JP5210607B2 - 高負荷伝動用ｖベルト - Google Patents

Description

本発明は、ベルト式無段変速装置などに使用され、張力帯に複数のブロックが噛合いにより係止固定されてなる高負荷伝動用Ｖベルトに関し、特にベルト走行に伴って発生する噛合い部分の「がた」によりブロックの樹脂層同士が接触してチッピングが発生するのを防止する対策に関する。

従来より、一方向に配列された樹脂製の複数のブロックを、該ブロックの配列方向に延び各ブロックに嵌め込まれることによって各ブロック同士を連結する張力帯とを備えた高負荷伝動用Ｖベルトが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許第１４４１８９５号公報

ところで、ブロックベルトの走行初期の段階では、各ブロックが張力帯に適正に係止固定されているのでベルトは安定走行するが、ベルトが走行に伴って発熱したり、張力帯の噛合い部が摩耗してくると、各ブロックと張力帯との間に「がた」を生じるようになる。このことから、従来の場合には、隣接するブロック同士が接触してチッピングを生じ、この欠落した樹脂がベルトの他の部分に噛み込まれてベルトの破断に至るおそれがある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ベルト走行に伴って発生する噛合い部分の「がた」によりブロックの樹脂層同士が接触してチッピングが発生するのを防止することにある。

上述した目的を達成するため、本発明は、隣接するブロック同士が接触する部分に段差部を設け、さらに、この段差部にアルミニウム合金等の高弾性材で構成された補強部材を埋設するようにした。

具体的に、本発明は、ベルトピッチラインに沿ってベルト長さ方向に延びるように設けられた張力帯と、ベルト長さ方向に並ぶように配置され、各々、前記張力帯に該張力帯との噛合いにより係止固定された複数のブロックとを備え、該ブロックにおけるベルト内面側のみがプーリに巻き掛けられるように構成された高負荷伝動用Ｖベルトを対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、請求項１の発明は、隣接する前記ブロックのうち、少なくとも一方のブロックにおけるベルト長さ方向の対向面のベルト背面側には、該ブロックのベルト長さ方向に窪んで該ブロック同士が接触するのを抑制するための段差部が形成され、
前記段差部は、前記ブロックの前記対向面の一部が該段差部よりもベルト長さ方向に窪んだ窪み部分を挟んで該ブロックの幅方向に間隔をあけて複数形成されており、
前記ブロックにおけるベルト長さ方向から見て前記段差部とオーバーラップする位置には、高弾性材で構成された補強部材が埋設されていることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１において、
前記段差部は、前記ブロックのベルト長さ方向両面にそれぞれ形成されていることを特徴とするものである。

請求項１に係る発明によれば、張力帯に噛合いにより係止固定された複数のブロックを備えた高負荷伝動用Ｖベルトにおいて、隣接するブロックの対向面のベルト背面側に段差部を形成したから、ベルト走行時に各ブロックと張力帯との間に「がた」が生じたとしても、段差部を設けたことで隣接するブロック同士が接触しにくくなり、ブロックの樹脂層でチッピングが発生するのを防止する上で有利となる。

さらに、この段差部に高弾性材で構成された補強部材を埋設するようにしたから、ブロックと張力帯との間の「がた」がさらに拡大してブロックの段差部の樹脂層に対して隣接するブロックが接触したとしても、樹脂層だけで接触時の荷重を受けるのではなく、段差部に埋設されているアルミニウム合金等の高弾性材で構成された補強部材でも荷重を支えるような構造となっているため、ブロックの樹脂層でチッピングが発生するのを防止して、ベルトの長寿命化を図る上で有利な効果が得られる。

さらに、段差部がブロックの幅方向に間隔をあけて複数形成されているから、段差部がブロックの幅方向全域にわたって形成されている場合に比べて、ベルト走行に伴って発生する噛合い部分の「がた」により隣接するブロックの樹脂層同士が接触する接触面積が少なくて済み、チッピングが発生する確率を低くすることができる。

