無段変速機
【課題】動力伝達ベルトの耐久性及び伝達効率を向上させる。
【解決手段】無段変速機１０では、動力伝達ベルト１６におけるプーリへの巻付き部３０において、エレメント２４から積層リング２２における最内層リング２２Ａに作用する摩擦力Ｆ１の向きと、最内層リング２２Ａに積層された第２層リングから最内層リング２２Ａに作用する摩擦力Ｆ２の向きとが同じになるように、最内層リング２２Ａとエレメント２４同士の接触部とがプーリの径方向に近接して配置されている。また、動力伝達ベルト１６によって駆動プーリ１２から従動プーリ１４へ動力が伝達されているときに、巻付き部３０において最内層リング２２Ａに常に張力が作用するように、積層リング２２の層数ｎ、最内層リング２２Ａと各エレメント２４間の摩擦係数μｂ、積層リング２２を構成する複数のリングの相互間の摩擦係数μｈ、及び、巻付き部３０の中心角α２が設定されている。
【解決手段】無段変速機１０では、動力伝達ベルト１６におけるプーリへの巻付き部３０において、エレメント２４から積層リング２２における最内層リング２２Ａに作用する摩擦力Ｆ１の向きと、最内層リング２２Ａに積層された第２層リングから最内層リング２２Ａに作用する摩擦力Ｆ２の向きとが同じになるように、最内層リング２２Ａとエレメント２４同士の接触部とがプーリの径方向に近接して配置されている。また、動力伝達ベルト１６によって駆動プーリ１２から従動プーリ１４へ動力が伝達されているときに、巻付き部３０において最内層リング２２Ａに常に張力が作用するように、積層リング２２の層数ｎ、最内層リング２２Ａと各エレメント２４間の摩擦係数μｂ、積層リング２２を構成する複数のリングの相互間の摩擦係数μｈ、及び、巻付き部３０の中心角α２が設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無段変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、金属リングを複数積層して構成された金属リング集合体と、この金属リング集合体に支持された複数の金属ブロックを有して構成された無段変速機用ベルトが開示されている。この無段変速機用ベルトでは、複数の金属リングのうち最内層の金属リングと金属ブロックとの摩擦係数（μｓ）と、複数の金属リングの相互間の摩擦係数（μｓｓ）との摩擦係数比（ξ）が所定の範囲に設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３１９９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の無段変速機用ベルトでは、金属ブロックから最内層の金属リングに作用する摩擦力の向きと、最内層の金属リングに積層された第２層の金属リングから最内層の金属リングに作用する摩擦力の向きとが逆であることが条件とされている。従って、上述の摩擦力の向きと摩擦力の向きとが同じになる条件では、この無段変速機用ベルトの技術を適用することができない。
【０００５】
また、この無段変速機用ベルトでは、摩擦係数（μｓ）と摩擦係数（μｓｓ）についてのみ設定値を得られるだけであって、無段変速機用ベルトの諸元（例えば、金属リングの数など）についての設定値を得ることはできない。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、上記各課題を解決できると共に、動力伝達ベルトの耐久性及び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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の無段変速機は、駆動プーリ及び従動プーリと、前記駆動プーリ及び前記従動プーリの間に巻き掛けられ、前記駆動プーリから前記従動プーリへ動力を伝達する動力伝達ベルトと、を備え、前記動力伝達ベルトは、それぞれ無端帯状に形成されたリングが複数積層されて構成された積層リングと、前