TW531607B - Belt for continuously variable transmission - Google Patents

Description

531607 五、發明説明 ^[習知背景] [技術領域] 本發明係有關於—種無段變速機用皮帶，其係將以碳 鋼形成之夕數金屬元件支撑於金屬環狀集合體者。 [相關技術之說明] 無段變速機用皮帶之金屬元件從以前就採用了將石炭 鋼（SKS95 4)經淬火、回火處理過後之物品。此物品 於淬火處理之際，使其溫度維持在奥氏體化溫度（約· C)以上至少15分鐘’以確保金屬元件之表面硬度。 此種金屬元件係包含有：與滑輪之V形面相接觸之 件本體部、由元件本體部之左右方向中央朝半徑方向 側延伸之頸部’及與頸部之半-徑方向外側相連接之 部’·令金層環狀集合體欲合於三方被元件本體部、頸部 及耳部所包圍之環狀切槽。前述環狀切槽之底部，即 件本體部及頸部之接續部，與耳部及頸部之接續部處 因容易發生應力集中，所以於其等部分形成根切部以 圖緩和應力集中。 _ _位於前述二個接續部間靠半徑方向内側的接續部， 元件本體部及頸部之接續部處尤其容易發生應力集中 因其為金屬元件之各.部分中強度上極為艱辛之部分， 以於此處形成之根切部的邊緣’更付與圓形狀用以謀 ’曰加其強度者’係依日本實公平5_14028號公報而公知 古但是，碳鋼經泮火、回火處理後之金屬元件表面持有 南硬度因而提高相對於磨耗之耐久性，然提高硬度會降 元 外 耳 元 企 即 所 求 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 531607

