JP3973606B2 - 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、車両の変速機として用いられる無段変速機用ベルトに関し、さらに詳しくは、無段変速機用ベルトに構成されるエレメントの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両に用いられる変速機として、ベルト式無段変速機が多数考案されている。従来の一般的なベルト式無段変速機には、一方の回転軸と他方の回転軸とにＶ字形断面の周溝を有するプーリが設けられており、このプーリ間に動力伝達用のベルトが掛け渡されている。そして、プーリの周溝の幅が無段階に変えられることで、一方の回転軸から他方の回転軸に動力が無段階に変速されて伝達されるようになっている。
【０００３】
このようなベルト式無段変速機に使用される動力伝達用ベルトの一つとして、積層された無端板状のリングと、このリングに摺動可能に配設されて互いに隣接する複数のエレメントから構成されたものが知られている。このような種類の無段変速機用ベルトに構成されるエレメントの一例を図３に示す。
【０００４】
図３に示す従来のエレメント２００は、図示しない無段変速機のプーリに接するボデー部２０１と、ボデー部２０１の上方に位置して設けられたヘッド部２０２と、ボデー部２０１とヘッド部２０２とを繋げて形成されたボデー部２０１およびヘッド部２０２より幅狭のネック部２０３とを備え、図示しない金属製板材を打ち抜くことによって形成される。ボデー部２０１の左右上部には左右対称で一対のサドル部２０４が形成されており、ヘッド部２０２の左右には各サドル部２０４と対向する一対のイヤー部２０５が形成されている。
【０００５】
そして、サドル部２０４の上縁部と、ネック部２０３の側縁部と、イヤー部２０５の下縁部とから形成されるリング収容部２１０に図示しないリングが収容されて、このリングがサドル部２０４に掛けられるようになっている。なお、ヘッド部２０２の一方の面にノーズ部２０６が形成されており、他方の面にノーズ部２０６と嵌合可能なホール部２０７が形成されている。また、サドル部２０４の上縁部内側にネック部２０３の側縁部下端と繋がる第１凹部２０８が円弧状に形成されるとともに、イヤー部２０５の下縁部内側にネック部２０３の側縁部上端と繋がる第２凹部２０９が円弧状に形成されている。
【０００６】
以上のように例示されるエレメントにおいて、サドル部の上縁部内側とネック部の側縁部下端との繋ぎ目部分において生じる応力集中を分散させるため、例えば、実公平５−１４０２８号公報で開示されるように、サドル部の上縁部内側とネック部の側縁部下端との繋ぎ目部分に形成される逃がし部（例えば、図３における第１凹部２０６）の底部が、板厚方向において前後方向端部に比べ略中央が頂点となる凸形状に形成されたものが考案されている。
【０００７】
【特許文献１】
実公平５−１４０２８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、イヤー部の下縁部内側とネック部の側縁部上端との繋ぎ目部分においても、無段変速機の作動時にプーリの出入口付近において比較的大きな応力が生じる。従って、この部分の強度を十分に確保するため、例えば、エレメントの板厚を厚くすると動力伝達効率の低下や騒音発生を招くおそれがある。また例えば、上述の手法（実公平５−１４０２８号公報による手法）をイヤー部の下縁部内側とネック部の側縁部上端との繋ぎ目部分にも適用すると、エレメントの製造時に研削工程等の追加工程を要するため、エレメントの製造コストが上昇してしまう。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、コスト上昇を招くことなく無段変速機用ベルトに構成されるエレメントの強度を向上させることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような目的達成のため、本発明における無段変速機用ベルトは、無端板状のリングと、リングに摺動可能に配設されて互いに隣接する複数の板状のエレメントからなり、エレメントが、無段変速機のプーリに接するボデー部と、ボデー部の上方に位置して設けられたヘッド部と、ボデー部とヘッド部とを繋げて形成されたボデー部およびヘッド部より幅狭のネック部と、ボデー部の左右上部に形成されたサドル部と、サドル部と対向してヘッド部の左右に形成されたイヤー部とを備え、サドル部の上縁部と、ネック部の側縁部と、イヤー部の下縁部とから形成されるリング収容部にリングが収容されて、リングがサドル部に掛けられるように構成された無段変速機用ベルトである。
【００１１】
そして、ネック部の左右の側縁部がサドル部の上縁部内側からイヤー部の下縁部内側に向けて真っ直ぐに互いに平行に延びるように形成され、サドル部の上縁部内側にネック部の側縁部下端と繋がる第１凹部が形成されるとともに、イヤー部の下縁部内側にネック部の側縁部上端と繋がる第２凹部が形成され、第２凹部が楕円の弧状もしくは複数種の円弧からなる弧状、もしくは楕円と１つ以上の円弧を繋げた弧状に形成されており、サドル部の上縁部にクラウニングが施されて、リングがサドル部に掛けられた状態で上方へ湾曲するように構成され、イヤー部の下縁部は、第２凹部と、第２凹部に繋がって外方へ延びる直線部とからなり、湾曲するリングの頂部が直線部と第２凹部との接合部の外側に位置するように構成されており、これら第１凹部および第２凹部の少なくとも一方に、粒部材を含む水の噴流を投射して圧縮残留応力が付与される。
【００１２】
このような構成の無段変速機用ベルトによれば、第２凹部が楕円の弧状もしくは複数種の円弧からなる弧状、もしくは楕円と１つ以上の円弧を繋げた弧状に形成されるため、第１凹部および第２凹部が円弧状に形成された場合と比べて第２凹部における形状変化が緩やかになり、第２凹部において生じる応力集中が分散される。そして、第２凹部を円弧状に形成する場合と同様の加工方法で、第２凹部を楕円の弧状もしくは複数種の円弧からなる弧状、もしくは楕円と１つ以上の円弧を繋げた弧状に形成することができるため、コスト上昇を招くことなくエレメントに形成される第２凹部の強度を向上させることができる。
