JP2006226401A - 動力伝達用チェーン及びそれを用いた動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 プーリのシーブ面と滑り接触をするピン端面の耐摩耗性の向上を図りつつ、ピン端面とシーブ面の接触面圧を高めて当該ピン端面の滑りを抑制し、これにより伝達効率の低下を防ぐことができる動力伝達用チェーンを提供する。
【解決手段】 複数のリンク１と、これら複数のリンク１を相互に連結する複数のピン２とを備え、円錐面状のシーブ面１３ａ、１４ａを有する第１のプーリ１０と、円錐面状のシーブ面１６ａ、１７ａを有する第２のプーリ１１との間に架け渡されて用いられ、且つ前記ピン２の端面と前記第１及び第２のプーリ１０、１１のシーブ面１３ａ、１４ａ、１６ａ、１７ａとの間で滑り接触をする動力伝達用チェーンＣ。前記ピン２の端面２ａに、当該端面２ａと前記第１及び第２のプーリ１０、１１のシーブ面１３ａ、１４ａ、１６ａ、１７ａとの面圧を高めるための微細な連続溝４が形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両等に採用される、いわゆるチェーン式無段変速機等に用いられる動力伝達用チェーン（以下、単にチェーンともいう）及びそれを用いた動力伝達装置に関する。

自動車の無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）としては、例えば、エンジン側に設けられたプライマリプーリと、駆動輪側に設けられたセカンダリプーリと、両者間に架け渡された複数のリンクプレートとこれらを相互に連結する複数のピンとを有する無端状のチェーンとを備えたものがある。このような、いわゆるチェーン式無段変速機では、各プーリの円錐面状のシーブ面と、チェーンのピン端面等のチェーン構成部材の一部とが接触し、このときに発生する摩擦力によりトラクションを発生させて動力を伝達する。そして、プライマリプーリ及びセカンダリプーリのうちの少なくとも一方の溝幅（シーブ面間距離）を連続的に変えることにより、当該プーリの有効径を連続的に変化させる。その結果、減速比が連続的に変化し、従来のギア式とは異なるスムーズな動きで無段の変速を行うことができる。
このようなチェーン式無段変速機に用いられるチェーンは、複数のリンクプレートを重ね合わせ、その貫通孔にピンを圧入して連結することで構成されており、変速時にはシーブ面の内外方向に滑り接触をするとともにシーブ面の周方向に若干の滑り接触をすることで動力の伝達をし、また一定の伝達比に固定して動力伝達が行われるときにはシーブ面の周方向に若干の滑り接触をすることで動力を伝達する状態で組み込まれる。

ところで、かかる滑り接触により動力伝達を行うチェーンでは、シーブ面と滑り接触をするピン端面等のチェーン構成部材の一部の摩耗を抑制するために摩擦係数を小さく又は接触面圧を小さくすると、スリップ（特にマクロスリップ）が生じて、効率良く動力伝達をすることができないという問題がある。そこで、耐摩耗性の向上と高摩擦係数の達成という二律背反の要求を満たすべく、従来より種々の提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１記載の動力伝達用チェーンでは、複数のリンクを連結するピンの端面に、ショットピーニング処理等の硬化処理が施されて表層部が形成されるとともに、この表層部の表面粗さＲａが０．２〜２．０μｍの範囲に設定されている。そして、表層部を形成することでピン端面の耐摩耗性が向上し、また、表層部の表面粗さＲａを０．２〜２．０μｍの範囲に設定することで、安定した境界湿潤状態（接触面内の一部が微小突起の直接接触で、残部が潤滑油膜を介して接触する潤滑状態）の油膜が形成されるとともに、局部的な接触面圧の増加により摩擦係数が高くなる。

特開２００４−１９０８２９号公報

特許文献１記載の動力伝達用チェーンによれば、耐摩耗性を向上させつつ高摩擦係数を達成することができるが、オーバードライブモード時等の場合、ピンがプーリに進入した後にクランプ力不足により当該ピンとプーリのシーブ面との間で微小滑りが発生し、接触条件や潤滑条件によっては伝達効率が低下する可能性が考えられる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、プーリのシーブ面と滑り接触をするピン端面の耐摩耗性の向上を図りつつ、ピン端面とシーブ面の接触面圧を高めて当該ピン端面の滑りを抑制し、これにより伝達効率の低下を防ぐことができる動力伝達用チェーンを提供することを目的としている。

本発明の動力伝達用チェーンは、
複数のリンクと、これら複数のリンクを相互に連結する複数のピンとを備え、円錐面状のシーブ面を有する第１のプーリと、円錐面状のシーブ面を有する第２のプーリとの間に架け渡されて用いられ、且つ前記ピンの端面と前記第１及び第２のプーリのシーブ面との間で滑り接触をする動力伝達用チェーンであって、
前記ピンの端面に、当該端面と前記第１及び第２のプーリのシーブ面との面圧を高めるための微細な連続溝が形成されていることを特徴としている。

