JP4649881B2 - ベルト式無段変速機 - Google Patents

Description

本発明は、ベルト式無段変速機に係り、詳しくは、並行軸配置の２つのプーリに巻き掛けた無端ベルトにより両プーリ間でトルクを伝達させる変速機における振動及び騒音を低減する技術に関する。

無段変速機（ＣＶＴ）の一形式として、並行軸配置の２つのプーリの間に無端ベルトを巻き掛けてトルクを伝達するベルト式無段変速機がある。無端ベルトを用いた無段変速機では、平行な回転軸上の一対のプーリ（プライマリプーリとセカンダリプーリ）の円錐壁面の間隔を変化させることで回転軸中心から無端ベルトがプーリ壁面に巻きつく位置までの距離（すなわち無端ベルトがプーリに巻きつく際の回転半径、以下ピッチ円半径という）を変化させることで変速（プライマリプーリとセカンダリプーリの回転比の変化）が実現される。例えばプライマリ側のピッチ円半径を小さく、セカンダリ側のピッチ円半径を大きくすれば変速比は減速側となり、逆にプライマリ側のピッチ円半径を大きくセカンダリ側のピッチ円半径を小さくすれば変速比は増速側となる。それにより無端ベルトがプーリ壁面に巻きつく位置で、駆動側ではプライマリプーリから無端ベルトへ、また従動側では無端ベルトからセカンダリプーリへトルクが伝達される。

この種のベルト式無段変速機としては、種々の形式のものがあるが、それらのうちの一形式として、無端ベルトを構成するリンク中にジョイントを構成するピンやリンクプレートに付随させたブロック等からなるプーリとの係合手段を配置し、これらの手段が間歇的にプーリ壁面に係合することでベルトが走行してトルクが伝達される形式のものがある。

上記のように、係合手段がプーリに接触してトルクを伝える形式では、係合手段が周期的にプーリに接触するたびに接触の衝撃による振動で騒音が発生する。その騒音は係合手段がプーリに接触する周期に対応した周波数（周期の逆数）とその高調波の周波数にピークがあることが知られている。これは係合手段の接触によるプーリへの周期的な衝撃が起振源となり、プーリやベルト自体が振動することが原因と考えられる。

そこで、例えば係合手段をピンとするものにおいて、ピンのベルト走行方向の配置間隔（以下ピッチという）を異なる長さで構成し、ピンがプーリに接触する周期を複数に分散させる技術がある（特許文献１参照）。また、異なるベルト幅方向長さのピンを用いて、ピンがプーリに接触する時間間隔を不均一にして騒音を低減させる技術がある（特許文献２参照）。
特開平１０−１２２３０７号公報（請求項４５） 特開昭６３−５３３３７号公報（請求項１）

上記従来の技術は、いずれもピンがプーリに接触する周期を不規則にするものであるため、騒音のピーク周波数が分散されるが、騒音そのものを抑制するものではないため、騒音全体を低減するものとしては不十分であった。

本発明は、無端ベルトの係合手段がプーリに接触するタイミングのずれを積極的に利用し、振動波の合成によりプーリやベルトの振動を抑制し、もってベルト式無段変速機の騒音を低減することを主要な目的とする。

本発明は、２つのプーリ（１）に無端ベルト（２）を巻き掛けたベルト式無段変速機であって、前記無端ベルトは、リンクプレート（２１）をピン（３）により無端状に連結したチェーンベルトで構成されると共に、前記無端ベルトに、前記プーリへのベルトの巻き込みによりプーリの対向する壁面間に順次挟み込まれて、プーリと無端ベルト間でトルクを伝達する前記ピン（３）を備えるベルト式無段変速機において、前記ピンは、前記プーリに挟み込まれるときの衝撃により、変速機にプーリの回転に対する一定周期の振動を生じさせる第１群のピン（３Ａ）と、前記一定周期の振動を打ち消すべく同じ周期の位相のずれた振動を生じさせる第２群のピン（３Ｂ）とを混在させてなることを基本的特徴とする。

前記の構成における第１群のピンと第２群のピンは、相互にベルト走行方向のピッチが異なるものとすることもできるし、ベルト幅方向の長さが異なるものとすることもできる。
そして、ベルト走行方向のピッチを異ならせる場合、前記第２群のピンは、第１群のピンと同じベルト幅方向の長さを有するものとし、前記第１群のピンが生じさせる振動との合成により一定周期の振動を打ち消す１２０度ずつ位相のずれた振動を生じさせるべく、第１群のピン相互のベルト走行方向のピッチの２倍の位置に配置された構成とすることができる。
同じく、ベルト走行方向のピッチを異ならせる場合、前記第２群のピンは、第１群のピンと同じベルト幅方向の長さを有するものとし、前記第１群のピンが生じさせる振動に対して１８０度位相のずれた振動を生じさせるべく、第１群のピン相互のベルト走行方向のピッチの１．５倍の位置に配置された構成とすることもできる。

