(57)【要約】【課題】伝動ベルトが共振することでノイズが発生するのを抑制できる無段変速機を提供すること。【解決手段】プライマリプーリとセカンダリプーリとが、回転軸に固定された固定シーブと、前記回転軸に軸線方向で移動可能に設けられた可動シーブとによって構成されており、前記固定シーブ及び前記可動シーブの互いに対向するテーパー面で形成されたベルト巻き掛け溝に伝動ベルトが巻き掛けられ、前記可動シーブを前記軸線方向に移動させて前記ベルト巻き掛け溝の幅を変化させることにより、前記伝動ベルトの巻き掛け半径を変化させて変速比を連続的に変更する無段変速機において、前記テーパー面が周方向で摩擦係数の異なる領域を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プライマリプーリとセカンダリプーリとが、回転軸に固定された固定シーブと、前記回転軸に軸線方向で移動可能に設けられた可動シーブとによって構成されており、前記固定シーブ及び前記可動シーブの互いに対向するテーパー面で形成されたベルト巻き掛け溝に伝動ベルトが巻き掛けられ、前記可動シーブを前記軸線方向に移動させて前記ベルト巻き掛け溝の幅を変化させることにより、前記伝動ベルトの巻き掛け半径を変化させて変速比を連続的に変更する無段変速機において、
前記テーパー面が周方向で摩擦係数の異なる領域を有することを特徴とする無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルト式の無段変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載のベルト式の無段変速機は、平行に配置された二本の回転軸と、各回転軸にそれぞれ設けられたプライマリプーリ及びセカンダリプーリと、このプライマリプーリ及びセカンダリプーリに形成されたＶ字形状の溝であるベルト溝に巻き掛けられた伝動ベルトとを備えている。プライマリプーリ及びセカンダリプーリは、それぞれ回転軸に固定された垂体状の固定シーブと、その回転軸上で軸線方向に移動可能な垂体状の可動シーブとで構成されており、固定シーブ及び可動シーブの互いに対向するテーパー面で前記ベルト溝を形成している。そして、ベルト溝内において、固定シーブ及び可動シーブのテーパー面と、伝動ベルトの両側面との間で生じる摩擦力により、伝動ベルトを介してプライマリプーリとセカンダリプーリとの間で駆動力の伝達が可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１０５０２４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ベルト式の無段変速機においては、伝動ベルトが共振することで大きなノイズが発生するといった問題が生じる。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、伝動ベルトが共振することでノイズが発生するのを抑制できる無段変速機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、プライマリプーリとセカンダリプーリとが、回転軸に固定された固定シーブと、前記回転軸に軸線方向で移動可能に設けられた可動シーブとによって構成されており、前記固定シーブ及び前記可動シーブの互いに対向するテーパー面で形成されたベルト巻き掛け溝に伝動ベルトが巻き掛けられ、前記可動シーブを前記軸線方向に移動させて前記ベルト巻き掛け溝の幅を変化させることにより、前記伝動ベルトの巻き掛け半径を変化させて変速比を連続的に変更する無段変速機において、前記テーパー面が周方向で摩擦係数の異なる領域を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る無段変速機は、テーパー面が周方向で摩擦係数の異なる領域を有することにより、共振周波数を細分化することができ、伝動ベルトが共振することでノイズが発生するのを抑制できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態に係る無段変速機の斜視図である。
