(57)【要約】  無段変速機のプライマリプーリおよびセカンダリプーリに巻き掛けられる伝動ベルトのエレメントは、当該伝動ベルトのリングと接触するサドル面を有する胴部と、サドル面の幅方向における両側に位置するように胴部から延出された一対のピラー部とを含み、サドル面は、楕円弧により形成された凸曲面であり、楕円弧の長径を“ａ”とし、楕円弧の短径を“ｂ”としたときに、ｂ／ａ≦０．０１５を満たす。これにより、サドル面に接触するリングの応力分布を適正化して当該リングおよび伝動ベルトの耐久性を向上させることが可能となる。
2018221714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無段変速機のプライマリプーリおよびセカンダリプーリに巻き掛けられる伝動ベルトのリングと接触するサドル面を有する胴部と、前記サドル面の幅方向における両側に位置するように前記胴部から延出された一対のピラー部とを含む伝動ベルト用エレメントにおいて、
前記サドル面は、楕円弧により形成された凸曲面であり、前記楕円弧の長径を“ａ”とし、前記楕円弧の短径を“ｂ”としたときに、
ｂ／ａ≦０．０１５
を満たす伝動ベルト用エレメント。
【請求項２】
請求項１に記載の伝動ベルト用エレメントにおいて、０．００５≦ｂ／ａ≦０．０１５を満たす伝動ベルト用エレメント。
【請求項３】
請求項１または２に記載の伝動ベルト用エレメントにおいて、０．００７５≦ｂ／ａ≦０．０１を満たす伝動ベルト用エレメント。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項に記載の伝動ベルトにおいて、
前記リングの中央部に作用する応力は、該リングの端部に作用する応力の４倍以下である伝動ベルト。
【請求項５】
請求項１から４の何れか一項に記載の伝動ベルト用エレメントにおいて、
正面および背面の一方に形成され、隣り合うエレメント同士を接触させて両者の回動の支点となる接触線を含む曲面であるロッキングエッジ部を含み、
前記ロッキングエッジ部の前記伝動ベルトの外周側の端部は、前記サドル面よりも前記伝動ベルトの径方向における外側に位置し、前記ロッキングエッジ部の前記伝動ベルトの内周側の端部は、前記サドル面よりも前記径方向における内側に位置する伝動ベルト用エレメント。
【請求項６】
請求項１から５の何れか一項に記載の伝動ベルト用エレメントにおいて、
前記楕円弧の長軸は、前記幅方向に延在し、該楕円弧の短軸は、該幅方向におけるエレメントの中央を通る伝動ベルト用エレメント。
【請求項７】
サドル面を有する胴部および前記サドル面の幅方向における両側に位置するように前記胴部から延出された一対のピラー部を含む複数のエレメントと、前記サドル面に接触するように前記複数のエレメントの前記一対のピラー部間に配置されるリングとを有すると共に無段変速機のプライマリプーリおよびセカンダリプーリに巻き掛けられる伝動ベルトにおいて、
前記エレメントの各々の前記サドル面は、楕円弧により形成された凸曲面であり、前記楕円弧の長径を“ａ”とし、前記楕円弧の短径を“ｂ”としたときに、
ｂ／ａ≦０．０１５
を満たす伝動ベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、サドル面を有する胴部および当該サドル面の幅方向における両側に位置するように胴部から延出された一対のピラー部を含む伝動ベルト用エレメント、および伝動ベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、無段変速機の伝動ベルトとして、単一の無端状金属製バンド（リング）と、金属製の複数のエレメントと、当該バンドよりやや幅広の金属製の脱落防止体（リテーナリング）とを含むものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この伝動ベルトの各エレメントは、水平部分をなすボディ部（胴部）の両側上端部から上方に延出された一対のピラー部を有し、当該一対のピラー部の間には、バンドおよび脱落防止体を収容するための凹部が形成されている。また、バンドが載置されるボディ部の肩部すなわちサドル面は、バンドが左右に蛇行するのを抑制するために、緩やかに上方へ膨らむ円弧状に形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１９３７９６号公報
