JP4063099B2

JP4063099B2 - 金属ベルトの製造方法および製造時の支持治具

Info

Publication number: JP4063099B2
Application number: JP2003034541A
Authority: JP
Inventors: 秀則坂井; 敦史月崎
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-02-13
Filing date: 2003-02-13
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2023-02-13
Also published as: JP2004245295A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無段変速機に用いる金属ベルトの製造方法ならびに製造時の支持治具に関し、特に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金属ベルトの製造方法および製造時の支持治具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から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金属ベルトが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
これは、エレメントのフランク面をプーリの円錐状の傾斜面に確実にマッチングさせるべく、プーリに対する当接面に粗面加工を施した後、金属リングに装着して組立てた金属ベルトを一対のプーリに装着してベルト式無段変速機を構成し、金属ベルトに張力を加えた状態で一対のプーリを回転させることで、粗面加工されたフランク面の表面をばらつきなく均一化すると共にプーリの傾斜面と摺り合せさせてサイジング（寸法矯正）するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５９−９７３４４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、フランク面の粗面加工された部分をプーリの傾斜面により押し潰すという構造となっているため、その加工量を制御できず、フランク面の凹凸を機械加工によって取り去りその形状精度を高めることができないという不具合があった。
【０００６】
また、上記従来例では、金属ベルトに組立てた状態でプーリに装着するという構造となっているため、金属リングとエレメントとの間およびエレメント同士の間の隙間により、エレメント個々の形状が揃わず、プーリのエントランス部での当たりが不揃いとなり、騒音や振動を誘発する虞がある。
【０００７】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、金属ベルトを構成する各エレメントを精度よく製造可能な金属ベルトの製造方法および製造時の支持治具を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、多数のエレメントを、その幅方向位置を位置決めした状態において、そのサドル面を証として支持治具に整列させ、整列状態のエレメントに積層方向からベルトとして使用される状態に近似させて圧縮力を負荷し、圧縮状態の多数のエレメントに対してそのフランク部を同時に加工することで無段変速機用の金属ベルトを製造するようにした。
【０００９】
【発明の効果】
したがって、本発明では、多数のエレメントを、その幅方向位置を位置決めした状態において、そのサドル面を証として支持治具に整列させ、整列状態のエレメントに積層方向からベルトとして使用される状態に近似させて圧縮力を負荷し、圧縮状態の多数のエレメントに対してそのフランク部を同時に加工するため、各エレメントは実際に機能する状態、即ち、金属ベルト内で圧縮力を受けている実機に近い状態で加工することができ、実機運転状態にて要求される形状に加工することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の金属ベルトの製造方法を一実施形態に基づいて説明する。
【００１１】
図１は本発明を適用する金属ベルトを用いたベルト式無段変速機の駆動メカニズムを示す説明図、図２は本発明を適用する金属ベルトの断面図およびエレメントの側面図、図３は本発明の金属ベルトの製造方法の第１実施形態を適用した加工時における支持治具の概略平面図、図４は支持治具の断面図、図５は支持治具のＡ−Ａ線に沿う断面図を夫々示す。ここでは、先ず、図１に基づいて、金属ベルトの使用形態を図１に示すベルト式無段変速機図により説明し、次いで、図２により対象とする金属ベルトについて説明し、その後に、図３〜図５によりエレメントの支持治具と共に本発明の製造方法を説明する。
【００１２】
