JPH01172654A - 高負荷伝動用ｖベルト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車の変速装置等に使用される高負荷伝動
用のＶベルトの改良技術に関するものである。

（従来の技術） 従来より、自動車あるいはコンバインやトラクタ等の農
業用機械等における変速装置は、歯車式または流体式の
ものが一般に広く使用されているが、近年、変速時の操
作性の向上、燃費の向上等を目的としてベルト式無段変
速装置の開発が進められている。

しかし、このベルト式無段変速装置に使用されるベルト
は極めて高いトルクの伝動能力を必要とし、従来の一般
的なゴム製のＶベルトでは高い側圧に耐えきれず、′座
屈変形を生じて使用することができない。

そこで、従来、斯かる要求を満足させるべく、多数のピ
ンとプレートとを交互に組み合わせてエンドレスのチェ
ーンを形成し、該チェーンにＶ字形のプーリに当接する
ブロックを設けた構造の各種の高負荷伝動用ベルトが提
案されている（例えば特開昭５６−１５６５３９号、特
開昭５８−１１８３５２号の各公報参照）。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、こうしたＶベルトにおいては、該ベルトが巻
き掛けられる変速プーリと関連して次に説明する問題が
あった。

（１）すなわち、この種のＶベルトが係合するプーリお
よびベルト側ブロックがいずれも鋼材やその他の金属材
料等の高弾性率の素材で構成されており、このため、プ
ーリのベルト溝面にべ”ルト側ブロックの側面が接触す
る際、両者の角度が高精度に合致していないと、両者は
点でのみしか接触しない。

例えば、第９図（ａ）に示すように、ベルトａにおける
各ブロックｂの側面ｂ１の角度θＢがプーリＣのベルト
溝面Ｃ１の角度θρよりも大きい場合には、ブロックｂ
はその側面ｂ１の上端部でのみプーリＣのベルト溝面Ｃ
１に当たるものの、側面ｂ１の下部は接触せずに点接触
状態となる。一方、逆に、同図（ｂ）に示す如く、ブロ
ック角度θＢがプーリ角度θρよりも小さい場合には、
ブロックｂはその側面ｂ１の下端部でしかベルト溝面Ｃ
１に当たらず、側面ｂ１の上部は接触せずにこれまた点
接触状態となる。

（２）また、たとえプーリＣのベルト溝面Ｃ１とブロッ
クｂの側面ｂ１との各角度θＰ、θＢが互いに高精度に
合致していたとしても、ブロックｂがブー＋７　（への
当接時にプーリ中心に対し傾いた状態になると、そのプ
ーリＣのベルト溝面Ｃ１はブロックｂに対して双曲線形
状をなし、しかもブロックｂの側面ｂ１上端部のみがベ
ルト溝面ＣＩに接触することとなる。

例えば、第１０図（ａ）に示すように、ベルトａにおけ
る各ブロックｂがプーリＣのベルト溝内に進入してベル
ト溝面Ｃ１に当接するとき、ブロックｂがベルトａの中
心線に対し垂直に立っている状態（ブロックｂの中心線
がプーリＣの半径方向と一致した状態）で、同図（ｂ）
に示す如くブロックｂの側面ｂ１とベルト溝面Ｃ１との
間に隙間が生じないように設定されている。

しかしながら、第１１図（ａ）に示すように、ブロック
ｂの上部がプーリ回転方向前側に傾いていると、ブロッ
クｂの中心線を通る断面においては、変速プーリＣのベ
ルト溝面Ｃ１は、双曲線形状をなしかつブロックｂの側
面ｂ１がなす角度よりも小さいプーリ角度となるので、
同図（ｂ）に示す如く、ブロックｂの上端部のみがベル
ト溝面Ｃ１に接触した状態となる。

一方、逆に、第１２図（ａ）に示すように、ブロックｂ
の下部がプーリ回転方向前側に傾いていると、ブロック
ｂの中心線を通る断面においては、同図（ｂ）に示す如
く、プーリＣのベルト溝面Ｃ１は、双曲線形状をなしか
つブロックｂの側面ｂ１がなす角度よりも小さいプーリ
角度となる。従って、上記の場合と同様に、ブロックｂ
の上端部のみがベルト溝面Ｃ１に接触する。

