JP3527418B2 - 金属ｖベルト - Google Patents
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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
- F16G—BELTS, CABLES, OR ROPES, PREDOMINANTLY USED FOR DRIVING PURPOSES; CHAINS; FITTINGS PREDOMINANTLY USED THEREFOR
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- F16G5/16—V-belts, i.e. belts of tapered cross-section consisting of several parts
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｖベルト式無段変
速機等に動力伝達用として用いられる金属Ｖベルトに関
し、特に、これを構成する金属エレメントの構成に特徴
を有する金属Ｖベルトに関する。 【０００２】 【従来の技術】このような金属Ｖベルトは従来より公知
であり、無端ベルト状の金属リングと、この金属リング
に沿って支持された多数のエレメントからなり、駆動プ
ーリ及び従動プーリ間に掛け渡される。これら両プーリ
はそのＶ溝幅が可変制御できるようになっており、この
Ｖ溝幅を可変制御することにより、両プーリにおけるＶ
ベルトの巻掛け半径を変化させ、変速比を無段階に変化
させることができるようになっている。 【０００３】このような金属Ｖベルトに用いられるエレ
メントの構成の一例を図８及び図９に示す。エレメント
３０は互いに平行な前面３１及び後面３２を有し、前面
３１の下半部には、厚みが後面３２側に向かって漸減す
るように変化するテーパ面３３が形成されている。ま
た、エレメント３０の左右には図示しない金属リングが
取り付けられるリング溝３４が形成されている。 【０００４】テーパ面３３の左右両側には図示しないプ
ーリの傾斜面に支持されるＶ側面３５が形成されてい
る。前面３１とテーパ面３３との境界はロッキングエッ
ジ３６であり、各エレメント３０はプーリ上において、
先行する隣接エレメント３０の後面３２にこのロッキン
グエッジ３６を当接させ、これを軸として前後方向に傾
くことができる。これによりＶベルトはプーリ上におい
て屈曲することが可能である。また、前面３１には円筒
突起状の雄カップリング３７が形成されるとともに後面
３２には円形穴状の雌カップリング３８が形成されてお
り、これら両カップリング３７、３８を隣接エレメント
３０、３０間で互いに嵌合させて結合することで、金属
リング上に整列を保つことができるようになっている。 【０００５】このような構成の金属Ｖベルトにおいて
は、動力伝達中にエレメント間クリアランス（隙間）に
起因してエレメントと金属リングとの間に相対滑りが生
じたり、或いは駆動・従動プーリ間で金属ベルトの芯ず
れが生じたりする場合には、部材間の摩耗等によりＶベ
ルトの寿命が低下する虞がある。このような動力伝達中
の相対滑りや芯ずれ等を低減するため、エレメント形状
に工夫が施された金属Ｖベルトが従来より多数提案され
ており、これには例えば特開平６−２７２７３７号公報
に開示のものがある。これは、エレメントのロッキング
エッジから下方の先端部をテーパ面と凸円弧面とで先細
り形状に形成することでプーリ比幅特性を向上させ、芯
ずれを減少させるものである。 【０００６】その他、ロッキングエッジを大径の円弧面
と小径の円弧面とを複合させた形状とし、プーリ上にお
ける隣接エレメントピッチが小さくなるようにしてエレ
メントと金属リングの間の相対滑りを小さくする構成の
もの（例えば、特公平８−３０５１７号公報）や、エレ
メントに二つ以上のロッキングエッジを設けることでＶ
ベルトの実質周長をプーリの巻付け半径に応じて変化さ
せ、変速時のベルト芯ずれ量を小さく抑える構成のもの
（例えば、特開平５−１０６６９１号公報）のほか、エ
レメントの前面と後面の両方にロッキングエッジを設け
ることで速度比により変化するエレメント間クリアラン
スの変化量を低減させ、Ｖベルトとプーリとの間の滑り
を抑制する構成のもの（例えば、特開平１０−４７４３
８号公報）等が開示されている。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の金属Ｖベルトのエレメントの形状、特にロッキング
エッジ凸円弧面の曲率半径を定めるに当たっては、動力
伝達中のロッキングエッジに作用するヘルツ応力が考慮
されていなかった。このヘルツ応力はエレメント間クリ
アランスや対ピッチング寿命に影響を及ぼすパラメータ
であり、これを考慮しない場合にはクリアランスが過剰
になって金属リングとエレメント間の滑りを大きくした
り、或いはピッチングによりベルト全体の寿命を低下さ
せる虞がある。 【０００８】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであり、適正なエレメント間クリアランスを保つこ
とができ、且つ、耐ピッチング性能を充分に満たす構成
の金属Ｖベルトを提供することを目的とする。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、無端ベルト状の金属リング部
材と、この金属リング部材（例えば、実施形態における
金属リング１１）に沿って支持された多数の金属エレメ
ント部材（例えば、実施形態におけるエレメント２０）
とからなり、駆動プーリと従動プーリに掛け渡されて動
力を伝達する金属Ｖベルトにおいて、金属エレメント部
材は、対向する金属エレメント部材に当接して傾く軸と
なる断面凸円弧状のロッキングエッジを有するととも
に、主面に凸部（例えば、実施形態における雄カップリ
ング２８）及び凹部（例えば、実施形態における雌カッ
プリング２９）を有し、これら凸部及び凹部を隣接する
金属エレメント部材同士で互いに嵌合させることにより
前記金属リング部材上に整列することができるようにな
っており、金属Ｖベルトを駆動プーリ及び従動プーリに
掛け渡したときの無負荷停止時のエレメント間クリアラ
ンス（例えば、実施形態における無負荷停止時のクリア
ランスＣｓ）と、金属Ｖベルトによる動力伝達中に金属
エレメント部材の前記ロッキングエッジに作用するヘル
ツ応力に起因して発生するエレメント間クリアランス
（例えば、実施形態におけるヘルツ応力によるクリアラ
ンスＣｈ）との和として得られるトータルエレメント間
クリアランス（例えば、実施形態におけるトータルクリ
アランスＣｔ）の許容値（例えば、実施形態における許
容値Ｃｔｏ）を凸部の突出高さ（例えば、実施形態にお
ける雄カップリング２８の高さｈ）以下の値に定めると