【００１３】
また、サドル部の上縁部にクラウニングが施されて、リングがサドル部に掛けられた状態で上方へ湾曲するように構成され、イヤー部の下縁部は、第２凹部と、第２凹部に繋がって外方へ延びる直線部とからなり、湾曲するリングの頂部が直線部と第２凹部との接合部の外側に位置するように構成されているので、エレメントのリングに対する上下方向クリアランスを確保することにより、リング収容部がリングをこじることによる応力増加を防止しつつ、エレメントが無段変速機のプーリに噛み込む手前で生じるリング応力増大の要因となるローリングを効果的に抑制することができる。さらに、これら第１凹部および第２凹部の少なくとも一方に、粒部材を含む水の噴流を投射して圧縮残留応力が付与されるので、これら第１凹部および第２凹部の強度をより向上させることができる。
【００１４】
さらに、ヘッド部におけるエレメントの進行方向に向かう一方の面に突出して設けられたノーズ部と、他方の面に設けられてノーズ部と嵌合可能なホール部とを備えて構成されることが好ましい。このようにすれば、第１凹部および第２凹部が円弧状に形成された場合と比べてホール部が設けられる側の第２凹部の形状変化が緩やかになるため、ホール部と第２凹部との間の距離をより大きくすることができ、ホール部が設けられる側の第２凹部の強度を向上させることができる。
【００１５】
また、第２凹部により規定されるリング収容部とホール部との間の最小厚み部寸法が、第１凹部と上下対象の形状をイヤー部の下縁部内側に形成して得られる線により規定されるリング収容部とホール部との間の最小厚み部寸法よりも大きいことが好ましい。このようにすれば、ヘッド部にノーズ部およびホール部を設けることで、互いに隣接するエレメント同士の位置決めを効果的に行うことができる。さらに、第２凹部により規定されるリング収容部とホール部との間の最小厚み部寸法が、第２凹部が円弧状に形成された場合と比べて大きくなるため、ホール部が設けられる側に位置する第２凹部の強度を向上させることができる。
【００１７】
また、粒部材を含む水の噴流の噴射（ウォータージェットピーニングによる噴流）が、リング収容部のほぼ中央へ向けて略水平に投射されるか、もしくは第１凹部および第２凹部に向けてそれぞれ直接投射されるようにすることが好ましい。このようにすれば、粒部材を含む水の噴流の噴射をリング収容部のほぼ中央へ向けて略水平に投射すると、噴流を第１凹部および第２凹部の二箇所へ一度の工程で投射することができるため、コスト上昇を招くことなく第１凹部および第２凹部の強度を向上させることができる。また、粒部材を含む水の噴流の噴射を第１凹部および第２凹部に向けてそれぞれ直接投射すれば、第１凹部および第２凹部により高い圧縮残留応力を付与することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明に係る無段変速機用ベルトを図２に示している。この無段変速機用ベルト１は、無端板状に形成された二つのリング２と、このリング２の間に摺動可能に配設されて互いに隣接する複数のエレメント３から構成される。リング２は、金属製の板状リング部材２１が複数積層されてなり、可撓性を有する無端板状に形成される。
【００１９】
エレメント３は、図１に示すように、図示しない無段変速機のプーリに接するボデー部３１と、ボデー部３１の上方に位置して設けられたヘッド部３２と、ボデー部３１とヘッド部３２とを繋げて形成されたボデー部３１およびヘッド部３２より幅狭のネック部３３とを備え、図示しない金属製板材を打ち抜くことによって形成される。ボデー部３１の左右上部には左右対称で一対のサドル部３４が形成されており、ヘッド部３２の左右には各サドル部３４と対向する一対のイヤー部３５が形成されている。
【００２０】
そして、サドル部３４の上縁部と、ネック部３３の側縁部と、イヤー部３５の下縁部とから形成されるリング収容部４０にリング２が収容されて、このリング２がサドル部３４に掛けられるようになっている。なお、サドル部３４の上縁部にはクラウニング４１が施されており、リング２がサドル部３４に掛けられた状態で上方へ湾曲し、リング２が左右方向へずれ難いようになっている。これにより、リング２の両端部がエレメント３におけるサドル部３４以外の部分や図示しない無段変速機のプーリに接触して耐久性が低下するのを防止している。また、サドル部３４の上縁部内側にネック部３３の側縁部下端と繋がる第１凹部４２が円弧状に形成されている。
【００２１】
また、ヘッド部３２の前面（エレメント３の進行方向に向かう一方の面）にノーズ部３６が形成されるとともに、ヘッド部３２の裏面にノーズ部３６と嵌合可能なホール部３７が形成されており、エレメント３のノーズ部３６をこのエレメント３の前方（エレメント３の進行方向に向かう一方）に隣接するエレメントのホール部（図示せず）と嵌合させることで、互いに隣接するエレメント同士の位置決めが行われるようになっている。また、平面状に形成されるヘッド部３２にノーズ部３６およびホール３７部を設けることで、互いに隣接するエレメント同士の位置決めが効果的に行われる。
【００２２】
さて、イヤー部３５の下縁部内側にネック部３３の側縁部上端と繋がる第２凹部４３が楕円の弧状（もしくは、複数種の円弧からなる弧状、もしくは楕円と１つ以上の円弧を繋げた弧状）に形成されている。これにより、第２凹部が円弧状に形成された場合と比べ第２凹部４３の形状変化が緩やかになるため、第２凹部４３で生じる応力集中が分散される。そして、第２凹部を円弧状に形成する場合と同様の加工方法（例えば、打ち抜き）で、第２凹部４３を楕円の弧状（もしくは、複数種の円弧からなる弧状、もしくは楕円と１つ以上の円弧を繋げた弧状）に形成することができるため、コスト上昇を招くことなくエレメント３に形成される第２凹部４３の強度を向上させることができる。さらに、ホール部３７と第２凹部４３との間の距離をより大きくすることができるため、第２凹部４３の強度を向上させることができる。
【００２３】
