JP2010266048A

JP2010266048A - 伝動ベルト

Info

Publication number: JP2010266048A
Application number: JP2009120027A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Saito; 達也齋藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-05-18
Filing date: 2009-05-18
Publication date: 2010-11-25

Abstract

【課題】エレメントの姿勢の乱れを抑制し、ひいてはノイズを低減し、また耐久性を向上させることのできる伝動ベルトを提供する。
【解決手段】リングを載せるサドル面の左右両側に、前記リングがサドル面から相対的に離脱しないようにリングの上面側を覆うフック部が形成された複数のエレメントが、互いに姿勢を揃えた状態で環状に配列され、それらのエレメントがそれぞれのサドル面に載せられるように配置された前記リングによって結束された伝動ベルトであって、前記フック部の前記エレメントの左右両側での板厚と中央寄りの板厚とが異なっているように形成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、板片状の多数のエレメントを互いに対面させて環状に配置し、それらのエレメントを無端環状のリングに組み付けることにより環状に結束して構成した無段変速機などの伝動装置の伝動ベルトに関するものである。

無段変速機（ＣＶＴ）に用いられるベルトとして押圧式のベルトが知られている。この種のベルトは、エレメントもしくはブロックと称される板状の小片を、互いに姿勢を揃えて対向させ、かつ接触させて環状に配列し、それらの小片をリングもしくはフープと称される環状体で結束して構成されている。その小片（以下、エレメントと称す）の左右両側部はＶ字状に形成され、そのＶ字状の部分がいわゆるフランク面であって、プーリにおけるＶ溝の内面に接触し、ここでトルクを伝達するように構成されている。

このように構成されたベルトをプーリによって挟み付けると、エレメントに対してはこれを外周側に押し出す力が作用する。したがって、各エレメントを結束している環状体（以下、リングと称す）には張力が作用する。プーリに挟み付けられているエレメントはプーリと共に回転するが、ベルトは駆動側のプーリと従動側のプーリとの間に張られているので、そのいわゆる直線部分でエレメントはプーリから押し出され、先行するエレメントを押圧する。こうして順次押圧されるエレメントは、従動側のプーリにおけるＶ溝に入り込むとともにそのＶ溝に挟み込まれ、その従動側のプーリと共に回転することによりそのプーリにトルクを伝達する。このように従来のＣＶＴベルトは、多数のエレメントとこれを結束するリングとを主体として構成されている。

その一例が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載されたベルトは、環状に配列されたエレメントの外周側にリングを配置して各エレメントを結束して構成されている。また、上述したＣＶＴベルトがプーリに巻き掛かっている状態ではプーリによる挟圧力とリングによる結束力とによってエレメントが保持されるのに対して、プーリ同士の間では、各エレメントはリングによって吊り下げられた状態もしくはエレメント同士が挟み付け合っている状態になる。そして、エレメントのフック部の形状は、互いに同じ形状に形成されている。

特開２００８−５１３２２号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているベルトのように無段変速機に使用されるいわゆる押圧ベルトは、多数のエレメントを積層して構成されており、それらのエレメントにはディンプルと称される凸部と、その凸部が嵌合するホールと称される凹部が形成され、これらの凸部と凹部とによって隣接するエレメント同士の相対位置が規制されている。その例を図６および図７に示してあり、エレメント６０の中央部にディンプル６１が形成されている。しかしながら、エレメント６０は不図示のプーリに巻き掛かった状態では、外周側の間隔が開き、かつ内周側の間隔が狭くなるように相対的に傾斜し、これに対してプーリの間のいわゆる直線部分で相互に面接触した状態で整列する。このように隣接するエレメント６０同士の姿勢は、ベルトがプーリに巻き掛けられて走行している状態では逐次変化するから、そのような姿勢の変化を許容するように、ディンプル６１と図示しない凹部とは緩く嵌合し、両者の間には隙間がある。そのため、エレメント６０はその隙間の分、図６に示すように相対的に移動することができる。また、ディンプル６１と凹部とは断面形状が円形をなしており、しかもリング（図示せず）を挿入してあるフック部６２にはリングとの間の隙間があるから、図７に示すようにエレメント６０が相対的に回転するいわゆるローリングが生じる可能性がある。

