JPH10331920A

JPH10331920A - 無段変速機用金属ベルト

Info

Publication number: JPH10331920A
Application number: JP14161097A
Authority: JP
Inventors: Toru Ide; 徹井手
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1997-05-30
Publication date: 1998-12-15

Abstract

(57)【要約】【課題】入力側プーリと出力側プーリとの間に掛け渡
された金属ベルトをスムーズに走行し得るようにする。【解決手段】一方面に凸部３１が設けられ他方面に凹
部３２が形成された多数のエレメント２１を相互に隣接
するエレメント２１の凸部３１と凹部３２とを嵌合させ
て連ならせるとともに、エレメント２１に形成されたス
リット２７に無端帯状のキャリアを挟み込んで金属ベル
トは形成される。プーリ間のミスアライメントによるエ
レメント２１のキャリアに対する傾きにより生ずる隣り
合うエレメント２１の凸部３１と凹部３２との間の相対
位置ずれの２倍よりも、凸部３１と凹部３２とのクリア
ランスｃが大きく設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車用のベルト式
無段変速機などに使用される金属ベルトに関し、特に、
多数の金属板製のエレメントとこれらのエレメントを保
持する無端帯状のキャリアとを有する無段変速機用金属
ベルトに関する。

【０００２】

【従来の技術】それぞれＶ形溝を有しプーリ間隔可変の
入力側プーリと出力側プーリとの間に金属ベルトを掛け
渡して形成される無段変速機は、入力側プーリと出力側
プーリとのＶ形溝の幅を整合的に変化させることによっ
て、金属ベルトがプーリ上で異なった半径位置に移動す
ることになり、入力側プーリの回転を出力側プーリに対
して連続的に無段階に調整して出力することができる。
このタイプの無段変速機に使用する金属ベルトとして
は、たとえば、米国特許第5004450 号公報に記載されて
いるものがある。

【０００３】この無段変速機に使用される金属ベルト
は、重ねるようにループ状に連ねられる多数の横方向部
材である金属薄板製のエレメントと、無端帯状の金属製
バンドを積層して形成され前記エレメントを保持する縦
方向部材であるバンド部材つまりキャリアとにより形成
される。エレメントの一方面には凸部が形成され、他方
面には凹部が形成されており、エレメント相互を重ねる
ようにして連ねると、１つのエレメントの凸部はその一
方面側に隣り合う他のエレメントの凹部に入り込み、エ
レメントの凹部はその他方面に隣り合う他のエレメント
の凸部を受け入れることになり、隣り合うエレメントの
位置決めなどが達成されることになる。

【０００４】入力側プーリと出力側プーリのそれぞれの
Ｖ形溝の幅を整合的に変化させて変速比を変化させる場
合には、米国特許第4854919 号公報に記載されるよう
に、幾何学的な必然性により両方のプーリの溝幅の中心
にずれ、つまりミスアライメントを生じることが知られ
ており、このずれのために、両方のプーリ間で走行する
金属ベルトの直線部がしばしば不正確に走行することに
なる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような金属ベルト
の直線部の不正確な走行のために、前掲した米国特許第
5004450 号公報に示されるように、エレメントが傾けら
れてプーリに進入している現象が起こる。傾けられたエ
レメントは、プーリに受入れられる過程においてプーリ
を構成する両側シーブの接触面とキャリアとにより強制
的に所定の姿勢に矯正されることになる。この姿勢矯正
過程においては、エレメント相互に比較的大きな姿勢の
ずれが発生するので、このずれのために前後に隣り合う
エレメント間において、隣りのエレメントに設けられた
凸部とその凸部を受け入れているエレメントの凹部との
間で干渉が発生する。この凸部と凹部との相互干渉の発
生は、スムーズな金属ベルトの走行を妨げることにな
り、伝達効率の低下やベルトの摩耗などが生じ易くな
る。このため、凸部と凹部相互間の干渉の発生を避ける
ことが望ましい。

【０００６】金属ベルトがプーリに受け入れられて傾き
姿勢が矯正される前の段階、つまりエレメントの両側面
がプーリの接触面に挟まれる前の段階におけるエレメン
トの傾きを小さくすれば、凸部と凹部相互間の干渉を大
きく低減することができる。

