JP4081348B2 - 無段変速機用伝動ベルトのエレメントの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車やその他の産業機械で使用されている無段変速機用伝動ベルトのエレメントの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図６（Ａ）に示すように、自動車等の無段変速機８０においては、溝幅可変のＶ形の駆動側プーリ８１と被駆動側プーリ８２間の動力伝達に伝動ベルト８３が採用されている。この伝動ベルト８３は、図６（Ｂ）に示すように、金属製の無端バンド８４、８５と、この無端バンド８４、８５が両側からそれぞれ挟み込まれる多数のエレメント８６から構成されており、使用にあっては、伝動ベルト８３を駆動側プーリ８１及び被駆動側プーリ８２に掛け渡すことにより、駆動側プーリ８１の回転力が伝動ベルト８３を介して被駆動側プーリ８２に伝達される。
このとき、伝動ベルト８３は、駆動側プーリ８１を通って被駆動側プーリ８２側に、或いは、被駆動側プーリ８２を通って駆動側プーリ８１側に走行方向を変えるため、各エレメント８６が円滑に各プーリ８１、８２の周りを回れるように、図７に示すように、各プーリ８１、８２に接するエレメント８６のサドル部８７の下側部分の板厚を薄くする必要があった。一方、エレメント８６の上板部８８、サドル部８７の上側部分８９、及び上板部８８とサドル部８７との連結部９０は、強度確保の点から厚くする必要があった。このように、エレメント８６は、単一品内で板厚が変わっている（例えば、特許文献１参照。）。
なお、このような形状のエレメント８６は、板材から複数回の打抜き成形加工を行うことで製造されていた。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１１７９９９号公報（第２頁右欄９〜２７行目、図８、図９）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したエレメントの打抜きに使用する板材は、圧延技術等が進歩しているものの、板厚偏差が板幅方向で例えば１０μｍ程度存在するので、隣合うエレメント８６が当接する上板部８８、サドル部８７の上側部分８９、及び連結部９０の板厚を調整することなく打抜き形成されたエレメント８６には、その影響が残っている。このエレメント８６は、図７に示したように、多数個、例えば１００〜４００個連続して接続した形態で使用されるので、伝動ベルト８３が駆動側プーリ８１から被駆動側プーリ８２へ走行している場合、及び被駆動側プーリ８２から駆動側プーリ８１へ走行している場合、エレメント８６のサドル部８７の上側部分８９の板厚が均一であれば、図８の二点鎖線で示すように、伝動ベルト８３は平面視して真っ直ぐになるが、例えば板幅方向に僅かな偏差（例えば１０μｍ）が生じれば、図８の実線で示すように、板厚偏差が累積して伝動ベルト８３が曲がったり、この曲がりにより応力が発生して伝動ベルト８３の耐久性が著しく損なわれる恐れがある。また、これにより騒音を生じる問題がある。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、伝動ベルトに曲がりが生じることなく動力の伝達が円滑に行われ、伝動ベルトの耐久性を高めることが可能で、かつ騒音を生じない無段変速機用伝動ベルトのエレメントの製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係る無段変速機用伝動ベルトのエレメントの製造方法は、使用にあってはＶ溝プーリの内側壁に接する傾斜部が両側に設けられ、かつ下側部分に板厚を薄くした板厚減少部が形成されたサドル部と、該サドル部の上側位置に設けられた上板部と、該上板部と前記サドル部を連結する連結部を有し、該連結部の左右にあって、前記サドル部と前記上板部の間には、使用にあっては金属製の無端バンドを装着するバンド保持部を備えた無段変速機用伝動ベルトのエレメントを、板材から打抜き形成する方法において、
前記板材の少なくとも前記板厚減少部以外の前記エレメント打抜き予定位置の板厚を実質的に均一にする板厚調整加工を行う水平部、及び前記板厚減少部に対応する部分の板厚を薄くする減肉加工を行う傾斜部を備えたパンチと水平のダイによって、板幅方向全体にプレス加工を行うプレス加工工程と、
