JP3722273B2 - 金属ベルト式無段変速機の無端金属ベルト - Google Patents
金属ベルト式無段変速機の無端金属ベルト Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、耐久性が優れた金属ベルト式無段変速機の無端金属ベルトに関するものである。
【０００２】
【従来技術】
薄肉金属リングを厚み方向に積層した２本の薄肉金属リング複合体にＶブロックの両側部をその周方向に渡って多数取り付けた無端金属ベルトをドライブプーリとドリブンプーリとに巻き掛けてなる金属ベルト式無段変速機において、ドライブプーリとドリブンプーリの巾方向のずれにより、Ｖブロックが、無端金属ベルト回送面に対し直交する軸を中心とし左右に傾き、薄肉金属リングの内側面がＶブロックの首部の側縁に強く当ることになり、該薄肉金属リングの内側面が損傷を受け易い。
【０００３】
これを防止するために、実開昭６３−８２８４２号（実公平５−８３５８号）公報に記載されたものでは、Ｖブロックの左右両側面における前後両端縁をそれぞれ中心とする所定曲率半径の曲面となるようにＶブロックの首部側面を形成し、この両曲面が交わる部分を所要の曲率半径の曲面に面取りして形成していた。
【０００４】
また、特開平２−１４６３３４号公報に記載された発明においては、Ｖブロックの首部側縁を０．２ｍｍの曲率半径の曲面に形成していたが、いずれも薄肉金属リングの内側面に加えられる局部押圧による応力を薄肉金属リングに発生する他の応力との関係から合理的にＶブロック首部側縁の形状を求めたものはなかった。
【０００５】
【解決しようとする課題】
前記公報に記載されたものでは、Ｖブロックの首部側縁の彎曲面は、加工の困難なＶブロック首部の側縁を欠除しなければならず、また所要の曲率にＶブロック首部側縁を形成できたか否かの点検・確認が煩雑となり、加工・点検に時間がかかり、生産性が低かった。
【０００６】
【課題を解決するための手段および効果】
本願発明は、このような不具合を解消した金属ベルト式無段変速機の無端金属ベルトの改良に係り、請求項１記載の発明は、薄肉金属リングを厚み方向に複数枚層状に重ねた２本の薄肉金属リング複合体に多数のＶブロックの左右両部がリング周方向に亘って支持されてなる無端金属ベルトをドライブプーリとドリブンプーリとに巻掛け、前記両プーリの溝巾を変更することにより、変速比を制御する金属ベルト式無段変速機において、前記薄肉金属リングの内外周両側縁は、それぞれ曲率半径ＲＲの彎曲面を有するとともに、該薄肉金属リングの両側面の厚み中央部はその内外面に対し平坦面を有し、前記Ｖブロックの首部の前後左右側縁は、曲率半径ＲＯの彎曲面を有し、前記最内周薄肉金属リングの内周面に発生する応力の疲労強度に関連した応力に比べ、前記薄肉金属リングの内側面における前記Ｖブロックの首部の前後左右側縁彎曲面との接触により発生する応力の疲労強度に関連した応力が等しいか小さくなるように、前記薄肉金属リングの両側面角部曲率半径ＲＲと、前記Ｖブロックの首部側縁彎曲面の曲率半径ＲＯとが設定されたことを特徴とするものである。
【０００７】
請求項１記載の発明は、前記したように構成されているため、前記Ｖブロックの首部側縁の弯曲面と接触する前記薄肉金属リングの内側面の厚み中央平坦面における破損を避けながら、前記薄肉金属リングの両側面角部曲率半径ＲRに対応させて前記Ｖブロックの首部側縁の弯曲面の曲率半径Ｒ0を最小限に設定して、該Ｖブロックの首部の加工量を著しく減少でき、その結果、該Ｖブロックの生産性を大巾に向上させてコストダウンを図ることができる。
【０００９】
さらに、請求項２記載のように発明を構成することにより、前記薄肉金属リングの両側面の角部曲率半径ＲＲの大小に関連して、前記Ｖブロックの首部の前後左右側縁の曲率半径ＲＯを適切に設定し、前記薄肉金属リングの内側面の厚み中央平坦面の破損を避けることができる。
【００１０】
しかも、請求項３記載のように発明を構成することにより、前記薄肉金属リングの角部曲率半径ＲＲにより適切に対応して、前記Ｖブロックの首部の前後左右側縁の曲率半径ＲＯを必要最小限に設定して、該Ｖブロックの首部の加工量を減少させ、生産性を大幅に向上させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図１ないし図１０に図示された本出願発明の一実施例について説明する。
【００１２】
図１に図示されるように、内燃機関Ｅのクランクシャフト1にダンパー２を介してインプットシャフト３が接続され、該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、該ドライブシャフト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と一体の固定側プーリ半体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内の油圧により固定側プーリ半体７に向って付勢されるようになっている。
【００１３】
また、ドライブシャフト５と平行にドリブンシャフト10が配置され、該ドリブンシャフト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と一体の固定側プーリ半体12と、この固定側プーリ半体12に対し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内に作用する油圧により固定側プーリ半体12に向って付勢されるようになっている。
【００１４】
さらに、図２および図３に図示されるように、左右１対の薄肉金属リング複合体31に多数の金属ブロック32を支持してなる無端金属ベルト15が、ドライブプーリ６およびドリブンプーリ11間に架渡され、前記薄肉金属リング複合体31は周長約６６０ｍｍ、巾約９．２ｍｍ、厚さ約０．１８ｍｍの薄肉金属リング30が厚み方向へ１２枚殆ど隙間なく１２枚積層されて構成されている。
【００１５】
そして、図８および図９に図示されるように、薄肉金属リング30の内外周面30ａ，30ｂと内外側面30ｃとの境界部分である内周内外側縁30ｄ，外周内外側縁30ｅは、機械研磨加工により、曲率半径ＲRの略１／４円柱面に形成されている。
【００１６】
また、金属Ｖブロック32の左右リング嵌合凹部32ａに、２本の薄肉金属リング複合体31がそれぞれ嵌合され、該金属Ｖブロック32の前面32ｃにロッキングエッジ32ｄが形成されている。
【００１７】
しかも、前記金属Ｖブロック32の首部32ｅの側面角部32ｆは、半径Ｒ0の１／４円柱面に形成されている。
【００１８】
さらにまた、ドリブンシャフト10には、前進用ドライブギヤ16および後進用ドライブギヤ17が相対的に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・離脱可能に接続され、ドリブンシャフト10と平行にアウトプットシャフト19が配置され、該アウトプットシャフト19には前進用ドリブンギヤ20および後進用ドリブンギヤ22が一体に結合されており、アウトプットシャフト19は、該前進用ドライブギヤ16に噛合う前進用ドリブンギヤ20により正転駆動され、あるいは後進用ドライブギヤ17と後進用アイドルギヤ21を介して噛合う後進用ドリブンギヤ22により逆転駆動されるようになっている。
