JP2017026123A

JP2017026123A - 無段変速機用ベルト

Info

Publication number: JP2017026123A
Application number: JP2015148560A
Authority: JP
Inventors: 和典播磨; Kazunori Harima; 伊藤　良雄; Yoshio Ito; 良雄伊藤; 啓輔二宮; Hirosuke Ninomiya
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-07-28
Filing date: 2015-07-28
Publication date: 2017-02-02

Abstract

【課題】サドル面の側端部とプーリのみとが接触することを防止し、エレメントの首部およびサドル面とエレメントとの付け根部にかかる荷重を抑制し、エレメント全体の耐久性を向上させることができる無段変速機用ベルトを提供する。
【解決手段】環状に配列された複数のエレメント１１を結束するサブリング１２ｂを収容する少なくとも１つのスリット部２１が、リング１２ａの径方向においてサドル面１７よりも内径側に形成され、かつ前記サドル面の側端部１７ａが前記サドル面１７の幅方向において前記エレメント１１の幅方向におけるフランク面１６よりも内側に形成されている。
【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、金属製のリングによりそれらのエレメントを環状に結束して構成した無段変速機用のベルトに関するものである。

車両用の無段変速機に用いられるベルトとして、ブロックもしくはエレメントと称される金属片を、多数、環状に配列し、それらの金属片を無端キャリヤ（リングもしくはフープと称されることもある）によって結束した構成のものが知られている。この種のベルトは、互いに接触して配列されている金属片同士の押圧力によってトルクを伝達するように構成されたものであり、駆動側のプーリにおける巻き掛け溝に挟み込まれた金属片が、そのプーリが回転することによりその巻き掛け溝から順次押し出されて先行する金属片を押圧し、こうして前進させられる金属片が従動側のプーリにおける巻き掛け溝に進入することにより、金属片の進行に伴って従動側のプーリにトルクが伝達される。

このような金属片を用いた伝動ベルトの一例が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された伝動ベルトは駆動プーリと従動プーリとに巻き付けられ、固定シーブと可動シーブとを対向させて配置することにより、これらシーブの間に巻き掛け溝が形成され、可動シーブを固定シーブに対して前後させることにより巻き掛け溝の幅を変化させるように構成されている。また特許文献１に記載された構成では、ロッキングエッジの近傍にスリット部が設けられ、そのスリット部にサブリングが収容されている。

特許文献１に記載された構成では、ロッキングエッジ上のリングに加えて、スリット部のサブリングによってもエレメントを結束することができるため、ロッキングエッジから遠いサドル面上のリングの積層数を少なくし、かつロッキングエッジに近いスリット部に新たにサブリングが設けられているため、金属片（エレメント）の結束強度を高くすることができ、また摩擦による動力損失を低減することができる。

国際公開第２０１２／１３１８４１号

特許文献１に記載された構成では、サブリングを収容するスリット部が形成されていることによりエレメントの胴体が分割されている。そのため、駆動プーリと従動プーリとの断面Ｖ字状の巻き掛け溝の中心間に芯ずれが発生した場合、プーリとサドル面の側端部のみとが接触し、フランク面が接触しない状態となり、エレメントの首部およびサドル面とエレメントとの付け根部に過大なトルクがかかるおそれがあり、ひいては上記の首部および付け根部の断面積が小さい部分に応力が集中し破損する可能性があった。

