(57)【要約】【課題】  ノイズの発生を防止することができる無端金属ベルトを提供する。【解決手段】  無端金属ベルト１０６は、環状体としてのフープ１０４と、フープ１０４に嵌め合わされた複数の金属製の第１および第２のエレメント１０２，１０３とを備える。第１のエレメント１０２は第１の厚みＴ１を有する。第２のエレメント１０３は、第１の厚みＴ１より小さい第２の厚みＴ２を有し、第１のエレメント１０２とほぼ同数である。第１および第２のエレメント１０２，１０３がＭ系列に従って厚み方向に積層されるようにフープ１０４に保持されている。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状体と、
前記環状体に嵌め合わされた複数の金属製の第１および第２のエレメントとを備え、
前記第１のエレメントは第１の厚みを有し、
前記第２のエレメントは、前記第１の厚みよりも小さい第２の厚みを有し、前記第１のエレメントとほぼ同数であり、
前記第１および第２のエレメントがＭ系列に従って厚み方向に積層されるように前記環状体に保持されている、無端金属ベルト。
【請求項２】
環状体に嵌め合わされた複数の金属製の第１および第２のエレメントを備え、前記第１のエレメントは第１の厚みを有し、前記第２のエレメントは、前記第１の厚みよりも小さい第２の厚みを有し、前記第１のエレメントとほぼ同数であり、前記第１および第２のエレメントが厚み方向に積層されるように前記環状体に保持されている、無端金属ベルトの製造方法であって、
複数の乱数群に従って前記第１および第２のエレメントを厚み方向に積層することで複数の無端金属ベルトのサンプルを作製する工程と、
複数の無端金属ベルトのサンプルの各々を無段変速機に組込んで駆動時のノイズを測定する工程と、
複数の無端金属ベルトのサンプルのうち、最もノイズの小さい無端金属ベルトにおいて前記第１および第２のエレメントを積層する際に使用した乱数に基づいて、無端金属ベルトを量産する工程とを備えた、無端金属ベルトの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の無端金属ベルトを用いた、無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無端金属ベルトおよびその製造方法ならびに無段変速機に関し、より特定的には、複数の厚みのエレメントを有する無端金属ベルトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、無端金属ベルトは、たとえば特許第２５３２２５３号公報（特許文献１）に開示されている。
【特許文献１】特許第２５３２２５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１では、２種以上のエレメントをランダムに配列することにより、騒音低減を図る技術が開示されている。
【０００４】
しかしながら、単にエレメントをランダムに配列しただけでは、必ずしも騒音低減の効果が十分でないという問題があった。
【０００５】
そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、十分に騒音および振動を低減することが可能な無端金属ベルトおよびその製造方法ならびに無段変速機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】
【０００６】
この発明に従った無端金属ベルトは、環状体と、環状体に嵌め合わされた複数の金属製の第１および第２のエレメントとを備える。第１のエレメントは第１の厚みを有する。第２のエレメントは第１の厚みより小さい第２の厚みを有し、第１のエレメントとほぼ同数である。第１および第２のエレメントがＭ系列に従って厚み方向に積層されるように環状体に保持されている。
【０００７】
このように構成された無端金属ベルトでは、第１および第２のエレメントがＭ系列に従って厚み方向に積層されるため第１および第２のエレメントがより確実にランダムに配列される。その結果エレメントに起因する振動および騒音を低減することができる。さらに、Ｍ系列を用いるため、計算により簡易に第１および第２のエレメントの配列を決定することができる。
