JP4082233B2

JP4082233B2 - Power transmission chain and power transmission device

Info

Publication number: JP4082233B2
Application number: JP2003042786A
Authority: JP
Inventors: 繁夫鎌本; 憲治浅野
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2003-02-20
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2023-02-20
Also published as: JP2004251385A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両などに採用されるいわゆるチェーン式無段変速機などに用いられる動力伝達チェーンおよびそれを用いた動力伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）としては、例えば、エンジン側に設けられたドライブプーリと、駆動輪側に設けられたドリブンプーリと、両者間に架け渡された無端状のチェーンとを備えたものがある。このような、いわゆるチェーン式無段変速機では、各プーリの円錐面状のシーブ面とチェーンのピン端面とが境界潤滑状態（接触面内の一部が微小突起の直接接触で、残部が潤滑油膜を介して接触する潤滑状態）でシーブ面の周方向に若干の滑り接触をすることによりトラクションを発生させ、このトラクション力によって動力を伝達する。そして、ドライブプーリおよびドリブンプーリのうちの少なくとも一方の溝幅（シーブ面間距離）を連続的に変えることにより、従来のギア式とは異なるスムーズな動きで、無段の変速を行うことができる。
【０００３】
上記のチェーン式無段変速機では、大型車への適用を可能とすべく、高トルク（３００Ｎ・ｍ以上）および高面圧（４００ＭＰａ以上）の使用条件に耐えうるチェーンの開発が進められている。詳細には、チェーンは、そのピンの両端面側から高トルクで回転するプーリによって強い力で挟まれた状態で動力伝達を行うことから、そのピンの両端面には垂直方向の大きな荷重とせん断方向の大きな荷重とが作用する。このため、主に垂直方向に大きな荷重が作用する転がり軸受と比較して、特有の過酷な接触条件になっており、この特有の過酷な接触条件に耐えうるピン端面を備えたチェーンの開発が進められている。
【０００４】
このようななか、ピン端面に浸炭窒化層などの窒素を含有する縁部層を形成し、そのピンの軸方向断面視において端面側の外形線が直線状になっているチェーンが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１４７５４２号公報（第４頁〜第５頁、第１図、第３図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のチェーンは、プーリとの接触面を浸炭窒化層にしているので、ある程度耐摩耗性が向上したものとなっているが、高面圧かつ高トルクという使用条件の下では充分なものとはいえない。また、ピンの軸方向がシーブ面の軸中心に対して平行とならないようなミスアライメントが生じた場合、ピン端面が直線状になっていることから、ピンのエッジ部がシーブ面に強く接触することになり、そのためエッジロード（エッジ付近の局所的な接触応力増大）が発生して、摩耗、圧痕などの表面損傷が生じるという問題もある。
【０００７】
かかる問題に対して、ピン端面を円弧面（フルクラウニング形状）にする方策が考えられるが、この方策では、つぎのような問題が生ずる。例えば、図５に示すようにチェーン３１を構成するピン３３の端面３３ａを曲率半径の小さい円弧面にした場合、プーリ３４との接触面積が小さいために大きな動力伝達を行うのが難しく、しかもプーリ３４との接触面圧が非常に高くなってピン端面やシーブ面に早期に摩耗、圧痕などの表面損傷を発生させてしまうという問題が生じる。一方、例えば、図６に示すようにチェーン３１を構成するピン３３の端面３３ｂを曲率半径の大きい円弧面にした場合、ピン端面３３ｂが直線状の場合と同様、ミスアライメントが生じると、ピン３３のエッジ部３３ｃにエッジロードが起こり、摩耗、圧痕などの表面損傷が発生するという問題が生じる。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、高トルクおよび高面圧条件下において、境界潤滑状態で滑り接触させて使用しても、長期にわたって、ピン端面やシーブ面に表面損傷を発生させることなく、大きな動力伝達を行うことができる動力伝達チェーンおよびそれを用いた動力伝達装置の提供をその目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の動力伝達チェーンは、複数のリンクと、これらを相互に連結する複数のピンとを備え、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のプーリとの間に架け渡されて用いられ、前記ピンの端面と前記第１および第２のプーリのシーブ面との間で滑り接触をする動力伝達チェーンであって、前記ピンは、その軸方向断面視において端面側の外形線が対数曲線になっていることを特徴としている。
【００１０】
上記の構成によれば、ピン端面の外形線が対数曲線になっている（ピン端面が対数クラウニング形状になっている）ので、シーブ面との接触面積が適度となり、接触圧力を略均一に分布させることができる。そのため、高トルクおよび高面圧条件下において、境界潤滑状態で滑り接触させて使用しても、ピン端面とシーブ面との接触部全体に略均一な圧力が作用するために、ピン端面やシーブ面に局所的に摩耗、圧痕などの表面損傷を早期に発生させてしまうのを防止できて全体としての寿命が延長するとともに、大きな動力伝達が可能となる。さらに、ミスアライメントが生じてもエッジロードの発生を防止できることから、大きなミスアライメントを許容できるものとなる。よって、長期にわたって、ピン端面やシーブ面に表面損傷を生じることなく、大きな動力伝達を行うことができるものとなる。
【００１１】
