ベルト式無段変速機
【課題】 プーリと金属ベルトとの間における高摩擦係数と耐磨耗性との双方を十分に満足し得る構成のベルト式無段変速機を提供する。
【解決手段】 ドライブプーリ１２及びドリブンプーリ２２の少なくとも一方のプーリ斜面ＰＳが、ハードターニング処理及びその後のショットブラスト処理により表面処理される。ハードターニング処理により形成された螺旋状の溝を油路として余分な潤滑油を効率よく排出させ得ることと、ショットブラスト処理によりプーリ斜面ＰＳ上に形成した無数の凹凸部によって金属ベルト３０との接触面積を増大させることにより、金属ベルト３０との間の摩擦係数を高い値に保持し得る。また、ショットブラスト処理によりプーリ斜面ＰＳの硬度が向上し、加えて残留圧縮応力の付与がなされるので、プーリ斜面ＰＳの耐磨耗性が引き上げられる。
【解決手段】 ドライブプーリ１２及びドリブンプーリ２２の少なくとも一方のプーリ斜面ＰＳが、ハードターニング処理及びその後のショットブラスト処理により表面処理される。ハードターニング処理により形成された螺旋状の溝を油路として余分な潤滑油を効率よく排出させ得ることと、ショットブラスト処理によりプーリ斜面ＰＳ上に形成した無数の凹凸部によって金属ベルト３０との接触面積を増大させることにより、金属ベルト３０との間の摩擦係数を高い値に保持し得る。また、ショットブラスト処理によりプーリ斜面ＰＳの硬度が向上し、加えて残留圧縮応力の付与がなされるので、プーリ斜面ＰＳの耐磨耗性が引き上げられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つのプーリの間に金属ベルトを掛け渡し、両プーリそれぞれの溝幅を変えることにより変速比を無段階に変化させることができるように構成されたベルト式無段変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベルト式無段変速機は入力側の軸部材上に設けられたドライブプーリと、出力側の軸部材上に設けられたドリブンプーリとの間に金属ベルトが掛け渡された構成を有しており、ドライブプーリとドリブンプーリそれぞれの溝幅を変えることにより変速比を無段階に変化させることができるようになっている。このようなベルト式無段変速機では原動機の負荷状態等に応じたスムーズな変速が可能であるため、自動車を初めとする様々な動力機械の動力伝達装置として用いられている。
【０００３】
このようなベルト式無段変速機では、ドライブ及びドリブン両プーリ（以下、単にプーリと称する）と金属ベルトとの間の動力伝達はプーリと金属ベルトとの接触面における摩擦によって行われる。したがって、プーリ斜面と金属ベルトとの間には所要の摩擦力が発生し得るようにする必要があり、プーリ斜面には適当な表面粗さとなるような研磨加工が施される。また、プーリ斜面と金属ベルトとの間には焼き付け防止及び冷却のための潤滑油が供給されるが、この潤滑油は多過ぎては滑りを生じてプーリ斜面と金属ベルトとの間の摩擦係数の低下を招くので、余分な潤滑油は効率よく排出される必要がある。更には、要求される使用寿命確保の観点から、プーリ斜面には高い耐磨耗性も要求される。
【０００４】
このようなベルト式無段変速機の例としては、プーリ斜面に多数の微小凹凸を形成したうえで、その微小凹凸の先端部を研磨して平坦面に加工するもの（下記の特許文献１及び特許文献２参照）や、プーリ斜面に螺旋状の溝部を切削形成した上で仕上げ研磨をするもの（下記の特許文献３参照）が知られている。また、金属ベルトを構成する各エレメント又はプーリ斜面上に、互いに交叉し、かつ幅と深さとがほぼ同じ寸法となる複数の溝を設けるもの（下記の特許文献４参照）や、プーリ斜面の算術平均粗さや表面硬さを所定値内とするもの（下記の特許文献５参照）も知られている。
【特許文献１】特開昭６０−１０９６６１号公報
【特許文献２】特開平５−１０４０５号公報号公報
【特許文献３】特許第２６８６９７３号公報
【特許文献４】特開昭６２−１８４２７０号公報
【特許文献５】特開２０００−１３０５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１乃至３に記載のベルト式無段変速機では、プーリ斜面に研磨加工を施す工程があるためにコスト高となり、特許文献４に記載のものでは、潤滑油の排出は効率よくなされるものの、プーリ斜面と金属ベルトとの間の摩擦係数の向上は不充分である。また、特許文献５に記載のベルト式変速機では、プーリの耐磨耗性は向上するものの、プーリ斜面と金属ベルトとの間の摩擦係数の向上は不充分である。
【０００６】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、プーリ斜面と金属ベルトとの間の摩擦係数を高めることができるとともに、プーリ斜面の耐磨耗性向上をも同時に実現することが可能な構成のベルト式無段変速機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るベルト式無段変速機は、入力側の軸部材（例えば、実施形態における中空軸１１）上に設けられたドライブプーリと、出力側の軸部材（例えば、実施形態における出力軸２０）上に設けられドリブンプーリと、ドライブプーリのプーリ斜面とドリブンプーリのプーリ斜面との間に掛け渡された金属ベルトとを有し、ドライブプーリの溝幅及びドリブンプーリの溝幅をそれぞれ変えることにより変速比を無段階に変化させることができるように構成されたベルト式無段変速機において、ドライブプーリ及びドリブンプーリの少なくとも一方のプーリ斜面が、ハードターニング処理及びその後のショットブラスト処理により表面処理されたものとなっている。
【０００８】
また、上記ベルト式無段変速機においては、ショットブラスト処理後のプーリ斜面の面性状が、算術平均粗さをＲａ、有効負荷粗さをＲｋ、油溜まり深さをＲｖｋとしたとき、式
Ｒａ＞０．７ かつ Ｒｋ／（Ｒｋ＋Ｒｖｋ）＞０．７
を満たしていることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るベルト式無段変速機では、ドライブプーリ及びドリブンプーリそれぞれの金属ベルトとの接触面であるプーリ斜面が、ハードターニング処理と、その後に行われるショットブラスト処理とにより表面処理される。すなわち、初めにハードターニング処理を施すことによりプーリ斜面に螺旋状の溝を形成し、次のショットブラスト処理により螺旋状の溝の先端部を除去するとともに、プーリ斜面に無数の凹凸部を形成する。ハードターニング処理により形成された螺旋状の溝を油路として余分な潤滑油を効率よく排出させ得ることと、ショットブラスト処理によりプーリ斜面上に形成した無数の凹凸部によって、金属ベルトとの接触面積を増大させることにより、金属ベルトとの間の摩擦係数を高い値に保持し得る。また、ショットブラスト処理によりプーリ斜面の硬度が向上し、加えて残留圧縮応力の付与がなされるので、プーリ斜面の耐磨耗性を引き上げることも可能である。また、プーリ斜面に研磨加工を施す工程を有していないので、製造コストを安価にすることもできる。
