JP2006009859A - 伝動用無端ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】断面積が異なるジョイントピンにより生じるリンクプレートの応力分布を均一化し、それにより無端ベルトの耐久性を向上させる。
【解決手段】伝動用無端ベルトは、リンクプレート１と、リンクプレートに係止する一対のジョイントピン２，３とを備え、ジョイントピン相互の転がり面２１，３１における転動によりリンクプレートが相互に回転可能に連結されて全体として無端化されている。一対のジョイントピンの一方２は、プーリとリンクプレートとの間で駆動力を伝達する大断面積のピンとされ、ジョイントピンの他方３は、駆動ピンにかかる駆動力をリンクプレートに伝達する小断面積のピンとされ、リンクプレートは、小断面積のピンが係止する側の応力集中を軽減すべく、その側の周幅Ｗ１が、大断面積のピンが係止する側の周幅Ｗ２より広げられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ベルト式無段変速機の伝動用無端ベルトに係り、詳しくは、並行軸配置の２つのプーリに巻き掛けて両プーリ間でトルクを伝達させるべく、多数のリンクプレートをジョイントピンにより無端のチェーン状に連結した形式の伝動用無端ベルトに関する。

無段変速機（ＣＶＴ）の一形式として、並行軸配置の２つのプーリの間に無端ベルトを巻き掛けてトルクを伝達するベルト式無段変速機がある。無端ベルトを用いた無段変速機では、平行な回転軸上の一対のプーリ（プライマリプーリとセカンダリプーリ）壁面の間隔を変化させることで回転軸中心から無端ベルトがプーリ壁面に巻きつく位置までの距離（すなわち無端ベルトがプーリに巻きつく際の回転半径、すなわちピッチ円半径）を変化させることで変速（プライマリプーリとセカンダリプーリの回転比の変化）が実現される。そして、無端ベルトがプーリ壁面にかみ込む位置で、駆動側ではプライマリプーリから無端ベルトへ、また従動側では無端ベルトからセカンダリプーリへトルクが伝達される。

この種のベルト式無段変速機の伝動用無端ベルトとしては、種々の形式のものがあるが、それらのうちの一形式として、多数のリンクプレートをジョイントピンにより無端のチェーン状に連結し、ジョイントピンの両端面とプーリ壁面との係合によりトルクを伝達する形式のものがある（特許文献１参照）。この形式のものでは、図５に側面視でベルトの一部を示すように、ジョイントピンａ，ｂは相互に周面の対向面ａ_１，ｂ_１で当接する一組のピンで構成され、各ピンは周面の他の部分ａ_２，ｂ_２でリンクプレートｃに対して相対摺動することのないように係止される。したがって、一組のピンａ，ｂが当接面ａ_１，ｂ_１で相対的に転がることで、各ピンに係止したリンクプレートｃが相対回転するので、一組のピンで構成されるジョイント部においても摩擦を生じることがない。それゆえ、ベルトの摩擦損失が小さい利点が得られる。

このベルトは、ジョイントピンがプーリに断続的に衝突する際、一つのピンがプーリに接触し、かみ込んでから次のピンがプーリに衝突するまで、既にプーリにかみ込まれたピンがプーリの回転に沿って移動する間に、プーリ間に跨るベルトの直線状の部分が上下に振動し、騒音を発生することが知られている。この上下振動現象は、多角形効果と呼ばれている。

この振動やそれによる騒音を低減する技術として、一組のジョイントピン長さを異なるものとし、一方のピンのみをプーリに接触させる無端ベルトがある（特許文献２参照）。
特開平７−１６７２２４号公報 特開平８−３１２７２５号公報

上記特許文献２に記載の技術は、静音性に優れるが、一組のピンの役目が異なるため、その断面積が異なる場合がある。特に、プーリに接触してプーリとの間でトルクを伝えるピンは強度が必要であり、一方、プーリに当たらないピンは、それほどの強度は必要ない。こうした関係から、プーリに当たらないピンはプーリに当たるピンより断面積を小さくできる。そして、このように一方のピンの断面積を小さくすることは、プーリに接触するピンの間隔（いわゆるピッチ間隔）を小さくすることに結びつき、それにより上記多角形効果を減少させることができるため有効である。

