(57)【要約】【課題】高い耐久性を有し、かつ品質が安定した動力伝達チェーン及びこのチェーンを用いた動力伝達装置を提供する。【解決手段】リンクプレート２における一方のピン３又はストリップ４が固定されたピン孔２ａの周縁において、当該一方のピン３又はストリップ４のチェーン径方向で対向する上下両側の外隅近傍Ｒにのみ圧縮残留応力を付与する。【選択図】図８
2007270942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のピン孔を有する積層された複数のリンクプレートと、前記リンクプレートを相互に連結すると共に、前記ピン孔に一方が固定され他方が転がり可能に挿通された複数の第１及び第２のピン部材とを備え、これら第１、第２のピン部材とが相対的に転がり接触することにより屈曲可能とされている動力伝達チェーンであって、
前記リンクプレートにおける前記一方のピン部材が固定された前記ピン孔の周縁において、当該一方のピン部材のチェーン径方向で対向する上下両側の外隅近傍にのみ圧縮残留応力が付与されていることを特徴とする動力伝達チェーン。
【請求項２】
円錐面状のシーブ面を有する第１のプーリと、円錐面状のシーブ面を有する第２のプーリと、前記第１及び第２のプーリ間に架け渡され、当該第１及び第２のプーリの各シーブ面と接触し、摩擦力により両プーリ間で動力を伝達する動力伝達チェーンとを備えた動力伝達装置であって、
前記動力伝達チェーンが、請求項１に記載の動力伝達チェーンであることを特徴とする動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両などに採用されるチェーン式無段変速機等の動力伝達装置、及びこの動力伝達装置に用いる動力伝達チェーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の無段変速機（ＣＶＴ）としては、例えば、エンジン側に設けられたインプットプーリと、駆動輪側に設けられたアウトプットプーリと、両プーリ間に掛け渡された無端状の動力伝達チェーンとを備えたものがある。このうち動力伝達チェーンとして、一対のピン孔を有するリンクプレートと、ピン孔に一方が固定され他方が転がり可能に挿通された複数の第１及び第２のピン部材とを備え、当該第１、第２のピン部材が相対的に転がり接触することにより屈曲可能とされたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３１４７２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１のような動力伝達チェーンを製造する場合、複数のリンクプレート同士をピン部材により屈曲自在に連結した後、この無端ループ状のチェーンに予張力をかけてリンクプレートに圧縮残留応力を付与して強化することが一般に行われている。しかしながら、予張力をかける際に、リンクプレートに過大な引張荷重が作用して塑性変形が不要な部分にまで広範囲に広がるとチェーンの耐久性を十分に向上させることができないといった問題がある。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、高い耐久性を有する動力伝達チェーン及びこのチェーンを用いた動力伝達装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するために次の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明は、一対のピン孔を有する積層された複数のリンクプレートと、前記リンクプレートを相互に連結すると共に、前記ピン孔に一方が固定され他方が転がり可能に挿通された複数の第１及び第２のピン部材とを備え、これら第１、第２のピン部材とが相対的に転がり接触することにより屈曲可能とされている動力伝達チェーンであって、前記リンクプレートにおける前記一方のピン部材が固定された前記ピン孔の周縁において、当該一方のピン部材のチェーン径方向で対向する上下両側の外隅近傍にのみ圧縮残留応力が付与されていることを特徴とする。
【０００７】
上記本発明によれば、リンクプレートにおける一方のピン部材が固定されたピン孔の周縁において、当該一方のピン部材のチェーン径方向で対向する上下両側の外隅近傍にのみ圧縮残留応力が付与された状態となっており、塑性変形が不要な部分にまで広がらずチェーンの耐久性を向上させることができる。
