JP4667342B2 - 動力伝達用無端ベルト - Google Patents

Description

本発明は、複数のエレメントが環状の帯状部材に支持され、一対の可変プーリー間に巻き掛けられる動力伝達用無端ベルトに関する。

複数のエレメントが環状の帯状部材に支持され、一対の可変プーリー間に巻き掛けられる動力伝達用無端ベルトにおいて、そのエレメントは、一対の可変プーリーから挟圧力を受ける本体部と、本体部にネック部を介して連結される頭部とを有している。そして、その可変プーリーのベルト摺動面に接触する本体部の側面（フランク面）には、油膜除去用の溝部が複数形成されている（例えば、特許文献１又は特許文献２参照）。

一方、エレメントの主な姿勢悪化には、ヨーイング姿勢の悪化とピッチング姿勢の悪化があり、可変プーリーのベルト摺動面に対するエレメントの側面（フランク面）の片当たりなど、トルク伝達に対して影響が大きいのはヨーイング姿勢の悪化である。通常、可変プーリーの入口（ベルト進行方向上流側）で、ヨーイング姿勢が悪化したエレメントは、可変プーリー内のアイドルアーク（エレメント間に圧縮力が作用しない領域）とアクティブアーク（エレメント間に圧縮力が作用する領域）の遷移域で、エレメントの先行する側面（フランク面）のベルト進行方向後面側が、可変プーリーに対して滑ることで、そのヨーイング姿勢の改善が行われる。

しかしながら、特許文献１に記載のエレメントでは、油膜除去用の溝部が、エレメントの側面（フランク面）において、ベルト進行方向前面からベルト進行方向後面までストレートに形成されているため、エレメントのヨーイング姿勢が可変プーリーの入口で悪化して、エレメントの側面（フランク面）が、そのベルト摺動面に片当たりしても、溝部による油膜の除去作用は変化せず、エレメントと可変プーリーとの間の摩擦力は変わらない。つまり、このエレメントは、ベルト摺動面に片当たりしたときに、そのベルト摺動面に対して滑りやすくなっていないため、可変プーリー内におけるヨーイング姿勢改善の観点からは有効な形状となっていない。

また、特許文献２に記載のエレメントでは、油膜除去用の溝部の間隔が、エレメントの側面（フランク面）において、ベルト進行方向前面側が広く、ベルト進行方向後面側が狭く形成されているため、エレメントのヨーイング姿勢が可変プーリーの入口で悪化して、エレメントの側面（フランク面）のベルト進行方向前面側及びベルト進行方向後面側が、そのベルト摺動面に片当たりすると、ベルト進行方向前面側では可変プーリーとの接触面積減少による面圧増加が問題となり、ベルト進行方向後面側では可変プーリーとの接触面積増加による面圧低減効果はあるが、油膜の除去作用は変化しないため、エレメントと可変プーリーとの間の摩擦力の低減が期待できない。つまり、このエレメントも、ベルト摺動面に片当たりしたときに、そのベルト摺動面に対して滑りやすくなっていないため、可変プーリー内におけるヨーイング姿勢改善の観点からは有効な形状となっていない。
特開平２−２３６０４５号公報 特開平１０−２１３１８５号公報

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、可変プーリー内において、エレメントのヨーイング姿勢を効率よく改善できる動力伝達用無端ベルトを得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の動力伝達用無端ベルトは、複数のエレメントと、該複数のエレメントを支持する環状の帯状部材と、を有し、一対の可変プーリー間に巻き掛けられる動力伝達用無端ベルトにおいて、前記可変プーリーのベルト摺動面に接触する前記エレメントの側面に、ベルト進行方向前面からベルト進行方向後面に達しない所定位置までとされた溝部を複数形成したことを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、エレメントの側面に形成する複数の溝部は、ベルト進行方向前面からベルト進行方向後面に達しない所定位置までとされているので、エレメントの側面と可変プーリーのベルト摺動面との間に介在する油膜は、その所定位置からベルト進行方向後面までの間では除去されない。したがって、このエレメントは、ベルト摺動面に片当たりした際に、そのベルト摺動面に対して滑りやすく、可変プーリー内においてヨーイング姿勢が悪化しても、そのヨーイング姿勢が効率よく改善される。