次に、ベルト幅方向の長さが異なるものとする場合、前記ピンは、任意のピンが前記プーリに接触してから次のピンが接触するまでに前記任意のピンが移動する直線距離として定義される仮想ピッチＬが、Ｌ_１＝Ｌと、Ｌ_２＝１．５Ｌとを含むように、前記ピンの長さが設定される。
同じくベルト幅方向の長さが異なるものとする場合、前記ピンは、任意のピンがプーリに接触してから次のピンが接触するまでに前記任意のピンが移動する直線距離として定義される仮想ピッチＬが、Ｌ_１＝Ｌと、Ｌ_２＝２／３Ｌと、Ｌ_３＝４／３Ｌとを含むように、前記ピンの長さが設定されてもよい。

前記いずれの場合も、無段変速機の変速比が所定の値において、仮想ピッチが前記長さ関係を有するものとするのが有効である。
また、無段変速機の変速比が１．０より大きい変速比において、仮想ピッチが前記長さ関係を有するものとすると更に有効である。
この場合、前記ジョイントを構成するピンを一対のピン（３１，３２）とするときは、前記仮想ピッチは、一対のピンのうちの一方のピンから、隣り合う一対のピンの一方のピンまでの距離、又は一対のピンの中央位置から次の一対のピンの中央位置までの距離として定義される。

本発明の構成によれば、第１群のピンと第２群のピンの相互間隔又はベルト幅方向の長さを複数備えることで、ピンがプーリに接触するタイミングがずれる。このタイミングは、ピッチ間隔、プーリ回転数、変速比すなわちプーリにベルトが挟み込まれる際のベルトの回転半径で決定される。

そこで、実際のピッチ又は仮想ピッチＬがＬと１．５Ｌを含む場合は、ピッチＬでプーリにピンが連続的に接触すると、ピンが定期的にプーリに接触（衝突）する周波数（周波数をＨとする）でプーリやベルトが加振され、その周波数及び高次の周波数のノイズが発生する。これに対して、ピッチ１．５Ｌの間隔でピンがプーリに接触すると、周波数Ｈの振動に対して位相が１８０度ずれた箇所でプーリとベルトに接触衝撃を加えることになる。その後、再びピッチＬでピンがプーリに接触すると、元の周波数Ｈの振動に対して周波数Ｈで逆位相の振動を与える結果となる。すなわち、同じ周波数で逆位相の振動を加えることで、逆位相同士の振動は互いに打ち消しあうのでベルトとプーリの振動が抑制できることになる。

一方、実際のピッチ又は仮想ピッチが２／３Ｌ、４／３Ｌとを含む場合は、前記の場合と同様にプーリにピンがピッチＬで接触した場合の振動周波数をＨとすると、この振動に対して２／３Ｌのピッチでピンとプーリが接触するとは、周波数Ｈの振動に対して位相が−１２０度ずれた箇所でプーリとピンが接触することになる。その後、再びピッチＬでピンとプーリが接触すると、周波数Ｈで元の振動に対して−１２０度ずれた振動が生じる。同様に４／３Ｌのピッチでピンとプーリが接触した後、再びピッチＬでピンとプーリが接触すると、周波数Ｈで位相が＋１２０度ずれた振動が生じる。すなわち、周波数Ｈで互いに１２０度位相がずれた振動が生じることとなる。このように位相が互いに１２０度ずれた振動は合成すると互いに打ち消しあうことなり、結果、振動が抑制できることになる。

上記のようにピンのピッチをＬ、１．５Ｌを有する、又はＬ、２/３Ｌ、４/３Ｌを有するようにベルトを形成すると、ベルトとプーリの接触による振動として互いに打ち消す位相の複数の振動を生ぜしめることができ、結果、振動を抑制することが可能となる。

また、ピンとピンとのピッチ長さＬ_１、Ｌ_２がＬ_２＝２Ｌ_１と設定すると、あるピンが接触してから次のピンが接触するまでに先のピンが移動する直線距離（仮想ピッチ）に１．５Ｌ_１を設定することができ（詳細は後述）、この１．５Ｌ_１を改めてＬ_１’とするとＬ_１＝２/３Ｌ_１’、Ｌ_２＝２Ｌ_１＝４/３Ｌ_１’となりＬ_１’を基準として２/３Ｌ_１’、４/３Ｌ_１’のピッチ間隔を得ることができる。

本発明におけるピッチの設定は、係合部材のベルト幅方向長さの設定によりなされることが望ましい。この設定によると、係合部材を構成するピンの長さ、ブロックの幅等を微小長さだけ異ならせるだけで、所望の仮想ピッチを設定することができる。しかもこの場合、無端ベルトの主体となるリンクプレートを共通化した上で、所望のピッチ設定が可能となり、部品品種数を削減することができる。

図１〜図７は実施例１に係るベルト式無段変速機を示す。ベルト式無段変速機は、平行軸配置の２つのプーリに無端ベルトを巻き掛けた構成とされ、図１に側面視で示し、図２に周面方向から見た状態を示すように、無端ベルト２は、リンクプレート２１をピン３により無端状に連結したチェーンベルトで構成されている。この例では、ピン３はそれぞれがリンクプレート２１に相対回転不能に係合し、相互に転動可能な一対のピン３１，３２で構成されている。

