JP2004150520A - 予湾曲トラクションピンによる無端鎖 - Google Patents

Abstract

【課題】リンクプレートが環状に連結されてトラクションピンによりプーリに掛け渡されるよう構成された無端鎖が、トラクションピンの荷重による湾曲変形に起因して一部過荷重状態になることを防止する。
【解決手段】トラクションピンがプーリに係合してプーリとリンクプレートの間に牽引力を伝達する際、トラクションピンが該牽引力により両端支持梁型に湾曲変形したとき直線形状に近づくよう、トラクションピンを予め牽引力による湾曲とは逆の方向に湾曲変形させておく。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
発明は、無段変速機に於ける無端鎖の如く、リンクプレートが環状に連結されてプーリに掛け渡され、プーリの周りを回る際には各リンクプレートに設けられたトラクションピンにてプーリに係合するよう構成された無端鎖に係る。
【０００２】
【従来の技術】
上記の如くリンクプレートが環状に連結されてプーリに掛け渡され、プーリの周りを回る際には各リンクプレートに担持されたトラクションピンにてプーリに係合するよう構成された無端鎖は、無段変速機に於ける無端鎖として久しく知られている。
【０００３】
この種の無端鎖には、添付の図７および８に於いてそれぞれ（Ａ）および（Ｂ）として示す如く二つの型がある。これらの図に於いて、図７の（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ図８の（Ａ）および（Ｂ）に於ける切断線７Ａ−７Ａおよび７Ｂ−７Ｂによる断面図であり、また図８の（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ図７の（Ａ）および（Ｂ）に於ける切断線８Ａ−８Ａおよび８Ｂ−８Ｂによる断面図である。
【０００４】
先ず、第一の型の無端鎖を示す図７および図８の（Ａ）についてみると、無端鎖１０は一端部にて互いに重なり合いつつ相前後して配列されたリンクプレート１２と１４とは、それらの重なり合った端部に設けられた孔１６にトラクションピン１８が通されることにより互いに連結されている。トラクションピンとは、無端鎖がプーリ２０ に係合しつつその周りを回るとき、その両端部にてプーリの円錐状のトラクションピン係合面２２に係合し、プーリと無端鎖の間に牽引力を伝達するピンのことであり、従ってこの型の無端鎖に於いては、トラクションピン１８がリンクプレートを連結する連結ピンをも兼ねている。尚、図７の（Ａ）に於いては図が細かくなりするので示されていないが、リンクプレート１２および１４の孔１６とトラクションピン１８の間には、図８の（Ａ）に示されている如くスリーブ２４が設けられていてよい。
【０００５】
一方、図７および図８の（Ｂ）に示された第二の型の無端鎖に於いては、プーリと無端鎖の間に牽引力を伝達するトラクションピンとリンクプレートを連結する連結ピンとが互いに異なる部材として構成されている。即ち、この型の無端鎖１１０に於いては、一端部にて互いに重なり合いつつ相前後して配列されたリンクプレート１１２と１１４とは、それらの重なり合った端部に設けられた孔１１６（図示の例では両端部間に延在する長孔）に連結ピン１１８が通されることにより互いに連結されており、トラクションピン１２０はこれとは別のピンとしてリンクプレートに孔１１６とは別に設けられた孔１２２に取り付けられている。また、この場合にも、図７の（Ｂ）に於いては図が細かくなりするので示されていないが、リンクプレート１１２および１１４の孔１２２とトラクションピン１２０の間には、図８の（Ｂ）に示されている如くスリーブ１２４が設けられていてよい。そして無端鎖１１０はトラクションピン１２０の両端部にて同様のプーリ２０のトラクションピン係合面２２に係合するようになっている。
【０００６】
