JP4830707B2 - 動力伝達チェーンおよび動力伝達装置 - Google Patents

Description

この発明は、動力伝達チェーン、さらに詳しくは、自動車等の車両の無段変速機（ＣＶＴ）に好適な動力伝達チェーンおよび動力伝達装置に関する。

自動車用無段変速機として、図４に示すように、固定シーブ(2a)および可動シーブ(2b)を有しエンジン側に設けられたドライブプーリ(2)と、固定シーブ(3b)および可動シーブ(3a)を有し駆動輪側に設けられたドリブンプーリ(3)と、両者間に架け渡された無端状動力伝達チェーン(1)とからなり、油圧アクチュエータによって可動シーブ(2b)(3a)を固定シーブ(2a)(3b)に対して接近・離隔させることにより、油圧でチェーン(1)をクランプし、このクランプ力によりプーリ(2)(3)とチェーン(1)との間に接触荷重を生じさせ、この接触部の摩擦力によりトルクを伝達するものが知られている。

動力伝達チェーンとしては、特許文献１に、ピンが挿通される前後挿通部を有する複数のリンクと、一のリンクの前挿通部と他のリンクの後挿通部とが対応するようにチェーン幅方向に並ぶリンク同士を連結する前後に並ぶ複数の第１ピンおよび複数の第２ピンとを備え、第１ピンと第２ピンとが相対的に転がり接触移動することにより、リンク同士の長さ方向の屈曲が可能とされているものが提案されている。
特開平８−３１２７２５号公報

この種の動力伝達チェーンでは、１のチェーンを構成する複数のリンクの各リンクが受ける力はその配置位置によって異なっており、伸び量についても、配置位置によって変化することになる。したがって、配置位置に応じてリンク形状を設計することが好ましいが、それには多大な手間がかかるという問題がある。

この発明の目的は、配置位置によって伸び量が異なるリンクに対し、リンクの形状の変更を行わずに、リンク間の伸び量の差を小さくした動力伝達チェーンおよび動力伝達装置を提供することにある。

この発明による動力伝達チェーンは、ピンが挿通される前後挿通部を有する複数のリンクと、一のリンクの前挿通部と他のリンクの後挿通部とが対応するようにチェーン幅方向に並ぶリンク同士を連結する前後に並ぶ複数の第１ピンおよび複数の第２ピンとを備え、第１ピンと第２ピンとが相対的に転がり接触移動することにより、リンク同士の長さ方向の屈曲が可能とされている動力伝達チェーンにおいて、動力伝達チェーンは、チェーン幅方向に並ぶ複数のリンクをそれぞれ有する複数のリンク列を備え、複数のリンク列のうちの少なくとも１つのリンク列のリンク枚数が他のいずれかのリンク列よりも少なくなされており、複数のリンクは、所定硬度の標準リンクおよび標準リンクよりも硬度が高い高硬度リンクの２種類から構成されて、リンクの数が相対的に少ないリンク列のすべてのリンクが高硬度リンクとされ、これ以外のものは標準リンクとされていることを特徴とするものである。

標準リンクおよび高硬度リンクは、同じ材料を使用して製作され、その熱処理条件を変更することによって区分される。標準リンクの硬度については、その製造や取扱いのし易さなどを考慮して設定され、４２〜４８ＨＲＣ（例えば４５ＨＲＣ）とされる。高硬度リンクの硬度は、標準リンクの硬度よりも２度以上（５度以下）大きくされることが好ましい。標準リンクの硬度が４５ＨＲＣの場合、高硬度リンクの硬度は、４７〜５０ＨＲＣであることが好ましい。

