(57)【要約】【課題】摩擦損失を低減すると共に、耐久性を向上させることができるベルト式無段変速機のエレメントを提供すること。【解決手段】本発明のベルト式無段変速機のエレメントでは、プーリ押し付け力を支えるボディ部４ａと、ボディ部４ａの幅方向中央部から延在されたネック部４ｂと、ネック部４ｂの両側に形成されて一対のリング３,３が挿入される一対のサドル溝４ｄ,４ｄと、を有し、ボディ部４ａは、各サドル溝４ｄの内側に形成された一対の凹部４ｈ,４ｈと、各サドル溝４ｄの開放側端部に形成された一対の凸部４i,４iと、隣接するエレメントに対してベルト周方向の揺動中心となるロッキングエッジ部４ｇと、ロッキングエッジ部４ｇよりもイヤー部４ｃ側に形成されると共に、各凸部４iのベルト回転方向の前側面４ｍに形成された当接面４ｊ,…と、を有する。【選択図】図３
2014141976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板厚方向に多数積層し、２組のリングにより環状に固定されて無段変速機用ベルトを形成するベルト式無段変速機のエレメントにおいて、
前記ベルト式無段変速機のプーリの溝部に挟まれ、両側のフランク部でプーリ押し付け力を支えるボディ部と、
前記ボディ部の幅方向中央部から延在され、前記ボディ部と前記ボディ部の幅方向に延びるイヤー部を連結するネック部と、
前記ネック部の両側に形成され、前記ボディ部の両側方にそれぞれ開放して前記一対のリングがそれぞれ挿入される一対のサドル溝と、を有し、
前記ボディ部は、
前記各サドル溝の内側に形成され、前記リングの内周面が接触するリング接触面を有する一対の凹部と、
前記各サドル溝の開放側端部に形成され、前記リング接触面よりも前記イヤー部側に突出する一対の凸部と、
ベルト回転方向の前側の面に形成され、隣接するエレメントに対して、ベルト周方向の揺動中心となるロッキングエッジ部と、
前記ロッキングエッジ部よりも前記イヤー部側に形成されるとともに、前記各凸部の前記ベルト回転方向の前側の面に形成され、隣接するエレメントのベルト進行方向の後側の面に当接する当接面と、
を有することを特徴とするベルト式無段変速機のエレメント。
【請求項２】
請求項１に記載されたベルト式無段変速機のエレメントにおいて、
前記各サドル溝には、前記凹部に嵌合した前記リングの外周面と前記イヤー部との間にスペーサが挿入されたことを特徴とするベルト式無段変速機のエレメント。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載された無段変速機のエレメントにおいて、
前記一対の凹部のリング接触面と前記ロッキングエッジ部は、前記エレメントの高さ方向において、同じレベルに設けたことを特徴とするベルト式無段変速機のエレメント。
【請求項４】
ベルト式無段変速機の入力側プーリと出力側プーリの間に掛け渡されてトルクを伝達するベルト式無段変速機のベルトにおいて、
前記プーリの溝部で挟持されるエレメントと、
前記エレメントを積層した状態で環状に固定すると共に、前記エレメントに作用するプーリ外径方向の力を支える一対のリングと、
前記エレメントと前記リングの間に挿入される環状のスペーサと、を有し、
前記エレメントは、
前記プーリの溝部で挟まれ、両側のフランク部でプーリ押し付け力を支えるボディ部と、
前記ボディ部の幅方向中央部から延在し、前記ボディ部と前記ボディ部の幅方向に延びるイヤー部を連結するネック部と、
前記ネック部の両側に形成され、前記ボディ部の両側方にそれぞれ開放して前記一対のリングがそれぞれ挿入される一対のサドル溝と、を有し、
前記ボディ部は、
ベルト回転方向の前側の面に形成され、隣接するエレメントに対して、ベルト周方向の揺動中心となるロッキングエッジ部と、
前記各サドル溝の内側に形成され、前記リングの内周面が接触するリング接触面を有する一対の凹部と、
前記各サドル溝の開放側端部に形成され、前記リング接触面よりも前記イヤー部側に突出した一対の凸部と、
前記ロッキングエッジ部よりも前記イヤー部側に形成されるとともに、前記各凸部の前記ベルト回転方向の前側の面に形成され、隣接するエレメントのベルト回転方向の後側の面に当接する当接面と、
を有し、
