JP7650151B2

JP7650151B2 - エレメントの製造装置およびエレメントの製造方法

Info

Publication number: JP7650151B2
Application number: JP2020215083A
Authority: JP
Inventors: 善昭佐藤
Original assignee: CVTEC Co Ltd
Current assignee: CVTEC Co Ltd
Priority date: 2020-12-24
Filing date: 2020-12-24
Publication date: 2025-03-24
Anticipated expiration: 2040-12-24
Also published as: JP2022100851A

Description

本明細書は、エレメントの製造装置について開示する。

従来、リングで接続されることで無段変速機の伝動ベルトを構成するエレメントの製造において、パンチと当該パンチに対向するエジェクタとにより板材を挟み込み、パンチによりダイ形状に沿ってエレメントを打ち抜くものが知られている。例えば、特許文献１には、ヘッド部と、上部にピッチ部を含むボディ部（胴部）と、ヘッド部とボディ部とを接続するネック部と、を有し、イヤー部とピッチ部との間にフープ（リング）が装着されて伝動ベルトを構成するエレメントの製造方法において、パンチに対向するエジェクタの成形面に円弧状の隆起部を設けてエレメントの打ち抜きを行なうことにより、ピッチ部の上面であるサドル面とボディ前面との間に、曲面部を成形するものが開示されている。

特開２００６－４３７１９号公報

複数個のエレメントがリングで接続されてなる伝動ベルトにおいて、トルクの伝達効率を高めるために、エレメントのボディ正面に形成されて隣り合うエレメント同士が相対回転するときの支点となるロッキングエッジは、サドル面に近接した位置に形成されることが望ましい。一方、エレメントの胴部は、サドル面とロッキングエッジとの間で板厚が最も大きくなるが、隣り合うエレメント同士の隙間を適切にするため、サドル面とロッキングエッジとの間には、規定の板厚を確保しなければならない。打ち抜き加工によってエレメントを製造する場合においては、サドル面と胴部正面との間には、通常、打ち抜き加工によるダレの発生によって曲面（凸曲面）が形成される。発生するダレが大きくなると、その分、胴部のサドル面とロッキングエッジとの間における板厚が減少するため、胴部に規定の板厚を確保しながらサドル面とロッキングエッジとの距離を短縮することが困難となり、この場合、トルクの伝達効率を低下させるおそれがある。

本開示のエレメントの製造装置は、打ち抜き加工によりエレメントを形成するものにおいて、打ち抜き加工によりサドル面と胴部正面との間に発生するダレを低減して、胴部に必要な板厚を確保しながらサドル面と胴部正面に形成されるロッキングエッジとの距離を短縮することが可能なエレメントの製造装置を提供することを主目的とする。

本開示のエレメントの製造装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本開示の第１のエレメントの製造装置は、
無端状のリングにより環状に配列されることで無段変速機の一対のプーリ間に巻き架けられる伝動ベルトを構成するエレメントにおいて、スロット部と、前記スロット部に挿入される前記リングの内周面が接触するサドル面と、隣り合うエレメント同士が接触して相対回転するときの支点となるロッキングエッジとを有するエレメントを板状の素材からプレス加工により製造するためのエレメントの製造装置であって、
前記プレス加工の金型として、内孔を有するダイと、前記ダイの内孔に挿入されて前記素材を前記エレメントの外形に打ち抜くパンチと、前記ダイと対向するように配置されて前記素材を挟み込んで押さえる板押えと、を備え、
前記ダイおよび前記板押えの少なくとも一方は、前記スロット部を形成するスロット形成部において、互いに近接する方向に突出した凸部を有し、
前記スロット部の抜き成形に際して、前記ダイによる前記素材の加圧により前記板押さえが加圧移動させられることで前記抜き成形を開始させ、該抜き成形の開始前に前記凸部によって据え込み成形を生じさせる、
ことを要旨とする。

この第１のエレメントの製造装置は、ダイおよび板押えの少なくとも一方は、スロット部を形成するスロット形成部において、互いに近接する方向に突出した凸部を有する。そして、スロット部の抜き成形に際して、ダイによる素材の加圧により板押さえが加圧移動させられることで抜き成形を開始させ、抜き成形の開始前に凸部によって据え込み成形を生じさせることとしている。これにより、抜き成形の前に、据え込み成形によってサドル面と胴部正面との間に材料を流動させることができ、サドル面と胴部正面との間に生じるダレを低減することができる。この結果、打ち抜き加工によりエレメントを形成するものにおいて、打ち抜き加工によりサドル面と胴部正面との間に発生するダレを低減して、胴部に必要な板厚を確保しながらサドル面と胴部正面に形成されるロッキングエッジとの距離を短縮することが可能なエレメントの製造装置とすることができる。

