JP4321119B2 - Block element with optimized arc groove for stress concentration relaxation - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無端ブロックベルトのブロック要素に係り、その首部とサドル部の境界に設けられた円弧溝に於ける応力集中に対するブロック要素の改良に係わる。
【0002】
【従来の技術】
首部とその両側に延在する一対のサドル部とを有するブロック要素の前記一対のサドル部上に一対の無端ベルトを担持さて無端ブロックベルトを構成し、かかる無端ブロックベルトを2つのV型プーリ対間に掛け渡して無段変速機を構成することが知られており、そのような無端ブロックベルトの基本的構成は、例えば下記の特許文献1に示されている。尚、この特許文献に記載の発明は、そのような無端ブロックベルトに於ける金属ベルトの引っ張り応力をベルトの幅方向に均一化し、その疲労に対する寿命の延長を図るものである。
【特許文献1】
特開2002−54689
【0003】
この種の無端ブロックベルトは、一般に添付の図5に示す如き構造を有している。図5は無端ブロックベルトの一例を隣接する2つのブロック要素の間にて無端ベルトを切断した状態にて示す図である。無端ブロックベルトは、多数が環をなすよう順に配列されたブロック要素10と一対の無端ベルト12とからなる。尚、図示の例では各無端ベルト12は2枚重ねの構造のものとなっている。各ブロック要素10は、頭部14と、首部16と、その両側に延在する一対のサドル部18とを有し、これらの一対のサドル部上に一対の無端ベルト12が担持され、サドル部18の両端20にて2つのV型プーリ対間に掛け渡されている。2つのV型プーリ対の一方のプーリの円錐状をなすベルト係合面の一部が22として示されている。
【0004】
かかる構造に於いて2つのV型プーリ対間に回転動力の伝達が行われると、プーリに係合中のブロック要素のサドル部には無端ベルトからの荷重がかかり、これによってその首部とサドル部の境界には両者間の角度を縮小しようとするような曲げモーメントが作用する。この場合、首部とサドル部の境界が鋭く切り込まれた隅部をなしていると、そこに高い応力集中が生ずるので、首部とサドル部の境界に応力集中緩和用の円弧溝24を設けることが行なわれている。かかる円弧溝は上記に特許文献1に於けるブロック要素にも設けられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかるブロック要素の応力集中緩和用円弧溝について、ブロック要素の耐久性の向上の観点からその最適形状を求めることを課題としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するものとして、本発明は、首部とその両側に延在する一対のサドル部とを有し、前記一対のサドル部上に一対の無端ベルトを担持して無端ブロックベルトを構成するブロック要素にして、前記首部と前記サドル部との境界に形成された応力集中緩和用円弧溝のサドル頂面に対する深さと円弧半径の比が該円弧溝のサドル頂面対応位置に於ける応力と該円弧溝の底に於ける応力とを実質的に等しくする値とされていることを特徴とするブロック要素を提案するものである。
【0007】
この場合、更に、前記円弧溝の底に対応する部位にてブロック要素の下縁輪郭を局部的に張り出させることにより前記比に対する前記円弧溝の底に於ける応力を下げ、前記サドル頂面対応位置に於ける応力と前記円弧溝の底に於ける応力とが互いに実質的に等しくなるときの該応力の値が下げられてよい。
【0008】
特に前記比は0.3〜0.75の範囲の値とされてよく、また前記円弧溝の半径は0.5〜1.5mmの範囲とされてよい。
【0009】
【発明の作用及び効果】
一対のサドル部の両端にてプーリ対の円錐面上に着座したブロック要素のサドル部に無端ベルとから荷重がかかり、これによって首部とサドル部の間にその間の角度を縮小する方向のモーメントが作用するとき、首部とサドル部の境界に高い応力集中が生ずることを回避するため、この境界に応力集中緩和用も円弧溝24が形成されるのであるが、この場合更にかかる円弧溝の各部に於ける応力についてみると、応力が高い箇所が2箇所あることが注目される。その一つは、図1に26にて示すサドル頂面に対応する位置の部分である。この部分には上記のモーメントによる応力が集中するが、それと同時に無端ブロックベルトの端が接触することがあり、特に強度上注意を要する。他の一つは、円弧溝24の底部28である。ここにも上記のモーメントによる応力が集中する。そして更に、円弧溝のサドル頂面対応位置26に於ける応力と円弧溝の底部28に於ける応力とでは、円弧溝のサドル頂面に対する深さと半径の比の大小に対してその増減の方向が互いに逆であることが注目される。
【0010】
即ち、円弧溝のサドル頂面対応位置26に於ける応力についてみると、その値は円弧溝のサドル頂面に対する深さDが小さく半径Rが大きい程大きくなり、従ってサドル頂面対応位置26に於ける応力は概して深さDと半径Rの比D/Rの減小に伴って増大する。これに対し円弧溝の底28に於ける応力は、深さDが大きく半径Rが小さい程大きくなり、従って円弧溝の底28に於ける応力は、比D/Rの増大に伴って増大する。
【0011】
