JP2008185119A

JP2008185119A - 動力伝達装置

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Publication number: JP2008185119A
Application number: JP2007018774A
Authority: JP
Inventors: Shinji Yasuhara; 伸二安原
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2007-01-30
Filing date: 2007-01-30
Publication date: 2008-08-14
Anticipated expiration: 2027-01-30
Also published as: JP4946462B2

Abstract

【課題】リンク間の接触を適正な大きさとすることにより、リンクの摩耗の発生を抑え、しかも、リンク間に振動を抑止できる程度の摩擦力を生成することができる動力伝達装置を提供する。
【解決手段】プーリ間に生じるミスアライメントが、変速比が１：１のときに最大でアンダードライブのときに０とされている。チェーン幅方向に並ぶリンク11の隣り合うもの同士の間に隙間Ｇが設けられており、この隙間Ｇの大きさは、１リンク当たりのミスアライメント量の１０〜８０％の範囲内に設定されている。
【選択図】図６

Description

この発明は、自動車等の車両の無段変速機（ＣＶＴ）に好適なチェーン式の動力伝達装置に関する。

チェーン式の自動車用無段変速機として、特許文献１には、円錐面状シーブ面をそれぞれ有する固定シーブおよび可動シーブからなるドライブプーリと、円錐面状シーブ面をそれぞれ有する固定シーブおよび可動シーブからなるドリブンプーリと、両プーリ間に巻き掛けられた動力伝達チェーンとを備え、動力伝達チェーンは、チェーン幅方向に並ぶリンク同士を連結するチェーン進行方向に並ぶ複数のピンを有し、リンクとピンとが所定位置で固定されることによってチェーン幅方向に並ぶリンクの位置決めがされているものが提案されている。
特開２００５−２３３２７５号公報

特許文献１の動力伝達装置では、チェーン幅方向に並ぶリンクの隣り合うもの同士の間に隙間が無い場合、リンク間の接触による摩擦力によってリンクが摩耗しやすいため、隙間が設定されていることが好ましいが、このようにすると、チェーンの弦振動が発生した場合の抑止力となる摩擦力が無くなるので、振動および騒音が大きくなるという問題が生じやすい。

この発明の目的は、リンク間の接触を適正な大きさとすることにより、リンクの摩耗の発生を抑え、しかも、リンク間に振動を抑止できる程度の摩擦力を生成することができる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装置は、円錐面状シーブ面をそれぞれ有する固定シーブおよび可動シーブからなるドライブプーリと、円錐面状シーブ面をそれぞれ有する固定シーブおよび可動シーブからなるドリブンプーリと、両プーリ間に巻き掛けられた動力伝達チェーンとを備え、動力伝達チェーンは、チェーン幅方向に並ぶリンク同士を連結するチェーン進行方向に並ぶ複数のピンを有し、リンクとピンとが所定位置で固定されることによってチェーン幅方向に並ぶリンクの位置決めがされている動力伝達装置において、プーリ間に生じるミスアライメントが、変速比が１：１のときに最大でアンダードライブのときに０とされているとともに、チェーン幅方向に並ぶリンクの隣り合うもの同士の間に隙間が設けられており、この隙間の大きさが、１リンク当たりのミスアライメント量の１０〜８０％の範囲内に設定されていることを特徴とするものである。

この動力伝達装置は、自動車等の無段変速機としての使用に好適なものとなる。このような動力伝達装置（無段変速機）では、低速走行時に対応する変速比が最大のアンダードライブ（以下、「Ｕ／Ｄ」と称す。）と、高速走行時に対応する変速比が最小のオーバードライブ（以下、「Ｏ／Ｄ」と称す。）との間で変速比が変化し、この変化に伴ってミスアライメントも変化する。ミスアライメントとは、ドライブプーリとドリブンプーリとのずれの度合いを表す指標であり、ドライブプーリのシーブ面間に形成された溝の中心線とドリブンプーリのシーブ面間に形成された溝の中心線とが一直線上に並んだ状態を０とし、その状態からドリブンプーリがずれた距離をいうものとする。

