JPH0670453B2

JPH0670453B2 - 高負荷伝動用ｖベルト

Info

Publication number: JPH0670453B2
Application number: JP62312875A
Authority: JP
Inventors: 隆一城戸; 光彦高橋
Original assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Current assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Priority date: 1987-12-10
Filing date: 1987-12-10
Publication date: 1994-09-07
Anticipated expiration: 2009-09-07
Also published as: JPH01153839A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、自動車等の無段変速装置に使用される高負荷
伝動用のＶベルトの改良技術に関するものである。

（従来の技術）従来より、自動車あるいはコンバインやトラクタ等の農
業用機械等における変速装置としては、歯車式または流
体式のものが一般に広く使用されているが、近年、変速
時の操作性の向上、燃費の向上等を目的としてベルト式
無段変速装置の開発が進められている。

しかし、このベルト式無段変速装置に使用されるベルト
は極めて高いトルクの伝動能力を必要とし、従来の一般
的なゴム製のＶベルトでは高い側圧に耐えきれず、座屈
変形を生じて使用することができない。

そこで、従来、斯かる要求を満足させるべく、各種の高
負荷伝動用ベルトが知られている（例えば特開昭46-486
1号、特開昭55-27595号、特開昭56-76745号、特開昭59-
77147号の各公報参照）。

また、本出願人にあっては、基本的に、エンドレスの１
対の張力帯と、左右外側面に該各張力帯が嵌合する嵌合
溝およびプーリのベルト溝面に当接する当接部を有する
多数のブロックとで構成され、上記張力帯の上下面およ
び各ブロックの嵌合溝の上下面にそれぞれ互いに対応し
て互いに係合可能な凹凸部を形成し、この張力帯と各ブ
ロックとの凹凸部を係合させて、各ブロックを張力帯に
対しベルト長手方向に係止固定してなるブロックベルト
と呼ばれる高負荷伝動用Ｖベルトを提案している（特開
昭60-49151号公報、特開昭61-206847号公報、特開昭62-
137445号公報参照）。

（発明が解決しようとする課題）ところで、この種のブロックベルトにおいては、伝動可
能な負荷に関連するプーリ推力を各ブロックで受ける構
造であるので、該ブロックの強度を高めておかないと、
ブロック破壊に至る虞れがある。このため、各ブロック
の内部に補強部材を埋設することが行われているが、特
に極めて高いトルクを連続的に作用させた場合において
は、未だブロック強度、特に疲労強度が不足気味であ
り、改良の余地がある。

本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その
目的は、上記プーリ推力により各ブロックの補強部材に
発生する応力集中点のうち、疲労強度上問題となる引張
応力集中を、疲労強度上さほど問題とならない圧縮応力
集中部を新たに設けることで分散緩和することにより、
同荷重条件下における補強部材の最大引張集中応力値を
低減して、補強部材ひいてはブロックの疲労強度を高
め、ブロックの破壊に至るまでの時間を大幅に延長し、
ブロックベルトの高寿命化を図ることにある。

（課題を解決するための手段）この目的の達成のため、本発明では、各ブロックにおい
てその本体内に埋設される補強部材を、ベルト幅方向に
延びる上側および下側ビーム部と該両ビーム部のベルト
幅方向中央部同士を上下に接続するセンターピラー部と
で構成し、その補強部材における上側ビーム部の上面両
端部に段差部を形成して、その段差部により圧縮応力集
中部を生じさせることで、補強部材の最大引張応力集中
部である上側ビーム部の根元での引張応力集中を緩和し
てその引張集中応力値を低減させるものである。

具体的に、本発明の解決手段は以下の構成要件を具備し
たＶベルトとしている。

（１）上下面に各々上下に対応してベルト幅方向に延び
かつベルト長手方向に並んで形成された多数の係合部を
有し、内部に心線が埋設されたエンドレスの平ベルトか
らなる１対の張力帯を備える。

（２）本体内に、ベルト幅方向に延びる上側および下側
ビーム部と該両ビーム部のベルト幅方向中央部同士を上
下に接続するセンターピラー部とからなる１つの補強部
材が完全に埋め込まれてなる多数のブロックを備える。

