JP2012021585A - 無段変速機ベルトに用いられるリング部材 - Google Patents

Abstract

【目的】多数のマルエージング鋼帯を用いた金属製リングと同程度の高い引張強さを有し，かつ安価に作成することができるＣＶＴベルトに用いられるリング部材を提供する。
【構成】リング部材３は，環状に複数回整列されて巻回されたスチールワイヤ５によって形成されるスチールワイヤ層７，８，ならびにスチールワイヤ層７の外周側およびスチールワイヤ層８の内周側に位置し，スチールワイヤ層７，８をその外周側および内周側から挟む２つのマルエージング鋼帯４を備える。
【選択図】図３

Description

この発明は，無段変速機ベルトに用いられるリング部材に関する。

車輌用の無段変速機（Continuously Variable Transmission：以下，ＣＶＴという）は，１対のプーリと，１対のプーリのそれぞれに形成されたＶ字形状の溝に掛けられた無段変速機ベルト（ＣＶＴベルト）とを備える。１対のプーリのうちの一つ（入力側プーリ）に駆動源（エンジン）からの駆動力が伝達されると，入力側プーリはそのシャフトを回転軸にして回転する。入力側プーリの回転はＣＶＴベルトを介して他方のプーリ（出力側プーリ）に伝えられ，出力側プーリもそのシャフトを軸にして回転する。入力側プーリおよび出力側プーリのそれぞれのＶ字形状の溝の幅（プーリ径）は可変であり，Ｖ字形状の溝の幅が変化することによって，ＣＶＴベルトと，入力側プーリおよび出力側プーリの接触径が変化する。これにより入力側プーリと出力側プーリの変速比が連続的に変化する。

ＣＶＴベルトとして，同一形状の２つの環状の金属製リングと，同一形状の多数の金属製コマを備えた金属製ベルトが知られている（特許文献１参照）。金属製コマの両側部のそれぞれには横向きにスロットが形成されており，上記金属製コマのスロットのそれぞれに２つの環状の金属製リングが側方からそれぞれ差込まれることによって，多数の金属製コマが金属製リングに沿って環状に並べられる。多数の金属製コマが入力側プーリおよび出力側プーリのそれぞれのＶ字形状の溝に接触する。

多数の金属製コマが嵌込まれる金属製リングの材料としてマルエージング鋼が採用されている。マルエージング鋼からなるリング状薄板（マルエージング鋼帯）を多数（たとえば，９つ）積層したものが金属製リングとして用いられている（特許文献２参照）。

マルエージング鋼は高い引張強さを有する。しかしながら，その反面，マルエージング鋼は希少金属を添加することによって作られるので非常に高価であるという難点がある。

また，環状のマルエージング鋼帯を多数枚積層することによって構成される金属製リングでは，マルエージング鋼帯のそれぞれの寸法（板厚など）に高い精度が要求される。

特公平７−８１６１０号公報 特開２００１−３１６７２６号公報

この発明は，多数のマルエージング鋼帯を用いた金属製リングと同程度の高い引張強さを有し，かつ安価に作成することができるＣＶＴベルトに用いられるリング部材を提供することを目的とする。

この発明はまた，リング部材における金属同士のフレッティングを抑制することによってリング部材の劣化を防止することを目的とする。

この発明による無段変速機ベルトに用いられるリング部材は，環状に複数回整列させつつ巻回されたスチールワイヤによって形成される環状スチールワイヤ層，ならびに上記環状スチールワイヤ層を，その外周側および内周側からそれぞれ挟む２つのマルエージング鋼帯を備える。

この発明による無段変速機ベルトに用いられるリング部材は，環状に複数回整列させつつ巻回されたスチールワイヤによって形成される環状スチールワイヤ層（環状体）を含む。環状スチールワイヤ層中のスチールワイヤの長手方向はリング部材の周方向に沿う。スチールワイヤはその長手方向の引張強さが比較的大きいので，マルエージング鋼帯を複数枚積層して構成される従来の金属製リングと同程度の強度水準を実現することができる。しかも，マルエージング鋼と比べてスチールワイヤは広く普及しているので，比較的安価に無段変速機ベルトに用いられるリング部材を製造することができる。

