JP2001200895A - 無段変速機用ベルト - Google Patents
無段変速機用ベルトInfo
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16G5/00—V-belts, i.e. belts of tapered cross-section
- F16G5/16—V-belts, i.e. belts of tapered cross-section consisting of several parts
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Abstract
メント本体部の下縁の形状を工夫することにより、金属
エレメントの耐久性を高める。 【解決手段】 サドル面44の外端dに金属リング集合
体31から下向きの加重F1が加わったときにエレメン
ト本体部34の抗折強度が左右方向に一定になるように
該エレメント本体部34の下縁の第1ラインS1を決定
するとともに、プーリのV溝38から荷重F2が加わる
V面39の下端bおよびサドル面44の内端cを直線状
に結ぶ第2ラインS2を決定する。第1ラインS1およ
び第2ラインS2の交点e付近に凹部46の位置を設定
し、凹部46の内側において前記第1ラインS1でエレ
メント本体部34の下縁を区画するとともに、凹部46
の外側において前記第2ラインS2でエレメント本体部
34の下縁を区画する。
Description
ントに形成した左右一対のリングスロットを無端状の金
属リングを複数枚積層した左右一対の金属リング集合体
にそれぞれ支持してなり、ドライブプーリおよびドリブ
ンプーリに巻き掛けられて駆動力の伝達を行う無段変速
機用ベルトに関する。
属エレメントの左右のV面をプーリのV溝に均一な面圧
で密着させて偏摩耗の発生を防止すべく、エレメント本
体部の下縁のV面に近い左右両端部に上向きの凹部を形
成し、該エレメント本体部を前記凹部の位置で上下方向
に撓み易くしたものが、特公昭63−40979号公
報、米国特許第4915677号明細書により公知であ
る。
のものは、プーリのV溝から金属エレメントのV面が圧
縮荷重を受けたとき、そのV面が平行移動せずに角度を
変えながら移動するため、V面の上部あるいは下部がプ
ーリのV溝に不均一に当接し、編摩耗を必ずしも効果的
に解消することが難しかった。また金属リング集合体の
張力によって金属エレメントのサドル面に下向きの荷重
が加わったとき、前記サドル面の曲げ荷重の分布が左右
方向に不均一になり、金属エレメントの耐久性が低下す
る問題があった。
で、金属エレメントのエレメント本体部の下縁の形状を
工夫することにより、金属エレメントの耐久性を高める
ことを目的とする。
に、請求項1に記載された発明によれば、多数の金属エ
レメントに形成した左右一対のリングスロットを無端状
の金属リングを複数枚積層した左右一対の金属リング集
合体にそれぞれ支持してなり、ドライブプーリおよびド
リブンプーリに巻き掛けられて駆動力の伝達を行う無段
変速機用ベルトであって、金属エレメントは、左右一対
のリングスロット間に挟まれたネック部と、ネック部の
上方に一体に連なるイヤー部と、ネック部の下方に一体
に連なるエレメント本体部と、エレメント本体部の上面
に形成されて金属リング集合体の下面を支持する左右一
対のサドル面と、エレメント本体部の左右両端に形成さ
れて前記両プーリに当接する左右一対のV面と、エレメ
ント本体部の下縁に形成されて上向きに凹む左右一対の
凹部と、を備えたものにおいて、V面の上端をaとし、
V面の下端をbとし、サドル面の内端をcとし、サドル
面の外端をdとしたとき、サドル面の外端dに金属リン
グ集合体から下向きの荷重が加わったときにエレメント
本体部の抗折強度が左右方向に一定になるように該エレ
メント本体部の下縁の第1ラインを決定するとともに、
V面の下端bおよびサドル面の内端cを直線状に結ぶ第
2ラインを決定し、第1ラインおよび第2ラインの交点
