(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行な２つのプーリ軸（１，２）と、各プーリ軸上に配置されたプライマリプーリ（３）及びセカンダリプーリ（４）と、プライマリプーリ及びセカンダリプーリに巻き掛けられた無端ベルト（５）とを備えてなり、前記プライマリプーリは、それぞれが対向する円錐面を有し、該円錐面間に無端ベルトを挟持すべくプーリ軸（１）に軸線方向不動に固定された固定シーブ（３１）と、軸線方向可動に支持された可動シーブ（３２）とを有し、前記セカンダリプーリは、それぞれが対向する円錐面を有し、該円錐面間に無端ベルトを挟持すべくプーリ軸（２）に軸線方向不動に固定された固定シーブ（４１）と、軸線方向可動に支持された可動シーブ（４２）とを有し、前記プライマリプーリの固定シーブとセカンダリプーリの固定シーブが、無端ベルトに対して軸線方向反対側に位置するように配置されたベルト式無段変速機において、
前記プライマリプーリの固定シーブと可動シーブの円錐面間の中心線位置と前記セカンダリプーリの固定シーブと可動シーブの円錐面間の中心線位置との間の軸線方向距離をミスアライメント（Ｃ）として、前記軸線方向距離がプライマリプーリの中心線位置からプライマリプーリの固定シーブ側への距離である場合を正と定義して、負方向のミスアライメントが生じるプーリ比領域を、達成し得る全プーリ比領域としたことを特徴とするベルト式無段変速機。
【請求項２】
前記プライマリプーリ及びセカンダリプーリは、それぞれの可動シーブを軸線方向移動させるアクチュエータの油圧室（３３，４３）を備える、請求項１記載のベルト式無段変速機。
【請求項３】
前記ミスアライメントは、前記プライマリプーリ及びセカンダリプーリに巻き掛かる前記無端ベルトのピッチ円半径が等しくなるプーリ比１において所定の値に設定される、請求項１または２記載のベルト式無段変速機。
【請求項４】
前記所定の値は、プーリ比（ｉ）の変化に対するミスアライメントの変化の特性に基づき、プーリ比の変化に対して生じ得るミスアライメントの負方向の最大値（−α）として設定される、請求項３記載のベルト式無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルト式無段変速機に係り、特に、動力伝達時のベルトノイズを低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
無段変速機（ＣＶＴ）の一形式として、平行軸配置の２つのプーリの間に無端ベルトを巻き掛けてトルクを伝達するベルト式無段変速機がある。無端ベルトを用いた無段変速機では、平行な回転軸上の一対のプーリ（プライマリプーリとセカンダリプーリ）円錐壁面の間隔を変化させることで回転軸中心から無端ベルトがプーリ円錐壁面に巻きつく位置までの距離（すなわち無端ベルトがプーリに巻きつく際の回転半径、本明細書においてピッチ円半径という）を変化させることで変速（プライマリプーリとセカンダリプーリの回転比の変化）が実現される。例えばプライマリプーリ側のピッチ円半径を小さくし、セカンダリプーリ側のピッチ円半径を大きくすれば、変速比（入力回転数に対する出力回転数の比、ベルト式無段変速機の場合プーリ比）はプーリ比大の減速（アンダドライブ）側となり、逆にプライマリプーリ側のピッチ円半径を大きくし、セカンダリプーリ側のピッチ円半径を小さくすれば、変速比はプーリ比小の増速（オーバドライブ）側となる。それにより無端ベルトがプーリ壁面に巻きつく位置で、駆動側ではプライマリプーリから無端ベルトへ、また従動側では無端ベルトからセカンダリプーリへトルクが伝達される。
【０００３】
この種のベルト式無段変速機の伝動用無端ベルトとしては、耐久性を考慮して通常金属製のリンク部品を組合わせたベルトやチェーンが用いられる。これに対して前記プーリも同様の理由で金属材料製とされることから、ベルトがプーリに巻きつく際に、ベルトを構成するリンク部品がプーリ円錐壁面に繰り返し衝突することになり、この衝撃によるプーリの振動がノイズとしてプーリから放射される。以下、本明細書において、このノイズをベルトノイズという。
