JPH0531013B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は主として自動車用無段変速装置等に用
いられる高負荷伝動用のＶベルトに関する。 （従来の技術） 一般に、自動車用Ｖベルトは極めて高トルクの
伝動能力が要求される。例えば100c.c.エンジンの
最大トルクをゴムＶベルトで伝達する場合、Ｖベ
ルトは20Kg／cm²前後の側圧力に耐えなければなら
ないが、現在実用化されている標準的なゴムＶベ
ルトは通常４〜５Kg／cm²以下で使用され、高負荷
用のゴムＶベルトにおいても10Kg／cm²程度が限界
である。 そこで、上記要求を満たすＶベルトとして、出
願人は、特開昭60−49151号公報に記載されるよ
うに、エンドレスの一対の張力帯に複数のブロツ
クを凹部と凸部との係合により係止して構成され
るＶベルトを提案している。 （発明が解決しようとする問題点） ところで、動力伝達状態で、上述した如きＶベ
ルトの１つのブロツクに加わる力を考えると、第
８図に示すように、押付力Fr、プーリからの抗
力Fn、ベルト進行方向の摩擦力Ftが作用する。
これらの力は、ベルトに要求される必要張力、プ
ーリ径、伝達すべきトルクで異なるが、自動車用
無段変速装置を動かすベルトの場合、例えば1000
c.c.の自動車であれば、低速条件下では、Fr＝80
Kg、Ft＝50Kg、Fn＝200Kgがブロツク10mm厚さ当
りに作用することになる。 これらの力に耐えるには、ブロツクを金属、
FRP等の補強部材で補強すればよいと考えられ
るが、張力帯も、第９図に示すごとく、ブロツク
との噛合部に多大な圧縮、せん断力Fsをブロツ
クより受けることになるので、ブロツクの強度を
満足し、噛合形状を最適にしても、張力帯の破損
という問題がある。張力帯の破損はFr、Ftによ
り、コグ部が圧縮、せん断変形を受けて初期的な
クラツク発生、あるいは発熱によりゴムの硬化ク
ラツクによる心体の切断破壊である。 かかる圧縮、せん断力に耐え、高寿命化を図る
張力帯としては、張力帯を心体とゴム引帆布のみ
で構成することが考えられるが、張力体が高価に
なるし、ブロツクのピツチが小さい場合、ブロツ
クとの係合のための小さな凹凸部を張力帯上下面
に精度よくシヤープに形成することが困難であ
る。 本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、張
力帯の早期破損を防止し、ベルト寿命の長い高負
荷伝動用のＶベルトを提供することを目的とする
ものである。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、上述した目的を達成するために、複
数のブロツクがエンドレスの張力帯に凹凸の係合
関係でベルト長手方向において係止されたもので
あつて、前記張力帯が少なくとも心体部とそれの
上下に位置する保形ゴム部とを有し、該保形ゴム
部は複数の短繊維入りゴム層が上下に積層されて
なり、上下に隣合う短繊維ゴム層はベルト長手方
向に対し短繊維配列方向が互いに反対方向に一定
のバイアス角度をなしていることを特徴とするも
のである。 （実施例） 以下、本発明の実施例を図面に沿つて説明す
る。 第１図および第２図に示すように、本発明に係
るＶベルト１は１対の張力帯２，３と、この張力
帯２，３にそれらの長手方向に係止された複数の
ブロツク４とにより構成されている。ブロツク４
の側部には側面４ａ，４ｂに開口する溝５，６が
それぞれ形成され、各溝５，６の上面には凸部
（溝６についての凸部６ａのみ図示）がそれぞれ
設けられ、下面は湾曲凸面（溝６についての湾曲
凸面６ｂのみ図示）となつている。 張力帯２，３は、接着ゴム７，８中に心体９，
９がそれぞれ実質的に同一平面内に配列された心
体層１０と、それの上下に位置する保形ゴム部１
１，１２，１３，１４と、上下面に位置する帆布
層１５，１６，１７，１８とにより基本的に構成
されている。 張力帯２，３の一方の側面２ａ，３ａは、ブロ
ツク４の側面４ａ，４ｂと実質的に同一勾配の傾
斜を有する。また、張力帯２，３の上下面には、
