JP2009047297A - 動力伝達チェーンおよび動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 チェーンに張力が作用した際のチェーン周長の伸びを抑え、これにより、既存のベルト式動力伝達チェーンをリンク式のものに容易に交換することができるようにしたリンク式の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】 ピン14の転がり接触面14aがインボリュート曲線、インターピース15の転がり接触面15cが平坦面とされており、チェーンの直線領域におけるピン14とインターピース15との接触位置Ａとインボリュート曲線Ｒの起点との間に、直線部Ｌが設けられている。
【選択図】 図３

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５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、ベルト式のものが一般的であったが、特許文献１には、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いるもの（リンク式）が提案されている。
特開２００５−２３３２７５号公報

上記従来の動力伝達チェーンにおいて、ベルト式のものとリンク式のものとが互換性を有していることが好ましいが、リンク式のものでは、トルク負荷により、チェーンに張力が作用した際、チェーン周長がベルト式のものに比べて長くなる傾向があり、プーリ側で変速比を調整することが必要となっている。

この発明の目的は、チェーンに張力が作用した際のチェーン周長の伸びを抑え、これにより、既存のベルト式動力伝達チェーンをリンク式のものに容易に交換することができるようにしたリンク式の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いる動力伝達チェーンにおいて、第１ピンおよび第２ピンのうちいずれか一方の転がり接触面がインボリュート曲線、他方の転がり接触面が平坦面とされており、チェーンの直線領域における両ピンの接触位置とインボリュート曲線の起点との間に、直線部またはインボリュート曲線よりも大きい曲率の曲線部が設けられていることを特徴とするものである。

従来のリンク式の動力伝達チェーンでは、インボリュート曲線は、チェーンの直線領域における両ピンの接触位置（またはこれよりも径方向内方側の位置）を起点として形成され、張力が作用した場合でも、接触位置がチェーン径方向に移動しないように設計されている。

これに対し、この発明によるリンク式の動力伝達チェーンでは、インボリュート曲線の起点がチェーン径方向外方側にずらされることにより、張力作用時に、インボリュート曲線を有するピンが傾き、接触位置がチェーン径方向外方側に移動する。チェーンの直線領域における両ピンの接触位置間の距離がピッチ長であるから、ピンの傾斜によって、ピッチ長が進行方向に伸びる量が抑えられ、リンク式でありながら、チェーン周長の変化が小さいものとなる。これにより、チェーン周長について、ベルト式のものとの差が小さくなり、リンク式のものとベルト式のものとが互換可能となる。

両ピンの接触位置は、チェーンの径方向中央位置よりも径方向内方（下方）に位置させられる。リンクの柱部のチェーン進行方向長さについては、前後の柱部のチェーン径方向外方側の長さがチェーン径方向内方側の長さよりも長い方が好ましい。このようにすると、張力作用時、直線領域においては、リンクの下部が相対的に前後に伸びやすくなり、これに伴い、ピンは、ハの字形に変形し、接触位置が上方に移動しやすくなる。

動力伝達チェーンは、好ましくは、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る。

この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「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。

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、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。

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。

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、自動車等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および動力伝達装置によると、張力作用時に、ピンが傾き、両ピンの接触位置がチェーン径方向外方側に移動し、チェーン周長の変化が小さいものとなる。これにより、チェーン周長について、ベルト式のものとの差が小さくなり、プーリ側を変更せずに互換可能となる。

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、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、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、リンク(11)の前挿通部(12)は、ピン(14)が移動可能に嵌め合わせられるピン可動部(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、ピン(14)が固定されるピン固定部(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。

各ピン(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おり、インターピース(15)の上下縁部には、各ピン(14)側にのびる突出縁部(15a)(15b)が設けられている。

図２において、符号ＡおよびＢで示す箇所は、チェーン(1)の直線領域においてピン(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間の距離がピッチ長である。

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、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)にそれぞれ連なりピン固定部(18)に固定されているピン(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)とピン可動部(16)との境界部分には、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。

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)の転がり接触面(14a)が、直線部(L)と、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曲線部(R)とからなり、インターピース(15)の転がり接触面(15c)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)の直線領域から曲線領域へまたは曲線領域から直線領域へと移行する際、前挿通部(12)においては、ピン(14)が固定状態のインターピース(15)に対してその転がり接触面(14a)がインターピース(15)の転がり接触面(15c)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(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)内を固定状態のピン(14)に対してその転がり接触面(15c)がピン(14)の転がり接触面(14a)に転がり接触（若干のすべり接触を含む）しながら移動する。

ピン(14)の転がり接触面(14a)は、従来のものでは、直線部(L)がないインボリュート曲面とされていたが、この場合、張力が作用してリンク(11)が弾性変形したときに、ピッチ長が増大し、これによるチェーン周長の伸びがベルト式に比べて大きいものとなるという問題があった。これに対し、直線部(L)が設けられて、インボリュート曲線の起点がチェーン径方向外方側にずらされていることにより、張力作用時には、図３に示すように、インボリュート曲線部(R)を有するピン(14)が実線で示す状態から二点鎖線で示す状態へと傾き、接触位置がＡからＡ’へとチェーン径方向外方側に移動する。チェーン(1)の直線領域における接触位置間の距離がピッチ長であるから、ピン(14)の傾斜によって、ピッチ長が進行方向に伸びる量が抑えられ、この結果、チェーン周長の変化が小さいものとなる。これにより、チェーン周長について、ベルト式のものとの差が小さくなり、既存のベルト式動力伝達チェーンをリンク式のものに容易に交換することができる。

図２において、前後の柱部のチェーン径方向外方側の長さｔ１およびｔ３は、チェーン径方向内方側の長さｔ２およびｔ４よりも長く、すなわち、ｔ１＞ｔ２かつｔ３＞ｔ４となされている。このようにすると、張力作用時、リンク(11)の下部が相対的に前後に伸びやすくなり、これに伴い、ピン(14)は、ハの字形に変形し、図３に示したような接触位置の上方への移動が起こりやすくなる。

なお、ピン(14)の転がり接触面(14a)の直線部(L)は、全体がインボリュート曲線であるピンよりも傾斜しやすくするためのものであるので、インボリュート曲線よりも曲率の大きい曲線部に置き換えても同じ効果を得ることができる。

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、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が円のインボリュートとされていることにより、ピンおよびインターピースの転がり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。

この動力伝達チェーン(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。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(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は、図５に示したＣＶＴで使用されるが、この際、図４に示すように、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、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、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。そして、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、リンクおよびピンの拡大側面図である。 図３は、ピンの形状および張力作用時の動きを示す拡大側面図である。 図４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５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（第１のリンク）
(12) 前挿通部
(13) 後挿通部
(14) ピン（第１ピン）
(14a) 転がり接触面
(15) インターピース（第２ピン）
(15c) 転がり接触面
(L) 直線部
(R) インボリュート曲線部

Claims (2)

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いる動力伝達チェーンにおいて、
   第１ピンおよび第２ピンのうちいずれか一方の転がり接触面がインボリュート曲線、他方の転がり接触面が平坦面とされており、チェーンの直線領域における両ピンの接触位置とインボリュート曲線の起点との間に、直線部またはインボリュート曲線よりも大きい曲率の曲線部が設けられていることを特徴とする動力伝達チェーン。
2. 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記載のものである動力伝達装置。

Images