JP5234193B2 - 伝動ベルト - Google Patents

Description

この発明は、板片状の多数のエレメントを互いに対面させて環状に配置し、金属製のリングによりそれらのエレメントを環状に結束して構成した伝動ベルトに関するものである。

車両用の無段変速機に用いられるベルトとして、ブロックもしくはエレメントと称される金属片を、多数、環状に配列し、それらの金属片をリング（無端キャリヤもしくはフープと称されることもある）によって結束した構成のものが知られている。この種のベルトは、互いに接触して配列されている金属片同士の押圧力によってトルクを伝達するように構成されたものであり、駆動側のプーリにおける巻き掛け溝に挟み込まれた金属片が、そのプーリが回転することによりその巻き掛け溝から順次押し出されて先行する金属片を押圧し、こうして前進させられる金属片が従動側のプーリにおける巻き掛け溝に進入することにより、金属片の進行に伴って従動側のプーリにトルクが伝達される。

このようなベルトの一例が特開２００１−３０４３４４号公報に記載されている。この特開２００１−３０４３４４号公報に記載された発明は、エレメントの進行方向前面に設けたロッキングエッジが、エレメントのプーリ接触面の高さ方向での略中央部に形成されている。そして、特開２０００−０６５１５３号公報に記載されたＶ形ベルトは、バンドを巻き掛けるバンド巻き掛け面とロッキングエッジとが、Ｖ形ブロックにその高さ方向においてほぼ同じ位置に構成されている。

特開２００１−３０４３４４号公報に記載された発明は、エレメントのロッキングエッジを中心として回転することに伴ってエレメントに作用するモーメントが最小となり、動力損失を最小限にすることができる、とされている。また、特開２０００−０６５１５３号公報に記載された発明は、プーリにＶ形ベルトが巻き掛かる際に、バンドがＶ形ブロックのバンド巻き掛け面上を滑ることがなく、摩擦損失を解消することができる、とされている。この種の伝動ベルトは、ベルトのトルク容量や耐久性をさらに向上させる場合には、エレメントに巻き掛ける積層リングの枚数を増やす必要がある。しかしながら、例えば、ベルトの巻き掛け半径が小さいプーリ側においては、各リングのプーリに巻き掛かる半径（言い換えると、ピッチ半径）が互いに異なるため、各リングは速度も互いに異なることになり、その結果、積層されたリングとリングとの接触面またはサドル面とリングとの接触面に速度差による滑りと摩擦とが生じ、トルクの伝動効率が低下するおそれがある。つまり、ベルトのトルク容量や耐久性を増やすとともに、トルクの伝達効率の低下を防止することは困難であった。

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、ベルトのトルク容量や耐久性を向上させるとともに、トルクの伝達効率の低下を防止する伝動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、リングが姿勢を揃えて環状に配列された多数のエレメントにおけるサドル面に載せられて、そのリングは前記エレメントを環状に結束するとともに、隣接するエレメント同士を接触させてそれらの回転中心となるロッキングエッジが、前記エレメントの前記サドル面よりも内周側に離れた位置に形成されている伝動ベルトにおいて、環状に配列された複数の前記エレメントを結束するサブリングを収容する少なくとも１つのスリット部が、前記リングの径方向において前記サドル面よりも内径側に形成されていることを特徴とするものである。

また、この発明は、上記の発明において、前記スリット部のうちの少なくとも一つは、前記サドル面よりも前記ロッキングエッジに近い位置または前記ロッキングエッジの延長線上に形成されることを特徴とする伝動ベルトである。

また、この発明は、上記のいずれかの発明において、前記スリット部のうちの少なくとも一つの幅は、前記サドル面または他の前記スリット部の幅方向の長さよりも短いことを特徴とする伝動ベルトである。

さらに、この発明は、上記のいずれかの発明において、前記リングは、単層リングを多数枚積層させた積層リングを含み、前記サブリングは、単層リングを含み、少なくとも１枚の前記サブリングが前記スリット部に収容されていることを特徴とする伝動ベルトである。

