JP2015165153A

JP2015165153A - 無段変速機のベルト

Info

Publication number: JP2015165153A
Application number: JP2014049759A
Authority: JP
Inventors: 矢ケ崎　徹; Toru Yagasaki; 徹矢ケ崎
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2014-02-04
Filing date: 2014-03-13
Publication date: 2015-09-17

Abstract

【課題】エレメントのプーリ当接面に形成される溝と山部によって入、出力プーリが受ける負荷を低減するようにした無段変速機のベルトを提供する。【解決手段】プーリに巻き掛けられ、無端リングに係合される複数個のエレメント３０ａからなり、プーリと当接するエレメントのそれぞれのプーリ当接面３０ａ１に無端リングの周方向３０ｂ１に沿って複数個の溝３０ａ５と山部３０ａ６が無端リングの半径方向３０ｂ２に交互に形成されてなる無段変速機用ベルトにおいて、半径方向に形成される複数個の溝と山部の境界３０ａ７の位置を少なくとも３個のエレメントの間で周方向において異ならせる。【選択図】図２

Description

この発明は無段変速機のベルトに関し、より詳しくはそれを構成するエレメントの構造に関する。

無段変速機のベルトとしては下記の特許文献１記載の技術が知られている。特許文献１記載の技術において、入力プーリと出力プーリに巻き掛けられて入力プーリから入力される回転駆動力を無段階に変速して出力プーリから出力するベルトは、ロッキングエッジで相互に接触しつつ無端リングにサドル面で係合される多数（複数個）のエレメント（横断素子）からなると共に、入、出力プーリと当接するエレメントのそれぞれのプーリ当接面（側面）には無端リングの周方向に沿って複数個の溝と山部が交互に形成されるように構成される。

より具体的には、２個を１組とするエレメントのそれぞれのプーリ当接面には、複数個の溝と山部が、無端リングの半径方向に交互に形成されると共に、溝と山部の境界の位置が無端リングの周方向に同一となるように構成される。

特開平２−２３６０４５号公報

特許文献１記載のベルトは上記のように構成されることから、それに当接する入、出力プーリ、より詳しくはそれを構成するディスク（シーブ）は常に同じ位置から負荷（荷重）を受けることになる。この負荷は、特にベルトと入、出力プーリの間で駆動力が伝達される、いわゆるアクティブアークと呼ばれる周方向の角度区間において増加する。

従って、この発明の目的は上記した不都合を解消し、エレメントのプーリ当接面に形成される溝と山部によって入、出力プーリが受ける負荷を低減するようにした無段変速機のベルトを提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１にあっては、入力プーリと出力プーリに巻き掛けられ、ロッキングエッジで相互に接触しつつ無端リングにサドル面で係合される複数個のエレメントからなり、前記入力プーリから入力される回転駆動力を無段階に変速して前記出力プーリから出力すると共に、前記入力プーリまたは出力プーリと当接する前記複数個のエレメントのそれぞれのプーリ当接面に前記無端リングの周方向に沿って複数個の溝と山部が前記無端リングの半径方向に交互に形成されてなる無段変速機用ベルトにおいて、前記半径方向に形成される複数個の溝と山部の境界の位置を、前記複数個のエレメントのうちの少なくとも３個の間で前記周方向において異ならせる如く構成した。

請求項２に係る無段変速機用ベルトにあっては、前記半径方向に形成される複数個の溝と山部の境界の間隔を一定とすると共に、前記エレメントの前記プーリ当接面の前記半径方向における下端からの位置を、前記周方向において異ならせる如く構成した。

請求項３に係る無段変速機用ベルトにあっては、前記プーリ当接面において、前記溝を前記ロッキングエッジに対応する位置に形成する如く構成した。

請求項４に係る無段変速機用ベルトにあっては、前記山部の前記半径方向における幅を、前記入力プーリと出力プーリとの間で境界潤滑皮膜が形成されるのに必要な幅とする如く構成した。

