JP2013167284A - 伝動ベルトおよび伝動ベルトの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】伝動ベルトが走行する際のエレメントの自転に伴う運動エネルギの損失を低減し、動力伝達効率を向上させることができる伝動ベルト、およびその伝動ベルト製造するための製造方法を提供すること。
【解決手段】上端１を外周側に向け下端２を内周側に向けて板厚方向に整列させた多数のエレメントＥを、帯状のリングＲにより環状に結束することにより構成されるとともに、エレメントＥが、環状に結束された状態でリングＲの内周面と接触するサドル面８と、プーリＰ内でエレメントＥの列が円弧状に湾曲する際に隣接する他のエレメントＥと当接して自転の回転軸となるロッキングエッジ１３とを有している伝動ベルトＢにおいて、エレメントＥの全長方向におけるサドル面８から下端２までの間で、かつ、エレメントＥのロッキングエッジ１３回りの慣性モーメントが最小となる位置に、ロッキングエッジ１３を形成した。
【選択図】図１

Description

この発明は、多数の板片状のエレメントを姿勢を揃えて配列させ、帯状のリングによって環状に結束することにより構成される伝動ベルトおよびその伝動ベルトの製造方法に関するものである。

ベルト式無段変速機に用いられる動力伝達用のベルトとして、押圧式の伝動ベルトが知られている。この種の伝動ベルトは、通常、エレメント、もしくはブロックなどと称される多数の板状の小片をそれぞれ環状に整列させて、リング、フープ、もしくはバンドなどと称される帯状の環状体で結束することにより構成されている。そして、２つのプーリの間に巻き掛けられた伝動ベルトは、一方のプーリが駆動されることに伴ってその駆動側のプーリから伝動ベルトのエレメントが押し出され、そのエレメントが先行する他のエレメントを順次押圧することにより、２つのプーリの間で動力伝達を行うようになっている。

そのような伝動ベルトの一例が、特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載されている発明は、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関するものであって、そのエレメントは、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て他のエレメントのノーズ部と嵌まり合うホール部とを有していて、ノーズ部の全高さが、プーリに対するベルト最小巻き掛け径位置において、ノーズ部におけるエレメント同士の間の隙間以下となるようにように構成されている。そして、この特許文献１には、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を、エレメントの表面すなわち隣接するエレメントとの一方の当接面に設けた構成が開示されている。

また、特許文献２には、無端状のリングに多数のエレメントが支持されて構成されるベルトが一対のプーリ間に巻き掛けられているとともに、各エレメントが進行方向前面に設けられたロッキングエッジを介してピッチング可能に当接された無段変速機用ベルトに関する発明が記載されている。この特許文献２に記載されているベルトは、上記のロッキングエッジが、エレメントのプーリとの接触面の高さ方向におけるほぼ中央部に位置するように構成されている。

特開２００６−２２９２１号公報 特開２００１−３０４３４４号公報

上記の各特許文献に記載されているように、ベルト式無段変速機等で使用される押圧式の伝動ベルトは、その伝動ベルトを構成するエレメントにロッキングエッジが形成されている。伝動ベルトがプーリに巻き掛かる部分は、プーリに対する巻き掛かり径に応じて伝動ベルトが湾曲して変形する必要があるので、リングによって結束されている多数のエレメントの列は、エレメントの外径側の端部がベルトの周方向に、いわゆる扇形に広がる必要がある。そのような扇形にエレメントの列が広がる際に、エレメントの回転の基点となる部分がロッキングエッジである。すなわち、上記のような伝動ベルトのエレメントは、プーリ内でエレメントの列が扇形に広がる際に、ロッキングエッジを回転軸として自転することになる。

上記のように、プーリに巻き掛けられた伝動ベルトがプーリの回転と共に走行して動力伝達を行う場合、伝動ベルトを構成する個々のエレメントは、プーリ内を公転するとともに、ロッキングエッジを回転軸として自転する。したがって、伝動ベルトが２つのプーリの間を走行し動力伝達を行う場合には、エレメントが自転することに伴う運動エネルギの損失が生じることになる。すなわち、エレメントがロッキングエッジを回転軸として自転する際には、そのエレメントの形状や重量によって決まる回転軸回りの慣性モーメントに応じた運動エネルギが消費されることになる。