なお、第２凹部４３により規定されるリング収容部４０とホール部３７との間の最小厚み部寸法が、第１凹部４２を上下反転して得られる線（図１の二点鎖線を参照）により規定されるリング収容部４０とホール部３７との間の最小厚み部寸法よりも大きくなっている。これにより、第２凹部４３により規定されるリング収容部４０とホール部３７との間の最小厚み部寸法が、第２凹部４３が円弧状に形成された場合と比べて大きくなるため、ホール部３７の近傍に位置する第２凹部４３の強度を向上させることができる。
【００２４】
また、イヤー部３５の下縁部には、第２凹部４３に繋がって外方へ延びる直線部４４が形成されており、湾曲するリング２の頂部２ａがこの直線部４４と第２凹部４３との間の接合部より外側に位置するようになっている。これにより、エレメント３のリング２に対する上下方向クリアランスを確保することにより、リング収容部４０がリング２をこじることによる応力増加を防止しつつ、エレメント３が無段変速機のプーリ（図示せず）に噛み込む手前で生じるリング応力増大の要因となるローリングを効果的に抑制することができる。
【００２５】
なお、第１凹部４２および第２凹部４３には、ガラスビーズや鋼球等の粒部材が混在する水の噴流５０が投射されるようになっている。このような加工はウォータージェットピーニングとも称されており、図１に示すように、図示しない投射装置を用いて粒部材を含む水の噴流５０がネック部３３の側縁部中央（リング収容部４０のほぼ中央）へ向けて略水平方向に投射される。これにより、サドル部３４の上縁部およびイヤー部３５の下縁部に衝突することなく粒部材を含む水の噴流５０がネック部３３の側縁部中央に投射され、ネック部３３の側縁部中央に投射された水の噴流５０はネック部３３の側縁部上下に分かれて進み第１凹部４２および第２凹部４３に衝突する。
【００２６】
そのため、水の噴流５０に含まれる粒部材（図示せず）が第１凹部４２および第２凹部４３に衝突し、この衝突によって第１凹部４２および第２凹部４３に圧縮残留応力が付与され、第１凹部４２および第２凹部４３の強度が向上する。また、粒部材を含む水の噴流５０を第１凹部４２および第２凹部４３の二箇所へ一度の工程で投射することができるため、コスト上昇を招くことなく第１凹部４２および第２凹部４３の強度を向上させることができる。なお、水の噴流５０を第１凹部４２および第２凹部４３に向けてそれぞれ直接投射すれば、第１凹部４２および第２凹部４３により高い圧縮残留応力を付与することができる。特に、第２凹部４３は形状変化が緩やかであるため、噴流５０の流速が大きく、より高い圧縮残留応力を付与することができる。また、第２凹部４３の形状は、従来の円弧形状と比べて水の噴流５０に対し影となる部分が少ないため、さらなる強度向上に寄与する。
【００２７】
以上のような構成の無段変速機用ベルト１において、複数のエレメント３が互いに隣接する状態で環状に配列され、二つのリング２がそれぞれ各エレメント３の左右のリング収容部４０に収容されて左右のサドル部３４に掛けられることで無段変速機用ベルト１が組み立てられる。そして、詳細図示しないが、無段変速機に構成される一方の回転軸と他方の回転軸とにＶ字形断面の周溝を有するプーリが設けられており、このプーリ間に無段変速機用ベルト１が掛け渡されて使用に供される。
【００２８】
以上のような構成の無段変速機用ベルト１によれば、第２凹部４３が楕円の弧状（もしくは、複数種の円弧からなる弧状、もしくは楕円と１つ以上の円弧を繋げた弧状）に形成されるため、第２凹部が円弧状に形成された場合と比べて第２凹部４３における形状変化が緩やかになり、第２凹部４３において生じる応力集中が分散される。そして、第２凹部を円弧状に形成する場合と同様の加工方法で、第２凹部４３を楕円の弧状（もしくは、複数種の円弧からなる弧状、もしくは楕円と１つ以上の円弧を繋げた弧状）に形成することができるため、コスト上昇を招くことなくエレメント３に形成される第２凹部４３の強度を向上させることができる。
【００２９】
また、湾曲するリング２の頂部２ａがイヤー部３５の下縁部に形成される直線部４４と第２凹部４３との間の接合部より外側に位置するように構成されることで、エレメント３のリング２に対する上下方向クリアランスを確保することにより、リング収容部４０がリング２をこじることによる応力増加を防止しつつ、エレメント３が無段変速機のプーリ（図示せず）に噛み込む手前で生じるリング応力増大の要因となるローリングを効果的に抑制することができる。
【００３０】
さらに、ホール部３７の近傍に設けられる第２凹部４３が楕円の弧状（もしくは、複数種の円弧からなる弧状、もしくは楕円と１つ以上の円弧を繋げた弧状）に形成されることで、ホール部３７と第２凹部４３との間の距離をより大きくすることができるため、第２凹部４３の強度を向上させることができる。
【００３１】
また、第２凹部４３により規定されるリング収容部４０とホール部３７との間の最小厚み部寸法が、第１凹部４２を上下反転して得られる線により規定されるリング収容部４０とホール部３７との間の最小厚み部寸法よりも大きく、第２凹部４２が円弧状に形成された場合と比べて大きくなるため、ホール部３７の近傍に位置する第２凹部４３の強度を向上させることができる。
【００３２】
さらに、ウォータージェットピーニングを利用して第２凹部４３に圧縮残留応力を付与することにより、第１凹部４２および第２凹部４３の強度をより向上させることができる。
【００３３】
また、ウォータージェットピーニングによる水の噴流５０をリング収容部４０のほぼ中央へ向けて略水平に投射することで、噴流５０を第１凹部４２および第２凹部４３の二箇所へ一度の工程で投射することができるため、コスト上昇を招くことなく第１凹部４２および第２凹部４３の強度を向上させることができる。
【００３４】
なお、上述の実施形態において、第２凹部４３が楕円の弧状（もしくは、複数種の円弧からなる弧状、もしくは楕円と１つ以上の円弧を繋げた弧状）に形成されているが、これに限られるものではなく、サドル部３４の幅をリング２に対して十分に大きくすることができれば、第１凹部４２を楕円の弧状（もしくは、複数種の円弧からなる弧状、もしくは楕円と１つ以上の円弧を繋げた弧状）に形成するようにしてもよい。
【００３５】
