JP2002054688A - 無段変速機用ベルト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属エレメントの限界ロール角の範囲を規定
することにより金属ベルトによる動力伝達効率を高い値
に保持するとともに、金属リング集合体の耐久性を高め
る。 【解決手段】 金属リング集合体３１の半径方向外周面
が金属エレメント３２のリングスロット３５の半径方向
外縁に接触するときの金属エレメント３２のロール角を
限界ロール角αとしたとき、０．７°＜α＜２．５°と
なるように、金属リング集合体３１の厚さおよびリング
スロット３５の溝幅の関係を設定する。金属エレメント
３２の限界ロール角αの上限値である２．５°は、駆動
力伝達効率が所定値以上となるロール角の値として設定
され、また金属エレメント３２の限界ロール角αの下限
値である０．７°は、ドライブプーリまたはドリブンプ
ーリ１１の軸方向推力によるＶ面４４の変形に伴って発
生するロール角の値として設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無端状の金属リン
グを複数枚積層した金属リング集合体と、金属リング集
合体が嵌合するリングスロットを有する多数の金属エレ
メントとを備え、金属エレメントのプーリ当接面がドラ
イブプーリおよびドリブンプーリのＶ面に当接するよう
に巻き掛けられて両プーリ間で駆動力の伝達を行う無段
変速機用ベルトに関する。

【０００２】

【従来の技術】無段変速機用の金属ベルトにおいて、金
属エレメントの左右一方のサドル面の外端と左右他方の
イヤー部下面の内端との距離をＡとし、金属リング集合
体の半径方向外周面とイヤー部下面との距離をＢとした
とき、ｔａｎ^-1Ｂ／Ａを１°未満に設定することによ
り、金属エレメントの過剰なローリングを抑制してプー
リへのスムーズな噛み込みを可能にしたものが、特開平
７−１２１７７号公報により公知である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、金属エレメ
ントのリングスロットの溝幅は、そこに嵌合する金属リ
ング集合体の厚さよりも僅かに大きく設定されており、
リングスロットのサドル面に半径方向内周面を支持され
た金属リング集合体は、その半径方向外周面とイヤー部
下面との間に僅かな隙間が形成される。従って、金属リ
ング集合体の半径方向外周面を金属エレメントのイヤー
部下面に接触させない範囲で、金属リング集合体に対す
る金属エレメントのローリングを許容することができ
る。しかしながら、金属リング集合体の半径方向外周面
がイヤー部下面と干渉しない範囲での金属エレメントの
最大ロール角（これを限界ロール角と定義する）が過大
である場合、つまり金属リング集合体およびイヤー部下
面間の隙間が大きい場合にも、また逆に限界ロール角が
過小である場合にも、金属ベルトによる動力伝達効率が
低下する問題がある。

【０００４】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、金属エレメントの限界ロール角の範囲を規定するこ
とにより金属ベルトによる動力伝達効率を高い値に保持
するとともに、金属リング集合体の耐久性を高めること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載された発明によれば、無端状の金属
リングを複数枚積層した金属リング集合体と、金属リン
グ集合体が嵌合するリングスロットを有する多数の金属
エレメントとを備え、金属エレメントのプーリ当接面が
ドライブプーリおよびドリブンプーリのＶ面に当接する
ように巻き掛けられて両プーリ間で駆動力の伝達を行う
無段変速機用ベルトにおいて、金属リング集合体の半径
方向外周面が金属エレメントのリングスロットの半径方
向外縁に接触するときの金属エレメントのロール角を限
界ロール角αとしたとき、 ０．７°＜α＜２．５° となるように、金属リング集合体の厚さおよびリングス
ロットの溝幅の関係を設定したことを特徴とする無段変
速機用ベルトが提案される。

【０００６】また請求項２に記載された発明によれば、
請求項１の構成に加えて、金属エレメントの限界ロール
角αの上限値は、動力伝達効率が所定値以上となるロー
ル角の値として設定されることを特徴とする無段変速機
用ベルトが提案される。

【０００７】また請求項３に記載された発明によれば、
請求項１の構成に加えて、金属エレメントの限界ロール
角αの下限値は、ドライブプーリまたはドリブンプーリ
の軸方向推力によるＶ面の変形に伴って発生するロール
角の値として設定されることを特徴とする無段変速機用
ベルトが提案される。

