JPS62196439A - ベルト式無段変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、ベルト式無段変速機に関し、更に詳しくは、
自動車などの変速機として適用可能なヘルドを用いた無
段変速機に係るものである。 〔従来の技術〕 ヘルド式無段変速機は、一方の回転軸と他方の回転軸に
Ｖ字形断面の周溝（■溝）を有する金属製プーリが設け
られており、このプーリ間に動力伝達用金属ベルトが巻
き掛けられている。そして、上記プーリのＶ溝幅寸法が
変えられることにより、一方の回転軸から他方の回転軸
に回転動力が無段階に変速されて伝達されるようになっ
ている。 この種の無段変速機に使用される動力伝達用金属ベルト
の一つとして、複数枚の金属製帯状フープが積層されて
形成された可撓性を有する無端キャリアと、その無端キ
ャリアの長手方向に沿って自由に移動し得るよう互いに
密接した状態で支持され、その両端面にてプーリのＶ溝
に摩擦接触する多数の金属製ブロックとを有する金属ヘ
ルドが知られている（例えば、特公昭５５−６７８３号
公＠）。 この金属ベルトを用いた無段変速機においては、各ブロ
ックが入カブーリ　（駆動プーリ）から回転動力を伝達
されたブロックによりこれらと摩擦係合する無端キャリ
アと共に互いに当接した状態にて出力プーリ　（駆動プ
ーリ）へ向けて順次押し進められ、出力プーリにおいて
これに回転動力を伝達することにより入力プーリから出
力プーリへ回転動力が伝達されるようになっている。そ
して、大きな駆動力を伝達し得るところがら、例えば自
動車の変速機などのよつに荷重条件の苛酷な変速機用ベ
ルトとして注目されている。なお、プーリとブロックの
材料としては通常熱処理した鋼が用いられている。 しかしながら、金属ヘルド自体あるいはプーリの耐久性
に問題があり、まだ実用段階に達したとは言えないのが
実情である。その問題の一つに、金属ヘルドの一構成要
素であるブロックとプーリとの接触面の耐摩耗性の問題
がある。すなわち、ブロックとプーリとの接触面を完全
な平滑面とした場合には、摩擦係数が不足して両者の間
に滑りが発生し易く、接触面の摩耗が速やかに進行し、
甚だしい場合には焼き付きを生ずる。 そのため、上記ブロック端面（プーリ接触面）に、ショ
ツトブラスト処理などを施すことによって無数の微細な
凹凸を形成し、以てプーリと金属ヘルドとの間の必要と
される摩擦係数を確保し、伝導作用を安定的に行わせる
ことが提案されている（例えば、特開昭６０−８１５３
７号公報）。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上述した構成の動力伝達用金属ベルトを
用いたヘルド式無段変速機においては・プーリとブロッ
クの接触部が局部的に高面圧となり、ブロック端面に形
成された微細な凹凸に起因してプーリの表面（ベノ

【川・接触面）に深さ数μｍ〜十数μｍのクラックが多発し、摩耗が急速に進行することがある。 また、ブロック端面の凹凸が摩耗してなくなると、プーリとブロック間の摩擦係数が低下して両者間に滑りが発生し、その摩擦熱によりプーリ表面およびブロック端面にスカッフィング（局所的な金属同志の融着により表面が剥がれること）が生じて摩耗が急速に進行してしまうといった問題があった。 従って、本発明の目的は、プーリおよびブロックの耐摩耗性を向上させることにある。 〔問題点を解決するための手段〕

そこで本考案は、上述の問題点を解決するための手段と
して、次のような構成を採用したものである。 すなわち、本発明は、ベルト式無段変速機において、プ
ーリとしてクロムモリブデン鋼に高濃度浸炭（Ｃ，Ｐ、
＝　１．０〜１．３）し、高周波焼入れ焼戻しを施して
表面硬さＨｖ＝７５０以上の硬化深さを０．１ｍｍ以上
としたものを用いると共に、ブロックとして軸受鋼に焼
入れ焼戻しを施して表面硬さをＨシ＝７５０以上とした
ものを用いたことを特徴とする。 具体的には、第１図を例にとって説明すると、ベルト式
無段変速機は、一対のプーリ　（１０・２０）間に、こ
のプーリ　（１０・２０）と摩擦接触する複数個のブロ
ック（５０）を備えた動力伝達用金属ベルト（３０）が
巻き掛けられて構成されている。 そして、摩擦接触する一方の部材であるプーリ（１０・
２０）として、クロムモリブデン鋼に高濃度浸炭（Ｃ，
Ｐ、＝　１．　Ｏ〜１．３）し、高周波焼入れ焼戻しを
施して表面硬さＨシー７５０以上の硬化深さを０．１ｍ
ｍ以上としたものが用いられる。 更に、摩擦接触する他方の部材であるブロック（５０）
として、軸受鋼に焼入れ焼戻しを施して表面硬さをＨシ
