伝動用ベルト
【課題】ベルト走行時のブロックのがたつきをなくすことと、センターベルトの下歯部での局部的な発熱を防止することである。
【解決手段】センターベルト２の外周面に、各ブロック１０の上ビーム部１１間の隙間へ歯状に突出する上歯部６を設け、これらの上歯部６を隙間の両側の上ビーム部１１に当接させることにより、ベルト走行時におけるブロック１０のがたつきをなくして、嵌合部でのブロック１０との擦れ合い摩耗によるセンターベルト２の耐久寿命の低下、異音の発生、およびブロック１０がベルト長手方向へ傾斜する斜行の発生を防止できるようにした。
【解決手段】センターベルト２の外周面に、各ブロック１０の上ビーム部１１間の隙間へ歯状に突出する上歯部６を設け、これらの上歯部６を隙間の両側の上ビーム部１１に当接させることにより、ベルト走行時におけるブロック１０のがたつきをなくして、嵌合部でのブロック１０との擦れ合い摩耗によるセンターベルト２の耐久寿命の低下、異音の発生、およびブロック１０がベルト長手方向へ傾斜する斜行の発生を防止できるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２本のセンターベルトの長手方向に沿って複数のブロックを一定の隙間を開けて配列した伝動用ベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
ベルト式無段変速装置等に用いられる伝動用ベルトには、２本のセンターベルトの長手方向に沿って複数のブロックを一定の隙間を開けて配列したものがある（例えば、特許文献１参照）。センターベルトは、ベルト長手方向の張力を受ける役割を果たし、ゴム等の母材に心線を埋設したものが多い。一方、ブロックは伝動用ベルトが巻き掛けられるプーリのＶ溝対向面に挟持され、Ｖ溝対向面からの面圧を受ける役割を果たし、金属材料や樹脂材料等で形成されている。近年は、金属材料に比べて軽量で、ゴムに比べて比較的硬質の樹脂材料で形成したものが多い。
【０００３】
ベルト式無段変速装置では、プーリのＶ溝の幅が連続的に変更可能とされ、各ブロックの外側端面を変更されたＶ溝の幅に応じた上下方向（プーリの半径方向）位置でＶ溝対向面に接触させることにより、変速比を無段階で変えるようになっている。
【０００４】
図１０に示すように、上述した伝動用ベルト１のブロック１０は、上ビーム部１１と下ビーム部１２をベルト幅方向の中央部でピラー部１３によって連結し、上下ビーム部１１、１２とピラー部１３とによって囲まれた一対の嵌合溝１４に、各センターベルト２を挿入固定したものである。ブロック１０の上ビーム部１１は、伝動用ベルト１がプーリに巻き掛けられたときに、長手方向に湾曲するセンターベルト２よりもプーリ外径側に位置し、下ビーム部１２はセンターベルト２よりもプーリ内径側に位置する。各ブロック１０の外側端面１０ｂは、プーリのＶ溝対向面と接触するように、センターベルト２の外側端面２ａよりも突出するように形成されている。
【０００５】
図１１に示すように、前記プーリ内径側に位置する下ビーム部１２は、プーリへの巻き掛け部で伝動用ベルト１がプーリ内径側へ湾曲したときに互いに干渉しないように、プーリ内径側となる下側に行くほど肉厚が漸減するように形成されている。一方、プーリ外径側に位置する上ビーム部１１は、上下方向に等しい肉厚で形成されている。また、センターベルト２の上下面には、それぞれ幅方向に延びる凹溝３ａ、３ｂがベルト長手方向に所定のピッチで設けられており、各ブロック１０の嵌合溝１４の上下面に設けられたベルト幅方向に延びる凸条１５ａ、１５ｂが係合されて、各ブロック１０がベルト長手方向位置に固定される。通常、センターベルト２の下面の凹溝３ｂは、緩やかな凹湾曲面の断面とされ、これと係合する嵌合溝１４の下面に設けられた下ビーム部１２の凸条１５ｂは、緩やかな凸湾曲面の断面とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２３０１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載された従来の伝動用ベルトは、ベルト長手方向に小さい隙間を開けて配列されたブロックが、ベルト走行時にがたつきを生じやすい。このため、ブロックのがたつきによって、嵌合部でブロックとセンターベルトとが擦れ合い、センターベルトが摩耗して耐久寿命が短くなる問題がある。また、ブロックのがたつきによる異音が発生したり、ブロックがベルト長手方向へ傾斜する斜行が発生したりする問題もある。
【０００８】
また、従来の伝動用ベルトは、各ブロック間のベルト長手方向での隙間が小さいので、プーリへの巻き掛け部でプーリ内径側へ湾曲したときに、センターベルト下面側で各ブロックの下ビーム部の凸条間に挟まれる部分が、両側のブロックの下ビーム部によって大きな圧縮変形を受け、プーリから抜け出るときに伸張されるように、圧縮、伸張変形を繰り返す。このように圧縮、伸張変形を繰り返す下面側の部分では、センターベルトのゴムに添加されるカーボンブラック等の添加剤との内部摩擦等によって局所的に温度が上昇する。このような局所的な温度上昇が生じると、この部分のゴムが硬化して亀裂が発生したり、へたりが生じたりして、センターベルトが早期に破断する恐れがある。また、ブロックのがたつきによって、その嵌合部のセンターベルトの内周面に摩耗が生じ、センターベルトの破断を早くする。
【０００９】
そこで、本発明の第１の課題は、ベルト走行時のブロックのがたつきをなくすことであり、第２の課題は、センターベルトの下面側の部分での局部的な発熱を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明は、２本のセンターベルトと、これらのセンターベルトの長手方向に沿って一定の隙間を開けて配列された複数のブロックとを有し、これらの各ブロックは、上ビーム部と下ビーム部をベルト幅方向の中央部でピラー部によって連結されるとともに、前記上下ビーム部とピラー部とによって囲まれた一対の嵌合溝が設けられ、前記センターベルトは前記嵌合溝に挿入されて、前記各ブロックのベルト長手方向位置を固定し、前記ブロックがプーリのＶ溝対向面に挟持された状態で、プーリに巻き掛けられて使用される伝動用ベルトにおいて、前記センターベルトの外周側に、前記各ブロックの上ビーム部間の隙間へ歯状に突出し、隙間の両側の上ビーム部に当接する上歯部を設けた構成を採用した。
【００１１】
すなわち、センターベルトの外周側に、各ブロックの上ビーム部間の隙間へ歯状に突出し、隙間の両側の上ビーム部に当接する上歯部を設けることにより、ベルト走行時におけるブロックのがたつきをなくして、嵌合部でのブロックとの擦れ合い摩耗によるセンターベルトの耐久寿命の低下、異音の発生、およびブロックがベルト長手方向へ傾斜する斜行の発生を防止できるようにした。この上歯部は、ブロックの振動を吸収するダンパの役割も果たす。
【００１２】
前記センターベルトの外側端面を、前記各ブロックの外側端面に対してベルト幅方向外側に突出させることにより、ゴム等で形成されたセンターベルトは、樹脂等で形成されたブロックよりも摩擦係数が大きいので、Ｖ溝対向面との面圧を低くしてもプーリとのスリップを防止して、良好な動力伝達性能を確保することができる。Ｖ溝対向面との面圧を低くすれば、ブロックの外側端面の摩耗を抑制できるとともに、ベルト走行時のブロックの斜行も抑制することができ、延いては、ブロックの嵌合溝のピラー部側面と接触するセンターベルトの内側端面の摩耗や損傷を防止することもできる。
【００１３】
前記各ブロックの前記上ビーム部の少なくとも上部の外側端面を、前記センターベルトが前記プーリのＶ溝対向面で押圧されて弾性変形したときに、前記Ｖ溝対向面と接触しないように、前記センターベルトの外側端面よりも後退させることにより、Ｖ溝対向面からの側圧によって上ビーム部の両端部が中央部よりも上側に変位するように下向きの弓状に変形するのを防止することができる。このような弓状変形が生じると、ベルトがプーリから抜け出て弓状変形が元に戻るときに異音が発生しやすくなる。特に、ブロック間の間隔を拡げて高負荷で使用する場合は、各ブロックの上ビーム部にＶ溝対向面から大きな側圧が作用するため、大きな弓状変形が生じやすくなる。なお、下ビーム部はＶ溝対向面から側圧を受けても、センターベルトから下向きの力を受けるので、このような弓状変形はあまり生じない。
【００１４】
前記各ブロックのベルト幅方向の中央部に、前記２本のセンターベルト間の空間を埋めるように、前記ピラー部から互いに対向して突出する対向突出部を設けることにより、ブロックの外側端面が摩耗してセンターベルトの外側端面がＶ溝対向面と接触する場合や、センターベルトの外側端面を最初からＶ溝対向面と接触させた場合に、センターベルトがＶ溝対向面から受ける押圧力を、嵌合溝のピラー部側面の他に、これらの対向突出部の側面で受けるようにし、嵌合溝のピラー部側面で受けられる局所的な押圧力を緩和して、センターベルトの寿命を延長することができる。