【０００８】上記構成によれば、金属エレメントの限界
ロール角αが２．５°未満となるように金属リング集合
体の厚さおよびリングスロットの溝幅の関係を設定した
ので、２．５°以上の過大な限界ロール角αによって金
属リングが妄動してプーリのＶ面との間にコジリが発生
するのを防止し、動力伝達効率が低下するのを防止する
ことができる。また金属エレメントの限界ロール角αが
０．７°を越えるように金属リング集合体の厚さおよび
リングスロットの溝幅の関係を設定したので、プーリの
軸方向推力によるＶ面の変形に伴って金属エレメントが
強制的にローリングしたときに、そのローリングが金属
リング集合体およびイヤー部下面の干渉により抑制され
るのを防止し、金属エレメントとプーリのＶ面とのコジ
リをなくして動力伝達効率の低下を防止するとともに、
金属リング集合体の耐久性の低下を防止することができ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

【００１０】図１〜図６は本発明の一実施例を示すもの
で、図１は無段変速機を搭載した車両の動力伝達系のス
ケルトン図、図２は金属ベルトの部分斜視図、図３はド
リブンプーリに係合した金属エレメントがローリングし
た状態を示す図、図４はドリブンプーリの固定側プーリ
半体の変形を説明する図、図５はドリブンプーリの固定
側プーリ半体の半径方向位置と軸方向変形量との関係を
示すグラフ、図６は金属エレメントの限界ロール角と動
力伝達効率との関係を示すグラフである。

【００１１】図１は自動車に搭載された金属ベルト式無
段変速機Ｔの概略構造を示すもので、エンジンＥのクラ
ンクシャフト１にダンパー２を介して接続されたインプ
ットシャフト３は発進用クラッチ４を介して金属ベルト
式無段変速機Ｔのドライブシャフト５に接続される。ド
ライブシャフト５に設けられたドライブプーリ６は、ド
ライブシャフト５に固着された固定側プーリ半体７と、
この固定側プーリ半体７に対して接離可能な可動側プー
リ半体８とを備えており、可動側プーリ半体８は油室９
に作用する油圧で固定側プーリ半体７に向けて付勢され
る。

【００１２】ドライブシャフト５と平行に配置されたド
リブンシャフト１０に設けられたドリブンプーリ１１
は、ドリブンシャフト１０に固着された固定側プーリ半
体１２と、この固定側プーリ半体１２に対して接離可能
な可動側プーリ半体１３とを備えており、可動側プーリ
半体１３は油室１４に作用する油圧で固定側プーリ半体
１２に向けて付勢される。ドライブプーリ６およびドリ
ブンプーリ１１間に、左右の一対の金属リング集合体３
１，３１に多数の金属エレメント３２を支持してなる金
属ベルト１５が巻き掛けられる（図２参照）。それぞれ
の金属リング集合体３１は、１２枚の金属リング３３を
積層してなる。

【００１３】ドリブンシャフト１０には前進用ドライブ
ギヤ１６および後進用ドライブギヤ１７が相対回転自在
に支持されており、これら前進用ドライブギヤ１６およ
び後進用ドライブギヤ１７はセレクタ１８により選択的
にドリブンシャフト１０に結合可能である。ドリブンシ
ャフト１０と平行に配置されたアウトプットシャフト１
９には、前記前進用ドライブギヤ１６に噛合する前進用
ドリブンギヤ２０と、前記後進用ドライブギヤ１７に後
進用アイドルギヤ２１を介して噛合する後進用ドリブン
ギヤ２２とが固着される。

【００１４】アウトプットシャフト１９の回転はファイ
ナルドライブギヤ２３およびファイナルドリブンギヤ２
４を介してディファレンシャル２５に入力され、そこか
ら左右のアクスル２６，２６を介して駆動輪Ｗ，Ｗに伝
達される。