記積層リングの長手方向に配列されると共に、前記積層リングにおける最内層リングから荷重を受けて前記駆動プーリ及び前記従動プーリにそれぞれ押し付けられる複数のエレメントと、を有し、前記動力伝達ベルトにおける前記駆動プーリ及び前記従動プーリのいずれか一方のプーリへの巻付き部において、前記エレメントから前記最内層リングに作用する摩擦力の向きと、前記最内層リングに積層された第２層リングから前記最内層リングに作用する摩擦力の向きとが同じになるように、前記最内層リングと前記エレメント同士の接触部とが前記プーリの径方向に近接して配置されると共に、前記動力伝達ベルトによって前記駆動プーリから前記従動プーリへ動力が伝達されているときに、前記巻付き部において前記最内層リングに常に張力が作用するように、前記積層リングの層数、前記最内層リングと前記各エレメント間の摩擦係数、前記複数のリングの相互間の摩擦係数、及び、前記巻付き部の中心角が設定されている。
【０００８】
この無段変速機では、駆動プーリ及び従動プーリの間に動力伝達ベルトが巻き掛けられており、駆動プーリが回転されると、この駆動プーリの動力が動力伝達ベルトによって従動プーリに伝達され、この従動プーリが回転される。
【０００９】
この駆動プーリから従動プーリへ動力を伝達する動力伝達ベルトは、それぞれ無端帯状に形成されたリングが複数積層されて構成された積層リングと、積層リングの長手方向に配列されると共に、積層リングにおける最内層リングによって駆動プーリ及び従動プーリにそれぞれ押し付けられる複数のエレメントとを有している。
【００１０】
ところで、この種の動力伝達ベルトでは、最内層リングがエレメント同士の接触部に対してプーリ（駆動プーリ又は従動プーリ）の径方向へオフセットされる場合がある。
【００１１】
つまり、最内層リングがエレメント同士の接触部に対するプーリの径方向外側に位置される場合には、オフセット量はプラスとされる。一方、最内層リングがエレメント同士の接触部に対するプーリの径方向内側に位置される場合には、オフセット量はマイナスとされる。
【００１２】
そして、この種の動力伝達ベルトでは、オフセット量の絶対値が０に近づくほど、エレメントと積層リングとの間の速度差（相対すべり量）が小さくなり、動力伝達ベルトの動力伝達時の損失が小さくなる。
【００１３】
ここで、例えば、オフセット量が十分プラスとされていた場合、動力伝達ベルトの駆動プーリ及び従動プーリのいずれか一方のプーリへの巻付き部においては、エレメントから最内層リングに作用する摩擦力Ｆ１の向きと、最内層リングに積層された第２層リングから最内層リングに作用する摩擦力Ｆ２の向きが逆となる。このため、駆動プーリから従動プーリへ動力伝達ベルトによって動力が伝達されているときには、上記巻付き部において最内層リングに作用する張力が常に正となるので、動力伝達ベルトの耐久性を確保することができる。
【００１４】
なお、駆動プーリ及び従動プーリは、ギア比に応じて有効径が変化するが、この場合の巻付き部とは、駆動プーリ及び従動プーリのうち小径となっているプーリに巻き付けられた部分のことである。このことは以下の説明においても同じである。
【００１５】
しかしながら、上述のように、オフセット量が十分プラスとされた場合には、エレメントと積層リングとの間の速度差（相対すべり）が発生し、動力伝達ベルトにおける動力伝達時の損失が大きくなる。
【００１６】
一方、オフセット量がマイナスの場合、オフセット量がプラスの場合に対して、エレメントと積層リングとの間の速度差の向きが反転する。このため、エレメントから最内層リングに作用する摩擦力Ｆ１の向きも反転する。従って、上記巻付き部においては、エレメントから最内層リングに作用する摩擦力Ｆ１の向きと、最内層リングに積層された第２層リングから最内層リングに作用する摩擦力Ｆ２の向きが同じとなる。また、オフセット量が０に近いプラスの場合も、各部の公差や弾性変形のため、オフセット量がマイナスの場合と同様な挙動が発生する。
【００１７】
