(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の平板エレメントを隙間無く配列して具え、この平板エレメント列に無終端バンドを掛け渡してなる伝達ベルトを、前記平板エレメントがロッキングエッジを中心に傾斜することによって、入出力プーリ間に巻き掛けたベルト式無段変速機において、
前記平板エレメントを、無終端バンドが掛け渡される肩部に連なる側面を有し当該側面のみでシーブ面と接触する肩付平板エレメントとして構成すると共に、
前記入力プーリ間のプーリ溝角度を、前記肩付平板エレメントの両肩部側面がなす角度よりも小さくすることで、前記肩付平板エレメントの両肩部側面に作用するプーリ推力がプーリ外周側に向かうに従って大きくなるように構成することにより、
プーリ軸線からプーリ推力の作用中心までの距離と、前記プーリ軸線からロッキングエッジまでの距離とが等しくなるように位置決めしたことを特徴とするベルト式無段変速機。
【請求項２】
前記出力プーリ間のプーリ溝角度を、前記肩付平板エレメントの両肩部側面がなす角度よりも小さくすることで、前記肩付平板エレメントの両肩部側面に作用するプーリ推力がプーリ外周側に向かうに従って大きくなるように構成することにより、プーリ軸線からプーリ推力の作用中心までの距離と、前記プーリ軸線からロッキングエッジまでの距離とが等しくなるように位置決めし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】
前記肩付平板エレメントの両肩部側面がなす角度と前記プーリ溝角度との差を、０．１６〜０．２４（°）の範囲に設定することを特徴とする請求項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、複数の平板エレメントを隙間無く配列して具え、この平板エレメント列に無終端バンドを掛け渡してなる伝達ベルトを、前記平板エレメントがロッキングエッジを中心に傾斜することによって、入出力プーリ間に巻き掛けたベルト式無段変速機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のベルト式無段変速機としては、例えば、特開平７−１２１７７号公報に記載のものがある。このベルト式無段変速機は、図６，７に示すように、複数の平板エレメント２０を隙間無く配列して具え、この平板エレメント列に無終端バンド３を掛け渡してなる伝達ベルト１０を、固定プーリ４および可動プーリ５で構成される一対の入力プーリおよび出力プーリ間に巻き掛けたものである。
【０００３】
図７は、無終端バンド３が省略された伝達ベルト１０の側面図であって、伝達ベルト１０は、この図に示すように、固定プーリ４および可動プーリ５間に対して、平板エレメント２０がロッキングエッジ６を中心に傾斜することによって巻き掛けられ、このロッキングエッジ６は、肩部２０ｓの上端から下方（通常、例えば、肩部２０ｓの上端から１／５の位置）に形成されている（図６参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、固定プーリ４のシーブ面４ｆと可動プーリ５のシーブ面５ｆとがなす角度αは、平板エレメント２０の肩部２０ｓに連なる側面２０ｆ，２０ｆがなす角度βと等しくなるように構成され、平板エレメント２０の肩部側面２０ｆは、固定プーリシーブ面４ｆまたは可動プーリシーブ面５ｆに対してほぼ均等に当接する。
【０００５】
このため、平板エレメント２０に対するプーリ推力Ｎの分布は、図８に示すように、平板エレメント２０の肩部側面２０ｆに対してほぼ均等な分布となる。よって、平板エレメント２０に対するプーリ推力Ｎの作用中心Ｃ2 は、肩部側面２０ｆ間のほぼ中心に位置する。
【０００６】
図９は、平板エレメント列を示した側面図である。いま、平板エレメント２０−１にプーリからトルクが伝達され、平板エレメント２０−１と平板エレメント２０−２との間に圧縮力が発生する状態を考えると、この状態は、平板エレメント２０のプーリ推力Ｎの作用中心Ｃ2 に摩擦力Ｆがシーブ面に沿って作用している状態に置き換えて考えることができる。この場合、プーリ推力Ｎの作用中心Ｃ2 とロッキングエッジ６とは距離ΔＬ2 だけの間隔を有するため、平板エレメント２０にはモーメントＭ2 （＝Ｆ×ΔＬ2 ）が矢印方向に作用する。
