JP2005042803A - 無端金属ベルトの組付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＶＴに用いられる、厚みの異なるエレメントを多数組み付けて構成される無端金属ベルトにおいて、厚みの薄いエレメントに起因するベルト全体の強度の均等化を図る。
【解決手段】無端金属ベルトの組付け方法は、幅方向の両側面をシーブ面に接触させる複数のエレメント１０２を、その板厚方向に並べて環状のフープ１０４に通すことにより構成された無端金属ベルトを組み付ける。このエレメント１０２の厚みに対応して、エレメント１０２の厚みが薄いほど、サドル面の高さが高くなるように、また、ディンプル１２２およびホール１２３の位置を高くするように設定し、エレメント１０２がフープ１０４に組み付けられる。
【選択図】 図９

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、板片状の多数のエレメント（ブロックともいう）を互いに対面させて環状に配置し、それらのエレメントに金属バンドであるフープ（リングともいう）を通して各エレメントを環状に結束して構成した無端金属ベルトの組付け技術に関し、特に、無端金属ベルトを構成する場合に、厚みが異なるエレメントを組み付ける方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両においては、トランスミッションの変速比を車両の走行状況に応じて無段階に調整するベルト式無段変速機（ＣＶＴ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）が搭載されることがある。このＣＶＴは、エンジン出力を効率的に引き出すことが可能であり、燃費および走行性能の向上に優れる。
【０００３】
実用化されたＣＶＴの１つとして、金属ベルトと一対のプーリとを用いて、油圧によってプーリの有効径を変化させることで連続的に無段の変速を実現するものがある。このＣＶＴにおいては、無端金属ベルトが、入力軸に取付けられた入力側プーリおよび出力軸に取付けられた出力側プーリに巻き掛けられて使用される。入力側プーリおよび出力側プーリは、溝幅を無段階に変えられる１対のシーブをそれぞれ備え、溝幅を変えることで、無端金属ベルトの入力側プーリおよび出力側プーリに対する巻付け半径が変わり、これにより、入力軸と出力軸との間の回転数比、すなわち変速比を連続的に無段階に変化させることができる。
【０００４】
このようなＣＶＴに使用される無端金属ベルトは、薄板状の多数（４００個程度）のエレメントを組み合わせて製造される。このような無端金属ベルトが、入力側プーリおよび出力側プーリに巻掛けられてトルクを伝達する。このような無端金属ベルトがプーリ周辺の位置から他方のプーリに近づくときに、プーリに巻掛けられた状態から直線状態に変わる場合あるいはその逆の場合が発生する。この場合において、エレメント相互の整列状態が乱れる。この過渡的状態において騒音が発生する。
【０００５】
この騒音のピーク値は、均一な厚みのエレメントを使用した場合に最大になる。このため、厚みの異なる２種類以上のエレメントを組み合わせて使用することが考えられた。特開昭６４−５５４４７号公報（特許文献１）は、このような無端金属ベルトと同じ構成を有するブロック式金属ベルトを開示する。このブロック式金属ベルトは、リングに対してブロックエレメントを摺動自在に支持した圧縮形のものにおいて、ブロックエレメントは、厚さが異なる２種類以上のエレメントＥ（１）ないしＥ（Ｎ）（Ｎ≧２）をリングにランダム配列してなり、エレメントの内、最大個数エレメントＥ（１）に対する他のエレメントの厚みの差の比がｒ（２）ないしｒ（Ｎ）なる時、それらの比ｒ（２）ないしｒ（Ｎ）の最小値ｒ（Ｍ）が０．０５以上０．５以下の範囲にあり、エレメントＥ（１）を除く他のエレメントの個数の、全体に対する構成比Ｐ（Ｔ）（＝Ｐ（２）＋…＋Ｐ（Ｎ））が１０％以上５０％以下の範囲であって、ｒ（Ｍ）が０．０５でＰ（Ｔ）が２２％の条件から、ｒ（Ｍ）が０．３でＰ（Ｔ）が１０％の条件まではＰ（Ｔ）が一次関数的に減少する境界以下を除く範囲にあることを特徴とするものである。
【０００６】
