JP2008240958A - 無段変速機用ベルトおよびベルト式無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】プーリに対するエレメントの姿勢を矯正してエレメントやプーリの摩耗を抑制することのできる無段変速機用ベルトおよびベルト式無段変速機を提供すること。
【解決手段】リング３，４が巻掛けられて環状に結束されるエレメント２に、エレメント２が円弧状に湾曲して配列された状態で隣接する他のエレメント２に接触するロッキングエッジ１４と、リング３，４が巻き掛けられた際にリング３，４の内周面と接触するサドル面１２，１３とが形成されているとともに、リング３，４とエレメント２とにより構成され、溝１８，１９の幅を変更可能な第１および第２プーリ１６，１７にエレメント２が巻き掛けられる無段変速機用ベルト１において、ロッキングエッジ１４とサドル面１２，１３との間の距離δが、ベルト１の幅方向での一方で相対的に短く、かつ他方で相対的に長く設定されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、溝幅を変更できる少なくとも一対のプーリに巻き掛けられてこれらのプーリの間で動力を伝達し、かつ溝幅の変化に応じてプーリに対する巻き掛け半径が変化して変速比を連続的に変化させる無段変速機用ベルトおよびそのベルトを使用したベルト式無段変速機に関するものである。

この種のベルトとして、エレメントあるいはブロックなどと称される多数の金属片を環状に配列し、これらのエレメントを、リングあるいはバンドなどと称される金属製の環状の帯状体で結束した構成のベルトが知られている。そのエレメントのベルト幅方向におけるの左右両側面は、プーリの溝を形成しているテーパー状の２面（コーン面）に接触するように、いわゆるＶ字状の傾斜面として構成されている。そして、その傾斜面がプーリのコーン面に接触することにより、両者の間で生じる摩擦力によって動力を伝達するように構成されている。

また、その摩擦力を確保するために、プーリによってエレメントを挟み付けるように構成されており、これは、具体的には、プーリが、固定プーリと、これに対向する可動プーリとによって構成され、可動プーリを固定プーリ側に押圧することにより、これら固定プーリと可動プーリとの間にエレメントを挟み付けるようになっている。そして、このような挟持力（もしくは挟圧力）に対抗してベルトが環状を維持するように、各エレメントがリングによって結束されている。

上記のリングは、各プーリの間では直線状に引っ張られるが、プーリに巻き掛かっている部分は、その巻き掛け半径に応じた曲率で湾曲する。このような形状の変化が、無段変速機の動作中に繰り返し生じるので、従来では、薄板状の環状材を積層して前記リングを構成している。

このような構成のリングでは、これを構成している薄板状の環状材同士の間で摩擦が生じ、これに加えて最内層の環状材とエレメントとの間でも摩擦が生じる。それらの各部位での摩擦力が相違することによるリングの耐久性の低下を防止するために、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（リング）に、多数の金属ブロック（エレメント）を支持してなる無段変速機用ベルトであって、エレメントのサドル面に接触する最内層の金属リングとサドル面との間の摩擦係数と、相互に接触する金属リング同士の摩擦係数とが、ほぼ一致するように構成された無段変速機用ベルトに関する発明が、特許文献１に記載されている。

また、特許文献２には、Ｖベルト変速機の作動時に生じる駆動軸側および従動軸側の各プーリのテーパ面とＶベルトの側面との接触が正規当たりとなるように、各プーリの一対のテーパ面とＶベルトの両側面との少なくともいずれか一方が、非対称に形成されたＶベルト変速機のアライメント補正構造に関する発明が記載されている。

そして、特許文献３には、積層ベルト（リング）と多数のＶ形ブロック（エレメント）とからなる伝動ベルトであって、エレメントが、ベルト屈曲時に隣接するエレメントに接触してピッチ円となるロッキングエッジを少なくとも２つ以上有している伝動ベルトに関する発明が記載されている。

特開平１１−１１７９９８号公報 特開平１１−２２７９７号公報 特開平５−１０６６９１号公報

従来のベルト式の無段変速機は、上記のように、プーリが固定プーリと可動プーリとによって構成されているので、変速比を変えるために、一方のプーリにおける可動プーリを固定プーリ側に移動し、かつ他方のプーリにおける可動プーリを固定プーリから離れる方向に移動させた場合、それぞれのプーリにおける溝幅方向の中心位置が変動する。したがって、各プーリにおける溝幅方向での中心位置が相対的にずれている状態では、一方のプーリに巻き掛かっている部分でのベルトの幅方向の中心と、他方のプーリに巻き掛かっている部分でのベルトの幅方向の中心とが、軸線方向に相対的にずれてしまい、各プーリの間のベルトが直線状に配列されている部分は、各プーリに対して斜めに張られることになる。すなわちいわゆる芯ずれが生じる。

