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JP5189566B2 - Method of setting pulley V surface inclination angle in metal belt type continuously variable transmission and metal belt type continuously variable transmission - Google Patents
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JP5189566B2 - Method of setting pulley V surface inclination angle in metal belt type continuously variable transmission and metal belt type continuously variable transmission - Google Patents

Method of setting pulley V surface inclination angle in metal belt type continuously variable transmission and metal belt type continuously variable transmission Download PDF

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Description

本発明は、ドライブシャフトに支持したドライブプーリのプーリV面とドリブンシャフトに支持したドリブンプーリのプーリV面とに、金属リング集合体に多数の金属エレメントを支持した金属ベルトを巻き掛け、前記ドライブプーリおよび前記ドリブンプーリの固定側プーリ半体に対して可動側プーリ半体を油圧で押し付けることで溝幅を変化させて変速を行う金属ベルト式無段変速機におけるプーリV面傾斜角度設定方法と、その方法を用いてプーリV面傾斜角度を設定した金属ベルト式無段変速機とに関する。 According to the present invention, a metal belt supporting a number of metal elements is wound around a metal ring assembly around a pulley V surface of a drive pulley supported by a drive shaft and a pulley V surface of a driven pulley supported by a driven shaft. Pulley V surface inclination angle setting method in a metal belt continuously variable transmission that changes the groove width by hydraulically pressing the movable pulley half against the pulley and the fixed pulley half of the driven pulley, and The present invention also relates to a metal belt type continuously variable transmission in which the pulley V surface inclination angle is set using the method .

かかる金属ベルト式無段変速機において、金属エレメントに当接するプーリV面のプーリV面傾斜角度αは、プーリ回転面(回転軸に直交する平面)に対してプーリV面が成す角度として定義される(図1参照)。   In such a metal belt type continuously variable transmission, the pulley V surface inclination angle α of the pulley V surface contacting the metal element is defined as an angle formed by the pulley V surface with respect to the pulley rotation surface (a plane orthogonal to the rotation axis). (See FIG. 1).

かかる金属ベルト式無段変速機において、プーリV面と金属エレメントとの間の静摩擦係数をμsとし、動摩擦係数をμaとしたとき、プーリV面傾斜角度αを、tan-1μa<α<tan-1μsを満たす範囲であって、かつ金属ベルト式無段変速機の伝達効率ηの低下が実用上支障のない範囲に設定するものが、下記特許文献1により公知である。 In such a metal belt type continuously variable transmission, when the static friction coefficient between the pulley V surface and the metal element is μs and the dynamic friction coefficient is μa, the pulley V surface inclination angle α is set to tan −1 μa <α <tan. It is known from Patent Document 1 below that a range satisfying −1 μs and a reduction in transmission efficiency η of a metal belt type continuously variable transmission is set so as not to hinder practical use.

また、かかる金属ベルト式無段変速機において、Nxをプーリの軸線方向の荷重とし、Rをプーリに巻き掛けられた金属ベルトの円弧の半径とし、λをプーリV面傾斜角度としたとき、最大加速比状態の4300rpmの入力回転速度における最大伝達可能トルクTと、有効摩擦係数μtanとの関係が、μtan=(T・cosλ)/(Nx・2・R)であり、プーリV面傾斜角度λが11°(0.19rad)よりも小さいときに、有効摩擦係数μtanを、rad単位のプーリV面傾斜角度λの0.7367倍の値の10%の公差内にあり、かつ0.06よりも大きく設定することで、金属ベルトの耐久性向上を図るものが、下記特許文献2により公知である。   Further, in such a metal belt type continuously variable transmission, when Nx is a load in the axial direction of the pulley, R is a radius of the arc of the metal belt wound around the pulley, and λ is a pulley V surface inclination angle, The relationship between the maximum transferable torque T at the input rotational speed of 4300 rpm in the acceleration ratio state and the effective friction coefficient μtan is μtan = (T · cosλ) / (Nx · 2 · R), and the pulley V surface inclination angle λ Is less than 11 ° (0.19 rad), the effective coefficient of friction μtan is within a tolerance of 10% of a value of 0.7367 times the pulley V surface inclination angle λ in rad, and from 0.06 It is known from Patent Document 2 below that the durability of the metal belt is improved by setting a larger value.

特許第3660047号公報Japanese Patent No. 3660047 特許第3453307号公報Japanese Patent No. 3453307

しかしながら上記特許文献1,2の何れに記載されたものも、プーリと金属エレメントとの間の摩擦係数と、プーリV面傾斜角度と、最大伝達可能トルクとの関係を開示するのみであり、プーリV面傾斜角度を変化させたときの伝達効率の変化についての考察がなされておらず、プーリV面傾斜角度を適切に設定することで伝達効率を向上させる余地を残していた。   However, any of those described in Patent Documents 1 and 2 only disclose the relationship between the friction coefficient between the pulley and the metal element, the pulley V surface inclination angle, and the maximum transmittable torque. No consideration has been given to the change in transmission efficiency when the V-plane inclination angle is changed, and there remains room for improving the transmission efficiency by appropriately setting the pulley V-plane inclination angle.

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、金属ベルト式無段変速機において、プーリV面傾斜角度を適切に設定することで、金属ベルトの耐久性を確保しながら伝達効率を向上させることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and in a metal belt continuously variable transmission, by appropriately setting the pulley V surface inclination angle, the transmission efficiency is improved while ensuring the durability of the metal belt. For the purpose.