【００１５】
前記対向突出部を前記各ブロックの前記上ビーム部の少なくとも一部にも連ねて設け、前記上歯部が前記プーリのＶ溝対向面と接触する外側端面と、前記上ビーム部に連ねた対向突出部の側面と接触する内側端面とを有するようにすることにより、摩擦係数の大きいセンターベルトがＶ溝対向面と接触する領域を拡げて、動力伝達性能をさらに向上できるとともに、上歯部がＶ溝対向面から受ける押圧力を対向突出部の側面で受けて、嵌合溝のピラー部側面で受けられる局所的な押圧力をさらに緩和することができる。
【００１６】
前記センターベルトのベルトピッチラインよりも外側にある前記対向突出部の対向面を、外周側に向かって後退するテーパ面または曲面で形成することにより、ベルトがプーリから抜け出るときにプーリ外径側へ逆湾曲しても、ベルトピッチラインよりも外側にある対向突出部の対向面同士が強く接触するのを防止することができる。
【００１７】
前記対向突出部を前記各ブロックの前記下ビーム部の少なくとも一部にも連ねて設け、前記センターベルトのベルトピッチラインよりも内側にある前記対向突出部の対向面を、内周側に向かって後退するテーパ面または曲面で形成することにより、ベルトがプーリに巻き掛けられるときに、スムーズにプーリ内径側へ湾曲させることができる。
【００１８】
前記センターベルトの内周側に、前記各ブロックの下ビーム部間の隙間へ歯状に突出する下歯部を設け、前記下歯部が前記プーリのＶ溝対向面と接触する外側端面と、前記下ビーム部に連ねた対向突出部の側面と接触する内側端面とを有するようにすることにより、摩擦係数の大きいセンターベルトがＶ溝対向面と接触する領域をさらに拡げて、動力伝達性能をさらに向上できるとともに、下歯部がＶ溝対向面から受ける押圧力を対向突出部の側面で受けて、嵌合溝のピラー部側面で受けられる局所的な押圧力をさらに緩和することができる。
【００１９】
前記下歯部に、ベルトの曲げ性をよくするベルト幅方向に延びる少なくとも１つの凹溝を設けることにより、ベルトがプーリへの巻き掛け部でプーリ内径側へ湾曲したときに、下歯部が両側のブロックの下ビーム部から受ける圧縮変形を凹溝で逃がして緩和することができる。また、凹溝を設けることにより、ベルトの曲げ剛性が小さくなって、ベルトの屈曲疲労性も向上する。
【００２０】
前記センターベルトの内周面に、前記各ブロックの下ビーム部間の隙間でベルト幅方向に延びる少なくとも１つの凹溝を設けることによっても、センターベルト下面側で各ブロックの下ビーム部の凸条間に挟まれる部分が両側のブロックの下ビーム部から受ける圧縮変形を凹溝で逃がして緩和し、センターベルト下面側での局所的な温度上昇を防止することができる。また、凹溝を設けることにより、ベルトの曲げ剛性が小さくなって、ベルトの屈曲疲労性も向上する。
【００２１】
前記上歯部に、ベルトの曲げ性をよくするベルト幅方向に延びる少なくとも１つの凹溝を設けることにより、ベルトがプーリから抜け出るときにプーリ外径側へ逆湾曲したときに、上歯部が両側のブロックの上ビーム部から受ける圧縮変形を凹溝で逃がして緩和することができる。この凹溝もベルトの曲げ剛性を小さくして、ベルトがプーリに巻き掛けられて繰り返し曲げられるときの屈曲疲労性を向上させる。
【００２２】
前記各ブロック間の隙間を、ブロックのベルト長手方向厚みの１／３〜５倍、好ましくは１／２〜３倍とすることにより、センターベルトの下面側で下ビーム部の凸条間に挟まれる部分のベルト長手方向寸法を大きくして、下ビーム部の凸条の圧縮方向変位に対する凸条間に挟まれる部分の圧縮ひずみを小さくするようにし、センターベルト下面側での局部的な発熱を防止することができる。各ブロック間の隙間を、ブロックのベルト長手方向厚みの１／３〜５倍としたのは、１／３未満では、凸条間に挟まれる部分の圧縮ひずみを十分に小さくすることができず、５倍を超えると、ブロックの配列個数が少なくなって、高負荷の用途に適用できなくなるからである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る伝動用ベルトは、センターベルトの上面に、各ブロックの上ビーム部間の隙間へ歯状に突出する上歯部を設け、これらの上歯部を隙間の両側の上ビーム部に当接させるようにしたので、ベルト走行時におけるブロックのがたつきをなくして、嵌合部でのブロックとの擦れ合い摩耗によるセンターベルトの耐久寿命の低下、異音の発生、およびブロックがベルト長手方向へ傾斜する斜行の発生を防止することができる。この上歯部は、ブロックの振動を吸収するダンパの役割も果たす。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る実施形態の伝動用ベルトを採用したベルト式無段変速装置を示す一部省略断面図
【図２】図１の伝動用ベルトを示す一部切欠き斜視図
【図３】図１の展開平面図
【図４】図３のIV−IV線に沿った断面図
【図５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ図４の変形例を示す断面図
【図６】図３のVI−VI線に沿った断面図
【図７】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図６の変形例を示す断面図
【図８】図３のVIII−VIII線に沿った断面図
【図９】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図８の変形例を示す断面図
【図１０】従来の伝動用ベルトを示す一部切欠き斜視図
【図１１】図１０の縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明に係る伝動用ベルト１を採用したベルト式無段変速装置３０を示す。このベルト式無段変速装置３０は、駆動プーリ３１と従動プーリ３２に伝動用ベルト１を巻き掛けて、変速比を無段階で変化させるものである。各プーリ３１、３２は、軸方向に固定された固定プーリ片３１ａ、３２ａと、軸方向に移動可能とされた可動プーリ片３１ｂ、３２ｂとからなり、これらの固定プーリ片３１ａ、３２ａと可動プーリ片３１ｂ、３２ｂで形成されるプーリ３１、３２のＶ溝の幅を連続的に変更できるようになっている。
【００２６】
前記伝動用ベルト１は、幅方向両端面が各プーリ３１、３２のＶ溝対向面と傾斜が合致するテーパ面で形成され、変更されたＶ溝の幅に応じて、Ｖ溝対向面の任意の上下方向位置に嵌まり込む。例えば、図１（ａ）に示す状態から、図１（ｂ）に示すように、駆動プーリ３１のＶ溝の幅を狭く、従動プーリ３２のＶ溝の幅を広くした状態に変更すると、伝動用ベルト１は、駆動プーリ３１側ではＶ溝の上方へ、従動プーリ３２側ではＶ溝の下方へ移動し、各プーリ３１、３２への巻き掛け半径が連続的に変化して、変速比が無段階で変えられる。
【００２７】
図２および図３に示すように、前記伝動用ベルト１は、平行な２本の無端状のセンターベルト２の長手方向に沿って、複数の板状のブロック１０を一定の隙間Ｓを開けて配列したものである。各ブロック１０は、上ビーム部１１と下ビーム部１２をベルト幅方向の中央部でピラー部１３によって連結し、上下のビーム部１１，１２とピラー部１３によって囲まれた左右一対の嵌合溝１４を設けたものであり、互いに同一の形状とされている。各センターベルト２は、各ブロック１０の各嵌合溝１４にベルト幅方向の左右両側から挿入固定され、各ブロック１０が２本のセンターベルト２と一体化されている。伝動用ベルト１が各プーリ３１、３２に巻き掛けられたときに、各ブロック１０の上ビーム部１１はセンターベルト２よりもプーリ外径側に位置し、下ビーム部１２はセンターベルト２よりもプーリ内径側に位置する。
【００２８】
図２および図４に示すように、前記各センターベルト２の外周面と内周面には、それぞれベルト幅方向に延びる凹溝３ａ、３ｂがベルト長手方向に所定のピッチで設けられ、各ブロック１０の嵌合溝１４の上下面には、それぞれベルト幅方向に延びる凸条１５ａ、１５ｂが設けられている。これらの凹溝３ａ、３ｂに各凸条１５ａ、１５ｂを係合させることにより、各ブロック１０がベルト長手方向に沿って所定ピッチで固定される。センターベルト２の内周面の凹溝３ｂは、断面が緩やかな凹湾曲面とされ、これと係合する嵌合溝１４の凸条１５ｂは、断面が緩やかな凸湾曲面とされている。
【００２９】