【発明の概要】
【０００４】
上述のような一対のピラー部を有するエレメントのサドル面の幅は、リングの数が２つから１つに減るのに起因してリング幅が大きくなることで、胴部の幅方向における中央部からベルト外周側に延出された頭部の両側に配置される２つのリングに対応した２つのサドル面を含む一般的なエレメントに比べて大きくなる。このため、サドル面の曲率によっては、サドル面の頂部と底部との距離が大きくなることに起因して、伝動ベルトによりトルクが伝達される際にリングに作用する応力（曲げ応力）が当該リングの幅方向における中央部に集中してしまい、当該リングの耐久性が低下してしまうおそれがある。
【０００５】
そこで、本開示の発明は、伝動ベルト用エレメントの一対のピラー部間のサドル面に接触するリングの応力分布を適正化して当該リングおよび伝動ベルトの耐久性を向上させることを主目的とする。
【０００６】
本開示の伝動ベルト用エレメントは、無段変速機のプライマリプーリおよびセカンダリプーリに巻き掛けられる伝動ベルトのリングと接触するサドル面を有する胴部と、前記サドル面の幅方向における両側に位置するように前記胴部から延出された一対のピラー部とを含む伝動ベルト用エレメントにおいて、前記サドル面は、楕円弧により形成された凸曲面であり、前記楕円弧の長径を“ａ”とし、前記楕円弧の短径を“ｂ”としたときに、
ｂ／ａ≦０．０１５
を満たすものである。
【０００７】
本発明者らは、一対のピラー部を有するエレメントのサドル面の曲率を適正化して当該エレメントを含む無段変速機の伝動ベルトやリングの耐久性を向上させるべく鋭意研究を行った。その結果、サドル面を長径ａおよび短径ｂがｂ／ａ≦０．０１５を満たす楕円弧により形成された凸曲面とすることで、サドル面の頂部と底部との距離が大きくなり過ぎないようにして伝動ベルトによりトルクが伝達される際のリングの応力分布を適正化し得ることが判明した。従って、一対のピラー部を有する伝動ベルト用エレメントのサドル面を長径ａおよび短径ｂがｂ／ａ≦０．０１５を満たす楕円弧により形成された凸曲面とすることで、当該サドル面に接触するリングの応力分布を適正化して当該リングおよび伝動ベルトの耐久性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の伝動ベルトを含む無段変速機の一例を示す概略構成図である。
【図２】本開示の伝動ベルトを示す概略構成図である。
【図３】本開示の伝動ベルト用エレメントを示す模式図である。
【図４】伝動ベルトのリングの応力分布の解析結果を示す図表である。
【図５】サドル面を形成する楕円弧の長径および短径の比率と、リングの幅方向における端部に作用する応力に対する中央部に作用する応力の比との相関を示す図表である。
【図６】サドル面を形成する楕円弧の長径および短径の比率と、リングに作用する応力との相関を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、図面を参照しながら、本開示の発明を実施するための形態について説明する。
【００１０】
図１は、本開示の無段変速機（ＣＶＴ）１を示す概略構成図である。同図に示す無段変速機１は、車両に搭載されるものであり、駆動側回転軸としてのプライマリシャフト（第１シャフト）２と、当該プライマリシャフト２に設けられたプライマリプーリ（第１プーリ）３と、プライマリシャフト２と平行に配置される従動側回転軸としてのセカンダリシャフト（第２シャフト）４と、当該セカンダリシャフト４に設けられたセカンダリプーリ（第２プーリ）５と、伝動ベルト１０とを含む。図示するように、伝動ベルト１０は、プライマリプーリ３のプーリ溝（Ｖ字状溝）とセカンダリプーリ５のプーリ溝（Ｖ字状溝）とに巻き掛けられる。
【００１１】
プライマリシャフト２は、車両のエンジン（内燃機関）といった動力発生源に連結されたインプットシャフト（図示省略）に図示しない前後進切換機構を介して連結される。プライマリプーリ３は、プライマリシャフト２と一体に形成された固定シーブ３ａと、ボールスプライン等を介してプライマリシャフト２により軸方向に摺動自在に支持される可動シーブ３ｂとを含む。また、セカンダリプーリ５は、セカンダリシャフト４と一体に形成された固定シーブ５ａと、ボールスプライン等を介してセカンダリシャフト４により軸方向に摺動自在に支持されると共にリターンスプリング８により軸方向に付勢される可動シーブ５ｂとを含む。
