(57)【要約】【課題】油膜除去に要する時間を短縮化することにより、エレメントの側面とプーリの接触面積の増加を促進し、摩擦力の向上を達成す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では、入力軸方向に溝幅を可変とした入力側プーリ１と、出力軸方向に溝幅を可変とした出力側プーリ２と、入力側プーリ１と出力側プーリ２の間に掛け渡したベルト（無段変速機用ベルトＶ）と、を備え、このベルトＶは、板状のエレメント４をその板厚方向に多数枚重ね、無端バンド（積層リング３）により束ねた。このベルト式無段変速機において、板状のエレメント４の側面（フランク面４ａ）に、板厚方向（矢印Ｘ方向）に対して直角方向（矢印Ｙ方向）に一端４ａ１から他端４ａ２までの全長にわたって凹部４１及び凸部４２を形成した。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸方向に溝幅を可変とした入力側プーリと、出力軸方向に溝幅を可変とした出力側プーリと、前記入力側プーリと前記出力側プーリの間に掛け渡したベルトと、を備え、前記ベルトは、板状のエレメントをその板厚方向に多数枚重ね、無端バンドにより束ねたベルト式無段変速機において、
前記板状のエレメントの側面に、板厚方向に対して直角方向に一端から他端までの全長にわたって凹部及び凸部を形成し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、
前記凹部及び前記凸部は、板厚方向に交互に形成した複数列の凹溝及び凸条であ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３】
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、
前記凹部は、前記板厚方向の中央部に形成した一列の凹溝であり、前記凸部は、前記１列の凹溝を挟んだ両側に形成した２列の凸条であ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４】
鋼板素材を、剪断部分における素材の流れ制御を行って精度良く打ち抜くファインブランキング加工により板状のエレメントを製造するベルト式無段変速機のエレメント製造方法において、
前記板状のエレメントの側面に形成する凹部及び凸部は、前記ファインブランキング加工の後工程で形成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製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載されたベルト式無段変速機のエレメント製造方法において、
雌型であるダイと、雄型であるパンチと、前記ダイの対向位置に配置した板押えと、前記パンチの対向位置に配置した板受けと、を有し、前記ダイと前記パンチの相対移動により前記鋼板素材をせん断して打ち抜くファインブランキング加工を行うプレス加工装置を備え、
前記鋼板素材を前記プレス加工装置に搬送する素材搬送工程と、
前記プレス加工装置に搬送された前記鋼板素材を、前記ダイと前記パンチと前記板押えと前記板受けを閉じることで拘束する素材セット工程と、
前記素材セット工程により拘束した前記鋼板素材から、前記ファインブランキング加工によりエレメントの輪郭を打ち抜く打ち抜き工程と、
前記打ち抜き工程からの打ち抜きエレメントを、前記パンチと前記板受けにより挟持したまま、打ち抜き方向に溝加工位置まで相対移動するエレメント移動工程と、
相対移動させた前記打ち抜きエレメントの両側部に、前記板押えに設定した溝加工ツールを押し付けて刻印するコイニング加工により前記凹部及び前記凸部を形成する溝加工工程と、
前記コイニング加工により板状のエレメントの板厚方向の盛上りを、前記パンチ及び前記板受けにより狭圧することで平坦化する平坦化処理工程と、
前記ダイと前記パンチと前記板押えと前記板受けによる前記板状のエレメントの拘束を解除し、溝加工及び平坦化処理を完了した前記板状のエレメントを排出するエレメント排出工程と、
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の製造方法。
【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でプーリに掛け渡されるベルトを構成する板状のエレメントとその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、入力軸に溝幅を可変とした入力側プーリと、出力軸に溝幅を可変とした出力側プーリと、入力側プーリと出力側プーリの間に掛け渡したベルトと、を備え、このベルトは、板状のエレメントをその板厚方向に多数枚重ね、無端バンドにより束ねた無段変速機において、前記板状のエレメントの側面に潤滑油をプーリ周方向に排出する板厚方向の溝を形成したものが知られている（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2007-303520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、板状のエレメントの側面に形成した溝が、板厚方向の溝となっている。このため、潤滑油の排出速度が遅く、油膜除去に要する時間が長くなり、エレメント側面とプーリのシーブ面の接触面積の増加が遅れる分、摩擦力の向上代が抑えられてしまう、という問題があった。
【０００５】