本発明のチェーンでは、プーリのシーブ面と滑り接触をするピンの端面に微細な連続溝が形成されているので、この溝間の凸部とシーブ面との接触により、オーバードライブモード時の場合等、ピン１本当たりのクランプ力が少なくなったときにもピンの端面とシーブ面間で相当な接触面圧が得られる。その結果、前記ピンの端面とシーブ面との間の滑りの発生を抑制することができ、チェーンの伝達効率の低下を防ぐことができる。また、前記連続溝に余分な潤滑油を逃がすことができ、溝間の凸部とシーブ面との摩擦力を向上させることができる。さらに、前記連続溝がオイル溜まりとして機能し、長期に亘り潤滑油をピン端面に供給することができるので、当該ピンの耐久性を向上させることができる。

前記微細な連続溝が、前記チェーンの進行方向と平行に形成されているのが好ましい。この構成によれば、より確実な潤滑油の逃がし効果を得ることができ、溝間の凸部とシーブ面との摩擦力を一層向上させることができる。

また、本発明の動力伝達装置は、
円錐面状のシーブ面を有する第１のプーリと、
円錐面状のシーブ面を有する第２のプーリと、
前記第１のプーリと第２のプーリとの間に架け渡され、前記第１及び第２のプーリのシーブ面と滑り接触をする端面を有する複数のピンと、これら複数のピンによって相互に連結された複数のリンクとを有するチェーンと、を備えた動力伝達装置であって、
前記ピンの端面に、当該端面と前記第１及び第２のプーリのシーブ面との面圧を高めるための微細な連続溝が形成されていることを特徴としている。

本発明の動力伝達装置では、プーリのシーブ面と滑り接触をするピンの端面に微細な連続溝が形成されているので、この溝間の凸部とシーブ面との接触により、オーバードライブモード時の場合等、ピン１本当たりのクランプ力が少なくなったときにもピンの端面とシーブ面間で相当な接触面圧が得られる。その結果、前記ピンの端面とシーブ面との間の滑りの発生を抑制することができ、チェーンの伝達効率の低下を防ぐことができる。また、前記連続溝に余分な潤滑油を逃がすことができ、溝間の凸部とシーブ面との摩擦力を向上させることができる。さらに、前記連続溝がオイル溜まりとして機能し、長期に亘り潤滑油をピン端面に供給することができるので、当該ピンの耐久性を向上させることができる。

前記微細な連続溝が、前記チェーンの進行方向と平行に形成されているのが好ましい。この構成によれば、より確実な潤滑油の逃がし効果を得ることができ、溝間の凸部とシーブ面との摩擦力を一層向上させることができる。

本発明のチェーン及びそれを用いた動力伝達装置によれば、プーリのシーブ面と滑り接触をするピン端面の耐摩耗性の向上を図りつつ、ピン端面とシーブ面の接触面圧を高めて当該ピン端面の滑りを抑制し、これにより伝達効率の低下を防ぐことができる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明のチェーン及びそれを用いた動力伝達装置の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係るチェーンＣの要部構成を模式的に示す斜視図であり、図２は図１に示されるチェーンＣの一部の周方向断面説明図である。このチェーンＣは無端状であって、チェーン構成部材としての複数の金属（炭素鋼等）製のリンク１と、このリンク１を相互に連結するための複数の金属（軸受鋼等）製のピン２と、これらピン２よりも若干短いストリップ３とから構成されている。なお、図１ではチェーン１の幅方向中央部の記載を一部省略している。

リンク１は、外形線がなだらかな曲線形状で、全て実質的に同一の外形となるように成形されたプレート状部材からなっている。また、このリンク１は、１枚につき第１貫通孔１ａと第２貫通孔１ｂとが１つずつ設けられている。リンク１を連結するピン２は、断面が所定の形状に成形された棒状体であって、全て実質的に同一形状に形成されている。ピン２の端面２ａは、前記ストリップ３の端面３ａよりもチェーンＣの幅方向（ピン２及びストリップ３の長手方向）外方に突出しており、図示しないチェーン式無段変速機のプーリのシーブ面と接触し動力を伝達する。前記ストリップ３は、ピン２よりも若干短く形成されるとともに、断面が所定の形状に成形された棒状体であって、全て実質的に同一形状に形成されたものである。

