JP2005226669A - ベルト伝動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 長時間にわたる運転により張力帯が最大に熱膨張してブロックが変形しても、高負荷伝動用Ｖベルトの伝動能力が低下しないベルト伝動装置を提供する。
【解決手段】 ベルト伝動装置１００は、張力帯１１が最大に熱膨張しても、上側プーリ接触面１６ａ及び下側プーリ接触面１６ｂのいずれもがＶ溝プーリのプーリ溝面Ｐに接触するように形成されているブロック１４を備えている。
【選択図】 図５

Description

本発明は、ベルト伝動装置に関するものである。

ベルト伝動装置は、高負荷伝動用Ｖベルトと高負荷伝動用Ｖベルトを巻き掛けるための従動プーリ及び駆動プーリなどのＶ溝プーリとを備えている。例えば、特許文献１に開示されているベルト伝動装置は、駆動軸と駆動軸に平行に配置された従動軸とを備え、駆動軸上には駆動プーリが、従動軸上には従動プーリが、それぞれ設けられている。そして、駆動プーリは駆動軸上に、従動プーリは従動軸上に、それぞれ、回転一体にかつ摺動不能に固定された固定シーブと固定シーブに対向するように回転一体にかつ摺動可能に支持された可動シーブとを備えている。また、駆動軸及び従動軸上に設けられた固定シーブと可動シーブとの間に、それぞれプーリ溝面が形成されている。そして、駆動プーリのプーリ溝面と従動プーリのプーリ溝面との間に、高負荷伝動用Ｖベルトが掛け渡されている。

このベルト伝動装置では、駆動プーリ及び従動プーリの可動シーブを、それぞれ、駆動プーリ及び従動プーリの固定シーブに対して接離させる。これにより、駆動プーリに対する高負荷伝動用Ｖベルトの巻き掛け径及び従動プーリに対する高負荷伝動用Ｖベルトの巻き掛け径（以下、「駆動プーリのベルト巻き掛け径」、「従動プーリのベルト巻き掛け径」という。）が変わり、その結果、高負荷伝動用Ｖベルトの走行速度が変わる、と記載されている。

張力帯と多数のブロックとを備えた高負荷伝動用Ｖベルトが特許文献２〜４に開示されている。この高負荷伝動用Ｖベルトは、ベルト長手方向に延びるように設けられ且つベルト幅方向に左右一対で並んでいる張力帯と、張力帯にベルト長手方向に所定ピッチで設けられた多数のブロックと、を備えている。そして、ブロック及び張力帯を凹凸噛合構造とすることにより、多数のブロックは張力帯に係止固定されている。図１０（ａ）は張力帯３１の側面を、図１０（ｂ）はブロック３４を示す。なお、以下において、ベルト背面側を上側、ベルト底面側を下側、とする。

各張力帯３１は、図１０（ａ）に示すように、その上面にベルト長さ方向に並ぶ多数の上側被噛合部３２ａ，３２ａ，…を、その下面にベルト長さ方向に並ぶ多数の下側被噛合部３２ｂ，３２ｂ，…を、備え、各上側被噛合部３２ａと下側被噛合部３２ｂとは上下に対応して形成されている。各ブロック３４は、図１０（ｂ）に示すように、ベルト幅方向に延びるように設けられた上側ビーム３４ａ及び下側ビーム３４ｂ並びに上側ビーム３４ａと下側ビーム３４ｂとを一体に連結するように設けられたピラー３４ｃで構成されている。そして、ベルト幅方向の側面には開口した左右一対の嵌合部３５，３５が形成されている。すなわち、各嵌合部３５は、上側ビーム３４ａまたは下側ビーム３４ｂとピラー３４ｃとで形成される空間である。各嵌合部３５は、上面に上側噛合部３５ａとしての上側凸部を、下面に下側噛合部３５ｂとしての下側凸部を、備えている。また、ベルト幅方向の各嵌合部３５が開口した側面のうち、各嵌合部３５よりも上側に上側プーリ接触面３６ａが、各嵌合部３５よりも下側に下側プーリ接触面３６ｂが、それぞれ形成されている。そして、各嵌合部３５には各張力帯３１が圧入され嵌合されている。すなわち、高負荷伝動用Ｖベルトでは、各ブロック３４の上側噛合部３５ａは各張力帯３１の上側被噛合部３２ａ，３２ａ，…に、且つ、各ブロック３４の下側噛合部３５ｂは各張力帯３１の下側被噛合部３２ｂ，３２ｂ，…に、それぞれ嵌合されている。以上より、高負荷伝動用Ｖベルトでは、張力帯３１を各ブロック３４に接着させるのではなく物理的に係合させている。このようにすることにより、高負荷伝動用Ｖベルトは曲がり易くなる、と記載されている。

