JP4557704B2 - 無段変速機用ベルトの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、１対のシーブからなるプライマリプーリ及びセカンダリプーリに巻掛けて用いられる無段変速機用ベルトに係り、詳しくは上記プーリの当接する多数のＶブロックに厚さの異なるものを用いてノイズの低減化を図った無段変速機用ベルトの製造方法に関する。

一般に、自動車等の動力伝達装置にベルト式の無段変速機（ＣＶＴ）が用いられており、該無段変速機用のベルトとして、無端体にＶブロックを連続して装着したものが用いられている。更に、上記無端体として、金属板を複数枚積層したリングを用い、Ｖブロックに圧縮力を作用して動力伝達するプッシュタイプと、リンクプレートをピンにより交互に連結したチェーンを用い、該チェーンに作用する引張力により動力伝達するプルタイプのものがある。本発明は、主にプッシュタイプ用として開発したものであるが、プルタイプのものにも適用可能である。

上記無段変速機用ベルトは、Ｖ状のブロック（エレメント）がプーリに当接する際、当接音を発するが、Ｖブロックの厚さが同じであると、所定周波数においてピークを有する人間にとって耳障りとなる騒音を発生する。

従来、厚さの異なる複数の種類からなるブロックを、不規則に配置することにより、上記周波数のピークを分散して、低騒音化を図ったものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特公平６−２１６０５号公報 特開２０００−２７４４９２号公報

上述した板厚の異なるブロックを不規則に並べたベルト（以下ランダムミックスベルトという）は、ノイズが分散されてピークが下がるが、その効果は充分でなく、人間にとって耳障りな騒音を発生する。

具体的には、板厚１．５［ｍｍ］のブロック（エレメント）３のみ（４００枚）により組立てられるベルト１_１は、図６に示すように、ブロックのプーリへの噛込み次数上に、非常に幅の狭いピークを有する騒音を発生する。

板厚１．４［ｍｍ］のブロック（エレメント）と板厚１．５［ｍｍ］のブロック（エレメント）とを、同数（２００枚）ずつ混合して不規則に並べたランダムミックスベルト１_２は、図７に示すように、１．４［ｍｍ］と１．５［ｍｍ］の平均値である１．４５［ｍｍ］相当の次数を中心としてホワイトノイズ化され、ピークが下がるが、まだ人間にとって耳障りな騒音を発生する。

そこで、本発明は、板厚の異なるブロックの枚数比が異なる複数のブロック群を構成し、これらブロック群によりベルトを組立てることにより、更にノイズを分散化して、ピークの一層の低減を図った無段変速機用ベルトの製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、無端体（２）に多数のＶブロック（３）が装着された無段変速機用ベルト（１，１_１）において、
前記Ｖブロックは、板厚の異なる複数の種類（３_１，３_２）を有し、
前記多数のＶブロックは、前記種類の異なるＶブロックの配合割合が異なる複数のＶブロック群（Ａ，Ｂ）（Ａ’，Ｂ’）により分けられた、前記無端体（２）に装着される一連のＶブロックを構成する無段変速機用ベルトに係る。

実施態様として、無端体（２）に多数のＶブロック（３）が装着された無段変速機用ベルト（１，１_１）において、
前記Ｖブロックは、板厚の異なる複数の種類（３_１，３_２）を有し、
これら種類の異なるＶブロックの配合割合が異なる複数のＶブロック群（Ａ，Ｂ）（Ａ’，Ｂ’）に分け、
前記無端体に装着される一連の前記Ｖブロックを、前記Ｖブロック群単位として複数のＶブロック群（Ａ，Ｂ）（Ａ’，Ｂ’）により構成したことを特徴とする。

一態様として、前記Ｖブロック群（Ａ，Ｂ）は、前記種類の異なるＶブロックがランダムに配列されてなる（例えば図４，図８参照）。

他の態様として、前記Ｖブロック群（Ａ’，Ｂ’）は、前記種類の異なるＶブロックが指定された所定順序で配列されてなる（例えば図５参照）。

また、前記種類の異なる各Ｖブロック（３_１，３_２）の数は、前記一連のＶブロックにおいて略同数である。

好ましくは、前記Ｖブロックは、板厚の異なる第１Ｖブロック（３_１）と第２のＶブロック（３_２）の２種類からなり、
前記複数のＶブロック群は、前記第１のＶブロック及び第２のＶブロックの配合割合が異なる第１のＶブロック群（Ａ）（Ａ’）および第２のＶブロック群（Ｂ）（Ｂ’）により構成される。