また、チェーン幅方向に並ぶリンクの隣り合うもの同士の間の「隙間」は、リンクに反りがないとした場合の設計時の隙間をいうものとする。リンク間の隙間は、ピンにリンクを固定（圧入）する際に、各リンクの位置を所定位置とすることで設定される。

ミスアライメントが大きい場合、リンクに作用するチェーン幅方向の力が大きくなり、この結果、チェーン幅方向に並ぶリンク間の接触力も増加する。従来、ミスアライメントの大きさは、隙間の値を設定する上では考慮されていなかったが、この発明の動力伝達装置では、隙間の大きさは、１リンク当たりのミスアライメント量の１０〜８０％の範囲内に設定される。１リンク当たりのミスアライメント量は、当該動力伝達装置における最大のミスアライメント量を求め、これをチェーン進行方向に並ぶリンクの数（＝チェーンの全長／ピッチ長）で割ることによって求められる。例えば、動力伝達装置のミスアライメントの最大値が０．４ｍｍ、動力伝達チェーンの長さが１３６ｍｍ、ピッチ長が７．０ｍｍとすると、１リンク当たりのミスアライメント量は、約０．０２ｍｍとなり、隙間の大きさは、この１０〜８０％である２〜１６μｍの間の適宜な値、例えば１０μｍなどとすればよい。隙間の大きさが１リンク当たりのミスアライメント量の１０％よりも小さいと、ミスアライメント最大時の摩擦力が大きくなりすぎて、リンクが摩耗しやすくなり、隙間の大きさが１リンク当たりのミスアライメント量の８０％よりも大きいと、ミスアライメントを利用して振動抑制に必要な大きさの摩擦力を得ることが困難となる。隙間の大きさは、振動抑制効果を重視して、１リンク当たりのミスアライメント量の２０〜５０％の範囲内に設定されることがより好ましい。

ミスアライメントは、固定シーブおよび可動シーブからなるプーリを備えている動力伝達装置では避けることができないもので、従来、変速比が１：１のときに０とされることがあり（この場合には、Ｕ／Ｄのときに最大）、逆に、Ｕ／Ｄのときに０とされることがある（変速比が１：１のときに最大）。また、両者の中間において０にされることもある。この発明の動力伝達装置では、頻繁に使用される領域（振動および騒音が重視される領域）が１：１近傍であることを考慮して、この領域でミスアライメントを利用して振動および騒音低減効果を得ることができるように、変速比が１：１のときにミスアライメントが最大（Ｕ／ＤおよびＯ／Ｄのときにミスアライメントが０）に設定される。

動力伝達チェーンは、ピンが挿通される前後挿通部を有する複数のリンクと、一のリンクの前挿通部と他のリンクの後挿通部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連結する前後に並ぶ複数の第１ピンおよび複数の第２ピンとを備え、第１ピンと第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おり、第１ピンおよび第２ピンのうちの一方は、一のリンクの前挿通部に固定されかつ他のリンクの後挿通部に移動可能に嵌め入れられ、同他方は、一のリンクの前挿通部に移動可能に嵌め入れられかつ他のリンクの後挿通部に固定されているものであることが好ましい。

前後挿通部へのピンの固定は、例えば、機械的圧入による挿通部内縁とピン外周面との嵌合固定とされるが、これに代えて、焼き嵌めまたは冷やし嵌めによってもよい。１つの挿通部には、第１ピンと第２ピンとがチェーンの長さ方向に対向するように嵌め合わせられ、このうちのいずれか一方がリンクの挿通部の周面に嵌合固定される。嵌合固定は、挿通部の長さ方向に対して直交する部分の縁（上下の縁）で行われるのが好ましい。この嵌合固定の後、上記の予張力付与工程において予張力が付与されることにより、リンクのピン固定部（ピン圧入部）に均等にかつ適正な残留圧縮応力が高精度に付与される。

この動力伝達装置では、第１ピンおよび第２ピンの少なくとも一方がプーリと接触して摩擦力により動力伝達する。いずれか一方のピンがプーリと接触するチェーンにおいては、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（以下では、「第１ピン」または「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、「第２ピン」または「インターピース」と称す）とされる。