ところで、各ブロックと張力帯との嵌合の固定度が低い高負荷伝動用Ｖベルトを駆動プーリや従動プーリなどのＶ溝プーリに巻き掛けてベルト伝動装置を運転させると、運転中にブロックががたつく。そして、それにより、ブロック及び張力帯の耐久性の悪化やベルト走行音の増大を引き起こす虞がある。そのため、張力帯とブロックとの嵌合の固定度を高める必要がある。特許文献２には、各ブロックの噛合部の上下方向の隙間Ｓを張力帯の噛合部の上下方向ｔよりも小さくし（Ｓ＜ｔ）、その上下方向の締め代（ｔ−Ｓ）により各ブロックに張力帯を圧入して係合固定するという技術が開示されている。
特開２００２−７０９９２号公報（第３〜４頁、第１〜３図） 実開平１−５５３４４号公報 実開平６−６９４９０号公報（第２頁、第１図） 特開平５−２７２５９５号公報（第３頁、第１図）

その上下方向の締め代（ｔ−Ｓ）により張力帯を各ブロックに係合固定する場合、張力帯は上下方向に圧縮され、その反力として、各ブロックの嵌合部は上下方向に押し拡げられる。一般に、この押し拡げようとする力はそれほど大きくない。しかし、高負荷伝動用Ｖベルトは、駆動プーリ及び従動プーリなどのＶ溝プーリに巻き掛けられると、曲げ変形を起こす。そしてベルト伝動装置を運転させると、高負荷伝動用ＶベルトとＶ溝プーリとが接離するたびに曲げ変形が生じるため、熱が発生する。また、ベルト伝動装置を運転させると、高負荷伝動用Ｖベルトのプーリ接触面とＶ溝プーリのプーリ溝面との間、各ブロック３４の上側噛合部３５ａと張力帯３１の上側被噛合部３３ａとの間及び各ブロック３４の下側噛合部３５ｂと張力帯３１の下側被噛合部３３ｂとの間に摩擦が生じ、それらにより摩擦熱が発生する。そして、ベルト伝動装置を長時間にわたり運転させると、これらの熱は高負荷伝動用Ｖベルトに蓄積される。

この場合、高負荷伝動用Ｖベルトを構成している材質が全て同一であれば、正確には材質の熱膨張率の値が同一であれば、この蓄積された熱により各張力帯３１と各ブロック３４とは同一形状のまま膨張する。しかし、材質は、張力帯３１とブロック３４とで異なる。具体的には、張力帯３１は、図１０（ａ）に示すように、硬質ゴム製の保形層３１ａと保形層３１ａに埋設している繊維状の心線３１ｂとで構成されている。さらに、張力帯３１の上側表面及び下側表面は、それぞれ、上側帆布３３ａ及び下側帆布３３ｂで覆われている。また、ブロック３４は、図１１（ａ）に示す金属製の補強部材と図１１（ｂ）に示す樹脂製部材とで構成されており、金属製の補強部材が内部に埋設された形状を示している。そのため、図１０（ｂ）において、斜線を付した部分が樹脂製であり、それ以外の部分が金属製である。そして、膨張率は、ゴムの方が金属及び樹脂よりも大きい。従って、高負荷伝動用Ｖベルトに蓄積された熱により張力帯３１が膨張することとなる。各張力帯３１はブロック３４の嵌合部３５に係止固定されているため、図１２（ａ）に示すように、ブロック３４には矢印の方向に力が加わる。すると、ブロック３４は、上下方向に対して上側プーリ接触面３６ａと下側プーリ接触面３６ｂとが離れるように変形する。その結果、図１２（ｂ）に示すように、下側プーリ接触面３６ｂの一部はＶ溝プーリのプーリ溝面Ｐに接触したままであるが、上側プーリ接触面３６ａはＶ溝プーリのプーリ溝面Ｐから離れてしまう。そのため、下側ビーム３４ｂはＶ溝プーリに沿って走行されるが上側ビーム３４ａはＶ溝プーリからはずれて走行され、高負荷伝動用Ｖベルトはバランスが悪いまま走行されることとなる。よって、高負荷伝動用Ｖベルトの伝動能力は低下する虞がある。

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、長時間にわたる運転により高負荷伝動用Ｖベルトに摩擦熱などの熱が蓄積され、その結果、張力帯が最大に熱膨張しブロックが変形しても、高負荷伝動用Ｖベルトの伝動能力が低下しないベルト伝動装置を提供することにある。

請求項１の発明は、熱膨張性の材料で形成されたエンドレスの張力帯と、該張力帯にベルト長さ方向に所定ピッチで設けられ、各々、ベルト幅方向の側面に開口した嵌合部を有し、該嵌合部に該張力帯が圧入して嵌合され、ベルト幅方向の該嵌合部が開口した側面の該嵌合部よりも上側に上側プーリ接触面及び該嵌合部よりも下側に下側プーリ接触面がそれぞれ構成された多数のブロックと、を備えた高負荷伝動用Ｖベルトと、上記高負荷伝動用Ｖベルトが巻き掛けられたＶ溝プーリと、を備えたベルト伝動装置であって、上記高負荷伝動用Ｖベルトは、上記張力帯が最大熱膨張時に至るまで、常時、上記各ブロックの上側プーリ接触面及び下側プーリ接触面のいずれもが上記Ｖ溝プーリのプーリ溝面に接触するように形成されていることを特徴とする。