發明説明 低勒性且容易招致因應力集中而產生折損等問 此：著眼於減少碳鋼之表面滲碳即可提高韌性之情形： 考量使金屬元件容易發生應力集中之部分提高其：性， 使其增加疲勞強度及衝擊強度。 [發明之概要] 本發明係有鑑於上述原委而所構建者，其目的係於確 保金屬元件之耐磨耗性，並提高應力集中部分之韌性， 且提昇金屬元件全體之耐久性者。 ▲為達成上述目的，依本發明第丨特徵而提供一種無段 變速機用皮帶，其係一將以碳鋼形成之多數金屬元件支 標於金屬環狀集合體者，而，使產生金屬元件應力集中 之凹部的碳濃度低於其他部分，以提高其韌性者。 依上述之構成，使以碳鋼形成之金屬元件其應力集中 所產生之凹部的碳濃度低於其他部分，因此可於使未產 生應力集中之部分的表面硬度保持在高硬度狀態下，確 保其耐磨耗性，且可提高產生應力集中之凹部的韌性， 縣其疲勞強度及衝擊強度。另外，降低碳漢度以提高 韌f生之凹部其表面硬度降低，然此處凹部難以與另一構 件相接觸，以致不會發生因表面硬度降低而磨耗增加之 問題。 又依本發明之第2特徵，提供一種無段變速機用皮 :，加上上述第1特徵，將金屬元件進行熱處理後除去 前述凹部之表面，以使該凹部之碳濃度低於其他部分者。 依上述之構成，因為將金屬元件進行熱處理後除去產 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) _裝丨 .丨訂· .S·. 五、發明説明 生應力集中之凹部表 其他部分，而提高其知性所了使相部之碳濃度低灰 依本發明之第3特徵，提供—種無段變速機用皮 加上上述第2特徵，用噴水除去前述凹部之表面者£ 、述之構成，因為用噴水除去產生應力集甲之凹 表面，所以可於短時間有效率地完成加工者。 帶，其加之第4特徵’提供—種無段變速機用皮 對Μ \述第1特徵’於金屬元件進行熱處理時， 對别述凹部進行防炭處理者。 于 力隼依中上述之構成’因為在金屬元件熱處理時對於產生岸 低於其他部分，而提高其動性。使相〜派度 帶又加:上：Γ:5特徵，提供， 之接續部。特徵，前述凹部為元件本體部及頸部 的裊依面上叙構A，0為除U件本料及料之接嘖邛 =Γ提高產生應力集中之前述接續部的t: -力、發明之“特徵，提供-種無段變速機用皮 帶，加上上述第〗縣料 乂丄 文迷機用皮 金屬元件之卡合用孔…部為用以嵌合相鄰 下口用孔的卡合用突起之根部。 依上述之構成，因為除去用以與相 卡合用孔相嵌合之卡合用突起的根部表屬 產生應力集中之前述根部的韌性。 卩可提兩 本發明之上述、 本紙張尺度適用中國國家標準^) A4規格（210><297公|) 及優點’由按照所附 丄W7 發明說明 A7 B7 、如下詳述之較佳實施例之說明而 [圖彳 /月攻明白吧。 <之簡單說明] 第1圖至第7圖係顯示本發明之第1實施例者 第1圖係裝載無段變速機之車輛的勤士# ’ 圖； 琴刀傳送之骨 架 第2圖係金屬帶部分之透視圖； 第3圖係金屬元件之正視圖； 第4圖係第3圖之4-4線截面圖； 第5圖係顯示金屬元件的表面硬度與頸部 之關係曲線圖； 強度 第6圖係顯示始於金屬元件表面之距離與硬度之關係 曲線圖； ’、 第7圖係顯示金屬元件之製程的流程圖。 第8圖係顯示第2實施例之金屬元件製程之流程圖。 第9圖係第3實施例之金屬元件之正視圖。 又，本實施例所使用之金屬元件的前後方向、左右 向、半徑方向外側，及半徑方向内側之定義係示於第 圖中。： [幸交佳實施例之說明] 以下按照弟1圖至第7圖說明本發明之第1實施例 第1圖係顯示裝載於汽車之金屬帶式無段變速機τ 概略構造，經由減震器2而接續於引擎ε之曲軸丨之 入轴3係經由啟動用離合器4而接續於金屬帶式無段 速機T之驅動軸5。設於驅動軸5之主動輪6係具有固定 方 2 之 變 (請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) .裝— .丨訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公爱） 531607 五、發明説明（ ） 5 於驅動軸5之固定侧滑輪半體7，及 赠7呈可垃雜> π a , 、@固疋側輪半 體呈了接離之可動側滑輪半體8， 作用於油室9之油^被 +體8以 勢能。 輯予面向固定侧滑輪半體7之 =與驅動軸5平行設置之傳動軸1〇之傳動輪⑴ 係具有固疋於傳動軸10之固定侧滑輪半體 該固定側輪半體12且呈可接離之可動 可動側滑輪半體13係以作用於油室14 _ ,m ^ 、 之油壓而被賦予 面向固疋側滑輪半體12之勢能。主動輪6及傳動輪U 之間，於左右-對金屬環狀集合體31、31繞掛有—支^ 多數金屬元件32.·.所構成之金屬冑15(參照第2圖）。^ 金屬環狀集合體31由12枚金屬環33..·堆積成層所構成。 傳動軸1G支撑有前進用驅動齒輪16及後退用驅動齒 輪17,使其等呈相對自由旋轉，此等前進用驅動齒輪b 及後退用驅動齒輪17藉選擇器18而可選擇性地^動 軸ίο結合。與傳動軸10平行配置之輪出軸19處固定有 與前述前進用驅動齒輪16相咬合之前進〜用傳動齒輪 及經由後退用惰輪21而與前述後退用驅動齒輪17相咬 合之後退用傳·動齒輪22。 文 輸出軸19之旋轉係經由最終驅動齒輪23及最終傳動 齒輪24而輸入分速器25，再經此透過左右車軸26 26 後傳達至驅動輪W、W。 然後，引擎E之驅動力係經由曲軸1、減震器2、輪 入軸3、啟動用離合器4、驅動軸5、主動輪6、金屬^ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） β».....Μ.............. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) :訂， .秦· 531607