上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、ドライブシャフトに支持したドライブプーリのプーリV面とドリブンシャフトに支持したドリブンプーリのプーリV面とに、金属リング集合体に多数の金属エレメントを支持した金属ベルトを巻き掛け、前記ドライブプーリおよび前記ドリブンプーリの固定側プーリ半体に対して可動側プーリ半体を油圧で押し付けることで溝幅を変化させて変速を行う金属ベルト式無段変速機において、前記固定側プーリ半体および前記可動側プーリ半体が相互に平行であって所定の溝幅を有するときの前記金属ベルトが前記プーリV面に巻き付く部分の軌道幾何学的速度比の理論軌道したとき、前記金属ベルトが前記プーリV面に噛み込む部分あるいは離脱する部分において、前記金属ベルトが前記理論軌道よりも外側に押し出される位置での軌道の最大半径と、前記金属ベルトが前記プーリV面に噛み込む部分と離脱する部分との中間部分において、前記金属ベルトが前記理論軌道よりも内側に引き込まれる位置での軌道の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プーリV面傾斜角度を設定することを特徴とする金属ベルト式無段変速機におけるプーリV面傾斜角度設定方法が提案される。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a metal ring assembly is provided on the pulley V surface of the drive pulley supported by the drive shaft and the pulley V surface of the driven pulley supported by the driven shaft. A metal belt supporting a large number of metal elements is wound around and the movable pulley half is pressed against the fixed pulley halves of the drive pulley and the driven pulley by hydraulic pressure to change the groove width to change speed. In the metal belt type continuously variable transmission, when the fixed pulley half and the movable pulley half are parallel to each other and have a predetermined groove width, the metal belt is wound around the pulley V surface. when the trajectory and the theoretical trajectory of geometric velocity ratio, at a portion where the metal belt is chewing Komu portion or leaving the pulley V-face, the gold And the maximum radius of the trajectory at the position where the belt is pushed outward from the theoretical track, in an intermediate portion between the portion where the metal belt is disengaged and the pulley V-face chewing Komu portion, the metal belt than the theoretical trajectory pulleys V in even the metal belt type continuously variable transmission maximum track deviation amount is the difference between the minimum radius of the raceway at a position drawn inwardly and sets the pulley V-face inclination angle so as to minimize A method for setting the surface inclination angle is proposed.

また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記最大軌道ずれ量は、最大車速が得られる変速比ないし最小変速比における値であることを特徴とする金属ベルト式無段変速機におけるプーリV面傾斜角度設定方法が提案される。 According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the maximum track deviation amount is a value at a speed ratio or a minimum speed ratio at which the maximum vehicle speed is obtained. A pulley V surface inclination angle setting method in a belt type continuously variable transmission is proposed.

また請求項3に記載された発明によれば、請求項1または請求項2の方法により前記プーリV面傾斜角度を設定した金属ベルト式無段変速機であって、前記プーリV面傾斜角度が9°であることを特徴とする金属ベルト式無段変速機が提案される。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a metal belt type continuously variable transmission in which the pulley V surface inclination angle is set by the method of claim 1 or 2, wherein the pulley V surface inclination angle is set. A metal belt type continuously variable transmission characterized by 9 ° is proposed.

請求項1の構成によれば、金属ベルト式無段変速機において、プーリの固定側プーリ半体に対して可動側プーリ半体が油圧で押し付けられることで両半体が非平行になり、金属ベルトがプーリV面に巻き付く部分の軌道の半径が幾何学的速度比の理論軌道の半径に対して増加方向および減少方向に変化したとき、その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プーリV面傾斜角度を設定するので、プーリの両半体が非平行になって金属ベルトの軌道が理論軌道からずれる度合いを最小限に抑えることができ、これによりプーリV面に対して金属エレメントが強く擦れてエネルギー損失が発生するのを抑制し、金属ベルト式無段変速機の伝達効率を高めることができる。 According to the configuration of claim 1, in the continuously variable transmission of the metal belt type , when the movable pulley half is pressed against the fixed pulley half of the pulley by hydraulic pressure, both halves become non-parallel. When the radius of the track where the belt wraps around the pulley V surface changes in an increasing direction and a decreasing direction with respect to the radius of the geometrical velocity ratio theoretical track, the maximum track which is the difference between the maximum radius and the minimum radius Since the pulley V surface inclination angle is set so that the amount of deviation is minimized, both halves of the pulley are non-parallel and the degree of deviation of the metal belt track from the theoretical track can be minimized. It is possible to suppress the occurrence of energy loss due to the metal element strongly rubbing against the pulley V surface, and to improve the transmission efficiency of the metal belt type continuously variable transmission.

また請求項2の構成によれば、最大軌道ずれ量を最大車速が得られる変速比(TOP)ないし最小変速比(OD)における値としたので、車両の走行中に最も使用頻度が高い変速比の領域で伝達効率を高めることができる。   According to the second aspect of the present invention, since the maximum amount of track deviation is a value in the speed ratio (TOP) or the minimum speed ratio (OD) at which the maximum vehicle speed is obtained, the speed ratio that is most frequently used while the vehicle is running. The transmission efficiency can be increased in the area.