【００１０】
なお、このようなプーリ斜面の表面処理において、ショットブラスト処理後のプーリ斜面の面性状が、算術平均粗さをＲａ、有効負荷粗さをＲｋ、油溜まり深さをＲｖｋとしたとき、式
Ｒａ＞０．７かつＲｋ／（Ｒｋ＋Ｒｖｋ）＞０．７
を満たすようにすれば、プーリ斜面と金属ベルトとの間の摩擦係数を高めることと、プーリ斜面の耐摩耗性を向上させることとの双方を最適の状態において満足させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態に係るベルト式無段変速機ＣＶＴを、図２はこのベルト式無段変速機（以下、変速機機と称する）ＣＶＴを備えた車両用動力伝達装置１を示している。この車両用動力伝達装置１はエンジンＥＧの回転速度やトルクを変速機ＣＶＴにより変換し、エンジンＥＧの回転動力をディファレンシャル機構６０経由で左右の駆動輪（車両の前輪）ＷＬ，ＷＲに伝達する構成を有している。
【００１２】
変速機ＣＶＴは、入力側部材である入力軸１０及び中空軸１１、出力側部材である出力軸２０、中空軸１１上に設けられたドライブプーリ１２、出力軸２０上に設けられドリブンプーリ２２及びドライブプーリ１２とドリブンプーリ２２との間に掛け渡された金属ベルト３０を有して構成されており、中間軸４０及びディファレンシャル機構６０とともに図示しない変速機ケース内に収容されている。入力軸１０はエンジンＥＧのクランクシャフトＣＳにカップリング機構ＣＰを介して連結されており、中空軸１１はこの入力軸１０の外周側に入力軸１０に対して相対回転自在に保持されている。中空軸１１と入力軸１０との間には遊星歯車機構１４が設けられている。出力軸２０上には中間軸ドライブギヤ２４及びスタートクラッチ２５が設けられており、中間軸４０上には中間軸ドリブンギヤ４２及びファイナルドライブギヤ４４が設けられている。
【００１３】
ドライブプーリ１２は、中空軸１１上に固定された固定側ドライブプーリ半体１２ａと、中空軸１１に対して相対回転不能かつ中空軸１１の軸方向に移動自在に設けられた可動側ドライブプーリ半体１２ｂとからなり、可動側ドライブプーリ半体１２ｂの側方（図２では紙面右方）に設けられたシリンダ室（油圧室）１３内にプーリ側圧（作動油の圧力）を作用させてプーリ推力を発生させることにより、可動側ドライブプーリ半体１２ｂを中空軸１１に固定されたシリンダ壁１３ａに対して移動させることができる。すなわちドライブプーリ１２は与えられたプーリ推力に応じて溝幅（両ドライブプーリ半体１２ａ，１２ｂ間の間隔）を変化させることができる構成となっている。具体的には、シリンダ室１３内の圧力を高めてプーリ推力を上昇させると、可動側ドライブプーリ半体１２ｂが金属ベルト３０の張力に抗して固定側ドライブプーリ半体１２ａに近づくことにより（図２における紙面左方に移動して）ドライブプーリ１２の溝幅が狭められ、シリンダ室１３内の圧力を低くしてプーリ推力を低下させると、可動側ドライブプーリ半体１２ｂが金属ベルト３０の張力により固定側ドライブプーリ半体１２ａから離れて（図２における紙面右方に移動して）ドライブプーリ１２の溝幅が広げられる。
【００１４】
ドリブンプーリ２２は、出力軸２０上に固定された固定側ドリブンプーリ半体２２ａと、出力軸２０に対して相対回転不能かつ出力軸２０の軸方向に移動自在に設けられた可動側ドリブンプーリ半体２２ｂとからなり、可動側ドリブンプーリ半体２２ｂの側方（図２では紙面左方）に設けられたシリンダ室（油圧室）２３内にプーリ側圧を作用させてプーリ推力を発生させることにより、可動側ドリブンプーリ半体２２ｂを出力軸２０に固定されたシリンダ壁２３ａに対して移動させることができる。すなわちドリブンプーリ２２は与えられたプーリ推力に応じて溝幅（両ドライブプーリ半体２２ａ，２２ｂ間の間隔）を変化させることができる構成となっている。具体的には、シリンダ室２３内の圧力を高めてプーリ推力を上昇させると、可動側ドリブンプーリ半体２２ｂが金属ベルト３０の張力に抗して固定側ドリブンプーリ半体２２ａに近づくことにより（図２における紙面右方に移動して）ドリブンプーリ２２の溝幅が狭められ、シリンダ室２３内の圧力を低くしてプーリ推力を低下させると、可動側ドリブンプーリ半体２２ｂが金属ベルト３０の張力により固定側ドリブンプーリ半体２２ａから離れて（図２における紙面左方に移動して）ドリブンプーリ２２の溝幅が広げられる。
【００１５】
遊星歯車機構１４は、入力軸１０と一体となって回転するサンギヤ１４ａと、中空軸１１と一体に形成されたリングギヤ１４ｂと、入力軸１０に対して相対回転自在に設けられたプラネタリキャリヤ１４ｃと、このプラネタリキャリヤ１４ｃに回転自在に支承され、サンギヤ１４ａ及びリングギヤ１４ｂの双方と常時噛合した複数のプラネタリギヤ１４ｄとを有して構成される。サンギヤ１４ａとリングギヤ１４ｂとの間にはフォワードクラッチ１５が設けられており、プラネタリキャリヤ１４ｃと変速機ケースとの間にはリバースブレーキ１６が設けられている。フォワードクラッチ１５は図示しないクラッチピストンの油圧作動を受けてサンギヤ１４ａとリングギヤ１４ｂとの結合及びその解除を行い、リバースブレーキ１６は図示しないブレーキピストンの油圧作動を受けてプラネタリキャリヤ１４ｃと変速機ケース上の部材３との結合及びその解除を行う。
【００１６】
ここで、フォワードクラッチ１５を係合（サンギヤ１４ａとリングギヤ１４ｂとを結合）させると、サンギヤ１４ａとリングギヤ１４ｂとは相対回転不能となり、リバースブレーキ１６を係合（プラネタリキャリヤ１４ｃと変速機ケース上の部材３とを結合）させると、プラネタリキャリヤ１４ｃと変速機ケースとは相対回転不能となる。このため、入力軸１０が回転した状態でフォワードクラッチ１５を係合させると（リバースブレーキ１６は非係合とする）、中空軸１１は入力軸１０と一体となって回転し、これによりドライブプーリ１２は入力軸１０と同一の方向に回転する（これを順方向回転とする）。なお、このときサンギヤ１４ａとリングギヤ１４ｂとは相対回転しないので、各プラネタリギヤ１４ｄは自転することなく、サンギヤ１４ａ及びリングギヤ１４ｂと一体となって、入力軸１０のまわりを回転（公転）する。一方、入力軸１０が回転した状態でリバースブレーキ１６を係合すると（フォワードクラッチ１５は非係合とする）、サンギヤ１４ａが入力軸１０と一体となって回転する一方で、各プラネタリギヤ１４ｄは自転してリングギヤ１４ｂをサンギヤ１４ａとは反対の方向へ回転させるので、中空軸１１を介してリングギヤ１４ｂと一体に形成されたドライブプーリ１２は入力軸１０とは反対の方向に回転する（これを逆方向回転とする）。なお、フォワードクラッチ１５とリバースブレーキ１６がともに非係合となっているときには、入力軸１０及びこれと一体のサンギヤ１４ａが回転するのみであり、エンジンＥＧの回転動力は中空軸１１、すなわちドライブプーリ１２には伝達されない。