【００１５】而して、エンジンＥの駆動力はクランクシ
ャフト１、ダンパー２、インプットシャフト３、発進用
クラッチ４、ドライブシャフト５、ドライブプーリ６、
金属ベルト１５およびドリブンプーリ１１を介してドリ
ブンシャフト１０に伝達される。前進走行レンジが選択
されているとき、ドリブンシャフト１０の駆動力は前進
用ドライブギヤ１６および前進用ドリブンギヤ２０を介
してアウトプットシャフト１９に伝達され、車両を前進
走行させる。また後進走行レンジが選択されていると
き、ドリブンシャフト１０の駆動力は後進用ドライブギ
ヤ１７、後進用アイドルギヤ２１および後進用ドリブン
ギヤ２２を介してアウトプットシャフト１９に伝達さ
れ、車両を後進走行させる。

【００１６】このとき、金属ベルト式無段変速機Ｔのド
ライブプーリ６の油室９およびドリブンプーリ１１の油
室１４に作用する油圧を、電子制御ユニットＵ１からの
指令で作動する油圧制御ユニットＵ２で制御することに
より、その変速比が無段階に調整される。即ち、ドライ
ブプーリ６の油室９に作用する油圧に対してドリブンプ
ーリ１１の油室１４に作用する油圧を相対的に増加させ
れば、ドリブンプーリ１１の溝幅が減少して有効半径が
増加し、これに伴ってドライブプーリ６の溝幅が増加し
て有効半径が減少するため、金属ベルト式無段変速機Ｔ
の変速比はＬＯＷに向かって無段階に変化する。逆にド
リブンプーリ１１の油室１４に作用する油圧に対してド
ライブプーリ６の油室９に作用する油圧を相対的に増加
させれば、ドライブプーリ６の溝幅が減少して有効半径
が増加し、これに伴ってドリブンプーリ１１の溝幅が増
加して有効半径が減少するため、金属ベルト式無段変速
機Ｔの変速比はＴＯＰに向かって無段階に変化する。

【００１７】図２に示すように、金属板から打ち抜いて
成形した金属エレメント３２は、概略台形状のエレメン
ト本体３４と、金属リング集合体３１，３１が嵌合する
左右一対のリングスロット３５，３５間に位置するネッ
ク部３６と、ネック部３６を介して前記エレメント本体
３４の上部に接続される概略三角形のイヤー部３７とを
備える。金属リング集合体３１，３１は、リングスロッ
ト３５，３５の半径方向内縁を構成するサドル面３８
Ｌ，３８Ｌと、リングスロット３５，３５の半径方向外
縁を構成するイヤー部下面３８Ｕ，３８Ｕとに挟まれて
おり、金属リング集合体３１，３１の最内層の金属リン
グ３３，３３はサドル面３８Ｌ，３８Ｌに支持され、金
属リング集合体３１，３１の最外層の金属リング３３，
３３とイヤー部下面３８Ｕ，３８Ｕとの間には隙間が形
成される。

【００１８】エレメント本体３４の左右方向両端部に
は、ドライブプーリ６およびドリブンプーリ１１のＶ面
４４，４４に当接可能な一対のプーリ当接面３９，３９
が形成される。また金属エレメント３２の進行方向前側
および後側には、該進行方向に直交するとともに相互に
平行な前後一対の主面４０，４０が形成され、また進行
方向前側の主面４０の下部には左右方向に延びるロッキ
ングエッジ４１を介して傾斜面４２が形成される。更
に、前後に隣接する金属エレメント３２，３２を結合す
べく、イヤー部３７の前後面に凸部４３および凹部（図
示せず）が形成される。

【００１９】ところで、ドライブプーリ６あるいはドリ
ブンプーリ１１に金属ベルト１５が巻き付いていると
き、両プーリ６，１１のＶ面４４，４４と金属エレメン
ト３２のプーリ当接面３９，３９とが相互にスリップす
るのを防止すべく、ドライブプーリ６の固定側プーリ半
体７および可動側プーリ半体８間、あるいはドリブンプ
ーリ１１の固定側プーリ半体１２および可動側プーリ半
体１３間には軸方向推力が作用する。この軸方向推力に
より圧縮された金属エレメント３２の変形量は無視でき
る程度に小さいものであるが、両プーリ６，１１のＶ面
４４，４４の変形量は金属エレメント３２の挙動に影響
を与える程度に大きくなる。そして固定側プーリ半体
７，１２の変形量と可動側プーリ半体８，１３の変形量
とを比較すると、固定側プーリ半体７，１２の変形量の
方が大きくなることが実験的に解明されている。図３に
は、ドリブンプーリ１１の固定側プーリ半体１２および
可動側プーリ半体１３の変形状態が示されており、鎖線
は変形前の状態を、実線は変形後の状態をそれぞれ示し
ている。

