(57)【要約】【課題】無段変速機用のベルトの摩擦係数を高める。【解決手段】両側にスリット部２４、２４を有する板状のエレメント２０を積層して環状に配置し、エレメント２０の各々を、スリット部２４、２４を挿通させたリング１０、１０で結束して構成された無段変速機用のベルトにおいて、エレメント２０との間の摩擦力を低減させるＯＬＤコーティングを、リング１０、１０に施して、ベルト１の実際の軌道と、理想の軌道とのズレを小さくした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両側にスリットを有する板状のエレメントを積層して環状に配置し、エレメントの各々を、スリットを挿通させた環状帯で結束して構成された無段変速機用のベルトにおいて、
前記エレメントとの間の摩擦力を低減させるコーティングを、前記環状帯に施したこと特徴とする無段変速機用のベルト。
【請求項２】
前記環状帯は、環状の帯板を層状に重ねて形成されており、
前記環状帯において外周と内周に位置する前記帯板に、前記コーティングを施したことを特徴とする請求項１に記載の無段変速機用のベルト。
【請求項３】
前記コーティングは、ＤＬＣコーティングであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無段変速機用のベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無段変速機用のベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用のベルト式の無段変速機では、エンジンの回転駆動力が入力される入力側プーリと、出力軸に連結された出力側プーリとの間に、金属製のベルトが巻き掛けられており、入力側プーリと出力側プーリにおけるベルトの巻き掛け半径を変化させることで、エンジンの回転駆動力を、所望の変速比で変速して出力軸に伝達するようになっている。
【０００３】
入力側プーリと出力側プーリは、それぞれ固定プーリと可動プーリとから構成されており、可動プーリを回転軸方向に変位させて、固定プーリのシーブ面と、可動プーリのシーブ面との間の溝幅を変更することで、プーリ（入力側プーリと出力側プーリ）におけるベルトの巻き掛け半径が変化するようになっている。
【０００４】
金属製のベルトは、多数のエレメントを環状に積層したものを、２組のリングによって挟み込んで構成されている（例えば、特許文献１）。
このベルトは、エレメントの幅方向の両側部が、固定プーリのシーブ面と可動プーリのシーブ面との間に把持された状態で、プーリ（入力側プーリと出力側プーリ）に巻き掛けられており、プーリの推力（ベルトの把持力）により発生する摩擦力で、プーリとベルトとの間でのトルクの伝達が行われるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２７０６９６号公報
【０００６】
ここで、ベルトが伝達するトルク（伝達トルク）は、下記式（１）で表すことができ、ベルトの摩擦係数（金属摩擦係数）を高くすると、プーリの推力を小さくすることができる。
伝達トルク＝プーリの推力  ×  ベルトの摩擦係数    ・・・（１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、ベルトの摩擦係数に影響を及ぼす因子の一つである潤滑油に着目して、摩擦係数の高い潤滑油を用いたところ、潤滑油の摩擦係数の増加に比例して、ベルトの摩擦係数は高くならなかった。
そのため、より確実にベルトの摩擦係数を高めることが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、
両側にスリットを有する板状のエレメントを積層して環状に配置し、エレメントの各々を、スリットを挿通させた環状帯で結束して構成された無段変速機用のベルトにおいて、前記エレメントとの間の摩擦力を低減させるコーティングを、前記環状帯に施したことを特徴とする無段変速機用のベルトとした。
【発明の効果】
【０００９】
本願発明者は、鋭意検討の結果、
潤滑油の摩擦係数が高くなると、プーリに巻き掛けられたベルトの実際の軌道と、理想の軌道とのズレが大きくなって、ベルトの摩擦係数が高くならないこと、
環状リングとエレメントとの間の摩擦力を低下させると、ベルトの実際の軌道と、理想の軌道とのズレが小さくなること、を見いだした。
そこで、環状帯にエレメントとの間の摩擦力を低減させるコーティングを施して、ベルトの実際の軌道と、理想の軌道とのズレを小さくすることで、ベルトの摩擦係数を高めることに成功した。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態にかかるベルトおよびエレメントを説明する図である。
