JP4132820B2 - 金属ベルト式無段変速機のｖブロックの製造方法およびその金型 - Google Patents

Description

技 術 分 野
本発明は、プレス成形が容易でプレス型の耐久性が高い金属ベルト式無段変速機のＶブロックの製造方法に関するものである。
背 景 技 術
薄肉金属リングを厚み方向に複数枚層状に重ねた薄肉金属リング複合体に多数のＶブロックの左右両部がリング周方向に亘って支持されてなる無端金属ベルトをドライブプーリとドリブンプーリとに巻掛け、前記両プーリの溝巾を変更することにより、変速比を制御する金属ベルト式無段変速機において、特開平２−２２５８４０号公報の図２ａおよび図２ｂ（図１４、図１５参照）に図示の形状のＶブロックを製造するには、厚さが均一の板材を、Ｖブロックの正面形状に打抜きながら、Ｖブロックの外周部を均等な厚さに残すとともに、ロッキングエッジを境にＶブロックの内周部の厚さを内周方向に向い緩やかに比例的に減少させるように内周部をプレス潰し成形していた。
また、このプレス潰し体積を減少させるために、図１６および図１７に示すようにＶブロックの内周部を予め段状に薄く成形し、カウンターパンチによりロッキングエッジを境に内周部に向いて傾斜面を形成していた。
図１４および図１５に図示のＶブロックを素材の板厚に手を加えることなく製造する場合には、Ｖブロックにおけるロッキングエッジより内周部の平均潰し深さが大きいため、金型の摩耗が激しく金型の寿命が短く、その結果、コスト高であった。
また、Ｖブロックの重心をロッキングエッジより外周部側に寄せた図１６ないし図１７に図示のＶブロックの製造では、Ｖブロックの内周部と外周部との間の段部よりロッキングエッジ迄の部分のみに大きな変形を伴なう成形をしたため、プレス潰し量は小さくなるものの、プーリのＶ溝面に強く圧縮力を受けるＶブロック内周部が薄く、これによるＶブロック内周部の強度・剛性不足により、プーリのＶ溝面に接するＶブロック内周部の側面が変形し、この部分の摩耗が激しくなるとともにサドル面変形によりＶブロックと金属リングとの間の荷重分担に偏りが生じ、金属ベルトの耐久性と動力伝達効率の低下が避けられない欠点があった。
さらに、図１６，図１７に示される従来例では、プレス成形の際のプレス潰し部分がＶブロックの外周側から内周側へ厚くなる方向に一方的に片寄ってしまうため、メインパンチやカウンターパンチのプレス反力がＶブロックの外周方向へ生じ、ダイとメインパンチ、ダイとカウンターパンチ間の間隙が一定でなくなって、一部が広くなり、Ｖブロックの形状精度が落ちたり、一部にせん断面ではない破断面が生じてしまうことがあった。
発 明 の 開 示
このような難点を克服するために、本発明は、薄肉金属リングを厚み方向に複数枚層状に重ねた薄肉金属リング複合体に多数のＶブロックがリング周方向に亘って支持されてなる無端金属ベルトをドライブプーリとドリブンプーリとに巻掛け、前記両プーリの溝巾を変更することにより、変速比を制御する金属ベルト式無段変速機のＶブロックの製造方法において、前記Ｖブロックプレス素材の断面形状を、外周部では略均等巾で、ロッキングエッジより所定距離だけ内周側に離れた個所から内周端に向い緩やかに傾斜して先細に形成し、前記Ｖブロックプレス素材を前後から挟むメインパンチおよびカウンターパンチの正面形状を該Ｖブロックの正面形状と略同の形状に形成するとともに、前記ロッキングエッジに面する側のパンチの内周端に向う傾斜始端を、該ロッキングエッジにし、該メインパンチおよびカウンターパンチでもって前記Ｖブロックプレス素材を打ち抜きプレス成形してＶブロックを製造することを特徴とするものである。