板幅方向全体にプレス加工された前記板材から、前記サドル部の中央下端部及び前記上板部の上端部にそれぞれ設けられて該エレメントを該板材の枠部に繋ぐ連結片を除く前記エレメントの外形抜きを行う打抜き加工工程と、
外形抜きされた前記エレメントの周辺部を仕上げ金型装置によって成形を行う押圧成形加工工程と、
前記押圧成形加工工程によって処理された前記エレメントを前記連結片で前記枠部に繋がった状態で、熱処理する工程と、
前記連結片で前記枠部に繋がった前記エレメントを前記枠部から分離する工程とを有する。
このように、プレス加工工程で、エレメント打抜き予定位置の板厚を実質的に均一にする板厚調整加工を行うので、打抜き加工工程及び押圧成形加工工程を経て製造されたエレメントの板幅方向の板厚偏差を無くすことができる。
ここで、本発明に係る無段変速機用伝動ベルトのエレメントの製造方法において、プレス加工工程の板厚調整加工及び減肉加工は、板材の板幅方向全体にわたって行われる。これにより、形状精度の優れたエレメントが製造される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係る無段変速機用伝動ベルトのエレメントの製造方法のプレス加工工程の説明図、図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同方法で製造するエレメントの正面図、平面図、図３は同方法のプレス加工工程前後の条材の説明図、図４は同方法の打抜き加工工程の説明図、図５は同方法の押圧成形加工工程の説明図である。
【０００７】
まず、図２（Ａ）、（Ｂ）を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る無段変速機用伝動ベルトのエレメントの製造方法を適用して製造したエレメント１０について説明する。エレメント１０は、材質が例えば、炭素工具鋼（ＳＫ）、合金工具鋼（ＳＫＳ）、その他の焼入れ焼戻し可能な合金鋼等からなって、板厚が例えば１．８〜２．５ｍｍの板材の一例である条材Ａ（図１参照）から金型によって形状加工される製品である。このエレメント１０は、サドル部１１と、このサドル部１１の上側位置に一体的に連結され、使用にあっては金属製の無端バンドを装着するバンド保持部の一例である平行溝部１２、１３とを備えている。
【０００８】
サドル部１１は、使用にあってはＶ溝プーリの内側壁に接する直線状の傾斜部１４、１５が両側に設けられ、かつ下側部分に板厚が薄くなった板厚減少部１６が形成されている。この傾斜部１４、１５の傾斜角度は、組立てられた状態の無段変速機用伝動ベルトを使用するＶ溝プーリの内側壁の傾斜角度に一致している。このように、サドル部１１は、板厚減少部１６の上端である途中位置１７から上方への厚みが一定であるが、途中位置１７から下方へかけては徐々にその厚みが薄くなって片面が傾斜している。この板厚減少部１６の下端、即ち最も厚みが薄い部分の板厚は、元の板厚の例えば１／３〜２／３となっている。
なお、サドル部１１の下端部には、全体の重量を軽減するために左右対となる切り込み１８、１９が設けられている。
また、サドル部１１の上側位置には、角部が丸くなった２等辺三角形の上板部２０と、この上板部２０とサドル部１１とを連結する連結部２１とを有している。そして、連結部２１の左右であって、サドル部１１と上板部２０との間には、前記したバンド保持部の一例である平行溝部１２、１３がそれぞれ形成されている。
【０００９】
上板部２０の各斜辺２２、２３は、内側に緩やかに湾曲し、上板部２０の中央部分の一方（背側）には凹部２４を、他方（前側）には凸部２５を備えている。凹部２４は断面円形の丸孔からなり、凸部２５は隣合うエレメント１０の凹部２４に僅少の隙間を有して入り込む断面円形の円柱状突起からなっている。また、凸部２５の高さは、凹部２４の深さよりも小さくなって、積層状態にある各エレメント１０の傾斜角度が多少変わっても、凸部２５が凹部２４に常時嵌入するようになって、複数の積重ねられたエレメント１０の姿勢を常時一定に保つ機能を有している。
また、連結部２１とサドル部１１との接続部分には、サドル部１１側に入り込んだ部分円形の逃げ溝２６、２７がそれぞれ設けられ、また連結部２１と上板部２０との接続部分には、上板部２０側に入り込んだ部分円形の逃げ溝２８、２９がそれぞれ設けられている。