【０００７】特開平7-12177 号公報には、エレメントに
形成されたキャリア受入れ用のスリットの幅とキャリア
の厚さとの寸法差を小さくし、キャリアに対してエレメ
ントが傾くことができないようにすることで、エレメン
トの傾きを低減するようにした金属ベルトが開示されて
いる。しかしながら、この公報には、ベルトがプーリに
受け入れられた段階での姿勢矯正過程において発生する
凸部と凹部との相互干渉については何ら言及されておら
ず、スムーズな金属ベルトの走行を保証することはでき
ない。

【０００８】本発明の目的は、入力側プーリと出力側プ
ーリとの間に掛け渡された金属ベルトをスムーズに走行
し得るようにすることにある。

【０００９】本発明の他の目的は、入力側プーリと出力
側プーリとの間のミスアライメントに起因する隣り合う
エレメントの凸部と凹部との干渉によるベルト伝達効率
の低下を防止して、プーリ、エレメントの摩耗や破損を
防止することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１１】すなわち、本発明の無段変速機用金属ベル
トは、一方面に凸部が設けられ他方面に凹部が形成され
た多数のエレメントを相互に隣接するエレメントの前記
凸部と前記凹部とを嵌合させて連ならせるとともに、前
記エレメントに形成されたスリットに無端帯状のキャリ
アを挟み込んで形成され、プーリ間に装着される無段変
速機用金属ベルトであって、前記凸部と前記凹部とのク
リアランスを、前記プーリ間のミスアライメントによる
前記エレメントの前記キャリアに対する傾きにより生ず
る隣り合う前記エレメントの前記凸部と前記凹部との間
の相対位置ずれの２倍と同一あるいはそれよりも大きく
設定したことを特徴とする。

【００１２】また、本発明の無段変速機用金属ベルト
は、前記凸部と前記凹部とのクリアランスを、エレメン
トの最大傾き角、エレメントピッチ部厚さ、エレメント
ピッチ幅、エレメントの凸部位置およびベルトの最小巻
き付き半径から求めた隣り合うエレメント間の相対位置
ずれの２倍と同一あるいはそれよりも大きく設定したこ
とを特徴とする。

【００１３】本発明にあっては、クリアランスを前記し
たように設定したので、エレメントがプーリに入り込む
際にエレメントがキャリアに対して傾いており、プーリ
表面で姿勢矯正がなされるときには、凸部と凹部との干
渉がなく、きわめてスムーズに金属ベルトの走行が確保
される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１５】図１および図２はベルト式無段変速機を構
成する駆動側プーリつまり入力側プーリ１１ａと、従動
側プーリつまり出力側プーリ１１ｂとを示す断面図であ
り、これらのプーリ１１ａ，１１ｂにはＶベルトつまり
金属ベルト１２が掛け渡されている。

【００１６】入力側プーリ１１ａはシーブ１３ａを有す
る入力軸１４ａと、この入力軸１４ａに軸方向に摺動自
在に装着された可変シーブ１５ａとを有しており、それ
ぞれのシーブ１３ａ，１５ａは円錐面つまりコーン面を
有し、可変シーブ１５ａを軸方向に摺動させることによ
り、両方のシーブ１３ａ，１５ａにより形成されるＶ形
溝の幅が変化する。出力側プーリ１１ｂはシーブ１３ｂ
を有する出力軸１４ｂと、この出力軸１４ｂに軸方向に
摺動自在に装着された可変シーブ１５ｂとを有してお
り、両方のシーブ１３ｂ，１５ｂにより形成されるＶ形
溝の幅を、入力側プーリ１１ａのＶ形溝の幅に整合的に
変化させることによって、金属ベルト１２がプーリに対
して異なった半径位置に移動することになる。図１およ
び図２は、金属ベルト１２が入力側プーリ１１ａに対し
て最小巻き付き半径ｒ_mとなって掛け渡され、出力側プ
ーリ１１ｂに対して最大半径となって掛け渡された状態
を示す。

【００１７】図３は図１および図２に示された金属ベル
ト１２の一部を拡大して示す分解斜視図であり、金属ベ
ルト１２は多数枚の横方向部材である金属薄板製のエレ
メント２１と、無端帯状の複数枚の金属製バンドを積層
して形成される縦方向部材であるキャリア２２とにより
形成されており、それぞれのエレメント２１は重ねるよ
うにしてループ状に連ねられ、キャリア２２によって保
持されるようになっている。