ともに、金属Ｖベルトによる動力伝達中にロッキングエ
ッジに作用する最大ヘルツ応力の許容値（例えば、実施
形態における許容値σｈｍｏ）を前記金属エレメント部
材の対ピッチング寿命を満たす最大のヘルツ応力（例え
ば、実施形態における上限値σｈｏ）以下の値に定め、
ロッキングエッジの曲率半径Ｒが、最大ヘルツ応力の許
容値に対応して決定される曲率半径Ｒ１と、トータルエ
レメント間クリアランスの許容値に対応して決定される
曲率半径Ｒ２とに対して、Ｒ１≦Ｒ≦Ｒ２を満足する範
囲内に設定される。 【００１０】このような構成の金属Ｖベルトであれば、
エレメント間クリアランスは常に所定間隔（凸部の突起
高さ以下）に保たれるので、金属リングとエレメントと
の間の摩耗を低減することができるとともに、動力の伝
達効率を向上させることができる。また対ピッチング寿
命は常に満たされるので耐久信頼性が向上する。また金
属Ｖベルトの稼働中（動力伝達中）に振動等の外乱が作
用してもエレメント間の結合が外れることがないので、
雄雌嵌合部を破損する虞がない。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
ましい実施形態について説明する。本発明に係る金属Ｖ
ベルトを備えた動力伝達装置を図１に示す。この動力伝
達装置１は、駆動軸２ａに取り付けられた駆動プーリ２
と、従動軸３ａに取り付けられた従動プーリ３と、これ
ら両プーリ２、３間に掛け渡された金属Ｖベルト（以
下、Ｖベルトと称する）１０とを有して構成されてい
る。両プーリ２、３はともにプーリ溝幅が可変制御可能
であり、これらのプーリ溝幅を制御することにより、Ｖ
ベルト１０の両プーリ２、３に対する巻掛け半径を変化
させ、駆動軸２ａから従動軸３ａへの変速比を無段階に
変化させることができるようになっている。 【００１２】このＶベルト１０を拡大して図２に示し、
また図２の矢視III−IIIから見た図を図３に示す。これ
らの図から分かるように、Ｖベルト１０は、多数のエレ
メント２０、２０、・・・を無端ループ状の金属リング
１１に沿って連続的取り付けられて構成されている。な
お、金属リング１１は薄い金属製のリングが複数枚（例
えば１２枚）重ねられて形成されている。 【００１３】図３に示すように、各エレメント２０の左
右にはリング溝２１が形成されており、これらリング溝
２１には左右一対の金属リング１１がはめ込まれてい
る。このため金属リング１１の最内周面はリング溝２１
下辺のサドル２２面と摩擦接触している。また図２に示
すように、各エレメント２０は互いに平行な前面２３と
後面２４（これら前面２３と後面２４を「主面」とす
る）とを有しており、前面２３の下半部は厚みが後面２
４側に向かって漸減するように変化するテーパ面２５と
なっている。前面２３とテーパ面２５との境には曲率半
径Ｒを有して前面２３とテーパ面２５の双方に接する断
面凸円弧状のロッキングエッジ２６が左右方向に延びて
形成されている。但し、ロッキングエッジ２６の曲率半
径Ｒの中心Ｏはサドル面２２よりｔだけ下方に位置して
いる。 【００１４】各エレメント２０はロッキングエッジ２６
を対向する先行エレメント２０の後面２４に当接させ、
これを軸として前後方向に傾くことができる。これによ
りＶベルト１０は両プーリ２、３上において屈曲するこ
とが可能である。またテーパ面２５の左右両側にはプー
リ２（又は３）の傾斜面２ｂ（又は３ｂ）に支持される
Ｖ側面２７が形成されており、プーリ２（又は３）の溝
幅を変化させることによりエレメント２０を上下に移動
させることができ、これによりＶベルト１０の巻掛け半
径を変化させることができる。 【００１５】各エレメント２０の前面２３の上半部には
円筒突起状の雄カップリング２８が、また後面２４の上
半部には円筒穴状の雌カップリング２９がそれぞれ形成
されている。Ｖベルト１０上に配列取付された各エレメ
ント２０は、それぞれの雄カップリング２８を先行エレ
メント２０の雌カップリング２９に嵌合させており、こ
れにより左右方向の移動が規制されてＶベルト１０上に
整列されている。 【００１６】次に、図１に基づいて動力伝達装置１にお
ける駆動プーリ２から従動プーリ３への動力の伝達につ
いて説明する。駆動プーリ２が回転すると、その回転力
はＶベルト１０上のエレメント２０、２０間の押し力と
なって伝達され、これにより従動プーリ３が駆動され
る。この押し力の伝達を行うのは、Ｖベルト１０上の全
エレメント２０、２０、・・・のうち、駆動プーリ２の
出口（図１のＰ１）より手前の位置Ｐ２から従動プーリ
３の入口Ｐ３を経て従動プーリ３の出口Ｐ４までに至る
領域Ｐ２〜Ｐ１〜Ｐ３〜Ｐ４のエレメント２０、２０、
・・・である。従って、これ以外の領域、すなわち従動
プーリ３の出口Ｐ４から駆動プーリ２の入口Ｐ５を経て
位置Ｐ２に至る領域Ｐ４〜Ｐ５〜Ｐ２のエレメント２
０、２０、・・・は押し力を伝達することなく進行して
いる状態となっている。 【００１７】押し力を伝達するエレメント領域Ｐ２〜Ｐ
１〜Ｐ３〜Ｐ４のうち、従動プーリ３の出口Ｐ４の手前
の位置Ｐ６から従動プーリ３の出口Ｐ４までの領域Ｐ６
〜Ｐ４は、エレメント２０、２０間の押し力が徐々に解
放される領域であり、また従動プーリ３の出口Ｐ４にお
いてはプーリ傾斜面３ｂによる拘束から急激に解放され
るためエレメント２０は勢いよく出口Ｐ４から飛び出
す。このため出口Ｐ４からその先の地点Ｐ７までの領域
Ｐ４〜Ｐ７におけるエレメント２０、２０・・・は互い
に離間する可能性が高く、従って隣接エレメント２０、
２０間の取り得るクリアランスはこの領域Ｐ４〜Ｐ７で
最大となる可能性が高い。なお、領域Ｐ６〜Ｐ４は、領
域Ｐ３〜Ｐ４の約３０％である。 【００１８】また、押し力を伝達する上記エレメント領
域Ｐ２〜Ｐ１〜Ｐ３〜Ｐ４のうち領域Ｐ２〜Ｐ１は、領
域Ｐ４〜Ｐ５〜Ｐ２において押し力を伝達することなく
進行してきたエレメント２０、２０、・・・が徐々に位
置が整えられて押し力を伝達するようになる領域であ
る。このためＶベルト１０の有するエレメント間クリア
ランスが大きい場合にはこの領域Ｐ２〜Ｐ１におけるエ
レメント２０と駆動プーリ２との間の相対滑りが大きく
なってエレメント２０、２０、・・・と駆動プーリ２と
の間の発熱により、動力の伝達効率が悪くなる。このた
めＶベルト１０の有するエレメント間クリアランスはで
きるだけ小さい方が好ましい。なお、領域Ｐ２〜Ｐ１は
通常、領域Ｐ５〜Ｐ１の約２０％〜４０％である。 【００１９】このような構成のＶベルト１０にあって、
本発明においてはエレメント２０のロッキングエッジ２
６における曲率半径Ｒの設定の仕方に特徴があり、以下
これについて説明する。 【００２０】上記Ｖベルト１０は、自然円環状態におい
てエレメント間クリアランスを有しているが、このエレ
メント間クリアランスは同じ厚さＰを有する一般のエレ
メント２０のほかに、これら一般のエレメント２０より
も若干小さい厚さを有する調整用のエレメント２０を用
