WO2001075331A1 - Endless metal belt - Google Patents

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WO
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inner peripheral
metal belt
endless metal
peripheral surface
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French (fr)
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Hiroshi Fujioka
Kouhei Ohsono
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Honda Motor Co Ltd
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Honda Motor Co Ltd
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16GBELTS, CABLES, OR ROPES, PREDOMINANTLY USED FOR DRIVING PURPOSES; CHAINS; FITTINGS PREDOMINANTLY USED THEREFOR
    • F16G1/00Driving-belts
    • F16G1/20Driving-belts made of a single metal strip
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16GBELTS, CABLES, OR ROPES, PREDOMINANTLY USED FOR DRIVING PURPOSES; CHAINS; FITTINGS PREDOMINANTLY USED THEREFOR
    • F16G5/00V-belts, i.e. belts of tapered cross-section
    • F16G5/16V-belts, i.e. belts of tapered cross-section consisting of several parts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16GBELTS, CABLES, OR ROPES, PREDOMINANTLY USED FOR DRIVING PURPOSES; CHAINS; FITTINGS PREDOMINANTLY USED THEREFOR
    • F16G5/00V-belts, i.e. belts of tapered cross-section
    • F16G5/16V-belts, i.e. belts of tapered cross-section consisting of several parts
    • F16G5/163V-belts, i.e. belts of tapered cross-section consisting of several parts with means allowing lubrication

Definitions

  • the present invention relates to an endless metal belt used for a continuously variable transmission of a vehicle, etc., comprising: a ring aggregate formed by slidably stacking a plurality of thin metal rings; and a longitudinal length of the ring aggregate.
  • the invention relates to an endless metal belt having a number of metal blocks slidably supported by a ring assembly in parallel in a direction and transmitting torque by being hung over a pair of burries.
  • a drive belt (corresponding to an endless metal belt) disclosed in Japanese Patent Publication No. 2-222254 is composed of multiple endless metal bands (corresponding to a ring). (Corresponding to a ring assembly) composed of a combination of bands configured as described above, and a plurality of cross members (corresponding to blocks) slidably mounted on the carrier. Crossed grooves are formed on the inner side of each metal band, and the grooves reduce friction between the metal bands that slide with each other, thereby improving the efficiency of the drive belt. Things.
  • the pressing force generated on each ring due to the tension acting on the ring assembly increases as the ring is located further inside, and the pressing force of the innermost ring, which is the innermost ring of the ring assembly, presses the block. , Its the biggest one. Therefore, in such a state, if sliding movement occurs between the innermost peripheral ring and the block, wear is more likely to occur between the innermost peripheral ring and the block than between adjacent rings. . Since the ring is thin and a large tension is applied to the ring, the degree of wear of the inner peripheral surface of the innermost peripheral ring depends on the durability of the ring assembly and the endless metal belt. It is one of the major factors that determine gender.
  • a groove is also formed on the inner side of the innermost metal band of the carrier, and the inner side of the innermost metal band is It comes into sliding contact with the upper surface of the member.
  • the groove is formed on the inner side of the innermost metal band pressing the cross member with the maximum pressing force, the inner side wear of the metal band rapidly increases. It was found to proceed.
  • FIG. 5 shows that in the continuously variable transmission using the endless metal belt driven by the internal combustion engine, the input torque is 161.8 Nm, the engine speed is 600 rpm, and the speed ratio is 0.6.
  • Figure 1 shows the experimental results under the operating conditions of 1 (speed-up state), and is a graph showing the change in the maximum height Rmax, which is an index of the surface roughness of the ring, over time.
  • 6 is a graph showing the change in the amount of change in the surface roughness (maximum height Rmax) per unit time with respect to the surface roughness (maximum height Rmax) of the ring, obtained based on the results of FIG.
  • both graphs show that when the surface roughness is less than 2.0 mRmax, the progress of wear becomes extremely slow.
  • heat treatment after the grooves are formed on the surface of the ring, or surface hardening treatment such as nitriding results in a hardened layer L H (see FIG. 8) and a residual stress layer in which residual compressive stress is generated.
  • Figure 7 is a graph showing changes in hardness H v with respect to the distance from the surface of the cured layer L H is formed ring. From this graph, it can be seen that as the wear of the surface of the ring progresses, a portion having a low hardness is exposed, and the wear easily proceeds.
  • the inner surface of the metal band in which the intersecting grooves (mesh-like grooves) are formed like the conventional drive belt wears as shown in FIG. 8, the surface of the metal band becomes harder. A large portion and a small portion are mixed, and wear is more likely to occur than when the surface has a uniform hardness.
  • the width C1 of the numerous ridges forming the groove and the depth C2 of the groove do not have an actual dimensional relationship.
  • the surface before wear is indicated by a two-dot chain line.
  • Figure 9 shows the relationship between the distance from the surface of the ring where the residual stress layer was formed and the distance.
  • 4 is a graph showing a change in the magnitude of residual stress. From this graph, it can be seen that as the wear of the surface progresses, the part where the residual stress is small is exposed, so the fatigue strength of the inner peripheral surface of the innermost ring where the repeated stress acts is reduced, and the wear tends to progress.
  • the wear of the inner surface of the main which is crossed grooves formed evening Rubando progresses, the surface of the larger portion and a smaller portion residual stress are mixed As a result, the stress becomes non-uniform and the fatigue strength decreases.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and has as its object to improve the durability of the entire ring assembly constituting the endless metal belt. Disclosure of the invention
  • the present invention provides a ring assembly formed by stacking a plurality of thin metal rings slidably with respect to each other;
  • An endless metal belt having a large number of metal blocks slidably supported by a ring assembly, being hung over a pair of burries, and transmitting torque from one of the pulleys to the other of the pulleys.