【０００４】
ところで、プーリをプーリ軸に対して軸線方向に固定の円錐面を有する部材（本明細書において固定シーブという）と軸線方向に可動な円錐面を有する部材（同じく可動シーブという）とで構成し、固定シーブと可動シーブをプライマリプーリ側とセカンダリプーリ側とでベルトに対して逆向きの配置とするベルト式無段変速機にあっては、特定のプーリ比のところでプライマリプーリ側の円錐面間の中心位置とセカンダリプーリ側の円錐面間の中心位置とを一致させたとしても、プーリ比を変化させる（ベルトが巻付くピッチ円上での円錐面間距離をベルト幅に合わせるべく、プライマリプーリとセカンダリプーリの円錐面間距離を変化させる）ことで、相互の中心位置に軸線方向のずれ（ミスアライメント）が生じることが避けられない。その理由は、それぞれの円錐面間の中心位置は、プライマリプーリ側で固定シーブから遠ざかる方向に移動する場合、セカンダリシーブ側では固定シーブに近付く方向に移動し、逆にプライマリプーリ側で固定シーブに近付く方向に移動する場合、セカンダリシーブ側では固定シーブから遠ざかる方向に移動することになり、この移動量がプーリ比の変化に対してプライマリプーリ側とセカンダリプーリ側とで異なるためである。すなわち、プーリを構成する一方のシーブをプーリ軸に固定とする限り、プーリ比の変更に伴うミスアライメントの発生は不可避である。このミスアライメント量Ｃは、プーリ比１のときのピッチ円半径を２倍した値をＤ、プーリ角（プーリの円錐面とプーリ軸線に対して直角な線とのなす角）をβ、プーリ軸間距離をａ、プーリ比をｉとして
Ｃ＝（Ｄ２／πａ）・{（ｉ−１）２／（ｉ＋１）２}・ｔａｎβ
となる。この関係を横軸をプーリ比（ｉ）、縦軸をミスアライメント量（Ｃ）としてグラフ化すると、図２に示すように、プーリ比（ｉ）の変化に対して下向きに凸の曲線として表される特性となる。この特性を踏まえて、従来、耐久性の確保と効率の維持の見地から、図２に●印をつないだ曲線で示すように、最高速時のプーリ比において、ミスアライメント（Ｃ）を０とする設定が最良とされている。こうしたミスアライメントの設定を論じた文献として、非特許文献１がある。
【非特許文献１】「エス・エイ・イー  ペーパー  ８８１７３４（SAE Paper 881734）」，（米国），ソサエティ・オブ・オートモーティブ・エンジニアズ（Society of Automotive Engineers,inc.），１９８８年，第９７巻（Vol. 97），第４号（No. 4），ｐ．４．１３１１‐４．１３２１
【０００５】
ここで最高速時プーリ比について、図４を参照して説明する。一般に変速機搭載車両では、エンジンの出力が変速機を介して車軸の出力に変換されることになるが、車軸の出力は車軸トルク×回転数となり、車速が上がると回転数が上がるため、エンジン出力を一定（最高出力点で運転している）とすると、車軸トルクがこれに反比例して低下する関係にある。したがって最大駆動力（車両を前進させるカ）は、車速が増加するほど低下し、図に示すような右下がりの曲線となる。これに対して、ベルト式無段変速機搭載車両では、エンジンは一定速度以上では常に最高出力点（一定回転）で運転され、変速機による変速比（プーリ比）は車速に比例してアンダドライブ（Ｕ／Ｄ）からオーバドライブ（Ｏ／Ｄ）に増速して行く。また、車両走行抵抗（図には平坦路走行時の走行抵抗を示す）は車速が増加するほど上昇し、図に示すように右上がりになる。この関係から、最大駆動力＝走行抵抗となる速度がこの車両がそれ以上加速できない最高速度となり、その時のプーリ比が最高速時プーリ比となる。
【０００６】