（３）上記各ブロックは、その両外側面にそれぞれ形成
され上記各張力帯が脱着可能に嵌合する切欠き状の嵌合
溝と、該嵌合溝の上下面にそれぞれ形成され上記張力帯
上下面の係合部にそれぞれ係合する係止部と、両外側面
にそれぞれ形成されプーリのベルト溝面に当接する当接
部とを有する。

（４）上記張力帯の係合部と各ブロックの係止部との係
合により、各ブロックが１対の張力帯に対しベルト長手
方向に係止固定されてなるＶベルトである。

（５）そして、本発明の特徴として、上記各ブロックに
おける補強部材の上側ビーム部の上面両端部には、ビー
ム部上下幅が両端に向かって段差状に減少変化し、ベル
トのプーリへの係合時に上記張力帯から各ブロックに作
用するプーリ中心に向かう方向の押付け力により上側ビ
ーム部の両端部をその根元よりも上方に撓み変形しやす
くかつその際に上側ビーム部の上面に発生する圧縮応力
を集中させる段差部が形成されている。

（作用）この構成により、本発明では、Ｖベルトがプーリのベル
ト溝面に係合して負荷を伝動している状態では、各ブロ
ックは、張力帯によりブロック上面から下面に向かう方
向、つまりプーリ中心に向かう方向に押付け力を受け
る。この押付け力により、上記ブロックに埋設された補
強部材はプーリのベルト溝間にあってその上側及び下側
ビーム部がセンターピラー部との接続部を中心として両
側において上方へ撓み変形しようとする挙動を示し、そ
のうち特に上側ビーム部におけるセンターピラー部との
接続部下面である根元が疲労強度上問題となる最大引張
応力集中部となる。

そして、かかる応力集中状態において、上記補強部材の
上側ビーム部の上面両端部にビーム部上下幅が段差状に
減少変化する段差部が形成されているので、該段差部に
より、上記押付け力で上側ビーム部の両端部がその根元
よりも上方に撓み変形しやすくなり、上側ビーム部の上
面に発生する圧縮応力が上記段差部に集中することとな
る。この疲労強度上さほど問題とならない圧縮応力集中
部の新たな形成により、上側ビーム部の根元での上方撓
み変形が低減し、上記根元での最大引張応力集中が緩和
され、その最大引張応力値が低減される。その結果、補
強部材ひいてはブロックの疲労強度が高まり、よって極
めて高いトルクを連続的に作用させた場合であっても、
ブロック破壊を回避できるのである。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第４図〜第６図は本発明の実施例に係るＶベルトＡを示
す。このＶベルトＡは、保形層1bの内部に複数の心線1
a,1a,…（心体）が平行に配置されて埋設されたゴム等
からなる左右１対のエンドレスの張力帯1,1と、左右外
側部に上記各張力帯１が幅方向外側から着脱可能に嵌合
する切欠き状の嵌合溝2,2を有するとともに、左右外側
面に図外のプーリのベルト溝面に当接する当接部3,3を
有する多数のブロック4,4,…とからなり、各ブロック４
の嵌合溝2,2にそれぞれ張力帯1,1を嵌合せしめて該ブロ
ック4,4,…をベルト長手方向に連続的に固定したもので
ある。

すなわち、このＶベルトＡにおいて、各張力帯１の上面
には各ブロック４に対応してその幅方向に延びる一定ピ
ッチの係合部としての凹溝5,5,…が、下面には上記凹溝
5,5,…に対応してその幅方向に延びる一定ピッチの係合
部としての凹溝6,6,…がそれぞれ形成されている。一
方、各ブロック４の嵌合溝２上壁面には上記張力帯１上
面の各凹溝５に係合する係止部としての凸条７が、嵌合
溝２の下壁面には張力帯１下面の各凹溝６に係合する係
止部としての凸条８がそれぞれ形成されており、この各
ブロック４の凸条7,8をそれぞれ張力帯１の凹溝5,6に係
合せしめて該ブロック4,4,…をベルト長手方向に係止固
定するようになされている。

