JP3287519B2 - 無段変速機用ｖベルト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スクータ，雪上車等に
採用される無段変速機用Ｖベルトに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、Ｖベルト式無段変速機における
動力の伝達は、駆動側，従動側のプーリとこれに掛け渡
されたベルトとの間の摩擦により行われ、また、上記変
速機における変速は、遠心力等を利用して一対のプーリ
半体同士の軸方向の間隔を変化させ、ベルトの巻き掛け
径を変化させることにより行われる。

【０００３】ところで、上述のようなＶベルト式無段変
速機において、大きな動力を効率良く伝達するにはＶベ
ルトとプーリとの接触面積を大きくする必要がある。一
方、上記変速機を雪上車やスクータ等に採用した場合、
迅速な変速応答性が要求されるが、この変速応答性を向
上させるには上記接触面積を小さくする必要がある。こ
の場合に、接触面積を小さくする必要があるのは、プー
リに圧接されていたベルト側面を、該プーリの圧接部分
から離れやすくするとともに、ベルトがプーリ上を摺動
する際の摩擦抵抗を減少するためである。

【０００４】そこで、従来、上記接触面積を運転域に応
じて大きく，又は小さくできるようにしたＶベルトとプ
ーリとの構造として、図６に示すように、ベルト２１の
側面２１ａの傾斜角β１をプーリ２０の挟持面２０ａの
傾斜角β２より大きく設定した構造がある。なお、図６
はプーリ２０のベルト巻き掛け部分を示す断面図であ
る。

【０００５】この構造では、定常運転時のように、ベル
ト張力が比較的大きく、プーリのベルト挟持圧が高い運
転域では、ベルトが弾性変形してベルトとプーリとの接
触面積が大きくなるため、動力を十分伝達することがで
きる。

【０００６】また、変速時のように、ベルト張力が比較
的小さく、プーリのベルト挟持圧が低い運転域では、概
ね芯線体２２より上側のベルト基体部分のみがプーリと
接触して上記接触面積が小さくなるため、変速応答性を
向上することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
構造では、図７（図６の VII−VII 線断面図）に示すよ
うに、芯線２２より上側のベルト基体２４の高さ寸法
（ｔ１）と芯線２２より下側のベルト基体２３の高さ寸
法（ｔ２）との比が例えば０．８以上と比較的大きくな
っている。そのため、プーリの挟持圧の高い定常運転時
においても、ベルト２１とプーリ２０との全接触面積に
対する、上側のベルト基体２４部分の接触面積の割合が
大きく、しかもこの上側のベルト基体２４部分の面圧が
高いことから、この上側のベルト基体２４部分とプーリ
２０との間の摩擦力は、図８に示すようにＧ２と大き
い。なお、図８はベルト２１のプーリ掛け巻き部分を模
式的に示す側面図である。

【０００８】一方、芯線２２より下側のベルト基体２３
部分とプーリ２０との間の摩擦力Ｇ３は、上記上側の摩
擦力Ｇ２に比べて小さい。これは、芯線２２より下側の
ベルト基体２３部分の接触面積は上側より小さいわけで
はないが、面圧が低いためである。

【０００９】従って、芯線２２より上側のベルト基体２
４部分と上記摩擦力Ｇ２＋Ｇ３に相当するベルト張力Ｇ
１が作用する芯線２２との間に大きな引張荷重が作用す
ることとなる。そのため従来構造では、芯線２２より上
側のベルト基体２４と芯線２２との接着材層２２ａによ
る結合部が剥離してベルト２１が破断するという、いわ
ゆる上コグ飛び現象が発生する問題がある。

