(57)【要約】プーリ（１５）のＶ面（４８）のうち、所定位置Ｐ１よりも径方向内側部分（４８ａ）は金属ベルト（１９）との間にスリップが発生し易いが、その径方向内側部分（４８ａ）の母線の形状を直線とすることで金属ベルト（１９）との間の摩擦係数を大きく確保し、スリップの発生を確実に防止することができる。またプーリ（１５）のＶ面（４８）のうち、前記所定位置Ｐ１よりも径方向外側部分（４８ｂ）の母線の形状を、金属ベルト（１９）のミスアライメント（Ｃ）を補償する方向に湾曲する曲線とすることで、金属ベルト（１９）が前記Ｖ面（４８）にスムーズに噛み込むようにし、金属ベルト（１９）やプーリ（１５）の耐久性を高めることができる。Ｖ面（４８）の母線の形状を曲線とすると金属ベルト（１９）との間の摩擦係数が減少するが、Ｖ面（４８）の径方向外側部分（４８ｂ）はそもそも金属ベルト（１９）のスリップが発生し難い部分なので、摩擦係数が減少してもスリップが発生する虞はない。
2013046367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定側プーリ半体（１５ａ）および可動側プーリ半体（１５ｂ）からなるドライブプーリ（１５）と、固定側プーリ半体（１７ａ）および可動側プーリ半体（１７ｂ）からなるドリブンプーリ（１７）と、前記ドライブプーリ（１５）のＶ面（４８）および前記ドリブンプーリ（１７）のＶ面（４８）に巻き掛けられた無端伝動帯（１９）とを備え、前記ドライブプーリ（１５）および前記ドリブンプーリ（１７）の一方の溝幅を増加させて他方の溝幅を減少させることで変速比を変更する無端伝動帯式無段変速機において、
前記ドライブプーリ（１５）および前記ドリブンプーリ（１７）の少なくとも前記固定側プーリ半体（１５ａ，１７ａ）のＶ面（４８）は、所定位置よりも径方向内側部分（４８ａ）の母線の形状が直線であり、前記所定位置よりも径方向外側部分（４８ｂ）の母線の形状が前記無端伝動帯（１９）のミスアライメント（Ｃ）を補償する方向に湾曲する曲線であることを特徴とする無端伝動帯式無段変速機。
【請求項２】
前記ドライブプーリ（１５）および前記ドリブンプーリ（１７）の前記可動側プーリ半体（１５ｂ，１７ｂ）のＶ面（４８）の母線の形状は、前記ドライブプーリ（１５）および前記ドリブンプーリ（１７）の前記固定側プーリ半体（１５ａ，１７ａ）のＶ面（４８）の母線の形状と対称であることを特徴とする、請求項１に記載の無端伝動帯式無段変速機。
【請求項３】
前記所定位置は、変速比が１のときに前記ドライブプーリ（１５）および前記ドリブンプーリ（１７）のＶ面（４８）に前記無端伝動帯（１９）が接触する位置であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の無端伝動帯式無段変速機。
【請求項４】
前記ミスアライメント（Ｃ）の補償量は、該ミスアライメント（Ｃ）の値未満に設定されることを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の無端伝動帯式無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定側プーリ半体および可動側プーリ半体からなるドライブプーリと、固定側プーリ半体および可動側プーリ半体からなるドリブンプーリと、前記ドライブプーリのＶ面および前記ドリブンプーリのＶ面に巻き掛けられた無端伝動帯とを備え、前記ドライブプーリおよび前記ドリブンプーリの一方の溝幅を増加させて他方の溝幅を減少させることで変速比を変更する無端伝動帯式無段変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベルト式無段変速機のドライブプーリおよびドリブンプーリは、シャフトに固設された固定側プーリ半体と、シャフトに軸方向摺動自在に支持されて固定側プーリ半体に対して接近・離間する可動側プーリ半体とで構成されており、ドライブプーリの可動側プーリ半体を固定側プーリ半体から離間させてＶ溝の溝幅を増加させ、ドリブンプーリの可動側プーリ半体を固定側プーリ半体に接近させてＶ溝の溝幅を減少させることで変速比をＬＯＷ側に変化させ、逆にドライブプーリの可動側プーリ半体を固定側プーリ半体に接近させてＶ溝の溝幅を減少させ、ドリブンプーリの可動側プーリ半体を固定側プーリ半体から離間させてＶ溝の溝幅を増加させることで変速比をＯＤ側に変化させるようになっている。【０００３】
固定側プーリ半体に対して可動側プーリ半体を接近させると、Ｖ溝の中心が固定側プーリ半体に近づき、逆に固定側プーリ半体から可動側プーリ半体を離間させると、Ｖ溝の中心が固定側プーリ半体から遠ざかるため、変速比の変更に伴ってドライブプーリおよびドリブンプーリのＶ溝の中心の軸線方向のずれ量（すなわちミスアライメント）が発生し、そのミスアライメントは変速比に応じてゼロから最大値までの間を増減することになる。このようなミスアライメントが発生すると、金属ベルトがドライブプーリに巻き付く部分とドリブンプーリに巻き付く部分とが軸線方向にずれてしまい、金属ベルトの回転面が軸線に直交する平面から外れることで、金属ベルトやプーリのＶ面の耐久性に悪影響が及ぶ問題がある。【０００４】
ベルト式無段変速機のミスアライメントの影響を最小限に抑えるために、ベルト式無段変速機の変速比がＴＯＰの状態、つまり金属ベルトが受ける負荷が最大になるときにミスアライメントがゼロになるように設定し、金属ベルトの金属エレメントをプーリのＶ溝に真っ直ぐに噛み込ませることで、金属ベルトの挙動を安定させて耐久性を高めるものが、下記特許文献１により公知である。【０００５】
またベルト式無段変速機のミスアライメントの影響を最小限に抑えるために、従来は直線であったプーリのＶ面の母線の形状を金属ベルト側に向かって凸に湾曲する円弧状にするとともに、プーリのＶ面に接触する金属ベルトのエレメントの側面をプーリ側に向かって凸に湾曲する円弧状にしたものが、下記特許文献２により公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】日本特公平７−９２１２４号公報
【特許文献２】日本特許第４２８８０８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたものは、変速比がＴＯＰの状態でのミスアライメントをゼロにすることは可能であるが、変速比のレンジを拡大すると、変速比がＬＯＷおよびＯＤの状態におけるミスアライメントが増加してしまい、金属ベルトやプーリの耐久性に悪影響が及ぶ可能性がある。【０００８】
また上記特許文献２に記載されたものは、プーリのＶ面および金属ベルトのエレメントの側面が相手方に向かって凸に湾曲するので、両者が点接触して接触部の摩擦係数が低くなり、プーリおよび金属ベルト間にスリップが発生する可能性がある。このスリップを防止するには、金属ベルトを挟圧するプーリ側圧を高めればよいが、そのためにオイルポンプが大型化したり、オイルポンプの駆動に大きなエネルギーが消費されたりする問題が発生する。【０００９】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、無端伝動帯式無段変速機において、プーリおよび金属ベルト間のスリップを防止しながら、金属ベルトのミスアライメントの影響を補償することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、固定側プーリ半体および可動側プーリ半体からなるドライブプーリと、固定側プーリ半体および可動側プーリ半体からなるドリブンプーリと、前記ドライブプーリのＶ面および前記ドリブンプーリのＶ面に巻き掛けられた無端伝動帯とを備え、前記ドライブプーリおよび前記ドリブンプーリの一方の溝幅を増加させて他方の溝幅を減少させることで変速比を変更する無端伝動帯式無段変速機において、前記ドライブプーリおよび前記ドリブンプーリの少なくとも前記固定側プーリ半体のＶ面は、所定位置よりも径方向内側部分の母線の形状が直線であり、前記所定位置よりも径方向外側部分の母線の形状が前記無端伝動帯のミスアライメントを補償する方向に湾曲する曲線であることを第１の特徴とする。【００１１】
