JP3550334B2

JP3550334B2 - 金属ベルト用エレメント及び金属ベルト

Info

Publication number: JP3550334B2
Application number: JP2000009289A
Authority: JP
Inventors: 茂正高木; 豊高木
Original assignee: Fukujukogyo Co Ltd
Current assignee: Fukujukogyo Co Ltd
Priority date: 1999-11-05
Filing date: 2000-01-18
Publication date: 2004-08-04
Anticipated expiration: 2020-01-18
Also published as: JP2001193797A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、無端帯状をなす金属製のバンドの延長方向に多数のエレメントを積層配置した金属ベルト及びそのエレメントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車の無段変速機等の動力伝達用に使用される金属ベルトにおいては、無端帯状をなす金属製のバンドに、金属板を成形してなる多数の平板状をなすエレメントを、ベルトの延長方向へ相対滑り可能に積層配置するようにして構成されている。エレメントの板厚については、従来から例えば１９８４年７月号における「機械設計」（日刊工業新聞社刊）の「自動車用無段変速機（ＣＶＴ）の機構と特性」の論文中に「・・・コマ（エレメント）に関するものでは、３ｍｍ程度の厚さを持つ鋼板を精密プレスで打ち抜いて・・・」なる記述がある。また、その他特許第２５３２２５３号の特許公報中にはこのエレメントの厚みが２．２ｍｍである旨の記述がある。
更に、近年ではエレメントを１．５ｍｍ程度に設計するのが常識になっているが、いずれもエレメント自体の剛性を向上させることを念頭に置くのみであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、エレメントが厚い場合には、プーリと接触する箇所において隣接するエレメント同士のヘッド部の間隔が開いてしまい、バンドに過度の屈曲応力が加わることとなってしまう。そのためエレメントが厚いほど屈曲応力が大きくなってバンドの寿命が短くなるという傾向があった。更に、屈曲応力が大きくなることによって動力損失も大きくなるという課題が生じていた。
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、バンドに加わる屈曲応力が少ないためバンドが長持ちし、動力損失の少ない金属ベルトを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、駆動プーリと被動プーリとの間に掛装される無端帯状をなす金属製のバンドの延長方向に多数積層配置された金属ベルト用エレメントにおいて、
前記エレメントは、板厚０．７〜１．１ｍｍの板材より構成されるとともに前記プーリと接触する部分がそれ以外の部分よりも減厚された薄肉部に形成され、同エレメントは、前記プーリに形成された環状溝の内側面と接触部を介して接触するボディ部と、そのボディ部にピラー部を介して一体成形されたヘッド部とを備え、同ピラー部の両側にはバンドを挿通するためのスリットが設けられ、同エレメントの巾方向の中央部のピッチ線近傍及びピラー部下半部を除く位置であって上下２箇所あるいは上下いずれかの箇所に上下方向に延びる細長い凹凸部が板厚方向に曲げ成形によって形成されており、ボディ部下方には略台形形状の逃がし部が設けられていることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明では請求項１の金属ベルト用エレメントを無端帯状をなす金属製のバンドの延長方向に多数積層配置したことを特徴とするものである。
【０００５】
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を自動車の無段変速機において具体化した実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施の形態において、上下とは図２及び図３における上下方向をいい、左右とは図２における左右方向をいうものとする。また、前後とは図２の紙面からみて手前方向と奧方向とをそれぞれいうものとする。
【０００７】