【００１２】
更に、無段変速機１は、プライマリプーリ３の溝幅を変更するための油圧式アクチュエータであるプライマリシリンダ６と、セカンダリプーリ５の溝幅を変更するための油圧式アクチュエータであるセカンダリシリンダ７とを含む。プライマリシリンダ６は、プライマリプーリ３の可動シーブ３ｂの背後に形成され、セカンダリシリンダ７は、セカンダリプーリ５の可動シーブ５ｂの背後に形成される。プライマリシリンダ６とセカンダリシリンダ７とには、プライマリプーリ３とセカンダリプーリ５との溝幅を変化させるべく図示しない油圧制御装置から作動油が供給される。また、セカンダリシャフト４は、ギヤ機構、デファレンシャルギヤおよびドライブシャフトを介して車両の駆動輪（何れも図示省略）に連結される。
【００１３】
本実施形態において、プライマリシャフト２のエンジン側とは反対側の端部（図１における左側の端部）には、段部が形成されている。そして、当該段部とプライマリシリンダ６のプライマリピストン６０との間には、プライマリプーリ３の可動シーブ３ｂのエンジン側とは反対側の端部（図１における左側の端部）と当接可能となるように、環状のエンドプレート６５が介設されている。更に、プライマリシャフト２には、可動シーブ３ｂの内周面に形成されたスプライン歯３ｓの固定シーブ３ａ側の端部と当接可能となるようにストッパ部２ｓが形成されている。
【００１４】
プライマリプーリ３の可動シーブ３ｂが固定シーブ３ａから離間してエンドプレート６５に当接すると、プライマリシャフト２に対する可動シーブ３ｂの固定シーブ３ａから離間する方向への移動が規制される。これにより、プライマリプーリ３のプーリ溝の幅が最大になり、それに伴ってセカンダリプーリ５のプーリ溝の幅が最小に設定されることで、無段変速機１の変速比γが最大になる。また、可動シーブ３ｂの内周面に形成されたスプライン歯３ｓがプライマリシャフト２に形成されたストッパ部２ｓに当接すると、プライマリシャフト２に対する可動シーブ３ｂの固定シーブ３ａに接近する方向への移動が規制される。これにより、プライマリプーリ３のプーリ溝の幅が最小になり、それに伴って伝動ベルト１０によりセカンダリプーリ５のプーリ溝の幅が最大に設定されることで、無段変速機１の変速比γが最小になる。
【００１５】
図２は、伝動ベルト１０を示す概略構成図である。同図に示すように、伝動ベルト１０は、弾性変形可能な複数（本実施形態では、例えば９個）のリング材１１を厚み方向（リング径方向）に積層することにより構成された１個の積層リング１２と、１個のリテーナリング１５と、積層リング１２の内周面に沿って環状に配列（結束）される複数（例えば、数百個）のエレメント２０とを含む。本実施形態において、エレメント２０は、第１のエレメントと、当該第１のエレメントよりも若干（例えば、０．１ｍｍ程度）大きい厚み（最大厚み）を有する第２のエレメントとを含み、当該第１および第２エレメントは、それぞれ複数個隣り合わせにして配列される。これにより、伝動ベルト１０によってプライマリプーリ３およびセカンダリプーリ５との間でトルク伝達される際に、振動やノイズが発生するのを抑制することが可能となる。第１および第２エレメントの厚み以外の構造は共通であることから、以下、両者を「エレメント２０」と総称して説明する。
【００１６】
積層リング１２を構成する複数のリング材１１は、それぞれ鋼板製のドラムから切り出された弾性変形可能なものであって、概ね同一の厚みおよびそれぞれについて予め定められた異なる周長を有するように加工されている。リテーナリング１５は、例えば鋼板製のドラムから切り出された弾性変形可能なものであり、リング材１１と概ね同一若しくはそれよりも薄い厚みを有する。また、リテーナリング１５は、積層リング１２の最外層リング材１１ｏの外周長よりも長い内周長を有する。これにより、積層リング１２とリテーナリング１５とが同心円状に配置された状態（張力が作用しない無負荷状態）では、図２に示すように、最外層リング材１１ｏの外周面とリテーナリング１５の内周面との間に、環状のクリアランスが形成される。
