JP5315112B2 - ベルト式無段変速機用金属ベルト - Google Patents

Description

本発明は、無端状の金属リングを複数枚積層した金属リング集合体に多数の金属エレメントを支持し、プーリのＶ面に当接する前記金属エレメントのプーリ当接面に溝を形成したベルト式無段変速機用金属ベルトに関する。

ベルト式無段変速機の一対のプーリ間に巻き掛けられる金属ベルトの金属エレメントと、前記プーリのＶ面との間の摩擦係数を高めて金属ベルトのスリップを抑制すべく、金属エレメントのプーリ当接面に溝を形成したものが、下記特許文献１および下記特許文献２により公知である。

特許第３２０９３２３号公報 実開昭５８−９７３３７号公報

ところで、上記特許文献１に記載された金属エレメントのプーリ当接面の溝の方向は、金属エレメントの進行方向に対して平行であり、また上記特許文献２に記載された金属エレメントのプーリ当接面の溝の方向は、金属エレメントの進行方向に対して平行であるか、あるいは進行方向前方側が径方向外側に向かうよう傾斜しているが、その溝の方向を特定することで、金属エレメントのプーリ当接面とプーリのＶ面との間の摩擦係数を更に高める余地を残していた。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ベルト式無段変速機に用いられる金属ベルトの金属エレメントのプーリ当接面とプーリのＶ面との間の摩擦係数を高めることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、無端状の金属リングを複数枚積層した金属リング集合体に多数の金属エレメントを支持し、プーリのＶ面に当接する前記金属エレメントのプーリ当接面に溝を形成したベルト式無段変速機用金属ベルトにおいて、前記プーリ当接面には前記溝として、前記金属エレメントの進行方向後方に向かって径方向外側に各々傾斜して互いに平行に延びる複数の溝のみが形成されており、それらの溝が前記金属エレメントの進行方向に対して成す角度は、前記金属エレメントの進行方向後方側が径方向外側に傾斜する方向に１５°〜６０°であることを特徴とするベルト式無段変速機用金属ベルトが提案される。

尚、実施の形態のドライブプーリ１３およびドリブンプーリ１４は本発明のプーリに対応する。

請求項１の構成によれば、ベルト式無段変速機のプーリのＶ面に当接する金属エレメントのプーリ当接面には、金属エレメントの進行方向後方に向かって径方向外側に各々傾斜して互いに平行に延びる複数の溝のみが形成されており、それらの溝が金属エレメントの進行方向に対して成す角度は、金属エレメントの進行方向後方側が径方向外側に傾斜する方向に１５°〜６０°とされる。金属ベルトがプーリに巻き付いた部分で、金属エレメントに付着した潤滑油には径方向内側から外側に向かう遠心力と、金属エレメントの進行方前方側から後方側に向かう空気力とが作用し、それらの合力の方向は金属エレメントの進行方向後方側が径方向外側に向かうため、つまりプーリ当接面の溝の傾斜方向に沿うため、前記合力により溝の内部に保持された潤滑油をスムーズに排出することで、プーリ当接面およびＶ面の接触面に過剰な潤滑油が保持されないようにして摩擦係数を高めることができる。

ベルト式無段変速機の概略構造を示す図。 金属ベルトの部分斜視図。 図２の３方向矢視図。 プーリに巻き付いた金属ベルトの後面図。 プーリ当接面の溝の角度と摩擦係数との関係を示すグラフ。 オイルジェットによる金属ベルトの潤滑を示す図。

以下、図１〜図６に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は自動車に搭載されたベルト式無段変速機Ｔの概略構造を示すもので、ベルト式無段変速機Ｔはエンジンに接続されたドライブシャフト１１と、駆動輪に接続されたドリブンシャフト１２とを備えており、ドライブシャフト１１に設けたドライブプーリ１３とドリブンシャフトに設けたドリブンプーリ１４とに無端状の金属ベルト１５が巻き掛けられる。ドライブプーリ１３は、ドライブシャフト１１に固着された固定側プーリ半体１６と、この固定側プーリ半体１６に対して接離可能な可動側プーリ半体１７とを備えており、可動側プーリ半体１７は油室１８に作用する油圧で固定側プーリ半体１６に向けて付勢される。

