JP2020112175A - 伝動ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】ベルト伝動機におけるプーリとエレメントとの接触部における冷却性を向上すること。【解決手段】複数のエレメントと径方向の外側に懸架されたリング抜け止めリングとを備え、無段変速機に用いられる伝動ベルトであって、ボス部およびディンプル部を備えることなく、サドル面からプーリとの当接部に延伸するリルの少なくとも一部を、リング抜け止めリングよりもプーリの径方向の内側に設け、リルは、伝動ベルトの進行方向に凸部および凹部を有し、エレメントの幅方向の外側になるほどプーリの径方向の外側に延伸し、リルによって前後に配置されたエレメントを押圧して動力伝達を行う構成を有する。【選択図】図５

Description

本発明は、ベルト式無段変速機に用いられる伝動ベルトに関する。

特許文献１には、無段変速機に用いられる伝動ベルトで用いるエレメントにおいて、結束リングがエレメントから外れることを抑制するために、リング抜け止めリングを径方向外側に設けた凹型エレメントの構造が開示されている。

特開２０１７−１８０７８４号公報

しかしながら、上述した従来技術においては、リング抜け止めリングが径方向外側を塞いでいるため、内側から輸送されるオイルの排出を阻害してしまい、プーリとエレメントとの接触部における冷却性が低下する可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、ベルト伝動機におけるプーリとエレメントとの接触部における冷却性を向上できる伝動ベルトを提供することにある。

上述した課題を解決し、上記目的を達成するために、本発明に係る伝動ベルトは、複数のエレメントと径方向の外側に懸架されたリング抜け止めリングとを備え、無段変速機に用いられる伝動ベルトであって、ボス部およびディンプル部を備えることなく、サドル面からプーリとの当接部に延伸するリルの少なくとも一部を、前記リング抜け止めリングよりも前記プーリの径方向の内側に設け、前記リルは、前記伝動ベルトの進行方向に凸部および凹部を有し、前記エレメントの幅方向の外側になるほど前記プーリの径方向の外側に延伸し、前記リルによって前後に配置された前記エレメントを押圧して動力伝達を行う構成を有することを特徴とする。

本発明に係る伝動ベルトによれば、リルを通じて冷却油を当接部側に供給して伝動ベルトの外側に排出できるので、プーリとエレメントとの接触部における冷却性を向上することが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態による伝動ベルトをベルト式無段変速機のプーリに巻き掛けた状態を示す上面図（ａ）および側面図（ｂ）である。 図２は、従来技術による伝動ベルトのエレメントを示す正面図である。 図３は、図２におけるIII−III線に沿った断面図であって、エレメントを複数重ねた状態を示す図である。 図４は、従来技術による問題点を説明するための平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。 図５は、本発明の一実施形態による伝動ベルトのエレメントを示す正面図である。 図６は、図５におけるVI−VI線に沿った断面図であって、エレメントを複数重ねた状態を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の一実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する実施形態によって限定されるものではない。

本発明の一実施形態による伝動ベルトについて説明する前に、まず、本発明が適用される従来の伝動ベルトについて説明する。図１は、伝動ベルトが巻き掛けられたベルト伝動機を示す（ａ）上面図および（ｂ）側面図である。図２は、従来技術による伝動ベルトにおけるエレメントの構成を示す正面図および一列リングの構成を示す断面図である。図３は、図２におけるIII−III線に沿った断面図である。

従来技術による伝動ベルト１は、二つのプーリの間で動力伝達を行う、例えばベルト式無段変速機（ＣＶＴ）などのベルト伝動機のＶベルトとして用いられる。図１に示すように、ベルト式無段変速機ＣＶＴにおいては、駆動プーリＰ１および従動プーリＰ２における固定シーブと可動シーブとにより形成されたプーリ溝Ｐｖに伝動ベルト１が巻き掛けられている。伝動ベルト１は、駆動プーリＰ１および従動プーリＰ２との間で生じる摩擦力によってトルクを伝達する。これらの駆動プーリＰ１および従動プーリＰ２における可動シーブがプーリの軸方向（図１（ａ）の上下方向）に移動することによって、プーリ溝Ｐｖの幅が連続的に変化して変速比を無段階に変化させる。プーリ溝Ｐｖの幅を変化させる場合には、駆動プーリＰ１および従動プーリＰ２の可動シーブに油圧アクチュエータなどによって推力を付与する。なお、図示省略したが、駆動プーリＰ１および従動プーリＰ２のプーリ溝Ｐｖの幅の変化に応じて、駆動プーリＰ１と従動プーリＰ２との間で、伝動ベルト１に芯ずれが生じる。