【００１９】
しかも、アウトプットシャフト19にファイナルドライブギヤ23が一体に結合されるとともに、該ファイナルドライブギヤ23に噛合うファイナルドリブンギヤ24はディファレンシャル25に一体に結合され、該ディファレンシャル25は左右のアクセル26を介して左右の車輪Ｗに接続されており、アウトプットシャフト19の駆動力はファイナルドライブギヤ23，ファイナルドリブンギヤ24，ディファレンシャル25およびアクセル26を介して左右の車輪Ｗに差動的に伝達されるようになっている。
【００２０】
また、前記可動側プーリ半体８の油室９および可動側プーリ半体13の油室14は、油圧制御ユニットＵ2に接続され、該油圧制御ユニットＵ2は電子制御ユニットＵ1からの制御信号で動作されるようになっており、変速比がＬＯＷに変更する場合には、電子制御ユニットＵ1からの制御信号により、油圧制御ユニットＵ2が動作し、ドライブプーリ６の油室９内の油圧に比べてドリブンプーリ11の油室14内の油圧が次第に増大し、ドリブンプーリ11の溝巾が減少してドリブンプーリ11の巻掛け径ＤDNが連続的に増大するとともに、ドライブプーリ６の溝巾が増大してドライブプーリ６の巻掛け径ＤDRが連続的に減少する結果、金属ベルト式無段変速機Ｔの変速比はＬＯＷに無段階に切換えられ、逆に変速比がＯＤに変更する場合には、電子制御ユニットＵ1からの制御信号により油圧制御ユニットＵ2が逆に動作し、ドリブンプーリ11の油室14内の油圧に比べてドライブプーリ６の油室９内の油圧が次第に増大し、ドライブプーリ６の溝巾が減少してドライブプーリ６の巻掛け径ＤDRが連続的に増大するとともに、ドリブンプーリ11の溝巾が増大してドリブンプーリ11の巻掛け径ＤDNが連続的に減少する結果、金属ベルト式無段変速機Ｔの変速比がＯＤに無段階に切換えられるようになっている。
【００２１】
次に、薄肉金属リング30に生ずる応力について述べる。
【００２２】
まず、図３に図示するように、薄肉金属リング複合体31をドライブプーリ６，ドリブンプーリ11に架渡し、ドライブプーリ６を時計方向へ回転駆動させた状態では、ドライブプーリ６，ドリブンプーリ11間の薄肉金属リング複合体31の一方の直線部分では、Ｔ1の張力が発生するとともに、ドライブプーリ６，ドリブンプーリ11間の薄肉金属リング複合体31の他方の直線部分では、Ｔ2の張力が発生し、この張力Ｔ1，Ｔ2は特開平１０−８９４２９号公報に記載された手法でもって求められる。
【００２３】
次に、薄肉金属リング30をｎ層（１２層）に積層した左右１対の薄肉金属リング複合体31に多数の金属ブロック32を支持した無端金属ベルト15をドライブプーリ６とドリブンプーリ11とに架渡した状態において、１本の薄肉金属リング複合体31における張力差（Ｔ1−Ｔ2）／２をΔＴallとした場合、最内周リング301には、
ΔＴ1＝｛ｎ（ξ−1）＋１｝ΔＴall／ｎξ
なる最内周リング301の引力差が作用する。
【００２４】
この理由は下記によるものである。
ΔＴ1；最内周リング301の張力差
ΔＴall＝（Ｔ1−Ｔ2）／２；１本の薄肉金属リング複合体31の張力差
ξ；摩擦係数比（μSSM／μSS）
μSSM；金属ブロック32，薄肉金属リング30間の摩擦係数
μSS；薄肉金属リング30，薄肉金属リング30間の摩擦係数
ｎ；薄肉金属リング30の枚数
【００２５】
まず簡易モデルとして、図１１を参照し、リングが３枚の場合について考えると、張力変化に寄与するΔＴはそれぞれ
ΔＴ3＝Ｆ3＝μSSＮ
ΔＴ2＝Ｆ2−Ｆ3＝μSSＮ
ΔＴ1＝Ｆ1−Ｆ2＝３μSSMＮ−２μSSＮ
となり、ΔＴ1だけが異なる値となる。ΔＴ1とΔＴ2の比は
ΔＴ1／ΔＴ2＝（３μSSMＮ−２μSSＮ）／μSSＮ＝（３μSSM−２μSS）／μSS
となる。リング枚数がｎの場合に拡張すると、
ΔＴ1／ΔＴ2＝（ｎμSSM−（ｎ−１）μSS）／μSS
ΔＴ1／ΔＴ2＝ｎξ−（ｎ−１）＝ｎ（ξ−１）＋１…(1)
リング全体での張力差ΔＴallは、
ΔＴall＝ΔＴ1＋ΔＴ2＋…＋ΔＴn
＝（ｎ−１）ΔＴ2＋ΔＴ1
＝（ｎ−１）ΔＴ2＋{ｎ（ξ−１）＋１}ΔＴ2
＝ｎξΔＴ2
従って、ΔＴ2＝1／ｎξΔＴall…(2)
(1)，(2)式より、
ΔＴ1＝{ｎ（ξ−１）＋１}／ｎξΔＴall…(3)
(3)式より、リング枚数ｎ＝１２におけるΔＴ1／ΔＴallとμSSM／μSSの関係は、図１２に図示される。
【００２６】
実験の結果、金属ブロック32，薄肉金属リング30間の摩擦係数μSSM≒０．１、薄肉金属リング30，薄肉金属リング30間の摩擦係数μSS≒０．０５であるので、μSSM／μSS＝ξ＝２．０となる。
【００２７】
これらの数値を(3)式に代入してΔＴ1を求めると、
ΔＴ1／ΔＴall＝（１２＋１）／１２・２＝１３／２４≒０．５４
また図１２からも
ΔＴ1／ΔＴall≒０．５
となり、１本の薄肉金属リング30の張力差ΔＴallの約５０％が最内周リング301に作用することが求められる。
【００２８】
次に最内周リング301の平均張力（Ｔ1＋Ｔ2）を求め、これら最内周リング301の平均張力差Ｔ1−Ｔ2とその平均張力Ｔ1＋Ｔ2とから、ドライブプーリ６からドリブンプーリ11に回送される最内周リング301の最大引張応力σTH＝Ｔ1／２・１２・Ａ・ｔとドリブンプーリ11からドライブプーリ６に回送される最内周リング301の最小引張応力σTL＝Ｔ2／２・１２・Ａｔ（Ａは薄肉金属リング30の巾、ｔは薄肉金属リング30の厚さ）が求められる。
【００２９】
最内周リング301の長手方向に沿い最内周リング301の厚さ中央部に働く応力の変化の状態を図示したグラフが図１３である。この図１３に図示のグラフでは、横軸は最内周リング301の長手方向長さを示し、縦軸は応力（横軸より上は引張り応力，横軸より下は圧縮応力を示す）を示し、最内周リング301の厚さ中央部での引張応力σTが図示されている。
【００３０】
このグラフで、応力の最大値と最小値の差が応力振巾σａの２倍の２σａであり、その最大値と最小値の平均値が応力中心σｍである。
【００３１】
また、薄肉金属リング30をドライブプーリ６，ドリブンプーリ11に架渡せずに無負荷状態に放置した状態では、側面視で半径Ｒ'の円形となっているが、薄肉金属リング30をドライブプーリ６，ドリブンプーリ11に架渡すると、最内周リング301におけるドライブプーリ６，ドリブンプーリ11に巻付けられた部分では、ＲDR，ＲDNの径の円弧状に曲げられ、最内周リング301におけるドライブプーリ６，ドリブンプーリ11間の直線部分では直線状に引伸ばされる結果、ドライブプーリ６，ドリブンプーリ11の巻掛け部分の各外周面には、σVDR＝Ｅｔ（１／ＲDR−１／Ｒ'），σVDN＝Ｅｔ（１／ＲDN−１／Ｒ'）（符号正は引張、負は圧縮）の曲げ応力が発生し、さらに、ドライブプーリ６，ドリブンプーリ11間の直線部分の外周面には、σＶ1＝Ｅｔ（１／Ｒ'）の曲げ応力が発生する。
【００３２】
そして、最内周リング301の長手方向に沿い最内周リング301の外周面に働く応力の変化の状態を図示したグラフが図１４である。このグラフにおいて、ドライブプーリ６，ドリブンプーリ11の巻掛け部分では、σTにσVDR，σVDNがそれぞれ加算されて、その合計値がそれぞれ点線で示され、また直線部分では、σTH，σTLにσV1がそれぞれ減算されてその合計値がそれぞれ点線で示されている。
