JP5999257B2 - Ｃｖｔベルト製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＣＶＴベルトの製造方法において、スプリングバックを考慮した引っ張り加工をすることで、所定の長さにＣＶＴベルトを加工する技術に関する。

車両の走行状態に応じてエンジンから出力を取り出す装置としては、大きく分けて手動変速機（Manual Transmission）、自動変速機（Automatic Transmission）の２種類がある。そのうち自動変速機には、エンジンの出力側に変速比を無段階に制御できる無段変速機（Continuously Variable Transmission）と呼ばれる方式があり、近年、技術革新に伴って採用される車両が増えている。無段変速機にはベルト式無段変速機と呼ばれる、並行に配置された入力軸及び出力軸と、入力軸及び出力軸に別々に取り付けた入力プーリ及び出力プーリとが設けられる。この入力プーリ、出力プーリは、共に、固定シーブと可動シーブとを組み合わせて構成されており、固定シーブと可動シーブの間にはＶ字状の溝が形成されている。

入力プーリと出力プーリとに跨って掛けられる積層フープは、多数のベルトエレメントと環状の金属体である積層フープよりなる。ベルトエレメントは、略台形に形成されて固定シーブと可動シーブにそれぞれ台形脚部が接するように配置される。そして、台形形状の上底側から延設される首部と上底の間に積層フープが配置される構成となっている。

特許文献１には、無端金属リングの周長調整装置及び周長調整方法に関する技術が開示されている。無端金属リング（無端金属ベルト）を複数のローラに掛け渡し、複数のローラを回転させながら無端金属リングを延引することにより塑性変形させることで、目標の周長に調整する無端金属リングの周長調整装置であって、周長調整前の無端金属リングの周長を計測するための周長計測手段を備えている。また、計測された周長に基づいて、周長調整時の無端金属リングの周長が、目標の周長に対して周長調整後の無端金属リングの弾性変形による縮み量だけ長くなる様にローラ間隔を拡張して、無端金属リングを目標の周長に調節するための調節手段を備えている。この結果、所定の長さの無端金属リングを得ることが可能となる。

特許文献２には、金属リングの製造方法及び製造装置に関する技術が開示されている。金属リング（無端金属ベルト）の板厚が目標板厚になるまで金属リングを圧延する圧延工程と、測定された周長から目標周長まで金属リングを塑性変形させるために必要な金属リングの加工時周長を金属リングの塑性率と引張率の相関関係に基づき算出する加工時周長算出工程と、金属リングを加工時周長まで引っ張るストレッチ工程とを備えた金属リングの製造方法により、加工後の金属リングの周長バラツキを低減している。

特開２００４−２４３３５８号公報 特開２００７−２９００１４号公報

しかしながら、特許文献１又は特許文献２に開示される技術を用いたＣＶＴベルトの組立を行う場合、以下に示すような問題があると考えられる。

特許文献１及び特許文献２に開示されるＣＶＴベルトの製造方法は、何れも一発加工である。この為、加工後にスプリングバックが生じて所望の長さのＣＶＴベルトに用いる無端金属ベルトが得られない可能性がある。ＣＶＴベルトに用いられる無端金属ベルトは、複数積層されてＣＶＴベルトに組み付けられる都合上、内周側に配置される無端金属ベルトに比べてその外周側に配置される無端金属ベルトは、内周側に配置された無端金属ベルトの厚み分だけ長く形成される必要がある。この内周側と外周側の無端金属ベルトの周長が適切でなく間に隙間ができたり、逆にきつかったりすると、組み付けに影響するばかりでなくＣＶＴベルトの寿命にまで影響する虞がある。よって、無端金属ベルトは可能な限り狙った周長となる事が望ましい。

そして、無端金属ベルトは製造される際に内部応力の事まで考慮して製造されるものの、無端金属ベルト同士で板厚や板幅、材料成分が若干ずつながら異なることは避けられず、この結果、スプリングバック量も異なってくることが経験的に知られている。このため、特許文献１や特許文献２に開示されるように、事前に測定されたスプリングバック率を用いて予測しながら所望の長さに加工したとしても、実際の製品は所望の長さにならない事が出願人の実験で確認されている。

そこで、本発明はこのような課題を解決するために、無端金属ベルトの長さのバラツキの発生を抑制する事が可能なＣＶＴベルト製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の一態様によるＣＶＴベルト製造方法は、以下のような特徴を有する。