いることによって任意の値に設定することができるよう
になっている。一般にエレメント間クリアランスは自然
円環状態において最大であり、Ｖベルト１０をプーリ
２、３に掛け渡したときにはこれより減少することが知
られている。このクリアランス減少量は巻掛けたプーリ
２、３のピッチ半径比、すなわち変速比ｒ（＝従動プー
リ３のピッチ半径／駆動プーリ２のピッチ半径）によっ
ても異なり、変速比ｒが１．０の時を最小に、変速比ｒ
が１．０から離れるほど大きくなる。すなわち変速比ｒ
１、ｒ２が１．０＜ｒ１＜ｒ２であればｒ２の方がクリ
アランス減少量は大きく、また、変速比ｒ３、ｒ４が
１．０＞ｒ３＞ｒ４であればｒ４の方がクリアランス減
少量は大きくなる。また、変速比ｒ１、ｒ３が１／ｒ１
＝ｒ３であれば、双方のクリアランス減少量は等しくな
る。 【００２１】ここで、自然円環状態におけるエレメント
間クリアランス（以下、初期クリアランスと称する）を
Ｃｏ、プーリ２、３に巻掛けたときのクリアランス減少
量をΔＣとすると、その巻掛け状態におけるエレメント
間クリアランスをＣｓは下式（１）のように表すことが
できる。このプーリ巻掛け状態におけるエレメント間ク
リアランスＣｓは幾何学的形状により定まるものであ
り、無負荷−停止時のエレメント間クリアランスとし
て、以下これを無負荷停止時のクリアランスＣｓと称す
る。 【００２２】 【数１】Ｃｓ＝Ｃｏ−ΔＣ ・・・（１） 【００２３】前述したようにＶベルト１０のエレメント
間クリアランスは小さい方が好ましい。式（１）からも
分かるように、無負荷停止時のクリアランスＣｓをでき
るだけ小さくするには、初期クリアランスＣｏをクリア
ランス減少量ΔＣに近づければよいわけであるが、いず
れの変速比ｒにおいてもＶベルト１０にプリテンション
がかからないようにするためには、初期クリアランスＣ
ｏをクリアランス減少量が最も大きくなる変速比ｒｏに
おけるクリアランス減少量ΔＣに一致させればよい。初
期クリアランスＣｏをこのように設定することにより、
無負荷停止時のクリアランスＣｓを全ての変速比ｒにお
いて最小とすることができる。なお当然ではあるが、ク
リアランス減少量が最も大きくなる変速比ｒｏにおける
無負荷停止時のクリアランスＣｓは零となる。 【００２４】一方、動力伝達中（Ｖベルト１０の稼働
中）にあっては、上述したエレメント２０、２０、・・
・が押し力を伝達する領域Ｐ２〜Ｐ１〜Ｐ３〜Ｐ４のエ
レメント２０、２０、・・・にはそれぞれのロッキング
エッジ２６にヘルツ応力（接触応力）σｈが作用する。
このため領域Ｐ２〜Ｐ１〜Ｐ３〜Ｐ４におけるエレメン
ト２０、２０、・・・は圧縮弾性変形して隣接するエレ
メント２０、２０間の中心間距離は縮まり、エレメント
間クリアランスは無負荷停止時のクリアランスＣｓから
増大する。この増大分のエレメント間クリアランスは、
領域Ｐ２〜Ｐ１〜Ｐ３〜Ｐ４にあるエレメント２０、２
０、・・・に作用する各々のヘルツ応力σｈの値を用い
て個々の隣接エレメント２０、２０間の中心距離の接近
量の総和を求めることにより得られる。このエレメント
間クリアランスの増分はヘルツ応力σｈにより生じるも
のであり、以下ヘルツ応力によるクリアランスＣｈと称
する。 【００２５】ヘルツ応力によるクリアランスＣｈは、巻
掛けたプーリ２、３の変速比ｒが異なると、各変速比に
おいて検討すべき負荷条件（入力回転数、入力トルク
等）が変わり、それに伴い、ブロック間押しつけ力も異
なるようになるため、ヘルツ応力によるクリアランスＣ
ｈの大きさは無負荷停止時のクリアランスＣｓと同様、
変速比ｒに依存する。また、無負荷停止時のクリアラン
スＣｓとヘルツ応力によるクリアランスＣｈとの和をト
ータルクリアランスＣｔ（＝Ｃｓ＋Ｃｈ）とすると、こ
のトータルクリアランスＣｔもまた変速比ｒに依存す
る。 【００２６】後述の実施例でも示すが、変速比ｒを同一
としてロッキングエッジ２６の曲率半径Ｒを変化させた
場合には、無負荷停止時のクリアランスＣｓとヘルツ応
力によるクリアランスＣｈは曲率半径Ｒの増大に伴って
増大する傾向にある。このためトータルクリアランスＣ
ｔも曲率半径Ｒの増大に伴って増大する。 【００２７】前述したように、動力伝達中のＶベルト１
０では主に領域Ｐ４〜Ｐ７において隣接エレメント２
０、２０が互いに離間することがあり、そのとき隣接エ
レメント２０、２０間に生じる得る最大のエレメント間
クリアランスはトータルクリアランスＣｔである。各エ
レメント２０が金属リング１１上で整列を保つには、前
述したように隣接エレメント２０、２０がカップリング
２８、２９を結合させた状態、少なくとも両カップリン
グ２８、２９がはずれていない状態を保持する必要があ
る。ここでもし、隣接エレメント２０、２０間のクリア
ランスが大きくてカップリング２８、２９がはずれてし
まった場合には、エレメント２０の金属リング１１上で
の整列が乱れるばかりでなく、雄カップリング２８が先
行エレメント２０の後面２２に乗り上げて雄雌カップリ
ング２９、３０が破損する虞がある。これを防止するた
め、隣接エレメント２０、２０間に発生し得る最大のク
リアランス、すなわちトータルクリアランスＣｔは常に
カップリング高さｈ（図２参照）以下になるようにする
ことが好ましい。このため、トータルクリアランスＣｔ
の許容値Ｃｔｏをカップリング高さｈ以下の値に設定
し、ロッキングエッジ曲率半径Ｒの上限値を許容値Ｃｔ
ｏに対応する値Ｒ２に設定する。 【００２８】また、これも後述する実施例において示す
が、変速比ｒを同一としてロッキングエッジ２６の曲率
半径Ｒを変化させた場合には、各エレメント２０のロッ
キングエッジ２６に作用する最大ヘルツ応力σｈｍ（ヘ
ルツ応力σｈの最大値）は、ロッキングエッジ曲率半径
Ｒの減少に伴って大きくなる。ロッキングエッジ２６に
作用するヘルツ応力σｈはそのロッキングエッジ２６に
ピッチングを発生させるが、作用するヘルツ応力σｈが
所定の値よりも高い場合には、Ｖベルト１０はピッチン
グが原因で寿命低下を起こしてしまう虞がある。このた
めＶベルト１０が少なくともピッチングによる寿命低下
を起こさないようにするためには、ロッキングエッジ２
６に作用する最大ヘルツ応力σｈｍが対ピッチング寿命
を満たすヘルツ応力の上限値σｈｏ以下になるようにす
る必要がある。このため、最大ヘルツ応力σｈｍの許容
値σｈｍｏを上記の対ピッチング寿命を満たすヘルツ応
力の上限値σｈｏよりも小さい値に設定し、ロッキング
エッジ曲率半径Ｒの下限値を許容値σｈｍｏに対応する
値Ｒ１に設定する。 【００２９】このように、ロッキングエッジ曲率半径Ｒ
を下限値Ｒ１と上限値Ｒ２とを用いたＲ１≦Ｒ≦Ｒ２の
範囲内とすれば、エレメント間クリアランスは常に所定
間隔（雄カップリング２９の高さｈ以下）に保たれるの
で、金属リング１１とエレメント２０との間の摩耗を低
減することができるとともに、金属リング１１とエレメ
ント２０との間の相対滑りを小さくして動力の伝達効率
