(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端ベルト状の金属リング部材と、この金属リング部材に沿って支持された多数の金属エレメント部材とからなり、駆動プーリと従動プーリ間に掛け渡されて動力を伝達する金属Ｖベルトにおいて、
前記プーリのＶ溝と当接する前記金属エレメント部材のＶ面の長さｈ1と、前記金属リング部材の最内周部と当接するサドル部のプーリ半径方向の最小高さｈ2とを、
前記金属エレメント部材のＶ面に作用するヘルツ面圧に対する強度と、前記金属エレメント部材のサドル部に作用する曲げモーメントに対する強度とが同一となるように設定したことを特徴とする金属Ｖベルト。
【請求項２】
前記Ｖ面の長さｈ1と、前記サドル部の最小高さｈ2とを、
前記金属エレメント部材のＶ面に作用するヘルツ応力と、前記金属エレメント部材のサドル部の最小高さ部に作用する曲げ応力とが同一となるように設定したことを特徴とする請求項１に記載の金属Ｖベルト。
【請求項３】
前記Ｖ面の長さｈ1と、前記サドル部の最小高さｈ2とを、
前記Ｖ面に作用するヘルツ面圧による疲労寿命と、前記金属エレメント部材に作用する曲げモーメントによる疲労寿命とが同一となるように設定したことを特徴とする請求項１に記載の金属Ｖベルト。
【請求項４】
前記Ｖ面の長さｈ1を、前記サドル部の最小高さｈ2の０．２６〜１．０倍としたことを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の金属Ｖベルト。
【請求項５】
前記金属エレメント部材の重心位置は、
前記金属Ｖベルトが前記プーリ巻き付き部において屈曲できるように前記金属エレメント部材に設けられた傾斜面と、前記金属エレメント部材表面とで形成される交線よりも、半径方向外側に位置することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の金属Ｖベルト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、Ｖベルト式無段変速機等に動力伝達用として用いられる金属Ｖベルトに関し、特にこの金属Ｖベルトを構成する金属エレメント部材の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような金属Ｖベルトは従来から公知となっており、例えば、実開昭６２−１３１１４３号公報、特開平２−２２５８４０号公報、特開平７−１２１７７号公報等に開示されている。これらの金属Ｖベルト３は例えばその構成の一部を図５及び図６に示すように無端ベルト状の金属リング部材１４と、この金属リング部材１４に沿って支持された多数の金属エレメント部材Ｅからなり、駆動プーリ１１及び従動プーリ１２間に掛け渡される。これら両プーリ１１，１２はそのＶ溝幅が可変制御できるようになっており、この両プーリのＶ溝幅を可変制御することにより両プーリにおけるＶベルトの巻き掛け半径を変化させ、変速比を無段階に変化させることができるようになっている。
【０００３】
このような無段変速機の金属Ｖベルトを設計するに際しては、この金属Ｖベルトが最高５０００〜６０００ｒｐｍ程度の高速回転をすることから、金属リング部材や金属エレメント部材の強度を十分に確保しつつ小型軽量化することや、伝達効率を向上させること等が要求されている。例えば金属エレメント部材Ｅの軽量化については、前述の実開昭６２−１３１１４３号公報に開示された方法が知られている。これは、金属エレメント部材Ｅの底部を切り欠いて軽量化するに際して、金属エレメント部材とプーリとが当接するＶ面の圧力分布が均一となるように、金属エレメント部材の中央底部（図６におけるボディ部３の底部）切り欠き後の残余の板高さ（実施形態におけるサドル部元厚さｈ2に相当）を規定しようとするものである。
【０００４】
また、伝達効率を向上させる技術としては、例えば前記特開平２−２２５８４０号公報に開示されたゆるみ側金属エレメント部材のクリアランス詰め運動が知られる。これは、金属エレメント部材の重心位置を金属エレメント部材主面の傾斜領域近くもしくは傾斜線に対し半径方向外側とすることで、金属エレメント部材が従動側プーリを出るときに衝撃力を保持し、その衝撃力によって金属エレメント部材はベルト弦部の戻り部分において遊びのない状態で相互に結合し、この遊びのない状態で駆動プーリにはまりこむことで伝達効率が増大し、また摩擦が減少するというものである。