この特許文献１に開示されたブロック式金属ベルトによると、エレメントの厚差比、構成比が所定条件にあるとき、エレメントのランダム配置により構成される金属ベルトが製造管理上で厚さの種類のエレメントの組合せにおいて、またベルトの強度の面で実質的に有利なエレメントの厚さにおいて、ベルト音の低減効果を発現することができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６４−５５４４７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示されたブロック式金属ベルトでは、厚みが異なる複数の種類のエレメントをランダムに組み合わせて無端金属ベルトが製造される。すなわち、この特許文献１に開示されたように、ブロック式金属ベルト（無端金属ベルト）は、厚さの異なる複数の種類のエレメントを準備し、これら複数の種類のエレメントを予め定められた個数の比率でランダムに組み合わせることにより製造される。このような無端金属ベルトのエレメントは、金属板をファインブランキングして、所定の厚みになるように製造される。
【０００９】
一方、無端金属ベルトの周長は所定の周長にしなければならない。このため、騒音の発生を回避するためだけではなく、所定の周長を満足するためにも、厚みの異なるエレメントを準備しておいて、それらを適宜組み合わせて、無端金属ベルトが組み付けられる。
【００１０】
このような厚みの異なる複数のエレメントをそのままランダムに組み付けただけでは、厚みの薄いエレメントに引張力が発生した場合に、その厚みが薄い個とによる強度不足が発生する可能性がある。すなわち、厚みの薄いエレメントは、断面積が小さいので、厚みが厚いエレメントと同じ力（引張力）を受けた場合に、より大きな応力が発生するためである。
【００１１】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、厚みの異なるエレメントを多数組み付けて構成される無端金属ベルトにおいて、薄いエレメントによるベルト全体の強度の均等化を図るような、無端金属ベルトの組付け方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る無端金属ベルトの組付け方法は、幅方向の両側面をシーブ面に接触させる複数のエレメントを、その板厚方向に並べて環状のフープに通すことにより構成された無端金属ベルトを組み付ける方法である。この組付け方法は、エレメントの厚みに対応して決定されたエレメント間の相対的位置になるように、エレメントをフープに組み付けるものである。
【００１３】
第１の発明によると、無端金属ベルトを構成する多数のエレメントの中で、その厚みが薄いものは、他のエレメントとの相対的な位置を意図的にずらすように組み付けられる。たとえば、サドル面を上方にしてエレメントを見た場合、厚みが薄いエレメントのサドル面の位置は、他のエレメントのサドル面の位置よりも高くなるように、設定する。特に、厚みの薄いエレメントほどよりサドル面の位置が高くなるようにするとよい。このようにすると、無端金属ベルトの周長を所定の周長にするために、厚みの異なるエレメントを組み合わせる場合、厚みの薄いエレメントは、そのエレメントに隣接するエレメントから圧縮力を受ける。このため、厚みの薄いエレメントのサドル面の位置を意図的に上げておくことにより、厚みの薄いエレメントの強度向上を図ることができる。その結果、厚みの異なるエレメントを多数組み付けて構成される無端金属ベルトにおいて、薄いエレメントがあっても、ベルト全体の強度向上が可能な、無端金属ベルトの組付け方法を提供することができる。
【００１４】
第２の発明に係る無端金属ベルトの組付け方法は、幅方向の両側面をシーブ面に接触させる複数のエレメントを、その板厚方向に並べて環状のフープに通すことにより構成された無端金属ベルトを組み付ける方法である。この組付け方法は、エレメントの厚みを測定する測定ステップと、測定された厚みに基づいて、エレメント間の相対的位置を決定する決定ステップと、決定された相対的位置になるようにエレメントをフープに組み付ける組付けステップとを含む。
【００１５】