したがって、そのような芯ずれが生じている状態では、プーリに対してエレメントが斜めになって進入する。すなわち、エレメントが、プーリの中心軸線を含む面に対して平行にならずに、傾斜した姿勢でプーリの溝に進入する。そのために、エレメントの左右両端部が、プーリのコーン面に片当たり（もしくは肩当たり）し、その結果、両者の接触面積が小さくなって、接触面圧が増大し、これが原因となって、エレメントやコーン面の摩耗が進行する可能性があった。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、プーリに対するエレメントの姿勢を矯正してエレメントやプーリの摩耗を抑制することのできる無段変速機用ベルトおよびベルト式無段変速機を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、板状に形成されて互いに対向して環状に配列され、無端環状のリングが巻掛けられて環状に結束される多数のエレメントに、それら多数のエレメントが円弧状に湾曲して配列された状態で隣接する他のエレメントに接触するロッキングエッジと、前記リングが巻き掛けられた際に前記リングの内周面と接触するサドル面とが形成されているとともに、前記リングとエレメントとにより構成され、溝の幅を変更可能な第１および第２の２組のプーリに前記エレメントが挟み付けられるように前記溝に巻き掛けられる無段変速機用ベルトにおいて、前記ロッキングエッジと前記サドル面との間の距離が、前記ベルトの幅方向での一方で相対的に短く、かつ他方で相対的に長く設定されていることを特徴とする無段変速機用ベルトである。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記エレメントが、前記ベルトの幅方向における中央部に前記エレメントの本体部分から前記ベルトの厚さ方向に延出するように形成された首部と、その首部を挟んだ前記ベルトの幅方向における左右２箇所に形成された前記サドル面とを有しているとともに、前記ロッキングエッジと前記ベルトの幅方向での一方における前記サドル面との間の距離が前記ロッキングエッジと前記ベルトの幅方向での他方における前記サドル面との間の距離よりも短くなるように形成されていることを特徴とする無段変速機用ベルトである。

さらに、請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記ベルトの幅方向での一方が、前記ベルトの走行時に前記第１プーリの溝幅方向における中心位置と前記第２プーリの溝幅方向における中心位置とが相対的にずれた状態で前記エレメントが前記第１プーリの溝にその第１プーリの中心軸線を含む面に対して傾斜して進入する芯ずれが生じた際に、前記エレメントの進行方向に対して遅れる端部側であることを特徴とする無段変速機用ベルトである。

そして、請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の前記無段変速機用ベルトを備えていることを特徴とするベルト式無段変速機である。

一方、請求項５の発明は、板状に形成されて互いに対向して環状に配列され、無端環状のリングが巻掛けられて環状に結束される多数のエレメントに、それら多数のエレメントが円弧状に湾曲して配列された状態で隣接する他のエレメントに接触するロッキングエッジと、前記リングが巻き掛けられた際に前記リングの内周面と接触するサドル面とが形成されているとともに、前記リングとエレメントとにより構成され、溝の幅を変更可能な第１および第２の２組のプーリに前記エレメントが挟み付けられるように前記溝に巻き掛けられる無段変速機用ベルトを備えたベルト式無段変速機において、前記ベルトの走行時に前記第１プーリの溝幅方向における中心位置と前記第２プーリの溝幅方向における中心位置とが相対的にずれた状態で前記エレメントが前記第１もしくは第２プーリの溝にその第１もしくは第２プーリの中心軸線を含む面に対して傾斜して進入する芯ずれが生じた際に、前記エレメントの前記ベルトの幅方向における左右両側面と前記第１もしくは第２プーリの前記溝面とのなす角度を、前記芯ずれが生じていない状態で前記左右両側面と前記溝面とがなす正規の角度に近づけるように、前記第１プーリの回転軸線方向と前記第２プーリの回転軸線方向との間に角度差を設けていることを特徴とするベルト式無段変速機である。

また、請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記角度差が、前記芯ずれの量に基づいて設定されていることを特徴とするベルト式無段変速機である。

そして、請求項７の発明は、請求項５または６の発明において、前記無段変速機用ベルトが、請求項１ないし３のいずれかに記載の無段変速機用ベルトを含むことを特徴とするベルト式無段変速機である。

したがって、請求項１の発明によれば、ベルトがプーリに巻き掛かっている部位では、エレメントとプーリとの間で動力を受け渡す箇所すなわち接触部と、リングがエレメントに接触している箇所とのプーリの中心からの半径が異なっているから、エレメントとリングとの間に相対的な滑りが生じる。そして、エレメントのロッキングエッジとサドル面との間の距離が、ベルトの幅方向すなわちプーリの溝幅方向での両側で異なっているため、ロッキングエッジとサドル面との間の距離が短い方の側に対して、前記距離が長い方の側で、エレメントとリングとの間の摩擦力が大きくなる。その結果、前記距離が長い方の側をベルトの走行方向の前方側に押す力が生じ、これがエレメントの向きを変化させるモーメントとなる。そのため、プーリの溝に進入するエレメントの向きが、そのトルクによって是正されて、エレメントのプーリに対するいわゆる片当たりやそれに伴うエレメントもしくはプーリの摩耗を防止もしくは抑制することができる。

また、請求項２の発明によれば、中央の首部を挟んで左右両側に２箇所のサドル面が形成されたエレメントと、左右のサドル面に巻き掛けられる２列のリングとから構成される無段変速機用ベルトに対して、エレメントのプーリに対するいわゆる片当たりやそれに伴うエレメントもしくはプーリの摩耗を防止もしくは抑制することができる。

さらに、請求項３の発明によれば、芯ずれが生じた際にエレメントの進行方向に対して遅れる端部側のロッキングエッジとサドル面との間の距離が、他方の端部側のロッキングエッジとサドル面との間の距離よりも短く形成されることで、前記遅れる端部側のエレメントとリングとの間の摩擦力が増大する。その結果、前記遅れる端部側をベルトの走行方向の前方側に押す力が生じ、これがエレメントの向きを変化させるモーメントとなる。そのため、ベルトを構成しているエレメントのプーリに対する姿勢もしくは傾きを積極的に矯正して、エレメントのプーリに対するいわゆる片当たりやそれに伴うエレメントもしくはプーリの摩耗を、より確実に防止もしくは抑制することができる。

