JPWO2010103656A1 - Ｖベルト - Google Patents

Abstract

耐久性能に優れたＶベルトを提供すること。リング９を載置するサドル面４ａと、そのサドル面４ａの幅方向における左右両端部分から径方向における外周側を向いて延出する左右の柱部６，７とが形成された多数のエレメント１を、サドル面４ａを外周側に向けて環状に整列させ、そのエレメント１の列をリング９で結束することにより構成されるベルトであって、左右の柱部６，７の幅方向におけるそれぞれの外側端部に、Ｖプーリ５のベルト巻き掛け溝５ａに接触して動力伝達面となる左右のフランク面２，３が形成されたＶベルトＢにおいて、エレメント１を、左右のフランク面２，３の外周側部分２ａ，３ａにより形成される開き角θ1が、ベルト巻き掛け溝５ａの開き角θ0とほぼ等しいもしくは開き角θ0よりも小さく、かつ、左右のフランク面２，３の内周側部分２ｂ，３ｂにより形成される開き角θ2が、開き角θ1よりも大きくなるように構成した。

Description

この発明は、多数の板片状のエレメントを帯状のリングにより環状に結束して構成したＶベルトに関するものである。

ベルト式無段変速機などに用いられるベルトとして押圧式の伝動ベルトが知られている。この種の伝動ベルトは、エレメントもしくはブロックなどと称される板状の多数の小片（以下、エレメント）を整列させ、すなわち多数のエレメントを、それぞれの姿勢および向きを揃えかつ互いに隣接させて環状に配列し、それらのエレメントをリングもしくはフープもしくはバンドなどと称される環状体（以下、リング）で結束することにより構成されている。そのエレメントの左右の側面、すなわちいわゆるフランク面は、プーリのＶ字形溝の外周面に接触しかつそのＶ字形溝に入り込んでくさび作用を生じさせるように、プーリのＶ字形溝に嵌合するＶ字形断面もしくは台形断面となる形状に形成されている。すなわち、プーリのＶ字形溝の外周面とエレメントの左右のフランク面との間の摩擦力により、プーリとベルトとの間で動力を伝達する一種のＶベルトとして構成されている。

上記のようなＶベルトの一例が特開平１−６５３４７号公報に記載されている。この特開平１−６５３４７号公報に記載されているＶベルトは、ベースとそのベースに対して傾斜した２つの側部ひれ状部とを有するほぼ台形形状の複数の横断部材（すなわちエレメント）を互いに連結するとともに、エラストマー材料によってそれら複数の横断部材と縦方向の１本もしくは複数本の補強部材とを連結することにより構成されている。

また、この特開平１−６５３４７号公報には、横断部材の内側（内周側）の縁の両側面（すなわちフランク面）により形成される開き角が、プーリの側面の傾斜角度（すなわちＶ字形溝の開き角）よりもわずかに大きくなるようにした構成の具体例が記載されている。

ベルト式無段変速機の伝動ベルトに、上記の特開平１−６５３４７号公報に記載されている横断部材のような、ベルトの幅方向における中央部分をベルトの外周側に開口するようにくり抜いた凹形形状のエレメントにより構成したＶベルトを用いた場合、ベルト式無段変速機の運転時にプーリからの推力がＶベルトに加えられると、Ｖベルトのエレメントには、リングの張力によるベルトの径方向の荷重が作用しつつ、プーリからの挟圧力が作用する。そのため、エレメントはその幅方向で圧縮される方向に弾性変形し、左右のフランク面による開き角が当初の角度よりも小さくなり、エレメントのフランク面におけるＶ字形溝の外周面との接触位置が当初の状態よりも内周側に移動する。その結果、プーリ内でのエレメントの姿勢が乱れ、プーリとＶベルトとの間のトルク容量の低下やＶベルトの耐久性の低下を招く場合がある。そこで、上記の特開平１−６５３４７号公報に記載されている横断部材のように、左右の両側面すなわち左右のフランク面による開き角を、予めプーリのＶ字形溝の開き角よりも若干大きく設定しておくことにより、上記の問題を解消することができる。