  • a lubricating oil holding groove is formed on at least one of the sliding contact surfaces between the adjacent rings, and the innermost ring of the ring assembly that is in sliding contact with the saddle surface of each of the blocks.
  • the endless metal belt is characterized in that the inner peripheral surface of the belt has a smooth surface on which no lubricating oil holding groove is formed.
  • the contact surfaces between the adjacent rings are lubricated by the lubricating oil held in the lubricating oil holding groove, so that the sliding of the rings is performed. Abrasion of the contact surface is reduced. Furthermore, since the inner peripheral surface of the innermost ring that is in sliding contact with the saddle surface of each block is a smooth surface having a small degree of surface roughness, wear of the inner peripheral surface is reduced. Since the lubricating oil holding groove is not formed, it is possible to prevent the appearance of a surface on which a portion having a different hardness and a portion having an internal stress having a different size coexist on the inner peripheral surface due to abrasion. Inner circumference Surface wear is reduced. And by reducing abrasion, the hardness and residual stress of the surface layer on the inner peripheral surface can be maintained for a long time.
  • the presence of the lubricating oil retaining groove on the sliding surface reduces wear of the contact surfaces of the rings, and the inner peripheral surface consisting of the smooth surface of the innermost ring and the block Sliding contact with the saddle surface reduces the wear on the inner peripheral surface of the innermost ring, thereby improving the overall durability of the ring assembly that constitutes the endless metal belt, and consequently the endless ring.
  • the durability of the metal belt can be improved.
  • the surface roughness of the smooth surface is 2.0 mRmax or less.
  • the surface roughness of the smooth surface is determined in this manner, the progress of wear of the inner peripheral surface can be extremely slowed down because the degree of surface roughness of the inner peripheral surface is small. As a result, the durability of the entire ring assembly can be further improved.
  • the surface roughness of the saddle surface of each block is 2.0 to 4.0 mRmax.
  • the coefficient of friction between the inner peripheral surface of the innermost ring and the saddle surface of the block can be reduced as compared with the conventional technology in which a groove is formed between both surfaces. Since it can be reduced, the allowable input torque can be increased while suppressing wear. Moreover, since there is no groove on either the inner peripheral surface of the innermost peripheral ring or the saddle surface of the block, the surface pressure between the inner peripheral surface of the innermost peripheral ring and the saddle surface of the block is reduced. In this regard, the wear of the inner peripheral surface of the innermost ring is also reduced.
  • FIG. 1 is a schematic explanatory view of a metal belt type continuously variable transmission using the endless metal belt of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing a state in which the endless metal belt of FIG. 1 is wound around a pair of pulleys.
  • FIG. 3 is a partial perspective view of the endless metal belt of FIG.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state in which rings are separated from the endless metal belt of FIG.
  • FIG. 5 is a graph showing a change in surface roughness of the ring over time.
  • FIG. 6 is a graph showing a change in the amount of change in surface roughness per unit time with respect to the surface roughness R of the ring.
  • FIG. 5 is a graph showing a change in hardness with respect to a distance from a surface of a ring on which a hardened layer is formed.
  • FIG. 8 is a diagram showing a state of the hardened layer when the surface of the ring on which the mesh-shaped grooves are formed is worn.
  • FIG. 9 is a graph showing the change in the magnitude of the residual stress with respect to the distance from the surface of the ring on which the residual stress layer is formed.
  • FIG. 1 is a schematic explanatory view of a metal belt type continuously variable transmission T for a vehicle using the endless metal belt of the present invention.
  • the continuously variable transmission T is accommodated in a transmission case (not shown), Located in the atmosphere.
  • An input shaft 3 is connected to a crankshaft 1 of an internal combustion engine E mounted on the vehicle via a damper 2, and the input shaft 3 is connected to a drive shaft 5 of the continuously variable transmission T via a starting clutch 4.
  • the drive burley 6 provided on the drive shaft 5 includes a fixed burley half 7 integrated with the drive shaft 5 and a movable burley half 8 that can be moved toward and away from the fixed pulley half 7.
  • the movable burley half 8 can be urged toward the fixed pulley half 7 by the oil pressure in the oil chamber 9.
  • a driven shaft 10 is disposed in parallel with the drive shaft 5, and a driven pulley 11 provided on the driven shaft 10 includes a fixed pulley half 12 integrated with the driven shaft 10 and a fixed pulley half 12.
  • the movable pulley half 13 can be urged toward the fixed pulley half 12 by hydraulic pressure acting in the oil chamber 14.
  • the oil chamber 9 of the movable burley half 8 and the oil chamber 14 of the movable pulley half 13 are connected to a hydraulic control unit U2, and the hydraulic control unit U2 is operated by a control signal from an electronic control unit U1.
  • an endless metal belt 30 described later is stretched around the driving pulley 6 and the driven pulley 11. Further, the driven shaft 10 has a lubricating oil hole 25 opened from the driven shaft 10 toward the endless metal belt 30.
  • a forward drive gear 15 and a reverse drive gear 16 which are selectively connected to and detached from the driven shaft 10 by the selector ⁇ , are rotatably supported on the driven shaft 10 so as to be relatively rotatable.
  • the driving force of the output shaft 20 is differentially transmitted to left and right wheels W, W via a driving gear 21, a driven gear 22, a differential 23, and left and right axles 24, 24, respectively.
  • the endless metal belt 30 is made of metal, steel in this embodiment, and a plurality of, in this embodiment, 12 thin rings Rl, R2. Are connected in parallel along the longitudinal direction of the ring assemblies 31, 31, which are formed by slidably stacking each other in the thickness direction. , Each of which is slidably supported by a metal, and in this embodiment, is constituted by a number of steel-made blocks 32, 32,....