図１において、金属ベルト１は多数のエレメント２と各エレメント２を整列させて保持する無端状のリング３とにより構成されている。ベルト式無段変速機は、軸方向相対位置が可変となった一対の対向する円錐状の傾斜面６、７により円周にＶ字状溝６Ａ、７Ａを備える駆動側プーリ４および従動側プーリ５の各Ｖ字状溝６Ａ、７Ａに巻回して構成される。駆動側プーリ４のトルクは金属ベルト１の構成要素である各エレメント２，２同士の圧縮力を介して従動側プーリ５に伝達され、各エレメント２、２は前記Ｖ字状溝６Ａ、７Ａに係合し且つベルト本体として機能する無端状のリング３の張力によって拘束される。
【００１３】
図２に示すように、多数のエレメント２は、プーリ４、５のＶ字状溝６Ａ、７Ａへの接触面となるよう傾斜した左右一対のフランク部１０を備えるボディ部１１と、ボディ部１１に隣接させて一対のリング受容溝１２を形成するようボディ部１１に幅狭のネック部１３を介して連結したヘッド部１４とを備える。前記リング受容溝１２はボディ部１１のサドル面１５、ネック部１３およびヘッド部１４に形成されたイヤー部１６とにより三方を囲んで形成している。前記リング受容溝１２には、薄板状のリング素片３Ａを幾重にも積層してなるベルト本体としての金属製のリング３が嵌め合わされ、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金属ベルト１として機能する。なお、各エレメント２，２・・・は、ボディ部１１がリング３の内周側となり、ヘッド部１４がリング３の外周側となる。
【００１４】
前記ボディ部１１は、図２（Ｂ）に示すように、ロッキングエッジ１７より図中下方において斜めの傾斜面１８により切取っており、ボディ部１１がプーリ４、５のＶ字状溝６Ａ、７Ａへフランク部１０により接触して共に回動する時に、ボディ部１１同士がプーリ４、５内周側において互に干渉しないようにしている。その場合においても、ボディ部１１同士はロッキングエッジ１７を介して互に接触していることが望ましい。
【００１５】
前記ボディ部１１の左右のフランク部１０の基準幅寸法Ｗ、基準幅寸法ＷとなっているポイントＧのサドル面１５からの高さ寸法Ｓ、および、フランク面１０の傾斜θは、エレメント２がリング３によりサドル面１５で支持された状態で、そのフランク面１０をプーリ４、５のＶ字状溝６Ａ、７Ａに係合する際に、フランク面１０とプーリ４、５との間での伝達トルクを左右する重要な要素であり、高精度に製作する必要がある。
【００１６】
前記フランク面１０の加工を高精度に実施するため、図３〜図５に示すエレメント２の支持治具２０を用いる。エレメント２の支持治具２０と共に本発明の製造方法を以下に説明する。
【００１７】
図３〜図５において、エレメント２の支持治具２０は、多数のエレメント２を加工しようとするフランク部１０を露出させて収容する治具本体２１と、収容したエレメント２同士をそのサドル面１５を基準として整列させる整列手段２２と、収容したエレメント２同士を密着させて保持する治具本体２１に固定の圧着手段２３とより構成している。
【００１８】
前記治具本体２１は、エレメント２をそのリング受容溝１２に係合することにより保持する互に対向した一対の支持辺２４と、加工対象でないフランク部１０に当接してエレメント２の幅方向位置を位置決めする位置決め部２５と、前記整列手段２２を保持する整列手段保持部２６とを一体に備える。リング受容溝１２に係合する一対の支持辺２４の先端の間隔は、エレメント２のネック部１３の幅より大きく形成し、各エレメント２の一方のフランク部１０を加工する際に未加工のフランク部１０を位置決め部２５に当接させたエレメント２の幅方向位置と加工されたフランク部１０を位置決め部２５に当接させたエレメント２の幅方向位置とのずれを許容している。また、支持辺２４の厚さはリング収容溝１２の溝の幅より若干小さく形成して、エレメント２の治具本体２１内への収容作業が円滑となるようにする他、エレメント２のボディ部１１のサドル面１５を支持辺２４の一方の面に当接させて整列手段２２による押圧により精度よく整列させるようにしている。治具本体２１は、その剛性を確保するため、図示のように、一方の支持辺２４の根元を他方の支持辺２４と連結して略ボックス状に形成し、このボックス内にエレメント２のヘッド部１４が収容されるように形成するのが望ましい。また、片持ち状態となる整列手段保持部２６は、図示のように、他より厚肉に形成して剛性を確保することが望ましい。そして、治具本体２１は、軸方向いずれの位置でも同一断面形状をなし、例えば、押し出し成形等により形成することもできる。
【００１９】
前記整列手段２２は、治具本体２１に収容したエレメント２のボディ部１１のフランク部１０同士の間に当接する保持プレート２７と、治具本体２１の整列手段保持部２６に形成したねじ孔にねじ込まれて保持プレート２７をエレメント２に当接させ、また、離脱させる複数のボルト２８とから構成している。プレート２７により押し付けられるエレメント２は、そのサドル面１５を支持辺２４の当接させて整列される。
【００２０】