【００１７】
中間軸ドライブギヤ２４は出力軸２０に対して相対回転自在に設けられており、スタートクラッチ２５は図示しないクラッチピストンの油圧作動を受けて出力軸２０と中間軸ドライブギヤ２４との結合及びその解除を行う。ここで、スタートクラッチ２５を係合（出力軸２０と中間軸ドライブギヤ２４とを結合）させると、中間軸ドライブギヤ２４は出力軸２０に対して相対回転不能となる。このため、出力軸２０が回転した状態でスタートクラッチ２５を係合させると、中間軸ドライブギヤ２４は出力軸２０と一体となって出力軸２０とともに回転する。
【００１８】
ドライブプーリ１２とドリブンプーリ２２との間に掛け渡された金属ベルト３０は、図３に示すように、多数の金属製のエレメント３２が２本のスチールバンド３１，３１の間に嵌め込まれた構成となっている。各エレメント３２はその両側面３２ａ，３２ａがＶ字状に形成されており、これらＶ字状の側面がドライブプーリ１２を構成する両ドライブプーリ半体１２ａ，１２ｂの対向するプーリ斜面ＰＳ（円錐状の斜面）及びドリブンプーリ２２を構成する両ドリブンプーリ半体２２ａ，２２ｂの対向するプーリ斜面ＰＳにより挟持されるように両プーリ１２，２２に適切な（各プーリ斜面ＰＳに対して金属ベルト３０が滑ることのない）プーリ推力を与えることにより、エンジンＥＧの動力をドライブプーリ１２からドリブンプーリ２２へ伝達することができるようになっている。
【００１９】
中間軸ドリブンギヤ４２及びファイナルドライブギヤ４４はともに中間軸４０上に固定して設けられており、中間軸ドリブンギヤ４２は、出力軸２０上に設けられた中間軸ドライブギヤ２４と常時噛合している。また、ファイナルドライブギヤ４４は、ディファレンシャル機構６０のディファレンシャルケース６１に固定されたファイナルドリブンギヤ６４と常時噛合している。
【００２０】
ディファレンシャル機構６０は、ディファレンシャルケース６１の内部に２つのディファレンシャルピニオン６２ａ，６２ａ及び２つのサイドギヤ６２ｂ，６２ｂからなる差動機構６３が収容された構成となっており、サイドギヤ６２ｂ，６２ｂには左右のアクスルシャフトＡＳＬ，ＡＳＲが固定されている。これら左右のアクスルシャフトＡＳＬ，ＡＳＲはその中心軸が中間軸４０の中心軸と平行になるように配置されており、ディファレンシャルケース６１はこれら左右のアクスルシャフトＡＳＬ，ＡＳＲの中心軸を回転軸として回転できるように支持されている。また、左右のアクスルシャフトＡＳＬ，ＡＳＲの端部には左右の駆動輪ＷＬ，ＷＲが取り付けられている。ディファレンシャルケース６１に固定されたファイナルドリブンギヤ６４は上述のようにファイナルドライブギヤ４４と常時噛合しているので、中間軸４０が回転するとディファレンシャルケース６１全体が、左右のアクスルシャフトＡＳＬ，ＡＳＲとともに、これらアクスルシャフトＡＳＬ，ＡＳＲの中心軸まわりに回転する。
【００２１】
ここで、ドライブプーリ１２とドリブンプーリ２２それぞれに金属ベルト３０の滑りが発生することのない適切なプーリ推力を与えた状態で入力軸１０にエンジンＥＧの回転動力を入力すると、その回転動力は、入力軸１０→ドライブプーリ１２→金属ベルト３０→ドリブンプーリ２２→出力軸２０と伝達される。そして、ドライブプーリ１２及びドリブンプーリ２２それぞれのプーリ推力を増減させることによって両プーリ１２，２２それぞれの溝幅を変えることができ、金属ベルト３０の両プーリ１２，２２に対する巻き掛け半径比（プーリ比）を変化させて滑らかな無段階変速ができるようになっている。
【００２２】
具体的には、ドリブンプーリ２２のプーリ推力を高くし、ドライブプーリ１２のプーリ推力を低くする制御を行ったときには、ドリブンプーリ２２の溝幅は狭く、ドライブプーリ１２の溝幅は広く設定されるので、金属ベルト３０のドリブンプーリ２２に対する巻き掛け半径はドライブプーリ１２に対する巻き掛け半径よりも大きくなり、変速機ＣＶＴは低速走行対応の低レシオ状態（出力軸２０の回転速度が入力軸１０の回転速度よりも小さくなる状態）となる。また、ドライブプーリ１２のプーリ推力とドリブンプーリ２２のプーリ推力とを同程度とする制御を行ったときには、ドライブプーリ１２の溝幅とドリブンプーリ２２の溝幅とはほぼ等しくなるように設定されるので、金属ベルト３０のドライブプーリ１２に対する巻き掛け半径とドリブンプーリ２２に対する巻き掛け半径とはほぼ等しくなり、変速機ＣＶＴは中速走行対応の中レシオ状態（出力軸２０の回転速度が入力軸１０の回転速度とほぼ同程度となる状態）となる。また、ドライブプーリ１２のプーリ推力を高くし、ドリブンプーリ２２のプーリ推力を低くする制御を行ったときには、ドライブプーリ１２の溝幅は狭く、ドリブンプーリ２２の溝幅は広く設定されるので、金属ベルト３０のドライブプーリ１２に対する巻き掛け半径はドリブンプーリ２２に対する巻き掛け半径よりも大きくなり、変速機ＣＶＴは高速走行対応の高レシオ状態（出力軸２０の回転速度が入力軸１０の回転速度より大きくなる状態）となる。
【００２３】
上記のようにエンジンＥＧの回転動力が入力軸１０から出力軸２０に伝達されている状態でスタートクラッチ２５を係合させると、中間軸ドライブギヤ２４が出力軸２０と一体となって回転するので、出力軸２０に伝達されたエンジンＥＧの回転動力は更に中間軸ドライブギヤ２４から中間軸ドリブンギヤ４２に伝達されて、中間軸４０が回転する。これにより中間軸４０上のファイナルドライブギヤ４４がファイナルドリブンギヤ６４、すなわちディファレンシャルケース６１を回転させるので、左右のサイドギヤ６２ｂ，６２ｂに連結されたアクスルシャフトＡＳＬ，ＡＳＲを介して左右の駆動輪ＷＬ，ＷＲが駆動される。一方、スタートクラッチ２５が非係合の状態では中間軸ドライブギヤ２４と出力軸２０とは連結されず、出力軸２０の回転動力は中間軸ドライブギヤ２４に伝達されないので、左右の駆動輪ＷＬ，ＷＲは駆動されない。
【００２４】
変速機ＣＶＴの作用は上記の通りであるが、変速機ＣＶＴでは、ドライブプーリ１２及びドリブンプーリ２２それぞれの金属ベルト３０との接触面である各プーリ斜面ＰＳの表面処理工程に特徴があり、以下にこれについて説明する。
【００２５】
ドライブプーリ１２及びドリブンプーリ２２は通常、熱処理した浸炭鋼を粗加工し、鍛造等により全体形状を整えた後、金属ベルト３０と接触する各プーリ斜面ＰＳについて研磨を施す。しかし、変速機ＣＶＴでは、各プーリ斜面ＰＳは鍛造等の後に研磨するのではなく、ハードターニング処理の後、ショットブラスト処理を施す。
【００２６】
各プーリ斜面ＰＳに対し、初めにハードターニング処理を施すのは、鍛造後のプーリ斜面ＰＳに螺旋状の溝を形成させるためである。これは、変速機ＣＶＴが使用されているとき、両プーリ１２，２２のプーリ斜面ＰＳと金属ベルト３０の各エレメント３２との間には焼き付け防止及び冷却をするための潤滑油が供給されるが、この潤滑油が多過ぎては滑りを生じるので、プーリ斜面ＰＳと各エレメント３２との接触面に薄い油膜が張られる程度とされる。このため余分な潤滑油は効率よく排出される必要があるが、これら螺旋状の溝は、その余分な潤滑油の排出油路として機能することになる。
