JPS61165046A - 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、主として自動車等の車両において用いられる
高負荷伝動用のＶベルトに関するものである。

（従来技術） 現在、自動車では、走行用変速装置として、歯車式変速
機と油圧式変速機とが用いられているが、両者の長所を
兼備するものとして操作性に優れ。

しかも燃費の良好なベルト式無段変速装置の開発が進め
られている。

このベルト式無段変速装置は、駆動軸と従動軸とにプー
リ溝間隔が可変の変速プーリを各々取付け、１対の変速
プーリ間にＶベルトを巻き掛けて構成され、変速プーリ
のプーリ溝間隔を調整することでＶベルトの回転ピッチ
径を変化させて無段階に変速させるものであり、動力伝
達はＶベルトの側面と変速プーリのプーリ面（溝面）と
の摩擦力で行われ、このときの面圧がバネまたは油圧等
の加圧手段のよって付与されるようになっている。

このようなベルト式無段変速装置は２種類ある。

その１つは金属Ｖベルトを使用するもので、一般にブー
り材質が鋼、鋳鉄、アルミニウム合金等の金属材料であ
ることから、金属Ｖベルトの摩擦面の焼付きや摩耗対策
として潤滑油中で又は潤滑油を噴霧しつつ使用される湿
式のものであり、例えば特公昭５５−６７８３号公報に
記載されるように、少なくとも１枚の無端状金属ストリ
ップと、このストリップに沿って摺動自在に支持された
連続した多数のＶ形金麗ブロックよりなり、これらの金
属ブロックがプーリ面に接する形状をなし、かつほぼ非
変形に形成されたもので、負荷トルクがこれらのＶ形金
属ブロックの圧縮応力によって伝達されるものがある。

このような金属Ｖベルトを用いる場合は、高側圧におい
て座屈変形がないため、高負荷トルクの伝達が可能であ
るという利点がある反面、 １）無端状金属ストリップおよびＶ形ブロックは極めて
高い精度を必要とし、Ｖベルトが高価となり、 ｊ）潤滑油中では金属同志の摩擦係数が小さいのに対し
、高負荷トルクの伝達には高側圧を必要とすることから
、変速プーリの加圧推力を大きくしなければならず、変
速プーリの軸荷重が増大し、軸受等の寿命が短くなり、 ｉ）ベルト重量が大きいため、遠心力が増大し、ベルト
切断時の衝撃が大きく、安全上不利であるなどの問題が
ある。

他の１つはゴムＶベルトを使用する乾式のもので、該Ｖ
ベルトが一般に繊維材料よりなる心体と、クロロプレン
等のゴム材料よりなる圧縮部および伸長部にて構成され
ている（例えば実公昭３２−１０４０８号）ので、金属
プーリ面との摩擦係数が大きく変速プーリの軸荷重は小
さくてよくなり。

軽量かつ安価となるが、プーリによる高側圧により、ゴ
ムＶベルトが座屈変形するので、高負荷トルクの伝達は
困難である。

ところで、自動車の走行用変速装置は極めて高トルクの
伝達能力が要求される。例えば１０００ＣＣ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／ａＪ前後の側圧力に耐えなれければならない
。

しかしながら、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／ａＪ以下で使用され、高負
荷用ゴムＶベルトにおいても１０ｋｇ／ｄ程度が限界で
ある。この原因は、ゴムＶベルトが高側圧において座屈
変形し、Ｖベルトの発熱を伴ない破壊されるためである
。

そこで、そのような高負荷用ゴムＶベルトを改良したも
のとして、特開昭５５−２７５９５号公報にＶブロック
を用いたＶベルトが記載されている。

上述した如きＶブロックを用いたＶベルトでは、■ブロ
ックが張力帯（平ベルト）に、凹凸部の噛合又は嵌合に
よって固定されているので、自動車の走行用変速装置の
ように小プーリかつ高負荷条件下で用いられる場合には
、第８図（ａ）（ｂ）に示すようにＶベルトａがプーリ
ｂに巻回されて張力が加わったとき、張力帯ｃとＶブロ
ックｄとの噛合部に生ずる面圧Ｐは極めて大きくなる。

このような大きい面圧Ｐが生じた状態で、■ベルトａを
走行すると、第８図（ｂ）のＡ部に応力集中が生じたり
、噛合部に摩擦による異常な発熱を生じ、張力帯に亀裂
を生じたり、■ブロックの張力帯との接触面が溶融した
り、心棒（コード）が疲労したりすることによって、低
寿命となる。また、第８図（ｂ）に示すように、心棒（
コード）の多角形効果による該心棒の屈曲疲労も問題で
ある。

