JPH066970B2 - 無端金属ベルト - Google Patents

無端金属ベルト

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JPH066970B2
JPH066970B2 JP60248179A JP24817985A JPH066970B2 JP H066970 B2 JPH066970 B2 JP H066970B2 JP 60248179 A JP60248179 A JP 60248179A JP 24817985 A JP24817985 A JP 24817985A JP H066970 B2 JPH066970 B2 JP H066970B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16GBELTS, CABLES, OR ROPES, PREDOMINANTLY USED FOR DRIVING PURPOSES; CHAINS; FITTINGS PREDOMINANTLY USED THEREFOR
    • F16G1/00Driving-belts
    • F16G1/20Driving-belts made of a single metal strip
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16GBELTS, CABLES, OR ROPES, PREDOMINANTLY USED FOR DRIVING PURPOSES; CHAINS; FITTINGS PREDOMINANTLY USED THEREFOR
    • F16G5/00V-belts, i.e. belts of tapered cross-section
    • F16G5/16V-belts, i.e. belts of tapered cross-section consisting of several parts

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  • General Details Of Gearings (AREA)
  • Devices For Conveying Motion By Means Of Endless Flexible Members (AREA)
  • Discharging, Photosensitive Material Shape In Electrophotography (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Tires In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、変化する曲げおよび引張応力を作動中に受け
る形式の無端(endless)金属ベルトに関するも
のである。
<従来の技術> 無端金属ベルトは、例えば、米国特許第3949621
号明細書に記載の形式の連続可変変速機、または米国特
許第2920494号明細書に記載の形式の変速機にお
けるコンベヤベルトまたはコンベヤベルト組の一つとし
て用いられ得る。
第2図に略図的に示す連続可変変速機(CVT)には薄
い無端金属ベルト1で構成されたコンベヤベルト2が設
けられており、このコンベヤベルト上に継目なしに連続
的に連結された一連の多数の横方向素子3が摺動自在に
取付けられている。
ベルト1および横方向素子は可変直径を有するプーリー
4および5間に移動する。このような連続可変変速機は
従来既知である。
あらゆる場合において、ベルトは極めて大きな曲げおよ
び引張応力の変化を作業中にしばしば受け、これは、ベ
ルトが極めて大きな機械的歪み下にあることを意味し、
したがって、ベルトの破損が生じることは普通である。
このようなベルトの破損は変速機全体が直ちに作動を停
止することを意味し、その影響は極めて重大である。
第3および4図を参照して作動中にベルトに生じる応力
(引張および圧縮応力)につき説明する。薄いベルト1
は、使用前の状態において無張力状態にあって、自由に
支持されたベルトは自然に円形となるよう造られてい
る。第3図は、このようなベルト1を示しており、その
幅bおよび厚さδを明瞭に図示するため誇張して示して
いる。無張力状態でのベルトの半径r=L/2πであ
り、ここにLはベルトの長さである。
このようなベルトが変速機に取付けられて第4図に示す
形状になった場合、全ての断面において種々に異なる曲
げ応力が生じ、これらの曲げ応力は引張応力と圧縮応力
とからなり得る。対称形断面では、引張応力は圧縮応力
に等しい。
無張力状態下での半径をrとすると、一般的に、曲げ
半径rで生じる曲げ応力は、 b=δ/2E[1/r−1/r] となる。
この基本式に基づき、ベルト1の最も変曲したIで示す
曲率半径rの部分においては、引張応力が外側で生
じ、内側に等しい大きさの圧縮応力が生じ、両応力は σtI=σdI=δ/2E[1/r−1/r] に等しい。
直線部分IIにおいては、ベルトが第4図に示す形状に変
形するため、圧縮応力が外側に生じ、引張応力が内側に
生じ、圧縮応力は引張応力に等しく、すなわち、 σtII=σtII=δ/2E[1/∽−1/r] =δ/2E(1/r) で表される。
最後に、変曲度の小さい曲率半径rの部分IIIにおい
ては、引張応力δtIIIは再び外側に生じ、圧縮応力σ
dIIIは内側に生じ、この応力は次式で表される。
σtIII−σdIII=δ/2E[1/r−1/r] 予期し得るように、引張および圧縮応力はベルトの最も
湾曲した部分において最大であると思われるが、しか
し、作動中、すなわち、ベルトが回動している際、曲げ
応力は大きく変動して生じる。例えば、部分IIの外側に
生じている圧縮応力は、曲率半径rの部分Iに移動す
る際に、反対方向の遥かに大きな引張応力になり、例え
ば、部分IIIの外側に生じている引張応力は直線部分に
おける圧縮応力に変わる。
さらに、作動中、曲げによって引張および圧縮応力が交
互に生じるばかりでなく、引張応力もまた常にベルトに
生じ、この応力は、使用される系に依存して、実際上一
定の相対的に高い値または伝達される瞬間とともに変化
する値をもつ。
したがって、作動中に生じる応力は高く、かつ変動し、
これがため、ベルトは極めて大きな歪みを生じ、実際
上、切断が生じ、この結果、変速機は短期間で完全に作
動しなくなる。プーリーおよびベルトは閉止した外匣内
に取付けられており、また、新しいベルトを取付けるた
めには多数の部品を取り外すことが必要であるから、ベ
ルトの切断は使用者にとって極めて不具合であるばかり
でなく、高い修理費を要することになる。したがって、
できるかぎり歪みの少ないベルトを提供することは重大
な問題である。
第5図は、幅b,厚さδのベルトの断面を略図的に示し
ており、その隅角点をA,B,C,Dで示す。このよう
なベルトに、作動中に、上述したような、一定または変
化する引張力Fが作用する場合この引張力Fの結果とし
て引張応力σt′=F′bがベルトに生じる。この応力
は上述した曲げ応力に付加される。この引張応力σt′
は断面全体にわたり同じであるが、他方、曲げ応力は同
じでなく、すなわち、曲げ応力は中立線からの距離によ
って変化し、外側または内側が最高である。小径のプー
リー上のベルトの外側表面1a上では曲げ応力は引張応
