JP4640294B2

JP4640294B2 - 伝動ベルト

Info

Publication number: JP4640294B2
Application number: JP2006231269A
Authority: JP
Inventors: 大介小林
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-08-28
Filing date: 2006-08-28
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2026-08-28
Also published as: JP2008051323A

Description

この発明は、板片状の多数のエレメントを互いに対面させて環状に配置し、それらのエレメントを無端環状のリングに組み付けることにより環状に結束して構成した伝動ベルトに関するものである。

一般に、複数の回転部材同士の間で動力の伝達をおこなう場合に用いる変速機として、変速比を段階的に変化させることができる有段変速機と、変速比を連続してすなわち無段階に変化させることができる無段変速機とがあり、後者の無段変速機としてはベルト式無段変速機およびトロイダル式無段変速機などが知られている。このうち、ベルト式無段変速機は、駆動側プーリおよび従動側プーリの２組のプーリと、それらのプーリに巻き掛けられる伝動ベルトとを使用して変速比を無段階に変化させる変速機である。そのようなベルト式無段変速機に用いられる伝動ベルトとして、例えば、エレメントあるいはブロックなどと称される多数の板片をその板厚方向に互いに重ね合わせて環状に配列するとともに、それらの板片をリングあるいはバンドあるいはキャリアなどと称される環状の帯状体で環状に結束することにより、無端環状に形成されたベルトが知られている。

このような伝動ベルトが、駆動側および従動側の２組のプーリに巻き掛けられた状態で駆動側プーリが駆動されると、エレメントには、エレメントと駆動側プーリとの接触部分の摩擦力、および、駆動側プーリのトルクに応じて駆動側プーリからエレメントに対して加えられるエレメントの積層方向、すなわちエレメントの厚さ方向の圧縮力が作用する。そして、駆動側プーリに接触しているエレメントに伝達された圧縮力は、プーリに巻き掛けられていないエレメントを経由して、従動側プーリに接触しているエレメントに伝達される。この従動側プーリに接触しているエレメントに圧縮力が伝達されると、そのエレメントと従動側プーリとの接触部分の摩擦力、および伝達された圧縮力に応じて従動側プーリを回転させようとするトルクが発生する。このようにして、駆動側プーリと従動側プーリとの間で、伝動ベルトを介して動力伝達がおこなわれる。

上記のような伝動ベルトの一例として、自動車の無段変速機等に用いられる「金属ベルト用エレメントおよび金属ベルト」に関する発明が、特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載されている金属ベルトは、駆動プーリと被動プーリとの環状溝間に巻き掛けられる無端帯状の金属製のバンド（リング）と、プーリの環状溝に接するボディ部、およびボディ部に立設された相対向する一対のピラー部、および各ピラー部間に形成されたバンドを挿通するためのバンド挿入開口部が形成されるとともにバンドの延長方向に複数積層配置されるエレメントとによって構成されている。

そして、この特許文献１に記載されている金属ベルトを構成しているエレメントは、ボディ部に、隣接するエレメント同士を凹凸関係で係合するための凹凸部が設けられ、さらにそのボディ部が下方に、すなわちエレメントが環状に配列された状態での中心方向に向かって薄肉に形成されている。

特開２００１−１９３７９６号公報

一般に、上記のような伝動ベルトが２組のプーリに巻き掛けられると、伝動ベルトの状態は、エレメントがプーリに巻き掛かって円弧状に湾曲して配列されるベルト湾曲状態の部分と、エレメントがプーリに巻き掛からずに直線状に配列されるベルト直線状態の部分とに分けられる。

このうち、ベルト湾曲状態の部分では、エレメントは、上記の特許文献１に記載されているエレメントのボディ部のように、エレメントの下方側が薄肉に形成されていることによって、プーリに巻き掛かかる際に、各エレメントがプーリの中心に対して扇状に拡がり、隣接するエレメント同士が互いに密着した状態で、円弧状に湾曲して配列される。

一方、ベルト直線状態の部分は、伝動ベルトの走行中に、隣接するエレメント同士の相対位置が上下方向あるいは左右方向へずれると、伝動ベルトが大きく波打ったり、蛇行したりして、伝動ベルトの静粛性あるいは耐久性に悪影響を及ぼす場合がある。そのため、従来のエレメントでは、隣接するエレメント同士で互いに係合する嵌合用の凸部と嵌合用の凹部とを設けることにより、各エレメント同士の位置決めを行い、走行中の伝動ベルトの波打ちや蛇行を抑制するように構成されている。

しかしながら、上記の特許文献１に記載されているエレメントの凹凸部のように、下方に向かって薄肉になるように形成されたボディ部に、言い換えると、ボディ部の板厚が変化する境界部分である、いわゆるロッキングエッジよりも下方（エレメントが環状に配列された状態での中心側）のエレメントの肉厚が少なくなる部分に、嵌合用の凹凸部を形成すると、例えば図１０ないし図１３に示すように、ベルト直線状態において隣接するエレメントＥＬ間の凹部ＣＣと凸部ＣＶとの嵌合部分における掛かり代ＯＬlが、ロッキングエッジＲＥよりも上方（エレメントＥＬが環状に配列された状態での外周側）に嵌合用の凹部ＣＣおよび凸部ＣＶを形成した場合（図１０，図１１）の隣接するエレメントＥＬ間の凹部ＣＣと凸部ＣＶとの嵌合部分における板厚方向の掛かり代ＯＬuと比較して小さくなってしまう（図１２，図１３）。また、同様に、ロッキングエッジよりも下方（エレメント環状に配列された状態での中心側）に嵌合用の凹凸部を形成すると、ベルト直線状態において隣接するエレメントＥＬ間の凹ＣＣと凸部ＣＶとの嵌合部における径方向のクリアランスＣＬl’が、ロッキングエッジＲＥよりも上方（エレメントＥＬが環状に配列された状態での外周側）に嵌合用の凹部ＣＣおよび凸部ＣＶを形成した場合（図１０，図１１）の隣接するエレメントＥＬ間の凹部ＣＣと凸部ＣＶとの嵌合部分における径方向のクリアランスＣＬuと比較して大きくなってしまう（図１２，図１４）。

