JP4582086B2 - 無段変速機用ベルト - Google Patents

Description

この発明は、駆動プーリおよび従動プーリに巻き掛けられる無段変速機用ベルトに関するものである。

一般に、車両の動力源から車輪に至る動力伝達経路には変速機が設けられており、その変速機としてベルト式無段変速機が知られている。このベルト式無段変速機は、駆動プーリおよび従動プーリにベルトを巻き掛けて構成され、前記駆動プーリと従動プーリとの間でベルトを介して動力伝達をおこなうものであり、前記駆動プーリおよび従動プーリにおける前記ベルトの巻き掛け半径を制御することにより、前記駆動プーリと前記従動プーリとの間における変速比が制御される。このベルト式無段変速機に用いられる駆動ベルトの一例が、特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された駆動ベルトは、無端バンドを重ねて構成したバンドの組み合わせ体からなるキャリアと、このキャリアに摺動可能に組み付けた多数の金属性横断部材とを有している。前記各横断部材には首部が設けられており、その首部の両側に２つの窪みが設けられている。

なお、無段変速機用ベルトを有するベルト式無段変速機の潤滑装置が、特許文献２に記載されている。この特許文献２においては、入力プーリ側と出力プーリ側の各々に、ベルトに潤滑油を供給する給油ノズルが配置されている。前記ベルトはリングとエレメントとを有しており、ベルトの駆動によりリングとエレメントの相対滑りが発生し、接触面に摩擦熱が発生する。そこで、給油ノズルからベルトの摩擦発熱部に潤滑油を供給することで、摩擦発熱部を潤滑することができ、摩擦熱が比較的発生しにくくなるとされている。

特公平２−２２２５４号公報 特開平１０−１４１４５９号公報

ところで、上記の特許文献１に記載されたベルトを有するベルト式無段変速機において、特許文献２に記載されているベルトの潤滑をおこなった場合、エレメントの窪みの奥、つまり、首部の近くまでは潤滑油が供給されにくい。そのため、キャリアの幅方向における摩擦係数は、前記窪みの奥側、つまり、前記首部に近い領域の方が、前記首部から離れた領域よりも高くなる。その結果、キャリアの外周側から見た平面で、キャリアの幅方向の中心線が、駆動ベルトの幅方向の中心線に対して偏っていたり、キャリアを構成するバンド同士に傾きが生じたりして、窪みの幅方向における前記キャリアのセンタリング性能が低下する虞があった。

この発明は上記事情を背景としてなされたものであり、各エレメントのリング収容部に配置されたリングが、そのリング収容部で幅方向におけるセンタリング性が低下することを抑制できる無段変速機用ベルトを提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、環状の構成片を内外周に重ねて構成されたリングと、このリングに円周方向に積層して取り付けられた複数のエレメントとを有し、この複数のエレメントは、前記リングの幅方向に配置された基部と、この基部から前記リングの半径方向に延ばされた首部と、前記リングが収容されるリング収容部とを有し、このリング収容部に前記リングが配置されており、前記エレメントが駆動プーリおよび従動プーリに接触する、無段変速機用ベルトにおいて、前記リングと前記エレメントとの間に入り込んでいる潤滑油を外部に排出する潤滑油排出機構が、少なくとも、前記リング収容部を形成する前記エレメントの上端面に設けられており、この潤滑油排出機構は、前記複数のエレメントの上端面に設けられた溝を有しており、前記リングを外周側または内周側から見た平面内で、前記リングの幅方向で前記首部から遠い領域に存在する前記溝の面積を、前記リングの幅方向で前記首部に近い領域に存在する前記溝の面積よりも広くすることにより、前記リングの幅方向で前記首部から遠い領域の前記リングと前記エレメントとの間に入り込んでいる潤滑油を排出する機能の方が、前記リングの幅方向で前記首部に近い領域の前記リングと前記エレメントとの間に入り込んでいる潤滑油を排出する機能よりも高い構成を有していることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記リングの幅方向で前記首部の両側に前記リング収容部が２つ設けられており、その２つのリング収容部に前記リングがそれぞれ配置されており、かつ、前記２つのリング収容部を形成する前記エレメントの上端面に前記溝が設けられていることを特徴とする無段変速機用ベルトである。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記複数のエレメントには前記リングの半径方向に延ばされた２つの首部が設けられており、前記複数のエレメントには前記リングの幅方向で前記２つの首部の間に前記リング収容部が設けられていることを特徴とする無段変速機用ベルトである。

請求項１の発明によれば、環状の構成片を内外周に重ねて構成されるリングと、このリングに円周方向に積層して取り付けられた複数のエレメントとを有し、複数のエレメントにはリングの半径方向に延ばされた首部が設けられている。また、前記複数のエレメントにはリング収容部が設けられているとともに、そのリング収容部にリングが配置されて無段変速機用ベルトが構成されている。その無段変速機用ベルトを駆動プーリおよび従動プーリに巻き掛けると、前記エレメントが駆動プーリおよび従動プーリに接触する。また、潤滑油が供給されてリング収容部に入り込むと、リングとエレメントとの間に潤滑油が進入して、発熱が抑制される。このように、リング収容部に潤滑油が供給された場合、リングの幅方向で首部から離れた領域の方が、首部に近い領域よりも潤滑油の供給量が多くなる。これは、リングの幅方向で首部から離れた領域の方が、首部に近い領域よりも潤滑油の通過経路が短いからである。

一方、リングとエレメントとの間に入り込んでいる潤滑油は、潤滑油排出機構により外部に排出される。ここで、エレメントの上端面に設けられている潤滑油排出機構は、リングの幅方向で前記首部から遠い領域の潤滑油を排出する機能の方が、リングの幅方向で前記首部に近い領域の潤滑油を排出する機能よりも高い。すなわち、前記リングを外周側または内周側から見た平面内で、前記リングの幅方向で前記首部から遠い領域に存在する前記溝の面積の方が、前記リングの幅方向で前記首部に近い領域に存在する前記溝の面積よりも広い。このため、前記リングの幅方向で前記首部から遠い領域から排出される潤滑油量の方が、前記リングの幅方向で前記首部に近い領域から排出される潤滑油量よりも多くなる。このため、リングの幅方向で、潤滑油の残留量が均等化されて、リングと前記エレメントとの接触面で生じる摩擦力が均等化される。したがって、リング収容部内で、リングの幅方向におけるリングの傾きが抑制され、センタリング性能が向上する。

