JP2010223405A - 伝動ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】板片状の多数のエレメントを互いに対面させて環状に配置し、それらのエレメントを２本のリングに組み付けて環状に結束することにより構成する伝動ベルトにおいて、リングとエレメントとの耐久性が増すことのできる伝動ベルトを提供する。
【解決手段】２本の帯状のリングＲを並列して収容する凹部７，１８が形成された板片状の複数のエレメントＥを環状に整列させて、前記凹部７，１８に前記２本の帯状のリングＲを嵌め込んで前記エレメントＥの列を結束することにより組み付けられる伝動ベルトＢにおいて、前記エレメントＥは、前記凹部７の開口側が外周側に向いている第１エレメントＥａと、前記凹部１８の開口側が内周側に向いている第２エレメントＥｂとにより構成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、多数の板片状のエレメントを環状に配列し、それらのエレメントを無端環状のリングに組み付けることにより環状に結束して構成した伝動ベルトに関するものである。

ベルト式無段変速機などに用いられるベルトとして押圧式の伝動ベルトが知られている。この種の伝動ベルトは、エレメントもしくはブロックなどと称される板状の小片（以下、エレメントと記す）を整列させて、すなわちエレメントを、互いに姿勢を揃えて対向させ、かつ互いに隣接させて環状に配列し、それらのエレメントをリングもしくはフープもしくはバンドなどと称される環状体（以下、リングと記す）で結束して構成されている。そのエレメントの左右両側面はＶ字状に形成され、そのＶ字状の部分がいわゆるフランク面であって、プーリにおけるＶ溝の内面に接触し、ここでトルクを伝達するように構成されている。

このように構成された伝動ベルトをプーリによって挟み付けると、プーリのＶ溝から反力によりエレメントに対してこれを外周側に押し出す力が作用する。したがって、各エレメントを結束しているリングには張力が作用する。この状態でプーリが回転すると、そのプーリに挟み付けられているエレメントはプーリと共に回転するが、伝動ベルトは駆動側のプーリと従動側のプーリとの間に張られているので、そのいわゆる直線部分でエレメントはプーリから押し出され、先行するエレメントを押圧する。こうして順次押圧されるエレメントは、従動側のプーリにおけるＶ溝に入り込むとともにそのＶ溝に挟み込まれ、その従動側のプーリと共に回転することによってそのプーリにトルクを伝達する。

このように、従来の伝動ベルトは、多数のエレメントとこれを結束するリングとを主体として構成されている。そして、その一例が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された伝動ベルトは、環状に配列されたエレメントの外周側にリングを配置し、そのリングにより各エレメントを結束することによって構成されている。すなわち、各エレメントには、外周側に開口するリングを収容するための凹部が形成され、その凹部の開口端の左右両側には、リングの抜け止めのためにフック部が形成されている。その凹部のいわゆる底面部分が、リングが接触するサドル面であって、そのサドル面に近接する位置にロッキングエッジが形成されている。このロッキングエッジは、各エレメントが互いに接触した状態で厚さ方向に回転する際の中心となる稜線部分である。

したがって、環状に配列されたエレメントは、リングに沿って湾曲した状態に配列されることになり、その湾曲部分では、各エレメントがいわゆる扇状に開いた状態に並び、そのため、各エレメントの外周側の部分の間隔が広くなり、これに対して内周側（環状に配列した状態での内周側。以下同じ）の部分の間隔が狭くなる。各エレメントは相互の接触状態を維持しつつこのように回動する必要があるので、その回動の中心となり、また接触状態を維持する箇所となるロッキングエッジが、サドル面に可及的に近い位置に形成されている。そして、各エレメントにおけるロッキングエッジより内周側の部分は、ロッキングエッジより外周側の部分より薄く形成されている。具体的には、前面もしくは正面などと称される一方の面が、後面もしくは背面などと称される他方の面側に後退している。