【図２】図２は、伝動ベルトの構成についての説明図である。
【図３】図３は、伝動ベルトのベルト弦部に発生する弦振動についての説明図である。
【図４】図４は、実施形態に係るシーブのテーパー面における摩擦係数についての説明図である。
【図５】図５は、比較例に係るシーブのテーパー面における摩擦係数についての説明図である。
【図６】図６は、積層リングの最内層にかかる力についての説明図である。
【図７】図７は、エレメントの接触面に対するテーパー面の摩擦係数による、エレメントから積層リングへの垂直抗力の影響についての説明図である。
【図８】図８は、実施形態及び比較例における振動成分の周波数と強さとの関係を示すグラフである。
【図９】図９は、変形例１に係るシーブのテーパー面における摩擦係数についての説明図である。
【図１０】図１０は、変形例２に係るシーブのテーパー面における摩擦係数についての説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明をベルト式の無段変速機に適用した一実施形態について説明する。図１は、実施形態に係る無段変速機１の斜視図である。実施形態に係る無段変速機１は、伝動ベルト２が巻き掛けられるプライマリプーリ３Ａとセカンダリプーリ３Ｂとを備えている。プライマリプーリ３Ａは、プライマリプーリ回転軸４Ａに固定された垂体状のプライマリ固定シーブ３０ａと、図示しないプライマリアクチュエータによってプライマリプーリ回転軸４Ａ上で軸線方向に移動可能に設けられた垂体状のプライマリ可動シーブ３０ｂとで構成されている。また、セカンダリプーリ３Ｂは、セカンダリプーリ回転軸４Ｂに固定された垂体状のセカンダリ固定シーブ３０ｃと、図示しないセカンダリアクチュエータによってセカンダリプーリ回転軸４Ｂ上で軸線方向に移動可能に設けられた垂体状のセカンダリ可動シーブ３０ｄとで構成されている。そして、プライマリ固定シーブ３０ａとプライマリ可動シーブ３０ｂ、及び、セカンダリ固定シーブ３０ｃとセカンダリ可動シーブ３０ｄ、それぞれにおいて互いに対向するテーパー面により、伝動ベルト２が嵌り込むＶ字状の溝であるベルト溝が形成されている。
【００１０】
無段変速機１は、プライマリプーリ３Ａとセカンダリプーリ３Ｂとに伝動ベルト２を巻き掛けるとともに、その巻き掛け半径を連続的に変化させて変速比を変化させるように構成されている。巻き掛け半径の変更は、各可動シーブ３０ｂ，３０ｄを各回転軸４Ａ，４Ｂ上で軸線方向に移動させて、ベルト溝の幅を変化させることで行われる。
【００１１】
図２は、伝動ベルト２の構成についての説明図である。図２に示すように、伝動ベルト２は、金属製の複数のエレメント２ａを、金属製のリングが積層された積層リング２ｂにより環状に結束して構成されており、エレメント２ａの伝動ベルト幅方向における両側面の一部が、各固定シーブ３０ａ，３０ｃ及び各可動シーブ３０ｂ，３０ｄのテーパー面と接触する接触面となっている。そして、各固定シーブ３０ａ，３０ｃと各可動シーブ３０ｂ，３０ｄとによりエレメント２ａを挟むことで、エレメント２ａに挟圧力がかかり、各固定シーブ３０ａ，３０ｃ及び各可動シーブ３０ｂ，３０ｄのテーパー面と、エレメント２ａの接触面との間で生じた摩擦力によって、伝動ベルト２を介してプライマリプーリ３Ａとセカンダリプーリ３Ｂとの間で駆動力の伝達が行われる。
【００１２】
図３は、伝動ベルト２のベルト弦部２０Ａ，２０Ｂに発生する弦振動についての説明図である。実施形態に係る無段変速機１においては、プライマリプーリ３Ａやセカンダリプーリ３Ｂに対して伝動ベルト２は微小なすべりを起しながらトルクを伝達しており、無段変速機１の動作中には、伝動ベルト２を加振するエネルギーが発生している。一方、プライマリプーリ３Ａとセカンダリプーリ３Ｂとに巻き掛けられた伝動ベルト２には、プライマリプーリ３Ａとセカンダリプーリ３Ｂとのいずれにも接触していないベルト弦部２０Ａ，２０Ｂが存在する。そのため、無段変速機１の動作に伴って、伝動ベルト２を加振するエネルギーにより、図３に示すようなベルト弦部２０Ａ，２０Ｂが振動する弦振動が発生するようになる。