このように従来の構成では、エレメント６０同士のいわゆる横ずれやローリングなどの回転がある程度可能であるから、これがエレメント６０の姿勢の乱れの要因となり、その結果、ノイズが大きくなったり、あるいはエレメント６０や図示しないリングに過大な応力が生じてベルト自体の耐久性が低下するなどの問題がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、エレメントの姿勢の乱れを抑制し、ひいてはノイズを低減し、また耐久性を向上させることのできるベルトを提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、リングを載せるサドル面の左右両側に、前記リングがサドル面から相対的に離脱しないようにリングの上面側を覆うフック部が形成された複数のエレメントが、互いに姿勢を揃えた状態で環状に配列され、それらのエレメントがそれぞれのサドル面に載せられるように配置された前記リングによって結束された伝動ベルトにおいて、前記フック部の前記エレメントの左右両側での板厚と中央寄りの板厚とが異なっていることを特徴とする伝動ベルトである。

したがって、この発明の伝動ベルトにおいては、フック部の板厚が上記のように異なっていることにより、横方向に対するいわゆる係合面が生じ、その結果、その係合面が横方向に対して引っ掛かり、エレメント同士の横ずれや相対的な回転であるローリングが抑制され、ひいてはエレメントの姿勢の乱れを防止もしくは抑制して伝動ベルトの耐久性を向上させ、またノイズを低減することができる。

（ａ），（ｂ）はこの発明における伝動ベルトを構成するエレメントの上面図である。この発明における伝動ベルトを構成するエレメントの正面図である。（ａ），（ｂ）は第２の実施例の伝動ベルトを構成するエレメントの上面図である。（ａ），（ｂ）はこの発明における伝動ベルトを構成するエレメントの上面図である。（ａ），（ｂ）は第４の実施例を示す伝動ベルトを構成するエレメントの上面図である。従来の横ずれ時の伝動ベルトを構成するエレメントを示す正面図である。従来のローリング時の伝動ベルトを構成するエレメントを示す正面図である。

つぎに、この発明を具体例を参照して説明する。この発明で対象とする伝動ベルトは、一例として無段変速機（ＣＶＴ）に使用されるものであり、図示しないプーリの外周部に形成された断面Ｖ字状の巻き掛け溝の内部に挟み込まれ、その結果、プーリとの間で生じる摩擦力でトルクを伝達するように構成されている。

そして、図１（ａ），（ｂ）に示されるように、伝動ベルトを構成する各伝動ベルト用エレメント（以下、単にエレメントという）１は、たとえば金属製の板状の小片であり、互いに対向して環状に配列される。同図（ａ）に示されるように、エレメント１を上面から見てエレメント１のフック部２１は、エレメント１の中央側２１ａから左右両端部２１ｂ側にいくにつれて徐々にその面方向の板厚が大きくなるように、つまり逆テーパ状に形成される。そして、このフック部２１とは反対にそのエレメント１の中央側２１ａから左右両端部２１ｂにいくにつれて徐々にその面方向の板厚が小さくなるように、つまりテーパ状に形成されるフック部２２とが互い違いに配置されている。そのため、フック部２１とフック部２２とは点線で示されるいわゆる係合面２３が生じる。そのため、横方向に対して引っ掛かり矢印ａ方向や矢印ｂ方向の横ずれに対してエレメント１の姿勢の乱れを防止もしくは抑制される。

そして、上記した構成は同図（ｂ）でもほぼ同じでエレメント１のフック部２１は、エレメント１の中央側２１ａから左右両端部２１ｂ側にいくにつれて徐々にその面方向の板厚が大きくなるように、つまり逆テーパ状に形成される。そして、このフック部２１とは反対にそのエレメント１の中央側２１ａから左右両端部２１ｂにいくにつれて徐々にその面方向の板厚が小さくなるように、つまりテーパ状に形成されるフック部２２とが互い違いに配置されている。そのため、フック部２１とフック部２２とは点線で示されるいわゆる係合面２３が生じる。そのため、縦方向に対して引っ掛かり矢印ｃ方向の相対的な回転であるローリングが抑制され、ひいてはエレメント１の姿勢の乱れを防止もしくは抑制される。