（１）無端金属ベルトを内側から複数のローラで保持し、前記ローラ間を広げることで前記無端金属ベルトを所定の周長に加工するＣＶＴベルト製造方法において、前記ローラ間の距離を広げることで、前記無端金属ベルトを引っ張って周長を伸ばす１段目引張工程と、前記１段目引張工程における前記無端金属ベルトのスプリングバック量を計測するスプリングバック測定工程と、測定した前記スプリングバック量から、２段目引張工程において発生すると予測される予測スプリングバック量を算出する算出工程と、前記ローラ間の距離を前記予測スプリングバック量に基づいて更に広げることで、前記無端金属ベルトを引っ張って前記無端金属ベルトを所定の周長に加工する２段目引張工程と、を有すること、を特徴とする。

上記（１）に記載の態様により、無端金属ベルトを１段目引張工程の結果よりスプリングバック量を測定し、その測定値より予測スプリングバック量を算出して２段目引張工程により無端金属ベルトを形成する。つまり、加工を行う無端金属ベルトそのもののスプリングバック量を測定し、これに基づいて２段目引張工程により無端金属ベルトを所定の長さとするので、素材や板厚、板幅が異なったとしても、無端金属ベルトの周長のバラツキを最小限に抑えることが可能である。

（２）（１）に記載のＣＶＴベルト製造方法において、前記１段目引張工程の前に前記無端金属ベルトの引っ張り前の素材周長を計測する素材長測定工程を有し、前記１段目引張工程では、前記無端金属ベルトに対して行う引っ張り加工の１段目引張長が、前記無端金属ベルトの目標周長から前記素材周長を差し引いた目標加工周長の略９割となるよう、前記無端金属ベルトが引っ張り加工されること、が好ましい。

上記（２）に記載の態様により、１段目引張工程で無端金属ベルトを１段目引張長、即ち１段目引張工程で無端金属ベルトを伸ばす長さが、目標周長から素材周長を差し引いた目標加工周長の９割となるように引っ張り加工を行う。この事で、加工後の無端金属ベルトの周長のバラツキを低減することに貢献することができる。この結果、ＣＶＴベルトの寿命を延ばすことに貢献することができる。

（３）（１）又は（２）に記載のＣＶＴベルト製造方法において、前記複数のローラは少なくとも第１ローラと第２ローラを備え、前記第２ローラは前記第１ローラに対して近接離間する移動手段と前記第２ローラの移動方向に付勢する付勢手段を有し、前記スプリングバック測定工程で、前記第２ローラに対して前記付勢手段で一定の負荷を与えた状態で、前記無端金属ベルトの前記スプリングバック量を計測すること、が好ましい。

上記（３）に記載の態様により、無端金属ベルトのスプリングバック量を計測するに辺り、付勢手段によって一定の負荷が与えられていることで、無端金属ベルトが第１ローラと第２ローラに弛まずに張られることになるので、正確なスプリングバック量を計測することが可能になる。これにより、加工後の無端金属ベルトの周長のバラツキを低減することに貢献することができる。この結果、ＣＶＴベルトの寿命を延ばすことに貢献することができる。

本実施形態の、無端金属ベルト長さ調整機構の説明図である。 本実施形態の、調整装置の動作サイクルについてタイムチャートである。 本実施形態の、素材リングの加工に関するフローチャートである。 本実施形態の、スプリングバック量に関する相関図を示す。 本実施形態の、ＣＶＴベルトの斜視図である。 本実施形態の、ＣＶＴベルトの分解斜視図である。 比較のために用意した、１段目引張率９０％のグラフである。 比較のために用意した、１段目引張率６０％のグラフである。 比較のために用意した、１段目引張率４０％のグラフである。

まず、本発明の実施形態について、参考となる図面を用いて説明する。なお、用いられている図面の詳細部分は説明の都合上簡略化している。

図１に、本実施形態の、無端金属ベルト長さ調整機構の説明図を示す。図１では、調整装置１０の概念を説明するだけのものであるため、図は簡略化されている。調整装置１０は、駆動ローラ２０と従動ローラ３０の２つのローラを備え、駆動ローラ２０と従動ローラ３０に素材リング１１が掛けられる。素材リング１１は周長調整のされていない無端金属ベルト１１０のことを指すものとする。駆動ローラ２０は図示しない回転駆動機構を備えて所定のトルクで回転する構成となっており、従動ローラ３０は、駆動ローラ２０と従動ローラ３０に素材リング１１が掛けられた状態で、駆動ローラ２０に追従して回転する構成となっている。また、従動ローラ３０には駆動ローラ２０に対して近接離間する為の図示しない移動機構を備えている。

