JP2013096469A - 伝動ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】車両に搭載される無段変速機のプーリ間に巻き掛けられるプッシュ式の伝動ベルトに関し、多重構造となった帯状のリングに多数のエレメントが組付けられて環状に配列された伝動ベルトにおいて、各リングに掛かる張力の均等化を図ること。
【解決手段】環状に配列され、両側部にスリット３が形成された多数のエレメント２と、スリット３に挿入されて多数のエレメント３を支持する複数の帯状のリング４と、を備えるものを前提とし、各エレメント２において、スリット３が伝動ベルト１の厚さ方向に複数形成され、該複数形成されたスリット３のそれぞれに帯状のリング４が１枚又は少数枚挿入された、ことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載される無段変速機のプーリ間に巻き掛けられる伝動ベルトに関する。特に、帯状のリングに多数のエレメントが組付けられて環状に配列された伝動ベルトであって、各エレメントが先行するエレメントを順次押圧することにより２つのプーリ間でトルクを伝達するプッシュ式の伝動ベルトに関する。

この種の伝動ベルトは、例えば特許文献１に開示されている。図４に示すように、同文献の伝動ベルト５１は、環状に配列された多数のエレメント５２と、各エレメント５２の両側に形成されたスリット５３にそれぞれ挿入された複数の帯状のリング５４とで構成されている。

エレメント５２の両側面６１は、プーリのＶ溝に対応してテーパ状に形成されており、その両側面６１がプーリのＶ溝の表面に接触してプーリとの間で動力を伝達する。この伝動ベルト６１のエレメント５２には、プーリに挟み付けられたときに外周側へ押し出される力が作用し、各エレメント５２を束ねるリング５４に張力が発生する。

プーリとともに伝動ベルト５１が回転すると、伝動ベルト５１のリング５４は、プーリの周囲を通過する際に円弧状に曲げられる。このときリング５４には曲げ応力が発生する。この曲げ応力を極力小さくするように、リング５４として板厚が薄い帯状材が使用される。また、リング５４は引張力にも耐えられるよう、薄い帯状材を重ね合わせた多重構造とされる。

重ね合わされた複数のリング５４同士は、互いに圧入により嵌め合わされるのではなく、作業者により嵌め合わされる。このため、リング５４同士を嵌め合わせる作業性を考慮して、リング５４同士の間には所定の隙間が設けられる。また、リング同士で滑らせることで曲げ剛性を低減させたり、圧入による内側リングの内側への曲がり（たるみ）を回避するためにも隙間が必要である。

特開２０１１−１４９５１８号公報

ところが、各リング同士の間に隙間があると、各リングに作用する張力が均等にならず、内側に配設されたリングほど張力が大きくなってしまう。すなわち、伝動ベルトに張力が発生する際、まず最初に、最も内側のリング（以下「第１リング」という。）のみに張力が発生し、第１リングは、２番目に内側に配設されたリング（以下「第２リング」という。）との隙間を埋めるまで単独で伸びる。第１リングおよび第２リング間の隙間が埋まると、第２リングにも張力が発生し、第２リングは、３番目に内側に配設されたリング（以下「第３リング」という。）との隙間を埋めるまで第１リングとともに伸びる。第２リングおよび第３リング間の隙間が埋まると、第３リングにも張力が発生する。第３リングよりも外側にリングが配設されている場合は、さらにリング間の隙間を埋める動作と内外のリングの接触動作とが繰り返され、最後に、最も外側に配設されたリングに張力が発生する。このような動作が生じることにより、各リングに発生する張力は均等にならず、内側に配設されたリングほど張力が大きくなる。

もし、各リングに発生する張力の均等化が可能となれば、リングに発生する最大応力を低下させることができる。その結果、リングの枚数低減、各リングの断面積低減等が期待でき、ひいては、製造コストの低減、ベルト軽量化なども期待できる。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、各リングに掛かる張力の均等化を可能とする伝動ベルトを提供することを目的とする。

本発明の伝動ベルトは、環状に配列され、両側部にスリットが形成された多数のエレメントと、前記スリットに挿入されて前記多数のエレメントを支持する複数の帯状のリングと、を備えるものを前提とし、前記各エレメントにおいて、前記スリットが伝動ベルトの厚さ方向に複数形成され、該複数形成されたスリットのそれぞれに前記帯状のリングが挿入された、ことを特徴としている。

かかる構成を備える伝動ベルトによれば、エレメントにおいて、伝動ベルトの厚さ方向に複数のスリットが形成され、各スリットにリングが挿入されているため、各スリットに挿入されるリングを１枚または少数枚とすることができ、これにより、張力が発生する際に、リング同士の間の隙間が詰められることに起因して発生する各リングでの張力の不均衡を是正することができる。

本発明の伝動ベルトによれば、従来のものと比較して、各リングに発生する張力が均等化され、リングに発生する最大応力を低減することができる。また、本発明の伝動ベルトによれば、エレメントの各スリットに１枚ずつ又は少数枚ずつリングが挿入できるため、従来例に係るものと比較して、各リングに対する潤滑性、冷却性の向上が期待できる。