【００１７】
各エレメント２０は、例えばプレス加工により鋼板から打ち抜かれた左右対称の外形を有するものであり、図２に示すように、図中水平に延びる胴部２１と、当該胴部２１の両端部から同方向に延出された一対のピラー部２２と、各ピラー部２２の遊端側に開口するように一対のピラー部２２の間に画成された単一のリング収容部（凹部）２３と、伝動ベルト１０（積層リング１２）の内周側から外周側（積層リング１２の径方向における外側）に向かうにつれて互いに離間するように形成された一対の側面２０ｓとを有する。
【００１８】
一対のピラー部２２は、リング収容部２３の底面であるサドル面２３ｓの幅方向における両側から積層リング１２の径方向における外側（伝動ベルト１０（積層リング１２）の内周側から外周側に向かう方向、すなわち図中上方）に延出されており、各ピラー部２２の遊端部には、サドル面２３ｓの幅方向に突出するフック部２２ｆが形成されている。一対のフック部２２ｆは、積層リング１２（リング材１１）の幅よりも若干長く、かつリテーナリング１５の幅よりも短い間隔をおいて互いに対向する。また、エレメント２０の各ピラー部２２は、積層リング１２の径方向における外側に向かうにつれてサドル面２３ｓから離間するように傾斜した平坦な内面２２ｉを有し、サドル面２３ｓと各ピラー部２２の内面２２ｉとの間には、両者に滑らかに連続する凹曲面（例えば、凹円柱面）が形成されている。
【００１９】
リング収容部２３内には、図２に示すように、積層リング１２が配置され、当該リング収容部２３のサドル面２３ｓは、積層リング１２すなわち最内層リング材１１ｉの内周面に接触する。サドル面２３ｓは、幅方向における中央部を頂部Ｔとして幅方向外側に向かうにつれて図中下方に緩やかに傾斜した左右対称の凸曲面形状（クラウニング形状）を有する。本実施形態において、サドル面２３ｓは、図３に示すように、楕円弧ｅａにより形成された凸曲面（楕円柱面）である。楕円弧ｅａは、長径ａと短径ｂとの比率ｂ／ａが比較的小さく定められたものであり、当該楕円弧ｅａの長軸Ｌａは、サドル面２３ｓ（エレメント２０）の幅方向に延在する。また、楕円弧ｅａの短軸Ｍａは、当該幅方向におけるエレメント２０の中央を通り、当該楕円弧ｅａと短軸Ｍａの交点がサドル面２３ｓの頂部Ｔを形成する。更に、サドル面２３ｓの正面側および背面側の角部は、面取り加工により凸曲面状（Ｒ状）に形成されている。これにより、サドル面２３ｓとの摩擦により積層リング１２に頂部Ｔに向かう求心力を付与して、当該積層リング１２をセンタリングすることが可能となる。
【００２０】
更に、リング収容部２３内には、弾性変形させられたリテーナリング１５が各エレメント２０の一対のフック部２２ｆの間から嵌め込まれる。リテーナリング１５は、積層リング１２の最外層リング材１１ｏの外周面と各エレメント２０のフック部２２ｆとの間に配置されて当該積層リング１２を包囲し、一対のピラー部２２と共に、各エレメント２０が積層リング１２から脱落したり、エレメント２０から積層リング１２が脱落したりするのを規制する。これにより、複数のエレメント２０は、積層リング１２の内周面に沿って環状に結束（配列）される。本実施形態において、リテーナリング１５には、図示しない単一または複数の開口（長穴）が形成されており、これにより、リテーナリング１５を弾性変形し易くしてエレメント２０に対する組付性を確保することができる。
【００２１】
また、エレメント２０の各側面２０ｓは、ピラー部２２側すなわち当該ピラー部２２の内面２２ｉの反対側（外側）に位置する第１側面２０ｓａと、第１側面２０ｓａに連続するように形成されて当該第１側面２０ｓａよりも積層リング１２の径方向における内側に位置する第２側面２０ｓｂとを含む。本実施形態において、一対の第１側面２０ｓａは、第２側面２０ｓｂと同様に、積層リング１２の径方向における外側に向かうにつれて互いに離間するように形成される。これにより、各ピラー部２２の強度を良好に確保することができる。
【００２２】
