JP2009074671A - 動力伝達装置および動力伝達チェーン - Google Patents

Abstract

【課題】 同一寸法・同一体格を維持して変速比幅を広くすることができる動力伝達装置およびこの動力伝達装置で使用するのに好適な動力伝達チェーンを提供する。
【解決手段】 ドライブピン14のシーブ面2c,2dに接触する面に、径方向外方側にある第１凸部23が径方向内方側にある第２凸部24よりも突出量が大きくなるように、第１および第２の凸部23,24が形成されている。シーブ面2c,2dは、径方向外方側にあってドライブピン14の第１凸部23に接触する第１接触面2c1,2d1と、径方向内方側にあってドライブピン14の第２凸部24に接触する第２接触面2c2,2d2とを有している。
【選択図】 図３

Description

この発明は、自動車等の車両の無段変速機（ＣＶＴ）としての使用に好適な動力伝達装置およびこの動力伝達装置で使用するのに好適な動力伝達チェーンに関する。

自動車用無段変速機として、図４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巻き掛け部材(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、油圧で巻き掛け部材(1)をクランプし、このクランプ力によりプーリ(2)(3)と巻き掛け部材(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。

巻き掛け部材としては、従来、金属ベルトが使用されており、特許文献１には、ベルトに代わるものとして、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動力伝達チェーンが提案されている。
特開２００５−２３３２７５号公報

特許文献１の動力伝達チェーンでは、第１ピンは、プーリ間に挟持された際に、その中央部分がプーリ軸に近づくように弾性変形するので、リンクのチェーン内径側の面とプーリ軸とが干渉することがないように考慮する必要があり、この限界がチェーン式無段変速機の変速比の限界を規定している。変速比を大きくするには、プーリを大きくすればよいが、寸法に制約があり、同一寸法・同一体格を維持して変速比幅を広くすることが望まれている。この課題は、チェーン式無段変速機だけでなく、ベルト式無段変速機でも同様である。

この発明の目的は、同一寸法・同一体格を維持して変速比幅を広くすることができる動力伝達装置およびこの動力伝達装置で使用するのに好適な動力伝達チェーン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巻き掛け部材とを備え、巻き掛け部材が各プーリのシーブ面間に挟持されて摩擦力により動力が伝達される動力伝達装置において、巻き掛け部材のシーブ面に接触する面に、径方向外方側にある第１凸部が径方向内方側にある第２凸部よりも突出量が大きくなるように、第１および第２の凸部が形成されており、第１および第２のプーリのシーブ面は、径方向外方側にあって巻き掛け部材の第１凸部に接触する第１接触面と、径方向内方側にあって巻き掛け部材の第２凸部に接触する第２接触面とを有していることを特徴とするものである。

変速比幅は、巻き掛け部材とシーブ面との接触位置の径によって決まり、接触位置の最大径を大きくかつ接触位置の最小径を小さくすることで変速比幅を大きくすることができる。この発明の動力伝達装置によると、接触位置の最大径は、巻き掛け部材の径方向外方側にある第１凸部がシーブ面の第１接触面に接触していることで、巻き掛け部材の中央部がシーブ面に接触する従来のものに比べて大きくなり、また、接触位置の最小径は、巻き掛け部材の径方向内方側にある第２凸部がシーブ面の第２接触面に接触していることで、巻き掛け部材の中央部がシーブ面に接触する従来のものに比べて小さくなり、これにより、プーリの最大径および最小径を変更することなく、変速比幅を大きくすることができる。

シーブ面の第１接触面および第２接触面は、例えば、第２接触面の傾斜角度が第１接触面の傾斜角度よりも大きい段差状傾斜面とされる。傾斜面に代えて、凹円弧状面としてもよく、シーブ面の形状は、巻き掛け部材の２つの凸部に対して、径方向外方側にある第１凸部に径方向外側で接触し、径方向内方側にある第２凸部に径方向内側で接触するものであれば、種々変更することができる。また、凸部を３つ以上とするとともに、シーブ面をこれに対応する３段以上の段差状傾斜面とすることもできる。

シーブ面の接触面が２段の段差状傾斜面とされる場合、変速比１：１を境にして、これよりも径方向内方側にある第２接触面の傾斜角度がこれよりも径方向外方側にある第１接触面の傾斜角度よりも大きくなされることが好ましい。

巻き掛け部材としては、ベルトであっても、チェーンであってもよい。チェーンを使用した動力伝達装置では、リンクのチェーン内径側の面とプーリ軸とが干渉することがないように考慮する必要があり、変速比幅を広げることが困難であったが、この発明による動力伝達装置と組み合わせることにより、チェーン式動力伝達装置のこのような課題が解決される。

動力伝達チェーンとしては、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ピンとを有し、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ことが好ましい。

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。

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。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。