【００１８】１枚のエレメント２１を拡大して示すと、
図４（Ａ）の通りであり、エレメント２１は中央のピラ
ー部２３を介して連結されるイヤー部２４とショルダー
部２５とを有し、ショルダー部２５のサドル面２６とイ
ヤー部２４との間には、一対のキャリア２２を挿入する
ための一対のスリット２７が形成されている。多数のエ
レメント２１は、それぞれサドル面２６とイヤー部２４
との間にキャリア２２を挟み込むことによって、無端の
キャリア２２に沿って連ねられて配列されることにな
る。金属ベルト１２はプーリ１１ａ，１１ｂに挟み付け
られて圧縮力を受けて動力を入力軸１４ａから出力軸１
４ｂに伝達する。

【００１９】図４（Ｂ）に示すように、エレメント２１
は寸法ｔの厚みを有しており、ショルダー部２５のうち
金属ベルト１２のピッチ径ｒに相当する部分よりも下側
の部分は上側の部分よりも厚みが薄くなっている。イヤ
ー部２４の一方面の中央には断面円形となり外径がＤ₁
の凸部３１が形成され、他方面の中央には円形となり凸
部３１の外径Ｄ₁よりも大きな内径Ｄ₂となった凹部３
２が形成されている。したがって、多数枚のエレメント
２１を重ねるように連ならせるために、凸部３１を凹部
３２に嵌合させると、凸部３１の外周面と凹部３２の内
周面との間の隙間つまりクリアランスｃは、Ｄ₂−Ｄ₁
となる。また、図４（Ａ）に示すように、エレメント２
１の幅寸法はｗとなっており、プーリＶ溝角βに対応さ
せてエレメント２１の側面３３は角度βで傾斜してい
る。

【００２０】図５はエレメント２１にキャリア２２が挟
み込まれた状態を示す正面図であり、図５（Ａ）はエレ
メント２１がキャリア２２に対して水平となっている状
態を示し、図５（Ｂ）はエレメント２１がキャリア２２
に対して最大傾斜角α₀で傾いた状態を示す。図５
（Ｂ）においては、エレメント２１がキャリア２２に対
して右下がりに最大傾斜角α₀で傾いた状態を示してお
り、このときには、同図において左側のキャリア２２が
左側のサドル面２６に接触し、右側のキャリア２２が右
側のイヤー部２４に接触する。

【００２１】図６はプーリ１１とこれに巻き付くことに
なる金属ベルト１２の直線部の一部を示す斜視図であ
り、プーリの回転中心軸に沿う方向をＸ軸とし、プーリ
Ｖ溝中心線に沿ってプーリの径方向をＹ軸とすると、エ
レメント２１の横方向はＸ軸方向となり、Ｘ軸方向に沿
ったプーリの断面はＶ形状となる。ベルトの直線部と平
行な面でプーリを切断すると、プーリを構成するシーブ
の表面がコーン面、つまり円錐面１６となっているの
で、ベルトの直線部は図６において二点鎖線で示すよう
に、湾曲したプーリ表面に沿って進行することになる。

【００２２】図７は図６に示された金属ベルト１２の直
線部を示す断面図であり、図７に示されるプーリ１１
は、図６において二点鎖線で示される部分に相当する。
図７（Ａ）はプーリ間のミスアライメントにより両方の
プーリのプーリＶ溝中心がｘ₁だけずれた状態を示し、
同図（Ｂ）はミスアライメントが０となっている状態を
示す。

【００２３】図６に示すように、金属ベルト１２の直線
部がプーリ１１の巻き付き部に進入する場合を想定す
る。エレメント２１の左右両側面３３がともに始めてプ
ーリ表面１６に接触する位置が、図７（Ａ）に示す位置
Ｓ₄であるとし、この段階での傾き角が最大傾斜角α₀
であるとする。傾いているエレメント２１はこの段階か
ら図７に示す巻き付き開始点Ｓ₀に向かって進むにつれ
て、両側面３３がプーリ表面１６に案内され、片側のシ
ョルダー部２５のサドル面２６がキャリア２２により案
内されてエレメント２１は位置決めされる。そして、エ
レメント２１は徐々にその傾き角αが０に戻されて姿勢
が矯正される。この矯正はプーリ表面１６とキャリア２
２とにより強制的に行われる。

