JP2016205621A - Ｖベルト及びこれを用いた無段変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トルクの伝達効率の低下及びＶベルトの耐久性の低下を共に抑制可能とする。
【解決手段】Ｖベルト１におけるベルト内周側１ｘの面には、ベルト長手方向に延在するスリット１ｓが形成されている。ベルト長手方向と直交する断面において、スリット１ｓは、ベルト厚み方向に沿って（本実施形態では、ベルト厚み方向と平行に）直線状に延在し、且つ、ベルト内周側１ｘの面における当該スリット１ｓの幅と同じ寸法を直径とする円弧形状の先端を有する。ベルト長手方向と直交する断面において、Ｖベルト１の断面積に対するスリット１ｓの断面積の比率は０．１〜５％である。スリット１ｓは、ベルト厚み方向において、圧縮ゴム層５の範囲内、且つ、複数のコグの範囲内に、形成されている。スリット１ｓは、Ｖベルト１におけるベルト幅方向の中心に関して、対称に形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、Ｖベルト及びこれを用いた無段変速装置に関し、特に、高負荷環境下でも好適に使用可能なＶベルト及びこれを用いた無段変速装置に関する。

Ｖベルトは、摩擦力を用いて動力の伝達を行う摩擦伝動ベルトとして広く知られている。具体的には、Ｖベルトは、駆動プーリと従動プーリとに張力をかけて巻回され、その両側面と各プーリのＶ字状の溝を画定する両側面とが接触した状態で、走行される。その過程において、くさび効果によりＶベルトの両側面と各プーリの両側面との間に推力が生じ、両側面間の摩擦に伴うエネルギーにより、動力の伝達が行われる。

また、このような摩擦伝動を利用した装置の中でも、Ｖベルトに特に大きな負荷がかかる装置として、無段変速装置が知られている。例えば、図１（ａ），（ｂ）に示す無段変速装置１３０は、それぞれＶベルト１００が嵌合されるＶ字状の溝３１ｘ，３２ｘを有する駆動プーリ３１及び従動プーリ３２を含む。Ｖベルト１００は、駆動プーリ３１と従動プーリ３２とに張力をかけて巻回され、且つ、Ｖベルト１００の両側面１００ｚと駆動プーリ３１及び従動プーリ３２それぞれの溝３１ｘ，３２ｘを画定する両側面３１ｚ，３２ｚとが接触した状態で、走行される。このときに生じる両側面間の摩擦力により、駆動プーリ３１のトルクがＶベルト１００を介して従動プーリ３２に伝達される。

駆動プーリ３１及び従動プーリ３２は、それぞれ、回転軸３１ｔ，３２ｔを有する固定プーリ片３１ａ，３２ａと、固定プーリ片３１ａ，３２ａに対して回転軸３１ｔ，３２ｔに沿った方向に移動可能に取り付けられた可動プーリ片３１ｂ，３２ｂとを含む。可動プーリ片３１ｂ，３２ｂが固定プーリ片３１ａ，３２ａに対して回転軸３１ｔ，３２ｔに沿った方向に移動することで、固定プーリ片３１ａ，３２ａと可動プーリ片３１ｂ，３２ｂとの間に形成された溝３１ｘ，３２ｘの幅が変化する。このような溝３１ｘ，３２ｘの幅の変化に応じて、溝３１ｘ，３２ｘにおけるＶベルト１００の位置が変化する。例えば、図１（ａ）に示す状態から図１（ｂ）に示す状態に（即ち、溝３１ｘの幅を狭く且つ溝３２ｘの幅を広く）すると、Ｖベルト１００は、溝３１ｘにおいては回転軸３１ｔから離れる方向に、溝３２ｘにおいては回転軸３２ｔに近づく方向に移動する。これにより、駆動プーリ３１及び従動プーリ３２におけるＶベルト１００の巻回半径が変化する。無段変速装置１３０は、このように巻回半径を連続的に変化させることで、変速比を無段階で変化させるように構成されている。

ここで、Ｖベルト１００における各溝３１ｘ，３２ｘに嵌合した部分は、Ｖベルト１００の屈曲やプーリ３１，３２からの側圧により、図２（ａ）に示すように、両側面３１ｚ，３２ｚがなすＶ溝角度αよりも両側面１００ｚがなすＶ角度βが小さくなる方向に弾性変形する傾向にある。この現象は、特に、図１（ａ）に示すＶベルト１００の走行の折り返し点Ａにおいて、顕著に現れ得る。このように弾性変形すると、両側面１００ｚのうちベルト内周側１００ｘの部分だけが両側面３１ｚ，３２ｚと接触してベルト外周側１００ｙの部分は両側面３１ｚ，３２ｚと接触しない、所謂「底当たり」が生じ得る。「底当たり」が生じると、両側面１００ｚと両側面３１ｚ，３２ｚとの接触面積が小さくなるためにトルクの伝達効率が低下する等の問題が生じてしまう。そこで、「底当たり」を防止するため、Ｖベルトの無張力時のＶ角度をＶ溝角度αよりも大きくするという技術が特許文献１に示されている。

特開２００４−２７０７０８

しかしながら、特許文献１の技術では、特に図１（ａ）に示すＶベルト１００の溝３１ｘ，３２ｘへの嵌合開始／終了点Ｂにおいて、図２（ｂ）に示すように、Ｖ角度γがＶ溝角度αよりも大きい状態からＶ溝角度αと一致する状態へと変化するときに、両側面１００ｚのうちベルト外周側１００ｙの部分がプーリ３１，３２に当接する、所謂「上当たり」が生じ得る。「上当たり」が生じると、Ｖベルト１００におけるベルト外周側１００ｙの部分がプーリ３１，３２との当接により発熱して劣化（特にＶベルト１００を構成するゴムの物性が低下）し、ひいてはＶベルト１００の耐久性が低下する等の問題が生じてしまう。

