(57)【要約】【課題】トルク伝達に必要な挟圧力に対して、耐久性の高い無段変速機用ベルトおよびその製造方法を提供する。【解決手段】プーリーに挟み付けられる無端の挟圧リング１４と、この挟圧リング１４に一体化されるとともに前記挟圧リング１４よりも引っ張り強度の大きいアラミド繊維１３Ａを内包した耐張リング１３とを備えた無段変速機用ベルト１２において、前記挟圧リング１４が高圧気体の封入された高圧ホース１４Ａを内部に備えている。【選択図】　図２
2004132510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プーリーに挟み付けられる無端の挟圧部材と、この挟圧部材に一体化されるとともに前記挟圧部材よりも引っ張り強度の大きい部材を内包した耐張部材とを備えた無段変速機用ベルトにおいて、
前記挟圧部材が高圧気体の封入された中空部を内部に備えていることを特徴とする無段変速機用ベルト。
【請求項２】
前記挟圧部材が高圧ホースとされていることを特徴とする請求項１に記載の無段変速機用ベルト。
【請求項３】
前記挟圧部材の幅方向での両側面側に、テーパー面のあるリングが取り付けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の無段変速機用ベルト。
【請求項４】
前記挟圧部材よりも引っ張り強度の大きい部材がアラミド製線条材であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の無段変速機用ベルト。
【請求項５】
プーリーに挟み付けられる無端の挟圧部材と、この挟圧部材に一体化されるとともに前記挟圧部材よりも引っ張り強度の大きい部材を内包した耐張部材とを備えた無段変速機用ベルトの製造方法において、
前記挟圧部材用素材の内部に気密状の中空部を予め形成するとともに、その中空部の内部に反応することにより気体を発生する発泡性物質を収納しておき、前記挟圧部材用素材の外部から刺激を与えて前記発泡性物質に反応を生じさせることにより、前記中空部の内部に高圧気体を封入することを特徴とする無段変速機用ベルトの製造方法。
【請求項６】
前記発泡性物質が、熱を加えることによって反応する複数種の物質からなることを特徴とする請求項５に記載の無段変速機用ベルトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、無段変速機用のベルトおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、無段変速機用のベルトが知られており、その一例としてベルト式無段変速機（ＣＶＴ）のベルトが知られている。ベルト式無段変速機はベルトを介して駆動プーリーから従動プーリーに必要なトルクを伝達する形式のものである。このタイプの無段変速機では、各プーリーとベルトとの間で、摩擦力によってトルクを伝達する。したがって、各プーリーを構成している固定シーブと可動シーブとによってベルトを積極的に挟圧する必要がある。
【０００３】
上記の無段変速機では、ベルトに作用する挟圧力が大きい程、大きい摩擦力が生じて高いトルクを伝達することができるが、挟圧力を増加するには、ベルトには挟圧力に対抗する一定の強度が必要である。
【０００４】
また、ベルトが固定シーブと可動シーブとによって挟圧されると、各プーリーの半径方向で外方向への荷重が生じて、前記ベルトに張力が生じる。一方のプーリーから伝達されたトルクによってベルトに張力が生じ、この張力によってトルクが伝達される。したがって、挟圧力が増加されると同時に張力も増加されるので、ベルトには張力に対抗する一定の強度も必要である。
【０００５】
上述のベルト式無段変速機（ＣＶＴ）のベルトの一例が、　特開昭５７−１７１１４１号公報（特許文献１）に記載されている。この公報に記載された発明では、エラストマーまたはプラストマーの本体に張力に対抗する張抗体と、挟圧力に対抗する横方向抵抗体とが埋設されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭５７−１７１１４１号公報（第２頁ないし第３頁、図１ないし図４）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述の公報に記載されたベルトでは、前記横方向抵抗体がスチール製とされている。したがって、各プーリーへの巻き掛けによる繰り返し曲げがベルトに作用することにより、その横方向抵抗体が繰り返し曲げられるので、横方向体が発熱することがあり、またこの横方向体が断片（ストリップ）であれば、そのエッジがこれを埋設している本体のエラストマーまたはプラストマーに食い込んで亀裂を生じさせる可能性がある。
【０００８】