上記の動力伝達チェーンにおいて、前記対数曲線が下記の数式（１）で表される対数曲線であることが好ましい。この場合、接触圧力をきわめて均一に分布させることができるとともに、チェーンとプーリの接触後（運転後）の接触部内の材料のダメージを均一に分布させることができる。このため、高トルクおよび高面圧条件下において、境界潤滑状態で滑り接触させて使用しても、接触部内の局所的損傷を防止でき、確実に長期にわたってピン端面やシーブ面に表面損傷を生じることなく、大きな動力伝達を行うことができるものとなる。
【数４】
【数５】
【数６】
【００１２】
本発明の第２の動力伝達チェーンは、複数のリンクと、これらを相互に連結する複数のピンとを備え、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のプーリとの間に架け渡されて用いられ、前記ピンの端面と前記第１および第２のプーリのシーブ面との間で滑り接触をする動力伝達チェーンであって、前記ピンは、その軸方向断面視において端面側の外形線が対数曲線に近似した曲線になっていることを特徴としている。
【００１３】
上記の構成のように、ピン端面の外形線が対数曲線に近似した曲線になっていても（ピン端面が擬似的な複合クラウニング形状になっていても）、上記第１の動力伝達チェーンと同様、高トルクおよび高面圧条件下において、境界潤滑状態で滑り接触させて使用しても、長期にわたって、ピン端面やシーブ面に表面損傷を生じることなく、大きな動力伝達を行うことができるものとなる。また、大きなミスアライメントを許容することができる。さらに、この場合、加工しやすいという利点がある。
ここで、本発明において「対数曲線に近似した曲線」とは、ピン端面の外形線が完全な対数曲線とはいえないが、例えば、曲率半径の異なる複数の円弧を連結することで対数曲線に近似するようにした曲線のように、上記した対数曲線と同様の作用効果を奏する曲線をいう。
【００１４】
本発明の第１の動力伝達装置は、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、両者の間に架け渡され、前記第１および第２のプーリのシーブ面と滑り接触をする端面を有する複数のピンと、これらピンによって相互に連結された複数のリンクとを有するチェーンと、を備えた動力伝達装置であって、前記チェーンが、上記した第１または第２の動力伝達チェーンであることを特徴としている。
上記の構成によれば、高トルクおよび高面圧下において境界潤滑状態で接触させて使用するという過酷な使用条件に耐えうる動力伝達チェーンを用いているので、長期にわたって安定して所定の伝達比で動力伝達を行うことが可能なものとなる。
【００１５】
本発明の第２の動力伝達装置は、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、両者の間に架け渡され、前記第１および第２のプーリのシーブ面と滑り接触をする端面を有する複数のピンと、これらピンによって相互に連結された複数のリンクとを有するチェーンと、を備えた動力伝達装置であって、前記ピンの端面とプーリのシーブ面の無負荷接触における面間隙間の値をＹ（ｘ）としたとき、無負荷で前記ピン端面とシーブ面が接触する場合の接触点とプーリの回転軸を含む断面視においてＹ（ｘ）は対数曲線または対数曲線に近似した曲線になっていることを特徴としている。
上記の構成によれば、高トルクおよび高面圧下において境界潤滑状態で接触させて使用するという過酷な使用条件に耐えうる動力伝達チェーンを用いているので、長期にわたって安定して所定の伝達比で動力伝達を行うことが可能なものとなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。まず、本発明の動力伝達チェーンについて説明する。
図１は本発明の動力伝達チェーンの一実施形態に係るいわゆるチェーン式無段変速機用のチェーン（以下単に「チェーン」ともいう）の要部構成を模式的に示す斜視図である。図１において、Ｘ，Ｙ，Ｚを互いに直交する３方向とする。
本形態に係るチェーン１は、無端状であって、複数の金属（軸受鋼等）製リンク２と、これらリンク２を相互に連結するための複数の金属（軸受鋼等）製ピン３とから構成される。
【００１７】
リンク２は、直方体状であって、１枚につき貫通孔４が２つずつ設けられており、貫通孔４毎にそれぞれピン３が２つずつ圧入できるようになっている。そして、リンク２は、チェーン１の幅方向（Ｚ方向）に平行に配列され、１列おきに貫通孔４が１つ分ずれるよう、さらにチェーン１の長手方向（Ｘ方向）に屈曲可能なように連結されている。
【００１８】
ピン３は、貫通孔４内周面に沿う側面を有する棒状体であり、その側面をリンク２の貫通孔４の内周面に沿わせて、周方向に摺動可能に圧入されている。
そして、ピン３は、図２に示すように、ピン３の軸方向（長手方向、図１のＺ方向）断面視において端面３ａ，３ｂ側の外形線がそれぞれ対数曲線になっている。具体的には、下記の数式（１）で表される対数曲線になっている。
【００１９】
【数７】
【００２０】
上記数式（１）において、Ｆはピン端面にかかる全体荷重であり、Ｌはピン端面の外形線の有効長さであり、πは円周率である。また、Ｅ′は等価ヤング率であって、ピンのヤング率Ｅ_１およびポアソン比ν_１、ピン端面と接触する相手部材であるプーリのヤング率Ｅ_２およびポアソン比ν_２の各数値を用い、Ｅ′＝２／〔（１−ν_１ ^２）／Ｅ_１＋（１−ν_２ ^２）／Ｅ_２〕により算出される値である。さらに、ｋ_１は下記の数式（２）で表される係数であり、ｋ_２は下記の数式（３）で表される係数である。
【００２１】
【数８】
【数９】
【００２２】
このようなピン３は、例えば軸受鋼からなる素材に対し、鍛造、旋削、切削等を施して所定形状に形成された棒状の中間素材を形成した後、ピン端面３ａ，３ｂ側の外形線が上記数式（１）で表される対数曲線になるよう研削加工などを行うことにより製造することができる。
【００２３】