を向上させることができる。また、対ピッチング寿命は
常に満たされるので耐久信頼性が向上する。更に、Ｖベ
ルト１０の稼働中に振動等の外乱が作用しても隣接エレ
メント２０、２０間の結合が外れることがないので、雄
雌カップリング２９、３０を破損する虞がない。 【００３０】 【実施例】次に、本発明者らが行った実施例を示し、ロ
ッキングエッジ曲率半径Ｒの範囲を設定する手順を具体
的に説明する。この実施例では、金属Ｖベルト１０の仕
様を、エレメント厚さＰ；１．５ｍｍ（クリアランス調
整用のエレメント厚さはこれより若干小さい）、ロッキ
ングエッジ曲率半径Ｒの開始位置ｔ；１．０ｍｍ、金属
リング１１の最内周長；６５６ｍｍとし、プーリ２、３
の軸間距離を１５５ｍｍとした。先ず、上記仕様の金属
Ｖベルト１０をプーリ２、３に掛け渡したときのクリア
ランス減少値ΔＣのロッキングエッジ曲率半径Ｒに対す
る変化を、各変速比ｒごとに求めた。ロッキングエッジ
曲率半径Ｒは４ｍｍ、６ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍ、１２
ｍｍ及び１４ｍｍの６種類とし、変速比ｒは０．５、
０．６１、０．８、１．０、１．２５、１．６４、２．
０及び２．５の８種類とした。その結果を図４の表に示
す。 【００３１】図４の表から分かるように、いずれのロッ
キングエッジ曲率半径Ｒにおいても、変速比ｒ＝２．５
におけるクリアランス減少値ΔＣが最も大きくなってい
る。従って本実施例では、各ロッキングエッジ曲率半径
Ｒごとの初期クリアランスの値を変速比ｒｏ＝２．５に
おけるクリアランス減少値ΔＣと等しくなるように設定
する（従って変速比ｒｏ＝２．５における無負荷停止時
のクリアランスＣｓは全ての曲率半径Ｒに対して零とな
る）。 【００３２】このような設定のうえで、ＬＯＷ：変速
比＝２．５、入力トルク＝１４．５ｋｇｆ−ｍ、入力回
転数＝５５００ｒｐｍ、ＴＯＰ：変速比＝０．６１、
入力トルク＝１４．３ｋｇｆ−ｍ、入力回転数＝６００
０ｒｐｍ、ＯＤ（オーバードライブ）：変速比＝０．
５、入力トルク＝１４．５ｋｇｆ−ｍ、入力回転数＝４
０００ｒｐｍ、の三種類の耐久モードについてエレメン
ト間クリアランス及び最大ヘルツ応力σｈｍを求めた。
その結果を図５〜図７に示す。エレメント間クリアラン
スには無負荷停止時のクリアランスＣｓ、ヘルツ応力に
よるクリアランスＣｈ、及びトータルクリアランスＣｔ
のそれぞれを示す。これらの図はいずれも横軸にロッキ
ングエッジ曲率半径Ｒ（ｍｍ）をとっており、縦軸には
エレメント間クリアランス（ｍｍ）及び最大ヘルツ応力
σｈｍ（ｋｇｆ／ｍｍ2 ）をとっている。 【００３３】図５〜図７をもとに、トータルクリアラン
スの許容値Ｃｔｏを雄カップリング高さｈ＝０．７ｍｍ
に設定し、また最大ヘルツ応力の許容値σｈｍｏをこの
実施例におけるエレメント２０のヘルツ応力の上限値σ
ｈｏ＝１２０ｋｇｆ／ｍｍ2に設定して、ロッキングエ
ッジ曲率半径Ｒの下限値Ｒ１及び上限値Ｒ２を求めた。
その結果、ＬＯＷ耐久モードにおいてはＲ１＝６ｍｍ
（Ｒ２は求まらない）であり、ＴＯＰ耐久モードにお
いてはＲ１＝９ｍｍ、Ｒ２＝１４ｍｍであり、ＯＤ耐
久モードにおいてはＲ１＝８ｍｍ（Ｒ２は求まらない）
であった。これらの結果より、いずれの耐久モードにつ
いても条件を満たすようなロッキングエッジ曲率半径Ｒ
の下限値Ｒ１はＲ１＝９ｍｍとなり、上限値Ｒ２はＲ２
＝１４ｍｍとなる。従って、本実施例におけるロッキン
グエッジ曲率半径Ｒの範囲は９≦Ｒ≦１４（ｍｍ）と設
定される。 【００３４】 【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る金属
Ｖベルトにおいては、動力伝達中にロッキングエッジに
作用する最大ヘルツ応力の許容値を金属エレメント部材
の対ピッチング寿命を満たす最大のヘルツ応力以下の値
に定めるとともに、金属Ｖベルトを駆動プーリ及び従動
プーリに掛け渡したときの無負荷停止時のエレメント間
クリアランスと金属Ｖベルトによる動力伝達中に金属エ
レメント部材のロッキングエッジに作用するヘルツ応力
に起因して発生するエレメント間クリアランスとの和と
して得られるトータルエレメント間クリアランスの許容
値を凸部の突出高さ以下の値に定め、ロッキングエッジ
の曲率半径Ｒが、最大ヘルツ応力の許容値に対応して決
定される曲率半径Ｒ１と、トータルエレメント間クリア
ランスの許容値に対応して決定される曲率半径Ｒ２とに
対して、Ｒ１≦Ｒ≦Ｒ２を満足する範囲内に設定される
のであるが、このような構成であれば、エレメント間ク
リアランスは常に所定間隔（凸部の突起高さ以下）に保
たれるので、金属リングとエレメントとの間の摩耗を低
減することができるとともに、動力の伝達効率を向上さ
せることができる。また対ピッチング寿命は常に満たさ
れるので耐久信頼性が向上する。また金属Ｖベルトの稼
働中に振動等の外乱が作用してもエレメント間の結合が
外れることがないので、凸部及び凹部を破損する虞がな
い。
速機等に動力伝達用として用いられる金属Ｖベルトに関
し、特に、これを構成する金属エレメントの構成に特徴
を有する金属Ｖベルトに関する。 【０００２】 【従来の技術】このような金属Ｖベルトは従来より公知
であり、無端ベルト状の金属リングと、この金属リング
に沿って支持された多数のエレメントからなり、駆動プ
ーリ及び従動プーリ間に掛け渡される。これら両プーリ
はそのＶ溝幅が可変制御できるようになっており、この
Ｖ溝幅を可変制御することにより、両プーリにおけるＶ
ベルトの巻掛け半径を変化させ、変速比を無段階に変化
させることができるようになっている。 【０００３】このような金属Ｖベルトに用いられるエレ
メントの構成の一例を図８及び図９に示す。エレメント
３０は互いに平行な前面３１及び後面３２を有し、前面
３１の下半部には、厚みが後面３２側に向かって漸減す
るように変化するテーパ面３３が形成されている。ま
た、エレメント３０の左右には図示しない金属リングが
取り付けられるリング溝３４が形成されている。 【０００４】テーパ面３３の左右両側には図示しないプ
ーリの傾斜面に支持されるＶ側面３５が形成されてい
る。前面３１とテーパ面３３との境界はロッキングエッ
ジ３６であり、各エレメント３０はプーリ上において、
先行する隣接エレメント３０の後面３２にこのロッキン
グエッジ３６を当接させ、これを軸として前後方向に傾
くことができる。これによりＶベルトはプーリ上におい
て屈曲することが可能である。また、前面３１には円筒
突起状の雄カップリング３７が形成されるとともに後面
３２には円形穴状の雌カップリング３８が形成されてお
り、これら両カップリング３７、３８を隣接エレメント
３０、３０間で互いに嵌合させて結合することで、金属
リング上に整列を保つことができるようになっている。 【０００５】このような構成の金属Ｖベルトにおいて
は、動力伝達中にエレメント間クリアランス（隙間）に