【００１０】ここでＶベルトは弾性材料で構成されてい
ることから、図９，１０に示すように、定常運転時にお
いても、ベルト幅方向に若干ディッシング（座屈）した
状態となっている。このディッシングは、上記図６の傾
斜角度をβ１＞β２に設定した場合、特に高負荷運転に
おいて大きくなる。この場合、ベルト両端部の芯線２２
が中間部の芯線２２´より伸びることとなるが、これは
該両端部の芯線２２に中間部の芯線２２´より大きな引
張荷重が作用していることを意味している。従って上記
ベルトの幅方向の剛性が低い場合には、上記引張荷重が
上記両端部の芯線２２の破壊強度を上回る場合があり、
やがて上記ベルトが破断するという問題が発生する。な
お、図９，１０はベルト２１のプーリ掛け巻き部分を模
式的に示す平面図，断面図である。

【００１１】また、一般にＶベルトは、運転時には繰り
返し往復捩じれ運動をしながら回転しており、上記ベル
トの捩れに対する柔軟性が低い場合には、上記芯線２２
より上側のベルト基体２４と芯線２２との結合部（接着
材層２２ａ）に、上記捩じれ運動による応力が集中して
疲労破壊を起こし、やがてベルト２１が破断するという
問題もある。

【００１２】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、上コグ飛び現象とともにディッシングの増
大を回避でき、もってベルトの耐久性を向上できる無段
変速機用Ｖベルトを提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上コ
グ側基体本体と下コグ側基体本体との間に芯線体を配設
したベルト基体の外周側に上コグを、内周側に下コグを
それぞれベルト基体の長手方向に所定のピッチで配設し
てなり、無負荷時に上コグ側部分がプーリに接触し、定
常運転時にＶベルトが弾性変形して該Ｖベルトとプーリ
との接触面積が大きくなる無段変速機用Ｖベルトにおい
て、上記Ｖベルトの側面の傾斜角をプーリの挟持面の傾
斜角より大きく設定し、上記上コグの体積を下コグの体
積より大きく設定するとともに、該上コグ及び上コグ側
ベルト基体本体の材質硬度を下コグ及び下コグ側ベルト
基体本体の材質硬度より大きく設定し、上記芯線体のベ
ルト厚さ方向中心から上記上コグ側ベルト基体本体の外
周面までの厚さＴ１と、上記芯線体のベルト厚さ方向中
心から上記下コグ側ベルト基体本体の内周面までの厚さ
Ｔ２との比Ｔ１／Ｔ２を、０．１以上でかつ０．５以下
に設定したことを特徴としている。

【００１４】

【００１５】請求項２の発明は、請求項１において、上
記上コグ，下コグのピッチが等しく、かつ各コグ間の凹
部同士が長手方向に略一致していることを特徴としてい
る。

【００１６】ここで、本発明においてＴ１／Ｔ２を０．
１〜０．５に設定したのは、上述の摩擦力Ｇ２，Ｇ３を
略均一にするためである。Ｔ１／Ｔ２を０．５より大き
くすると、上述のように上コグ側の摩擦力Ｇ２がＧ３に
比べて過大となる。一方、Ｔ１／Ｔ２を０．１より小さ
くすると以下の問題が生じるおそれがある。例えばＴ２
を大きくすることによりＴ１／Ｔ２を０．１より小さく
した場合、下コグ側面のプーリとの接触面積が増加し、
下コグ側への負荷が大きくなり、下コグ側の接着材層付
近の剥離が生じ易くなる。またＴ１を小さくした場合、
上コグの凹部の隅Ｒ部分にクラックが生じ、上コグが破
損し易くなる。従ってＴ１／Ｔ２を０．１〜０．５に設
定する必要がある。

【００１７】

【作用】請求項１の発明の無段変速機用Ｖベルトによれ
ば、芯線体より外周側のベルト基体本体の厚さＴ１と、
内周側のベルト基体本体の厚さＴ２との比Ｔ１／Ｔ２を
０．１以上でかつ０．５以下と適切な値に設定したの
で、上コグ現象の発生が防止される。

