JP4370943B2 - ベルト - Google Patents

Description

本発明は例えば、互いに対面させて環状に配列されるベルトエレメントがフープと称されるバンドで環状に結束されたベルトに関するものである。

一般に、車両の走行状態に応じた最適の条件でエンジンを運転することを目的として、エンジンの出力側に変速比を無段階（連続的）に制御することのできるベルト式無段変速機が設けられている。このベルト式無段変速機は、平行に配置された入力軸及び出力軸と、入力軸及び出力軸に別々に取り付けた入力プーリおよび出力プーリとを有している。この入力プーリおよび出力プーリは、共に、固定シーブと可動シーブとを組み合わせて構成されており、固定シーブと可動シーブとの間にＶ字形状の溝が形成されている。

また、入力プーリの溝及び出力プーリの溝にベルトが巻き掛けられているとともに、入力プーリの可動シーブに入力軸線方向の押圧力を作用させる油圧アクチュエータと、出力プーリの可動シーブに出力軸線方向の押圧力を作用させる油圧アクチュエータとが別個に設けられている。

従来、特許文献１では、ベルトは多数のベルトエレメントと、環状の金属帯であるフープとを有している。多数のベルトエレメントは互いにベルト進行方向に環状に並べて配置されており、フープにより結束されている。また、ベルトエレメントは概略台形状の胴体部と、胴体部の中央部から延出する首部と、首部に接続される山形の頭部とを有している。そして、ベルトエレメント間にバネ鋼からなる緩衝材を介在させ、相隣り合うベルトエレメント同士が衝突する際の衝突音を緩衝材が弾性変形することで緩和することが示されている。

また、特許文献２、特許文献３においても、特許文献１と同様に緩衝材をベルトエレメント間に介在させ衝突音を緩和することが示されており、特許文献４では特定の周波数成分の騒音を分散させたベルトが示されている。特許文献５には、ベルト式無段変速機が示されている。
実開平３−７５５３号公報 実開平２−１４６２５４号公報 実開平２−１４００５７号公報 特開平４−８３９４０号公報 特開２００１−３３００８９号公報

ところで、上記ベルト式無段変速機においては、ベルトエレメントの速度変動による振動（後で詳述）を抑制することもできる。しかしながら、振動を抑制させるために新たに緩衝材を設ける必要があった。

この発明は上記の事情を背景としてなされたものであり、新たに緩衝材を設けることなく、ベルトエレメントの速度変動による振動を抑制することの可能なベルトを提供することを課題としている。

本発明は上記課題を解決するために、本出願に係る請求項１の発明は、プーリにベルトが巻き掛けられた状態でのプーリを構成する一対のシーブ間で連続してベルト進行方向の厚みを有する連続部と、一対のシーブ間で部分的にベルト進行方向の厚みを有する不連続部とを備えたベルトエレメントと、複数の前記ベルトエレメントが分離しないように結束するフープとを備え、前記連続部は、前記ベルトエレメントが一対の前記シーブ間に存在する溝に両側面にて摺接されている胴体部であり、前記不連続部は、該胴体部から延出する首部と、該首部に接続され、前記一対のシーブ間を結ぶ方向に延びる頭部とからなるベルトにおいて、前記不連続部の曲がり方が異なる２種類以上のベルトエレメントを有することを特徴とするベルトである。

なお、“プーリを構成する一対のシーブ間で連続してベルト進行方向の厚みを有する連続部”とは、一対のシーブによって挟まれている部分のことであり、“一対のシーブ間で部分的にベルト進行方向の厚みを有する不連続部”とは、一対のシーブによって挟まれていない部分のことである。

本出願に係る請求項２の発明は、請求項１の構成に加え、複数の前記ベルトエレメントにおける前記不連続部の曲がりの平均値が前記連続部の曲がりの平均値より大きいことを特徴とするベルトである。

なお、“曲がり”とはベルト進行方向における最前方と最後方とのベルト進行方向の距離と、ベルト進行方向における厚みの最大値との差のことである。ベルト進行方向における最前方と最後方とのベルト進行方向の距離とは、ベルト進行方向を座標軸として、その座標軸に対する該部分の座標の最大値と最小値の差のことである。

本出願に係る請求項３の発明は、請求項２の構成に加え、前記頭部はベルト進行方向前面に設けられた嵌合用突起部と、隣接するベルトエレメントの嵌合用突起部を挿入するためにベルト進行方向後面に設けられた嵌合用凹部とを備え、複数の前記ベルトエレメントの、前記頭部のうち前記嵌合用突起部と嵌合用凹部とを除いた部分の曲がりの平均値が、前記胴体部の曲がりの平均値より大きいことを特徴とするベルトである。

本出願に係る請求項４の発明は、請求項３の構成に加え、複数の前記ベルトエレメントの、前記頭部のうち前記嵌合用突起部と嵌合用凹部とを除いた部分の曲がりの平均値が、前記首部の曲がりの平均値より大きいことを特徴とするベルトである。

なお、以下において、前記頭部のうち前記嵌合用突起部と嵌合用凹部とを除いた部分は頭部の本体部と呼ぶこととする。

請求項１の発明によれば、１本のベルト全体において、ベルトエレメント自体が減衰作用を備えることにより、ベルトエレメントの速度変動による振動を新たに緩衝材を設けることなく抑制することができる。

請求項２の発明によれば、１本のベルト全体において、不連続部の曲がりが相対的に大きいことで剛性が下がり、減衰作用を備えることにより、ベルトエレメントの速度変動による振動を新たに緩衝材を設けることなく抑制することができる。また、連続部の曲がりが相対的に小さいことでシーブ間で挟みつけられた際に曲がっている場合の応力集中を抑えることができるため、連続部の強度が確保され、ベルトエレメント全体としての強度も確保することができる。

