JP7120204B2

JP7120204B2 - ベルト式無段変速機

Info

Publication number: JP7120204B2
Application number: JP2019200943A
Authority: JP
Inventors: 晃象山本; 啓輔二宮
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-11-05
Filing date: 2019-11-05
Publication date: 2022-08-17
Anticipated expiration: 2039-11-05
Also published as: US20210131534A1; JP2021076136A; US11512763B2; CN112780738A

Description

本発明は、ベルト式無段変速機に関する。

特許文献１には、駆動側のプライマリプーリと、従動側のセカンダリプーリと、無端状のベルトと、プライマリプーリおよびセカンダリプーリを収容するケースとを備えたベルト式無段変速機について、ケースの内部に、ベルトを案内するためのガイドレールを設け、ガイドレールによってベルトの弦振動を抑制することが開示されている。特許文献１に記載の構成では、ベルトの弦振動に起因するケースでの振動および騒音を抑制することができるので、ケースを薄肉化することが可能になり、ケースの軽量化を図れるようになる。

特開２００５－２８２６９５号公報

ところで、ベルト式無段変速機では、最小変速比から最大変速比までの変速比幅を拡大することが望まれている。この変速比幅を拡大するために、セカンダリプーリに巻き掛けられたベルトの半径を大きくし、最大変速比を大きくすることが考えられる。例えば、セカンダリプーリの外径を変えずに、セカンダリプーリの巻き掛け溝に巻き付くことが可能なベルト位置を径方向外側に拡大することにより、セカンダリプーリに巻き掛けられたベルトの半径を大きくすることが考えられる。この場合、ベルトの一部（径方向外側端部）はセカンダリプーリの外周部よりも径方向外側に位置し得る。そのため、セカンダリプーリの外周側に配置されるケースは、ケースの内面がベルトの径方向外側端部に接触しない位置に配置されることになる。

しかしながら、ケースの内面をセカンダリプーリの外周部から必要以上に離れた径方向位置に配置すると、ケースが大型化してしまう。また、セカンダリプーリの外周部を覆う部分のケースについて、内面全体を、セカンダリプーリの外周部からの等距離の径方向位置に配置する、すなわち、内面の形状を、セカンダリプーリの外周部に沿った真円形状に形成すると、ベルトの径方向外側端部とケースの内面との間に余剰な径方向隙間を設けてしまい、ケースの大型化を招く虞がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、ケースの内面をベルトの径方向外側端部と接触しない位置に配置しつつ、ケースの大型化を抑制す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する。

本発明は、プライマリプーリと、セカンダリプーリと、前記プライマリプーリと前記セカンダリプーリとに巻き掛けられたベルトと、前記プライマリプーリおよび前記セカンダリプーリを収容するケースと、を備え、前記ベルトのうち前記セカンダリプーリに巻き掛けられた部分では、前記ベルトの径方向外側端部が前記セカンダリプーリの外周部よりも径方向外側に位置し得るベルト式無段変速機であって、前記セカンダリプーリの回転中心から前記ケースの内面までの径方向距離は、前記プライマリプーリの回転中心から前記セカンダリプーリの回転中心を通過して延びる直線に沿った第１方向における径方向距離が、当該第１方向と直交する第２方向における径方向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。

この構成では、セカンダリプーリの回転中心からケースの内面までの径方向距離について、第１方向の径方向距離が第２方向の径方向距離よりも短くなるように形成されている。これにより、セカンダリプーリの外周部を覆う部分のケースのうち、第１方向に対応する部分は、第２方向に対応する部分よりもセカンダリプーリの外周部に近い径方向位置に配置することができる。これにより、ケースの内面をベルトの径方向外側端部と接触しない位置に配置しつつ、ケースの大型化を抑制することができる。

また、前記内面は、前記セカンダリプーリの外周部を覆う部分において、前記セカンダリプーリの回転中心軸線と直交する平面上で、前記プライマリプーリの回転中心と前記セカンダリプーリの回転中心とを通る直線に対して線対称の形状に形成されてもよい。

この構成によれば、セカンダリプーリの外周側におけるケースの内面が、各プーリの回転中心を通る直線に対して線対称の形状に形成されているため、ケースの内面形状が複雑化することを抑制できる。

