JPH09112641A - それぞれ１つの変速機軸上に設けられる２つのｖベルト車を持つ無段変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 無段変速機において、変速機により駆動機関
の駆動動力を伝達するためには必要でない付加的な力を
Ｖベルトから除く。 【構成】 無段変速機において、一方のＶベルト車３に
おける全軸線方向押圧力と他方のＶベルト車４における
軸線方向押圧力との間においてＶベルト１１により決定
される平衡のため、変速比が生じ、全押圧力が、トルク
に関係する成分と、少なくとも１つの外部作動パラメー
タに関係する成分とを持つている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、無段変速機が、それぞれ１つの
変速機軸上に設けられる２つのＶベルト車、及びそれぞ
れ１つの変速機軸とこの変速機軸上に設けられるＶベル
ト車との間にトルクを伝達する手段を持ち、両方のＶベ
ルト車が、それぞれその変速機軸の回転軸線に対して軸
線方向に固定的なベルト車部分と軸線方向に可動的なベ
ルト車部分とを持ち、かつ無端Ｖベルトを巻掛けられ、
摩擦面を備えたベルト車部分がＶベルトの２つの端面に
ある摩擦面の１つとそれぞれ摩擦接触し、ベルト車部分
にある押圧カムの使用によりトルク及び変速比に関係し
て動作して軸線方向押圧力を生ずる操作装置が一方のＶ
ベルト車に付属し、これらの軸線方向押圧力から、トル
クの増大と共に摩擦接触成分を増大するように、ベルト
車部分への連続的な力の作用が生じ、操作装置のほか
に、トルクに関係する押圧力を生ずるため、変速比を変
化する付加的な操作装置が一方のＶベルト車に付属し、
この付加的な操作装置が、補助動力で操作される操作電
動機により、ベルト車部分の相互間隔従つて一方のＶベ
ルト車の有効直径へ影響を及ぼし、そのつどの変速比を
設定するため他方のＶベルト車のベルト車部分の相互間
隔へ影響を及ぼす手段が使用される、それぞれ１つの変
速機軸上に設けられる２つのＶベルト車を持つ無段変速
機に関する。

【０００２】

【従来の技術】最初にあげた種類の公知の変速機（米国
特許第４５４１８２１号明細書）では、各Ｖベルト車に
操作装置が付属して、目標変速比に対応するベルト車部
分の相互間隔を両方のＶベルト車に規定する（位置制
御）ことによつて、変速比が設定される。両方のＶベル
ト車のうち１つだけが、トルクに関係する押圧力を生ず
る付加的な操作装置を持つている。これにより、他方の
Ｖベルト車へのＶベルトの押圧をＶベルトの一層大きい
引張り力によつて行わねばならず、一方のＶベルト車の
トルクに関係する操作装置によりこの引張り力を生じ、
Ｖベルトにより他方のＶベルト車へ伝達せねばならな
い。

【０００３】自動車における無段変速機は、手動変速機
及び従来の自動変速機によつては満たすことのできない
要求を満たす。

【０００４】燃料消費率の向上、牽引力双曲線により与
えられる利用可能な出力への変速比の適合、有害放出物
の減少及び騒音低減のような無段変速機の周知の利点
は、この変速機構成の重要性を不断に増大させている。
この形式の変速機の実現に関して、巻掛け変速機の最も
均衡のとれた性質が証明されている（ＶＤＩ−Ｂｅｒｉ
ｃｈｔ ５７９，１９８６，Ｓｅｉｔｅｎ １２５−１
５０）。

【０００５】自動車にこれまで使用された巻掛け変速機
は、殆どもつぱら、ライマによる湿式鎖変速機か、又は
フアン・ドールンの原理による摺動部材ベルトである。

【０００６】これらの変速機は、巻掛け手段と調節ベル
ト車との接触個所の境界摩擦を介する周方向力の伝達及
びその結果生ずる低い摩擦係数のため、大きい押圧力を
必要とする。停止状態における変速機の調節は、巻掛け
手段とベルト車との間の潤滑間隙のため可能であるが、
この装置の欠点は、調節力の確立又は押圧力の維持のた
め、ベルト車における必要な押圧力を生ずるポンプが常
に必要になることである。特に僅か機械化された車両で
は、それにより著しい損失が生じて、動力伝達系列の効
率を悪くする。

【０００７】無段に調節可能な乾式ベルト変速機は、工
業用変速機においてかなり前から特に回転数調節のため
使用されている。変速比の調節は、作動中に大抵はハン
ドル車の回転により行われる。複合Ｖベルトにおける徹
底した機能分離のみが、比較的大きい出力のため自動車
用変速機における使用を可能にする。

