JP2008116010A - 動力伝達用無端ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】ベルト駆動時の走行安定性を確保できるとともに、エレメントの強度を損なうことなく、その軽量化が図れ、ベルト高速回転時の動力伝達効率を向上させることができる動力伝達用無端ベルトの提供を課題とする。
【解決手段】頭部５０と本体部５２を備えた複数のエレメント４２と、複数のエレメント４２を支持する環状の帯状部材４６とを有し、一対の可変プーリー２０、３０間に巻き掛けられる動力伝達用無端ベルト４０において、頭部５０をその中央部５６から端部に向かうに従って厚さが薄くなるテーパー形状に形成するとともに、本体部５２の中央部６０の厚さを両側部６２の厚さよりも薄くし、隣接するエレメント４２に、頭部５０の中央部５６と本体部５２の両側部６２とで接触させる構成にする。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数のエレメントが環状の帯状部材に支持され、一対の可変プーリー間に巻き掛けられる動力伝達用無端ベルトに関する。

複数のエレメントが環状の帯状部材に支持され、一対の可変プーリー間に巻き掛けられる動力伝達用無端ベルトにおいて、そのエレメントは、一対の可変プーリーから挟圧力を受ける本体部と、本体部にネック部を介して連結される頭部とを有している。このような構成のエレメントにおいて、ベルト駆動時の走行安定性を向上させるために、隣接するエレメントに対し、頭部の両側部（以下「イヤー部」という）と本体部を積極的に接触させる構成としたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

一方、このような動力伝達用無端ベルトのエレメントでは、一対の可変プーリーから挟圧力を受けない頭部のイヤー部を薄肉化するなどして、その頭部（エレメント）を軽量化できれば、ベルト回転時にエレメントに作用する遠心力の低減が図れ、ベルト高速回転時における動力伝達効率を向上させることができる。しかしながら、特許文献１に記載のエレメントでは、イヤー部全面が、隣接するエレメントのイヤー部全面と接触し、大きな荷重を伝達する部材として働くため、イヤー部を薄肉化して頭部を軽量化することが、その強度上困難であった。
特開昭６３−１９９９４３号公報

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、ベルト駆動時の走行安定性を確保できるとともに、エレメントの強度を損なうことなく、その軽量化が図れ、ベルト高速回転時の動力伝達効率を向上させることができる動力伝達用無端ベルトを得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の動力伝達用無端ベルトは、頭部と本体部を備えた複数のエレメントと、該複数のエレメントを支持する環状の帯状部材と、を有し、一対の可変プーリー間に巻き掛けられる動力伝達用無端ベルトにおいて、前記頭部を該頭部の中央部から端部に向かうに従って厚さが薄くなるテーパー形状に形成するとともに、前記本体部の中央部の厚さを両側部の厚さよりも薄くし、隣接するエレメントに、前記頭部の中央部と前記本体部の両側部とで接触させる構成にしたことを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、各エレメントは、頭部の中央部と本体部の両側部の３点のみで互いに接触する。したがって、エレメントの姿勢が保たれ、ベルト駆動時の走行安定性が確保される。また、頭部をその中央部から端部に向かうに従って厚さが薄くなるテーパー形状に形成したので、頭部の強度を損なうことなく、その頭部を軽量化できる。したがって、エレメントの軽量化ができ、可変プーリー内において、エレメントに作用する遠心力を低減させることができる。よって、エレメントと帯状部材との間の摩擦力を低減させることができ、ベルト高速回転時の動力伝達効率を向上させることができる。

また、請求項２に記載の動力伝達用無端ベルトは、請求項１に記載の動力伝達用無端ベルトにおいて、前記頭部に形成するテーパー形状が、該頭部の片面のみとされていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、頭部の強度を維持しつつ、その頭部の軽量化ができ、エレメントの軽量化ができる。

また、請求項３に記載の動力伝達用無端ベルトは、請求項２に記載の動力伝達用無端ベルトにおいて、前記本体部の前記テーパー形状が形成されていない面側の中央部に、該本体部の全高に亘って凹部を形成し、該中央部の厚さが前記本体部の両側部の厚さよりも薄くなるようにしたことを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、本体部の強度を維持しつつ、その本体部の軽量化ができ、エレメントの軽量化ができる。