本開示の第２のエレメントの製造装置は、
無端状のリングにより環状に配列されることで無段変速機の一対のプーリ間に巻き架けられる伝動ベルトを構成するエレメントにおいて、スロット部と、前記スロット部に挿入される前記リングの内周面が接触するサドル面と、隣り合うエレメント同士が接触して相対回転するときの支点となるロッキングエッジとを有するエレメントを板状の素材からプレス加工により製造するためのエレメントの製造装置であって、
前記プレス加工の金型として、内孔を有するダイと、前記ダイの内孔に挿入されて前記素材を前記エレメントの外形に打ち抜くパンチと、前記ダイと対向するように配置されて前記素材を挟み込んで押さえる板押えと、を備え、
前記ダイおよび前記板押えの少なくとも一方は、前記スロット部を形成するスロット形成部において、互いに近接する方向に突出した凸部を有し、
前記スロット部の抜き成形に際して、前記板押さえの前記スロット形成部を前記パンチの前記素材との接触面よりも退避させた状態から前記ダイの前記スロット形成部で前記素材を加圧することで該素材の材料を前記板押さえの前記スロット形成部とその周囲の前記パンチの側面とにより画成される凹部に流入させた後、前記凸部によって前記素材に据え込み成形を生じさせ、該据え込み成形の後に前記ダイによる前記素材の加圧によって前記板押さえが加圧移動させられることで前記抜き成形を開始させる、
ことを要旨とする。

この第２のエレメントの製造装置では、ダイおよび板押えの少なくとも一方は、スロット部を形成するスロット形成部において、互いに近接する方向に突出した凸部を有する。そして、スロット部の抜き成形に際して、板押さえのスロット形成部をパンチの素材との接触面よりも退避させた状態からダイのスロット形成部で素材を加圧することで素材の材料を板押さえのスロット形成部とその周囲のパンチの側面とにより画成される凹部に流入させた後、凸部によって素材に据え込み成形を生じさせ、据え込み成形の後にダイによる素材の加圧によって板押さえが加圧移動させられることで抜き成形を開始させることとしている。これにより、抜き成形の前に、据え込み成形によってサドル面と胴部正面との間に材料を流動させることができ、サドル面と胴部正面との間に生じるダレを低減することができる。この結果、打ち抜き加工によりエレメントを形成するものにおいて、打ち抜き加工によりサドル面と胴部正面との間に発生するダレを低減して、胴部に必要な板厚を確保しながらサドル面と胴部正面に形成されるロッキングエッジとの距離を短縮することが可能なエレメントの製造装置とすることができる。

伝動ベルトを有する無段変速機の概略構成図である。伝動ベルトの概略構成図である。プレス機を含むエレメントの製造装置の概略構成図である。エレメントの図２中、Ａ－Ａ断面成形部分におけるプレス機の断面図である。エレメントの図２中、Ｂ－Ｂ断面成形部分におけるプレス機の断面図である。ダイの正面図である。図６のＸ－Ｘ断面図とＹ方向側面図である。エレメントのＡ－Ａ断面部分の成形の様子を示す説明図である。エレメントのＡ－Ａ断面部分の成形の様子を示す説明図である。エレメントのＡ－Ａ断面部分の成形の様子を示す説明図である。エレメントのＡ－Ａ断面部分の成形の様子を示す説明図である。エレメントのＡ－Ａ断面部分の成形の様子を示す説明図である。エレメントのＡ－Ａ断面部分の成形の様子を示す説明図である。エレメントのＢ－Ｂ断面部分の成形の様子を示す説明図である。エレメントのＢ－Ｂ断面部分の成形の様子を示す説明図である。エレメントのＢ－Ｂ断面部分の成形の様子を示す説明図である。エレメントのＢ－Ｂ断面部分の成形の様子を示す説明図である。エレメントのＢ－Ｂ断面部分の成形の様子を示す説明図である。エレメントのＢ－Ｂ断面部分の成形の様子を示す説明図である。比較例におけるスロット部の形成の様子を示す説明図である。本実施形態におけるスロット部の形成の様子を示す説明図である。本実施形態および比較例それぞれのスロット部の抜き成形時に生じるダレの大きさを比較した説明図である。他の実施形態におけるスロット部の形成の様子を示す説明図である。他の実施形態における伝動ベルトの概略構成図である。

次に、図面を参照しながら、本開示を実施するための形態について説明する。

図１は、伝動ベルトを有する無段変速機の概略構成図であり、図２は、伝動ベルトの概略構成図である。無段変速機１は、図１に示すように、駆動側回転軸としてのプライマリシャフト２と、当該プライマリシャフト２に設けられたプライマリプーリ３と、プライマリシャフト２と平行に配置される従動側回転軸としてのセカンダリシャフト４と、当該セカンダリシャフト４に設けられたセカンダリプーリ５とを有する。伝動ベルト１０は、プライマリプーリ３のプーリ溝（Ｖ字状溝）とセカンダリプーリ５のプーリ溝（Ｖ字状溝）とに巻き掛けられる。

プライマリシャフト２は、図示しない前後進切換機構を介して、エンジン（内燃機関）などの動力発生源に連結された図示しないインプットシャフトに連結される。プライマリプーリ３は、プライマリシャフト２と一体に形成された固定シーブ３ａと、ボールスプライン等を介してプライマリシャフト２により軸方向に摺動自在に支持される可動シーブ３ｂとを有する。また、セカンダリプーリ５は、セカンダリシャフト４と一体に形成された固定シーブ５ａと、ボールスプライン等を介してセカンダリシャフト４により軸方向に摺動自在に支持されると共にリターンスプリング８により軸方向に付勢される可動シーブ５ｂとを有する。