そして、請求項４の発明によれば、ベルトのいわゆる芯ずれが生じている状態であっても、ベルトを構成しているエレメントのプーリに対する姿勢もしくは傾きを積極的に矯正して、エレメントのプーリに対するいわゆる片当たりやそれに伴うエレメントもしくはプーリの摩耗を防止もしくは抑制し、ひいては耐久性に優れたベルト式無段変速機を得ることができる。

一方、請求項５の発明によれば、ベルト式無段変速機が変速を行う際には、それぞれのプーリにおける溝幅方向の中心位置が変動し、いわゆる芯ずれが不可避的に生じるが、第１プーリの回転軸線方向と第２プーリの回転軸線方向との間に角度差が設けられていることで、エレメントの左右両側面とプーリの溝面とのなす角度が芯ずれが生じていない状態における正規の角度に近づけられる。すなわち、ベルトを構成しているエレメントのプーリに対する姿勢もしくは傾きが是正もしくは矯正される。その結果、エレメントのプーリに対するいわゆる片当たりやそれに伴うエレメントもしくはプーリの摩耗を防止もしくは抑制し、ひいては耐久性に優れたベルト式無段変速機を得ることができる。

また、請求項６の発明によれば、エレメントのプーリに対する姿勢もしくは傾きを是正もしくは矯正するために第１プーリの回転軸線方向と第２プーリの回転軸線方向との間に設けられる角度差が、芯ずれの量に応じて設定される。そのため、エレメントのプーリに対するいわゆる片当たりやそれに伴うエレメントもしくはプーリの摩耗を、より確実に防止もしくは抑制し、ひいては耐久性に優れたベルト式無段変速機を得ることができる。

そして、請求項７の発明によれば、ベルトのいわゆる芯ずれが生じている状態であっても、ベルトを構成しているエレメントのプーリに対する姿勢もしくは傾きを更に積極的に矯正して、エレメントのプーリに対するいわゆる片当たりやそれに伴うエレメントもしくはプーリの摩耗を抑制もしくは防止し、ひいては耐久性に優れたベルト式無段変速機を得ることができる。

つぎに、この発明を図面を参照して具体的に説明する。図５にこの発明に係る無段変速機用ベルト１の一部を示してあり、このベルト１は、多数のエレメント２を、それぞれの向きを揃えて環状に配列し、これを２本のリング３，４で結束して構成されている。そのエレメント２は、例えば図６に示すように、金属製の板片状の部材であって、その幅方向（図６での左右方向）における左右の両側面５，６がエレメント２を正面から見た状態でいわゆるＶ字状に傾斜した面として形成された基体（本体）部分である板部７を有し、それら傾斜した左右側面５，６が動力の伝達に関与する摩擦面となっている。

板部７の幅方向における中央部には、図６での上方に延びた、言い換えると、板部７からベルト１の厚さ方向に延出した首部８が形成されている。その首部８の上端部には、板部７の幅方向での両側に傘状に延びた頭部９が首部８と一体に形成されている。したがって板部７の図６での上側のエッジ部分と頭部９の図６での下側のエッジ部分との間に、図６での左右方向に開いたスリット部（溝部）１０，１１が形成されている。このスリット部１０，１１は、互いに密着して環状に配列されたエレメント２を環状に結束するためのリング３，４を挿入して巻き掛けるための部分であり、したがって板部７の図６での上側のエッジ部分が、リング３，４の内周面を接触させて載せるサドル面１２，１３となっている。

エレメント２は、互いにほぼ密着した状態で環状に配列され、かつリング３，４によって結束されるので、ベルト１の全体として湾曲する部分で、密着状態を維持して滑らかに湾曲するようにするために、各エレメント２の図６での下側の部分（環状に配列した状態での中心寄りの部分）が薄肉化されている。すなわち、板部７の一方の面（例えば図６における正面）における前記サドル面１２，１３より所定寸法下がった（オフセットされた）部分から下側（図６での下側）の部分が削り落とされた状態で次第に薄肉化されている。したがって、各エレメント２が扇形に拡がって接触する状態、言い換えると、各エレメント２が円弧状に湾曲して配列されてベルト１として湾曲する場合に、その板厚の変化する境界部分で接触する。この境界部分のエッジが、ロッキングエッジ１４となっている。

また、各エレメント２の頭部９には、隣接するエレメント２同士の相対的な位置を決めるための凸部（ディンプル）１５とその反対側の凹部（ホール）（図示せず）とが形成されている。すなわち、前述した首部８の延長位置（あるいは頭部９の中央部）に凸部１５が形成され、この凸部１５とは反対側の面に凹部（ホール）が形成されている。

リング３，４は、金属製の薄い帯状材を複数枚積層して構成されている。そして、一方のリング３が、向きを揃えて環状に配列された多数のエレメント２における一方のスリット部１０に挿入され、また他方のリング４が他方のスリット部１１に挿入され、それぞれのリング３，４がサドル面１２，１３に接触している。

上記のベルト１が使用される無段変速機（ベルト式無段変速機）ＣＶＴは、図７に示すように、中心軸線Ｌ1，Ｌ2を互いに平行にして配置された駆動プーリ１６と従動プーリ１７とを備えている。これらのプーリ１６，１７は、軸線方向に対して固定された固定プーリ１６ａ，１７ａと、その固定プーリ１６ａ，１７ａに対して接近・離隔するように軸線方向に対して移動可能に設けられた可動プーリ１６ｂ，１７ｂとから構成されており、それぞれの可動プーリ１６ｂ，１７ｂをその背面側に設けられた油圧アクチュエータ１６ｃ，１７ｃによって軸線方向に移動させるようになっている。なお、一方のプーリ１６，１７における固定プーリ１６ａ，１７ａの半径方向で外側に、他方のプーリ１７，１６における可動プーリ１７ｂ，１６ｂが配置されている。これは、各プーリ１６，１７の軸線方向での中心位置が、変速比に応じてずれるいわゆる芯ずれを可及的に少なくするためである。

