JP4762540B2 - 引張ｖベルト - Google Patents

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に規定されているプル（引き）タイプのベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
かかるベルトは、固定比における使用、または可変比の変速機のいずれかのために一般に当該技術分野で周知である。かかるいわゆるＶベルトは、単に「ゴムベルト」と呼ばれ、相当以前から実質的に天然または合成のゴム材料の本体で製造されており、例えば、合成繊維で製造されたコードなど複数の引張要素の層の形で強化引張手段を有する。一般に、コードは１つの層に組み込まれており、コードは並んで層を成している。引張手段はゴム材料で埋め込まれている。層の内部は、多くの場合にクッション層で示され、ゴムと引張要素との結合を最適化するために一般に特定のタイプのゴムが使用されている。
この既知のタイプのベルトの１つの制限は、すなわち締め付け作用によって、一方のプーリーから他方のプリーへの伝動力の量が、ゴムから引張手段に移動されうる力の量によって制限されていることである。したがって、一方のプーリーから他方へのプリーへ移動可能な力は、ベルト内のゴムとコードとの間の接続の最大負荷によって制限されている。
【０００３】
既知のＶベルトの別の主な不利点は、ベルトの操作の実質的に無限時間で達成されうる最小の走行径に関係する。この現象は、特に、可変比の変速機で使用するためのＶベルトで問題となる。これらの使用においては、ベルトの適切かつ滑らかな移動および走行特性を保証するために、プーリーの滑車と接触させるための十分に外側の軸受けまたは接触面を有することが重要である。しかし、この要件は、在来のＶベルトの半径方向の高さとともに、ベルトにおける曲げ応力を増大させる。曲げ応力は、ベルトの半径方向の外側で伸びる高さで生じる。
応力は、本体と引張要素との間の接続にも影響を与えるが、この接続は、これらをベルトの本体材料に結合、すなわち取り付けるための引張要素上に十分に大きな表面積を有すべき要件のため重要な役割を果たす。
【０００４】
多くの商用利用は、例えば、スクーターの駆動系における利用時、またはスペースが十分ではない個人の移動手段のボンネット下の利用時のベルトのより小さい最小走行径特性とともにさらに低コストの解決法を要求する。
【０００５】
【０００６】
【０００７】
プルベルトの当業界で周知の高い出力の解決法は、欧州特許ＥＰ-Ａ−０ ８２６ ９０１（特許文献１）によって提供されている。
このベルトの設計は、ロードキャリアで示される引張手段に対して固定位置を有する横要素を特色とする。キャリアは、２つのエンドレス部品で構成されており、要素の外側に伸びるスロットの中へ配置される。キャリアは、顕著に高い弾性に変形可能な本体を有し、その中に芯出しされた糸が組み込まれている。糸および組み込みの方法は、在来のＶベルトから周知であるものに対応し、かつ幅の統一によって制限された力の移動という関連した不利点を有する。横要素は、所望の量の軸剛性および所要量の摩擦を達成するために、合成材料でコーティングされた金属核を有する。駆動力が滑車から横要素まで移動された後、後者はこの力を前記異なる上下のプロファイリングによって引張本体へ運ぶ。その後、力はロードキャリアの本体からコードの層まで在来の方法で伝導される。
【０００８】
さらに、別の改善案は、米国特許ＵＳ４，９１５，６７７（特許文献２）によって提供されている。この刊行物では、ケーブルの層によって具体化される１つもしくは複数のいわゆる耐引張部材によるプルベルトが開示されている。この既知のプルベルトには、凹みによって半径方向の外側に開いている好ましくは金属が備えられている。凹みの底面は、上部、すなわち要素の半径方向の外側半分での層に配置された複数のケーブルを受け入れるために特殊な輪郭形状となっている。力配分の改善のために、フィラー要素が存在し、凹みを充填し、ケーブルと要素との間の結合に役立つ。この結合は、横要素と耐引張部材を連結するエラストマー集合体によって強化される。この設計は、伝導可能な力が、エラストマー本体からその中に組み込まれたケーブルまで伝導可能な力によって制限されるという点で、在来のＶベルトの不利点により損なわれる。製造も要素とフィラーとの間の当該凹み内にケーブルを正確に受け入れる要件によって困難となる。脚部と接触するプーリーが高圧下に内部に偏向するという不利点が存在する。フィラープレートによる凹みを充填し、好ましくは前記脚部間およびこれらに対して溶接されることが提案された。