したがって、伝動ベルトの動力伝達効率を向上させるためには、伝動ベルトがプーリ内を走行する際に、その伝動ベルトのエレメントが自転することによる影響について考慮する必要がある。それに関連して、上記の特許文献２に記載された伝動ベルトでは、エレメントのロッキングエッジを、エレメントのプーリとの接触面の高さ方向におけるほぼ中央部に位置するように設けることにより、プーリ内でエレメントが自転する際にエレメントとプーリとの接触部分に生じる摺動抵抗によるモーメントを最小にして、その摺動抵抗に起因する動力損失を低減するようにしている。しかしながら、この特許文献２に記載された発明では、プーリ内におけるエレメントの自転について着目してはいるものの、それはエレメントが自転する際のエレメントとプーリとの間の摩擦による損失を考慮したものであり、上記のようなエレメントの自転に伴う回転の運動エネルギの損失については考慮されていない。

このように、従来の伝動ベルトでは、上記のようなエレメントの自転に伴う運動エネルギの損失を低減することに関しては考慮されておらず、伝動ベルトの動力伝達効率をより一層向上させるためには、未だ改良の余地があった。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、伝動ベルトが走行する際のエレメントの自転に伴う運動エネルギの損失を低減し、動力伝達効率を向上させることができる伝動ベルト、およびその伝動ベルトを製造するための製造方法を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、上端を外周側に向け下端を内周側に向けて板厚方向に整列させた多数の板片状のエレメントを、帯状のリングで環状に結束することにより構成される伝動ベルトであって、前記エレメントが、前記リングで環状に結束された状態で前記リングの内周面と接触するサドル面と、前記エレメントの列が円弧状に湾曲する際に隣接する他のエレメントと当接して自転の回転軸となるロッキングエッジとを有している伝動ベルトにおいて、前記上端から前記下端までの前記エレメントの全長の方向における前記サドル面から前記下端までの間で、かつ、前記全長方向における前記エレメントの前記ロッキングエッジ回りの慣性モーメントが最小となる位置から上下それぞれの方向へ前記全長の１０％の長さ離れた位置の間に、前記ロッキングエッジが形成されていることを特徴とする伝動ベルトである。

また、請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記ロッキングエッジは、設計上稜線として示されるエッジ形状の部分であって、製造上丸みを帯びて形成された部分を含むことを特徴とする伝動ベルトである。

一方、請求項２の発明は、上端を外周側に向け下端を内周側に向けて板厚方向に整列させた多数の板片状のエレメントを、帯状のリングで環状に結束することにより構成される伝動ベルトの製造方法において、前記リングで環状に結束された状態で前記リングの内周面と接触するサドル面と、前記板厚方向に整列させた前記エレメントの列が円弧状に湾曲する際に隣接する他のエレメントと当接して自転の回転軸となるロッキングエッジとを備えた前記エレメントを設計する工程であって、前記エレメントの前記ロッキングエッジ回りの慣性モーメントが最小となるように、前記エレメントの形状および寸法を決定するエレメント設計工程を有していることを特徴とする伝動ベルトの製造方法である。

また、請求項４の発明は、請求項２の発明において、前記エレメント設計工程は、前記エレメントの全長方向における前記サドル面から前記下端までの間の位置に前記ロッキングエッジが形成されるように、前記エレメントの形状・寸法を決定する行程を含むことを特徴とする伝動ベルトの製造方法である。

そして、請求項５の発明は、請求項２または４の発明において、前記ロッキングエッジは、設計上稜線として示されるエッジ形状の部分であって製造上丸みを帯びて形成される部分を含むことを特徴とする伝動ベルトの製造方法である。

さらに、請求項６の発明は、請求項２，４，５のいずれかの発明に記載された前記エレメント設計工程により設計された前記エレメントを使用して製造されることを特徴とする伝動ベルトである。

