WO2010103656A1 - Ｖベルト - Google Patents
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16G—BELTS, CABLES, OR ROPES, PREDOMINANTLY USED FOR DRIVING PURPOSES; CHAINS; FITTINGS PREDOMINANTLY USED THEREFOR
- F16G5/00—V-belts, i.e. belts of tapered cross-section
- F16G5/16—V-belts, i.e. belts of tapered cross-section consisting of several parts
Definitions
- the present invention relates to a V-belt formed by binding a large number of plate-like elements in a ring shape with a band-like ring.
- a pressure type transmission belt is known as a belt used in a belt type continuously variable transmission or the like.
- a large number of plate-shaped small pieces hereinafter referred to as elements
- elements or blocks are aligned, that is, a large number of elements are arranged in an annular shape so that their postures and orientations are aligned and adjacent to each other.
- the elements are arranged and bound by an annular body (hereinafter referred to as a ring) called a ring, a hoop, or a band.
- the left and right sides of the element, the so-called flank surfaces contact the outer peripheral surface of the V-shaped groove of the pulley and enter the V-shaped groove to cause a wedge action.
- It is formed in a shape that becomes a letter-shaped cross section or a trapezoidal cross section. That is, it is configured as a kind of V-belt that transmits power between the pulley and the belt by the frictional force between the outer peripheral surface of the V-shaped groove of the pulley and the left and right flank surfaces of the element.
- V-belt described in Japanese Patent Laid-Open No. 1-65347.
- the V-belt described in Japanese Patent Laid-Open No. 1-65347 has a plurality of substantially trapezoidal cross members (ie, elements) each having a base and two side fins inclined with respect to the base.
- the plurality of transverse members and one or more reinforcing members in the longitudinal direction are connected by an elastomer material.
- Japanese Patent Laid-Open No. 1-65347 discloses that an opening angle formed by both side surfaces (that is, flank surfaces) of the inner (inner peripheral side) edge of the transverse member is an inclination angle (that is, V-shaped) of the side surface of the pulley. A specific example of a configuration that is slightly larger than the groove opening angle) is described.
- the transmission belt of the belt type continuously variable transmission is hollowed out so that the central portion in the belt width direction is opened to the outer peripheral side of the belt, such as the transverse member described in Japanese Patent Laid-Open No. 1-65347.
- a V-belt composed of concave elements if the thrust from the pulley is applied to the V-belt during operation of the belt-type continuously variable transmission, the V-belt element has a belt diameter due to the tension of the ring. While the load in the direction acts, the clamping pressure from the pulley acts.
- the element is elastically deformed in the direction compressed in the width direction, the opening angle by the left and right flank surfaces becomes smaller than the initial angle, and the contact position with the outer peripheral surface of the V-shaped groove on the flank surface of the element is initially It moves to the inner circumference side of the state.
- the posture of the element in the pulley may be disturbed, resulting in a decrease in torque capacity between the pulley and the V belt and a decrease in durability of the V belt. Therefore, like the cross member described in the above Japanese Patent Laid-Open No. 1-65347, the opening angle by the left and right side surfaces, that is, the left and right flank surfaces, is set in advance to be slightly larger than the opening angle of the V-shaped groove of the pulley. By doing so, the above problem can be solved.
- the element is elastically deformed until the opening angle by the left and right flank surfaces matches the opening angle of the V-shaped groove of the pulley.
- the element is biased to the upper side (outer peripheral side) of the flank surface and is pinched by the pulley. Therefore, a bending moment to the inside (center side in the width direction) acts on the left and right column parts that extend from the main body part of the element to the outer peripheral side and form flank surfaces at the outer end parts thereof, As a result, the durability of the element, that is, the durability of the V-belt may be lowered. As described above, there is still room for improvement in order to further improve the durability of the V-belt.
- the present invention has been made by paying attention to the above technical problem, and an object thereof is to provide a V-belt having excellent durability performance.
- the present invention includes a saddle surface on which a ring is placed, and left and right column portions extending from the left and right end portions in the width direction of the saddle surface toward the outer peripheral side in the radial direction.
- a belt configured by aligning a number of formed plate-like elements in a ring shape with the saddle surface facing the outer peripheral side, and binding the row of the elements with the ring,
- the element is The opening angle formed by the respective outer peripheral side portions of the flank surface is substantially equal to or smaller than the opening angle of the belt winding groove, and The opening angle formed by the inner peripheral portions of the left and right flank surfaces is formed to be larger than the opening angle formed by the outer peripheral portions of the left and right flank surfaces.
- the left and right flank surfaces are formed by surfaces that can come into surface contact with the belt winding groove when at least the inner peripheral side portion is compressed by a load that the element receives from the V pulley.
- the left and right flank surfaces are formed by an uneven surface with a curved surface that undulates in the longitudinal direction between the outer peripheral end and the inner peripheral end, and at the boundary between the outer peripheral side portion and the inner peripheral side portion. It is preferable that a convex curved surface having a larger curvature than other portions is formed.
- the left and right flank surfaces are formed such that the radial position of the boundary between the outer peripheral portion and the inner peripheral portion coincides with the radial position of the saddle surface.
- the inclination of the outer peripheral portion of the flank surface of the element is substantially the same as the inclination of the belt winding groove of the V pulley. Since it is formed to be the same or slightly smaller, the outer peripheral side portion of the flank surface and the belt winding groove are almost in surface contact. Therefore, it can be avoided that a biased load acts on the outer peripheral side of the flank surface and a large bending moment is generated in the column portion of the element.
- the inclination of the flank surface is formed to be substantially the same as or slightly smaller than the inclination of the belt winding groove at the outer peripheral side portion where the column portion of the element is formed, the V belt Is wound around the V pulley, the flank surface and the belt winding groove start to come into contact with each other at the outer peripheral portion having low bending rigidity, in other words, at the outer peripheral portion of the flexible element. Therefore, the impact at the time of contact between the flank surface and the belt winding groove is absorbed or alleviated, and vibration during operation of the V-belt can be reduced.
- the slope of the inner peripheral portion of the flank surface of the element is formed to be slightly larger than the slope of the belt winding groove of the V pulley, after the outer peripheral portion of the element is compressed and deformed, The inner peripheral side portion of the flank surface and the belt winding groove almost come into surface contact. For this reason, even when the element is deformed by a load received from the V pulley, it is possible to avoid or suppress the occurrence of one-side contact or stress concentration on the flank surface. Therefore, according to the present invention, the durability of the element can be prevented from being lowered, and as a result, the durability of the V-belt can be improved.
- the inner peripheral portion of the flank surface of the element is a surface that comes into surface contact with the belt winding groove when the element is compressed by the load received from the belt winding groove, the outer peripheral portion of the element is compressed. After the deformation, the inner peripheral side portion of the flank surface comes into surface contact with the belt winding groove. For this reason, even when the element is deformed by a load received from the V pulley, it is possible to avoid or suppress the occurrence of one-side contact or stress concentration on the flank surface.