請求項２に係る発明によれば、ブロックのベルト長さ方向両面に段差部がそれぞれ形成されているから、片面にのみ段差部が形成されている場合に比べて隣接するブロックの上ビーム部間の隙間を大きく確保することができ、ベルト走行に伴って発生する噛合い部分ががたついたとしてもブロックの樹脂層同士が接触しづらくなり、チッピングが発生するのを防止する上で有利となる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１及び図２は、本発明の実施形態に係るブロックベルトの全体構成を模式的に示しており、このブロックベルトは、プーリピッチ径の可変な入力側及び出力側の２つの変速プーリを備えた２軸のベルト式無段変速装置における高負荷伝動用Ｖベルトとして使用される。

このブロックベルトは、ベルト幅方向（図２の左右方向）に並ぶように配置された一対の張力帯１０，１０と、ベルト長さ方向（図１の左右方向）に所定ピッチ（例えば、３．０ｍｍのピッチ）をおいて配置されていて、ベルト幅方向両側部において両張力帯１０，１０に係止固定された複数のブロック２０，２０，・・・とからなっている。

前記張力帯１０は、ベルト背面側（図１及び図２の上側）に配置される上ゴム層１１と、ベルト内面側（同各図の下側）に配置される下ゴム層１２と、これら両ゴム層１１，１２間に略ベルト長さ方向に延び且つ軸方向に所定ピッチ間隔をおくようにスパイラル状に配置された心線１３とを有する。

前記上ゴム層１１のベルト背面側には上帆布層１４が、また、下ゴム層１２のベルト内面側には下帆布層１５がそれぞれ一体に設けられている。さらに、張力帯１０のベルト背面には、各々、ベルト幅方向に延びるように設けられた断面凹字状をなす複数の上溝１６，１６，・・・が、また、ベルト内面には、各々、同じくベルト幅方向に延びるように設けられた断面円弧状をなす複数の下溝１７，１７，・・・がそれぞれベルト長さ方向に所定ピッチ間隔をおいて且つベルト厚さ方向に対応するように配置されている。ここで、相対する上溝１６と下溝１７との間のベルト厚さ方向の最小寸法は、ブロック２０との噛合い厚さとされている。

前記各ブロック２０は、ベルト幅方向に延びるように配置された上ビーム部２１と、この上ビーム部２１のベルト内面側にベルト幅方向に延びるように配置された下ビーム部２２と、これら上下ビーム部２１，２２間にベルト厚さ方向（図１の上下方向）に延びるように配置されていて、該上下両ビーム部２１，２２をベルト幅方向中央において互いに連結するピラー部２３とを備えている。

このとき、各ブロック２０のベルト幅方向両側部には、それぞれ、ベルト幅方向側方に開放されたスリット状をなす嵌合部２４，２４が上下ビーム部２１，２２及びピラー部２３により区画形成されていて、この嵌合部２４に張力帯１０が嵌め込まれており、このことで、各ブロック２０は張力帯１０，１０に係止固定されている。ここで、嵌合部２４における上ビーム部２１側の縁部と下ビーム部２２側の縁部との間のベルト厚さ方向の最小寸法は、張力帯１０に対する噛合い隙間とされている。

また、各ブロック２０におけるベルトピッチラインＢｐよりもベルト内面側に位置する部分は、ベルト内面に向かってベルト長さ方向寸法が漸次小さくなる断面テーパ状に形成されており、そのテーパ角度は、ブロックベルトが最小プーリピッチ径のときの変速プーリに適正に巻き付くように設定されている。なお、各ブロック２０のベルトピッチラインＢｐよりもベルト背面側に位置する部分は、ベルト厚さ方向においてベルト長さ方向寸法が一定（例えば、２．９５ｍｍ）である断面矩形状に形成されている。

さらに、各ブロック２０のピラー部２３のベルト長さ方向両面におけるベルトピッチラインＢｐの位置には、それぞれ図示しない断面略円形状の凹部及び凸部が形成されており、隣接するブロック２０の凹部と凸部とが互いに嵌合されている。

前記ブロック２０は、樹脂系材料（例えば、フェノール樹脂をカーボンファイバ及びアラミド短繊維で補強したもの）により形成された樹脂層２５と、この樹脂層２５に埋設されるように配置された金属製（例えば、高弾性材としてのアルミニウム合金製）の補強部材２６とを備えている。