しかしながら、左右のフランク面による開き角を予めプーリのＶ字形溝の開き角よりも大きくすると、エレメントが弾性変形して左右のフランク面による開き角がプーリのＶ字形溝の開き角と一致するまでの間は、エレメントはフランク面の上方（外周側）に偏ってプーリで挟圧される。そのため、エレメントの本体部分から外周側に延びてその外側端部にフランク面を形成している左右の柱部には、内側（幅方向の中央側）への曲げモーメントが作用することになり、その結果、エレメントの耐久性すなわちＶベルトの耐久性が低下してしまう可能性がある。このように、Ｖベルトの耐久性をより一層向上させるためには、未だ改良の余地があった。

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、耐久性能に優れたＶ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、この発明は、リングを載置するサドル面と、そのサドル面の幅方向における左右両端部分から径方向における外周側を向いて延出する左右の柱部とが形成された板片状の多数のエレメントを、前記サドル面を前記外周側に向けて環状に整列させ、その前記エレメントの列を前記リングで結束することにより構成されるベルトであって、前記左右の柱部の前記幅方向におけるそれぞれの外側端部に、Ｖプーリのベルト巻き掛け溝に接触して動力伝達面となる左右のフランク面が形成されたＶベルトにおいて、前記エレメントは、前記左右のフランク面のそれぞれの外周側部分により形成される開き角が、前記ベルト巻き掛け溝の開き角とほぼ等しいもしくは前記ベルト巻き掛け溝の開き角よりも小さく、かつ、前記左右のフランク面のそれぞれの内周側部分により形成される開き角が、前記左右のフランク面のそれぞれの外周側部分により形成される開き角よりも大きくなるように形成されていることを特徴とするＶベルトである。

また、この発明では、左右のフランク面が、少なくとも内周側部分がエレメントがＶプーリから受ける荷重により圧縮された場合にベルト巻き掛け溝と面接触可能な面により形成されていることが好ましい。

また、この発明では、左右のフランク面が、その外周端と内周端との間の長手方向に波打つ曲面による凹凸面によって形成されるとともに、外周側部分と内周側部分との境界部に他の部分よりも曲率が大きい凸曲面が形成されていることが好ましい。

そして、この発明では、左右のフランク面が、外周側部分と内周側部分との境界部の径方向における位置がサドル面の径方向における位置と一致するように形成されていることが好ましい。

したがって、この発明によれば、ＶベルトがＶプーリに挟圧されてエレメントが幅方向に圧縮される場合、エレメントのフランク面における外周側部分の傾斜がＶプーリのベルト巻き掛け溝の傾斜とほぼ同じか若干小さくなるように形成されているので、フランク面の外周側部分とベルト巻き掛け溝とがほぼ面接触する。そのため、フランク面の外周側に偏った荷重が作用してエレメントの柱部に大きな曲げモーメントが発生してしまうことを回避することができる。

また、上記のように、フランク面の傾斜が、エレメントの柱部が形成されている外周側部分でベルト巻き掛け溝の傾斜とほぼ同じか若干小さくなるように形成されていることから、ＶベルトがＶプーリに巻き掛かる際には、曲げ剛性が低い外周側部分で、言い換えると、可撓性があるエレメントの外周側部分でフランク面とベルト巻き掛け溝とが接触し始めることになる。そのため、それらフランク面とベルト巻き掛け溝との接触時の衝撃が吸収あるいは緩和されて、Ｖベルトの運転時における振動を低減することができる。

そして、エレメントのフランク面における内周側部分の傾斜がＶプーリのベルト巻き掛け溝の傾斜よりも若干大きくなるように形成されているので、エレメントの外周側の部分が圧縮されて変形した後は、フランク面の内周側部分とベルト巻き掛け溝とがほぼ面接触するようになる。そのため、Ｖプーリから受ける荷重によりエレメントが変形した場合であっても、フランク面での片当たりや応力集中などの発生を回避もしくは抑制することができる。したがって、この発明によれば、エレメントの耐久性の低下を防止して、その結果、Ｖベルトの耐久性を向上させることができる。

また、エレメントのフランク面における内周側部分を、エレメントがベルト巻き掛け溝から受ける荷重により圧縮された際にベルト巻き掛け溝と面接触する面とすれば、エレメントの外周側の部分が圧縮されて変形した後は、フランク面の内周側部分とベルト巻き掛け溝とが面接触するようになる。そのため、Ｖプーリから受ける荷重によりエレメントが変形した場合であっても、フランク面での片当たりや応力集中などの発生を回避もしくは抑制することができる。