- flank surface in order to retain lubricating oil between the flank surface and the belt winding groove, when forming an uneven surface with a large number of grooves in the plate thickness direction on the flank surface, it is formed by the left and right flank surfaces If a convex curved surface with a large curvature is formed at the boundary between the outer peripheral side portion and the inner peripheral side portion of the flank surface where the opening angle, that is, the inclination angle of the flank surface changes, the inclination angle of the flank surface changes. It is possible to reduce the contact surface pressure with respect to the belt winding groove at the boundary portion where uneven load and stress concentration are likely to occur, and to avoid a decrease in durability of the element.
- the element is formed so that the position in the radial direction of the boundary portion between the outer peripheral side portion and the inner peripheral side portion in the flank surface matches the position in the radial direction of the saddle surface, for example, Even when the inclination is different between the outer peripheral side portion and the inner peripheral side portion, or when the concave and convex curved surface is formed on the flank surface, the boundary between the outer peripheral side portion and the inner peripheral side portion of the flank surface, and the column It is possible to avoid or suppress a decrease in strength at the base portion of the portion, that is, the connection portion between the column portion and the saddle surface, and the occurrence of uneven load and stress concentration.
- the V-belt B is wound around, for example, a driving side (input shaft) pulley and a driven side (output shaft) pulley of a belt-type continuously variable transmission, and power is generated between these pulleys.
- the example of the belt which transmits is shown.
- many elements 1 in this invention consist of a metal plate-shaped member, for example, and the left and right side surfaces 2 and 3 in the width direction (x-axis direction in FIG. 1) are tapered inclined surfaces.
- both side surfaces 2, 3 inclined in a tapered shape are belt winding grooves of a pulley 5 that is a driving pulley or a driven pulley of a belt type continuously variable transmission ( Torque is transmitted in frictional contact with the V-shaped groove 5a.
- the left and right side surfaces 2 and 3 of the element 1 transmit power between the pulley 5 and the V-belt B, which is a so-called V pulley in which a belt winding groove 5a having a V-shaped groove section is formed.
- the flank surfaces 2 and 3 are formed so that the outer peripheral side portions 2a and 3a and the inner peripheral side portions 2b and 3b are inclined differently. Details of the configuration and shape will be described later. To do.
- the outer peripheral side in the radial direction (or vertical direction) of the element 1 (the y-axis direction in FIGS. 1 and 2) 1, left and right column portions 6 and 7 extending upward (in FIG. 2) are formed. Therefore, the upper end surface 4a which is the upper edge portion of the main body portion 4 in FIGS. 1 and 2, and the left and right inner wall surfaces 6a and 7a facing the center in the width direction of the main body portion 4 of both pillar portions 6 and 7;
- a recess 8 is formed that is open on the upper side of the element 1, that is, on the outer peripheral side as the V-belt B.
- the concave portion 8 is a space portion for receiving and accommodating a band-like ring 9 for annularly binding the elements 1 arranged in an annular shape in close contact with each other.
- 9 is a saddle surface 4a on which the inner peripheral surface of 9 is placed in contact. Therefore, in other words, the relationship between the left and right column portions 6 and 7 and the saddle surface 4a is as follows.
- the left and right column portions 6 and 7 are arranged on the outer peripheral side in the radial direction from the left and right end portions in the width direction of the saddle surface 4a of the element 1. It is formed to extend (upper side in FIGS. 1 and 2).
- the ring 9 is, for example, a double ring (or two strips) of split rings 9a, which are so-called laminated rings in which a thin annular ring made of metal (single ring) is stacked in a radial direction (or thickness direction) in a plurality of layers. 9b. And these division
- segmentation rings 9a and 9b are accommodated in said recessed part 8 in the state juxtaposed in 2 rows in the width direction.
- the overlapping state or the stacked state of the single rings in the split rings 9a and 9b is held by the tension of the single rings, the frictional force between the single rings, or the like.
- the left and right retaining portions 10, 11 in which the left and right tip portions 10 a, 11 a extend toward the center in the width direction of the main body portion 4 are respectively provided at the outer peripheral end portions of the left and right pillar portions 6, 7. It is formed integrally with the column parts 6 and 7. That is, on the opening end side of the recess 8, in other words, on both inner wall surfaces 6 a and 7 a on the outer peripheral side of the V-belt B in the recess 8, the retaining portions 10 facing the center side in the width direction of the recess 8, 11 are formed. For this reason, the opening width W 1 of the recess 8 is determined by the distance W 1 between the two tip portions 10 a and 11 a facing each other on the opening end side of the recess 8. Then, the bottom 8a (i.e. saddle surface (upper surface) 4a) of the recess 8 side, both tip 10a, has an inner width W 2 wider than the distance (opening width) W 1 between 11a.
- the ring 9 is constituted by two rows of the split rings 9a and 9b. For this reason, each of the split rings 9a and 9b is partially in the radial direction (or thickness direction) in a part of the circumferential direction. Thus, it is possible to simultaneously set an overlapping state in which the split rings 9a and 9b and the split rings 9b are parallel to each other in the width direction.
- the ring 9 and the element 1 have an overall width of the ring 9 in a parallel state (that is, the sum of the width of the split ring 9a and the width of the split ring 9b) D 1 wider than the opening width W 1 . and to be narrower than the inner width W 2, the split ring 9a, the width of 9b, and the shape and dimensions of each part of the concave portion 8 is set. Further, by making the overlapping state of the ring 9, so that it can be narrower than the temporary opening width W 1 the entire width of the ring 9, each part of the split ring 9a, the width of 9b, and the recess 8 The shape and dimensions are set.
- the portion in the overlapped state can be fitted into the recess 8 between both the tip portions 10a and 11a of the recess 8, that is, through the opening 8b. Then, after passing the overlapped portion of the ring 9 through the opening 8b and fitting into the recess 8, the element 1 is moved to the parallel portion of the ring 9, or the recess 8 of the ring 9 is fitted. By returning the portions to the parallel state, the ring 9 is locked by the inner peripheral portions of the both retaining portions 10 and 11 in the recess 8 to prevent the ring 9 from being detached from the recess 8, that is, the ring 9. Can be fitted into the recess 8 to be engaged.
- a large number of elements 1 constituting the V-belt B are bound by a ring 9 in an annularly aligned state, that is, in an annularly arranged state of orientation and orientation.
- the driving side and the driven side Each of the pulleys 5 is wound around. Therefore, in the state where each element 1 is wound around the pulley 5, each element 1 needs to expand in a fan shape with respect to the center of the pulley 5 and be in close contact with each other.
- the lower part (the central part in the state of being arranged in an annular shape) is formed thin.
- the ring 9 and the saddle surface 4a are formed by forming the locking edge 12 at the same position as or substantially the same as the position of the saddle surface 4a in the radial direction (vertical direction) of the element 1 as described above.
- the friction loss during operation of the V-belt B can be reduced and the transmission efficiency of the V-belt B can be improved.
- a hole 14 is formed. Specifically, a frustoconical boss 13 is formed on the front surface 4 f of the main body 4 so as to protrude outward.
- a bottomed cylindrical hole 14 is formed on the rear surface 4r (the right side surface in FIG. 2) opposite to the boss 13 so that the boss 13 in the adjacent element 1 is loosely fitted into the inside. ing.
- the boss 13 protruding outward from the front surface 4f is formed on the front surface 4f of the element 1, and the other surface of the element 1 adjacent to the front surface 4f of the other element 1 adjacent to the element 1 A hole 14 that fits with the boss 13 of the element 1 is formed.
