JP2005337325A - 伝動用無端ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】連結ピンの強度を保持しつつリンクプレートに対する連結ピンの位置決め精度を向上させる。
【解決手段】伝動用無端ベルトは、多数のリンクプレート１を連結ピン２Ａ，２Ｂにより連結し、両ピン相互の転がり面２１における転動により回転可能に無端化してなる。連結ピンは、リンクプレートの嵌合孔１３の内周面に対向する外周面部分に、ピン軸線方向に延びる２つの平坦面２２と該平坦面に挟まれる凸条部２ａとを有する。連結ピンはリンクプレートとの平坦面による当接で高度に位置決めされ、凸条部はピンの強度を保つ機能を果たす。
【選択図】図１

Description

本発明は、ベルト式無段変速機の伝動用無端ベルトに係り、詳しくは、並行軸配置の２つのプーリに巻き掛けて両プーリ間でトルクを伝達させるべく、多数のリンクプレートを連結ピンにより無端のチェーン状に連結した形式の伝動用無端ベルトに関する。

無段変速機（ＣＶＴ）の一形式として、並行軸配置の２つのプーリの間に無端ベルトを巻き掛けてトルクを伝達するベルト式無段変速機がある。無端ベルトを用いた無段変速機では、平行な回転軸上の一対のプーリ（プライマリプーリとセカンダリプーリ）壁面の間隔を変化させることで回転軸中心から無端ベルトがプーリ壁面に巻きつく位置までの距離（すなわち無端ベルトがプーリに巻きつく際の回転半径、以下ピッチ円半径という）を変化させることで変速（プライマリプーリとセカンダリプーリの回転比の変化）が実現される。例えばプライマリ側のピッチ円半径を小さく、セカンダリ側のピッチ円半径を大きくすれば変速比は減速側となり、逆にプライマリ側のピッチ円半径を大きくセカンダリ側のピッチ円半径を小さくすれば変速比は増速側となる。それにより無端ベルトがプーリ壁面に巻きつく位置で、駆動側ではプライマリプーリから無端ベルトへ、また従動側では無端ベルトからセカンダリプーリへトルクが伝達される。

この種のベルト式無段変速機の伝動用無端ベルトとしては、種々の形式のものがあるが、それらのうちの一形式として、多数のリンクプレートを連結ピンにより無端のチェーン状に連結し、連結ピンの端面とプーリ壁面との係合によりトルクを伝達する形式のものがある（特許文献１参照）。この形式のものでは、連結ピンは相互に周面の一部で当接する一対のピンで構成され、各ピンはリンクプレートに対して滑ることのないように係止される。したがって、一対のピンが当接面で相対的に転がることで、各ピンに係止したリンクチェーンが回転するので、一対のピンで構成されるジョイント部においても摩擦を生じることがない。それゆえ、ベルトの摩擦損失が小さい利点が得られる。

更に、ベルトの振動騒音の低減を目的として、長さの異なる２本のピンを一対としたジョイント部とするベルトがある（特許文献２参照）。このベルトは、ピンの長さが異なるため、長いピンのみがプーリに接触するという特徴をもつ。
特開平７−１６７２２４号公報 特開平８−３１２７２５号公報

ところで、連結ピンはリンクプレートに滑らずに係止されるためには、リンクプレートの嵌合孔に対して連結ピンの位置が固定される必要がある。嵌合孔と連結ピンとを位置決めするには、互いに当接する平坦部分があれば、加工容易に精度よく位置決めができる形状が達成できる。すなわち、連結ピンの外周面の一部を平坦に加工し（断面でみると断面の周の一部を直線とする）、リンクプレートの嵌合孔周にも平坦面を設け、この平坦面同士を接触させればよい。

一方、リンクプレートの両側に嵌め込まれる連結ピンの間隔（ピッチ間隔）は狭いほうがよい。ピッチ間隔が長いと、動力伝達に際して、一つの連結ピンがプーリに噛み込まれてから次の連結ピンが噛み込まれるまでに、噛み込まれたピンがプーリ周方向に移動することで、ベルトがプーリ半径方向に上下する、いわゆる多角形効果が大きくなり、それにより振動騒音が生じるからである。この振動騒音を低減するには、ピッチ間隔をできるだけ狭くする必要がある。そのためには、連結ピンはできるだけ断面積が小さなものとする方がよい。

このように、連結ピンの断面積を小さくすると、ベルトにかかる張力により折れやすくなる。連結ピンのような棒状の部材では、強度的にはその断面は円、又は楕円状であるのが好適である。特に強度を確保しつつピッチ間隔を小さくするには、連結ピンの断面形状としては、ベルト走行方向に短軸、この短軸と直交する方向に長軸を有する楕円とするのが有利である。