前記スペーサは、前記リングの外周面と前記イヤー部の間に挿入されることを特徴とするベルト式無段変速機のベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルト式無段変速機のプーリに掛け渡されるベルトと、このベルトを構成するエレメントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、板状のエレメントをその板厚方向に多数積層し、２組のリングをエレメント両サイドに挟み込むことによって結束して無段変速機用ベルトが構成されている。そして、このベルトによる動力伝達時において、エレメントとリングが相対的に滑ることで生じる摩擦損失を軽減するため、隣接するエレメントに対して、ベルト周方向の揺動中心となるロッキングエッジと、リングの内周面が接触するリング接触面とを、同じ高さにしたエレメントが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2000-65153号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のベルト式無段変速機のエレメントにあっては、プーリからエレメントに伝達されるトルクがエレメント両側のフランク部を介して入力した際、この入力トルクにより、ベルト回転方向前側のエレメントに、後側のエレメントの幅方向中央部のみが接触して押す。
すなわち、従来のエレメントは、幅方向両側部に一対のリング接触面が形成され、このリング接触面に挟まれた幅方向中央部にロッキングエッジが形成されている。ここで、リング接触面はロッキングエッジよりも後方に下がっているため、中央部以外の部分が前側のエレメントに接触することはない。これにより、中央部のみが前側エレメントに当接して、後ろ側のエレメントが前側のエレメントを押すことになり、エレメント幅方向中央部に応力が集中してしまう。そして、この応力集中のためにエレメントの耐久性が低下するおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、エレメントとリングの滑りを抑えて摩擦損失を低減すると共に、応力集中を防止してエレメントの耐久性を向上させることができるベルト式無段変速機のエレメントとベルトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、板厚方向に多数積層し、２組のリングにより環状に固定されて無段変速機用ベルトを形成するベルト式無段変速機のエレメントにおいて、ボディ部と、ネック部と、一対のサドル溝と、を有する。
前記ボディ部は、前記ベルト式無段変速機のプーリの溝部に挟まれ、両側のフランク部でプーリ押し付け力を支えると共に、一対の凹部と、一対の凸部と、ロッキングエッジ部と、当接面と、を有する。
前記ネック部は、前記ボディ部の幅方向中央部から延在され、前記ボディ部と前記ボディ部の幅方向に延びるイヤー部を連結する。
前記一対のサドル溝は、前記ネック部の両側に形成され、前記ボディ部の両側方にそれぞれ開放して前記一対のリングがそれぞれ挿入される。
前記一対の凹部は、前記各サドル溝の内側に形成され、前記リングの内周面が接触するリング接触面を有する。
前記一対の凸部は、前記各サドル溝の開放側端部に形成され、前記リング接触面よりも前記イヤー部側に突出する。
前記ロッキングエッジ部は、ベルト回転方向の前側の面に形成され、隣接するエレメントに対して、ベルト周方向の揺動中心となる。
前記当接面は、前記ロッキングエッジ部よりも前記イヤー部側に形成されるとともに、前記各凸部の前記ベルト回転方向の前側の面に形成され、隣接するエレメントのベルト進行方向の後側の面に当接する。
【発明の効果】
【０００７】
よって、本発明のベルト式無段変速機のエレメントは、エレメントとリングが相対的に滑ることによって生じる摩擦損失を低減しつつ、エレメントの進行方向前側のエレメントを後ろ側のエレメントが押すときに生じる面圧の増大や応力集中を緩和して、エレメントの耐久性を向上することができる。
つまり、凹部を深くして、リング接触面をロッキングエッジに近づければ、リング内周面と揺動中心であるロッキングエッジとのオフセットを小さくなり、そのオフセットによって生じるエレメントとリングの滑りも小さくすることができる。また、凹部を深くして、リング接触面をロッキングエッジに近づけると、ロッキングエッジよりイヤー部側に形成される当接面の面積は、その分、小さくなり、前側のエレメントを押すときに生じる面圧が高くなる。この面圧は、プーリからトルクが入力されるボディ部の両側に近い所がより高くなるため、ボディ部の両端部に近い所から当接部分の摩耗が進むことになり、エレメントに偏った摩耗が生じることなる。これを回避しようとすると従来技術のように、エレメントの中央部のみに当接面を形成することが考えられる。しかし、これは、プーリからトルクが入力される位置と、前側のエレメントを押す位置とが離れることになるため、エレメントに生じる曲げモーメントが大きくなり、それともない応力集中も大きくなる。