また、Ｖベルトにおいて、７１０２９間の間隙を実質的
に零とすると、７１０２９間の摩擦、衝突によって発熱
し、■ブロックが熱可塑性樹脂の場合には該樹脂が溶融
したり、■ブロックが熱硬化性樹脂の場合には異常発熱
による強度低下でＶブロックの破壊が生ずる。この７１
０２９間の摩擦、衝突を避けるためにＶブロック間に隙
間を設けると、■ブロックの倒れ、■ブロックの揺動を
生じ、前述した噛合部の発熱、蓄熱、張力帯の損傷（亀
裂、摩耗）、心棒（コード）の疲労を促進することにな
る。

噛合部を全屈で構成し放熱効果により噛合部に蓄熱する
熱を放散することも考えられるが、実施が困難でありコ
スト高となる。

一方、■ブロックを用いたＶベルトには騒音の問題があ
る。特にＶブロックが硬質材料で形成される場合にはＶ
ブロックのプーリへの侵入時の打撃音によって騒音が生
ずる。この打撃音の低減のためにはＶブロックの厚みを
極力薄くしｖブロック単体の衝突エネルギーを小さくす
ることが有効であると考えられるが、従来のＶブロック
を用いたＶベルトではＶブロックと張力帯とを噛合わせ
るために噛合部に一定以上の寸法が必要であるので、一
定の厚み以上を要し薄くすることができない。仮に簿く
できたとしても組立や一体化が極めて面倒である。又、
■ブロックに噛合部としての凹部又は凸部を設けるため
にＶブロックは製法上の制約を受ける。例えば、モール
ド成型時の金型構造が複雑になる。

（発明の目的） 本発明は、上述した如きＶブロックを用いたＶベルトの
問題点を解決し、長寿命で低騒音でしかも生産性の良い
Ｖベルトを提供することを目的とする。

（発明の開示） 本発明は、上記目的を達成するために、エンドレスの張
力帯と、該張力帯に係止された噛合ブロックと、該張力
帯に取付けられ噛合ブロックにてベルト長手方向に移動
不能に支持された摩擦ブロックとにより構成され、プー
リに巻回された状態で該プーリの溝面と摩擦ブロックの
みが接触することを特徴とするものである。

（実施例） 以下１本発明の実施例を図面に沿って説明する。

第１図乃至第３図に示す本発明に係るＶベルト１は、エ
ンドレスの２本の張力帯２，３と、該張力帯２，３に係
止固定（噛合）された噛合ブロック４と、該張力帯２，
３に取付けられ噛合ブロック４にてベルト長手方向に移
動不能に支持された摩擦ブロック５とにより構成され、
プーリ６に巻回された状態で該プーリ６の溝面６ａに摩
擦ブロック５の側面５ａ、５ｂのみが接触する。すなわ
ち、噛合ブロック４の側面４ａ、４ｂはプーリ６の溝面
６ａに接触しない。

摩擦ブロック５の側面５ａ、５ｂは傾斜してブーｌＪ６
の溝角度と実質的に合致する角度αをなしている。隣接
する噛合ブロック４に対向する対向面５ｃｔ　５ｄ＊　
５ｅ＋　５ｆは、対向面５ｃ、５ｄが略鉛直で、対向面
５ｅ、５ｆが最小変速プーリピッチ径に適合する角度β
をなしている。

第４図及び第５図に詳細を示すように、各ブロック４，
５には側面４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂより内方へ延びる係
合凹部４ｇ＊　４ｈｔ　５ｅ＋　ｓｈが設けられており
、摩擦ブロック５の係合凹部５ｇ。

５ｈの上面は略平面状に、下面はＶベルト１が最小プー
リピッチ径のプーリ６に巻きついたときの心棒７の曲率
半径Ｒ１に近似せる半径Ｒ２の曲面が設けられている。

張力帯２，３は実質的に同一平面内に配列された伸度の
小さい心棒７と、この心棒７を保持するゴム部材８と、
上面及び下面付近に埋設された織布９，１０により構成
される。なお、歯部のぜん断力を増し、耐屈曲亀裂性を
増すために心棒７をゴム引織布又は繊維混入ゴム部材で
構成してもよい。

張力帯２，３の上下面には噛合ブロック４と噛合う溝２
ａ、３ａが設けられている。

張力帯２，３の側面２ｂ、３ｂは摩擦ブロック５の側面
５ａ、５ｂと実質的に同一勾配の傾斜を有する。

張力帯２，３の溝２ａ、３ａと噛合ブロック４とは物理
的噛合のみならず、接着材等による化学的固定手段を併
用しても良い。

また、摩擦ブロック５の溝幅Ｗ１は張力帯２゜３の厚み
Ｗ２とほぼ同等で、噛合ブロック４の溝幅Ｗ３は摩擦ブ
ロック５の溝幅Ｗ１より狭く、張力帯２，３の溝２ａ、
３ａと、噛合ブロック４の係合凹部４ｇ、４ｈの上下面
は適当な半径Ｒ３が設けられ、凹凸により係止固定され
るようになっている。

