JP3715126B2 - 無段変速機用ベルト - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無端状の金属リングを複数枚積層した金属リング集合体に多数の金属エレメントを支持してなる無段変速機用ベルトに関し、特に、その金属エレメントの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１４に示すように、ドライブプーリ０１およびドリブンプーリ０２に金属ベルト０３を巻き掛けて成るベルト式無段変速機では、ドライブプーリ０１の固定側プーリ半体０４とドリブンプーリ０２の固定側プーリ半体０５とが対角位置に配置されており、かつドライブプーリ０１の可動側プーリ半体０６とドリブンプーリ０２の可動側プーリ半体０７とが対角位置に配置されている。従って、ドライブプーリ０１およびドリブンプーリ０２の可動側プーリ半体０６，０７が固定側プーリ半体０４，０５に対して接近・離反すると、ドライブプーリ０１のＶ溝中心線Ｌａとドリブンプーリ０２のＶ溝中心線Ｌｂとが一致しなくなり、僅かなミスアライメントα（通常は１ｍｍ以下）が発生することになる。
【０００３】
上記ミスアライメントαを吸収して金属ベルト０３をドライブプーリ０１およびドリブンプーリ０２間に巻き掛けるべく、金属ベルト０３を構成する金属エレメント０８…の前後の接触面の少なくとも一方を円弧状に形成し、相互に接触する金属エレメント０８…間の相対的なヨーイングを可能にしたものが、特開平４−３６２３３８号公報により公知である。
【０００４】
また実開昭６３−３３０４６号公報には、金属エレメントの外周〜ピッチラインの外周側を厚肉にして楔形断面を持たせたものが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特開平４−３６２３３８号公報に記載されたベルト式無段変速機の金属ベルト０３は、接触面において相互に接触する金属エレメント０８…間に作用する圧縮力によって駆動力を伝達するようになっているが、金属エレメント０８…の接触面が円弧状に形成された従来のものでは、金属エレメント０８…のヨーイング方向の姿勢が安定しないために、金属ベルト０３の蛇行が助長されて効率的な動力伝達が阻害され可能性がある。
【０００６】
また上記実開昭６３−３３０４６号公報に記載されたものは、金属エレメントの楔形断面の加工が難しくなる点や、金属ベルトの弦部においてピッチラインが離れるために金属エレメントの移動が不安定になる点が問題となる。
【０００７】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ベルト式無段変速機用の金属ベルトにおいて、ドライブプーリおよびドライブプーリ間のミスアライメントの吸収と、金属ベルトの蛇行防止とを両立させることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、無端状の金属リングを複数枚積層した金属リング集合体に多数の金属エレメントを支持してなり、ドライブプーリおよびドリブンプーリに巻き掛けられて両プーリ間で駆動力の伝達を行う無段変速機用ベルトにおいて、金属エレメントは、金属リング集合体が各々嵌合する左右一対のリングスロットの相互間に挟まれた中間接続部を介して、リングスロットの半径方向内側に位置するエレメント本体部と、リングスロットの半径方向外側に位置するエレメント頭部とが互いに一体に接続されて構成され、隣接する金属エレメントが相互に接触可能な接触面がエレメント本体部およびエレメント頭部にそれぞれ形成され、エレメント本体部の接触面の左右方向幅が、エレメント頭部の接触面の左右方向幅よりも小さく且つ前記中間接続部の左右方向幅よりも大きいことを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、ドライブプーリからドリブンプーリに延びる金属ベルトの弦部において、隣接する金属エレメントは少なくとも半径方向外側に位置するエレメント頭部の接触面で相互に接触して駆動力を伝達するが、このとき左右方向幅の大きい前記エレメント頭部の接触面により、隣接する金属エレメントは相互にヨーイングすることなく密着して駆動力を確実に伝達することができる。またドライブプーリおよびドリブンプーリのミスアライメントは、エレメント頭部の接触面どうしの左右方向の摺動により吸収することができる。しかも金属エレメントがドライブプーリおよびドリブンプーリに巻き付くプーリ巻付部において、隣接する金属エレメントは半径方向内側に位置するエレメント本体部の接触面で相互に接触するが、このとき左右方向幅の小さい前記エレメント本体部の接触面により、隣接する金属エレメント間の相対的なヨーイングが許容される。これにより、金属エレメントのヨーイング方向の傾きを修正してドライブプーリおよびドリブンプーリに正しい姿勢で巻き付かせ、プーリおよび金属エレメントの異常磨耗の発生を回避することができる。
【００１０】
更に、金属エレメント間の押し力が発生する弦部において、広く接触するエレメント頭部の面圧よりも狭く接触するエレメント本体部の面圧の方が高くなるため、エレメント頭部に比べてエレメント本体部が大きく歪み、金属エレメントの断面形状が楔形に変形する。その結果、金属ベルトの弦部において複数の金属エレメントが半径方向外側に湾曲して連なるため、金属エレメントは金属リング集合体にリングスロットの内周面を半径方向内側に押圧されてローリングが防止される。
【００１１】
しかも、主要な接触面であるエレメント頭部の接触面が、比較的に複雑な三次元形状を有するエレメント本体部ではなく、比較的に単純な平板形状のエレメント頭部に形成されるので加工上有利である。
【００１２】
ここで、左右方向とはプーリの回転面に直交する方向として定義され、半径方向内側および半径方向外側とはプーリの回転軸を基準にして定義される。
【００１３】
また請求項２に記載された発明は、請求項１の構成に加えて、隣接する金属エレメントは、その前面および後面の一方および他方に形成した凸部および凹部の嵌合により相互に位置決めされることを特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、ドライブプーリからドリブンプーリに延びる金属ベルトの弦部において、金属エレメントがドリブンプーリに接近したときに、隣接する金属エレメントどうしが凸部および凹部の嵌合により相互に位置決めされるので、ドリブンプーリに巻き付いて左右方向に拘束された金属エレメントに対して後続の金属エレメントを左右方向に摺動させて整列させ、ドライブプーリおよびドリブンプーリのミスアライメントを確実に吸収することができる。
【００１５】
また請求項３に記載された発明は、請求項１又は２の上記構成に加えて、エレメント本体部の接触面の半径方向内端が、そのエレメント本体部の前面に形成されて左右方向に延びるロッキングエッジにおいて終わっていることを特徴とする。
【００１６】