【００３３】
さらに、最内周リング301の長手方向に沿い最内周リング301の内周面に働く応力の変化の状態を図示したグラフが図１５である。このグラフにおいて、ドライブプーリ６，ドリブンプーリ11の巻掛け部分では、σTにσVDR，σVDNが減算（最内周リング301の内周面では曲げ応力は圧縮応力となるため）されて、その合計値がそれぞれ点線で示され、また直線部分では、σTH，σTLにσV1がそれぞれ加算されてその合計値がそれぞれ点線で示されている。
【００３４】
なお図１５において、ドリブンプーリ11の巻掛け終り部分で、σVDNが急激に大きく低下しているのは、図２のＸ部において、図１０に図示されるように、金属ブロック32のリング嵌合凹部32ａにおける内周側面32ｂの後端縁32ｂ’が、最内周リング301の内周面301aに強く喰込むために、局部的な大きな接触応力が発生するからである。
【００３５】
その次に、薄肉金属リング30の内外周面30ａ，30ｂに対し直交する軸を中心に傾いて、該金属Ｖブロック32の巾方向中央の首部32ｅの側面角部32ｆがＱなる力で薄肉金属リング30の内側面30ａに接触した場合に、該薄肉金属リング30の内側面30ａに生ずる接触応力について述べる。
【００３６】
図９に図示されるように、金属Ｖブロック32の首部32ｅの側面角部32ｆが薄肉金属リング30の内側面30ａに接触した場合、その薄肉金属リング30の内側面30ｃの接触部30ｆの厚さ方向の接触長さは、ｔ−２ＲR（ｔは薄肉金属リング30の厚さ）であり、また薄肉金属リング30内側面30ｃの接触部30ｆにおける薄肉金属リング30の周方向巾は、Ｃである。
【００３７】
そして、その部分での薄肉金属リング30の接触部30ｉでの接触応力は、ヘルツの公式と称せられる下記の式
σｈＮ＝Ｑ／π・１２・（ｔ−２ＲR）Ｃ＋ＥＣ／４（１−Ｖ2）Ｒ0…（４）
ここでＥは薄肉金属リング30，金属Ｖブロック32の弾性係数、Ｖは薄肉金属リング30，金属Ｖブロック32のポアソン比である。
【００３８】
図１５では、最内周薄肉金属リング301の内周面301ａに働く応力の変化の状態が図示されているが、最内周薄肉金属リング301の内周面301ａからｈだけ外周側に離れた個所に働く応力に前記金属Ｖブロック32の首部32ｅの側面角部32ｆに接触したことによる接触応力σｈＮを加えたグラフが図１６である。
【００３９】
一般に、金属材料では、その材料の疲労強度は、最大応力と最小応力の差の応力振巾σａと、平均応力σｍとに関係し、特に鋼の場合には、
σａ*＝σａ＋σｍ／３…（５）
で定義される補正内部応力振巾σａ*に左右される。
【００４０】
また、最内周薄肉金属リング301の内周側面30ａと金属Ｖブロック32の首部32ｅの側面角部32ｆとの接触による補正接触応力振巾σａ*ＨＰも、
σａ*ＨＮ＝σａＨＮ＋σｍＨＮ／３…（６）
で定義される。
【００４１】
そして、金属Ｖブロック32の首部32ｅの側面角部32ｆの曲率半径Ｒ0が０．０５ｍｍの場合にこれら補正内部応力振巾σａ*と補正接触応力振巾σａ*ＨＰとを求めた表が図２３に図示された表１である。
【００４２】
この表１においては、前記薄肉金属リング30の角部曲率半径ＲRを０．０１，０．０２，０．０３，０．０４，０．０５，０．０６，０．０７，０．０８，０．０９（ｍｍ）にそれぞれ変え、かつ、薄肉金属リング30の内周面30ａから高さｈを変えた場合に、前記（４）により、プーリヘルツ圧縮応力σｈＮ（ＤＲ），σｈＮ（ＤＮ）とが求められる。
【００４３】
次に、高さｈにおける薄肉金属リング30の内部応力（応力振巾σａ，応力平均σｍ，補正応力振巾σａ*）が前記［００３１］〜[００３６]で説明したと同様な方法で求められる。
【００４４】
最後に、図１６に図示されたグラフのように、薄肉金属リング30の内部応力とプーリヘルツ圧縮応力とを重畳することにより、薄肉金属リング30の金属Ｖブロック32の首角部32ｃとの接触部におけるネック接触応力（ネック接触部応力振巾σａＨＮ，ネック接触部応力平均σｍＨＮ，ネック接触部補正応力振巾σａ*ＨＮ）が求められる。
【００４５】
そして、薄肉金属リング30の内周面30ａからの高さｈを横軸とし、薄肉金属リング30の補正内部応力σａ*と、薄肉金属リング30のネック接触部補正応力振巾σａ*ＨＮとを縦軸とし、前記高さｈを変えた場合の補正内部応力振巾σａ*ＨＮの値を図示したグラフが図１７である。
【００４６】
この図１７で明らかなように、金属Ｖブロック32の首部32ｅの側面角部32ｆと接触する薄肉金属リング30の内外側縁30ｄ，30ｅの曲率半径ＲRが０．０６３（内周面からの高さが０．０６３）、０．０７２（内周面からの高さが０．１００８ｍｍ）より大きなネック接触部補正応力振巾σａ*ＨＮは、補正内部応力振巾σａ*が最も大きな薄肉金属リング30の内周面30ａにおける補正内部応力振巾σａ*の値よりも大きいが、前記曲率半径ＲRが、薄肉金属リング30の厚み中心より内周側で０．０６３ｍｍよりも小さく、または薄肉金属リング30の厚み中心より外周側で、０．０７２ｍｍ小さい状態のネック接触部補正応力触巾σａ*ＨＮは、前記補正内部応力振巾σａ*よりも小さくなる。
【００４７】
このため、金属Ｖブロック32の首部32ｅの側面角部32ｆの曲率半径Ｒ0が０．０５ｍｍの場合に、薄肉金属リング30の内側縁30ｅ，30ｇの曲率半径ＲRを０．０６ｍｍ以下に設定すれば、金属Ｖブロック32の首部32ｅの側面角部32ｆに接触する薄肉金属リング30の内側面30ｃからの疲労破壊が、薄肉金属リング30の内周面30ａからの疲労破壊より早く発生することが未然に防止される。
【００４８】
前記計算では、金属Ｖブロック32の首部32ｅの側面角部32ｆの曲率半径Ｒ0を０．０５ｍｍとしたが、これを０．０７，０．１０，０．１５ｍｍとした場合の薄肉金属リング30の金属Ｖブロック32の首角部32ｆとの接触部におけるネック接触応力を求めたものが、図２４，図２５，図２６にそれぞれ図示された表２，表３，表４であり、そのネック接触応力の内のネック接触部補正応力振巾σａ*ＨＮと補正内部応力振巾σａ*の値をそれぞれ図示したグラフが図１８，図１９，図２０である。
【００４９】
また、薄肉金属リング30の内周面30ａの補正内部応力振巾σａ*とネック接触部補正応力振巾σａ*ＨＮとが等しくなる金属Ｖブロック32の首部32ｅの側面角部32ｆの曲率半径Ｒ0（横軸）と、薄肉金属リング30の内側縁30ｄ，30ｅの曲率半径ＲR（縦軸）との関係は、図２１のグラフで図示される。
【００５０】
この場合のＲRとＲ0との関係を式で表示すると、
ＲR＝３５Ｒ0 3−１２．７Ｒ0 2＋１．５９２５Ｒ0＋０．０１０７…（７）
となる。
【００５１】
そして、図２２に図示されるように、
ＲR＞３５Ｒ0 3−１２．７Ｒ0 2＋１．５９２５Ｒ0＋０．０１０７…（８）
を満足するＡ領域では、薄肉金属リング30の内側面30ｃの寿命の方が最内周薄肉金属リング301の内周面301ａの寿命より短くなって、好ましくない領域であり、また、
ＲR＜３５Ｒ0 3−１２．７Ｒ0 2＋１．５９２５Ｒ0＋０．０１０７…（９）
を満足するＢ領域では、最内周薄肉金属リング301の内周面301ａの寿命の方が薄肉金属リング30の内側面30ｃの寿命より短くなる。