また、前記各ブロック１０の下ビーム部１２は、プーリ内径側となる下側に行くほど肉厚が漸減するように形成され、プーリ外径側に位置する上ビーム部１１は、上下方向に一定の肉厚で形成されている。なお、この伝動用ベルト１は、後述するように、各ブロック１０間の隙間Ｓが広く形成され、プーリ３１、３２への巻き掛け部でセンターベルト２がプーリ内径側へ湾曲しても、各ブロック１０の下ビーム部１２同士が干渉する恐れはないので、下ビーム部１２も上下方向に一定の肉厚で形成してもよい。
【００３０】
前記センターベルト２は、心線４がスパイラル状に埋設されたゴム層５と、ゴム層５の上下両面を被覆するカバー帆布（図示省略）とからなる。心線４としては、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等からなるロープや、スチールワイヤ等が用いられる。心線４の替わりに、上記の繊維からなる織布や編布、または金属薄板等を埋設してもよい。ゴム層５は、クロロプレンゴム、天然ゴム、ニトリルゴム、スチレン−ブタジエンゴム、水素化ニトリルゴム等の単一材もしくはこれらを適宜ブレンドしたゴム、またはポリウレタンゴムで形成される。
【００３１】
前記カバー帆布は、ベルト走行時にゴム層５がブロック１０との摩擦により摩耗するのを防止するためのものであり、平織り、綾織り又は朱子織り等の織布で形成される。その繊維材料としては、アラミド繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維等が用いられる。なお、ブロック１０とセンターベルト２の擦れによる摩耗を防止する観点では、耐摩耗性に優れるアラミド繊維が好ましいが、後述する上歯部６をセンターベルト２に設けることにより、ブロック１０のがたつきを小さくしているので、アラミド繊維に比べて耐摩耗性の劣るナイロン繊維を使用することもできる。また、ナイロン繊維はアラミド繊維に比べて伸縮性がよいので、後述する上歯部６や下歯部８の形状に正確に沿わせることができる。
【００３２】
また、前記ブロック１０は、センターベルト２よりも硬質の樹脂材料で形成され、補強材と摩擦低減材が配合されている。硬質の樹脂材料としては、液晶樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、メタアクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂等の合成樹脂が挙げられ、これらの中でも、熱可塑性樹脂であるポリアミド樹脂が好ましい。また、合成樹脂の代わりに、ＪＩＳ‐Ａ硬度９０°以上の硬質ゴムや硬質ポリウレタンを用いてもよい。
【００３３】
前記補強材としては、アラミド繊維、炭素繊維、ガラス繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維などの繊維状補強材や、酸化亜鉛ウィスカ、チタン酸カリウムウィスカ等のウィスカ状補強材が挙げられる。これらの補強材を配合することによって、ブロック１０の曲げ剛性等の強度を高めることができる。また、摩擦低減材としては、ポリ４フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化エチレンプロピレンエーテル（ＰＦＰＥ）等のフッ素樹脂や、二硫化モリブデン、グラファイト等が挙げられる。このような摩擦低減材を配合することにより、ブロック１０とプーリ３１、３２との間の摩擦係数を低減して、ブロック１０の摩耗を抑制できるとともに、嵌合溝１４でのセンターベルト２との摩擦係数も低減して、センターベルト２の摩耗も抑制し、センターベルト２の寿命を延長することができる。
【００３４】
図３および図４に示すように、前記各ブロック１０間の隙間Ｓは、ブロック１０のベルト長手方向厚みＴと等しく形成されている。したがって、前記下ビーム部１２の凸条１５ｂ間に挟まれるセンターベルト２の下面側の部分のベルト長手方向寸法を従来よりも大きくして、伝動用ベルト１がプーリ３１、３２に巻き掛けられてプーリ内径側へ湾曲するときの下ビーム部１２の凸条１５ｂの圧縮方向変位に対する圧縮ひずみを小さくすることができ、プーリ３１、３２から抜け出るときの伸張変形との繰り返しによる局部的な発熱量を少なくすることができる。なお、隙間Ｓは、ブロック１０の厚みＴの１／３〜５倍、好ましくは１／２〜３倍の範囲に設定するとよい。
【００３５】
前記センターベルト２の外周面には、各ブロック１０間の隙間へ歯状に突出し、両側の上ビーム部１１に当接する上歯部６が設けられている。上歯部６はセンターベルト２の幅方向全域に設けられ、その高さは上ビーム部１１と同じ高さに形成されている。したがって、ベルト走行時のブロック１０のがたつきをなくすことができ、嵌合溝１４でのブロック１０との擦れ合い摩耗によるセンターベルト２の寿命の低下、異音の発生、およびブロック１０がベルト長手方向へ傾斜する斜行の発生を防止することができる。この上歯部６は、ブロック１０の振動を吸収するダンパの役割も果たす。
【００３６】
また、図４に示すように、前記センターベルト２の内周面には、各ブロック１０の下ビーム部１２間の隙間でベルト幅方向に延びる凹溝７ａが設けられている。この凹溝７ａの断面は、下ビーム部１２間の隙間の広い領域で緩やかに湾曲する凹湾曲面で形成されている。凹溝７ａは、伝動用ベルト１がプーリ３１、３２への巻き掛け部でプーリ内径側へ湾曲したときに、センターベルト２の下面側で下ビーム部１２の凸条１５ｂ間に挟まれる部分が、両側の下ビーム部１２から受ける圧縮変形を逃がして緩和する役割をする。また、凹溝７ａは、センターベルト２の曲げ剛性を小さくして、センターベルト２の屈曲疲労性も向上させる。なお、凹溝７ａは、下ビーム部１２間の各隙間で、２箇所以上に設けてもよい。
【００３７】
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ図４の変形例を示す。図５（ａ）の変形例は、上歯部６の高さを上ビーム部１１の高さの約半分としたものである。図５（ｂ）、（ｃ）の変形例は、いずれもセンターベルト２の内周面に、各ブロック１０の下ビーム部１２間の隙間へ歯状に突出する下歯部８を設け、上歯部６と下歯部８に、それぞれ下ビーム部１２間の隙間の中央部でベルト幅方向に延びる凹溝７ｂ、７ｃを設けたものである。図５（ｂ）の変形例の下歯部８は、下側に行くにつれて厚みが曲面状に漸減する湾曲形状とされ、図５（ｃ）の変形例の下歯部８は、下側に行くにつれて厚みがテーパ状に漸減する多角形状とされており、下歯部８の高さは、いずれも下ビーム部１２と同じ高さに形成されている。なお、上歯部６と下歯部８の高さは特に限定されることはなく、好ましくは、後述するブロック１０の対向突出部１０ａの高さに応じて設定するとよい。
【００３８】
また、図５（ｂ）、（ｃ）の変形例における上歯部６の凹溝７ｂは、伝動用ベルト１がプーリ３１、３２から抜け出る際にプーリ外径側へ逆湾曲したときに、上歯部６が両側の上ビーム部１１から受ける圧縮変形を逃がして緩和する役割をし、下歯部８の凹溝７ｃは、伝動用ベルト１がプーリ３１、３２への巻き掛け部でプーリ内径側へ湾曲したときに、下歯部８が両側の下ビーム部１２から受ける圧縮変形を逃がして緩和する役割をする。これらの凹溝７ｂ、７ｃも、センターベルト２の曲げ剛性を小さくして、センターベルト２の屈曲疲労性を向上させる。なお、これらの凹溝７ｂ、７ｃも、各上歯部６や各下歯部８の２箇所以上に設けてもよい。また、凹溝７ｂ、７ｃは両方とも設けることが好ましいが、上歯部６の凹溝７ｂは省略してもよい。
【００３９】
図３および図６に示すように、前記各ブロック１０のベルト幅方向の中央部には、２本のセンターベルト２間の空間を埋めるように、互いに対向して突出する対向突出部１０ａが設けられている。この対向突出部１０ａは、ピラー部１３のほかに、上ビーム部１１の全域と下ビーム部１２の一部に連ねて設けられており、センターベルト２の内側端面が、上歯部６を含めて、対向突出部１０ａの側面と接触するようになっている。したがって、後述するように、上歯部６を含む各センターベルト２の外側端面２ａをプーリ３１、３２のＶ溝対向面と接触させても、センターベルト２がＶ溝対向面から受ける押圧力を、嵌合溝１４のピラー部１３側面の他に、これらの対向突出部１０ａの側面で受けることができ、ピラー部１３側面で受けられていた局所的な押圧力を緩和して、センターベルト２の寿命を延長することができる。また、対向突出部１０ａの側面で受けられるセンターベルト２の上歯部６は、対向突出部１０ａからの反力によってプーリ３１、３２側へ押し付けられるので、その外側端面２ａをＶ溝対向面と強く接触させ、伝動用ベルト１の動力伝達性能をさらに向上させることができる。
【００４０】
