JP4319716B2 - Cvt用動力伝達ベルト - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等に搭載されるCVTの動力伝達ベルトに係り、詳しくは、動力伝達時における騒音や金属こまの摩耗の抑制等を図る技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、自動車用自動変速機としては、滑らかで最適な減速比での変速が行えるため、遊星歯車や湿式摩擦材を用いたステップ式自動変速機に較べて駆動損失が少ないこと、変速時におけるショックが殆ど無視できること等から、無断変速機すなわちCVT(Continuosly Variable Transmission)が注目されている。自動車用CVTでは、トロイダル式等種々のものが開発されているが、特開平2−125122号公報や特開平4−83941号公報等に記載されたように、共にV字溝を有する駆動側プーリと従動側プーリとの間に金属製の動力伝達ベルトを掛け渡し、両プーリの有効直径を油圧機構等により適宜変化させることで変速を行うベルト式が主流となっている。
【0003】
ベルト式CVTの場合、両プーリは、相対向する面が共にコーン形状に形成された固定シーブと移動シーブとからなっており、例えば、駆動側プーリの移動シーブが油圧機構等により駆動されるものでは、従動側プーリの移動シーブは圧縮コイルばね等の付勢機構により固定シーブ側に付勢される。そして、変速制御装置等からの指令により油圧装置が作動し、駆動側プーリの固定シーブと移動シーブとが離間してその有効直径が小さくなると、従動側プーリの固定シーブと移動シーブとが付勢機構の作動により接近してその有効直径が大きくなり、CVTの減速比が小さく変化する。
【0004】
一般に、ベルト式CVTの動力伝達ベルト5は、図6,図7(図6中のC矢視図)に示したように、多数枚の金属こま11と複数枚の保持リング13とから構成されている。金属こま11は、V字溝15(固定シーブ17および移動シーブ19の傾斜面)に当接する直線状の接触面21を両端に有する胴部23と、胴部23の中央から図6中上方に延設された二等辺三角形状の頭部25とからなっており、胴部23と頭部25との間に複数枚(図示例では、各4枚)の保持リング13が挿通される左右一対のリング挿通溝27が形成されている。これらリング挿通溝27の溝幅は、保持リング13との間に所定の間隙を形成するように設定されている。また、頭部25には、前面(図7中左方)の略中央に円柱状の凸側係合部31が形成される一方、後面の同位置には凸側係合部31に対応する形状の凹側係合部33が形成され、これら凸側係合部31と凹側係合部33とが嵌合することで隣接する金属こま11が相互に係合・連結されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の動力伝達ベルトには、動力伝達時に金属こまが傾くことに起因し、騒音や異常摩耗が発生する等の問題があった。
金属こま11は、その傾きを左右の保持リング13により規制されているが、リング挿通溝27と保持リング13との間には上述の間隙が存在するため、前後の金属こま11に対して両係合部31,33を中心として所定の角度範囲で傾くことがある。そのため、両プーリ間を移動中にある金属こま11が芯ずれや振動等により傾いた場合、その金属こま11は、図1に示す駆動側プーリ1あるいは従動側プーリ3に巻き掛けられる瞬間に、図8に示したように固定シーブ17や移動シーブ19の傾斜面と干渉する(図8に干渉部位をハッチングで示す)。
【0006】
この干渉は金属こま11がV字溝15に完全に巻き掛けられた時点で解消されるが、金属こま11は、その際に固定シーブ17や移動シーブ19の傾斜面との衝突による打音や摺動による擦過音を発生し、CVT作動時における大きな騒音源となっていた。また、金属こま11には、接触面21に両シーブ17,19との衝突によるばりや摺動による摩耗が生じる他、過大な応力により両係合部31,33やその周辺部位が破損する虞もあった。