また、前記内面は、前記セカンダリプーリの外周部を覆う部分において、前記セカンダリプーリの回転中心軸線と直交する平面上で、楕円形状に形成されてもよい。

この構成によれば、セカンダリプーリの外周側では、ケースの内面が楕円形状に形成されているため、ケースの内面形状が複雑化することを抑制できる。

また、前記内面は、前記セカンダリプーリの外周部を覆う部分において、前記セカンダリプーリの回転時に前記セカンダリプーリの外周部よりも径方向外側で前記ベルトの径方向外側端部によって描かれる軌跡に沿った形状に形成されてもよい。

この構成によれば、ケースの内面がベルトの径方向端部に沿った形状に形成されるため、ベルトの径方向端部とケースの内面との間に余剰な径方向隙間が設けられることを抑制することができる。

本発明では、セカンダリプーリの回転中心からケースの内面までの径方向距離について、第１方向の径方向距離が第２方向の径方向距離よりも短くなるように形成されている。これにより、セカンダリプーリの外周部を覆う部分のケースのうち、第１方向に対応する部分は、第２方向に対応する部分よりもセカンダリプーリの外周部に近い径方向位置に配置することができる。そのため、ケースの内面をベルトの径方向外側端部と接触しない位置に配置しつつ、ケースの大型化を抑制することができる。

図１は、実施形態のベルト式無段変速機を模式的に示す模式図である。図２は、ケース部材の内部に収容されたベルト式無段変速機を軸方向から見た場合を示すスケルトン図である。図３は、最大変速比に設定された状態でセカンダリプーリのＶ溝に巻き掛けられたベルトの径方向位置を示す断面図である。図４は、最大変速比に設定した際に一対のプーリが無負荷状態で回転する場合にベルトによって描かれる軌跡を説明するための模式図である。図５は、最大変速比に設定した際に有負荷状態でプライマリプーリが前進方向に回転する場合にベルトにより描かれる軌跡を説明するための模式図である。図６は、最大変速比に設定した際に有負荷状態でプライマリプーリが後進方向に回転する場合にベルトにより描かれる軌跡を説明するための模式図である。図７は、図５に示すベルトの外周軌跡と図６に示すベルトの外周軌跡とを重ねた状態で示す模式図である。図８は、図７に示すベルトの外周軌跡とケースの内面との位置関係を説明するための模式図である。図９は、比較例のケースを示す模式図である。図１０は、図９に示す比較例のケースの内面と実施形態のケースの内面との内面形状を比較するための説明図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態におけるベルト式無段変速機について具体的に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。

図１は、実施形態のベルト式無段変速機を模式的に示す模式図である。ベルト式無段変速機１は、入力軸２と、プライマリプーリ１０と、出力軸３と、セカンダリプーリ２０と、ベルト３０と、ケース４とを備えている。

入力軸２は、プライマリプーリ１０と一体回転する回転軸（プライマリシャフト）である。プライマリプーリ１０の回転中心は入力軸２の回転中心軸線Ｏ_１上に位置する。すなわち、プライマリプーリ１０の回転中心軸線は入力軸２の回転中心軸線Ｏ_１と一致するため、回転中心軸線Ｏ_１と直交する平面上において、プライマリプーリ１０の回転中心と入力軸２の回転中心とが同じ位置となる。また、入力軸２は軸受５，６によってケース４に対して回転自在に支持されている。軸受５，６は、プライマリプーリ１０に対して軸方向両側に配置された一対の軸受である。

出力軸３は、入力軸２と平行に配置され、セカンダリプーリ２０と一体回転する回転軸（セカンダリシャフト）である。セカンダリプーリ２０の回転中心は出力軸３の回転中心軸線Ｏ_２上に位置する。すなわち、セカンダリプーリ２０の回転中心軸線は出力軸３の回転中心軸線Ｏ_２と一致するため、回転中心軸線Ｏ_２と直交する平面上において、セカンダリプーリ２０の回転中心と出力軸３の回転中心とが同じ位置となる。また、出力軸３は軸受７，８によってケース４に対して回転自在に支持されている。軸受７，８は、セカンダリプーリ２０に対して軸方向両側に配置された一対の軸受である。

プライマリプーリ１０は、駆動側のプーリである。このプライマリプーリ１０は、入力軸２に固定された固定シーブ１１と、入力軸２上を軸方向に相対移動できる可動シーブ１２と、可動シーブ１２に推力を付与する油圧室１３とを備えている。可動シーブ１２は入力軸２にスプライン嵌合しており、入力軸２と一体回転する。固定シーブ１１のシーブ面１１ａと可動シーブ１２のシーブ面１２ａとによってプライマリプーリ１０のベルト巻き掛け溝（以下、Ｖ溝という）が形成されている。固定シーブ１１と可動シーブ１２とは外径が同じ大きさに形成されている。固定シーブ１１の外周部と可動シーブ１２の外周部とは外径が同じ大きさであるため、この説明では、固定シーブ１１と可動シーブ１２とを区別せずに、プライマリプーリ１０の外周部１０ａと記載する。また、油圧室１３は、可動シーブ１２の背面側に配置され、油圧によって可動シーブ１２を軸方向で固定シーブ１１側に押す力（推力）を発生する。その推力によって可動シーブ１２が軸方向に移動してプライマリプーリ１０のＶ溝幅が変化する。