一対の第２側面２０ｓｂがなす角度は、プライマリプーリ３やセカンダリプーリ５のプーリ溝の開き角度と概ね等しく（本実施形態では、開き角度の設計値よりも僅かに大きく）なるように定められ、かつ一対の第１側面２０ｓａがなす角度は、一対の第２側面２０ｓｂがなす角度よりも小さく定められている。これにより、エレメント２０の第２側面２０ｓｂは、プライマリプーリ３のプーリ溝やセカンダリプーリ５のプーリ溝の表面に摩擦接触してプーリ３，５からの挟圧力を受け、摩擦力によりプライマリプーリ３からセカンダリプーリ５へとトルクを伝達するトルク伝達面（フランク面）となる。これに対して、一対の第１側面２０ｓａは、伝動ベルト１０によってプライマリプーリ３からセカンダリプーリ５へとトルクが伝達される際、基本的に、プーリ溝の表面に接触しないことになる。また、各第２側面２０ｓｂの表面には、エレメント２０とプライマリプーリ３やセカンダリプーリ５との接触部を潤滑・冷却するための作動油を保持するための図示しない凹凸（複数の溝）が形成されている。
【００２３】
図２に示すように、エレメント２０の正面（一方の表面）には、一対のロッキングエッジ部（接触領域）２５、非接触部２７、テーパ面（傾斜面）２１ｓ、および１個の突起（ディンプル）２１ｐが形成されている。一対のロッキングエッジ部２５は、それぞれ対応するピラー部２２と胴部２１とに跨がるようにサドル面２３ｓの幅方向に間隔をおいてエレメント２０の正面に形成されている。また、非接触部２７は、一対のロッキングエッジ部２５の上記幅方向における間に形成されている。本実施形態において、非接触部２７のベルト内周側の縁部（図２における下縁部）は、ロッキングエッジ部２５のベルト内周側の縁部（図２における下縁部）よりもベルト内周側（図中下側）に位置する。更に、テーパ面２１ｓは、非接触部２７および一対のロッキングエッジ部２５から各ピラー部２２の突出方向と反対側、すなわちベルト内周側（図２における下側）に延在するように胴部２１の正面（一方の表面）に形成されている。突起２１ｐは、胴部２１の正面の幅方向における中央部でテーパ面２１ｓから突出する。
【００２４】
本実施形態において、各ロッキングエッジ部２５および非接触部２７よりもベルト外周側に位置するエレメント２０の正面（主にピラー部２２の正面）と、エレメント２０の背面（他方の表面）とは、図３に示すように、それぞれ平坦に形成されており、エレメント２０のピラー部２２は、略一定の厚みｔｅを有する。また、各ロッキングエッジ部２５および非接触部２７よりもベルト内周側（図２および図３における下側）に位置するテーパ面２１ｓは、図３に示すように、ピラー部２２から離間するにつれて（ベルト内周側に向かうにつれて）背面（裏面）に近接する。更に、エレメント２０（胴部２１）の背面には、突起２１ｐの裏側に位置するように窪み部２１ｒが形成されている。伝動ベルト１０が組み立てられた際、当該窪み部２１ｒには、隣り合うエレメント２０の突起２１ｐが遊嵌される。
【００２５】
各ロッキングエッジ部２５は、短尺帯状の凸曲面であり、本実施形態では、予め定められた曲率半径を有すると共に径方向に幅をもった円柱面（曲面）とされている。各ロッキングエッジ部２５は、隣り合うエレメント２０同士を接触させて両者の回動の支点となる接触線を含むものであり、当該接触線の位置は、無段変速機１の変速比γに応じてロッキングエッジ部２５の範囲内で変動する。本実施形態において、ロッキングエッジ部２５の伝動ベルト１０の外周側（図中上側すなわちピラー部２２側）の端部は、サドル面２３ｓ（頂部Ｔ）よりも伝動ベルト１０の径方向における外側に位置し、ロッキングエッジ部２５の伝動ベルト１０の内周側（図中下側すなわちテーパ面２１ｓ側）の端部は、サドル面２３ｓ（底部）よりも伝動ベルト１０の径方向における内側に位置する。ただし、ロッキングエッジ部２５は、ピラー部２２および胴部２１の何れか一方のみに含まれるように形成されてもよい。また、ロッキングエッジ部２５は、エレメント２０の背面に形成されてもよい。
【００２６】