請求項１にあっては、入、出力プーリと当接する複数個のエレメントのそれぞれのプーリ当接面に無端リングの周方向に沿って複数個の溝と山部が無端リングの半径方向に交互に形成されてなる無段変速機用ベルトにおいて、半径方向に形成される複数個の溝と山部の境界の位置を、複数個のエレメントのうちの少なくとも３個の間で周方向において異ならせる如く構成したので、入、出力プーリはエレメントに異なる位置で当接することになり、プーリ側の負荷が同じ位置に集中するのを防止できることから、エレメントのプーリ当接面に形成される溝と山部によって入、出力プーリが受ける負荷を低減することができる。

それにより、入、出力プーリの磨耗損傷を軽減できると共に、入、出力プーリ表面の高強度化、ベルトの巻き付き径の拡大、入力トルクの制限などの対策を不要あるいは減らすことができる。

請求項２に係る無段変速機用ベルトにあっては、半径方向に形成される複数個の溝と山部の境界の間隔を一定とすると共に、エレメントのプーリ当接面の半径方向における下端からの位置を、周方向において異ならせる如く構成したので、上記した効果に加え、エレメントとプーリの接触面のばらつきがなく、プーリとエレメントの接触面を適切に確保できる長さにすることができる。

請求項３に係る無段変速機用ベルトにあっては、プーリ当接面において、即ち、請求項１で定義されているプーリ当接面において、換言すればそのプーリとの上部の当接開始あるいは下部の当接終了位置を変えることなく、溝をロッキングエッジに対応する位置に形成する如く構成したので、上記した効果に加え、入、出力プーリとエレメントとの間の摩擦中心を変えることなく、ロッキングエッジの上部の潤滑を確保することができる。

請求項４に係る無段変速機用ベルトにあっては、山部の半径方向における幅を、入力プーリと出力プーリとの間で境界潤滑皮膜が形成されるのに必要な長さとする如く構成したので、上記した効果に加え、入力プーリと出力プーリの適切な伝達効率を確保することができる。

この発明の実施例に係る無段変速機用ベルトが適用される無段変速機の断面図である。図１に示す無段変速機の無段変速機用ベルトを構成するエレメントのプーリ当接面の実際の平面図とその模式平面図である。図２に示すエレメントのプーリ当接面とプーリの接触状態を示す部分模式図である。図２に示すプーリ当接面の溝と山部の変形例を示すプーリ当接面の模式平面図である。図２に示すプーリ当接面の溝と山部の配置例の変形例を示す部分模式側面図である。従来技術に係るエレメントのプーリ当接面の溝と山部の配置を示す図２と同様の模式平面図である。従来技術に係るエレメントのプーリ当接面とプーリの接触状態を示す部分模式図である。

以下、添付図面に即してこの発明に係る無段変速機用ベルトを実施するための形態を説明する。

図１はこの実施例に係る無段変速機用ベルトが適用される無段変速機の断面図、図２（ａ）は図１に示す無段変速機用ベルトを構成するエレメントのプーリ当接面の実際の平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）に示すプーリ当接面の溝と山部の配置例を示すプーリ当接面の模式平面図、図３は図２に示すエレメントのプーリ当接面とプーリの接触状態を示す部分模式図、図４は図２に示すプーリ当接面の溝と山部の変形例を示すプーリ当接面の模式平面図、図５（ａ）（ｂ）はプーリ当接面の溝と山部の配置例の変形例を示す部分模式側面図、図６は従来技術に係るエレメントのプーリ当接面の溝と山部の配置を示す模式平面図、図７は従来技術のエレメントのプーリ当接面とプーリの接触状態を示す部分模式図である。

図１において符号１０はベルト式の無段変速機（Continuously Variable Transmission）を示す。無段変速機１０は車両（図示せず）に搭載され、エンジン１２の回転を変速して左右の駆動輪（図示せず）に伝達する。