また、上述の実施形態において、第２凹部４３が楕円の弧状に形成されているが、これに限られるものではなく、例えば、図１中の囲みで示すように、第２凹部１４３が三種の（複数種の）円弧１４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃからなる弧状に形成されてもよく、あるいは、楕円と１つ以上の円弧を繋げた弧状に形成されてもよい。なお、第２凹部１４３を構成する各円弧１４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃの曲率半径は、第１凹部４２の曲率半径よりも大きくなっている。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による無段変速機用ベルトによれば、第２凹部が楕円の弧状もしくは複数種の円弧からなる弧状、もしくは楕円と１つ以上の円弧を繋げた弧状に形成されるため、第１凹部および第２凹部が円弧状に形成された場合と比べて第２凹部おける形状変化が緩やかになり、第２凹部において生じる応力集中が分散される。そして、第２凹部を円弧状に形成する場合と同様の加工方法で、第２凹部を楕円の弧状もしくは複数種の円弧からなる弧状、もしくは楕円と１つ以上の円弧を繋げた弧状に形成することができるため、コスト上昇を招くことなくエレメントに形成される第２凹部の強度を向上させることができる。
【００３７】
また、サドル部の上縁部にクラウニングが施されて、リングがサドル部に掛けられた状態で上方へ湾曲するように構成され、イヤー部の下縁部は、第２凹部と、第２凹部に繋がって外方へ延びる直線部とからなり、湾曲するリングの頂部が直線部と第２凹部との接合部の外側に位置するように構成されているので、エレメントのリングに対する上下方向クリアランスを確保することにより、リング収容部がリングをこじることによる応力増加を防止しつつ、エレメントが無段変速機のプーリに噛み込む手前で生じるリング応力増大の要因となるローリングを効果的に抑制することができる。さらに、これら第１凹部および第２凹部の少なくとも一方に、粒部材を含む水の噴流を投射して圧縮残留応力が付与されるので、これら第１凹部および第２凹部の強度をより向上させることができる。
【００３８】
さらに、ヘッド部におけるエレメントの進行方向に向かう一方の面に突出して設けられたノーズ部と、他方の面に設けられてノーズ部と嵌合可能なホール部とを備えて構成されることが好ましい。このようにすれば、第１凹部および第２凹部が円弧状に形成された場合と比べてホール部が設けられる側の第２凹部の形状変化が緩やかになるため、ホール部と第２凹部との間の距離をより大きくすることができ、ホール部が設けられる側の第２凹部の強度を向上させることができる。
【００３９】
また、第２凹部により規定されるリング収容部とホール部との間の最小厚み部寸法が、第１凹部と上下対象の形状をイヤー部の下縁部内側に形成して得られる線により規定されるリング収容部とホール部との間の最小厚み部寸法よりも大きいことが好ましい。このようにすれば、ヘッド部にノーズ部およびホール部を設けることで、互いに隣接するエレメント同士の位置決めを効果的に行うことができる。さらに、第２凹部により規定されるリング収容部とホール部との間の最小厚み部寸法が、第２凹部が円弧状に形成された場合と比べて大きくなるため、ホール部が設けられる側に位置する第２凹部の強度を向上させることができる。
【００４１】
また、粒部材を含む水の噴流の噴射（ウォータージェットピーニングによる噴流）が、リング収容部のほぼ中央へ向けて略水平に投射されるか、もしくは第１凹部および第２凹部に向けてそれぞれ直接投射されるようにすることが好ましい。このようにすれば、粒部材を含む水の噴流の噴射をリング収容部のほぼ中央へ向けて略水平に投射すると、噴流を第１凹部および第２凹部の二箇所へ一度の工程で投射することができるため、コスト上昇を招くことなく第１凹部および第２凹部の強度を向上させることができる。また、粒部材を含む水の噴流の噴射を第１凹部および第２凹部に向けてそれぞれ直接投射すれば、第１凹部および第２凹部により高い圧縮残留応力を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る無段変速機用ベルトに構成されるエレメントの正面図である。
【図２】本発明に係る無段変速機用ベルトの斜視図（部分断面図）である。
【図３】従来の無段変速機用ベルトに構成されるエレメントの一例を示す正面図である。
【符号の説明】
１ 無段変速機用ベルト
２ リング（２ａ 頂部）
３ エレメント
３１ ボデー部
３２ ヘッド部
３３ ネック部
３４ サドル部
３５ イヤー部
３６ ノーズ部
３７ ホール部
４０ リング収容部
４１ クラウニング
４２ 第１凹部
４３ 第２凹部
４４ 直線部
５０ 噴流
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の変速機として用いられる無段変速機用ベルトに関し、さらに詳しくは、無段変速機用ベルトに構成されるエレメントの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両に用いられる変速機として、ベルト式無段変速機が多数考案されている。従来の一般的なベルト式無段変速機には、一方の回転軸と他方の回転軸とにＶ字形断面の周溝を有するプーリが設けられており、このプーリ間に動力伝達用のベルトが掛け渡されている。そして、プーリの周溝の幅が無段階に変えられることで、一方の回転軸から他方の回転軸に動力が無段階に変速されて伝達されるようになっている。
【０００３】
このようなベルト式無段変速機に使用される動力伝達用ベルトの一つとして、積層された無端板状のリングと、このリングに摺動可能に配設されて互いに隣接する複数のエレメントから構成されたものが知られている。このような種類の無段変速機用ベルトに構成されるエレメントの一例を図３に示す。
【０００４】
図３に示す従来のエレメント２００は、図示しない無段変速機のプーリに接するボデー部２０１と、ボデー部２０１の上方に位置して設けられたヘッド部２０２と、ボデー部２０１とヘッド部２０２とを繋げて形成されたボデー部２０１およびヘッド部２０２より幅狭のネック部２０３とを備え、図示しない金属製板材を打ち抜くことによって形成される。ボデー部２０１の左右上部には左右対称で一対のサドル部２０４が形成されており、ヘッド部２０２の左右には各サドル部２０４と対向する一対のイヤー部２０５が形成されている。