セカンダリプーリ２０は、従動側のプーリである。このセカンダリプーリ２０は、出力軸３に固定された固定シーブ２１と、出力軸３上を軸方向に相対移動できる可動シーブ２２と、可動シーブ２２に推力を付与する油圧室２３とを備えている。可動シーブ２２は出力軸３にスプライン嵌合しており、出力軸３と一体回転する。固定シーブ２１のシーブ面２１ａと可動シーブ２２のシーブ面２２ａとによってセカンダリプーリ２０のＶ溝が形成されている。固定シーブ２１と可動シーブ２２とは外径が同じ大きさに形成されている。固定シーブ２１の外周部と可動シーブ２２の外周部とは外径が同じ大きさであるため、この説明では、固定シーブ２１と可動シーブ２２とを区別せずに、セカンダリプーリ２０の外周部２０ａと記載する。また、油圧室２３は、可動シーブ２２の背面側に配置され、油圧によって可動シーブ２２を軸方向で固定シーブ２１側に押す力（推力）を発生する。その推力によって可動シーブ２２が軸方向に移動してセカンダリプーリ２０のＶ溝幅が変化する。

ベルト３０は、各プーリ１０，２０に形成されたＶ溝に巻き掛けられた環状の伝動部材である。このベルト３０は無端状の金属ベルトであって、そのベルト長が不変である。例えば、ベルト３０は、金属製の二本のリングに複数の鉄鋼製エレメントが取り付けられたスチールベルトや、複数の金属製プレートが複数のピンによって環状に連結されたチェーンベルトにより構成される。ベルト３０がスチールベルトの場合、エレメントの両側部が各プーリ１０，２０のＶ溝に挟み付けられて各シーブ面１１ａ，１２ａ，２１ａ，２２ａとの間で摩擦力を発生する。ベルト３０がチェーンベルトの場合には、ピンの両端部が各プーリ１０，２０のＶ溝に挟み付けられて各シーブ面１１ａ，１２ａ，２１ａ，２２ａとの間で摩擦力を発生する。このように、ベルト式無段変速機１に用いられるベルト３０は、スチールベルトであってもよく、あるいはチェーンベルトであってもよい。

そして、ベルト式無段変速機１では、各プーリ１０，２０のＶ溝幅が変化することにより、プライマリプーリ１０に巻き掛けられたベルト３０の半径（以下、ベルト巻き掛け径という）とセカンダリプーリ２０に巻き掛けられたベルト３０の半径（ベルト巻き掛け径）との比が連続的に変化する。すなわち、ベルト式無段変速機１の変速比γは無段階に変化可能である。

ベルト式無段変速機１の変速比γを変化させる変速制御が実施されると、各プーリ１０，２０のベルト巻き掛け径を変化させるためにプライマリ側の油圧室１３の油圧が制御されるとともに、ベルト挟圧力を適切な大きさに制御するためにセカンダリ側の油圧室２３の油圧が制御される。ベルト挟圧力とは、各プーリ１０，２０の固定側のシーブ面１１ａ，２１ａと可動側のシーブ面１２ａ，２２ａとによってベルト３０を軸方向両側から挟み付ける力である。ベルト挟圧力が適切な大きさに制御されることによって、各プーリ１０，２０のＶ溝とベルト３０との間での最適な摩擦力が生じ、プーリ１０，２０同士の間でのベルト張力が確保される。ベルト式無段変速機１で変速された動力が出力軸３と一体回転する出力ギヤ（図示せず）から出力される。