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、サドル面の側端部とプーリのみとが接触することを防止し、エレメントの首部およびサドル面とエレメントとの付け根部にかかる荷重を抑制し、エレメント全体の耐久性を向上させることができる無段変速機用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、姿勢を揃えて環状に配列された多数のエレメントにおけるサドル面にリングが載せられ、前記リングは前記エレメントを環状に結束するとともに、隣接する前記エレメント同士を接触させて前記エレメントの回転中心となるロッキングエッジが、前記エレメントの前記サドル面よりも内周側に離れた位置に形成されている無段変速機用ベルトにおいて、環状に配列された複数の前記エレメントを結束するサブリングを収容する少なくとも１つのスリット部が、前記リングの径方向において前記サドル面よりも内径側に形成され、かつ前記サドル面の側端部が前記サドル面の幅方向において前記エレメントの幅方向における左右両側面よりも内側に形成されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、複数枚積層されたリングが、姿勢を揃えて環状に配列された多数のエレメントにおけるサドル面に載せられ、そのエレメントを環状に結束するとともに、サドルの側端部が、サドル面の幅方向においてエレメントの幅方向におけるフランク面よりも内側に形成されている。これによりサドル面の側端部とプーリのみとが接触することを防ぐことができる。したがって、この発明によればエレメントの首部およびサドル面とエレメントとの付け根部にかかる荷重、すなわちエレメントの進行方向および上下方向の荷重を抑制することができ、エレメント全体の耐久性を向上させることができる。

また、この発明によれば、エレメントのその径方向においてサドル面よりも内径側にスリット部が少なくとも一つ形成されており、そのスリット部に少なくとも一枚のリングが挿入される構成となっている。したがって、サドル面上に積層した積層リングに加えて、スリット部に挿入したリングによってもエレメントを結束できるので、ベルトのトルク容量や耐久性を向上させることができる。さらに、スリット部に挿入したリングは、他の積層リングよりもロッキングエッジに近い位置に配置されるので、そのリングとスリット部との摩擦が少なく、リングの数を増大させることによる摩擦やそれに伴う動力損失あるいは動力伝達効率の低下を防止もしくは抑制することができる。

この発明に係るエレメントの一例を示す正面図である。この発明に係る無段変速機の模式図である。この発明に係る無段変速機用ベルトの一部を模式的に示す斜視図である。

つぎに、この発明の実施例について説明する。この発明で対象とするベルトは、例えば無段変速機に使用されるものであり、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。その一例を図２に模式的に示してあり、ベルト１は無段変速機２を構成している駆動プーリ３と従動プーリ４とに巻き掛けられている。これらの各プーリ３，４は、テーパ面５をそれぞれ備えた固定シーブ６と可動シーブ７とを対向させて配置することにより、これらのシーブ６，７の間に断面Ｖ字状の巻き掛け溝８が形成され、その可動シーブ７を油圧シリンダなどのアクチュエータ９，１０によって固定シーブ６に対して前後動させることにより、巻き掛け溝８の幅を変化させるように構成されている。

この発明に係るベルト１は、図３に示すように、全体として環状をなし、かつ両側面がＶ字状もしくはテーパ状をなすように、多数のエレメント１１をリング１２で環状に結束して構成されている。図３に示すベルト１を構成しているエレメント１１は、全て同一の形状をなす金属製の板片であり、姿勢を揃えて環状に配列されている。したがって、各エレメント１１が平行に並ばずにベルト１の曲率中心を中心として扇状（放射状）にいわゆる開いた状態に配列される箇所が必ず生じる。

その整列状態でのエレメント１１同士の上下および左右方向の相対位置を維持するために、凸部１３とこの凸部１３が緩く嵌合するホール部１４とが、エレメント１１の表裏両面の一箇所に形成されている。具体的には、エレメント１１の表面もしくは裏面の一箇所を板厚方向に押圧して窪ませてホール部１４を形成することに伴って、凸部１３が裏面もしくは表面に突出させられて形成されている。

また、各エレメント１１を互いに接触させた状態で扇状に開いた配列を可能にするために、エレメント１１にはロッキングエッジ１５が形成されている。このロッキングエッジ１５は、具体的には、エレメント１１の厚さが変化する境界線もしくは境界領域であり、エレメント１１の径方向でのほぼ中央部に幅方向に延びて形成されている。すなわち、ベルト１がプーリ３，４に巻き掛かった状態では、エレメント１１の径方向において外径側（ベルト１としては外周側）の周長が長くなるので、エレメント１１同士の間隔が広くなる。これとは反対にエレメント１１の径方向において内径側（ベルト１としては内周側）の周長が短くなるので、エレメント１１同士の間隔が狭くなる。そのため、エレメント１１の内径側の部分は、内径端側で薄くなるように構成されている。このように板厚がエレメント１１の径方向において内径側と外径側とで変化する箇所がロッキングエッジ１５となっている。したがって、各エレメント１１は、ロッキングエッジ１５を中心にして板厚方向に回転し、すなわちピッチングが生じて、上記のように扇状（放射状）に開くようになっている。なお、このロッキングエッジ１５は表裏両面のいずれか一方に形成されていればよい。また、ロッキングエッジ１５の位置は、上記の例に限定されず、各エレメント１１上に予め定められた基準位置から所定の寸法の位置に構成してもよい。その基準位置は、例えば、プーリ３，４との間でトルクを伝達するフランク面や、凸部１３およびホール部１４を基準位置としてロッキングエッジ１５の位置を決めてもよい。

