JP3977023B2 - 金属ベルト式無段変速機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐久性が優れた金属ベルト式無段変速機に係り、特にその薄肉金属リングに関するものである。
【０００２】
【従来技術】
薄肉金属リングを厚み方向に積層した薄肉金属リング複合体に多数のブロックをその周方向に亘って設けてなる無端金属ベルトをドライブプーリとドリブンプーリとに巻掛けてなる金属ベルト式無段変速機において、前記無端金属ベルトは、動力伝達のために所要の張力でもって前記両プーリに巻掛けられており、無段変速機の運転状態では、無負荷状態で側面形状が円弧状に成形された薄肉金属リングは、前記両プーリ間においては、直線状に引伸ばされ、該両プーリに巻掛けられた部分においては、無負荷状態に放置された無端薄肉金属リングの円弧形の半径より小さな曲率半径に曲げられるため、前記薄肉金属リングには、曲げ変形による引張応力および圧縮応力が発生し、これらの応力が大きい部分は中立面から最も離れた薄肉金属リングの内周面および外周面であり、特に薄肉金属リングの内外周面の両側縁に局部的に大きな応力が生じ、この部分で疲労破壊が起り易い。
【０００３】
このような疲労破壊による寿命低下を避けるために、特公平６−６９７０号公報に記載されるように、前記薄肉金属リングの厚さを側縁近傍から側縁に向って徐々に減少させるように、該薄肉金属リングをショットピーニング処理または圧延処理により成形し、その側縁近傍部分の圧縮残留応力を他の部分よりも次第に増大させたものがある。
【０００４】
【解決しようとする課題】
しかし、無段変速機の運転状態で、前記薄肉金属リングには、前記した曲げ変形による応力の外に、回送場所に対応して変化する引張力による応力が発生し、しかも、前記薄肉金属リングの側縁がプーリに接触した場合に、その側縁で大きな接触応力が発生するが、前記公報記載のものでは、これらの応力に全く考慮が払われていないため、耐久性が、期待する程充分に、改善されなかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段および効果】
本発明は、このような不具合を解消した金属ベルト式無段変速機の薄肉金属リングの改良に係り、請求項１記載の発明は、
薄肉金属リングを厚み方向に複数枚層状に重ねた薄肉金属リング複合体に多数のブロックがリング周方向に亘って支持されてなる無端金属ベルトが、ドライブプーリとドリブンプーリとに巻き掛けられ、前記ドライブプーリとドリブンプーリの溝巾が変速比制御のために変更可能とされている金属ベルト式無段変速機において、
前記薄肉金属リング複合体のうち、最内周の薄肉金属リングの側端面の厚み中央部分が平面に形成されるとともに、該最内周薄肉金属リングの側端面厚み中央部分に隣接する内外周縁がそれぞれ曲率半径（Ｒ₁，Ｒ₂）の異なる弯曲面に形成されたことを特徴とする。
【０００６】
請求項１記載の発明は、前記したように構成されているため、前記プーリ溝面と接触して大きな接触応力を発生することがある前記最内周薄肉金属リング側縁の弯曲面接触部に、大きな応力が生ずることを阻止でき、薄肉金属リングの破壊を防止することができる。
そして、加工硬化を生じせしめるためのロール加工等が不要となって、加工工程が単純化されて、加工時間が短縮される結果、コストダウンが可能となる。
【０００７】
そして、両プーリの溝傾き角と前記薄肉金属リングの側端面の傾きや形状とに種々変化があって、前記プーリの溝面に接触する前記薄肉金属リングの接触する部分が、該リングの周面からどの程度離れた個所であっても、その接触部分におけるリング弯曲面の曲率半径を前記曲率半径の大きい方に選定することによって、前記薄肉金属リングの応力を減少させ、接触応力による疲労破壊を回避し、耐久性を向上することができる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の金属ベルト式無段変速機において、前記最内周薄肉金属リングの内外周縁の曲率半径のうち、内周縁の曲率半径（Ｒ ₁ ）が、該最内周薄肉金属リングの板厚をｔとすると、プーリ溝角αが６°〜１１°の範囲内で、Ｒ ₁ ／ｔ≧２／９であることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明によれば、最内周薄肉金属リング側縁の円柱弯曲面接触部に大きな応力が生ずることを最適の状態で阻止することができる。