本発明の目的は、トルクの伝達効率の低下及びＶベルトの耐久性の低下を共に抑制可能なＶベルト及び無段変速装置を提供することである。

本発明の第１観点によると、駆動プーリと従動プーリとに張力をかけて巻回され、その両側面と前記駆動プーリ及び前記従動プーリそれぞれのＶ字状の溝を画定する両側面とが接触した状態で走行されるＶベルトにおいて、ベルト内周側の面に、ベルト長手方向に延在する１又は複数のスリットが形成されており、前記ベルト長手方向と直交する断面において、前記１又は複数のスリットは、それぞれ、ベルト厚み方向に沿って直線状に延在し、且つ、前記ベルト内周側の面における当該スリットの幅と同じ寸法を直径とする円弧形状の先端を有し、前記Ｖベルトの断面積に対する前記１又は複数のスリットの断面積の比率が０．１〜５％であることを特徴とする、Ｖベルトが提供される。

本発明の第２観点によると、第１観点に係るＶベルトと、それぞれ前記Ｖベルトが嵌合されるＶ字状の溝を有し且つ前記Ｖベルトの巻回半径が可変な駆動プーリ及び従動プーリとを備え、前記Ｖベルトが前記駆動プーリと前記従動プーリとに巻回され且つ前記Ｖベルトの両側面と前記駆動プーリ及び前記従動プーリそれぞれの前記溝を画定する両側面とが接触した状態で前記Ｖベルトを走行させることで、前記両側面間の摩擦力により、前記駆動プーリのトルクを前記Ｖベルトを介して前記従動プーリに伝達するように構成され、且つ、前記駆動プーリ及び前記従動プーリにおける前記Ｖベルトの巻回半径を連続的に変化させることにより変速比を無段階で変化させるように構成された無段変速装置において、
前記Ｖベルトの走行中、前記Ｖベルトにおける前記駆動プーリ及び前記従動プーリそれぞれの前記溝に嵌合した部分において、前記駆動プーリ及び前記従動プーリそれぞれの前記溝を画定する両側面がなすＶ溝角度と前記Ｖベルトの両側面がなすＶ角度とが一致する状態が維持されるように構成されたことを特徴とする、無段変速装置が提供される。

上記第１及び第２観点によれば、Ｖベルトにおけるベルト内周側のスリットを画定する部分が、ベルト幅方向に変位可能となる。これにより、Ｖベルトにおけるプーリの各溝に嵌合した部分において、Ｖ溝角度よりもＶ角度が小さくなる方向に弾性変形することが抑制され、「底当たり」が防止される。また、スリットを設けたことで上記のように「底当たり」を防止できることから、Ｖベルトの無張力時のＶ角度をＶ溝角度よりも大きくする必要がないため、「上当たり」も防止される。即ち、本発明によれば、Ｖベルトの走行中、Ｖベルトにおけるプーリの各溝に嵌合した部分において、Ｖ溝角度とＶ角度とが一致する状態が維持され、「底当たり」「上当たり」が共に防止される。したがって、「底当たり」「上当たり」によるトルクの伝達効率の低下及びＶベルトの耐久性の低下を共に抑制可能である。
また、スリットの特有の構成（ベルト厚み方向に沿って直線状に延在し、且つ、ベルト内周側の面における当該スリットの幅と同じ寸法を直径とする円弧形状の先端を有するという構成）により、スリット先端からの亀裂の発生を抑制でき、ひいてはＶベルトの耐久性の低下を抑制可能である。具体的には、例えば、スリットが、幅が一定でなく、先端に向かうにつれて幅が狭くなるような三角形状であると、Ｖベルトが弾性変形するときにスリット先端に応力が集中し、スリット先端から亀裂が生じ易い。これに対し、本発明では、スリットを上記のような特有の構成としたことで、スリット先端への応力集中を緩和し、スリット先端からの亀裂の発生を抑制できる。
また、Ｖベルトの断面積に対するスリットの断面積の比率を０．１〜５％としたことで、当該比率が５％を上回る場合の、耐側圧性低下（プーリからの側圧による曲がり変形が生じ易くなるため、ゴム層間に剥離が生じ、ひいては耐久性が低下すること）、及び、当該比率が０．１％を下回る場合の、Ｖベルトにおけるベルト内周側のスリットを画定する部分が十分にベルト幅方向に変位できず、「底当たり」「上当たり」が生じ得る問題を、共に抑制できる。
しかも、摩擦等で生じた熱がスリットを介してＶベルトの外部に排出され、Ｖベルトの温度上昇を抑制でき、Ｖベルトの耐久性の低下をさらに抑制可能である。

第１観点に係るＶベルトは、前記ベルト長手方向に延在する心線と、前記心線よりも前記ベルト内周側に配置された第１ゴム層と、前記心線よりも前記ベルト外周側に配置され、前記ベルト厚み方向において前記第１ゴム層とで前記心線を挟む第２ゴム層とを備え、前記１又は複数のスリットは、前記ベルト厚み方向において前記第１ゴム層の範囲内に形成されてよい。

スリットが心線に達するような深さに形成されると、耐側圧性が低下し得るが、上記構成によれば、耐側圧性の低下をより確実に抑制することができる。

第１観点に係るＶベルトは、前記ベルト内周側に、前記ベルト長手方向及び前記ベルト厚み方向の両方に直交するベルト幅方向にそれぞれ延在し、且つ、前記ベルト長手方向に互いに離隔して配置された、複数のコグが形成されており、前記１又は複数のスリットは、前記ベルト厚み方向において前記複数のコグの範囲内に形成されてよい。

スリットがコグを超えるような深さに形成されると、耐側圧性が低下し得るが、上記構成によれば、耐側圧性の低下をより確実に抑制することができる。
また、コグが形成されている場合に「底当たり」が生じると、Ｖベルトとプーリとの接触が断続的に繰り返されることで発生する異音（ピッチノイズ）が問題となるが、本発明によれば「底当たり」を防止できることから、上記異音の問題も抑制可能である。