リンクは、例えば、ばね鋼や炭素工具鋼製とされる。リンクの材質は、ばね鋼や炭素工具鋼に限られるものではなく、軸受鋼などの他の鋼でももちろんよい。リンクは、前後挿通部がそれぞれ独立の貫通孔（柱有りリンク）とされていてもよく、前後挿通部が１つの貫通孔（柱無しリンク）とされていてもよい。ピンの材質としては、軸受鋼などの適宜な鋼が使用される。

第１ピンおよび第２ピンは、例えば、いずれか一方の転がり接触面が平坦面とされ、他方の転がり接触面が相対的に転がり接触移動可能なように所要の曲面に形成される。また、第１ピンおよび第２ピンは、それぞれの転がり接触面が所要の曲面に形成されるようにしてもよい。いずれの場合でも、各ピンの転がり接触面形状がそれぞれ２種類（例えば相対的に曲率が大のものと相対的に曲率が小のもの）形成されることで、転がり接触移動の軌跡が相違するピンの組が２種類存在するようにしてもよい。第１ピンと第２ピンとの接触位置の軌跡は、例えば、インボリュート曲線とされる。第１ピンおよび第２ピンは、異なる断面形状であってもよく、同一形状であってもよい。

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。

この発明の動力伝達装置によると、ミスアライメントを利用して、適正なリンク間の摩擦力を得ることができ、リンクの摩耗の発生を抑え、しかも、リンク間に振動を抑止できる程度の摩擦力を生成することができる。

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、上下は、図５の上下をいうものとする。

この発明による動力伝達装置は、図１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。

動力伝達チェーン(1)は、図３および図４に示すように、チェーン長さ方向に所定間隔をおいて設けられた前後挿通部(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。

チェーン(1)は、幅方向同位相の複数のリンクで構成されるリンク列を進行方向（前後方向）に３つ並べて１つのリンクユニットとし、この３列のリンク列からなるリンクユニットを進行方向に複数連結して形成されている。この実施形態では、リンク枚数が９枚のリンク列とリンク枚数が８枚のリンク列２つとが１つのリンクユニットとされている。

この動力伝達装置では、図２に示すように、インターピース（第２ピン）(15)がピン（第１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２において、実線で示した位置にあるドライブプーリ(2)の可動シーブ(2b)を固定シーブ(2a)に対して接近・離隔させると、チェーン(1)の巻き掛け径は、同図に鎖線で示すように、接近時には大きく、離隔時には小さくなる。ドリブンプーリ(3)では、図示省略するが、その可動シーブがドライブプーリ(2)の可動シーブ(2b)とは逆向きに移動し、ドライブプーリ(2)の巻き掛け径が大きくなると、ドリブンプーリ(3)の巻き掛け径が小さくなり、ドライブプーリ(2)の巻き掛け径が小さくなると、ドリブンプーリ(3)の巻き掛け径が大きくなる。この結果、変速比が１：１である状態（初期値）を基準にして、ドライブプーリ(2)の巻き掛け径が最小で、ドリブンプーリ(3)の巻き掛け径が最大であるＵ／Ｄ状態が得られ、また、ドライブプーリ(2)の巻き掛け径が最大で、ドリブンプーリ(3)の巻き掛け径が最小のＯ／Ｄ状態が得られる。

図５に示すように、リンク(11)の前挿通部(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）が移動可能に嵌め合わせられるインターピース可動部(12b)からなり、後挿通部(13)は、ピン(14)（二点鎖線で示す）が移動可能に嵌め合わせられるピン可動部(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)の前挿通部(12)と他のリンク(11)の後挿通部(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)の前挿通部(12)に固定されかつ他のリンク(11)の後挿通部(13)に移動可能に嵌め合わせられ、インターピース(15)が一のリンク(11)の前挿通部(12)に移動可能に嵌め合わせられかつ他のリンク(11)の後挿通部(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、インボリュート曲線とされており、この実施形態では、ピン(14)の接触面(14a)が、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、前挿通部(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（若干のすべり接触を含む）しながら移動し、後挿通部(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（若干のすべり接触を含む）しながらピン可動部(13a)内を移動する。なお、図５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間の距離がピッチで、Ｐはピッチ長を示している。