そこで、もしサドル頂面対応位置26に於ける応力と底28に於ける応力の関係を比D/Rの調整により最適化することができれば、かかる応力集中緩和用円弧溝による首部とサドル部の境界に於ける応力集中の緩和効果を最大限に引き出すことができると考えられる。この考えに基づいて本件発明者らが行った実験結果が図2に示されている。
【0012】
図2のグラフは、比D/Rの変化に対するサドル頂面対応位置26に於ける応力と底28に於ける応力の変化を互いに対比させて示すものであり、白三角(△)がサドル頂面対応位置26に於ける応力を、また黒丸(●)が底28に於ける応力を示す。尚、両者の値はいずれも各D/Rの値に対応するサドル頂面対応位置26または底28に於ける応力σを、D/R=1のときの底28に於ける応力の値であるσD/R=1に対する比として示している。このようにD/Rの変化に対しサドル頂面対応位置26に於ける応力が呈する変化の方向と底28に於ける応力が呈する変化の方向とは互いに逆であり、また両者の変化を表す曲線は互いに交差する。これは、サドル頂面対応位置26に於ける応力がD/Rの増大に伴って低下する過程にて、また底28に於ける応力がD/Rの増大に伴って増大の過程にて両者が互いに等しくなるD/Rの値が存在することを意味する。図示の結果よりD/Rの値は0.3〜0.75程度の範囲とされればよく、特に0.5近辺が最も好ましいことがわかる。尚、Rの値としては、0.5〜1.5mmが適している。
【0013】
そこで、首部とサドル部との境界に形成された応力集中緩和用円弧溝のサドル頂面に対する深さDと半径Rの比D/Rがサドル頂面対応位置26に於ける応力と円弧溝の底28に於ける応力とを実質的に等しくする値とされれば、応力集中緩和用円弧溝に於いて更に応力集中が生ずる2箇所の応力を均等化し、首部とサドル部との境界に於ける応力集中を低減するための円弧溝の有効性をより一層高めることができる。
【0014】
更にまた、円弧溝の底28に於ける応力は、円弧溝の底に対応する部位に於けるブロック要素の厚さ(図5に於ける寸法B)を増大させることにより減小させることができると思われるので、円弧溝の底に対応する部位にてブロック要素の下縁輪郭を局部的に張り出させれば、図2のグラフに於ける円弧溝の底に於ける応力の曲線を同グラフに破線にて示す如く変化させ、これによってサドル頂面対応位置26に対する曲線と底28に対する曲線とが交わる点に於けるσの値をさらにΔσだけ下げることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
図3は本発明によるサドル部の一つの実施の形態を図5に示す従来例に倣って示す図である。図3に於いては、図5にて従来例として説明した部分に対応する部分には図5に於けると同じ符号を付し、これらの部分についての改めての説明は明細書の冗長化を避けるため省略する。図3に示す如く、本発明によれば、応力集中緩和用円弧溝24は、図2を参照して上に説明した本発明の作用及び効果を発揮すべく、上記の比D/Rが略0.5となるように形成されている。
【0016】
図4は、更に円弧溝の底に対応する部位にてブロック要素の下縁輪郭を局部的に張り出させることにより前記比に対する円弧溝の底に於ける応力を下げ、即ち図2に於ける黒丸を繋げた線を破線の如くずらせることにより、サドル頂面対応位置に於ける応力と円弧溝の底に於ける応力とが互いに実質的に等しくなるときの該応力の値を下げる実施の形態を図3の実施の形態に倣って示す図3と同様の図である。図4に於いても、図3に示した部分に対応する部分には図3に於けると同じ符号を付し、これらの部分についての改めての説明は省略する。尚、この場合、サドル頂面対応位置に於ける応力が図2に示す例に於ける如く或るD/Rの値に対して最小値を呈するような場合には、円弧溝の底の応力に対する応力線がサドル頂面対応位置に於ける応力線を丁度その最小値の位置にて横切るよう、円弧溝の底に対応する部位にてブロック要素の下縁輪郭を局部的にΔBだけ張り出させる度合を調節すればよい。
【0017】
以上に於いては本発明を一つの実施の形態とその一部についての変更による他の一つの実施が形態について詳細に説明したが、これらの実施の形態について本発明の範囲内にて種々の変更が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】ブロック要素の首部とサドル部との境界に形成された応力集中緩和用円弧溝のサドル頂面対応位置に対する深さと円弧半径の間の相対関係の変化を示す円弧溝周りの概略断面図。
【図2】応力集中緩和用円弧溝のサドル頂面対応位置に於ける応力(△)と円弧溝の底に於ける応力(●)との対比をサドル頂面対応位置に対する深さと半径の比D/Rの変化に対して示すグラフ。
【図3】本発明によるブロック要素の一つの実施の形態を無端ブロックベルトの隣接する2つのブロック要素の間にて無端ベルトを切断した状態にて示す図。
【図4】図3に示すブロック要素の一部を更に変更した本発明によるプロック要素の他の一つの実施の形態を示す図3と同様の図。
【図5】従来のブロック要素の典型的な一例を無端ブロックベルトの隣接する2つのブロック要素の間にて無端ベルトを切断した状態にて示す図。
【符号の説明】
10…ブロック要素、12…無端ベルト、14…頭部、16…首部、18…サドル部、20…サドル部の両端、22…プーリの円錐状ベルト係合面、24…円弧溝、26…サドル頂面対応位置、28…円弧溝の底部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a block element of an endless block belt, and relates to an improvement of the block element against stress concentration in an arc groove provided at a boundary between a neck portion and a saddle portion.
