JP5211606B2 - 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おり、騒音および振動を低減するために、リンクのピッチ長、ピンの転がり接触面形状、ピンのプーリ面との接触位置（オフセット量）などを２種類以上とすることが提案されている。
特開２００６−２４２３７４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では、ピッチ長が異なる複数のリンクおよび形状が異なるピンを組み合わせることによって騒音を低減することができるが、衝突位置におけるピンの速度の方向とプーリの速度の方向とが一致していないことから、ピッチ長ランダムとピン形状ランダムとの組合せによっては、ピンがプーリへ進入する相対速度差が大きくなり、騒音に悪影響をもたらすことがある。

この発明の目的は、ピッチ長とピン形状とのランダム配列の中から、相対衝突速度に着目して好ましくないものを排除することで、より一層騒音を低減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のプーリとに掛け渡される動力伝達チェーンであって、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、リンク同士の屈曲が可能とされるとともに、第２ピンのチェーン幅方向の長さが第１ピンのチェーン幅方向の長さよりも短くなされて、第１ピンがプーリに接触して動力を伝達するようになされ、ピッチ長が異なるリンクとピン形状が異なる第１ピンとが組み合わされてランダムに配列されているものにおいて、ピッチ長に関しては、ピッチ長小のリンクＬ１およびピッチ長大のリンクＬ２の２種類があり、第１ピンのピン形状に関しては、チェーン幅方向の長さが長いピン（または転がり接触面の曲率半径が大きいピン）Ｐ１およびチェーン幅方向の長さが短いピン（または転がり接触面の曲率半径が小さいピン）Ｐ２の２種類があり、（Ｌ１，Ｐ２）の組合せのチェーン進行方向すぐ後には、（Ｌ１，Ｐ２）の組合せおよび（Ｌ１，Ｐ１）の組合せのいずれかが来るように配列されていることを特徴とするものである。

リンクのピッチ長２種類（Ｌ１およびＬ２）とピン形状２種類（Ｐ１およびＰ２）とを組み合わせる場合、（Ｌ１，Ｐ１），（Ｌ１，Ｐ２），（Ｌ２，Ｐ１）および（Ｌ２，Ｐ２）の４種類の組合せがあり、従来のランダム配列は、「ランダム」という点から、各組合せの後には、４種類全てが現れるような配列がよいと考えられていた。しかしながら、相対衝突速度（衝突位置におけるプーリ速度の方向とピン速度の方向とが違っていることによって生じるピンとプーリとの速度差）を考えると、相対衝突速度が大きいものは、騒音増大の要因となるので、単純にランダム配列とすることは、相対衝突速度の低下を阻害する可能性がある。例えば、（Ｌ１，Ｐ１）を基準とすると、これに続く組合せとして、（Ｌ１，Ｐ１），（Ｌ１，Ｐ２），（Ｌ２，Ｐ１）および（Ｌ２，Ｐ２）があり、どの組合せが続くかで騒音レベルが異なるにもかかわらず、従来、このような連続の組合せは考慮されていなかった。

この発明による動力伝達チェーンでは、相対衝突速度に着目して、好ましくない組合せが後に続くことを排除することで、騒音の低減が図られている。

具体的には、ピッチ長に関して、ピッチ長小のリンクをＬ１、ピッチ長大のリンクをＬ２とし、第１ピンのピン形状に関しては、チェーン幅方向の長さが長いピンかまたは転がり接触面の曲率半径が大きいピンをＰ１、チェーン幅方向の長さが短いピンかまたは転がり接触面の曲率半径が小さいピンをＰ２とし、それらの配列に関し、（Ｌ１，Ｐ２）の組合せのチェーン進行方向すぐ後には、（Ｌ２，Ｐ２）の組合せおよび（Ｌ２，Ｐ１）の組合せが避けられて、（Ｌ１，Ｐ２）の組合せおよび（Ｌ１，Ｐ１）の組合せのいずれかが来る配列だけが採用されている。

リンクのピッチ長が２種類とされることで、打音発生の周期がずれて、音圧レベルのピークが低減される。ピンの長さについては、これが２水準とされることで、プーリに接触する位置が２水準となり、音圧レベルのピークが低減される。また、第１ピンおよび第２ピンの転がり接触面形状については、第１ピンと第２ピンとの接触位置の軌跡がインボリュート曲線とされかつそのインボリュートの基礎円半径が２水準とされることで、音圧レベルのピークが低減される。ピンに関しては、チェーン幅方向の長さが長いピンをＰ１、チェーン幅方向の長さが短いピンをＰ２とした場合と、転がり接触面の曲率半径が大きいピンをＰ１、転がり接触面の曲率半径が小さいピンをＰ２とした場合とで同様の効果を得ることができる。第１ピンおよび第２ピンは、通常、いずれか一方の転がり接触面が平坦面とされ、他方の転がり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。ただし、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。