そして、前記したように図１（ａ），（ｂ）に示されるように、伝動ベルトを構成する各エレメント１は、たとえば金属製の板状の小片であり、互いに対向して環状に配列される。そのエレメント１の基本的な形状もしくは構成は、前述した特許文献１に記載されたものとほぼ同様であり、それが図２に示されている。同図に示されるように、エレメント１は、その幅方向（図２のｘ軸方向）における左右の両側面２，３が、テーパ状の傾斜した面として形成された基体（本体）部４を有し、そのテーパ状に傾斜した左右側面２，３が、ベルト式無段変速機の駆動側プーリあるいは従動側プーリであるプーリ５のベルト巻き掛け溝（Ｖ形溝）５ａに摩擦接触してトルクを伝達するようになっている。

基体部４の幅方向（図２のｘ軸方向）における左右の両端部分に、エレメント１の上下方向（図２のｙ軸方向）での上方に延びた柱部６がそれぞれ形成されている。したがって、基体部４の図２での上側のエッジ部分である上端面４ａと、左右の両柱部６の基体部４の幅方向における中央を向いた両内側面６ａとによって、エレメント１の上側（図２のｙ軸方向における上側）すなわち伝動ベルトＶの外周側に開口した凹部７が形成されている。

凹部７は、互いに密着して環状に配列されたエレメント１を環状に結束するための無端環状のリング８を、挿入して収容するための部分であり、したがって上端面４ａが、リング８の内周面を接触させて載せるサドル面４ａとなっている。

リング８は、例えば金属製の環状の帯状体を、周方向に複数枚積層させて形成した、いわゆる積層リングであって、凹部７の内部で２列に並列される２本のリング８ａとリング８ｂとによって構成されている。これらリング８ａ，８ｂは、例えば形状・寸法、材質、強度が等しい２本の金属製の積層リングにより形成されている。

左右の両柱部６の上端部分には、両先端面９ａがそれぞれ基体部４の幅方向における中央に向かって延びた突起部９が、両柱部６と一体にそれぞれ形成されている。言い換えると、凹部７の開口端（凹部７における伝動ベルトの外周側の端部）側の内側面６ａに、凹部７の幅方向（図２のｘ軸方向）における中心側に向けた突起部９が、それぞれ形成されている。したがって、凹部７の開口幅が、凹部７の開口端側では、対向する両先端面９ａの間の距離Ｗ_１によって規定されている。そして、凹部７の底部７ａ（すなわちサドル面（上端面）４ａ）側では、両先端面９ａ間の距離（開口幅）Ｗ_１よりも広い開口幅Ｗ_２となっている。

このエレメント１は、環状に配列された状態でリング８によって結束され、その状態で駆動側および従動側のそれぞれのプーリ５に巻き掛けられる。したがってプーリ５に巻き掛けられた状態では、各エレメント１が、プーリ５の中心に対して扇状に拡がり、かつ互いに密着する必要があるため、各エレメント１の下側の部分（環状に配列した状態での中心側の部分）が薄肉に形成されている。

すなわち、基体部４の一方の面における前記サドル面４ａより所定寸法下がった（オフセットされた）部分から下側の部分が削り落とされた状態で次第に薄肉化されている。したがって、各エレメント１が扇形に拡がって接触する状態、言い換えると、各エレメント１がプーリ５に巻き掛かり円弧状に湾曲して配列されてベルトが湾曲するベルト湾曲状態で、その板厚の変化する境界部分で接触する。この境界部分のエッジが、いわゆるロッキングエッジ１０となっている。

