JP5805932B2 - 無段変速機用駆動ベルトの横断要素 - Google Patents

Description

本発明は、無段変速機用駆動ベルトの横断要素に関する。

無段変速機には２つのプーリがあり、駆動ベルトを１対で所定の位置に締め付け保持するため、プーリは各々２つのプーリ滑車で構成され、プーリ滑車は少なくとも部分的に円錐形の接触面を有する。公知の駆動ベルトは１組以上の無端、即ち連続の帯状のリングでできており、その上に多数の比較的薄い横断要素がリングの周に沿って動くように連続的に配置されている。この目的で、横断要素には少なくとも部分的に１組のリングが収容できるスロットを備える。このタイプの駆動ベルトは例えば、特許文献１にて、又、Ｖａｎ Ｄｏｏｒｎｅプッシュベルトという名前で知られている。

欧州特許出願ＥＰ−Ａ−０６２６５２６

公知の横断要素には２つのスロットがあり、またスロットの半径方向内側にある基部と、スロットの間にある接続部と、スロットの半径方向外側にある頭部とで構成されている。基部には、少なくとも１つの主要面上に、いわゆる傾斜領域があり、傾斜領域は軸方向に沿って伸び、少なくとも概ね一定の厚みを持つ横断要素の半径方向外側部又は頂部と、厚みが半径方向内側に減少し、即ち、少なくとも実質的に先細りになっている半径方向内側部又は底部との間の遷移領域を形成している。この構成の結果に部分的に起因して、駆動ベルト内で互いに隣り合わせとなる横断要素は互いに対して傾き、駆動ベルトは全体として周方向に伸縮可能となる。駆動ベルトの最小曲率半径は横断要素の底部のテーパ角によって決まる。

このタイプの横断要素は、（精密）打ち抜きプロセスによる帯状材料のカット品であり、仕上処理されている。公知の仕上プロセスは、バレルプロセスであり、そこでは横断要素の打ち抜きバリを除去し、周辺の角を丸くするように、多数の横断要素がバレルショットと一緒に振動する。少なくともバレルプロセスにおいて、さらには他の再機械加工において、２つ以上の横断要素が互いに入れ子になることがある。この場合、第１番目の横断要素の一部が第２番目の横断要素のスロットに入り込む。スロットの高さ、即ち基部の一番上と頭部の一番下の間の半径方向の距離が横断要素の厚みとほぼ等しい場合には、２つの横断要素はお互いに絡み合うことがありうる。この観点から、少なくともスロットの高さは、一般的にある特定のタイプの駆動ベルトの所与のパラメータであり、即ちスロットの高さは、スロットに内包される１組のリングの半径方向の厚みに、一定のクリアランスを加えた値によって決定される、ことに留意する必要がある。

この入れ子現象の１つの不利な結果は、横断要素が損傷を受け、その結果、変形してしまうことがあることである。さらには、上記のバレルプロセスにおいて、バレルショットが横断要素に局部的に減少した、又は潜在的に不適切な影響をもたらす可能性がある。これらの横断要素は最終的には駆動ベルトでの使用に適さないと分かるかもしれない。その場合には、それらは製造プロセスから除去されスクラップとなる。

本発明によれば、横断要素の公称厚みを横断要素のスロットの高さより少なくとも３％小さくするという寸法取りにより、このスクラップの発生を避け、あるいは少なくとも減らして、製造プロセスの効率をあげることができる。

試験によって、このタイプの横断要素は絡み合わないという結果が確立した。入れ子になった任意の横断要素も容易にすばやく離れるという結果により、少なくとも決して絡み合うことはない。横断要素の上記の寸法の差が１０％以上ならば、さらなる顕著な改善はなされない。そして、約８％が最適である。なぜなら、その値で、上記の寸法の差に関して、標準的な生産あるいは寸法の公差である５％が克服されるからである。