また、例えばフランク面とベルト巻き掛け溝との間で潤滑油を保持させるために、フランク面に、板厚方向に向けた多数の溝などによる凹凸面を形成する場合、左右のフランク面により形成される開き角、すなわちフランク面の傾斜の角度が切り替わるフランク面の外周側部分と内周側部分との境界部に、曲率が大きい凸曲面を形成すれば、フランク面の傾斜角度が変化して偏荷重や応力集中が発生し易い境界部のベルト巻き掛け溝に対する接触面圧を低下させることができ、エレメントの耐久性の低下を回避することができる。

そして、この発明で対象としているエレメントは、Ｖプーリから荷重を受ける際に、フランク面における外周側部分と内周側部分との境界部で偏荷重や応力集中が発生し易く、また、柱部の付け根もしくは根元部分すなわち柱部とサドル面との接続部分で曲げモーメントが最大になる傾向にある。さらに、上記のフランク面における外周側部分と内周側部分との境界部の径方向における位置と、サドル面の径方向における位置とが一致するようにエレメントを形成すれば、例えば、フランク面の傾斜が外周側部分と内周側部分とで相違する場合や、フランク面に凹凸の曲面を形成する場合であっても、フランク面の外周側部分と内周側部分との境界部、および柱部の根元部分すなわち柱部とサドル面との接続部分における強度の低下や、偏荷重や応力集中の発生を回避もしくは抑制することができる。

この発明に係るＶベルトの一例を示す模式図であって、特にエレメントの構成を説明する正面図である。 この発明に係るＶベルトの一例を示す模式図であって、特にエレメントの構成を説明する側面図（一部断面図）である。

つぎに、この発明の具体例を図面を参照して説明する。先ず、Ｖ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，図２において、ＶベルトＢは、例えば、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。そして、この発明における多数のエレメント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）における左右の側面２，３が、テーパ状の傾斜した面として形成された本体（基体）部４を有し、そのテーパ状に傾斜した両側面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字形溝）５ａに摩擦接触してトルクを伝達するようになっている。

すなわち、エレメント１の左右の両側面２，３が、溝の断面がＶ字形のベルト巻き掛け溝５ａが形成されたいわゆるＶプーリであるプーリ５とＶベルトＢとの間で動力の伝達を行う動力伝達面であるいわゆるフランク面２，３となっている。なお、このフランク面２，３は、それらの外周側部分２ａ，３ａと内周側部分２ｂ，３ｂとでは、傾斜が異なるように形成されているが、その構成・形状等の詳細については後述する。

本体部４の幅方向における左右の両端部分に、本体部４の一部であって、エレメント１の径方向（もしくは上下方向）（図１，図２のｙ軸方向）での外周側（図１，図２での上側）に延びた左右の柱部６，７がそれぞれ形成されている。したがって、本体部４の図１，図２での上側のエッジ部分である上端面４ａと、両柱部６，７の本体部４の幅方向における中央を向いた左右の内壁面６ａ，７ａとによって、エレメント１の上側すなわちＶベルトＢとしての外周側に開口した凹部８が形成されている。

凹部８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帯状のリング９を、その内部に嵌め込んで収容するための空間部分であり、したがって上端面４ａが、リング９の内周面を接触させて載せるサドル面４ａとなっている。したがって、上記の左右両柱部６，７とサドル面４ａとの関係について言い換えると、左右の柱部６，７は、エレメント１のサドル面４ａの幅方向における左右両端部分から径方向における外周側（図１，図２での上側）に延出するように形成されている。

リング９は、例えば、金属製で環状の薄い帯状体（単リング）を径方向（もしくは厚さ方向）に複数層に重ねたいわゆる積層リングである２列（もしくは２条）の分割リング９ａ，９ｂによって形成されている。そして、これら分割リング９ａ，９ｂが、幅方向で２列に並列させた状態で、上記の凹部８に収容されるようになっている。これら分割リング９ａ，９ｂにおける各単リング同士の重ね合わせ状態もしくは積層状態は、各単リングの張力や各単リング同士の間の摩擦力等によって保持されている。