【０００８】網島、藤井、松岡及び池田の論文″新しく
開発されたブロツク形式ＣＶＴベルトのための軸線方向
力及びその分布に関する研究″（車両設計、１２巻、第
３号、１９９１年）に記載されているように、乾式複合
Ｖベルトを使用すると、摩擦接触の変化する条件即ち大
きい摩擦係数のため、それに応じた小さい押圧力が必要
である。いわゆる自縛効果の理論的根拠及び説明は、１
９９３年ハノーバー大学におけるｐｉｅｔｚの学位請求
論文″Ｂｅｔｒｉｅｂｓｖｅｒｈａｌｔｅｎｖｏｎ Ｃ
ＶＴ−Ｒｉｅｍｅｎｔｒｉｅｂｅｎ ｆｕｅｒ ｄｅｎ
Ａｎｔｒｉｅｂ ｖｏｎ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｎ″
に詳細に説明されている。

【０００９】小さい押圧力のため、乾式ベルト変速機で
は、巻掛け手段の液圧による押圧はもはや必要でなく、
機械的押圧兼調節装置に代えることができる。

【００１０】本発明の基礎になつている課題は、大体の
ところ、最初にあげた種類の無段変速機において、変速
機により駆動機関の駆動動力を伝達するためには必要で
ない付加的な力をＶベルトから除くことである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この課題を有利に解決す
るため本発明によれば、他方のＶベルト車のベルト車部
分の相互間隔へ影響を及ぼす手段のために、ベルト車部
分にある押圧カムの使用によりトルク及び変速比に関係
して動作して軸線方向押圧力を生ずる操作装置も使用さ
れ、これらの軸線方向押圧力から、トルクの増大と共に
摩擦接触を増大するように、他方のＶベルト車のベルト
車部分への連続的な力の作用が生じ、少なくとも１つの
外部作動パラメータに関係する押圧力が操作電動機を介
して供給可能であり、外部作動パラメータに関係するこ
れらの押圧力から、作動パラメータに関係する付加的な
摩擦接触成分を得るように、一方のＶベルト車のベルト
車部分への連続的な力の作用が生じ、Ｖベルトにより決
定される一方のＶベルト車の全押圧力と他方のＶベルト
車の押圧力との平衡のため、変速比が生ずる。

【００１２】本発明は、周方向力の伝達及び調節力の作
用が巻掛け部の異なる範囲で行われるという事実に基い
ている。

【００１３】両方のＶベルト車の巻掛け部は２つの範囲
に区分することができる。被駆動Ｖベルト車へＶベルト
が進入した後、このＶベルトはまずベルト辺の力が確立
されない不動作円弧を通過する。Ｖベルト車が直交点を
通過した後初めて、被駆動Ｖベルト車にベルト辺の力が
確立される。ベルト辺の力従つてトルクの伝達は、従つ
て巻掛け部のいわゆる有効円弧で行われ、その結果巻掛
け部はＶベルトの長さ方向伸びのため内方へ移動するこ
とになる。駆動Ｖベルトの有効円弧では、Ｖベルトの長
さ方向弾性のため、外方移動により引張り力が確立され
る。

【００１４】とりわけ巻き掛け部の有効円弧即ち進出範
囲で周方向力の伝達が行われると、いわゆる不動作円弧
即ち進入範囲で調節力が加えられる。

【００１５】大きい有効直径への調節過程では、巻掛け
部にあるＶベルト素子を押しつぶす軸線方向調節力を加
えねばならない。それによりＶベルトとＶベルト車との
接触点は大きい有効直径の方へ移動する。自縛状態のた
め、巻掛け部で挟まれているＶベルト素子は、楔溝から
出ることができない。従つて進入点における状態は、有
効円弧における状態へ影響を及ぼすことがない。

【００１６】小さい有効直径への調節の際、巻掛け部に
あるＶベルト素子の荷重が除かれることにより、Ｖベル
トとＶベルト車との接触点は進入点で小さい有効直径の
方へ移動する。

【００１７】調節の際における過程が進入点の範囲で行
われ、引張り力の伝達が有効円弧即ち進出範囲で行われ
るため、これらの過程を互いに無関係に考察することが
できる。この考察が、調節力の値と定常押圧力の値とを
簡車に加算できるという本発明の基礎をなしている。従
つて定常作動状態で、即ち巻掛け変速機が一定の有効直
径で動作していると、定常押圧力のみが作用する。付加
的に大きい有効直径の方へ調節を行おうとすれば、定常
押圧力へ付加的な調節力を重畳せねばならない。Ｖベル
トへの絶対軸線方向力を増大せねばならない。逆に小さ
い有効直径の方への調節のためには、負の調節力を加算
せねばならない。Ｖベルトの滑りを防止するため、この
調節力を衝撃的に加えてはならない。