前記センターベルト２の心線４の位置であるベルトピッチラインＭ上での、対向突出部１０ａの対向面間の間隔Ｄ１は０〜０．３ｍｍとされ、ベルトピッチラインＭよりも外側にある対向面は、外周側に向かって後退するテーパ面で形成されており、その外側端での対向面間の間隔Ｄ２は０．６ｍｍ以下とされている。したがって、伝動用ベルト１がプーリ３１、３２から抜け出るときにプーリ外径側へ逆湾曲しても、対向突出部１０ａの上側の対向面同士が強く接触することはない。また、ベルトピッチラインＭよりも内側にある対向面は、内周側に向かって後退する曲面で形成されており、伝動用ベルト１がプーリ３１、３２に巻き掛けられるときに、スムーズにプーリ内径側へ湾曲させることができる。
【００４１】
図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図６の変形例を示す。図７（ａ）の変形例は、対向突出部１０ａを、上ビーム部１１と下ビーム部１２の一部に連ねて設けたもの、図７（ｂ）の変形例は、対向突出部１０ａを、上ビーム部１１と下ビーム部１２の全域に連ねて設けたものである。図７（ｂ）の変形例では、センターベルト２の下面に、図５（ｂ）、（ｃ）に示した下ビーム部１２と同じ高さの下歯部８が設けられ、センターベルト２の内側端面が、上歯部６のほかに下歯部８でも対向突出部１０ａの側面と接触するようになっている。したがって、嵌合溝１４のピラー部１３側面で受けられていた局所的な押圧力をさらに緩和できるとともに、下歯部８の外側端面２ａもＶ溝対向面と強く接触させて、伝動用ベルト１の動力伝達性能をさらに一層向上させることができる。なお、上歯部６と下歯部８の高さは、対向突出部１０ａの高さと同じかそれよりも低く形成され、好ましくは、対向突出部１０ａの高さと同じとするのが好ましい。
【００４２】
図３および図８に示すように、前記上歯部６を含む各センターベルト２の外側端面２ａは、プーリ３１、３２のＶ溝対向面と接触するように、各ブロック１０の外側端面１０ｂよりもわずかに突出するように形成されている。この突出量は０．１〜０．５ｍｍに設定されており、伝動用ベルト１がＶ溝対向面に挟持され、センターベルト２がＶ溝対向面で押圧されて弾性変形したときに、各ブロック１０の外側端面１０ｂもＶ溝対向面と接触するようになっている。したがって、センターベルト２の外側端面２ａは摩擦係数が大きいので、Ｖ溝対向面との面圧を低くしてもスリップを防止して、良好な動力伝達性能を確保することができる。このようにＶ溝対向面との面圧を低くすれば、ブロック１０の外側端面１０ｂの摩耗を抑制できるとともに、ベルト走行時のブロック１０の斜行も抑制することができ、延いては、ブロック１０の嵌合溝１４のピラー部１３側面と接触するセンターベルト２の内側端面の摩耗や損傷も防止することができる。
【００４３】
また、図２および図８に示すように、前記対向突出部１０ａの対向面には、Ｘ状に交叉する複数の交叉溝１６が形成されており、互いに接触したときのブロック１０の相対滑りを防止できるようになっている。この対向面の形態は、相対滑りを防止できるものであればよく、例えば、面粗度を粗くしたものであってもよい。
【００４４】
図９（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図８の変形例を示す。図９（ａ）の変形例は、前記各ブロック１０の上ビーム部１１の外側端面１１ａ全部を、センターベルト２がプーリ３１、３２のＶ溝対向面で押圧されて弾性変形したときに、Ｖ溝対向面と接触しない後退量ｄ１だけセンターベルト２の外側端面２ａよりも後退させたものであり、図９（ｂ）の変形例は、上ビーム部１１のセンターベルト２が嵌合される下部を除く外側端面１１ａの上部のみを、同様に、Ｖ溝対向面と接触しない後退量ｄ１だけセンターベルト２の外側端面２ａよりも後退させたものである。
【００４５】
前記Ｖ溝対向面と接触しない後退量ｄ１は０．５〜１．０ｍｍに設定されている。後退量ｄ１が０．５ｍｍ未満では、センターベルト２の外側端面２ａが圧縮変形したときに上ビーム部１１の外側端面１１ａとＶ溝対向面とが接触して異音が生じたりする恐れがあり、１．０ｍｍを超えると、センターベルト２の外側端面２ａが極度に圧縮変形されるため、ひずみが大きくなってベルトの伝達性能が低下する恐れがある。なお、下ビーム部１２の外側端面１２ａのセンターベルト２の外側端面２ａからの後退量ｄ２は、図８に示した実施形態のものと同様に、０．１〜０．５ｍｍに設定されている。また、これらの変形例では、上ビーム部１１および下ビーム部１２のＶ溝対向面との合計接触面積Ｓ１は、センターベルト２とＶ溝対向面の接触面積Ｓ２よりも小さく設定され、かつ、合計接触面積Ｓ１の９０％以上が、ピッチラインの下側の下ビーム部１２の接触面積で占められている。
【００４６】
上述した実施形態では、センターベルトの上歯部を幅方向全域に設けたが、上歯部はセンターベルト幅方向の一部の領域に設けることもできる。
【００４７】
また、上述した実施形態では、ブロックの対向突出部を、ピラー部から上ビーム部と下ビーム部の両方に連ねて設けたが、ピラー部と上ビーム部のみに連ねて設けることもでき、ピラー部のみに設けることもできる。
【符号の説明】
【００４８】
１ 伝動用ベルト
２ センターベルト
２ａ 外側端面
３ａ、３ｂ 凹溝
４ 心線
５ ゴム層
６ 上歯部
７ａ、７ｂ、７ｃ 凹溝
８ 下歯部
１０ ブロック
１０ａ 対向突出部
１０ｂ 外側端面
１１ 上ビーム部
１２ 下ビーム部
１１ａ、１２ａ 外側端面
１３ ピラー部
１４ 嵌合溝
１５ａ、１５ｂ 凸条
１６ 交叉溝
３０ ベルト式無段変速装置
３１，３２ プーリ
３１ａ，３２ａ 固定プーリ片
３１ｂ，３２ｂ 可動プーリ片
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２本のセンターベルトの長手方向に沿って複数のブロックを一定の隙間を開けて配列した伝動用ベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
ベルト式無段変速装置等に用いられる伝動用ベルトには、２本のセンターベルトの長手方向に沿って複数のブロックを一定の隙間を開けて配列したものがある（例えば、特許文献１参照）。センターベルトは、ベルト長手方向の張力を受ける役割を果たし、ゴム等の母材に心線を埋設したものが多い。一方、ブロックは伝動用ベルトが巻き掛けられるプーリのＶ溝対向面に挟持され、Ｖ溝対向面からの面圧を受ける役割を果たし、金属材料や樹脂材料等で形成されている。近年は、金属材料に比べて軽量で、ゴムに比べて比較的硬質の樹脂材料で形成したものが多い。
【０００３】
ベルト式無段変速装置では、プーリのＶ溝の幅が連続的に変更可能とされ、各ブロックの外側端面を変更されたＶ溝の幅に応じた上下方向（プーリの半径方向）位置でＶ溝対向面に接触させることにより、変速比を無段階で変えるようになっている。
【０００４】
図１０に示すように、上述した伝動用ベルト１のブロック１０は、上ビーム部１１と下ビーム部１２をベルト幅方向の中央部でピラー部１３によって連結し、上下ビーム部１１、１２とピラー部１３とによって囲まれた一対の嵌合溝１４に、各センターベルト２を挿入固定したものである。ブロック１０の上ビーム部１１は、伝動用ベルト１がプーリに巻き掛けられたときに、長手方向に湾曲するセンターベルト２よりもプーリ外径側に位置し、下ビーム部１２はセンターベルト２よりもプーリ内径側に位置する。各ブロック１０の外側端面１０ｂは、プーリのＶ溝対向面と接触するように、センターベルト２の外側端面２ａよりも突出するように形成されている。
【０００５】
図１１に示すように、前記プーリ内径側に位置する下ビーム部１２は、プーリへの巻き掛け部で伝動用ベルト１がプーリ内径側へ湾曲したときに互いに干渉しないように、プーリ内径側となる下側に行くほど肉厚が漸減するように形成されている。一方、プーリ外径側に位置する上ビーム部１１は、上下方向に等しい肉厚で形成されている。また、センターベルト２の上下面には、それぞれ幅方向に延びる凹溝３ａ、３ｂがベルト長手方向に所定のピッチで設けられており、各ブロック１０の嵌合溝１４の上下面に設けられたベルト幅方向に延びる凸条１５ａ、１５ｂが係合されて、各ブロック１０がベルト長手方向位置に固定される。通常、センターベルト２の下面の凹溝３ｂは、緩やかな凹湾曲面の断面とされ、これと係合する嵌合溝１４の下面に設けられた下ビーム部１２の凸条１５ｂは、緩やかな凸湾曲面の断面とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２３０１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載された従来の伝動用ベルトは、ベルト長手方向に小さい隙間を開けて配列されたブロックが、ベルト走行時にがたつきを生じやすい。このため、ブロックのがたつきによって、嵌合部でブロックとセンターベルトとが擦れ合い、センターベルトが摩耗して耐久寿命が短くなる問題がある。また、ブロックのがたつきによる異音が発生したり、ブロックがベルト長手方向へ傾斜する斜行が発生したりする問題もある。
