JP2022056760A

JP2022056760A - 動力伝達ベルト及び動力伝達装置

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Publication number: JP2022056760A
Application number: JP2020164682A
Authority: JP
Inventors: 敦紘坂井; Atsuhiro Sakai
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2020-09-30
Filing date: 2020-09-30
Publication date: 2022-04-11

Abstract

【課題】信頼性を向上した動力伝達ベルト等を提供する。【解決手段】環状に形成されるとともに、巻き掛けられるプーリ２００の軸方向に沿って幅方向が配置された帯状部１１０と、帯状部から内径側に突出し帯状部の長手方向に沿って延びるとともに、帯状部の幅方向に配列された複数のリブ１３１とを有する動力伝達ベルト１００を、帯状部を長手方向と直交する断面で切って見た断面形状が弧状に湾曲した構成とする。【選択図】図１

Description

本発明は、複数のプーリ間に掛け渡される動力伝達ベルト、及び、動力伝達ベルトとプーリを備える動力伝達装置に関する。

例えば自動車用のエンジンの補機駆動などを目的として、複数のプーリに巻き掛けられ、プーリ間で動力を伝達する動力伝達ベルトを用いることが知られている。
このような動力伝達ベルトとして、環状のベルトの内径側に、ベルトの幅方向に複数配列されたＶ字状断面のリブを設けたいわゆるＶリブドベルトが知られている。

動力伝達ベルトに関する従来技術として、例えば特許文献１には、並列に設けられた複数本のＶベルトを、ゴム付き伸縮性帆布により連結一体化するとともに、各Ｖベルト部の背面部を凸面状に形成することが記載されている。
特許文献２には、複数本のＶベルトを帆布で連結したＶリブドベルトにおいて、帆布を構成する縦糸、横糸の角度配置により、ベルト振れを抑制することが記載されている。
特許文献３には、Ｖリブドベルトのリブ部を横切る１列の溝を形成する凹部を所定ピッチ又はランダムピッチで設けることにより、発生振動の固有振動周期に変化を持たせ、外力の振動の周期による共振を抑制することが記載されている。

特開昭５５－１３５２４４号公報特開２００４－１６９８８３号公報特開２００２－３４０１０４号公報

例えばエンジンの補機レイアウトなどの制約上、比較的長いＶリブドベルトを用いる必要がある場合、プーリからのベルト外れや、プーリ間のベルト振れによる周辺部品への干渉が懸念される。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、信頼性を向上した動力伝達ベルト及び動力伝達装置を提供することである。

本発明を適用した動力伝達ベルトの一態様は、環状に形成されるとともに、巻き掛けられるプーリの軸方向に沿って幅方向が配置された帯状部と、前記帯状部から内径側に突出し前記帯状部の長手方向に沿って延びるとともに、前記帯状部の幅方向に配列された複数のリブとを有する動力伝達ベルトであって、前記帯状部を長手方向と直交する断面で切って見た断面形状が弧状に湾曲して形成されることを特徴とする。
これによれば、動力伝達ベルトがプーリに巻き掛けられる領域においては、動力伝達ベルトの張力により、帯状部が平坦に近づくよう変形することにより、複数のリブの間隔が変化するよう動力伝達ベルトの断面形状が変化する。これにより、リブとプーリとの接触箇所における面圧が向上し、ベルトが外れる方向への挙動に対する抗力が増してベルト外れを防止することができる。
また、動力伝達ベルトがプーリに巻き掛けられる領域以外では、帯状部が湾曲していることから直立性が向上し、ベルト振れを抑制して他部品との干渉を防止することができる。