以上、本発明によれば、ベルト駆動時の走行安定性を確保できるとともに、エレメントの強度を損なうことなく、その軽量化が図れ、ベルト高速回転時の動力伝達効率を向上させることができる動力伝達用無端ベルトを提供することができる。

以下、本発明の最良な実施の形態について、図面に示す実施例を基に詳細に説明する。図１は車両用のベルト式無段変速機（以下「ＣＶＴ」という）１０における一対の可変プーリー（入力側可変プーリー２０及び出力側可変プーリー３０）の構成を示す概略正面図であり、図２はその一対の可変プーリー間に巻き掛けられる動力伝達用無端ベルト（伝動ベルト４０）の構成を示す概略斜視図である。なお、説明の便宜上、矢印ＵＰを上方向、矢印ＤＯを下方向、矢印ＬＥを左方向、矢印ＲＩを右方向、矢印ＦＲを前方向、矢印ＲＥを後方向とする。

図１で示すように、このＣＶＴ１０は、ハウジング（図示省略）により軸受（図示省略）を介して回転可能に支持された入力軸１２と、その入力軸１２に対して平行となるように、ハウジング（図示省略）により軸受（図示省略）を介して回転可能に支持された出力軸１４と、入力軸１２に支持された入力側可変プーリー２０と、出力軸１４に支持された出力側可変プーリー３０と、入力側可変プーリー２０及び出力側可変プーリー３０に巻き掛けられた伝動ベルト４０（動力伝達用無端ベルト）と、を備えている。

入力軸１２は、図示しない原動機にトルクコンバーターなどを介して連結され、出力軸１４は、図示しない駆動輪に減速機や差動歯車装置などを介して作動的に連結されている。そして、伝動ベルト４０により、入力側可変プーリー２０から出力側可変プーリー３０へ回転動力が伝達されるようになっている。つまり、入力軸１２が回転することにより入力側可変プーリー２０が回転駆動され、伝動ベルト４０を介して出力側可変プーリー３０が回転駆動されることにより、出力軸１４が回転するようになっている。

入力側可変プーリー２０は、入力軸１２に固定された円盤状の固定回転体である固定シーブ２２と、この固定シーブ２２に対向し、入力軸１２に対して軸周りに相対回転不能で、かつ軸方向（左右方向）へ移動可能に設けられた円盤状の可動回転体である可動シーブ２４と、その可動シーブ２４に推力を付与するために、入力軸１２に設けられた油圧アクチュエーター（図示省略）と、を備えている。

同様に、出力側可変プーリー３０は、出力軸１４に固定された円盤状の固定回転体である固定シーブ３２と、この固定シーブ３２に対向し、出力軸１４に対して軸周りに相対回転不能で、かつ軸方向（左右方向）へ移動可能に設けられた円盤状の可動回転体である可動シーブ３４と、その可動シーブ３４に推力を付与するために、出力軸１４に設けられた油圧アクチュエーター（図示省略）と、を備えている。

また、入力側可変プーリー２０において、固定シーブ２２と可動シーブ２４の互いに対向する面は、回転中心（入力軸１２）から径方向外側（外周縁部側）に向かうに従って両者の間隔が徐々に広がる円錐状のベルト摺動面２６とされ、そのベルト摺動面２６間で、伝動ベルト４０を巻き掛けるＶ溝２８が構成されている。

同様に、出力側可変プーリー３０において、固定シーブ３２と可動シーブ３４の互いに対向する面は、回転中心（出力軸１４）から径方向外側（外周縁部側）に向かうに従って両者の間隔が徐々に広がる円錐状のベルト摺動面３６とされ、そのベルト摺動面３６間で、伝動ベルト４０を巻き掛けるＶ溝３８が構成されている。

伝動ベルト４０は、図２で示すように、略碇型形状とされるとともに、厚さ方向（伝動ベルト４０の進行方向であり、以下「ベルト進行方向」という）に多数（複数）並べられて環状に構成された薄板状のベルトブロック４２（エレメント）と、そのベルトブロック４２の後述するネック部５４の左右方向両側に形成された係合溝４４内に係合配置され、そのベルトブロック４２を支持する左右一対の無端状のフープ４６（帯状部材）と、を有している。

なお、ベルトブロック４２は、強度の観点から金属（鋼）製とされている。また、左右一対のフープ４６も金属製であり、薄板状の金属リングが複数枚積層されて構成された金属リング集合体とされている。また、入力軸１２の可動シーブ２４側及び出力軸１４の可動シーブ３４側には、それぞれ油を流入・流出させる油路１６が形成されている。