【０００８】
本発明は、円錐面状のシーブ面を有する第１のプーリと、円錐面状のシーブ面を有する第２のプーリと、前記第１及び第２のプーリ間に架け渡され、当該第１及び第２のプーリの各シーブ面と接触し、摩擦力により両プーリ間で動力を伝達する動力伝達チェーンとを備えた動力伝達装置であって、前記動力伝達チェーンが、上記動力伝達チェーンであることを特徴とする。
【０００９】
上記本発明によれば、高い耐久性を有する上記動力伝達チェーンを用いているので、長期にわたり安定して動力伝達を行うことができる
【発明の効果】
【００１０】
本発明の動力伝達チェーンによれば、リンクプレートにおける一方のピン部材が固定されたピン孔の周縁において、当該一方のピン部材のチェーン径方向で対向する上下両側の外隅近傍にのみ圧縮残留応力が付与された状態としたので、塑性変形が不要な部分にまで広がらず、チェーンの耐久性を向上させることができる。また、本発明の動力伝達装置は上記動力伝達チェーンを用いているので、長期にわたり安定して動力伝達を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。図１及び図２は、本発明の動力伝達装置の一実施形態に係るチェーン式無段変速機Ｃ（以下、単に「無段変速機」ともいう）を示しており、図３は、この無段変速機Ｃに用いられる動力伝達チェーン１（以下、単に「チェーン」ともいう）を示している。本実施形態に係る無段変速機Ｃは、例えば自動車に搭載され、第１のプーリとしての金属（構造用鋼等）製インプットプーリ１０と、第２のプーリとしての金属（構造用鋼等）製アウトプットプーリ２０と、その間に架け渡された上記動力伝達チェーン１とを備えている。
【００１２】
インプットプーリ１０は、エンジン側に接続された入力軸１１に一体回転可能に取り付けられたものであり、円錐面状の傾斜面１２ａを有する固定シーブ１２と、その傾斜面１２ａに対向して配置される円錐面状の傾斜面１３ａを有する可動シーブ１３とを備えている。そして、これらシーブの傾斜面１２ａ、１３ａによりＶ型溝が形成され、この溝によってチェーン１を強圧で挟んで保持するようになっている。また、可動シーブ１３には、溝幅を変更するための油圧アクチュエータ（図示せず）が接続されており、変速時に可動シーブ１３を移動させることにより溝幅を変化させ、それによりチェーン１を移動させて入力軸１１に対する当該チェーン１の巻掛け半径を変化できるようになっている。
【００１３】
一方、アウトプットプーリ２０は、駆動輪側に接続された出力軸２１に一体回転可能に取り付けられており、インプットプーリ１０と同様に、チェーン １を強圧で挟む溝を形成するための傾斜面を有する固定シーブ２３と可動シーブ２２とを備えている。また、このプーリ２０の可動シーブ２２には、インプットプーリ１０の可動シーブ１３と同様に、油圧アクチュエータ（図示せず）が接続されており、変速時に、可動シーブ１３を軸方向へ移動させることにより、溝幅を変化させ、それによりチェーン１を移動させて出力軸２１に対するチェーン １の巻掛け半径を変化できるようになっている。
【００１４】
上記のように構成された本実施形態に係る無段変速機Ｃでは、以下のようにして無段階の変速を行うことができる。すなわち、出力軸２１の回転を減速する場合、インプットプーリ１０側の溝幅を可動シーブ１３の移動によって拡大させ、チェーン１のピン端面３ａ，３ｂを円錐面状のシーブ面１２ａ，１３ａの内側方向に向けて境界潤滑条件下で滑り接触させながらチェーン１の入力軸１１に対する巻き掛け径を小さくする一方、アウトプットプーリ２０側では可動シーブ２２の移動によって溝幅を縮小させ、チェーン１のピン端面３ａ，３ｂを円錐面状のシーブ面２２ａ，２３ａの外側方向に向けて境界潤滑条件下で滑り接触させながらチェーン１の出力軸２１に対する巻き掛け径を大きくする。
【００１５】
こうすることで、出力軸２１の回転を減速することができる。一方、出力軸２１の回転を増速する場合、インプットプーリ１０側の溝幅を可動シーブ１３の移動によって縮小させ、チェーン１のピン端面３ａ，３ｂを円錐面状のシーブ面１２ａ，１３ａの外側方向に向けて境界潤滑条件下で滑り接触させながらチェーン１の入力軸１１に対する巻き掛け径を大きくする一方、アウトプットプーリ２０側では可動シーブ２２の移動によって溝幅を拡大させ、チェーン１のピン端面３ａ，３ｂを円錐面状のシーブ面２２ａ，２３ａの内側方向に向けて境界潤滑条件下で滑り接触させながらチェーン１の出力軸２１に対する巻き掛け径を小さくする。こうすることで、出力軸２１の回転を増速することができる。