15及傳動輪11而傳達至傳動 、 時，傳動軸1 f) > 1C & A 。選擇刖進行走量程 得動軸10之驅動力係經由 進用傳動齒輪20而傳達至_“進用驅動齒輪16及前 吁運主輸出軸19 車 又選擇後退行走4料，傳 使車輛&進仃走。 用驅勤告W t 7 〇之驅動力係經由後退 用驅動齒輪17、後退用惰輪 紅 僂逵5於山土 及後退用傳動齒輪22 達至輪出軸19，使車輛後退行走。 此時’將作用於金屬帶式無 油室9及傳動輪U之油室 機丁之主動輪6 件讥之#八而叙你 4的Μ’藉以電子控制組 L &控制組件U2加以控制，使i 變速比作無階段性之調整。 使八 ..^ 〇 P，相對於作用在主動輪6 =油至9的油壓，而使作用於傳動輪u之油室“的 堊相對增加，會使傳動輪i 、 坐π ^ 、u僧足度減少而增加有 +徑，隨之增加主動輪6之 有 僧見度而減少有效半徑， 因此金屬帶式無段變速機T變 〜交迷比趨向LOW且呈盔咖 段性變化。反之，相對於作用於傳動輪η之油室^ 二使作用於主動輪6之油室9的油壓相對增 ㈣輪^凹槽寬度減少而增加有效半徑，隨之 11之凹槽:寬度增加而減少右对主〆 ^ 1 有效+徑，因此金屬帶式無J 炎、、於T之變速比趨向〇D且做無階段性變化。 _如第2圖到第4圖所示，由金屬板材沖孔成形之幻 件32係包含有.呈概略梯形的元件本體部、位於j 金屬環狀集合體3卜31相嵌合之左右一對環狀切槽3: h間之頸部36’及經由頸部％而與前述元件本體部3 之上π相接績之呈概略三角形的耳部π。於元件本 JEtik 體 而 之 油 效 -------------…裝---- --訂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) __ —---—-—_____ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇χ297公釐） 7 531607 五、發明説明 右方向外端部’形成有可與主動軸6及傳動輪11 39。又面38、38(參考第3圖）接觸之一對滑輪接觸面39、 m金屬几件32之行進方向前側及後侧形成有與該 仃 β垂直且呈相互平行之前後一對主面4〇f、4以， 二於行進方向前侧之前部主面撕下部經由朝左右方向 二=閉鎖邊41形成傾斜面仏進而，為結合前後鄰接 之金屬元件〜2,而耳部37之前面（前部主面撕） 及後面（後部主面撕）各形成相互鬆弛嵌合之圓形截面 之=合用突起43f及卡合用孔43r。環狀切槽仏以 半徑方向内緣及半徑方向外緣各稱為鞍座面44及耳 部下面45、45,金屬環狀集合體3卜31之内周面與鞍座 面44、44相接觸，且其㈣㈣“Η 45^ 僅具有一間隙。 於金屬元件32之元件本體部34及頸部36之接嘖部 形成有環狀切槽35、35之底部切成圓弧狀之第i根切部 :6、46 ’並於元件本體部34及耳部37之接續部形成有 %狀切槽35、35之底部切成圓弧狀之第2根切部π、#?。 其等第卜第2根切部46、46、47、47係為了緩和元件 本體部34、頸‘部36及耳部37之接續部，即環狀切槽 35之底部交角所發生之應力集中，以提高其疲勞強度而 所設置。X ’於金屬元件32之元件本體部34之半:方 向内緣的左右兩側形成有一對凹部48、48。 