このベルト式無段変速機１は、車両に搭載されて、車両の動力源から出力された動力を車輪に伝達するための動力伝達装置として機能することが可能である。例えば、車両は、エンジンと、トルクコンバータと、前後進切替機構と、ベルト式無段変速機１と、デファレンシャルギヤ機構と、車軸と、車輪とを備える。この場合、車両の前進時には、前後進切替機構によって前進時の回転方向（前進方向）に回転する動力（トルク）がベルト式無段変速機１の入力軸２に伝達される。また、車両の後進時には、前後進切替機構によって後進時の回転方向（後進方向）に回転する動力（トルク）がベルト式無段変速機１の入力軸２に伝達される。なお、前進時の回転方向とは、ベルト式無段変速機１を搭載した車両が前進する際に入力軸２が回転する方向のことをいう。後進時の回転方向とは、ベルト式無段変速機１を搭載した車両が後進する際に入力軸２が回転する方向のことをいう。また、後進時の回転方向は前進時の回転方向に対して逆方向である。

ケース４は、プライマリプーリ１０およびセカンダリプーリ２０を収容する変速機ケースである。このケース４は、ケース部材４１と、ケース部材４１の軸方向開口部を塞ぐカバー部材４２とを備える。ケース部材４１は各プーリ１０，２０の大部分を収容し、カバー部材４２はプライマリプーリ１０の油圧室１３を収容する。ケース部材４１とカバー部材４２とはボルト４３によって締結され一体化されている。例えば、ケース部材４１の合わせ面とカバー部材４２の合わせ面とが軸方向に突き合わせられた状態でボルト締結されている。なお、ベルト式無段変速機１が車両に搭載された場合、カバー部材４２はリヤカバーとして機能する部材である。この場合には、ケース部材４１の内部に、前後進切替機構とデファレンシャルギヤ機構とが収容される。

また、ケース部材４１の内面４１ａは、ベルト３０が配置される箇所を覆うことができる形状に形成されている。軸方向について、内面４１ａは、ベルト３０を収容することが可能な軸方向位置まで延在している。径方向について、内面４１ａは、ベルト３０の外周側を覆うことが可能な範囲に形成されている。つまり、内面４１ａは、プライマリプーリ１０の各シーブ面１１ａ，１２ａのうちベルト３０が巻き掛けられる部分（周方向範囲）を覆い、かつセカンダリプーリ２０の各シーブ面２１ａ，２２ａのうちベルト３０が巻き掛けられる部分（周方向範囲）を覆うように形成されている。

図２は、ケース部材の内部に収容されたベルト式無段変速機を軸方向から見た場合を示すスケルトン図である。なお、図２には、カバー部材４２を取り外した状態で、ケース部材４１の軸方向開口部および合わせ面が見える状態が示されている。また、図２では、プライマリプーリ１０の油圧室１３が省略されている。

図２に示すように、ケース部材４１の内面４１ａは、ベルト３０の外周側を全体的に覆うようにして、プライマリプーリ１０の外周部１０ａの一部と、セカンダリプーリ２０の外周部２０ａの一部とを覆っている。内面４１ａは、プライマリプーリ１０の外周側に設けられた第１内面４１１と、セカンダリプーリ２０の外周側に設けられた第２内面４１２とを含んで構成されている。

第１内面４１１は、プライマリプーリ１０のうち、ベルト３０が巻き掛けられる部分（プライマリプーリ１０でのベルト３０の噛み込み角度に対応する周方向範囲）を覆うように形成されている。また、プライマリプーリ１０の径方向において、第１内面４１１はプライマリプーリ１０の外周部１０ａの近傍位置に配置されている。この第１内面４１１は、入力軸２の軸方向から見た場合に、真円形状の外周部１０ａに沿った真円形状の曲面に形成されている。

第２内面４１２は、セカンダリプーリ２０のうち、ベルト３０が巻き掛けられる部分（セカンダリプーリ２０でのベルト３０の噛み込み角度に対応する周方向範囲）を覆うように形成されている。また、セカンダリプーリ２０の径方向において、第２内面４１２はセカンダリプーリ２０の外周部２０ａの近傍位置に配置されている。この第２内面４１２は、軸方向から見た場合に、楕円形状の曲面に形成されている。すなわち、第２内面４１２は、セカンダリプーリ２０の周方向に亘る範囲のうち、どの箇所でも、外周部２０ａとの径方向距離が等距離に形成されたものではない。例えば、第２内面４１２は、真円形状の外周部２０ａに対して、後述する第１方向に対応する部分が第２方向に対応する部分よりも近い径方向位置に配置された楕円形状に形成されている。

このように、第２内面４１２は、真円形状の外周部２０ａに沿った形状ではなく、一対のプーリ１０，２０が回転する際にベルト３０によって描かれる軌跡（外周軌跡）に沿った形状に形成されている。そのため、第２内面４１２は、第１方向における外周部２０ａとの径方向距離Ｌ１が、第２方向における外周部２０ａとの径方向距離Ｌ２よりも短くなるような形状に形成されている。

