(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの一次プーリ（２）と１つの二次プーリ（３）とを備え、前記プーリの周囲に、１つの駆動ベルト（１０）が配置され、前記駆動ベルトは、前記各プーリ（２；３）の２つの円錐形のプーリ円盤（２１，２２；３１，３２）のうちの１つのプーリ円盤の軸方向に向いた１つの接触面（４０）と接触する軸方向に向いた１つの走行面（１６）をいずれの側にも備え、
前記駆動ベルト（１０）が前記一次プーリ（２）の前記プーリ円盤（２１，２２）の間に挟まれる部分は軸方向に１つの円弧部分をなし、前記円弧部分の前記一次プーリ（２）の軸に対してなす角度を１つの一次ベルト角（αｐ）とし、
前記駆動ベルト（１０）が前記二次プーリ（３）の前記プーリ円盤（３１，３２）の間に挟まれる部分は軸方向に１つの円弧部分をなし、前記円弧部分の前記二次プーリ（３）の軸に対してなす角度を１つの二次ベルト角（αｓ）とし、
前記一次ベルト角（αｐ）の角度の間、前記一次プーリ（２）の前記プーリ円盤（２１，２２）の間に軸方向に働く１つの挟圧力を一次挟圧力（Ｋｐ）とし、
前記二次ベルト角（αｓ）の角度の間、前記二次プーリ（３）の前記プーリ円盤（３１，３２）の間に軸方向に働く１つの挟圧力を二次挟圧力（Ｋｓ）とするとき、
前記駆動ベルトは、前記一次ベルト角（αｐ）の角度の間、前記一次プーリ（２）の前記プーリ円盤（２１，２２）の間に前記一次挟圧力（Ｋｐ）で締め付けられ、また、前記二次ベルト角（αｓ）の角度の間、前記二次プーリ（３）の前記プーリ円盤（３１，３２）の間に前記二次挟圧力（Ｋｓ）で締め付けられ、
前記一次プーリ（２）の前記プーリ円盤（２１，２２）間の前記駆動ベルト（１０）の１つの有効半径方向位置（Ｒｐ）と、前記二次プーリ（３）の前記プーリ円盤（３１，３２）間の１つの有効半径方向位置（Ｒｓ）とが逆方向に変化可能であり、その結果、１つの変速機（１）の変速比（Ｒｓ／Ｒｐ）がローと呼ばれる１つの最大値とオーバードライブと呼ばれる１つの最小値との間で変化可能であり、
前記駆動ベルト（１０）の少なくとも１つの走行面（１６）が、前記一次プーリ（２）の１つの接触面（４０）および前記二次プーリ（３）の１つの接触面（４０）と半径方向に関してそれぞれ１つの一次接触角（λｐ）と１つの二次接触角（λｓ）をなして接触する、
複数の力（Ｔｐ）を伝達するための、１つの可変変速比を有する無段変速機（１）であって、
少なくとも前記オーバードライブまたは前記ローで、前記一次接触角（λｐ）、前記二次接触角（λｓ）、前記一次ベルト角（αｐ）および前記二次ベルト角（αｓ）が下式を少なくとも満足することを特徴とする変速機（１）。
二次接触角（λｓ）の正接値／一次接触角（λｐ）の正接値＝二次ベルト角（αｓ）の角度／一次ベルト角（αｐ）の角度
【請求項２】
１つの一次プーリ（２）と１つの二次プーリ（３）とを備え、前記プーリの周囲に、１つの駆動ベルト（１０）が配置され、前記駆動ベルトは、前記各プーリ（２；３）の２つの円錐形のプーリ円盤（２１，２２；３１，３２）のうちの１つのプーリ円盤の軸方向に向いた１つの接触面（４０）と接触する軸方向に向いた１つの走行面（１６）をいずれの側にも備え、
前記駆動ベルト（１０）が前記一次プーリ（２）の前記プーリ円盤（２１，２２）の間に挟まれる部分は軸方向に１つの円弧部分をなし、前記円弧部分の前記一次プーリ（２）の軸に対してなす角度を１つの一次ベルト角（αｐ）とし、
前記駆動ベルト（１０）が前記二次プーリ（３）の前記プーリ円盤（３１，３２）の間に挟まれる部分は軸方向に１つの円弧部分をなし、前記円弧部分の前記二次プーリ（３）の軸に対してなす角度を１つの二次ベルト角（αｓ）とし、
前記一次ベルト角（αｐ）の角度の間、前記一次プーリ（２）の前記プーリ円盤（２１，２２）の間に軸方向に働く１つの挟圧力を一次挟圧力（Ｋｐ）とし、
前記二次ベルト角（αｓ）の角度の間、前記二次プーリ（３）の前記プーリ円盤（３１，３２）の間に軸方向に働く１つの挟圧力を二次挟圧力（Ｋｓ）とするとき、
前記駆動ベルトは、前記一次ベルト角（αｐ）の角度の間、前記一次プーリ（２）の前記プーリ円盤（２１，２２）の間に前記一次挟圧力（Ｋｐ）で締め付けられ、また、前記二次ベルト角（αｓ）の角度の間、前記二次プーリ（３）の前記プーリ円盤（３１，３２）の間に前記二次挟圧力（Ｋｓ）で締め付けられ、