一実施態様では，上記２つのマルエージング鋼帯の間に複数の環状スチールワイヤ層が積層されている。スチールワイヤの巻回し数が多くなるので，リング部材の強度を高めることができる。

複数の環状スチールワイヤ層のそれぞれを１本のスチールワイヤによって構成してもよいし，１本のスチールワイヤによって複数の環状スチールワイヤ層を構成してもよい。

好ましくは，複数の環状スチールワイヤ層の間に樹脂（一般にはゴム）が充填されている。環状スチールワイヤ層同士が直接に接触しないので，環状スチールワイヤ層同士のフレッティングの抑制を図ることができる。

上記マルエージング鋼帯に隣合う環状スチールワイヤ層と上記マルエージング鋼帯との間に樹脂を充填してもよい。環状スチールワイヤ層とマルエージング鋼帯とが直接に接触しないので，環状スチールワイヤ層とマルエージング鋼帯とのフレッティングが抑制される。

さらに，上記環状スチールワイヤ層中のスチールワイヤ同士の間にも樹脂を充填させてもよい。整列されて巻回されたスチールワイヤ同士の直接の接触も防止される。

一実施態様では，樹脂被覆されたスチールワイヤによって上記環状スチールワイヤ層が形成されている。整列されて巻回されたスチールワイヤ同士，環状スチールワイヤ層同士，環状スチールワイヤ層とマルエージング鋼帯との直接の接触が，いずれも防止される。

スチールワイヤは丸線（横断面は円形）であってもよいし，扁平線（対向する２つの扁平面と対向する２つの外方に向かって弧状に湾曲する湾曲面とで囲まれた線，横断面はトラック形）であってもよい。

ＣＶＴベルトの部分斜視図である。 リング部材の一部破断斜視図である。 リング部材の拡大横断面図である。 樹脂被覆されたスチールワイヤの斜視図である。 樹脂被覆されたスチールワイヤの配列状態を示す斜視図である。 加硫成形工程中のリング部材を示す横断面図である。 他の実施例によるリング部材の横断面図である。 加硫成形工程を示す横断面図である。 さらに他の実施例によるリング部材の横断面図である。 さらに他の実施例によるリング部材の横断面図である。 さらに他の実施例によるリング部材の横断面図である。

図１は，この発明の実施例を示すもので，ＣＶＴベルト１の一部の斜視図である。図２はＣＶＴベルト１を構成するリング部材３の一部破断斜視図である。

ＣＶＴベルト１は，車輌用の無段変速機（Continuously Variable Transmission：ＣＶＴ）が備える１対の入力側プーリおよび出力側プーリのそれぞれに形成されたＶ字形状の溝に掛けられて用いられ，入力側プーリに駆動源（エンジン）から伝達される駆動力を出力側プーリに伝達するものである。ＣＶＴベルト１は多数の同一形状の金属製コマ２と，環状に形成された同一形状の２つのリング部材３を備える。環状のリング部材３の横断面はほぼ長方形であり，長辺の長さがリング部材３の幅に，短辺の長さがリング部材３の厚さにそれぞれ相当する。金属製コマ２は正面から見てほぼ台形状の形状を有し，その左右の両側部には横向きにスロット２ａ，２ｂが形成されている。スロット２ａ，２ｂの高さはリング部材３の厚さとほぼ一致しており，スロット２ａ，２ｂのそれぞれに２つの環状のリング部材３が側方からそれぞれ差し込まれている。２つの環状のリング部材３によって両側から挟まれた多数の金属製コマ２は，２つのリング部材３に沿って環状に並べられる。

リング部材３は，スチールワイヤ５と，スチールワイヤ５の周囲を囲む樹脂（ゴム）６と，リング部材３の外側面３ａおよび内側面３ｂを構成する薄板状の２つのマルエージング鋼帯４を備えている。