また請求項3の構成によれば、プーリV面傾斜角度を9°に設定したので、全ての変速比領域で最大の伝達効率を得ることができる。 According to the third aspect of the present invention, since the pulley V surface inclination angle is set to 9 ° , the maximum transmission efficiency can be obtained in all speed ratio regions.

金属ベルト式無段変速機の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of a metal belt type continuously variable transmission. プーリ半体の傾斜と金属ベルトの軌道との関係を示す模式図。The schematic diagram which shows the relationship between the inclination of a pulley half body, and the track | orbit of a metal belt. プーリV面傾斜角度と金属ベルトの耐久性との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the pulley V surface inclination | tilt angle and durability of a metal belt. 金属ベルトの巻き付き角度と金属ベルトの軌道の半径との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the winding angle of a metal belt, and the radius of the track | orbit of a metal belt. V面傾斜角度と最大軌道ずれ量との関係を各入力トルクについて示すグラフ。The graph which shows the relationship between V surface inclination | tilt angle and the maximum track | orbit deviation | shift amount about each input torque. 図5のグラフの要部拡大図。The principal part enlarged view of the graph of FIG. V面傾斜角度と伝達効率差との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between V plane inclination angle and a transmission efficiency difference.

以下、図1〜図7に基づいて本発明の実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1に示すように、エンジンEおよび電動モータMを駆動源とするハイブリッド車両用の金属ベルト式無段変速機Tのミッションケース11は、右ミッションケース12と、右ミッションケース12の左側面にボルト13…で結合された左ミッションケース14と、左ミッションケース14の左側面に隔壁15を挟んでボルト16…で結合されたミッションケースカバー17とを備える。   As shown in FIG. 1, a transmission case 11 of a metal belt type continuously variable transmission T for a hybrid vehicle using an engine E and an electric motor M as drive sources is provided on a left mission case 12 and a left side surface of the right mission case 12. A left mission case 14 coupled with bolts 13... And a mission case cover 17 coupled with bolts 16 with a partition wall 15 sandwiched between the left side surface of the left mission case 14.

左ミッションケース14および隔壁15にそれぞれ設けたボールベアリング18,19によってドライブシャフト20が支持されるとともに、インプットシャフト10が間接的に支持され、左ミッションケース14および隔壁15にそれぞれ設けたローラベアリング21およびボールベアリング22によってドリブンシャフト23が支持され、右ミッションケース12および左ミッションケース14にそれぞれ設けたボールベアリング24,25によってリダクションシャフト26が支持され、右ミッションケース12および左ミッションケース14にそれぞれ設けたボールベアリング27,28によってディファレンシャルギヤ29が支持される。   The drive shaft 20 is supported by ball bearings 18 and 19 provided in the left mission case 14 and the partition wall 15, respectively, and the input shaft 10 is indirectly supported, and roller bearings 21 provided in the left mission case 14 and the partition wall 15 respectively. The driven shaft 23 is supported by the ball bearing 22 and the reduction shaft 26 is supported by the ball bearings 24 and 25 provided in the right mission case 12 and the left mission case 14, respectively, and provided in the right mission case 12 and the left mission case 14, respectively. The differential gear 29 is supported by the ball bearings 27 and 28.

電動モータMは、径方向外側に位置するステータ30と、径方向内側に位置するロータ31とを備えており、ステータ30はボルト32…でモータハウジング33に固定され、ロータ31はエンジンEのクランクシャフト34に結合されるとともに、フライホイール35を介して右ミッションケース12から右側に突出するインプットシャフト10の右端にスプライン結合される。   The electric motor M includes a stator 30 positioned on the radially outer side and a rotor 31 positioned on the radially inner side. The stator 30 is fixed to the motor housing 33 with bolts 32. It is coupled to the shaft 34 and splined to the right end of the input shaft 10 that protrudes to the right from the right mission case 12 via the flywheel 35.

インプットシャフト10の左端にプラネタリギヤ式の正逆転切換機構41が配置され、この正逆転切換機構41により、インプットシャフト10の外周に支持されたドライブシャフト20が、該インプットシャフト10に正転可能あるいは逆転可能に結合される。ドライブシャフト20にはドライブプーリ42が設けられている。ドリブンシャフト23にはドリブンプーリ43が設けられており、ドライブプーリ42およびドリブンプーリ43が金属ベルト44で接続される。またドリブンシャフト23の右端には湿式多板型の発進クラッチ45が設けられており、ドリブンシャフト23に相対回転自在に支持した第1リダクションギヤ46が該ドリブンシャフト23に結合あるいは結合解除される。   A planetary gear type forward / reverse switching mechanism 41 is disposed at the left end of the input shaft 10, and the forward / reverse switching mechanism 41 allows the drive shaft 20 supported on the outer periphery of the input shaft 10 to be forward-rotated or reverse-rotated to the input shaft 10. Combined as possible. A drive pulley 42 is provided on the drive shaft 20. A driven pulley 43 is provided on the driven shaft 23, and the drive pulley 42 and the driven pulley 43 are connected by a metal belt 44. Further, a wet multi-plate start clutch 45 is provided at the right end of the driven shaft 23, and the first reduction gear 46 supported on the driven shaft 23 so as to be relatively rotatable is coupled to or released from the driven shaft 23.