【００１８】効率及びＶベルトの寿命に関して本発明に
よる変速機は著しく有利である。なぜならばこの変速機
では、変速は従来技術におけるように位置の制御により
行われるのではなく、力の制御により行われるからであ
る。この場合両方のＶベルト車における押圧力は互いに
無関係に発生可能であり、必要なトルクの伝達に必要な
大きさに選べばよい。

【００１９】本発明による無段変速機では、両方のＶベ
ルト車における押圧力の平衡に応じて変速比が生ずる。
一方のＶベルト車例えば被駆動Ｖベルト車の押圧装置
は、トルク及び変速比に関係して、それぞれの動作点に
必要な押圧力を生ずる。

【００２０】他方のＶベルト車例えば駆動Ｖベルト車に
おける全押圧力の発生は、２つの押圧装置によつて行わ
れる。この場合押圧力の一部は、トルク及び変速比に関
係して押圧力を設定する機械的押圧装置例えば押圧カム
により生ずる。全押圧力の第２の成分は、補助エネルギ
ーの助けにより押圧力を発生する別の押圧装置により生
ずる。両方の押圧力の和は、理論的に必要とされる全押
圧力に合わせて定められている。

【００２１】請求項２による無段変速機の有利な実施態
様では、両方のＶベルト車における押圧力の発生が２つ
の押圧装置によりそれぞれ行われる。一方のＶベルト車
例えば被駆動Ｖベルト車では、それぞれ配分に応じて、
押圧力がトルクに関係する押圧カムにより生じ、また押
圧力が予荷重を受けるばね手段により生ずる。他方のＶ
ベルト車でもそれぞれ配分に応じて、押圧力がトルクに
関係する押圧カムにより、また付加的な押圧兼調節装置
により生ずる。この押圧兼調節装置の実施態様として、
とりわけ電気−機械、空気圧又は液圧装置が考えられ
る。

【００２２】請求項３による乾式巻掛け変速機への本発
明の適用において、巻掛け手段の液圧押圧装置をなく
し、機械的押圧兼調節装置により代えることができる。

【００２３】

【実施例】図面に示されている実施例により本発明を以
下に説明する。無段変速機は、第１の変速機軸（入力
軸）１上に設けられるＶベルト車３を持ち、このＶベル
ト車３は無端Ｖベルト１１により公知のようにＶベルト
車４に伝動結合され、このＶベルト車４は第２の変速機
軸（出力軸）２上に設けられている。

【００２４】Ｖベルト車３は、変速機軸１と一体に構成
されている固定ベルト車部分７と、変速機軸１の回転軸
線５−５に対して回転及び軸線方向移動可能なベルト車
部分９とを持つている。ベルト車部分７及び９は、それ
ぞれ互いに楔状に設けられる摩擦面１２及び１３を持
ち、これらの摩擦面はＶベルト１１の両方の端面にある
摩擦面１６及び１７の１つにそれぞれ摩擦接触してい
る。

【００２５】Ｖベルト車４は、変速機軸２に対して固定
的に設けられる固定ベルト車部分８と、変速機軸２の回
転軸線６−６に対して回転及び軸線方向移動可能なベル
ト車部分１０とを持つている。ベルト車部分８及び１０
は、それぞれ互いに楔状に設けられる摩擦面１４及び１
５を持ち、これらの摩擦面はＶベルト１１の両方の摩擦
面１６及び１７の１つにそれぞれ摩擦接触している。

【００２６】Ｖベルト車４にある第１の操作装置２５
は、操作スリーブ２８の曲面軌道２７及び複数の押圧カ
ム２４を介して伝達されるトルクから摩擦面１４及び１
５における押圧力を生ずる原理に従つて動作する。この
押圧力の大きさは、トルクの大きさと、Ｖベルト車４で
はベルト車部分８と１０との相互間隔２３により規定さ
れまたＶベルト車３ではベルト車部分７と９との相互間
隔２２により規定されるそのつどの変速比に対応する曲
面軌道２７の傾斜とによつて、決定される。この場合押
圧カム２４は、一致する曲線輪郭２９を持つ支持円板３
０に支持され、この支持円板３０は取付け手段３１によ
り変速機軸２上に動かないように固定されているので、
押圧力及びその反作用は変速機軸２により吸収され、従
つて変速機軸の軸受へ影響を及ぼすことはない。押圧カ
ム２４は、トルクの方向反転の際適当に反応できるよう
にするため自由に回転可能に支持されるケージ３２に収
容されている。

【００２７】Ｖベルト車４に押圧力の別の成分を生ずる
ため、予荷重をかけられる圧縮ばね２６の形の第２の操
作装置が設けられて、各時点にＶベルト１１の最小予荷
重を保証する役割を主として持つている。これは主とし
て発進過程の前の状態に関係している。なぜならば、こ
の場合押圧カムを介して押圧力が存在しないからであ
る。ベルト車部分８と１０との相対回転を妨げないよう
にするためベルト車部分１０と圧縮ばね２６との間の境
界領域に軸線方向軸受が設けられている。