この発明は、上記の事情を背景としてなされたものであって、トルク伝達に必要な挟圧力に対して、耐久性の高い無段変速機用ベルトおよびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、プーリーに挟み付けられる無端の挟圧部材と、この挟圧部材に一体化されるとともに前記挟圧部材よりも引っ張り強度の大きい部材を内包した耐張部材とを備えた無段変速機用ベルトにおいて、前記挟圧部材が高圧気体の封入された中空部を内部に備えていることを特徴とする無段変速機用ベルトである。
【００１０】
さらに、請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記挟圧部材が高圧ホースとされていることを特徴とする無段変速機用ベルトである。
【００１１】
したがって、請求項１または２の発明によれば、中空部に充填されている高圧気体によって、挟圧部材を高圧とすることができる。そのため、前記ベルトに、ベルト式無段変速機の各プーリーによってトルクを伝達するために必要な挟圧力がベルトに作用しても、ベルト内部から押圧され、充分な強度が確保される。
【００１２】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記挟圧部材の幅方向での両側面側に、テーパー面のあるリングが取り付けられていることを特徴とする無段変速機用ベルトである。
【００１３】
したがって、請求項３の発明によれば、前記挟圧部材に設けられたテーパー面に各プーリーの溝が接触するので接触面積が増加する。そのため、前記ベルトが効率良く挟圧され、大きい摩擦力が生じるので、無段変速機のトルク伝達容量が向上する。
【００１４】
また、請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの構成に加えて、前記挟圧部材よりも引っ張り強度の大きい部材がアラミド製線条材であることを特徴とする無段変速機用ベルトである。
【００１５】
したがって、請求項４の発明によれば、前記アラミド製線条材が耐張部材として機能するので、ベルトの張力に対する耐久性が向上する。そのため、前記ベルトに作用する張力が増加し、無段変速機のトルク伝達容量が向上する。
【００１６】
また、請求項５の発明は、プーリーに挟み付けられる無端の挟圧部材と、この挟圧部材に一体化されるとともに前記挟圧部材よりも引っ張り強度の大きい部材を内包した耐張部材とを備えた無段変速機用ベルトの製造方法において、前記挟圧部材用素材の内部に気密状の中空部を予め形成するとともに、その中空部の内部に反応することにより気体を発生する発泡性物質を収納しておき、前記挟圧部材用素材の外部から刺激を与えて前記発泡性物質に反応を生じさせることにより、前記中空部の内部に高圧気体を封入することを特徴とする無段変速機用ベルトの製造方法である。
【００１７】
さらに、請求項６の発明は、請求項５の構成に加えて、前記発泡性物質が、熱を加えることによって反応する複数種の物質からなることを特徴とする無段変速機用ベルトである。
【００１８】
したがって、請求項５または６の発明によれば、挟圧部材の内部に形成されている気密状の中空部に、発泡性物質を反応させることによって生じる高圧気体が充填されるので、高圧気体を容易に封入することができる。その結果、無段変速機の挟圧力に対抗する強度を持ったベルトが容易に得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
つぎにこの発明をより具体的に説明する。図１は、この発明を、車両用のベルト式無段変速機（ＣＶＴ）１に用いた例を示す概念図である。ベルト式無段変速機（ＣＶＴ）１は、駆動力源（図示せず）側に連結された駆動プーリー（プライマリプーリー）２と、車輪（図示せず）側に連結された従動プーリー（セカンダリプーリー）３とを有している。駆動プーリー２は、回転軸４の軸線方向に移動不可能な固定シーブ５と、回転軸４の軸線方向に移動可能な可動シーブ６とを有している。この固定シーブ５と可動シーブ６との対向面間に、Ｖ字形状のベルト取付溝７が形成されている。一方、従動プーリー３は、回転軸８の軸線方向に移動不可能な固定シーブ９と、回転軸８の軸線方向に移動可能な可動シーブ１１とを有している。この固定シーブ９と可動シーブ１０との対向面間に、Ｖ字形状のベルト取付溝１１が形成されている。そして、図示しないアクチュエータにより、可動シーブ６，１０をそれぞれ軸線方向に動作させることにより、ベルト取付溝７，１１の幅をそれぞれ調整することができるように構成されている。
【００２０】
上記のように構成された駆動プーリー２および従動プーリー３に環状のベルト１２が巻き掛けられている。ベルト１２は、図２に示すように、三種類のリング１３，１４，１５から構成されている。詳細には、ベルト１２の連続方向と平行に、複数の挟圧リング１４が配列されており、この配列された挟圧リング１４の外周側に耐張リング１３が配置されている。また、この挟圧リング１４の配列方向の両端（ベルト１２の幅方向での両側端部）にトラクションリング１５が配置されている。このトラクションリング１５は固定シーブ９と可動シーブ１０とにそれぞれ接触してトルクを伝達するためのものである。また、前記配列された挟圧リング１４と耐張リング１３との隙間には、フィラー１２Ａが充填されている。なお、このフィラー１２Ａは、リング１３，１４，１５の接着機能を果たしている。