そして、前記薄肉金属リングに加えられる張力による引張応力と、ドライブプーリおよびドリブンプーリに巻付けられた際の薄肉金属リングの曲げ等による引張応力および圧縮応力とを重畳し、この重畳応力の最大値と最小値の差の応力振巾と応力平均とで定められるσ_a ^*に対し、最内周薄肉金属リングの側縁がドライブプーリおよびドリブンプーリの溝面に接して発生するプーリ接触部応力による応力振巾と応力平均とで定められるσ_a ^* _HPを小さくすることができ、前記両プーリの溝面に接触して疲労破壊を起すことを未然に阻止し、無端金属ベルトの耐久性を向上させることができる。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の金属ベルト式無段変速機において、前記最内周薄肉金属リングにおける側端面の内周縁弯曲面の曲率半径（Ｒ ₁ ）が、該側端面の外周縁弯曲面の曲率半径（Ｒ ₂ ）より大きいことを特徴とする。
【００１１】
前記各リングにおける側端面の内周縁弯曲面の曲率半径（Ｒ₁）を該側端面の外周縁弯曲面の曲率半径（Ｒ₂）より大きくすることにより、前記薄肉金属リングで大きな応力を発生し易い側縁面の内周縁の応力を側端面の外周縁の応力と同程度またはこの応力より小さくすることができ、薄肉金属リングの側端面内周縁からの疲労破壊発生を抑制して、無端金属ベルトの耐久性を増大させることができる。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１、２または３記載の金属ベルト式無段変速機において、最内周の前記薄肉金属リングの側端面内外周縁に形成された弯曲面の曲率半径（Ｒ₁、Ｒ₂）は、前記最内周以外の前記薄肉金属リングの側端面外周縁に形成された弯曲面の曲率半径に比べて等しいかまたは大であることを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明によれば、多層に積層された薄肉金属リング複合体の内、最も大きな応力が発生し易い最内周薄肉金属リングの側端面の内外周縁に発生する応力を、他の薄肉金属リングの側端面の内外周縁に発生する応力と同程度またはこれよりも小さくすることができ、該最内周薄肉金属リングの内外側端縁から最初に疲労破壊することを防止して、無端金属ベルトの耐久性を改善することができる。
【００１４】
請求項５記載の発明は、薄肉金属リングを厚み方向に複数枚層状に重ねた薄肉金属リング複合体に多数のブロックが薄肉金属リング周方向に亘って支持されてなる無端金属ベルトが、ドライブプーリとドリブンプーリとに巻き掛けられ、前記ドライブプーリとドリブンプーリの溝巾が変速比制御のために変更可能とされている金属ベルト式無段変速機において、
前記薄肉金属リング複合体のうち、最内周の薄肉金属リングの側端面の厚み中央部分が平面に形成され、最内周の薄肉金属リングの内周面から側端面の前記平面状厚み中央部にかけて内周側縁が形成され、最内周の薄肉金属リングの外周面から側端面の前記平面状厚み中央部にかけて外周側縁が形成され、前記内周側縁および外周側縁がそれぞれ異なる曲率半径 ( Ｒ１，Ｒ２ ) をもつ円柱湾曲面に形成され、前記内周側縁の曲率半径 ( Ｒ１ ) は０．０４ mm 以上に設定され、前記内周側縁が側端面の前記平面状厚み中央部に接続される部分が前記両プーリの溝面との接触部とされていることを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明によれば、最内周の薄肉金属リングがドライブプーリとドリブンプーリに接触する際に発生する応力をも考慮に入れて、プーリ溝面と接触して大きな接触応力を発生することがある最内周薄肉金属リング側縁の円柱弯曲面接触部に、大きな応力が生ずることを阻止でき、薄肉金属リングの破壊を防止することができる。
【００１６】