すなわち、上記のような従来のエレメントは、生産性や経済性の観点から、通常、主に鍛造加工（プレス）により、一括して大量に生産されるのが一般的であり、その場合に、上記の特許文献１に記載されているエレメントのように、ロッキングエッジよりも下方の肉厚の少ない部分に嵌合用の凹凸部を形成すると、凸部を形成するための素材の肉厚（ボリューム）が少ないため、凸部の高さを形成するため、すなわち鍛造加工（プレス）により素材を塑性変形させて凸部を突出成形するための十分なボリュームを確保することが難しく、その結果、ベルト直線状態においてエレメントの凹部と凸部との嵌合部分における板厚方向の掛かり代が少なくなってしまう問題があった。

また、上記に加えて、ベルト直線状態では、ロッキングエッジよりも上方の部分で、隣接するエレメント同士が互いに密着した状態で配列されるため、ロッキングエッジよりも下方の部分は、隣接するエレメント同士が密着せず、その結果、エレメントの凹部と凸部との嵌合部分における板厚方向の掛かり代が更に少なくなってしまうという問題があった。

そして、従来の鍛造加工による凹凸部形成は、板片状の金属素材を型鍛造することによりエレメント各部の形状が成形される。そのため、型鍛造により成形できる凸部の形状は、凹部の形状によって規制される。すなわち、鍛造加工の原理上、凸部の体積は必ず凹部の体積（容積）以下にしかならない。したがって、凸部を形成するためのボリューム、言い換えれば、凸部の高さや径を大きくするためには、凹部の容積、すなわち凹部を形成する際の鍛造加工による成形量を大きくする必要があるが、例えば、凹部の径だけを単純に拡大して凹部の容積を増大し、この容積増大分を凸部の高さの拡大に利用した場合は、エレメントの凹部と凸部との嵌合部分における板厚方向の掛かり代を大きくすることはできるが、エレメントの凹部と凸部との嵌合部分における径方向のクリアランスはかえって大きくなってしまう。あるいは、凹部の深さだけを単純に拡大して凹部の容積を増大し、この容積増大分を凸部の高さの拡大に利用した場合には、エレメントの凹部と凸部との嵌合部分における板厚方向の掛かり代を大きくすることはできるが、エレメントの凹部の周縁部でエレメントの肉厚が少なくなり、エレメントの強度が低下してしまう。

したがって、上記の特許文献１に記載されているエレメントのように、隣接するエレメントの相対位置を決めるための嵌合用の凹凸部を、ロッキングエッジよりも下方の肉厚の少ない部分に形成する場合は、凸部を成形するための十分なボリュームを確保することが困難になり、その結果、隣接するエレメント同士の位置決めを適切に行うことができなくなって、伝動ベルトの耐久性あるいは静粛性を低下させてしまう場合があった。

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、隣接するエレメント同士を適切に位置決めして配列することができる伝動ベルト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、板状に形成されて互いに対向して環状に配列される多数のエレメントに、無端環状のリングが巻掛けられて前記エレメントが環状に結束されるとともに、前記エレメントの配列方向での一方の側面に、前記エレメントが円弧状に湾曲した配列状態となった場合に隣接する他のエレメントに接触するロッキングエッジが形成され、また、前記一方の側面における前記ロッキングエッジに対して前記リングの内周方向へずれた所定位置に、隣接する他のエレメント側に突出する嵌合凸部が形成され、かつその嵌合凸部が形成されている面とは反対側の他方の側面に、隣接する他のエレメントの嵌合凸部と遊嵌する嵌合凹部が形成された伝動ベルトにおいて、前記嵌合凹部は、前記嵌合凸部が挿入される第１空間と、その第１空間の容積よりも容積が小さい空間であって他のいずれの凸部とも嵌合しない第２空間とを有していることを特徴とする伝動ベルトである。

また、請求項２の発明は、板状に形成されて互いに対向して環状に配列される多数のエレメントに、無端環状のリングが巻掛けられて前記エレメントが環状に結束されるとともに、前記エレメントの配列方向での一方の側面に、前記エレメントが円弧状に湾曲した配列状態となった場合に隣接する他のエレメントに接触するロッキングエッジが形成され、また、前記一方の側面における前記ロッキングエッジに対して前記リングの内周方向へずれた所定位置に、隣接する他のエレメント側に突出する嵌合凸部が形成され、かつその嵌合凸部が形成されている面とは反対側の他方の側面に、隣接する他のエレメントの嵌合凸部と遊嵌する嵌合凹部が形成された伝動ベルトにおいて、前記嵌合凹部は、前記嵌合凸部が挿入される第１空間と、その第１空間とは別の空間であって他のいずれの凸部とも嵌合しない第２空間を構成している内表面との間の最短距離が、前記一方の側面と前記第１空間を構成している内表面との間の最短距離よりも長くなっていることを特徴とする伝動ベルトである。