しかしながら、ピンを小さくすると、プーリに当たらないピンの周方向でリンクプレートと当接する部分（リンクプレートとの係止部分）の周面方向長さがプーリに当たるピンより短くなる。これに対して、ピンとリンクプレートの接触部分には、ベルト長手方向に力を伝達するための張力がかかる。その結果、係止される部分が短いと応力が大きくなる。すなわち、リンクプレートではプーリに当たるピン側の係止部分周辺の応力よりプーリに当たらないピン側の係止部分の応力の方が大きくなる。すなわち、リンクプレートに応力分布の不均一が生じる。

上記のような応力分布の不均一は、リンクプレート延いてはベルトの耐久性を損ねる原因となるので避けなければならない。この点について、従来の技術は、異なるピンにより生じる応力不均一に対しての考慮がなされていなかった。

本発明は、前記の問題点に鑑み、リンクプレートの応力分布を均一化し、それにより無端ベルトの耐久性を向上させることを主要な目的とする。

本発明は、リンクプレート（１）と、該リンクプレートに形成された嵌合孔（１１）に嵌め込まれて前記リンクプレートに背反する周面（２２，３２）で係止された一対の断面積が異なるジョイントピン（２，３）とを備え、該一対のジョイントピンは、それぞれの周面の対向面（２１，３１）を転がり面として、隣接する異なるリンクプレート（１’）にそれぞれ係止されたジョイントピン（３’，２’）と相互に当接し、相互に当接するジョイントピン（２，３’；３，２’）相互の転がり面における転動により、前記各リンクプレートが相互に回転可能に連結されて全体として無端化された伝動用無端ベルトにおいて、前記リンクプレートにおける断面積が小さいジョイントピン（３）が係止される側のベルト走行方向に対して直交する方向の周幅（Ｗ１）が、断面積が大きいジョイントピン（２）が係止される側のベルト走行方向に対して直交する方向の周幅（Ｗ２）より大きく形成されていることを主要な特徴とする。

また、本発明は、リンクプレート（１）と、該リンクプレートに形成された嵌合孔（１１）に嵌め込まれて前記リンクプレートに背反する周面（２２，３２）で係止された一対の長さの異なるジョイントピン（２，３）とを備え、該一対のジョイントピンは、それぞれの周面の対向面（２１，３１）を転がり面として、隣接する異なるリンクプレート（１’）にそれぞれ係止されたジョイントピン（３’，２’）と相互に当接し、相互に当接するジョイントピン（２，３’；３，２’）相互の転がり面における転動により、前記各リンクプレートが相互に回転可能に連結されて全体として無端化された伝動用無端ベルトにおいて、長いジョイントピン（２）は、その両端にプーリ（Ｓ）との係合面（２３）を有し、短いジョイントピン（３）は、前記プーリと当接しないように前記長いジョイントピンより短く形成され、前記リンクプレートにおける短いジョイントピン（３）が係止される側のベルト走行方向に対して直交する方向の周幅（Ｗ１）が、長いジョイントピン（２）が係止される側のベルト走行方向に対して直交する方向の周幅（Ｗ２）より大きく形成されていることを更なる特徴とする。

前記の構成において、前記リンクプレートの周幅は、無端ベルトの内周側と外周側のうち少なくとも内周側において、前記断面積が大きいジョイントピンが係止される側、又は前記長いジョイントピンが係止される側の周幅より大きく形成されている。

本発明の伝動用無端ベルトによれば、リンクプレートにおける断面積が小さいジョイントピン又は短いジョイントピンが係止される側のベルト走行方向に対して直交する方向の周幅が、断面積が大きいジョイントピン又は長いジョイントピンが係止される側のベルト走行方向に対して直交する方向の周幅より大きく形成されているため、板厚が一定なリンクプレートの長手方向にかかる引っ張り力に対して、応力が大きくなる部分の断面積の増加により強度を上げることができる。その結果、リンクプレート全体でみたときの各部にかかる応力を均一化することができる。

本発明は、断面積が大きいジョイントピンが、その両端をプーリに係合してプーリからリンクプレートに動力を伝達する長いピンであり、断面積が小さいピンが、プーリに係合せず、ジョイントピンとリンクプレート間で動力を伝達する短いピンである構成とすることが望ましい。この構成によると、荷重負荷の大きなピンを大断面積の高強度のピンとし、荷重負荷の大きくないピンを小断面積の低強度のピンとすることができ、しかも、プーリとの動力伝達に関与しない断面積の小さなピンによりピッチ間隔を狭めて、多角形効果によるベルト振動と、それによる騒音を低減することができる。

