JP5243400B2 - 無段変速機用エレメントの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ドライブ軸のプーリとドリブン軸のプーリの間で周回動作する駆動ベルトを構成する無段変速機用エレメントの製造方法に関する。

自動車に搭載される無段変速機（ＣＶＴ）においては、ドライブ軸のプーリとドリブン軸のプーリとの間で、２本の金属ベルトに複数個の無段変速機用エレメントが係合されることで構成された駆動ベルトが周回動作する。内燃機関の回転駆動力は、前記ドライブ軸側のプーリに伝達された後に駆動ベルト、及びドリブン軸側のプーリを介してドリブン軸に伝達され、自動車を走行させる駆動力となる。

ここで、無段変速機用エレメントは、一般的に、プレス装置に対して長尺な金属製帯板を順次送り出し、該金属製帯板を成形パンチによって打ち抜くことで作製される（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、金属製帯板を単純に打ち抜くのみでは、同一形状の無段変速機用エレメントを再現性よく得ることは容易ではない。換言すれば、寸法精度に優れた無段変速機用エレメントを打ち抜きによって連続的に作製することは困難である。

そこで、特許文献２には、金属製帯板に代替して平板を用い、該平板の長辺の略中腹部に切欠部を形成した後に、前記平板から無段変速機用エレメントを打ち抜くことが提案されている。該特許文献２によれば、無段変速機用エレメントを打ち抜く際に平板の肉が切欠部に向かって流動するので、中央部の厚みが大きくなる度合いが低減される、とのことである。

特開昭６３−１９９９４３号公報 特開２００４−１７０４５号公報

特許文献２記載の従来技術では、中央部の厚みが大きくなる度合いを低減することは可能であると考えられるものの、中央部の厚みが大きくなること自体を回避することはできない。従って、この従来技術では、厳密な寸法精度が要求される場合、その要求に対応することが困難である。

しかも、この従来技術では平板を使用するので、金属製帯板から平板を切り出す工程が必要となる。すなわち、工程数が増加してしまい、煩雑となる。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、金属製帯板の中央部の厚みが大きくなることを回避することが可能であり、しかも、工程数が増加することもない無段変速機用エレメントの製造方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、無段変速機を構成するプーリに側方部が摺接するボディ部と、前記ボディ部の上端部から突出したネック部と、前記ネック部に連なり且つ該ネック部に比して幅広のヘッド部とを有し、前記ボディ部と前記ヘッド部との間に金属ベルトを挟持するための無段変速機用エレメントの製造方法であって、
長尺な金属製帯板を打ち抜いて、前記無段変速機用エレメントのヘッド部の輪郭線となる箇所から離間した箇所に孔を貫通形成する工程と、
前記孔が貫通形成された前記金属製帯板の幅方向端部を圧潰し、前記幅方向端部の厚み方向寸法を短縮する工程と、
前記幅方向端部の厚み方向寸法が短縮された前記金属製帯板の幅方向から、前記孔を境にして２個の無段変速機用エレメントを打ち抜く工程と、
を有し、
前記２個の無段変速機用エレメントを、各々のヘッド部同士が前記孔を境にするともに前記ヘッド部の輪郭線が前記孔から離間した箇所で対向し、且つ各々のボディ部が前記金属製帯板の前記幅方向端部を臨むようにして打ち抜くことを特徴とする。

この場合、金属製帯板の幅方向端部を圧潰する工程で、幅方向端部から中央部に向かう肉の流動が発生する。この流動に伴って孔が収縮されることにより、該流動が吸収される。これにより、厚み方向寸法（板厚）が過度に大きくなることが回避される。

肉の流動の度合いは、孔の寸法を変更することによって調整することができる。すなわち、本発明によれば、厚み方向寸法を制御することが容易である。

なお、孔は、例えば、長穴を含むスリットとして形成することが可能である。この場合、スリットの長手方向寸法を調整することで肉の流動の度合い、ひいては金属製帯板の板厚の制御が可能である。

ここで、金属製帯板の幅方向端部を圧潰する前に、該金属製帯板の不要部分を打ち抜いて除去するようにしてもよい。この場合、圧潰する幅方向端部の体積が少なくなるので、金属製帯板の厚み方向寸法の制御が一層容易となる。

本発明によれば、金属製帯板に孔を形成し、その後、該金属製帯板の幅方向端部を圧潰するようにしている。このため、幅方向端部から中央部に向かう肉の流動が孔によって吸収されるので、金属製帯板の厚み方向寸法（板厚）が大きくなることが回避される。