さらに、請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記第１空間が、前記嵌合凸部との嵌合部分を構成する内周面と、外縁が前記内周面に連結されている底面とにより形成されていて、前記第２空間が、前記底面よりも前記一方の側面側で、かつ前記底面の外縁よりも内側に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４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明において、前記エレメントが、無端環状のリングを嵌め込んで係合させる凹部が形成され、その凹部が外周側となるように環状に配列されているとともに、それら環状に配列されたエレメントの列における互いに隣接するエレメント同士が、それぞれの対向面の面内で相対回転可能に連結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５の発明は、請求項４の発明において、前記エレメントが、前記嵌合凸部および嵌合凹部が前記各側面のそれぞれ１箇所に設けら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６の発明は、請求項５の発明において、前記エレメントが、前記嵌合凸部および嵌合凹部が前記エレメントの幅方向における中央部分に設けら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７の発明は、請求項４ないし６のいずれかの発明において、前記エレメントが、前記凹部における開口端側の左右の内側面に、前記リングを係合させてその離脱を防止する、前記凹部の中心側に向けた突起部がそれぞれ形成され、それら両突起部の先端面の間隔が前記リングの幅より狭くなるように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８の発明は、請求項７の発明において、前記リングが、前記凹部の内部で前記伝動ベルトの外周側に積層するとともに、前記両突起部の間に配置された外層リングを有していることを特徴とする伝動ベルトである。

そして、請求項９の発明は、請求項４ないし８のいずれかの発明において、前記リングが、前記凹部の内部に２列に並列されていることを特徴とする伝動ベルトである。

したがって、請求項１の発明によれば、隣接するエレメントの嵌合凸部と係合する嵌合凹部が、第１空間と第２空間との２つの空間により構成される。すなわち、嵌合凹部には、嵌合凸部が挿入されて嵌合する第１空間に加えて、その第１空間よりも容積が少ない第２空間が形成される。そのため、例えば鍛造加工により嵌合凹部および嵌合凸部の形状を成形する場合に、嵌合凹部を形成するとともに嵌合凸部を形成するために流動する素材のボリュームを、第２空間の容積分だけ増加させることができる。すなわち、第２空間の容積分だけ嵌合凸部の容積を増加させることができる。その結果、嵌合凹部に対して嵌合凸部を深く挿入して嵌合凹部と嵌合凸部との板厚方向の掛かり代を増加させて両者の係合を確実にすること、あるいは嵌合凹部と嵌合凸部とのクリアランスを小さくして嵌合凹部と嵌合凸部との係合を確実にすることができ、伝動ベルトの耐久性および静粛性を向上させることができる。

また、請求項２の発明によれば、隣接するエレメントの嵌合凸部と係合する嵌合凹部が、第１空間と第２空間との２つの空間により構成される。すなわち、嵌合凹部には、嵌合凸部が挿入されて嵌合する第１空間に加えて、その第１空間とは別の第２空間が形成される。そのため、例えば鍛造加工により嵌合凹部および嵌合凸部の形状を成形する場合に、嵌合凹部を形成するとともに嵌合凸部を形成するために流動する素材のボリュームを、第２空間の容積分だけ増加させることができる。すなわち、第２空間の容積分だけ嵌合凸部の容積を増加させることができる。また、第２空間を形成する際には、ロッキングエッジが形成されているエレメントの一方の側面と第２空間を構成する内表面との間の最短距離が、前記側面と第１空間を構成する内表面との間の最短距離よりも短くならないように、第２空間が形成される。そのため、第２空間を形成することによるエレメントの厚さ方向における強度の低下を回避できる。その結果、エレメントの強度を低下させることなく、嵌合凹部に対して嵌合凸部を深く挿入して嵌合凹部と嵌合凸部との板厚方向の掛かり代を増加させて両者の係合を確実にすること、あるいは嵌合凹部と嵌合凸部とのクリアランスを小さくして嵌合凹部と嵌合凸部との係合を確実にすることができ、伝動ベルトの耐久性および静粛性を向上させることができる。

さらに、請求項３の発明によれば、第２空間が、第１空間の底面の内周部分をさらに窪ませることにより形成される。すなわち、嵌合凹部は、第１空間と、その第１空間の底面にさらに深く形成した第２空間とによる段付きの凹状の空間により構成される。そのため、例えば鍛造加工により嵌合凹部および嵌合凸部の形状を成形する場合に、第２空間を形成することによるエレメントの厚さ方向における強度の低下を回避しつつ、第２空間の容積分だけ嵌合凸部の容積を増加させることができる。

また、請求項４の発明によれば、嵌合凸部と嵌合凹部とが、隣接するエレメント同士で互いに所定のクリアランスをもって嵌合することにより、各エレメント同士が連結される。そのため、環状に配列される各エレメントが適正に位置決めされるとともに、それら嵌合凸部と嵌合凹部との嵌合部分が摺動して、隣接するエレメント同士を互いに相対回転させること、すなわち隣接するエレメント同士の間でエレメントをローリングさせることができる。

また、請求項５の発明によれば、嵌合凸部と嵌合凹部とが、エレメントの各側面のそれぞれ１箇所に設けられる。そのため、環状に配列される各エレメントが適正に位置決めされるとともに、１箇所の嵌合凸部と嵌合凹部との嵌合部分を中心として容易にエレメントをローリングさせることができる。