上記の構成によると、張力帯の最大熱膨張時にも、すなわち、長時間にわたってベルト伝動装置を通常に運転させることにより高負荷伝動用Ｖベルトに摩擦熱などの熱が蓄積され、その結果、張力帯が膨張しても、各ブロックの上側プーリ接触面及び下側プーリ接触面はＶ溝プーリのプーリ溝面に接触する。一般に、ベルト伝動装置を運転させると、高負荷伝動用ＶベルトとＶ溝プーリとの間及び張力帯と各ブロックとの間に摩擦熱などの熱が発生する。そして、長時間にわたり運転させると、これらの熱は高負荷伝動用Ｖベルトに蓄積される。このとき、張力帯は、熱膨張性材料で形成されているためブロックよりも熱膨張しやすく、よって、蓄積された熱により膨張する。その結果、ブロックは上側プーリ接触面と下側プーリ接触面とが上下方向に互いに離れるように変形する。従来のベルト伝動装置では、ベルト伝動装置を運転させる前に、高負荷伝動用Ｖベルトのブロックの上側プーリ接触面及び下側プーリ接触面は、Ｖ溝プーリのプーリ溝面に接触するように形成されている。そのため、上記のようにブロックが変形すると、上側プーリ接触面及び下側プーリ接触面はＶ溝プーリのプーリ溝面から離れる。しかし、本発明のベルト伝動装置では、張力帯が最大に熱膨張してブロックが変形しても、上側プーリ接触面及び下側プーリ接触面はＶ溝プーリのプーリ溝面と接触するように形成されている。そのため、長時間にわたりベルト伝動装置を運転させても、上側プーリ接触面及び下側プーリ接触面がＶ溝プーリのプーリ溝面から離れることはない。従って、このブロックを備えた本発明のベルト伝動装置は、長時間にわたる運転後も伝動能力が低下することはない。

請求項２の発明は、上記高負荷伝動用Ｖベルトの各ブロックは、上記上側プーリ接触面がそれに対応する上記Ｖ溝プーリのプーリ溝面よりも上下方向に対してなす角度が大きいことを特徴とする。

上記の構成は、本発明の課題を解決するためのブロックの形状の１つの具体例である。

請求項３の発明は、上記高負荷伝動用Ｖベルトの各ブロックは、上記下側プーリ接触面がそれに対応する上記Ｖ溝プーリのプーリ溝面よりも上下方向に対してなす角度が小さいことを特徴とする。

上記の構成は、本発明の課題を解決するためのブロックの形状の別の具体例である。

請求項４の発明は、上記高負荷伝動用Ｖベルトの各ブロックは、上記上側プーリ接触面がそれに対応する上記Ｖ溝プーリのプーリ溝面よりも上下方向に対してなす角度が大きく、且つ、上記下側プーリ接触面がそれに対応する上記Ｖ溝プーリのプーリ溝面よりも上下方向に対してなす角度が小さいことを特徴とする。

上記の構成は、請求項２の発明と請求項３の発明とを兼ね備えている。

請求項５の発明は、上記高負荷伝動用Ｖベルトの各ブロックは、上記上側プーリ接触面が上記下側プーリ接触面を含む面よりも上記Ｖ溝プーリのプーリ溝面に突出するように形成されていることを特徴とする。

上記の構成は、本発明の課題を解決するためのブロックの形状のまた別の具体例である。

本発明のベルト伝動装置では、長時間にわたる走行によりブロックが変形しても、高負荷伝動用Ｖベルトの伝動能力は低下しない。

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。

《発明の実施形態１》
本実施形態１では、高負荷伝動用Ｖベルト１０の構造、ベルト伝動装置１００の構造、ブロック１４の設計方法を説明する。

まず、高負荷伝動用Ｖベルト１０及びベルト伝動装置１００の構造を説明する。

図１は高負荷伝動用Ｖベルト１０を示し、図２（ａ）はその横断面、図２（ｂ）はその側面、を示す。図３は張力帯１１を示す。図４はブロック１４を、図５はその横断面を示す。また、図６は、ベルト伝動装置１００の正面を示す。なお、ベルト背面側を上側、ベルト底面側を下側、とする。

高負荷伝動用Ｖベルト１０は、図１及び図２（ｂ）に示すように、ベルト長手方向に設けられ且つベルト幅方向に左右一対で並んでいる張力帯１１，１１と、張力帯１１，１１にベルト長手方向に連続的に所定のピッチで設けられた多数のブロック１４，１４，…と、を備えている。

張力帯１１，１１は、図３に示すように、それぞれ、熱膨張材質製の保形層１１ａ，１１ａと保形層１１ａ，１１ａに埋設されている複数の心線１１ｂ，１１ｂ，…とで構成されている。心線１１ｂ，１１ｂ，…は、ベルト長手方向に延びるように設けられており、それぞれの心線１１ｂは、スパイラル状に配置されている。また、各張力帯１１は、図３に示すように、上面にはベルト幅方向に対して延びるように設けられ且つベルト長手方向に対して一定ピッチを有して多数設けられている上側被噛合部１２ａ，１２ａ，…を、下面にはベルト幅方向に対して延びるように設けられ且つベルト長手方向に対して一定ピッチを有して多数設けられている下側被噛合部１２ｂ，１２ｂ，…を、備え、各上側被噛合部１２ａと各下側被噛合部１２ｂとは上下に対応して形成されている。また、図２（ｂ）に示すように、張力帯１１の上側表面及び下側表面は、それぞれ、上側帆布１３ａ及び下側帆布１３ｂで覆われている。これにより張力帯１１の耐摩耗性は向上する。

