KR20060044717A

KR20060044717A - 벨트식 무단 변속기

Info

Publication number: KR20060044717A
Application number: KR1020050024715A
Authority: KR
Inventors: 노부오 기노; 마꼬또 요시다; 요시아끼 가또; 야스오 이또
Original assignee: 쟈트코 가부시키가이샤
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2005-03-25
Publication date: 2006-05-16
Also published as: DE102005014207B4; KR101088587B1; US7806793B2; US20050221938A1; DE102005014207A1; JP4210661B2; JP2005321090A

Abstract

본 발명의 과제는 벨트와 풀리와의 접촉면에 있어서의 마찰 계수의 향상을 도모함으로써 연비 효율의 향상을 도모하는 것이 가능한 벨트식 무단 변속기를 제공하는 것이다.

벨트식 무단 변속기에 있어서, 판상 엘리먼트의 측면이며 풀리와의 접촉면에 풀리의 직경 방향에 대해 복수의 오목부 및 볼록부를 형성하고, 적어도 입력 풀리의 테이퍼면에 동심원 또는 나선 형상으로 미세 홈을 형성하고, 미세 홈의 개구측 단부 폭과, 미세 홈의 개구측 단부로부터 인접하는 미세 홈의 개구측 단부까지의 정상부 사이와의 합을 판상 엘리먼트의 볼록부 폭 이하로 하였다.

입력축, 출력축, 제1 풀리, 제2 풀리, 벨트, 판상 엘리먼트

Description

벨트식 무단 변속기 {BELT TYPE CONTINOUS VARIABLE TRANSMISSION}

도1은 제1 실시예의 벨트식 무단 변속기의 개략도.

도2는 제1 실시예의 벨트의 부분 확대 사시도.

도3은 제1 실시예의 판상 엘리먼트의 측면과 각 풀리의 접촉면 근방을 나타내는 확대 단면도.

도4는 제1 실시예의 미끄럼 이동 실험에 의한 표면 거칠기(Ra)와 마찰 계수(μ)의 관계를 나타내는 도면.

도5는 제1 실시예의 미끄럼 이동 실험에 의한 피치(Sm)와 마찰 계수의 관계를 나타내는 도면.

도6은 제1 실시예의 풀리 초기 Ra와 시험 전후의 Ra 변화량의 관계를 나타내는 도면.

도7은 제1 실시예의 풀리 초기 Ra와 시험 종료 후의 엘리먼트 볼록부의 마찰량의 관계를 나타내는 도면.

도8은 제1 실시예의 풀리 표면 형상의 개략도.

도9는 제1 실시예의 Ra × Sm/4와 마찰 계수(μ)의 관계를 나타내는 도면.

도10은 제1 실시예의 시료 표면의 미세 형상을 나타내는 3차원 조감도.

도11은 제1 실시예의 시료 표면의 미세 형상을 나타내는 3차원 조감도.

도12는 제1 실시예의 시료 표면의 미세 형상을 나타내는 3차원 조감도.

도13은 제1 실시예의 시료 표면의 미세 형상을 나타내는 3차원 조감도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

Input : 입력축

Output : 출력축

1 : 제1 풀리

2 : 제2 풀리

3 : 벨트

11, 21 : 고정측 풀리

12, 22 : 가동측 풀리

30 : 판상 엘리먼트

40 : 무단부 밴드

[문헌 1] 일본 특허 제3209323호 공보

본 발명은 벨트식 무단 변속기에 관한 것으로, 특히 벨트와 풀리의 접촉면에 있어서의 미세 구조에 관한 것이다.

종래, 벨트식 무단 변속기의 벨트와 풀리의 접촉면의 마찰 계수를 증대시키 는 기술로서 특허 문헌 1에 기재된 기술이 개시되어 있다. 이 공보에는 벨트의 판상 엘리먼트의 풀리 벽면과 접촉하는 표면을 요철 형상으로 하고, 이에 의해 접촉면의 마찰 계수를 증대시키고 있다.