ブロツク４の溝５，６における凸部あるいは湾曲
凸面と噛合うコグ（張力帯３のコグ１９，２０の
み図示）が設けられている。なお、コグ１９，２
０はコグ山１９ａ，１９ａあるいは２０ａ，２０
ａ間にコグ底１９ｂ，２０ｂが位置しており、こ
のコグ底１９ｂ，２０ｂに上記凸部６ａ、湾曲凸
面６ｂが噛合うようになつている。これによつ
て、張力帯２，３とブロツク４とがベルト長手方
向に凹凸の係合関係で固定されている。 保形ゴム部１１，１２，１３，１４は、圧縮ヤ
ング率が大きく耐摩耗性に優れる材料が要求され
ることから、短繊維で補強された周知の短繊維入
りゴムで形成されるが、第３図に示すように、複
数の短繊維入りゴム層２１，２２が上下に積層さ
れてなり、該上下に隣合うゴム層２１，２２の短
繊維配列方向がベルト長手方向に対し互いに反対
方向に一定のバイアス角度＋θ、バイアス角度−
θをなすようになつている。 ところで、短繊維配列方向のヤング率E₁₁＝455
（MPd）、引張強度TS₁₁＝23、上記方向に直交す
る方向のヤング率E₂₂＝18（MPd）、引張強度TS₂₂
＝8.5の短繊維入りゴムにおいて、バイアス角度
θを代えた場合のヤング率Eθ、せん断弾性率Gθ、
引張強度TSθは第４図に示すようになり、Eθは
θの増加と共に大幅に低下するが、Gθはθ＝45°
で極大値を示す。また、TSθはθと共に徐々に減
少する。 本発明のＶベルトは短繊維入りゴムのせん断弾
性率Gθのこのような特性を利用したものである。
すなわち、等方性材料では、ヤング率Ｅとせん断
弾性率Ｇの間にＥ＝（１＋2υ）Ｇ（υはポアソン
比）の関係があり、Ｇを10倍にすることはＥを10
倍にすることになるが、ゴムでこのような高い弾
性率を得ることは配合処方上難しい。第４図にお
いて、θ＝45°（Gθが極大値をとるバイアス角度
における）のEθはGθより小さく、上記等方性材
料とは全く異なる結果となつている。 このように短繊維入りゴムをバイアス積層して
Ｖベルト１の張力帯２，３の保形ゴム部に構成す
ることによつて、保形ゴム部のGθを、Eθを大幅
に上げずに大きくでき、又引張強度も直角方向
（θ＝90°）よりもかなり大きなところで利用で
き、その結果、ベルトの屈曲性を損うことなく噛
合いコグ部のせん断変形を小さくし、又せん断強
度も大きくでき、せん断変形が少ないことにより
発熱が少なく長寿命のＶベルトができる。 バイアス角度θは、第４図から明らかなよう
に、30°以下ではEθが大きくなりすぎて、ベルト
の屈曲性に悪影響を与えるし、70°以上ではGθを
大きくするという目的又TSθを大きくするという
目的において、意味がない。 ブロツク４は、例えばプラスチツクス、硬質ゴ
ム等の非金属材料あるいは金属などで補強された
複合材料であつて、一定の剛性および強度を有
し、摩擦係数が大きくしかも摩耗耐性に優れた材
料にて構成される。 張力帯２，３を構成する心体９，９には、ポリ
エステル、アラミド等の有機繊維、スチール、グ
ラス、カーボン等の無機繊維を撚糸、接着処理し
たものが用いられる。 帆布層１５，１６，１７，１８を構成する帆布
は、屈曲性および耐摩耗性等に優れた、ポリエス
テル、アラミド等の有機繊維よりなる。なお、比
較的軽負荷の場合は、帆布層および合成樹脂シー
トを省略してもよい。 続いて、上記Ｖベルトにおいて、張力帯の保形
ゴム部の材質構成を変えて、ベルト長手方向のヤ
ング率Eθ、せん断弾性率Gθ、耐久性すなわちベ
ルト寿命を比較した試験について説明する。 試料ベルト 試料ベルトの基本構成は、ブロツクピツチ５
mm、ベルト上幅40mm、ベルト角度26°、ブロツク
個数148ケ、ベルト厚み（ブロツク高さ）20mm、
ベルト周長740mmである。 比較例１は短繊維が配合されていないクロロプ
レンゴムを使用したもので、比較例２、３は比較
例１のクロロプレンゴムをマトリツクスゴムとし
て短繊維をそれぞれ110、15vol％配合した短繊維
入りゴムでθ＝90°に（短繊維の配列方向をベル
ト長手方向に直角に）構成したもの、実施例１、
２は比較例２の短繊維入りゴムをθ＝60°、45°に
なるようにバイアス積層してそれぞれ構成したも