また、請求項６の発明によれば、エレメントの各側面に形成される嵌合凸部と嵌合凹部とが、各エレメントの幅方向における中央もしくはほぼ中央部の、エレメントの各側面のそれぞれ１箇所に設けられる。そのため、環状に配列される各エレメントが適正に位置決めされるとともに、エレメントの中央部分の１箇所の嵌合凸部と嵌合凹部との嵌合部分を中心として、エレメントを幅方向において左右のバランス良くローリングさせることができる。

また、請求項７の発明によれば、エレメントの凹部の開口端側の左右の内側面に形成された両突起部の、凹部の中心側を向いたそれぞれの先端面の間の距離、すなわち凹部の開口幅が、リングの幅よりも狭くなるように形成されている。そのため、凹部にリングを嵌め込んで確実に係合させることができ、各エレメントとリングとが離脱してしまうことを防止することができる。

また、請求項８の発明によれば、エレメントの凹部に嵌め込まれて係合されるリングに対して、その外周側でエレメントの凹部の両突起部間に配置される外層リングが設けられている。そのため、両突起部間の空間を有効に利用して、エレメントの凹部にリングを嵌め込んで係合させることができる。その結果、リングの断面積を増大することができ、伝動ベルトの強度を向上することができる。

そして、請求項９の発明によれば、エレメントの凹部に嵌め込まれて係合されるリングが、並列に配置された２列のリングにより構成される。そのため、例えばエレメントをローリングさせることにより、リングにねじりを加え、２列のリングを互いに重なり合わせて、２列のリングが並列された部分に対してリングの幅が狭くなった部分を設定することができる。その結果、エレメントとリングとを容易に組み付けることができる。

（第１の構成例）
つぎに、この発明を図面を参照して具体的に説明する。先ず、この発明の第１の構成例における伝動ベルトを構成するエレメントおよびリングの構成を、図１、図２に基づいて説明する。図１において、伝動ベルトＶは、ベルト式無段変速機の駆動側（入力軸）プーリと従動側（出力軸）プーリとに巻き掛けられて、それらのプーリの間で動力を伝達するベルトの例を示している。また、エレメント１は、例えば金属製の板片状の部材からなり、その幅方向（図１のｘ軸方向）における左右の両側面２，３が、テーパ状の傾斜した面として形成された基体（本体）部４を有し、そのテーパ状に傾斜した左右側面２，３が、ベルト式無段変速機の駆動側プーリあるいは従動側プーリであるプーリ５のベルト巻き掛け溝（Ｖ形溝）５ａに摩擦接触してトルクを伝達するようになっている。

基体部４の幅方向（図１のｘ軸方向）における左右の両端部分に、エレメント１の上下方向（図１，図２のｙ軸方向）での上方に延びた柱部６がそれぞれ形成されている。したがって、基体部４の図１，図２での上側のエッジ部分である上端面４ａと、左右の両柱部６の基体部４の幅方向における中央を向いた両内側面６ａとによって、エレメント１の上側（図１での上側）すなわち伝動ベルトＶの外周側に開口した凹部７が形成されている。

凹部７は、互いに密着して環状に配列されたエレメント１を環状に結束するための無端環状のリング８を、挿入して収容するための部分であり、したがって上端面４ａが、リング８の内周面を接触させて載せるサドル面４ａとなっている。

リング８は、例えば金属製の環状の帯状体を、周方向に複数枚積層させて形成した、いわゆる積層リングであって、凹部７の内部で２列に並列される２本のリング８ａとリング８ｂとによって構成されている。これらリング８ａ，８ｂは、例えば形状・寸法、材質、強度が等しい２本の金属製の積層リングにより形成されている。

左右の両柱部６の上端部分には、両先端面９ａがそれぞれ基体部４の幅方向における中央に向かって延びた突起部９が、両柱部６と一体にそれぞれ形成されている。言い換えると、凹部７の開口端（凹部７における伝動ベルトの外周側の端部）側の内側面６ａに、凹部７の幅方向（図１のｘ軸方向）における中心側に向けた突起部９が、それぞれ形成されている。したがって、凹部７の開口幅が、凹部７の開口端側では、対向する両先端面９ａの間の距離Ｗ_１によって規定されている。そして、凹部７の底部７ａ（すなわちサドル面（上端面）４ａ）側では、両先端面９ａ間の距離（開口幅）Ｗ_１よりも広い開口幅Ｗ_２となっている。

このエレメント１は、環状に配列された状態でリング８によって結束され、その状態で駆動側および従動側のそれぞれのプーリ５に巻き掛けられる。したがってプーリ５に巻き掛けられた状態では、各エレメント１が、プーリ５の中心に対して扇状に拡がり、かつ互いに密着する必要があるため、各エレメント１の図１，図２での下側の部分（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４の一方の面（例えば図２における左側の面）における前記サドル面４ａより所定寸法下がった（オフセットされた）部分から下側の部分が削り落とされた状態で次第に薄肉化されている。したがって、各エレメント１が扇形に拡がって接触する状態、言い換えると、各エレメント１がプーリ５に巻き掛かり円弧状に湾曲して配列されてベルトが湾曲するベルト湾曲状態のときに、その板厚の変化する境界部分で接触する。この境界部分のエッジが、いわゆるロッキングエッジ１０となっている。言い換えると、各エレメント１が円弧状に湾曲した配列状態となった場合に、隣接する他のエレメント１に接触する部分が、いわゆるロッキングエッジ１０となっている。