左右の両柱部６，７の外周端部分には、左右の先端部１０ａ，１１ａがそれぞれ本体部４の幅方向における中央に向かって延出した左右の抜け止め部１０，１１が、それぞれ両柱部６，７と一体に形成されている。すなわち、凹部８の開口端側、言い換えると、凹部８におけるＶベルトＢの外周側の端部側の両内壁面６ａ，７ａに、凹部８の幅方向における中心側に向けた抜け止め部１０，１１がそれぞれ形成されている。そのため、凹部８の開口幅Ｗ₁が、凹部８の開口端側で対向する両先端部１０ａ，１１ａの間の距離Ｗ₁によって決定されている。そして、凹部８の底部８ａ（すなわちサドル面（上端面）４ａ）側では、両先端部１０ａ，１１ａ間の距離（開口幅）Ｗ₁よりも広い内幅Ｗ₂となっている。

前述したように、リング９は、２列の分割リング９ａ，９ｂによって構成されていて、そのため、各分割リング９ａ，９ｂを周長方向の一部において部分的に径方向（もしくは厚さ方向）で互いに重ね合わせた重ね合わせ状態と、分割リング９ａと分割リング９ｂとを幅方向に互いに並列させた並列状態とを同時に設定できるようになっている。

また、リング９およびエレメント１は、並列状態でのリング９の全幅（すなわち、分割リング９ａの幅と分割リング９ｂの幅との合計）Ｄ₁が、上記の開口幅Ｗ₁よりも広くなり、かつ内幅Ｗ₂よりも狭くなるように、各分割リング９ａ，９ｂの幅寸法、および凹部８の各部の形状・寸法が設定されている。さらに、リング９を重ね合わせ状態にすることにより、リング９の全幅を一時的に開口幅Ｗ₁よりも狭くすることができるように、各分割リング９ａ，９ｂの幅寸法、および凹部８の各部の形状・寸法が設定されている。

したがって、リング９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、凹部８の両先端部１０ａ，１１ａの間、すなわち開口部８ｂを通過させて凹部８に嵌め込むことができる。そしてリング９の重ね合わせ状態の部分を開口部８ｂを通過させて凹部８に嵌め込んだ後に、エレメント１をリング９の並列状態の部分まで移動させること、もしくはリング９の凹部８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８内においてリング９を両抜け止め部１０，１１の内周側の部分で係止し、凹部８からのリング９の離脱を防止すること、すなわちリング９を凹部８に嵌め込んで係合させることができる。

このＶベルトＢを構成する多数のエレメント１は、環状に整列させられた状態、すなわち、姿勢および向きを揃えて環状に配列された状態でリング９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、各エレメント１は、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、本体部４の前面４ｆ（図２における左側の面）での、エレメント１の径方向（上下方向）におけるサドル面４ａの位置から内周側（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ＶベルトＢが湾曲するベルト湾曲状態で、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１２となっている。

この種のエレメント１のサドル面４ａは、多数のエレメント１を結束しているリング９が接触しているので、ＶベルトＢがトルクを伝達している状態では、その接触圧が大きくなるのに対して、エレメント１が直線状に配列されている状態からプーリ５に巻き掛かって扇状に開く場合には、リング９とサドル面４ａとの間に摺動が生じ、それに伴って大きい摩擦力が生じる。このとき、エレメント１の径方向（上下方向）における上記のサドル面４ａとロッキングエッジ１２との間の距離が長くなると、リング９とサドル面４ａとの間の摩擦力によるモーメントが大きくなり、リング９とサドル面４ａとの間で一層摺動が生じ易くなる。その結果、ＶベルトＢの運転時における摩擦損失が増大してＶベルトＢの伝動効率が低下してしまうおそれがある。

そのことに対して、上記のようにエレメント１の径方向（上下方向）におけるサドル面４ａの位置と同じか、もしくはほぼ同じ位置に、ロッキングエッジ１２を形成することによって、リング９とサドル面４ａとの間の摩擦力によるモーメントを可及的に小さくすることができ、その結果、ＶベルトＢの運転時における摩擦損失を低減してＶベルトＢの伝動効率を向上させることができる。

エレメント１の本体部４の幅方向における中央部分には、各エレメント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各エレメント１の相対的な位置を決めるためのボス１３とホール１４とが形成されている。具体的には、本体部４の前面４ｆに、外部に凸となる円錐台形のボス１３が形成されている。そして、このボス１３とは反対側の後面４ｒ（図２における右側の面）に、内部に凹となって隣接するエレメント１におけるボス１３を緩く嵌合させる有底円筒状のホール１４が形成されている。言い換えると、エレメント１の前面４ｆに、その前面４ｆから外部へ突き出たボス１３が形成され、そのエレメント１に隣接する他のエレメント１の前面４ｆと対向するエレメント１の後面４ｒに、前記の他のエレメント１のボス１３と嵌り合うホール１４が形成されている。