つぎに、この発明の無段変速機用ベルトおよびベルト式無段変速機を車両に用いた場合の概念を説明する。このベルト式無段変速機は、車両の駆動力源から車輪に至る動力伝達経路に配置される。このベルト式無段変速機は、駆動プーリおよび従動プーリを有しており、前記駆動力源と駆動プーリとが動力伝達可能に接続され、前記従動プーリと前記車輪とが動力伝達可能に接続される。前記車両としては二輪駆動車または四輪駆動車のいずれであってもよい。すなわち、前記駆動力源の動力が、前輪（車輪）または後輪（車輪）の何れか一方に伝達される構成のパワートレーンを有する二輪駆動車、または、前記駆動力源の動力が、前輪および後輪の両方に伝達される構成のパワートレーンを有する四輪駆動車のいずれでもよい。ここで、四輪駆動車としては、前記駆動力源の動力が、前輪および後輪に常時伝達されるフルタイム四輪駆動車、または、二輪駆動状態と四輪駆動状態とを選択的に切り換え可能なスタンバイ四輪駆動車のいずれでもよい。

前記駆動力源は前記車輪に伝達するトルクを発生する動力装置であり、例えば、エンジン、モータ・ジェネレータ、油圧モータ、フライホイールシステムなどのうち何れか１種類、または複数種類を組み合わせて搭載することが可能である。前記エンジンは燃料を燃焼させて発生する熱エネルギを運動エネルギに変換する装置であり、例えば、内燃機関を用いることができる。前記モータ・ジェネレータは、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを兼備した動力装置である。油圧モータは、圧油の流体エネルギを回転部材の運動エネルギに変換する装置である。フライホイールシステムは、運動エネルギを蓄積することの可能な装置である。すなわち、これらの動力装置は、何れも動力の発生原理が異なる。

また、前記駆動力源と車輪との間で伝達されるトルクを制御するクラッチを設けることが可能である。このクラッチは、前記駆動力源から駆動プーリに至る経路、または前記従動プーリから前記車輪に至る経路の何れに設けられていてもよい。また、クラッチは、伝達トルクもしくはトルク容量を制御可能な動力伝達装置であり、例えば、電磁クラッチ、流体クラッチ、摩擦クラッチなどを用いることが可能である。さらに、前記駆動力源から前記車輪に至る動力伝達経路に、前後進切換装置を設けることが可能である。この前後進切換装置は、入力側回転部材の回転方向に対して、出力側回転部材の回転方向を正・逆に切り換える装置であり、前記駆動力源から前記ベルト式無段変速機に至る経路、または前記ベルト式無段変速機から前記車輪に至る経路の何れに設けられていてもよい。この前後進切換装置としては、例えば、遊星歯車機構式の前後進切換装置、または平行軸歯車式の前後進切換装置などを用いることが可能である。さらにこの発明における無段変速機用ベルトは、環状のリングの円周方向に多数のエレメントが積層して取り付けられており、前記エレメント同士の間に発生する圧縮力により、前記駆動プーリと従動プーリとの間でトルクが伝達される。また、前記リングは多数のエレメントを整列状態で保持し、かつ、エレメント同士を相対回転可能に保持するキャリアとしての機能を有する。この発明において、駆動プーリとは動力が入力される側のプーリであり、その駆動プーリのトルクが、ベルトを経由して前記従動プーリに伝達される構成である。

以下、この発明の実施例を図２に基づいて説明する。まず、車両１には駆動力源２が搭載されており、その駆動力源２から車輪３に至る動力伝達経路に、無段変速機、具体的にはベルト式無段変速機４が配置されている。なお、駆動力源２からベルト式無段変速機４に至る経路、またはベルト式無段変速機４から車輪３に至る経路には前後進切換装置を設けることが可能であるが、この実施例では省略している。さらに、駆動力源２からベルト式無段変速機４に至る経路、またはベルト式無段変速機４から車輪３に至る経路にはクラッチを設けることが可能であるが、この実施例では省略している。前記ベルト式無段変速機４は、第１のプーリである駆動プーリ５と、第２のプーリである従動プーリ６とを有しており、前記駆動プーリ５と駆動力源２とが動力伝達可能に接続されている。

前記駆動プーリ５は、インプットシャフト７と一体回転する構成を有している。この駆動プーリ５は、前記インプットシャフト７の回転軸線と平行な方向（軸線方向）に動作可能な可動片８と、前記軸線方向には動作しない固定片９とを有している。また、従動プーリ６と車輪３とが動力伝達可能に接続されている。さらに、前記駆動プーリ５の回転軸線（図示せず）と、前記従動プーリ６の回転軸線（図示せず）とが平行に、かつ、略水平に配置されている。この従動プーリ６はアウトプットシャフト１０と一体回転するように構成されている。この従動プーリ６は、前記アウトプットシャフト１０の回転軸線と平行な方向（軸線方向）に動作可能な可動片１１と、前記軸線方向には動作しない固定片１２とを有している。そして、駆動プーリ５および従動プーリ６は、何れも可動片８，１１を軸線方向に動作することにより、その溝幅を調整可能に構成されている。