力(σt1)であり、この応力は引張応力σt′と同じ方
向にあり、他方、内側表面1cでは、2つの応力は互い
に反作用する。これは断面の4つの隅角点A,B,C,
Dにおける応力が最も高く、また、外側表面の両端に位
置する隅角点AおよびBにおける応力が変化し、この結
果、疲労によるヘヤークラックが発生して最終的にベル
トの切断が生じる第1場所であることを意味している。
多くの実験がこれを確かめている。
このようなベルトの幅方向端部を起点とする疲労破断を
防止することを目的としてベルトの幅方向端部及びその
近傍に周方向に圧縮応力を付与する技術が特許出願公開
昭57−103952号に記載されている。この刊行物
には、同公報の第3図に記載のように、一組のエンドレ
スベルト1をつば状部分4’を有するロール4と、平ロ
ール5により、厚み方向から圧延する例が示されてい
る。しかしながらこのような手段によりベルトの側端部
に塑性変形を生じさせて圧縮応力を付与しようとする
と、フランジ4’の内側端部に対応するベルトの部分に
非常に高い応力勾配が生じてこの部分から疲労破壊を生
ずる欠点がある。
<発明が解決しようとしている問題点> 本発明はベルトの幅方向端部に圧縮応力を付与させるた
めの塑性加工を行う場合に従来技術の問題点である塑性
加工により局部的に高い応力勾配が発生することがない
エンドレス金属ベルトを提供しようとするものである。
<問題点を解決するための手段> 本発明の第1は、作動中に変化する曲げおよび引張応力
を受ける形式の無端金属ベルトであって少なくとも前記
金属ベルトの側縁部分に永久的な圧縮応力を有するもの
において、前記ベルトの側縁部分の厚さが端部に向かっ
て徐々に減少するような形状にした無端金属ベルトであ
る。
本発明の第2は、上記第1の発明になる無端金属ベルト
の製造方法において、前記ベルトの側縁部分を塑性変形
させることにより永久的な圧縮応力を付与させるように
した無端金属ベルトの製造方法である。
本発明の第3は、上記第2の発明になる無端金属ベルト
の製造方法において、はじめに前記ベルトの側端部を横
方向据え込み圧延により厚い側縁端部を形成し、その後
に該ベルトの側縁端部を厚さ方向に圧延するようにした
無端金属ベルトの製造方法である。
<作用> ベルトの側縁部分に永久的圧縮応力を作用させることに
よってベルト側縁部分に生じる応力、特に曲げ応力によ
って生じる引張応力を減少させることにより、ベルトの
歪みが非常に大きくなることがなく、その結果、ベルト
の側縁からヘヤークラックが生じ、付随して起こる応力
集中によってベルトが切断することを大いに避けること
が出来るという考えに基づく。
少なくともベルト側縁部分に永久的圧縮応力を作用させ
るには、ベルト材料を塑性変形させることによって可能
である。この変形はベルト側縁部分をロールによって塑
性加工するか、または、ショットピーニング加工するこ
とによって行なわせることができる。特に、ベルト材料
を塑性変形する際に、ベルト側縁部分の厚さを側縁端に
向けて減少させることによって良好な結果を得ることが
でき、これは、圧縮応力を作用されることがでベルト側
縁部の厚さを減少されることと組合さって有利な作用結
果を生じることを意味している。
本発明によれば永久的圧縮応力を生じさせるための塑性
加工を施す場合にベルトの側縁部分の厚さが端部に向か
って徐々に減少するようにしたことにより、所望の圧縮
応力を必要とされる最端部において生じさせる一方でこ
のような圧縮応力が得られるまでの応力勾配を緩やかに
することで無用な応力破壊や疲労破壊を回避することが
できる。また本発明によればベルトの幅方向端部に圧縮
応力を付与させるための塑性加工を行う場合に従来技術
の問題点である塑性加工により局部的に高い応力勾配が
発生することがないエンドレス金属ベルトを提供するこ
とができる。
<実施例> 第1図は、適当な保持器20で把持したベルト21を略
図的に示しており、このベルトの斜線をつけて図示する
側縁端部分22,23は粒子24および矢印25で略図
的に示すようにショットピーニング処理を受けている。
このショットピーニング処理は、従来既知のものであ
り、この処理によってベルト表面には永久的圧縮応力が
導入され、第1図に点線26で示すような外形にベルト
が変形される程にまで処理することができる。
また、圧延処理によって永久的圧縮応力を加えることも
可能であり、圧延処理に際しては、例えば、最初に、ま
たは最初でなく適当な段階で、横方向からアップセット
圧延し、次に、第6および7図に略図的に示すように長
さ方向に圧延することができる。第6図においては、ベ
ルトを30で示し、案内ローラーを31および32で示
し、横方向圧延ローラーを33および34で示してお
り、第7図は長さ方向に圧延する状態を示しており、こ
の図では、ベルトを35でしめし、ローラーを36およ
び37で示している。当業者であれば、圧延パラメータ
ーを容易に決定することができる。最終的にはベルトを
第1図に示す形状になるように圧延することができる。
この結果、曲げ応力σbは、当然のこととしてベルトの
厚みに比例して、ベルト側縁部分において漸減し、ベル
ト側縁端においてその値を零にすることもでき、実際
上、ベルト側縁端近くでは、引張力Fによって生じる引
張力σtだけが生じることになる。この引張応力によっ
て材料に生じる歪みは極めて小さい。
第8−1,8−2および8−3図は、測定の結果、本発
明によりベルトの断面全体にわたって応力が変化する状
態を示す。これらの図において、Y方向における圧縮応
力を正応力とし、Y方向における引張応力を負応力と
し、幅bをX軸に沿って図示している。
第8−1図は、外力が作用していない状態で、ベルトの
側縁端部分b′において、圧縮応力が側縁端における最
大値σdから幅b′だけ内側部分における実際上零の
値にまで減少している状態を示している。同じ断面が圧
縮応力σdより大きな引張応力σtを受ける場合、
この引張応力は、第8−2図に示すように、ベルトの中
央におけるよりも側縁端部分b′においてかなり小さ
く、側縁端における合成引張応力は値σtにすぎな
い。例えば、大きさがσdの圧縮応力がベルトに生じ
る場合、側縁端に生じる圧縮応力σdはベルト中央に
おける圧縮応力に比べてかなり大であるが、しかし、引
張応力に比べて遥かに容易にベルトによって大きく変動
する圧縮応力が生じ、したがって、このような圧縮応力
はベルトの寿命に悪い影響を殆ど与えない。
<発明の効果> 本発明によれば、従来のものに較べてより大きい歪みに
耐え、また通常の応力下ではより長い寿命を有する無端
金属ベルトを提供することができるとともに塑性加工に
より局部的に高い応力勾配が発生することがないエンド
レス金属ベルトを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例である無端ベルトの側縁部分
の塑性変形の過程を示す略図、第2図は、本発明の対象
となる無端ベルトが用いられる連続可変変速機の略図、
第3図は、無端ベルトの無張力状態を示す略図、第4図
は、作動中の無端ベルトの外形および応力の状態を示す
略図、第5図は、無端ベルトの断面図、第6図及び第7
図は、無端ベルトに対するロール加工処理方法を示す略
図、第8−1図,第8−2図および第8−3図は、無端
ベルトにおいて生じ得る応力状態を示す略線図である。 主な符号の説明 21:ベルト、22,23:側縁端部分