請求項１の発明では、エレメントがロッキングエッジを回転軸として自転する際のエレメントの慣性モーメントが最小もしくはほぼ最小となるように、伝動ベルトのエレメントが形成される。プーリに巻き掛けられた伝動ベルトがプーリの回転に伴って走行する場合、プーリに巻き掛かった部分における伝動ベルトのエレメントは、プーリの円周方向に公転するとともに、ロッキングエッジを回転軸として自転する。したがって、伝動ベルトの走行の際には、エレメントが自転することに伴う運動エネルギの損失が、エレメントの自転の回転軸回り、すなわちエレメントのロッキングエッジ回りの慣性モーメントの大きさに応じて発生する。それに対して、この請求項１の発明によれば、上記のように、エレメントのロッキングエッジ回りの慣性モーメントが最小もしくはほぼ最小となるようにエレメントが形成される。そのため、伝動ベルトが走行する際のエレメントの自転に伴う運動エネルギの損失を最小もしくはほぼ最小にすることができ、その結果、伝動ベルトの動力伝達効率を一層向上させることができる。

また、請求項３の発明によれば、ロッキングエッジの角部が丸みを帯びて形成されるエレメントに対しても、そのロッキングエッジ回りの慣性モーメントが最小もしくはほぼ最小となるように、エレメントが形成される。すなわち、製造の過程で不可避的にロッキングエッジの角部が丸みを帯びて形成されたエレメントであっても、ロッキングエッジ回りの慣性モーメントを最小もしくはほぼ最小にすることができる。そのため、伝動ベルトが走行する際のエレメントの自転に伴う運動エネルギの損失も最小もしくはほぼ最小にすることができる。

一方、請求項２の発明では、エレメントがロッキングエッジを回転軸として自転する際のエレメントの慣性モーメントが最小となるように、伝動ベルトのエレメントが設計されて製造される。プーリに巻き掛けられた伝動ベルトがプーリの回転に伴って走行する場合、プーリに巻き掛かった部分における伝動ベルトのエレメントは、プーリの円周方向に公転するとともに、ロッキングエッジを回転軸として自転する。したがって、伝動ベルトの走行の際には、エレメントが自転することに伴う運動エネルギの損失が、エレメントの自転の回転軸回り、すなわちエレメントのロッキングエッジ回りの慣性モーメントの大きさに応じて発生する。それに対して、この請求項２の発明による伝動ベルトの製造方法によれば、上記のように、エレメントのロッキングエッジ回りの慣性モーメントが最小となるようにエレメントを設計し、製造することができる。すなわち、エレメントの自転に伴う運動エネルギの損失が最小となるようにエレメントを設計し、製造することができる。そのため、伝動ベルトの動力伝達効率を一層向上させることができる。

また、請求項４の発明によれば、ロッキングエッジ回りの慣性モーメントが最小となるようにエレメントを設計する際には、エレメントの全長方向におけるロッキングエッジの位置がエレメントのサドル面から下端までの間になるように、エレメントの形状・寸法が決められる。そのため、エレメントの自転に伴う運動エネルギの損失を最小にすることができるとともに、エレメントのロッキングエッジを適切な位置に形成することができる。

そして、請求項５の発明によれば、ロッキングエッジの角部が丸みを帯びて形成されるエレメントに対しても、そのロッキングエッジ回りの慣性モーメントが最小となるように、エレメントが設計されて製造される。すなわち、製造の過程で不可避的にロッキングエッジの角部が丸みを帯びて形成されるエレメントであっても、ロッキングエッジ回りの慣性モーメントを最小にすることができる。したがって、動力伝達効率が一層向上する伝動ベルトを設計し、製造することができる。

さらに、請求項６の発明によれば、上記のようにエレメントのロッキングエッジ回りの慣性モーメントを最小にし、エレメントの自転に伴う運動エネルギの損失が最小となるように設計されたエレメントにより、動力伝達効率が一層向上された伝動ベルトを提供することができる。

この発明における伝動ベルトの構成例を説明するための模式図であって、エレメントの構成を示す正面図およびリングの構成を示す断面図である。 この発明における伝動ベルトの構成例を説明するための模式図であって、エレメントおよびリングの構成を示す側面図（一部断面図）である。 伝動ベルトが走行する際のエレメントの公転および自転を説明するための模式図である。 エレメントのロッキングエッジ回りの慣性モーメントと、エレメントの全長方向におけるロッキングエッジの位置との関係を説明するための模式図である。 この発明のエレメント設計工程においてエレメントを設計する際の解析・演算結果の一例を説明するための模式図である。 この発明のエレメント設計工程において設計したエレメントの形状・寸法の一例を説明するための模式図である。 この発明における伝動ベルトの他の構成例を説明するための図であって、いわゆる凹形のエレメントを用いた場合の構成を示す模式図である。

