(57)【要約】【課題】エレメント同士の隙間を減少させる事を可能とした無段変速機構の提供。【解決手段】平面状に形成された鋼板よりなる複数のエレメント１０２を積層リング１０４に配置して形成されるＣＶＴベルト１００と、ＣＶＴベルト１００が巻き掛けられ、トルク発生手段よりトルクを伝達される入力プーリＫＳと、ＣＶＴベルト１００を介して伝達されたトルクを出力する出力プーリＪＳとを備える無段変速機構１０において、入力プーリＫＳが、エレメント１０２を磁化させる構成とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面状に形成された鋼板よりなる複数のエレメントを積層リングに配置して形成されるＣＶＴベルトと、前記ＣＶＴベルトが巻き掛けられ、トルク発生手段よりトルクを伝達される入力プーリと、前記ＣＶＴベルトを介して伝達された前記トルクを出力する出力プーリとを備える無段変速機構において、
前記入力プーリが、前記エレメントを磁化させる磁力を有すること、
を特徴とする無段変速機構。
【請求項２】
請求項１に記載の無段変速機構において、
前記入力プーリに永久磁石が埋め込まれることで前記入力プーリが磁力を有していること、
を特徴とする無段変速機構。
【請求項３】
請求項２に記載の無段変速機構において、
前記入力プーリに偶数個の前記永久磁石が配置され、前記入力プーリの周方向に隣り合う前記永久磁石はお互いに極性が異なること、
を特徴とする無段変速機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無段変速機のエレメントを整列させる技術に関し、詳しくは無段変速機構に用いるエレメントが隙間無く整列させることのできる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の走行状態に応じてエンジンから出力を取り出す装置としては、大きく分けて手動変速機（Manual  Transmission）、自動変速機（Automatic  Transmission）の２種類がある。そのうち自動変速機には、エンジンの出力側に変速比を無段階に制御できる無段変速機（Continuously  Variable  Transmission）と呼ばれる方式があり、近年、技術革新に伴って採用される車両が増えている。無段変速機にはベルト式無段変速機と呼ばれる、並行に配置された入力軸及び出力軸と、入力軸及び出力軸に別々に取り付けた入力プーリ及び出力プーリとが設けられる。この入力プーリ、出力プーリは、共に固定シーブと可動シーブとを組み合わせて構成されており、固定シーブと可動シーブの間にはＶ字状の溝が形成されている。
【０００３】
入力プーリと出力プーリとに跨って掛けられるベルトは、多数のエレメントと環状の金属体が積層されて形成された積層ベルトよりなる。エレメントは、略台形に形成されて固定シーブと可動シーブにそれぞれ台形脚部が接するように配置される。そして、台形形状の上底側から延設される首部と上底の間に積層ベルトが配置される構成となっている。
【０００４】
特許文献１には、輪郭を付けたベルト素子に関する技術が開示されている。ＣＶＴベルトに用いられるエレメントの形状を、少なくとも１つの主面の輪郭が凸状となっていて、隣接素子が傾斜することによってＣＶＴベルトが走る固定シーブと可動シーブとの間で不整合を吸収するように構成されている。
【０００５】
特許文献２には、ベルト式無段変速機構に関する技術が開示されている。ベルト式無段変速機には入力プーリと出力プーリの２つのプーリを備え、入力プーリに伝達された内燃機関からの駆動力をエレメントで構成されたＣＶＴベルトを介して出力プーリに伝達する。入力プーリと接触する前の各エレメントと対向する位置に磁力を発生する磁気発生装置を設け、磁気発生装置で各エレメントに磁力を与えることで、各エレメントのヨー方向における回転姿勢を入力プーリ中における各エレメントの回転姿勢が悪くならないように強制することで、ＣＶＴベルトとプーリの摩耗量の減少を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−３６２３３８号公報