２つのプーリは、図３に断面を示すように、それぞれが円錐面１１ａ，１２ａを対向させてプーリ回転軸１０上に相対回転不能に配置した固定プーリ１１と可動プーリ１２で構成されている。固定プーリ１１は、プーリ回転軸１０に軸方向不動とされ、可動プーリ１２はプーリ回転軸１０に対して軸方向可動とされている。

このベルト式無段変速機における一対のピン３１，３２は、プーリ１へのベルト２の巻き込みによりプーリ１の対向する壁面としての前記円錐面１１ａ，１２ａ間に順次挟み込まれて、プーリ１と無端ベルト２間でトルクを伝達する係合手段を構成する。すなわち、この例では、プーリ１に順次挟み込まれるときの衝撃により、変速機にプーリ１の回転に対する一定周期の振動を生じさせる第１群の係合部材３Ａと、この一定周期の振動を打ち消すべく同じ周期の位相のずれた振動を生じさせる第２群の係合部材３Ｂはピン３により構成される。

前記の構成を前提として、本例では、ピッチの設定をピン３のベルト幅方向の長さの変更により行っている。なお、「ベルト幅方向」とは、図２に示すピン３Ａ，３Ｂの長さを示す記号Ｗ_１，Ｗ_２の矢印の方向を意味する。この例のように、ピン３の長さを異ならせてプーリへの係合タイミングにより所望の位相差を得ようとする場合、通常のピッチの概念の適用は不可能である。そこで、本発明では、仮想ピッチの概念を用いている。この実施例の具体的説明に先立ち、仮想ピッチについて説明する。

仮想ピッチとは、任意のピンがプーリに接触してから次のピンが接触するまでに前記任意のピンが移動する直線距離をいう。もともとピッチを複数備えるようにして同一周波数の振動が生じるのを避ける、という複数ピッチ長さを有するベルトに対して、ピン長さを複数もたせることで同一の効果を得る技術を比較する場合に、ピッチ長さの差異の程度を比較するために、仮想ピッチという概念を導入したものである。

本発明では、この仮想ピッチという概念を、振動周波数の位相をずらすための指標として用いる。互いに打消し合う振動を生ぜしめるために、１つの方法として、仮想ピッチがＬと１．５Ｌを有するようにする。１．５Ｌの仮想ピッチは、Ｌの仮想ピッチで生じる振動に対して、ピンがプーリに接触する時間間隔が１．５倍、すなわち基の振動に対して位相を１８０度ずらす効果を得ることができる。

また他の方法として、仮想ピッチに２/３Ｌ、Ｌ、４/３Ｌを有するようにベルトを構成すると、位相を１２０度ずつずらした振動を生成することができる。このように１８０度位相のずれた２つの振動、あるいは１２０度ずつずれた３つの振動は合成すると互いに打消し合うので、プーリとベルトの振動が抑制され、結果、ノイズを低減することができる。しかも、発明者らの実験によると、互いに打消し合う振動を意図的に生じさせると、高次の振動成分によるノイズも低減できることが判明した。

異なる長さのピンは、プーリに挟み込まれる位置が異なる。長いピン（以下、ロングピンという）は短いピン（以下、ショートピンという）より大きいプーリの半径位置において接触する。また、ピンとピンはピッチ長さＬとなるようにリンクプレート孔に嵌挿されているので、ピンがプーリに挟み込まれるプーリ周方向の位置は、その一つ前にプーリに挟み込まれたピンがロングピンであるかショートピンであるかによっても変わってくる。

例えば、図４を参照して、先にロングピン３_１が挟み込まれ、次にロングピン３_２が挟み込まれる場合は、図４（ａ）に示すように、両ロングピン共に大きなピッチ円半径Ｒ_１の位置でプーリ壁面に係合する位置関係となり、先にロングピン３_１、次にショートピン３_２が挟み込まれる場合は、図４（ｂ）に示すように、先のロングピンはピッチ円半径Ｒ_１の位置、後のショートピンは小さなピッチ円半径Ｒ_２の位置でプーリ壁面に係合する位置関係となり、先にショートピン、次にショートピンが挟み込まれる場合は図４（ｃ）、先にショートピン、次にロングピンが挟み込まれる場合は、図４（ｄ）に示すようになる。なお、図４において、ピンの長短Ｌ，Ｓを表すべく、ピンを示す○印の中にこれらの符号を付す。また、円弧状の矢印はプーリの回転方向を表す。

更に、仮想ピッチは、そのピンに対する前後のピンがロングピンであるか、ショートピンであるかによっても異なる。図５を参照して、例えばピン３ａ（ロングピン）、ピン３ｂ（ショートピン）、ピン３ｃ（ロングピン）の順にプーリに係合する場合を考える。図において、ロングピンが係合するときの半径をＲ_１、ショートピンが係合するときの半径をＲ_２、ピン間の実際のピッチをＬとする。

