(57)【要約】【課題】エレメントの板厚を変えることなく圧縮力によるエレメントの変形を抑制する。【解決手段】本発明の無段変速機用ベルトは、ベルトがプライマリプーリ又はセカンダリプーリに沿って円弧状に湾曲するとき、隣接するエレメント（５）同士で互いに接触する、エレメント（５）のプーリ幅方向に延設される接触部（１４）と、接触部（１４）の一部に形成される凹部（２０）とを備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リングの周方向に多数積層されるエレメントを結束して構成されるベルトであって、前記ベルトをトルク入力側のプライマリプーリとトルク出力側のセカンダリプーリとに巻き掛けることで前記プライマリプーリから前記セカンダリプーリへとトルクを伝達する無段変速機用ベルトにおいて、
前記ベルトが前記プライマリプーリ又は前記セカンダリプーリに沿って円弧状に湾曲するとき、隣接するエレメント同士で互いに接触する、前記エレメントのプーリ幅方向に延設される接触部と、
前記接触部の一部に形成される凹部と、
を備えることを特徴とする無段変速機用ベルト。
【請求項２】
前記凹部は、前記エレメントの中心線に対して線対称に設けられることを特徴とする請求項１に記載の無段変速機用ベルト。
【請求項３】
前記凹部は、前記エレメントの中心線の方向に、前記エレメントの前記リングを載せるサドル部から前記接触部を超える範囲までにわたって設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の無段変速機用ベルト。
【請求項４】
前記凹部の深さは、前記無段変速機の走行補償距離だけ車両が走行したときにおける前記エレメントの板厚方向の摩耗量に、前記エレメント加工時の板厚方向のばらつき量を加算した値より深く設定されることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の無段変速機用ベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無段変速機用ベルトのエレメントの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
無段変速機用ベルトは、多数のエレメントを環状に積層したものを金属製の環状リングによって結束して構成される。ベルトはプライマリプーリとセカンダリプーリとに巻き掛けられ、ベルトの両サイドとプライマリプーリ及びセカンダリプーリとの間における摩擦力によってベルトと両プーリとの間のトルク伝達が行われる。また、ベルト内には張り側と緩み側とが存在し、両側の張力差とエレメントの圧縮力の合計でトルクを伝達する。
【０００３】
また、エレメントには積層方向の片面にエレメントの幅方向にわたって凸形状のロッキングエッジ部が形成されており、このロッキングエッジ部において隣接するエレメントの後面と互いに接触する。特許文献１には、プーリにおいてベルトが円弧状になるとき、エレメントがロッキングエッジ部を支点にしてシーソのように揺動する点が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−４７４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ベルトが駆動されるとき、ベルト緩み側においてエレメントはプライマリプーリから受ける力とセカンダリプーリから受ける反力とによって積層方向に圧縮されるが、エレメントは両サイドのみにおいてプーリと接触しているので、エレメントの幅方向に外側ほど圧縮力が大きくなる圧縮力分布が生じる。これにより、エレメントの幅方向外側ほどより大きな圧縮力によって大きくつぶれて変形し、この変形がエレメント毎に積み重なることでエレメントが大きく反ってしまい、エレメントのノッチＲ部に応力が集中するおそれがある。
【０００５】
特に高排出量、高トルクのエンジンを搭載する車両に搭載する場合、また変速比をロー側へワイド化する場合、エレメントの変形量はより増大する。
【０００６】
そこで、エレメントの変形を抑制するためにエレメントの板厚を厚くすることが考えられるが、板厚を厚くするとトータルでのエレメントとプーリとの接触面積が小さくなるので、内部滑り量が多くなる。
【０００７】
また、エンジンから無段変速機へ入力されるトルクを制限することも考えられるが、車両の動力性能が低下するので好ましくない。
【０００８】
本発明は、エレメントの板厚を変えることなく圧縮力によるエレメントの変形を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、リングの周方向に多数積層されるエレメントを結束して構成されるベルトであって、ベルトをトルク入力側のプライマリプーリとトルク出力側のセカンダリプーリとに巻き掛けることでプライマリプーリからセカンダリプーリへとトルクを伝達する無段変速機用ベルトにおいて、ベルトがプライマリプーリ又はセカンダリプーリに沿って円弧状に湾曲するとき、隣接するエレメント同士で互いに接触する、エレメントのプーリ幅方向に延設される接触部と、接触部の一部に形成される凹部とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、エレメント同士が接触する接触部の一部に凹部を設けたので、エレメント同士の接触面が小さくなり、ベルトにおいて圧縮力が作用したときにおける、エレメントの幅方向の圧縮力分布によるつぶれ量の差を小さくすることができる。よって、エレメントの板厚を変えることなくつぶれ量の差によるエレメントの変形を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下では図面等を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。