前記一次プーリ（２）の前記プーリ円盤（２１，２２）間の前記駆動ベルト（１０）の１つの有効半径方向位置（Ｒｐ）と、前記二次プーリ（３）の前記プーリ円盤（３１，３２）間の１つの有効半径方向位置（Ｒｓ）とが逆方向に変化可能であり、その結果、１つの変速機（１）の変速比（Ｒｓ／Ｒｐ）がローと呼ばれる１つの最大値とオーバードライブと呼ばれる１つの最小値との間で変化可能であり、
前記駆動ベルト（１０）の少なくとも１つの走行面（１６）が、前記一次プーリ（２）の１つの接触面（４０）および前記二次プーリ（３）の１つの接触面（４０）と半径方向に関してそれぞれ１つの一次接触角（λｐ）と１つの二次接触角（λｓ）をなして接触する、
複数の力（Ｔｐ）を伝達するための、１つの可変変速比を有する無段変速機（１）であって、
少なくとも前記オーバードライブまたは前記ローで、前記一次接触角（λｐ）と前記二次接触角（λｓ）が異なる値を有し、それぞれの前記変速比（Ｒｓ／Ｒｐ）に必要な前記一次挟圧力（Ｋｐ）および前記二次挟圧力（Ｋｓ）が少なくとも等しい値であることを特徴とする変速機（１）。
【請求項３】
前記オーバードライブまたは前記ローで、前記接触角（λｐ，λｓ）の正接の比が１．４〜１．５または１．４−１〜１．５−１の範囲内にあることを特徴とする請求項１または２に記載の変速機（１）。
【請求項４】
すべての前記変速比（Ｒｓ／Ｒｐ）で、前記接触角（λｐ，λｓ）および前記ベルト角（αｐ，αｓ）が少なくとも下式を満足することを特徴とする請求項１、２または３に記載の変速機（１）。
二次接触角（λｓ）の正接値／一次接触角（λｐ）の正接値＝二次ベルト角（αｓ）の角度／一次ベルト角（αｐ）の角度
【請求項５】
すべての変速比（Ｒｓ／Ｒｐ）で、前記一次挟圧力（Ｋｐ）と前記二次挟圧力（Ｋｓ）とが少なくとも等しい値であることを特徴とする請求項１−４のいずれか１項に記載の変速機（１）。
【請求項６】
前記接触角（λｐ，λｓ）が、前記駆動ベルト（１０）と前記それぞれのプーリ（２，３）の前記プーリ円盤（２１，２２；３１，３２）との間の半径方向の１つの摩擦係数の逆正接に等しいかまたはそれより大きい値であることを特徴とする請求項１−５のいずれか１項に記載の変速機（１）。
【請求項７】
前記接触角（λｐ，λｓ）が７〜１１度の範囲の１つの値を有することを特徴とする請求項１−６のいずれか１項に記載の変速機（１）。
【請求項８】
前記駆動ベルト（１０）が、いわゆる１つのプッシュ・ベルト（１０）であり、前記プッシュ・ベルト（１０）が、連続する一連の横断要素（１１）と少なくとも１つの連続するリング（１２）とからなり、前記横断要素（１１）が、前記リング（１２）の周方向に移動できるように前記リング（１２）上に配置されていることを特徴とする請求項１−７のいずれか１項に記載の変速機（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文による無段変速機に関する。このタイプの変速機は、一般に周知であり、変速機の一次プーリと二次プーリの間で機械動力を伝達するために使用され、その比率で偶力または回転速度が伝達される変速機の１つの変速比を一定の範囲内で連続的に変化させることができる。周知のように、それぞれのプーリのほぼ円錐台または円錐状の２つのプーリ円盤間に駆動ベルトが締め付けられている。本発明では、変速機の変速比は、二次プーリ上の駆動ベルトの有効半径方向位置と一次プーリ上の駆動ベルトの有効半径方向位置との間の比率として定義されている。これらの位置は、それぞれ二次走行半径および一次走行半径とも呼ばれる。これらの走行半径、すなわち、変速比を変化させるために、各プーリのプーリ円盤の少なくとも１つが軸方向に移動できるように配置される。
【背景技術】
【０００２】
例えば、欧州特許出願第ＥＰ−Ａ−１  ２１８  ６５４号（特許文献１）では、以下にそれぞれ一次挟圧力および二次挟圧力と呼ぶ、駆動ベルトをプーリのプーリ円盤間に締め付ける、２つの軸方向の力は、プーリと駆動ベルトの間の摩擦力を介してプーリ間で伝達可能なトルクを決定する際の極めて重要な１つの要因を表す。一方、これらの挟圧力間の比率は、変速比を決定する際の極めて重要な１つの要因である。１つの被供給トルクを伝達する各プーリに必要な最小挟圧力は、下式で近似できることに留意されたい。
