JP2007113770A - 動力伝達チェーン及びそれを用いた動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 チェーン幅方向の両端のリンクに過大な負荷がかかるのを防止し、これにより耐久性の優れた動力伝達チェーン及びそれを用いた動力伝達装置を提供する。
【解決手段】 この動力伝達チェーン１は、貫通孔４ａ，４ｂを有しチェーンの進行方向及び幅方向に並ぶ複数のリンク２と、前記貫通孔４ａ，４ｂに挿通されて前記複数のリンク２を相互に連結する複数のピン３とを備えている。前記ピン３のチェーン進行方向の幅（太さ）Ｗが、両端部３ｂから中央部３ｃに向かって徐々に広くなっている。
【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チェーン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）としては、例えば、エンジン側に設けられたドライブプーリと、駆動輪側に設けられたドリブンプーリと、前記両プーリ間に架け渡された無端状のチェーンとを備えたものがある。そして、このチェーンには、チェーン幅方向に複列配列されている複数のリンクと、これらを相互に連結する複数のピンとを備えたものが用いられる。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とが、シーブ面の周方向に若干の滑り接触をすることによりトラクションを発生させ、このトラクションによって動力を伝達する。そして、ドライブプーリ及びドリブン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、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。

また、上記無段変速機に用いられるチェーンにおいては、ピンがシーブ面に挟圧されるとともに進行方向に押引されて駆動力を伝達するため、従来のピンのチェーン進行方向の幅（太さ）が一定であるピンはチェーン進行方向に撓みを生じ、その両端部で撓みが最大となる。そして、当該ピンで連結されたリンク列においては、チェーン幅方向の両端のリンクがこのピンの撓みによって最も大きい強制変位を受けて切損し、これが起点となってチェーンの切損に至る場合がある。
このようなチェーンの耐久性を向上させるために、チェーン幅方向の両端のリンクの強度を上げたチェーンが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平２−１９５０４５号公報

しかしながら、特許文献１のチェーンでは、チェーン幅方向両端のリンクの強度が未だ十分でないために、ピンの両端部の撓みが大きいときにはチェーン幅方向の両端のリンクの引張応力が過大となり、当該リンクの疲労が進行し易くなる場合がある。さらに、特許文献１のチェーンには厚みの違う２種類のリンクを使う必要があり、部品点数が多くなるためにコスト高となる。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、チェーン幅方向の両端のリンクに過大な負荷がかかるのを防止し、これにより耐久性の優れた動力伝達チェーン及びそれを用いた動力伝達装置を提供することを目的としている。

本発明は上記目的を達成するために次の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明の動力伝達チェーンは、貫通孔を有しチェーンの進行方向及び幅方向に並ぶ複数のリンクと、前記貫通孔に挿通されて前記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が接触して動力を伝達する動力伝達チェーンであって、
前記ピンのチェーン進行方向の幅が、両端部から中央部に向かって徐々に広くなっていることを特徴としている。
この構成によれば、ピンのチェーン進行方向の幅を両端部から中央部に向かって徐々に広くすることにより、動力伝達時にピンの撓んだ状態で各リンクに応力が略均等に生じる。このため、チェーン幅方向の両端のリンクに過大な負荷がかかるのを防止することができ、前記ピンの変形に伴うチェーン幅方向の両端のリンクの引張応力の増大に起因する疲労進行が抑制され、その結果当該両端のリンクの早期切損を起点とするチェーン全体としての短寿命化が生じなくなるために、耐久性に優れた動力伝達チェーンを得ることができる。

また、本発明の動力伝達チェーンは、ピンの長手方向各位置におけるせん断応力が略均一となるように、当該ピンのチェーン進行方向の幅が、両端部から中央部に向かって徐々に広くなっていることを特徴としている。
この構成によれば、ピンの長手方向（チェーン幅方向）各位置におけるせん断応力を略均一とすることにより、動力伝達時のピンの撓みがほとんどなくなり、各リンクに応力が略均等に生じる。このため、チェーン幅方向の両端のリンクに過大な負荷がかかるのを防止することができ、前記ピンの変形に伴うチェーン幅方向の両端のリンクの引張応力の増大に起因する疲労進行が抑制され、その結果当該両端のリンクの早期切損を起点とするチェーン全体としての短寿命化が生じなくなるために、耐久性に優れた動力伝達チェーンを得ることができる。

そして、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、これら第１及び第２のプーリ間に架け渡され、当該第１及び第２のプーリのシーブ面と摩擦接触をする端面を有する複数のピン、これらピンによって相互に連結された複数のリンクを有する動力伝達チェーンとを備えた動力伝達装置であって、前記動力伝達チェーンが、上記の動力伝達チェーンであることを特徴としている。
本発明の動力伝達装置は、上記の動力伝達チェーンを用いているのでチェーンの耐久性が優れており、長期にわたり安定して動力伝達を行うことができる。