本発明の実施形態に係る伝動ベルトの断面図であって、エレメント同士の間で切断して表した図である。 本発明の変形実施形態に係る伝動ベルトの断面図であって、エレメント同士の間で切断して表した図である。 本発明の変形実施形態に係る伝動ベルトの断面図であって、エレメント同士の間で切断して表した図である。 従来例に係る伝動ベルトの断面図であって、エレメント同士の間で切断して表した図である。

以下、本発明の実施の形態に係る伝動ベルトについて図面に基づいて説明する。本発明の実施の形態に係る伝動ベルトは、車両に搭載されるベルト式無段変速機が備える複数のプーリに巻き掛けられる環状のものである。伝動ベルトは、プーリのＶ字溝に挟み込まれ、プーリとの間の摩擦力によって動力を伝達する。これにより、駆動プーリのトルクが伝動ベルトを介して従動プーリに伝達される。なお、以下の説明では、伝動ベルトがプーリの周囲を回転する際の回転中心側を「内側」といい、回転遠心側を「外側」という。

図１は、伝動ベルト１をエレメント２間で切断して表した断面図である。この伝動ベルト１は、環状に配列された多数のエレメント２と、各エレメント２に形成されたスリット３に挿入された帯状のリング４とで構成されている。

エレメント２は、略板状の金属片からなり、同じ形状およびサイズのものが環状に多数配列されている。各エレメント２は、最も内側に形成された基部６と、基部６の中央から外側（図１において上側）に延出したピラー部７と、ピラー部７の外側端部に形成された頭部８と、ピラー部７から左右両側に延出したサドル部９と、を有する。

また、エレメント２の両側部には、サドル部９同士の隙間又はサドル部９と頭部８との隙間からなるスリット３が形成されている。つまり、スリット３は、伝動ベルト１の厚さ方向に複数形成されている。

基部６の両側面１１は、プーリのＶ溝に対応してテーパ状に形成されており、伝動ベルト１がプーリに巻き掛けられ、伝動ベルト１がプーリに挟まれると、リング４に張力を発生させ、伝動ベルト１とプーリとの間で動力が伝達可能となる。なお、サドル部９の両側面１２もテーパ状とされているが、サドル部９の両側面１２は、プーリのＶ溝の表面に接触させてもさせなくても何れでもよい。

各サドル部９の外側面（図１において上側面）は、リング４の内周面が摺接するリング摺接面１３となっている。このリング摺接面１３は、リング４を幅方向所定位置に留めるために、クラウニング形状（この形状は図示していない。）とされている。

ピラー部７は、内側から外側（図１において下側から上側）に向かって拡幅している。これは、リング４の生産性を優先して、複数のリング４の幅を統一したことによる。例えば図２に示す伝動ベルト１Ａのように、ピラー部７Ａの幅寸法を一定にしてリング４の幅寸法を内側から外側（図２において下側から上側）に向かって拡幅させたものとしてもよい。この場合リングの生産性は低下するものの、ピラー部７Ａの最小幅寸法を大きくすることができ、ピラー部７Ａの強度アップが図られる。なお、図２において、図１と同符号を付した部分は、図１の構成と同様のものである。

図１に示すように、頭部８は、伝動ベルト１の幅方向に張り出しており、この頭部８と、複数あるサドル部９のうち、最も外側（図１において最も上側）に形成されたサドル部９との間にスリット３が形成されている。頭部８は、エレメント２がプーリに挟まれて回転した後、プーリから離脱して回転移動から直線移動に移行する際に、リングの外周面１４に係合して、エレメント２がプーリから離脱することを補助する。また、直線部でのエレメントの脱落防止、整列の役割をも果たす。

頭部８の表面１６には、エレメント２の厚さ方向に突出した凸部１７が形成され、頭部８の裏面には、エレメント２の厚さ方向に窪んだ凹部（図示せず）が形成されている。互いに隣接するエレメント２同士は、隣接する一方のエレメント２に形成された凸部１７が隣接する他方のエレメント２に形成された凹部と嵌合する。これにより、エレメント２がプーリ間を直線移動する際の直進性が確保されている。

リング４には、例えば、可撓性を有する金属製の帯状材が用いられる。本実施形態では、リング４は、エレメント２の両側部に形成された各スリット３に１本ずつ挿入されている。

エレメント２の頭部８、ピラー部７、サドル部９およびロッキングエッジ２１より外側（図１においてロッキングエッジ２１より上側）は、何れも同じ厚さとされている。また、基部６のロッキングエッジ２１より内側部（図１において下側部）は、図中下側ほど薄く形成されている。本実施形態では、基部６の表面（凸部１７が形成された面）のみに、ロッキングエッジ２１が形成され、基部６の裏面は、ほぼ平坦面となっているが、基部６の裏面にもロッキングエッジ２１が形成される場合もある。