請求項３の発明によれば、１本のベルト全体において、頭部の本体部の曲がりが相対的に大きいことで剛性が下がり、減衰作用を備えることにより、ベルトエレメントの速度変動による振動を新たに緩衝材を設けることなく抑制することができる。また、胴体部の曲がりが相対的に小さいことでシーブ間で挟みつけられた際に曲がっている場合の応力集中を抑えることができるため、胴体部の強度が確保され、ベルトエレメント全体としての強度も確保することができる。

請求項４の発明によれば、胴体部に直接つながっている首部の曲がりが相対的に小さいことで、強度をより確保することができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施例について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図１〜図１４において、この発明における実施例１を説明する。なお、この実施例１は請求項１乃至４に対応したものである。図１は、この発明を適用したFF車（フロントエンジンフロントドライブ車；エンジン前置き前輪駆動車）のエンジン及びトランスミッション等の概略構成図である。図１において、１は車両の駆動力源としてのエンジンであり、このエンジン１としては内燃機関、具体的にはガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどが用いられる。そして、エンジン１のクランクシャフト２が車両の幅方向に配置されている。 なお、以下の説明においては、エンジン１として便宜上、ガソリンエンジンを用いた場合について説明する。

また前記エンジン１の出力側には、トランスアクスル３が設けられている。このトランスアクスル３は、エンジン１の後端側に取り付けられたトランスアクスルハウジング４と、トランスアクスルハウジング４におけるエンジン１とは反対側の開口端に取り付けられたトランスアクスルケース５と、トランスアクスルケース５におけるトランスアクスルハウジング４とは反対側の開口端に取り付けられたトランスアクスルリヤカバー６とを有している。

トランスアクスルハウジング４の内部には、トルクコンバータ７が設けられており、トランスアクスルケース５およびトランスアクスルリヤカバー６の内部には、前後進切り換え機構８およびベルト式無段変速機（ＣＶＴ:Continuously Variable Transmission）９とならびに最終減速機（言い換えれば差動装置）１０が設けられている。

前記ベルト式無段変速機９は、インプットシャフト１１と同心状に配置されたプライマリシャフト（言い換えれば駆動側シャフト）１２と、プライマリシャフト１２と相互に平行に配置されたセカンダリシャフト（言い換えればカウンタシャフト、もしくは従動側シャフト）１３とを有している。プライマリシャフト１２およびセカンダリシャフト１３は、金属材料、例えばニッケルクロム鋼等の機械構造用合金鋼により構成されている。また、軸受１４，１５によりプライマリシャフト１２が回転可能に保持されているとともに、軸受１６，１７によりセカンダリシャフト１３が回転可能に保持されている。軸受１４乃至１７は公知のラジアル軸受である。

前記プライマリシャフト１２には入力プーリ（言い換えれば駆動プーリ、ドライブプーリ、プライマリプーリ）１０１が設けられており、セカンダリシャフト１３側には出力プーリ（言い換えれば被駆動プーリ、ドリブンプーリ、セカンダリプーリ）１０２が設けられている。入力プーリ１０１は、プライマリシャフト１２の外周に一体的に形成された固定シーブ（言い換えれば固定部材）１０３と、プライマリシャフト１２の軸線方向に移動できるように構成された可動シーブ（言い換えれば可動部材）１０４とを有している。そして、固定シーブ１０３と可動シーブ１０４との対向面間にＶ字形状の溝１０５が形成されている。

また、この可動シーブ１０４をプライマリシャフト１２の軸線方向に動作させることにより、可動シーブ１０４と固定シーブ１０３とを接近・離隔させる油圧アクチュエータ（言い換えれば油圧サーボ機構）１０６が設けられている。この油圧アクチュエータ１０６は、油路（図示せず）および油圧室（図示せず）等を備えている。一方、出力プーリ１０２は、セカンダリシャフト１３の外周に一体的に形成された固定シーブ（言い換えれば固定部材）１０７と、セカンダリシャフト１３の軸線方向に移動できるように構成された可動シーブ（言い換えれば可動部材）１０８とを有している。そして、固定シーブ１０７と可動シーブ１０８との対向面間にＶ字形状の溝１０９が形成されている。また、この可動シーブ１０８をセカンダリシャフト１３の軸線方向に動作させることにより、可動シーブ１０８と固定シーブ１０７とを接近・離隔させる油圧アクチュエータ（言い換えれば油圧サーボ機構）１１０が設けられている。油圧アクチュエータ１１０は、油路（図示せず）、油圧室（図示せず）等を備えている（例えば特許文献５参照）。

上記構成の入力プーリ１０１の溝１０５および出力プーリ１０２の溝１０９に対して、無端ベルト１００が巻き掛けられている。無端ベルト１００は、多数の金属製のベルトエレメントおよび２本のフープ（言い換えればスチールリング、積層ベルト、後で詳述）を有している無端金属ベルトである。これらの金属製ベルトエレメント及びフープの材料としては、例えば炭素鋼や鉄等を選択することが出来る。さらに、軸受１７はトランスアクスルリヤカバー６側に設けられている。

また、前記最終減速機１０には別個にフロントドライブシャフト１８が接続され、各フロントドライブシャフト１８には、車輪（前輪）１９が接続されている。なお、本実施形態例の構成はあくまで一例であり、本実施形態による効果が達成されるような構成であれば他の構成であってもよい。

図２(a)、(b)は第１の実施例にかかるベルトエレメント２００であり、図２(a)が正面図、図２(b)はベルトエレメント２００が入力プーリ１０１、または出力プーリ１０２に巻き掛けられた時の正面図である。 図３はベルトエレメントを図２(a)のA方向から見た図の縮小図である。図４の左図及び右図は図３のP−P線における断面図の拡大図である（図４左図は全体図、図４右図は一部を特徴づけた図である）。