第２の発明によると、無端金属ベルトを構成する多数のエレメントの中で、その厚みが薄いものは、他のエレメントとの相対的な位置を意図的にずらすように決定される。たとえば、サドル面を上方にしてエレメントを見た場合、厚みが薄いエレメントのサドル面の位置は、他のエレメントのサドル面の位置よりも高くなるように、設定する。このようにすると、無端金属ベルトの周長を所定の周長にするために、厚みの異なるエレメントを組み合わせる場合、厚みの薄いエレメントは、そのエレメントに隣接するエレメントから圧縮力を受ける。このため、厚みの薄いエレメントのサドル面の位置を意図的に上げておくことにより、厚みの薄いエレメントの強度向上が可能となる。その結果、厚みの異なるエレメントを多数組み付けて構成される無端金属ベルトにおいて、薄いエレメントがあっても、ベルト全体の強度向上が可能な、無端金属ベルトの組付け方法を提供することができる。
【００１６】
第３の発明に係る無端金属ベルトの組付け方法においては、第１または２の発明の構成に加えて、相対的位置は、厚みが薄いエレメントと他のエレメントとの相対的な位置であって、厚みが薄いエレメントの位置が他のエレメントの位置よりも、フープからより離れる位置である。
【００１７】
第３の発明によると、厚みが薄いエレメントと他のエレメントとの位置は、厚みが薄いエレメントが他のエレメントよりもフープからより離れる位置に決定される。サドル面を上方にして見た場合、厚みが薄いエレメントのサドル面の位置は、他のエレメントのサドル面の位置よりも高くなるように、設定する。厚みの薄いエレメントは、そのエレメントに隣接するエレメントから圧縮力を受ける。その結果、多数のエレメントの中に厚みの薄いエレメントがあっても、ベルト全体の強度向上が可能な、無端金属ベルトの組付け方法を提供することができる。
【００１８】
第４の発明に係る無端金属ベルトの組付け方法においては、第１または２の発明の構成に加えて、相対的位置は、厚みが薄いエレメントと他のエレメントとの相対的な位置であって、厚みが薄いエレメントの位置が他のエレメントの位置よりも、無端金属ベルトが巻掛けられるプーリの回転中心から外側の方向の位置である。
【００１９】
第４の発明によると、厚みが薄いエレメントと他のエレメントとの位置は、厚みが薄いエレメントが他のエレメントよりも無端金属ベルトが巻掛けられるプーリの回転中心から外側の方向の位置に決定される。サドル面を上方にして見た場合、厚みが薄いエレメントのサドル面の位置は、他のエレメントのサドル面の位置よりも高くなるように、設定する。厚みの薄いエレメントは、そのエレメントに隣接するエレメントから圧縮力を受ける。その結果、多数のエレメントの中に厚みの薄いエレメントがあっても、ベルト全体の強度向上が可能な、無端金属ベルトの組付け方法を提供することができる。
【００２０】
第５の発明に係る無端金属ベルトの組付け方法においては、第１または２の発明の構成に加えて、相対的位置は、厚みが薄いエレメントと他のエレメントとの相対的な位置であって、厚みが薄いエレメントのサドル位置が他のエレメントのサドル位置よりも、無端金属ベルトが巻掛けられるプーリの回転中心から外側の方向の位置である、
第５の発明によると、厚みが薄いエレメントと他のエレメントとの位置は、厚みが薄いエレメントのサドル位置が他のエレメントのサドル位置よりも無端金属ベルトが巻掛けられるプーリの回転中心から外側の方向の位置に決定される。サドル面を上方にして見た場合、厚みが薄いエレメントのサドル面の位置は、他のエレメントのサドル面の位置よりも高くなるように、設定される。厚みの薄いエレメントは、そのエレメントに隣接するエレメントから圧縮力を受ける。その結果、多数のエレメントの中に厚みの薄いエレメントがあっても、ベルト全体の強度向上が可能な、無端金属ベルトの組付け方法を提供することができる。
【００２１】
第６の発明に係る無端金属ベルトの組付け方法においては、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、決定された相対的位置を満足するように、エレメントの表裏に設けられた嵌合部の位置をずらせてエレメントがフープに組み付けられるものである。
【００２２】