【００５２】
この図２１において示した
Ｒ0＞０．０６３ｍｍでかつ
０．０４ｍｍ＞ＲR＞０．０７ｍｍ
の範囲が好ましい領域となる理由を以下に説明する。
【００５３】
金属Ｖブロック32の加工性を考慮すると、金属Ｖブロック32の首部32ｅの側面角部32ｆは０．０６３ｍｍ以上の曲率半径の円柱面となるように形成すれば、充分であり、従来のもののように金属Ｖブロック32の首部32ｅの側面角部32ｆを、無用に大きく加工する必要がなくなり、生産性が大巾に向上する。
【００５４】
また、図２１において、薄肉金属リング30の内側縁30ｄ，30ｅの曲率半径ＲRが０．０７ｍｍ以上のＤ領域では、薄肉金属リング30の内側縁30ｄ，30ｅの曲率半径ＲRを大きくしなければならず、かつＲRに誤差が生じて小さい方へずれると、好ましくないＡ領域に入り易い。
【００５５】
さらに、図２１において、薄肉金属リング30の内側縁30ｄ，30ｅの曲率半径ＲRが０．０７〜０．０４ｍｍの範囲内で、金属Ｖブロック32のネック端部曲率半径Ｒ0が０．６３ｍｍ以下であると（Ｅ領域）、金属Ｖブロック32のネック端部曲率半径Ｒ0が減少した場合に、薄肉金属リング30の内側縁曲率半径ＲRをこれに対応して急激に小さくしなければならない。すなわち、金属Ｖブロック32のネック端部曲率半径Ｒ0に誤差が生じて小さい方へずれると、好ましくないＡ領域に入り易い。
【００５６】
さらにまた、図２１において、薄肉金属リング30の内側縁曲率半径ＲＲが０．０４ｍｍ以下になると（Ｆ領域）、プーリの溝面との接触によるヘルツ応力が著しく増大して好ましくない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本出願発明の薄肉金属リングを備えた金属ベルト式無段変速機の概略説明図である。
【図２】図１の巻掛け部分の側面図である。
【図３】無端金属ベルトの一部欠除斜視図である。
【図４】金属ブロックの正面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿って裁断した縦断面図である。
【図６】図４のＶＩ−ＶＩ線に沿って裁断した横断面図である。
【図７】図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿って裁断した横断面図である。
【図８】薄肉金属リングの内側面と金属Ｖブロックの首部とを拡大した斜視図である。
【図９】薄肉金属リングの内側面と金属Ｖブロックの首部とが接触した状態を図示した要部拡大斜視図である。
【図１０】金属ブロックのリング嵌合凹部の後端部が最内周薄肉金属リングの内周面に喰い込んだ状態を図示した断面図である。
【図１１】最内周薄肉金属リングに働く張力差の説明図である。
【図１２】ΔＴ／ΔＴallとμSSM／μSSの関係を図示した特性図である。
【図１３】最内周薄肉金属リングの厚さ中央部の内部応力分布状態を図示したグラフである。
【図１４】最内周薄肉金属リングの外周面の内部応力分布状態を図示したグラフである。
【図１５】最内周薄肉金属リングの内周面の内部応力分布状態を図示したグラフである。
【図１６】薄肉金属リングの内側面がＶブロックの首部に接触した場合の接触応力分布状態を図示したグラフである。
【図１７】Ｖブロックの首部のネック端部曲率半径Ｒ0を０．０５ｍｍとした場合の最内周リング内部補正応力振巾σ*と最内周リング端ネック接触部の補正接触応力振巾σ*ＨＰを図示した特性図である。
【図１８】Ｖブロックの首部のネック端部曲率半径Ｒ0を０．０７ｍｍとした場合の最内周リング内部補正応力振巾σ*と最内周リング端ネック接触部の補正接触応力振巾σ*ＨＰを図示した特性図である。
【図１９】Ｖブロックの首部のネック端部曲率半径Ｒ0を０．１０ｍｍとした場合の最内周リング内部補正応力振巾σ*と最内周リング端ネック接触部の補正接触応力振巾σ*ＨＰを図示した特性図である。
【図２０】Ｖブロックの首部のネック端部曲率半径Ｒ0を０．１５ｍｍとした場合の最内周リング内部補正応力振巾σ*と最内周リング端ネック接触部の補正接触応力振巾σ*ＨＰを図示した特性図である。
【図２１】ネック端部曲率半径Ｒ0とリング端部曲率半径ＲRとの関係を図示した特性図である。
【図２２】ＲＲが３５Ｒ0 3−１２．７Ｒ0 2＋１．５９２５Ｒ0＋０．０１０７よりも大きい領域Ａと小さい領域Ｂとを図示した図面である。
【図２３】Ｖブロックのネック端部曲率半径Ｒ0が０．０５ｍｍの場合に、最内周金属リング端部曲率半径ＲRを変えた場合の内部補正応力振巾σａ*と補正接触応力振巾σａ*ＨＰを求めた表である。
【図２４】Ｖブロックのネック端部曲率半径Ｒ0が０．０７ｍｍの場合に、最内周金属リング端部曲率半径ＲRを変えた場合の内部補正応力振巾σａ*と補正接触応力振巾σａ*ＨＰを求めた表である。
【図２５】
Ｖブロックのネック端部曲率半径Ｒ0が０．１０ｍｍの場合に、最内周金属リング端部曲率半径ＲRを変えた場合の内部補正応力振巾σａ*と補正接触応力振巾σａ*ＨＰを求めた表である。
【図２６】Ｖブロックのネック端部曲率半径Ｒ0が０．１５ｍｍの場合に、最内周金属リング端部曲率半径ＲRを変えた場合の内部補正応力振巾σａ*と補正接触応力振巾σａ*ＨＰを求めた表である。
【符号の説明】
１…クランクシャフト、２…ダンパー、３…インプットシャフト、４…発進用クラッチ、５…ドライブシャフト、６…ドライブプーリ、７…固定側プーリ半体、８…可動側プーリ半体、９…油室、10…ドリブンシャフト、11…ドリブンプーリ、12…固定側プーリ半体、13…可動側プーリ半体、14…油室、15…無端金属ベルト、16…前進用ドライブギヤ、17…後進用ドライブギヤ、18…セレクタ、19…アウトプットシャフト、20…前進用ドリブンギヤ、21…後進用アイドルギヤ、22…後進用ドリブンギヤ、23…ファイナルドライブギヤ、24…ファイナルドリブンギヤ、25…ディファレンシャル、26…アクセル、30…薄肉金属リング、31…薄肉金属リング複合体、32…金属Ｖブロック。
【発明の属する技術分野】
本願発明は、耐久性が優れた金属ベルト式無段変速機の無端金属ベルトに関するものである。
【０００２】
【従来技術】
薄肉金属リングを厚み方向に積層した２本の薄肉金属リング複合体にＶブロックの両側部をその周方向に渡って多数取り付けた無端金属ベルトをドライブプーリとドリブンプーリとに巻き掛けてなる金属ベルト式無段変速機において、ドライブプーリとドリブンプーリの巾方向のずれにより、Ｖブロックが、無端金属ベルト回送面に対し直交する軸を中心とし左右に傾き、薄肉金属リングの内側面がＶブロックの首部の側縁に強く当ることになり、該薄肉金属リングの内側面が損傷を受け易い。
【０００３】
これを防止するために、実開昭６３−８２８４２号（実公平５−８３５８号）公報に記載されたものでは、Ｖブロックの左右両側面における前後両端縁をそれぞれ中心とする所定曲率半径の曲面となるようにＶブロックの首部側面を形成し、この両曲面が交わる部分を所要の曲率半径の曲面に面取りして形成していた。
【０００４】
また、特開平２−１４６３３４号公報に記載された発明においては、Ｖブロックの首部側縁を０．２ｍｍの曲率半径の曲面に形成していたが、いずれも薄肉金属リングの内側面に加えられる局部押圧による応力を薄肉金属リングに発生する他の応力との関係から合理的にＶブロック首部側縁の形状を求めたものはなかった。