- the boss 13 and the hole 14 are formed on the inner peripheral side (lower side in FIGS. 1 and 2) from the locking edge 12, and these bosses are formed. 13 and the part in which the hole 14 is formed are thin, and the part on the outer peripheral side (the upper side in FIGS. 1 and 2) is thicker than the locking edge 12.
- the elements 1 are in contact with each other at a thick part, whereas the ring 9 is In a state where the elements 1 are arranged so as to open in a fan shape along the ring 9 in a curved state, the elements 1 come into contact with each other at their locking edges 12. Therefore, in either case, in order to maintain the state where the boss 13 is fitted in the hole 14 of the adjacent element 1, the boss 13 is larger than the locking edge 12 or the thicker portion on the outer peripheral side than that. Is also formed to protrude.
- the main contact position between the pulley 5 and the element 1 that is, the power transmission position between the pulley 5 and the V-belt B moves to the inner peripheral side on the flank surface of the element 1 from the intended position.
- the power transmission performance between the pulley 5 and the V-belt B such as the transmission torque capacity and power transmission efficiency, may be deteriorated.
- the above-mentioned problem can be solved by setting the above-mentioned opening angle of the V belt B to be larger than the opening angle of the V-shaped groove of the belt winding groove 5a of the pulley 5 in advance. It can.
- the element 1 is biased by the pulley 5 while being biased at the outer peripheral side portions (upper parts) of the flank surfaces 2 and 3. Therefore, a bending moment from the contact position with the pulley 5 toward the central portion in the width direction acts on each of the column portions 6 and 7 of the element 1, and as a result, the durability of the element 1 decreases. There is a possibility that.
- the element 1 according to the present invention is formed by the outer peripheral side portions 2a and 3a and the inner peripheral side portions 2b and 3b of the left and right flank surfaces 2 and 3 by the flank surfaces 2 and 3.
- the opening angle, that is, the trapezoidal angle of the V belt B is different.
- the left and right flank surfaces 2 and 3 are bordered by the same position L as the saddle surface 4a in the radial direction of the element 1, that is, the border portions 2c and 3c of the both flank surfaces 2 and 3 are bordered.
- the outer peripheral portions 2a and 3a on the outer peripheral side of the boundary portions 2c and 3c and the inner peripheral portions 2b and 3b on the inner peripheral side of the boundary portions 2c and 3c are divided.
- a trapezoidal trapezoidal angle ⁇ 1 with a line segment connecting the outer peripheral end 2d of the outer peripheral portion 2a and the outer peripheral end 3d of the outer peripheral portion 3a as the lower base
- the opening angle ⁇ 2 formed by the peripheral side portions 2b and 3b that is, the line segment connecting the boundary portion 2c of the inner peripheral side portion 2b and the boundary portion 3c of the inner peripheral side portion 3b is used as the lower base, and the inner peripheral side portion 2b.
- the outer peripheral side portion 2a is different from each other so that the trapezoidal trapezoidal angle ⁇ 2 with the line segment connecting the inner peripheral end portion 2e and the inner peripheral end portion 3e of the inner peripheral side portion 3b as the upper base is different from each other.
- 3a is larger than the opening angle ⁇ 1 formed by the inner peripheral portions 2b and 3b. Kunar so on, both the left and right flanks 2 and 3 are formed.
- the opening angle ⁇ 1 formed by the outer peripheral side portions 2a and 3a of the left and right flank surfaces 2 and 3 is the opening angle ⁇ 0 of the belt winding groove 5a of the pulley 5, that is, the V-shape of the belt winding groove 5a. It is substantially equal to the trapezoid angle ⁇ 0 by the cross section of the shape or trapezoid shape.
- the opening angle ⁇ 1 formed by the outer peripheral side portions 2a and 3a of the flank surfaces 2 and 3 may be slightly smaller than the opening angle ⁇ 0 of the belt winding groove 5a.
- the opening angle ⁇ 1 formed by the outer peripheral portions 2a and 3a of both flank surfaces 2 and 3 is equal to or equal to the opening angle ⁇ 0 within a range not larger than the opening angle ⁇ 0 of the belt winding groove 5a. Any angle that is slightly smaller than ⁇ 0 may be used.
- the opening angle ⁇ 2 formed by the inner peripheral portions 2b and 3b of the left and right flank surfaces 2 and 3 is slightly larger than the opening angle ⁇ 0 of the belt winding groove 5a of the pulley 5.
- the opening angle ⁇ 2 is such that the element 1 is elastically deformed when a torque equal to the allowable transmission torque of the V-belt B is applied to the pulley 5 when the speed ratio is set to the maximum deceleration in the belt-type continuously variable transmission.
- the opening angle formed by the two flank surfaces 2 and 3 (the opening angle ⁇ 1 formed by the outer peripheral portions 2a and 3a of the both flank surfaces 2 and 3 and the opening angle ⁇ 2 formed by the inner peripheral portions 2b and 3b) Is set to an angle larger than the opening angle ⁇ 0 of the belt winding groove 5a within a range that does not exceed the angle amount obtained by adding the angle amount corresponding to the smaller angle) to the opening angle ⁇ 0 of the belt winding groove 5a. Is done.
- ⁇ is the amount of angle by which the opening angle formed by both the flank surfaces 2 and 3 becomes small when the element 1 is elastically deformed
- the opening angle ⁇ 2 formed by 0 ⁇ 2 ⁇ It is set within the range represented by.
- the angle amount ⁇ is determined by the V-belt B when the maximum width of the element 1 is L, the width of the column portions 6 and 7 is W, and the speed ratio is set to the maximum deceleration in the belt-type continuously variable transmission.
- the torque equal to the allowable transmission torque is applied to the pulley 5
- the pushing load received by the element 1 from the ring 9 is F
- the secondary moment of section of the element 1 is I
- the Young's modulus of the material of the element 1 is E.
- the angle amount ⁇ is preferably set to about 0.6 ° as an example.
- minute uneven surfaces 15 are formed on the left and right flank surfaces 2 and 3 for holding lubricating oil for lubricating or cooling between the flank surfaces 2 and 3 and the belt winding groove 5a.
- the uneven surface 15 is formed to a depth of about several tens of ⁇ m at a pitch of 1 mm or less.
- a specific example is a large number of grooves formed on both flank surfaces 2 and 3 in the thickness direction.
- the groove is exaggerated, and in practice, for example, a groove having an arcuate inner surface with a radius of curvature of about 0.1 to 0.2 mm, in other words, a radius of curvature of 0.1 to 0.2 mm. It is a groove formed of a concave curved surface of about 0.2 mm.
- adjacent grooves are smoothly connected to each other by, for example, a convex curved surface having a radius of curvature similar to the radius of curvature of the arc-shaped groove in order to avoid stress concentration due to edge contact or notch effect.
- the uneven surface 15 is formed on both the left and right flank surfaces 2 and 3 by uneven curved surfaces undulating in the longitudinal direction between the outer peripheral ends and the inner peripheral ends of the left and right flank surfaces 2 and 3. Has been.