他方、本発明によれば、第２番目の可能性は、横断要素の最小厚み、即ち、横断要素の下側の厚みが３％以上、好適にはおおよそ８％から１０％、スロットの高さより大きいことである。この場合は、横断要素が絡み合ったり、入れ子になることは不可能となる。

第２番目の可能性の１つの問題点は、横断要素に要求される公称厚みが比較的大きくなることである。なぜなら、実際に使われている横断要素では、公称厚みは一般的に最小厚みより２０％程度以上大きいからである。一方、現在実際に使われている横断要素の公称厚み１．５から１．８ｍｍが、生産性のみならず運転中の低レベルのノイズ発生を含めて機能的に最適とみなされている。

本発明による第３番目の構成では、横断要素の寸法を以下のようにすることで、上記の欠点は克服される。公称厚みをスロットの高さから少なくとも３％以上大きくすること、最小厚みをスロットの高さから少なくとも３％以上小さくすること、横断要素の厚みがスロットの高さと同じになる場所で、横断要素の２つの主要面あるいは前主面と後主面が互いに対してなす角度を少なくとも８度、好適には１０度とすることである。このタイプの横断要素では、一見したところ互いに絡み合いが発生するように見えるが、上記の角度の使用によりそのような絡み合いは発生しないか少なくとも永続しない、即ち一時的となる。試験により、バレルプロセスにおいて、このタイプの横断要素の入れ子は容易に速やかに分離することが確立されている。横断要素の前表面と後表面の間の角度が９０度であれば一番効果的であることが実証されている。なぜならこのことにより、上記の絡み合い発生は全く阻止されてしまうからである。本発明は以下でより詳細に、本発明による横断要素の以下の記述と図面の参照に基づいて説明される。

図１は駆動ベルトを取付けた無段変速機の断面図である。 図２は図１の駆動ベルトを取付けた無段変速機の１部分の側面図である。 図３ａは駆動ベルトの横断要素の正面図である。 図３ｂは駆動ベルトの横断要素の側面図である。 図４は入れ子になった１組の横断要素を示す図である。 図５は本発明に基づく第１の好ましい実施形態における横断要素の正面および側面図である。 図６は本発明による第２の好ましい実施形態における横断要素の正面および側面図である。 図７は本発明による第２の好ましい実施形態の変化形における横断要素の正面および側面図である。

自動車での使用例としての無段変速機を図１、図２に示す。無段変速機は特許文献１に概要が説明されている。無段変速機１は別々のプーリ軸２および３に配置された２つのプーリ４および５で構成される。プーリ４および５には無端で連続の駆動ベルトが取付けられ、プーリ軸２および３の間でトルクを伝達するために使われる。プーリ４および５には各々２つの円錐形のプーリ滑車７、８および９、１０が備えられ、それらにより駆動ベルト６の先細りの受入溝１１が形成される。無段変速機の変速比はプーリ４および５の受入溝１１での駆動ベルト６の走行半径の比で決定される。走行半径はプーリ滑車７、８および９、１０を簡単化のため不図示の移動手段によって近づけたり離したりすることで変えられる。この目的のため、プーリ滑車７、８および９、１０の内それぞれ少なくとも１つは軸方向に動くように構成されている。プーリ軸２および３の間でトルクを伝達するために、駆動ベルト６はプーリ４および５の受入溝１１にて指定の挟圧力にて挟み込まれる。

図１の変速機１の軸方向の簡略化した断面図を図２に示す。ここで駆動ベルト６は多数の横断要素６３とともに、重なり合った連続的な何本もの平面リング６２とで構成されている。横断要素６３は簡略化のために図２の側面図では一部だけが示されている。駆動ベルト６の横断要素６３の正面図、即ち駆動ベルト６の接線方向つまり周方向から見た図、が図３ａに、側面図、即ち軸方向から見た図が図３ｂに示される。