【００１２】
図１は、ベルト式無段変速機のベルトとプーリとを示す概略構成図である。図２（ａ）は図１のＡ−Ａ断面における従来のエレメントの正面図である。図２（ｂ）は図２（ａ）のエレメントを横方向から見た図である。無段変速機１はエンジンのトルクが入力されるプライマリプーリ２と、トルクを出力するセカンダリプーリ３と、プライマリプーリ２及びセカンダリプーリ３に巻き掛けられるベルト４とによって構成される。プライマリプーリ２及びセカンダリプーリ３はそれぞれ一組の固定シーブ及び可動シーブによって構成され、可動シーブがプーリ２、３の軸方向に移動することでプーリ２、３とベルト４との接触半径が変化して変速比が変化する。なお、図１ではベルト４とプーリ２、３との関係を見やすくするため紙面上手前のシーブを省略して示している。また、便宜上図１ではエレメントの個数を実際より少なく描いているので、ベルトが円弧状に湾曲する部分においてエレメント間の間隔が広くあいているように見えるが、実際にはこれよりエレメント間が密接している。
【００１３】
ベルト４は、多数のエレメント５を環状に積層したものを、金属製薄板を環状に積層した２組のリング６によってエレメント５の両側から挟み込んで構成される。図２（ａ）に示すように、エレメント５は左右にスリット部７を有し、このスリット部７に環状リング６を収納することでリング６と結束される。さらにスリット部７にはリング６を載せるサドル部８が形成される。スリット部７の最奥部には、エレメントの応力集中による破損を防止するためにリング６の厚み以上に上下方向に窪んでいるＲ部９が形成される。エレメント５は左右の傾斜した側面であるフランク部１０においてプーリ２、３と接触し、プーリ２、３との間の摩擦力によってプライマリプーリ２からトルクが伝達され、セカンダリプーリ３へとトルクを伝達することができる。
【００１４】
また図２（ｂ）に示すように、エレメント５の頭部１１には一方の面に凸形状のディンプル１２が形成され、他方の面には隣接するエレメント５のディンプル１２が嵌合する凹形状のホール１３が形成される。エレメント５の厚みは、ロッキングエッジ部１４より下方では下方へ行くほど薄くなる先細り形状となっている。ロッキングエッジ部１４はエレメント５の厚みの変化する境界線であり、ベルト４がプーリ２、３に巻き掛かり円弧状に湾曲する部分では、エレメント５がロッキングエッジ部１４を支点にしてシーソのように揺動する。すなわち、隣接するエレメント５はロッキングエッジ部１４と隣接するエレメント５の後面との間で接触する。なお、以下の説明においてエレメント５のディンプル１２が設けられる側を前面１５とし、その反対側の面を後面１６とする。
【００１５】
ベルト４はプライマリプーリ２からセカンダリプーリ３へとトルクを伝達しており、ベルト４がセカンダリプーリ３からプライマリプーリ２へと移動する側である張り側の張力と、ベルト４がプライマリプーリ２からセカンダリプーリ３へと移動する緩み側の張力との差に、ベルトにおいて発生するエレメント５の圧縮力を加えたものが伝達トルクとなる。
【００１６】
ここで、図３を参照しながらベルトにおいて発生する圧縮力について説明する。図３は図１のベルト４を矢印Ｂ方向から見た模式図である。ベルト４の緩み側では、プライマリプーリ２からプーリ２の推進力がベルトに作用し、セカンダリプーリ３からプーリ３の推進力の反力がベルト４に作用するので、エレメント５は両端の各プーリ２、３から圧縮力を受けることになる。ベルト４とプライマリプーリ２及びセカンダリプーリ３とはエレメント５の両サイドのフランク部１０においてのみ接触しているので、各プーリ２、３からエレメント５に作用する圧縮力はエレメント５の中心から外側へ行くほど大きくなり、図３に示すような分布となる。
【００１７】
これにより、エレメント５は中心から外側へ行くほどより大きな圧縮力によってより大きくつぶれる。すなわち、図３に示すようにエレメント５の中心付近では圧縮力が小さいのでつぶれ量が小さく、エレメント５の両サイドのフランク部１０付近では圧縮力が大きいのでつぶれ量が大きくなり、エレメント５の幅方向につぶれ量の差が生じる。従って、エレメント５の幅方向のつぶれ量の差がエレメント５の積層方向に積み重なることでエレメント５に反りが生じ、エレメント５のＲ部９に応力が集中してエレメント５が破損するおそれがある。
【００１８】
そこで、本実施形態ではエレメント５の構造を図４に示す構造とした。図４（ａ）は本実施形態におけるエレメントの構造を示す正面図であり、図４（ｂ）は本実施形態におけるエレメントの構造を示す裏面図である。
【００１９】