図８は上記のような考え方に基づき構成された無端ベルトの構成例を示す。図示するように、リンクプレートａ−１，ａ−２，ａ−３・・・をつなぐ連結ピンｂは、相互に周面の一部で当接して相対的に転がる一対のピンｂ１、ｂ２で構成され、各ピンはリンクプレートに対して滑ることのないように係合面の途中に変曲点を持つ曲面の係合により係止される。また、各連結ピンは、ピッチ間隔短縮のためにベルト走行方向に短軸、この短軸と直交する方向に長軸を有する概ね楕円形の断面形状とされている。

しかしながら、位置決めの観点からは円状は好ましくない。その理由は、ピン断面の曲線部で連結ピンとリンクプレートが係止されるとすると、曲線の加工精度を高くしなければならないからである。特に、特許文献２に記載の技術のように、一対ピンの一方の転がり面をインボリュート曲線で構成した場合、一対のピン相互の位置関係が重要であるので、位置決めは更に重要となる。

本発明は、前記の問題点に鑑み、リンクプレートに対して位置決めが容易でかつ強度の高い連結ピンの形状に得ることを主要な目的とする。また、そのような連結ピンを受けることのできるリンクプレート形状を得ることも併せて本発明の目的とするとする。

本発明は、２つのプーリ（Ｓ）に巻き掛けてプーリ間でトルクを伝達させる伝動用無端ベルトであって、互いに外周面の一部を転がり面（２１）として当接する一対の連結ピン（２Ａ，２Ｂ）と、それら連結ピンを嵌め込む嵌合孔（１３）を有するリンクプレート（１）とからなり、前記連結ピンの前記嵌合孔への嵌め込みにより、ベルト幅方向に隣り合い且つベルト周回方向に相互位置をずらした多数のリンクプレートが各連結ピンを介して連結され、連結ピン相互の転がり面における転動により回転可能に全体として無端化された伝動用無端ベルトにおいて、前記連結ピンの少なくとも一方（２Ａ）は、前記リンクプレートの嵌合孔の内周面に対向する外周面部分に、ピン軸線方向に延びる２つの平坦面（２２）と該平坦面に挟まれる凸条部（２ａ）とを有することを主要な特徴とする。

前記の構成において、前記連結ピンは、前記プーリに係合可能な軸方向長さの長尺ピン（２Ａ）と、それより軸方向長さが短い短尺ピン（２Ｂ）とからなり、前記２つの平坦面と凸条部は、少なくとも長尺ピンに形成された構成が有効である。
更に、前記長尺ピンが前記短尺ピンと当接する転がり面は、インボリュート曲線に従う曲面であり、前記短尺ピンが長尺ピンと当接する転がり面は平坦面である構成が有効である。
一方、前記リンクプレートは、嵌合孔の内周面における連結ピン外周面部分との対向面部分に、リンクプレートへの張力負荷状態で前記連結ピンの２つの平坦面に当接する２つの平坦面（１２）と、それら平坦面に挟まれ、前記連結ピンの凸条部が嵌る凹部（１４）とを有する構成が望ましい。

本発明の伝動用無端ベルトによれば、リンクプレートと接触する連結ピンの部分に平坦面を有することで、リンクプレートと連結ピンの相対位置の位置決めが確実にできる。また、ピン断面の平坦面は加工精度の管理が容易であることから、位置決めのための連結ピン形状の加工が容易となる。
次に、２つの平坦面に挟まれた部分に凸条部を有することで、ベルトの引張り力に対して連結ピンの強度を高めることができる。
更に対を成す連結ピン相互の転がり面の一方を平坦面とした場合、連結ピンの扁平化によりピン間ピッチを短縮することができ、それによりベルト振動を低減することができる。

本発明におけるピン軸線方向に延びる２つの平坦面と該平坦面に挟まれる凸条部とを有する連結ピンの構成は、同じく連結ピンの２つの平坦面に当接する２つの平坦面と、それら平坦面に挟まれ、連結ピンの凸条部が嵌る凹部とを有するリンクプレートとの組み合わせとして実施されることが望ましい。
また、連結ピンは、プーリに係合可能な軸方向長さの長尺ピンと、それより軸方向長さが短い短尺ピンとからなる構成が望ましい。