図１〜図３は実施例１に係る伝動用無端ベルトを示す。図１に１つのリンクプレート１とそれに係止するジョイントピン２，３を取り出して示すように、無端ベルトは、リンクプレート１と、該リンクプレートに形成された嵌合孔１１に嵌め込まれてリンクプレート１に背反する周面２２，３２で係止された一対の断面積が異なるジョイントピン２，３とを備える。一対のジョイントピン２，３は、それぞれの周面の対向面２１，３１を転がり面として、隣接する異なるリンクプレート１’にそれぞれ係止されたジョイントピン３’，２’と相互に当接し、相互に当接するジョイントピン２，３’；３，２’相互の転がり面における転動により、各リンクプレートが相互に回転可能に連結されて全体として無端化されている。

本明細書にいう一対のジョイントピンとは、１つのリンクプレートに相互に離れて係止するピン、すなわち図１において実線で示す２つのジョイントピン２，３をいい、図２にベルトを周面方向からみた部分平面を示すように、互いに周面の一部で当接して隣り合うリンクプレート１，１’を連結する一組でジョイントを構成するピン（図１において、実線で示すピン３と、破線で示すピン２’）とは異なる位置関係のピンをいう。このような位置関係から、図２に示すリンクプレート１’は、図１に示すリンクプレート１に対して、その係止ピンとの相対位置関係を全て保ったまま、破線で示すピン２’を実線で示すピン２の位置に重ね合わせた位置関係となる。こうした板厚方向に隣り合うリンクプレート１，１’の位置関係がベルト幅方向と周回方向に次々と連なることで無端ベルトが構成されている。

一対のジョイントピンの一方のピン２は、図３にプーリＳへのかみ込み状態におけるベルト断面（図２のＡ−Ａ断面）を示すように、その両端にプーリＳとの係合面２３を有し、プーリＳとリンクプレート１との間で駆動力を伝達する断面積が大きい駆動ピンとされている。このピン２は、プーリＳとの係合のためにピン３より長いピン（以下実施例の説明において長尺ピンという）とされている。ジョイントピンの他方のピン３は、長尺ピン２にかかる駆動力をリンクプレート１に伝達する断面積が小さい伝達ピンとされている。このピンは、プーリＳと係合しないように長尺ピンより短いピン（同じく、短尺ピンという）とされている。

一対のジョイントピンのうち、断面積が小さい短尺ピン３は、図１に示すように、ベルト走行方向に薄いことで、面積が大きい長尺ピン２間の距離で規定されるピッチ間隔を短縮することができる。この利点から、断面積の大きい長尺ピン２は、必然的にベルト走行方向の厚さが厚いピンとなるのに対して、断面積が小さい短尺ピン３は、必然的にベルト走行方向の厚さが薄いピンとなる。そして、このことが長尺ピン２のリンクプレート１への係止周長Ｌ２に対して短尺ピン３のリンクプレート１への係止周長Ｌ３が短くなる要因となっている。

図１に示すように、リンクプレート１は、リンクプレートにおける断面積が小さいジョイントピン３が係止される側のベルト走行方向に対して直交する方向（図１において上下方向）の周幅Ｗ１が、断面積が大きいジョイントピン２が係止される側のベルト走行方向に対して直交する方向の周幅Ｗ２より大きく形成されている。ここで、リンクプレートの周幅とは、図１に示す平面において、リンクプレートの外周と、嵌合孔１１の孔形として規定されるリンクプレートの内周との間の距離をいう。なお、図１に示すリンクプレートの外形形状は、周幅の違いを際立たせる意味で実際の形状に対して単純化され、かつ周幅の違いも誇張されているが、実際には、例えば、リンクプレート幅方向内側の面については、プーリへのかみ込み時に一連のリンクプレートにより形成されるベルト内周面がプーリ軸と干渉しないような外形を設定する等の配慮がなされる。

