CN108019474B - 无级变速器用金属元件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无级变速器用金属元件及其制造方法，可抑制金属带的驱动力传递侧的弦部处的金属元件的纵摇。金属元件(23)的后表面包括：第1抵接部(C1)，形成在耳部(26)的左右两端侧；第2抵接部(C2)，形成于颈部(25)；及第3抵接部(C3)，形成于主体部(24)的锁定边缘(29)附近的左右方向中央部，第1抵接部(C1、第2抵接部(C2及第3抵接部(C3)可抵接于在后侧邻接的另一金属元件(23)的前表面，第2抵接部(C2)处的金属元件(23)的板厚小于第1抵接部(C1)处的金属元件(23)的板厚，且大于第3抵接部(C3)处的金属元件(23)的板厚。由此，在金属带(15)的驱动力传递侧的弦部，第1抵接部(C1)、第2抵接部(C2)及第3抵接部(C3)大致均等地抵接于邻接的金属元件(23)的前表面。

Description

无级变速器用金属元件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种无级变速器用金属元件(element)、以及制造该无级变速器用金属元件的制造方法，多个所述无级变速器用金属元件支撑于一对金属环构成的无级变速器用的金属带(belt)。
背景技术
根据下述专利文献1，公知有如下所述者：为了在带式无级变速器的金属带的驱动力传递侧的弦部，抑制彼此抵接的金属元件的纵摇(pitching)以提高金属带的刚性，在金属元件后表面的耳(ear)部的左右方向两端部、颈(neck)部和锁定边缘(locking edge)部的左右方向中央部，形成有可抵接于邻接的金属元件前表面的抵接部。
专利文献1中说明了，为了抑制金属元件的纵摇，需要：颈部的抵接部的径向外端较耳部的抵接部的径向内端而位于径向外侧；以及颈部的抵接部与锁定边缘部的抵接部具有阶差。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4129448号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
但是，所述以往的金属元件中，如图13A至图13C所示，颈部的抵接部b从金属元件的后表面突出到最后方，因此当金属元件前高后低地纵摇而耳部的抵接部a与颈部的抵接部b抵接于邻接的金属元件时，锁定边缘部的抵接部c会从邻接的金属元件浮起。相反地，当金属元件前低后高地纵摇而锁定边缘部的抵接部c与颈部的抵接部b抵接于邻接的金属元件时，耳部的抵接部a会从邻接的金属元件浮起，因此邻接的金属元件将交替地反向纵摇，金属带的驱动力传递侧的弦部的刚性有可能下降而导致动力传递效率恶化。
本发明是有鉴于前述情况而完成，其目的在于，抑制金属带的驱动力传递侧的弦部处的金属元件的纵摇，并且降低对金属元件原材料进行压制加工而制造金属元件时的压制负载。
[解决问题的技术手段]
为了达成所述目的，根据第1技术方案所述的发明，提出一种无级变速器用金属元件。一对金属环构成的无级变速器用金属带支撑多个所述金属元件。所述金属元件包括：一对环槽，位於左右，供所述一对金属环嵌合；颈部，位于所述一对环槽间；耳部，与所述颈部的径向外侧相连；以及主体部，与所述颈部的径向内侧相连，且形成有支撑所述金属环的内周面的鞍座面。在所述主体部的前表面，形成有：锁定边缘，朝左右方向延伸；以及倾斜面，从所述锁定边缘朝径向内侧且后方延伸。所述金属元件的后表面包括：左右一对第1抵接部，形成于所述耳部的左右两端侧；第2抵接部，形成于所述颈部；以及第3抵接部，形成于所述主体部的所述锁定边缘附近的左右方向中央部。在所述金属带的驱动力传递侧的弦部，所述第1抵接部、所述第2抵接部及所述第3抵接部可抵接于在后侧邻接的另一金属元件的前表面。所述第2抵接部处的所述金属元件的板厚小于所述第1抵接部处的所述金属元件的板厚，且大于所述第3抵接部处的所述金属元件的板厚。