本形態に係るチェーン１は、ピン端面３ａ，３ｂの外形線が対数曲線になっているので、ピン３の軸方向断面視において直線状のプーリのシーブ面と接触して、高トルク（３００Ｎ・ｍ以上）および高面圧（４００ＭＰａ以上）条件下において、境界潤滑状態で滑り接触させて使用しても、局所的に接触圧力の高い部分が発生しない。さらに、上記数式（１）で表される対数曲線としているため、接触部材料内部のダメージが均一に分布する効果もある。このため、ピン端面３ａ，３ｂやシーブ面に局部的に摩耗、圧痕などの表面損傷が早期に発生してしまうといったことなく、大きな動力伝達を行うことが可能となる。また、大きなミスアライメントを許容することが可能となる。なお、本発明者らは、ピン端面３ａ，３ｂの外形線を上記数式（１）で表される対数曲線としたもの（対数クラウニング形状、実施例品）が、ピン端面の外形線を円弧にしたもの（フルクラウニング形状、比較例品）と比べ、１．５倍程度の接触面圧に耐えつつ動力伝達を行えたことを確認している。
【００２４】
なお、本発明のチェーンは、上記数式（１）で表される対数曲線に限定されるものではない。例えば、ピン３の材料がフォンミーゼス（von Mises）の降伏条件に従う場合には、下記の数式（４）に示す対数曲線になっていることが好ましく、またピン３の材料がトレスカ（Tresca）の降伏条件に従う場合には、下記の数式（５）に示す対数曲線になっていることが好ましい。これらの数式（４）（５）で表される対数曲線の場合には、材料の強度限界まで表面損傷を生じることなく、大きな動力伝達を行うことができる。
【００２５】
【数１０】
【００２６】
また、本発明のチェーン１において、ピン３は、ピン３の軸方向（長手方向、図１のＺ方向）断面視において端面３ａ，３ｂ側の外形線がそれぞれ実質的に対数曲線に近似した曲線になっていてもよい。例えば、大きな曲率半径を有する円弧の両端に小さな曲率半径を有する円弧をそれぞれ連結してなる曲線になっていてもよい。このような複合クラウニング形状であれば、対数曲線の場合と比較して機械加工しやすいという利点がある。
【００２７】
さらに、本発明のチェーン１は、ピン３の端面３ａ，３ｂの外形線が上記したようになっておれば、ピン３やリンク２について適宜の形状に変更してもよい。また、ピン３側面や貫通孔４内周面には、摩耗や摺動抵抗を減少させるために、二硫化モリブデン、フッ素等の固体潤滑材を塗布したり、あるいはショットピーニング処理やバレル処理等の粗面化処理を施して潤滑油溜まりのための凹部を形成したりしてもよい。
【００２８】
つぎに、本発明の動力伝達装置について説明する。
図３は、本発明の動力伝達装置の一実施形態に係るいわゆるチェーン式無段変速機（以下単に「無段変速機」ともいう）の要部構成を示す模式的な斜視図である。本形態に係る無段変速機は、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）製ドライブプーリ１０と、第２のプーリとしての金属（構造用鋼等）製ドリブンプーリ２０と、その間に架け渡された無端状のチェーン１とを備えている。なお、図３中のチェーン１は理解を容易にするために一部断面を明示している。
【００２９】
図４も参照して、ドライブプーリ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。よって、ピン端面とシーブ面は略線接触の状態にある。また、これら傾斜面は図４の断面内（無負荷でピン端面とシーブ面が接触する場合の接触点とプーリの回転軸を含む断面内）で直線状となるよう形成されている。そして、これらシーブの傾斜面１２ａ、１３ａにより溝を形成し、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、図４の左右方向に可動シーブ１３を移動させることにより溝幅を変化させ、それにより図４の上下方向にチェーン１を移動させて入力軸１１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。
【００３０】
一方、ドリブンプーリ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、ドライブプーリ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２２と可動シーブ２３とを備えている。また、このプーリ２０の可動シーブ２３には、ドライブプーリ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。
【００３１】
上記ドライブプーリ１０とドリブンプーリ２０との間に架け渡されるチェーン１は、上述した、図１および図２に示すものである。すなわち、チェーン１を構成するピン３は、その軸方向断面視において端面３ａ，３ｂ側の外形線が対数曲線になっているものである。また、対数曲線に近似した曲線になっていてもよい。なお、詳細については、上述したとおりであるので、その説明は省略する。
【００３２】
上記のように構成された本形態に係る無段変速機では、例えば、以下のようにして無段階の変速を行うことができる。
出力軸２１の回転を減速する場合、ドライブプーリ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（図４の下方向）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、ドリブンプーリ２０側では可動シーブ２３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。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。
出力軸２１の回転を増速する場合、ドライブプーリ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（図４の上方向）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、ドリブンプーリ２０側では可動シーブ２３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。
【００３３】
以上のように、本形態に係る無段変速機では、変速時にはピン端面３ａ，３ｂと円錐面状のシーブ面１２ａ，１３ａ（２２ａ，２３ａ）とがシーブ面１２ａ，１３ａ（２２ａ，２３ａ）の内外方向に境界潤滑条件下で滑り接触するとともにシーブ面１２ａ，１３ａ（２２ａ，２３ａ）の周方向にも境界潤滑条件下で若干の滑り接触し、また一定の伝達比に固定して動力伝達を行う時にはシーブ面１２ａ，１３ａ（２２ａ，２３ａ）の周方向に境界潤滑条件下で若干の滑り接触を生じながら、動力伝達が行われるが、上記したようなチェーン１を用いているので、高トルク（３００Ｎ・ｍ以上）および高面圧（４００ＭＰａ以上）条件下で使用しても、長期にわたって安定して所定の伝達比で動力伝達を行うことが可能なものとなる。