本発明を適用した動力伝達装置の一態様は、上記発明に係る動力伝達ベルトと、前記動力伝達ベルトが巻き掛けられるプーリとを有する動力伝達装置であって、前記プーリは、前記動力伝達ベルトの複数のリブがそれぞれ挿入される複数の溝部を回転軸方向に沿って配列して構成され、前記プーリを前記回転軸を含む平面で切って見た断面形状において、前記複数の溝部は、前記動力伝達ベルトの前記帯状部の前記湾曲と同じ方向に湾曲した弧に沿って配列されることを特徴とする。
これによれば、プーリが動力伝達ベルトに適合した形状を有することにより、安定した摩擦力を得ることができ、上述した効果をさらに促進することができる。

以上説明したように、本発明によれば、信頼性を向上した動力伝達ベルト及び動力伝達装置を提供することができる。

本発明を適用した動力伝達ベルト及び動力伝達装置の実施形態の模式的断面図である。本発明の比較例である動力伝達ベルト及び動力伝達装置の模式的断面図である。

以下、本発明を適用した動力伝達ベルト及び動力伝達装置の実施形態について説明する。
実施形態の動力伝達ベルト及び動力伝達装置は、例えば、乗用車等の自動車において、エンジンの補機駆動用などに使われるものである。
図１は、実施形態の動力伝達ベルト及び動力伝達装置の実施形態の模式的断面図である。
図１は、動力伝達ベルトを長手方向（走行方向）と直交する平面で切って見た断面、及び、プーリを中心軸を含む平面で切って見た断面を示している。（後述する図２において同じ）

実施形態の動力伝達ベルトであるベルト１００は、幅方向に複数のＶ字状のリブが設けられた、いわゆるＶリブドベルトである。
ベルト１００は、抗張部１１０、上布１２０、芯ゴム１３０等を有して構成されている。
抗張部１１０は、ベルト１００において主に動力伝達を担うバンド状の部分（本発明にいう帯状部）である。
抗張部１１０は、芯ゴム１３０の外側に、たが状に設けられ、遠心力等によるベルト１００の拡径を抑制しつつ、張力の大部分を負担する。
抗張部１１０は、複数のコード１１１を、接着ゴム層１１２で保持して構成されている。

コード１１１は、例えばポリエステル、ナイロン等の化学繊維を撚り合わせて糸状あるいは紐状に構成したものである。
コード１１１は、ベルト１００の長手方向（周方向）に沿って延在するとともに、ベルト１００の幅方向（図１における左右方向）に分散して複数配列されている。
接着ゴム層１１２は、複数のコード１１１をベルト１００の幅方向に結合し、帯状にまとめるものである。
接着ゴム層１１２は、ベルト１００の厚さ方向（図１における上下方向）において、一様の厚さを有する。

上布１２０は、抗張部１１０におけるベルト１００の外側（図１における上側）の面部に貼付されている。
上布１２０は、例えば綿や合成繊維からなる織物として構成されている。
上布１２０は、抗張部１１０のコード１１１等を保護する機能を有する。

芯ゴム１３０は、抗張部１１０におけるベルト１００の内側（図１における下側・プーリ２００に接触する側）に設けられている。
芯ゴム１３０は、リブ１３１、溝部１３２、連結部１３３等を一体に形成したものである。
リブ１３１は、プーリ２００側へ突出するとともに、ベルト１００の長手方向（周方向）に沿って環状に延在した突状である。
リブ１３１は、ベルト１００の長手方向と直交する断面で切って見た横断面形状が、突端部側がすぼまった台形状（いわゆるＶリブ状）に形成されている。
リブ１３１は、ベルト１００の幅方向（図１における左右方向）に、等間隔に例えば５本が配列されている。

溝部１３２は、隣接する一対のリブ１３１の間に形成され、プーリ２００のリブ２３１が挿入される部分である。
連結部１３３は、各リブ１３１の基部（抗張部１１０側の端部）をベルト１００の幅方向に連結するとともに、溝部１３２の溝底面、及び、抗張部１１０との接合面を構成するものである。

上述した接着ゴム層１１２、及び、芯ゴム１３０は、例えば、ブタジエンゴム（ＢＲ）クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）などによって形成され、加硫接着により接合した構成とすることができる。