【０００７】
よって、図７に示すように、トルクを伝達している平板エレメント２０は、図９のモーメントＭ2 によって後傾しながらプーリに巻き付くことになるため、平板エレメント２０の両肩部側面２０ｆ，２０ｆが、固定プーリ４のシーブ面４ｆおよび可動プーリ５のシーブ面５ｆとエレメント側面全体で接触するのではなく、例えば図９の領域Ｘに示すような部分に対して局部当たりする。この場合、平板エレメント２０の一部分が極端に摩耗することにより、シーブ面に対する摩擦係数が低下するため、従来変速機には、伝達ベルト１０の伝達トルク容量をさらに向上させ得る余地があった。
【０００８】
本発明の解決すべき課題は、上述の事実に鑑みてなされたものであり、プーリ間で発生するモーメントによるエレメントの後傾を抑制して、プーリのシーブ面と、シーブ面に対向するエレメント側面との接触を全面当たりとすることにより、エレメントの摩耗による摩擦係数の低下を防止し、ベルト式無段変速機の伝達トルク容量を向上させることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的のため、先ず第１発明によるベルト式無段変速機は、複数の平板エレメントを隙間無く配列して具え、この平板エレメント列に無終端バンドを掛け渡してなる伝達ベルトを、前記平板エレメントがロッキングエッジを中心に傾斜することによって、入出力プーリ間に巻き掛けたベルト式無段変速機において、前記平板エレメントを、シーブ面に対向する側面のうち、無終端バンドが掛け渡される肩部に連なる側面を有し当該側面のみでシーブ面と接触する肩付平板エレメントとして構成すると共に、
前記入力プーリ間のプーリ溝角度を、前記肩付平板エレメントの両肩部側面がなす角度よりも小さくすることで、前記肩付平板エレメントの両肩部側面に作用するプーリ推力がプーリ外周側に向かうに従って大きくなるように構成することにより、プーリ軸線からプーリ推力の作用中心までの距離と、前記プーリ軸線からロッキングエッジまでの距離とが等しくなるように位置決めしたことを特徴とするものである。
【００１１】
第２発明によるベルト式無段変速機は、上記第１発明において、前記出力プーリ間のプーリ溝角度を、前記肩付平板エレメントの両肩部側面がなす角度よりも小さくすることで、前記肩付平板エレメントの両肩部側面に作用するプーリ推力がプーリ外周側に向かうに従って大きくなるように構成することにより、プーリ軸線からプーリ推力の作用中心までの距離と、前記プーリ軸線からロッキングエッジまでの距離とが等しくなるように位置決めしたすることを特徴とするものである。
【００１３】
第３発明によるベルト式無段変速機は、上記第１または２発明において、前記肩付平板エレメントの両肩部側面がなす角度と前記プーリ溝角度との差を、０．１６〜０．２４（°）の範囲に設定することを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の効果】
本発明の基本構成は、前記平板エレメントに対するプーリ推力の作用中心のプーリ軸線からの距離を、該プーリ軸線からロッキングエッジまでの距離にほぼ等しくなるように位置決めさせることにある。かかる構成によれば、平板エレメントを後傾させるようなモーメントはロッキングエッジ周りに生じない。
【００１５】
また、この場合、シーブ面に対向する平板エレメントの側面は、プーリのシーブ面に局部当たりすることなく該側面全体でプーリのシーブ面と接触し、前記平板エレメントの側面の一部分が極端に摩耗することによってシーブ面に対する摩擦係数が低下するようなことがない。従って上記構成によれば、前記平板エレメントの側面に作用する摩擦力を確実に伝達し、ベルト式無段変速機の伝達トルク容量を向上させることができる。
【００１６】