そして、最内周薄肉金属リングの内周側縁の曲率半径 ( Ｒ１ ) を０．０４ mm 以上に設定することにより、プーリ溝面に接触する最内周薄肉金属リングの内周側縁湾曲面からの疲労破壊が、該最内周薄肉金属リングの内周面からの疲労破壊より早く発生することが未然に防止される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図１ないし図６に図示された本発明の一実施例について説明する。
【００１８】
図１に図示されるように、内燃機関Ｅのクランクシャフト1にダンパー２を介してインプットシャフト３が接続され、該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、該ドライブシャフト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と一体の固定側プーリ半体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内の油圧により固定側プーリ半体７に向って付勢されるようになっている。
【００１９】
また、ドライブシャフト５と平行にドリブンシャフト10が配置され、該ドリブンシャフト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と一体の固定側プーリ半体12と、この固定側プーリ半体12に対し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内に作用する油圧により固定側プーリ半体12に向って付勢されるようになっている。
【００２０】
さらに、図２および図３に図示されるように、左右１対の薄肉金属リング複合体31に多数の金属ブロック32を支持してなる無端金属ベルト15が、ドライブプーリ６およびドリブンプーリ11間に架渡され、前記薄肉金属リング複合体31は周長約６６０ｍｍ、巾約９．２ｍｍ、厚さ約０．１８ｍｍの薄肉金属リング30が厚み方向へ１２枚殆ど隙間なく１２枚積層されて構成されている。
【００２１】
そして、図１３に図示されるように、薄肉金属リング30の内外周面30ａ，30ｂと両側面30ｃとの境界部分である内周側縁30ｄおよび外周側縁30ｅは、機械研磨加工により、略１／４円柱面に形成されており、最内周薄肉金属リング30₁の内周縁30₁ｄの弯曲面の曲率半径Ｒ₁は、外周側縁30₁ｅの弯曲面の曲率半径Ｒ₂よりも大きく設定されている。
【００２２】
さらにまた、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が相対的に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・離脱可能に接続され、ドリブンシャフト10と平行にアウトプットシャフト19が配置され、該アウトプットシャフト19には前進用ドリブンギヤ20および後進用ドリブンギヤ22が一体に結合されており、アウトプットシャフト19は、該前進用ドライブギヤ16に噛合う前進用ドリブンギヤ20により正転駆動され、あるいは後進用ドライブギヤ17と後進用アイドルギヤ21を介して噛合う後進用ドリブンギヤ22により逆転駆動されるようになっている。
【００２３】
しかも、アウトプットシャフト19にファイナルドライブギヤ23が一体に結合されるとともに、該ファイナルドライブギヤ23に噛合うファイナルドリブンギヤ24はディファレンシャル25に一体に結合され、該ディファレンシャル25は左右のアクセル26を介して左右の車輪Ｗに接続されており、アウトプットシャフト19の駆動力はファイナルドライブギヤ23，ファイナルドリブンギヤ24，ディファレンシャル25およびアクセル26を介して左右の車輪Ｗに差動的に伝達されるようになっている。
【００２４】
また、前記可動側プーリ半体８の油室９および可動側プーリ半体13の油室14は、油圧制御ユニットＵ₂に接続され、該油圧制御ユニットＵ₂は電子制御ユニットＵ₁からの制御信号で動作されるようになっており、変速比がＬＯＷに変更する