【０００８】
また、従来の伝動用ベルトは、各ブロック間のベルト長手方向での隙間が小さいので、プーリへの巻き掛け部でプーリ内径側へ湾曲したときに、センターベルト下面側で各ブロックの下ビーム部の凸条間に挟まれる部分が、両側のブロックの下ビーム部によって大きな圧縮変形を受け、プーリから抜け出るときに伸張されるように、圧縮、伸張変形を繰り返す。このように圧縮、伸張変形を繰り返す下面側の部分では、センターベルトのゴムに添加されるカーボンブラック等の添加剤との内部摩擦等によって局所的に温度が上昇する。このような局所的な温度上昇が生じると、この部分のゴムが硬化して亀裂が発生したり、へたりが生じたりして、センターベルトが早期に破断する恐れがある。また、ブロックのがたつきによって、その嵌合部のセンターベルトの内周面に摩耗が生じ、センターベルトの破断を早くする。
【０００９】
そこで、本発明の第１の課題は、ベルト走行時のブロックのがたつきをなくすことであり、第２の課題は、センターベルトの下面側の部分での局部的な発熱を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明は、２本のセンターベルトと、これらのセンターベルトの長手方向に沿って一定の隙間を開けて配列された複数のブロックとを有し、これらの各ブロックは、上ビーム部と下ビーム部をベルト幅方向の中央部でピラー部によって連結されるとともに、前記上下ビーム部とピラー部とによって囲まれた一対の嵌合溝が設けられ、前記センターベルトは前記嵌合溝に挿入されて、前記各ブロックのベルト長手方向位置を固定し、前記ブロックがプーリのＶ溝対向面に挟持された状態で、プーリに巻き掛けられて使用される伝動用ベルトにおいて、前記センターベルトの外周側に、前記各ブロックの上ビーム部間の隙間へ歯状に突出し、隙間の両側の上ビーム部に当接する上歯部を設けた構成を採用した。
【００１１】
すなわち、センターベルトの外周側に、各ブロックの上ビーム部間の隙間へ歯状に突出し、隙間の両側の上ビーム部に当接する上歯部を設けることにより、ベルト走行時におけるブロックのがたつきをなくして、嵌合部でのブロックとの擦れ合い摩耗によるセンターベルトの耐久寿命の低下、異音の発生、およびブロックがベルト長手方向へ傾斜する斜行の発生を防止できるようにした。この上歯部は、ブロックの振動を吸収するダンパの役割も果たす。
【００１２】
前記センターベルトの外側端面を、前記各ブロックの外側端面に対してベルト幅方向外側に突出させることにより、ゴム等で形成されたセンターベルトは、樹脂等で形成されたブロックよりも摩擦係数が大きいので、Ｖ溝対向面との面圧を低くしてもプーリとのスリップを防止して、良好な動力伝達性能を確保することができる。Ｖ溝対向面との面圧を低くすれば、ブロックの外側端面の摩耗を抑制できるとともに、ベルト走行時のブロックの斜行も抑制することができ、延いては、ブロックの嵌合溝のピラー部側面と接触するセンターベルトの内側端面の摩耗や損傷を防止することもできる。
【００１３】
前記各ブロックの前記上ビーム部の少なくとも上部の外側端面を、前記センターベルトが前記プーリのＶ溝対向面で押圧されて弾性変形したときに、前記Ｖ溝対向面と接触しないように、前記センターベルトの外側端面よりも後退させることにより、Ｖ溝対向面からの側圧によって上ビーム部の両端部が中央部よりも上側に変位するように下向きの弓状に変形するのを防止することができる。このような弓状変形が生じると、ベルトがプーリから抜け出て弓状変形が元に戻るときに異音が発生しやすくなる。特に、ブロック間の間隔を拡げて高負荷で使用する場合は、各ブロックの上ビーム部にＶ溝対向面から大きな側圧が作用するため、大きな弓状変形が生じやすくなる。なお、下ビーム部はＶ溝対向面から側圧を受けても、センターベルトから下向きの力を受けるので、このような弓状変形はあまり生じない。
【００１４】
前記各ブロックのベルト幅方向の中央部に、前記２本のセンターベルト間の空間を埋めるように、前記ピラー部から互いに対向して突出する対向突出部を設けることにより、ブロックの外側端面が摩耗してセンターベルトの外側端面がＶ溝対向面と接触する場合や、センターベルトの外側端面を最初からＶ溝対向面と接触させた場合に、センターベルトがＶ溝対向面から受ける押圧力を、嵌合溝のピラー部側面の他に、これらの対向突出部の側面で受けるようにし、嵌合溝のピラー部側面で受けられる局所的な押圧力を緩和して、センターベルトの寿命を延長することができる。
【００１５】
前記対向突出部を前記各ブロックの前記上ビーム部の少なくとも一部にも連ねて設け、前記上歯部が前記プーリのＶ溝対向面と接触する外側端面と、前記上ビーム部に連ねた対向突出部の側面と接触する内側端面とを有するようにすることにより、摩擦係数の大きいセンターベルトがＶ溝対向面と接触する領域を拡げて、動力伝達性能をさらに向上できるとともに、上歯部がＶ溝対向面から受ける押圧力を対向突出部の側面で受けて、嵌合溝のピラー部側面で受けられる局所的な押圧力をさらに緩和することができる。
【００１６】
前記センターベルトのベルトピッチラインよりも外側にある前記対向突出部の対向面を、外周側に向かって後退するテーパ面または曲面で形成することにより、ベルトがプーリから抜け出るときにプーリ外径側へ逆湾曲しても、ベルトピッチラインよりも外側にある対向突出部の対向面同士が強く接触するのを防止することができる。
【００１７】
前記対向突出部を前記各ブロックの前記下ビーム部の少なくとも一部にも連ねて設け、前記センターベルトのベルトピッチラインよりも内側にある前記対向突出部の対向面を、内周側に向かって後退するテーパ面または曲面で形成することにより、ベルトがプーリに巻き掛けられるときに、スムーズにプーリ内径側へ湾曲させることができる。
【００１８】
前記センターベルトの内周側に、前記各ブロックの下ビーム部間の隙間へ歯状に突出する下歯部を設け、前記下歯部が前記プーリのＶ溝対向面と接触する外側端面と、前記下ビーム部に連ねた対向突出部の側面と接触する内側端面とを有するようにすることにより、摩擦係数の大きいセンターベルトがＶ溝対向面と接触する領域をさらに拡げて、動力伝達性能をさらに向上できるとともに、下歯部がＶ溝対向面から受ける押圧力を対向突出部の側面で受けて、嵌合溝のピラー部側面で受けられる局所的な押圧力をさらに緩和することができる。
【００１９】
前記下歯部に、ベルトの曲げ性をよくするベルト幅方向に延びる少なくとも１つの凹溝を設けることにより、ベルトがプーリへの巻き掛け部でプーリ内径側へ湾曲したときに、下歯部が両側のブロックの下ビーム部から受ける圧縮変形を凹溝で逃がして緩和することができる。また、凹溝を設けることにより、ベルトの曲げ剛性が小さくなって、ベルトの屈曲疲労性も向上する。
【００２０】
前記センターベルトの内周面に、前記各ブロックの下ビーム部間の隙間でベルト幅方向に延びる少なくとも１つの凹溝を設けることによっても、センターベルト下面側で各ブロックの下ビーム部の凸条間に挟まれる部分が両側のブロックの下ビーム部から受ける圧縮変形を凹溝で逃がして緩和し、センターベルト下面側での局所的な温度上昇を防止することができる。また、凹溝を設けることにより、ベルトの曲げ剛性が小さくなって、ベルトの屈曲疲労性も向上する。
【００２１】
前記上歯部に、ベルトの曲げ性をよくするベルト幅方向に延びる少なくとも１つの凹溝を設けることにより、ベルトがプーリから抜け出るときにプーリ外径側へ逆湾曲したときに、上歯部が両側のブロックの上ビーム部から受ける圧縮変形を凹溝で逃がして緩和することができる。この凹溝もベルトの曲げ剛性を小さくして、ベルトがプーリに巻き掛けられて繰り返し曲げられるときの屈曲疲労性を向上させる。
【００２２】
