(57)【要約】【課題】伝達効率の良いベルト式無段変速機を提供する。【解決手段】溝幅が可変な一対のシーブ１０８とこれら両シーブ１０８に巻き掛けられる無端金属ベルトとを備えたベルト式無段変速機１００であって、無端金属ベルトは、シーブ１０８に接触する多数の金属製エレメント１０２と、複数の金属製フープを相互に摺動自在に積層した積層フープとを含む。シーブ１０８とエレメント１０２との間は、金属間摩擦係数の高い潤滑油により潤滑されて、フープとフープとの間、およびフープとエレメント１０２との間は、潤滑油よりも金属間摩擦係数の低いグリースにより潤滑される。【選択図】　　　　図１
2004144199.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溝幅が可変な一対のプーリとこれら両プーリに巻き掛けられる無端金属ベルトとを備えたベルト式無段変速機であって、
前記無端金属ベルトは、
前記プーリに接触する多数の金属製エレメントと、
複数の金属製フープが相互に摺動自在に積層された積層フープとを含み、
前記多数の金属製エレメントは前記積層フープにより結束され、
前記プーリと前記エレメントとの間は、金属間摩擦係数の高い第１の潤滑剤により潤滑されて、前記フープと前記フープとの間は、前記第１の潤滑剤よりも金属間摩擦係数の低い第２の潤滑剤により潤滑される、ベルト式無段変速機。
【請求項２】
前記フープと前記エレメントとの間が前記第２の潤滑剤により潤滑される、請求項１に記載のベルト式無段変速機。
【請求項３】
前記第１の潤滑剤は潤滑油であり、前記第２の潤滑剤は前記潤滑剤に溶融しない高分子化合物である、請求項１または２に記載のベルト式無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば、板片状の多数のエレメントを互いに対面させて環状に配置し、それらのエレメントに金属バンドであるフープを通して各エレメントを環状に結束して構成した無端金属ベルトを用いた無段変速機に関し、特に、無端金属ベルトの破損を防止し、高い伝達効率を実現する無段変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両においては、トランスミッションの変速比を車両の走行状況に応じて無段階に調整するベルト式無段変速機（ＣＶＴ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ　Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）が搭載されることがある。このＣＶＴは、エンジン出力を効率的に引き出すことが可能であり、燃費および走行性能の向上に優れる。実用化されたＣＶＴの１つとして、金属ベルトと一対のプーリとを用いて、油圧によってプーリの有効径を変化させることで連続的に無段の変速を実現するものがある。無端金属ベルトが、入力軸に取付けられた入力側プーリおよび出力軸に取付けられた出力側プーリに巻き掛けられて使用される。入力側プーリおよび出力側プーリは、溝幅を無段階に変えられる１対のシーブをそれぞれ備え、溝幅を変えることで、無端金属ベルトの入力側プーリおよび出力側プーリに対する巻付け半径が変わり、これにより入力軸と出力軸との間の回転数比、すなわち変速比を連続的に無段階に変化させることができる。
【０００３】
このようなＣＶＴにおいては、無端金属ベルトの耐久性の向上を図るために、潤滑油を供給している。このようなＣＶＴの無端金属ベルトが特開２００１−２８０４２７公報（特許文献１）に記載されている。
【０００４】
特許文献１に記載された無端金属ベルトは、複数の薄肉の金属製フープが相互に摺動自在に積層されて形成されたベルト集合体と、そのベルト集合体の長手方向に並列してベルト集合体に摺動自在に支持された多数の金属製エレメントとを有し、一対のプーリに掛け渡されて、一方のプーリから他方のプーリにトルクを伝達する無端金属ベルトであって、隣接するフープ間の摺接面の少なくとも一方の摺接面には、潤滑油保有溝が形成され、各エレメントのサドル面と摺接するベルト集合体の最内周のフープの内周面は、潤滑油保有溝が形成されていない平滑面から構成される。
【０００５】
特許文献１に記載された無端金属ベルトによると、ベルト集合体を構成する複数のフープにおいて、隣接するフープ間の摺接面は、潤滑油保有溝に保有された潤滑油により潤滑されるため、それらフープの摺接面の摩耗が低減される。さらに、各エレメントのサドル面と摺接する最内周のフープの内周面は、表面あらさの程度が小さい面である平滑面となっているので、内周面の摩耗が低減され、そのうえ潤滑油保有溝が形成されていないため、摩耗によって内周面に、異なる硬度の部分および異なる大きさの内部応力の部分が混在した表面が現出することが防止されて、この点でも内周面の摩耗が低減される。そして、摩耗が低減されることで、内周面の表面層の硬度および残留応力を長期に渡って維持することができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２８０４２７公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載された無端金属ベルトは、フープとフープとの間を潤滑するので、相互に摺動するフープどうしの摩擦係数が低減されるため、無端金属ベルトによる伝達効率が向上するが、その一方、プーリと無端金属ベルトとの間、より詳しくはプーリとエレメントとの間の摩擦係数を高める必要がある。これは、無段変速機の高容量化に伴い発生する要求である。プーリとエレメントとの間の摩擦係数を高めるためには、金属間摩擦係数の高い潤滑油が求められる。特許文献１に記載された無端金属ベルトを用いた無段変速機においては、プーリとエレメントとの間およびフープとフープとの間には、同じ潤滑油が供給される。そのため、金属間摩擦係数の高い潤滑油を供給すると、フープとフープとの間における摩擦係数が上昇して伝達効率が低下する。一方、金属間摩擦係数の低い潤滑油を供給すると、プーリとエレメントとの間における摩擦係数が低下して伝達効率が低下する。