尚、ここで、プーリＣのベルト溝面Ｃ１とブロックｂの
側面ｂ１との各角度θＰ、θＢが高精度に合致するとい
うのは、プーリＣの両シエイブが同一角度で円錐台形状
に形成されており、それに対し、ブロック角θＢが極め
て正確に一致する状態を示している。この状態では、ブ
ロックｂの側面ｂ１が平面ないしプーリＣのベルト溝面
Ｃ１に対し半径の大きい凸曲率を持ち、かつベルト溝面
Ｃ１と同一角度である場合、第８図（ａ）および（ｂ）
に示すように、ブロックｂがプーリＣの中心に対して垂
直に立ったときには、プニリＣのベルト溝面Ｃ１とブロ
ック側面ｂ１とが線接触することになり、理想的である
。しかし、上記した理由で点接触状態になる。

（３）そして、こうしてプーリＣのベルト溝面Ｃ１とブ
ロックｂの側面ｂ１とが点接触した場合、この接触点の
押付は力は、ブロックｂ各々の幅が高精度で同じであり
、かつプーリＣのベルト溝面Ｃ１＋ＣＩ間の幅が円周方
向に高精度に同じである場合を除くと、ブロックｂがベ
ルト溝に円弧状に並ぶことがなくなるので、ブロックｂ
個々の値となる。そして、ブロックｂの側面ｂ１とプー
リＣのベルト溝面ｃ１とが点接触し、かつ各ブロックｂ
の接触点での押付は力がばらついている状態では、ブロ
ックｂとプーリＣとの間で力を伝達し得る接触点は事実
上、比較的大きな押付は力が生じている点のみとなり、
その他のブロック部分では低負荷の伝動しかできないこ
ととなる。

そこで、プーリとベルトとの間で伝動可能な負荷を増大
させる対策として、大きな推力をプーリの両シェイブ間
に加えることにより、各ブロックのベルト溝面との接触
点の圧力を高め、または各ブロックとプーリのベルト溝
面とを線接触させるようにすることが考えられる。例え
ば、第９図（ａ）および（ｂ）で破線にて示すように、
プーリＣの両シエイブに推力を与えてブロックｂを圧縮
変形させることにより、ブロックｂの側面ｂ１全体を接
触させる。

しかしながら、その場合、ブロックｂおよびプーリＣが
高弾性率の素材であるので、プーリＣに過大な推力を加
えなければ、接触面積を増大させることは困難である。

そして、この過大な推力をプーリＣに加えるときには、
ベルトａを構成するチェーンの張力が過大となり、その
構成要素としてのリンクプレートやピン等の部品が早期
磨耗したり破損したりしてその寿命が短くなるのは避け
られ得ない。また、過大な推力を発生きせるため、大型
の推力発生装置（油／空圧発生機、ばね、遠心ローラ等
）を必要とし、さらには推力の増大に伴い摩擦部分の損
失も大きくなって負荷損失が増大するという問題が生じ
る。

尚、その他の解決策として、プーリＣのベルト溝面Ｃ１
の角度θＰと各ブロックｂの側面ｂ１の角度θＢとを高
精度に合致させるとともに、プーリＣのベルト溝面ＣＩ
の円周方向の幅および各ブロックｂの幅をそれぞれ高精
度に一致させる方法もあるが、その場合には、高精度の
加工が必要であり、そのため、高コスト、高価格化を招
く。また、このように寸法精度を上げたとしても、前述
の如く各ブロックｂがプーリ中心に対して傾斜したとき
には、やはり点接触状態は免れ得ず、伝動可能な負荷の
増大に限界がある。

本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その
目的は、プーリに対する推力を低減しつつ、Ｖベルトと
プーリとの間で伝動可能な負荷を増大させ得るようにす
ることにある。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するために、本発明の解決手段は、ベル
ト長さ方向に多数のピンを配置するとともに、該各ピン
の両端にプーリのベルト溝面に当接するボールを転動自
在に支持し、ピンにおけるボール転動面を傾斜状にして
、ベルトのプーリへの係合の際の張力によるピンのボー
ルとの相対的な位置ずれにより、該ピンおよびプーリの
ベルト溝面でのボールの転動面間の間隔を狭くシ、ボー
ルを強制的に外側に押し出してプーリのベルト溝面に押
し付けることとする。

具体的には、本発明のＶベルトの構成は、基本的に、エ
ンドレスのベルト基体と、該ベルト基体にベルト長さ方
向に一定間隔をあけてかつベルト基体の左右両側面から
突出するように設けられ、左右両側の外端面にボール収
容部を有するピンと、該ピンのボール収容部に転動可能
に遊嵌合され、プーリのベルト溝面に当接するボールと
を備えてなるものとする。

