JP4046557B2 - 高負荷伝動用ｖベルト - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高負荷伝動用Ｖベルトに関し、特に、そのブロックにおける補強部材の強度を高めるための対策に関する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、多数のブロックと心線及び硬質ゴムからなる張力帯とで構成され、張力帯と各ブロックとの動力授受をブロックと張力帯との係合により行う形式の高負荷伝動用Ｖベルトは知られている。このＶベルトでは、その曲易さを確保するために、各ブロックの張力帯への固定を接着ではなく、物理的な係合状態（噛合状態）により行うようになされている。
【０００３】
ところで、このような高負荷伝動用Ｖベルトでは、その各ブロックを硬質樹脂材料で形成し、その内部に補強のための補強部材が少なくとも張力帯との噛合部及びプーリ溝面との接触部を樹脂部とするように埋設され、この補強部材は張力帯の上下側にそれぞれ位置する上下側ビーム部と、これら上下ビーム部の基端部同士を接続するピラー部とからなっている。
【０００４】
しかし、このベルトによる高負荷伝動時、上記ブロック内の補強部材のうち、張力帯の上側（プーリの半径方向外側）に位置する上ビーム部の基端部（根元部）に繰返し応力が作用すると、その上ビーム部が根元部分から折損することがあり、ベルトによる動力伝達が不可能になる。
【０００５】
そこで、従来、実開平５―３６９２号公報に示されるように、上記ブロックの補強部材においてベルト幅方向に延びる左右の上ビーム部を全体中央部の位置が左右両端部よりも高くなるようにアーチ形状に湾曲させることにより、上ビーム部の根元部に発生する応力を小さくしてその折損を防止することが提案されている。
【０００６】
また、この他、特開２０００―１２０７９６号公報に示されるように、各ブロックにおける補強部材の上側ビーム部を、基端部側の上下中心線とブロックの上側接触部の接触位置よりもプーリ中心側のプーリ溝面とのなすビーム角が９０°以上となる一方、先端部側の上下中心線とブロック側面の上側接触部の接触位置よりもプーリ中心側のプーリ溝面とのなすビーム角が９０°よりも小さくなるように曲がった形状とする（各ブロックにおける補強部材の上側ビーム部の上下中心線と、ブロック側面の上側接触部の接触位置よりもプーリ中心側のプーリ溝面とのなすビーム角を９０°以上とする）ことにより、上側ビーム部の先端部がプーリ溝面からの反力上側に押されることにより生じる曲げモーメントを抑制することが提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの提案例のものにおいては、ベルトの高速走行時或いは高トルク伝動時（低速高負荷時）に、ブロックにおける補強部材の上下ビーム部の各基端部下面とピラー部の左右側面との境界部分に応力集中が生じて、これらの箇所で補強部材が破断し易く、ブロック延いてはベルトの耐久強度が不十分となり、さらなる改良の余地があった。
【０００８】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので、その目的は、ブロックの補強部材の形状を適正に変えることにより、その上下ビーム部の根元部分やピラー部にかかる応力集中を減少させ、ブロック重量の増加を招くことなくベルトの伝動負荷をさらに増大させて、ベルトの高速走行時や高トルク伝動時の耐久強度を向上させることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明では、上下面にそれぞれベルト長さ方向に並ぶ多数の上側被噛合部及び下側被噛合部が上下に対応して設けられた左右１対の張力帯と、ベルト幅方向の左右側面に、上壁面に上記各張力帯の上側被噛合部に噛合する上側噛合部を有する一方、下壁面に張力帯の下側被噛合部に噛合する下側噛合部を有する嵌合溝が設けられ、この嵌合溝の上下両側の側面にそれぞれプーリ溝面に接触する上側及び下側接触部が設けられた多数のブロックとを備え、この各ブロックの嵌合溝に張力帯を嵌合することにより、各ブロックが張力帯に係合固定され、上記各ブロックは、樹脂部内に少なくとも上記上下の噛合部及び接触部が樹脂部で構成されるように埋設された補強部材を備え、この補強部材は、先端側が上記嵌合溝の上側及び下側にそれぞれ位置する上下ビーム部と、該上下ビーム部の左右中央の基端部同士を接続するピラー部とからなる高負荷伝動用Ｖベルトが対象である。
【００１０】