さらに、上述した伝動ベルトがプーリに巻き掛かっている状態ではプーリによる挟圧力とリングによる結束力とによってエレメントが保持されるのに対して、プーリ同士の間では、各エレメントはリングによって吊り下げられた状態もしくはエレメント同士が挟み付け合っている状態になる。すなわち各エレメントの面方向の移動を規制する荷重が特には作用しない。そのため、各エレメントの面方向の相対位置を規制するために、前面から外部に突出した突起部と、後面から内部にくり抜かれて突起部が緩く嵌合する窪み部とが設けられている。これらの突起部および窪み部は、伝動ベルトがプーリに巻き掛かっている場合およびプーリ間に張られて直線状になっている場合のいずれにおいても嵌合状態を維持するように構成されており、したがって突起部の先端は、ロッキングエッジよりも突出するように形成されている。

特開２００８−０５１３２２号公報

上記の特許文献１に記載されている伝動ベルトは、そのエレメントの凹部（もしくは開口部）が伝動ベルトの外周側に開口したエレメントのみで構成されている。このため、２本のリングの幅方向の中央部分では、エレメントのフック部（抜け止め部）による押圧力がないので、外周方向に移動可能になっていて、例えば図４に示すように、２本のリングの姿勢が、いわゆるハの字状態になってしまう可能性がある。エレメントの凹部内で、上記のように２本のリングの姿勢がハの字状に変形してしまうと、リングの外周面とエレメントのフック部との間で線当たりもしくは点当たりが発生し、その結果、リングの耐久性が低下してしまう虞がある。また、図５に示すようにリングのいわゆるハの字状態を防止するために、エレメントのフック部を中心方向に向けて延長すると、エレメントの凹部にリングを嵌め込みにくくなり、組み付け性が低下してしまう虞がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、エレメントと組み付けられた状態での２本のリングの姿勢の乱れを防止もしくは抑制して、耐久性を向上させることができる伝動ベルトを提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、２本の帯状のリングを並列して収容する凹部が形成された板片状の複数のエレメントを環状に整列させて、前記凹部に前記２本の帯状のリングを嵌め込んで前記エレメントの列を結束することにより組み付けられる伝動ベルトにおいて、前記エレメントは、前記凹部の開口側が外周側に向いている第１エレメントと、前記凹部の開口側が内周側に向いている第２エレメントとにより構成されていることを特徴とする伝動ベルトである。

したがって、請求項１の発明によれば、２本のリングを嵌め込むエレメントの凹部の開口側が外周側となる第１エレメントおよびその凹部の開口側が内周側となる第２エレメントの２種類のエレメントと、２本のリングとを組み付けることにより伝動ベルトが構成される。そのため、リングの幅方向での中央部分の外周側への移動が第２エレメントによって規制されるので、図４に示したような２本のリングの姿勢の乱れを回避もしくは抑制できる。その結果、リングの外周面とエレメントのフック部との間で、線当たりもしくは点当たりが発生してしまうことを回避もしくは抑制することができ、これにより、リングの寿命が低下することを防いで、耐久性を向上させることができる。

この発明で対象とする伝動ベルトの構成を示す模式図であって、凹部の開口側が内周側であるエレメントの正面図とリングの断面図である。 この発明で対象とする伝動ベルトの構成を示す模式図であって、凹部の開口側が外周側であるエレメントの正面図とリングの断面図である。 この発明で対象とする伝動ベルトの構成を示す模式図であって、エレメントとリングとが組み付けられた伝動ベルトの部分側面図である。 従来技術による伝動ベルトの構成の一例を示す模式図であって、凹部の開口側が外周側であるエレメントのみで構成された伝動ベルトにおいて、リングのハの字状態を表すためのエレメントの正面図とリングの断面図である。 従来技術による伝動ベルトの構成の一例を示す模式図であって、リングのハの字状態を解消するために抜け止め部を長くした場合のエレメントの正面図とリングの断面図である。