e付近に前記凹部の位置を設定し、凹部の内側において
前記第1ラインでエレメント本体部の下縁を区画すると
ともに、凹部の外側において前記第2ラインでエレメン
ト本体部の下縁を区画したことを特徴とする無段変速機
用ベルトが提案される。
メント本体部の下縁の凹部よりも内側の第1ラインを、
サドル面の外端dに金属リング集合体から下向きの荷重
が加わったときにエレメント本体部の抗折強度が左右方
向に一定になるように決定したので、エレメント本体部
の一部に応力が集中して耐久性が低下するのを防止する
ことができる。また金属エレメントのエレメント本体部
の下縁の凹部よりも外側の第2ラインを、V面の下端b
およびサドル面の内端cを直線状に結ぶように決定した
ので、プーリのV溝から金属エレメントに荷重が作用し
ても、エレメント本体部またはサドル面上に余計なモー
メントが発生するのを防止することができる。更に第1
ラインおよび第2ラインの交点を金属エレメントのV面
の角度が変化しないように規定することにより、プーリ
のV溝との間に摩擦係数を確保するとともに、異常摩耗
が発生するのを効果的に防止することができる。
請求項1の構成に加えて、V面の上端a、V面の下端b
およびサドル面の内端cの成す三角形は、辺caおよび
辺cbの長さが等しい二等辺三角形であることを特徴と
する無段変速機用ベルトが提案される。
下端bおよびサドル面の内端cの成す三角形が二等辺三
角形であるので、プーリのV溝からエレメント本体34
のV面に作用する荷重で該V面を平行移動させ、プーリ
のV溝との間に摩擦係数を充分に確保するとともに、異
常摩耗が発生するのを一層効果的に防止することができ
る。
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
ので、図1は無段変速機を搭載した車両の動力伝達系の
スケルトン図、図2は金属ベルトの部分斜視図、図3は
金属エレメントの正面図、図4は図3の4方向矢視図、
図5は荷重による金属エレメントの変形を示す図、図6
はエレメント本体部の下縁の第1ラインS1の設定手法
を説明する図、図7はエレメント本体部の下縁の第2ラ
インS2の設定手法を説明する図、図8はV面の平行度
および摩擦係数の関係を示すグラフ、図9はEとdeと
の関係を示すグラフ、図10はサドル面の内端cの位置
を移動させた場合の作用を説明する図である。
後方向、左右方向、上下方向、内外方向の定義は図2に
示されている。
段変速機Tの概略構造を示すもので、エンジンEのクラ
ンクシャフト1にダンパー2を介して接続されたインプ
ットシャフト3は発進用クラッチ4を介して金属ベルト
式無段変速機Tのドライブシャフト5に接続される。ド
ライブシャフト5に設けられたドライブプーリ6は、ド
ライブシャフト5に固着された固定側プーリ半体7と、
この固定側プーリ半体7に対して接離可能な可動側プー
リ半体8とを備えており、可動側プーリ半体8は油室9
に作用する油圧で固定側プーリ半体7に向けて付勢され
る。
リブンシャフト10に設けられたドリブンプーリ11
は、ドリブンシャフト10に固着された固定側プーリ半
体12と、この固定側プーリ半体12に対して接離可能
な可動側プーリ半体13とを備えており、可動側プーリ
半体13は油室14に作用する油圧で固定側プーリ半体
12に向けて付勢される。ドライブプーリ6およびドリ
ブンプーリ11間に、左右の一対の金属リング集合体3
1,31に多数の金属エレメント32を支持してなる金
属ベルト15が巻き掛けられる(図2参照)。それぞれ
の金属リング集合体31は、12枚の金属リング33…
を積層してなる。
ギヤ16および後進用ドライブギヤ17が相対回転自在
に支持されており、これら前進用ドライブギヤ16およ
び後進用ドライブギヤ17はセレクタ18により選択的
にドリブンシャフト10に結合可能である。ドリブンシ
ャフト10と平行に配置されたアウトプットシャフト1
9には、前記前進用ドライブギヤ16に噛合する前進用