【０００８】
ここで、Ｍ系列について説明する。Ｍ系列とは、長周期で高精度の乱数を発生させるための手法であり、初期値Ｎを決定し、初期値Ｎに基づいてｋ番目（＞Ｎ）の数値を決定する。Ｎ＝７で、ｋ−Ｎ番目およびｋ−１番目の数値が同一の場合には、ｋ番目の数字は「０」となる。これに対して、ｋ−Ｎ番目の数字およびｋ−Ｎ＋１番目の数字が異なる場合には、ｋ番目の数字は１となる。
【０００９】
具体的には、初期値Ｎ（＝７）を００００００１とした場合、１番目から７番目の数字００００００１は初期値により与えられる。ｋ＝８番目の数字を決定する場合には、１（＝ｋ−Ｎ＝８−７）番目および７（＝ｋ−１＝８−１）番目の数字を参照する。１番目の数字が０、７番目の数字が１であるため、８番目の数字は１となる。このようにして、Ｍ系列の配列を決定し、この配列に基づいて、たとえば「０」の位置に第１のエレメントを配置し、「１」の位置には第２のエレメントを配置することにより、Ｍ系列の配列に従って第１および第２のエレメントをランダムに配置することができる。
【００１０】
なお、Ｍ系列の初期値に関して、たとえば初期値Ｎを７とすれば、２7−１＝１２７の配列しか決定できないが、この配列を繰返すことによって、１２７以上の配列を作成することが可能である。
【００１１】
この発明に従った無端金属ベルトの製造方法は、環状体に嵌め合わされた複数の金属製の第１および第２のエレメントを備え、第１のエレメントは第１の厚みを有し、第２のエレメントは第１の厚みよりも小さい第２の厚みを有し、第１のエレメントとほぼ同数であり、第１および第２のエレメントが厚み方向に積層されるように環状体に保持されている無端金属ベルトの製造方法である。無端金属ベルトの製造方法は、複数の乱数群に従って第１および第２のエレメントを厚み方向に積層することで複数の無端金属ベルトのサンプルを作製する工程と、複数の無端金属ベルトのサンプルの各々を無段変速機に組込んで駆動時のノイズを測定する工程と、複数の無端金属ベルトのサンプルのうち、最もノイズの小さい無端金属ベルトのサンプルにおいて第１および第２のエレメントを積層する際に使用した乱数に基づいて、無端金属ベルトを量産する工程とを備える。
【００１２】
このように構成された無端金属ベルトの製造方法では、複数の乱数群のうち、最もノイズを小さくすることが可能な乱数に基づいて無端金属ベルトを量産することができる。その結果、ノイズが低減した無端金属ベルトを提供することができる。
【００１３】
この発明に従った無段変速機は、上述の無端金属ベルトを用いる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明に従えばノイズが小さい無端金属ベルトおよびそれを用いた無段変速機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に従ったベルト式無段変速機の断面図である。図１を参照して、この発明の実施の形態１に従ったベルト式無段変速機１００について説明する。このベルト式無段変速機１００においては、無端金属ベルト１０６が、入力軸２００に取付けられた入力側プーリー２２０および出力軸３００に取付けられた出力側プーリー３２０に巻きかけられて使用される。このベルト式無段変速機１００においては、出力軸３００が駆動輪から受取る回転数変動に対応して出力側プーリー３２０の挟圧力をアシストするアシスト部４００を備える。
【００１７】
入力側プーリー２２０および出力側プーリー３２０は、溝幅を無段階に変えられる１対のシーブ１０８をそれぞれ備え、車両の走行状態に応じて制御される油圧回路により溝幅を変えることで、無端金属ベルト１０６の入力側プーリー２２０および出力側プーリー３２０に対する巻付け半径が変わる。これにより、入力軸２００と出力軸３００との間の回転数比、すなわち変速比を連続的に無段階に変更することができる。