以上のような構成のＣＶＴ１０では、可動シーブ２４、３４が軸方向（左右方向）へ移動すると、入力側可変プーリー２０のＶ溝２８の幅や出力側可変プーリー３０のＶ溝３８の幅が変化し、入力側可変プーリー２０及び出力側可変プーリー３０の有効径（伝動ベルト４０の回転径）が調整できる。つまり、これにより、ＣＶＴ１０の変速比γ（γ＝入力軸１２の回転速度／出力軸１４の回転速度）が無段階に変更可能とされる（無段階の変速が可能となる）。

次に、本実施形態に係るベルトブロック４２（エレメント）について詳細に説明する。図３（Ａ）は第１実施例のベルトブロック４２の概略正面図であり、図３（Ｂ）は第１実施例のベルトブロック４２の概略平面図である。また、図４（Ａ）は第１実施例のベルトブロック４２の前面（正面）側から見た概略斜視図であり、図４（Ｂ）は第１実施例のベルトブロック４２の後面（背面）側から見た概略斜視図である。

図３、図４で示すように、このベルトブロック４２は、正面視略二等辺三角形状の頭部５０と、正面視略等脚台形状の本体部５２と、頭部５０と本体部５２をその左右方向中心部で一体に連結するネック部５４と、を有しており、頭部５０及び本体部５２は、左右方向（幅方向）に所定長さ延在している。なお、本体部５２の方が頭部５０よりも左右方向に所定長さ長く延在しており、頭部５０が入力側可変プーリー２０のベルト摺動面２６及び出力側可変プーリー３０のベルト摺動面３６に接触しないようになっている。

また、ネック部５４の左右方向両側で、かつ頭部５０と本体部５２との間に形成された空隙が係合溝４４とされており、ネック部５４と頭部５０との連結部分の左右方向両側と、ネック部５４と本体部５２との連結部分の左右方向両側には、正面視略円弧状の切欠部４８が形成されている。そして、係合溝４４にフープ４６が入り込むことにより、ベルトブロック４２とフープ４６とが互いに外れないようになっている。

頭部５０は、左右方向の長さ（幅）が、ネック部５４の左右方向の長さ（幅）よりも僅かに長くされた中央部５６と、その中央部５６よりも左右方向両側へ延在する側部であるイヤー部５８とを有している。中央部５６の前面には、所定高さ突出する円柱状のディンプル６４が形成され、中央部５６の後面には、そのディンプル６４の突出高さよりも若干深く、かつ、そのディンプル６４の外径よりも若干大径とされた内径を有する円形凹状のホール６６が形成されている。このホール６６には、ベルト進行方向（前後方向）後側のベルトブロック４２のディンプル６４が挿入される。

また、頭部５０のイヤー部５８は、平面視で前面側が、中央部５６から左右方向両端部に向かうに従ってその板厚が薄くなるテーパー形状とされており、その前面がテーパー面５８Ａとされている。なお、テーパー形状とする面は、イヤー部５８の後面でも構わない。つまり、イヤー部５８は、前面又は後面のどちらか片面のみがテーパー面５８Ａとされていればよい。

本体部５２は、その後面に全高に亘って所定深さの凹部６０Ａが形成される中央部６０と、その中央部６０（凹部６０Ａ）から左右方向両側へ延在する側部である脚部６２とを有している。凹部６０Ａは、その左右方向の長さ（幅）が、頭部５０の中央部５６の左右方向の長さ（幅）よりも僅かに長くされた背面視略矩形状に形成されており、その凹部６０Ａにより、中央部６０の板厚が脚部６２の板厚よりも僅かに薄くされている。

そして、ネック部５４の板厚も凹部６０Ａが形成されている本体部５２の中央部６０の板厚と同一とされて、脚部６２よりも僅かに薄くされている。なお、ネック部５４と本体部５２との連結部分の左右方向両側に形成されている正面視略円弧状の切欠部４８は、中央部６０の上端（凹部６０Ａが形成される領域内）に形成されている。

以上のような構成のベルトブロック４２（エレメント）において、次にその作用について説明する。図１、図２で示すように、多数（複数）のベルトブロック４２は、フープ４６に支持されて、入力側可変プーリー２０と出力側可変プーリー３０の間に巻き掛けられている。