- the shape of the uneven surface 15 is different between the central portion in the radial direction of the element 1 on both the flank surfaces 2 and 3, the outer peripheral side, and the inner peripheral side. That is, the outer peripheral side portions 2a of the two flank surfaces 2 and 3 with respect to the curvature radius of the curved surface of the concave and convex surface 15 of the concave and convex surfaces 15 in the outer peripheral side portions 2a and 3a and the inner peripheral side portions 2b and 3b. , 3a and the inner peripheral side portions 2b, 3b, the radius of curvature of the convex curved surface 15a formed at the same position L as the saddle surface 4a in the radial direction of the element 1 of both the flank surfaces 2, 3 Is getting bigger.
- the left and right flank surfaces 2 and 3 of the element 1 are formed with a concavo-convex surface 15 having a curved surface undulating in the longitudinal direction between the outer peripheral end and the inner peripheral end.
- a convex curved surface 15a having a radius of curvature larger than that of the curved surface formed at the other portions other than the boundary portions 2c and 3c is formed at the boundary portions 2c and 3c between the outer peripheral side portions 2a and 3a and the inner peripheral side portions 2b and 3b.
- the outer periphery of the left and right flank surfaces 2 and 3 of the element 1 are formed so that the inclination of the belt winding groove 5a of the pulley 5 is substantially the same as or slightly smaller. Therefore, the outer peripheral side portions 2a, 3a of both flank surfaces 2, 3 and the belt winding groove 5a are almost in surface contact with each other. As a result, a biased load acts on the outer peripheral side of both flank surfaces 2, 3. Thus, it is possible to avoid a situation in which a large bending moment is generated in both the column portions 6 and 7 of the element 1.
- the slopes of the inner peripheral portions 2b and 3b on both flank surfaces 2 and 3 are formed to be slightly larger than the slope of the belt winding groove 5a of the pulley 5. For this reason, after the outer peripheral portion of the element 1 is compressed and deformed, the inner peripheral portions 2b and 3b of the flank surfaces 2 and 3 and the belt winding groove 5a come into substantially surface contact. As a result, even when the element 1 is deformed by the load received from the pulley 5, it is possible to avoid or suppress the occurrence of one-side contact or stress concentration on both the flank surfaces 2 and 3, and as a result The durability can be improved by preventing the durability from being lowered.
- the flank surface 15 is formed on the flank surfaces 2 and 3 by a large number of grooves in the thickness direction.
- a convex curved surface 15a having a larger radius of curvature than other portions is formed.
- the present invention is not limited to the specific examples described above. That is, in the specific example described above, the case where the V-belt B of the present invention is used for a belt-type continuously variable transmission is described as an example. However, the V-belt B of the present invention is a belt-type continuously variable transmission. The present invention is not limited to this, and can also be applied to a transmission belt of another winding transmission device constituted by a belt and a pulley.