そして、上記ピンのボール収容部に、プーリへの係合に
伴うベルトの張力によりピンがボールに対しベルト基体
の長さ方向ないしプーリ中心方向に相対移動したときに
、上記ボール収容部とベルト溝面との間のボール当接部
分での間隔が狭くなるように、ピンの移動方向に向かっ
て内方（ベルトの幅中央方向）に傾斜する傾斜面を形成
する。

（作用） 上記の構成により、本発明では、ベルトがプーリに巻き
付く場合、ベルトにおけるピン両端のボール収容部に転
動可能に収容されたボールがプーリのベルト溝面に当接
する。そのとき、上記ボールはピンに対し遊嵌合状態で
支持されているため、各ピンがプーリ中心側に移動して
１．ピンとボールとの間に相対移動が生じる。そして、
上記ピンのボール収容部に傾斜面が形成されているので
、上記ピンとボールとの位置ずれが生じた状態では、ピ
ン側のボール収容部とプーリ側のベルト溝面との間のボ
ール当接部分での間隔が狭くなろうとする。しかし、こ
の部分にはボールが配置されているため、上記ボール収
容部とベルト溝面との間の間隔の減少の分だけ、ボール
がピンの傾斜面により押されてプーリのベルト溝面を押
圧するようにピンから左右両側に張り出し、ボールはそ
の外周縁でプーリのベルト溝面に強固に押し付けられて
当接固定される。同時に、このボールは上記狭まったピ
ンのボール収容部とプーリのベルト溝面との間の空間に
転動しながら楔となって入り込んでロック固定される。

また、プーリにトルクが作用したときには、ピンがボー
ルに対しベルト基体の長さ方向に相対移動して、ピンと
ボールとの間で位置ずれが生じるので、上記と同様に、
ボールはプーリのベルト溝面に押し付けられた状態でピ
ンに固定保持される。

すなわち、このようにベルトがプーリのベルト溝内に係
合すると、ボールの各々がピンから外方に張り出されて
ベルト溝面に押し付けられるため、ベルトのプーリとの
接触時の力はいずれのボールにおいても略同じとなる。

このことから、ベルトはベルト溝面に強固に係合され、
よって小さなプーリ推力であっても高負荷を伝動できる
こととなる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図〜第３図は本発明の実施例に係る高負荷伝動用の
ＶベルトＡを示す。このベルトＡは、多数のリンクプレ
ート２，２．・・・と該リンクプレー）２．　２．・・
・をベルト長手方向にエンドレスに連結するピン３，３
．・・・とからなるベルト基体としてのチェーン１を備
えている。

すなわち、上記各リンクプレート２は略長円形状の板材
からなり、その長平方向の両端部にはピン挿通孔２ａ、
２ａが貫通形成されている。そして、例えば第２図に示
すように、６枚のリンクプレート２，２．・・・を同じ
向きに並べて第１のグループとし、また５枚のリンクプ
レート２，２．・・・を同じ向きに並べて第２のグルー
プとし、第１のグループにおける６枚のリンクプレート
２．２・・・の一端部間にそれぞれ第２のグループにお
ける５枚のリンクプレート２，２．・・・の他端部を各
々のピン挿通孔２ａ、２ａ、・・・が合致するように交
互に重ね合わせ、その合致したピン挿通孔２ａ、２ａ、
・・・にピン３を挿通するとともに、そのピン３におい
て上記左右両側端のリンクプレート２．２から突出した
端部の外周に止め輪４，４を摺動不能に係合して、ピン
３をリンクプレート２，２゜・・・に対し抜止めするこ
とにより、多数のリンクプレート２，２．・・・をピン
３，３．・・・によりエンドレスに連結してなるもので
ある。よって、ピン３゜３、・・・はチェーン１におい
てそのベルト長さ方向に一定間隔をあけて配置されてい
る。

尚、上記各ピン３は、該ピン３によってベルト長さ方向
に連結されている対なるリンクプレート２．２に対し、
ベルトＡのプーリＰへの巻付きに伴って該リンクプレー
ト２．２の折曲がりを許容する程度に回動するが、それ
以上の角度を回動しないように回動規制されている。

上記各ピン３の左右両端の外端面には第１図に示すよう
に中波がり形状のボール収容部５，５が形成され、この
各ボール収容部５にはプーリＰのベルト溝面Ｐ１に当接
するボール６が転動可能に遊嵌合状態で収容されている
。このボール６はボール収容部５に対し圧入等の手段に
より嵌装される。