具体的には、補強部材２６は、ブロック２０と略同じ輪郭形状をなしており、樹脂層２５は、その補強部材２６の略全表面を覆うように設けられている。その際に、心線位置を基準にして、そのベルト背面側では、各樹脂層２５の層厚寸法はそれぞれ一定にされており、ベルト内面側では、ベルト内面に向かって漸次小さくなるようにされている。このようなブロック２０は、例えば、補強部材２６がインサートされたブロック成形用金型のキャビティ内に前記の樹脂系材料を射出するようにしたインサート成形により得られる。

また、図１に示すように、ベルト長さ方向（同図の左右方向）に相隣るブロック２０，２０の上ビーム部２１間には、ベルト走行時に各ブロック２０，２０と張力帯１０との間に「がた」が生じた場合に、ブロック２０，２０同士が接触することを抑制するための段差部２７が形成されている。具体的に、この段差部２７は、ブロック２０の上ビーム部２１におけるベルト長さ方向の対向面（図１では左側）のベルト背面側に形成され、ブロック２０のベルト長さ方向に窪んでいる。

また、前記段差部２７は、ブロック２０の幅方向に間隔をあけて複数形成されており、本実施形態では、ブロック２０の幅方向の両端及び中央位置の計３箇所に形成されている。このような構成とすれば、段差部２７がブロック２０の幅方向全域にわたって形成されている場合に比べて、ベルト走行に伴って発生する噛合い部分の「がた」により隣接するブロック２０の樹脂層２５同士が接触する接触面積が少なくて済み、チッピングが発生する確率を低くすることができる。

さらに、前記補強部材２６は、各ブロック２０におけるベルト長さ方向から見て段差部２７とオーバーラップする位置に埋設されている。このような構成とすれば、ブロック２０と張力帯１０との間の「がた」がさらに拡大してブロック２０の段差部２７の樹脂層２５に対して隣接するブロック２０が接触したとしても、樹脂層２５だけで接触時の荷重を受けるのではなく、段差部２７に埋設されているアルミニウム合金等の高弾性材で構成された補強部材２６でも荷重を支えるような構造となっているため、ブロック２０の樹脂層２５でチッピングが発生するのを防止して、ベルトの長寿命化を図る上で有利な効果が得られる。

なお、本実施形態では、段差部２７をブロック２０のベルト長さ方向の片面のみに形成するようにしたが、この形態に限定するものではなく、ブロック２０のベルト長さ方向両面にそれぞれ形成するようにしても構わない。このような構成とすれば、片面にのみ段差部２７が形成されている場合に比べて隣接するブロック２０，２０の上ビーム部２１間の隙間を大きく確保することができ、ベルト走行に伴って発生する噛合い部分ががたついたとしてもブロック２０の樹脂層２５同士が接触しづらくなり、チッピングが発生するのを防止する上で有利となる。

次に、上述したように構成されたブロックベルトのチッピング寿命を調べるために行ったテストについて説明する。

まず、ブロックには、板厚２ｍｍの軽量高強度アルミニウム合金製の補強部材をインサート成形によりフェノール樹脂中に埋設したものを使用した。このブロックの取付ピッチは３．０ｍｍであり、ブロックのベルトピッチライン上での厚さ寸法は２．９５ｍｍである。さらに、ベルトのベルト角度は２６．０度、ベルトピッチ幅は２５．０ｍｍ、ベルト長さは６１２．０ｍｍである。

そして、次表に示すように、ブロックの上ベース部の上端面から段差部の側壁までの距離をＨｍｍ、ブロックの上ベース部の上端面から補強部材の上端までの距離をＬｍｍとして、この段差位置Ｈと補強部材位置Ｌとを変更した場合のチッピング寿命について測定した。実施例１として、段差位置Ｈを１．０５ｍｍ、補強部材位置Ｌを１．０５ｍｍに設定したブロックを作製した。さらに、実施例２として、段差位置Ｈを１．５５ｍｍ、補強部材位置Ｌを１．０５ｍｍに設定したブロックを作製した。

また、比較例１として、段差部を設けていないブロックを作製した。さらに、比較例２として、段差部を設けているが補強部材の上端部を段差部内に埋設させていないブロックを作製した。具体的には、段差位置Ｈは１．０ｍｍ、補強部材位置Ｌは１．０５ｍｍである。

