JP5810087B2 - 無段変速機用プッシュベルトの一部として設計された横断素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、無段変速機用プッシュベルトの一部として設計された横断素子の製造方法に関する。前記横断素子は２つの本体表面と該本体表面間に伸びる周表面とを有し、矩形の周囲を有する基材のストリップ状の片が用意され、該基材もまた２つの本体表面と該本体表面間に伸びる周表面とを有し、前記横断素子が前記基材の片から打ち抜かれる。

無段変速機用プッシュベルトは一般的に周知である。通常、このようなプッシュベルトは比較的多数の横断素子を搬送する閉ループのように形成された２つのエンドレスなリボン状キャリアを有する。横断素子はキャリアの全周囲に沿って配置され、プッシュベルトの動きに関連した力を伝達できる。

横断素子は、プッシュベルトのキャリアを受けるために２つの側面に凹部を有する。また横断素子はキャリアを支持するための搬送表面を有する。さらに、横断素子と無段階変速機の滑車の綱車と間の接触のため、横断素子は２つの側面に綱車接触表面を有し、これらは搬送表面に近づく方向に互いに対して発散するよう設けられている。以下に記載する「上」及び「下」なる用語は、下から上への方向として定義される発散方向と関連する。

下から上に、横断素子は連続的に基部、ネック部及び上部を有し、ネック部の寸法は比較的小さい。基部には搬送表面及び綱車接触表面が設けられている。通常ブッシュベルトにおいて、基部はプッシュベルトの内周側に位置し、上部はプッシュベルトの外周側に位置する。

横断素子は、互いに対してほぼ平行に伸びる２つの本体表面を有する。プッシュベルト内の横断素子の正しい位置は、本体表面がプッシュベルトの周方向に対しておおよそ垂直となる位置である。横断素子の第一本体表面の少なくとも一部が、プッシュベルトにおいて隣接する横断素子の第二本体表面の少なくとも一部に当接するよう設計されている。また、横断素子の第二本体表面の少なくとも一部が、プッシュベルトにおいて隣接する別の横断素子の第一本体表面の少なくとも一部に当接するよう設計されている。

搬送表面及び綱車接触表面を一部に含む周表面は、２つの本体表面間に伸びる。さらに上部は、搬送表面と対向する、周表面の一部でもある２つの保持表面を有する。横断素子がプッシュベルト内に収容されると、搬送表面が一方の側に配置され且つ保持表面が他方の側に配置されることにより、キャリアの位置がプッシュベルトの径方向に定められる。周表面の一部を構成する上部の他の表面は２つの上表面であり、これらは互いに接続し且つ各々が端で保持表面と接続する。

横断素子の一つの本体表面上には突出部が設けられており、横断素子のもう一つの本体表面上には、以下くぼみとも称する凹部が設けられている。突出部及びくぼみの位置は互いに対応しており、通常突出部及びくぼみは上部に配置される。プッシュベルトにおいて、各横断素子の突出部が少なくとも部分的に隣接する横断素子のくぼみ内に位置することにより、プッシュベルトの周方向に垂直な面内での横断素子の相互のずれが防止される。

基材の片から横断部材を打ち抜くことにより基材の片から横断素子を製造する。横断素子と同じように、基材の片は２つの本体表面及び周表面を有し、横断素子の本体表面は、基材の片の本体表面を基にして得られる。換言すれば、打ち抜き動作が実行されて横断素子が基材の残部から切り離されると、横断素子の本体表面は基材の片の本体表面の打ち抜かれた部分となる。横断素子の周表面は、打ち抜き動作の結果として基材の片から実際に分離された表面である。