【特許文献１】
欧州特許公開公報第Ａ−０ ８２６ ９０１号
【特許文献２】
米国特許第４，９１５，６７７号
【発明の開示】
【０００９】
したがって、本発明では、比較的小さな走行径が変速機、特に連続的可変変速機における使用で達成されうる方法で、耐久性、ベルトも、ベルトによって伝導可能な力も過度に犠牲にすることなく、かつ設計および製造を過度に複雑にすることなく、可変変速機用のプルベルトのタイプの改善をめざしている。具体的には、本発明の目的は、技術的および経済的に適用可能であり、より具体的には、在来のゴムＶベルト設計時のように比較的小さな出力の変速機の分野における過度な製造努力なしに、設計を提供することである。
【００１０】
本発明によれば、これは請求項１の特徴部分によって達成される。本発明による設計において特徴づけられた最終的に薄い層は、引張要素におけるきわめて低い曲げ応力をもたらし、比較的長い寿命、または同等の寿命で極めて小さい最小走行径を可能にする。この特徴は、可能な限り幅広の、すなわち場合により、ベルトまたはその中に組み込まれている要素と同じ幅にわたって引張要素を伸ばすことによって、しかしプーリーの滑車に接触することなく可能となる。実際には、ベルトの幅の０．５ないし１倍、または、横要素がベルトに組み込まれている場合は、ベルトの有効走行径で要素の幅の０．５ないし０．９倍である幅によって達成されうる。引張要素は、本発明によれば、ベルトの半径方向の高さの中心となるように配置されることが好ましい。この手段によって、引張手段内の引張応力は、特に薄いブレードの付いた手段、すなわち最小限の量の半径方向の厚さを有する手段である特徴と結合されるため削減される。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
この新規なベルトは、その中を引張手段が通過する中央開口を有する横手段であって、横手段間に長手方向に配置された弾性の変形可能な材料により、かつ引張手段の半径方向の表面と粘着性の接続を有する横手段を備えることによって連続可変変速機用に適切に製造される。
【００１４】
【００１５】
本発明は、異なる従部品の弾性および剛性の要件が、それらがその部品の要件に最適であるように分割されうる引張ベルトとしても特徴づけられうる。これにより、きわめて小さな走行半径に適しており、部分的または完全にポリマーおよび／またはエラストマーから成るベルトにとって特に重要である高い効率のベルトおよび低い使用温度をもたらす最小限の損失を有する引張ベルトが得られる。
【００１６】
本ベルトにおいては、プーリー間のベルトの変形を防ぐのに十分剛性である横要素は、内部摩擦損失を削減し、プーリー滑車の必要な締め付け力に抵抗するビームを形成する。これらの要素には、比較的高い耐摩耗性が有利に比較的容易に備えられうる。ベルトはさらに、ベルトにおける曲げ応力を削減する弾性のわずかなモジュール、および、例えば引張手段のような金属ストラップの半径方向の表面との十分な結合性能を有する弾性材料のスペーサ手段を含む。したがって、引張手段から横要素への、またはその逆の駆動力の十分な移送が可能となる。スペーサ手段は、この配置においては、引張要素と横要素との間の、およびその逆の力の移動によって圧縮負荷され、スペーサ手段と引張要素との間の結合層の剥離を防ぐ。
【００１７】
次に、本発明を図面に従ってさらに説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下の説明は、それ自体一般に周知のＶベルト、および関連し言及された製造方法の全体的な形状および要素から逸脱している。本発明は、第一に、ベルトの新しい設計において見出される。第二に、本発明によるベルトにおける個別の要素をアセンブルする順序および方法が言及される。