【００２７】
また、上記ハードターニング処理の次にプーリ斜面ＰＳにショットブラスト処理を施すのは、ハードターニングにより形成された螺旋状の溝の先端部を除去するとともに、プーリ斜面ＰＳに無数の微小な凹凸部を形成するためである。このように、ハードターニング処理により形成された螺旋状の溝を油路として余分な潤滑油を効率よく排出させ得ることと、ショットブラスト処理によりプーリ斜面ＰＳ上に形成した無数の凹凸部によって、金属ベルト３０の各エレメント３２との接触面積を増大させることにより、金属ベルト３０との間の摩擦係数を高い値に保持し得る。また、ショットブラスト処理によりプーリ斜面ＰＳの硬度が向上し、加えて残留圧縮応力の付与がなされるので、プーリ斜面ＰＳの耐磨耗性を引き上げることも可能である。また、プーリ斜面ＰＳに研磨加工を施す工程を有していないので、製造コストも安価にすることができる。
【００２８】
上記のように各プーリ斜面ＰＳにハードターニング処理及びその後のショットブラスト処理を施すことによってエレメント３２との接触面積を増大させて高摩擦係数を確保できるが、これをプーリ斜面ＰＳの表面粗さの観点から見ると、次のようになる。
【００２９】
図４の各グラフは負荷曲線のグラフであって、各グラフの横軸は負荷長さ率ｔｐ（％）、縦軸は表面粗さＲである。そして、図４（Ａ）はハードターニング処理もショットブラスト処理もなされていない場合の負荷曲線のグラフ、図４（Ｂ）はハードターニング処理のみがなされてショットブラスト処理がなされていない場合の負荷曲線のグラフ、図４（Ｃ）はハードターニング処理の後ショットブラスト処理がなされた場合の負荷曲線のグラフ、図４（Ｄ）はハードターニング処理をすることなくショットブラスト処理がなされた場合の負荷曲線のグラフである。ここで、図４を（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）の順に見れば、ハードターニング処理の後にショットブラスト処理を施すによって表面粗さが（従って表面粗さの一つの指標となる算術平均粗さＲａが）大きくなることが分かる。また、図４（Ｄ）を参照することにより、ハードターニング処理をすることなくショットブラスト処理のみを行った場合には、ハードターニング処理の後ショットブラスト処理を行った場合のみならず、ハードターニング処理のみを行ってショットブラスト処理を行わなかった場合よりも表面粗さは小さくなることが分かる。
【００３０】
図５は表面粗さの別の指標となる、有効負荷粗さと油溜まり深さの求め方の説明をするための負荷曲線のグラフである。この負荷曲線ｍ上の点で負荷長さ率ｔｐの値の差が４０％になるような２点Ａ，Ｂを通る直線の中で傾きが最も小さい直線ｎを求める。そして、この直線ｎと負荷長さ率ｔｐ＝０％、１００％との交点をそれぞれ点Ｃ，Ｄとした上で、点Ｄを通る切断レベルの線ｓと負荷曲線ｍとの交点を点Ｅとし、負荷曲線ｍと負荷長さ率ｔｐ＝１００％との交点を点Ｆとする。そして、線分ＤＥ、線分ＤＦ及び曲線ＥＦで囲まれる領域の面積と三角形ＤＥＧの面積が等しくなるようなｔｐ＝１００％上の点Ｇを求める。このとき、点Ｃと点Ｄとの切断レベルの差を有効負荷粗さＲｋ（μｍ）といい、対象となる面（ここではプーリ斜面ＰＳ）が長期間の摩耗で使用できなくなるまでに摩耗する高さ（深さ）を表す。また、点Ｄと点Ｇとの距離を油溜まり深さＲｖｋ（μｍ）といい、油溜まりの谷深さを表す。
【００３１】
このように本変速機ＣＶＴは、ドライブプーリ１１及びドリブンプーリ２２において金属ベルト３０と接触するそれぞれのプーリ斜面ＰＳが、ハードターニング処理と、その後に行われるショットブラスト処理とにより表面処理されることにより、両プーリ１２，２２と金属ベルト３０との間における高摩擦係数と耐磨耗性との双方を十分に満足し得る構成が得られるようにしているが、ショットブラスト処理後のプーリ斜面ＰＳの面性状が、式
Ｒａ＞０．７ かつ Ｒｋ／（Ｒｋ＋Ｒｖｋ）＞０．７ ・・・（１）
を満たしているのであれば、プーリ斜面ＰＳと金属ベルト３０（各エレメント３２）との間の摩擦係数を高めることと、プーリ斜面ＰＳの耐磨耗性を向上させることとの双方を最適の状態において満足させることができる。なお、上述の実施形態では、ドライブプーリ１１とドリブンプーリ２２双方のプーリ斜面ＰＳに対してハードターニング処理及びその後のショットブラスト処理による表面処理が施される例を示したが、両プーリ１１，２２の少なくとも一方のプーリ斜面ＰＳに対して上記表面処理が施される場合であっても金属ベルト３０との接触面積を増大させることができ、上記効果が得られるのは勿論である。
【００３２】
これまで本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、本発明の範囲は上述の実施形態に示したものに限定されない。例えば、本発明が適用されるベルト式無段変速機を構成するドライブプーリ及びドリブンプーリの作動形態は、上述の実施形態において示した油圧作動式に限られず、モータを用いた電動作動式であってもよい。また、上述の実施形態では、本発明に係るベルト式無段変速機が車両用動力伝達装置に適用された場合を示したが、これは一例であり、本発明に係るベルト式無段変速機は、他の動力機械の動力伝達装置一般に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係るベルト式無段変速機の断面図である。
【図２】上記ベルト式無段変速機を備えた車両用動力伝達装置の構成を示すスケルトン図である。
【図３】上記ベルト式無段変速機を構成する金属ベルトの一部を示す斜視図である。
【図４】ハードターニング処理とショットブラスト処理とによってプーリ斜面の表面粗さが大きくなる様子を示す負荷曲線のグラフである。
【図５】有効負荷粗さと油溜まり深さの求め方の説明をするための負荷曲線のグラフである。
【符号の説明】
【００３４】
１ 車両用動力伝達装置
１０ 入力軸
１１ 中空軸（入力側の軸部材）
１２ ドライブプーリ
２０ 出力軸（出力側の軸部材）
２２ ドリブンプーリ
３０ 金属ベルト
３１ スチールバンド
３２ エレメント
ＣＶＴ ベルト式無段変速機
ＰＳ プーリ斜面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つのプーリの間に金属ベルトを掛け渡し、両プーリそれぞれの溝幅を変えることにより変速比を無段階に変化させることができるように構成されたベルト式無段変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベルト式無段変速機は入力側の軸部材上に設けられたドライブプーリと、出力側の軸部材上に設けられたドリブンプーリとの間に金属ベルトが掛け渡された構成を有しており、ドライブプーリとドリブンプーリそれぞれの溝幅を変えることにより変速比を無段階に変化させることができるようになっている。このようなベルト式無段変速機では原動機の負荷状態等に応じたスムーズな変速が可能であるため、自動車を初めとする様々な動力機械の動力伝達装置として用いられている。