前記１又は複数のスリットは、前記Ｖベルトにおける前記ベルト長手方向及び前記ベルト厚み方向の両方に直交するベルト幅方向の中心に関して、対称に形成されてよい。

上記構成によれば、Ｖベルトの両側面にプーリからの側圧がバランスよく作用するため、Ｖベルトの捩れが防止される。

第１観点に係るＶベルトは、無段変速装置に用いられてよい。

上記構成によれば、無段変速装置に用いられるＶベルトにおいて上記の問題（「底当たり」や「上当たり」に起因した、トルクの伝達効率の低下及びＶベルトの耐久性の低下）が特に生じ易いことから、本発明に係る効果を特に顕著に得ることができる。

本発明によれば、Ｖベルトの走行中、Ｖベルトにおけるプーリの各溝に嵌合した部分において、Ｖ溝角度とＶ角度とが一致する状態が維持され、「底当たり」「上当たり」が共に防止される。したがって、「底当たり」「上当たり」によるトルクの伝達効率の低下及びＶベルトの耐久性の低下を共に抑制可能である。

（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る無段変速装置の駆動プーリ及び従動プーリに、参考例に係るＶベルトが巻回された状態を示す、両プーリの回転軸を通る面に沿った断面図である。 （ａ）は、「底当たり」が生じている状態を示す、図１（ａ）の一点鎖線で囲んだ領域ＩＩに対応する部分断面図である。（ｂ）は、「上当たり」が生じている状態を示す、図２（ａ）と同様の部分断面図である。 本発明の一実施形態に係るＶベルトにおいてベルト長手方向と直交する方向の断面を示す斜視断面図である。 本発明の一実施形態に係る無段変速装置を示す、駆動プーリ及び従動プーリの回転軸を通る面に沿った断面図である。 （ａ）は、本発明の一実施形態に係るＶベルトのスリットの形成方法の一例を示す斜視図である。（ｂ）は、スリット形成前のＶベルトにおけるベルト長手方向と直交する方向に沿った断面図である。（ｃ）は、スリット形成後のＶベルトにおけるベルト長手方向と直交する方向に沿った断面図である。（ｄ）は、図５（ｃ）のＶＤ−ＶＤ線に沿った部分断面図である。 （ａ）は、高負荷走行試験を説明するための概略図である。（ｂ）は、高速走行試験を説明するための概略図である。（ｃ）は、耐久走行試験を説明するための概略図である。

本発明の一実施形態に係るＶベルト１は、図３に示すように、ベルト外周側１ｙからベルト内周側１ｘに向かって、補強布２、伸張ゴム層３、接着ゴム層４、圧縮ゴム層５及び補強布６が順次積層された構造を有している。接着ゴム層４内には、ベルト長手方向に延在する心線４ａが埋設されている。

圧縮ゴム層５は、心線４ａよりもベルト内周側１ｘに配置されている。伸張ゴム層３は、心線４ａよりもベルト外周側１ｙに配置され、ベルト厚み方向において圧縮ゴム層５とで心線４ａを挟んでいる。つまり、圧縮ゴム層５が本発明の「第１ゴム層」に該当し、伸張ゴム層３が本発明の「第２ゴム層」に該当する。

伸張ゴム層３、接着ゴム層４及び圧縮ゴム層５は、ゴム成分を含むゴム組成物で形成されている。さらに、伸張ゴム層３及び圧縮ゴム層５を構成するゴム組成物は、短繊維を含む。伸張ゴム層３の厚みは、例えば、０．２〜１０．０ｍｍ、好ましくは０．３〜６．５ｍｍ、さらに好ましくは０．４〜５．４ｍｍ程度である。圧縮ゴム層５の厚みは、例えば、２．０〜２５．０ｍｍ、好ましくは３．０〜１６．０ｍｍ、さらに好ましくは４．０〜１２．０ｍｍ程度である。接着ゴム層４の厚みは、例えば、０．４〜３．０ｍｍ、０．６〜２．６ｍｍ、さらに好ましくは０．８〜２．４ｍｍ程度である。

ゴム成分としては、加硫又は架橋可能なゴムを用いてよく、例えば、ジエン系ゴム（天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ニトリルゴム）、水素化ニトリルゴム等）、エチレン−α−オレフィンエラストマー、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、アルキル化クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、アクリル系ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、のうちの１種又は２種以上を組み合わせたものを用いてよい。好ましいゴム成分は、エチレン−α−オレフィンエラストマー（エチレン−プロピレン共重合体（ＥＰＭ）、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）等）、及び、クロロプレンゴムである。特に好ましいゴム成分は、クロロプレンゴムである。クロロプレンゴムは、硫黄変性タイプ及び非硫黄変性タイプのいずれでもよい。

ゴム組成物に、添加剤を追加してもよい。添加剤としては、例えば、加硫剤又は架橋剤（又は架橋剤系）（硫黄系加硫剤等）、共架橋剤（ビスマレイミド類等）、加硫助剤又は加硫促進剤（チウラム系促進剤等）、加硫遅延剤、金属酸化物（酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化鉄、酸化銅、酸化チタン、酸化アルミニウム等）、増強剤（例えば、カーボンブラックや、含水シリカ等の酸化ケイ素）、充填剤（クレー、炭酸カルシウム、タルク、マイカ等）、軟化剤（例えば、パラフィンオイルや、ナフテン系オイル等のオイル類）、加工剤又は加工助剤（ステアリン酸、ステアリン酸金属塩、ワックス、パラフィン、脂肪酸アマイド等）、老化防止剤（酸化防止剤、熱老化防止剤、屈曲き裂防止剤、オゾン劣化防止剤等）、着色剤、粘着付与剤、可塑剤、カップリング剤（シランカップリング剤等）、安定剤（紫外線吸収剤、熱安定剤等）、難燃剤、帯電防止剤、のうちの１種又は２種以上を組み合わせたものを用いてよい。なお、金属酸化物は架橋剤として作用してもよい。また、特に接着ゴム層４を構成するゴム組成物は、接着性改善剤（レゾルシン−ホルムアルデヒド共縮合物、アミノ樹脂等）を含んでよい。