それぞれ対をなす固定プーリ１６ａ，１７ａと可動プーリ１６ｂ，１７ｂの互いに対向する側の面は、テーパー状のコーン面１６ｄ，１７ｄとなっており、これらのコーン面１６ｄ，１７ｄによって断面形状がＶ字状をなす溝１８，１９が形成されている。したがってその溝１８，１９の幅（各プーリ１６，１７の軸線方向に測った間隔）が、可動プーリ１６ｂ，１７ｂを軸線方向に移動させることにより変化するようになっている。

前述した各エレメント２における左右の側面５，６は、上記の溝１８，１９の開き角度（傾斜角度）に一致するように傾斜しており、したがってベルト１を各プーリ１６，１７に巻き掛けることにより、各エレメント２が溝１８，１９に嵌り込んでコーン面１６ｄ，１７ｄに面接触するように構成されている。また、その状態で、可動プーリ１６ｂ，１７ｂを軸線方向に押圧することにより、ベルト１の挟圧力を生じさせて、伝達トルク容量を設定するようになっている。

無段変速機ＣＶＴでの変速比は、駆動プーリ１６と従動プーリ１７との回転数の比であるから、駆動プーリ１６の溝幅を大きくしてベルト１の巻き掛け半径を小さくするとともに、従動プーリ１７の溝幅を小さくしてベルト１の巻き掛け半径を大きくすれば、変速比が大きくなる。これとは反対に、駆動プーリ１６の溝幅を小さくしてベルト１の巻き掛け半径を大きくするとともに、従動プーリ１７の溝幅を大きくしてベルト１の巻き掛け半径を小さくすれば、変速比が小さくなる。このようにして変速比を大小に変化させる場合、各プーリ１６，１７における可動プーリ１６ｂ，１７ｂを互いに反対方向に移動させるから、芯ずれＧが生じる。その状態を図７に示してあり、この状態でベルト１が図７の矢印Ａの方向に走行しているとすると、緩み側にある各エレメント２は、従動プーリ１７における溝１９に傾いた状態で進入する。ここで、傾いているとは、エレメント２が、プーリ１６，１７の中心軸線Ｌ1，Ｌ2を含む面に対して平行にならずに交差する方向を向いている状態である。

このように傾いた状態で溝１９に進入したエレメント２の左右両側面５，６は、その全面でコーン面１７ｄに接触せずに、図８の（ａ）に示すように、片当たり（もしくは肩当たり）する。前述したように、左右両側面５，６とコーン面１７ｄとが片当たりすると、それらの間の接触面圧が大きくなり、左右両側面５，６あるいはコーン面１７ｄの摩耗が進行するおそれがある。そこで、この発明によるエレメント２は、プーリ１６，１７の芯ずれが生じた場合に、エレメント２の姿勢をエレメント２とプーリ１７との片当たりを解消する方向に矯正させるために、ロッキングエッジ１４と左右のサドル面１２，１３との間の距離が左右で異なるように、すなわち、ロッキングエッジ１４とサドル面１２，１３との間の距離が、ベルト１の幅方向での一方で相対的に短く、かつベルト１の幅方向での他方で相対的に長くなるように構成されている。

具体的には、図１に示すように、ロッキングエッジ１４とサドル面１２との間の距離δRが、ロッキングエッジ１４とサドル面１３との間の距離δLよりも短くなるようにエレメント２が形成されている。この図１に示す例では、板部７において、それぞれ同じ位置に形成されている、言い換えると、エレメント２の幅方向（図１での左右方向）において左右対称に形成されているサドル面１２，１３に対して、エレメント２の右側面５から左側面６へ向かうにつれて徐々にそれらサドル面１２，１３から遠ざかるように、ロッキングエッジ１４が形成されている。したがって、エレメント２の右側面５におけるロッキングエッジ１４とサドル面１２との間の距離δRが、左側面６におけるロッキングエッジ１４とサドル面１３との間の距離δLよりも短くなっている。

図９，図１０に示すように、駆動プーリ１６におけるベルト１の巻き掛かり径をＤinとすると、リング１のリング張力Ｔと、駆動プーリ１６に入力される入力トルクＴinとの間には、
Ｔ＝Ｔin／Ｄin ・・・・・（１）
の関係が成立し、入力トルクＴinを一定（＝const）とすると、
Ｔ＝const／Ｄin ・・・・・（２）
となり、リング張力Ｔは、入力トルクＴinが一定の場合、ベルト巻き掛かり径Ｄinの大きさに応じて変化する。

一般に、プーリ１６，１７に巻き掛かっている部分のベルト１は、図１０に示すように、ベルト巻き掛かり半径、すなわちプーリ１６，１７の中心からエレメント２のサドル面１２，１３までの距離ｒ1と、プーリ１６，１７の中心からエレメント２のロッキングエッジまでの距離ｒ2との大きさが相違していて、その結果、エレメント２とリング３，４との間の摩擦力とエレメント２とプーリ１６，１７との間の摩擦力とが相違することから、エレメント２とリング３，４との間で相対滑りが生じる。