【００２０】

【表１】

【００２１】レシオｉ＝２．４６（ＬＯＷ）、入力回転
数Ｎｉｎ＝４５００ｒｐｍ、入力トルクＴｉｎ＝１５８
Ｎ・ｍの運転条件におけるドリブンプーリ１１の固定側
プーリ半体１２の変形状態が表１に示される。図４を併
せて参照すると明らかなように、表１の第１欄の半径方
向位置Ｙはプーリ軸線から測ったＶ面４４上の任意の点
までの半径方向の距離であり、第２欄の軸方向位置Ｚは
Ｖ面４４の頂点から測ったＶ面４４上の任意の点（変形
前）までの軸方向の距離であり、第３欄の軸方向変形量
ｄＺはＶ面４４上の任意の点の軸方向の変形量であり、
第４欄の軸方向位置Ｚ１はＶ面４４の頂点から測ったＶ
面４４上の任意の点（変形後）までの軸方向の距離であ
り、第５欄のＶ面角度変化量ｍはＶ面４４上の任意の点
の変形前および変形後のＶ面角度の差である。

【００２２】この表から明らかなように、Ｖ面４４の軸
方向変形量ｄＺは半径方向外側程大きくなり、Ｖ面角度
変化量ｍも半径方向外側程大きくなる。そしてＶ面角度
変化量ｍの最大値は０．６８１°となる。図５には、ド
リブンプーリ１１の固定側プーリ半体１２における、半
径方向位置Ｙに対する軸方向変形量ｄＺの計算値および
実測値が示される。

【００２３】金属エレメント３２の一対のプーリ当接面
３９，３９の成す角度は、変形していない状態でのドリ
ブンプーリ１１のＶ面４４，４４の成す角度に一致して
いるが、上述したようにＶ面４４，４４が変形してＶ面
角度変化量ｍが生じると、一対のプーリ当接面３９，３
９の両方が同時にＶ面４４，４４に当接することが不可
能になる。このような場合に、Ｖ面角度変化量ｍが大き
い方のＶ面４４、つまり固定側プーリ半体１２のＶ面４
４に金属エレメント３２の一方のプーリ当接面３９が追
従し、他方のプーリ当接面３９はＶ面角度変化量ｍが小
さい可動側プーリ半体１３のＶ面４４から離れる現象が
発生する。その結果、図３に示すように、金属エレメン
ト３２は固定側プーリ半体１２側に倒れるようにローリ
ングし、そのロール角は固定側プーリ半体１２のＶ面角
度変化量ｍに等しくなる。

【００２４】図６はベルト式無段変速機Ｔの３種類の運
転状態について、エレメント３２の限界ロール角αに対
する金属ベルト１５の動力伝達効率の変化を示すもので
ある。レシオｉ＝２．４９（ＬＯＷ）、入力回転数Ｎｉ
ｎ＝４５００ｒｐｍ、入力トルクＴｉｎ＝１５８Ｎ・ｍ
の最も厳しい運転条件において顕著に示されるように、
限界ロール角αが０．７°＜α＜２．５°の領域では動
力伝達効率が高い値（９２％以上）に保持されるが、限
界ロール角αが０．７°以下の領域および限界ロール角
αが２．５°以上の領域では動力伝達効率が低下してし
まう。

【００２５】その理由は、前述したようにドリブンプー
リ１１の固定側プーリ半体１２の変形に起因して金属エ
レメント３２が最大値で約０．７°ローリングするた
め、限界ロール角αが０．７°以下であると、金属エレ
メント３２が僅かにローリングしただけで金属リング集
合体３１がイヤー部下面３８Ｕと干渉してしまい、金属
エレメント３２のローリングの自由度が低下してＶ面４
４，４４との間にコジリが発生するためと考えられる。
また限界ロール角αが２．５°以上になると、金属エレ
メント３２が金属リング集合体３１に対して自由にロー
リングできるため、金属エレメント３２が妄動してＶ面
４４，４４との間にコジリが発生するためと考えられ
る。しかも限界ロール角αが０．７°以下であるために
金属リング集合体３１がイヤー部下面３８Ｕと干渉する
と、金属リング３３がイヤー部下面３８Ｕから繰り返し
荷重を受けて耐久性が低下する可能性がある。