このとき、特に伝動ベルト４０が直線状に走行するベルト直線部では、ベルト進行方向（前後方向）に隣接する各ベルトブロック４２は、ディンプル６４がホール６６に挿入されつつ、頭部５０の中央部５６と、本体部５２の左右両側部である脚部６２の３箇所（３点）のみで接触して進行する。したがって、少なくともそのベルト直線部では、ベルトブロック４２のピッチング姿勢（図２の矢印Ａ方向の回動）、ヨーイング姿勢（図２の矢印Ｂ方向の回動）、ローリング姿勢（図２の矢印Ｃ方向の回動）が正常に保たれ、伝動ベルト４０の直進性に悪影響を及ぼすおそれがない。

つまり、このベルトブロック４２は、ベルト進行方向（前後方向）に隣接するイヤー部５８が互いに非接触とされ、そのイヤー部５８による荷重の伝達ができない構成とされているが、上記３箇所で接触して進行することにより、上記各姿勢の安定性を確保することができるので、ベルト駆動時の走行安定性を確保することができる。なお、このように、イヤー部５８を非接触とすることから（イヤー部５８で荷重を伝達しないことから）、イヤー部５８の板厚を精度よく管理する必要がない。したがって、ベルトブロック４２の製造コストを低減化することができる。

また、このベルトブロック４２は、頭部５０のイヤー部５８が、それぞれ中央部５６から左右方向端部に向かうに従ってその板厚が薄くなるテーパー形状に形成されて（イヤー部５８の前面がテーパー面５８Ａとされて）薄肉化されるとともに、本体部５２の中央部６０に全高に亘って凹部６０Ａが形成されて（中央部６０が凹部６０Ａとされて）、その部位が薄肉化されているため、従来よりも大幅に軽量化されている。したがって、入力側可変プーリー２０内及び出力側可変プーリー３０内において、ベルトブロック４２に作用する遠心力を低減させることができ、ベルトブロック４２とフープ４６との間の摩擦力を低減させることができる。よって、伝動ベルト４０の高速回転時における動力伝達効率を向上させることができる。

また、ベルトブロック４２は、頭部５０のイヤー部５８が一様に薄肉化されるのではなく、板厚が厚い形状のままとされた中央部５６から、左右方向両端部に向かうに従ってその板厚が薄くなるテーパー形状とされて薄肉化されているので、イヤー部５８における強度の低下が防止されている。したがって、例えば出力側可変プーリー３０の出口（ベルト進行方向下流側）において、伝動ベルト４０が出力側可変プーリー３０のベルト摺動面３６に必要以上に巻き付き、フープ４６の弾性力によってそのベルト摺動面３６から突発的に離隔する現象が起きたとしても、即ちイヤー部５８にフープ４６から突発的に押圧力が作用する現象が起きたとしても、イヤー部５８には、その押圧力に対する強度が充分にある。

また、そのイヤー部５８のテーパー面５８Ａの平面視における傾斜角度を適切に設定することにより、例えばベルト進行方向（前後方向）に隣接する多数（複数）のベルトブロック４２のうち、１つのベルトブロック４２の姿勢が悪化して、そのベルトブロック４２にヨーイングが発生したとしても、そのイヤー部５８の端部が、隣接するベルトブロック４２のイヤー部５８に接触しないようにできる。したがって、このベルトブロック４２では、ベルト進行方向（前後方向）に生じる押圧力の影響を、イヤー部５８において考慮する必要がない。

次に、第２実施例のベルトブロック４２について説明する。図５（Ａ）は第２実施例のベルトブロック４２の概略正面図であり、図５（Ｂ）は第２実施例のベルトブロック４２の概略平面図である。また、図６（Ａ）は第２実施例のベルトブロック４２の前面（正面）側から見た概略斜視図であり、図６（Ｂ）は第２実施例のベルトブロック４２の後面（背面）側から見た概略斜視図である。

図５、図６で示すように、この第２実施例のベルトブロック４２では、頭部５０のイヤー部５８の前面側及び後面側を、平面視で中央部５６から左右方向両端部に向かうに従ってその板厚が薄くなるテーパー形状としている。すなわち、第１実施例のベルトブロック４２では、頭部５０のイヤー部５８の前面又は後面のみ（片面のみ）をテーパー面５８Ａにして、イヤー部５８を薄肉化したが、第２実施例のベルトブロック４２では、頭部５０のイヤー部５８の前面及び後面（両面）をテーパー面５８Ａにして、イヤー部５８を薄肉化している。