更に好ましくは、前記第１のＶブロック群（Ａ）（Ａ’）と前記第２のＶブロック群（Ｂ）（Ｂ’）は、前記第１のＶブロックと第２のＶブロックとの配合割合の比率が逆の関係である。

一例として、前記無端体は、複数の金属板を積層したリング（２）である。

本発明に係る無段変速機用ベルトの製造方法は（例えば図９，図１０参照）、前記種類の異なるＶブロックの配合割合が異なるＶブロック群（Ａ，Ｂ）を複数構成する工程と、
前記複数のＶブロック群により構成した多数のＶブロックを無端体に装着して一連のブロックを構成する工程と、を備えてなる。

無段変速機用ベルトの製造方法の一実施態様は、種類の異なる複数のＶブロックを配合割合が異なる複数のＶブロック群に分ける工程（Ｓ２）と、
該Ｖブロック群における前記複数のＶブロックの配列を多数指定し、該Ｖブロック群単位として複数のブロック群により一連のベルトをコンピュータ上に組立てる工程（Ｓ３）と、
上記組立てられた多数のベルトをプーリに巻掛けて駆動した状態をシミュレーションして、コンピュータ上でノイズレベルを計算する工程（Ｓ４）と、
上記計算による各ベルトのノイズレベルを解析し、その中から最適なベルト（Ｅ）を決定する工程（Ｓ５，Ｓ６）と、を備えてなる。

好ましくは、前記Ｖブロック群を構成する工程は、前記Ｖブロックを、前記種類の異なるＶブロックの配合割合が異なる複数のＶブロック群に分ける工程（Ｓ２）と、
該Ｖブロック群における前記Ｖブロックの配列を指定する工程（Ｓ３）と、を有し、
前記配列を指定する工程は、該Ｖブロック群により一連のベルトをコンピュータ上に組立てる工程と、
上記組立てられたベルトをプーリに巻掛けて駆動した状態をシミュレーションして、ノイズレベルを計算する工程（Ｓ３）と、
上記計算による各ベルトのノイズレベルを解析し、最適なベルトを決定する工程（Ｓ５，Ｓ６）と、を有してなる。

なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより請求項の記載に何等影響を及ぼすものではない。

本発明に係る無段変速機用ベルトは、Ｖブロックの配合割合が異なる複数のＶブロック群により構成したので、ランダムミックスベルトに比し、更にノイズを分散して、耳障りな騒音を低減することができる。

Ｖブロック群のＶブロックをランダムに配列すると、ベルトの組立てを容易に行うことができる。

Ｖブロック群のＶブロックを、ノイズレベルの小さい、所定順序で配列すると、一層の騒音の低減を図ることができる。

Ｖブロック群を板厚の異なる２種類のＶブロックにて構成し、かつ２個のＶブロック群にて一連のベルトを構成すると、少ない種類のＶブロックによりベルトを容易に組立てることができ、コストパフォーマンスが良い。

種類の異なる各Ｖブロックの数を、一連のＶブロックで同数にするか、又は２個のＶブロック群の配合割合を逆関係にすると、種類の異なるＶブロックの使用数を略々同じとすることができ、組立て効率及び歩留りを向上することができる。

無端体を金属リングとしたベルトに適用すると、Ｖブロックを連続して装着でき、本発明の騒音低減化に好適である。

本発明に係るベルト製造方法によると、例えばコンピュータシミュレーションにより、ノイズレベルの小さい最適なＶブロックの組合せを決定して、騒音発生の少ない無段変速機用ベルトを製造することができる。

以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。図１は、無段変速機用ベルトの一部を示す斜視図、図２は、そのＶブロック（エレメント）を示す図であり、無段変速機用ベルト１は、無端金属板を複数積層したリング２と、該リング２に連続して装着された多数のＶブロック（エレメント）３とからなり、これらＶブロックが無端状に一連に構成されている。Ｖブロック３は、図２に詳示するように、鋼製の所定板厚のプレートからなり、プーリに当接するＶ字形状の左右のフランクａを有するボディ５と、ピラー６によりボディに連結しているヘッド７と、からなり、ピラー６の左右におけるボディとヘッド７との間部分は、上記リング２を受入れるサドル９となっている。更に左右フランクａには潤滑油を流すための溝ｂが形成されており、またヘッド７には、各ブロックの姿勢を保つために一面にディンプルｄが、他面にホールｅが形成されている。

そして、上記Ｖブロック３は、板厚ｔの異なる複数の種類を有しており、具体的には、板厚ｔが１．４［ｍｍ］からなる第１のＶブロック（エレメント）３_１と、板厚ｔが１．５［ｍｍ］からなる第２のＶブロック（エレメント）３_２とからなり、これら両ブロック３_１，３_２の外部形状は同一の形状からなる。