ところで、前記のように最高速時のプーリ比において、ミスアライメント（Ｃ）を０とする従来の設定は、専らベルト式無段変速機の耐久性と効率を追求するもので、ベルトノイズについての考慮がなく、車載されるベルト式無段変速機のように、ノイズの発生を嫌う用途には必ずしも適した設定とは言いがたい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記の問題点に鑑み、従来看過させていたベルト式無段変速機特有の構造とベルトノイズとの関係に着目し、プーリ比に対するミスアライメントの設定によりベルトノイズを低減することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、互いに平行な２つのプーリ軸（１，２）と、各プーリ軸上に配置されたプライマリプーリ（３）及びセカンダリプーリ（４）と、プライマリプーリ及びセカンダリプーリに巻き掛けられた無端ベルト（５）とを備えてなり、前記プライマリプーリは、それぞれが対向する円錐面を有し、該円錐面間に無端ベルトを挟持すべくプーリ軸（１）に軸線方向不動に固定された固定シーブ（３１）と、軸線方向可動に支持された可動シーブ（３２）とを有し、前記セカンダリプーリは、それぞれが対向する円錐面を有し、該円錐面間に無端ベルトを挟持すべくプーリ軸（２）に軸線方向不動に固定された固定シーブ（４１）と、軸線方向可動に支持された可動シーブ（４２）とを有し、前記プライマリプーリの固定シーブとセカンダリプーリの固定シーブが、無端ベルトに対して軸線方向反対側に位置するように配置されたベルト式無段変速機において、前記プライマリプーリの固定シーブと可動シーブの円錐面間の中心線位置と前記セカンダリプーリの固定シーブと可動シーブの円錐面間の中心線位置との間の軸線方向距離をミスアライメント（Ｃ）として、前記軸線方向距離がプライマリプーリの中心線位置からプライマリプーリの固定シーブ側への距離である場合を正と定義して、負方向のミスアライメントが生じるプーリ比領域を、達成し得る全プーリ比領域としたことを主要な特徴とする。
【００１１】
前記の構成において、前記プライマリプーリ及びセカンダリプーリは、それぞれの可動シーブを軸線方向移動させるアクチュエータの油圧室（３３，４３）を備えるものとされる。また、前記ミスアライメントは、前記プライマリプーリ及びセカンダリプーリに巻き掛かる前記無端ベルトのピッチ円半径が等しくなるプーリ比１において所定の値に設定される。この場合の前記所定の値は、プーリ比（ｉ）の変化に対するミスアライメントの変化の特性に基づき、プーリ比の変化に対して生じ得るミスアライメントの負方向の最大値（−α）として設定される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のベルト式無段変速機によれば、達成し得る全プーリ比領域に渡って負方向のミスアライメントが設定されることで、プーリ軸に対して可動であることで振動を緩衝しやすい可動シーブ側に無端ベルトが強く押し付けられる動力伝達状態が全プーリ比において達成されるため、ベルト式無段変速機のベルトノイズが総合的に低減する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、プライマリプーリ及びセカンダリプーリが、それぞれの可動シーブの背後に、可動シーブをプーリ軸線方向に移動させるアクチュエータの油圧室を備える油圧操作式のベルト式無段変速機に適用することが望ましい。これにより油圧室をプーリ振動に対するオイルダンパとして機能させることができるため、プーリ振動がより効果的に緩衝され、ベルトノイズ低減効果が一層向上する。
【実施例１】
【００１４】
図１は本発明の一実施例に係るベルト式無段変速機の構成を模式化して示す。この変速機は、互いに平行な２つのプーリ軸１，２と、各プーリ軸上に配置されたプライマリプーリ３及びセカンダリプーリ４と、プライマリプーリ及びセカンダリプーリに巻き掛けられた無端ベルト５とを備えてなる。プライマリプーリ３は、それぞれが対向する円錐面を有し、該円錐面間に無端ベルト５を挟持すべくプーリ軸１に軸線方向不動に固定された固定シーブ３１と、円錐面を軸線方向可動に支持された可動シーブ３２とを有し、同様にセカンダリプーリ４は、それぞれが対向する円錐面を有し、該円錐面間に無端ベルト５を挟持すべくプーリ軸２に軸線方向不動に固定された固定シーブ４１と、円錐面を軸線方向可動に支持された可動シーブ４２とを有し、プライマリプーリ３の固定シーブ３１とセカンダリプーリ４の固定シーブ４１が、無端ベルト５に対して軸線方向反対側に位置するように配置されている。
【００１５】