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チェーンおよび動力伝達装置によると、相対衝突速度に着目して、好ましくない組合せが後に続くことを排除することで、騒音の低減が図られており、これにより、使用するリンクおよびピンの形状を変更することなく、その配列の変更だけで、騒音を効率よく低減することができる。

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)(21)と、チェーン幅方向に並ぶリンク(11)(21)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。

この発明の動力伝達チェーン(1)では、リンク(11)(21)については、図２に示したリンク(11)と図３に示したリンク(21)との２種類が使用されており、ピン(14)の断面形状については、図４（ａ）に示したものと図４（ｂ）に示したものとの２種類が使用されている。

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および図３に示すように、リンク(11)(21)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。

チェーン幅方向に並ぶリンク(11)(21)を連結するに際しては、一のリンク(11)(21)の前挿通部(12)と他のリンク(11)(21)の後挿通部(13)とが対応するようにリンク(11)(21)同士が重ねられ、ピン(14)が一のリンク(11)(21)の後挿通部(13)に固定されかつ他のリンク(11)(21)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)(21)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)(21)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)(21)同士の長さ方向（前後方向）の屈曲が可能とされる。

リンク(11)(21)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)の転がり接触面(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曲線とされ、インターピース(15)の転がり接触面(15c)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)(21)がチェーン(1)の直線領域から曲線領域へまたは曲線領域から直線領域へと移行する際、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)に対してその転がり接触面(14a)がインターピース(15)の転がり接触面(15c)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)に対してその転がり接触面(15c)がピン(14)の転がり接触面(14a)に転がり接触（若干のすべり接触を含む）しながら移動する。

こ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。

より一層の騒音および振動の低減のためには、形状が異なる２種類以上のリンク(11)(21)やピン(14)をランダムに配列することが好ましく、これにより、打音発生の周期がずれて、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る。

図２および図３において、符号ＡおよびＢで示す箇所は、チェーン(1)の直線領域においてピン(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間の距離がピッチ長である。図２のリンク(11)に対して、ＡＢ間の距離（ピッチ長）を大きくしたものが、図３のリンク(21)となっており、リンク(11)(21)については、ピッチ長小のものと大のものとが使用されている。

図４において、ピン(14)のインボリュート曲線の半径Ｒｂについて、図４（ａ）に示すインボリュート曲線の半径Ｒｂが大きいものと図４（ｂ）に示すインボリュート曲線の半径Ｒｂが小さいものとの２種類が使用されている。これら２種類のピン(14)は、図２のピッチ長が小さいリンク(11)および図３のピッチ長が大きいリンク(21)のいずれにも挿通可能であり、リンク(11)のピッチ長２種類（以下では、ピッチ長小を「Ｌ１」、ピッチ長大を「Ｌ２」とする）とピン形状２種類（以下では、Ｒｂ大を「Ｐ１」、Ｒｂ小を「Ｐ２」とする）とを組み合わせることで、（Ｌ１，Ｐ１），（Ｌ１，Ｐ２），（Ｌ２，Ｐ１）および（Ｌ２，Ｐ２）の４種類の組合せが可能となっている。

従来のランダム配列は、上記４種類のランダム配列とされており、各組合せの後には、４種類の組合せの全てが現れるような配列がよいと考えられていた。しかしながら、相対衝突速度を考えると、相対衝突速度が大きいものは、騒音増大の要因となるので、単純にランダム配列とすることは、相対衝突速度の低下を阻害する可能性がある。そこで、相対衝突速度に着目して、以下のようにして、好ましくない組合せが後に続くことを排除することで、より一層の騒音の低減が図られている。

図５（ａ）は、従来の配列の１例を示すもので、（Ｌ１，Ｐ２）の組合せの後に、４種類全ての組合せが現れている。この従来の配列の相対値衝突速度（ｍ／ｓｅｃ）を求めたのが、図６（ａ）に示されている。図６（ａ）において、０．２２ｍ／ｓｅｃを超えるものを相対衝突速度大とすると、この相対衝突速度大は、（Ｌ１，Ｐ２）の組合せの後に、（Ｌ２，Ｐ１）の組合せが続くか、（Ｌ２，Ｐ２）の組合せが続く場合に現れることが確認された。