エレメント１の基体部４の幅方向における中央部分には、エレメント１がプーリ５に巻き掛からず直線状に配列されるベルト直線状態においてエレメント１の相対的な位置を決めるための嵌合凸部（ディンプル）１１と嵌合凹部（ホール）１２とが形成されている。具体的には、ロッキングエッジ１０よりも下側（図１，図２での下側）、すなわち、各エレメント１がリング８により環状に結束された際にロッキングエッジ１０に対してリング８の内周方向へ所定寸法下がった部分に、基体部４の一方の側面側（図２の例では、ロッキングエッジ１０のある面側）に凸となる円錐台形のディンプル１１が形成されている。そして、このディンプル１１とは反対側の面に、隣接するエレメント１におけるディンプル１１を緩く嵌合（遊嵌）させる有底円筒状のホール１２が形成されている。

ここで、ホール１２は、ディンプル１１が挿入され嵌合される際にディンプル１１を収容する空間部分である第１空間１３と、その第１空間１３の底面１３ａの内周部で、基体部４のロッキングエッジが形成されている側面側にさらに凹となる空間部分である第２空間１４とにより構成されいる。

具体的には、第１空間１３は、ディンプル１１との嵌合部分を含む円筒状の内周面１３ｂと、外縁が内周面１３ｂの基体部４の内部側（図２での左側）の端部に連結されている底面１３ａとにより構成されている。また、第２空間１４は、底面１３ａの内周部、この構成例では底面１３ａの中心部付近において、基体部４の内部にさらに凹となるように、また第１空間１３の容積よりも容積が小さくなるように窪ませた空間部分により形成されている。

第２空間１４は、図３に示すように、基体部４のロッキングエッジが形成されている側面と第２空間１４を構成している内表面との間の最短距離Ｄ_２が、基体部４のロッキングエッジが形成されている側面と第１空間１３を構成している内表面との間の最短距離Ｄ_１、すなわち基体部４のロッキングエッジが形成されている側面と底面１３ａおよび内周面１３ｂの連結部との距離Ｄ_１よりも短くなることがないように形成されている。したがって、第２空間１４を形成することによる基体部４の強度の低下が回避される。すなわち、第２空間１４は、基体部４の強度を低下することなく形成されている。

前述したように、エレメント１は、一度に大量に生産する必要があるため、通常、鍛造加工により成形される。すなわち、板片状の金属素材を型鍛造することにより、エレメント１の各部の形状が成形される。そのため、型鍛造により成形できるディンプル１１の形状は、ホール１２の形状によって規制される。すなわち、ディンプル１１の凸部の容積（言い換えるとディンプル１１の形状を成形するための素材量）は、ホール１２の凹部の容積（言い換えるとホール１２の凹部に相当する素材量）以下になる。

したがって、ベルト直線状態におけるディンプル１１とホール１２との嵌合部分の径方向のクリアランスを小さくするため、あるいはディンプル１１とホール１２との嵌合部分の板厚方向の掛かり代を大きくするために、ディンプル１１の容積を増大させる場合、ホール１２の容積を大きくしなければならない。ホール１２の容積を大きくするために第１空間１３の容積を大きくすると、結局、ディンプル１１とホール１２との嵌合部のクリアランスを小さくすることはできない。そこで、この発明におけるホール１２は、上記のように、第２空間１４が設けられていることで、第１空間１３の容積を増大することなく、第２空間１４の容積分だけディンプル１１の容積を増大させることができる。そのため、ディンプル１１の容積を増大させた分だけ、ディンプル１１とホール１２との嵌合部分の径方向のクリアランスを小さくすること、あるいはディンプル１１とホール１２との嵌合部分の板厚方向の掛かり代を大きくすることができ、隣接するエレメント１同士を適切に位置決めして配列させることができる。その結果、例えばベルト式無段変速機が運転される場合に、伝動ベルトＶのがたつき、波打ち、蛇行などを防止して伝動ベルトＶを安定して走行させることができ、伝動ベルトの耐久性および静粛性を向上させることができる。

また、エレメント１には、上記のように、伝動ベルトＶとしての外周側に凹部７が形成されるとともに、その凹部７の開口端側の内側面に、凹部７の中心側に向けた突起部９がそれぞれ形成されている。さらに、環状に配列される際に隣接する他のエレメント１側に突出するディンプル１１が、エレメント１の厚さ方向における一方の側面に形成され、そのディンプル１１に遊嵌するホール１２が、他方の側面に形成されている。そして、これらディンプル１１およびホール１２は、基体部４のエレメント１の幅方向における中央部分に、それぞれ１箇所ずつ設けられている。

このように、基体部４の幅方向における中央部分であって、エレメント１の両側面のそれぞれ１箇所に、ディンプル１１およびそのディンプル１１に遊嵌するホール１２が形成され、それらディンプル１１とホール１２とによる嵌合部が１箇所だけ設けられていることにより、図４に示すように、各エレメント１が環状に配列されて連結された際に互いに隣接するエレメント１同士を、それぞれの対向面の面内で相対回転させること、すなわち、互いに隣接するエレメント１同士の間でローリングさせることができる。

一方、リング８は、上記のように、２本のリング８ａとリング８ｂとによって構成されている。そのため、例えば図５に示すように、リング８ａとリング８ｂとを、部分的に互いに重なり合わせた状態にすることで、リング８として、リング８ａとリング８ｂとが互いに重なり合った重ね合わせ状態（図５のＡ部に示す状態）と、リング８ａとリング８ｂとが互いに並列した並列状態（図５のＢ部に示す状態）とを同時に設定することができる。