保形層１１ａは、例えば、メタクリル酸亜鉛で強化したＨ−ＮＢＲゴム製であり、ＪＩＳ−Ｃ硬度計で測定したときに７５°以上のゴム硬度が必要である。なお、保形層１１ａは、アラミド繊維、ナイロン繊維などの有機短繊維を混入することにより更に強化され、その結果、耐熱性に優れかつ永久変形し難くなる。また、心線１１ｂ，１１ｂ，…は、アラミド繊維などの高強度高弾性率を示す繊維である。また、上側帆布１３ａ及び下側帆布１３ｂは、例えば、ナイロン製の帆布にメタクリル酸亜鉛で補強されたＨ−ＮＢＲゴムを含有するゴムを含浸させた後に加硫されて作製される。

各ブロック１４は、図４に示すように、ベルト幅方向に延びるように設けられた上側ビーム１４ａ及び下側ビーム１４ｂ並びに上側ビーム１４ａと下側ビーム１４ｂとを一体に連結するように設けられたピラー１４ｃで構成されている。そして、ベルト幅方向
の側面には開口した左右一対の嵌合部１５，１５が形成されている。すなわち、各嵌合部１５は上側ビーム１４ａまたは下側ビーム１４ｂとピラー１４ｃとで形成される一対の空間である。各嵌合部１５は、上面にはベルト幅方向に対して延びるように設けられている上側噛合部１５ａを、下面にはベルト幅方向に対して延びるように設けられている下側噛合部１５ｂを、備えている。そして、各上側噛合部１５ａの断面はＵ字型凸状、各下側噛合部１５ｂの断面は略半楕円形凸状、であり、また、張力帯１１，１１の各上側被噛合部１２ａの断面はＵ字型凹状、張力帯１１，１１の各下側被噛合部１２ｂの断面は略半円形凹状、である。そのため、各張力帯１１の上側被噛合部１２ａ，１２ａ，…はブロック１４，１４…の上側噛合部１５ａに、各張力帯１１の下側被噛合部１２ｂ，１２ｂ，…はブロック１４，１４…の下側噛合部１５ｂに、噛合される。これにより、張力帯１１，１１は複数のブロック１４，１４，…の一対の嵌合部１５，１５に係合固定されている。また、ベルト幅方向の各嵌合部１５が開口した側面のうち、各嵌合部１５よりも上側に上側プーリ接触面１６ａが、各嵌合部１５よりも下側に下側プーリ接触面１６ｂが、それぞれ形成されている。そして、ベルト伝動装置１００において、上側プーリ接触面１６ａ及び下側プーリ接触面１６ｂは、駆動プーリ１０１及び従動プーリ１０２などのＶ溝プーリのプーリ溝面と接触する。なお、図示していないが、ブロック１４，１４，…は互いに噛合されている。ブロック１４のピラー１４ｃは、ブロック１４の一方の表面には凸状部分を、他方の表面には凹状部分を、備えている。そして、第１ブロック１４のピラー１４ｃの凹状部分と第２ブロック１４のピラー１４ｃの凸状部分とが、第２ブロック１４のピラー１４ｃの凹状部分と第３ブロック１４のピラー１４ｃの凸状部分とが、…噛合している。これにより、多数のブロック１４，１４，…がベルト長手方向に設けられている。

ブロック１４は、内部に金属製の補強部材を埋設した樹脂製である。上側噛合部１５ａ、下側噛合部１５ｂ、上側プーリ接触面１６ａ及び下側プーリ接触面１６ｂは樹脂製であるが、それ以外の部分は補強部材が露出していても構わない。

ベルト伝動装置１００は、図６に示すように、駆動軸１０１と駆動軸１０１に平行に配置された従動軸１０２とを備え、駆動軸１０１上には駆動プーリ１０３が、従動軸１０２上には駆動プーリ１０３と略同径の従動プーリ１０４が、それぞれ設けられている。なお、駆動プーリ１０３及び従動プーリ１０４はＶ溝プーリである。そして、駆動プーリ１０３は駆動軸１０１上に、従動プーリ１０４は従動軸１０２上に、それぞれ、回転一体にかつ摺動不能に固定された固定シーブと固定シーブに対向するように回転一体にかつ摺動可能に支持された可動シーブとを備えている。また、駆動軸１０１及び従動軸１０２上に設けられた固定シーブと可動シーブとの間に、それぞれプーリ溝面が形成されている。そして、駆動プーリ１０３のプーリ溝面と従動プーリ１０４のプーリ溝面との間に、高負荷伝動用Ｖベルト１０は掛け渡されている。