また、図１０に示すように、上記のベルト巻き掛かり径Ｄinは、ベルト巻き掛かり半径ｒ1により、
Ｄin＝２・ｒ1 ・・・・・（３）
として表され、また、エレメント２のロッキングエッジ１４とサドル面１２，１３との間の距離δ、すなわち、いわゆるオフセット量δは、ベルト巻き掛かり半径ｒ1、およびプーリ１６，１７の中心からエレメント２のロッキングエッジ１４までの距離ｒ2により、
δ＝ｒ1−ｒ2 ・・・・・（４）
として表され、その結果、これら（１）ないし（４）式により、リング１のリング張力Ｔは、
Ｔ＝const／｛２（δ＋ｒ2）｝ ・・・・・（５）
として表すことができる。

ここで、エレメント２とリング３，４との間で生じる摩擦力Ｐは、リング張力Ｔに応じて変化する。したがって、リング張力Ｔ、すなわち摩擦力Ｐは、入力トルクＴinが一定の場合、オフセット量δあるいはエレメント２のロッキングエッジ１４の位置、言い換えると、エレメント２のロッキングエッジ１４とサドル面１２，１３との間の距離の大きさに応じて変化することになる。

そのため、ロッキングエッジ１４と左右のサドル面１２，１３との間の距離をエレメント２の幅方向の左右で異なるように、すなわち、ロッキングエッジ１４とサドル面１２，１３との間の距離が、ベルト１の幅方向での一方で相対的に短く、かつベルト１の幅方向での他方で相対的に長くなるように、言い換えると、ロッキングエッジ１４とサドル面１２との間の距離と、ロッキングエッジ１４とサドル面１３との間の距離とを、エレメント２の幅方向の左右で異なるように構成することで、エレメント２すなわちベルト１の幅方向における左右で、エレメント２とリング３，４との間で作用する摩擦力Ｐを異ならせることができる。

そして、エレメント２とリング３，４との間には、例えば、図１１，図１２に示すような各種の力、すなわち、リング３，４の張力Ｔ，Ｔ＋dＴ、その張力Ｔ，Ｔ＋dＴによりリング３，４からエレメント２の高さ方向（図１１での上下方向、プーリ１６，１７の径方向）に作用する力Ｔdθ、エレメント２とリング３，４との間の摩擦係数をμ1とした場合に力Ｔdθによりエレメント２とリング３，４との間に作用する摩擦力μ1・Ｔdθ（＝Ｐ）、ベルト１の走行時に隣接するエレメント２から受ける圧縮力Ｃ，Ｃ＋dθ、エレメント２の左右側面５，６に作用するプーリ１６，１７から受ける圧縮力（挟圧力、狭持力）Ｎ、エレメント２とプーリ１６，１７との間の摩擦係数をμ2とした場合に挟圧力Ｎによりエレメント２とプーリ１６，１７との間に作用する摩擦力μ2・Ｎ、などの力の伝達が存在する。

したがって、上記のように、オフセット量δをエレメント２の幅方向での左右で異ならせることで、力Ｔdθを変化させて、エレメント２の幅方向での左右で摩擦力μ1・Ｔdθを異ならせ、前述の図８の（ａ）に示すような、エレメント２をスピンさせる力、すなわち、プーリ１６，１７の芯ずれの状態で、ベルト１がプーリ１７における溝１９に傾いた状態で進入する場合に、エレメント２とプーリ１７との片当たりを解消する方向に矯正する力を作用させることができる。

前述したように、図８の（ａ）に示すようにプーリ１７の溝１９に進入したエレメント２においては、リング３，４とエレメント２との間に滑りが生じるが、この発明に係るベルト１では、そのリング３，４とエレメント２との間の滑りが生じた場合の摩擦力を利用して、エレメント２に対してその姿勢（もしくは向き）を矯正するトルクを生じさせことができるように、言い換えると、エレメント２もしくはベルト１の走行方向に対して後退している（もしくは遅れている）側端部において摩擦力が大きく、これとは反対側で摩擦力が相対的に小さくなるように構成されている。

すなわち、上記のように、ベルト１の進行方向に対して後退もしくは遅れている一方の端部側（遅れ側）（図８の（ａ）での上側）に位置する側のオフセット量δR、すなわちエレメント２のロッキングエッジ１４とサドル面１２との間の距離δRが、他方の端部側（進み側）（図８の（ａ）での下側）に位置する側のオフセット量δL、すなわちエレメント２のロッキングエッジ１４とサドル面１３との間の距離δLよりも短くなるように構成されている。

そのため、エレメント２の遅れ側に作用するリング３のリング張力ＴRが、エレメント２の進み側に作用するリング４のリング張力ＴLよりも大きくなり、すなわち、遅れ側に作用するエレメント２とリング３との間の摩擦力ＰRが、進み側に作用するエレメント２とリング４との間の摩擦力ＰLよりも大きくなることによって、遅れ側にこの部分を進める方向に大きい摩擦力が生じることになる。その結果、エレメント２の全体としては、その傾きを矯正する方向にトルクが作用して、図８の（ｂ）に示すように、エレメント２の姿勢が、従動プーリ１７の中心軸線Ｌ2と平行になり、エレメント２の駆動プーリ１６に対するいわゆる片当たりが是正もしくは矯正される。

なお、エレメント２の姿勢の矯正が生じるのは、上述したトルクが生じることと併せて、プーリ１６，１７における溝１８，１９の幅が、軸の変形や各プーリ１６ａ，１７ａ，１６ｂ，１７ｂの撓みなどによって入口側で広く、出口側で狭くなることが要因になっている。