図２(a)及び図２(b)に示すように、板状のベルトエレメント２００は、両側面２５０にて前記入力プーリ１０１または出力プーリ１０２の溝に摺接される概略台形状の胴体部２０１と、該胴体部２０１の中央部から延出する首部２０２と、前記首部２０２に接続され、一対のシーブ間を結ぶ方向に延びる概略三角形の頭部２０４とを備えている。

また、頭部２０４には相対的な位置を決めるための嵌合用突起部２０８と嵌合用凹部２０９と、それらにつながった本体部２０７が形成されている。言い換えれば、前述した首部２０２の延長位置（あるいは頭部２０４の中心部）には、ベルト進行方向前方に凸となる断面円形の突起面２０８が形成されており、この突起面２０８とは反対側の面に、隣接するベルトエレメント２００における突起面２０８を緩く嵌合（挿入）させる有底円筒状の凹部面２０９が形成されており、凹部面２０９により、ベルトエレメント２００は挿入する空間を有する。（図４右図参照）。従ってこれらの突起面２０８と凹部面２０９とが嵌合することにより、ベルトエレメント２００の胴体部長手方向（図２(a)に記載のX方向、以下X方向）および高さ方向（図２(a)に記載のY方向、以下Y方向）の相対位置を決めるようになっている。なお、凹部面２０９が突起面２０８に比べて、X方向及びY方向において少し大きくなっており、隣接するベルトエレメント２００同士が嵌合する際は突起面２０８と隣接する凹部面２０９との間にクリアランスができる。そして、ベルトエレメント２００は、本体部２０７と首部２０２と胴体部２０１との間に囲まれたスリット部２０３なる空間を首部２０２の左右に形成している。

胴体部２０１の両側面２５０は、固定シーブ１０３，１０７及び可動シーブ１０４，１０８のテーパ状のシーブ面に接触する対シーブ摩擦面であって、シーブ面と対応するテーパ面とされている。また胴体部２０１の上部にあり、スリット部と接しているサドル面２０５は２つのフープ２０６が接触する面である。２つのフープ２０６の各々は、図２（b）中左右のスリット部２０３の各々に通されている。フープ２０６はリングを複数枚積み上げた積層リングとなっているが、１枚でも構わない。

胴体部２０１の両側面２５０が固定シーブ１０３（１０７）と可動シーブ１０４（１０８）との間で接している一方で、頭部２０１、首部２０２は両シーブ１０３，１０４（１０７，１０８）との接触点を有していない。図２(b)に示す通り、頭部２０１及び首部２０２は、正面図から見て左右にスペースを有している（首部２０２においてはそのスペースにフープ２０６がある）。つまり、頭部２０１及び首部２０２は一対のシーブ間で部分的に厚みを有していることになる。両シーブ１０３，１０４（１０７，１０８）間で連続している胴体部２０１は両シーブ１０３，１０４（１０７，１０８）からの応力を図２(b)の矢印のように受けることになるが、頭部２０１、首部２０２は両シーブ１０３，１０４（１０７，１０８）からの応力を受けることはない。

図３に示すように、頭部２０４の本体部２０７はベルト進行方向前方に円弧状に凸になるように曲がっている一方で、胴体部２０１は曲がっていない。つまり、頭部２０４の本体部２０７の曲がりは胴体部２０１の曲がりより大きくなっており、頭部２０４の本体部２０７の剛性は胴体部２０１の剛性より下がっている。

図５は、図３を拡大し、頭部２０４の本体部２０７を特徴づけた図である。曲がりとは、ベルト進行方向における最前方と最後方とのベルト進行方向の距離（以下、全体板厚とする）とベルト進行方向における厚みの最大値（以下、板厚の最大値とする）との差を表している。図５に示すように頭部２０４の本体部２０７の全体板厚はベルト進行方向において最前方にある中心部とベルト進行方向において最後方にある両端部とのベルト進行方向の距離になる。また、頭部２０４の本体部２０７の板厚の最大値は図５に示す通り、ベルト進行方向前面とベルト進行方向後面との距離になる（図５に示す頭部２０４の本体部２０７は全体として同じ板厚を有しているためどこを板厚として設定しても構わない）。よって、曲がりはこの全体板厚と板厚の最大値との差で測ることになる。

また、図４左図に示す通り、胴体部２０１はベルト進行方向前面のサドル面２０５（図２(a)に記載）より所定寸法下がった部分から下側の部分が傾斜面２１２となって削り落とされた状態で薄肉化されている。したがって、各ベルトエレメント２００が扇形に拡がって接触する場合、その板厚の変化する境界部分で接触する。そして、その境界部分のエッジがロッキングエッジ２１１となっている。胴体部２０１は、Y方向において、ロッキングエッジより上の部分（以下、胴体部の本体部２１４とする）が一番厚く、またその部分の厚みは略一定となっている（図４左図参照）。また、傾斜面２１２の下部には切欠き部２１３が設けられている。なお、切欠き部２１３は製造上の容易性により設計されたものであるため、傾斜面２１２を最下部まで延ばすことで切欠き部２１３を設けなくてもよい。

なお、頭部２０４の本体部２０７は円弧状に曲がっている必要はないが、円弧状以外の形状だと応力が集中する恐れがあるため、円弧状にするのが好ましい。また、本実施例を構成するベルトエレメントは、図３のベルトエレメント２００のように、ベルト進行方向前方に対して円弧状に凸に曲がっているものに限定されず、ベルト進行方向後方に対して円弧状に凸に曲がっているベルトエレメントでも構わない（図６参照）。

