(57)【要約】【課題】首部とその両側に延在する一対のサドル部とを有し、首部とサドル部との境界に応力集中緩和用円弧溝が形成されている無端ブロックベルト用ブロック要素に於ける円弧溝について、ブロック要素の耐久性の向上の観点からその最適形状を求める【解決手段】首部とサドル部との境界に形成された応力集中緩和用円弧溝のサドル頂面対応位置からの深さと円弧半径の比がサドル頂面対応位置に於ける応力と円弧溝の底に於ける応力とを実質的に等しくする値とされる。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
首部とその両側に延在する一対のサドル部とを有し、前記一対のサドル部上に一対の無端ベルトを担持して無端ブロックベルトを構成するブロック要素にして、前記首部と前記サドル部との境界に形成された応力集中緩和用円弧溝のサドル頂面に対する深さと円弧半径の比が該円弧溝のサドル頂面対応位置に於ける応力と該円弧溝の底に於ける応力とを実質的に等しくする値とされていることを特徴とするブロック要素。
【請求項２】
前記円弧溝の底に対応する部位にてブロック要素の下縁輪郭を局部的に張り出させることにより前記比に対する前記円弧溝の底に於ける応力を下げ、前記サドル頂面対応位置に於ける応力と前記円弧溝の底に於ける応力とが互いに実質的に等しくなるときの該応力の値が下げられていることを特徴とする請求項１に記載のブロック要素。
【請求項３】
前記比は０．３〜０．７５の範囲の値とされることを特徴とする請求項１または２に記載のブロック要素。
【請求項４】
前記円弧溝の半径は０．５〜１．５ｍｍの範囲とされることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のブロック要素。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無端ブロックベルトのブロック要素に係り、その首部とサドル部の境界に設けられた円弧溝に於ける応力集中に対するブロック要素の改良に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
首部とその両側に延在する一対のサドル部とを有するブロック要素の前記一対のサドル部上に一対の無端ベルトを担持さて無端ブロックベルトを構成し、かかる無端ブロックベルトを２つのＶ型プーリ対間に掛け渡して無段変速機を構成することが知られており、そのような無端ブロックベルトの基本的構成は、例えば下記の特許文献１に示されている。尚、この特許文献に記載の発明は、そのような無端ブロックベルトに於ける金属ベルトの引っ張り応力をベルトの幅方向に均一化し、その疲労に対する寿命の延長を図るものである。
【特許文献１】
特開２００２−５４６８９
【０００３】
この種の無端ブロックベルトは、一般に添付の図５に示す如き構造を有している。図５は無端ブロックベルトの一例を隣接する２つのブロック要素の間にて無端ベルトを切断した状態にて示す図である。無端ブロックベルトは、多数が環をなすよう順に配列されたブロック要素１０と一対の無端ベルト１２とからなる。尚、図示の例では各無端ベルト１２は２枚重ねの構造のものとなっている。各ブロック要素１０は、頭部１４と、首部１６と、その両側に延在する一対のサドル部１８とを有し、これらの一対のサドル部上に一対の無端ベルト１２が担持され、サドル部１８の両端２０にて２つのＶ型プーリ対間に掛け渡されている。２つのＶ型プーリ対の一方のプーリの円錐状をなすベルト係合面の一部が２２として示されている。
【０００４】
かかる構造に於いて２つのＶ型プーリ対間に回転動力の伝達が行われると、プーリに係合中のブロック要素のサドル部には無端ベルトからの荷重がかかり、これによってその首部とサドル部の境界には両者間の角度を縮小しようとするような曲げモーメントが作用する。この場合、首部とサドル部の境界が鋭く切り込まれた隅部をなしていると、そこに高い応力集中が生ずるので、首部とサドル部の境界に応力集中緩和用の円弧溝２４を設けることが行なわれている。