リダクションシャフト26には、前記第1リダクションギヤ46に噛合する第2リダクションギヤ47と、ファイナルドライブギヤ48とが設けられており、ファイナルドライブギヤ48はディファレンシャルギヤ29のファイナルドリブンギヤ49に噛合する。ディファレンシャルギヤ29から右ミッションケース12および左ミッションケース14を貫通して左右に延出する車軸50,50に図示せぬ駆動輪が接続される。   The reduction shaft 26 is provided with a second reduction gear 47 that meshes with the first reduction gear 46 and a final drive gear 48, and the final drive gear 48 meshes with a final driven gear 49 of the differential gear 29. Drive wheels (not shown) are connected to axles 50, 50 extending from the differential gear 29 through the right mission case 12 and the left mission case 14 to the left and right.

従って、エンジンEの駆動力は、クランクシャフト34→電動モータMのロータ31→フライホイール35→インプットシャフト10→正逆転切換機構41→ドライブシャフト20→ドライブプーリ42→金属ベルト44→ドリブンプーリ43→ドリブンシャフト23→係合した発進クラッチ45→第1リダクションギヤ46→第2リダクションギヤ47→リダクションシャフト26→ファイナルドライブギヤ48→ファイナルドリブンギヤ49→ディファレンシャルギヤ29→車軸50,50の経路で駆動輪に伝達される。また電動モータMを駆動すると、その駆動力がロータ31からフライホイール35を介してインプットシャフト10に入力される。   Therefore, the driving force of the engine E is: crankshaft 34 → rotor 31 of electric motor M → flywheel 35 → input shaft 10 → forward / reverse switching mechanism 41 → drive shaft 20 → drive pulley 42 → metal belt 44 → driven pulley 43 → The driven shaft 23 → the engaged starting clutch 45 → the first reduction gear 46 → the second reduction gear 47 → the reduction shaft 26 → the final drive gear 48 → the final driven gear 49 → the differential gear 29 → the axles 50 and 50 to drive wheels. Communicated. When the electric motor M is driven, the driving force is input from the rotor 31 to the input shaft 10 via the flywheel 35.

その間、金属ベルト44が巻き掛けられたドライブプーリ42およびドリブンプーリ43の有効径を油圧制御で変化させることで、金属ベルト式無段変速機Tの変速比を無段階に制御することができる。この金属ベルト式無段変速機Tの変速比の制御は周知技術であるため、ここでの詳しい説明は省略する。   Meanwhile, the gear ratio of the metal belt type continuously variable transmission T can be controlled steplessly by changing the effective diameters of the drive pulley 42 and the driven pulley 43 around which the metal belt 44 is wound by hydraulic control. Since the control of the gear ratio of the metal belt type continuously variable transmission T is a well-known technique, a detailed description thereof is omitted here.

図2はドライブシャフト20に支持されたドライブプーリ42を模式的に示すものである。金属ベルト44は、多数の金属エレメント51…を、複数枚の金属リングを積層してなる一対の金属リング集合体52,52に支持して構成されるもので、各金属エレメント51のプーリ当接面Pe,Peがドライブプーリ42の固定側プーリ半体42aおよび可動側プーリ半体42bのプーリV面Pp,Ppに当接する。   FIG. 2 schematically shows the drive pulley 42 supported by the drive shaft 20. The metal belt 44 is configured by supporting a large number of metal elements 51... On a pair of metal ring assemblies 52, 52 formed by laminating a plurality of metal rings. The surfaces Pe and Pe abut against the pulley V surfaces Pp and Pp of the fixed pulley half 42a and the movable pulley half 42b of the drive pulley 42.

ドライブプーリ42の固定側プーリ半体42aおよび可動側プーリ半体42bは、本来はドライブシャフト20に対して直交する方向に配置されるものであるが、固定側プーリ半体42aに対して可動側プーリ半体42bが油圧で押し付けられたとき、金属ベルト44が巻き付いている部分は溝幅が減少し難いのに対し、金属ベルト44が巻き付いていない部分は溝幅が減少し易いため、ドライブシャフト20が僅かに撓んで固定側プーリ半体42aおよび可動側プーリ半体42bは非平行に傾斜する。   The fixed pulley half 42a and the movable pulley half 42b of the drive pulley 42 are originally arranged in a direction orthogonal to the drive shaft 20, but are movable with respect to the fixed pulley half 42a. When the pulley half 42b is pressed hydraulically, the groove width is difficult to reduce in the portion where the metal belt 44 is wound, whereas the groove width is likely to decrease in the portion where the metal belt 44 is not wound. 20 is slightly bent, and the stationary pulley half 42a and the movable pulley half 42b are inclined non-parallel.