更に、無段変速機１は、プライマリプーリ３の溝幅を変更するための油圧式アクチュエータであるプライマリシリンダ６と、セカンダリプーリ５の溝幅を変更するための油圧式アクチュエータであるセカンダリシリンダ７とを有する。プライマリシリンダ６は、プライマリプーリ３の可動シーブ３ｂの背後に形成され、セカンダリシリンダ７は、セカンダリプーリ５の可動シーブ５ｂの背後に形成される。プライマリシリンダ６とセカンダリシリンダ７とには、プライマリプーリ３とセカンダリプーリ５との溝幅を変化させるべく図示しない油圧制御装置から作動油が供給され、それにより、エンジン等からインプットシャフトや前後進切換機構を介してプライマリシャフト２に伝達されたトルクを無段階に変速してセカンダリシャフト４に出力することができる。セカンダリシャフト４に出力されたトルクは、ギヤ機構、デファレンシャルギヤおよびドライブシャフトを介して車両の駆動輪（何れも図示省略）に伝達される。

伝動ベルト１０は、図２に示すように、弾性変形可能な複数（本実施形態では、例えば９個）のリング材１１を厚み方向（リング径方向）に積層することにより構成された２個の積層リング１２と、積層リング１２の内周面に沿って環状に配列（結束）される複数（例えば、数百個）のエレメント２０とを有する。積層リング１２を構成する複数のリング材１１は、それぞれ鋼板製のドラムから切り出された弾性変形可能なものであって、概ね同一の厚みおよびそれぞれについて予め定められた異なる周長を有するように加工されている。また、各リング材１１は、軸方向の中央部が径方向外側に僅かに突出するように緩やかに湾曲させられている。

各エレメント２０は、金属製の帯板状の素材（帯状素材１１０）からプレス加工により打ち抜かれたものである。本実施形態では、帯状素材１１０は、一方の表面が幅方向（短手方向）に１段の段差を有する段差面により形成され、他方の表面が平坦面により形成される。帯状素材１１０の一方の表面がエレメント２０の正面となり、帯状素材１１０の他方の表面がエレメント２０の背面となる。

各エレメント２０は、図２に示すように、図中水平に延びる胴部２１と、当該胴部２１の幅方向における中央部から伝動ベルト１０の外周側（伝動ベルト１０や積層リング１２の径方向における外側）に延出されたネック部２２と、胴部２１から離間するようにネック部２２から胴部２１の幅方向における両側に延出された一対のイヤー部２３ａを含むヘッド部２３とを有する。胴部２１の幅は、ヘッド部２３の幅と同一若しくはそれよりも大きく、胴部２１、ネック部２２およびヘッド部２３の各イヤー部２３ａにより２つの凹状のリング収容部であるスロット部２４が画成される。また、ヘッド部２３の正面（一方の表面）の幅方向における中央部には、１個の突起（ディンプル）２３ｐが形成されており、ヘッド部２３の背面（他方の表面）には、突起２３ｐの裏側に位置するように窪み２３ｒが形成されている。

各エレメント２０のスロット部２４には、当該エレメント２０を両側から挟み付けるように積層リング１２が嵌め込まれ、各エレメント２０の突起２３ｐは、隣り合うエレメント２０の窪み２３ｒに遊嵌される。これにより、２個の積層リング１２により多数のエレメント２０が環状に配列された状態で結束される。また、スロット部２４を画成する胴部２１の表面（図２における上面）は、積層リング１２（最内層のリング材１１）の内周面に接触するサドル面２１ａとなる。すなわち、サドル面２１ａは、ネック部２２の幅方向における両側に位置する。

各サドル面２１ａは、積層リング１２側に湾曲する凸曲面である。すなわち、各サドル面２１ａは、幅方向における中央部付近を頂部として当該頂部から幅方向における外側およびネック部２２側に向かうにつれて図中下方に緩やかに傾斜した左右対称の凸曲面形状（クラウニング形状）を有する。これにより、サドル面２１ａとの摩擦により積層リング１２に頂部Ｔに向かう求心力を付与し、当該積層リング１２をセンタリングすることが可能となる。ただし、サドル面２１ａは、伝動ベルト１０等の径方向における外側に湾曲する凸曲面を複数含むものであってもよい。また、サドル面２１ａ（凸曲面）の曲率半径は、最内層のリング材１１（積層リング１２）の軸方向に沿った湾曲の曲率半径よりも小さく定められている。

また、各エレメント２０の胴部２１は、伝動ベルト１０の内周側から外周側（伝動ベルト等の径方向における外側）に向かうにつれて互いに離間するように形成された一対の側面２１ｆを有する。各側面２１ｆは、プライマリプーリ３のプーリ溝やセカンダリプーリ５のプーリ溝の表面に摩擦接触してプーリ３，５からの挟圧力を受け、摩擦力によりプライマリプーリ３からセカンダリプーリ５へとトルクを伝達するトルク伝達面（フランク面）となる。本実施形態において、各側面２１ｆの表面には、図示するように、各エレメント２０とプライマリプーリ３やセカンダリプーリ５との接触部を潤滑・冷却するための作動油を保持するための凹凸（複数の溝）が形成されている。