無段変速機１０は互いに平行に設けられた入力軸１４と出力軸１６と中間軸２０を備え、エンジン１２の出力はトルクコンバータ２２を介して入力軸１４から入力される。

無段変速機１０は、入力軸１４に配設された入力プーリ（ドライブプーリ）２４と出力軸１６に配設された出力プーリ（ドリブンプーリ）２６と、その間に巻き掛けられた金属製のベルト（無段変速機用ベルト）３０からなる。入力プーリ２４と出力プーリ２６はそれぞれ対向配置された２個のディスク（シーブ）からなる。

入力プーリ２４は入力軸１４に相対回転不能で軸方向移動不能に設けられた固定側入力プーリ半体２４ａと、入力軸１４に相対回転不能で固定側入力プーリ半体２４ａに対して軸方向移動自在に設けられた可動側入力プーリ半体２４ｂからなる。

出力プーリ２６も、出力軸１６に相対回転不能で軸方向移動不能に設けられた固定側出力プーリ半体２６ａと、出力軸１６に相対回転不能で固定側出力プーリ半体２６ａに対して軸方向移動自在に設けられた可動側出力プーリ半体２６ｂからなる。

可動側入力プーリ半体２４ｂと可動側出力プーリ半体２６ｂにはピストン室２４ｂ１，２６ｂ１が設けられ、可動側プーリ半体２４ｂ，２６ｂはピストン室２４ｂ１，２６ｂ１に供給された作動油の圧力（油圧）に応じて固定側入力プーリ半体２４ａと固定側出力プーリ半体２６ａに接近あるいは離間する。

入力プーリ２４と出力プーリ２６の間にはベルト３０が巻き掛けられる。ベルト３０は４００個（複数個）程度の多数のエレメント３０ａとその両側に嵌められた２本の無端リング３０ｂからなり、エレメント３０ａのプーリ当接面（側面あるいはＶ字面）３０ａ１が入力プーリ２４と出力プーリ２６のプーリ面と接触し、両側から強く挟持（押圧）された状態でエンジン１２の回転駆動力を変速して入力プーリ２４から出力プーリ２６に伝達する。

エレメント３０ａはそれぞれプレート状を呈すると共に、図１に示す如く、正面視においてプーリ当接面３０ａ１の上部には凹部（サドル部）が穿設され、そこに２本の無端リング３０ｂが両側から挿入されて凹部の底面（サドル面）３０ａ２の上に載置され、よってエレメント３０ａはサドル面３０ａ２を介して無端リング３０ｂに係合される。

このように、エレメント３０ａと２本の無端リング３０ｂとでベルト３０が構成される。２本の無端リング３０ｂはそれぞれ、薄い鋼板を複数枚積層されてなる。

エレメント３０ａの表面の上部にノーズ（突起）３０ａ３が突設されると共に、隣接するエレメント３０ａの裏面にはノーズ３０ａ３に対応する位置に凹部が穿設され、そこにノーズ３０ａ３が挿入可能なように構成される。

また、図２に示す如く、エレメント３０ａの表面にはロッキングエッジ３０ａ４（図２で左端のみ示す）が形成され、エレメント３０ａはロッキングエッジ３０ａ４を支点として無端リング３０ｂの周方向３０ｂ１にピッチング可能なように構成される。

それぞれのエレメント３０ａは周方向３０ｂ１にピッチングするとき、ノーズ３０ａ３を隣接する前方のエレメント３０ａの凹部に挿入することで整列させられる。図２では６個のエレメント３０ａをＡからＦの符号で示すが、６個が例示であることはいうまでもない。

また、図２に示す如く、入力プーリ２４または出力プーリ２６と当接するエレメント３０ａのそれぞれのプーリ当接面３０ａ１には、無端リング３０ｂの周方向３０ｂ１に沿って複数個の溝（凹部）３０ａ５と山部（隆起部）３０ａ６が無端リング３０ｂの半径方向３０ｂ２に交互に形成される。図示例では６個の溝３０ａ５と７個の山部３０ａ６が形成される。