次に、この発明における伝動ベルトの構成を図面を参照して具体的に説明する。この発明の伝動ベルトは、例えば車両に搭載されるベルト式無段変速機に使用される。したがってこの発明の伝動ベルトは、２組のプーリのプーリ溝に巻き掛けられ、プーリとの間で生じる摩擦力によってトルクを伝達するように構成されている。その基本的な構成の一例を図１，図２に模式的に示してある。図１，図２において、伝動ベルトＢは、ベルト式無段変速機のベルト伝動機構部を構成しているプーリ（駆動プーリおよび従動プーリ）Ｐに巻き掛けられている。各プーリＰは、テーパ面をそれぞれ備えた固定シーブと可動シーブとを対向させて配置することにより、各シーブの間にＶ字状のプーリ溝Ｐｖを形成するようになっている。

伝動ベルトＢは、プーリＰに巻き掛かった状態でプーリＰのプーリ溝Ｐｖに接触して、プーリ溝Ｐｖの表面から受ける圧力に対抗する多数のエレメントＥと、それら多数のエレメントＥを環状に保持するための２本のリングＲとから構成されている。具体的には、伝動ベルトＢは、上端１を外周側に、下端２を内周側に向け、板厚方向に整列させた多数の板片状のエレメントＥを、帯状のリングＲで環状に結束することにより構成されている。

リングＲには、伝動ベルトＢがプーリＰに巻き掛かる際に、その巻き掛かり径を自在に変更可能にするための十分な可撓性と、動力伝達時にプーリＰから受ける伝達トルクや挟圧力に対抗するための十分な抗張力とを兼ね備えていることが要求される。そのため、リングＲは、例えばスチールバンドなどの帯状で可撓性のある金属製の部材を、その厚さ方向に複数枚重ね合わせることにより構成されている。

エレメントＥは、例えば金属製の板片状の部材によって形成されている。そして、その本体部分を構成する基体部３の幅方向（図１でのｘ軸方向）における左右の両端面４が、プーリ溝Ｐｖのテーパ面に対応して傾斜した傾斜面として形成されている。これらの両端面４が、いわゆるフランク面であって、プーリ溝Ｐｖに摩擦接触してプーリＰと伝動ベルトＢとの間でトルクを伝達する摩擦面となっている。

基体部３の幅方向における中央部分に、上端１側（図１，図２での上側）に延びた首部５が形成されている。その首部５の更に上端１側には、基体部３の幅方向での左右両側に延出した頭部６が首部５と一体に形成されている。したがって基体部３の上端１側のエッジ部分と頭部６の下端２側（図１，図２での下側）のエッジ部分との間に、基体部３の幅方向での左右両側に開いたスリット部７が形成されている。このスリット部７は、互いに密着して整列させたエレメントＥを環状に結束する際に、リングＲを挿入して巻き掛けるための部分である。したがって基体部３の上端１側のエッジ部分を含む平面が、リングＲの内周面と接触するサドル面８となっている。

エレメントＥの頭部６には、エレメントＥを板厚方向（図２のｚ軸方向）に整列させる際に、隣接するエレメントＥ同士の相対的な位置を決めるための凸部９と凹部１０とが形成されている。すなわち、首部５の延長位置で頭部６の中央部分における板厚方向での前後面の一方（図２の例では左側の前面１１）に、凸部９が形成されている。そして、首部５の延長位置で頭部６の中央部分における前後面の他方（図２の例では右側の後面１２）に、隣接する他のエレメントＥの凸部９を緩く嵌合させる凹部１０が形成されている。したがってこれらの凸部９と凹部１０とが互いに嵌合することにより、隣接するエレメントＥ同士の図１での左右方向および上下方向の相対位置を決めるようになっている。

エレメントＥは、姿勢を揃えて環状に配列された状態でリングＲによって結束され、その状態でプーリＰに巻き掛けられる。したがってプーリＰに巻き掛けられた状態では、多数のエレメントＥによるエレメント列が、プーリＰの中心に対して扇状に広がり、かつ、互いに密着している必要がある。そのため、エレメントＥの図１，図２での下側（環状に配列した状態での中心側）の部分が薄肉に形成されている。

