JP4371007B2 - 押圧ベルトおよびその製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、複数のプーリに巻き掛けられる押圧ベルトおよびその製造方法に関するものである。

一般に、２つの回転部材同士の間で動力の伝達をおこなう場合に用いる伝動装置には、摩擦伝動装置、歯車伝動装置、巻き掛け伝動装置などがあり、２つの回転部材同士の軸間距離が長い場合には、ベルト伝動装置が用いられる。このようなベルト伝動装置は、例えば、車両用の無段変速機に用いられており、その無段変速機に用いるベルトの一例が、特許文献１に記載されている。この特許文献１には、Ｖ字状溝の間隔が可変の２つのプーリと、これらのプーリに巻き掛けられるＶベルトとを有しており、Ｖベルトは多数のリングプレートをピンによって無端状に連結したものに、多数の摩擦ブロックを組み付けて構成されている。

また、使用される変速比の範囲が、最大変速比が約１．６であり、最小変速比が約１／１．６であるとき、２つのプーリの軸間距離が、Ｖベルトのピン間距離のｎ（ｎは自然数）倍に設定されていることが記載されている。このような構成により、摩擦ブロックがプーリと接触する場合に、変速比範囲を約１／１．６〜約１．６に設定すると、全範囲に亘って軸方向加振力は比較的小さい値となり、特に、変速比１．０付近では非常に小さい値となり、Ｖベルト無段変速機の発生する騒音レベルが低下するとされている。なお、エレメント同士の押圧力により動力を伝達する押圧ベルトは、下記の特許文献２および特許文献３にも記載されている。
特開平１−１５３８５２号公報 特開２００２−４８１９４号公報 特開昭６４−５５４４７号公報

ところで、上記の特許文献１に記載されている押圧ベルトにおいて、摩擦ブロックをプーリに接触させるように構成することが考えられる。しかしながら、特許文献１の場合、Ｖベルトのピン間距離に、プーリの軸間距離を合わせる構成であるため、巻き掛け部材の円周方向において、摩擦ブロックの厚さにバラツキがあると、プーリの軸間距離が、Ｖベルトのピン間距離のｎ倍とならない可能性があった。その結果、各プーリの円周方向で、各摩擦ブロックの巻き付き位相が異なり、振動または騒音の低減効果が低下する恐れがあった。

この発明は上記の事情を背景としてなされたものであり、エレメントの厚さにバラツキが生じた場合でも、エレメントの積層長さとプーリの軸間距離とを一致させることの可能な押圧ベルトを提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、環状のキャリアと、このキャリヤの円周方向に積層された多数のエレメントとを有し、複数のプーリに巻き掛けられて、多数のエレメント同士の押圧力により、複数のプーリの間で動力伝達をおこなう押圧ベルトにおいて、円周方向で複数の領域に等分割した場合に、前記エレメントの積層長さと、前記プーリの軸間距離とが一致する部分が、複数の領域の全てに含まれており、前記エレメントの積層長さと、前記プーリの軸間距離とが一致する部分を含む領域は、前記円周方向における厚さが異なる複数種類のエレメントを有し、この複数種類のエレメントには、第１のエレメントと、前記円周方向における使用個数が前記第１のエレメントよりも少ない第２のエレメントとが含まれており、前記円周方向で、前記第２のエレメントが所定の間隔で配置されていることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、環状のキャリアの円周方向に、厚さが異なる複数種類のエレメントを積層して取り付けることにより、積層されたエレメント同士の押圧力により、複数のプーリの間で動力伝達をおこなう押圧ベルトを製造する押圧ベルトの製造方法において、前記押圧ベルトを円周方向で複数の領域に等分割した場合に、前記押圧ベルトの円周方向における第１のエレメントの厚さおよび積層長さに基づいて、第２のエレメントの厚さおよび個数を決定することにより、複数種類のエレメントの積層長さと、複数のプーリの軸間距離とを一致させた部分が、前記複数の領域の全部に含まれるように、前記キャリヤに複数種類のエレメントを取り付け、前記押圧ベルトの円周方向で、前記第２のエレメントが所定の間隔で配置されていることを特徴とするものである。

