JP2004353757A - ダブルコグドｖベルト - Google Patents
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Abstract
【課題】ダブルコグドＶベルトにおいて、伝動能力を低下を防ぎながら、コンパクト化と曲げ剛性の低下とを図る。
【解決手段】ダブルコグドＶベルトＢは心線埋設部１０と下コグ形成部２０と上コグ形成部３０とからなる。上コグ形成部３０にはベルト長手方向に沿って上コグ３４が形成されている。隣接した上コグ３４，３４間にはベルトの幅方向に延びる溝３５が形成されている。下コグ形成部２０にはベルト長手方向に沿って下コグ２４が形成されている。隣接した下コグ２４，２４の間にはベルトの幅方向に延びる溝２５が形成されている。ベルトの厚さ方向に関して、下コグ２４の間に形成された溝２５の底部から心線１２までの距離ｂはｂ＝１．９ｍｍで、下コグ２４の間に形成された溝２５の底部から上コグ３４の間に形成された溝３５の底部までの距離ｅはｅ＝３．７ｍｍである。
【選択図】 図１
【解決手段】ダブルコグドＶベルトＢは心線埋設部１０と下コグ形成部２０と上コグ形成部３０とからなる。上コグ形成部３０にはベルト長手方向に沿って上コグ３４が形成されている。隣接した上コグ３４，３４間にはベルトの幅方向に延びる溝３５が形成されている。下コグ形成部２０にはベルト長手方向に沿って下コグ２４が形成されている。隣接した下コグ２４，２４の間にはベルトの幅方向に延びる溝２５が形成されている。ベルトの厚さ方向に関して、下コグ２４の間に形成された溝２５の底部から心線１２までの距離ｂはｂ＝１．９ｍｍで、下コグ２４の間に形成された溝２５の底部から上コグ３４の間に形成された溝３５の底部までの距離ｅはｅ＝３．７ｍｍである。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダブルコグドＶベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、中・低排気量のエンジンを有する２輪車・バギー・スノーモービル等の変速機に用いられる変速ベルトとして、ゴム製のダブルコグドＶベルトが知られている（例えば、特許文献１）。このダブルコグドＶベルトは、内周（底部面）の長手方向に沿って下コグが一定のピッチで形成されるとともに、外周（背面）の長手方向に沿って上コグが一定のピッチで形成されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３１１９２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、エンジンの４サイクル化によりトルク変動が大きくなったこと、あるいは、車両の重量が増加したこと等に伴い、上述の２輪車・バギー・スノーモービル等に用いられるダブルコグドＶベルトに対して、高い伝動能力と高い伝動効率とが求められている。その中でも特にベルトの伝動効率の向上が望まれている。これらの要求に応えるために、これらの車両に対して、大排気量エンジン用のダブルコグドＶベルトを適用することが考えられる。この大排気量エンジン用のベルトは総厚（全体の厚さ）が大きい（例えば、１５ｍｍ）ため、ベルトの伝動能力は向上する。しかしながら、総厚が大きいゆえ、ベルトのコンパクト化の妨げとなり、また、ベルトの曲げ剛性が大きくなり、その結果、ベルトの伝動効率が低下する。
【０００５】
そこで、ダブルコグドＶベルトにおいて、伝動能力の低下を防ぎながら、コンパクト化と曲げ剛性の低下とを図ることのできる技術を開発することが望まれていた。
【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、ダブルコグドＶベルトにおける寸法構造を指定することにより、そのベルトの伝動能力の低下を防ぎながら、コンパクト化と曲げ剛性の低下とを図る技術を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ベルト長手方向に延びる心線が埋設された心線埋設部と、該心線埋設部の内周側に設けられ且つベルト長手方向に沿って一定のピッチで形成された下コグを有する下コグ形成部と、上記心線埋設部の外周側に設けられ且つベルト長手方向に沿って一定のピッチで形成された上コグを有する上コグ形成部とを備えたダブルコグドＶベルトであって、上記ベルトの厚さ方向に関して、隣り合う下コグの間に形成された溝の底部から心線までの距離が０．４ｍｍ以上且つ２ｍｍ以下であることを特徴とするものである。
【０００８】
これにより、ダブルコグドＶベルトの伝動能力の低下を防ぎながら、ダブルコグドＶベルトのコンパクト化と曲げ剛性の低下とを図ることができる。
【０００９】
本発明は、ベルト長手方向に延びる心線が埋設された心線埋設部と、該心線埋設部の内周側に設けられ且つベルト長手方向に沿って一定のピッチで形成された下コグを有する下コグ形成部と、上記心線埋設部の外周側に設けられ且つベルト長手方向に沿って一定のピッチで形成された上コグを有する上コグ形成部とを備えたダブルコグドＶベルトであって、上記ベルトの厚さ方向に関して、隣り合う上コグの間に形成された溝の底部から隣り合う下コグの間に形成された溝の底部までの距離が１．５ｍｍ以上且つ４ｍｍ以下であることを特徴とするものである。