本実施例では、プライマリプーリ３及びセカンダリプーリ４における両可動シーブ３２，４２は、油圧の給排により両シーブ３２，４２の円錐面を軸線方向移動させるべく、それらシーブの背後に、油圧アクチュエータの油圧室３３，４３を備える。また、プーリ軸１側のプライマリプーリ３に対するプーリ軸２側のセカンダリプーリ４の軸線方向位置の公差を修正し、ミスアライメントを設計値に保つためのスペーサとしてのシム６が、一方のプーリ軸１側に配置されている。
【００１６】
こうした構成からなるベルト式無段変速機は、プライマリプーリ３側において油圧室３３の油量を減少させて、可動シーブ３２の円錐面を後退させることで両シーブ３１，３２の円錐面間距離を増加させ、セカンダリプーリ４側において油圧室４３の油量を増加させて、可動シーブ４２の円錐面を前進させることで両シーブ４１，４２の円錐面間距離を減少させることで、それら円錐面間に画定されるベルト挟持空間の幅が調整され、プライマリプーリ３側のピッチ円半径を小さくし、セカンダリプーリ４側のピッチ円半径を大きくすることでプーリ比が１より大きなアンダドライブ状態の動力伝達を行う。また、これとは逆に、油圧室３３の油量を増加させ、油圧室４３の油量を減少させて、プライマリプーリ３側において円錐面間距離を減少させ、セカンダリプーリ４側において円錐面間距離を増加させることで、それら円錐面間に画定されるベルト挟持空間の幅が調整され、プライマリプーリ３側のピッチ円半径を大きくし、セカンダリプーリ４側のピッチ円半径を小さくすることでプーリ比が１より小さなオーバドライブ状態の動力伝達を行う。
【００１７】
このような変速操作に伴い、ある特定のプーリ比のところでプライマリプーリ３及びセカンダリプーリ４それぞれの円錐面間に画定されるベルト挟持空間の軸線方向位置（円錐面間の中心位置）を整合させてミスアライメントを０としたとしても、冒頭に記したように、他のプーリ比の位置ではミスアライメント（Ｃ）が不可避のものとして発生する。この関係を再度図２を参照して説明する。図において、ミスアライメント（Ｃ）の正とは、プライマリプーリ３の固定シーブ３１と可動シーブ３２の円錐面間の中心線位置とセカンダリプーリ４の固定シーブ４１と可動シーブ４２の円錐面間の中心線位置との間の軸線方向距離をミスアライメント（Ｃ）として、この軸線方向距離がプライマリプーリ３の中心線位置からプライマリプーリ３の固定シーブ３１側への距離である場合として定義される。この定義は、ミスアライメントを専らプライマリプーリ側からみたときの位置関係で定義したものであるが、この位置関係はセカンダリプーリ４側からみても全く同様である。この場合、前記軸線方向距離がセカンダリプーリ４の中心線位置から同プーリ４の固定シーブ４１側への距離である場合がミスアライメントが正として定義される。したがって、これとは逆に、軸線方向距離がプライマリプーリ３（又はセカンダリプーリ４）の中心線位置からプライマリプーリ３（又はセカンダリプーリ４）の可動シーブ３２（又は可動シーブ４２）側への距離である場合、ミスアライメント（Ｃ）が負となる。図に●印をつないで示す特性は、従来の手法に従い、最高速時プーリ比のところでミスアライメントが０となる設定とした場合を示す。この場合、プーリ比約１．５のところを境として、それよりプーリ比（ｉ）が大きい領域では、プーリ比の増加につれて正方向のミスアライメントが概ねリニアに増加し、プーリ比が小さい領域では、プーリ比の減少につれて負方向のミスアライメントが増加していき、プーリ比１のところで最大値となり、それを過ぎると負方向のミスアライメントが減少方向に変わり、最終的に最高速プーリ比として設定されているプーリ比が約０．７のところで０となることが分かる。この特性を表す曲線の形状は、ミスアライメントをどのプーリ比のところで０とするかに関わりなく一定であり、特定のプーリ比に対するミスアライメント量を変更することに伴い、図に■印をつないで示すように縦軸方向に移動するだけである。
【００１８】