【００３４】
なお、上記実施形態では、図４の断面視で、対数曲線状のピン端面と直線状のプーリのシーブ面が接触する例を示したが、前記局所的接触応力増大抑制や、ダメージ均一化効果は、ピン端面とシーブ面の接触部形状が相対的に対数曲線等になっていればよい。すなわち、この断面視において、ピン端面とシーブ面の両方に曲線形状を施し、両者が接触した場合、あるいはピン端面を直線状にシーブ面に対数曲線形状を施し、両者が接触した場合の接触部の（無負荷接触における）両面間の隙間の値が対数曲線あるいは対数曲線に近似した曲線となっていても、同様の効果を得ることができる。つまり、無負荷でピン端面とシーブ面とが接触する場合の接触点とプーリの回転軸を含む断面視において、前記隙間の値をＹ（ｘ）（ｘ：前記断面においてｙと垂直方向の座標）とした時、曲線Ｙ（ｘ）が対数曲線あるいは対数曲線に近似していればよい。対数曲線の場合は前記数式（１）が好ましいのは前述と同様である。
【００３５】
本発明の動力伝達装置は、ドライブプーリおよびドリブン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。また、上記では溝幅が連続的（無段階）に変動する無段変速機について説明したが、有段的に変動したり、固定式（無変速）である等の他の動力伝達装置に適用してもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の第１の動力伝達チェーンによれば、高トルクおよび高面圧条件下において、境界潤滑状態で滑り接触させて使用しても、長期にわたって、ピン端面やシーブ面に表面損傷を発生させることなく、大きな動力伝達を行うことができるものとなる。
また、本発明の第２の動力伝達チェーンによれば、上記第１の動力伝達チェーンと同様に、高トルクおよび高面圧で、しかも境界潤滑状態の接触という過酷な使用条件に耐え、大きな動力伝達を行うことができるものとなる。また、加工しやすいという利点がある。
さらに、本発明の動力伝達装置によれば、長期にわたって安定して所定の伝達比で動力を伝達することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の動力伝達チェーンの一実施形態に係るチェーン式無段変速機用チェーンの要部構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１に示すチェーン式無段変速機用チェーンのピン、リンクのＺ方向の断面図である。
【図３】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の要部構成を模式的に示す斜視図である。
【図４】図３に示すチェーン式無段変速機のドライブプーリ（ドリブンプーリ）、チェーンの部分的な拡大断面図である。
【図５】ピン端面形状を曲率半径の小さい円弧面にした場合を模式的に示す断面図である。
【図６】ピン端面形状を曲率半径の大きい円弧面にした場合を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１チェーン式無段変速機用チェーン（動力伝達チェーン）
２リンク
３ピン
３ａ，３ｂピンの端面
４貫通孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power transmission chain used in a so-called chain type continuously variable transmission or the like employed in a vehicle or the like, and a power transmission device using the same.
[0002]
[Prior art]
As a continuously variable transmission (CVT) of an automobile, for example, a drive pulley provided on the engine side, a driven pulley provided on the drive wheel side, and an endless chain spanned between the two There is something with. In such a so-called chain-type continuously variable transmission, the conical sheave surface of each pulley and the pin end surface of the chain are in a boundary lubrication state (a part of the contact surface is in direct contact with a minute protrusion, and the rest is lubricated. In a lubrication state in which contact is made via an oil film, a slight slidable contact is generated in the circumferential direction of the sheave surface to generate traction, and power is transmitted by this traction force. Then, by continuously changing the groove width (distance between sheave surfaces) of at least one of the drive pulley and the driven pulley, it is possible to perform a continuously variable transmission with a smooth movement different from the conventional gear type. .
