JP6221045B2 - 無段変速機用金属ベルト - Google Patents

Description

本発明は、一対のプーリ間に掛け回した状態で使用される無段変速機用金属ベルトに関し、特に、無端環状体に沿って複数のエレメントを配置することにより形成された無段変速機用金属ベルトに関する。

現在、ＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）ベルトで主流となっているプッシュタイプのベルトは、エレメントと呼ばれる金属製のコマと、それを束ねるリングと呼ばれる金属製の輪で構成されている。具体的には、下記特許文献１に開示されているような金属Ｖベルトが提供されている。この従来技術は、金属Ｖベルトのエレメントについて、必要十分な強度を維持しつつ合理的に軽量化を図ろうとするものである。

下記特許文献１に開示されている金属Ｖベルトのエレメントは、隣接配置されるエレメントを係合するための突起が表面に設けられるとともに、その裏面には、この突起を受容するための凹部が設けられている。そして、突起及び凹部が係合して複数のエレメントが整列するように形成されている。また、下記特許文献１に開示されている金属Ｖベルトは、ベルト滑りを防止するために、プーリのＶ溝面からエレメントのＶ面に推力（挟圧力）を負荷することで使用される。

特開２０００−５５１３６号公報

ところで、本発明者は、上記特許文献１に開示されている従来技術の金属Ｖベルトにつき、エレメントの耐久性について検討したところ、上述したような突起及び凹部をエレメントの表面及び裏面にそれぞれ設けた場合には、プーリからエレメントに推力（挟圧力）を負荷した際に、エレメントが一方向に撓むという技術的知見を得た。より具体的に、エレメントが裏面から表面に向かって凸状に撓むことが分かった。

また、トルク負荷により、更なる撓みがエレメントに発生するが、発生した撓みの方向が、推力負荷により発生した撓みの方向と一致し、通常以外の過大入力がプーリからエレメントに負荷された場合、エレメントが塑性域に達し、塑性変形を引き起こす可能性があることが分かった。エレメントが塑性変形した場合、エレメントの耐久性の低下を招くという問題がある。

そこで、本発明は、推力負荷による撓みの発生を抑制し、過大入力負荷によるエレメントの耐久性低下を防ぐことが可能な無段変速機用金属ベルトの提供を目的とした。

上述した課題を解決すべく提供される本発明の無段変速機用金属ベルトは、一方の面に突起が形成され、他方の面に凹部が形成されたエレメントを複数、無端環状体に沿って配置することにより環状に形成され、一対のプーリ間に掛け回した状態で使用される無段変速機用金属ベルトであって、前記複数のエレメントが、前記プーリの周方向に隣接する一方のエレメントの突起を、他方のエレメントの凹部に嵌合させた状態で積層されており、それぞれの前記エレメントの側面の、前記プーリの溝と接触する接触部が、前記プーリの周方向に拡径したテーパ形状を有することを特徴とするものである。

本発明の無段変速機用金属ベルトにおいては、プーリとの接触により挟圧が作用する接触部が、プーリの周方向に拡径したテーパ形状を有している。このテーパ形状により、エレメントは、その接触部にプーリからの推力（挟圧力）が負荷された際に、前記プーリの周方向に凸形状の曲げ荷重を掛けることができる。従って、従来のように、エレメントへの「前記プーリの周方向」と逆方向の荷重が掛かったとしても、その曲げ荷重は、上記テーパ形状による「前記プーリの周方向」の曲げ荷重と相殺する（釣り合わせる）ことができる。その結果、推力負荷によるエレメントでの撓みの発生を抑制し、過大入力負荷によるエレメントの耐久性低下を防ぐことができる。

本発明によれば、推力負荷によるエレメントでの撓みの発生を抑制し、過大入力負荷によるエレメントの耐久性低下を防ぐことが可能な無段変速機用金属ベルトの提供することができる。

（ａ）は本発明の一実施形態に係る無段変速機用金属ベルトを無段変速式のプーリに装着した状態を示す正面図、（ｂ）は（ａ）の無段変速機用金属ベルトの一部を示す斜視図、（ｃ）は無段変速機用金属ベルトをプーリに掛け回した状態を示す説明図である。 （ａ）従来のエレメントの上面視図であって、従来のエレメントに作用する各種の力を説明するための模式図、（ｂ）本発明のエレメントの上面視図であって、本発明のエレメントに作用する各種の力を説明するための模式図である。

以下、本発明の一実施形態に係る無段変速機用金属ベルト１０について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１（ａ）に示すように、無段変速機用金属ベルト１０は、無断変速機を構成する一対のプーリＰ１，Ｐ２間に掛け回した状態で使用されるものである。図１（ｂ）に示すように、無段変速機用金属ベルト１０は、金属板を複数積層し、環状にすることにより形成されたフープ１２（無端環状体）に対し、多数のエレメント２０を連ねた状態で装着することにより形成されたものである。

無段変速機用金属ベルト１０を構成するエレメント２０の数はいかなるものであっても良いが、本実施形態では約４００個のエレメント２０によって無段変速機用金属ベルト１０が構成されている。

エレメント２０は、鋼板製のプレートによって構成されている。図１（ｂ），（ｃ）に示すように、エレメント２０は、無段変速機のプーリＰ１，Ｐ２に挟み付けられるようにしてプーリＰ１，Ｐ２の各溝Ｄと当接可能な側部２２ａ，２２ｂ（接触部）を有するボディ部２２と、ボディ部２２に対してピラー部２４を介して接続されたヘッド部２６とを有する。ピラー部２４の両脇であって、ボディ部２２とヘッド部２６との間の部分には、フープ１２を受け入れるためのサドル部２８が形成されている。