本発明によれば、チェーン幅方向の両端のリンクに過大な負荷がかかるのを防止することにより、チェーン幅方向両端のリンクの早期切損を起点とするチェーン全体としての短寿命化が生じなくなるので、耐久性の優れた動力伝達チェーンを得ることができる。また、本発明の動力伝達装置は、上記のようなチェーンを用いているので、長期にわたり安定して動力伝達を行うことができる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の動力伝達チェーンの第１実施形態に係るチェーン式無段変速機用のチェーン（以下単に「チェーン」ともいう）の要部構成を示す斜視図である。本実施形態に係るチェーン１は、無端状であって、チェーン幅方向に複列配列された複数の金属（軸受鋼等）製リンク２と、これらリンク２を相互に連結するための複数の金属（軸受鋼等）製ピン３と、これらピン３よりもピン長手方向長さが若干短い複数のストリップ（「インターピース」ともいう）５とから構成されている。なお、図１では、チェーン２の幅方向の略中央のリンクやピンの記載を一部省略している。そして、図２は、リンクにピン及びストリップが設けられた状態を示す正面図である。

リンク２は、外形線がなだらかな曲線となった略矩形状で、１枚につき第１の貫通孔４ａ及び第２の貫通孔４ｂが長手方向に所定間隔離して設けられており、全て実質的に同一の外形となるように形成されている。そして、第１の貫通孔４ａ及び第２の貫通孔４ｂは互いに形状が相違しており、いずれの貫通孔４ａ，４ｂにもピン３及びストリップ５を挿入できるように構成されている。そして、このような各リンク２は、チェーン１の幅方向に複数枚重複して配置されるとともに、チェーン１の長手方向（動力伝達方向）の位置を順次ずらしながら配置され、チェーン１の長手方向（動力伝達方向）に屈曲可能なように連結されている（図１、図３参照）。

ピン３は、プーリのシーブ面と接触する端面（端部）３ｂをピン長手方向両側に有する棒状体からなり、ストリップ５は、シーブ面と接触しないようにピン３よりもピン長手方向長さが若干短く形成された棒状体である。そして、一組のピン３とストリップ５とは、複数のリンク２のうち一のリンク２の第１の貫通孔４ａと他のリンク２の第２の貫通孔４ｂとを貫通することによりチェーン幅方向に並ぶリンク２同士をチェーン長手方向に屈曲可能に連結している。

ここで、第１の貫通孔４ａに挿入されるピン３は、チェーン１の幅方向に配列された各リンク２の第１の貫通孔４ａに圧入状態で挿入固定されており、第２の貫通孔４ｂに挿入されるピン３は、第２の貫通孔４ｂに対して回動可能に遊嵌されている。また、第１の貫通孔４ａに挿入されるストリップ５は、第１の貫通孔４ａに対して回動可能に遊嵌されており、第２の貫通孔４ｂに挿入されるストリップは、第２の貫通孔４ｂに圧入状態で挿通固定されている。そして、第１の貫通孔４ａにおいては、ピン３の一方の側面３ａに対しストリップ５の一方の側面５ａが転がり摺動接触しており、第２の貫通孔４ｂにおいては、ストリップ５の一方の側面５ａに対しピン３の一方の側面３ａが転がり摺動接触している。

図１に示すように、互いにチェーン長手方向位置を相違させつつチェーン幅方向に隣接する２つのリンク２について見ると、一のリンク２の第１の貫通孔４ａに圧入固定され且つ他のリンク２の第２の貫通孔４ｂに回動可能に遊嵌されたピン３と、一のリンク２の第１の貫通孔４ａに回動可能に遊嵌され且つ他のリンク２の第２の貫通孔４ｂに圧入固定されたストリップ５とが設けられた構成とされている。そして、同一の貫通孔４（第１の貫通孔４ａ又は第２の貫通孔４ｂ）に挿入されたピン３及びストリップ５の組が相対的に転がり接触移動することにより、上記一のリンク２と他のリンク２とが屈曲可能に連結され、チェーンのチェーン長手方向への屈曲が可能となる。またこれにより、プーリのシーブ面に対してピン３が殆ど回転しないようになる。このため、摩擦損失が低減し、高い動力伝達効率を確保することができる。