[0003]
In the chain type continuously variable transmission described above, the development of a chain that can withstand the use conditions of high torque (300 N · m or more) and high surface pressure (400 MPa or more) has been promoted so that it can be applied to large vehicles. Yes. Specifically, the chain transmits power in a state of being pinched with a strong force by pulleys rotating at a high torque from both end surfaces of the pin, so that a large vertical load and shear are applied to both ends of the pin. A large load in the direction acts. For this reason, compared to rolling bearings where large loads are applied mainly in the vertical direction, it has special harsh contact conditions, and the development of chains with pin end faces that can withstand these special harsh contact conditions has been developed. It is being advanced.
[0004]
Under such circumstances, a chain has been proposed in which an edge layer containing nitrogen such as a carbonitrided layer is formed on the end face of the pin, and the outline on the end face side is a straight line in the axial sectional view of the pin ( For example, see Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2002-147542 A (Pages 4 to 5, FIGS. 1 and 3)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional chain has a carbonitrided layer on the contact surface with the pulley, the wear resistance is improved to some extent, but it is sufficient under the conditions of high surface pressure and high torque. I can't say that. Also, if misalignment occurs so that the axial direction of the pin is not parallel to the axial center of the sheave surface, the pin end surface is linear, so that the pin edge strongly contacts the sheave surface. Therefore, edge load (local contact stress increase in the vicinity of the edge) occurs, and there is a problem that surface damage such as wear and indentation occurs.
[0007]
In order to deal with this problem, a method of making the end surface of the pin an arc surface (full crowning shape) can be considered, but this measure causes the following problem. For example, as shown in FIG. 5, when the end surface 33a of the pin 33 constituting the chain 31 is an arc surface having a small curvature radius, it is difficult to transmit a large amount of power because the contact area with the pulley 34 is small, and the pulley The contact surface pressure with 34 is so high that surface damage such as wear and indentation occurs on the pin end surface and the sheave surface at an early stage. On the other hand, for example, when the end surface 33b of the pin 33 constituting the chain 31 is an arc surface having a large curvature radius as shown in FIG. An edge load occurs in the edge portion 33c of the metal, and there arises a problem that surface damage such as wear and indentation occurs.
[0008]
The present invention has been made in view of such circumstances, and even if it is used by sliding contact in a boundary lubrication state under high torque and high surface pressure conditions, surface damage will be caused to the pin end face and sheave surface over a long period of time. It is an object of the present invention to provide a power transmission chain capable of performing large power transmission without generating it, and a power transmission device using the power transmission chain.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A first power transmission chain according to the present invention includes a plurality of links and a plurality of pins that interconnect the links, a first pulley having a conical sheave surface, and a conical sheave surface. A power transmission chain that is bridged between a second pulley and is used for sliding contact between an end surface of the pin and a sheave surface of the first and second pulleys; In the axial sectional view, the outline on the end face side is a logarithmic curve.
[0010]
According to the above configuration, since the outline of the pin end surface is a logarithmic curve (the pin end surface has a logarithmic crowning shape), the contact area with the sheave surface is moderate and the contact pressure is distributed substantially uniformly. Can be made. For this reason, even when used in sliding contact under boundary lubrication conditions under high torque and high surface pressure conditions, a substantially uniform pressure acts on the entire contact portion between the pin end surface and the sheave surface. It is possible to prevent surface damage such as abrasion and indentation from occurring on the surface at an early stage, thereby extending the life of the whole and enabling large power transmission. Furthermore, even if misalignment occurs, edge load can be prevented from occurring, so that large misalignment can be allowed. Therefore, over a long period of time, large power transmission can be performed without causing surface damage to the pin end surface and the sheave surface.
[0011]
In the power transmission chain, the logarithmic curve is preferably a logarithmic curve represented by the following mathematical formula (1). In this case, the contact pressure can be very uniformly distributed, and the damage of the material in the contact portion after the contact between the chain and the pulley (after operation) can be uniformly distributed. For this reason, even if it is used with sliding contact in a boundary lubrication state under high torque and high surface pressure conditions, local damage in the contact portion can be prevented, and surface damage is surely generated on the pin end face and sheave surface over a long period of time. Therefore, large power transmission can be performed.
[Expression 4]
[Equation 5]
[Formula 6]
[0012]
The second power transmission chain of the present invention includes a first pulley having a conical surface-like sheave surface, and a conical surface-like sheave surface, including a plurality of links and a plurality of pins that interconnect them. A power transmission chain that is bridged between a second pulley and is used for sliding contact between an end surface of the pin and a sheave surface of the first and second pulleys; In the axial cross-sectional view, the outline on the end face side is a curve that approximates a logarithmic curve.
[0013]
As in the above configuration, even if the outline of the pin end surface is a curve that approximates a logarithmic curve (even if the pin end surface has a pseudo composite crowning shape), the same as the first power transmission chain Even under high torque and high surface pressure conditions, even when used in sliding contact with boundary lubrication, large power transmission can be performed over a long period of time without causing surface damage to the pin end surface or sheave surface. Become. Also, large misalignment can be allowed. Further, in this case, there is an advantage that it is easy to process.
