JP2008215496A - 動力伝達チェーンおよび動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ピンのエッジ当たりの発生を防ぎ、これにより、シーブ面およびピンの摩耗や損傷を防止し、騒音および振動の低減が図れる動力伝達チェーンおよび動力伝達装置を提供する。
【解決手段】 プーリの円錐状シーブ面に接触しているドライブピン14の長手方向両端部の平面形状は、中心位置がチェーン進行方向前進側にＤだけオフセットされた単一曲率Ｒ１の曲面とされ、これにより、ドライブピン14の長手方向両端部の平面形状は、前進側半部31が後退側半部32よりも突出する曲面形状となっている。
【選択図】 図４

Description

この発明は、動力伝達チェーン、さらに詳しくは、自動車等の車両の無段変速機（ＣＶＴ）に好適な動力伝達チェーンおよび動力伝達装置に関する。

自動車用無段変速機として、図７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、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２ピンより長くなされた第１ピンの両端面がプーリと接触して摩擦力により動力が伝達されるものが提案されている。この動力伝達チェーンでは、ピンが中心部でシーブ面と接触するように、第１ピンの長手方向両端部の平面形状は、中心位置が前後中心線上にある単一曲率の円弧となるように曲面加工されている。
特開２００５−２３３２７５号公報

この種の動力伝達チェーンでは、摩耗や損傷の防止、騒音および振動の低減などが重要課題であり、ピンの断面形状やリンクの前後挿通部の形状を変更せずに、これらの課題をさらに向上させることが望まれている。

この発明の目的は、ピンのエッジ当たりの発生を防ぎ、これにより、シーブ面およびピンの摩耗や損傷を防止し、騒音および振動の低減が図れる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、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ピンの少なくとも一方の両端面がプーリと接触して摩擦力により動力が伝達される動力伝達チェーンにおいて、プーリと接触するピンの長手方向両端部の平面形状は、前進側半部が後退側半部よりも突出する曲面形状とされていることを特徴とするものである。

この発明による動力伝達チェーンでは、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「ドライブピン」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。

ピン端部がプーリのシーブ面に接触する際、ピンが弾性変形しない場合には、ほぼピンの中心部で接触するが、動力伝達中のチェーンの張力でピンは若干弾性変形するので、ピンはシーブ面とちょうど中心よりも後退側で接触する。このことは、耐久性試験時に後方接触に伴うエッジ当たりが発生していることから確認することができる。したがって、中心位置が前後中心線上にある単一曲率の円弧とされている従来のピンでは、後方でエッジ当たりが発生しやすいものとなるのに対し、前進側半部が後退側半部よりも突出している（後退側半部が前進側半部よりも凹んでいる）ことにより、このエッジ当たりの発生が防止される。

前進側半部が後退側半部よりも突出する曲面形状とするには、プーリと接触するピンの長手方向両端部の平面形状は、中心位置が前進側にオフセットされた単一曲率の曲面とされているようにしてもよく、また、プーリと接触するピンの長手方向両端部の平面形状は、後退側半部の曲率半径が前進側半部の曲率半径よりも小さくされており、各曲率の中心位置はいずれも前後中心線上にあるようにしてもよい。

各ピンの断面形状は、従来と同じものとされる。プーリと接触するピンの長手方向両端部のチェーン進行方向から見た形状は、シーブ面に沿う直線状であってもよく、曲面形状であってもよい。

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ことが好ましい。

チェーンは、例えば、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とともに、各リンク列に含まれるリンク枚数が異なるものとされることがある。

ピン固定部へのピンの固定は、例えば、機械的圧入によるピン固定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。嵌合固定は、ピン固定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、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付与される。

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、いずれか一方の接触面が平坦面とされ、他方の接触面が相対的に転がり接触移動可能なインボリュート曲面に形成される。また、第１ピンおよび第２ピンは、それぞれの接触面が所要の曲面に形成されるようにしてもよい。

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。

上記の動力伝達チェーンが使用される無段変速機では、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するものとされる。

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に記載のものとされる。

この動力伝達装置は、自動車等の車両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、チェーンの張力でピンが弾性変形することによって、ピンがそのちょうど中心よりも後退側でシーブ面に接触したとしても、後退側半部が前進側半部よりも凹んでいるので、エッジ当たりが発生することがなく、シーブ面およびピンの摩耗や損傷が防止されるとともに、騒音および振動が低減する。

