(57)【要約】      （修正有）【課題】  十分な耐久性を確保することが可能な駆動ベルトのエレメント形状を提供すること。【解決手段】  駆動ベルトのエレメント形状において、ノーズ部の全高さを、プーリに対するベルト最小巻き付き径位置において、ノーズ部におけるエレメント（板面）間の隙間以下とした。【効果】  ベルト最小巻き付き径のもとでは、ノーズ部の先端がホール部に到達していないため、ヨー角が発生したとしても、ノーズ部とホール部の間の干渉を回避することができる。【選択図】        図３
2006022921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向の溝幅を変更可能なＶ字型プーリを有するベルト式無段変速機に備えられ、無端バンドの周方向に連続的に組み付けた板状のエレメントからなる駆動ベルトのエレメント形状において、
前記エレメントは、前記エレメントの進行方向に突出したノーズ部と、このノーズ部裏面に形成され、他のエレメントのノーズ部と嵌め合うホール部を有し、
前記ノーズ部の全高さを、前記プーリに対するベルト最小巻き付き径位置において、前記ノーズ部におけるエレメント（板面）間の隙間以下としたことを特徴とする駆動ベルトのエレメント形状。
【請求項２】
軸方向の溝幅を変更可能なＶ字型プーリを有するベルト式無段変速機に備えられ、無端バンドの周方向に連続的に組み付けた板状のエレメントからなる駆動ベルトのエレメント形状において、
前記エレメントは、ノーズ部と、このノーズ部裏面に形成され、他のエレメントのノーズ部と嵌め合うホール部を有し、
前記ノーズ部を、前記ノーズ部の全高さ位置における断面積よりも、前記全高さよりも低い第１高さ位置における断面積が広い形状とし、
前記全高さを、前記プーリに対するベルト最小巻き付き径において前記ノーズ部におけるエレメント（板面）間の隙間より高くし、前記第１高さを、前記エレメント間の隙間以下の高さとしたことを特徴とする駆動ベルトのエレメント形状。
【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に関し、特に駆動ベルトのエレメント形状に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ベルト式無段変速機のエレメント形状は、隣接するエレメントに対して揺動中心となるロッキングエッジと、無端バンドの内周と接触するサドル面と、サドル面の間から駆動ベルト外周側に延在されたネック部と、このネック部に設けられたノーズ部と、このノーズ部により他のエレメントと嵌め合うホール部とから構成されている。本来ノーズ部とホール部の隙間は小さい方がよい。しかし、隙間が小さいとベルトの直線部分とプーリに接する部分が正確に同一平面上に置かれていないようなプーリの芯外れが起こった場合、ノーズ部とホール部とが接触し、エレメント荷重が大きくなる。このような接触を起こりにくくするためにノーズ部をロッキングエッジから離して配置する技術として、特許文献１に記載の技術が知られている。
【特許文献１】特公平２−２９９０２号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本出願人は、上記エレメントを使用し、駆動ベルトに対して作用する物理現象について詳細に検討した結果、駆動ベルトの圧縮力発生点におけるエレメントの動的特性として、エレメントのヨー角発生ににより、ノーズ部とホール部とが横方向において接触し、エレメントへの荷重が大きくなることを見出した。この減少は、上記特許文献１に記載のようにノーズ部とロッキングエッジとを離して配置したとしても、やはり、接触による応力集中を回避することは困難であった。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、十分な耐久性を確保することが可能な駆動ベルトのエレメント形状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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明では、ノーズ部の全高さを、プーリに対するベルト最小巻き付き径位置において、ノーズ部におけるエレメント（板面）間の隙間以下とした。
【発明の効果】
【０００６】