【００１３】
そして、本願発明者は、このベルト弦部２０Ａ，２０Ｂの弦振動の周波数が、伝動ベルト２の固有振動数と適合して共振が起こると、この共振により振動の幅が著しく大きくなるため、伝動ベルト２の積層リング２ｂにエレメント２ａによって負荷される応力の最大値が高くなり、積層リング２ｂひいては伝動ベルト２の疲労強度が低下することを見出した。
【００１４】
次に、各固定シーブ３０ａ，３０ｃ及び各可動シーブ３０ｂ，３０ｄを特に区別せずに、単にシーブ３０として、エレメント２ａの接触面に対するテーパー面３１の摩擦係数について説明する。なお、本実施形態において「摩擦係数」とは、特記しない限り、エレメント２ａの接触面に対するテーパー面３１の摩擦係数のことを指す。
【００１５】
図４は、実施形態に係るシーブ３０のテーパー面３１における摩擦係数についての説明図である。図４に示すように、実施形態に係るシーブ３０においては、テーパー面３１が周方向で摩擦係数が異なる領域を有している。具体的には、テーパー面３１を周方向で４つの領域に等分し、相対的に摩擦係数の高い高摩擦係数領域３１Ａ，３１Ｃと、摩擦係数の低い低摩擦係数領域３１Ｂ，３１Ｄとが、周方向で交互に並ぶように位置している。また、高摩擦係数領域３１Ａ，３１Ｃ及び低摩擦係数領域３１Ｂ，３１Ｄは、各領域で径方向の摩擦係数が同一となっている。なお、テーパー面３１の摩擦係数は、例えば、表面処理によって粗面化させる程度を異ならせることで調整することができる。
【００１６】
図５は、比較例に係るシーブ１３０のテーパー面１３１における摩擦係数についての説明図である。図５に示すように、比較例に係るシーブ１３０においては、テーパー面１３１の周方向及び径方向で摩擦係数が同一、すなわち、テーパー面１３１の全領域で摩擦係数が同一となっている。
【００１７】
図６は、積層リング２ｂの最内層にかかる力についての説明図である。図７は、エレメント２ａの接触面に対するテーパー面３１の摩擦係数による、エレメント２ａから積層リング２ｂへの垂直抗力の影響についての説明図である。図８は、実施形態及び比較例における振動成分の周波数と強さとの関係を示すグラフである。
【００１８】
伝動ベルト２の疲労強度に対して最も厳しい積層リング２ｂの最内層は、図６に示すように、エレメント２ａからの垂直抗力と、積層リング２ｂとエレメント２ａとの間で生じる摩擦力とを受ける。そして、前記垂直抗力は、エレメント２ａの接触面と接触しているテーパー面３１の摩擦係数に依存する。そのため、比較例に係るシーブ１３０のようにテーパー面１３１の周方向で摩擦係数が同一の場合には、シーブ１３０の１回転周期における前記垂直抗力は一定となる。一方、実施形態に係るシーブ３０のように、テーパー面３１の周方向で高摩擦係数領域３１Ａ，３１Ｃと低摩擦係数領域３１Ｂ，３１Ｄとを有する場合には、図７（ａ）に示すように低摩擦係数領域３１Ｂ，３１Ｄでは前記垂直抗力が大きくなり、図７（ｂ）に示すように高摩擦係数領域３１Ａ，３１Ｃでは前記垂直抗力が小さくなる。そのため、シーブ３０の１回転周期で、エレメント２ａが接触する高摩擦係数領域３１Ａ，３１Ｃと低摩擦係数領域３１Ｂ，３１Ｄとが切り替わることにより、前記垂直抗力が大きくなったり小さくなったりと変動するため、前記垂直抗力に振動成分が入力される。
【００１９】
このように、前記垂直抗力に振動成分が入力されることで、図８に示すように、伝動ベルト２に複数の周波数帯が異なる振動を生じさせて共振周波数を細分化し、弦振動の周波数を伝動ベルト２の共振が抑えられる周波数にして、共振時よりも振動の大きさを低減させることができる。よって、伝動ベルト２が共振する場合よりも、エレメント２ａによって積層リング２ｂに負荷される応力の最大値を小さくすることができ、積層リング２ｂひいては伝動ベルト２の疲労強度を向上させることができる。また、実施形態に係るシーブ３０においては、テーパー面３１の周方向で摩擦係数が異なる領域を有することにより、伝動ベルト２が共振することでノイズが発生するのを抑制できる。