【００２４】連なっているどのエレメント２１も全く同
じように傾き姿勢が矯正されていくはずであるから、あ
る瞬間においてはプーリ入口部で両側面３３がプーリ１
１に接触して挟まれている部分のエレメント２１は各々
が少しずつ異なる傾斜角αを持つことになる。したがっ
て、各々のエレメント２１は凸部３１と凹部３２の中心
軸の位置がすべて異なってずれている。

【００２５】図８（Ａ）は２つのエレメント２１がこれ
らの一方の凸部３１を他方の凹部３２に嵌合させて相互
に重なった状態を示しており、凸部３１が凹部３２に嵌
合した部分の断面が、図８（Ｂ），（Ｃ）に示されてい
る。図８（Ｂ）は凸部３１の中心が凹部３２の中心に一
致した状態を示し、図８（Ｃ）は凸部３１の中心が凹部
３２の中心に対して最大値ｐ_mとなってずれている状態
を示す。

【００２６】このずれの最大値ｐ_mは、後述するよう
に、エレメント２１の厚さｔ、エレメントの最大傾き角
α₀、最小ベルト巻き付き半径ｒ_m、エレメント２１の
幅寸法ｗおよび凸部３１の外径Ｄ₁によって定められ
る。したがって、クリアランスｃとずれの最大値ｐ_mと
の寸法関係を以下のように設定する。

【００２７】すなわち、ｃ／２＝ｐ_mあるいはｃ／２＞
ｐ_mとなるように設定する。

【００２８】上述のようにエレメント２１が傾いてプー
リ１１に進入し、傾き姿勢が矯正される過程において、
各々のエレメント２１の凸部３１と凹部３２の中心軸の
位置はすべて異なるので、図８（Ａ）に示すように前後
に隣り合うエレメント２１間では、後側のエレメント２
１の凸部３１を受け入れている前側のエレメント２１の
凹部３２とがそれぞれ異なる中心軸を持ち、その位置ず
れ量ｐが凸部３１と凹部３２との間の隙間つまりクリア
ランスｃの１／２よりも大きい場合には、図８（Ｃ）に
おいて二点鎖線で示すように凸部３１と凹部３２間で干
渉が起こり、スムーズな金属ベルト１２の運行が妨げら
れる。

【００２９】本発明にあっては、前述のように、ｃ／２
＞ｐ_mとなるように、クリアランスｃを設定したので、
プーリ１１に入り込むエレメント２１の両側面３３がプ
ーリ表面１６に接触して挟まれることによって姿勢矯正
過程にある金属ベルト１２の部分における凸部３１と凹
部３２相互間の中心ずれの最大値ｐ_mよりもクリアラン
スｃ／２の方が大きく、この姿勢矯正過程において凸部
３１と凹部３２相互間での干渉の発生がなく、極めてス
ムーズな金属ベルト１２の走行が保証される。

【００３０】次に、エレメント２１の相対的な位置ずれ
量の算出方法について説明する。

【００３１】図７（Ｂ）に示すように、プーリ１１のミ
スアライメントが０の状態で、エレメント２１がキャリ
ア２２に対して傾きを持たずに真っ直ぐにプーリ１１に
入っていく場合において、エレメント２１の前記ピッチ
半径ｒにおけるＸ軸方向つまり横方向のエレメント２１
の側面３３とプーリ１１との間の隙間をδとする。

【００３２】一方、プーリ１１のミスアライメントなど
の影響によってエレメント２１がキャリア２２に対して
傾斜してプーリ１１に進入していく場合について、図５
（Ｂ）を参照して考える。同図にあっては、傾き方向は
エレメント２１のうち凹部３２が形成されている面を裏
面とすると、裏面から見て右側が下がる方向で傾斜して
いる場合を想定する。ただし、逆方向に傾いている場合
には左右が逆となる。