前記圧着手段２３は、治具本体２１の軸方向端部に固定されたエンドプレート２９、３０と、軸方向移動可能に治具本体２１の支持辺２４に支持された押付けプレート３１と、一方のエンドプレート２９に形成したねじ孔にねじ込まれて押付けプレート３１を収容したエレメント２に当接させ、また、離脱させるボルト３２とから構成している。治具本体２１に収容されたエレメント２は、ボルト３２により押付けプレート３１を前進させることにより、他方のエンドプレート３０と押付けプレート３１との間において、実際の運転時と同じように荷重を負荷されて圧縮される。
【００２１】
以上の構成の支持治具２０にエレメント２を支持させるには、先ず、支持治具２０の治具本体２１から圧着手段２３（押付けプレート３１側のエンドプレート２９および押付けプレート３１）を取り除き、整列手段２２の保持プレート２７を後退させて、エレメント２を治具本体２１に挿入可能とする。
【００２２】
次いで、治具本体２１に多数のエレメント２を、そのリング受容溝１２を支持辺２４に支持させて挿入する。エレメント２のヘッド部１４は治具本体２１のボックス内に挿入される。同時に加工するエレメント２の数は、リング３に装着されるベルト一組分の数量を組込むことが望ましいが、治具本体２１の軸方向長さに制限がある場合には、複数回に分けた数量のエレメント２を治具本体２１に挿入する。
【００２３】
次に、エレメント２を支持辺２４に沿ってずらし、他方のエンドプレート３０側に接触させて順次重ねてゆき、その状態で押付けプレート３１を支持辺２４に案内させて挿入し、ボルト３２を備えるエンドプレート２９を治具本体２１に固定して、ボルト３２を軽く締めて押付けプレート３１でエレメント２の倒れ止めを行う。
【００２４】
次に、治具本体２１を位置決め部２５を下方にして各エレメント２の治具本体２１内のフランク面１０を位置決め部２５に当接させる。その状態で、整列手段２２のボルト２８を締め付け、保持プレート２７を前進させてエレメント２のボディ部１１に当接させ、さらに締め付けることでエレメント２のサドル面１５を支持辺２４に当接させ、各エレメント２を整列させる。同時に、圧着手段２３のボルト３２を締め付け、押付けプレート３１によりエレメント２同士を接触させて、圧縮する。
【００２５】
この状態においては、各エレメント２は治具本体２１の位置決め部２５にフランク部１０を当接させて幅方向に位置決めされ、整列手段２２により上下方向に位置決めされた状態で圧着手段２３により互に強く接触して支持治具２０に保持される。この保持状態では、一方のフランク部１０は治具本体２１から露出した状態となり、外部から加工可能となっている。
【００２６】
この状態でのフランク部１０の加工は、ベルト式無段変速機の実機に組付けられたと同様に各エレメント２が従動側プーリ５のエントランス部５ａと略同等の圧縮力を受けているため、実機に近い状態で加工することができ、実機運転状態にて要求される形状を加工することができる。また、多数のエレメント２のフランク部１０を同時に加工できるため、エレメント２を個々に加工する場合に比較して、加工量を制御しやすく、均一・高精度に加工でき、エレメント２個々の形状が揃わず、従動側プーリ５のエントランス部５ａでの当たりが不揃いとなり、騒音や振動を誘発するという不具合も生じない。即ち、駆動側プーリ４から従動側プーリ５に向かう各エレメント２は、高圧縮力を受けており、この高圧縮力を受けた状態で従動側プーリ５のエントランス部５ａに接触するときが騒音発生の大きな要因となる。この時、略直線方向に移動してエントランス部５ａに接触する状態と略同等な状態を再現して、各エレメント間で均一且つ高精度な加工がなされているので、騒音や振動を抑制することができるのである。
【００２７】
一方のフランク部１０の加工が完了すれば、支持治具２０の治具本体２１から圧着手段２３（押付けプレート３１側のエンドプレート２９および押付けプレート３１）を取り除き、整列手段２２の保持プレート２７を後退させて、エレメント２を治具本体２１から取出し、未加工のフランク部１０が支持治具２０から露出させて各エレメント２を挿入する。
【００２８】
次に、エレメント２を支持辺２４に沿ってずらし、他方のエンドプレート３０側に接触させて順次重ねてゆき、その状態で押付けプレート３１を支持辺２４に案内させて挿入し、ボルト２９を備えるエンドプレート２９を治具本体２１に固定して、ボルト３２を軽く締めて押付けプレート３１でエレメント２の倒れ止めを行う。
【００２９】
次に、治具本体２１を位置決め部２５を下方にして各エレメント２の治具本体２１内のフランク面１０を位置決め部２５に当接させる。その状態で、整列手段２２のボルト２８を締め付け、保持プレート２７を前進させてエレメント２のボディ部１１に当接させ、さらに締め付けることでエレメント２のサドル面１５を支持辺２４に当接させ、各エレメント２を整列させる。同時に、圧着手段２３のボルト３２を締め付け、押付けプレート３１によりエレメント２同士を接触させて、圧縮する。
【００３０】
この状態においても、各エレメント２は治具本体２１の位置決め部２５にフランク部１０を当接させて幅方向に位置決めされ、整列手段２２により上下方向に位置決めされた状態で圧着手段２３により互に強く接触して支持治具２０に保持される。この保持状態では、未加工のフランク部１０は治具本体２１から露出した状態となり、外部から加工可能となっている。
【００３１】