仮に、ドライブプーリ42の固定側プーリ半体42aおよび可動側プーリ半体42bが平行であると仮定すると、各金属エレメント51のプーリ当接面Pe,Peが固定側プーリ半体42aおよび可動側プーリ半体42bのプーリV面Pp,Ppに当接する部分の軌道半径は一定値のR0(幾何学的速度比の理論軌道の半径)となるはずである。しかしながら、実際には、ドライブシャフト20の撓みによって固定側プーリ半体42aおよび可動側プーリ半体42bが非平行になるため、金属ベルト44がプーリV面Pp,Ppに噛み込む部分(あるいは、プーリV面Pp,Ppから離脱する部分)において、固定側プーリ半体42aおよび可動側プーリ半体42bの溝幅は比較的に小さいW1となり、金属エレメント51が半径R0の理論軌道の外側に押し出されることで、その軌道半径は最大値のR1まで増加する。逆に、金属ベルト44がプーリV面Pp,Ppに噛み込む部分とプーリV面Pp,Ppから離脱する部分との間の中間位置において、固定側プーリ半体42aおよび可動側プーリ半体42bの溝幅は比較的に大きいW2となり、金属エレメント51が半径R0の理論軌道の内側に引き込まれることで、その軌道半径は最小値のR2まで減少する。   Assuming that the fixed pulley half 42a and the movable pulley half 42b of the drive pulley 42 are parallel to each other, the pulley contact surfaces Pe and Pe of each metal element 51 are fixed to the fixed pulley half 42a and the movable pulley. The orbit radius of the portion of the half body 42b that contacts the pulley V surfaces Pp and Pp should be a constant value R0 (theoretical orbit radius of the geometric velocity ratio). However, in practice, the fixed pulley half 42a and the movable pulley half 42b become non-parallel due to the bending of the drive shaft 20, so that the metal belt 44 is engaged with the pulley V surfaces Pp and Pp (or the pulley). The groove widths of the fixed pulley half 42a and the movable pulley half 42b are relatively small W1 in the portions separated from the V planes Pp and Pp), and the metal element 51 is pushed out of the theoretical trajectory having the radius R0. Thus, the orbit radius increases to the maximum value R1. On the contrary, at the intermediate position between the portion where the metal belt 44 is engaged with the pulley V surfaces Pp and Pp and the portion where the metal belt 44 separates from the pulley V surfaces Pp and Pp, the stationary pulley half 42a and the movable pulley half 42b The groove width is relatively large W2, and when the metal element 51 is drawn inside the theoretical orbit having the radius R0, the orbit radius is reduced to the minimum value R2.

ところで、固定側プーリ半体42a,43aおよび可動側プーリ半体42b,43bが相互に平行であるとき、金属ベルト式無段変速機Tの変速比はドライブプーリ42およびドリブンプーリ43の溝幅により一義的に決定される。幾何学的速度比の理論軌道とは、固定側プーリ半体42a,43aおよび可動側プーリ半体42b,43bが相互に平行であって所定の溝幅を有するときの、金属ベルト44がプーリV面Pp,Ppに係合する部分の軌道として定義される。理論軌道は正確な円弧であり、その半径はR0とされる。   By the way, when the fixed pulley halves 42a and 43a and the movable pulley halves 42b and 43b are parallel to each other, the gear ratio of the metal belt type continuously variable transmission T depends on the groove widths of the drive pulley 42 and the driven pulley 43. It is determined uniquely. The theoretical trajectory of the geometric speed ratio means that the metal belt 44 is a pulley V when the fixed pulley halves 42a and 43a and the movable pulley halves 42b and 43b are parallel to each other and have a predetermined groove width. It is defined as the trajectory of the portion that engages with the planes Pp and Pp. The theoretical trajectory is a precise arc, and its radius is R0.

図2において、白矢印は、各金属エレメント51のプーリ当接面Pe,Peと固定側プーリ半体42aおよび可動側プーリ半体42bのプーリV面Pp,Ppとの当接部が、理論軌道の外側にずれる状態を示している。また黒矢印は、前記当接部が理論軌道の内側にずれる状態を示している。このように、プーリ当接面Pe,PeおよびプーリV面Pp,Ppの当接部が理論軌道に対して外側あるいは内側にずれると、プーリ当接面Pe,PeおよびプーリV面Pp,Ppの当接部に大きな摩擦力が作用して金属ベルト式無段変速機Tの伝達効率が低下する問題がある。   In FIG. 2, the white arrows indicate that the contact portions between the pulley contact surfaces Pe, Pe of each metal element 51 and the pulley V surfaces Pp, Pp of the stationary pulley half 42a and the movable pulley half 42b are theoretical trajectories. The state which shifted | deviated outside is shown. A black arrow indicates a state in which the contact portion is shifted to the inside of the theoretical trajectory. As described above, when the contact portions of the pulley contact surfaces Pe and Pe and the pulley V surfaces Pp and Pp are shifted outward or inward with respect to the theoretical trajectory, the pulley contact surfaces Pe and Pe and the pulley V surfaces Pp and Pp There is a problem that the transmission efficiency of the metal belt type continuously variable transmission T decreases due to a large frictional force acting on the contact portion.

その理由は、金属ベルト44がドライブプーリ42に巻き付く部分で金属エレメント51…の軌道が径方向に変化すると、軌道の半径が小さい部分のプーリV面Pp,Ppの周速は小さくなり、軌道の半径が大きい部分のプーリV面Pp,Ppの周速は大きくなるのにも関わらず、金属エレメント51…の移動速度は金属ベルト44の移動速度と同じ一定速度であるため、プーリ当接面Pe,PeがプーリV面Pp,Ppに対して強く擦れ合ってエネルギー損失が発生するためと考えられる。   The reason is that when the track of the metal element 51... Changes in the radial direction at the portion where the metal belt 44 is wound around the drive pulley 42, the peripheral speed of the pulley V surfaces Pp and Pp at the portion where the radius of the track is small decreases. Since the moving speed of the metal elements 51 is the same as the moving speed of the metal belt 44 in spite of the fact that the peripheral speed of the pulley V surfaces Pp, Pp in the portion where the radius is large increases, the pulley contact surface It is considered that Pe and Pe strongly rub against the pulley V surfaces Pp and Pp and energy loss occurs.