[특허 문헌 1]

일본 특허 제3209323호 공보

그러나, 상술한 종래 기술에는 판상 엘리먼트측의 표면 형상으로 가공을 실시하였다고 해도 충분한 마찰 계수가 확보되어 있다고 하기는 어렵다. 기본적으로, 벨트식 무단 변속기에서는 풀리의 테이퍼면과 판상 엘리먼트와의 접촉부에 있어서 회전 방향의 슬립이 발생되면, 엔진으로부터의 구동 토크의 전달이 곤란해진다. 따라서, 양자의 슬립을 방지하기 위해 풀리 사이에 압박력(이하, 풀리 추력이라 기재함)을 부여하고 있다. 특히 풀리비가 저변속비인 상태에서는, 입력 풀리의 소직경측에서의 접촉 면적이 작은 것 및 입력 토크가 큰 것에 기인하여, 풀리의 테이퍼면과 판상 엘리먼트 사이에 슬립이 발생되기 쉬워, 풀리 추력을 상당히 높게 설정할 필요가 있다. 따라서, 높은 유압을 필요로 하고, 오일 펌프 부하의 증대에 수반하는 연비 효율의 악화를 초래하고 있었다. 상기 종래 기술에 따르면, 풀리와 판상 엘리먼트 사이의 이동 마찰 계수는 일반적으로 0.1 내지 0.12이며, 연비 효율을 한층 향상시키기 위해 마찰 계수의 향상이 요구되었다.

본 발명은 상기 문제에 착안하여 이루어진 것으로, 벨트와 풀리와의 접촉면에 있어서의 마찰 계수의 향상을 도모함으로써 연비 효율의 향상을 도모하는 것이 가능한 벨트식 무단 변속기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 풀리와 접촉하는 엘리먼트 벽면의 마모 내구성을 향상시킴으로써, 풀리 표면 거칠기의 시간의 흐름에 따른 변화를 적게 함으로써 마찰 계수의 안정성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 입력축 방향으로 홈 폭을 변경 가능하게 한 입력측 풀리와, 출력축 방향으로 홈 폭을 변경 가능하게 한 출력측 풀리 사이에 판상 엘리먼트를 그 판 두께 방향으로 다수 겹쳐 무단부 밴드에 의해 묶은 벨트를 걸친 벨트식 무단 변속기에 있어서, 상기 판상 엘리먼트의 상기 풀리와의 접촉면에 상기 풀리의 직경 방향에 대해 복수의 오목부 및 볼록부를 형성하고, 적어도 상기 입력 풀리의 테이퍼면에 동심원 또는 나선 형상으로 미세 홈을 형성하고, 상기 미세 홈의 개구측 단부 폭과 미세 홈의 개구측 단부로부터 인접하는 미세 홈의 개구측 단부까지의 정상부 사이와의 합을 상기 판상 엘리먼트의 볼록부 폭 이하로 하였다.

이하, 본 발명의 벨트식 무단 변속기를 실현하는 최량의 형태를, 도면에 나타내는 실시예를 기초로 하여 설명한다.

<제1 실시예>

도1은 벨트식 무단 변속기의 제1 풀리(1)와 제2 풀리(2) 및 벨트(3)의 관계를 나타내는 개략도이다. 제1 풀리(1)는 입력축(Input)과 일체적으로 형성되어 테이퍼면을 갖는 고정측 풀리(11)와 축 방향으로 이동 가능한 가동측 풀리(12)로 구 성되어 있다. 마찬가지로, 제2 풀리(2)는 출력축(0utput)과 일체적으로 형성된 고정측 풀리(21)와 가동측 풀리(22)로 구성되어 있다. 벨트(3)는 고정측 풀리(11, 21)와 가동측 풀리(12, 22)에 의해 형성되는 V 홈에 협지되고, 풀리 추력의 관계를 기초로 하여 변속비를 결정한다.

도2는 벨트(3)의 부분 확대 사시도이다. 벨트(3)는 판 두께 방향으로 다수 겹쳐진 판상 엘리먼트(30)와, 판상 엘리먼트(30)를 묶은 무단부 밴드(40)로 구성되어 있다. 판상 엘리먼트(30)의 측면(31)에는, 도3의 확대 단면도에 나타낸 바와 같이 각 풀리의 원주 방향과 평행해지는 요철부(31a, 31b)가 설치되고, 이에 의해 윤활유를 회전 방향으로 적절하게 배출함으로써 서핑 효과에 의한 마찰력 저감을 회피하고 있다.