また、駆動ローラ２０と従動ローラ３０の間のローラ間距離は図示しないセンサ５０によって計測される。このセンサ５０には磁気式計測器を用いているが、駆動ローラ２０と従動ローラ３０のローラ間距離が正確に計測できれば、他の方式のセンサを用いても良い。駆動ローラ２０と従動ローラ３０のローラ間距離を計測することで、駆動ローラ２０及び従動ローラ３０の直径より素材リング１１の長さが算出される。後述する図４に示すように積層フープ１０４には周長の異なる無端金属ベルト１１０（周長調整が行われた素材リング１１）が重ねられて形成され、無端金属ベルト１１０は外側に重ねられる順に周長は無端金属ベルト１１０の厚み分だけ長く設定されている。本実施形態では無端金属ベルト１１０を複数層重ねて積層フープ１０４を形成している。

駆動ローラ２０及び従動ローラ３０は、図では省略されているがクラウニング加工が施されており、駆動ローラ２０を回転させることで素材リング１１もそれに従って楕円状の軌道を回る。クラウニング加工によって素材リング１１が脱調しないようになっている。そして、従動ローラ３０が駆動ローラ２０から離間するように移動することで、素材リング１１が所定の周長となるように伸ばされていく。素材リング１１から所定の長さの無端金属ベルト１１０に加工された後、複数積層されてＣＶＴベルト１００として組み付けられる。

また、従動ローラ３０には従動ローラ３０の移動方向に付勢する付勢手段となる錘３５が取り付けられており、駆動ローラ２０と従動ローラ３０に掛けられた素材リング１１に、従動ローラ３０の移動方向に対して常に所定の負荷がかけられる構造となっている。つまり、従動ローラ３０は常に錘３５によって引っ張られつつ、別途設けられる図示しない移動機構によって移動する構造となっている。

図２に、調整装置１０の動作サイクルについてタイムチャートを示す。図３に、素材リング１１の加工に関するフローチャートを示す。図２に示すタイムチャートは縦軸に周長を、横軸に時間をとったグラフとして表されている。図２及び図３を用いて、調整装置１０の動作について説明していく。

まず、Ｓ１にて、素材リング１１の素材周長を確認する。周長測定ｍ１では、素材周長Ｌ１は図示しないセンサ５０のデータに基づいて算出される。そして、Ｓ２にて１段目引張工程ｐ１で素材リング１１の引っ張り加工を行う。１段目引張工程ｐ１では素材リング１１を１段目引張周長Ｌ２まで素材リング１１を引っ張り加工する。引っ張り加工する距離、即ち従動ローラ３０の移動距離は、周長測定ｍ１にて測定した結果から、目標周長Ｌ５の９割となるよう１段目引張周長Ｌ２が設定される。

従動ローラ３０が１段目引張周長Ｌ２だけ移動した後、第１保持工程ｃ１にて従動ローラ３０の移動機構によって進行方向に一定の力を加えたまま、所定の時間保持をする。その後、従動ローラ３０の駆動力を停止することで、素材リング１１にスプリングバックが発生し、従動ローラ３０は駆動ローラ２０側に移動する。この際、従動ローラ３０には錘３５が接続されているので、素材リング１１に一定の張力を保った位置で従動ローラ３０は停止し、素材リング１１の周長は、スプリングバック量Ｓｂ１だけ短くなり、１段目引張後周長Ｌ３となる。

Ｓ３にて、測定工程ｍ３を行い、１段目引張加工によって生ずるスプリングバック量Ｓｂ１を測定する。前述した通り、駆動ローラ２０と従動ローラ３０との間の距離より、素材リング１１の周長を算出する。そしてＳ４にて、測定したスプリングバック量Ｓｂ１を参考にして、２段目引張加工した際に生じる予測スプリングバック量Ｓｂ２を算出する。予測スプリングバック量Ｓｂ２は、予め得られた相関式に基づいて算出される。図４に、スプリングバック量Ｓｂ１に関する相関図を示す。縦軸に２段目スプリングバック量を示し、横軸に１段目スプリングバック量を示している。予め素材リング１１の引っ張り加工をして実測し、その結果をプロットし、決定係数を用いた相関式が求められている。予測スプリングバック量Ｓｂ２は、この予め求められたスプリングバック量相関式を利用して算出する。