しかしながら、動力伝達ベルトの伝達効率向上のために、オフセット量を０に近づけると、例えば、上記巻付き部の巻き付き終わりの位置（プーリの出口）において最内層リングに作用する張力が負となる場合がある。この場合には、動力伝達ベルトにおける駆動プーリ及び従動プーリの間の弦部において最内層リングにたるみが生じて、動力伝達ベルトの耐久性が低下する。
【００１８】
そこで、この無段変速機では、上記事実を考慮し、動力伝達ベルトのプーリへの巻付き部において、エレメントから最内層リングに作用する摩擦力Ｆ１の向きと、最内層リングに積層された第２層リングから最内層リングに作用する摩擦力Ｆ２の向きとが同じになるように、最内層リングとエレメント同士の接触部とがプーリの径方向に近接して配置されている。
【００１９】
そして、この構成において、駆動プーリから従動プーリへ動力伝達ベルトによって動力が伝達されているときに、上記巻付き部において最内層リングに常に張力が作用するように（最内層リングに作用する張力が常に正になるように）、積層リングの層数、最内層リングと各エレメント間の摩擦係数、複数のリングの相互間の摩擦係数、及び、巻付き部の中心角が設定されている。
【００２０】
従って、最内層リングに作用する張力が負となることを防止して、最内層リングにたるみが生じることを抑制できるので、動力伝達ベルトの耐久性を向上させることができる。また、オフセット量を０に近づけることができるので、これにより、動力伝達ベルトの伝達効率を向上させることができる。
【００２１】
このように、この無段変速機によれば、エレメントから最内層リングに作用する摩擦力Ｆ１の向きと、最内層リングに積層された第２層リングから最内層リングに作用する摩擦力Ｆ２の向きが同じになる条件に対して適用でき、しかも、最内層リングと各エレメント間の摩擦係数、複数のリングの相互間の摩擦係数の他に、無段変速機用ベルトの諸元（積層リングの層数、巻付き部の中心角）を設定できる。さらに、動力伝達ベルトの耐久性及び伝達効率を向上させることができる。
【００２２】
請求項２に記載の無段変速機は、請求項１に記載の無段変速機において、前記積層リングの層数をｎ、前記最内層リングと前記各エレメント間の摩擦係数をμｂ、前記複数のリングの相互間の摩擦係数をμｈ、前記巻付き部の中心角をα２とした場合に、下記式（１）及び式（２）を同時に満たすように、前記積層リングの層数ｎ、前記最内層リングと前記各エレメント間の摩擦係数μｂ、前記複数のリングの相互間の摩擦係数μｈ、前記巻付き部の中心角α２が設定されている。
【００２３】
・・・式（１）
【００２４】
・・・式（２）
【００２５】
この無段変速機において、積層リング全体の平均張力をＴ、各層の張力をＴｉ（θ）（ｉは第ｉ層の意、θは巻付き部のプーリへの巻き付き始めの位置（入口）からの角度位置）とすれば、オイラー理論による摩擦力、張力変化分ｄＴｉの釣り合いの関係から、最内層リング（第１層リング）の張力Ｔ１（θ）は、以下の微分方程式（Ａ）を満たす。
【００２６】
・・・（Ａ）
【００２７】
ここで、各層のリングには張力が均等に作用するという境界条件の下で、この式（Ａ）を解くと、最内層リングの張力Ｔ１（θ）は、以下の式（Ｂ）で表される。
Ｔ１（θ）＝
・・・（Ｂ）
【００２８】
そして、この式（Ｂ）において、θ＝０（巻付き部の巻き付き始めの位置；プーリの入口）、θ＝α２（巻付き部の巻き付き終わりの位置：プーリの出口）であるときに、最内層リングの張力Ｔ１（θ）が正となる条件とすれば、以下の式（１）、（２）が導かれる。
【００２９】
・・・式（１）
【００３０】
・・・式（２）
【００３１】
従って、この式（１）、（２）を満たせば、駆動プーリから従動プーリへ動力伝達ベルトによって動力が伝達されているときに、動力伝達ベルトのプーリへの巻付き部において、最内層リングに常に張力が作用する（最内層リングに作用する張力が常に正になる）。
【発明の効果】
【００３２】