また本発明は、第１の特徴の構成に加えて、前記ドライブプーリおよび前記ドリブンプーリの前記可動側プーリ半体のＶ面の母線の形状は、前記ドライブプーリおよび前記ドリブンプーリの前記固定側プーリ半体のＶ面の母線の形状と対称であることを第２の特徴とする。【００１２】
また本発明は、第１または第２の特徴の構成に加えて、前記所定位置は、変速比が１のときに前記ドライブプーリおよび前記ドリブンプーリのＶ面に前記無端伝動帯が接触する位置であることを第３の特徴とする。【００１３】
また本発明は、第１〜第３の特徴の何れか１つの構成に加えて、前記ミスアライメントの補償量は、該ミスアライメントの値未満に設定されることを第４の特徴とする。【００１４】
尚、実施の形態の金属ベルト１９は本発明の無端伝動帯に対応する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第１の特徴によれば、ドライブプーリおよびドリブンプーリの少なくとも固定側プーリ半体のＶ面のうち、所定位置よりも径方向内側部分は無端伝動帯との間にスリップが発生し易いが、その径方向内側部分の母線の形状を直線とすることで無端伝動帯との間の摩擦係数を大きく確保し、スリップの発生を確実に防止することができる。またドライブプーリおよびドリブンプーリの少なくとも固定側プーリ半体のＶ面のうち、前記所定位置よりも径方向外側部分の母線の形状を、無端伝動帯のミスアライメントを補償する方向に湾曲する曲線とすることで、無端伝動帯が前記Ｖ面にスムーズに噛み込むようにし、無端伝動帯やプーリの耐久性を高めることができる。Ｖ面の母線の形状を曲線とすると無端伝動帯との間の摩擦係数が減少するが、Ｖ面の径方向外側部分はそもそも無端伝動帯のスリップが発生し難い部分なので、摩擦係数が減少してもスリップが発生する虞はない。【００１６】
また本発明の第２の特徴によれば、ドライブプーリおよびドリブンプーリの可動側プーリ半体のＶ面の母線の形状を、固定側プーリ半体のＶ面の母線の形状と対称にしたので、両プーリのＶ面に挟まれた無端伝動帯の両側面を均等に挟圧して該金属ベルトの傾きを防止することができる。【００１７】
また本発明の第３の特徴によれば、Ｖ面の母線の形状が直線から曲線に切り換わる所定位置を、変速比が１のときにドライブプーリおよびドリブンプーリのＶ面に無端伝動帯が接触する位置としたので、ミスアライメントの補償および無端伝動帯のスリップ防止を最も適切に両立させることができる。【００１８】
また本発明の第４の特徴によれば、ミスアライメントの補償量を該ミスアライメントの値未満に設定したので、Ｖ面の径方向外側部分の母線の形状を曲線としたことによるミスアライメント補償と摩擦係数の減少との兼ね合いを、必要に応じて任意に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１はベルト式無段変速機を搭載した車両の動力伝達系のスケルトン図である。（第１の実施の形態）
【図２】図２は金属ベルトの部分斜視図である。（第１の実施の形態）
【図３】図３はドライブプーリおよびドリブンプーリの拡大図である。（第１の実施の形態）
【図４】図４はミスアライメントが発生するメカニズムの説明図である。（第１の実施の形態）
【図５】図５は変速比とミスアライメントとの関係を複数のＶ面角βについて示すグラフである。（第１の実施の形態）
【図６】図６は図５の横軸を対数化したグラフである。（第１の実施の形態）
【図７】図７はドライブプーリのＶ面の母線の形状の説明図である。（第１の実施の形態）
【図８】図８はドリブンプーリのＶ面の母線の形状の説明図である。（第１の実施の形態）
【図９】図９は母線の形状の修正した効果の説明図である。（第１の実施の形態）
【図１０】図１０はプーリに対する金属リングの巻き付き状態の説明図である。（第１の実施の形態）
【符号の説明】
【００２０】
１５        ドライブプーリ
１５ａ      固定側プーリ半体
１５ｂ      可動側プーリ半体
１７        ドリブンプーリ
１７ａ      固定側プーリ半体
１７ｂ      可動側プーリ半体
１９        金属ベルト（無端伝動帯）
４８        Ｖ面
４８ａ      径方向内側部分
４８ｂ      径方向外側部分
Ｃ          ミスアライメント
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図１〜図１０に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【第１の実施の形態】
【００２２】
図１に示すように、車両用のベルト式無段変速機Ｔは平行に配置されたドライブシャフト１１およびドリブンシャフト１２を備えており、エンジンＥのクランクシャフト１３はダンパー１４を介してドライブシャフト１１に接続される。
【００２３】
ドライブシャフト１１に支持されたドライブプーリ１５は、ドライブシャフト１１に対して相対回転自在な固定側プーリ半体１５ａと、この固定側プーリ半体１５ａに対して軸方向摺動自在な可動側プーリ半体１５ｂとを備える。可動側プーリ半体１５ｂは、作動油室１６に作用する油圧により固定側プーリ半体１５ａとの間の溝幅が可変である。ドリブンシャフト１２に支持されたドリブンプーリ１７は、ドリブンシャフト１２に固設された固定側プーリ半体１７ａと、この固定側プーリ半体１７ａに対して軸方向摺動自在な可動側プーリ半体１７ｂとを備える。可動側プーリ半体１７ｂは、作動油室１８に作用する油圧により固定側プーリ半体１７ａとの間の溝幅が可変である。そしてドライブプーリ１５とドリブンプーリ１７との間に、２本の金属リング集合体に多数の金属エレメントを装着した金属ベルト１９が巻き掛けられる。
【００２４】
ドライブシャフト１１の軸端に、前進変速段を確立する際に係合してドライブシャフト１１の回転をドライブプーリ１５に同方向に伝達するフォワードクラッチ２０と、後進変速段を確立する際に係合してドライブシャフト１１の回転をドライブプーリ１５に逆方向に伝達するリバースブレーキ２１とを備えた、シングルピニオン式の遊星歯車機構よりなる前後進切換機構２２が設けられる。前後進切換機構２２のサンギヤ２３はドライブシャフト１１に固設され、キャリヤ２４はリバースブレーキ２１によりケーシング２５に拘束可能であり、リングギヤ２６はフォワードクラッチ２０によりドライブプーリ１５に結合可能である。そしてキャリヤ２４に支持された複数のピニオン２７…がサンギヤ２３およびリングギヤ２６に同時に噛合する。
【００２５】
ドリブンシャフト１２の軸端に設けられた発進クラッチ２８は、ドリブンシャフト１２に相対回転自在に支持した第１減速ギヤ２９を該ドリブンシャフト１２に結合する。ドリブンシャフト１２と平行に配置された減速軸３０に、第１減速ギヤ２９に噛合する第２減速ギヤ３１が固設される。ディファレンシャルギヤＤのギヤボックス３２に固設したファイナルドリブンギヤ３３に、減速軸３０に固設したファイナルドライブギヤギヤ３４が噛合する。ギヤボックス３２にピニオンシャフト３５，３５を介して支持した一対のピニオン３６，３６に、ギヤボックス３２に相対回転自在に支持した左車軸３７および右車軸３８の先端に設けたサイドギヤ３９，３９が噛合する。左右の車軸３７，３８の先端にそれぞれ駆動輪Ｗ，Ｗが接続される。
【００２６】
従って、セレクトレバーでフォワードレンジを選択すると、電子制御ユニットＵ１により作動する油圧制御ユニットＵ２からの指令により、先ずフォワードクラッチ２０が係合し、その結果、ドライブシャフト１１はドライブプーリ１５に一体に結合される。続いて発進クラッチ２８が係合し、エンジンＥのトルクがドライブシャフト１１→前後進切換機構２２→ドライブプーリ１５→金属ベルト１９→ドリブンプーリ１７→ドリブンシャフト１２→発進クラッチ２８→第１減速ギヤ２９→第２減速ギヤ３１→減速軸３０→ファイナルドライブギヤ３４→ファイナルドリブンギヤ３３→ディファレンシャルギヤＤ→車軸３７，３８の経路で駆動輪Ｗ，Ｗに伝達され、車両は前進発進する。セレクトレバーでリバースレンジを選択すると、油圧制御ユニットＵ２からの指令によりリバースブレーキ２１が係合し、ドライブプーリ１５がドライブシャフト１１の回転方向と逆方向に駆動されるため、発進クラッチ２８の係合により車両は後進発進する。
【００２７】