ところで、平板エレメントの一例としては、シーブ面に対向する側面のうち、無終端バンドが掛け渡される肩部に連なる側面のみでシーブ面と接触する形状のものがある。そこで、第１発明によるベルト式無段変速機は、平板エレメントとして上記肩付平板エレメントを採用し、入力プーリ間のプーリ溝角度を、該肩付平板エレメントの両肩部側面がなす角度よりも小さくさせることで、前記肩付平板エレメントの両肩部側面に作用するプーリ推力がプーリ外周側に向かうに従って大きくなるように構成することにより、プーリ軸線から前記入力プーリ側平板エレメントに対するプーリ推力の作用中心までのの距離と、該プーリ軸線からロッキングエッジまでの距離とが等しくなるように位置決めする。
【００１７】
この場合、平板エレメントを後傾させるようなモーメントはロッキングエッジ周りにほとんど生じないから、無終端バンドが掛け渡される肩部に連なる平板エレメントの側面は、プーリのシーブ面に局部当たりすることなく該肩部側面全体でプーリのシーブ面と接触し、前記入力プーリ側平板エレメントの肩部側面の一部分が極端に摩耗することによってシーブ面に対する摩擦係数が低下するようなことがない。
【００１８】
従って第１発明によれば、前記平板エレメントの側面に作用する摩擦力を確実に伝達し、ベルト式無段変速機の伝達トルク容量を向上させることができる。
【００１９】
第２発明によるベルト式無段変速機は、上記肩付平板エレメントにおいて、出力プーリ間のプーリ溝角度を、該肩付平板エレメントの両肩部側面がなす角度よりも小さくすることで、前記肩付平板エレメントの両肩部側面に作用するプーリ推力がプーリ外周側に向かうに従って大きくなるように構成することにより、プーリ軸線から前記出力プーリ側平板エレメントに対するプーリ推力の作用中心までの距離と、前記プーリ軸線からロッキングエッジまでの距離とが等しくなるように位置決めする。
【００２０】
この場合、平板エレメントを後傾させるような上記モーメントはロッキングエッジ周りにほとんど生じないから、出力プーリ側平板エレメントの肩部側面は、プーリのシーブ面に局部当たりすることなく該肩部側面全体でプーリのシーブ面と接触し、前記出力プーリ側平板エレメントの肩部側面の一部分が極端に摩耗することによってシーブ面に対する摩擦係数が低下するようなことがない。
【００２１】
従って第２発明によれば、前記平板エレメントの側面に作用する摩擦力を確実に伝達し、ベルト式無段変速機の伝達トルク容量をさらに向上させることができる。
【００２３】
なお第３発明によるベルト式無段変速機のように、上記肩付平板エレメントの両肩部側面がなす角度と前記プーリ溝角度との差を、０．１６〜０．２４（°）の範囲に設定すれば、第１及び２発明で説明した作用効果を最も効率的に得ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明によるベルト式無段変速機の一実施形態を示した正面図であって、回転シャフト８に固定されたプーリ（以下、固定プーリという）４と、回転シャフト８を軸線方向に移動可能なプーリ（以下、可動プーリという）５とで形成されたプーリが、エンジン回転が入力されるプーリ（以下、入力プーリという）と、該入力プーリの回転を伝達ベルト１を介して変速出力するプーリ（以下、出力プーリという）とを構成する。
【００２５】
図２は、後述の無終端バンド３が省略された図１の側面図である。伝達ベルト１は、図１，２に示すように、複数の平板エレメント２を隙間無く配列して具え、この平板エレメント列に一対の無終端バンド３を掛け渡してなり、平板エレメント２がロッキングエッジ６を中心に傾斜することによって、上記固定および可動プーリ４，５で構成された一対の入力プーリおよび出力プーリ間に巻き掛けられている。
【００２６】
図３，４は、平板エレメント２を後傾させるモーメントＭ1 を説明するための正面図および側面図である。まず上記ベルト式無段変速機の作用を説明すると、固定プーリシーブ面４ｆおよび可動プーリシーブ面５ｆ間の平板エレメント２に作用するプーリ推力Ｎによってプーリの回転方向に沿った摩擦力Ｆが生じる。このとき摩擦力Ｆは、プーリ推力Ｎの作用中心Ｃ2 ( プーリ推力Ｎc ）で生じ、これにより、入力プーリから平板エレメント２にトルクが伝達され、伝達ベルト１を介して出力プーリに出力を与える。