すなわち、エレメント側面とプーリのシーブ面が接触すると、溝に潤滑油が封入されると共に、エレメント側面とプーリのシーブ面との間に油膜隙間が形成される。この溝に封入された潤滑油は、油膜隙間の方向に流れ込んだ後、流れの方向を遠心力方向に変え、油膜隙間を移動して抜けるという潤滑油の排出作用となっている。そのため、油膜隙間の断面積のみが油膜除去のための有効流路断面積になり、油膜隙間が狭くなれば潤滑油の流量が低下して油膜除去時間が長引いていた。
【０００６】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、油膜除去に要する時間を短縮化することにより、エレメントの側面とプーリの接触面積の増加を促進し、摩擦力の向上を達成することができるベルト式無段変速機のエレメントとその製造方法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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明のベルト式無段変速機では、入力軸方向に溝幅を可変とした入力側プーリと、出力軸方向に溝幅を可変とした出力側プーリと、入力側プーリと出力側プーリの間に掛け渡したベルトと、を備え、このベルトは、板状のエレメントをその板厚方向に多数枚重ね、無端バンドにより束ねた。
このベルト式無段変速機において、板状のエレメント側面に、板厚方向に対して直角方向に一端から他端までの全長にわたって凹部及び凸部を形成した。
【発明の効果】
【０００８】
よって、本発明のベルト式無段変速機の板状のエレメントの側面には、板厚方向に対して直角方向に一端から他端までの全長にわたって凹部及び凸部が形成される。
したがって、無段変速機のプーリ回転時の遠心力方向に凹部及び凸部が一致する。このため、エレメントの側面とプーリの接触部分の内側に供給された潤滑油が、回転による遠心力にしたがって外側へと抜ける潤滑油の排出作用を示したとき、凸部とプーリの間に形成される油膜隙間の断面積に、凹部によるへこみ空間の断面積を加えた合計断面積が、油膜除去のための有効流路断面積とされる。
つまり、油膜隙間の断面積のみを油膜除去のための有効流路断面積をする場合に比べ、有効流路断面積の拡大が図られ、潤滑油の排出量が増大する。この排出量増大により、油膜の除去が迅速に行われ、油膜除去に伴ってエレメントの側面とプーリとが接触することで、エレメントの側面とプーリの接触面積の増加を促進する。
このように、油膜除去に要する時間を短縮化することで、エレメント側面とプーリの接触面積の増加を促進する結果、伝達トルク容量の増加・ベルトトルク伝達効率の向上・燃費の向上・変速機小型化、等に有用である摩擦力（摩擦係数）の向上を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【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】実施例１のベルト式無段変速機のエレメントの正面図である。
【図４】実施例１のベルト式無段変速機のエレメントの要部を示す図であり、(a)はエレメントの側面図を示し、(b)は図３のエレメントフランク部分Ｆの拡大図を示す。
【図５】実施例１のベルト式無段変速機のエレメントがプーリに接触しながら回転している状態での遠心力の方向を示す説明図である。
【図６】実施例１のベルト式無段変速機のエレメントのフランク面に形成した複数列の凹溝及び凸条を示す拡大図であり、(a)はフランク面を遠心力方向から見た拡大図を示し、(b)は１つの凹溝を遠心力方向から見たときの拡大図を示す。
【図７】実施例１におけるエレメント製造方法を示す説明図であり、(a)は素材搬送工程を示し、(b)は素材セット工程を示し、(c)は打ち抜き工程を示し、(d)はエレメント移動工程を示し、(e)は溝加工工程を示し、(f)は平坦化処理工程を示し、(g)はエレメント排出工程を示す。
【図８】実施例１で製造されたエレメントを示す説明図であり、(a)はエレメント斜視図を示し、(b)はエレメントフランク部の正面図を示し、(c)は図８(a)の矢印Ｄ方向から見た打ち抜きによるダレ発生部分を示す。
【図９】実施例１のベルト式無段変速機のエレメントにおける二つのフランク面とプーリにおける二つのシーブ面との接触関係を示す説明図であり、(a)二つのフランク面がなす角度βと二つのシーブ面がなす角度αの関係を示し、(b)はフランク面とシーブ面の間に作用する接触圧分布特性を示す。
【図１０】比較例のエレメントと実施例１のエレメントの潤滑油排出対比作用を示す説明図であり、(a)は比較例のエレメントにおける潤滑油排出作用を示し、(b)は実施例１のエレメントにおける潤滑油排出作用を示す。
【図１１】比較例のエレメントを用いたベルト式無段変速機と実施例１のエレメントを用いたベルト式無段変速機の接触面積対比作用を示す説明図であり、(a)はロー変速比における接触面積対比作用を示し、(b)はハイ変速比における接触面積対比作用を示す。
【図１２】比較例におけるエレメント製造方法を示す説明図であり、(a)は素材搬送工程を示し、(b)は素材セット工程を示し、(c)は打ち抜き工程を示す。
【図１３】比較例で製造されたエレメントを示す説明図であり、(a)はエレメント斜視図を示し、(b)はエレメントフランク部の正面図を示し、(c)は図８(a)の矢印Ｃ方向から見た打ち抜きによるダレ発生部分を示す。