かかる円弧溝は上記に特許文献１に於けるブロック要素にも設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかるブロック要素の応力集中緩和用円弧溝について、ブロック要素の耐久性の向上の観点からその最適形状を求めることを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するものとして、本発明は、首部とその両側に延在する一対のサドル部とを有し、前記一対のサドル部上に一対の無端ベルトを担持して無端ブロックベルトを構成するブロック要素にして、前記首部と前記サドル部との境界に形成された応力集中緩和用円弧溝のサドル頂面に対する深さと円弧半径の比が該円弧溝のサドル頂面対応位置に於ける応力と該円弧溝の底に於ける応力とを実質的に等しくする値とされていることを特徴とするブロック要素を提案するものである。
【０００７】
この場合、更に、前記円弧溝の底に対応する部位にてブロック要素の下縁輪郭を局部的に張り出させることにより前記比に対する前記円弧溝の底に於ける応力を下げ、前記サドル頂面対応位置に於ける応力と前記円弧溝の底に於ける応力とが互いに実質的に等しくなるときの該応力の値が下げられてよい。
【０００８】
特に前記比は０．３〜０．７５の範囲の値とされてよく、また前記円弧溝の半径は０．５〜１．５ｍｍの範囲とされてよい。
【０００９】
【発明の作用及び効果】
一対のサドル部の両端にてプーリ対の円錐面上に着座したブロック要素のサドル部に無端ベルとから荷重がかかり、これによって首部とサドル部の間にその間の角度を縮小する方向のモーメントが作用するとき、首部とサドル部の境界に高い応力集中が生ずることを回避するため、この境界に応力集中緩和用も円弧溝２４が形成されるのであるが、この場合更にかかる円弧溝の各部に於ける応力についてみると、応力が高い箇所が２箇所あることが注目される。その一つは、図１に２６にて示すサドル頂面に対応する位置の部分である。この部分には上記のモーメントによる応力が集中するが、それと同時に無端ブロックベルトの端が接触することがあり、特に強度上注意を要する。他の一つは、円弧溝２４の底部２８である。ここにも上記のモーメントによる応力が集中する。そして更に、円弧溝のサドル頂面対応位置２６に於ける応力と円弧溝の底部２８に於ける応力とでは、円弧溝のサドル頂面に対する深さと半径の比の大小に対してその増減の方向が互いに逆であることが注目される。
【００１０】
即ち、円弧溝のサドル頂面対応位置２６に於ける応力についてみると、その値は円弧溝のサドル頂面に対する深さＤが小さく半径Ｒが大きい程大きくなり、従ってサドル頂面対応位置２６に於ける応力は概して深さＤと半径Ｒの比Ｄ／Ｒの減小に伴って増大する。これに対し円弧溝の底２８に於ける応力は、深さＤが大きく半径Ｒが小さい程大きくなり、従って円弧溝の底２８に於ける応力は、比Ｄ／Ｒの増大に伴って増大する。
【００１１】
そこで、もしサドル頂面対応位置２６に於ける応力と底２８に於ける応力の関係を比Ｄ／Ｒの調整により最適化することができれば、かかる応力集中緩和用円弧溝による首部とサドル部の境界に於ける応力集中の緩和効果を最大限に引き出すことができると考えられる。この考えに基づいて本件発明者らが行った実験結果が図２に示されている。
【００１２】
図２のグラフは、比Ｄ／Ｒの変化に対するサドル頂面対応位置２６に於ける応力と底２８に於ける応力の変化を互いに対比させて示すものであり、白三角（△）がサドル頂面対応位置２６に於ける応力を、また黒丸（●）が底２８に於ける応力を示す。尚、両者の値はいずれも各Ｄ／Ｒの値に対応するサドル頂面対応位置２６または底２８に於ける応力σを、Ｄ／Ｒ＝１のときの底２８に於ける応力の値であるσＤ／Ｒ＝１に対する比として示している。このようにＤ／Ｒの変化に対しサドル頂面対応位置２６に於ける応力が呈する変化の方向と底２８に於ける応力が呈する変化の方向とは互いに逆であり、また両者の変化を表す曲線は互いに交差する。これは、サドル頂面対応位置２６に於ける応力がＤ／Ｒの増大に伴って低下する過程にて、また底２８に於ける応力がＤ／Ｒの増大に伴って増大の過程にて両者が互いに等しくなるＤ／Ｒの値が存在することを意味する。図示の結果よりＤ／Ｒの値は０．３〜０．７５程度の範囲とされればよく、特に０．５近辺が最も好ましいことがわかる。尚、Ｒの値としては、０．５〜１．５ｍｍが適している。