【数１】
0004707661.tif 000002
上式で、Ｋｐは、この一次プーリに供給される１つの一次トルクＴｐが伝達されるため、即ち、接線方向または円周方向に駆動ベルトとそれぞれのプーリ円盤との間で実質的に滑ることなく伝達されるために、一次プーリの１つのプーリ円盤によって駆動ベルトに印加される最小の挟圧力であり、このプーリ円盤と駆動ベルトとの間の１つの有効接点におけるプーリ円盤上の１つの接線が、径方向との間に１つの接触角λを形成し、前記接点が、前記一次走行半径に対応するプーリ回転中心からの半径方向の１つの距離Ｒｐのところに位置し、駆動ベルトとプーリ円盤との間の１つの有効摩擦係数μＴが、この接線方向で優勢である。
必要な最小二次挟圧力Ｋｓは、二次トルクＴｓと二次走行半径Ｒｓとから１つの該当する方法で計算される。しかし、トルクと走行半径Ｔｐ／ＲｐおよびＴｓ／Ｒｓとの比率は、それぞれ、可能な損失を無視すると、２つのプーリについて必然的に等しく、必要な最小の二次挟圧力は前記必要な最小一次挟圧力に等しい。
【０００３】
しかし、実際、略して「挟圧力比」と呼ばれる一次および二次挟圧力間の１つの比率は、規定の所望の１つの変速比を実現できるように、１よりかなり大きいか小さい必要がある。変速機の１つの平衡状態に必要な挟圧力比を、すなわち、１つの一定の変速比を、ここでは「ＫｐＫｓ比」で示し、「平衡挟圧力比」と呼ぶことにする。上記周知の変速機では、平衡挟圧力比は、異なる変速比では１つの異なる値を有し、この平衡挟圧力比は、一般に、少なくとも数字が最も小さい変速比、すなわち、オーバードライブで１を超え、また、少なくとも数字が最も大きい変速比、すなわち、ローで１より小さい。変速機の変速比と１つの一定の変速比における付随する平衡挟圧力比の関係を以下、「ＫｐＫｓ曲線」と呼ぶ。変速比が減少または増加する変速機の非平衡状態では、必要な挟圧力比は前記平衡挟圧力比に対してそれぞれ増加または減少し、ここで「ＦｐＦｓ比」と呼ぶ実際に印加される挟圧力比が前記平衡挟圧力比と乖離する程度が、変速比の変化速度の決定において極めて重要な要因である。
したがって、変速機の平衡状態では、一次および二次挟圧力のうち小さい方は、トルク伝達に必要な最小レベルに少なくとも等しくなければならないが、大きい方の挟圧力は、平衡挟圧力比、すなわち、ＫｐＫｓ比から求められる。したがって、ＫｐＫｓ比が１からずれると、平衡状態を実現するために、少なくとも一方の挟圧力は前記最小の必要レベルより高い１つのレベルを採用する。
挟圧力は、１つの油圧式ピストン／シリンダ装置または１つの電気駆動式ネジ付き心棒などの、１つのプーリの軸方向の可動円盤に通常作用する適切な、一般的に周知である作動手段の助けによって印加されることに留意されたい。各プーリの挟圧力は、それぞれのプーリ円盤間に締め付けられる駆動ベルトの一部の区間において駆動ベルトに作用する。本発明の定義によれば、前記区間の長さは、プーリごとに駆動ベルトのそれぞれの締め付けられる部分を囲む角度として定量化され、それぞれ「一次ベルト角」および「二次ベルト角」と呼ばれる。この場合、一次ベルト角と二次ベルト角との総計は、当然、２πに等しい。すなわち、各プーリに対して駆動ベルトが描く１つの円の弧を合わせると常に１つの完全な円を形成する。
【０００４】
さらに、周知の変速機では、少なくともプーリの一方に対し、前記最小の必要な挟圧力は最終的に望まれ実際に印加される挟圧力を定義する安全係数によって増加しおよび／または乗算される。この種の増加の効果は、式（１）のパラメータのいかなる誤差も、すなわち、例えば、被供給トルクの過度に急速な増加によっても、プッシュ・ベルトおよびプーリの上記滑りを引き起こさないことである。また、安全係数は挟圧力の必要最小レベルに対して一種の余地を形成し、この余地によって、変速比が一定である前記平衡状態から変速比が変動する非平衡状態に移行することができる。この移行は、それぞれの他方の挟圧力を増加させずに、ＫｐＫｓ比に基づいてこの力に必要な値に対して２つの挟圧力のうちの一方を低減し、これ無しでは上記滑りを直ちに引き起こす。この種の制御は、変速比の１つの所望の変化に比較的早く反応でき、さらに、変速機の変速比が２つの挟圧力の一方のみを制御することで双方向に制御できるという利点を有する。周知の変速機では、安全係数の数値１．３はこの係数の一般に適用可能な下限値と考えられる。