【０００８】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、伝達効率の良いベルト式無段変速機を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係るベルト式無段変速機は、溝幅が可変な一対のプーリとこれら両プーリに巻き掛けられる無端金属ベルトとを備える。この無端金属ベルトは、プーリに接触する多数の金属製エレメントと、複数の金属製フープが相互に摺動自在に積層された積層フープとを含む。多数の金属製エレメントは積層フープにより結束されている。プーリとエレメントとの間は、金属間摩擦係数の高い第１の潤滑剤により潤滑されて、フープとフープとの間は、第１の潤滑剤よりも金属間摩擦係数の低い第２の潤滑剤により潤滑される。
【００１０】
第１の発明によると、プーリとエレメントとの間は、金属間摩擦係数の高い第１の潤滑剤により潤滑されて、フープとフープとの間は、第１の潤滑剤よりも金属間摩擦係数の低い第２の潤滑剤により潤滑されるので、プーリとエレメントとの間は、滑らないで効率良くトルクを伝達できる。フープとフープとの間は、滑りやすくフリクションロスを低減させることができる。たとえば、フープとフープとの間にグリースを塗布して、プーリとエレメントとの間にはオイルポンプで潤滑油を供給する。その結果、伝達効率の良いベルト式無段変速機を提供することができる。
【００１１】
第２の発明に係るベルト式無段変速機は、第１の発明の構成に加えて、フープとエレメントとの間が第２の潤滑剤により潤滑されるものである。
【００１２】
第２の発明によると、摺動するフープとエレメントの間を金属間摩擦係数の低い潤滑剤で潤滑してフリクションロスを低減させることができ、ベルト式無段変速機の伝達効率が一層向上する。たとえば、フープとエレメントのサドル面との間にグリースを塗布する。このとき、エレメントのサドル面にグリースだめを設けるようにしてもよい。
【００１３】
第３の発明に係るベルト式無段変速機は、第１または２の発明の構成に加えて、第１の潤滑剤は潤滑油であり、第２の潤滑剤は潤滑剤に溶融しない高分子化合物であるものである。
【００１４】
第３の発明によると、第２の潤滑剤として、潤滑油（ＣＶＴフルード）に溶解しない高分子化合物であるフッ素系グリースを用いると、第１の潤滑剤である潤滑油に溶解しないので、互いの潤滑剤が混じることがない。その結果、伝達効率の良いベルト式無段変速機を提供することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１６】
ただし、以下の説明では、多数のエレメント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積層フープを通して各エレメントが結束されて構成された無端金属ベルトを使用したベルト式無段変速機について説明する。
【００１７】
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る無端金属ベルトが用いられる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２２０および出力軸３００に取付けられた出力側プーリ３２０に巻き掛けられて使用される。
【００１８】
入力側プーリ２２０および出力側プーリ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２２０および出力側プーリ３２０に対する巻付け半径が変わり、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化させることができる。
【００１９】
図２を参照して、無端金属ベルト１０６は、多数のエレメント１０２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であるフープ１０４を通して各エレメント１０２が結束されて、図３に示すように、全体として、無端金属ベルト１０６が構成される。
【００２０】
エレメント１０２の形状の一例を、図４に示す。エレメント１０２の幅方向の両側の側面は、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につながっている。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２つのスリットの部分にフープ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】
このサドル面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り、他方の面側では凹となったディンプル・ホール１２２が形成されており、互いに隣接するエレメント１０２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。
【００２２】
図４に示すように、サドル面１２０は上に凸の曲面形状を有する。この曲面形状に沿ってフープ１０４が当接している。
【００２３】
無端金属ベルト１０６は、１対のシーブ１０８の間に挟み付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に、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によって結束されているので、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。
【００２４】
フープ１０４は、図２および図４に示すように、９〜１２層の積層フープとして構成される（ただし、図２および図４では９〜１２層ではなく３層として表わしている）。
【００２５】