【図２】実施の形態にかかるエレメントを説明する図である。
【図３】ベルトの挙動を説明する図である。
【００１１】
図１は、実施の形態にかかるベルト１を説明する図である。（ａ）は、ベルト１の構成を説明する斜視図であり、（ｂ）は、エレメント２０の正面図であり、（ｃ）は、（ｂ）におけるＡ−Ａ断面図である。
なお、図１の（ｂ）では、エレメント２０の両側を把持する入力側プーリのシーブ面５１１、５２１を仮想線で示している。
【００１２】
図１の（ａ）に示すように、金属製のベルト１は、高張力鋼板からなるリング状の薄板１０ａ（帯板）を層状に重ねて形成した環状のリング１０（環状帯）と、リング１０の長手方向に多数重ねて環状に配置された板状のエレメント２０と、を備えている。
【００１３】
図１の（ｂ）に示すように、エレメント２０は、上面にリング１０が摺動するサドル面２１０を有する楔部２１と、サドル面２１０との間にスリット部２４を形成する頭部２２と、楔部２１と頭部２２とを接続する接続部２３とを備えており、このエレメント２０は、接続部２３の両側のスリット部２４に収容された一対のリング１０、１０により拘束されている。
【００１４】
図１の（ｃ）に示すように、エレメント２０の頭部２２には一方の面に凸形状のディンプル２２１が形成され、他方の面には隣接するエレメント２０のディンプル２２１が嵌合する凹形状のホール２２２が形成されている。
そして、エレメント２０では、楔部２１と頭部２２と接続部２３のディンプル２２１側が前面、反対側が後面となっている。
【００１５】
図１の（ｂ）に示すように、エレメント２０では、楔部２１の幅方向の両側に、エレメント２０の中心線Ｘに対して所定角度傾斜したフランク面２１１、２１１が形成されており、これらフランク面２１１、２１１は、エレメント２０の中心線Ｘを挟んで対称に位置している。
【００１６】
エレメント２０のフランク面２１１、２１１は、ベルト１がプーリに巻き掛けられた状態で、固定プーリ５１のシーブ面５１１と、可動プーリ５２のシーブ面５２１との間に把持されるようになっており、この状態において、フランク面２１１、２１１とシーブ面５１１、５２１との間の摩擦力により、プーリ（入力側プーリ、出力側プーリ）とベルト１の間でのトルクの伝達が行われるようになっている。
【００１７】
図１の（ｃ）に示すように、楔部２１の前面には、サドル面２１０から下方に離れるにつれて、エレメント２０の積層方向における厚みＷが減少するテーパ面２１ａが設けられている。
エレメント２０の積層方向における楔部２１の厚みＷは、テーパ面２１ａの開始位置であるロッキングエッジ２１２よりも下方が、先端（下端）に向かうにつれて薄くなっており、断面視において楔部２１は、先細り形状を成している。
【００１８】
楔部２１においてロッキングエッジ２１２よりも上方は、隣接するエレメント２０との当接部２１３となっており、断面視において、楔部２１のテーパ面２１ａは、この当接部２１３に対して所定角度で傾斜している。
ここで、ロッキングエッジ２１２は、エレメント２０（楔部２１）の厚みが変化する境界線（当接部２１３とテーパ面２１ａとの境界線）である。
【００１９】
図２は、ベルト１におけるエレメント２０の並びを説明する図であり、（ａ）は、入力側プーリ５と出力側プーリ６に巻き掛けられたベルト１におけるトルク伝達時のエレメント２０の並びを説明する図であり、（ｂ）は、（ａ）における領域Ａにおけるエレメント２０の並びを拡大して模式的に示す図であり、（ｃ）は、（ａ）における領域Ｂにおけるエレメント２０の並びを拡大して模式的に示す図である。
なお、図２の（ａ）は、入力側プーリ５と出力側プーリ６に巻き掛けられたベルト１を可動プーリ５２、６２（図示せず）側から見た図であり、固定プーリ５１、６１におけるベルト１の巻き掛け位置を模式的に示した図である。
【００２０】
図２の（ａ）に示すように、入力側プーリ５と出力側プーリ６に巻き掛けられたベルト１では、トルクの伝達を行っている間、エレメント２０の圧縮側と非圧縮側とが生じることになる。
ベルト１の圧縮側におけるエレメント２０が直線状に並んだ部分（図２の（ａ）、領域Ａ参照）では、図２の（ｂ）に示すように、各エレメント２０が、楔部２１の当接部２１３と頭部２２の前面を、ベルト１の移動方向で隣接する他のエレメント２０の楔部２１との頭部２２の後面に接触させた状態で圧縮されており、エレメント２０、２０の間でのトルクの伝達が、主として当接部２１３と頭部２２を介して行われる。
【００２１】
また、ベルトが円弧状に湾曲した部分（図２の（ａ）、領域Ｂ参照）では、図２の（ｃ）に示すように、各エレメント２０が、当該エレメント２０の積層方向の前面に設けたロッキングエッジ２１２を支点にして揺動し、エレメント２０、２０の間でのトルクの伝達が、主としてロッキングエッジ２１２を介して行われる。