【０００３】
このようなベルト式無段変速機では、ドライブ及びドリブン両プーリ（以下、単にプーリと称する）と金属ベルトとの間の動力伝達はプーリと金属ベルトとの接触面における摩擦によって行われる。したがって、プーリ斜面と金属ベルトとの間には所要の摩擦力が発生し得るようにする必要があり、プーリ斜面には適当な表面粗さとなるような研磨加工が施される。また、プーリ斜面と金属ベルトとの間には焼き付け防止及び冷却のための潤滑油が供給されるが、この潤滑油は多過ぎては滑りを生じてプーリ斜面と金属ベルトとの間の摩擦係数の低下を招くので、余分な潤滑油は効率よく排出される必要がある。更には、要求される使用寿命確保の観点から、プーリ斜面には高い耐磨耗性も要求される。
【０００４】
このようなベルト式無段変速機の例としては、プーリ斜面に多数の微小凹凸を形成したうえで、その微小凹凸の先端部を研磨して平坦面に加工するもの（下記の特許文献１及び特許文献２参照）や、プーリ斜面に螺旋状の溝部を切削形成した上で仕上げ研磨をするもの（下記の特許文献３参照）が知られている。また、金属ベルトを構成する各エレメント又はプーリ斜面上に、互いに交叉し、かつ幅と深さとがほぼ同じ寸法となる複数の溝を設けるもの（下記の特許文献４参照）や、プーリ斜面の算術平均粗さや表面硬さを所定値内とするもの（下記の特許文献５参照）も知られている。
【特許文献１】特開昭６０−１０９６６１号公報
【特許文献２】特開平５−１０４０５号公報号公報
【特許文献３】特許第２６８６９７３号公報
【特許文献４】特開昭６２−１８４２７０号公報
【特許文献５】特開２０００−１３０５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１乃至３に記載のベルト式無段変速機では、プーリ斜面に研磨加工を施す工程があるためにコスト高となり、特許文献４に記載のものでは、潤滑油の排出は効率よくなされるものの、プーリ斜面と金属ベルトとの間の摩擦係数の向上は不充分である。また、特許文献５に記載のベルト式変速機では、プーリの耐磨耗性は向上するものの、プーリ斜面と金属ベルトとの間の摩擦係数の向上は不充分である。
【０００６】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、プーリ斜面と金属ベルトとの間の摩擦係数を高めることができるとともに、プーリ斜面の耐磨耗性向上をも同時に実現することが可能な構成のベルト式無段変速機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るベルト式無段変速機は、入力側の軸部材（例えば、実施形態における中空軸１１）上に設けられたドライブプーリと、出力側の軸部材（例えば、実施形態における出力軸２０）上に設けられドリブンプーリと、ドライブプーリのプーリ斜面とドリブンプーリのプーリ斜面との間に掛け渡された金属ベルトとを有し、ドライブプーリの溝幅及びドリブンプーリの溝幅をそれぞれ変えることにより変速比を無段階に変化させることができるように構成されたベルト式無段変速機において、ドライブプーリ及びドリブンプーリの少なくとも一方のプーリ斜面が、ハードターニング処理及びその後のショットブラスト処理により表面処理されたものとなっている。
【０００８】
また、上記ベルト式無段変速機においては、ショットブラスト処理後のプーリ斜面の面性状が、算術平均粗さをＲａ、有効負荷粗さをＲｋ、油溜まり深さをＲｖｋとしたとき、式
Ｒａ＞０．７ かつ Ｒｋ／（Ｒｋ＋Ｒｖｋ）＞０．７
を満たしていることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るベルト式無段変速機では、ドライブプーリ及びドリブンプーリそれぞれの金属ベルトとの接触面であるプーリ斜面が、ハードターニング処理と、その後に行われるショットブラスト処理とにより表面処理される。すなわち、初めにハードターニング処理を施すことによりプーリ斜面に螺旋状の溝を形成し、次のショットブラスト処理により螺旋状の溝の先端部を除去するとともに、プーリ斜面に無数の凹凸部を形成する。ハードターニング処理により形成された螺旋状の溝を油路として余分な潤滑油を効率よく排出させ得ることと、ショットブラスト処理によりプーリ斜面上に形成した無数の凹凸部によって、金属ベルトとの接触面積を増大させることにより、金属ベルトとの間の摩擦係数を高い値に保持し得る。また、ショットブラスト処理によりプーリ斜面の硬度が向上し、加えて残留圧縮応力の付与がなされるので、プーリ斜面の耐磨耗性を引き上げることも可能である。また、プーリ斜面に研磨加工を施す工程を有していないので、製造コストを安価にすることもできる。
【００１０】
なお、このようなプーリ斜面の表面処理において、ショットブラスト処理後のプーリ斜面の面性状が、算術平均粗さをＲａ、有効負荷粗さをＲｋ、油溜まり深さをＲｖｋとしたとき、式
Ｒａ＞０．７かつＲｋ／（Ｒｋ＋Ｒｖｋ）＞０．７
を満たすようにすれば、プーリ斜面と金属ベルトとの間の摩擦係数を高めることと、プーリ斜面の耐摩耗性を向上させることとの双方を最適の状態において満足させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態に係るベルト式無段変速機ＣＶＴを、図２はこのベルト式無段変速機（以下、変速機機と称する）ＣＶＴを備えた車両用動力伝達装置１を示している。この車両用動力伝達装置１はエンジンＥＧの回転速度やトルクを変速機ＣＶＴにより変換し、エンジンＥＧの回転動力をディファレンシャル機構６０経由で左右の駆動輪（車両の前輪）ＷＬ，ＷＲに伝達する構成を有している。
【００１２】
変速機ＣＶＴは、入力側部材である入力軸１０及び中空軸１１、出力側部材である出力軸２０、中空軸１１上に設けられたドライブプーリ１２、出力軸２０上に設けられドリブンプーリ２２及びドライブプーリ１２とドリブンプーリ２２との間に掛け渡された金属ベルト３０を有して構成されており、中間軸４０及びディファレンシャル機構６０とともに図示しない変速機ケース内に収容されている。入力軸１０はエンジンＥＧのクランクシャフトＣＳにカップリング機構ＣＰを介して連結されており、中空軸１１はこの入力軸１０の外周側に入力軸１０に対して相対回転自在に保持されている。中空軸１１と入力軸１０との間には遊星歯車機構１４が設けられている。出力軸２０上には中間軸ドライブギヤ２４及びスタートクラッチ２５が設けられており、中間軸４０上には中間軸ドリブンギヤ４２及びファイナルドライブギヤ４４が設けられている。
【００１３】