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Abstract
耐久性能に優れたＶベルトを提供すること。 リング９を載置するサドル面４ａと、そのサドル面４ａの幅方向における左右両端部分から径方向における外周側を向いて延出する左右の柱部６，７とが形成された多数のエレメント１を、サドル面４ａを外周側に向けて環状に整列させ、そのエレメント１の列をリング９で結束することにより構成されるベルトであって、左右の柱部６，７の幅方向におけるそれぞれの外側端部に、Ｖプーリ５のベルト巻き掛け溝５ａに接触して動力伝達面となる左右のフランク面２，３が形成されたＶベルトＢにおいて、エレメント１を、左右のフランク面２，３の外周側部分２ａ，３ａにより形成される開き角θ1が、ベルト巻き掛け溝５ａの開き角θ0とほぼ等しいもしくは開き角θ0よりも小さく、かつ、左右のフランク面２，３の内周側部分２ｂ，３ｂにより形成される開き角θ2が、開き角θ1よりも大きくなるように構成した。
Description
この発明は、多数の板片状のエレメントを帯状のリングにより環状に結束して構成したＶベルトに関するものである。
ベルト式無段変速機などに用いられるベルトとして押圧式の伝動ベルトが知られている。この種の伝動ベルトは、エレメントもしくはブロックなどと称される板状の多数の小片（以下、エレメント）を整列させ、すなわち多数のエレメントを、それぞれの姿勢および向きを揃えかつ互いに隣接させて環状に配列し、それらのエレメントをリングもしくはフープもしくはバンドなどと称される環状体（以下、リング）で結束することにより構成されている。そのエレメントの左右の側面、すなわちいわゆるフランク面は、プーリのＶ字形溝の外周面に接触しかつそのＶ字形溝に入り込んでくさび作用を生じさせるように、プーリのＶ字形溝に嵌合するＶ字形断面もしくは台形断面となる形状に形成されている。すなわち、プーリのＶ字形溝の外周面とエレメントの左右のフランク面との間の摩擦力により、プーリとベルトとの間で動力を伝達する一種のＶベルトとして構成されている。
上記のようなＶベルトの一例が特開平１－６５３４７号公報に記載されている。この特開平１－６５３４７号公報に記載されているＶベルトは、ベースとそのベースに対して傾斜した２つの側部ひれ状部とを有するほぼ台形形状の複数の横断部材（すなわちエレメント）を互いに連結するとともに、エラストマー材料によってそれら複数の横断部材と縦方向の１本もしくは複数本の補強部材とを連結することにより構成されている。
また、この特開平１－６５３４７号公報には、横断部材の内側（内周側）の縁の両側面（すなわちフランク面）により形成される開き角が、プーリの側面の傾斜角度（すなわちＶ字形溝の開き角）よりもわずかに大きくなるようにした構成の具体例が記載されている。
ベルト式無段変速機の伝動ベルトに、上記の特開平１－６５３４７号公報に記載されている横断部材のような、ベルトの幅方向における中央部分をベルトの外周側に開口するようにくり抜いた凹形形状のエレメントにより構成したＶベルトを用いた場合、ベルト式無段変速機の運転時にプーリからの推力がＶベルトに加えられると、Ｖベルトのエレメントには、リングの張力によるベルトの径方向の荷重が作用しつつ、プーリからの挟圧力が作用する。そのため、エレメントはその幅方向で圧縮される方向に弾性変形し、左右のフランク面による開き角が当初の角度よりも小さくなり、エレメントのフランク面におけるＶ字形溝の外周面との接触位置が当初の状態よりも内周側に移動する。その結果、プーリ内でのエレメントの姿勢が乱れ、プーリとＶベルトとの間のトルク容量の低下やＶベルトの耐久性の低下を招く場合がある。そこで、上記の特開平１－６５３４７号公報に記載されている横断部材のように、左右の両側面すなわち左右のフランク面による開き角を、予めプーリのＶ字形溝の開き角よりも若干大きく設定しておくことにより、上記の問題を解消することができる。
しかしながら、左右のフランク面による開き角を予めプーリのＶ字形溝の開き角よりも大きくすると、エレメントが弾性変形して左右のフランク面による開き角がプーリのＶ字形溝の開き角と一致するまでの間は、エレメントはフランク面の上方（外周側）に偏ってプーリで挟圧される。そのため、エレメントの本体部分から外周側に延びてその外側端部にフランク面を形成している左右の柱部には、内側（幅方向の中央側）への曲げモーメントが作用することになり、その結果、エレメントの耐久性すなわちＶベルトの耐久性が低下してしまう可能性がある。このように、Ｖベルトの耐久性をより一層向上させるためには、未だ改良の余地があった。
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、耐久性能に優れたＶベルトを提供することを目的とするものである。
上記の目的を達成するために、この発明は、リングを載置するサドル面と、そのサドル面の幅方向における左右両端部分から径方向における外周側を向いて延出する左右の柱部とが形成された板片状の多数のエレメントを、前記サドル面を前記外周側に向けて環状に整列させ、その前記エレメントの列を前記リングで結束することにより構成されるベルトであって、前記左右の柱部の前記幅方向におけるそれぞれの外側端部に、Ｖプーリのベルト巻き掛け溝に接触して動力伝達面となる左右のフランク面が形成されたＶベルトにおいて、前記エレメントは、前記左右のフランク面のそれぞれの外周側部分により形成される開き角が、前記ベルト巻き掛け溝の開き角とほぼ等しいもしくは前記ベルト巻き掛け溝の開き角よりも小さく、かつ、前記左右のフランク面のそれぞれの内周側部分により形成される開き角が、前記左右のフランク面のそれぞれの外周側部分により形成される開き角よりも大きくなるように形成されていることを特徴とするＶベルトである。
また、この発明では、左右のフランク面が、少なくとも内周側部分がエレメントがＶプーリから受ける荷重により圧縮された場合にベルト巻き掛け溝と面接触可能な面により形成されていることが好ましい。
また、この発明では、左右のフランク面が、その外周端と内周端との間の長手方向に波打つ曲面による凹凸面によって形成されるとともに、外周側部分と内周側部分との境界部に他の部分よりも曲率が大きい凸曲面が形成されていることが好ましい。
そして、この発明では、左右のフランク面が、外周側部分と内周側部分との境界部の径方向における位置がサドル面の径方向における位置と一致するように形成されていることが好ましい。
したがって、この発明によれば、ＶベルトがＶプーリに挟圧されてエレメントが幅方向に圧縮される場合、エレメントのフランク面における外周側部分の傾斜がＶプーリのベルト巻き掛け溝の傾斜とほぼ同じか若干小さくなるように形成されているので、フランク面の外周側部分とベルト巻き掛け溝とがほぼ面接触する。そのため、フランク面の外周側に偏った荷重が作用してエレメントの柱部に大きな曲げモーメントが発生してしまうことを回避することができる。
また、上記のように、フランク面の傾斜が、エレメントの柱部が形成されている外周側部分でベルト巻き掛け溝の傾斜とほぼ同じか若干小さくなるように形成されていることから、ＶベルトがＶプーリに巻き掛かる際には、曲げ剛性が低い外周側部分で、言い換えると、可撓性があるエレメントの外周側部分でフランク面とベルト巻き掛け溝とが接触し始めることになる。そのため、それらフランク面とベルト巻き掛け溝との接触時の衝撃が吸収あるいは緩和されて、Ｖベルトの運転時における振動を低減することができる。
そして、エレメントのフランク面における内周側部分の傾斜がＶプーリのベルト巻き掛け溝の傾斜よりも若干大きくなるように形成されているので、エレメントの外周側の部分が圧縮されて変形した後は、フランク面の内周側部分とベルト巻き掛け溝とがほぼ面接触するようになる。そのため、Ｖプーリから受ける荷重によりエレメントが変形した場合であっても、フランク面での片当たりや応力集中などの発生を回避もしくは抑制することができる。したがって、この発明によれば、エレメントの耐久性の低下を防止して、その結果、Ｖベルトの耐久性を向上させることができる。