【0007】
一方、駆動側プーリ1や従動側プーリ3のV字溝15に巻き掛けられた状態において、隣り合う金属こま11は、両係合部31,33で所定の角度をもって係合する。ところが、この際、凸側係合部31が円柱状となっているため、図9に示したように、両係合部31,33が局部的に接触することになり、接触面圧が高くなることで両係合部31,33が比較的短期間の運転で摩耗したり、動力伝達ベルト5の円滑な作動が妨げられる虞があった。
【0008】
本発明は、これらの状況に鑑みなされたもので、動力伝達時における騒音や金属こまの摩耗の抑制等を図ったCVT用動力伝達ベルトを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1の発明では、前側の面に形成された凸側の係合部と後側の面の同位置に形成された凹側の係合部とにより相互に係合・連結された多数枚の金属こまと、これら金属こまに形成された左右一対のリング挿通溝にそれぞれ挿通された複数枚の保持リングとからなり、共にV字溝を有するCVTの駆動側プーリと従動側プーリとの間に掛け渡されて当該両プーリ間での動力の伝達に供される動力伝達ベルトであって、前記金属こまが、前記V字溝に対して、前方向から見た形状が前記凸側の係合部を中心とした同一径の円の円弧状に形成された接触面をもって接触するものを提案する。
この発明では、両プーリ間を移動中にある金属こまが前後左右のどの方向に傾いても、金属こまの接触面が円弧状となっているため、駆動側プーリあるいは従動側プーリのV字溝に巻き掛けられる際に固定シーブや移動シーブの傾斜面と干渉し難くなる。
【0010】
また、請求項1の発明では、前記金属こまが、前記V字溝に対する接触面が、前方向から見た形状が前記凸側の係合部を中心とした同一径の円の円弧状に形成されたものを提案する。
この発明では、両プーリ間を移動中にある金属こまが傾いても、その金属こまの接触面が前後の金属こまの接触面に対して変化せず、駆動側プーリあるいは従動側プーリのV字溝に巻き掛けられる際に固定シーブや移動シーブの傾斜面と干渉しなくなる。
【0011】
また、請求項2の発明では、請求項1のCVT用動力伝達ベルトにおいて、前記凸側および凹側の係合部が、前記リング挿通溝の形成部位より内周側に位置するものを提案する。
この発明では、金属こまの頭部を従来装置に較べて小さくすることができ、動力伝達ベルトの重量軽減を図ることが容易となると共に、通常のプーリとの接触位置を金属駒のプーリ接触面のほぼ中央に持って来ることが出来るようになったので、金属駒の傾きに対する余裕しろを充分確保することが出来る。
【0012】
また、請求項3の発明では、一方の面に形成された凸側の係合部と他方の面に形成された凹側の係合部とにより相互に係合・連結された多数枚の金属こまと、これら金属こまに形成された左右一対のリング挿通溝にそれぞれ挿通された複数枚の保持リングとからなり、共にV字溝を有するCVTの駆動側プーリと従動側プーリとの間に掛け渡されて当該両プーリ間での動力の伝達に供される動力伝達ベルトであって、前記凸側の係合部が、その形状要素として凸球面を有するものを提案する。
この発明では、両係合部間の接触面積が増大すると共に、両係合部を支点とする隣り合う金属こまの相対揺動が円滑となる。
【0013】
また、請求項4の発明では、請求項3のCVT用動力伝達ベルトにおいて、前記凹側の係合部が、その形状要素として前記凸側の係合部が内嵌する凹球面を有するものを提案する。
この発明では、凸側の係合部と凹側の係合部とが広い面積で接触するため、両係合部間の接触面圧が低下する。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を自動車用CVTの動力伝達ベルトに適用した一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
