JP3707393B2 - 無段変速機用vベルト - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、無段変速機用Vベルトに関し、特にベルト式無段変速機(Continuously Variable Transmission)用ベルトとして無端状の金属製リングと多数の駒状のエレメントとを組み合わせてなる無段変速機用Vベルトに関する。
【0002】
【従来の技術】
周知のように、ベルト式無段変速機の巻き掛け伝達要素として用いられるベルト(CVT用Vベルト)は、略駒状をなす数百個の金属製のエレメントをベルト本体として機能する無端状の金属製リングにて連結したものが主流を占めている。そして、実際の運転時のベルト騒音を低減する技術として、例えば特開昭61−270535号公報に記載にされているように、ベルト本体として機能することになる帯体に装着される多数のブロックについてそのブロック相互間ピッチを不均等にしたものや、あるいは特開昭64−55447号公報に記載されているように、同じくベルト本体として機能することになるリングに厚さが異なる二種類以上のエレメントをランダムに配列したものが提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
前者の公報に記載のものでは、板状ではなく略矩形状のブロックを相互に接触しないように不等ピッチにて配列したものであるから、個々のブロックの重量が大きいために慣性力もまた大きく、エネルギーロスならびにベルト音が大きいという欠点がある。
【0004】
また、後者の公報に記載のものでは、厚みの異なる二種類以上のエレメントを混在させるものであるから、多種類のエレメントの製造および管理が必要なためにコストアップが余儀なくされるほか、特に厚みの大きなエレメントは騒音振動レベルを助長することになる一方で、厚みの小さなエレメントは強度上不利になりやすく、したがってエレメントの最小厚み寸法をある程度大きくせざるを得ず、結果として上記と同様に個々のエレメントの重量とともに慣性力も大きくなり、エネルギーロスならびにベルト音が大きいという欠点がある。
【0005】
本発明は以上のような課題に着目してなされたもので、とりわけエネルギーロスおよびベルト騒音を改善した無段変速機用Vベルトを提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、ベルト本体として機能するリングにこれを包み込むようにして多数の板状のエレメントを相互接触状態となるように整列して組み付けることにより構成された無段変速機用Vベルトであって、上記エレメントの両側端面に形成されて相手側プーリと接触することになるテーパ状のフランク部と上記エレメントの幅寸法を二分する中心線とのなす接触角のばらつきについて、一本のベルトで使用されるエレメント総数分の標準偏差を0.05°〜0.10°の範囲に設定したことを特徴としている。
【0007】
すなわち、テーパ状のフランク部とエレメントの幅寸法を二分する中心線とのなす接触角のばらつきの標準偏差を統計的にみた場合、従来ではおおよそ0.01°〜0.03°であったものをこれを積極的に拡大化するべく0.05°〜0.10°としたものである。
【0008】
この場合、上記エレメントは、請求項2に記載の発明のように、両側端面に相手側プーリと接触することになるテーパ状のフランク部が形成されて上記リングの内周側となるボディ部と、同じく上記リングの外周側となるヘッド部と、上記ボディ部とヘッド部とを幅方向中央部にて相互に連結しつつそれらボディ部およびヘッド部とともに上記リングを受容するためのリング受容溝を形成するネック部と、を備えている形状とするのが望ましい。
【0009】
したがって、請求項1に記載の発明では、エレメントのフランク面のなす接触角のばらつきの標準偏差を大きくすることは、微視的に見た場合にはそのエレメントと相手側プーリの傾斜面との接触を時間的,空間的に積極的にばらつかせたことにほかならず、その結果としてベルト全体での振動周波数がばらつき、ピーク値が低減されることになる。
【0010】
その一方、過度のばらつきは回転やトルクを伝達するベルト本来の性能に悪影響を与えるため、各種の実験の結果から上記のように0.05°〜0.10°とした。
【0011】
そして、請求項2に記載の発明のようにエレメントそのものの形状を必要最小限の大きさのものとすると、ベルトの慣性力ひいてはエネルギーロスやベルト騒音の低減により一層貢献できるようになる。
【0012】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、エレメントのフランク部のなす接触角のばらつきの標準偏差を大きくすることでベルトとして機能させた時の振動のピーク値を低減させることができ、従来のものと比べてエネルギーロスおよびベルト騒音を低減できる効果がある。