  • Each block 32, 32 includes a body 32, and a hook portion 32 2, the main body 32, and the neck portion 32 3 which connects the hook portion 32 2, be between the main body 32, and the hook portion 32 2 a pair of slits 33, 33 for forming the neck portion 32 3.
  • Each of the blocks 32, 32,... Is slidably supported by the two ring assemblies 31, 31 by inserting the two ring assemblies 31, 31 into the slits 33, 33, respectively.
  • the main body 3, the surface of the traveling direction A side of the endless metal belt 30, and the inclined surfaces 32 6 to retreat from the traveling direction A radially inwardly of the locking edge 32 5 and the endless metal belt 30 is formed as the rotation radius radial position of the rocking edge 32 5, adjacent blocks 32, 32 with each other winding is a one possible of relatively bent to both pulleys 6, 1 1.
  • the wrapping portion is a portion which is wound around the drive pulley 6 and the driven pulley 1 1, the adjacent blocks 32, 32, by that there is a sloped surface 32 6, those port Kkinguetsuji 32 parts of the radially outward than 5 to form a gap B.
  • a straight portion which is a portion of the endless metal belt 30 located between the driving pulley 6 and the driven pulley 11 is adjacent to a first straight portion from the driving pulley 6 toward the driven pulley 11 in the traveling direction A.
  • a slight gap is formed between the adjacent blocks 32, 32 in the second straight section from the drive pulley 6 to the drive pulley 6.
  • each of the rings Rl, R2... Has a size of a circumference of about 660 mm, a width of about 9.2 mm, and a thickness of about 0.18 mm.
  • the inner peripheral surface of all the remaining rings R2, R3,... Except for the innermost peripheral ring R1 has a mesh-like groove formed by a number of intersecting ridges. 34 are formed by roller rolling or the like. The depth of the groove 34 (height of the ridge) is set to 2.5 to 5.0 m, and the width of the ridge is set to 0.1 mm, for example.
  • the adjacent rings, R and H (N is a value of 1 to 11) that slide with each other, and the outer peripheral surface of the inner ring R N its outer ring R N +, the inner peripheral surface of and is adjacent rings R N, ⁇ surface between R N + 1 and the ing.
  • ring groove 34 is formed R2, R3 ... inner peripheral surface of the adjacent rings R N, which forms one of the sliding surfaces of the R N + 1 together.
  • the groove 34 is a lubricating oil holding groove because the lubricating oil scattered in the transmission case in which the continuously variable transmission T is accommodated enters and is held in the groove 34. , by the lubricating oil retained in the groove 34, the ring R N, we lubrication line of the sliding surface of the R N + 1 between the ring R N, the wear due to sliding contact of the R N + 1 together is reduced.
  • the inner peripheral surface of the innermost peripheral ring R1 is different from the other rings R2, R3,...
  • the mesh-shaped groove 34 is not formed, and the inner peripheral surface is a smooth surface 35. Is formed by rolling or the like so as to be 2.0 mRmax or less, preferably 1.0 to 1.6 xmRmax.
  • block 32, 32 ... saddle surface 32 4, 32 4 is the surface which does not have the lubricating oil held groove, by 2. 0 ⁇ 4. O m shearing or the like so that the surface roughness of Rmax It is formed by processing.
  • the innermost peripheral ring and the rings R2, R3 are Other than the innermost peripheral ring R1 and the respective rings R2, R3.
  • the hardness of the surface including the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of each of the rings R2, R3 ... is about 850 Hv.
  • the lubricating oil from the lubricating oil hole 25 provided on the driven shaft 10 ′ flows through a slight gap between the adjacent blocks 32, 32. since supplied between the inner peripheral surface and the saddle surfaces 32 4, 32 4 of the innermost ring R1, even the inner circumferential surface smooth surface 35 of the innermost ring R1, sufficient lubrication line We, the wear between the inner circumferential surface and the saddle surfaces 32 4, 32 4 of the innermost ring R1 is reduced.
  • the gap B is formed between the portion located in the adjacent blocks 32, 32 radially outward of the rocking edge 32 5 in because, Fei smear of lubricating oil in the transmission case is penetrated into the gap B, the lubricating oil is supplied between the inner peripheral surface and the saddle surfaces 32 4, 32 4 of the innermost ring R1.
  • the gap B is closed by the pressing force acting between the adjacent blocks 32, 32, and the blocks 32, 32 When that has been wound around the extruded intruded lubricant the gap B to the supplied between the inner peripheral surface and the saddle surfaces 32 4, 32 4 of the innermost ring R1.
  • a slight gap is formed between the blocks 32, 32, so that the splash of the lubricating oil enters the gap, and the inner peripheral surface of the innermost peripheral ring R1 and the saddle surface 32 4 , Supplied between 32 and 4 .
  • the adjacent-ring of the laminated belt forming each ring assembly 31, 31, + sliding movement occurs in the first outer circumference surface and the inner peripheral surface is a sliding surface between, at the same time the innermost sliding movement between the inner peripheral surface and each block 32, 32 ... each saddle surfaces 32 4 of 32 4 rings R1 occurs.
  • a groove 34 which is a lubricant holding groove for storing lubricant is formed on the inner peripheral surface of the ring RN + 1 located on the outer side. Therefore, the contact surface between the adjacent rings R N and R N + 1 is lubricated by the lubricating oil held in the groove 34, and the sliding contact surface of the rings R N and R N + 1 is formed. Wear is reduced.