場合には、電子制御ユニットＵ₁からの制御信号により、油圧制御ユニットＵ₂が動作し、ドライブプーリ６の油室９内の油圧に比べてドリブンプーリ11の油室14内の油圧が次第に増大し、ドリブンプーリ11の溝巾が減少してドリブンプーリ11の巻掛け径Ｄ_DNが連続的に増大するとともに、ドライブプーリ６の溝巾が増大してドライブプーリ６の巻掛け径Ｄ_DRが連続的に減少する結果、金属ベルト式無段変速機Ｔの変速比はＬＯＷに無段階に切換えられ、逆に変速比がＯＤに変更する場合には、電子制御ユニットＵ₁からの制御信号により油圧制御ユニットＵ₂が逆に動作し、ドリブンプーリ11の油室14内の油圧に比べてドライブプーリ６の油室９内の油圧が次第に増大し、ドライブプーリ６の溝巾が減少してドライブプーリ６の巻掛け径Ｄ_DRが連続的に増大するとともに、ドリブンプーリ11の溝巾が増大してドリブンプーリ11の巻掛け径Ｄ_DNが連続的に減少する結果、金属ベルト式無段変速機Ｔの変速比がＯＤに無段階に切換えられるようになっている。
【００２５】
次に、薄肉金属リング30に生ずる応力について述べる。
【００２６】
まず、図２に図すように、薄肉金属リング複合体31をドライブプーリ６，ドリブンプーリ11に架渡し、ドライブプーリ６を時計方向へ回転駆動させた状態では、ドライブプーリ６，ドリブンプーリ11間の薄肉金属リング複合体31の一方の直線部分では、Ｔ₁の張力が発生するとともに、ドライブプーリ６，ドリブンプーリ11間の薄肉金属リング複合体31の他方の直線部分では、Ｔ₂の張力が発生し、この張力Ｔ₁，Ｔ₂は特開平１０−８９４２９号公報に記載された手法でもって求められる。
【００２７】
次に、薄肉金属リング30をｎ層（１２層）に積層した左右１対の薄肉金属リング複合体31に多数の金属ブロック32を支持した無端金属ベルト15をドライブプーリ６とドリブンプーリ11とに架渡した状態において、１本の薄肉金属リング複合体31における張力差（Ｔ₁−Ｔ₂）／２をΔＴ_allとした場合、最内周リング30₁には、
ΔＴ₁＝｛ｎ（ξ−1）＋１｝ΔＴ_all／ｎξ
なる最内周リング30₁の張力差が作用する。
【００２８】
この理由は下記によるものである。
ΔＴ₁；最内周リング30₁の張力差
ΔＴ_all＝（Ｔ₁−Ｔ₂）／２；１本の薄肉金属リング複合体31の張力差
ξ；摩擦係数比（μ_SSM／μ_SS）
μ_SSM；金属ブロック32，薄肉金属リング30間の摩擦係数
μ_SS；薄肉金属リング30，薄肉金属リング30間の摩擦係数
ｎ；薄肉金属リング30の枚数
とする。
【００２９】
まず簡易モデルとして、図７を参照し、リングが３枚の場合について張力変化に寄与するΔＴにつき考える。特開平１１−１１７９９８号公報の段落〔００２２〕に記載のように、リング第３層およびリング第２層の間に作用する垂直抗力Ｎ _１ をＮとすると、リング第２層およびリング第１層の間に作用する垂直抗力Ｎ _２ は２Ｎとなり、さらに、リング第１層および金属ブロックの間に作用する垂直抗力Ｎ _１ は３Ｎとなる。そして、相互に接触する金属リング間の摩擦係数をμ _SS とし、リング第１層、リング第２層およびリング第２層の荷重をそれぞれＦ１， Ｆ２， Ｆ３とすると、各層の金属リングの張力変化量であるΔＴ₃ 、ΔＴ _{2 、} ΔＴ ₁ は、それぞれ、
ΔＴ₃＝Ｆ₃＝μ_SSＮ
ΔＴ₂＝Ｆ₂−Ｆ₃＝２μ _SS Ｎ−μ _SS Ｎ＝μ_SSＮ
ΔＴ₁＝Ｆ₁−Ｆ₂＝３μ_SSMＮ−２μ_SSＮ
となり、ΔＴ₁だけが異なる値となる。ΔＴ₁とΔＴ₂の比は
ΔＴ₁／ΔＴ₂＝（３μ_SSMＮ−２μ_SSＮ）／μ_SSＮ＝（３μ_SSM−２μ_SS）／μ_SSとなる。
リング枚数がｎの場合に拡張すると、
ΔＴ₁／ΔＴ₂＝（ｎμ_SSM−（ｎ−１）μ_SS）／μ_SS
ΔＴ₁／ΔＴ₂＝ｎξ−（ｎ−１）＝ｎ（ξ−１）＋１…(1)
リング全体での張力差ΔＴ_allは、
ΔＴ_all＝ΔＴ₁＋ΔＴ₂＋…＋ΔＴ_n
＝（ｎ−１）ΔＴ₂＋ΔＴ₁
＝（ｎ−１）ΔＴ₂＋{ｎ（ξ−１）＋１}ΔＴ₂
＝ｎξΔＴ₂
従って、ΔＴ₂＝1／ｎξΔＴ_all…(2)
(1)，(2)式より、
ΔＴ₁＝{ｎ（ξ−１）＋１}／ｎξΔＴ_all…(3)
(3)式より、リング枚数ｎ＝１２におけるΔＴ₁／ΔＴ_allとμ_SSM／μ_SSの関係は、図８に図示される。
【００３０】
実験の結果、金属ブロック32，薄肉金属リング30間の摩擦係数μ_SSM≒０．１、薄肉金属リング30，薄肉金属リング30間の摩擦係数μ_SS≒０．０５であるので、μ_SSM／μ_SS＝ξ＝２．０となる。
【００３１】
これらの数値を(3)式に代入してΔＴ₁を求めると、
ΔＴ₁／ΔＴ_all＝（１２＋１）／１２・２＝１３／２４≒０．５４