尚、図７および図８の（Ｂ）に示す例に於いては、リンクプレートを環状に連結する連結ピン１１８は、リンクプレートのそれぞれに固定されて互いの転動面にて当接係合する一対のピン半体１１８ａと１１８ｂの組合せよりなっており、これによって互いに連結されるリンクプレート間に、正確に単一軸線の周りの枢動運動ではないが、それに近い擬似の枢動運動を行わせるものでる。かかるピン半体による枢動連結は、通常の枢軸による連結に比して、枢動偏倚が一対のピン半体の転動面間の転がりにより支持されるので、駆動用無端鎖に於ける如く高い荷重の作用の下で作動する場合に摩耗が少ないという利点を有する。
【０００７】
尚、特許文献による従来技術としては、下記の特許文献１にはリンクプレートを互いに連結する連結ピンがプーリに係合するトラクションピンと同一である型の無端鎖による段変速装置の例が示されており、特許文献２にはリンクプレートを互いに連結する連結ピンとプーリに係合するトラクションピンとが別部材である型の無端鎖による段変速装置の例が示されており、特許文献３にもリンクプレートを互いに連結する連結ピンとプーリに係合するトラクションピンとが別部材である型の無端鎖による段変速装置の例が示されており、特許文献４には、リンクプレートを連結する連結ピンを断面が半円形のピン半体の重ね合わせにより断面が円形となる複合ピンとして構成し、互いに重ね合わされるピン半体を予め湾曲させておき、無端鎖の組立てに際して複合ピンが該湾曲を弾力的に抑え込んだ状態にてリンクプレートの孔に挿入されるようにし、これによってピンはその弾性力の基に作用する摩擦力によってその位置に留まり、ピンが不用意に抜け落ちることがないようにすることが記載されている。
【特許文献１】
特開平２−１３８３３５号公報
【特許文献２】
特開昭５６−９７６４８号公報
【特許文献３】
特開平１−２３８７３２号公報
【特許文献４】
特開平１−１４５４４７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く、プーリの周りを回る際、トラクションピンにてプーリに係合するよう構成されている無端鎖に於いては、トラクションピンは、それがプーリと係合するとき、両端にてプーリにより支持され、両端間の中間部にてリンクプレートより牽引力の荷重が掛かるので、図９に誇張して解図的に示されているように湾曲変形する。かかる変形は、両端支持梁がその中間部に荷重を受けて湾曲する所謂両端支持梁型の湾曲変形である。尚、図９は図７および図８に（Ａ）として示されている無端鎖の構造に対応している。トラクションピンにこのような湾曲変形が生ずると、トラクションピンが支持する荷重はピンの両端部近くに集中するようになり、無端鎖に於ける幅方向両端部に過荷重状態を生ずる虞れがあった。
【０００９】
本発明は、上記の事情に着目し、トラクションピンを用いた無端鎖をその耐久性に於いて更に改良することを課題としている。
【０００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するものとして、本発明は、リンクプレートが環状に連結されてプーリに掛け渡されるよう構成された無端鎖にして、前記リンクプレートに担持されて前記プーリに係合し前記リンクプレートと前記プーリの間に牽引力を伝達するトラクションピンが該牽引力の伝達により両端支持梁型に湾曲変形する方向と逆の方向に予め湾曲変形されていることを特徴とする無端鎖を提供するものである。
【００１１】
上記の如き無端鎖於いて、トラクションピンはリンクプレートに形成された丸孔内に回転可能に通されており、トラクションピンの両端はプーリの一対のトラクションピン係合面の傾斜角に整合する斜面に形成され、トラクションピンが予め湾曲変形される方向は前記斜面の傾斜方向に整合されていてよい。
【００１２】
或は、トラクションピンは互いに連結されるリンクプレートのそれぞれに固定されて互いの転動面にて当接係合する一対のピン半体の組合せよりなり、トラクションピンが予め湾曲変形される方向はピン半体の転動面が張る弦の延在方向とされてよい。