また、本発明に係る請求項２に記載の動力伝達用無端ベルトは、複数のエレメントと、該複数のエレメントを支持する環状の帯状部材と、を有し、一対の可変プーリー間に巻き掛けられる動力伝達用無端ベルトにおいて、前記可変プーリーのベルト摺動面に接触する前記エレメントの側面に、ベルト進行方向前面からベルト進行方向後面に達しない所定位置までとされた第１の溝部と、ベルト進行方向前面からベルト進行方向後面までとされた第２の溝部と、を混在させて複数形成したことを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、エレメントの側面に形成する複数の溝部には、ベルト進行方向前面からベルト進行方向後面に達しない所定位置までとされた第１の溝部が混在されているので、エレメントの側面と可変プーリーのベルト摺動面との間に介在する油膜は、その所定位置からベルト進行方向後面までの間では除去され難い。したがって、このエレメントは、ベルト摺動面に片当たりした際に、そのベルト摺動面に対して滑りやすく、可変プーリー内においてヨーイング姿勢が悪化しても、そのヨーイング姿勢が効率よく改善される。

また、請求項３に記載の動力伝達用無端ベルトは、請求項２に記載の動力伝達用無端ベルトにおいて、前記第１の溝部が、前記第２の溝部よりも多く形成されていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、エレメントの側面において、油膜の除去されない領域を増加させることができるので、エレメントがベルト摺動面に片当たりした際に、その側面をベルト摺動面に対して滑りやすくすることができる。したがって、可変プーリー内において、エレメントのヨーイング姿勢を効率よく改善することができる。

また、請求項４に記載の動力伝達用無端ベルトは、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の動力伝達用無端ベルトにおいて、前記エレメントの側面において、前記所定位置から前記ベルト進行方向後面までの距離が、該エレメントの厚さの１／８〜１／４とされていることを特徴としている。

請求項４に記載の発明によれば、エレメントがベルト摺動面に片当たりした際に、その側面をベルト摺動面に対して確実に滑らせることができる。したがって、可変プーリー内において、エレメントのヨーイング姿勢を効率よく改善することができる。

以上のように、本発明によれば、可変プーリー内において、エレメントのヨーイング姿勢を効率よく改善できる動力伝達用無端ベルトを提供することができる。

以下、本発明の最良な実施の形態について、図面に示す実施例を基に詳細に説明する。図１は車両用のベルト式無段変速機（以下「ＣＶＴ」という）１０における一対の可変プーリー（入力側可変プーリー２０及び出力側可変プーリー３０）の構成を示す概略正面図であり、図２は同じく概略側面図である。そして、図３は一対の可変プーリー間に巻き掛けられる動力伝達用無端ベルト（伝動ベルト４０）の構成を示す概略斜視図である。なお、説明の便宜上、矢印ＵＰを上方向、矢印ＤＯを下方向、矢印ＬＥを左方向、矢印ＲＩを右方向、矢印ＦＲを前方向、矢印ＲＥを後方向とする。

図１、図２で示すように、このＣＶＴ１０は、ハウジング（図示省略）により軸受（図示省略）を介して回転可能に支持された入力軸１２と、その入力軸１２に対して平行となるように、ハウジング（図示省略）により軸受（図示省略）を介して回転可能に支持された出力軸１４と、入力軸１２に支持された入力側可変プーリー２０と、出力軸１４に支持された出力側可変プーリー３０と、入力側可変プーリー２０及び出力側可変プーリー３０に巻き掛けられた伝動ベルト４０（動力伝達用無端ベルト）と、を備えている。

入力軸１２は、図示しない原動機にトルクコンバーターなどを介して連結され、出力軸１４は、図示しない駆動輪に減速機や差動歯車装置などを介して作動的に連結されている。そして、伝動ベルト４０により、入力側可変プーリー２０から出力側可変プーリー３０へ回転動力が伝達されるようになっている。つまり、入力軸１２が回転することにより入力側可変プーリー２０が回転駆動され、伝動ベルト４０を介して出力側可変プーリー３０が回転駆動されることにより、出力軸１４が回転するようになっている。