  • the inner peripheral surface of each block 32, 32 ... saddle surface 32 4, 32 4 sliding contact with the innermost ring R1 the surface roughness is 2. Is a 0 m Rmax or less, the degree of surface roughness is small Since the inner surface is a smooth surface 35, wear of the inner peripheral surface is reduced, and further, since the groove 34 is not formed, the inner peripheral surface has a different shape as shown in FIG. The appearance of a surface on which a portion of hardness and a portion of internal stress having different magnitudes coexist is prevented, and in this regard, wear of the inner peripheral surface is reduced. And, by reducing wear, the hardness and residual stress of the surface layer on the inner peripheral surface of the innermost peripheral ring R1 can be maintained over a long period of time.
  • the lubricating oil from the lubricating oil hole 25 provided on the driven shaft 10 passes through a slight gap between the adjacent blocks 32, 32 to form an innermost ring. Since supplied between the inner peripheral surface and the saddle surfaces 32 4, 32 4 of R1, even 35 inner circumferential surface smooth surface innermost ring R1, sufficient lubrication is performed. Moreover, between the inner peripheral surface and the saddle surfaces 32 4, 32 4 of the innermost ring R1, transmission Ke one scan block 32 adjacent to a splash, the 32 intruded lubricant between also supplied Is done. As a result, in this way the supplied lubrication by lubricating oil, abrasion between the inner peripheral surface and Sad Le surfaces 32 4, 32 4 of the innermost ring R1 is reduced.
  • the surface roughness of the inner peripheral surface of the innermost peripheral ring R1 is a smooth surface 35 of 2.0 / mRmax or less, and the degree of surface roughness is small, as shown in FIGS. 5 and 6.
  • the progress of wear of the inner peripheral surface can be extremely slowed. As a result, the durability of the ring assembly 31 can be further improved.
  • the surface roughness of the inner circumferential surface of the innermost ring R1 is, 2. O / i mRinax upon which is less, each block 32, 32 ... of the saddle surfaces 32 4, 32 4 of the surface roughness , 2.0 to 4.0 have been the z MRinax, the coefficient of friction between the inner circumferential surface of the innermost ring R1 and the block 32, 32 ... saddle surface 32 4, 32 4, between the two sides Conventional technology with grooves 34 Since it can be made smaller than in surgery, the allowable input torque can be increased while suppressing wear. Moreover, since no inner peripheral surface and the block 32, 32 ...
  • saddle surface 32 32 4 grooves on either side of the of the innermost ring R1 is formed, the inner circumferential surface of the innermost-ring R1 and block 32, 32 ... saddle surface 32 4.
  • 32 surface pressure between 4 decreases child and power ⁇ et, wear of the inner circumferential surface of even the innermost ring R1 in this respect can be reduced.