【００３３】図５（Ｂ）に示すように、エレメント２１
の傾きが最大の傾き角α₀あるいはこれよりも小さな傾
き角α₁の状態となってプーリ１１に進入した場合であ
って、図７（Ａ）においてＳ₄の位置のエレメント２１
の両側面３３が、金属ベルト１２のＺ方向つまり進行方
向にｚ＝ｎｔ（ｔはエレメント２１の厚さであり、ｎは
整数とは限られない）の位置で初めてプーリ１１に挟ま
れたとする。

【００３４】エレメント２１が傾いていない場合には、
図７（Ｂ）に示すようにｚ＝０の位置までエレメント２
１が進行しないとプーリ１１に接触しないが、傾いてい
るとｚ＝０よりも手前側で接触する。傾き角α₁は、エ
レメント２１がキャリア２２により傾斜が規制されるの
で、図５（Ｂ）に示すように、エレメント２１の最大傾
き角α₀よりも小さい角度となる。最大傾斜角α₀は、
図５（Ａ）に示される接点間寸法Ａと、隙間寸法Ｂとの
関係から、α₀＝tan ^-1（Ａ／Ｂ）となる。

【００３５】図７（Ａ）に示すように、巻き付き開始点
の位置Ｓ₀、つまりｚ＝０の位置よりもｚ＝ｎｔだけ手
前の位置Ｓ₄で傾いた状態となってプーリ１１に初めて
挟まれたエレメント２１は、ベルトの進行とともに傾き
が矯正され、巻き付き開始点においてα＝０となる。

【００３６】図９は図７（Ａ）における位置Ｓ₄のエレ
メント２１が巻き付き開始点位置Ｓ₀の位置までＳ₃〜
Ｓ₁の位置を経て進行しながら、姿勢が矯正される状態
を模式的に示す展開図である。プーリＶ溝幅はエレメン
ト２１がプーリ巻き付き開始点Ｓ₀に近づくにつれて狭
くなる。姿勢矯正過程では、図９に示す左側のショルダ
ー部２５の上下方向の位置がキャリア２２と円錐面１６
から規制されるので、エレメント２１全体の上下方向の
位置が規制されながら、図９に示す接触点Ｒ_Uがエレメ
ント２１の進行とともにプーリ１１に沿って持ち上げら
れる。この動きは、近似的にはエレメント２１の左下側
の接触点Ｌ_Lを中心とした回転と考えられる。エレメン
ト２１が巻き付き開始点Ｓ₀に近づくにつれて、プーリ
Ｖ溝幅が狭まるので、接触点Ｌ_Lは、図９に示されるよ
うに右側にずれていく。

【００３７】全てのエレメントが上述したような軌跡を
描いてプーリに進入していくとすると、ある瞬間におい
て、プーリ入口付近ではプーリに挟まれている状態の複
数のエレメントを、Ｚ方向からＸ−Ｙ平面上に投影した
とすると、やはり図９に示すように表される。

【００３８】このように、各々のエレメントはそれぞれ
姿勢がずれているので、凸部３１の軸中心位置はＺ方向
の位置においてそれぞれ異なる。前後方向に隣り合う任
意の２つのエレメント間の凸部３１と凹部３２のＸ−Ｙ
平面に投影した中心間距離をｐとすると、最初に両側面
３３がプーリに挟まれる位置Ｓ₄、つまりｚ＝ｎｔの位
置のエレメントと、その隣りの位置Ｓ₃、つまりｚ＝
（ｎ−１）ｔの位置のエレメントとの間で、その中心間
距離ｐが最も大きくなる。これをｐ_mとする。

【００３９】エレメントが傾いてプーリに進入するとき
には、エレメントの姿勢矯正過程において、エレメント
相互の姿勢つまり傾きがずれることになるので、凸部３
１の中心位置に差が生じ、前後に隣り合うエレメントで
は凸部と凹部の位置が一致しない。図８（Ｃ）において
二点鎖線で示すように、前後に隣り合うエレメントの凸
部の位置の差ｐがクリアランスｃの１／２よりも大きい
場合には、凸部と凹部相互間で干渉が起こる。干渉が起
こると、スムーズなエレメントの動きが妨げられて伝達
トルクのロスが生じる。さらには、前後に連なるエレメ
ント相互間では前側のエレメントがその凹部で後側のエ
レメントの凸部により下向きの力を受けて姿勢の矯正が
妨げられることになる。このため、プーリとの接触点に
大きな力が働くことになり、スムーズなベルトの進行を
妨げ、動力伝達効率の低下をもたらし、プーリの摩耗を
促進することになる。これらの不都合を避けるために
は、凸部と凹部相互間の隙間つまりクリアランスｃを、
ずれ量の最大値ｐ_mの２倍と同一あるいはそれよりも大
きく設定すれば良い。