【0013】
特に請求項2に記載の発明のように、エレメントそのものの大きさを必要最小限のものとすると、上記エネルギーロスおよびベルト騒音の低減効果が一段と顕著となる効果がある。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1以下の図面は本発明に係る無段変速機用Vベルトの好ましい実施の形態を示す図である。
【0015】
周知のように、ベルト式CVTでは、駆動側プーリのトルクをCVT用Vベルトの構成要素である各エレメント間の圧縮力とベルト本体として機能する無端状のリングの張力とによって従動側プーリに伝達することを基本としている。そして、図1,2に示すように、CVT用Vベルト1の主要素であるエレメント2は、相手側プーリとの接触面となる左右一対のテーパ状のフランク部3が形成されたボディ部4と、その上方のイヤー部5を含むヘッド部6と、上記ボディ部4とヘッド部6とを幅方向中央部にて相互に接続する幅狭のネック部7とを備えていて、そのネック部7の両側に上記三者によって取り囲まれるようにしてリング受容溝8が形成されている。なお、上記エレメント2は、多くの場合に精密せん断工法の一つであるファインブランキング加工法によって打ち抜き形成され、その後に材料硬化を目的とした熱処理およびばり取りを目的としたバレル研摩加工等が施されることになる。
【0016】
上記リング受容溝8には薄板状のリング素片9aを幾重にも積層してなるベルト本体としてのリング9がはめ合わされ、これにより数百個のエレメント2,2…が相互につながれてCVT用Vベルト1として機能する。なお、同図から明らかなように各エレメント2,2…のうちボディ部4がリング9の内周側となり、ヘッド部6がリング9の外周側となる。また、ボディ部4における稜線10をロッキングエッジという。
【0017】
本実施の形態では、エレメント2の幅寸法、より詳しくは相手側プーリとの接触部となるボディ部4のうち両側のフランク部3,3同士のなす基準幅寸法をW、その基準幅寸法Wを二分する垂直な中心線をL、上記中心線Lとフランク部3の延長線とのなす角度を接触角αとしたとき、一本のCVT用Vベルト1を構成するべく共通のリング9,9に組み付けられる全てのエレメント2,2…の接触角αを個別に測定して、そのばらつきの標準偏差σが0.05°〜0.10°の範囲内のものとなるように設定してある。
【0018】
すなわち、共通のリング9,9に組み付けられて一本のCVT用Vベルト1を形成することになるエレメント2,2…の総数をnとしたとき、上記接触角αのばらつきの標準偏差σは次式のように表され、本実施の形態ではその標準偏差σを0.05°≦σ≦0.10°となるように設定してある。
【0019】
【数1】
【0020】
なお、上記の標準偏差σは、従来では一般に0.01°〜0.03°程度とされている。
【0021】
したがって、本実施の形態によれば、上記のように各エレメント2,2…における接触角αのばらつきの標準偏差σが0.05°〜0.10°の範囲内のものとなるように設定して、実質的にその標準偏差σを従来の一般的な値よりも大きくすることは、微視的に見た場合には各エレメント2,2…と相手側プーリとの接触状態を時間的,空間的に積極的にばらつかせることにほかならない。その結果、実際の使用状態におけるベルト1全体での振動周波数がばらつき、その振動のピーク値が低減することになる。
【0022】
図3には、上記各エレメント2,2…における接触角αのばらつきの標準偏差σと振動レベルとの関係を示す。同図から明らかなように、振動レベルの許容限界レベルすなわち良否判定レベルを−20dBとすると、上記標準偏差σが0.05°未満では振動レベルが良否判定レベルを逸脱してしまって所期の目的を達成することができなくなる。また、標準偏差σが0.10°を越えても振動レベルに変化がなく、しかもばらつきが大きいためにトルク伝達容量が小さくなるばかりでなく、ベルト1の耐久性も低下することになるので、上記標準偏差σは最大でも0.1°とした。
【0023】
より詳しくは、図4に示すようにCVT用Vベルト1と相手側プーリ11との噛み合い状態において、上記接触角αの大小に応じてプーリ11側の傾斜面に対する各エレメント2,2…の噛み込み位置が半径方向にも回転方向にも変化することになる。例えば図5の(A)に示すように、エレメント2,2…側の接触角αが大きい場合にはそのエレメント2のうちフランク部3の上端部A1側がプーリ11の傾斜面に噛み込むようになる一方、逆にエレメント2,2…側の接触角αが小さい場合にはそのエレメント2のうちフランク部3の下端部B1側がプーリ11の傾斜面に噛み込むようになる。そして、このような噛み込み状態が異なるエレメント2,2…が一本のCVT用Vベルト1のなかに混在することで、実際の使用状態におけるベルト1全体での振動周波数が適当にばらつくことになり、その結果としてベルト回転に伴う振動のピーク値が低減することになる。
