JP2007100736A - 動力伝達チェーン及びそれを用いた動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 リンクの疲労を生じ難くして、当該疲労に起因するチェーン寿命の短縮が防止された動力伝達チェーン及びそれを用いた動力伝達装置を提供する。
【解決手段】 本発明の動力伝達チェーン１は、複数のリンク２と複数のピン部材３とを備えている。リンク２の表面に、厚み方向と直交する方向の変形を減少させる複数の表面溝５を形成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両などに採用されるチェーン式無段変速機に用いられる動力伝達チェーン、及びそれを用いた動力伝達装置に関する。

自動車の無段変速機（ＣＶＴ）としては、例えば、エンジン側に設けられたドライブプーリと、駆動輪側に設けられたドリブンプーリと、前記両プーリ間に掛け渡された無端状の動力伝達チェーンとを備えたものがある。このうち動力伝達チェーンは、リンクに設けられた貫通孔に、ピン挿入されることで構成されており、前記両プーリの円錐面状のシーブ面とチェーンのピン端面とがシーブ面の周方向に若干の滑り接触をすることによりトラクションを発生させ、このトラクションによって動力が伝達される。このような動力伝達チェーンのなかでも、例えば特許文献１では、リンクの貫通孔の縁部に生じた引張応力を減少させるべく、貫通孔の縁部に切り欠きを設けてプリストレスにより同縁部に残留圧縮応力を発生させるということが提案されている。
特開２０００−２６６１３２号公報

上記プーリへ侵入、脱出する際のリンクには、大きな応力が生じる。しかしながら、上記特許文献１のチェーンのリンクにおいて、切り欠きによる残留圧縮応力は、リンクに生じる当該応力の一部を相殺するだけである。従って、動力伝達チェーンにこのようなリンクを使用した場合、リンクを構成する長辺部と短辺部とが相対的に大きく変位し、リンクの貫通孔の縁角部に応力集中が起こる。また、リンク長手方向中央の柱部分がないタイプのリンクを使用した場合においては、リンクを構成する長辺部と短辺部との相対的な変位がより大きくなり、貫通孔の縁角部の応力集中がより顕著となる。
以上のような応力集中が繰り返されると、リンクの疲労が進行しチェーン寿命に悪影響を及ぼすことになる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、リンクの疲労を生じ難くして、当該疲労に起因するチェーン寿命の低下が防止された動力伝達チェーン及びそれを用いた動力伝達装置を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために次の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明は、貫通孔を有する複数のリンクと、前記貫通孔に挿通されて前記複数のリンクを相互に連結する複数のピン部材とを備え、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のプーリとの間に架け渡されて用いられ、前記第１および第２のプーリのシーブ面と接触して動力を伝達する動力伝達チェーンであって、前記リンクの表面に、厚み方向と直交する方向の変形を減少させる複数の表面溝が形成されていることを特徴とする。

上記本発明の動力伝達チェーンによれば、リンクに形成された複数の表面溝により当該リンクの剛性が高められて、厚み方向と直交する方向の変形を減少させることができる。このため、リンクに大きな引張力が作用した場合であっても、リンクを構成する長辺部と短辺部との相対的な変位が抑えられ、リンクの貫通孔の縁角部における応力集中が減少し、チェーンの回転運動によるリンクの疲労が生じ難くなる。

上記の本発明において、前記リンクは略矩形状で、前記複数の表面溝は、前記リンクの隅角部においてリンク長手方向に対して傾斜する方向に沿って形成されていることが好ましい。
応力集中が起こりやすい貫通孔の縁角部に近い隅角部に、リンク長手方向に対して傾斜する方向に沿う上記複数の表面溝を設けることで、矩形状のリンクを構成する長辺部と短辺部との相対的な変位がより小さくなり、貫通孔の縁角部における応力集中を効果的に防ぐことができる。

また、本発明は、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及び第２のプーリ間に架け渡され、当該第１及び第２のプーリのシーブ面と接触し、摩擦力により両プーリ間で動力を伝達する動力伝達チェーンとを備えた動力伝達装置であって、前記動力伝達チェーンが、上記の動力伝達チェーンであることを特徴とする。