ここで、金属エレメントの前面および後面とは、金属エレメントの移動方向の前後の面として定義される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１８】
図１〜図１０は本発明の第１実施例を示すもので、図１はベルト式無段変速機を搭載した車両の動力伝達系のスケルトン図、図２は金属ベルトの部分斜視図、図３は図２の３方向矢視図、図４は図２の４方向矢視図、図５は図４の５−５線断面図、図６は図４の６−６線断面図、図７は図４の７−７線断面図、図８はミスアライメント吸収の作用説明図、図９は主面を楔形に変形させる作用説明図、図１０は弦部における金属エレメントの当接状態を示す図である。
【００１９】
図１は自動車に搭載された金属ベルト式無段変速機Ｔの概略構造を示すもので、エンジンＥのクランクシャフト１にダンパー２を介して接続されたインプットシャフト３は発進用クラッチ４を介して金属ベルト式無段変速機Ｔのドライブシャフト５に接続される。ドライブシャフト５に設けられたドライブプーリ６は、ドライブシャフト５に固着された固定側プーリ半体７と、この固定側プーリ半体７に対して接離可能な可動側プーリ半体８とを備えており、可動側プーリ半体８は油室９に作用する油圧で固定側プーリ半体７に向けて付勢される。
【００２０】
ドライブシャフト５と平行に配置されたドリブンシャフト１０に設けられたドリブンプーリ１１は、ドリブンシャフト１０に固着された固定側プーリ半体１２と、この固定側プーリ半体１２に対して接離可能な可動側プーリ半体１３とを備えており、可動側プーリ半体１３は油室１４に作用する油圧で固定側プーリ半体１２に向けて付勢される。ドライブプーリ６およびドリブンプーリ１１間に、左右の一対の金属リング集合体３１，３１に多数の金属エレメント３２…を支持してなる金属ベルト１５が巻き掛けられる（図２参照）。それぞれの金属リング集合体３１は、１２枚の金属リング３３…を積層してなる。
【００２１】
ドリブンシャフト１０には前進用ドライブギヤ１６および後進用ドライブギヤ１７が相対回転自在に支持されており、これら前進用ドライブギヤ１６および後進用ドライブギヤ１７はセレクタ１８により選択的にドリブンシャフト１０に結合可能である。ドリブンシャフト１０と平行に配置されたアウトプットシャフト１９には、前記前進用ドライブギヤ１６に噛合する前進用ドリブンギヤ２０と、前記後進用ドライブギヤ１７に後進用アイドルギヤ２１を介して噛合する後進用ドリブンギヤ２２とが固着される。
【００２２】
アウトプットシャフト１９の回転はファイナルドライブギヤ２３およびファイナルドリブンギヤ２４を介してディファレンシャル２５に入力され、そこから左右のアクスル２６，２６を介して駆動輪Ｗ，Ｗに伝達される。
【００２３】
而して、エンジンＥの駆動力はクランクシャフト１、ダンパー２、インプットシャフト３、発進用クラッチ４、ドライブシャフト５、ドライブプーリ６、金属ベルト１５およびドリブンプーリ１１を介してドリブンシャフト１０に伝達される。前進走行レンジが選択されているとき、ドリブンシャフト１０の駆動力は前進用ドライブギヤ１６および前進用ドリブンギヤ２０を介してアウトプットシャフト１９に伝達され、車両を前進走行させる。また後進走行レンジが選択されているとき、ドリブンシャフト１０の駆動力は後進用ドライブギヤ１７、後進用アイドルギヤ２１および後進用ドリブンギヤ２２を介してアウトプットシャフト１９に伝達され、車両を後進走行させる。
【００２４】
このとき、金属ベルト式無段変速機Ｔのドライブプーリ６の油室９およびドリブンプーリ１１の油室１４に作用する油圧を、電子制御ユニットＵ1 からの指令で作動する油圧制御ユニットＵ2 で制御することにより、その変速比が無段階に調整される。即ち、ドライブプーリ６の油室９に作用する油圧に対してドリブンプーリ１１の油室１４に作用する油圧を相対的に増加させれば、ドリブンプーリ１１の溝幅が減少して有効半径が増加し、これに伴ってドライブプーリ６の溝幅が増加して有効半径が減少するため、金属ベルト式無段変速機Ｔの変速比はＬＯＷに向かって無段階に変化する。逆にドリブンプーリ１１の油室１４に作用する油圧に対してドライブプーリ６の油室９に作用する油圧を相対的に増加させれば、ドライブプーリ６の溝幅が減少して有効半径が増加し、これに伴ってドリブンプーリ１１の溝幅が増加して有効半径が減少するため、金属ベルト式無段変速機Ｔの変速比はＯＤに向かって無段階に変化する。
【００２５】
次に、金属エレメント３２の構造を説明する。尚、本明細書において、左右方向とはドライブプーリ６あるいはドリブンプーリ１１の回転面に直交する方向として定義され、半径方向内側および半径方向外側とはドライブプーリ６あるいはドリブンプーリ１１の回転軸を基準にして定義され、前後方向とは金属エレメント３２の進行方向を基準として定義される（図２参照）。
【００２６】
図２および図３に示すように、金属板から打ち抜き成形した金属エレメント３２は、概略台形のエレメント本体部３４と、金属リング集合体３１，３１が嵌合する左右一対のリングスロット３５，３５の相互間に挟まれた中間接続部を介して、前記エレメント本体部３４に接続された概略三角形のエレメント頭部３６とを備える。エレメント本体部３４の左右両側縁には、ドライブプーリ６およびドリブンプーリ１１のＶ面に接触可能な一対のプーリ接触面３７，３７が形成される。また金属エレメント３２の前後面にはリングスロット３５，３５を挟んで半径方向内側および外側にそれぞれ内側接触面３８，３８および外側接触面３９，３９が形成される。金属エレメント３２の前面の内側接触面３８および外側接触面３９は図２および図４に斜線で示されており、金属エレメント３２の後面の内側接触面３８および外側接触面３９の形状は、前面のそれと同一である。而して、前側に位置する金属エレメント３２の後面の内側接触面３８および外側接触面３９が、後側に位置する金属エレメント３２の前面の内側接触面３８および外側接触面３９にそれぞれ接触可能である。
【００２７】
更にエレメント本体部３４の前面の下部には、左右方向に延びるロッキングエッジ４０を介して傾斜面４１が形成される。またエレメント頭部３６の前後面には、円錐台状の凸部４２および凹部４３がそれぞれ形成される。後側の金属エレメント３２の前面に設けた凸部４２が前側の金属エレメント３２の後面に設けた凹部４３に嵌合することにより、金属エレメント３２が相互に位置決めされる。相互に嵌合する凸部４２および凹部４３間には若干の遊びが設けられる。
【００２８】
図４〜図７を併せて参照すると明らかなように、エレメント本体部３４の前後面の左右両端部にはテーパー部３４1 …が形成されており、従って金属エレメント３２の内側接触面３８，３８の左右方向幅Ｗ1 は、前記テーパー部３４1 …により規制される。また内側接触面３８，３８の半径方向内端はロッキングエッジ４０において終わっており、半径方向外端はリングスロット３５，３５の手前位置で終わっている。尚、エレメント本体部３４の後面はロッキングエッジ４０および傾斜面４１を備えていないため、テーパー部３４1 ，３４1 を除く領域が同一平面になるが（図３参照）、内側接触面３８，３８および外側接触面３９，３９は隣接する金属エレメント３２が相互に接触する面として定義されるため、後面の内側接触面３８は前面の内側接触面３８と同じ形状になる。