図２に示すように、第１方向は、プライマリプーリ１０の回転中心からセカンダリプーリ２０の回転中心を通過して延びる直線に沿った方向である。第２方向は、第１方向と直交する方向である。そのため、セカンダリプーリ２０の外周側では、セカンダリプーリ２０の回転中心から第２内面４１２までの径方向距離は、第１方向における距離（セカンダリプーリ２０の半径＋Ｌ１）が、当該第１方向と直交する第２方向における距離（セカンダリプーリ２０の半径＋Ｌ２）よりも短くなるように形成されている。また、第２内面４１２は、セカンダリプーリ２０の回転中心軸線（Ｏ_２）と直交する平面上において、第１方向に沿った直線、すなわちプライマリプーリ１０の回転中心とセカンダリプーリ２０の回転中心とを通る直線に対して、線対称の形状に形成されている。要するに、第２内面４１２は、セカンダリプーリ２０の回転中心軸線（Ｏ_２）と直交する平面上において、ベルト３０によって描かれる軌跡に沿った形状であればよく、楕円形状に限定されない。なお、第２内面４１２が楕円形状の場合には、上述した第１方向に沿った直線が短軸、上述した第２方向に沿った直線が長軸となる。

ここで、図３～図８を参照して、ベルト３０の軌跡について説明する。

まず、図３を参照して、変速比γが最大値となる際に、セカンダリプーリ２０のＶ溝に巻き掛けられたベルト３０の径方向位置（ベルト位置）について説明する。ベルト式無段変速機１では、セカンダリプーリ２０のベルト巻き掛け径が大きくなるよう、図３に示すように、ベルト３０の一部（径方向外側端部３１）がセカンダリプーリ２０の外周部２０ａよりも径方向外側に位置し得るように構成されている。

ベルト３０は、環状の伝達部材であり、無端状に形成されている。そのため、ベルト３０は、環状の外周部分を構成する径方向外側端部３１と、環状の内周部分を構成する径方向内側端部３２と、各プーリ１０，２０のＶ溝に接触する軸方向両端部とを含んで構成される。

径方向外側端部３１は、ベルト３０が一対のプーリ１０，２０に巻き掛けられた状態において、相対的にベルト３０の外周部分を構成する部位である。径方向内側端部３２は、ベルト３０が一対のプーリ１０，２０に巻き掛けられた状態において、相対的にベルト３０の内周部分を構成する部位である。そして、一対のプーリ１０，２０が回転する回転状態において、径方向外側端部３１によって外周側の軌跡（後述する外周軌跡３１０，３１０Ａ，３１０Ｂ）が描かれるとともに、径方向内側端部３２によって内周側の軌跡（内周軌跡３２０，３２０Ａ，３２０Ｂ）が描かれる。

ベルト式無段変速機１では、変速比γの変速比幅を拡大するために、セカンダリプーリ２０のベルト巻き掛け径を大きくし、変速比γの最大値（最大変速比γｍａｘ）を大きくするように構成されている。そのため、最大変速比γｍａｘに設定された際、ベルト３０のうちセカンダリプーリ２０のＶ溝に巻き掛けられた部分では、ベルト３０の径方向外側端部３１がセカンダリプーリ２０の外周部２０ａよりも径方向外側に位置し得る。そこで、ケース部材４１の第２内面４１２は、セカンダリプーリ２０の外周部２０ａよりも径方向外側に飛び出すベルト３０の径方向外側端部３１によって描かれる軌跡を考慮した形状に形成される。

なお、図３に示すベルト３０はチェーンベルトである。ベルト３０がチェーンベルトの場合、最大変速比γｍａｘに設定された際にセカンダリプーリ２０側では、ピンの両端部が各シーブ面２１ａ，２２ａに挟み付けられた状態で、金属製プレートの径方向外側端部が外周部２０ａよりも径方向外側に飛び出す。あるいは、ベルト３０がスチールベルトの場合、エレメントの両側部が各シーブ面２１ａ，２２ａに挟み付けられた状態で、エレメントの頂部が外周部２０ａよりも径方向外側に飛び出す。要するに、ベルト３０の径方向外側端部３１は、チェーンベルトの場合には金属製プレートの径方向外側端部となり、スチールベルトの場合にはエレメントの頂部となる。さらに、チェーンベルトの場合には、ピンの両端部の一部は、各シーブ面２１ａ，２２ａに接触しない径方向位置、すなわち外周部２０ａよりも径方向外側の位置に飛び出してもよい。同様に、スチールベルトの場合には、エレメントの両端部の一部が外周部２０ａよりも径方向外側に飛び出してもよい。