図７は、図５と同様、図３を拡大した図であり、頭部２０４の本体部２０７と胴体部２０１を比較している。頭部２０４の本体部２０７を曲げることで、頭部２０４の本体部２０７の全体板厚（図７に記載の太い矢印の距離）が胴体部２０１の全体板厚（図７に記載の細い矢印の距離）より大きくなり、頭部２０４の本体部２０７が胴体部２０１よりはみ出すような形状となっている。（図７に記載の太い矢印の距離）。なお、胴体部２０１の全体板厚においても、頭部２０４の本体部２０７の全体板厚と同様に、ベルト進行方向における最前方と最後方とのベルト進行方向の距離を表しているが、胴体部２０１は曲がっていないため、胴体部２０１の板厚と等しい値となっている。

図８は頭部２０４の本体部２０７の曲がり方が異なる２種類以上のベルトエレメント２００を並べた例である。具体的には、第１の実施例にかかる図３に記載のベルトエレメント２００（以下エレメント１）と、図４に記載のベルトエレメント２００（以下エレメント２）の２種類のベルトエレメント２００をランダムに並べた図である。本実施例では、ベルト進行方向前方からエレメント２→エレメント１→エレメント２→エレメント２→エレメント１→エレメント１の順に並べている。なお、並べ方は図４のような形式に限定されるものではない。しかし、好適には、隣り合うベルトエレメント２００の頭部２０４の本体部２０７同士が隙間を有するように、エレメント１とエレメント２とを交互に並べることが望ましい。

図９は図１に示す無段変速機９の無端ベルト１００が入力プーリ１０１と出力プーリ１０２に巻き掛けられている模式図である。入力プーリ１０１と出力プーリが各１つずつに対し、複数のベルトエレメント２００と一対のフープ２０６，２０７（図２(b)に記載）で構成された無端ベルト１００が巻き掛けられている図である。一般には約４００個程度のベルトエレメント２００によって構成されているが、ベルトエレメント２００の個数は制限されない。また、ベルトエレメント２００が入力プーリ１０１及び出力プーリ１０２を時計回りに回転しているが、回転方向を反時計回りにして、進行方向を逆にしても構わない。入力プーリ１０１及び出力プーリ１０２に巻き掛けられていない直線部のベルトエレメント２００は上側と下側で密接度が異なる。図９における上側の直線部は入力プーリからの圧縮力（以下、ベルトコンプレッション）を受けているため、ベルトエレメント２００同士は密接につながっている状態になっている。一方、図９における下側の直線部はベルトコンプレッションを受けていないため、ベルトエレメント２００同士は密接にはつながっていない。

次に、ベルトエレメント２００の速度変動によるノイズ発生の仕組みを説明する。図１０は図９に示す無段変速機９の入力プーリ１０１の出口付近（図９のBの部分）にあるベルトエレメント２００の側面図を示している。入力プーリ１０１に巻き掛けられている状態の時には、速度ベクトルは半径方向に対して垂直に向いている。よって、図９の直線部方向への速度ベクトルは分解されて小さくなっている。つまり、巻き掛けられている時の直線部方向の速度（変位）に対して、直線部に入った時の進行方向である直線部方向の速度（変位）が大きくなっている。

コンプレッションを受けている直線部のベルトエレメント２００は入力プーリ１０１からの力を直接受けることはなく、入力プーリ１０１出口付近のベルトエレメント２００の速度（変位）によって押される形でベルト進行方向に動くことになる。よって、直線部にあるベルトエレメント２００の速度（変位）は入力プーリ１０１出口付近のベルトエレメント２００の速度（変位）によって決まる。

以上より、入力プーリ１０１出口付近のベルトエレメント２００がまだ入力プーリ１０１に巻き掛けられている状態の時は直線部の速度（変位）は小さいのに対して、直線部に入った瞬間は直線部の速度（変位）が大きくなる。その後、そのベルトエレメント２００は入力プーリ１０１からの力を受けることはないため、直線部の速度（変位）は後方のベルトエレメント２００の速度（変位）によって決まり、後方のベルトエレメント２００は入力プーリ１０１に巻き掛けられているため、速度（変位）は小さくなる。

以下に図を用いて、速度が周期的に変動する仕組みを説明する。図１１は、入力プーリ出口付近の動きを表している図である。入力プーリ出口付近では、時間経過と共に(a)→(b)→(c)の順で変化していく。なお、この図においては、あるi番目のベルトエレメント２００の後にはi+1番目のベルトエレメント２００があり、以下、同様にi+2番目…と続いていくこととする。

(a)はi番目のベルトエレメント２００が直線部に入る瞬間の状態である。この時は、直線部の速度（変位）が最大になっている。(b)はi番目のベルトエレメント２００が直線部に入った後の状態である。この時i番目のベルトエレメント２００には入力プーリ１０１から直接の力を受けないので、この時点でi+1番目のベルトエレメント２００に押される形で動く。i+1番目のベルトエレメント２００はこの時点では直線部に対して少し傾いているので直線部方向の速度ベクトルは(a)の時点でのi番目のベルトエレメント２００の速度ベクトルより小さくなっている。その後、i+1番目のベルトエレメント２００が徐々に直線部に近づいていく。それにつれ、直線部方向の速度ベクトルも大きくなっていく。そして、i+1番目のベルトエレメント２００が直線部に入る瞬間の時（(c)の状態）の直線部方向の速度ベクトルが最大になる。以下、i+2番目のベルトエレメント２００…においても同様の現象が起こる。