また図８からも
ΔＴ₁／ΔＴ_all≒０．５
となり、１本の薄肉金属リング30の張力差ΔＴ_allの約５０％が最内周リング30₁に作用することが求められる。
【００３２】
次に最内周リング30₁の平均張力（Ｔ r ₁ ＋Ｔ r ₂ ）を求め、これら最内周リング30₁の平均張力差Ｔ r ₁ −Ｔ r ₂ とその平均張力Ｔ r ₁ ＋Ｔ r ₂ とから、ドライブプーリ６からドリブンプーリ11に回送される最内周リング30₁の最大引張応力σ_TH＝Ｔ r ₁ ／２・１２・Ａ・ｔとドリブンプーリ11からドライブプーリ６に回送される最内周リング30₁の最小引張応力σ_TL＝Ｔ r ₂ ／２・１２・Ａ・ｔ（Ａは薄肉金属リング30の巾、ｔは薄肉金属リング30の厚さ）が求められる。
【００３３】
最内周リング30₁の長手方向に沿い最内周リング30₁の厚さ中央部に働く応力の変化の状態を図示したグラフが図９である。この図９に図示のグラフでは、横軸は最内周リング30₁の長手方向長さを示し、縦軸は応力（横軸より上は引張り応力，横軸より下は圧縮応力を示す）を示し、最内周リング30₁の厚さ中央部での引張応力σ_Tが図示されている。
【００３４】
このグラフで、応力の最大値と最小値の差が応力振巾σａの２倍の２σａであり、その最大値と最小値の平均値が応力中心σｍである。
【００３５】
また、薄肉金属リング30をドライブプーリ６，ドリブンプーリ11に架渡せずに無負荷状態に放置した状態では、薄肉金属リング 30 は側面視で半径Ｒ₀の円形となっているが、薄肉金属リング30をドライブプーリ６，ドリブンプーリ11に架渡すると、最内周リング30₁におけるドライブプーリ６，ドリブンプーリ11に巻付けられた部分では、Ｒ_DR，Ｒ_DNの径の円弧状に曲げられ、最内周リング30₁におけるドライブプーリ６，ドリブンプーリ11間の直線部分では直線状に引伸ばされる。この結果、ドライブプーリ６，ドリブンプーリ11の巻掛け部分の各外周面には、σ _VDR ，σ _VDN （符号正は引張、負は圧縮）の曲げ応力が発生し、さらに、ドライブプーリ６，ドリブンプーリ11間の直線部分の外周面には、σＶ ₁ の曲げ応力が発生する。これらの曲げ応力σ _VDR ，σ _VDN ，σ _{Ｖ 1} は、半径Ｒ ₀ ，Ｒ _DR ，Ｒ _DN と薄肉金属リング 30 の弾性係数とから計算することができる。
【００３６】
そして、最内周リング30₁の長手方向に沿い最内周リング30₁の外周面に働く応力の変化の状態を図示したグラフが図１０である。このグラフにおいて、ドライブプーリ６，ドリブンプーリ11の巻掛け部分では、σ_Tにσ_VDR，σ_VDNがそれぞれ加算されて、その合計値がそれぞれ点線で示され、また直線部分では、σ_TH，σ_TLにσ_V1がそれぞれ減算されてその合計値がそれぞれ点線で示されている。
【００３７】
さらに、最内周リング30₁の長手方向に沿い最内周リング30₁の内周面に働く応力の変化の状態を図示したグラフが図１１である。このグラフにおいて、ドライブプーリ６，ドリブンプーリ11の巻掛け部分では、σ_Tにσ_VDR，σ_VDNが減算（最内周リング30₁の内周面では曲げ応力は圧縮応力となるため）されて、その合計値がそれぞれ点線で示され、また直線部分では、σ_TH，σ_TLにσ_V1がそれぞれ加算されてその合計値がそれぞれ点線で示されている。
【００３８】
なお図１１において、ドリブンプーリ11の巻掛け終り部分で、σ_VDNが急激に大きく低下しているのは、図２のＸ部において、図１２に図示されるように、金属ブロック32のリング嵌合凹部32ａにおける内周側面32ｂの後端縁32ｃが、最内周リング30₁の内周面30_1aに強く喰込むために、局部的な大きな接触応力が発生するからである。
【００３９】
その次に、図１４に図示されるように、最内周薄肉金属リング30₁の内周側縁弯曲面30₁ｄがプーリ溝面27に接触した場合に、その内周側縁弯曲面30₁ｄの接触部30₁ｆの接触応力について述べる。
【００４０】
図１４に図示されるように、最内周薄肉金属リング30₁における曲率半径Ｒ₁の内周側縁弯曲面30₁ｄがプーリ溝面27に接触した場合、その接触部30₁ｆは、内周面30₁ａからｈ＝Ｒ₁（１−ｓｉｎα）だけ離れた個所でプーリ溝面27に接触している。
【００４１】