ベルト伝動装置１００では、ベルト伝動に要する動力は、駆動軸１０１側で供給され従動軸１０２側で消費される。そして、駆動プーリ１０３のベルト巻き掛け径及び従動プーリ１０４の巻き掛け径が変わると、高負荷伝動用Ｖベルト１０の走行速度は変わる。具体的には、駆動プーリ１０３の可動シーブを駆動プーリ１０３の固定シーブに接近させ、かつ従動プーリ１０４の可動シーブを従動プーリ１０４の固定シーブから遠ざける。すると、図６（ａ）に示すように、駆動プーリ１０３のベルト巻き掛け径の方が従動プーリ１０４のベルト巻き掛け径よりも大きくなる。その結果、高負荷伝動用Ｖベルト１０は高速で走行することとなる。逆に、駆動プーリ１０３の可動シーブを駆動プーリ１０３の固定シーブから遠ざけ、且つ従動プーリ１０４の可動シーブを従動プーリ１０４の固定シーブに接近させる。すると、図６（ｂ）に示すように、駆動プーリ１０３のベルト巻き掛け径の方が従動プーリ１０４のベルト巻き掛け径よりも小さくなる。その結果、高負荷伝動用Ｖベルト１０は低速で走行することとなる。

本実施形態１において、ブロック１４の形状が本発明の特徴である。図５は走行前のブロック１４の横断面を示す。図５に示すように、各ブロック１４の上側プーリ接触面１６ａ及び下側プーリ接触面１６ｂは、Ｖ溝プーリのプーリ溝面側に突出するように形
成されている。そのため、張力帯が最大に熱膨張して上側ビーム１４ａ及び下側ビーム１４ｂが歪曲しても、上側ビーム１４ａ及び下側ビーム１４ｂは、それぞれ上側プーリ接触面１６ａ及び上側プーリ接触面１６ｂがＶ溝プーリのプーリ溝面Ｐに接触するために充分なほど長く設けられている。更に、各ブロック１４は、上側プーリ接触面１６ａがそれに対応するＶ溝プーリのプーリ溝面Ｐよりも上下方向に対してなす角度が大きく、下側プーリ接触面１６ｂがそれに対応するＶ溝プーリのプーリ溝面Ｐよりも上下方向に対してなす角度が小さい。そのため、張力帯が最大に熱膨張して、上下方向に対して上側プーリ接触面１６ａと下側プーリ接触面１６ｂとが互いに離れるように上側ビーム１４ａ及び下側ビーム１４ｂが歪曲しても、上側プーリ接触面１６ａの全体及び下側プーリ接触面１６ｂの全体がＶ溝プーリのプーリ溝面に接触することができる。従って、ブロック１４を備える高負荷伝動用Ｖベルト１０をＶ溝プーリに巻き掛けて長時間にわたって走行させても、ベルトの伝動能力が低下することはない。

次に、ブロック１４の設計方法を説明する。

図７は、本発明の高負荷伝動用Ｖベルト１０が備えているブロック１４の設計方法の説明図である。

まず、上側プーリ接触面１６ａ’と下側プーリ接触面１６ｂ’とを上下方向に離して設けるように、上側ビーム１４ｂ’と下側ビーム１４ｂ’とを歪曲させる。このとき、ブロック１４’の形状は、長時間にわたる運転後のベルト伝動装置が備えているブロックが示す形状と略同一である。すなわち、ベルト伝動装置を長時間にわたり運転させると、運転時に生じる摩擦熱などの熱が高負荷伝動用Ｖベルトに蓄積され、その結果、張力帯が最大に熱膨張する。従って、ベルト伝動装置を長時間にわたり運転させると、図７（ａ）に示すように、ブロック１４’は上下方向に対して上側プーリ接触面１６ａ’と下側プーリ接触面１６ｂ’とが離れるように変形する。

次に、上側ビーム１４ａ’及び下側ビーム１４ｂ’をベルト幅方向に延長させる。このとき、ブロック１４は、図７（ｂ）に示すように、上側プーリ接触面１６ａの全体及び下側プーリ接触面１６ｂの全体がＶ溝プーリのプーリ溝面Ｐに接触する。

最後に、ベルト幅方向と上側ビーム１４ａ及び下側ビーム１４ｂとを平行にする。このとき、設計されたブロック１４は、図５と略同一の形状を示す。よって、ブロック１４は、張力帯１１が最大に熱膨張したときに、上側プーリ接触面１６ａ及び下側プーリ接触面１６ｂがＶ溝プーリのプーリ溝面Ｐに接触するように形成されている。そのため、ベルト伝動装置を長時間にわたり運転させ張力帯が最大に熱膨張しても、上側プーリ接触面１６ａ及び下側プーリ接触面１６ｂがＶ溝プーリのプーリ溝面から離れる危険性は低い。よって、設計されたブロック１４を備える高負荷伝動用Ｖベルト１０をＶ溝プーリに巻き掛けて走行させても、その走行能力が低下する虞はない。