また、非接触部２７は、サドル面２３ｓで開口すると共に当該サドル面２３ｓに沿って幅方向に延在して一対のロッキングエッジ部２５を分断するように胴部２１の正面（一方の表面）に形成された帯状の凹部である。非接触部２７の表面（底面）は、各ロッキングエッジ部２５の表面よりも背面側に窪んでおり、これにより、サドル面２３ｓの厚みは、ピラー部２２の厚みｔｅよりも小さくなる。更に、非接触部２７の隅部や、非接触部２７を画成する胴部２１のエッジ部には、面取り加工等によりＲ形状が付与されている。このような非接触部２７を各エレメント２０に形成することで、伝動ベルト１０では、隣り合うエレメント２０とのロッキングエッジ部２５以外での接触、すなわち隣り合うエレメント２０と非接触部２７との接触を良好に抑制することが可能となる。この結果、大きなモーメントが作用するエレメント２０の幅方向における中央部からの荷重が隣り合うエレメント２０に加えられて当該エレメント２０が変形するのを抑制し、各エレメント２０の耐久性をより向上させることが可能となる。
【００２７】
続いて、上述のエレメント２０のサドル面２３ｓについて詳説する。
【００２８】
上述のような一対のピラー部２２を有するエレメント２０のサドル面２３ｓの幅（例えば、１６ｍｍ程度）は、胴部の幅方向における中央部からベルト外周側に延出された頭部の両側に積層リングが配置される一般的なエレメントのサドル面の幅（例えば、９ｍｍ程度）に比べて大きくなる。このため、サドル面２３ｓの曲率によっては、サドル面２３ｓの頂部Ｔと底部との距離が大きくなることに起因して、伝動ベルト１０によりトルクが伝達される際に頂部Ｔ付近で積層リング１２の幅方向における中央部に作用する応力（曲げ応力）が当該積層リング１２の両側の端部に作用する応力に比べて増加してしまい、積層リング１２ひいては伝動ベルト１０の耐久性が低下してしまうおそれがある。
【００２９】
そこで、本発明者らは、一対のピラー部２２を有するエレメント２０のサドル面２３ｓの曲率を適正化して伝動ベルト１０や積層リング１２の耐久性を向上させるべく、サドル面の曲率を変化させた複数のエレメントのモデルを用意し、モデル毎にトルクの伝達に際して積層リングに作用する応力を解析により求めた。図４に、無段変速機の変速比γが最大であり、かつプライマリプーリにエンジンから常用最大トルク（例えば、１８０Ｎｍ）が伝達されているときに、各モデル（エレメント）を含む伝動ベルトのプライマリプーリに巻き掛かっている積層リングの応力分布の解析結果を示す。また、図５に、各モデル（エレメント）のサドル面を形成する楕円弧ｅａの長径ａおよび短径ｂの比率ｂ／ａと、積層リングの幅方向における端部に作用する応力に対する中央部に作用する応力の比ｒσとの相関を示す。比ｒσは、積層リングの幅方向における中央部に作用する応力を幅方向における両端部に作用する応力の平均値で除して得られるものである。
【００３０】
図４および図５におけるモデルＭ０は、上記エレメント２０と同様の構造を有するものであり、モデルＭ０において、サドル面を形成する楕円弧ｅａの長径ａおよび短径ｂの比率ｂ／ａは、ｂ／ａ＝０．０３６１である。モデルＭ１は、サドル面の曲率を除いてモデルＭ０（エレメント２０）と同一の構造を有するものであり、モデルＭ１における比率ｂ／ａは、ｂ／ａ＝０．０１５１である。モデルＭ２は、サドル面の曲率を除いてモデルＭ０，Ｍ１（上記エレメント２０）と同一の構造を有するものであり、モデルＭ２における比率ｂ／ａは、ｂ／ａ＝０．００８５である。モデルＭｒｅｆは、胴部の幅方向における中央部からベルト外周側に延出された頭部の両側に楕円弧ｅａにより形成された２つのサドル面を有するエレメントであり、モデルＭｒｅｆにおける比率ｂ／ａは、ｂ／ａ＝０．０２４１である。
【００３１】
図４および図５からわかるように、各モデルＭ０，Ｍ１，Ｍ２，Ｍｒｅｆにおいて、伝動ベルトによりトルクが伝達される際に積層リングに作用する応力は、当該積層リングの幅方向における中央部から両側の端部に向かうにつれて小さくなっていく。また、比率ｂ／ａが他のモデルに比べて大きいモデルＭ０を含む伝動ベルトでは、頂部Ｔ付近で積層リングの幅方向における中央部に作用する応力（曲げ応力）が当該積層リングの端部に作用する応力のおよそ１２倍（ｒσ≒１２）に達した。これに対して、比率ｂ／ａが比較的小さいモデルＭ１やモデルＭ２では、積層リングの幅方向における中央部に作用する応力が当該積層リングの端部に作用する応力の２倍以下（ｒσ≦２）となり、比ｒσが一般的なエレメントに相当するモデルＭｒｅｆよりも良好な値を示した。更に、図４の解析結果から得られた図５の相関曲線からわかるように、比率ｂ／ａが小さくなるほど応力の比ｒσが小さくなり、比率ｂ／ａがｂ／ａ≦０．０３を満たす場合、積層リングの中央部に作用する応力が実用上許容される範囲、すなわち当該積層リングの端部に作用する応力の４倍以下になった。また、図６に示すように、比率ｂ／ａがｂ／ａ≦０．０１５を満たす場合、積層リングの中央部に作用する応力σは、モデルＭｒｅｆにおいて積層リングの中央部に作用する応力σ以下になる。
