JP2006002787A - 動力伝達チェーンおよび動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ピン圧入時の局部的な応力によってリンクの強度が低下することを防止した動力伝達チェーンを提供する。
【解決手段】 動力伝達チェーン1は、前後に並ぶ貫通孔12,13を有する複数のリンク11と、一のリンク11の前貫通孔12と他のリンク11の後貫通孔13とが対応するようにチェーン幅方向に並ぶリンク11同士を長さ方向に屈曲可能に連結する複数のピン14および複数のインターピース15とを備えている。ピン14およびインターピース15は、圧入により貫通孔12,13の周面に固定されており、その外周面の曲率半径をＲ１およびＲ１’、これに対応する貫通孔12,13の内周面の曲率半径をＲ２およびＲ２’として、Ｒ１≦Ｒ２かつＲ１’≦Ｒ２’が成り立っている。
【選択図】 図５

Description

この発明は、動力伝達チェーン、さらに詳しくは、自動車の無段変速機（ＣＶＴ）に好適な動力伝達チェーンおよびこれを用いた動力伝達装置に関する。

自動車用無段変速機として、図９に示すように、固定シーブ(2a)および可動シーブ(2b)を有しエンジン側に設けられたドライブプーリ(2)と、固定シーブ(3b)および可動シーブ(3a)を有し駆動輪側に設けられたドリブンプーリ(3)と、両者間に架け渡された無端状動力伝達チェーン(1)とからなり、油圧アクチュエータによって可動シーブ(2b)(3a)を固定シーブ(2a)(3b)に対して接近・離隔させることにより、油圧でチェーン(1)をクランプし、このクランプ力によりプーリ(2)(3)とチェーン(1)との間に接触荷重を生じさせ、この接触部の摩擦力によりトルクを伝達するものが知られている。

動力伝達チェーンとしては、特許文献１に、前後に並ぶ貫通孔を有する複数のリンクと、一のリンクの前貫通孔と他のリンクの後貫通孔とが対応するようにチェーン幅方向に並ぶリンク同士を長さ方向に屈曲可能に連結する複数の第１ピンおよび複数の第２ピンとを備え、一のリンクの前貫通孔に固定されかつ他のリンクの後貫通孔に移動可能に嵌め入れられた第１ピンと一のリンクの前貫通孔に移動可能に嵌め入れられかつ他のリンクの後貫通孔に固定された第２ピンとが相対的に転がり接触移動することにより、リンク同士の長さ方向の屈曲が可能とされているものが提案されている。
特開平８−３１２７２５号公報

上記特許文献１の動力伝達チェーンでは、例えば、ピンおよびインターピースの端面を所定形状に研削した後、これらにリンクを１つずつ圧入することにより製造されるが、チェーン寿命を延ばしたい場合、圧入時に局部的に生じた引張り応力が大きくなると、負荷容量を増加した場合に、リンクの強度が不足する可能性がある。また、第１ピンと第２ピンとが相対的に転がり接触移動するチェーンにおいては、接触範囲が適切でない場合、リンクに応力の偏りが発生して耐久性低下の原因となる。

この発明の目的は、ピン圧入時の局部的な応力や、第１ピンと第２ピンの転がり接触に伴う応力に対するリンクの強度を増し、チェーン寿命や負荷容量を増大した動力伝達チェーンおよび動力伝達装置を提供することにある。

この発明による動力伝達チェーンは、前後に並ぶ貫通孔を有する複数のリンクと、一のリンクの前貫通孔と他のリンクの後貫通孔とが対応するようにチェーン幅方向に並ぶリンク同士を長さ方向に屈曲可能に連結する複数の第１ピンおよび複数の第２ピンとを備え、一のリンクの前貫通孔に固定されかつ他のリンクの後貫通孔に移動可能に嵌め入れられた第１ピンと一のリンクの前貫通孔に移動可能に嵌め入れられかつ他のリンクの後貫通孔に固定された第２ピンとが相対的に転がり接触移動することにより、リンク同士の長さ方向の屈曲が可能とされている動力伝達チェーンにおいて、各ピンが圧入により貫通孔の周面に固定されており、各ピンの外周面の曲率半径をＲ１およびＲ１’、これに対応する貫通孔の内周面の曲率半径をＲ２およびＲ２’として、Ｒ１≦Ｒ２かつＲ１’≦Ｒ２’であることを特徴とするものである。

曲率がこの逆の場合には、曲率が大きいピンの曲線部の両縁だけが貫通孔に嵌め合わされることで、ピンの曲線部の中央部分に接触していない貫通孔の部分に応力が集中し、亀裂発生の可能性が大きくなるのに対し、この発明のものでは、曲率が小さいピンの曲線部の中央部分が貫通孔に嵌め合わされるので、貫通孔の中間部分への応力の集中が回避され、亀裂発生の可能性を小さくすることができる。

