JP7364719B2

JP7364719B2 - 無段変速機

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Publication number: JP7364719B2
Application number: JP2022033422A
Authority: JP
Inventors: 徹矢ヶ崎
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2019-08-30
Filing date: 2022-03-04
Publication date: 2023-10-18
Anticipated expiration: 2039-08-30
Also published as: JP2021036167A; JP2022066414A; CN112443632A; CN112443632B

Description

本発明は、ドライブプーリ及びドリブンプーリの各Ｖ面に無端伝動帯が巻き掛けられる無段変速機に関する。

特許文献１～４には、固定側プーリ半体及び可動側プーリ半体をそれぞれ有するドライブプーリ及びドリブンプーリの各Ｖ面に無端伝動帯が巻き掛けられ、ドライブプーリ及びドリブンプーリのうち、一方のプーリの溝幅を増加させると共に、他方のプーリの溝幅を減少させることにより変速比を変更する無段変速機、及び、該無段変速機に用いられる無端伝動帯が開示されている。

このうち、特許文献１には、プーリのＶ面のうち、所定位置よりも径方向内側の母線の形状を直線とすることで、プーリと無端伝動帯との間の摩擦係数を確保し、スリップの発生を防止することが開示されている。また、特許文献１には、プーリのＶ面のうち、所定位置よりも径方向外側の母線の形状を無端伝動帯のミスアライメントを補償する方向に湾曲する曲線とすることで、無端伝動帯をＶ面にスムーズに噛み込ませ、無端伝動帯及びプーリの耐久性を高めることが開示されている。

特許文献２には、ドライブプーリとドリブンプーリとに接触する無端伝動帯のエレメントの側縁のうち、径方向外側を直線形状とし、一方で、径方向内側を内方に向かって傾斜角度が次第に大きくなるように湾曲する湾曲形状とすることが開示されている。

特許文献３には、第１工程で非スリップ側プーリの接線方向の摩擦係数を推定し、第２工程で無端伝動帯の伝達トルクを算出し、第３工程で非スリップ側プーリの必要軸推力を算出し、第４工程で非スリップ側プーリのレシオ保持軸推力を必要軸推力に向けて減少させることで変速比を変更することが開示されている。

特許文献４には、プーリのＶ面に巻き付く無端伝動帯の軌道半径が理論軌道半径に対して変化しているとき、最大半径と最小半径との差である最大軌道ずれ量が最小となるように、Ｖ面の傾斜角度を８．８°～１１．０°の範囲に設定することが開示されている。また、特許文献４には、変速比がＬＯＷ（ロー）、中間領域であるＭＩＤ（ミディアム）、ＴＯＰ（トップ）及びＯＤ（オーバドライブ）のいずれの場合でも、傾斜角度が９°のときには、伝達効率が最大になることが開示されている。

特許第５６８９９７３号公報特許第５８４０２９３号公報特許第６４５２６６８号公報特許第５１８９５６６号公報

ところで、特許文献４には、Ｖ面の傾斜角度が９°を下回る領域では、伝達効率は、ＯＤ、ＴＯＰ、ＬＯＷ及びＭＩＤ（中間領域）の順に低下していることが開示されている。ここで、特許文献１のプーリと特許文献２の無端伝動帯とを組み合わせ、Ｖ面の傾斜角度を一般的な値である１１°から９°に変更した場合、中間領域における無端伝動帯の伝達効率が低下することが予想される。

本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、変速比が中間領域での伝達効率を向上させることができる無段変速機を提供することを目的とする。

本発明の態様は、固定側プーリ半体及び可動側プーリ半体をそれぞれ有するドライブプーリ及びドリブンプーリと、前記ドライブプーリのＶ面と前記ドリブンプーリのＶ面とに巻き掛けられた無端伝動帯とを備え、前記ドライブプーリ及び前記ドリブンプーリのうち、一方のプーリの溝幅を増加させると共に、他方のプーリの溝幅を減少させることにより変速比を変更する無段変速機に関する。

この場合、前記無端伝動帯は、前記ドライブプーリ及び前記ドリブンプーリの各Ｖ面に接触するエレメントを有する。前記エレメントは、前記無端伝動帯の径方向外側が直線部として形成され、一方で、前記無端伝動帯の径方向内側が湾曲部として形成される。これに対して、前記ドライブプーリ及び前記ドリブンプーリの各Ｖ面は、径方向内側の母線の形状が直線であり、径方向外側の母線の形状が曲線である。そして、前記変速比が中間領域である場合、前記ドライブプーリ及び前記ドリブンプーリの各Ｖ面における径方向外側の湾曲部分と、前記エレメントの直線部とが接触する。