【００１０】
これにより、ダブルコグドＶベルトの伝動能力の低下を防ぎながら、ダブルコグドＶベルトのコンパクト化と曲げ剛性の低下とを図ることのできる。
【００１１】
【発明の効果】
本発明によれば、ダブルコグドＶベルトの厚さ方向に関して、隣り合う下コグの間に形成された溝の底部から心線までの距離を０．４ｍｍ以上且つ２ｍｍ以下にすることにより、ダブルコグドＶベルトの伝動能力の低下を防ぎながら、ダブルコグドＶベルトのコンパクト化と曲げ剛性の低下とを図ることができる。
【００１２】
また、ダブルコグドＶベルトの厚さ方向に関して、隣り合う上コグの間に形成された溝の底部から隣り合う下コグの間に形成された溝の底部までの距離を１．５ｍｍ以上且つ４ｍｍ以下にすることにより、ダブルコグドＶベルトの伝動能力の低下を防ぎながら、ダブルコグドＶベルトのコンパクト化と曲げ剛性の低下とを図ることのできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
本実施形態に係るダブルコグドＶベルトＢは、例えば、中・低排気量のエンジンを有する２輪車・バギー・スノーモービル等の車両での変速機の変速ベルトとして用いられるものである。
【００１５】
図１及び図２に示すように、このダブルコグドＶベルトＢは、心線埋設部１０と、心線埋設部１０の内周（底部面）側に一体に設けられた下コグ形成部２０と、心線埋設部１０の外周（背面）側に一体に設けられた上コグ形成部３０とからなる。本実施形態に係るダブルコグドＶベルトＢの総厚Ｈは、例えばＨ＝１２．０ｍｍである。
【００１６】
心線埋設部１０は、心線埋設部本体１１と、ベルト長手方向に延び且つベルトの幅方向に所定ピッチで並ぶように心線埋設部本体１１にらせん状に埋設された心線１２とからなる。
【００１７】
心線埋設部本体１１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）等のゴム組成物で形成されている。
【００１８】
心線１２は、ポリエステル（ＰＥＴ）繊維、アラミド繊維、レーヨン繊維、ＰＢＯ繊維等の撚り糸から形成されている。本実施形態に係る心線１２の外径ｄは、例えばｄ＝１．２ｍｍである。
【００１９】
上記下コグ形成部２０は、下コグ形成部本体２２と、その表面を覆う帆布２３とからなる。本実施形態に係る下コグ形成部２０の厚さは、例えば７．４ｍｍである。
【００２０】
下コグ形成部本体２２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）等のゴム組成物で形成されている。
【００２１】
下コグ形成部本体２２には、ベルトの幅方向に配向した短繊維２１が混合されている（図１を参照）。短繊維２１は、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、ナイロン繊維、芳香族ポリエステル繊維、ヘテロ環含有芳香族繊維等で形成されている。
【００２２】
帆布２３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り、伸性を有する織布である。
【００２３】
下コグ形成部２０には、ベルト長手方向に沿って一定のピッチＰ１（本実施形態においては、例えばＰ１＝９．５ｍｍ）で下コグ２４が形成されている。隣接した下コグ２４，２４の間には、ベルトの幅方向に延びる溝２５が形成されている。
【００２４】
下コグ２４の縦断面の外形は所定のコグ高さｈ１（本実施形態においては、例えばｈ１＝５．５ｍｍ）の略正弦波形に形成され、その頂部が所定の半径Ｒ１（本実施形態においては、例えばＲ１ ＝２．７ｍｍ）の円弧状に形成されている。溝２５の縦断面の外形は、所定の半径Ｒ２（本実施形態においては、例えばＲ２＝１．５ｍｍ）の円弧状に形成されている。
【００２５】
上記上コグ形成部３０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）等のゴム組成物で形成されている。本実施形態に係る上コグ形成部３０の厚さは、例えば３．４ｍｍである。
【００２６】
上コグ形成部３０には、ベルトの幅方向に配向した短繊維３１が混合されている（図１を参照）。短繊維３１は、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、ナイロン繊維、芳香族ポリエステル繊維、ヘテロ環含有芳香族繊維等で形成されている。
【００２７】
上コグ形成部３０には、ベルト長手方向に沿って一定のピッチＰ２（本実施形態においては、例えばＰ２＝６．３ｍｍ）で上コグ３４が形成されている。隣接した上コグ３４，３４の間には、ベルトの幅方向に延びる溝３５が形成されている。
【００２８】
上コグ３４の縦断面の外形は所定のコグ高さｈ２（本実施形態においては、例えばｈ２＝２．８ｍｍ）の略正弦波形に形成され、その頂部が所定の半径Ｒ３（本実施形態においては、例えばＲ３＝１．５ｍｍ）の円弧状に形成されている。溝３５の縦断面の外形は所定の半径Ｒ４（本実施形態においては、例えばＲ４＝１．５ｍｍ）の円弧状に形成されている。
【００２９】
