(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に不動である固定フランジと軸線方向に往復動する可動フランジとの間で可変幅のＶ溝を形成する入力側および出力側の各プーリを備えると共に、両プーリをＶベルトで連結したベルト式無段変速機において、Ｖ溝を形成するフランジのシーブ面の成すシーブ角度が、小径側では、Ｖベルトの側面が成すフランク角度と同一に設定してあり、大径側では、フランク角度よりも小さい角度に設定してあると共に、大径側のシーブ角度とフランク角度との差が、Ｖベルトが大径側に位置する負荷時において両フランジが互いに離間する方向に撓む分に対応した角度であることを特徴とするベルト式無段変速機。
【請求項２】
小径側から大径側にかけてシーブ角度を段階的に変化させたことを特徴とする請求項１に記載のベルト式無段変速機。
【請求項３】
シーブ角度の変化部分を曲線で連続させたことを特徴とする請求項２に記載のベルト式無段変速機。
【請求項４】
小径側から大径側にかけてシーブ角度を連続的に変化させたことを特徴とする請求項１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、例えば自動車の動力伝達装置に用いられるベルト式無段変速機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ベルト式無段変速機は、平行に配した入力軸および出力軸に、軸線方向に不動である固定フランジと軸線方向に往復動する可動フランジとから成る入力側および出力側のプーリを備えると共に、各プーリにおいて両フランジの間に可変幅のＶ溝を形成し、入力側および出力側のプーリをＶベルトで連結した構成になっている。このとき、各プーリの両フランジは、Ｖベルトの側面を接触させるシーブ面がテーパ状を成しており、両シーブ面の間でＶ溝を形成している。そして、ベルト式無段変速機は、両プーリおよびＶベルトを介して入力側回転軸の回転を出力側回転軸に伝達し、この際、両プーリのＶ溝の幅が反比例的に変化するように各々の可動フランジを往復動させることにより、入力側と出力側とでＶベルトの巻き掛け位置をプーリの半径方向にスライドさせて、変速比を無段階的に変化させるものとなっている。
【０００３】
ところで、上記のベルト式無段変速機では、負荷時にＶベルトが大径側（外周側）に位置しているプーリ、すなわちＬＯＷの状態では出力側プーリ、ＨＩＧＨの状態では入力側プーリにおいて、Ｖベルトの負荷により両フランジの大径側部分が互いに離間する方向に撓むことがある。この場合、Ｖ溝が押し広げられる状態となってＶベルトが小径側に偏り、伝達トルクが低下することになる。
【０００４】
そこで、上記のような不具合に対して、従来のベルト式無段変速機としては、各プーリにおいて、Ｖベルトの両側面が成す角度を両フランジのシーブ面が成す角度よりも大きく設定したものがあった。このベルト式無段変速機は、Ｖベルトが大径側にスライドして両フランジが互いに離間する方向に撓んだ際に、フランジのシーブ面の角度が拡大されてＶベルトの側面の角度と一致する状態となり、これによりシーブ面にＶベルトを正しく接触させて良好な伝達トルクを得ようとするものである。このようなベルト式無段変速機は、例えば特開平７−８３３１５号公報に記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような従来のベルト式無段変速機にあっては、Ｖベルトの両側面が成す角度を両フランジのシーブ面が成す角度よりも大きく設定していたため、確かに、負荷時にＶベルトが大径側に位置しているプーリにおいて両フランジの撓みに対応し得るのであるが、逆に、負荷時にＶベルトが小径側（中心側）に位置しているプーリ、すなわちＬＯＷの状態では入力側プーリ、ＨＩＧＨの状態では出力側プーリにおいては、Ｖベルトの側面の角度とフランジのシーブ面の角度との不一致によってＶベルトが大径側に偏り、その結果、伝達トルクが低下するという問題点があり、このような問題点を解決することが課題であった。