本発明によれば、ドライブプーリ及びドリブンプーリの各湾曲部分とエレメントの直線部とが接触するので、接触位置を保持する抵抗が低減される。この結果、変速比が中間領域であっても、無端伝動帯の伝達効率を向上させることができる。

本実施形態に係る無段変速機の構成図である。図１の金属ベルトの構成図である。Ｖ面の傾斜角度に対する伝達効率差の変化を示す説明図である。プーリと金属エレメントとの接触を示す説明図である。実施例及び比較例におけるドライブプーリ側の構成上の違いを示す説明図である。実施例及び比較例におけるドリブンプーリ側の構成上の違いを示す説明図である。レシオとミスアライメントとの関係を示す説明図である。図８Ａ及び図８Ｂは、ドライブプーリのＶ面の母線の形状を示す説明図である。図９Ａ及び図９Ｂは、ドリブンプーリのＶ面の母線の形状を示す説明図である。軸間力、伝達効率及びトルク比の関係を示す説明図である。レシオと伝達効率との関係を示す説明図である。

以下、本発明に係る無段変速機について好適な実施形態を例示し、添付の図面を参照しながら説明する。

［１．無段変速機１０を搭載した車両１４の概略構成］
本実施形態に係る無段変速機１０は、図１に示すように、例えば、エンジン１２を備える車両１４に搭載される。無段変速機１０は、互いに平行に配置されたドライブシャフト１６とドリブンシャフト１８とを備える。エンジン１２のクランクシャフト２０は、ダンパー２２を介してドライブシャフト１６に接続される。

ドライブシャフト１６には、ドライブプーリ２４が支持されている。ドライブプーリ２４は、ドライブシャフト１６に対して相対回転自在な固定側プーリ半体２４ａと、該固定側プーリ半体２４ａに対してドライブシャフト１６の軸方向に摺動自在な可動側プーリ半体２４ｂとを有する。可動側プーリ半体２４ｂは、作動油室２６に作用する油圧により、固定側プーリ半体２４ａとの間の溝幅（ドライブプーリ２４の溝幅）が可変である。

ドリブンシャフト１８には、ドリブンプーリ２８が支持されている。ドリブンプーリ２８は、ドリブンシャフト１８に固設された固定側プーリ半体２８ａと、該固定側プーリ半体２８ａに対してドリブンシャフト１８の軸方向に摺動自在な可動側プーリ半体２８ｂとを有する。可動側プーリ半体２８ｂは、作動油室３０に作用する油圧により、固定側プーリ半体２８ａとの間の溝幅（ドリブンプーリ２８の溝幅）が可変である。

図１及び図２に示すように、ドライブプーリ２４とドリブンプーリ２８との間には、２本の金属リング集合体３２に多数の金属エレメント３４（エレメント）を装着した本実施形態に係る金属ベルト３６（無端伝動帯）が巻き掛けられる。なお、ドライブプーリ２４、ドリブンプーリ２８及び金属ベルト３６の詳細な構成については、後述する。

ドライブシャフト１６におけるエンジン１２とは反対側の軸端には、シングルピニオン式の遊星歯車機構からなる前後進切換機構３８が設けられている。前後進切換機構３８は、前進変速段を確立する際にドライブシャフト１６に係合して、該ドライブシャフト１６の回転をドライブプーリ２４に同方向に伝達するフォワードクラッチ４０と、後進変速段を確立する際にドライブシャフト１６に係合して、該ドライブシャフト１６の回転をドライブプーリ２４に逆方向に伝達するリバースブレーキ４２とを有する。

前後進切換機構３８において、ドライブシャフト１６にはサンギヤ４４が固設されている。また、キャリヤ４６は、リバースブレーキ４２により、ケーシング４８に拘束可能である。さらに、リングギヤ５０は、フォワードクラッチ４０により、ドライブプーリ２４に結合可能である。この場合、キャリヤ４６に支持された複数のピニオン５２がサンギヤ４４及びリングギヤ５０に同時に噛合する。

ドリブンシャフト１８における固定側プーリ半体２８ａ側の軸端には、発進クラッチ５４が設けられている。発進クラッチ５４は、ドリブンシャフト１８に相対回転自在に支持する第１減速ギヤ５６を該ドリブンシャフト１８に結合する。ドリブンシャフト１８と平行に配置された減速軸５８には、第１減速ギヤ５６に噛合する第２減速ギヤ６０が固設されている。