噛合ブロック４の上面４ｎは摩擦ブロック５の上面５ｎ
より上方に突出するようになっているが、このようにす
ればフィン効果による放熱効果の点では有利であるが、
同一面であっても良い。

摩擦ブロック５は、プーリ６の溝からの側圧力により座
屈変形せず、ベルト使用時の発熱昇温により熱変形せず
、対金属摩擦係数が適当（０，３〜０．６）で、安定で
対摩耗性に優れることが必要である。摩擦ブロック５は
、高弾性率の硬質ポリマー材料（ナイロン、ポリエステ
ル、フェノール、エポキシ、エボナイト、不飽和ポリエ
ステル。

硬質ポリウレタン、硬質ゴム）の単独又はそれを強化繊
維等で補強して構成してもよい。高い偏圧性が要求され
る場合にはブロック内部に金属、高゛剛性梼脂（ＦＲＰ
など）等の高剛性部材をインサート成型することもでき
る。特に騒音が問題になる場合には、インサート型式に
よって内部に高剛性部材を埋設し、少くともプーリと接
触する部分（面）を繊維混入ゴム等の比較的低弾性率の
摩擦部材で構成すればよい。なお、摩擦ブロック５の厚
みについてはできる限り薄い方が望ましい。すなわちブ
ロック厚みが厚い場合にはプーリ巻回時。

■ベルトの外周上に生成される摩擦ブロック５上端と噛
合ブロック４の上端との隙間が大きくなり。

ブロックの揺動、倒れの原因となるし、又、摩擦ブロッ
ク５のプーリへの侵入時の衝突音を大とならしめるから
である。したがって、摩擦ブロック５の厚みは、１０ｗ
以下、望ましくは５ｎｍ以下がよい。

噛合ブロック４はプーリ推力、回転力を張力帯２．３に
伝える機能を有し、プーリ６→摩擦ブロツク５→噛合ブ
ロック４→張力体２，３（噛合部→心棒７）へと力が伝
播されるようになっている。

したがって、噛合ブロック４には０強度が強いこと■摩
擦ブロック５や張力帯２，３を摩耗させたり、損傷させ
たりしないことが要求される。噛合ブロック４の材質と
しては熱可塑性及び熱硬化性樹脂並びに各種金属が使用
できるが、例えば金属にすれば、■ベルトに発生する熱
が金属の高い熱伝導率により吸収放熱され、この効果に
よりベルト寿命がかなり改善される点で有利である。又
、フッ素樹脂、二硫化モリブデン、グラファイト。

カーボンファイバー、潤滑油等を配合したいわゆる潤滑
性材料を使用すれば、各接触部分の摩擦係数の低下によ
り、摩耗が小となり、又摩擦熱の発生が小となって、ベ
ルト寿命は著しく改善される。

以上のごとく、摩擦機能を摩擦ブロック５に、噛合機能
を噛合ブロック４にとそれぞれ機能を分離することによ
り、材質の構成手段が容易になり、各種の組合せが可能
である。

次に、比較例と、本発明例Ｖベルトの性能を比較した試
験結果について説明する。

上記表より、比較例ではブロック間の隙間を零とした場
合、ブロック同士の接触（衝突、摩擦）によりブロック
が溶融するので、高速耐久性に劣る。一方、ブロック間
の隙間を２ｎｍにすると、高速耐久性はかなり改善され
るものの、ブロックの性、高速耐久性ともに優れ、全騒
音の比較においても約１０ｄＢ程度低い結果となってい
る。

上記実施例では、摩擦ブロック５と噛合ブロック４は交
互に配設されているが、噛合ブロック１枚に対し摩擦ブ
ロックを数枚の割合で組合せてもよい（第７図参照）。

又、ブロック間ピッチは騒音対策のためにランダムにす
ることもできる。

さらに、張力帯が２本あるタイプについて説明してきた
が、張力帯が１本のタイプ（摩擦ブロックと噛合ブロッ
クとをそれぞれ分割したもの）にも適用できることは言
うまでもない。もちろん、張力帯が１本のタイプでは、
ブロックを張力帯に係止固定する手段が複雑となる点で
不利である。

上記構成によれば、噛合ブロック４はプーリ６からの側
圧を受けず、ベルト噛合部に垂直方向の応力を受けない
ので、噛合部にかかる応力はベルト長手方向の力が主と
なり、寿命が長くなる。摩擦ブロック５の係合凹部５ａ
、５ｂ下面は、最小プーリピッチ径と略同一の曲率半径
となっており。