短繊維としては、例えば、ポリオレフィン系繊維（ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維等）、ポリアミド繊維（ポリアミド６繊維、ポリアミド６６繊維、ポリアミド４６繊維、アラミド繊維等）、ポリアルキレンアリレート系繊維（例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）繊維等の、Ｃ_2-4アルキレンＣ_6-14アリレート系繊維）、ビニロン繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維等の合成繊維；綿、麻、羊毛等の天然繊維；炭素繊維等の無機繊維、のうちの１種又は２種以上を組み合わせたものを用いてよい。ゴム組成物中での分散性や接着性を向上させるため、短繊維に、慣用の接着処理（又は表面処理）を施してよく、例えば、レゾルシン−ホルマリン−ラテックス（ＲＦＬ）液等で短繊維を処理してよい。

伸張ゴム層３、接着ゴム層４及び圧縮ゴム層５を構成するゴム組成物は、互いに同じであってもよいし、互いに異なってもよい。同様に、伸張ゴム層３及び圧縮ゴム層５に含まれる短繊維は、互いに同じであってもよいし、互いに異なってもよい。

接着ゴム層４内には、複数の心線４ａが、ベルト長手方向にそれぞれ延在し、且つ、ベルト幅方向（ベルト長手方向及びベルト厚み方向の両方に直交する方向）に関して所定のピッチ（例えば、０．５〜３ｍｍ、好ましくは０．８〜１．５ｍｍ、さらに好ましくは１〜１．３ｍｍ程度）で互いに離隔して配置されている。

心線４ａは、例えば、マルチフィラメント糸を使用した撚り（例えば、諸撚り、片撚り、ラング撚り）コードからなる。心線４ａの平均線径（撚りコードの繊維径）は、例えば、０．５〜３ｍｍ、好ましくは０．６〜１．５ｍｍ、さらに好ましくは０．７〜１．２ｍｍ程度である。

心線４ａを構成する繊維としては、短繊維として例示した繊維を用いてよい。短繊維として例示した繊維のうち、ポリエステル繊維、アラミド繊維等の合成繊維や、ガラス繊維、炭素繊維等の無機繊維が、心線４ａを構成する繊維として汎用されている。ベルトスリップ率を低下できる点から、心線４ａを構成する繊維として、特に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル繊維を用いるのが好ましい。ポリエステル繊維は、マルチフィラメント糸であってよい。マルチフィラメント糸で構成される心線４ａの繊度は、例えば、２０００〜１００００デニール（特に４０００〜８０００デニール）程度であってもよい。心線４ａに、短繊維と同様、慣用の接着処理（又は表面処理）を施してよい。

補強布２，６は、織布、広角度帆布、編布、不織布等（好ましくは織布）の布材からなる。補強布２，６は、例えば、布材に接着処理（例えば、ＲＦＬ液で浸漬処理）を施し、接着ゴムを布材にすり込むフリクション加工を行い、又は、接着ゴムと布材とを積層した後に、圧縮ゴム層５又は伸張ゴム層３の表面に積層される。

Ｖベルト１におけるベルト長手方向と直交する断面は、ベルト外周側１ｙからベルト内周側１ｘに向かってベルト幅が小さくなる逆台形形状である。Ｖベルト１の無張力時における両側面１ｚがなすＶ角度は、本発明の一実施形態に係る無段変速装置３０（図４参照）の駆動プーリ３１及び従動プーリ３２の溝３１ｘ，３２ｘを画定する両側面３１ｚ，３２ｚがなすＶ溝角度α（例えば２８°）と同じである。

Ｖベルト１におけるベルト内周側１ｘには、複数のコグ１ａが形成されている。複数のコグ１ａは、ベルト幅方向にそれぞれ延在し、且つ、ベルト長手方向に互いに離隔して配置されている。各コグ１ａにおけるベルト長手方向に沿った断面は、ベルト外周側１ｙからベルト内周側１ｘに向かってベルト幅が小さくなる逆台形形状である。各コグ１ａの高さ（ベルト厚み方向の長さ）は、Ｖベルト１全体の厚みの５０％以内であってよい。

さらに、Ｖベルト１におけるベルト内周側１ｘの面には、ベルト長手方向に延在するスリット１ｓが形成されている。ベルト長手方向と直交する断面において、スリット１ｓは、ベルト厚み方向に沿って（本実施形態では、ベルト厚み方向と平行に）直線状に延在し、且つ、ベルト内周側１ｘの面における当該スリット１ｓの幅と同じ寸法を直径とする円弧形状の先端を有する。ベルト長手方向と直交する断面において、Ｖベルト１の断面積に対するスリット１ｓの断面積の比率は０．１〜５％である。スリット１ｓは、ベルト厚み方向において、圧縮ゴム層５の範囲内、且つ、複数のコグ１ａの範囲内に、形成されている。スリット１ｓは、Ｖベルト１におけるベルト幅方向の中心に関して、対称に形成されている。スリット１ｓの深さは、Ｖベルト１全体の厚みの２５〜５０％（例えば、０．５〜５ｍｍ程度）であってよい。スリット１ｓの幅は、Ｖベルト１におけるベルト内周側１ｘの幅の１〜２５％（例えば、０．５〜３ｍｍ程度）であってよい。

本発明の一実施形態に係る無段変速装置３０は、図４に示すように、図３のＶベルト１と、図１（ａ），（ｂ）の無段変速装置１３０に含まれる駆動プーリ３１及び従動プーリ３２とを含む。Ｖベルト１は、駆動プーリ３１と従動プーリ３２とに張力をかけて巻回され、且つ、Ｖベルト１の両側面１ｚと駆動プーリ３１及び従動プーリ３２それぞれの溝３１ｘ，３２ｘを画定する両側面３１ｚ，３２ｚとが接触した状態で、走行される。このときに生じる両側面間の摩擦力により、駆動プーリ３１のトルクがＶベルト１を介して従動プーリ３２に伝達される。無段変速装置３０は、Ｖベルト１の走行中、Ｖベルト１における駆動プーリ３１及び従動プーリ３２それぞれの溝３１ｘ，３２ｘに嵌合した部分において、両側面３１ｚ，３２ｚがなすＶ溝角度αとＶベルト１の両側面１ｚがなすＶ角度とが一致する状態が維持されるように構成されている。