図1は実施形態に係るCVTの要部を示す側面図であり、図2は図1中の拡大A−A断面図、図3は図2中のB矢視図である。CVTは、図1に示したように、エンジン側の出力軸に連結された駆動側プーリ1と、ディファレンシャル装置側の入力軸に連結された従動側プーリ3と、駆動側プーリ1と従動側プーリ3との間に掛け渡された動力伝達ベルト5とを主たる構成要素としている。そして、駆動側プーリ1には変速制御装置に駆動制御される油圧機構が設けられる一方、従動側プーリ3には圧縮コイルばねを用いた付勢機構が設けられ、図1に示した状態では、駆動側プーリ1の有効直径が従動側プーリ3の有効直径より有意に小さく、CVTの減速比も小さい状態となっている。
【0015】
動力伝達ベルト5は、鋼板を打ち抜きプレス成形した多数枚の金属こま11と、可撓性を有する複数枚の保持リング13とから構成されている。図2に示したように、金属こま11は、駆動側プーリ1や従動側プーリ3のV字溝15(固定シーブ17および移動シーブ19の傾斜面)に当接する円弧状の接触面21を両端に有する胴部23と、胴部23の中央から図2中上方に延設された扁平形状の頭部25とからなっており、胴部23と頭部25との間に複数枚(図示例では、各4枚)の保持リング13が挿通される左右一対のリング挿通溝27が形成されている。これらリング挿通溝27の溝幅は、動力伝達ベルト5の円滑な作動を実現するべく、保持リング13との間に所定の間隙を形成するように設定されている。保持リング13は層をなして駆動側プーリ1と従動側プーリ3とを取り巻いている。
【0016】
一方、胴部23には、前面(図3中左方)の略中央に先端部が平坦となった凸半球形状の凸側係合部31が形成される一方、後面の同位置には凸側係合部31に対応する凹半球形状の凹側係合部33が形成され、これら凸側係合部31と凹側係合部33とが嵌合することで隣接する金属こま11が相互に係合・連結されている。また、本実施形態の場合、上述した接触面21の円弧は、図2に示したように、係合部31,33を中心とする円弧状(すなわち、係合部31,33を中心とする円35(一点鎖線で示す)の一部)となっている。
【0017】
以下、本実施形態の作用を述べる。
金属こま11は、その傾きを左右の保持リング13により規制されているが、リング挿通溝27と保持リング13との間には上述の間隙が存在するため、前述したように、前後の金属こま11に対して両係合部31,33を中心として所定の角度範囲で傾くことがある。そして、両プーリ1,3間を移動中にある金属こま11が芯ずれや振動等により傾いた場合、その金属こま11は、駆動側プーリ1あるいは従動側プーリ3に巻き掛けられる際にも、傾いたままV字溝15(すなわち、固定シーブ17や移動シーブ19の傾斜面)に進入することになる。
【0018】
ところが、金属こま11は、その接触面21が係合部31,33を中心とした円弧状となっているため、傾いた状態でV字溝15に進入しても、図4中に実線で示したように、正規のもの(図4中に破線で示す)と同位相で固定シーブ17や移動シーブ19の傾斜面と接触することになる。これにより、金属こま11が固定シーブ17や移動シーブ19の傾斜面と干渉しなくなり、従来装置で問題となっていた騒音や摩耗、両係合部31,33の破損等が生じなくなるのである。尚、金属こま11は、接触面21が円弧状であるために固定シーブ17や移動シーブ19の傾斜面との接触面積が減少するが、接触部位において金属こま11および両シーブ17,19が弾性変形するため、接触面積の減少による動力伝達ベルト5の耐久性低下は無視し得る。
【0019】
一方、金属こま11は、駆動側プーリ1や従動側プーリ3のV字溝15に巻き掛けられる際、図5に示したように、隣り合う金属こま11に対して両係合部31,33を支点として所定の角度をもって揺動する。この際、本実施形態では、凸側係合部31が凸半球形状に形成され、凹側係合部33が凸側係合部31に対応する凹半球形状に形成されているため、両係合部31,33は広い接触面積をもって摺動することになる。これにより、両係合部31,33の局部的な摩耗が防止されると共に、金属こま11どうしの相対揺動も滑らかに行われることとなり、動力伝達ベルト5の作動性や耐久性が向上する。尚、本実施形態では、頭部25が小さいため、動力伝達ベルト5の質量が従来装置に較べて減少し、CVTの軽量化や駆動損失の低減等が実現される。