図２（ｂ）は、本実施形態のエレメント２０の上面視図である。図２（ｂ）に示すように、ヘッド部２６は、一方の面２６ａに突起２６ｂが形成され、他方の面２６ｃに凹部２６ｄが形成される。

そして、各エレメント２０は、凹部２６ｄに突起２６ｂを挿入することによって整列可能となっている。また、側部２２ａ，２２ｂは、一方の面２６ａから他方の面２６ｃに向かって拡径したテーパ形状を有している。

次に、本実施形態のエレメント２０（図２（ｂ）参照）と従来のエレメント１２０（図２（ａ）参照）とを比較した結果を示す。なお、以下において、プーリＰ１，Ｐ２を単にプーリと略記することがある。

図２（ａ）は、従来のエレメント１２０の上面視図であって、従来のエレメント１２０に作用する各種の力を説明するための模式図である。なお、図２（ａ）中の矢印は、プーリＰ１，Ｐ２により推力（挟圧力）が負荷される方向を示し、図２（ａ）中の白抜き矢印は、曲げ荷重Ｌ１が掛かる方向を示す。また、図２（ａ）中の一点鎖線は、撓んだ状態のエレメント１２０の外形線を示す。

まず、本発明者は、図２（ａ）に示す従来のエレメント１２０において、突起１２６ｂ及び凹部１２６ｄを一方の面１２６ａ及び他方の面１２６ｃにそれぞれ設けた場合には、プーリから側部１２２ａ，１２２ｂに推力を負荷すると、一方の面１２６ａから他方の面１２６ｃに向かう曲げ荷重Ｌ１が掛かり、エレメント１２０が凸状に撓むという技術的知見を得た。

ここでの知見から、本発明者は、トルク負荷により、エレメント１２０に発生した更なる撓みの方向が、推力負荷により発生した撓みの方向と一致し、通常以外の過大入力がプーリからエレメント１２０に負荷された場合には、エレメント１２０が塑性域に達し、塑性変形を引き起こす可能性があることを見いだした。

続いて、本実施形態のエレメント２０においてプーリＰ１，Ｐ２から側部２２ａ，２２ｂに挟圧力（推力）を負荷した状態を図２（ｂ）に示す。なお、図２（ｂ）中の矢印は、推力（挟圧力）が負荷される方向を示し、図２（ｂ）中の白抜き矢印は、曲げ荷重Ｌ２が掛かる方向を示す。また、図２（ｂ）中の一点鎖線は、仮想的に撓んだ状態にあるエレメント２０の外形線を示す。

ここで、本実施形態のエレメント２０は、従来のエレメント１２０のように撓むことなく静止状態を保つことが判明した。この結果から、本発明者は、本実施形態のエレメント２０において、曲げ荷重Ｌ１が掛かる方向と逆方向に曲げ荷重Ｌ２が掛かる形状を追加することで、より具体的には、側部２２ａ，２２ｂがテーパ形状を有することで、プーリから側部２２ａ，２２ｂに推力（挟圧力）を負荷すると、曲げ荷重Ｌ２が他方の面２６ｃから一方の面２６ａに向かう方向（曲げ荷重Ｌ１が掛かる方向と逆方向）に掛かり、この曲げ荷重Ｌ２が、曲げ荷重Ｌ１と相殺する（釣り合う）ことで、上記静止状態が保たれたものと考える。

上述したように、本実施形態の無段変速機用金属ベルト１０においては、プーリＰ１，Ｐ２の溝Ｄと当接可能な側部２２ａ，２２ｂが、ヘッド部２６の一方の面２６ａから他方の面２６ｃに向かって拡径したテーパ形状を有している。これにより、エレメント２０の側部２２ａ，２２ｂにプーリＰ１，Ｐ２からの推力が負荷された際に、ヘッド部２６の一方の面２６ａから他方の面２６ｃに向かう方向に凸状の曲げ荷重Ｌ２を掛けることができる。

従って、従来のように、他方の面２６ｃから一方の面２６ａに向かう方向に凸状の曲げ荷重が掛かったとしても、この曲げ荷重を曲げ荷重Ｌ２と相殺する（釣り合わせる）ことができる。その結果、推力負荷によるエレメント２０での撓みの発生を抑制し、過大入力負荷によるエレメント２０の耐久性低下を防ぐことができる。

また、本実施形態の無段変速機用金属ベルト１０においては、エレメント２０において、曲げ荷重Ｌ１が掛かる方向と逆方向に曲げ荷重Ｌ２が掛かる形状を追加することで、最大曲げ振幅及びプーリとの接触面の片摩耗を抑えることができ、エレメント２０の耐久性を向上できる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

本発明の無段変速機用金属ベルトは、ＣＶＴを搭載した車両において好適に利用することができる。

１０ 無段変速機用金属ベルト
１２ フープ（無端環状体）
２０ エレメント
２２ａ，２２ｂ 側部（接触部）
２６ａ，２６ｃ 面
２６ｂ 突起
２６ｄ 凹部
Ｐ１，Ｐ２ プーリ

Claims (1)

1. 一方の面に突起が形成され、他方の面に凹部が形成されたエレメントを複数、無端環状体に沿って配置することにより環状に形成され、一対のプーリ間に掛け回した状態で使用される無段変速機用金属ベルトであって、
   前記複数のエレメントが、前記プーリの周方向に隣接する一方のエレメントの突起を、他方のエレメントの凹部に嵌合させた状態で積層されており、
   それぞれの前記エレメントの側面の、前記プーリの溝と接触する接触部が、前記プーリの周方向に拡径したテーパ形状を有することを特徴とする無段変速機用金属ベルト。

Images