【００２８】駆動Ｖベルト車３において必要な全押圧力
の発生は、配分に応じて、押圧カムで動作する操作装置
１９と電気−機械的操作装置２０としての操作電動機と
により行われる。

【００２９】被駆動Ｖベルト車４の例において既に述ベ
たように、操作装置１９の複数の押圧カム１８を介する
押圧力成分の伝達は、変速比及びトルクに関係して行わ
れる。電気−機械的に生ずる押圧力の成分は、操作電動
機即ちステツプモータ２１に生ずるずる保持トルクを介
して発生される。このステツプモータ２１の出力側に接
続される歯車は、低減されたモータトルクを、環状外歯
を持ちかつ複数の押圧カム３９を収容するケージ３３へ
伝達し、これらの押圧カム３９は、変速機ケース３６の
ケース部分３５の曲面軌道３４を介して支持されると共
に、操作環３８の曲面軌道３７を介して支持される。押
圧カム１８の位置即ち変速比とそのつど関係する点にお
ける傾斜との関数的関係により、押圧力の変化をほぼ任
意のように行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による無段変速機の要部を切欠いた側面
図である。

【符号の説明】

１，２ 変速機軸 ３，４ Ｖベルト車 ５−５，６−６ 回転軸線 ７，８ 軸線方向に固定的なベルト
車部分 ９，１０ 軸線方向に可動的なベルト
車部分 １１ Ｖベルト １２〜１７ 摩擦面 １８，２４，３９ 押圧カム １９，２０，２５，２６ 操作装置 ２１ 操作電動機 ２２，２３ 相互間隔

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無段変速機が、それぞれ１つの変速機軸
   上に設けられる２つのＶベルト車、及びそれぞれ１つの
   変速機軸とこの変速機軸上に設けられるＶベルト車との
   間にトルクを伝達する手段を持ち、両方のＶベルト車
   が、それぞれその変速機軸の回転軸線に対して軸線方向
   に固定的なベルト車部分と軸線方向に可動的なベルト車
   部分とを持ち、かつ無端Ｖベルトを巻掛けられ、摩擦面
   を備えたベルト車部分がＶベルトの２つの端面にある摩
   擦面の１つとそれぞれ摩擦接触し、ベルト車部分にある
   押圧カムの使用によりトルク及び変速比に関係して動作
   して軸線方向押圧力を生ずる操作装置が一方のＶベルト
   車に付属し、これらの軸線方向押圧力から、トルクの増
   大と共に摩擦接触成分を増大するように、ベルト車部分
   への連続的な力の作用が生じ、操作装置のほかに、トル
   クに関係する押圧力を生ずるため、変速比を変化する付
   加的な操作装置が一方のＶベルト車に付属し、この付加
   的な操作装置が、補助動力で操作される操作電動機によ
   り、ベルト車部分の相互間隔従つて一方のＶベルト車の
   有効直径へ影響を及ぼし、そのつどの変速比を設定する
   ため他方のＶベルト車のベルト車部分の相互間隔へ影響
   を及ぼす手段が使用されるものにおいて、他方のＶベル
   ト車（４）のベルト車部分（８及び１０）の相互間隔へ
   影響を及ぼす手段のために、ベルト車部分（８及び１
   ０）にある押圧カム（２４）の使用によりトルク及び変
   速比に関係して動作して軸線方向押圧力を生ずる操作装
   置（２５）も使用され、これらの軸線方向押圧力から、
   トルクの増大と共に摩擦接触を増大するように、他方の
   Ｖベルト車（４）のベルト車部分（８及び１０）への連
   続的な力の作用が生じ、少なくとも１つの外部作動パラ
   メータに関係する押圧力が操作電勤機（２１）を介して
   供給可能であり、外部作動パラメータに関係するこれら
   の押圧力から、作動パラメータに関係する付加的な摩擦
   接触成分を得るように、一方のＶベルト車（３）のベル
   ト車部分（７及び９）への連続的な力の作用が生じ、Ｖ
   ベルト（１１）により決定される一方のＶベルト車
   （３）の全押圧力と他方のＶベルト車（４）の押圧力と
   の平衡のため、変速比が生ずることを特徴とする、それ
   ぞれ１つの変速機軸上に設けられる２つのＶベルト車を
   持つ無段変速機。
2. 【請求項２】 他方のＶベルト車（４）のベルト車部分
   （８及び１０）が、予荷重をかけられるばね手段（２
   ６）により生ずる連続的な押圧力を付加的に受けている
   ことを特徴とする、請求項１に記載の無段変速機。
3. 【請求項３】 摩擦面（１２ないし１７）が乾式で作動
   せしめられることを特徴とする、請求項１又は２に記載
   の無段変速機。