（実施の形態）
図１及び図２に示すように、駆動軸１１には駆動プーリ１２が取り付けられ、その外周には略Ｖ字状の環状溝１３が形成されている。駆動軸１１と対応する被動軸１４には被動プーリ１５が取り付けられ、その外周には略Ｖ字状の環状溝１６が形成されている。駆動プーリ１２及び被動プーリ１５の各環状溝１３，１６間には無端状をなす金属ベルト１７が掛け渡され、駆動プーリ１２の回転が金属ベルト１７を介して被動プーリ１５に伝達される。
図２及び図３に示すように、この金属ベルト１７は、無端状の金属製のバンド１８と、多数の金属製のエレメント１９により構成されている。エレメント１９は板厚１．０ｍｍの金属板を打ち抜き加工したものであって、ボディ部２１と、同ボディ部２１とピラー部２２を介して一体成形されたヘッド部２３とにより構成されている。横長のボディ部２１の両端には前記環状溝１３，１６の側壁に当接する接触部としての傾斜部２４が形成されている。傾斜部２４は略Ｖ字状の各環状溝１３，１６の傾斜した内側壁に沿うように斜状に形成されている。
さらに、エレメント１９の外周面全体には、サンドブラストあるいはショットピーニングにより図示しないサーフェスプロファイリングが形成され、このサーフェスプロファイリングに潤滑油が保持されるため、各エレメント１９間の摩擦抵抗が軽減される。
【０００８】
前記ピラー部２２の両側であって、ボディ部２１とヘッド部２３との間には一対のスリット２５が形成されている。前記両スリット２５にはバンド１８がそれらの長さ方向に相対滑り可能に積層して配置される。バンド１８は、複数の金属薄板を板厚方向に積層重合して構成され、図示しないがその両面またはいずれか一方の面には、サンドブラストあるいはショットピーニングによるサーフェスプロファイリングが形成され、このサーフェスプロファイリングに潤滑油を保持して、バンド１８と各エレメント１９との間の摩擦抵抗が軽減されている。
ボディ部２１とヘッド部２３とにはそれぞれエレメント１９の打ち抜き時に同時にプレス加工される凹凸部２６ａ，２６ｂが形成されている。凹凸部２６ａ，２６ｂは上下方向に長く形成され前面側（図２において手前側）が凸状で、裏面側が凹状とされている。
【０００９】
ヘッド部２３の上端からピラー部２２中央にかけて上側の凹凸部２６ａが形成されている。ボディ部２１の下端から仮想線としてのピッチ線Ｐ近傍にかけて下側の凹凸部２６ｂが形成されている。隣接する各エレメント１９の凹凸部２６ａ，２６ｂが互いに凹凸関係によって嵌まり合うことでエレメント１９が整列して連結される。また、凹凸部２６ａ，２６ｂによって金属ベルト１７の周回時におけるエレメント１９の左右方向の相対移動が制限されることとなる。
【００１０】
ボディ部２１の下端であって、左右二箇所には大きく略台形状に切れ込んだ逃がし部２７が、ボディ部２１に巾狭の部分を形成させることにより設けられている。また、ボディ部２１の両端部には、この部分以外のボディ部２１より減厚された薄肉部２１ａが形成され、この薄肉部２１ａによりボディ部２１に対して板ばね作用が付与されている。
金属ベルト１７が両プーリ１２，１５間を周回し、環状溝１３，１６の内側壁にエレメント１９の傾斜部２４が当接して擦り合う際に内側壁面からの突き上げによってボディ部２１には圧縮方向の外力がかかることとなる。このとき、逃がし部２７はボディ部２１に幅狭の部分を形成させているため、ボディ部２１を上下方向に撓ませる緩衝機能を有するものである。同時に薄肉部２１ａも減厚されているため、その部分の板ばね作用が向上され、ここでも有効な緩衝機能が発揮される。
しかも、凹凸部２６ａ，２６ｂは逃がし部２７による撓み方向と交差する方向の撓みを許容するため、これら逃がし部２７、薄肉部２１ａ及び凹凸部２６ａ，２６ｂによる協働作用によって周回時にエレメント１９にかかる外力に基づく応力が軽減される。
【００１１】
ボディ部２１において図２上で一点鎖線で表されるピッチ線Ｐから下方の部分には研削加工によって傾斜面２９が設けられていて、ボディ部２１はその下方ほど薄肉とされている。このように傾斜面２９が設けられているのは次の理由による。すなわち、金属ベルト１７がちょうど前記プーリ１２，１５の環状溝１３，１６を周回する際には、各エレメント１９のヘッド部２３側は互いに若干離間して放射状に拡開されることとなる。つまり周回時においては隣接するエレメント１９同士は斜め状態となっている。従って、このテーパ状の傾斜面２９が形成されていることで、隣接するエレメント１９同士は傾斜面２９で密着するため、円滑に周回を担保させることができる。