そして、孔の寸法を調整することにより、肉の流動の度合い、ひいては金属製帯板の厚み方向寸法（板厚）を容易に制御することができる。

無段変速機の駆動ベルトを構成する無段変速機用エレメントの全体正面図である。 前記無段変速機用エレメントの側面図である。 前記駆動ベルトの要部拡大斜視一部断面図である。 前記無段変速機用エレメントの製造過程を金属製帯板の長手方向に沿って示すフロー図である。 前記金属製帯板にスリットを形成した状態を示す平面図である。 前記金属製帯板の幅方向端部を圧潰した状態を示す平面図である。 前記圧潰を行うための金型装置の要部概略縦断面図である。 前記金型装置にて前記圧潰を実施している状態を示す要部概略縦断面図である。 前記金型装置にて、スリットが形成されていない金属製帯板の幅方向端部を圧潰している状態を示す要部概略縦断面図である。 図９から圧潰が進行した状態を示す要部概略縦断面図である。 スリットの長手方向寸法と、エレメントの厚み方向寸法の相違との関係を示すグラフである。 前記金属製帯板からエレメントを打ち抜いた状態を示す平面図である。

以下、本発明に係る無段変速機用エレメント（以下、単にエレメントとも表記する）の製造方法につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

先ず、エレメントにつき図１及び図２を参照して説明する。このエレメント１０は、ボディ部１２と、該ボディ部１２の上縁側における幅方向略中央部から突出形成されたネック部１４と、該ネック部１４部に連なり且つ該ネック部１４に比して幅広のヘッド部１６とを有する。

この中、ボディ部１２の左側端縁１８には、図示しないドリブン軸のプーリが摺接し、一方、右側端縁２０には、図示しないドライブ軸のプーリが摺接する。また、図２から諒解されるように、ボディ部１２の下半部の肉厚は、該下半部の下縁に向かうにつれて漸次的に減少する。すなわち、ボディ部１２の下半部には、薄肉部２２が設けられる。

図１及び図２に示すように、ヘッド部１６は、ネック部１４の上方に位置する上部領域２４と、該上部領域２４の左右両端に位置する左側端部領域２６、右側端部領域２８とを有する。ここで、ボディ部１２の上半部の板厚をＡ、ネック部１４の板厚をＢ、ヘッド部１６における左側端部領域２６、右側端部領域２８の板厚をＣ、上部領域２４の板厚をＤとするとき、本実施の形態では、板厚Ａが板厚Ｂより小さく設定されるとともに、板厚Ｂが板厚Ｃに対して同等以下に設定される。さらに、板厚Ｃは板厚Ｄよりも大きい。すなわち、下記の関係式（１）、（２）が成立する。
Ｃ≧Ｂ＞Ａ …（１）
Ｃ＞Ｄ …（２）

また、上部領域２４の一端面には円柱状突部３０が突出形成され、他端面には、前記円柱状突部３０の位置に対応する位置に、円柱体形状に切り欠かれた挿入用凹部３２が形成される。後述するように、この挿入用凹部３２には、隣接するエレメント１０の円柱状突部３０が係合する。

このような構成においては、ネック部１４がボディ部１２及びヘッド部１６に比して幅狭であるため、ボディ部１２の上縁とヘッド部１６の下縁との間には、左肩溝３４及び右肩溝３６が形成される。

このエレメント１０は、その要部拡大斜視一部断面図である図３に示すように、無段変速機を構成する１組のプーリ（図示せず）間に介在される駆動ベルト４０を構成する。すなわち、該駆動ベルト４０は、２本の金属ベルト４２、４２を複数個の前記エレメント１０の左肩溝３４、右肩溝３６にそれぞれ係合することで構成され、上記したように、ボディ部１２の左側端縁１８にドリブン軸のプーリ（ともに図示せず）が摺接し、一方、右側端縁２０には、ドライブ軸のプーリ（ともに図示せず）が摺接する。なお、図３では、金属ベルト４２、４２を、エレメント１０の左肩溝３４、右肩溝３６の近傍で切断して示している。

図３に示すように、金属ベルト４２は、複数本の薄肉の金属リング４４を複数本積層して構成される。すなわち、金属ベルト４２は、直径（周長）が小さな金属リング４４の外周側に直径（周長）が大きな金属リング４４を順次装着することで構成された積層体である。金属ベルト４２は無端状であるので、隣接する金属リング４４、４４同士の層間は金属ベルト４２の側方端面でのみ視認可能である。

また、隣接するエレメント１０、１０同士は、一方の円柱状突部３０が残余の一方の挿入用凹部３２に係合することで互いに連結し合う。

次に、このエレメント１０の製造方法につき説明する。

図４は、本実施の形態に係る製造方法の各工程が実施された１本の金属製帯板５０を長手方向に沿って示した要部概略平面図（工程フロー図）である。この図４に示すように、金属製帯板５０は矢印Ｘ方向に沿って搬送され、第１加工ステーション５２、第２加工ステーション５４、第３加工ステーション５６の各々にて後述する所定の加工が施される。