本実施形態に係るダブルコグドＶベルトＢは、ベルトの厚さ方向に関して、隣り合う上コグ３４，３４の間に形成された溝３５の底部から心線１２までの距離ａがａ＝０．６ｍｍである。また、ベルトの厚さ方向に関して、隣り合う下コグ２４，２４の間に形成された溝２５の底部から心線１２までの距離ｂがｂ＝１．９ｍｍである。さらに、ベルトの厚さ方向に関して、隣り合う下コグ２４，２４の間に形成された溝２５の底部から隣り合う上コグ３４，３４の間に形成された溝３５の底部までの距離ｅがｅ＝３．７ｍｍである。
【００３０】
なお、本実施形態では、ベルトの厚さ方向に関して、隣接する下コグ２４，２４の間に形成された溝２５の底部から心線１２までの距離ｂがｂ＝１．９ｍｍであるが、距離ｂの値が０．４ｍｍ以上且つ２ｍｍ以下であればよい。さらに、距離ｂの値が０．４ｍｍ以上且つ１．９ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００３１】
ここで、距離ｂの値が０．４ｍｍ以上であるのは、以下の理由による。まず、コグ底から心線までの距離が小さすぎると多角形現象が発生し、そのため、心線の疲労が急激に大きくなり、これは耐久性の観点から好ましくない。また、底ゴム層が薄くなると、伝動トルクによりコグが引っ張られた際における底ゴム層の弾性による応力の緩和が小さくなり、その結果、ベルトの亀裂が早期に発生したり、あるいは、心線とゴムとの間で剥離が生じ、これも耐久性の観点から好ましくない。以上により、距離ｂの値は少なくとも０．４ｍｍ以上であることが好ましく、さらに、１．０ｍｍ以上であることがより好ましい。
【００３２】
また、本実施形態では、ベルトの厚さ方向に関して、隣接する下コグ２４，２４の間に形成された溝２５の底部から隣接する上コグ３４，３４の間に形成された溝３５の底部までの距離ｅがｅ＝３．７ｍｍであるが、距離ｅの値が１．５ｍｍ以上且つ４ｍｍ以下であればよい。さらに、距離ｅの値が１．５ｍｍ以上且つ３．７ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００３３】
−ダブルコグドＶベルトの製造方法−
ここで、ダブルコグドＶベルトＢの製造方法について簡単に説明する。
【００３４】
まず、ベルトの幅方向に配向する短繊維が混合されたシート状のゴム組成物と、心線１２と、帆布２３とを円筒状金型の外周に巻き付けて加硫する。この加硫成形されたものを所定幅に幅切りにする。それにより、ダブルコグドＶベルトＢが製造される。
【００３５】
ところで、本実施形態に係るダブルコグドＶベルトＢの上記距離ｂ及び上記距離ｅの値は、以下の試験結果に基づいて決定されている。
【００３６】
（試験用ベルト）
試験用ダブルコグドＶベルト及び試験用シングルコグベルトとして、ベルト１〜５を準備した。それぞれの構成は後述の表１にも示されている。
【００３７】
＜ベルト１＞
ベルト１は、本発明に係るダブルコグドＶベルトである。ベルト１は、総厚ＨがＨ＝１２．０ｍｍで、隣接する上コグ３４，３４の間に形成された溝３５の底部から心線１２までの距離ａがａ＝０．６ｍｍで、隣接する下コグ２４，２４の間に形成された溝２５の底部から心線１２までの距離ｂがｂ＝１．９ｍｍで、下コグ２４のコグ高さｈ１がｈ１＝５．５ｍｍで、隣接する下コグ２４，２４の間に形成された溝２５の底部から隣接する上コグ３４，３４の間に形成された溝３５の底部までの距離ｅがｅ＝３．７ｍｍで、下コグ２４のピッチＰ１がＰ１＝９．５ｍｍである。下コグ形成部本体２２及び上コグ形成部３０のゴム硬度は８８度である。また、ベルト１の総厚Ｈは、ダブルコグドＶベルトからなる後述のベルト２〜４の総厚Ｈに比べて小さい。
【００３８】
＜ベルト２＞
ベルト２は、従来の大排気量エンジン用のダブルコグドＶベルトを改良したものである。ベルト２は、総厚ＨがＨ＝１５．０ｍｍで、距離ａがａ＝０．６ｍｍで、距離ｂがｂ＝２．３ｍｍで、コグ高さｈ１がｈ１＝７．１ｍｍで、距離ｅがｅ＝４．１ｍｍで、Ｐ１がＰ１＝１１．０ｍｍである。その他の点に関しては、ベルト１とほぼ同様である。
【００３９】
＜ベルト３＞
ベルト３は、従来の大排気量エンジン用のダブルコグドＶベルトを改良したものである。ベルト３は、総厚ＨがＨ＝１５．０ｍｍで、距離ａがａ＝０．６ｍｍで、距離ｂがｂ＝２．３ｍｍで、コグ高さｈ１がｈ１＝７．１ｍｍで、距離ｅがｅ＝４．１ｍｍで、Ｐ１がＰ１＝１１．０ｍｍである。また、下コグ形成部本体２２及び上コグ形成部３０のゴム硬度は９３度である。その他の点に関しては、ベルト１とほぼ同様である。
【００４０】
＜ベルト４＞
ベルト４は、従来の大排気量エンジン用のダブルコグドＶベルトである。ベルト４は、総厚ＨがＨ＝１３．８ｍｍで、距離ａがａ＝１．５ｍｍで、距離ｂがｂ＝２．４ｍｍで、コグ高さｈ１がｈ１＝６．５ｍｍで、距離ｅがｅ＝５．１ｍｍで、Ｐ１がＰ１＝１１．０ｍｍである。その他の点に関しては、ベルト１とほぼ同様である。
【００４１】
＜ベルト５＞
ベルト５は、底部面側のみにコグが形成された従来のシングルコグドＶベルトである。ベルト５は、総厚ＨがＨ＝１０．６ｍｍで、隣り合うコグの間に形成された溝の底部から心線までの距離ｂがｂ＝２．３ｍｍで、コグ高さｈ１がｈ１＝５．０ｍｍで、Ｐ１がＰ１＝９．５ｍｍである。
【００４２】
（試験方法）
上述のベルト１〜５に対して、以下に示すベルト曲げ剛性試験とベルト伝動能力試験とを行った。
【００４３】
＜ベルト曲げ剛性試験＞