図３ａと図３ｂに示されるように、公知の横断要素６３は両側に、駆動ベルト６の１組のリング６１を少なくとも部分的に受入れるスロット６４を備える。本実施形態では、従って、２組のそのようなリング６１からできている。さらに、公知の横断要素６３は、スロット６４の半径方向内側にある基部６５と、スロット６４の間にある接続部６６と、スロット６４の半径方向外側にある頭部６７とで構成されている。ここで、スロット６４の公称高さＨｎ、即ち基部６５の一番上と頭部６７の一番下の間の半径方向の最小距離、は実質的に１組のリング６１の半径方向の厚みに小さなクリアランスと加えたものに相当する。

基部６５の軸方向の端には２つのプーリ滑車接触面６８があり、半径方向外側に拡がり、プーリ滑車７〜１０と摩擦接触するように作られている。さらに、基部６５には２つのリングセット接触面６９、これはサドル面６９と短く呼ばれるが、半径方向外側に向かって接続部６６の両側にあり、２組のリング６１の１組と摩擦接触するように意図されている。

公知の横断要素６３には又、凸部７１と凹部７２がある。駆動ベルト６の中で、２つの横断要素が相互に位置を定めるために、２つの連続する横断要素の第１番目の横断要素６３の凸部７１が第２番目の横断要素６３の凹部７２に受入れられる。横断要素６３の基部６５は又、第１番目の主要面即ち前表面において傾斜領域として知られる領域を持つ。この領域は、横断要素６３の両側のプーリ滑車接触面６８の間を軸方向に向かって伸び、詳細には横断要素の公称厚みＤｎでほぼ同一の厚みを有する横断要素の頂部と、横断要素の底部との間の遷移部を形成する。その底部は、内側に向かって先細りとなり、即ちその厚みＤｎが底部方向へ減少して最小値Ｄｍとなる。この結果に部分的に起因して、横断要素６３は駆動ベルト６の中で相互に傾くことができ、それによって駆動ベルト６全体としては周方向にフレキシブルとなる。

現在生産されている駆動ベルト６では、横断要素６３の先細りの底部において前表面と後表面との傾きの角度θは概略４度から５度である。この角度θは横断要素の公称厚みＤｎ概略２ｍｍにおいて、実際に使用される駆動ベルト６の最小曲率半径３０ｍｍ近辺を実現するために必要である。より大きな角度θは実際には使用されない。なぜならば、横断要素６３のプーリ滑車接触面６８の表面が不必要で不適切になるためである。

図４は入れ子状態になった、即ち第１番目の横断要素６３の基部６５の１部分が第２番目の横断要素６３のスロット６４に入り込んだ１組の横断要素６３を示す。横断要素６３の公称厚みＤｎは横断要素６３のスロット６４の公称高さＨｎと概略等しいため、横断要素６３同士は相互に絡み合ってしまう。結果として、駆動ベルト６の製造プロセスにおいて、横断要素６３は損傷をうけ、変形を受け、そして／あるいは部分的に不十分な機械加工処理となってしまう。本発明によればこの問題そして／あるいはこれらの欠点は、横断要素６３の公称厚みＤｎを横断要素６３のスロットの公称高さＨｎの９０％から９７％、好適には約９２％に選択することで回避することができる。このタイプの横断要素６３はまだ互いに入れ子にはなるが、実際には絡み合わないことが知られている。本発明によれば、計測の結果、損傷、変形、不十分な再機械加工のリスクは大幅に減少している。

上記の問題に対して、第１番目の好適な実施形態に基づいた、本発明による別の解決方法を図５に示す。第１番目の好適な実施形態では、横断要素６３の基部６５の底部の位置での最小あるいは最も小さい厚みＤｍはスロット６４の公称高さＨｎより約１０％大きい。このタイプの横断要素６３は入れ子になることはなく、絡み合うだけである。

