JPS6257852B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はベルト駆動式無段変速機用のＶベルト
の構成要素であるベルトブロツクに関するもので
あり、特に、変速プーリと接触するブロツク端面
の性状の改善に関するものである。

従来技術 ベルト駆動式無段変速機は一対の変速プーリ、
すなわち駆動変速プーリと従動変速プーリとにＶ
ベルトを掛け渡し、駆動変速プーリと従動変速プ
ーリとのＶ溝の幅を変えることによつて変速比を
変えるものである。近年、この種の無段変速機用
Ｖベルトとして多数の金属製ベルトブロツクを可
撓性を有する金属製のフープに装着する形式のも
のが提案され、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等のように荷重条件
の過酷な変速機用のＶベルトとして注目されてい
る。

しかしながら、Ｖベルト自体あるいは変速プー
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１つに
ベルトブロツクと変速プーリとの接触面の耐摩耗
性の問題がある。すなわち、ベルトブロツクと変
速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
場合には焼付きが生ずる。そのためにベルトブロ
ツクの変速プーリと接触する端面に硬質粒子を押
し付け、あるいは硬質粒子を含む高圧流体を吹き
付けてブロツク端面に微細な突起を多数形成する
ことが提案されている。このようにすれば、ベル
トブロツクと変速プーリとの摩擦係数が向上して
上記のような問題は解消されるのであるが、反
面、突起先端と変速プーリとの接触点における面
圧が著しく高くなつて、変速プーリ側に疲労を伴
う過大な摩耗が発生するという別の問題が生ず
る。

発明の目的 本発明は上記のような事情を背景として為され
たものであり、その目的とするところは、変速プ
ーリとの間に滑りを生ずることが少なく、しかも
変速プーリに疲労を伴う過大な摩耗を生じさせる
ことのないベルトブロツクを提供することにあ
る。

発明の構成 そして、本発明の構成上の特徴は、ベルトブロ
ツクの変速プーリと接触するブロツク端面に先端
が平滑面である微小な突起を無数に設けて粗面と
するとともに、それら突起先端の平滑面の面積の
和がそれら平滑面を含む平坦面の総面積中におい
て占める割合を20〜70％の範囲としたことにあ
る。

発明の効果 上記のようにブロツク端面に微小な突起を無数
に設ければ、ベルトブロツクと変速プーリとの接
触面における摩擦係数が向上して両者の間の滑り
が軽減され、しかも、それら突起は先端の平滑面
において変速プーリと接触するために接触点にお
ける面圧も従来のように過大となることがなく、
変速プーリ側に疲労を伴う過大な摩耗の生ずるこ
とがなくなるのである。ただし、平滑面の面積率
が20％以下である場合には変速プーリに疲労を伴
う過大な摩耗が発生し、70％以上である場合には
ベルトブロツクと変速プーリとの間に滑りが生じ
て焼付きを伴う過大な摩耗が生ずるのであり、平
滑面の面積率が20〜70％の範囲である場合にいず
れの原因による過大な摩耗も発生せず、ベルトブ
ロツクおよび変速プーリの耐久性が著しく向上す
るのである。

実施例 第１図は本発明の一実施例であるベルトブロツ
クを含む無段変速機を示す正面断面図であるが、
図において１０は駆動軸、１２は従動軸である。
これら駆動軸１０および従動軸１２（両者を共に
呼称するときは回転軸という）には、それぞれ固
定プーリ１４および１６が固定的に設けられてい
る。そして、各固定プーリ１４および１６に対向
して可動プーリ１８および２０が回転軸１０およ
び１２に沿つて軸方向に摺動し得るように設けら
れている。可動プーリ１８および２０は円形穴２
２および２４において回転軸１０および１２に嵌
合されているが、可動プーリ１８および２０のボ
ス部２８および３０の内周面に形成された軸方向
の溝３２および３４と、回転軸１０および１２の
外周面に形成された軸方向の溝３６および３８と
に跨つてそれぞれ複数個のボール４０が介在させ
られており、これによつて可動プーリ１８および
２０の回転軸１０および１２に対する相対回転が
防止されている。固定プーリ１４および１６と可
動プーリ１８および２０との互いに対向する端面
には頂角の極めて大きい截頭円錐面が形成されて
おり、これら両截頭円錐面間にＶ溝４２および４
４が形成されている。したがつて、これら截頭円
錐面を便宜上Ｖ溝側壁４６，４８，５０および５
１と称することとする。また、固定プーリ１４と
可動プーリ１８との組合わせを駆動変速プーリ５
２と称し、固定プーリ１６と可動プーリ２０との
組合わせを従動変速プーリ５４と称することとす
る。