さらに、前記軸線方向における駆動プーリ５の可動片８の位置を制御する油圧サーボ機構１３が設けられている。この油圧サーボ機構１３は、油圧室およびピストンおよびリターンスプリング等を有する公知の機構である。また、前記軸線方向における従動プーリ６の可動片１１の位置を制御する油圧サーボ機構１４が設けられている。この油圧サーボ機構１４は、油圧室およびピストンおよびリターンスプリング等を有する公知の機構である。前記油圧サーボ機構１３，１４の油圧室の油圧、もしくは油圧室に供給される圧油量を制御するアクチュエータとして、油圧制御装置１５が設けられている。すなわち、このベルト式無段変速機４は油圧制御式のものである。なお、前記クラッチとして流体クラッチ、摩擦クラッチを用いた場合、その伝達トルクを前記油圧制御装置１５により制御するように構成することが可能である。前記油圧制御装置１５は、油圧回路およびバルブなどを有する公知のものであり、電子制御装置１００により制御される。また、上記前後進切換装置を設けた場合、そのアクチュエータとして油圧制御装置１５を用いることが可能である。上記の駆動プーリ５および従動プーリ６に、環状の無段変速機用ベルトが巻き掛けられている。さらに、前記油圧制御装置１５には油路を介して潤滑油供給装置５０が接続されている。この潤滑油供給装置５０は、前記ベルト式無段変速機４の発熱部、摺動部に潤滑油を供給して、これらの部位を冷却・潤滑するものである。潤滑油供給装置５０は、バルブおよび噴射ノズルなどを有している。この潤滑油供給装置５０は、電子制御装置１００により制御される構成となっており、潤滑油供給タイミング、潤滑油供給時間、潤滑油供給量、潤滑油供給圧力（噴射圧）、ベルト１６に対する潤滑油供給角度などを調整可能である。以下、無段変速機用ベルトの具体的な構成例を順次説明する。

図１および図３はこの発明の一例を示し、図１は無段変速機用ベルト（以下、ベルトと記す）１６を外周側から見た部分的な平面断面図、図３はベルト１６の厚さ方向における縦断面図（正面縦断面図）である。前記ベルト１６は２本のリング１７と、この２本のリング１７に取り付けられた複数（多数）のエレメント１８とを有している。この多数のエレメントは金属材料をプレス加工して成形したものであり、前記２本のリング１７の円周方向に沿って取り付けられており、前記リング１７の円周方向で、隣り合うエレメント１８同士が接触している。各エレメント１８は、ベルト１６の幅方向に沿って配置された基部（板形状部）１９と、この基部１９に連続して形成され、かつ、ベルト１６の半径方向で外側に突出された首部２０と、この首部２０に連続して形成され、かつ、前記ベルト１６の幅方向に沿って配置された押え部２１とを有している。この押え部２１は、前記首部２０の上端からベルト１６の幅方向で両側に突出されている。すなわち、この首部２０は、前記基部１９と前記押え部２１とを接続する部分である。前記ベルト１６の幅方向とは、ベルト１６の幅方向に沿った方向、または幅方向と平行な方向という意味である。前記基部１９における前記ベルト１６の幅方向の両端には、接触面２２がそれぞれ形成されている。そして、ベルト１６の幅方向における２つの接触面２２同士の距離が、ベルト１６の内周であるほど短くなるように、ベルト１６の幅方向におけるエレメント１８の中心線（図示せず）に対して、各接触面２２が傾斜している。そして、ベルト１６を前記駆動プーリ５および前記従動プーリ６に巻き掛けると、図３に示すようにエレメント１８の接触面２２が、駆動プーリ５および従動プーリ６に接触する。

前記エレメント１８の上部における厚さ方向の一方にはピン１８Ａが突出して設けられており、前記エレメント１８の上部における厚さ方向の他方には凹部１８Ｂが設けられている。そして、各エレメント１８同士が厚さ方向に重ねられた場合に、隣り合うエレメント１８同士のピン１８Ａが凹部１８Ｂに配置されて、隣り合う位置に配置されたエレメント１８同士の位置決め、具体的にはエレメント１８同士の積層方向に直交する平面内での位置決めがおこなわれる。前記ベルト１６の幅方向において、前記基部１９の長さ（幅）は前記押え部２１の長さ（幅）よりも長く構成されており、この構成により、ベルト１６の半径方向（内外周方向）で、前記基部１９と前記押え部２１との間にリング収容部２３が設けられている。ここで、ベルト１６の半径方向とは、より具体的には、ベルト１６の半径方向と同じ方向もしくは半径方向に沿った方向という意味である。前記基部１９の上端面（表面）２４は概略では平坦に形成されており、その上端面２４が前記リング収容部２３の底面を構成している。すなわち、上端面２４は、ベルト１６の幅方向で首部２０の両側に２箇所配置されており、各上端面２４には、上端面２４とリング１７との間に存在する潤滑油を、前記リング収容部２４の外部に排出する潤滑油排出機構が設けられている。

この実施例においては、潤滑油排出機構として溝２５が設けられている。この溝２５は、図３において、ベルト１６の半径方向の深さを有する凹部もしくは窪みであり、図１においては、直線状の溝２５を交差させて格子縞模様が形成されている。また、図１に示すように、前記ベルト１６の幅方向で異なる位置に配置された領域Ａ１，Ｂ１では、前記溝２５の配置密度が異なる。ここで、領域Ａ１は、前記ベルト１６の幅方向において、前記リング収容部２３の奥側に配置されており、領域Ｂ１は、前記ベルト１６の幅方向において、前記リング収容部２３の入口側に配置されている。言い換えれば、前記上端面２４において、前記首部２０に近い位置が領域Ａ１であり、前記首部２０から離れた位置が領域Ｂ１である。さらに、ベルト１６を外側から見た平面において、前記領域Ａ１の配置位置は、前記押え部２１の配置位置と略重なっている。そして、上記上端面２４において、前記領域Ａ１に設けられた溝２５の密度よりも、前記領域Ｂ１に設けられた溝２５の密度の方が高密度となっている。すなわち、領域Ａ１，Ｂ１には、共に複数の溝２５が相互に平行に設けられているが、領域Ｂ１に設けられた溝２５同士の間隔は、領域Ａ１に設けられた溝２５同士の間隔よりも短い。言い換えれば、領域Ｂ１における単位面積あたりの溝２５の密度は、領域Ａ１における単位面積あたりの溝２５の密度よりも高密度である。つまり、領域Ｂ１の単位面積当たりにおける溝２５の面積は、領域Ａ１の単位面積当たりにおける溝２５の面積よりも広く構成されている。