本願発明は、固定側プーリ半体42aおよび可動側プーリ半体42bのプーリV面Pp,Ppがドライブシャフト20に直交する平面に対して成す角度(以下、プーリV面傾斜角度αという:図1参照)を適切に設定することで、固定側プーリ半体42aおよび可動側プーリ半体42bを可及的に平行状態に維持してベルト式無段変速機Tの伝達効率を高めるものである。   In the present invention, the angle formed by the pulley V surfaces Pp, Pp of the stationary pulley half 42a and the movable pulley half 42b with respect to the plane perpendicular to the drive shaft 20 (hereinafter referred to as pulley V surface inclination angle α: FIG. By appropriately setting (see), the fixed pulley half 42a and the movable pulley half 42b are maintained in a parallel state as much as possible, and the transmission efficiency of the belt type continuously variable transmission T is increased.

図3はプーリV面傾斜角度αと金属ベルト44の耐久性との関係を示すグラフであり、プーリV面傾斜角度αを小さくするほど金属ベルト44の耐久性が向上することがわかる。但し、プーリV面Pp,Ppおよびプーリ当接面Pe,Pe間の摩擦係数と、プーリV面傾斜角度αと、最大伝達トルクとから最適のプーリV面傾斜角度αを決定する従来の手法では、金属ベルト44の耐久性を高めることは可能であっても、必ずしも金属ベルト式無段変速機Tの伝達効率を高めることはできなかった。   FIG. 3 is a graph showing the relationship between the pulley V surface inclination angle α and the durability of the metal belt 44. It can be seen that the durability of the metal belt 44 improves as the pulley V surface inclination angle α decreases. However, in the conventional method for determining the optimum pulley V surface inclination angle α from the friction coefficient between the pulley V surfaces Pp, Pp and the pulley contact surfaces Pe, Pe, the pulley V surface inclination angle α, and the maximum transmission torque, Although the durability of the metal belt 44 can be increased, the transmission efficiency of the metal belt type continuously variable transmission T cannot always be increased.

次に、金属ベルト式無段変速機Tの最大の伝達効率が得られるプーリV面傾斜角度αを設定する手法を説明する。   Next, a method of setting the pulley V surface inclination angle α at which the maximum transmission efficiency of the metal belt type continuously variable transmission T is obtained will be described.

図4はドライブプーリ42に対する金属ベルト44の巻き付き角(プーリ入口で0°、プーリ出口で210°)の各位置における、金属ベルト44の理論軌道に対する実軌道のずれ量を示すものである。プーリ入口では実軌道の半径は最大軌道半径R1であって理論軌道半径R0に対してプラス側にずれており、そこから実軌道の半径は次第に減少して理論軌道の半径R0をマイナス側へと下回り、最小軌道半径R2となる。その後に実軌道の半径は最小軌道半径R2から次第に増加して理論軌道の半径R0を上回り、プーリ出口において実軌道の半径は最大軌道半径R1となる。   FIG. 4 shows the amount of deviation of the actual track from the theoretical track of the metal belt 44 at each position of the winding angle of the metal belt 44 with respect to the drive pulley 42 (0 ° at the pulley inlet and 210 ° at the pulley outlet). At the pulley entrance, the radius of the actual track is the maximum track radius R1 and is shifted to the plus side with respect to the theoretical track radius R0, from which the radius of the actual track gradually decreases and the radius R0 of the theoretical track is shifted to the minus side. It becomes below and becomes the minimum orbit radius R2. After that, the radius of the actual track gradually increases from the minimum track radius R2 and exceeds the radius R0 of the theoretical track, and the radius of the actual track becomes the maximum track radius R1 at the pulley exit.

理論軌道半径R0に対する最大軌道半径R1のずれ量(絶対値)をG1とし、理論軌道半径R0に対する最小軌道半径R2のずれ量(絶対値)をG2としたとき、最大軌道ずれ量Gは、G=G1+G2により定義される。   When the deviation (absolute value) of the maximum orbit radius R1 with respect to the theoretical orbit radius R0 is G1, and the deviation (absolute value) of the minimum orbit radius R2 with respect to the theoretical orbit radius R0 is G2, the maximum orbit deviation G is G = G1 + G2.

図5はV面傾斜角度αに対する最大軌道ずれ量Gの変化を、金属ベルト式無段変速機Tの入力トルクTin毎に示すものである。何れの入力トルクTinにおいても、V面傾斜角度αが9°のときに最大軌道ずれ量Gが最小になっていることがわかる。9°というV面傾斜角度αは、基準となる従来の一般的なV面傾斜角度αである11°よりも小さい値であり、V面傾斜角度α=11°のものに比べて金属ベルト44の耐久性は向上する(図3参照)。そして最大軌道ずれ量Gが最小になるということは、ドライブプーリ42に巻き付く部分での金属エレメント51…の軌道が理論軌道に近づくことを意味しており、これによりプーリ当接面Pe,PeがプーリV面Pp,Ppに対して強く擦れ合うことによるエネルギー損失を最小限に抑え、一般的なV面傾斜角度αである11°を含む他のV面傾斜角度αを採用する場合に比べて、金属ベルト式無段変速機Tの伝達効率を高めることができる。   FIG. 5 shows changes in the maximum track deviation amount G with respect to the V-plane inclination angle α for each input torque Tin of the metal belt type continuously variable transmission T. It can be seen that at any input torque Tin, when the V-plane inclination angle α is 9 °, the maximum trajectory shift amount G is minimum. The V-plane inclination angle α of 9 ° is a value smaller than 11 °, which is a conventional general V-plane inclination angle α serving as a reference, and the metal belt 44 compared to the V-plane inclination angle α = 11 °. The durability is improved (see FIG. 3). The fact that the maximum trajectory deviation G is minimized means that the trajectory of the metal elements 51 at the portion wound around the drive pulley 42 approaches the theoretical trajectory, whereby the pulley contact surfaces Pe, Pe. Compared with the case where other V-plane tilt angles α including 11 ° which is a general V-plane tilt angle α are adopted, minimizing energy loss due to the friction between the pulley V planes Pp and Pp strongly. The transmission efficiency of the metal belt type continuously variable transmission T can be increased.