  • the groove 34 is formed on the inner peripheral surface of the rings R2, R3,..., But may be formed on the outer peripheral surface. A groove 34 is also formed. Further, the shape of the groove 34 is not limited to a mesh shape, and may be any shape that can hold lubricating oil for reducing wear between the rings R1, 2, R3,.

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Description

明糸田書 無端金属ベルト 技術分野
本発明は、 車両の無段変速機等に使用される無端金属ベルトであって、 複数の 薄肉の金属製リングが摺動自在に積層されて形成されたリング集合体と、 リング 集合体の長手方向に並列してリング集合体に摺動自在に支持された多数の金属ブ ロックとを有し、 一対のブーリに掛け渡されてトルクを伝達する無端金属ベル卜 に関する。
背 景技術
この種の無端金属ベルトとして、 例えば日本国特公平 2— 2 2 2 5 4号公報に 開示された駆動ベルト (無端金属ベルトに相当) は、 複数のエンドレスなメタル バンド (リングに相当) を重ねて構成されたバンドの組合せ体からなるキャリア (リング集合体に相当) と、 該キャリアに摺動可能に組付けられた複数の横断部 材 (ブロックに相当) とからなる。 そして、 各メタルパンドの内方側には交差し た溝が形成されていて、 該溝により、 相互に摺動運動するメタルバンド同士の摩 擦が低減されて、 駆動ベルトの効率が改善されるものである。
ところで、 リング集合体に作用する張力により各リングに発生する押圧力は、 より内側に位置するリングほど大きくなり、 リング集合体の最も内側のリングで ある最内周リングがブロックを押し付ける押圧力が、 その最大のものとなる。 そ のため、 このような状態で、 最内周リングとプロックとの間で摺動運動が生じる と、 隣接するリング間に比べて、 最内周リングとブロックとの間で摩耗が生じや すい。 そして、 リングは薄肉であるうえに、 リングには大きな張力が作用してい ることから、 この最内周リングの内周面の摩耗の程度が、 リング集合体、 ひいて は無端金属ベルトの耐久性を決定する大きな要因の一つとなっている。
そこで、 前記従来の駆動ベルトについてみると、 キャリアの最内周のメタルバ ンドの内方側にも溝が形成されて、 その最内周のメタルバンドの内方側が各横断 部材の上面と摺接することになる。 しかしながら、 前述のように、 最大の押圧力 で横断部材を押し付けている最内周のメタルバンドの内方側に溝が形成されてい ると、 該メ夕ルバンドの内方側の摩耗が急速に進行することが判明した。
すなわち、 図 5は、 内燃機関により駆動される無端金属ベルトを使用した無段 変速機において、 入力トルクが 1 6 1 . 8 Nm、 機関回転数が 6 0 0 0 r p m, 速度比が 0 . 6 1 (増速状態) の運転条件の下での実験結果を示すもので、 時間 の経過に対するリングの表面あらさの指標である最大高さ R maxの変化を示すグ ラフであり、 図 6は、 図 5の結果に基づいて得られた、 リングの表面あらさ (最 大高さ Rmax) に対する単位時間当たりの表面あらさ (最大高さ Rmax) の変化量 の変化を示すグラフである。 そして、 従来の溝の深さは 2 . 5〜5 . 0 mであ ることから、 これらグラフから、 溝が形成されているリングの表面では、 摩耗が 急速に進行することがわかる。 また、 両グラフからは、 表面あらさが 2 . 0 m Rmax以下になると、 摩耗の進行が極めて遅くなることもわかる。
また、 リングを製造する過程で、 リングの表面に溝が形成された後の熱処理や 窒化等の表面硬化処理により、 リングにおいて溝が形成された面を含む表面層に は硬化層 LH (図 8参照) と残留圧縮応力が生じている残留応力層とが形成され る。
図 7は、 その硬化層 LHが形成されたリングの表面からの距離に対する硬度 Hv の変化を示すグラフである。 このグラフから、 リングの表面の摩耗が進行すると 、 硬度が小さい部分が露出することになり、 摩耗が進みやすくなることが判る。 そして、 前記従来の駆動ベルトのように交差した溝 (メッシュ状の溝) が形成さ れたメタルバンドの内方面が摩耗すると、 図 8に図示されるように、 メタルバン ドの表面は、 硬度が大きい部分と小さい部分とが混在した状態となり、 その表面 が均一の硬度となっているときに比べて摩耗が進みやすくなる。 なお、 図 8にお いては、 分かり易くするために、 溝を形成する多数の突条の幅 C1および溝の深さ C2は、 実際の寸法関係とはなっていない。 なお、 図中、 摩耗前の表面が二点鎖線 で示されている。
また、 図 9は、 その残留応力層が形成されたリングの表面からの距離に対する 残留応力の大きさの変化を示すグラフである。 このグラフからは、 表面の摩耗が 進行すると、 残留応力が小さい部分が露出するため、 繰り返し応力が作用する最 内周リングの内周面の疲労強度が低下して、 摩耗が進みやすくなり、 さらに、 硬 化層 LHの場合と同様に、 前記駆動ベルトにおいて、 交差した溝が形成されたメ 夕ルバンドの内方面の摩耗が進行すると、 残留応力が大きい部分と小さい部分と が混在した表面となるため、 応力が不均一となり、 疲労強度が低下する。
このように、 従来の駆動ベルトでは、 最内周のメタルバンドの摩耗が著しい ため、 キャリアの耐久性、 ひいては駆動ベルトの耐久性の点で改善の余地があつ た。
本発明は、 このような事情に鑑みてなされたものであって、 無端金属ベルトを 構成するリング集合体の全体としての耐久性の向上を図ることを目的とする。 発 明 の 開 示
上記目的を達成するために、 本発明は、 複数の薄肉の金属製リングが相互に摺 動自在に積層されて形成されたリング集合体と、 該リング集合体の長手方向に並 列して該リング集合体に摺動自在に支持された多数の金属製ブロックとを有し、 一対のブーリに挂トけ渡されて、 一方の該プーリから他方の該プーリにトルクを伝 達する無端金属ベルトにおいて、 隣接する前記リング間の摺接面の少なくとも一 方の該摺接面には、 潤滑油保有溝が形成され、 前記各ブロックのサドル面と摺接 する前記リング集合体の最内周のリングの内周面は、 潤滑油保有溝が形成されて いない平滑面からなることを特徴とする無端金属ベルトを提供する。