【００２２】
ここで、本願発明者は、潤滑油の摩擦係数を高くしても、潤滑油の摩擦係数の増加に比例して、ベルト１の摩擦係数は高くならない原因を検討した。
図３は、ベルト１の挙動を説明する図であり、（ａ）は、従来の潤滑油を用いた場合におけるプーリ出口でのエレメント２０の配置を説明する図であり、（ｂ）は、摩擦係数の高い潤滑油を用いた場合におけるプーリ出口でのエレメント２０の配置を説明する図であり、（ｃ）は、摩擦係数の高い潤滑油を用いた場合におけるベルト１に生じる影響を説明する図である。
【００２３】
前記したように、ベルト１が伝達するトルク（伝達トルク）は、下記式（１）で表すことができ、ベルトの摩擦係数を高くすると、プーリの推力を小さくすることができる。
伝達トルク＝プーリの推力  ×  ベルトの摩擦係数    ・・・（１）
【００２４】
しかし、ベルトの摩擦係数に影響を及ぼす因子（プーリ、ベルト、潤滑油）の一つである潤滑油に着目して、摩擦係数の高い潤滑油を用いても、潤滑油の摩擦係数の増加に比例して、ベルトの摩擦係数は高くならなかった。
【００２５】
ここで、図３の（ａ）に示すように、ベルト１（エレメント２０）とプーリ（シーブ面）の間で伝達される力の成分について考えると、プーリとベルト１との間で伝達することができるトルクは、エレメント２０とプーリ（シーブ面５１１）との間の摩擦力で生じたトルクＦ０のうち、プーリの接線方向の成分（図３の（ａ）、Ｆ１参照）だけである。
【００２６】
この伝達されるトルクＦ１は、下記式（２）で表すことができる。
Ｆ１＝  Ｆ０×ｃｏｓα    ・・・（２）
ここで、Ｆ０は、エレメント２０（フランク面）とシーブ面５１１との間の摩擦力で実際に作用するトルクであり、αは、プーリに巻き掛けられたベルト１の理想の軌道と、実際の軌道とのズレに応じて決まる角度である。
【００２７】
本願発明者は、摩擦係数の高い潤滑油を用いたことで、エレメント２０とシーブ面５１１、５２１との間の摩擦力と、エレメント２０とリング１０との摩擦力が大きくなると、
（１）入力側プーリ５の回転によるベルト１の非圧縮側の張力が高くなり、ベルトの圧縮側（図３の（ｃ）における上側）と非圧縮側（図３の（ｃ）における下側）との間でのベルトの張力差が大きくなって、入力側プーリ５と出力側プーリ６との軸間距離を狭める方向に作用する力（軸間力）が大きくなること、
（２）これにより、ベルト１に撓みが生じて、ベルト１の撓みが生じている側にエレメント２０を送り出しているプーリ（図３の（ｃ）の場合は入力側プーリ５）において、エレメント２０の走行半径ｒが変化して、図３の（ｂ）に示すように、プーリ出口におけるエレメント２０の位置が、理想的な位置（図３の（ａ）参照）から外れてしまうこと、
（３）その結果、ベルト１の理想の軌道と実際の軌道とのズレが大きくなって角度αが大きくなるために（図中、α→α’）、接線方向に取り出せる成分（図中、Ｆ１→Ｆ１’）が小さくなって、伝達されるトルクが小さくなってしまうこと、を見いだした。
【００２８】
ここで、ベルト式の無段変速機で用いられる潤滑油は、リン系極圧剤とカルシウム系清浄剤を含んでおり、リン系極圧剤とカルシウム系清浄剤とが、プーリの構成素材（例えば鉄）と共有結合することで、金属の表面に皮膜が形成されて、この皮膜が、高い摩擦係数を発現することが知られている。
【００２９】
そこで、本願発明者は、プーリ出口側においてベルト１の理想の軌道と実際の軌道とのズレの角度αが大きくなる原因を鋭意検討した結果、エレメント２０のスリット部２４に収容された一対のリング１０、１０と、エレメント２０側の接触面（例えば、サドル面２１０）との摩擦力が高くなるために、エレメント２０の位置が内径側に移動して（図３の（ｂ）、矢印ａ参照）、角度αが大きくなることを見いだした。
【００３０】
そこで、実施の形態では、高張力鋼板からなるリング状の薄板１０ａを層状に重ねて形成した環状のリング１０において、最外周と最内周に位置する薄板１０ａに、摩擦力を低減させるための表面処理を施している。
【００３１】
具体的には、以下の要件を有する材料を、最外周と最内周に位置する薄板１０ａの表面にコーティングしている。
（ａ）潤滑油に含まれるリン系極圧剤およびカルシウム系清浄剤との共有結合により、摩擦係数の高い被膜を形成しないこと、
（ｂ）動力伝達時に、環状のリング１０が、エレメント２０側の接触面（例えば、サドル面２１０）を摺動するので、コーティング被膜の強度が高いこと
（ｃ）環状のリング１０は、プーリにおける走行半径ｒ（巻き掛け径）に応じて変形するので、変形しても薄板１０ａから剥がれることのない密着性（薄板１０ａの構成素材に対する密着性）を有すること、