【００１３】
上記いずれの場合にも、リンクプレートはトラクションピンにより環状に連結されていてよく、或いはまたリンクプレートはトラクションピンとは別の連結ピンにより環状に連結されていてよい。
【００１４】
【発明の作用及び効果】
上記の如くリンクプレートが環状に連結され、リンクプレートとプーリの間に牽引力を伝達するトラクションピンによりプーリに掛け渡されるよう構成された無端鎖に於いて、トラクションピンが牽引力の伝達により両端支持梁型に湾曲変形する方向と逆の方向に予め湾曲変形されていれば、トラクションピンがプーリに係合し、プーリと無端鎖の間に伝達される荷重がトラクションピンに掛かったとき、トラクションピンとリンクプレートの間の接触が無端鎖の幅方向に沿って均一化され、これによってトラクションピンとリンクプレートの間に掛かる荷重は無端鎖の幅方向に沿って均一化される。
【００１５】
トラクションピンがリンクプレートに形成された丸孔内に回転可能に通される場合には、トラクションピンの両端がプーリの一対のトラクションピン係合面の傾斜角に整合する斜面に形成され、トラクションピンが予め湾曲変形される方向が前記斜面の傾斜方向に整合されていれば、各トラクションピンはプーリのトラクションピン係合面に係合するたびに、トラクションピン係合面よりその予め湾曲変形された方向が湾曲荷重の作用方向に整合するようその回動位置を整える力を受け、その方向に設定される。
【００１６】
また、トラクションピンが互いに連結されるリンクプレートのそれぞれに固定されて互いの転動面にて当接係合する一対のピン半体の組合せよりなり、トラクションピンが予め湾曲変形される方向がピン半体の転動面が張る弦の延在方向とされていれば、リンクプレートに対する各トラクションピン半体の予湾曲の方向が湾曲荷重の作用方向に整合することが確保される。
【００１７】
上記の如き本発明による作用効果は、リンクプレートがトラクションピンにより環状に連結されている場合にも、或いはリンクプレートがトラクションピンとは別の連結ピンにより環状に連結されている場合にも、同様に得られる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、従来技術に於ける問題点を誇張して解図的に示した図９に対応して、本発明の一つの実施の形態を同様に誇張して解図的に示す図である。本発明によれば、図７または図８に示す如き基本構造を有する無端鎖に於いて、トラクションピンがプーリに係合をしているとき、それに作用する荷重によってトラクションピンが図９に示す如く湾曲することに対処して、予め図１に示す如く荷重による湾曲とは逆方向に湾曲した状態にあるトラクションピン２１０として作られる。即ち、この湾曲は、トラクションピンに無端鎖の牽引荷重が作用していない状態で、トラクションピンの移動方向に垂直な平面内で見て、トラクションピンの中央部が無端鎖の環の外側へ偏倚する凸状をなすものである。そして、それにプーリと無端鎖の間に伝達荷重が作用したとき、図２に示す如くトラクションピンが直線状態に近づくことが図られる。この場合、特に図示の実施の形態に於いては、トラクションピンの両端は、トラクションピンが図２に示す如く直線に近づいたとき、プーリの円錐状トラクションピン係合面に丁度整合する角度の傾斜を呈するよう、その予湾曲の方向に整合した斜面２１２を有するように形成される。尚、図１および図２は図７および図８に於いて（Ａ）として示した構造の無端鎖に対応している。
【００１９】
但し、上述の如く図９はトラクションピンが荷重により湾曲する状態を誇張して解図的に示すものであり、実際の装置に於ける湾曲変形は極微小な偏倚にて生ずるものである。しかし、湾曲変形の偏倚が極微小であっても、リンクプレートを構成する鋼材等の弾性率は極めて高いので、図９に誇張して解図的に示した湾曲変形に対応してトラクションピンを図１に示す方向に予め僅かに湾曲変形させておくことにより、トラクションピンとリンクプレートの間に牽引力が作用したときその力を無端鎖幅方向の全域に亙って均一化することができる。