このようにして車両が発進すると、油圧制御ユニットＵ２からの指令でドライブプーリ１５の作動油室１６に供給される油圧が増加し、ドライブプーリ１５の可動側プーリ半体１５ｂが固定側プーリ半体１５ａに接近して有効半径が増加するとともに、ドリブンプーリ１７の作動油室１８に供給される油圧が減少し、ドリブンプーリ１７の可動側プーリ半体１７ｂが固定側プーリ半体１７ａから離反して有効半径が減少することにより、ベルト式無段変速機Ｔの変速比がＬＯＷ側からＯＤ側に向けて連続的に変化する。
【００２８】
図２に示すように、金属ベルト１９は左右一対の金属リング集合体４１，４１に多数の金属エレメント４２…を支持したもので、各々の金属リング集合体４１は複数枚の金属リング４３…を積層して構成される。金属板材から打ち抜いて成形した金属エレメント４２は、エレメント本体４４と、金属リング集合体４１，４１が係合する左右一対のリングスロット４５，４５間に位置するネック部４６と、ネック部４６を介して前記エレメント本体４４の径方向外側に接続される概略三角形のイヤー部４７とを備える。エレメント本体４４の左右方向両端部には、ドライブプーリ１５およびドリブンプーリ１７のＶ面４８，４８（図１参照）に当接可能な一対のプーリ当接面４９，４９が形成される。
【００２９】
次に、図４に基づいて、金属ベルト１９にミスアライメントＣが発生する理由を説明する。
【００３０】
ドライブプーリ１５およびドリブンプーリ１７は、その固定側プーリ半体１５ａ，１７ａどうしを結ぶラインと、その可動側プーリ半体１５ｂ，１７ｂどうしを結ぶラインとが交差する位置関係に配置される。例えば、ドライブプーリ１５側では固定側プーリ半体１５ａが左側で可動側プーリ半体１５ｂが右側に配置され、逆にドリブンプーリ１７側では固定側プーリ半体１７ａが右側で可動側プーリ半体１７ｂが左側に配置される。このような配置を採用することで、変速比の変更に伴って発生する金属ベルト１９のミスアライメントＣが最小限に抑えられる。
【００３１】
図４（Ｂ）は変速比ｉが１の状態を示しており、この状態ではドライブプーリ１５の溝中心線Ｌ１とドリブンプーリ１７の溝中心線Ｌ２とが整列し、金属ベルト１９の全体が同一平面内に配置されてミスアライメントＣはゼロになる。
【００３２】
図４（Ａ）は変速比ｉがＬＯＷの状態を示しており、この状態ではドライブプーリ１５の可動側プーリ半体１５ｂが固定側プーリ半体１５ａから離反するように右側に移動して溝中心線Ｌ１が右側に移動し、またドリブンプーリ１７の可動側プーリ半体１７ｂが固定側プーリ半体１７ａに接近するように右側に移動して溝中心線Ｌ２が右側に移動する。このように、変速比ｉがＬＯＷの状態では、ドライブプーリ１５の可動側プーリ半体１５ｂおよびドリブンプーリ１７の可動側プーリ半体１７ｂが共に右側に移動し、両プーリ１５，１７の溝中心線Ｌ１，Ｌ２が共に右側に移動するためにミスアライメントＣの発生が最小限に抑えられるが、ドライブプーリ１５の溝中心線Ｌ１の右側への移動量がドリブンプーリ１７の溝中心線Ｌ２の右側への移動量よりも大きいため、ドライブプーリ１５側に対してドリブンプーリ１７側が左方向に偏倚するミスアライメントＣが発生する。
【００３３】
図４（Ｃ）は変速比ｉがＯＤの状態を示しており、この状態ではドライブプーリ１５の可動側プーリ半体１５ｂが固定側プーリ半体１５ａに接近するように左側に移動して溝中心線Ｌ１が左側に移動し、またドリブンプーリ１７の可動側プーリ半体１７ｂが固定側プーリ半体１７ａから離反するように左側に移動して溝中心線Ｌ２が左側に移動する。このように、変速比ｉがＯＤの状態では、ドライブプーリ１５の可動側プーリ半体１５ｂおよびドリブンプーリ１７の可動側プーリ半体１７ｂが共に左側に移動し、両プーリ１５，１７の溝中心線Ｌ１，Ｌ２が共に左側に移動するためにミスアライメントＣの発生が最小限に抑えられるが、ドライブプーリ１５の溝中心線Ｌ１の左側への移動量がドリブンプーリ１７の溝中心線Ｌ２の左側への移動量よりも小さいため、ドライブプーリ１５側に対してドリブンプーリ１７側が左方向に偏倚するミスアライメントＣが発生する。
【００３４】
図３に示すように、Ｄを変速比ｉ＝１のときのドライブプーリ１５およびドリブンプーリ１７の有効半径Ｒの２倍、ａをドライブシャフト１１およびドリブンシャフト１２の軸間距離、βをドライブプーリ１５およびドリブンプーリ１７のＶ面４８，４８が成す角度の半分の角度（以下、Ｖ面角という）としたとき、金属ベルト１９のミスアライメントＣは、
Ｃ＝（Ｄ2 ／π×ａ）×｛（ｉ−１）2 ／（ｉ＋１）2 ｝×ｔａｎβ
で与えられる。実際のミスアライメントＣの値は、最大でも１ｍｍ未満の極小さいものである。
【００３５】
図５は、Ｌ（金属ベルト１９の周長）＝６５６ｍｍ、Ｄ＝１１０ｍｍ、ａ＝１５５ｍｍの条件で、変速比ｉとミスアライメントＣとの関係を、βが１１ｄｅｇ、９ｄｅｇ、７ｄｅｇの三つの場合について示すものである。
【００３６】
同図から明らかなように、変速比ｉ＝１のときにミスアライメントＣ＝０であり、そこから変速比ｉが増加しても、減少してもミスアライメントＣが増加し、そのミスアライメントＣはＶ面角βが増加するほど増加することが分かる。
【００３７】
図６は、図５の横軸を対数化したもので、変速比ｉに対するミスアライメントＣの関係を示すラインは、縦軸に対して左右対称になることが分かる。
【００３８】
図３に戻り、ドライブプーリ１５およびドリブンプーリ１７のＶ面４８，４８の形状は、変速比ｉ＝１のときのＶ面４８，４８上における金属エレメント４２…との接触点Ｐ１，Ｐ１よりも径方向内側部分４８ａ，４８ａと径方向外側部分４８ｂ，４８ｂとで異なっている。即ち、Ｖ面４８，４８は基本的に円錐面で構成されるが、その径方向内側部分４８ａ，４８ａは円錐の母線が直線である一方、その径方向外側部分４８ｂ，４８ｂは円錐の母線が径方向外側に向かって相互に離反するように拡開する曲線とされる。ドライブプーリ１５の固定側プーリ半体１５ａおよび可動側プーリ半体１５ｂ、ならびにドリブンプーリ１７の固定側プーリ半体１７ａおよび可動側プーリ半体１７ｂの径方向外側部分４８ｂ，４８ｂの曲線の形状は全て同一である。
【００３９】
このように、プーリ１５，１７のＶ面４８…の径方向外側部分４８ｂ…の形状をミスアライメントＣに相当する値だけ軸線方向に修正することで、変速比ｉの変更に伴って金属ベルト１９にミスアライメントＣが発生しても、金属ベルト１９は軸線方向の荷重を受けることなくプーリ１５，１７の溝中心に整列することができ、金属ベルト１９の金属エレメント４２…はプーリ１５，１７のＶ面４８…にスムーズに噛み込むことが可能になって異常摩耗等による耐久性低下を防止することができる。
【００４０】
尚、可動側プーリ半体１５ｂ，１７ｂの軸線方向の位置は固定されておらず、相手側の固定側プーリ半体１５ａ，１７ａに対して接近・離間することができるため、可動側プーリ半体１５ｂ，１７ｂの径方向外側部分４８ｂ，４８ｂの母線の形状が直線であっても、ミスアライメントＣの補償に関しては何ら影響はない。しかしながら、固定側プーリ半体１５ａ，１７ａの母線の形状だけが曲線で可動側プーリ半体１５ｂ，１７ｂの母線の形状が直線であると、固定側プーリ半体１５ａ，１７ａおよび可動側プーリ半体１５ｂ，１７ｂ間に挟まれた金属エレメント４２…が不均衡な荷重を受けて倒れようとするため、異常摩耗等の原因になる可能性がある。このような理由から、可動側プーリ半体１５ｂ，１７ｂの径方向外側部分４８ｂ，４８ｂの母線の形状は、それに対向する固定側プーリ半体１５ａ，１７ａの径方向外側部分４８ｂ，４８ｂの母線の形状に対して対称な形状とすることが望ましい。
【００４１】
次に、図７および図８に基づいて、Ｖ面４８の母線の形状を具体的に説明する。
【００４２】
図７（Ａ）はドライブプーリ１５を示すものであり、その楕円で囲んだ部分のＶ面４８の形状が、図７（Ｂ）に拡大して示される。Ｖ面４８の母線の形状を数式で示すために、ドライブシャフト１１上にＹ軸を置き、ドライブプーリ１５の径方向にＸ軸を置く。Ｐ１は変速比ｉが１のときのＶ面４８および金属ベルト１９の接触点の位置であり、ＰＬおよびＰＯはそれぞれ変速比ｉがＬＯＷおよびＯＤのときの前記接触点の位置である。Ｘ軸はＰＬを通るように配置される。ＰＬ、Ｐ１、ＰＯのＸ座標をそれぞれＸＬ、Ｘ１、ＸＯとすると、ＸＬ≦Ｘ≦Ｘ１のとき、つまりＶ面４８の径方向内側部分４８ａの母線の形状は、