入力側可変プーリー２０は、入力軸１２に固定された円盤状の固定回転体である固定シーブ２２と、この固定シーブ２２に対向し、入力軸１２に対して軸周りに相対回転不能で、かつ軸方向（左右方向）へ移動可能に設けられた円盤状の可動回転体である可動シーブ２４と、その可動シーブ２４に推力を付与するために、入力軸１２に設けられた油圧アクチュエーター（図示省略）と、を備えている。

同様に、出力側可変プーリー３０は、出力軸１４に固定された円盤状の固定回転体である固定シーブ３２と、この固定シーブ３２に対向し、出力軸１４に対して軸周りに相対回転不能で、かつ軸方向（左右方向）へ移動可能に設けられた円盤状の可動回転体である可動シーブ３４と、その可動シーブ３４に推力を付与するために、出力軸１４に設けられた油圧アクチュエーター（図示省略）と、を備えている。

また、入力側可変プーリー２０において、固定シーブ２２と可動シーブ２４の互いに対向する面は、回転中心（入力軸１２）から径方向外側（外周縁部側）に向かうに従って両者の間隔が徐々に広がる円錐状のベルト摺動面２６とされ、そのベルト摺動面２６間で、伝動ベルト４０を巻き掛けるＶ溝２８が構成されている。

同様に、出力側可変プーリー３０において、固定シーブ３２と可動シーブ３４の互いに対向する面は、回転中心（出力軸１４）から径方向外側（外周縁部側）に向かうに従って両者の間隔が徐々に広がる円錐状のベルト摺動面３６とされ、そのベルト摺動面３６間で、伝動ベルト４０を巻き掛けるＶ溝３８が構成されている。

伝動ベルト４０は、図３で示すように、略碇型形状とされるとともに、厚さ方向（ベルト進行方向）に多数（複数）並べられて環状に構成された薄板状のベルトブロック４２（エレメント）と、そのベルトブロック４２の後述するネック部５４の左右方向両側に形成された係合溝４４内に係合配置され、そのベルトブロック４２を支持する左右一対の無端状のフープ４６（帯状部材）と、を有している。

なお、ベルトブロック４２は、強度の観点から金属（鋼）製とされている。また、左右一対のフープ４６も金属製であり、薄板状の金属リングが複数枚積層されて構成された金属リング集合体とされている。また、入力軸１２の可動シーブ２４側及び出力軸１４の可動シーブ３４側には、それぞれ油を流入・流出させる油路１６が形成されている。

以上のような構成のＣＶＴ１０では、可動シーブ２４、３４が軸方向（左右方向）へ移動すると、入力側可変プーリー２０のＶ溝２８の幅や出力側可変プーリー３０のＶ溝３８の幅が変化し、入力側可変プーリー２０及び出力側可変プーリー３０の有効径（伝動ベルト４０の回転径）が調整できる。つまり、これにより、ＣＶＴ１０の変速比γ（γ＝入力軸１２の回転速度／出力軸１４の回転速度）が無段階に変更可能とされる（無段階の変速が可能となる）。

次に、本実施形態に係るベルトブロック４２（エレメント）について詳細に説明する。図４（Ａ）はベルトブロック４２の概略側面図であり、図４（Ｂ）はその側面（以下「フランク面」という）４２Ａの概略拡大図である。

図３、図４で示すように、このベルトブロック４２は、正面視略二等辺三角形状の頭部５０と、正面視略等脚台形状の本体部５２と、頭部５０と本体部５２をその左右方向中心部で一体に連結するネック部５４と、を有しており、頭部５０及び本体部５２は、左右方向（幅方向）に所定長さ延在している。なお、本体部５２の方が頭部５０よりも左右方向に所定長さ長く延在しており、頭部５０が入力側可変プーリー２０のベルト摺動面２６及び出力側可変プーリー３０のベルト摺動面３６に接触しないようになっている。