図４は、最大変速比に設定した際に一対のプーリが無負荷状態で回転する場合にベルトによって描かれる軌跡を説明するための図である。なお、図４には、ベルト３０の軌跡が破線で示されている。また、図４では、無負荷状態において、ベルト３０の径方向外側端部３１により描かれる外周軌跡３１０と、ベルト３０の径方向内側端部３２により描かれる内周軌跡３２０とが破線で示されている。また、各プーリ１０，２０のベルト入側を、単に「入側」と記載する。同様に、各プーリ１０，２０のベルト出側を、単に「出側」と記載する。

図４に示すように、最大変速比γｍａｘに設定された際、無負荷状態で一対のプーリ１０，２０が回転すると、セカンダリプーリ２０側では、ベルト３０の径方向外側端部３１がセカンダリプーリ２０の外周部２０ａに沿って全体的に径方向外側に飛び出す。無負荷状態では、プライマリプーリ１０の入側とセカンダリプーリ２０の出側との間に生じるベルト張力と、プライマリプーリ１０の出側とセカンダリプーリ２０の入側との間に生じるベルト張力とが、同じ大きさとなる。そのため、最大変速比γｍａｘかつ無負荷状態の場合、ベルト３０がセカンダリプーリ２０に巻き付く部分では、外周部２０ａに対して径方向外側端部３１が径方向外側飛び出す量は略一定である。そのため、径方向外側端部３１により描かれる外周軌跡３１０は、外周部２０ａよりも径方向外側の位置で、外周部２０ａに沿った真円形状となる。つまり、無負荷状態での外周軌跡３１０はセカンダリプーリ２０の外周部２０ａに沿った軌跡となる。

そして、本発明者らは、上述した図４に示す無負荷状態の場合に対して、プライマリプーリ１０からセカンダリプーリ２０へとトルク伝達する状態、すなわち有負荷状態の場合には、後述する図５および図６に示すように、セカンダリプーリ２０側でベルト３０により描かれる軌跡が、外周部２０ａに沿った軌跡とはならないことを知見した。さらに、本発明者らは、最大変速比γｍａｘに設定した際に有負荷状態となる場合であっても、プライマリプーリ１０の回転方向が前進時と後進時とで異なることによって、セカンダリプーリ２０側でベルト３０により描かれる軌跡が異なる形状の軌跡となることを知見した。

図５は、最大変速比に設定した際に有負荷状態でプライマリプーリが前進方向に回転する場合にベルトにより描かれる軌跡を説明するための模式図である。図６は、最大変速比に設定した際に有負荷状態でプライマリプーリが後進方向に回転する場合にベルトにより描かれる軌跡を説明するための模式図である。なお、図５に示す白抜き矢印は、プライマリプーリ１０が前進方向に回転する際の回転方向を表す。図５には、ベルト３０の軌跡が一点鎖線で示されている。また、図６に示す白抜き矢印は、プライマリプーリ１０が後進方向に回転する際の回転方向を表す。図６には、ベルト３０の軌跡が二点鎖線で示されている。

図５に示すように、最大変速比γｍａｘに設定した際に有負荷状態となる場合に、駆動プーリであるプライマリプーリ１０が前進時の回転方向に回転すると、従動プーリであるセカンダリプーリ２０の出側では、ベルト３０がセカンダリプーリ２０の径方向内側に移動する。有負荷状態では、プライマリプーリ１０の入側とセカンダリプーリ２０の出側との間に生じるベルト張力が、プライマリプーリ１０の出側とセカンダリプーリ２０の入側との間に生じるベルト張力よりも大きくなる。つまり、張力差が発生する。そのため、ベルト３０は、その張力差によって、セカンダリプーリ２０の出側に位置する部分がセカンダリプーリ２０の入側に位置する部分よりもプライマリプーリ１０側に引っ張られる。これにより、プライマリプーリ１０が前進時の回転方向に回転する場合、ベルト３０には、セカンダリプーリ２０の出側付近にて、図５に黒矢印で示すように、セカンダリプーリ２０の径方向内側に向かう力が作用する。そして、セカンダリプーリ２０とベルト３０とはいずれも金属製であるため、セカンダリプーリ２０は弾性変形するとともに、ベルト３０は弾性変形する。この弾性変形が生じることによって、セカンダリプーリ２０の出側付近における外周軌跡３１０Ａおよび内周軌跡３２０Ａは、無負荷状態での外周軌跡３１０および内周軌跡３２０に比べて、セカンダリプーリ２０の径方向内側に移動する。