도3은 판상 엘리먼트(30)의 측면과 각 풀리의 접촉면 근방을 직경 방향의 단면을 나타내는 확대 단면도이다. 도3 중 상하 방향은 판상 엘리먼트(30)의 대략 좌우 방향에 대응한다. 각 풀리의 테이퍼면에는 동심원 형상으로 미세 홈(50)이 형성되어 있다. 한편, 미세 홈(50)은 대체로 등간격으로 형성되면 좋고, 나선 형상으로 형성해도 좋다. 여기서, 판상 엘리먼트(30)의 볼록부 폭을 W1, 미세 홈(50)의 개구측 단부 폭을 W2, 개구측 단부로부터 인접하는 미세 홈의 개구측 단부까지의 정상부 사이를 W3, 미세 홈(50)의 산 높이를 H1이라 한다. 한편, 홈 사이 피치(Sm) = W2 + W3으로 하여 나타내는 것으로 한다.

판상 엘리먼트(30)의 요철부(31a, 31b)와 미세 홈(50)은 개구측 단부 폭(W2)과 정상부 사이(W3)와의 합이 볼록부 폭(W1) 이하가 되도록 형성되어 있다. 즉, 판상 엘리먼트(30)가 어떤 위치에서 테이퍼면과 접촉하였다고 해도, 볼록부(31b) 상에는 반드시 미세 홈(50)이 1개 이상 지나가도록 구성되어 있다.

판상 엘리먼트(30)와 테이퍼면과의 접촉부에 있어서는, 기본적으로 오일막을 거쳐서 접촉하고 있다. 이 오일막은 윤활유 중의 첨가제 성분에 의해 흡착되어 전단력을 발생시키는 토크 전달막과 윤활유로서 기능하는 윤활막으로 구성되기 때문에, 오일막을 적정하게 관리하기 위해서는 윤활막의 오일을 적절하게 배출하면서 토크 전달막을 형성할 필요가 있다. 그래서, 판상 엘리먼트(30)의 볼록부 폭(W1)에 윤활막의 오일을 배출하는 홈이 반드시 존재하도록 설정하였다. 이에 의해, 윤활막의 오일 배출성을 높임으로써 토크 전달막을 효율적으로 형성하고, 볼록부(31b)와 테이퍼면과의 접촉면을 확보하는 것이 가능해져 마찰 계수를 증대시킬 수 있다.

미세 홈(50)은, 도1의 제1 풀리 정면도로 나타낸 바와 같이 제1 풀리(1)의 테이퍼면 상이며, 풀리비 ≥ 1의 영역에 형성되어 있다. 풀리비 ≥ 1의 영역에서는 특히 큰 토크가 작용하고, 또한 벨트와 풀리와의 접촉 반경이 작으므로 1개의 판상 엘리먼트(30)에 가해지는 토크 분담이 크기 때문이다. 이와 같이, 미세 홈(50)의 가공 부위를 필요 최소한으로 함으로써 가공 공정수를 저감시키면서 높은 마찰 계수를 얻을 수 있다. 한편, 이 이외의 테이퍼면에 가공을 실시해도 좋은 것은 물론이다.

[표면 거칠기(Ra) 및 홈 피치(Sm)의 측정 방법]

지금까지, 도2의 개략도를 이용하여 Ra 및 Sm의 개요에 대해 설명하였지만, 여기서는 본 발명에서 정의하고 있는 Ra, 홈 피치(Sm)의 측정 방법에 대해 설명한다.

본 발명에서 정의하는 Ra라 함은, JISB0601-1994에 기재된 산출 평균 거칠기(Ra)를 가리킨다. 산술 평균 거칠기(Ra)는 거칠기 곡선으로부터 그 평균선의 방향으로 기준 길이(L)만큼 발취하고, 그 발취 부분의 평균선으로부터 측정 곡선까지의 편차의 절대치를 합계하여 평균한 값이다.