上記駆動変速プーリ５２と従動変速プーリ５４
とには、金属製のＶベルト５６が巻き掛けられて
いる。このＶベルト５６は、複数枚の金属シート
が重ね合わされて成る可撓性を有する一対のフー
プ５８と、それらに装着された多数の金属製ベル
トブロツク６０とから成つており、ベルトブロツ
ク６０がフープ５８に規制されて互いに密着し、
駆動変動プーリ５２の回転トルクを従動変速プー
リ５４に伝達するようになつている。

前記駆動軸１０には、ほぼ有底円筒状のハウジ
ング６２が圧入によつて固定されている。ハウジ
ング６２は駆動変速プーリ５２に向かつて開口し
ており、可動プーリ１８の外周面と嵌合させられ
ている。可動プーリ１８の外周面に形成されたＯ
リング溝にはＯリング６４が配設されてハウジン
グ６２と可動プーリ１８との間の液密が保持さ
れ、一方、可動プーリ１８の円形穴２２の内周面
に形成されたＯリング溝にはＯリング６６が配設
されて可動プーリ１８と駆動軸１０との間の液密
が保持されている。また、ハウジング６２と駆動
軸１０との液密は、ハウジング６２が駆動軸１０
に圧入されることにより保持されている。したが
つて、駆動軸１０、可動プーリ１８およびハウジ
ング６２に囲まれた空室は、外部とは遮断された
油圧室６８を形成している。この油圧室６８は駆
動軸１０に形成された油通路６９によつて外部の
圧力源に接続されている。

一方、従動軸１２にはほぼ有底円筒状のピスト
ン７０が圧入により固定されており、このピスト
ン７０の外周面がほぼ有底円筒状の可動プーリ２
０の内周面と嵌合されている。ピストン７０と可
動プーリ２０との液密はＯリング７２によつて保
持され、また、可動プーリ２０と従動軸１２との
液密はＯリング７４によつて保持されており、従
動軸１２、可動プーリ２０およびピストン７０に
よつて油圧室７６が形成されている。この油圧室
７６は、従動軸１２に形成された油通路７８によ
つて外部の油圧源に接続されている。

従動変速プーリ５４の可動プーリ２０は油圧室
７６内の油圧を受けるのであるが、この場合の受
圧面積は前記駆動変速プーリ５２の可動プーリ１
８の受圧面積の約２分の１とされている。そのた
めに駆動変速プーリ５２の油圧室６８内の作動油
量が調整されることによつて駆動変速プーリ５２
のＶ溝４２の幅が変更されるとき、これに追従し
て従動変速プーリ５４の可動プーリ２０が軸方向
に移動させられて油圧室７６内の作動油の量が増
減させられ、従動変速プーリ５４のＶ溝４４の幅
が駆動変速プーリ５２のＶ溝４２の幅に適合した
幅に変わることとなる。すなわち、駆動変速プー
リ５２側の油圧室６８内の作動油の量が制御され
ることによつて変速比、すなわち駆動変速プーリ
５２と従動変速プーリ５４との回転速度の比が変
更されるのである。なお、Ｖベルト５６の張力は
従動変速プーリ５４の油圧室７６内の油圧が制御
されることによつて最適値に保たれる。