この発明に係るＶベルトＢを構成するエレメント１は、上記のように、ロッキングエッジ１２よりも内周側（図１，図２では下側）にボス１３およびホール１４が形成され、かつこれらボス１３およびホール１４が形成されている部分の厚さが薄くなっており、そしてロッキングエッジ１２よりも外周側（図１，図２では上側）の部分が厚くなっている。したがって、リング９が直線状に引っ張られている状態でエレメント１が直線状に配列されている状態では、各エレメント１は板厚の厚い部分で相互に接触し、これに対して、リング９が湾曲した状態でそのリング９に即して各エレメント１が扇状に開いたように配列されている状態では、各エレメント１はそれぞれのロッキングエッジ１２で互いに接触する。そのため、これらいずれの場合であってもボス１３が隣接するエレメント１のホール１４に嵌合した状態を維持するために、ボス１３はロッキングエッジ１２あるいはそれよりも外周側の板厚の厚い部分よりも突出するように形成されている。

このように、ベルト直線状態でこれらのボス１３とホール１４とが嵌合することによって、その状態におけるエレメント１同士の幅方向（図１での左右方向）および径方向（図１での上下方向）の相対位置を決めることができ、例えばベルト式無段変速機にこのＶベルトＢを使用した場合、プーリに巻き掛かったＶベルトＢの走行時におけるがたつきを防止して、ベルト式無段変速機を安定して運転することができる。

一方、ベルト式無段変速機の運転時に、プーリ５に推力を付与すると、すなわちプーリ５によりＶベルトＢを挟圧すると、ＶベルトＢのエレメント１には、いわゆる押し込み荷重としてエレメント１の径方向でプーリ５の軸芯に向けて、リング９からの反力が作用する。そして、エレメント１は幅方向で圧縮される方向に変形し、左右の両フランク面２，３により形成される開き角、すなわちＶベルトＢのＶ字形断面もしくは台形断面の開き角が、当初の角度よりも小さくなる。そのため、プーリ５とエレメント１との主な接触位置、すなわちプーリ５とＶベルトＢとの間の動力伝達位置が、所期の位置よりもエレメント１のフランク面における内周側に移動する。その結果、伝達トルク容量や動力伝達効率などのプーリ５とＶベルトＢとの間の動力伝達性能が低下してしまう可能性がある。

そのことに対して、ＶベルトＢの上記の開き角を、予めプーリ５のベルト巻き掛け溝５ａのＶ字形溝の開き角よりも大きく設定しておくことにより、上記の問題を解決することができる。しかしながら、その場合は、エレメント１がそのフランク面２，３の外周側部分（上部）で偏ってプーリ５に挟圧されることになる。そのため、エレメント１の柱部６，７には、それぞれ、プーリ５との接触位置から幅方向の中心部分に向けた曲げモーメントが作用することになり、その結果、エレメント１の耐久性が低下してしまう可能性がある。

そこで、この発明に係るエレメント１は、前述したように、左右の両フランク面２，３の外周側部分２ａ，３ａと内周側部分２ｂ，３ｂとで、それらフランク面２，３により形成される開き角すなわちＶベルトＢの台形角が異なるように形成されている。

具体的には、左右の両フランク面２，３は、エレメント１の径方向におけるサドル面４ａと同じ位置Ｌを境界にして、すなわち両フランク面２，３の境界部２ｃ，３ｃを境界にして、その境界部２ｃ，３ｃよりも外周側の外周側部分２ａ，３ａと、境界部２ｃ，３ｃよりも内周側の内周側部分２ｂ，３ｂとに区分されている。

