JP2020085157A - 車両用伝動ベルトのベルトエレメント - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構造でベルトエメレント間の隙間を詰めることができる車両用伝動ベルトのベルトエレメントを提供する。【解決手段】可撓性リング３０の外周側において可撓性リング３０に沿って厚さ方向に複数個重ねられる頭部３６は、可撓性リング３０の内周側において可撓性リング３０に沿って厚さ方向に複数個重ねられる基部３４よりも質量が大きい。これにより、たとえば一対のプーリ１６および１８の回転に伴って車両用伝動ベルト１０が回動させられた場合に、ベルトエレメント１２の慣性力は基部３４よりも頭部３６の方が大きくなる。そのため、ベルトエレメント１２は、基部３４よりも頭部３６の方が車両用伝動ベルト１０の回動方向側に位置する傾斜状態となるので、たとえば一対のプーリ１６および１８間において生じたベルトエレメント１２間の隙間が詰められる。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用伝動ベルトのベルトエレメントに関し、特にベルトエレメントの構造に関するものである。

一対のプーリに巻き掛けられる車両用伝動ベルトにおいて、無端環状の可撓性リングに支持されるとともに、前記環状リングに沿って厚さ方向に環状に複数個重ねられる、車両用伝動ベルトのベルトエレメントが知られている。たとえば特許文献１に記載の車両用伝動ベルトのベルトエレメントがそれである。

特開２０１７−１７２６２４号公報

ところで、上記特許文献１に記載の車両用伝動ベルトにベルトエレメントが用いられたプッシュ式の無段変速機では、機能上、一対のプーリのうちの従動プーリから駆動プーリに移動するベルトエレメント間に隙間が発生する。これにより、たとえば駆動プーリにおいてベルトエレメントがスリップして無段変速機の伝達効率が低下する可能性があった。上記特許文献１では、ベルトエレメントを挟んで対向する一対のローラが設けられた押圧機構を有し、押圧機構によってベルトエレメントが駆動プーリ側に押圧されることによりベルトエレメント間に生じた隙間が詰められている。しかしながら、上記特許文献１では、ベルトエレメント間に生じた隙間を詰めるために押圧機構が必要であるので、コストが増加するとともにたとえば設計の複雑な変更が必要になる可能性があった。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、簡素な構造でベルトエメレント間の隙間を詰めることができる車両用伝動ベルトのベルトエレメントを提供することにある。

本発明の要旨とするところは、一対のプーリに巻き掛けられる車両用伝動ベルトにおいて、無端環状の可撓性リングに支持されるとともに、前記可撓性リングに沿って厚さ方向に環状に複数個重ねられる、車両用伝動ベルトのベルトエレメントであって、前記可撓性リングの外周側において前記可撓性リングに沿って厚さ方向に複数個重ねられる頭部と、前記可撓性リングの内周側において前記可撓性リングに沿って厚さ方向に複数個重ねられる基部と、を含み、前記頭部は前記基部よりも質量が大きいことにある。

本発明の車両用伝動ベルトのベルトエレメントによれば、前記可撓性リングの外周側において前記可撓性リングに沿って厚さ方向に複数個重ねられる頭部は、前記可撓性リングの内周側において前記可撓性リングに沿って厚さ方向に複数個重ねられる基部よりも質量が大きい。これにより、たとえば前記一対のプーリの回転に伴って車両用伝動ベルトが回動させられて、従動側プーリの挟圧から解放されて前記可撓性リングに沿って移動させられた場合に、前記ベルトエレメントの慣性力は前記基部よりも前記頭部の方が大きくなる。そのため、前記ベルトエレメントは、前記基部よりも前記頭部の方が前記車両用伝動ベルトの回動方向側に位置する傾斜状態となるので、たとえば前記一対のプーリ間において生じた前記ベルトエレメント間の隙間が詰められる。したがって、前記ベルトエレメント間に生じた隙間を簡素な構造で詰めることができ、たとえば前記車両用伝動ベルトにおける伝達効率の低下を抑制することができる。

本発明の一実施例である車両用伝動ベルト用のベルトエレメントが適用されたベルト式無段変速機を示す概略図である。 図１のベルトエレメントが駆動側プーリのシーブ面の間で挟圧された状態を示す正面図である。 図１の車両用伝動ベルトの要部を拡大して示す拡大図である。 従来のベルトエレメントが適用されたベルト式無段変速機を示す概略図である。 ベルトエレメント間の隙間の発生に基づく、ベルトエレメントのローリングによる姿勢の変化の状態を示す図である。 ベルトエレメント間の隙間の発生に基づく、ベルトエレメントのヨーイングによる姿勢の変化の状態を示す図である。 ベルトエレメント間の隙間の発生に基づく、ベルトエレメントのピッチングによる姿勢の変化の状態を示す図である。 傾斜したベルトエレメントによって押し込められたベルトエレメント群を示す概略図である。