このような動力伝達チェーンでは、チェーン幅方向に並ぶリンクの枚数については、全て同じにするのではなく、各リンク列のリンク枚数について多い少ないを作り、例えば、リンク枚数が８枚のリンク列２つとリンク枚数が９枚のリンク列１つとを１単位（リンクユニット）として、このリンクユニットを複数単位配置することでチェーンを構成することが好ましい。この場合、８枚のリンク列の各リンクは、９枚のリンク列の各リンクに比べて、伸び量が相対的に大きいものとなるが、標準リンクと高硬度リンクとを併用することにより、この伸び量の差を小さくすることができる。

すなわち、動力伝達チェーンは、チェーン幅方向に並ぶ複数のリンクをそれぞれ有する複数のリンク列を備えており、複数のリンク列のうちの少なくとも１つのリンク列のリンク枚数が他のいずれかのリンク列よりも少なくなされるとともに、リンクの数が相対的に少ないリンク列のすべてのリンクが高硬度リンクとされ、これ以外のものは標準リンクとされていることが好ましい。

このようにすると、チェーンに引張り荷重がかかった際のリンクの伸び量を均等にすることができ、また、リンク硬さを上げることにより、弾性域と塑性域の閾値が上がり、リンクの数が相対的に少ないリンク列に関し、幅広く弾性域を使用することができる。すべてのリンクを高強度リンクとした場合には、リンクの数が相対的に多いリンク列での塑性変形が少なくなり、リンク間のバラツキの矯正が難しくなり、また、チェーン長さを所定の長さにすることが難しくなる可能性もある。そこで、リンクの数が相対的に多いリンク列では、リンク硬さを相対的に小さいものとすることで、高いレベルでバランスを取ることができる。

なお、標準リンクと高硬度リンクとは同一形状とされるが、これは、性能（耐久性および騒音性能）に重要な前後挿通部形状、リンクの全長、リンクの前後面形状などを同じにするという意味であり、性能に影響を与えない部分において形状に差を付けることで、両者を区別することはもちろん可能である。

第１ピンおよび第２ピンのうちの一方は、一のリンクの前挿通部の前側部分に設けられたピン固定部に固定されかつ他のリンクの後挿通部の前側部分に設けられたピン可動部に移動可能に嵌め入れられ、同他方は、一のリンクの前挿通部の後側部分に設けられたピン可動部に移動可能に嵌め入れられかつ他のリンクの後挿通部の後側部分に設けられたピン固定部に固定されていることが好ましい。ただし、第１ピンおよび第２ピンの両方ともがリンクに固定されていないようにしてもよい。

ピン固定部へのピンの固定は、例えば、機械的圧入によるピン固定部内縁とピン外周面との嵌合固定とされるが、これに代えて、焼き嵌めまたは冷やし嵌めによってもよい。嵌合固定は、ピン固定部の長さ方向に対して直交する部分の縁（上下の縁）で行われるのが好ましい。この嵌合固定の後、予張力付与工程において予張力が付与されることにより、リンクのピン固定部（ピン圧入部）に均等にかつ適正な残留圧縮応力が付与される。

この発明による動力伝達チェーンでは、第１ピンおよび第２ピンの少なくとも一方がプーリと接触して摩擦力により動力伝達する。いずれか一方のピンがプーリと接触するチェーンにおいては、第１ピンおよび第２ピンのうちのいずれか一方は、このチェーンが無段変速機で使用される際にプーリに接触する方のピン（以下では、「第１ピン」または「ピン」と称す）とされ、他方は、プーリに接触しない方のピン（インターピースまたはストリップと称されており、以下では、「第２ピン」または「インターピース」と称す）とされる。

リンクは、例えば、ばね鋼や炭素工具鋼製とされる。リンクの材質は、ばね鋼や炭素工具鋼に限られるものではなく、軸受鋼などの他の鋼でももちろんよい。リンクは、前後挿通部がそれぞれ独立の貫通孔（柱有りリンク）とされていてもよく、前後挿通部が１つの貫通孔（柱無しリンク）とされていてもよい。ピンの材質としては、軸受鋼などの適宜な鋼が使用される。