【００２６】以上のように、リングスロット４４，４４
の溝幅と金属リング集合体３１，３１の厚さとの関係を
適当に設定することにより、金属エレメント３２の限界
ロール角αが０．７°＜α＜２．５°の領域に納まるよ
うにすれば、金属エレメント３２のローリングの自由度
が過小あるいは過大になるのを回避し、動力伝達効率を
高い値に保持するとともに、イヤー部下面３８Ｕ，３８
Ｕとの干渉による金属リング集合体３１，３１の耐久性
低下を防止することができる。

【００２７】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、金属エレ
メントの限界ロール角αが２．５°未満となるように金
属リング集合体の厚さおよびリングスロットの溝幅の関
係を設定したので、２．５°以上の過大な限界ロール角
αによって金属リングが妄動してプーリのＶ面との間に
コジリが発生するのを防止し、動力伝達効率が低下する
のを防止することができる。また金属エレメントの限界
ロール角αが０．７°を越えるように金属リング集合体
の厚さおよびリングスロットの溝幅の関係を設定したの
で、プーリの軸方向推力によるＶ面の変形に伴って金属
エレメントが強制的にローリングしたときに、そのロー
リングが金属リング集合体およびイヤー部下面の干渉に
より抑制されるのを防止し、金属エレメントとプーリの
Ｖ面とのコジリをなくして動力伝達効率の低下を防止す
るとともに、金属リング集合体の耐久性の低下を防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】無段変速機を搭載した車両の動力伝達系のスケ
ルトン図

【図２】金属ベルトの部分斜視図

【図３】ドリブンプーリに係合した金属エレメントがロ
ーリングした状態を示す図

【図４】ドリブンプーリの固定側プーリ半体の変形を説
明する図

【図５】ドリブンプーリの固定側プーリ半体の半径方向
位置と軸方向変形量との関係を示すグラフ

【図６】金属エレメントの限界ロール角と動力伝達効率
との関係を示すグラフ

【符号の説明】

６ ドライブプーリ １１ ドリブンプーリ ３１ 金属リング集合体 ３２ 金属エレメント ３３ 金属リング ３５ リングスロット ４４ Ｖ面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鹿子木 健 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 嶋田 貴通 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無端状の金属リング（３３）を複数枚積
   層した金属リング集合体（３１）と、金属リング集合体
   （３１）が嵌合するリングスロット（３５）を有する多
   数の金属エレメント（３２）とを備え、金属エレメント
   （３２）のプーリ当接面（３９）がドライブプーリ
   （６）およびドリブンプーリ（１１）のＶ面（４４）に
   当接するように巻き掛けられて両プーリ（６，１１）間
   で駆動力の伝達を行う無段変速機用ベルトにおいて、 金属リング集合体（３１）の半径方向外周面が金属エレ
   メント（３２）のリングスロット（３５）の半径方向外
   縁に接触するときの金属エレメント（３２）のロール角
   を限界ロール角αとしたとき、 ０．７°＜α＜２．５° となるように、金属リング集合体（３１）の厚さおよび
   リングスロット（３５）の溝幅の関係を設定したことを
   特徴とする無段変速機用ベルト。
2. 【請求項２】 金属エレメント（３２）の限界ロール角
   αの上限値は、動力伝達効率が所定値以上となるロール
   角の値として設定されることを特徴とする、請求項１に
   記載の無段変速機用ベルト。
3. 【請求項３】 金属エレメント（３２）の限界ロール角
   αの下限値は、ドライブプーリ（６）またはドリブンプ
   ーリ（１１）の軸方向推力によるＶ面（４４）の変形に
   伴って発生するロール角の値として設定されることを特
   徴とする、請求項１に記載の無段変速機用ベルト。