また、エレメントのフランク面における内周側部分を、エレメントがベルト巻き掛け溝から受ける荷重により圧縮された際にベルト巻き掛け溝と面接触する面とすれば、エレメントの外周側の部分が圧縮されて変形した後は、フランク面の内周側部分とベルト巻き掛け溝とが面接触するようになる。そのため、Ｖプーリから受ける荷重によりエレメントが変形した場合であっても、フランク面での片当たりや応力集中などの発生を回避もしくは抑制することができる。
また、例えばフランク面とベルト巻き掛け溝との間で潤滑油を保持させるために、フランク面に、板厚方向に向けた多数の溝などによる凹凸面を形成する場合、左右のフランク面により形成される開き角、すなわちフランク面の傾斜の角度が切り替わるフランク面の外周側部分と内周側部分との境界部に、曲率が大きい凸曲面を形成すれば、フランク面の傾斜角度が変化して偏荷重や応力集中が発生し易い境界部のベルト巻き掛け溝に対する接触面圧を低下させることができ、エレメントの耐久性の低下を回避することができる。
そして、この発明で対象としているエレメントは、Ｖプーリから荷重を受ける際に、フランク面における外周側部分と内周側部分との境界部で偏荷重や応力集中が発生し易く、また、柱部の付け根もしくは根元部分すなわち柱部とサドル面との接続部分で曲げモーメントが最大になる傾向にある。さらに、上記のフランク面における外周側部分と内周側部分との境界部の径方向における位置と、サドル面の径方向における位置とが一致するようにエレメントを形成すれば、例えば、フランク面の傾斜が外周側部分と内周側部分とで相違する場合や、フランク面に凹凸の曲面を形成する場合であっても、フランク面の外周側部分と内周側部分との境界部、および柱部の根元部分すなわち柱部とサドル面との接続部分における強度の低下や、偏荷重や応力集中の発生を回避もしくは抑制することができる。
つぎに、この発明の具体例を図面を参照して説明する。先ず、Ｖベルトを構成するエレメントおよびリングの構成を、図１，図２に基づいて説明する。図１，図２において、ＶベルトＢは、例えば、ベルト式無段変速機の駆動側（入力軸）プーリと従動側（出力軸）プーリとに巻き掛けられて、それらのプーリの間で動力を伝達するベルトの例を示している。そして、この発明における多数のエレメント１は、例えば金属製の板片状の部材からなり、その幅方向（図１のｘ軸方向）における左右の側面２，３が、テーパ状の傾斜した面として形成された本体（基体）部４を有し、そのテーパ状に傾斜した両側面２，３が、ベルト式無段変速機の駆動側プーリあるいは従動側プーリであるプーリ５のベルト巻き掛け溝（Ｖ字形溝）５ａに摩擦接触してトルクを伝達するようになっている。
すなわち、エレメント１の左右の両側面２，３が、溝の断面がＶ字形のベルト巻き掛け溝５ａが形成されたいわゆるＶプーリであるプーリ５とＶベルトＢとの間で動力の伝達を行う動力伝達面であるいわゆるフランク面２，３となっている。なお、このフランク面２，３は、それらの外周側部分２ａ，３ａと内周側部分２ｂ，３ｂとでは、傾斜が異なるように形成されているが、その構成・形状等の詳細については後述する。
本体部４の幅方向における左右の両端部分に、本体部４の一部であって、エレメント１の径方向（もしくは上下方向）（図１，図２のｙ軸方向）での外周側（図１，図２での上側）に延びた左右の柱部６，７がそれぞれ形成されている。したがって、本体部４の図１，図２での上側のエッジ部分である上端面４ａと、両柱部６，７の本体部４の幅方向における中央を向いた左右の内壁面６ａ，７ａとによって、エレメント１の上側すなわちＶベルトＢとしての外周側に開口した凹部８が形成されている。
凹部８は、互いに密着して環状に配列されたエレメント１を環状に結束するための帯状のリング９を、その内部に嵌め込んで収容するための空間部分であり、したがって上端面４ａが、リング９の内周面を接触させて載せるサドル面４ａとなっている。したがって、上記の左右両柱部６，７とサドル面４ａとの関係について言い換えると、左右の柱部６，７は、エレメント１のサドル面４ａの幅方向における左右両端部分から径方向における外周側（図１，図２での上側）に延出するように形成されている。
リング９は、例えば、金属製で環状の薄い帯状体（単リング）を径方向（もしくは厚さ方向）に複数層に重ねたいわゆる積層リングである２列（もしくは２条）の分割リング９ａ，９ｂによって形成されている。そして、これら分割リング９ａ，９ｂが、幅方向で２列に並列させた状態で、上記の凹部８に収容されるようになっている。これら分割リング９ａ，９ｂにおける各単リング同士の重ね合わせ状態もしくは積層状態は、各単リングの張力や各単リング同士の間の摩擦力等によって保持されている。
左右の両柱部６，７の外周端部分には、左右の先端部１０ａ，１１ａがそれぞれ本体部４の幅方向における中央に向かって延出した左右の抜け止め部１０，１１が、それぞれ両柱部６，７と一体に形成されている。すなわち、凹部８の開口端側、言い換えると、凹部８におけるＶベルトＢの外周側の端部側の両内壁面６ａ，７ａに、凹部８の幅方向における中心側に向けた抜け止め部１０，１１がそれぞれ形成されている。そのため、凹部８の開口幅Ｗ1が、凹部８の開口端側で対向する両先端部１０ａ，１１ａの間の距離Ｗ1によって決定されている。そして、凹部８の底部８ａ（すなわちサドル面（上端面）４ａ）側では、両先端部１０ａ，１１ａ間の距離（開口幅）Ｗ1よりも広い内幅Ｗ2となっている。
前述したように、リング９は、２列の分割リング９ａ，９ｂによって構成されていて、そのため、各分割リング９ａ，９ｂを周長方向の一部において部分的に径方向（もしくは厚さ方向）で互いに重ね合わせた重ね合わせ状態と、分割リング９ａと分割リング９ｂとを幅方向に互いに並列させた並列状態とを同時に設定できるようになっている。
また、リング９およびエレメント１は、並列状態でのリング９の全幅（すなわち、分割リング９ａの幅と分割リング９ｂの幅との合計）Ｄ1が、上記の開口幅Ｗ1よりも広くなり、かつ内幅Ｗ2よりも狭くなるように、各分割リング９ａ，９ｂの幅寸法、および凹部８の各部の形状・寸法が設定されている。さらに、リング９を重ね合わせ状態にすることにより、リング９の全幅を一時的に開口幅Ｗ1よりも狭くすることができるように、各分割リング９ａ，９ｂの幅寸法、および凹部８の各部の形状・寸法が設定されている。
したがって、リング９を重ね合わせ状態にすることにより、その重ね合わせ状態の部分を、凹部８の両先端部１０ａ，１１ａの間、すなわち開口部８ｂを通過させて凹部８に嵌め込むことができる。そしてリング９の重ね合わせ状態の部分を開口部８ｂを通過させて凹部８に嵌め込んだ後に、エレメント１をリング９の並列状態の部分まで移動させること、もしくはリング９の凹部８が嵌め込まれた部分を並列状態に戻すことによって、凹部８内においてリング９を両抜け止め部１０，１１の内周側の部分で係止し、凹部８からのリング９の離脱を防止すること、すなわちリング９を凹部８に嵌め込んで係合させることができる。
このＶベルトＢを構成する多数のエレメント１は、環状に整列させられた状態、すなわち、姿勢および向きを揃えて環状に配列された状態でリング９によって結束され、その状態で駆動側および従動側のそれぞれのプーリ５に巻き掛けられる。したがって、各エレメント１は、プーリ５に巻き掛けられた状態では、各エレメント１がプーリ５の中心に対して扇状に拡がり、かつ互いに密着する必要があるため、各エレメント１の図１，図２での下側の部分（環状に配列した状態での中心側の部分）が薄肉に形成されている。