【特許文献２】特開２００８−３０３９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１又は特許文献２に開示される技術を用いたＣＶＴベルトの組立を行う場合、以下に示すような問題があると考えられる。
【０００８】
エレメントと積層リングとから形成されるプッシュベルト方式のＣＶＴベルトは、エレメント同士の隙間が限りなくゼロに近いことが好ましい。これは、エレメント同士の間に隙間が設けられた場合に、エレメントが滑って伝達ロスが生ずるケースがあるからである。このような伝達ロスは、ＣＶＴベルトを用いる車両の燃費に大きく影響するほか、ＣＶＴベルトの寿命にも影響すると考えられている。幅広い車種に対応させるためには、更に高出力のエンジンとＣＶＴベルトとが組み合わされることが望ましいが、高出力化に伴いこの様な伝達ロスや寿命の問題は更に顕著になると考えられる。しかしながら、特許文献１及び特許文献２にはエレメント同士の隙間に関する伝達ロスの改善ついて開示も示唆もされていない。
【０００９】
そこで、本発明はこのような課題を解決するために、内燃機関からＣＶＴベルトで動力を伝達する際に発生する伝達ロスを抑制する無段変速機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明の一態様による無段変速機構は、以下のような特徴を有する。
【００１１】
（１）平面状に形成された鋼板よりなる複数のエレメントを積層リングに配置して形成されるＣＶＴベルトと、前記ＣＶＴベルトが巻き掛けられ、トルク発生手段よりトルクを伝達される入力プーリと、前記ＣＶＴベルトを介して伝達された前記トルクを出力する出力プーリとを備える無段変速機構において、前記入力プーリが、前記エレメントを磁化させる磁力を有すること、を特徴とする。
【００１２】
上記（１）に記載の態様により、入力プーリの磁力によってエレメントが磁化され、エレメント同士が引き合うことでエレメント同士のクリアランスが詰められる。磁力によって片側のエレメントに対して引き寄せられたエレメントは、面同士が当接することで一方のエレメントの姿勢が他方のエレメントの姿勢に倣って矯正される。この結果、入力プーリとＣＶＴベルトとの噛み込みの際にエレメントが入力プーリに点当たりすることを防ぎ、無段変速機構の伝達効率の向上に寄与する。
【００１３】
（２）（１）に記載の無段変速機構において、前記入力プーリに永久磁石が埋め込まれることで前記入力プーリが磁力を有していること、が好ましい。
【００１４】
上記（２）に記載の態様により、入力プーリに永久磁石を埋め込む簡単な構成で磁力を付与し、エレメントを磁化することが可能なので、エレメントの整列を行う事ができ、無段変速機構の伝達効率の向上に寄与する。
【００１５】
（３）（２）に記載の無段変速機構において、前記入力プーリに偶数個の前記永久磁石が配置され、前記入力プーリの周方向に隣り合う前記永久磁石はお互いに極性が異なること、が好ましい。
【００１６】
上記（３）に記載の態様により、入力プーリに備えられた偶数個の永久磁石のうち周方向に隣り合う永久磁石同士がお互いに異なる極性を有するので、エレメントが特定の極性に残留磁化されることを防ぐことが可能となる。このことにより、隣り合うエレメントが同極に磁化されてエレメント同士に斥力が働くことを防止することできる。この結果、エレメントの整列を行う事ができ、無段変速機構の伝達効率の向上に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態の、無段変速機構の概略側面図である。
【図２】第１実施形態の、無段変速機構の概略断面図である。
【図３】（ａ）第１実施形態の、第１ディスクの平面図である。（ｂ）第１実施形態の、第１ディスクの断面図である。
【図４】（ａ）第１実施形態の、第２ディスクの平面図である。（ｂ）第１実施形態の、第２ディスクの断面図である。
【図５】第１実施形態の、ＣＶＴベルトの斜視図である。
【図６】第１実施形態の、ＣＶＴベルトの分解斜視図である。