図３に示すベルト曲げ剛性測定装置４０を用いて、ベルト１〜５の曲げ剛性を算出した。このベルト曲げ剛性測定装置４０は、上下に可動自在に構成された上側プレート４１と、ロードセルに接続された下側プレート４２とを備えている。そして、ベルトの曲げ剛性を測定するときには、上側及び下側プレート４１，４２のそれぞれにベルトの上コグが接するように、上側及び下側プレート４１，４２でベルトを挟み込む。それから、上側プレート４１を下方に移動させ、そのときの荷重Ｗをロードセルで検知する。そして、下記の関係式からベルトの曲げ剛性を算出する。なお、ベルトの巻き掛け径ｈは、上側プレート４１側のベルトの心線の中心と下側プレート４２側のベルトの心線の中心との間の距離である。
【００４４】
【数１】
【００４５】
＜ベルト伝動能力試験＞
図４に示す走行試験機を用いて、ベルト１〜５の伝動能力を求めた。走行試験機はプーリ径６８．８ｍｍの駆動プーリ６１と、プーリ径１１２ｍｍの従動プーリ６２とを備えている。そして、ベルトの伝動能力を求めるときには、駆動プーリ６１と従動プーリ６２との間にベルトを巻き掛け、ベルトの側面に１２５ｋｇｆ（１２２６Ｎ）の推力を与えた。それから、室温下で駆動プーリ６１を２０００ｒｐｍで回転させた。そのとき、駆動プーリ６１及び従動プーリ６２の回転数を計測し、伝達トルクを変えたときにおける見掛けのスリップ率（ベルトの変形によるベルトのプーリ内側への落ち込み及びベルトの伸びによるスリップ率を含むもの）を求めた。そして、伝達トルクと、理論駆動プーリ径（心線中心位置でのベルト幅（ベルトピッチ幅）が変化しないと仮定して、そのベルト幅と同一のプーリ幅を有する位置でのプーリ径）と、レイアウトとから下記関係式で定義されるＳＴ値をベルトの伝動能力指標として求めた。なお、この伝動能力、すなわち、ＳＴ値は、スリップ率が４％のときのものとした。
【００４６】
【数２】
【００４７】
また、同様にして、図５に示すプーリ径１２７．４ｍｍの駆動プーリ６１とプーリ径１０５．８ｍｍの従動プーリ６２とを備えた走行試験機を用いて、ベルト１〜５の伝動能力を求めた。そして、ベルトの伝動能力を求めるときには、駆動プーリ６１と従動プーリ６２との間にベルトを巻き掛け、ベルトの側面に１０５ｋｇｆ（１０３０Ｎ）の推力を与えた。それから、室温下で駆動プーリ６１を２０００ｒｐｍで回転させた。そのとき、駆動プーリ６１及び従動プーリ６２の回転数を計測し、伝達トルクを変えたときにおける見掛けのスリップ率を求めた。そして、伝達トルクと理論駆動プーリ径とレイアウトとから上述の関係式で定義されるＳＴ値をベルトの伝動能力指標として求めた。なお、この伝動能力は、スリップ率が２％のときのものとした。
【００４８】
（試験結果）
表１は、ベルト１〜５に対して行った上述の試験の結果を示している。
【００４９】
【表１】
【００５０】
また、図６〜８はそれぞれ、ベルトの距離ｂとベルトの曲げ剛性との関係、ベルトの距離ｅとベルトの曲げ剛性との関係及びベルトの曲げ剛性とスリップ率４％のときにおけるベルトの伝動能力との関係を示している。
【００５１】
表１、図６及び図７から明らかなように、ベルト１の曲げ剛性は、他のベルトの曲げ剛性に比べて低い。具体的には、ベルト２の曲げ剛性の値を１００と仮定すると、ベルト１の曲げ剛性の、ベルト２の曲げ剛性に対する比率は７２．７である。
【００５２】
また、表１及び図８から明らかなように、スリップ率４％のときにおけるベルト１の伝動能力は、スリップ率４％時における他のベルトの伝動能力に比べて低くない。具体的には、スリップ率４％時におけるベルト２の伝動能力の値を１００と仮定すると、スリップ率４％時におけるベルト１の伝動能力の、スリップ率４％時におけるベルト２の伝動能力に対する比率は９７．５である。
【００５３】
また、表１から明らかなように、スリップ率２％のときにおけるベルト２の伝動能力は、スリップ率２％時における他のベルトの伝動能力に比べて低くない。具体的には、スリップ率２％時におけるベルト２の伝動能力の値を１００と仮定すると、スリップ率２％時におけるベルト１の伝動能力の、スリップ率２％時におけるベルト２の伝動能力に対する比率は９１．１である。
【００５４】
以上により、本実施形態に係るダブルコグドＶベルトＢによれば、ベルトＢの伝動能力の低下を防ぎながら、ベルトＢのコンパクト化と曲げ剛性の低下とを図ることができる。
【００５５】
なお、本実施形態では、ダブルコグドＶベルトＢが中・低排気量のエンジンを有する２輪車等の変速機の変速ベルトとして用いられると記載しているが、本実施形態に係るダブルコグドＶベルトＢが２輪車等以外の他の車両における変速機の変速ベルトとして用いられてもよい。さらに、車両以外の他の装置に用いられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るダブルコグドＶベルトの斜視図である。
【図２】実施形態に係るダブルコグドＶベルトの縦断面図である。
【図３】実施形態に係るベルト曲げ剛性測定装置の構成図である。
【図４】ベルトの伝動能力を求める走行試験のレイアウト図である。
【図５】ベルトの伝動能力を求める走行試験のレイアウト図である。
【図６】ベルトの距離ｂとベルトの曲げ剛性との関係を示した図である。
【図７】ベルトの距離ｅとベルトの曲げ剛性との関係を示した図である。
【図８】ベルトの曲げ剛性とベルトの伝動能力との関係を示した図である。