本発明の特徴は、プーリのシーブ面と接触するピン２の端面２ａに当該プーリのシーブ面との面圧を高めるための微細な連続溝が形成されていることである。この連続溝４は、ピン２の端面２ａ全体に亘って、旋削、レーザ加工等で形成されており、その断面形状は、図３に示されるように逆台形状を呈している。本実施の形態では、互いに隣接する連続溝４間の凸部ないし凸条部５の断面形状が、当該連続溝４の断面形状（逆台形状）を１８０度回転させた台形状を呈している。凸部５の上面５ａの幅Ｗ（又は連続溝４の底面４ａの幅）は、本発明において特に限定されるものではないが、通常、５〜１００μｍの範囲である。５μｍよりも小さいと磨耗により効果の減少がはやく耐久性が低下し、一方、１００μｍよりも大きくなると、シーブ面との面圧を高める効果が小さくなる。また、連続溝４の深さＤ（又は凸部５の高さ）も、本発明において特に限定されるものではないが、前記凸部５の上面５ａの幅Ｗと同じく、通常、５〜１００μｍの範囲である。さらに、凸部５のピッチＰは、１５〜３００μｍ程度が目安である。

ピン２の端面２ａに、このような連続溝４を形成すると、この連続溝４間の凸部５とシーブ面との接触により、オーバードライブモード時の場合等、ピン１本当たりのクランプ力が少なくなったときにもピン２の端面２ａとシーブ面間で相当な接触面圧が得られる。その結果、前記ピン２の端面２ａとシーブ面との間の滑りの発生を抑制することができ、チェーンＣの伝達効率の低下を防ぐことができる。また、ピン２の端面２ａには、摩耗を抑制するために潤滑油が供給されるが、この潤滑油の量が過剰になると、当該端面２ａとシーブ面との間で滑りが生じ、伝達効率が低下してしまう。しかしながら、前記連続溝４によって余分な潤滑油を逃がすことができ、連続溝４間の凸部５とシーブ面との摩擦力を向上させることができる。さらに、前記連続溝４は、オイル溜まりとしても機能し、長期に亘り潤滑油をピン２の端面２ａに供給することができるので、当該ピン２の耐久性を向上させることができる。

前記連続溝４は、チェーンＣの進行方向ないし回転方向（図５のＡ参照）と平行に形成されているのが好ましい。平行に形成することによって、より確実な潤滑油の逃がし効果を得ることができ、連続溝４間の凸部５とシーブ面との摩擦力を一層向上させることができる。

なお、前記連続溝４の断面形状は、本発明において特に限定されるものではなく、図３に示される逆台形状以外にも、例えば図４に示される半円状や、楕円状等、他の形状を採用することができる。

図５は、前述したチェーンＣを備えた、本発明の動力伝達装置の一実施の形態に係るチェーン式無段変速機Ｔ（以下、単に無段変速機ともいう）の要部構成を模式的に示す斜視図である。この無段変速機Ｔは、例えば自動車の変速機として搭載され、第１のプーリとしての金属製のプライマリプーリ１０と、第２のプーリとしての金属製のセカンダリプーリ１１と、その間に無端状として架け渡された本発明に係るチェーンＣとを備えている。なお、図５中のチェーンＣは理解を容易にするために一部断面を明示している。

プライマリプーリ１０は、エンジン側に接続された入力軸１２に一体回転可能に取り付けられたものであり、円錐面状のシーブ面１３ａを有する固定シーブ１３と、そのシーブ面１３ａに対向して配置される円錐面状のシーブ面１４ａを有する可動シーブ１４とを備えている。そして、これらシーブのシーブ面１３ａ、１４ａにより溝を形成し、この溝によってチェーンＣのピン２の端面２ａをチェーンＣ幅方向両側から強圧で挟んで保持するようになっている。また、可動シーブ１４には油圧アクチュエータ（図示せず）が接続されており、これにより可動シーブ１４は、入力軸１２の軸方向に移動可能とされている。そして、変速時には、入力軸１２の軸方向に可動シーブ１４を移動させることでシーブ面１３ａ、１４ａにより形成される溝の溝幅を変化させる。チェーンＣのチェーン幅は常に一定であるので、チェーンＣはそのチェーン幅に見合った径方向位置でプライマリプーリ１０に巻き付き、入力軸１２に対するチェーンＣの巻掛け半径を変化できるようになっている。

一方、セカンダリプーリ１１は、駆動輪側に接続された出力軸１５に一体回転可能に取り付けられており、プライマリプーリ１０と同様に、チェーンＣを強圧で挟む溝を形成するための円錐面状のシーブ面を有する固定シーブ１６と可動シーブ１７とを備えている。そして、これらシーブのシーブ面１６ａ、１７ａにより溝を形成し、この溝によってチェーンＣのピン２の端面２ａをチェーン幅方向両側から強圧で挟んで保持するようになっている。また、可動シーブ１７には油圧アクチュエータ（図示せず）が接続されており、これにより可動シーブ１７は、出力軸１５の軸方向に移動可能とされている。そして、変速時には、出力軸１５の軸方向に可動シーブ１７を移動させることでシーブ面１６ａ、１７ａにより形成される溝の溝幅を変化させる。チェーンＣのチェーン幅は常に一定であるので、チェーンＣはそのチェーン幅に見合った径方向位置でセカンダリプーリ１１に巻き付き、出力軸１５に対するチェーンＣの巻掛け半径を変化できるようになっている。