つまり、直線部の速度（変位）は入力プーリ１０１出口付近のベルトエレメント２００が直線部に入った瞬間に最大になり、入力プーリ１０１から離れ、直線部に入りきった時に最小になる特性を有している。最小になった後、徐々に大きくなり、次のベルトエレメント２００が直線部に入った瞬間に最大になる。つまり、周期的に最大→最小→徐々に大きくなる→最大→最小…というように速度変動を起こす仕組みとなり、その速度変動による振動が発生する。速度変動による振動はコンプレッション側のベルトエレメント２００を通じ、出力プーリ１０２へと伝わる。その出力プーリ１０２に伝わった振動が軸受１７を介して最終的にトランスアクスルカバー６の振動へと変わりノイズが発生する（図１参照）。

そこで、速度変動による振動を抑制するため、図２乃至図７に記載されている頭部２０４の本体部２０７が曲がっているベルトエレメント２００を図８のように並べる。それにより、頭部２０４の本体部２０７が振動の減衰作用を有し、入力プーリ１０１出口付近で発生した速度変動による振動を、緩衝材を用いることなく直線部ベルトコンプレッション側のベルトエレメント２００で抑制する。

具体的な抑制作用を以下に説明する。図１２はベルトコンプレッションを受けているベルトエレメント２００を表した図である。図１２に示す通り、頭部２０４の本体部２０７の曲がりはベルトコンプレッションを受けることで小さくなる。しかし、ベルトコンプレッションを受けていても多少の曲がりを有しており、隣り合うベルトエレメント２００の頭部２０４の本体部２０７の曲がり方が異なっている場合は、ベルトエレメント２００間で隙間を有する。そのようなベルトコンプレッション側のベルトエレメント２００に速度変動による振動が来た際、頭部２０４の本体部２０７がバネのようにベルト進行方向の前後に動く。つまり、頭部２０４の本体部２０７が振動の減衰作用を有することになり、速度変動による振動を吸収する。隣り合うベルトエレメント２００の頭部２０４の本体部２０７の曲がりが異なっている部分において振動が減衰されることで、出力プーリ１０２入口付近においては、入力プーリ１０１出口付近で起きた速度変動がかなり抑制されて伝わる。よって、最終的にトランスアクスルカバー６の振動を抑制することになり、ノイズを低減することができる。

頭部２０４の本体部２０７の曲がりを相対的に大きくして、振動減衰能力を胴体部２０１より大きくしたことによる他の効果を以下に説明する。図２(b)のように、両シーブ１０３，１０４（１０７，１０８）から胴体部に応力がかかるので、胴体部２０１を曲げてしまうと、曲がった部分に応力が集中してしまい、胴体部２０１の強度に影響を与えてしまう恐れがある。これに対して本実施例においては、胴体部２０１を曲げないことによって、シーブからの応力の集中を防ぐことができ、胴体部２０１の強度を確保することができる。

図１３及び図１４は、胴体部２０１と両シーブ１０３，１０４（１０７，１０８）を図２(a)の矢印A方向から見た図である。ベルトエレメント２００が入力プーリ１０１もしくは出力プーリ１０２に巻きついている状態でベルト進行方向後側のベルトエレメント２００からベルト進行方向前側のベルトエレメント２００にベルトエレメントの進行による応力がかかった時には両シーブ１０３，１０４（１０７，１０８）を支点とするベルト進行方向への力のモーメントが発生する。ここで、胴体部２０１が曲がっていると、ベルトエレメント同士が接触する際の接触点が少なくなるため、応力が集中してしまう。また、曲がっている場合は中央に接触点を有する場合が多いため、支点からの距離が長くなり、力のモーメントが大きくなり、強度に影響が出る恐れがある（図１３参照）。

これに対して本実施例においては、胴体部２０１を曲げないことによって、直線同士が接触するため、接触点が多くなる。また、中央部以外にも外側に接触点を有するので支点からの距離も短く、力のモーメントはそれほど大きくない（図１４参照）。よって、後側のベルトエレメント２００からの力のモーメントの集中を防ぐことができ、胴体部２０１の強度を確保することができる。

一方、頭部２０４の本体部２０７はシーブとの接触点を有しないので、頭部２０４の本体部２０７を曲げることによるベルトエレメント２００の強度低下はほとんどない。よって、頭部２０４がベルトエレメント２００の強度に与える影響はほとんどなく、頭部２０４の本体部２０７を曲げたベルトエレメント２００の強度は、頭部２０４の本体部２０７を曲げなかったベルトエレメント２００の強度とほとんど変わらない。

以上より、頭部２０４の本体部２０７の曲がりを相対的に大きくすることにより、頭部２０４の本体部２０７の振動減衰能力が相対的に大きくなり、ベルトエレメント２００の速度変動による振動を、緩衝材を用いることなく抑制することができる。さらに、胴体部２０１の曲がりが相対的に小さいことでシーブ間で挟みつけられた際に曲がっている場合の応力集中を抑えることができるため、胴体部２０１の強度が確保され、ベルトエレメント２００全体としての強度も確保することができる。

ところで、頭部２０４の本体部２０７の全体板厚を胴体部２０１の全体板厚より大きくしなくても（言い換えれば、頭部２０４の本体部２０７がはみ出ていなくても）ベルトコンプレッションのかかった直線部において、頭部２０４の本体部２０７同士が接している状態になっていれば速度変動による振動を抑制することは可能である。しかし、頭部２０４の全体板厚を胴体部２０１の全体板厚より大きくする（言い換えれば、はみ出した状態にする）ことによって、ベルトエレメント２００の速度変動抑制効果の他にベルトエレメント２００同士が衝突する際にまず剛性の低い頭部２０４の本体部２０７同士が当たり、衝撃を抑制してから胴体部２０１が当たるので、衝突に対しての胴体部２０１の強度も確保することができる。

また、首部２０２は両シーブ１０３，１０４（１０７，１０８）との接触点を有していないので頭部２０４の本体部２０７と同様に曲げてもよいが、首部２０２は胴体部２０１とつながっているため、首部２０２を曲げないことによって、胴体部２０１の強度をより確保することができる。