ベルト最小巻き付き径のもとでは、ノーズ部の先端がホール部に到達していないため、ヨー角が発生したとしても、ノーズ部とホール部の間の干渉を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明のベルト式無段変速機のエレメント形状を実現する最良の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１はベルト式無段変速機を表す概略図斜視図である。Ｖ字型のプライマリプーリ２とセカンダリプーリ３の間には、駆動ベルト１が掛け渡されている。尚、プライマリプーリ２は駆動ベルト１を明示するために片側のプーリのみ記載しており、実際には両側から駆動ベルト１を狭持する。プライマリプーリ２及びセカンダリプーリ３の溝幅は図外の油圧シリンダにより変更され、これにより駆動ベルト１の巻き付き径を変更し、無段階の変速を達成している。尚、変速の詳細については周知であるため説明を省略する。
【０００９】
図２は駆動ベルト１の構造を表す概略斜視図である。駆動ベルト１は、スチール製バンドが積層された２組の無端バンド１０と、この無端バンド１０に連続的に組み付けたスチール製のエレメント１１から構成されている。無端バンド１０を構成する各スチール製バンドは９枚又は１２枚からなるが特に限定しない。
【００１０】
図３はエレメント１１の拡大正面図及び側面図である。エレメント１１は、左右対称形状とされている。また、各プーリ２，３との接触面となるフランク面１１４と、無端バンド１０の内周と接触するサドル面１１３と、サドル面１１３の間から駆動ベルト１外周側に延在されたネック部１１１と、このネック部１１１外周側に設けられたノーズ部１１０と、このノーズ部１１０から溝幅方向に延在され、無端バンド１０の一部を外周から覆うイヤー部１１２から構成されている。エレメント１１のノーズ部１１０と対向する裏面側には、後ろに配置されるエレメント１１のノーズ部１１０を収装するホール部１１８が形成されている。ノーズ部１１０の全高さHは、ベルト最小巻き付き半径rにおけるエレメント間隙間d以下とされているが、詳細については後述する。
【００１１】
エレメント１１の表面には、ロッキングエッジREが設けられている。このロッキングエッジREを介して図３中上方には、エレメント裏面と平行な第１当接面M1が形成され、ロッキングエッジREを介して図３中下方には、下端面１１５に向かって板厚が先細り形状となる第２当接面M2が形成されている。エレメント１１はロッキングエッジREを中心に揺動可能となっている。
【００１２】
実施例１にあっては、従来技術におけるノーズ部Nの全高さH’が低く形成されている点、及びそれに伴いホール部１１８の深さが浅く形成されている点以外は同じである。
【００１３】
（従来技術におけるエレメント形状の課題について）
ここで、従来技術におけるエレメントの動的特性について詳細に説明する。
【００１４】
（エレメント間圧縮力）
駆動ベルト１は、エレメント１１間の圧縮力と無端バンド１０の張力の両方でトルクを伝達する。プーリ推力（プーリの溝幅方向に押す力）を一定とし、プライマリプーリ２の駆動トルクを増大（過大入力）させると、プーリ推力が一定のため無端バンド１０の張力の増加は小さく、この増大した駆動トルクの大半をエレメント間圧縮力によって負担する。図５はエレメント間圧縮力を表す図である。図４に示すように、トルク入力が定常状態におけるエレメント間圧縮力がA1(kN)した場合と、過大入力時におけるエレメント間圧縮力はA1よりも大きなA2(kN)となる。
【００１５】
また、図４中、α１はベルト巻き付き角（プライマリプーリ２と駆動ベルト１の接触開始位置）、β及びβ*は定常入力時及び過大入力時の圧縮力発生点（以下、アクティブアーク開始点と記載する）である。過大入力時のアクティブアーク開始点β*はベルト巻き付き角α１に近づいており、ベルト全滑り直前の状態であることが分かる。
【００１６】
（駆動ベルト巻き付き形状）
図５は、定常入力時及び過大トルク入力時における巻き付き形状をエレメント重心軌跡で表す図である。過大入力時、エレメント間圧縮力が発生している直線部A-Bが外側にたわんでいる。このたわみの原因は、直線部A-Bにおけるエレメント列では、ロッキングエッジREからノーズ部N周辺にかけて接触しているため、図６に示すように、エレメント間接触面圧の中心がA部及びB部における圧縮荷重Qの作用点とわずかにeだけずれ、曲げモーメントが発生しているためであり、たわみはエレメント間圧縮力の増加と共に増大する。一方、バンド張力はこのたわみを抑制する作用を持つ。通常、トルク増加時にはプーリ推力を増大させるので、バンド張力も増加するのに対して、プーリ推力の増大なしに過大入力を与えると、主としてエレメント間圧縮力のみが大きくなり、たわみが顕著になる。また、図４に示すように、過大入力時には駆動ベルト１はプライマリプーリ巻き付き開始後、プーリ内側方向へ移動する。この移動は、駆動ベルト１の外側方向たわみがプライマリプーリ巻き付き後半部にも及ぶために発生する。