本発明は、エンジン駆動車両に適用されているが、走行用の駆動力源としてエンジンの他に走行用回転機すなわち駆動用電動機を有するハイブリッド車両等や駆動力源として電動モータのみを備えている電気自動車などに適用され得る。

以下、本発明の一実施例について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、車両用伝動ベルト１０（以下、伝動ベルト１０という）用のベルトエレメント１２が適用されたベルト式無段変速機１４（以下、無段変速機１４という）を示す概略図である。図２は、図１のベルトエレメント１２が可変プーリである駆動側プーリ１６の一対の円すい面いわゆるシーブ面２０の間で挟圧された状態を示す正面図である。図３は、図１の一点鎖線で囲まれたＥ部を拡大して示す図であり、伝動ベルト１０の要部であって、厚さ方向に複数積層されたベルトエレメント１２のうちの一部のベルトエレメント１２の状態を拡大して示す拡大図である。伝動ベルト１０は、溝幅が可変である断面Ｖ字型の溝２２を外周部に有して互いに平行な軸心まわりに回転可能に設けられた一対のプーリである駆動側プーリ１６いわゆるプライマリプーリ１６と従動側プーリ１８いわゆるセカンダリプーリ１８との間に掛け渡された無段変速機１４用の圧縮式伝動型の金属ベルトである。図１およびの図３の矢印Ｒは、伝動ベルト１０の回動方向であってベルトエレメント１２の移動方向である。

駆動側プーリ１６は、駆動側回転軸２４に固定された固定プーリ１６ａと、駆動側回転軸２４に対して相対回転不能且つ軸方向に移動可能に設けられた可動プーリ１６ｂを備えている。また、従動側プーリ１８は、従動側回転軸２６に固定された図示しない固定プーリと、従動側回転軸２６に対して相対回転不能且つ軸方向に移動可能に設けられた図示しない可動プーリを備えている。固定プーリ１６ａと可動プーリ１６ｂとの相対向する面、及び図示しない固定プーリと可動プーリとの相対向する面には、径方向外側に向かうほど回転軸心方向の相対距離が大きくなる一対のシーブ面２０がそれぞれ設けられている。溝２２は、これら一対のシーブ面２０により形成されている。

無段変速機１４は、駆動側回転軸２４に設けられた有効径が可変の駆動側プーリ１６と、従動側回転軸２６と同軸心の回転軸に設けられた有効径が可変の従動側プーリ１８と、その一対のプーリ１６，１８の間に巻き掛けられた伝動ベルト１０とを備え、一対のプーリ１６，１８と伝動ベルト１０との間の摩擦力を介して動力伝達が行われる、いわゆるプッシュ式の無段変速機１４である。

伝動ベルト１０は、可撓性を有する無端環状の帯鋼（フープ）が複数枚積層されて成る一対の可撓性リング３０と、それら一対の可撓性リング３０によって挟持されるとともに可撓性リング３０に沿って厚さ方向に環状に複数個連ねられた板状の金属から成る複数のベルトエレメント１２とを備えている。可撓性リング３０は、たとえば高張力鋼板が輪状にされ、伝動ベルト１０の内周側から伝動ベルト１０の外周側にたとえば７層から９層程度層状に重ねられたものである。伝動ベルト１０には、たとえば厚肉板状片のベルトエレメント１２が数百個程度備えられている。

図２に示すように、ベルトエレメント１２は、幅方向中央の中心線Ｃに対して左右対称に形成されている。ベルトエレメント１２は、正面視で略台形形状に形成された基部３４と、正面視で略三角形状に形成された頭部３６とを含んでいる。ベルトエレメント１２は、正面視において基部３４の幅方向中央から中心線Ｃに沿って突設し、伝動ベルト１０の外周側に基部３４と一体的に形成された連結部３８を含んでいる。頭部３６は、連結部３８を介して基部３４の外周側に形成され、且つ連結部３８に一体的に形成されている。