【００４０】徐々に幅が狭くなるＶ溝にエレメントが進
入していく場合に、キャリア２２がなければ、エレメン
トは上方向に逃げられることになるが、キャリア２２に
より押さえられるので逃げられない。したがって、エレ
メントが図９に示す方向に傾斜した場合には、左側のキ
ャリアとプーリとにより姿勢が決定され、両側面３３と
プーリとの接触点における摩擦力は、プーリ溝幅がベル
トの進行とともに狭くなるので、エレメントが両側プー
リから受ける力が非常に大きくなり、接触点での摩擦力
も非常に大きくなると考えられる。したがって、凸部と
凹部相互間に干渉が発生すると、その干渉力も大きくな
り、スムーズなベルトの運行を妨げる原因となる。

【００４１】凸部と凹部間のクリアランスｃを大きくす
れば、干渉の発生は抑制されるが、エレメントの整列性
が悪化することになるだけでなく、キャリアの側面とエ
レメントのピラー部との干渉やその他の不都合が生じる
ので、クリアランスｃを大きくすることは好ましくな
い。そこで、ｃ／２＞ｐ_mの条件を満たす最小のクリア
ランスｃとすることで、スムーズなベルトの運行を確保
しつつ、エレメントの整列性なども充分に達成すること
ができる。

【００４２】次に、凸部中心間距離の最大値ｐ_mの設定
方法について以下に説明する。

【００４３】図７に示すように、プーリＶ溝幅は巻付け
開始点位置Ｓ₀よりも手前の方が、つまりｚが大きい程
大きくなるので、ベルトが真っ直ぐな状態におけるエレ
メントとプーリとの間のＸ方向の隙間δもｚが大きい程
大きくなる。

【００４４】図１０に示すように、巻付け開始位置の手
前近傍ではＺ軸に垂直な断面内でのＶ溝は、左右両側と
も一定の傾き角βの直線で近似できるので、エレメント
とプーリとの隙間は両側面３３の上側境界点Ｒ
_U（Ｌ_U）、下側境界点Ｒ_L（Ｌ_L）の両方に対しても
同じ値δで近似できる。したがって、エレメントとプー
リとの隙間は、図１０に示すように、側面の上側境界点
Ｒ_U（Ｌ_U）と下側境界点Ｒ_L（Ｌ_L）の両方に対して
同じ値δで近似できる。

【００４５】図１１はプーリの直線部と巻き付き部にお
けるプーリとエレメントの寸法を示す概略図であり、ベ
ルトの直線部におけるピッチ線とプーリとの接点の半径
をｒ_bとすると、ｒ_b＝（ｒ²＋ｚ²）^1/2であり、δ
＝（ｒ_b−ｒ） tanβであるので、隙間δはベルトの巻
付けピッチ半径ｒとエレメントの位置ｚとにより、以下
のように表される。

【００４６】

【数１】

【００４７】通常、図４（Ａ）に示すように、エレメン
ト２１はそのショルダー部２５のうちプーリに挟まれる
台形部分における一方の側面の上側接点Ｒ_Uと他方の側
面の下側接点Ｌ_Lとを結ぶ対角線Ｌと側面３３とが直角
に近くなるように寸法が選ばれる。なぜならば、この角
度が直角よりも大きいと、たとえば、エレメントが右に
傾いてプーリに進入して接点Ｌ_LとＲ_Uとがプーリの円
錐面１６に接触した場合に、接点Ｌ_Lに働く円錐面に垂
直な力は接点Ｒ_Uよりも上側に向くことになるため、エ
レメントの傾きが戻りにくくなる。一方、この角度を直
角よりも小さくすると、エレメントの高さが必要以上に
大きくなり、重量増による遠心力の影響が問題となるか
らである。そのため、図４（Ａ）に示すように、対角線
Ｌの角度φは傾斜角βとほぼ同一に設定されている。