実際、周知の変速機は、特に、旅客輸送用の自動車のエンジンと駆動輪との間の１つの確実で有効な自動変速機であることが分かっている。この種の用途では、駆動機構全体の効率、特に変速機の効率は、自動車の決定的とはいわずとも必須の１つの性能であると一般に考えられる。
【特許文献１】欧州特許出願第ＥＰ−Ａ−１  ２１８  ６５４号公報
【発明の開示】
【０００５】
（発明が解決しようとする課題）
したがって、本発明の１つの目的は、効率を大幅に向上させることができる変速機の１つの代替設計を提供することである。
【０００６】
（課題を解決するための手段）
本発明によれば、この種の改良は、請求項１に記載の変速機によって実現される。本発明の変速機は、接触角、特に、一次プーリ上の接触角の正接と二次プーリ上の接触角の正接との比率は、少なくとも数字が最も小さい変速比、すなわち、オーバードライブおよび／または少なくとも数字が最も大きい変速比、すなわち、ローにおいて、一次プーリおよび二次プーリ上のベルト角の比の逆数に対応する１つの関係に互いにあることを特徴とする。
本発明の変速機では、変速機の効率および頑丈さが、上記周知の変速機と比べて大幅に向上していることを出願人は発見した。本発明によれば、請求対象の変速機は、そのいくつかの機能要素に関して１つの最適の設計を提示することもできる。この顕著な発見のために仮定された１つの可能な説明は、接触角とベルト角との上記関係が平衡挟圧力比の好ましい変化に貢献し、より詳細には、少なくともほぼ１に等しい１つの数値を有する平衡挟圧力比に貢献することである。
本発明のこの特定の平衡挟圧力比、すなわち、ＫｐＫｓ比は、変速機の効率および頑丈さに１つの肯定的な効果をもたらす。これは、特定の変速比の挟圧力の最大レベルが低減すると、それだけこれら２つの要素が向上するためである。例えば、挟圧力レベルの低下と共に、駆動ベルトとプーリ間の摩擦損失が減少するのは、これらの構成要素の磨耗が減少するのと同様である。また、例えば、油圧的または電気的に挟圧力を生成するのに必要な電力は、一般に、生成する力のレベルと共に減少する。したがって、変速機の効率は、挟圧力の最大レベルに対して逆の関係になる。１に等しいＫｐＫｓ比は、挟圧力間の最適な比を表し、２つのプーリの挟圧力のレベルは、もっぱら被供給トルクによって決定され、そのため挟圧力の最大レベルは最小限にされる。
この場合、一方では、オーバードライブのＫｐＫｓ比の値は、変速機の最も重要な用途である、自動車の燃料消費の決定的な要因である。それは、そのような用途では、変速機は、大半の時間で無ければ比較的長い時間にわたってオーバードライブであるかそれに近いのが一般的であるからである。他方、ローのＫｐＫｓ比の値は、また、変速機の効率に関して重要である。これは、自動車に変速機を用いた上記の場合と同様に、この変速比では、一次走行半径が最小で、したがって、式（１）による必要な一次挟圧力は、少なくとも他のすべての変速比での最大被供給トルクがそれ以下である場合には、最大であるという理由に基づく。
【０００７】
最適なシナリオでは、ＫｐＫｓ比は、また、ローとオーバードライブの間の変速機の変速比の全範囲にわたって実質的に１に等しい。変速機の一定の変速比の１つの所与の平衡状態から始めて、一次および／または二次挟圧力の、これに必要な最小値に関する式（１）に基づく、変速機制御によって加えられる増加は、非平衡状態へと導き、その結果、変速機の変速比は、１つの定義された速度で１つの定義された方向に変化し始める。この結果、加えられた前記増加は再度打ち消される。
さらに、本発明によれば、より一般的に言えば、多少一定のＫｐＫｓ比の値が即ち、この比の数値に関わらず有利である、。これは、変速機が、一次および／または二次挟圧力の変化にどの変速比でも実質的に同じように反応するからである。例えば、１つの一定の数値を有する１つの平衡挟圧力比では、変速比が変化する方向および速度など、１つの非平衡状態での変速機の動的な性能が、加えられる上記変化の１つの関数として、有利なことに多少とも一定であり、または少なくともこの変速比に伴って小さい程度に変化する。このことは、変速機の制御が比較的簡単な方法で調整され、変速機の動的な性能が瞬間的な変速比からほぼ独立しているという利点を有する。これらの要素は、挟圧力の印加を行う変速機制御の簡単さと頑丈さにとって有益である。