【0024】
ここで、図6に示すように所定幅寸法のフープ材13を母材として同じ基準加工寸法の二つのエレメント2A,2Bを順送り型を使っていわゆる2個取り方式にてファインブランキング加工する場合、それら二つのエレメント2A,2Bは基準加工寸法がたとえ同じであったとしても、実際の加工を司る図示外のポンチとダイとの組み合わせが互いに異なるために、双方のエレメント2A,2Bがともに許容加工寸法内におさまっていたとしてもエレメント2A(ロットAのエレメントとする)とエレメント2B(ロットBのエレメントとする)とではその寸法ばらつきの傾向が異なったものとなる。
【0025】
そして、上記のようにロットAのエレメント2AであるかロットBのエレメント2Bであるかを区別せずに、一本のCVT用Vベルト1を形成するべく共通のリング9,9に組み付けられるエレメント2,2…総数分の接触角αを測定した場合、その接触角αのばらつきの分布はほぼ正規分布のかたちとなる。これは、先に述べたようなファインブランキング時の寸法ばらつきや熱処理の際の収縮が原因と考えられている。その一方、上記のようにロットAのエレメント2AとロットBのエレメント2Bとを区分けして同様に接触角αを測定してみると、図7の(A)に示すようにどちらのロットのエレメント2A,2Bも正規分布のかたちとなるものの、各ロットA,Bごとの正規分布の中央値は互いに異なったものとなる。これは、先に述べたように各ロットA,Bごとに実際のファインブランキング加工を司っているポンチとダイとの組み合わせが異なっていることが原因と考えられる。ただし、いずれのエレメント2A,2Bも許容限界管理寸法を満たしており、本発明が意図している振動,騒音性能以外の各種性能は実用上何ら問題のないレベルにある。
【0026】
しかしながら、ロットAもしくはロットBの単一のロットのエレメント2Aまたは2Bのみで一本のCVT用Vベルト1を形成した場合、同図に示すようにその各エレメント2Aまたは2Bの接触角αのばらつきの標準偏差σがσ<0.05°となる可能性が高くなる。そこで、ロットAのエレメント2AとロットBのエレメント2Bとを含むように少なくとも2種類以上のロットのエレメント2A,2Bを混在させて一本のCVT用Vベルト1を形成すると、図7の(B)に示すように狙いとする標準偏差σとして先に述べた0.05°≦σ≦0.10°を満たすことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るCVT用Vベルトの好ましい実施の形態を示す断面図。
【図2】図1の右側面図。
【図3】CVT用Vベルトの接触角αのばらつきの標準偏差σと振動レベルとの関係を示す特性図。
【図4】CVT用Vベルトと相手側プーリとの接触状態を示す断面説明図。
【図5】図4の要部拡大図で、(A)は接触角αが大きい場合の説明図、(B)は接触角αが小さい場合の説明図。
【図6】フープ材からエレメントを2個取り方式にてファインブランキング加工する場合の要部説明図。
【図7】上記2個取り方式にて取得したエレメントにおける接触角αのばらつきの標準偏差を示す説明図。
【符号の説明】
1…無段変速機用Vベルト(CVT用Vベルト)
2…エレメント
2A,2B…エレメント
3…フランク部
4…ボディ部
6…ヘッド部
7…ネック部
8…リング受容溝
9…リング(ベルト本体)
11…相手側プーリ
Claims (2)
- ベルト本体として機能するリングにこれを包み込むようにして多数の板状のエレメントを相互接触状態となるように整列して組み付けることにより構成された無段変速機用Vベルトであって、
上記エレメントの両側端面に形成されて相手側プーリと接触することになるテーパ状のフランク部と上記エレメントの幅寸法を二分する中心線とのなす接触角のばらつきについて、一本のベルトで使用されるエレメント総数分の標準偏差を0.05°〜0.10°の範囲に設定したことを特徴とする無段変速機用Vベルト。 - 上記エレメントは、
両側端面に相手側プーリと接触することになるテーパ状のフランク部が形成されて上記リングの内周側となるボディ部と、
同じく上記リングの外周側となるヘッド部と、
上記ボディ部とヘッド部とを幅方向中央部にて相互に連結しつつそれらボディ部およびヘッド部とともに上記リングを受容するためのリング受容溝を形成するネック部と、
を備えていることを特徴とする請求項1に記載の無段変速機用Vベルト。
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