【００１８】即ち、芯線より上側のベルト基体本体の高
さ寸法と芯線より下側のベルト基体本体の高さ寸法との
比を適切な値としたので、定常運転時のように、ベルト
とプーリとの接触面積が大きくなっており、かつプーリ
のベルト挟持圧の高い運転域であっても、ベルトとプー
リとの接触面積と、該接触部分に加わる面圧によって決
まる摩擦力とを、芯線より上側のベルト基体本体と芯線
より下側のベルト基体本体とに均等に配分でき、いずれ
か一方の基体部分に摩擦力が偏ることがない。そのた
め、張力のかかっている芯線とプーリに接触しているベ
ルト基体本体との間に生じる引張荷重が上下のベルト基
体本体に分散して作用し、ベルト基体本体と芯線とを結
合する接着材層部分にかかる剪断荷重が低減される。そ
の結果、上記接着材層による結合部が剥離することはな
く、上記上コグ飛び現象が防止される。

【００１９】また、上コグの体積を下コグの体積より大
きくし、かつ上コグ及び上コグ側のベルト基体本体の材
質硬度を、下コグ及び下コグ側のベルト基体本体の材質
硬度より大きくしたので、上記ベルトの上コグ部分のベ
ルト幅方向の剛性を向上できる。その結果、上記ディッ
シングが抑制され、芯線の伸び量、ひいては引張荷重が
均一化され、ベルトの破断が防止される。

【００２０】請求項２の発明の無段変速機用Ｖベルトに
よれば、上コグ，下コグを同じピッチで、かつコグ間の
凹部が略一致するように形成したので、ベルトの捩れに
対する柔軟性が高くなり、これにより運転時に繰り返し
発生する往復捩れ運動による応力が上記接着材層による
結合部に集中するのが回避され、ベルトの破断が防止さ
れる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図１ないし図５は本発明の一実施例の無段変速機用
Ｖベルトを説明するための図であり、図１，図２は上記
ベルトをプーリに掛け渡した状態の側面図，平面図、図
３は図１の III−III 線断面図、図４は上記Ｖベルトの
幅方向の断面図（図５のIV−IV線断面図）、図５は上記
Ｖベルトの長手方向の断面図（図２のＶ−Ｖ線断面図）
である。

【００２２】図において、１は、雪上車やスクータ等に
採用される無段変速機を示しており、これはエンジン出
力軸側の駆動プーリ４と後輪軸側の従動プーリ３とにＶ
ベルト２を掛け渡して構成されている。この場合、図３
に示すように、ベルト２の側面２ａの傾斜角α１はプー
リ３，４の挟持面３ａの傾斜角α２より大きく設定され
ている。また、上記各プーリ３，４は、それぞれ軸方向
に可動の２つのプーリ半体で構成されており、軸方向間
隔を変化させることにより、巻掛径が変化するようにな
っている。図１，図２ではプーリ４の巻掛径が最小とな
り、プーリ３の巻掛径が最大となった状態を示してい
る。

【００２３】上記Ｖベルト２は、芯線体１０を内蔵する
ベルト基体７の外周側に上コグ５を、また内周側に下コ
グ６を、一体形成した構造のものである。上記上，下コ
グ５，６はベルト長手方向に、それぞれ同じピッチＰ１
で形成されており、かつ上コグ５，５間の上コグ凹部５
ａと、下コグ６，６間の下コグ凹部６ａとはベルト長手
方向位置が一致し、かつ上記ベルト基体７を挟んで互い
に対向するように配設されている。

【００２４】また、上記ベルト基体７は上コグ側ベルト
基体本体８と下コグ側ベルト基体本体９との間に、芯線
体１０を配設し、これらを接着材層１１により互いに結
合した構造のものである。

【００２５】上記芯線体１０はポリエステル，脂肪族ポ
リアミド，芳香族ポリアミド，あるいはガラス繊維また
はワイヤー撚線のような高強力低伸度ロープ抗張体であ
り、上記接着材層１１内に、スパイラル並列状に埋設さ
れている。また上記接着材層１１は、ＮＲ（天然ゴ
ム），ＳＢＲ（スチレン・ブタジエンゴム），ＣＲ（ク
ロロプレンゴム），ＮＢＲ（ニトリルゴム），ＩＩＲ
（ブチルゴム），ハイパロン（クロルスルフォン化エチ
レン）などの単一材またはこれらを適宜ブレンドしたゴ
ム，あるいはポリウレタンゴムなどのゴム状弾性体より
なり、好ましくは低剛性，低硬度の上記ゴム配合物より
なる。