【図１４】実施例２のベルト式無段変速機のエレメントの要部を示す図であり、(a)はエレメントの側面図を示し、(b)はエレメントフランク部分の拡大図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明のベルト式無段変速機のエレメントを実現する最良の形態を、図面に示す実施例１及び実施例２に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１１】
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、実施例１のベルト式無段変速機のエレメントの正面図である。図４は、実施例１のベルト式無段変速機のエレメントの要部を示す図であり、(a)はエレメントの側面図を示し、(b)は図３のエレメントフランク部分Ｆの拡大図を示す。
【００１２】
実施例１のベルト式無段変速機のエレメントを適用した無段変速機用ベルトＶは、図１に示すように、入力側プーリ１と出力側プーリ２の間に掛け渡している。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。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狭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、環状リングを内から外へ多数重ね合わせた積層リング（無端バンド）３と、板材により形成されると共に両側に２組のプーリ１,２のシーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａと接触するフランク面４ａを有する板状のエレメント４と、を備えている。
【００１４】
前記積層リング３は、厚さ0.2mmほどのマレージング鋼相当の最高強度材料の薄板を溶接して環状リングとし、僅かに径を異ならせた複数の環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。
【００１５】
そして、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、板厚方向に多数枚重ねたエレメント４,・・・のサドル溝４ｂ,４ｂに両側から挟み込み、これら多数のエレメント４,・・・を束ねることで構成する。そして、この無段変速機用ベルトＶを２組のプーリ１,２の間に挟み込んでのトルク伝達時、エレメント４が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。
【００１６】
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、フランク面４ａ,４ａと、サドル溝４ｂ,４ｂと、ネック部４ｃと、ノーズ部４ｄと、イヤー部４ｅ,４ｅと、ホール部４ｆと、ロッキングエッジ部４ｇと、を備えている。
【００１７】
前記フランク面４ａ,４ａは、プーリ１,２のシーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａと接触するエレメント両側位置に形成する。前記サドル溝４ｂ,４ｂは、２組の積層リング３,３を両側から挟み込むエレメント内側位置に形成する。前記ネック部４ｃは、サドル溝４ｂ,４ｂに挟まれたエレメント中央位置に形成する。前記ノーズ部４ｄは、エレメント正面位置の上部にベルト進行方向に突出して形成する。前記イヤー部４ｅ,４ｅは、ノーズ部４ｄからエレメント幅方向に延在して形成する。前記ホール部４ｆは、ノーズ部４ｄの設定位置に対応するエレメント背面位置の下部に形成する。前記ロッキングエッジ部４ｇは、フランク面４ａ,４ａを有するエレメント正面位置に幅方向に形成する。
【００１８】
そして、前記エレメント４のフランク面４ａ,４ａには、図４(a)に示すように、エレメント４の板厚方向（矢印Ｘで示す）に対して直角方向（矢印Ｙで示す）に延びる凹部４１及び凸部４２を形成した。ここで、凹部４１及び凸部４２は、図４(b)に示すように、フランク面４ａの一端（下端）４ａ１から他端（上端）４ａ２まで全長にわたって形成し、板厚方向に交互に等ピッチに配列する。
【００１９】
前記凹部４１は、潤滑油をプーリ１,２の径方向、すなわちプーリ１,２の回転によって生じる遠心力の方向に排出する凹溝であり、前記凸部４２は、２組のプーリ１,２のシーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａと油膜を介して接触する凸条である。
【００２０】
図５は、実施例１のベルト式無段変速機のエレメントがプーリに接触しながら回転している状態での遠心力の方向を示す説明図である。図６は、実施例１のベルト式無段変速機のエレメントのフランク面に形成した複数列の凹溝及び凸条を示す拡大図であり、(a)はフランク面を遠心力方向から見た拡大図を示し、(b)は１つの凹溝を遠心力方向から見たときの拡大図を示す。なお、図６中に示す「遠心力方向」は、図５に一点鎖線矢印で示す遠心力方向の先端をあらわす。
【００２１】
図５に示すように、例えば固定プーリ１１が半時計回りに回転すると、一点鎖線矢印で示すように固定プーリ１１の中心Ｏから外径方向に向かう遠心力が発生する。一方、エレメント４は、フランク面４ａがシーブ面１１ａに対向した状態で固定プーリ１１に沿って円弧上を高速で回転する。このとき、エレメント４の板厚方向は、エレメント４の進行方向に一致し、エレメント４の板厚方向に対して直角方向は、固定プーリ１１の回転によって発生する遠心力方向に一致する。
【００２２】