そして、前述した従来の技術に係るランダムミックスベルト１_２は、図３に示すように、２００枚の第１のブロック３_１と、２００枚の第２のブロック３_２とを混合して、不規則（ランダム）に並べて、全部で４００枚のブロックにて組立てられている。

これに対し、本発明に係る配合指定ベルト１は、図４に示すように、５０枚の第１のＶブロック３_１と１５０枚の第２のＶブロック３_２とを混合した第１のＶブロック群Ａと、１５０枚の第１のＶブロック３_１と５０枚の第２のＶブロック３_２とを混合した第２のＶブロック群Ｂとで、ベルトの半分ずつが組立てられている。即ち、配合指定ベルト１は、その半分が第１のＶブロック３_１と第２のブロック３_２とを１対３の割合で混合して不規則に並べた第１のＶブロック群Ａからなり、かつ残りの半分が第１のブロック３_１と第２のブロック３_２とを３対１の割合にして不規則に並べた第２のＶブロックＢからなる。なお、第１と第２のブロックの割合は、上記１対３に限ることはなく、１対２，２対３，１対４，３対７等の他の割合でもよく、また第１と第２のブロック群で割合を変えてもよく、またブロック群は、２群に限ることなく、３群，４群等の更に多数でもよく、また板厚の異なるブロックは、２種類に限ることはなく、３種類，４種類等の多数でもよい。なお、第１のＶブロック群Ａと第２のＶブロック群Ｂとを、第１及び第２のブロックの割合を、例えば３対７と、７対３等のように逆関係とすることにより、ベルト全体で第１のＶブロックと第２のＶブロックとが同数となり、組立て効率及び歩留りを向上することができる。

更に、図５に示すように、上記配合指定ベルトにおいて、第１のブロック３_１と第２のブロック３_２の順序（配列）を適正に指定する配列指定ベルト１_１がある。該配列指定ベルト１_１は、６０枚の第１のブロック３_１と１４０枚の第２のブロック３_２とからなる第１のブロック群Ａ’と１４０枚の第１のブロック３_１と６０枚の第２のブロック３_２とからなる第２のブロック群Ｂ’とにより、ベルトの半分ずつが組立てられる。更に、第１のブロック群Ａ’及び第２のブロック群Ｂ’において第１のブロック３_１と第２のブロック３_２の配列順序が、騒音が低下する順序となるように指定される。これにより、上記配合指定でも、各ブロック群内の第１及び第２のブロックの順列によるバラツキをなくすことができる。なお、上記ベルト１_１は、第１のブロック群Ａ’と第２のブロック群Ｂ’とで、それぞれ第１のブロック３_１と第２のブロックを１対２（２対１）と同じ比率としたが、例えば第１のブロック群が１対３で、第２のブロック群が２対１となるように、両ブロック群で異なる比率を用いてもよい。

従来の技術で示した通り、１種類のブロック３_１例えば板厚１．５［ｍｍ］からなる第２のブロック３_２のみからなるベルト１_１は、図６に示すように、プーリにブロックが噛込む毎に発する非常に幅の狭い周波数帯において鋭いピークを有する、耳障りな騒音を発生する。図７に示すように、第１のブロック３_１と第２のブロック３_２とを同数ずつ混合して不規則に並べたランダムミックスベルト１_２は、上記ピークがホワイトノイズ化され、平均値１．４５［ｍｍ］相当の次数を中心とした分散された幅ｌ_１の下がったピークからなる騒音となる。

そして、図８に示すように、５０枚の第１のブロック３_１と１５０枚の第２のブロック３_２とを混合して不規則（ランダム）に配列した第１のブロック群Ａ（例えば配合割合１対３）によりベルト半分を組立て、１５０枚の第１のブロック３_１と５０枚の第２のブロック３_２とを混合して不規則（ランダム）に配列した第２のブロック群Ｂ（例えば配合割合３対１）によりベルト半分を組立てた配合指定ベルト１は、第１のブロック群Ａ部分では、平均板厚１．４７５［ｍｍ］を中心としたランダム振動が発生し、また第２のブロック群Ｂ部分では、平均板厚１．４２５［ｍｍ］を中心としたランダム振動発生し、これにより上記ランダムミックスベルトに比して、更にノイズの分散化が進み、ピークは一層低減される。即ち、ピーク周波数幅ｌ_２は、鎖線で示す上記ランダムミックスベルトの周波数の幅ｌ₁より更に拡がり、騒音レベル［ｄＢ］は、上記ランダムミックスベルトに比してｘ［ｄＢ］低くなり、これら配合指定ベルト１による効果となる。