第１ピンおよび第２ピンは、例えば、いずれか一方の接触面が平坦面とされ、他方の接触面が相対的に転がり接触移動可能なインボリュート曲面に形成される。また、第１ピンおよび第２ピンは、それぞれの接触面が所要の曲面に形成されるようにしてもよい。第２ピンは、第１ピンよりも幅が狭い形状とされることが好ましく、この場合、第２ピンの上下縁部に突出縁部が設けられることがある。

なお、この明細書において、リンクの長さ方向の一端側を前、同他端側を後としているが、この前後は便宜的なものであり、リンクの長さ方向が前後方向と常に一致することを意味するものではない。

上記の動力伝達チェーンは、いずれか一方のピン（インターピース）が他方のピン（ピン）よりも短くされ、長い方のピンの端面が無段変速機のプーリの円錐状シーブ面に接触し、この接触による摩擦力により動力を伝達するものであることが好ましい。各プーリは、円錐状のシーブ面を有する固定シーブと、固定シーブのシーブ面に対向する円錐状のシーブ面を有する可動シーブとからなり、両シーブのシーブ面間にチェーンを挟持し、可動シーブを油圧アクチュエータによって移動させることにより、無段変速機のシーブ面間距離したがってチェーンの巻き掛け半径が変化し、スムーズな動きで無段の変速を行うことができる。

この発明による動力伝達装置は、円錐面状のシーブ面を有する第１のプーリと、円錐面状のシーブ面を有する第２のプーリと、これら第１および第２のプーリに掛け渡される動力伝達チェーンとを備えたもので、動力伝達チェーンが上記に記載のものとされる。

この動力伝達装置は、自動車等の車両の無段変速機としての使用に好適なものとなる。

この発明の動力伝達装置によると、例えば、チェーン幅方向に並ぶ複数のリンクをそれぞれ有する複数のリンク列を備えており、複数のリンク列のうちの少なくとも１つのリンク列のリンク枚数が他のいずれかのリンク列よりも少なくなされたものに適用することにより、配置位置によって伸び量が異なるリンクに対し、リンクの形状の変更を行わずに、リンク間の伸び量の差を小さくすることができる。

以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。以下の説明において、上下は、図２の上下をいうものとする。

図１は、この発明による動力伝達チェーンの一部を示しており、動力伝達チェーン(1)は、チェーン長さ方向に所定間隔をおいて設けられた前後挿通部(12)(13)を有する複数のリンク(11)と、チェーン幅方向に並ぶリンク(11)同士を長さ方向に屈曲可能に連結する複数のピン（第１ピン）(14)およびインターピース（第２ピン）(15)とを備えている。インターピース(15)は、ピン(14)よりも短くなされ、両者は、インターピース(15)が前側に、ピン(14)が後側に配置された状態で対向させられている。

チェーン(1)は、幅方向同位相の複数のリンクで構成されるリンク列(R1)(R2)(R3)を進行方向（前後方向）に３つ並べて１つのリンクユニットとし、この３列のリンク列(R1)(R2)(R3)からなるリンクユニットを進行方向に複数連結して形成されている。この実施形態では、リンク枚数が９枚のリンク列(R1)とリンク枚数が８枚のリンク列２つ(R2)(R3)とが１つのリンクユニットとされている。

そして、リンクの数が相対的に少ないリンク列(R2)(R3)のリンクのすべてが高硬度リンク(11B)とされ、リンクの数が相対的に多いリンク列(R1)のリンクのすべてが標準リンク(11A)とされている。標準リンク(11A)の硬度は、例えば４５ＨＲＣとされ、高硬度リンク(11B)の硬度は、例えば４７〜５０ＨＲＣとされる。