ここで上述した実施例とこの発明との関係を簡単に説明すると、無端ベルト１００が請求項１に記載のベルトに相当し、固定シーブ１０３（１０７）と可動シーブ１０４（１０８）が請求項１に記載の一対のシーブに相当する。ディンプル２０８が請求項３に記載の嵌合用突起部に相当し、ホール２０９が請求項３に記載の嵌合用凹部に相当する。また、胴体部２０１が請求項１に記載の一対のシーブ間で連続してベルト進行方向の厚みを有する連続部に相当し、首部２０２及び頭部２０４が請求項１に記載の一対のシーブ間で部分的にベルト進行方向の厚みを有する不連続部に相当する。

実施例１は、曲がり方が異なる（曲がっている向きが異なる）ものの、曲がりの値は一致している２種類のベルトエレメント２００を用いているが、曲がりの値は一致している必要はなく、ばらつきがあっても構わない。以下に、本発明における第２の実施例を図１５乃至図１７を参照して説明する。なお、この実施例は請求項１乃至４に対応している。また、実施例１と同様の装置を使うこととする。

図１５は第２の実施例にかかるベルトエレメント２００であり、実施例１におけるベルトエレメント２００と構造は同じである。しかし、頭部２０４の本体部２０７及び本体部２０１の曲がりにばらつきがある。図１６は、曲がりにばらつきのあるベルトエレメント２００をランダムに並べて図１５の矢印A方向から見た図である。また、図１７はベルト全体におけるベルトエレメント２００の曲がりとベルトエレメント２００の個数との統計グラフ図である。縦軸にはベルトエレメント２００の個数、横軸には頭部２０４の本体部２０７及び胴体部２０１の曲がりが表されている。図１７において、Mの実線が頭部２０４の本体部２０７の曲がりの統計グラフ図、Mの点線が頭部２０４の本体部２０７の曲がりの平均値であり、Nが胴体部２０１の曲がりの統計グラフ図、Nの点線が胴体部２０１の曲がりの平均値である。また、縦軸は上にいくほど個数が多いことを示しており、横軸は右にいくほど曲がりが大きくなることを示している。なお、縦軸は全体の中の割合によっても示すことができる。

図１７のグラフによると、胴体部２０１の曲がりは製造工程によるプレスや熱処理により、多少のばらつきはあるが、曲がりの平均値は相対的に小さくなっている。一方、頭部２０４の本体部２０７の曲がりに関しては、かなりのばらつきがあるが、曲がりの平均値は相対的に大きくなっている。つまり、頭部２０４の本体部２０７の曲がりと胴体部２０１の曲がりとを平均値で比較すると頭部２０４の本体部２０７の曲がりの方が大きくなっている。

ベルトエレメント２００の速度変動においては、入力プーリ１０１で発生する振動が出力プーリ１０２へ伝わる際に抑制されていれば、その結果ノイズが低減されるので、１本のベルトを構成するベルトエレメント２００の全てのベルトエレメント頭部２０４の本体部２０７の曲がりが相対的に大きくなくても、１本のベルト全体として頭部２０４の本体部２０７において曲がりが相対的に大きくなっていれば、頭部２０４の本体部２０７は減衰機能を有することになるので、効果は十分に得ることができる。

また、胴体部２０１の曲がりに関してはばらつきが少ないため、実施例１と同様にシーブ間の応力に対する強度が確保され、頭部２０４がシーブとの接触点を有していないことから、ベルトエレメント２００全体の強度が確保される。

以上より、頭部２０４の本体部２０７の曲がりの平均値を胴体部２０１の曲がりの平均値より大きくすることにより、１本のベルト全体で、頭部２０４の本体部２０７が振動を減衰する機能を有し、ベルトエレメント２００の速度変動による振動を、緩衝材を用いることなく抑制することができる。さらに、ベルトエレメント２００の強度を確保することができる。

なお、首部２０２は両シーブ１０３，１０４（１０７，１０８）との接触点を有していないので頭部２０４と同様に曲げても構わないが、首部２０２を曲げないことによって、首部２０２は胴体部２０１と直接つながっているため、胴体部２０１の強度をより確保することができる。また、実施例１と同様に頭部２０４の本体部２０７を曲げることで、頭部２０４の全体板厚が胴体部２０１の全体板厚より大きくなっている。これにより、ベルトエレメント２００の速度変動抑制効果の他にベルトエレメント２００同士が衝突する際にまず剛性の低い頭部２０４の本体部２０７同士が当たり、衝撃を抑制してから胴体部２０１が当たるので、衝突に対しての胴体部２０１の強度も確保することができる。

また、曲がり方は実施例１や実施例２とは違う曲がり方でも構わない。以下に、図１８、１９を参照して本発明における第３の実施例を説明する。この第３の実施例は請求項１乃至４に対応している。図１８は第３の実施例にかかるベルトエレメント２３０の側面図である。なお、ベルトエレメント以外は図１と同様の装置を使うこととする。

板状のベルトエレメント２３０は、両側面２５０にて前記入力プーリ１０１または出力プーリ１０２の溝に摺接される概略台形状の胴体部２３１と、該胴体部２３１の中央部から延出する首部２３２と、前記首部２３２に接続され、一対のシーブ間を結ぶ方向に延びる概略三角形の頭部２３４とを有する。頭部２３４には相対的な位置を決めるための嵌合用突起部２３８と嵌合用凹部２３９と、それらにつながった本体部２３７が形成されている。すなわち、前述した首部２３２の延長位置（あるいは頭部２３４の中心部）にベルト進行方向前方に凸となる断面円形の突起面２３８が形成されている。この突起面２３８とは反対側の面に、隣接するベルトエレメント２３０における突起面２３８を緩く嵌合（挿入）させる有底円筒状の凹部面２３９が形成されている。そしてベルトエレメント２３０は、本体部２３７と首部２３２と胴体部２３１との間に囲まれたスリット部（言い換えれば凹部）２３３なる空間を正面図から見て首部２３２の左右に形成している。