【００１０】
サドル部１１、上板部２０、及び連結部２１によって形成される左右の平行溝部１２、１３は、この部分に十分な強度を有し繰返し曲げに強い材質からなる断面長方形の無端バンド（一般に、スチール、無端リングとも言われる）がそれぞれ嵌入している（図６（Ｂ）参照）。従って、このエレメント１０において、Ｖ溝プーリの接する傾斜部１４、１５と無端バンドに接する平行溝部１２、１３の形状が、一定の品質を保持する必要がある。
このように構成することで、無段変速機用伝動ベルトがＶ溝プーリに沿って湾曲する場合、各エレメント１０の凹部２４に凸部２５を係合させた状態で、板厚減少部１６により各エレメント１０を円滑に接触させることが可能になる（図７参照）。
【００１１】
続いて、本発明の一実施の形態に係る無段変速機用伝動ベルトのエレメントの製造方法について説明する。
本発明の一実施の形態に係る無段変速機用伝動ベルトのエレメントの製造方法は、プレス加工工程、打抜き加工工程、押圧成形加工工程、及び熱処理工程を有している。
まず、図１、図３に示すように、プレス加工工程では、押圧加工（コイニング、つぶし加工とも言う）を行う押圧金型装置３０を用いて、リールから巻戻され板幅方向の両側部に所定ピッチで仮ガイド孔３１が形成された条材Ａに、板厚調整加工及び減肉加工を施した後、リールに巻いてコイル状にする。
【００１２】
押圧金型装置３０は、板厚減少部１６以外のエレメント打抜き予定位置３２の板厚を実質的に均一にする板厚調整加工を行う水平部３３、及び板厚減少部１６に対応する部分の板厚を薄くする減肉加工を行う傾斜部３４を備えたパンチ３５と、水平のダイ３６とを備えている。この押圧金型装置３０のパンチ３５とダイ３６により、材料メーカーで製造され、所望サイズにスリット（切断）された条材Ａを、板幅方向全体にわたって押圧加工し、条材Ａに板厚均一部３７と傾斜加工部３８とからなる段差加工部３９を形成することができる。なお、押圧金型装置３０には、パンチ３５に対して上下動するストリッパ４０が設けられており、パンチ３５及びダイ３６によって条材Ａに板厚調整加工及び減肉加工を施し、段差加工部３９を形成した後は、条材Ａに当接したストリッパ４０に対してパンチ３５を上昇させることで、条材Ａからパンチ３５を容易に抜取ることができる。
【００１３】
板厚均一部３７（図３の右上がり斜線）は、パンチ３５の水平部３３によって押圧され、条材Ａの板厚減少部１６以外のエレメント打抜き予定位置３２を含む板幅方向全体にわたって形成されたもので、板厚偏差がなくなり、実質的に均一な板厚を有している。また、傾斜加工部３８（図３の左上がり斜線）は、パンチ３５の傾斜部３４によって押圧され、条材Ａの板厚減少部１６に対応する部分を含む板幅方向全体にわたって形成されたもので、板厚均一部３７の反対側に向かって徐々に傾斜して板厚が薄くなっている。
このとき、板厚均一部３７及び傾斜加工部３８が形成された段差加工部３９は、幾分加工硬化し、内部応力が発生する。
【００１４】
ここで、プレス加工工程で板厚調整加工及び減肉加工が施された条材Ａに対して、必要に応じて焼鈍を行って内部応力を除去してもよい。
この焼鈍は、例えば７００〜８５０℃の温度範囲で行うことが好ましく、バッチ処理で行う場合は、条材Ａを例えば７００〜７６０℃で１〜５時間加熱処理し、連続処理（リール・ツー・リールとも言う）で行う場合は、条材Ａを例えば７６０〜８５０℃で１〜３０分間加熱処理する。
【００１５】
続いて、条材Ａを、打抜き加工工程で加工処理する。図４に示すように、打抜き加工工程では、条材Ａの板幅方向の両側部に所定ピッチで新たなガイド孔４１が形成され、リールから巻戻された条材Ａから、打抜き金型装置（図示しない）を用いて、エレメント１０の外形抜きを行う。
この工程では、金型装置によってエレメント１０の上板部２０に凹部２４及び凸部２５が形成された条材Ａに対して、エレメント１０のサドル部１１、連結部２１、及び上板部２０の外形抜きを行う。この金型装置は、実質的にエレメント１０のサドル部１１、連結部２１、及び上板部２０の輪郭に対応した形状を備えるパンチ、及びこれと対となるダイを備えている。そして、外形がパンチによって抜き落とされた打抜き部４２によって形成されるエレメント１０のサドル部１１の中央下端部、及び上板部２０の上端部がそれぞれ、条材Ａの枠部４３と連結片４４、４５を介して繋がっている。
