JP5035514B2

JP5035514B2 - 動力伝達チェーンの製造方法および製造装置

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Publication number: JP5035514B2
Application number: JP2006295180A
Authority: JP
Inventors: 伸二安原
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2026-10-31
Also published as: JP2008110378A

Description

この発明は、動力伝達チェーンの製造方法および製造装置、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の製造方法および製造装置に関する。

自動車用無段変速機として、図８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（チェーン式無段変速機）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長さ方向に屈曲可能に連結する複数の第１ピンおよび複数の第２ピンとを備え、一のリンクの前挿通部に固定されかつ他のリンクの後挿通部に移動可能に嵌め入れられた第１ピンと一のリンクの前挿通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に固定された第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。

そして、この種の動力伝達チェーンでは、耐久性を向上させるために、その製造工程において、張力をチェーンに予め付与（予張）して、リンクに適当な残留圧縮応力を付与することが行われている。
特開２００６−１０２７８４号公報

従来の予張力付与装置では、使用される無段変速機（実機）に合わせるという考えから、各予張力付与用プーリの相対向するシーブ面は、円錐面（断面形状は直線）とされている。予張力付与装置によってリンクに適当な残留圧縮応力を付与するには、予張力を所定値以上にすることが好ましいが、ピン端面が凸状湾曲部とされているため、大きい予張力を与えると、ピン端面損傷の原因となる可能性がある。

この発明の目的は、予張力を大きくしてより適切な残留圧縮応力をリンクに付与するに際し、ピンの損傷を防止することができる動力伝達チェーンの製造方法および製造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の製造方法は、複数のリンクおよびこれらを連結する複数のピンからなり２つのプーリ間に巻き掛けられて使用される動力伝達チェーンの製造方法であって、予張力付与用第１プーリと予張力付与用第２プーリとの間に無端状チェーンを巻き掛けて前記無端状チェーンに予張力を付与する工程を備えており、前記各予張力付与用プーリの相対向するシーブ面を前記ピン端面の凸状湾曲部に対応する凹状とするとともに、凹状とされた前記シーブ面の曲率半径Ｒを、前記ピン端面の前記凸状湾曲部の曲率半径をｒとして、０．８ｒ≦Ｒ≦５ｒとすることを特徴とするものである。

この発明による動力伝達チェーンの製造装置は、複数のリンクおよびこれらを連結する複数のピンからなり２つのプーリ間に巻き掛けられて使用される動力伝達チェーンの製造装置であって、無端状チェーンを巻き掛ける予張力付与用第１プーリおよび予張力付与用第２プーリを有する予張力付与装置を備えており、前記各予張力付与用プーリの相対向するシーブ面が前記ピン端面の凸状湾曲部に対応する凹状とされているとともに、凹状とされた前記シーブ面の曲率半径Ｒは、前記ピン端面の前記凸状湾曲部の曲率半径をｒとして、０．８ｒ≦Ｒ≦５ｒとされていることを特徴とするものである。

予張力を付与する際に使用されるプーリは、従来、その相対向する円錐状シーブ面の断面形状が直線または凸状の湾曲面とされていたのに対し、ピン端面が凸状湾曲部とされていることを考慮して、凹状の湾曲面とされる。これにより、ピン端面の凸状湾曲部とプーリの凹状湾曲部との接触面積が増加することで、ピンに作用する接触面圧が小さくなり、大きい予張力を付与した場合でもピンの損傷を防止することができる。ピン端面の凸状の湾曲部は、球面とされたり、クラウニング加工によって形成されたり、種々の形状とされる。プーリの凹状湾曲部は、凹状であればよく（ピンの凸状湾曲部との接触面積が断面が直線の円錐面に比べて大きければよく）、ピン端面の凸状の湾曲部と同じにする必要はない。プーリの凹状湾曲部の曲率半径Ｒは、ピン端面の凸状湾曲部の曲率半径をｒとして、０．８ｒ≦Ｒ≦５ｒとされていることが好ましい。Ｒが０．８ｒよりも小さくなると、プーリに必要な接触面を確保することが難しくなり、Ｒが５ｒよりも大きくなると、接触面積の増加量が小さくなってピンの損傷防止効果が小さいものとなる。プーリの凹状湾曲部の曲率半径Ｒは、より好ましくはｒ≦Ｒ≦２ｒとされる。

この発明による製造方法および製造装置で得られる動力伝達チェーンは、各プーリのシーブ間距離の変化に伴って巻き掛け径が無段階に変更されて無段階の変速が行われる無段変速機で使用されるのに適している。

予張を行うための予張力付与装置は、シーブ面形状を除いて無段変速機（実機）を模擬したものとすることができ、例えば、予張力付与装置は、凹状のシーブ面をそれぞれ有する固定シーブおよび可動シーブからなる第１のプーリと、凹状のシーブ面をそれぞれ有する固定シーブおよび可動シーブからなる第２のプーリとを備えており、可動シーブを固定シーブに対して接近または離隔させることにより、チェーンをクランプするものとされる。予張力付与装置は、実機を模擬したものにする必要はなく、例えば、上記の各プーリの可動シーブを固定とし、予張力付与装置は、凹状のシーブ面をそれぞれ有する１対の固定シーブが第１の間隔をおいて対向させられた第１のプーリと、凹状のシーブ面をそれぞれ有する１対の固定シーブが第２の間隔をおいて対向させられた第２のプーリとを備えており、プーリを回転駆動しながら、第１のプーリと第２のプーリとの軸間距離を接近または離隔させることにより、チェーンに張力を与えるものとされてもよい。