而且，根据第2技术方案所述的发明，提出一种无级变速器用金属元件的制造方法，通过使用模具来对具有固定剖面的带板状的金属元件原材料进行压制加工，从而制造第1技术方案所述的金属元件。所述无级变速器用金属元件的制造方法的特征在于，在所述金属元件后表面的由所述左右一对第1抵接部与所述第2抵接部所包围的所述耳部的中央部，设有通过压制加工而形成的第1凹部，且在所述耳部的径向内端部，设有第2凹部，所述第2凹部包含预先形成在所述金属元件原材料上的槽状的原材料凹部。
另外，实施方式的冲头垫块(counter punch)47及主冲头(main punch)49对应于本发明的模具。
[发明的效果]
根据第1技术方案的结构，金属元件的后表面包括：左右一对第1抵接部，形成于耳部的左右两端侧；第2抵接部，形成于颈部；以及第3抵接部，形成于主体部的锁定边缘附近的左右方向中央部。在金属带的驱动力传递侧的弦部，第1抵接部、第2抵接部及第3抵接部可抵接于在后侧邻接的另一金属元件的前表面。第2抵接部处的金属元件的板厚小于第1抵接部处的金属元件的板厚，且大于第3抵接部处的金属元件的板厚。因此第2抵接部不会相对于第1抵接部及第3抵接部而突出至后方，第1抵接部、第2抵接部及第3抵接部位于大致同一平面内。其结果，在金属带的驱动力传递侧的弦部处，第1抵接部、第2抵接部及第3抵接部大致均等地抵接于邻接的金属元件的前表面，因此金属元件的纵摇得到抑制而金属带的刚性提高。由此，动力传递效率提高。
而且，根据第2技术方案的结构，金属元件是通过使用模具来对具有固定剖面的带板状的金属元件原材料进行压制加工而制造。在金属元件后表面的由左右一对第1抵接部与第2抵接部所包围的耳部的中央部，设有通过压制加工而形成的第1凹部。在耳部的径向内端部，设有第2凹部，该第2凹部包含预先形成在金属元件原材料上的槽状的原材料凹部。因此，通过模具的压制负载而从第1凹部挤出的材料的一部分将流动到包含预先形成在金属元件原材料上的槽的第2凹部内。由此，压制负载降低而模具的耐久性提高。
附图说明
图1是表示带式无级变速器的整体结构的图。(第1实施方式>
图2A至图2C是金属带及金属元件的立体图。(第1实施方式)
图3是金属元件的后视图。(第1实施方式)
图4是图3的4-4线剖面图。(第1实施方式)
图5是金属元件原材料的立体图。(第1实施方式)
图6A是冲压加工装置及金属元件原材料的剖面图。(第1实施方式)
图6B是图6A的区域A的局部放大图(第1实施方式>。
图7A是对应于图6A的作用说明图。(第1实施方式)
图7B是图7A的区域B局部放大图(第1实施方式>。
图8是对应于图6A的作用说明图。(第1实施方式)
图9A至图9D是对比较例及实施方式的压制成形时的作用进行说明的示意图。
图10A至图10C是驱动力传递侧的弦部处的金属元件的行为的说明图。(第1实施方式)
图11是对应于图3的图。(第2实施方式)
图12是对应于图3的图。(第3实施方式)
图13A至图13C是驱动力传递侧的弦部处的金属元件的行为的说明图。(以往例)
[符号的说明]
11：驱动轴
12：从动轴
13：驱动带轮
14：从动带轮
15：金属带
16、19：固定侧带轮半体
17、20：可动侧带轮半体
18、21：液室
22：金属环
23：金属元件
23’：金属元件原材料
24：主体部
24’：主体部对应部
24a：第3凹部
25：颈部
25’：颈部对应部
25a：第5凹部
26：耳部
26’：耳部对应部
26a：第1凹部
26b：第2凹部
26c：第4凹部
27：环槽
28：鞍座面
29：锁定边缘
29’：锁定边缘对应部
30：倾斜面