のである。比較例３は繊維混入量を増して弾性率
を高めた。なお、使用したブロツクの材質はガラ
ス繊維強化フエノール樹脂であり、心体は芳香族
ポリアミド、帆布は6.6ナイロン帆布を使用した。 試験方法 ベルト寿命は、第５図に示すように試料ベルト
５１を、駆動プーリ５２（直径150mm、回転数
3500rpm、トルク５Kg・ｍ）と従動プーリ５３
（直径75mm）に巻回し、駆動プーリ５１に荷重Ｗ
＝110Kgを加えた状態で走行させた。 ヤング率Eθは、第６図に示すように、短繊維
入りゴム層を積層してなる試料片６１の両端に引
張荷重S₁を加えて測定し、せん断弾性率Gθは、
第７図に示すように、上記試料片６１の上下面に
引張板６２，６３を接着し、該両板６２，６３に
引張荷重S₂を加えて測定した。 試験結果 次表に示す通りである。

【表】 比較例１はEθもGθも小さく、GθはEθの1/2以
下である。実施例１は比較例３とほぼ同じEθを
有し、Gθは３倍以上となつている。実施例２は
実施例１よりもさらに大きなEθ、Gθを有してい
る。 ベルト寿命は、せん断弾性率と相関を有し、実
施例１、２において、顕著な長寿命が得られてい
る。なお、本試験におけるベルトの破損はいずれ
も張力帯のコグ部のクラツクによる心体の切断で
あつた。 上記実施例は、ブロツク４の側面４ａ，４ｂお
よび２本の張力帯２，３の側面２ａ，３ａにおい
て変速プーリとの摩擦伝達力を得るＶベルト１に
適用したものであるが、そのほか、１本の張力帯
と複数のブロツクとからなるＶベルトにも適用で
きるし、また、ブロツクの側面のみで上記摩擦伝
達力を得るＶベルトに対しても適用可能である。
さらには、ブロツクの下側側面のみが変速プーリ
と接触するＶベルトに適用することができ、この
ような場合は、張力帯の上面とブロツクの溝上面
との係合手段を設けなくとも、両者は十分な固定
度でもつて固定される。 上記実施例は張力帯にブロツクを凹凸の係合関
係のみにより組立固定する形式のＶベルトである
が、化学的接着手段等の併用によつて、ブロツク
が張力体と一体化した形式のベルトにも適用でき
ることは言うまでもない。 なお、本発明のＶベルトは、自動車用無断変速
機に用いられるほか、農業機械および土木建設機
械等のエンジンを搭載した車両の無段又は有段変
速機用のＶベルトとして適用することができる。
また、電動機で駆動する一般産業機械の高負荷用
Ｖベルトにも最適である。更に、ブロツクの上面
を利用し、搬送や印字用ベルトとしても利用でき
る。 （発明の効果） 本発明は、上記のように、張力帯の保形ゴム部
を、複数の短繊維入りゴム層をバイアス積層して
構成したので、ベルト寿命が延びる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すＶベルトの側面
図、第２図は第１図の−線断面図、第３図は
第１図のＶベルトに使用される保形ゴム部の説明
図、第４図はバイアス角θと、弾性率Eθ、Gθ、
引張強度TSθとの関係を示す図、第５図ないし第
７図は試験方法の説明図、第８図および第９図は
それぞれブロツクおよび張力帯にかかる力系の説
明図である。 １……Ｖベルト、２，３……張力帯、４……ブ
ロツク、１１，１２，１３，１４……保形ゴム
部、２１，２２……短繊維入りゴム層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数のブロツクがエンドレスの張力帯に凹凸
   の係合関係でベルト長手方向において係止された
   ものであつて、前記張力帯が少なくとも心体部と
   それの上下に位置する保形ゴム部とを有し、該保
   形ゴム部は複数の短繊維入りゴム層が上下に積層
   されてなり、上下に隣合う短繊維ゴム層はベルト
   長手方向に対し短繊維配列方向が互いに反対方向
   に一定のバイアス角度をなしていることを特徴と
   するＶベルト。 ２ 張力帯の上下面の少なくとも一方に帆布層が
   設けられているところの特許請求の範囲第１項記
   載のＶベルト。 ３ バイアス角度は30°〜70°であるところの特許
   請求の範囲第１項または第２項記載のＶベルト。