本発明は、前記したように構成されているので、Ｖブロックプレス素材のプレス潰し加工部分は、該Ｖブロックプレス素材における傾斜始端の厚さが最も厚く、この傾斜始端からロッキングエッジに向って次第に薄くなるとともに、この傾斜始端から内周端に向って同様に次第に薄くなっている結果、前記Ｖブロックプレス素材のプレス潰し加工部分平均潰し深さが、ロッキングエッジから内周端に向って次第に厚くなる従来のものの平均潰し深さよりも小さくなり、プレス成形時のカウンターパンチの金型局部面圧を低くすることができ、プレス型の寿命が大巾に延びる。
そして、本発明によれば、Ｖブロックの内周部の厚さが外周部の厚さに比べて著しく減少しないため、プーリのＶ溝面に強く圧縮荷重を受けるＶブロックの内周部の強度・剛性がそれ程大巾に低下せず、その結果、該Ｖブロックのプーリ接触部の摩耗が小さくなるとともに、サドル面変形によるＶブロックと金属リングとの間の荷重分担の偏りが生じにくくなり、金属ベルトの耐久性と動力伝達効率が向上する。
本発明の一形態では、Ｖブロックプレス素材の傾斜始端から前記ロッキングエッジ迄のプレス潰し体積と、前記Ｖブロックプレス素材の傾斜始端から前記Ｖブロック内周端に向う範囲のプレス潰し体積が略等しいようにすることによって、プレス成形に伴なうパンチへのプレス反力が殆んどなく、ダイに対するパンチの相対位置を正確に維持でき、Ｖブロックの形状、寸法精度を大巾に向上させることができるとともに、破断面が生じることもない。
また、Ｖブロックの正面形状と略同一の形状に正面形状が形成されるとともに、断面形状が外周部では略均等巾でロッキングエッジより所定距離だけ内周側に離れた個所から内周端に向い緩やかに傾斜した先細形状に形成されたＶブロックプレス素材に対し、該Ｖブロックプレス素材を挟むメインパンチおよびカウンターパンチの内、前記ロッキングエッジに面する側のパンチの内面において、前記ロッキングエッジを境にして外周部は他のパンチの内面と平行に形成されるとともに、内周部は、内周端に向い緩やかに浅くなるように傾斜して形成されることにより、上記一形態の発明を容易にかつ確実に遂行することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、図１ないし図７および図１０ないし図１３に図示された本発明の一実施形態について説明する。
金属ベルト式無段変速機０の薄肉金属リング１は、例えば、周長６６０ｍｍ，巾９．２ｍｍ，厚さ約０．１８ｍｍであり、図２に図示されるように、これら薄肉金属リング１は厚み方向へ１２枚殆ど隙間なく積層されて、該薄肉金属リング複合体２が形成され、該左右１対の薄肉金属リング複合体２に多数の金属Ｖブロック３が支持されて、無端金属ベルト４が構成されている。
また、この無端金属ベルト４は、図１に図示されるように、金属ベルト式無段変速機０のドライブプーリ５およびドリブンプーリ６に架渡され、該ドライブプーリ５は、図示されない発進クラッチを介して内燃機関（図示されず）に連結され、前記ドリブンプーリ６は図示されない歯車変速機およびディファレンシャルを介して左右の車輪（図示されず）に連結されており、内燃機関の動力が車輪に接続・遮断可能に伝達されるようになっている。
さらに、ドライブプーリ５およびドリブンプーリ６には、それぞれ図示されない油室が設けられており、この油室にそれぞれ適正に調整された油圧が加えられ、該ドライブプーリ５およびドリブンプーリ６のプーリ溝の溝巾が調節されて、金属ベルト式無段変速機０は最適の速度比となるように制御されるようになっている。