チェーン直線時での第１ピンと第２ピンとの接触部を原点とし、チェーン直線方向をｘ軸、これに直交する方向をｙ軸、チェーン曲線部の第１ピンと第２ピンの接触位置におけるピン接線方向とｙ軸のなす角をγ、ＣＶＴ用チェーンとして使用される際のチェーン曲線部の最小半径をＲ、ＣＶＴの変速比をｒとして、転がり接触移動の軌跡は、次の式で与えられる許容下限の円のインボリュート曲線と許容上限の円のインボリュート曲線との範囲内にあるインボリュート曲線または非インボリュート曲線であることが好ましい。

許容下限 ｘ＝０．２５Ｒ・（sinγ−γ・cosγ）
ｙ＝０．２５Ｒ・（cosγ＋γ・sinγ）−０．２５Ｒ
許容上限 ｘ＝２ｒ・Ｒ・（sinγ−γ・cosγ）
ｙ＝２ｒ・Ｒ・（cosγ＋γ・sinγ）−２ｒ・Ｒ
第１ピンおよび第２ピンのうちのいずれか一方は、このチェーンが無段変速機で使用される際にプーリに接触する方のピン（以下「ピン」と称す）とされ、他方は、プーリに接触しない方のピン（インターピースまたはストリップと称されており、以下では「インターピース」と称す）とされる。

そして、リンクの前貫通孔は、ピンが固定されるピン固定部およびインターピースが移動可能に嵌め入れられるインターピース可動部からなり、リンクの後貫通孔は、ピンが移動可能に嵌め入れられるピン可動部およびインターピースが固定されるインターピース固定部からなるものとされる。前後貫通孔は、結合されて１つの孔とされてもよい。

なお、この明細書において、リンクの長さ方向の一端側を前、同他端側を後としているが、この前後は便宜的なものであり、リンクの長さ方向が前後方向と常に一致することを意味するものではない。

この発明による動力伝達チェーンは、いずれか一方のピン（インターピース）が他方のピン（ピン）よりも短くされ、長い方のピンの端面が無段変速機のプーリの円錐状シーブ面に接触し、この接触による摩擦力により動力を伝達するものであることが好ましい。各プーリは、円錐状のシーブ面を有する固定シーブと、固定シーブのシーブ面に対向する円錐状のシーブ面を有する可動シーブとからなり、両シーブのシーブ面間にチェーンを挟持し、可動シーブを油圧アクチュエータによって移動させることにより、無段変速機のシーブ面間距離したがってチェーンの巻き掛け半径が変化し、スムーズな動きで無段の変速を行うことができる。

この発明による動力伝達装置は、円錐面状のシーブ面を有する第１のプーリと、円錐面状のシーブ面を有する第２のプーリと、これら第１および第２のプーリに掛け渡される動力伝達チェーンとを備えたもので、動力伝達チェーンが上記いずれかに記載のものとされる。

この動力伝達装置は、自動車の無段変速機としての使用に好適なものとなる。

この発明の動力伝達チェーンによると、ピンの曲率半径が貫通孔の曲率半径以下とされることで、圧入時やチェーン使用時に過大な応力が発生することが防止される。また、貫通孔のＲ形状の公差を広く設定することができるので、精度の高い加工が不要となり、製造コストを削減することができる。

以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。以下の説明において、図３の左を前、右を後というものとする。

図１および図２は、この発明による動力伝達チェーンの一部を示しており、動力伝達チェーン(1)は、チェーン長さ方向に所定間隔をおいて設けられた前後貫通孔(12)(13)を有する複数のリンク(11)と、チェーン幅方向に並ぶリンク(11)同士を長さ方向に屈曲可能に連結する複数のピン（第１ピン）(14)およびインターピース（第２ピン）(15)とを備えている。

図３に示すように、前貫通孔(12)は、ピン(14)（実線で示す）が固定されるピン固定部(12a)およびインターピース(15)（二点鎖線で示す）が移動可能に嵌め入れられるインターピース可動部(12b)からなり、後貫通孔(13)は、ピン(14)（二点鎖線で示す）が移動可能に嵌め入れられるピン可動部(13a)およびインターピース(15)（実線で示す）が固定されるインターピース固定部(13b)からなる。そして、チェーン幅方向に並ぶリンク(11)を連結するに際しては、一のリンク(11)の前貫通孔(12)と他のリンク(11)の後貫通孔(13)とが対応するようにリンク(11)同士が重ねられ、ピン(14)が一のリンク(11)の前貫通孔(12)に固定されかつ他のリンク(11)の後貫通孔(13)に移動可能に嵌め入れられ、インターピース(15)が一のリンク(11)の前貫通孔(12)に移動可能に嵌め入れられかつ他のリンク(11)の後貫通孔(13)に固定される。そして、このピン(14)とインターピース(15)とが相対的に転がり接触移動することにより、リンク(11)同士の長さ方向（前後方向）の屈曲が可能とされる。