つぎに、前記２本のリング１７の構成を説明する。各リング１７は、環状に構成された金属製の薄板２６を内外周に複数積層して構成されている。つまり、薄板２６同士がその厚さ方向に重ね合わされてリング１７を構成している。また、各薄板２６同士は、重ねられた状態で相互に円周方向に相対移動可能に構成されている。また、前記ベルト１６の幅方向において、各薄板２６の幅は同一に構成されている。ここで、前記ベルト１６の幅方向において、各薄板２６の幅は、前記エレメント１８の上端面２４の幅よりも狭く構成されている。上記のように構成された各リング１７に対して、前記多数のエレメント１８が取り付けられている。具体的には、各リング１７が各リング収容部２３に配置されている。このように、各リング１７を各リング収容部２３に収容した状態で、前記ベルト１６の幅方向で、各リング１７の略半分が前記リング収容部２３の内部に位置しており、各リング１７の残りの半分が前記リング収容部２３の外部に位置（露出）している。すなわち、前記ベルト１６の幅方向で、各リング１７の幅は、前記リング収容部２３の幅よりも大きく構成されている。なお、ベルト１６の半径方向で、前記リング収容部２３の幅は一定に構成されており、前記リング１７の厚さは前記リング収容部２３の幅よりも薄く構成されている。このため、前記リング１７に対して各エレメント１８が、リング１７の円周方向に相対移動可能である。

そして、前記各リング１７を構成する薄板２６の内周面または外周面の少なくとも一方には、潤滑油排出機構として溝２７が設けられている。この溝２７は、各薄板２６の厚さ方向の深さを有する凹部もしくは窪みである。図１においては、薄板２６の外周面に溝２７を設けた例が示されている。具体的には、直線状の溝２７を交差させて格子縞模様が形成されている。また、図１に示すように、前記ベルト１６の幅方向で異なる位置に配置された領域Ｃ１，Ｄ１では、前記溝２７の配置密度が異なる。ここで、領域Ｃ１は、前記ベルト１６の幅方向において、前記リング収容部２３の奥側に配置されており、領域Ｄ１は、前記ベルト１６の幅方向において、前記リング収容部２３の入口側に配置されている。言い換えれば、前記首部２０に近い方が領域Ｃ１であり、前記首部２０から離れている方が領域Ｄ１である。そして、前記領域Ｃ１に設けられた溝２７の密度よりも、前記領域Ｄ１に設けられた溝２７の密度の方が高密度となっている。すなわち、領域Ｃ１，Ｄ１には、共に複数の溝２７が相互に平行に設けられているが、領域Ｄ１に設けられた溝２７同士の間隔は、領域Ｃ１に設けられた溝２７同士の間隔よりも短い。言い換えれば、領域Ｄ１における単位面積あたりの溝２７の密度は、領域Ｃ１における単位面積あたりの溝２７の密度よりも高密度である。

上記のように構成されたベルト１６が前記駆動プーリ５および従動プーリ６に巻き掛けられた状態で、前記駆動力源２のトルクが前記インプットシャフト７に伝達されるとともに、前記駆動プーリ５および従動プーリ６から前記ベルト１６に対して挟圧力が加えられる。前記駆動プーリ５と前記エレメント１８との接触部分では、摩擦力に応じた動力伝達がおこなわれ、各エレメント１８に対して圧縮荷重が加えられる。この圧縮荷重は、前記駆動プーリ５および従動プーリ６の何れにも巻き掛けられていない領域に位置するエレメント１８を経由して、前記従動プーリ６に接触しているエレメント１８に伝達される。そのエレメント１８と前記従動プーリ６との摩擦力により、前記圧縮荷重に応じた動力が従動プーリに伝達される。このようにして、前記駆動プーリ５のトルクが前記従動プーリ６に伝達される。そして、前記駆動プーリ５から前記ベルト１６に加えられる挟圧力が制御されて、前記駆動プーリ５および従動プーリ６におけるベルト１６の巻き掛け半径が制御され、前記駆動プーリ５の回転数と前記従動プーリ６の回転数との比、すなわち、変速比が制御される。また、前記従動プーリ６からベルト１６に加えられる挟圧力が制御されて、前記ベルト式無段変速機４で伝達されるトルクの容量が制御される。このようにして、アウトプットシャフト１０に伝達されたトルクが前記車輪３に伝達されて駆動力が発生する。

前記ベルト式無段変速機４におけるトルク伝達時において、前記駆動プーリ５および前記従動プーリ６にベルト１６が巻き掛けられている領域では、隣り合う位置に配置されたエレメント１８同士が、ロッキングエッジ（図示せず）を支点として、一定の角度範囲内で相対回転し、各エレメント１８と前記リング１７の内周面とが摺動する。また、前記リング１７は環状の薄板２６を重ねた構成であり、前記駆動プーリ５および前記従動プーリ６にベルト１６が巻き掛けられている領域では、各薄板２６の周速度が異なり、薄板２６同士が円周方向に相対移動して摺動する。また、前記駆動プーリ５および前記従動プーリ６から前記ベルト１６に加えられる挟圧力が制御されて、前記駆動プーリ５および従動プーリ６におけるベルト１６の巻き掛け半径が変化する場合、前記エレメント１８が前記駆動プーリ５および従動プーリ６の斜面に沿って摺動する。このように、前記ベルト式無段変速機４においては、各種の部品同士が摺動して発熱する箇所があるため、前記潤滑油供給装置５０から前記ベルト１６に向けて潤滑油が供給（噴射）され、これらの摺動部分の冷却および潤滑がおこなわれる。例えば、前記ベルト１６が前記駆動プーリ５および前記従動プーリ６の何れにも巻き掛けられていない領域で、そのベルト１６の上方またはベルト１６の側方から、噴射ノズルなどにより供給される。なお、ベルト１６のたるみ側（圧縮力が加えられていない側）に潤滑油が噴射される。つまり、前記従動プーリ６から離れて前記駆動プーリ５に巻き係るまでの領域で潤滑油が噴射される。

ところで、前記ベルト１６においては、前記リング１７が前記リング収容部２３に配置されている。このため、潤滑油が供給された場合に、前記リング収容部２３の入口側と奥側とでは、潤滑油の供給量が異なる。具体的には、前記リング収容部２３の入口に多量の潤滑油が供給されるが、前記リング収容部２３の奥側に供給される潤滑油量はこれよりも少ない。その理由は、前記リング収容部２３の奥側に至るまでの潤滑油供給経路（隙間）が狭いため、潤滑油の流通抵抗が強いとともに、その距離が長いために潤滑油の運動エネルギが低下するからである。すると、前記エレメント１８の上端面２４と前記リング１７の内周面との間に供給される潤滑油量は、前記ベルト１６の幅方向で異なることになる。すなわち、前記首部２０に近い領域Ａ１に供給される潤滑油量よりも、前記首部２０から離れた領域Ｂ１に供給される潤滑油量の方が多くなる。