図１、図２、および図３に示すように、伝動ベルト１は、リング抜け止めリング（リテーナリング）１１、帯状のフープ１２、および例えば数百個の多数の板片状のエレメント１３を備える。伝動ベルト１は、多数のエレメント１３を互いに姿勢をそろえて配列し、フープ１２によって環状に結束されることで構成される。

リテーナリング１１は、帯状のフープ１２がエレメント１３から外れるのを抑制するためのリングである。一列リングとしてのフープ１２は、多数のエレメント１３を環状に結束して保持するための部材である。フープ１２は、伝動ベルト１が駆動プーリＰ１および従動プーリＰ２に巻き掛かる際に、可撓性と抗張力とを兼ね備えることが要求される。伝動ベルト１の可撓性としては、巻き掛かり径を自在に変更可能にするために十分な可撓性が要求される。伝動ベルト１の抗張力は、動力伝達時に駆動プーリＰ１や従動プーリＰ２から受ける伝達トルクや挟圧力に対抗できる十分な抗張力が要求される。そのため、フープ１２は、図４に示すように、例えばスチールバンドなどの可撓性のある金属製の帯状部材を、帯状部材の厚さ方向に複数枚重ね合わせて構成される。

エレメント１３は、例えば、金属製の板片状の部材によって形成されている。エレメント１３は、主要な構成要素として、ベース部１４、サドル面１５、第１ピラー部１６、第２ピラー部１７、第１フック部１８、第２フック部１９、ボス部２０、およびディンプル部２１を有する。

ベース部１４は、エレメント１３の本体部分を構成する。エレメント１３の幅方向（図２の左右方向）におけるベース部１４の一方の端部は、第１端部１４ａとなる。エレメント１３の幅方向におけるベース部１４の他方の端部は、第２端部１４ｂとなる。図２に示すエレメント１３においては、ベース部１４の右側の端部が第１端部１４ａであり、左側の端部が第２端部１４ｂである。第１端部１４ａの端面１４ｃ、および第２端部１４ｂの端面１４ｄはそれぞれ、プーリ溝Ｐｖのテーパ面に対応して傾斜した傾斜面から構成される。端面１４ｃ，１４ｄは、エレメント１３のいわゆるフランク面であり、プーリ溝Ｐｖに摩擦接触して駆動プーリＰ１および従動プーリＰ２と伝動ベルト１との間でトルクを伝達する。

サドル面１５は、フープ１２をエレメント１３に組み付けた状態において、フープ１２の内周面１２ａと接触する面である。サドル面１５は、エレメント１３の高さ方向（図２および図３の上下方向）におけるベース部１４の上端側の端面１４ｅに形成される。具体的には、ベース部１４の第１端部１４ａに設けられる第１ピラー部１６と、第２端部１４ｂに設けられる第２ピラー部１７との間の端面１４ｅに、サドル面１５が形成される。フープ１２は、第１ピラー部１６の内壁面と第２ピラー部１７の内壁面との間であるピラー部の内側部分に挿通されている。

第１ピラー部１６は、ベース部１４の第１端部１４ａに、サドル面１５上に立ち上がった状態で設けられている。第１ピラー部１６は、ベース部１４と一体に形成されている。第１端部１４ａは、エレメント１３の幅方向におけるベース部１４の一方（図２の右側）の端部の端面１４ｃを含む周辺部分である。第１ピラー部１６は、端面１４ｃを含む第１端部１４ａから、高さ方向における斜め上方に延び出るように形成されている。すなわち、第１ピラー部１６は、端面１４ｃから連続的に、端面１４ｃと同様の傾斜角度の傾斜面を持って、上方に延伸するように設けられている。

なお、第１ピラー部１６は、必ずしも端面１４ｃを含まないことも可能である。例えば、第１ピラー部１６は、端面１４ｃを含むことなく、第１端部１４ａからサドル面１５と略垂直の高さ方向における上方に延伸するように設けられていてもよい。また、第１ピラー部１６は、端面１４ｃと連続せずに、上方に向かって起立するように設けられていてもよい。さらに、第１ピラー部１６は、端面１４ｃからエレメント１３の中央側にずれた位置から、上方に向かって起立するように設けられていてもよい。