【０００５】
また、摩耗と伝達効率の改善を図る方法としては、例えば特開平７−１２１７７号公報に開示された方法がある。これは、金属エレメント部材の支持面（図６におけるサドル部１の上面に相当）と金属リング部材の最内周部とが接する第１の接触点と、金属エレメント部材の頂部の面（図６におけるイヤー部６の下部に相当）と金属リング部材最外周部とが接する第２の接触点との２つの接触点を規定する。そして、この２つの接触点間の水平距離Ａと、金属エレメント部材のスロット幅に対する金属リング部材の厚さ方向隙間Ｂとの関係をｔａｎ-1Ｂ／Ａが１より小さくなるように金属Ｖベルトを構成する。これにより、金属エレメント部材がプーリ入り口で回転および並進（スライド）する大きさを制限し、摩耗と効率の改善を図るというものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実開昭６２−１３１１４３号公報に記載された金属エレメント部材の軽量化の技術は、プーリＶ溝と当接する金属エレメント部材（以降単に「エレメント」と表記する）のＶ面の接触長さと、エレメント中央底部切り欠き後の残余の板高さとを、Ｖ面の圧縮応力分布が均一となるように規定するものである。但し、プーリＶ面への食い込みによってエレメント中央部（図６におけるボディ部３）にかかる曲げモーメントをも考慮して規定するものではなかった。
【０００７】
このため、均一化したＶ面の圧縮応力値からエレメント中央底部の板高さを規定したときには、軽量化は可能であるが切り欠きが過大となり、この部分の曲げ応力が大きくなるため、長期の使用により疲労破壊するおそれがあった。また、逆に曲げ応力を基準として圧縮応力分布が均一となるようにＶ面長さを規定するとすれば、今度はＶ面長さが過大となり、充分な軽量化が図れないという問題があった。
【０００８】
また、特開平２−２２５８４０号公報に記載された伝達効率を向上させる技術は、エレメントの重心位置についての規定はあるが、エレメントの重心周りの慣性力（遠心力）やエレメントの重量についての規定はなされていなかった。このため、エレメントのイヤー部を拡大してエレメントの重心位置を半径方向外側に移動させても、エレメントの重量が増加した場合には、弛み側になる従動側プーリの出口弦部や駆動側プーリの侵入部におけるエレメントの挙動が不安定となり、金属リング部材（以降単に「リング」と表記する）及びエレメントに対する過大な負荷が生じることとなる。そして、このような場合にはエレメントの慣性によって高速回転領域（例えば５０００〜６０００ｒｐｍ）での伝達効率の悪化やリングの寿命が低下するという問題があった。
【０００９】
また、摩耗と伝達効率を改善しようとする前記公知技術についても、エレメントの重心まわりの慣性及び重量を低減することにより、さらに摩耗と伝達効率の改善を行うことが望まれる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は係る技術上の要請に鑑みてなされたものであり、動力伝達用金属Ｖベルトにおいて、エレメントを小型軽量化しエレメントの慣性を減少させるため、プーリＶ溝と当接するエレメントのＶ面（例えば実施形態におけるＶ面２）に作用するヘルツ面圧と、このプーリＶ溝から受ける垂直抗力によってエレメントのボディ部（例えば実施形態におけるボディ部３）に作用する曲げモーメントとに対する強度が同一となるようにエレメントの所定寸法を規定するものである。
【００１１】
ここでボディ部にかかる曲げモーメントによる応力については、ボディ部の中で最大の曲げ応力となる領域について検討する必要があり、通常はボディ部の底面（プーリ半径方向の内側の面）とリング（例えば実施の形態におけるリング１４）の内周面が当接するサドル部（例えば実施の形態におけるサドル部１）とのプーリ半径方向高さであって最小となる部分の高さ（「サドル部元厚さ」と言い、例えば実施の形態におけるｈ2）にかかる曲げ応力を代表値とする。