【００１７】
（エレメントの倒れ）
図７は、プライマリプーリ巻き付き部におけるエレメント１１のヨー方向倒れ角を示す図である。過大入力時のヨー角は、プーリ巻き付き後、アクティブアーク開始点までに急増し、定常入力時より大きくなっている。このヨー角急増区間は、上記プーリ内側方向への移動区間と一致している。エレメント１１の倒れは、図８に示すように、プライマリプーリ１とセカンダリプーリ２の両プーリＶ溝中心のずれによるベルト芯ずれｆと、エレメント１１がプーリ内側に移動する際のフランク面５４の抗力低減の二つの要因により起こる。
【００１８】
（ノーズ部接触力）
図９はプライマリプーリ巻き付き区間におけるノーズ部Nの横方向接触力を示す図である。通常入力時には、プーリ巻き付き区間で接触力が発生していないのに対し、過大入力時には、アクティブアーク開始点から接触力が発生している。ノーズ部横方向接触力の発生は、図１０に示すように、アクティブアーク開始点におけるエレメントヨー角の増大によるものである。エレメント１１が横方向に拘束されるプーリ巻き付き区間において、ノーズ部Nに横方向荷重が発生すると、エレメント首下部には曲げ応力が発生する。
【００１９】
（エレメント応力への影響）
図１１は過大入力時にアクティブアーク開始点のエレメント１１に作用する接触力の分布を示す。エレメント間の接触によりノーズ部とロッキングエッジREに、プーリとの接触によりフランク面１１４に、そして無端バンドとの接触によりサドル面１１３に、それぞれ接触力が作用している。フランク面１１４の接触力分布は一様ではなく、フランク面１１４前部または後部（左右フランク面で逆）が強く接触している。この片当たりによってフランク面１１４にはヨー方向の曲げモーメントが作用する。アクティブアーク開始点ではエレメント１１のヨー角は最大となり、従って曲げモーメントも最大となる。また、エレメント１１のプーリ内側方向移動によりフランク面１１４の垂直抗力及び摩擦力も最大となっている。
【００２０】
以上説明したように、従来技術におけるエレメント１１には、特に過大入力時において、アクティブアーク開始点におけるヨー角の発生によりノーズ部Nに応力集中が発生する。これらの課題を解決するために、実施例１の作用効果を図１２を用いて説明する。
【００２１】
図１２は、従来技術におけるベルト最小巻き付き半径rにおいて、ヨー角が発生した箇所のプーリ円周側から見た上面図及びプーリ側面から見た側面図である。回転中心からロッキングエッジREまでの距離をベルト巻き付き径とし、ロッキングエッジREからノーズ部中心までの距離をａ１、エレメント１１の板厚をｂ１、ノーズ部中心におけるエレメント間距離をｄとする。
【００２２】
ベルト最小巻き付き径がrのとき、その巻き付き径におけるエレメントとその後方に位置するエレメントとの間の開き角度をαとすると、
d＝ａ１・tan（α）
と表される。尚、底辺をｂ１、他の辺をrの二等辺三角形を定義し、このrに挟まれた角度がαとなるため、
ｂ１2＝r2＋r2−2r2cos(α)
の関係が得られる。よって、
cos(α)＝１−ｂ１2/2r2
となり、
α＝cos-1(１−ｂ１2/2r2)
と表される。
すなわち、ノーズ部１１０の全高さHは、ベルト最小巻き付き径rと、エレメント１１の板厚ｂ１（ロッキングエッジRE部分における）と、ロッキングエッジREからノーズ部中心までの長さａ１により規定され、各パラメータ（r，ｂ１，ａ１）を適宜設定することで調整可能である。
【００２３】
従来技術では、ノーズ部Nの全高さH’をエレメント間間隔dよりも高く設定していたため、ヨー角の発生時には、ノーズ部Nとホール部１１８とが接触していた。これに対し、実施例１では、ノーズ部１１０の全高さHをd以下に設定したため、ベルト最小巻き付き径rにおいてヨー角が発生したとしても、ノーズ部１１０がホール部１１８と接触することがなく、エレメント１１の耐久性の向上を図ることができる。
【実施例２】
【００２４】