これに対し、本発明のエレメントは、凸部に当接面を形成することにより、この応力集中を緩和している。つまり、凸部は、ボディの両側、つまり、プーリから伝達される入力トルクを受けるボディの側端部の近くに形成されるため、ボディの中央部だけに当接面を形成する場合に比べ、プーリから入力トルクが伝達される位置と、前側のエレメントを押す位置とを近くすることができる。このため、ボディに生じる曲げモーメントを小さくして応力集中を緩和し、エレメントの耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１のエレメントをベルトに適用したベルト式無段変速機で最大減速状態の２組のプーリを示す斜視図である。
【図２】実施例１のエレメントを適用した無段変速機用ベルトの一部分を示す拡大斜視図である。
【図３】(a)は実施例１のエレメントを無段変速機用ベルトに適用したときの正面図であり、(b)は実施例１のエレメントの側面図であり、(c)は、図３(a)に示すＡ部の拡大図である。
【図４】(a)は第一比較例の無段変速機用ベルトの断面図であり、(b)は第一比較例の無段変速機用ベルトを構成したときのエレメントの側面図である。
【図５】積層リングとエレメントの間の滑り発生原理を説明する説明図であり、(a)は小径側を示し、(b)は大径側を示す。
【図６】第一比較例の無段変速機用ベルトにおける変速比とエレメント-リング間の滑り量との関係を示す図である。
【図７】(a)は第二比較例の無段変速機用ベルトの断面図であり、(b)は図７(a)におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図８】実施例１のエレメントを適用した無段変速機用ベルトの要部説明図である。
【図９】実施例１のエレメントを適用した無段変速機用ベルトの変形例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明のベルト式無段変速機のエレメント及びベルトを実現する形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
まず、構成を説明する。
図１は実施例１のエレメントをベルトに適用したベルト式無段変速機で最大減速状態の２組のプーリを示す斜視図である。図２は、実施例１のエレメントを適用した無段変速機用ベルトの一部分を示す拡大斜視図である。図３は、(a)は実施例１のエレメントを無段変速機用ベルトに適用したときの正面図であり、(b)は実施例１のエレメントの側面図であり、(c)は、図３(a)に示すＡ部の拡大図である。
【００１１】
実施例１のエレメントを適用したベルト式無段変速機は、入力側プーリ１と、出力側プーリ２と、両プーリ１,２間に掛け渡された無段変速機用ベルトＶと、を有している。ここで、図外のエンジンからのトルクは、トルクコンバータ及び前後進切替機構を通して前記入力側プーリ１に伝わり、無段変速機用ベルトＶを介して、前記出力側プーリ２から図外の減速歯車及びドライブシャフトを通じてタイヤに伝わる。
【００１２】
前記入力側プーリ１は、固定プーリ１１とスライドプーリ１２を有し、入力軸方向に溝幅を可変とする。前記出力側プーリ２は、固定プーリ２１とスライドプーリ２２を有し、出力軸方向に溝幅を可変とする。前記各プーリ１１,１２,２１,２２には、無段変速機用ベルトＶと接触するシーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａを形成する。そして、前記スライドプーリ１２,２２は、ピストン油圧によりベルトを挟持する方向に押し付け力を発生させる。
【００１３】
無段変速機用ベルトＶは、図２に示すように、２組の積層リング（リング）３,３と、板厚方向に多数枚重ねたエレメント４,…と、２組のスペーサリング（スペーサ）５,５と、を備えている。そして、この無段変速機用ベルトＶは、図２に示すように、２組の積層リング３,３を、各エレメント４,・・・のサドル溝４ｄ,４ｄにそれぞれ挿入し、２組の積層リング３,３でエレメント４,・・・を両側から挟み込み、多数のエレメント４,・・・を束ねて環状に固定すると共に、積層リング３の外周面の外側にスペーサリング５を挿入することで構成する。そして、この無段変速機用ベルトＶを２組のプーリ１,２の間でトルクを伝達する時、エレメント４がプーリ外径方向に拡がろうとする力を積層リング３が支え、２組のプーリ１,２からの押し付け力をエレメント４が支える。
【００１４】
前記積層リング３は、厚さ0.2mmほどのマルエージング鋼相当の最高強度材料の薄板の両端を溶接して帯状のリングとし、僅かに径を異ならせた複数の帯状リングを内から外へ層状に重ね合わせることで構成する。なお、この積層リング３の断面形状は直方体状を呈している。