ここで、前記溝２５が設けられていない場合（比較例）について説明すると、前記エレメント１８の上端面２４と前記リング１７の内周面との接触面における摩擦係数は、図４に破線で示す傾向となる。すなわち、首部２０側から駆動プーリ５または従動プーリ６に近づくほど摩擦係数が小さくなる特性を示す。すると、前記エレメント１８の上端面２４と前記リング１７の内周面との接触面における摩擦力は、図５に破線で示す傾向となる。すなわち、首部２０側から駆動プーリ５または従動プーリ６に近づくほど摩擦力が低下する特性となる。また、前記リング１７全体としての張力も、その幅方向で異なる。具体的には、図６に破線で示すように、首部２０側から駆動プーリ５または従動プーリ６に近づくほど張力が低下する特性となる。このような張力特性により、前記リング１７全体としての周長も、その幅方向で異なる。具体的には、図７に破線で示すように、首部２０側から駆動プーリ５または従動プーリ６に近づくほど周長が短くなる特性となる。これらの原理により、前記リング１７の円周方向における移動力は、図８に破線の矢印で示す特性となる。具体的には、首部２０側から駆動プーリ５または従動プーリ６に近づくほど、移動力Ｆ１が低下する特性となる。その結果、前記ベルト１６の停止状態における前記リング１７の幅方向の中心線（図示せず）に対して、移動するリング１７の幅方向の中心線が傾斜した状態となる。つまり、前記リング収容部２３内における前記リング１７のセンタリング性能が低下する可能性がある。

これに対して、この実施例では、前記エレメント１８と前記リング１７との接触面間から、前記溝２５に沿って前記潤滑油が外部に排出される（振り落とされる）。これは、ベルト１６の運動エネルギよりも潤滑油の運動エネルギの方が低いからである。また実施例では、前記領域Ｂ１における溝２５の密度の方が、前記領域Ａ１における溝２５の密度よりも高い。このため、前記領域Ｂ１に供給される潤滑油量は、前記領域Ａ１に供給される潤滑油量よりも多いが、前記領域Ｂ１から溝２５に沿って外部に排出される潤滑油量は、前記領域Ａ１から溝２５に沿って外部に排出される潤滑油量よりも多い。したがって、結果的には領域Ａ１に存在する潤滑油量と、領域Ｂ１に存在する潤滑油量とが略均一になり、前記図４に示す摩擦係数は、実線の特性のようにリング１７の幅方向の位置に関わりなく略一定となり、前記図５に示す摩擦力は、実線の特性のようにリング１７の幅方向の位置に関わりなく略一定となり、前記図６に示すリング１７の張力は、実線の特性のようにリング１７の幅方向の位置に関わりなく略一定となり、前記リング１７の周長も、実線の特性のようにリング１７の幅方向の位置に関わりなく略一定となる。これらの作用および特性が相まって、前記図８に示すリング１７の移動力は、実線の特性のようにリング１７の幅方向の位置に関わりなく略一定となる。したがって、前記リング１７のセンタリング性能が向上する。

また、前記リング１７を構成する薄板２６の内周面に溝２７が設けられており、前記エレメント１８と前記リング１７との接触面間から、前記溝２７に沿って前記潤滑油が外部に排出される（振り落とされる）。そして、この実施例では、前記領域Ｂ１における溝２７の密度の方が、前記領域Ａ１における溝２７の密度よりも高い。したがって、溝２５における潤滑油の排出原理と同じ原理により、リング１７のセンタリング性が向上する。

つぎに、前記リング１７を構成する薄板２６同士の間に供給される潤滑油量について説明する。前記薄板２６同士の間において、前記リング収容部２３の入口に多量の潤滑油が供給されるが、前記リング収容部２３の奥側に供給される潤滑油量はこれよりも少ない。その理由は前述と同じである。つまり、前記首部２０に近い領域Ｃ１に供給される潤滑油量よりも、前記首部２０から離れた領域Ｄ１に供給される潤滑油量の方が多くなる。ここで、前記溝２７が設けられていない場合（比較例）について説明すると、前記薄板２６同士の接触面における摩擦係数は、図４に破線で示す傾向となる。すなわち、首部２０側から駆動プーリ５または従動プーリ６に近づくほど摩擦係数が小さくなる特性を示す。すると、前記薄板２６同士の接触面における摩擦力は、図５に破線で示す傾向となる。すなわち、首部２０側から駆動プーリ５または従動プーリ６に近づくほど摩擦力が低下する特性となる。その結果、内側に位置する薄板２６の幅方向の中心線と、外側に位置する薄板２６の幅方向の中心線とが傾斜した状態となる。つまり、前記リング収容部２３内における前記リング１７のセンタリング性能が低下する可能性がある。よって、幅方向におけるリング１７の寿命を均一化させることができる。

これに対して、この実施例では、前記薄板２６同士の接触面間から、前記溝２７に沿って前記潤滑油が外部に排出される（振り落とされる）。これは、ベルト１６の運動エネルギよりも潤滑油の運動エネルギの方が低いからである。また実施例では、前記領域Ｄ１における溝２７の密度の方が、前記領域Ｃ１における溝２７の密度よりも高い。このため、前記領域Ｄ１に供給される潤滑油量は、前記領域Ｃ１に供給される潤滑油量よりも多いが、前記領域Ｄ１から溝２７に沿って外部に排出される潤滑油量は、前記領域Ｃ１から溝２７に沿って外部に排出される潤滑油量よりも多い。したがって、結果的には領域Ｃ１に存在する潤滑油量と、領域Ｄ１に存在する潤滑油量とが略均一になり、前記図４に示す摩擦係数は、実線の特性のように薄板２６の幅方向の位置に関わりなく略一定となり、前記図５に示す摩擦力は、実線の特性のように薄板２６の幅方向の位置に関わりなく略一定となり、前記図６に示す薄板２６の張力は、実線の特性のように薄板２６の幅方向の位置に関わりなく略一定となり、薄板２６の周長も、実線の特性のように薄板２６の幅方向の位置に関わりなく略一定となる。