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】作動中に変化する曲げおよび引張応力を受
    ける形式の無端金属ベルトであって少なくとも前記金属
    ベルトの側縁部分に永久的な圧縮応力を有するものにお
    いて、前記ベルトの側縁部分の厚さが端部に向かって除
    々に減少するようにしたことを特徴とする無端金属ベル
    ト。
  2. 【請求項2】作動中に変化する曲げおよび引張応力を受
    ける形式の無端金属ベルトであって少なくとも前記金属
    ベルトの側縁部分に永久的な圧縮応力を有し、前記ベル
    トの側縁部分の厚さが端部に向かって除々に減少するよ
    うにした無端金属ベルトの製造方法において、前記ベル
    トの側縁部分を塑性変形させることにより永久的な圧縮
    応力を付与させるようにしたことを特徴とする無端金属
    ベルトの製造方法。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第2項の無端金属ベルトの
    製造方法において、はじめに前記ベルトの側縁部を横方
    向据え込み圧延により厚い側縁端部を形成し、その後に
    該ベルトの側縁端部を厚さ方向に圧延するようにしたこ
    とを特徴とする金属無端ベルトの製造方法。
JP60248179A 1984-11-07 1985-11-07 無端金属ベルト Expired - Lifetime JPH066970B2 (ja)

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NL8403388A NL8403388A (nl) 1984-11-07 1984-11-07 Eindloze metalen band.
NL8403388 1984-11-07

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JPS61116145A JPS61116145A (ja) 1986-06-03
JPH066970B2 true JPH066970B2 (ja) 1994-01-26

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JP60248179A Expired - Lifetime JPH066970B2 (ja) 1984-11-07 1985-11-07 無端金属ベルト

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EP (1) EP0181670B1 (ja)
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DE (1) DE3567259D1 (ja)
NL (1) NL8403388A (ja)

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