この発明によれば、複数枚積層されたリングが、姿勢を揃えて環状に配列された多数のエレメントにおけるサドル面に載せられて、そのエレメントを環状に結束するとともに、エレメントのその径方向においてサドル面よりも内径側にスリット部が少なくとも一つ形成されており、そのスリット部に少なくとも一枚のリングが挿入される構成となっている。したがって、この発明によれば、サドル面上に積層した積層リングに加えて、スリット部に挿入したリングによってもエレメントを結束できるので、エレメントを結束するリングの総数を少なくとも１枚多くすることができ、そのためにベルトのトルク容量や耐久性を向上させることができる。またスリット部に挿入したリングは、他の積層リングよりもロッキングエッジに近い位置に配置されるので、そのリングとスリット部との摩擦が少なく、リングの数を増大させることによる摩擦やそれに伴う動力損失あるいは動力伝達効率の低下を防止もしくは抑制することができる。

また一方、この発明によれば、スリット部にリングを挿入してエレメントを結束させることができるので、サドル面上に積層するリングの数を少なくとも１枚少なくし、その少なくとも１枚のリングをスリット部に挿入することにより、エレメントを結束するリングの総数を減じることなく、リングの積層数およびリング同士の摩擦接触箇所を少なくすることができ、その結果、耐久性やトルク容量を低下させることなく、動力損失を低下させ、また動力伝達効率を向上させることができる。特に、スリット部がロッキングエッジに近い位置もしくはロッキングエッジに一致する位置に設けられているので、スリット部とここに挿入されたリングとの間の摩擦が少なく、その結果、動力損失あるいはそれに起因する動力伝達効率の低下を抑制することができる。

この発明に係るエレメントの一例を示す正面図である。 この発明に係る無段変速機の模式図である。 この発明に係る伝動ベルトの一部を模式的に示す斜視図である。 この発明に係るエレメントの一例を示す側面図である。 この発明に係るエレメントの他の例を示す正面図である。 この発明に係るエレメントのさらに他の例を示す正面図である。

つぎに、この発明の具体例を説明する。この発明で対象とするベルトは、例えば無段変速機に使用されるものであり、プーリの外周部に形成された断面Ｖ字状の巻き掛け溝の内部に挟み込まれ、その結果、プーリとの間で生じる摩擦力でトルクを伝達するように構成されている。その一例を図２に模式的に示してあり、ベルト１は無段変速機２を構成している駆動プーリ３と従動プーリ４とに巻き掛けられている。これらの各プーリ３，４は、テーパ面５をそれぞれ備えた固定シーブ６と可動シーブ７とを対向させて配置することにより、これらのシーブ６，７の間に断面Ｖ字状の巻き掛け溝８が形成され、その可動シーブ７を油圧シリンダなどのアクチュエータ９，１０によって固定シーブ６に対して前後動させることにより、巻き掛け溝８の幅を変化させるように構成されている。

この発明に係るベルトは、図３に示すように、全体として環状をなし、かつ両側面がＶ字状もしくはテーパ状をなすように、多数のエレメント１１をリング１２で環状に結束して構成されている。図３に示すベルトを構成しているエレメントの例を図４に示している。この発明に係るエレメントは、全て同一の形状をなす金属製の板片であり、姿勢を揃えて環状に配列されている。したがって、各エレメント１１が平行に並ばずにベルト１の曲率中心を中心として扇状（放射状）にいわゆる開いた状態に配列される箇所が必ず生じる。

その整列状態でのエレメント１１同士の上下および左右方向の相対位置を維持するために、図４に示すように、凸部１３とこの凸部１３が緩く嵌合するホール部１４とが、エレメント１１の表裏両面の一箇所に形成されている。具体的には、エレメント１１の表面もしくは裏面の一箇所を板厚方向に押圧して窪ませてホール部１４を形成することに伴って、凸部１３が裏面もしくは表面に突出させられて形成されている。