本発明は、前記平衡挟圧力比が有利に実現される変速機のいくつかの例示としての実施形態を提供する。これらの例について、添付の例示としての図面を参照しながら以下に説明する。
【０００８】
（図面の簡単な説明）
図１は、従来技術の２つのプーリと１つの駆動ベルトを備える無段変速機の略断面図である。
図２は、図１に示す変速機の略側面図である。
図３は、本発明の無段変速機の駆動ベルトとして好ましくは用いられるプッシュ・ベルトの断面図である。
図４は、図３に示すプッシュ・ベルトの１つの横断要素の側面図である。
図５は、本発明の無段変速機の図３に示すプッシュ・ベルトと併用可能な１つのプーリ円盤の詳細、特にその接触面を示す図である。
図６は、変速比の１つの結果としての一次プーリと二次プーリの挟圧力の差を示す図である。
図７は、１つの湾曲した駆動ベルトの１つの小部分を用いて、その内部の１つの引張力と半径方向内側に働く１つの力成分との関係を示す図である。
図８は、両方のプーリについて１１度の１つの一定の接触角を有する上記周知の変速機の変速比と対比して理論的に近似された平衡挟圧力比を示す図である。
図９は、いわゆる、一次および二次プーリの接触角輪郭を変速比と対比させて描いた図であり、理論的に近似された平衡挟圧力比はこの変速比に関わらず１に等しい。
図１０は、駆動ベルトとプーリとの接線方向の断面図において、駆動ベルトとプーリの接触点における、軸方向の挟圧力の影響下での、力の作用を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、従来技術の無段変速機の略断面図である。上記周知の変速機１は、複数の力Ｔｐで１つのエンジン（図示せず）によって駆動されうる１つの一次プーリ２と、複数の力Ｔｓで１つの負荷（図示せず）を駆動できる１つの二次プーリ３とを備える。両方のプーリ２および３は、それぞれのプーリ軸２０、３０に固定されたプーリ円盤２１、３１と、前記軸２０、３０に関して軸方向にずらすことができるプーリ円盤２２、３２とを備える。１つの駆動ベルト１０、より詳細には、１つのプッシュ・ベルト１０は、プーリ円盤２１、２２、３１、３２間に締め付けられ、摩擦の助けを借りて機械動力を２つの軸２０および３０の間で伝達することができる。以下に、一次挟圧力Ｋｐおよび二次挟圧力Ｋｓと呼ぶ、駆動ベルト１０を各プーリ２、３の所定位置に締め付ける１つの軸方向の力は、それぞれ、この場合、２つのプーリ２、３のそれぞれの圧力室２４、３４内に油圧を加えることで実現される。
変速機１の変速比Ｒｓ／Ｒｐは、駆動ベルト１０の二次走行半径Ｒｓと一次走行半径Ｒｐとの比、すなわち、それぞれのプーリ２および３のプーリ円盤２１、２２、３１、および３２間の有効半径方向位置によって決定される。本発明に従って定義される変速機１の前記走行半径ＲｐおよびＲｓ、したがって、変速比Ｒｓ／Ｒｐは、それぞれのプーリ軸２０、３０に沿って互いに逆の軸方向に移動可能な円盤２２、３２によって変位可能である。図１には、小さい変速比Ｒｓ／Ｒｐ、すなわち、比較的大きい一次走行半径Ｒｐと比較的小さい二次走行半径Ｒｓとを有する変速機１が示されている。
変速比Ｒｓ／Ｒｐ、一次走行半径Ｒｐ、二次走行半径Ｒｓは、互いに関して明確に定義され、幾何学的に決定された１つの関係にあり、この関係は、とりわけ、駆動ベルト１０の長さと、それぞれのプーリ２、３の回転軸間距離と、最大および最小走行半径ＲｐおよびＲｓによって決定され、そのため、これらの変数は適宜他の変数から計算できることに留意されたい。
【００１０】
図２は、図の左側に一次軸２０を備える一次プーリ２と、図の右側に二次軸３０を備える二次プーリ３を備える上記周知の変速機１の側面図である。図１とは異なり、この図では、比較的大きい変速比Ｒｓ／Ｒｐを備え、一次走行半径Ｒｐが二次走行半径Ｒｓより小さく、その結果、動作時には、一次プーリ２が二次プーリ３よりも回転速度が小さい変速機１が示されている。図を見やすくするために、その２、３のみを示すほぼ連続する一連の横断要素１１と、いくつかの径方向に入れ子構造になった連続する平坦で薄い金属リングからなる少なくとも１つの組１２を備えるプッシュ・ベルト１０と呼ばれる駆動ベルト１０を示す。