또한, 본 발명에서 정의하는 홈 피치(Sm)라 함은, JISB0601-1994에 기재된 거칠기 요철의 평균 간격(Sm)을 가리킨다. Sm은 거칠기 곡선으로부터 그 평균선의 방향으로 기준 길이(L)만큼 발취하고, 1개의 산 및 그에 인접하는 1개의 골에 대응하는 평균선의 길이의 합을 구하여 평균한 값이다.

또한, 본 발명에서는 상술한 Ra 및 Sm을 이하에 나타내는 측정 조건 하에서 측정한 값을 이용하였다.

·측정기 : Taylor Hobson 폼 타리사프 S5

·측정 길이 : 5 mm

·평가 길이 : 4 mm

·컷 오프 : 0.8 mm

·필터 : 가우시안

·밴드 폭 : 100 : 1

·촉침의 선단부 반경 : 2 ㎛

[미세 홈의 구성을 규정하는 각종 변수에 대한 평가 시험]

상술한 작용 효과를 달성하는 미세 홈(50)을 규정하는 것으로서, 표면 거칠기(Ra) 및 피치(Sm), 미세 홈의 산 높이(H1)에 대해 설명한다. 여기서, 판상 엘리먼트의 요철부(31)의 피치는 약 200 ㎛이며, 볼록부(31b)의 평탄부 폭(W1)은 약 30 ㎛이다. 이 판상 엘리먼트를 전제로 각 시료와의 비교를 행하였다. 시험 방법으로서는, 판상 엘리먼트에 각 시료(테이퍼면)에 대해 하중을 엘리먼트 1매당 하중 392 N으로 접촉시키고, CVT 윤활유 중(유온 110 ℃)에 있어서, 속도 0 내지 0.8 ㎧의 범위로 상승 및 하강시키고, 연속적으로 미끄럼 이동시켰을 때 하강측의 마찰 계수를 측정하였다. 이 조건은, 실제의 차량에 탑재하였을 때의 Low 변속비에 상당한다. 또한, 이하에 나타내는 마찰 계수(μ)의 값은, 상술한 평가 조건에서 속도 0.7 ㎧시의 측정치를 이용하였다.

[표면 거칠기(Ra)에 대해]

도4는 표면 거칠기(Ra)와 마찰 계수(μ)의 관계를 나타내는 도면이다. 도면 중, ○는 테이퍼면의 연마에 의해 작성된 다양한 Ra를 갖는 시료의 마찰 계수를 나타낸다. ●는 연마에 의해 작성된 시료의 표면을 배니시 가공에 의해 미세 홈의 산 높이(H1)를 더욱 조정하고, 표면 거칠기(Ra)를 작게 한 시료의 마찰 계수를 나타낸다. 또한, 도10에는 이 ○에 대응하는 시료 표면의 미세 형상을 나타내는 3차원 조감도를 나타낸다. △은 숏 피닝 가공(숏 직경 0.05)에 의해 표면 거칠기(Ra)를 조정한 시료의 마찰 계수를 나타낸다. 또한, 도11에는 이 △에 대응하는 시료 표면의 미세 형상을 나타내는 3차원 조감도를 나타낸다. ▽은 숏 피닝 가공(숏 직경 0.03)에 의해 표면 거칠기(Ra)를 조정한 시료의 마찰 계수를 나타낸다. ▲은 숏 직경 0.05의 숏 피닝 가공 후, 연마(필름 랩 가공)를 실시하여 표면 거칠기(Ra)를 조정한 시료의 마찰 계수를 나타낸다. 또한, 도12에는 이 ▲에 대응하는 시료 표면의 미세 형상을 나타내는 3차원 조감도를 나타낸다.

■는 테이퍼면 연마 후, 필름 랩 가공을 실시하여 표면 거칠기(Ra)를 조정한 시료의 마찰 계수를 나타낸다. ◇는 하드 터닝 가공을 실시하여 표면 거칠기(Ra)를 조정(Sm = 15 ㎛)한 시료의 마찰 계수를 나타낸다. ◆는 하드 터닝 가공을 실시하여 표면 거칠기(Ra)를 조정(Sm = 10 ㎛)한 시료의 마찰 계수를 나타낸다. 또한, 도13에는 이 ◆에 대응하는 시료 표면의 미세 형상을 나타내는 3차원 조감도를 나타낸다.