図１〜図５は実施例１に係る伝動用無端ベルトを示す。図１に部分側面を示すように、無端ベルトは、一対の連結ピン２Ａ，２Ｂと、それら連結ピンを嵌め込む嵌合孔１３を有するリンクプレート１とから構成されている。一対の連結ピン２Ａ，２Ｂは、互いに外周面の一部を転がり面２１として当接する関係に配置されている。そして、ベルトを周面方向からみて示す図２を参照して分かるように、ベルト幅方向（図２において上下方向）に隣り合い且つベルト周回方向（図２において左右方向）に相互位置をずらした多数のリンクプレート１−１，１−２，１−３・・・が、図１に示す連結ピン２Ａ，２Ｂの嵌合孔１３への嵌め込みにより、各連結ピンの対を介して連結されている。かくして、連結ピン相互の転がり面２１における転動により回転可能に全体として無端化された伝動用無端ベルトが構成されている。

図４に一対の連結ピンの一方を取り出して側面視で示すように、連結ピンの少なくとも一方２Ａは、リンクプレート１の嵌合孔１３の内周面に対向する外周面部分（図４における右側部分）に、ピン軸線方向に延びる２つの平坦面２２と、該平坦面に挟まれる凸条部すなわちピン軸線方向に延びる突起２ａとを有する。

図５にリンクプレートのみを取り出して示すように、リンクプレート１は、嵌合孔１３の内周面における連結ピン外周面部分との対向面部分に、リンクプレート１への張力負荷状態で連結ピンの２つの平坦面に当接する２つの平坦面１２と、それら平坦面に挟まれ、連結ピンの凸条部が嵌る凹部１４とを有する。

ベルトの断面をプーリ断面と共に示す図３を参照して分かるように、この実施例における連結ピンは、プーリＳに係合可能な軸方向長さの長尺ピン２Ａと、それより軸方向長さが短い短尺ピン２Ｂとから構成されている。

以下、各部のより詳細な構成について説明する。まず、リンクプレート１を連結する各連結ピンは、図４にピン端面側からみた形状を示すように、概ね円筒面状の４つの周面２１，２３，２４と、２つの平坦面２２からなる周面を曲率の大きな緩衝曲面でつないだ外周面を有する。図上で最も曲率の小さな部分円筒面とみることができる面（図４における左側の曲面）は、厳密にはインボリュート曲線に従う曲面からなるもので、対をなす他方のピンと当接する転がり面２１を構成する。この転がり面２１の両端に緩衝曲面を介してつながる２つの部分円筒曲面（図４における上下の曲面）は、リンクプレート１の嵌合孔の内周面に対応する曲率の嵌め合い面２３を構成する。

これら嵌め合い面２３に緩衝曲面を介してつながる２つの平坦面２２（図４において上下方向の線で示される）は、本発明の主題に係る位置決め面を構成する。そして、これら平坦面２２間に挟まれる部分円筒面（図４において最も右側の面）２４は、これも本発明の主題に係るピン剛性確保のための凸条部２ａの外形を規定する面である。

図４を参照して分かるように、ピン２は図上で上下方向に対称な断面形状を有するものとされている。この形状により凸条部２ａは、リンクプレートへの組込み状態でベルトのピッチ線上に中心を有するものとされ、それを挟む両平坦面２２は、ピッチ線を挟んで対称に位置する配置となっている。この配置は、引張り力が作用する線上に凸条部を位置させることを意図するものである。

こうした外周面構成を有する連結ピン２Ａ，２Ｂは、それら２本を一対とすることで、図１にみるように概ね円筒軸状のピンを構成し、しかも対を成す２本のピンが転がり面２１で互いに当接することで、連結ピンを軸とするリンクプレート相互の回転に際して、連結ピン２Ａ，２Ｂとリンクプレート１との相対摺動をなくすことを意図しており、隣り合う一方のリンクプレート１−１に係止させたピン２Ａと、他方のリンクプレート１−２に係止させたピン２Ｂとが両リンクプレート１−１，１−２の相対回転に伴って相互に転がり回転することで相対摺動によるエネルギロスが回避される。

次に、各リンクプレート１は、共通部品としての同一形状のもので構成され、図５に示すように、薄鋼板の打抜き加工等による４隅が丸められた概ね長方形の板材で構成されている。各リンクプレート１は、プレートを板厚方向に貫通する一対のピン嵌合孔１３を長手方向（図５において左右方向）両端部近傍に備える。これらの孔は、リンクプレート１に挿入される一対のピンごとに独立した２つの孔であってもよいが、この実施例では、両ピン嵌合孔１３は、それら両孔に跨る別の孔１１により相互に繋がった孔とされ、各リンクプレート１の軽量化が図られ、その結果、各リンクプレート１は側面視で概ね３つの円を連ねたリング状を呈している。