第２ピラー部１７は、ベース部１４の第２端部１４ｂに、サドル面１５上に立ち上がった状態で設けられている。第２ピラー部１７は、ベース部１４と一体に形成されている。第２端部１４ｂは、エレメント１３の幅方向におけるベース部１４の他方（図２の左側）の端部の端面１４ｄを含む周辺部分である。第２ピラー部１７は、端面１４ｄを含む第２端部１４ｂから、高さ方向における斜め上方に延び出るように形成されている。すなわち、第２ピラー部１７は、端面１４ｄから連続的に、端面１４ｄと同様の傾斜角度の傾斜面を持って、上方に延伸するように設けられている。

なお、第２ピラー部１７は、必ずしも端面１４ｄを含まないことも可能である。例えば、第２ピラー部１７は、端面１４ｄを含むことなく、第２端部１４ｂからサドル面１５と略垂直の高さ方向における上方に延伸するように設けられていてもよい。また、第２ピラー部１７は、端面１４ｄと連続せずに、上方に向かって起立するように設けられていてもよい。さらに、第２ピラー部１７は、端面１４ｄからエレメント１３の中央側にずれた位置から、上方に向かって起立するように設けられていてもよい。

第１フック部１８は、第１ピラー部１６からエレメント１３の幅方向におけるベース部１４の中央側に向かって延び出るように設けられている。第１フック部１８は、具体的に、ベース部１４の高さ方向における第１ピラー部１６の上端部から、ベース部１４の中央側に向かって突出している。第１フック部１８は、第１ピラー部１６およびベース部１４と一体に形成されている。

第２フック部１９は、第２ピラー部１７からエレメント１３の幅方向におけるベース部１４の中央側に向かって延び出るように設けられている。第２フック部１９は、具体的に、ベース部１４の高さ方向における第２ピラー部１７の上端部から、ベース部１４の中央側に向かって突出している。第２フック部１９は、第２ピラー部１７およびベース部１４と一体に形成されている。

エレメント１３のベース部１４には、ボス部２０およびディンプル部２１が設けられている。ボス部２０は、エレメント１３のベース部１４の中央部分に設けられている。ボス部２０は、具体的に、ベース部１４の板厚方向（図３の左右方向）に沿った前方である前面１４ｆから外部に突出している。ボス部２０は、フープ１２とエレメント１３とを組み付けた状態で隣接する、他のエレメント１３のディンプル部２１と緩く嵌まり合うように設けられている。ディンプル部２１は、エレメント１３のベース部１４の中央部分に形成されている。ディンプル部２１は、具体的に、ベース部１４の板厚方向に沿った後方である後面１４ｇから内部にくぼんだ凹部から構成される。ディンプル部２１は、エレメント１３とフープ１２とを組み付けた状態で隣接する、他のエレメント１３のボス部２０と緩く嵌まり合うように形成されている。したがって、伝動ベルト１は、フープ１２の周方向に隣接するエレメント１３同士で、ボス部２０とディンプル部２１とが嵌まり合う。

ボス部２０とディンプル部２１とが互いに嵌まり合うことにより、隣接するエレメント１３同士が位置決めされて、隣接するエレメント１３同士の、エレメント１３の幅方向（図２の左右方向）および高さ方向（図２および図３の上下方向）における相対移動が規制される。また、図２および図３に示す例においては、エレメント１３の中央部分付近の一箇所でボス部２０とディンプル部２１とが嵌まり合う。したがって、隣接するエレメント１３同士は、上述したようなエレメント１３の幅方向および高さ方向の相対移動が規制される一方、ボス部２０とディンプル部２１とのはめ合い部を中心とする相対回転が可能となる。