起因してエレメントと金属リングとの間に相対滑りが生
じたり、或いは駆動・従動プーリ間で金属ベルトの芯ず
れが生じたりする場合には、部材間の摩耗等によりＶベ
ルトの寿命が低下する虞がある。このような動力伝達中
の相対滑りや芯ずれ等を低減するため、エレメント形状
に工夫が施された金属Ｖベルトが従来より多数提案され
ており、これには例えば特開平６−２７２７３７号公報
に開示のものがある。これは、エレメントのロッキング
エッジから下方の先端部をテーパ面と凸円弧面とで先細
り形状に形成することでプーリ比幅特性を向上させ、芯
ずれを減少させるものである。 【０００６】その他、ロッキングエッジを大径の円弧面
と小径の円弧面とを複合させた形状とし、プーリ上にお
ける隣接エレメントピッチが小さくなるようにしてエレ
メントと金属リングの間の相対滑りを小さくする構成の
もの（例えば、特公平８−３０５１７号公報）や、エレ
メントに二つ以上のロッキングエッジを設けることでＶ
ベルトの実質周長をプーリの巻付け半径に応じて変化さ
せ、変速時のベルト芯ずれ量を小さく抑える構成のもの
（例えば、特開平５−１０６６９１号公報）のほか、エ
レメントの前面と後面の両方にロッキングエッジを設け
ることで速度比により変化するエレメント間クリアラン
スの変化量を低減させ、Ｖベルトとプーリとの間の滑り
を抑制する構成のもの（例えば、特開平１０−４７４３
８号公報）等が開示されている。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の金属Ｖベルトのエレメントの形状、特にロッキング
エッジ凸円弧面の曲率半径を定めるに当たっては、動力
伝達中のロッキングエッジに作用するヘルツ応力が考慮
されていなかった。このヘルツ応力はエレメント間クリ
アランスや対ピッチング寿命に影響を及ぼすパラメータ
であり、これを考慮しない場合にはクリアランスが過剰
になって金属リングとエレメント間の滑りを大きくした
り、或いはピッチングによりベルト全体の寿命を低下さ
せる虞がある。 【０００８】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであり、適正なエレメント間クリアランスを保つこ
とができ、且つ、耐ピッチング性能を充分に満たす構成
の金属Ｖベルトを提供することを目的とする。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、無端ベルト状の金属リング部
材と、この金属リング部材（例えば、実施形態における
金属リング１１）に沿って支持された多数の金属エレメ
ント部材（例えば、実施形態におけるエレメント２０）
とからなり、駆動プーリと従動プーリに掛け渡されて動
力を伝達する金属Ｖベルトにおいて、金属エレメント部
材は、対向する金属エレメント部材に当接して傾く軸と
なる断面凸円弧状のロッキングエッジを有するととも
に、主面に凸部（例えば、実施形態における雄カップリ
ング２８）及び凹部（例えば、実施形態における雌カッ
プリング２９）を有し、これら凸部及び凹部を隣接する
金属エレメント部材同士で互いに嵌合させることにより
前記金属リング部材上に整列することができるようにな
っており、金属Ｖベルトを駆動プーリ及び従動プーリに
掛け渡したときの無負荷停止時のエレメント間クリアラ
ンス（例えば、実施形態における無負荷停止時のクリア
ランスＣｓ）と、金属Ｖベルトによる動力伝達中に金属
エレメント部材の前記ロッキングエッジに作用するヘル
ツ応力に起因して発生するエレメント間クリアランス
（例えば、実施形態におけるヘルツ応力によるクリアラ
ンスＣｈ）との和として得られるトータルエレメント間
クリアランス（例えば、実施形態におけるトータルクリ
アランスＣｔ）の許容値（例えば、実施形態における許
容値Ｃｔｏ）を凸部の突出高さ（例えば、実施形態にお
ける雄カップリング２８の高さｈ）以下の値に定めると
ともに、金属Ｖベルトによる動力伝達中にロッキングエ
ッジに作用する最大ヘルツ応力の許容値（例えば、実施
形態における許容値σｈｍｏ）を前記金属エレメント部
材の対ピッチング寿命を満たす最大のヘルツ応力（例え
ば、実施形態における上限値σｈｏ）以下の値に定め、
ロッキングエッジの曲率半径Ｒが、最大ヘルツ応力の許
容値に対応して決定される曲率半径Ｒ１と、トータルエ
レメント間クリアランスの許容値に対応して決定される
曲率半径Ｒ２とに対して、Ｒ１≦Ｒ≦Ｒ２を満足する範
囲内に設定される。 【００１０】このような構成の金属Ｖベルトであれば、
エレメント間クリアランスは常に所定間隔（凸部の突起
高さ以下）に保たれるので、金属リングとエレメントと
の間の摩耗を低減することができるとともに、動力の伝
達効率を向上させることができる。また対ピッチング寿
命は常に満たされるので耐久信頼性が向上する。また金
属Ｖベルトの稼働中（動力伝達中）に振動等の外乱が作
用してもエレメント間の結合が外れることがないので、
雄雌嵌合部を破損する虞がない。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
ましい実施形態について説明する。本発明に係る金属Ｖ
ベルトを備えた動力伝達装置を図１に示す。この動力伝
達装置１は、駆動軸２ａに取り付けられた駆動プーリ２
と、従動軸３ａに取り付けられた従動プーリ３と、これ
ら両プーリ２、３間に掛け渡された金属Ｖベルト（以
下、Ｖベルトと称する）１０とを有して構成されてい
る。両プーリ２、３はともにプーリ溝幅が可変制御可能
であり、これらのプーリ溝幅を制御することにより、Ｖ
ベルト１０の両プーリ２、３に対する巻掛け半径を変化
させ、駆動軸２ａから従動軸３ａへの変速比を無段階に
変化させることができるようになっている。 【００１２】このＶベルト１０を拡大して図２に示し、
また図２の矢視III−IIIから見た図を図３に示す。これ
らの図から分かるように、Ｖベルト１０は、多数のエレ
メント２０、２０、・・・を無端ループ状の金属リング
１１に沿って連続的取り付けられて構成されている。な
お、金属リング１１は薄い金属製のリングが複数枚（例
えば１２枚）重ねられて形成されている。 【００１３】図３に示すように、各エレメント２０の左
右にはリング溝２１が形成されており、これらリング溝
２１には左右一対の金属リング１１がはめ込まれてい
る。このため金属リング１１の最内周面はリング溝２１
下辺のサドル２２面と摩擦接触している。また図２に示
すように、各エレメント２０は互いに平行な前面２３と
後面２４（これら前面２３と後面２４を「主面」とす
る）とを有しており、前面２３の下半部は厚みが後面２
４側に向かって漸減するように変化するテーパ面２５と
なっている。前面２３とテーパ面２５との境には曲率半
径Ｒを有して前面２３とテーパ面２５の双方に接する断
面凸円弧状のロッキングエッジ２６が左右方向に延びて
形成されている。但し、ロッキングエッジ２６の曲率半