通常、打ち抜き動作は、打ち抜き型が用いられる打ち抜き処理を介して実行され、横断素子を打ち抜くために打ち抜き型が基材の片を貫通して押される。いわゆるファインブランキング処理を用いて横断素子を製造することも可能であり、この処理では打ち抜き型と、基材の片の打ち抜かれた部分を支持するための要素との両方が用いられる。これらの場合のそれぞれにおいて、適切な構造内に基材をクランプすることにより基材の片が保持され、打ち抜き型が基材の片を貫通して動かされ、打ち抜き型の打ち抜き周縁によって基材の片の一部が基材の片の残部から分離される。したがって、打ち抜かれた部分即ち横断素子の周囲は、打ち抜き型の打ち抜き縁と実質的に同じである。

打ち抜き型には、打ち抜き縁の他に、ブランキング処理中に打ち抜かれる横断素子の本体表面の一つと接触する表面が設けられている。この表面の形状は、ブランキング処理中に加えられる圧力の影響下で横断素子の本体表面の所望形状を実現するのに適している。例えば、打ち抜き型は、突出部及びくぼみを形成するための突出部又は凹部などの手段を有する。これに関し、通常、基材の片の本体表面は平坦な外見を有する。この事実にもかかわらず、該本体表面の一つは段を有してもよく、これにより横断素子の本体表面の一つに段が形成される。

横断素子の打ち抜き処理から出る廃棄物、このような廃棄物は基材の片の残部を含む、はできるだけ少ないことが要求される。さらに、打ち抜きに使用される手段は、製造が難しく且つ高精度でなければならないことから比較的高価であるので、これらの手段の摩耗及び裂傷はできるだけ少ないことが要求される。

上記した要求を鑑み、本発明は横断素子の製造方法を提案し、基材の片の周表面の部分が、横断素子の周表面の部分として、打ち抜かれる横断素子に含まれる。したがって、本発明を適用すると、横断素子の周表面は、基材の片における横断素子の周形状全体を打ち抜いて得られるのではなく基材の片の周の一部のみを打ち抜くことにより得られ、横断素子の周表面は基材の片の周表面の部分を含む別の部分を有する。基材から打ち抜かれる横断素子は基材の片の周表面の部分に沿って位置し、この部分は横断素子の周表面の部分を構成する。したがって、横断素子の周囲の一部において打抜き動作は行われない。

明確にするために、横断素子の周表面の部分として打ち抜かれる横断素子に含まれる基材の片の周表面の部分を、基材の片の非打ち抜き表面部分と称し、基材の非打ち抜き表面部分と同じである横断素子の周表面の部分を、横断素子の非打ち抜き表面部分と称する。今一度、基材の片の非打ち抜き表面部分及び横断素子の非打ち表面部分は実際には物理的に同じ対象であることを強調する。

基材の片の周表面の部分を横断素子の周表面の部分として使用する利点は、打ち抜き処理から出る廃棄物の量が最小化されることである。その理由は、横断素子の非打ち抜き表面部分の形成において基材の除去が必要ないからである。さらに、基材の片の非打ち抜き表面部分において打ち抜き工具を用いる必要もないので、横断素子の製造コストが削減される。

好ましくは、基材の片の非打ち抜き表面部分は、打ち抜かれる横断素子の基部内に位置する。特に、横断素子において非打ち抜き表面部分が綱車接触表面間に伸びるよう、基材の片の非打ち抜き表面部分から打ち抜き動作を開始して綱車接触表面を形成してもよい。綱車接触表面が搬送表面と接続する側と別の側において、各綱車接触表面が非打ち抜き表面部分に接続する。この場合、綱車接触表面が非打ち抜き表面部分に接続する位置で鋭い縁が形成される。横断素子の製造に従来のブランキング処理を用いた場合、横断素子の全周表面の形成には、基材の片を貫いて打ち抜くことにより基材の片の中で材料を切り離す必要がある。この場合、横断素子内の配置に関して横断素子の非打ち抜き表面部分と同等である表面部分と綱車接触表面とが接続する位置において、丸い縁が形成される。したがって、本発明を用いた場合、丸い縁がなくなるので、綱車接触表面をより大きく形成することができ、このことは、搬送力のための表面がより大きくなることから横断素子及び横断素子が適用されるプッシュベルトの性能に寄与する。一方で、綱車接触表面が拡大されなければ横断素子の基部はより小さくなり、重量及びコストが削減される。