【符号の説明】
Ｂ ダブルコグドＶベルト
１０ 心線埋設部
２０ 下コグ形成部
３０ 上コグ形成部
４０ ベルト曲げ剛性測定装置
６１ 駆動プーリ
６２ 従動プーリ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダブルコグドＶベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、中・低排気量のエンジンを有する２輪車・バギー・スノーモービル等の変速機に用いられる変速ベルトとして、ゴム製のダブルコグドＶベルトが知られている（例えば、特許文献１）。このダブルコグドＶベルトは、内周（底部面）の長手方向に沿って下コグが一定のピッチで形成されるとともに、外周（背面）の長手方向に沿って上コグが一定のピッチで形成されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３１１９２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、エンジンの４サイクル化によりトルク変動が大きくなったこと、あるいは、車両の重量が増加したこと等に伴い、上述の２輪車・バギー・スノーモービル等に用いられるダブルコグドＶベルトに対して、高い伝動能力と高い伝動効率とが求められている。その中でも特にベルトの伝動効率の向上が望まれている。これらの要求に応えるために、これらの車両に対して、大排気量エンジン用のダブルコグドＶベルトを適用することが考えられる。この大排気量エンジン用のベルトは総厚（全体の厚さ）が大きい（例えば、１５ｍｍ）ため、ベルトの伝動能力は向上する。しかしながら、総厚が大きいゆえ、ベルトのコンパクト化の妨げとなり、また、ベルトの曲げ剛性が大きくなり、その結果、ベルトの伝動効率が低下する。
【０００５】
そこで、ダブルコグドＶベルトにおいて、伝動能力の低下を防ぎながら、コンパクト化と曲げ剛性の低下とを図ることのできる技術を開発することが望まれていた。
【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、ダブルコグドＶベルトにおける寸法構造を指定することにより、そのベルトの伝動能力の低下を防ぎながら、コンパクト化と曲げ剛性の低下とを図る技術を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ベルト長手方向に延びる心線が埋設された心線埋設部と、該心線埋設部の内周側に設けられ且つベルト長手方向に沿って一定のピッチで形成された下コグを有する下コグ形成部と、上記心線埋設部の外周側に設けられ且つベルト長手方向に沿って一定のピッチで形成された上コグを有する上コグ形成部とを備えたダブルコグドＶベルトであって、上記ベルトの厚さ方向に関して、隣り合う下コグの間に形成された溝の底部から心線までの距離が０．４ｍｍ以上且つ２ｍｍ以下であることを特徴とするものである。
【０００８】
これにより、ダブルコグドＶベルトの伝動能力の低下を防ぎながら、ダブルコグドＶベルトのコンパクト化と曲げ剛性の低下とを図ることができる。
【０００９】
本発明は、ベルト長手方向に延びる心線が埋設された心線埋設部と、該心線埋設部の内周側に設けられ且つベルト長手方向に沿って一定のピッチで形成された下コグを有する下コグ形成部と、上記心線埋設部の外周側に設けられ且つベルト長手方向に沿って一定のピッチで形成された上コグを有する上コグ形成部とを備えたダブルコグドＶベルトであって、上記ベルトの厚さ方向に関して、隣り合う上コグの間に形成された溝の底部から隣り合う下コグの間に形成された溝の底部までの距離が１．５ｍｍ以上且つ４ｍｍ以下であることを特徴とするものである。
【００１０】
これにより、ダブルコグドＶベルトの伝動能力の低下を防ぎながら、ダブルコグドＶベルトのコンパクト化と曲げ剛性の低下とを図ることのできる。
【００１１】
【発明の効果】
本発明によれば、ダブルコグドＶベルトの厚さ方向に関して、隣り合う下コグの間に形成された溝の底部から心線までの距離を０．４ｍｍ以上且つ２ｍｍ以下にすることにより、ダブルコグドＶベルトの伝動能力の低下を防ぎながら、ダブルコグドＶベルトのコンパクト化と曲げ剛性の低下とを図ることができる。
【００１２】
また、ダブルコグドＶベルトの厚さ方向に関して、隣り合う上コグの間に形成された溝の底部から隣り合う下コグの間に形成された溝の底部までの距離を１．５ｍｍ以上且つ４ｍｍ以下にすることにより、ダブルコグドＶベルトの伝動能力の低下を防ぎながら、ダブルコグドＶベルトのコンパクト化と曲げ剛性の低下とを図ることのできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
本実施形態に係るダブルコグドＶベルトＢは、例えば、中・低排気量のエンジンを有する２輪車・バギー・スノーモービル等の車両での変速機の変速ベルトとして用いられるものである。
【００１５】
図１及び図２に示すように、このダブルコグドＶベルトＢは、心線埋設部１０と、心線埋設部１０の内周（底部面）側に一体に設けられた下コグ形成部２０と、心線埋設部１０の外周（背面）側に一体に設けられた上コグ形成部３０とからなる。本実施形態に係るダブルコグドＶベルトＢの総厚Ｈは、例えばＨ＝１２．０ｍｍである。