【００１２】
すなわち、エレメントがプーリＶ溝と当接するエレメントのＶ面長さｈ1とサドル部元厚さｈ2とを設定するに際し、このＶ面に作用するヘルツ応力に対する強度と、ボディ部に作用する曲げ応力が最も高くなるサドル部元厚さｈ2の部分に作用する曲げ応力に対する強度とが同一となるように設定することを特徴とする。また、これらｈ1とｈ2とを、前記ヘルツ応力と曲げ応力とが同一となるように設定することを特徴とする。また、ｈ1とｈ2とを、これらの応力に対する疲労寿命が同一となるように設定することを特徴とする。そしてこのような手法により、合理的にＶ面長さを低減し、その結果としてエレメントの小型軽量化を達成する。
【００１３】
より具体的には、このように規定されるＶ面長さｈ1を、サドル部元厚さｈ2に対して０．２６〜１．０倍とすることを特徴とする。ここで、サドル部元厚さｈ2は、後述の実施形態に於いて説明する式によって導出される。なお、ｈ2は前記先行技術記載の値を採用することも可能である。このようにして求められた比率範囲ｈ1＝（０．２６〜１．０）ｈ2は、従来から用いられているエレメントの比率より小さい。例えば、前記実開昭６２−１３１１４３号公報に記載された比率はｈ1＝（１．２５〜２．０）ｈ2であり、一般的にｈ1≧１．２ｈ2である。従って、本発明の手法を用いてＶ面長さを規定することにより、Ｖ面長さを従来より減少させることが可能となる。
【００１４】
なお、Ｖ面長さを減少させるには、例えば、サドル面とＶ面との交点部分の曲率半径を大きくする方法や、Ｖ面下端部の曲率半径を大きくするの方法等が挙げられる。但し、サドル面側からプーリの半径方向内周側へ伸びるＶ面下端部分の曲率半径ｒを拡大させたり下端部分を削減してＶ面長さを減少させることが望ましく、このような方法によって、エレメントの重心がプーリ巻き付き部において金属Ｖベルトが屈曲するためにエレメントに設けられた傾斜面と金属エレメント表面との交線（例えば実施形態におけるロッキングエッジ２０）よりも半径方向外側に位置するように構成することが望ましい。
【００１５】
このようにエレメントの下部を削減すれば、削減部分の重量減少による慣性の低減効果が得られるのみならず、エレメントの重心位置をプーリの半径方向外側に移動させることにより、従動プーリ出口弦部でのエレメントの駒詰め運動を促進することが可能となる。このように、本発明によってＶ面長さをサドル部元厚さと関連して最適の設定とすることにより、合理的にエレメントの重量を減少させて慣性を低減させるとともに、重心位置をエレメント上方に移動させて従動側プーリ出口弦部でのエレメントの整列効果を促進することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る金属Ｖベルトのエレメントについて図を交えて説明する。まず本発明に係る金属Ｖベルトの構成を図５及び図６に示しており、本発明はこの金属Ｖベルトを構成するエレメントに特徴を有し、このエレメントＥを図１及び図２に示す。図５及び図６に示す金属Ｖベルトの構成はエレメント自体の構成を除いて従来と同じであり、無端ベルト上の金属リング部材１４と、この金属リング部材１４に沿って支持された多数の金属エレメント部材Ｅから構成される。この金属Ｖベルトは駆動プーリ１１及び従動プーリ１２巻に掛け渡され、両プーリのＶ溝幅を可変制御することにより両プーリに於けるＶベルトの巻き掛け半径を変化させ、変速比を無段階に変化させる。
【００１７】
エレメントＥにはリング１４を受容するスロット部Ｓがエレメントの左右から形成されており、このスロット部Ｓより上方（プーリ半径方向の外周側）をヘッド部４、下方（プーリ半径方向内周側）をボディ部３と呼ぶ。ヘッド部４には隣接配置されるエレメントと係合するための突起（カップリングという）５が設けられるとともに、この裏面にはこの突起を受容するため図示しない凹部が設けられており、これ等が係合して複数のエレメントが整列するように形成されている。エレメント表面には、プーリ巻き付き部において金属Ｖベルトが自由に屈曲可能となるように傾斜面２１が形成されており、この傾斜面２１と金属エレメント表面との交線２０をロッキングエッジ２０と呼ぶ。またこのヘッド部のカップリング５からリング方向(左右側方)へ伸びる部分を特にイヤー部６と呼ぶ。