Ｖベルト１の製造方法は、特に限定されず、各層の積層工程（ベルトスリーブの製造方法）に関しては、慣用の方法を利用できる。

例えば、補強布６と圧縮ゴム層５となる未加硫ゴムシートとを積層した積層体を、補強布６を下にして歯部と溝部とを交互に配したコグ付き型に設置し、温度６０〜１００℃（特に７０〜８０℃）程度でプレス加圧することによって、コグ１ａを型付けしたコグパッド（完全には加硫しておらず、半加硫状態にあるパッド）を作製した後、当該コグパッドの両端（コグ１ａの頂部に沿った部分）をパッドの厚み方向に切断する。そして、円筒状の金型に歯部と溝部とが交互に設けられた内母型を被せ、コグ１ａが溝部に係合するようにコグパッドを内母型に巻き付けて、コグパッドの両端をジョイントし、当該巻き付けたコグパッドの上に接着ゴム層４の第１層となる未加硫ゴムシートを積層する。その後、当該未加硫ゴムシート上に心線４ａを螺旋状にスピニングし、この上に接着ゴム層４の第２層となる未加硫ゴムシート、伸張ゴム層３となる未加硫ゴムシート、補強布２を順次巻き付けて、成形体を作製する。その後、ジャケットを被せて金型を加硫缶に設置し、温度１２０〜２００℃（特に１５０〜１８０℃）程度で成形体を加硫して、ベルトスリーブを作製した後、所定のＶ角度が得られるようにベルトスリーブの側面をカッター等で切断する。

スリット１ｓの形成方法は、特に限定されないが、例えば、図５（ａ）に示すように、上記のようにＶ角度が得られたベルトスリーブ１ｐを、ベルト内周側１ｘが外側になるように主軸５１と従動軸５２とに張力をかけて巻回する。そして、スリット１ｓの形状に合わせた砥石６０を、ベルトスリーブ１ｐを挟んで主軸５１と対向する位置に配置し、砥石６０をベルトスリーブ１ｐの外周面（ベルト内周側１ｘの面）に押し付けた状態で、主軸５１を駆動し、ベルトスリーブ１ｐを走行させる。このようにして、スリット１ｓを形成してよい（図５（ｂ）〜（ｄ）参照）。

なお、本実施形態に係るＶベルト１は、無段変速装置３０に用いられるものであって、一般のＶベルトとは異なる特有の設計がなされ（剛性、形状、寸法等が一般のＶベルトと大きく異なり）、製造の難易度が極めて高いものである。

以上に述べたように、本実施形態によれば、Ｖベルト１におけるベルト内周側１ｘのスリット１ｓを画定する部分が、ベルト幅方向に変位可能となる。これにより、Ｖベルト１におけるプーリ３１，３２の各溝３１ｘ，３２ｘに嵌合した部分において、Ｖ溝角度αよりもＶ角度が小さくなる方向に弾性変形することが抑制され、「底当たり」が防止される。また、スリット１ｓを設けたことで上記のように「底当たり」を防止できることから、Ｖベルト１の無張力時のＶ角度をＶ溝角度αよりも大きくする必要がないため、「上当たり」も防止される。即ち、本実施形態によれば、Ｖベルト１の走行中、Ｖベルト１におけるプーリ３１，３２の各溝３１ｘ，３２ｘに嵌合した部分において、Ｖ溝角度αとＶ角度とが一致する状態が維持され、「底当たり」「上当たり」が共に防止される。したがって、「底当たり」「上当たり」によるトルクの伝達効率の低下及びＶベルト１の耐久性の低下を共に抑制可能である。
また、スリット１ｓの特有の構成（ベルト厚み方向に沿って直線状に延在し、且つ、ベルト内周側１ｘの面における当該スリット１ｓの幅と同じ寸法を直径とする円弧形状の先端を有するという構成）により、スリット１ｓ先端からの亀裂の発生を抑制でき、ひいてはＶベルト１の耐久性の低下を抑制可能である。具体的には、例えば、スリット１ｓが、幅が一定でなく、先端に向かうにつれて幅が狭くなるような三角形状であると、Ｖベルト１が弾性変形するときにスリット１ｓ先端に応力が集中し、スリット１ｓ先端から亀裂が生じ易い。これに対し、本実施形態では、スリット１ｓを上記のような特有の構成としたことで、スリット１ｓ先端への応力集中を緩和し、スリット１ｓ先端からの亀裂の発生を抑制できる。
また、Ｖベルト１の断面積に対するスリット１ｓの断面積の比率を０．１〜５％としたことで、当該比率が５％を上回る場合の、耐側圧性低下（プーリ３１，３２からの側圧による曲がり変形が生じ易くなるため、ゴム層３〜５間に剥離が生じ、ひいては耐久性が低下すること）、及び、当該比率が０．１％を下回る場合の、Ｖベルト１におけるベルト内周側１ｘのスリット１ｓを画定する部分が十分にベルト幅方向に変位できず、「底当たり」「上当たり」が生じ得る問題を、共に抑制できる。
しかも、摩擦等で生じた熱がスリット１ｓを介してＶベルト１の外部に排出され、Ｖベルト１の温度上昇を抑制でき、Ｖベルト１の耐久性の低下をさらに抑制可能である。

スリット１ｓは、ベルト厚み方向において圧縮ゴム層５の範囲内に形成されている。スリット１ｓが心線４ａや接着ゴム層４に達するような深さに形成されると、耐側圧性が低下し得るが、上記構成によれば、耐側圧性の低下をより確実に抑制することができる。