【００２０】
一方、プーリの円錐状トラクションピン係合面がなす角度は、図７および図１に於いては多少誇張して示されてはいるが、実際に図８の（Ａ）および（Ｂ）に例示した如くかなりの大きさを有する。従って、トラクションピンの両端がかかる円錐面の角度に整合するように形成されていれば、トラクションピンはプーリに係合する度にその傾斜した端面がプーリのトラクションピン係合面よりその傾斜に倣う方向の力を受け、プーリに対し常に所定の回動位置を保つようになる。従ってトラクションピンに予め付与される湾曲変形の方向が両端の斜面の傾斜方向に整合されていれば、プーリに係合した牽引力伝達状態に於いてトラクションピンを直線状態に近づけることを確実に達成することができる。
【００２１】
図３はトラクションピン３１０が、図７および図８の（Ｂ）に示す無端鎖に於けるリンクプレートの連結ピン１１８と同様に、互いに連結されるリンクプレート３１２および３１４のそれぞれに設けられた一対のピン半体３１０ａ、３１０ｂの組合せよりなる場合の無端鎖の例の一部を示す図である。図３に於いてより詳細に示す実施の形態に於いては、リンクプレート３１２および３１４のそれぞれに対するピン半体の回転を係止するよう、リンクプレート側には凸部３１６が形成され、ピン半体の側には凹部３１７が形成され、これらが互いに嵌り合うようになっている。このような場合にも、トラクションピンはリンクプレートに対し所定の方向性を保つので、ピン半体３１０ａ（および３１０ｂ）を図４に示す如くピン半体の転動面３１８が張る弦３２０の延在方向に沿って牽引荷重による湾曲方向とは反対の方向に予め湾曲変形させておくことにより、それがプーリに係合して牽引力を伝達しつつある状態のとき、図中一点鎖線にて示す如く直線状態に近づけることができる。
【００２２】
図５はトラクションピンがプーリに係合しているときトラクションピンに掛かる力を解析するための解図である。今、プーリＤが中心Ｏの周りに図にてＲにより示す如く反時計回り方向に駆動され、無端鎖Ｃがその上側のスパンにて矢印Ｌの方向に牽引されているとする。Ｐ１〜Ｐ７はプーリと係合するトラクションピンまたはその位置である。上側の引っ張り側スパンに作用する引っ張り力をＦｔとし、下側の戻り側スパンに作用する引っ張り力をＦｓとし、リンクプレートに沿った引っ張り力がＦｔよりＦｓまで各トラクションピン間にて一様に低減するとすると、プーリに同時に係合するトラクションピンの数を一般的にＮとして、各トラクションピン間のリンクプレートに作用する引っ張り力Ｆｍ−ｎはＰ１の位置から始まって順次以下の通り減少する。
Ｐ１−Ｐ２間：Ｆ１−２＝Ｆｔ−（Ｆｔ−Ｆｂ）／Ｎ
Ｐ２−Ｐ３間：Ｆ２−３＝Ｆｔ−２（Ｆｔ−Ｆｂ）／Ｎ
Ｐ３−Ｐ４間：Ｆ３−４＝Ｆｔ−３（Ｆｔ−Ｆｂ）／Ｎ
以下同様
【００２３】
図示の状態から、トラクションピンに作用する牽引力はＰ１の位置にて最も高いが、トラクションピンに生ずる両端支持梁型の湾曲変形が最も大きくなりそうなピン位置は２番目のピンＰ２の位置であると推測される。そこでトラクションピンＰ２に作用するプーリ中心Ｏへ向かう力Ｆ２ｃの大きさを求めると、以下の通りとなる。
Ｆ２ｃ＝（Ｆ１−２＋Ｆ２−３）ｃｏｓβ
β＝（１８０°−α）／２
α＝１８０°／（Ｎ−１）
【００２４】
力Ｆ２ｃは図６に解図的に示す如く両端にてプーリＤにより両端支持梁型に支持されたトラクションピンＰ２に幅ｂに沿って一様に分布して作用する。従って、ｗ＝Ｆ２ｃ／ｂとすると、トラクションピンの中央における最大撓みＶｍａｘは以下の値となる。
Ｖｍａｘ＝５ｗｂ^４／（３８４ＥＩ）
ここで、Ｅはトラクションピンを構成する材料の弾性係数であり、Ｉは同ピンの断面２次モーメントであり、同ピンの直径をｄとすればＩ＝πｄ^４／６４である。