本発明によれば、 リング集合体を構成する複数のリングにおいて、 隣接するリ ング間の搢接面は、 潤滑油保有溝に保有された潤滑油により潤滑されるため、 そ れらリングの摺接面の摩耗が低減される。 さらに、 各プロックのサドル面と摺接 する最内周のリングの内周面は、 表面あらさの程度が小さい面である平滑面とな つているので、 該内周面の摩耗が低減され、 そのうえ潤滑油保有溝が形成されて いないため、 摩耗によって該内周面に、 異なる硬度の部分および異なる大きさの 内部応力の部分が混在した表面が現出することが防止されて、 この点でも該内周 面の摩耗が低減される。 そして、 摩耗が低減されることで、 内周面の表面層の硬 度および残留応力を長期に渡って維持することができる。
その結果、 隣接するリング間では摺接面の潤滑油保有溝の存在によりそれらリ ングの搢接面の摩耗が低減され、 そして、 最内周のリングの平滑面からなる内周 面とブロックのサドル面との摺接により最内周のリングの内周面の摩耗が低減さ れることで、 無端金属ベルトを構成するリング集合体の全体としての耐久性を向 上させることができ、 ひいては無端金属ベルトの耐久性を向上させることができ る。
本発明では、 上記無端金属ベルトにおいて、 前記平滑面の表面あらさは、 2 . 0 mRmax以下とするのが好適である。
このように平滑面の表面あらさを定めると、 内周面の表面あらさの程度が小 さいので、 内周面の摩耗の進行を極めて遅くすることができる。 その結果、 リン グ集合体の全体としての耐久性をさらに向上させることができる。
本発明では、 上記無端金属ベルトにおいて、 前記各ブロックの前記サドル面の 表面あらさは、 2 . 0〜4 . 0 mRmaxとするのが好適である。
サドル面の表面あらさを上記範囲にすることにより、 最内周のリングの内周面 とブロックのサドル面との間の摩擦係数を、 両面の間に溝が形成されている従来 技術に比べて小さくすることができるので、 摩耗を抑制しつつ許容入力トルクを 大きくすることができる。 しかも、 最内周リングの内周面およびブロックのサド ル面のいずれの面にも溝がないので、 最内周のリングの内周面およびブロックの サドル面間の面圧が減少することから、 この点でも最内周のリングの内周面の摩 耗が低減される。
その結果、 最内周のリングの内周面の摩耗が一層低減されて、 リング集合体の 全体としての耐久性をさらに向上させることができると共に、 最内周のリングの 内周面とプロックのサドル面との間の摩擦係数が小さくなつて、 摩耗を抑制しつ つ許容入力トルクを大きくすることができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の無端金属ベルトを使用した金属ベルト式無段変速機の概略説 明図である。
図 2は、 図 1の無端金属ベルトが一対のプーリに巻き掛けられた状態を示す説 明図である。
図 3は、 図 1の無端金属ベルトの部分斜視図である。
図 4は、 図 3の無端金属ベルトにおいて、 リングを分離した状態を示す説明図 である。
図 5は、 時間の経過に対するリングの表面あらさの変化を示すグラフである。 図 6は、 リングの表面あらさ Rに対する単位時間当たりの表面あらさの変化量 の変化を示すグラフである。
図 Ίは、 硬化層が形成されたリングの表面からの距離に対する硬度の変化を示 すグラフである。
図 8は、 リングのメッシュ状の溝が形成された表面が摩耗したときの硬化層の 状態を示す図である。
図 9は、 残留応力層が形成されたリングの表面からの距離に対する残留応力の 大きさの変化を示すグラフである。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施例を図 1ないし図 9を参照して説明する。
図 1は、 本発明の無端金属ベルトを使用した車両用の金属ベルト式無段変速機 Tの概略説明図であり、 該無段変速機 Tは図示されない変速機ケースに収容され 、 潤滑油の雰囲気中に置かれている。 車両に搭載された内燃機関 Eのクランク軸 1にダンパ 2を介して入力軸 3が接続され、 入力軸 3は発進クラッチ 4を介して 無段変速機 Tの駆動軸 5に接続される。 駆動軸 5に設けられた駆動ブーリ 6は、 駆動軸 5と一体の固定ブーリ半体 7と、 この固定プ一リ半体 7に対して接離可能 な可動ブーリ半体 8とを備えており、 可動ブーリ半体 8は油室 9内の油圧により 固定プ一リ半体 7に向かって付勢され得る。 また、 駆動軸 5と平行に従動軸 10が配置され、 該従動軸 10に設けられた従動プ ーリ 11は、 従動軸 10と一体の固定プーリ半体 12と、 この固定プーリ半体 12に対し 接離可能な可動ブーリ半体 13とを備えており、 可動プーリ半体 13は油室 14内に作 用する油圧により固定プーリ半体 12に向かつて付勢され得る。 可動ブーリ半体 8 の油室 9および可動プーリ半体 13の油室 14は、 油圧制御ュニット U2に接続され、 該油圧制御ュニット U2は電子制御ュニット U1からの制御信号で作動される。
そして、 後述する無端金属ベルト 30が、 駆動プーリ 6および従動プーリ 11に掛 け渡されている。 また、 従動軸 10には、 該従動軸 10から無端金属ベルト 30に向か つて潤滑油穴 25が開口している。
さらに、 従動軸 10には、 セレクタ Πにより選択的に従動軸 10に結合 ·離脱可能 に接続される前進用駆動ギヤ 15および後進用駆動ギヤ 16が相対的に回転自在に支 持され、 前進用駆動ギヤ 15および後進用駆動ギヤ 16とそれぞれ嚙合する前進用従 動ギヤ 18および後進用従動ギヤ 19に一体に結合された出力軸 20が、 これらギヤ 15 , 16, 18, 19を介して正転駆動または逆転駆動される。 さらに、 出力軸 20の駆動 力は駆動ギヤ 21、 従動ギヤ 22、 ディファレンシャル 23および左右の車軸 24, 24を 介してそれぞれ左右の車輪 W, Wに差動的に伝達される。
ところで、 無端金属ベルト 30は、 図 2ないし図 4に図示されるように、 金属製 、 この実施例では鋼製であって、 複数枚、 この実施例では 1 2枚の薄肉のリング Rl , R2…が、 その厚さ方向に相互に摺動自在に積層されて形成された一対のリン グ集合体 31, 31と、 リング集合体 31, 31の長手方向に沿って並列して連ねられた 状態でそれぞれ摺動自在に支持された金属製、 この実施例では鋼製の多数のプロ ック 32, 32···とから構成される。