30a：第1倾斜面
30b：第2倾斜面
30’：倾斜面对应部
30a’：第1倾斜面对应部
30b’：第2倾斜面对应部
31：带轮抵接面
32：鼻部
33：孔部
34：原材料凹部
41：冲压加工装置
42：框体
43：下侧模
43a、45a：凹部
44：模驱动气缸
45：上侧模
46：冲头垫块驱动气缸
47：冲头垫块(模具)
47a：鼻部成形部
47b：第1倾斜面成形部
48：主冲头驱动气缸
49：主冲头(模具)
49a：孔部成形部
49b：第1凹部成形部
49c：第3凹部成形部
a：耳部的抵接部
b：颈部的抵接部
c：锁定边缘部的抵接部
C1：第1抵接部
C2：第2抵接部
C3：第3抵接部
T：带式无级变速器
t1：第1抵接部的板厚
t2：第2抵接部的板厚
t3：第3抵接部的板厚
α：间隙
θ1：第1倾斜角
θ2：第2倾斜角
具体实施方式
[第1实施方式]
以下，基于图1～图10C来说明本发明的第1实施方式。
图1表示搭载于汽车的带式无级变速器T的概略结构。带式无级变速器T具备连接于发动机(engine)的驱动轴(drive shaft)11、以及连接于驱动轮的从动轴(drivenshaft)12。在设于驱动轴11的驱动带轮(drive pulley)13与设于从动轴12的从动带轮(driven pulley)14上绕挂有无接头状的金属带15。驱动带轮13具备固定设置于驱动轴11的固定侧带轮半体16、及相对于该固定侧带轮半体16可接触/分离的可动侧带轮半体17，可动侧带轮半体17是利用作用于液室18的液压而朝向固定侧带轮半体16受到施力。从动带轮14具备固定设置于从动轴12的固定侧带轮半体19、及相对于该固定侧带轮半体19可接触/分离的可动侧带轮半体20。可动侧带轮半体20是利用作用于液室21的液压而朝向固定侧带轮半体19受到施力。
如图2A～图4所示，金属带15包含在左右一对金属环22上支撑有多个金属元件23者。本说明书中，将金属带15行走的方向定义为前后方向的前方，且在金属带15卷绕于驱动带轮13及从动带轮14的状态下，将驱动带轮13及从动带轮14的外周侧定义为径向外侧，将与前后方向及径向正交的方向定义为左右方向。而且，对于成为金属元件23的原材料的金属元件原材料23’(参照图5)与由金属元件原材料23’成形及冲压出金属元件23的冲压加工装置41(参照图6A及图6B)，也将与金属元件23的前后方向、径向及左右方向对应的方向定义为它们的前后方向、径向及左右方向。
由金属元件原材料23’所制造的金属元件23具备朝左右方向延伸的主体部24、从主体部24的左右方向中央朝径向外侧延伸的颈部25、及连接于颈部25的径向外端的大致三角形的耳部26。在主体部24、颈部25及耳部26间，朝左右方向外侧开放地形成有供金属环22嵌合的一对环槽27。在面向环槽27的主体部24的径向外端，形成有供金属环22的内周面落座的鞍座面28。在较鞍座面28为径向内侧的主体部24的前表面，形成有朝左右方向延伸的锁定边缘29。进而，在主体部24的前表面，形成有从锁定边缘29朝向径向内侧且朝后倾斜的倾斜面30。
在金属元件23的主体部24的左右两端，形成有抵接于驱动带轮13及从动带轮14的V面的带轮抵接面31。而且，在金属元件23的耳部26的前表面，形成有圆锥台状的鼻部(nose)32，该鼻部32可嵌合至形成于耳部26后表面的圆锥台状的孔部(hole)33。
金属元件23的倾斜面30包含：第1倾斜面30a，从锁定边缘29以第1倾斜角θ1朝向径向内侧且朝后倾斜；以及第2倾斜面30b，从第1倾斜面30a的径向内端以第2倾斜角θ2朝向径向内侧且朝后倾斜，且主体部24的前后方向板厚在倾斜面30的范围内朝向径向内侧逐渐变薄。