第１のブロック群Ａと第２のブロック群Ｂとを、コンピュータ上で多数構成した配合指定ベルトをプーリに噛込む際の単体振動を解析したシミュレーション結果を図９に示す。図９は、実線が上記配合指定したベルト１を示し、破線は、図７にて示すランダムミックス（オリジナル）ベルト１_２を示し、それぞれ１０００回の試行を行った結果を示す。図中、横軸の単体振動［ｄＢ］は、Ｎ＝Ｋ回時のシミュレーションにおける単体振動ピークを示し、縦軸の出現頻度［％］は、各シミュレーションの単体振動［ｄＢ］のピーク出現率を示す。なお、オリジナルベルト１_２は、板厚１．４［ｍｍ］の第１のＶブロックと、板厚１．５［ｍｍ］の第２のＶブロックとを、５０対５０で配合指定し、個々に相違する配列（順序）指定したときの単体振動のシミュレーション結果であり、配合指定ベルト１は、同じく板厚１．４［ｍｍ］の第１のＶブロックと、板厚１．５［ｍｍ］の第２のＶブロックとを用い、前半部分は、第１と第２のＶブロックの数の比を３対７のブロック群とし、後半部分は、上記比を７対３のブロック群とし、それぞれのブロック群にて個々に相違する配列指定したときの単体振動シミュレーション結果を示す。

図９に示すように、オリジナルベルト１_２は、単体振動ｂ［ｄＢ］で、出現頻度が最大となる中央値（約３０％）となり、比較的広い範囲で分散する。これに対し、上記配合指定ベルト１は、単体振動ａ［ｄＢ］で出現頻度が最大となる中央値（約５７％）となり、比較的狭い範囲で分散する。上記オリジナルベルトの中央値ｂに対して、上記配合指定ベルトの中央値ａは、約３．２［ｄＢ］低く、かつその高さは、約１．９倍であり、またその分布範囲は、オリジナルベルトに比して約６割程度に狭い。従って、大部分の配合指定ベルト１は、オリジナル（ランダムミックス）ベルト１_２のものに比して、プーリへのベルト噛込みの際に発する騒音が小さく、かつ統計的にみて、騒音が約３．２［ｄＢ］小さくなる。

ついで、上記配合指定ベルト１_１の中で、単体振動が低い組合せを選んで、その配列順序を指定した配合・配列指定ベルトについて説明する。

図１０に示すように、まずステップＳ１〜Ｓ５の配合指定のシミュレーションが行われる。即ち、Ｖベルト形状、ベルトの長さ、リング数等のベルトの構成要素に関する条件、プーリ（シーブ）回転速度等の無段変速機（ＣＶＴ）に搭載されて回転しているときの回転条件等を、シミュレーションを行うための境界条件として設定する（Ｓ１）。

また、ベルトを複数の部位に分割し、該分割した部位に装着するＶブロック群の厚さの配合比を設定する（Ｓ２）。具体的には、ベルトを２分割し、ベルトの前半部に装着される第１のＶブロック群にあっては、第１のＶブロック（ｔ＝１．４ｍｍ）と第２のＶブロック（ｔ＝１．５ｍｍ）の数を３対７の比とし、ベルトの後半部に装着される第２のＶブロック群にあっては、第１のＶブロックと第２のＶブロックの数を７対３に設定する。

上記第１及び第２のＶブロック群において、上記割合（比）の範囲にて、第１のＶブロックと第２のＶブロックの配列（順序）をランダムに並び換えて、コンピュータ上に配合・配列指定された多数のベルトを作成する（Ｓ３）。具体的には、１０００個の配列パターンを作成する。そして、該作成された多数のベルトが、ＣＶＴに搭載されて回転しているときのシミュレーションを行い、コンピュータ上でノイズレベルを計算する（Ｓ４）。

上記ベルト毎に計算されたノイズレベルを解析して、最適な配合・配列指定されたベルトを決定する（Ｓ５，Ｓ６）。具体的には、図９に示すように、音圧（ｄＢ）と、該音圧レベルにあるベルトの個数即ち出現頻度［％］によって解析し（Ｓ５）、該解析したノイズレベルの中で最適な配合・配列指定されたベルト、即ち図９におけるＥのベルトを指定する。これにより、ノイズレベルに対して、コンピュータシミュレーション上最適な配合・配列指定されたベルトが決定される。