そして、上記ブロックの補強部材の下ビーム部は、全体が、その先端側に向かうに連れて上側に向かった後に下側に向かうように湾曲している構造とする。このことで、下ビーム部の剛性を高めることができるとともに、下ビーム部下面の先端側を上側に凹陥させて下ビーム部の上下幅つまり質量を小さくでき、ベルトのプーリ回りの高速走行時のブロックの慣性力の増加を抑えて、プーリに対する入力荷重の増加を小さくすることができる。さらに、下ビーム部の湾曲により、その下ビーム部基端部上面の円弧半径を可及的に大きくして下ビーム部基端部に対する応力の集中を回避し、下ビーム部の基端部が破断するのを抑制することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図４は本発明の実施形態に係る高負荷伝動用ＶベルトＢを示し、このベルトＢは、左右１対のエンドレスの張力帯１，１と、この張力帯１，１にベルト長手方向に連続的に係合固定された多数のブロック７，７，…とからなる。
【００１２】
上記各張力帯１は、硬質ゴムからなる保形層１ａの内部に、ベルトＢの伸びを抑えるためにアラミド繊維等の高強度高弾性率の複数の心線１ｂ，１ｂ，…（心体）がスパイラルに配置されて埋設されたもので、この各張力帯１の上面には各ブロック７に対応してベルト幅方向に延びる一定ピッチの上側被噛合部としての溝状の上側凹部２，２，…が、また下面には上記上側凹部２，２，…に対応してベルト幅方向に延びる一定ピッチの下側被噛合部としての下側凹部３，３，…がそれぞれ形成されている。張力帯１の上下表面には、その耐摩耗性を向上させる等の目的で帆布４，４が積層一体化されている。
【００１３】
上記保形層１ａをなす硬質ゴムは、例えばメタクリル酸亜鉛によりを強化されたＨ−ＮＢＲゴムに、さらにアラミド繊維、ナイロン繊維等の短繊維により強化することで、耐熱性に優れかつ永久変形し難い硬質ゴムが用いられる。この硬質ゴムの硬さは、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。
【００１４】
一方、上記各ブロック７は、ベルト幅方向左右側面に上記各張力帯１を幅方向から着脱可能に嵌装せしめる切欠き状の嵌合溝８，８を有する。この各嵌合溝８を除いた上下両側の左右側面は、Ｖプーリからなる変速プーリＰ（定速プーリでもよい）のプーリ溝面Ｐ１に当接する上側及び下側接触部１１，１１に構成され、このブロック７の左右の接触部１１，１１同士がなすベルト角度は、プーリＰの左右のプーリ溝面Ｐ１，Ｐ１間の角度と同じとされている。そして、各ブロック７は、ベルト幅方向（左右方向）に延びる上側及び下側ビーム７ａ，７ｂと、該両ビーム７ａ，７ｂの左右中央部同士を上下に接続するピラー７ｃとからなる略Ｈ字状のものに形成されており、各ブロック７の嵌合溝８，８にそれぞれ張力帯１，１を圧入して嵌合することで、ブロック７，７，…が張力帯１，１にベルト長手方向に連続的に一定のピッチで固定されている。
【００１５】
すなわち、上記各ブロック７における各嵌合溝８の上壁面には上記張力帯１上面の各上側凹部２に噛合する上側噛合部としての凸条からなる上側凸部９が、また嵌合溝８の下壁面には張力帯１下面の各下側凹部３に噛合する下側噛合部としての凸条からなる下側凸部１０がそれぞれ互いに平行に配置されて形成されており、この各ブロック７の上下の凸部９，１０をそれぞれ張力帯１の上下の凹部２，３に噛合せしめることで、ブロック７，７，…を張力帯１，１にベルト長手方向に圧入により係合固定し、この係合状態で各張力帯１の外側側面と各ブロック７の左右側面である接触部１１，１１との双方がプーリ溝面Ｐ１に接触するようになされている（尚、各張力帯１の外側側面は必ずしもプーリ溝面Ｐ１に接触させる必要はない）。
【００１６】
図２及び図３に示す如く、上記各ブロック７は、フェノール樹脂等の硬質樹脂材料からなる樹脂部１４を有し、この樹脂部１４の内部には、硬質樹脂よりも高い弾性率材料である軽量アルミニウム合金等からなる補強部材１５がブロック７の略中央に位置するように埋設されている。この補強部材１５は、例えばブロック７の上下の凸部９，１０（張力帯１との噛合部）を含む嵌合溝８の周囲部分と、左右側面にある接触部１１，１１と、ブロック７上面の左右中央部とにおいて硬質樹脂部１４中に埋め込まれてブロック７表面に顕れていないが（つまり、これらの部分は樹脂部１４の硬質樹脂材料で構成されている）、その他の部分ではブロック７表面に露出している（尚、補強部材１５の全体が樹脂部１４から露出されないように、つまり補強部材１５全体を樹脂部１４内に完全に埋め込むようにすることもできる）。