そして、その部分での接触応力は、ヘルツの公式と称せられる下記の式
σ_HP＝[Ｑ／π・ｌ・Ｒ₁｛（１−Ｖ₁ ²）／Ｅ₁＋（１−Ｖ₂ ²）｝／Ｅ₂]^1/2…（４）
において、薄肉金属リング30のポアソン比Ｖ₁とドライブプーリ６とドリブンプーリ11のポアソン比Ｖ₂とはいずれも０．３で相等しく、それぞれの弾性係数Ｅ₁，Ｅ₂も相等しいとすると、
σ_HP＝｛Ｑ・Ｅ／２・π・ｌ・Ｒ₁（１−Ｖ² ₂）｝^1/2…（５）
となる。
【００４２】
図１１では、最内周薄肉金属リング30₁の内周面30₁ａに働く応力の変化の状態が図示されているが、最内周薄肉金属リング30₁の内周面30₁ａからｈだけ外周側に離れた個所に働く応力に前記したプーリ溝面27に接触したことによる接触応力σ_hpを加えたグラフが図１５である。
【００４３】
一般に、金属材料では、その材料の疲労強度は、最大応力と最小応力の差の応力振巾σａと、平均応力σｍとに関係し、特に鋼の場合には、
σａ^*＝σａ＋σｍ／３…（６）
で定義される補正内部応力振巾σａ^*に左右される。
【００４４】
また、最内周薄肉金属リング30₁の内周側縁弯曲面30₁ｄとプーリ溝面27との接触による補正接触応力振巾σａ^*ＨＰも、
σａ^*ＨＰ＝σａＨＰ＋σｍＨＰ／３…（７）
で定義される。
【００４５】
そして、これら補正内部応力振巾σａ^*と補正接触応力振巾σａ^*ＨＰとを求めた表が図１９に図示された表１である。
【００４６】
この表１においては、前記最内周薄肉金属リング30₁の内周側縁弯曲面30₁ｄの曲率半径Ｒ₁を０．０１，０．０２，０．０３，０．０４，０．０５，０．０６
，０．０７，０．０８，０．０９（ｍｍ）にそれぞれ変えた場合で、プーリ溝面27に接触する高さｈは、ｈ＝Ｒ₁（１−ｓｉｎα）で求められる。
【００４７】
そしてこの高さｈにおいて、前記式（５）により、プーリヘルツ圧縮応力σ_hp（ＤＲ）σ_hp（ＤＮ）が求められる。
【００４８】
次に、前記高さｈにおける最内周薄肉金属リング30₁の内部応力（応力振巾σａ，応力平均σｍ，補正応力振巾σａ^*）が前記［００３０］〜[００３５]で説明したと同様な方法で求められる。
【００４９】
最後に、図１５に図示されたグラフのように、最内周薄肉金属リング30₁の内部応力とプーリヘルツ圧縮応力とを重畳して最内周薄肉金属リング30₁のプーリ溝面27との接触部におけるプーリ接触応力（プーリ接触部応力振巾σａＨＰ，プーリ接触部応力平均σｍＨＰ，プーリ接触部補正応力振巾σａ^*ＨＰ）が求めら
れる。
【００５０】
そして、最内周薄肉金属リング30₁の内周面からの高さｈを横軸とし、最内周薄肉金属リング30₁の補正内部応力振巾σａ^*と、最内周薄肉金属リング30₁のプーリ接触部補正応力振巾σａ^*ＨＰとを縦軸とし、前記高さｈを変えた場合の補正内部応力振巾σａ^*とプーリ接触部補正応力振巾σａ^*ＨＰの値を図示したグラフが図１６である。
【００５１】
この図１６で明らかなように、プーリ溝面27と接触する最内周薄肉金属リング30₁の内周側縁弯曲面30₁ｄの曲率半径Ｒ₁が０．０１，０．０２，０．０３ｍｍ
のプーリ接触部補正応力振巾σａ^*ＨＰは、補正内部応力振巾σａ^*が最も大きな内周面30₁ａにおける補正内部応力振巾σａ^*の値よりも大きいが、前記曲率半径Ｒ₁が０．０４ｍｍ以上のプーリ接触部補正応力振巾σａ^*ＨＰは、前記内周面30₁ａにおける補正内部応力振巾σａ^*よりも小さくなる。
【００５２】
このため、最内周薄肉金属リング30₁の内周側縁弯曲面30₁ｄの曲率半径Ｒ₁を０．０４ｍｍ以上に設定すれば、プーリ溝面27に接触する最内周薄肉金属リング30₁の内周側縁弯曲面30₁ｄからの疲労破壊が、最内周薄肉金属リング30₁の内周面30₁ａからの疲労破壊より早く発生することが未然に防止される。
【００５３】
前記の計算では、最内周薄肉金属リング30₁の内周側縁弯曲面30₁ｄがプーリ溝面27の巻掛け範囲全長に亘って接触したと仮定して求めたものであるが、巻掛け範囲の局部的な接触が生じた場合では、そのプーリ接触部補正応力振巾σａ^*ＨＰは増大するため、最内周薄肉金属リング30₁の内周側縁弯曲面30₁ｄの曲率半径Ｒ₁が０．０３以下であれば、最内周薄肉金属リング30₁の内周側縁弯曲面30₁ｄからの疲労破壊が、最内周薄肉金属リング30₁の内周面30₁ａからの疲労破壊よりもさらに早く発生し易い。