Here, in the present invention, the “curve approximated to a logarithmic curve” is not a logarithmic curve whose pin end face outline is a complete logarithmic curve. For example, a logarithmic curve is formed by connecting a plurality of arcs having different curvature radii. A curve that exhibits the same effects as the logarithmic curve described above, such as an approximated curve.
[0014]
A first power transmission device according to the present invention spans between a first pulley having a conical sheave surface, a second pulley having a conical sheave surface, and the first pulley. And a chain having a plurality of pins having end faces in sliding contact with the sheave surface of the second pulley and a plurality of links interconnected by these pins, wherein the chain is The first power transmission chain or the second power transmission chain described above.
According to the above configuration, since the power transmission chain that can withstand the harsh use conditions of being used in contact with the boundary lubrication state under high torque and high surface pressure is used, the power transmission chain can be stably maintained at a predetermined transmission ratio over a long period of time. Power transmission can be performed.
[0015]
A second power transmission device according to the present invention is spanned between a first pulley having a conical sheave surface, a second pulley having a conical sheave surface, and the first pulley. And a chain having a plurality of pins having end faces in sliding contact with the sheave surface of the second pulley and a plurality of links connected to each other by the pins, the power transmission device comprising: A cross-sectional view including a contact point and a rotation axis of the pulley when the pin end surface and the sheave surface are in contact with each other when no load is applied, where Y (x) is a value between the surface gaps in the no-load contact between the end surface and the sheave surface of the pulley. Y (x) is a logarithmic curve or a curve approximated to a logarithmic curve.
According to the above configuration, since the power transmission chain that can withstand the harsh use conditions of being used in contact with the boundary lubrication state under high torque and high surface pressure is used, the power transmission chain can be stably maintained at a predetermined transmission ratio over a long period of time. Power transmission can be performed.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the power transmission chain of the present invention will be described.
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a main configuration of a chain for a so-called chain type continuously variable transmission (hereinafter also simply referred to as “chain”) according to an embodiment of the power transmission chain of the present invention. In FIG. 1, X, Y, and Z are three directions orthogonal to each other.
The chain 1 according to this embodiment is endless, and includes a plurality of metal (bearing steel, etc.) links 2 and a plurality of metal (bearing steel, etc.) pins 3 for connecting the links 2 to each other. Composed.
[0017]
The link 2 has a rectangular parallelepiped shape, and is provided with two through holes 4 for each one, so that two pins 3 can be press-fitted in each of the through holes 4. The links 2 are arranged in parallel to the width direction (Z direction) of the chain 1 so that every other row of the through holes 4 is shifted by one line, and can be bent in the longitudinal direction (X direction) of the chain 1. It is connected to.
[0018]
The pin 3 is a rod-like body having a side surface along the inner peripheral surface of the through hole 4, and the side surface is press-fitted along the inner peripheral surface of the through hole 4 of the link 2 so as to be slidable in the circumferential direction.
As shown in FIG. 2, the pin 3 has logarithmic curves on the outer surfaces of the end faces 3a and 3b in a cross-sectional view of the pin 3 in the axial direction (longitudinal direction, Z direction in FIG. 1). Specifically, it is a logarithmic curve represented by the following mathematical formula (1).
[0019]
[Expression 7]
[0020]
In the above formula (1), F is the total load applied to the pin end face, L is the effective length of the outline of the pin end face, and π is the circumference. E ′ is an equivalent Young's modulus, and the numerical values of the Young's modulus E ₁ and Poisson's ratio ν _{1 of} the pin and the Young's modulus E ₂ and Poisson's ratio ν ₂ of the pulley that is the mating member in contact with the end surface of the pin are used. E ′ = 2 / [(1−ν ₁ ² ) / E ₁ + (1−ν ₂ ² ) / E ₂ ]. Further, k ₁ is a coefficient expressed by the following equation (2), k ₂ is a coefficient expressed by the following equation (3).
[0021]
[Equation 8]
[Equation 9]
[0022]
Such a pin 3 is formed by, for example, forging, turning, cutting, or the like on a material made of bearing steel to form a rod-shaped intermediate material formed in a predetermined shape, and then the outlines on the pin end surfaces 3a, 3b side are It can manufacture by performing a grinding process etc. so that it may become a logarithmic curve represented by the said Numerical formula (1).
[0023]
In the chain 1 according to the present embodiment, the outlines of the pin end surfaces 3a and 3b are logarithmic curves, so that in contact with the sheave surface of the linear pulley in the axial sectional view of the pin 3, high torque (300N · m or higher) and a high surface pressure (400 MPa or higher), even if it is used by sliding contact in the boundary lubrication state, a portion having a high contact pressure is not locally generated. Furthermore, since the logarithmic curve represented by the above formula (1) is used, there is an effect that the damage inside the contact portion material is uniformly distributed. For this reason, large power transmission can be performed without causing surface damage such as abrasion and indentation on the pin end surfaces 3a and 3b and the sheave surface locally. In addition, large misalignment can be allowed. In addition, the present inventors made the logarithmic curve of the pin end faces 3a and 3b as a logarithmic curve represented by the above formula (1) (logarithmic crowning shape, example product). It was confirmed that power could be transmitted while withstanding a contact surface pressure of about 1.5 times that of the product (full crowning shape, comparative example product).
