(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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）と、金属リング集合体（３１）が嵌合するリングスロット（３５）を有する多数の金属エレメント（３２）とから構成され、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）の主面（４０ｆ）にリングスロット（３５）の半径方向内側に位置する接触面（ＴC ）とリングスロット（３５）の半径方向外側に位置する接触面（ＴL ，ＴR ）とを形成し、前記半径方向外側に位置する接触面（ＴL ，ＴR ）の面積を大きくすることで、それら全ての接触面（ＴC ，ＴL ，ＴR ）の図心（Ｐ）の半径方向位置を、リングスロット（３５）に嵌合する金属リング集合体（３１）の厚さ方向中心よりも半径方向外側であって、リングスロット（３５）の半径方向外縁よりも半径方向内側に設定し、圧縮側の弦部に位置する金属エレメント（３２）群を僅かに外反りにすることを特徴とする無段変速機用ベルト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無端状の金属リングを複数枚積層した金属リング集合体と、金属リング集合体が嵌合するリングスロットを有する多数の金属エレメントとから構成され、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関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は金属ベルト式無段変速機を示すもので、ドライブプーリ６およびドリブンプーリ１１間に巻き掛けた金属ベルト１５の圧縮側の弦部（ドライブプーリ６の出口およびドリブンプーリ１１の入口間の弦部）の形状を示している。図８（Ａ）は圧縮側の弦部が直線形状になった状態を示しており、この状態では、金属エレメント３２間の押し力を最も効果的に伝達することができ、しかも金属リング集合体３１，３１の内周面が金属エレメント３２のリングスロットのサドル面から受ける荷重が小さくなって金属リング集合体３１，３１の疲労寿命が延長される。図８（Ｂ）は圧縮側の弦部が僅かに外反り（半径方向外側に凸）になった状態を示しており、この状態では、金属リング集合体３１，３１の内周面が金属エレメント３２のリングスロットのサドル面に適切な面圧で接触するため、金属リング集合体３１，３１の耐久性を低下させることなく、金属エレメント３２のローリング方向の姿勢を安定させることができる。
【０００３】
それに対して、図８（Ｃ）は圧縮側の弦部が僅かに内反り（半径方向内側に凸）になった状態を示しており、この状態では、金属リング集合体３１，３１の内周面が金属エレメント３２のリングスロットのサドル面（半径方向内縁）から浮き上がって金属リング集合体３１，３１の外周面がリングスロットの半径方向外縁に接触するため、金属リング集合体３１，３１の寿命が大幅に低下するだけでなく、金属リング集合体３１，３１に対して金属エレメント３２がローリングして姿勢が不安定になり、振動や騒音が発生する原因となる問題がある。
【０００４】
また、金属エレメントの主面の一部を厚肉にして接触部を形成し、この接触部において隣接する金属エレメントを相互に当接させて押し力を伝達するものが、実公平５−３７０６７号公報、実公平５−５３１０号公報、特公平５−６４２５４号公報により公知である。
【０００５】
上記実公平５−３７０６７号公報に記載されたものは、金属エレメントの本体部の３か所およびイヤー部の２か所を他の部分よりも厚肉にして接触部を形成するとともに、本体部およびイヤー部を連結するネック部に捩じれ弾性を与えることにより、ドライブプーリおよびドリブンプーリが軸方向にずれるミスアライメントが生じても、プーリの軸線に対して直交する方向に動力伝達を行えるようにして動力伝達効率の向上を図っている。
【０００６】
また上記実公平５−５３１０号公報に記載されたものは、金属エレメントのロッキングエッジよりも半径方向外側に位置する本体部の接触部の圧縮歪みと、イヤー部の接触部の圧縮歪みとを略等しく設定することにより、金属エレメントが押し力を伝達するときの姿勢の乱れを防止して動力伝達効率の向上を図っている。
【０００７】