ピン(14)を基準としたピン(14)とインターピース(15)との接触位置の軌跡は、円のインボリュートとされており、この実施形態では、ピン(14)の接触面(14a)が、図４に示すように、断面において半径Ｒｂ、中心Ｍの基礎円を持つインボリュート形状を有し、インターピース(15)の接触面(15a)が平坦面（断面形状が直線）とされている。これにより、各リンク(11)がチェーン(1)の直線部分から円弧部分へまたは円弧部分から直線部分へと移行する際、前貫通孔(12)においては、インターピース(15)がインターピース可動部(12b)内を固定状態のピン(14)に対してその接触面(15a)がピン(14)の接触面(14a)に転がり接触（厳密には若干のすべり接触を含む転がり接触（転がり滑り接触）となっている）しながら移動し、後貫通孔(13)においては、ピン(14)が固定状態のインターピース(15)に対してその接触面(14a)がインターピース(15)の接触面(15a)に転がり接触（厳密には若干のすべり接触を含む転がり接触（転がり滑り接触）となっている）しながらピン可動部(13a)内を移動する。なお、図３において、符号ＡおよびＢで示す箇所は、チェーン(1)の直線部分においてピン(14)とインターピース(15)とが接触している線（断面では点）であり、ＡＢ間の距離がピッチとなる。

この発明による動力伝達チェーンにおいて、ピン(14)およびインターピース(15)は、圧入により貫通孔(12)(13)の周面に固定されている。そして、図５に示すように、インターピース(15)およびピン(14)の外周面の（圧入部の）曲率半径をそれぞれＲ１およびＲ１’とし、これに対応する前貫通孔(12)のピン固定部(12a)および後貫通孔(13)のインターピース固定部(13b)の内周面の曲率半径をＲ２およびＲ２’として、Ｒ１≦Ｒ２かつＲ１’≦Ｒ２’が成り立っている。曲率がこの逆の場合には、曲率が大きいピンの曲線部の両縁だけが貫通孔に嵌め合わされることで、ピンの曲線部の中央部分に接触していない貫通孔の部分に応力が集中し、亀裂発生の可能性が大きくなるのに対し、Ｒ１≦Ｒ２かつＲ１’≦Ｒ２’とすることにより、曲率が小さいピン(14)およびインターピース(15)の曲線部の中央部分が貫通孔に嵌め合わされるので、前貫通孔(12)のピン固定部(12a)および後貫通孔(13)のインターピース固定部(13b)の中間部分への応力の集中が回避され、亀裂発生の可能性を小さくすることができる。したがって、貫通孔(12)(13)のＲ形状の公差を広く設定することができるので、精度の高い加工を行わなくてもよい。

図６において、チェーンの曲線部の中心を原点、チェーンの直線部の方向をＸ軸、これに直交する方向をＹ軸、原点と転がり接触中心とを結ぶ線とＹ軸とのなす角をθとする。また、チェーン直線時でのピン(14A)(14B)とインターピース(15)との接触部を原点とし、チェーン直線方向をｘ軸、これに直交する方向をｙ軸とし、チェーン曲線部のピン(14A)(14B)とインターピース(15)の接触位置におけるピン接線方向とｙ軸のなす角をγとすると、円のインボリュート曲線は、基礎円の半径をＲｂとして、次の式で与えられる。

ｘ＝Ｒｂ・（sinγ−γ・cosγ）
ｙ＝Ｒｂ・（cosγ＋γ・sinγ）−Ｒｂ
基礎円半径Ｒｂは、例えば、ＣＶＴ用チェーンとして使用される際の最小半径とされる。

インボリュート曲線は、基礎円半径に応じて無数にあり、基礎円半径が変化しても同様の効果を維持できるので、ＲをＣＶＴ用チェーンの最小半径として、インボリュート曲線の許容範囲は、次の式で表される。

ｘ＝ｋ・Ｒ・（sinγ−γ・cosγ）
ｙ＝ｋ・Ｒ・（cosγ＋γ・sinγ）−ｋ・Ｒ
ここで、ＣＶＴ用チェーンとして使用される際のチェーン曲線部の最小半径をＲ、ＣＶＴの変速比をｒとして、ｋを次の範囲とすることが好ましい。