표면 거칠기(Ra)라 함은, 산 높이의 중심선에서 골을 되접어 그 중심선보다도 상측에 위치하는 영역의 단위 길이당 면적을 길이로 나눈 값으로 규정된다. 따라서, 표면 거칠기(Ra)와 피치(Sm) 및 산 높이(H1) 사이에는 일반적으로,

Ra = kㆍf(Sm)ㆍg(H1)

의 관계가 성립된다. 한편 함수(f, g)는 미세 홈의 형상에 의해 결정되는 평균치를 나타내는 함수이며, k는 정수이다. 기본적으로는 Sm이 커지면 f(Sm)는 커지고, H1이 커지면 g(H1)도 커진다.

[연마와 연마 + 롤러 배니시 가공과의 대비]

종래 기술에서는, 도4의 해칭 부분으로 나타낸 바와 같이 테이퍼면의 표면 거칠기(Ra)는 0.28 이상으로 되어 있고, 이와 같이 하여 얻어지는 마찰 계수도 0.113 미만으로 되어 있었다. 이에 대해, 연마만을 실시한 ○로 나타낸 바와 같이 표면 거칠기(Ra)를 0.25 이하로 함으로써 마찰 계수의 향상을 도모할 수 있는 것을 알 수 있다.

다음에, 연마만을 실시한 ○에 대해 롤러 배니시 가공에 의해 산 높이(H1)를 작게 하고, Ra를 작게(구체적으로는 Ra ≤ 0.25) 한 ●에서는 마찰 계수의 향상을 더욱 달성하고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 롤러 배니시 가공에 의해 산 높이(H1)를 조정할 때, Ra를 작게 할 뿐만 아니라 테이퍼면의 볼록부 표면을 적절하게 평활화하게 된다. 이에 의해, 토크 전달막을 확보하는 면적이 증대되어 마찰 계수의 향상을 도모할 수 있다. 단, Ra가 0.05 미만일 때는 미세 홈에 의한 윤활유의 배출 효과가 저하되기 때문에, Ra ≥ 0.05가 바람직하다. 또한, 이 표면 거칠기(Ra)에 대응하는 산 높이(H1)로서는 0.5 ㎛ 내지 2.5 ㎛의 범위에 대응하므로, 이 범위로 형성하는 것이 바람직하다.

[연마와 연마 + 필름 랩 가공과의 대비]

다음에, 연마만을 실시한 ○에 대해 필름 랩 가공에 의해 산 높이(H1)를 작게 하고, Ra를 작게 (구체적으로는 Ra ≤ 0.2) 한 ■에서는, 마찰 계수의 향상을 더욱 달성하고 있는 것을 알 수 있다. 단, Ra가 0.03 미만일 때에는 미세 홈에 의한 윤활유의 배출 효과가 저하되므로 Ra ≥ 0.03이 바람직하다. 또한, 이 표면 거칠기(Ra)에 대응하는 산 높이(H1)로서는 0.5 ㎛ 내지 2.5 ㎛의 범위에 대응하므로 이 범위로 형성하는 것이 바람직하다.

[숏 피닝 가공과 숏 피닝 + 필름 랩 가공과의 대비]

숏 피닝 가공을 실시할 때, 숏 직경을 0.05로부터 0.03으로 작게 함으로써 표면 거칠기(Ra)는 그다지 변화하지 않지만, 숏 직경이 작은 쪽이 마찰 계수의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 숏 직경이 0.05인 것에 필름 랩 가공을 실시하면, 숏 직경을 작게 하는 것보다도 높은 마찰 계수를 얻을 수 있다. 이는, 윤활유를 적절하게 배출하면서 토크 전달막을 보다 확보하는 것이 가능해지기 때문이라고 생각할 수 있다. 숏 피닝 가공과 연마에 의해 미세 홈을 형성한 것을 비교하면, 도12에 나타낸 바와 같이 테이퍼면 표면에는 도10에서 나타낸 미세 홈 구조가 나타나 있는 것을 알 수 있다. 한편, 같은 정도의 표면 거칠기(Ra)로 비교한 경우 숏 피닝 가공보다도 우수한 마찰 계수를 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.