本発明は、前記のような特性を利用するものであり、プライマリプーリ及びセカンダリプーリそれぞれの円錐面間に画定されるベルト挟持空間の軸線方向位置のミスアライメントを前記のように定義して、概括的には、達成し得る全プーリ比領域に対して、負方向のミスアライメントが生じるプーリ比領域を、少なくとも正方向のミスアライメントが生じるプーリ比領域より広く設定するものである。この場合の負方向のミスアライメントが生じるプーリ比領域は、その広さにもよるが、全プーリ比領域として設定することもできる。こうした設定を他の視点から捉えると、全プーリ比領域内における負方向のミスアライメントの最大値を正方向のミスアライメントの最大値より大きくした設定、あるいは、全プーリ比領域内における負方向のミスアライメントの最大値を正方向のミスアライメントが生じない値とする設定ということもできる。
【００１９】
本実施例の変速機では、前記の発明概念に基づき、車載状態での前記最高速時に対応する出力側プーリ軸の最高回転時のプーリ比において負方向のミスアライメントを有するものとされる。この設定をより具体的にいうと、ミスアライメントは、プライマリプーリ３及びセカンダリプーリ４に巻き掛かる無端ベルト５のピッチ円半径が等しくなるプーリ比１において所定の値に設定される。この場合の所定の値は、プーリ比の変化に対して生じ得るミスアライメントの負方向の最大値（−α）として設定される。この設定は、具体的には図１に示すシム６の厚さの異なるものの選択によりなされる。
【００２０】
こうしたミスアライメント設定を採ることにより、図２の■印をつなぐ曲線の特性を参照してわかるように、極高いプーリ比領域（車両の発進加速時等に対応する）を除く大部分のプーリ比領域において、常に負方向のミスアライメントが生じた状態で動力伝達がなされるようになる。
【００２１】
図３は従来のミスアライメント設定と本発明によるミスアライメント設定により各プーリ比においてミスアライメント量の変化にどのような違いか生じるかを示す。先ず図の（Ａ）に示す従来の設定では、図の右側に示すように最高速時プーリ比においてミスアライメントが０となる設定がなされることから、図の中央に示すプーリ比１のときには、図の上方のプライマリプーリ側でみて、円錐面間の中心位置から可動シーブ方向への距離としてミスアライメントが生じているので、ミスアライメントは負の値となり、図の左側に示すプーリ比が大きい領域では、同じくプライマリプーリ側でみて、円錐面間の中心位置から固定シーブ方向への距離としてミスアライメントが生じて、ミスアライメントが正の値に変化する。これに対して、本実施例に従う図の（Ｂ）に示す設定では、図の中央に示すようにプーリ比１のときのミスアライメントが負の最大値（−α）として設定されるため、図の右側に示すプーリ比が最高速時プーリ比でもミスアライメントは負の値を保ち、図の左側に示すプーリ比がかなり大きい状態においてミスアライメントが０となる。図３（Ｂ）の左側の図は、図２の■印をつないだ曲線において、プーリ比約１．９の場合である。プーリ比がこれより大きくなると、ミスアライメントは正に転ずる。なお、図３における白抜き矢印は、ミスアライメント０の状態からの円錐面間の中心位置のずれの方向を示す。
【００２２】
次に本発明において、前記のような負方向のミスアライメントが生じるプーリ比領域をプーリ比領域に対して広げるか又は全プーリ比領域として設定する理由について図１を参照して説明する。図１はミスアライメント（Ｃ）が負の状態、すなわちプライマリプーリ３の固定シーブ３１と可動シーブ３２の円錐面間の中心線位置Ｐ３と、セカンダリプーリ４の固定シーブ４１と可動シーブ４２の円錐面間の中心線位置Ｐ４との間の軸線方向距離（ミスアライメント）Ｃが、プライマリプーリ３の中心線位置Ｐ３からプライマリプーリ３の固定シーブ４２側への距離とは逆の距離として現れていることを示している。この状態では、ベルト５はプーリ軸１，２に対して垂直な方向ではなく、プーリ間のずれに沿って傾くことになる。このミスアライメントが負の状態では、ベルト５はプーリ軸線に垂直な方向に対して、プライマリプーリ３とセカンダリプーリ４の固定シーブ３１，４１側に傾くことになる。図１はこの状態を表しており、ベルト５はプーリ軸線に対する垂直状態に対して、プライマリプーリ３側では右側に、セカンダリプーリ４側では左側に傾いている。