図６に示すように、最大変速比γｍａｘに設定した際に有負荷状態となる場合に、駆動プーリであるプライマリプーリ１０が後進時の回転方向に回転すると、従動プーリであるセカンダリプーリ２０の出側では、ベルト３０がセカンダリプーリ２０の径方向内側に移動する。プライマリプーリ１０が後進時の回転方向に回転する場合、ベルト３０には、セカンダリプーリ２０の出側付近にて、図６に黒矢印で示すように、セカンダリプーリ２０の径方向内側に向かう力が作用する。そのため、プライマリプーリ１０が後進時の回転方向に回転する場合にも、上述した弾性変形が生じることによって、セカンダリプーリ２０の出側付近における外周軌跡３１０Ｂおよび内周軌跡３２０Ｂは、無負荷状態での外周軌跡３１０および内周軌跡３２０に比べて、セカンダリプーリ２０の径方向内側に移動する。

また、有負荷状態となる場合、セカンダリプーリ２０の入側では、プライマリプーリ１０の出側から作用する力によって、ベルト３０が進行方向に押される。そのため、図５および図６に示すように、前進時の回転方向と後進時の回転方向との両方について、セカンダリプーリ２０の入側では、ベルト３０による外周軌跡３１０Ａ，３１０Ｂが、無負荷状態での外周軌跡３１０に比べてセカンダリプーリ２０の径方向外側に移動する。その結果、有負荷状態の場合、セカンダリプーリ２０の入側では、ベルト３０が外周部２０ａよりも径方向外側に飛び出す量（ベルト飛び出し量）が無負荷状態よりも大きくなる。さらに、有負荷状態の場合、セカンダリプーリ２０の入側でのベルト飛び出し量は、セカンダリプーリ２０の出側でのベルト飛び出し量よりも大きくなる。そこで、第２方向における外周部２０ａと第２内面４１２との径方向距離Ｌ２は、有負荷状態かつ最大変速比γｍａｘにおけるセカンダリプーリ２０の入側でのベルト飛び出し量に基づいた径方向距離に設定される。例えば、第２方向の径方向距離Ｌ２は、上述したセカンダリプーリ２０の入側でのベルト飛び出し量に所定距離を足した値に設定される。

このように、セカンダリプーリ２０にベルト３０が巻き掛けられる部分（周方向範囲）では、ベルト３０の飛び出し量はベルト入側付近において相対的に大きくなり、ベルト入側からベルト出側に向けてセカンダリプーリ２０の周方向に位置が変化すると、ベルト３０の飛び出し量は徐々に小さくなるように変化する。この場合、セカンダリプーリ２０の出側付近では、有負荷状態かつ最大変速比γｍａｘであっても、ベルト３０が外周部２０ａよりも径方向外側に飛び出さない位置となることがある。要するに、セカンダリプーリ２０では、入側と出側との中間部分におけるベルト飛び出し量が、入側付近でのベルト飛び出し量よりも小さくなる。この中間部分は、セカンダリプーリ２０でのベルト３０の噛み込み角度の中間に相当する部分であり、軸方向から見た場合に、プライマリプーリ１０の回転中心とセカンダリプーリ２０の回転中心とを通る直線上（第１方向に沿った直線上）に位置する。そして、セカンダリプーリ２０の回転方向が逆転すると、ベルト入側とベルト出側との位置関係が逆転するため、ベルト３０により描かれる軌跡も逆転する。

図７に示すように、図５に示す前進時の外周軌跡３１０Ａと図６に示す後進時の外周軌跡３１０Ｂとを重ねた場合、ベルト３０の径方向外側端部３１により描かれる軌跡は、外周部２０ａよりも径方向外側で、外周部２０ａの真円形状に対して窪んだ非真円形状となっている。すなわち、径方向外側端部３１により描かれる外周軌跡３１０Ａ，３１０Ｂのうち、より径方向外側に位置する軌跡は、セカンダリプーリ２０の外周部２０ａに対して非真円形状になっている。そこで、第２内面４１２は、セカンダリプーリ２０の回転方向が逆転することを考慮しつつ、ベルト３０の径方向外側端部３１により描かれる外周軌跡に沿った形状に形成されている。