すなわち、本体部４の前面４ｆ（図２における左側の面）での、エレメント１の径方向（上下方向）におけるサドル面４ａの位置から内周側（下側）の部分が削り落とされた状態で次第に薄肉化されている。したがって、各エレメント１が扇形に拡がって接触する状態、言い換えると、各エレメント１がプーリ５に巻き掛かり円弧状に湾曲して配列されてＶベルトＢが湾曲するベルト湾曲状態で、その板厚の変化する境界部分で接触する。この境界部分のエッジが、いわゆるロッキングエッジ１２となっている。
この種のエレメント１のサドル面４ａは、多数のエレメント１を結束しているリング９が接触しているので、ＶベルトＢがトルクを伝達している状態では、その接触圧が大きくなるのに対して、エレメント１が直線状に配列されている状態からプーリ５に巻き掛かって扇状に開く場合には、リング９とサドル面４ａとの間に摺動が生じ、それに伴って大きい摩擦力が生じる。このとき、エレメント１の径方向（上下方向）における上記のサドル面４ａとロッキングエッジ１２との間の距離が長くなると、リング９とサドル面４ａとの間の摩擦力によるモーメントが大きくなり、リング９とサドル面４ａとの間で一層摺動が生じ易くなる。その結果、ＶベルトＢの運転時における摩擦損失が増大してＶベルトＢの伝動効率が低下してしまうおそれがある。
そのことに対して、上記のようにエレメント１の径方向（上下方向）におけるサドル面４ａの位置と同じか、もしくはほぼ同じ位置に、ロッキングエッジ１２を形成することによって、リング９とサドル面４ａとの間の摩擦力によるモーメントを可及的に小さくすることができ、その結果、ＶベルトＢの運転時における摩擦損失を低減してＶベルトＢの伝動効率を向上させることができる。
エレメント１の本体部４の幅方向における中央部分には、各エレメント１がプーリ５に巻き掛からず直線状に配列されるベルト直線状態において各エレメント１の相対的な位置を決めるためのボス１３とホール１４とが形成されている。具体的には、本体部４の前面４ｆに、外部に凸となる円錐台形のボス１３が形成されている。そして、このボス１３とは反対側の後面４ｒ（図２における右側の面）に、内部に凹となって隣接するエレメント１におけるボス１３を緩く嵌合させる有底円筒状のホール１４が形成されている。言い換えると、エレメント１の前面４ｆに、その前面４ｆから外部へ突き出たボス１３が形成され、そのエレメント１に隣接する他のエレメント１の前面４ｆと対向するエレメント１の後面４ｒに、前記の他のエレメント１のボス１３と嵌り合うホール１４が形成されている。
この発明に係るＶベルトＢを構成するエレメント１は、上記のように、ロッキングエッジ１２よりも内周側（図１，図２では下側）にボス１３およびホール１４が形成され、かつこれらボス１３およびホール１４が形成されている部分の厚さが薄くなっており、そしてロッキングエッジ１２よりも外周側（図１，図２では上側）の部分が厚くなっている。したがって、リング９が直線状に引っ張られている状態でエレメント１が直線状に配列されている状態では、各エレメント１は板厚の厚い部分で相互に接触し、これに対して、リング９が湾曲した状態でそのリング９に即して各エレメント１が扇状に開いたように配列されている状態では、各エレメント１はそれぞれのロッキングエッジ１２で互いに接触する。そのため、これらいずれの場合であってもボス１３が隣接するエレメント１のホール１４に嵌合した状態を維持するために、ボス１３はロッキングエッジ１２あるいはそれよりも外周側の板厚の厚い部分よりも突出するように形成されている。
このように、ベルト直線状態でこれらのボス１３とホール１４とが嵌合することによって、その状態におけるエレメント１同士の幅方向（図１での左右方向）および径方向（図１での上下方向）の相対位置を決めることができ、例えばベルト式無段変速機にこのＶベルトＢを使用した場合、プーリに巻き掛かったＶベルトＢの走行時におけるがたつきを防止して、ベルト式無段変速機を安定して運転することができる。
一方、ベルト式無段変速機の運転時に、プーリ５に推力を付与すると、すなわちプーリ５によりＶベルトＢを挟圧すると、ＶベルトＢのエレメント１には、いわゆる押し込み荷重としてエレメント１の径方向でプーリ５の軸芯に向けて、リング９からの反力が作用する。そして、エレメント１は幅方向で圧縮される方向に変形し、左右の両フランク面２，３により形成される開き角、すなわちＶベルトＢのＶ字形断面もしくは台形断面の開き角が、当初の角度よりも小さくなる。そのため、プーリ５とエレメント１との主な接触位置、すなわちプーリ５とＶベルトＢとの間の動力伝達位置が、所期の位置よりもエレメント１のフランク面における内周側に移動する。その結果、伝達トルク容量や動力伝達効率などのプーリ５とＶベルトＢとの間の動力伝達性能が低下してしまう可能性がある。
そのことに対して、ＶベルトＢの上記の開き角を、予めプーリ５のベルト巻き掛け溝５ａのＶ字形溝の開き角よりも大きく設定しておくことにより、上記の問題を解決することができる。しかしながら、その場合は、エレメント１がそのフランク面２，３の外周側部分（上部）で偏ってプーリ５に挟圧されることになる。そのため、エレメント１の柱部６，７には、それぞれ、プーリ５との接触位置から幅方向の中心部分に向けた曲げモーメントが作用することになり、その結果、エレメント１の耐久性が低下してしまう可能性がある。
そこで、この発明に係るエレメント１は、前述したように、左右の両フランク面２，３の外周側部分２ａ，３ａと内周側部分２ｂ，３ｂとで、それらフランク面２，３により形成される開き角すなわちＶベルトＢの台形角が異なるように形成されている。
具体的には、左右の両フランク面２，３は、エレメント１の径方向におけるサドル面４ａと同じ位置Ｌを境界にして、すなわち両フランク面２，３の境界部２ｃ，３ｃを境界にして、その境界部２ｃ，３ｃよりも外周側の外周側部分２ａ，３ａと、境界部２ｃ，３ｃよりも内周側の内周側部分２ｂ，３ｂとに区分されている。
そして、左右の両フランク面２，３の外周側部分２ａ，３ａにより形成される開き角θ1、すなわち、外周側部分２ａの境界部２ｃと外周側部分３ａの境界部３ｃとを結ぶ線分を上底として、外周側部分２ａの外周端部２ｄと外周側部分３ａの外周端部３ｄとを結ぶ線分を下底とする台形の台形角θ1と、左右の両フランク面２，３の内周側部分２ｂ，３ｂにより形成される開き角θ2、すなわち、内周側部分２ｂの境界部２ｃと内周側部分３ｂの境界部３ｃとを結ぶ線分を下底として、内周側部分２ｂの内周端部２ｅと内周側部分３ｂの内周端部３ｅとを結ぶ線分を上底とする台形の台形角θ2とが、互いに異なるように、具体的には、外周側部分２ａ，３ａにより形成される開き角θ1よりも内周側部分２ｂ，３ｂにより形成される開き角θ2が大きくなるように、左右の両フランク面２，３が形成されている。
また、上記の左右の両フランク面２，３の外周側部分２ａ，３ａにより形成される開き角θ1は、プーリ５のベルト巻き掛け溝５ａの開き角θ0、すなわちベルト巻き掛け溝５ａのＶ字形状あるいは台形形状の断面による台形角θ0とほぼ等しくなっている。なお、この両フランク面２，３の外周側部分２ａ，３ａにより形成される開き角θ1は、ベルト巻き掛け溝５ａの開き角θ0よりも若干小さくてもよい。すなわち、両フランク面２，３の外周側部分２ａ，３ａにより形成される開き角θ1は、ベルト巻き掛け溝５ａの開き角θ0よりも大きくならない範囲で、開き角θ0と等しいか、もしくは開き角θ0よりも若干小さい角度であればよい。
一方、上記の左右の両フランク面２，３の内周側部分２ｂ，３ｂにより形成される開き角θ2は、プーリ５のベルト巻き掛け溝５ａの開き角θ0よりも若干大きくなっている。例えば、開き角θ2は、ベルト式無段変速機で変速比が最減速に設定された際にＶベルトＢの許容伝達トルクと等しいトルクがプーリ５に付与された場合に、エレメント１が弾性変形して両フランク面２，３により形成される開き角（両フランク面２，３の外周側部分２ａ，３ａにより形成される開き角θ1と内周側部分２ｂ，３ｂにより形成される開き角θ2との平均値に相当する角度）が小さくなる角度量分をベルト巻き掛け溝５ａの開き角θ0に加えた角度を超えない範囲で、ベルト巻き掛け溝５ａの開き角θ0よりも大きい角度に設定される。