スリット１ｓは、ベルト厚み方向において複数のコグ１ａの範囲内に形成されている。スリット１ｓがコグ１ａを超えるような深さに形成されると、耐側圧性が低下し得るが、上記構成によれば、耐側圧性の低下をより確実に抑制することができる。
また、コグ１ａが形成されている場合に「底当たり」が生じると、Ｖベルト１とプーリ３１，３２との接触が断続的に繰り返されることで発生する異音（ピッチノイズ）が問題となるが、本実施形態によれば「底当たり」を防止できることから、上記異音の問題も抑制可能である。

スリット１ｓは、ベルト幅方向の中心に関して、対称に形成されている。当該構成によれば、Ｖベルト１の両側面１ｚにプーリ３１，３２からの側圧がバランスよく作用するため、Ｖベルト１の捩れが防止される。

Ｖベルト１は、無段変速装置３０に用いられるものである。当該構成によれば、無段変速装置３０に用いられるＶベルトにおいて上記の問題（「底当たり」や「上当たり」に起因した、トルクの伝達効率の低下及びＶベルトの耐久性の低下）が特に生じ易いことから、本実施形態に係る効果を特に顕著に得ることができる。

本発明者等は、表１に示すように、実施例１〜６及び比較例１〜４に係るＶベルトについて、高負荷走行試験及び高速走行試験を行ってトルクの伝達効率を評価し、耐久走行試験を行ってＶベルトの耐久性を評価し、また、高速走行試験においてベルト走行時の異音の有無を聴覚により確認した。実施例１〜６及び比較例１〜４に係るＶベルトは、スリットの有無やその構成が互いに異なり、それ以外は互いに同じ構成である。なお、表１の「形状」の欄に、実施例１〜６及び比較例３，４に係るＶベルトに形成されたスリットの形状及び寸法を示すが、当該欄に示されているスリットの図は、スリットの形状及び寸法の概要を簡潔に示す観点から、縦横の比率が実際と異なるものもある。

実施例１〜６及び比較例１〜４に係る各Ｖベルトにおいて、伸張ゴム層となる未加流ゴムシート及び圧縮ゴム層となる未加流ゴムシートは、共に、表２の材料を配合し、接着ゴム層の第１及び第２層となる未加流ゴムシートは、表３の材料を配合して、それぞれバンバリーミキサー等でゴム練りを行い、生成された練りゴムをカレンダーロールに通して圧延して、作製した。

表２及び表３に示す材料の詳細は、下記のとおりである。
アラミド短繊維：帝人テクノプロダクツ（株）製「コーネックス短繊維」、平均繊維長３ｍｍ、平均繊維径１４μｍ
ナフテン系オイル：ＤＩＣ（株）製「ＲＳ７００」
カーボンブラック：東海カーボン（株）製「シースト３」
老化防止剤：精工化学（株）製「ノンフレックスＯＤ３」
加硫促進剤：テトラメチルチウラム・ジスルフィド（ＴＭＴＤ）
シリカ：東ソー・シリカ（株）製「Ｎｉｐｓｉｌ ＶＮ３」

実施例１〜６及び比較例１〜４に係る各Ｖベルトにおいて、心線としては、１０００デニールのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維を２×３の撚り構成で、上撚り係数３．０、下撚り係数３．０で諸撚りしたトータルデニール６，０００のコードに、接着処理を施したものを使用した。

実施例１〜６及び比較例１〜４に係る各Ｖベルトは、以下の方法により製造した。先ず、補強布と圧縮ゴム層となる未加硫ゴムシートとを積層した積層体を、補強布を下にして歯部と溝部とを交互に配したコグ付き型に設置し、温度７５℃でプレス加圧することによって、コグを型付けしたコグパッド（完全には加硫しておらず、半加硫状態にあるパッド）を作製した後、当該コグパッドの両端（コグの頂部に沿った部分）をパッドの厚み方向に切断した。さらに、円筒状の金型に歯部と溝部とが交互に設けられた内母型を被せ、コグが溝部に係合するようにコグパッドを内母型に巻き付けて、コグパッドの両端をジョイントし、当該巻き付けたコグパッドの上に接着ゴム層の第１層となる未加硫ゴムシートを積層した。その後、当該未加硫ゴムシート上に心線を螺旋状にスピニングし、この上に接着ゴム層の第２層となる未加硫ゴムシート、伸張ゴム層となる未加硫ゴムシート、補強布を順次巻き付けて、成形体を作製した。その後、ジャケットを被せて金型を加硫缶に設置し、温度１６０℃で２０分間成形体を加硫して、ベルトスリーブを作製した後、所定のＶ角度が得られるようにベルトスリーブの側面をカッター等で切断した。これにより、実施例１〜６及び比較例１〜４に係る各Ｖベルトとして、ベルト内周側に複数のコグ１を有する変速ベルトであるローエッジコグドＶベルト（ベルト周長８００ｍｍ、ベルト上幅（ベルト外周側の幅）２０ｍｍ、ベルト下幅（ベルト内周側の幅）１５．５ｍｍ、厚み９．０ｍｍ、コグ高さ４．０ｍｍ）を製造した。

Ｖ角度は、接触型形状測定器（（株）ミツトヨ製「ＣＢＨ−１」）を用いてベルトのＶ形状をトレースし、その形状データを基に解析ソフトを用いてベルトの両側面がなす角度を測定した。

さらに、実施例１〜６及び比較例３，４に係る各Ｖベルトについては、図５（ａ）を参照して上述した方法により、それぞれ表１に示す形状及び寸法のスリット１ｓを形成した。具体的には、ベルトスリーブ１ｐを、ベルト内周側１ｘが外側になるように主軸５１と従動軸５２とに張力をかけて巻回し、スリット１ｓの形状に合わせた砥石６０を、ベルトスリーブ１ｐを挟んで主軸５１と対向する位置に配置して、砥石６０をベルトスリーブ１ｐの外周面（ベルト内周側１ｘの面）に押し付けた状態で、砥石６０を１００００ｒｐｍで回転させつつ、主軸５１を駆動し、ベルトスリーブ１ｐを１０ｍｍ／秒で走行させることで、スリット１ｓを形成した（図５（ｂ）〜（ｄ）参照）。