これらの作用および特性が相まって、前記図８に示す薄板２６の移動力は、実線の特性のように薄板２６の幅方向の位置に関わりなく略一定となる。したがって、前記薄板２６のセンタリング性能が向上する。なお、この実施例では溝２５，２７の両方が設けられているが、何れか一方を設けてもよい。ここで、実施例で説明した構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、薄板２６が、この発明の構成片に相当し、前記溝２５が、この発明の潤滑油排出機構に相当する。

つぎに、前記ベルト１６の他の構成例を、図９および図１０に基づいて説明する。図９は、ベルト１６の厚さ方向における縦断面図（正面縦断面図）、図１０は、ベルト１６を外周側から見た場合の部分的な平面断面図である。この実施例２においては、前記ベルト１６が、環状のリング１３０と、このリング１３０の円周方向に取り付けられた多数のエレメント１３１とを有している。まず、各エレメント１３１について説明すると、このエレメント１３１は金属材料をプレス加工して成形されており、各エレメント１３１はその厚さ方向に重ねて配置されている。各エレメント１３１は、ベルト１６の幅方向に延ばされた内側部１３２と、その内側部１３２の幅方向の一端に連続して設けられ、かつ、ベルト１６の厚さ方向で外周側に向けて突出された首部１３３と、この首部１３３からベルト１６の幅方向に延ばされた押え部１３４とを有している。内側部１３２および押え部１３４は、略平行に延ばされており、前記内側部１３２の先端と、押え部１３４の先端との間には開口部１３５が設けられており、内側部１３２と押え部１３４との間にリング収容部１３６が設けられている。このリング収容部１３６は空間もしくは凹部であり、このリング収容部１３６は前記開口部１３５につながっている。

前記エレメント１３１における内側部１３２の上端面１３７は、前記リング収容部１３６の底面を兼ねており、その上端面１３７には潤滑油排出機構が設けられている。この潤滑油排出機構は、前記リング１３０の内周面と前記エレメント１３１の内側部１３２との間から潤滑油を排出する機構であり、この実施例２では、溝１３８が設けられている。この溝１３８は、前記ベルト１６の厚さ方向の深さを有する凹部もしくは窪みであり、図１０においては、直線状の溝１３８を交差させて格子縞模様が形成されている。また、図１０に示すように、前記ベルト１６の幅方向で異なる位置に配置された領域Ｅ１，Ｆ１では、前記溝１３８の配置密度が異なる。ここで、領域Ｅ１は、前記ベルト１６の幅方向において、前記リング収容部１３６における前記開口部１３５に近い領域である。また、前記領域Ｆ１は、前記ベルト１６の幅方向で、前記首部１３３と前記領域Ｅ１同士の間に相当する領域である。そして、上記上端面１３７において、前記領域Ｆ１に設けられた溝１３８の密度よりも、前記領域Ｅ１に設けられた溝１３８の密度の方が高密度となっている。すなわち、領域Ｅ１，Ｆ１には、共に複数の溝１３８が相互に平行に、かつ、交差して設けられているが、領域Ｅ１に設けられた溝１３８同士の間隔は、領域Ｆ１に設けられた溝１３８同士の間隔よりも短い。言い換えれば、領域Ｅ１における単位面積あたりの溝１３８の密度は、領域Ｆ１における単位面積あたりの溝１３８の密度よりも高密度である。つまり、領域Ｅ１の単位面積当たりにおける溝１３８の面積は、領域Ｆ１の単位面積当たりにおける溝１３８の面積よりも広く構成されている。

一方、前記エレメント１３１における前記ベルト１６の幅方向の両端には、共に接触面１３９が形成されている。そして、ベルト１６の幅方向における２つの接触面１３９同士の距離が、ベルト１６の内周であるほど短くなるように、前記ベルト１６の幅方向におけるエレメント１３１の中心線（図示せず）に対して、各接触面１３９が傾斜している。そして、ベルト１６を前記駆動プーリ５および前記従動プーリ６に巻き掛けると、図９に示すようにエレメント１３１の接触面１３９が、駆動プーリ５および従動プーリ６に接触する。また、前記押え部１３４における一方の面には２個のピン１４０が突出して設けられており、前記押え部１３４における他方の面には２個の凹部１４１が設けられている。押え部１３４の一方の面及び他方の面とは、前記エレメント１３１の厚さ方向における面を意味する。そして、各エレメント１３１同士が厚さ方向に重ねられた場合に、隣り合うエレメント１３１同士のピン１４０が凹部１４１に配置されて、隣り合う位置に配置されたエレメント１３１同士の位置決め、具体的にはエレメント１３１同士の積層方向に直交する平面内での位置決めがおこなわれる。

つぎに、前記リング収容部１３６に配置された１本のリング１３０の構成を説明する。このリング１３０は、環状に構成された金属製の薄板１４２を内外周に複数積層して構成されている。つまり、薄板１４２同士がその厚さ方向に重ね合わされてリング１３０を構成している。また、各薄板１４２同士は、重ねられた状態で相互に円周方向に相対移動可能に構成されている。また、前記ベルト１６の幅方向において、各薄板１４２の幅は同一に構成されている。さらに、前記ベルト１６の幅方向で、前記リング１３０の幅は、前記リング収容部１３６の幅よりも狭く構成されている。このため、前記リング１３０を前記リング収容部１３６に配置した場合、つまり、前記リング１３０に前記エレメント１３１を取り付けてベルト１６を組み立て、そのベルト１６を前記駆動プーリ５および従動プーリ６に巻き掛けると、前記内側部１３２が前記リング１３０の内周面に接触することで、前記エレメント１３１が前記リング１３０から脱落することを防止できる。