【００１７】
図１に示すように、上記補強部材１５は、ベルト幅方向（左右方向）に延びかつ先端側が上記各嵌合溝８の上下側にそれぞれ位置する上ビーム部１６及び下ビーム部１７と、これら上ビーム部１６の基端部及び下ビーム部１７の基端部同士を上下に一体に接続するピラー部１８とからなっていて、略Ｈ字状に形成されている。
【００１８】
そして、予め、上記硬質ゴムからなる張力帯１の上下の凹部２，３間の噛合厚さ、つまり上側凹部２の底面（詳しくは上側帆布４の上表面）と該上側凹部２に対応する下側凹部３の底面（同下側帆布４の下表面）との間の距離が、ブロック７の噛合隙間、つまり各ブロック７の上側凸部９下端と下側凸部１０上端との間の距離よりも例えば０．０３〜０．１５ｍｍ程度だけ若干大きく設定されており、各ブロック７の張力帯１への組付時に張力帯１がブロック７により厚さ方向に圧縮されて組み付けられ、このことで初期締め代（ブロック７に対する張力帯１の初期圧入代）が設けられている。
【００１９】
また、上記各ブロック７の略下半部、つまりブロック７の上下中央部から下端部までの部分は、ベルト長さ方向に沿った寸法である厚さが下端に向かって次第に小さくなるように所定のテーパ角で傾斜した先細りテーパ状に形成されており、プーリＰにＶベルトＢが巻き付けられたときに、隣接するブロック７，７の下端部同士が互いに接触により干渉しないようになっている。
【００２０】
さらに、上記補強部材１５の上記上ビーム部１６上面の左右略中央部には、下側に凹陥した凹陥部２０がピラー部１８の略真上に対応するように形成されている。また、この凹陥部２０の左右両側の上ビーム部１６上面には凹陥部２０に隣接した位置に、上側に円弧状に膨出する左右１対の膨出部２１，２１（山部）が上ビーム部１６の基端部付近に対応するように形成されている。
【００２１】
また、補強部材１５の下ビーム部１７は、その先端側に向かうに連れて上側に向かった後に下側に向かうように、換言すれば先端側の中間部が上側に膨出するように湾曲している。
【００２２】
そして、上記上ビーム部１６基端部下面と、下ビーム部１７基端部上面と、ピラー部１８の左右側面とは略円弧形状に滑らかに連続した円弧状面２３を形成しており（図１では円形状を仮想線にて示している）、この円弧状面２３における上ビーム部１６基端部下面とピラー部１８の左右側面との境界部分２４の半径Ｒｕ、及び下ビーム部１７基端部上面とピラー部１８の左右側面との境界部分２５の半径Ｒｄは、円弧状面２３の上下方向の径Ｄの０．３〜０．５（Ｒｕ＝０．３〜０．５Ｄ、Ｒｄ＝０．３〜０．５Ｄ）、つまり０．３以上でかつ０．５以下とされている。この値が０．３よりも小さいときには、当該境界部分２４，２５に応力が集中して著しい早期破損に繋がる一方、０．５よりも大きいときには、上ビーム部１６と下ビーム部１７との根本部分の曲率が相対的に小さくなり、この部分への応力集中が顕著となる。
【００２３】
したがって、この実施形態においては、ベルトＢの各ブロック７に埋め込まれている補強部材１５のうち、その上ビーム部１６上面に、上側に膨出する左右の膨出部２１，２１が上ビーム部１６の基端部付近に対応して形成されているので、その上ビーム部が基端部から先端側に向かって略一定の上下幅に設定されている場合に比べ、上ビーム部１６の基端部の上下幅が先端側よりも増大して該基端部の強度が大きくなり、このことにより、ベルトＢの高速走行時や高トルク伝動時（低速高負荷時）に、上ビーム部１６の基端部が破断するのを抑制することができる。
【００２４】
また、上記上ビーム部１６上面の左右略中央部、つまり上記左右の膨出部２１，２１間に隣接して挟まれた位置は、上ビーム部１６の基端部の強度増大に対する寄与が小さい部分であり、この部分に凹陥部２０が形成されているので、この凹陥部２０の分だけ上ビーム部１６の上下幅、従って質量が小さくなり、ベルトＢのプーリＰ回りの高速走行時のブロック７の慣性力の増加を抑えて、プーリＰに対する入力荷重の増加を小さくすることができる。
【００２５】
さらに、各ブロック７の補強部材１５の上ビーム部１６基端部下面と、下ビーム部１７基端部上面と、ピラー部１８の左右側面とが略円弧形状に滑らかに連続した円弧状面２３を形成しているので、補強部材１５の上ビーム部１６基端部下面とピラー部１８の左右側面との境界部分２４の円弧半径Ｒｕ、及び下ビーム部１７基端部上面とピラー部１８の左右側面との境界部分２５の円弧半径Ｒｄをいずれも可及的に大きくして、それら補強部材１５の上ビーム部１６基端部及び下ビーム部１７基端部に対する応力の集中を回避することができ、上下ビーム部１６，１７の各基端部が破断するのを抑制することができる。