請求項１に記載された押圧ベルトによれば、押圧ベルトが複数のプーリに巻き掛けられるとともに、一方のプーリのトルクが、エレメント同士の押圧力に変換されて他方のプーリに伝達される。また、エレメント自体の厚さにバラツキがあった場合でも、厚さの異なるエレメントを積層することにより、エレメントの積層長さを、プーリの軸間距離に一致させることが可能である。このため、各プーリの円周方向におけるエレメントの巻き掛け位相を一致させることが可能である。したがって、一方のプーリが一定回転し、他方のプーリで回転変動が生じることを回避できるとともに、振動または騒音を抑制することができる。さらに、押圧ベルトを円周方向に等分割した複数の領域では、エレメントの積層数が少なくなるため、バラツキの蓄積量が少なくなり、エレメントの積層長さと、プーリの軸間距離とを一致させ易くなる。

請求項１の発明によれば、押圧ベルトの全周に亘って、各プーリにおけるエレメントの巻き掛け位相を一致させ易くなる。

請求項１の発明によれば、押圧ベルトの円周方向における厚さが異なる複数種類のエレメントを有しているため、エレメントの積層長さを、プーリの軸間距離に一層一致させ易くなる。

請求項１の発明によれば、「押圧ベルトの回転により振動または騒音が生じる期間」を短くすることができる。

請求項２の発明によれば、押圧ベルトが複数のプーリに巻き掛けられるとともに、一方のプーリのトルクが、エレメント同士の押圧力に変換されて他方のプーリに伝達される。また、エレメント自体の厚さにバラツキがあった場合でも、厚さの異なるエレメントを積層することにより、エレメントの積層長さを、プーリの軸間距離に一致させることが可能である。このため、各プーリにおけるエレメントの巻き掛け位相を一致させることが可能である。したがって、一方のプーリが一定回転し、他方のプーリで回転変動が生じることを回避できるとともに、振動または騒音を抑制することができる。また、複数の領域の少なくとも１つには、円周方向における第１のエレメントの厚さおよび積層長さに基づいて、第２のエレメントの厚さおよび個数を決定することにより、全ての種類のエレメントの積層長さと、プーリの軸間距離とを一致させた部分が含まれている。したがって、エレメントの積層長さを、プーリの軸間距離に一層一致させ易くなる。

請求項２の発明によれば、全ての種類のエレメントの積層長さと、プーリの軸間距離とを一致させ易くなる。

請求項２の発明によれば、「押圧ベルトの回転により振動または騒音が生じる期間」を短くすることができる。

つぎに、この発明を図面を参照しながら具体的に説明する。図１は、この発明を車両用のベルト式無段変速機１に用いた例を示す概念図である。ベルト式無段変速機１は、駆動力源（図示せず）側に連結された駆動側回転部材（プライマリプーリ）２と、車輪（図示せず）側に連結された従動側回転部材（セカンダリプーリ）３とを有している。駆動側回転部材２および従動側回転部材３には、Ｖ字形状のベルト取付溝がそれぞれ設けられている。そして、駆動側回転部材２および従動側回転部材３のベルト取付溝の幅をそれぞれ調整することができるように構成されている。

上記のように構成された駆動側回転部材２および従動側回転部材３に押圧ベルト（以下、「ベルト」と略記する）４が巻き掛けられている。このベルト４は、無端状、言い換えれば環状に構成されている。ベルト４は、具体的には帯状のフープ５と、このフープ５の円周方向に取り付けられた多数のエレメント６とを有している。各エレメント６は金属材料により構成されており、ベルト４の幅方向におけるエレメント６の両側に凹部７が形成されている。フープ５は凹部７に配置されている。また、エレメント６には、ベルト４の円周方向で相互に逆に向けられた接触面８，９が形成されている。そして、隣り合うエレメント６の接触面８と接触面９とが接触する状態で、多数のエレメント６が円周方向に積層されている。また、一方の接触面８には突出部１０が形成され、他方の接触面９には凹１１部が形成されている。そして、突出部１０が凹部１１に進入することにより、エレメント６同士が接触面８，９に沿って相対移動することが規制されている。また、接触面８に連続して、ベルト４の内周側には傾斜面１２が形成されており、接触面８と傾斜面１２との境界部分に、ベルト４の幅方向に伸びた直線状のロッキングエッジ（角部）１３が形成されている。