図１においては、３つの在来のゴムベルト形式が示されており、第１の形式は固定変速比を有する変速機に適している。第２のものは通常、可変比変速機用であり、第３のものは、通常、小さな走行径で使用されるが、しかし、固定比変速機にのみ適している。
【００１９】
図１Ａにおいては、ベルト１の全周の外側コーティング２とともに固定比変速機用の在来のゴムＶベルト１が示されている。これは柔らかい弾性のゴム本体５、および比較的硬い弾性の、しかし耐摩耗性を示す薄い外側コーティングを有する。引張手段４に接続するために特に適した材料の埋め込み層３に埋め込まれている。引張手段４は、ベルトの幅にわたって均一に配分されて巻かれた比較的細いロープ、例えば、ケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）材料の層から成る。この半径方向の太い本体５は、ベルトが小さな走行径を採用することを防ぐが、しかしプーリーの滑車間のＶ溝におけるベルトの適切な走行を促進する。
【００２０】
図１Ｂによるベルトは、包囲するものが本体の外側に備えられておらず、本体が剛性のゴムタイプのものであり、半径方向の内側に、０．８〜１．５ｃｍの一様の間隔で一般に配分されている横溝が備えられているという点で修正されている。半径方向の外層では、比較的剛性の材料６の補強層が備えられており、軸方向でベルトの剛性を支持し、それによってベルトの効率を強化する。
【００２１】
図１Ｃによるベルトは、長手方向に伸びるＶ字形の溝８を備え、それによって、小さな走行径の対応する溝付き固定比プーリーとの接触面を増大させ、すなわち回復する。ベルトは、プーリーの滑車から発する軸スラストで負荷されていないため外側支持層６が必要とされない。
【００２２】
本発明は、横締め付け手段１３および引張ロード可能本体１１の機能の分離が示されており、この場合には、引張ロード可能材料、好ましくはバネタイプの鋼または合成一方向（ＵＮ）材料の合成テープの薄いストリップによって具体化される。横要素１３は、引張本体１１に機械的に結合されている。
横要素は、金属から成りうるが、好ましくは合成材料から成る。
【００２３】
金属状のバネ鋼または一方向合成テープ（ＵＤ−テープ）から成る本発明による引張本体１１を形成するストリップ１１は、厚さが在来の引張本体に適用されるコード４も厚さよりも相当に小さい。通常、厚さの減少は、在来の厚さの５分の１〜１０分の１である。本発明によれば、適用される金属または合成のストリップ１１は、厚さが、０．６〜１．２ｍｍの在来のコードの厚さと比べ、０．０４〜０．２５ｍｍ、より好ましくは０．１ｍｍ以下である。本発明によるこの寸法は、引張本体１１内の曲げ応力の相当な削減をもたらし、かかる引張要素１１を有するベルト１０が対応する走行半径で走行する場合に長い寿命、または相当に小さい走行半径での同等の寿命を意味する。
【００２４】
引張要素１１の厚さのきわめて大きな減少は、おそらく引張要素１１がストリップ状に、すなわち完全に薄く製造されていることによりなされる本発明に合致している。この特徴によって、在来のコード４の層と比べ、コード４間の必要とされる小さい量のスペースが、全幅で、すなわち外側軸方向で完全に占有されている。きわめて重要であるのは、引張要素１１のこの設計によって、引張本体内の横要素１３または追加の層を通じてコード４切断の危険が、完全に取り除かれていない場合は強くなるため、引張本体１１間のきわめて高い接触圧が実現されうることである。本設計においては、機械的に駆動作用のために横要素１３と引張本体１１が相互に係合する。
本発明による設計の別の特徴機能は、引張本体１１が横要素１３の接触面１４の半径方向の高さに対して半径方向で中心に配置され、さらにベルト１０における引張要素１１に対する引張負荷および応力を削減することである。引張本体１１が単に引張ストリップ１１によって形成されており、かつストリップ１１の厚さが実質的に無視されうる本実施形態においては、これは接触面１４の摩擦力の接触または位置の有効点が、要素１３の接触面１４の半径方向の高さに対して実質的に中心に配置されていることを意味する。
【００２５】