本実施形態のエレメント５には、ロッキングエッジ部１４のうち、エレメント５の頭部１１の付け根付近に凹部２０が設けられる。凹部２０はエレメント５の左右方向の中心を結ぶ中心線２１に対して線対称となるように設けられ、エレメント５の上下方向にはサドル部８からロッキングエッジ部１４を超えて所定寸法だけ下方までにわたって設けられる。また、エレメント５の後面１６にもほぼ同一の対応する位置に凹部２０が設けられる。従って、エレメント５はロッキングエッジ部１４のエレメント５幅方向の両端部付近においてのみ隣接するエレメント５と接触することになる。
【００２０】
凹部２０の深さは、無段変速機１の走行補償距離だけ走行したときのエレメント５の摩耗量を考慮して、この摩耗量だけエレメント５が摩耗しても凹部２０が残るように設定される。さらに、エレメント５はファインブランクによって成形され、凹部２０はファインブランク前に加工されるので、成形後の板厚方向のばらつきを考慮して、ばらつきが想定される最大値となっても成形後に確実に凹部２０が残るように凹部２０の深さが設定される。すなわち凹部２０の深さは、無段変速機１の走行補償距離だけ走行したときのエレメント５の摩耗量に、ファインブランクによるエレメント５板厚方向のばらつきの最大値を加算した値より深く設定される。
【００２１】
これにより、エレメント５に反りが生じるベルト４の緩み側におけるエレメント５の圧縮力分布は図５に示すようになる。凹部２０はエレメント５の前面１５及び後面１６の対応する位置に設けられるので、凹部２０が設けられる位置では隣接するエレメント５同士は接触しない。エレメント５の幅方向の両端部付近においてエレメント５同士が圧縮力によってつぶれるが、従来ほとんどつぶれていなかったエレメント５の中央ではエレメント５同士が接触しないので、エレメント５の幅方向のつぶれ量自体は増えるが、つぶれ量の差は小さくなる。従って、このつぶれ量の差がエレメント５の積層方向に積み重なってもエレメント５の反り量は小さく、エレメント５のＲ部９への応力集中を抑制することができる。
【００２２】
以上のように本実施形態では、ロッキングエッジ部１４の一部に凹部２０を設けたので、エレメント５間の接触面が小さくなり、ベルトにおいて圧縮力が作用したときのエレメント５幅方向におけるつぶれ量の差が小さくなる。よって、つぶれ量の差による変形が積み重なることによるエレメント５の反りが低減されるので、Ｒ部９への応力集中を抑制することができる。
【００２３】
さらに、エレメント５の強度が増大することにより無段変速機１のより大きな入力トルクに対応させることができる。また、凹部２０が油溜まりとなってエレメント５同士の潤滑性が向上する。さらには凹部２０の分だけエレメント５の重量が低下するので、ベルト４の慣性力が低下することにより振動や騒音を減少させることができる。
【００２４】
また、凹部２０はエレメント５の中心線２１に対して線対称となるように設けられるので、エレメント５幅方向におけるエレメント５のつぶれ量の差を小さくできるとともに、エレメント５に作用する圧縮力がエレメント５の幅方向に均等になり、エレメント５のヨー角度のずれを防止することができる。
【００２５】
さらに、凹部２０はエレメント５の上下方向である中心線２１の方向に、サドル部８からロッキングエッジ部１４を超える範囲までにわたって設けられるので、隣接するエレメント５間で接触するロッキングエッジ部１４におけるエレメント５のつぶれ量の差を小さくできるとともに、凹部２０がサドル部８まで設けられていることにより、削り加工又はプレス加工などの凹部２０の加工を容易にすることができる。また、サドル部８からロッキングエッジ部１４にかけてはエレメント５の板厚が厚いので、凹部２０を設けてもエレメント５の板厚が許容できる最小板厚より薄くなることはない。
【００２６】
さらに、凹部２０の深さは、無段変速機１の走行補償距離だけ車両が走行したときにおけるエレメント５の板厚方向の摩耗量に、エレメント５加工時の板厚方向のばらつき量を加算した値より深く設定されるので、車両の走行距離に応じてエレメント５が摩耗しても、また凹部２０を加工した後のファインブランクによって板厚方向のばらつきが生じても、凹部２０を確実に残すことができ、エレメント５幅方向におけるエレメント５のつぶれ量の差をより確実に小さくすることができる。
【００２７】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
【００２８】
例えば、本実施形態では凹部２０をエレメント５の両側１５、１６に設けたが、いずれか一方の面だけに設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ベルト式無段変速機のベルトとプーリを示す概略構成図である。
【図２】従来のエレメントの正面図、及びエレメントを横方向から見た図である。
【図３】図１のベルトを矢印Ｂ方向から見た模式図である。
【図４】本実施形態におけるエレメントの構造を示す正面図及び裏面図である。
【図５】本実施形態のエレメントを用いた場合の図３に対応する模式図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  ベルト式無段変速機
２  プライマリプーリ
３  セカンダリプーリ
４  ベルト
５  エレメント
６  リング
８  サドル部
１４  ロッキングエッジ部
２０  凹部
２１  中心線
【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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