(57)【要約】【課題】リングとエレメントとの隙間にオイルが流入したり滞留したりすることを低減して引きずり損失を抑制あるいは防止することができる伝動ベルトを提供する。【解決手段】姿勢を揃えて環状に配列された複数のエレメント８がリング７によって結束され、前記各エレメント８には、無端状のリング７の内周面と接触するサドル面９ｂと、前記サドル面９ｂの一部と対向して前記リング７の外周側に設けられて前記リング７の厚みより広い幅でかつ前記リング７の幅より深さの浅いスリットを形成するフック部１３とが形成されている伝動ベルト６において、前記リング７の外周面７ｂと前記フック部１３との隙間のオイルを、該隙間から除去する構成を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
姿勢を揃えて環状に配列された複数のエレメントがリングによって結束され、前記各エレメントには、無端状のリングの内周面と接触するサドル面と、前記サドル面の一部と対向して前記リングの外周側に設けられて前記リングの厚みより広い幅でかつ前記リングの幅より深さの浅いスリットを形成するフック部とが形成されている伝動ベルトにおいて、
前記リングの外周面と前記フック部との隙間のオイルを、該隙間から除去する構成を備えていることを特徴とする伝動ベルト。
【請求項２】
前記リングの外周面のうち前記フック部の内部に挿入されて前記フック部と対向する箇所の撥油性が、前記リングの外周面のうち前記フック部から突き出ている箇所の撥油性より高く形成されていることを特徴とする請求項１に記載の伝動ベルト。
【請求項３】
前記リングの外周面のうち前記フック部の内部に挿入されて前記フック部と対向する箇所に撥油処理が施され、かつ前記リングの外周面のうち前記フック部から突き出ている箇所には前記撥油処理が施されていないことを特徴とする請求項１または２に記載の伝動ベルト。
【請求項４】
前記撥油処理は、フッ素系表面処理剤による表面処理およびフッ素系樹脂によるコーティング層の形成のいずれかを含むことを特徴とする請求項３に記載の伝動ベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リングとそのリングによって結束された複数のエレメントとで構成され、一対のプーリに巻き掛けられて動力を伝達する伝動ベルトに関し、特にリングとエレメントとの摩擦もしくはエレメント同士の摩擦あるいはエレメントとプーリとの摩擦を低減させるオイルを用いた伝動ベルトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、リングとそのリングに嵌合するエレメントとで構成された伝動ベルトが知られており、自動車や高出力トルクを要求される機械で使用される伝動ベルトは、リングおよびエレメントに大きな引っ張り荷重や圧縮荷重が作用するので、いずれの部材も引っ張りや圧縮の強度が大きい金属材料を利用している。また、リング部材は、プーリに巻き掛けられる箇所では曲げられ、それぞれのプーリの間では引っ張られて使用されることから、曲げおよび引っ張りの変形に適応するために、薄いリングを複数積層して構成されている。
【０００３】
したがって、各部材が金属材料で構成されているので、それぞれの部材の引っ張りや圧縮強度が大きくなる反面、動力を伝達する際に、不可避的に金属材料の部材同士が接触することになるので、その接触による摩擦熱が生じたり、摩耗が生じて耐久性が低下したりする可能性がある。
【０００４】
そのため、特許文献１に記載された発明は、積層されたリングとそのリングによって結束された複数のエレメントとで構成された伝動ベルトの耐久性および動力伝達効率を向上させるために、エレメントのピッチング（リングの長手方向に沿う軸線を中心にしてエレメントが回転して傾くこと）によるエレメントとリングとの接触を防止するように構成されている。つまり、積層されたリングの外周面とエレメントとに隙間を大きく形成することにより、エレメントがピッチングなどにより傾いた場合に、リングの外周面とエレメントとが接触する以前に、それぞれのエレメントが互いに結合するために形成された凸部と凹部とが接触するように構成されている。
【０００５】
また、特許文献２に記載された発明では、エレメントとリングとの接触摩擦を低減するためにリングの表面にＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン樹脂）のコーティングを施している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２００８９４号公報