前記ベルトブロツク６０は第２図に示すように
全体として矩形板状をなす部材であるが、上方部
分には左右両端面から中央部に向かつて矩形の切
欠８０が一対形成されており、この切欠８０にお
いて前記フープ５８と係合させられ得るようにな
つている。また、この切欠８０の僅か下方の位置
から下端に向かつて幅が減少させられ、それによ
つて前記変速プーリ５２および５４のＶ溝側壁４
６，４８，５０および５１に接触するブロツク端
面８２が形成されている。この幅が漸減させられ
る部分においては同時に厚さも漸減させられてお
り、Ｖベルト５６が変速プーリ５２および５４に
巻き掛けられたとき、ベルトブロツク６０とフー
プ５８との間に大きな滑りを生ずることなく、ベ
ルトブロツク６０が円弧状に並び得るようにされ
ている。

ベルトブロツク６０は軸受鋼（SUJ2）から成
り、少なくともブロツク端面８２はビツカース硬
さ700程度に焼き入れされている。そして、この
ブロツク端面８２には第３図に拡大（たて倍率は
横倍率の10倍である）して示すように無数の微細
な突起８４が形成されて、十点平均粗さが約20μ
ｍの粗面とされている。各突起８４の先端には平
滑面８６が形成され、突起８４はこの平滑面８６
において変速プーリ５２および５４のＶ溝側壁４
６，４８，５０および５１に接触するようにされ
ている。この平滑面８６は第４図に一例を示すよ
うに分布している。第４図は顕微鏡写真をできる
限り忠実にトレースしたものであつて、白い部分
が平滑面８６に相当し、ハツチングの施された部
分は突起８４間の谷部に相当する。そして、平滑
面８６の面積率、すなわち第３図において基準長
さＬに対する平滑面８６の長さの総和l₁＋l₂＋l₃
＋…＋lnの比率の測定結果は約50％であつた。ま
た、粗さ試験機でブロツク端面８２の負荷曲線、
すなわち粗さ曲線をその平均方向に平行な直線で
細分して、各直線が粗さ曲線の実質部分を横切る
長さを加え合わせた値の変化を示す曲線を求めた
ところ、第５図Ａに示すように本実施例のベルト
ブロツク６０は使用前の状態においても広い負荷
面積を有していることが確認された。ちなみに、
従来のように硬質粒子を圧縮空気と共に吹き付け
た場合のブロツク端面の負荷曲線は、吹付け時間
が十分である場合には第５図Ｂに示すようにな
り、また、吹付け時間を極く短くした場合には第
５図Ｃに示すようになつて、これらは使用前の状
態においては負荷面積が極めて小さいのである。

上記のような突起８４を備えたベルトブロツク
６０は、以下のようにして製作され得る。まず、
軸受鋼（SUJ2）の板材を打抜き加工して素材を
製造し、その素材に切削加工を施して第２図に示
すような形状とし、ブロツク端面８２に粒径860
〜2000μｍのアルミナ粒子を５Kg／cm²の圧縮空気
で吹き付けることにより、ブロツク端面８２に第
６図に示すように微細な突起８８を無数に形成し
て十点平均粗さ10〜100μｍとし、さらに、その
ブロツク端面８２を1000メツシユ程度の炭化珪素
砥粒を紙に接着した水研紙で研摩し、突起の先端
部を除去するのである。これによつて、第３図に
示すように、先端が平滑面８６とされた無数の突
起８４をブロツク端面８２に備えたベルトブロツ
ク６０が得られる。

このようなベルトブロツク６０は、突起８４の
平滑面８６において変速プーリ５２および５４の
Ｖ溝側壁４６，４８，５０および５１に接触する
ため、接触点の面圧が過大となることがなく、変
速プーリ５２および５４に疲労を伴う過大な摩耗
を発生させることがない。

このような効果が得られる範囲を調べるため
に、平滑面８６の面積率が種々に異なる多数のベ
ルトブロツク６０を製作してこれをＶベルト５６
に仕立て、実際の無段変速機に組み付けて通常の
使用状態と同一の条件で耐久試験を行つた結果を
第７図に示す。図において〇印は変速プーリ５２
および５４に過大な摩耗が発生しなかつた場合を
示し、●印は変速プーリ５２および５４に疲労を
伴う過大な摩耗が発生した場合を示し、◎印は変
速プーリ５２および５４に焼付きを伴う過大な摩
耗が発生した場合を示す。この図から明らかなよ
うに、平滑面８６の面積率が70％以上である場合
には変速プーリ５２および５４に焼付きを伴う過
大な摩耗が発生する場合があり、逆に20％以下で
ある場合には疲労を伴う過大な摩耗が発生する場
合があるのに対して、平滑面８６の面積率が20〜
70％の範囲においては、変速プーリ５２および５
４にはいずれの形態の過大な摩耗も発生すること
がないのである。