上記本発明の動力伝達装置の構成によれば、チェーンの回転運動時においてリンクに疲労が生じ難くなっており、当該疲労に起因するチェーン寿命の低下が防止されているため、長期にわたり安定して動力伝達を行える動力伝達装置とすることができる。

本発明の動力伝達チェーンによれば、以上のように、リンクに表面溝を設けて貫通孔の縁角部における応力集中を抑えることでリンクの疲労を生じ難くしたので、当該疲労に起因するチェーン寿命の低下を防止することができる。また、本発明の動力伝達装置は、以上のような動力伝達チェーンを用いているので、長期にわたり安定して動力伝達を行うことができる

以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。図１は本発明に係る動力伝達チェーン（以下単に「チェーン」という）の一実施形態の要部構成を示す斜視図である。本実施形態に係るチェーン１は、無端状であって、複数の金属（軸受鋼等）製リンク２と、これらリンク２を相互に連結するための複数のピン部材としての金属（軸受鋼等）製ピン部材３（第１ピンともいう）と、同じくピン部材としてのこれらピン部材３よりも若干短いストリップ４（第２ピン、インターピースともいう）とから構成されている。このような本実施形態に係るチェーン１は動力伝達装置に使用されるものであり、当該動力伝達装置の二つのプーリ間に架け渡されて、ピン部材３の端面と両プーリのシーブ面とが接触することで動力が伝達されるようになっている。

リンク２は、外形線がなだらかな曲線となった略矩形状で、１枚につき第１、第２の貫通孔２ａ、２ｂが連続するように設けられており、全て実質的に同一の外形となるように形成されている。第１、第２の貫通孔２ａ、２ｂは、一つのピン部材３及び一つのストリップ４を挿入できるように形成されている。そして、このようなリンク２は、チェーン１の幅方向に平行に所定の順序で配列されると伴に、チェーン１の長手方向（動力伝達方向）に屈曲可能なように連結されている。

第１の貫通孔２ａに挿入されるピン部材３は、プーリのシーブ面と接触する端面を有する棒状体からなり、チェーン１の幅方向に配列された複数のリンク２の第１の貫通孔２ａに圧入状態で挿通されて固定され、リンク２同士を連結している。第２の貫通孔２ｂに挿通されるピン部材３は、第２の貫通孔２ｂに対して回動可能に遊嵌される（チェーン長手方向にずれて配列される他のリンクの第１の貫通孔に圧入固定される）。

ストリップ４は、シーブ面と接触しないようにピン部材３よりも若干短く形成された棒状体である（第２の貫通孔２ｂのストリップ４は圧入され、第１の貫通孔２ａのストリップ４は遊嵌されている）。そして、このストリップ４は、その一側面がピン部材３の一側面と接触するように第１、第２の貫通孔２ａ、２ｂに挿入されている。これにより、長手方向にずれて配列されるリンク２同士が屈曲可能に連結される。また、プーリのシーブ面に対してピン部材３が殆ど回転しないようになる。このため、摩擦損失が低減し、高い動力伝達効率を確保することができる。

図１及び図２（ａ）に示すように、リンク２の表面に複数の表面溝５が設けられている。これら複数の表面溝５は、リンク２の四つの隅角部において二つずつ設けられており、リンク２を構成する長辺部２Ａと短辺部２Ｂとの間を行き渡るようにリンク長手方向に対して傾斜する方向に沿って設けられている。従って、一つの隅角部において外側の表面溝５が内側の表面溝５よりも短くなっている。また、貫通孔２ａの縁角部と内側の表面溝５との間には所要寸法の隙間があけられている。
これら表面溝５は、図２（ｂ）に示すように底面が平面状となった凹形状に形成されており、リンク２の表面から底面までの深さｄは、リンク厚さの１／１０〜１／３となっている。なお、表面溝の数、形状、深さは、本実施形態のものに限定されるものではなく適宜変更することができる。また、表面溝を設ける箇所は、少なくとも対向する二つの隅角部にあればよい。

