JP4999239B2 - 駆動ベルト及び駆動ベルト用の横断素子 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２個のＶ型プーリを使用した無段変速機における駆動用ベルト及び該駆動ベルト用の横断素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
２個のＶ型プーリを有する無段変速機における駆動ベルトには、横断素子が装着された、隣接する２組の駆動ベルトユニットからなるキャリヤが装備されている。各横断素子には、対向する２つの切欠きがそれぞれ駆動ベルトユニットを収容するようになっており、横断素子の第１の部分は駆動ベルトユニットの下方に伸長し、第２の部分は、２つの駆動ベルトユニットの間に挟まれて位置する。第３の部分は駆動ベルトユニットの上方に伸長する。各切欠きは、その内側の面が駆動ベルトユニット側に向いている。このような駆動ベルトは、ＥＰ−Ａ−００１４０１３として公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
実際には、作動中に駆動ベルトにおける力が制限されるように、横断素子の横断面積はできる限り小さくするべきである。それによって、駆動ベルトの質量は比較的小さくできる。特に、横断素子がその横断方向の水平線まわり、即ち、駆動ベルトの幅方向の線のまわりに回転する場合の横断素子の慣性力は、最小限に保たれることは明白である。
【０００４】
作動中に姿勢が時々刻々変化する横断素子についての方向を述べる場合は、図２における前面図で示されているように、便宜上、横断素子が直立している状態を前提とする。この図では、駆動ベルトの長手方向は図面に直交する。
【０００５】
この発明の目的は、必要とされる強度を満たし、かつコンパクトに製造された横断素子及び該横断素子をもつ駆動ベルトを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明では、部材の第１の部分が水平方向の縁部を有し、その下方で横断素子の厚さを、その上方よりも少なくとも０．１ｍｍ薄くし、また、横断素子の下縁部中央を、当該水平方向の縁部と同じかもしくは高い位置、即ち水平方向の縁部よりも低くない位置となるようにする。これにより第１の部分の水平方向の縁部より下方が、２つの部分に分かれる。
【０００７】
横断素子の当該水平方向の縁部を下側に向かって薄くすることによって、横断素子の質量を小さくすることができる。とはいっても、厚みを減らすことは、部材表面積の大部分を薄くしなければならない場合は、特に難しいプロセスとなる。横断素子の下縁部中央部分を、当該水平方向の縁部と同じかもしくは高くする、つまり当該水平方向の縁部よりも低くない位置にすることによって、厚みを減らした横断素子の第１の部分は、明らかに薄くなった比較的小さな２つの部位で構成される。
【０００８】
また、特に横断素子の高さは、横断素子とプーリとが接触する面の高さによって決定される。それにかかる力に十分対処できるほどの高さが必要とされる。
【０００９】
横断素子の質量を小さくするためには、ＥＰ−Ａ−０１５１３９６で見られるとおり、前述のプーリ接触面の間で横断素子下部を完全に凹型とすることはすでに示唆した。
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
横断素子の下縁部は、完全に凹型となるように、横断方向では凸型を持たない方がよく、好適には真直ぐな部分を有する。下縁部は、全体にわたって半径４０ｍｍ未満、もしくは３０ｍｍ未満が望ましい。
【００１５】
横断素子は、プレス加工金属の一体型であって、横断素子の縁部は滑らかにされているか旋盤で丸面取りされるか、またはその両方が施されるべきである。半径が大きければ、プレス加工、部材成形や旋盤での形削りにおいて製造しやすくなる。
【００１６】
さらに本発明は、２個のＶ型プーリを備える無段変速機用の駆動ベルトで使用される横断素子に関するものである。横断素子は、キャリヤを形成する駆動ベルトを収容する２箇所の対向する切欠きを有し、各切欠きは、内面が駆動ベルトユニットに向けられている。横断素子の第１の部分は駆動ベルトユニット下方に伸長し、第２の部分は２つの駆動ベルトユニットに挟まれ、第３の部分が、駆動ベルトユニットの上方に伸長する。第１の部分は水平方向に延びる縁部を有し、その下側部分の横断素子の厚さは上側よりも少なくとも０．１ｍｍ薄くなっているべきであり、また、横断素子の下縁部の中央部分は、当該水平方向縁部と同じ高さか、もしくはそれより高い位置にある。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明を説明するために、図を参照しながら、駆動ベルトの基本の実施形態について述べる。