【０００５】
【解決しようとする課題】
前記公報に記載されたものでは、Ｖブロックの首部側縁の彎曲面は、加工の困難なＶブロック首部の側縁を欠除しなければならず、また所要の曲率にＶブロック首部側縁を形成できたか否かの点検・確認が煩雑となり、加工・点検に時間がかかり、生産性が低かった。
【０００６】
【課題を解決するための手段および効果】
本願発明は、このような不具合を解消した金属ベルト式無段変速機の無端金属ベルトの改良に係り、請求項１記載の発明は、薄肉金属リングを厚み方向に複数枚層状に重ねた２本の薄肉金属リング複合体に多数のＶブロックの左右両部がリング周方向に亘って支持されてなる無端金属ベルトをドライブプーリとドリブンプーリとに巻掛け、前記両プーリの溝巾を変更することにより、変速比を制御する金属ベルト式無段変速機において、前記薄肉金属リングの内外周両側縁は、それぞれ曲率半径ＲＲの彎曲面を有するとともに、該薄肉金属リングの両側面の厚み中央部はその内外面に対し平坦面を有し、前記Ｖブロックの首部の前後左右側縁は、曲率半径ＲＯの彎曲面を有し、前記最内周薄肉金属リングの内周面に発生する応力の疲労強度に関連した応力に比べ、前記薄肉金属リングの内側面における前記Ｖブロックの首部の前後左右側縁彎曲面との接触により発生する応力の疲労強度に関連した応力が等しいか小さくなるように、前記薄肉金属リングの両側面角部曲率半径ＲＲと、前記Ｖブロックの首部側縁彎曲面の曲率半径ＲＯとが設定されたことを特徴とするものである。
【０００７】
請求項１記載の発明は、前記したように構成されているため、前記Ｖブロックの首部側縁の弯曲面と接触する前記薄肉金属リングの内側面の厚み中央平坦面における破損を避けながら、前記薄肉金属リングの両側面角部曲率半径ＲRに対応させて前記Ｖブロックの首部側縁の弯曲面の曲率半径Ｒ0を最小限に設定して、該Ｖブロックの首部の加工量を著しく減少でき、その結果、該Ｖブロックの生産性を大巾に向上させてコストダウンを図ることができる。
【０００９】
さらに、請求項２記載のように発明を構成することにより、前記薄肉金属リングの両側面の角部曲率半径ＲＲの大小に関連して、前記Ｖブロックの首部の前後左右側縁の曲率半径ＲＯを適切に設定し、前記薄肉金属リングの内側面の厚み中央平坦面の破損を避けることができる。
【００１０】
しかも、請求項３記載のように発明を構成することにより、前記薄肉金属リングの角部曲率半径ＲＲにより適切に対応して、前記Ｖブロックの首部の前後左右側縁の曲率半径ＲＯを必要最小限に設定して、該Ｖブロックの首部の加工量を減少させ、生産性を大幅に向上させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図１ないし図１０に図示された本出願発明の一実施例について説明する。
【００１２】
図１に図示されるように、内燃機関Ｅのクランクシャフト1にダンパー２を介してインプットシャフト３が接続され、該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、該ドライブシャフト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と一体の固定側プーリ半体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内の油圧により固定側プーリ半体７に向って付勢されるようになっている。
【００１３】
また、ドライブシャフト５と平行にドリブンシャフト10が配置され、該ドリブンシャフト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と一体の固定側プーリ半体12と、この固定側プーリ半体12に対し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内に作用する油圧により固定側プーリ半体12に向って付勢されるようになっている。
【００１４】
さらに、図２および図３に図示されるように、左右１対の薄肉金属リング複合体31に多数の金属ブロック32を支持してなる無端金属ベルト15が、ドライブプーリ６およびドリブンプーリ11間に架渡され、前記薄肉金属リング複合体31は周長約６６０ｍｍ、巾約９．２ｍｍ、厚さ約０．１８ｍｍの薄肉金属リング30が厚み方向へ１２枚殆ど隙間なく１２枚積層されて構成されている。
【００１５】
そして、図８および図９に図示されるように、薄肉金属リング30の内外周面30ａ，30ｂと内外側面30ｃとの境界部分である内周内外側縁30ｄ，外周内外側縁30ｅは、機械研磨加工により、曲率半径ＲRの略１／４円柱面に形成されている。
【００１６】
また、金属Ｖブロック32の左右リング嵌合凹部32ａに、２本の薄肉金属リング複合体31がそれぞれ嵌合され、該金属Ｖブロック32の前面32ｃにロッキングエッジ32ｄが形成されている。
【００１７】
しかも、前記金属Ｖブロック32の首部32ｅの側面角部32ｆは、半径Ｒ0の１／４円柱面に形成されている。
【００１８】
さらにまた、ドリブンシャフト10には、前進用ドライブギヤ16および後進用ドライブギヤ17が相対的に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・離脱可能に接続され、ドリブンシャフト10と平行にアウトプットシャフト19が配置され、該アウトプットシャフト19には前進用ドリブンギヤ20および後進用ドリブンギヤ22が一体に結合されており、アウトプットシャフト19は、該前進用ドライブギヤ16に噛合う前進用ドリブンギヤ20により正転駆動され、あるいは後進用ドライブギヤ17と後進用アイドルギヤ21を介して噛合う後進用ドリブンギヤ22により逆転駆動されるようになっている。
【００１９】
しかも、アウトプットシャフト19にファイナルドライブギヤ23が一体に結合されるとともに、該ファイナルドライブギヤ23に噛合うファイナルドリブンギヤ24はディファレンシャル25に一体に結合され、該ディファレンシャル25は左右のアクセル26を介して左右の車輪Ｗに接続されており、アウトプットシャフト19の駆動力はファイナルドライブギヤ23，ファイナルドリブンギヤ24，ディファレンシャル25およびアクセル26を介して左右の車輪Ｗに差動的に伝達されるようになっている。
【００２０】
また、前記可動側プーリ半体８の油室９および可動側プーリ半体13の油室14は、油圧制御ユニットＵ2に接続され、該油圧制御ユニットＵ2は電子制御ユニットＵ1からの制御信号で動作されるようになっており、変速比がＬＯＷに変更する場合には、電子制御ユニットＵ1からの制御信号により、油圧制御ユニットＵ2が動作し、ドライブプーリ６の油室９内の油圧に比べてドリブンプーリ11の油室14内の油圧が次第に増大し、ドリブンプーリ11の溝巾が減少してドリブンプーリ11の巻掛け径ＤDNが連続的に増大するとともに、ドライブプーリ６の溝巾が増大してドライブプーリ６の巻掛け径ＤDRが連続的に減少する結果、金属ベルト式無段変速機Ｔの変速比はＬＯＷに無段階に切換えられ、逆に変速比がＯＤに変更する場合には、電子制御ユニットＵ1からの制御信号により油圧制御ユニットＵ2が逆に動作し、ドリブンプーリ11の油室14内の油圧に比べてドライブプーリ６の油室９内の油圧が次第に増大し、ドライブプーリ６の溝巾が減少してドライブプーリ６の巻掛け径ＤDRが連続的に増大するとともに、ドリブンプーリ11の溝巾が増大してドリブンプーリ11の巻掛け径ＤDNが連続的に減少する結果、金属ベルト式無段変速機Ｔの変速比がＯＤに無段階に切換えられるようになっている。