さらに、前記リング１３０を構成する薄板１４２の内周面または外周面の少なくとも一方には、図１０に示すように、潤滑油排出機構として溝１４３が設けられている。この溝１４３は、各薄板１４２の厚さ方向の深さを有する凹部もしくは窪みである。図１０においては、薄板１４２の外周面に溝１４３を設けた例が示されている。具体的には、直線状の溝１４３を交差させて格子縞模様が形成されている。また、図１０に示すように、前記ベルト１６の幅方向で異なる位置に配置された領域Ｇ１，Ｈ１では、前記溝１４３の配置密度が異なる。ここで、領域Ｇ１は、前記ベルト１６の幅方向において、前記首部１３３に近い領域である。また、前記領域Ｈ１は、領域Ｇ１よりも前記開口部１３５に近い。つまり、前記ベルト１６の幅方向で、領域Ｈ１は領域Ｇ１よりも首部１３３から離れた位置を占めている。そして、上記前記領域Ｇ１に設けられた溝１４３の密度よりも、前記領域Ｈ１に設けられた溝１４３の密度の方が高密度となっている。すなわち、領域Ｇ１，Ｈ１には、共に複数の溝１４３が相互に平行に、かつ、交差して設けられているが、領域Ｈ１に設けられた溝１４３同士の間隔は、領域Ｇ１に設けられた溝１４３同士の間隔よりも短い。言い換えれば、領域Ｈ１における単位面積あたりの溝１４３の密度は、領域Ｇ１における単位面積あたりの溝１４３の密度よりも高密度である。つまり、領域Ｈ１の単位面積当たりにおける溝１４３の面積は、領域Ｇ１の単位面積当たりにおける溝１４３の面積よりも広く構成されている。

図９および図１０に示す実施例におけるベルト１６においても、前述した実施例と同様に、前記駆動プーリ５のトルクが前記エレメント１３１同士の圧縮力に変換され、その圧縮力が前記従動プーリ６に伝達されて、従動プーリ６を回転させる向きのトルクが発生する。また、トルクの伝達時には、隣り合う位置に配置されたエレメント１３１同士が、ロッキングエッジ（図示せず）を支点として、一定の角度範囲内で相対回転し、各エレメント１３１と前記リング１３０の内周面とが摺動する。また、前記リング１３０は環状の薄板１４２を重ねた構成であり、前述した実施例と同様の原理により、薄板１４２同士が摺動する。また、図９および図１０に示す実施例においても、前述した実施例と同様の原理により、前記エレメント１３１が前記駆動プーリ５および従動プーリ６の斜面に沿って摺動する。そして、図９および図１０に示す実施例においても前述した実施例と同様にベルト１６に潤滑油が供給されて、ベルト１６における摺動部分の冷却および潤滑がおこなわれる。

図９に示すベルト１６に対してその上方から潤滑油が供給されると、その潤滑油はエレメント１３１の開口部１３５を通過してリング収容部１３６内に供給される。ここで、前記リング１３０の幅方向において、前記リング収容部１３６内の潤滑油の供給量が異なる。具体的には、前記開口部１３５付近には多量の潤滑油が供給されるが、前記首部１３３に供給される潤滑油量はこれよりも少ない。その理由は、前記首部１３３に至るまでの潤滑油供給経路（隙間）が狭いため、潤滑油の流通抵抗が大きいとともに、その距離が長いために潤滑油の運動エネルギが低下するからである。これに対して、前記溝１４３の配置密度は、領域Ｅ１の方が領域Ｆ１よりも高い。つまり、領域Ｅ１の方が領域Ｆ１よりも潤滑油排出機能が高い。その結果、前記エレメント１３１の上端面１３７と前記リング１３０の内周面との接触面における摩擦係数、摩擦力は、前記リング１３０の幅方向で略均一となる。したがって、前記リング１３０のセンタリング性能が向上する。

つぎに、前記リング１３０を構成する薄板１４２同士の間に供給される潤滑油量について説明する。前記薄板１４２同士の間においても、上記と同様の理由により、前記リング１３０の幅方向で供給される潤滑油量が異なる。つまり、前記首部１３３に近い領域Ｇ１に供給される潤滑油量よりも、前記首部１３３から離れた領域Ｈ１に供給される潤滑油量の方が多くなる。これに対して、前記薄板１４２同士の接触面間から、前記溝１４３に沿って前記潤滑油が排出される（振り落とされる）。前記領域Ｇ１に存在する潤滑油は、領域Ｈ１を通過して排出される。また、領域Ｈ１の潤滑油は、そのまま排出される。このようにリング収容部１３６に排出された潤滑油は、エレメント１３１同士の間を通過して外部空間に排出される。ここで、前記領域Ｈ１における溝１４３の密度の方が、前記領域Ｇ１における溝１４３の密度よりも高い。つまり、前記領域Ｈ１における潤滑油排出機能は、前記領域Ｇ１における潤滑油排出機能よりも高い。したがって、領域Ｈ１に存在する潤滑油量と、領域Ｇ１に存在する潤滑油量とが略均一になり、前記薄板１４２同士の接触面における摩擦係数、摩擦力は、前記リング１３０の幅方向で略均一となる。したがって、前記薄板１４２のセンタリング性能が向上する。なお、この実施例では溝１３８，１４３の両方が設けられているが、何れか一方を設けてもよい。

上述した構成に付加的な機構を設けた例を、図２および図１１および図１２ならびに図１３に基づいて説明する。図１１は、前記ベルト１６の厚さ方向における縦断面図（正面縦断面図）、図１２は、ベルト１６を外周側から見た部分的な平面図、図１３はベルト１６の部分的な側面図である。ここに示す実施例において、前記ベルト１６は前述した第１の実施例で説明したものと同様に、２つのリング収容部２３と、この２つのリング収容部２３に配置されたリング１７とを有している。そして、前記駆動プーリ５と従動プーリ６との間にエアー吹き付け機構７０が設けられている。このエアー吹き付け機構７０は、ベルト１６に対してエアーを吹き付けて、リング１７を構成する薄板２６同士の間に位置する潤滑油、またはリング１７とエレメント１８との間に位置する潤滑油を、なるべく首部２０に近い領域（位置または箇所）まで押し込む力を発生する装置である。このエアー吹き付け機構７０は、空気圧縮機（図示せず）、角度調整機構、バルブ（図示せず）、エアー噴射ノズル７１等を有しており、前記エアー噴射ノズル７１は、前記ベルト１６の移動経路において、前記潤滑油供給機構５０による潤滑油供給位置から、前記駆動プーリ５にベルト１６が巻き付く位置までの間に配置されている。この前記エアー噴射ノズル７１は、前記ベルト１６の移動経路を挟む両側に配置されており、そのエアー噴射ノズル７１の先端が、前記ベルト１６のリング１７に向けられている。また、エアー噴射ノズル７１の先端は、図１１および図１３に示すように、前記ベルト１６の厚さ方向で、前記リング収容部２３および前記リング１７と同じ位置（高さ）に配置されている。