図５（ａ）に示すように、まずピン３ａ（ロング）が半径Ｒ_１で図３（ａ）に示す位置でプーリに係合する。次に図５（ｂ）に示すように、次のピン３ｂ（ショート）が半径Ｒ_２で係合する。このとき紙面上下方向の線Ｐ（ベルトのプーリへの侵入方向に対して垂直に交わり、プーリ中心を通る直線）に対してピン３ｂの係合位置の角度をθ”とする。更に、図５（ｃ）に示すように、次のピン３ｃはロングなので、図のように半径Ｒ_１でプーリに係合する。この一連の作動中にピン３ｂがプーリへの係合状態で移動した直線距離は、図に「仮想ピッチ」と示した距離となる。このとき仮想ピッチは、次の式で表すことができる。
仮想ピッチ＝２・Ｒ_２・sinθ”

一方、図６に示すように、ピン３ａ（ショート）、ピン３ｂ（ショート）、ピン３ｃ（ロング）の場合は、図６（ａ）に示すように、ピン３ａ（ショート）が半径Ｒ_２でプーリに係合し、次に、図６（ｂ）に示すように、ピン３ｂが同半径上に係合し（このときの直線Ｐに対するピン３ｂの回転角はθとなる）、次に、図６（ｃ）に示すように、ピン３ｃが半径Ｒ_１で係合する。このときピン３ｂは図の「仮想ピッチ」で示す距離を移動する。この距離は次式で表せる。
仮想ピッチ＝√{(Ｌ/２＋Ｒ_２・sinθ”)^２＋(Ｒ_２・cosθ”−Ｒ_２・cosθ)^２}
このように３つのピンの長さの組合せにより３つのピンのうち中央のピンの仮想ピッチが決定される。

更に、図７に示すように、ピン３ａ（ロング）、ピン３ｂ（ロング）、ピン３ｃ（ロング）の場合は、各ピンとも半径Ｒ_１でプーリに係合するため、中央のピン３ｂは、図のピン３ｃの位置で係合し、実際のピン３ｃの係合時にはピン３ｂの位置まで移動することになる。この場合は実際のピッチが仮想ピッチと一致する。図において、θ'''は、上記の場合と同様に直線Ｐに対するピン３ｂの係合位置の角度を表す。

３つのピン長さの組合せと中央のピンの仮想ピッチは次のようになる。
（１）ロング−ロング−ショートの場合
仮想ピッチ＝√{(Ｌ/２＋Ｒ_１・sinθ')^２＋(Ｒ_１・cosθ'''−Ｒ_１・cosθ')^２}
（２）ロング−ロング−ロングの場合
仮想ピッチ＝Ｌ
（３）ショート−ロング−ロングの場合
仮想ピッチ＝√{(Ｌ/２＋Ｒ_１・sinθ')^２＋(Ｒ_１・cosθ'''−Ｒ_１・cosθ')^２}
（４）ショート−ロング−ショートの場合
仮想ピッチ＝２・Ｒ_１・sinθ'
（５）ショート−ショート−ロングの場合
仮想ピッチ＝√{(Ｌ/２＋Ｒ_２・sinθ”)^２＋(Ｒ_２・cosθ”−Ｒ_２・cosθ)^２}
（６）ショート−ショート−ショートの場合
仮想ピッチ＝Ｌ
（７）ロング−ショート−ロングの場合
仮想ピッチ＝２・Ｒ_２・sinθ”
（８）ロング−ショート−ショートの場合
仮想ピッチ＝√{(Ｌ/２＋Ｒ_２・sinθ”)^２＋(Ｒ_２・cosθ”−Ｒ_２・cosθ)^２}
上記で（２）と（６）が同一、（１）と（３）が同一、（５）と（８）が同一である。したがって、ベルトに用いるピンとして２種類の異なった長さをもつピンを使うと、５種類の仮想ピッチ幅を実現できる。

なお、この仮想ピッチの考え方については、図５〜図７では、一つのジョイントを一つのピンとして説明したが、本実施例のように２本一対のピンで一つのジョイントが構成される場合でも、また、ピンとピンとの間にプーリに接触する係合手段としてブロック部材を加えた場合ても、同様の議論が可能である。

また上式において、θ、θ’、θ”、θ'''、Ｒ_１、Ｒ_２、及びリンクピッチＬとの間には次の関係が成り立つ。
Ｒ_１・cosθ’＝Ｒ_２・cosθ”
Ｒ_１・sinθ’＋Ｒ_２・sinθ”＝Ｌ
θ”＝asin{(Ｌ^２＋Ｒ_２ ^２−Ｒ_１ ^２)／(２・Ｌ・Ｒ_２)}
θ’＝acos(Ｒ_２/Ｒ_１・cosθ”)
θ＝asin{Ｌ／(２・Ｒ_２)}
θ'''＝asin{Ｌ／(２・Ｒ_１)}
上の５種類の仮想ピッチのうちいずれか２種類をＬと１．５Ｌの関係となるように、あるいは、上の５種類の仮想ピッチのうちいずれか３種類をＬと２/３Ｌと４/３Ｌとなるようにピンの長さを設定することで、本発明が実現できる。

なお、ロングピンとショートピンの長さの差をε、プーリ角（プーリの円錐面がプーリ軸に垂直な面に対してなす角をθｐ（図３参照）とすると、上記説明でのロングピンがプーリに接触する半径Ｒ_１とショートピンがプーリに接触する半径Ｒ_２との関係は次式となる。
Ｒ_２＝Ｒ_１−ε/２／tanθｐ
したがって、プーリ角θｐ、ベルトピッチＬ、仮想ピッチを所定の比率としたいプーリ比に対応する半径が決まれば、所望の仮想ピッチを実現するピンの長さ差εが決定できる。