各ブロック 32, 32…は、 本体 32,と、 フック部 322と、 本体 32,とフック部 322と 連結しているネック部 323と、 本体 32,とフック部 322との間にあってネック部 323 を形成する一対のスリット 33, 33を有する。 各ブロック 32, 32…は、 両スリット 33, 33に両リング集合体 31, 31がそれぞれ挿入されることで、 両リング集合体 31 , 31に摺動自在に支持される。 そして、 各スリット 33, 33を形成する面のうち、 リング集合体 31 , 31の内周に面するサドル面 324 , 324は、 各リング集合体 31, 31 を構成するリング Rl , R2…のなかで、 リング集合体 31, 31の最も内側に位置する リング Rl、 すなわち最内周リング Rlの内周面との摺接面となっている。 さらに、 本体 3 には、 無端金属ベルト 30の走行方向 A側の面に、 ロッキングエッジ 325と 無端金属ベルト 30の径方向内方に向かって前記走行方向 Aから後退する傾斜面 32 6とが形成され、 ロッキングエッジ 325の径方向位置を回転半径として、 隣接する ブロック 32, 32同士が相対的に屈曲して両プーリ 6, 1 1への巻き掛けが可能にな つている。
そして、 無端金属ベルト 30において、 駆動プーリ 6および従動プーリ 1 1に巻き 掛けられている部分である巻掛け部では、 隣接するブロック 32, 32は、 傾斜面 32 6があることにより、 それら口ッキングエツジ 325よりも径方向外方の部分に間隙 Bを形成する。
また、 駆動プーリ 6および従動プーリ 11との間に位置する無端金属ベルト 30の 部分である直線部については、 前記走行方向 Aで駆動プーリ 6から従動プーリ 1 1 に向かう第 1直線部では、 隣接するブロック 32, 32間に作用する押し力により、 前記走行方向 Aで後側のブロック 32のロッキングエッジ 325よりも径方向外方の 部分が、 前側のブロック 32に密着し、 従動プーリ 1 1からに駆動プーリ 6向かう第 2直線部では、 隣接するブロック 32, 32間に僅かな間隙が形成される。
一方、 各リング Rl , R2…は、 この実施例では、 周長約 6 6 0 mm、 幅約 9 . 2 mm、 厚さ約 0 . 1 8 mmの寸法を有する。 そして、 図 4に図示されるように、 最内周リング R1を除いた残りのすべてのリング R2, R3…の内周面には、 その全面 に、 交差する多数の突条でメッシュ状に溝 34が、 ローラ圧延等により形成されて いる。 なお、 溝 34の深さ (突条の高さ) は、 2 . 5〜5 . 0 mとされ、 突条の 幅は、 例えば 0 . 1 mmとされる。
そして、 無段変速機 Tが作動されているときは、 相互に摺動運動する隣接する リング , R, H (Nは 1〜 1 1の値) において、 その内側のリング RNの外周面お よびその外側のリング RN + ,の内周面は、 隣接するリング RN, RN + 1間の搢接面とな る。 それゆえ、 溝 34が形成されたリング R2, R3…の内周面は、 隣接するリング RN , RN + 1同士の摺接面の一方を形成している。 このとき、 溝 34には、 無段変速機 Tが収容される変速機ケース内に飛散してい る潤滑油の飛沫が入り込んで保有されるため、 この溝 34は潤滑油保有溝となって おり、 溝 34に保有された潤滑油により、 リング RN, RN + 1同士の摺接面の潤滑が行 われ、 リング RN, RN + 1同士の摺接による摩耗が低減される。
一方、 最内周リング R1の内周面は、 他のリング R2, R3…とは異なり、 メッシュ 状の溝 34が形成されておらず、 平滑面 35とされ、 この実施例では、 その表面あら さが、 2 . 0 m Rmax以下、 好ましくは 1 . 0〜1 . 6 x m Rmaxになるように 圧延加工等により加工されて形成される。 一方、 ブロック 32, 32…のサドル面 32 4, 324は、 潤滑油保有溝を有していない面とされ、 2 . 0 ^ 4 . O m Rmaxの 表面あらさとなるようにせん断加工等により加工されて形成される。
また、 最内周リング と、 該最内周リング R1以外のリング R2, R3…であって、 内周面に溝 34が形成された後の各リング R2, R3…とには、 熱処理ゃ窒化等の表面 硬化処理が施 れ、 図 7に示されるものと同様の硬化層 L H、 および図 9に示さ れるものと同様の残留圧縮応力が生じている残留応力層が、 それぞれ表面形状に 略沿って形成されている。 そして、 それら各リング R2, R3…の内周面および外周 面を含む表面の硬度は、 8 5 0 Hv程度とされる。
そして、 従動プーリ 1 1における無端金属ベルト 30の巻掛け部では、 従動軸 1 0'に 設けられた潤滑油穴 25からの潤滑油が、 隣接するプロック 32, 32間の僅かな間隙 を介して、 最内周リング R1の内周面とサドル面 324, 324との間に供給されるので 、 最内周リング R1の内周面が平滑面 35であっても、 充分な潤滑が行われ、 最内周 リング R1の内周面とサドル面 324, 324との間の摩耗が低減される。
さらに、 駆動プーリ 6および従動プーリ 1 1における無端金属ベルト 30の巻掛け 部では、 隣接するブロック 32, 32においてロッキングエッジ 325よりも径方向外 方に位置する部分の間に間隙 Bが形成されるため、 変速機ケース内の潤滑油の飛 沫が該間隙 Bに入り込んで、 最内周リング R1の内周面とサドル面 324 , 324との間 に潤滑油が供給される。
そして、 無端金属ベルト 30の第 1直線部では、 隣接するブロック 32, 32間に作 用する押し力により前記間隙 Bが閉じて、 それらブロック 32, 32が駆動プーリ 6 に巻き掛けられていたときに該間隙 Bに入り込んだ潤滑油が押し出されて、 最内 周リング R1の内周面とサドル面 324 , 324との間に供給される。 一方、 第 2直線部 では、 ブロック 32, 32間に僅かな間隙が形成されているので、 この間隙に潤滑油 の飛沫が入り込んで、 最内周リング R1の内周面とサドル面 324 , 324との間に供給 される。
この実施例の無段変速機 Tを使用して、 高速耐久条件、 すなわち入力トルクが 1 6 1 . 8 Nm、 機関回転数が 6 0 0 0 r p m、 速度比が 0 . 6 1の下で、 最内 周リング R1とブロック 32, 32…との間の摩擦係数測定試験をしたところ、 最内周 リング R1の内周面に前記溝 34を形成したものに比べて、 摩擦係数を約 1 3 %小さ くすることができ、 この摩擦係数の減少により、 無端金属ベルト 30の許容入力ト ルクを約 2 0 %大きくすることができた。