また、各エレメント１１を互いに接触させた状態で扇状に開いた配列を可能にするために、エレメント１１にはロッキングエッジ１５が形成されている。このロッキングエッジ１５は、具体的には、エレメント１１の厚さが変化する境界線もしくは境界領域であり、エレメント１１の径方向でのほぼ中央部に幅方向（プーリの回転中心軸線と平行な方向）に延びて形成されている。すなわち、ベルト１がプーリに巻き掛かった状態では、エレメント１１の径方向において外径側（ベルト１としては外周側）の周長が長くなるので、エレメント１１同士の間隔が広くなる。これとは反対にエレメント１１の径方向において内径側（ベルト１としては内周側）の周長が短くなるので、エレメント１１同士の間隔が狭くなる。そのため、エレメント１１の内径側の部分は、内径端側で薄くなるように構成されている。このように板厚がエレメント１１の径方向において内径側と外径側とで変化する箇所がロッキングエッジ１５となっている。したがって、各エレメント１１は、ロッキングエッジ１５を中心にして板厚方向に回転し、すなわちピッチングが生じて、上記のように扇状（放射状）に開くようになっている。なお、このロッキングエッジ１５は表裏両面のいずれか一方に形成されていればよい。また、ロッキングエッジ１５の位置は、上記の例に限定されず、各エレメント１１上に予め定められた基準位置から所定の寸法の位置に構成してもよい。その基準位置は、例えば、プーリとの間でトルクを伝達するフランク面や、凸部１３およびホール部１４を基準位置としてロッキングエッジ１５の位置を決めてもよい。

各エレメント１１のその幅方向における左右両側面１６（すなわちフランク面）は、図１に示すように、プーリにおける巻き掛け溝８の内面５（すなわちテーパ面）に接触してトルクの伝達を行う面であり、プーリにおける巻き掛け溝８のテーパ面５と平行になっている。

また、この発明に係るエレメントには、図１に示すように、積層のリング１２ａを載せるサドル面１７が形成されており、そのサドル面１７の幅はリング１２ａの幅よりも広く形成されている。そのリング１２ａは、薄い金属帯を積層して構成され、サドル面１７に配置されてエレメント１１を結束するように構成されている。図１にはそのリング１２ａを、エレメント１１の首部１８を挟んで、サドル面１７上に配置した例を示してある。この発明に係るベルト１においても、リング１２ａは、サドル面１７に載っていて、各エレメント１１が環状の配列を維持するように各エレメント１１を結束し、各エレメント１１が半径方向で外側に離脱しないように作用するが、これだけでなく、エレメント１１がプーリの巻き掛け溝８から送り出される際にエレメント１１を巻き掛け溝８から引き抜く作用も行う。そのため、リング１２ａがエレメント１１から半径方向で外側に抜け出ないようにするために、リング１２ａをサドル面１７との間に挟んだ状態に保持する頂部１９が設けられている。

さらに、この発明に係るエレメントには、ベルト１の径方向においてサドル面１７よりも内径側に、スリット部２０（または第２のサドル面）が形成されている。このスリット部２０は、サドル面１７と平行に設けられている。スリット部２０は前述したロッキングエッジ１５に可及的に近い位置に形成されている。より具体的には、図４に示すように、エレメント１１の径方向においてロッキングエッジ１５より外径側の板厚が厚く、内径側が薄くなっているので、エレメント１１の幅方向においてロッキングエッジ１５を左右両方向に延長した位置がスリット部２０になっている。また、一枚のサブリング１２ｂがそのスリット部２０に収容されており、そのサブリング１２ｂは複数枚のエレメント１１を環状に結束している。なお、ロッキングエッジ１５の位置より僅かに外径側の位置または僅かに内径側の位置が、スリット部２０となってもよい。また、少なくとも１枚のサブリング１２ｂがスリット部２０に収容されていればよい。

例えば、ベルト１の巻き掛け半径が小さいプーリ側において、サドル面１７に積層リング１２ａが配置され、かつスリット部２０に１枚のサブリング１２ｂが収容されたエレメント１１が直線状に配列されている状態からプーリに巻き掛かって扇状（言い換えると、放射状）に開く場合には、前述したロッキングエッジ１５に可及的に近い位置にスリット部２０が形成されているため、摩擦力によるモーメントや相対的な移動が抑えられ、スリット部２０とそれに挿入されたサブリング１２ｂとの間に摺動はほとんど生じない。その結果、トルクの伝動効率を低下させることなく、ベルトのトルク容量や耐久性を増やすことができる。