そして、上記ピン３のボール収容部５底面はピン３の左
右中央方向（ベルトＡの幅中央方向）に向かって集束す
る円錐形状に形成されており、この形状により、第４図
〜第６図に示すように、ボール収容部５の底部には、プ
ーリＰへの係合に伴うベルトＡの張力によりピン３がボ
ール６に対しプーリＰの中心方向（第４図で下方）に相
対移動したとき、上記ボール収容部５とベルト溝面Ｐ１
との間のボール６との当接部分での間隔が狭くなるよう
に、ピン３の移動方向に向かって内方に傾斜する第１の
傾斜面７と、ピン３がボール６に対しチェーン１の長さ
方向（第６図で下方）に相対移動したときに、上記ボー
ル収容部５とベルト溝面Ｐ１との間のボール６との当接
部分での間隔が狭くなるように、ピン３の移動方向に向
かって内方に傾斜する第２の傾斜面８とが形成されてい
る。

したがって、上記実施例においては、第４図に示すよう
に、ベルトＡがプーリＰに巻き付けられた場合、ベルト
Ａにおける各ピン３両端に位置するボール６．６の外周
面がプーリＰのベルト溝面Ｐ１に当接する。その際、該
各ボール６はピン３のボール収容部５に対し遊嵌合状態
に収容されているため、各ピン３がプーリＰの中心側（
第４図で下側）に移動し、ピン３とボール６との間に相
対移動が生じる。そして、上記ボール収容部５の底部が
円錐形状とされていて、該ボール収容部５の底部にはピ
ン３の移動方向に向かって内方に傾斜する第１の傾斜面
７が形成されているので、上記ボール６とピン３との位
置ずれに伴い、第５図に拡大して示す如く上記傾斜面７
がプーリＰのベルト溝面Ｐ１に接近して、該ボール収容
部５とベルト溝面Ｐ１との間のボール６との当接部分で
の間隔が狭くなる。しかし、この部分にはボール６が配
置されているため、上記ボール収容部５′とベルト溝面
Ｐ１との間の間隔の減少分だけ、ボール６が転動してプ
ーリＰのベルト溝面Ｐ１を押圧するようにピン３から左
右外側（図では右側）に張り出し、その外周面はプーリ
Ｐのベルト溝面Ｐ１に強固に押し付けられて当接固定さ
れる。また、この状態では、上記ボール６は上記狭まっ
たピン３のボール収容部５とプーリＰのベルト溝面Ｐ１
との間の空間に楔となって入り込んで固定される。

また、この状態でプーリＰにトルクが作用したときには
、第６図に示すように、ピン３とボール６との間でチェ
ーン１の長さ方向（図で下方）の位置ずれが生じるので
、ボール収容部５における第２の傾斜面８とプーリＰの
ベルト溝面Ｐ１との間隔が狭くなら、上記と同様に、ボ
ール６はプーリＰのベルト溝面ＰＩに押し付けられた状
態でピン３に固定保持される。

そして、このようにベルトＡのプーリＰのベルト溝内Ｐ
１への係合に伴い、ボール６がピン３から張り出されて
ベルト溝面Ｐ１に押し付けられるため、ベルトＡのプー
リＰとの接触時の力はどのボール６においても略同じと
なる。それ故、ベルトＡにおけるボール６のプーリベル
ト溝面Ｐ１に対する押付は力が均一となり、このことか
ら、ベルトＡはベルト溝面Ｐ１に強固に係合され、よっ
て小さなプーリ推力であっても高負荷を伝動することが
できる。その結果、チェーン１に加わる張力は過大にな
らず、ベルトＡの各部分の早期磨耗や破損を防止してベ
ルトＡの寿命を延ばすことができる。また、小さなプー
リ推力でよいため、油／空圧発生機等の推力発生装置が
小型で済み、その分、プーリ装置をコンパクトかつ軽量
で安価のものとすることができるとともに、ベルトＡや
プーリＰの磨耗を抑制してそれらの高寿命化を図ること
ができ、さらには負荷損失をも低減することができる。