第６の発明によると、厚みの薄いエレメントのおける凸部（ディンプル）および凹部（ホール）の高さ方向の位置は、他のエレメント（厚みが通常のエレメント）よりも高い位置に設けられる。そのため、厚みの薄いエレメントは、そのエレメントに隣接する通常の厚みのエレメントから圧縮力を受ける。その結果、多数のエレメントの中に厚みの薄いエレメントがあっても、ベルト全体の強度向上が可能な、無端金属ベルトの組付け方法を提供することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２４】
以下の説明では、多数のエレメントが互いに板厚方向に環状に並べて配置され、その左右のサドル部にフープを通して各エレメントが結束されて構成された無端金属ベルトおよびその無端金属ベルトを使用したベルト式無段変速機について説明する。
【００２５】
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る無端金属ベルトが用いられるベルト式無段変速機１００について説明する。このベルト式無段変速機１００においては、無端金属ベルト１０６が、入力軸２００に取付けられた入力側プーリ２２０および出力軸３００に取付けられた出力側プーリ３２０に巻き掛けられて使用される。
【００２６】
入力側プーリ２２０および出力側プーリ３２０は、溝幅を無段階に変えられる１対のシーブ１０８をそれぞれ備え、車両の走行状態に応じて制御される油圧回路により溝幅を変えることで、無端金属ベルト１０６の入力側プーリ２２０および出力側プーリ３２０に対する巻付け半径が変わり、これにより入力軸２００と出力軸３００との間の回転数比、すなわち変速比を連続的に無段階に変化させることができる。
【００２７】
図２を参照して、無端金属ベルト１０６は、多数のエレメント１０２が互いに板厚方向に環状に並べて配置され、その左右のサドル部に環状の金属帯であるフープ１０４を通して各エレメント１０２が結束されて、図３に示すように、全体として、無端金属ベルト１０６が構成される。
【００２８】
エレメント１０２の形状の一例を、図４および図５に示す。エレメント１０２の幅方向の両側の側面は、シーブ１０８におけるテーパ状のシーブ面１１０に接触する対シーブ摩擦面１１２であって、シーブ面１１０と一致するテーパ面とされている。その対シーブ摩擦面１１２を備えた基体部分１１４の幅方向での中心部に、図４での上側に延びた首部１１６が形成され、その首部１１６が、左右に広がった頂部１１８につながっている。その左右に広がった頂部１１８と基体部分１１４との間にスリットが形成されており、この左右２つのスリットの部分にフープ１０４が通されている。そして、基体部分１１４におけるフープ１０４が接触する面がサドル面１２０となっている。
【００２９】
このサドル面１２０の高さは、基体部分１１４を横切るピッチ線Ｐからの寸法で表わされる。また、エレメント１０２の幅は、ピッチ線Ｐ上の寸法で表わされる。なお、頂部１１８のうち首部１１６の延長位置であって、一方の面側の所定位置には凸部であるディンプル１２２が、他方の面側の対応する位置には凹部であるホール１２３が形成されており、互いに隣接するエレメント１０２のディンプル１２２とホール１２３が互いに嵌合するようになっている。なお、ディンプル１２２を有する面がエレメントの表面、ホール１２３を有する面がエレメントの裏面である。このような無端金属ベルトのエレメント１０２は、薄板状の金属板を打ち抜き加工して製造され、その後、ディンプル１２２およびホール１２３は、プレス加工により形成される。ディンプル１２２およびホール１２３は、テーパ面を有する。
【００３０】
図４に示すように、サドル面１２０は上に凸の曲面形状を有する。この曲面形状に沿ってフープ１０４が当接している。
【００３１】
無端金属ベルト１０６は、１対のシーブ１０８の間に挟み付けられて使用される。その場合、シーブ面１１０および対シーブ摩擦面１１２がテーパ面であるために、各エレメント１０２には、シーブ１０８による挟圧力により半径方向での外側に荷重が作用するが、各エレメント１０２がフープ１０４によって結束されているので、フープ１０４の張力により半径方向での外側への移動が規制される。その結果、シーブ面１１０と対シーブ摩擦面１１２との間に摩擦力が生じ、あるいは油膜の剪断力が生じてシーブ１０８と無端金属ベルト１０６との間でトルクが伝達される。
【００３２】