図３はリング部材３の拡大横断面図である。

リング部材３を横断面から見ると，外側面３ａと内側面３ｂを結ぶ方向に上下２段に並び，かつそのそれぞれにおいて横方向（リング部材３の幅方向）にほぼ等間隔で一列に９つずつ並ぶ，合計１８個のスチールワイヤ５の断面が見える。スチールワイヤ５は，２つの扁平面５ａ，５ｂと外方に向かって弧状に湾曲する２つの湾曲面５ｃ，５ｄとで囲まれたトラック形の横断面をもつ。扁平面５ａ，５ｂはリング部材３の外側面３ａおよび内側面３ｂとほぼ平行である。

横断面において横方向に並んで見えるスチールワイヤ５の総体を，以下，環状スチールワイヤ層７，８と呼ぶ。２層の環状スチールワイヤ層７，８がリング部材３の周方向に沿って環状に形成されている。

環状スチールワイヤ層７，８は，エクストルーダを用いて周囲に樹脂（ゴム）６を被覆させたスチールワイヤ５を，トラバースを用いて横方向（リング部材３の幅方向に沿う一方の方向）に移動させながらボビン等に９回環状に整列させつつ（最密状態で）巻回し，その後，その上に重ね合わせて逆方向に移動させながら９回環状に整列させつつ巻回すことによって環状に形成され，その後，後述する加硫成形を行ったものである。図４は樹脂（ゴム）６によって被覆されたスチールワイヤ５の拡大斜視図である。図５は樹脂６によって被覆されたスチールワイヤ５が環状に整列されて巻き回されている様子の一部を示している。図５に示すように，横断面（図３）において分離して見えるスチールワイヤ５は連続した１本のスチールワイヤ５によって構成されている。

上述のように，リング部材３を構成するスチールワイヤ５は樹脂６によって被覆されており，このためリング部材３の横断面においてスチールワイヤ５の周囲に樹脂６が存在する。環状スチールワイヤ層７の外周側および環状スチールワイヤ層８の内周側に，それぞれ薄板状のマルエージング鋼帯４が配置されている。２つのマルエージング鋼帯４の外表面のそれぞれが，リング部材３の外側面３ａおよび内側面３ｂとなる。

図６は加硫成形工程中のリング部材を示す横断面図である。

扁平状のスチールワイヤ５の周囲にエクストルーダによって樹脂（ゴム）６を被覆したものが用意される（図４）。樹脂６によって被覆されたスチールワイヤ５を上述のようにトラバースを用いて環状に複数回整列させつつ巻回すことによって，環状スチールワイヤ層７，８が配列される（図５）。その後，環状スチールワイヤ層７，８を環状の金型９Ａ，９Ｂ内に入れ，高圧環境下で加硫成形する。高圧環境下における加硫成形によって，スチールワイヤ５の周囲を被覆している樹脂６がスチールワイヤ５間の間隙およびスチールワイヤ５と金型９Ａ，９Ｂとの間隙に浸透する。好ましくは，スチールワイヤ５の表面にあらかじめ接着剤を塗布しておく。加硫成形を経るとスチールワイヤ５と樹脂６とが接着して一体化する。樹脂６が一体化した環状スチールワイヤ層７，８が金型９Ａ，９Ｂから取出され，その内周側と外周側にマルエージング鋼帯４を嵌込むと，リング部材３（図２）が完成する。

製造されるリング部材３はスチールワイヤ５が整列されて並べられた環状スチールワイヤ層７，８を含み，隣接するスチールワイヤ５間，およびスチールワイヤ５とマルエージング鋼帯４との間に樹脂６が充填されている。このため，スチールワイヤ５同士，およびスチールワイヤ５とマルエージング鋼帯４とが直接に接触して摩耗または損傷が生じること（フレッティング）が抑制される。