以上詳述したように、本発明によれば、エレメントから最内層リングに作用する摩擦力Ｆ１の向きと、最内層リングに積層された第２層リングから最内層リングに作用する摩擦力Ｆ２の向きが同じになる条件に対して適用でき、しかも、最内層リングと各エレメント間の摩擦係数、複数のリングの相互間の摩擦係数の他に、無段変速機用ベルトの諸元（積層リングの層数、巻付き部の中心角）を設定できる。さらに、動力伝達ベルトの耐久性及び伝達効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係る無段変速機の全体構成を示す側面図である。
【図２】図１に示される動力伝達用ベルトの要部拡大斜視図である。
【図３】図１に示される巻付き部の微小角度領域における力の作用状態を示す模式図である。
【図４】プーリ内の位置と最内層リングに作用する張力との関係（本発明の実施例）を示す図である。
【図５】最内層リングと各エレメント間の摩擦係数μｂと積層リングの層数ｎとの計算例を示す図である。
【図６】最内層リングと各エレメント間の摩擦係数μｂと複数のリングの相互間の摩擦係数μｈとの計算例を示す図である。
【図７Ａ】エレメント同士の接触部に対する最内層リングのオフセット量がプラスになる場合（参考例）を説明する図である。
【図７Ｂ】エレメント同士の接触部に対する最内層リングのオフセット量がマイナスになる場合（参考例）を説明する図である。
【図８】エレメント同士の接触部に対する最内層リングのオフセット量とエレメント及び積層リング間の速度差との関係（参考例）を示す図である。
【図９】プーリ内の位置と最内層リングに作用する張力との関係（参考例）を示す図である。
【図１０】プーリ内の位置と最内層リングに作用する張力との関係（参考例）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。
【００３５】
図１に示されるように、本発明の一実施形態に係る無段変速機１０は、駆動プーリ１２と、従動プーリ１４と、動力伝達ベルト１６とを備えている。駆動プーリ１２及び従動プーリ１４は、回転軸１８，２０にそれぞれ一体回動可能に設けられており、動力伝達ベルト１６は、駆動プーリ１２及び従動プーリ１４の間に巻き掛けられている。
【００３６】
そして、この無段変速機１０では、駆動プーリ１２が回転されると、この駆動プーリ１２の動力が動力伝達ベルト１６によって従動プーリ１４に伝達され、従動プーリ１４が回転される。
【００３７】
動力伝達ベルト１６は、図２に示されるように、一対の積層リング２２と、複数のエレメント２４とを有して構成されている。積層リング２２は、それぞれ無端帯状に形成されたリングが複数積層されて構成されており、複数のエレメント２４は、積層リング２２の長手方向に配列されている。
【００３８】
各エレメント２４には、一対の溝部２６が形成されており、各溝部２６に積層リング２２が係合されることにより、各エレメント２４は、積層リング２２に支持されている。また、各エレメント２４は、溝部２６を構成するショルダー部２８が積層リング２２における最内層リング２２Ａから荷重を受けることにより、上述の駆動プーリ１２及び従動プーリ１４にそれぞれ押し付けられるようになっている。
【００３９】
ところで、この種の動力伝達ベルト１６では、最内層リング２２Ａがエレメント２４同士の接触部に対してプーリ（駆動プーリ１２又は従動プーリ１４）の径方向へオフセットされる場合がある。
【００４０】
つまり、図７Ａに示されるように、最内層リング２２Ａがエレメント２４同士の接触部２５に対するプーリの径方向外側（Ｄ１側）に位置される場合には、オフセット量はプラスとされる。一方、図７Ｂに示されるように、最内層リング２２Ａがエレメント２４同士の接触部２５に対するプーリの径方向内側（Ｄ２側）に位置される場合には、オフセット量はマイナスとされる。なお、図７Ａ，図７Ｂにおいて、ｒ１は、プーリの回転中心から最内層リング２２Ａまでの半径を示し、ｒ２は、プーリの回転中心からエレメント２４同士の接触部２５までの半径を示している。
【００４１】