ベルト５の張力はベルト５の長手方向に働くが、上述のようにベルト５が傾くことで、ベルト５の張力には、プーリ軸線方向の分力が生じる。図２の場合には、プライマリプーリ３側ではベルト５を左側（可動シーブ３２側）に押す方向となり、セカンダリプーリ４側ではベルト５を右側（可動シーブ４２側に押すことになる。すなわち、ミスアライメント（Ｃ）が図２のように負の値を持つ場合には、この分力はベルト５を、プライマリプーリ側でもセカンダリプーリ側でも可動シーブ側に押し付ける方向に働く。この分力に抗するために可動シーブ（３２，４２）側では、固定シーブ（３１，４１）側より相対的に大きな抗力が生じることになる。一方、ベルト５の張力のうちプーリ軸垂直方向の分力は、可動シーブと固定シーブがベルトに対して生じる（シーブとベルトの接触圧による）垂直抗力のうち、プーリ軸垂直方向成分の合力と釣り合うことになるが、可動シーブ側のプーリ軸方向分力が大きくなる分、可動シーブの垂直抗力が大きくなり、その分、固定シーブ側の垂直抗力が小さくなる。すなわち、ミスアライメント（Ｃ）が負方向に生じる場合には、可動シーブ側の垂直抗力（接触圧）が大きくなり、相対的に固定シーブ側の垂直抗力（接触圧）が小さくなる。
【００２３】
油圧操作式のベルト式無段変速機においては、前記のように可動シーブ３２，４２は、それらの背後に油圧室３３，４３を備える構成とされる。この油圧室内の油圧は、可動シーブ３２，４２の振動を緩衝するオイルダンパとして作用する。そこで、前記のように固定シーブ３１，４１と可動シーブ３２，４２に挟まれるベルト５が可動シーブ３２，４２の円錐面側により強く押し付けられるようにすると、固定シーブ３２，４２側についてはベルト５と円錐面との接触圧が小さくなることで、ベルト構成リンク部材の繰り返し衝突により生じる振動が小さくなる。また接触圧が大きい可動シーブ３２，４２側では、可動シーブが前記ベルト構成リンク部材の衝突により強く振動しようとしても、その振動が油圧室３３，４３のダンパ効果により緩衝され、振動は減衰する。この結果、プライマリプーリ３とセカンダリプーリ４の総合的な振動も小さくなる。このように無端ベルト５が可動シーブ３２，４２側により強く押し付けられる状態は、前記のミスアライメントが負の値となる領域において生じる。したがって、この負のミスアライメント領域をプーリ比領域に対して実施例のように広げることで、広いプーリ比領域に渡ってベルトノイズが減少することになる。
【００２４】
しかも、通常の車両走行において、最高速時プーリ比近傍のプーリ比が多用されるのに対して、従来の最高速時プーリ比におけるミスアライメントを０とする設定では、最高速時プーリ比近傍から固定プーリ側へのベルトの押し付け力が減少することになり、ベルトノイズが増加する方向に向かうことになる。これに対して、本実施例の設定によれば、通常の車両走行において多用される最高速時プーリ比を含むその近傍において、常に負のミスアライメントが保たれることになるため、実際に車両の搭乗者に体感される定常走行時のベルトノイズが有効に低減される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例に係るベルト式無段変速機の模式側面図である。
【図２】実施例の変速機におけるミスアライメントの設定を従来の設定と対比して示すミスアライメント特性図である。
【図３】実施例の変速機のプーリ比の変化に対するミスアライメントの変化を従来の設定によるものと対比して示す作動説明図である。
【図４】ベルト式無段変速機を搭載した車両の走行特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２６】
１，２    プーリ軸
３    プライマリプーリ
４    セカンダリプーリ
５    無端ベルト
３１，４１    固定シーブ
３２，４２    可動シーブ
３３，４３    油圧室
【図１】
0004645038.tif 000002
【図２】
0004645038.tif 000003
【図３】
0004645038.tif 000004
【図４】
0004645038.tif 000005