また、図１８の左図においては頭部２３４の本体部２３７が側面図における高さ方向（Y方向）において左側（ベルト進行方向）に凸状に曲がっていて、また図１８の右図においては頭部２３４の本体部２３７が側面図における高さ方向（Y方向）において右側（ベルト進行方向とは逆方向）に凸状に曲がっている。一方、胴体部２３１は曲がっていない。つまり、頭部２３４の本体部２３７の曲がりが胴体部２３１の曲がりより大きくなっている。なお、頭部２３４の本体部２３７は円弧状に曲がっている必要はないが、円弧状以外の形状だと応力が集中する恐れがあるため、円弧状にするのが好ましい。

図１９は頭部２３４の本体部２３７の曲がり方が異なる２種類以上のベルトエレメント２３０を並べた例である。具体的には、第３の実施例にかかる図１８左図に記載の、ベルト進行方向に凸状に曲がっているベルトエレメント２３０や、図１８右図に記載の、ベルト進行方向とは逆方向に凸状に曲がっているベルトエレメント２３０等の曲がりの異なるベルトエレメント２３０をランダムに並べた図である。なお、並べ方は図１９に記載のものに限定されない。しかし、好適には隣り合うベルトエレメント２３０の頭部２３４の本体部２３７同士が隙間を有するように、図１８左図に記載の左側に凸状に曲がっているベルトエレメント２３０と、図１８右図に記載の右側に凸状に曲がっているベルトエレメント２３０とを交互に並べることが望ましい。

本実施例においても、頭部２３４の本体部２３７の曲がりを胴体部２３１の曲がりより大きくすることで、隣り合う曲がりの異なるベルトエレメント２００の頭部２３４の本体部２３７同士が接触することにより、頭部２３４の本体部２３７が振動の減衰機能を有し、バネのようにベルト進行方向の前後に動き、振動を吸収することで、緩衝材を用いることなく速度変動による振動を抑制することができる。さらに、胴体部２３１の曲がりを頭部２３４の本体部２３７の曲がりより小さくすることにより、シーブからの応力の集中を防ぐことができ、強度を確保することができる。

なお、首部２３２は両シーブ１０３，１０４（１０７，１０８）との接触点を有していないので頭部２３４と同様に曲げても構わないが、首部２３２を曲げないことによって、首部２３２は胴体部２３１と直接つながっているため、胴体部２３１の強度をより確保することができる。また、実施例１と同様に頭部２３４の本体部２３７が曲がることで、頭部２３４の全体板厚が胴体部２３１の全体板厚より大きくなっている。これにより、ベルトエレメント２３０の速度変動抑制効果の他にベルトエレメント２３０同士が衝突する際にまず剛性の低い頭部２３４の本体部２３７同士が当たり、衝撃を抑制してから胴体部２３１が当たるので、衝突に対しての胴体部２３１の強度も確保することができる。

さらに、ベルトエレメントは実施例１乃至３の形状に限られない。図２０を参照して本発明における第４の実施例を説明する。この第４の実施例は請求項１、２に対応している。図２０には第４の実施例において用いるベルトエレメント２２０である。左図は正面図、右図は矢印Cから見た図である。なお、ベルトエレメント、フープ以外は図１と同様の装置を使うこととする。

ベルトエレメント２２０は両側面２５０にて前記入力プーリ１０１または出力プーリ１０２の溝に摺接される概略台形上の胴体部２２１と、該胴体部２２１の正面図から見た左右方向両端から延出し、側面２５０の一方に接する左右の首部２２２と、該首部２２２のに接続され側面２５０の一方に接する左右の頭部２２４を有する。そして、ベルトエレメント胴体部２２１および首部２２２、頭部２２４に囲まれたスリット部（言い換えればリングスロット）２２３にフープ（言い換えればスチールリング、積層リング）２２６が収納されている。図２０右図において、左右の頭部２２４に図２０右図の左方向（X方向）のベルト進行方向に円弧状に凹状となるように曲がっている一方、胴体部２２１は曲がっていない。なお、頭部２２４は円弧状に曲がっている必要はないが、円弧状以外の形状だと応力が集中する恐れがあるため、円弧状にするのが好ましい。

本実施例においては、胴体部２２１に限らず、首部２２２及び頭部２２４に関しても両シーブ１０３，１０４（１０７，１０８）と接しているが、両シーブ１０３，１０４（１０７，１０８）間で連続しているわけではなく、中央部にスリット部２２３となる空間があるので、両シーブ１０３，１０４（１０７，１０８）からの応力が中央部に集中することはない。

よって、首部２２２及び頭部２２４が胴体部２２１に比べ相対的に曲がっていることによるベルトエレメント２２０全体の強度への影響は少ない。よって、胴体部２２１の曲がりを相対的に小さくすることにより、シーブからの応力の集中を防ぐことができ、ベルトエレメント２２０全体の強度を確保することができる。さらに、頭部２２４及び首部２２２の曲がりを相対的に大きくし、振動の減衰機能を有することにより、頭部２２４及び首部２２２がバネのようにベルト進行方向の前後に動き、振動を吸収することで、緩衝材を用いることなく速度変動による振動を抑制することができる。なお、頭部２２４及び首部２２２の曲がっている方向は実施例１と同様に、図２０右図に記載の方向に限られない。