【００１６】
インプットプーリ１０とアウトプットプーリ２０との間に架け渡されるチェーン１について説明する。このチェーン１は、チェーン構成部材としての複数の金属（炭素鋼等）製のリンクプレート２と、このリンクプレート２を相互に連結するための第１又は第２のピン部材としての複数の金属（軸受鋼等）製ピン３と、これらピン３よりも若干短い第１又は第２のピン部材としてのストリップ４とから構成されている。なお、図１ではチェーン１の幅方向中央部の記載を一部省略している。
【００１７】
リンクプレート２は、外形線がなだらかな曲線形状で、１枚につきピン孔２ａが２つずつ設けられており、全て実質的に同一の外形となるように形成されている。ピン孔２ａは、チェーン進行方向と直交する方向を長手方向とする二つの楕円形を組み合わせたような形状を有している。このリンクプレート２を連結するピン３は、ピン孔２ａの内周面に沿う側面を有する棒状体であって、全て実質的に同一形状に形成されている。ピン端面３ａ、３ｂは、所定の曲率に設定された凸曲面をなし上記両プーリと接触し動力を伝達する。ストリップ４は、ピン３よりも若干短く形成された、ピン孔２ａ内周面に沿う側面を有する棒状体であって、全て実質的に同一形状に形成されたものである。そして、重ね合わせて配置された複数のリンクプレート２のピン孔２ａ内にピン３とストリップ４とが挿通され、リンクプレート２が屈曲自在に連結されている。
【００１８】
この１つのピン孔２ａに挿通されているピン３とストリップ４とは、このピン孔２ａに対していずれか一方が圧入されており、他方が一方側の側面と転がり接触しつつ回動可能に挿通されている。そしてこの他方は、リンクプレート２と重ね合わせて隣接している別のリンクプレート２のピン孔２ａに対して圧入されており、また、前記一方は、前記別のリンクプレート２のピン孔２ａに対しては、回動可能に挿通されている。このようにピン３とストリップ４とは、一方がピン孔２ａに対して圧入され、他方がピン孔２ａに対して回動可能に挿通されているので、リンクプレート２同士は屈曲自在に連結されている。以上のようにして、重ね合わされるリンクプレート２同士を屈曲自在に連結すると共にこれらを積層することで、屈曲可能なチェーン１が構成されている。
【００１９】
上記チェーン１を構成する各リンクプレート２を強化すべく、各リンクプレート２の所要部分を塑性変形させて圧縮残留応力を付与する。そのため、製造工程において、ピン孔２ａにピン３及びストリップ４を挿通してリンクプレート２同士を屈曲自在に連結して無端ループ状のチェーン１ｐを得た後、これに予張力をかけることを行う。予張力を付与するための予張力付与装置について説明する。
【００２０】
図４は、チェーン１ｐに予張力をかけるための予張力付与装置としてのプリロード装置１００である。この装置１００は、装置本体３０と、この装置本体３０の下側に位置する油圧装置４０と、架台部５０と、装置本体３０の側方に配置された制御装置６０とを備えている。図５に示すように、装置本体３０は、架台部５０の左右両側に立設されたガイドポスト３１と、このガイドポスト３１の上端に設けられた固定支持板３２と、この固定支持板３２に固定された固定部３３と、固定部３３の下方に位置する昇降部３４と、固定部３３に設けられた二つの上部ローラ３５と、昇降部３４に設けられた下部ローラ３６とを備えている。二つの上部ローラ３５は同じ高さ位置で支持されると共に、下部ローラ３６は当該二つの上部ローラ３５間の中央部に対応する下方位置で支持されており、これら上部ローラ３５及び下部ローラ３６は、当該ローラ３５，３６に掛け渡されたチェーン１ｐが正面視で三角形を構成するように配置されている。
【００２１】
また、昇降部３４の左右両側にはそれぞれ挿通孔３４ａが形成されており、上記各ガイドポスト３１がこの挿通孔３４ａに挿通されていることで当該昇降部３４が、固定部３３に対して上下方向に接離可能となっている。従って、昇降部３４の下方に設けられた油圧装置４０により昇降部３４を上下移動（前記三角形の内外方向に移動）させることで、固定部３３に設けられた各上部ローラ３５と、昇降部３４に設けられた下部ローラ３６との距離が変化する。なお、固定支持板３２の中央部には導入口３２ａが形成されており、昇降部３４が上昇するとその上部がこの導入口３２ａに入り込むようになっている。