【0020】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、金属こまの胴部に係合部を設けると共に、接触部をこの係合部を中心とする円弧状としたが、係合部を頭部に設けてもよいし、接触部を係合部から外れた点を中心とする円弧状としてもよい。また、上記実施形態では、凸側係合部を先端が平坦となった凸半球形状としたが、凸側係合部の先端に平坦部を設けなくてもよい。その他、金属こま各部の具体的形状等についても、設計上あるいは製作上の都合等により、適宜変更可能である。
【0021】
【発明の効果】
本発明のCVT用動力伝達ベルトによれば、一方の面に形成された凸側の係合部と他方の面に形成された凹側の係合部とにより相互に係合・連結された多数枚の金属こまと、これら金属こまに形成された左右一対のリング挿通溝にそれぞれ挿通された複数枚の保持リングとからなり、共にV字溝を有するCVTの駆動側プーリと従動側プーリとの間に掛け渡されて当該両プーリ間での動力の伝達に供される動力伝達ベルトであって、前記金属こまが、前記V字溝に対して円弧状の接触面をもって接触するものとしたため、両プーリ間を移動中にある金属こまが傾いても、金属こまの接触面が円弧状となっているため、駆動側プーリあるいは従動側プーリのV字溝に巻き掛けられる際に金属こまが固定シーブや移動シーブの傾斜面と干渉し難くなり、作動時の騒音が低減されると共に耐久性も向上する。また、前記凸側の係合部が、その形状要素として凸球面を有するものにあっては、両係合部間の接触面積が増大すると共に、両係合部を支点とする隣り合う金属こまの相対揺動が円滑となり、凸側の係合部が摩耗し難くなると同時に、動力伝達ベルトの作動性や耐久性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るCVTの要部を示す側面図である。
【図2】図1中のA−A断面図である。
【図3】図2中のB矢視図である。
【図4】実施形態の作用を示す説明図である。
【図5】実施形態の作用を示す説明図である。
【図6】従来のCVT用動力伝達ベルトの要部を示す縦断面図である。
【図7】図6中のC矢視図である。
【図8】従来装置における金属こまとプーリとの干渉状態を示す説明図である。
【図9】従来装置における隣り合う金属こまの相対揺動状態を示す説明図である。
【符号の説明】
1‥‥駆動側プーリ
3‥‥従動側プーリ
5‥‥動力伝達ベルト
11‥‥金属こま
13‥‥保持リング
15‥‥V字溝
17‥‥固定シーブ
19‥‥移動シーブ
21‥‥接触面
23‥‥胴部
25‥‥頭部
27‥‥リング挿通溝
31‥‥凸側係合部
33‥‥凹側係合部
Claims (4)
- 前側の面に形成された凸側の係合部と後側の面の同位置に形成された凹側の係合部とにより相互に係合・連結された多数枚の金属こまと、これら金属こまに形成された左右一対のリング挿通溝にそれぞれ挿通された複数枚の保持リングとからなり、共にV字溝を有するCVTの駆動側プーリと従動側プーリとの間に掛け渡されて当該両プーリ間での動力の伝達に供される動力伝達ベルトであって、
前記金属こまが、前記V字溝に対して、前方向から見た形状が前記凸側の係合部を中心とした同一径の円の円弧状に形成された接触面をもって接触することを特徴とするCVT用動力伝達ベルト。 - 前記凸側および凹側の係合部が、前記リング挿通溝の形成部位より内周側に位置することを特徴とする、請求項1記載のCVT用動力伝達ベルト。
- 前記凸側の係合部が、その形状要素として凸球面を有することを特徴とする、請求項2記載のCVT用動力伝達ベルト。
- 前記凹側の係合部が、その形状要素として前記凸側の係合部が内嵌する凹球面を有することを特徴とする、請求項3記載のCVT用動力伝達ベルト。
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