【００１５】
前記エレメント４は、厚さ２mm程度の鋼板により形成し、図３に示すように、ボディ部４ａと、ネック部４ｂと、イヤー部４ｃ,４ｃと、サドル溝４ｄ,４ｄと、ノーズ部４ｅと、ホール部４ｆと、ロッキングエッジ部４ｇと、凹部４ｈ,４ｈと、凸部４ｉ,４ｉと、当接面４ｊ,…と、を備えている。
【００１６】
前記ボディ部４ａは、２組のプーリ１,２の溝部、つまり、シーブ面１１ａ,１２ａや、シーブ面２１ａ,２２ａの間に挟まれる板材である。このボディ部４ａは、幅方向両側のフランク面（フランク部）４ｋ,４ｋがプーリ１,２の各シーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａに接触してプーリ押し付け力を支える。
【００１７】
前記ネック部４ｂは、エレメント幅方向中央部から、プーリ外径方向に延在して形成される。このネック部４ｂは、ボディ部４ａとイヤー部４ｃ,４ｃを連結する。なお、このネック部４ｂは、ボディ部４ａからの立ち上がり部分が滑らかなＲとなっている。
【００１８】
前記イヤー部４ｃ,４ｃは、ネック部４ｂの両側からエレメント幅方向に延在して形成される。なお、各イヤー部４ｃ,４ｃの先端部は、フランク面４ｋ,４ｋよりもエレメント内側に位置している。
【００１９】
前記サドル溝４ｄ,４ｄは、ネック部４ｂの両側位置に、ボディ部４ａとイヤー部４ｃ,４ｃの間に画成される。そして、サドル溝４ｄ,４ｄは、それぞれボディ部４ａの両側方に開放し、２組の積層リング３,３がそれぞれ挿入される。
【００２０】
前記ノーズ部４ｅは、ネック部４ｂの上部中央位置に形成され、ベルト進行（回転）方向に突出する。
【００２１】
前記ホール部４ｆは、ノーズ部４ｅが嵌合可能な大きさのへこみであり、ノーズ部４ｅの設定位置に対応するエレメント背面位置、すなわちベルト進行方向の後側面４ｎに形成されている。
【００２２】
前記ロッキングエッジ部４ｇは、ボディ部４ａのベルト進行（回転）方向の前側面４ｍに形成された凸部の頂上エッジ部であり、隣接するエレメント４に対して、ベルト周方向の揺動中心となる。
【００２３】
前記凹部４ｈ,４ｈは、積層リング３の内周面３ａが接触するリング接触面４ｏを有するへこみであり、各サドル溝４ｄの内側に形成されている。すなわち、この凹部４ｈは、ボディ部４ａのイヤー部４ｃに臨む端面のうち、ネック部４ｂの両側をへこませることで形成されている。各凹部４ｈ内には、それぞれ積層リング３が嵌合する。
【００２４】
前記凸部４ｉ,４ｉは、リング接触面４ｏよりもイヤー部４ｃ側に突出した突出部分であり、各サドル溝４ｄの開放側端部に形成されている。すなわち、この凸部４ｉは、ボディ部４ａのイヤー部４ｃに臨む上面の両端部をリング接触面４ｏよりも突出させることで形成されている。なお、この凸部４ｉのリング接触面４ｏからの立ち上がり部分は、滑らかなＲとなっている。
【００２５】
前記当接面４ｊ,…は、各凸部４ｉ及びネック部４ｂのベルト進行（回転）方向の前側面４ｍであって、ロッキングエッジ部４ｇよりもイヤー部４ｃ側位置に形成されている。各当接面４ｊは、隣接するエレメント４のベルト進行方向の後側面４ｎに当接する。
【００２６】
さらに、このエレメント４では、エレメント４の高さ方向（図３(a)において上下方向）において、リング接触面４ｏとロッキングエッジ部４ｇを同じ高さレベルに設けている。また、リング接触面４ｏは、図３(c)に示すように、イヤー部４ｃ側へ凸となる方向に弧状に僅かに湾曲した鞍形状を呈している。一方、積層リング３もリング接触面４ｏに沿うように鞍形状となっており、リング接触面４ｏの中心部とエレメント４の幅方向の中心部とが自動的に幅方向の位置で一致するように調芯可能となっている。
【００２７】
前記スペーサリング５,５は、テフロン製の帯状リングであり、凹部４ｈに嵌合した積層リング３とイヤー部４ｃの間に挿入され、この積層リング３とイヤー部４ｃとの間の寸法調整を行う。このスペーサリング５は、外側面５ａがプーリ１,２の各シーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａに接触することで、自身のサドル溝４ｄからの脱落を防止する。さらに、このスペーサリング５は、内周面に段差部５ｂを設け、積層リング３及び凸部４ｉに接触しつつ、イヤー部４ｃとの間に一定の僅かな間隙Ｈ（ここでは0.15mm程度）を保持するようにしている。
【００２８】
次に、作用を説明する。
まず、「ベルト式無段変速機の特性」、「無段変速機用ベルトの課題」の説明を行い、続いて、実施例１のベルト式無段変速機のエレメントにおける作用を、「摩擦損失低減作用」、「エレメント耐久性向上作用」、「エレメント汎用化作用」に分けて説明する。