上記構成において、駆動力源のトルクが駆動側回転部材２に伝達されるとともに、駆動側回転部材２のベルト取付溝の幅を制御することにより、駆動側回転部材２に対するベルト４の巻き掛け半径と、従動側回転部材３に対するベルト４の巻き掛け半径との比が変化し、駆動側回転部材２の回転速度と従動側回転部材３の回転速度との比、すなわち変速比が制御される。さらに、従動側回転部材３のベルト取付溝の幅を制御することにより、ベルト４に対する駆動側回転部材２および従動側回転部材３の挟圧力が調整され、ベルト４の伝達トルクが制御される。

このベルト４に加えられる挟圧力、より具体的には各エレメント６に加れる挟圧力に応じて、各エレメント６と各回転部材との接触面における摩擦力が変化する。そして、図１に示すように、駆動側回転部材２が反時計方向に回転して、駆動側回転部材２から各エレメント６に動力が伝達されると、ベルト４の円周方向に各エレメント６同士を押圧する力が発生するとともに、その押圧力が各エレメント６を経由して従動側回転部材３に伝達されて、従動側回転部材３が、図１で反時計方向に回転する。このようにして、駆動側回転部材２のトルクがベルト４を経由して従動側回転部材３に伝達され、従動側回転部材３のトルクが車輪に伝達されて、駆動力が発生する。

ところで、ベルト４による動力伝達時において、各エレメント６が各回転部材に巻き掛かっていない領域においては、隣り合うエレメント６の接触面８と接触面９とが接触（密着）した状態で、各エレメント６が円周方向に略直線状に移動（平行移動）する。これに対して、ベルト４が回転部材に巻き掛かる場合は、各エレメント６は略円弧状の軌跡で移動する。より具体的には、移動方向の前方に位置するエレメント６が、移動方向の後方に位置するエレメント６のロッキングエッジ１３を支点として所定角度回転する。その結果、接触面８と接触面９とが非接触となる。ついで、回転部材に巻き掛けられているベルト４が、回転部材から離れる場合は、各エレメント６がロッキングエッジ１３を支点として再度回転し、各エレメント６の接触面８と接触面９とが接触した状態に戻る。

つぎに、エレメント６の具体的な積層構成を説明する。ベルト４は、フープ５の円周方向に多数のエレメント６が積層して取り付けられている。このベルト４は、図１および図２に示すように、ベルト４を円周方向で複数の領域に等分割（整数ｎ等分）した場合に、複数のエレメント６の積層長さＬ１と、軸間距離ＣＤとが一致する部分が、複数の領域の少なくとも１つに含まれている。この実施例において、「ベルト４を円周方向で複数の領域に等分割する」とは、製品としてのベルト４を円周方向のある位置で区切って、複数の領域に等分割することを想定する」という意味であり、ベルト４を実際に分解したり、バラバラにしたり、切断したりするという意味ではない。ここで、エレメント６の積層長さＬ１とは、所定のエレメント６の接触面８から接触面９までの距離を意味する。また、軸間距離ＣＤとは、駆動側回転部材２の回転中心Ａ１と、従動側回転部材３の回転中心Ｂ１との距離を意味する。さらに、複数の領域は３以上の領域であればよい。図２は、ベルト４を等分割した例を示す概念図であり、図２においては、ベルト４が４つの領域Ｃ１ないし領域Ｃ４に等分割されている。