【００１８】
図１は、駆動ベルト１及びＶ型プーリ２，３を示し、この駆動ベルト１は、２個のプーリ２とプーリ３に巻き掛けられて動く。この場合は、左側のプーリ２は、右側のプーリ３よりも回転速度が速くなっている。プーリ２とプーリ３によって形成される、２つの部位間の距離を変えることによって、プーリ２とプーリ３における駆動ベルト１の半径を変えることが可能となり、２個のＶ型プーリ２，３における速度の差が変わる。これは、２本のシャフトの間での回転速度の差を変える方式として公知である。
【００１９】
駆動ベルト１は、図１において側面が示されているが、いくつかの横断素子４（図１では、その中の４個が表されている）と２組の駆動ベルトユニット５と６―そのうちの１組は斜線で陰をつけてある−からなる。駆動ベルト１のベルトユニット５，６及び横断素子４は、金属製である。横断素子４は、駆動ベルトユニット５と６の長手方向に遊動可能であり、プーリ２，３間の伝動時には、横断素子４が互いに圧接することで動力が伝わる。そこでは駆動ベルトユニット５と６が横断素子４を保持している。
【００２０】
基本の実施形態では、駆動ベルトユニット５，６のどちらも図２に示すようにそれぞれ５枚のベルトからなっている。実際には、駆動ベルトユニット５，６は、より多くのベルト、例えば１０枚からなっている。図２では、ベルトユニット５，６の厚さはＴで、幅はＷで示している。例えば、１枚のベルトの厚さは０．２ｍｍで、幅は７ｍｍである。
【００２１】
駆動ベルトユニット５，６は、プーリ２，３の部位が駆動ベルト１の両端に位置しているので、横にずれることがないことは明白である。図から分かるように、横断素子４は、駆動ベルトユニット５，６によって所定の位置に保持できるように成形されている。この構造は、２つの切欠き７，８を有し、駆動ベルトユニット５，６がその中に受容されている。
【００２２】
横断素子４は、駆動ベルトユニット５，６の下方に伸長する第１の部分１１と、２組の駆動ベルトユニット５，６に挟まれる第２の部分１２と、駆動ベルトユニット５，６の上方に伸長する第３の部分１３とからなっている。
【００２３】
横断素子４の背面（図４参照）は、第２の部分１２以外が全体として平らであり、前面（図２参照）は、曲線部１８を備える。側面図（図３）において、曲線部１８の上部では、横断素子は概して同一の厚さであり、曲線部１８の下部では、第１の部分１１は下に向かって細くなっている。曲線部１８は、実際には、横断素子４の前面において若干曲面を描いて成形されている。例えば、曲線部１８は半径６ｍｍの丸面縁部となる。曲線部１８は、駆動ベルト１の直線部分及び湾曲部分のいずれにおいても、隣接する横断素子４の平らな背面と接触する。この接触は、駆動ベルト１がプーリに掛けられて曲げられている湾曲部分の間、及びベルト１が一方のプーリから他方のプーリへ移動する真直部分の間の両方において生じる。
【００２４】
曲線部１８の下方で、第１の部分１１は、薄くなって水平方向に伸長する縁部２６となる。横断素子４の第１の部分１１の縁部２６より下の部分は、縁部２６より上の面の厚さよりも０．１ｍｍほど薄い一定の厚みを有する。
【００２５】
図３では、横断素子４の第２の部分１２が左側に偏移しており、横断素子４の前面に凸部１４があり、背面に凹部１５が示される。図２と図４に示されるように、凸部１４と凹部１５は横断素子４の第２の部分１２全体に水平方向（駆動ベルト１の幅方向または横断方向）に広がっている。凸部１４と凹部１５は駆動ベルト１の直線部分で互いにかみ合っている。これによって、２つの隣接する横断素子４の垂直方向（駆動ベルト１の厚さ方向）への移動が防止される。
【００２６】
図２では、窪み部分１６は凸部１４の中央にあり、図４では突出部分１７が凹部１５の中央に位置することが示される。これにより、凸部１４と凹部１５の区域に、駆動ベルトユニット５と６の配置される面が水平線を基準とした角度をなし、さらに駆動ベルト１の方向に対して垂直となる部分が形成される。
【００２７】
上述の角度で、部材が互いに接触するので、駆動ベルト１の直線部分では、突出部分１７が窪み部分１６に挟まれ（または嵌入され）、２つの隣接する横断素子４の横断方向への動きは制限され、防止される。
【００２８】