すなわち、エレメント４の板厚方向に対して直角方向に形成した凹部４１及び凸部４２は、固定プーリ１１の回転によって発生する遠心力方向に一致することとなる。なお、図５には入力側プーリ１における固定プーリ１１のシーブ面１１ａとエレメント４との関係しか示していないが、他のプーリ１２,２１,２２とエレメント４の関係も同様である。
【００２３】
さらに、固定プーリ１１とシーブ面１１ａの間の断面積Ｓは、図６に示すように、凸部４２とシーブ面１１ａの間の領域に形成される油膜隙間Ｙの断面積Ｓ１（図６(b)中薄いドットで示す）と、凹部４１の内側領域の断面積Ｓ２（図６(b)中濃いドットで示す）の和となる。
【００２４】
ここで、凹部４１のピッチ間隔をａmm、凸部４２のピッチ間隔をａmm、凹部４１の形状を半径ａ/４mmの円弧波形、フランク面４ａとシーブ面１１ａとの間隔をｂmmと仮定すると、断面積Ｓは、
Ｓ＝Ｓ１＋Ｓ２
＝（ａ×ｂ）＋（ａ/２）２
の式により求めることができる。
【００２５】
次に、実施例１のエレメント４の製造方法について説明する。
図７は、実施例１におけるエレメント製造方法を示す説明図であり、(a)は素材搬送工程を示し、(b)は素材セット工程を示し、(c)は打ち抜き工程を示し、(d)はエレメント移動工程を示し、(e)は溝加工工程を示し、(f)は平坦化処理工程を示し、(g)はエレメント排出工程を示す。図８は、実施例１で製造されたエレメントを示す説明図であり、(a)はエレメント斜視図を示し、(b)はエレメントフランク部を示し、(c)は図８(a)の矢印Ｄ方向から見た打ち抜きによるダレ発生部分を示す。
【００２６】
実施例１のエレメント４は、図７に示すように、雌型であるダイ１０１と、雄型であるパンチ１０２と、ダイ１０１の対向位置に配置した板押え１０３と、パンチ１０２の対向位置に配置した板受け１０４と、を有し、ダイ１０１とパンチ１０２の相対移動により鋼板素材Ｗをせん断して打ち抜くファインブランキング加工を行うプレス加工装置１００により製造する。
【００２７】
ここで、ファインブランキング加工とは、打抜きされる鋼板素材Ｗの、剪断部分における材料の流れの制御を行って打抜く方法である。すなわち、クリアランスの極端に小さいダイ１０１とパンチ１０２、ナイフエッジ状のＶリングを持つ板押さえ１０３と板受け１０４により、鋼板素材Ｗの内部に高い圧縮応力を生じさせ、鋼板素材Ｗの延性を高めて割れの発生を防ぎ、破断のない剪断面を得るものである。
【００２８】
素材搬送工程では、図７(a)に示すように、鋼板素材Ｗを打ち抜き方向（剪断方向）に対して直角方向（水平方向）からプレス加工装置１００に搬送する。
【００２９】
素材セット工程では、図７(b)に示すように、プレス加工装置１００に搬送された鋼板素材Ｗを、ダイ１０１とパンチ１０２と板押え１０３と板受け１０４を閉じることで拘束する。このとき、板押え１０３と板受け１０４に油圧圧力をかけ、板押え１０３に形成した図示しないナイフエッジ状のＶリングを鋼板素材Ｗに打ち込む。そして、打ち抜き方向に対して直角方向（水平方向）に広がろうとする鋼板素材Ｗを押さえ込み、打ち抜かれる鋼板素材Ｗの圧縮応力を高くしている。
【００３０】
打ち抜き工程では、図７(c)に示すように、素材セット工程により拘束した鋼板素材Ｗから、ファインブランキング加工によりエレメント４の輪郭を打ち抜く。このとき、パンチ１０２及び板受け１０４の位置を固定し、ダイ１０１及び板押え１０３を下降する。これにより、ダイ１０１とパンチ１０２の相対位置がずれて剪断面が形成される。なお、鋼板素材Ｗの剪断切り口面には、「ダレ」と呼ばれる曲線部分１０６が生じる。
【００３１】
エレメント移動工程では、図７(d)に示すように、打ち抜き工程からの打ち抜きエレメント４´を、パンチ１０２と板受け１０４により挟持したまま、打ち抜き方向に溝加工位置まで相対移動する。このとき、パンチ１０２及び板受け１０４の位置を固定し、ダイ１０１及び板押え１０３を下降する。
【００３２】
溝加工工程では、図７(e)に示すように、相対移動させた打ち抜きエレメント４´の両側部に、板押え１０３に設定した溝加工ツール１０５を押し付け、凹部４１及び凸部４２の形状を刻印（圧縮転写）するコイニング加工により凹部４１及び凸部４２を形成する。なお、溝加工ツール１０５は、その表面が凹部４１及び凸部４２の逆形状を呈している。このとき、パンチ１０２は上方に退避しているため、コイニング加工に伴って打ち抜きエレメント４´の両側部には、板厚方向に盛上り１０７が生じる。
【００３３】
平坦化処理工程では、図７(f)に示すように、コイニング加工により板状のエレメント４の板厚方向の盛上り１０７を、パンチ１０２及び板受け１０４により狭圧することで平坦化する。このとき、上方に退避していたパンチ１０２を下降する。
【００３４】
エレメント排出工程では、図７(g)に示すように、ダイ１０１とパンチ１０２と板押え１０３と板受け１０４による板状のエレメント４の拘束を解除し、溝加工及び平坦化処理を完了した板状のエレメント４を排出する。
【００３５】
このように、板状のエレメント４は、両側部のフランク面４ａに形成する凹部４１及び凸部４２をファインブランキング加工の後工程で形成することとなる。
【００３６】
さらに、図８(c)に示すように、コイニング加工による溝加工及び平坦化処理を行うことで、ファインブランキング加工の際に生じた鋼板素材Ｗの剪断切り口面の曲線部分１０６（ダレ）は、補正されてほぼ直角になる。
【００３７】
次に、作用を説明する。