【００１８】
ボディ部３にはリング最内周面と接して張力伝達を行うサドル面１と、プーリＶ溝と当接してトルク伝達を行う高さｈ1のＶ面２とが形成されている。そしてスロット部Ｓの最深部のボディ部３及びイヤー部６には応力集中を抑制するためのＲ部が設けられている。このＲ部の存在により、通常では、このサドル部１の付け根の領域に於いてボディ部高さが最小となり、その結果プーリＶ溝からの垂直抗力及びリング張力等による曲げ応力が最大となる領域となる。この最小部の高さをサドル部元厚さｈ2という。
【００１９】
以下本発明に係るエレメントの軽量化手法について数式を交えて説明を行う。まず、サドル部の付け根ｈ2部に作用する応力についてみると、この部分にはＶ面との摩擦力による曲げモーメントが作用し、曲げ応力σ2が発生する。この曲げ応力σ2は、この領域の曲げモーメントをＭ、断面係数をＺ2とし、さらにＶ面摩擦係数をμ、ボディ部のオーバハング長をＬ、Ｖ面への平均荷重をＰ、荷重集中係数をα、ボディ部の等価板厚をｔ、としたときに次式で示される。
【００２０】
【数１】
σ2＝Ｍ/Ｚ2＝6μＬＰα/ｔｈ22                  ・・・・・・・(1)
これを解いてｈ2 ＝√[(6μＬＰα)/(ｔσ2)]     ・・・・・・・(2)
【００２１】
一方プーリのＶ溝面と当接するエレメントのＶ面２にはＶ溝面への垂直抗力によるヘルツ応力σHが作用する。いま図３に示すような実接触長ｈ0の曲率半径R1,R2の二つの球面が垂直力Ｐで押しつけられると接触面は幅2aの帯状となり、最大ヘルツ応力σHmaxとの関係は、プーリ及びエレメントそれぞれの構成材料の縦弾性係数をE1,E2、ポアソン比をν1,ν2、Ｖ面角度をθ、トルク伝達の有効半径をＲ、プーリとエレメントとの実接触長をｈ0としたときに次式で示される。
【００２２】
【数２】
R1＝R/sinθ                                    ・・・・・・・(3)
a＝2√{Ｐα/(πｈ0)・[(1-ν12)/E1+(1-ν22)/E2]/(1/R1+1/R2)}・・(4)
σHmax＝2Ｐα/πaｈ0                             ・・・・・・・(5)
【００２３】
ここで上式中の実接触長ｈ0は、図７にエレメントのＶ面２の部分断面拡大図を示す様に、エレメント板厚方向に微細な溝２bが形成されていることから、この溝２bを除いた形状的な接触面積比β(「山溝比」β＝Σ山部面積／ｈ1）と、運転時の動的な挙動による接触率γ(「当たり係数」γ＝実接触長ｈ1’／ｈ1)とから接触係数β・γにより、ｈ0＝β・γ・ｈ1で示される。
【００２４】
ここで  R2＝∞より 1/R2＝０、ν1＝ν2＝ν、E1＝E2＝Eとすると(4)式は、
【００２５】
【数３】
a＝√[8ＰαR1(1-ν2)/(πEｈ0)]                 ・・・・・・・(6)
【００２６】
(5),(6)式より、
【００２７】
【数４】
σHmax＝√{ＰαE/[2πｈ0R1(1-ν2)]}              ・・・・・・・(7)
【００２８】
(3),(7)式より、
【００２９】
【数５】
σHmax＝√{ＰαE・sinθ/[2πｈ0R(1-ν2)]}        ・・・・・・・(8)
【００３０】
この(8)式をｈ0で解くと、
【００３１】
【数６】
ｈ0＝[ＰαE・sinθ]/[2πR(1-ν2)・σHmax2]        ・・・・・・・(9)
【００３２】
本発明に係るエレメントの軽量化手法では、このようにして求められるボディ部にかかる曲げ応力σ2と、Ｖ面にかかるヘルツ応力σHmaxとの関係から、これらの応力に対する強度が略同一となるようにｈ1とｈ2との関係を導くものである。また例えば図４(a)(b)に示すようにこれらの疲労寿命が略同一となるようにｈ1とｈ2との関係を導くものである。
【００３３】