フープ１０４は、図２および図４に示すように、多層のリングを積層して形成される（ただし、図２および図４では多層ではなく３層として表わしている）。この場合、下層のリングほど、周長が短く、上層のリングほど、周長が長くなる。
【００３３】
図２および図３に示すように、無端金属ベルト１０６は、フープ１０４に多数のエレメント１０２を組み付けることにより製造される。このフープ１０４に組み付けられる所定の個数（たとえば４００個）のエレメントの全ての厚みは、均一ではない。これは、無端金属ベルト１０６の周長を所定の周長にするために、厚みの異なる複数の種類のエレメント１０２を準備して、それら複数の種類のエレメント１０２を適宜組み合わせて所定の周長になるように組み付ける必要があるためである。
【００３４】
エレメント１０２においては、たとえば図４および図５に示すように、プーリの端面位置からの距離Ｓがサドル位置度として定義される。厚みの薄いエレメント１０２は、厚みの厚いエレメント１０２よりもこのサドル位置度を意図的に小さくする（サドル面１２０の位置を意図的に上げるように）設定する。
【００３５】
図６に、入力側プーリ２２０と、出力側プーリ３２０と、それらのプーリに巻掛けられる無端金属ベルト１０６とを模式的に示す。図６に示すように、無端金属ベルト１０６は、入力側プーリ２２０と、出力側プーリ３２０とに巻掛けられて、入力側プーリ２２０から出力側プーリ３２０へトルクを伝達する。このとき、エレメント１０２は、入力側プーリ２２０または出力側プーリ３２０、フープ１０４および隣接するエレメント１０２のそれぞれから力を受ける。
【００３６】
図７に、図６のＡ部（プーリ噛合い部）の拡大図を示す。このようなプーリ噛合い部においては、ディンプル１２２およびホール１２３と、フープ１０４との間で引張力が発生する場合、特に、厚みの薄いエレメント１０２は強度的に不利になる。
【００３７】
図８にエレメント１０２への力の入力状態を示す。エレメント１０２には、その平面上において、入力側プーリ２２０または出力側プーリ３２０から受ける力と、フープ１０４から受ける力と、隣接するエレメント１０２から受ける力とが存在する。隣接するエレメント１０２から受ける力の向きは、エレメント１０２間の相対的な位置の関係により異なる。たとえば、図９に示すように、３つのエレメント１０２の中の真ん中のエレメント１０２のサドル位置度が上側にずれていた場合には、この真ん中のエレメント１０２には左右に隣接するエレメント１０２から下向きの力を受ける。
【００３８】
また、真ん中のエレメント１０２と、両側に隣接するエレメント１０２とでは、ディンプル１２２およびホール１２３の高さ方向の位置がずらして設けられており、厚みの薄いエレメント１０２のディンプル１２２およびホール１２３の位置は高い位置になるような場合にも、この真ん中のエレメント１０２には左右に隣接するエレメント１０２から下向きの力を受ける。
【００３９】
以下、このエレメント１０２をフープ１０４に組み付ける、無端金属ベルト１０６の組付け方法の手順について説明する。
【００４０】
エレメント１０２を製造する場合において、エレメント１０２の厚みごとにロットを変更して、多数のエレメント１０２を製造する。通常よりも薄い厚みの板材を用いて、エレメント１０２を打抜き加工して、１ロット分のエレメント１０２を多数製造する。このときに用いられる金型は、サドル位置度が高くなるなような金型である。
【００４１】
他のロットとして、通常の厚みの板材を用いて、エレメント１０２を打抜き加工して、１ロット分のエレメント１０２を多数製造する。このときに用いられる金型は、厚みが薄いエレメント１０２のディンプル１２２およびホール１２３の位置よりもサドル位置度が低くなるなような金型である。
【００４２】
このように、ロットを変更して、エレメント１０２の厚みが薄いほど、サドル位置度が高くなる（サドル面１２０が高くなる）ように、ディンプル１２２およびホール１２３が設けられた多数のエレメント１０２が製造される。無端金属ベルト１０６が所定の周長になるように、厚みの異なるエレメント１０２を適宜組み合わせて、厚みの薄いエレメント１０２と厚みの薄くないエレメント１０２とが隣接するようにして、無端金属ベルト１０６が製造される。
【００４３】