なお、金属製帯板５０は、図示しないロール体から端部が繰り出されることで供給される。従って、金属製帯板５０は長尺且つ平坦な薄板である。勿論、金属製帯板５０の板厚は、部位に関わらず略一定である。

送り出された金属製帯板５０は、先ず、第１加工ステーション５２に到達する。この第１加工ステーション５２において、ピアッシング加工によってスリット５８（孔）が貫通形成される。

図４及び図５に示すように、長尺なこのスリット５８は、金属製帯板５０の長手方向に直交する方向、すなわち、幅方向の略中央に、且つ長手方向に沿って延在するように形成される。スリット５８の長手方向寸法は、例えば、１０ｍｍ程度に設定すればよい。

ここで、図５に仮想線で示すように、エレメント１０は、スリット５８を境としてヘッド部１６、１６同士が互いに対向するように形成される。換言すれば、金属製帯板５０としては、その幅方向寸法が、２個のエレメント１０、１０を得ることが可能な寸法であるものが選定される。スリット５８の幅方向の延長線上には、ネック部１４が位置する。

次に、第２加工ステーション５４では、図４及び図６に示すように、スリット５８が形成された金属製帯板５０の幅方向端部を圧潰するプレス成形が行われる。この際には、図７に示される金型装置６０が用いられる。なお、金属製帯板５０の搬送方向Ｘは、図７における紙面に直交する方向である。

すなわち、金型装置６０は、ダイ６２とパンチ６４とを有する。この中、パンチ６４におけるダイ６２を臨む側の面には、金属製帯板５０の幅方向端部に対応する位置に、傾斜面６６ａ、６６ｂが形成される。また、傾斜面６６ａと傾斜面６６ｂの間には、平坦面６８が設けられる。

ダイ６２の平坦な上端面には、金属製帯板５０が載置される。その後、パンチ６４が図示しない駆動機構（例えば、油圧シリンダ等）の作用下にダイ６２側に向かって下降し、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面である図７に示すように、傾斜面６６ａ、６６ｂの一部が金属製帯板５０の幅方向端部に当接する。パンチ６４がさらに下降すると、図８に示すように、傾斜面６６ａ及び傾斜面６６ｂによって金属製帯板５０の幅方向端部が圧潰され、その厚み方向寸法が短縮される。その結果、エレメント１０の薄肉部２２（図１及び図２参照）に対応する部位が形成される。

ここで、スリット５８が形成されていない金属製帯板５０に対して上記の工程を行った場合を図９及び図１０に示す。この場合には、金属製帯板５０中、傾斜面６６ａ、６６ｂの各々と平坦面６８との境界近傍に対応する部位が他の部位に比して大きく隆起する。この境界近傍に対応する部位は、ネック部１４に相当する。

従って、図６中、左側端部領域２６、右側端部領域２８に相当する部位に含まれる点Ｐ１、Ｐ２における板厚と、ネック部１４に相当する部位に含まれる点Ｐ３とを比較した場合、点Ｐ３における板厚が、点Ｐ１、Ｐ２における板厚よりも大きくなる。

これに対し、本実施の形態においては、金属製帯板５０の幅方向中央部にスリット５８が貫通形成されている。このため、幅方向端部が圧潰されることに伴って流動した肉は、図８に矢印で示すように、スリット５８側に向かうことが容易である。従って、流動した肉がスリット５８に流れ込み、その結果、図８に示すように、スリット５８の幅が小さくなる。

すなわち、本実施の形態によれば、金属製帯板５０に発生する肉の流動がスリット５８によって吸収される。このため、ネック部１４の厚み方向寸法が過度に大きくなることが回避される。このことから諒解されるように、スリット５８を形成したことにより、寸法精度に優れたエレメント１０を得ることができる。

ここで、スリット５８の長手方向寸法と、３点の厚み差（３点上下差）との関係をグラフとして図１１に示す。なお、３点上下差は、図６中の点Ｐ１、Ｐ２における板厚と、Ｐ３における板厚とに基づき、下記の式（３）に従って算出される。
３点上下差＝［（点Ｐ１における板厚＋点Ｐ２における板厚）／２］−Ｐ３における板厚 …（３）

図１１から、Ｐ１、Ｐ２における平均板厚と、点Ｐ３の板厚との差は、スリット５８が形成されていない場合（スリット５８の長手方向寸法が０の場合）で最大であり、スリット５８の長手方向寸法が所定の値に近づくにつれて小さくなることが明らかである。

スリット５８の長手方向寸法は、エレメント１０のヘッド部１６やネック部１４の幅方向寸法に応じて設定すればよい。すなわち、例えば、スリット５８の長手方向寸法を種々変更した上で上記の工程を行って各々の場合の３点上下差を求め、３点上下差が０ないしその近傍となる寸法に設定することができる。