径Ｒの中心Ｏはサドル面２２よりｔだけ下方に位置して
いる。 【００１４】各エレメント２０はロッキングエッジ２６
を対向する先行エレメント２０の後面２４に当接させ、
これを軸として前後方向に傾くことができる。これによ
りＶベルト１０は両プーリ２、３上において屈曲するこ
とが可能である。またテーパ面２５の左右両側にはプー
リ２（又は３）の傾斜面２ｂ（又は３ｂ）に支持される
Ｖ側面２７が形成されており、プーリ２（又は３）の溝
幅を変化させることによりエレメント２０を上下に移動
させることができ、これによりＶベルト１０の巻掛け半
径を変化させることができる。 【００１５】各エレメント２０の前面２３の上半部には
円筒突起状の雄カップリング２８が、また後面２４の上
半部には円筒穴状の雌カップリング２９がそれぞれ形成
されている。Ｖベルト１０上に配列取付された各エレメ
ント２０は、それぞれの雄カップリング２８を先行エレ
メント２０の雌カップリング２９に嵌合させており、こ
れにより左右方向の移動が規制されてＶベルト１０上に
整列されている。 【００１６】次に、図１に基づいて動力伝達装置１にお
ける駆動プーリ２から従動プーリ３への動力の伝達につ
いて説明する。駆動プーリ２が回転すると、その回転力
はＶベルト１０上のエレメント２０、２０間の押し力と
なって伝達され、これにより従動プーリ３が駆動され
る。この押し力の伝達を行うのは、Ｖベルト１０上の全
エレメント２０、２０、・・・のうち、駆動プーリ２の
出口（図１のＰ１）より手前の位置Ｐ２から従動プーリ
３の入口Ｐ３を経て従動プーリ３の出口Ｐ４までに至る
領域Ｐ２〜Ｐ１〜Ｐ３〜Ｐ４のエレメント２０、２０、
・・・である。従って、これ以外の領域、すなわち従動
プーリ３の出口Ｐ４から駆動プーリ２の入口Ｐ５を経て
位置Ｐ２に至る領域Ｐ４〜Ｐ５〜Ｐ２のエレメント２
０、２０、・・・は押し力を伝達することなく進行して
いる状態となっている。 【００１７】押し力を伝達するエレメント領域Ｐ２〜Ｐ
１〜Ｐ３〜Ｐ４のうち、従動プーリ３の出口Ｐ４の手前
の位置Ｐ６から従動プーリ３の出口Ｐ４までの領域Ｐ６
〜Ｐ４は、エレメント２０、２０間の押し力が徐々に解
放される領域であり、また従動プーリ３の出口Ｐ４にお
いてはプーリ傾斜面３ｂによる拘束から急激に解放され
るためエレメント２０は勢いよく出口Ｐ４から飛び出
す。このため出口Ｐ４からその先の地点Ｐ７までの領域
Ｐ４〜Ｐ７におけるエレメント２０、２０・・・は互い
に離間する可能性が高く、従って隣接エレメント２０、
２０間の取り得るクリアランスはこの領域Ｐ４〜Ｐ７で
最大となる可能性が高い。なお、領域Ｐ６〜Ｐ４は、領
域Ｐ３〜Ｐ４の約３０％である。 【００１８】また、押し力を伝達する上記エレメント領
域Ｐ２〜Ｐ１〜Ｐ３〜Ｐ４のうち領域Ｐ２〜Ｐ１は、領
域Ｐ４〜Ｐ５〜Ｐ２において押し力を伝達することなく
進行してきたエレメント２０、２０、・・・が徐々に位
置が整えられて押し力を伝達するようになる領域であ
る。このためＶベルト１０の有するエレメント間クリア
ランスが大きい場合にはこの領域Ｐ２〜Ｐ１におけるエ
レメント２０と駆動プーリ２との間の相対滑りが大きく
なってエレメント２０、２０、・・・と駆動プーリ２と
の間の発熱により、動力の伝達効率が悪くなる。このた
めＶベルト１０の有するエレメント間クリアランスはで
きるだけ小さい方が好ましい。なお、領域Ｐ２〜Ｐ１は
通常、領域Ｐ５〜Ｐ１の約２０％〜４０％である。 【００１９】このような構成のＶベルト１０にあって、
本発明においてはエレメント２０のロッキングエッジ２
６における曲率半径Ｒの設定の仕方に特徴があり、以下
これについて説明する。 【００２０】上記Ｖベルト１０は、自然円環状態におい
てエレメント間クリアランスを有しているが、このエレ
メント間クリアランスは同じ厚さＰを有する一般のエレ
メント２０のほかに、これら一般のエレメント２０より
も若干小さい厚さを有する調整用のエレメント２０を用
いることによって任意の値に設定することができるよう
になっている。一般にエレメント間クリアランスは自然
円環状態において最大であり、Ｖベルト１０をプーリ
２、３に掛け渡したときにはこれより減少することが知
られている。このクリアランス減少量は巻掛けたプーリ
２、３のピッチ半径比、すなわち変速比ｒ（＝従動プー
リ３のピッチ半径／駆動プーリ２のピッチ半径）によっ
ても異なり、変速比ｒが１．０の時を最小に、変速比ｒ
が１．０から離れるほど大きくなる。すなわち変速比ｒ
１、ｒ２が１．０＜ｒ１＜ｒ２であればｒ２の方がクリ
アランス減少量は大きく、また、変速比ｒ３、ｒ４が
１．０＞ｒ３＞ｒ４であればｒ４の方がクリアランス減
少量は大きくなる。また、変速比ｒ１、ｒ３が１／ｒ１
＝ｒ３であれば、双方のクリアランス減少量は等しくな
る。 【００２１】ここで、自然円環状態におけるエレメント
間クリアランス（以下、初期クリアランスと称する）を
Ｃｏ、プーリ２、３に巻掛けたときのクリアランス減少
量をΔＣとすると、その巻掛け状態におけるエレメント
間クリアランスをＣｓは下式（１）のように表すことが
できる。このプーリ巻掛け状態におけるエレメント間ク
リアランスＣｓは幾何学的形状により定まるものであ
り、無負荷−停止時のエレメント間クリアランスとし
て、以下これを無負荷停止時のクリアランスＣｓと称す
る。 【００２２】 【数１】Ｃｓ＝Ｃｏ−ΔＣ ・・・（１） 【００２３】前述したようにＶベルト１０のエレメント
間クリアランスは小さい方が好ましい。式（１）からも
分かるように、無負荷停止時のクリアランスＣｓをでき
るだけ小さくするには、初期クリアランスＣｏをクリア
ランス減少量ΔＣに近づければよいわけであるが、いず
れの変速比ｒにおいてもＶベルト１０にプリテンション
がかからないようにするためには、初期クリアランスＣ
ｏをクリアランス減少量が最も大きくなる変速比ｒｏに
おけるクリアランス減少量ΔＣに一致させればよい。初
期クリアランスＣｏをこのように設定することにより、
無負荷停止時のクリアランスＣｓを全ての変速比ｒにお
いて最小とすることができる。なお当然ではあるが、ク
リアランス減少量が最も大きくなる変速比ｒｏにおける
無負荷停止時のクリアランスＣｓは零となる。 【００２４】一方、動力伝達中（Ｖベルト１０の稼働
中）にあっては、上述したエレメント２０、２０、・・
・が押し力を伝達する領域Ｐ２〜Ｐ１〜Ｐ３〜Ｐ４のエ
レメント２０、２０、・・・にはそれぞれのロッキング
エッジ２６にヘルツ応力（接触応力）σｈが作用する。
このため領域Ｐ２〜Ｐ１〜Ｐ３〜Ｐ４におけるエレメン
ト２０、２０、・・・は圧縮弾性変形して隣接するエレ
メント２０、２０間の中心間距離は縮まり、エレメント
間クリアランスは無負荷停止時のクリアランスＣｓから
増大する。この増大分のエレメント間クリアランスは、
領域Ｐ２〜Ｐ１〜Ｐ３〜Ｐ４にあるエレメント２０、２
０、・・・に作用する各々のヘルツ応力σｈの値を用い