【００２９】
エレメント頭部３６の前後面の左右両端部にはテーパー部３６1 …が形成されており、従って金属エレメント３２の前後面の外側接触面３９，３９の左右方向幅Ｗ2 は、前記テーパー部３６1 …により規制される。また外側接触面３９，３９の半径方向内端と内側接触面３８，３８の半径方向外端とはリングスロット３５，３５の間で相互に接続している。
【００３０】
図４から明らかなように、エレメント本体部３４の内側接触面３８，３８の左右方向幅Ｗ1 は、エレメント頭部３６の外側接触面３９，３９の左右方向幅Ｗ2 よりも小さく、且つエレメント本体部３４及びエレメント頭部３６間の前記中間接続部の左右方向幅Ｗ 3 よりも大きく設定されている。左右方向幅Ｗ2 が大きい主要な接触面である外側接触面３９，３９を比較的に単純な平板状のエレメント頭部３６に形成したので、それを複雑な三次元形状のエレメント本体部３４に形成する場合に比べて加工が容易になる。
【００３１】
而して、図３に示すように、ドライブプーリ６からドリブンプーリ１１に向けて延びる往き側の弦部（駆動力を伝達する弦部）にある隣接する金属エレメント３２は、その前後面の内側接触面３８，３８どうしを相互に接触させるとともに、その前後面の外側接触面３９，３９どうしを相互に接触させ、更に前面の凸部４２を後面の凹部４３に嵌合させた状態で駆動力を伝達する。
【００３２】
このとき、図８に示すように、ドライブプーリ６およびドリブンプーリ１１間にミスアライメントαが存在しても、ドリブンプーリ１１からドライブプーリ６の近傍までの領域に存在する複数の金属エレメント３２…は、ヨーイングすることなく相互に平行かつ前後方向に整列した状態で動力伝達を行うことができる。即ち、隣接する金属エレメント３２の外側当接面３９，３９の左右方向幅Ｗ2 は充分に大きく設定されているので、それら外側当接面３９，３９どうしの密着により金属エレメント３２のヨーイングが確実に防止される。また、既にドリブンプーリ１１に係合した金属エレメント３２は左右方向の移動を拘束された状態にあるため、ドリブンプーリ１１の近傍に達した金属エレメント３２は前記左右方向の移動を拘束された金属エレメント３２の真後ろに整列するように、内側当接面３８，３８および外側当接面３９，３９において摺動しながら左右方向に移動する。この左右方向の推力は、ドリブンプーリ１１に拘束された金属エレメント３２から後続の金属エレメント３２に、相互に嵌合する凸部４２および凹部４３を介して順次伝達される。
【００３３】
またドライブプーリ６およびドリブンプーリ１１に巻き付いた金属エレメント３２は、ロッキングエッジ４０回りに相対的にピッチングして該プーリ６，１１の半径方向に放射状に整列する。この状態で外側接触面３９，３９は相互に離間し、また内側接触面３８，３８はその半径方向内側の縁部、即ちロッキングエッジ４０において相互に接触する。このとき、内側接触面３８，３８の左右方向幅Ｗ1 （つまりロッキングエッジ４０の長さ）は小さく設定されているので、金属エレメント３２は比較的に容易にヨーイングすることができる。従って、金属エレメント３２がヨーイング方向に傾いた状態でドライブプーリ６あるいはドリブンプーリ１１に噛み込んだ場合でも、金属エレメント３２はプーリ接触面３７，３７が該プーリ６，１１のＶ面から受ける反力でヨーイングして正しい姿勢に修正される。これにより、ドライブプーリ６、ドリブンプーリ１１および金属エレメント３２の接触部に異常摩耗が発生するのを回避して耐久性を高めることができる。
【００３４】
図９および図１０から明らかなように、面積の大きい外側接触面３９，３９に作用する面圧に比べて、面積の小さい内側接触面３８，３８に作用する面圧が大きくなるため、面圧による圧縮変形で金属エレメント３２の半径方向外側の厚さｔ1 よりも半径方向内側の厚さｔ2 が小さくなり、金属エレメント３２の断面は図９に誇張して示したようにテーパー形状になる。従って、弦部において金属エレメント３２…が相互に密着して連なるとき、図１０に示すように、前記テーパー形状によって各金属エレメント３２…は半径方向外側に弧状に湾曲する。その結果、左右の金属リング集合体３１，３１から金属エレメント３２…の左右のリングスロット３５，３５の内周面に半径方向内向きの荷重Ｆ，Ｆが作用し、この荷重Ｆ，Ｆによって金属エレメント３２…のローリングを防止することができる。
【００３５】
更に、エレメント本体部３４の内側接触面３８，３８の左右方向幅Ｗ1 は、相互に当接する金属エレメント３２…間の押し力により発生するロッキングエッジ４０部のヘルツ応力に影響を与える。量産品の金属ベルト１５では、最大馬力伝達時（最高速度運転状態）のベルト応力を材料の限界応力以下とする要請から、内側接触面３８，３８の左右方向幅Ｗ1 を表１に示す値よりも大きくすることが望ましい。
【００３６】
【表１】
【００３７】
表１は、ロッキングエッジ４０の幅を２４ｍｍとした金属エレメント３２…を有する金属ベルト１５を、該ロッキングエッジ４０の半径Ｒを種々に変化させながら、最大馬力伝達状態（入力トルク１４．３ｋｇｆ−ｍ、入力回転数６０００ｒｐｍ、速度比０．６１、推力安全率１．３、エレメント間押し力４２７．０ｋｇｆ）で運転したとき、最大ヘルツ応力を１２０ｋｇｆ／ｍｍ2 以下に抑えることが可能なエレメント本体部３４の内側接触面３８，３８の左右方向幅Ｗ1 の最小値を示すものである。この表１から明らかなように、ロッキングエッジ４０の半径Ｒが小さくなるに伴って最大ヘルツ応力が増加することから、エレメント本体部３４の内側接触面３８，３８の左右方向幅Ｗ1 の最小値は増加している。例えば、ロッキングエッジ４０の半径Ｒを１０．０ｍｍとしたものでは、内側接触面３８，３８の左右方向幅Ｗ1 は１１．０ｍｍ以上とすることが望ましい。
【００３８】
次に、図１１および図１２に基づいて本発明の第２実施例を説明する。
【００３９】
図５および図６に示す第１実施例では、金属エレメント３２の前後両面にテーパー部３４1 …，３６1 …を形成しているが、第２実施例では金属エレメント３２の一方の面（前面）だけにテーパー部３４1 …，３６1 …を形成している。両実施例とも金属エレメント３２の前面側の形状は同一であるため、それらの内側当接面３８，３８および外側当接面３９，３９の形状も実質的に同一になる。この第２実施例によれば、金属エレメント３２の形状を一層簡素化しながら第１実施例と同様の作用効果を得ることが可能となる。
【００４０】
更に１２実施例によれば、ロッキングエッジ４０の幅およびロッキングエッジ４０の半径Ｒを第１実施例と同じにしても、そのヘルツ応力を第１実施例よりも低くできるので耐久性の点で有利である。