【００３２】
かかる解析結果より、エレメント２０のサドル面２３ｓをｂ／ａ≦０．０３、好ましくは、ｂ／ａ≦０．０１５、より好ましくは、ｂ／ａ≦０．０１０を満たす楕円弧ｅａにより形成された凸曲面とすることで、サドル面２３ｓの頂部Ｔと底部との距離が大きくなり過ぎないようにして伝動ベルト１０によりトルクが伝達される際の積層リング１２の応力分布を適正化し得ることが理解されよう。更に、本発明者らの研究によれば、比率ｂ／ａを０．００５以上、より好ましくは０．００７５以上にすることで、製造公差によりサドル面の曲率にバラツキを生じたとしても、サドル面から積層リングに付与される当該サドル面の頂部に向かう求心力を確保して積層リングをエレメントに対して良好にセンタリングし得ることも判明した。
【００３３】
従って、本実施形態のエレメント２０のサドル面２３ｓは、長径ａおよび短径ｂが０．００５≦ｂ／ａ≦０．０３、好ましくは、０．００５≦ｂ／ａ≦０．０１５、より好ましくは、０．００７５≦ｂ／ａ≦０．０１を満たす楕円弧ｅａにより形成された凸曲面とされる。これにより、サドル面２３ｓに接触する積層リング１２の応力分布を適正化して当該積層リング１２および伝動ベルト１０の耐久性を向上させると共に、サドル面２３ｓから積層リング１２に付与される求心力をより良好に確保することが可能となる。
【００３４】
なお、上記実施形態において、エレメント２０のサドル面２３ｓは、楕円弧により形成されるが、これに限られるものではない。すなわち、サドル面２３ｓは、円弧（真円の一部）やｎ次曲線といった楕円弧の近似曲線により形成されてもよい。この場合、エレメント２０は、当該サドル面２３ｓを形成する曲線に近似した楕円弧の長径ａおよび短径ｂの比率ｂ／ａが上述の関係を満たすように形成されればよい。従って、本開示における“楕円弧”には、このような“楕円弧の近似曲線”も含まれる。また、上記実施形態において、ロッキングエッジ部２５の外周側の端部は、サドル面２３ｓ（頂部Ｔ）よりも伝動ベルト１０の径方向における外側に位置し、ロッキングエッジ部２５の内周側の端部は、サドル面２３ｓ（底部）よりも伝動ベルト１０の径方向における内側に位置するが、これに限られるものではない。すなわち、ロッキングエッジ部２５は、外周側の端部または内周側の端部がロッキングエッジ部２５とサドル面２３ｓの頂部Ｔを通って幅方向に延在する直線Ｌｔと重なり合うように形成されてもよい。更に、上記エレメント２０は、左右対称の外形を有するものであるが、これに限られるものではない。すなわち、エレメント２０は、左右非対称の外形を有するように形成されてもよい。
【００３５】
また、上記伝動ベルト１０では、各エレメント２０に一対のフック部２２ｆが設けられると共に、積層リング１２と複数のエレメント２０のフック部２２ｆとの間にリテーナリング１５が配置されるが、伝動ベルト１０からリテーナリング１５が省略されてもよい。更に、フック部２２ｆの構成は、上述のものには限られず、フック部２２ｆが省略されてもよい。また、無段変速機１は、プライマリシャフト２およびセカンダリシャフト４が選択的にインプットシャフトに連結されると共に、プライマリシャフト２およびセカンダリシャフト４が選択的に車両のドライブシャフトに連結されるように構成されてもよい。
【００３６】
以上説明したように、本開示の伝動ベルト用エレメントは、無段変速機（１）のプライマリプーリ（３）およびセカンダリプーリ（５）に巻き掛けられる伝動ベルト（１０）のリング（１２）と接触するサドル面（２３ｓ）を有する胴部（２１）と、前記サドル面（２３ｓ）の幅方向における両側に位置するように前記胴部（２１）から延出された一対のピラー部（２２）とを含む伝動ベルト用エレメント（２０）において、前記サドル面（２３ｓ）が、楕円弧（ｅａ）により形成された凸曲面であり、前記楕円弧（ｅａ）の長径を“ａ”とし、前記楕円弧（ｅａ）の短径を“ｂ”としたときに、
ｂ／ａ≦０．０１５
を満たすものである。