【０００５】
そして、サドル部２０４の上縁部と、ネック部２０３の側縁部と、イヤー部２０５の下縁部とから形成されるリング収容部２１０に図示しないリングが収容されて、このリングがサドル部２０４に掛けられるようになっている。なお、ヘッド部２０２の一方の面にノーズ部２０６が形成されており、他方の面にノーズ部２０６と嵌合可能なホール部２０７が形成されている。また、サドル部２０４の上縁部内側にネック部２０３の側縁部下端と繋がる第１凹部２０８が円弧状に形成されるとともに、イヤー部２０５の下縁部内側にネック部２０３の側縁部上端と繋がる第２凹部２０９が円弧状に形成されている。
【０００６】
以上のように例示されるエレメントにおいて、サドル部の上縁部内側とネック部の側縁部下端との繋ぎ目部分において生じる応力集中を分散させるため、例えば、実公平５−１４０２８号公報で開示されるように、サドル部の上縁部内側とネック部の側縁部下端との繋ぎ目部分に形成される逃がし部（例えば、図３における第１凹部２０６）の底部が、板厚方向において前後方向端部に比べ略中央が頂点となる凸形状に形成されたものが考案されている。
【０００７】
【特許文献１】
実公平５−１４０２８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、イヤー部の下縁部内側とネック部の側縁部上端との繋ぎ目部分においても、無段変速機の作動時にプーリの出入口付近において比較的大きな応力が生じる。従って、この部分の強度を十分に確保するため、例えば、エレメントの板厚を厚くすると動力伝達効率の低下や騒音発生を招くおそれがある。また例えば、上述の手法（実公平５−１４０２８号公報による手法）をイヤー部の下縁部内側とネック部の側縁部上端との繋ぎ目部分にも適用すると、エレメントの製造時に研削工程等の追加工程を要するため、エレメントの製造コストが上昇してしまう。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、コスト上昇を招くことなく無段変速機用ベルトに構成されるエレメントの強度を向上させることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような目的達成のため、本発明における無段変速機用ベルトは、無端板状のリングと、リングに摺動可能に配設されて互いに隣接する複数の板状のエレメントからなり、エレメントが、無段変速機のプーリに接するボデー部と、ボデー部の上方に位置して設けられたヘッド部と、ボデー部とヘッド部とを繋げて形成されたボデー部およびヘッド部より幅狭のネック部と、ボデー部の左右上部に形成されたサドル部と、サドル部と対向してヘッド部の左右に形成されたイヤー部とを備え、サドル部の上縁部と、ネック部の側縁部と、イヤー部の下縁部とから形成されるリング収容部にリングが収容されて、リングがサドル部に掛けられるように構成された無段変速機用ベルトである。
【００１１】
そして、ネック部の左右の側縁部がサドル部の上縁部内側からイヤー部の下縁部内側に向けて真っ直ぐに互いに平行に延びるように形成され、サドル部の上縁部内側にネック部の側縁部下端と繋がる第１凹部が形成されるとともに、イヤー部の下縁部内側にネック部の側縁部上端と繋がる第２凹部が形成され、第２凹部が楕円の弧状もしくは複数種の円弧からなる弧状、もしくは楕円と１つ以上の円弧を繋げた弧状に形成されており、サドル部の上縁部にクラウニングが施されて、リングがサドル部に掛けられた状態で上方へ湾曲するように構成され、イヤー部の下縁部は、第２凹部と、第２凹部に繋がって外方へ延びる直線部とからなり、湾曲するリングの頂部が直線部と第２凹部との接合部の外側に位置するように構成されており、これら第１凹部および第２凹部の少なくとも一方に、粒部材を含む水の噴流を投射して圧縮残留応力が付与される。
【００１２】
このような構成の無段変速機用ベルトによれば、第２凹部が楕円の弧状もしくは複数種の円弧からなる弧状、もしくは楕円と１つ以上の円弧を繋げた弧状に形成されるため、第１凹部および第２凹部が円弧状に形成された場合と比べて第２凹部における形状変化が緩やかになり、第２凹部において生じる応力集中が分散される。そして、第２凹部を円弧状に形成する場合と同様の加工方法で、第２凹部を楕円の弧状もしくは複数種の円弧からなる弧状、もしくは楕円と１つ以上の円弧を繋げた弧状に形成することができるため、コスト上昇を招くことなくエレメントに形成される第２凹部の強度を向上させることができる。
【００１３】
また、サドル部の上縁部にクラウニングが施されて、リングがサドル部に掛けられた状態で上方へ湾曲するように構成され、イヤー部の下縁部は、第２凹部と、第２凹部に繋がって外方へ延びる直線部とからなり、湾曲するリングの頂部が直線部と第２凹部との接合部の外側に位置するように構成されているので、エレメントのリングに対する上下方向クリアランスを確保することにより、リング収容部がリングをこじることによる応力増加を防止しつつ、エレメントが無段変速機のプーリに噛み込む手前で生じるリング応力増大の要因となるローリングを効果的に抑制することができる。さらに、これら第１凹部および第２凹部の少なくとも一方に、粒部材を含む水の噴流を投射して圧縮残留応力が付与されるので、これら第１凹部および第２凹部の強度をより向上させることができる。
【００１４】
さらに、ヘッド部におけるエレメントの進行方向に向かう一方の面に突出して設けられたノーズ部と、他方の面に設けられてノーズ部と嵌合可能なホール部とを備えて構成されることが好ましい。このようにすれば、第１凹部および第２凹部が円弧状に形成された場合と比べてホール部が設けられる側の第２凹部の形状変化が緩やかになるため、ホール部と第２凹部との間の距離をより大きくすることができ、ホール部が設けられる側の第２凹部の強度を向上させることができる。
【００１５】