上記各ブロック４は、第２図および第３図に示すよう
に、ブロック本体13と、該ブロック本体13内にその略中
央に位置するように完全に埋め込まれた１つの補強部材
９とからなる。そして、上記補強部材９は、第１図にも
示すように、ベルト幅方向（左右方向）に延びる上側お
よび下側ビーム部10,11と、該両ビーム部10,11の左右方
向中央同士を上下に接続するセンターピラー部12とから
なっている。

さらに、本発明の特徴として、上記補強部材９における
上側ビーム部10は、そのセンターピラー部12に対し上面
先端寄り部分において先端側に向かって上下幅寸法が所
定位置を境として急激に段差状に減少変化していて、こ
の上下幅寸法の変化部分により上側ビーム部10の上面両
端部に１対の段差部14,14が形成されており、この段差
部14,14により、ベルトＡのプーリへの係合時に上記張
力帯１から各ブロック４に作用するプーリ中心に向かう
方向の押付け力により上側ビーム部10の両端部をその根
元よりも上方に撓み変形しやすくかつその際に上側ビー
ム部10の上面に発生する圧縮応力を集中させるようにし
ている。

したがって、上記実施例においては、ＶベルトＡがプー
リのベルト溝面に嵌合して負荷を伝動している状態で
は、第３図に示すように、各ブロック４は、張力帯1,1
によりブロック４上面から下面に向かう方向、つまりプ
ーリ中心に向かう方向に押付け力F_rを受けることにな
る。この押付け力F_rにより、第15図（ａ）及び（ｂ）に
示すように、上記ブロック４に埋設された補強部材９
は、プーリのベルト溝間にあって、その上側及び下側ビ
ーム部10,11がセンターピラー部12との接続部を中心と
して下方へ沈み込む、換言すれば該接続部を中心として
両側において上方へ撓み変形しようとする挙動を示す。
そして、この挙動により、上側及び下側ビーム部10,11
のセンターピラー部との接続部である根元（上側ビーム
部10にあっては下面コーナー部分、下側ビーム部11にあ
っては上面コーナー部分）が最大応力集中部となる。そ
のうち、上側ビーム部10の根元部分（センターピラー部
との接続部下面部分）が最大引張応力集中部15となり、
これが疲労強度問題となる。尚、下側ビーム部11の根元
部分（センターピラー部との接続部上面部分）は圧縮応
力集中部であるので、疲労強度上大きな問題とならな
い。

かかる応力集中状態において、上記上側ビーム部10の上
面両側部にビーム部上下幅が段差状に減少変化する段差
部14,14が形成されているので、第15図（ａ）に示すよ
うに、この段差部14,14により、上側ビーム部10の両端
部が上記押付け力F_rでその根元よりも上方に撓み変形し
やすくなり、上側ビーム部10の上面に発生する圧縮応力
が上記段差部14,14に集中することになる。この圧縮応
力集中部（疲労強度上大きな問題とならない部分）の形
成により、上側ビーム部10の根元部分（最大引張応力集
中部15）での上方撓み変形が低減し、その撓み角δ（第
15図（ａ）参照）が従来の撓み角δ′（第15図（ｂ）参
照）よりも小さくなる。このことにより、上記最大引張
応力集中部15での応力集中が緩和され、その最大引張応
力値が低減される。その結果、補強部材９ひいてはブロ
ック４の疲労強度が高まることとなり、よって極めて高
いトルクが連続的に作用した場合であっても、ブロック
４の破壊を回避することができ、ブロック４の耐久性を
高めてベルトＡの寿命を延ばすことができる。