すなわち、基体部３の前面１１におけるサドル面８から下端２側の部分が削り落とされた状態で薄肉化されている。言い換えると、基体部３の前面１１に、エレメントＥの高さ方向（図１，図２のｙ軸方向）におけるサドル面８よりも下側の部分が、基体部３の最大板厚部分よりも板厚の薄い薄肉部が形成されている。そのため、エレメント列が扇形に広がる場合には、基体部３の板厚が変化する境界部分で隣接する他のエレメントＥと接触することになる。すなわち、この境界部分のエッジもしくは稜線が、エレメント列が円弧状に湾曲した配列状態のときに隣接する他のエレメントＥの後面１２と接触するいわゆるロッキングエッジ１３となっている。

前述したように、プーリＰに巻き掛けられた伝動ベルトＢがプーリＰの回転に伴って走行する場合、プーリＰに巻き掛かっている部分の伝動ベルトＢにおけるエレメントＥは、図３に示すように、プーリＰの円周方向に公転するとともに、ロッキングエッジ１３を回転軸として自転する。そのため、伝動ベルトＢの走行の際には、エレメントＥが自転することに伴う運動エネルギの損失が不可避的に発生する。そのエレメントＥの自転に伴う運動エネルギの損失は、エレメントＥの自転の回転軸回り、すなわちエレメントＥのロッキングエッジ１３回りの慣性モーメントの大きさに応じて発生する。したがって、エレメントＥは、ロッキングエッジ１３回りの慣性モーメントが小さいほど、自転に伴う運動エネルギの損失も小さくなる。

そこで、この発明における伝動ベルトＢは、走行の際のエレメントＥの自転に伴う運動エネルギの損失を低減して動力伝達効率を向上させるために、エレメントＥがロッキングエッジ１３を回転軸として自転する際の慣性モーメントが最小もしくはほぼ最小になるように構成されている。すなわち、伝動ベルトＢを構成するエレメントＥは、ロッキングエッジ１３回りの慣性モーメントが最小もしくはほぼ最小になる位置に、ロッキングエッジ１３が形成されている。

具体的には、エレメントＥは、エレメントＥの全長（すなわちエレメントＥの上端１から下端２までの長さ）方向におけるサドル面８から下端２までの間で、かつ、全長方向におけるエレメントＥのロッキングエッジ１３回りの慣性モーメントが最小となる位置から上下それぞれの方向へ全長の１０％だけ離れた位置の間の範囲内に、ロッキングエッジ１３が形成されている。

エレメントＥのロッキングエッジ１３の位置と、そのロッキングエッジ１３回りの慣性モーメントの大きさとの関係は、慣性モーメントが最小となるロッキングエッジ１３の位置が１箇所存在するようになっている。すなわち、図４に示すように、エレメントＥの全長方向におけるサドル面８からの距離が距離ｄ_１の場合のみに慣性モーメントが最小になり、それ以外の、サドル面８からの距離が距離ｄ_１よりも短い場合の慣性モーメント、およびサドル面８からの距離が距離ｄ_１よりも長い距離ｄ_２の場合の慣性モーメントは、いずれも、距離ｄ_１の場合の慣性モーメントよりも大きくなっている。

上記のようなエレメントＥの慣性モーメントは、一般的な力学法則に基づいて算出することができる。あるいは、ＣＡＤの演算機能や解析機能を使用して求めることができる。したがって、ロッキングエッジ１３回りの慣性モーメントが最小になるロッキングエッジ１３の位置も、エレメントＥの設計段階で計算やＣＡＤによって求めることができる。

そして、この発明におけるエレメントＥは、上記のように設計的に求められるロッキングエッジ１３回りの慣性モーメントが最小もしくはほぼ最小となる位置に、ロッキングエッジ１３が形成されている。すなわち、図１に示すように、設計上求められたロッキングエッジ１３回りの慣性モーメントが最小になる位置の全長方向におけるサドル面８からの距離をＤとし、エレメントＥの全長をＨとすると、ロッキングエッジ１３回りの慣性モーメントが最小になる位置、すなわち全長方向におけるサドル面８からの下端２側の距離Ｄの位置から、上端１側へ距離０．１Ｈだけ離れた位置と、下端２側へ距離０．１Ｈだけ離れた位置との間の範囲内に、ロッキングエッジ１３が位置するようにエレメントＥが形成されている。