図５を参照して、エレメント１０２およびフープ１０４の詳細について説明する。図５に示すように、エレメント１０２には、グリース溜め１２０Ａが設けられる。また、フープ１０４を構成している各フープ１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃの内周側表面１０４Ａ１、１０４Ｂ１、１０４Ｃ１には、メッシュ状に加工されたグリース保持部を有する。各フープ１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃの外周面１０４Ａ２、１０４Ｂ２、１０４Ｃ２には、このようなメッシュ状のグリース保持部が加工されていない。グリース５００は、エレメント１０２のサドル面とフープ１０４Ａの内周面側端面１０４Ａ１との間に塗布される。また、塗布されたグリース５００は、グリース溜め１２０Ａにより保持される。フープ１０４Ａとフープ１０４Ｂとの間に塗布されたグリース５００は、フープ１０４Ｂの内周面側端面１０４Ｂ１に設けられたグリース保持部により保持される。
【００２６】
各フープ１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃは、中央部が上に凸の形状を有しており、その部分にグリース５００を塗布することにより、ベルトの回転による遠心力で、グリースの垂れを抑えることができる。さらに、グリース溜め１２０Ａを設けることにより、さらにグリースの保持能力を向上させることができる。
【００２７】
これにより、フープ１０４Ａとフープ１０４Ｂとの間、フープ１０４Ｂとフープ１０４Ｃとの間およびエレメント１０２のサドル面１２０とフープ１０４Ａとの間の金属間摩擦係数をグリース５００により下げることができるため、フリクションロスを低減させることができる。
【００２８】
シーブ１０８のシーブ面１１０とエレメント１０２の対シーブ摩擦面１１２との間には、グリース５００よりも金属間摩擦係数が大きい潤滑油が供給される。この供給は、オイルポンプなどにより行なわれる。このようにすると、エレメント１０２とシーブ１０８との間は金属間摩擦係数の高い潤滑油で潤滑させるため、ベルトとプーリとの間の無駄な滑りがなくなり、伝達効率が向上する。
【００２９】
さらに詳しく、金属間摩擦係数の小さい潤滑剤であるグリースについて説明する。このグリースは、たとえば、有機モリブデン化合物など（たとえばＭｏＤＴＣ、二硫化モリブデン）を含有し、ベルトとプーリとの間を潤滑する潤滑油に溶解しない高分子化合物である。たとえば、このような高分子化合物として、フッ素系グリース、シリコン系グリースがある。これらのグリースを、図５に示すように、サドル面１２０と最内周のフープ１０４Ａとの間、フープ１０４Ａとフープ１０４Ｂとの間、フープ１０４Ｂとフープ１０４Ｃとの間にそれぞれ塗布する。このときのグリースの一例として、１００℃粘度が、１０〜２０ｍｍ２／Ｓのパーフルオロポリエーテルなどのフッ素系オイルを７０％から８０％、フッ素系樹脂（たとえばＰＴＦＥ：ポリテトラフルオロエチレン）を１５％から２０％、有機モリブデン化合物（たとえば、ＭｏＤＴＣ：Ｍｏジアルキルジチオカーバメイト）を５％から１０％を混合したフッ素系グリースがある。このグリースは、図６に示すように、金属間摩擦係数がおよそ０．０３程度であって、フープとフープとの間の摩擦およびフープとエレメントとの間の摩擦を低減させることができる。
【００３０】
一方、ベルトとプーリとの間を潤滑する金属間摩擦係数の高い潤滑油について説明する。この潤滑油は、一般的に無段変速機に用いられるＣＶＴフルードであってよい。このＣＶＴフルードの金属間摩擦係数は、図６に示すように、およそ０．１０である。
【００３１】
このような金属間摩擦係数の低いグリースと、金属間摩擦係数の高い潤滑油との組合せは一例であって、本発明はこれに限定されるものではない。このような組合せのグリースと潤滑油とを用いることにより、フッ素系オイルを用いたグリースは、金属間摩擦係数の高い潤滑油に不溶であり、グリースの流出を抑えることができる。さらに、フープの摺動熱による性能の劣化を最小限に抑えることもできる。特に、ＭｏＤＴＣは、低摩擦係数の添加剤として知られているものである。さらに、フープとフープとの間、フープとサドル面との間は、このようなグリースを塗布するのではなく、高分子ポリマーを塗布するようにしてもよい。
【００３２】
以上のようにして、本実施の形態に係るベルト式無段変速機によると、フープとフープとの間およびフープとエレメントとの間は、フープ同士を摺動させるためおよびフープとエレメントとを摺動させるため、金属間摩擦係数の低いグリースが塗布される。このとき、グリース溜めが設けられる。一方、エレメントとプーリとの間は、これらのグリースよりも金属間摩擦係数が高い潤滑油が供給される。この潤滑油には、グリースが溶解しない。このため、互いの潤滑油とグリースとが混じり合うことはない。その結果、フープとフープとの間およびフープとエレメントとの間は、滑りが良くフリクションロスを低減させることができ、エレメントとプーリとの間は滑らさずに伝達効率を向上させることができる。これらの相乗効果により、ベルト式無段変速機の伝達効率を大幅に改善させることができる。
【００３３】
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る無端金属ベルトを用い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】無端金属ベルトの全体構成を示す斜視図である。
【図４】エレメントの正面図である。
【図５】エレメントおよびフープの詳細図である。
【図６】金属間摩擦係数の比較図である。
【符号の説明】
１００　無段変速機、１０２　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、１２４　傾斜面、２００　入力軸、２２０　入力側プーリ、３００　出力軸、３２０　出力側プーリ。
【図１】
2004144199.tif 000003
【図２】
2004144199.tif 000004
【図３】
2004144199.tif 000005
【図４】
2004144199.tif 000006
【図５】
2004144199.tif 000007
【図６】
2004144199.tif 000008