ディファレンシャルギヤ６２のギヤボックス６４には、ファイナルドリブンギヤ６６が固設されている。ファイナルドリブンギヤ６６には、減速軸５８に固設されたファイナルドライブギヤ６８が噛合する。ギヤボックス６４には、一対のピニオン７０がピニオンシャフト７２を介して支持されている。また、ギヤボックス６４には、左右の車軸７４が相対回転自在に支持されている。この場合、一対のピニオン７０は、左右の車軸７４の一端に設けられたサイドギヤ７６に噛合する。左右の車軸７４の他端には、駆動輪７８がそれぞれ接続されている。

車両１４は、該車両１４全体を制御する電子制御ユニット８０（制御装置）と、無段変速機１０の油圧系統等を制御する油圧制御ユニット８２（制御装置）とをさらに有する。

ここで、車両１４の運転者が不図示のセレクトレバーを操作し、フォワードレンジを選択すると、油圧制御ユニット８２は、電子制御ユニット８０からの指令に基づき、フォワードクラッチ４０を係合させる。これにより、ドライブシャフト１６は、ドライブプーリ２４と一体に結合される。

次に、油圧制御ユニット８２は、発進クラッチ５４を係合させる。これにより、エンジン１２のトルクは、ドライブシャフト１６→前後進切換機構３８→ドライブプーリ２４→金属ベルト３６→ドリブンプーリ２８→ドリブンシャフト１８→発進クラッチ５４→第１減速ギヤ５６→第２減速ギヤ６０→減速軸５８→ファイナルドライブギヤ６８→ファイナルドリブンギヤ６６→ディファレンシャルギヤ６２→車軸７４の順に駆動輪７８に伝達される。この結果、車両１４は、前進発進する。

一方、運転者がセレクトレバーを操作し、リバースレンジを選択すると、油圧制御ユニット８２は、リバースブレーキ４２を係合させる。これにより、ドライブプーリ２４は、ドライブシャフト１６の回転方向とは逆方向に駆動する。この結果、車両１４は、発進クラッチ５４の係合により後進発進する。

このようにして車両１４が発進すると、油圧制御ユニット８２からの指令によって、ドライブプーリ２４の作動油室２６に供給される油圧が増加する。これにより、ドライブプーリ２４の可動側プーリ半体２４ｂが固定側プーリ半体２４ａに接近し、ドライブプーリ２４側での金属ベルト３６の有効半径が増加する。一方、油圧制御ユニット８２からの指令によって、ドリブンプーリ２８の作動油室３０に供給される油圧が減少する。これにより、ドリブンプーリ２８の可動側プーリ半体２８ｂが固定側プーリ半体２８ａから離反し、ドリブンプーリ２８側での金属ベルト３６の有効半径が減少する。この結果、無段変速機１０の変速比（以下、レシオと呼称する場合がある。）を、ＬＯＷ側からＯＤ側に向けて連続的に変化させることができる。

金属ベルト３６は、図２に示すように、該金属ベルト３６の進行方向に対して左右一対に設けられた金属リング集合体３２に、多数の金属エレメント３４を支持させたものである。一対の金属リング集合体３２は、複数枚の金属リング８４を積層して構成される。金属エレメント３４は、金属板材から打ち抜いて成形されるものであり、エレメント本体８６と、金属リング集合体３２が係合する左右一対のリングスロット８８間に位置するネック部９０と、ネック部９０を介して、エレメント本体８６における金属ベルト３６の径方向外側に接続される概略三角形のイヤー部９２とを有する。エレメント本体８６の左右方向の両端部には、ドライブプーリ２４及びドリブンプーリ２８（図１参照）のＶ面９４、９６に当接可能な一対のプーリ当接面９８が形成される。

エレメント本体８６の上部は、ロッキングエッジ部９５として構成される。また、ロッキングエッジ部９５の上面であるサドル面９７、ネック部９０及びイヤー部９２によってリングスロット８８が形成される。

金属ベルト３６は、一対の固定側プーリ半体２４ａ、２８ａ及び可動側プーリ半体２４ｂ、２８ｂに挟み込まれることにより、各Ｖ面９４、９６とプーリ当接面９８との摩擦力でドライブプーリ２４からドリブンプーリ２８に動力を伝達する。この場合、各金属エレメント３４が互いに押し合うことで動力を伝達する。各金属エレメント３４が互いに押し合う位置がロッキング位置９９であり、金属ベルト３６のピッチ半径を決定する。なお、ロッキング位置９９は、ロッキングエッジ部９５の下側の位置である。

［２．本実施形態の特徴的な構成］
次に、本実施形態に係る無段変速機１０及び金属ベルト３６の特徴的な構成について、図２～図１１を参照しながら説明する。ここでは、必要に応じて、図１も参照しながら説明する。特徴的な構成とは、変速比がＭＩＤ（ミディアム、中間領域）におけるドライブプーリ２４及びドリブンプーリ２８のＶ面９４、９６に対する金属エレメント３４の接触に関するものである。なお、ＭＩＤとは、前述のように、ＬＯＷ（ロー）とＴＯＰ（トップ）との間の変速比の領域をいう。