図５（ｂ）は、上記知見に基づいて、相対衝突速度大となる組合せを排除した好ましい配列例を示すもので、具体的には、（Ｌ１，Ｐ２）の組合せの後に続く（Ｌ２，Ｐ１）の組合せを（Ｌ１，Ｐ２）の組合せかまたは（Ｌ１，Ｐ１）の組合せに変更するとともに、（Ｌ１，Ｐ２）の組合せの後に続く（Ｌ２，Ｐ２）の組合せについても、これを（Ｌ１，Ｐ２）の組合せかまたは（Ｌ１，Ｐ１）の組合せに変更したものである。図５（ｂ）の配列の相対値衝突速度を求めたものが図６（ｂ）であり、これによると、この発明のものでは、相対衝突速度が全て０．２２ｍ／ｓｅｃ以下となり、ランダム配列の利点が生かされた上で、騒音低減の阻害要因となる相対衝突速度大のものが排除されていることが分かる。

なお、上記においては、第１ピンのピン形状について、転がり接触面の曲率半径が大きいピンＰ１および転がり接触面の曲率半径が小さいピンＰ２を例示しているが、チェーン幅方向の長さが長いピンおよびチェーン幅方向の長さが短いピンの２種類を使用する場合でも、長いピンをＰ１、短いピンをＰ２とすることで、上記と同様の相対衝突速度低減効果（屈曲角低減効果）を得ることができる。

この動力伝達チェーン(1)は、図８に示すＶ型プーリ式ＣＶＴで使用されるが、この際、図７に示すように、プーリ軸(2e)を有するプーリ(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)にインターピース(15)の端面が接触しない状態で、ドライブピン(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。

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、ドライブプーリ(2)における巻き掛け径は、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（アンダードライブ）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（オーバードライブ）状態が得られる。

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、ピンおよびインターピースの基準形状を示す拡大側面図である。 図３は、異なるピッチ長のリンクの形状を示す拡大側面図である。 図４は、異なる形状のピンを示す拡大側面図である。 図５（ａ）は、従来の配列の１例を示し、図５（ｂ）は、この発明による配列の１例を示している。 図６（ａ）（ｂ）は、図５（ａ）（ｂ）の配列に関する解析結果としての相対衝突速度を示すグラフである。 図７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
(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（ピッチ長小のリンク）
(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）
(21) リンク（ピッチ長大のリンク）

Claims (3)

1. 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のプーリとに掛け渡される動力伝達チェーンであって、
   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、リンク同士の屈曲が可能とされるとともに、第２ピンのチェーン幅方向の長さが第１ピンのチェーン幅方向の長さよりも短くなされて、第１ピンがプーリに接触して動力を伝達するようになされ、ピッチ長が異なるリンクとピン形状が異なる第１ピンとが組み合わされてランダムに配列されているものにおいて、
   ピッチ長に関しては、ピッチ長小のリンクＬ１およびピッチ長大のリンクＬ２の２種類があり、第１ピンのピン形状に関しては、チェーン幅方向の長さが長いピンＰ１およびチェーン幅方向の長さが短いピンＰ２の２種類があり、
   （Ｌ１，Ｐ２）の組合せのチェーン進行方向すぐ後には、（Ｌ１，Ｐ２）の組合せおよび（Ｌ１，Ｐ１）の組合せのいずれかが来るように配列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のプーリとに掛け渡される動力伝達チェーンであって、
   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、リンク同士の屈曲が可能とされるとともに、第２ピンのチェーン幅方向の長さが第１ピンのチェーン幅方向の長さよりも短くなされて、第１ピンがプーリに接触して動力を伝達するようになされ、ピッチ長が異なるリンクとピン形状が異なる第１ピンとが組み合わされてランダムに配列されているものにおいて、
   ピッチ長に関しては、ピッチ長小のリンクＬ１およびピッチ長大のリンクＬ２の２種類があり、第１ピンのピン形状に関しては、転がり接触面の曲率半径が大きいピンＰ１および転がり接触面の曲率半径が小さいピンＰ２の２種類があり、
   （Ｌ１，Ｐ２）の組合せのチェーン進行方向すぐ後には、（Ｌ１，Ｐ２）の組合せおよび（Ｌ１，Ｐ１）の組合せのいずれかが来るように配列されていることを特徴とする動力伝達チェーン。
3. 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または２の動力伝達装置。

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