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２の上下をいうものとする。

図１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ドライブピン（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。インターピース(15)は、ドライブピン(14)よりも短くなされ、両者は、インターピース(15)が前側に、ドライブピン(14)が後側に配置された状態で対向させられている。

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。

図２に示すように、ドライブピン(14)は、インターピース(15)に比べて前後方向の幅が広くなされている。インターピース(15)の上下縁部には、ドライブピン(14)側にのびる突出縁部(15a)(15b)が設けられている。リンク(11)の前挿通部(12)と後挿通部(13)との間には、柱部(21)が介在させられており、リンク(11)の前挿通部(12)は、ドライブピン(14)が移動可能に嵌め合わせられるドライブピン可動部(16)およびインターピース(15)が固定されるインターピース固定部(17)からなり、後挿通部(13)は、ドライブピン(14)が固定されるドライブピン固定部(18)およびインターピース(15)が移動可能に嵌め合わせられるインターピース可動部(19)からなる。

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、ドライブピン(14)が一のリンク(11)の後挿通部(13)に固定されかつ他のリンク(11)の前挿通部(12)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)の後挿通部(13)に移動可能に嵌め合わせられかつ他のリンク(11)の前挿通部(12)に固定される。そして、このドライブピン(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。

リンク(11)のドライブピン固定部(18)とインターピース可動部(19)との境界部分には、インターピース可動部(19)の上下の凹円弧状案内部(19a)(19b)にそれぞれ連なりドライブピン固定部(18)に固定されているドライブピン(14)を保持する上下の凸円弧状保持部(18a)(18b)が設けられている。同様に、インターピース固定部(17)とドライブピン可動部(16)との境界部分には、ドライブピン可動部(16)の上下の凹円弧状案内部(16a)(16b)にそれぞれ連なりインターピース固定部(17)に固定されているインターピース(15)を保持する上下の凸円弧状保持部(17a)(17b)が設けられている。

ドライブピン(14)を基準としたドライブピン(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、ドライブピン(14)の接触面が、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)の直線部分から曲線部分へまたは曲線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、ドライブピン(14)が固定状態のインターピース(15)に対してその接触面がインターピース(15)の接触面に転がり接触（若干のすべり接触を含む）しながらドライブピン可動部(16)内を移動し、後挿通部(13)においては、インターピース(15)がインターピース可動部(19)内を固定状態のドライブピン(14)に対してその接触面がドライブピン(14)の接触面に転がり接触（若干のすべり接触を含む）しながら移動する。なお、図２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ドライブピン(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ある。

この動力伝達チェーン(1)は、図３に示すＶ型プーリ式ＣＶＴで使用されるが、この際、プーリ軸(2e)を有するプーリ(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)にインターピース(15)の端面が接触しない状態で、ドライブピン(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。

プーリ(2)の円錐状シーブ面(2c)(2d)に接触しているドライブピン(14)の長手方向両端部の平面形状は、図４に拡大して示すように、前進側半部(31)が後退側半部(32)よりも突出する曲面形状とされている。図４において、ドライブピン(14)の長手方向両端部の平面形状は、中心位置が同図に矢印で示すチェーン進行方向前進側にＤだけオフセットされた単一曲率Ｒ１の曲面とされている。

この動力伝達チェーン(1)では、動力伝達中には、ドライブピン(14)の両端面がプーリ(2)(3)に接触した状態でチェーン(1)に張力が作用し、この結果、各ドライブピン(14)は、図５（ａ）に示すように、その軸方向中央部のチェーン進行方向の間隔が軸方向両端部のチェーン進行方向の間隔よりも小さくなるように弾性変形し、プーリ(2)(3)に接触しているドライブピン(14)は、図５（ｂ）に示すように、その中央部分が後方（図の左方）に引き戻されるようになって弓形に変形して、チェーン(1)の後退側で強くプーリ(2)のシーブ面(2c)(2d)に当たる。

上記図４に示したドライブピン(14)の端部形状は、この点に着目して得られたものである。すなわち、ドライブピン(14)がプーリ(2)のシーブ面(2c)(2d)間に入り込んでいく際、ドライブピン(14)は、弾性変形し、シーブ面(2c)(2d)とちょうど中心よりも後退側で接触する。したがって、図４に二点鎖線で示す形状とされており、中心位置が前後中心線上（一点鎖線上）にある単一曲率の円弧で曲面加工されている従来のピン(44)では、後方でエッジ当たりが発生しやすいものとなる。これに対し、この発明で使用されているドライブピン(14)では、同図に実線で示されているように、前進側半部(31)が後退側半部(32)よりも突出している（後退側半部(32)が前進側半部(31)よりも凹んでいる）ことにより、ドライブピン(14)がそのちょうど中心よりも後退側でシーブ面(2c)(2d)と接触したとしても、エッジ当たりの発生が防止される。