（ｄ）コーティング被膜を、コーティング後のリング１０のエレメント２０のスリット部２４への挿入が阻害されない厚み（例えば、数μｍ）で、薄板１０ａの表面に設けた状態で、上記（ａ）〜（ｃ）の要件を満たすこと。
【００３２】
実施の形態では、最外周と最内周に位置する薄板１０ａに、摩擦抵抗を低減させるための表面処理として、ＤＬＣコーティングを施している。
ここで、ＤＬＣ  （Ｄｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）とは、ダイヤモンドとグラファイト（黒鉛）の両方の炭素−炭素結合を併せ持つ炭素を主成分とした物質で作られた薄膜の総称であり、実施の形態では、高摺動性（低摩擦）、耐摩耗性、低相手攻撃性などに優れる水素含有アモルファスカーボン（ａ−Ｃ：Ｈ）構造のＤＬＣコーティングを、プラズマＣＶＤ法などにより、最外周と最内周に位置する薄板１０ａの表面に成膜している。
なお、窒化クロム系の被膜を、最外周と最内周に位置する薄板１０ａの表面に成膜してもよい。
【００３３】
このように、最外周と最内周に位置する薄板１０ａの表面にＤＬＣコーティングを施したリング１０を採用して、エレメント２０とリング１０との間での摩擦抵抗を低減させると、ベルト１の理想の軌道と、実際の軌道とのズレの角度αの増加を抑制することができる。
これにより、プーリとベルト１との間で伝達することができるトルクＦ１の低下を抑えることができるので、潤滑油の摩擦係数を高くしても、潤滑油の摩擦係数の増加に比例して、ベルト１の摩擦係数を高くすることが可能になる。
【００３４】
以上の通り、実施の形態では
（１）両側にスリット部２４、２４（スリット）を有する板状のエレメント２０を積層して環状に配置し、エレメント２０の各々を、スリット部２４、２４を挿通させたリング１０、１０（環状帯）で結束して構成された無段変速機用のベルト１において、
エレメント２０との間の摩擦力を低減させるコーティングを、リング１０、１０に施した構成とした。
【００３５】
潤滑油の摩擦係数が高くなると、プーリに巻き掛けられたベルト１の実際の軌道と、理想の軌道とのズレが大きくなって、ベルト１の摩擦係数が高くならないので、エレメント２０との間の摩擦力を低減させるコーティングを、リング１０、１０に施すことで、ベルト１の実際の軌道と、理想の軌道とのズレを小さくすることで、ベルト１の摩擦係数を高めることに成功した。
【００３６】
上記のとおり、ベルト１が伝達するトルク（伝達トルク）は、下記式（１）で表すことができ、ベルト１の摩擦係数を高くすると、プーリの推力を小さくすることができる。
伝達トルク＝プーリの推力  ×  ベルトの摩擦係数    ・・・（１）
これにより、プーリの推力（ベルト１の把持力）を低くすることができると、プーリの推力を発生させる油圧を低減させることが可能になる。そうすると、油圧を発生させるオイルポンプの負荷が低減するので、オイルポンプがエンジン駆動されるオイルポンプである場合には、エンジンに対する負荷の低減に伴う燃費の向上が期待できる。
【００３７】
（２）リング１０は、リング状の薄板１０ａを層状に重ねて形成されており、
リング１０において外周と内周に位置する薄板１０ａ、１０ａに、コーティングを施した構成とした。
【００３８】
このように構成すると、外周と内周に位置する薄板１０ａ、１０ａにのみ、コーティングを施せば良いので、コーティングを施すことに伴うコストの上昇を抑えることができる。
【００３９】
（３）コーティングは、水素含有アモルファスカーボン（ａ−Ｃ：Ｈ）構造のＤＬＣコーティングであるものとした。
【００４０】
このように構成すると、ＤＬＣコーティングは、高摺動性（低摩擦）、耐摩耗性、低相手攻撃性などに優れているので、コーティングの効果の持続期間を確保しつつ、ベルトの摩擦係数を高くすることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１      ベルト
２      エレメント
５      入力側プーリ
６      出力側プーリ
１０    リング（環状帯）
１０ａ  薄板（帯板）
２０    エレメント
２１    楔部
２１ａ  テーパ面
２１０  サドル面
２１１  フランク面
２１２  ロッキングエッジ
２１３  当接部
２２    頭部
２２１  ディンプル
２２２  ホール
２３    接続部
２４    スリット部（スリット）
５１    固定プーリ
５１１  シーブ面
５２    可動プーリ
５２１  シーブ面
Ｘ      中心線
ｒ      走行半径
【図１】
2017155920.tif 000003
【図２】
2017155920.tif 000004
【図３】
2017155920.tif 000005