【００５４】
このように、前記実施形態において、最内周薄肉金属リング30₁の内周側縁弯曲面30₁ｄの曲率半径Ｒ₁が０．０４ｍｍ以上、すなわち最内周薄肉金属リング30₁の厚さとの比Ｒ₁／ｔが２／９であれば、最内周薄肉金属リング30₁の内周側縁弯曲面30₁ｄからの疲労破壊が避けられる。
【００５５】
また、図１３に図示されるように、最内周薄肉金属リング30₁の外周側縁30₁ｅの弯曲面の曲率半径Ｒ₂は最内周薄肉金属リング30₁の内周側縁弯曲面30₁ｄの弯
曲面の曲率半径Ｒ₁より小さいため、該最内周薄肉金属リング30₁の外周側縁30₁ｅの機械研磨加工に要する時間が短縮し、加工性が向上する。
【００５６】
前記実施形態では、薄肉金属リング30特に最内周薄肉金属リング30₁の内外周側縁の弯曲面加工を機械研磨加工で行なったが、図１７に図示するように、前記したと同一横断面寸法の薄肉金属リング30の内外周側縁を面取り加工した後、バレル研磨加工してもよく、プーリ溝面27と接触する部分の弯曲面の曲率半径Ｒ₄が、前記Ｒ₁と同様に、０．０４ｍｍ程度になっておれば、前記実施形態と同様な疲労強度の薄肉金属リング30が得られる。
【００５７】
そして、予め薄肉金属リング30の内外周側縁を面取り加工したため、バレル研磨加工を要する時間が大巾に短縮され、加工性が一段と向上する。
【００５８】
また、面取り加工したため、プーリ溝面27と接触する部分の高さｈを高くすることが容易であり、その結果、プーリ溝面27と接触する弯曲面の曲率半径Ｒ₄をＲ₁より小さくでき、バレル研磨加工時間を一段と短縮することもできる。
【００５９】
さらに、図１８に図示するように、最内周薄肉金属リング30₁の内周側縁30₁ｄのみを大きく面取りし、プーリ溝面27との接触部をプーリ半径方向外側へ移動させた断面形状にしてもよく、このように形成すれば、最内周薄肉金属リング30₁の内周面30₁ａから最内周薄肉金属リング30₁のプーリ接触部30₁ｄ迄の高さｈを増加させて、該接触部30₁ｄの疲労寿命をさらに延長することができる。
【００６０】
このｈの高さを変えた場合の最内周薄肉金属リング30₁の補正内部応力振巾σａ^*と最内周薄肉金属リング30₁のプーリ接触部補正応力振巾σａ^*ＨＰを求めた表が図２０である。
【００６１】
図２０よりｈの値を変えた場合のσａ^*ＨＰが、最内周リング内側のσａ^*と等しくなるプーリ接触部Ｒを求めたものが図２１である。
【００６２】
さらにまた、これからリング内周面30₁ａからの高さｈを増大させると、プーリ接触部30₁ｄの曲率半径Ｒが小さくて足り、このプーリ接触部30₁ｄの加工が簡単となるとともに、このプーリ接触部30₁ｄのプーリ接触部補正応力振巾σａ^*ＨＰを容易に低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の薄肉金属リングを備えた金属ベルト式無段変速機の概略説明図である。
【図２】 図１の巻掛け部分の側面図である。
【図３】 無端金属ベルトの一部欠除斜視図である。
【図４】 金属ブロックの正面図である。
【図５】 図４のＶ−Ｖ線に沿って裁断した縦断面図である。
【図６】 図４のＶ−Ｖ線に沿って裁断した横断面図である。
【図７】 最内周薄肉金属リングに働く張力差の説明図である。
【図８】 ΔＴ／ΔＴ_allとμ_SSM／μ_SSの関係を図示した特性図である。
【図９】 最内周薄肉金属リングの厚さ中央部の内部応力分布状態を図示したグラフである。
【図１０】 最内周薄肉金属リングの外周面の内部応力分布状態を図示したグラフである。
【図１１】 最内周薄肉金属リングの内周面の内部応力分布状態を図示したグラフである。
【図１２】 金属ブロックのリング嵌合凹部の後端部が最内周薄肉金属リングの内周面に喰込んだ状態を図示した断面図である。
【図１３】 最内周薄肉金属リングの内周側端がリング溝面に接触する状態を図示した要部拡大図である。
【図１４】 図１３をさらに拡大した要部拡大説明図である。
【図１５】 最内周薄肉金属リングの内周側縁がリング溝面に接触した場合の接触応力分布状態を図示したグラフである。
【図１６】 最内周リングの内部および端部の補正応力振巾を図示した特性図である。