ドリブンプーリ１４は、ドリブンシャフト１２に固着された固定側プーリ半体１９と、この固定側プーリ半体１９に対して接離可能な可動側プーリ半体２０とを備えており、可動側プーリ半体１８は油室２１に作用する油圧で固定側プーリ半体１９に向けて付勢される。金属ベルト１５は、左右の一対の金属リング集合体３１，３１に多数の金属エレメント３２…を支持したもので、それぞれの金属リング集合体３１は、複数枚の金属リング３３を積層して構成される（図３参照）。

以下、図２〜図４に基づいて、金属エレメント３２の構造を詳述する。

尚、本実施の形態で用いる金属エレメント３２の前後方向、左右方向、径方向の定義は図２に示されている。径方向はその金属エレメント３２が当接するプーリの径方向として定義されるもので、プーリのシャフトに近い側が径方向内側であり、プーリのシャフトに遠い側が径方向外側である。また左右方向は金属エレメント３２が当接するプーリのシャフトに沿う方向として定義され、前後方向は金属エレメント３２の車両の前進走行時における進行方向に沿う方向として定義される。

金属ベルト１５は左右一対の金属リング集合体３１，３１に多数の金属エレメント３２…を支持したもので、各々の金属リング集合体３１は複数枚の金属リング３３…を積層して構成される。金属板材から打ち抜いて成形した金属エレメント３２は、エレメント本体３４と、金属リング集合体３１，３１が係合する左右一対のリングスリット３５，３５間に位置するネック部３６と、ネック部３６を介して前記エレメント本体３４の径方向外側に接続される概略三角形のイヤー部３７とを備える。エレメント本体３４の左右方向両端部には、ドライブプーリ１３およびドリブンプーリ１４のＶ面３８…（図４参照）に当接可能な一対のプーリ当接面３９，３９が形成される。また金属エレメント３２の進行方向前側および後側には相互に当接する主面４０がそれぞれ形成され、また進行方向前側の主面４０の下部には左右方向に延びるロッキングエッジ４１を介して傾斜面４２が形成される。更に、前後に隣接する金属エレメント３２，３２の挙動を制限すべく、イヤー部３７の前後面に相互に嵌合可能な凸部４３ｆおよび凹部４３ｒが形成される。そして左右のリングスリット３５，３５の下縁に、金属リング集合体３１，３１の内周面を支持するサドル面４４，４４が形成される。

図２および図３に明瞭に示されるように、金属エレメント３２の各プーリ当接面３９には、複数の直線状の溝３９ａ…が相互に平行に凹設される。各溝３９ａの方向は、車両の前進走行時における金属エレメント３２の進行方向を基準として、その後方側が径方向外側に向かって角度θで傾斜しており、前記角度θは１５°〜６０°に設定される。

各金属エレメント３２のプーリ当接面３９，３９と、ドライブプーリ１３あるいはドリブンプーリ１４のＶ面３８，３８との接触面の摩擦係数が小さいと、プーリ１３，１４に対して金属ベルト１５がスリップして駆動力の伝達効率が低下するため、前記接触面の摩擦係数を大きくする必要がある。

図６に示すように、ベルト式無段変速機Ｔでは、金属ベルト１５がドライブプーリ１３に噛み込む部分とドリブンプーリ１４に噛み込む部分とを指向してオイルジェット２２から潤滑油を供給しているが、その潤滑油が各金属エレメント３２のプーリ当接面３９，３９と、ドライブプーリ１３あるいはドリブンプーリ１４のＶ面３８，３８との接触面に過剰に保持されると摩擦係数が低下するため、前記接触面から潤滑油をスムーズに排出することが必要になる。本実施の形態では、プーリ当接面３９，３９の溝３９ａ…の方向を、金属エレメント３２の進行方向後方側が径方向外側に向かうように角度θ＝１５°〜６０°で傾斜させたことにより、プーリ当接面３９，３９の溝３９ａ…からの潤滑油の排出を促進することができる。

その効果が得られる理由を説明すると、金属ベルト１５がプーリ１３，１４に巻き付いた部分では各金属エレメント３２は円運動するため、金属エレメント３２に付着した潤滑油には径方向内側から外側に向かう遠心力が作用する。また金属ベルト１５の回転に伴って、各金属エレメント３２に付着した潤滑油には風圧により金属エレメント３２の進行方前方側から後方側に向かう空気力が作用する。