図８は、図７に示すベルトの外周軌跡とケース部材の内面との位置関係を説明するための図である。図８に示すように、セカンダリプーリ２０側に形成された第２内面４１２は、最大変速比γｍａｘにおいて、径方向外側端部３１によって描かれる外周軌跡３１０Ａ，３１０Ｂに沿った形状に形成されている。つまり、第２内面４１２は、セカンダリプーリ２０の回転中心軸線と直交する平面上において、前進時にセカンダリプーリ２０側で描かれる外周軌跡３１０Ａと、後進時にセカンダリプーリ２０側で描かれる外周軌跡３１０Ｂとを重ねた軌跡に沿った形状に形成されている。言い換えれば、最大変速比γｍａｘの場合に外周軌跡３１０Ａ，３１０Ｂのうち相対的に径方向外側に位置する軌跡に沿うようにして第２内面４１２が形成されている。そのため、外周軌跡３１０Ａ，３１０Ｂと第２内面４１２との間の径方向距離が等間隔となるように、第２内面４１２を形成することができる。

以上説明した通り、実施形態では、セカンダリプーリ２０の回転中心から第２内面４１２までの径方向距離について、第１方向の距離が第２方向の距離よりも短くなるように形成されている。そのため、最大変速比γｍａｘに設定した際に、ベルト３０の径方向外側端部３１がセカンダリプーリ２０の外周部２０ａよりも径方向外側に位置し得る構成について、ベルト３０の外周軌跡３１０Ａ，３１０Ｂを考慮して、第２内面４１２をセカンダリプーリ２０の外周部２０ａの近くに配置できる。また、ケース部材４１の第２内面４１２が、ベルト３０の径方向外側端部３１により描かれる軌跡に沿った形状に形成されている。その結果、ベルト３０の径方向外側端部３１とケース部材４１の第２内面４１２との間に余剰な径方向隙間が設けられることを抑制できる。これにより、ケース部材４１の内面４１ａをベルト３０の径方向外側端部３１と接触しない位置に配置しつつ、ケース４の大型化を抑制することができる。

例えば、図９に示す比較例のケース部材１００では、セカンダリプーリ２０の外周部２０ａを覆う部分の内面１００ａが、外周部２０ａに沿った真円形状に形成されている。この比較例のケース部材１００に対して、上述した実施形態のケース部材４１のほうが小型化を図れる。そこで、図９に示す比較例の内面１００ａと実施形態の第２内面４１２とを比較すると、図１０に示すように、第２内面４１２のほうが比較例の内面１００ａよりも外周部２０ａに近い径方向位置に配置されていることが分かる。このように、実施形態によれば、ケース部材４１の小型化を図ることができる。

１ベルト式無段変速機
２入力軸
３出力軸
４ケース
１０プライマリプーリ
１０ａ外周部
２０セカンダリプーリ
２０ａ外周部
２１固定シーブ
２２可動シーブ
３１径方向外側端部
４１ケース部材
４１ａ内面
４１１第１内面
４１２第２内面

Claims

プライマリプーリと、
セカンダリプーリと、
前記プライマリプーリと前記セカンダリプーリとに巻き掛けられたベルトと、
前記プライマリプーリおよび前記セカンダリプーリを収容するケースと、
を備え、
前記ベルトのうち前記セカンダリプーリに巻き掛けられた部分では、前記ベルトの径方向外側端部が前記セカンダリプーリの外周部よりも径方向外側に位置し得るベルト式無段変速機であって、
前記セカンダリプーリの回転中心から前記ケースの内面までの径方向距離は、前記プライマリプーリの回転中心から前記セカンダリプーリの回転中心を通過して延びる直線に沿った第１方向における距離が、当該第１方向と直交する第２方向における距離よりも短くなるように形成され、
前記内面は、前記セカンダリプーリの外周部を覆う部分において、前記セカンダリプーリの回転中心軸線と直交する平面上で、前記プライマリプーリの回転中心と前記セカンダリプーリの回転中心とを通る直線に対して線対称の形状に形成されている
ことを特徴とするベルト式無段変速機。
前記内面は、前記セカンダリプーリの外周部を覆う部分において、前記セカンダリプーリの回転中心軸線と直交する平面上で、楕円形状に形成されている
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。
前記内面は、前記セカンダリプーリの外周部を覆う部分において、前記セカンダリプーリの回転時に前記セカンダリプーリの外周部よりも径方向外側で前記ベルトの径方向外側端部によって描かれる軌跡に沿った形状に形成されている
請求項１に記載のベルト式無段変速機。