【００２７】
ところで、平板エレメント２−１にプーリからトルクが伝達され、平板エレメント２−１と平板エレメント２−２との間に圧縮力が発生する状態を考えると、この状態は、平板エレメント２のプーリ推力の作用中心Ｃ2 に摩擦力Ｆがシーブ面に沿って作用している状態に置き換えて考えることができる。
【００２８】
伝達ベルト１は、平板エレメント２がロッキングエッジ６を中心に傾斜することによって、入出力プーリ間に巻き掛けられるため、プーリ推力Ｎの作用中心Ｃ2 とロッキングエッジ６との間に所定の間隔が生じると、平板エレメント２を後傾させるモーメントＭ1 が生じる。
【００２９】
この場合、平板エレメント２−１の側面２ｆは、シーブ面４ｆ，５ｆと局部当たりし、平板エレメント側面２ｆの一部分が極端に摩耗することによってシーブ面４ｆ，５ｆに対する摩擦係数が低下することがあるため、伝達トルク容量を向上させ得る余地があった。
【００３０】
そこで本発明は、その基本構成として、平板エレメント２を後傾させるようなモーメントがロッキングエッジ６周りに生じないようにするため、平板エレメント２に対するプーリ推力Ｎの作用中心Ｃ2 のプーリ軸線Ｏからの距離Ｌc を、該プーリ軸線Ｏからロッキングエッジ６までの距離Ｌ6 に等しくなるように位置決めする。
【００３１】
上記実施形態では、平板エレメントの一例として、図１に示すように、固定シーブ面４ｆおよび可動シーブ面５ｆに対向する側面のうち、一対の無終端バンド３が掛け渡される肩部２ｓに連なる側面２ｓfを有し当該側面２ｓfのみでシーブ面４ｆ，５ｆと接触する形状の平板エレメントを採用している。
【００３２】
そこで、上記実施形態では、入力プーリ間のプーリ溝角度αが、エレメント２の両肩部側面２ｓf がなす角度βよりも小さくさせることで、図３に示すように、エレメント２の両肩部側面に作用するプーリ推力２ｓfをプーリ外周側に向かうに従って大きくなるように構成することにより、プーリ軸線Ｏから入力プーリ側平板エレメント２に対するプーリ推力の作用中心Ｃ2 までの距離Ｌc を、該プーリ軸線Ｏからロッキングエッジ６までの距離Ｌ6 に等しくなるように位置決めする。
【００３３】
この場合、平板エレメント２を後傾させるようなモーメントＭ1 は、従来技術により生じるモーメントＭ2 （図９参照）に比べて小さく、ロッキングエッジ６周りにほとんど生じないから、無終端バンド３が掛け渡される肩部２ｓに連なる平板エレメント２の側面２ｓf は、プーリシーブ面４ｆ，５ｆに局部当たりすることなく該肩部側面２ｓf 全体でプーリシーブ面４ｆ，５ｆと接触し、入力プーリ側平板エレメントの肩部側面２ｓf の一部分が極端に摩耗することによってシーブ面４ｆ，５ｆに対する摩擦係数が低下するようなことがない。
【００３４】
従って上記構成によれば、平板エレメント２の肩部側面２ｓf に作用する摩擦力Ｆを確実に伝達し、ベルト式無段変速機の伝達トルク容量を向上させることができる。
【００３５】
また、他の実施形態としては、入力プーリ側の角度だけでなく、出力プーリ側の角度も同様に設定することが好ましい。この実施形態では、出力プーリ間のプーリ溝角度αが、平板エレメント２の両肩部側面２ｓf がなす角度βよりも小さくなるように構成することにより、前記出力プーリ側平板エレメント２に対するプーリ推力の作用中心Ｃ2 のプーリ軸線Ｏからの距離Ｌc を、プーリ軸線Ｏからロッキングエッジ６までの距離Ｌ6 に等しくなるように位置決めする。
【００３６】
この場合、平板エレメント２を後傾させるようなモーメントＭ1 はロッキングエッジ６周りにほとんど生じないから、出力プーリ側平板エレメント２の肩部側面２ｓf は、シーブ面４ｆ，５ｆと接触し、出力プーリ側平板エレメント２の肩部側面２ｓf の一部分が極端に摩耗することによってシーブ面４ｆ，５ｆに対する摩擦係数が低下するようなことがない。
【００３７】
従って上記実施形態によれば、平板エレメント２の肩部側面２ｓf に作用する摩擦力Ｆを確実に伝達し、ベルト式無段変速機の伝達トルク容量をさらに向上させることができる。