このように、ベルトブロック４２の頭部５０において、イヤー部５８の前面及び後面を共にテーパー形状（テーパー面５８Ａ）にして薄肉化すると、更にベルトブロック４２の軽量化ができるので好ましい。なお、上記第１実施例と異なる部位は、そこだけであるため、この第２実施例のベルトブロック４２についての詳細な説明は省略する。何れにしても、本実施形態によれば、ベルトブロック４２のイヤー部５８の強度やベルト直線部での走行安定性に悪影響を及ぼすことなく、ベルトブロック４２のイヤー部５８の大幅な薄肉化が実現可能となる。したがって、ベルトブロック４２（ＣＶＴ１０）の軽量化や伝動ベルト４０の高速回転時における動力伝達効率の向上が可能となる。

なお、本実施形態に係るベルトブロック４２の形状は、図示のものに限定されない。すなわち、ベルト進行方向（前後方向）に隣接する多数（複数）のベルトブロック４２において、頭部５０の中央部５６と本体部５２の左右両側部である脚部６２の３点のみで互いに接触する構成とされていれば、例えば凹部６０Ａの形状を、背面視略等脚台形状等としてもよい。また、上記第１実施例及び第２実施例では、ネック部５４及び本体部５２の中央部６０の後面側に凹部６０Ａを形成したが、凹部６０Ａはベルトブロック４２の前面側に形成しても構わない。但し、イヤー部５８に形成するテーパー面５８Ａが片面のみの場合には、そのテーパー面５８Ａが形成されていない面側の本体部５２の中央部６０に凹部６０Ａを形成することが、ベルトブロック４２の強度上好ましい。

車両用のＣＶＴにおける一対の可変プーリーの構成を示す概略正面図 一対の可変プーリー間に巻き掛けられる伝動ベルトの構成を示す概略斜視図 （Ａ）第１実施例のベルトブロックの概略正面図、（Ｂ）第１実施例のベルトブロックの概略平面図 （Ａ）第１実施例のベルトブロックの前面側から見た概略斜視図、（Ｂ）第１実施例のベルトブロックの後面側から見た概略斜視図 （Ａ）第２実施例のベルトブロックの概略正面図、（Ｂ）第２実施例のベルトブロックの概略平面図 （Ａ）第２実施例のベルトブロックの前面側から見た概略斜視図、（Ｂ）第２実施例のベルトブロックの後面側から見た概略斜視図

符号の説明

１０ ＣＶＴ（ベルト式無段変速機）
１２ 入力軸
１４ 出力軸
２０ 入力側可変プーリー
２２ 固定シーブ
２４ 可動シーブ
２６ ベルト摺動面
２８ Ｖ溝
３０ 出力側可変プーリー
３２ 固定シーブ
３４ 可動シーブ
３６ ベルト摺動面
３８ Ｖ溝
４０ 伝動ベルト（動力伝達用無端ベルト）
４２ ベルトブロック（エレメント）
４４ 係合溝
４６ フープ（帯状部材）
４８ 切欠部
５０ 頭部
５２ 本体部
５４ ネック部
５６ 中央部
５８ イヤー部（側部）
６０ 中央部
６０Ａ 凹部
６２ 脚部（側部）

Claims (3)

1. 頭部と本体部を備えた複数のエレメントと、該複数のエレメントを支持する環状の帯状部材と、を有し、一対の可変プーリー間に巻き掛けられる動力伝達用無端ベルトにおいて、
   前記頭部を該頭部の中央部から端部に向かうに従って厚さが薄くなるテーパー形状に形成するとともに、前記本体部の中央部の厚さを両側部の厚さよりも薄くし、隣接するエレメントに、前記頭部の中央部と前記本体部の両側部とで接触させる構成にしたことを特徴とする動力伝達用無端ベルト。
2. 前記頭部に形成するテーパー形状は、該頭部の片面のみとされていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達用無端ベルト。
3. 前記本体部の前記テーパー形状が形成されていない面側の中央部に、該本体部の全高に亘って凹部を形成し、該中央部の厚さが前記本体部の両側部の厚さよりも薄くなるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の動力伝達用無端ベルト。

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