このようにして製造されたエレメント１０２の中で厚みの薄いエレメント１０２は、図１０に示すような圧縮力を、隣接する通常の厚みのエレメント１０２から受ける。特に、厚みが複数の種類ある場合には、厚みが薄いエレメント１０２ほどサドル位置度を上げる、また、厚みが薄いエレメント１０２ほどディンプル１２２およびホール１２３の位置を上げることにより、発生する応力の均等化を図ることもできる。また、これらの両方ともを設定することで、さらに効果が上がる。
【００４４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、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ことが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る無端金属ベルトを用いたベルト式無段変速機の断面図である。
【図２】無端金属ベルトを説明するための部分斜視図である。
【図３】無端金属ベルトの全体構成を示す斜視図である。
【図４】エレメントの正面図である。
【図５】エレメントの側面図である。
【図６】入力側プーリと出力側プーリとそれらのプーリに巻掛けられる無端金属ベルトとを模式的に示す図である。
【図７】図６のＡ部の拡大図である。
【図８】エレメントへの力の入力状態を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る無端金属ベルトの部分拡大図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る無端金属ベルトを構成する薄いエレメントにおける力の入力状態を示す図である。
【符号の説明】
１００ 無段変速機、１０２ エレメント、１０４ フープ、１０６ 無端金属ベルト、１０８ シーブ、１１０ シーブ面、１１２ 対シーブ摩擦面、１１４ 基体部分、１１６ 首部、１１８ 頂部、１２０ サドル面、１２２ ディンプル、１２３ ホール、１２４ 傾斜面、２００ 入力軸、２２０ 入力側プーリ、３００ 出力軸、３２０ 出力側プーリ。

Claims (6)

1. 幅方向の両側面をシーブ面に接触させる複数のエレメントを、その板厚方向に並べて環状のフープに通すことにより構成された無端金属ベルトの組付け方法であって、
   前記エレメントの厚みに対応して決定された前記エレメント間の相対的位置になるように、前記エレメントを前記フープに組み付ける、無端金属ベルトの組付け方法。
2. 幅方向の両側面をシーブ面に接触させる複数のエレメントを、その板厚方向に並べて環状のフープに通すことにより構成された無端金属ベルトの組付け方法であって、
   前記エレメントの厚みを測定する測定ステップと、
   測定された厚みに基づいて、前記エレメント間の相対的位置を決定する決定ステップと、
   決定された相対的位置になるように前記エレメントを前記フープに組み付ける組付けステップとを含む、無端金属ベルトの組付け方法。
3. 前記相対的位置は、前記厚みが薄いエレメントと他のエレメントとの相対的な位置であって、前記厚みが薄いエレメントの位置が前記他のエレメントの位置よりも、前記フープからより離れる位置である、請求項１または２に記載の無端金属ベルトの組付け方法。
4. 前記相対的位置は、厚みが薄いエレメントと他のエレメントとの相対的位置であって、前記厚みが薄いエレメントの位置が前記他のエレメントの位置よりも、前記無端金属ベルトが巻掛けられるプーリの回転中心から外側の方向の位置である、請求項１または２に記載の無端金属ベルトの組付け方法。
5. 前記相対的位置は、前記厚みが薄いエレメントと他のエレメントとの相対的な位置であって、前記厚みが薄いエレメントのサドル位置が前記他のエレメントのサドル位置よりも、前記無端金属ベルトが巻掛けられるプーリの回転中心から外側の方向の位置である、請求項１または２に記載の無端金属ベルトの組付け方法。
6. 前記エレメントは、前記決定された相対的位置を満足するように、前記エレメントの表裏に設けられた嵌合部の位置をずらせて前記エレメントを前記フープに組み付けられる、請求項１〜５のいずれかに記載の無端金属ベルトの組付け方法。

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