領域Ｃ１ないし領域Ｃ４の各周長Ｌｄは、ベルト４の全周長の１／４となっている。ここで、各周長Ｌｄおよびベルト４の全周長は、各エレメント６のロッキングエッジ１３を接続する仮想円（図示せず）における長さである。また、ベルト４の構成としては、領域Ｃ１ないし領域Ｃ４の各周長Ｌｄが、軸間距離ＣＤと一致する構成、または、領域Ｃ１ないし領域Ｃ４の各周長Ｌｄの方が、軸間距離ＣＤよりも長い構成のいずれでもよい。図１では、領域Ｃ１ないし領域Ｃ４の各周長Ｌｄの方が、軸間距離ＣＤよりも長い構成のベルト４が図示されている。

上記のように構成されたベルト４によれば、エレメント６自体の厚さにバラツキがあった場合でも、エレメント６の積層長さＬ１を、軸間距離ＣＤに一致させることが可能である。このため、各駆動側回転部材２および従動側回転部材３の円周方向におけるエレメント６の巻き掛け位相を一致させることが可能である。したがって、駆動側回転部材２が一定回転し、従動側回転部材３で回転変動が生じることを回避できるとともに、従動側回転部材３とエレメント６とが衝突して生じる振動および騒音を、抑制することができる。さらに、ベルト４を円周方向に等分割した領域Ｃ１ないし領域Ｃ４では、エレメント６の積層数が少なくなるため、バラツキの蓄積量が少なくなり、エレメント６の積層長さＬ１と、軸間距離ＣＤとを一致させ易くなる。さらに、エレメント６の積層長さＬ１と、軸間距離ＣＤとを一致させた部分が、領域Ｃ１ないし領域Ｃ４の全てに含まれている場合は、ベルト４の全周に亘って、駆動側回転部材２および従動側回転部材３におけるエレメント６の巻き掛け位相を、一層一致させ易くなる。つまり、各回転部材におけるエレメント６の位相ズレを回避するために、エレメント６の厚さを数ミクロン単位で管理する必要がなくなり、大幅なコスト低減が可能となる。

なお、図２の例では、ベルト４が４等分されているが、ベルト４を５等分し、等分された各領域の少なくとも１つに、エレメントの積層長さと、軸間距離とが一致する部分を含ませたベルトを製造することも可能である。また、ベルトの分割数を選択する場合に、ベルト周長Ｌを軸間距離ＣＤで除した値を算出するとともに、その算出値が整数であれば、その算出値を分割数として用いることも可能である。これに対して、算出値が整数でない場合は、この算出値よりも大きい整数、または小さい整数のいずれか一方を分割数として用いるか、または、この算出値に最も近い整数を分割数として用いることが可能である。このように構成されたベルトにおいても、上記と同様の効果を得られる。

つぎに、エレメント６の積層長さＬ１と軸間距離ＣＤとを一致させる方法を具体的に説明する。エレメント６の積層長さＬ１と、軸間距離ＣＤとを一致させたベルトを構成する場合、厚さの同じ１種類のエレメントだけを積層したベルトと、厚さの異なる複数種類のエレメントを積層したベルトとが挙げられる。厚さの異なる複数種類のエレメントを用いることより、エレメントの積層長さと軸間距離とを、一層一致させ易くなる。図１および図２には、厚さの異なる複数種類のエレメントを積層したベルト４が示されている。すなわち、エレメント６は、メインエレメント６Ａと、このメインエレメント６Ａとは厚さが異なる調整用エレメント６Ｂとを積層して、ベルト４が構成されている。調整用エレメント６Ｂは、メインエレメント６Ａよりも厚くても薄くてもよい。