予張力付与時には、少なくとも一方のプーリの径が実際の最小径以下とされていることが好ましい。無段変速機では、低速走行時に対応する変速比が最大のアンダー・ドライブ（以下、「Ｕ／Ｄ」と称す。）と、高速走行時に対応する変速比が最小のオーバー・ドライブ（以下、「Ｏ／Ｄ」と称す。）との間で変速比が変化する。ピンの動きにしたがってリンクに作用する応力振幅は、巻き掛け径が大きいプーリに沿って回るときよりも巻き掛け径が小さいプーリに沿って回るときに大きなものとなる。そこで、予張力付与時の巻き掛け径が無段変速機で得られる最小巻き掛け径以下の大きさを含むようにすることにより、リンクに広い範囲にわたって均等な応力を付与することが可能となり、リンクを偏りなく伸ばすことができる。この場合、予張力付与時の巻き掛け径は、無段階に変化させられてもよく、一定でもよく、予張力付与用第１プーリおよび予張力付与用第２プーリのいずれか一方の巻き掛け径が、一時的にまたは常時、無段変速機で得られる最小巻き掛け径以下の大きさとされる。

予張力の大きさは、無段変速機で使用された場合にかかる最大張力の２倍以上（２〜３倍）とすることが好ましい。無段変速機が自動車用の場合には、車の公称トルクがかかったときの張力の２倍以上（２〜３倍）としてもよい。これにより、適切な残留圧縮応力をリンクに付与することができる。

上記の製造方法および製造装置は、種々の動力伝達チェーンを製造するのに適しているが、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おり、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に固定されかつ他のリンクの後挿通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に移動可能に嵌め入れられかつ他のリンクの後挿通部に固定されているものである動力伝達チェーンを製造するのにより適している。

この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。

ピンが前後挿通部に固定される場合の前後挿通部へのピンの固定は、例えば、機械的圧入による挿通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。１つの挿通部には、第１ピンと第２ピンとがチェーンの長さ方向に対向するように嵌め合わせられ、このうちのいずれか一方がリンクの挿通部の周面に嵌合固定される。嵌合固定は、挿通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、上記の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高精度に付与される。

この発明の動力伝達チェーンの製造方法および製造装置によると、各予張力付与用プーリの相対向するシーブ面について、従来は、実機に合わせて例えば円錐面とされていたのに対し、これをピン端面の凸状湾曲部に対応する凹状とすることにより、実機でかかるよりも大きな予張力を付与した場合であっても、ピン端面の損傷を防ぐことができ、チェーンの耐久性を向上させることができる。

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３の上下をいうものとする。

図１および図２は、この発明による動力伝達チェーンの製造方法で製造され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。

図３に示すように、前挿通部(12)は、ピン(14)（実線で示す）が固定されるピン固定部(12a)およびインターピース(15)（二点鎖線で示す）が移動可能に嵌め合わせられるインターピース可動部(12b)からなり、後挿通部(13)は、ピン(14)（二点鎖線で示す）が移動可能に嵌め合わせられるピン可動部(13a)およびインターピース(15)（実線で示す）が固定されるインターピース固定部(13b)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)の前挿通部(12)に固定されかつ他のリンク(11)の後挿通部(13)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)の前挿通部(12)に移動可能に嵌め合わせられかつ他のリンク(11)の後挿通部(13)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、インボリュート曲線とされており、この実施形態では、ピン(14)の接触面(14a)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(15a)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)の直線部分から円弧部分へまたは円弧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、インターピース(15)がインターピース可動部(12b)内を固定状態のピン(14)に対してその接触面(15a)がピン(14)の接触面(14a)に転がり接触（若干のすべり接触を含む）しながら移動し、後挿通部(13)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(14a)がインターピース(15)の接触面(15a)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(13a)内を移動する。なお、図３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。

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枚のリンク列とリンク枚数が８枚のリンク列２つとが１つのリンクユニットとされている。

この動力伝達チェーン(1)は、図４に示したＶ型プーリ式ＣＶＴで使用されるが、この際、例えば、インターピース（第２ピン）(15)がピン（第１ピン）(14)よりも短くされ、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。プーリ(2)の円錐状シーブ面(2c)(2d)に接触するピン(14)の端面形状は、凸の湾曲状に形成されている。ピン(14)とインターピース(15)とは、上述のように、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。