【００３８】
図５は、本発明によるベルト式無段変速機が所定の運転条件において、固定プーリシーブ面４ｆと可動プーリシーブ面５ｆとのなす角度αと平板エレメント２の肩部側面２ｓf のなす角度βとの相対角度をパラメータとして、滑り限界トルク（最大伝達トルク）を実験的に測定した結果を示し、従来例に相当するβ−α＝０のときの滑り限界トルクを１として整理してある。なお、このときの角度βは、従来品の一定値βo ＝１１．０（°）である。
【００３９】
上記実験結果から、β−αの値を０（°）〜０．４０（°）の範囲に設定すれば、従来例以上のトルクを伝達することが可能であることがわかる。またβ−αの値を０．１６（°）〜０．２４（°）の範囲に設定すれば、約２０（％）弱の伝達トルク容量の増大が可能であることがわかる。
【００４０】
従って、平板エレメントの肩部側面２ｓf ，２ｓf がなす角度βとプーリ溝角度αとの差を、０〜０．４０（°）の範囲に設定すれば、上述の各実施形態で説明した作用効果を効率的に得ることができる。
【００４１】
なお、上記肩付平板エレメントの両肩部側面２ｓf ，２ｓf がなす角度βとプーリ溝角度αとの差を、０．１６〜０．２４（°）の範囲に設定すれば、上述の各実施形態で説明した作用効果を最も効率的に得ることができる。
【００４２】
以上の説明から明らかなように、本発明によるベルト式無段変速機は、平板エレメント２に対するプーリ推力Ｎc の作用中心Ｃ2 のプーリ軸線Ｏからの距離Ｌc を、該プーリ軸線Ｏからロッキングエッジ６までの距離Ｌ6 に等しくなるように位置決めさせたことにより、平板エレメント２を後傾させるようなモーメントＭはロッキングエッジ６周りに生じない。
【００４３】
この場合、シーブ面４ｆ，５ｆに対向する平板エレメント２の側面２ｓは、プーリのシーブ面４ｆ，５ｆに局部当たりすることなく該側面２ｓ全体でプーリのシーブ面４ｆ，５ｆと接触し、平板エレメントの側面２ｓの一部分が極端に摩耗することによってシーブ面４ｆ，５ｆに対する摩擦係数が低下するようなことがない。従って上記発明によれば、平板エレメントの側面２ｓに作用する摩擦力Ｆを確実に伝達し、ベルト式無段変速機の伝達トルク容量を向上させることができる。
【００４４】
上述したところは、本発明の好適な実施形態を示したにすぎず、当業者によれば、請求の範囲において種々の変更を加えることができ、例えば、無終端バンド３としては、例えば、無終端状のバンドを積層した無終端積層バンドがあるが、無終端バンドは単体であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明であるベルト式無段変速機の一実施形態を一部断面で示した正面図である。
【図２】  図１の側面図である。
【図３】  本発明により生じるモーメントＭ1 を説明するための平板エレメントの正面図である。
【図４】  図３の側面図である。
【図５】  本発明によるベルト式無段変速機が所定の運転条件において、プーリ溝角度αと平板エレメントの肩部側面のなす角度βとの相対角度をパラメータとして、滑り限界トルクを実験測定図である。
【図６】  従来ベルト式無段変速機を一部断面で例示した正面図である。
【図７】  図６の側面図である。
【図８】  従来技術により生じるモーメントＭ2 を説明するための平板エレメントの正面図である
【図９】  図８の側面図である。
【符号の説明】
１  伝達ベルト（本発明）
２  平板エレメント（本発明）
２ｓ  肩部
２ｓf   肩部側面
Ｃ2   プーリ推力の作用中心
３  無終端バンド
４  固定プーリ
４ｆ  シーブ面（固定プーリ）
５  可動プーリ
５ｆ  シーブ面（可動プーリ）
６  ロッキングエッジ
８  回転シャフト
10  伝達ベルト（従来）
20  平板エレメント（従来）
【図１】
0004178643.tif 000002
【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】
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