Ｙ＝（Ｘ−ＸＬ）×ｔａｎβ
で与えられる。またＸ１＜Ｘ≦ＸＯのとき、つまりＶ面４８の径方向外側部分４８ｂの母線の形状は、
Ｙ＝（Ｘ−ＸＬ）×ｔａｎβ＋Ｃ
で与えられる。ここで、βはＶ面角、ＣはそのＸ座標に対応するミスアライメントである。
【００４３】
図８（Ａ）はドリブンプーリ１７を示すものであり、その楕円で囲んだ部分のＶ面４８の形状が、図８（Ｂ）に拡大して示される。Ｖ面４８の母線の形状を数式で示すために、ドリブンシャフト１２上にＹ軸を置き、ドリブンプーリ１７の径方向にＸ軸を置く。Ｐ１は変速比ｉが１のときのＶ面４８および金属ベルト１９の接触点の位置であり、ＰＯおよびＰＬはそれぞれ変速比ｉがＯＤおよびＬＯＷのときの前記接触点の位置である。Ｘ軸はＰＯを通るように配置される。ＰＯ、Ｐ１、ＰＬのＸ座標をそれぞれＸＯ、Ｘ１、ＸＬとすると、ＸＯ≦Ｘ≦Ｘ１のとき、つまりＶ面４８の径方向内側部分４８ａの母線の形状は、
Ｙ＝（Ｘ−ＸＯ）×ｔａｎβ
で与えられる。またＸ１＜Ｘ≦ＸＬのとき、つまりＶ面４８の径方向外側部分４８ｂの母線の形状は、
Ｙ＝（Ｘ−ＸＯ）×ｔａｎβ＋Ｃ
で与えられる。ここで、βはＶ面角、ＣはそのＸ座標に対応するミスアライメントである。
【００４４】
図９は、前記図４において、ドライブプーリ１５の固定側プーリ半体１５ａおよびドリブンプーリ１７の固定側プーリ半体１７ａの径方向外側部分４８ｂ，４８ｂの母線の形状をミスアライメントＣに応じて修正したものである。
【００４５】
図９（Ｂ）は変速比ｉが１の状態を示しており、この状態ではドライブプーリ１５の溝中心線Ｌ１とドリブンプーリ１７の溝中心線Ｌ２とが整列し、金属ベルト１９の全体が同一平面内に配置されてミスアライメントＣはゼロになる。このとき金属ベルト１９は固定側プーリ半体１５ａ，１７ａの径方向内側部分４８ａ，４８ａおよび径方向外側部分４８ｂ，４８ｂの境目に接するため、径方向外側部分４８ｂ，４８ｂの母線の形状を変更したことの影響はなく、図４（Ｂ）の場合と同様にミスアライメントＣはゼロに保たれる。
【００４６】
図９（Ａ）は変速比ｉがＬＯＷの状態を示しており、この状態ではドライブプーリ１５側に対してドリブンプーリ１７側が左方向に偏倚するミスアライメントＣが発生するが（図４（Ａ）参照）、ドリブンプーリ１７の固定側プーリ半体１７ａの径方向外側部分４８ｂの母線の形状をミスアライメントＣに相当する量だけ右側に修正したので、ドライブプーリ１５の溝中心線Ｌ１およびドリブンプーリ１７の溝中心線Ｌ２が一致してミスアライメントＣが消滅する。
【００４７】
図９（Ｃ）は変速比ｉがＯＤの状態を示しており、この状態ではドライブプーリ１５側に対してドリブンプーリ１７側が左方向に偏倚するミスアライメントＣが発生するが（図４（Ｃ）参照）、ドライブプーリ１５の固定側プーリ半体１５ａの径方向外側部分４８ｂの母線の形状をミスアライメントＣに相当する量だけ左側に修正したので、ドライブプーリ１５の溝中心線Ｌ１およびドリブンプーリ１７の溝中心線Ｌ２が一致してミスアライメントＣが消滅する。
【００４８】
上述したように、本実施の形態によれば、Ｖ面４８の径方向外側部分４８ｂの母線のＹ座標をミスアライメントＣに相当する量だけ補正した曲線形状とすることで、ミスアライメントＣの影響を補償することができるだけでなく、Ｖ面４８の径方向内側部分４８ａの母線の形状を直線とすることで、プーリ１５，１７および金属ベルト１９間の摩擦係数を充分に確保し、プーリ１５，１７に対する金属ベルト１９のスリップを防止することができる。以下、その理由を説明する。
【００４９】
プーリ１５，１７のＶ面４８および金属ベルト１９の金属エレメント４２間の摩擦係数は一定ではなく、Ｖ面４８の母線の形状が直線のときは摩擦係数が大きくなり、Ｖ面４８の母線の形状が曲線のときは摩擦係数が小さくなる。その理由は、プーリ１５，１７および金属ベルト１９は直接接触しているわけではなく、その接触部に膜状の潤滑油が介在しているためである。Ｖ面４８の母線の形状が曲線であると、それが直線である場合に比べて接触部の面積が小さくなるために、その油膜の剪断強さが小さくなって摩擦係数が低下する。一方、Ｖ面４８の母線の形状が直線であると、接触部の面積が大きくなるために、その油膜の剪断強さが大きくなって摩擦係数が増加する。
【００５０】
このように、Ｖ面４８の径方向内側部分４８ａおよび径方向外側部分４８ｂのうち、母線の形状が直線である径方向内側部分４８ａは摩擦係数が高くなり、母線の形状が曲線である径方向外側部分４８ｂは摩擦係数が低くなる。
【００５１】
図１０（Ａ）は、変速比ｉがＬＯＷのときの金属ベルト１９の状態を示すものであり、金属ベルト１９の巻き付き半径は、ドライブプーリ１５側で小さくなってドリブンプーリ１７側で大きくなる。よって、ドライブプーリ１５に係合する金属エレメント４２…の数は、ドリブンプーリ１７に係合する金属エレメント４２…の数よりも少なくなる。また伝達トルクは、個々の金属エレメント４２が負担する摩擦力と、プーリに係合する金属エレメント４２の数と、軸線から巻き付き位置までの距離との積で与えられるが、ドライブプーリ１５側では、それに係合する金属エレメント４２の数と、軸線から巻き付き位置までの距離とが共に小さいため、個々の金属エレメント４２が負担する摩擦力が大きくなる。一方、ドリブンプーリ１７側では、それに係合する金属エレメント４２の数と、軸線から巻き付き位置までの距離とが共に大きいため、個々の金属エレメント４２が負担する摩擦力が小さくなる。
【００５２】
よって、プーリ１５，１７と金属ベルト１９との間にスリップが発生するか否かは、ドライブプーリ１５の径方向内側部分４８ａの摩擦係数が充分に確保されるか否かによって決まることになり、ドリブンプーリ１７の径方向外側部分４８ｂの摩擦係数は殆ど影響しないことになる。本実施の形態では、ドライブプーリ１５の径方向内側部分４８ａの母線の形状が直線で構成されていて摩擦係数が大きくなるため、金属ベルト１９のスリップを確実に防止することができ、またドライブプーリ１５の径方向外側部分４８ｂの母線の形状をミスアライメントＣの補償のために曲線で構成しても、それにより金属ベルト１９がスリップすることはない。
【００５３】
図１０（Ｂ）は、変速比ｉがＯＤのときの金属ベルト１９の状態を示すものであり、金属ベルト１９の巻き付き半径は、ドリブンプーリ１７側で小さくなってドライブプーリ１５側で大きくなる。よって、ドリブンプーリ１７に係合する金属エレメント４２…の数は、ドライブプーリ１５に係合する金属エレメント４２…の数よりも少なくなる。また伝達トルクは、個々の金属エレメント４２が負担する摩擦力と、プーリに係合する金属エレメント４２の数と、軸線から巻き付き位置までの距離との積で与えられるが、ドリブンプーリ１７側では、それに係合する金属エレメント４２…の数と、軸線から巻き付き位置までの距離とが共に小さいため、個々の金属エレメント４２が負担する摩擦力が大きくなる。一方、ドライブプーリ１５側では、それに係合する金属エレメント４２…の数と、軸線から巻き付き位置までの距離とが共に大きいため、個々の金属エレメント４２が負担する摩擦力が小さくなる。
【００５４】
よって、プーリ１５，１７と金属ベルト１９との間にスリップが発生するか否かは、ドリブンプーリ１７の径方向内側部分４８ａの摩擦係数が充分に確保されるか否かによって決まることになり、ドライブプーリ１５の径方向外側部分４８ｂの摩擦係数は殆ど影響しないことになる。本実施の形態では、ドリブンプーリ１７の径方向内側部分４８ａの母線の形状が直線で構成されていて摩擦係数が大きくなるため、金属ベルト１９のスリップを確実に防止することができ、またドライブプーリ１５の径方向外側部分４８ｂの母線の形状をミスアライメントＣの補償のために曲線で構成しても、それにより金属ベルト１９がスリップすることはない。
【００５５】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００５６】
例えば、本発明の無端伝動帯は実施の形態の金属ベルト１９に限定されず、金属チェーンであっても良い。
【００５７】