以上の図で明らかなように、凸部１４と凹部１５は、横断素子４の第２の部分１２の中に完全に配置されている。このことによって、横断素子４は横断方向（水平方向）には制限された寸法の動きしかできない。
【００２９】
各切欠き７，８は、横断素子４の第１の部分１１、第２の部分１２及び第３の部分１３の部分で形成される内面から構成される。これらのセクションは、図５において、数字２１，２２及び２３で示される。
【００３０】
図５は、切欠き７の形状を詳細に示したものである。横断素子４の第１の部分１１の内面２１は、駆動ベルトユニット５に接触する、平面もしくは若干カーブした部分を有する。この部分は、半径Ｒ２の凸部分に進入し、半径Ｒ１の凹内面にかかり、そこで内面２１のセクションが内面２２のセクションと交わる。
【００３１】
基本の実施形態の図解では、半径Ｒ１は距離Ｂの半分の長さとほぼ同じであり、距離Ｂは、横断素子４の第２の部分１２近くの、切欠き７の凹部分の最長縦寸法である。第２の部分１２上の内面２２は、縦方向には真線部分を有することが出来るが、基本の実施形態では、内面２２は完全に湾曲していて、半径Ｒ１をもつ円に近い円弧に沿っている。
【００３２】
図５では、切欠き７の空間の最小縦寸法がＡで表されている。この寸法Ａは、好適には横断素子４の第２の部分１２近くの、切欠き７の最大縦寸法Ｂの８０％より大きい。
【００３３】
図５は、角度ａを示している。この角度ａは、駆動ベルトユニット５と６が接触する面に対する、横断素子４の第２の部分１２によって形成される内面２２における駆動ベルトユニット５の底面の高さとの角となる。この角度ａは、より具体的に例を挙げて説明すると、図５において、内面２１と駆動ベルトユニット５，６の下面との接触面に沿って延びる延長面と内面２２との交差部での湾曲内面２２の接線が、前記接触面に平行であるＬによって表される一点鎖線を含む平面に対して成す角度である。図５で示されるとおり、これは鋭角であり、好適には８５°よりも小さい。
【００３４】
実際には、凸部分の半径Ｒ２の湾曲は十分に大きい必要があり、例えば０．４ｍｍ以上にするべきだと分かった。もし半径Ｒ２が小さすぎると、これは駆動ベルトユニット５，６のベルト内部の損傷を引き起こす可能性がある。接合する凹部分の湾曲の半径Ｒ１もまた十分に大きくする必要がある。Ｒ１を０．７ｍｍより大きくすることによって、横断素子４の破損の危険性を少なくし、横断素子４の第１の部分を小さくできるようにし、ひいては軽量化を可能にする。
さらに、横断素子４の下縁部２４と内面２１，２２の間の距離は、当該湾曲の部位でかなり縮小でき、プーリ２，３と接触する横断素子４の側面２５の高さＨよりも更に小さくできる。このような縮小によって横断素子の動特性は向上する。好適には、下縁部２４は、その全体にわたって湾曲している。下縁部２４とプーリ２，３に接触する側面２５との間には、凸型移行ゾーンが存在するが、これはここでの下縁部の一部ではない。
【００３５】
図６は本発明の他の実施の形態における横断素子の詳細図であり、切欠き８は切欠き７と対称的に表れて実質的に同じ形状なので切欠き７のみを示している。この実施の形態での横断素子の切欠き７の湾曲内面２２は、最小距離Ａの半分よりも小さく最小距離Ａの１／３よりも大きい半径Ｒ１の円弧に沿った凹内面が上下にあって、これらを繋ぐ中間部分が最小距離Ａの半分よりも大きい半径Ｒ３の凹内面からなっている。内面２２から内面２１，２３への移行領域には、半径Ｒ２の凸部分がある。このように、最小距離Ａの１／２よりも小さな半径Ｒ１の湾曲部分は、打ち抜きやパンチングによる製造を容易にするために、また例えば小量生産が可能になる設計の自由度を確保するためにも、好ましい。
【００３６】
しかし、最小距離Ａの１／３よりも大きい半径Ｒ１が要求されるのは、作動中の応力ピークを予防するため、横断素子４による駆動ベルトユニット５，６の損傷を予防するため、並びに図５に示す角度ａが横断素子４の好ましい設計のための応用において限定される好ましい範囲内になることを実現するためである。図６に示すように、半径Ｒ１が、０．３３Ａ＜Ｒ１＜０．５０Ａの範囲にある場合も、駆動ベルト１の良好な機能を確保するために、実際にはほとんど常に、半径Ｒ２の凸部分が存在している。図６において、湾曲内面２２の距離Ｂが距離Ａよりも僅かに大きくこれとほぼ等しい場合もあるが、その場合にも半径Ｒ２の凸部分は存在している。
【００３７】