由图3可知的是，在金属元件23的后表面，形成有包围耳部26的孔部33周围且平坦的第1凹部26a。并且，沿着耳部26的径向内端而朝左右方向形成有连续且平坦的第2凹部26b(参照斜线部)。进而，在金属元件23的主体部24的左右方向中央部的、较锁定边缘29为径向外侧部分，形成有平坦的第3凹部24a。其结果，在金属元件23的后表面，形成有：左右一对第1抵接部C1，位于耳部26的左右两端侧；第2抵接部C2，位于颈部25；以及第3抵接部C3，位于主体部24的左右方向中央部的锁定边缘29附近。另外，第3抵接部C3与主体部24的后表面的其他部分齐平，因此，将主体部24后表面的规定位置定义为第3抵接部C3。第1抵接部C1、第2抵接部C2及第3抵接部C3除了第1凹部26a、第2凹部26b及第3凹部24a以外，位于平坦的金属元件23的后表面上，因此朝向其后方的突出高度均匀。
由图4可知的是，金属元件23的第1抵接部C1、第2抵接部C2及第3抵接部C3处的前后方向板厚并不均匀而稍有不同。位于径向外侧的耳部26的第1抵接部C1的板厚t1最大，位于径向中间的颈部25的第2抵接部C2的板厚t2第二大，位于径向内侧的锁定边缘29附近的第3抵接部C3的板厚t3最小。即，设定为：第1抵接部C1的板厚t1＞第2抵接部C2的板厚t2＞第3抵接部C3的板厚t3。
如图5所示，成为制造金属元件23时的原材料的金属元件原材料23’包含以在长边方向上具有固定剖面的方式经滚轧加工的带状的金属板。金属元件原材料23’具备与金属元件23的耳部26、颈部25及主体部24分别对应的耳部对应部26’、颈部对应部25’及主体部对应部24’。在金属元件原材料23’的耳部对应部26’的后表面的径向内端，形成有沿着金属元件原材料23’的长边方向呈槽状延伸的原材料凹部34。原材料凹部34对应于金属元件23的耳部26的第2凹部26b。
而且，金属元件原材料23’的主体部对应部24’在对应于锁定边缘29的位置处，具有与主体部24的第3抵接部C3的板厚t3大致相同的板厚，从此处朝向径向内侧而板厚减少。即，金属元件原材料23’的主体部对应部24’的倾斜面对应部30’包含：第1倾斜面对应部30a’，从锁定边缘对应部29’以第1倾斜角θ1朝径向内侧且朝后倾斜；以及第2倾斜面对应部30b’，从第1倾斜面对应部30a’的径向内端以第2倾斜角θ2朝径向内侧且朝后倾斜。
如上所述，金属元件原材料23’的剖面形状不具备与金属元件23的鼻部32及孔部33、金属元件23的耳部26的第1凹部26a对应的部分，和与金属元件23的主体部24的第3凹部24a对应的部分，除此以外，与金属元件23的剖面形状大致一致。
如图6A及图6B所示，从金属元件原材料23’冲压加工出金属元件23的冲压加工装置41具备：下侧模(die)43，固定于框体42的下部；上侧模45，升降自如地支撑于框体42的上部，利用模驱动气缸(cylinder)44受到升降驱动；冲头垫块47，嵌合于下侧模43上形成的上表面开放的凹部43a，通过冲头垫块驱动气缸46而被升降驱动；以及主冲头49，嵌合于上侧模45上形成的下表面开放的凹部45a，通过主冲头驱动气缸48而被升降驱动。
冲头垫块47及主冲头49的轮廓形状与金属元件23的轮廓形状相同，在冲头垫块47中，形成有：鼻部成形部47a，用于使金属元件23的鼻部32成形；以及第1倾斜面成形部47b，用于使金属元件23的第1倾斜面30a成形。在主冲头49中，形成有：孔部成形部49a，用于使金属元件23的孔部33成形；第1凹部成形部49b，用于使金属元件23的耳部26的第1凹部26a成形；以及第3凹部成形部49c，用于使金属元件23的主体部24的第3凹部24a成形。
冲头垫块47的第1倾斜面成形部47b与金属元件原材料23’的倾斜面对应部30’的第1倾斜面对应部30a’平行，第1倾斜面成形部47b及第1倾斜面对应部30a’均倾斜第1倾斜角θ1。因而，第1倾斜面成形部47b在与金属元件原材料23’的倾斜面对应部30’的第2倾斜面对应部30b’之间具备间隙α。