例えば図４(a)に示すように所定の繰り返し数（例えば図のように１×１０6回等）における疲労強度が略同一となるようにｈ1及びｈ2を設定するものであり、また例えば図４(b)に示すように異なる疲労強度特性となる場合に、例えば１×１０6回等の所定の繰り返し数における疲労強度を満足するような応力σ2とσHmaxとからｈ1とｈ2との関係を導き出すものである。以下ここでは、これらの一形態としてこの曲げ応力σ2とヘルツ応力σHmaxとが略同一となるようにｈ1とｈ2との関係を導くときの例について説明する。
【００３４】
(2)式及び(9)式からｈ2とｈ0との比をとれば、
【００３５】
【数７】
ｈ2:ｈ0
＝√[(6μＬＰα)/(ｔσ2)]:[ＰαE・sinθ]/[2πR(1-ν2)・σHmax2]・…(10)
【００３６】
この(10)式においてσ2＝σHmax＝120kgf/mm2とし、さらに摩擦係数μはＶ面の接触面積比(山溝比)βの値が0.15〜0.6程度の領域で変化しないことから、この領域についてＰ＝63.8kgf ,α＝3.3 ,Ｌ＝9.5mm ,ｔ＝1.4mm ,μ＝0.3 ,θ＝11deg ,R＝27.8mm ,E=21000kgf/mm2等の具体的数値を代入し式を整理すると次式を得る。
【００３７】
【数８】
ｈ0＝0.080ｈ2                                  ・・・・・・・(11)
【００３８】
ところで、駆動プーリ１１と従動プーリ１２のＶ溝に金属Ｖベルト１３が巻きかけられ運転されている状態では、上記応力による反力がプーリのＶ溝面に作用してプーリを弾性変形させる。図８にはこの様にして弾性変形するプーリの変形状態をシミュレーションにより求めた結果を概念的に示しており、この結果から実際には弾性変形を伴うプーリ(例えば図５では従動プーリ１２)では、エレメントとの接触領域内で、弾性変形によりプーリＶ溝面が開いて両面のなす角が所定の規定角度22degより大きくなる領域と、逆に22degより小さくなる領域とが存在する。
【００３９】
また、上記金属Ｖベルトを用いた無段変速機に於ける巻き掛け半径の可変制御すなわちプーリＶ溝幅の可変制御は、Ｖ溝を構成する２つの溝面の一方(固定プー半体)をプーリ軸に固定し、他方(可動プーリ半体)をプーリ軸方向に移動自在に配設し、この可動プーリ半体を油圧制御により移動させることにより行う。
【００４０】
その結果、前記プーリＶ溝面のなす角が22degより大きくなる領域と、22degより小さくなる領域でのエレメントのＶ面２とプーリＶ溝面１２との接触状態は、エレメントに設けられた左右２つのＶ面の両面が均等に接触するわけではなく、図９(a)(b)に示す様に一方のＶ面はｈ1の全長で接触し、他方のＶ面は角度差に対応してｈ1より短い実接触長ｈ1’をもって接触する。
【００４１】
図１０(a)(b)には、本発明に係る金属Ｖベルトを、このベルトを用いる車両の最高速度条件で耐久テストを行った後、２つのＶ面それぞれの摩耗状態を計測した結果を示しており、両図はともに横軸にＶ面長さを、縦軸にＶ面高さを拡大してとり、耐久テスト前後での計測結果をそれぞれ二点鎖線と実線とで示したものである。なお、図中の窪みは前記図７に示した溝２ｂを表している。
【００４２】
これら両図から、エレメントのＶ面摩耗は左右２つのＶ面が均等に摩耗するのではないこと、また摩耗する一方のＶ面は全面が同一角度で摩耗するのではなく上下両端部からともに一定角度をもって摩耗することが理解される。そして、このＶ面摩耗に関するテスト結果は、プーリが前記図８に示したシミュレーション結果の様に弾性変形していること、及び弾性変形に伴ってエレメントのＶ面２とプーリＶ溝面１２との接触状態が図９(a)(b)に示した状態であること(一方のＶ面はｈ1の全長で接触し、他方のＶ面は角度差に対応しｈ1より短い実接触長ｈ1’をもって接触すること)を裏付けている。
【００４３】
また、金属Ｖベルトがプーリに巻き付いている状態でのエレメントＶ面の圧縮弾性変形を考慮して、図１０(b)からＶ面長さｈ1に対する実接触長ｈ1’の比率γ(当たり係数γ＝ｈ1’／ｈ1)を求めるとγ≒0.5であり、エレメントＶ面の最大ヘルツ面圧を検討する際には当たり系数γを約50％として計算を行うことが好ましいことが理解される。
【００４４】
そこで、ｈ0＝β・γ・ｈ1にγ＝0.5を代入し、更に(11)式より、
【００４５】
【数９】