つぎに、この発明を図面を参照して具体的に説明する。先ず、この発明の伝動ベルトを構成するエレメントおよびリングの構成を、図１ないし図３に基づいて説明する。図３において、伝動ベルトＢは、例えば、ベルト式無段変速機の駆動側（入力軸）プーリと従動側（出力軸）プーリとに巻き掛けられて、それらのプーリの間で動力を伝達するベルトの例を示している。そして、この伝動ベルトＢは、無端環状のリングＲと、板状に成形された多数のエレメントＥとから構成されている。

この発明における多数のエレメントＥは、例えば金属製の板片状の部材からなり、形状の異なった第１エレメントＥａと第２エレメントＥｂとで構成される。第１エレメントＥａはこの伝動ベルトＢを構成するエレメントＥの多数を占めるものであり、図２を参照して以下に説明する。またこの第１エレメントＥａを標準エレメントと呼ぶこともある。

この第１エレメント（標準エレメント）Ｅａは、その幅方向（図２のｘ軸方向）における左右の側面１，２が、テーパ状の傾斜した面として形成された本体（基体）部３を有している。そのテーパ状に傾斜した両側面１，２が、ベルト式無段変速機の駆動側プーリあるいは従動側プーリであるプーリ４のベルト巻き掛け溝（Ｖ形溝）４ａに摩擦接触してトルクを伝達するようになっている。

本体部３の幅方向（図２のｘ軸方向）における左右の両端部分に、本体部３の一部であって、エレメントＥａの上下方向（図２のｙ軸方向）での上方に延びた左右の柱部５，６がそれぞれ形成されている。したがって、本体部３の図２での上側のエッジ部分である上端面３ａと、両柱部５，６の本体部３の幅方向における中央を向いた左右の内壁面５ａ，６ａとによって、エレメントＥａの上側（図２での上側）すなわち伝動ベルトＢの外周側に開口した凹部７が形成されている。

凹部７は、互いに密着して環状に配列されたエレメントＥを環状に結束するための帯状のリングＲを、その内側に嵌め込んで収容するための空間部分であり、したがって上端面３ａが、リングＲの内周面を接触させて載せるサドル面３ａとなっている。

凹部７の左右の内壁面５ａ，６ａの開口端（凹部７における伝動ベルトＢの外周側の端部）部分、すなわち左右の柱部５，６の上端部分には、それぞれ、左右の先端面８ａ，９ａがそれぞれ凹部７の幅方向（図２のｘ軸方向）における中央に向かって延びた抜け止め部８，９が左右に形成されている。そのため、図２に示すように凹部７の開口幅が、凹部７の開口端側では、対向する両先端面８ａ，９ａの間の距離Ｗ_１ａによって規定されている。そして、凹部７の底面７ａ（すなわちサドル面（上端面）３ａ）側では、両先端面８ａ，９ａ間の距離（開口幅）Ｗ_１ａよりも広い開口幅Ｗ_２ａとなっている。

また、エレメントＥａの本体部３の幅方向における中央部分には、各エレメントＥａの相対的な位置を決めるためのボス部１０とホール部１１とが形成されている。具体的には、本体部３の一方の面側（図２の例では、後述するロッキングエッジ１２のある面側）に凸となる円錐台形のボス部１０が形成されている。そして、このボス部１０とは反対側の面に、隣接するエレメントＥにおけるボス部１０を緩く嵌合（遊嵌）させる有底円筒状のホール部１１が形成されている。

したがって、エレメントＥａが板厚方向に積層して配列された際に、隣接するエレメントＥのそれぞれのボス部１０とホール部１１とが嵌合することによって、その状態におけるエレメントＥａ同士の図２での左右方向および上下方向の相対位置を決めることができる。例えば、このエレメントＥａが用いられて構成された伝動ベルトＢがプーリに巻き掛けられて運転される場合に、伝動ベルトＢのがたつきを防止して伝動ベルトＢを安定して走行させることができる。