【００２０】
なお、テーパー面３１の周方向で摩擦係数を異ならせるのではなく、テーパー面３１の径方向で摩擦係数を異ならせたとしても、一定の変速比で無段変速機１が動作する場合には、前述したような共振周波数の細分化がなされず、伝動ベルト２が共振し易いため大きなノイズが発生する可能性がある。一方、本実施形態のように、テーパー面３１の周方向で摩擦係数を異ならせることで、一定の変速比で無段変速機１が動作する場合でも、前述したような共振周波数の細分化がなされるため、伝動ベルト２が共振することでノイズが発生するのを抑制できる。
【００２１】
図９は、変形例１に係るシーブ３０のテーパー面３１における摩擦係数についての説明図である。図９に示すように、変形例１に係るシーブ３０においては、テーパー面３１を周方向で６つの領域に等分し、テーパー面３１の周方向で３種類以上の摩擦係数領域を有している。具体的には、高摩擦係数領域３１Ａ，３１Ｃと、低摩擦係数領域３１Ｂ，３１Ｄと、高摩擦係数領域３１Ａ，３１Ｃと低摩擦係数領域３１Ｂ，３１Ｄとの間の摩擦係数である中摩擦係数領域３１Ｅ，３１Ｆとが、テーパー面３１の周方向であって図中時計回りに、「高摩擦係数領域」、「中摩擦係数領域」、「低摩擦係数領域」の順で並ぶように位置している。このように、テーパー面３１の周方向で３種類以上の摩擦係数を有することで、共振周波数の更なる細分化が可能となり、積層リング２ｂひいては伝動ベルト２の疲労強度をより向上させることが可能となる。
【００２２】
図１０は、変形例２に係るシーブ３０のテーパー面３１における摩擦係数についての説明図である。図１０に示すように、変形例に係るシーブ３０においては、テーパー面３１の周方向で高摩擦係数領域３１Ａ，３１Ｃと低摩擦係数領域３１Ｂ，３１Ｄとが交互に並んで位置しているが、テーパー面３１の周方向で高摩擦係数領域３１Ａ，３１Ｃよりも低摩擦係数領域３１Ｂ，３１Ｄのほうが大きくなるように区分けされている。これにより、変速比によって伝動ベルト２の巻き掛け半径が変化し、シーブ３０の１回転周期で高摩擦係数領域３１Ａ，３１Ｃと低摩擦係数領域３１Ｂ，３１Ｄとの切り替わる比率が異なるため、変速比に応じて発生し得る伝動ベルト２の共振に対応することが可能となる。
【００２３】
以上、本発明を適用した実施形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００２４】
１      無段変速機
２      伝動ベルト
２ａ    エレメント
２ｂ    積層リング
３Ａ    プライマリプーリ
３Ｂ    セカンダリプーリ
４Ａ    プライマリプーリ回転軸
４Ｂ    セカンダリプーリ回転軸
２０Ａ  ベルト弦部
２０Ｂ  ベルト弦部
３０    シーブ
３０ａ  プライマリ固定シーブ
３０ｂ  プライマリ可動シーブ
３０ｃ  セカンダリ固定シーブ
３０ｄ  セカンダリ可動シーブ
３１    テーパー面
３１Ａ  高摩擦係数領域
３１Ｂ  低摩擦係数領域
３１Ｃ  高摩擦係数領域
３１Ｄ  低摩擦係数領域
１３０  シーブ
１３１  テーパー面
【図１】
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【図２】
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【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】
2018031427.tif 000009
【図８】
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【図９】
2018031427.tif 000011
【図１０】
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