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、可変幅のＶ溝を有する入力側および出力側の各プーリをＶベルトで連結したベルト式無段変速機において、負荷時にＶベルトが大径側に位置しているプーリにおいて両フランジに撓みが生じても、Ｖベルトと両フランジのシーブ面とを正しく接触させることができると共に、負荷時にＶベルトが小径側に位置しているプーリにおいてもＶベルトと両フランジのシーブ面とを正しく接触させることができ、常に良好な伝達トルクを得ることができるベルト式無段変速機を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に関わるベルト式無段変速機は、請求項１として、軸線方向に不動である固定フランジと軸線方向に往復動する可動フランジとの間で可変幅のＶ溝を形成する入力側および出力側の各プーリを備えると共に、両プーリをＶベルトで連結したベルト式無段変速機において、Ｖ溝を形成するフランジのシーブ面の成すシーブ角度（プーリの軸に対する垂線とシーブ面が成す角度）が、小径側では、Ｖベルトの側面が成すフランク角度（Ｖベルトのエレメントの中心線と側面が成す角度）と同一に設定してあり、大径側では、フランク角度よりも小さい角度に設定してあると共に、大径側のシーブ角度とフランク角度との差が、Ｖベルトが大径側に位置する負荷時において両フランジが互いに離間する方向に撓む分に対応した角度である構成とし、請求項２として、小径側から大径側にかけてシーブ角度を段階的に変化させた構成とし、請求項３として、シーブ角度の変化部分を曲線で連続させた構成とし、請求項４として、小径側から大径側にかけてシーブ角度を連続的に変化させた構成としており、上記の構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
【０００８】
【発明の作用】
本発明の請求項１に係わるベルト式無段変速機では、Ｖベルトを介して入力側プーリの回転を出力側プーリに伝達し、この際、両プーリのＶ溝の幅が反比例的に変化するように各々の可動フランジを往復動させることにより、入力側と出力側とでＶベルトの巻き掛け位置をプーリの半径方向にスライドさせて、変速比を無段階的に変化させる。
【０００９】
このような負荷時において、当該ベルト式無段変速機では、Ｖベルトが大径側に位置しているプーリにおいて、Ｖベルトの負荷により両フランジの大径側部分が互いに離間する方向に撓むと、Ｖ溝を形成するフランジのシーブ面の成すシーブ角度を、大径側ではＶベルトの側面が成すフランク角度よりも小さい角度に予め設定していると共に、大径側のシーブ角度とフランク角度との差を、Ｖベルトが大径側に位置する負荷時において両フランジが互いに離間する方向に撓む分に対応した角度としているので、両フランジの撓みに伴ってシーブ角度が拡大されて、このシーブ角度がフランク角度に近い角度あるいは同一の角度となり、これによりプーリの大径側においてＶベルトと両フランジのシーブ面とが正しく接触することになる。
【００１０】
また、当該ベルト式無段変速機では、Ｖベルトが小径側に位置しているプーリにおいては、両フランジの小径側の撓みが大径側に比べて零に等しくあるいは零であり、これに対して、Ｖ溝を形成するフランジのシーブ面の成すシーブ角度を、小径側ではＶベルトの側面が成すフランク角度と同一に予め設定しているので、プーリの小径側においてもＶベルトと両フランジのシーブ面とが正しく接触することになる。
【００１２】
本発明の請求項２に係わるベルト式無段変速機では、Ｖベルトの負荷により発生する両フランジの撓みが、小径側から大径側に向かうにつれて大きくなり、これに対して、小径側から大径側にかけてシーブ角度が段階的に小さくなるように変化させているので、両フランジが互いに離間する方向に撓んでも、小径側から大径側に至るシーブ面全体において、Ｖベルトとの正しい接触状態が段階的に得られる。
【００１３】