このように、この発明に係るベルト１では、リング３，４によって結束されているエレメント２に対して、プーリ１６，１７との相対的な姿勢を矯正するトルクが生じるようにエレメント２の左右のオフセット量δL，δR、すなわちロッキングエッジ１４とサドル面１２との間の距離δRとロッキングエッジ１４とサドル面１３との間の距離δLとを異ならせているので、プーリ１６，１７のコーン面１６ｄ，１７ｄとエレメント２との接触面積が狭くなることが防止もしくは抑制される。そのため、過度な摩耗が生じないので、ベルト１や無段変速機ＣＶＴの耐久性を向上させることができる。

また、上記の図１に示すエレメント２の構成例に対して、エレメント２のその他の構成例を、図２ないし図４に示す。先ず、図２において、上記の図１に示すエレメント２が、ロッキングエッジ１４の位置がエレメント２の右側面５と左側面６との間で徐々に変化するように形成されているのに対して、この図２に示す例では、左右のサドル面１２，１３の位置がエレメント２の右側面５と左側面６との間で徐々に変化するように、エレメント２が形成されている。すなわち、板部７において、その幅方向（図２での左右方向）で同じ位置に形成されている、言い換えると、エレメント２の幅方向（図２での左右方向）において左右対称に形成されているロッキングエッジ１４に対して、エレメント２の右側面５から左側面６へ向かうにつれて徐々にそのロッキングエッジ１４から遠ざかるように、サドル面１２，１３が形成されている。したがって、エレメント２の右側面５におけるロッキングエッジ１４とサドル面１２との間の距離δRが、左側面６におけるロッキングエッジ１４とサドル面１３との間の距離δLよりも短くなっている。

さらに、図３において、上記の図１，図２に示すエレメント２が、ロッキングエッジ１４、あるいはサドル面１２，１３の位置がエレメント２の右側面５と左側面６との間で徐々に変化するように形成されているのに対して、この図３に示す例では、それぞれ、互いに平行なロッキングエッジ１４とサドル面１２，１３とが、エレメント２の幅方向（図３での左右方向）の左右でそれらの間の距離が異なるように、エレメント２が形成されている。すなわち、板部７において、それぞれ同じ位置に形成されている、言い換えると、エレメント２の幅方向において左右対称に形成されているサドル面１２，１３に対して、それぞれ、左右のサドル面１２，１３に平行な左右のロッキングエッジ１４ａ，１４ｂの位置が異なっている。

具体的には、サドル面１２と平行で、かつ距離δRの位置に形成されているエレメント２の右側におけるロッキングエッジ１４ａに対して、サドル面１３と平行で、かつ距離δRよりも長い距離δLの位置に、エレメント２の左側におけるロッキングエッジ１４ｂが形成されている。そして、それらロッキングエッジ１４ａとロッキングエッジ１４ｂとの間は、直線もしくは曲線で結ばれている。したがって、エレメント２の右側におけるロッキングエッジ１４とサドル面１２との間の距離δRが、左側におけるロッキングエッジ１４とサドル面１３との間の距離δLよりも短くなっている。

そして、図４において、上記の図３に示すエレメント２が、板部７において、それぞれ同じ位置に形成されているサドル面１２，１３に対して、それら左右のサドル面１２，１３にそれぞれ平行な、左右のロッキングエッジ１４ａ，１４ｂの位置が異なるように形成されているのに対して、この図４に示す例では、板部７において、それぞれ同じ位置に形成されているロッキングエッジ１４に対して、そのロッキングエッジ１４にそれぞれ平行な、左右のサドル面１２，１３の位置が異なるように、エレメント２が形成されている。すなわち、板部７において、それぞれ同じ位置に形成されている。言い換えると、エレメント２の幅方向（図４での左右方向）において左右対称に形成されているロッキングエッジ１４に対して、それぞれ、そのロッキングエッジ１４に平行な左右のサドル面１２，１３の位置が異なっている。

具体的には、ロッキングエッジ１４と平行で、かつ距離δRの位置に形成されているエレメント２の右側におけるサドル面１２に対して、ロッキングエッジ１４と平行で、かつ距離δRよりも長い距離δLの位置に、エレメント２の左側におけるサドル面１３が形成されている。したがって、エレメント２の右側におけるロッキングエッジ１４とサドル面１２との間の距離δRが、左側におけるロッキングエッジ１４とサドル面１３との間の距離δLよりも短くなっている。

このように、上記の図２ないし図４に示すエレメント２のその他の構成例においても、前述の図１に示すエレメント２の構成例と同様に、リング３，４によって結束されているエレメント２に対して、プーリ１６，１７との相対的な姿勢を是正するトルクが生じるようにエレメント２の左右のオフセット量δL，δR、すなわちロッキングエッジ１４とサドル面１２との間の距離δRとロッキングエッジ１４とサドル面１３との間の距離δLとを異ならせているので、プーリ１６，１７のコーン面１６ｄ，１７ｄとエレメント２との接触面積が狭くなることを防止もしくは抑制することができ、ベルト１や無段変速機ＣＶＴの耐久性を向上させることができる。

なお、エレメント２の姿勢を矯正する必要があるのは、前述したベルト１の芯ずれＧが生じた場合であるが、無段変速機ＣＶＴの変速比が“１”もしくはこれに近い値にある場合に、ベルト１の芯ずれＧがほぼゼロとなるように構成するのが一般的であり、したがって変速比が“１”もしくはこれに近い値より大きい場合と小さい場合とでは、芯ずれＧの方向が反対となり、それに伴ってエレメント２の姿勢のずれも反対になる。このような構成であれば、エレメント２の姿勢を矯正する方向が反対になるが、変速比が大きい状態でのエレメント２の姿勢を矯正する要請が強いので、左右いずれの側のオフセット量δL，δRを大きくするかは、変速比が大きい状態でのベルト１の芯ずれＧの向きを考慮して決めればよい。また、オフセット量δL，δRの大きさは、ベルト１の芯ずれＧの量に応じて、例えば、芯ずれＧの量が多いほどオフセット量δLとオフセット量δRとの差が大きくなるように、適宜に設定すればよい。