また上記特公平５−６４２５４号公報に記載されたものは、金属エレメントの本体部の２か所、ネック部の１か所およびイヤー部の２か所を他の部分よりも厚肉にした接触部を左右対称に形成し、押し力による金属エレメント相互間の変位特性を金属ベルトの圧縮側の弦部のコンプライアンス値と略一致させることにより、金属エレメント自体に安定した直進性を与えるとともにミスアライメントに応じた適切な変位特性を与えるようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記実公平５−３７０６７号公報、特公平５−６４２５４号公報に記載されたものは、ミスアライメントを吸収するための金属エレメントの形状を工夫したものであり、圧縮側の弦部における金属ベルトの半径方向の反りに関しては全く考慮されていない。また上記実公平５−５３１０号公報に記載されたものは、金属ベルトの圧縮側の弦部を直線状態に保つことを狙っているため、金属ベルトの圧縮側の弦部が僅かに外反りになる良好な状態（図８（Ｂ）参照）が許容されなくなり、金属エレメントの接触部の設計自由度が制限されてしまう問題がある。
【０００９】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、金属エレメントが相互に接触する接触部を適切に配置することにより、金属ベルトの圧縮側の弦部の反り形状が適切な形状になるようにすることを目的とする。
【００１０】
【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に記載された発明によれば、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と、金属リング集合体が嵌合するリングスロットを有する多数の金属エレメントとから構成され、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、金属エレメントの主面にリングスロットの半径方向内側に位置する接触面とリングスロットの半径方向外側に位置する接触面とを形成し、前記半径方向外側に位置する接触面の面積を大きくすることで、それら全ての接触面の図心の半径方向位置を、リングスロットに嵌合する金属リング集合体の厚さ方向中心よりも半径方向外側であって、リングスロットの半径方向外縁よりも半径方向内側に設定し、圧縮側の弦部に位置する金属エレメント群を僅かに外反りにすることを特徴とする無段変速機用ベルトが提案される。
【００１１】
上記構成によれば、金属エレメントのリングスロットの半径方向内側に位置する接触面とリングスロットの半径方向外側に位置する接触面とのうち、半径方向外側に位置する接触面の面積を大きくすることで、それら全ての接触面の図心の半径方向位置を、リングスロットに嵌合する金属リング集合体の厚さ方向中心よりも半径方向外側であって、リングスロットの半径方向外縁よりも半径方向内側に設定したので、金属ベルトの圧縮側の弦部の反り形状が僅かに外反り形状になり、金属リング集合体をリングスロットのサドル面に適切な面圧で接触させて金属エレメントのローリング方向の姿勢を安定させ、金属リング集合体の寿命延長および騒音や振動の低減を可能にしながら、動力伝達効率を向上させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の参考例および実施例に基づいて説明する。
【００１３】
図１〜図５は本発明の参考例を示すもので、図１は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は金属エレメントの正面図、図４は図３の４方向矢視図（伝達トルクがかかっていない時の状態を誇張して示した図）、図５は図４に対応する作用説明図（伝達トルクがかかっている時の状態）である。
【００１４】
尚、本参考例で用いる金属エレメントの前後方向、左右方向、半径方向の定義は図２に示されている。半径方向はその金属エレメントが当接するプーリの半径方向として定義されるもので、プーリの回転軸に近い側が半径方向内側であり、プーリの回転軸に遠い側が半径方向外側である。また左右方向は金属エレメントが当接するプーリの回転軸に沿う方向として定義され、前後方向は金属エレメントの車両の前進走行時における進行方向に沿う方向として定義される。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
図２〜図４に示すように、金属板材から打ち抜いて成形した金属エレメント３２は、概略台形状のエレメント本体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間に位置するネック部３６と、ネック部３６を介して前記エレメント本体３４の上部に接続される概略三角形のイヤー部３７とを備える。エレメント本体３４の左右方向両端部には、ドライブプーリ６およびドリブンプーリ１１のＶ面に当接可能な一対のプーリ当接面３９，３９が形成される。また金属エレメント３２の進行方向前側および後側には、該進行方向に直交するとともに相互に平行な前後一対の主面４０ｆ，４０ｒが形成され、また進行方向前側の主面４０ｆの下部には左右方向に延びるロッキングエッジ４１を介して傾斜面４２が形成される。更に、前後に隣接する金属エレメント３２，３２を結合すべく、イヤー部３７の前後面に相互に嵌合可能な凸部４３ｆおよび凹部４３ｒが形成される。