本発明の請求項３に係わるベルト式無段変速機では、請求項２のように小径側から大径側にかけてシーブ角度を段階的に変化させたフランジにおいて、シーブ角度の変化部分を曲線で連続させているので、シーブ面に接触したＶベルトのプーリ半径方向へのスライドがより円滑なものになる。
【００１４】
本発明の請求項４に係わるベルト式無段変速機では、Ｖベルトの負荷により発生する両フランジの撓みが、小径側から大径側に向かうにつれて大きくなり、これに対して、小径側から大径側にかけてシーブ角度が連続的に小さくなるように変化させているので、両フランジが互いに離間する方向に撓んでも、小径側から大径側に至るシーブ面全体において、Ｖベルトとの正しい接触状態が連続的に得られると共に、シーブ面に接触したＶベルトのプーリ半径方向へのスライドがより円滑なものになる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係わるベルト式無段変速機によれば、可変幅のＶ溝を有する入力側および出力側の各プーリをＶベルトで連結したベルト式無段変速機において、負荷時にＶベルトが大径側に位置しているプーリにおいて両フランジに撓みが生じても、シーブ角度とフランク角度を確実に一致させて、Ｖベルトと両フランジのシーブ面とを正しく接触させることができると共に、負荷時にＶベルトが小径側に位置しているプーリにおいてもＶベルトと両フランジのシーブ面とを正しく接触させることができ、このように大径側および小径側のいずれにおいてもＶベルトと両フランジのシーブ面との接触を正しく維持し得ることから、常に良好な伝達トルクを得ることができ、一定のシーブ角度を有するプーリを備えた従来の無段変速機と比較すれば、伝達トルクの向上を実現することができる。また、上記のようにプーリの両フランジの撓みに対応可能である点は、フランジが撓みやすいプーリすなわち軽量化を目的としてフランジに肉抜き加工等を施したプーリへの適用にきわめて効果的である。
【００１７】
本発明の請求項２に係わるベルト式無段変速機によれば、請求項１と同様の効果を得ることができ、とくに、小径側から大径側に至るシーブ面全体においてＶベルトとの正しい接触状態を段階的に得ることができ、伝達トルクのさらなる向上に貢献することができる。
【００１８】
本発明の請求項３に係わるベルト式無段変速機によれば、請求項２と同様の効果を得ることができるうえに、シーブ角度の変化部分を曲線で連続させたことにより、Ｖベルトのプーリ半径方向へのスライドを円滑なものにして、変速動作の円滑性をより一層高めることができる。
【００１９】
本発明の請求項４に係わるベルト式無段変速機によれば、請求項１と同様の効果を得ることができ、とくに、小径側から大径側に至るシーブ面全体においてＶベルトとの正しい接触状態を連続的に得ることができ、伝達トルクのさらなる向上に貢献することができると共に、Ｖベルトのプーリ半径方向へのスライドを円滑なものにして、変速動作の円滑性をより一層高めることができる。
【００２０】
【実施例】
以下、図面に基づいて、本発明に係わるベルト式無段変速機の一実施例を説明する。
【００２１】
図１（ａ）に概略を示すベルト式無段変速機は、自動車のエンジン側に連結する入力側回転軸Ｓ１と車軸側に連結する出力側回転軸Ｓ２とを平行に備えると共に、各回転軸Ｓ１，Ｓ２に、一体成形により軸線方向に不動である固定フランジ１，３と、軸線方向に往復動可能な可動フランジ２，４とから成る入力側および出力側のプーリＰ１，Ｐ２を備えており、両プーリＰ１，Ｐ２を動力伝達用のＶベルトＢで連結した構成になっている。
【００２２】
各プーリＰ１，Ｐ２は、固定フランジ１，３と可動フランジ２，４の相対向するシーブ面１ａ〜４ａがテーパ状を成しており、シーブ面１ａ〜４ａの間で外側に向けて間隔が漸次増大する可変幅のＶ溝５，６を形成している。また、両プーリＰ１，Ｐ２は、Ｖ溝５，６の幅が反比例的に変化するように各可動フランジ２，４を駆動して、図１（ａ）中の矢印Ａ１，Ａ２で示すようにＶベルトＢを固定フランジ１，３のシーブ面１ａ，３ａに添って同一方向にスライドさせるため、入力側と出力側とで固定フランジ１，３と可動フランジ２，４の配置を互いに逆向きとしている。なお、ＶベルトＢは、図１（ｂ）および（ｃ）に示すように、金属製の２本の無端リングＣ，Ｃに添って多数のエレメントＥを設けた周知のものである。