ｈ1＝(0.160/β)ｈ2                            ・・・・・・・(12)
【００４６】
従ってｈ1の最小値ｈ1minは山溝比βの値が最大時(βmax＝0.6)、このとき、
【００４７】
【数１０】
ｈ1min＝(0.160/0.6)ｈ2≒0.26ｈ2
【００４８】
ｈ1の最大値ｈ1maxはβの値が最小時(βmin＝0.15)で、このとき、
【００４９】
【数１１】
ｈ1max＝(0.160/0.15)ｈ2≒1.0ｈ2
【００５０】
以上から、このような手法により求められるＶ面高さｈ1はサドル部元厚さｈ2の０．２６〜１．０倍の値を有するものとすることができる。従来、このような用途に用いられる金属Ｖベルトのエレメントでは、この値は通常ｈ1＝（１．２５〜２．０）ｈ2であることから、本発明に係る金属ＶベルトではエレメントのＶ面長さが削減可能であることを示している。
【００５１】
なお、参考として図１１には前記(2)式に前出の諸数値を代入し、サドル部元厚さｈ2とこのｈ2部に作用する曲げ応力σ2との関係をプロットしたものを示しており、この図１１からサドル部元厚さｈ2は4.6mm以上とすることが望ましいことがわかる。
【００５２】
図１２には、上記結果からサドル部元厚さｈ2を4.6mmとし、更に前記当たり系数γを0.5として山溝比βを最小値βmin＝0.15から最大値βmaxまで変化させたときの、Ｖ面長さｈ1とヘルツ応力σHとの関係をプロットして示している。好適なＶ面長さｈ1はヘルツ応力σH≦120kgf/mm2となる領域であり、図から解るように1.2≦ｈ1≦4.6mm(0.26ｈ2≦ｈ1≦1.0ｈ2)の範囲内である。
【００５３】
さらに望ましくは、溝部の弾性変形量が、実際には山溝比βによって変化し、これに伴って当たり率γが変化することを考慮して、β＝0.15のときγ＝0.6、β＝0.6のときγ＝0.3を設定して図１２を書換えると図１３に示す様になり、好ましいｈ1の範囲は 1.90≦ｈ1≦4.00mm、ここで、サドル部元厚さｈ2は4.6mmで一定であることからｈ1min＝0.41ｈ2、ｈ1max＝0.87ｈ2となり、0.41ｈ2≦ｈ1≦0.87ｈ2の範囲がより好適な範囲であるといえる。
【００５４】
本発明においては、このようにＶ面長さｈ1をサドル部元厚さｈ2との関係から求め、エレメントの重心位置をロッキングエッジより上方（半径方向外側）に位置するようにサドル面下端部の領域を削減する。このようにして削除した領域を図１中にハッチングを付して示す。以上の様な手法で構成した本発明に係るエレメントＥは、従来のエレメントに比べこのハッチングを付したＤで示す部分が削除され小型化、軽量化が達成される。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るエレメントによれば、プーリＶ面と当接するエレメントのＶ面長さｈ1を、エレメントのボディ部（サドル部元厚さｈ2部）に作用する曲げモーメントに対する強度と、Ｖ面に作用するヘルツ面圧に対する強度とが同一となるように規定する。従ってエレメントのＶ面、あるいはボディ部のいずれか一方に偏った過大な応力が発生することがない。このため、エレメントに必要十分な強度を維持した上でエレメント全体の寿命を均等化した合理的な手法により、エレメントの小型軽量化を達成することができる。
【００５６】
また、本発明に係るエレメントによれば、Ｖ面に作用するヘルツ応力と、ボディ部に作用する曲げ応力とが同一となるようにｈ1とｈ2とを規定する。このため、エレメントのＶ面、あるいはボディ部のいずれか一方に偏った過大な応力が発生することがない。従って、エレメントに必要十分な強度を維持した上でエレメント全体の寿命を均等化した合理的な手法により、エレメントの小型軽量化を達成することができる。
【００５７】
また、エレメントのボディ部に作用する曲げ応力による疲労寿命と、Ｖ面に作用するヘルツ応力による疲労寿命とが同一となるようにｈ1とｈ2とを規定する。すなわち設計寿命から定めた所定の繰返し数（例えば１×１０7回等）を満足するようにｈ1及びｈ2を設定するものである。従ってエレメントのＶ面、あるいはボディ部のいずれかの疲労が偏って進行することがない。このため、材料特性が異なる場合においても、エレメントに必要な設計寿命を考慮した合理的な手法により、エレメントの小型軽量化を達成することができる。