また、ネック部５４の左右方向両側で、かつ頭部５０と本体部５２との間に形成された空隙が係合溝４４とされており、ネック部５４と頭部５０との連結部分の左右方向両側と、ネック部５４と本体部５２との連結部分の左右方向両側には、正面視略円弧状の切欠部４８が形成されている。そして、係合溝４４にフープ４６が入り込むことにより、ベルトブロック４２とフープ４６とが互いに外れないようになっている。

また、頭部５０の前面側中央部には、所定高さ突出する円柱状のディンプル５６（凸部）が形成され、頭部５０の後面側中央部には、そのディンプル５６の突出高さよりも若干深く、かつ、そのディンプル５６の外径よりも大径とされた内径を有する円形凹状のホール５８（凹部）が形成されている。そして、ベルト進行方向（前後方向）に隣接する各ベルトブロック４２は、先行するベルトブロック４２のホール５８に、後続するベルトブロック４２のディンプル５６が挿入されるようになっており、これによって、各ベルトブロック４２間の位置決めがなされるようになっている。

また、図４で示すように、ベルトブロック４２のフランク面４２Ａには、複数（多数）の溝部６０が前後方向と平行に（前面及び後面に対して垂直に）形成されている。この溝部６０は、各可変プーリー２０、３０のベルト摺動面２６、３６と、ベルトブロック４２のフランク面４２Ａとの間に介在させる潤滑油の油膜除去用であり、このベルトブロック４２においては、その溝部６０が、ベルトブロック４２のベルト進行方向前面には達するように形成されるが、ベルト進行方向後面には達しないように形成されている。

すなわち、このベルトブロック４２のフランク面４２Ａに形成される複数（多数）の溝部６０は、そのフランク面４２Ａにおいて、ベルト進行方向前面からベルト進行方向後面に達しない所定位置までしか形成されない構成とされており、その溝部６０が形成されていない領域の幅（距離）Ｄは、ベルトブロック４２のフランク面４２Ａ部分における厚さＬの１／８〜１／４とされている。つまり、Ｄ＝Ｌ／８〜Ｌ／４とされている。

以上のような構成のベルトブロック４２（エレメント）において、次にその作用について説明する。図１〜図３で示すように、多数（複数）のベルトブロック４２は、フープ４６に支持されて、入力側可変プーリー２０と出力側可変プーリー３０の間に巻き掛けられている。このとき、特に伝動ベルト４０が直線状に走行するベルト直線部では、ベルト進行方向（前後方向）に隣接する各ベルトブロック４２は、ディンプル５６がホール５８に挿入されつつ進行する。

ここで、例えば図２で示すように、トルク伝達時における入力側可変プーリー２０に対する伝動ベルト４０の巻き付き角は、ベルトブロック４２間に圧縮力が作用する領域（アクティブアーク）αと、ベルトブロック４２間に圧縮力が作用しない領域（アイドルアーク）βに分けられる。そして、ベルト進行方向に隣接する各ベルトブロック４２は、遷移域Ｐにおいて、隙間Ｓが空いた状態のアイドルアークβから、隙間Ｓが詰まった（圧縮力が作用した）状態のアクティブアークαへ移行するため、入力側可変プーリー２０に対して微少な滑りを発生する。

このとき、図５で示すように、入力側可変プーリー２０の入口（ベルト進行方向上流側）で、ベルトブロック４２のヨーイング姿勢（図３の矢印Ｂで示す姿勢）が悪化すると、上記遷移域Ｐでは、ヨーイング姿勢が悪化したベルトブロック４２の先行する一方の端部（図示の場合は右端部）のベルト進行方向前面が、先行する隣接ベルトブロック４２から相対的に押されるので、先行する一方の端部（右端部）のフランク面４２Ａのベルト進行方向後面側が、入力側可変プーリー２０のベルト摺動面２６に対して滑る。これにより、そのベルトブロック４２のヨーイング姿勢の改善が行われる。