図４において、実線で示した位置にあるドライブプーリ(2)の可動シーブ(2b)を固定シーブ(2a)に対して接近・離隔させると、チェーン(1)の巻き掛け径は、同図に鎖線で示すように、接近時には大きく、離隔時には小さくなる。ドリブンプーリ(3)では、図示省略するが、その可動シーブがドライブプーリ(2)の可動シーブ(2b)とは逆向きに移動し、ドライブプーリ(2)の巻き掛け径が大きくなると、ドリブンプーリ(3)の巻き掛け径が小さくなり、ドライブプーリ(2)の巻き掛け径が小さくなると、ドリブンプーリ(3)の巻き掛け径が大きくなる。この結果、図５に示すように、変速比が１：１である状態（初期値）を基準にして、ドライブプーリ(2)の巻き掛け径が最小で、ドリブンプーリ(3)の巻き掛け径が最大であるＵ／Ｄ状態が得られ、また、ドライブプーリ(2)の巻き掛け径が最大で、ドリブンプーリ(3)の巻き掛け径が最小のＯ／Ｄ状態が得られる。

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(12a)およびインターピース固定部(13b)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)には予張力が付与される。

図６に、この発明による製造方法および製造装置において使用される予張力付与装置を示す。

予張力付与装置(31)は、巻き掛け径が無段変速機で得られる最小巻き掛け径の大きさとされた小径プーリ(32)と、巻き掛け径が無段変速機で得られる最大巻き掛け径の大きさとされた大径プーリ(33)と、プーリ(32)(33)同士を接近・離隔させてチェーン(1)に作用する張力を調整するプーリ軸移動装置(34)と、プーリ(32)(33)を回転させる回転駆動装置(35)と備えている。

この予張力付与装置(31)の各予張力付与用プーリ(32)(33)の相対向するシーブ面(32a)(33a)は、従来、実機に合わせて例えば円錐面とされていたのに対し、図７に拡大して示すように、ピン(14)端面の凸状湾曲部(14a)に対応する凹状湾曲面とされている。プーリ(32)(33)のシーブ面（凹状湾曲部）(32a)(33a)の曲率半径Ｒは、ピン(14)端面の凸状湾曲部(14a)の曲率半径をｒとして、０．８ｒ≦Ｒ≦５ｒとされる。

予張力付与装置(31)の小径プーリ(32)と大径プーリ(33)との径の組合せは、Ｕ／Ｄ状態と同じ（Ｏ／Ｄ状態とも同じ）であり、ピン(14)およびインターピース(15)の動きが大きく、チェーン(1)にとって厳しい条件となっており、予張力付与時の巻き掛け径が無段変速機で得られる最小巻き掛け径以下の大きさを含むようになされていることで、リンク(11)に均等に残留圧縮応力が付与され、チェーン(1)の耐久性が向上する。

予張力の大きさは、リンク(11)内部（特にピン固定部(12a)およびインターピース固定部(13b)における圧入部）に発生する最大主応力値がリンク(11)の弾性限界以上でかつ塑性限界以下となるように設定され、これにより、リンク(11)内部に適正な残留圧縮応力が付与される。適正な残留圧縮応力を得るには、実機でかかるよりも大きな予張力を付与することが必要であり、この場合、ピン(14)の端面が損傷する可能性があるが、予張付与時のプーリ(32)(33)の形状を上記のようにすることにより、この損傷を防ぐことができる。

図１は、この発明による動力伝達チェーンの製造方法で製造され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、同拡大斜視図である。図３は、リンクの拡大側面図である。図４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５は、無段変速機の変速に伴って動力伝達チェーンが変化する様子を模式的に示す側面図である。図６は、予張力付与装置を模式的に示す図である。図７は、図６の要部の拡大図である。図８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
(11) リンク
(14) ピン（第１ピン）
(14a) 凸状湾曲部
(15) インターピース（第２ピン）
(32) 予張力付与用第１プーリ
(33) 予張力付与用第２プーリ
(32a)(33a)凹状湾曲部

Claims

複数のリンクおよびこれらを連結する複数のピンからなり２つのプーリ間に巻き掛けられて使用される動力伝達チェーンの製造方法であって、
予張力付与用第１プーリと予張力付与用第２プーリとの間に無端状チェーンを巻き掛けて前記無端状チェーンに予張力を付与する工程を備えており、前記各予張力付与用プーリの相対向するシーブ面を前記ピン端面の凸状湾曲部に対応する凹状とするとともに、凹状とされた前記シーブ面の曲率半径Ｒを、前記ピン端面の前記凸状湾曲部の曲率半径をｒとして、０．８ｒ≦Ｒ≦５ｒとすることを特徴とする動力伝達チェーンの製造方法。
複数のリンクおよびこれらを連結する複数のピンからなり２つのプーリ間に巻き掛けられて使用される動力伝達チェーンの製造装置であって、
無端状チェーンを巻き掛ける予張力付与用第１プーリおよび予張力付与用第２プーリを有する予張力付与装置を備えており、前記各予張力付与用プーリの相対向するシーブ面が前記ピン端面の凸状湾曲部に対応する凹状とされているとともに、凹状とされた前記シーブ面の曲率半径Ｒは、前記ピン端面の前記凸状湾曲部の曲率半径をｒとして、０．８ｒ≦Ｒ≦５ｒとされていることを特徴とする動力伝達チェーンの製造装置。