JP5151140B2

JP5151140B2 - 動力伝達チェーンおよび動力伝達装置

Info

Publication number: JP5151140B2
Application number: JP2006342028A
Authority: JP
Inventors: 義久三浦; 照子長岡
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2026-12-20
Also published as: JP2008151309A

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７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とともに、複数のリンクとして、ピッチ長が異なる２種類のリンクを使用することが提案されている。
特開２００６−０９７８４４号公報

上記特許文献１に示されている動力伝達チェーンを使用する無段変速機では、チェーンのリンクとプーリ軸との間に隙間が設定され、リンクとプーリ軸とが干渉しないように設計されているが、何らかの事情で大きい力がチェーンに作用した場合には、リンクとプーリ軸とが干渉し、この結果、リンクに大きい応力が生じる可能性がある。

この発明の目的は、リンクとプーリ軸とが干渉した場合であっても、リンクへの応力集中を避けることができる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おり、１対のプーリ間に掛け渡される動力伝達チェーンにおいて、複数のリンクは、ピッチ長が異なる２種類のリンクを含んでおり、プーリ軸の半径をＲＡ、ピッチ長が短いリンクのチェーン内径側の面の曲率半径をＲＳ、ピッチ長が長いリンクのチェーン内径側の面の曲率半径をＲＬとして、ＲＡ≦ＲＳ≦１．５ＲＡかつＲＳ＜ＲＬとされていることを特徴とするものである。

各リンクの周縁部は、応力集中が生じにくいように、滑らかな曲線に形成される。通常、チェーンのリンクとプーリ軸との間には、隙間が存在していることから、リンクのチェーン内径側の形状に関しては、プーリに接触するという観点では考慮されておらず、従来のものでは、その曲率部の半径がＲＳ＜ＲＡとなっている。そのため、この従来のものでは、チェーンのリンクとプーリ軸とが干渉した場合、リンクがプーリ軸に２点で接触して、応力集中を起こす可能性がある曲げモーメントがリンクに作用することになる。これに対し、上記条件を確保すると、リンクがプーリ軸に１点で接触するため、リンクに曲げモーメントが作用することがなく、リンク全体が力の方向に移動することで、チェーンのリンクとプーリ軸との強い干渉が避けられる。

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。

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、ピッチ長が異なる２種類のリンクを使用することで騒音低減が可能となり、さらに、リンクのチェーン内径側の面の形状を考慮することで、リンクとプーリ軸とが干渉したときのリンクの応力集中を防止することができ、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(10)(11)と、チェーン幅方向に並ぶリンク(10)(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。

このチェーンにおいては、リンク(10)(11)としては、ピッチ長が異なる２種類のものが使用されている。以下、ピッチ長が小さいものをショートピッチリンク(10)、ピッチ長が大きいものをロングピッチリンク(11)という。

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。

図２に示すように、ショートピッチリンク(10)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。

各ピン(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、各ピン(14)側にのびる突出縁部(15a)(15b)が設けられている。

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。

ロングピッチリンク(11)は、図３（ｂ）に示すように、図２および図３（ａ）に示したショートピッチリンク(10)に比べて、ロングピッチリンク(11)の前挿通部(12)と後挿通部(13)との間にある柱部(22)の前後長さがショートピッチリンク(10)の前挿通部(12)と後挿通部(13)との間にある柱部(21)の前後長さに比べて、ピッチ長の違い分だけ長くなされており、各挿通部(12)(13)の形状は、同じものとされている。そして、２種類のリンク(10)(11)は、所定の配列パターン（ランダム配列）によってチェーン(1)の全長にわたって配置されている。

図３（ａ）に示すショートピッチリンク(10)のチェーン内径側の面の曲率半径ＲＳおよび図３（ｂ）に示すロングピッチリンク(11)のチェーン内径側の面の曲率半径ＲＬについては、図４に示すプーリ軸(2e)の半径をＲＡとして、ＲＡ≦ＲＳ≦１．５ＲＡかつＲＳ＜ＲＬとされている。