なお、エッジ当たりの発生を防止するのに好ましい形状は、図４のものに限られるものではなく、図６に示すように、ドライブピン(14)の長手方向両端部の平面形状は、後退側半部(34)の曲率半径Ｒ３が前進側半部(33)の曲率半径Ｒ２よりも小さく（Ｒ２＞Ｒ３）されており、各曲率Ｒ２およびＲ３の中心位置はいずれも前後中心線上（一点鎖線上）にあるようにしてもよい。同図に二点鎖線で示す形状の従来のピン(44)では、後方でエッジ当たりが発生しやすいものとなるのに対し、このドライブピン(14)では、同図に実線で示されているように、前進側半部(33)が後退側半部(34)よりも突出している（後退側半部(34)が前進側半部(33)よりも凹んでいる）ことにより、ドライブピン(14)がそのちょうど中心よりも後退側でシーブ面(2c)(2d)と接触したとしても、エッジ当たりの発生が防止される。

この動力伝達チェーン(1)は、必要な数のドライブピン(14)およびインターピース(15)を組立て治具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、ドライブピン(14)およびインターピース(15)の上下縁部とドライブピン固定部(18)およびインターピース固定部(17)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)には張力が付与（予張）される。

上記の動力伝達チェーン(1)では、ピンの上下移動の繰り返しにより、多角形振動が生じ、これが騒音の要因となるが、ドライブピン(14)とインターピース(15)とが相対的に転がり接触移動しかつドライブピン(14)を基準としたドライブピン(14)とインターピース(15)との接触位置の軌跡が円のインボリュートとされていることにより、ドライブピンおよびインターピースの接触面がともに円弧面である場合などと比べて、振動を小さくすることができ、騒音を低減することができる。

また、チェーンの張力でドライブピン(14)が弾性変形することによって、ドライブピン(14)は、そのちょうど中心よりも後退側でシーブ面(2c)(2d)に接触するが、ドライブピン(14)の後退側半部(32)(34)が前進側半部(31)(33)よりも凹んでいるので、エッジ当たりが発生することがなく、シーブ面(2c)(2d)およびドライブピン(14)の摩耗や損傷が防止されるとともに、騒音および振動がさらに低減する。ドライブピン(14)の断面形状の変更を伴う場合、応力解析を行うなど多くの設計工数が必要となるが、上記のドライブピン(14)の端部の平面形状の変更に際しては、その必要はなく、この変更によって、従来のものに対し、耐久性だけでなく、騒音および振動も向上させることができる。

そして、ＣＶＴで使用された場合、ドライブピン(14)とインターピース(15)とは、上述のように、各可動部(16)(19)に案内されて転がり接触移動するので、プーリ(2)のシーブ面(2c)(2d)に対してドライブピン(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１実施形態の一部を示す平面図である。 図２は、リンクの拡大側面図である。 図３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４は、ピンの特徴形状を示す平面図である。 図５は、ピンの変形の様子を模式的に示す平面図である。 図６は、ピンの特徴形状の他の例を示す平面図である。 図７は、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)(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
(12) 前挿通部
(13) 後挿通部
(14) ドライブピン（第１ピン）
(15) インターピース（第２ピン）
(31)(33) 前進側半部
(32)(34) 後退側半部

Claims (4)

1. 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ピンの少なくとも一方の両端面がプーリと接触して摩擦力により動力が伝達される動力伝達チェーンにおいて、
   プーリと接触するピンの長手方向両端部の平面形状は、前進側半部が後退側半部よりも突出する曲面形状とされていることを特徴とする動力伝達チェーン。
2. プーリと接触するピンの長手方向両端部の平面形状は、中心位置が前進側にオフセットされた単一曲率の曲面とされている請求項１の動力伝達チェーン。
3. プーリと接触するピンの長手方向両端部の平面形状は、後退側半部の曲率半径が前進側半部の曲率半径よりも小さくされており、各曲率の中心位置はいずれも前後中心線上にある請求項１の動力伝達チェーン。
4. 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１，２または３に記載の動力伝達装置。

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