また、エレメントＥａは、環状に配列された状態で２列に分割されたリングＲによって結束されることにより伝動ベルトＢを構成し、その状態で駆動側および従動側のそれぞれのプーリ４に巻き掛けられる。したがってプーリ４に巻き掛けられた状態では、各エレメントＥが、プーリ４の中心に対して扇状に拡がり、かつ互いに密着する必要がある。そのため、図２のエレメントＥａおよび後述する図１のエレメントＥｂの下側（プーリ４内で環状に配列した状態での中心側）の部分が薄肉に形成されている。

具体的には、本体部３の一方の面における所定の位置から下側の部分、この構成例ではサドル面３ａの若干下方から下側の部分が削り落とされた状態で薄肉化されている。したがって、各エレメントＥが環状に配列されて扇形に拡がって接触する状態になると、その板厚の変化する境界部分で隣り合う他のエレメントＥａ（もしくは後述するエレメントＥｂ）と接触する。言い換えると、上記のように板厚の変化する境界部分が、各エレメントＥがリングＲと共に伝動ベルトＢを構成してプーリ４に巻き掛けられた状態でプーリ４の中心に対して扇状に拡がる際に支点となる。すなわち、この境界部分のエッジがいわゆるロッキングエッジ１２となっている。

なお、図２では、エレメントＥａのロッキングエッジ１２よりも上側（環状に配列した状態での外周側）の厚肉部分に対して、ロッキングエッジ１２よりも下側の部分がテーパ状に薄肉化された形状の構成例を示しているが、ロッキングエッジ１２よりも下側の部分をロッキングエッジ１２から下側の先端へ向けて階段状に薄肉化した形状に構成することもできる。

一方、第２エレメントＥｂはこの伝動ベルトＢを構成するエレメントＥの多数を占める第１エレメントＥａが複数連続して配列される間に配置されるものであり、図１を参照して以下に説明する。また、この第２エレメントＥｂを特殊エレメントと呼ぶこともある。この第２エレメント（特殊エレメント）Ｅｂは、その幅方向（図１のｘ軸方向）における左右の側面１３，１４が、テーパ状の傾斜した面として形成された本体（基体）部１５を有している。そのテーパ状に傾斜した両側面１３，１４が、ベルト式無段変速機の駆動側プーリあるいは従動側プーリであるプーリ４のベルト巻き掛け溝（Ｖ形溝）４ａに摩擦接触してトルクを伝達するようになっている。

本体部１５の幅方向（図１のｘ軸方向）における左右の両端部分に、本体部１５の一部であって、エレメントＥｂの上下方向（図１のｙ軸方向）での下方に延びた左右の柱部１６，１７がそれぞれ形成されている。したがって、本体部１５の図１での下側のエッジ部分である下端面１５ａと、両柱部１６，１７の本体部１５の幅方向における中央を向いた左右の内壁面１６ａ，１７ａとによって、エレメントＥｂの下側（図１での下側）すなわち伝動ベルトＢの内周側に開口した凹部１８が形成されている。

凹部１８の左右の内壁面１６ａ，１７ａの開口端（凹部１８における伝動ベルトＢの内周側の端部）部分、すなわち左右の柱部１６，１７の下端部分には、それぞれ、左右の先端面１９ａ，２０ａがそれぞれ凹部１８の幅方向（図１のｘ軸方向）における中央に向かって延びた抜け止め部１９，２０が左右に形成されている。この抜け止め部１９，２０は本体部１５の下端面１５ａに対向する内壁面１９ｂ，２０ｂを有している。

また、凹部１８は、互いに密着して環状に配列されたエレメントＥを環状に結束するための帯状のリングＲを、その内側に嵌め込んで収容するための空間部分である。そのため、図１に示すように凹部１８の開口端側では、対向する両先端面１９ａ，２０ａの間の距離Ｗ_１ｂによって規定されている。そして、凹部１８の天井面１８ａ（すなわち下端面１５ａ）側では、両先端面１９ａ，２０ａ間の距離（開口幅）Ｗ_１ｂよりも広い開口幅Ｗ_２ｂとなっている。