【００２２】
また、上部ローラ３５及び下部ローラ３６は、図６に示すように支軸３７の先端に一体形成されており、当該支軸３７は、それぞれ固定部３３内、昇降部３４内で軸受３８により回転可能に支持されている。これにより、上部ローラ３５及び下部ローラ３６は、それぞれ軸線ｓ１、ｓ２周りに回転可能に片持ち状に支持されている。また、固定部３３には図示しないローラ駆動部が設けられており、このローラ駆動部によって上部ローラ３５が回転する。また、上部ローラ３５及び下部ローラ３６の先端には、ガイドキャップ３９が設けられており、チェーン１ｐを装着し易いようになっている。制御装置６０は、油圧装置４０及びローラ駆動部を制御して、下部ローラ３６を昇降させると共に上部ローラ３４を回転させる。各上部ローラ３５及び下部ローラ３６には、チェーン１ｐを掛け渡すためのＵ字状の溝ｕが設けられており、チェーン１ｐを各上部ローラ３５及び下部ローラ３６の溝ｕに掛け渡し、この状態で下部ローラ３６を下方に移動させると、チェーン１ｐに引張荷重が負荷される。
【００２３】
次に、上記プリロード装置１００を用いて、チェーン１に予張力をかける方法を具体的に説明する。まず、昇降部３４と共に下部ローラ３６を上昇させ、チェーン１ｐを二つの上部ローラ３５と下部ローラ３６の溝ｕに入れて掛け渡す。そして、下部ローラ３６を下降させてチェーン１ｐを張る。次に、上部ローラ３５を回転させ、それと共に下部ローラ３６を上部ローラ３５からさらに所定距離だけ下降させ、チェーン１ｐを無端回動させつつ当該チェーン１ｐに引張荷重を負荷する。なお、チェーン１ｐは、例えば、通常使用されるローラの回転数が１０００ｒｐｍとなる周速で、数周だけ無端回動させる。なお、チェーン１ｐを回動させる回数としては、７周以下が好ましく１周がより好ましい。
【００２４】
チェーン１ｐを回動させ終わったら、上部ローラ３５の回転を停止し、昇降部３４と共に下部ローラ３６を上昇させ、チェーン１を各ローラ３５，３６から外し予張力がかけられた当該チェーン１を得る。このような従来よりも遅い周速かつ少ない回転数による予張力の付与方法により、リンクプレート２のピン孔２ａの周縁部分における、固定されたピン３又はストリップ４から大きな力がかかる部分のみに確実に塑性変形を起こさせ、そこに圧縮残留応力を付与する。
【００２５】
図７〜図１０は、チェーン１ｐに予張力をかける際のリンクプレート２の応力分布をＦＥＭ解析した結果である。このＦＥＭ解析は、１２ｋＮ、１６ｋＮ、２０ｋＮ、２４ｋＮの各予張力をかけ、当該予張力を一旦解除してから、実使用を想定して再度、１０００Ｎ（ｒ）となるまで張力負荷を行った場合のものである。なお、リンクプレートへ負荷される最大引張荷重は、予張力が１２ｋＮで１５００Ｎ、１６ｋＮで２０００Ｎ、２０ｋＮで２５００Ｎ、２４ｋＮで３０００Ｎとなっている。以下、リンクプレートに例えば１５００Ｎの引張荷重が負荷された場合を１５００Ｎ（ｒ）と記載する。各図において、（ａ）は規定の予張力をかける過程の１０００Ｎ（ｒ）時のものであり、（ｂ）は規定の予張力がかけられた時のもの、（ｃ）は再度の張力負荷を行った１０Ｎ（ｒ）時のものであり、（ｄ）はその１０００Ｎ（ｒ）時のものである。
【００２６】
各図の（ａ）、（ｂ）から、ピン部材（ピン３又はストリップ４）が固定されたピン孔の周縁において、当該一方のピン部材（ピン３又はストリップ４）のチェーン径方向で対向する上下両側のピン孔外隅Ｒの近傍に、予張力による力が大きくかかることが解る。図、塑性変形部分を符号ｓ、引張応力部分を符号ｈ、圧縮応力部分のうち応力値の高い部分から低い部分へ符号ａ１、ａ２で示す。各図の（ｂ）をみると、塑性変形部分ｓが特にピン孔外隅Ｒの近傍に集中している。また、予張力が１２ｋＮ、１６ｋＮ・・と大きくなるに従って、塑性変形部分ｓが広がる。特に図９及び図１０では、塑性変形部分ｓが広範囲に広がっている。各図における（ｃ）再度の張力負荷を行った１０Ｎ（ｒ）時をみると、図７及び図８では、圧縮応力部分ａ２は小さく、図９及び図１０では、圧縮応力部分ａ２がこれらよりも広範囲に広がっている。
【００２７】