前記各ブロック間の隙間を、ブロックのベルト長手方向厚みの１／３〜５倍、好ましくは１／２〜３倍とすることにより、センターベルトの下面側で下ビーム部の凸条間に挟まれる部分のベルト長手方向寸法を大きくして、下ビーム部の凸条の圧縮方向変位に対する凸条間に挟まれる部分の圧縮ひずみを小さくするようにし、センターベルト下面側での局部的な発熱を防止することができる。各ブロック間の隙間を、ブロックのベルト長手方向厚みの１／３〜５倍としたのは、１／３未満では、凸条間に挟まれる部分の圧縮ひずみを十分に小さくすることができず、５倍を超えると、ブロックの配列個数が少なくなって、高負荷の用途に適用できなくなるからである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る伝動用ベルトは、センターベルトの上面に、各ブロックの上ビーム部間の隙間へ歯状に突出する上歯部を設け、これらの上歯部を隙間の両側の上ビーム部に当接させるようにしたので、ベルト走行時におけるブロックのがたつきをなくして、嵌合部でのブロックとの擦れ合い摩耗によるセンターベルトの耐久寿命の低下、異音の発生、およびブロックがベルト長手方向へ傾斜する斜行の発生を防止することができる。この上歯部は、ブロックの振動を吸収するダンパの役割も果たす。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る実施形態の伝動用ベルトを採用したベルト式無段変速装置を示す一部省略断面図
【図２】図１の伝動用ベルトを示す一部切欠き斜視図
【図３】図１の展開平面図
【図４】図３のIV−IV線に沿った断面図
【図５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ図４の変形例を示す断面図
【図６】図３のVI−VI線に沿った断面図
【図７】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図６の変形例を示す断面図
【図８】図３のVIII−VIII線に沿った断面図
【図９】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図８の変形例を示す断面図
【図１０】従来の伝動用ベルトを示す一部切欠き斜視図
【図１１】図１０の縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明に係る伝動用ベルト１を採用したベルト式無段変速装置３０を示す。このベルト式無段変速装置３０は、駆動プーリ３１と従動プーリ３２に伝動用ベルト１を巻き掛けて、変速比を無段階で変化させるものである。各プーリ３１、３２は、軸方向に固定された固定プーリ片３１ａ、３２ａと、軸方向に移動可能とされた可動プーリ片３１ｂ、３２ｂとからなり、これらの固定プーリ片３１ａ、３２ａと可動プーリ片３１ｂ、３２ｂで形成されるプーリ３１、３２のＶ溝の幅を連続的に変更できるようになっている。
【００２６】
前記伝動用ベルト１は、幅方向両端面が各プーリ３１、３２のＶ溝対向面と傾斜が合致するテーパ面で形成され、変更されたＶ溝の幅に応じて、Ｖ溝対向面の任意の上下方向位置に嵌まり込む。例えば、図１（ａ）に示す状態から、図１（ｂ）に示すように、駆動プーリ３１のＶ溝の幅を狭く、従動プーリ３２のＶ溝の幅を広くした状態に変更すると、伝動用ベルト１は、駆動プーリ３１側ではＶ溝の上方へ、従動プーリ３２側ではＶ溝の下方へ移動し、各プーリ３１、３２への巻き掛け半径が連続的に変化して、変速比が無段階で変えられる。
【００２７】
図２および図３に示すように、前記伝動用ベルト１は、平行な２本の無端状のセンターベルト２の長手方向に沿って、複数の板状のブロック１０を一定の隙間Ｓを開けて配列したものである。各ブロック１０は、上ビーム部１１と下ビーム部１２をベルト幅方向の中央部でピラー部１３によって連結し、上下のビーム部１１，１２とピラー部１３によって囲まれた左右一対の嵌合溝１４を設けたものであり、互いに同一の形状とされている。各センターベルト２は、各ブロック１０の各嵌合溝１４にベルト幅方向の左右両側から挿入固定され、各ブロック１０が２本のセンターベルト２と一体化されている。伝動用ベルト１が各プーリ３１、３２に巻き掛けられたときに、各ブロック１０の上ビーム部１１はセンターベルト２よりもプーリ外径側に位置し、下ビーム部１２はセンターベルト２よりもプーリ内径側に位置する。
【００２８】
図２および図４に示すように、前記各センターベルト２の外周面と内周面には、それぞれベルト幅方向に延びる凹溝３ａ、３ｂがベルト長手方向に所定のピッチで設けられ、各ブロック１０の嵌合溝１４の上下面には、それぞれベルト幅方向に延びる凸条１５ａ、１５ｂが設けられている。これらの凹溝３ａ、３ｂに各凸条１５ａ、１５ｂを係合させることにより、各ブロック１０がベルト長手方向に沿って所定ピッチで固定される。センターベルト２の内周面の凹溝３ｂは、断面が緩やかな凹湾曲面とされ、これと係合する嵌合溝１４の凸条１５ｂは、断面が緩やかな凸湾曲面とされている。
【００２９】
また、前記各ブロック１０の下ビーム部１２は、プーリ内径側となる下側に行くほど肉厚が漸減するように形成され、プーリ外径側に位置する上ビーム部１１は、上下方向に一定の肉厚で形成されている。なお、この伝動用ベルト１は、後述するように、各ブロック１０間の隙間Ｓが広く形成され、プーリ３１、３２への巻き掛け部でセンターベルト２がプーリ内径側へ湾曲しても、各ブロック１０の下ビーム部１２同士が干渉する恐れはないので、下ビーム部１２も上下方向に一定の肉厚で形成してもよい。
【００３０】
前記センターベルト２は、心線４がスパイラル状に埋設されたゴム層５と、ゴム層５の上下両面を被覆するカバー帆布（図示省略）とからなる。心線４としては、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等からなるロープや、スチールワイヤ等が用いられる。心線４の替わりに、上記の繊維からなる織布や編布、または金属薄板等を埋設してもよい。ゴム層５は、クロロプレンゴム、天然ゴム、ニトリルゴム、スチレン−ブタジエンゴム、水素化ニトリルゴム等の単一材もしくはこれらを適宜ブレンドしたゴム、またはポリウレタンゴムで形成される。
【００３１】
前記カバー帆布は、ベルト走行時にゴム層５がブロック１０との摩擦により摩耗するのを防止するためのものであり、平織り、綾織り又は朱子織り等の織布で形成される。その繊維材料としては、アラミド繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維等が用いられる。なお、ブロック１０とセンターベルト２の擦れによる摩耗を防止する観点では、耐摩耗性に優れるアラミド繊維が好ましいが、後述する上歯部６をセンターベルト２に設けることにより、ブロック１０のがたつきを小さくしているので、アラミド繊維に比べて耐摩耗性の劣るナイロン繊維を使用することもできる。また、ナイロン繊維はアラミド繊維に比べて伸縮性がよいので、後述する上歯部６や下歯部８の形状に正確に沿わせることができる。
【００３２】
また、前記ブロック１０は、センターベルト２よりも硬質の樹脂材料で形成され、補強材と摩擦低減材が配合されている。硬質の樹脂材料としては、液晶樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、メタアクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂等の合成樹脂が挙げられ、これらの中でも、熱可塑性樹脂であるポリアミド樹脂が好ましい。また、合成樹脂の代わりに、ＪＩＳ‐Ａ硬度９０°以上の硬質ゴムや硬質ポリウレタンを用いてもよい。
【００３３】
前記補強材としては、アラミド繊維、炭素繊維、ガラス繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維などの繊維状補強材や、酸化亜鉛ウィスカ、チタン酸カリウムウィスカ等のウィスカ状補強材が挙げられる。これらの補強材を配合することによって、ブロック１０の曲げ剛性等の強度を高めることができる。また、摩擦低減材としては、ポリ４フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化エチレンプロピレンエーテル（ＰＦＰＥ）等のフッ素樹脂や、二硫化モリブデン、グラファイト等が挙げられる。このような摩擦低減材を配合することにより、ブロック１０とプーリ３１、３２との間の摩擦係数を低減して、ブロック１０の摩耗を抑制できるとともに、嵌合溝１４でのセンターベルト２との摩擦係数も低減して、センターベルト２の摩耗も抑制し、センターベルト２の寿命を延長することができる。
【００３４】
図３および図４に示すように、前記各ブロック１０間の隙間Ｓは、ブロック１０のベルト長手方向厚みＴと等しく形成されている。したがって、前記下ビーム部１２の凸条１５ｂ間に挟まれるセンターベルト２の下面側の部分のベルト長手方向寸法を従来よりも大きくして、伝動用ベルト１がプーリ３１、３２に巻き掛けられてプーリ内径側へ湾曲するときの下ビーム部１２の凸条１５ｂの圧縮方向変位に対する圧縮ひずみを小さくすることができ、プーリ３１、３２から抜け出るときの伸張変形との繰り返しによる局部的な発熱量を少なくすることができる。なお、隙間Ｓは、ブロック１０の厚みＴの１／３〜５倍、好ましくは１／２〜３倍の範囲に設定するとよい。