【００５８】
そして、このようにしてエレメントのＶ面長さｈ1をサドル部元厚さｈ2の０．２６〜１．０倍の範囲で従来より短く設定することができるため、エレメント全体の高さを減少させることができる。このとき、エレメント下部すなわちプーリ内周側の高さを減少させることにより、プーリＶ面への金属Ｖベルトの最小ピッチ円半径（最小巻き付き半径）を小さくすることができる。従ってプーリ比の幅すなわち変速比を拡大することが可能となる。
【００５９】
さらに、Ｖ面長さを減少させるときに、エレメントの重心位置がロッキングエッジより上方となるようにエレメントを構成する。このように構成することにより、従動プーリ出口において、従動プーリのピッチ速度よりもエレメントの重心速度の方が速い状態となり、この従動プーリ出口弦部領域でのいわゆる駒詰め運動を促進することができる。また、エレメントの重心まわりの慣性及び重量が低減されるため、リング及びエレメントに対する負荷の低減すなわち耐久性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る金属Ｖベルトのエレメントを示す正面図である。
【図２】上記エレメントの側面図である。
【図３】上記エレメントに作用するヘルツ応力σHを求める概念図である。このうち図(a)は金属Ｖベルトがプーリに巻き付いた状態での全体図を示し、図(b)はプーリＶ面とエレメントＶ面とが当接する局部領域を示す説明図である。
【図４】本発明に係るエレメントの疲労強度の例を示す概念図（Ｓ−Ｎ特性）である。このうち図(a)は、所定繰り返し数でヘルツ応力σHと曲げ応力σ2とが略同一となる例を示し、図(b)は２つの応力が異なる疲労寿命特性となる例について示したものである。
【図５】金属Ｖベルトの巻き掛け状態を示す無段変速機の構成図である。
【図６】金属Ｖベルトの構成を示す構成図である。
【図７】前記エレメントのＶ面の表面状態を説明するための部分拡大図である。
【図８】前記無段変速機を運転したときのプーリの弾性変形状態を示す説明図である。
【図９】上記弾性変形したプーリのＶ溝面と、エレメントのＶ面との接触状態を説明する概念図である。
【図１０】本発明に係る金属Ｖベルトを耐久テストした後の、エレメントの２つのＶ面それぞれの表面摩耗状態(a)(b)を示すグラフである。
【図１１】前記エレメントのサドル部元厚さｈ2とこの部分に作用する曲げ応力σ2との関係を示すグラフである。
【図１２】エレメントＶ面の山溝比βを変化させたときのＶ面長さｈ1とヘルツ応力σHとの関係を示すグラフである。
【図１３】エレメントＶ面の山溝比βの変化に伴い、当たり系数γも組み合わせて変化させたときのＶ面長さｈ1とヘルツ応力σHとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
Ｅ    エレメント(金属エレメント部材)
ｈ1    Ｖ面長さ
ｈ2    サドル部最小高さ(サドル部元厚さ)
１    サドル部
２    Ｖ面
３    ボディ部
１１，１２  駆動プーリ及び従動プーリ
１３  金属Ｖベルト
１４  リング（金属リング部材）
２０  ロッキングエッジ（エレメントの傾斜面と表面とで形成される交線）
２１  傾斜面
【図１】
0003689255.tif 000002
【図２】
0003689255.tif 000003
【図３】
0003689255.tif 000004
【図４】
0003689255.tif 000005
【図５】
0003689255.tif 000006
【図６】
0003689255.tif 000007
【図７】
0003689255.tif 000008
【図８】
0003689255.tif 000009
【図９】
0003689255.tif 000010
【図１０】
0003689255.tif 000011
【図１１】
0003689255.tif 000012
【図１２】
0003689255.tif 000013
【図１３】
0003689255.tif 000014