JP2009270696A - 無段変速機用ベルト - Google Patents
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Abstract
【解決手段】積層リング3,3と多数のエレメント4により構成した無段変速機用ベルトVにおいて、エレメント4は、両側のフランク面4a,4aに、プーリ1,2と油膜を介して接触する山部41と、潤滑油をプーリ周方向に排出する溝部42を、プーリ径方向に交互に配列して形成し、山部41と溝部42の山幅と溝幅の合計幅に対する山幅の割合であるフラット比率を、幾何学的形状の製造性が成立する共にオイル排出性が成立する範囲のうち、最大比率域の値に設定し、隣接する溝部42,42の間隔である溝ピッチを、幾何学的形状の製造性が成立する共にオイル排出性が成立する範囲のうち、設定したフラット比率にて許容される値に設定した。
【選択図】図3
Description
2組の前記積層リングを、連接して多数配列した前記エレメントのサドル溝に両側から挟み込むことで構成し、2組のプーリの間に挟み込んでのトルク伝達時、エレメントが外径方向に拡がろうとする力を積層リングが支え、2組のプーリからの押し付け力をエレメントが支える無段変速機用ベルトにおいて、
前記エレメントは、両側のフランク面に、プーリのシーブ面と油膜を介して接触する山部と、潤滑油をプーリ周方向に排出する溝部を、プーリ径方向に交互に配列して形成し、
前記山部と前記溝部の山幅と溝幅の合計幅に対する山幅の割合であるフラット比率を、幾何学的形状の製造性が成立する共にオイル排出性が成立する範囲のうち、最大比率域の値に設定し、
前記隣接する溝部の間隔である溝ピッチを、幾何学的形状の製造性が成立する共にオイル排出性が成立する範囲のうち、設定したフラット比率にて許容される値に設定したことを特徴とする。
したがって、プーリのシーブ面に対する山部の接触面積が拡大することで、接触面圧が低減する。この接触面圧の低減により、エレメントのフランク面とプーリのシーブ面の間に介在するトルク伝達膜が、摩滅することなく溝部からのオイル排出性により適正に管理されることで、摩擦係数が増大する。この摩擦係数の増大作用により、摩擦係数の増大に比例して伝達トルクを高めることができる。
この結果、ベルトとプーリの接触面積拡大に伴う面圧低減、面圧低減による摩耗量減少、摩耗量減少による溝部の確保を通して、高トルク伝達を長期にわたって維持することができる。
図1は、実施例1の無段変速機用ベルトを適用したベルト式無段変速機で最大減速状態の2組のプーリを示す斜視図である。図2は、実施例1の無段変速機用ベルトの一部分を示す拡大斜視図である。図3は、実施例1の無段変速機用ベルトの構成要素であるエレメントをあらわし、(X)はエレメント正面図を示し、(Y)はエレメント側面図を示し、(Z)は図3(X)のエレメントフランク部分Fの拡大図を示す。
まず、「固体接触面積の拡大のみでは高トルク化が成立しない理由」の説明を行い、続いて、実施例1の無段変速機用ベルトVにおける作用を、「固体接触面積拡大と溝ピッチ最適化による高伝達トルク確保作用」、「凸曲面設定による初期摩耗量低減作用」、「固体接触面積拡大と溝ピッチ最適化と凸曲面設定による燃費向上作用」に分けて説明する。
図6は、現行品におけるベルト構成要素であるエレメントのフランク面をあらわし、(X)はフランク面の拡大図を示し、(Y)は面圧分布特性を示す。図7は、経時変化品におけるベルト構成要素であるエレメントのフランク面をあらわし、(X)はフランク面の拡大図を示し、(Y)は面圧分布特性を示す。図8は、経時変化品+フラット比率大におけるベルト構成要素であるエレメントのフランク面をあらわし、(X)はフランク面の拡大図を示し、(Y)は面圧分布特性を示す。
しかし、現行品の場合、図6(Y)の面圧分布特性に示すように、山部の中心部に面圧が高いピークがあらわれる。
このため、“高トルク対応”の要求に応じ、現行品の設定のままで伝達トルクを高めると、接触面圧の部分集中により、エレメントのフランク面が大きな面圧を受けるため、フランク面での摩耗が増大する。そして、この摩耗が進行し過ぎると、溝部の断面積が縮小化したり、あるいは、溝部が消滅したりしてしまい、潤滑油の排出機能が損なわれ、エレメントとプーリ間が流体潤滑になることで、摩擦係数の低下が発生する。
この経時変化品の場合、図7(Y)の面圧分布特性に示すように、山部の両端部のエッジ面圧が高くなる。