【００２９】
[ベルト式無段変速機の特性]
図４(a)は第一比較例の無段変速機用ベルトの断面図であり、(b)は第一比較例の無段変速機用ベルトを構成したときのエレメントの側面図である。図５は、積層リングとエレメントの間の滑り発生原理を説明する説明図であり、(a)は小径側を示し、(b)は大径側を示す。図６は、第一比較例の無段変速機用ベルトにおける変速比とエレメント-リング間の滑り量との関係を示す図である。
【００３０】
無段変速機用ベルトは、通常、多数のエレメント１００,…と、２組の積層リング２００,２００と、から構成される。
【００３１】
前記エレメント１００は、厚さ２mm前後の鋼板を精密に打ち抜いて形成され、両サイドにプーリと接するフランク面１０１,１０１を有している。前記積層リング２００は、厚さ0.2mm程度のマルエージング鋼の薄板を円環状にしたリングを層状に重ね合わせて形成される。そして、無段変速機用ベルトにおいては、数百個のエレメント１００,…がその板厚方向に重ねられ、各エレメント１００の両側に設けられた一対のサドル溝１０２,１０２に左右から、２組の積層リング２００,２００が挿入されて環状に固定される。
【００３２】
ここで、エレメント１００の前面、すなわちベルト進行（回転）方向の前側面１０３は凸状になっている。ベルトが円弧状になったときにはエレメント１００も円弧状に配列されなければならないため、エレメント１００は、この凸状の前側面１０３の頂上であるロッキングエッジ部１０４を支点として、ベルト周方向に揺動する。ここで、プーリ中心からこのロッキングエッジ部１０４までの長さをベルトのピッチ半径Ｐと定義する。無段変速機の変速比は、両プーリのピッチ半径Ｐの比率で決まる。
【００３３】
そして、無段変速機用ベルトにトルクが加わると、隣接するエレメント間には大きな圧縮力が作用し、ロッキングエッジ部１０４よりも上側の部分がベルト進行（回転）方向前側のエレメントに接触してトルクが伝達される。このとき、エレメント１００の表裏には高精度の平行度が要求される。
【００３４】
その高精度の平行度はなるべく広い方が安定するため、エレメント１００のロッキングエッジ部１０４は、エレメント１００の幅一杯に設定される。そのため、ロッキングエッジ部１０４からサドル溝１０２のリング接触面１０２ａまでの間に、高さ寸法ΔH1ほどの高精度な平面である当接面１０５が確保される。
【００３５】
しかしながら、この当接面１０５をエレメント１００の幅一杯に確保することで、エレメント１００と積層リング２００との接触面であるリング接触面１０２ａは、ピッチ半径ＰよりもΔH1ほどプーリ外径方向にオフセットしてしまう。さらに、積層リング２００はΔH2ほどの厚みを有しているため、積層リング２００のうち最外周のリングは、ピッチ半径ＰよりもΔH1+ΔH2ほど、さらに外側にオフセットすることになる。
【００３６】
そして、この積層リング２００とピッチ半径Ｐとの間に生じるオフセットにより、ベルト内部には滑りが発生する。なお、この滑りは、等速変速比以外の変速比であって、プーリに巻き付いたベルトの巻付半径が小径側で発生し、大径側では発生しない。
【００３７】
このベルト滑りが発生する原理を以下に示す。無段変速機用ベルトにおいて、図５に示すように、巻付半径大径側でエレメント１００、積層リング２００の速度が決まる。プーリへのベルト巻付半径が大径側では、エレメント１００と最内周リング２０１の間が滑らないからである。ベルトは、この大径側で決まった速度のまま小径側に巻き付くことになるが、このとき、小径側プーリはエレメント１００の速度で回転する。そのため、大径側と半径が異なる小径側のベルトにおいて、上述のオフセットに応じて滑りが発生する。つまり、エレメント１００及び積層リング２００が大径側で決まった速度のまま小径側で回転し、小径側でも大径側の速度を保つと、エレメント１００の移動軌跡であるピッチ半径ＰよりもΔH1外径側にオフセットした最内周リング２０１では、大径側の最内周リング２０１の速度より速度差Ｘの分だけ速くなる。そのため、小径側でエレメント１００と最内周リング２０１間に滑りが生じる。
【００３８】
さらに、同様に層状の積層リング内でも、リング１枚ごとに板厚分だけ外径方向にオフセットしていくため、リング間でも滑りが生じる。最内周リング２０１とエレメント１００の間はオフセット量がΔH1で計算され、リング間のオフセット量はリング板厚で計算される。しかも、全てのリング積層箇所で滑りが生じるため、リング積層枚数が増加するに従い滑り箇所が多くなる。図６に変速比と滑り量の関係を示す。なお、入力軸回転数は６０００rpmである。このとき、ハイ変速比の方がロー変速比よりも滑り量が大きくなることがわかる。