次に、実施例２について説明する。基本的な構成は実施例１と同様であるため、異なる点についてのみ説明する。図１３は実施例２のエレメント１１のノーズ部１１０’中心部分の断面図である。ノーズ部１１０’には、大径の第１ノーズ部１１０ａと、小径の第２ノーズ部１１０ｂが形成されている。第２ノーズ部１１０ｂは、ノーズ部全高さH位置におけるホール部１１８内周との径方向隙間がf2とされている。また、第１ノーズ部１１０ａは、全高さHよりも低い第１高さH1位置におけるホール部１１８内周との径方向隙間がf2よりも短いf1とされている。すなわち、ノーズ部１１０’全高さH位置における第２ノーズ部１１０ｂ断面積よりも、第１高さH1位置における第１ノーズ部１１０ａ断面積が広い形状とされている。全高さHはベルト最小巻き付き径におけるエレメント間隔dよりも高く設定され、また、第１高さH1はエレメント間隔dよりも低く設定されている。
【００２５】
図１４はベルト最小巻き付き径におけるヨー角発生時のエレメントの関係を表す概略図である。実施例１で説明したように、ベルト最小巻き付き径におけるヨー角の発生によるノーズ部１１０とホール部１１８との干渉を避けるために、断面積の大きな第１高さH1をエレメント間隔dよりも低く設定することで、第１ノーズ部１１０ａとホール部１１８との干渉を回避している。また、実施例１ではノーズ部１１０がホール部１１８との干渉を回避する際、ノーズ部１１０が完全にホール部１１８から外れる構成としたが、実施例２では、第２ノーズ部１１０ｂがホール部１１８内に干渉することなく収装された状態を維持するように構成されている。
【００２６】
すなわち、ベルト直線部では、第１ノーズ部１１０ａによりノーズ部１１０’とホール部１１８との隙間を小さくすることで安定したトルク伝達を行い、ベルト巻き付き部では、第２ノーズ部１１０ｂによりノーズ部１１０’とホール部１１８とが外れることを防止することで、ベルト直線部に移行する際に確実にノーズ部１１０’とホール部１１８を嵌合させることができる。
【００２７】
尚、第２ノーズ部１１０ｂの形状を規定するf2の値については、ベルト最小巻き付き径におけるエレメント間隔dと、そのときに発生するヨー角によって規定されるため、発生するヨー角の最大値に対し非接触となるよう決定しても良い。これにより、第２ノーズ部１１０ｂを極力大きく形成することが可能となり、よりスムーズにベルト直線部に移行することができる。また、実施例１，２に示すノーズ部１１０，１１０’及びホール部１１８は、それぞれ円筒形状としたが、楕円形状や円錐形状を採用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施例１のベルト式無段変速機を表す概略図斜視図である。
【図２】実施例１の駆動ベルトの構造を表す概略斜視図である。
【図３】実施例１のエレメントの拡大正面図及び側面図である。
【図４】従来技術におけるエレメント間圧縮力を表す図である。
【図５】従来技術における定常入力時及び過大トルク入力時における巻き付き形状をエレメント重心軌跡で表す図である。
【図６】従来技術におけるエレメント間接触面圧の中心A部及びB部における圧縮荷重Qの作用点を表す図である。
【図７】従来技術におけるプライマリプーリ巻き付き部におけるエレメントのヨー方向倒れ角を示す図である。
【図８】従来技術におけるプライマリプーリとセカンダリプーリの両プーリＶ溝中心のずれによるベルト芯ずれを表す図である。
【図９】従来技術におけるベルト巻き付き位置とノーズ部に作用する接触力の関係を表す図である。
【図１０】従来技術における過大入力時のアクティブアーク開始点におけるエレメントの関係を表す図である。
【図１１】従来技術における過大入力時にアクティブアーク開始点のエレメントに作用する接触力の分布を示す図である。
【図１２】従来技術におけるベルト最小巻き付き径におけるノーズ部とホール部の干渉の状態を表す図である。
【図１３】実施例２におけるエレメントの拡大断面図である。
【図１４】実施例２におけるエレメントにヨー角が作用したときのエレメントの関係を表す概略図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  駆動ベルト
２  プライマリプーリ
３  セカンダリプーリ
１０  無端バンド
１１  エレメント
１１１  ネック部
１１２  イヤー部
１１３  サドル面
１１４  フランク面
RE  ロッキングエッジ
【図１】
2006022921.tif 000003
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2006022921.tif 000014
【図１３】
2006022921.tif 000015
【図１４】
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