이상과 같이, 마찰 계수에 미치는 Ra 축소화의 효과는 크고, 다양한 공법에 의해 Ra를 작게 하여 본 발명의 Ra : 0.05 내지 0.25, Ra : 0.03 내지 0.2로 함으로써 마찰 계수가 향상되는 것이 나타났다.

도6에 풀리 초기 Ra와 시험 전후의 Ra 변화량의 관계를 나타낸다. 도6에 나타낸 바와 같이, Ra를 작게 하여 Ra ≤ 0.2로 함으로써 거칠기(Ra)의 시간의 흐름에 따른 변화(시험 전후의 변화)가 작아지는 것을 알 수 있다. 즉, Ra ≤ 0.2로 함으로써 풀리의 마모를 억제할 수 있는 동시에, 표면 형상 및 거칠기의 시간의 흐름에 따른 변화를 억제할 수 있으므로, 전술한 바와 같이 거칠기에 크게 영향을 받는 마찰 계수를 안정화하는 것이 가능해진다.

도7에 풀리 초기 Ra와 시험 종료 후의 엘리먼트 볼록부의 마모량의 관계를 나타낸다. 도7에 나타낸 바와 같이, Ra를 작게 하여 Ra ≤ 0.2로 함으로써 엘리먼트 볼록부의 마모량이 작아지는 것을 알 수 있다. 즉, Ra ≤ 0.2로 함으로써 풀리 의 마모를 억제하여, 표면 형상 및 거칠기의 시간의 흐름에 따른 변화를 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 엘리먼트의 마모 내구성을 향상시키는 것이 가능해진다.

[피치(Sm)에 대해]

전술한 도4에 있어서, 피치(Sm)의 크기별로 플롯을 분류하였다. 도4에 도시한 바와 같이, 동일 Ra라도 피치(Sm)가 작을수록 마찰 계수가 증대하고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도5는 Ra < 0.25에서의 피치(Sm)와 마찰 계수의 관계를 나타낸 도면이다. 숏 피닝 가공만 실시한 경우, 평균 피치(Sm)는 40 ㎛를 넘게 되어, 역시 충분한 마찰 계수는 확보되어 있지 않다. 이에 대해, 필름 랩 가공을 실시함으로써 피치(Sm)를 30 ㎛ 정도로 조정하면 마찰 계수가 증대하고 있는 것을 알 수 있다.

또한 예를 들어, 하드 터닝 가공 등에 의해 피치(Sm)를 20 ㎛ 이하(Sm = 15 ㎛), 15 ㎛ 이하(Sm = 10 ㎛)로 더욱 작게 조정하면 마찰 계수가 대폭 증대하고 있는 것을 알 수 있다. 즉, 표면 거칠기(Ra)를 적절하게 설정하면서 피치(Sm)를 30 ㎛ 정도, 또는 20 ㎛ 이하, 15 ㎛ 이하로 조정함으로써, 마찰 계수의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 피치(Sm)의 조정은 정밀 연삭 등 하드 터닝 이외의 공법이라도 좋으며, 특별히 한정되지 않는다.

또한, 연마에 의해 미세 홈을 형성한 후, 롤러 배니시 가공이나 필름 랩 가공을 실시하는지 여부는 기본적으로 피치에 영향을 주는 것이 아닌, 산 높이(H1)에 영향을 주는 가공이므로, 피치(Sm)로서는 거의 동일한 값(30 ㎛ 이하)으로서 나타나 있다. 하드 터닝 가공이나 연마에 의한 미세 홈의 형성에서는, 표면 거칠기 (Ra) 및 피치(Sm)의 양방을 관리하는 것이 가능해지고 있는 것을 알 수 있다.

[연마와 하드 터닝 가공과의 대비]

연마만을 실시한 ○에 대해, 하드 터닝 가공에 의해 피치(Sm)를 작게(구체적으로는 Sm < 20 ㎛, Sm < 15 ㎛) 한 ◆에서는, 마찰 계수의 향상을 더욱 달성하고 있는 것을 알 수 있다.