実際にエレメントＥに形成されるロッキングエッジ１３は、図１に示すように、設計上ロッキングエッジ１３回りの慣性モーメントが最小になるサドル面８からの距離Ｄの位置に一致して形成されるのが理想的である。しかしながら、実際に形成されるロッキングエッジ１３の位置は、必ずしも設計上慣性モーメントが最小になるサドル面８からの距離Ｄの位置に完全に一致するとは限らない。エレメントＥのロッキングエッジ１３は、設計上は稜線として示されるエッジ形状の部分であるが、例えば鍛造加工によりエレメントＥを製造する場合には、製造上、不可避的に丸みを帯びて形成される。また、製造上、不可避的な製造誤差も生じる。

上記のようにロッキングエッジ１３が完全なエッジ形状ではなく丸みを帯びて形成される場合は、エレメントＥの前面１１の平面部分とロッキングエッジ１３として丸みを帯びて形成された曲面部分との接続部、あるいは曲面部分でエレメントＥの幅方向に伸びる所定の直線部が、伝動ベルトＢがプーリＰに巻き掛かる際に隣接する他のエレメントＥの後面１２に当接し、エレメントＥのロッキングエッジ１３として機能することになる。

このように、実際に形成されるロッキングエッジ１３の位置、あるいは実際にロッキングエッジ１３として機能する部分の位置と、設計上ロッキングエッジ１３回りの慣性モーメントが最小になる位置との間には、ずれが生じる場合がある。それに対して、この発明では、設計上ロッキングエッジ１３回りの慣性モーメントが最小になる位置の上下に全長Ｈの１０％の長さ離れた範囲内の位置に、ロッキングエッジ１３もしくはロッキングエッジ１３として機能する部分が形成される。この全長Ｈの１０％の長さで規定される範囲は、前述のような計算結果あるいはＣＡＤによる解析結果などを考慮して、エレメントＥの慣性モーメントを低下させることによるエネルギ損失の低減効果を所望する分得るために許容できる範囲として設定されたものである。

したがって、上記のように設計上慣性モーメントが最小になる位置の上下に全長Ｈの１０％の範囲内にロッキングエッジ１３が形成されることにより、ロッキングエッジ１３回りの慣性モーメントを可及的に小さくする、もしくはほぼ最小にすることができる。その結果、伝動ベルトＢの走行時に、エレメントＥが自転することに伴う運動エネルギの損失を可及的に少なくする、もしくはほぼ最少にすることができ、その分、伝動ベルトＢの動力伝達効率を向上させることができる。

次に、この発明における伝動ベルトの製造方法について説明する。この発明における伝動ベルトの製造方法は、上述の図１，図２に示した伝動ベルトＢを設計して製造するための方法であって、従来と同様の一般的な伝動ベルトの製造方法に加えて、エレメントＥのロッキングエッジ１３を回転軸とする慣性モーメントが最小となるように、エレメントＥの形状および寸法を決定するエレメント設計工程を有している点に特徴がある。

この発明のエレメント設計工程では、通常のエレメントの設計工程と同様に、伝動ベルトＢを構成するエレメントＥとして要求される機能、強度、および耐久性等の性能諸元が考慮されて、エレメントＥ各部の形状・寸法、およびエレメントＥの材質が決定される。そして、それに加えて、この発明のエレメント設計工程では、エレメントＥのロッキングエッジ１３回りの慣性モーメントが最小となるように、エレメントＥの全長方向におけるロッキングエッジ１３の位置が決定される。

前述したように、エレメントＥのロッキングエッジ１３回りの慣性モーメント、およびその慣性モーメントが最小となるロッキングエッジ１３の位置は、ＣＡＤの解析機能や演算機能を利用して求めることができる。それらエレメントＥのロッキングエッジ１３回りの慣性モーメントおよびロッキングエッジ１３の位置に関する解析・演算結果の一例を、図５に示してある。前述したように、エレメントＥのロッキングエッジ１３回りの慣性モーメントが最小になるロッキングエッジ１３の位置は、エレメントＥの全長方向における１箇所のみに存在するようになっている。この図５に示す例では、エレメントＥの全長方向におけるロッキングエッジ１３の位置、具体的にはロッキングエッジ１３のサドル面８からの距離Ｄが１．３ｍｍの場合に、ロッキングエッジ１３回りの慣性モーメントが最小となっている。