ー７５０以上としたものが用いられる。 〔作　用〕 上述の手段によれば、プーリ　（１０・２０）は、微細
な高炭素マルテンサイト組織が生成され、表面硬さおよ
び表面近傍の硬さが上昇すると共に、高圧縮残留応力が
発生し、適度な残留オーステナイト量が確保できる。 一方、ブロック（５０）は、均一性の良いマルテンサイ
トのマトリックス中に細かいクロム炭化物が一様に分布
しているため、高硬度で粘り強いものとなり、疲労強さ
を向上している。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。 第１図は、本発明の一つの実施例に係るベルト式無段変
速機の変速部を示す要部斜視図である。 図において、】０はエンジンなどの駆動源Ｑこクラッチ
を介して連結された入力プーリであり、可動プーリ１２
と固定ブー１Ｊ１４とからなっている。 両プーリ】２・１４にはヘルド接触面１６・１８が形成
されている。このヘルド接触面１６・Ｉ８は両プーリの
駆動面となっており、大力プーリ１０にＶ字形断面の周
溝（Ｖ溝）を形成している。 大力プーリ１０に対向して出力プーリ２０が配設されて
いる。この出力プーリ２ｏも可動プーリ２２と固定プー
リ２４とからなっている。両プーリ２２・２４には入力
プーリＩＯの場合と同様にベルト接触面２６・２８が形
成され、両プーリの従動面となっていると共に出力プー
リ２０にＶ字形断面の周溝（■溝）を形成している。 そして、入力プーリ１０のＶ溝と出力プーリ２０のＶ溝
との間に後述する動力伝達用金属ヘルド（以下、金属ベ
ルトと称する）３０が巻き掛けられる。こうして、エン
ジンの回転動力が大力プーリ１０から出力プーリ２０に
伝達され、史に図示しない歯車対、差動装置、駆動車軸
を経て車輪に伝達されるようになっている。 なお、入力側の可動プーリ１２と出力側の可動プーリ２
２は、いずれも油圧などの手段によりＶ溝の幅寸法が連
続的に変更されることによって・金属ベルト３０の掛り
径（有効径）が変更され、出力プーリ２０の回転は無段
階に変速されて取り出される。 金属ベルト３０は、第２図に詳しく示したように、可撓
性を有する一対の無端キャリア４０と、その長手方向に
自由に移動し得るよう互いに密接した状態で取り付けら
れた多数のプロ・２り５０とから構成されている。この
無端キャリア４０は、薄い帯状のフープが５〜１５枚程
度積層されることによって１．５〜３．０ｍｍ程度の厚
みに形成されている。ブロック５０は、本体部５２、頭
部５４、およびこれらを連結する首部５６とから一体的
に構成されており、その両端部には前記ベルト接触面と
同一角度の傾斜面（プーリ接触面）５８が形成されてい
る。そし′ζ、その本体部５２と頭部５４との間に形成
された一対の矩形の切欠き溝内に前記無端キャリア４０
が通されている。こうして、ブロック５０は無端キャリ
ア４０に規制されて前後の押圧面が互いに密接し、大力
プーリ１０の回転動力を出カブ−９２０へ伝達するよう
になっている。 また、ブロック５０のプーリ接触面５８には、プーリｌ
Ｏ・２０とブロック５０間に滑りが生じないよう必要な
摩擦係数を確保するために、ショツトブラストなどの手
段により表面あらさ１０〜４０μＲｚの凹凸が設けられ
ている。 しかし、前述したようにブロックのプーリ接触面５８に
形成した凹凸のためにプーリｌＯ・２０とブロック５０
の接触部が局部的に高面圧となり、プーリのヘルド接触
面１６・１８・２６・２８に深さ数μｍ〜士数μｍのク
ランクが多発することがある。また、プーリ接触面５８
の凹凸が摩耗してなくなっていくと、プーリ１０・２０
とブロック５０間の摩擦係数が低下して両者間に滑的が
発生し、その摩擦熱により両接触面にスカッフィングが
生じて摩耗が急速に進行することがある。 そこで、本実施例においては、−に記互いに摩擦接触す
る構成部材である一方のプーリｌＯ・２０の材料として
、クロムモリブデン鋼に高濃度浸炭（Ｃ，Ｐ、＝　１．
０〜１．３）シ、高周波焼入れ焼戻しを施して表面硬さ
■（シー７５０以上の硬化深さを０゜１ｍｍ以上とした
ものを用いる。また、摩擦接触する他方のブロック５０
の材料として、軸受鋼に焼入れ焼戻しを施して表面硬さ
をＨｖ−７５０以上としたものを用いる。こうして、両
者の組合せによりプーリ１０・２０およびブロック５０
の耐摩耗性を向上し、耐久性の大幅向上を図ったもので
ある。 本発明者は、第１表に示す成分および第２表に示す熱処
理にて２種類のプーリと２種類のブロックを製作し、第