【図７】第１実施形態の、エレメントの平面図である。
【図８】第１実施形態の、駆動中の無段変速機構の入力プーリ側の様子を示す上面視図である。
【図９】第２実施形態の、第１ディスクの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
まず、本発明の第１の実施形態について、参考となる図面を用いて説明する。なお、用いられている図面の詳細部分は説明の都合上簡略化している。
【００１９】
図１に、第１実施形態の、無段変速機構１０の概略側面図を示す。図２に、無段変速機構１０の概略断面図を示す。図２は図１のＡＡ断面を示す。無段変速機構１０には、入力プーリＫＳと出力プーリＪＳとＣＶＴベルト１００を備えている。入力プーリＫＳはプライマリプーリとも呼ばれるエンジンからの出力を伝達されるプーリであり、入力軸Ｊ１に軸支されている。入力プーリＫＳは第１円錐面Ｃ１を有する第１ディスクＫＳ１と、第２円錐面Ｃ２を有する第２ディスクＫＳ２を有している。第１ディスクＫＳ１及び第２ディスクＫＳ２は炭素鋼などの常磁性体を用いて構成される。
【００２０】
図３（ａ）に、第１ディスクＫＳ１の平面図を示す。図３（ｂ）に、第１ディスクＫＳ１の断面図を示す。図４（ａ）に、第２ディスクＫＳ２の平面図を示す。図４（ｂ）に、第２ディスクＫＳ２の断面図を示す。第２ディスクＫＳ２には、シャフトＪ３を備える。第１ディスクＫＳ１には、入力軸Ｊ１の中心にシャフトＪ３を受ける軸受面Ｂ１を備えている。この結果、第２ディスクＫＳ２は第１ディスクＫＳ１に対して第１円錐面Ｃ１と第２円錐面Ｃ２とが近接離間するように移動する事が可能である。第２ディスクＫＳ２は図示しない油圧機構によって進退する。
【００２１】
又、第１ディスクＫＳ１及び第２ディスクＫＳ２には図３及び図４に示すようにそれぞれ４つの永久磁石Ｍが設けられている。便宜上、第１円錐面Ｃ１及び第２円錐面Ｃ２側からみて時計回りに第１磁石Ｍ１、第２磁石Ｍ２、第３磁石Ｍ３、及び第４磁石Ｍ４と呼ぶことにする。永久磁石Ｍはそれぞれ磁力の強いものが望ましい。なお、永久磁石Ｍは第１円錐面Ｃ１、或いは第２円錐面Ｃ２に対してＮ極またはＳ極が面するように配置されている。この際、第１円錐面Ｃ１にＮ極が面し、第２円錐面Ｃ２にＳ極が面する構成としても良い。
【００２２】
出力プーリＪＳはセカンダリプーリとも呼ばれる車両の駆動系に接続されるプーリであり、出力軸Ｊ２に軸支されている。出力プーリＪＳは第１ディスクＪＳ１と第２ディスクＪＳ２よりなる。その構成は、図２に示すような入力プーリＫＳと同様であり、第１ディスクＪＳ１と第２ディスクＪＳ２の位置も図示しない油圧機構によって変化される。ただし、第１ディスクＪＳ１と第２ディスクＪＳ２には永久磁石Ｍは備えられていない点が、入力プーリＫＳとは異なる。
【００２３】
図５に、ＣＶＴベルト１００の斜視図を示す。図６に、ＣＶＴベルト１００の分解斜視図を示す。図７に、エレメント１０２の平面図を示す。ＣＶＴベルト１００は、複数の無端金属リング１１０を積層して形成した積層リング１０４と、平面状に形成された鋼板よりなるエレメント１０２とを有する。ＣＶＴベルト１００は、入力プーリＫＳと出力プーリＪＳに巻き掛けられて構成されている。
【００２４】
ＣＶＴベルト１００に備えるエレメント１０２は、図７に示すように、頭部１０２ａと胴部１０２ｂとが首部１０２ｃで接続される構成となっている。首部１０２ｃの両側に配置されるのは溝部１１６であり、積層リング１０４が溝部１１６に挿入され、支持部１１５で積層リング１０４を支持する構造となっている。胴部１０２ｂの両端には第１当接辺１１３ａと第２当接辺１１３ｂとを有する。図２で示す通り、第１当接辺１１３ａは第１円錐面Ｃ１と当接し、第２当接辺１１３ｂは第２円錐面Ｃ２と当接することで、入力プーリＫＳ及び出力プーリＪＳによってＣＶＴベルト１００は支えられる事になる。
【００２５】
第１実施形態の無段変速機構１０は上記構成であるので、以下に説明するような作用及び効果を奏する。
【００２６】