【特許文献２】特開２０００−１９３０４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１に記載された発明によれば、エレメントとリングとの隙間を大きくすることにより、エレメントがピッチングなどによって傾いた場合にも、各エレメントに形成されて結合された凸部と凹部とが接触することにより、エレメントとリングとの接触を防止することができるので、リングの耐久性を向上させることができる。しかしながら、エレメントやリングあるいはそのエレメントと接触して動力を伝達するプーリは、金属材料で形成されているので、リングの外周面とエレメントとの接触を防止したとしても、他の部分やプーリとの接触部では潤滑が必要となる。そのため、伝動ベルトの一部をオイルに浸したり、その伝動ベルトにオイルを垂らしたりして潤滑オイルが供給されることとなる。その結果、リングの外周面とエレメントとの隙間に潤滑オイルが滞留している状態で、リングの外周面とエレメントとで滑りが生じた場合には、その隙間に滞留しているオイルの粘性抵抗により伝達効率が低下する可能性がある。
【０００８】
また、特許文献２に記載された発明によれば、リングの表面全体にＰＴＦＥのコーティングを施すことによりコーティングが施されたリングの表面とエレメントとの接触抵抗を低減することができる。また、コーティングが施されている面は、撥油性があってオイルの付着を抑制できるので、オイルの粘性抵抗を低減させることができる。しかしながら、リングとエレメントとの隙間にはオイルが滞留する可能性があるので、オイルの引きずり損失が少なからず発生する可能性がある。
【０００９】
この発明は、上述した技術的な課題に着目したものであり、リングとエレメントとの隙間にオイルが流入したり滞留したりすることを低減して引きずり損失を抑制あるいは防止することができる伝動ベルトを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために請求項１の発明は、姿勢を揃えて環状に配列された複数のエレメントがリングによって結束され、前記各エレメントには、無端状のリングの内周面と接触するサドル面と、前記サドル面の一部と対向して前記リングの外周側に設けられて前記リングの厚みより広い幅でかつ前記リングの幅より深さの浅いスリットを形成するフック部とが形成されている伝動ベルトにおいて、前記リングの外周面と前記フック部との隙間のオイルを、該隙間から除去する構成を備えていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、前記リングの外周面のうち前記フック部の内部に挿入されて前記フック部と対向する箇所の撥油性が、前記リングの外周面のうち前記フック部から突き出ている箇所の撥油性より高く形成されていることを特徴とする伝動ベルトである。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、前記リングの外周面のうち前記フック部の内部に挿入されて前記フック部と対向する箇所に撥油処理が施され、かつ前記リングの外周面のうち前記フック部から突き出ている箇所には前記撥油処理が施されていないことを特徴とする伝動ベルトである。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項３の構成において、前記撥油処理は、フッ素系表面処理剤による表面処理およびフッ素系樹脂によるコーティング層の形成のいずれかを含むことを特徴とする伝動ベルトである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、リングの外周面とそのリングによって結束された複数のエレメントのフック部との隙間に滞留したオイルを、その隙間から除去するように構成されているので、リングの外周面とエレメントのフック部との隙間にオイルを滞留させることがなく、その結果、リングとエレメントとの滑り速度に起因する粘性抵抗あるいは引きずり損失を抑制あるいは防止することができ、ひいては伝動ベルトの伝達性能の低減を抑制あるいは防止することができる。
【００１５】
また、請求項２ないし４の発明によれば、リングの外周面のうちフック部の内部に挿入されてフック部と対向する箇所には、フッ素系表面処理剤による表面処理およびフッ素系樹脂によるコーティング層のいずれかの撥油処理が施され、リングの外周面のうちフック部から突き出ている箇所には、撥油処理が施されていないので、リングの外周面とフック部との隙間に滞留したあるいは流入したオイルを、撥油性の差によってフック部から突き出ているリングの外周面側に除去することができる。したがって、請求項１の発明の効果と同様に、リングとエレメントとの滑り速度に起因する粘性抵抗あるいは引きずり損失を抑制あるいは防止することができ、ひいては伝動ベルトの伝達性能の低減を抑制あるいは防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明に係る伝動ベルトの一例を示す正面図である。
【図２】この発明に係る伝動ベルトを利用することできるベルト式無段変速機の一例を示す概略図である。
【図３】この発明に係る伝動ベルトの一例を示す斜視図である。
【図４】オイルの温度の違いによる動力伝達の損失の違いを示すグラフである。
【図５】変速比と滑り速度との関係を示すグラフである。