そして、ピン３のチェーン進行方向の幅（太さ）Ｗを、図３に示すように、両端部３ｂから中央部３ｃに向かって徐々に広くしている。すなわち、ピン３のチェーン進行方向一方の側面３ａ及び他方の側面３ｄがともに外側に膨らむ曲線となるようにしている。基本的には、動力伝達時（定常負荷時）に、ピン３がその長手方向各位置で各リンク２に同時且つ均等圧で接触するようにピン３をこのような形状にすることにより、動力伝達時にピン３の撓んだ状態（ピン端面とシーブ面との摩擦力によりピン３の両端を進行方向に引張られ、ピン３の胴部（両端間部）をリンク２の孔縁により進行方向逆向きに引張られることによる進行方向の撓み）で進行方向同位相で幅方向に並ぶ各リンク２の貫通孔内縁とピン３の側面の接触に起因する各リンクの応力が略均等に生じる。このため、チェーン幅方向の両端のリンク２に過大な負荷がかかるのを防止することができ、前記ピン３の変形に伴うチェーン幅方向の両端のリンク２の引張応力の増大に起因する疲労進行が抑制され、その結果当該両端のリンク２の切損を起点とするチェーン１全体として短寿命化が生じなくなるため、動力伝達チェーン１の耐久性が向上する

本発明の第２実施形態は、第１実施形態と同様のリンク２とピン３とストリップ５とから構成され、動力伝達時のピン３の長手方向（チェーン幅方向）各位置におけるせん断応力が略均一となるように、ピン３のチェーン進行方向の幅（太さ）Ｗを、図３と同様に両端部３ｂから中央部３ｃに向かって徐々に広くしたチェーン１である。すなわち、ピン３のチェーン進行方向一方の側面３ａ及び他方の側面３ｄがともに外側に膨らむ曲線とされている。この構成によれば、ピン３の長手方向（チェーン幅方向）各位置におけるせん断応力が略均一となって動力伝達時のピンの撓みがほとんどなくなり、各リンクに応力が略均等に生じる。このため、チェーン幅方向の両端のリンクに過大な負荷がかかるのを防止することができ、前記ピン３の変形に伴うチェーン幅方向の両端のリンク２の引張応力の増大に起因する切損が防止され、その結果当該両端のリンクの切損を起点とするチェーン１の切損が生じなくなるために、動力伝達チェーン１の耐久性が向上する。
なお、第１及び第２実施形態では、図３のようにピン３のチェーン進行方向両方の側面３ａ及び３ｄを外側に膨らむ曲線としたが、少なくとも進行方向の前方の側面が膨らんでいればよく、例えば、図４のように一方の側面（リンク２と接触する側の側面）３ｄのみを当該曲線としてもよい。
また、上記実施の形態においては、ピン３とストリップ５とを使用する例を示したが、ストリップ５は使用しなくてもよく、また第１、第２の２本のピン３より構成されていてもよい。２本のピン３を用いる場合、１本のみが又は２本ともシーブ面と接触してもよい。また、ピン３は、リンク２の孔縁部への圧入のほかに、凹凸の嵌合や他の固定部材でリンク２に固定されていてもよい。圧入固定の場合は、リンク２の縁部の応力が大きくなるため、本願発明が特に効果的である。

図５は、本発明の動力伝達装置の一実施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）の要部構成を示す模式的な斜視図である。本実施形態に係る無段変速機Ｔは、例えば自動車に搭載され、第１のプーリとしての金属（構造用鋼等）製ドライブプーリ１０と、第２のプーリとしての金属（構造用鋼等）製ドリブンプーリ２０と、その間に架け渡された無端状のチェーン１とを備えている。なお、図５中のチェーン１は理解を容易にするために一部断面を明示している。

図６も参照して、ドライブプーリ１０は、エンジン側に接続された入力軸１１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１２ａを有する固定シーブ１２と、そのシーブ面１２ａに対向して配置される円錐面状のシーブ面１３ａを有する可動シーブ１３とを備えている。そして、これらシーブのシーブ面１２ａ，１３ａにより溝が形成され、この溝によってチェーン１を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１３には、溝幅を変更するための油圧アクチュエータ（図示せず）が接続されており、変速時に、図６の左右方向に可動シーブ１３を移動させることにより溝幅を変化させ、それにより図６の上下方向にチェーン１を移動させて入力軸１１に対する当該チェーン１の巻掛け半径を変化できるようになっている。

一方、ドリブンプーリ２０は、駆動輪側に接続された出力軸２１に一体回転可能に取り付けられており、ドライブプーリ１０と同様に、チェーン１を強圧で挟むＶ型溝を形成するためのシーブ面２２ａ，２３ａをそれぞれ有する固定シーブ２２と可動シーブ２３とを備えている。また、このプーリ２０の可動シーブ２３には、ドライブプーリ１０の可動シーブ１３と同様に、油圧アクチュエータ（図示せず）が接続されており、変速時に、可動シーブ１３を移動させることにより、溝幅を変化させ、それによりチェーン１を移動させて出力軸２１に対するチェーン１の巻掛け半径を変化できるようになっている。