エレメントＥａのロッキングエッジについて前述したように、エレメントＥａの列とともに、エレメントＥｂは環状に配列された状態で２列に分割されたリングＲによって結束される。これにより伝動ベルトＢを構成し、その状態で駆動側および従動側のそれぞれのプーリ４に巻き掛けられる。したがってプーリ４に巻き掛けられた状態では、各エレメントＥが、プーリ４の中心に対して扇状に拡がり、かつ互いに密着する必要がある。そのため、エレメントＥｂの下側（プーリ４内で環状に配列した状態での中心側）の部分が薄肉に形成されている。

具体的には、抜け止め部１９，２０の一方の面における所定の位置から下側の部分、この構成例では抜け止め部の内壁面１９ｂ，２０ｂの若干下方から下側の部分が削り落とされた状態で薄肉化されている。したがって、各エレメントＥが環状に配列されて扇形に拡がって接触する状態になると、その板厚の変化する境界部分で隣り合う他のエレメントＥａ（もしくはエレメントＥｂ）と接触する。言い換えると、上記のように板厚の変化するこの境界部分が、各エレメントＥがリングＲと共に伝動ベルトＢを構成してプーリ４に巻き掛けられた状態でプーリ４の中心に対して扇状に拡がる際に支点となる。すなわち、この境界部分のエッジがいわゆるロッキングエッジ２１となっている。

なお、図１では、エレメントＥｂのロッキングエッジ２１よりも上側（環状に配列した状態での外周側）の厚肉部分に対して、ロッキングエッジ２１よりも下側の部分がテーパ状に薄肉化された形状の構成例を示しているが、ロッキングエッジ２１よりも下側の部分をロッキングエッジ２１から下側の先端へ向けて階段状に薄肉化した形状に構成することもできる。

ここで、このエレメントＥと共に伝動ベルトＢを構成するリングＲは、例えば金属製の環状の帯状体を径方向に複数枚積層させて形成した、いわゆる積層リングである。このリングＲは、エレメントＥａにおける凹部７およびエレメントＥｂにおける凹部１８の内部で、２列に並列される２本の分割リング２２と分割リング２３とによって構成されている。これら各分割リング２２，２３は、例えば形状・寸法、材質、強度が等しい２本の金属製の積層リングにより形成されている。

上記に個別に説明したエレメントＥａおよびエレメントＥｂの２種類のエレメントＥとリングＲとにより、伝動ベルトＢが構成される。この伝動ベルトＢを組み付ける際には、図３に示すように、本実施例ではエレメントＥａを複数枚配列したのちにエレメントＥｂを１枚配置して、エレメントＥａ，Ｅｂとのそれぞれの凹部７，１８にリングＲが嵌め込まれることにより伝動ベルトＢが構成される。

エレメントＥａの凹部７の内部にリングＲが収容された状態では、エレメントＥａの左右の抜け止め部８，９がリングＲを係止することにより、エレメントＥａの凹部７からのリングＲの離脱が防止される。具体的には、凹部７内に収容されたリングＲが凹部７から離脱しようとすると、リングＲの外周面２２ａ，２３ａと凹部７に形成された抜け止め部８，９の内壁面８ｂ，９ｂとがそれぞれ当接し、凹部７からのリングＲの外周方向への離脱が阻止される。

エレメントＥｂの凹部１８の内部にリングＲが収容された状態では、エレメントＥｂの左右の抜け止め部１９，２０がリングＲを係止することにより、エレメントＥｂの凹部１８からのリングＲの離脱が防止される。具体的には、凹部１８内に収容されたリングＲが凹部１８から離脱しようとすると、リングＲの内周面２２ｂ，２３ｂと凹部１８に形成された抜け止め部１９，２０の内壁面１９ｂ，２０ｂとがそれぞれ当接し、凹部１８からのリングＲの内周方向への離脱が阻止される。