プーリ当接面３０ａ１は、ロッキングエッジ３０ａ４に対応するロッキングエッジ位置３０ａ４１を間に挟み、上部開始位置３０ａ１１で入、出力プーリ２４，２６との接触を開始し、下部終了位置３０ａ１２で入、出力プーリ２４，２６との接触を終了するように構成される。

この実施例に係るエレメント３０ａの説明を続ける前に、図６以降を参照して特許文献１記載の従来技術に係る無段変速機用ベルトを構成するエレメントを説明する。

図６と図７は従来技術に係るエレメントのプーリ当接面の溝と山部の配置を示す模式平面図あるいは部分模式図である。

図６に示す如く、従来技術に係るエレメントのプーリ当接面も、図２に示すこの実施例に係るエレメント３０ａのプーリ当接面３０ａ１と同様、ロッキングエッジ位置を挟み、上部開始位置で入、出力プーリとの接触を開始し、下部終了位置で入、出力プーリとの接触を終了するように構成、換言すれば、この実施例に係るエレメント３０ａのプーリ当接面３０ａ１は、ロッキングエッジ位置３０ａ４１と上部開始位置３０ａ１１と下部終了位置３０ａ１２が従来技術と同様に構成される。

図６と図７に示す如く、従来技術に係るエレメント（ＡからＦで示す）のプーリ当接面の溝と山部、より正確にはその境界が周方向に整列することから、プーリ、より具体的にはその表面（Ａ’からＦ’で示す）は、エレメントのプーリ当接面を押圧するとき、応力負荷の開始点で常に同じ位置から負荷を受けることになる。この負荷は、特にベルトとプーリの間で駆動力が伝達される、いわゆるアクティブアークと呼ばれる周方向の角度区間において増加する。

従って、上記した知見に鑑み、この実施例においては、図２に示す如く、ＡからＦまでの複数個のエレメント３０ａのプーリ当接面３０ａ１において半径方向３０ｂ２に形成される複数個の溝３０ａ５と山部３０ａ６の境界３０ａ７の位置を、複数個のエレメントのうちの少なくとも３個、図示例では６個の間で周方向３０ｂ１において異ならせる如く構成した。

図３は図２に示すプーリ当接面３０ａ１の溝３０ａ５と山部３０ａ６（の境界３０ａ７）と入、出力プーリ２４，２６の接触状態を誇張して示す、プーリ当接面３０ａ１の部分模式図である。図６、図７と同様、エレメントをＡからＦで示すと共に、それが接触する入、出力プーリ、より具体的にはその表面をＡ’からＦ’で示す。

図３に示す如く、この実施例においては、半径方向に形成される複数個（６個）の溝３０ａ５と山部３０ａ６の境界３０ａ７の間隔を一定とすると共に、エレメント３０ａのプーリ当接面３０ａ１の半径方向における下端（下部終了位置３０ａ１２）からの位置を、周方向において異ならせる如く構成した。

よって、図２と図３に示す如く、エレメント３０ａ（ＡからＦで示す）ではプーリ当接面３０ａ１の溝３０ａ５と山部３０ａ６、より正確にはその境界３０ａ７が線３０ａ７１で示す如く、周方向に少しずつずれることから、入、出力プーリ２４，２６（Ａ’からＦ’で示す）は、エレメント３０ａのプーリ当接面３０ａ１を押圧するとき、応力負荷の開始点がずれることになるので、常に同じ位置から負荷を受けることがない。

そのため、入、出力プーリ２４，２６側の負荷が同じ位置に集中するのを防止できることから、エレメント３０ａのプーリ当接面３０ａ１に形成される溝３０ａ５と山部３０ａ６によって入、出力プーリ２４，２６が受ける負荷を低減することができる。

また、図２に示す如く、エレメント３０ａのプーリ当接面３０ａ１において、溝３０ａ５をロッキングエッジ位置（ロッキングエッジ３０ａ４に対応する位置）３０ａ４１に形成する如く構成した。