これら実施例１，実施例２，比較例１，比較例２の各ブロックベルトを、それぞれ、図３に模式的に示すように、プーリピッチ径が１３５．０ｍｍである駆動プーリ４０と、プーリピッチ径が６１．０ｍｍである従動プーリ５０との間に巻き掛け、駆動プーリ４０を回転速度が５５００ｒｐｍになるように６３．７Ｎｍのトルクでもって回転駆動する一方、駆動プーリ４０に軸間距離が大きくなる方向のデッドウエイト（ＤＷ＝２５００Ｎ）を加えるとともに、それら駆動及び従動プーリ４０，５０を収容するボックス６０内に１３０℃の熱を投入しつつ、ブロックベルト７０をブロックが破損するまで走行させるようにした。そして、その樹脂チッピング寿命とともに高速耐久時間を計測するようにした。以上の結果は、上述した表１に示されるとおりである。

前記表１から、まず、樹脂チッピング寿命については、比較例１及び比較例２では、それぞれ１２０時間及び２２０時間でチッピングが発生しているのに対し、実施例１及び実施例２では、樹脂チッピングが発生していないことが判る。また、高速耐久寿命については、比較例１及び比較例２では、それぞれ、２００時間及び３００時間であるのに対し、実施例１及び実施例２の場合には、３５０時間であり大幅に伸びているのが判る。

これらにより、実施例１及び実施例２のように、ブロックに段差部を設けて、さらに段差部に高弾性材で構成された補強部材を埋設させるようにすれば、ブロックの樹脂層でチッピングが発生するのを防止して、ベルトの長寿命化を図る上で有利な効果が得られることが判る。

以上のように、本実施形態に係る高負荷伝動用Ｖベルトによれば、隣接するブロック２０，２０の対向面のベルト背面側に段差部２７を形成したから、ベルト走行時に各ブロック２０，２０と張力帯１０との間に「がた」が生じたとしても、段差部２７を設けたことで隣接するブロック２０，２０同士が接触しにくくなり、ブロック２０の樹脂層２５でチッピングが発生するのを防止する上で有利となる。

さらに、この段差部２７に高弾性材で構成された補強部材２６を埋設するようにしたから、ブロック２０と張力帯１０との間の「がた」がさらに拡大してブロック２０の段差部２７の樹脂層２５に対して隣接するブロック２０が接触したとしても、樹脂層２５だけで接触時の荷重を受けるのではなく、段差部２７に埋設されているアルミニウム合金等の高弾性材で構成された補強部材２６でも荷重を支えるような構造となっているため、ブロック２０の樹脂層２５でチッピングが発生するのを防止して、ベルトの長寿命化を図る上で有利な効果が得られる。

以上説明したように、本発明は、ベルト走行に伴って発生する噛合い部分の「がた」によりブロックの樹脂層同士が接触してチッピングが発生するのを防止することができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。

本発明の実施形態に係る高負荷伝動用Ｖベルトの構成を示す側面図である。 図１のII−II線断面図である。 テストの要領を模式的に示す側面図である。

１０ 張力帯
２０ ブロック
２１ 上ビーム部
２２ 下ビーム部
２５ 樹脂層
２６ 補強部材
２７ 段差部

Claims (2)

1. ベルトピッチラインに沿ってベルト長さ方向に延びるように設けられた張力帯と、
   ベルト長さ方向に並ぶように配置され、各々、前記張力帯に該張力帯との噛合いにより係止固定された樹脂製の複数のブロックとを備え、該ブロックにおけるベルト内面側のみがプーリに巻き掛けられるように構成された高負荷伝動用Ｖベルトであって、
   隣接する前記ブロックのうち、少なくとも一方のブロックにおけるベルト長さ方向の対向面のベルト背面側には、該ブロックのベルト長さ方向に窪んで該ブロック同士が接触するのを抑制するための段差部が形成され、
   前記段差部は、前記ブロックの前記対向面の一部が該段差部よりもベルト長さ方向に窪んだ窪み部分を挟んで該ブロックの幅方向に間隔をあけて複数形成されており、
   前記ブロックにおけるベルト長さ方向から見て前記段差部とオーバーラップする位置には、高弾性材で構成された補強部材が埋設されていることを特徴とする高負荷伝動用Ｖベルト。
2. 請求項１において、
   前記段差部は、前記ブロックのベルト長さ方向両面にそれぞれ形成され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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