【００２５】
以上の通り各トラクションピンに作用する撓み荷重はほぼピンＰ１の位置にて最大値となり、その後順次低下する。（プーリＤが無端鎖Ｃにより駆動される場合にも同様の関係が存在する。）またその最大値は無端鎖に掛かる牽引力ＦｔおよびＦｓならびにプーリに対する無端鎖の係合半径の違いによる係合ピン数Ｎによっても変化する。従って、トラクションピンに予め施される荷重による湾曲とは逆方向の湾曲撓みの大きさは、無端鎖の各作動状態に於ける荷重の大きさとその作動状態の作動頻度を考慮して最も効果的となるよう、各無端鎖の設計に応じて設定されればよい。
【００２６】
以上に於いては本発明をいくつかの実施の形態について詳細に説明したが、これらの実施の形態について本発明の範囲内にて種々の変更が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による無端鎖の一つの実施の形態を誇張して解図的に示す図。
【図２】図１に示す無端鎖の荷重担持作動状態を示す図１と同様の図。
【図３】本発明による無端鎖の他の一つの実施の形態を示す部分図。
【図４】図３に示す無端鎖に於けるトラクションピンを取り出して示す斜視図。
【図５】トラクションピンに掛かる力を解析するための解図。
【図６】同上。
【図７】無端鎖の従来構造を２つの例について示す概略図であり、図８の切断線７Ａ−７Ａおよび７Ｂ−７Ｂによる断面図。
【図８】無端鎖の従来構造を２つの例について示す概略図であり、図７の切断線８Ａ−８Ａおよび８Ｂ−８Ｂによる断面図。
【図９】従来の無端鎖に於けるトラクションピンの荷重による変形を誇張して解図的に示す概略図。
【符号の説明】
１０…無端鎖、１２，１４…リンクプレート、１６…孔、１８…トラクションピン、２０…プーリ、２２…トラクションピン係合面、２４…スリーブ、１１０…無端鎖、１１２，１１４…リンクプレート、１１６…孔、１１８…連結ピン、１１８ａ，１１８ｂ…連結ピン半体、１２０…トラクションピン、１２２…孔、１２４…スリーブ、２１０…トラクションピン、２１０…端面、３１０…トラクションピン、３１０ａ，３１０ｂ…トラクションピン半体、３１２，３１４…リンクプレート、３１６…凸部、３１７…凹部、３１８…転動面、３２０…弦

Claims (5)

1. リンクプレートが環状に連結されてプーリに掛け渡されるよう構成された無端鎖にして、前記リンクプレートに担持されて前記プーリに係合し前記リンクプレートと前記プーリの間に牽引力を伝達するトラクションピンが該牽引力の伝達により両端支持梁型に湾曲変形する方向と逆の方向に予め湾曲変形されていることを特徴とする無端鎖。
2. 前記トラクションピンは前記リンクプレートに形成された丸孔内に回転可能に通されており、前記トラクションピンの両端は前記プーリの一対のトラクションピン係合面の傾斜角に整合する斜面に形成され、前記トラクションピンが予め湾曲変形される方向は前記斜面の傾斜方向に整合されていることを特徴とする請求項１に記載の無端鎖。
3. 前記トラクションピンは互いに連結されるリンクプレートのそれぞれに固定されて互いの転動面にて当接係合する一対のピン半体の組合せよりなり、前記トラクションピンが予め湾曲変形される方向は前記ピン半体の前記転動面が張る弦の延在方向であることを特徴とする請求項１に記載の無端鎖。
4. 前記リンクプレートは前記トラクションピンにより環状に連結されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の無端鎖。
5. 前記リンクプレートは前記トラクションピンとは別の連結ピンにより環状に連結されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の無端鎖。

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