JPS62196444A - 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、−万の回転軸と他方の回転軸に
■字形断面の周溝（Ｖ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■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Ｖｓ
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
ックが入カプーリ　（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　（駆動ブ
ー嘗月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から、例えば自
動車の変速機などのように荷重条件の苛酷な変速機用ヘ
ルド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、金属ベルト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、金属ベルトの一構成要
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
な平涜面とした場合には、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、以てプーリと金属ベルトとの間の必要と
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６（１−８１５
３７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（ベルト接
触面）に深さ数８ｍ〜士数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、ブロックとして鉄を基材と
した焼結合金で基地の表面硬さＨｖ＝６５０〜８５０と
したものを用いたことを特徴セする。

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Ｈｖ−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、鉄を基材とした焼結合金で基地の表面硬さをＨ
ｖ＝６５０〜８５０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、焼結合金であるが故に組織
が均一であり、更に基地の表面硬さがＨＶ＝６５０〜８
５０と高硬度で強度が向上されているため、耐摩耗性に
優れている。また、気孔があるために適度のＢ滑性も確
保される。

〔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、１０はエンジンなどの駆動源にクラッチを
介して連結された入力プーリであり、可動プーリ１２と
固定プーリ１４とがらなっている。

両プーリ１２・１４にはベルト接触面１６・１８が形成
されている。このベルト接触面１６・１８は両プーリの
駆動面となっており、入力プーリ１０にＶ字形断面の周
＃（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２ｏ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とがらなっている。両プーリ２２・°２４には入
力プーリ１ｏ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２ｏ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１ｏのＶ溝と出力プーリ２０の■溝
との間に後述する動力伝達用金属へルト（以下、金属ヘ
ルドと称する）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、更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、入力端の可動プーリ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■溝の幅寸法が連
続的に変更されることによって、金属ヘルド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。

金属ヘルド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
れた多数のブロック５０とから構成されている。この無
端キャリア４ｏ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１．５〜３．０　ｍ　ｍ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。そして、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の回転動力を出力プーリ２０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１
０・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１０・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〜十数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ｌＯ・２０
とブロック５０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、上記互いに摩擦接触する
構成部材である一方のプーリ１０・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）し、高周波焼入れ焼戻しを施して表面硬さＨ
ｖ＝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、鉄を基材とした焼結合金で基地の表面硬さを
Ｈｖ＝６５０〜８５０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５
０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。

λ１聚 東ｌ聚 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　　−７，０ｋｇ−ｍ ・変速比−−−−ｅ　＝　２．０ ・試験時間−−−−−−−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）の組合せ
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、鉄を基材とした焼結合金で基地の表面硬さをＨＶ＝
６５０以上Ｈｖ＝８５０以下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）８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、 （４）、適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、鉄を基材とした焼結合金で
あるが故に組織が均一であり、基地の表面硬さをＨｖ＝
６５０〜８５０と高硬度で強度を向上させているため、
耐摩耗性にすぐれている。

また、気孔があるため、適度の潤滑性も確保している。

以上の理由により、試験品ｍｌ　（Ａ−８）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ｌ（ｖ’＝７５０以上の
硬化深さが０．１ｍｍ未満で岬よ、耐ピツチング性に劣
り、過大摩耗となる。更に、ブロックも基地の表面硬さ
がＨＶ−６５０未満では耐摩耗性に劣り、Ｈｖ＝８５０
を越えると相手攻撃性が増大し、プーリを摩耗させるか
らである。

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ばなく、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ピ
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Ｑこ本発明によれば、プーリおよびブロック
の耐摩耗性を向上することができる。

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へ７１Ｎ・の一
部を拡大して示１゛斜視図、 第３図は各材料組合−ヒ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−　人カプーリ １６・１８　人力プーリのベルト接触面２０−　出力プ
ーリ ２６・２８　出力プーリのベルト接触面３（１−−−−
−動力伝達用金属ヘルド４０−−−無端キャリア ５０、−−−−ブロック ５２−ブロックの本体部 ５４−−＝ブロックの凹部 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 第２図 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鉄
   を基材とした焼結合金で基地の表面硬さをＨｖ＝６５０
   〜８５０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。