【００３９】
そして、この滑りが発生すると、ベルトを回転させるだけでも摩擦損失が発生してしまうという問題が生じる。
【００４０】
[無段変速機用ベルトの課題]
図７(a)は第二比較例の無段変速機用ベルトの断面図であり、(b)は図７(a)におけるＢ−Ｂ断面図である。
【００４１】
第二比較例の無段変速機用ベルト３００では、積層リング２００とピッチ半径Ｐとの間に生じるオフセットによってベルト滑りが発生することに着目し、図７(a)に示すように、エレメント３０１と積層リング３０２との接触面であるリング接触面３０３と、ピッチ半径Ｐを決定するロッキングエッジ部３０４を、エレメント３０１の高さ方向、すなわちプーリ径方向において、同じ高さレベルに設定した。これにより、積層リング３０２の内周面とピッチ半径Ｐの間に生じるオフセット量はゼロになり、変速比に拘らずエレメント３０１と最内リング間に滑りが生じなくなる。そしてこれにより、摩擦損失の低減を図ることができる。
【００４２】
しかしながら、この無段変速機用ベルト３００におけるエレメント３０１では、エレメント３０１の幅方向両側部に一対のリング接触面３０３が形成され、このリング接触面３０３に挟まれた幅方向中央部のみにロッキングエッジ部３０４が形成されている。ここで、図７(b)に示すように、リング接触面３０３はロッキングエッジ部３０４よりもベルト進行方向の後方に下がっている。
【００４３】
そのため、ベルト進行方向前側のエレメント３０１にリング接触面３０３が接触することはない。すなわち、ロッキングエッジ部３０４のみが前側のエレメント３０１に接触することになる。このため、エレメント幅方向中央部、特にリング接触面３０３とロッキングエッジ部３０４を含む当接面との境界部分３０５にプーリからの伝達応力が集中する。そして、この応力集中により、境界部分３０５に負担がかかり、エレメント３０１が変形したり、破損したりするおそれがあった。
【００４４】
[摩擦損失低減作用]
実施例１のベルト式無段変速機のエレメント４では、図３に示すように、ボディ部４ａのイヤー部４ｃ側端部に、積層リング３の内周面３ａが接触するリング接触面４ｏを有する一対の凹部４ｈ,４ｈが形成されている。そして、この凹部４ｈ,４ｈに２組の積層リング３,３が嵌め込まれることにより、エレメント４の揺動中心となると共に、ピッチ半径Ｐを決めるロッキングエッジ部４ｇと積層リング３の内周面３ａとのオフセット量を小さくすることができる。
【００４５】
積層リングとピッチ半径との間に生じるオフセットによってベルト滑りが発生するため、このオフセット量を小さくすることで、積層リング３とエレメント４の間に生じる滑りを抑制することができ、この滑りに起因する摩擦損失を小さくすることができる。
【００４６】
特に、実施例１のベルト式無段変速機のエレメント４では、一対の凹部４ｈ,４ｈのリング接触面４ｏ,４ｏとロッキングエッジ部４ｇは、エレメント４の高さ方向において、同じレベルに設けられている。
【００４７】
これにより、エレメント４の揺動中心となるロッキングエッジ部４ｇと、リング接触面４ｏに接触する積層リング３の内周面３ａとのプーリ径方向のオフセット量はゼロになる。そのため、積層リング３とエレメント４の間に生じる滑りがほとんど生じることがなくなり、この滑りに起因する摩擦損失をさらに小さくすることができる。
【００４８】
さらに、実施例１のベルト式無段変速機のエレメント４では、スペーサリング５とイヤー部４ｃとの間に一定の僅かな間隙Ｈ（ここでは0.15mm程度）を保持しているため、スペーサリング５がエレメント４に接触しにくくなっている。これにより、スペーサリング５による摩擦損失の発生を防止することができる。また、このスペーサリング５はテフロン製であるため、エレメント４に接触した場合であっても、スペーサリング５の耐熱性と低摩擦損失を確保することができる。
【００４９】
そして、実施例１のベルト式無段変速機のエレメント４では、凸部４ｉのリング接触面４ｏからの立ち上がり部分が滑らかなＲとなっており、断面直方体状の積層リング３の端部が嵌り込まないようになっている。これにより、積層リング３の端部とエレメント４との接触面積を小さくし、摩擦損失の増大を抑制することができる。
【００５０】
[エレメント耐久性向上作用]
また、実施例１のベルト式無段変速機のエレメント４では、図３に示すように、隣接するエレメントのベルト進行方向の後側面に当接する当接面を、一対のサドル溝４ｄ,４ｄのそれぞれの開放側端部に形成した凸部４ｉ,４ｉ及びネック部４ｂに対応する位置に形成している。すなわち、当接面４ｊは、凸部４ｉ,４ｉ及びネック部４ｂのベルト進行（回転）方向の前側面４ｍであって、ロッキングエッジ部４ｇよりもイヤー部４ｃ側位置に形成されている。