この状態でのフランク部１０の加工も、ベルト式無段変速機の実機に組付けられたと同様に各エレメント２が圧縮力を受けているため、実機に近い状態で加工することができ、実機運転状態にて要求される形状を加工することができる。また、多数のエレメント２のフランク部１０を同時に加工できるため、エレメント２個々に加工する場合に比較して、加工量を制御しやすく、均一・高精度に加工でき、エレメント２個々の形状が揃わず、プーリ４、５のエントランス部での当たりが不揃いとなり、騒音や振動を誘発するという不具合も生じない。
【００３２】
加工を完了すれば、支持治具２０から各エレメント２を取出し、加工時と同様の整列順序で、エレメント２のリング受容溝１２にリング３を挿入して金属ベルト１を形成することができる。各エレメント２は、フランク部１０を加工している時の配列でリング受容溝１２にリング３を挿入することで、加工時の精度のまま金属ベルト１の組立後の精度を維持することができ、その許容トルクを向上させることができる。
【００３３】
図６は、入力トルクを横軸とし、金属ベルト１のスリップ率を縦軸として、金属ベルト１の許容トルク特性を示したものである。図で示すように、エレメント２のフランク部１０を加工することにより、許容トルクは矢印のように、確実に向上させることができる。
【００３４】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００３５】
（ア）多数のエレメント２をそのサドル面１５を証として支持治具２０に整列させ、整列状態のエレメント２に積層方向から圧縮力を負荷し、圧縮状態の多数のエレメント２に対してそのフランク部１０を同時に加工するため、各エレメント２は実際に機能する状態、即ち、金属ベルト１内で圧縮力を受けている実機に近い状態で加工でき、実機運転状態にて要求される形状とすることができ、加工時の精度のまま金属ベルト１の組立後の精度を維持することができ、その許容トルクを向上させることができる。
【００３６】
（イ）整列させる多数のエレメント２を、金属ベルト１としてリング３に組込まれる一揃いのエレメント２とすることにより、金属ベルト１の１セットのエレメント２のフランク面１０を全て均一に揃えることができ、エレメント２個々の形状が全て揃い、プーリ４、５のエントランス部での当たりが不揃いによる騒音や振動を生じることがなく、高精度で静粛な金属ベルト１を得ることができる。
【００３７】
なお、上記実施形態において、金属ベルト１として、リング受容溝１２をエレメント２の左右に備えるものについて説明したが、図示はしないが、リング受容溝をエレメントの中央部に備えるエレメントのフランク部の加工に適用するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すベルト式無段変速機の駆動メカニズムを示す説明図。
【図２】本発明を適用する金属ベルトの断面図（Ａ）およびエレメントの側面図（Ｂ）。
【図３】本発明の金属ベルトの製造方法の第１実施形態を適用した加工時における支持治具の概略平面図。
【図４】支持治具の断面図。
【図５】支持治具のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図６】金属ベルトの許容トルク特性を示すグラフ。
【符号の説明】
１金属ベルト
２エレメント
３リング
４、５プーリ
６、７傾斜面
１０フランク部
１１ボディ部
１２リング受容溝
１５サドル面
２０支持治具
２１治具本体
２２整列手段
２３圧着手段
２４支持辺
２５位置決め部

Claims

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させて組付けて構成する無段変速機用の金属ベルトの製造方法であって、
多数のエレメントを、その幅方向位置を位置決めした状態において、そのサドル面を証として支持治具に整列させ、整列状態のエレメントに積層方向からベルトとして使用される状態に近似させて圧縮力を負荷し、
圧縮状態の多数のエレメントに対してそのフランク部を同時に加工することを特徴とする金属ベルトの製造方法。
前記整列させる多数のエレメントは、金属ベルトとしてリングに組込まれる一揃いのエレメントであることを特徴とする請求項１に記載の金属ベルトの製造方法。
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させて組付けて構成する無段変速機用の金属ベルト製造時の支持治具であって、
金属ベルトを構成する多数のエレメントを、その幅方向位置を位置決めする位置決め部と、そのサドル面を証として保持する支持辺と、多数のエレメントのサドル面を前記支持辺に付勢してエレメントを整列させる整列手段と、整列した多数のエレメントに積層方向からベルトとして使用される状態に近似させて圧縮力を負荷する圧着手段とにより支持治具を構成し、
前記支持治具に保持した状態で多数のエレメントのフランク部を同時に加工することを特徴とする金属ベルト製造時の支持治具。
前記多数のエレメントは、金属ベルトとしてリングに組込まれる一揃いのエレメントであることを特徴とする請求項３に記載の金属ベルト製造時の支持治具。