スチールワイヤ５はその長手方向に比較的高い引張強さを有しており，またスチールワイヤ５は扁平状であるのでリング部材３におけるスチールワイヤ５の充填率（リング部材３の横断面の断面積を占めるスチールワイヤ５の断面積の割合）が大きい。したがってスチールワイヤ５を複数回巻回して構成される環状スチールワイヤ層７，８を含むリング部材３の引張強さも高く，マルエージング鋼帯４を複数枚（たとえば９枚）積層して構成される金属製リングとほぼ同程度の高い引張強さを発揮する。また，スチールワイヤ５は広く普及している部材であるから，複数枚のマルエージング鋼帯から構成される金属製リングと比べて安価にリング部材３を製造することができる。さらに，スチールワイヤ５が扁平状であるために，ＣＶＴベルト１が掛けられるプーリにおける耐曲げ疲労性もよい。

上述した実施例では，２層の環状スチールワイヤ層７，８を含むリング部材３を説明したが，もちろん，環状スチールワイヤ層はさらに多層（３層，４層など）に積層してもよい。環状スチールワイヤ層の層数は，ＣＶＴベルト１に用いられる金属製コマ２の大きさ，スロット２ａ，２ｂの大きさ，スチールワイヤ５の径等に応じて適宜決定される。

また，上述した実施例では，２層の環状スチールワイヤ層７，８を１本のスチールワイヤ５を用いて構成する例を説明したが，環状スチールワイヤ層７，８のそれぞれにおいて別体のスチールワイヤ５（すなわち，２本のスチールワイヤ５）を用いるようにしてもよい。

図７は他の実施例によるリング部材３Ａの横断面図を示している。図３に示すリング部材３とは，スチールワイヤ５の湾曲面５ｃ，５ｄが，隣接するスチールワイヤ５の湾曲面５ｄ，５ｃと接している点が異なる。図８は図７に示すリング部材３Ａの製造過程を示す横断面図である。

図７に示すリング部材３Ａの製造には，樹脂によって被覆されていないスチールワイヤ５が用いられる。

図８を参照して，樹脂被覆されていないスチールワイヤ５を用いてリング部材３Ａを製造する場合，扁平状のスチールワイヤ５を横方向に移動させつつ９回整列させつつ巻回すことによって環状スチールワイヤ層８を形成する。その後環状スチールワイヤ層８の外周面側に環状の樹脂板（ゴム板）６Ｂを配置し，樹脂板６Ｂの上にスチールワイヤ５を９回整列させつつ巻き回すことで環状スチールワイヤ層７を形成する。その後，環状スチールワイヤ層７の外周側および環状スチールワイヤ層８の内周側のそれぞれにも環状の樹脂板６Ａ，６Ｃを配置する。環状スチールワイヤ層７，８および樹脂板６Ａ，６Ｂ，６Ｃを環状の金型９Ａ，９Ｂ内に入れ，高圧環境下で加硫成形してスチールワイヤ５と樹脂板６Ａ，６Ｂ，６Ｃとを一体化する。樹脂が一体化した環状スチールワイヤ層７，８の内周側と外周側にマルエージング鋼帯４を嵌込むと，リング部材３Ａが完成する（図７）。

リング部材３Ａにおいて，隣接するスチールワイヤ５の湾曲面５ｃ，５ｄ同士は接するが，スチールワイヤ５の湾曲面５ｃ，５ｄが外方に向かって弧状に湾曲しているので，湾曲面５ｃ，５ｄ同士は線状に接触する。従ってフレッティングによる摩耗等は生じにくい。

環状スチールワイヤ層７，８とマルエージング鋼帯４との間，および環状スチールワイヤ層７と環状スチールワイヤ層８との間に樹脂６が介在するのは，上述したリング部材３（図３参照）と同様である。

図９はさらに他の実施例におけるリング部材３Ｂの横断面図である。図７に示すリング部材３Ａとは，内周側の環状スチールワイヤ層８とマルエージング鋼帯４との間に樹脂が存在しない点が異なる。図９に示すリング部材３Ｂは，樹脂被覆されていないスチールワイヤ５と，２つの薄い樹脂板６Ａ，６Ｂ（図８参照）を用いて製造される。