このような複数の表面溝５を設けることで、リンク２の厚み方向と直交する方向の剛性が高まる。従って、チェーン１がプーリへ侵入、脱出する際にリンク対角線方向に大きな引張力が作用したとしても、リンク２を構成する長辺部２Ａと短辺部２Ｂとの相対的な変位が減少する。この相対的な変位が減少すると、貫通孔２ａの縁角部における応力集中がそれと伴に減少し、当該応力集中を要因とするリンク２の疲労が生じ難くなる。特に、当該表面溝５は、リンク２の隅角部に設けられているため、上記応力集中を効果的に抑制することができる。

また、二つのプーリ間で直線運動をしているチェーン１のリンク２には、リンク長手方向への引張力が作用するが、この場合の貫通孔２ａの縁角部における応力集中は、上記のリンク対角線方向への引張力が作用した場合よりも小さい。従って、チェーン１がプーリへ侵入、脱出するときだけでなく、プーリ間で直線運動しているときにおいても上記表面溝５により応力集中を要因とするリンク２の疲労が生じ難くなっている。

上記のように構成された本実施形態に係るチェーン１によれば、リンク２の表面に複数の表面溝５が形成されているため、リンク２を構成する長辺部２Ａと短辺部２Ｂとの相対的な変位が小さくなり、リンクの貫通孔２ａの縁角部における応力集中が減少することから、チェーン１の回転運動によるリンク２の疲労が生じ難くなる。これにより、当該疲労に起因するチェーン寿命の短縮を防止することができる。
なお、ピンとストリップよりなるピン部材について示したが、第１、第２の２本のピンにより、あるいは１本のピンのみでピン部材を構成してもよい。２本のピンを用いる場合、１本のみが、あるいは２本ともシーブ面と接触してもよい。また、ピンはリンク孔縁部の圧入の他に、他の固定部材でリンクに固定されていてもよい。

図３及び図４は、本発明の動力伝達装置の一実施形態に係るチェーン式無段変速機（以下、単に「無段変速機」ともいう）の要部構成を示す模式的な斜視図である。本実施形態に係る無段変速機は、例えば自動車に搭載され、第１のプーリとしての金属（構造用鋼等）製ドライブプーリ１０と、第２のプーリとしての金属（構造用鋼等）製ドリブンプーリ２０と、その間に架け渡された上述のチェーン１とを備えている。なお、図３中のチェーン１は理解を容易にするために一部断面を明示している。

ドライブプーリ１０は、エンジン側に接続された入力軸１１に一体回転可能に取り付けられたものであり、円錐面状の傾斜面１２ａを有する固定シーブ１２と、その傾斜面１２ａに対向して配置される円錐面状の傾斜面１３ａを有する可動シーブ１３とを備えている。そして、これらシーブの傾斜面１２ａ、１３ａによりＶ型溝が形成され、この溝によってチェーン１を強圧で挟んで保持するようになっている。また、可動シーブ１３には、溝幅を変更するための油圧アクチュエータ（図示せず）が接続されており、変速時に可動シーブ１３を移動させることにより溝幅を変化させ、それによりチェーン１を移動させて入力軸１１に対する当該チェーン１の巻掛け半径を変化できるようになっている。

一方、ドリブンプーリ２０は、駆動輪側に接続された出力軸２１に一体回転可能に取り付けられており、ドライブプーリ１０と同様に、チェーン１を強圧で挟む溝を形成するための傾斜面を有する固定シーブ２２と可動シーブ２３とを備えている。また、このプーリ２０の可動シーブ２３には、ドライブプーリ１０の可動シーブ１３と同様に、油圧アクチュエータ（図示せず）が接続されており、変速時に可動シーブ１３を移動させることにより、溝幅を変化させ、それによりチェーン１を移動させて出力軸２１に対するチェーン １の巻掛け半径を変化できるようになっている。