ベルトエレメント１２は、基部３４と頭部３６と連結部３８とにより囲まれた凹形状の切欠溝４４が形成されている。具体的には、切欠溝４４は、頭部３６に対向する側の基部３４の端面４６すなわち基部３４の内壁面４６と、基部３４に対向する側の頭部３６の端面４８すなわち頭部３６の内壁面４８と、連結部３８の内壁面５０とにより囲まれて形成されている。切欠溝４４は、可撓性リング３０の幅方向の一部を収容する空間であって、幅方向の外側が開放された凹状の溝である。

図２に示すように、頭部３６の幅方向の長さＬ１および連結部３８の幅方向の長さＬ２は、基部３４の幅方向の長さＬ３よりも小さく形成されている。さらに、連結部３８の幅方向の長さＬ２は、頭部３６の幅方向の長さＬ１よりも小さく形成されている。

基部３４の幅方向の両端部には、一対のシーブ面２０に対向しつつ接触する一対の接触面６０がそれぞれ形成されている。基部３４の厚さ方向における一方の面であって、基部３４の厚さ方向において隣接する他のベルトエレメント１２と対向する対向面６４は、ベルトエレメント１２が厚さ方向に複数積層して伝動ベルト１０が形成されて動力が伝達されるベルト伝動時において隣接するエレメント１２に対して接触しつつその隣接するベルトエレメント１２間で相互に作用する押付力を受ける箇所として設けられている。基部３４の対向面６４には、中心線Ｃに対して直交し、且つベルトエレメント１２の幅方向に沿って伸びるエッジ６２が形成されている。基部３４は、エッジ６２から伝動ベルト１０の内周側すなわち基部３４の内周側に向かって厚さが減少するように形成されている。

伝動ベルト１０は、一対のプーリ１６および１８に巻き掛けられて周方向に回転させられることにより、一対のプーリ１６および１８との間で動力を伝達する。すなわち、一対のプーリ１６および１８に巻き掛けられた部分、具体的には、基部３４の幅方向の両端に形成された一対の接触面６０がシーブ面２０にそれぞれ接触させられる部分では、張力により接触面６０がシーブ面２０に押圧されて摩擦接触させられ、この摩擦により一対のプーリ１６および１８と伝動ベルト１０との間で動力伝達が行なわれる。

頭部３６には、頭部３６の厚さ方向における一方の面であって、基部３４の対向面６４に対して同じ側の面すなわち頭部３６に厚さ方向において隣接するベルトエレメント１２に対向する対向面６６の幅方向中央に凸部７０が形成されている。頭部３６の厚さ方向の他方の対向面６８には、ベルトエレメント１２が厚さ方向に複数積層された際に隣接するベルトエレメント１２の凸部７０に嵌合可能な凹部７２が頭部３６の幅方向中央に形成されている。

本実施例のベルトエレメント１２では、頭部３６は基部３４よりも質量が大きくされており、好適には、密度が大きい材料から成る。頭部３６の材料には、一例として、１立方センチメートルあたりの質量が１９．３グラムであるタングステンが用いられている。基部３４の材料には、一例として、１立方センチメートルあたりの質量が７．９グラムである鉄が用いられている。

ところで、たとえば頭部３６および基部３４が同じ材料から成る従来のベルトエレメント１００が用いられたプッシュ式の無段変速機１０２では、機能上、従動側プーリ１８から駆動側プーリ１６に移動するベルトエレメント１００間に隙間Ｓが発生する。図４は、従来のベルトエレメント１００が適用された無段変速機１０２を示す概略図である。図４に示すように、従来の無段変速機１０２では、駆動側プーリ１６から従動側プーリ１８に移動するベルトエレメント１００間は隙間が無く詰まっているが、ベルトエレメント１００が従動側プーリ１８から駆動側プーリ１６に戻る場合に隣り合うベルトエレメント１００間に隙間Ｓが発生している。この隙間Ｓが駆動側プーリ１６に到達した場合には、たとえば駆動側プーリ１６においてベルトエレメント１００の滑りいわゆるベルトエレメント１００のスリップが発生し、車両用伝動ベルト１０４における伝達効率が低下する。

また、隣り合うベルトエレメント１００間に隙間Ｓが発生した場合には、ベルトエレメント１００の姿勢が変化しやすくなる。図５、図６および図７は、ベルトエレメント１００間の隙間Ｓの発生に基づく、ベルトエレメント１００の姿勢の変化の状態を示す図である。たとえばベルトエレメント１００は、図５の矢印Ｖ１で示すように幅方向の左右に回動するローリング、あるいは図６の矢印Ｖ２で示すように中心線Ｃまわりに厚さ方向に回転するように回動するヨーイング、さらに図７の矢印Ｖ３で示すように厚さ方向に沿って回動するピッチングなどにより姿勢が変化する。ベルトエレメント１００の姿勢が変化することによって、ベルトエレメント１００と可撓性リング３０との接触部分の面圧が上昇する。