接下来，对具备所述结构的金属元件23的形状带来的作用效果进行说明。
绕挂于驱动带轮13及从动带轮14的金属带15是通过从驱动带轮13朝向从动带轮14延伸的驱动力传递侧的弦部的推力来传递驱动力。在驱动力传递侧的弦部中，金属元件23彼此大致平行地对齐。与此相对，在金属带15卷绕于带轮13、14的卷绕部，金属元件23将姿势变更为以带轮13、14的轴线为中心的放射状，因此以邻接的金属元件23的径向外端的间隔变宽，而径向内端的间隔变窄的方式相对地摇动。此时，与前侧的金属元件23的后表面抵接的、后侧的金属元件23的锁定边缘29成为支点，前后的金属元件23在鼻部32及孔部33间的间隙范围内相对地纵摇(前后方向的摇动)，由此允许变更所述姿势。
当在金属带15的驱动力传递侧的弦部处，多个金属元件23彼此抵接而传递驱动力时，前侧的金属元件23的后表面的耳部26的第1抵接部C1、颈部25的第2抵接部C2及主体部24第3抵接部C3抵接于后侧的金属元件23的前表面。但由于金属元件23的板厚被设定为第1抵接部C1的板厚t1＞第2抵接部C2的板厚t2＞第3抵接部C3的板厚t3，因此如图10A至图10C所示，第1抵接部C1至第3抵接部C3均不会浮起，而是大致均等地抵接于邻接的金属元件23的前表面，从而维持稳定的抵接状态。
此时，若如所述专利文献1所记载般，第2抵接部C2的板厚t2大于第1抵接部C1的板厚t1及第3抵接部C3的板厚t3，则如图13A至图13C所示，金属元件23将以第2抵接部C2为支点而前高后低或者前低后高地纵摇，金属带15的驱动力传递侧的弦部的刚性下降而导致动力传递效率的下降。如此，根据本实施方式，能够抑制金属带15的驱动力传递侧的弦部处的金属元件23的纵摇而避免动力传递效率的下降。并且，由于金属元件23的板厚在径向外侧稍厚，而在径向内侧稍薄，因此金属带15的驱动力传递侧的弦部朝径向外侧稍许弯曲而能够维持稳定的姿势。
接下来，对金属元件23的制造工序中的作用效果进行说明。
如图6A及图6B所示，将预先制造的金属元件原材料23’载置于冲压加工装置41的下侧模43及冲头垫块47上。继而，如图7A及图7B所示，利用模驱动气缸44来使上侧模45下降，在下侧模43及上侧模45间夹着固定好金属元件原材料23’之后，利用主冲头驱动气缸48来使主冲头49下降，在冲头垫块47及主冲头49间夹着金属元件原材料23’进行压制加工。
其结果，通过冲头垫块47的鼻部成形部47a及主冲头49的孔部成形部49a，使金属元件23的鼻部32及孔部33成形。利用冲头垫块47的第1倾斜面成形部47b，使金属元件23的第1倾斜面30a(即金属元件原材料23’的第1倾斜面对应部30a’)成形。利用主冲头49的第1凹部成形部49b，使金属元件23的第1凹部26a成形。并且，利用第3凹部成形部49c，使金属元件23的第3凹部24a成形。此时，金属元件23的耳部26的第2凹部26b并非通过主冲头49来压制加工，而是作为预先形成于金属元件原材料23’的原材料凹部34的一部分而成形。
如此，当金属元件23的压制成形完成时，如图8所示，利用冲头垫块驱动气缸46及主冲头驱动气缸48，使冲头垫块47及主冲头49相对于下侧模43及上侧模45而相对地下降，由此，从金属元件原材料23’冲压加工出金属元件23。
图9A至图9D示意性地表示了压制加工金属元件23时的作用，对应于图3所示的金属元件23的44线剖面图。图9A及图9B是与金属元件原材料23’不具备原材料凹部34的情况对应的比较例。当利用主冲头49的第1凹部成形部49b来压制耳部26的第1凹部26a时，材料被挤出到第1凹部26a周围，因此进一步压制所挤出的材料以将第1抵接部C1精加工至规定板厚需要大的压制负载。