リング部材を含むＣＶＴベルト１（図１参照）はプーリに掛けられて用いられ，プーリにおいて大きな曲げが加えられる。リング部材３Ｂの外側面３ａに近い位置にあるスチールワイヤ５，すなわち外周側の環状スチールワイヤ層７を構成するスチールワイヤ５の方が，内側面３ｂに近い位置にある内周側の環状スチールワイヤ層８を構成するスチールワイヤ５に比べて大きな伸びが生じる。このため，外側面３ａ側のマルエージング鋼帯４と環状スチールワイヤ層７の間には，フレッティング等を防止するために樹脂６が充填されている。

上述のように，内側面３ｂに近い位置にある環状スチールワイヤ層８を構成するスチールワイヤ５の伸びは小さいので，内側面３ｂ側のマルエージング鋼帯４と環状スチールワイヤ層８との間に樹脂は充填されていない。樹脂を極力用いないようにすることによって，リング部材３Ｂを所定の厚さに作成する必要があるときに，より直径の大きなスチールワイヤ５を用いること，または環状スチールワイヤ層の層数を増やすことができる。リング部材３Ｂの断面積あたりの強度効率を高くすることができる。

図１０および図１１はさらに他の実施例によるリング部材３Ｃ，３Ｄの横断面図である。図３，図７，図９に示すリング部材３，３Ａ，３Ｂとは，スチールワイヤ５Ａが丸線であり横断面の形状が円形である点が異なる。図１０に示すリング部材３Ｃと図１１に示すリング部材３Ｄは樹脂（ゴム）６の有無が異なる。

丸線のスチールワイヤ５Ａによって環状スチールワイヤ層７Ａ，７Ｂが形成されている。スチールワイヤ５Ａが丸線であるので，隣接するスチールワイヤ５Ａ同士は線状に接触し，かつスチールワイヤ５Ａとマルエージング鋼帯４も線状に接触する。従って，フレッティングによる劣化等は生じにくい。

樹脂６を用いる場合（図１１）には，樹脂６によって環状スチールワイヤ層７Ａ，８Ａとマルエージング鋼帯４とが接着される（環状スチールワイヤ層７Ａ，８Ａ同士については，金属製コマ２のスロット２ａ，２ｂにリング部材３Ｄが嵌込まれるので（図１参照），特に接着は必要とされない）。樹脂を用いない場合（図１０）には，溶接等によってスチールワイヤ５Ａ同士，および環状スチールワイヤ層７Ａ，７Ｂとマルエージング鋼帯４とが固定される。

１ ＣＶＴベルト
２ 金属製コマ
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ リング部材
４ マルエージング鋼帯
５，５Ａ スチールワイヤ
６ 樹脂（ゴム）
７，７Ａ，８，８Ｂ 環状スチールワイヤ層

Claims (9)

1. 環状に複数回整列させつつ巻回されたスチールワイヤによって形成される環状スチールワイヤ層，ならびに
   上記環状スチールワイヤ層を，その外周側および内周側からそれぞれ挟む２つのマルエージング鋼帯を備える，
   無段変速機ベルトに用いられるリング部材。
2. 上記２つのマルエージング鋼帯の間に，複数の環状スチールワイヤ層が積層されている，
   請求項１に記載のリング部材。
3. １本のスチールワイヤによって複数の環状スチールワイヤ層が形成されている，
   請求項２に記載のリング部材。
4. 複数の環状スチールワイヤ層の間に樹脂が充填されている，
   請求項２または３に記載のリング部材。
5. 上記マルエージング鋼帯に隣合う環状スチールワイヤ層と上記マルエージング鋼帯との間に樹脂が充填されている，
   請求項１から４のいずれか一項に記載のリング部材。
6. 上記環状スチールワイヤ層中のスチールワイヤ同士の間に樹脂が充填されている，
   請求項１から５のいずれか一項に記載のリング部材。
7. 樹脂被覆されたスチールワイヤによって上記環状スチールワイヤ層が形成されている，
   請求項１から６のいずれか一項に記載のリング部材。
8. 上記スチールワイヤが丸線である，請求項１から７のいずれか一項に記載のリング部材。
9. 上記スチールワイヤが扁平線である，請求項１から７のいずれか一項に記載のリング部材。

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