なお付言すれば、ベルトブロツクのブロツク端
面に先端が平滑面である微細な突起を形成する方
法は、前述のものに限定されるわけではなく、例
えばアルミナ砥粒に代えて炭化珪素砥粒を用いる
こと、また、砥粒をブロツク端面に衝突させるた
めに圧縮空気に代えて他の圧縮気体や液体を使用
すること、さらに、砥粒の衝突によつて形成され
た先端のとがつた突起の先端部を除去して平滑面
を形成するために、水研紙による研摩に代えて、
ベルトブロツクをＶベルトに仕立て、アルミナ製
や焼入れされた特殊鋼製の仕上げ用プーリに巻き
掛けて回転させることにより突起の先端を摩滅さ
せる方法を採用することも可能である。

また、ベルトブロツクの材質も軸受鋼に限定さ
れるわけではなく、例えばクロムモリブデン鋼や
合金工具鋼等他の材料を使用することも可能であ
る。そして、ブロツク端面の硬度は前記実施例に
おけるようにビツカース硬さ700前後とすること
が望ましいのであるが、400以上とすればブロツ
ク端面に過大な摩耗が発生することを防止するこ
とができる。また、ブロツク端面の面粗さは十点
平均粗さで５〜80μｍとすることが望ましい、５
μｍ未満であれば突起が摩滅してしまつて実用的
に十分な期間本発明の効果を享受することができ
ず、80μｍを超える突起を形成することは実際上
困難であるからである。同様の理由で十点平均粗
さ15〜50μｍとすることがさらに望ましい。

さらに、ベルトブロツクの形状も前記実施例の
ものに限定されるわけではなく、種々の形状のベ
ルトブロツクを採用することができる。

その他、具体的に例示することは割愛するが、
当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施し
た態様で本発明を実施し得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るベルトブロツクを含むベ
ルト駆動式無段変速機の一例を示す正面断面図で
ある。第２図は本発明の一実施例であるベルトブ
ロツクを示す斜視図であり、第３図はそのベルト
ブロツクのブロツク端面に形成された微細な突起
を拡大（たて倍率は横倍率の10倍とされている）
して示す断面図である。第４図は第２図に示すベ
ルトブロツクのブロツク端面の顕微鏡写真を図化
したものである。第５図Ａは第２図に示したベル
トブロツクのブロツク端面の負荷曲線を示す図で
あり、第５図Ｂおよび第５図Ｃはそれぞれ比較の
ために本発明に属さないベルトブロツクのブロツ
ク端面の負荷曲線を示す図である。第６図は第３
図に示す突起を形成する過程において形成される
突起を拡大して示す断面図である。第７図は第３
図に示す平滑面の面積率を種々に変えたベルトブ
ロツクを使用して行つた試験における平滑面の面
積率と変速プーリの摩耗量との関係を示すグラフ
である。 １０：駆動軸、１２：従動軸、１４，１６：固
定プーリ、１８，２０：可動プーリ、４２，４
４：Ｖ溝、４６，４８，５０，５１：Ｖ溝側壁、
５２：駆動変速プーリ、５４：従動変速プーリ、
５６：Ｖベルト、５８：フープ、６０：ベルトブ
ロツク、８０：切欠、８２：ブロツク端面、８
４：突起、８６：平滑面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可撓性を有するフープに互いに密着し合う状
   態で多数装着されてベルト駆動式無段変速機用の
   Ｖベルトを構成するベルトブロツクであつて、 変速プーリと接触するブロツク端面に先端が平
   滑面である微小な突起が無数に設けられて粗面と
   されるとともに、それら突起先端の平滑面の面積
   の和がそれら平滑面を含む平坦面の総面積中にお
   いて占める割合が20〜70％の範囲とされたことを
   特徴とする無段変速機用ベルトブロツク。