また、リング８は、エレメント１が組み付けられていない状態、あるいは比較的少数のエレメント１だけしか組み付けられていない状態では、リング８ａとリング８ｂとの動作の自由度があり、比較的容易に重ね合わせ状態を設定することができる。これに対して、比較的多数のエレメント１が組み付けられた状態（例えば、リング８の全周のおよそ半分以上の範囲でエレメント１が組み付けられた状態）では、各エレメント１の列によりリング８ａとリング８ｂとの動作が規制され、重ね合わせ状態を設定することが困難になることが考えられる。そこで、この発明の伝動ベルトＶにおけるエレメント１は、上記のように、環状に配列されて連結された際に互いに隣接するエレメント１同士の間でローリングさせることができるように構成されている。そのため、リング８に比較的多数のエレメント１が組み付けられた状態であっても、エレメント１をローリングさせることによって、リング８にねじりを作用させ、容易に重ね合わせ状態を設定することができる。

そして、並列状態の部分におけるリング８の幅（すなわち、リング８ａの幅とリング８ｂの幅とのほぼ合計）Ｌ_１が、前述の開口幅Ｗ_１よりも広くなるとともに、かつ開口幅Ｗ_２よりも狭くなるように、各リング８ａ，８ｂの形状・寸法等が設定されている。そして、リング８を重ね合わせ状態にすることで、リング８の幅を狭くして、その重ね合わせ状態の部分におけるリング８の幅Ｌ_２を、開口幅Ｗ_１よりも狭くすることができるように、各リング８ａ，８ｂの形状・寸法等が設定されている。

すなわち、凹部７の開口幅Ｗ_１が、リング８の幅Ｌ_１よりも狭く、かつ開口幅Ｗ_２が、リング８の幅Ｌ_１よりも広くなるように、エレメント１およびリング８が構成されている。言い換えると、重ね合わせ状態の部分におけるリング８の幅Ｌ_２が、凹部７の開口幅Ｗ_１よりも狭くなるとともに、並列状態の部分におけるリング８の幅Ｌ_１が、凹部７の開口幅Ｗ_１よりも広くなりかつ凹部７の開口幅Ｗ_２よりも狭くなるように、エレメント１およびリング８が構成されている。

したがって、リング８を重ね合わせ状態にすることにより、その重ね合わせ状態の部分を、両先端面９ａの間を通過させて凹部７に嵌め込むことができる。そして、リング８の重ね合わせ状態の部分を、両先端面９ａの間を通過させて凹部７に嵌め込んだ後に、エレメント１をリング８の並列状態の部分まで移動させること、もしくは凹部７が嵌め込まれた部分を並列状態に戻すことによって、凹部７内でリング８を両突起部９で係止し、凹部７からのリング８の離脱を防止すること、すなわちリング８を凹部７に嵌め込んで係合させることができる。その結果、エレメント１とリング８とを容易に、かつ確実に組み付けることができる。

図６，図７は、上述した第１の構成例における変形例を示す図である。図６に示すエレメント１は、基体部４の幅方向（図６のｘ軸方向）における中央部に、図６での上方に延びた首部１５と、その首部１５の上端に基体部４の幅方向での左右両側に傘状に延びた頂部１６とが一体に形成されている従来と同様の外形のエレメントである。したがって基体部４の図６での上側の端面が、リング８の内周面を接触させて載せるサドル面４ａである。そして、サドル面４ａより所定寸法下がった部分から下側の部分が削り落とされた状態で次第に薄肉化されていて、その板厚の変化する境界部分のエッジがロッキングエッジ１０である。

そして、ロッキングエッジ１０よりも下側（図６，図７での下側）に、上記の第１の構成例と同様のディンプル１１とホール１２とが形成されている。すなわち、この図６，図７に示す構成例におけるホール１２も、上記の第１の構成例と同様の第１空間１３と第２空間１４とから構成されている。

したがって、この場合においても、上記の第１の構成例と同様に、エレメント１を鍛造加工によって成形する場合に、第１空間１３の容積を増大することなく、第２空間１４の容積分だけディンプル１１の容積を増大させることができる。そのため、ディンプル１１の容積を増大させた分、ディンプル１１とホール１２との嵌合部分の径方向のクリアランスを小さくすること、あるいはディンプル１１とホール１２との嵌合部分の板厚方向の掛かり代を大きくすることができ、隣接するエレメント１同士を適切に位置決めして配列させることができる。その結果、例えばベルト式無段変速機が運転される場合に、伝動ベルトＶのがたつき、波打ち、蛇行などを防止して伝動ベルトＶを安定して走行させることができ、伝動ベルトの耐久性および静粛性を向上させることができる。

（第２の構成例）
この発明の第２の構成例における伝動ベルトを構成するエレメントおよびリングの構成を、図８，図９に基づいて説明する。前述の第１の構成例では、リング８が、いずれも、リングの幅が厚さ方向で一様な２本のリング８ａ，８ｂにより構成された例であるのに対して、この第２の構成例は、いずれもリングの幅が厚さ方向で一様な２本のリングと、それら２本のリングの外周側にそれぞれ設けられ、それら２本のリングの幅よりも幅狭の他の２本のリングとにより、リング８が構成された例を示している。したがって、図１，図２に示した第１の構成例と同じ構成の部分については、図１，図２と同様の参照符号を付けて、その詳細な説明を省略する。

図８において、リング２１は、２本のリング８ａ，８ｂによって構成された第１の構成例におけるリング８に対して、２本のリング２１ａ，２１ｂと、それらリング２１ａ，２１ｂの外周面側（図８での上側）にそれぞれ積層され、かつリング２１ａ，２１ｂの幅よりも幅狭の他の２本の外層リング２１ｃ，２１ｄとによって構成されている。

