JP4178643B2 - ベルト式無段変速機 - Google Patents
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Description
【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2s f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2s f 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)
Claims (3)
- 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。 - 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。
- 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。
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