【００２１】
次に、薄肉金属リング30に生ずる応力について述べる。
【００２２】
まず、図３に図示するように、薄肉金属リング複合体31をドライブプーリ６，ドリブンプーリ11に架渡し、ドライブプーリ６を時計方向へ回転駆動させた状態では、ドライブプーリ６，ドリブンプーリ11間の薄肉金属リング複合体31の一方の直線部分では、Ｔ1の張力が発生するとともに、ドライブプーリ６，ドリブンプーリ11間の薄肉金属リング複合体31の他方の直線部分では、Ｔ2の張力が発生し、この張力Ｔ1，Ｔ2は特開平１０−８９４２９号公報に記載された手法でもって求められる。
【００２３】
次に、薄肉金属リング30をｎ層（１２層）に積層した左右１対の薄肉金属リング複合体31に多数の金属ブロック32を支持した無端金属ベルト15をドライブプーリ６とドリブンプーリ11とに架渡した状態において、１本の薄肉金属リング複合体31における張力差（Ｔ1−Ｔ2）／２をΔＴallとした場合、最内周リング301には、
ΔＴ1＝｛ｎ（ξ−1）＋１｝ΔＴall／ｎξ
なる最内周リング301の引力差が作用する。
【００２４】
この理由は下記によるものである。
ΔＴ1；最内周リング301の張力差
ΔＴall＝（Ｔ1−Ｔ2）／２；１本の薄肉金属リング複合体31の張力差
ξ；摩擦係数比（μSSM／μSS）
μSSM；金属ブロック32，薄肉金属リング30間の摩擦係数
μSS；薄肉金属リング30，薄肉金属リング30間の摩擦係数
ｎ；薄肉金属リング30の枚数
【００２５】
まず簡易モデルとして、図１１を参照し、リングが３枚の場合について考えると、張力変化に寄与するΔＴはそれぞれ
ΔＴ3＝Ｆ3＝μSSＮ
ΔＴ2＝Ｆ2−Ｆ3＝μSSＮ
ΔＴ1＝Ｆ1−Ｆ2＝３μSSMＮ−２μSSＮ
となり、ΔＴ1だけが異なる値となる。ΔＴ1とΔＴ2の比は
ΔＴ1／ΔＴ2＝（３μSSMＮ−２μSSＮ）／μSSＮ＝（３μSSM−２μSS）／μSS
となる。リング枚数がｎの場合に拡張すると、
ΔＴ1／ΔＴ2＝（ｎμSSM−（ｎ−１）μSS）／μSS
ΔＴ1／ΔＴ2＝ｎξ−（ｎ−１）＝ｎ（ξ−１）＋１…(1)
リング全体での張力差ΔＴallは、
ΔＴall＝ΔＴ1＋ΔＴ2＋…＋ΔＴn
＝（ｎ−１）ΔＴ2＋ΔＴ1
＝（ｎ−１）ΔＴ2＋{ｎ（ξ−１）＋１}ΔＴ2
＝ｎξΔＴ2
従って、ΔＴ2＝1／ｎξΔＴall…(2)
(1)，(2)式より、
ΔＴ1＝{ｎ（ξ−１）＋１}／ｎξΔＴall…(3)
(3)式より、リング枚数ｎ＝１２におけるΔＴ1／ΔＴallとμSSM／μSSの関係は、図１２に図示される。
【００２６】
実験の結果、金属ブロック32，薄肉金属リング30間の摩擦係数μSSM≒０．１、薄肉金属リング30，薄肉金属リング30間の摩擦係数μSS≒０．０５であるので、μSSM／μSS＝ξ＝２．０となる。
【００２７】
これらの数値を(3)式に代入してΔＴ1を求めると、
ΔＴ1／ΔＴall＝（１２＋１）／１２・２＝１３／２４≒０．５４
また図１２からも
ΔＴ1／ΔＴall≒０．５
となり、１本の薄肉金属リング30の張力差ΔＴallの約５０％が最内周リング301に作用することが求められる。
【００２８】
次に最内周リング301の平均張力（Ｔ1＋Ｔ2）を求め、これら最内周リング301の平均張力差Ｔ1−Ｔ2とその平均張力Ｔ1＋Ｔ2とから、ドライブプーリ６からドリブンプーリ11に回送される最内周リング301の最大引張応力σTH＝Ｔ1／２・１２・Ａ・ｔとドリブンプーリ11からドライブプーリ６に回送される最内周リング301の最小引張応力σTL＝Ｔ2／２・１２・Ａｔ（Ａは薄肉金属リング30の巾、ｔは薄肉金属リング30の厚さ）が求められる。
【００２９】
最内周リング301の長手方向に沿い最内周リング301の厚さ中央部に働く応力の変化の状態を図示したグラフが図１３である。この図１３に図示のグラフでは、横軸は最内周リング301の長手方向長さを示し、縦軸は応力（横軸より上は引張り応力，横軸より下は圧縮応力を示す）を示し、最内周リング301の厚さ中央部での引張応力σTが図示されている。
【００３０】
このグラフで、応力の最大値と最小値の差が応力振巾σａの２倍の２σａであり、その最大値と最小値の平均値が応力中心σｍである。
【００３１】
また、薄肉金属リング30をドライブプーリ６，ドリブンプーリ11に架渡せずに無負荷状態に放置した状態では、側面視で半径Ｒ'の円形となっているが、薄肉金属リング30をドライブプーリ６，ドリブンプーリ11に架渡すると、最内周リング301におけるドライブプーリ６，ドリブンプーリ11に巻付けられた部分では、ＲDR，ＲDNの径の円弧状に曲げられ、最内周リング301におけるドライブプーリ６，ドリブンプーリ11間の直線部分では直線状に引伸ばされる結果、ドライブプーリ６，ドリブンプーリ11の巻掛け部分の各外周面には、σVDR＝Ｅｔ（１／ＲDR−１／Ｒ'），σVDN＝Ｅｔ（１／ＲDN−１／Ｒ'）（符号正は引張、負は圧縮）の曲げ応力が発生し、さらに、ドライブプーリ６，ドリブンプーリ11間の直線部分の外周面には、σＶ1＝Ｅｔ（１／Ｒ'）の曲げ応力が発生する。
【００３２】
そして、最内周リング301の長手方向に沿い最内周リング301の外周面に働く応力の変化の状態を図示したグラフが図１４である。このグラフにおいて、ドライブプーリ６，ドリブンプーリ11の巻掛け部分では、σTにσVDR，σVDNがそれぞれ加算されて、その合計値がそれぞれ点線で示され、また直線部分では、σTH，σTLにσV1がそれぞれ減算されてその合計値がそれぞれ点線で示されている。
【００３３】
さらに、最内周リング301の長手方向に沿い最内周リング301の内周面に働く応力の変化の状態を図示したグラフが図１５である。このグラフにおいて、ドライブプーリ６，ドリブンプーリ11の巻掛け部分では、σTにσVDR，σVDNが減算（最内周リング301の内周面では曲げ応力は圧縮応力となるため）されて、その合計値がそれぞれ点線で示され、また直線部分では、σTH，σTLにσV1がそれぞれ加算されてその合計値がそれぞれ点線で示されている。
【００３４】
なお図１５において、ドリブンプーリ11の巻掛け終り部分で、σVDNが急激に大きく低下しているのは、図２のＸ部において、図１０に図示されるように、金属ブロック32のリング嵌合凹部32ａにおける内周側面32ｂの後端縁32ｂ’が、最内周リング301の内周面301aに強く喰込むために、局部的な大きな接触応力が発生するからである。
【００３５】
その次に、薄肉金属リング30の内外周面30ａ，30ｂに対し直交する軸を中心に傾いて、該金属Ｖブロック32の巾方向中央の首部32ｅの側面角部32ｆがＱなる力で薄肉金属リング30の内側面30ａに接触した場合に、該薄肉金属リング30の内側面30ａに生ずる接触応力について述べる。
【００３６】