基材の片の周表面は平坦な表面部分を有する。具体的には、基材の片の形状はストリップ状であり、基材の片の周囲は矩形である。前記周表面は４つの平坦な表面部分を有する。従来の設計では、横断素子内の配置に関して非打ち抜き部分と同等である横断素子の表面部分の外見は、平坦ではなくくぼんでいた。したがって、非打ち抜き部分を平坦な形状にすることで横断素子の基部の重量が増大し、その一方で横断素子のその他の部分の重量は変わらない。結果として横断素子の元の設計のバランスが失われ、したがってプッシュベルト内の横断素子の動的な振る舞いの低下を防止するためにさらなる対策をとることが好ましい。本発明によれば、上記対策として一以上の穴を横断素子に設ける。有利には、横断素子の基部において非打ち抜き表面部分が周表面の部分である場合には、前記一以上の穴は前記基部に設けられる。

基材の片の本体表面の一つに段を設けた場合、前記一以上の穴を基材の片の最も薄い部分に設ければ有利である。穴と横断素子の周表面の間の距離をできるだけ長くするために、穴を段のできる限り近くに位置してもよく、これにより横断素子の強度が適切なレベルに維持されこの部分が破損するリスクが最小化される。実用的な状況では、「段のできる限り近く」とは、例えば段からの距離が０．１ｍｍ以内であることを意味する。

本発明に係る方法を実施する実際の方法において、２つの穴が横断素子に設けられる。具体的には、２つの穴は横断素子の基部に設けられ、ネック部の仮想延長部に当たる基部の中心部の両側に配置される。

本発明に係る方法を適用した場合であって横断素子の非打ち抜き部分が平坦である場合、横断素子の最終工程に関するプラス効果が実現する。特に、横断素子に焼き入れを用いる硬化処理を施してもよく、ここで横断素子の材料が最初に膨張し、その後非常に早く縮小する。一般的な形状の横断素子の場合、この早い縮小工程はいくらか不均一に生じ、その結果、綱車接触表面の方位角分布が望ましくないものとなる。横断素子において綱車接触表面間に伸びる平坦な非打ち抜き部分があると、この部分の位置において比較的大きな曲げ剛性があり、綱車接触表面の方位角分布が減少すると考えられる。

さらに、横断素子に上記した穴を設けた場合、横断素子の基部に対してより均一な冷却処理を実現でき、これにより縮小工程がさらに均一になる。縮小工程が最も均一となり変形が最小となるよう、穴の位置、形状及び寸法などの因子を適合できる。これに関し、穴の縁及び一番近い綱車接触表面の間の距離と、穴の縁及び綱車接触表面間に伸びる横断素子の下表面の間の距離とがおおよそ同じになるよう、各穴を位置決めすることが有利である。何れに場合にも、穴の縁と下表面との間の最小距離が、穴の縁と一番近い綱車接触表面との間の最小距離よりも大きく、且つ穴の縁と一番近い綱車接触表面との間の最大距離よりも小さいことが有利である。ここで、一番近い綱車接触表面までの距離は、発散する綱車接触表面間に伸びる仮想対称面に垂直な方向に沿って決定される。

本発明の範囲内で、必要な打ち抜き動作を実現するためにブランキング法を適用してもよい。一般的に、一回の打ち抜きストロークで基材の片から横断素子を打ち抜くような方法を適用することが可能である。そうすることにより、打ち抜き処理において横断素子は別の横断素子と組み合わされて、両方の横断素子が一回のストロークで基材の片から打ち抜かれて同時に又はその後切り離される。２つ以上の横断素子を同時に打ち抜くことも可能である。

本発明は、基材の片の周表面の部分を横断素子の周表面の部分として用いるというものであり、この部分は処理する必要がなく、この部分の位置において打ち抜き動作を省くことができる。本発明はまた、非打ち抜き部分が存在する横断素子を有する無段変速機用プッシュベルトに関し、またそのようなプッシュベルトを有する無段変速機に関する。