各エレメント１１のその幅方向における左右両側面、すなわちフランク面１６は、図１に示すように、プーリにおける巻き掛け溝８の内面５（テーパ面）に接触してトルクの伝達を行う面であり、プーリにおける巻き掛け溝８のテーパ面５と平行になっている。

また、この発明に係るエレメント１１には、図１に示すように、積層のリング１２ａを載せるサドル面１７が形成されており、そのサドル面１７の幅はリング１２ａの幅と同様に形成されている。そのリング１２ａは、薄い金属帯を積層して構成され、サドル面１７に配置されてエレメント１１を結束するように構成されている。図１にはそのリング１２ａを、エレメント１１の首部１８を挟んで、サドル面１７上に配置した例を示してある。この発明に係るベルト１においても、リング１２ａは、サドル面１７に載っていて、各エレメント１１が環状の配列を維持するように各エレメント１１を結束し、各エレメント１１が半径方向で外側に離脱しないように作用するが、これだけでなく、エレメント１１がプーリ３，４の巻き掛け溝８から送り出される際にエレメント１１を巻き掛け溝８から引き抜く作用も行う。そのため、リング１２ａがエレメント１１から半径方向で外側に抜け出ないようにするために、リング１２ａをサドル面１７との間に挟んだ状態に保持する頂部１９が設けられている。

さらに、サドル面１７は上述したようにリング１２ａと同様の幅であり、そのサドル面の側端部１７ａはサドル面１７の幅方向においてエレメント１１の幅方向における左右両側面１６（フランク面）よりも内側に形成されている。すなわちフランク面１６の延長線上よりも内側に形成され、トルクを伝達する際に各シーブ６，７の内面とサドル面の側端部１７ａのみとが接触しないように構成されている。この発明においても、アクチュエータ９，１０の前後動は、固定シーブ６が非可動であるため駆動プーリ３と従動プーリ４との巻き掛け溝８の中心間に芯ずれを発生させる。これによりベルト１は進行方向に対してねじられた状態で駆動プーリ３と従動プーリ４とに巻き掛けられ、ベルト１の上部にのみにて接触する。すなわち、各プーリ３，４とサドル面の側端部１７ａのみとが接触し、サドル面１７とエレメントの首部１８とが当接する付け根部２０にエレメント１１の進行方向もしくは上下方向において曲げ荷重がかかる。またこの曲げ荷重は、ベルト１の進行方向に対するねじれによって発生し、さらにエレメント１１の前後間に隙間が存在するため、プッシュ式ベルトの構造上、滑りが発生する。すなわち、この荷重は各プーリ３，４にてエレメント１１の周方向への滑りが発生した場合に起こりうる。つまりエレメント１１が各プーリ３，４に対して遅れた場合に起こりうる。