図９に図示されるように、金属Ｖブロック32の首部32ｅの側面角部32ｆが薄肉金属リング30の内側面30ａに接触した場合、その薄肉金属リング30の内側面30ｃの接触部30ｆの厚さ方向の接触長さは、ｔ−２ＲR（ｔは薄肉金属リング30の厚さ）であり、また薄肉金属リング30内側面30ｃの接触部30ｆにおける薄肉金属リング30の周方向巾は、Ｃである。
【００３７】
そして、その部分での薄肉金属リング30の接触部30ｉでの接触応力は、ヘルツの公式と称せられる下記の式
σｈＮ＝Ｑ／π・１２・（ｔ−２ＲR）Ｃ＋ＥＣ／４（１−Ｖ2）Ｒ0…（４）
ここでＥは薄肉金属リング30，金属Ｖブロック32の弾性係数、Ｖは薄肉金属リング30，金属Ｖブロック32のポアソン比である。
【００３８】
図１５では、最内周薄肉金属リング301の内周面301ａに働く応力の変化の状態が図示されているが、最内周薄肉金属リング301の内周面301ａからｈだけ外周側に離れた個所に働く応力に前記金属Ｖブロック32の首部32ｅの側面角部32ｆに接触したことによる接触応力σｈＮを加えたグラフが図１６である。
【００３９】
一般に、金属材料では、その材料の疲労強度は、最大応力と最小応力の差の応力振巾σａと、平均応力σｍとに関係し、特に鋼の場合には、
σａ*＝σａ＋σｍ／３…（５）
で定義される補正内部応力振巾σａ*に左右される。
【００４０】
また、最内周薄肉金属リング301の内周側面30ａと金属Ｖブロック32の首部32ｅの側面角部32ｆとの接触による補正接触応力振巾σａ*ＨＰも、
σａ*ＨＮ＝σａＨＮ＋σｍＨＮ／３…（６）
で定義される。
【００４１】
そして、金属Ｖブロック32の首部32ｅの側面角部32ｆの曲率半径Ｒ0が０．０５ｍｍの場合にこれら補正内部応力振巾σａ*と補正接触応力振巾σａ*ＨＰとを求めた表が図２３に図示された表１である。
【００４２】
この表１においては、前記薄肉金属リング30の角部曲率半径ＲRを０．０１，０．０２，０．０３，０．０４，０．０５，０．０６，０．０７，０．０８，０．０９（ｍｍ）にそれぞれ変え、かつ、薄肉金属リング30の内周面30ａから高さｈを変えた場合に、前記（４）により、プーリヘルツ圧縮応力σｈＮ（ＤＲ），σｈＮ（ＤＮ）とが求められる。
【００４３】
次に、高さｈにおける薄肉金属リング30の内部応力（応力振巾σａ，応力平均σｍ，補正応力振巾σａ*）が前記［００３１］〜[００３６]で説明したと同様な方法で求められる。
【００４４】
最後に、図１６に図示されたグラフのように、薄肉金属リング30の内部応力とプーリヘルツ圧縮応力とを重畳することにより、薄肉金属リング30の金属Ｖブロック32の首角部32ｃとの接触部におけるネック接触応力（ネック接触部応力振巾σａＨＮ，ネック接触部応力平均σｍＨＮ，ネック接触部補正応力振巾σａ*ＨＮ）が求められる。
【００４５】
そして、薄肉金属リング30の内周面30ａからの高さｈを横軸とし、薄肉金属リング30の補正内部応力σａ*と、薄肉金属リング30のネック接触部補正応力振巾σａ*ＨＮとを縦軸とし、前記高さｈを変えた場合の補正内部応力振巾σａ*ＨＮの値を図示したグラフが図１７である。
【００４６】
この図１７で明らかなように、金属Ｖブロック32の首部32ｅの側面角部32ｆと接触する薄肉金属リング30の内外側縁30ｄ，30ｅの曲率半径ＲRが０．０６３（内周面からの高さが０．０６３）、０．０７２（内周面からの高さが０．１００８ｍｍ）より大きなネック接触部補正応力振巾σａ*ＨＮは、補正内部応力振巾σａ*が最も大きな薄肉金属リング30の内周面30ａにおける補正内部応力振巾σａ*の値よりも大きいが、前記曲率半径ＲRが、薄肉金属リング30の厚み中心より内周側で０．０６３ｍｍよりも小さく、または薄肉金属リング30の厚み中心より外周側で、０．０７２ｍｍ小さい状態のネック接触部補正応力触巾σａ*ＨＮは、前記補正内部応力振巾σａ*よりも小さくなる。
【００４７】
このため、金属Ｖブロック32の首部32ｅの側面角部32ｆの曲率半径Ｒ0が０．０５ｍｍの場合に、薄肉金属リング30の内側縁30ｅ，30ｇの曲率半径ＲRを０．０６ｍｍ以下に設定すれば、金属Ｖブロック32の首部32ｅの側面角部32ｆに接触する薄肉金属リング30の内側面30ｃからの疲労破壊が、薄肉金属リング30の内周面30ａからの疲労破壊より早く発生することが未然に防止される。
【００４８】
前記計算では、金属Ｖブロック32の首部32ｅの側面角部32ｆの曲率半径Ｒ0を０．０５ｍｍとしたが、これを０．０７，０．１０，０．１５ｍｍとした場合の薄肉金属リング30の金属Ｖブロック32の首角部32ｆとの接触部におけるネック接触応力を求めたものが、図２４，図２５，図２６にそれぞれ図示された表２，表３，表４であり、そのネック接触応力の内のネック接触部補正応力振巾σａ*ＨＮと補正内部応力振巾σａ*の値をそれぞれ図示したグラフが図１８，図１９，図２０である。
【００４９】
また、薄肉金属リング30の内周面30ａの補正内部応力振巾σａ*とネック接触部補正応力振巾σａ*ＨＮとが等しくなる金属Ｖブロック32の首部32ｅの側面角部32ｆの曲率半径Ｒ0（横軸）と、薄肉金属リング30の内側縁30ｄ，30ｅの曲率半径ＲR（縦軸）との関係は、図２１のグラフで図示される。
【００５０】
この場合のＲRとＲ0との関係を式で表示すると、
ＲR＝３５Ｒ0 3−１２．７Ｒ0 2＋１．５９２５Ｒ0＋０．０１０７…（７）
となる。
【００５１】
そして、図２２に図示されるように、
ＲR＞３５Ｒ0 3−１２．７Ｒ0 2＋１．５９２５Ｒ0＋０．０１０７…（８）
を満足するＡ領域では、薄肉金属リング30の内側面30ｃの寿命の方が最内周薄肉金属リング301の内周面301ａの寿命より短くなって、好ましくない領域であり、また、
ＲR＜３５Ｒ0 3−１２．７Ｒ0 2＋１．５９２５Ｒ0＋０．０１０７…（９）
を満足するＢ領域では、最内周薄肉金属リング301の内周面301ａの寿命の方が薄肉金属リング30の内側面30ｃの寿命より短くなる。
【００５２】
この図２１において示した
Ｒ0＞０．０６３ｍｍでかつ
０．０４ｍｍ＞ＲR＞０．０７ｍｍ
の範囲が好ましい領域となる理由を以下に説明する。
【００５３】
金属Ｖブロック32の加工性を考慮すると、金属Ｖブロック32の首部32ｅの側面角部32ｆは０．０６３ｍｍ以上の曲率半径の円柱面となるように形成すれば、充分であり、従来のもののように金属Ｖブロック32の首部32ｅの側面角部32ｆを、無用に大きく加工する必要がなくなり、生産性が大巾に向上する。
【００５４】
また、図２１において、薄肉金属リング30の内側縁30ｄ，30ｅの曲率半径ＲRが０．０７ｍｍ以上のＤ領域では、薄肉金属リング30の内側縁30ｄ，30ｅの曲率半径ＲRを大きくしなければならず、かつＲRに誤差が生じて小さい方へずれると、好ましくないＡ領域に入り易い。
【００５５】
さらに、図２１において、薄肉金属リング30の内側縁30ｄ，30ｅの曲率半径ＲRが０．０７〜０．０４ｍｍの範囲内で、金属Ｖブロック32のネック端部曲率半径Ｒ0が０．６３ｍｍ以下であると（Ｅ領域）、金属Ｖブロック32のネック端部曲率半径Ｒ0が減少した場合に、薄肉金属リング30の内側縁曲率半径ＲRをこれに対応して急激に小さくしなければならない。すなわち、金属Ｖブロック32のネック端部曲率半径Ｒ0に誤差が生じて小さい方へずれると、好ましくないＡ領域に入り易い。
【００５６】