【００４１】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４２】
内側当接面３８，３８および外側当接面３９，３９の形状のうち重要な要素は左右方向幅Ｗ1 ，Ｗ2 であり、それ以外の要素は適宜変更することができる。例えば、内側当接面３８，３８および外側当接面３９，３９の半径方向の高さは任意に設定可能であり、凸部４２および凹部４３の位置関係を入れ換えることも可能である。また実施例では内側当接面３８，３８および外側当接面３９，３９が相互に連続して形成されているが、左右のリングスロット３５，３５に挟まれた部分で内側当接面３８，３８および外側当接面３９，３９を相互に分離しても良い。要するに、金属エレメント３２が弦部にあるときに相互に接触する外側接触面３９，３９の左右方向幅Ｗ2 を大きく設定して金属エレメント３２のヨーイングを規制するとともに、金属エレメント３２がプーリ巻付部にあるときに相互に接触する内側接触面３８，３８の左右方向幅Ｗ1 を小さく設定して金属エレメント３２のヨーイングを許容することが重要である。但し、運転中におけるロッキングエッジ４０のヘルツ応力を考慮すると、内側接触面３８，３８の左右方向幅Ｗ1 を大きく設定する方が有利である（表１参照）。
【００４３】
以上を総合すると、エレメント本体部３４の内側接触面３８，３８の左右方向幅Ｗ1 および外側接触面３９，３９の左右方向幅Ｗ2 の比Ｗ1 ／Ｗ2 は、０．３＜Ｗ1 ／Ｗ2 ＜０．７の範囲に設定することが望ましい。
【００４４】
【表２】
【００４５】
表２および図１３は、エレメント本体部３４の外側接触面３９，３９の左右方向幅Ｗ2 を２０ｍｍとし、ロッキングエッジ４０の半径Ｒを１０ｍｍとした金属エレメント３２…を有する金属ベルト１５を、入力トルクを種々に変化させながら最大馬力伝達状態（入力回転数６０００ｒｐｍ、速度比０．６１、推力安全率１．３）で運転したときに、最大ヘルツ応力を１２０ｋｇｆ／ｍｍ2 以下に抑えることが可能な比Ｗ1 ／Ｗ2 の値を示すものである。
【００４６】
入力トルクの増加に伴ってエレメント間押し力が増加し、それに伴って必要なエレメント本体部３４の内側接触面３８，３８の左右方向幅Ｗ1 が増加するため、比Ｗ1 ／Ｗ2 も増加する。従って、実用的な入力トルクである８ｋｇｆ−ｍ〜１８ｋｇｆ−ｍの範囲で金属エレメントの耐久性を確保するには、安全率を見込んで比Ｗ1 ／Ｗ2 の値を０．３＜Ｗ1 ／Ｗ2 ＜０．７の範囲に設定することが望ましい。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、ドライブプーリからドリブンプーリに延びる金属ベルトの弦部において、隣接する金属エレメントは少なくとも半径方向外側に位置するエレメント頭部の接触面で相互に接触して駆動力を伝達するが、このとき左右方向幅の大きい前記エレメント頭部の接触面により、隣接する金属エレメントは相互にヨーイングすることなく密着して駆動力を確実に伝達することができる。またドライブプーリおよびドリブンプーリのミスアライメントは、エレメント頭部の接触面どうしの左右方向の摺動により吸収することができる。しかも金属エレメントがドライブプーリおよびドリブンプーリに巻き付くプーリ巻付部において、隣接する金属エレメントは半径方向内側に位置するエレメント本体部の接触面で相互に接触するが、このとき左右方向幅の小さい前記エレメント本体部の接触面により、隣接する金属エレメント間の相対的なヨーイングが許容される。これにより、金属エレメントのヨーイング方向の傾きを修正してドライブプーリおよびドリブンプーリに正しい姿勢で巻き付かせ、プーリおよび金属エレメントの異常磨耗の発生を回避することができる。
【００４８】
更に、金属エレメント間の押し力が発生する弦部において、広く接触するエレメント頭部の面圧よりも狭く接触するエレメント本体部の面圧の方が高くなるため、エレメント頭部に比べてエレメント本体部が大きく歪み、金属エレメントの断面形状が楔形に変形する。その結果、金属ベルトの弦部において複数の金属エレメントが半径方向外側に湾曲して連なるため、金属エレメントは金属リング集合体にリングスロットの内周面を半径方向内側に押圧されてローリングが防止される。
【００４９】
しかも、主要な接触面であるエレメント頭部の接触面が、比較的に複雑な三次元形状を有するエレメント本体部ではなく、比較的に単純な平板形状のエレメント頭部に形成されるので加工上有利である。
【００５０】
また請求項２に記載された発明によれば、ドライブプーリからドリブンプーリに延びる金属ベルトの弦部において、金属エレメントがドリブンプーリに接近したときに、隣接する金属エレメントどうしが凸部および凹部の嵌合により相互に位置決めされるので、ドリブンプーリに巻き付いて左右方向に拘束された金属エレメントに対して後続の金属エレメントを左右方向に摺動させて整列させ、ドライブプーリおよびドリブンプーリのミスアライメントを確実に吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ベルト式無段変速機を搭載した車両の動力伝達系のスケルトン図
【図２】 金属ベルトの部分斜視図
【図３】 図２の３方向矢視図
【図４】 図２の４方向矢視図
【図５】 図４の５−５線断面図
【図６】 図４の６−６線断面図
【図７】 図４の７−７線断面図
【図８】 ミスアライメント吸収の作用説明図
【図９】 主面を楔形の変形させる作用説明図
【図１０】 弦部における金属エレメントの当接状態を示す図
【図１１】 本発明の第２実施例に係る前記図５に対応する金属エレメントの断面図
【図１２】 同じく前記図６に対応する金属エレメントの断面図
【図１３】 最大入力トルクを変化させたときのＷ1 ／Ｗ2 の限界値を示すグラフ
【図１４】 従来の無段変速機を示す図
【符号の説明】
６ ドライブプーリ
１１ ドリブンプーリ
３１ 金属リング集合体
３２ 金属エレメント
３３ 金属リング
３４ エレメント本体部
３５ リングスロット
３６ エレメント頭部
３８ 内側接触面（接触面）
３９ 外側接触面（接触面）
４０ ロッキングエッジ
４２ 凸部
４３ 凹部
Ｗ1 左右方向幅
Ｗ2 左右方向幅
【発明の属する技術分野】
本発明は、無端状の金属リングを複数枚積層した金属リング集合体に多数の金属エレメントを支持してなる無段変速機用ベルトに関し、特に、その金属エレメントの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１４に示すように、ドライブプーリ０１およびドリブンプーリ０２に金属ベルト０３を巻き掛けて成るベルト式無段変速機では、ドライブプーリ０１の固定側プーリ半体０４とドリブンプーリ０２の固定側プーリ半体０５とが対角位置に配置されており、かつドライブプーリ０１の可動側プーリ半体０６とドリブンプーリ０２の可動側プーリ半体０７とが対角位置に配置されている。従って、ドライブプーリ０１およびドリブンプーリ０２の可動側プーリ半体０６，０７が固定側プーリ半体０４，０５に対して接近・離反すると、ドライブプーリ０１のＶ溝中心線Ｌａとドリブンプーリ０２のＶ溝中心線Ｌｂとが一致しなくなり、僅かなミスアライメントα（通常は１ｍｍ以下）が発生することになる。