プーリ２００は、例えばエンジンの出力軸や、被駆動部品である補機類の入力軸などの回転軸に取り付けられる回転体である。
プーリ２００は、例えば、金属や硬質樹脂など、ベルト１００を構成する材料よりも硬質の材料によって一体に形成されている。
実施形態の動力伝達装置１は、複数のプーリ２００に、上述したベルト１００を掛け渡して構成されている。

プーリ２００は、ボス部２１０、ウェブ部２２０、リム部２３０等を有する。
ボス部２１０は、円筒状に形成され、図示しない回転軸が挿入され固定される部分である。
ウェブ部２２０は、ボス部２１０の外周面から外径側に張り出した円盤状の部分である。

リム部２３０は、ウェブ部２２０の外周縁部に設けられ、回転軸と同心の円環状に形成された部分である。
リム部２３０の外周面部には、リブ２３１、溝部２３２が形成されている。
リブ２３１は、リム部２３０の外周面から突出し、プーリ２００の周方向に沿って環状に延在する突状である。
リブ２３１は、リム部２３０の中心軸方向に沿って複数配列されている。
リブ２３１は、ベルト１００が巻き掛けられる領域において、ベルト１００の溝部１３２内に挿入される。
溝部２３２は、隣接する一対のリブ２３１の間にそれぞれ形成される。
溝部２３２には、ベルト１００が巻き掛けられる領域において、ベルト１００のリブ１３１が挿入される。

実施形態において、ベルト１００の抗張部１１０、上布１２０は、図１に示すようにベルト１００の長手方向に直交する断面において、ベルト１００の外側（図１における上側）が凸となる円弧Ａ１に沿って湾曲して形成されている。
また、芯ゴム１３０のリブ１３１も、この円弧Ａ１に沿って配列されている。
リブ１３１は、ベルト１００がプーリ２００と接触していない（巻き掛けられていない）領域においては、ベルト１００の幅方向における中央部から両端部側へかけて、突端部（抗張部１１０から遠い側）が基部（抗張部１１０側）に対して中央部側へすぼまるよう順次傾斜し、かつ、ベルト１００の厚さ方向における位置が内径側（図１における下側）となるように順次オフセットさせて配置されている。
このようなベルト１００の断面形状は、例えば、ベルト１００の製造時（例えば加硫工程など）で用いる金型の形状設定により得ることが可能である。

プーリ２００のリブ２３１、溝部２３２は、上述したリブ１３１の配置に適合するよう、プーリ２００の外径側（図１における上側）が凸となる円弧Ａ２に沿って配列されている。
リブ２３１は、ベルト１００の幅方向における中央部側から両端部側へかけて、突端部（プーリ２００の外径側）が基部（プーリ２００の基部側）に対して、外側へ広がるよう順次傾斜し、かつ、プーリ２００の径方向における位置が外径側（図１における上側）となるように順次オフセットさせて配置されている。

以下、本発明の比較例である動力伝達ベルト及び動力伝達装置と対比して、実施形態の効果を説明する。
図２は、比較例の動力伝達ベルト及び動力伝達装置の模式的断面図である。
比較例において、上述した実施例と共通する箇所には同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
比較例の動力伝達装置１Ａは、実施形態のベルト１００、プーリ２００に代えて、以下説明するベルト１００Ａ、プーリ２００Ａを備えている。
ベルト１００Ａは、抗張部１１０、上布１２０の断面形状が平坦に形成されている。
また、リブ１３１、溝部１３２は、ベルト１００の厚さ方向に対して傾斜することなく、かつ、ベルト１００の厚さ方向における位置が一様となるように配置されている。
プーリ２００Ａにおいては、上述したベルト１００Ａの形状に適応し、リブ２３１，溝部２３２は、プーリ２００Ａの径方向に対して傾斜することなく、かつ、プーリ２００Ａの径方向における位置が一様となるように配置されている。