引張本体１１は、加硫ゴムまたは合成ゴム材料など弾性に変形可能な材料１２でコーティングされた引張ストリップ１１としても製造されうる。この状況における弾性材料１２の存在は、部分的な圧力ピークの平準化に役立ち、ベルトの寿命を強化する。
【００２６】
図２による実施形態において、利点は、本発明によれば、中間体１２の弾性に変形可能な材料の引張力の係数ではなく、この材料の剪断力特性に依拠する環境から得られ、比較的高い引張力が引張手段１１において持ち込まれうることを意味する。
【００２７】
図２は、引張要素１１と横要素１３との間の接続が、弾性に変形可能な材料１２により実現され、例えば、好ましくはストリップ１１の幅にわたって伸びる材料と接着または結合されたストリップ要素１１に強く結合、すなわち接着接続されている本発明による実施形態の構造を概略的に示す。図２による実施形態においては、最初に要素１３は引張要素１１へ移動され、その後に弾性材料１２が適用される。
引張本体１１，１２は引張手段１１の半径方向の内表面および外表面の各々でのミラーファイリングから成る。弾性材料１２は、２つの隣接した横要素１３間に長手方向に少なくとも存在し、ストリップ要素１１に強く接続されており、すなわち、引張手段１１の半径方向の表面領域の機械的または化学的処理によって強化され、または強化されずに接着結合を有する。これは剪断および剥離に対するきわめて高い抵抗性を有し、あるいは高い接着係数を示した。好ましくは、加硫ゴムがこの目的のために使用されるが、専用表面処理と合成ゴムのその後の適用の組合せも有効な結果を示した。
【００２８】
これらの実施形態における横要素１３は、引張本体１１上の両側に伸び、引張本体１１の断面に適合する集中スロット付き開口１５を示す。本発明によれば、要素１３は個別に（射出）成形され、その後に引張ストリップ１１に連結または張られ、モールによって相互に正確な位置へもたらされうる。成形要素１３の場合、距離突起１６が要素１３に備えられる。その後、弾性材料１２は射出または横成形によって、横要素１３に対して介在される。図２による実施形態における中間体の弾性材料の適用は、例えば、引張ストリップ１１の表面に向けられた１つもしくはそれ以上のノズルによって行うことができる。各実施例では、弾性材料１２はストリップ表面上の１ｍｍ以上、好ましくは横要素の接触面１４の全半径方向の高さの最大で半分または４分の１未満の厚さにわたって備えられる。しかし、横要素間１３の隙間は、ベルトの基本的機能に対する過度の影響なしに、完全に充填もされうる。
【００２９】
好ましくは、横要素１３における中心開口１５は、半径方向、および−ベルト状に−長手方向の段面で確認されるように縁の丸めまたは面取りした面１７を示す。このようにして、ストリップ１１上の要素１３のタッキングは両方とも開口１８の漏斗状の入口の存在によって強化される。また、要素１３と弾性材料１２との接触も最適化される。さらに、要素１３での鋭い縁による高い表面圧によってひき起こされる可能性が高い要素１３と引張ストリップ１１との間の不利な接触が最小限に抑えられることが実現される。本発明による要素スロット１５の後者の形状は、プーリーの滑車によって横要素１３の起動時に、要素１３を中間体材料１２へ刺激する。面取りした面１７または丸めの方法によって、漏斗状の開口１８は要素の中央開口１５で生成される。２つの横要素１３間の弾性材料は、漏斗状１８によって、横要素１３の縦方向の駆動力の影響下に引張ストリップ１１の表面の方へ徐々に押し付けられる傾向があり、弾性材料１２の内部摩擦能およびストリップ表面との摩擦の増大をひき起こし、横要素から引張ストリップへの駆動出力の移動を最適化する。図４は、かかる上記の漏斗状開口１８の例を示し、この場合、丸い開口を有する。中間体材料１２のその後の射出により、後者は要素１３の開口１８に生成された形状を採用する。
【００３０】
本発明によれば、横要素１３は、きわめて剛性の、すなわち、好ましくは１００℃以上または１５０℃以下の高温抵抗を有する、好ましくは繊維強化された非圧縮性の合成材料、および金属の滑車と組み合せた適度な摩擦係数で製造される。かかる材料の１つは、アセタール基から成る（ＰＯＭ）。しかし、繊維充填の有無を問わずハイテク熱硬化系フェノール性材料またはハイテクエンジニアリングプラスチックなどかかる基準にマッチする任意の代替物も同様に使用されうる。金属の横要素１３も使用されうるが、本発明では、所望の形状の細部を要素１３により容易に提供するため、かつ要素の製造を強化し、同じく本発明によるベルト１０のアセンブリを強化するために合成材料が使用される。