[Ra × Sm/4에 대해]

도8에 풀리 표면 형상을 개략적으로 도시한다. 도8에서 엘리먼트와 접촉하는 복수의 거친 돌기부 중 한 산의 평균적인 단면적은,

S = (Ra × Sm/2)/2

로 근사할 수 있다.

도9에 Ra × Sm/4와 마찰 계수(μ)의 관계를 나타낸다. 지금까지 Ra 및 피치(Sm) 각각을 작게 함으로써 마찰 계수가 향상하는 것을 설명해 왔지만, 도9로부터 거친 돌기부 중 한 산의 단면적[S = (Ra × Sm/2)/2]이 작을수록 μ은 향상하고, (Ra × Sm/2)/2 < 1.5로 함으로써 대폭적인 마찰 계수의 향상이 확인되었다.

[실시예에 있어서의 작용 및 효과]

이하, 상기 실시예 및 시험 결과를 기초로 한 작용 효과를 열기한다.

(1) 풀리의 테이퍼면에 동심원 또는 나선 형상으로 미세 홈(50)을 형성하고, 미세 홈(50)의 개구측 단부 폭(W3)과, 미세 홈(50)의 개구측 단부로부터 인접하는 미세 홈의 개구측 단부까지의 정상부 사이(W2)와의 합[홈 피치(Sm)]을 판상 엘리먼트 측면의 볼록부 폭(W1) 이하로 하였다. 따라서, 판상 엘리먼트 측면의 볼록부에 적어도 1개 이상의 미세 홈이 확실하게 존재하게 되어, 윤활유의 배출성을 확보하면서 토크 전달막과 판상 엘리먼트와의 접촉 면적을 확보할 수 있다.

(2) 미세 홈(50)이 마련된 테이퍼면의 표면 거칠기를 Ra = 0.05 ㎛ 내지 0.25 ㎛의 범위로 형성하였다. 이 범위에 있어서는, 도4에 나타낸 바와 같이 양호한 마찰 계수를 안정적으로 확보할 수 있다.

(3) 미세 홈(50)이 마련된 테이퍼면의 표면 거칠기를 Ra = 0.03 ㎛ 내지 0.2 ㎛의 범위로 형성하였다. 이 범위에 있어서는, 도4에 나타낸 바와 같이 양호한 마찰 계수를 안정적으로 확보할 수 있다.

또한 이 범위에 있어서는, 도6에 나타낸 바와 같이 거칠기(Ra)의 시간의 흐름에 따른 변화(시험 전후의 변화)가 작아지는 것을 알 수 있다. 즉, Ra ≤ 0.2 ㎛로 함으로써 풀리의 마모를 억제할 수 있는 동시에, 표면 형상 및 거칠기의 시간의 흐름에 따른 변화를 억제할 수 있으므로, 전술한 바와 같이 거칠기에 크게 영향을 받는 마찰 계수를 안정화하는 것이 가능해진다.

또한 이 범위에 있어서는, 도7에 나타낸 바와 같이 엘리먼트 볼록부의 마모량이 작아지는 것을 알 수 있다. 즉, Ra ≤ 0.2 ㎛로 함으로써 풀리의 마모를 억제하여, 표면 형상 및 거칠기의 시간의 흐름에 따른 변화를 억제할 수 있을 뿐만 아니라 엘리먼트의 마모 내구성을 향상시키는 것이 가능해진다.

(4) 미세 홈(50)의 산 높이(H1)를 0.5 ㎛ 내지 2.5 ㎛의 범위로 형성하였다. 적정한 표면 거칠기(Ra)에 대응하는 산 높이(H1)를 규정함으로써, 미세 홈 사이의 볼록부 정상 면적을 확보하는 것이 가능해져 토크 전달막의 접촉 면적을 증대시킬 수 있다.

(5) 미세 홈(50)의 홈 피치(Sm)를 30 ㎛ 이하로 형성하였다. 이 범위에 있어서는, 도5에 나타낸 바와 같이 동일한 표면 거칠기라도 더욱 양호한 마찰 계수를 확보할 수 있다.