次に、 前述のように構成された実施例の作用および効果について説明する。 内燃機関 Eが運転されて、 クランク軸 1そして駆動プーリ 6が回転すると、 ブ ロック 32, 32…間に作用する押し力により無端金属ベルト 30を介して駆動プーリ ' 6から従動プーリ 1 1にトルクが伝達される。 その際、 電子制御ユニット U1からの 制御信号により、 油圧制御ュニット U2が動作して、 油室 9内および油室 14内の油 圧が制御され、 駆動プーリ 6および従動プーリ 1 1の各溝巾が増減して、 駆動ブー リ 6および従動プーリ 1 1における無端金属ベルト 30の巻掛け径が連続的に変更さ れて、 無段変速機 Tの速度比が無段階に切換えられる。
このとき、 各リング集合体 31 , 31を形成する積層されたベルトの隣接するリン グ , + 1同士の摺接面である外周面と内周面において摺動運動が生じ、 同時に 各最内周リング R1の内周面と各ブロック 32, 32…の各サドル面 324 , 324との間で 摺動運動が生じる。 ここで、 隣接するリング RN, RN + 1同士の間では、 外側に位置 するリング RN + 1の内周面に潤滑油が保有される潤滑油保有溝である溝 34が形成さ れているため、 隣接するリング RN , RN + 1間の搢接面は、 この溝 34に保有された潤 滑油により潤滑されて、 それらリング RN, RN + 1の摺接面の摩耗が低減される。 一方、 各ブロック 32, 32…のサドル面 324 , 324と摺接する最内周リング R1の内 周面は、 表面あらさが 2 . 0 m Rmax以下とされて、 表面あらさの程度が小さ い面である平滑面 35となっているので、 該内周面の摩耗が低減され、 そのうえ溝 34が形成されていないため、 摩耗によって該内周面に、 図 8に図示されるような 異なる硬度の部分および異なる大きさの内部応力の部分が混在した表面が現出す ることが防止されて、 この点でも該内周面の摩耗が低減される。 そして、 摩耗が 低減されることで、 最内周リング R1の内周面の表面層の硬度および残留応力を長 期に渡つて維持することができる。
その結果、 瞵接するリング RN , RN + 1間では摺接面である外側のリング RN + ,の内 周面に形成された溝 34の存在によりリング , + 1の摺接面の摩耗が低減され、 そして、 最内周リング R1の平滑面 35からなる内周面とブロック 32, 32…のサドル 面 324 , 324との摺接により最内周リング R1の内周面の摩耗が低減されることで、 無端金属ベルト 30のリング集合体 31の耐久性を向上させることができ、 ひいては 無端金属ベルト 30の耐久性を向上させることができる。
従動プーリ 11における無端金属ベルト 30の巻掛け部では、 従動軸 10に設けられ た潤滑油穴 25からの潤滑油が、 隣接するブロック 32, 32間の僅かな間隙を介して 、 最内周リング R1の内周面とサドル面 324 , 324との間に供給されるので、 最内周 リング R1の内周面が平滑面 35であっても、 充分な潤滑が行われる。 そのうえ、 最 内周リング R1の内周面とサドル面 324 , 324との間には、 変速機ケ一ス内で飛沫と なって隣接するブロック 32, 32間に入り込んだ潤滑油も供給される。 その結果、 このようにして供給された潤滑油による潤滑で、 最内周リング R1の内周面とサド ル面 324, 324との間の摩耗が低減される。
また、 最内周リング R1の内周面の表面あらさは、 2 . 0 / mRmax以下の平滑 面 35とされて、 その表面あらさの程度が小さいので、 図 5および図 6にも示され るように、 該内周面の摩耗の進行を極めて遅くすることができる。 その結果、 リ ング集合体 31の耐久性をさらに向上させることができる。
さらに、 最内周リング R1の内周面の表面あらさが、 2 . O /i mRinax以下とさ れたうえで、 各ブロック 32, 32···のサドル面 324 , 324の表面あらさが、 2 . 0〜 4 . 0 z mRinaxとされていて、 最内周リング R1の内周面とブロック 32, 32…の サドル面 324 , 324との間の摩擦係数を、 両面の間に溝 34が形成されている従来技 術に比べて小さくすることができるので、 摩耗を抑制しつつ許容入力トルクを大 きくすることができる。 しかも、 最内周リング R1の内周面およびブロック 32, 32 …のサドル面 324, 324のいずれの面にも溝が形成されていないので、 最内周リン グ R1の内周面およびブロック 32, 32…のサドル面 324 , . 324間の面圧が減少するこ と力 ^ら、 この点でも最内周リング R1の内周面の摩耗が低減される。
その結果、 最内周リング R1の内周面の摩耗が一層低減されて、 リング集合体 31 , 31の全体としての耐久性をさらに向上させることができるとともに、 最内周リ ング R1の内周面とブロック 32, 32…のサドル面 324, 324との間の摩擦係数が小さ くなつて、 許容入力トルクを大きくすることができる。
なお、 前記実施例では、 溝 34は、 リング R2, R3…の内周面に形成されたが、 そ の外周面であってもよく、 その場合には、 最内周リング R1の外周面にも溝 34が形 成されることになる。 また、 溝 34の形状もメッシュ状に限られず、 リング Rl, 2 , R3…間の摩耗低減のために潤滑油を保有できるいかなる形状のものでもよい。

Claims

請求 の 範 囲
1 . 複数の薄肉の金属製リングが相互に摺動自在に積層されて形成されたリング 集合体と、 該リング集合体の長手方向に並列して該リング集合体に摺動自在に支 持された多数の金属製ブロックとを有し、 一対のプーリに掛け渡されて、 一方の 該プ一リから他方の該プーリにトルクを伝達する無端金属ベルトにおいて、 隣接する前記リング間の摺接面の少なくとも一方の該摺接面には、 潤滑油保有 溝が形成され、 前記各ブロックのサドル面と搐接する前記リング集合体の最内周 のリングの内周面は、 潤滑油保有溝が形成されていない平滑面からなることを特 徴とする無端金属ベルト。 .
2 . 前記平滑面の表面あらさは、 2 . 0 mRmax以下であることを特徴とす る請求項 1記載の無端金属ベルト。
3 . 前記各プロックの前記サドル面の表面あらさは、 2 . 0〜4 . 0 mRma Xであることを特徴とする請求項 2記載の無端金属ベルト。
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