【００１６】
心線埋設部１０は、心線埋設部本体１１と、ベルト長手方向に延び且つベルトの幅方向に所定ピッチで並ぶように心線埋設部本体１１にらせん状に埋設された心線１２とからなる。
【００１７】
心線埋設部本体１１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）等のゴム組成物で形成されている。
【００１８】
心線１２は、ポリエステル（ＰＥＴ）繊維、アラミド繊維、レーヨン繊維、ＰＢＯ繊維等の撚り糸から形成されている。本実施形態に係る心線１２の外径ｄは、例えばｄ＝１．２ｍｍである。
【００１９】
上記下コグ形成部２０は、下コグ形成部本体２２と、その表面を覆う帆布２３とからなる。本実施形態に係る下コグ形成部２０の厚さは、例えば７．４ｍｍである。
【００２０】
下コグ形成部本体２２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）等のゴム組成物で形成されている。
【００２１】
下コグ形成部本体２２には、ベルトの幅方向に配向した短繊維２１が混合されている（図１を参照）。短繊維２１は、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、ナイロン繊維、芳香族ポリエステル繊維、ヘテロ環含有芳香族繊維等で形成されている。
【００２２】
帆布２３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り、伸性を有する織布である。
【００２３】
下コグ形成部２０には、ベルト長手方向に沿って一定のピッチＰ１（本実施形態においては、例えばＰ１＝９．５ｍｍ）で下コグ２４が形成されている。隣接した下コグ２４，２４の間には、ベルトの幅方向に延びる溝２５が形成されている。
【００２４】
下コグ２４の縦断面の外形は所定のコグ高さｈ１（本実施形態においては、例えばｈ１＝５．５ｍｍ）の略正弦波形に形成され、その頂部が所定の半径Ｒ１（本実施形態においては、例えばＲ１ ＝２．７ｍｍ）の円弧状に形成されている。溝２５の縦断面の外形は、所定の半径Ｒ２（本実施形態においては、例えばＲ２＝１．５ｍｍ）の円弧状に形成されている。
【００２５】
上記上コグ形成部３０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）等のゴム組成物で形成されている。本実施形態に係る上コグ形成部３０の厚さは、例えば３．４ｍｍである。
【００２６】
上コグ形成部３０には、ベルトの幅方向に配向した短繊維３１が混合されている（図１を参照）。短繊維３１は、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、ナイロン繊維、芳香族ポリエステル繊維、ヘテロ環含有芳香族繊維等で形成されている。
【００２７】
上コグ形成部３０には、ベルト長手方向に沿って一定のピッチＰ２（本実施形態においては、例えばＰ２＝６．３ｍｍ）で上コグ３４が形成されている。隣接した上コグ３４，３４の間には、ベルトの幅方向に延びる溝３５が形成されている。
【００２８】
上コグ３４の縦断面の外形は所定のコグ高さｈ２（本実施形態においては、例えばｈ２＝２．８ｍｍ）の略正弦波形に形成され、その頂部が所定の半径Ｒ３（本実施形態においては、例えばＲ３＝１．５ｍｍ）の円弧状に形成されている。溝３５の縦断面の外形は所定の半径Ｒ４（本実施形態においては、例えばＲ４＝１．５ｍｍ）の円弧状に形成されている。
【００２９】
本実施形態に係るダブルコグドＶベルトＢは、ベルトの厚さ方向に関して、隣り合う上コグ３４，３４の間に形成された溝３５の底部から心線１２までの距離ａがａ＝０．６ｍｍである。また、ベルトの厚さ方向に関して、隣り合う下コグ２４，２４の間に形成された溝２５の底部から心線１２までの距離ｂがｂ＝１．９ｍｍである。さらに、ベルトの厚さ方向に関して、隣り合う下コグ２４，２４の間に形成された溝２５の底部から隣り合う上コグ３４，３４の間に形成された溝３５の底部までの距離ｅがｅ＝３．７ｍｍである。
【００３０】
なお、本実施形態では、ベルトの厚さ方向に関して、隣接する下コグ２４，２４の間に形成された溝２５の底部から心線１２までの距離ｂがｂ＝１．９ｍｍであるが、距離ｂの値が０．４ｍｍ以上且つ２ｍｍ以下であればよい。さらに、距離ｂの値が０．４ｍｍ以上且つ１．９ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００３１】
ここで、距離ｂの値が０．４ｍｍ以上であるのは、以下の理由による。まず、コグ底から心線までの距離が小さすぎると多角形現象が発生し、そのため、心線の疲労が急激に大きくなり、これは耐久性の観点から好ましくない。また、底ゴム層が薄くなると、伝動トルクによりコグが引っ張られた際における底ゴム層の弾性による応力の緩和が小さくなり、その結果、ベルトの亀裂が早期に発生したり、あるいは、心線とゴムとの間で剥離が生じ、これも耐久性の観点から好ましくない。以上により、距離ｂの値は少なくとも０．４ｍｍ以上であることが好ましく、さらに、１．０ｍｍ以上であることがより好ましい。
【００３２】