【００２３】
ここで、ベルト式無段変速機では、負荷時にＶベルトＢが大径側（外周側）に位置しているプーリ、すなわちＬＯＷの状態では出力側プーリＰ２、ＨＩＧＨの状態では入力側プーリＰ１において、図１（ｂ）の上側半分に仮想線で示すように、ＶベルトＢの負荷により対向するフランジ１，２の大径側部分が互いに離間する方向に撓んだ状態になる。このような撓みが生じると、Ｖ溝５が押し広げられる状態となってＶベルトＢが小径側（中心側）に偏り、伝達トルクが低下することになる。なお、図１（ｂ）に示した各フランジ１，２の撓み量Ｑは、それぞれの構造の相違等によって多少異なる場合があるが、便宜上同一であるとして説明している。また、実際の撓み量Ｑは５０μｍ程度である。
【００２４】
上記のようなフランジ１，２の撓みの発生に対して、当該ベルト式無段変速機では、図１（ｂ）の下側半分に示すように、両フランジ１，２の小径側ｄ１と大径側ｄ２とにおいて、プーリＰ１の軸に対する垂線とシーブ面１ａ，２ａが成すシーブ角度α１，α２を異ならせている。
【００２５】
すなわち、各シーブ角度α１，α２は、図１（ｃ）に示すＶベルトＢのエレメントＥの中心線と側面が成すフランク角度βに基づいて設定したものであって、小径側ｄ１のシーブ角度α１をフランク角度βと同一に設定（α１＝β）し、大径側のシーブ角度α２をフランク角度βよりも小さく設定（α２＜β）している。このとき、小径側ｄ１のシーブ角度α１と大径側ｄ２のシーブ角度α２との差θは、先述した両フランジ１，２の各撓み量Ｑに対応する角度である。換言すれば、小径側ｄ１のシーブ角度α１を基準とした場合、両フランジ１，２の外周端の間隔が各撓み量Ｑの分だけ狭くなるように大径側ｄ２のシーブ角度α２が設定してある。
【００２６】
なお、上記のように各シーブ角度α１，α２を設定した際、シーブ角度の変化部分である小径側ｄ１と大径側ｄ２との間を曲線Ｒで連続させた構成にすることができ、この場合にはＶベルトＢのプーリ半径方向のスライドがより一層円滑なものとなる。
【００２７】
上記構成を備えたベルト式無段変速機は、両プーリＰ１，Ｐ２およびＶベルトＢを介して、入力側回転軸Ｓ１の回転を出力側回転軸Ｓ２に伝達し、この際、両プーリＰ１，Ｐ２のＶ溝５，６の幅が反比例的に変化するように各々の可動フランジ２，４を往復動させることにより、入力側と出力側とでＶベルトＢの巻き掛け位置をプーリ半径方向にスライドさせて、変速比を無段階的に変化させる。
【００２８】
このような負荷時において、当該ベルト式無段変速機は、ＬＯＷの状態であるとすると、入力側プーリＰ１では、小径側ｄ１にＶベルトＢが位置しており、小径側ｄ１の撓みは大径側ｄ２に比べて零に等しいのに対して、Ｖ溝５を形成する各フランジ１，２のシーブ面１ａ，２ａの成すシーブ角度α１が、ＶベルトＢの各側面が成すフランク角度βと同一に設定してあるので、ＶベルトＢと両フランジ１，２のシーブ面１ａ，２ａとが正しく接触することになり、ＶベルトＢが大径側ｄ２に偏るようなことは全く無い。
【００２９】
他方、出力側プーリＰ２では、大径側ｄ２にＶベルトＢが位置するために、ＶベルトＢの負荷により両フランジ３，４の大径側部分が互いに離間する方向に撓むのに対して、Ｖ溝６を形成する各フランジ３，４のシーブ面３ａ，４ａの成すシーブ角度α２が、ＶベルトＢの各側面が成すフランク角度βよりも小さい角度に設定してあるので、両フランジ３，４の撓みに伴ってシーブ角度α２が拡大されて、このシーブ角度α２がフランク角度βとほぼ同一の角度となり、これによりＶベルトＢと両フランジ３，４のシーブ面３ａ，４ａとが正しく接触することになる。
【００３０】
また、ＬＯＷの状態からＨＩＧＨの状態に変速した場合には、入力側プーリＰ１では、ＶベルトＢが小径側ｄ１から大径側ｄ２にスライドし、同時に、出力側プーリＰ２では、ＶベルトＢが大径側ｄ２から小径側ｄ１にスライドすることになるが、両プーリＰ１，Ｐ２には同様のシーブ角度α１，α２が設定してあるので、入力側および出力側において、ＶベルトＢと各フランジ１〜４のシーブ面１ａ〜４ａとが正しく接触する。