次にピン長さ差の具体例を示す。ピンの長さを２種類とした場合の５種類の仮想ピッチを今、Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３、Ｌ_４、Ｌ_５と記号で表す。前提条件としてピン幅がＷ_１、Ｗ_２とし、ピン幅差ε＝Ｗ_１−Ｗ_２とする。また、ピン幅Ｗ_１のピンがプライマリプーリに噛み込む時の半径ＲｐがRatio＝Ｕ／Ｄ（最大変速比）時にＲｐ＝３０mm、Ratio＝１．０時にＲｐ＝５０mm、Ratio＝Ｏ／Ｄ（変速比オーバドライブ）時にＲｐ＝７０mmとなり、プーリ角θｐが１０度の無段変速機を仮定する。またチェーンの基本ピッチＬを８．０mmとする。

（１）Ｌ_１：Ｌ_３：Ｌ_５を２/３：１：４/３ (１２０°相当)付近とするケース
（ａ）Ｕ／Ｄ〜Ｏ／Ｄ内のいずれかでＬ_１：Ｌ_３：Ｌ_５を１２０°相当とする場合、ピン幅差εが５３μm〜１２６μmで位相１２０度が得られる。そして、
ε＝５３μmのとき、Ｏ／Ｄ（Ｒｐ＝７０mm）で、Ｌ_１：Ｌ_３：Ｌ_５が約５．３：８．０：１０．７、
ε＝１２６μmのとき、Ｕ／Ｄ（Ｒｐ＝３０mm）で、Ｌ_１：Ｌ_３：Ｌ_５が約５．３：８．０：１０．７となり、それぞれ１２０°位相相当となる。すなわちεをこの範囲で設定すればよい。
（ｂ）Ratio＝１．０でＬ_１：Ｌ_３：Ｌ_５を１２０°相当とする場合、ε＝７５μmとすれば、Ratio＝１．０（Ｒｐ＝５０mm）でＬ_１：Ｌ_３：Ｌ_５が約５．３：８．０：１０．７となり、それぞれ１２０°位相相当となる。
（ｃ）変速比が１．０〜Ｏ／Ｄ内のいずれかでＬ_１：Ｌ_３：Ｌ_５が１２０°相当とする場合、ピン幅差εが５３μm〜７５μmで位相１２０度が得られる。そして、
ε＝５３μmのとき、Ｏ／Ｄ（Ｒｐ＝７０mm）で、Ｌ_１：Ｌ_３：Ｌ_５が約５．３：８．０：１０．７、
ε＝７５μmのとき、Ratio＝１．０（Ｒｐ＝５０mm）で、Ｌ_１：Ｌ_３：Ｌ_５が約５．３：８．０：１０．７となり、それぞれ１２０°位相相当となる。すなわちεをこの範囲で設定すればよい。
いずれにしても、変速機全体でのノイズの最も大きくなる変速比周辺で所望の位相を設定することが好ましい。

（２）Ｌ_２：Ｌ_３：Ｌ_４を２/３：１：４/３ (１２０°相当)付近とするケース
（ａ）Ｕ／Ｄ〜Ｏ／Ｄ内のいずれかでＬ_２：Ｌ_３：Ｌ_４が１２０°相当とする場合、ピン幅差εが１０７μm〜２５５μmで設定する。そして、
ε＝１０７μmのとき、Ｏ／Ｄ（Ｒｐ＝７０mm）で、Ｌ_２：Ｌ_３：Ｌ_４が約５．３：８．０：１０．７、
ε＝２５５μmのとき、Ｕ／Ｄ（Ｒｐ＝３０mm）で、Ｌ_２：Ｌ_３：Ｌ_４が約５．３：８．０：１０．７となり、それぞれ１２０°位相相当となる。すなわちεをこの範囲で設定すればよい。
（ｂ）Ratio＝１．０でＬ_２：Ｌ_３：Ｌ_４が１２０°相当とする場合、ピン幅差εを１５１μmと設定すればよい。そして、
ε＝１５１μmのとき、Ratio＝１．０（Ｒｐ＝５０mm）で、Ｌ_２：Ｌ_３：Ｌ_４が約５．３：８．０：１０．７となり、それぞれ１２０°位相相当となる。
（ｃ）変速比が１．０〜Ｏ／Ｄ内のいずれかでＬ_２：Ｌ_３：Ｌ_４を１２０°相当とする場合、ピン幅差εを１０７μm〜１５１μmの範囲で設定すればよい。そして、
ε＝１０７μmのとき、Ｏ／Ｄ（Ｒｐ＝７０mm）で、Ｌ_２：Ｌ_３：Ｌ_４が約５．３：８．０：１０，７、
ε＝１５１μmのとき、Ratio＝１．０（Ｒｐ＝５０mm）で、Ｌ_２：Ｌ_３：Ｌ_４が約５．３：８．０：１０．７となり、それぞれ１２０°位相相当となる。