ここで述べられている実施形態は、基本の実施形態である。他にも多くのタイプの実施形態が可能である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は次のような効果を奏する。横断素子の厚さが、第１の部分の水平方向に伸長する縁部の下部が上部よりも少なくとも０．１ｍｍ薄いことと、横断素子の下縁部の中央部分が当該水平方向に伸長する縁部と同じ高さか、もしくは高い位置にあることにより、必要とされる強度を満たし、かつコンパクトな横断素子を有する駆動ベルトを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 駆動ベルト及びＶ型プーリの側面線図である。
【図２】 本発明の実施の形態に係る横断素子の前面図である。
【図３】 本発明の実施の形態に係る横断素子の側面図である。
【図４】 本発明の実施の形態に係る横断素子の背面図である。
【図５】 図４の詳細図である。
【図６】 本発明の他の実施の形態に係る横断素子の詳細図である。
【符号の説明】
１：駆動ベルト、２，３：Ｖ型プーリ、４：横断素子、５，６：駆動ベルトユニット、７，８：切欠き、１１：第１の部分、１２：第２の部分、１３：第３の部分、１４：凸部、１５：凹部、１６：窪み部分、１７：突出部分、１８：曲線部、２１，２２，２３：切欠きの内面、２４：下縁部、２５：横断素子の側面、２６：水平方向に延びる縁部。

Claims (6)

1. Ｖ型プーリ（２，３）を備える無段変速機用駆動ベルトであって、前記駆動ベルトは側面が隣接する２組の駆動ベルトユニット（５，６）から成るキャリヤを備え、横断素子（４）が前記キャリヤ上に配置され、前記各横断素子（４）は互いに反対に位置し、前記駆動ベルトユニット（５，６）を受け入れる２つの切り欠き（７，８）を有し、前記横断素子（４）の第１の部分（１１）は前記駆動ベルトユニット（５，６）の下に伸長し、前記横断素子（４）の第２の部分（１２）は前記駆動ベルトユニット（５，６）の間に位置し、そして前記横断素子（４）の第３の部分（１３）は前記駆動ベルトユニット（５，６）の上に伸長し、各々の前記切欠き（７，８）は、前記駆動ベルトユニットに対向する内面（２１，２２，２３）を有する駆動ベルト（１）において、
   前記横断素子（４）が前記第１の部分（１１）に水平方向に伸長する縁部（２６）を有し、前記水平方向に伸長する縁部より下の部分の厚さが、前記水平に伸びる縁部より上の部分の厚さより少なくとも０．１ｍｍ薄く、
   前記横断素子（４）は下縁部（２４）を有し、前記下縁部（２４）の中央部分が前記水平方向に伸長する縁部（２６）よりも低くない位置にある、ことを特徴とする駆動ベルト。
2. 前記横断素子（４）の前記下縁部（２４）は、横断方向において凸型には湾曲しない、ことを特徴とする請求項１に記載の駆動ベルト。
3. 前記下縁部（２４）が主として全長にわたり４０ｍｍ未満の半径で湾曲する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の駆動ベルト。
4. 前記横断素子（４）は、プレス加工金属から一体的に製造されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の駆動ベルト。
5. 前記横断素子（４）の縁端が滑らかにされるか、旋盤で丸面取りされるか、またはその両方が施される、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の駆動ベルト。
6. 請求項１-５のいずれか一項に記載の２つのＶ字形プーリ（２，３）を備える連続可変変速機用駆動ベルトに使用される横断素子であって、
   前記横断素子（４）は、前記キャリヤ上に配置され、互いに反対に位置し、前記駆動ベルトユニット（５，６）を受け入れる２つの切り欠き（７，８）を有し、前記横断素子（４）の第１の部分（１１）は前記駆動ベルトユニット（５，６）の下に伸長し、前記横断素子（４）の第２の部分（１２）は前記駆動ベルトユニット（５，６）の間に位置し、そして前記横断素子（４）の第３の部分（１３）は前記駆動ベルトユニット（５，６）の上に伸長し、各々の前記切欠き（７，８）は、前記駆動ベルトユニットに対向する内面（２１，２２，２３）を有する、横断素子において、
   前記横断素子（４）が前記第１の部分（１１）に水平に伸びる縁部（２６）を有し、前記水平に伸びる縁部より下の部分の厚さが、前記水平に伸びる縁部より上の部分の厚さより少なくとも０．１ｍｍ薄く、
   前記横断素子（４）は下縁部（２４）を有し、前記下縁部（２４）の中央部分が前記水平に伸びる縁部（２６）よりも低くない位置にある、
   ことを特徴とする横断素子。

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