上記ドライブプーリ１０とドリブンプーリ２０との間に架け渡されるチェーン１の詳細については、上述したとおりであるのでその説明は省略する。上記のように構成された本実施形態に係る無段変速機では、以下のようにして無段階の変速を行うことができる。すなわち、出力軸２１の回転を減速する場合、ドライブプーリ１０側の溝幅を可動シーブ１３の移動によって拡大させ、チェーン１のピン部材端面３ａ，３ｂを円錐面状のシーブ面１２ａ，１３ａの内側方向に向けて境界潤滑条件下で滑り接触させながらチェーン１の入力軸１１に対する巻き掛け径を小さくする一方、ドリブンプーリ２０側では可動シーブ２３の移動によって溝幅を縮小させ、チェーン１のピン部材端面３ａ，３ｂを円錐面状のシーブ面２２ａ，２３ａの外側方向に向けて境界潤滑条件下で滑り接触させながらチェーン１の出力軸２１に対する巻き掛け径を大きくする。こうすることで、出力軸２１の回転を減速することができる。

一方、出力軸２１の回転を増速する場合、ドライブプーリ１０側の溝幅を可動シーブ１３の移動によって縮小させ、チェーン１のピン部材端面３ａ，３ｂを円錐面状のシーブ面１２ａ，１３ａの外側方向に向けて境界潤滑条件下で滑り接触させながら、チェーン１の入力軸１１に対する巻き掛け径を大きくする一方、ドリブンプーリ２０側では可動シーブ２３の移動によって溝幅を拡大させ、チェーン１のピン部材端面３ａ，３ｂを円錐面状のシーブ面２２ａ，２３ａの内側方向に向けて境界潤滑条件下で滑り接触させながらチェーン １の出力軸２１に対する巻き掛け径を小さくする。こうすることで、出力軸２１の回転を増速することができる。
上記のように構成された本実施形態に係る無段変速機では、チェーン１の回転運動時においてリンク２に疲労が生じ難くなっており、当該疲労に起因するチェーン寿命の短縮が防止されているため、長期にわたり安定して動力伝達を行うことができる。

なお、本発明の動力伝達装置は、ドライブプーリ及びドリブンプーリの両方の溝幅が変動する態様に限定されるものではなく、いずれか一方の溝幅のみが変動し、他方が変動しない固定幅にした態様であってもよい。また、上記では溝幅が連続的（無段階）に変動する態様について説明したが、有段的に変動することや、固定式（無変速）である等の他の動力伝達装置に適用してもよい。

チェーンの要部構成を模式的に示す斜視図である。 （ａ）はリンクにピン部材及びストリップが設けられた状態を示す正面図であり、（ｂ）はリンクの隅角部の断面図である。 動力伝達装置の要部構成を模式的に示す斜視図である。 無段変速機のドライブプーリ（ドリブンプーリ）、チェーンの部分的な拡大断面図である。

符号の説明

１ 動力伝達チェーン
２ リンク
３ ピン部材
５ 表面溝
１０ ドライブプーリ
２０ ドリブンプーリ
２２ａ、２３ａ シーブ面

Claims (3)

1. 貫通孔を有する複数のリンクと、前記貫通孔に挿通されて前記複数のリンクを相互に連結する複数のピン部材とを備え、
   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のプーリとの間に架け渡されて用いられ、前記第１および第２のプーリのシーブ面と接触して動力を伝達する動力伝達チェーンであって、
   前記リンクの表面に、厚み方向と直交する方向の変形を減少させる複数の表面溝が形成されていることを特徴とする動力伝達チェーン。
2. 前記リンクは略矩形状で、前記複数の表面溝は、前記リンクの隅角部においてリンク長手方向に対して傾斜する方向に沿って形成されている請求項１に記載の動力伝達チェーン。
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及び第２のプーリ間に架け渡され、当該第１及び第２のプーリのシーブ面と接触し、摩擦力により両プーリ間で動力を伝達する動力伝達チェーンとを備えた動力伝達装置であって、
   前記動力伝達チェーンが、請求項１又は２に記載の動力伝達チェーンであることを特徴とする動力伝達装置。

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