まず、「ベルト式無段変速機の特性」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、「潤滑油排出作用」、「接触面積増加作用」、「製造方法における特徴的作用」に分けて説明する。
【００３８】
[ベルト式無段変速機の特性]
図９は、実施例１のベルト式無段変速機のエレメントにおける二つのフランク面とプーリにおける二つのシーブ面との接触関係を示す説明図であり、(a)二つのフランク面がなす角度βと二つのシーブ面がなす角度αの関係を示し、(b)はフランク面とシーブ面の間に作用する接触圧分布特性を示す。
【００３９】
無段変速機において、無段変速機用ベルトＶを入力側プーリ１と出力側プーリ２の間に掛け渡した際、最大伝達トルクを高める設定にするには、図９(a)に示すように、二つのシーブ面がなす角度αよりもエレメントにおける二つのフランク面がなす角度βを僅かに大きくする。
【００４０】
そのため、フランク面とシーブ面の接触圧は、図９(b)に示すように、フランク面の上部（サドル溝に近い部分）になるほど大きくなる。すなわち、フランク面とシーブ面の間に形成される油膜隙間は、フランク面の上部（サドル溝に近い部分）になるほど狭くなる。
【００４１】
したがって、プーリの回転によって生じる遠心力で潤滑油がプーリ外径方向に流れると、油膜隙間を流れる潤滑油は、フランク面の上部（サドル溝に近い部分）になるほど流れにくくなっている。
【００４２】
[潤滑油排出作用]
図１０は、比較例のエレメントと実施例１のエレメントの潤滑油排出対比作用を示す説明図であり、(a)は比較例のエレメントにおける潤滑油排出作用を示し、(b)は実施例１のエレメントにおける潤滑油排出作用を示す。
【００４３】
比較例のエレメントＥでは、側面Ｅ１に板厚方向（遠心力方向に対して直角方向）の溝Ｍを複数形成している。これにより、エレメントＥの側面であるフランク面Ｅ１とプーリＰのシーブ面Ｐ１とが接触すると、接触部分の内側に供給された潤滑油が溝Ｍの内側（図１０(a)中濃いドットで示す）に封入されると共に、側面Ｅ１とシーブ面Ｐ１の間に油膜隙間Ｙ（図１０(a)中薄いドットで示す）が形成される。
【００４４】
ここで、潤滑油は、プーリＰの回転により生じる遠心力でプーリ外径側に向かって流れる。そのため、溝Ｍに封入された潤滑油は、油膜隙間Ｙの方向へ流れ込んだ後、流れの方向を遠心力方向に変えて油膜隙間Ｙ内を移動して排出される。したがって、比較例のエレメントＥでは、油膜隙間Ｙの断面積Ｓ１のみが潤滑油を排出して油膜を除去するための有効流路断面となる。
【００４５】
一方、実施例１のエレメント４では、側面であるフランク面４ａに板厚方向に対して直角方向の凹部４１及び凸部４２を形成している。これにより、例えば、エレメント４のフランク面４ａと固定プーリ１１のシーブ面１１ａとが接触すると、接触部分の内側に供給された潤滑油が凹部４１の内側（図１０(b)中濃いドットで示す）に封入されると共に、凸部４２とシーブ面１１ａの間に油膜隙間Ｙ（図１０(b)中薄いドットで示す）が形成される。
【００４６】
ここで、凹部４１及び凸部４２はそれぞれ遠心力方向に一致しているので、凹部４１に封入された潤滑油は、固定プーリ１１の回転によって生じる遠心力で凹部４１内を移動して排出される。また、油膜隙間Ｙの潤滑油も遠心力で油膜隙間Ｙ内を移動して排出される。
【００４７】
したがって、実施例１のエレメント４では、油膜隙間Ｙの断面積Ｓ１及び凹部４１の断面積Ｓ２の和（Ｓ１＋Ｓ２）が潤滑油を排出して油膜を除去するための有効流路断面となる。
【００４８】
したがって、実施例１のエレメント４における有効流路断面積の方が、油膜隙間Ｙの断面積Ｓ１のみを有効流路断面積とする場合よりも、有効流路断面積を凹部４１の断面積Ｓ２分拡大することができる。
【００４９】
さらに、流体の流量Ｑは、
Ｑ＝Ｓ（断面積）×Ｖ（速度）
の式により求められる。
したがって、Ｖ（速度）が一定であると仮定すれば、Ｓ（断面積）が大きいほど流量Ｑが大きくなることがわかる。
【００５０】
上述のように、比較例のエレメントＥでは、有効流路断面積が油膜隙間Ｙの断面積Ｓ１のみであるため、比較例のエレメントＥでの流量Ｑ１は、
Ｑ１＝Ｓ１×Ｖ
の式により求められる。
【００５１】
これに対し、実施例１のエレメント４では、有効流路断面積が油膜隙間Ｙの断面積Ｓ１及び凹部４１の断面積Ｓ２の和（Ｓ１＋Ｓ２）であるため、実施例１のエレメント４での流量Ｑ２は、
Ｑ２＝（Ｓ１＋Ｓ２）×Ｖ
の式により求められる。
【００５２】
このように、実施例１のエレメント４の方が潤滑油の流量（排出量）が増大し、凹部４１の断面積Ｓ２分だけ潤滑油が抜けやすい形状となる。なお、例えば、凹部４１の形状を半径ａ/４mmの円弧波形と仮定すると、断面積Ｓ２＝（ａ/２）２となり、実施例１のエレメント４では、潤滑油の流量がこの（ａ/２）２分増大する。
【００５３】
そして、このように潤滑油の流量（排出量）が増大した結果、同じ量の潤滑油を排出することを想定した場合、実施例１のエレメント４における潤滑油排出時間Ｔ１は、
2011075089.tif 000003
の式により求められる（なお、Ｔ０は比較例のエレメントＥにおける潤滑油排出時間）。
【００５４】
このため、同じ量の潤滑油を排出する場合では、比較例のエレメントＥよりも実施例１のエレメント４の方が潤滑油の排出に必要な時間が短くなり、油膜除去に要する時間を短縮化することができる。
【００５５】
さらに、上述のように、ベルト式無段変速機では、フランク面とシーブ面の接触圧が、フランク面の上部（サドル溝に近い部分）になるほど大きくなり、プーリ外径方向に流れた油膜隙間を流れる潤滑油は、フランク面の上部（サドル溝に近い部分）になるほど流れにくくなっている。