【０００３】
上記ミスアライメントαを吸収して金属ベルト０３をドライブプーリ０１およびドリブンプーリ０２間に巻き掛けるべく、金属ベルト０３を構成する金属エレメント０８…の前後の接触面の少なくとも一方を円弧状に形成し、相互に接触する金属エレメント０８…間の相対的なヨーイングを可能にしたものが、特開平４−３６２３３８号公報により公知である。
【０００４】
また実開昭６３−３３０４６号公報には、金属エレメントの外周〜ピッチラインの外周側を厚肉にして楔形断面を持たせたものが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特開平４−３６２３３８号公報に記載されたベルト式無段変速機の金属ベルト０３は、接触面において相互に接触する金属エレメント０８…間に作用する圧縮力によって駆動力を伝達するようになっているが、金属エレメント０８…の接触面が円弧状に形成された従来のものでは、金属エレメント０８…のヨーイング方向の姿勢が安定しないために、金属ベルト０３の蛇行が助長されて効率的な動力伝達が阻害され可能性がある。
【０００６】
また上記実開昭６３−３３０４６号公報に記載されたものは、金属エレメントの楔形断面の加工が難しくなる点や、金属ベルトの弦部においてピッチラインが離れるために金属エレメントの移動が不安定になる点が問題となる。
【０００７】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ベルト式無段変速機用の金属ベルトにおいて、ドライブプーリおよびドライブプーリ間のミスアライメントの吸収と、金属ベルトの蛇行防止とを両立させることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、無端状の金属リングを複数枚積層した金属リング集合体に多数の金属エレメントを支持してなり、ドライブプーリおよびドリブンプーリに巻き掛けられて両プーリ間で駆動力の伝達を行う無段変速機用ベルトにおいて、金属エレメントは、金属リング集合体が各々嵌合する左右一対のリングスロットの相互間に挟まれた中間接続部を介して、リングスロットの半径方向内側に位置するエレメント本体部と、リングスロットの半径方向外側に位置するエレメント頭部とが互いに一体に接続されて構成され、隣接する金属エレメントが相互に接触可能な接触面がエレメント本体部およびエレメント頭部にそれぞれ形成され、エレメント本体部の接触面の左右方向幅が、エレメント頭部の接触面の左右方向幅よりも小さく且つ前記中間接続部の左右方向幅よりも大きいことを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、ドライブプーリからドリブンプーリに延びる金属ベルトの弦部において、隣接する金属エレメントは少なくとも半径方向外側に位置するエレメント頭部の接触面で相互に接触して駆動力を伝達するが、このとき左右方向幅の大きい前記エレメント頭部の接触面により、隣接する金属エレメントは相互にヨーイングすることなく密着して駆動力を確実に伝達することができる。またドライブプーリおよびドリブンプーリのミスアライメントは、エレメント頭部の接触面どうしの左右方向の摺動により吸収することができる。しかも金属エレメントがドライブプーリおよびドリブンプーリに巻き付くプーリ巻付部において、隣接する金属エレメントは半径方向内側に位置するエレメント本体部の接触面で相互に接触するが、このとき左右方向幅の小さい前記エレメント本体部の接触面により、隣接する金属エレメント間の相対的なヨーイングが許容される。これにより、金属エレメントのヨーイング方向の傾きを修正してドライブプーリおよびドリブンプーリに正しい姿勢で巻き付かせ、プーリおよび金属エレメントの異常磨耗の発生を回避することができる。
【００１０】
更に、金属エレメント間の押し力が発生する弦部において、広く接触するエレメント頭部の面圧よりも狭く接触するエレメント本体部の面圧の方が高くなるため、エレメント頭部に比べてエレメント本体部が大きく歪み、金属エレメントの断面形状が楔形に変形する。その結果、金属ベルトの弦部において複数の金属エレメントが半径方向外側に湾曲して連なるため、金属エレメントは金属リング集合体にリングスロットの内周面を半径方向内側に押圧されてローリングが防止される。
【００１１】
しかも、主要な接触面であるエレメント頭部の接触面が、比較的に複雑な三次元形状を有するエレメント本体部ではなく、比較的に単純な平板形状のエレメント頭部に形成されるので加工上有利である。
【００１２】
ここで、左右方向とはプーリの回転面に直交する方向として定義され、半径方向内側および半径方向外側とはプーリの回転軸を基準にして定義される。
【００１３】
また請求項２に記載された発明は、請求項１の構成に加えて、隣接する金属エレメントは、その前面および後面の一方および他方に形成した凸部および凹部の嵌合により相互に位置決めされることを特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、ドライブプーリからドリブンプーリに延びる金属ベルトの弦部において、金属エレメントがドリブンプーリに接近したときに、隣接する金属エレメントどうしが凸部および凹部の嵌合により相互に位置決めされるので、ドリブンプーリに巻き付いて左右方向に拘束された金属エレメントに対して後続の金属エレメントを左右方向に摺動させて整列させ、ドライブプーリおよびドリブンプーリのミスアライメントを確実に吸収することができる。
【００１５】
また請求項３に記載された発明は、請求項１又は２の上記構成に加えて、エレメント本体部の接触面の半径方向内端が、そのエレメント本体部の前面に形成されて左右方向に延びるロッキングエッジにおいて終わっていることを特徴とする。
【００１６】
ここで、金属エレメントの前面および後面とは、金属エレメントの移動方向の前後の面として定義される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１８】
図１〜図１０は本発明の第１実施例を示すもので、図１はベルト式無段変速機を搭載した車両の動力伝達系のスケルトン図、図２は金属ベルトの部分斜視図、図３は図２の３方向矢視図、図４は図２の４方向矢視図、図５は図４の５−５線断面図、図６は図４の６−６線断面図、図７は図４の７−７線断面図、図８はミスアライメント吸収の作用説明図、図９は主面を楔形に変形させる作用説明図、図１０は弦部における金属エレメントの当接状態を示す図である。
【００１９】