標準リンク(11A)および高硬度リンク(11B)は、硬度が違うだけでその材質および形状は同じであり、符号(11)で総称してその形状を図２に示す。

図２に示すように、ピン(14)は、インターピース(15)に比べて前後方向の幅が広くなされており、インターピース(15)の上下縁部には、ピン(14)側にのびる突出縁部(15a)(15b)が設けられている。リンク(11)の前挿通部(12)は、ピン(14)が移動可能に嵌め合わせられるピン可動部(16)およびインターピース(15)が固定されるインターピース固定部(17)からなり、後挿通部(13)は、ピン(14)が固定されるピン固定部(18)およびインターピース(15)が移動可能に嵌め合わせられるインターピース可動部(19)からなる。そして、チェーン幅方向に並ぶリンク(11)を連結するに際しては、一のリンク(11)の前挿通部(12)と他のリンク(11)の後挿通部(13)とが対応するようにリンク(11)同士が重ねられ、ピン(14)が一のリンク(11)の後挿通部(13)に固定されかつ他のリンク(11)の前挿通部(12)に移動可能に嵌め合わせられ、インターピース(15)が一のリンク(11)の後挿通部(13)に移動可能に嵌め合わせられかつ他のリンク(11)の前挿通部(12)に固定される。そして、このピン(14)とインターピース(15)とが相対的に転がり接触移動することにより、リンク(11)同士の長さ方向（前後方向）の屈曲が可能とされる。

ピン(14)を基準としたピン(14)とインターピース(15)との接触位置の軌跡は、円のインボリュートとされており、この実施形態では、ピン(14)の接触面が、断面において半径Ｒｂ、中心Ｍの基礎円を持つインボリュート形状を有し、インターピース(15)の接触面が平坦面（断面形状が直線）とされている。これにより、各リンク(11)がチェーン(1)の直線部分から曲線部分へまたは曲線部分から直線部分へと移行する際、前挿通部(12)においては、ピン(14)が固定状態のインターピース(15)に対してその接触面がインターピース(15)の接触面に転がり接触（若干のすべり接触を含む）しながらピン可動部(16)内を移動し、後挿通部(13)においては、インターピース(15)がインターピース可動部(19)内を固定状態のピン(14)に対してその接触面がピン(14)の接触面に転がり接触（若干のすべり接触を含む）しながら移動する。なお、図２において、符号ＡおよびＢで示す箇所は、チェーン(1)の直線部分においてピン(14)とインターピース(15)とが接触している線（断面では点）であり、ＡＢ間の距離がピッチである。

図２は、チェーン(1)の直線部分でのリンク(11)とピン(14)およびインターピース(15)との相対位置関係を示しており、チェーン(1)の曲線部分では、隣り合うリンク(11)間の屈曲に伴って、ピン(14)とインターピース(15)とは、ピン可動部(16)の上下の凹円弧状案内部(16a)(16b)およびインターピース可動部(19)の上下の凹円弧状案内部(19a)(19b)にそれぞれ案内されて移動する。これにより、その接触位置がＡおよびＢで示す位置から上方（チェーンの外径側）に移動し、ピン(14)とインターピース(15)とは、それらの上縁部（チェーン外径側縁部）同士が接近するようにその相対位置を変更する。

上記の動力伝達チェーン(1)では、ピンの上下移動の繰り返しにより、多角形振動が生じ、これが騒音の要因となるが、ピン(14)とインターピース(15)とが相対的に転がり接触移動しかつピン(14)を基準としたピン(14)とインターピース(15)との接触位置の軌跡が円のインボリュートとされていることにより、ピンおよびインターピースの接触面がともに円弧面である場合などと比べて、振動を小さくすることができ、騒音を低減することができる。

この動力伝達チェーン(1)は、必要な数のピン(14)およびインターピース(15)を台上に垂直状に保持した後、リンク(11)を１つずつあるいは数枚まとめて圧入していくことにより製造される。この圧入は、ピン(14)およびインターピース(15)の上下縁部とピン固定部(18)およびインターピース固定部(17)の上下縁部との間において行われており、その圧入代は０．００５ｍｍ〜０．１ｍｍとされている。こうして、組み立てられたチェーン(1)には張力が付与（予張）される。