【００５６】
このため、油膜隙間Ｙの断面積Ｓ１のみを有効流路断面積とする比較例のエレメントＥでは、フランク面の上部（サドル溝に近い部分）になるほど潤滑油の排出が困難になることが想定されるが、これに対し、実施例１のエレメント４では、フランク面４ａ,４ａとシーブ面１１ａ,１２ａの接触圧に拘らず、凹部４１の断面積Ｓ２分の流路を確保することができる。したがって、実施例１のエレメント４では、油膜除去作用の低下を防止し、油膜除去に要する時間を確実に短縮化することができる。
【００５７】
さらに、実施例１のエレメント４では、凹部４１及び凸部４２は、板厚方向に交互に形成した複数列の凹溝及び凸条となっている。そのため、油膜除去のための有効流路断面の拡大を図ることができ、さらに迅速に油膜除去を行うことができる。
【００５８】
[接触面積増加作用]
図１１は、比較例のエレメントを用いたベルト式無段変速機と実施例１のエレメントを用いたベルト式無段変速機の接触面積対比作用を示す説明図であり、(a)はロー変速比における接触面積対比作用を示し、(b)はハイ変速比における接触面積対比作用を示す。
【００５９】
ベルト式無段変速機において、入力側プーリ１と出力側プーリ２の間に掛け渡した無段変速機用ベルトＶは、その一部がプーリ１,２と一定以上の摩擦力（摩擦係数）で接触することで、プーリ１,２の回転に伴って回転する。
【００６０】
ここで、摩擦力（摩擦係数）の大きさは、エレメント４とプーリ１,２の間の潤滑油量によって決まり、潤滑油量が多ければエレメント４は滑って摩擦力が発生しない。なお、この摩擦力（摩擦係数）が一定以上となってプーリ１,２と共に無段変速機用ベルトＶが回転する状態を「ベルトが噛み込んだ状態」とし、噛みこみ開始から噛み込み終了までの角度をベルト噛み込み角度とする。
【００６１】
比較例のエレメントＥを適用した無段変速機用ベルトＶにおいて、ベルトＶとプーリ１,２との接触部分の内側に供給された潤滑油が遠心力によって排出され、エレメントＥとプーリ１,２の間の潤滑油量が適切になってエレメントＥがプーリ１,２に噛み込んだとき、この噛み込み開始位置はロー変速比ではＡ２であり、ハイ変速比ではＣ２位置である。このときの噛み込み角度をそれぞれθ１,θ２とする。
【００６２】
これに対し、実施例１のエレメント４を適用した無段変速機用ベルトＶでは、上述のように油膜の除去を迅速に行うことができるため、プーリ１,２とベルトＶの一定以上の摩擦力（摩擦係数）での接触を早く開始できる。すなわち、実施例１のエレメント４を適用した無段変速機用ベルトＶにおいて、エレメント４の噛み込み開始位置はロー変速比ではＡ１であり、ハイ変速比ではＣ１位置である。このときの噛み込み角度は、それぞれ比較例の場合よりもΔθ１,Δθ２増加する。
【００６３】
このように、実施例１のエレメント４では、ベルト噛み込み角度が比較例のエレメントＥよりも増加するので、エレメント４の側面であるフランク面４ａ,４ａとプーリ１,２の接触面積は増加する。この結果、ベルトＶとプーリ１,２間に生じる回転方向の滑りを防止して摩擦力の向上を達成することができる。
【００６４】
そして、エレメント４とプーリ１,２の接触面積の増加を促進して摩擦力（摩擦係数）の向上を図ることで、ベルト押し付け力を一定とすれば、比較例のエレメントＥと比して伝達トルク容量の増加・ベルトトルク伝達効率の向上を図ることができる。また、伝達トルク容量を一定とすれば、比較例のエレメントＥと比してベルト押し付け力の低下を図ることができ、燃費向上・変速機の小型化を図ることができる。
【００６５】
なお、無段変速機用ベルトＶは、変速比１：１以外の場合では大径と小径になるが、このとき、両プーリ１,２ともベルトＶを左右に引っ張る力は同じであるので、ベルト噛み込み角度の大きい大径側のプーリ（ロー変速比では出力側プーリ２、ハイ変速比では入力側プーリ１）の方がベルトの受けるプーリ押し付け力が大きくなる。このため、大径側ではベルト滑りが発生しないが、小径側ではベルト滑りが起こる。
【００６６】
ここで、小径側ではプーリ１,２の回転による遠心力が比較的小さいため、遠心力によるプーリ外径側への潤滑油流量は小さくなる。この結果、実施例１のエレメント４のように凹部４１及び凸部４２が遠心力方向に一致していても、摩擦力が大幅に増加することはなく、フリクショントルクは増加しにくい。
【００６７】
[製造方法における特徴的作用]
図１２は、比較例におけるエレメント製造方法を示す説明図であり、(a)は素材搬送工程を示し、(b)は素材セット工程を示し、(c)は打ち抜き工程を示す。図１３は、比較例で製造されたエレメントを示す説明図であり、(a)はエレメント斜視図を示し、(b)はエレメントフランク部を示し、(c)は図８(a)の矢印Ｃ方向から見た打ち抜きによるダレ発生部分を示す。
【００６８】
比較例のエレメントＥは、図１２に示すように、雌型であるダイ１０１と、雄型であるパンチ１０２と、ダイ１０１の対向位置に配置した板押え１０３と、パンチ１０２の対向位置に配置した板受け１０４と、を有し、ダイ１０１とパンチ１０２の相対移動により鋼板素材Ｗをせん断して打ち抜くファインブランキング加工を行うプレス加工装置１００により製造する。
【００６９】
素材搬送工程では、図１２(a)に示すように、鋼板素材Ｗを打ち抜き方向（剪断方向）に対して直角方向（水平方向）からプレス加工装置１００に搬送する。
【００７０】