チェーン(1)は、必要な数のピン(14)およびインターピース(15)を台上に垂直状に保持した後、リンク(11)を１つずつあるいは数枚まとめて圧入していくことにより製造される。この圧入は、ピン(14)およびインターピース(15)の上下縁部とピン固定部(12a)およびインターピース固定部(13b)の上下縁部との間において行われており、その圧入代は０．００５ｍｍ〜０．１ｍｍとされている。こうして、組み立てられたチェーン(1)には予張力が付与される。

図６（ａ）は、変速比とミスアライメント量との関係を示すもので、同図に示すように、この動力伝達装置では、Ｕ／Ｄ状態において、ミスアライメントが０とされている。すなわち、図７（ａ）に示すように、ドライブプーリ(2)の巻き掛け径が最小で、ドリブンプーリ(3)の巻き掛け径が最大であるＵ／Ｄ状態で、ミスアライメントが０とされており、図７（ｂ）に示す変速比が１：１である状態におけるミスアライメント量Ｍは、最大となっている。

動力伝達チェーン(1)における圧入時のリンク(11)の位置決めに際しては、図６の上側に示すように、ミスアライメントが０のときに所定の大きさＧとなるように、リンク(11)間に隙間が設定されている。この隙間の大きさＧは、動力伝達装置における最大のミスアライメント量を考慮して、１リンク当たりのミスアライメント量の１０〜８０％（より好ましくは２０〜５０％）の範囲内に設定されている。すなわち、リンク(11)のピッチ長をＰ（図５参照）、プーリの軸間距離をＬ（図７参照）として、０．１×Ｍ／（Ｌ／Ｐ）≦Ｇ≦０．８×Ｍ／（Ｌ／Ｐ）、より好ましくは、０．２×Ｍ／（Ｌ／Ｐ）≦Ｇ≦０．５×Ｍ／（Ｌ／Ｐ）とされている。このように隙間Ｇを設定した場合、ミスアライメントが小さいとき（Ｕ／ＤまたはＯ／Ｄの近傍）では、この隙間Ｇが維持されることによって、リンク(11)同士が接触することはない。そして、ミスアライメントが大きくなると（変速比１：１近傍）、リンク(11)はチェーン幅方向に変形し、この変形量がリンク(11)ごとに異なっているので、このときの隙間ｇはミスアライメント０の時の隙間Ｇとは異なるものとなり、リンク(11)同士で接触するものが出てくる。この結果、ミスアライメントが大きいときには、チェーン(1)全体としてのリンク間の摩擦力は、０ではなく、ある程度の大きさ（例えば、すべてのリンク(11)が接触するときの摩擦力の数分の１程度）を有している。したがって、チェーン(1)の弦振動に対しては、この摩擦力が抵抗力となって振動を減衰させることができ、一方、リンク間の隙間ｇは、０ではないため、リンク間に過大な接触圧が発生することはなく、リンク(11)の摩耗を抑えることができ、チェーン(1)の伝達効率を大幅に低下させることはない。

図１は、この発明による動力伝達装置を示す斜視図である。図２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断面図である。図３は、動力伝達チェーンの平面図である。図４は、同拡大斜視図である。図５は、リンクの拡大側面図である。図６は、この発明の動力伝達装置におけるミスアライメントカーブおよびリンク間の隙間の様子を模式的に示す図である。図７は、変速比の変化に伴うミスアライメントの変化を示す図である。

符号の説明

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

Claims

円錐面状シーブ面をそれぞれ有する固定シーブおよび可動シーブからなるドライブプーリと、円錐面状シーブ面をそれぞれ有する固定シーブおよび可動シーブからなるドリブンプーリと、両プーリ間に巻き掛けられた動力伝達チェーンとを備え、動力伝達チェーンは、チェーン幅方向に並ぶリンク同士を連結するチェーン進行方向に並ぶ複数のピンを有し、リンクとピンとが所定位置で固定されることによってチェーン幅方向に並ぶリンクの位置決めがされている動力伝達装置において、
プーリ間に生じるミスアライメントが、変速比が１：１のときに最大でアンダードライブのときに０とされているとともに、チェーン幅方向に並ぶリンクの隣り合うもの同士の間に隙間が設けられており、この隙間の大きさが、１リンク当たりのミスアライメント量の１０〜８０％の範囲内に設定されていることを特徴とする動力伝達装置。