【００１３】
そこで、首部とサドル部との境界に形成された応力集中緩和用円弧溝のサドル頂面に対する深さＤと半径Ｒの比Ｄ／Ｒがサドル頂面対応位置２６に於ける応力と円弧溝の底２８に於ける応力とを実質的に等しくする値とされれば、応力集中緩和用円弧溝に於いて更に応力集中が生ずる２箇所の応力を均等化し、首部とサドル部との境界に於ける応力集中を低減するための円弧溝の有効性をより一層高めることができる。
【００１４】
更にまた、円弧溝の底２８に於ける応力は、円弧溝の底に対応する部位に於けるブロック要素の厚さ（図５に於ける寸法Ｂ）を増大させることにより減小させることができると思われるので、円弧溝の底に対応する部位にてブロック要素の下縁輪郭を局部的に張り出させれば、図２のグラフに於ける円弧溝の底に於ける応力の曲線を同グラフに破線にて示す如く変化させ、これによってサドル頂面対応位置２６に対する曲線と底２８に対する曲線とが交わる点に於けるσの値をさらにΔσだけ下げることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図３は本発明によるサドル部の一つの実施の形態を図５に示す従来例に倣って示す図である。図３に於いては、図５にて従来例として説明した部分に対応する部分には図５に於けると同じ符号を付し、これらの部分についての改めての説明は明細書の冗長化を避けるため省略する。図３に示す如く、本発明によれば、応力集中緩和用円弧溝２４は、図２を参照して上に説明した本発明の作用及び効果を発揮すべく、上記の比Ｄ／Ｒが略０．５となるように形成されている。
【００１６】
図４は、更に円弧溝の底に対応する部位にてブロック要素の下縁輪郭を局部的に張り出させることにより前記比に対する円弧溝の底に於ける応力を下げ、即ち図２に於ける黒丸を繋げた線を破線の如くずらせることにより、サドル頂面対応位置に於ける応力と円弧溝の底に於ける応力とが互いに実質的に等しくなるときの該応力の値を下げる実施の形態を図３の実施の形態に倣って示す図３と同様の図である。図４に於いても、図３に示した部分に対応する部分には図３に於けると同じ符号を付し、これらの部分についての改めての説明は省略する。尚、この場合、サドル頂面対応位置に於ける応力が図２に示す例に於ける如く或るＤ／Ｒの値に対して最小値を呈するような場合には、円弧溝の底の応力に対する応力線がサドル頂面対応位置に於ける応力線を丁度その最小値の位置にて横切るよう、円弧溝の底に対応する部位にてブロック要素の下縁輪郭を局部的にΔＢだけ張り出させる度合を調節すればよい。
【００１７】
以上に於いては本発明を一つの実施の形態とその一部についての変更による他の一つの実施が形態について詳細に説明したが、これらの実施の形態について本発明の範囲内にて種々の変更が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】ブロック要素の首部とサドル部との境界に形成された応力集中緩和用円弧溝のサドル頂面対応位置に対する深さと円弧半径の間の相対関係の変化を示す円弧溝周りの概略断面図。
【図２】応力集中緩和用円弧溝のサドル頂面対応位置に於ける応力（△）と円弧溝の底に於ける応力（●）との対比をサドル頂面対応位置に対する深さと半径の比Ｄ／Ｒの変化に対して示すグラフ。
【図３】本発明によるブロック要素の一つの実施の形態を無端ブロックベルトの隣接する２つのブロック要素の間にて無端ベルトを切断した状態にて示す図。
【図４】図３に示すブロック要素の一部を更に変更した本発明によるプロック要素の他の一つの実施の形態を示す図３と同様の図。
【図５】従来のブロック要素の典型的な一例を無端ブロックベルトの隣接する２つのブロック要素の間にて無端ベルトを切断した状態にて示す図。
【符号の説明】
１０…ブロック要素、１２…無端ベルト、１４…頭部、１６…首部、１８…サドル部、２０…サドル部の両端、２２…プーリの円錐状ベルト係合面、２４…円弧溝、２６…サドル頂面対応位置、２８…円弧溝の底部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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