そして、前記電子制御装置１００により制御されて、エアーの噴射時期、噴射圧、噴射量、噴射速度、噴射角度（向き）などを調整可能に構成されている。前記角度調整機構は、アクチュエータ、例えば、ステップモータを有している。ここで、噴射角度とは、図１２の平面図において、ベルトの幅方向の中心線と、エアーの噴射中心線とのなす角度、前記リングの厚さ方向の中心線と、エアーの噴射中心線とのなす角度を意味する。前記バルブは、例えばソレノイドバルブにより構成し、通電電流・通電時期・開度など調整することにより、エアー噴射ノズル７１からエアーを噴射する時期、噴射量、噴射圧、噴射速度等を制御可能である。

前述したように、潤滑油供給機構５０から前記ベルト１６に向けて潤滑油が供給される。ここで、図１１に示す構成のベルト１６は、前記エレメント１８にベルト１６の幅方向の奥行きを有するリング収容部２３が設けられており、そのリング収容部２３にリング１７が配置されている。このため、前記リング収容部２３の入り口付近では潤滑油量が多く、前記リング収容部２３の奥側付近では潤滑油の流通抵抗が高く、潤滑油量が少なくなる。これに対して、前記エアー噴射ノズル７１からエアーを噴射すると、前記リング収容部２３の入り口付近の潤滑油が、エアーの噴射圧により前記リング収容部２３の奥側に向けて押し込まれる。このため、前記リング１７の幅方向で、前記エレメント１８の上端面２４と前記リング１７の内周面との間に存在する潤滑油量、および前記リング１７を構成する薄板２６同士の間に存在する潤滑油量が略均等になる。したがって、前述した第１の実施例と同様の効果を得られる。

なお、上記のようにエアーが噴射されるベルト１６は、前記溝２５，２７のいずれも設けられていないもの、あるいはこれらの何れかが設けられているものであってもよい。また、前記エアー噴射ノズル７１の配置位置は、前記エレメント１６同士の間に圧縮荷重が発生する領域であってもよい。つまり、潤滑油を前記ベルト１６に供給した後に、エアーをベルト１６に向けて噴射できればよい。すなわち、前記ベルト１６が前記駆動プーリ５および従動プーリ６の何れにも巻き掛かっていない領域（直線移動領域）に、前記エアー噴射ノズル７１が配置される。

この発明の無段変速機用ベルトを外周側から見た部分的な平面断面図である。 この発明の無段変速機を有する車両のパワートレーンおよびその制御系統を示す概念図である。 図１に示された無段変速機用ベルトの厚さ方向における縦断面図である。 無段変速機用ベルトを構成するリングおよび薄板の摩擦係数特性を示す線図である。 無段変速機用ベルトを構成するリングおよび薄板の摩擦力特性を示す線図である。 無段変速機用ベルトを構成するリングおよび薄板の張力特性を示す線図である。 無段変速機用ベルトを構成するリングおよび薄板の周長を示す線図である。 無段変速機用ベルトを構成するリングおよび薄板の移動力特性を示す部分的な平面図である。 この発明の他の実施例に相当する無段変速機用ベルトの厚さ方向における縦断面図である。 その無段変速機用ベルトを外周側から見た部分的な平面断面図である。 エアー吹き付け機構を設けた無段変速機用ベルトの厚さ方向における縦断面図である。 その無段変速機用ベルトを外周側から見た部分的な平面図である。 その無段変速機用ベルトの厚さ方向における部分的な側面図である。

４…無段変速機、 ５…駆動プーリ、 ６…従動プーリ、 １６…無段変速機用ベルト（ベルト）、 １７，３０，１３０…リング、 １８，３１，１３１…エレメント、 ２０，３３，１３３…首部、 ２３，３６，１３６…リング収容部、 ２５，２７，３８，４３，１３８，１４３…溝、 ２６…薄板、 ７０…エアー吹き付け機構、 ７１…エアー噴射ノズル、 Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，Ｅ１，Ｆ１，Ｇ１，Ｈ１…領域。

Claims (3)

1. 環状の構成片を内外周に重ねて構成されたリングと、このリングに円周方向に積層して取り付けられた複数のエレメントとを有し、この複数のエレメントは、前記リングの幅方向に配置された基部と、この基部から前記リングの半径方向に延ばされた首部と、前記リングが収容されるリング収容部とを有し、このリング収容部に前記リングが配置されており、前記エレメントが駆動プーリおよび従動プーリに接触する、無段変速機用ベルトにおいて、
   前記リングと前記エレメントとの間に入り込んでいる潤滑油を外部に排出する潤滑油排出機構が、少なくとも、前記リング収容部を形成する前記エレメントの上端面に設けられており、
   この潤滑油排出機構は、前記複数のエレメントの上端面に設けられた溝を有しており、
   前記リングを外周側または内周側から見た平面内で、前記リングの幅方向で前記首部から遠い領域に存在する前記溝の面積を、前記リングの幅方向で前記首部に近い領域に存在する前記溝の面積よりも広くすることにより、前記リングの幅方向で前記首部から遠い領域の前記リングと前記エレメントとの間に入り込んでいる潤滑油を排出する機能の方が、前記リングの幅方向で前記首部に近い領域の前記リングと前記エレメントとの間に入り込んでいる潤滑油を排出する機能よりも高い構成を有していることを特徴とする無段変速機用ベルト。
2. 前記リングの幅方向で前記首部の両側に前記リング収容部が２つ設けられており、その２つのリング収容部に前記リングがそれぞれ配置されており、かつ、前記２つのリング収容部を形成する前記エレメントの上端面に前記溝が設けら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. 前記複数のエレメントには前記リングの半径方向に延ばされた２つの首部が設けられており、前記複数のエレメントには前記リングの幅方向で前記２つの首部の間に前記リング収容部が設けら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。

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