【図６】図１に示すエレメントの一部および積層リングの外周面を示す概略図である。
【図７】積層リングの外周面のオイルの流れを説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
つぎにこの発明に係る伝動ベルトを説明するために、その伝動ベルトを利用することのできるベルト式無段変速機の構成について図２を参照しつつ簡単に説明する。図２に示すベルト式無段変速機１の基本的な構成は従来知られたものであって、入力軸２に連結されたプライマリプーリ３と、入力軸２と平行に配置された出力軸４に連結されたセカンダリプーリ５と、それらプーリ３，５に巻き掛けられたベルト６とで構成されている。また、それぞれのプーリ３，５は、入力軸２あるいは出力軸４と一体に形成された固定シーブ３ａ，５ａと、その固定シーブ３ａ，５ａに対向して配置され、入力軸２あるいは出力軸４の軸線に沿って移動可能な可動シーブ３ｂ，５ｂとで構成されている。したがって、一方のプーリ３（５）の可動シーブ３ｂ（５ｂ）を移動させることによりプーリ３（５）の溝幅を変化させて、ベルト６の巻き掛け半径を変更し、他方のプーリ５（３）の可動シーブ５ｂ（３ｂ）によって固定シーブ５ａ（３ａ）側に荷重を作用させることによりベルト６に張力を生じさせることができる。
【００１８】
一方、ベルト６は、図３に示すように、金属リング７ａが厚み方向に積層されて構成された積層リング７と、その積層リング７の長手方向に姿勢を揃えて環状に配列され、積層リング７によって結束される金属製の複数のエレメント８，８とで構成されている。そして、エレメント８は、プーリ３，５に挟まれてプーリ３，５とエレメント８との摩擦力により動力が伝達されるように構成されている。したがって、エレメント８の側壁面（以下、フランク面９ａと記す。）は、シーブ同士３ａ，３ｂ（５ａ，５ｂ）が向かい合っているプーリ面の角度と同じ角度に形成されている。
【００１９】
そのため、プライマリプーリ３が回転することにより、そのプライマリプーリ３のトルクがエレメント８に伝達され、そのエレメント８が他のエレメント８に接触して押すことによりあるいは圧縮することにより動力が伝達され、そして、エレメント８からセカンダリプーリ５にトルクが伝達される。
【００２０】
さらに、積層リング７は、プライマリプーリ３の入り口、すなわちプライマリプーリ３に巻き掛け始める箇所の張力と、プライマリプーリ３の出口、すなわちプライマリプーリ３に巻き掛けられている状態が終了する箇所の張力との張力差により動力を伝達するように構成されている。
【００２１】
ここで、この発明に係る伝動ベルトの構成の一例について図１を参照しつつ具体的に説明する。図に示すエレメント８は、プーリ３，５と接触して動力が伝達されるフランク面９ａを備えた本体部９（図に示す下方部）と、その本体部９の幅方向の中央から上方に形成された首部１０と、その首部１０の上方に形成された略三角形状の頭部１１とで構成されている。また、その頭部１１の幅は、本体部９の幅より狭く形成されている。つまり、プーリ３，５にエレメント８が挟まれた状態で、本体部９のフランク面９ａ以外にはプーリ３，５と接触しないように構成されている。さらに、本体部９における下方部の板厚は、上方部の板厚よりも薄く形成されている。これは、エレメント８がプーリ３，５から動力を伝達されているときやエレメント８がプーリ３，５に巻き掛けられているときなどに、エレメント８がピッチングすることを許容するためである。つまり、エレメント８のピッチングを許容しないとエレメント８と積層リング７との摩擦抵抗が大きくなり、エレメント８や積層リング７の耐久性が低下するためである。そして、本体部９の上方部と下方部との境界線であるロッキングエッジ１２が、そのエレメント８の前方に位置するエレメント８と接触して押すことにより動力が伝達されるように構成されている。
【００２２】
また、頭部１１の幅方向における中央には厚み方向に突出した凸部１１ａと、その凸部１１ａが形成されている位置の板厚方向における反対側の面に、板厚方向に窪んだ凹部１１ｂとが形成されている。この凸部１１ａと凹部１１ｂとは、エレメント８，８同士を拘束するため、あるいはエレメント８の動きを抑制もしくは規制するために嵌合するように構成されている。つまり、凸部１１ａの外形より凹部１１ｂの内径が若干大きく形成されている。
【００２３】
上述したように構成されたエレメント８の本体部９の上面（以下、サドル面９ｂと記す。）と積層リング７とは、動力伝達性能や耐久性を向上させるために接触面積が大きくなるように図に示すようにサドル面９ｂ全体に積層リング７が接触して配置されている。また、頭部１１の幅方向における首部１０から突出したフック部１３は、エレメント８から積層リング７が外れるもしくは脱落することを防止するために設けられたものであり、積層リング７の幅よりも狭く、かつサドル面９ｂとフック部１３との隙間を積層リング７の厚みよりも広く形成されている。
【００２４】