尚、エレメント３０ａのプーリ当接面３０ａ１の山部３０ａ６の半径方向３０ｂ２における幅Ｗ（図２（ｂ）に示す）は、入力プーリ２４と出力プーリ２６との間で作動油の境界潤滑皮膜が形成されるのに必要な長さを適宜実験により求め、その長さに設定する。

また、図２と図３に示す図示例の場合、ＡからＦまでの６個のエレメント３０ａについて溝３０ａ５と山部３０ａ６の半径方向３０ｂ２の幅を同一にしているが、溝３０ａ５と山部３０ａ６の一方または双方、例えば、図４に示す如く、溝３０ａ５の全部について変更しても良い。その場合、変更は全部でも良く、あるいは一部でも良い。

また、図５（ａ）に示すようにＡからＦまでの６個のエレメント３０ａのプーリ当接面３０ａ１において溝３０ａ５と山部３０ａ６の境界３０ａ７の位置を、複数個のエレメントのうちのＡＣＥの３個、あるいはＢＤＦの３個において異ならせても良く、あるいは同図（ｂ）に示すようなパターンで異ならせても良い。

尚、図２から図５においてＡからＦで示すエレメント３０ａは通例プレス成形によって製作される（１個の）エレメントを示すが、エレメント３０ａの他の要素、例えば輪郭、板厚の成形精度（許容誤差）がプレス成形ごとに異なる点を考慮すると、金型ごとに溝３０ａ５と山部３０ａ６の境界３０ａ７の位置を相違させてＡ群からＦ群までの複数種のエレメント３０ａをプレス成形し、各金型で成形された複数種のエレメント３０ａを管理して（組み合わせて）１個のベルト３０を製作するようにしても良い。

例えば、第１の金型を用いてＡで示すエレメント３０ａを１０万個成形し、第２の金型を用いてＢで示すエレメント３０ａを同数個成形し、以下も同様とする。次いで、第１の金型で成形されたエレメント３０ａの中から例えば５０個を抜き出してＡとし、第２の金型で成形されたエレメント３０ａの中から同数個を抜き出してＢとし、以下それを繰り返して製作するようにしても良い。

即ち、エレメント３０ａのプーリ当接面３０ａ１の半径方向３０ｂ２に形成される複数個の溝３０ａ５と山部３０ａ６の境界３０ａ７の位置を、エレメント３０ａの所定単位個数（より詳しくは３個を超えるエレメント３０ａの所定単位個数。上記した例でいえば５０個）ごとに周方向３０ｂ１において異ならせて製作しても良い。そのようにした場合、エレメント３０ａの製作を容易にできて製作効率を上げることができる。

上記した如く、この実施例にあっては、入力プーリ２４と出力プーリ２６に巻き掛けられ、ロッキングエッジ３０ａ４で相互に接触しつつ無端リング３０ｂにサドル面３０ａ２で係合される複数個のエレメント３０ａからなり、前記入力プーリ２４から入力される回転駆動力を無段階に変速して前記出力プーリ２６から出力すると共に、前記入力プーリ２４または出力プーリ２６と当接する前記複数個のエレメント３０ａのそれぞれのプーリ当接面３０ａ１に前記無端リング３０ｂの周方向３０ｂ１に沿って複数個の溝３０ａ５と山部３０ａ６が前記無端リング３０ｂの半径方向３０ｂ２に交互に形成されてなる無段変速機用ベルト３０において、前記半径方向３０ｂ２に形成される複数個の溝３０ａ５と山部３０ａ６の境界３０ａ７の位置を、前記複数個のエレメント３０ａのうちの少なくとも３個の間で前記周方向３０ｂ１において異ならせる如く構成したので、入、出力プーリ２４，２６はエレメント３０ａに異なる位置（境界３０ａ７）で当接することになり、プーリ側の負荷が同じ位置に集中するのを防止できることから、エレメント３０ａのプーリ当接面３０ａ１に形成される溝３０ａ５と山部３０ａ６の境界３０ａ７によって入、出力プーリ２４，２６が受ける負荷を低減することができる。