図6は図5の一部(V面傾斜角度α=8°〜11°の部分)を拡大して示すもので、入力トルクTinが98Nmの場合には、V面傾斜角度αが8.4°以上11.0°未満の範囲で、その最大軌道ずれ量Gが基準となるV面傾斜角度α=11°の場合の最大軌道ずれ量Gよりも小さくなり、金属ベルト式無段変速機Tの伝達効率向上が可能になる。また入力トルクTinが128Nmあるいは147Nmの場合には、共にV面傾斜角度αが8.4°以上11.0°未満の範囲で、その最大軌道ずれ量Gが基準となるV面傾斜角度α=11°の場合の最大軌道ずれ量Gよりも小さくなり、金属ベルト式無段変速機Tの伝達効率の向上が可能になる。   FIG. 6 is an enlarged view of a part of FIG. 5 (portion where the V-plane tilt angle α = 8 ° to 11 °). When the input torque Tin is 98 Nm, the V-plane tilt angle α is 8.4. In the range of not less than 1 ° and less than 11.0 °, the maximum trajectory deviation G is smaller than the maximum trajectory deviation G when the reference V-plane inclination angle α = 11 °, and the metal belt type continuously variable transmission T The transmission efficiency can be improved. When the input torque Tin is 128 Nm or 147 Nm, the V-plane tilt angle α = the maximum trajectory deviation amount G is within the range where the V-plane tilt angle α is 8.4 ° or more and less than 11.0 °. It becomes smaller than the maximum track deviation amount G in the case of 11 °, and the transmission efficiency of the metal belt type continuously variable transmission T can be improved.

よって、V面傾斜角度αを8.4°以上11.0°未満の範囲に設定することにより、入力トルクTinの値に関わらずに、最大軌道ずれ量Gを従来よりも小さく抑えて金属ベルト式無段変速機Tの伝達効率を高めることができる。   Therefore, by setting the V-plane inclination angle α in the range of 8.4 ° or more and less than 11.0 °, the maximum amount of track deviation G can be kept smaller than the conventional one regardless of the value of the input torque Tin. The transmission efficiency of the continuously variable transmission T can be increased.

図7はV面傾斜角度αに対する伝達効率差を金属ベルト式無段変速機Tの各変速比について示すものである。変速比がLOW(ロー)、MID(ミディアム)、TOP(トップ)およびOD(オーバドライブ)の何れの場合にも、V面傾斜角度α=9°のときに伝達効率が最大になっている。V面傾斜角度αが9°を上回る領域では、TOPおよびMIDでの伝達効率が最大になり、LOWおよびODでの伝達効率は殆ど一致している。またV面傾斜角度αが9°を下回る領域では、ODでの伝達効率が最大になり、TOP、LOWおよびMIDに向けて伝達効率は次第に低下している。   FIG. 7 shows the transmission efficiency difference with respect to the V-plane inclination angle α for each gear ratio of the metal belt type continuously variable transmission T. In any of the gear ratios LOW (low), MID (medium), TOP (top), and OD (overdrive), the transmission efficiency is maximized when the V-plane inclination angle α = 9 °. In the region where the V-plane inclination angle α exceeds 9 °, the transmission efficiency at TOP and MID is maximized, and the transmission efficiency at LOW and OD is almost the same. Further, in the region where the V-plane inclination angle α is less than 9 °, the transmission efficiency at OD is maximized, and the transmission efficiency gradually decreases toward TOP, LOW, and MID.

従って、車両の運転中に最も使用する頻度が高いTOPからODの変速比において最大軌道ずれ量Gが最小になるようにV面傾斜角度αを決定しても、その値は9°となる。そしてV面傾斜角度αを9°に設定すれば、全ての変速比領域で最大の伝達効率を得ることができる。   Therefore, even if the V-plane inclination angle α is determined so that the maximum trajectory shift amount G is minimized at the gear ratio of TOP to OD that is most frequently used during driving of the vehicle, the value is 9 °. If the V-plane inclination angle α is set to 9 °, the maximum transmission efficiency can be obtained in all speed ratio regions.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。   The embodiments of the present invention have been described above, but various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.

例えば、実施の形態では主としてドライブシャフト20に支持したドライブプーリ42について説明したが、本発明はドリブンシャフト23に支持したドリブンプーリ43に対しても同様に適用可能である。   For example, in the embodiment, the drive pulley 42 supported mainly on the drive shaft 20 has been described, but the present invention can be similarly applied to the driven pulley 43 supported on the driven shaft 23.