【００１８】
図２は、無端金属ベルトを説明するための部分斜視図である。図２を参照して、無端金属ベルト１０６は、第１のエレメント１０２および第２のエレメント１０３が互いに板厚方向に環状に並べて配置され、その左右のサドル部に環状の金属帯びであるフープ１０４を通して各エレメント１０２，１０３が結束されて全体と無端金属ベルト１０６が構成される。フープ１０４は可撓性を有する金属部材であり、無端金属ベルト１０６を構成する帯となる。２つのフープの間に第１および第２のエレメント１０２，１０３が保持される。第１のエレメント１０２は厚みＴ１を有し、第２のエレメント１０３は厚みＴ２を有する。
【００１９】
図３は無端金属ベルトの斜視図である。図３を参照して、無端金属ベルト１０６は円環状であり、第１のエレメント１０２および第２のエレメント１０３がランダムに配列されることで構成されている。フープ１０４に沿って第１および第２のエレメント１０２，１０３が配列される。
【００２０】
図４はエレメントの正面図である。図４を参照して、第１のエレメント１０２の幅方向の両端の側面は、シーブ１０８におけるテーパ状のシーブ面１１０に接触する対シーブ摩擦面１１２であって、シーブ面１１０と一致するテーパ面とされている。その対シーブ摩擦面１１２を備えた基体部分１１４の幅方向での中心部に図４での上側に延びた首部１１６が形成され、その首部１１６が、左右に広がった頂部１１８に繋がっている。その左右に広がった頂部１１８と基体部分１１４との間にスリットが形成されており、この左右のスリット部分にフープ１０４が通されている。そして、基体部分１１４におけるフープ１０４が接触する面がサドル面１２０となっている。
【００２１】
サドル面１２０の高さは、基体部分１１４を横切るピッチ線Ｐからの寸法で表わされる。また、エレメント１０２の幅は、ピッチ線Ｐ上の寸法で表わされる。なお、頂部１１８のうち首部１１６の延長位置には、一方の面側に凸となる他方の面側では凹となるようなディンプルホール１２２が形成されている。互いに隣接する第１および第２のエレメント１０２，１０３のディンプルホール１２２が互いに嵌合するようになっている。なお、ディンプルホール１２２の凸部を有する面がエレメントの表面、凹部を有する面がエレメントの裏面である。第１および第２のエレメント１０２，１０３は幅Ｗを有し、第１および第２のエレメント１０２，１０３の幅はほぼ等しい。また、第１および第２のエレメント１０２，１０３の数もほぼ等しい。
【００２２】
無端金属ベルト１０６は、１対のシーブ１０８の間に挟みつけられて使用される。その場合、シーブ面１１０および対シーブ摩擦面１１２がテーパ面であるため、各エレメントには、シーブ１０８による挟圧力により半径方向での外側に荷重が作用するが、各エレメント１０２がフープ１０４によって拘束されているので、フープ１０４の張力により半径方向での外側への移動が規制される。その結果、シーブ面１１０と対シーブ摩擦面１１２との間に摩擦力が生じ、あるいは油膜の剪断力が生じてシーブ１０８と無端金属ベルト１０６との間でトルクが伝達される。
【００２３】
このように、エレメント１０２を半径方向で外側に押圧する荷重はシーブ１０８が無端金属ベルト１０６を挟みつけることにより生じる。このシーブ１０８の挟圧力は、別途設けられた油圧回路により制御される。車両を運転している場合において、低μ路で軽くブレーキを踏んでタイヤがロックして、その後アスファルト路面になったとすると、タイヤからのトルク変動や回転数制御を受けて無端金属ベルト１０６が対シーブ摩擦面１１２とシーブ１０８との間で滑りが生じないように制御装置が車両の運転状況（出力軸の回転数の変化等）を把握して油圧回路を制御する。
【００２４】