ドリブンギヤ20と、前記後進用ドライブギヤ17に後
進用アイドルギヤ21を介して噛合する後進用ドリブン
ギヤ22とが固着される。
ナルドライブギヤ23およびファイナルドリブンギヤ2
4を介してディファレンシャル25に入力され、そこか
ら左右のアクスル26,26を介して駆動輪W,Wに伝
達される。
ャフト1、ダンパー2、インプットシャフト3、発進用
クラッチ4、ドライブシャフト5、ドライブプーリ6、
金属ベルト15およびドリブンプーリ11を介してドリ
ブンシャフト10に伝達される。前進走行レンジが選択
されているとき、ドリブンシャフト10の駆動力は前進
用ドライブギヤ16および前進用ドリブンギヤ20を介
してアウトプットシャフト19に伝達され、車両を前進
走行させる。また後進走行レンジが選択されていると
き、ドリブンシャフト10の駆動力は後進用ドライブギ
ヤ17、後進用アイドルギヤ21および後進用ドリブン
ギヤ22を介してアウトプットシャフト19に伝達さ
れ、車両を後進走行させる。
ライブプーリ6の油室9およびドリブンプーリ11の油
室14に作用する油圧を、電子制御ユニットU1からの
指令で作動する油圧制御ユニットU2で制御することに
より、その変速比が無段階に調整される。即ち、ドライ
ブプーリ6の油室9に作用する油圧に対してドリブンプ
ーリ11の油室14に作用する油圧を相対的に増加させ
れば、ドリブンプーリ11の溝幅が減少して有効半径が
増加し、これに伴ってドライブプーリ6の溝幅が増加し
て有効半径が減少するため、金属ベルト式無段変速機T
の変速比はLOWに向かって無段階に変化する。逆にド
リブンプーリ11の油室14に作用する油圧に対してド
ライブプーリ6の油室9に作用する油圧を相対的に増加
させれば、ドライブプーリ6の溝幅が減少して有効半径
が増加し、これに伴ってドリブンプーリ11の溝幅が増
加して有効半径が減少するため、金属ベルト式無段変速
機Tの変速比はODに向かって無段階に変化する。
ら打ち抜いて成形した金属エレメント32は、概略台形
状のエレメント本体部34と、金属リング集合体31,
31が嵌合する左右一対のリングスロット35,35間
に位置するネック部36と、ネック部36を介して前記
エレメント本体部34の上部に接続される概略三角形の
イヤー部37とを備える。エレメント本体部34の左右
方向両端部には、ドライブプーリ6およびドリブンプー
リ11のV溝38,38に当接可能な一対のV面39,
39が形成される。また金属エレメント32の進行方向
前側および後側には、該進行方向に直交するとともに相
互に平行な前後一対の主面40,40が形成され、また
進行方向前側の主面40の下部には左右方向に延びるロ
ッキングエッジ41を介して傾斜面42が形成される。
更に、前後に隣接する金属エレメント32,32を結合
すべく、イヤー部37の前後面にそれぞれ凹凸係合部4
3が形成される。リングスロット35,35の下縁およ
び上縁はそれぞれサドル面44,44およびイヤー部下
面45,45と呼ばれ、金属リング集合体31,31の
下面はサドル面44,44に当接する。更にまた、エレ
メント本体部34の下縁は直線ではなく左右両側に上向
きに凹む一対の凹部46,46が形成される。
リ6およびドリブンプーリ11に巻き付いたときに金属
エレメント32に加わる荷重が示される。金属エレメン
ト32の左右のサドル面44,44には金属リング集合
体31,31の張力により下向きの荷重F1,F1が作
用し、金属エレメント32の左右のV面39,39には
ドライブプーリ6あるいはドリブンプーリ11のV溝3
8,38から荷重F2,F2が作用する。図3におい
て、V面39,39の上端をa,aとし、下端をb,b
とし、サドル面44,44の内端をc,cとし、外端を
d、dとする。本実施例では、V面39,39の上端
a,aは、サドル面44,44の外端d,dに略一致し
ている。
2が変形し、そのV面39,39の角度がドライブプー
リ6あるいはドリブンプーリ11のV溝38,38の角