プッシュベルトを有する無段変速機の側面図である。 本発明に係る横断素子の図である。 本発明に係る横断素子を別の方向から見た図である。 横断素子の周表面の部分と、横断素子の製造工程中に横断素子が打ち抜かれる基材の片の周表面の部分とがどのように一致するかを示す図である。

以下、図面を参照して発明を説明する。図中、同等又は類似の構成要素には同じ符号を付している。

図１は、自動車などにおいて利用される無段変速機を示す。無段変速機は全体的に参照符号１で示される。

無段変速機１は、別個の滑車シャフト２、３上に配置された２つの滑車４、５を有する。閉ループ状のエンドレスなプッシュベルト６が滑車４、５の周囲に配置されて滑車シャフト２、３間のトルクを伝達する機能を果たす。それ自体が周知のように、各滑車４、５は２つの綱車を有し、摩擦の助けを借りて力が滑車４、５及びプッシュベルト間に伝えられるよう、プッシュベルト６が前記２つの綱車間に配置されてクランプされる。図１において、各滑車４、５の綱車の一つが図示される。

プッシュベルト６は、通常多数のリングから構成される一以上のエンドレスなキャリア７を有する。キャリア７の全長に沿って横断素子１０が配置され、横断素子１０は互いに相互に隣接しており、キャリ７に対して周方向に動くことができる。簡潔化のために、これらの横断素子１０のいくつかのみを図１に示す。通常、キャリア７と横断素子１０の両方が金属から製造される。

図２及び図３に横断素子１０を示す。横断素子１０の第一本体表面が参照符号１１により全体的に示され、横断素子１０の第二本体表面が参照符号１２により全体的に示される。周表面１３は本体表面１１、１２間に伸びる。

下から上に、横断素子１０は、連続的に、基部１４、比較的幅狭なネック部１５及び全体的に矢の先端のような形状の上部１６を有する。通常、プッシュベルト６において、基部１４はプッシュベルト６の内周側に位置し、上部１６はプッシュベルト６の外周側に位置する。さらに、プッシュベルト６において、横断素子１０の第一本体表面１１の少なくとも一部が、後続の横断素子１０の第二本体表面１２の少なくとも一部に当接し、横断素子１０の第二本体表面１２の少なくとも一部が、先行する横断素子１０の第一本体表面１１の少なくとも一部に当接する。ネック部１５への遷移において、横断素子１０の基部１４には、２つのキャリア７を支持する役割を果たす２つの搬送表面１７が設けられている。さらに基部１４には２つの綱車接触表面１８が設けられている。横断素子１０が滑車４、５上を移動するとき、横断素子１０と綱車の接触表面との間の接触が、前記綱車接触表面１８を介して実現する。下表面１９は、綱車接触表面１８間に伸びる。搬送表面１７、綱車接触表面１８及び下表面１９は、周表面１３の一部である。

横断素子の第一本体表面１１には、くぼみ２１が設けられている。図３においてくぼみ２１は点線で示される。図示した実施例では、くぼみ２１は上部１６に位置し第二本体表面１２上の突出部２２に対応する。プッシュベルト６において、横断素子１０の突出部２２は少なくとも部分的に、後続の横断素子１０のくぼみ２１内に位置する。突出部２２及び対応するくぼみ２１は、隣り合う横断素子１０同士の、プッシュベルト６の周方向に垂直な面における相互の位置ずれを防ぐ役割を果たす。

上部１６は搬送表面１７に対向する２つの保持表面２３を有する。横断素子１０がプッシュベルト６内に配置されると、一方の側の搬送表面１７及び他方の側の保持表面２３によりキャリア７の径方向の位置が定まる。さらに、上部１６は、互いに接続した２つの上表面２４を有する。各上表面２４は端において上部１６の保持表面２３に接続している。保持表面２３及び上表面２４は周表面１３の一部である。