そして、左右の両フランク面２，３の外周側部分２ａ，３ａにより形成される開き角θ1、すなわち、外周側部分２ａの境界部２ｃと外周側部分３ａの境界部３ｃとを結ぶ線分を上底として、外周側部分２ａの外周端部２ｄと外周側部分３ａの外周端部３ｄとを結ぶ線分を下底とする台形の台形角θ1と、左右の両フランク面２，３の内周側部分２ｂ，３ｂにより形成される開き角θ2、すなわち、内周側部分２ｂの境界部２ｃと内周側部分３ｂの境界部３ｃとを結ぶ線分を下底として、内周側部分２ｂの内周端部２ｅと内周側部分３ｂの内周端部３ｅとを結ぶ線分を上底とする台形の台形角θ2とが、互いに異なるように、具体的には、外周側部分２ａ，３ａにより形成される開き角θ1よりも内周側部分２ｂ，３ｂにより形成される開き角θ2が大きくなるように、左右の両フランク面２，３が形成されている。

また、上記の左右の両フランク面２，３の外周側部分２ａ，３ａにより形成される開き角θ1は、プーリ５のベルト巻き掛け溝５ａの開き角θ0、すなわちベルト巻き掛け溝５ａのＶ字形状あるいは台形形状の断面による台形角θ0とほぼ等しくなっている。なお、この両フランク面２，３の外周側部分２ａ，３ａにより形成される開き角θ1は、ベルト巻き掛け溝５ａの開き角θ0よりも若干小さくてもよい。すなわち、両フランク面２，３の外周側部分２ａ，３ａにより形成される開き角θ1は、ベルト巻き掛け溝５ａの開き角θ0よりも大きくならない範囲で、開き角θ0と等しいか、もしくは開き角θ0よりも若干小さい角度であればよい。

一方、上記の左右の両フランク面２，３の内周側部分２ｂ，３ｂにより形成される開き角θ2は、プーリ５のベルト巻き掛け溝５ａの開き角θ0よりも若干大きくなっている。例えば、開き角θ2は、ベルト式無段変速機で変速比が最減速に設定された際にＶベルトＢの許容伝達トルクと等しいトルクがプーリ５に付与された場合に、エレメント１が弾性変形して両フランク面２，３により形成される開き角（両フランク面２，３の外周側部分２ａ，３ａにより形成される開き角θ1と内周側部分２ｂ，３ｂにより形成される開き角θ2との平均値に相当する角度）が小さくなる角度量分をベルト巻き掛け溝５ａの開き角θ0に加えた角度を超えない範囲で、ベルト巻き掛け溝５ａの開き角θ0よりも大きい角度に設定される。

すなわち、上記で、エレメント１が弾性変形して両フランク面２，３により形成される開き角が小さくなる角度量をαとすると、左右の両フランク面２，３の内周側部分２ｂ，３ｂにより形成される開き角θ2は、
０＜θ2＜α
で表される範囲内で設定される。

この角度量αは、具体的には、エレメント１の最大幅をＬ、柱部６，７の幅をＷ、ベルト式無段変速機で変速比が最減速に設定された際にＶベルトＢの許容伝達トルクと等しいトルクがプーリ５に付与された場合にエレメント１がリング９から受ける押し込み荷重をＦ、エレメント１の断面２次モーメントをＩ、エレメント１の材料のヤング率をＥとすると、
α＝｛（Ｌ²＋２×Ｌ×Ｗ−２×Ｗ²）×Ｆ／（２４×Ｅ×Ｉ）｝×２
として求めることができる。なおこの角度量αは、より具体的には、一例として０．６°程度に設定されるのが好ましい。

さらに、左右の両フランク面２，３に、両フランク面２，３とベルト巻き掛け溝５ａとの間の潤滑あるいは冷却を行う潤滑油を保持するための微小な凹凸面１５が形成されている。この凹凸面１５は、一例として１ｍｍ以下のピッチで、数十μｍ程度の深さに形成されている。その具体例は、両フランク面２，３に板厚方向に向けて形成された多数の溝である。図１にはその溝を誇張して記載してあり、実際には、例えば曲率半径が０．１〜０．２ｍｍ程度の円弧状の内面を備えた溝、言い換えると曲率半径が０．１〜０．２ｍｍ程度の凹曲面からなる溝である。

なお、互いに隣り合う溝同士は、エッジ当たりや切り欠き効果による応力集中を避けるために、例えば円弧状の溝の曲率半径と同程度の曲率半径となる凸曲面により、滑らかに繋がれている。したがって、上記の凹凸面１５は、左右の両フランク面２，３の外周端と内周端との間の長手方向に波打つような凹凸の曲面により、左右の両フランク面２，３にそれぞれ形成されている。