また実施の形態では、Ｖ面４８の径方向内側部分４８ａと径方向外側部分４８ｂとの境界を、変速比ｉ＝１のときに金属ベルト１９がＶ面４８に接触する位置に設定しているが、その境界の位置は変速比ｉ＝１のときに金属ベルト１９がＶ面４８に接触する位置に限定されず、そこから径方向内側あるいは径方向外側にずらした位置であっても良い。但し、変速比ｉ＝１のときの位置に設定すれば、ミスアライメントＣの補償および金属ベルト１９のスリップ防止を最も適切に両立させることができる。
【００５８】
また実施の形態ではＶ面４８の径方向外側部分４８ｂの補正量をミスアライメントＣの値に一致させているが（図７および図８の一点鎖線参照）、その補正量は任意であり、例えばミスアライメントＣの半量（Ｃ／２）に設定することができる（図７および図８の破線参照）。補正量を大きくすればミスアライメントＣの補償効果が高くなるが摩擦係数の減少量が大きくなり、補正量を小さくすればミスアライメントＣの補償効果が低くなるが摩擦係数の減少量が小さくなる。
【図１】
2013046367.tif 000003
【図２】
2013046367.tif 000004
【図３】
2013046367.tif 000005
【図４】
2013046367.tif 000006
【図５】
2013046367.tif 000007
【図６】
2013046367.tif 000008
【図７】
2013046367.tif 000009
【図８】
2013046367.tif 000010
【図９】
2013046367.tif 000011
【図１０】
2013046367.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成26年8月18日(2014.8.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定側プーリ半体（１５ａ）および可動側プーリ半体（１５ｂ）からなるドライブプーリ（１５）と、固定側プーリ半体（１７ａ）および可動側プーリ半体（１７ｂ）からなるドリブンプーリ（１７）と、前記ドライブプーリ（１５）のＶ面（４８）および前記ドリブンプーリ（１７）のＶ面（４８）に巻き掛けられた無端伝動帯（１９）とを備え、前記ドライブプーリ（１５）および前記ドリブンプーリ（１７）の一方の溝幅を増加させて他方の溝幅を減少させることで変速比を変更する無端伝動帯式無段変速機において、
前記ドライブプーリ（１５）および前記ドリブンプーリ（１７）の前記固定側プーリ半体（１５ａ，１７ａ）および可動側プーリ半体（１５ｂ，１７ｂ）のＶ面（４８）は、所定位置よりも径方向内側部分（４８ａ）の母線の形状が直線であり、前記所定位置よりも径方向外側部分（４８ｂ）の母線の形状が前記無端伝動帯（１９）のミスアライメント（Ｃ）を補償する方向に湾曲する曲線であり、前記所定位置は、変速比が１のときに前記ドライブプーリ（１５）および前記ドリブンプーリ（１７）のＶ面（４８）に前記無端伝動帯（１９）が接触する位置であることを特徴とする無端伝動帯式無段変速機。
【請求項２】
前記ミスアライメント（Ｃ）の補償量は、該ミスアライメント（Ｃ）の値未満に設定されることを特徴とする、請求項１に記載の無端伝動帯式無段変速機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定側プーリ半体および可動側プーリ半体からなるドライブプーリと、固定側プーリ半体および可動側プーリ半体からなるドリブンプーリと、前記ドライブプーリのＶ面および前記ドリブンプーリのＶ面に巻き掛けられた無端伝動帯とを備え、前記ドライブプーリおよび前記ドリブンプーリの一方の溝幅を増加させて他方の溝幅を減少させることで変速比を変更する無端伝動帯式無段変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベルト式無段変速機のドライブプーリおよびドリブンプーリは、シャフトに固設された固定側プーリ半体と、シャフトに軸方向摺動自在に支持されて固定側プーリ半体に対して接近・離間する可動側プーリ半体とで構成されており、ドライブプーリの可動側プーリ半体を固定側プーリ半体から離間させてＶ溝の溝幅を増加させ、ドリブンプーリの可動側プーリ半体を固定側プーリ半体に接近させてＶ溝の溝幅を減少させることで変速比をＬＯＷ側に変化させ、逆にドライブプーリの可動側プーリ半体を固定側プーリ半体に接近させてＶ溝の溝幅を減少させ、ドリブンプーリの可動側プーリ半体を固定側プーリ半体から離間させてＶ溝の溝幅を増加させることで変速比をＯＤ側に変化させるようになっている。
【０００３】
固定側プーリ半体に対して可動側プーリ半体を接近させると、Ｖ溝の中心が固定側プーリ半体に近づき、逆に固定側プーリ半体から可動側プーリ半体を離間させると、Ｖ溝の中心が固定側プーリ半体から遠ざかるため、変速比の変更に伴ってドライブプーリおよびドリブンプーリのＶ溝の中心の軸線方向のずれ量（すなわちミスアライメント）が発生し、そのミスアライメントは変速比に応じてゼロから最大値までの間を増減することになる。このようなミスアライメントが発生すると、金属ベルトがドライブプーリに巻き付く部分とドリブンプーリに巻き付く部分とが軸線方向にずれてしまい、金属ベルトの回転面が軸線に直交する平面から外れることで、金属ベルトやプーリのＶ面の耐久性に悪影響が及ぶ問題がある。
【０００４】
ベルト式無段変速機のミスアライメントの影響を最小限に抑えるために、ベルト式無段変速機の変速比がＴＯＰの状態、つまり金属ベルトが受ける負荷が最大になるときにミスアライメントがゼロになるように設定し、金属ベルトの金属エレメントをプーリのＶ溝に真っ直ぐに噛み込ませることで、金属ベルトの挙動を安定させて耐久性を高めるものが、下記特許文献１により公知である。
【０００５】
またベルト式無段変速機のミスアライメントの影響を最小限に抑えるために、従来は直線であったプーリのＶ面の母線の形状を金属ベルト側に向かって凸に湾曲する円弧状にするとともに、プーリのＶ面に接触する金属ベルトのエレメントの側面をプーリ側に向かって凸に湾曲する円弧状にしたものが、下記特許文献２により公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】日本特公平７−９２１２４号公報
【特許文献２】日本特許第４２８８０８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたものは、変速比がＴＯＰの状態でのミスアライメントをゼロにすることは可能であるが、変速比のレンジを拡大すると、変速比がＬＯＷおよびＯＤの状態におけるミスアライメントが増加してしまい、金属ベルトやプーリの耐久性に悪影響が及ぶ可能性がある。
【０００８】
また上記特許文献２に記載されたものは、プーリのＶ面および金属ベルトのエレメントの側面が相手方に向かって凸に湾曲するので、両者が点接触して接触部の摩擦係数が低くなり、プーリおよび金属ベルト間にスリップが発生する可能性がある。このスリップを防止するには、金属ベルトを挟圧するプーリ側圧を高めればよいが、そのためにオイルポンプが大型化したり、オイルポンプの駆動に大きなエネルギーが消費されたりする問題が発生する。
【０００９】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、無端伝動帯式無段変速機において、プーリおよび金属ベルト間のスリップを防止しながら、金属ベルトのミスアライメントの影響を補償することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、固定側プーリ半体および可動側プーリ半体からなるドライブプーリと、固定側プーリ半体および可動側プーリ半体からなるドリブンプーリと、前記ドライブプーリのＶ面および前記ドリブンプーリのＶ面に巻き掛けられた無端伝動帯とを備え、前記ドライブプーリおよび前記ドリブンプーリの一方の溝幅を増加させて他方の溝幅を減少させることで変速比を変更する無端伝動帯式無段変速機において、前記ドライブプーリおよび前記ドリブンプーリの前記固定側プーリ半体および可動側プーリ半体のＶ面は、所定位置よりも径方向内側部分の母線の形状が直線であり、前記所定位置よりも径方向外側部分の母線の形状が前記無端伝動帯のミスアライメントを補償する方向に湾曲する曲線であり、前記所定位置は、変速比が１のときに前記ドライブプーリおよび前記ドリブンプーリのＶ面に前記無端伝動帯が接触する位置であることを第１の特徴とする。