ここで、ブロック１４のビームの歪曲具合について説明する。図７（ａ）に示すように、ブロック１４’では、下側プーリ接触面１６ｂ’はその一部がＶ溝プーリのプーリ溝面Ｐと接触しているが、上側プーリ接触面１６ａ’はＶ溝プーリのプーリ溝面Ｐから離れている。ビームの歪曲具合は構成材質の膨張率、高負荷伝動用Ｖベルトの使用温度及びビームの曲げ剛性の値などに依存する。高負荷伝動用Ｖベルトが異なると、構成材質の膨張率が異なる値を示す場合はある。また、高負荷伝動用Ｖベルトが異なると、または、ベルト伝動装置の運転状況が異なると、高負荷伝動用Ｖベルトの使用温度が異なる値を示す場合はある。一方、曲げ剛性はその物体の形状と材質とに依存する（削除いたしました）。構成材質は上側ビームと下側ビームとで略同一であると考えられるが、形状は上側ビームと下側ビームとで異なる。よって、曲げ剛性の値は上側ビームと下側ビームとで異なる値を示す場合があり、それにより、図７（ａ）に示すように、上側ビーム１４ａ’と下側ビーム１４ｂ’とでビームの歪曲具合が異なるといえる。

曲げ剛性の定義から、曲げ剛性の値が大きいことは物体が曲がりにくいことを意味する。よって、例えば、曲げ剛性が上側ビームよりも下側ビームの方が大きな値を示す場合、上側ビームの方が曲がり易い。以上より、張力帯が最大に熱膨張しても、両ビームの曲げ剛性の値が互いに異なると、上側ビーム及び下側ビームのビームの歪曲具合は異なり、また、その値から両ビームの歪曲具合が予測される。従って、これらのことを考慮に入れて、ブロックを設計すればよい。

以上より、本実施形態１におけるベルト伝動装置１００は、張力帯１１の最大熱膨張時にも、各ブロック１４の上側プーリ接触面１６ａ及び下側プーリ接触面１６ｂがＶ溝プーリのプーリ溝面Ｐに接触するように形成されているため、長時間にわたる運転後もベルトの伝動能力は低下しない。一般に、高負荷伝動用Ｖベルトは、Ｖ溝プーリに巻き掛けられるさいに曲げ変形を起こす。そしてベルト伝動装置を運転させると、高負荷伝動用ＶベルトとＶ溝プーリとが接離するたびに曲げ変形が生じるため、熱が発生する。また、ベルト伝動装置を運転させると、高負荷伝動用Ｖベルトのプーリ接触面とＶ溝プーリのプーリ溝面との間、各ブロックの上側噛合部と張力帯の上側被噛合部との間及び各ブロックの下側噛合部と張力帯の下側被噛合部との間に摩擦が生じ、それにより熱が発生する。そして、長時間にわたりベルト伝動装置を運転させると、これらの熱は高負荷伝動用Ｖベルトに蓄積される。このとき、材質は張力帯とブロックとで異なり、膨張率の値は張力帯の材質の方が大きいため、蓄積された熱により張力帯が膨張する。その結果、ブロックは上下方向において上側プーリ接触面と下側プーリ接触面とが離れるように変形する。従来のベルト伝動装置では、運転前において、上側プーリ接触面及び下側プーリ接触面はＶ溝プーリのプーリ溝面に接触している。そのため、上記のようにブロックが変形すると、上側プーリ接触面及び下側プーリ接触面がＶ溝プーリのプーリ溝面から離れる危険性が高い。従って、従来のベルト伝動装置を長時間にわたり運転させると、高負荷伝動用Ｖベルトは、安定に走行することができず、その伝動能力が低下する。

しかし、ベルト伝動装置１００のブロック１４は、張力帯１１が最大に熱膨張したさいに、上側プーリ接触面１６ａ及び下側プーリ接触面１６ｂがＶ溝プーリのプーリ溝面に接触するように形成されている。具体的には、各ブロック１４の上側プーリ接触面１６ａ及び下側プーリ接触面１６ｂは、Ｖ溝プーリのプーリ溝面側に突出するように形成されている。そのため、張力帯が最大に熱膨張して上側ビーム１４ａ及び下側ビーム１４ｂが歪曲しても、上側ビーム１４ａ及び下側ビーム１４ｂは、それぞれ上側プーリ接触面１６ａ及び上側プーリ接触面１６ｂがＶ溝プーリのプーリ溝面Ｐに接触するために充分なほど長く設けられている。更に、各ブロック１４は、上側プーリ接触面１６ａがそれに対応するＶ溝プーリのプーリ溝面Ｐよりも上下方向に対してなす角度が大きく、下側プーリ接触面１６ｂがそれに対応するＶ溝プーリのプーリ溝面Ｐよりも上下方向に対してなす角度が小さい。そのため、張力帯が最大に熱膨張して、上下方向に対して上側プーリ接触面１６ａと下側プーリ接触面１６ｂとが互いに離れるように上側ビーム１４ａ及び下側ビーム１４ｂが歪曲しても、上側プーリ接触面１６ａの全体及び下側プーリ接触面１６ｂの全体がＶ溝プーリのプーリ溝面に接触することができる。従って、ブロック１４を備える高負荷伝動用Ｖベルト１０をＶ溝プーリに巻き掛けて長時間にわたって走行させても、ベルトの伝動能力は低下しない。

《発明の実施形態２》
本実施形態２では、本発明のベルト伝動装置におけるブロック２４の構造及びその設計方法を説明する。なお、本実施形態２における高負荷伝動用Ｖベルト及びベルト伝動装置は、上記実施形態１における高負荷伝動用Ｖベルト１０及びベルト伝動装置１００とブロックの形状のみを異にする。