なお、首部２２２は両シーブ１０３，１０４（１０７，１０８）との接触点を有していないので頭部２２４と同様に曲げても構わないが、首部２２２を曲げないことによって、首部２２２は胴体部２２１と直接つながっているため、胴体部２２１の強度をより確保することができる。また、実施例１と同様に頭部２２４が曲がることで、頭部２２４の全体板厚が胴体部２２１の全体板厚より大きくなっている。これにより、ベルトエレメント２２０の速度変動抑制効果の他にベルトエレメント２２０同士が衝突する際にまず剛性の低い頭部２２４同士が当たり、衝撃を抑制してから胴体部２２１が当たるので、衝突に対しての胴体部２２１の強度も確保することができる。

速度変動による振動の抑制効果は上記実施例及び構成に限るものではない。つまり、不連続部に減衰機能を備えたものであれば、同様の効果を得ることができる。例えば、不連続部の素材を連続部より剛性の低い素材にして減衰機能を備えても構わないし、不連続部を熱処理等により剛性を低くして減衰機能を備えても構わない。また、不連続部の剛性を下げるだけでなく、不連続部の質量を下げることで減衰機能を備えても構わない。さらに、不連続部を曲げて減衰機能を備える際も、全体を曲げる必要はなく、一部を曲げても構わない。例えば、図２１のように頭部の本体部の一部を曲げても減衰機能を有し、速度変動による振動を抑制することができる。

本発明のベルトエレメントを有するために用いたベルト式無段変速機の概略構成図。 第１の実施例にかかるベルトエレメントの図。 図２(a)の矢印Aから見た図の縮小図。 図３のP-Pでの断面図の拡大図。 図３の拡大図。 図３の別形態図。 図３の拡大図。 第１の実施例にかかるベルトエレメントを並べた図。 図１に示すベルト装置の側面図。 図９に示すベルト装置の入力プーリ出口付近にあるベルトエレメントの側面図。 入力プーリ出口付近のベルトエレメントの時間経過による変化図。 コンプレッションがかかった際のベルトエレメントの矢印Aから見た図。 胴体部を曲げた場合のベルトエレメントの胴体部及びプーリを矢印Aから見た図。 第１の実施例にかかるベルトエレメントの胴体部及びプーリを矢印Aから見た図。 第２の実施例にかかるベルトエレメントの正面図。 第２の実施例にかかるベルトエレメントを並べた図。 第２の実施例にかかる、ベルト全体におけるベルトエレメントの曲がりとエレメントの個数との統計図。 第３の実施例にかかるベルトエレメントの側面図。 第３の実施例にかかるベルトエレメントを並べた図。 第４の実施例にかかるベルトエレメントの正面図及び正面図の矢印Cから見た図。 他の実施例にかかるベルトエレメントの側面図及び並べた図。

符号の説明

１ エンジン
２ クランクシャフト
３ トランスアクスル
４ トランスアクスルハウジング
５ トランスアクスルケース
６ トランスアクスルリアカバー
７ トルクコンバータ
８ 前後進切り換え機構
９ 無段変速機
１０ 最終減速機
１１ インプットシャフト
１２ プライマリシャフト
１３ セカンダリシャフト
１４〜１７ 軸受
１８ フロントドライブシャフト
１９ 車輪
１００ 無端ベルト
１０１ 入力プーリ
１０２ 出力プーリ
１０３、１０７ 固定シーブ
１０４、１０８ 可動シーブ
１０５、１０９ 溝
１０６、１１０ 油圧アクチュエータ
２００ ベルトエレメント
２０１ 胴体部
２０２ 首部
２０３ スリット部
２０４ 頭部
２０５ サドル面
２０６ フープ
２０７ 頭部の本体部
２０８ 突起面
２０９ 凹部面
２１１ ロッキングエッジ
２１２ 傾斜面
２１３ 切欠き部
２１４ 胴体部の本体部
２２０ ベルトエレメント
２２１ 胴体部
２２２ 首部
２２３ スリット部
２２４ 頭部
２２６ フープ
２３０ ベルトエレメント
２３１ 胴体部
２３２ 首部
２３３ スリット部
２３４ 頭部
２３７ 本体部
２３８ 突起面
２３９ 凹部面
２５０ 側面

Claims (4)

1. プーリにベルトが巻き掛けられた状態でのプーリを構成する一対のシーブ間で連続してベルト進行方向の厚みを有する連続部と、一対のシーブ間で部分的にベルト進行方向の厚みを有する不連続部とを備えたベルトエレメントと、
   複数の前記ベルトエレメントが分離しないように結束するフープとを備え、
   前記連続部は、前記ベルトエレメントが一対の前記シーブ間に存在する溝に両側面にて摺接されている胴体部であり、
   前記不連続部は、該胴体部から延出する首部と、該首部に接続され、前記一対のシーブ間を結ぶ方向に延びる頭部とからなる
   ベルトにおいて、
   前記不連続部の曲がり方が異なる２種類以上のベルトエレメントを有することを特徴とするベルト。
2. 複数の前記ベルトエレメントにおける前記不連続部の曲がりの平均値が前記連続部の曲がりの平均値より大きいことを特徴とする請求項１に記載のベルト。
3. 前記頭部はベルト進行方向前面に設けられた嵌合用突起部と、隣接するベルトエレメントの嵌合用突起部を挿入するためにベルト進行方向後面に設けられた嵌合用凹部とを備え、複数の前記ベルトエレメントの、前記頭部のうち前記嵌合用突起部と嵌合用凹部とを除いた部分の曲がりの平均値が、前記胴体部の曲がりの平均値より大きいことを特徴とする請求項２に記載のベルト。
4. 複数の前記ベルトエレメントの、前記頭部のうち前記嵌合用突起部と嵌合用凹部とを除いた部分の曲がりの平均値が、前記首部の曲がりの平均値より大きいことを特徴とする請求項３に記載のベルト。

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