【００２２】
図３および図４から明らかなように、金属エレメント３２を打ち抜き加工する際に、その進行方向前側の主面４０ｆに、周囲よりも僅かに突出する３か所の接触面ＴC ，ＴL ，ＴR が同時に形成される。接触面ＴC ，ＴL ，ＴR の突出量は、トルクの伝達時に該接触面ＴC ，ＴL ，ＴR が圧縮されて前後一対の主面４０ｆ，４０ｒが相互に密着する程度（例えば、５〜１０μｍ程度）に設定される。中央の接触面ＴC は金属エレメント３２の左右方向中央部に形成されるもので、その半径方向内端はロッキングエッジ４１に一致しており、その半径方向外端はリングスロット３５，３５のサドル面４４，４４と同じ高さに整列している。また左右の接触面ＴL ，ＴR は金属エレメント３２のイヤー部３７の左右両端部に対称に形成される。本参考例では、３か所の接触面ＴC ，ＴL ，ＴR の図心Ｐが金属リング集合体３１，３１の厚さ方向（半径方向）中央のラインＬ1 上に設定される。  ３か所の接触面ＴC ，ＴL ，ＴR の図心Ｐは、それら接触面ＴC ，ＴL ，ＴR に質量が一様に分布したと仮定したときの質量中心に相当する点であり、重心とも呼ばれる。Ｘ軸を左右方向にとり、Ｙ軸を半径方向にとったとき、図心ＰのＸ座標Ｘｐは、
Ｘｐ＝∫ｘｄＡ／Ａ
で与えられ、Ｙ座標Ｙｐは、
Ｙｐ＝∫ｙｄＡ／Ａ
で与えられる。ここで、ｘおよびｙは、それぞれ接触面ＴC ，ＴL ，ＴR 上の微小面積ｄＡのＸ座標およびＹ座標であり、Ａは接触面ＴC ，ＴL ，ＴR の総面積である。
【００２３】
本参考例では３か所の接触面ＴC ，ＴL ，ＴR が金属エレメント３２のセンターラインＣに対して左右対称に配置されているため、図心Ｐは常にセンターラインＣ上に位置する。そして３か所の接触面ＴC ，ＴL ，ＴR の大きさや半径方向位置が変化すると、図心Ｐの位置がセンターラインＣ上を半径方向（Ｙ軸方向）に変化する。
【００２４】
図４は隣接する金属エレメント３２間に押し力Ｆが作用していないときの状態を強調して示すもので、金属エレメント３２の３か所の接触面ＴC ，ＴL ，ＴR が相手方の金属エレメント３２に当接する。
【００２５】
図５に示すように、金属エレメント３２間の押し力Ｆは金属リング集合体３１，３１の厚さ方向中央のラインＬ1 （図３参照）に沿って作用すると考えられるため、本参考例では、前記押し力Ｆが３か所の接触面ＴC ，ＴL ，ＴR の図心Ｐを通過することになる。図心Ｐに押し力Ｆが作用すると、前述した図心Ｐの定義により、その押し力Ｆによる圧縮荷重は３か所の接触面ＴC ，ＴL ，ＴR の全域に亘って均等になり、３か所の接触面ＴC ，ＴL ，ＴR の圧縮歪みも均等になって隣接する金属エレメント３２の前後一対の主面４０ｆ，４０ｒは相互に密着する。その結果、押し力Ｆが作用する金属ベルト１５の圧縮側の弦部において、隣接する金属エレメント３２が相互に平行に保たれるため、前記圧縮側の弦部は図８（Ａ）に示すように直線状になり、ドライブプーリ６からドリブンプーリ１１に駆動力を最も効果的に伝達することが可能になるだけでなく、金属リング集合体３１，３１の内周面が金属エレメント３２のリングスロット３５，３５から受ける荷重が小さくなって金属リング集合体３１の疲労寿命が延長される。
【００２６】
図６および図７に示す本発明の実施例の金属エレメント３２は、そのイヤー部３７を左右方向に延長して２か所の接触面ＴL ，ＴR を大型化したものである。本実施例のその他の構成は、上述した参考例と同じである。その結果、本実施例の金属エレメント３２の図心Ｐは参考例のものよりも半径方向外側に移動し、リングスロット３５，３５の半径方向外縁に沿うラインＬ2 上に位置するようになる。本実施例では、金属ベルト１５の圧縮側の弦部において、押し力Ｆは金属エレメント３２の図心Ｐよりも半径方向内側に作用するため、半径方向外側の２か所の接触面ＴL ，ＴR に作用する圧縮荷重よりも、半径方向内側の１か所の接触面ＴC に作用する圧縮荷重が大きくなり、該半径方向内側の１か所の接触面ＴC がより大きく圧縮変形して隣接する金属エレメント３２の前後の主面４０ｆ，４０ｒが相互に密着する。一方、半径方向外側の２か所の接触面ＴL ，ＴR は完全に圧縮変形せずに隣接する金属エレメント３２の前後の主面４０ｆ，４０ｒは密着することがない。
【００２７】
尚、金属エレメント３２に押し力Ｆが作用していないときの状態は、参考例の図４の状態と同じである（ただし、３か所の接触面ＴC ，ＴL ，ＴR の厚さは誇張して示している）。
【００２８】