[0002]
[Prior art]
A pair of endless belts are carried on the pair of saddle portions of the block element having a neck portion and a pair of saddle portions extending on both sides thereof to form an endless block belt, and the endless block belt is connected to two V-type pulley pairs. It is known that a continuously variable transmission is constructed by interposing it, and the basic configuration of such an endless block belt is disclosed in, for example,
[Patent Document 1]
JP 2002-54689 A
[0003]
Such an endless block belt generally has a structure as shown in FIG. FIG. 5 is a diagram showing an example of an endless block belt in a state where the endless belt is cut between two adjacent block elements. The endless block belt is composed of a
[0004]
In this structure, when rotational power is transmitted between the two V-shaped pulley pairs, a load from the endless belt is applied to the saddle portion of the block element engaged with the pulley, whereby the neck portion and the saddle portion. A bending moment acts to reduce the angle between the two at the boundary. In this case, if the boundary between the neck portion and the saddle portion is a sharply cut corner, high stress concentration occurs there, so an
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
This invention makes it a subject to obtain | require the optimal shape from a viewpoint of the improvement of durability of a block element about the circular arc groove for stress concentration relaxation of this block element.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such a problem, the present invention has a neck portion and a pair of saddle portions extending on both sides thereof, and a pair of endless belts are carried on the pair of saddle portions to constitute an endless block belt. As a block element, the ratio of the depth to the saddle top surface of the arc groove for stress concentration relaxation formed at the boundary between the neck and the saddle portion and the radius of the arc is the stress at the position corresponding to the saddle top surface of the arc groove. The present invention proposes a block element characterized in that the stress at the bottom of the arc groove is made substantially equal.