なお、サドル部１１、連結部２１、及び上板部２０の外形打抜きを一度に行うことなく、まずサドル部１１及び連結部２１の外形打抜きを行った後、上板部２０の外形打抜きを行うことも可能である。
【００１６】
次に、外形抜きされたエレメント１０を押圧成形加工工程で加工処理し、エレメント１０の周辺部の成形を行う。サドル部１１、連結部２１、及び上板部２０の外形抜きが終了した時点では、図５に示すように、サドル部１１、連結部２１、及び上板部２０の周辺部にバリ４６が生じる。しかし、サドル部１１の各傾斜部１４、１５はＶ溝プーリに接する部分であり、またサドル部１１、連結部２１、及び上板部２０の平行溝部１２、１３を形成する部分は無端バンドが装着される部分であるため、バリ４６の発生や寸法精度の悪さがエレメント１０の製品品質を悪くする。このため、エレメント１０の最終形状に対応した形状（角に丸みを備えた形状）のパンチ４７及びダイ４８を備えた仕上げ金型装置４９により、サドル部１１、連結部２１、及び上板部２０の周囲の仕上げ加工を行う。なお、この仕上げ加工は、条材Ａの硬さやエレメント１０の形状精度を考慮して、１つの工程で行うことも、また２つ以上の工程で行うことも可能である。
また、サドル部１１及び連結部２１の外形打抜きを行う打抜き加工工程を行い、サドル部１１及び連結部２１の仕上げ加工を行う押圧成形加工工程を行った後、上板部２０の外形打抜きを行う打抜き加工工程を行い、上板部２０の仕上げ加工を行う押圧成形加工工程を行うことも可能である。
【００１７】
押圧成形加工工程が終了した後、エレメント１０が条材Ａに連結片４４、４５を介して一部固定された状態で、熱処理工程を行う。この熱処理工程は、エレメント１０が例えば、耐衝撃性、耐摩耗性、靱性等を有するように、焼入れ、又は焼入れ焼戻し等を行う工程である。
焼入れは、一部がオーステナイト化する温度、例えば条材Ａの成分組成にもよるが、条材Ａを例えば７５０℃以上に加熱し、強制冷却して行う。また、焼入れ後の焼戻しは、焼入れ歪みを除去し、しかも打抜き品の固溶炭素を減らさない温度範囲で行うことが好ましく、例えば２５０℃以下で行う。
なお、それぞれの加熱温度、加熱時間、冷却時間等は、材料が決まれば周知の技術であるので、詳しい説明を省略する。この熱処理は、全部のエレメント１０が条材Ａに一部連結された状態で行うと、均一な熱処理を行うことができ、更には、作業を連続的に行うこともできる。
【００１８】
以上の処理によって、上記特性を有するエレメント１０が製造できるので、切り離し装置（例えば、トリム装置）を用いて、パンチによって条材Ａの枠部４３からエレメント１０を分離する。この分離は、前記パンチにより容易に行うことができる。
なお、押圧成形加工工程が終了した後、条材Ａの枠部４３からエレメント１０を切り離し、バッチ処理で熱処理を行うことも可能である。
【００１９】
以上、本発明を、一実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の無段変速機用伝動ベルトのエレメントの製造方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
また、前記実施の形態においては、エレメントの板厚減少部の形状を、片側面のみに傾斜面が設けられ、他方が連結部に連続する平面とした場合について説明した。しかし、エレメントの板厚減少部の形状を他の形状、例えば、表面側と裏面側の両面を傾斜面にしたり、また片側面をアール面取りし、側面視して部分円形、部分楕円形とすることも、更に板厚減少部の板厚を連結部の板厚より薄くし、片側面のみを連結部に連続する平面とした段差形状とすること等にできる。
【００２０】