上記ロッキングエッジ２１は、エレメント回転半径上に形成されており、伝動ベルト１のプーリに対する巻き掛け半径がある値のときにエレメント２同士の接触部となる。本実施形態では、リング４の曲げ応力低減と、エレメント２に対する各リング４の摺動方向の均一化を図るために、何れのリング４およびスリット３もエレメント回転半径（ロッキングエッジ２１）より外側に設けられている。

以上のように構成された伝動ベルト１を複数のプーリに巻き掛けて、挟圧を掛けるとともに、何れかのプーリを駆動させると、その駆動プーリの動力が摩擦力を介してエレメント２に伝達される。プーリから直接動力を伝達されたエレメント２は、順次先行するエレメント２を押圧し、従動プーリのＶ溝に挟まれているエレメント２が摩擦力を介して当該従動プーリに動力を伝達する。

このとき、伝動ベルト１がプーリに巻き掛かっている領域では、エレメント２に対して外側へ押圧力が働き、同時に、当該エレメント２のサドル部９がリング４を外側に押圧するため、リング４全体に張力が発生する。従来例に係る伝動ベルトでは、左右各１カ所に設けられたスリットに複数のリングが重ね合わせて挿入され、各リング間に、所定の隙間が設けられていたことから、各リングに作用する張力は一定ではなく、内側のリングほど張力が大きくなってしまった。しかし、本実施形態に係る伝動ベルト１では、エレメント２において、伝動ベルト１の厚さ方向に複数のスリット３が形成され、各スリット３に１本ずつリング４が挿入されているため、各サドル部９が同時に全てのリング４を均等に外側に押圧する。これにより、全てのリング４に対して均等に張力を発生させることができ、リング４に発生する最大応力を低下させることができる。その結果、リング４の枚数低減、各リング４の断面積低減などが期待でき、ひいては、製造コスト低減、伝動ベルトの軽量化なども期待できる。

また、本実施形態に係る伝動ベルト１によれば、エレメント２の各スリット３に１枚ずつリング４が挿入されているため、従来例に係る伝動ベルトのように、多数のリングが多重構造となっているものと比較して、各リング４単体に対する潤滑性、冷却性が向上する。

最後に、本発明の伝動ベルトのリングに発生する最大応力と、従来例に係る伝動ベルトのリングに発生する最大応力とを試算した結果について説明する。図１に例示した本発明の伝動ベルト１では、エレメント２の両側にスリット３がそれぞれ４カ所ずつ形成されており、各スリット３に１枚ずつリング４が挿入されていたが、本試算では、本発明に係る伝動ベルトとして、エレメントの両側にスリットが９カ所ずつ形成され、各スリットに１枚ずつリングが挿入されたものについて試算した。また、従来例に係る伝動ベルトにおける、リング同士の間の隙間を３．５μｍとして試算した。これらの条件のもと試算した結果、従来例に係る伝動ベルトでの引張による最大応力は３０５ＭＰａとなった。これに対し、本発明に係る伝動ベルトでの引張による最大応力は２７９ＭＰａとなった。すなわち、本発明に係る伝動ベルトの方が従来例に係る伝動ベルトに対して２６ＭＰａ（約９％）だけ最大応力が低くなった。

＜他の実施形態＞
既述の実施形態に係る伝動ベルト１は、エレメント２の両側部に伝動ベルトの厚さ方向に複数のスリット３が形成され、各スリット３にリング４が１本ずつ挿入されたものであったが、例えば図３に示すように、スリット３の数を減らして、各スリット３にリング４を複数本（図３の例では２本）ずつ挿入した伝動ベルト１Ｂであってもよい。

この伝動ベルト１Ｂの場合、同じスリット３に挿入されたリング４同士には、組付性を考慮して所定の隙間が設けられるため、当該リング４間での張力は均等にはならないものの、ベルト厚さ方向にスリット３が１つしかない従来例に係る伝動ベルトと比較すれば、リング４に発生する張力は比較的均等化され、リング４に発生する最大応力も低減される。なお、図３において、図１と同符号を付した構成は、図１に基づき説明した構成と同様のものであり、当該各構成についての説明は省略する。

本発明は、例えば、車両に搭載される無段変速機のプーリ間に巻き掛けられるプッシュ式の伝動ベルトに適用することができる。

１，１Ａ，１Ｂ 伝動ベルト
２ エレメント
３ スリット
４ リング
９ サドル部

Claims (1)

1. 環状に配列され、両側部にスリットが形成された多数のエレメントと、前記スリットに挿入されて前記多数のエレメントを支持する複数の帯状のリングと、を備える伝動ベルトにおいて、
   前記各エレメントにおいて、前記スリットが伝動ベルトの厚さ方向に複数形成され、該複数形成されたスリットのそれぞれに前記帯状のリングが挿入された、ことを特徴とする伝動ベルト。