まず、第１実施形態の無段変速機構１０によって、ＣＶＴベルト１００のエレメント１０２同士の隙間を減少させることが可能となる点が効果として挙げられる。これは、第１実施形態の無段変速機構１０が、平面状或いは平板状に形成された鋼板よりなる複数のエレメント１０２を積層リング１０４に配置して形成されるＣＶＴベルト１００と、ＣＶＴベルト１００が巻き掛けられ、トルク発生手段よりトルクを伝達される入力プーリＫＳと、ＣＶＴベルト１００を介して伝達されたトルクを出力する出力プーリＪＳとを備える無段変速機構１０において、入力プーリＫＳが、エレメント１０２を磁化させる磁力を有する構成となっている為である。
【００２７】
図８に、駆動中の無段変速機構１０の入力プーリＫＳ側の様子を上面視図にて示す。なお、エレメント１０２の姿勢については分かり易いように大げさに示しているが、実際には積層リング１０４に対しての傾きは僅かとなる。第１ディスクＫＳ１と第２ディスクＫＳ２には永久磁石Ｍが備えられており、永久磁石Ｍによって磁界ＭＦが形成される。ここで、図１に示す無段変速機構１０のについて簡単に説明をする。無段変速機構１０に備えられるＣＶＴベルト１００は、大雑把に言って図１に示す４つの領域で働き方が違う。
【００２８】
図１に示す駆動領域ＫＤでは、入力プーリＫＳとＣＶＴベルト１００とが噛み合っている領域である。押圧領域ＴＤ１では、入力プーリＫＳより送り出されたエレメント１０２が進行方向Ｔに隣接するエレメント１０２を押すようにして動力を伝達する領域である。従動領域ＪＤでは、出力プーリＪＳとＣＶＴベルト１００とが噛み合っている領域である。引張領域ＴＤ２は、出力プーリＪＳより送り出されたエレメント１０２が積層リング１０４によって搬送されていく領域である。
【００２９】
無段変速機構１０の伝達ロスなどが発生する要因は、押圧領域ＴＤ１ではエレメント１０２が押されて行く状態なので、エレメント１０２同士の隙間はほぼ０となるのに対して、引張領域ＴＤ２では積層リング１０４によってエレメント１０２が搬送されていくような形となるので、エレメント１０２同士の隙間が比較的生じ易い。ところが、エレメント１０２同士の間に隙間ができると、図８に示すような状況となり、即ちエレメント１０２同士の間に隙間ができることでエレメント１０２が進行方向Ｔに対して直交するような姿勢を保てなくなると考えられる。
【００３０】
この状態で、入力プーリＫＳに噛み込むと、入力プーリＫＳの第１ディスクＫＳ１と第２ディスクＫＳ２に対して、エレメント１０２が面当たりではなく点当たりの状態となり易く、その結果、エレメント１０２の摩耗や入力プーリＫＳの摩耗などを生じやすくなるなどの問題が生じる。また、入力プーリＫＳに対してエレメント１０２が正常に噛み合う、即ち進行方向Ｔに対してエレメント１０２の姿勢が直交するような状態になろうとする力が生じる為、エレメント１０２は積層リング１０４に対して滑りを生じる事となる。これが伝達ロスに繋がってしまうのである。
【００３１】
しかしながら、第１実施形態の無段変速機構１０では、入力プーリＫＳに永久磁石Ｍを備えており、磁界ＭＦが発生している。この為、噛込領域Ｂ付近でエレメント１０２同士が引き合う。磁界ＭＦは永久磁石Ｍに近いほど磁束密度が高いため、入力プーリＫＳにエレメント１０２が近づくほどこの効果は高まる。結果、既に入力プーリＫＳに噛み込んでいるエレメント１０２に対して、引張領域ＴＤ２にあるエレメント１０２が引き寄せられることになる。こうして、エレメント１０２同士の間が詰まるのと同時に、エレメント１０２の姿勢も既に入力プーリＫＳに噛み込んでいるエレメント１０２に倣って正しい姿勢に矯正される。この為、エレメント１０２同士の隙間を減少させることが可能となる。また、前述したような積層リング１０４に対してエレメント１０２が滑る状況が生じにくく、結果的に無段変速機構１０の伝達ロスの発生を抑制する事が可能となる。
【００３２】
また、前述したように、入力プーリＫＳにエレメント１０２が噛み込む際に、エレメント１０２の姿勢が矯正され、エレメント１０２同士の隙間が生じにくくなるので、エレメント１０２が第１円錐面Ｃ１及び第２円錐面Ｃ２に対して点当たりしにくくなる。この結果、エレメント１０２と入力プーリＫＳの摩耗等を抑え、無段変速機構１０の寿命を延ばすことに貢献することができる。又、この効果により大出力の内燃機関に対応した無段変速機構１０を提供することも可能となる。