素材セット工程では、図１２(b)に示すように、プレス加工装置１００に搬送された鋼板素材Ｗを、ダイ１０１とパンチ１０２と板押え１０３と板受け１０４を閉じることで拘束する。このとき、板押え１０３と板受け１０４に油圧圧力をかけ、板押え１０３に形成した図示しないナイフエッジ状のＶリングを鋼板素材Ｗに打ち込む。
【００７１】
打ち抜き工程では、図１２(c)に示すように、素材セット工程により拘束した鋼板素材Ｗから、ファインブランキング加工によりエレメントＥの輪郭を打ち抜く。このとき、パンチ１０２及び板受け１０４の位置を固定し、ダイ１０１及び板押え１０３を下降する。これにより、ダイ１０１とパンチ１０２の相対位置がずれて剪断面が形成される。なお、鋼板素材Ｗの剪断切り口面には、「ダレ」と呼ばれる曲線部分１０６が生じる。
【００７２】
そして、打ち抜き工程にてエレメントＥを形成すると、図示しないが、ダイ１０１とパンチ１０２と板押え１０３と板受け１０４による板状のエレメントＥの拘束を解除し、板状のエレメントＥを排出する。
【００７３】
ここで、比較例のエレメントＥでは、フランク面４ａに形成する溝ＭがエレメントＥの板厚方向に伸びている。このため、溝Ｍは、鋼板素材Ｗをファインブランキング加工によりエレメント形状に打ち抜く際に、この打ち抜きと同時に板厚方向に刻まれる（図１３(b)参照）。
【００７４】
また、ファインブランキング加工では、加工中常にダイ１０１と板押え１０３で鋼板素材Wを平らに押して曲げ変形を防止しているが、図１３(c)に示すように、切断面付近にダレが生じてしまう。この比較例のエレメントＥは、ファインブランキング加工のみで製造するため、この曲線部分（ダレ）１０６は補正できず、そのまま残ってしまう。このため、切断面付近の板厚は、エレメントＥの中央部と比較して板厚が減少する。
【００７５】
これにより、フランク面４ａがプーリ１,２と接触する面積が減少し、面圧が増加する。この結果、フランク面４ａ及びシーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａに磨耗が生じやすくなり、この磨耗による不具合が早期に発生するおそれがあった。
【００７６】
これに対し、実施例１のエレメント４は、上述のように、打ち抜き工程の後打ち抜きエレメント４´の側面に溝加工ツール１０５を押し付けることで凹部４１及び凸部４２を形成し、さらに平坦化処理工程で溝加工に伴う板厚方向の盛上り１０７を平坦化する。
【００７７】
これにより、フランク面４ａが潰れ、曲線部分（ダレ）１０６が補正されてフランク面４ａがプーリ１,２と接触する面積（エレメント板厚）を比較例よりも拡大することができ、さらなる摩擦力の増加と磨耗による不具合の発生防止を図ることができる。
【００７８】
さらに、このように、凹部４１及び凸部４２を、ファインブランキング加工の後工程で形成することで、打ち抜き方向に対して直角方向の凹部４１及び凸部４２を形成することができる。
【００７９】
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。
【００８０】
(1) 入力軸方向に溝幅を可変とした入力側プーリ１と、出力軸方向に溝幅を可変とした出力側プーリ２と、前記入力側プーリ１と前記出力側プーリ２の間に掛け渡したベルト（無段変速機用ベルトＶ）と、を備え、前記ベルトＶは、板状のエレメント４をその板厚方向に多数枚重ね、無端バンド（積層リング３）により束ねたベルト式無段変速機において、前記板状のエレメント４の側面（フランク面４ａ）に、板厚方向に対して直角方向に一端から他端までの全長にわたって凹部４１及び凸部４２を形成した構成とした。
このため、油膜除去に要する時間を短縮化することにより、エレメントの側面とプーリの接触面積の増加を促進し、摩擦力の向上を達成することができる。
【００８１】
(2) 前記凹部４１及び前記凸部４２は、板厚方向に交互に形成した複数列の凹溝及び凸条である構成とした。
このため、油膜除去のための有効流路断面の拡大を図ることができ、さらに迅速に油膜除去を行うことができる。
【００８２】
(3) 鋼板素材Ｗを、剪断部分における素材の流れ制御を行って精度良く打ち抜くファインブランキング加工により板状のエレメントを製造するベルト式無段変速機のエレメント製造方法において、前記板状のエレメント４の側面（フランク面４ａ）に形成する凹部４１及び凸部４２は、前記ファインブランキング加工の後工程で形成する構成とした。
このため、打ち抜き方向に対して直角方向の凹部４１及び凸部４２を形成することができる。
【００８３】
(4) 雌型であるダイ１０１と、雄型であるパンチ１０２と、前記ダイ１０１の対向位置に配置した板押え１０３と、前記パンチ１０２の対向位置に配置した板受け１０４と、を有し、前記ダイ１０１と前記パンチ１０２の相対移動により前記鋼板素材Ｗをせん断して打ち抜くファインブランキング加工を行うプレス加工装置１００を備え、前記鋼板素材Ｗを前記プレス加工装置１００に搬送する素材搬送工程（図７(a)）と、前記プレス加工装置１００に搬送された前記鋼板素材Ｗを、前記ダイ１０１と前記パンチ１０２と前記板押え１０３と前記板受け１０４を閉じることで拘束する素材セット工程（図７(b)）と、前記素材セット工程（図７(b)）により拘束した前記鋼板素材Ｗから、前記ファインブランキング加工によりエレメント４の輪郭を打ち抜く打ち抜き工程（図７(c)）と、前記打ち抜き工程（図７(c)）からの打ち抜きエレメント４´を、前記パンチ１０２と前記板受け１０４により挟持したまま、打ち抜き方向に溝加工位置まで相対移動するエレメント移動工程（図７(d)）と、相対移動させた前記打ち抜きエレメント４´の両側部に、前記板押え１０３に設定した溝加工ツール１０５を押し付けて刻印するコイニング加工により前記凹部４１及び前記凸部４２を形成する溝加工工程（図７(e)）と、前記コイニング加工により板状のエレメント４の板厚方向の盛上り１０７を、前記パンチ１０２及び前記板受け１０４により狭圧することで平坦化する平坦化処理工程（図７(f)）と、前記ダイ１０１と前記パンチ１０２と前記板押え１０３と前記板受け１０４による前記板状のエレメント４の拘束を解除し、溝加工及び平坦化処理を完了した前記板状のエレメント４を排出するエレメント排出工程（図７(g)）と、を有する構成とした。