【００３７】
上述のように、伝動ベルト用エレメントのサドル面を長径ａおよび短径ｂがｂ／ａ≦０．０１５を満たす楕円弧により形成された凸曲面とすることで、サドル面の頂部と底部との距離が大きくなり過ぎないようにして伝動ベルトによりトルクが伝達される際のリングの応力分布を適正化することが可能となる。従って、一対のピラー部を有する伝動ベルト用エレメントのサドル面を長径ａおよび短径ｂがｂ／ａ≦０．０１５を満たす楕円弧により形成された凸曲面とすることで、当該サドル面に接触するリングの応力分布を適正化して当該リングおよび伝動ベルトの耐久性を向上させることが可能となる。
【００３８】
また、前記伝動ベルト用エレメント（２０）は、０．００５≦ｂ／ａ≦０．０１５を満たすものであってもよく、０．００７５≦ｂ／ａ≦０．０１を満たすものであってもよい。これにより、サドル面に接触するリングの応力分布を適正化しつつ、当該サドル面からリングに付与される求心力をより良好に確保することが可能となる。
【００３９】
更に、前記リング（１２）の中央部に作用する応力は、当該リング（１２）の端部に作用する応力の４倍以下であってもよい。すなわち、サドル面を長径ａおよび短径ｂがｂ／ａ≦０．０３を満たす楕円弧により形成された凸曲面とすることで、リングの中央部に作用する応力を当該リングの端部に作用する応力の４倍以下にして伝動ベルトやリングの耐久性をより向上させることが可能となる。
【００４０】
また、前記伝動ベルト用エレメント（２０）は、正面および背面の一方に形成され、隣り合うエレメント（２）同士を接触させて両者の回動の支点となる接触線を含む曲面であるロッキングエッジ部（２５）を含んでもよく、前記ロッキングエッジ部（２５）の前記伝動ベルト（１０）の外周側の端部は、前記サドル面（２３ｓ）よりも前記伝動ベルト（１０）の径方向における外側に位置してもよく、前記ロッキングエッジ部（２５）の前記伝動ベルト（１０）の内周側の端部は、前記サドル面（２３ｓ）よりも前記径方向における内側に位置してもよい。
【００４１】
更に、前記楕円弧（ｅａ）の長軸（Ｌａ）は、前記幅方向に延在してもよく、当該楕円弧（ｅａ）の短軸（Ｍａ）は、当該幅方向におけるエレメント（２０）の中央を通ってもよい。
【００４２】
本開示の伝動ベルトは、サドル面（２３ｓ）を有する胴部（２１）および前記サドル面（２３ｓ）の幅方向における両側に位置するように前記胴部（２１）から延出された一対のピラー部（２２）を含む複数のエレメント（２０）と、前記サドル面（２３ｓ）に接触するように前記複数のエレメント（２０）の前記一対のピラー部（２２）間に配置されるリング（１２）とを有すると共に無段変速機（１）のプライマリプーリ（３）およびセカンダリプーリ（５）に巻き掛けられる伝動ベルト（１０）において、前記エレメント（２０）の各々の前記サドル面（２３ｓ）が、楕円弧（ｅａ）により形成された凸曲面であり、前記楕円弧（ｅａ）の長径を“ａ”とし、前記楕円弧（ｅａ）の短径を“ｂ”としたときに、ｂ／ａ≦０．０１５を満たすものである。
【００４３】
このように、一対のピラー部を有するエレメントのサドル面を長径ａおよび短径ｂがｂ／ａ≦０．０１５を満たす楕円弧により形成された凸曲面とすることで、当該サドル面に接触するリングの応力分布を適正化して当該リングおよび伝動ベルトの耐久性を向上させることが可能となる。
【００４４】
そして、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記実施形態は、あくまで発明の概要の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、発明の概要の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本開示の発明は、無段変速機や伝動ベルトの製造産業等において利用可能である。
【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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【国際調査報告】
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