更に、図２に示すように、本実施形態のエレメント２０の正面（突起２３ｐ側の表面）は斜面２１ｓを含み、その背面は平坦に形成されている。すなわち、胴部２１の外周側（伝動ベルト１０等の径方向における外側）の一部、ネック部２２およびヘッド部２３は、略一定の厚みを有し、胴部２１には、サドル面２１ａよりも内周側（伝動ベルト１０等の径方向における内側）の位置から更に内周側に向かうにつれて背面に近接する斜面２１ｓが形成されている。また、胴部２１の内周部（図２における下端部）には、当該胴部２１の斜面２１ｓを含む部分よりも肉薄かつ略一定の厚みを有する段差部２１ｂが形成されている。そして、ネック部２２やヘッド部２３等を含む平坦部と斜面２１ｓとの境界部分は、伝動ベルト１０の進行方向において隣り合うエレメント２０同士を接触させて両者の回動の支点となるロッキングエッジ２５を形成する。すなわち、各エレメント２０において、ロッキングエッジ２５は、各サドル面２１ａよりも内周側に位置する。

次に、こうして構成されたエレメント２０の製造について説明する。図３は、プレス機を含むエレメントの製造装置の概略構成図であり、図４は、エレメントの図２中、Ａ－Ａ断面成形部分におけるプレス機の断面図であり、図５は、エレメントの図２中、Ｂ－Ｂ断面成形部分におけるプレス機の断面図である。エレメントの製造装置１００は、図３に示すように、帯状素材１１０が巻回されたコイル材Ｃを巻き解すアンコイラ１０１と、アンコイラ１０１によって巻き解された帯状素材１１０を長手方向に送る送り装置１０２と、送り装置１０２により送られた帯状素材１１０を打ち抜いてエレメント２０を成形するプレス機１２０と、を有する。

プレス機１２０は、本実施形態では、ファインブランキングプレス機として構成されるものであり、帯状素材１１０に対して、１ストロークで、板厚の成形（板厚成形）、突起２３ｐおよび窪み２３ｒの成形（ディンプル／ホール成形）、エレメント２０の打ち抜き（抜き成形）に順次移行させることによりプレス加工が行なわれる。このプレス機１２０は、互いに対向するように配置された固定側の上型１３０および可動側の下型１４０を備える。

上型１３０は、図４に示すように、プレス機１２０のフレームに固定される固定プレートとしての上プレート１３１と、エレメント２０の輪郭に対応した外形の切刃を有すると共に上プレート１３１の下方において当該上プレート１３１に対して上下に相対移動可能なパンチ１３２と、パンチ１３２の周囲を囲むように配置されると共に上プレート１３１の下方において当該上プレート１３１に対して上下に相対移動可能な板押さえ１３３と、エンボスピン１３４と、を含む。パンチ１３２は、プレス加工時において所定の荷重が発生するように例えば油圧制御装置により加圧力が調整される。板押さえ１３３は、プレス加工時において所定の荷重がパンチ１３２とは独立して発生するように例えば油圧制御装置により加圧力が調整される。エンボスピン１３４は、基端が上プレート１３１に固定され、先端（加圧部）を下向きにしてパンチ１３２を上下に貫通するように配置される。上述したように、パンチ１３２は、上プレート１３１に対して相対移動可能であるから、エンボスピン１３４は、パンチ１３２に対して相対移動可能となる。

下型１４０は、図４に示すように、上プレート１３１に対して近接および離間する可動プレートとしての下プレート１４１と、パンチ１３２と対向する位置に当該パンチ１３２の切刃に対応する形状の内孔１４２ｏ（切刃）を有すると共に板押さえ１３３に対して互いの端面同士が対向するように下プレート１４１に固定されたダイ１４２と、ダイ１４２の内孔１４２ｏ（パンチ１３２と対向する位置）に配置されたエジェクタ１４３と、払い出しピン１４４と、を含む。

エジェクタ１４３は、プレス加工時において所定の荷重がパンチ１３２および板押さえ１３３とは独立して発生するように例えば油圧制御装置により加圧力が調整される。また、図４に示すように、エジェクタ１４３のエンボスピン１３４と対向する位置には、エレメント２０の突起２３ｐや窪み２３ｒを形成するための上下に延在する突起形成穴１４３ｈが形成されている。払い出しピン１４４は、突起形成穴１４３ｈ内に配置され、エジェクタ１４３のパンチ１３２と対向する端面（上面）に対して出没し、プレス加工後に、プレス成形品（エレメント２０）を払い出す。

また、ダイ１４２の切刃におけるエレメント２０のスロット部２４を形成するスロット形成部１４２ｓには、図６および図７（ａ）に示すように、スロット部２４のヘッド部２３側と胴部２１（サドル面２１ａ）側の双方の角部において、テーパ状の面取り部１４２ｔが形成されている。胴部２１側の面取り部１４２ｔは、ヘッド部２３側の面取り部１４２ｔよりも、周囲のパンチ１３２の側面との隙間（クリアランスｃ）およびテーパ深さｄが小さくなるように形成される。具体的には、胴部２１側の面取り部１４２ｔは、ダイ１４２の刃先に摩耗や破損が生じるのを低減するために、クリアランスｃが帯状素材１１０の板厚に対して４％以上かつ４０％以下（例えば、０．０５ｍｍ以上かつ０．５ｍｍ以下）となるように形成される。さらに、胴部２１側の面取り部１４２ｔは、プレス加工（打ち抜き加工）の際にサドル面２１ａと胴部２１正面との間に生じるダレが拡大しないように、テーパの深さｄが帯状素材１１０の板厚に対して４％以上かつ４０％以下（例えば、０．０５ｍｍ以上かつ０．５ｍｍ以下）となるように形成される。