て個々の隣接エレメント２０、２０間の中心距離の接近
量の総和を求めることにより得られる。このエレメント
間クリアランスの増分はヘルツ応力σｈにより生じるも
のであり、以下ヘルツ応力によるクリアランスＣｈと称
する。 【００２５】ヘルツ応力によるクリアランスＣｈは、巻
掛けたプーリ２、３の変速比ｒが異なると、各変速比に
おいて検討すべき負荷条件（入力回転数、入力トルク
等）が変わり、それに伴い、ブロック間押しつけ力も異
なるようになるため、ヘルツ応力によるクリアランスＣ
ｈの大きさは無負荷停止時のクリアランスＣｓと同様、
変速比ｒに依存する。また、無負荷停止時のクリアラン
スＣｓとヘルツ応力によるクリアランスＣｈとの和をト
ータルクリアランスＣｔ（＝Ｃｓ＋Ｃｈ）とすると、こ
のトータルクリアランスＣｔもまた変速比ｒに依存す
る。 【００２６】後述の実施例でも示すが、変速比ｒを同一
としてロッキングエッジ２６の曲率半径Ｒを変化させた
場合には、無負荷停止時のクリアランスＣｓとヘルツ応
力によるクリアランスＣｈは曲率半径Ｒの増大に伴って
増大する傾向にある。このためトータルクリアランスＣ
ｔも曲率半径Ｒの増大に伴って増大する。 【００２７】前述したように、動力伝達中のＶベルト１
０では主に領域Ｐ４〜Ｐ７において隣接エレメント２
０、２０が互いに離間することがあり、そのとき隣接エ
レメント２０、２０間に生じる得る最大のエレメント間
クリアランスはトータルクリアランスＣｔである。各エ
レメント２０が金属リング１１上で整列を保つには、前
述したように隣接エレメント２０、２０がカップリング
２８、２９を結合させた状態、少なくとも両カップリン
グ２８、２９がはずれていない状態を保持する必要があ
る。ここでもし、隣接エレメント２０、２０間のクリア
ランスが大きくてカップリング２８、２９がはずれてし
まった場合には、エレメント２０の金属リング１１上で
の整列が乱れるばかりでなく、雄カップリング２８が先
行エレメント２０の後面２２に乗り上げて雄雌カップリ
ング２９、３０が破損する虞がある。これを防止するた
め、隣接エレメント２０、２０間に発生し得る最大のク
リアランス、すなわちトータルクリアランスＣｔは常に
カップリング高さｈ（図２参照）以下になるようにする
ことが好ましい。このため、トータルクリアランスＣｔ
の許容値Ｃｔｏをカップリング高さｈ以下の値に設定
し、ロッキングエッジ曲率半径Ｒの上限値を許容値Ｃｔ
ｏに対応する値Ｒ２に設定する。 【００２８】また、これも後述する実施例において示す
が、変速比ｒを同一としてロッキングエッジ２６の曲率
半径Ｒを変化させた場合には、各エレメント２０のロッ
キングエッジ２６に作用する最大ヘルツ応力σｈｍ（ヘ
ルツ応力σｈの最大値）は、ロッキングエッジ曲率半径
Ｒの減少に伴って大きくなる。ロッキングエッジ２６に
作用するヘルツ応力σｈはそのロッキングエッジ２６に
ピッチングを発生させるが、作用するヘルツ応力σｈが
所定の値よりも高い場合には、Ｖベルト１０はピッチン
グが原因で寿命低下を起こしてしまう虞がある。このた
めＶベルト１０が少なくともピッチングによる寿命低下
を起こさないようにするためには、ロッキングエッジ２
６に作用する最大ヘルツ応力σｈｍが対ピッチング寿命
を満たすヘルツ応力の上限値σｈｏ以下になるようにす
る必要がある。このため、最大ヘルツ応力σｈｍの許容
値σｈｍｏを上記の対ピッチング寿命を満たすヘルツ応
力の上限値σｈｏよりも小さい値に設定し、ロッキング
エッジ曲率半径Ｒの下限値を許容値σｈｍｏに対応する
値Ｒ１に設定する。 【００２９】このように、ロッキングエッジ曲率半径Ｒ
を下限値Ｒ１と上限値Ｒ２とを用いたＲ１≦Ｒ≦Ｒ２の
範囲内とすれば、エレメント間クリアランスは常に所定
間隔（雄カップリング２９の高さｈ以下）に保たれるの
で、金属リング１１とエレメント２０との間の摩耗を低
減することができるとともに、金属リング１１とエレメ
ント２０との間の相対滑りを小さくして動力の伝達効率
を向上させることができる。また、対ピッチング寿命は
常に満たされるので耐久信頼性が向上する。更に、Ｖベ
ルト１０の稼働中に振動等の外乱が作用しても隣接エレ
メント２０、２０間の結合が外れることがないので、雄
雌カップリング２９、３０を破損する虞がない。 【００３０】 【実施例】次に、本発明者らが行った実施例を示し、ロ
ッキングエッジ曲率半径Ｒの範囲を設定する手順を具体
的に説明する。この実施例では、金属Ｖベルト１０の仕
様を、エレメント厚さＰ；１．５ｍｍ（クリアランス調
整用のエレメント厚さはこれより若干小さい）、ロッキ
ングエッジ曲率半径Ｒの開始位置ｔ；１．０ｍｍ、金属
リング１１の最内周長；６５６ｍｍとし、プーリ２、３
の軸間距離を１５５ｍｍとした。先ず、上記仕様の金属
Ｖベルト１０をプーリ２、３に掛け渡したときのクリア
ランス減少値ΔＣのロッキングエッジ曲率半径Ｒに対す
る変化を、各変速比ｒごとに求めた。ロッキングエッジ
曲率半径Ｒは４ｍｍ、６ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍ、１２
ｍｍ及び１４ｍｍの６種類とし、変速比ｒは０．５、
０．６１、０．８、１．０、１．２５、１．６４、２．
０及び２．５の８種類とした。その結果を図４の表に示
す。 【００３１】図４の表から分かるように、いずれのロッ
キングエッジ曲率半径Ｒにおいても、変速比ｒ＝２．５
におけるクリアランス減少値ΔＣが最も大きくなってい
る。従って本実施例では、各ロッキングエッジ曲率半径
Ｒごとの初期クリアランスの値を変速比ｒｏ＝２．５に
おけるクリアランス減少値ΔＣと等しくなるように設定
する（従って変速比ｒｏ＝２．５における無負荷停止時
のクリアランスＣｓは全ての曲率半径Ｒに対して零とな
る）。 【００３２】このような設定のうえで、ＬＯＷ：変速
比＝２．５、入力トルク＝１４．５ｋｇｆ−ｍ、入力回
転数＝５５００ｒｐｍ、ＴＯＰ：変速比＝０．６１、
入力トルク＝１４．３ｋｇｆ−ｍ、入力回転数＝６００
０ｒｐｍ、ＯＤ（オーバードライブ）：変速比＝０．
５、入力トルク＝１４．５ｋｇｆ−ｍ、入力回転数＝４
０００ｒｐｍ、の三種類の耐久モードについてエレメン
ト間クリアランス及び最大ヘルツ応力σｈｍを求めた。
その結果を図５〜図７に示す。エレメント間クリアラン
スには無負荷停止時のクリアランスＣｓ、ヘルツ応力に
よるクリアランスＣｈ、及びトータルクリアランスＣｔ
のそれぞれを示す。これらの図はいずれも横軸にロッキ
ングエッジ曲率半径Ｒ（ｍｍ）をとっており、縦軸には
エレメント間クリアランス（ｍｍ）及び最大ヘルツ応力
σｈｍ（ｋｇｆ／ｍｍ2 ）をとっている。 【００３３】図５〜図７をもとに、トータルクリアラン
スの許容値Ｃｔｏを雄カップリング高さｈ＝０．７ｍｍ
に設定し、また最大ヘルツ応力の許容値σｈｍｏをこの
実施例におけるエレメント２０のヘルツ応力の上限値σ
ｈｏ＝１２０ｋｇｆ／ｍｍ2に設定して、ロッキングエ