【００２６】上記上コグ５及び上コグ側ベルト基体本体
８、下コグ６及び上コグ側ベルト基体本体９は、例えば
芳香族ポリアミド，脂肪族ポリアミド，ポリエステル，
綿糸などからなる数ミリの短い繊維を単一またはこれら
を適宜ブレンドしたものを、ＣＲ（クロロプレンゴム）
などのゴム材に混入させて成形したものである。

【００２７】ここで、上記上コグ側ベルト基体本体８の
厚さＴ１と下コグ側ベルト基体本体９の厚さＴ２とは、
Ｔ１／Ｔ２が０．１以上０．５以下になるよう設定され
ている。具体的には、Ｔ１＝２mm，Ｔ２＝５mmで、Ｔ１
／Ｔ２＝０．４となっている。また、傾斜角β１−β２
は０．５°以上２°以下に設定されている。

【００２８】また、上記上コグ５と下コグ６とは、その
図５に示す縦断面形状は同一であるものの、図４に示す
ように幅寸法はＬ１＞Ｌ２となっていることから、上記
上コグ５の体積は下コグ６の体積より大きくなってお
り、また上記上コグ５及び上コグ側ベルト基体本体８の
材質硬度は下コグ６及び下コグ側ベルト基体本体９の材
質硬度より大きく設定されている。

【００２９】次に本実施例の作用効果について説明す
る。本実施例の変速機１では、プーリ４の回転力がＶベ
ルト２を介してプーリ３に伝達される。この場合、エン
ジン側のプーリ４の回転速度が高くなると該プーリ４の
軸方向間隔が狭くなって巻掛径が大きくなり、これによ
り後輪の回転速度が上昇する。

【００３０】上記動力の伝達において、上コグ側ベルト
基体本体８の厚さＴ１と下コグ側ベルト基体本体９の厚
さＴ２との比Ｔ１／Ｔ２が０．４となるように、上記各
ベルト基体本体の厚さを適切に設定したので、つまり従
来のものに比べて上コグ側ベルト基体本体８を下コグ側
ベルト基体本体９に比べて薄く設定したので、回転中の
ベルト２とプーリ３，４との接触面積を上，下コグ側ベ
ルト基体本体８，９の両方に略均等に配分でき、上記上
コグ側ベルト基体本体８とプーリ３，４との間の摩擦力
を低減でき、もって、上コグ側ベルト基体本体８と芯線
体１０との剥離を防止してＶベルト２の破断を防止でき
る。

【００３１】また、上コグ５の体積を下コグ６の体積よ
り大きくし、かつ、上記上コグ５及び上コグ側ベルト基
体本体８の材質硬度を下コグ６及び下コグ側ベルト基体
本体９の材質硬度より大きくしたので、上コグ５部分の
ベルト幅方向の剛性を向上でき、上記従来例のようにベ
ルトがベルト幅方向に座屈するディッシングが大きくな
ることを回避でき、これにより芯線体１０の伸び量ひい
ては引張荷重が均一化され、もってベルト２の破断を防
止することができる。

【００３２】また、上記上，下コグ５，６を、ベルト長
手方向に見て同ピッチＰ１で、かつ各コグ間の凹部が一
致するように配設したので、ベルトの捩じれ運動に対す
る柔軟性を向上でき、運転時に繰返し発生するベルトの
往復捩じれ運動に対する強度の最も弱い接着材層１１に
応力が集中するのを回避でき、もってベルト２の破断を
より一層確実に防止することができる。