【００３３】
次に、本発明の第２の実施形態について説明をする。なお、第２実施形態は第１実施形態とほぼ同じ構成であるが、永久磁石Ｍの配置が若干異なるので、その点について説明を行う。
【００３４】
図９に、第２実施形態の、第１ディスクＫＳ１の平面図を示す。第１ディスクＫＳ１は４つの永久磁石Ｍが設けられている点で第１実施形態の第１ディスクＫＳ１と同様であるが、極性が、第１磁石Ｍ１と第３磁石Ｍ３はＳ極が第１円錐面Ｃ１側に面し、第２磁石Ｍ２と第４磁石Ｍ４はＮ極が第１円錐面Ｃ１側に面するように構成されている。第２ディスクＫＳ２に関しても同様の並びとしている。即ち、隣り合う永久磁石Ｍ同士で極性が異なる面が第１円錐面Ｃ１又は第２円錐面Ｃ２に面するように配置されている。
【００３５】
第２実施形態はこの様な構成であるため、入力プーリＫＳがエレメント１０２に対して同じ極性で磁化し続けることを防ぎ、残留磁化を防止することが可能となる。エレメント１０２が残留磁化してしまうと、隣り合うエレメント１０２同士で斥力が発生する場合があると考えられる。エレメント１０２の磁化はヒステリシス特性などに左右されるため、永久磁石Ｍの磁気強度や、無段変速機構１０の使用環境温度などによっても状況は異なるが、残留磁化が生じるケースも考えられる。
【００３６】
エレメント１０２が残留磁化した結果、図１に示す引張領域ＴＤ２において姿勢を乱し易くなる可能性が考えられる。しかしながら、入力プーリＫＳ配置する永久磁石Ｍを隣り合う同士で異なる配置とすることで、エレメント１０２は定期的に異なる極性の永久磁石Ｍによって磁化されることになるので、残留磁化が生じにくくなる。この結果、第１実施形態に示したエレメント１０２の整列効果及びエレメント１０２同士の隙間を詰める効果を損なうことなく、無段変速機構１０を動作し続ける事が可能となる。
【００３７】
以上、本実施形態に則して発明を説明したが、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更することにより実施することもできる。例えば、例示した材質などは設計の範囲内で変更することを妨げない。また、入力プーリＫＳに設けられる永久磁石Ｍの個数は、第１実施形態では必要に応じて、第２実施形態では偶数個という条件を満たして増減することを妨げない。また、第１ディスクＫＳ１及び第２ディスクＫＳ２の径方向に永久磁石Ｍの配置を変更することで、発生する磁気特性を変更することができる。
【００３８】
また、無端金属リング１１０の積層数や、エレメント１０２の形状等を必要に応じて変更することを妨げない。また、第１実施形態の構成で、出力プーリＪＳに入力プーリＫＳとは逆極性の永久磁石Ｍを配置し、第２実施形態のような消磁効果を狙っても良い。
【符号の説明】
【００３９】
１０      無段変速機構
１００      ＣＶＴベルト
１０２      エレメント
１０４      積層リング
１１０      無端金属リング
Ｂ      噛込領域
Ｃ１      第１円錐面
Ｃ２      第２円錐面
Ｊ１      入力軸
Ｊ２      出力軸
ＪＤ      従動領域
ＪＳ      出力プーリ
ＫＤ      駆動領域
ＫＳ      入力プーリ
Ｍ      永久磁石
ＭＦ      磁界
Ｔ      進行方向
ＴＤ１      押圧領域
ＴＤ２      引張領域
【図１】
2014228022.tif 000003
【図２】
2014228022.tif 000004
【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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【図８】
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【図９】
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