比較例においては、ベルト１００Ａがプーリ２００Ａに巻き掛けられたときに、ベルト１００Ａのリブ１３１が、各リブ１３１の突端部がベルト１００Ａの幅方向に近接あるいは離間する方向に傾斜する（倒れる）よう変形することはなく、ベルト１００Ａのリブ１３１の側面と、プーリ２００Ａのリブ２３１の側面との接触力は、主に、ベルト１００Ａの張力により、ベルト１００Ａとプーリ２００Ａとの間でプーリ２００Ａの径方向に作用する力の分力に限られる。

これに対し、本実施形態によれば、ベルト１００がプーリ２００に巻き掛けられる領域においては、ベルト１００の張力により、抗張部１１０の横断面形状が平坦に近づくよう（幅方向における中央部がプーリ２００の内径側へ変位するよう）変形し、複数のリブ１３１が相互に広がるようベルト１００の断面形状が変化する。
これにより、ベルト１００のリブ１３１と、プーリ２００のリブ２３１との接触箇所における面圧が向上し、ベルト１００がプーリ２００から外径側へ外れる方向への挙動に対する抗力が増して、ベルト外れを防止することができる。
また、ベルト１００がプーリ２００に巻き掛けられる領域以外では、ベルト１００において比較的剛性が高い部分である抗張部１１０が湾曲していることから、直立性（曲げ方向の入力に対する抗力）が向上し、ベルト振れを抑制して他部品との干渉を防止することができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）動力伝達ベルト及び動力伝達装置の構成は、上述した実施形態に限らず、適宜変更することができる。
例えば、各部材の形状、構造、材質、製法、配置、数量なども特に限定されない。
（２）実施形態の動力伝達ベルト及び動力伝達装置は、例えばエンジンの補機駆動に用いられるものであるが、用途はこれに限定されず、適宜変更することができる。
（３）実施形態では、動力伝達ベルトのリブが相互に傾斜した形状に応じて、プーリのリブも傾斜した構成としているが、例えば実施形態のように帯状部が湾曲し、リブが相互に傾斜した動力伝達ベルトを、比較例のように各リブが直立した一般的な形状のプーリと組み合わせて用いることも可能である。
（４）実施形態では、動力伝達ベルト、プーリのリブを、外側が凸となる円弧に沿って配置しているが、これに代えて、内側が凸となる円弧に沿うように、ベルトの帯状部が逆方向に湾曲した構成としてもよい。

１動力伝達装置
１００，１００Ａベルト１１０抗張部
１１１コード１１２接着ゴム層
１２０上布１３０芯ゴム
１３１リブ１３２溝部
１３３連結部
２００，２００Ａプーリ２１０ボス部
２２０ウェブ部２３０リム部
２３１リブ２３２溝部
Ａ１，Ａ２円弧

Claims

環状に形成されるとともに、巻き掛けられるプーリの軸方向に沿って幅方向が配置された帯状部と、
前記帯状部から内径側に突出し前記帯状部の長手方向に沿って延びるとともに、前記帯状部の幅方向に配列された複数のリブと
を有する動力伝達ベルトであって、
前記帯状部を長手方向と直交する断面で切って見た断面形状が弧状に湾曲して形成されること
を特徴とする動力伝達ベルト。
請求項１に記載の動力伝達ベルトと、
前記動力伝達ベルトが巻き掛けられるプーリとを有する動力伝達装置であって、
前記プーリは、前記動力伝達ベルトの複数のリブがそれぞれ挿入される複数の溝部を回転軸方向に沿って配列して構成され、
前記プーリを前記回転軸を含む平面で切って見た断面形状において、前記複数の溝部は、前記動力伝達ベルトの前記帯状部の前記湾曲と同じ方向に湾曲した弧に沿って配列されること
を特徴とする動力伝達装置。