Ｓ５にて、２段目引張周長Ｌ４の決定を行う。算出された予測スプリングバック量Ｓｂ２から、２段目引張周長Ｌ４を決定する。そしてＳ６にて、２段目引張工程ｐ２で素材リング１１の２回目の引っ張り加工を行う。２段目引張工程ｐ２では、Ｓ５にて決定された２段目引張周長Ｌ４に基づいて従動ローラ３０を移動させる。２段目引張周長Ｌ４となる位置まで従動ローラ３０を移動させたら、第２保持工程ｃ２で従動ローラ３０の移動機構によって進行方向に一定の力を加えたまま所定時間保持し、その後、従動ローラ３０の駆動力を停止することで、従動ローラ３０は駆動ローラ２０側に予測スプリングバック量Ｓｂ２の分だけ戻される。最後にＳ７にて、素材リング１１の周長を測定する。

こうして、素材リング１１の加工を終える。図５に、ＣＶＴベルト１００の斜視図を示す。図６に、ＣＶＴベルト１００の分解斜視図を示す。ＣＶＴベルト１００は、エレメント１０２と複数の無端金属ベルト１１０が重ねられて形成された積層フープ１０４よりなり、エレメント１０２に２カ所設けられたクビレ部１１６に円環状の積層フープ１０４がそれぞれ挿入されてなる。この様に素材リング１１が加工されて所定の長さを有する無端金属ベルト１１０とした後、無端金属ベルト１１０が複数重ねられて積層フープ１０４が形成され、エレメント１０２に組み付けることで、ＣＶＴベルト１００が形成される。

本実施形態によるＣＶＴベルト１００の製造は上記構成であるので、以下に説明するような作用及び効果を奏する。

まず、本実施形態の効果として無端金属ベルト１１０の長さのバラツキの発生を抑制する事が可能になる点が挙げられる。第１実施形態のＣＶＴベルト１００の製造方法は、無端金属ベルト１１０を内側から複数のローラ（駆動ローラ２０及び従動ローラ３０）で保持し、駆動ローラ２０と従動ローラ３０との間を広げることで無端金属ベルト１１０を所定の周長に加工するＣＶＴベルト製造方法において、駆動ローラ２０と従動ローラ３０の間の距離を広げることで、無端金属ベルト１１０を引っ張って周長を伸ばす１段目引張工程と、１段目引張工程ｐ１における無端金属ベルト１１０のスプリングバック量Ｓｂ１を計測するスプリングバック測定工程と、測定したスプリングバック量Ｓｂ１から、次工程において発生すると予測される予測スプリングバック量Ｓｂ２を算出する算出工程と、駆動ローラ２０と従動ローラ３０との間の距離を予測スプリングバック量Ｓｂ２に基づいて更に広げることで、無端金属ベルト１１０を引っ張って無端金属ベルト１１０を所定の周長に加工する２段目引張工程ｐ２と、を有する。

１段目引張工程ｐ１と２段目引張工程ｐ２とで２段階加工し、１段目引張工程ｐ１にて素材リング１１を素材周長Ｌ１から１段目引張周長Ｌ２まで引っ張った後、スプリングバックで１段目引張後周長Ｌ３になったことをスプリングバック量測定ｍ２にて測定する。ここで得られたスプリングバック量Ｓｂ１の値を用いて、予測スプリングバック量Ｓｂ２を推測し、２段目引張周長Ｌ４を決定する。そして、最終的には目標周長Ｌ５となる。このように、１段目引張工程ｐ１でのスプリングバック量Ｓｂ１を取得し、その結果より予測スプリングバック量Ｓｂ２を算出することで、よりバラツキの少ない目標周長Ｌ５を得ることが可能となる。