図３は、特許文献４の無段変速機において、ドライブプーリ２４及びドリブンプーリ２８の各Ｖ面９４、９６の傾斜角度α（図４参照）と金属ベルト３６の伝達効率との関係を示す説明図である。ここでは、変速比がＬＯＷ、ＭＩＤ、ＴＯＰ及びＯＤ毎の伝達効率の変化、すなわち、α＝９°での伝達効率に対する差（伝達効率差）を図示している。

この場合、傾斜角度αが９°を下回る領域では、ＯＤ、ＴＯＰ、ＬＯＷ及びＭＩＤの順に伝達効率（伝達効率差）が低下している。従って、この角度領域では、ＭＩＤの伝達効率が最も低下し、傾斜角度αの影響を受けやすい。これは、傾斜角度αが小さくなるほど、金属ベルト３６を構成する金属リング８４の張力が低下し、金属リング８４から受ける摩擦力が小さくなる一方で、金属リング８４の滑りが最も小さくなるＭＩＤの変速比では、金属エレメント３４がドライブプーリ２４又はドリブンプーリ２８と接触する位置を保持するための抵抗が却って増加し、損失が増えるためであると推定される。従って、変速比がＭＩＤにおいても、金属ベルト３６の伝達効率を向上させることが必要となる。

そこで、本実施形態に係る無段変速機１０及び金属ベルト３６では、ドライブプーリ２４及びドリブンプーリ２８の各Ｖ面９４、９６に接触する金属エレメント３４の側縁（プーリ当接面９８）の形状を工夫することにより、伝達効率の向上を図っている。

具体的に、図２及び図４～図６に示すように、金属エレメント３４の側縁は、金属ベルト３６の径方向外側（金属リング集合体３２に近接する側）が、例えば、傾斜角度αで傾斜する直線部９８ａとして形成され、一方で、直線部９８ａの下側に連接する径方向内側（金属リング集合体３２から離間する側）が金属ベルト３６の左右方向の内方に向かって湾曲する湾曲部９８ｂとして形成されている。なお、金属エレメント３４の側縁において、直線部９８ａの上側には、ロッキングエッジ部９５の側縁であって、上方に延びる直線状のロッキング部９８ｃが形成されている。

この場合、ドライブプーリ２４及びドリブンプーリ２８を構成する固定側プーリ半体２４ａ、２８ａ及び可動側プーリ半体２４ｂ、２８ｂの各Ｖ面９４、９６は、図４～図６及び図８Ａ～図９Ｂに示すように、径方向内側の母線の形状が直線部分９４ａ、９６ａとして形成され、一方で、径方向外側の母線の形状が湾曲部分９４ｂ、９６ｂとして形成されている。

そして、変速比がＭＩＤである場合、ドライブプーリ２４のＶ面９４における径方向外側の湾曲部分９４ｂと、金属エレメント３４の直線部９８ａとが接触すると共に、ドリブンプーリ２８のＶ面９６における径方向外側の湾曲部分９６ｂと、金属エレメント３４の直線部９８ａとが接触する。なお、図２に示すように、直線部９８ａ及びロッキング部９８ｃには、金属エレメント３４の板厚方向に延びる排油溝９８ｄが複数設けられている。

ここで、金属エレメント３４の形状と各Ｖ面９４、９６の形状との関係について、具体的に説明する。なお、図５及び図６において、比較例は、特許文献１～４を組み合わせた構成を示し、実施例は、本実施形態の構成を示す。

前述のように、変速比がＭＩＤである場合、Ｖ面９４、９６の傾斜角度α（図４参照）が小さくなるほど、金属リング８４の張力が低下し、該金属リング８４から受ける摩擦力は小さくなる。一方で、金属エレメント３４がドライブプーリ２４又はドリブンプーリ２８との接触位置を保持するための抵抗は却って増加する。この結果、金属ベルト３６の損失が増加する。従って、接触位置を保持するための抵抗を低減する必要がある。

ここで、特許文献３より、変速比が１．７よりもＯＤ側では、ドリブンプーリ２８がスリップ側のプーリとなり、一方で、ドライブプーリ２４が非スリップ側のプーリとなる知見が得られている。また、特許文献３では、変速比がＭＩＤから１．７までは、ドリブンプーリ２８側がスリップするまで余裕があることが確認されている。