尚、各ブロック４は、第３図に示すように、張力帯1,1
によりベルト長手方向に剪断力F_tを受けている。この剪
断力について第16図により説明するに、走行中のＶベル
トＡは、プーリ巻付部分においては負荷トルクによりベ
ルト長手方向に張力が変化し、従動プーリ側ではベルト
進行方向に張力が増加し、駆動プーリ側ではベルト進行
方向に張力が減少する。このため、１つのブロック４に
ついてみると、そのベルト進行方向前後で張力差が生
じ、該ブロック４の左右の当接部3,3がプーリに対して
滑らないと仮定すると、上記張力差がブロック４に対す
る剪断力F_tとして働く。そして、この剪断力F_tにより、
ブロック４及び補強部材９はその平面視において幅方向
中央部が剪断力作用方向に凸となるように中凸状に曲げ
変形し、ブロック４（補強部材９）の剪断力作用方向前
側が引張応力側となり、後側が圧縮応力側となる。した
がって、従動プーリ側では、ブロック４（補強部材９）
のベルト進行方向前側が引張応力側で、後側が圧縮応力
側となり、逆に駆動プーリ側では、ブロック４（補強部
材９）のベルト進行方向前側が圧縮応力側で、後側が引
張応力側となる。

第７図および第８図は上記の補強部材９について有限要
素法により応力分布を解析した場合の応力分布を示し、
第７図は補強部材９の圧縮応力面側の応力分布を、第８
図は補強部材９の引張応力面側の応力分布をそれぞれ示
している。そして、第７図に示すように、上側ビーム部
10の段差部14に圧縮応力が集中しており、この応力集中
に伴い、第８図に示すように応力分布パターンが段差部
14に引き摺られて、引張応力集中部15への応力集中が分
散緩和され、第14図に示す段差部14のない従来例（尚、
第８図と同じ部分については「′」を付けた同じ符号を
付して示す）と比べ、引張応力集中部15に対する応力集
中を低減することができる。

尚、上記した上側ビーム部10における段差部14の最適位
置を設定するための応力解析の経緯について第９図〜第
13図により説明する。本解析に当たり、具体的に、補強
部材９の寸法は、その中央部での上下高さが11.5mm、上
側ビーム部10のベルト幅方向の長さが26mm、下側ビーム
部11のベルト幅方向の長さが24mm、センターピラー部12
の上下高さが4mm、センターピラー部12の左右方向幅が
4.2mmとし、ブロック４の重心位置はベルトＡのニュー
トラルラインに一致するような形状としている。また、
補強部材９の下側ビーム部11の形状は全解析モデルに対
し一定とする。

第９図は段差部14が上側ビーム部10の先端に近い位置に
形成された場合を示し、この場合、同ビーム部10根元の
引張応力集中部15に発生する最大引張応力の力は19.0kg
／mm²であった。

さらに、段差部14をブロック４の左右中央側（センター
ピラー部12）に近付けると、最大引張応力の値は小さく
なるが、所定位置を過ぎると増大する。そして、第10図
に示す位置に段差部14を形成した場合が最小となり、そ
の値は17.7kg／mm²であった。

第11図〜第13図は上側ビーム部10に段差部14のみなら
ず、該段差部14の中央側に隣接してビーム部10外側に向
かって下方に傾斜する傾斜部16を形成した形状とした場
合である。この場合にも、引張応力集中部15に対する最
大引張応力を最小にする段差部14の最適位置が存在し、
第11図に示すようにビーム部10の先端に近い位置では最
大引張応力の値は18.1kg／mm²であり、第13図に示す如
くブロック４の中央に近い位置でも同じ18.1kg／mm²で
あるが、第12図に示すように上記の両位置の中間位置で
最大引張応力が最小となり、その値は16.2kg／mm²であ
った。

このように、補強部材９に形成すべき段差部14の最適位
置が存在するものの、その位置はブロック４の形状や寸
法に応じて変わることが判る。要は、上側ビーム部10の
上面両端部に段差部14を設け、その部分に圧縮応力を集
中させることにより、最大引張応力を分散緩和させてそ
の値を低減すればよいのである。

因みに、補強部材９の上側ビーム部10に段差部14を設
け、さらにその最適位置を設定するとともに、傾斜部16
によって段差部14の形状を変えることにより、上側ビー
ム部10に発生する最大引張応力の値を約15％低減するこ
とができた。