そして、上記のように構成されたエレメントＥａおよびエレメントＥｂの２種類のエレメントＥと、２列に分割されたリングＲとを組み付けることにより、伝動ベルトＢが構成される。すなわち、環状に配列された状態の多数のエレメントＥａ，Ｅｂの各凹部７，１８に、具体的には各凹部７，１８の各両抜け止め部８，９もしくは各両抜け止め部１９，２０に、２列のリングＲを嵌め込むことによりエレメントＥとリングＲとが組み付けられて、無端環状の伝動ベルトＢが構成される。

前述したように、凹部７が外周側に開口したエレメントＥａのみとリングＲとを組み付けて伝動ベルトを構成した場合は、２本のリングＲの姿勢が、八の字状に乱れてしまう場合がある。これに対して、本発明における伝動ベルトＢは、凹部７が外周側に開口したエレメントＥａと、凹部１８が内周側に開口したエレメントＥｂとが混在して配列されているため、エレメントＥｂによって、リングＲの幅方向の中央部分の外周方向への移動が規制される。そのため、図４に示したような２本のリングの姿勢の乱れを防止もしくは抑制することができる。

そしてその結果、２本のリングの姿勢が乱れた際に生じるリングＲの外周面とエレメントＥａのフック部８，９との線当たりや点当たりを防止もしくは抑制することができ、それによってリングＲの耐久性すなわち伝動ベルトＢの耐久性を向上させることができる。

また、この発明による伝動ベルトＢの組み付け方法は、通常のこの種の伝動ベルトと同じ手法で行える。すなわち、幅方向に並列させた並列状態の２本のリングＲをその径方向に互いに重ね合わせた重ね合わせ状態にすることにより、リングＲの幅を開口幅Ｗ_１ａ，Ｗ_１ｂよりも狭くして２本のリングＲをエレメントＥａ，Ｅｂに対して嵌め込んで組み付ける。また、そのように各エレメントＥａ，Ｅｂや各分割リング２２，２３の形状・寸法等が設定されている。

なお、この発明は上述した具体例に限定されない。すなわち、上述した具体例では、この発明で対象とする伝動ベルトが、ベルト式無段変速機に使用されている例を示しているが、この発明で対象とする伝動ベルトは、ベルト式無段変速機に限らず、ベルトとプーリとによって構成される他の巻き掛け伝動装置の伝動ベルトにも適用することができる。

また、図３では、エレメントＥａが３枚ごとに対して、エレメントＥｂが１枚の割合で、各エレメントＥａ，Ｅｂが配列されている例を示しているが、それら各エレメントＥａ，Ｅｂの配列枚数の割合や配列順序はこれに限定されるものではない。例えば、エレメントＥａが９枚ごとに対して、エレメントＥｂが１枚の割合で配列されてもよく、あるいはエレメントＥａとエレメントＥｂとを交互に配列するなどの構成であってもよい。

Ｅ…エレメント、 Ｒ…リング、 Ｂ…伝動ベルト、 Ｅａ…第１エレメント（標準エレメント）、７…Ｅａの凹部、 Ｅｂ…第２エレメント（特殊エレメント）、 １８…Ｅｂの凹部。

Claims (1)

1. ２本の帯状のリングを並列して収容する凹部が形成された板片状の複数のエレメントを環状に整列させて、前記凹部に前記２本の帯状のリングを嵌め込んで前記エレメントの列を結束することにより組み付けられる伝動ベルトにおいて、
   前記エレメントは、前記凹部の開口側が外周側に向いている第１エレメントと、前記凹部の開口側が内周側に向いている第２エレメントとにより構成されていることを特徴とする伝動ベルト。

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