より具体的に説明すると、図２においては、エレメントの積層長さと、軸間距離とが一致する部分が、領域Ｃ１ないし領域Ｃ４の全部に含まれており、各領域におけるエレメントの積層長さと軸間距離とが一致する部分に、調整用エレメント６Ｂの積層部分１４が含まれている。ここで、メインエレメント６Ａと調整用エレメント６Ｂとを用いて、１つの領域におけるエレメント６の積層長さＬ１を調整する構成（方法）には、以下のような方法が含まれる。第１の方法は、メインエレメント６Ａの厚さを測定し、その平均厚さに基づいて、同じ成形型で多数個成形される調整用エレメント６Ｂの枚数および厚さを決定する方法である。

ところで、各エレメント６Ａ，６Ｂは、異なる成形型により個々に多数個製造される。そこで、第２の方法は、各成形型で成形されるエレメントの平均厚さを測定するとともに、メインエレメント６Ａと調整用エレメント６Ｂとを混合して用いた場合におけるエレメント６の積層長さＬ１が、軸間距離ＣＤと等しくなるように、使用する成形型およびその成形型で成形したエレメントの使用枚数を決定する方法である。

さらに第３の方法は、メインエレメント６Ａとして、複数の成型型で成形したものを用い、これらのメインエレメント６Ａの平均厚さを測定し、その測定結果に基づいて、調整用エレメント６Ｂの枚数および厚さを決定する方法である。

このように、第１の方法ないし第３の方法によれば、成形型を基準として、その成形型で製造される多数のエレメントを１ロットとし、そのロット単位でエレメントの積層長さＬ１を調整することが可能であり、全てのベルト４毎に、エレメントの積層長さＬ１を調整する必要がなくなり、上記構成のベルト４を低コストで得ることができる。

さらに第４の方法は、分割された領域をメインエレメント６Ａのみで構成し、その積層長さＬ１を実際に測定し、その測定結果に基づいて、調整用エレメント６Ｂの厚さおよび枚数を決定する方法である。

つぎに、各領域内における調整用エレメント６Ｂの配置例、およびベルト４の全周における調整用エレメント６Ｂの配置例について説明する。まず、第１の配置例は、調整用エレメント６Ｂの積層部分１４を、ベルト４の円周方向で各領域の中央に配置する例である。この第１の配置例によれば、駆動側回転部材２と従動側回転部材３との間におけるエレメント６の位相ズレによるノイズ増大時間を、最短にすることが可能である。したがって、ノイズレベルを下げることが可能となる。

第２の配置例は、調整用エレメント６Ｂの積層部分１４を、ベルト４の円周方向で領域内にランダムに配置する例である。第３の配置例は、メインエレメント６Ａの積層部分の長さが、円周方向で交互に長、短、長、短となるように、調整用エレメント６Ｂの積層部分１４の配置位置を決定する配置例である。第４の配置例は、メインエレメント６Ａの積層部分同士の長さの比が３０％以上異なるように、調整用エレメント６Ｂの積層部分１４の配置位置を決定する配置例である。第５の配置例は、メインエレメント６Ａの積層部分同士の長さの比がランダムとなるように、調整用エレメント６Ｂの積層部分１４の配置位置を決定する配置例である。これらの第２の配置例ないし第５の配置例によれば、ベルト４の円周方向における位相において、ノイズが生じる周期をランダム化することで、そのノイズが目立たなくなり、ノイズを一層低減可能である。さらに、第６の配置例は、領域ＬＤの方が、積層長さＬ１よりも長いベルト４を対象とするものであり、領域Ｌｄ内であって、軸間距離ＣＤに相当する部分以外の部分に、調整用エレメント６Ｂを配置する配置例である。なお、各配置例では、各領域単位、またはベルト４の全体のいずれにおいても、メインエレメント６Ａの数の方が、調整用エレメント６Ｂの数よりも多い。

つぎに、駆動側回転部材２と従動側回転部材３との間におけるエレメント６の位相差と、ベルトノイズとの関係を図３の線図により説明する。位相差「零」は、位相差が全くないことを意味し、位相差１／２は、エレメント６の厚さの１／２の位相差があることを意味する。この図３の線図のように、位相差が大きくなるほど、ベルトノイズが増加することが分かる。