図１は自動車に搭載された金属ベルト式無段変速機Ｔの概略構造を示すもので、エンジンＥのクランクシャフト１にダンパー２を介して接続されたインプットシャフト３は発進用クラッチ４を介して金属ベルト式無段変速機Ｔのドライブシャフト５に接続される。ドライブシャフト５に設けられたドライブプーリ６は、ドライブシャフト５に固着された固定側プーリ半体７と、この固定側プーリ半体７に対して接離可能な可動側プーリ半体８とを備えており、可動側プーリ半体８は油室９に作用する油圧で固定側プーリ半体７に向けて付勢される。
【００２０】
ドライブシャフト５と平行に配置されたドリブンシャフト１０に設けられたドリブンプーリ１１は、ドリブンシャフト１０に固着された固定側プーリ半体１２と、この固定側プーリ半体１２に対して接離可能な可動側プーリ半体１３とを備えており、可動側プーリ半体１３は油室１４に作用する油圧で固定側プーリ半体１２に向けて付勢される。ドライブプーリ６およびドリブンプーリ１１間に、左右の一対の金属リング集合体３１，３１に多数の金属エレメント３２…を支持してなる金属ベルト１５が巻き掛けられる（図２参照）。それぞれの金属リング集合体３１は、１２枚の金属リング３３…を積層してなる。
【００２１】
ドリブンシャフト１０には前進用ドライブギヤ１６および後進用ドライブギヤ１７が相対回転自在に支持されており、これら前進用ドライブギヤ１６および後進用ドライブギヤ１７はセレクタ１８により選択的にドリブンシャフト１０に結合可能である。ドリブンシャフト１０と平行に配置されたアウトプットシャフト１９には、前記前進用ドライブギヤ１６に噛合する前進用ドリブンギヤ２０と、前記後進用ドライブギヤ１７に後進用アイドルギヤ２１を介して噛合する後進用ドリブンギヤ２２とが固着される。
【００２２】
アウトプットシャフト１９の回転はファイナルドライブギヤ２３およびファイナルドリブンギヤ２４を介してディファレンシャル２５に入力され、そこから左右のアクスル２６，２６を介して駆動輪Ｗ，Ｗに伝達される。
【００２３】
而して、エンジンＥの駆動力はクランクシャフト１、ダンパー２、インプットシャフト３、発進用クラッチ４、ドライブシャフト５、ドライブプーリ６、金属ベルト１５およびドリブンプーリ１１を介してドリブンシャフト１０に伝達される。前進走行レンジが選択されているとき、ドリブンシャフト１０の駆動力は前進用ドライブギヤ１６および前進用ドリブンギヤ２０を介してアウトプットシャフト１９に伝達され、車両を前進走行させる。また後進走行レンジが選択されているとき、ドリブンシャフト１０の駆動力は後進用ドライブギヤ１７、後進用アイドルギヤ２１および後進用ドリブンギヤ２２を介してアウトプットシャフト１９に伝達され、車両を後進走行させる。
【００２４】
このとき、金属ベルト式無段変速機Ｔのドライブプーリ６の油室９およびドリブンプーリ１１の油室１４に作用する油圧を、電子制御ユニットＵ1 からの指令で作動する油圧制御ユニットＵ2 で制御することにより、その変速比が無段階に調整される。即ち、ドライブプーリ６の油室９に作用する油圧に対してドリブンプーリ１１の油室１４に作用する油圧を相対的に増加させれば、ドリブンプーリ１１の溝幅が減少して有効半径が増加し、これに伴ってドライブプーリ６の溝幅が増加して有効半径が減少するため、金属ベルト式無段変速機Ｔの変速比はＬＯＷに向かって無段階に変化する。逆にドリブンプーリ１１の油室１４に作用する油圧に対してドライブプーリ６の油室９に作用する油圧を相対的に増加させれば、ドライブプーリ６の溝幅が減少して有効半径が増加し、これに伴ってドリブンプーリ１１の溝幅が増加して有効半径が減少するため、金属ベルト式無段変速機Ｔの変速比はＯＤに向かって無段階に変化する。
【００２５】
次に、金属エレメント３２の構造を説明する。尚、本明細書において、左右方向とはドライブプーリ６あるいはドリブンプーリ１１の回転面に直交する方向として定義され、半径方向内側および半径方向外側とはドライブプーリ６あるいはドリブンプーリ１１の回転軸を基準にして定義され、前後方向とは金属エレメント３２の進行方向を基準として定義される（図２参照）。
【００２６】
図２および図３に示すように、金属板から打ち抜き成形した金属エレメント３２は、概略台形のエレメント本体部３４と、金属リング集合体３１，３１が嵌合する左右一対のリングスロット３５，３５の相互間に挟まれた中間接続部を介して、前記エレメント本体部３４に接続された概略三角形のエレメント頭部３６とを備える。エレメント本体部３４の左右両側縁には、ドライブプーリ６およびドリブンプーリ１１のＶ面に接触可能な一対のプーリ接触面３７，３７が形成される。また金属エレメント３２の前後面にはリングスロット３５，３５を挟んで半径方向内側および外側にそれぞれ内側接触面３８，３８および外側接触面３９，３９が形成される。金属エレメント３２の前面の内側接触面３８および外側接触面３９は図２および図４に斜線で示されており、金属エレメント３２の後面の内側接触面３８および外側接触面３９の形状は、前面のそれと同一である。而して、前側に位置する金属エレメント３２の後面の内側接触面３８および外側接触面３９が、後側に位置する金属エレメント３２の前面の内側接触面３８および外側接触面３９にそれぞれ接触可能である。
【００２７】
更にエレメント本体部３４の前面の下部には、左右方向に延びるロッキングエッジ４０を介して傾斜面４１が形成される。またエレメント頭部３６の前後面には、円錐台状の凸部４２および凹部４３がそれぞれ形成される。後側の金属エレメント３２の前面に設けた凸部４２が前側の金属エレメント３２の後面に設けた凹部４３に嵌合することにより、金属エレメント３２が相互に位置決めされる。相互に嵌合する凸部４２および凹部４３間には若干の遊びが設けられる。
【００２８】
図４〜図７を併せて参照すると明らかなように、エレメント本体部３４の前後面の左右両端部にはテーパー部３４1 …が形成されており、従って金属エレメント３２の内側接触面３８，３８の左右方向幅Ｗ1 は、前記テーパー部３４1 …により規制される。また内側接触面３８，３８の半径方向内端はロッキングエッジ４０において終わっており、半径方向外端はリングスロット３５，３５の手前位置で終わっている。尚、エレメント本体部３４の後面はロッキングエッジ４０および傾斜面４１を備えていないため、テーパー部３４1 ，３４1 を除く領域が同一平面になるが（図３参照）、内側接触面３８，３８および外側接触面３９，３９は隣接する金属エレメント３２が相互に接触する面として定義されるため、後面の内側接触面３８は前面の内側接触面３８と同じ形状になる。
【００２９】
エレメント頭部３６の前後面の左右両端部にはテーパー部３６1 …が形成されており、従って金属エレメント３２の前後面の外側接触面３９，３９の左右方向幅Ｗ2 は、前記テーパー部３６1 …により規制される。また外側接触面３９，３９の半径方向内端と内側接触面３８，３８の半径方向外端とはリングスロット３５，３５の間で相互に接続している。
【００３０】