【００３５】
前記センターベルト２の外周面には、各ブロック１０間の隙間へ歯状に突出し、両側の上ビーム部１１に当接する上歯部６が設けられている。上歯部６はセンターベルト２の幅方向全域に設けられ、その高さは上ビーム部１１と同じ高さに形成されている。したがって、ベルト走行時のブロック１０のがたつきをなくすことができ、嵌合溝１４でのブロック１０との擦れ合い摩耗によるセンターベルト２の寿命の低下、異音の発生、およびブロック１０がベルト長手方向へ傾斜する斜行の発生を防止することができる。この上歯部６は、ブロック１０の振動を吸収するダンパの役割も果たす。
【００３６】
また、図４に示すように、前記センターベルト２の内周面には、各ブロック１０の下ビーム部１２間の隙間でベルト幅方向に延びる凹溝７ａが設けられている。この凹溝７ａの断面は、下ビーム部１２間の隙間の広い領域で緩やかに湾曲する凹湾曲面で形成されている。凹溝７ａは、伝動用ベルト１がプーリ３１、３２への巻き掛け部でプーリ内径側へ湾曲したときに、センターベルト２の下面側で下ビーム部１２の凸条１５ｂ間に挟まれる部分が、両側の下ビーム部１２から受ける圧縮変形を逃がして緩和する役割をする。また、凹溝７ａは、センターベルト２の曲げ剛性を小さくして、センターベルト２の屈曲疲労性も向上させる。なお、凹溝７ａは、下ビーム部１２間の各隙間で、２箇所以上に設けてもよい。
【００３７】
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ図４の変形例を示す。図５（ａ）の変形例は、上歯部６の高さを上ビーム部１１の高さの約半分としたものである。図５（ｂ）、（ｃ）の変形例は、いずれもセンターベルト２の内周面に、各ブロック１０の下ビーム部１２間の隙間へ歯状に突出する下歯部８を設け、上歯部６と下歯部８に、それぞれ下ビーム部１２間の隙間の中央部でベルト幅方向に延びる凹溝７ｂ、７ｃを設けたものである。図５（ｂ）の変形例の下歯部８は、下側に行くにつれて厚みが曲面状に漸減する湾曲形状とされ、図５（ｃ）の変形例の下歯部８は、下側に行くにつれて厚みがテーパ状に漸減する多角形状とされており、下歯部８の高さは、いずれも下ビーム部１２と同じ高さに形成されている。なお、上歯部６と下歯部８の高さは特に限定されることはなく、好ましくは、後述するブロック１０の対向突出部１０ａの高さに応じて設定するとよい。
【００３８】
また、図５（ｂ）、（ｃ）の変形例における上歯部６の凹溝７ｂは、伝動用ベルト１がプーリ３１、３２から抜け出る際にプーリ外径側へ逆湾曲したときに、上歯部６が両側の上ビーム部１１から受ける圧縮変形を逃がして緩和する役割をし、下歯部８の凹溝７ｃは、伝動用ベルト１がプーリ３１、３２への巻き掛け部でプーリ内径側へ湾曲したときに、下歯部８が両側の下ビーム部１２から受ける圧縮変形を逃がして緩和する役割をする。これらの凹溝７ｂ、７ｃも、センターベルト２の曲げ剛性を小さくして、センターベルト２の屈曲疲労性を向上させる。なお、これらの凹溝７ｂ、７ｃも、各上歯部６や各下歯部８の２箇所以上に設けてもよい。また、凹溝７ｂ、７ｃは両方とも設けることが好ましいが、上歯部６の凹溝７ｂは省略してもよい。
【００３９】
図３および図６に示すように、前記各ブロック１０のベルト幅方向の中央部には、２本のセンターベルト２間の空間を埋めるように、互いに対向して突出する対向突出部１０ａが設けられている。この対向突出部１０ａは、ピラー部１３のほかに、上ビーム部１１の全域と下ビーム部１２の一部に連ねて設けられており、センターベルト２の内側端面が、上歯部６を含めて、対向突出部１０ａの側面と接触するようになっている。したがって、後述するように、上歯部６を含む各センターベルト２の外側端面２ａをプーリ３１、３２のＶ溝対向面と接触させても、センターベルト２がＶ溝対向面から受ける押圧力を、嵌合溝１４のピラー部１３側面の他に、これらの対向突出部１０ａの側面で受けることができ、ピラー部１３側面で受けられていた局所的な押圧力を緩和して、センターベルト２の寿命を延長することができる。また、対向突出部１０ａの側面で受けられるセンターベルト２の上歯部６は、対向突出部１０ａからの反力によってプーリ３１、３２側へ押し付けられるので、その外側端面２ａをＶ溝対向面と強く接触させ、伝動用ベルト１の動力伝達性能をさらに向上させることができる。
【００４０】
前記センターベルト２の心線４の位置であるベルトピッチラインＭ上での、対向突出部１０ａの対向面間の間隔Ｄ１は０〜０．３ｍｍとされ、ベルトピッチラインＭよりも外側にある対向面は、外周側に向かって後退するテーパ面で形成されており、その外側端での対向面間の間隔Ｄ２は０．６ｍｍ以下とされている。したがって、伝動用ベルト１がプーリ３１、３２から抜け出るときにプーリ外径側へ逆湾曲しても、対向突出部１０ａの上側の対向面同士が強く接触することはない。また、ベルトピッチラインＭよりも内側にある対向面は、内周側に向かって後退する曲面で形成されており、伝動用ベルト１がプーリ３１、３２に巻き掛けられるときに、スムーズにプーリ内径側へ湾曲させることができる。
【００４１】
図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図６の変形例を示す。図７（ａ）の変形例は、対向突出部１０ａを、上ビーム部１１と下ビーム部１２の一部に連ねて設けたもの、図７（ｂ）の変形例は、対向突出部１０ａを、上ビーム部１１と下ビーム部１２の全域に連ねて設けたものである。図７（ｂ）の変形例では、センターベルト２の下面に、図５（ｂ）、（ｃ）に示した下ビーム部１２と同じ高さの下歯部８が設けられ、センターベルト２の内側端面が、上歯部６のほかに下歯部８でも対向突出部１０ａの側面と接触するようになっている。したがって、嵌合溝１４のピラー部１３側面で受けられていた局所的な押圧力をさらに緩和できるとともに、下歯部８の外側端面２ａもＶ溝対向面と強く接触させて、伝動用ベルト１の動力伝達性能をさらに一層向上させることができる。なお、上歯部６と下歯部８の高さは、対向突出部１０ａの高さと同じかそれよりも低く形成され、好ましくは、対向突出部１０ａの高さと同じとするのが好ましい。
【００４２】
図３および図８に示すように、前記上歯部６を含む各センターベルト２の外側端面２ａは、プーリ３１、３２のＶ溝対向面と接触するように、各ブロック１０の外側端面１０ｂよりもわずかに突出するように形成されている。この突出量は０．１〜０．５ｍｍに設定されており、伝動用ベルト１がＶ溝対向面に挟持され、センターベルト２がＶ溝対向面で押圧されて弾性変形したときに、各ブロック１０の外側端面１０ｂもＶ溝対向面と接触するようになっている。したがって、センターベルト２の外側端面２ａは摩擦係数が大きいので、Ｖ溝対向面との面圧を低くしてもスリップを防止して、良好な動力伝達性能を確保することができる。このようにＶ溝対向面との面圧を低くすれば、ブロック１０の外側端面１０ｂの摩耗を抑制できるとともに、ベルト走行時のブロック１０の斜行も抑制することができ、延いては、ブロック１０の嵌合溝１４のピラー部１３側面と接触するセンターベルト２の内側端面の摩耗や損傷も防止することができる。
【００４３】
また、図２および図８に示すように、前記対向突出部１０ａの対向面には、Ｘ状に交叉する複数の交叉溝１６が形成されており、互いに接触したときのブロック１０の相対滑りを防止できるようになっている。この対向面の形態は、相対滑りを防止できるものであればよく、例えば、面粗度を粗くしたものであってもよい。
【００４４】
図９（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図８の変形例を示す。図９（ａ）の変形例は、前記各ブロック１０の上ビーム部１１の外側端面１１ａ全部を、センターベルト２がプーリ３１、３２のＶ溝対向面で押圧されて弾性変形したときに、Ｖ溝対向面と接触しない後退量ｄ１だけセンターベルト２の外側端面２ａよりも後退させたものであり、図９（ｂ）の変形例は、上ビーム部１１のセンターベルト２が嵌合される下部を除く外側端面１１ａの上部のみを、同様に、Ｖ溝対向面と接触しない後退量ｄ１だけセンターベルト２の外側端面２ａよりも後退させたものである。
【００４５】
前記Ｖ溝対向面と接触しない後退量ｄ１は０．５〜１．０ｍｍに設定されている。後退量ｄ１が０．５ｍｍ未満では、センターベルト２の外側端面２ａが圧縮変形したときに上ビーム部１１の外側端面１１ａとＶ溝対向面とが接触して異音が生じたりする恐れがあり、１．０ｍｍを超えると、センターベルト２の外側端面２ａが極度に圧縮変形されるため、ひずみが大きくなってベルトの伝達性能が低下する恐れがある。なお、下ビーム部１２の外側端面１２ａのセンターベルト２の外側端面２ａからの後退量ｄ２は、図８に示した実施形態のものと同様に、０．１〜０．５ｍｍに設定されている。また、これらの変形例では、上ビーム部１１および下ビーム部１２のＶ溝対向面との合計接触面積Ｓ１は、センターベルト２とＶ溝対向面の接触面積Ｓ２よりも小さく設定され、かつ、合計接触面積Ｓ１の９０％以上が、ピッチラインの下側の下ビーム部１２の接触面積で占められている。