また、第２凹部により規定されるリング収容部とホール部との間の最小厚み部寸法が、第１凹部と上下対象の形状をイヤー部の下縁部内側に形成して得られる線により規定されるリング収容部とホール部との間の最小厚み部寸法よりも大きいことが好ましい。このようにすれば、ヘッド部にノーズ部およびホール部を設けることで、互いに隣接するエレメント同士の位置決めを効果的に行うことができる。さらに、第２凹部により規定されるリング収容部とホール部との間の最小厚み部寸法が、第２凹部が円弧状に形成された場合と比べて大きくなるため、ホール部が設けられる側に位置する第２凹部の強度を向上させることができる。
【００１７】
また、粒部材を含む水の噴流の噴射（ウォータージェットピーニングによる噴流）が、リング収容部のほぼ中央へ向けて略水平に投射されるか、もしくは第１凹部および第２凹部に向けてそれぞれ直接投射されるようにすることが好ましい。このようにすれば、粒部材を含む水の噴流の噴射をリング収容部のほぼ中央へ向けて略水平に投射すると、噴流を第１凹部および第２凹部の二箇所へ一度の工程で投射することができるため、コスト上昇を招くことなく第１凹部および第２凹部の強度を向上させることができる。また、粒部材を含む水の噴流の噴射を第１凹部および第２凹部に向けてそれぞれ直接投射すれば、第１凹部および第２凹部により高い圧縮残留応力を付与することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明に係る無段変速機用ベルトを図２に示している。この無段変速機用ベルト１は、無端板状に形成された二つのリング２と、このリング２の間に摺動可能に配設されて互いに隣接する複数のエレメント３から構成される。リング２は、金属製の板状リング部材２１が複数積層されてなり、可撓性を有する無端板状に形成される。
【００１９】
エレメント３は、図１に示すように、図示しない無段変速機のプーリに接するボデー部３１と、ボデー部３１の上方に位置して設けられたヘッド部３２と、ボデー部３１とヘッド部３２とを繋げて形成されたボデー部３１およびヘッド部３２より幅狭のネック部３３とを備え、図示しない金属製板材を打ち抜くことによって形成される。ボデー部３１の左右上部には左右対称で一対のサドル部３４が形成されており、ヘッド部３２の左右には各サドル部３４と対向する一対のイヤー部３５が形成されている。
【００２０】
そして、サドル部３４の上縁部と、ネック部３３の側縁部と、イヤー部３５の下縁部とから形成されるリング収容部４０にリング２が収容されて、このリング２がサドル部３４に掛けられるようになっている。なお、サドル部３４の上縁部にはクラウニング４１が施されており、リング２がサドル部３４に掛けられた状態で上方へ湾曲し、リング２が左右方向へずれ難いようになっている。これにより、リング２の両端部がエレメント３におけるサドル部３４以外の部分や図示しない無段変速機のプーリに接触して耐久性が低下するのを防止している。また、サドル部３４の上縁部内側にネック部３３の側縁部下端と繋がる第１凹部４２が円弧状に形成されている。
【００２１】
また、ヘッド部３２の前面（エレメント３の進行方向に向かう一方の面）にノーズ部３６が形成されるとともに、ヘッド部３２の裏面にノーズ部３６と嵌合可能なホール部３７が形成されており、エレメント３のノーズ部３６をこのエレメント３の前方（エレメント３の進行方向に向かう一方）に隣接するエレメントのホール部（図示せず）と嵌合させることで、互いに隣接するエレメント同士の位置決めが行われるようになっている。また、平面状に形成されるヘッド部３２にノーズ部３６およびホール３７部を設けることで、互いに隣接するエレメント同士の位置決めが効果的に行われる。
【００２２】
さて、イヤー部３５の下縁部内側にネック部３３の側縁部上端と繋がる第２凹部４３が楕円の弧状（もしくは、複数種の円弧からなる弧状、もしくは楕円と１つ以上の円弧を繋げた弧状）に形成されている。これにより、第２凹部が円弧状に形成された場合と比べ第２凹部４３の形状変化が緩やかになるため、第２凹部４３で生じる応力集中が分散される。そして、第２凹部を円弧状に形成する場合と同様の加工方法（例えば、打ち抜き）で、第２凹部４３を楕円の弧状（もしくは、複数種の円弧からなる弧状、もしくは楕円と１つ以上の円弧を繋げた弧状）に形成することができるため、コスト上昇を招くことなくエレメント３に形成される第２凹部４３の強度を向上させることができる。さらに、ホール部３７と第２凹部４３との間の距離をより大きくすることができるため、第２凹部４３の強度を向上させることができる。
【００２３】
なお、第２凹部４３により規定されるリング収容部４０とホール部３７との間の最小厚み部寸法が、第１凹部４２を上下反転して得られる線（図１の二点鎖線を参照）により規定されるリング収容部４０とホール部３７との間の最小厚み部寸法よりも大きくなっている。これにより、第２凹部４３により規定されるリング収容部４０とホール部３７との間の最小厚み部寸法が、第２凹部４３が円弧状に形成された場合と比べて大きくなるため、ホール部３７の近傍に位置する第２凹部４３の強度を向上させることができる。
【００２４】
また、イヤー部３５の下縁部には、第２凹部４３に繋がって外方へ延びる直線部４４が形成されており、湾曲するリング２の頂部２ａがこの直線部４４と第２凹部４３との間の接合部より外側に位置するようになっている。これにより、エレメント３のリング２に対する上下方向クリアランスを確保することにより、リング収容部４０がリング２をこじることによる応力増加を防止しつつ、エレメント３が無段変速機のプーリ（図示せず）に噛み込む手前で生じるリング応力増大の要因となるローリングを効果的に抑制することができる。
【００２５】
なお、第１凹部４２および第２凹部４３には、ガラスビーズや鋼球等の粒部材が混在する水の噴流５０が投射されるようになっている。このような加工はウォータージェットピーニングとも称されており、図１に示すように、図示しない投射装置を用いて粒部材を含む水の噴流５０がネック部３３の側縁部中央（リング収容部４０のほぼ中央）へ向けて略水平方向に投射される。これにより、サドル部３４の上縁部およびイヤー部３５の下縁部に衝突することなく粒部材を含む水の噴流５０がネック部３３の側縁部中央に投射され、ネック部３３の側縁部中央に投射された水の噴流５０はネック部３３の側縁部上下に分かれて進み第１凹部４２および第２凹部４３に衝突する。