度と大きく異なってしまうと、金属エレメント32のV
面39,39とドライブプーリ6あるいはドリブンプー
リ11のV溝38,38との間にコジリが発生して異常
摩耗の原因となる問題がある。それに対して、図5
(B)に示すように金属エレメント32が変形しても、
そのV面39,39の角度がドライブプーリ6あるいは
ドリブンプーリ11のV溝38,38の角度に対して平
行移動すれば、前記異常摩耗の発生を防止することがで
きる。
4,44に作用するモーメントの総和の支点、記号±は
サドル面44,44に作用するモーメモーメントの向
き、EはcE1間の距離、deはOe間の距離を示す、
サドル面44,44に作用するモーメントの総和の影響
を最小にするには、金属エレメント32のV面39,3
9に所定角度が存在することを考慮すれば、凹部46,
46の位置eはE1点からV面39,39に平行に引い
た直線と第1ラインS1との交点の近傍にあることが望
ましい。なぜならばOe線上に作用するモーメントの総
和の支点はe点になるからである。
との距離が等しい場合であり、金属エレメント32のV
面角度αの影響によりE1点と釣り合うe点が横軸のO
側(左側)にずれている。よって、金属エレメント32
のV面角度αの影響に応じてe点の位置は適宜設定する
ことができる。また、図5において、金属エレメント3
2の変形量は約1000倍に誇張して表現している。
4,44に金属リング集合体31,31の下面が均一に
接触している場合には、金属リング集合体31,31の
下面からサドル面44,44の全域に荷重が作用する。
しかしながら、金属エレメント32がドライブプーリ6
あるいはドリブンプーリ11に噛み込む瞬間にローリン
グが発生すると、サドル面44,44の外端d,dに金
属リング集合体31,31の荷重F1,F1が集中的に
作用し、エレメント32に作用する曲げ応力が増加して
しまう。これを回避するのには、最も辛い状態、つまり
サドル面44,44の外端d,dに金属リング集合体3
1,31の荷重F1,F1が集中的に作用する状態で、
エレメント32の曲げ応力(抗折強度)が一定になるよ
うにすることが好ましい(図3参照)。
ト32のネック部36から左右方向に張り出すエレメン
ト本体部34を、左右方向(X軸方向)に沿って上下方
向の高さYが変化する片持ち支持梁と仮定し、その自由
端(長さLの片持ち支持梁の先端)に集中荷重F1を加
えたとする。尚、片持ち支持梁の固定端の高さはYrと
する。このとき、材料力学の分野で良く知られているよ
うに、片持ち支持梁の曲げ応力がX軸方向に一定になる
ためには、片持ち支持梁の高さYをXの関数として、 Y=Yr×√{(L−X)/L} …(1) で与えれば良い。上記(1)式で与えられるラインを第
1ラインS1とし、図3において、金属エレメント32
のエレメント本体部34の下縁のラインの内、センター
ラインCLから凹部46,46までのラインは前記第1
ラインS1に近似したラインとされる。
9に荷重F2,F2が作用した場合について考察する
と、V面39,39の下端b,bとサドル面44,44
の内端c,cとを直線状に結んだ第2ラインS2に対
し、図10(A)に示すように、サドル面44,44の
内端c,cよりも更に内側のc′,c′とV面39,3
9の下端b,bとを直線状に結んだ第2ラインS2′で
は、エレメント本体部34の中央部に更にモーメントが
発生するため、上記(1)式中に記載されている固定端
高さYrの値をこのモーメントを考慮して増大しなけれ
ばならない。また図10(B)に示すように、サドル面
44,44の内端c,cよりも更に外側のc″,c″と
V面39,39の下端b,bとを直線状に結んだ第2ラ
インS2では、サドル面上のc″回りにモーメントが発
生し、金属エレメント32が破損することが考えられ
る。従って、プーリ6,11がV面39,39を挟むこ
とにより発生する荷重で金属エレメント32が破損する
のを防止するには、V面の39,39の下端b,bと内
端c,cとを直線で結んだ線分を第2ラインS2とする