そして、この種の動力伝達ベルト１６では、オフセット量の絶対値が０に近づくほど、エレメント２４と積層リング２２との間の速度差（相対すべり量）が小さくなり、動力伝達ベルト１６の動力伝達時の損失が小さくなる（図８参照）。
【００４２】
ここで、例えば、オフセット量が十分プラスとされていた場合、図１に示される動力伝達ベルト１６のプーリ（駆動プーリ１２又は従動プーリ１４）への巻付き部３０においては、エレメント２４から最内層リング２２Ａに作用する摩擦力Ｆ１の向きと、最内層リング２２Ａに積層された第２層リングから最内層リング２２Ａに作用する摩擦力Ｆ２の向きが逆となる。このため、駆動プーリ１２から従動プーリ１４へ動力伝達ベルト１６によって動力が伝達されているときには、上記巻付き部３０において最内層リング２２Ａに作用する張力が常に正となるので（図９参照）、動力伝達ベルト１６の耐久性を確保することができる。
【００４３】
なお、図９において示される入口とは、動力伝達ベルト１６のプーリへの巻付き部３０における巻き付け始めの位置であり、出口とは、動力伝達ベルト１６のプーリへの巻付き部３０における巻き付け終わりの位置である。また、駆動プーリ１２及び従動プーリ１４は、ギア比に応じて有効径が変化するが、この場合の巻付き部３０とは、駆動プーリ１２及び従動プーリ１４のうち小径となっているプーリに巻き付けられた部分のことである。これらのことは以下の説明においても同じである。
【００４４】
しかしながら、上述のように、オフセット量が十分プラスとされた場合には、エレメント２４と積層リング２２との間の速度差（相対すべり）が発生し、動力伝達ベルト１６における動力伝達時の損失が大きくなる。
【００４５】
一方、オフセット量がマイナスの場合、オフセット量がプラスの場合に対して、エレメント２４と積層リング２２との間の速度差の向きが反転する。このため、エレメント２４から最内層リング２２Ａに作用する摩擦力Ｆ１の向きも反転する。従って、上記巻付き部３０においては、エレメント２４から最内層リング２２Ａに作用する摩擦力Ｆ１の向きと、最内層リング２２Ａに積層された第２層リングから最内層リング２２Ａに作用する摩擦力Ｆ２の向きが同じとなる。また、オフセット量が０に近いプラスの場合も、各部の公差や弾性変形のため、オフセット量がマイナスの場合と同様な挙動が発生する。
【００４６】
しかしながら、動力伝達ベルト１６の伝達効率向上のために、オフセット量を０に近づけると、プーリの出口において最内層リング２２Ａに作用する張力が負となる場合がある（図１０参照）。この場合には、動力伝達ベルト１６における駆動プーリ１２及び従動プーリ１４の間の弦部において最内層リング２２Ａにたるみが生じて、動力伝達ベルト１６の耐久性及び伝達効率が低下する。
【００４７】
そこで、この無段変速機１０では、上記事実を考慮し、動力伝達ベルト１６のプーリへの巻付き部３０において、エレメント２４から最内層リング２２Ａに作用する摩擦力Ｆ１の向きと、最内層リング２２Ａに積層された第２層リングから最内層リング２２Ａに作用する摩擦力Ｆ２の向きとが同じになるように、最内層リング２２Ａとエレメント２４同士の接触部とがプーリ（駆動プーリ１２又は従動プーリ１４）の径方向に近接して配置されている。
【００４８】
そして、この構成において、駆動プーリ１２から従動プーリ１４へ動力伝達ベルト１６によって動力が伝達されているときに、上記巻付き部３０において最内層リング２２Ａに常に張力が作用するように（最内層リング２２Ａに作用する張力が常に正になるように）、積層リング２２の層数ｎ、最内層リング２２Ａと各エレメント２４間の摩擦係数μｂ、積層リング２２を構成する複数のリングの相互間の摩擦係数μｈ、及び、巻付き部３０の中心角α２が設定されている。
【００４９】
以下、これらの設定について説明する。すなわち、巻付き部３０の微小角度領域ｄθにおいては、図３に示される如く力が作用している。なお、ここでは、一例として、積層リング２２が４層である場合を考慮している。
【００５０】