【００２６】
さらにまた、上記補強部材１５の下ビーム部１７は、その先端側に向かう中間部を上側に膨出させるように湾曲しているので、下ビーム部１７の剛性を高めることができるとともに、下ビーム部１７下面の先端側を上側に凹陥させて下ビーム部１７の上下幅、つまり質量を小さくでき、ベルトＢのプーリＰ回りの高速走行時のブロック７の慣性力の増加を抑えて、プーリＰに対する入力荷重の増加を小さくすることができる。さらに、下ビーム部１７の湾曲により、その下ビーム部１７基端部上面の円弧半径を可及的に大きくして下ビーム部１７基端部に対する応力の集中を回避し、下ビーム部１７の基端部が破断するのを抑制することができる。
【００２７】
尚、上記実施形態では、張力帯１の上面に被噛合部としての上側凹部２を、また各ブロック７の嵌合溝８の上面に上記張力帯１の上側凹部２に噛合する噛合部としての上側凸部９をそれぞれ形成しているが、その他、例えば張力帯１の上面に被噛合部としての上側凸部を、また各ブロック７の嵌合溝８の上面に張力帯１上面の上側凸部に噛合する噛合部としての上側凹部をそれぞれ設けてもよい。さらに、張力帯１の下面に被噛合部としての下側凸部を、また各ブロック７の嵌合溝８の下面に張力帯１下面の下側凸部に噛合する噛合部としての下側凹部をそれぞれ設けることもできる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によると、張力帯と、この張力帯に噛合状態により係合固定された多数のブロックとからなる高負荷伝動用Ｖベルトにおいて、そのブロックの補強部材の下ビーム部を、全体が、その先端側に向かうに連れて上側に向かった後に下側に向かうように湾曲した構造としたことにより、下ビーム部の剛性を高めることができるとともに、下ビーム部の質量を小さくしてベルトのプーリ回りの高速走行時のブロックの慣性力の増加を抑え、プーリに対する入力荷重の増加を小さくすることができ、さらには下ビーム部基端部上面の円弧半径を可及的に大きくして下ビーム部基端部に対する応力の集中を回避し、下ビーム部の基端部が破断するのを抑制して、高負荷伝動用Ｖベルトの耐久強度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 補強部材の拡大正面図である。
【図２】 ブロックの拡大正面図である。
【図３】 ブロックの厚さ方向中央にて切断した状態のベルトの拡大断面図である。
【図４】 本発明の実施形態に係る高負荷伝動用Ｖベルトの斜視図である。
【符号の説明】
Ｂ 高負荷伝動用Ｖベルト
１ 張力帯
２ 上側凹部（上側被噛合部）
３ 下側凹部（下側被噛合部）
７ ブロック
８ 嵌合溝
９ 上側凸部（上側噛合部）
１０ 下側凸部（下側噛合部）
１１ 接触部
１４ 樹脂部
１５ 補強部材
１６ 上ビーム部
１７ 下ビーム部
１８ ピラー部
２０ 凹陥部
２１ 膨出部
２３ 円弧状面
２４ 上ビーム部基端部下面とピラー部の左右側面との境界部分
２５ 下ビーム部基端部上面とピラー部の左右側面との境界部分
Ｒｕ 上ビーム部基端部下面とピラー部の左右側面との境界部分の半径
Ｒｄ 下ビーム部基端部上面とピラー部の左右側面との境界部分の半径
Ｄ 円弧状面の上下方向の径
Ｐ 変速プーリ
Ｐ１ プーリ溝面

Claims (1)

1. 上下面にそれぞれベルト長さ方向に並ぶ多数の上側被噛合部及び下側被噛合部が上下に対応して設けられた左右１対の張力帯と、
   ベルト幅方向の左右側面に、上壁面に上記各張力帯の上側被噛合部に噛合する上側噛合部を有する一方、下壁面に張力帯の下側被噛合部に噛合する下側噛合部を有する嵌合溝が設けられ、該嵌合溝の上下両側の側面にそれぞれプーリ溝面に接触する上側及び下側接触部が設けられた多数のブロックとを備え、
   上記各ブロックの嵌合溝に張力帯を嵌合することにより、各ブロックが張力帯に係合固定され、
   上記各ブロックは、樹脂部内に少なくとも上記上下の噛合部及び接触部が樹脂部で構成されるように埋設された補強部材を備え、
   上記補強部材は、先端側が上記嵌合溝の上側及び下側にそれぞれ位置する上下ビーム部と、該上下ビーム部の左右中央の基端部同士を接続するピラー部とからなる高負荷伝動用Ｖベルトであって、
   上記補強部材の下ビーム部は、全体が、その先端側に向かうに連れて上側に向かった後に下側に向かうように湾曲していることを特徴とする高負荷伝動用Ｖベルト。

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