また、エレメント１３は、姿勢をそろえて環状に配列された状態でフープ１２によって結束されて、駆動プーリＰ１および従動プーリＰ２に巻き掛けられる。したがって、伝動ベルト１が駆動プーリＰ１および従動プーリＰ２に巻き掛けられた状態においては、多数のエレメント１３の列が、駆動プーリＰ１および従動プーリＰ２の中心に対して扇状に広がり、かつ互いに密着している必要がある。そのため、エレメント１３の高さ方向におけるベース部１４の下側の部分が薄肉に形成されている。具体的に、板厚方向におけるベース部１４の一方の前面１４ｆで、サドル面１５よりも下側の所定位置に、ロッキングエッジ２２が設けられている。ロッキングエッジ２２は、エレメント１３の板厚が変化する境界領域であって、板厚方向に沿った一方の前面１４ｆに設けられる。ベース部１４は、ロッキングエッジ２２を起点にして、ロッキングエッジ２２よりも内周側の部分の板厚が薄くなっている。そのため、伝動ベルト１が駆動プーリＰ１および従動プーリＰ２に巻き掛けられ、多数のエレメント１３の列が扇状に広がる状態においては、ロッキングエッジ２２が隣接する他のエレメント１３の板厚方向におけるベース部１４の他方の後面１４ｇと接触する。

また、図２に示すように、従来技術による伝動ベルト１は、第１フック部１８の先端部１８ａと第２フック部１９の先端部１９ａとの間の開口幅が、フープ１２の幅よりも広くなるように形成されている。なお、先端部１８ａと先端部１９ａとは、エレメント１３の幅方向で互いに対向している。開口幅は、先端部１８ａと先端部１９ａとの間の寸法であり、エレメント１３の幅方向における先端部１８ａと先端部１９ａとの間が最も狭くなる部分の距離である。この場合、エレメント１３の開口幅がフープ１２の幅より大きいことによって、フープ１２がエレメント１３から脱離する可能性があるため、フープ１２の外周側（図２、図３中上側）には、フープ１２のエレメント１３からの脱離を防止するためのリテーナリング１１が設けられている。リテーナリング１１の図２中左右方向の幅は、先端部１８ａと先端部１９ａとの間の開口幅よりも大きくなるように形成されている。エレメント１３の開口幅がリテーナリング１１の幅よりも狭いことによって、エレメント１３にリテーナリング１１およびフープ１２を組み付けた状態で、エレメント１３からのフープ１２の脱離を防止できる。

以上のように構成された従来技術による伝動ベルト１においては、フープ１２をエレメント１３の間に配置する構造である。上述した伝動ベルト１は、ベルト式無段変速機ＣＶＴにおいて、フープ１２とエレメント１３との間の相対滑りによる損失を抑制して高効率化することができる。

しかしながら、フープ１２を脱離させないようにエレメント１３の内部である第１ピラー部１６と第２ピラー部１７との間にリテーナリング１１を配置すると、冷却油の流れに関して問題が生じる。図４は、従来技術による問題点を説明するための平面図（図４（ａ））および断面図（図４（ｂ））である。図４に示すように、ベルト式無段変速機ＣＶＴのプーリ溝Ｐｖ側から遠心力によって冷却油が供給されると、リテーナリング１１がエレメント１３の上部を塞いでいることから、エレメント１３の外側への冷却油の排出を阻害する。この場合、エレメント１３とプーリＰ１，Ｐ２との接触部分における冷却性の悪化、および冷却性の悪化に伴う耐久性および強度の低下を招く可能性がある。

そこで、本発明者が鋭意検討を行った結果、本発明によるエレメントを案出するに至った。すなわち、本発明者は、エレメントの形状において、斜め形状のリルをエレメントの両側に配置することを案出した。斜め形状のリルによって、従来のエレメント１３のボス部２０およびディンプル部２１が担っていた、全平面方向へのエレメントの姿勢ずれの抑制機能を担保しつつ、冷却油の排出経路を確保できることを想到した。さらに、リルの形状を、外側に切り上がるＶ字型の形状にすることによって、遠心力による冷却油の効率的な排出が可能になることを想到した。

以下に、本発明の一実施形態による伝動ベルトを構成するエレメントについて説明する。図５は、本発明の一実施形態による伝動ベルトのエレメントを示す正面図である。図６は、図５におけるVI−VI線に沿った断面図であって、エレメントを複数重ねた状態を示す図である。なお、上述した従来技術による伝動ベルト１のエレメント１３と同様の構成部分は同じ符号を付す。