【００１１】
また本発明は、第１の特徴の構成に加えて、前記ミスアライメントの補償量は、該ミスアライメントの値未満に設定されることを第２の特徴とする。
【００１２】
尚、実施の形態の金属ベルト１９は本発明の無端伝動帯に対応する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第１の特徴によれば、ドライブプーリおよびドリブンプーリの固定側プーリ半体および可動側プーリ半体のＶ面のうち、所定位置よりも径方向内側部分は無端伝動帯との間にスリップが発生し易いが、その径方向内側部分の母線の形状を直線とすることで無端伝動帯との間の摩擦係数を大きく確保し、スリップの発生を確実に防止することができる。またドライブプーリおよびドリブンプーリの固定側プーリ半体および可動側プーリ半体のＶ面のうち、前記所定位置よりも径方向外側部分の母線の形状を、無端伝動帯のミスアライメントを補償する方向に湾曲する曲線とすることで、無端伝動帯が前記Ｖ面にスムーズに噛み込むようにし、無端伝動帯やプーリの耐久性を高めることができる。Ｖ面の母線の形状を曲線とすると無端伝動帯との間の摩擦係数が減少するが、Ｖ面の径方向外側部分はそもそも無端伝動帯のスリップが発生し難い部分なので、摩擦係数が減少してもスリップが発生する虞はない。
【００１４】
また、ドライブプーリおよびドリブンプーリの可動側プーリ半体のＶ面の母線の形状を直線だけにしていないので、両プーリのＶ面に挟まれた無端伝動帯が不均等に挟圧されて倒れようとするのを防止することができる。
【００１５】
また、Ｖ面の母線の形状が直線から曲線に切り換わる所定位置を、変速比が１のときにドライブプーリおよびドリブンプーリのＶ面に無端伝動帯が接触する位置としたので、ミスアライメントの補償および無端伝動帯のスリップ防止を最も適切に両立させることができる。
【００１６】
また本発明の第２の特徴によれば、ミスアライメントの補償量を該ミスアライメントの値未満に設定したので、Ｖ面の径方向外側部分の母線の形状を曲線としたことによるミスアライメント補償と摩擦係数の減少との兼ね合いを、必要に応じて任意に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１はベルト式無段変速機を搭載した車両の動力伝達系のスケルトン図である。（第１の実施の形態）
【図２】図２は金属ベルトの部分斜視図である。（第１の実施の形態）
【図３】図３はドライブプーリおよびドリブンプーリの拡大図である。（第１の実施の形態）
【図４】図４はミスアライメントが発生するメカニズムの説明図である。（第１の実施の形態）
【図５】図５は変速比とミスアライメントとの関係を複数のＶ面角βについて示すグラフである。（第１の実施の形態）
【図６】図６は図５の横軸を対数化したグラフである。（第１の実施の形態）
【図７】図７はドライブプーリのＶ面の母線の形状の説明図である。（第１の実施の形態）
【図８】図８はドリブンプーリのＶ面の母線の形状の説明図である。（第１の実施の形態）
【図９】図９は母線の形状の修正した効果の説明図である。（第１の実施の形態）
【図１０】図１０はプーリに対する金属リングの巻き付き状態の説明図である。（第１の実施の形態）
【符号の説明】
【００１８】
１５        ドライブプーリ
１５ａ      固定側プーリ半体
１５ｂ      可動側プーリ半体
１７        ドリブンプーリ
１７ａ      固定側プーリ半体
１７ｂ      可動側プーリ半体
１９        金属ベルト（無端伝動帯）
４８        Ｖ面
４８ａ      径方向内側部分
４８ｂ      径方向外側部分
Ｃ          ミスアライメント
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図１〜図１０に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【第１の実施の形態】
【００２０】
図１に示すように、車両用のベルト式無段変速機Ｔは平行に配置されたドライブシャフト１１およびドリブンシャフト１２を備えており、エンジンＥのクランクシャフト１３はダンパー１４を介してドライブシャフト１１に接続される。
【００２１】
ドライブシャフト１１に支持されたドライブプーリ１５は、ドライブシャフト１１に対して相対回転自在な固定側プーリ半体１５ａと、この固定側プーリ半体１５ａに対して軸方向摺動自在な可動側プーリ半体１５ｂとを備える。可動側プーリ半体１５ｂは、作動油室１６に作用する油圧により固定側プーリ半体１５ａとの間の溝幅が可変である。ドリブンシャフト１２に支持されたドリブンプーリ１７は、ドリブンシャフト１２に固設された固定側プーリ半体１７ａと、この固定側プーリ半体１７ａに対して軸方向摺動自在な可動側プーリ半体１７ｂとを備える。可動側プーリ半体１７ｂは、作動油室１８に作用する油圧により固定側プーリ半体１７ａとの間の溝幅が可変である。そしてドライブプーリ１５とドリブンプーリ１７との間に、２本の金属リング集合体に多数の金属エレメントを装着した金属ベルト１９が巻き掛けられる。
【００２２】
ドライブシャフト１１の軸端に、前進変速段を確立する際に係合してドライブシャフト１１の回転をドライブプーリ１５に同方向に伝達するフォワードクラッチ２０と、後進変速段を確立する際に係合してドライブシャフト１１の回転をドライブプーリ１５に逆方向に伝達するリバースブレーキ２１とを備えた、シングルピニオン式の遊星歯車機構よりなる前後進切換機構２２が設けられる。前後進切換機構２２のサンギヤ２３はドライブシャフト１１に固設され、キャリヤ２４はリバースブレーキ２１によりケーシング２５に拘束可能であり、リングギヤ２６はフォワードクラッチ２０によりドライブプーリ１５に結合可能である。そしてキャリヤ２４に支持された複数のピニオン２７…がサンギヤ２３およびリングギヤ２６に同時に噛合する。
【００２３】
ドリブンシャフト１２の軸端に設けられた発進クラッチ２８は、ドリブンシャフト１２に相対回転自在に支持した第１減速ギヤ２９を該ドリブンシャフト１２に結合する。ドリブンシャフト１２と平行に配置された減速軸３０に、第１減速ギヤ２９に噛合する第２減速ギヤ３１が固設される。ディファレンシャルギヤＤのギヤボックス３２に固設したファイナルドリブンギヤ３３に、減速軸３０に固設したファイナルドライブギヤギヤ３４が噛合する。ギヤボックス３２にピニオンシャフト３５，３５を介して支持した一対のピニオン３６，３６に、ギヤボックス３２に相対回転自在に支持した左車軸３７および右車軸３８の先端に設けたサイドギヤ３９，３９が噛合する。左右の車軸３７，３８の先端にそれぞれ駆動輪Ｗ，Ｗが接続される。
【００２４】
従って、セレクトレバーでフォワードレンジを選択すると、電子制御ユニットＵ１により作動する油圧制御ユニットＵ２からの指令により、先ずフォワードクラッチ２０が係合し、その結果、ドライブシャフト１１はドライブプーリ１５に一体に結合される。続いて発進クラッチ２８が係合し、エンジンＥのトルクがドライブシャフト１１→前後進切換機構２２→ドライブプーリ１５→金属ベルト１９→ドリブンプーリ１７→ドリブンシャフト１２→発進クラッチ２８→第１減速ギヤ２９→第２減速ギヤ３１→減速軸３０→ファイナルドライブギヤ３４→ファイナルドリブンギヤ３３→ディファレンシャルギヤＤ→車軸３７，３８の経路で駆動輪Ｗ，Ｗに伝達され、車両は前進発進する。セレクトレバーでリバースレンジを選択すると、油圧制御ユニットＵ２からの指令によりリバースブレーキ２１が係合し、ドライブプーリ１５がドライブシャフト１１の回転方向と逆方向に駆動されるため、発進クラッチ２８の係合により車両は後進発進する。
【００２５】
このようにして車両が発進すると、油圧制御ユニットＵ２からの指令でドライブプーリ１５の作動油室１６に供給される油圧が増加し、ドライブプーリ１５の可動側プーリ半体１５ｂが固定側プーリ半体１５ａに接近して有効半径が増加するとともに、ドリブンプーリ１７の作動油室１８に供給される油圧が減少し、ドリブンプーリ１７の可動側プーリ半体１７ｂが固定側プーリ半体１７ａから離反して有効半径が減少することにより、ベルト式無段変速機Ｔの変速比がＬＯＷ側からＯＤ側に向けて連続的に変化する。
【００２６】