【００３１】
本発明によれば、単層で効率的に製造されるエンドレス引張手段１１を実現するいくつかの方法を示す。上部の方法は、半径方向に重複する引張手段１１の２つの末端部２０を簡単に示す。機械的停止手段２１，２２が、引張手段１１の末端部２１を横から長手方向へ曲げ、または半径方向面に縁２２、例えばハンダ付けの縁を配置することによって、本発明により備えられる。
【００３２】
【００３３】
図３は、本ベルト１０が在来のゴムベルトの代替のベルトとして、すなわち他の在来の寸法のバリエーターにおいて使用される場合に最も有利である本発明の別の利点を示す。引張手段１１は半径方向に心出しされて配置されているため、変速機の駆動力は５ｍｍまでの半径方向の低い地点で有効に配置される。この現象は、最大走行径がかかる場合に起こる他の駆動輪での状況と比べ最小径で比較的高い有意性である。したがって、変速機の初期段階においては、例えば、スクーターでの改善されたいわゆる開始性能が達成される。
【００３４】
細部にわたる図４は、引張要素１１で張られた場合に要素を相互に容易に配置するための距離突起１６を有する横要素１３の好ましい実施形態を示す。
これらの突起１６は引張手段１１の半径方向レベルで配置されている。図面の右手側の断面によって、既述され、好ましい漏斗形状を生成する引張手段に接触するための要素の丸い接触面が示されている。
【００３５】
本発明によるベルト１０の利点としては、可能な限り最小の走行径の削減、およびその結果として必要とされる小さな材料節約型の変速機ケース、長手方向および軸方向での損失の削減によるまたは圧縮によってひき起こされるベルトの効率の増大、および横要素における強化された非圧縮性の合成材料の使用、かつその大幅に削減された厚さによる引張要素における引張応力の削減によるベルトの寿命の増大が挙げられる。さらに、本発明によるベルトは、在来のゴムＶベルトと比べ引張要素の低い位置による出力の移動の大幅な増大を実現しうる。
【００３６】
図５および６はともに本発明によるベルト１０で達成可能な効果の指摘を示す。図５においては、概略的にスクーターの変速機ラインの部分が、図面の左手側での前面および図面の右手側での背面のプーリー滑車の外形とともに示されている。前側では、移動手段の発進または発射は短時間であるにすぎないため、可能な限り最小の走行径が利用される。しかし後輪では、オーバードライブ（ＯＤ）状況において生じる最小の走行径は、移動手段の作業時間の大部分で生じる。ベルトの寿命を強化するために、最小走行径は一般に前プーリーでの最小径の約２倍の径に制限されている。本発明によって設計されたベルト１０では、かかる制限は省略されうる。さらに、可能な限り最小の走行径は、同等の変速比を達成するために、プーリーの径が削減されるように、さらに削減される。
【００３７】
図６は、変速機駆動系の全体的な長さが大幅に削減されうることを示す。
これは、２つの在来のプーリーの軸間の可能な限り最小の距離Ｄ２の約７５％から最近のスクーターのプーリー間に現在適用された空間Ｄ１のほぼ５０％までに達しうる。したがって、本発明は、本発明によるベルト１０とともに、エンジンと一体化し、すなわちその寸法内に組み込まれたバリエーターを有し、かつ、例えば、バリエーターと後輪との間のベルトによって固定された比の変速機を有するスクーターまたは同様の移動手段にも関する。
本発明によるベルト１０が単に代替ベルトとして、すなわちバリエーターの在来の寸法で使用されている場合、引張要素１１によりパワーを移動する構造的に高い可能におけるさらに重要な利点が存在する。これはロー（ＬＯＷ）走行モードでかかる移動手段の駆動特性を強化するためにも使用されうる。例えば、カップリングは、本発明によるベルト１０と相まってトルク変速機能力の強化により、駆動力がすでに低いエンジン速度で移動されうるように、多少早く閉鎖し始めうる。