横断素子１０の第一本体表面１１には、くぼみ２１の他に、傾斜線２５及び段２６が設けられている。段２６は下部２７と上部２８の間に位置し、第一本体表面１１が基部１４の下部２７の位置でくぼんでいる。傾斜線２５は基部１４の上部２８に位置し、搬送表面１７から比較的短い距離にある。傾斜線２５は、横断素子１０の本体表面１１において凸状に屈曲した遷移域として成形され、プッシュベルト６内の隣り合う横断素子１０間の定められた相互接触を全ての状態下で保証する役割を果たし、そのような状態は横断素子１０が無段変速機１の滑車４、５上を移動し円形経路に沿って進む必要があるときを含む。傾斜線２５及び段２６の両方が、横断素子１０の全幅に沿って、搬送表面１７とほぼ平行に伸びる。

横断素子１０の製造方法は、基材の片から横断素子１０を打ち抜く工程を含む。多くの場合、そして本発明の場合も、基材の片はストリップ状の形状を有し、これにより複数の横断素子１０を基材の単一片から作成することができ、横断素子１０が一列に連続する位置において基材から打ち抜かれる。これに関し、ストリップ状の基材の片の幅は、連続的に打ち抜かれる横断素子１０を二列以上にすることができるよう十分広くてもよい。

図４は、横断素子１０を一列で製造する場合の使用に適した基材３０のストリップ状の片の一例を示す。しかしながらこれは、本発明において横断素子１０を二列以上で製造する場合の使用に適した基材３０を適用してもよいという事実を変えるものではない。図４は、基材３０のストリップ状の片の一部と、基材３０の片から及び打ち抜かれる横断素子１０の周表面１３とを示す。有利には、実現される横断素子１０のように、基材３０の片は２つの本体表面１１、１２を有し、第一本体表面１１に段２６が設けられている。周表面３１が２つの本体表面１１、１２間に伸びる。本発明の範囲内で、打ち抜き処理は任意の適切な様式で実施することができ、例えばブランキング処理を用いて実施することができる。

本発明によれば、横断素子の下表面１９は基材３０の片の周表面３１の部分３２と一致し、この部分３２は本明細書において非打ち抜き表面部分３２と称する。したがって、横断素子１０の下表面を形成するための打ち抜き動作は不要であり、搬送表面１７、綱車接触表面１８、保持表面２３及び上表面２４を含む周表面１３の他の部分の形成のみが必要となる。

基材３０の片の非打ち抜き表面部分３２を横断素子１０の下表面として使用することを意図するとの事実は多くの利点を有し、例えば基材の無駄の最小化及び横断素子１０の下表面１９を打ち抜くための工具が不要となる。

図示した例において、基材３０の片の非打ち抜き表面部分３２は平坦な外見を有する。したがって、横断素子１０の下表面１９は平坦な外見を有する。下表面１９は鋭い端を介して綱車接触表面１８と接続し、このことは打ち抜き処理により得られる下表面１９の場合とは異なる。この事実は、綱車接触表面１８をより大きくすることができ、あるいはもっと小さな基部１４を用いた場合にも綱車接触表面１８の元の寸法と同じ寸法の綱車接触表面１８を得ることができる点で有利である。

平坦な外観であることの他の重要性は、基部１４がネック部１５及び上部１６よりも重いということである。プッシュベルト６において横断素子１０の正しいバランス及び横断素子１０の適切な振る舞いを保つために、横断素子１０の基部１４に穴２９を設ける。図示された例において、穴２９は楕円形の形状であるが、この形状は本発明の範囲内で必須ではない。好ましくは、穴２９は、基部１４の比較的薄い下部２７に配置され、横断素子１０が基材３０の片から打ち抜かれるのと同時に打ち抜かれる。さらに、横断素子１０の強度を許容できない程度にまで落とさないために、ネック部１５の仮想延長部に対応する基部１４の中心部の外側に、穴２９を配置することが好ましい。