ここで、このベルトブロック４２のフランク面４２Ａにおけるベルト進行方向後面側の所定領域には、溝部６０が形成されていないので、図５で示すように、ヨーイング姿勢が悪化して片当たりするフランク面４２Ａのベルト進行方向後面側の油膜除去作用が低減している。つまり、その片当たりしている部分におけるベルトブロック４２（フランク面４２Ａ）と入力側可変プーリー２０（ベルト摺動面２６）との間の摩擦力が低減して、ベルトブロック４２のフランク面４２Ａが、入力側可変プーリー２０のベルト摺動面２６に対して滑りやすくなっている。したがって、遷移域Ｐにおけるベルトブロック４２のヨーイング姿勢の改善を促進することができる。

特に、その溝部６０が形成されていない領域の幅（距離）Ｄが、ベルトブロック４２のフランク面４２Ａ部分における厚さＬの１／８〜１／４とされているので、ベルトブロック４２のフランク面４２Ａが、入力側可変プーリー２０のベルト摺動面２６に片当たりした際に、そのフランク面４２Ａをベルト摺動面２６に対して確実に滑らせることができる。つまり、Ｄ＝Ｌ／８未満であると、所望とする滑りが得られないが、Ｄ＝Ｌ／８以上とされているので、入力側可変プーリー２０内において、ベルトブロック４２のヨーイング姿勢を効率よく改善することができる。なお、Ｄ＝Ｌ／４より大であると、所望とする油膜除去作用が得られない。Ｄ＝Ｌ／８〜Ｌ／４とすることにより、所望とする滑りが得られ、所望とする油膜除去作用が得られる。

また、ヨーイング姿勢が悪化したベルトブロック４２の後続する他方の端部（図示の場合は左端部）のフランク面４２Ａのベルト進行方向前面側も、入力側可変プーリー２０のベルト摺動面２６に片当たりするが、その片当たりしている部分には、溝部６０が形成されて油膜が除去されるようになっているので、ベルトブロック４２（フランク面４２Ａ）と入力側可変プーリー２０（ベルト摺動面２６）との間の摩擦力は保持され、ベルトブロック４２のフランク面４２Ａが、入力側可変プーリー２０のベルト摺動面２６に対して滑り難くなっている。よって、ベルトブロック４２のヨーイング姿勢が改善される際には、その片当たりしている部分が回動支点として働き、ベルトブロック４２のヨーイング姿勢の改善がよりスムーズに行われる。

また、入力側可変プーリー２０内において、ベルトブロック４２のヨーイング姿勢が改善されると、ベルトブロック４２のフランク面４２Ａは、入力側可変プーリー２０のベルト摺動面２６と、全面で（溝部６０及び溝部６０が形成されていない領域を含んで）接触する。このとき、溝部６０が形成されていない領域の幅（距離）Ｄは、上記の通り、Ｌ／４以下とされているので、その溝部６０により油膜を除去することが可能である。したがって、伝動ベルト４０の動力伝達が行われる入力側可変プーリー２０のアクティブアークαでは、ベルトブロック４２のフランク面４２Ａと入力側可変プーリー２０のベルト摺動面２６との間の摩擦力の低減を心配する必要がない。

つまり、伝動ベルト４０の動力伝達が行われるアクティブアークαにおいて、ベルトブロック４２のヨーイング姿勢の悪化を抑えることができると、伝動ベルト４０が入力側可変プーリー２０に正しい姿勢で巻き付くことができるため、ベルト動力伝達のトルク容量の高容量化や伝達効率の高効率化が実現可能となる。また、このような効果を奏する本実施形態に係るベルトブロック４２は、フランク面４２Ａにおいて、ベルト進行方向前面からベルト進行方向後面に達しない所定位置までしか溝部６０を形成しないようにするだけでよいため、簡単に構成できるメリットがある。

次に、ベルトブロック４２のフランク面４２Ａに形成する溝部６０の変形例について説明する。図６（Ａ）はベルトブロック４２の変形例の概略側面図であり、図６（Ｂ）はそのフランク面４２Ａの概略拡大図である。この図６で示すように、ベルトブロック４２のフランク面４２Ａに形成する複数（多数）の溝部６０は、ベルト進行方向前面からベルト進行方向後面に達しない所定位置までとされた第１の溝部６０Ａと、ベルト進行方向前面からベルト進行方向後面までとされた第２の溝部６０Ｂと、が混在する構成としてもよい。但し、この場合、ベルト進行方向後面に達しない第１の溝部６０Ａの数量を、ベルト進行方向後面に達する第２の溝部６０Ｂの数量よりも多くすることが好ましい。