ドライブプーリ１２は、中空軸１１上に固定された固定側ドライブプーリ半体１２ａと、中空軸１１に対して相対回転不能かつ中空軸１１の軸方向に移動自在に設けられた可動側ドライブプーリ半体１２ｂとからなり、可動側ドライブプーリ半体１２ｂの側方（図２では紙面右方）に設けられたシリンダ室（油圧室）１３内にプーリ側圧（作動油の圧力）を作用させてプーリ推力を発生させることにより、可動側ドライブプーリ半体１２ｂを中空軸１１に固定されたシリンダ壁１３ａに対して移動させることができる。すなわちドライブプーリ１２は与えられたプーリ推力に応じて溝幅（両ドライブプーリ半体１２ａ，１２ｂ間の間隔）を変化させることができる構成となっている。具体的には、シリンダ室１３内の圧力を高めてプーリ推力を上昇させると、可動側ドライブプーリ半体１２ｂが金属ベルト３０の張力に抗して固定側ドライブプーリ半体１２ａに近づくことにより（図２における紙面左方に移動して）ドライブプーリ１２の溝幅が狭められ、シリンダ室１３内の圧力を低くしてプーリ推力を低下させると、可動側ドライブプーリ半体１２ｂが金属ベルト３０の張力により固定側ドライブプーリ半体１２ａから離れて（図２における紙面右方に移動して）ドライブプーリ１２の溝幅が広げられる。
【００１４】
ドリブンプーリ２２は、出力軸２０上に固定された固定側ドリブンプーリ半体２２ａと、出力軸２０に対して相対回転不能かつ出力軸２０の軸方向に移動自在に設けられた可動側ドリブンプーリ半体２２ｂとからなり、可動側ドリブンプーリ半体２２ｂの側方（図２では紙面左方）に設けられたシリンダ室（油圧室）２３内にプーリ側圧を作用させてプーリ推力を発生させることにより、可動側ドリブンプーリ半体２２ｂを出力軸２０に固定されたシリンダ壁２３ａに対して移動させることができる。すなわちドリブンプーリ２２は与えられたプーリ推力に応じて溝幅（両ドライブプーリ半体２２ａ，２２ｂ間の間隔）を変化させることができる構成となっている。具体的には、シリンダ室２３内の圧力を高めてプーリ推力を上昇させると、可動側ドリブンプーリ半体２２ｂが金属ベルト３０の張力に抗して固定側ドリブンプーリ半体２２ａに近づくことにより（図２における紙面右方に移動して）ドリブンプーリ２２の溝幅が狭められ、シリンダ室２３内の圧力を低くしてプーリ推力を低下させると、可動側ドリブンプーリ半体２２ｂが金属ベルト３０の張力により固定側ドリブンプーリ半体２２ａから離れて（図２における紙面左方に移動して）ドリブンプーリ２２の溝幅が広げられる。
【００１５】
遊星歯車機構１４は、入力軸１０と一体となって回転するサンギヤ１４ａと、中空軸１１と一体に形成されたリングギヤ１４ｂと、入力軸１０に対して相対回転自在に設けられたプラネタリキャリヤ１４ｃと、このプラネタリキャリヤ１４ｃに回転自在に支承され、サンギヤ１４ａ及びリングギヤ１４ｂの双方と常時噛合した複数のプラネタリギヤ１４ｄとを有して構成される。サンギヤ１４ａとリングギヤ１４ｂとの間にはフォワードクラッチ１５が設けられており、プラネタリキャリヤ１４ｃと変速機ケースとの間にはリバースブレーキ１６が設けられている。フォワードクラッチ１５は図示しないクラッチピストンの油圧作動を受けてサンギヤ１４ａとリングギヤ１４ｂとの結合及びその解除を行い、リバースブレーキ１６は図示しないブレーキピストンの油圧作動を受けてプラネタリキャリヤ１４ｃと変速機ケース上の部材３との結合及びその解除を行う。
【００１６】
ここで、フォワードクラッチ１５を係合（サンギヤ１４ａとリングギヤ１４ｂとを結合）させると、サンギヤ１４ａとリングギヤ１４ｂとは相対回転不能となり、リバースブレーキ１６を係合（プラネタリキャリヤ１４ｃと変速機ケース上の部材３とを結合）させると、プラネタリキャリヤ１４ｃと変速機ケースとは相対回転不能となる。このため、入力軸１０が回転した状態でフォワードクラッチ１５を係合させると（リバースブレーキ１６は非係合とする）、中空軸１１は入力軸１０と一体となって回転し、これによりドライブプーリ１２は入力軸１０と同一の方向に回転する（これを順方向回転とする）。なお、このときサンギヤ１４ａとリングギヤ１４ｂとは相対回転しないので、各プラネタリギヤ１４ｄは自転することなく、サンギヤ１４ａ及びリングギヤ１４ｂと一体となって、入力軸１０のまわりを回転（公転）する。一方、入力軸１０が回転した状態でリバースブレーキ１６を係合すると（フォワードクラッチ１５は非係合とする）、サンギヤ１４ａが入力軸１０と一体となって回転する一方で、各プラネタリギヤ１４ｄは自転してリングギヤ１４ｂをサンギヤ１４ａとは反対の方向へ回転させるので、中空軸１１を介してリングギヤ１４ｂと一体に形成されたドライブプーリ１２は入力軸１０とは反対の方向に回転する（これを逆方向回転とする）。なお、フォワードクラッチ１５とリバースブレーキ１６がともに非係合となっているときには、入力軸１０及びこれと一体のサンギヤ１４ａが回転するのみであり、エンジンＥＧの回転動力は中空軸１１、すなわちドライブプーリ１２には伝達されない。
【００１７】
中間軸ドライブギヤ２４は出力軸２０に対して相対回転自在に設けられており、スタートクラッチ２５は図示しないクラッチピストンの油圧作動を受けて出力軸２０と中間軸ドライブギヤ２４との結合及びその解除を行う。ここで、スタートクラッチ２５を係合（出力軸２０と中間軸ドライブギヤ２４とを結合）させると、中間軸ドライブギヤ２４は出力軸２０に対して相対回転不能となる。このため、出力軸２０が回転した状態でスタートクラッチ２５を係合させると、中間軸ドライブギヤ２４は出力軸２０と一体となって出力軸２０とともに回転する。
【００１８】
ドライブプーリ１２とドリブンプーリ２２との間に掛け渡された金属ベルト３０は、図３に示すように、多数の金属製のエレメント３２が２本のスチールバンド３１，３１の間に嵌め込まれた構成となっている。各エレメント３２はその両側面３２ａ，３２ａがＶ字状に形成されており、これらＶ字状の側面がドライブプーリ１２を構成する両ドライブプーリ半体１２ａ，１２ｂの対向するプーリ斜面ＰＳ（円錐状の斜面）及びドリブンプーリ２２を構成する両ドリブンプーリ半体２２ａ，２２ｂの対向するプーリ斜面ＰＳにより挟持されるように両プーリ１２，２２に適切な（各プーリ斜面ＰＳに対して金属ベルト３０が滑ることのない）プーリ推力を与えることにより、エンジンＥＧの動力をドライブプーリ１２からドリブンプーリ２２へ伝達することができるようになっている。
【００１９】
中間軸ドリブンギヤ４２及びファイナルドライブギヤ４４はともに中間軸４０上に固定して設けられており、中間軸ドリブンギヤ４２は、出力軸２０上に設けられた中間軸ドライブギヤ２４と常時噛合している。また、ファイナルドライブギヤ４４は、ディファレンシャル機構６０のディファレンシャルケース６１に固定されたファイナルドリブンギヤ６４と常時噛合している。
【００２０】