そして、前記実施の形態においては、条材に対して、板厚減少部以外のエレメント打抜き予定位置の板厚を実質的に均一にする板厚調整加工、及び板厚減少部に対応する部分の板厚を薄くする減肉加工を同時に行った場合について説明した。しかし、板厚調整加工と減肉加工を行う金型をそれぞれ個別に用意し、板厚減少部以外のエレメント打抜き予定位置に板厚調整加工を行った後、板厚減少部に対応する部分に減肉加工を行うことも可能である。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１及び２記載の無段変速機用伝動ベルトのエレメントの製造方法においては、プレス加工工程で、エレメント打抜き予定位置の板厚を実質的に均一にする板厚調整加工を行うので、打抜き加工工程及び押圧成形加工工程を経て製造されたエレメントの板幅方向の板厚偏差を無くすことができる。これにより、エレメントを多数個連続して構成した伝動ベルトは、平面視して真っ直で曲がりがなく、動力の伝動機能を高めることができ、かつ騒音を生じない。また、伝動ベルトの曲がりによる応力の発生を防止できるので、伝動ベルトの寿命を高めることができ、併せて信頼性も優れる。
また、板幅方向全体にわたって板厚調整加工及び減肉加工を行うので、形状精度の優れたエレメントが安定して製造される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る無段変速機用伝動ベルトのエレメントの製造方法のプレス加工工程の説明図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同方法で製造するエレメントの正面図、平面図である。
【図３】同方法のプレス加工工程前後の条材の説明図である。
【図４】同方法の打抜き加工工程の説明図である。
【図５】同方法の押圧成形加工工程の説明図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ従来例に係る無段変速機の説明図、無段変速機用伝動ベルトの部分拡大図である。
【図７】同無段変速機用伝動ベルトの進行方向が変わる場合の説明図である。
【図８】同無段変速機用伝動ベルトを構成する多数のエレメントを並べた状態の説明図である。
【符号の説明】
１０：エレメント、１１：サドル部、１２、１３：平行溝部（バンド保持部）、１４、１５：傾斜部、１６：板厚減少部、１７：途中位置、１８、１９：切り込み、２０：上板部、２１：連結部、２２、２３：斜辺、２４：凹部、２５：凸部、２６〜２９：逃げ溝、３０：押圧金型装置、３１：仮ガイド孔、３２：エレメント打抜き予定位置、３３：水平部、３４：傾斜部、３５：パンチ、３６：ダイ、３７：板厚均一部、３８：傾斜加工部、３９：段差加工部、４０：ストリッパ、４１：ガイド孔、４２：打抜き部、４３：枠部、４４、４５：連結片、４６：バリ、４７：パンチ、４８：ダイ、４９：仕上げ金型装置

Claims (2)

1. 使用にあってはＶ溝プーリの内側壁に接する傾斜部が両側に設けられ、かつ下側部分に板厚を薄くした板厚減少部が形成されたサドル部と、該サドル部の上側位置に設けられた上板部と、該上板部と前記サドル部を連結する連結部を有し、該連結部の左右にあって、前記サドル部と前記上板部の間には、使用にあっては金属製の無端バンドを装着するバンド保持部を備えた無段変速機用伝動ベルトのエレメントを、板材から打抜き形成する方法において、
   前記板材の少なくとも前記板厚減少部以外の前記エレメント打抜き予定位置の板厚を実質的に均一にする板厚調整加工を行う水平部、及び前記板厚減少部に対応する部分の板厚を薄くする減肉加工を行う傾斜部を備えたパンチと水平のダイによって、板幅方向全体にプレス加工を行うプレス加工工程と、
   板幅方向全体にプレス加工された前記板材から、前記サドル部の中央下端部及び前記上板部の上端部にそれぞれ設けられて該エレメントを該板材の枠部に繋ぐ連結片を除く前記エレメントの外形抜きを行う打抜き加工工程と、
   外形抜きされた前記エレメントの周辺部を仕上げ金型装置によって成形を行う押圧成形加工工程と、
   前記押圧成形加工工程によって処理された前記エレメントを前記連結片で前記枠部に繋がった状態で、熱処理する工程と、
   前記連結片で前記枠部に繋がった前記エレメントを前記枠部から分離する工程とを有することを特徴とする無段変速機用伝動ベルトのエレメントの製造方法。
2. 請求項１記載の無段変速機用伝動ベルトのエレメントの製造方法において、前記プレス加工工程と前記打抜き加工工程の間に、前記板材の内部応力を除去する焼鈍工程を設けることを特徴とする無段変速機用伝動ベルトのエレメントの製造方法。

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