また、図６および図７（ｂ）に示すように、ダイ１４２のスロット形成部１４２ｓは、対向する板押さえ１３３のスロット形成部１３３ｓに向かって突出した凸部により形成される。ダイ１４２のスロット形成部１４２ｓ（凸部）の周囲（図６中、ハッチングで示した領域）は、なだらかに傾斜する徐変部Ｇが形成される。さらに、本実施形態においては、ダイ１４２のスロット形成部１４２ｓと対向する板押さえ１３３のスロット形成部１３３ｓも、同様に、ダイ１４２のスロット形成部１４２ｓに向かって突出した凸部により形成される。また、板押さえ１３３のスロット形成部１３３ｓ（凸部）の周囲も、同様に、なだらかに傾斜する徐変部が形成される。これにより、ダイ１４２と板押さえ１３３とで帯状素材１１０を挟んで抜き成形を行なう際に、帯状素材１１０に対してスロット形成部１３２ｓおよびスロット形成部１３３ｓを先に接触させることができ、当該抜き成形の前に、帯状素材１１０のスロット部２４が成形される部分に対して据え込み成形（つぶし成形）を生じさせることができる。なお、据え込み成形の詳細については後述する。

次に、こうして構成されたエレメントの製造装置１００の動作について説明する。図８～図１３は、エレメントの図２中、Ａ－Ａ断面部分の成形の様子を示す説明図であり、図１４～図１９は、エレメントの図２中、Ｂ－Ｂ断面部分の成形の様子を示す説明図である。以下、エレメント２０の製造、特に、スロット部２４の成形について、図８～図１９を参照しながら説明する。

エレメント２０の製造について、プレス機１２０は、まず、送り装置１０２を駆動して帯状素材１１０を上型１３０と下型１４０との間に当該帯状素材１１０の一方の表面（段差面）が下型１４０側となり他方の表面（平坦面）が上型１３０ｂ側となるように送り出した後、下プレート１４１を上昇させ、エジェクタ１４３を帯状素材１１０の一方の表面に接触させる（図８および図１４参照）。なお、下プレート１４１の上昇途中でエジェクタ１４３に荷重異常が検知されると、前にプレス加工した成形品が正常に払い出されておらず、残存していると判断し、プレス加工を停止する。

下プレート１４１を更に上昇させると、エジェクタ１４３から帯状素材１１０へ加圧力が作用し、エジェクタ１４３とパンチ１３２とにより当該帯状素材１１０を挟み込んで、板厚を整えるように板厚を成形する板厚成形を行なう（図９および図１５参照）。エジェクタ１４３により帯状素材１１０が加圧させられると、パンチ１３２は、エジェクタ１４３の加圧力により上プレート１３１に近接する方向に加圧移動（上昇）させられ（図１０および図１６参照）、やがて、上プレート１３１に突き当たって停止する（図１１および図１７参照）。

パンチ１３２が上プレート１３１に突き当たる際、エンボスピン１３４は、パンチ１３２の帯状素材１１０との接触面から下方に突出し、帯状素材１１０の他方の表面（平坦面）を加圧する（図１０および図１１参照）。これにより、帯状素材１１０の他方の表面に窪み２３ｒ部分が形成されると共に、帯状素材１１０の一方の表面から突起形成穴１４３ｈへ材料が流入することで突起２３ｐ部分が形成される（ディンプル／ホール成形）。

下プレート１４１を更に上昇させると、ダイ１４２が帯状素材１１０の一方の表面に接触し（図１１および図１７参照）、ダイ１４２と板押さえ１３３とにより帯状素材１１０を押さえつつ、パンチ１３２とエジェクタ１４３とにより帯状素材１１０を保持しながらせん断することで、エレメント２０の外形に打ち抜く抜き成形に移行する（図１２，図１３，図１８および図１９参照）。抜き成形によって生成されたプレス成形品は、払い出しピン１４４がエジェクタ１４３のプレス成形品との接触面よりも上方に突出し、エアブロー等によって吹き飛ばされることによってプレス機１２０から払い出される。そして、プレス成形品に対して必要な後処理（焼き入れ処理や、研磨処理など）が施されることにより、エレメント２０が完成する。