【図１７】 他の実施形態の最内周薄肉金属リングとリング溝面との接触状態を図示した拡大図である。
【図１８】 さらに他の実施形態の最内周薄肉金属リングとリング溝面との接触状態を図示した拡大図である。
【図１９】 プーリ溝面に接触する最内周リングの接触部が均一の曲率半径Ｒの弯曲面である場合の補正内部応力振巾σａ^*と補正接触応力振巾σａ^*ＨＰとを求めた表である。
【図２０】 最内周薄肉金属リング30₁のリング内周面30₁ａから最内周薄肉金属リング30₁のプーリ接触部30₁ｄ迄の高さを変えた場合のσａ^*とσａ^*ＨＰを求めた表である。
【図２１】 σａ^*ＨＰが最内周リング内側のσａ^*と等しくなる場合のリング内周面30₁ａからの高さｈとプーリ接触部30₁ｄの曲率半径Ｒとの関係を図示したグラフである。
【符号の説明】
１…クランクシャフト、２…ダンパー、３…インプットシャフト、４…発進用クラッチ、５…ドライブシャフト、６…ドライブプーリ、７…固定側プーリ半体、８…可動側プーリ半体、９…油室、10…ドリブンシャフト、11…ドリブンプーリ、12…固定側プーリ半体、13…可動側プーリ半体、14…油室、15…無端金属ベルト、16…前進用ドライブギヤ、17…後進用ドライブギヤ、18…セレクタ、19…アウトプットシャフト、20…前進用ドリブンギヤ、21…後進用アイドルギヤ、22…後進用ドリブンギヤ、23…ファイナルドライブギヤ、24…ファイナルドリブンギヤ、25…ディファレンシャル、26…アクセル、30…薄肉金属リング、31…薄肉金属リング複合体、32…金属ブロック。

Claims (5)

1. 薄肉金属リングを厚み方向に複数枚層状に重ねた薄肉金属リング複合体に多数のブロックがリング周方向に亘って支持されてなる無端金属ベルトが、ドライブプーリとドリブンプーリとに巻掛け、前記両方プーリの溝巾を変更することにより、変速比を制御する金属ベルト式無段変速機において、
   前記薄肉金属リング複合体のうち、最内周の薄肉金属リングの側端面の厚み中央部分が平面に形成されるとともに、該最内周薄肉金属リングの側端面厚み中央部分に隣接する内外周縁がそれぞれ曲率半径（Ｒ₁，Ｒ₂）の異なる円柱弯曲面に形成されたことを特徴とする金属ベルト式無段変速機。
2. 前記最内周薄肉金属リングの内外周縁の曲率半径のうち、内周縁の曲率半径（Ｒ ₁ ）が、該最内周薄肉金属リングの板厚をｔとすると、プーリ溝角αが６°〜１１°の範囲内で、
   Ｒ₁／ｔ≧２／９
   であることを特徴とする請求項１記載の金属ベルト式無段変速機。
3. 前記最内周薄肉金属リングにおける側端面の内周縁弯曲面の曲率半径（Ｒ₁）が、該側端面の外周縁弯曲面の曲率半径（Ｒ₂）より大きいことを特徴とする請求項１または２記載の金属ベルト式無段変速機。
4. 最内周の前記薄肉金属リングの側端面内外周縁に形成された弯曲面の曲率半径（Ｒ₁、Ｒ₂）は、前記最内周以外の前記薄肉金属リングの側端面外周縁に形成された弯曲面の曲率半径に比べて等しいかまたは大であることを特徴とする請求項１、２または３記載の金属ベルト式無段変速機の薄肉金属リング。
5. 薄肉金属リングを厚み方向に複数枚層状に重ねた薄肉金属リング複合体に多数のブロックが薄肉金属リング周方向に亘って支持されてなる無端金属ベルトが、ドライブプーリとドリブンプーリとに巻き掛けられ、前記ドライブプーリとドリブンプーリの溝巾が変速比制御のために変更可能とされている金属ベルト式無段変速機において、
   前記薄肉金属リング複合体のうち、最内周の薄肉金属リングの側端面の厚み中央部分が平面に形成され、最内周の薄肉金属リングの内周面から側端面の前記平面状厚み中央部にかけて内周側縁が形成され、最内周の薄肉金属リングの外周面から側端面の前記平面状厚み中央部にかけて外周側縁が形成され、前記内周側縁および外周側縁がそれぞれ異なる曲率半径 ( Ｒ１，Ｒ２ ) をもつ円柱湾曲面に形成され、前記内周側縁の曲率半径 ( Ｒ１ ) は０．０４ mm 以上に設定され、前記内周側縁が側端面の前記平面状厚み中央部に接続される部分が前記両プーリの溝面との接触部とされていることを特徴とする金属ベルト式無段変速機。

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