図４から明らかなように、エレメント本体部３４の内側接触面３８，３８の左右方向幅Ｗ1 は、エレメント頭部３６の外側接触面３９，３９の左右方向幅Ｗ2 よりも小さく、且つエレメント本体部３４及びエレメント頭部３６間の前記中間接続部の左右方向幅Ｗ 3 よりも大きく設定されている。左右方向幅Ｗ2 が大きい主要な接触面である外側接触面３９，３９を比較的に単純な平板状のエレメント頭部３６に形成したので、それを複雑な三次元形状のエレメント本体部３４に形成する場合に比べて加工が容易になる。
【００３１】
而して、図３に示すように、ドライブプーリ６からドリブンプーリ１１に向けて延びる往き側の弦部（駆動力を伝達する弦部）にある隣接する金属エレメント３２は、その前後面の内側接触面３８，３８どうしを相互に接触させるとともに、その前後面の外側接触面３９，３９どうしを相互に接触させ、更に前面の凸部４２を後面の凹部４３に嵌合させた状態で駆動力を伝達する。
【００３２】
このとき、図８に示すように、ドライブプーリ６およびドリブンプーリ１１間にミスアライメントαが存在しても、ドリブンプーリ１１からドライブプーリ６の近傍までの領域に存在する複数の金属エレメント３２…は、ヨーイングすることなく相互に平行かつ前後方向に整列した状態で動力伝達を行うことができる。即ち、隣接する金属エレメント３２の外側当接面３９，３９の左右方向幅Ｗ2 は充分に大きく設定されているので、それら外側当接面３９，３９どうしの密着により金属エレメント３２のヨーイングが確実に防止される。また、既にドリブンプーリ１１に係合した金属エレメント３２は左右方向の移動を拘束された状態にあるため、ドリブンプーリ１１の近傍に達した金属エレメント３２は前記左右方向の移動を拘束された金属エレメント３２の真後ろに整列するように、内側当接面３８，３８および外側当接面３９，３９において摺動しながら左右方向に移動する。この左右方向の推力は、ドリブンプーリ１１に拘束された金属エレメント３２から後続の金属エレメント３２に、相互に嵌合する凸部４２および凹部４３を介して順次伝達される。
【００３３】
またドライブプーリ６およびドリブンプーリ１１に巻き付いた金属エレメント３２は、ロッキングエッジ４０回りに相対的にピッチングして該プーリ６，１１の半径方向に放射状に整列する。この状態で外側接触面３９，３９は相互に離間し、また内側接触面３８，３８はその半径方向内側の縁部、即ちロッキングエッジ４０において相互に接触する。このとき、内側接触面３８，３８の左右方向幅Ｗ1 （つまりロッキングエッジ４０の長さ）は小さく設定されているので、金属エレメント３２は比較的に容易にヨーイングすることができる。従って、金属エレメント３２がヨーイング方向に傾いた状態でドライブプーリ６あるいはドリブンプーリ１１に噛み込んだ場合でも、金属エレメント３２はプーリ接触面３７，３７が該プーリ６，１１のＶ面から受ける反力でヨーイングして正しい姿勢に修正される。これにより、ドライブプーリ６、ドリブンプーリ１１および金属エレメント３２の接触部に異常摩耗が発生するのを回避して耐久性を高めることができる。
【００３４】
図９および図１０から明らかなように、面積の大きい外側接触面３９，３９に作用する面圧に比べて、面積の小さい内側接触面３８，３８に作用する面圧が大きくなるため、面圧による圧縮変形で金属エレメント３２の半径方向外側の厚さｔ1 よりも半径方向内側の厚さｔ2 が小さくなり、金属エレメント３２の断面は図９に誇張して示したようにテーパー形状になる。従って、弦部において金属エレメント３２…が相互に密着して連なるとき、図１０に示すように、前記テーパー形状によって各金属エレメント３２…は半径方向外側に弧状に湾曲する。その結果、左右の金属リング集合体３１，３１から金属エレメント３２…の左右のリングスロット３５，３５の内周面に半径方向内向きの荷重Ｆ，Ｆが作用し、この荷重Ｆ，Ｆによって金属エレメント３２…のローリングを防止することができる。
【００３５】
更に、エレメント本体部３４の内側接触面３８，３８の左右方向幅Ｗ1 は、相互に当接する金属エレメント３２…間の押し力により発生するロッキングエッジ４０部のヘルツ応力に影響を与える。量産品の金属ベルト１５では、最大馬力伝達時（最高速度運転状態）のベルト応力を材料の限界応力以下とする要請から、内側接触面３８，３８の左右方向幅Ｗ1 を表１に示す値よりも大きくすることが望ましい。
【００３６】
【表１】
表１は、ロッキングエッジ４０の幅を２４ｍｍとした金属エレメント３２…を有する金属ベルト１５を、該ロッキングエッジ４０の半径Ｒを種々に変化させながら、最大馬力伝達状態（入力トルク１４．３ｋｇｆ−ｍ、入力回転数６０００ｒｐｍ、速度比０．６１、推力安全率１．３、エレメント間押し力４２７．０ｋｇｆ）で運転したとき、最大ヘルツ応力を１２０ｋｇｆ／ｍｍ2 以下に抑えることが可能なエレメント本体部３４の内側接触面３８，３８の左右方向幅Ｗ1 の最小値を示すものである。この表１から明らかなように、ロッキングエッジ４０の半径Ｒが小さくなるに伴って最大ヘルツ応力が増加することから、エレメント本体部３４の内側接触面３８，３８の左右方向幅Ｗ1 の最小値は増加している。例えば、ロッキングエッジ４０の半径Ｒを１０．０ｍｍとしたものでは、内側接触面３８，３８の左右方向幅Ｗ1 は１１．０ｍｍ以上とすることが望ましい。
【００３８】
次に、図１１および図１２に基づいて本発明の第２実施例を説明する。
【００３９】
図５および図６に示す第１実施例では、金属エレメント３２の前後両面にテーパー部３４1 …，３６1 …を形成しているが、第２実施例では金属エレメント３２の一方の面（前面）だけにテーパー部３４1 …，３６1 …を形成している。両実施例とも金属エレメント３２の前面側の形状は同一であるため、それらの内側当接面３８，３８および外側当接面３９，３９の形状も実質的に同一になる。この第２実施例によれば、金属エレメント３２の形状を一層簡素化しながら第１実施例と同様の作用効果を得ることが可能となる。
【００４０】
更に１２実施例によれば、ロッキングエッジ４０の幅およびロッキングエッジ４０の半径Ｒを第１実施例と同じにしても、そのヘルツ応力を第１実施例よりも低くできるので耐久性の点で有利である。
【００４１】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４２】
内側当接面３８，３８および外側当接面３９，３９の形状のうち重要な要素は左右方向幅Ｗ1 ，Ｗ2 であり、それ以外の要素は適宜変更することができる。例えば、内側当接面３８，３８および外側当接面３９，３９の半径方向の高さは任意に設定可能であり、凸部４２および凹部４３の位置関係を入れ換えることも可能である。また実施例では内側当接面３８，３８および外側当接面３９，３９が相互に連続して形成されているが、左右のリングスロット３５，３５に挟まれた部分で内側当接面３８，３８および外側当接面３９，３９を相互に分離しても良い。要するに、金属エレメント３２が弦部にあるときに相互に接触する外側接触面３９，３９の左右方向幅Ｗ2 を大きく設定して金属エレメント３２のヨーイングを規制するとともに、金属エレメント３２がプーリ巻付部にあるときに相互に接触する内側接触面３８，３８の左右方向幅Ｗ1 を小さく設定して金属エレメント３２のヨーイングを許容することが重要である。但し、運転中におけるロッキングエッジ４０のヘルツ応力を考慮すると、内側接触面３８，３８の左右方向幅Ｗ1 を大きく設定する方が有利である（表１参照）。