すなわち、第１の構成例におけるリング８ａ，８ｂと同様に、リングの幅が厚さ方向で一様に形成されたリング２１ａおよびリング２１ｂが、２列に並列されていて、それらリング２１ａ，２１ｂの外周面側に、外層リング２１ｃおよび外層リング２１ｄが、それぞれ積層されるとともに、両突起部９の間にすなわち開口幅Ｗ_１の範囲内に、それぞれ配置されている。

具体的には、並列状態の部分におけるリング２１の幅、すなわちリング２１ａとリング２１ｂとが並列している部分の幅Ｌ_３が、前述の開口幅Ｗ_１よりも広くなるとともに、かつ開口幅Ｗ_２よりも狭くなるように、各リング２１ａ，２１ｂの形状・寸法等が設定されている。また、それらリング２１ａ，２１ｂの外周面にそれぞれ積層され、外層リング２１ｃと外層リング２１ｄとが並列している部分の幅Ｌ_４が、開口幅Ｗ_１よりも狭くなるように、各外層リング２１ｃ，２１ｄの形状・寸法等が設定されている。そして、リング２１を重ね合わせ状態にすることで、リング２１の幅を狭くして、その重ね合わせ状態の部分におけるリング２１の幅を、開口幅Ｗ_１よりも狭くすることができるように、リング２１の最大幅を規定している各リング２１ａ，２１ｂの形状・寸法等が設定されている。

したがって、リング２１を重ね合わせ状態にすることにより、その重ね合わせ状態の部分を、両先端面９ａの間を通過させて凹部７に嵌め込むことができる。そして、リング２１の重ね合わせ状態の部分を、両先端面９ａの間を通過させて凹部７に嵌め込んだ後に、エレメント１をリング２１の並列状態の部分まで移動させること、もしくは凹部７が嵌め込まれた部分を並列状態に戻すことによって、凹部７内でリング２１を両突起部９で係止し、凹部７からのリング２１の離脱を防止すること、すなわちリング２１を凹部７に嵌め込んで係合させることができる。その結果、エレメント１とリング２１とを容易に、かつ確実に組み付けることができる。

また、エレメント１とリング２１を組み付けた際にエレメント１の両突起部９の間に配置される外層リング２１ｃおよび外層リング２１ｄが、リング２１ａおよびリング２１ｂの外周側にそれぞれ積層されることにより、上記のようなエレメント１とリング２１との構成による良好な組み付け性を維持しつつ、リング２１の断面積を増大させて、リング２１の強度を向上させることができる。

例えば、前述の第１の構成例のように構成された既製の伝動ベルトＶに対して、リング８の外周側に、上記のような外層リング２１ｃおよび外層リング２１ｄを追加して積層させることによって、両突起部９の間のスペースを有効に利用し、またエレメント１の形状・寸法を変更することなく、伝動ベルトＶの強度、すなわち伝動ベルトＶのトルク容量を容易に向上させることができる。

図９は、上述した第２の構成例における変形例を示す図である。図９において、リング２２は、リング２１と同様に、２本のリング２２ａ，２２ｂと、それらリング２２ａ，２２ｂの外周面側（図９での上側）にそれぞれ積層され、かつリング２２ａ，２２ｂの幅よりも幅狭の他の２本の外層リング２２ｃ，２２ｄとによって構成されている。

すなわち、リングの幅が厚さ方向で一様に形成されたリング２２ａおよびリング２２ｂが、２列に並列されていて、それらリング２２ａ，２２ｂの外周面側に、外層リング２２ｃおよび外層リング２２ｄが、それぞれ積層されるとともに、両突起部９の間に、すなわち開口幅Ｗ_１の範囲内に、それぞれ配置されることによって、リング２２が構成されている。

そして、この構成例におけるリング２２は、リング２２ａ，２２ｂの厚さＴ_１に対して、外層リング２２ｃ，２２ｄの厚さＴ_２が厚くなるように、言い換えると、リング２２ａ，２２ｂの厚さＴ_１が、リング２２としての強度上および機能上必要な厚さの範囲で、可及的に薄くなるように形成されている。また、それに伴って、この構成例におけるエレメント１は、エレメント１とリング２２とを組み付けた際、すなわち各リング２２ａ，２２ｂが両突起部９の内周側（図９での下側）で凹部７に係合された際に、エレメント１の両柱部６における各リング２２ａ，２２ｂを収容する部分（柱部６の首部）６ｂの長さが、各リング２２ａ，２２ｂを収容するために機能上必要な長さの範囲で、可及的に短くなるように形成されている。

このように、リング２２ａ，２２ｂの厚さＴ_１が可及的に薄くなるようにリング２２を形成し、そのリング２２ａ，２２ｂの厚さＴ_１に対応して、両首部６ｂが可及的に短くなるようにエレメント１を形成することにより、エレメント１の重量および慣性モーメントを低減することができる。その結果、これらエレメント１とリング２２とにより構成される伝動ベルトＶが走行する際に、リング２２がエレメント１から受ける慣性モーメントが低減され、リング２２の耐久性、すなわち伝動ベルトＶの耐久性を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。すなわち。具体例では、この発明の伝動ベルトがベルト式無段変速機に使用されている例を示しているが、この発明の伝動ベルトは、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の伝動ベルトにも適用することができる。