そして、この凹凸面１５の形状は、両フランク面２，３におけるエレメント１の径方向での中央部と外周側および内周側とで異なっている。すなわち、両フランク面２，３の外周側部分２ａ，３ａおよび内周側部分２ｂ，３ｂにおける凹凸面１５の凹凸の曲面の曲率半径に対して、それら両フランク面２，３の外周側部分２ａ，３ａと内周側部分２ｂ，３ｂとの境界部２ｃ，３ｃに、すなわち両フランク面２，３のエレメント１の径方向におけるサドル面４ａと同じ位置Ｌに形成される凸曲面１５ａの曲率半径が大きくなっている。言い換えると、エレメント１の左右の両フランク面２，３は、その外周端と内周端との間の長手方向に波打つ曲面による凹凸面１５が形成されるとともに、それら両フランク面２，３の外周側部分２ａ，３ａと内周側部分２ｂ，３ｂとの境界部２ｃ，３ｃに、それら境界部２ｃ，３ｃ以外の他の部分に形成された曲面よりも曲率半径が大きい凸曲面１５ａが形成されている。

これは、曲げ応力が大きくなる柱部６，７の根元部分、すなわちエレメント１の径方向における位置Ｌでの応力集中係数を小さくするためであり、図１に示す例では、両フランク面２，３の外周側部分２ａ，３ａおよび内周側部分２ｂ，３ｂにおける凹凸面１５の凹凸曲面の曲率半径Ｒ1よりも、両フランク面２，３の境界部２ｃ，３ｃに形成された凸曲面１５ａの曲率半径Ｒ2が大きくなっている。

このように、この発明に係るＶベルトＢによれば、ＶベルトＢがプーリ５に挟圧されてエレメント１が幅方向に圧縮される場合、エレメント１の左右の両フランク面２，３における外周側部分２ａ，３ａの傾斜が、プーリ５のベルト巻き掛け溝５ａの傾斜とほぼ同じか若干小さくなるように形成される。そのため、両フランク面２，３の外周側部分２ａ，３ａとベルト巻き掛け溝５ａとがほぼ面接触することになり、その結果、両フランク面２，３の外周側に偏った荷重が作用してエレメント１の両柱部６，７に大きな曲げモーメントが発生してしまうような事態を回避することができる。

また、両フランク面２，３における内周側部分２ｂ，３ｂの傾斜が、プーリ５のベルト巻き掛け溝５ａの傾斜よりも若干大きくなるように形成されている。そのため、エレメント１の外周側の部分が圧縮されて変形した後は、両フランク面２，３の内周側部分２ｂ，３ｂとベルト巻き掛け溝５ａとがほぼ面接触するようになる。その結果、プーリ５から受ける荷重によりエレメント１が変形した場合であっても、両フランク面２，３での片当たりや応力集中などの発生を回避もしくは抑制することができ、ひいては、エレメント１の耐久性の低下を防止して、ＶベルトＢの耐久性を向上させることができる。

また、両フランク面２，３とベルト巻き掛け溝５ａとの間で潤滑油を保持させるために、それら両フランク面２，３に、板厚方向に向けた多数の溝による凹凸面１５を形成する場合、両フランク面２，３により形成される開き角、すなわち両フランク面２，３の傾斜の角度が切り替わる両フランク面２，３の外周側部分２ａ，３ａと内周側部分２ｂ，３ｂとの境界部２ｃ，３ｃには、他の部分よりも曲率半径が大きい凸曲面１５ａが形成される。そのため、両フランク面２，３の傾斜角度が変化するとともに左右の両柱部６，７の根元部分となっていて、偏荷重や応力集中が発生し易い境界部２ｃ，３ｃのベルト巻き掛け溝５ａに対する接触面圧を低下させることができる。その結果、境界部２ｃ，３ｃ、および両柱部６，７の根元部分すなわち両柱部６，７とサドル面４ａとの接続部分における強度の低下や、偏荷重や応力集中の発生を回避もしくは抑制することができる。

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、上述した具体例では、この発明のＶベルトＢをベルト式無段変速機に使用する場合を例に挙げて説明しているが、この発明のＶベルトＢ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。