従って、それらの遠心力および空気力の合力の方向は、金属エレメント３２の進行方向後方側が径方向外側に向かうようになり、換言すると、プーリ当接面３９，３９の溝３９ａ…の傾斜方向に沿うようになり、前記遠心力および空気力の合力により溝３９ａ…の内部に保持された潤滑油をスムーズに排出することで、プーリ当接面３９，３９およびＶ面３８，３８との接触面に過剰な潤滑油が保持されないようにして摩擦係数を高めることができる。

仮に、金属エレメント３２のプーリ当接面３９，３９の溝３９ａ…の傾斜方向が、前記引用文献１あるいは前記引用文献２に記載されたものの如く、金属エレメント３２の進行方向と平行、あるいは金属エレメント３２の進行方向前方側が径方向外側に向かって傾斜している場合には、前記遠心力および空気力の合力の方向が溝３９ａ…の方向と不一致になり、溝３９ａ…の内部に保持された潤滑油をスムーズに排出できないために摩擦係数が減少してしまうことになる。

表１および図５のグラフは、プーリ当接面３９，３９およびＶ面３８，３８間の摩擦係数が、溝３９ａ…の角度θによりどのように変化するかを示すものであり、角度θ＝０（溝３９ａ…が金属エレメント３２の進行方向と平行）の場合の摩擦係数を基準とし、そこからの増加率を％で表示している。その試験方法は、プーリの周側＝０．１ｍ／ｓｅｃ、潤滑油供給量＝５ｍｌ／ｍｉｎ、潤滑油温度＝８０°Ｃの条件で、プーリおよび金属エレメント間の垂直抗力（金属エレメント１個当り）を１０ｋｇ〜８０ｋｇの範囲で種々に変化させながら、プーリおよび金属エレメント間の摩擦力を測定し、その摩擦力を前記垂直抗力で除算することで摩擦係数を算出するものである。表および図に示された摩擦係数は、溝３９ａ…の一つの角度θに対して垂直抗力を種々に異ならせて得られた摩擦係数の平均値である。

表および図から明らかなように、溝３９ａ…の角度θ＝１５°〜６０°の領域で摩擦係数が増加していることが分かる。

このようにしてプーリ当接面３９，３９およびＶ面３８，３８間の摩擦係数が増加すると、ドライブプーリ１３の固定側プーリ半体１６に対して可動側プーリ半体１７を押し付ける油圧や、ドリブンプーリ１４の固定側プーリ半体１９に対して可動側プーリ半体２０を押し付ける油圧を小さくして金属ベルト１５のスリップを防止することができるので、油圧を発生する油圧ポンプの小型化や駆動力の低減を可能にしながら、ベルト式無段変速機Ｔの駆動力伝達効率を高めることができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、金属エレメント３２のプーリ当接面３９，３９の溝３９ａ…の形状は必ずしも幾何学的な意味での直線である必要はなく、多少の曲がりを有していても概ね直線状であれば良い。

また金属エレメント３２のプーリ当接面３９，３９の複数の溝３９ａ…は必ずしも相互に平行である必要はなく、各々が１５°〜６０°の範囲内の角度θで傾斜していれば良い。

１３ ドライブプーリ（プーリ）
１４ ドリブンプーリ（プーリ）
３１ 金属リング集合体
３２ 金属エレメント
３３ 金属リング
３８ Ｖ面
３９ プーリ当接面
３９ａ 溝
θ 角度

Claims (1)

1. 無端状の金属リング（３３）を複数枚積層した金属リング集合体（３１）に多数の金属エレメント（３２）を支持し、プーリ（１３，１４）のＶ面（３８）に当接する前記金属エレメント（３２）のプーリ当接面（３９）に溝（３９ａ）を形成したベルト式無段変速機用金属ベルトにおいて、
   前記プーリ当接面（３９）には前記溝として、前記金属エレメント（３２）の進行方向後方に向かって径方向外側に各々傾斜して互いに平行に延びる複数の溝（３９ａ）のみが形成されており、
   それらの溝（３９ａ）が前記金属エレメント（３２）の進行方向に対して成す角度は、前記金属エレメント（３２）の進行方向後方側が径方向外側に傾斜する方向に１５°〜６０°であることを特徴とするベルト式無段変速機用金属ベルト。

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