エレメント１の基体部４の幅方向における中央部分には、エレメント１がプーリ５に巻き掛からず直線状に配列されるベルト直線状態においてエレメント１の相対的な位置を決めるための嵌合凸部（ディンプル）１１と嵌合凹部（ホール）１２とが形成されている。具体的には、基体部４の一方の面側（ロッキングエッジ１０のある面側）に凸となる円錐台形のディンプル１１が形成されている。そして、このディンプル１１とは反対側の面に、隣接するエレメント１におけるディンプル１１を緩く嵌合（遊嵌）させる有底円筒状のホール１２が形成されている。

したがって、ベルト直線状態でこれらのディンプル１１とホール１２とが嵌合することによって、その状態におけるエレメント１同士の図１での左右方向および上下方向の相対位置を決めることができ、例えばベルト式無段変速機が運転される場合に、伝動ベルトＶのがたつきを防止して伝動ベルトＶを安定して走行させることができる。

次に、図３（ａ），（ｂ）に示すエレメント１は、前記図２に示されるように、左右の両柱部６の上端部分に両先端面９ａがそれぞれ基体部４の幅方向における中央に向かって延びた突起部９が、両柱部６と一体にそれぞれ形成されている。この柱部６と突起部９とでいわゆるフック部３１が形成されている。エレメント１を上面から見てエレメント１のフック部３１をそのフック部３１の内側端部３１ａからフック部３１のほぼ中央部３１ｂあたりまで徐々にその面方向の板厚が大きくなるように、つまり逆テーパ状にフック部３１が形成されている。そして、このフック部３１とは反対にフック部３２はその内側端部３２ａからフック部３２のほぼ中央部３２ｂあたりまで徐々にその面方向の板厚が小さくなるように、つまりテーパ状に形成される。そしてフック部３１とフック部３２とが互い違いに配置されている。そのため、フック部３１とフック部３２とは互いに楔状に噛み合った状態である。

この同図（ａ），（ｂ）に示すエレメント１の作用について説明すると、矢印ｄ，ｅ方向にエレメント１が横ずれを生じようとすると、図面内の点線に示されるフック部３１，３２にいわゆる係合面３３が生じる。そのため、横方向に対して引っ掛かり矢印ｄ方向や矢印ｅ方向の横ずれに対してエレメント１の姿勢の乱れを防止もしくは抑制される。そして、この構成は同図（ｂ）でもほぼ同じでエレメント１のフック部３１をそのフック部３１の内側端部３１ａからフック部３１のほぼ中央部３１ｂあたりまで徐々にその面方向の板厚が大きくなるように、つまり逆テーパ状にフック部３１が形成されている。そして、このフック部３１とは反対にフック部３２はその内側端部３２ａからフック部３２のほぼ中央部３２ｂあたりまで徐々にその面方向の板厚が小さくなるように、つまりテーパ状に形成される。そしてフック部３１とフック部３２とが互い違いに配置されている。そのため、フック部３１とフック部３２とは互いに楔状に噛み合った状態である。そのため、フック部３１とフック部３２とは点線で示されるいわゆる係合面３３が生じる。そのため、縦方向に対して引っ掛かり矢印ｆ方向の相対的な回転であるローリングが抑制され、ひいてはエレメント１の姿勢の乱れを防止もしくは抑制される。

次に、図４（ａ），（ｂ）に示すエレメント１は、前記図２に示されるように、左右の両柱部６の上端部分に両先端面９ａがそれぞれ基体部４の幅方向における中央に向かって延びた突起部９が、両柱部６と一体にそれぞれ形成されている。この柱部６と突起部９とでいわゆるフック部４１が形成されている。エレメント１を上面から見てエレメント１のフック部４１をそのフック部４１の片面の内側端部４１ａからフック部４１の外側端部４１ｂまで徐々にその片面の面方向の板厚が大きくなるようにフック部４１が形成されている。そして、このフック部４１とは反対にフック部４２はその内側端部４２ａからフック部４２の外側端部４２ｂまで徐々にその面方向の板厚が小さくなるように形成される。そしてフック部４１とフック部４２とが互い違いに配置されている。そのため、フック部４１とフック部４２とは互いに楔状に噛み合った状態である。