高負荷走行試験では、図６（ａ）に示すような、直径５０ｍｍの駆動プーリ７１と、直径１２５ｍｍの従動プーリ７２とを含む２軸走行試験機を用いた。駆動プーリ７１と従動プーリ７２とに実施例１〜６及び比較例１〜４に係る各Ｖベルト（図６（ａ）では実施例１〜６に係るＶベルト１を示す。）を巻回し、駆動プーリ７１の回転数を３０００ｒｐｍとし、従動プーリ７２に３Ｎ・ｍの負荷を付与し、室温雰囲気下にて、Ｖベルトを走行させた。そして、走行後直ぐに従動プーリ７２の回転数を検出器で読み取り、下記式によりトルクの伝達効率を求めた。表１では、比較例１の伝達効率を「１」とし、実施例１〜６及び比較例２〜４の伝達効率を比較例１の伝達効率に対する相対値で示しており、この値が１より大きければトルクの伝達効率が高いと判断した。
伝達効率（Ｔ₂／Ｔ₁）＝（ρ₂×Ｔe×ｒ₂）／（ρ₁×Ｔe×ｒ₁）＝（ρ₂×ｒ₂）／（ρ₁×ｒ₁）
（ここで、Ｔ₁＝駆動プーリの回転トルク、Ｔ₂＝従動プーリの回転トルク、Ｔｅ＝張り側張力（Ｖベルトが駆動プーリに向かう側の張力）から緩み側張力（Ｖベルトが従動プーリに向かう側の張力）を差し引いた有効張力、ρ₁＝駆動プーリの回転数、ｒ₁＝駆動プーリの半径、ρ₂＝従動プーリの回転数、ｒ₂＝従動プーリの半径）

高速走行試験では、図６（ｂ）に示すような、直径９５ｍｍの駆動プーリ８１と、直径８５ｍｍの従動プーリ８２とを含む２軸走行試験機を用いた。駆動プーリ８１と従動プーリ８２とに実施例１〜６及び比較例１〜４に係る各Ｖベルト（図６（ｂ）では実施例１〜６に係るＶベルト１を示す。）を巻回し、駆動プーリ８１の回転数を５０００ｒｐｍとし、従動プーリ８２に３Ｎ・ｍの負荷を付与し、室温雰囲気下にて、Ｖベルトを走行させた。そして、走行後直ぐに従動プーリ８２の回転数を検出器で読み取り、上記式によりトルクの伝達効率を求めた。表１では、比較例１の伝達効率を「１」とし、実施例１〜６及び比較例２〜４の伝達効率を比較例１の伝達効率に対する相対値で示しており、この値が１より大きければトルクの伝達効率が高いと判断した。

なお、高速走行試験では、Ｖベルトがプーリ８１，８２上をプーリ８１，８２の半径方向外側に摺動させた状態で走行したときの、トルクの伝達効率を評価した。駆動プーリ８１の回転数が大きくなるほど、Ｖベルトに大きな遠心力が作用する。特に駆動プーリ８１の緩み側（図６（ｂ）参照）の位置では、Ｖベルトに作用する張力が低く、Ｖベルトが遠心力によりプーリ８１の半径方向外側に飛び出そうとする。この飛び出しがスムーズに行なわれない場合（即ち、Ｖベルトの両側面とプーリにおけるＶ字状の溝を画定する両側面との間に摩擦力が強く作用すると）、その摩擦力により伝動ロスが生じ、伝達効率が低下する。

耐久走行試験では、図６（ｃ）に示すような、直径５０ｍｍの駆動プーリ９１と、直径１２５ｍｍの従動プーリ９２とを含む２軸走行試験機を用いた。駆動プーリ９１と従動プーリ９２とに実施例１〜６及び比較例１〜４に係る各Ｖベルト（図６（ｃ）では実施例１〜６に係るＶベルト１を示す。）を巻回し、駆動プーリ９１の回転数を６０００ｒｐｍとし、従動プーリ９２に１０Ｎ・ｍの負荷を付与し、雰囲気温度８０℃にて、Ｖベルトを５０時間走行させた。そして、Ｖベルトが切断等により停止することなく走行した時間を計測した。また、Ｖベルト走行後の、圧縮ゴム層と接着ゴム層との剥離（層間剥離）に伴う亀裂の有無、及び、スリット先端からの亀裂の有無を、それぞれ目視により観察した。さらに、層間剥離に伴う亀裂が有った場合には、その亀裂の長さ（ベルト幅方向への深さ）を計測した。

表１のとおり、比較例１に係るＶベルト（Ｖ角度＝Ｖ溝角度α、スリット無し）は、「底当たり」が生じたことで、トルクの伝達効率が低く、さらに異音も発生した。比較例２に係るＶベルト（Ｖ角度＞Ｖ溝角度α、スリット無し）は、「底当たり」が生じなかったため、トルクの伝達効率が高く、異音も発生しなかったが、「上当たり」が生じたことで、層間剥離が生じ、Ｖベルトの耐久性が低下した。比較例３に係るＶベルト（Ｖ角度＝Ｖ溝角度α、スリット有り、スリット先端＝円弧形状、Ｖベルトの断面積に対するスリットの断面積の比率＝６．９％）は、スリット先端が円弧形状であるため、トルクの伝達効率は高いが、実施例１〜６に係るＶベルトに比べ、上記断面積の比率が大き過ぎるため、耐側圧性が低下して、側圧による曲がり変形の影響が生じ易くなるため、層間剥離が生じ、大きな亀裂が生じた。比較例４に係るＶベルト（Ｖ角度＝Ｖ溝角度α、スリット有り、スリット先端＝三角形状、Ｖベルトの断面積に対するスリットの断面積の比率＝０．３８％）は、スリットを設けたことで、トルクの伝達効率は高いが、スリット先端が鋭利な三角形状であるため、スリット先端に亀裂が生じた。実施例１〜３，５，６に係るＶベルト（それぞれ、Ｖ角度＝Ｖ溝角度α、スリット有り、スリット先端＝円弧形状、Ｖベルトの断面積に対するスリットの断面積の比率＝０．７５％，０．３７％，３．２％，４．７％，３．６％）は、スリット先端が円弧形状であり、且つ、上記断面積の比率が０．１〜５％の範囲内にあるため、Ｖベルトの走行中、Ｖ角度がＶ溝角度αに追従し、異音もなく、トルクの伝達効率も高く、層間剥離も生じなかった。実施例４に係るＶベルト（Ｖ角度＝Ｖ溝角度α、スリット有り、スリット先端＝円弧形状、Ｖベルトの断面積に対するスリットの断面積の比率＝０．１２％）は、Ｖベルトの走行中、トルクの伝達効率は比較例１に係るＶベルト（スリット無し）と同等であったが、Ｖ角度がＶ溝角度αに追従し、異音もなく、層間剥離も生じなかった。