この下面にそって張力帯（すなわち心棒）が巻きつくた
め、いわゆる多角形効果が少ない。又面圧が少ない。

摩擦ブロック５はベルト長手方向において隣接する噛合
ブロック４，４にて支持されるため、ブロックの倒れ、
揺動を生じにくい。

摩擦ブロック５と、噛合ブロック４との材質を容易に異
にし得るので、ブロック同士の接触部分の摩擦係数μの
低下、摩耗の減少が可能であり、ブロック間に揺動の原
因となる隙間を設ける必要がない。

摩擦ブロック５を熱伝導率の良い材料で形成すれば、ベ
ルト運転時に発生する熱の放散性を大きくすることがで
き、特に第１図に示すごとく、噛合ブロック４を摩擦ブ
ロックより上方に突出しているので、噛合ブロック４が
放熱フィンとして作用し、放熱性は極めて良好である。

Ｓ擦ブロック５に噛合部が不要のため、ブロック厚みを
極度に薄くでき、プーリ６への侵入時のｗＲ撃エネルギ
ーが小となる。

各ブロックが単純形状となる。すなわち、噛合部の複雑
形状が不要となり、ブロックの成形及び組み込みが容易
となり、どのような材質を用いることもできるし、複合
化も可能である。例えば。

金属とゴム、長繊維が混入されたプラスチックとゴム、
金属とプラスチックの組合せなど。したがって１ｇ擦ジ
ブロック５強度１弾性率を複合体としてどのようにも設
計でき、設計の自由度が高い。

（発明の効果） 本発明は上記のように構成したから、長寿命で、低騒音
で、しかも生産性がよくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のＶベルトの直線状態での側
面図、第２図はプーリ巻回状態での同断面図、第３図は
Ｖベルトがプーリに係合した状態を示す断面図、第４図
（ａ）（ｂ）は摩擦ブロックの形状を示す図、第５図（
ａ）（ｂ）は噛合ブロックの形状を示す図、第６図は張
力帯の斜視図。 第７図は他の実施例を示す側面図、第８図（ａ）は従来
のＶベルトの心棒の多角形効果を示す図、第８図（ｂ）
はプーリ巻回状態での従来のＶベルトの断面図である。 １・・・・・・Ｖベルト、２，３・・・・・・張力帯、
４・・・・・・噛合ブロック、５・・・・・・摩擦ブロ
ック。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンドレスの張力帯と、該張力帯に係止された噛
   合ブロックと、該張力帯に取付けられ噛合ブロックにて
   ベルト長手方向に移動不能に支持された摩擦ブロックと
   により構成され、プーリに巻回された状態でプーリの溝
   面と摩擦ブロックのみが接触することを特徴とするＶベ
   ルト。
2. （２）張力帯は２本で構成される一方、噛合ブロックお
   よび摩擦ブロックがそれぞれ各ブロック側面より内方へ
   延びる係合凹部を有し、該係合凹部に張力帯が係合して
   いるところの特許請求の範囲第１項記載のＶベルト。
3. （３）摩擦ブロックは、張力帯が係合される係合凹部の
   下面が、巻回可能な最小プーリピッチ径と略同一の曲率
   半径に形成されているところの特許請求の範囲第２項記
   載のＶベルト。
4. （４）噛合ブロックは、上面が摩擦ブロックの上面より
   突出しているところの特許請求の範囲第１項、第２項又
   は第３項記載のＶベルト。
5. （５）噛合ブロックは金属材料で形成されているところ
   の特許請求の範囲第１項又は第２項記載のＶベルト。
6. （６）噛合ブロックは潤滑性材料で形成されているとこ
   ろの特許請求の範囲第１項又は第２項記載のＶベルト。
7. （７）摩擦ブロックは、ナイロン、ポリエステル、エポ
   キシ、フェノール、硬質ポリウレタン、硬質ゴム等の硬
   質ポリマー材料単独又は、それと強化繊維等との複合材
   料で構成されているところの特許請求の範囲第１項又は
   第２項記載のＶベルト。
8. （８）摩擦ブロックは、金属、高剛性樹脂等の高剛性部
   材で補強されているところの特許請求の範囲第７項記載
   のＶベルト。
9. （９）摩擦ブロックは、少なくともプーリと接触する面
   が繊維混入ゴム等の摩擦部材で構成されているところの
   特許請求の範囲第７項又は第８項記載のＶベルト。
10. （１０）摩擦ブロックは、厚さが１０ｍｍ以下であると
    ころの特許請求の範囲第１項又は第２項記載のＶベルト
    。