[0007]
In this case, further, the stress at the bottom of the arc groove with respect to the ratio is lowered by locally projecting the lower edge contour of the block element at a portion corresponding to the bottom of the arc groove, and the saddle top surface When the stress at the corresponding position and the stress at the bottom of the arc groove are substantially equal to each other, the value of the stress may be lowered.
[0008]
In particular, the ratio may be in the range of 0.3 to 0.75, and the radius of the arc groove may be in the range of 0.5 to 1.5 mm.
[0009]
[Action and effect of the invention]
A load is applied to the saddle part of the block element seated on the conical surface of the pulley pair at both ends of the pair of saddle parts from the endless bell, and this causes a moment in the direction of reducing the angle between the neck part and the saddle part. In order to avoid high stress concentration at the boundary between the neck portion and the saddle portion when acting, an
[0010]
That is, regarding the stress at the
[0011]
Therefore, if the relationship between the stress at the saddle top surface
[0012]
The graph of FIG. 2 shows the change in the stress at the saddle top surface
[0013]
Therefore, the ratio D / R of the depth D to the radius R of the arc groove for stress concentration relaxation formed at the boundary between the neck portion and the saddle portion with respect to the saddle top surface is the stress at the saddle top
[0014]
Furthermore, the stress at the arc groove bottom 28 can be reduced by increasing the thickness of the blocking element (dimension B in FIG. 5) at the site corresponding to the arc groove bottom. Therefore, if the lower edge contour of the block element is locally projected at the part corresponding to the bottom of the arc groove, the stress curve at the bottom of the arc groove in the graph of FIG. By changing the graph as indicated by a broken line, the value of σ at the point where the curve for the saddle top
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the saddle portion according to the present invention, following the conventional example shown in FIG. In FIG. 3, the same reference numerals as those in FIG. 5 are attached to the portions corresponding to the portions described as the conventional example in FIG. 5, and the description of these portions is a redundant description. Omitted to avoid. As shown in FIG. 3, according to the present invention, the stress concentration alleviating
[0016]
FIG. 4 further reduces the stress at the bottom of the arc groove relative to the ratio by locally overhanging the lower edge contour of the block element at a location corresponding to the bottom of the arc groove, ie in FIG. By shifting the line connecting the black circles as indicated by the broken line, the stress at the position corresponding to the top surface of the saddle and the stress at the bottom of the arc groove are lowered when the stress is substantially equal to each other. FIG. 4 is a view similar to FIG. 3 showing the form following the embodiment of FIG. 3. Also in FIG. 4, parts corresponding to the parts shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 3, and the description of these parts is omitted. In this case, when the stress at the position corresponding to the top surface of the saddle exhibits a minimum value with respect to a certain D / R value as in the example shown in FIG. The lower edge contour of the block element is locally projected by ΔB at the position corresponding to the bottom of the arc groove so that the stress line for the crosses the stress line at the position corresponding to the saddle top surface at the position of the minimum value. What is necessary is just to adjust the degree to make.
[0017]
In the above, the present invention has been described in detail with respect to one embodiment and another embodiment by changing a part of the embodiment. However, these embodiments are not limited within the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that changes are possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross section around an arc groove showing a change in a relative relationship between a depth and an arc radius with respect to a saddle top surface corresponding position of an arc groove for stress concentration relaxation formed at a boundary between a neck portion and a saddle portion of a block element; Figure.
Fig. 2 Comparison of stress (△) at the position corresponding to the saddle top surface of the arc groove for stress concentration relaxation and stress (●) at the bottom of the arc groove with respect to the position corresponding to the saddle top surface The graph shown with respect to the change of D / R.
FIG. 3 shows an embodiment of a block element according to the invention with the endless belt cut between two adjacent block elements of the endless block belt.
4 is a view similar to FIG. 3 showing another embodiment of a block element according to the present invention in which a part of the block element shown in FIG. 3 is further modified.
FIG. 5 is a diagram showing a typical example of a conventional block element in a state in which the endless belt is cut between two adjacent block elements of the endless block belt.
[Explanation of symbols]
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