【００５１】
これにより、当接面４ｊは、エレメント４の幅方向中央部だけでなく、プーリ１,２からのトルクが入力されるフランク面４ｋ,４ｋ近傍の幅方向両側部にも形成されることとなる。
【００５２】
そのため、エレメント４に対してトルクが入力される位置、すなわちフランク面４ｋ,４ｋと、進行方向前側に隣接するエレメントを押す位置、すなわち当接面４ｊを近づけることができる。
【００５３】
これにより、エレメント４のリング接触面４ｏを後退させても、図８に示すように、エレメント中央部及び両側部に形成された当接面４ｊ,…によって隣接エレメントを押すことができる。この結果、エレメント幅方向中央部に作用するプーリからの伝達応力を上述の第二比較例の場合よりも小さくすることができ、エレメント４の変形や破損を防止して、エレメント耐久性を高めることができる。
【００５４】
[エレメント汎用化作用]
実施例１のベルト式無段変速機のエレメント４では、各サドル溝４ｄ,４ｄに、凹部４ｈに嵌合した積層リング３とイヤー部４ｃとの間の寸法調整を行うスペーサリング５,５がそれぞれ挿入されている。これにより、凹部４ｈに挿入された積層リング３のがたつきを抑制し、サドル溝４ｄ,４ｄから積層リング３が脱落することを防止できる。
【００５５】
また、積層リング３のリング積層数はトルク伝達容量に応じて設定されるものであり、従来では、このリング積層数に合わせてサドル溝４ｄ,４ｄの大きさを設定していた。すなわち、従来のエレメントは、無段変速機におけるトルク伝達容量に応じてエレメント４を個別に設計する必要があった。これに対し、実施例１のベルト式無段変速機のエレメント４では、積層リング３の積層数が変動し、最外周リングとイヤー部４ｃの間に生じる間隙の大きさが異なる場合であっても、スペーサリング５の厚みを調整することで対応することができる。つまり、積層リング３の積層数に応じてサドル溝４ｄの大きさを設定する必要がなくなり、リング積層数に拘らずエレメント４の共通化を図ることができる。このため、無段変速機用ベルトＶの製造コストの増大を抑制することができる。
【００５６】
次に、効果を説明する。
実施例１のベルト式無段変速機のエレメントにあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
(1) 板厚方向に多数積層し、２組のリング（積層リング）３,３により環状に固定されて無段変速機用ベルトＶを形成するベルト式無段変速機のエレメント４において、ベルト式無段変速機のプーリ１,２の溝部に挟まれ、両側のフランク部（フランク面）４ｋ,４ｋでプーリ押し付け力を支えるボディ部４ａと、前記ボディ部４ａの幅方向中央部から延在され、前記ボディ部４ａと前記ボディ部４ａの幅方向に延びるイヤー部４ｃを連結するネック部４ｂと、前記ネック部４ｂの両側に形成され、前記ボディ部４ａの両側方にそれぞれ開放して前記一対のリング３,３がそれぞれ挿入される一対のサドル溝４ｄ,４ｄと、を有し、前記ボディ部４ａは、前記各サドル溝４ｄ,４ｄの内側に形成され、前記リング３の内周面３ａが接触するリング接触面４ｏを有する一対の凹部４ｈ,４ｈと、前記各サドル溝４ｄ,４ｄの開放側端部に形成され、前記リング接触面４ｏよりも前記イヤー部４ｃ側に突出する一対の凸部４ｉ,４ｉと、ベルト回転方向の前側の面（前側面）４ｍに形成され、隣接するエレメントに対して、ベルト周方向の揺動中心となるロッキングエッジ部４ｇと、前記ロッキングエッジ部４ｇよりも前記イヤー部４ｃ側に形成されるとともに、前記各凸部４iの前記ベルト回転方向の前側の面４ｍに形成され、隣接するエレメントのベルト進行方向の後側の面（後側面）４ｎに当接する当接面４ｊ,…と、を有する構成とした。
このため、エレメントとリングの滑りを抑えて摩擦損失を低減すると共に、応力集中を防止してエレメントの耐久性を向上させることができる。
【００５７】
(2) 前記各サドル溝４ｄ,４ｄには、前記凹部４ｈ,４ｈに嵌合した前記リング３,３の外周面と前記イヤー部４ｃとの間にスペーサ（スペーサリング）５,５が挿入された構成とした。
このため、積層リング３の積層数を変更してもエレメント４を変更する必要がなくなり、コストダウンを図ることができる。
【００５８】
(3) 前記一対の凹部４ｈ,４ｈのリング接触面４ｏ,４ｏと前記ロッキングエッジ部４ｇは、前記エレメント４の高さ方向において、同じレベルに設けた構成とした。
このため、積層リング３とエレメント４の間のオフセット量をゼロにすることができ、摩擦損失のさらなる低下を図ることができる。