ディファレンシャル機構６０は、ディファレンシャルケース６１の内部に２つのディファレンシャルピニオン６２ａ，６２ａ及び２つのサイドギヤ６２ｂ，６２ｂからなる差動機構６３が収容された構成となっており、サイドギヤ６２ｂ，６２ｂには左右のアクスルシャフトＡＳＬ，ＡＳＲが固定されている。これら左右のアクスルシャフトＡＳＬ，ＡＳＲはその中心軸が中間軸４０の中心軸と平行になるように配置されており、ディファレンシャルケース６１はこれら左右のアクスルシャフトＡＳＬ，ＡＳＲの中心軸を回転軸として回転できるように支持されている。また、左右のアクスルシャフトＡＳＬ，ＡＳＲの端部には左右の駆動輪ＷＬ，ＷＲが取り付けられている。ディファレンシャルケース６１に固定されたファイナルドリブンギヤ６４は上述のようにファイナルドライブギヤ４４と常時噛合しているので、中間軸４０が回転するとディファレンシャルケース６１全体が、左右のアクスルシャフトＡＳＬ，ＡＳＲとともに、これらアクスルシャフトＡＳＬ，ＡＳＲの中心軸まわりに回転する。
【００２１】
ここで、ドライブプーリ１２とドリブンプーリ２２それぞれに金属ベルト３０の滑りが発生することのない適切なプーリ推力を与えた状態で入力軸１０にエンジンＥＧの回転動力を入力すると、その回転動力は、入力軸１０→ドライブプーリ１２→金属ベルト３０→ドリブンプーリ２２→出力軸２０と伝達される。そして、ドライブプーリ１２及びドリブンプーリ２２それぞれのプーリ推力を増減させることによって両プーリ１２，２２それぞれの溝幅を変えることができ、金属ベルト３０の両プーリ１２，２２に対する巻き掛け半径比（プーリ比）を変化させて滑らかな無段階変速ができるようになっている。
【００２２】
具体的には、ドリブンプーリ２２のプーリ推力を高くし、ドライブプーリ１２のプーリ推力を低くする制御を行ったときには、ドリブンプーリ２２の溝幅は狭く、ドライブプーリ１２の溝幅は広く設定されるので、金属ベルト３０のドリブンプーリ２２に対する巻き掛け半径はドライブプーリ１２に対する巻き掛け半径よりも大きくなり、変速機ＣＶＴは低速走行対応の低レシオ状態（出力軸２０の回転速度が入力軸１０の回転速度よりも小さくなる状態）となる。また、ドライブプーリ１２のプーリ推力とドリブンプーリ２２のプーリ推力とを同程度とする制御を行ったときには、ドライブプーリ１２の溝幅とドリブンプーリ２２の溝幅とはほぼ等しくなるように設定されるので、金属ベルト３０のドライブプーリ１２に対する巻き掛け半径とドリブンプーリ２２に対する巻き掛け半径とはほぼ等しくなり、変速機ＣＶＴは中速走行対応の中レシオ状態（出力軸２０の回転速度が入力軸１０の回転速度とほぼ同程度となる状態）となる。また、ドライブプーリ１２のプーリ推力を高くし、ドリブンプーリ２２のプーリ推力を低くする制御を行ったときには、ドライブプーリ１２の溝幅は狭く、ドリブンプーリ２２の溝幅は広く設定されるので、金属ベルト３０のドライブプーリ１２に対する巻き掛け半径はドリブンプーリ２２に対する巻き掛け半径よりも大きくなり、変速機ＣＶＴは高速走行対応の高レシオ状態（出力軸２０の回転速度が入力軸１０の回転速度より大きくなる状態）となる。
【００２３】
上記のようにエンジンＥＧの回転動力が入力軸１０から出力軸２０に伝達されている状態でスタートクラッチ２５を係合させると、中間軸ドライブギヤ２４が出力軸２０と一体となって回転するので、出力軸２０に伝達されたエンジンＥＧの回転動力は更に中間軸ドライブギヤ２４から中間軸ドリブンギヤ４２に伝達されて、中間軸４０が回転する。これにより中間軸４０上のファイナルドライブギヤ４４がファイナルドリブンギヤ６４、すなわちディファレンシャルケース６１を回転させるので、左右のサイドギヤ６２ｂ，６２ｂに連結されたアクスルシャフトＡＳＬ，ＡＳＲを介して左右の駆動輪ＷＬ，ＷＲが駆動される。一方、スタートクラッチ２５が非係合の状態では中間軸ドライブギヤ２４と出力軸２０とは連結されず、出力軸２０の回転動力は中間軸ドライブギヤ２４に伝達されないので、左右の駆動輪ＷＬ，ＷＲは駆動されない。
【００２４】
変速機ＣＶＴの作用は上記の通りであるが、変速機ＣＶＴでは、ドライブプーリ１２及びドリブンプーリ２２それぞれの金属ベルト３０との接触面である各プーリ斜面ＰＳの表面処理工程に特徴があり、以下にこれについて説明する。
【００２５】
ドライブプーリ１２及びドリブンプーリ２２は通常、熱処理した浸炭鋼を粗加工し、鍛造等により全体形状を整えた後、金属ベルト３０と接触する各プーリ斜面ＰＳについて研磨を施す。しかし、変速機ＣＶＴでは、各プーリ斜面ＰＳは鍛造等の後に研磨するのではなく、ハードターニング処理の後、ショットブラスト処理を施す。
【００２６】
各プーリ斜面ＰＳに対し、初めにハードターニング処理を施すのは、鍛造後のプーリ斜面ＰＳに螺旋状の溝を形成させるためである。これは、変速機ＣＶＴが使用されているとき、両プーリ１２，２２のプーリ斜面ＰＳと金属ベルト３０の各エレメント３２との間には焼き付け防止及び冷却をするための潤滑油が供給されるが、この潤滑油が多過ぎては滑りを生じるので、プーリ斜面ＰＳと各エレメント３２との接触面に薄い油膜が張られる程度とされる。このため余分な潤滑油は効率よく排出される必要があるが、これら螺旋状の溝は、その余分な潤滑油の排出油路として機能することになる。
【００２７】
また、上記ハードターニング処理の次にプーリ斜面ＰＳにショットブラスト処理を施すのは、ハードターニングにより形成された螺旋状の溝の先端部を除去するとともに、プーリ斜面ＰＳに無数の微小な凹凸部を形成するためである。このように、ハードターニング処理により形成された螺旋状の溝を油路として余分な潤滑油を効率よく排出させ得ることと、ショットブラスト処理によりプーリ斜面ＰＳ上に形成した無数の凹凸部によって、金属ベルト３０の各エレメント３２との接触面積を増大させることにより、金属ベルト３０との間の摩擦係数を高い値に保持し得る。また、ショットブラスト処理によりプーリ斜面ＰＳの硬度が向上し、加えて残留圧縮応力の付与がなされるので、プーリ斜面ＰＳの耐磨耗性を引き上げることも可能である。また、プーリ斜面ＰＳに研磨加工を施す工程を有していないので、製造コストも安価にすることができる。
【００２８】
上記のように各プーリ斜面ＰＳにハードターニング処理及びその後のショットブラスト処理を施すことによってエレメント３２との接触面積を増大させて高摩擦係数を確保できるが、これをプーリ斜面ＰＳの表面粗さの観点から見ると、次のようになる。
【００２９】
図４の各グラフは負荷曲線のグラフであって、各グラフの横軸は負荷長さ率ｔｐ（％）、縦軸は表面粗さＲである。そして、図４（Ａ）はハードターニング処理もショットブラスト処理もなされていない場合の負荷曲線のグラフ、図４（Ｂ）はハードターニング処理のみがなされてショットブラスト処理がなされていない場合の負荷曲線のグラフ、図４（Ｃ）はハードターニング処理の後ショットブラスト処理がなされた場合の負荷曲線のグラフ、図４（Ｄ）はハードターニング処理をすることなくショットブラスト処理がなされた場合の負荷曲線のグラフである。ここで、図４を（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）の順に見れば、ハードターニング処理の後にショットブラスト処理を施すによって表面粗さが（従って表面粗さの一つの指標となる算術平均粗さＲａが）大きくなることが分かる。また、図４（Ｄ）を参照することにより、ハードターニング処理をすることなくショットブラスト処理のみを行った場合には、ハードターニング処理の後ショットブラスト処理を行った場合のみならず、ハードターニング処理のみを行ってショットブラスト処理を行わなかった場合よりも表面粗さは小さくなることが分かる。