前説明および特に図面のすべての詳細から離れた発明は、以下の一連のクレームに関係する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１Ａ−Ｂ−Ｃ】図１Ａは、在来のゴムＶベルトに関する図である。 図１Ｂは、在来のゴムＶベルトに関する図である。 図１Ｃは、在来のゴムＶベルトに関する図である。
【図２】本発明によるＶベルトの第２の好ましい別の実施形態を示す斜視図である。
【図３】在来のベルトの代わりのベルトとして適用される場合の本発明によるベルトの利点を示す図である。
【図４】横要素の好ましい形状を示す図である。
【図５】連続的に可変の変速機における在来のゴムのＶ状ベルトを作動する一般の方法を示す図である。
【図６】本発明によるベルトが在来のベルトの代わりに適用される場合の変速機または変速装置の寸法の可能な削減を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ ベルト
２ 外側コーティング
３ 材料の埋め込み層
４ 引張手段
５ 弾性のゴム本体
６ 剛性の材料
８ Ｖ字形の溝

Claims (8)

1. ２つもしくはそれ以上の駆動輪間の力の回転移動のための駆動ベルト（１０）であって、
   前記駆動輪間において移動されるべき前記力を伝達するための引張手段（１１）を備え、
   ここに前記引張手段は前記ベルトの中に組込まれ、
   前記ベルトは、複数の横要素を備え、各々の前記横要素は前記引張手段（１１）の半径側に配置されて前記ベルト（１０）と前記駆動輪との間の接触をもたらし、
   前記横要素は前記引張手段（１１）を受けるための開口するスロットを各々備え、
   前記ベルトは、前記引張手段（１１）と前記横要素（１３）の間に押しつけられるように、前記引張手段（１１）の少なくとも１方の半径方向側面に配置され、
   前記横要素（１３）と前記引張手段（１１）の間で前記駆動力を移動させる、弾性的に変形可能な材料からなる中間体（１２）を備え、
   前記引張手段は、前記ベルトの前記駆動輪間の力を実質的に受ける半径方向位置における前記横要素の幅の０．５−０．９倍の幅を有し、
   前記引張手段は、単一指向性合成材料又は金属性の材料から成る、薄い平らな薄板からなり、
   ここに前記中間体（１２）は、前記引張手段（１１）の半径方向の各々の面と粘着して接続し、
   ここに前記横要素（１３）の前記開口するスロットは前記引張手段（１１）の断面に適合されることを特徴とする駆動ベルト（１０）。
2. 前記引張手段は、前記引張手段（１１）上に塗布され、弾性的に変形可能なゴム状の材料から成り、
   前記材料の薄い層は前記引張手段（１１）と前記横要素（１３）との間に接触して設けられることを特徴とする請求項１記載のベルト。
3. 前記横要素（１３）の幅は前記引張手段（１１）よりも少し幅広く、
   前記中間体（１２）の幅は、前記引張手段（１１）の幅とほぼ等しいことを特徴とする請求項１または２記載のベルト。
4. 前記中間体（１２）の前記弾性的に変形可能な材料は、前記横要素（１３）の材料より６倍以上低い弾性率を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のベルト。
5. 前記横要素は、熱可塑性と熱硬化性のエンジニアリングプラスチックのうちいずれか１つから成ることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のベルト。
6. 前記引張手段（１１）を受ける前記横要素（１３）の開口（１５）は、漏斗状の入口部から成ることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のベルト。
7. 前記横要素（１３）は、距離を維持する突起（１６）を有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のベルト。
8. 前記横要素（１３）は、前記引張手段（１１）を全周に渡って囲むことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のベルト。

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