図２０は、比較例におけるスロット部の形成の様子を示す説明図であり、図２１は、本実施形態におけるスロット部の形成の様子を示す説明図である。比較例では、図２０に示すように、ダイ１４２のスロット形成部１４２ｓおよび板押さえ１３３のスロット形成部１３３ｓは、互いに向かい合う方向に突出した凸部により形成されておらず平坦部により形成される。ダイ１４２のスロット形成部１４２ｓおよび板押さえ１３３のスロット形成部１３３ｓは、その周囲と略同時に帯状素材１１０に接触し、据え込み成形を生じさせることなく、抜き成形が開始される。この場合、図２０中、一点破線に示すように、サドル面２１ａと胴部２１正面との間の部分には、抜き成形の進行に伴ってダレが拡大し、当該ダレの拡大によって胴部２１の板厚ｔｂを減少させることになる。ここで、伝動ベルト１０において、ロッキングエッジ２５は、トルクの伝達効率を向上させるために、サドル面２１ａにできる限り近接した位置に形成されることが望ましい。一方、エレメント２０の胴部２１は、サドル面２１ａとロッキングエッジ２５との間で板厚が最も大きくなるが、伝動ベルト１０における隣り合うエレメント２０間に適正な隙間を確保するため、胴部２１のサドル面２１ａとロッキングエッジ２５との間において、規定の板厚を確保しなければならない。このため、抜き成形によって、サドル面２１ａと胴部２１正面との間に過大なダレが発生すると、上述したように、胴部２１の板厚ｔｂが減少するため、胴部２１に規定の板厚を確保しながらサドル面２１ａとロッキングエッジ２５との距離を短縮することが困難となる。

これに対して、本実施形態では、図２１に示すように、ダイ１４２のスロット形成部１４２ｓおよび板押さえ１３３のスロット形成部１３３ｓは、互いに向かい合う方向に突出した凸部により形成されており、その他の部位に先だって帯状素材１１０に接触し、上下で帯状素材１１０を挟むことで、据え込み成形（つぶし成形）を生じさせる。これにより、図２１中、一点破線に示すように、サドル面２１ａと胴部２１正面との間には、据え込み成形により材料が流入するため、ダレの拡大を低減することができる。本実施形態においては、据え込み成形に際して、ダイ１４２のスロット形成部１４２ｓの上昇量（移動量）が板押さえ１３３のスロット形成部１３３ｓの上昇量（移動量）よりも多くなるように、ダイ１４２の加圧力および板押さえ１３３の背圧のいずれか一方または両方を調整する。これにより、より確実に据え込み成形を生じさせて、十分な材料をサドル面２１ａと胴部２１正面との間に流入させることが可能となる。下プレート１４１の上昇によりダイ１４２による帯状素材１１０の加圧力が上昇し、板押さえ１３３から帯状素材１１０への逆向きの背圧に打ち勝つと、ダイ１４２からの加圧力により板押さえ１３３が加圧移動（上昇）させられ、板押さえ１３３の上昇に伴って据え込み成形が終了すると共に抜き成形が開始される。

さらに、本実施形態では、ダイ１４２のスロット形成部１４２ｓには、スロット部２４のヘッド部２３側と胴部２１側の双方の角部において、テーパ状の面取り部１４２ｔを設け、胴部２１側の面取り部１４２ｔのクリアランスｃおよびテーパ深さｄを、ヘッド部２３側の面取り部１４２ｔよりも小さくしている。これにより、スロット部２４の抜き成形が開始されてから、サドル面２１ａ側において早いタイミングで帯状素材１１０にせん断を生じさせることができ、サドル面２１ａ側でダレが拡大するのを更に低減させることができる。したがって、図２２に示すように、本実施形態では、比較例に比して、スロット部２４の抜き成形において、サドル面２１ａと胴部２１正面との間に生じるダレを小さくすることが可能となる。この結果、サドル面２１ａとロッキングエッジ２５との間における胴部２１の板厚を規定通りに確保しつつ、ロッキングエッジ２５をサドル面２１ａに近接させることが可能となり、トルクの伝達効率を高めることができる。

なお、本開示の発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、ダイ１４２のスロット形成部１４２ｓと板押さえ１３３のスロット形成部１３３ｓは、それぞれ互いに近接する方向に突出するように凸部により形成されるものとした。しかし、ダイ１４２のスロット形成部１４２ｓと板押さえ１３３のスロット形成部１３３ｓのうち前者のスロット形成部１４２ｓのみが凸部により形成されてもよいし、後者のスロット形成部１３３ｓのみが凸部により形成されてもよい。

上述した実施形態では、サドル面２１ａと胴部２１正面との間のダレの拡大を低減するため、スロット部２４の形成に際して、据え込み成形（つぶし成形）を板押さえ１３３の上昇に伴う抜き成形の開始前に生じさせるものとした。しかし、板押さえ１３３のスロット形成部１３３ｓをパンチ１３２の帯状素材１１０との接触面よりも待避させた状態からダイ１４２のスロット形成部１４２ｓで帯状素材１１０を加圧することで、据え込み成形の前に、帯状素材１１０の材料を板押さえ１３３のスロット形成部１３３ｓとその周囲のパンチ１３２の側面とにより画成される凹部に流入させるものとしてもよい。図２３は、他の実施形態におけるスロット部の形成の様子を示す説明図である。図示するように、パンチ１３２が帯状素材１１０の他方の表面と接触した状態で板押さえ１３３（スロット形成部１３３ｓ）が帯状素材１１０から離間するように金型条件を設定し、ダイ１４２を上昇させて、ダイ１４２のスロット形成部１４２ｓで帯状素材１１０を加圧する。これにより、帯状素材１１０は、ダイ１４２のスロット形成部１４２ｓからの加圧力により、材料が板押さえ１３３のスロット形成部１３３ｓとパンチ１３２の側面とにより画成される凹部に流入する。そして、流入した材料がスロット形成部１３３ｓに到達すると共にダイ１４２が更に上昇すると、ダイ１４２のスロット形成部１４２ｓからの加圧力と板押さえ１３３のスロット形成部１３３ｓからの逆向きの背圧とにより据え込み成形が生じ、当該据え込み成形により帯状素材１１０の材料がサドル面２１ａと胴部２１正面との間に流入し、ダレの拡大が低減される。これにより、本実施形態と同様に、サドル面２１ａと胴部２１正面との間において、ダレの拡大を低減することで、サドル面２１ａとロッキングエッジ２５との間における胴部２１の板厚を確保しつつ、ロッキングエッジ２５をサドル面２１ａに近接させることが可能となり、トルクの伝達効率を高めることができる。