この発明に係る伝動ベルトの第１の構成例を示す模式図であって、その伝動ベルトの正面図である。この発明に係る伝動ベルトの第１の構成例を示す模式図であって、その伝動ベルトの一部の側断面図である。第１の構成例の伝動ベルトを構成するエレメントを配列した状態を示す断面図である。第１の構成例の伝動ベルトを構成するエレメントをローリングさせた状態を説明するための模式図である。この発明の伝動ベルトを構成するリングを重ね合わせた状態と並列させた状態とを説明するための模式図である。この発明に係る伝動ベルトの第１の構成例における変形例を示す模式図である。図６に示す伝動ベルトを構成するエレメントを配列した状態を示す断面図である。この発明に係る伝動ベルトの第２の構成例を示す模式図である。この発明に係る伝動ベルトの第２の構成例における変形例を示す模式図である。従来形状の伝動ベルトを構成するエレメントの一例を示す模式図である。図１０に示す従来形状の伝動ベルトを構成するエレメントを配列した状態を示す断面図である。従来形状の伝動ベルトを構成するエレメントの一例を示す模式図である。図１２に示す従来形状の伝動ベルトを構成するエレメントを配列した状態を示す断面図である。図１１および図１２に示す従来形状の伝動ベルトを構成するエレメントのディンプル（嵌合凸部）の高さを、容積を変えずに増大させたエレメントを配列した状態を示す断面図である。

符号の説明

１…エレメント、２，３…左右側面、４…基体部（本体部）、５…プーリ、６…柱部、６ｂ…首部、７…凹部、８，８ａ，８ｂ，２１，２１ａ，２１ｂ，２２，２２ａ，２２ｂ…リング、９…突起部、９ａ…先端面、１０…ロッキングエッジ、１１…ディンプル（嵌合凸部）、１２…ホール（嵌合凹部）、１３…第１空間、１３ａ…底面、１３ｂ…内周面、１４…第２空間、２１ｃ，２１ｄ，２２ｃ，２２ｄ…外層リング、Ｖ…伝動ベルト。

Claims

板状に形成されて互いに対向して環状に配列される多数のエレメントに、無端環状のリングが巻掛けられて前記エレメントが環状に結束されるとともに、前記エレメントの配列方向での一方の側面に、前記エレメントが円弧状に湾曲した配列状態となった場合に隣接する他のエレメントに接触するロッキングエッジが形成され、また、前記一方の側面における前記ロッキングエッジに対して前記リングの内周方向へずれた所定位置に、隣接する他のエレメント側に突出する嵌合凸部が形成され、かつその嵌合凸部が形成されている面とは反対側の他方の側面に、隣接する他のエレメントの嵌合凸部と遊嵌する嵌合凹部が形成された伝動ベルトにおいて、
前記嵌合凹部は、前記嵌合凸部が挿入される第１空間と、その第１空間の容積よりも容積が小さい空間であって他のいずれの凸部とも嵌合しない第２空間とを有していることを特徴とする伝動ベルト。
板状に形成されて互いに対向して環状に配列される多数のエレメントに、無端環状のリングが巻掛けられて前記エレメントが環状に結束されるとともに、前記エレメントの配列方向での一方の側面に、前記エレメントが円弧状に湾曲した配列状態となった場合に隣接する他のエレメントに接触するロッキングエッジが形成され、また、前記一方の側面における前記ロッキングエッジに対して前記リングの内周方向へずれた所定位置に、隣接する他のエレメント側に突出する嵌合凸部が形成され、かつその嵌合凸部が形成されている面とは反対側の他方の側面に、隣接する他のエレメントの嵌合凸部と遊嵌する嵌合凹部が形成された伝動ベルトにおいて、
前記嵌合凹部は、前記嵌合凸部が挿入される第１空間と、その第１空間とは別の空間であって他のいずれの凸部とも嵌合しない第２空間とを有していて、前記一方の側面と前記第２空間を構成している内表面との間の最短距離が、前記一方の側面と前記第１空間を構成している内表面との間の最短距離よりも長くなっていることを特徴とする伝動ベルト。
前記第１空間は、前記嵌合凸部との嵌合部分を構成する内周面と、外縁が前記内周面に連結されている底面とにより形成されていて、前記第２空間は、前記底面よりも前記一方の側面側で、かつ前記底面の外縁よりも内側に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の伝動ベルト。
前記エレメントは、無端環状のリングを嵌め込んで係合させる凹部が形成され、その凹部が外周側となるように環状に配列されているとともに、それら環状に配列されたエレメントの列における互いに隣接するエレメント同士が、それぞれの対向面の面内で相対回転可能に連結されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の伝動ベルト。
前記エレメントは、前記嵌合凸部および嵌合凹部が前記各側面のそれぞれ１箇所に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の伝動ベルト。
前記エレメントは、前記嵌合凸部および嵌合凹部が前記エレメントの幅方向における中央部分に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の伝動ベルト。
前記エレメントは、前記凹部における開口端側の左右の内側面に、前記リングを係合させてその離脱を防止する、前記凹部の中心側に向けた突起部がそれぞれ形成され、それら両突起部の先端面の間隔が前記リングの幅より狭くなるように形成されていることを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の伝動ベルト。
前記リングは、前記凹部の内部で前記伝動ベルトの外周側に積層するとともに、前記両突起部の間に配置された外層リングを有していることを特徴とする請求項７に記載の伝動ベルト。
前記リングは、前記凹部の内部に２列に並列されていることを特徴とする請求項４ないし８のいずれかに記載の伝動ベルト。