【００２１】
上記の耐張リング１３は、全体形状が環状とされている。また耐張リング１３は、平行に配列され、線状体とされた芳香族ポリアミドなどのいわゆるアラミド繊維１３Ａの周囲をゴム材料で覆われた構成とされており、薄板状に形成されている。また、このゴム材料によるゴム層１３Ｂが薄く形成されている。
【００２２】
また、挟圧リング１４は、ゴム材料でチューブ状に形成されている。この挟圧リング１４も全体形状が環状とされており、内部の中空部分が連続している構成とされている。そのため、この中空部分は気密性が確保されており、高圧ホース１４Ａが形成されている。またこの高圧ホース１４Ａの外側には、アラミド繊維１４Ｂが螺旋状に取り付けられている。さらにこのアラミド繊維１４Ｂの外側にはゴム層１４Ｃが薄く形成されている。
【００２３】
トラクションリング１５もゴム材料で形成されている。このトラクションリング１５は固定シーブ１０と可動シーブ１１とにそれぞれ接触するので、摩擦に対する耐久性が高いように耐張リング１３および挟圧リング１４よりも硬質なゴム材料によって形成されている。また、このトラクションリング１５の固定シーブ１０および可動シーブ１１と接触する面１５Ａはテーパー形状とされている。したがって、各プーリーに対して確実に面接触するようになっており、ベルト１２に挟圧力が作用することによって伝達できるトルクが大きくなるようになっている。このトラクションリング１５も全体形状が環状とされている。なお、トラクションリング１５は硬質とされているので、曲がり易いように切り込みが形成されていてもよい。
【００２４】
上記構成において、駆動プーリー２のベルト取付溝１１の幅を制御することにより、駆動プーリー２に対するベルト１２の巻き掛け半径と、従動プーリー３に対するベルト１の巻き掛け半径との比が変化し、駆動プーリー２の回転速度と従動プーリー３の回転速度との比、すなわち変速比が制御される。さらに、従動プーリー３のベルト取付溝１１の幅を制御することにより、ベルト１２に対する駆動プーリー２および従動プーリー３の挟圧力が調整され、ベルト１の張力が制御される。
【００２５】
そして、駆動プーリー２の回転にともない、駆動プーリー２からベルト１２にトルク伝達されてベルト１２に張力が作用し、その張力によって従動プーリー１３を回転させて従動プーリー１３にトルクが伝達される。このようにして、駆動プーリー２の動力がベルト１２を経由して従動プーリー３に伝達され、従動プーリー３のトルクが車輪に伝達されて、駆動力が発生する。
【００２６】
つぎにベルト１２の製造方法について説明する。まず、リング１３，１４，１５を形成する。リング１３，１４，１５は、この例ではゴム材料とされているので、例えば、押し出し加工によって形成される。なお、この発明のベルトの製造方法では、この押し出し加工以外の成形加工を使用してもよい。この成形加工されたリング１３，１４，１５に加硫が行われる。具体的には、例えば、成形加工されたリング１３，１４，１５に硫黄などの配合剤をまぜて金型に配置し、その後、プレス加硫を行う。なお、この発明のベルトの製造方法では、このプレス加硫以外にバッチ加硫や連続加硫などの他の方法による加硫が行われてもよい。したがって、例えば耐張リング１３は、予め線状体に形成されているアラミド繊維１３Ａを金型などに平行に配置し、ゴム材料を流し込んで平板状に形成され、その後、加硫することができる。また、トラクションリング１５においても同様に形成することができる。
【００２７】
また、挟圧リング１４は、例えば予め形成されているカプセル１６を金型などに配置し、前記ゴム材料を流し込んでチューブ状に成形加工され、その後加硫される。このカプセル１６を図３に示す。カプセル１６は、ロウ、松ヤニなどの高温で溶解する高分子材料で形成されている。また、カプセル１６の内部には、水および重炭酸ソーダなどの二種類の物質がそれぞれ別々に封入されている。したがって、前記成形加工後のチューブの中空部分にカプセル１６を封入して加硫すると、その加硫時の熱によってカプセル１６が溶解し、内部の物質が混合して、炭酸ガスが発生する。その結果、挟圧リング１４の内部に密閉された中空部が形成されると同時に、この中空部に炭酸ガスが充填されて高圧ホース１４Ａが形成される。この高圧ホース１４Ａの外側に螺旋状にアラミド繊維１４Ｂが密に巻かれて挟圧リング１４が形成される。
【００２８】
最後にリング１３，１４，１５を一体化する。まず、複数本の挟圧リング１４を連続して配列する。つぎに、配列された複数本の挟圧リング１４と、耐張リング１３の内周面とを接着する。さらに挟圧リング１４の配列方向の両端部に、トラクションリング１５が接着してベルト１２が形成される。
【００２９】