そこで、本実施形態では、図４及び図５に示すように、変速比がＭＩＤにおいて、ドライブプーリ２４側では、金属エレメント３４の直線部９８ａとドライブプーリ２４の湾曲部分９４ｂとを接触させることで、接触位置を保持する抵抗を低減させる。この場合、ドライブプーリ２４のＶ面９４における金属エレメント３４との接触位置（ドライブプーリ側基準位置Ｐｄ１）が径方向内側となるように、ドライブプーリ２４の直線部分９４ａを径方向内側に縮小することで、ドライブプーリ２４の湾曲部分９４ｂと金属エレメント３４の直線部９８ａとを接触させる。なお、図５では、説明の便宜上、金属エレメント３４等を模式的に且つ誇張して図示している。

具体的に、ドライブプーリ２４側において、金属エレメント３４の直線部９８ａとドライブプーリ２４の湾曲部分９４ｂとが接触する範囲は、金属エレメント３４の直線部９８ａの長さ、換言すれば、該長さに応じた変速比の変化分（レシオ分）だけ確保されていればよい。そこで、本実施形態（実施例）では、図５に示すように、ドライブプーリ２４側では、金属エレメント３４の直線部９８ａの長さ分だけ、変速比をＬＯＷ側にシフトさせる。これにより、湾曲部分９４ｂが径方向内側に拡大（直線部分９４ａが径方向内側に縮小）し、ドライブプーリ側基準位置Ｐｄ１が径方向内側に変位する。この結果、ドライブプーリ２４側でのスリップを回避しつつ、金属エレメント３４の直線部９８ａとドライブプーリ２４の湾曲部分９４ｂとを接触させることができる。図５では、一例として、変速比の変化分（レシオ分）が０．１（１．１－１．０＝０．１）に相当する長さだけ、直線部分９４ａを径方向内側に縮小させた場合を図示している。

また、本実施形態（実施例）では、図４及び図６に示すように、変速比がＭＩＤにおいて、ドリブンプーリ２８側でも、金属エレメント３４の直線部９８ａと、ドリブンプーリ２８の湾曲部分９６ｂとを接触させることで、接触位置を保持する抵抗を低減させる。この場合、ドリブンプーリ２８のＶ面９６における金属エレメント３４との接触位置（ドリブンプーリ側基準位置Ｐｄ２）が径方向内側となるように、ドリブンプーリ２８の直線部分９６ａを径方向内側に縮小することで、ドリブンプーリ２８の湾曲部分９６ｂと金属エレメント３４の直線部９８ａとを接触させる。なお、図６でも、説明の便宜上、金属エレメント３４等を模式的に且つ誇張して図示している。

具体的に、ドリブンプーリ２８側において、金属エレメント３４の直線部９８ａとドリブンプーリ２８の湾曲部分９６ｂとが接触する範囲は、金属エレメント３４の直線部９８ａの長さ、換言すれば、該長さに応じたレシオ分だけ確保されていればよい。そこで、本実施形態（実施例）では、図６に示すように、ドリブンプーリ２８側では、金属エレメント３４の直線部９８ａの長さ分だけ、変速比をＯＤ側にシフトさせる。これにより、湾曲部分９６ｂが径方向内側に拡大（直線部分９６ａが径方向内側に縮小）し、ドリブンプーリ側基準位置Ｐｄ２が径方向内側に変位する。この結果、ドリブンプーリ２８側でのスリップを回避しつつ、金属エレメント３４の直線部９８ａとドリブンプーリ２８の湾曲部分９６ｂとを接触させることができる。図６では、ドライブプーリ２４側に対応して、レシオ分が０．１（１．０－０．９＝０．１）に相当する長さだけ、直線部分９６ａを径方向内側に縮小させた場合を図示している。

すなわち、無段変速機１０では、一方のプーリの溝幅を増加させると共に、他方のプーリの溝幅を減少させることにより変速比を変更する。そこで、ドライブプーリ２４側で直線部分９４ａが径方向内側に縮小した場合に対応して、図６のドリブンプーリ２８側では、０．１のレシオ分に相当する長さだけ、ドリブンプーリ２８側の湾曲部分９６ｂを径方向内側に拡大させている。

なお、図４では、各Ｖ面９４、９６に対して金属エレメント３４をオフセットして接触させることを図示している。また、以下の説明では、説明の便宜上、各Ｖ面９４、９６と金属エレメント３４との接触位置（例えば、ドライブプーリ側基準位置Ｐｄ１、ドリブンプーリ側基準位置Ｐｄ２）を下部接触位置と呼称する。従って、下部接触位置とは、レシオ分だけオフセットしたときの各Ｖ面９４、９６に対する金属ベルト３６の接触位置、すなわち、ドライブプーリ側基準位置Ｐｄ１及びドリブンプーリ側基準位置Ｐｄ２をいう。