穴２９を段２６にできるだけ近づけて配置してもよい。例えば穴２９の上端と段２６の間の距離はわずか０．１ｍｍである。穴２９を設けることにより横断素子１０に若干の柔軟性を与え、このことは横断素子１０をプッシュベルトに適用するときに非常に有利であり、横断素子１０の動的な振る舞いが改善する。

まとめると、無段変速機１用のプッシュベルト６の一部として設計された横断素子１０を形成する工程において、矩形の周囲を有する基材３０のストリップ状の片から横断素子１０を打ち抜く。この工程において、基材３０の片の周表面３１の部分３２は打ち抜かれないまま保たれ、横断素子１０の周表面１３の部分１９を構成するために用いられる。このようにして打ち抜き動作が最小化されるとともに基材の無駄及び打ち抜き工具に対する要求が最小化される。

当業者にとってあきらかであるように、本発明の範囲は、本明細書に記載された実施例に限定されず、添付された特許請求の範囲に記載したように本発明の範囲内で様々な補正及び修正が可能である。

Claims (6)

1. 無段変速機（１）用のプッシュベルト（６）の一部として設計された横断素子（１０）
   の製造方法において、
   矩形の周囲を有する基材（３０）のストリップ状の片を準備する工程と、前記横断素子
   （１０）を前記基材（３０）の片から打ち抜く工程と、を含み、
   前記横断素子（１０）は２つの本体表面（１１、１２）と該本体表面（１１、１２）間
   に伸びる周表面（１３）とを有し、
   前記基材（３０）は２つの本体表面（１１、１２）と該本体表面（１１、１２）間に伸
   びる周表面（３１）とを有し、
   前記横断素子（１０）には、比較的広い基部（１４）と、上部（１６）と、前記基部（
   １４）及び前記上部（１６）の間に伸びる比較的小さなネック部（１５）と、が形成され
   、
   前記横断素子（１０）の前記周表面（１３）は、前記基部（１４）の位置において、プ
   ッシュベルト（６）のキャリア（７）を支持する搬送表面（１７）と、無段変速機（１）
   の滑車（４、５）の綱車と接触する綱車接触表面（１８）と、を有し、
   前記綱車接触表面（１８）は、前記搬送表面（１７）に近づく方向に互いに発散するよ
   う構成され、
   前記基材（３０）の片の前記周表面（３１）の前記部分（３２）が、前記横断素子（１
   ０）の前記基部（１４）に位置し、
   前記基材（３０）の片の前記周表面（３１）の前記部分（３２）は、前記横断素子（１
   ０）の前記周表面（１３）の部分（１９）として、打ち抜かれる前記横断素子（１０）に
   含まれる
   ことを特徴とする製造方法。
2. 前記綱車接触表面（１８）は、前記基材（３０）の片の前記周表面（３１）の前記部分
   （３２）に接続して形成され、
   前記基材（３０）の片の前記周表面（３１）の前記部分（３２）は、前記横断素子（１
   ０）の前記周表面（１３）の部分（１９）として、打ち抜かれる前記横断素子（１０）に
   含まれる
   ことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
3. 前記横断素子（１０）に一以上の穴（２９）を設け、前記一以上の穴（２９）が前記横
   断素子（１０）の前記基部（１４）に配置されること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の製造方法。
4. 前記基材（３０）の前記本体表面（１１、１２）の一つに段（２６）が設けられた基材
   （３０）の片を使用し、
   前記一以上の穴（２９）が前記段（２６）の比較的近くに配置される
   ことを特徴とする請求項３に記載の製造方法。
5. 前記横断素子（１０）を、一回の打ち抜きストロークで、前記基材（３０）の片から打
   ち抜くことを特徴とする請求項１ないし４の何れか一項に記載の製造方法。
6. ブランキング法を用いて前記基材（３０）の片から前記横断素子（１０）を打ち抜き、
   ここで打ち抜き縁を有する打ち抜き型と前記基材（３０）の片とを互いに押し付けること
   を特徴とする請求項１ないし５の何れか一項に記載の製造方法。

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