まず、本実施形態２における高負荷伝動用Ｖベルトが備えているブロック２４の構造を説明する。

図８は、本実施形態２の高負荷伝動用Ｖベルトが備えるブロック２４の横断面を示す。

各ブロック２４は、図８に示すように、ベルト幅方向に延びるように設けられた上側ビーム２４ａ及び下側ビーム２４ｂ並びに上側ビーム２４ａと下側ビーム２４ｂとを一体に連結するように設けられたピラー２４ｃで構成されている。そして、ベルト幅方向の側面には開口した左右一対の嵌合部２５，２５が形成されている。すなわち、各嵌合部２５は上側ビーム２４ａまたは下側ビーム２４ｂとピラー２４ｃとで形成される一対の空間である。各嵌合部２５は、図示していないが、上面にはベルト幅方向に対して延びるように設けられている上側噛合部を、下面にはベルト幅方向に対して延びるように設けられている下側噛合部を、備えている。また、ベルト幅方向の各嵌合部２５が開口した側面のうち、各嵌合部２５よりも上側に上側プーリ接触面２６ａが、各嵌合部２５よりも下側に下側プーリ接触面２６ｂが、それぞれ形成されている。そして、ベルト伝動装置において、上側プーリ接触面２６ａ及び下側プーリ接触面２６ｂは、駆動プーリ及び従動プーリなどのＶ溝プーリのプーリ溝面と接触する。

本実施形態２において、ブロック２４の形状が本発明の特徴である。図８は走行前のブロック２４の横断面を示す。図８に示すように、下側プーリ接触面２６ｂはＶ溝プーリのプーリ溝面Ｐに接触するように形成されているが、上側プーリ接触面２６ａはＶ溝プーリのプーリ溝面側に突出するように形成されている。そのため、張力帯が最大に熱膨張して上側ビーム２４ａが歪曲しても、上側ビーム２４ａは上側プーリ接触面２６ａがＶ溝プーリのプーリ溝面に接触するために充分なほど長く設けられている。また、各ブロック２４は、上側プーリ接触面２６ａと下側プーリ接触面２６ｂとＶ溝プーリとで上下方向に対してなす角度は略同一である。

次に、本実施形態２におけるブロック２４の設計方法を説明する。

図９は、ブロック２４の設計方法の説明図である。なお、本実施形態２におけるブロックの設計方法と上記実施形態１におけるブロックの設計方法とは略同一である。以下には、上記実施形態１におけるブロックの設計方法と異なる点のみを記載する。

まず、上側プーリ接触面２６ａ’と下側プーリ接触面２６ｂ’とを上下方向に離して設けるように、上側ビーム２４ａ’と下側ビーム２４ｂ’とを歪曲させる。このとき、ブロック２４’の形状は、長時間にわたる運転後のベルト伝動装置が備えているブロックが示す形状と略同一である。また、下側プーリ接触面２６ｂ’はＶ溝プーリのプーリ溝面に接触しているが、上側プーリ接触面２６ａ’はＶ溝プーリのプーリ溝面から離れている。また、図７（ａ）と比べると、下側ビーム２６ｂ’はほとんど歪曲していない。

次に、ベルト幅方向において上側プーリ接触面２６ａがＶ溝プーリのプーリ溝面Ｐに接触するように、上側ビーム２４ａ’をベルト幅方向に延長させる。

最後に、ベルト幅方向と上側ビーム２４ａ及び下側ビーム２４ｂとを平行にする。このとき、設計されたブロック２４は、図８と略同一の形状を示す。すなわち、本実施形態２におけるブロック２４の設計方法は、上記実施形態１におけるブロック１４の設計方法と、下側ビームをベルト幅方向に延長させるか否かを異にする。以上より、本実施形態２におけるベルト伝動装置は上記実施形態１におけるベルト伝動装置１００と略同一の効果を与える。

《その他の実施形態》
本発明におけるベルト伝動装置は、上記実施形態１におけるベルト伝動装置１００に限定されない。テンションプーリを含むベルト伝動装置であってもよいし、また、それ以外の構成をとるベルト伝動装置であってもよい。

ベルト伝動装置が備える高負荷伝動用Ｖベルトのブロックの形状は、ブロック１４及びブロック２４に限定されない。上記実施形態１に記載したとおり、上側ビームの歪曲具合と下側ビームの歪曲具合とは、両ビームの曲げ剛性の値により決まる。従って、ブロックは、上側プーリ接触面及び下側プーリ接触面がＶ溝プーリのプーリ溝面側に突出するように形成されており、且つ、上側プーリ接触面がそれに対応するＶ溝プーリのプーリ溝面Ｐよりも上下方向に対してなす角度が小さく、下側プーリ接触面がそれに対応するＶ溝プーリのプーリ溝面Ｐよりも上下方向に対してなす角度が大きくなるように形成されていてもよい。なお、上側プーリ接触面、その上側プーリ接触面に対応するＶ溝プーリのプーリ溝面、下側プーリ接触面及びその下側プーリ接触面に対応するＶ溝プーリのプーリ溝面が上下方向に対してなす角度がそれぞれ異なる場合、上側プーリ接触面がそれに対応するＶ溝プーリのプーリ溝面Ｐよりも上下方向に対してなす角度が０．１〜１．０°大きく、下側プーリ接触面がそれに対応するＶ溝プーリのプーリ溝面Ｐよりも上下方向に対してなす角度が０．０５〜１．０°小さくなるように形成されていることが好ましい。また、上側プーリ接触面がそれに対応するＶ溝プーリのプーリ溝面Ｐよりも上下方向に対してなす角度が０．２〜０．６°大きく、下側プーリ接触面が０．１〜０．４°小さくなるように形成されていているブロックを用いることが好ましい。上記の範囲内の上側プーリ接触面と下側プーリ接触面とを選定することにより、当ベルト使用条件での大半の温度範囲において理想的な接触状態を保持することが可能となる。