另一方面，图9C及图9D是金属元件原材料23’具备原材料凹部34的本实施方式。由主冲头49的第1凹部成形部49b所挤出的材料的一部分流入到金属元件原材料23’的原材料凹部34内。由此，用于进一步压制所挤出的材料以将第1抵接部C1及第2抵接部C2精加工至规定板厚的压制负载减少。由此，冲压加工装置41的耐久性提高。
[第2实施方式]
接下来，基于图11来说明本发明的第2实施方式。
第1实施方式中，沿着金属元件23的耳部26的径向内端而具备用于使压制加工时的材料退让的第2凹部26b，但第2实施方式中，除了第2凹部26b以外，还在耳部26的径向外端设有用于使压制加工时的材料退让的第4凹部26c来作为第1凹部26a的一部分。通过具备第2凹部26b及第4凹部26c这两者，能够进一步降低压制负载。与第2凹部26b同样的是，第4凹部26c并非通过压制加工而形成，而是由预先形成于金属元件原材料23’的原材料凹部所形成。
[第3实施方式]
接下来，基于图12来说明本发明的第3实施方式。
第1实施方式中，沿着金属元件23的耳部26的径向内端而具备用于使压制加工时的材料退让的第2凹部26b。但第3实施方式中，除了第2凹部26b以外，还在颈部25的径向内端设有用于使第3凹部成形部49c的压制加工时的材料退让的第5凹部25a。由此，能够进一步降低压制负载。与第2凹部26b同样的是，第5凹部25a并非通过压制加工而形成，而是包含预先形成于金属元件原材料23’的原材料凹部。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明可在不脱离其主旨的范围内进行各种设计变更。

Claims (2)

1.一种无级变速器用金属元件，其中一对金属环(22)构成的无级变速器用金属带(15)支撑多个所述金属元件，所述金属元件(23)的特征在于包括：
一对环槽(27)，位于 左右，供所述一对金属环(22)嵌合；
颈部(25)，位于所述一对环槽(27)间；
耳部(26)，与所述颈部(25)的径向外侧相连；以及
主体部(24)，与所述颈部(25)的径向内侧相连，且形成有支撑所述一对金属环(22)的内周面的鞍座面(28)，在所述主体部(24)的前表面，形成有：锁定边缘(29)，朝左右方向延伸；以及倾斜面(30)，从所述锁定边缘(29)朝径向内侧且后方延伸，
所述金属元件(23)的后表面包括：左右一对第1抵接部(C1)，形成于所述耳部(26)的左右两端侧；第2抵接部(C2)，形成于所述颈部(25)；以及第3抵接部(C3)，形成于所述主体部(24)的所述锁定边缘(29)附近的左右方向中央部，且，在所述金属带(15)的驱动力传递侧的弦部，所述第1抵接部(C1)、所述第2抵接部(C2)及所述第3抵接部(C3)可抵接于在后侧邻接的另一金属元件(23)的前表面，所述第2抵接部(C2)处的所述金属元件(23)的板厚小于所述第1抵接部(C1)处的所述金属元件(23)的板厚，且大于所述第3抵接部(C3)处的所述金属元件(23)的板厚。
2.一种无级变速器用金属元件的制造方法，通过使用模具(47、49)来对具有固定剖面的带板状的金属元件原材料(23’)进行压制加工，从而制造权利要求1所述的金属元件(23)，所述无级变速器用金属元件的制造方法的特征在于，
在所述金属元件(23)的后表面的由所述左右一对第1抵接部(C1)与所述第2抵接部(C2)所包围的所述耳部(26)的中央部，设有通过压制加工而形成的第1凹部(26a)，且在所述耳部(26)的径向内端部，设有第2凹部(26b)，所述第2凹部(26b)包含预先形成在所述金属元件原材料(23’)上的槽状的原材料凹部(34)。
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