図７は、ミスアライメントを補正する場合の説明図である。金属ベルト３６（図１、図２及び図４～図６参照）において、ミスアライメントＣは、下記の（１）式で表わされる。但し、Ｄは、変速比（レシオ）が１．０であるときのドライブプーリ２４及びドリブンプーリ２８の有効半径Ｒの２倍の値（直径）を示す。また、ａは、ドライブシャフト１６とドリブンシャフト１８との軸間距離である。ｉ０は、Ｃ＝０のときの接触位置（ロッキング位置９９における接触位置であって、以下、基準レシオ位置という。）である。ｉは、上記のオフセット後の下部接触位置（レシオ位置）である。βは、Ｖ面９４、９６の傾斜角度αである。
Ｃ＝（Ｄ^２／π×ａ）×｛（ｉ－ｉ０）^２／（ｉ＋ｉ０）^２｝×ｔａｎβ
（１）

図７では、一例として、金属ベルト３６の周長ＬをＬ＝６５６ｍｍ、Ｄ＝１１０ｍｍ、ａ＝１５５ｍｍとして、β＝９°における変速比とミスアライメントＣとの関係を図示している。

図７のように、変速比（レシオ）が増減しても、ミスアライメントＣは増加する。但し、Ｄを基準レシオ位置ｉ０でのミスアライメントＣの基礎径と定義すると、Ｄは、変速比（レシオ）が１．０であるときのドライブプーリ２４及びドリブンプーリ２８の有効半径Ｒの２倍の値（直径）であるため、Ｄをレシオ分だけオフセットしても、Ｃ＝０にすることができる。すなわち、図７において、ｉ０＝１．０（破線で示すロッキング位置９９での接触の場合）では、変速比が１．０でＣ＝０となり、一方で、実線で示すレシオ分だけオフセットした下部接触位置での接触の場合（ｉ０からｉにオフセットした場合）でも、Ｃ＝０になることを図示している。このように、Ｄをオフセットした場合でも、金属ベルト３６をミスアライメントＣが補正された複合形状にすれば、Ｃ＝０にすることができる。なお、図７において、一点鎖線は、両者の差を示している。

従って、本実施形態では、ＭＩＤにおいて、基準レシオ位置ｉ０からオフセットした下部接触位置（レシオ位置）ｉでも、従来と同様のミスアライメントＣの補正手法を適用することができる。

図８Ａは、ドライブプーリ２４のＶ面９４の母線の形状を示す説明図であり、図８Ｂは、図８ＡのＶ面９４の形状を拡大して図示した説明図である。

図８Ａ及び図８Ｂでは、ドライブプーリ２４のＶ面９４の母線の形状を数式で表わすため、ドライブシャフト１６の軸方向をＹ軸とし、ドライブプーリ２４の径方向をＸ軸とする。また、Ｐ１は、基準レシオ位置ｉ０におけるＶ面９４と金属ベルト３６との接触点の位置（下部接触位置）を示す。さらに、ＰＬは、変速比がＬＯＷのときの接触点の位置である。さらにまた、ＰＯは、変速比がＯＤのときの接触点の位置である。また、図８Ａ及び図８Ｂにおいて、Ｘ軸は、ＰＬを通るように設定されている。さらに、ＰＬ、Ｐ１、ＰＯのＸ軸の座標を、それぞれ、ＸＬ、Ｘ１、ＸＯとする。

ここで、ＸＬ≦Ｘ≦Ｘ１の場合、すなわち、Ｖ面９４の径方向内側の直線部分９４ａにおける母線の形状は、下記の（２）式で表わされる。
Ｙ＝（Ｘ－ＸＬ）×ｔａｎβ （２）

また、Ｘ１＜Ｘ≦ＸＯの場合、すなわち、Ｖ面９４の径方向外側の湾曲部分９４ｂにおける母線の形状は、下記の（３）式で表わされる。なお、ここで、Ｃは、Ｘ軸の座標に対応するミスアライメントである。
Ｙ＝（Ｘ－ＸＬ）×ｔａｎβ＋Ｃ（３）

一方、図９Ａは、ドリブンプーリ２８のＶ面９６の母線の形状を示す説明図であり、図９Ｂは、図９ＡのＶ面９６の形状を拡大して図示した説明図である。図９Ａ及び図９Ｂでも、図８Ａ及び図８Ｂの場合と同様に、ドリブンプーリ２８のＶ面９６の母線の形状を数式で表わすため、ドリブンシャフト１８の軸方向をＹ軸とし、ドリブンプーリ２８の径方向をＸ軸とする。但し、図９Ａ及び図９Ｂでは、Ｘ軸は、ＰＯを通るように配置される。