【００２６】
そのため、水の噴流５０に含まれる粒部材（図示せず）が第１凹部４２および第２凹部４３に衝突し、この衝突によって第１凹部４２および第２凹部４３に圧縮残留応力が付与され、第１凹部４２および第２凹部４３の強度が向上する。また、粒部材を含む水の噴流５０を第１凹部４２および第２凹部４３の二箇所へ一度の工程で投射することができるため、コスト上昇を招くことなく第１凹部４２および第２凹部４３の強度を向上させることができる。なお、水の噴流５０を第１凹部４２および第２凹部４３に向けてそれぞれ直接投射すれば、第１凹部４２および第２凹部４３により高い圧縮残留応力を付与することができる。特に、第２凹部４３は形状変化が緩やかであるため、噴流５０の流速が大きく、より高い圧縮残留応力を付与することができる。また、第２凹部４３の形状は、従来の円弧形状と比べて水の噴流５０に対し影となる部分が少ないため、さらなる強度向上に寄与する。
【００２７】
以上のような構成の無段変速機用ベルト１において、複数のエレメント３が互いに隣接する状態で環状に配列され、二つのリング２がそれぞれ各エレメント３の左右のリング収容部４０に収容されて左右のサドル部３４に掛けられることで無段変速機用ベルト１が組み立てられる。そして、詳細図示しないが、無段変速機に構成される一方の回転軸と他方の回転軸とにＶ字形断面の周溝を有するプーリが設けられており、このプーリ間に無段変速機用ベルト１が掛け渡されて使用に供される。
【００２８】
以上のような構成の無段変速機用ベルト１によれば、第２凹部４３が楕円の弧状（もしくは、複数種の円弧からなる弧状、もしくは楕円と１つ以上の円弧を繋げた弧状）に形成されるため、第２凹部が円弧状に形成された場合と比べて第２凹部４３における形状変化が緩やかになり、第２凹部４３において生じる応力集中が分散される。そして、第２凹部を円弧状に形成する場合と同様の加工方法で、第２凹部４３を楕円の弧状（もしくは、複数種の円弧からなる弧状、もしくは楕円と１つ以上の円弧を繋げた弧状）に形成することができるため、コスト上昇を招くことなくエレメント３に形成される第２凹部４３の強度を向上させることができる。
【００２９】
また、湾曲するリング２の頂部２ａがイヤー部３５の下縁部に形成される直線部４４と第２凹部４３との間の接合部より外側に位置するように構成されることで、エレメント３のリング２に対する上下方向クリアランスを確保することにより、リング収容部４０がリング２をこじることによる応力増加を防止しつつ、エレメント３が無段変速機のプーリ（図示せず）に噛み込む手前で生じるリング応力増大の要因となるローリングを効果的に抑制することができる。
【００３０】
さらに、ホール部３７の近傍に設けられる第２凹部４３が楕円の弧状（もしくは、複数種の円弧からなる弧状、もしくは楕円と１つ以上の円弧を繋げた弧状）に形成されることで、ホール部３７と第２凹部４３との間の距離をより大きくすることができるため、第２凹部４３の強度を向上させることができる。
【００３１】
また、第２凹部４３により規定されるリング収容部４０とホール部３７との間の最小厚み部寸法が、第１凹部４２を上下反転して得られる線により規定されるリング収容部４０とホール部３７との間の最小厚み部寸法よりも大きく、第２凹部４２が円弧状に形成された場合と比べて大きくなるため、ホール部３７の近傍に位置する第２凹部４３の強度を向上させることができる。
【００３２】
さらに、ウォータージェットピーニングを利用して第２凹部４３に圧縮残留応力を付与することにより、第１凹部４２および第２凹部４３の強度をより向上させることができる。
【００３３】
また、ウォータージェットピーニングによる水の噴流５０をリング収容部４０のほぼ中央へ向けて略水平に投射することで、噴流５０を第１凹部４２および第２凹部４３の二箇所へ一度の工程で投射することができるため、コスト上昇を招くことなく第１凹部４２および第２凹部４３の強度を向上させることができる。
【００３４】
なお、上述の実施形態において、第２凹部４３が楕円の弧状（もしくは、複数種の円弧からなる弧状、もしくは楕円と１つ以上の円弧を繋げた弧状）に形成されているが、これに限られるものではなく、サドル部３４の幅をリング２に対して十分に大きくすることができれば、第１凹部４２を楕円の弧状（もしくは、複数種の円弧からなる弧状、もしくは楕円と１つ以上の円弧を繋げた弧状）に形成するようにしてもよい。
【００３５】
また、上述の実施形態において、第２凹部４３が楕円の弧状に形成されているが、これに限られるものではなく、例えば、図１中の囲みで示すように、第２凹部１４３が三種の（複数種の）円弧１４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃからなる弧状に形成されてもよく、あるいは、楕円と１つ以上の円弧を繋げた弧状に形成されてもよい。なお、第２凹部１４３を構成する各円弧１４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃの曲率半径は、第１凹部４２の曲率半径よりも大きくなっている。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による無段変速機用ベルトによれば、第２凹部が楕円の弧状もしくは複数種の円弧からなる弧状、もしくは楕円と１つ以上の円弧を繋げた弧状に形成されるため、第１凹部および第２凹部が円弧状に形成された場合と比べて第２凹部おける形状変化が緩やかになり、第２凹部において生じる応力集中が分散される。そして、第２凹部を円弧状に形成する場合と同様の加工方法で、第２凹部を楕円の弧状もしくは複数種の円弧からなる弧状、もしくは楕円と１つ以上の円弧を繋げた弧状に形成することができるため、コスト上昇を招くことなくエレメントに形成される第２凹部の強度を向上させることができる。
【００３７】