この発明は、上記のような作用・効果を生じさせるものであり、したがってその作用・効果を更に促進させる構成を、無段変速機ＣＶＴに追加的に設けることができる。その構成の一例を図１３に示す。なお、この図１３に示す構成の無段変速機ＣＶＴは、前述の図７に示す無段変速機ＣＶＴの構成を一部変更したものであるため、図７に示す構成と同様の部分については、図７に付した符号と同様の符号を付してその説明を省略する。

前述の図７に示した（すなわち従来の構成の）無段変速機ＣＶＴが、中心軸線Ｌ1，Ｌ2を互いに平行にして駆動プーリ１６と従動プーリ１７とが配置された構成であるのに対して、この図１３に示す無段変速機ＣＶＴは、従動プーリ１７の中心軸線Ｌ3が駆動プーリ１６の中心軸線Ｌ1（あるいは従来の従動プーリの中心軸線Ｌ2）に対して角度αをなすようにして、駆動プーリ１６と従動プーリ１７とが配置されている。言い換えると、駆動プーリ１６の中心軸線Ｌ1と従動プーリ１７の中心軸線Ｌ3との間に角度差αが設けられて、駆動プーリ１６と従動プーリ１７とが配置されている。

角度差αは、ベルト１の芯ずれＧが生じた場合に、エレメント２のベルト１の幅方向（図１３での上下方向）における左右両側面５，６と従動プーリ１７のコーン面１７ｄとのなす角度を、芯ずれＧが生じていない状態で前記左右両側面５，６と従動プーリ１７のコーン面１７ｄとがなす正規の角度に近づけるため、すなわち、エレメント２の姿勢を矯正するために設定される角度である。

前述したように、無段変速機ＣＶＴは、変速比が“１”もしくはこれに近い値にある場合に、ベルト１の芯ずれＧがほぼゼロとなるように構成するのが一般的であり、したがって変速比が“１”もしくはこれに近い値より大きい場合と小さい場合とでは、芯ずれＧの方向が反対となり、それに伴ってエレメント２の姿勢のずれも反対になる。このような構成であれば、エレメント２の姿勢を矯正する方向が反対になるが、変速比が大きい状態でのエレメント２の姿勢を矯正する要請が強い。

すなわち、エレメント２の左右両側面５，６と、プーリ１６，１７のコーン面１６ｄ，１７ｄとが片当たりして、左右両側面５，６とコーン面１６ｄ，１７ｄとの間の接触面圧が最も厳しく（大きく）なるのは、無段変速機ＣＶＴの変速比が最大に設定された状態（すなわち従動プーリ１７のベルト１の巻き掛かり径が最小となる状態）におけるエレメント２の左右両側面５，６と従動プーリ１７のコーン面１７ｄとの接触部分である。その状態から、無段変速機ＣＶＴの変速比が最大変速比よりも小さく設定されると（すなわち従動プーリ１７のベルト１の巻き掛かり径が大径側に変化すると）、左右両側面５，６とコーン面１７ｄとの片当たりは発生するが、従動プーリ１７のベルト１の巻き掛かり径が大径側に変化することで、左右両側面５，６とコーン面１７ｄとの間の接触面圧が低下する。したがって、角度差αを設ける際の従動プーリ１７の中心軸線Ｌ3の向きは、変速比が大きい状態でのベルト１の芯ずれＧの向きを考慮して決めればよい。また、角度差αの大きさは、ベルト１の芯ずれＧの量に応じて、例えば、芯ずれＧの量が多いほど角度差αが大きくなるように、適宜に設定すればよい。

なお、この図１３に示す無段変速機ＣＶＴで用いられるベルト１は、前述したようなエレメント２の幅方向における左右のオフセット量δL，δR、すなわちエレメント２のロッキングエッジ１４とサドル面１２，１３との間の距離δL，δRを、左右で異ならせた構成のものであってもよく、また、エレメント２の幅方向において左右対称形の従来の構成のものであってもよい。従来の構成のエレメント２により構成されるベルト１を用いた場合であっても、上記のようにベルト１の芯ずれＧの状態を考慮して、駆動プーリ１６従動プーリ１７の間に角度差αを設けた構成とすることで、ベルト１の芯ずれＧが生じた場合に、エレメント２の姿勢を適宜に矯正し、エレメント２の左右両側面５，６とプーリ１６，１７のコーン面１６ｄ，１７ｄとの片当たりを防止もしくは抑制し、エレメント２の左右両側面５，６やプーリ１６，１７のコーン面１６ｄ，１７ｄの摩耗を抑制することができる。

また、前述したような左右のオフセット量δL，δRを、左右で異ならせた構成のエレメント２により構成されるベルト１を用いた場合には、そのような左右のオフセット量δL，δRを異ならせたエレメント２により構成されるベルト１を用いることによる作用・効果と、上記のようなベルト１の芯ずれＧの状態を考慮して駆動プーリ１６従動プーリ１７の間に角度差αを設けた構成による作用・効果とが相乗して、エレメント２の姿勢の矯正が円滑化あるいは迅速化され、コーン面１６ｄ，１７ｄやエレメント２の摩耗を、より効果的に抑制することができる。