この同図（ａ）に示すエレメント１の作用について説明すると、矢印ｇ，ｈ方向にエレメント１が横ずれを生じようとすると、図面内の点線に示されるフック部４１，４２にいわゆる係合面４３が生じる。そのため、横方向に対して引っ掛かり矢印ｇ方向や矢印ｈ方向の横ずれに対してエレメント１の姿勢の乱れを防止もしくは抑制される。そして、この構成は同図（ｂ）でもほぼ同じでエレメント１のフック部４１をそのフック部４１の内側端部４１ａからフック部４１の外側端部４１ｂまで徐々にその面方向の板厚が大きくなるようにフック部４１が形成されている。そして、このフック部４１とは反対にフック部４２はその内側端部４２ａからフック部４２の外側端部４２ｂまで徐々にその面方向の板厚が小さくなるように形成される。そしてフック部４１とフック部４２とが互い違いに配置されている。そのため、フック部４１とフック部４２とは互いに楔状に噛み合った状態である。そのため、フック部４１とフック部４２とは点線で示されるいわゆる係合面４３が生じる。そのため、縦方向に対して引っ掛かり矢印ｉ方向の相対的な回転であるローリングが抑制され、ひいてはエレメント１の姿勢の乱れを防止もしくは抑制される。

次に、図５（ａ），（ｂ）に示すエレメント１は、前記図２に示されるように、左右の両柱部６の上端部分に両先端面９ａがそれぞれ基体部４の幅方向における中央に向かって延びた突起部９が、両柱部６と一体にそれぞれ形成されている。この柱部６と突起部９とでいわゆるフック部５１が形成されている。エレメント１を上面から見てエレメント１のフック部５１をそのフック部５１の片面の内側端部５１ａからフック部５１のほぼ中央部５１ｂあたりまで徐々にその面方向の板厚が大きくなるようにフック部５１が形成されている。そして、このフック部５１とは反対にフック部５２はその内側端部５２ａからフック部５２のほぼ中央部５２ｂあたりまで徐々にその面方向の板厚が小さくなるように形成される。そしてフック部５１とフック部５２とが互い違いに配置されている。そのため、フック部５１とフック部５２とは互いに楔状に噛み合った状態である。

この同図（ａ）に示すエレメント１の作用について説明すると、矢印ｊ，ｋ方向にエレメント１が横ずれを生じようとすると、図面内の点線に示されるフック部５１，５２にいわゆる係合面５３が生じる。そのため、横方向に対して引っ掛かり矢印ｊ方向や矢印ｋ方向の横ずれに対してエレメント１の姿勢の乱れを防止もしくは抑制される。そして、この構成は同図（ｂ）でもほぼ同じでエレメント１のフック部５１をそのフック部５１の内側端部５１ａからフック部５１のほぼ中央部５１ｂあたりまで徐々にその面方向の板厚が大きくなるようにフック部５１が形成されている。そして、このフック部５１とは反対にフック部５２はその内側端部５２ａからフック部５２のほぼ中央部５２ｂあたりまで徐々にその面方向の板厚が小さくなるように形成される。そしてフック部５１とフック部５２とが互い違いに配置されている。そのため、フック部５１とフック部５２とは互いに楔状に噛み合った状態である。そのため、フック部５１とフック部５２とは点線で示されるいわゆる係合面５３が生じる。そのため、縦方向に対して引っ掛かり矢印Ｌ方向の相対的な回転であるローリングが抑制され、ひいてはエレメント１の姿勢の乱れを防止もしくは抑制される。

１…エレメント、２１，２２…フック部、２３…係合面、ａ，ｂ…矢印。

Claims

リングを載せるサドル面の左右両側に、前記リングがサドル面から相対的に離脱しないようにリングの上面側を覆うフック部が形成された複数のエレメントが、互いに姿勢を揃えた状態で環状に配列され、それらのエレメントがそれぞれのサドル面に載せられるように配置された前記リングによって結束された伝動ベルトにおいて、
前記フック部の前記エレメントの左右両側での板厚と中央寄りの板厚とが異なっていることを特徴とする伝動ベルト。