(6) 미세 홈(50)의 홈 피치(Sm)를 20 ㎛ 이하로 형성하였다. 이 범위에 있어서는, 도5에 도시한 바와 같이 동일한 표면 거칠기라도 더욱 양호한 마찰 계수를 확보할 수 있다.

(7) 미세 홈(50)의 홈 피치(Sm)를 15 ㎛ 이하로 형성하였다. 이 범위에 있어서는, 도5에 도시한 바와 같이 동일한 표면 거칠기라도 더욱 양호한 마찰 계수를 확보할 수 있다.

(8) Ra × Sm/4 < 1.5가 되도록 미세 홈(50)을 형성하였다. 이 범위에 있어서는, 도9에 도시한 바와 같이 대폭적인 마찰 계수의 향상을 도모할 수 있다.

(9) 미세 홈(50)을, 테이퍼면 상이며, 풀리비 ≥ 1의 영역에 형성하였다. 이에 의해, 높은 마찰 계수가 요구되는 부분만 가공하므로 풀리 가공 시간을 단축할 수 있다.

즉, 판상 엘리먼트의 볼록부에 적어도 1개 이상의 미세 홈이 확실하게 지나가게 되고, 접촉면에 있어서의 윤활유의 배출성을 향상시킴으로써 접촉면의 마찰 계수의 향상을 도모할 수 있다. 따라서, 벨트에 의한 토크 전달 효율을 향상시키는 것이 가능해져 연비의 향상을 도모할 수 있다.

Claims

입력축 방향으로 홈 폭을 변경 가능하게 한 입력측 풀리와 출력축 방향으로 홈 폭을 변경 가능하게 한 출력측 풀리 사이에, 판상 엘리먼트를 그 판 두께 방향으로 다수 겹쳐 무단부 밴드에 의해 묶은 벨트를 걸친 벨트식 무단 변속기에 있어서,

상기 판상 엘리먼트의 측면이며 상기 풀리와의 접촉면에 상기 풀리의 직경 방향에 대해 복수의 오목부 및 볼록부를 형성하고,

적어도 상기 입력 풀리의 테이퍼면에 동심원 또는 나선 형상으로 미세 홈을 형성하고,

상기 미세 홈의 개구측 단부 폭과 미세 홈의 개구측 단부로부터 인접하는 미세 홈의 개구측 단부까지의 정상부 사이와의 합(이하, 홈 피치라 기재함)을 상기 판상 엘리먼트의 볼록부 폭 이하로 한 것을 특징으로 하는 벨트식 무단 변속기.
제1항에 있어서, 상기 미세 홈이 마련된 테이퍼면의 표면 거칠기를 Ra = 0.05 ㎛ 내지 0.25 ㎛의 범위로 형성한 것을 특징으로 하는 벨트식 무단 변속기.
제1항에 있어서, 상기 미세 홈이 마련된 테이퍼면의 표면 거칠기를 Ra = 0.03 내지 0.2 ㎛의 범위로 형성한 것을 특징으로 하는 벨트식 무단 변속기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세 홈의 산 높이를 0.5 ㎛ 내지 2.5 ㎛의 범위로 형성한 것을 특징으로 하는 벨트식 무단 변속기.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세 홈의 상기 홈 피치를 30 ㎛ 이하로 형성한 것을 특징으로 하는 벨트식 무단 변속기.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세 홈의 상기 홈 피치를 20 ㎛ 이하로 형성한 것을 특징으로 하는 벨트식 무단 변속기.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세 홈의 상기 홈 피치를 15 ㎛ 이하로 형성한 것을 특징으로 하는 벨트식 무단 변속기.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면 거칠기를 Ra, 상기 홈 피치를 Sm이라 하였을 때,

Ra × Sm/4 < 1.5

가 되도록 상기 미세 홈을 형성한 것을 특징으로 하는 벨트식 무단 변속기.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세 홈을 상기 테이퍼면 상이며, 풀리비 ≥ 1의 영역으로 형성한 것을 특징으로 하는 벨트식 무단 변속기.