【００５９】
(4) ベルト式無段変速機の入力側プーリ１と出力側プーリ２の間に掛け渡されてトルクを伝達するベルト式無段変速機のベルトＶにおいて、前記入力側プーリ１と前記出力側プーリ２の溝部で挟持されるエレメント４と、前記エレメント４を積層した状態で環状に固定すると共に、前記エレメント４に作用するプーリ外径方向の力を支える一対のリング（積層リング）３,３と、前記エレメント４と前記リング３,３の間に挿入される環状のスペーサ（スペーサリング）５,５と、を有し、前記エレメント４は、前記入力側プーリ１と前記出力側プーリ２の溝部で挟まれ、両側のフランク部（フランク面）４ｋ,４ｋでプーリ押し付け力を支えるボディ部４ａと、前記ボディ部４ａの幅方向中央部から延在し、前記ボディ部４ａと前記ボディ部４ａの幅方向に延びるイヤー部４ｃを連結するネック部４ｂと、前記ネック部４ｂの両側に形成され、前記ボディ部４ａの両側方にそれぞれ開放して前記一対のリング３,３がそれぞれ挿入される一対のサドル溝４ｄ,４ｄと、を有し、前記ボディ部４ａは、ベルト回転方向の前側の面（前側面）４ｍに形成され、隣接するエレメントに対して、ベルト周方向の揺動中心となるロッキングエッジ部４ｇと、前記各サドル溝４ｄ,４ｄの内側に形成され、前記リング３の内周面３ａが接触するリング接触面４ｏを有する一対の凹部４ｈ,４ｈと、前記各サドル溝４ｄ,４ｄの開放側端部に形成され、前記リング接触面４ｏよりも前記イヤー部４ｃ側に突出した一対の凸部４ｉ,４ｉと、前記ロッキングエッジ部４ｇよりも前記イヤー部４ｃ側に形成されるとともに、前記各凸部４iの前記ベルト回転方向の前側の面４ｍに形成され、隣接するエレメントのベルト回転方向の後側の面（後側面）４ｎに当接する当接面４ｊ,…と、を有し、前記スペーサ５は、前記リング３の外周面と前記イヤー部４ｃの間に挿入される構成とした。
このため、エレメントとリングの滑りを抑えて摩擦損失を低減すると共に、応力集中を防止してエレメントの耐久性を向上させることができる。
【００６０】
以上、本発明のベルト式無段変速機のエレメント及びベルトを実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００６１】
実施例１では、スペーサリング５の外側面５ａがプーリ１,２の各シーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａに接触することで、自身のサドル溝４ｄからの脱落を防止しているが、これに限らない。
【００６２】
図９に示すスペーサリング6のように、外側面６ａが各シーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａに接触しないように、凹部４ｈ,４ｈに対応する長さに設定されていても良い。この場合、スペーサリング６がサドル溝４ｄ,４ｄから脱落しないように、内側端部にイヤー部４ｃの内側のへこみ部４ｃ´に引っ掛かる凸部７を設けている。なお、この場合であっても、スペーサリング６とエレメント４との間には一定の隙間を設けることで、摩擦損失の増大を防止する。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
実施例１では、エンジン車のベルト式無段変速機に適用されるベルトを構成するエレメントの例を示したが、本発明は、ハイブリッドや電気自動車等の他の車両に搭載されるベルト式無段変速機に適用されるベルトを構成するエレメントに対しても適用することができる。
【符号の説明】
【００６４】
Ｖ  無段変速機用ベルト
１  入力側プーリ
１１ａ,１２ａ  シーブ面
２  出力側プーリ
２１ａ,２２ａ  シーブ面
３  積層リング（リング）
３ａ  内周面
４  エレメント
４ａ  ボディ部
４ｂ  ネック部
４ｃ  イヤー部
４ｄ  サドル溝
４ｅ  ノーズ部
４ｆ  ホール部
４ｇ  ロッキングエッジ部
４ｈ  凹部
４ｉ  凸部
４ｊ  当接面
４ｋ  フランク面（フランク部）
４ｍ  前側面
４ｎ  後側面
４ｏ  リング接触面
５  スペーサリング（スペーサ）
【図１】
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【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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【図９】
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