それにより、入、出力プーリ２４，２６の磨耗損傷を軽減できると共に、入、出力プーリ２４，２６の表面の高強度化、ベルト３０の巻き付き径の拡大、入力トルクの制限などの対策を不要あるいは減らすことができる。

また、前記半径方向に形成される複数個（６個）の溝３０ａ５と山部３０ａ６の境界３０ａ７の間隔を一定とすると共に、前記エレメント３０ａの前記プーリ当接面３０ａ１の前記半径方向における下端（下部終了位置３０ａ１２）からの位置を、前記周方向において異ならせる如く構成したので、上記した効果に加え、エレメント３０ａと入、出力プーリ２４，２６の接触面のばらつきがなく、入、出力プーリ２４，２６とエレメント３０ａの接触面を適切に確保できる長さにすることができる。

また、前記プーリ当接面３０ａ１において、前記溝３０ａ５を前記ロッキングエッジ３０ａ４に対応するロッキングエッジ位置３０ａ４１に形成する如く構成したので、上記した効果に加え、プーリ当接面３０ａ１において、即ち、上記で定義されている従来技術と同様のプーリ当接面３０ａ１において、換言すればロッキングエッジ位置３０ａ４１を挟み、プーリ２４，２６との上部の当接開始位置３０ａ１１あるいは下部の当接終了位置３０ａ１２を変えることなく、溝３０ａ５をロッキングエッジに対応する位置３０ａ４１に形成する如く構成したので、入、出力プーリ２４，２６とエレメント３０ａとの間の摩擦中心を変えることなく、ロッキングエッジ３０ａ４の上部の潤滑を確保することができる。

また、前記山部３０ａ６の前記半径方向３０ｂ２における幅Ｗを、前記入力プーリ２４と出力プーリ２６との間で境界潤滑皮膜が形成されるのに必要な長さとする如く構成したので、上記した効果に加え、入力プーリ２４と出力プーリ２６の適切な伝達効率を確保することができる。

１０無段変速機、１２エンジン、１４入力軸、１６出力軸、２０中間軸、２２トルクコンバータ、２４入力プーリ、２４ａ固定側入力プーリ半体、２４ｂ可動側入力プーリ半体、２６出力プーリ、２６ａ固定側出力プーリ半体、２６ｂ可動側出力プーリ半体、３０ベルト、３０ａエレメント、３０ａ１プーリ当接面、３０ａ１１上部開始位置、３０ａ１２下部終了位置、３０ａ２サドル面、３０ａ３ノーズ、３０ａ４ロッキングエッジ、３０ａ４１ロッキングエッジ位置、３０ａ５溝、３０ａ６山部、３０ａ７境界、３０ｂ無端リング、３０ｂ１周方向、３０ｂ２半径方向

Claims

入力プーリと出力プーリに巻き掛けられ、ロッキングエッジで相互に接触しつつ無端リングにサドル面で係合される複数個のエレメントからなり、前記入力プーリから入力される回転駆動力を無段階に変速して前記出力プーリから出力すると共に、前記入力プーリまたは出力プーリと当接する前記複数個のエレメントのそれぞれのプーリ当接面に前記無端リングの周方向に沿って複数個の溝と山部が前記無端リングの半径方向に交互に形成されてなる無段変速機用ベルトにおいて、前記半径方向に形成される複数個の溝と山部の境界の位置を、前記複数個のエレメントのうちの少なくとも３個の間で前記周方向において異ならせることを特徴とする無段変速機用ベルト。
前記半径方向に形成される複数個の溝と山部の境界の間隔を一定とすると共に、前記エレメントの前記プーリ当接面の前記半径方向における下端からの位置を、前記周方向において異ならせることを特徴とする請求項１記載の無段変速機用ベルト。
前記プーリ当接面において、前記溝を前記ロッキングエッジに対応する位置に形成することを特徴とする請求項１または２記載の無段変速機用ベルト。
前記山部の前記半径方向における幅を、前記入力プーリと出力プーリとの間で境界潤滑皮膜が形成されるのに必要な長さとすることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の無段変速機用ベルト。