図４は、位相差とエレメントの厚さとの関係を示す線図である。ここでは、軸間距離が１８０ｍｍであり、目標厚さ１．８０ｍｍのエレメントを１００枚積層する場合が例示されている。これに対して、実厚さが１．７９ｍｍのエレメントを１００枚積層した場合は、位相差が０．５（１／２）となる。つまり、エレメント１枚につき、１０μｍの誤差により、位相差が０．５となる。図５は、位相差とベルト４の周長との関係を示す線図である。この図５は、図２のように、各領域Ｃ１ないし領域Ｃ４において、円周方向の中央に調整用エレメント６Ｂの積層部分１４を配置した場合に対応している。この図５に示すように、周長の１／４内において略中央で、位相差を調整しきれない部分が生じる場合がある。ただし、位相差の発生する周長は短く、かつ、位相差が発生する出現時間も短時間であるため、ノイズレベルの上昇は少ない。

ここで、この実施例で説明した構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、駆動側回転部材２および従動側回転部材３が、この発明の複数のプーリに相当し、ベルト４がこの発明の押圧ベルトに相当し、メインエレメント６Ａおよび調整用エレメント６Ｂが、この発明の「厚さが異なる複数種類のエレメント」に相当し、メインエレメント６Ａが、この発明における第１のエレメントに相当し、調整用エレメント６Ｂが、この発明における第２のエレメントに相当する。

この発明の押圧ベルトを有するベルト式無段変速機を示す概念図である。 この発明の押圧ベルトの構成を示す概念図である。 各回転部材同士の間におけるエレメントの位相差と、ノイズレベルとの関係の一例を示す線図である。 各回転部材同士の間におけるエレメントの位相差と、エレメントの厚さとの関係の一例を示す線図である。 押圧ベルトの周長に対する位相差およびノイズの変化例の示す線図である。

符号の説明

２…駆動側回転部材、 ３…従動側回転部材、 ４…ベルト（押圧ベルト）、 ５…キャリア、 ６…エレメント、 ６Ａ…メインエレメント、 ６Ｂ…調整用エレメント、 Ｃ１，〜Ｃ４…領域、 Ｌ１…積層長さ、 ＣＤ…軸間距離。

Claims (2)

1. 環状のキャリアと、このキャリヤの円周方向に積層された多数のエレメントとを有し、複数のプーリに巻き掛けられて、多数のエレメント同士の押圧力により、複数のプーリの間で動力伝達をおこなう押圧ベルトにおいて、
   円周方向で複数の領域に等分割した場合に、前記エレメントの積層長さと、前記プーリの軸間距離とが一致する部分が、複数の領域の全てに含まれており、
   前記エレメントの積層長さと、前記プーリの軸間距離とが一致する部分を含む領域は、前記円周方向における厚さが異なる複数種類のエレメントを有し、
   この複数種類のエレメントには、第１のエレメントと、前記円周方向における使用個数が前記第１のエレメントよりも少ない第２のエレメントとが含まれており、前記円周方向で、前記第２のエレメントが所定の間隔で配置されていることを特徴とする押圧ベルト。
2. 環状のキャリアの円周方向に、厚さが異なる複数種類のエレメントを積層して取り付けることにより、積層されたエレメント同士の押圧力により、複数のプーリの間で動力伝達をおこなう押圧ベルトを製造する押圧ベルトの製造方法において、
   前記押圧ベルトを円周方向で複数の領域に等分割した場合に、前記押圧ベルトの円周方向における第１のエレメントの厚さおよび積層長さに基づいて、第２のエレメントの厚さおよび個数を決定することにより、複数種類のエレメントの積層長さと、複数のプーリの軸間距離とを一致させた部分が、前記複数の領域の全部に含まれるように、前記キャリヤに複数種類のエレメントを取り付け、前記押圧ベルトの円周方向で、前記第２のエレメントが所定の間隔で配置されていることを特徴とする押圧ベルトの製造方法。

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