【００４６】
上述した実施形態では、センターベルトの上歯部を幅方向全域に設けたが、上歯部はセンターベルト幅方向の一部の領域に設けることもできる。
【００４７】
また、上述した実施形態では、ブロックの対向突出部を、ピラー部から上ビーム部と下ビーム部の両方に連ねて設けたが、ピラー部と上ビーム部のみに連ねて設けることもでき、ピラー部のみに設けることもできる。
【符号の説明】
【００４８】
１ 伝動用ベルト
２ センターベルト
２ａ 外側端面
３ａ、３ｂ 凹溝
４ 心線
５ ゴム層
６ 上歯部
７ａ、７ｂ、７ｃ 凹溝
８ 下歯部
１０ ブロック
１０ａ 対向突出部
１０ｂ 外側端面
１１ 上ビーム部
１２ 下ビーム部
１１ａ、１２ａ 外側端面
１３ ピラー部
１４ 嵌合溝
１５ａ、１５ｂ 凸条
１６ 交叉溝
３０ ベルト式無段変速装置
３１，３２ プーリ
３１ａ，３２ａ 固定プーリ片
３１ｂ，３２ｂ 可動プーリ片
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２本のセンターベルトと、これらのセンターベルトの長手方向に沿って一定の隙間を開けて配列された複数のブロックとを有し、これらの各ブロックは、上ビーム部と下ビーム部をベルト幅方向の中央部でピラー部によって連結されるとともに、前記上下ビーム部とピラー部とによって囲まれた一対の嵌合溝が設けられ、前記センターベルトは前記嵌合溝に挿入されて、前記各ブロックのベルト長手方向位置を固定し、前記ブロックがプーリのＶ溝対向面に挟持された状態で、プーリに巻き掛けられて使用される伝動用ベルトにおいて、前記センターベルトの外周側に、前記各ブロックの上ビーム部間の隙間へ歯状に突出し、隙間の両側の上ビーム部に当接する上歯部を設けたことを特徴とする伝動用ベルト。
【請求項２】
前記センターベルトの外側端面を、前記各ブロックの外側端面に対してベルト幅方向外側に突出させた請求項１に記載の伝動用ベルト。
【請求項３】
前記各ブロックの前記上ビーム部の少なくとも上部の外側端面を、前記センターベルトが前記プーリのＶ溝対向面で押圧されて弾性変形したときに、前記Ｖ溝対向面と接触しないように、前記センターベルトの外側端面よりも後退させた請求項２に記載の伝動用ベルト。
【請求項４】
前記各ブロックのベルト幅方向の中央部に、前記２本のセンターベルト間の空間を埋めるように、前記ピラー部から互いに対向して突出する対向突出部を設けた請求項１乃至３のいずれかに記載の伝動用ベルト。
【請求項５】
前記対向突出部を前記各ブロックの前記上ビーム部の少なくとも一部にも連ねて設け、前記上歯部が前記プーリのＶ溝対向面と接触する外側端面と、前記上ビーム部に連ねた対向突出部の側面と接触する内側端面とを有する請求項４に記載の伝動用ベルト。
【請求項６】
前記センターベルトのベルトピッチラインよりも外側にある前記対向突出部の対向面を、外周側に向かって後退するテーパ面または曲面で形成した請求項５に記載の伝動用ベルト。
【請求項７】
前記対向突出部を前記各ブロックの前記下ビーム部の少なくとも一部にも連ねて設け、前記センターベルトのベルトピッチラインよりも内側にある前記対向突出部の対向面を、内周側に向かって後退するテーパ面または曲面で形成した請求項４乃至６のいずれかに記載の伝動用ベルト。
【請求項８】
前記センターベルトの内周側に、前記各ブロックの下ビーム部間の隙間へ歯状に突出する下歯部を設け、前記下歯部が前記プーリのＶ溝対向面と接触する外側端面と、前記下ビーム部に連ねた対向突出部の側面と接触する内側端面とを有する請求項７に記載の伝動用ベルト。
【請求項９】
前記下歯部に、ベルトの曲げ性をよくするベルト幅方向に延びる少なくとも１つの凹溝を設けた請求項８に記載の伝動用ベルト。
【請求項１０】
前記センターベルトの内周面に、前記各ブロックの下ビーム部間の隙間でベルト幅方向に延びる少なくとも１つの凹溝を設けた請求項１乃至７のいずれかに記載の伝動用ベルト。
【請求項１１】
前記上歯部に、ベルトの曲げ性をよくするベルト幅方向に延びる少なくとも１つの凹溝を設けた請求項１乃至１０のいずれかに記載の伝動用ベルト。
【請求項１２】
前記各ブロック間の隙間を、前記ブロックのベルト長手方向厚みの１／３〜５倍とした請求項１乃至１１のいずれかに記載の伝動用ベルト。
【請求項１】
２本のセンターベルトと、これらのセンターベルトの長手方向に沿って一定の隙間を開けて配列された複数のブロックとを有し、これらの各ブロックは、上ビーム部と下ビーム部をベルト幅方向の中央部でピラー部によって連結されるとともに、前記上下ビーム部とピラー部とによって囲まれた一対の嵌合溝が設けられ、前記センターベルトは前記嵌合溝に挿入されて、前記各ブロックのベルト長手方向位置を固定し、前記ブロックがプーリのＶ溝対向面に挟持された状態で、プーリに巻き掛けられて使用される伝動用ベルトにおいて、前記センターベルトの外周側に、前記各ブロックの上ビーム部間の隙間へ歯状に突出し、隙間の両側の上ビーム部に当接する上歯部を設けたことを特徴とする伝動用ベルト。
【請求項２】
前記センターベルトの外側端面を、前記各ブロックの外側端面に対してベルト幅方向外側に突出させた請求項１に記載の伝動用ベルト。
【請求項３】
前記各ブロックの前記上ビーム部の少なくとも上部の外側端面を、前記センターベルトが前記プーリのＶ溝対向面で押圧されて弾性変形したときに、前記Ｖ溝対向面と接触しないように、前記センターベルトの外側端面よりも後退させた請求項２に記載の伝動用ベルト。
【請求項４】
前記各ブロックのベルト幅方向の中央部に、前記２本のセンターベルト間の空間を埋めるように、前記ピラー部から互いに対向して突出する対向突出部を設けた請求項１乃至３のいずれかに記載の伝動用ベルト。
【請求項５】
前記対向突出部を前記各ブロックの前記上ビーム部の少なくとも一部にも連ねて設け、前記上歯部が前記プーリのＶ溝対向面と接触する外側端面と、前記上ビーム部に連ねた対向突出部の側面と接触する内側端面とを有する請求項４に記載の伝動用ベルト。
【請求項６】
前記センターベルトのベルトピッチラインよりも外側にある前記対向突出部の対向面を、外周側に向かって後退するテーパ面または曲面で形成した請求項５に記載の伝動用ベルト。
【請求項７】
前記対向突出部を前記各ブロックの前記下ビーム部の少なくとも一部にも連ねて設け、前記センターベルトのベルトピッチラインよりも内側にある前記対向突出部の対向面を、内周側に向かって後退するテーパ面または曲面で形成した請求項４乃至６のいずれかに記載の伝動用ベルト。
【請求項８】
前記センターベルトの内周側に、前記各ブロックの下ビーム部間の隙間へ歯状に突出する下歯部を設け、前記下歯部が前記プーリのＶ溝対向面と接触する外側端面と、前記下ビーム部に連ねた対向突出部の側面と接触する内側端面とを有する請求項７に記載の伝動用ベルト。
【請求項９】
前記下歯部に、ベルトの曲げ性をよくするベルト幅方向に延びる少なくとも１つの凹溝を設けた請求項８に記載の伝動用ベルト。
【請求項１０】
前記センターベルトの内周面に、前記各ブロックの下ビーム部間の隙間でベルト幅方向に延びる少なくとも１つの凹溝を設けた請求項１乃至７のいずれかに記載の伝動用ベルト。
【請求項１１】
前記上歯部に、ベルトの曲げ性をよくするベルト幅方向に延びる少なくとも１つの凹溝を設けた請求項１乃至１０のいずれかに記載の伝動用ベルト。
【請求項１２】
前記各ブロック間の隙間を、前記ブロックのベルト長手方向厚みの１／３〜５倍とした請求項１乃至１１のいずれかに記載の伝動用ベルト。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２３３５６５（Ｐ２０１２−２３３５６５Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９４６４９（Ｐ２０１１−１９４６４９）
【出願日】平成２３年９月７日（２０１１．９．７）
【出願人】（０００００６０６８）三ツ星ベルト株式会社 (730)
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月７日（２０１１．９．７）
【出願人】（０００００６０６８）三ツ星ベルト株式会社 (730)
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