【００４８】この近似値を用いると、図１２（Ａ）に示
すようにエレメント２１の両側面３３の隙間がδである
場合に、図１２（Ｂ）に示すようにエレメントが傾斜し
て両接点が接触したとすると、エレメントの傾き角α
は、対角線Ｌの長さａとプーリの傾斜角βとにより以下
のように表される。なお、図１２（Ａ）に示すようにエ
レメントが水平状態となっているときの凸部３１の中心
点Ｏ_aは、エレメントが図１２（Ｂ）に示すように傾斜
したときには、中心点Ｏ_bの位置にずれることになる。

【００４９】

【数２】

【００５０】このように、ｚ＞０では、エレメント２１
の傾き角αも、ｚ，ｒにより一義的に定まる。ただし、
ｚ＜０においてはα＝０である。

【００５１】したがって、プーリ１１との隙間がδであ
って、水平状態から角度αだけ傾いているエレメント２
１の凸部の中心位置Ｏ_bの水平状態の中心位置Ｏ_aに対
する座標（ｘ，ｙ）は、図４および図１３に示されるエ
レメント寸法ｕ，ｖ，ｄを用いると、以下のように表さ
れる。

【００５２】

【数３】

【００５３】前後方向に隣り合うエレメント２１は、ｚ
方向に位置がｔだけずれているので、図１２および図１
３に示すように位置ｚにあるエレメントとその１つ前の
位置（ｚ−１）のエレメントとの間での凸部の中心点Ｏ
_aからＯ_bへの中心位置（ｘ，ｙ）のずれ量（Δｘ，Δ
ｙ）はエレメントのピッチ厚さｔを用いて次のように表
される。

【００５４】

【数４】

【００５５】したがって、位置ｚにあるエレメントの凸
部中心とその１つ手前にあるエレメントの凸部中心との
間の距離ｐは、以下のように表される。

【００５６】

【数５】

【００５７】この式(5) に示されるように、凸部中心間
距離ｐはｚが大きい程、また進入先のプーリでのベルト
半径ｒが小さい程大きくなる。

【００５８】エレメントが最大傾き角度α₀の傾きを伴
ってプーリに進入し、ある位置ｚ₀でエレメントの両側
面３３がプーリと接触したとすると、凸部中心間距離ｐ
はエレメントの進行とともに減少するので、その最大値
ｐ_mはプーリに初めて挟まれた位置ｚ₀＝ｎｔのエレメ
ントとその次の位置ｚ₁＝（ｎ−１）ｔのエレメントの
間で最大となる。また、進入先のプーリでのベルト半径
ｒに関しては、ｐはｒが小さい程大きくなるので、使用
される最小ベルト巻付け半径ｒ_mの場合についてのｐ_m
を考えれば良い。

【００５９】結果的に、干渉に関しての凸部中心間距離
ｐの最大値ｐ_mは、半径ｒが最小ベルト巻き付け半径ｒ
_mの場合についてのエレメントを考えれば良いので、最
大値ｐ_mは以下のように表される。

【００６０】

【数６】

【００６１】ただし、式(2) よりｚ₀は、

【００６２】

【数７】

【００６３】であり、式(6) はｚ₀＞ｔすなわち、α
₀が以下の範囲で有効である。

【００６４】

【数８】

【００６５】エレメントのピッチ線における幅をｗ、凸
部３１の中心とエレメント側面の上側境界点との間の距
離をｅとすると、近似的に次の式が成立する。すなわ
ち、

【００６６】

【数９】

【００６７】この式(9) と前記式(6) (7) とにより、最
大値ｐ_mは以下の通りとなる。

【００６８】

【数１０】

【００６９】先に述べたように、ベルトがプーリに進入
する際の凸部中心軸間距離ｐの最大値ｐ_mの２倍よりも
凸部と凹部とのクリアランスｃが大きければ、凸部と凹
部との干渉は起こらない。したがって、干渉を決して起
こさずに、ベルトのスムーズな運行を保証して、動力伝
達効率の低下やプーリ摩耗を防止するためのクリアラン
スｃの条件は、以下の通りとなる。