３表の各組合せで耐久試験を行った。 」Ｌ表 町炎色 第」１表− なお、試験条件は次のとおりである。 ・エンジン回転数−３００Ｏｒｐｍ ・出力トルク−・−−−−−−７，Ｏｋｇ　−ｍ・変速
比−−−−−ｅ　＝　２．０ ・試験時間−−−−一−−−−２００ｈｒ耐久試験後の
プーリおよびブロックの摩耗量を測定したところ、第３
図に示す結果が得られた。 第３図から分るように、試験品ｍ１（Ａ−ａ）の組合ゼ
の場合に最も優れた結果を得た。 すなわち、プーリとして、クロムモリブデン鋼に高濃度
浸炭（Ｃ，Ｐ、−１，０〜１．３）し、高周波焼入れ焼
戻しを施して表面硬さがＨｖ＝７５０以上の硬化深さを
０．１ｍｍ以上としたものを用い、一方のブロックとし
て、軸受鋼に焼入れ焼戻しを施して表面硬さをＨｖ＝７
５０以上としたものを用いた組合せの場合が、プーリ、
ブロック共に摩耗量が極めて小さく、良好な結果が得ら
れた。 この組合せでプーリ、ブロック共に耐摩耗性が良い理由
は、次のとおりである。 先ず、プーリ側としては、クロムモリブデン鋼に高炭素
濃度で浸炭し、過剰な炭素を固溶させ、高周波焼入れ焼
戻しを施すことにより、（１）、微細な高炭素マルテン
サイト組織が生成し、（２）、表面硬さおよび表面近傍
の硬さが上昇し、（３）、高圧縮残留応力が発生し、 ＋４１．Ｊ度な残留オーステナイト量が確保できるから
である。 一方、ブロック側としては、軸受鋼に焼入れ焼戻しを施
すことにより、均一性の良いマルテンサイトのマトリッ
クス中に細かいクロム炭化物が一様に分布しているため
、高硬度で粘りの強いものとなり、疲れ強さを向上して
いることによる。 以上の理由により、試験品ｍ１（Ａ−ａ）の組合せにお
いて、プーリ、ブロック共に摩耗量が極めて小さく、耐
久性の良い組合せとなっていることが理解される。 なお、プーリの熱処理の高濃度浸炭において、Ｃ，Ｐ、
＝　１．０〜１．３と限定したのは、１．０以下では深
さ方向に十分な硬さが得られず、しかも残留圧縮応力が
低いために耐摩耗性（耐ピツチング性）が劣る。また、
１．３以上では片状セメンタイトが析出し、基地のマル
テンサイトの硬さが低下するために耐ピツチング性が著
しく劣るためである。 また、プーリとして、表面硬さＨｖ＝７５０以上の硬化
深さが０．１ｍｍ未満では、耐ピツチング性に劣り、過
大摩耗となる。更に、ブロックも表面硬さがＨｖ＝７５
０未満では耐摩耗性に劣る。 以上、本発明を特定の実施例ついて詳細に説明したが、
本発明は、この実施例に限定されるものではなく、特許
請求の範囲に記載の範囲で種々の実施態様が包含される
ものであり、例えば、金属ベルトを構成するブロック、
無端キャリアの形状は適宜変更が加えられ得るものであ
る。また、前述の実施例に示した所謂ブツシュタイプ以
外の例えば、前記無端キャリアに代えてリンクと連結ビ
ンとを用いた所謂チェーンタイプの金属ヘルドを使用し
たヘルド式無段変速機にも適用可能である。 〔発明の効果〕 以上のように本発明によれば、プーリおよびブロックの
耐摩耗性を向」二することができる。 従って、ヘルド式無段変速機の耐久性を大幅に向上する
ことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一つの実施例に係るベル
ト式無段変速機を示すものであり、第１図は変速部を示
す要部斜視図、 第２図は第１図において動力伝達用金属ベルトの一部を
拡大して示す斜視図、 第３図は各材料組合せにおける耐久試験後のプーリとブ
ロックの摩耗量を示すグラフである。 符号の説明 １０−一−−−人カプーリ １６・１８−人力プーリのヘルド接触面２０−−−−−
出力プーリ ２６・２８−出力プーリのベルト接触面３０−−一動力
伝達用金属ヘルト ４０−−−無端キャリア ５０−−−−−ブロック ５２−　ブロックの本体部 ５４−−−ブロックの頭部 ５６−　ブロックの首部 ５８−−−−ブロックのプーリ接触面 出願人　　トヨタ自動車株式会社 ７″ 第２図 １ｕブ 同ワ 岸 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、プーリと摩擦接触する複数個のブロックを備え
   た動力伝達用金属ベルトを、一対のプーリ間に巻き掛け
   て構成してなるベルト式無段変速機において、 前記プーリとしてクロムモリブデン鋼に高濃度浸炭（Ｃ
   ．Ｐ．＝１．０〜１．３）し、高周波焼入れ焼戻しを施
   して表面硬さＨｖ＝７５０以上の硬化深さを０．１ｍｍ
   以上としたものを用いると共に、前記ブロックとして軸
   受鋼に焼入れ焼戻しを施して表面硬さをＨｖ＝７５０以
   上としたものを用いたことを特徴とするベルト式無段変
   速機。