上記の動力伝達チェーン(1)は、図４に示したＣＶＴで使用されるが、この際、図３に示すように、インターピース(15)の端面がプーリ(2)の固定シーブ(2a)および可動シーブ(2b)の各円錐状シーブ面(2c)(2d)に接触しない状態で、ピン(14)の端面がプーリ(2)の円錐状シーブ面(2c)(2d)に接触し、この接触による摩擦力により動力が伝達される。ピン(14)とインターピース(15)とは、上述のように、各可動部(16)(19)に案内されて転がり接触移動するので、プーリ(2)のシーブ面(2c)(2d)に対してピン(14)はほとんど回転しないことになり、摩擦損失が低減し、高い動力伝達率が確保される。

リンク枚数が９枚のリンク列(R1)とリンク枚数が８枚のリンク列(R2)(R3)とが使用されている動力伝達チェーン(1)では、引張り荷重を受けると、リンク１枚当たりの応力は、８枚のリンク列(R2)(R3)のリンク(11B)の方が大きくなるが、８枚のリンク列(R2)(R3)のリンクのすべてが高硬度リンク(11B)とされ、９枚のリンク列(R1)のリンクのすべてが標準リンク(11A)とされているので、８枚のリンク列(R2)(R3)のリンク(11B)の伸び量が相対的に抑えられる。この結果、上記の動力伝達チェーン(1)では、すべてのリンク(11A)(11B)の伸び量が均等化され、９枚のリンク列(R1)と８枚のリンク列(R2)(R3)とを使用するに際し、両者間の特性差を小さくして、高いレベルでバランスを取ることができる。

なお、上記においては、リンク列ごとにリンクを変更する例を示したが、標準リンク(11A)と高硬度リンク(11B)とを併用する際のリンクの配置は上記のものに限られるものではない。

図１は、この発明による動力伝達チェーンの１実施形態の一部を示す平面図である。 図２は、リンクの拡大側面図である。 図３は、動力伝達チェーンがプーリに取り付けられた状態を示す正面図である。 図４は、無段変速機を示す斜視図である。

符号の説明

(1) 動力伝達チェーン
(2)(3) プーリ
(2a)(3b) 固定シーブ
(2b)(3a) 可動シーブ
(2c)(2d) 円錐状シーブ面
(11) リンク
(11A) 標準リンク
(11B) 高硬度リンク
(12) 前挿通部
(13) 後挿通部
(14) ピン（第１ピン）
(15) インターピース（第２ピン）
(17) インターピース固定部
(18) ピン固定部

Claims (2)

1. ピンが挿通される前後挿通部を有する複数のリンクと、一のリンクの前挿通部と他のリンクの後挿通部とが対応するようにチェーン幅方向に並ぶリンク同士を連結する前後に並ぶ複数の第１ピンおよび複数の第２ピンとを備え、第１ピンと第２ピンとが相対的に転がり接触移動することにより、リンク同士の長さ方向の屈曲が可能とされている動力伝達チェーンにおいて、
   動力伝達チェーンは、チェーン幅方向に並ぶ複数のリンクをそれぞれ有する複数のリンク列を備え、複数のリンク列のうちの少なくとも１つのリンク列のリンク枚数が他のいずれかのリンク列よりも少なくなされており、複数のリンクは、所定硬度の標準リンクおよび標準リンクよりも硬度が高い高硬度リンクの２種類から構成されて、リンクの数が相対的に少ないリンク列のすべてのリンクが高硬度リンクとされ、これ以外のものは標準リンクとされていることを特徴とする動力伝達チェーン。
2. 円錐面状のシーブ面を有する第１のプーリと、円錐面状のシーブ面を有する第２のプーリと、これら第１および第２のプーリに掛け渡される動力伝達チェーンとを備え、動力伝達チェーンが請求項１の動力伝達装置。

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