上記の構成からなる無端ベルトは、図１を参照して、破線で示す長尺ピン２’が駆動側（プライマリ）プーリにかみ込まれた場合、長尺ピン２’にはプーリからの駆動力が伝達される。この駆動力は長尺ピン２’に接する短尺ピン３に圧縮方向の力（図において左向きの力）として作用し、短尺ピン３を介してリンクプレート１に伝達される。一方、リンクプレート１には、従動側（セカンダリ）プーリにかかる負荷がベルトを張り方向に引っ張る力が作用しており、この引張り力が図に破線で示す短尺ピン３’を介して最終的に図に実線で示す長尺ピン２にベルト走行方向とは逆方向（図において右方向）に作用している。こうした力関係から、リンクプレート１には、その長手方向（ベルト走行方向）の張力が作用する。

このようにリンクプレート１にかかる張力による応力は、リンクプレートの板厚が一定で、長尺ピン２と短尺ピン３のリンクプレートに対する係止部の面積が同等であるとすれば、いずれのピンの係止側でも等しくなるが、前記のように一対で概ね円形断面を呈し、一方が断面積が大きく、他方が断面積が小さい関係から、短尺ピン３側の嵌合孔１１周面への接触面積が小さく、それに伴ってリンクプレートとの係止周長Ｌ３も短くなるため、単位面積当たりの荷重が大きいことで、短尺ピン３の係止部から後方の部分ＬＳ（この範囲は必ずしも厳密な応力集中範囲を示すものではない）に大きな応力が生じる。

そこでこの実施例では、上記のように応力が集中する部分ＬＳに合わせて板厚一定のリンクプレート１の断面積を拡大すべく、プレート周幅Ｗ１が上記大きな応力が作用する部分に合わせて拡幅されている。この実施例では、応力集中がリンクプレート幅方向に均等な場合を想定して、拡幅は、リンクプレート幅方向両側（無端ベルト全体でみたときのベルト内周側及び外周側）になされている。

このように拡幅することで、その部分において、リンクプレート１の断面積が大きくなるため、単位面積当たりの応力が軽減され、他の部分に対して応力が均一化される。

ところで、リンクプレートにかかる長手方向（ベルト走行方向）の張力による応力を下げる方法としては、他の方法も想定される。例えば、リンクプレートの内周において、短尺ピンが係止する周面の曲率半径を大きくすることがある。しかしながら、曲率半径を大きくすると、リンクプレート全体が大きくなってしまい、重量増につながるので好ましくない。また、短尺ピンの周形状の曲率半径を大きくするということは、短尺ピンの断面積を大きくすることとなり、ピッチ間隔が大きくなり、ひいては騒音が大きくなるという課題が生じる。

他の方法として、各リンクプレートにおいて積層方向の厚みを変える（強度の必要な側の厚みを厚くする）ことでも応力低減を達成できる。しかしながら、複数のリンクプレートを板厚方向に積層することを考慮すると、積層方向の厚さは均一の方がよい。さらにいうと、積層方向の厚みはできるだけ薄いほうがよい。各リンクプレートが薄肉なほうがベルト全体としての幅は狭くなり、プーリの対向する２つのプーリの間隔を狭くできるので伝動装置全体をコンパクトに構成できるからである。また、ベルト幅が狭いほうが、ベルトの重量も軽くなるため、トルク伝達効率、ベルトとプーリの接触による騒音に対しても有利となるからである。

上記のような事情から、本発明のようにリンクプレートの周幅の拡幅により応力を均一化するのが有効となるわけである。特にこの実施例１では、リンクプレートには、長手方向（ベルト走行方向）に強い引張り力がかかり、リンクプレートの嵌合孔の周上のうち、図１の上下の周幅部位で引張り力を受けることになる。したがって、リンクプレートの応力を均一化するには、この上下の周幅部位で応力均一化を図ることが好ましく、そのために、この上下の部位で、断面積大の長尺ピン２が係止する側の幅Ｗ２に比べ、断面積小の短尺ピン３が係止する側の幅Ｗ１を大きくすることが、応力均一化にも、またリンクプレート全体の大きさを抑えるために最も好ましい。

次に、図４を参照して示す実施例２は、実施例１とは異なり、リンクプレートの周幅の拡幅をベルト内周側のみに行った例である。その他の構成は全て先の実施例１と同様であるので、相当する構成要素の同様の参照符号を付して説明に代え、以下、相違点のみ説明する。