[0024]
In addition, the chain of this invention is not limited to the logarithmic curve represented by the said Numerical formula (1). For example, when the material of pin 3 conforms to the von Mises yield condition, the logarithmic curve shown in the following formula (4) is preferable, and the material of pin 3 is of Treesca. When following the yield condition, it is preferable that the logarithmic curve shown in the following mathematical formula (5) is used. In the case of logarithmic curves represented by these mathematical formulas (4) and (5), large power transmission can be performed without causing surface damage up to the material strength limit.
[0025]
[Expression 10]
[0026]
Further, in the chain 1 of the present invention, the pin 3 is a curve in which the outlines on the side of the end faces 3a and 3b substantially approximate logarithmic curves in the axial direction (longitudinal direction, Z direction in FIG. 1) sectional view of the pin 3. It may be. For example, it may be a curve formed by connecting arcs having a small radius of curvature to both ends of an arc having a large radius of curvature. Such a composite crowning shape has an advantage that it is easy to machine compared to the case of a logarithmic curve.
[0027]
Furthermore, the chain 1 of the present invention may be changed to an appropriate shape for the pins 3 and the links 2 as long as the outlines of the end faces 3a and 3b of the pins 3 are as described above. Further, in order to reduce wear and sliding resistance, a solid lubricant such as molybdenum disulfide and fluorine is applied to the side surface of the pin 3 and the inner peripheral surface of the through hole 4, or shot peening treatment, barrel treatment, etc. A roughening process may be applied to form a recess for a lubricating oil reservoir.
[0028]
Next, the power transmission device of the present invention will be described.
FIG. 3 is a schematic perspective view showing a main configuration of a so-called chain type continuously variable transmission (hereinafter also simply referred to as “continuously variable transmission”) according to an embodiment of the power transmission device of the present invention. The continuously variable transmission according to the present embodiment is mounted on, for example, an automobile, and is driven by a metal (structural steel, etc.) drive pulley 10 as a first pulley and a metal (structural steel, etc.) driven as a second pulley. A pulley 20 and an endless chain 1 spanned therebetween are provided. The chain 1 in FIG. 3 shows a partial cross-section for easy understanding.
[0029]
Referring also to FIG. 4, the drive pulley 10 is attached to an input shaft 11 connected to the engine side so as to be integrally rotatable, and has a fixed sheave 12 having a conical inclined surface 12a, and the inclined surface thereof. And a movable sheave 13 having a conical inclined surface 13a disposed opposite to 12a. Therefore, the pin end surface and the sheave surface are in a substantially line contact state. Further, these inclined surfaces are formed so as to be linear in the cross section of FIG. 4 (in the cross section including the contact point and the rotation axis of the pulley when the pin end surface and the sheave surface are contacted with no load). A groove is formed by the inclined surfaces 12a and 13a of the sheave, and the chain 1 is sandwiched and held by the groove with a strong pressure. Further, a hydraulic actuator (not shown) for changing the groove width is connected to the movable sheave 13, and the groove width is changed by moving the movable sheave 13 in the left-right direction in FIG. Thereby, the chain 1 is moved in the vertical direction in FIG. 4 so that the winding radius of the chain 1 with respect to the input shaft 11 can be changed.
[0030]
On the other hand, the driven pulley 20 is attached to an output shaft 21 connected to the drive wheel side so as to be integrally rotatable, and has an inclined surface for forming a groove for sandwiching the chain 1 with a strong pressure, like the drive pulley 10. A fixed sheave 22 and a movable sheave 23 are provided. Also, a hydraulic actuator (not shown) is connected to the movable sheave 23 of the pulley 20 in the same manner as the movable sheave 13 of the drive pulley 10, and the groove width is determined by moving the movable sheave 13 during shifting. Thus, the wrapping radius of the chain 1 with respect to the output shaft 21 can be changed by moving the chain 1.
[0031]
The chain 1 spanned between the drive pulley 10 and the driven pulley 20 is the one shown in FIGS. 1 and 2 described above. In other words, the pin 3 constituting the chain 1 has a logarithmic curve on the end face 3a, 3b side in the axial sectional view. Moreover, it may be a curve approximated to a logarithmic curve. Since details are as described above, description thereof is omitted.
[0032]
In the continuously variable transmission according to the present embodiment configured as described above, for example, a continuously variable transmission can be performed as follows.
When the rotation of the output shaft 21 is decelerated, the groove width on the drive pulley 10 side is increased by the movement of the movable sheave 13, and the pin end surfaces 3a and 3b of the chain 1 are directed inwardly of the conical surface of the sheave surfaces 12a and 13a (see FIG. 4 (downward direction) 4 while reducing the winding diameter of the chain 1 around the input shaft 11 while making sliding contact under boundary lubrication conditions, while the driven pulley 20 side reduces the groove width by moving the movable sheave 23. The pin end surfaces 3a, 3b of 1 are made to slide toward the outer side of the conical sheave surfaces 22a, 23a under boundary lubrication conditions, and the winding diameter of the chain 1 around the output shaft 21 is increased. By doing so, the rotation of the output shaft 21 can be decelerated.