したがって、上述の構成のベルト１２によると、高圧ホース１４Ａの製造時に発生した炭酸ガスによって高圧ホース１４Ａの内部を高圧とすることができる。その結果、高圧ホース１４Ａを内部から押圧することができる。この高圧ホース１４Ａにアラミド繊維１４Ｂを巻いて形成した挟圧リング１４に、耐張リング１３とトラクションリング１５とが接着されてベルト１２が形成されている。そのため、ベルト１２の強度を、固定シーブ９および可動シーブ１０によって生じる挟圧力に耐える充分な強度とすることができる。その結果、ベルト式無段変速機（ＣＶＴ）１のベルト１２によって、駆動プーリー２から従動プーリー３に車輪が駆動するのに充分なトルクを伝達することができる。その結果、ベルト式無段変速機１を軽量化することができる。
【００３０】
また、ベルト１２に金属が使用されていないので、ベルト１２を形成する材料の種類を減らすことができる。その結果、製造コストを低減することができる。また、屈曲による発熱を極小化することができる。
【００３１】
また、カプセル１６の高分子材料がロウであれば前記高圧ホースの中空部の壁部にロウが付着して気密性を向上することができる。
【００３２】
また、ベルト１２の周方向の連続性が確保される。その結果、ベルト式無段変速機１が、駆動しても打音が生じることがない。
【００３３】
また、ベルト１２のゴム層１３Ｂ，１４Ｃが薄く形成されているので、アラミド繊維などの強度を向上する部材が使用される比率を多くすることができる。その結果、ベルト１２の耐久性を向上できる。
【００３４】
また、トラクションリング１５に設けられたテーパー面に各プーリーの溝が接触するので接触面積を増加させることができる。そのため、ベルト１２と各プーリーとの間で大きい摩擦力が生じるので、ベルト式無段変速機１のトルク伝達容量を向上することができる。
【００３５】
また、耐張リング１３にアラミド繊維１３Ａが取り付けられているので、ベルト１２の張力に対する耐久性が向上する。そのため、ベルト１２に作用する張力が増加し、ベルト式無段変速機１のトルク伝達容量が向上する。
【００３６】
また、ゴム材料に予め収納されたカプセル１６によって炭酸ガスが、高圧ホース１４Ａの内部に封入されるので、容易にベルト式無段変速機１のベルト１２を形成することができる。その結果、製造コストを削減することができる。
【００３７】
なお、挟圧リング１４の代替として、硬質ゴムまたはスプリングを使用することもできる。その場合、上述と同等の効果が見込まれる。
【００３８】
また、上述の具体例では、ベルト１２の構成が、連続して平行に配列された挟圧リング１４の外周側に耐張リング１３を設けて、前記挟圧リング１４の配列方向の両端部にトラクションリング１５を設けた構成とされたが、この発明のベルトは、上記の構成に限定されない。例えば、挟圧リング１４の内周側に耐張リング１３を設けた構成とすることもできる。なお、挟圧リング１４の内周側に耐張リング１３を設けた場合、耐張リング１３のピッチラインが、トラクションリング１５の周方向の長さよりも小さくなる。このピッチラインとは、耐張リング１３の厚さ方向の中心における周長である。したがって、ベルトの最小回転半径を小さくすることができる。そのため、各プーリーにおけるベルトの巻き掛け半径の変化の幅を広くすることができる。その結果、無段変速機における変速比の制御範囲を広くすることができる。
【００３９】
また、この発明では、連続して平行に配列された挟圧リング１４の内周側および外周側に耐張リング１３が設けられた構成のベルトとすることもできる。挟圧リング１４の内外周側に耐張リング１３を設けた場合、ベルトの強度をさらに向上させることができるので、さらに高い挟圧力に対応することができる。その結果、大きいトルクの伝達を要求される無段変速機に使用できる。
【００４０】
【発明の効果】
以上、説明したように請求項１ないし４のいずれかの発明によれば、挟圧部材の内部の中空部に封入された高圧気体によって、挟圧部材を内部から押圧することができる。この挟圧部材と、耐張部材とによってベルトが形成されているので、ベルトの強度をプーリーによる挟圧力に耐える充分な強度とすることができる。その結果、このベルトによって、充分なトルクを伝達することができる。
【００４１】
また、請求項５または６のベルトの製造方法によれば、挟圧部材用素材に予め収納された発泡性物質によって高圧気体が、挟圧部材の内部の中空部に封入されるので、容易に無段変速機のベルトを形成することができる。その結果、製造コストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ベルトの一例が、ベルト式無段変速機に適用された状態を簡略的に示した図である。
【図２】図１のベルトの拡大断面図である。
【図３】図１のベルトの製造に使用される発泡性物質の配置例を示した図である。
【符号の説明】
１…ベルト式無段変速機、　１２…ベルト、　１３…耐張リング、　１３Ａ…アラミド繊維、　１４…挟圧リング、　１４Ａ…高圧ホース、　１４Ｂ…アラミド繊維、　１６…カプセル。
【図１】
2004132510.tif 000003
【図２】
2004132510.tif 000004
【図３】
2004132510.tif 000005