以上、本発明の好適な実施の形態及び実施例について説明したが、本発明は上述の実施形態及び実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。

・本発明に係るＶベルトは、例えば、一般産業機械、自動二輪車、スノーモービル、農業機械等における無段変速装置に適用可能であり、また、無段変速装置以外の装置にも適用可能である。
・スリットの数は、１に限定されず、２以上（複数）であってもよい。複数のスリットがある場合、Ｖベルトの断面積に対する各スリットの断面積の合計の比率が０．１〜５％であればよい。
・スリットの延在方向は、ベルト厚み方向と平行であることに限定されず、ベルト厚み方向に対して多少傾斜してもよい。
・スリットは、Ｖベルトにおけるベルト幅方向の中心に関して、対称に形成されなくてもよい。
・Ｖベルトの無張力時におけるＶ角度は、Ｖ溝角度と同じであることに限定されない。
・Ｖベルトにおけるベルト長手方向と直交する断面は、逆台形形状であることに限定されない。例えば、伸張ゴム層の側面が、ベルト厚み方向と平行であったり、ベルト外周側に向かうにつれてベルト幅が狭くなる方向に傾斜したりしてもよい。
・ベルト外周側に、複数のコグが形成されてもよい。また、ベルト内周側及び外周側のいずれにもコグが形成されなくてもよい。
・補強布を省略してもよい。

１ Ｖベルト
１ａ コグ
１ｓ スリット
１ｘ ベルト内周側
１ｙ ベルト外周側
１ｚ 側面
３ 伸張ゴム層（第２ゴム層）
４ａ 心線
５ 圧縮ゴム層（第１ゴム層）
３０ 無段変速装置
３１ 駆動プーリ
３２ 従動プーリ
３１ｘ，３２ｘ 溝
３１ｚ，３２ｚ 側面

Claims (6)

1. 駆動プーリと従動プーリとに張力をかけて巻回され、その両側面と前記駆動プーリ及び前記従動プーリそれぞれのＶ字状の溝を画定する両側面とが接触した状態で走行されるＶベルトにおいて、
   ベルト内周側の面に、ベルト長手方向に延在する１又は複数のスリットが形成されており、
   前記ベルト長手方向と直交する断面において、
   前記１又は複数のスリットは、それぞれ、ベルト厚み方向に沿って直線状に延在し、且つ、前記ベルト内周側の面における当該スリットの幅と同じ寸法を直径とする円弧形状の先端を有し、
   前記Ｖベルトの断面積に対する前記１又は複数のスリットの断面積の比率が０．１〜５％であることを特徴とする、Ｖベルト。
2. 前記ベルト長手方向に延在する心線と、前記心線よりも前記ベルト内周側に配置された第１ゴム層と、前記心線よりも前記ベルト外周側に配置され、前記ベルト厚み方向において前記第１ゴム層とで前記心線を挟む第２ゴム層とを備え、
   前記１又は複数のスリットは、前記ベルト厚み方向において前記第１ゴム層の範囲内に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のＶベルト。
3. 前記ベルト内周側に、前記ベルト長手方向及び前記ベルト厚み方向の両方に直交するベルト幅方向にそれぞれ延在し、且つ、前記ベルト長手方向に互いに離隔して配置された、複数のコグが形成されており、
   前記１又は複数のスリットは、前記ベルト厚み方向において前記複数のコグの範囲内に形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のＶベルト。
4. 前記１又は複数のスリットは、前記Ｖベルトにおける前記ベルト長手方向及び前記ベルト厚み方向の両方に直交するベルト幅方向の中心に関して、対称に形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のＶベルト。
5. 無段変速装置に用いられることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のＶベルト。
6. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のＶベルトと、
   それぞれ前記Ｖベルトが嵌合されるＶ字状の溝を有し且つ前記Ｖベルトの巻回半径が可変な駆動プーリ及び従動プーリとを備え、
   前記Ｖベルトが前記駆動プーリと前記従動プーリとに巻回され且つ前記Ｖベルトの両側面と前記駆動プーリ及び前記従動プーリそれぞれの前記溝を画定する両側面とが接触した状態で前記Ｖベルトを走行させることで、前記両側面間の摩擦力により、前記駆動プーリのトルクを前記Ｖベルトを介して前記従動プーリに伝達するように構成され、且つ、前記駆動プーリ及び前記従動プーリにおける前記Ｖベルトの巻回半径を連続的に変化させることにより変速比を無段階で変化させるように構成された無段変速装置において、
   前記Ｖベルトの走行中、前記Ｖベルトにおける前記駆動プーリ及び前記従動プーリそれぞれの前記溝に嵌合した部分において、前記駆動プーリ及び前記従動プーリそれぞれの前記溝を画定する両側面がなすＶ溝角度と前記Ｖベルトの両側面がなすＶ角度とが一致する状態が維持されるように構成されたことを特徴とする、無段変速装置。

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