また、本実施形態では、ベルトの厚さ方向に関して、隣接する下コグ２４，２４の間に形成された溝２５の底部から隣接する上コグ３４，３４の間に形成された溝３５の底部までの距離ｅがｅ＝３．７ｍｍであるが、距離ｅの値が１．５ｍｍ以上且つ４ｍｍ以下であればよい。さらに、距離ｅの値が１．５ｍｍ以上且つ３．７ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００３３】
−ダブルコグドＶベルトの製造方法−
ここで、ダブルコグドＶベルトＢの製造方法について簡単に説明する。
【００３４】
まず、ベルトの幅方向に配向する短繊維が混合されたシート状のゴム組成物と、心線１２と、帆布２３とを円筒状金型の外周に巻き付けて加硫する。この加硫成形されたものを所定幅に幅切りにする。それにより、ダブルコグドＶベルトＢが製造される。
【００３５】
ところで、本実施形態に係るダブルコグドＶベルトＢの上記距離ｂ及び上記距離ｅの値は、以下の試験結果に基づいて決定されている。
【００３６】
（試験用ベルト）
試験用ダブルコグドＶベルト及び試験用シングルコグベルトとして、ベルト１〜５を準備した。それぞれの構成は後述の表１にも示されている。
【００３７】
＜ベルト１＞
ベルト１は、本発明に係るダブルコグドＶベルトである。ベルト１は、総厚ＨがＨ＝１２．０ｍｍで、隣接する上コグ３４，３４の間に形成された溝３５の底部から心線１２までの距離ａがａ＝０．６ｍｍで、隣接する下コグ２４，２４の間に形成された溝２５の底部から心線１２までの距離ｂがｂ＝１．９ｍｍで、下コグ２４のコグ高さｈ１がｈ１＝５．５ｍｍで、隣接する下コグ２４，２４の間に形成された溝２５の底部から隣接する上コグ３４，３４の間に形成された溝３５の底部までの距離ｅがｅ＝３．７ｍｍで、下コグ２４のピッチＰ１がＰ１＝９．５ｍｍである。下コグ形成部本体２２及び上コグ形成部３０のゴム硬度は８８度である。また、ベルト１の総厚Ｈは、ダブルコグドＶベルトからなる後述のベルト２〜４の総厚Ｈに比べて小さい。
【００３８】
＜ベルト２＞
ベルト２は、従来の大排気量エンジン用のダブルコグドＶベルトを改良したものである。ベルト２は、総厚ＨがＨ＝１５．０ｍｍで、距離ａがａ＝０．６ｍｍで、距離ｂがｂ＝２．３ｍｍで、コグ高さｈ１がｈ１＝７．１ｍｍで、距離ｅがｅ＝４．１ｍｍで、Ｐ１がＰ１＝１１．０ｍｍである。その他の点に関しては、ベルト１とほぼ同様である。
【００３９】
＜ベルト３＞
ベルト３は、従来の大排気量エンジン用のダブルコグドＶベルトを改良したものである。ベルト３は、総厚ＨがＨ＝１５．０ｍｍで、距離ａがａ＝０．６ｍｍで、距離ｂがｂ＝２．３ｍｍで、コグ高さｈ１がｈ１＝７．１ｍｍで、距離ｅがｅ＝４．１ｍｍで、Ｐ１がＰ１＝１１．０ｍｍである。また、下コグ形成部本体２２及び上コグ形成部３０のゴム硬度は９３度である。その他の点に関しては、ベルト１とほぼ同様である。
【００４０】
＜ベルト４＞
ベルト４は、従来の大排気量エンジン用のダブルコグドＶベルトである。ベルト４は、総厚ＨがＨ＝１３．８ｍｍで、距離ａがａ＝１．５ｍｍで、距離ｂがｂ＝２．４ｍｍで、コグ高さｈ１がｈ１＝６．５ｍｍで、距離ｅがｅ＝５．１ｍｍで、Ｐ１がＰ１＝１１．０ｍｍである。その他の点に関しては、ベルト１とほぼ同様である。
【００４１】
＜ベルト５＞
ベルト５は、底部面側のみにコグが形成された従来のシングルコグドＶベルトである。ベルト５は、総厚ＨがＨ＝１０．６ｍｍで、隣り合うコグの間に形成された溝の底部から心線までの距離ｂがｂ＝２．３ｍｍで、コグ高さｈ１がｈ１＝５．０ｍｍで、Ｐ１がＰ１＝９．５ｍｍである。
【００４２】
（試験方法）
上述のベルト１〜５に対して、以下に示すベルト曲げ剛性試験とベルト伝動能力試験とを行った。
【００４３】
＜ベルト曲げ剛性試験＞
図３に示すベルト曲げ剛性測定装置４０を用いて、ベルト１〜５の曲げ剛性を算出した。このベルト曲げ剛性測定装置４０は、上下に可動自在に構成された上側プレート４１と、ロードセルに接続された下側プレート４２とを備えている。そして、ベルトの曲げ剛性を測定するときには、上側及び下側プレート４１，４２のそれぞれにベルトの上コグが接するように、上側及び下側プレート４１，４２でベルトを挟み込む。それから、上側プレート４１を下方に移動させ、そのときの荷重Ｗをロードセルで検知する。そして、下記の関係式からベルトの曲げ剛性を算出する。なお、ベルトの巻き掛け径ｈは、上側プレート４１側のベルトの心線の中心と下側プレート４２側のベルトの心線の中心との間の距離である。
【００４４】
【数１】
＜ベルト伝動能力試験＞
図４に示す走行試験機を用いて、ベルト１〜５の伝動能力を求めた。走行試験機はプーリ径６８．８ｍｍの駆動プーリ６１と、プーリ径１１２ｍｍの従動プーリ６２とを備えている。そして、ベルトの伝動能力を求めるときには、駆動プーリ６１と従動プーリ６２との間にベルトを巻き掛け、ベルトの側面に１２５ｋｇｆ（１２２６Ｎ）の推力を与えた。それから、室温下で駆動プーリ６１を２０００ｒｐｍで回転させた。そのとき、駆動プーリ６１及び従動プーリ６２の回転数を計測し、伝達トルクを変えたときにおける見掛けのスリップ率（ベルトの変形によるベルトのプーリ内側への落ち込み及びベルトの伸びによるスリップ率を含むもの）を求めた。そして、伝達トルクと、理論駆動プーリ径（心線中心位置でのベルト幅（ベルトピッチ幅）が変化しないと仮定して、そのベルト幅と同一のプーリ幅を有する位置でのプーリ径）と、レイアウトとから下記関係式で定義されるＳＴ値をベルトの伝動能力指標として求めた。なお、この伝動能力、すなわち、ＳＴ値は、スリップ率が４％のときのものとした。