具体的には、図１２に、第１のＶブロックと第２のＶブロックとをランダムに配合（ランダムミックス）したベルトの一例を示し、図１３に、第１及び第２のＶブロックを３対７にて配合した第１のＶブロック群と、７対３にて配合した第２のＶブロック群とにより組立てた、配合指定ベルトの一例を示す。そして、図１４に、コンピュータシミュレーションの結果、ノイズレベルに対して最もよい結果となった、配合・配列指定されたベルトを示す。

ついで、上記ベルトを用いて実際に測定した結果について、図１１に沿って説明する。図１２，図１３，図１４に示す組合せで作成した配合（ランダムミックス）ベルト１_２、配合指定ベルト１、配合配列指定ベルト１_１を、それぞれ多数本実際に製作する。各ベルトは、公差、誤差等によりそれぞれ微妙に相違し、これらベルトを、実際にプーリに巻掛けて運転し、その際に生ずる単体振動（音圧，ノイズレベル）［ｄＢ］を測定した。図１１は、横軸に実測した単体振動を、縦軸に各ベルトの単体振動ピーク値を有するベルトの出現頻度［％］を示し、点線は、オリジナル（ランダムミックス）ベルト１_２であり、一点鎖線は、配合指定ベルト１であり、実線は、配合配列指定ベルト１_１である。図から明らかなように、出現頻度最大値では、オリジナルベルトに対し、配合指定ベルトが１．５［ｄＢ］（＝ｄ−ｃ）低く、配合配列ベルトは３．０［ｄＢ］（＝ｄ−ｅ）低くなっている。

また、配列を指定することで配列によるばらつきを少なくすることができる。ばらつきの指標として標準偏差σを用いて比較すると、オリジナルベルトの偏差σ_１＝１．６ｄＢ、配合配列ベルトの偏差σ＝１．１ｄＢとなり、配列指定することで偏差σの値が小さくなっていることがわかる。さらに、平均値が３ｄＢ低減していることに合わせて、各ベルトの平均値に上記３σ_１，３σ_２を加えた値（平均＋３σ_１）と（平均＋３σ_２）とを比較した結果、オリジナルベルトに対し、配合配列指定ベルトは４．５［ｄＢ］低くなっている。すなわち、配合配列指定によりオリジナルベルトの大きなノイズレベルを大きく低減できることを示している。

なお、上述した無段変速機用ベルトは、無端体として、積層金属板からなるリングを用いたが、これに限らず、本発明は、リンクプレートをピンにより連結したリンクチェーンを用いたものにも適用可能である。

本発明を適用し得る無段変速機用ベルトの部分斜視図。 Ｖブロックを示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。 ランダムミックス（オリジナル）ベルトの説明図。 配合指定ベルトの説明図。 配合配列指定ベルトの説明図。 同じＶブロックを用いたベルトの騒音レベルを説明する図。 ランダムミックス（オリジナル）ベルトの騒音レベルを説明する図。 配合指定ベルトの騒音レベルを説明する図。 オリジナルベルトと配合指定ベルトのシミュレーションによる出現頻度を示す図。 本発明による製造方法を示すフローチャート。 各ベルトを実測した結果を示す図。 オリジナル（混合のみ）ベルトの具体例を示す図。 配合指定ベルトの具体例を示す図。 配合配列指定ベルトの具体例を示す図。

符号の説明

１ 配合指定ベルト
１_１ 配合配列指定ベルト
１_２ ランダムミックス（オリジナル）ベルト
２ 無端体（リング）
３ Ｖブロック（エレメント）
３_１ 第１のＶブロック
３_２ 第２のＶブロック
Ａ，Ｂ，Ａ’，Ｂ’ Ｖブロック群

Claims (2)

1. 無端体に板厚の異なる複数の種類を有する多数のＶブロックが装着された無段変速機用ベルトの製造方法において、
   前記種類の異なるＶブロックの配合割合が異なるＶブロック群を複数構成する工程と、
   前記複数のＶブロック群により構成した多数のＶブロックを無端体に装着して一連のブロックを構成する工程と、を備えてなる、
   無段変速機用ベルトの製造方法。
2. 前記Ｖブロック群を構成する工程は、前記Ｖブロックを、前記種類の異なるＶブロックの配合割合が異なる複数のＶブロック群に分ける工程と、
   該Ｖブロック群における前記Ｖブロックの配列を指定する工程と、を有し、
   前記配列を指定する工程は、該Ｖブロック群により一連のベルトをコンピュータ上に組立てる工程と、
   上記組立てられたベルトをプーリに巻掛けて駆動した状態をシミュレーションして、ノイズレベルを計算する工程と、
   上記計算による各ベルトのノイズレベルを解析し、最適なベルトを決定する工程と、を有してなる、
   請求項１記載の無段変速機用ベルトの製造方法。

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