ここで、ＸＯ≦Ｘ≦Ｘ１の場合、すなわち、Ｖ面９６の径方向内側の直線部分９６ａにおける母線の形状は、下記の（４）式で表わされる。
Ｙ＝（Ｘ－ＸＯ）×ｔａｎβ （４）

また、Ｘ１＜Ｘ≦ＸＬの場合、すなわち、Ｖ面９６の径方向外側の湾曲部分９６ｂにおける母線の形状は、下記の（５）式で表わされる。
Ｙ＝（Ｘ－ＸＯ）×ｔａｎβ＋Ｃ（５）

図１０は、ドライブプーリ２４とドリブンプーリ２８との軸間力、金属ベルト３６の伝達効率、及び、トルク比の関係を示す説明図である。なお、トルク比とは、金属ベルト３６が伝達可能な最大トルクと、実際に伝達されるトルクとの比である。

また、図１１は、Ｖ面９４、９６の傾斜角度β（α）毎の変速比と伝達効率との関係を示す説明図である。図１１において、実施例は、本実施形態の構成でのβ＝９°の結果である。また、比較例１は、従来の構成において、β＝１１°且つ一定形状のＶ面９４、９６の結果である。さらに、比較例２は、従来の構成において、β＝９°且つ複合形状のＶ面９４、９６での結果である。

前述のように、本実施形態では、変速比がＭＩＤにおいて、ドライブプーリ２４側では、金属エレメント３４の直線部９８ａとドライブプーリ２４の湾曲部分９４ｂとが接触することで、接触位置を保持する抵抗を低減する。一方、ドリブンプーリ２８側でも、金属エレメント３４の直線部９８ａとドリブンプーリ２８の湾曲部分９６ｂとが接触することで、接触位置を保持する抵抗を低減する。この結果、比較例１、２のように伝達効率が低下するＭＩＤの領域（レシオの対数表示が０近傍の領域）において、実施例では、伝達効率が向上している。すなわち、実施例では、伝達効率の低下が確認されない変速比と同等の伝達効率が得られる。この結果、実施例では、軸間力が高い領域でも伝達効率が向上し、幅広い運転領域での伝達効率の向上に寄与することができる。

また、一般に、プーリの軸推力が小さい場合、伝達効率が高くなるとは限らない。そこで、電子制御ユニット８０及び油圧制御ユニット８２では、図１０に示すように、軸間力と伝達効率との関係から最大の伝達効率（最高効率）となるトルク比を特定（設定）し、特定したトルク比に基づいて、最高効率で運転することにより、幅広い運転領域で伝達効率を向上させることができる。

このように、本実施形態では、図１１に示すように、比較例１、２におけるＭＩＤ付近での伝達効率の低下に対して、実施例のように、ＭＩＤ付近での伝達効率の向上を図ることができる。

［３．変形例］
以上のように、本実施形態では、金属ベルト式の無段変速機１０について説明した。本実施形態では、ＭＩＤにおいて金属リング８４の滑り損失を受けにくい状態で伝達効率を向上させることができるので、そのような影響の少ないチェーン式の無段変速機にも適用可能であることは勿論である。また、本実施形態では、エンジン１２を駆動源とする車両１４に適用した場合について説明したが、エンジン１２以外を駆動源とする車両（例えば、バッテリ及びモータで駆動する電動車両）にも適用可能である。

［４．本実施形態の効果］
以上説明したように、本実施形態は、固定側プーリ半体２４ａ、２８ａ及び可動側プーリ半体２４ｂ、２８ｂをそれぞれ有するドライブプーリ２４及びドリブンプーリ２８と、ドライブプーリ２４のＶ面９４とドリブンプーリ２８のＶ面９６とに巻き掛けられた金属ベルト３６（無端伝動帯）とを備え、ドライブプーリ２４及びドリブンプーリ２８のうち、一方のプーリの溝幅を増加させると共に、他方のプーリの溝幅を減少させることにより変速比を変更する無段変速機１０、及び、該無段変速機１０に用いられる金属ベルト３６に関する。

この場合、金属ベルト３６は、ドライブプーリ２４及びドリブンプーリ２８の各Ｖ面９４、９６に接触する金属エレメント３４を有する。金属エレメント３４は、金属ベルト３６の径方向外側が直線部９８ａとして形成され、一方で、金属ベルト３６の径方向内側が湾曲部９８ｂとして形成される。これに対して、ドライブプーリ２４及びドリブンプーリ２８の各Ｖ面９４、９６は、径方向内側の母線の形状が直線であり、径方向外側の母線の形状が曲線である。そして、変速比がＭＩＤ（中間領域）である場合、ドライブプーリ２４及びドリブンプーリ２８の各Ｖ面９４、９６における径方向外側の湾曲部分９４ｂ、９６ｂと、金属エレメント３４の直線部９８ａとが接触する。