このように、第１および第２のエレメント１０２，１０３に荷重が加わった状態で第１および第２のエレメントが回転するため、回転により第１および第２のエレメント１０２，１０３が振動し、ノイズが生じる。本発明では、このノイズを小さくするために、第１および第２のエレメント１０２，１０３をＭ系列に従って配置している。すなわち、この発明に従った無端金属ベルト１０６は、環状体としてのフープ１０４とフープ１０４に嵌め合わされた複数の金属製の第１および第２のエレメント１０２，１０３とを備える。第１のエレメント１０２は第１の厚みＴ１を有する。第２のエレメント１０３は、第１の厚みＴ１よりも小さい第２の厚みＴ２を有し、第１のエレメント１０２とほぼ同数である。第１および第２のエレメント１０２，１０３がＭ系列に従って厚み方向に積層されるようにフープ１０４に保持されている。
【００２５】
すなわち、無段変速機の金属ベルトに起因する騒音および振動を低減するために、板厚の異なる第１および第２のエレメント１０２，１０３を存在させ、かつ板厚の異なる第１および第２のエレメント１０２，１０３の配列を規定することにより、さらにノイズレベルの低減を図ることができる。具体的には、Ｍ系列に従って第１および第２のエレメント１０２，１０３を配置する。
【００２６】
図５は、第１および第２のエレメントを交互に積層した無端金属ベルトで発生するノイズを示すグラフである。図５を参照して、厚みが１．８ｍｍの第１のエレメント１０２と、厚みが１．６５ｍｍの第２のエレメント１０３を交互に合計４２０個配列して無端金属ベルト１０６を構成した。すなわち、１．８０ｍｍ（０）と１．６５ｍｍ（１）の板厚を一つおきに配置した。この無端金属ベルト１０６を無段変速機で駆動させた場合には、図５で示すようなパターンのノイズが発生する。このノイズは周波数４００Ｈｚ付近にピークを持つノイズであり、特定の周波数のノイズが発生していることがわかる。さらに、このノイズの大きさは縦軸の目盛りで示され、大きなノイズが発生していることがわかる。
【００２７】
図６は、第１のエレメントと第２のエレメントをまとめて配列した無端金属ベルトで発生するノイズを示すグラフである。図６では、４２０個のエレメントのうち、前半分を第１のエレメント１０２（厚み１．８ｍｍ）で構成し、残りのエレメントを第２のエレメント１０３（厚みが１．６５ｍｍ）で構成した。図６で示されるように、２つの周波数のピークが表われている。この２つの周波数は隣接するため、周波数の差に応じたうねりが発生する。このように、２つの厚みのエレメントを用いた場合であっても、それらを均等に配置すれば２つの周波数のノイズが発生し、運転者に不快感を与えることになる。
【００２８】
図７は、Ｍ系列に従って配列された第１および第２のエレメントを有する無端金属ベルトで発生するノイズを示す。図７を参照して、Ｍ系列に従って第１および第２のエレメントを配列すれば、図５で示すノイズよりもさらにピーク値が小さい１つのピークが表われるだけとなった。さらに、図６と比べても、大きな複数のピークが発生しないためうねりの発生も防止することができる。以上のような結果により、Ｍ系列に従って第１および第２のエレメント１０２，１０３を配列すれば、ノイズを低減できる。
【００２９】
図８は、第１のエレメントのみを積層した無端金属ベルトで発生するノイズを示すグラフである。図８を参照して、第１のエレメント１０２のみで無端金属ベルト１０６を構成した場合には、一本の鋭いピークが現れていることがわかる。なお、図５から図７の縦軸は、図８のノイズに対する、各サンプルのノイズの大きさを示している。
【００３０】
図９は、第１および第２のエレメントを乱数に従って配置した場合のノイズを示すグラフである。図９中の横軸はノイズ比を示し、右側に近づくほど大きなノイズが発生したサンプルであることを示す。ノイズ比は、図８で示すノイズの大きさに対する各サンプルのノイズの大きさを示す。図９の縦軸は頻度を示している。
【００３１】
まず、第１のエレメント１０２と第２のエレメント１０３とを等しい割合でさまざまな乱数に従って配列した無端金属ベルトのサンプルを１０００個作製した。それぞれのサンプルにおいて、第１および第２のエレメント１０２，１０３の合計数は４２０個である。１０００個のサンプルについてノイズを測定した。そのノイズのピーク値をオリジナルサンプル（厚みが１．８ｍｍの第１のエレメント１０２のみから構成される無端金属ベルト：図８のサンプル）で発生したノイズと比較してノイズ比を算出した。それぞれのノイズ比のサンプルの出現した個数を縦軸、ノイズ比を横軸に示す。図９において右下がりのハッチングが付された棒グラフがそれぞれノイズ比の頻度を示す。また、第２のエレメントの割合を３３％、および２５％として、これらについてもサンプルを１０００個作製してノイズ比を求めた。それらも合わせて図９で示す。