ッジ曲率半径Ｒの下限値Ｒ１及び上限値Ｒ２を求めた。
その結果、ＬＯＷ耐久モードにおいてはＲ１＝６ｍｍ
（Ｒ２は求まらない）であり、ＴＯＰ耐久モードにお
いてはＲ１＝９ｍｍ、Ｒ２＝１４ｍｍであり、ＯＤ耐
久モードにおいてはＲ１＝８ｍｍ（Ｒ２は求まらない）
であった。これらの結果より、いずれの耐久モードにつ
いても条件を満たすようなロッキングエッジ曲率半径Ｒ
の下限値Ｒ１はＲ１＝９ｍｍとなり、上限値Ｒ２はＲ２
＝１４ｍｍとなる。従って、本実施例におけるロッキン
グエッジ曲率半径Ｒの範囲は９≦Ｒ≦１４（ｍｍ）と設
定される。 【００３４】 【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る金属
Ｖベルトにおいては、動力伝達中にロッキングエッジに
作用する最大ヘルツ応力の許容値を金属エレメント部材
の対ピッチング寿命を満たす最大のヘルツ応力以下の値
に定めるとともに、金属Ｖベルトを駆動プーリ及び従動
プーリに掛け渡したときの無負荷停止時のエレメント間
クリアランスと金属Ｖベルトによる動力伝達中に金属エ
レメント部材のロッキングエッジに作用するヘルツ応力
に起因して発生するエレメント間クリアランスとの和と
して得られるトータルエレメント間クリアランスの許容
値を凸部の突出高さ以下の値に定め、ロッキングエッジ
の曲率半径Ｒが、最大ヘルツ応力の許容値に対応して決
定される曲率半径Ｒ１と、トータルエレメント間クリア
ランスの許容値に対応して決定される曲率半径Ｒ２とに
対して、Ｒ１≦Ｒ≦Ｒ２を満足する範囲内に設定される
のであるが、このような構成であれば、エレメント間ク
リアランスは常に所定間隔（凸部の突起高さ以下）に保
たれるので、金属リングとエレメントとの間の摩耗を低
減することができるとともに、動力の伝達効率を向上さ
せることができる。また対ピッチング寿命は常に満たさ
れるので耐久信頼性が向上する。また金属Ｖベルトの稼
働中に振動等の外乱が作用してもエレメント間の結合が
外れることがないので、凸部及び凹部を破損する虞がな
い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る金属Ｖベルトを備えた動力伝達装
置を示す概略図である。 【図２】図１における金属Ｖベルトを拡大して示す側面
図である。 【図３】図２における矢視III−IIIから見た正面図であ
る。 【図４】実施例に係る金属Ｖベルトの自然円環状態から
のクリアランスの減少値を示す図表である。 【図５】実施例のＬＯＷ耐久モードにおける結果を示す
グラフである。 【図６】実施例のＴＯＰ耐久モードにおける結果を示す
グラフである。 【図７】実施例のＯＤ耐久モードにおける結果を示すグ
ラフである。 【図８】従来のエレメントの構成の一例を示す側面図で
ある。 【図９】従来のエレメントの構成の一例を示す正面図で
ある。 【符号の説明】 １ 動力伝達装置 ２ 駆動プーリ ３ 従動プーリ １０ 金属Ｖベルト １１ 金属リング（金属リング部材） ２０ エレメント（金属エレメント部材） ２６ ロッキングエッジ ２８ 雄カップリング（凸部） ２９ 雌カップリング（凹部） Ｒ ロッキングエッジ曲率半径
置を示す概略図である。 【図２】図１における金属Ｖベルトを拡大して示す側面
図である。 【図３】図２における矢視III−IIIから見た正面図であ
る。 【図４】実施例に係る金属Ｖベルトの自然円環状態から
のクリアランスの減少値を示す図表である。 【図５】実施例のＬＯＷ耐久モードにおける結果を示す
グラフである。 【図６】実施例のＴＯＰ耐久モードにおける結果を示す
グラフである。 【図７】実施例のＯＤ耐久モードにおける結果を示すグ
ラフである。 【図８】従来のエレメントの構成の一例を示す側面図で
ある。 【図９】従来のエレメントの構成の一例を示す正面図で
ある。 【符号の説明】 １ 動力伝達装置 ２ 駆動プーリ ３ 従動プーリ １０ 金属Ｖベルト １１ 金属リング（金属リング部材） ２０ エレメント（金属エレメント部材） ２６ ロッキングエッジ ２８ 雄カップリング（凸部） ２９ 雌カップリング（凹部） Ｒ ロッキングエッジ曲率半径
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平６−272737（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−106691（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−47438（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−98733（ＪＰ，Ａ)
実開 昭63−91744（ＪＰ，Ｕ)
特公 平８−30517（ＪＰ，Ｂ２)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F16G 5/16
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 無端ベルト状の金属リング部材と、この
金属リング部材に沿って支持された多数の金属エレメン
ト部材とからなり、駆動プーリと従動プーリに掛け渡さ
れて動力を伝達する金属Ｖベルトにおいて、 前記金属エレメント部材は、対向する前記金属エレメン
ト部材に当接して傾く軸となる断面凸円弧状のロッキン
グエッジを有するとともに、主面に凸部及び凹部を有
し、前記凸部及び前記凹部を隣接する前記金属エレメン
ト部材同士で互いに嵌合させることにより前記金属リン
グ部材上に整列することができるようになっており、 前記金属Ｖベルトを前記駆動プーリ及び前記従動プーリ
に掛け渡したときの無負荷停止時のエレメント間クリア
ランスと、前記金属Ｖベルトによる動力伝達中に前記金
属エレメント部材の前記ロッキングエッジに作用するヘ
ルツ応力に起因して発生するエレメント間クリアランス
との和として得られるトータルエレメント間クリアラン
スの許容値を前記凸部の突出高さ以下の値に定めるとと
もに、 前記金属Ｖベルトによる動力伝達中に前記ロッキングエ
ッジに作用する最大ヘルツ応力の許容値を前記金属エレ
メント部材の対ピッチング寿命を満たす最大のヘルツ応
力以下の値に定め、 前記ロッキングエッジの曲率半径Ｒが、前記最大ヘルツ
応力の許容値に対応して決定される曲率半径Ｒ１と、前
記トータルエレメント間クリアランスの許容値に対応し
て決定される曲率半径Ｒ２とに対して、 Ｒ１≦Ｒ≦Ｒ２ を満足する範囲内に設定されたことを特徴とする金属Ｖ
ベルト。
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-
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-
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