【００３３】また、本実施例では、上記上コグ５，下コ
グ６を同一ピッチとするに当たり、上コグ５のベルト長
手方向寸法及びピッチを拡大することにより下コグ６の
ピッチと一致させたので、Ｖベルト２全体の長手方向
（ベルト回転方向）の剛性も十分確保でき、上記接着材
層１１に作用する。ベルト幅方向の応力分布を均一にす
ることができ、該部分の応力（最大値）を低減できる分
だけベルト耐久性を向上できる。

【００３４】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明に係る無段
変速機用Ｖベルトでは、外周側のベルト基体本体の厚さ
と、内周側のベルト基体本体の厚さとの比を０．１〜
０．５の適切な値に設定したので、外周側のベルト基体
本体とプーリとの間の摩擦力を小さくでき、ベルト基体
と芯線との間の引張荷重を均等に配分でき、ベルトの耐
久性を向上できる効果がある。

【００３５】また、上コグの体積を下コグの体積以上と
し、上コグ及び上コグ側のベルト基体本体の材質硬度
を、下コグ及び下コグ側のベルト基体本体の材質硬度以
上としたので、ベルトの上コグ部分の幅方向の剛性を向
上でき、ディッシングの増大を回避して、芯線体の伸
び、ひいては引張荷重を均一化でき、この点からもベル
トの耐久性を向上できる効果がある。

【００３６】請求項２の発明の無段変速機用Ｖベルトで
は、上コグ，下コグを略同一ピッチで、かつ各コグ間の
凹部同士がベルト長手方向に略一致するように配設した
ので、ベルトの捩れに対する柔軟性を向上でき、ベルト
の往復捩れ運動による応力が接着材層に集中するのを回
避でき、この点からもベルトの耐久性を向上できる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるＶベルトが適用された
無段変速装置を模式的に示す側面図である。

【図２】上記実施例装置の模式平面図である。

【図３】図１の III−III 線断面図である。

【図４】上記実施例Ｖベルトの幅方向の断面拡大図であ
る。

【図５】上記実施例Ｖベルトの長手方向の断面拡大図で
ある。

【図６】従来のＶベルトの幅方向の断面拡大図である。

【図７】上記従来のＶベルトの長手方向の断面拡大図で
ある。

【図８】従来の変速装置におけるＶベルトの張力と摩擦
力との関係を説明するための模式断面側面図である。

【図９】従来の変速装置におけるＶベルトの張力と摩擦
力との関係を説明するための模式平面図である。

【図１０】従来の変速装置におけるＶベルトの問題点を
説明するための模式断面平面図である。

【符号の説明】

２，２１ ベルト ５ 上コグ ６ 下コグ ７ ベルト基体本体 ８ 上コグ側のベルト基体本体 ９ 下コグ側のベルト基体本体 １０ 芯線体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16G 1/00 - 17/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上コグ側基体本体と下コグ側基体本体と
   の間に芯線体を配設したベルト基体の外周側に上コグ
   を、内周側に下コグをそれぞれベルト基体の長手方向に
   所定のピッチで配設してなり、無負荷時に上コグ側部分
   がプーリに接触し、定常運転時にＶベルトが弾性変形し
   て該Ｖベルトとプーリとの接触面積が大きくなる無段変
   速機用Ｖベルトにおいて、上記Ｖベルトの側面の傾斜角
   をプーリの挟持面の傾斜角より大きく設定し、上記上コ
   グの体積を下コグの体積より大きく設定するとともに、
   該上コグ及び上コグ側ベルト基体本体の材質硬度を下コ
   グ及び下コグ側ベルト基体本体の材質硬度より大きく設
   定し、上記芯線体のベルト厚さ方向中心から上記上コグ
   側ベルト基体本体の外周面までの厚さＴ１と、上記芯線
   体のベルト厚さ方向中心から上記下コグ側ベルト基体本
   体の内周面までの厚さＴ２との比Ｔ１／Ｔ２を、０．１
   以上でかつ０．５以下に設定したことを特徴とする無段
   変速機用Ｖベルト。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記上コグ，下コグ
   のピッチが等しく、かつ各コグ間の凹部同士が長手方向
   に略一致していることを特徴とする無段変速機用Ｖベル
   ト。