また、サドル面１７に積層されているリング１２ａを一枚減らし、その減らした一枚がスリット部２０に収容されている場合、ベルト１の巻き掛け半径が小さいプーリ側において、エレメント１１のサドル面１７に巻き掛かる積層リング１２ａは、摩擦力によるモーメントや相対的な移動が抑えられ、サドル面１７に配置されたリング１２ａとリング１２ａとの接触面に生じる滑りと摩擦は低減される。また、前述したロッキングエッジ１５に可及的に近い位置にスリット部２０が形成されているため、摩擦力によるモーメントや相対的な移動が抑えられ、スリット部２０とそれに挿入されたサブリング１２ｂとの間に摺動はほとんど生じない。その結果、ベルトのトルク容量や耐久性はそのままに、トルクの伝達効率を向上させることができる。

なお、図５は発明における他の実施例を示しており、エレメントには複数のスリット部が形成されていてもよい。エレメント１１には２つのスリット部２１，２２が形成されており、一方のスリット部２１は、リング１２ａの径方向においてサドル面１７よりもロッキングエッジ１５に近い位置または前記ロッキングエッジ１５の延長線上に形成されており、他方のスリット部２２は、サドル面１７と前述のスリット部２１との間にそれらと平行に形成されている。２つのスリット部２１，２２には、サブリング１２ｂがそれぞれ収容されている。

また、図６はこの発明におけるさらに他の実施例を示しており、エレメントのスリット部は、サドル面または他のスリット部の幅方向の長さよりも短くてもよい。スリット部２３は、リング１２ａの径方向においてサドル面１７よりもロッキングエッジ１５に近い位置またはロッキングエッジ１５の延長線上に形成されるとともに、スリット部２３の幅方向の長さはサドル面１７の略半分であって、そのスリット部２３に挿入されるサブリング２４は、その幅方向長さがサドル面１７上のリング１２ａの略半分に形成されている。

また、この発明に係るエレメントは、要は、ベルトの径方向においてサドル面よりも内径側に少なくとも一つのスリット部が形成されており、そのスリット部に少なくとも一枚のサブリングが収容される構成となっていればよい。

さらに、上述した構成例では、プーリの動力を伝達する伝動ベルトを例に挙げたが、これに限定されず、回転体と噛み合って動力を伝達するように構成された伝動ベルトであってもよく、あるいは、いわゆるベルトコンベアなどに利用される伝動ベルトであってもよい。また、この発明は、車両における伝動ベルトに限定されず、航空機や船舶あるいは産業機械に利用される伝動ベルトでもよい。

Claims (4)

1. リングが姿勢を揃えて環状に配列された多数のエレメントにおけるサドル面に載せられて、そのリングは前記エレメントを環状に結束するとともに、隣接するエレメント同士を接触させてそれらの回転中心となるロッキングエッジが、前記エレメントの前記サドル面よりも内周側に離れた位置に形成されている伝動ベルトにおいて、
   環状に配列された複数の前記エレメントを結束するサブリングを収容する少なくとも１つのスリット部が、前記リングの径方向において前記サドル面よりも内径側に形成されている。
2. 前記スリット部のうちの少なくとも一つは、前記サドル面よりも前記ロッキングエッジに近い位置または前記ロッキングエッジの延長線上に形成されることを特徴とする請求項１に記載の伝動ベルト。
3. 前記スリット部のうちの少なくとも一つの幅は、前記サドル面または他の前記スリット部の幅方向の長さよりも短いことを特徴とする請求項１または２に記載の伝動ベルト。
4. 前記リングは、単層リングを多数枚積層させた積層リングを含み、
   前記サブリングは、単層リングを含み、
   少なくとも１枚の前記サブリングが前記スリット部に収容されている
   ことを特徴とする請求項１または３のいずれかに記載の伝動ベルト。

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