図２に示すように、金属ベルト１９は左右一対の金属リング集合体４１，４１に多数の金属エレメント４２…を支持したもので、各々の金属リング集合体４１は複数枚の金属リング４３…を積層して構成される。金属板材から打ち抜いて成形した金属エレメント４２は、エレメント本体４４と、金属リング集合体４１，４１が係合する左右一対のリングスロット４５，４５間に位置するネック部４６と、ネック部４６を介して前記エレメント本体４４の径方向外側に接続される概略三角形のイヤー部４７とを備える。エレメント本体４４の左右方向両端部には、ドライブプーリ１５およびドリブンプーリ１７のＶ面４８，４８（図１参照）に当接可能な一対のプーリ当接面４９，４９が形成される。
【００２７】
次に、図４に基づいて、金属ベルト１９にミスアライメントＣが発生する理由を説明する。
【００２８】
ドライブプーリ１５およびドリブンプーリ１７は、その固定側プーリ半体１５ａ，１７ａどうしを結ぶラインと、その可動側プーリ半体１５ｂ，１７ｂどうしを結ぶラインとが交差する位置関係に配置される。例えば、ドライブプーリ１５側では固定側プーリ半体１５ａが左側で可動側プーリ半体１５ｂが右側に配置され、逆にドリブンプーリ１７側では固定側プーリ半体１７ａが右側で可動側プーリ半体１７ｂが左側に配置される。このような配置を採用することで、変速比の変更に伴って発生する金属ベルト１９のミスアライメントＣが最小限に抑えられる。
【００２９】
図４（Ｂ）は変速比ｉが１の状態を示しており、この状態ではドライブプーリ１５の溝中心線Ｌ１とドリブンプーリ１７の溝中心線Ｌ２とが整列し、金属ベルト１９の全体が同一平面内に配置されてミスアライメントＣはゼロになる。
【００３０】
図４（Ａ）は変速比ｉがＬＯＷの状態を示しており、この状態ではドライブプーリ１５の可動側プーリ半体１５ｂが固定側プーリ半体１５ａから離反するように右側に移動して溝中心線Ｌ１が右側に移動し、またドリブンプーリ１７の可動側プーリ半体１７ｂが固定側プーリ半体１７ａに接近するように右側に移動して溝中心線Ｌ２が右側に移動する。このように、変速比ｉがＬＯＷの状態では、ドライブプーリ１５の可動側プーリ半体１５ｂおよびドリブンプーリ１７の可動側プーリ半体１７ｂが共に右側に移動し、両プーリ１５，１７の溝中心線Ｌ１，Ｌ２が共に右側に移動するためにミスアライメントＣの発生が最小限に抑えられるが、ドライブプーリ１５の溝中心線Ｌ１の右側への移動量がドリブンプーリ１７の溝中心線Ｌ２の右側への移動量よりも大きいため、ドライブプーリ１５側に対してドリブンプーリ１７側が左方向に偏倚するミスアライメントＣが発生する。
【００３１】
図４（Ｃ）は変速比ｉがＯＤの状態を示しており、この状態ではドライブプーリ１５の可動側プーリ半体１５ｂが固定側プーリ半体１５ａに接近するように左側に移動して溝中心線Ｌ１が左側に移動し、またドリブンプーリ１７の可動側プーリ半体１７ｂが固定側プーリ半体１７ａから離反するように左側に移動して溝中心線Ｌ２が左側に移動する。このように、変速比ｉがＯＤの状態では、ドライブプーリ１５の可動側プーリ半体１５ｂおよびドリブンプーリ１７の可動側プーリ半体１７ｂが共に左側に移動し、両プーリ１５，１７の溝中心線Ｌ１，Ｌ２が共に左側に移動するためにミスアライメントＣの発生が最小限に抑えられるが、ドライブプーリ１５の溝中心線Ｌ１の左側への移動量がドリブンプーリ１７の溝中心線Ｌ２の左側への移動量よりも小さいため、ドライブプーリ１５側に対してドリブンプーリ１７側が左方向に偏倚するミスアライメントＣが発生する。
【００３２】
図３に示すように、Ｄを変速比ｉ＝１のときのドライブプーリ１５およびドリブンプーリ１７の有効半径Ｒの２倍、ａをドライブシャフト１１およびドリブンシャフト１２の軸間距離、βをドライブプーリ１５およびドリブンプーリ１７のＶ面４８，４８が成す角度の半分の角度（以下、Ｖ面角という）としたとき、金属ベルト１９のミスアライメントＣは、
Ｃ＝（Ｄ2 ／π×ａ）×｛（ｉ−１）2 ／（ｉ＋１）2 ｝×ｔａｎβ
で与えられる。実際のミスアライメントＣの値は、最大でも１ｍｍ未満の極小さいものである。
【００３３】
図５は、Ｌ（金属ベルト１９の周長）＝６５６ｍｍ、Ｄ＝１１０ｍｍ、ａ＝１５５ｍｍの条件で、変速比ｉとミスアライメントＣとの関係を、βが１１ｄｅｇ、９ｄｅｇ、７ｄｅｇの三つの場合について示すものである。
【００３４】
同図から明らかなように、変速比ｉ＝１のときにミスアライメントＣ＝０であり、そこから変速比ｉが増加しても、減少してもミスアライメントＣが増加し、そのミスアライメントＣはＶ面角βが増加するほど増加することが分かる。
【００３５】
図６は、図５の横軸を対数化したもので、変速比ｉに対するミスアライメントＣの関係を示すラインは、縦軸に対して左右対称になることが分かる。
【００３６】
図３に戻り、ドライブプーリ１５およびドリブンプーリ１７のＶ面４８，４８の形状は、変速比ｉ＝１のときのＶ面４８，４８上における金属エレメント４２…との接触点Ｐ１，Ｐ１よりも径方向内側部分４８ａ，４８ａと径方向外側部分４８ｂ，４８ｂとで異なっている。即ち、Ｖ面４８，４８は基本的に円錐面で構成されるが、その径方向内側部分４８ａ，４８ａは円錐の母線が直線である一方、その径方向外側部分４８ｂ，４８ｂは円錐の母線が径方向外側に向かって相互に離反するように拡開する曲線とされる。ドライブプーリ１５の固定側プーリ半体１５ａおよび可動側プーリ半体１５ｂ、ならびにドリブンプーリ１７の固定側プーリ半体１７ａおよび可動側プーリ半体１７ｂの径方向外側部分４８ｂ，４８ｂの曲線の形状は全て同一である。
【００３７】
このように、プーリ１５，１７のＶ面４８…の径方向外側部分４８ｂ…の形状をミスアライメントＣに相当する値だけ軸線方向に修正することで、変速比ｉの変更に伴って金属ベルト１９にミスアライメントＣが発生しても、金属ベルト１９は軸線方向の荷重を受けることなくプーリ１５，１７の溝中心に整列することができ、金属ベルト１９の金属エレメント４２…はプーリ１５，１７のＶ面４８…にスムーズに噛み込むことが可能になって異常摩耗等による耐久性低下を防止することができる。
【００３８】
尚、可動側プーリ半体１５ｂ，１７ｂの軸線方向の位置は固定されておらず、相手側の固定側プーリ半体１５ａ，１７ａに対して接近・離間することができるため、可動側プーリ半体１５ｂ，１７ｂの径方向外側部分４８ｂ，４８ｂの母線の形状が直線であっても、ミスアライメントＣの補償に関しては何ら影響はない。しかしながら、固定側プーリ半体１５ａ，１７ａの母線の形状だけが曲線で可動側プーリ半体１５ｂ，１７ｂの母線の形状が直線であると、固定側プーリ半体１５ａ，１７ａおよび可動側プーリ半体１５ｂ，１７ｂ間に挟まれた金属エレメント４２…が不均衡な荷重を受けて倒れようとするため、異常摩耗等の原因になる可能性がある。このような理由から、可動側プーリ半体１５ｂ，１７ｂの径方向外側部分４８ｂ，４８ｂの母線の形状は直線でなく、更にはそれに対向する固定側プーリ半体１５ａ，１７ａの径方向外側部分４８ｂ，４８ｂの母線の形状に対して対称な形状とすることが望ましい。
【００３９】
次に、図７および図８に基づいて、Ｖ面４８の母線の形状を具体的に説明する。
【００４０】
図７（Ａ）はドライブプーリ１５を示すものであり、その楕円で囲んだ部分のＶ面４８の形状が、図７（Ｂ）に拡大して示される。Ｖ面４８の母線の形状を数式で示すために、ドライブシャフト１１上にＹ軸を置き、ドライブプーリ１５の径方向にＸ軸を置く。Ｐ１は変速比ｉが１のときのＶ面４８および金属ベルト１９の接触点の位置であり、ＰＬおよびＰＯはそれぞれ変速比ｉがＬＯＷおよびＯＤのときの前記接触点の位置である。Ｘ軸はＰＬを通るように配置される。ＰＬ、Ｐ１、ＰＯのＸ座標をそれぞれＸＬ、Ｘ１、ＸＯとすると、ＸＬ≦Ｘ≦Ｘ１のとき、つまりＶ面４８の径方向内側部分４８ａの母線の形状は、
Ｙ＝（Ｘ−ＸＬ）×ｔａｎβ
で与えられる。またＸ１＜Ｘ≦ＸＯのとき、つまりＶ面４８の径方向外側部分４８ｂの母線の形状は、
Ｙ＝（Ｘ−ＸＬ）×ｔａｎβ＋Ｃ
で与えられる。ここで、βはＶ面角、ＣはそのＸ座標に対応するミスアライメントである。
【００４１】