【００３２】
図９より、乱数に基づいて第１および第２のエレメント１０２，１０３を配列したとしても、ノイズ比はばらつきがあることがわかる。また、図５から図７で示すパターン１（Ｐａｔｔｅｒｎ１）からパターン３（Ｐａｔｔｅｒｎ３）のサンプルについてもノイズ比を求めて図９に示している。図９で示すように、パターン３（Ｍ系列）のサンプルでは、ノイズ比が比較的小さなものとなり、良好なノイズ特性が得られていることがわかる。
【００３３】
すなわち、この発明に従えば、２種類の厚みの第１および第２のエレメント１０２，１０３を混入し、周波数の変調を起こすことにより、ベルトノイズの白色化を実現できる。また、無作為に順序を決めることによるばらつきが存在するが、混合割合を５０％近くにすることによりノイズの白色化の度合いが大きくなる。さらに、第１および第２のエレメント１０２，１０３の配列としてＭ系列を適用することにより、ベルトノイズの白色化を安定して供給することが可能となる。
【００３４】
また、各グラフについては、パターン３のＭ系列のように、十分白色化した場合については、厚みが１．８０ｍｍの第１のエレメント１０２と厚みが１．６５ｍｍの第２のエレメント１０３の周波数の中間付近にピーク周波数が存在する。パターン２では、第１のエレメント１０２および第２のエレメント１０３の両方のピークが表われている。
【００３５】
（実施の形態２）
実施の形態２では、ノイズを最小化するための別の手法を用いた。図１０は、実施の形態２に従った無端金属ベルトの製造方法を示すブロック図である。実施の形態２では、さまざまな乱数を発生させ、これらの乱数に基づき実際のサンプルを製造し、そのサンプルノイズを測定することでノイズを最小とすることが可能な乱数を求めた。
【００３６】
まず、図１０を参照して、ステップ８０１では、第１の乱数から第ｎの乱数までのｎ個の乱数を発生させた。この乱数の発生方法として、物理乱数および擬似乱数を用いることができる。さらに、擬似乱数を発生させる方法として、線形合同法、Ｍ系列に基づく方法を採用することが可能となる。またこの乱数は０と１の配列の乱数である。
【００３７】
次に、ステップ８０２では、それぞれの乱数に応じてサンプル１からサンプルｎを作製する。乱数において「０」に対応して厚みの大きい第１のエレメント１０２を配置し、「１」では厚みの薄い第２のエレメント１０３を配列する。このように第１および第２のエレメント１０２，１０３を乱数に従って配置することにより、無端金属ベルトのサンプル１からｎを作製する。それぞれのサンプルでは、第１および第２のエレメント１０２，１０３の数はほぼ等しい。
【００３８】
次に、ステップ８０３では、それぞれのサンプルをベルト式無段変速機に組込み、実際にこれを駆動させることでノイズを測定する。ノイズの測定に当たっては、無段変速機の運転状況をさまざまに設定することが可能である。次に、ステップ８０４では、サンプル１からｎのノイズを分析し、最もノイズが小さくなるサンプルを特定する。これによりノイズを最小とできる乱数が特定される。
【００３９】
ステップ８０５では、ステップ８０４で求めた、ノイズを最小にする乱数に基づいて第１および第２のエレメント１０２，１０３を配列することで無端金属ベルト１０６を量産する。
【００４０】