また、上記のように「距離Ｄ＝１．３ｍｍ」として設計したエレメントＥの形状・寸法の一例を、図６に示してある。このようにしてエレメントＥの形状・寸法を決定する場合、例えば、基準となるエレメントの形状・寸法を仮に設定し、その仮のエレメントに対してロッキングエッジ回りの慣性モーメントが最小となる位置を算出し、その計算結果に基づいてロッキングエッジ１３の位置を決定することによりエレメントＥを設計することができる。あるいは、先に基準となるロッキングエッジ１３の位置を設定し、そのロッキングエッジ１３の位置でエレメントが自転する際の慣性モーメントが最小となるように、エレメント各部の形状・寸法をそれぞれ決定することにより、エレメントＥを設計することができる。

ここで、エレメントＥにおけるロッキングエッジ１３は、エレメントＥの全長方向におけるサドル面８から下端２までの間に形成されるように、そのエレメントＥの全長方向における位置が決定される。すなわち、この発明のエレメント設計工程では、ロッキングエッジ１３回りの慣性モーメントが最小となるロッキングエッジ１３のエレメントＥの全長方向における位置が、エレメントＥの全長方向におけるサドル面８から下端２までの間になるように、エレメントＥ各部の形状・寸法が決定される。伝動ベルトＢの構成上、エレメントＥの全長方向におけるサドル面８よりも上端１側にロッキングエッジ１３が形成されることは不可能なためである。

また、エレメントＥは、前述したように、製造上不可避的にロッキングエッジ１３のエッジ形状部分が丸みを帯びた曲面に形成されたり、また不可避的な製造誤差もある。そのため、この発明のエレメント設計工程では、上記のようなロッキングエッジ１３の曲面や製造誤差等を考慮して、ロッキングエッジ１３に相当する部分、もしくはロッキングエッジ１３と同様に機能する部分として形成される部分が、設計上ロッキングエッジ１３回りの慣性モーメントが最小になる位置の上下に全長Ｈの１０％の長さ離れた範囲内に位置するように、ロッキングエッジ１３のエレメントＥの全長方向における位置を決定する寸法の公差が設定される。したがって、このエレメント設計工程で設定された公差内の適正な精度でエレメントＥが製造されることにより、ロッキングエッジ１３、ロッキングエッジ１３に相当する部分、もしくはロッキングエッジ１３として機能する部分は、必ず、設計上ロッキングエッジ１３回りの慣性モーメントが最小になる位置の上下に全長Ｈの１０％の長さ離れた範囲内に形成されることになる。そのため、ロッキングエッジ１３回りの慣性モーメントが可及的に小さくなる位置にロッキングエッジ１３が形成されるエレメントＥが製造されることになり、その結果、エレメントＥが自転することに伴う運動エネルギの損失が可及的に低減された動力伝達効率の良好な伝動ベルトＢを製造することができる。

そして、上記のようなエレメント設計工程での設計結果を基にエレメントＥが製造され、そのエレメントＥを用いて伝動ベルトＢが製造される。すなわち、上記のようにしてロッキングエッジ１３を回転軸として自転する際の慣性モーメントが最小となるように設計され、製造された多数のエレメントＥを、リングＲにより環状に結束することにより、伝動ベルトＢが製造される。したがって、この伝動ベルトＢは、走行時にプーリＰ内でエレメントＥが自転することに伴う運動エネルギの損失を可及的に低減することができ、動力伝達効率に優れた伝動ベルトである。

以上のように、この発明における伝動ベルトＢによれば、伝動ベルトＢの走行時に、エレメントＥがロッキングエッジ１３を回転軸として自転する際のエレメントＥの回転軸回りの慣性モーメントが最小もしくはほぼ最小となるように、伝動ベルトＢのエレメントＥが形成される。すなわち、エレメントＥのロッキングエッジ１３回りの慣性モーメントが最小もしくはほぼ最小となるように、ロッキングエッジ１３のエレメントＥの全長方向における位置が決められたエレメントＥが形成される。そして、そのようにロッキングエッジ１３回りの慣性モーメントが最小もしくはほぼ最小となるように形成されたエレメントＥとリングＲとによって、伝動ベルトＢが構成される。そのため、伝動ベルトＢが走行する際のエレメントＥの自転に伴う運動エネルギの損失を最小もしくはほぼ最小にすることができ、その結果、伝動ベルトＢの動力伝達効率を一層向上させることができる。