また図1に示す金属ベルト式無段変速機Tの構造は一例にすぎず、本発明は任意の構造の金属ベルト式無段変速機Tに対して適用することができる。   The structure of the metal belt type continuously variable transmission T shown in FIG. 1 is only an example, and the present invention can be applied to the metal belt type continuously variable transmission T having an arbitrary structure.

また金属ベルト44の構造も実施の形態の2本の金属リング集合体52に多数の金属エレメント51…を支持したものに限定されず、1本の金属リング集合体52に多数の金属エレメント51…を支持したものであっても良い。   Further, the structure of the metal belt 44 is not limited to the structure in which a large number of metal elements 51 are supported on the two metal ring assemblies 52 of the embodiment, and a large number of metal elements 51. It may be one that supports.

20 ドライブシャフト
23 ドリブンシャフト
42 ドライブプーリ
42a 固定側プーリ半体
42b 可動側プーリ半体
43 ドリブンプーリ
43a 固定側プーリ半体
43b 可動側プーリ半体
44 金属ベルト
51 金属エレメント
52 金属リング集合体
G 最大軌道ずれ量
Pp プーリV
R1 軌道の最大半径
R2 軌道の最小半径
α プーリV面傾斜角度
20 Drive shaft 23 Driven shaft 42 Drive pulley
42a stationary pulley half
42b movable pulley half 43 driven pulley
43a fixed pulley half
43b Movable pulley half 44 Metal belt 51 Metal element 52 Metal ring assembly G Maximum track deviation Pp Pulley V surface R1 Maximum track radius R2 Minimum track radius α Pulley V surface tilt angle

Claims (3)

ドライブシャフト(20)に支持したドライブプーリ(42)のプーリV面(Pp)とドリブンシャフト(23)に支持したドリブンプーリ(43)のプーリV面(Pp)とに、金属リング集合体(52)に多数の金属エレメント(51)を支持した金属ベルト(44)を巻き掛け、前記ドライブプーリ(42)および前記ドリブンプーリ(43)の固定側プーリ半体(42a,43a)に対して可動側プーリ半体(42b,43b)を油圧で押し付けることで溝幅を変化させて変速を行う金属ベルト式無段変速機において、
前記固定側プーリ半体(42a,43a)および前記可動側プーリ半体(42b,43b)が相互に平行であって所定の溝幅を有するときの前記金属ベルト(44)が前記プーリV面(Pp)に巻き付く部分の軌道幾何学的速度比の理論軌道したとき、
前記金属ベルト(44)が前記プーリV面(Pp)に噛み込む部分あるいは離脱する部分において、前記金属ベルト(44)が前記理論軌道よりも外側に押し出される位置での軌道の最大半径(R1)と、前記金属ベルト(44)が前記プーリV面(Pp)に噛み込む部分と離脱する部分との中間部分において、前記金属ベルト(44)が前記理論軌道よりも内側に引き込まれる位置での軌道の最小半径(R2)との差である最大軌道ずれ量(G)が最小となるようにプーリV面傾斜角度(α)を設定することを特徴とする金属ベルト式無段変速機におけるプーリV面傾斜角度設定方法。
The metal ring assembly (52 ) Is wound around a metal belt (44) supporting a number of metal elements (51) and is movable with respect to the stationary pulley halves (42a, 43a) of the drive pulley (42) and the driven pulley (43). In the metal belt type continuously variable transmission that changes the groove width by pressing the pulley halves (42b, 43b) hydraulically ,
When the fixed pulley half (42a, 43a) and the movable pulley half (42b, 43b) are parallel to each other and have a predetermined groove width, the metal belt (44) has the pulley V surface ( when the trajectory of a portion wound around the Pp) and a theoretical trajectory geometric velocity ratio,
The maximum radius (R1) of the track at the position where the metal belt (44) is pushed out of the theoretical track at the portion where the metal belt (44) is engaged with or separated from the pulley V surface (Pp ). And a track at a position where the metal belt (44) is pulled inward from the theoretical track in an intermediate portion between a portion where the metal belt (44) is engaged with the pulley V surface (Pp) and a portion where the metal belt (44) is separated. pulley V at the minimum radius (R2) maximum track deviation amount which is a difference between (G) a metal belt, characterized in that to set the pulley V surface inclination angle (alpha) to minimize CVT Surface tilt angle setting method.
前記最大軌道ずれ量(G)は、最大車速が得られる変速比ないし最小変速比における値であることを特徴とする、請求項1に記載の金属ベルト式無段変速機におけるプーリV面傾斜角度設定方法2. The pulley V surface inclination angle in the metal belt type continuously variable transmission according to claim 1, wherein the maximum track deviation amount (G) is a value at a speed ratio or a minimum speed ratio at which a maximum vehicle speed is obtained. Setting method . 請求項1または請求項2の方法により前記プーリV面傾斜角度(α)を設定した金属ベルト式無段変速機であって、
前記プーリV面傾斜角度(α)が9°であることを特徴とする金属ベルト式無段変速機。
A metal belt type continuously variable transmission in which the pulley V surface inclination angle (α) is set by the method according to claim 1 or 2,
A metal belt type continuously variable transmission characterized in that the pulley V surface inclination angle (α) is 9 ° .
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