０．２５＜ｋ＜２ｒ
すなわち、図７に示すように、ｋ＝０．２５としたときのインボリュート曲線（許容下限曲線）とｋ＝２ｒとしたときのインボリュート曲線（許容上限曲線）との間にある任意のインボリュート曲線から２種類（必要に応じて３種類以上）のインボリュート曲線を選択することで、騒音を低減することができる。

転がり接触移動の軌跡は、第１ピンと第２ピンとの接触位置の軌跡が円のインボリュートに限られるものではなく、ｋ＝０．２５としたときのインボリュート曲線（許容下限曲線）とｋ＝２ｒとしたときのインボリュート曲線（許容上限曲線）との間にある非インボリュート曲線（インボリュート類似曲線）としてもよい。

上記の動力伝達チェーンは、図９に示したＣＶＴで使用されるが、この際、図８に示すように、インターピース(15)がピン(14)よりも短くされ、インターピース(15)の端面がプーリ(2)の固定シーブ(2a)および可動シーブ(2b)の各円錐状シーブ面(2c)(2d)に接触しない状態で、ピン(14)の端面がプーリ(2)の円錐状シーブ面(2c)(2d)に接触し、この接触による摩擦力により動力が伝達される。ピン(14)とインターピース(15)とは、上述のように、転がり接触移動するので、プーリ(2)のシーブ面(2c)(2d)に対してピン(14)はほとんど回転しないことになり、摩擦損失が低減し、高い動力伝達率が確保される。

図１は、この発明による動力伝達チェーンの一部を示す平面図である。 図２は、同拡大斜視図である。 図３は、同拡大側面図である。 図４は、接触面の基礎円半径を説明する図である。 図５は、この発明による動力伝達チェーンの要部である圧入前のピンとリンクの形状を示す図である。 図６は、この発明による動力伝達チェーンの噛み込み前後のピンの状態を示す図である。 図７は、この発明による動力伝達チェーンのピンの好ましい接触面形状の範囲を示す図である。 図８は、動力伝達チェーンがプーリに取り付けられた状態を示す正面図である。 図９は、この発明による動力伝達チェーンが使用される一例の無段変速機を示す斜視図である。

符号の説明

(1) 動力伝達チェーン
(2)(3) プーリ
(2a)(3a) 固定シーブ
(2b)(3b) 可動シーブ
(2c)(2d) 円錐状シーブ面
(11) リンク
(12)(13) 貫通孔
(14) ピン（第１ピン）
(15) インターピース（第２ピン）

Claims (3)

1. 前後に並ぶ貫通孔を有する複数のリンクと、一のリンクの前貫通孔と他のリンクの後貫通孔とが対応するようにチェーン幅方向に並ぶリンク同士を長さ方向に屈曲可能に連結する複数の第１ピンおよび複数の第２ピンとを備え、一のリンクの前貫通孔に固定されかつ他のリンクの後貫通孔に移動可能に嵌め入れられた第１ピンと一のリンクの前貫通孔に移動可能に嵌め入れられかつ他のリンクの後貫通孔に固定された第２ピンとが相対的に転がり接触移動することにより、リンク同士の長さ方向の屈曲が可能とされている動力伝達チェーンにおいて、各ピンが圧入により貫通孔の周面に固定されており、各ピンの外周面の曲率半径をＲ１およびＲ１’、これに対応する貫通孔の内周面の曲率半径をＲ２およびＲ２’として、Ｒ１≦Ｒ２かつＲ１’≦Ｒ２’であることを特徴とする動力伝達チェーン。
2. チェーン直線時での第１ピンと第２ピンとの接触部を原点とし、チェーン直線方向をｘ軸、これに直交する方向をｙ軸、チェーン曲線部の第１ピンと第２ピンの接触位置におけるピン接線方向とｙ軸のなす角をγ、ＣＶＴ用チェーンとして使用される際のチェーン曲線部の最小半径をＲ、ＣＶＴの変速比をｒとして、転がり接触移動の軌跡は、次の式で与えられる許容下限の円のインボリュート曲線と許容上限の円のインボリュート曲線との範囲内にあるインボリュート曲線または非インボリュート曲線である請求項１の動力伝達チェーン。
   許容下限 ｘ＝０．２５Ｒ・（sinγ−γ・cosγ）
   ｙ＝０．２５Ｒ・（cosγ＋γ・sinγ）−０．２５Ｒ
   許容上限 ｘ＝２ｒ・Ｒ・（sinγ−γ・cosγ）
   ｙ＝２ｒ・Ｒ・（cosγ＋γ・sinγ）−２ｒ・Ｒ
3. 円錐面状のシーブ面を有する第１のプーリと、円錐面状のシーブ面を有する第２のプーリと、これら第１および第２のプーリに掛け渡される動力伝達チェーンとを備え、動力伝達チェーンが請求項１または２に記載のものである動力伝達装置。

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