JPWO2014167632A1 - Cvtベルト製造方法 - Google Patents
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Abstract
無端金属リングの長さのバラツキの発生を抑制するため、CVTベルト製造方法において、ローラ間の距離を広げて無端金属ベルト(110)の周長を伸ばす1段目引張工程(p1)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)を計測する測定工程と、測定したスプリングバック量(Sb1)から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、ローラ間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。
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。
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。
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
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 (3)
- 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CVTベルト製造方法。 - 請求項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、
を特徴とするCVTベルト製造方法。 - 請求項1又は請求項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、
を特徴とするCVTベルト製造方法。
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