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。

このような無段変速機では、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。

この発明の動力伝達装置によると、接触位置の最大径は、巻き掛け部材の径方向外方側にある第１凸部がシーブ面の第１接触面に接触していることで、巻き掛け部材の中央部がシーブ面に接触するものに比べて大きくなり、また、接触位置の最小径は、巻き掛け部材の径方向内方側にある第２凸部がシーブ面の第２接触面に接触していることで、巻き掛け部材の中央部がシーブ面に接触するものに比べて小さくなり、これにより、無段変速機に使用された場合の変速比幅を大きくすることができる。

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)は、前挿通部(12)の前面形状を形成するための前側柱部(20)と、後挿通部(13)の後面形状を形成するための後側柱部(22)と、前挿通部(12)と後挿通部(13)との間の中間柱部(21)とを有している。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４に示すＶ型プーリ式ＣＶＴで使用されるが、この際、図３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、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。

図３において、ドライブピン(14)のシーブ面(2c)(2d)に接触する面に、径方向外方側にある第１凸部(23)が径方向内方側にある第２凸部(24)よりも軸方向突出量が大きくなるように、第１および第２の凸部(23)(24)が形成されており、各シーブ面(2c)(2d)は、径方向外方側にあってドライブピン(14)の第１凸部(23)に接触する第１接触面(2c1)(2d1)と、径方向内方側にあってドライブピン(14)の第２凸部(24)に接触する第２接触面(2c2)(2d2)とを有している。

シーブ面(2c)(2d)の第１接触面(2c1)(2d1)および第２接触面(2c2)(2d2)は、第２接触面(2c2)(2d2)の傾斜角度が第１接触面(2c1)(2d1)の傾斜角度よりも大きい段差状傾斜面とされている。第１接触面(2c1)(2d1)と第２接触面(2c2)(2d2)との境界(2c3)(2d3)は、変速比１：１のところに設けられており、変速比１：１時よりも巻き掛け径が大きいときには、第１接触面(2c1)(2d1)が使用され、変速比１：１時よりも巻き掛け径が小さいときには、第２接触面(2c2)(2d2)が使用される。

したがって、変速比１：１時には、第１接触面(2c1)(2d1)が第１凸部(23)に接触するとともに、第２接触面(2c2)(2d2)が第２凸部(24)に接触する。そして、変速比１：１時よりも巻き掛け径が大きくなると、これに対応する第１接触面(2c1)(2d1)に対し、第１凸部(23)だけが接触する。また、変速比１：１時よりも巻き掛け径が小さくなると、これに対応する第２接触面(2c2)(2d2)に対し、第２凸部(24)だけが接触する。

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、ドライブプーリ(2)における巻き掛け径は、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（アンダードライブ）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（オーバードライブ）状態が得られる。

変速比幅は、ドライブピン(14)の端面（各凸部(23)(24)の先端）とシーブ面(2c)(2d)との接触位置の径によって決まり、接触位置の最大径は、第１凸部(23)が第１接触面(2c1)(2d1)に接触している状態で得られ、接触位置の最小径は、第２凸部(24)がシーブ面の第２接触面(2c2)(2d2)に接触している状態で得られることから、変速比幅は、図のΔ１となる。これに対し、段差状となっていないシーブ面にドライブピン(14)の端面のほぼ中央部が接触する従来のものでは、変速比幅は、図のΔ２（＜Δ１）となり、この発明の動力伝達装置によると、プーリ(2)の最大径および最小径を変更することなく、変速比幅を大きくすることができる。

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。

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。しかも、上記構成のチェーン(1)では、リンク(11)のチェーン内径側の面とプーリ軸(2e)とが干渉することがないように考慮する必要があるために、同一寸法・同一体格のプーリ(2)(3)の場合に、その変速比幅がベルト式のものに比べて小さくなるが、上記のように、変速比幅をΔ１（＞Δ２）と大きくすることができ、ベルト式のものに比べて不利な点が解消される。

図１は、この発明による動力伝達装置で使用されているチェーン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、この発明による動力伝達装置の１実施形態を示す正面図である。 図４は、従来の動力伝達装置を示す斜視図である。

符号の説明

(1) 動力伝達チェーン（巻き掛け部材）
(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
(2c1)(2d1) 第１接触面
(2c2)(2d2) 第２接触面
(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）
(23) 第１凸部
(24) 第２凸部

Claims (2)

1. 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巻き掛け部材とを備え、巻き掛け部材が各プーリのシーブ面間に挟持されて摩擦力により動力が伝達される動力伝達装置において、
   巻き掛け部材のシーブ面に接触する面に、径方向外方側にある第１凸部が径方向内方側にある第２凸部よりも突出量が大きくなるように、第１および第２の凸部が形成されており、第１および第２のプーリのシーブ面は、径方向外方側にあって巻き掛け部材の第１凸部に接触する第１接触面と、径方向内方側にあって巻き掛け部材の第２凸部に接触する第２接触面とを有していることを特徴とする動力伝達装置。
2. 請求項１の動力伝達装置で使用される巻き掛け部材としての動力伝達チェーンであって、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ピンとを有し、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ことを特徴とする動力伝達チェーン。

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