第5圖係顯示進行熱處理之金屬元件32的表面硬戶 之上限值（橫軸），與金屬元件32之頸部36的根部（第 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 531607 A7 B7 五、發明説明 1根切部46、46)的衝擊強度（縱軸）間之關係線圖， 由此線圖即可明白：金屬元件32之表面硬度愈高則衝擊 強度愈低者。白色圓圈之資料係對應於分批進行孰處理 之金屬元件32的個數在1萬個以下之狀態，黑、色圓圈之 資料係對應於分批進行熱處理之金屬元件32的個數在 萬個以上之狀g。x，分批進行熱處理之金屬元件Μ的 個數愈多使衝擊強度愈低，是因為熱處理之均等性變得 不穩定之緣故所致者。 第6圖，係顯示將由施有熱處理之金屬元件表 之距離（橫軸）與硬度（縱轴）的關係，就圓形截面 卡合用突起43f之中央位置、中央位置上側（半徑方向 侧）0.2咖之位置、中央位置下側（半徑方向内側）〇 醒之位置及一般位置測定之結果。由此線圖便可明白， 於金屬元件32之前面侧及後面侧兩方，始於表面之距離 在0.1刪到0.2麵之範圍内，隨著始於表面之距離增加 使硬度降低之情形。 因此，為了提昇耐磨耗性而施以熱處理以提高表面 度之金屬元件32之表面一部份薄薄削切，便可使其部" 之硬度降低而提高韌性。有必要提高金屬元件U之韌性 的部分為容易產生應力集中之部分，且在疲勞強度與衝 擊強度方面極為艱辛之部分。具體而言，將如帛3圖及 第4圖網狀顯示之部分，即金屬元件32之頸部36的根 部第1根切部46、46，與卡合用突起43f之根部49， 元件本體部34之凹部48、48，藉喷水削切諸如5〇_ 5 面 之外 2 而 分 及 左 --------;!7---------裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ;.訂- -11 9531607 A7 B7 五、發明説明（ 右之深度。 按“、、第7圖之流程圖將金屬元件3 2之製程加 以說明。 金屬兀件32之素材為厚15丽之帶狀板材，將含有 Mn ,、Cr等之碳鋼（諸如SKS95)鑄塊進行熱間壓延後 經球狀化退火者。即，藉鑄塊之熱間壓延而得到於波來 鐵基底之粒界有得到雪明碳鐵呈網絡狀析出之組織，接 者措球狀化退火而得到於肥粒鐵中分散有雪明碳鐵之組 織。 首先在v驟S 1中將由前述厚度1 · 5刪之帶狀板材所 構成之金屬元件32藉精密沖裁而穿孔，在步驟S2中於 孟屬元件3 2進行/卒火、回火之熱處理。淬火之加熱溫度 只要高於奥氏體變態點溫度（諸如8〇(rc)即可，將其 熱溫度維持預定時間後，再進行油淬火。之後的回Z 低回火（諸如18〇 C)為宜。藉將丙烷及丁烷於空氣 變質之％境氣體中的熱處理使鋼的表面滲碳。藉此滲碳 使金屬7L件32之組織形成於麻田散鐵基底中分散有球狀 雪明碳鐵者，且該麻田散鐵隨著碳濃度增加而提高其硬 度，成為使其韌性降低之主要因素。 又，與鋼之滲碳同時，環境氣體中所含之微量H2〇 C〇2使鋼中所含之Μη與Cr等氧化，於其表面生成 MnxOy或CrxOy表示之粒界氧化物。該粒界氧化物亦 使鋼韌性及疲勞強度降低之主要因素。 接著，在步驟S3中將金屬元件32藉粗筒加工研磨 加 以 下 及 以是 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