チェーン幅方向に並ぶリンク(10)(11)を連結するに際しては、一のリンク(10)(11)の前挿通部(12)と他のリンク(10)(11)の後挿通部(13)とが対応するようにリンク(10)(11)同士が重ねられ、ピン(14)が一のリンク(10)(11)の後挿通部(13)に固定されかつ他のリンク(10)(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(10)(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(10)(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(10)(11)同士の長さ方向（前後方向）の屈曲が可能とされる。

図２に示すように、各リンク(10)（リンク(11)も同様）のピン固定部(18)とインターピース可動部(19)との境界部分には、インターピース可動部(19)の上下の凹円弧状案内部(19a)(19b)にそれぞれ連なりピン固定部(18)に固定されているピン(14)を保持する上下の凸円弧状保持部(18a)(18b)が設けられている。同様に、インターピース固定部(17)とピン可動部(16)との境界部分には、ピン可動部(16)の上下の凹円弧状案内部(16a)(16b)にそれぞれ連なりインターピース固定部(17)に固定されているインターピース(15)を保持する上下の凸円弧状保持部(17a)(17b)が設けられている。

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(10)(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。

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。さらに、ピッチ長が異なる２種類のリンク(10)(11)がランダムに配列されていることにより、打音発生の周期がずれ、音のエネルギーが異なる周波数帯に分散され、音圧レベルのピークが低減され、上記騒音低減効果がより一層向上している。

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(10)(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は、図７に示したＣＶＴで使用されるが、この際、図５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。そして、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、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。

図５において、ドライブプーリ(2)の巻き掛け径が最小のときには、図４にも示すように、リンク(10)(11)のチェーン内径側の面とプーリ軸(2e)との隙間は小さいものであり、チェーン駆動時の慣性等によってチェーンに通常時と異なる力が作用すると、リンク(10)(11)のチェーン内径側の面とプーリ軸(2e)とが干渉する可能性がある。リンク(10)(11)とプーリ軸(2e)とが干渉した場合、ショートピッチリンク(10)のチェーン内径側の面の曲率半径ＲＳおよびロングピッチリンク(11)のチェーン内径側の面の曲率半径ＲＬについて、プーリ軸(2e)の半径をＲＡとして、ＲＡ≦ＲＳ≦１．５ＲＡかつＲＳ＜ＲＬとされているので、図６（ａ）に示すように、リンク(10)(11)がプーリ軸(2e)に１点で接触するため、リンク(10)(11)に曲げモーメントが作用することがなく、リンク(10)(11)全体が力の方向に移動することで、リンク(10)(11)とプーリ軸(2e)との強い干渉が避けられる。図６（ｂ）に示す従来のものでは、リンク(20)とプーリ軸(2e)とが干渉した場合、リンク(20)がプーリ軸(2e)に２点で接触し、これに伴う曲げモーメントによってリンク(20)に応力集中が生じる可能性がある。こうして、この発明による動力伝達チェーンによると、リンク(10)(11)のチェーン内径側の面の形状を考慮することで、リンク(10)(11)とプーリ軸(2e)とが干渉したときの強い干渉が防止され、チェーン(1)の耐久性を向上させることができる。

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、２種類のリンクを示す拡大側面図である。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側面図である。図５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６は、リンクがプーリ軸に干渉した状態を模式的に示す図である。図７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
(2c)(2d) 円錐状シーブ面
(10) ショートピッチリンク（リンク）
(11) ロングピッチリンク（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）

Claims

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、１対のプーリ間に掛け渡される動力伝達チェーンにおいて、
複数のリンクは、ピッチ長が異なる２種類のリンクを含んでおり、プーリ軸の半径をＲＡ、ピッチ長が短いリンクのチェーン内径側の面の曲率半径をＲＳ、ピッチ長が長いリンクのチェーン内径側の面の曲率半径をＲＬとして、ＲＡ≦ＲＳ≦１．５ＲＡかつＲＳ＜ＲＬとされていることを特徴とする動力伝達チェーン。
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。