すなわち、上記で、エレメント１が弾性変形して両フランク面２，３により形成される開き角が小さくなる角度量をαとすると、左右の両フランク面２，３の内周側部分２ｂ，３ｂにより形成される開き角θ2は、
０＜θ2＜α
で表される範囲内で設定される。
０＜θ2＜α
で表される範囲内で設定される。
この角度量αは、具体的には、エレメント１の最大幅をＬ、柱部６，７の幅をＷ、ベルト式無段変速機で変速比が最減速に設定された際にＶベルトＢの許容伝達トルクと等しいトルクがプーリ５に付与された場合にエレメント１がリング９から受ける押し込み荷重をＦ、エレメント１の断面２次モーメントをＩ、エレメント１の材料のヤング率をＥとすると、
α＝｛（Ｌ2＋２×Ｌ×Ｗ－２×Ｗ2）×Ｆ／（２４×Ｅ×Ｉ）｝×２
として求めることができる。なおこの角度量αは、より具体的には、一例として０．６°程度に設定されるのが好ましい。
α＝｛（Ｌ2＋２×Ｌ×Ｗ－２×Ｗ2）×Ｆ／（２４×Ｅ×Ｉ）｝×２
として求めることができる。なおこの角度量αは、より具体的には、一例として０．６°程度に設定されるのが好ましい。
さらに、左右の両フランク面２，３に、両フランク面２，３とベルト巻き掛け溝５ａとの間の潤滑あるいは冷却を行う潤滑油を保持するための微小な凹凸面１５が形成されている。この凹凸面１５は、一例として１ｍｍ以下のピッチで、数十μｍ程度の深さに形成されている。その具体例は、両フランク面２，３に板厚方向に向けて形成された多数の溝である。図１にはその溝を誇張して記載してあり、実際には、例えば曲率半径が０．１～０．２ｍｍ程度の円弧状の内面を備えた溝、言い換えると曲率半径が０．１～０．２ｍｍ程度の凹曲面からなる溝である。
なお、互いに隣り合う溝同士は、エッジ当たりや切り欠き効果による応力集中を避けるために、例えば円弧状の溝の曲率半径と同程度の曲率半径となる凸曲面により、滑らかに繋がれている。したがって、上記の凹凸面１５は、左右の両フランク面２，３の外周端と内周端との間の長手方向に波打つような凹凸の曲面により、左右の両フランク面２，３にそれぞれ形成されている。
そして、この凹凸面１５の形状は、両フランク面２，３におけるエレメント１の径方向での中央部と外周側および内周側とで異なっている。すなわち、両フランク面２，３の外周側部分２ａ，３ａおよび内周側部分２ｂ，３ｂにおける凹凸面１５の凹凸の曲面の曲率半径に対して、それら両フランク面２，３の外周側部分２ａ，３ａと内周側部分２ｂ，３ｂとの境界部２ｃ，３ｃに、すなわち両フランク面２，３のエレメント１の径方向におけるサドル面４ａと同じ位置Ｌに形成される凸曲面１５ａの曲率半径が大きくなっている。言い換えると、エレメント１の左右の両フランク面２，３は、その外周端と内周端との間の長手方向に波打つ曲面による凹凸面１５が形成されるとともに、それら両フランク面２，３の外周側部分２ａ，３ａと内周側部分２ｂ，３ｂとの境界部２ｃ，３ｃに、それら境界部２ｃ，３ｃ以外の他の部分に形成された曲面よりも曲率半径が大きい凸曲面１５ａが形成されている。
これは、曲げ応力が大きくなる柱部６，７の根元部分、すなわちエレメント１の径方向における位置Ｌでの応力集中係数を小さくするためであり、図１に示す例では、両フランク面２，３の外周側部分２ａ，３ａおよび内周側部分２ｂ，３ｂにおける凹凸面１５の凹凸曲面の曲率半径Ｒ1よりも、両フランク面２，３の境界部２ｃ，３ｃに形成された凸曲面１５ａの曲率半径Ｒ2が大きくなっている。
このように、この発明に係るＶベルトＢによれば、ＶベルトＢがプーリ５に挟圧されてエレメント１が幅方向に圧縮される場合、エレメント１の左右の両フランク面２，３における外周側部分２ａ，３ａの傾斜が、プーリ５のベルト巻き掛け溝５ａの傾斜とほぼ同じか若干小さくなるように形成される。そのため、両フランク面２，３の外周側部分２ａ，３ａとベルト巻き掛け溝５ａとがほぼ面接触することになり、その結果、両フランク面２，３の外周側に偏った荷重が作用してエレメント１の両柱部６，７に大きな曲げモーメントが発生してしまうような事態を回避することができる。
また、両フランク面２，３における内周側部分２ｂ，３ｂの傾斜が、プーリ５のベルト巻き掛け溝５ａの傾斜よりも若干大きくなるように形成されている。そのため、エレメント１の外周側の部分が圧縮されて変形した後は、両フランク面２，３の内周側部分２ｂ，３ｂとベルト巻き掛け溝５ａとがほぼ面接触するようになる。その結果、プーリ５から受ける荷重によりエレメント１が変形した場合であっても、両フランク面２，３での片当たりや応力集中などの発生を回避もしくは抑制することができ、ひいては、エレメント１の耐久性の低下を防止して、ＶベルトＢの耐久性を向上させることができる。
また、両フランク面２，３とベルト巻き掛け溝５ａとの間で潤滑油を保持させるために、それら両フランク面２，３に、板厚方向に向けた多数の溝による凹凸面１５を形成する場合、両フランク面２，３により形成される開き角、すなわち両フランク面２，３の傾斜の角度が切り替わる両フランク面２，３の外周側部分２ａ，３ａと内周側部分２ｂ，３ｂとの境界部２ｃ，３ｃには、他の部分よりも曲率半径が大きい凸曲面１５ａが形成される。そのため、両フランク面２，３の傾斜角度が変化するとともに左右の両柱部６，７の根元部分となっていて、偏荷重や応力集中が発生し易い境界部２ｃ，３ｃのベルト巻き掛け溝５ａに対する接触面圧を低下させることができる。その結果、境界部２ｃ，３ｃ、および両柱部６，７の根元部分すなわち両柱部６，７とサドル面４ａとの接続部分における強度の低下や、偏荷重や応力集中の発生を回避もしくは抑制することができる。
なお、この発明は上述した具体例に限定されない。すなわち、上述した具体例では、この発明のＶベルトＢをベルト式無段変速機に使用する場合を例に挙げて説明しているが、この発明のＶベルトＢは、ベルト式無段変速機に限らず、ベルトとプーリとによって構成される他の巻き掛け伝動装置の伝動ベルトにも適用することができる。
Claims (4)
- リングを載置するサドル面と、そのサドル面の幅方向における左右両端部分から径方向における外周側を向いて延出する左右の柱部とが形成された板片状の多数のエレメントを、前記サドル面を前記外周側に向けて環状に整列させ、その前記エレメントの列を前記リングで結束することにより構成されるベルトであって、前記左右の柱部の前記幅方向におけるそれぞれの外側端部に、Ｖプーリのベルト巻き掛け溝に接触して動力伝達面となる左右のフランク面が形成されたＶベルトにおいて、
前記エレメントは、前記左右のフランク面のそれぞれの外周側部分により形成される開き角が、前記ベルト巻き掛け溝の開き角とほぼ等しいもしくは前記ベルト巻き掛け溝の開き角よりも小さく、かつ、前記左右のフランク面のそれぞれの内周側部分により形成される開き角が、前記左右のフランク面のそれぞれの外周側部分により形成される開き角よりも大きくなるように形成されていることを特徴とするＶベルト。 - 前記左右のフランク面は、少なくとも前記内周側部分が、前記エレメントが前記Ｖプーリから受ける荷重により圧縮された場合に前記ベルト巻き掛け溝と面接触可能な面により形成されている請求項１に記載のＶベルト。
- 前記左右のフランク面は、その外周端と内周端との間の長手方向に波打つ曲面による凹凸面によって形成されるとともに、前記外周側部分と前記内周側部分との境界部に他の部分よりも曲率が大きい凸曲面が形成されている請求項１に記載のＶベルト。
- 前記左右のフランク面は、前記外周側部分と前記内周側部分との境界部の前記径方向における位置が前記サドル面の前記径方向における位置と一致するように形成されている請求項１ないし３のいずれかに記載のＶベルト。
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