なお、この発明は上述した具体例に限定されない。上述した具体例では、この発明における伝動ベルトＢが、例えば車両用のベルト式無段変速機に適用された構成を例に挙げて説明しているが、この発明における伝動ベルトＢは、ベルト式無段変速機に限らず、ベルトとプーリとによって構成される他の巻き掛け伝動装置（ベルト伝動装置）における動力伝達用の伝動ベルトとして適用することができる。

また、上述した具体例では、この発明における伝動ベルトＢを構成するエレメントＥの例として、エレメントＥの幅方向における左右２箇所に、エレメントＥを環状に結束する２本のリングＲをそれぞれ挿入させるためのスリット７およびサドル面８が形成された周知のエレメントに相当する形状のものを例示しているが、この発明における伝動ベルトＢは、そのような上述した具体例に限定されない。すなわち、この発明における伝動ベルトＢは、多数の板片状のエレメントを帯状のリングによって環状に結束することにより形成されるように構成された全てのベルトを対象とすることができる。例えば、図７に示すように、エレメントの幅方向での中央部分に、エレメントを環状に結束するリングを挿入させるための凹部およびサドル面が形成されたいわゆる凹形のエレメントと、リングとによって構成される伝動ベルトもこの発明の対象とすることができる。

１…上端、 ２…下端、 ８…サドル面、 １３…ロッキングエッジ、 Ｂ…伝動ベルト、 Ｅ…エレメント、 Ｒ…リング。

Claims (6)

1. 上端を外周側に向け下端を内周側に向けて板厚方向に整列させた多数の板片状のエレメントを、帯状のリングで環状に結束することにより構成される伝動ベルトであって、前記エレメントが、前記リングで環状に結束された状態で前記リングの内周面と接触するサドル面と、前記エレメントの列が円弧状に湾曲する際に隣接する他のエレメントと当接して自転の回転軸となるロッキングエッジとを有している伝動ベルトにおいて、
   前記上端から前記下端までの前記エレメントの全長の方向における前記サドル面から前記下端までの間で、かつ、前記全長方向における前記エレメントの前記ロッキングエッジ回りの慣性モーメントが最小となる位置から上下それぞれの方向へ前記全長の１０％の長さ離れた位置の間に、前記ロッキングエッジが形成されていることを特徴とする伝動ベルト。
   
2. 上端を外周側に向け下端を内周側に向けて板厚方向に整列させた多数の板片状のエレメントを、帯状のリングで環状に結束することにより構成される伝動ベルトの製造方法において、
   前記リングで環状に結束された状態で前記リングの内周面と接触するサドル面と、前記板厚方向に整列させた前記エレメントの列が円弧状に湾曲する際に隣接する他のエレメントと当接して自転の回転軸となるロッキングエッジとを備えた前記エレメントを設計する工程であって、前記エレメントの前記ロッキングエッジ回りの慣性モーメントが最小となるように、前記エレメントの形状および寸法を決定するエレメント設計工程を有していることを特徴とする伝動ベルトの製造方法。
   
3. 前記ロッキングエッジは、設計上稜線として示されるエッジ形状の部分であって、製造上丸みを帯びて形成された部分を含むことを特徴とする請求項１に記載の伝動ベルト。
   
4. 前記エレメント設計工程は、前記エレメントの全長方向における前記サドル面から前記下端までの間の位置に前記ロッキングエッジが形成されるように、前記エレメントの形状・寸法を決定する行程を含むことを特徴とする請求項２に記載の伝動ベルトの製造方法。
   
5. 前記ロッキングエッジは、設計上稜線として示されるエッジ形状の部分であって製造上丸みを帯びて形成される部分を含むことを特徴とする請求項２または４に記載の伝動ベルトの製造方法。
   
6. 請求項２，４，５のいずれかに記載された前記エレメント設計工程により設計された前記エレメントを使用して製造されることを特徴とする伝動ベルト。

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