また、上記の如く、ベルトＡのプーリＰへの係合時に、
各ボール６がプーリＰのベルト溝面Ｐ１に対しピン３の
ボール収容部５底面との間で楔となって当接するため、
第７図に示すように、ベルトＡおよびプーリＰにある程
度の寸法誤差が生じていても、その寸法誤差を吸収しつ
つボーイレ６をベルト溝面Ｐ１に当接させて、ボール６
やピン３にかかる荷重を均一にすることができる（図で
はピン３の各部の寸法が異なっている場合をそれぞれ実
線および仮想線にて例示している）。こうして部品の寸
法誤差が許容される結果、ベルトＡやプーリＰ等におけ
る部品の加工精度をさほど高度に保つ必要がなくなり、
よってそれらの部品を安価に提供することができる。

尚、上記実施例では、ベルト基体としてチェーン１を用
いたが、この他、エンドレスのベルト基体にベルト長手
方向に配置されたピンを有するＶベルトであれば本発明
の適用が可能である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のＶベルトによると、ベル
ト基体における複数のピンの左右両端部にボール収容部
を設け、該ボール収容部にプーリのベルト溝面に当接す
るボールを転動可能に遊嵌合支持し、上記ピンのボール
収容部に、ベルトがプーリへの巻き付いた状態でのピン
のボールとの位置ずれ方向に向かって内方に傾斜する傾
斜面を形成したものであるので、ベルトのプーリへの巻
付き状態でのピンとボールとの間の位置ずれに伴い、ボ
ールを押し出してプーリのベルト溝面に押付は固定する
とともに、その状態をボールの楔作用によって保持でき
、ベルトにおけるボールのプーリベルト溝面に対する押
付は力を均一とでき、よって小さなプーリ推力であって
も高負荷を伝動することができ、ひいてはプーリ推力の
低減によるベルトの高寿命化、プーリ推力発生装置の小
型化、軽量化、低コスト化、負荷損失の低減等を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は本発明の実施例を示し、第１図は第２
図のＩ−Ｉ線拡大断面図、第２図はＶベルトの平面図、
第３図は同側面図、第４図はベルトがプーリのベルト溝
に入る状態を示す断面図、第５図はその要部拡大断面図
、第６図はべλトに負荷が加わった状態を示す一部破断
乎面図、第７図はピンの寸法に誤差がある場合のベルト
とプーリとの係合状態を示す第５図相当図である。第８
図〜第１２図は従来例を示し、第８図はプーリに対し各
ブロックが同じ角度で当たってブロック側面がベルト溝
面に線接触している状態を示す図、第９図はブロック側
面の角度とプーリのベルト溝面の角度が異なって両者が
点接触している状態を示す図、第１０図はベルトのブロ
ックが張力帯に対し垂直に立ってプーリに当接する状態
を示す模式説明図、第１１図はベルトのブロックの上部
がプーリ回転方向に傾いてプーリに当接する状態を示す
模式説明図、第１２図はベルトのブロックの下部がプー
リ回転方向に傾いてプーリに当接する状態を示す模式説
明図である。 Ａ・・・Ｖベルト、１・・・チェーン（ベルト基体）、
２・・・リンクプレート、２ａ・・・ピン挿通孔、３・
・・ピン、５・・・ボール収容部、６・・・ボール、７
．８・・・傾斜面、Ｐ・・・プーリ、ＰＩ・・・ベルト
溝面。 −′−−−。 特許出願人　　バンド−化学株式会社　　　　。 代理人　弁理士　前１）弘″□゛″゛ 第２図 Ｉ Ａ　　　　　第３図 Ｐｌ 第５図 凸 第７図 第８図 （ｂ） 第９図 第１０図 （Ｑ） 第１１図 （’ｂ） 第１１

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンドレスのベルト基体と、該ベルト基体にベル
   ト長さ方向に一定間隔をあけてかつベルト基体の左右両
   側面から突出するように設けられ、左右両側の外端面に
   ボール収容部を有するピンと、該ピンのボール収容部に
   転動可能に遊嵌合され、プーリのベルト溝面に当接する
   ボールとを備えてなり、上記ピンのボール収容部には、
   プーリへの係合に伴うベルトの張力によりピンがプーリ
   のベルト溝面に対しベルト基体の長さ方向ないしプーリ
   中心方向に相対移動したときに、上記ボール収容部とベ
   ルト溝面との間のボール当接部分での間隔が狭くなるよ
   うに、ピンの移動方向に向かって内方に傾斜する傾斜面
   が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。
2. （２）ベルト基体は、長手方向両端にピン挿通孔を有す
   る多数のリンクプレートが、上記ピン挿通孔に挿通した
   ピンによりエンドレスに連結されてなるものである特許
   請求の範囲第（１）項記載の高負荷伝動用Ｖベルト。