【００１２】
このように構成することによって本実施の形態では次のような効果が奏される。
（１）エレメント１９の板厚は上記実施の形態１では１．０ｍｍとされ、従来に比べ格段に薄くかつ軽量化されている。従って、プーリ１２，１５の環状溝１３，１６を周回しているエレメント１９において隣接するエレメント１９同士のヘッド部２３の間隔が大きく開いてしまうことがなく、バンド１８に過度の屈曲応力が加わることがなくなる。そのためバンド１８の寿命が従来に比べ長くなるとともに、金属ベルト１７に対して付与される無駄な応力を抑制できて、動力損失を少なくできる。
（２）エレメント１９の板厚が厚い場合には、傾斜面２９の傾斜を急角度にするために多量に研削する必要がある。しかし、本実施の形態１では、エレメント１９の厚さを１．０ｍｍとしたため、傾斜面２９を出すための切削加工量がそれほど必要とならなくなり、エレメント１９の加工時間の短縮となる。
（３）エレメント１９の両端部に薄肉部２１ａを設けたため、ボディ部２１の両端部が有効な板ばね機能を有するように撓曲する。このため、エレメント１９における緩衝機能を発揮して、無理のない効率的な動力伝達及び長寿命化に寄与できる。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
なお、前記実施形態を次のように変更して構成することもできる。
・上記実施の形態でのエレメント１９の板厚は１．０ｍｍであった。エレメントは剛性を保持するため０．７ｍｍ以上は必要であり、実用上最も好ましいのは０．７〜１．１ｍｍの範囲である。
上記実施の形態では例として自動車用の金属ベルトを示したが、自動車以外の車両や無段変速の必要な機械であれば、この発明の応用は自在である。
・凹凸部２６ａ，２６ｂの形状は隣接するエレメント１９同士が脱落することなく連結されて、金属ベルト１７としての機能を維持できれば、その形状や大きさを問うものでない。
・エレメント１９の形状を種々変更すること。
・前記実施の形態１では、上下二箇所に凹凸部２６ａ，２６ｂがあったが、上下いずれか一方でもよい。
【００２１】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。
請求項１及び２に記載の発明では、エレメントの板厚は０．７ｍｍ〜１．１ｍｍとされ、従来に比べ格段に薄くかつ軽量化されている。従って、プーリの環状溝を周回しているエレメントにおいて隣接するエレメント同士の間隔が大きく開いてしまうことがなく、バンドに過度の屈曲応力が加わることがなくなる。そのためバンドの寿命が従来に比べ長くなるとともに、動力伝達における動力損失を少なくできる。
【００２２】
以上、説明した本発明の金属ベルトの総合的な効果は、軽量であることに加えて、バンドの寿命を延命させ、しかもエレメントに作用する幅方向及び上下方向の応力に対して、変形によって加圧応力を分散できるので、動力伝達におけるＣＶＴ全体の出力を２０〜３０パーセント削減することができた。
【００２３】
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の金属ベルトを示す側面図。
【図２】実施の形態の金属ベルトを示す一部断面図。
【図３】実施の形態の金属ベルトのエレメントの側面図。
【符号の説明】
１２，１５…プーリ、１７…金属ベルト、１８…バンド、１９…エレメント、２１…ボディ部、２１ａ…薄肉部、２４…接触部としての傾斜部、２６ａ，２６ｂ…凹凸部。

Claims

駆動プーリと被動プーリとの間に掛装される無端帯状をなす金属製のバンドの延長方向に多数積層配置された金属ベルト用エレメントにおいて、
前記エレメントは、板厚０．７〜１．１ｍｍの板材より構成されるとともに前記プーリと接触する部分がそれ以外の部分よりも減厚された薄肉部に形成され、同エレメントは、前記プーリに形成された環状溝の内側面と接触部を介して接触するボディ部と、そのボディ部にピラー部を介して一体成形されたヘッド部とを備え、同ピラー部の両側にはバンドを挿通するためのスリットが設けられ、同エレメントの巾方向の中央部のピッチ線近傍及びピラー部下半部を除く位置であって上下２箇所あるいは上下いずれかの箇所に上下方向に延びる細長い凹凸部が板厚方向に曲げ成形によって形成されており、ボディ部下方には略台形形状の逃がし部が設けられていることを特徴とする金属ベルト用エレメント。
請求項１の金属ベルト用エレメントを無端帯状をなす金属製のバンドの延長方向に多数積層配置したことを特徴とする金属ベルト。