（３）Ｌ_１：Ｌ_５を１：３/２ (１８０°相当)付近とするケース
（ａ）ピン幅差εを３２μm〜７５μmの範囲で設定する。この場合、
ε＝３２μmのとき、Ｏ／Ｄ（Ｒｐ＝７０mm）で、Ｌ_１：Ｌ_５が約６．４：９．６、
ε＝７５μmのとき、Ｕ／Ｄ（Ｒｐ＝３０mm）で、Ｌ_１：Ｌ_５が約６．４：９．６となり、１８０°位相相当となる。すなわちこの範囲であればＵ／Ｄ〜Ｏ／Ｄ内のいずれかで、Ｌ_１：Ｌ_５が１８０°相当となる。
（ｂ） ピン幅差εを４５μmで設定する。この場合、
ε＝４５μmのとき、Ratio＝１．０（Ｒｐ＝５０mm）で、Ｌ_１：Ｌ_５が約６．４：９．６となり、１８０°位相相当となる。すなわち、Ratio＝１．０でＬ_１：Ｌ_５が１８０°相当となる。
（ｃ）ピン幅差εを３２μm〜４５μmで設定する。この場合、
ε＝４５μmのとき、Ratio＝１．０（Ｒｐ＝５０mm）で、Ｌ_１：Ｌ_５が約６．４：９．６、
ε＝３２μmのとき、Ｕ／Ｄ（Ｒｐ＝３０mm）で、Ｌ_１：Ｌ_５が約６．４：９．６となり、１８０°位相相当となる。すなわちこの範囲であれば変速比が１．０〜Ｏ／Ｄ内のいずれかでＬ_１：Ｌ_５が１８０°相当となる。

以上説明した実施例１によれば、係合部材としてのピンのベルト幅方向の長さを２種類設定することで、基となる振動波形に対して逆相の振動波形を合成することができ、プーリとベルトの振動を抑制することができる。

前記実施例１では、ピンの長さを２種類としたが、これを３種類以上とすることもできる。次に示す実施例２は、３種類のピン幅を設定した例である。

この場合も２種類の場合と同様な計算でピン幅を求めることが可能である。ここで、図８に示すようにピン幅ｘ−ｙ−ｚのピン（それぞれピンｘ、ピンｙ、ピンｚと称する）が順に並んだ場合を考える。ピンの長さは短いほうから順にピンｙ、ピンｘ、ピンｚとし、これらのピンのプーリ係合時のピッチ円半径をそれぞれ、Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚとする。これらのピンのプーリ係合時のピッチ円半径をそれぞれ、Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚとする。このとき、ピン長さの関係によりＲｙ＜Ｒｘ＜Ｒｚとなる。また、隣接するピン間の距離（ピッチ）をＬとする。

今、図８にＰｙで示す位置でピンｙがプーリに係合する場合、ピンｘは図８のＰｘの位置で半径Ｒｘ上でプーリに既に係合しており、ピンｚはＰｚの位置にあり、まだプーリに係合する前にある。このとき、図７と同等に垂直な線Ｐに対してＰｘがなす角をθｘｙ、線Ｐに対してＰｙがなす角をθｙｘとする。ピンｙがプーリに噛み込んでプーリと一体で回転し、ピンｙが図８中のＰｙ’の位置に到達したときに、ピンｚは図８中Ｐｚ’で示す位置で半径Ｒｚ上でプーリに噛み込む。このときの線ＰとＰｙ’の位置がなす角をθｙｚと表す。

基準とするピッチ円半径をＲ、この半径で係合する基準ピンに対するピンｘのピン幅減少量をε_ｘとすると、
Ｒｘ＝Ｒ−ε_ｘ/２／tan(プーリ角)
同様に
Ｒｙ＝Ｒ−ε_ｙ/２／tan(プーリ角)
Ｒｚ＝Ｒ−ε_ｚ/２／tan(プーリ角)
次に、θｘｙは２種類の時と同様に、ピン間ピッチをＬとして、
θｘｙ＝asin{(Ｌ^２＋Ｒｘ^２−Ｒｙ^２)／(２Ｌ・Ｒｘ)}
よって
θｙｘ＝asin{(Ｌ^２＋Ｒｙ^２−Ｒｘ^２)／(２Ｌ・Ｒy)}
θｙｚ＝asin{(Ｌ^２＋Ｒｙ^２−Ｒｚ^２)／(２Ｌ・Ｒy)}
以上より、
ピッチｘｙｚ＝√{(Ｒｙ・sinθｙｘ＋Ｒｙ・sinθｙｚ)^２＋(Ｒｙ・cosθｙｘ−Ｒｙ・cosθｙｚ)^２}
でピッチを計算することができる。

この実施例２によれば、係合部材としてのピンのベルト幅方向の長さを３種類設定することで、基となる振動波形に対して１２０°ずつ位相のずれた振動波形を合成することで、プーリとベルトの振動を抑制することができる。

以上２つの実施例は、いずれもピン幅により仮想ピッチを設定したものであるが、実際のピッチ（係合部材間の長さ）を所定の長さ比で複数設定することにより、前述の実施例と同等に基準となる振動を打ち消すような波形を合成することが可能である。次に示す実施例３は、本発明の思想に基づき、実際のピッチを設定する例である。