【００４３】
以上を総合すると、エレメント本体部３４の内側接触面３８，３８の左右方向幅Ｗ1 および外側接触面３９，３９の左右方向幅Ｗ2 の比Ｗ1 ／Ｗ2 は、０．３＜Ｗ1 ／Ｗ2 ＜０．７の範囲に設定することが望ましい。
【００４４】
【表２】
表２および図１３は、エレメント本体部３４の外側接触面３９，３９の左右方向幅Ｗ2 を２０ｍｍとし、ロッキングエッジ４０の半径Ｒを１０ｍｍとした金属エレメント３２…を有する金属ベルト１５を、入力トルクを種々に変化させながら最大馬力伝達状態（入力回転数６０００ｒｐｍ、速度比０．６１、推力安全率１．３）で運転したときに、最大ヘルツ応力を１２０ｋｇｆ／ｍｍ2 以下に抑えることが可能な比Ｗ1 ／Ｗ2 の値を示すものである。
【００４６】
入力トルクの増加に伴ってエレメント間押し力が増加し、それに伴って必要なエレメント本体部３４の内側接触面３８，３８の左右方向幅Ｗ1 が増加するため、比Ｗ1 ／Ｗ2 も増加する。従って、実用的な入力トルクである８ｋｇｆ−ｍ〜１８ｋｇｆ−ｍの範囲で金属エレメントの耐久性を確保するには、安全率を見込んで比Ｗ1 ／Ｗ2 の値を０．３＜Ｗ1 ／Ｗ2 ＜０．７の範囲に設定することが望ましい。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、ドライブプーリからドリブンプーリに延びる金属ベルトの弦部において、隣接する金属エレメントは少なくとも半径方向外側に位置するエレメント頭部の接触面で相互に接触して駆動力を伝達するが、このとき左右方向幅の大きい前記エレメント頭部の接触面により、隣接する金属エレメントは相互にヨーイングすることなく密着して駆動力を確実に伝達することができる。またドライブプーリおよびドリブンプーリのミスアライメントは、エレメント頭部の接触面どうしの左右方向の摺動により吸収することができる。しかも金属エレメントがドライブプーリおよびドリブンプーリに巻き付くプーリ巻付部において、隣接する金属エレメントは半径方向内側に位置するエレメント本体部の接触面で相互に接触するが、このとき左右方向幅の小さい前記エレメント本体部の接触面により、隣接する金属エレメント間の相対的なヨーイングが許容される。これにより、金属エレメントのヨーイング方向の傾きを修正してドライブプーリおよびドリブンプーリに正しい姿勢で巻き付かせ、プーリおよび金属エレメントの異常磨耗の発生を回避することができる。
【００４８】
更に、金属エレメント間の押し力が発生する弦部において、広く接触するエレメント頭部の面圧よりも狭く接触するエレメント本体部の面圧の方が高くなるため、エレメント頭部に比べてエレメント本体部が大きく歪み、金属エレメントの断面形状が楔形に変形する。その結果、金属ベルトの弦部において複数の金属エレメントが半径方向外側に湾曲して連なるため、金属エレメントは金属リング集合体にリングスロットの内周面を半径方向内側に押圧されてローリングが防止される。
【００４９】
しかも、主要な接触面であるエレメント頭部の接触面が、比較的に複雑な三次元形状を有するエレメント本体部ではなく、比較的に単純な平板形状のエレメント頭部に形成されるので加工上有利である。
【００５０】
また請求項２に記載された発明によれば、ドライブプーリからドリブンプーリに延びる金属ベルトの弦部において、金属エレメントがドリブンプーリに接近したときに、隣接する金属エレメントどうしが凸部および凹部の嵌合により相互に位置決めされるので、ドリブンプーリに巻き付いて左右方向に拘束された金属エレメントに対して後続の金属エレメントを左右方向に摺動させて整列させ、ドライブプーリおよびドリブンプーリのミスアライメントを確実に吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ベルト式無段変速機を搭載した車両の動力伝達系のスケルトン図
【図２】 金属ベルトの部分斜視図
【図３】 図２の３方向矢視図
【図４】 図２の４方向矢視図
【図５】 図４の５−５線断面図
【図６】 図４の６−６線断面図
【図７】 図４の７−７線断面図
【図８】 ミスアライメント吸収の作用説明図
【図９】 主面を楔形の変形させる作用説明図
【図１０】 弦部における金属エレメントの当接状態を示す図
【図１１】 本発明の第２実施例に係る前記図５に対応する金属エレメントの断面図
【図１２】 同じく前記図６に対応する金属エレメントの断面図
【図１３】 最大入力トルクを変化させたときのＷ1 ／Ｗ2 の限界値を示すグラフ
【図１４】 従来の無段変速機を示す図
【符号の説明】
６ ドライブプーリ
１１ ドリブンプーリ
３１ 金属リング集合体
３２ 金属エレメント
３３ 金属リング
３４ エレメント本体部
３５ リングスロット
３６ エレメント頭部
３８ 内側接触面（接触面）
３９ 外側接触面（接触面）
４０ ロッキングエッジ
４２ 凸部
４３ 凹部
Ｗ1 左右方向幅
Ｗ2 左右方向幅
Claims (3)
- 無端状の金属リング（３３）を複数枚積層した金属リング集合体（３１）に多数の金属エレメント（３２）を支持してなり、ドライブプーリ（６）およびドリブンプーリ（１１）に巻き掛けられて両プーリ（６，１１）間で駆動力の伝達を行う無段変速機用ベルトにおいて、
金属エレメント（３２）は、金属リング集合体（３１）が各々嵌合する左右一対のリングスロット（３５）の相互間に挟まれた中間接続部を介して、リングスロット（３５）の半径方向内側に位置するエレメント本体部（３４）と、リングスロット（３５）の半径方向外側に位置するエレメント頭部（３６）とが互いに一体に接続されて構成され、
隣接する金属エレメント（３２）が相互に接触可能な接触面（３８，３９）がエレメント本体部（３４）およびエレメント頭部（３６）にそれぞれ形成され、
エレメント本体部（３４）の接触面（３８）の左右方向幅（Ｗ1 ）は、エレメント頭部（３６）の接触面（３９）の左右方向幅（Ｗ2 ）よりも小さく且つ前記中間接続部の左右方向幅（Ｗ 3 ）よりも大きいことを特徴とする、無段変速機用ベルト。 - 隣接する金属エレメント（３２）は、その前面および後面の一方および他方に形成した凸部（４２）および凹部（４３）の嵌合により相互に位置決めされることを特徴とする、請求項１に記載の無段変速機用ベルト。
- エレメント本体部（３４）の接触面（３８）の半径方向内端が、そのエレメント本体部（３４）の前面に形成されて左右方向に延びるロッキングエッジ（４０）において終わっていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の無段変速機用ベルト。
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