そして、この発明に係るエレメント１１には、ベルト１の径方向においてサドル面１７よりも内径側に、スリット部２１（または第２のサドル面）が形成されている。このスリット部２１は、サドル面１７と平行に設けられている。スリット部２１は上述したロッキングエッジ１５に可及的に近い位置に形成されている。より具体的には、エレメント１１の径方向においてロッキングエッジ１５より外径側の板厚が厚く、内径側が薄くなっているので、エレメント１１の幅方向においてロッキングエッジ１５を左右両方向に延長した位置がスリット部２１になっている。また、一枚のサブリング１２ｂがそのスリット部２１に収容されており、そのサブリング１２ｂは複数枚のエレメント１１を環状に結束している。なお、ロッキングエッジ１５の位置より僅かに外径側の位置または僅かに内径側の位置が、スリット部２１となってもよい。また、エレメント１１には複数のスリット部２１が形成されていてもよく、さらにはスリット部２１の幅方向の長さはサドル面１７のほぼ半分でもよく、少なくとも１枚のサブリング１２ｂがスリット部２１に収容されていればよい。要は、ベルト１の径方向においてサドル面１７よりも内径側に少なくとも一つのスリット部２１が形成されており、そのスリット部２１に少なくとも一枚のサブリング１２ｂが収容される構成となっていればよい。

つぎに、この発明に係るエレメント１１の作用について説明する。例えば、エレメント１１同士の押圧力によってトルクを伝達するように、駆動側のプーリ３における巻き掛け溝８に挟み込まれたエレメント１１が、そのプーリ３が回転することによりその巻き掛け溝８から順次押し出されて先行するエレメント１１を押圧する。こうして前進させられるエレメント１１が従動側のプーリ４における巻き掛け溝８に進入することにより、エレメント１１の進行に伴って従動側のプーリ４にトルクが伝達される。その際、駆動側のプーリ３と従動側プーリ４との巻き掛け溝８の中心間に芯ずれが発生した場合、サドル面の側端部１７ａがエレメント１１の幅方向におけるフランク面１６よりも内側、すなわちフランク面１６の延長線上より内側に形成されているため、各プーリ３，４とサドル面の側端部１７ａのみとが接触することを抑制し、サドル面１７とエレメントの首部１８との付け根部２０に過大なトルクが印加されることを抑制することができる。つまり、エレメントの首部１８および上記の付け根部２０にかかる荷重を抑制することができる。また上述したように、各シーブ６，７とエレメント１１とが接触する際に、サドル面の側端部１７ａのみで接触することを防ぐことができるためエレメント１１全体の耐久性を向上させることができる。

また、例えばベルト１の巻き掛け半径が小さいプーリ側において、サドル面１７に積層リング１２ａが配置され、かつスリット部２１に１枚のサブリング１２ｂが収容されたエレメント１１が直線状に配列されている状態からプーリに巻き掛かって扇状（放射状）に開く場合には、前述したロッキングエッジ１５に可及的に近い位置にスリット部２１が形成されているため、摩擦力によるモーメントや相対的な移動が抑えられ、スリット部２１とそれに挿入されたサブリング１２ｂとの間に摺動はほとんど生じない。その結果、トルクの伝動効率を低下させることなく、ベルトのトルク容量や耐久性を増やすことができる。

以上、上述した実施例ではプーリの動力を伝達するベルトを例に挙げたが、これに限定されず、回転体と噛み合って動力を伝達するように構成されたベルトであってもよく、あるいは、いわゆるベルトコンベアなどに利用されるベルトであってもよい。また、この発明は、車両におけるベルトに限定されず、航空機や船舶あるいは産業機械に利用されるベルトでもよい。

１…ベルト、２…無段変速機、１１…エレメント、１２…リング、１２ｂ…第２リング（サブリング）、１５…ロッキングエッジ、１６…フランク面、１７…サドル面、１７ａ…側端部、２０…付け根部、２１…スリット部。

Claims

姿勢を揃えて環状に配列された多数のエレメントにおけるサドル面にリングが載せられ、前記リングは前記エレメントを環状に結束するとともに、隣接する前記エレメント同士を接触させて前記エレメントの回転中心となるロッキングエッジが、前記エレメントの前記サドル面よりも内周側に離れた位置に形成されている無段変速機用ベルトにおいて、
環状に配列された複数の前記エレメントを結束するサブリングを収容する少なくとも１つのスリット部が、前記リングの径方向において前記サドル面よりも内径側に形成され、かつ前記サドル面の側端部が前記サドル面の幅方向において前記エレメントの幅方向における左右両側面よりも内側に形成されていることを特徴とする無段変速機用ベルト。