また、その結果、こうした補強部材９を用いたＶベルト
Ａ（ブロックベルト）の高負荷ベルト耐久試験を行った
ところ、200時間を経過しても破壊に至らず、ベルトＡ
の寿命を大幅に延長できるという本発明の有効な効果が
判明した。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によると、上下面にそれぞ
れ上下に対応する係合部が長手方向に並んで形成された
１対の張力帯と、該張力帯が嵌合する嵌合溝を有し、か
つ該嵌合溝の上下面にそれぞれ上記張力帯上下面の係合
部に係合する係止部が形成された多数のブロックとから
なり、張力帯の係合部と各ブロックの係止部との係合に
より、ブロックを張力帯に対しベルト長手方向に係止固
定してなるＶベルトにおいて、各ブロックに完全に埋め
込まれる１つの補強部材の上側ビーム部の上面両端部
に、ベルトのプーリへの係合時に上記張力帯から各ブロ
ックに作用するプーリに向かう方向の押付け力により上
側ビーム部の両端部をその根元よりも上方に撓み変形し
やすくかつその際に上側ビーム部の上面に発生する圧縮
応力を集中させるための段差部を形成したものであるの
で、その段差部によりブロックの最大引張応力集中部に
作用する最大引張応力を緩和低減させて同荷重条件下で
のブロックの疲労強度を高めることができ、高トルクを
連続的に作用させた場合であっても、ブロック破壊を回
避でき、ひいてはブロックベルトの大幅な寿命延長化を
図ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第13図は本発明の実施例を示し、第１図はブロ
ックにおける補強部材の正面図、第２図はブロックの正
面図、第３図は同斜視図、第４図はＶベルトの側面図、
第５図は同斜視図、第６図は第４図のVI−VI線断面図、
第７図は補強部材における圧縮応力側の応力分布を示す
図、第８図は同引張応力面側の応力分布を示す図、第９
図〜第13図は段差部の最適位置を設定するための応力分
布を示す図である。第14図は段差部のない従来例におけ
る第８図相当図である。第15図は本発明例と従来例との
補強部材の押付け力による撓み変形の挙動を比較して示
す説明図、第16図はブロックの剪断力による曲げ変形の
挙動を示す説明図である。Ａ…Ｖベルト、１…張力帯、1a…心線、２…嵌合溝、３
…当接部、４…ブロック、5,6…凹溝、7,8…凸条、９…
補強部材、10…上側ビーム部、11…下側ビーム部、12…
センターピラー部、13…ブロック本体、14…段差部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上下面に各々上下に対応してベルト幅方向
に延びかつベルト長手方向に並んで形成された多数の係
合部を有し、内部に心線が埋設されたエンドレスの平ベ
ルトからなる１対の張力帯を備えるとともに、本体内に、ベルト幅方向に延びる上側および下側ビーム
部と該両ビーム部のベルト幅方向中央部同士を上下に接
続するセンターピラー部とからなる１つの補強部材が完
全に埋め込まれてなる多数のブロックを備え、上記各ブロックは、その両外側面にそれぞれ形成され上
記各張力帯が着脱可能に嵌合する切欠き状の嵌合溝と、
該嵌合溝の上下面にそれぞれ形成され上記張力帯上下面
の係合部にそれぞれ係合する係止部と、両外側面にそれ
ぞれ形成されプーリのベルト溝面に当接する当接部とを
有し、上記張力帯の係合部と各ブロックの係止部との係合によ
り、各ブロックが１対の張力帯に対しベルト長手方向に
係止固定されてなるＶベルトであって、上記各ブロックにおける補強部材の上側ビーム部の上面
両端部には、ビーム部上下幅が両端に向かって段差状に
減少変化し、ベルトのプーリへの係合時に上記張力帯か
ら各ブロックに作用するプーリ中心に向かう方向の押付
け力により上側ビーム部の両端部をその根元よりも上方
に撓み変形しやすくかつその際に上側ビーム部の上面に
発生する圧縮応力を集中させる段差部が形成されている
ことを特徴とする高負荷伝動用Ｖベルト。