このため、溝加工及び平坦化処理により、ファインブランキング加工による曲線部分（ダレ）１０６の補正を行って、フランク面４ａが拡大し、更なる摩擦力の増加を図ることができる。
【実施例２】
【００８４】
実施例２は、フランク面に形成する凹部を１列の凹溝とし、凸部を凹溝を挟む２列の凸条とする例である。
【００８５】
まず、構成を説明する。
図１４は、実施例２のベルト式無段変速機のエレメントの要部を示す図であり、(a)はエレメントの側面図を示し、(b)はエレメントフランク部分の拡大図を示す。
【００８６】
この実施例２のエレメント５０では、側面であるフランク面５ａに板厚方向に対して直角方向に凹部５１及び凸部５２を形成する。ここで、凹部５１は、板厚方向の中央部に形成した一列の凹溝である。また、凸部５２は、１列の凹溝である凹部５１を挟んだ両側に形成した２列の凸条である。
【００８７】
凹部５１及び凸部５２をエレメント５０の板厚方向に対して直角方向に形成することで、遠心力による油膜除去能力が向上し、凹部５１の断面積を小さくすることができる。これにより、実施例２では、凹部５１を１列にすることで凸部５２の断面積を増加させ、エレメント５０とプーリシーブ面（ここでは図示せず）の間の摩擦力の増加をさらに促進することができる。
【００８８】
さらに、凹部５１を１列にすることで油膜除去のための有効流路断面積を計算しやすくなり、油膜除去時間の管理をより正確に行うことができる。
【００８９】
次に、効果を説明する。
実施例２のベルト式無段変速機のエレメントにあっては、上述の(1)の効果に加え、下記に挙げる効果を得ることができる。
【００９０】
(5) 前記凹部５１は、前記板厚方向の中央部に形成した一列の凹溝であり、前記凸部５２は、前記１列の凹溝を挟んだ両側に形成した２列の凸条である構成とした。
このため、凹部５１の断面積を少なくし、凸部５２の断面積を増加して、エレメント５０とプーリシーブ面の間の摩擦力（摩擦係数）の増加をさらに促進することができる。
【００９１】
以上、本発明のベルト式無段変速機のエレメント及びその製造方法を実施例１及び実施例２に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これら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。
【００９２】
実施例１では、コイニング加工による溝加工工程と、盛上り１０７を平坦化する平坦化処理工程とを別々に行っているが、例えば、パンチ１０２と板受け１０４により抜き打ちエレメント４´を挟み込んだままコイニング加工を行っても良い。この場合、溝加工工程と平坦化処理工程を同時に行うことができ、工数の低減を図ることができる。
【００９３】
また、実施例１では、エレメントのフランク面に形成した凹部及び凸部を、円弧の一部による凹凸曲面形状に設定した例を示した。しかし、凹部及び凸部の形状として、楕円の一部による凹凸曲面形状に設定したり、凹凸の中央部に平坦部を残し、両エッジ部分に曲面を設定したりする例であっても良い。さらに、凹部をＶ字形状にしたり、半円弧形状やオイル排出性を考慮した他の様々な形状とする例であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
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】
【００９５】
Ｖ  無段変速機用ベルト
１  入力側プーリ
１１  固定プーリ
１２  スライドプーリ
１１ａ,１２ａ  シーブ面
２  出力側プーリ
２１  固定プーリ
２２  スライドプーリ
２１ａ,２２ａ  シーブ面
３  積層リング（無端バンド）
４  エレメント
４ａ  フランク面
４ａ１  フランク面の一端（下端）
４ａ２  フランク面の他端（上端）
４１  凹部
４２  凸部
【図１】
2011075089.tif 000004
【図２】
2011075089.tif 000005
【図３】
2011075089.tif 000006
【図４】
2011075089.tif 000007
【図５】
2011075089.tif 000008
【図６】
2011075089.tif 000009
【図７】
2011075089.tif 000010
【図８】
2011075089.tif 000011
【図９】
2011075089.tif 000012
【図１０】
2011075089.tif 000013
【図１１】
2011075089.tif 000014
【図１２】
2011075089.tif 000015
【図１３】
2011075089.tif 000016
【図１４】
2011075089.tif 000017