【００３１】
このように、当該ベルト式無段変速機は、小径側ｄ１および大径側ｄ２のいずれにおいてもＶベルトＢとシーブ面１ａ〜４ａとの接触を正しく維持し得ることから、常に良好な伝達トルクが得られるものとなる。
【００３２】
図２および図３は、本発明に係わるベルト式無段変速機の他の実施例を説明する図である。
【００３３】
図２は、各プーリを構成するフランジ１（２〜４）のシーブ面１ａにおいて、小径側から大径側にかけてシーブ角度α３〜α５が段階的に小さくなるように設定（α３＞α４＞α５）したものである。これらのシーブ角度α３〜α５は、先の実施例と同様に、Ｖベルトのフランク角度β（図１参照）に基づいて設定してあり、具体例としては、小径側での修正量を０、中間部の外周端での修正量を１０μｍ、大径部の外周端での修正量を５０μｍとしている。この場合、ＶベルトＢのスライドの円滑性をより高めるために、シーブ角度の変化部分を曲線Ｒで連続させた構成とするのがより望ましい。
【００３４】
図３は、各プーリを構成するフランジ１（２〜４）のシーブ面１ａにおいて、小径側のシーブ角度α１から大径側のシーブ角度α２に至る範囲でシーブ角度が連続的に小さくなるように設定（α１＞α２）したものである。これらのシーブ角度α１，α２は、先の実施例と同様に、Ｖベルトのフランク角度β（図１参照）に基づいて設定してあり、具体例としては、小径側での修正量を０、中間部での修正量を１０μｍ、大径部の外周端での修正量を５０μｍとしている。このような曲線状のシーブ面１ａは、所定の曲率Ｒ（ｙ２  ＋ｘ２  ＝Ｒ）やｙ＝ｘ２  といった関数に基づく曲線で形成することができる。
【００３５】
上記各実施例のベルト式無段変速機では、負荷時においてプーリのフランジに発生する撓みに対して、より細かくて正確な修正が可能になる。つまり、両フランジの撓みは、小径側から大径側にかけて連続的であり、且つ小径側から大径側に向かうにつれて大きくなる。そこで、上記各実施例のように、フランジ１の小径側から大径側にかけてシーブ角度α１〜α５を段階的あるいは連続的に小さくなるように変化させることにより、シーブ面１ａ全体において、Ｖベルトとの正しい接触状態が得られることとなる。
【００３６】
なお、シーブ面の形状は、フランジの撓み具合等に応じて直線や曲線あるいは直線と曲線の組合わせを選択することができ、上記各実施例のみに限定されるものではない。また、本発明に係わるベルト式無段変速機では、例えばフランジの材質や構造により、一方のフランジが撓み易く、他方のフランジに撓みが殆ど生じない場合、撓み易い一方のフランジのシーブ面だけに所定のシーブ角度を設定した構成とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるベルト式無段変速機の一実施例を説明する図であって、無段変速機を概略的に示す断面図（ａ）、上側半分にフランジが撓む状態を示し且つ下側半分に各シーブ角度を設定した状態を示すプーリの断面図（ｂ）、フランク角度をＶベルトの断面図（ｃ）である。
【図２】本発明に係わるベルト式無段変速機の他の実施例として、シーブ角度を段階的に変化させた場合を示すフランジの要部の断面図である。
【図３】本発明に係わるベルト式無段変速機の他の実施例として、シーブ角度を連続的に変化させた場合を示すフランジの要部の断面図である。
【符号の説明】
Ｂ            Ｖベルト
Ｐ１          入力側プーリ
Ｐ２          出力側プーリ
１  ３        固定フランジ
１ａ  ３ａ    シーブ面
２  ４        可動フランジ
２ａ  ４ａ    シーブ面
５  ６Ｖ      溝
α１〜α５    シーブ角度
β            フランク角度
【図１】
0003909657.tif 000002
【図２】
0003909657.tif 000003
【図３】
0003909657.tif 000004