【０００３】
外側端部に、Ｖプーリのベルト巻き掛け溝に接触して動力伝達面となる左右のフランク面が形成されたＶベルトにおいて、前記エレメントは、前記左右のフランク面のそれぞれの外周側部分により形成される開き角が、前記ベルト巻き掛け溝の開き角とほぼ等しいもしくは前記ベルト巻き掛け溝の開き角よりも小さく、かつ、前記左右のフランク面のそれぞれの内周側部分により形成される開き角が、前記左右のフランク面のそれぞれの外周側部分により形成される開き角よりも大きくなるように形成されていることを特徴とするＶベルトである。
［０００９］
また、この発明では、左右のフランク面が、少なくとも内周側部分がエレメントがＶプーリから受ける荷重により変形した場合にベルト巻き掛け溝と面接触可能な面により形成されていることが好ましい。
［００１０］
また、この発明では、左右のフランク面が、その外周端と内周端との間の長手方向に波打つ曲面による凹凸面によって形成されるとともに、外周側部分と内周側部分との境界部に他の部分よりも曲率が大きい凸曲面が形成されていることが好ましい。
［００１１］
そして、この発明では、左右のフランク面が、外周側部分と内周側部分との境界部の径方向における位置がサドル面の径方向における位置と一致するように形成されていることが好ましい。
［００１２］
したがって、この発明によれば、ＶベルトがＶプーリに挟圧されてエレメントが幅方向に圧縮される場合、エレメントのフランク面における外周側部分の傾斜がＶプーリのベルト巻き掛け溝の傾斜とほぼ同じか若干小さくなるように形成されているので、フランク面の外周側部分とベルト巻き掛け溝とがほぼ面接触する。そのため、フランク面の外周側に偏った荷重が作用してエレメントの柱部に大きな曲げモーメントが発生してしまうことを回避することができる。
［００１３］
また、上記のように、フランク面の傾斜が、エレメントの柱部が形成されている外周側部分でベルト巻き掛け溝の傾斜とほぼ同じか若干小さくなるように形成されていることから、ＶベルトがＶプーリに巻き掛かる際には、曲げ剛性が低い外周側部分で、言い換えると、可撓性があるエレメントの外周側部分でフランク面とベルト巻き掛け溝とが接触し始めることになる。そのため、それらフランク面とベルト巻き掛け溝との接触時の衝撃が吸収あるいは緩和されて、Ｖベルトの運転時における振動を低減すること

すなわち、上記で、エレメント１が弾性変形して両フランク面２，３により形成される開き角が小さくなる角度量をαとすると、左右の両フランク面２，３の内周側部分２ｂ，３ｂにより形成される開き角θ2は、
θ０＜θ2＜θ０＋α
で表される範囲内で設定される。

Claims (4)

1. リングを載置するサドル面と、そのサドル面の幅方向における左右両端部分から径方向における外周側を向いて延出する左右の柱部とが形成された板片状の多数のエレメントを、前記サドル面を前記外周側に向けて環状に整列させ、その前記エレメントの列を前記リングで結束することにより構成されるベルトであって、前記左右の柱部の前記幅方向におけるそれぞれの外側端部に、Ｖプーリのベルト巻き掛け溝に接触して動力伝達面となる左右のフランク面が形成されたＶベルトにおいて、
   前記エレメントは、前記左右のフランク面のそれぞれの外周側部分により形成される開き角が、前記ベルト巻き掛け溝の開き角とほぼ等しいもしくは前記ベルト巻き掛け溝の開き角よりも小さく、かつ、前記左右のフランク面のそれぞれの内周側部分により形成される開き角が、前記左右のフランク面のそれぞれの外周側部分により形成される開き角よりも大きくなるように形成されていることを特徴とするＶベルト。
2. 前記左右のフランク面は、少なくとも前記内周側部分が、前記エレメントが前記Ｖプーリから受ける荷重により圧縮された場合に前記ベルト巻き掛け溝と面接触可能な面により形成されている請求項１に記載のＶベルト。
3. 前記左右のフランク面は、その外周端と内周端との間の長手方向に波打つ曲面による凹凸面によって形成されるとともに、前記外周側部分と前記内周側部分との境界部に他の部分よりも曲率が大きい凸曲面が形成されている請求項１に記載のＶベルト。
4. 前記左右のフランク面は、前記外周側部分と前記内周側部分との境界部の前記径方向における位置が前記サドル面の前記径方向における位置と一致するように形成されている請求項１ないし３のいずれかに記載のＶベルト。

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