【００３０】
図５は表面粗さの別の指標となる、有効負荷粗さと油溜まり深さの求め方の説明をするための負荷曲線のグラフである。この負荷曲線ｍ上の点で負荷長さ率ｔｐの値の差が４０％になるような２点Ａ，Ｂを通る直線の中で傾きが最も小さい直線ｎを求める。そして、この直線ｎと負荷長さ率ｔｐ＝０％、１００％との交点をそれぞれ点Ｃ，Ｄとした上で、点Ｄを通る切断レベルの線ｓと負荷曲線ｍとの交点を点Ｅとし、負荷曲線ｍと負荷長さ率ｔｐ＝１００％との交点を点Ｆとする。そして、線分ＤＥ、線分ＤＦ及び曲線ＥＦで囲まれる領域の面積と三角形ＤＥＧの面積が等しくなるようなｔｐ＝１００％上の点Ｇを求める。このとき、点Ｃと点Ｄとの切断レベルの差を有効負荷粗さＲｋ（μｍ）といい、対象となる面（ここではプーリ斜面ＰＳ）が長期間の摩耗で使用できなくなるまでに摩耗する高さ（深さ）を表す。また、点Ｄと点Ｇとの距離を油溜まり深さＲｖｋ（μｍ）といい、油溜まりの谷深さを表す。
【００３１】
このように本変速機ＣＶＴは、ドライブプーリ１１及びドリブンプーリ２２において金属ベルト３０と接触するそれぞれのプーリ斜面ＰＳが、ハードターニング処理と、その後に行われるショットブラスト処理とにより表面処理されることにより、両プーリ１２，２２と金属ベルト３０との間における高摩擦係数と耐磨耗性との双方を十分に満足し得る構成が得られるようにしているが、ショットブラスト処理後のプーリ斜面ＰＳの面性状が、式
Ｒａ＞０．７ かつ Ｒｋ／（Ｒｋ＋Ｒｖｋ）＞０．７ ・・・（１）
を満たしているのであれば、プーリ斜面ＰＳと金属ベルト３０（各エレメント３２）との間の摩擦係数を高めることと、プーリ斜面ＰＳの耐磨耗性を向上させることとの双方を最適の状態において満足させることができる。なお、上述の実施形態では、ドライブプーリ１１とドリブンプーリ２２双方のプーリ斜面ＰＳに対してハードターニング処理及びその後のショットブラスト処理による表面処理が施される例を示したが、両プーリ１１，２２の少なくとも一方のプーリ斜面ＰＳに対して上記表面処理が施される場合であっても金属ベルト３０との接触面積を増大させることができ、上記効果が得られるのは勿論である。
【００３２】
これまで本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、本発明の範囲は上述の実施形態に示したものに限定されない。例えば、本発明が適用されるベルト式無段変速機を構成するドライブプーリ及びドリブンプーリの作動形態は、上述の実施形態において示した油圧作動式に限られず、モータを用いた電動作動式であってもよい。また、上述の実施形態では、本発明に係るベルト式無段変速機が車両用動力伝達装置に適用された場合を示したが、これは一例であり、本発明に係るベルト式無段変速機は、他の動力機械の動力伝達装置一般に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係るベルト式無段変速機の断面図である。
【図２】上記ベルト式無段変速機を備えた車両用動力伝達装置の構成を示すスケルトン図である。
【図３】上記ベルト式無段変速機を構成する金属ベルトの一部を示す斜視図である。
【図４】ハードターニング処理とショットブラスト処理とによってプーリ斜面の表面粗さが大きくなる様子を示す負荷曲線のグラフである。
【図５】有効負荷粗さと油溜まり深さの求め方の説明をするための負荷曲線のグラフである。
【符号の説明】
【００３４】
１ 車両用動力伝達装置
１０ 入力軸
１１ 中空軸（入力側の軸部材）
１２ ドライブプーリ
２０ 出力軸（出力側の軸部材）
２２ ドリブンプーリ
３０ 金属ベルト
３１ スチールバンド
３２ エレメント
ＣＶＴ ベルト式無段変速機
ＰＳ プーリ斜面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側の軸部材上に設けられたドライブプーリと、出力側の軸部材上に設けられドリブンプーリと、前記ドライブプーリのプーリ斜面と前記ドリブンプーリのプーリ斜面との間に掛け渡された金属ベルトとを有し、前記ドライブプーリの溝幅及び前記ドリブンプーリの溝幅をそれぞれ変えることにより変速比を無段階に変化させることができるように構成されたベルト式無段変速機において、
前記ドライブプーリ及び前記ドリブンプーリの少なくとも一方の前記プーリ斜面が、ハードターニング処理及びその後のショットブラスト処理により表面処理されていることを特徴とするベルト式無段変速機。
【請求項２】
前記ショットブラスト処理後の前記プーリ斜面の面性状が、算術平均粗さをＲａ、有効負荷粗さをＲｋ、油溜まり深さをＲｖｋとしたとき、式
Ｒａ＞０．７ かつ Ｒｋ／（Ｒｋ＋Ｒｖｋ）＞０．７
を満たすことを特徴とする請求項１記載のベルト式無段変速機。
【請求項１】
入力側の軸部材上に設けられたドライブプーリと、出力側の軸部材上に設けられドリブンプーリと、前記ドライブプーリのプーリ斜面と前記ドリブンプーリのプーリ斜面との間に掛け渡された金属ベルトとを有し、前記ドライブプーリの溝幅及び前記ドリブンプーリの溝幅をそれぞれ変えることにより変速比を無段階に変化させることができるように構成されたベルト式無段変速機において、
前記ドライブプーリ及び前記ドリブンプーリの少なくとも一方の前記プーリ斜面が、ハードターニング処理及びその後のショットブラスト処理により表面処理されていることを特徴とするベルト式無段変速機。
【請求項２】
前記ショットブラスト処理後の前記プーリ斜面の面性状が、算術平均粗さをＲａ、有効負荷粗さをＲｋ、油溜まり深さをＲｖｋとしたとき、式
Ｒａ＞０．７ かつ Ｒｋ／（Ｒｋ＋Ｒｖｋ）＞０．７
を満たすことを特徴とする請求項１記載のベルト式無段変速機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−１１８５３５（Ｐ２００６−１１８５３５Ａ）
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３０４２１５（Ｐ２００４−３０４２１５）
【出願日】平成１６年１０月１９日（２００４．１０．１９）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月１９日（２００４．１０．１９）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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