【００７０】

【数１１】

【００７１】ここで、ｃは凸部凹部間のクリアランス、
ｅは凸部中心とエレメント側面の上側境界点との距離、
ｔはエレメントのピッチ線における厚さ、ｗはエレメン
トのピッチ線における幅、ｒ_mは使用される最小ベルト
半径、α₀はエレメントの傾き角度である。

【００７２】式(11)により、クリアランスｃの必要最小
値が求められるだけでなく、ベルトの寸法仕様に関する
値ｅ，ｔ，ｗ，α₀とベルト駆動装置の仕様値である最
小ベルト巻付け半径ｒ_mとの間の必要な関係も求められ
る。

【００７３】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記の
形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００７４】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００７５】エレメントの姿勢矯正過程では、凸部と凹
部との干渉が全く起こらないので、極めてスムーズな金
属ベルトの走行が確保され、動力伝達効率が向上すると
ともに、プーリやエレメントの摩耗や破損が防止され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】ベルト式無段変速機を構成する入力側プーリお
よび出力側プーリとこれに巻き付けられた金属ベルトを
示す断面図である。

【図２】図１における２−２線に沿う断面図である。

【図３】図１および図２に示された金属ベルトの一部を
拡大して示す分解斜視図である。

【図４】（Ａ）は金属ベルトを構成するエレメントを示
す正面図であり、（Ｂ）は側面図である。

【図５】（Ａ）はキャリアに対して水平となってプーリ
に巻き込まれるエレメントを示す正面図であり、（Ｂ）
は傾いた状態となって巻き込まれるエレメントを示す正
面図である。

【図６】プーリに巻き付くことになる金属ベルトの直線
部とプーリの入口部を示す斜視図である。

【図７】（Ａ）はミスアライメントの状態における金属
ベルトの直線部を示す断面図であり、（Ｂ）はミスアラ
イメントがない状態における同様の断面図である。

【図８】（Ａ）は２つのエレメントが重なった状態を示
す断面図であり、（Ｂ）は同図（Ａ）における８Ｂ−８
Ｂ線に沿う断面図であり、（Ｃ）は同図（Ｂ）と同様の
部分において凸部中心間がずれた場合を示す断面図であ
る。

【図９】エレメントの傾き矯正過程を示す展開図であ
る。

【図１０】金属ベルトのうちプーリの入口部に進行する
直線部分とプーリを示す斜視図である。

【図１１】プーリと金属ベルトとの巻き付け部における
寸法を示す概略図である。

【図１２】（Ａ），（Ｂ）は、それぞれエレメントの傾
き矯正状態を示す模式図であり、（Ｃ）は同図（Ｂ）に
示すＣ部の拡大図である。

【図１３】凸部中心間のずれを示す概略図である。

【符号の説明】

１１ａ入力側プーリ１１ｂ出力側プーリ１２金属ベルト１３ａ，１３ｂシーブ１４ａ入力軸１４ｂ出力軸１５ａ，１５ｂシーブ１６円錐面（プーリ表面）２１エレメント２２キャリア２３ピラー部２４イヤー部２５ショルダー部２６サドル面２７スリット３１凸部３２凹部３３側面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方面に凸部が設けられ他方面に凹部が
形成された多数のエレメントを相互に隣接するエレメン
トの前記凸部と前記凹部とを嵌合させて連ならせるとと
もに、前記エレメントに形成されたスリットに無端帯状
のキャリアを挟み込んで形成され、プーリ間に装着され
る無段変速機用金属ベルトであって、前記凸部と前記凹部とのクリアランスを、前記プーリ間
のミスアライメントによる前記エレメントの前記キャリ
アに対する傾きにより生ずる隣り合う前記エレメントの
前記凸部と前記凹部との間の相対位置ずれの２倍と同一
あるいはそれよりも大きく設定したことを特徴とする無
段変速機用金属ベルト。
【請求項２】請求項１記載の無段変速機用金属ベルト
であって、前記凸部と前記凹部とのクリアランスを、エ
レメントの最大傾き角、エレメントピッチ部厚さ、エレ
メントピッチ幅、エレメントの凸部位置およびベルトの
最小巻き付き半径から求めた隣り合うエレメント間の相
対位置ずれの２倍と同一あるいはそれよりも大きく設定
したことを特徴とする無段変速機用金属ベルト。