この経時変化品+フラット比率大の場合、図8(Y)の面圧分布特性に示すように、図7(Y)と同様に、山部の両端部のエッジ面圧が高くなる。さらに、溝ピッチ(a+b)は、図6に示す現行品と同様の設定のままであるため、潤滑油の排出機能が低下し、エレメントとプーリ間が流体潤滑に近くなることで、摩擦係数の低下が発生する。
図9は、固体接触面積に対する推定摩擦係数の関係を示す推定摩擦係数特性図である。
その理由を説明すると、無段変速機用ベルトVがトルクを伝達するために必要なプーリ押し付け力Fsは、
Fs>(K・T・cosα)/(2μR) …(1)
の式にてあらわされる。ここで、Kはベルト滑りに対する安全係数、Tは伝達トルク、αはプーリのシーブ角、μはエレメントとプーリ間の摩擦係数、Rはエレメントの走行半径である。
よって、エレメント4とプーリ1,2間の摩擦係数μが増大すると、伝達トルクTを増大させても上記(1)式が成立することになる。
図10は、実施例1の無段変速機用ベルトにおけるベルト構成要素であるエレメントのフランク面をあらわし、(X)はフランク面の拡大図を示し、(Y)は面圧分布特性を示す。図11は、従来形状のエレメントと実施例形状のエレメントについて耐久時間に対する摩耗深さの比較特性を示す図である。図12は、従来形状のエレメントと実施例形状のエレメントについて摩耗深さに対するフラット比率の比較特性を示す図である。
上記のように、固体接触面積拡大と溝ピッチ最適化により摩擦係数μが向上する。この摩擦係数μの向上による副次的な作用を説明する。
実施例1の無段変速機用ベルトにあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
1 プライマリプーリ
11 固定プーリ
12 スライドプーリ
11a,12a シーブ面
2 セカンダリプーリ
21 固定プーリ
22 スライドプーリ
21a,22a シーブ面
3 積層リング
4 エレメント
4a フランク面4a
4b サドル溝
41 山部
42 溝部
Claims (6)
- 環状リングを内から外へ多数重ね合わせた積層リングと、板材により形成され、両側にプーリのシーブ面と接触するフランク面を有するエレメントと、を備え、
2組の前記積層リングを、連接して多数配列した前記エレメントのサドル溝に両側から挟み込むことで構成し、2組のプーリの間に挟み込んでのトルク伝達時、エレメントが外径方向に拡がろうとする力を積層リングが支え、2組のプーリからの押し付け力をエレメントが支える無段変速機用ベルトにおいて、
前記エレメントは、両側のフランク面に、プーリのシーブ面と油膜を介して接触する山部と、潤滑油をプーリ周方向に排出する溝部を、プーリ径方向に交互に配列して形成し、
前記山部と前記溝部の山幅と溝幅の合計幅に対する山幅の割合であるフラット比率を、幾何学的形状の製造性が成立する共にオイル排出性が成立する範囲のうち、最大比率域の値に設定し、
前記隣接する溝部の間隔である溝ピッチを、幾何学的形状の製造性が成立する共にオイル排出性が成立する範囲のうち、設定したフラット比率にて許容される値に設定したことを特徴とする無段変速機用ベルト。 - 請求項1に記載された無段変速機用ベルトにおいて、
前記エレメントは、前記フラット比率を、70%以上となる値に設定し、前記溝ピッチを、設定した70%以上となる値のフラット比率にて許容される範囲内の値に設定したことを特徴とする無段変速機用ベルト。 - 請求項2に記載された無段変速機用ベルトにおいて、
前記エレメントは、前記フラット比率を、80%の値に設定し、前記溝ピッチを、設定したフラット比率80%にて許容される0.1mmの値に設定したことを特徴とする無段変速機用ベルト。 - 請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載された無段変速機用ベルトにおいて、
前記エレメントは、フランク面に形成した山部を、中高の凸曲面形状に設定したことを特徴とする無段変速機用ベルト。 - 請求項4に記載された無段変速機用ベルトにおいて、
前記エレメントは、フランク面に形成した山部の曲率半径を、前記溝部と隣接する山部エッジ部分での面圧ピークの低減と、山部の固体接触面積の増大を両立する値に設定したことを特徴とする無段変速機用ベルト。 - 請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載された無段変速機用ベルトにおいて、
前記エレメントは、溝部の断面形状をV字状に形成したことを特徴とする無段変速機用ベルト。
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