実施形態１における高負荷伝動用Ｖベルト１０の斜視図である。 実施形態１における高負荷伝動用Ｖベルト１０の横断面図及び側面図である。 実施形態１における張力帯１１の斜視図である。 実施形態１におけるブロック１４の斜視図である。 実施形態１におけるブロック１４の横断面図である。 実施形態１におけるベルト伝動装置１００の概略正面図である。 実施形態１におけるブロック１４の設計方法を説明する図である。 実施形態２におけるブロック２４の横断面である。 実施形態２におけるブロック２４の設計方法を説明する図である。 従来例における高負荷伝動用Ｖベルトの張力帯３１の側面図及びブロック３４の斜視図である。 従来例における高負荷伝動用Ｖベルトのブロックを分解した図である。 従来例におけるブロック３４の横断面図である。

符号の説明

１０ 高負荷伝動用Ｖベルト
１１、３１ 張力帯
１１ａ、３１ａ 保形層
１１ｂ、３１ｂ 心線
１２ａ、３２ａ 上側被噛合部
１２ｂ、３２ｂ 下側被噛合部
１３ａ、３３ａ 上側帆布
１３ｂ、３３ｂ 下側帆布
１４、１４’、２４、２４’、３４ ブロック
１４ａ、１４ａ’、２４ａ、２４ａ’、３４ａ 上側ビーム
１４ｂ、１４ｂ’、２４ｂ、３４ｂ 下側ビーム
１４ｃ、２４ｃ、３４ｃ ピラー
１５、２５、３５ 嵌合部
１５ａ、３５ａ 上側噛合部
１５ｂ、３５ｂ 下側噛合部
１６ａ、２６ａ、３６ａ 上側プーリ接触面
１６ｂ、２６ｂ、３６ｂ 下側プーリ接触面
１００ ベルト伝動装置
１０１ 駆動軸
１０２ 従動軸
１０３ 駆動プーリ
１０４ 従動プーリ
Ｐ プーリ溝面

Claims (5)

1. 熱膨張性の材料で形成されたエンドレスの張力帯と、該張力帯にベルト長さ方向に所定ピッチで設けられ、各々、ベルト幅方向の側面に開口した嵌合部を有し、該嵌合部に該張力帯が圧入して嵌合され、ベルト幅方向の該嵌合部が開口した側面の該嵌合部よりも上側に上側プーリ接触面及び該嵌合部よりも下側に下側プーリ接触面がそれぞれ構成された多数のブロックと、を備えた高負荷伝動用Ｖベルトと、
   上記高負荷伝動用Ｖベルトが巻き掛けられたＶ溝プーリと、
   を備えたベルト伝動装置であって、
   上記高負荷伝動用Ｖベルトは、上記張力帯が最大熱膨張時に至るまで、常時、上記各ブロックの上側プーリ接触面及び下側プーリ接触面のいずれもが上記Ｖ溝プーリのプーリ溝面に接触するように形成されていることを特徴とするベルト伝動装置。
2. 請求項１に記載されたベルト伝動装置において、
   上記高負荷伝動用Ｖベルトの各ブロックは、上記上側プーリ接触面がそれに対応する上記Ｖ溝プーリのプーリ溝面よりも上下方向に対してなす角度が大きいことを特徴とするベルト伝動装置。
3. 請求項１に記載されたベルト伝動装置において、
   上記高負荷伝動用Ｖベルトの各ブロックは、上記下側プーリ接触面がそれに対応する上記Ｖ溝プーリのプーリ溝面よりも上下方向に対してなす角度が小さいことを特徴とするベルト伝動装置。
4. 請求項１に記載されたベルト伝動装置において、
   上記高負荷伝動用Ｖベルトの各ブロックは、上記上側プーリ接触面がそれに対応する上記Ｖ溝プーリのプーリ溝面よりも上下方向に対してなす角度が大きく、且つ、上記下側プーリ接触面がそれに対応する上記Ｖ溝プーリのプーリ溝面よりも上下方向に対してなす角度が小さいことを特徴とするベルト伝動装置。
5. 請求項１に記載されたベルト伝動装置において、
   上記高負荷伝動用Ｖベルトの各ブロックは、上記上側プーリ接触面が上記下側プーリ接触面を含む面よりも上記Ｖ溝プーリのプーリ溝面に突出するように形成されていることを特徴とするベルト伝動装置。

Images