これにより、各湾曲部分９４ｂ、９６ｂと金属エレメント３４の直線部９８ａとが接触するので、接触位置を保持する抵抗が低減される。この結果、変速比がＭＩＤであっても、無端伝動帯の伝達効率を向上させることができる。

この場合、図５のように、ドライブプーリ２４の直線部分９４ａをドライブプーリ側基準位置よりも径方向内側に縮小することにより、ＭＩＤにおいてドライブプーリ２４の湾曲部分９４ｂと金属エレメント３４の直線部９８ａとを接触させる。また、図６のように、ドリブンプーリ２８の直線部分９６ａをドリブンプーリ側基準位置よりも径方向内側に縮小することにより、ＭＩＤにおいてドリブンプーリ２８の湾曲部分９６ｂと金属エレメント３４の直線部９８ａとを接触させる。このように、所望のレシオ分の長さだけ直線部分９４ａ、９６ａを縮小することにより、スリップの発生を効果的に抑制することができる。

また、無段変速機１０は、各固定側プーリ半体２４ａ、２８ａに対する各可動側プーリ半体２４ｂ、２８ｂの移動を制御することにより変速比を変更する電子制御ユニット８０及び油圧制御ユニット８２（制御装置）をさらに備える。電子制御ユニット８０及び油圧制御ユニット８２では、図１０のように、ＭＩＤにおけるドライブプーリ２４とドリブンプーリ２８との軸間力と、金属ベルト３６の伝達効率とに基づき、該伝達効率の最大値を求め、金属ベルト３６が伝達可能な最大トルクと実際に伝達されるトルクとの比であるトルク比を該最大値に基づき設定し、設定したトルク比に基づいて変速比を変更する。これにより、幅広い運転領域において、最大の伝達効率（最高効率）で運転することが可能となる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることは勿論である。

１０…無段変速機２４…ドライブプーリ
２４ａ、２８ａ…固定側プーリ半体２４ｂ、２８ｂ…可動側プーリ半体
２８…ドリブンプーリ３４…金属エレメント（エレメント）
３６…金属ベルト（無端伝動帯）９４、９６…Ｖ面
９４ａ、９６ａ…直線部分９４ｂ、９６ｂ…湾曲部分
９８ａ…直線部９８ｂ…湾曲部

Claims

固定側プーリ半体及び可動側プーリ半体をそれぞれ有するドライブプーリ及びドリブンプーリと、前記ドライブプーリのＶ面と前記ドリブンプーリのＶ面とに巻き掛けられた無端伝動帯とを備え、前記ドライブプーリ及び前記ドリブンプーリのうち、一方のプーリの溝幅を増加させると共に、他方のプーリの溝幅を減少させることにより変速比を変更する無段変速機において、
前記無端伝動帯は、前記ドライブプーリ及び前記ドリブンプーリの各Ｖ面に接触するエレメントを有し、
前記エレメントは、前記無端伝動帯の径方向外側が直線部として形成され、前記無端伝動帯の径方向内側が湾曲部として形成され、
前記ドライブプーリ及び前記ドリブンプーリの各Ｖ面は、径方向内側の母線の形状が直線であり、径方向外側の母線の形状が曲線であり、
前記変速比が１．０であるときに、前記ドライブプーリ及び前記ドリブンプーリの各Ｖ面における径方向外側の湾曲部分の変曲点と、前記エレメントの直線部の変曲点とが点接触する、無段変速機。
請求項１記載の無段変速機において、
前記無端伝動帯は、前記無端伝動帯の進行方向に連なる複数の前記エレメントを有し、
複数の前記エレメントの各々は、ロッキング位置で互いに押し合うことにより、前記ドライブプーリから前記ドリブンプーリに動力を伝達し、
前記ドライブプーリ及び前記ドリブンプーリの各Ｖ面において、径方向内側の直線部分は、前記変速比が１．０であるときに、前記ロッキング位置に対応する位置よりも前記直線部の長さ分だけ前記径方向内側に縮小して形成されている、無段変速機。
請求項１又は２記載の無段変速機において、
前記各固定側プーリ半体に対する前記各可動側プーリ半体の移動を制御することにより前記変速比を変更する制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、
前記変速比が１．０における前記ドライブプーリと前記ドリブンプーリとの軸間力と、前記無端伝動帯の伝達効率とに基づき、該伝達効率の最大値を求め、
前記無端伝動帯が伝達可能な最大トルクと実際に伝達されるトルクとの比であるトルク比を前記最大値に基づき設定し、
設定した前記トルク比に基づいて前記変速比を変更する、無段変速機。