さらにまた、前記金属Ｖブロック３は、巾約２４ｍｍ，高さ１３ｍｍ，厚さ１．５ｍｍの寸法を有しており、金属Ｖブロック３の正面投影形状は、図３に図示されるように、外周部が笠状で、中間部に左右から巾中央に向って切欠き３ｃが存在するように弥次郎兵衛状に形成され、金属Ｖブロック３の進行方向前面３ａの外周部には矩円柱状突起３ｄが突設されるとともに金属Ｖブロック３の背面３ｂの外周部には前記矩円柱状突起３ｄと嵌合する凹み３ｅが形成され、金属Ｖブロック３の背面３ｂは平面に形成され、金属Ｖブロック３の前面３ａの外周部は背面３ｂと平行な平面となっているが、金属Ｖブロック３の前面３ａの内周縁３ｆから外周側に４．２ｍｍ離れたロッキングエッジ３ｇから内周縁３ｆが薄くなる方向へ緩やかに傾斜している。
このような形状の金属Ｖブロック３を製造するに当り、図７に示すＶブロック素材８が予め形成される。
このＶブロック素材８では、厚さが１．５ｍｍの一定の厚さで巾が金属Ｖブロック３の高さ１３ｍｍより板押え分だけ巾の広い約４０ｍｍの一定巾の細長い帯状材の一方の面８ａを平面にしたまま他方の面８ｂを一方の側縁８ｃから約１７ｍｍ（金属Ｖブロック３の内周縁３ｆから約２．８ｍｍ）離れた個所の稜角縁８ｄを境にその一側縁に向って薄くなる方向へ圧延および削り加工により、約６°の傾斜角となるように、傾斜面８ｅが形成されている。
このＶブロック素材８の打ち抜き加工を施して金属Ｖブロック３を製造する図１０に図示の打ち抜き加工装置１０では、枠体１１の下部に下側ダイ１２が設置されるとともに、該下側ダイ１２に対し接離自在に枠体１１に上側ダイ１３が嵌装されており、枠体１１の上部に設けられたダイ駆動油圧シリンダ１４でもって、上側ダイ１３は上下に昇降駆動されるようになっている。
また、下側ダイ１２の上面１２ａには、金属Ｖブロック３の正面形状と同一の形状（厳密にはやや大きい）の凹み１２ｂが形成され、この凹み１２ｂに隙間なく嵌合しうるカウンターパンチ１５が上下に摺動自在に嵌装され、該カウンターパンチ１５および枠体１１の底部にカウンターパンチ駆動油圧シリンダ１６が介装されており、該カウンターパンチ駆動油圧シリンダ１６によってカウンターパンチ１５は上下に昇降駆動されるようになっている。
さらに、上側ダイ１３の下面１３ａには、下側ダイ１２の凹み１２ｂと同一形状の凹み１３ｂが形成され、この凹み１３ｂに隙間なく嵌合しうるパンチ１７が上下へ摺動自在に嵌装され、上側ダイ１３を貫通するピストン１８ａを有するパンチ駆動油圧シリンダ１８が枠体１１およびパンチ１７の頂部に介装されており、該パンチ駆動油圧シリンダ１８によってパンチ１７が上下へ昇降駆動されるようになっている。
そして、カウンターパンチ１５の上面１５ａの外周部には、金属Ｖブロック３の突起３ｄを形成するための矩円柱状凹み１５ｂが突設され、メインパンチ１７の下面１７ａの外周部には、金属Ｖブロック３の矩円柱状凹み３ｅを形成するための突起１７ｂが設けられ、カウンターパンチ１５の上面１５ａの内周部には、カウンターパンチ１５の内周縁１５ｃから４．２ｍｍ離れた地点１５ｄから内周縁１５ｃに向い約３．５度の傾斜面１５ｅが形成されている。
図１ないし図７および図１０ないし図１３に図示の実施形態は前記したように構成されているので、図１０に図示するように、Ｖブロック素材８を下側ダイ１２とカウンターパンチ１５の上面に載置し、ダイ駆動油圧シリンダ１４とメインパンチ駆動油圧シリンダ１８を動作させて、図１１に図示するように、上側ダイ１３およびメインパンチ１７の下面１３ａ、１７ａをＶブロック素材８の他方の面８ｂに接触させた後、メインパンチ駆動油圧シリンダ１８およびカウンターパンチ駆動油圧シリンダ１６を動作させ、メインパンチ駆動油圧シリンダ１８およびカウンターパンチ駆動油圧シリンダ１６の油圧圧力を所定の圧力に保持させることにより、Ｖブロック素材８を一定の挟み力でもって挟んだまま、図１２に図示するように、下降させれば、１個の金属Ｖブロック３が打ち抜き加工でもって製造できる（図１３参照）。