すなわち、この発明の実施の形態２に従った無端金属ベルトの製造方法は、環状体としてのフープ１０４に嵌め合わされた複数の金属製の第１および第２のエレメント１０２，１０３を備え、第１のエレメント１０２は第１の厚みＴ１を有し、第２のエレメント１０３は第１の厚みＴ１よりも小さい第２の厚みＴ２を有し、第１のエレメント１０２とほぼ同数であり、第１および第２のエレメント１０２，１０３が厚み方向に積層されるようにフープ１０４に保持されている無端金属ベルト１０６の製造方法であって、複数の乱数群に従って第１および第２のエレメント１０２，１０３を厚み方向に積層することで複数の無端金属ベルトのサンプルを作製する工程（ステップ８０１，８０２）と、複数の無端金属ベルトの各々を無段変速機に組込んで駆動時のノイズを測定する工程（ステップ８０３）と、複数の無端金属ベルトのサンプルのうち、最もノイズの小さい無端金属ベルトにおいて第１および第２のエレメントを配列する際に使用した乱数に基づいて、無端金属ベルトを量産する工程（ステップ８０４，８０５）とを備える。
【００４１】
このように構成された無端金属ベルトの製造方法では、ノイズを最小にする乱数に基づいて第１および第２のエレメントを配列するため、ノイズの発生を極力抑えることが可能な無端金属ベルトを提供することができる。
【００４２】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、ここで示した実施の形態はさまざまに変形することが可能である。まず、第１および第２のエレメントの厚みとして、実施の形態１では１．８０ｍｍと１．６５ｍｍを示したが、これに限られるものではなく、さまざまなエレメントの厚みおよび幅を採用することが可能である。たとえば、エレメント幅（ベルト幅：図４のＷ）を３０ｍｍとし第１のエレメント１０２の厚みを１．８０ｍｍとし、第２のエレメント１０３の厚みを１．６５ｍｍとすることができる。
【００４３】
また、ベルト幅Ｗを２４ｍｍとし、第１のエレメント１０２の厚みＴ１を１．５０ｍｍとし、第２のエレメント１０３の厚みＴ２を１．４０ｍｍとすることも可能である。
【００４４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
この発明は車両に搭載される無段変速機の分野で用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】この発明の実施の形態１に従ったベルト式無段変速機の断面図である。
【図２】無端金属ベルトを説明するための部分斜視図である。
【図３】無端金属ベルトの斜視図である。
【図４】エレメントの正面図である。
【図５】第１および第２のエレメントを交互に積層した無端金属ベルトで発生するノイズを示すグラフである。
【図６】第１のエレメントと第２のエレメントをまとめて配列した無端金属ベルトで発生するノイズを示すグラフである。
【図７】Ｍ系列に従って配列された第１および第２のエレメントを有する無端金属ベルトで発生するノイズを示す。
【図８】第１のエレメントのみを積層した無端金属ベルトで発生するノイズを示すグラフである。
【図９】第１および第２のエレメントを乱数に従って配置した場合のノイズを示すグラフである。
【図１０】実施の形態２に従った無端金属ベルトの製造方法を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４７】
１００  ベルト式無段変速機、１０２  第１のエレメント、１０３  第２のエレメント、１０４  フープ、１０６  無端金属ベルト、１０８  シーブ、１１０  シーブ面、１１２  対シーブ摩擦面、１１４  基体部分、１１６  首部、１１８  頂部、１２０  サドル面、１２２  ディンプルホール。
【図１】
2006112485.tif 000003
【図２】
2006112485.tif 000004
【図３】
2006112485.tif 000005
【図４】
2006112485.tif 000006
【図５】
2006112485.tif 000007
【図６】
2006112485.tif 000008
【図７】
2006112485.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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