このプッシュ・ベルト１０を、図３および４に詳細に示す。図３は、プッシュ・ベルト１０の断面図であり、図４は、その横断要素１１の側面図である。この断面図は、いずれの側にも凹部があり、その各々に一組のリング１２がある横断要素１１の正面図を示す。一組のリング１２と横断要素１１とは互いを半径方向または高さ方向に保持するが、横断要素１１は、その円周方向に複数組のリング１２に沿って動くことができる。さらに、横断要素１１は、プッシュ・ベルト１０の円周方向に突起部１３とも呼ばれる突出部と、横断要素１１の反対側の主要側面に配置された凹部１４を有し、突起部１３と凹部１４はプッシュ・ベルト１０内の一連の横断要素１１を互いに安定させる働きをする。
【００１１】
横断要素１１の１つの底部１５は傾斜し、隣接する横断要素１１は互いに関して傾斜し、プッシュ・ベルト１０は、それぞれのプーリ２および３のプーリ円盤２１、２２、３１、３２間に締め付けられた状態で円弧を描くことができる。上記の有効半径方向位置、すなわち、プッシュ・ベルト１０の有効走行半径Ｒｐ、Ｒｓは、横断要素１１の底部１５の頂上側の半径方向位置にほぼ対応し、前記頂上側は横断要素１０の傾斜線１７とも呼ばれ、この線に沿って横断要素１０が前記円弧内で互いに接触することに留意されたい。底部１５は、さらに、いずれの側にもいわゆる走行面１６を備え、それを介して横断要素１１は、プーリ円盤２１、２２；３１、３２間に締め付けられ、駆動プーリ２の回転は、摩擦を介して締め付けられた横断要素１１に伝達される。それにより、横断要素１１間に大幅な押し付け力が発生することがあり、その結果、それらは、１組のリング１２上で被駆動プーリ３の方向に順次押し合う。次いで、プッシュ・ベルト１０が、被駆動プーリ３の円盤３１と３２との間に締め付けられた位置で、横断要素１１間に存在する押し付け力は、摩擦を介して被駆動プーリ３にほぼ完全に伝達される。最後に、横断要素１１は、被駆動プーリ３から駆動側プーリ２に順次押し付けられ、比較的小さい押し付け力を発生させる。この場合、複数組のリング１２によって、横断要素１１は、確実にプッシュ・ベルト１０に意図された経路を引続きたどる。
【００１２】
図５は、接線方向から見た断面図によるプーリ円盤４３の詳細図である。横断要素１１の１つの走行面１６と接触するプーリ円盤４３の１つのいわゆる接触面４０は、選択肢として可変の１つの曲率半径Ｒ４０を有する１つの曲面と、接触面４０上の１つの点Ｒで１つの接線４１と半径方向４２との間に画定された、前記半径方向から見て増加する１つの接触角λを備える。したがって、接線方向の断面でみた変速機１の接触面４０は、変速機１の局地的接触角λと変速比Ｒｓ／Ｒｐの関係として定義できる１つの輪郭を描く。プーリ２、３ごとに、前記輪郭は、それぞれ一次接触角輪郭λｐ（Ｒｓ／Ｒｐ）、二次接触角輪郭λｓ（Ｒｓ／Ｒｐ）と呼ばれ、プーリ２、３の固定および可動円盤２１、２２、３１および３２は同一の輪郭を有する。また、２つのプーリ２および３は、好ましくは同一形状である、すなわち、互いに鏡面対称の接触角輪郭λｐ（Ｒｓ／Ｒｐ）およびλｓ（Ｒｓ／Ｒｐ）を有する。
プーリ２、３の湾曲した接触面４０と最適に相互動作することができるようにするために、図３に示すプッシュ・ベルト１０の断面図から分かるように、横断要素１１の走行面１６は１つの湾曲部を備える。この場合、プーリ２、３の接触面４０により画定される接触角輪郭λｐ（Ｒｓ／Ｒｐ）およびλｓ（Ｒｓ／Ｒｐ）に少なくとも対応する、接触角λの１つの範囲が走行面１６の輪郭に対して画定される。
【００１３】
変速機１の平衡状態、すなわち、一定の変速比に必要な挟圧力比、すなわちＫｐＫｓ比は、プーリ２、３ごとに駆動ベルト１０の複数組のベルト１２内で発生する引張力Ｆｔが互いに等しくなければならないという平衡条件から生まれる。この平衡条件を図６に示す。各プーリ２および３について、引張力Ｆｔが、駆動ベルト１０の半径方向に、それぞれ作用する半径方向の力ＦｒｐおよびＦｒｓの結果として生成され、この力ＦｒｐおよびＦｒｓが、各プーリ２、３の局所的接触角λｐ、λｓと、それぞれ円盤２１および２２、３１および３２の間に加えられるほぼ軸方向を向いた挟圧力Ｋｐ、Ｋｓとの結果として生成される。これを一次プーリ２について詳細に記述すると、以下の関係が成り立つ。
【数２】
0004707661.tif 000003