まず、リンク長さ２種類の場合、リンクの推移として
（１）ロング→ロング
（２）標準→ロング
（３）ロング→標準
（４）標準→標準
が考えられる。

ここで図１０（ａ）より、例えば標準→ロングをつなぐピン３ｂは、自身の係合から次のピン３ｃの３ｃ’位置での係合までに３ｂ’の位置まで移動し、図に直線矢印で示す直線距離だけ移動することになる。このときの回転角はθ＋θ’となる。この場合の直線移動距離は、図９を参照して、標準リンクピッチＰ_０−Ｐ_１をＬ、ロングリンクピッチＰ'_０−Ｐ'_１をＬ’として、Ｐ'_０−Ｐ_１となる。また、ロング→標準の場合は、図１０（ｂ）より、図に直線矢印で示す直線距離だけ移動する。この場合の直線移動距離は、図９のＰ_０−Ｐ'_１を求めればよい。他の場合についても同様に図９に示す寸法と角度の関係、すなわちθ＝asin(Ｌ/２Ｒ)、θ'＝asin(Ｌ'/２Ｒ)から求めることができる。

結果を整理すると、
（１）ロング→ロングは
ピッチ＝Ｌ’
（２）標準→ロングは
ピッチ＝√{(Ｌ'/２＋Ｌ/２)^２＋(Ｒ・cosθ−Ｒ・cosθ')^２}
≒(Ｌ＋Ｌ')／２
（３）ロング→標準は
ピッチ＝√{(Ｌ'/２＋Ｌ/２)^２＋(Ｒ・cosθ−Ｒ・cosθ')^２}
≒（Ｌ＋Ｌ'）／２
（４）標準→標準は
ピッチ＝Ｌ
となり、（２）標準→ロングと（３）ロング→標準は同様になり、計３ピッチの組み合わせとなる。

次に、リンク長さが３種類の場合、リンクの推移として
（１）ロング→ロング
（２）標準→ロング
（３）ロング→標準
（４）標準→標準
（５）ロング→ロング２
（６）標準→ロング２
（７）ロング２→ロング
（８）ロング２→標準
（９）ロング２→ロング２
が考えられる。

ここで２種類の場合と同様に、図１１に示すような寸法及び角度の関係、すなわち標準のリンクピッチＰ_０−Ｐ_１をＬ（回転角をθ＝asin(Ｌ/２Ｒ）、ロングのリンクピッチＰ'_０−Ｐ'_１をＬ'（回転角をθ'＝asin(Ｌ'/２Ｒ)）、ロング２のリンクピッチＰ”_０−Ｐ”_１をＬ”（回転角をθ”＝asin(Ｌ”/２Ｒ)）とすると、
（１）ロング→ロングは
ピッチ＝Ｌ’
（２）標準→ロング、ロング→標準は
ピッチ＝√{(Ｌ'/２＋Ｌ/２)^２＋(Ｒ・cosθ−Ｒ・cosθ')^２}
≒(Ｌ＋Ｌ')／２
（３）標準→標準は
ピッチ＝Ｌ
（４）標準→ロング２、ロング２→標準は
ピッチ＝√{(Ｌ”/２＋Ｌ/２)^２＋(Ｒ・cosθ−Ｒ・cosθ”)^２}
≒(Ｌ＋Ｌ”)／２
（５）ロング→ロング２、ロング２→ロングは
ピッチ＝√{(Ｌ”/２＋ Ｌ'/２)^２＋(Ｒ・cosθ'−Ｒ・cosθ”)^２}
（６）ロング２→ロング２は
ピッチ＝Ｌ”
となり、計６ピッチの組み合わせとなる。

以上の仮想ピッチの種類に対して所望の位相差を有するようにピン間隔（実際のピッチ）を長さ比を以下の通り決定する。
（１）図１２（ａ）に示すようなリンク長（ピッチ長さ）Ｌ_１＝Ｌ、Ｌ_２＝１．５Ｌとなる２種のピッチ
このとき係合ピッチは、Ｌ、ｘＬ（ｘ≒１．２５）、１.５Ｌとなり、Ｌと１.５Ｌが位相１８０°相当となり、ノイズ低減効果が高い。なお、Ｌと２Ｌは実際のピッチでありｘＬは仮想ピッチである。
（２）図１２（ｂ）に示すようなリンク長Ｌ_１＝Ｌ、Ｌ_２＝２Ｌとなる２種のピッチ
このとき係合ピッチは、Ｌ、ｘＬ（ｘ≒1.５）、２Ｌとなり、比が２/３：１：４/３の位相１２０°相当となり、ノイズ低減効果が高い。
（３）図１２（ｃ）に示すようなリンク長Ｌ_１＝Ｌ、Ｌ_２＝１．５Ｌ、Ｌ_３＝２Ｌとなる３種のピッチ
このとき係合ピッチは、Ｌ、ｘＬ（ｘ≒１．２５）、１．５Ｌ、ｙＬ（ｘ≒１．７５）、２Ｌとなり、５ピッチ中３ピッチの位相が１２０°相当となり、ノイズ低減効果が高い。
（４） その他１２０°相当、１８０°相当となる係合ピッチが存在するリンクランダム