前記のように構成された本実施の形態に係る無段変速機Ｔでは、以下のようにして無段階の変速を行うことができる。すなわち、入力軸１２の回転を出力軸１５の回転に減速して伝達する場合、プライマリプーリ１０側の溝幅を可動シーブ１４の移動により拡大させてチェーンＣのプライマリプーリ１０における巻き掛け半径を小さくすると同時に、セカンダリプーリ１１側の溝幅を可動シーブ１７の移動によって縮小させてチェーンＣのセカンダリプーリ１１における巻き掛け半径を大きくする。 逆に、入力軸１２の回転を出力軸１５の回転に増速して伝達する場合、プライマリプーリ１１側の溝幅を可動シーブ１４の移動により縮小させてチェーンＣのプライマリプーリ１０における巻き掛け半径を大きくすると同時に、セカンダリプーリ１１側の溝幅を可動シーブ１７の移動によって拡大させてチェーンＣのセカンダリプーリ１１における巻き掛け半径を小さくする。このようにして、入力軸１２、出力軸１５に対するチェーンＣの巻き掛け半径をそれぞれ変化させることで、入力軸１２と出力軸１５との間の増減速ができるようになっている。

本実施の形態に係る無段変速機は、ピンの端面に連続溝が形成されたチェーンＣを用いているので、前記連続溝間の凸部とシーブ面との接触により、オーバードライブモード時の場合等、ピン１本当たりのクランプ力が少なくなったときにもピンの端面とシーブ面間で相当な接触面圧が得られる。その結果、前記ピンの端面とシーブ面との間の滑りの発生を抑制することができ、チェーンＣの伝達効率の低下を防ぐことができる。また、前記連続溝に余分な潤滑油を逃がすことができ、連続溝間の凸部とシーブ面との摩擦力を向上させることができる。さらに、前記連続溝がオイル溜まりとして機能し、長期に亘り潤滑油をピン端面に供給することができるので、当該ピンの耐久性を向上させることができる。

なお、本発明の動力伝達装置は、プライマリプーリ及びセカンダリプーリの両方の溝幅が変動する態様に限定されるものではなく、いずれか一方の溝幅のみが変動し、他方が変動しない固定幅にした態様であってもよい。また、本実施の形態では、溝幅が連続的（無段階）に変動する態様について説明したが、有段的に変動する態様に適用することもできる。

本発明のチェーンの一実施の形態の要部構成を模式的に示す斜視図である。 図１に示されるチェーンの一部の周方向断面説明図である。 図２のＸ―Ｘ線断面図である。 ピン端部の他の例の縦断面説明図である。 本発明の動力伝達装置の一実施の形態に係るチェーン式無段変速機の要部構成を模式的に示す斜視図である。

符号の説明

１リンク
２ピン
３ストリップ
４連続溝
５凸部
１０プライマリプーリ（第１のプーリ）
１１セカンダリプーリ（第２のプーリ）
Ｃチェーン
Ｔチェーン式無段変速機

Claims (4)

1. 複数のリンクと、これら複数のリンクを相互に連結する複数のピンとを備え、円錐面状のシーブ面を有する第１のプーリと、円錐面状のシーブ面を有する第２のプーリとの間に架け渡されて用いられ、且つ前記ピンの端面と前記第１及び第２のプーリのシーブ面との間で滑り接触をする動力伝達用チェーンであって、
   前記ピンの端面に、当該端面と前記第１及び第２のプーリのシーブ面との面圧を高めるための微細な連続溝が形成されていることを特徴とする動力伝達用チェーン。
2. 前記微細な連続溝が、前記チェーンの進行方向と平行に形成されている請求項１に記載の動力伝達用チェーン。
3. 円錐面状のシーブ面を有する第１のプーリと、
   円錐面状のシーブ面を有する第２のプーリと、
   前記第１のプーリと第２のプーリとの間に架け渡され、当該第１及び第２のプーリのシーブ面と滑り接触をする端面を有する複数のピンと、これら複数のピンによって相互に連結された複数のリンクとを有するチェーンと、を備えた動力伝達装置であって、
   前記ピンの端面に、当該端面と前記第１及び第２のプーリのシーブ面との面圧を高めるための微細な連続溝が形成されていることを特徴とする動力伝達装置。
4. 前記微細な連続溝が、前記チェーンの進行方向と平行に形成されている請求項３に記載の動力伝達装置。

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