When the rotation of the output shaft 21 is increased, the groove width on the drive pulley 10 side is reduced by the movement of the movable sheave 13, and the pin end surfaces 3a and 3b of the chain 1 are moved outwardly from the conical sheave surfaces 12a and 13a ( While increasing the winding diameter of the chain 1 around the input shaft 11 while sliding in contact with the boundary lubrication condition (upward in FIG. 4), the groove width is increased by moving the movable sheave 23 on the driven pulley 20 side, While the pin end surfaces 3a and 3b of the chain 1 are in sliding contact under boundary lubrication conditions toward the inside of the conical sheave surfaces 22a and 23a, the winding diameter of the chain 1 around the output shaft 21 is reduced. By doing so, the rotation of the output shaft 21 can be increased.
[0033]
As described above, in the continuously variable transmission according to the present embodiment, the pin end surfaces 3a and 3b and the conical sheave surfaces 12a and 13a (22a and 23a) are the sheave surfaces 12a and 13a (22a and 23a) at the time of shifting. Sliding contact in the inner and outer directions under boundary lubrication conditions and slight sliding contact in the circumferential direction of the sheave surfaces 12a, 13a (22a, 23a) also under boundary lubrication conditions, and fixing power to a fixed transmission ratio When performing, power transmission is performed while causing some sliding contact in the circumferential direction of the sheave surfaces 12a, 13a (22a, 23a) under boundary lubrication conditions. However, since the chain 1 as described above is used, high torque Even if it is used under conditions of (300 N · m or more) and high surface pressure (400 MPa or more), power transmission can be performed stably at a predetermined transmission ratio over a long period of time.
[0034]
In the above embodiment, an example in which the log-curved pin end surface and the sheave surface of the linear pulley are in contact with each other in the cross-sectional view of FIG. 4 has been shown. The contact part shape of a pin end surface and a sheave surface should just become a logarithmic curve etc. relatively. That is, in this cross-sectional view, when the pin end surface and the sheave surface are both curved and contacted, or when the pin end surface is linear and the logarithmic curve shape is applied to the sheave surface, both contact portions The same effect can be obtained even when the value of the gap between both surfaces (in no-load contact) is a logarithmic curve or a curve approximated to a logarithmic curve. That is, in the cross-sectional view including the contact point and the pulley rotation axis when the pin end surface and the sheave surface are in contact with each other with no load, the value of the gap is expressed as Y (x) (x: coordinates in the direction perpendicular to y in the cross section). ) As long as the curve Y (x) approximates a logarithmic curve or a logarithmic curve. In the case of a logarithmic curve, the formula (1) is preferable as described above.
[0035]
The power transmission device of the present invention is not limited to a mode in which the groove widths of both the drive pulley and the driven pulley are changed, but is a mode in which only one of the groove widths is changed and the other is a fixed width that does not change. It may be. In the above description, the continuously variable transmission in which the groove width varies continuously (steplessly) has been described. However, the present invention is applicable to other power transmission devices such as a stepped variable or fixed type (variably variable). May be.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the first power transmission chain of the present invention, the pin end face and the sheave face can be used over a long period of time even if they are used in sliding contact in a boundary lubrication state under high torque and high surface pressure conditions. Large power transmission can be performed without causing surface damage.
Further, according to the second power transmission chain of the present invention, as with the first power transmission chain, it can withstand severe use conditions such as high torque and high surface pressure, and contact in a boundary lubrication state, It will be able to communicate. Moreover, there exists an advantage that it is easy to process.
Furthermore, according to the power transmission device of the present invention, power can be transmitted stably at a predetermined transmission ratio over a long period of time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a configuration of a main part of a chain type continuously variable transmission chain according to an embodiment of a power transmission chain of the present invention.
2 is a cross-sectional view in the Z direction of pins and links of the chain type continuously variable transmission chain shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a perspective view schematically showing a main configuration of a chain type continuously variable transmission according to an embodiment of the power transmission device of the present invention.
4 is a partially enlarged sectional view of a drive pulley (driven pulley) and a chain of the chain type continuously variable transmission shown in FIG. 3;
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a case where a pin end surface shape is an arc surface having a small curvature radius.
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a case where a pin end surface shape is an arc surface having a large curvature radius.
[Explanation of symbols]
1 Chain type continuously variable transmission chain (power transmission chain)
2 Link 3 Pin 3a, 3b Pin end face 4 Through hole

Claims

A power transmission chain used at a torque of 300 N · m or more and a surface pressure of 400 MPa or more, comprising a plurality of links and a plurality of pins interconnecting them, and having a conical sheave surface Between the end face of the pin and the sheave face of the first and second pulleys. And
The contour line on the end face side in the axial cross-sectional view of the pin is expressed by Equation (1):
A power transmission chain characterized by a logarithmic curve represented by

A first pulley having a conical sheave surface;
A second pulley having a conical sheave surface;
A chain having a plurality of pins that span between them and that have end faces that make sliding contact with the sheave surfaces of the first and second pulleys, and a plurality of links that are interconnected by these pins. A power transmission device,
The power transmission device according to claim 1, wherein the chain is a power transmission chain according to claim 1 .