·、^τ— # 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -12- 531607 A7 _— —_B7 五、發明説明（） 10 後，在步驟S4中將金屬元件32之頸部36的根部第1根 切邛46、46，與卡合用突起43f之根部49，及元件本體 邛34之凹部48、48藉噴水加工削切諸如5㈤左右之深 度為止（參照第3圖及第4圖之網狀部分）。喷水加工係 將混入玻璃珠之水由投射喷嘴以高壓投射者，因此藉破 璃珠及其破碎片削切金屬元件32之表面。最後，在步驟 S5中將金屬元件32藉加工筒加工進行研磨。 如上述，金屬元件32之應力集中容易發生之部分為 頸部36的根部第丨根切部Μ、46，與卡合用突起之 根部49，及元件本體部34之凹部Μ、Μ，以削切其等 表面可除去其碳濃度高之部分且提高其韌性，亦可提高

金屬元件32之疲勞強度與衝擊強度。此時，因為亦除Z 使金屬元件32之韌性與疲勞強度降低之因素的表面

MnxOy或Crx〇y之粒界氧化物，更能提高金屬元件μ 之耐久性。 金一屬元件32巾未施行喷水加工之部分，因殘留表面 硬度高的部分，對一於與相鄰接之金屬元件32之接觸可維 持高度耐磨耗性。又，金屬元件32之卡合用突起4^之 根部49為了提高拿刃性而削切其表面，目此該部分之硬度 變低^所以硬度低之卡合用突起43f之根部49與硬度^ 之卡合用孔43r•周圍相接觸，恐有磨耗前述根部49之虞。 然而在本實施例中，如第4圖擴大所示者，將卡合用孔 43r周圍之曲率半徑Rr設定大於卡合用突起*玎之根部 49之曲率半徑Rf，使卡合用突起43f之根部49之曲率半 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） C請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} •裝丨 ,-訂- 531607 A7 -------- - 57_____ 五、發概明（) ^ ~ ' 11 徑不接觸卡合用孔43r之周圍，可防止該根部49之磨損。 如以上所示，金属元件32之表面中，使產生應力集 中之部分的碳濃度低於其他部分的碳濃度，可使金屬元 件32之滑動部㈣磨耗性，與金屬元件μ之應力集中 部的疲勞強度及衝擊強度呈兩立之狀g。又，碳濃度低 於其他部分且使表面硬度降低之部分皆為金屬元件^之 凹部，因此使該部分難以與其他構件接觸，且沒有因硬 度降低而產生磨耗增加之問題。 其次’按照第8圖之流程說明本發明第2實施例。 於第1實施例中在金屬元件32進行熱處理後，用喷 水削切表面之-部份使碳濃度降低，” 2實施例係以 另手法降低金屬元件32表面之一部份的碳濃度者。 首先，於步驟川中藉精密沖裁以蓉穿由帶狀板材所 構成之金屬元件32，於步驟S12中藉㈣加工心研磨 金屬元件32。接著於步驟sn中在金屬元件32之頸部 36的根部第1根切部46、46,與卡合用突起43f之根部 49及元件冬體部34之凹部“、々進行鍍銅，或塗上於 溶性玻璃中混合銅粉之物後，於步驟S14中對金屬元件 32進行淬火；回火之熱處理。如此，進行銅塗層之部分 於熱處理時因未接觸到大氣瓦斯而難以渗碳，使其部分 之碳濃度低於其他部分，可提高勃性。接著，於步驟⑴ 中對金屬元件32進行噴水加工後’於步驟S16中藉加工 .筒加工用以研磨金屬元件32。且，第2實施例之噴水加 工並非為了削切金屬元件32之特定部分，而是為了將金 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝— •訂— -14- 531607

屬元件32去毛邊之目的所進行者。 藉該第2實施例，亦 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 作用效果。 』件到與前述第1實施例同樣之 其次，按照第9圖今日日士々 第 ^月本發明第3實施例。 ⑪之無端皮帶15係於單一之金屬環狀隼合 體處支撐多數金屬:之金屬农狀集口 …各部分上，位二:：實施例之金屬元 都八士 土丄* …、第1實施例金屬元件32之各