ことが望ましい。
リ6およびドリブンプーリ11に挟まれている状態にお
いては、金属リング集合体31,31の荷重F1,F1
がサドル面44,44の全域に作用し、かつ金属エレメ
ント32のV面の39,39に荷重F2,F2が作用す
る。このとき、金属エレメント32のV面39,39の
角度変化について考察する。
に亘って積分して、 θ=dw/dX=−(1/E)∫(M/I)dX …(4) が得られる。この(4)式は、エレメント本体部34の
サドル面44,44の外端(X=Lの位置)におけるサ
ドル面44,44の撓み角θが0になるには、サドル面
44,44の全長に亘ってモーメントMを積分した値が
0になれば良いことを示している。即ち、サドル面4
4,44の全長に亘ってモーメントMを積分した値が0
になるように第1ラインS1および第2ラインS2の交
点eを規定すれば、金属エレメント32のV面39,3
9の角度は変化しない。
レメント32のエレメント本体部34の外側の第2ライ
ンS2は、V面39,39の下端b,bとサドル面4
4,44の内端c,cとを結ぶ直線の一部から構成され
る。そして第1ラインS1および第2ラインS2の交点
であるe点付近にエレメント本体部34の下縁の凹部4
6,46が形成される。
エレメント32のエレメント本体部34はサドル面4
4,44の内端c,c、V面39,39の上端a,aお
よびV面39,39の下端b,bの3点は二等辺三角形
を構成しており、V面39,39がその底辺abを構成
している。従って底辺abの垂直2等分線上に頂点cが
位置することになり、V面39,39に均等に加わる荷
重F2によって辺ca(つまりサドル面44,44)に
大きなモーメントは発生しない(図5参照)。以上のこ
とから、本実施例によれば、V面39,39に均等に加
わる荷重F2によってサドル面44,44の撓みを抑え
ることができる。
ンS1の形状により、金属エレメント32のエレメント
本体部34の抗折強度を金属エレメント32の左右方向
に均一化し、エレメント本体部34の一部に応力が集中
するのを防止して耐久性の向上に寄与することがきる。
凹部46,46の外側の第2ラインS2の形状により、
エレメント本体部34の中央部、またはサドル面44,
44上に余計なモーメントが発生するのを防止して耐久
性の向上に寄与することができる。更に第1ラインS1
および第2ラインS2の交点eにより、前記V溝38,
38に均等に当接させて異常摩耗の発生を防止するとと
もに、両プーリ5,11のV溝38,38と金属エレメ
ント32のV面39,39との間の摩擦係数を充分に確
保することができる。
下部形状は本来中心線CLに対して左右対称な曲線であ
ることが望ましいが、金属エレメント32を治具にセッ
トする基準を設定するために、c,c点から中心線CL
に対して対して平行線を引いて第1ラインS1との交点
をc′,c′とし、c′,c′が直線となるように切断
することが現実の金属エレメント32の製作において望
ましい。
9,39がプーリ6,11のV溝38,38からの荷重
で移動した時の平行度と、V面39,39およびV溝3
8,38間の摩擦係数の関係を示しており、V面39,
39の平行度が低下するに伴って摩擦係数が低下してい
る。本実施例によれば、平行度を−1〜+1の範囲に抑
えて充分な摩擦係数を確保することができる。
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。
によれば、金属エレメントのエレメント本体部の下縁の
凹部よりも内側の第1ラインを、サドル面の外端dに金
属リング集合体から下向きの荷重が加わったときにエレ
メント本体部の抗折強度が左右方向に一定になるように
決定したので、エレメント本体部の一部に応力が集中し
て耐久性が低下するのを防止することができる。また金
属エレメントのエレメント本体部の下縁の凹部よりも外
側の第2ラインを、V面の下端bおよびサドル面の内端
cを直線状に結ぶように決定したので、プーリのV溝か