そして、エレメント８はプーリ３，５の溝幅に基づいてプーリ３，５の径方向の位置が決まり、かつ積層リング７には張力が作用しているために、ベルト式無段変速機１に動力が伝達される際には、積層リング７の内周面がサドル面９ｂと接触している。さらに、その積層リング７とフック部１３との接触による摩擦抵抗の増加を防止するために、積層リング７の外周面７ｂとフック部１３とに所定の隙間が形成されている。なお、所定の隙間とは、エレメント８がピッチングした場合でも、エレメント８のフック部１３と積層リング７の外周面７ｂとが接触しない程度の隙間である。
【００２５】
一方、上述したように構成されたベルト式無段変速機１には、エレメント８，８同士やエレメント８とプーリ３，５との摩擦抵抗を低減するために潤滑オイルが供給される。したがって、エレメント８のフック部１３と積層リング７の外周面７ｂとの隙間には潤滑オイルが流入する。その結果、金属ベルト６がプーリ３，５に巻き掛けられている箇所では、エレメント８のフック部１３と積層リング７の外周面７ｂとの速度差（滑り速度Ｖ）により、オイルの引きずり損失が生じる。
【００２６】
なお、エレメント８のフック部１３と積層リング７の外周面７ｂとの滑り速度Ｖは、以下の式１により求めることができる。
（式１）
Ｖ＝２πω・ｈ・｜（１／ｉ）−１｜・（１／６０）
式１に示すωは回転数、ｈはフック部１３と積層リング７の外周面７ｂとの隙間、ｉは変速比である。
【００２７】
また、オイルの引きずり損失τ（あるいはオイルのせん断力）は、以下の式２により求めることができる。
（式２）
τ＝μ・（Ｖ／ｈ）
なお、式２におけるμはオイルの粘性係数である。したがって、オイルの引きずり損失τはオイルの粘性係数に比例するので、オイルが低温である場合には、ベルト６の伝達性能が特に低減する。図４に、オイルの温度が室温である場合と、約８０℃である場合との引きずり損失の違いを示す。なお、菱形で示すのがオイル温度が室温と同一の場合であり、三角形で示すのがオイル温度が８０℃の場合である。
【００２８】
上述した式１および式２からも分かるように、滑り速度Ｖはプーリ３，５の回転数に比例して増加して、その滑り速度Ｖに比例してオイルの引きずり損失τが増加する。なお、変速比ｉと滑り速度Ｖとの関係を示すグラフを図５に示す。
【００２９】
上述したようにフック部１３と積層リング７の外周面７ｂとの隙間にオイルが流入して滞留することにより、ベルト６の伝達性能が低下するので、この発明は、フック部１３と積層リング７の外周面７ｂとの隙間にオイルが滞留しないように、図６に示すように積層リング７の外周面７ｂに撥油性の高いフルオロアルキルシランやフッ素系樹脂であるポリテトラフルオロチレンなどのフッ素系表面処理による撥油処理を施している。つまり、積層リング７の外周面のうちフック部１３の内部に挿入されてフック部１３と対向する面７ｂには撥油処理を施し、フック部１３から突き出ている積層リング７の外周面７ｃには撥油処理を施さないように構成されている。
【００３０】
このように積層リング７の外周面７ｂに撥油処理を施すことにより、積層リング７の外周面７ｂとフック部１３との隙間に流れ込んだオイルの引きずり損失を抑制あるいは防止することができる。また、積層リング７におけるフック部１３の内部に挿入されていない外周面７ｃに撥油処理を施さないことにより、図７に示すように積層リング７の外周面７ｂとエレメント８のフック部１３との隙間に流入したオイルは、撥油性の差によって撥油処理を施していない側の外周面７ｃに吸引あるいは流れ出して除去される。したがって、隙間に流れ込んだオイルを強制的に撥油処理を施していない外周面７ｃに引き出すあるいは除去することができるので、積層リング７の外周面７ｂとエレメント８のフック部１３との隙間にオイルが滞留することを抑制あるいは防止することができる。
【００３１】
上述したように積層リング７の外周面におけるフック部１３の内部に挿入されてフック部１３と対向する面７ｂにに撥油処理を施し、フック部１３から突き出ている外周面７ｃに撥油処理を施さないことにより、積層リング７とフック部１３との隙間にオイルが滞留することによるオイルの引きずり損失を効率的に低減することができる。
【００３２】
この発明は、上述した構成に限定されるものではなく、例えば、エレメント８の構成が異なった形状であっても、そのエレメント８と積層リング７との隙間にオイルが滞留することによるオイルの引きずり損失が生じる箇所には適応することができる。また、エレメント８のフック部１３における積層リング７と対面する面にも撥油処理を施しても良い。
【符号の説明】
【００３３】
６…ベルト、  ７…積層リング、  ７ｂ，７ｃ…積層リングの外周面、  ８…エレメント、  １３…フック部。
【図１】
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【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】
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