なお、上記実施例では一つのピンで一つのジョイントを構成する例を示したが、一対のピンで一つのジョイントを構成する場合も一対のピンでも適用可能である。
また、ピンとピンの間にブロックを有するベルトであっても、ピンでもブロックでも、プーリに順次接触する部材の間隔を上記のように設定すれば本願発明の効果を得ることができる。
また、上記実施例１と２はピンの長さを所定の比で設定することにより、ピンがプーリに接触する周期の振動を打ち消すような位相のずれた振動を生じさせる構造であり、実施例３は実際のピッチを所定比で構成することで同様の効果を得るようにしたが、ピン長さ比とピッチ比を適宜組み合わせることによって同様の効果を得ることも可能である。

本発明の実施例１に係るベルト式無段変速機の無端ベルトの連結構造を示す部分側面図である。 同無端ベルトを周面方向からみた部分平面図である。 ベルト式無段変速機のプーリを示す断面図である。 無端ベルトとプーリとの係合の種類を示す説明図である。 無端ベルトとプーリとの係合作動の一例を示す説明図である。 無端ベルトとプーリとの係合作動の他の例を示す説明図である。 無端ベルトとプーリとの係合作動における角度関係を示す説明図である。 実施例２に係る無端ベルトとプーリとの係合作動の各部寸法と角度関係を示す説明図である。 実施例３に係る無端ベルトとプーリとの２種ピン係合作動の各部寸法と角度関係を示す説明図である。 同係合作動の角度関係を場合分けして示す説明図である。 実施例３に係る無端ベルトとプーリとの３種ピン係合作動の各部寸法と角度関係を示す説明図である。 実施例３の無端ベルトのピッチ配置例を示す説明図である。

符号の説明

１ プーリ
２ 無端ベルト
３ ピン
３Ａ 第１群のピン
３Ｂ 第２群のピン
２１ リンクプレート
３１，３２ ピン

Claims (8)

1. ２つのプーリ（１）に無端ベルト（２）を巻き掛けたベルト式無段変速機であって、前記無端ベルトは、リンクプレート（２１）をピン（３）により無端状に連結したチェーンベルトで構成されると共に、前記無端ベルトに、前記プーリへのベルトの巻き込みによりプーリの対向する壁面間に順次挟み込まれて、プーリと無端ベルト間でトルクを伝達する前記ピン（３）を備えるベルト式無段変速機において、
   前記ピンは、前記プーリに挟み込まれるときの衝撃により、変速機にプーリの回転に対する一定周期の振動を生じさせる第１群のピン（３Ａ）と、前記一定周期の振動を打ち消すべく同じ周期の位相のずれた振動を生じさせる第２群のピン（３Ｂ）とを混在させてなることを特徴とするベルト式無段変速機。
2. 前記第２群のピンは、前記第１群のピンが生じさせる振動との合成により一定周期の振動を打ち消す１２０度ずつ位相のずれた振動を生じさせるべく、第１群のピンと同じベルト幅方向の長さを有し、第１群のピン相互のベルト走行方向の間隔距離の２倍の位置に配置された、請求項１記載のベルト式無段変速機。
3. 前記第２群のピンは、前記第１群のピンが生じさせる振動に対して１８０度位相のずれた振動を生じさせるべく、第１群のピンと同じベルト幅方向の長さを有し、第１群のピン相互のベルト走行方向の間隔距離の１．５倍の位置に配置された、請求項１記載のベルト式無段変速機。
4. 前記第１群のピンと第２群のピンは、ベルト幅方向長さの異なるピンで構成され、任意のピンが前記プーリに接触してから次のピンが接触するまでに前記任意のピンが移動する直線距離として定義される仮想ピッチＬが、Ｌ_１＝Ｌと、Ｌ_２＝１．５Ｌとを含むように、前記ピンの長さが設定されている、請求項１記載のベルト式無段変速機。
5. 前記第１群のピンと第２群のピンは、ベルト幅方向長さの異なるピンで構成され、任意のピンがプーリに接触してから次のピンが接触するまでに前記任意のピンが移動する直線距離として定義される仮想ピッチＬが、Ｌ_１＝Ｌと、Ｌ_２＝２／３Ｌと、Ｌ_３＝４／３Ｌとを含むように、前記ピンの長さが設定されている、請求項１記載のベルト式無段変速機。
6. 無段変速機の変速比が所定の値において、仮想ピッチが前記長さ関係を有する、請求項４又は５記載のベルト式無段変速機。
7. 無段変速機の変速比が１．０より大きい変速比において、仮想ピッチが前記長さ関係を有する、請求項４、５又は６記載のベルト式無段変速機。
8. 前記ピンは一対のピン（３１，３２）からなり、前記仮想ピッチは、一対のピンのうちの一方のピンから、隣り合う一対のピンの一方のピンまでの距離、又は一対のピンの中央位置から次の一対のピンの中央位置までの距離として定義される、請求項４ないし７のいずれか１項記載のベルト式無段変速機。

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