このことから諒解されるように、スリット５８の長手方向寸法を調整することにより、金属製帯板５０の板厚を制御することが容易となる。その結果、十分な寸法精度を有するエレメント１０を効率的に製造することが可能となる。

最後に、図４及び図１２に示すように、幅方向に沿って２個のエレメント１０の打ち抜きを行う。これにより、寸法精度に優れたエレメント１０が得られるに至る。

このようにして得られたエレメント１０では、図２に示す駆動ベルト４０として構成された際に、この駆動ベルト４０の内周側への湾曲変形が円滑に行われる。このため、各エレメント１０の積層方向がヘッド部１６側に曲がることがなく、従って、良好な積層形状を得ることができる。

また、駆動ベルト４０が上記１組のプーリに掛けわたされた際には、駆動ベルト４０の外周方向への振れを防止することが可能になる。従って、金属ベルト４２（金属リング４４）やエレメント１０が損傷する懸念が払拭されるとともに、無段変速機における安定した動力の伝達を行うことが可能になる。

しかも、複数のエレメント１０を環状に積層した際には、比較的肉厚の部分、すなわち、ヘッド部１６の左側端部領域２６、右側端部領域２８、及びボディ部１２の上半部におけるネック部１４に近接する領域の三箇所が隣接するエレメント１０に接触する。このため、極めて安定した積層状態を維持することができ、無段変速機用ベルトを形成した際に、蛇行等を防止して効率よく動力の伝達を行うことが可能になる。

さらにまた、図２に示すように、ネック部１４の板厚Ｂよりもボディ部１２の左右側端部の板厚Ａが小さく設定される一方、ネック部１４の板厚Ｂがヘッド部１６の左側端部領域２６、右側端部領域２８の板厚Ｃの同等以下とされている。これにより、複数のエレメント１０を環状に積層して駆動ベルト４０を形成した際、隣接するエレメント１０、１０同士で左側端部領域２６、右側端部領域２８と、ネック部１４とが容易に接触する。従って、積層状態を一層安定化することができる。

その上、各エレメント１０では、ヘッド部１６側に収束するように湾曲することが確実に阻止されるため、前記１組のプーリに掛けわたされた際に、金属ベルト４２（金属リング４４）と接触することが回避される。このため、エレメント１０が損傷することが回避されるので、無段変速機における安定した動力の伝達を行うことが可能になる。

なお、上記した実施の形態では省略しているが、第１加工ステーション５２と第２加工ステーション５４との間に、金属製帯板５０から不要部分（例えば、幅方向端部）を除却する不要部分打ち抜き工程を行うための加工ステーションを設けるようにしてもよい。この場合、圧潰する部位の体積が減少するので、金属製帯板５０の板厚を制御することが一層容易となるという利点がある。

また、３点上下差が許容範囲となるのであれば、スリット５８以外の形状、例えば、真円形状の貫通孔を形成するようにしてもよい。

１０…無段変速機用エレメント １２…ボディ部
１４…ネック部 １６…ヘッド部
２２…薄肉部 ３４…左肩溝
３６…右肩溝 ４０…駆動ベルト
４２…金属ベルト ４４…金属リング
５０…金属製帯板 ５８…スリット
６０…金型装置 ６２…ダイ
６４…パンチ ６６ａ、６６ｂ…傾斜面
６８…平坦面

Claims (3)

1. 無段変速機を構成するプーリに側方部が摺接するボディ部と、前記ボディ部の上端部から突出したネック部と、前記ネック部に連なり且つ該ネック部に比して幅広のヘッド部とを有し、前記ボディ部と前記ヘッド部との間に金属ベルトを挟持するための無段変速機用エレメントの製造方法であって、
   長尺な金属製帯板を打ち抜いて、前記無段変速機用エレメントのヘッド部の輪郭線となる箇所から離間した箇所に孔を貫通形成する工程と、
   前記孔が貫通形成された前記金属製帯板の幅方向端部を圧潰し、前記幅方向端部の厚み方向寸法を短縮する工程と、
   前記幅方向端部の厚み方向寸法が短縮された前記金属製帯板の幅方向から、前記孔を境にして２個の無段変速機用エレメントを打ち抜く工程と、
   を有し、
   前記２個の無段変速機用エレメントを、各々のヘッド部同士が前記孔を境にするともに前記ヘッド部の輪郭線が前記孔から離間した箇所で対向し、且つ各々のボディ部が前記金属製帯板の前記幅方向端部を臨むようにして打ち抜くことを特徴とする無段変速機用エレメントの製造方法。
2. 請求項１記載の製造方法において、前記孔をスリットとして形成することを特徴とする無段変速機用エレメントの製造方法。
3. 請求項１又は２記載の製造方法において、前記金属製帯板の幅方向端部を圧潰する前に、該金属製帯板の不要部分を打ち抜いて除去することを特徴とする無段変速機用エレメントの製造方法。

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