図８（Ａ）はドリブンプーリ１７を示すものであり、その楕円で囲んだ部分のＶ面４８の形状が、図８（Ｂ）に拡大して示される。Ｖ面４８の母線の形状を数式で示すために、ドリブンシャフト１２上にＹ軸を置き、ドリブンプーリ１７の径方向にＸ軸を置く。Ｐ１は変速比ｉが１のときのＶ面４８および金属ベルト１９の接触点の位置であり、ＰＯおよびＰＬはそれぞれ変速比ｉがＯＤおよびＬＯＷのときの前記接触点の位置である。Ｘ軸はＰＯを通るように配置される。ＰＯ、Ｐ１、ＰＬのＸ座標をそれぞれＸＯ、Ｘ１、ＸＬとすると、ＸＯ≦Ｘ≦Ｘ１のとき、つまりＶ面４８の径方向内側部分４８ａの母線の形状は、
Ｙ＝（Ｘ−ＸＯ）×ｔａｎβ
で与えられる。またＸ１＜Ｘ≦ＸＬのとき、つまりＶ面４８の径方向外側部分４８ｂの母線の形状は、
Ｙ＝（Ｘ−ＸＯ）×ｔａｎβ＋Ｃ
で与えられる。ここで、βはＶ面角、ＣはそのＸ座標に対応するミスアライメントである。
【００４２】
図９は、前記図４において、ドライブプーリ１５の固定側プーリ半体１５ａおよびドリブンプーリ１７の固定側プーリ半体１７ａの径方向外側部分４８ｂ，４８ｂの母線の形状をミスアライメントＣに応じて修正したものである。
【００４３】
図９（Ｂ）は変速比ｉが１の状態を示しており、この状態ではドライブプーリ１５の溝中心線Ｌ１とドリブンプーリ１７の溝中心線Ｌ２とが整列し、金属ベルト１９の全体が同一平面内に配置されてミスアライメントＣはゼロになる。このとき金属ベルト１９は固定側プーリ半体１５ａ，１７ａの径方向内側部分４８ａ，４８ａおよび径方向外側部分４８ｂ，４８ｂの境目に接するため、径方向外側部分４８ｂ，４８ｂの母線の形状を変更したことの影響はなく、図４（Ｂ）の場合と同様にミスアライメントＣはゼロに保たれる。
【００４４】
図９（Ａ）は変速比ｉがＬＯＷの状態を示しており、この状態ではドライブプーリ１５側に対してドリブンプーリ１７側が左方向に偏倚するミスアライメントＣが発生するが（図４（Ａ）参照）、ドリブンプーリ１７の固定側プーリ半体１７ａの径方向外側部分４８ｂの母線の形状をミスアライメントＣに相当する量だけ右側に修正したので、ドライブプーリ１５の溝中心線Ｌ１およびドリブンプーリ１７の溝中心線Ｌ２が一致してミスアライメントＣが消滅する。
【００４５】
図９（Ｃ）は変速比ｉがＯＤの状態を示しており、この状態ではドライブプーリ１５側に対してドリブンプーリ１７側が左方向に偏倚するミスアライメントＣが発生するが（図４（Ｃ）参照）、ドライブプーリ１５の固定側プーリ半体１５ａの径方向外側部分４８ｂの母線の形状をミスアライメントＣに相当する量だけ左側に修正したので、ドライブプーリ１５の溝中心線Ｌ１およびドリブンプーリ１７の溝中心線Ｌ２が一致してミスアライメントＣが消滅する。
【００４６】
上述したように、本実施の形態によれば、Ｖ面４８の径方向外側部分４８ｂの母線のＹ座標をミスアライメントＣに相当する量だけ補正した曲線形状とすることで、ミスアライメントＣの影響を補償することができるだけでなく、Ｖ面４８の径方向内側部分４８ａの母線の形状を直線とすることで、プーリ１５，１７および金属ベルト１９間の摩擦係数を充分に確保し、プーリ１５，１７に対する金属ベルト１９のスリップを防止することができる。以下、その理由を説明する。
【００４７】
プーリ１５，１７のＶ面４８および金属ベルト１９の金属エレメント４２間の摩擦係数は一定ではなく、Ｖ面４８の母線の形状が直線のときは摩擦係数が大きくなり、Ｖ面４８の母線の形状が曲線のときは摩擦係数が小さくなる。その理由は、プーリ１５，１７および金属ベルト１９は直接接触しているわけではなく、その接触部に膜状の潤滑油が介在しているためである。Ｖ面４８の母線の形状が曲線であると、それが直線である場合に比べて接触部の面積が小さくなるために、その油膜の剪断強さが小さくなって摩擦係数が低下する。一方、Ｖ面４８の母線の形状が直線であると、接触部の面積が大きくなるために、その油膜の剪断強さが大きくなって摩擦係数が増加する。
【００４８】
このように、Ｖ面４８の径方向内側部分４８ａおよび径方向外側部分４８ｂのうち、母線の形状が直線である径方向内側部分４８ａは摩擦係数が高くなり、母線の形状が曲線である径方向外側部分４８ｂは摩擦係数が低くなる。
【００４９】
図１０（Ａ）は、変速比ｉがＬＯＷのときの金属ベルト１９の状態を示すものであり、金属ベルト１９の巻き付き半径は、ドライブプーリ１５側で小さくなってドリブンプーリ１７側で大きくなる。よって、ドライブプーリ１５に係合する金属エレメント４２…の数は、ドリブンプーリ１７に係合する金属エレメント４２…の数よりも少なくなる。また伝達トルクは、個々の金属エレメント４２が負担する摩擦力と、プーリに係合する金属エレメント４２の数と、軸線から巻き付き位置までの距離との積で与えられるが、ドライブプーリ１５側では、それに係合する金属エレメント４２の数と、軸線から巻き付き位置までの距離とが共に小さいため、個々の金属エレメント４２が負担する摩擦力が大きくなる。一方、ドリブンプーリ１７側では、それに係合する金属エレメント４２の数と、軸線から巻き付き位置までの距離とが共に大きいため、個々の金属エレメント４２が負担する摩擦力が小さくなる。
【００５０】
よって、プーリ１５，１７と金属ベルト１９との間にスリップが発生するか否かは、ドライブプーリ１５の径方向内側部分４８ａの摩擦係数が充分に確保されるか否かによって決まることになり、ドリブンプーリ１７の径方向外側部分４８ｂの摩擦係数は殆ど影響しないことになる。本実施の形態では、ドライブプーリ１５の径方向内側部分４８ａの母線の形状が直線で構成されていて摩擦係数が大きくなるため、金属ベルト１９のスリップを確実に防止することができ、またドライブプーリ１５の径方向外側部分４８ｂの母線の形状をミスアライメントＣの補償のために曲線で構成しても、それにより金属ベルト１９がスリップすることはない。
【００５１】
図１０（Ｂ）は、変速比ｉがＯＤのときの金属ベルト１９の状態を示すものであり、金属ベルト１９の巻き付き半径は、ドリブンプーリ１７側で小さくなってドライブプーリ１５側で大きくなる。よって、ドリブンプーリ１７に係合する金属エレメント４２…の数は、ドライブプーリ１５に係合する金属エレメント４２…の数よりも少なくなる。また伝達トルクは、個々の金属エレメント４２が負担する摩擦力と、プーリに係合する金属エレメント４２の数と、軸線から巻き付き位置までの距離との積で与えられるが、ドリブンプーリ１７側では、それに係合する金属エレメント４２…の数と、軸線から巻き付き位置までの距離とが共に小さいため、個々の金属エレメント４２が負担する摩擦力が大きくなる。一方、ドライブプーリ１５側では、それに係合する金属エレメント４２…の数と、軸線から巻き付き位置までの距離とが共に大きいため、個々の金属エレメント４２が負担する摩擦力が小さくなる。
【００５２】
よって、プーリ１５，１７と金属ベルト１９との間にスリップが発生するか否かは、ドリブンプーリ１７の径方向内側部分４８ａの摩擦係数が充分に確保されるか否かによって決まることになり、ドライブプーリ１５の径方向外側部分４８ｂの摩擦係数は殆ど影響しないことになる。本実施の形態では、ドリブンプーリ１７の径方向内側部分４８ａの母線の形状が直線で構成されていて摩擦係数が大きくなるため、金属ベルト１９のスリップを確実に防止することができ、またドライブプーリ１５の径方向外側部分４８ｂの母線の形状をミスアライメントＣの補償のために曲線で構成しても、それにより金属ベルト１９がスリップすることはない。
【００５３】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００５４】
例えば、本発明の無端伝動帯は実施の形態の金属ベルト１９に限定されず、金属チェーンであっても良い。
【００５５】
また実施の形態ではＶ面４８の径方向外側部分４８ｂの補正量をミスアライメントＣの値に一致させているが（図７および図８の一点鎖線参照）、その補正量は任意であり、例えばミスアライメントＣの半量（Ｃ／２）に設定することができる（図７および図８の破線参照）。補正量を大きくすればミスアライメントＣの補償効果が高くなるが摩擦係数の減少量が大きくなり、補正量を小さくすればミスアライメントＣの補償効果が低くなるが摩擦係数の減少量が小さくなる。
【国際調査報告】
2013046367.tif 000013
2013046367.tif 000014
2013046367.tif 000015
2013046367.tif 000016