また、サドル部の上縁部にクラウニングが施されて、リングがサドル部に掛けられた状態で上方へ湾曲するように構成され、イヤー部の下縁部は、第２凹部と、第２凹部に繋がって外方へ延びる直線部とからなり、湾曲するリングの頂部が直線部と第２凹部との接合部の外側に位置するように構成されているので、エレメントのリングに対する上下方向クリアランスを確保することにより、リング収容部がリングをこじることによる応力増加を防止しつつ、エレメントが無段変速機のプーリに噛み込む手前で生じるリング応力増大の要因となるローリングを効果的に抑制することができる。さらに、これら第１凹部および第２凹部の少なくとも一方に、粒部材を含む水の噴流を投射して圧縮残留応力が付与されるので、これら第１凹部および第２凹部の強度をより向上させることができる。
【００３８】
さらに、ヘッド部におけるエレメントの進行方向に向かう一方の面に突出して設けられたノーズ部と、他方の面に設けられてノーズ部と嵌合可能なホール部とを備えて構成されることが好ましい。このようにすれば、第１凹部および第２凹部が円弧状に形成された場合と比べてホール部が設けられる側の第２凹部の形状変化が緩やかになるため、ホール部と第２凹部との間の距離をより大きくすることができ、ホール部が設けられる側の第２凹部の強度を向上させることができる。
【００３９】
また、第２凹部により規定されるリング収容部とホール部との間の最小厚み部寸法が、第１凹部と上下対象の形状をイヤー部の下縁部内側に形成して得られる線により規定されるリング収容部とホール部との間の最小厚み部寸法よりも大きいことが好ましい。このようにすれば、ヘッド部にノーズ部およびホール部を設けることで、互いに隣接するエレメント同士の位置決めを効果的に行うことができる。さらに、第２凹部により規定されるリング収容部とホール部との間の最小厚み部寸法が、第２凹部が円弧状に形成された場合と比べて大きくなるため、ホール部が設けられる側に位置する第２凹部の強度を向上させることができる。
【００４１】
また、粒部材を含む水の噴流の噴射（ウォータージェットピーニングによる噴流）が、リング収容部のほぼ中央へ向けて略水平に投射されるか、もしくは第１凹部および第２凹部に向けてそれぞれ直接投射されるようにすることが好ましい。このようにすれば、粒部材を含む水の噴流の噴射をリング収容部のほぼ中央へ向けて略水平に投射すると、噴流を第１凹部および第２凹部の二箇所へ一度の工程で投射することができるため、コスト上昇を招くことなく第１凹部および第２凹部の強度を向上させることができる。また、粒部材を含む水の噴流の噴射を第１凹部および第２凹部に向けてそれぞれ直接投射すれば、第１凹部および第２凹部により高い圧縮残留応力を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る無段変速機用ベルトに構成されるエレメントの正面図である。
【図２】本発明に係る無段変速機用ベルトの斜視図（部分断面図）である。
【図３】従来の無段変速機用ベルトに構成されるエレメントの一例を示す正面図である。
【符号の説明】
１ 無段変速機用ベルト
２ リング（２ａ 頂部）
３ エレメント
３１ ボデー部
３２ ヘッド部
３３ ネック部
３４ サドル部
３５ イヤー部
３６ ノーズ部
３７ ホール部
４０ リング収容部
４１ クラウニング
４２ 第１凹部
４３ 第２凹部
４４ 直線部
５０ 噴流
Claims (4)
- 無端板状のリングと、前記リングに摺動可能に配設されて互いに隣接する複数の板状のエレメントからなり、
前記エレメントが、無段変速機のプーリに接するボデー部と、
前記ボデー部の上方に位置して設けられたヘッド部と、
前記ボデー部と前記ヘッド部とを繋げて形成された前記ボデー部および前記ヘッド部より幅狭のネック部と、
前記ボデー部の左右上部に形成されたサドル部と、
前記サドル部と対向して前記ヘッド部の左右に形成されたイヤー部とを備え、前記サドル部の上縁部と、前記ネック部の側縁部と、前記イヤー部の下縁部とから形成されるリング収容部に前記リングが収容されて、前記リングが前記サドル部に掛けられるように構成された無段変速機用ベルトであって、
前記ネック部の左右の側縁部が前記サドル部の上縁部内側から前記イヤー部の下縁部内側に向けて真っ直ぐに互いに平行に延びるように形成され、
前記サドル部の上縁部内側に前記ネック部の側縁部下端と繋がる第１凹部が形成されるとともに、前記イヤー部の下縁部内側に前記ネック部の側縁部上端と繋がる第２凹部が形成され、
前記第２凹部が楕円の弧状もしくは複数種の円弧からなる弧状、もしくは楕円と１つ以上の円弧を繋げた弧状に形成されており、
前記サドル部の上縁部にクラウニングが施されて、前記リングが前記サドル部に掛けられた状態で上方へ湾曲するように構成され、
前記イヤー部の下縁部は、前記第２凹部と、前記第２凹部に繋がって外方へ延びる直線部とからなり、
湾曲する前記リングの頂部が前記直線部と前記第２凹部との接合部の外側に位置するように構成されており、
前記第１凹部および前記第２凹部の少なくとも一方に、粒部材を含む水の噴流を投射して圧縮残留応力が付与されることを特徴とする無段変速機用ベルト。 - 前記ヘッド部における前記エレメントの進行方向に向かう一方の面に突出して設けられたノーズ部と、他方の面に設けられて前記ノーズ部と嵌合可能なホール部とを備えて構成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。
- 前記第２凹部により規定される前記リング収容部と前記ホール部との間の最小厚み部寸法が、前記第１凹部と上下対象の形状を前記イヤー部の下縁部内側に形成して得られる線により規定される前記リング収容部と前記ホール部との間の最小厚み部寸法よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の無段変速機用ベルト。
- 前記粒部材を含む水の噴流が、前記リング収容部のほぼ中央へ向けて略水平に投射されるか、もしくは前記第１凹部および前記第２凹部に向けてそれぞれ直接投射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無段変速機用ベルト。
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