半径方向の力ＦｒｐおよびＦｒｓは、それぞれ一次プーリ２および二次プーリ３のプーリ円盤２１、２２、３１、３２間に締め付けられた駆動ベルト１０の部分の全区間において横断要素１１の走行面１６上に作用する。前記全区間の長さは、ここで、一次ベルト角αｐおよび二次ベルト角αｓとしてそれぞれ示される、駆動ベルト１０の締め付けられた部分によって囲まれる角度として各プーリ２、３について定量化できる。次に、平衡状態に必要な半径方向の力ＦｒｐおよびＦｒｓが、それぞれのベルト角αｐおよびαｓ上で、ベルト角ｄαの単位あたりの引張力Ｆｔを総計することで決定される。これを一次プーリ２について詳細に記述すると、以下の関係が成り立つ。
【数３】
0004707661.tif 000004
図７は、式（３）の微分をベルトの組１２の小部分に基づいて示す。
【００１４】
式（２）および（３）は、二次プーリ３についても、それにより被生成引張応力Ｆｔが両方のプーリ２および３に適用される、一定の変速比に対する上記平衡条件により、対応する方法で導出され、平衡状態挟圧力比ＫｐＫｓに以下の関係が適用される。
【数４】
0004707661.tif 000005
上式で、ベルト角αｐおよびαｓは、それぞれの走行半径Ｒｐ、Ｒｓの関数として、したがって、変速比Ｒｓ／Ｒｐの関数としても変化する。ベルト角αｐおよびαｓと走行半径ＲｓおよびＲｐとのこの種の関係は、変速機１の幾何学構造によって決定され、例えば、以下のように、比較的正確に近似できる。
【数５】
0004707661.tif 000006
Ｒｓ（Ｒｐ，ＲｐＭＩＮ，ＲｐＭＡＸ）で：
【数６】
0004707661.tif 000007
上式で、ＲｐＭＩＮは、出現する最小の一次走行半径Ｒｐであり、ＲｐＭＡＸは、出現する最大の一次走行半径Ｒｐである。式（５）および（６）の導出において、例えば、図６のケースであるが、自動車で一般に所望されるケースと同様に、２つのプーリ２および３が互いに半径方向にできるだけ近くに位置するものとする。
式（４）、（５）および（６）に対する、ＫｐＫｓ比の変速比Ｒｓ／Ｒｐに対する解は、１つの一定かつ同一の値の接触角λｐおよびλｓ（この例では、１１度）において、反復的または数値的に決定され、図８に示される。
【００１５】
駆動ベルト１０のタイプに依存しない上記解析から、図２〜図４に示すプッシュ・ベルト１０だけでなく、ゴム製Ｖベルト、金属チェーンなどに対しても、ＫｐＫｓ比は、互いに異なる一次接触角λｐおよび／または二次接触角λｓの値の選択によって影響を受けるという結論が得られる。変速機の変速比Ｒｓ／Ｒｐの関数としての接触角λｐ、λｓの比は、挟圧力ＫｐおよびＫｓの平衡状態比（ＫｐＫｓ曲線と呼ばれる）が、有利なことに、すべての変速比Ｒｓ／Ｒｐについて「１」に等しい状態において、この場合、Ｋｐ／Ｋｓ＝１で式（４）を満足するはずである。
【数７】
0004707661.tif 000008
ところで、式（７）から、ベルト角αｐおよびαｓが等しく、したがって、走行半径ＲｐおよびＲｓが互いに等しい変速比Ｒｓ／Ｒｐにおいて、接触角λｐ、λｓの値は同じになるということが導出される。
図９は、式（７）の１つの可能な解を示す。図９には、一次プーリ２と二次プーリ３のそれぞれの接触角λｐ、λｓが、変速比Ｒｓ／Ｒｐに対して、いわゆる接触角輪郭λｐ（Ｒｓ／Ｒｐ）、λｓ（Ｒｓ／Ｒｐ）として描かれている。したがって、理論的に近似されたＫｐＫｓ比は、この場合、すべての可能な変速比Ｒｓ／Ｒｐで「１」に等しい。図９に示す図は、等しい最小可能半径寸法を有するプーリ２および３と組み合わせた、１つの最小一次走行半径ＲｐＭＩＮが約３０ｍｍで１つの最大一次走行半径ＲｐＭＡＸが約７５ｍｍの１つの通常の変速機１に適用される。
【００１６】
式（７）を解くために必要な境界条件は、この場合、各プーリ２、３の接触角輪郭λｐ（Ｒｓ／Ｒｐ）およびλｓ（Ｒｓ／Ｒｐ）が連続する曲線であり、それぞれ二次プーリ３上で連続的に上昇し、一次プーリ（２）上で連続的に下降するというものである。さらに、本発明によれば、一方では、接触角λｐ、λｓの下限値はできる限り小さいものを選択することが好ましい。これは、その結果、複数組のベルト１２の半径方向の力Ｆｒｐ、Ｆｒｓ、したがって、また引張力Ｆｔが有利なことに、低いためである。結局、前記引張力Ｆｔは１つの一定のレベルであるため、被供給トルクＴｐの伝達には全く貢献しない。同時に、複数組のベルト１２は、引張力Ｆｔによる機械負荷を受ける。本発明によれば、他方、すべての場合に、駆動ベルト１０をプーリ円盤２１、２２、３１、３２間で半径方向に変位して変速比Ｒｓ／Ｒｐを変更できなければならない。このために、前記半径方向の力Ｆｒｐは駆動ベルト１０とプーリ２、３との間の１つの摩擦Ｆｗに少なくとも打ち勝つことができなければならない。一次プーリ２について記述される以下の関係が適用される。