各図の（ａ）と（ｄ）におけるピン孔外隅Ｒの近傍を比較する。上述のように（ａ）は予張力時、（ｄ）は再度の張力負荷時のそれぞれ１０００ｎ（ｒ）時のものである。図７（ａ）と（ｄ）の間では、塑性変形部分ｓの変化は殆ど認められない。図８（ａ）と（ｄ）の間では、同図（ａ）では塑性変形部分ｓが存在するが、同図（ｂ）では塑性変形部分ｓが小さいか或いは殆ど存在しない。図９及び図１０の（ａ）と（ｄ）をそれぞれ比較すると、各図の（ｄ）で塑性変形部分ｓが小さくなるものの、引張応力部分ｈが増大していることや圧縮応力部分ａ１、ａ２が増大していることが認められる。
【００２８】
上記解析結果により、塑性変形部分ｓがピン孔外隅の近傍Ｒに集中して発生し、この部分に圧縮残留応力が付与され、実使用を想定した再度の張力負荷時に、予張力が１６ｋＮまでは塑性変形部分ｓが縮小する傾向にあるが、予張力が２０ｋＮを越えると引張応力部分ｈや圧縮応力部分ａ２が広がっており、予張力は１２ｋＮ〜１６ｋＮとするのが好ましいことが解る。従って、予張力が１２ｋＮ〜１６ｋＮとなるように、プリロード装置１００の下部ローラ３６を上部ローラ３５から下降させ、チェーン１ｐを無端回動させつつ当該チェーン１ｐに引張荷重を負荷する。更に、チェーンの周速及び周回数ともに抑えられているため、ピン孔外隅の近傍Ｒ以外の部分に塑性変形が広がらないようになっている。
【００２９】
上記本実施形態のチェーン１によれば、予張力がかけられることで、圧入して固定された側のピン３やストリップ４が当たるピン孔外隅の近傍Ｒのみが塑性変形され、そこに圧縮残留応力が生じている。つまり、リンクプレート２に最も大きな力がかかるピン孔外隅の近傍Ｒが特に強化され、これにより、リンクプレート２が、変形抵抗の上昇により金属疲労が防止されるいわゆるシェイクダウン状態となっている。そして、リンクプレート２における塑性変形が不要な部分にまで広がらずチェーン１の耐久性を向上させることができる。
【００３０】
また、上述した本実施形態の動力伝達装置Ｃは、耐久性が向上しかつ品質が安定した上記動力伝達チェーン１を使用しているので、長期にわたり安定して動力伝達を行うことができる。なお、本発明の動力伝達装置は、インプットプーリ及びアウトプットプーリの両方の溝幅が変動する態様に限定されるものではなく、いずれか一方の溝幅のみが変動し、他方が変動しない固定幅にした態様であってもよい。上記では溝幅が連続的に変動する態様について説明したが、有段的に変動することや、固定式である等の他の動力伝達装置に適用してもよい。また、チェーンを構成するピン部材はピン本体及びその両端部に設けられた接触部材からなるものとしてもよく、積層されたリンクプレートを挟み込むブロック部材を備えるブロックタイプのチェーンとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】インプットプーリ及びアウトプットプーリに動力伝達チェーンが掛けられた状態を示す斜視図である。
【図２】インプットプーリに動力伝達チェーンが掛けられた要部構成を示す断面図である。
【図３】チェーンの要部構成を模式的に示す斜視図である。
【図４】３円筒式プリロード装置の正面図である。
【図５】３円筒式プリロード装置の要部正面図である。
【図６】上部ローラ又は下部ローラ近傍の断面図である。
【図７】１２ｋＮで予張力をかけたリンクプレートのＦＥＭ解析結果である。
【図８】１６ｋＮで予張力をかけたリンクプレートのＦＥＭ解析結果である。
【図９】２０ｋＮで予張力をかけたリンクプレートのＦＥＭ解析結果である。
【図１０】２４ｋＮで予張力をかけたリンクプレートのＦＥＭ解析結果である。
【符号の説明】
【００３２】
１    動力伝達チェーン
２    リンクプレート
２ａ  ピン孔
３    ピン
４    ストリップ
１０  インプットプーリ
２０  アウトプットプーリ
３０  装置本体
３５  上部ローラ
３６  下部ローラ
ｓ    塑性変形部分
【図１】
2007270942.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007270942.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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