このような構成にすると、フランク面４２Ａのベルト進行方向後面側に、油膜の除去されない領域を増加させることができるので、ベルトブロック４２のヨーイング姿勢が悪化して、そのフランク面４２Ａが入力側可変プーリー２０のベルト摺動面２６に片当たりした際に、そのフランク面４２Ａをベルト摺動面２６に対して、上記と同様に滑りやすくすることができる。つまり、これにより、入力側可変プーリー２０内において、ベルトブロック４２のヨーイング姿勢を効率よく改善することができる。

なお、この変形例においても、溝部６０が形成されていない領域の幅（距離）Ｄが、ベルトブロック４２のフランク面４２Ａ部分における厚さＬの１／８〜１／４とされることは言うまでもない。また、ベルトブロック４２のフランク面４２Ａに形成する溝部６０の形状は、図４、図６で示した形状に限定されるものではなく、例えばベルトブロック４２の前面（又は後面）に対して所定角度傾斜した形状等に形成してもよい。

ＣＶＴにおける一対の可変プーリーの構成を示す概略正面図 ＣＶＴにおける一対の可変プーリーの構成を示す概略側面図 一対の可変プーリー間に巻き掛けられる動力伝達用無端ベルトの構成を示す概略斜視図 （Ａ）ベルトブロックの概略側面図、（Ｂ）フランク面の概略拡大図 可変プーリー内においてベルトブロックのヨーイング姿勢が改善される様子を示す説明図 （Ａ）ベルトブロックの変形例の概略側面図、（Ｂ）フランク面の概略拡大図

符号の説明

１０ ＣＶＴ（ベルト式無段変速機）
１２ 入力軸
１４ 出力軸
２０ 入力側可変プーリー
２２ 固定シーブ
２４ 可動シーブ
２６ ベルト摺動面
２８ Ｖ溝
３０ 出力側可変プーリー
３２ 固定シーブ
３４ 可動シーブ
３６ ベルト摺動面
３８ Ｖ溝
４０ 伝動ベルト（動力伝達用無端ベルト）
４２ ベルトブロック（エレメント）
４２Ａ フランク面（側面）
４４ 係合溝
４６ フープ（帯状部材）
４８ 切欠部
５０ 頭部
５２ 本体部
５４ ネック部
５６ ディンプル
５８ ホール
６０ 溝部
６０Ａ 第１の溝部
６０Ｂ 第２の溝部

Claims (4)

1. 複数のエレメントと、該複数のエレメントを支持する環状の帯状部材と、を有し、一対の可変プーリー間に巻き掛けられる動力伝達用無端ベルトにおいて、
   前記可変プーリーのベルト摺動面に接触する前記エレメントの側面に、ベルト進行方向前面からベルト進行方向後面に達しない所定位置までとされた溝部を複数形成したことを特徴とする動力伝達用無端ベルト。
2. 複数のエレメントと、該複数のエレメントを支持する環状の帯状部材と、を有し、一対の可変プーリー間に巻き掛けられる動力伝達用無端ベルトにおいて、
   前記可変プーリーのベルト摺動面に接触する前記エレメントの側面に、ベルト進行方向前面からベルト進行方向後面に達しない所定位置までとされた第１の溝部と、ベルト進行方向前面からベルト進行方向後面までとされた第２の溝部と、を混在させて複数形成したことを特徴とする動力伝達用無端ベルト。
3. 前記第１の溝部が、前記第２の溝部よりも多く形成されていることを特徴とする請求項２に記載の動力伝達用無端ベルト。
4. 前記エレメントの側面において、前記所定位置から前記ベルト進行方向後面までの距離が、該エレメントの厚さの１／８〜１／４とされていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の動力伝達用無端ベルト。

Images