さらにまた、図２１において、薄肉金属リング30の内側縁曲率半径ＲＲが０．０４ｍｍ以下になると（Ｆ領域）、プーリの溝面との接触によるヘルツ応力が著しく増大して好ましくない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本出願発明の薄肉金属リングを備えた金属ベルト式無段変速機の概略説明図である。
【図２】図１の巻掛け部分の側面図である。
【図３】無端金属ベルトの一部欠除斜視図である。
【図４】金属ブロックの正面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿って裁断した縦断面図である。
【図６】図４のＶＩ−ＶＩ線に沿って裁断した横断面図である。
【図７】図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿って裁断した横断面図である。
【図８】薄肉金属リングの内側面と金属Ｖブロックの首部とを拡大した斜視図である。
【図９】薄肉金属リングの内側面と金属Ｖブロックの首部とが接触した状態を図示した要部拡大斜視図である。
【図１０】金属ブロックのリング嵌合凹部の後端部が最内周薄肉金属リングの内周面に喰い込んだ状態を図示した断面図である。
【図１１】最内周薄肉金属リングに働く張力差の説明図である。
【図１２】ΔＴ／ΔＴallとμSSM／μSSの関係を図示した特性図である。
【図１３】最内周薄肉金属リングの厚さ中央部の内部応力分布状態を図示したグラフである。
【図１４】最内周薄肉金属リングの外周面の内部応力分布状態を図示したグラフである。
【図１５】最内周薄肉金属リングの内周面の内部応力分布状態を図示したグラフである。
【図１６】薄肉金属リングの内側面がＶブロックの首部に接触した場合の接触応力分布状態を図示したグラフである。
【図１７】Ｖブロックの首部のネック端部曲率半径Ｒ0を０．０５ｍｍとした場合の最内周リング内部補正応力振巾σ*と最内周リング端ネック接触部の補正接触応力振巾σ*ＨＰを図示した特性図である。
【図１８】Ｖブロックの首部のネック端部曲率半径Ｒ0を０．０７ｍｍとした場合の最内周リング内部補正応力振巾σ*と最内周リング端ネック接触部の補正接触応力振巾σ*ＨＰを図示した特性図である。
【図１９】Ｖブロックの首部のネック端部曲率半径Ｒ0を０．１０ｍｍとした場合の最内周リング内部補正応力振巾σ*と最内周リング端ネック接触部の補正接触応力振巾σ*ＨＰを図示した特性図である。
【図２０】Ｖブロックの首部のネック端部曲率半径Ｒ0を０．１５ｍｍとした場合の最内周リング内部補正応力振巾σ*と最内周リング端ネック接触部の補正接触応力振巾σ*ＨＰを図示した特性図である。
【図２１】ネック端部曲率半径Ｒ0とリング端部曲率半径ＲRとの関係を図示した特性図である。
【図２２】ＲＲが３５Ｒ0 3−１２．７Ｒ0 2＋１．５９２５Ｒ0＋０．０１０７よりも大きい領域Ａと小さい領域Ｂとを図示した図面である。
【図２３】Ｖブロックのネック端部曲率半径Ｒ0が０．０５ｍｍの場合に、最内周金属リング端部曲率半径ＲRを変えた場合の内部補正応力振巾σａ*と補正接触応力振巾σａ*ＨＰを求めた表である。
【図２４】Ｖブロックのネック端部曲率半径Ｒ0が０．０７ｍｍの場合に、最内周金属リング端部曲率半径ＲRを変えた場合の内部補正応力振巾σａ*と補正接触応力振巾σａ*ＨＰを求めた表である。
【図２５】
Ｖブロックのネック端部曲率半径Ｒ0が０．１０ｍｍの場合に、最内周金属リング端部曲率半径ＲRを変えた場合の内部補正応力振巾σａ*と補正接触応力振巾σａ*ＨＰを求めた表である。
【図２６】Ｖブロックのネック端部曲率半径Ｒ0が０．１５ｍｍの場合に、最内周金属リング端部曲率半径ＲRを変えた場合の内部補正応力振巾σａ*と補正接触応力振巾σａ*ＨＰを求めた表である。
【符号の説明】
１…クランクシャフト、２…ダンパー、３…インプットシャフト、４…発進用クラッチ、５…ドライブシャフト、６…ドライブプーリ、７…固定側プーリ半体、８…可動側プーリ半体、９…油室、10…ドリブンシャフト、11…ドリブンプーリ、12…固定側プーリ半体、13…可動側プーリ半体、14…油室、15…無端金属ベルト、16…前進用ドライブギヤ、17…後進用ドライブギヤ、18…セレクタ、19…アウトプットシャフト、20…前進用ドリブンギヤ、21…後進用アイドルギヤ、22…後進用ドリブンギヤ、23…ファイナルドライブギヤ、24…ファイナルドリブンギヤ、25…ディファレンシャル、26…アクセル、30…薄肉金属リング、31…薄肉金属リング複合体、32…金属Ｖブロック。
Claims (3)
- 薄肉金属リングを厚み方向に複数枚層状に重ねた２本の薄肉金属リング複合体に多数のＶブロックの左右両部がリング周方向に亘って支持されてなる無端金属ベルトをドライブプーリとドリブンプーリとに巻掛け、前記両プーリの溝巾を変更することにより、変速比を制御する金属ベルト式無段変速機において、
前記薄肉金属リングの内外周両側縁は、それぞれ曲率半径ＲＲの湾曲面を有するとともに、該薄肉金属リングの両側面の厚み中央部はその内外面に対し平坦面を有し、
前記Ｖブロックの首部の前後左右側縁は、曲率半径ＲＯの湾曲面を有し、
前記最内周薄肉金属リングの内周面に発生する応力の疲労強度に関連した応力に比べ、前記薄肉金属リングの内側面における前記Ｖブロックの首部の前後左右側縁彎曲面との接触により発生する応力の疲労強度に関連した応力が等しいか小さくなるように、
前記薄肉金属リングの両側面角部曲率半径ＲＲと、前記Ｖブロックの首部側縁彎曲面の曲率半径ＲＯとが設定されたことを特徴とする金属ベルト式無段変速機の無端金属ベルト。 - 薄肉金属リングを厚み方向に複数枚層状に重ねた２本の薄肉金属リング複合体に多数のＶブロックの左右両部がリング周方向に亘って支持されてなる無端金属ベルトをドライブプーリとドリブンプーリとに巻掛け、前記両プーリの溝巾を変更することにより、変速比を制御する金属ベルト式無段変速機において、
前記薄肉金属リングの両側面の角部曲率半径ＲＲは、０．０４ｔ/０．１８〜０．０７ｔ/０．１８で、前記Ｖブロックの首部の前後左右側縁の彎曲面の曲率半径ＲＯがｔ/３以上で、
前記薄肉金属リングの両側面の前記角部曲率半径Ｒ Ｒ と、前記Ｖブロックの首部の前後左右側縁の前記彎曲面曲率半径Ｒ Ｏ の大きさは、前記設定範囲内において互いに薄肉金属リングの厚さｔの変化に応じて比例関係で変化することを特徴とする金属ベルト式無段変速機の無端金属ベルト。 - 薄肉金属リングを厚み方向に複数枚層状に重ねた２本の薄肉金属リング複合体に多数のＶブロックの左右両部がリング周方向に亘って支持されてなる無端金属ベルトをドライブプーリとドリブンプーリとに巻掛け、前記両プーリの溝巾を変更することにより、変速比を制御する金属ベルト式無段変速機において、
前記薄肉金属リングの内外両側縁は、それぞれ曲率半径ＲＲの彎曲面を有するとともに、該薄肉金属リングの両側面の厚み中央部はその内外面に対し平坦面を有し、
前記薄肉金属リングの両側面角部曲率半径ＲＲと、前記ブロックの首部の前後左右側縁の彎曲面曲率半径ＲＯとの間には、
ＲＲ≦３５ＲＯ ３−１２．７ＲＯ ２+１．５９ＲＯ+０．０１
なる式が成立することを特徴とする金属ベルト式無段変速機の無端金属ベルト。
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