詳しくは、両ピン嵌合孔１３は、軽量化孔１１により切り欠かれる周面を除き、一対のピン２Ａ，２Ｂの対向する外周面の形状と概ね符合する内周面形状の孔とされ、これに対応する外周面形状の一対のピン２Ａ，２Ｂを挿通することで、互いの平坦面１２，２２の当接により回り止め係止する形状とされている。ただし、平坦面相互の当接は、リンクプレート１に動力伝達による引張り力が作用して、リンクプレート１が弾性変形した状態で生じるものとされ、引張り力の解放時は、図１に示すように両平坦面１２，２２間には隙間が生じた状態となる。

この隙間に関して、無端ベルトへの引張り力の解放時（無負荷時）に、両平坦面１２，２２の間の隙間は 凸条部を有するピンの強度には影響はないので、無負荷時の隙間がないように構成することでもよい。しかし、隙間がないと、引張り力が作用したときにリンクプレート１の弾性変形の余地が小さくなり、リンクプレート１の特定の場所に応力が集中してしまう可能性がある。これに対して、無負荷時に両平坦面１２，２２の間に隙間ができるように構成し、引張り力が作用した際にリンクプレート１が隙間を詰めるよう弾性変形させることで、リンクプレート１の応力を分散させることができる。すなわち、無負荷時に隙間を有するように構成することで、リンクプレート１の耐久性を向上させることができる。

上記の構成からなる各リンクプレート１は、それらの一方のピン嵌合孔１３と他方のピン嵌合孔１３の位置を揃えて交互に板厚方向に積層されて、図２に示すように、ピン配設ピッチ分だけリンクプレート長手方向にずれたリンクプレート群を構成しており、これらリンクプレート群がピン嵌合孔１３に一対のピン２Ａ，２Ｂを通すことで無端状に連結されている。

こうした構成からなる伝動用無端ベルトは、図３に断面を示すように、プーリＳへの巻き掛け位置において、長尺ピン２Ａの両端面がプーリＳの壁面に楔入状態に係合することになる。したがって、伝動状態では、無端ベルトの長尺ピン２ＡのみがプーリＳの壁面と接して駆動力を伝達することになり、プーリＳの壁面から長尺ピン２Ａに伝えられた動力が短尺ピン２Ｂを経てリンクプレート１に伝達され、次のピン２Ａ，２Ｂとそれによりつながれたリンクプレート１への動力伝達を繰り返して最終的に長尺ピン２Ａから従動側のプーリに伝達されることになる。

ところで、このように無端ベルトに対して所定間隔で配置された長尺ピンをプーリ壁面に係合させて動力伝達を行う方式では、プーリ壁面に係合したピンが、係合位置を半径としてプーリの回転につれて移動することになるため、２つのプーリ間にある次のピンに対して横方向にずれることになる。この状態で次のピンがプーリ壁面に係合するまでの間、係合状態のピン以降のリンクプレートは全体に横方向にずれることになり、これがベルト位置の変動として現れる（冒頭に述べた多角形効果）。この現象は、所定ピッチ配置のピンを介して動力を伝達する方式において避けられないものではあるが、この変動を少なくするほど、すなわちピン配設ピッチを小さくするほど、ベルト振動は低減され、効率のよい動力伝達がなされることになる。

図１を参照して分かるように、ピン配設ピッチの短縮の妨げとなる要素は、隣り合う一対の連結ピン２Ａ間に挟まれる２つのリンクプレート１−１，１−３（図に１点鎖線で示す）のピッチ線方向、すなわちベルト周回方向の幅と、プーリ壁面との係合に関与するピン２Ａと対を成す他方のピン２Ｂの同じくピッチ線方向、同じくベルト周回方向の厚さということになる。そのため、この実施例の連結ピンは、それの一対で強度剛性保持上で理想といえる円形断面に対してピッチ線方向に若干扁平な形状とされている。

また、本発明において、平坦面２２が凸条部２ａを挟んで２分されているのは、平坦面を連続する１つの面とした場合に、連結ピンのピッチ線方向の厚さが薄くなり過ぎるのを避ける意味での肉厚補強を意図するものである。このように凸条部２ａは、扁平化された連結ピンの剛性強度の向上を主眼とすることから、必ずしも張力負荷状態のリンクプレート１の凹部１４に当接する形状であることを必須とはしない。

次に、図６及び図７を参照して示す実施例２は、上記のベルト振動を更に抑制するように、ベルト周回方向のピン配設ピッチの減少を狙った例である。この例では、対を成す一方のピンが一層扁平化されている。