なお、この発明は、上述した具体例に限定されないのであって、エレメントの形状は、上述した具体例で示した形状以外のものであってもよい。また、上述した具体例で示したリングを左右に合計で２本使用するタイプのベルト以外に、１本のリングでエレメントを環状に結束するタイプのベルトにも適用することもできる。

この発明に係る無段変速機用ベルトの構成例を示す模式図であって、その無段変速機用ベルトを構成するエレメントの構成例を示す正面図である。 この発明に係る無段変速機用ベルトの構成例を示す模式図であって、その無段変速機用ベルトを構成するエレメントの他の構成例を示す正面図である。 この発明に係る無段変速機用ベルトの構成例を示す模式図であって、その無段変速機用ベルトを構成するエレメントの他の構成例を示す正面図である。 この発明に係る無段変速機用ベルトの構成例を示す模式図であって、その無段変速機用ベルトを構成するエレメントの他の構成例を示す正面図である。 この発明に係る無段変速機用ベルトの一部を示す斜視図である。 その無段変速機用ベルトを構成するエレメントの一つを示す正面図である。 この発明の無段変速機用ベルトを使用したベルト式無段変速機の模式図である。 プーリの溝に進入したエレメントの姿勢が矯正される前後の状態を示す模式図である。 プーリのベルト巻き掛かり径を説明するための模式図である。 プーリにベルトが巻き掛かった状態を説明するための模式図である。 リングおよびエレメントに作用する各種の力を説明するための模式図である。 特にエレメントに作用する各種の力を説明するための模式図である。 この発明に係るベルト式無段変速機の構成例を示す模式図である。

符号の説明

１…ベルト、 ２…エレメント、 ３，４…リング、 ５，６…左右側面、 ７…板部（基体部、本体部）、 ８…首部、 １２，１３…サドル面、 １４…ロッキングエッジ、 １６…駆動プーリ、 １７…従動プーリ、 １８，１９…溝、 ＣＶＴ…無段変速機。

Claims (7)

1. 板状に形成されて互いに対向して環状に配列され、無端環状のリングが巻掛けられて環状に結束される多数のエレメントに、それら多数のエレメントが円弧状に湾曲して配列された状態で隣接する他のエレメントに接触するロッキングエッジと、前記リングが巻き掛けられた際に前記リングの内周面と接触するサドル面とが形成されているとともに、前記リングとエレメントとにより構成され、溝の幅を変更可能な第１および第２の２組のプーリに前記エレメントが挟み付けられるように前記溝に巻き掛けられる無段変速機用ベルトにおいて、
   前記ロッキングエッジと前記サドル面との間の距離が、前記ベルトの幅方向での一方で相対的に短く、かつ他方で相対的に長く設定されていることを特徴とする無段変速機用ベルト。
2. 前記エレメントは、前記ベルトの幅方向における中央部に前記エレメントの本体部分から前記ベルトの厚さ方向に延出するように形成された首部と、その首部を挟んだ前記ベルトの幅方向における左右２箇所に形成された前記サドル面とを有しているとともに、前記ロッキングエッジと前記ベルトの幅方向での一方における前記サドル面との間の距離が前記ロッキングエッジと前記ベルトの幅方向での他方における前記サドル面との間の距離よりも短くなるように形成されてい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. 前記ベルトの幅方向での一方は、前記ベルトの走行時に前記第１プーリの溝幅方向における中心位置と前記第２プーリの溝幅方向における中心位置とが相対的にずれた状態で前記エレメントが前記第１プーリの溝にその第１プーリの中心軸線を含む面に対して傾斜して進入する芯ずれが生じた際に、前記エレメントの進行方向に対して遅れる端部側であることを特徴とする請求項１または２に記載の無段変速機用ベルト。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の前記無段変速機用ベルトを備えていることを特徴とするベルト式無段変速機。
5. 板状に形成されて互いに対向して環状に配列され、無端環状のリングが巻掛けられて環状に結束される多数のエレメントに、それら多数のエレメントが円弧状に湾曲して配列された状態で隣接する他のエレメントに接触するロッキングエッジと、前記リングが巻き掛けられた際に前記リングの内周面と接触するサドル面とが形成されているとともに、前記リングとエレメントとにより構成され、溝の幅を変更可能な第１および第２の２組のプーリに前記エレメントが挟み付けられるように前記溝に巻き掛けられる無段変速機用ベルトを備えたベルト式無段変速機において、
   前記ベルトの走行時に前記第１プーリの溝幅方向における中心位置と前記第２プーリの溝幅方向における中心位置とが相対的にずれた状態で前記エレメントが前記第１もしくは第２プーリの溝にその第１もしくは第２プーリの中心軸線を含む面に対して傾斜して進入する芯ずれが生じた際に、前記エレメントの前記ベルトの幅方向における左右両側面と前記第１もしくは第２プーリの前記溝面とのなす角度を、前記芯ずれが生じていない状態で前記左右両側面と前記溝面とがなす正規の角度に近づけるように、前記第１プーリの回転軸線方向と前記第２プーリの回転軸線方向との間に角度差を設けていることを特徴とするベルト式無段変速機。
6. 前記角度差は、前記芯ずれの量に基づいて設定されていることを特徴とする請求項５に記載のベルト式無段変速機。
7. 前記無段変速機用ベルトは、請求項１ないし３のいずれかに記載の無段変速機用ベルトを含むことを特徴とする請求項５または６に記載のベルト式無段変速機。

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