのなかったものについてはベルト破断までの時間を測定した。
【００６４】
（比較例６）
比較例６はアラミド短繊維（コーネックス 帝人社製）の配合量を１０質量部、ナイロン繊維の配合量を２０質量部とナイロン短繊維の配合量を本発明の範囲から外れる数値とし、カーボンブラックの配合量を６０質量部とした以外は実施例１と同様に配合し、混練、架橋して試験サンプルを作製した。
【００６５】
試験サンプルを用いて硬度の測定と、デマッチャ屈曲試験にて亀裂が１０ｍｍになるまでの屈曲回数を測定した。更にベルトピッチ幅１８ｍｍ、ピッチ周長６００ｍｍ、ブロックピッチ３ｍｍのサイズのベルトを作製し作製し雰囲気温度８０℃にて走行試験を行い走行５０時間後におけるブロックのぐらつきの有無を確認するとともにぐらつきのなかったものについてはベルト破断までの時間を測定した。
【００６６】
実施例１〜４および比較例１〜６までの配合を表２に示し、走行試験の試験条件を表２に示し、試験結果を表３に示す。
【００６７】
【表１】
【００６８】
【表２】
【００６９】
【表３】
【００７０】
表３の結果からわかるように実施例１〜５はある程度の硬度を維持しつつ屈曲試験においても良好な結果が得られている。ベルト走行試験においてはブロックのぐらつきが発生せずベルト破断になるまでの時間も比較例よりも長い結果になっている。その中でも実施例４は特に屈曲による破断までの時間が長くより長寿命なベルトとなっていることがわかる。
【００７１】
それに対して、カーボンブラックの配合量の少ない比較例１では硬度が低い上に短繊維の配合量が多いことから屈曲性は優れているもののベルト走行試験にて走行５０時間でブロックのぐらつきが発生し中断となっている。比較例２は逆にカーボンブラックの配合量が多いことから屈曲試験の結果が悪い。比較例３は短繊維の配合量を少なくしているが硬度も低くブロックのぐらつきが発生している。比較例４はトータルの短繊維配合量が多くその結果屈曲性が悪くなっている。比較例５は短繊維をアラミド繊維のみとしていることからやはり屈曲性において多少劣る結果となっている。比較例６はナイロン短繊維の配合量を多くした例であるが加工性が悪くシート出しができなかったことからベルトも作成できなかった。
【００７２】
また、実施例１〜５においても架橋剤としてペルオキシドを用いている実施例５に比べて実施例１〜４は屈曲試験の結果が良好であり、架橋剤に硫黄を用いることが屈曲性に対して効果を有することが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明に係る高負荷伝動ベルトの一例を示す斜視概略図である。
【図２】本発明に係る高負荷伝動ベルトの他の例を示す斜視概略図である。
【符号の説明】
【００７５】
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 心線
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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所定ピッチで複数のブロックを嵌合固定した高負荷伝動ベルトにおいて、センターベルトを構成するゴム組成物は水素化ニトリルゴム１００質量部に対して短繊維を１０〜３５質量部とカーボンブラックを３５〜７０質量部配合し、前記短繊維はアラミド短繊維及びナイロン短繊維で構成されナイロン短繊維の配合量が５〜１５質量部であることを特徴とする高負荷伝動ベルト。
【請求項２】
水素化ニトリルゴム１００質量部に対して短繊維の配合量が２５〜３５質量部である請求項１記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項３】
水素化ニトリルゴム１００質量部に対してカーボンブラックの配合量が３５〜５０質量部である請求項２記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項４】
センターベルトのゴムの架橋が硫黄系である請求項１〜３記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項５】
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所定ピッチで複数のブロックを嵌合固定した高負荷伝動ベルトに用いるセンターベルトにおいて、センターベルトを構成するゴム組成物は水素化ニトリルゴム１００質量部に対して短繊維を１０〜３５質量部とカーボンブラックを３５〜７０質量部配合し、前記短繊維はアラミド短繊維及びナイロン短繊維で構成されナイロン短繊維の配合量が５〜１５質量部であることを特徴とする高負荷伝動ベルト用センターベルト。
【請求項６】
水素化ニトリルゴム１００質量部に対して短繊維の配合量が２５〜３５質量部である請求項５記載の高負荷伝動ベルト用センターベルト。
【請求項７】
水素化ニトリルゴム１００質量部に対してカーボンブラックの配合量が３５〜５０質量部である請求項６記載の高負荷伝動ベルト用センターベルト。
【請求項８】
センターベルトのゴムの架橋が硫黄系である請求項５〜７記載の高負荷伝動ベルト用センターベルト。
【請求項１】
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所定ピッチで複数のブロックを嵌合固定した高負荷伝動ベルトにおいて、センターベルトを構成するゴム組成物は水素化ニトリルゴム１００質量部に対して短繊維を１０〜３５質量部とカーボンブラックを３５〜７０質量部配合し、前記短繊維はアラミド短繊維及びナイロン短繊維で構成されナイロン短繊維の配合量が５〜１５質量部であることを特徴とする高負荷伝動ベルト。
【請求項２】
水素化ニトリルゴム１００質量部に対して短繊維の配合量が２５〜３５質量部である請求項１記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項３】
水素化ニトリルゴム１００質量部に対してカーボンブラックの配合量が３５〜５０質量部である請求項２記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項４】
センターベルトのゴムの架橋が硫黄系である請求項１〜３記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項５】
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所定ピッチで複数のブロックを嵌合固定した高負荷伝動ベルトに用いるセンターベルトにおいて、センターベルトを構成するゴム組成物は水素化ニトリルゴム１００質量部に対して短繊維を１０〜３５質量部とカーボンブラックを３５〜７０質量部配合し、前記短繊維はアラミド短繊維及びナイロン短繊維で構成されナイロン短繊維の配合量が５〜１５質量部であることを特徴とする高負荷伝動ベルト用センターベルト。
【請求項６】
水素化ニトリルゴム１００質量部に対して短繊維の配合量が２５〜３５質量部である請求項５記載の高負荷伝動ベルト用センターベルト。
【請求項７】
水素化ニトリルゴム１００質量部に対してカーボンブラックの配合量が３５〜５０質量部である請求項６記載の高負荷伝動ベルト用センターベルト。
【請求項８】
センターベルトのゴムの架橋が硫黄系である請求項５〜７記載の高負荷伝動ベルト用センターベルト。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−１２５６３０（Ｐ２００６−１２５６３０Ａ）
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２８５７１２（Ｐ２００５−２８５７１２）
【出願日】平成１７年９月３０日（２００５．９．３０）
【出願人】（０００００６０６８）三ツ星ベルト株式会社 (730)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月３０日（２００５．９．３０）
【出願人】（０００００６０６８）三ツ星ベルト株式会社 (730)
【Ｆターム（参考）】
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