その後、ダイ駆動油圧シリンダ１４，カウンターパンチ駆動油圧シリンダ１６，メインパンチ駆動油圧シリンダ１８を復動させて、図１０に図示した状態に復帰させた後、Ｖブロック素材８を金属Ｖブロック３の巾２４ｍｍより広い例えば５０ｍｍだけ金属Ｖブロック３の巾方向、Ｖブロック素材８の長手方向へずらし、前記したと同様な打ち抜き加工を反復することにより、金属Ｖブロック３を大量に生産することができる。
また、Ｖブロック素材８の稜角縁８ｄと金属Ｖブロック３の傾斜開始縁であるロッキングエッジ３ｇとは、図８に図示されるように、１．４ｍｍの距離があり、カウンターパンチ１５の上面１５ａ，１５ｅによりＶブロック素材８が圧し潰される部分は、黒く塗り潰された形状のように、２等辺３角形状となっているので、圧し潰しの際のＶブロック素材８の巾方向すなわち金属Ｖブロック３の高さ方向の反力は殆どなく、打ち抜き加工の際にＶブロック素材８の巾方向のずれが発生しない結果、ダイとメインパンチ、ダイとカウンターパンチ間の間隙が一定でなくなり、一部が広くなるということがなく、金属Ｖブロック３の形状精度が落ちたりすることはなく、また、一部にせん断面ではない破断面が生じてしまうことも防止できる。
さらに、図１６および図１７に図示されたＶブロックの圧し潰し断面積Ａは、０．０８５２２ｍｍ^２であるのに対し、図１４，１５に示された本実施形態の金属Ｖブロック３の圧し潰し断面積Ａは０．１１２２９５ｍｍ^２であるが、図１６および図１７のＶブロックの圧し潰し長さＬは１．９６６ｍｍであるのに対し、図１４，１５の本実施形態の金属Ｖブロック３圧し潰し長さは、３．２１８ｍｍであって、平均潰し深さＡ／Ｌでは、図１９に図示の表２から明らかなように、本実施形態の方が図１６および図１７の従来例のＶブロックよりも値が低く（８０．５％）、そのため、本実施形態の全型すなわちメインパンチ１７の寿命が図１６および図１７のものよりも長くなる。
さらにまた、金属Ｖブロック３の切欠き３ｃより内周寄り部分３ｈが図９に示され、図１４，１５に示された本実施例によるものが、左方部分に示され、図１６および図１７の従来例によるものが、同じような部分が図９の右方部分に示されている。このように、図１６および図１７従来例のＶブロックでは、内周端に近い近傍の厚さが本実施形態の金属Ｖブロック３における同じ部分と比べて薄いため、前記内周寄り部分３ｈの重心Ｇを通る上下方向の中立軸Ｎに関する断面２次モーメントＩでは、図１６および図１７の従来例のＶブロック（図９の右方部分）の内周寄り部分３ｈのＩが図１４，１５の本実施形態の金属Ｖブロック３の内周寄り部分３ｈのＩよりも小さい。
従って、図３に図示されるように、ドライブプーリ５およびドリブンプーリ６のプーリ溝面で挟まれる金属Ｖブロック３の内周寄り部分３ｈにＭなる曲げモーメントが働いた際に、内周寄り部分３ｈの切欠き３ｃに隣接した個所に引張応力が発生するとともに、内周縁３ｆに圧縮応力が発生するが、図１８に図示の表１で明らかなように、本実施形態では、断面２次モーメントＩが、図１６および図１７に図示の従来例のものに比べて大きいため、本実施形態の引張応力σ_Ｔおよび圧縮応力σ_Ｃの方が図１６および図１７に示した従来例に比べて小さく（図１６および図１７の従来例の応力を１００とした場合の比率は９０．７１，９７．１２）、破損および変形がしにくい。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明のＶブロック製造方法で製造されたＶブロックを有する金属ベルト式無端変速機の概略側面図である。
図２は、無端金属ベルトの一部欠除斜視図である。