連結ピンを端面方向から見て示す図６を参照して、この例では、実施例１における円弧状の転がり面に相当する面を平坦面としている。この連結ピンのその他の面構成及びこの連結ピンと嵌め合わされるリンクプレートのピン嵌合孔の形状については、すべて先の実施例１と同様であるので、相当する部位に同様の参照符号を付して説明に代え、以下、相違点のみ説明する。

図７は対を成す連結ピン２Ａ，２Ｂの一方ずつの図示を省略して連結構成を示す。この例では、対を成す一方の連結ピン２Ｂの転がり面２１が平坦面であることから、対を成す他方の連結ピン２Ａの転がり面は、図上では明確でないが、当接面が共に円弧状の面とされる実施例１とは異なる形状のインボリュート曲線に従う曲面とされている。

この構成によると、連結ピン２Ｂの形状を一見して分かるように、ベルト周回方向の厚さが減少する。したがって、これを利用してプーリに係合する連結ピン２Ａの配設ピッチをプーリに係合しない連結ピン２Ｂの扁平化分だけ、実施例１に対して小さくすることができる。

ところで、こうした構成を採ると、連結ピン２Ｂのベルト引張り方向の剛性強度の不足が懸念されるが、本実施例の場合、扁平化構成は短尺ピン２Ｂのみに適用されているため、上記懸念は回避される。その理由は、短尺ピン２Ｂはプーリに接触しないため、リンクプレート１間でのみトルクを伝達すればよく、プーリからのトルクを伝達しなくともよい分、強度は少なくともよく、結果断面は小さくできるからである。ただし、一対のピン同士でプールへの巻き掛け状態で転がりあうだけの幅（プーリにピンが噛みこんだ状態での、プーリ半径方向にみたピンの長さ）は必要となる。

以上説明した実施例２においては、対を成す連結ピンの一方の転がり面が平坦面であることから、転がり面間での摺動を防ぐ上で、両連結ピンのリンクプレートに対する位置決め精度が一層重要となり、本発明の平坦面による高精度の位置決め効果が一層有効に発揮される。

本発明の実施例１に係る伝動用無端ベルトの連結構造を示す部分側面図である。 同ベルトの平面図である。 同ベルトのプーリ巻き掛け部における断面図である。 同ベルトの連結ピンの側面図である。 同ベルトのリンクプレートの平面図である。 実施例２に係る伝動用無端ベルトの連結ピンの側面図である。 同ベルトの連結構造を示す部分側面図である。 従来の伝動用無端ベルトの連結構造を示す部分側面図である。

符号の説明

１ リンクプレート
２Ａ 長尺ピン（連結ピン）
２Ｂ 短尺ピン（連結ピン）
２ａ 凸条部
１２ 平坦面
１３ 嵌合孔
１４ 凹部
２１ 転がり面
２２ 平坦面

Claims (4)

1. ２つのプーリ（Ｓ）に巻き掛けてプーリ間でトルクを伝達させる伝動用無端ベルトであって、互いに外周面の一部を転がり面（２１）として当接する一対の連結ピン（２Ａ，２Ｂ）と、それら連結ピンを嵌め込む嵌合孔（１３）を有するリンクプレート（１）とからなり、前記連結ピンの前記嵌合孔への嵌め込みにより、ベルト幅方向に隣り合い且つベルト周回方向に相互位置をずらした多数のリンクプレートが各連結ピンを介して連結され、連結ピン相互の転がり面における転動により回転可能に全体として無端化された伝動用無端ベルトにおいて、
   前記連結ピンの少なくとも一方（２Ａ）は、前記リンクプレートの嵌合孔の内周面に対向する外周面部分に、ピン軸線方向に延びる２つの平坦面（２２）と該平坦面に挟まれる凸条部（２ａ）とを有することを特徴とする伝動用無端ベルト。
2. 前記連結ピンは、前記プーリに係合可能な軸方向長さの長尺ピン（２Ａ）と、それより軸方向長さが短い短尺ピン（２Ｂ）とからなり、前記２つの平坦面と凸条部は、少なくとも長尺ピンに形成された、請求項１記載の伝動用無端ベルト。
3. 前記長尺ピンが前記短尺ピンと当接する転がり面は、インボリュート曲線に従う曲面であり、前記短尺ピンが長尺ピンと当接する転がり面は平坦面である、請求項２記載の伝動用無端ベルト。
4. 前記リンクプレートは、嵌合孔の内周面における連結ピン外周面部分との対向面部分に、リンクプレートへの張力負荷状態で前記連結ピンの２つの平坦面に当接する２つの平坦面（１２）と、それら平坦面に挟まれ、前記連結ピンの凸条部が嵌る凹部（１４）とを有する、請求項１記載の伝動用無端ベルト。

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