【００４６】
【数２】
また、同様にして、図５に示すプーリ径１２７．４ｍｍの駆動プーリ６１とプーリ径１０５．８ｍｍの従動プーリ６２とを備えた走行試験機を用いて、ベルト１〜５の伝動能力を求めた。そして、ベルトの伝動能力を求めるときには、駆動プーリ６１と従動プーリ６２との間にベルトを巻き掛け、ベルトの側面に１０５ｋｇｆ（１０３０Ｎ）の推力を与えた。それから、室温下で駆動プーリ６１を２０００ｒｐｍで回転させた。そのとき、駆動プーリ６１及び従動プーリ６２の回転数を計測し、伝達トルクを変えたときにおける見掛けのスリップ率を求めた。そして、伝達トルクと理論駆動プーリ径とレイアウトとから上述の関係式で定義されるＳＴ値をベルトの伝動能力指標として求めた。なお、この伝動能力は、スリップ率が２％のときのものとした。
【００４８】
（試験結果）
表１は、ベルト１〜５に対して行った上述の試験の結果を示している。
【００４９】
【表１】
また、図６〜８はそれぞれ、ベルトの距離ｂとベルトの曲げ剛性との関係、ベルトの距離ｅとベルトの曲げ剛性との関係及びベルトの曲げ剛性とスリップ率４％のときにおけるベルトの伝動能力との関係を示している。
【００５１】
表１、図６及び図７から明らかなように、ベルト１の曲げ剛性は、他のベルトの曲げ剛性に比べて低い。具体的には、ベルト２の曲げ剛性の値を１００と仮定すると、ベルト１の曲げ剛性の、ベルト２の曲げ剛性に対する比率は７２．７である。
【００５２】
また、表１及び図８から明らかなように、スリップ率４％のときにおけるベルト１の伝動能力は、スリップ率４％時における他のベルトの伝動能力に比べて低くない。具体的には、スリップ率４％時におけるベルト２の伝動能力の値を１００と仮定すると、スリップ率４％時におけるベルト１の伝動能力の、スリップ率４％時におけるベルト２の伝動能力に対する比率は９７．５である。
【００５３】
また、表１から明らかなように、スリップ率２％のときにおけるベルト２の伝動能力は、スリップ率２％時における他のベルトの伝動能力に比べて低くない。具体的には、スリップ率２％時におけるベルト２の伝動能力の値を１００と仮定すると、スリップ率２％時におけるベルト１の伝動能力の、スリップ率２％時におけるベルト２の伝動能力に対する比率は９１．１である。
【００５４】
以上により、本実施形態に係るダブルコグドＶベルトＢによれば、ベルトＢの伝動能力の低下を防ぎながら、ベルトＢのコンパクト化と曲げ剛性の低下とを図ることができる。
【００５５】
なお、本実施形態では、ダブルコグドＶベルトＢが中・低排気量のエンジンを有する２輪車等の変速機の変速ベルトとして用いられると記載しているが、本実施形態に係るダブルコグドＶベルトＢが２輪車等以外の他の車両における変速機の変速ベルトとして用いられてもよい。さらに、車両以外の他の装置に用いられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るダブルコグドＶベルトの斜視図である。
【図２】実施形態に係るダブルコグドＶベルトの縦断面図である。
【図３】実施形態に係るベルト曲げ剛性測定装置の構成図である。
【図４】ベルトの伝動能力を求める走行試験のレイアウト図である。
【図５】ベルトの伝動能力を求める走行試験のレイアウト図である。
【図６】ベルトの距離ｂとベルトの曲げ剛性との関係を示した図である。
【図７】ベルトの距離ｅとベルトの曲げ剛性との関係を示した図である。
【図８】ベルトの曲げ剛性とベルトの伝動能力との関係を示した図である。
【符号の説明】
Ｂ ダブルコグドＶベルト
１０ 心線埋設部
２０ 下コグ形成部
３０ 上コグ形成部
４０ ベルト曲げ剛性測定装置
６１ 駆動プーリ
６２ 従動プーリ
Claims (2)
- ベルト長手方向に延びる心線が埋設された心線埋設部と、該心線埋設部の内周側に設けられ且つベルト長手方向に沿って一定のピッチで形成された下コグを有する下コグ形成部と、上記心線埋設部の外周側に設けられ且つベルト長手方向に沿って一定のピッチで形成された上コグを有する上コグ形成部とを備えたダブルコグドＶベルトであって、
上記ベルトの厚さ方向に関して、隣り合う下コグの間に形成された溝の底部から心線までの距離が０．４ｍｍ以上且つ２ｍｍ以下であることを特徴とするダブルコグドＶベルト。 - ベルト長手方向に延びる心線が埋設された心線埋設部と、該心線埋設部の内周側に設けられ且つベルト長手方向に沿って一定のピッチで形成された下コグを有する下コグ形成部と、上記心線埋設部の外周側に設けられ且つベルト長手方向に沿って一定のピッチで形成された上コグを有する上コグ形成部とを備えたダブルコグドＶベルトであって、
上記ベルトの厚さ方向に関して、隣り合う上コグの間に形成された溝の底部から隣り合う下コグの間に形成された溝の底部までの距離が１．５ｍｍ以上且つ４ｍｍ以下であることを特徴とするダブルコグドＶベルト。
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2003
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