図３は、Ｖブロック９の正面図である。
図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿って裁断した横断面図である。
図５は、図３のＶ−Ｖ線に沿って裁断した横断面図である。
図６は、Ｖブロック素材の一部欠除平面図である。
図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿って裁断した横断面図である。
図８は、本発明実施例と従来のものとの圧し潰し状態の差を示したＶブロックの内周寄り部分の横断説明図である。
図９は、本発明実施例と従来のものの成形後の形状と中立軸から端部迄の距離を示した図である。
図１０は、本発明の打ち抜き加工装置の断面図で、Ｖブロック素材を装入した状態を示す図である。
図１１は、図１０でＶブロック素材を上下ダイ、メインパンチおよびカウンターパンチで挟んだ状態を示す図である。
図１２は、図１０で打ち抜き途中を示す図である。
図１３は、図１３で打ち抜き完了した状態を示す図である。
図１４は、本発明のＶブロック正面図である。
図１５は、図１４のＸＶ−ＸＶに沿って裁断した横断面図である。
図１６は、従来のＶブロック正面図である。
図１７は、図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩに沿って裁断した横断面図である。
図１８は、本発明実施形態のＶブロックと従来のＶブロックの曲げ強度を求めた表である。
図１９は、本発明実施形態のＶブロックと従来のＶブロックの圧し潰し断面積Ａと平均潰し深さＡ／Ｌを求めた表である。

Claims (3)

1. 薄肉金属リングを厚み方向に複数枚層状に重ねた薄肉金属リング複合体に多数のＶブロックがリング周方向に亘って支持されてなる無端金属ベルトをドライブプーリとドリブンプーリとに巻掛け、前記両プーリの溝巾を変更することにより、変速比を制御する金属ベルト式無段変速機のＶブロックの製造方法において、
   前記Ｖブロックプレス素材の断面形状を、外周部では略均等巾で、ロッキングエッジより所定距離だけ内周側に離れた個所から内周端に向い緩やかに傾斜して先細に形成し、
   前記Ｖブロックプレス素材を前後から挟むメインパンチおよびカウンターパンチの正面形状を該Ｖブロックの正面形状と略同の形状に形成するとともに、前記ロッキングエッジに面する側のパンチの内周端に向う傾斜始端を、該ロッキングエッジにし、該メインパンチおよびカウンターパンチでもって前記Ｖブロックプレス素材を打ち抜きプレス成形してＶブロックを製造することを特徴とする金属ベルト式無段変速機のＶブロック製造方法。
2. 前記Ｖブロックプレス素材の傾斜始端から前記ロッキングエッジ迄のプレス潰し体積と、前記Ｖブロックプレス素材の傾斜始端から前記Ｖブロック内周端に向う範囲のプレス潰し体積が略等しいことを特徴とする請求項１記載の金属ベルト式無段変速機のＶブロック製造方法。
3. Ｖブロックの正面形状と略同一の形状に正面形状が形成されるとともに、断面形状が外周部では略均等巾でロッキングエッジより所定距離だけ内周側に離れた個所から内周端に向い緩やかに傾斜した先細形状に形成されたＶブロックプレス素材に対し、該Ｖブロックプレス素材を挟むメインパンチおよびカウンターパンチの内、前記ロッキングエッジに面する側のパンチの内面において、前記ロッキングエッジを境にして外周部は他のパンチの内面と平行に形成されるとともに、内周部は、内周端に向い緩やかに浅くなるように傾斜して形成されたことを特徴とする金属ベルト式無段変速機のＶブロックの金型。

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