これは、スプリングバック量測定ｍ２にて素材リング１１毎のスプリングバック量Ｓｂ１を計測するため、素材リング１１の個体差などによるバラツキを加味した予測スプリングバック量Ｓｂ２を算出することが可能となる為である。その結果、目標周長Ｌ５のバラツキをほぼ無くすことが可能になる。こうして無端金属ベルト１１０の目標周長Ｌ５のバラツキを抑えることで、積層フープ１０４における無端金属ベルト１１０の密着度合いを高めることができ、ＣＶＴベルト１００の寿命を伸ばすことに貢献することができる。

また、１段目引張工程ｐ１では、最終加工を終えた素材リング１１の目標周長Ｌ５とすると、素材周長Ｌ１は目標周長Ｌ５の９０％の長さを目標に引っ張り加工が行われる。即ち、図２に示すような（１段目目標周長ｅ１）＝０．９×（目標周長ｅ２）の関係にある。図７に、比較のために用意した１段目引張率９０％のグラフを示す。図８に、比較のために用意した１段目引張率６０％のグラフを示す。図９に、比較のために用意した１段目引張率４０％のグラフを示す。縦軸に２段目スプリングバック量を示し、横軸に１段目スプリングバック量を示している。これらの結果から図７に示す偏差幅ｘ１、図８に示す偏差幅ｘ２、図９に示す偏差幅ｘ３に違いが出てくることが分かる。即ち、１段目引張率を高め９０％に設定されることで偏差幅ｘ１を狭くすることができる。この結果、素材リング１１を引っ張り加工した目標周長Ｌ５のバラツキを低減することに貢献することができる。

以上、本実施形態に則して発明を説明したが、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更することにより実施することもできる。例えば、本実施形態では従動ローラ３０の位置を確認するために磁気式計測器を用いているが、駆動ローラ２０と従動ローラ３０との距離を正確に計測できる方法であればこれに限定される必要は無く、例えば光学式計測器等を用いることを妨げない。また、従動ローラ３０には進行方向に一定の負荷を与えるために錘３５が備えられているが、錘３５の形態に限らず、一定の力を付勢できる方法であれば、弾性部材を用いた付勢方法であっても、空圧式の付勢方法であっても良い。

１０ 調整装置
１１ 素材リング
２０ 駆動ローラ
３０ 従動ローラ
３５ 錘
５０ センサ
１００ ＣＶＴベルト
１０２ エレメント
１０４ フープ
１１０ 無端金属ベルト
１１６ クビレ部
Ｌ１ 素材周長
Ｌ２ １段目引張周長
Ｌ３ １段目引張後周長
Ｌ４ ２段目引張周長
Ｌ５ 目標周長
Ｓｂ１ スプリングバック量
Ｓｂ２ 予測スプリングバック量
ｅ１ １段目目標周長
ｅ２ 目標周長

Claims (2)

1. 無端金属ベルトを内側から複数のローラで保持し、前記ローラ間を広げることで前記無端金属ベルトを所定の周長に加工するＣＶＴベルト製造方法において、
   前記無端金属ベルトの引っ張り前の素材周長を計測する素材長測定工程と、
   前記ローラ間の距離を広げることで、前記無端金属ベルトを引っ張って周長を伸ばす１段目引張工程と、
   前記１段目引張工程における前記無端金属ベルトのスプリングバック量を計測するスプリングバック測定工程と、
   測定した前記スプリングバック量から、２段目引張工程において発生すると予測される予測スプリングバック量を算出する算出工程と、
   前記ローラ間の距離を前記予測スプリングバック量に基づいて更に広げることで、前記無端金属ベルトを引っ張って前記無端金属ベルトを所定の周長に加工する２段目引張工程と、を有し、
   前記１段目引張工程では、前記無端金属ベルトに対して行う引っ張り加工の１段目引張長が、前記無端金属ベルトの目標周長から前記素材周長を差し引いた目標加工周長の略９割となるよう、前記無端金属ベルトが引っ張り加工されること、
   を特徴とするＣＶＴベルト製造方法。
2. 請求項１に記載のＣＶＴベルト製造方法において、
   前記複数のローラは少なくとも第１ローラと第２ローラを備え、
   前記第２ローラは前記第１ローラに対して近接離間する移動手段と前記第２ローラの移動方向に付勢する付勢手段を有し、
   前記スプリングバック測定工程で、前記第２ローラに対して前記付勢手段で一定の負荷を与えた状態で、前記無端金属ベルトの前記スプリングバック量を計測すること、
   を特徴とするＣＶＴベルト製造方法。
   

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