一実施形態による伝動ベルト２は、リテーナリング１１、帯状のフープ１２、および例えば数百個の多数の板片状のエレメント２３を備える。伝動ベルト２は、伝動ベルト２は、多数のエレメント２３を互いに姿勢をそろえて配列し、複数のエレメント２３と径方向の外側に懸架されたリング抜け止めリングとしてのリテーナリング１１とを備える。伝動ベルト２は、リテーナリング１１およびフープ１２によって複数のエレメント２３が環状に結束されて構成される。伝動ベルト２は、例えばＣＶＴなどのベルト伝動機のＶベルトとして用いられる。

図５および図６に示すように、伝動ベルト２を構成するエレメント２３は、従来技術によるエレメント１３と異なり、ボス部２０およびディンプル部２１を備えていない。一実施形態によるエレメント２３においては、サドル面１５からプーリＰ１，Ｐ２（図５、図６中、図示せず）との当接部側に延伸する凸部２７ａおよび凹部２７ｂからなるリル２７が設けられている。リル２７は、エレメント２３において第１ピラー部１６および第２ピラー部１７の２箇所に設けられ、例えばＶ字状に形成されている。

リル２７は、少なくとも一部が、リテーナリング１１の巻き掛けられた部分に対して、リテーナリング１１によって形成される閉曲線の内側（図５および図６中、下側）に設けられている。すなわち、リル２７の少なくとも一部は、リテーナリング１１に対して、プーリＰ１，Ｐ２の径方向の内側に設けられている。リル２７の凸部２７ａおよび凹部２７ｂはそれぞれ、伝動ベルト２の進行方向に前方および後方に設けられている。リル２７は、エレメント２３の幅方向の外側になるほど、プーリＰ１，Ｐ２の径方向の外側になるように延伸している。

図６に示すように、エレメント２３のリル２７の凸部２７ａと前方側で隣接するエレメント２３の凹部２７ｂとが互いに嵌まり合うことによって、隣接するエレメント２３同士が位置決めされる。これにより、隣接するエレメント２３同士の、エレメント２３の幅方向（図５の左右方向）および高さ方向（図５および図６の上下方向）における相対移動が規制される。エレメント２３においては、リル２７によって、前後に配置されたエレメント２３を押圧することによって、伝動ベルト２による動力伝達が行われる。

図５に示すように、リル２７は、少なくとも一部がリテーナリング１１に対してプーリＰ１，Ｐ２の径方向の内側に設けられ、エレメント２３の幅方向の外側になるほど、プーリＰ１，Ｐ２の径方向の外側に延伸している。これにより、遠心力によって隣接するエレメント２３の間に供給された冷却油は、フープ１２の下面に沿って流動して、リル２７の凸部２７ａと凹部２７ｂとの間を通過して、エレメント２３に対してプーリＰ１，Ｐ２の外側に向かって排出される。これにより、冷却油がエレメント２３の間を効率良く流動して、エレメント２３とプーリＰ１，Ｐ２との接触部分における冷却性を確保でき、耐久性および強度を向上できる。

以上説明した本発明の一実施形態によれば、Ｖ字形状の凸部２７ａおよび凹部２７ｂからなるリル２７を、エレメント２３の左右の第１ピラー部１６および第２ピラー部１７の２箇所に設けることによって、冷却油を当接部側に供給して、伝動ベルト２の外側に排出することができるので、プーリＰ１，Ｐ２とエレメント２３との接触部における冷却性を向上することが可能となる。

以上、本発明の一実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の一実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。

１，２ 伝動ベルト
１１ リテーナリング
１２ フープ
１３ エレメント
１４ ベース部
１５ サドル面
１６ 第１ピラー部
１７ 第２ピラー部
１８ 第１フック部
１９ 第２フック部
２０ ボス部
２１ ディンプル部
２７ リル
２７ａ 凸部
２７ｂ 凹部

Claims (1)

1. 複数のエレメントと径方向の外側に懸架されたリング抜け止めリングとを備え、無段変速機に用いられる伝動ベルトであって、
   ボス部およびディンプル部を備えることなく、
   サドル面からプーリとの当接部に延伸するリルの少なくとも一部を、前記リング抜け止めリングよりも前記プーリの径方向の内側に設け、
   前記リルは、前記伝動ベルトの進行方向に凸部および凹部を有し、前記エレメントの幅方向の外側になるほど前記プーリの径方向の外側に延伸し、前記リルによって前後に配置された前記エレメントを押圧して動力伝達を行う構成を有する
   ことを特徴とする伝動ベルト。

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