上述した実施形態では、本開示のエレメントの製造装置１００を、ネック部２２を介して胴部２１とヘッド部２３とが接続されると共にヘッド部２３のイヤー部２３ａと胴部２１との間に積層リング１２が嵌め込まれる２つのスロット部２４を有するエレメント２０の製造に適用して説明した。しかし、リングが収容されるスロット部を有する他の如何なるタイプのエレメントの製造に適用されてもよい。図２４は、他の実施形態のエレメントを含む伝動ベルトを示す概略構成図である。伝動ベルト２１０は、弾性変形可能な複数（本実施形態では、例えば９個）のリング材１１を厚み方向（リング径方向）に積層することにより構成された１個の積層リング１２と、１個のリテーナリング１５と、積層リング１２の内周面に沿って環状に配列（結束）される複数（例えば、数百個）のエレメント２２０とを有する。

リテーナリング１５は、例えば鋼板製のドラムから切り出された弾性変形可能なものであり、リング材１１と概ね同一若しくはそれよりも薄い厚みを有する。また、リテーナリング１５は、積層リング１２の最外層のリング材１１の外周長よりも長い内周長を有する。これにより、積層リング１２とリテーナリング１５とが同心円状に配置された状態（張力が作用しない無負荷状態）では、図２４に示すように、最外層のリング材１１の外周面とリテーナリング１５の内周面との間に、環状のクリアランスが形成される。

各エレメント２２０は、金属製の帯板状の素材（帯状素材１１０）からプレス加工により打ち抜かれたものであり、図２４に示すように、図中水平に延びる胴部２２１と、当該胴部２２１の両端部から同方向に延出された一対のピラー部２２２と、各ピラー部２２２の遊端側に開口するように一対のピラー部２２２の間に画成された単一のリング収容部としてのスロット部（凹部）２２４とを有する。一対のピラー部２２２は、スロット部２２４の底面であるサドル面２２４ａの幅方向における両側から伝動ベルト２１０の径方向における外側（伝動ベルト２１０の内周側から外周側に向かう方向、すなわち図中上方）に延出されており、各ピラー部２２２の遊端部には、サドル面２２４ａの幅方向に突出するフック部２２２ｆが形成されている。一対のフック部２２２ｆは、積層リング１２（リング材１１）の幅よりも若干長く、かつリテーナリング１５の幅よりも短い間隔をおいて互いに対向する。

スロット部２２４内には、図２４に示すように、積層リング１２が配置され、当該スロット部２２４のサドル面２２４ａは、積層リング１２（最内層のリング材１１）の内周面に接触する。サドル面２２４ａは、幅方向における中央部を頂部として幅方向外側に向かうにつれて図中下方に緩やかに傾斜した左右対称の凸曲面形状（クラウニング形状）を有する。これにより、サドル面２２４ａとの摩擦により積層リング１２に頂部に向かう求心力を付与して、当該積層リング１２をセンタリングすることが可能となる。ただし、サドル面２２４ａは、積層リング１２の径方向における外側に湾曲する凸曲面を複数含むものであってもよい。

また、リテーナリング１５は、すべてのエレメント２２０のスロット部２２４内に積層リング１２が配置された状態で、弾性変形させられて各エレメント２２０の一対のフック部２２２ｆの間を介してスロット部２２４に嵌め込まれる。そして、リテーナリング１５は、積層リング１２の最外層のリング材１１の外周面と各エレメント２２０のフック部２２２ｆとの間に配置されて積層リング１２を包囲し、各エレメント２２０が積層リング１２から脱落するのを規制する。これにより、複数のエレメント２２０は、積層リング１２の内周面に沿って環状に結束（配列）される。

また、エレメント２２０の正面は斜面２２１ｓを含み、その背面は平坦に形成されている。すなわち、胴部２２１の外周側（伝動ベルト２１０等の径方向における外側）の一部およびピラー部２２２は、略一定の厚みを有し、胴部２２１には、サドル面２２４ａよりも内周側（伝動ベルト２１０等の径方向における内側）の位置から更に内周側に向かうにつれて背面に近接する斜面２２１ｓが形成されている。斜面２２１ｓの外周側の縁部（エレメント２２０の厚みが変化する境界部分）は、伝動ベルト１０の進行方向において隣り合うエレメント２２０同士を接触させて両者の回動の支点となるロッキングエッジ２２５を形成する。これにより、ロッキングエッジ２２５は、サドル面２２４ａよりも内周側に位置する。また、胴部２２１の正面（一方の表面）の幅方向における中央部には、１個の突起（ディンプル）２２１ｐが形成されており、胴部２２１の背面（他方の表面）には、突起２２１ｐの裏側に位置するように窪み２１１ｒが形成されている。更に、エレメント２２０の胴部２２１は、伝動ベルト２１０等の内周側から外周側（伝動ベルト２１０等の径方向における外側）に向かうにつれて互いに離間するように形成されてフランク面として機能する一対の側面２２１ｆを有する。