これにより、前記圧縮側の弦部は図８（Ｂ）に示すように僅かに外反り（半径方向外側に凸）になり、金属リング集合体３１，３１の内周面が金属エレメント３２のリングスロット３５，３５のサドル面４４，４４に適切な面圧で接触する。而して、金属リング集合体３１，３１の耐久性を低下させることなく、金属エレメント３２のローリング方向の姿勢を安定させ、騒音や振動の発生を防止することができる。
【００２９】
仮に、３か所の接触面ＴC ，ＴL ，ＴR の図心Ｐが金属リング集合体３１，３１の厚さ方向中央のラインＬ1 よりも半径方向内側に位置していると  金属リング集合体３１，３１の厚さ方向中央のラインＬ1 に沿って作用する押し力Ｆにより、前記圧縮側の弦部は図８（Ｃ）に示すように内反り（半径方向内側に凸）になってしまう。その結果、金属リング集合体３１，３１の内周面が金属エレメント３２のサドル面４４，４４から浮き上がって金属リング集合体３１，３１の外周面がリングスロット３５，３５の半径方向外縁に接触してしまい、金属リング集合体３１，３１の寿命が大幅に低下するだけでなく、金属エレメント３２がローリングして姿勢が不安定になるために振動や騒音が発生してしまう。
【００３０】
また、仮に、３か所の接触面ＴC ，ＴL ，ＴR の図心Ｐがリングスロット３５，３５の半径方向外縁に沿うラインＬ2 よりも更に半径方向外側に位置していると、前記圧縮側の弦部は図８（Ｂ）に示す状態よりも更に強い外反り形状になってしまう。その結果、駆動力の伝達効率が大幅に低下するだけでなく、金属リング集合体３１，３１の内周面が金属エレメント３２のリングスロット３５，３５のサドル面４４，４４から大きな荷重を受けて耐久性が低下してしまう。
【００３１】
従って、３か所の接触面ＴC ，ＴL ，ＴR の図心Ｐを図３の位置と図６の位置と間に、即ち金属リング集合体３１，３１の厚さ方向中央のラインＬ1 と、リングスロット３５，３５の半径方向外縁に沿うラインＬ2 との間に位置させれば、金属ベルト１５の圧縮側の弦部の反り形状を僅かに外反り形状にすることが可能になり、金属リング集合体３１，３１の寿命延長、騒音や振動の低減、動力伝達効率の向上を可能にすることができる。
【００３２】
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。
【００３３】
例えば、実施例では金属エレメント３２の進行方向前側の主面４０ｆに接触部ＴC ，ＴL ，ＴR を形成しているが、それら接触部ＴC ，ＴL ，ＴR を進行方向後側の主面４０ｒに形成しても良く、前後両方の主面４０ｆ，４０ｒに形成しても良い。また接触部ＴC ，ＴL ，ＴR の数は実施例の３か所に限定されず、その数や形状は任意に変更可能である。  尚、図４に鎖線で示すように、接触部ＴC ，ＴL ，ＴR の周縁部は角を持たずに滑らかに盛り上がっていてもよい。
【００３４】
【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、金属エレメントのリングスロットの半径方向内側に位置する接触面とリングスロットの半径方向外側に位置する接触面とのうち、半径方向外側に位置する接触面の面積を大きくすることで、それら全ての接触面の図心の半径方向位置を、リングスロットに嵌合する金属リング集合体の厚さ方向中心よりも半径方向外側であって、リングスロットの半径方向外縁よりも半径方向内側に設定したので、金属ベルトの圧縮側の弦部の反り形状が僅かに外反り形状になり、金属リング集合体をリングスロットのサドル面に適切な面圧で接触させて金属エレメントのローリング方向の姿勢を安定させ、金属リング集合体の寿命延長および騒音や振動の低減を可能にしながら、動力伝達効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  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】  金属エレメントの正面図
【図４】  図３の４方向矢視図（伝達トルクがかかっていない時の状態を誇張して示す図）
【図５】  図４に対応する作用説明図（伝達トルクがかかっている時の状態）
【図６】  本実施例に係る金属エレメントの正面図
【図７】  図５に対応する作用説明図（伝達トルクがかかっている時の状態）
【図８】  金属ベルト圧縮側の弦部の反り形状を説明する図
【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
３５        リングスロット
４０ｆ      主面
Ｐ          図心
ＴC         接触面
ＴL         接触面
ＴR         接触面
【図１】
0003696462.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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