部分相對應的部分，付I .M 一與第1貫施例同一標號。 金屬元件32係具有由元件本體部34之左右方向兩端 =過-對頸部36、36而朝半徑方向外侧延伸之一對耳 .訂— 金屬％狀集合體31係收容於元件本體部34 緣卡^部36、36所包圍之環狀切槽35内；藉使兩侧 緣卡合於耳部37、37 之對面形成卡緊溝51、51加固套 =來固持金屬環狀集合體31之外周面。且網狀所示之金 :φ. 二 2之應力集中部’即使環狀切槽35之左右方向 料的根切部52、52，與卡合用突起研、術之根部49、 :之表面碳漠度’用與第1實施例或第2實施例相同之 :使其低於其他部分’以確保金屬元件32之耐磨耗性 亚麵高疲勞強度及衝擊強度。 Μ上’雖說明本發明之實施例，然本發明於不脫離其 曰之範圍内可進行種種設計之變更。 例如，於喷水處理中，混入水中之粒構件不限於玻璃 ，亦可採用氧化銘、鋼球、鎿粉、氧化錯之陶瓷等。 將此等粒構件之選擇或水之投射壓力加以控制，可防止 尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） 15- 531607 A7 ---------!Z_ 五^^ ) —^、、 13 於金屬元件32削切後之表面產生殘留壓縮應力。 又，可使第1實施例之金屬元件32的第2根切部 47之表面碳濃度低於其他部分，並可使第3實施例之金 屬元件32的一對卡緊溝51、η及一對凹部48、48之表 面破濃度低於其他部分（參照第9圖）。 [圖中標號說明] (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -、tr— :鲁· 1 · ·.曲車由 2 4…最終傳動齒輪 2···減震器 25···分速器 3 · · ·輪入轴 2 6...車軸 4..·啟動用離合器 3 1…金屬J辰狀集合 5 · · ·驅動轴 3 2…金屬元件 6···主動輪 3 4…金屬凡件本體 7、12.··固定側滑輪半體 3 5…環狀切槽 8、13···可動側滑輪半體 36…頸部 9、14...油室 37···耳部 1 〇…傳動軸 3 8…V形面 11…傳動輪 39…輪接續面 15…金屬帶 40f、40r···主面 16、17···驅動齒輪 41…閉鎖邊 18···選擇器 42…傾斜面— 19···輸出軸 43f…卡合用突起 2〇、22…傳動齒輪 43r…卡合用孔 21…惰輪 44…鞍座面 23…最終驅動齒輪 45···耳部下面 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -16 - 531607 A7 B7 五、發明説明（ ） 14 46、47、52·.·根切部 50···加固套 48···凹部 51···卡緊溝 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •、可丨 •争 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -17-

Claims (1)

1. 申請專利範圍 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 種無奴變速機用皮帶，係將碳鋼所形成之多數金屬元 件支撐於金屬¥集合體者；而使產生金屬S件應力集中 之凹部的碳濃度低於其他部分，以提高韌性者。 2·如申凊專利範圍帛i項之無段變速機用皮帶，係對金屬 元件進行減理後再除去前心部之表面，使該凹部之 碳濃度低於其他部分者·。 3·如申請專利範圍第2項之無段變速機用皮帶，係用喷水 除去前述凹部之表面者。 4二申請專利範圍^項之無段變速機用皮帶，其中前述 Η ^件進行熱處料，於前述凹部進行防炭處理者。 .'申睛專利範圍第W之無段變速機用皮帶，其中前述 凹°卩係元件本體部及頸部之接續部者。 6·如申請專利範圍第i項之無段變速機 凹部係卡合用突起之根部，該卡合用T，其中前速 接之金屬元件之卡合用孔者。1起即用以綱 7=請專利範圍帛W之無段變速機用皮帶 金屬疋件之前述元件本體部的半徑 八 側係形成有前述凹部。 °内面之左右兩 8·如申請專利範圍第2項之無段變速機 ^ 表面係除去約50μηΐ2深者。 V，其中刖述 本紙張尺度適财_家標準（_ 18-