こうして構成されたエレメント２２０は、本実施形態のエレメント２０と同様に、プレス機を用いて帯状素材１１０を打ち抜くことにより製造することができる。そして、スロット部２２４の抜き成形に際して、当該抜き成形の開始前に、ダイのスロット形成部（凸部）または板押さえのスロット形成部（凸部）とにより帯状素材に対して据え込み成形（つぶし成形）を生じさせることで、サドル面２２４ａと胴部２２１正面との間のダレが拡大しないようにすることができる。

上述した実施形態では、プレス機１２０は、１つの金型セットにより、１ストロークで板厚成形、ディンプル／ホール成形および抜き成形を順に行なうファインブランキングプレス機として構成されるものとした。しかし、これに限定されるものではなく、例えば順送プレスなど、各成形工程を別の金型によって行なうものとしてもよい。

本開示は、エレメントの製造産業に利用可能である。

１無段変速機、３プライマリプーリ（プーリ）、５セカンダリプーリ（プーリ）、１０伝動ベルト、１２積層リング（リング）、２０，２２０エレメント、２１ａ，２２１ａサドル面、２４，２２４スロット部、２５，２２５ロッキングエッジ、１００エレメントの製造装置、１１０帯状素材（素材）、１３２パンチ、１３２ｓスロット形成部、１３３板押さえ、１４２ダイ、１４２ｓスロット形成部。

Claims

無端状のリングにより環状に配列されることで無段変速機の一対のプーリ間に巻き架けられる伝動ベルトを構成するエレメントにおいて、スロット部と、前記スロット部に挿入される前記リングの内周面が接触するサドル面と、隣り合うエレメント同士が接触して相対回転するときの支点となるロッキングエッジとを有するエレメントを板状の素材からプレス加工により製造するためのエレメントの製造装置であって、
前記プレス加工の金型として、内孔を有するダイと、前記ダイの内孔に挿入されて前記素材を前記エレメントの外形に打ち抜くパンチと、前記ダイと対向するように配置されて前記素材を挟み込んで押さえる板押えと、を備え、
前記ダイおよび前記板押えの双方には、前記スロット部を形成するスロット形成部が設けられ、
前記ダイおよび前記板押えのうち少なくとも前記ダイの前記スロット形成部は、前記ダイと前記板押えとが互いに近接する方向に前記スロット形成部以外よりも突出し、
前記スロット部の抜き成形に際して、前記ダイによる前記素材の加圧により前記板押えが加圧移動させられることで前記抜き成形を開始させ、該抜き成形の開始前に前記スロット形成部によって据え込み成形を生じさせる、
エレメントの製造装置。
請求項１に記載のエレメントの製造装置であって、
前記ダイおよび前記板押えの双方の前記スロット形成部が、互いに近接する方向にそれぞれの前記スロット形成部以外よりも突出する、
エレメントの製造装置。
請求項１または２に記載のエレメントの製造装置であって、
前記ダイの前記スロット形成部は、前記サドル面を形成する側の角部にテーパが形成され、
前記テーパは、前記素材の板厚に対する前記ダイの側面とのクリアランスの比率が４％
以上且つ４０％以下になると共に、前記素材の板厚に対するテーパ深さの比率が４％以上且つ４０％以下になるように形成される、
エレメントの製造装置。
無端状のリングにより環状に配列されることで無段変速機の一対のプーリ間に巻き架けられる伝動ベルトを構成するエレメントにおいて、スロット部と、前記スロット部に挿入される前記リングの内周面が接触するサドル面と、隣り合うエレメント同士が接触して相対回転するときの支点となるロッキングエッジとを有するエレメントを板状の素材からプレス加工により製造するためのエレメントの製造方法であって、
前記プレス加工の金型として、内孔を有するダイと、前記ダイの内孔に挿入されて前記素材を前記エレメントの外形に打ち抜くパンチと、前記ダイと対向するように配置されて前記素材を挟み込んで押さえる板押えと、を備え、前記ダイおよび前記板押えの双方には、前記スロット部を形成するスロット形成部が設けられ、前記ダイおよび前記板押えのうち少なくとも前記ダイの前記スロット形成部は、前記ダイと前記板押えとが互いに近接する方向に前記スロット形成部以外よりも突出した金型を用いるものとし、
前記スロット部の抜き成形に際して、前記ダイによる前記素材の加圧により前記板押えが加圧移動させられることで前記抜き成形を開始させ、該抜き成形の開始前に前記スロット形成部によって据え込み成形を生じさせる、
エレメントの製造方法。
請求項４に記載のエレメントの製造方法であって、
前記ダイおよび前記板押えの双方の前記スロット形成部が、互いに近接する方向にそれぞれの前記スロット形成部以外よりも突出する、
エレメントの製造方法。