この実施例は、図４に示すように、断面積小の短尺ピン３と隣接するリンクプレートの断面積大の長尺ピン２’とが接触する位置（ピン同士の接触力が伝わる位置）が、ベルトの張り側及び緩み側において、リンクプレート１の上下方向における概ね下側（図中の１点鎖線で示すリンク中心線より下側すなわちベルト内周側）にあり、プーリへのかみ込み位置においては、中心線を越えて若干上側まで移動する場合を想定したものである。この接触力が伝わる位置は、ピンの形状で決まるものである。

この場合には、リンクプレート１に加わる応力は、当然、リンクプレートの下側が大となる。このような場合には、リンクプレート１の下方のみ、断面積が小さい短尺ピン３が係止される側の周幅Ｗ１が、断面積が大きい長尺ピン２が係止される側の周幅Ｗ２より大きく形成されている。これにより、応力の厳しいリンクプレート下側での応力を低減することができる。

この実施例の場合、長尺ピンと短尺ピンの接触位置が上記のように移動することを前提として、拡幅を一方側とすることでリンクプレートにかかる応力を均一化することができるため、リンクプレートの補強に伴うベルトの重量増加を最小限に抑えることができる利点が得られる。

本発明の実施例１に係る伝動用無端ベルトのリンクプレートをジョイントピンと共に示す側面図である。 同ベルトの連結構造を示す部分平面図である。 同ベルトのプーリ巻き掛け部における断面図である。 実施例２に係るベルトのリンクプレートをジョイントピンと共に示す側面図である。 従来の伝動用無端ベルトの連結構造を示す部分側面図である。

符号の説明

１ リンクプレート
２，３ ジョイントピン
１１ 嵌合孔
２１，３１ 対向面
２２，３２ 他の面
２３ 係合面
Ｓ プーリ

Claims (4)

1. リンクプレート（１）と、該リンクプレートに形成された嵌合孔（１１）に嵌め込まれて前記リンクプレートに背反する周面（２２，３２）で係止された一対の断面積が異なるジョイントピン（２，３）とを備え、該一対のジョイントピンは、それぞれの周面の対向面（２１，３１）を転がり面として、隣接する異なるリンクプレート（１’）にそれぞれ係止されたジョイントピン（３’，２’）と相互に当接し、相互に当接するジョイントピン（２，３’；３，２’）相互の転がり面における転動により、前記各リンクプレートが相互に回転可能に連結されて全体として無端化された伝動用無端ベルトにおいて、
   前記リンクプレートにおける断面積が小さいジョイントピン（３）が係止される側のベルト走行方向に対して直交する方向の周幅（Ｗ１）が、断面積が大きいジョイントピン（２）が係止される側のベルト走行方向に対して直交する方向の周幅（Ｗ２）より大きく形成されていることを特徴とする伝動用無端ベルト。
2. リンクプレート（１）と、該リンクプレートに形成された嵌合孔（１１）に嵌め込まれて前記リンクプレートに背反する周面（２２，３２）で係止された一対の長さの異なるジョイントピン（２，３）とを備え、該一対のジョイントピンは、それぞれの周面の対向面（２１，３１）を転がり面として、隣接する異なるリンクプレート（１’）にそれぞれ係止されたジョイントピン（３’，２’）と相互に当接し、相互に当接するジョイントピン（２，３’；３，２’）相互の転がり面における転動により、前記各リンクプレートが相互に回転可能に連結されて全体として無端化された伝動用無端ベルトにおいて、
   長いジョイントピン（２）は、その両端にプーリ（Ｓ）との係合面（２３）を有し、短いジョイントピン（３）は、前記プーリと当接しないように前記長いジョイントピンより短く形成され、
   前記リンクプレートにおける短いジョイントピン（３）が係止される側のベルト走行方向に対して直交する方向の周幅（Ｗ１）が、長いジョイントピン（２）が係止される側のベルト走行方向に対して直交する方向の周幅（Ｗ２）より大きく形成されていることを特徴とする伝動用無端ベルト。
3. 前記リンクプレートの周幅は、無端ベルトの少なくとも内周側において、前記断面積が大きいジョイントピンが係止される側、又は前記長いジョイントピンが係止される側の周幅より大きく形成されている、請求項１又は２記載の伝動用無端ベルト。
4. 前記リンクプレートの周幅は、無端ベルトの内周側と外周側において、前記断面積が大きいジョイントピンが係止される側、又は前記長いジョイントピンが係止される側の周幅より大きく形成されている、請求項１又は２記載の伝動用無端ベルト。

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