上記ドライブプーリ１０とドリブンプーリ２０との間に架け渡されるチェーン１は、前記第１実施形態のチェーンである。なお、当該チェーンの詳細については、上述したとおりであるので、その説明は省略する。上記のように構成された本実施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、出力軸２１の回転を減速する場合、ドライブプーリ１０側の溝幅を可動シーブ１３の移動によって拡大させ、チェーン１のピン端面３ｂを円錐面状のシーブ面１２ａ，１３ａの内側方向（図６の下方向）に向けて境界潤滑（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）条件下で滑り接触させながらチェーン１の入力軸１１に対する巻き掛け径を小さくする一方、ドリブンプーリ２０側では可動シーブ２３の移動によって溝幅を縮小させ、チェーン１のピン端面３ｂを円錐面状のシーブ面２２ａ，２３ａの外側方向に向けて境界潤滑条件下で滑り接触させながらチェーン１の出力軸２１に対する巻き掛け径を大きくする。

こうすることで、出力軸２１の回転を減速することができる。一方、出力軸２１の回転を増速する場合、ドライブプーリ１０側の溝幅を可動シーブ１３の移動によって縮小させ、チェーン１のピン端面３ｂを円錐面状のシーブ面１２ａ，１３ａの外側方向（図６の上方向）に向けて境界潤滑条件下で摩擦接触させながらチェーン１の入力軸１１に対する巻き掛け径を大きくする一方、ドリブンプーリ２０側では可動シーブ２３の移動によって溝幅を拡大させ、チェーン１のピン端面３ｂを円錐面状のシーブ面２２ａ，２３ａの内側方向に向けて境界潤滑条件下で摩擦接触させながらチェーン１の出力軸２１に対する巻き掛け径を小さくする。こうすることで、出力軸２１の回転を増速することができる。

上記のように構成された本実施形態に係る無段変速機Ｔでは、ピン３がプーリ１０，２０に挟圧された状態で回転運動しても、ピン３のチェーン進行方向の幅（太さ）Ｗを両端部３ｂから中央部３ｃに向かって徐々に広くしているため、動力伝達時にピン３が撓んだ状態で各リンク２に応力が略均等に生じる。このため、チェーン幅方向の両端のリンク２に過大な負荷がかかるのを防止することができ、前記ピンの変形に伴うチェーン幅方向の両端のリンクの引張応力の増大に起因する当該リンクの早期疲労が抑制される。このため、当該両端のリンクの早期切損を起点とするチェーン１全体としての短寿命化が生じなくなるため、動力伝達チェーン１の耐久性がよくなり、長期にわたり安定して動力伝達を行える無段変速機Ｔとすることができる。
また、第２実施形態のチェーン１も第１実施形態のチェーン１と同様に無段変速機Ｔに使用することができる。

なお、本発明の動力伝達装置は、ドライブプーリ及びドリブン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、上記では溝幅が連続的（無段階）に変動する態様について説明したが、有段的に変動することや、固定式（無変速）である等の他の動力伝達装置に適用してもよい。

本発明の第１実施形態に係るチェーンの要部構成を模式的に示す斜視図である。 リンクにピン及びストリップが設けられた状態を示す正面図である。 本発明の第１実施形態に係るピンの平面図である。 本発明の第１実施形態に係るピンの他の例の平面図である。 本発明に係る動力伝達装置の要部構成を模式的に示す斜視図である。 無段変速機のドライブプーリ（ドリブンプーリ）、チェーンの部分的な拡大断面図である。

符号の説明

１ 動力伝達チェーン
２ リンク
３ ピン
３ａ 一方の側面
３ｂ 端部
３ｃ 中央部
３ｄ 他方の側面
４ａ 第１の貫通孔
４ｂ 第２の貫通孔
５ ストリップ
Ｔ チェーン式無段変速機

Claims (3)

1. 貫通孔を有しチェーンの進行方向及び幅方向に並ぶ複数のリンクと、前記貫通孔に挿通されて前記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が接触して動力を伝達する動力伝達チェーンであって、
   前記ピンのチェーン進行方向の幅が、両端部から中央部に向かって徐々に広くなっていることを特徴とする動力伝達チェーン。
2. 貫通孔を有しチェーンの進行方向及び幅方向に並ぶ複数のリンクと、前記貫通孔に挿通されて前記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が接触して動力を伝達する動力伝達チェーンであって、
   前記ピンの長手方向各位置におけるせん断応力が略均一となるように、当該ピンのチェーン進行方向の幅が、両端部から中央部に向かって徐々に広くなっていることを特徴とする動力伝達チェーン。
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、
   これら第１及び第２のプーリ間に架け渡され、当該第１及び第２のプーリのシーブ面と摩擦接触をする端面を有する複数のピン、これらピンによって相互に連結された複数のリンクを有する動力伝達チェーンとを備えた動力伝達装置であって、
   前記動力伝達チェーンが、請求項１又は２に記載の動力伝達チェーンであることを特徴とする動力伝達装置。

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