本実施例では、頭部３６が基部３４よりも質量が大きく且つ密度が大きい材料から成るベルトエレメント１２であるため、伝動ベルト１０がＲ方向に回動する場合には、ベルトエレメント１２は慣性力によって傾斜する。具体的には、ベルトエレメント１２の慣性力は基部３４よりも頭部３６の方が大きくなるので、図３に示すベルトエレメント１２のうちの最も右側にあるベルトエレメント１２のように、慣性力によって基部３４よりも頭部３６がＲ方向側にあるように傾斜した姿勢になる。これにより、隣り合うベルトエレメント１２間に隙間Ｓが発生した場合には、隙間Ｓに対してＲ方向の上流側にあるベルトエレメント１２が慣性力によって傾斜して隙間Ｓを詰める。さらに、伝動ベルト１０は、傾斜したベルトエレメント１２のＲ方向側に隣り合うベルトエレメント１２が傾斜したベルトエレメント１２によってＲ方向側に押されることにより、さらにベルトエレメント間の隙間Ｓを詰めるとともに、ベルトエレメント１２の姿勢を安定させる。図８は、傾斜したベルトエレメント１２によってＲ方向側に押されて押し込められたベルトエレメント群すなわち複数のベルトエレメント１２の集合を示す概略図である。傾斜したベルトエレメント１２によって押し込められたベルトエレメント群は、姿勢が安定させられて、たとえばローリング、ヨーイングあるいはピッチングなどの発生が抑制させられる。すなわち、伝動ベルト１０は、たとえばベルトエレメント１２間に発生した隙間Ｓを詰めるためにベルトエレメント１２の形状の変更や新たな構造の追加などを必要としないので、外部の力を用いない簡素な構造でベルトエレメント１２間の隙間Ｓを詰めることができる。

このように、本実施例の伝動ベルト１０のベルトエレメント１２によれば、可撓性リング３０の外周側において可撓性リング３０に沿って厚さ方向に複数個重ねられる頭部３６は、可撓性リング３０の内周側において可撓性リング３０に沿って厚さ方向に複数個重ねられる基部３４よりも質量が大きい。これにより、たとえば一対のプーリ１６および１８の回転に伴って伝動ベルト１０が回動させられた場合に、ベルトエレメント１２の慣性力は基部３４よりも頭部３６の方が大きくなる。そのため、ベルトエレメント１２は、基部３４よりも頭部３６の方が伝動ベルト１０の回動方向側に位置する傾斜状態となるので、たとえば一対のプーリ１６および１８間において生じたベルトエレメント１２間の隙間が詰められる。したがって、ベルトエレメント１２間に生じた隙間を簡素な構造で詰めることができ、たとえば車両用伝動ベルト１０における伝達効率の低下を抑制することができる。

以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。

たとえば、前述の実施例においては、頭部３６の材料には、タングステンが用いられているが、その他材料であってもよい。また、基部３４の材料には鉄が用いられているが、その他材料であってもよい。すなわち頭部３６は、伝動ベルト１０の回動に基づく慣性力によって基部３４よりもＲ方向側にありベルトエレメント１２が傾斜した姿勢になるような基部３４よりも質量が大きい形状或いは材料であればよい。

また、連結部３８の材料は、頭部３６の材料と同じであってもよいし、基部３４の材料と同じであってもよい。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、上述したのはあくまでも一実施形態であり、その他一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：車両用伝動ベルト（伝動ベルト）
１２：ベルトエレメント
１６：駆動側プーリ（一対のプーリ）
１８：従動側プーリ（一対のプーリ）
３０：可撓性リング
３４：基部
３６：頭部

Claims (1)

1. 一対のプーリに巻き掛けられる車両用伝動ベルトにおいて、無端環状の可撓性リングに支持されるとともに、前記可撓性リングに沿って厚さ方向に環状に複数個重ねられる、車両用伝動ベルトのベルトエレメントであって、
   前記可撓性リングの外周側において前記可撓性リングに沿って厚さ方向に複数個重ねられる頭部と、前記可撓性リングの内周側において前記可撓性リングに沿って厚さ方向に複数個重ねられる基部と、を含み、
   前記頭部は前記基部よりも質量が大きい
   ことを特徴とする車両用伝動ベルトのベルトエレメント。

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