【数８】
0004707661.tif 000009
上式で、μＲは、駆動ベルト１０の走行面１６とプーリ円盤４３の接触面４０との接触点における半径方向に測定された１つの摩擦係数である。Ｆｎは、その接触点における１つの直角方向の力である。式（８）の概略を図１０に示す。図１０は、前記接触点内で働く力（Ｋｐ，Ｆｗ，Ｆｒｐ，Ｆｎ）を示す。式（８）は、接触角λが摩擦の半径方向の係数μＲの逆正接より大きくなければならないという条件を生む。変速機のプーリ２、３と駆動ベルト１０との間の潤滑された金属と金属との接触において、μＲには、最大値約０．１２が通常適用される。したがって、本発明によれば、ローの一次接触角λｐとオーバードライブの二次接触角λｓは、好ましくは少なくとも７度に等しく、７〜１１度の範囲である。
また、前記オーバードライブまたは前記ローで、前記接触角（λｐ，λｓ）の正接の比が１．４〜１．５または１．４−１〜１．５−１の範囲内にある。
これで、式（４）、（５）、（６）および（７）を用いて完全な接触角輪郭λｐ（Ｒｓ／Ｒｐ）およびλｓ（Ｒｓ／Ｒｐ）を繰り返し近似することができる。
さらに別の適した境界条件は、プーリの円盤２１、２２、３１および３２が同じ形状であり、これは特に生産および組み立て技術を考慮する際に有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来技術の２つのプーリと１つの駆動ベルトを備える無段変速機の略断面図である。
【図２】図１に示す変速機の略側面図である。
【図３】本発明の無段変速機の駆動ベルトとして好ましくは用いられるプッシュ・ベルトの断面図である。
【図４】図３に示すプッシュ・ベルトの１つの横断要素の側面図である。
【図５】本発明の無段変速機の図３に示すプッシュ・ベルトと併用可能な１つのプーリ円盤の詳細、特にその接触面を示す図である。
【図６】変速比の１つの結果としての一次プーリと二次プーリの挟圧力の差を示す図である。
【図７】１つの湾曲した駆動ベルトの１つの小部分を用いて、その内部の１つの引張力と半径方向内側に働く１つの力成分との関係を示す図である。
【図８】両方のプーリについて１１度の１つの一定の接触角を有する上記周知の変速機の変速比と対比して理論的に近似された平衡挟圧力比を示す図である。
【図９】いわゆる、一次および二次プーリの接触角輪郭を変速比と対比させて描いた図であり、理論的に近似された平衡挟圧力比はこの変速比に関わらず１に等しい。
【図１０】駆動ベルトとプーリとの接線方向の断面図において、駆動ベルトとプーリの接触点における、軸方向の挟圧力の影響下での、力の作用を示す図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  無段変速機    ２  一次プーリ    ３  二次プーリ    １０  ベルト
１１  横断要素    １２  リング    １６  走行面    ２０  プーリ軸
２１  プーリ円盤    ２２  プーリ円盤    ２４  圧力室    ３０  プーリ軸
３１  プーリ円盤    ３２  プーリ円盤    ３４  圧力室    ４０  接触面
【図１】
0004707661.tif 000010
【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】
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【図８】
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【図９】
0004707661.tif 000018
【図１０】
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