ら金属エレメントに荷重が作用しても、エレメント本体
部またはサドル面上に余計なモーメントが発生するのを
防止することができる。更に第1ラインおよび第2ライ
ンの交点を金属エレメントのV面の角度が変化しないよ
うに規定することにより、プーリのV溝との間に摩擦係
数を確保するとともに、異常摩耗が発生するのを効果的
に防止することができる。
V面の上端a、V面の下端bおよびサドル面の内端cの
成す三角形が二等辺三角形であるので、プーリのV溝か
らエレメント本体34のV面に作用する荷重で該V面を
平行移動させ、プーリのV溝との間に摩擦係数を充分に
確保するとともに、異常摩耗が発生するのを一層効果的
に防止することができる。
ルトン図
定手法を説明する図
定手法を説明する図
フ
作用を説明する図
Claims (2)
- 【請求項1】 多数の金属エレメント(32)に形成し
た左右一対のリングスロット(35)を無端状の金属リ
ング(33)を複数枚積層した左右一対の金属リング集
合体(31)にそれぞれ支持してなり、ドライブプーリ
(6)およびドリブンプーリ(11)に巻き掛けられて
駆動力の伝達を行う無段変速機用ベルトであって、 金属エレメント(32)は、 左右一対のリングスロット(35)間に挟まれたネック
部(36)と、 ネック部(36)の上方に一体に連なるイヤー部(3
7)とネック部(36)の下方に一体に連なるエレメン
ト本体部(34)とエレメント本体部(34)の上面に
形成されて金属リング集合体(31)の下面を支持する
左右一対のサドル面(44)と、 エレメント本体部(34)の左右両端に形成されて前記
両プーリ(6,11)に当接する左右一対のV面(3
9)と、 エレメント本体部(34)の下縁に形成されて上向きに
凹む左右一対の凹部(46)と、を備えたものにおい
て、 V面(39)の上端をaとし、V面(39)の下端をb
とし、サドル面(44)の内端をcとし、サドル面(4
4)の外端をdとしたとき、 サドル面(44)の外端dに金属リング集合体(31)
から下向きの荷重が加わったときにエレメント本体部
(34)の抗折強度が左右方向に一定になるように該エ
レメント本体部(34)の下縁の第1ライン(S1)を
決定するとともに、V面(39)の下端bおよびサドル
面(44)の内端cを直線状に結ぶ第2ライン(S2)
を決定し、 第1ライン(S1)および第2ライン(S2)の交点e
付近に前記凹部(46)の位置を設定し、凹部(46)
の内側において前記第1ライン(S1)でエレメント本
体部(34)の下縁を区画するとともに、凹部(46)
の外側において前記第2ライン(S2)でエレメント本
体部(34)の下縁を区画したことを特徴とする無段変
速機用ベルト。 - 【請求項2】 V面(39)の上端a、V面(39)の
下端bおよびサドル面(44)の内端cの成す三角形
は、辺caおよび辺cbの長さが等しい二等辺三角形で
あ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。
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000010243A JP3669680B2 (ja) | 2000-01-17 | 2000-01-17 | 無段変速機用ベルト |
DE60033792T DE60033792T2 (de) | 2000-01-17 | 2000-12-22 | Riemen für stufenlos regelbares getriebe |
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BRPI0009072-7A BR0009072B1 (pt) | 2000-01-17 | 2000-12-22 | correia para transmissço continuamente variÁvel. |
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