スロット６４に必要とされる公称高さＨｎによると、上記解決法は比較的大きな公称厚みＤｎを持つ横断要素６３に至るが、これが望ましくない場合がある。この場合には、本発明の第２番目の好適な実施形態が解決法となる。それを図６および図７に示す。図６に描かれた横断要素６３は以下の特徴を持っている。
―公称厚みＤｎは横断要素６３のスロット６４の高さＨｎより少なくとも３％大きい、
―最小厚みＤｍは横断要素６３のスロット６４の高さＨｎより少なくとも３％小さい、
―横断要素６３の厚みがスロット６４の高さＨｎと等しくなる場所では前表面と後表面の間の角度θは約１０度である。等しくなる場所とは、図６にあるように入れ子になったときの接触点あるいは接触ラインである。

このタイプの横断要素６３が互いに入れ子になるにもかかわらず、実際には、それらはずっと絡み合っているわけではないことが知られている。結果として、入れ子になった横断要素６３の組は簡単に放れ落ちることができる。

図７に描かれた本発明に基づく横断要素６３の別形態では、横断要素６３の公称厚みＤｎと横断要素６３の基部６５の底部の最小厚みＤｍの間で階段状の遷移が実現される。この構成は、上記の角度θが直角即ち約９０度となったものである。本発明によるこのタイプの別形態の解決法は特に効果的である。なぜなら、このタイプの横断要素６３は生産が安価であり、相互に全く絡み合わないからである。

１ 無段変速機
４、５ プーリ
６ 駆動ベルト
６３ 横断要素
６４ スロット
６５ 基部
６６ 接続部
６７ 頭部
７１ 凸部
７２ 凹部

Claims (2)

1. 無段変速機（１）用駆動ベルト（６）の横断要素（６３）であって、
   前記無段変速機（１）は２つのプーリ（４，５）を有し、
   前記プーリ（４，５）は各々２つのプーリ滑車（７，８；９，１０）で構成され、
   前記プーリ滑車（７，８；９，１０）は少なくとも部分的に円錐形の接触面を有し、前記接触面は１対で前記駆動ベルト（６）を内蔵し、
   前記横断要素（６３）は前記駆動ベルト（６）の１組のリング（６１）を少なくとも部分的に収容するスロット（６４）を有し、
   前記横断要素（６３）は、
   前記スロット（６４）の半径方向内側にある基部（６５）と、
   前記スロット（６４）の半径方向外側にある頭部（６７）と、
   前記基部と前記頭部の間にある１つの接続部（６６）と、で構成され、
   さらに前記横断要素（６３）は、前記基部（６５）の表面が平坦でない第１主要面と前記基部（６５）の表面が平坦な第２主要面とを有し、前記第１主要面と前記第２主要面は前記駆動ベルト（６）の周方向において互いに反対の方向を向き、
   ここにおいて前記スロット（６４）の公称高さＨｎは前記基部（６５）と前記頭部（６７）の半径方向距離の最小値で定義され、
   また前記基部（６５）は、前記横断要素（６３）の前記第１主要面内において、前記横断要素（６３）の実質的に一定な公称厚みＤｎを有する前記横断要素（６３）の頂部と前記横断要素（６３）の底部との間で遷移領域を形成する傾斜領域（７０）を有し、前記底部の厚みは半径方向内側に向かって前記横断要素（６３）の最小厚みＤｍにまで薄くなり、
   前記横断要素（６３）の前記公称厚みＤｎが前記スロット（６４）の前記公称高さＨｎの１０３％以上であり、
   前記横断要素（６３）の前記最小厚みＤｍが前記スロット（６４）の前記公称高さＨｎの９７％以下であり、
   前記横断要素（６３）の局部的厚みが前記スロット（６４）の前記公称高さＨｎと同じである場所において、前記横断要素（６３）の前記基部（６５）の前記第１主要面に位置する前記底部と、前記基部（６５）の前記第２主要面とがなす角度θが少なくとも８度である、ことを特徴とする横断要素。
2. 前記横断要素（６３）の前記基部（６５）の前記第１主要面に位置する前記底部と、前記基部（６５）の前記第２主要面とがなす角度θが約１０度であること、を特徴とする請求項１に記載の横断要素。

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