エレメント２４から第３層リング２２Ｃには、法線力Ｎ１〜Ｎ４がそれぞれ作用している。また、エレメント２４から最内層リング２２Ａには摩擦力Ｆ１が作用し、第２層リング２２Ｂから最内層リング２２Ａには摩擦力Ｆ２が作用し、第３層リング２２Ｃから第２層リング２２Ｂには摩擦力Ｆ３が作用し、第４層リング２２Ｄから第３層リング２２Ｃには摩擦力Ｆ４が作用している。
【００５１】
そして、積層リング２２全体の平均張力をＴ、各層の張力をＴｉ（θ）（ｉは第ｉ層の意、θは巻付き部３０のプーリの入口からの角度位置）とすれば、オイラー理論による摩擦力、張力変化分ｄＴｉの釣り合いの関係から、最内層リング２２Ａ（第１層リング）の張力Ｔ１（θ）は、以下の微分方程式（Ａ）を満たす。
【００５２】
・・・（Ａ）
【００５３】
ここで、各層のリングには張力が均等に作用するという境界条件の下で、この式（Ａ）を解くと、最内層リング２２Ａの張力Ｔ１（θ）は、以下の式（Ｂ）で表される。
Ｔ１（θ）＝
・・・（Ｂ）
【００５４】
そして、この式（Ｂ）において、θ＝０（プーリの入口）、θ＝α２（プーリの出口）であるときに、最内層リング２２Ａの張力Ｔ１（θ）が正となる条件とすれば、以下の式（１）、（２）が導かれる。
【００５５】
・・・式（１）
【００５６】
・・・式（２）
【００５７】
従って、この式（１）、（２）を満たせば、駆動プーリ１２から従動プーリ１４へ動力伝達ベルト１６によって動力が伝達されているときに、動力伝達ベルト１６のプーリへの巻付き部３０において、最内層リング２２Ａに常に張力が作用する（最内層リング２２Ａに作用する張力が常に正になる）（図４参照）。
【００５８】
そして、この無段変速機１０では、上記式（１）及び式（２）を同時に満たすように、積層リング２２の層数ｎ、最内層リング２２Ａと各エレメント２４間の摩擦係数μｂ、積層リング２２を構成する複数のリングの相互間の摩擦係数μｈ、巻付き部３０の中心角α２が設定されている。
【００５９】
なお、巻付き部３０の中心角α２は、動力伝達ベルト１６の周長Ｌ１と、駆動プーリ１２及び従動プーリ１４の軸間距離Ｌ２が決まれば、ギア比（変速比）γによって一意に決まるものである。例えば、動力伝達ベルト１６の周長Ｌ１が既知である場合に、最終減速ギア比において、巻付き部３０の中心角α２が所望の角度になるように、駆動プーリ１２及び従動プーリ１４の軸間距離Ｌ２が設定される。あるいは、動力伝達ベルト１６の周長Ｌ１が既知である場合に、最終減速ギア比において、駆動プーリ１２及び従動プーリ１４の軸間距離Ｌ２が最適に設定されることで、巻付き部３０の中心角α２が所望の角度に設定される。
【００６０】
次に、本発明の一実施形態の作用及び効果について説明する。
【００６１】
以上説明したように、この無段変速機１０では、動力伝達ベルト１６のプーリへの巻付き部３０において、エレメント２４から最内層リング２２Ａに作用する摩擦力Ｆ１の向きと、最内層リング２２Ａに積層された第２層リングから最内層リング２２Ａに作用する摩擦力Ｆ２の向きとが同じになるように、最内層リング２２Ａとエレメント２４同士の接触部とがプーリ（駆動プーリ１２又は従動プーリ１４）の径方向に近接して配置されている。
【００６２】
そして、この構成において、駆動プーリ１２から従動プーリ１４へ動力伝達ベルト１６によって動力が伝達されているときに、上記巻付き部３０において最内層リング２２Ａに常に張力が作用するように（最内層リング２２Ａに作用する張力が常に正になるように）、積層リング２２の層数ｎ、最内層リング２２Ａと各エレメント２４間の摩擦係数μｂ、積層リング２２を構成する複数のリングの相互間の摩擦係数μｈ、及び、巻付き部３０の中心角α２が設定されている。
【００６３】
従って、最内層リング２２Ａに作用する張力が負となることを防止して、最内層リング２２Ａにたるみが生じることを抑制できるので、動力伝達ベルト１６の耐久性を向上させることができる。また、オフセット量を０に近づけることができるので、これにより、動力伝達ベルト１６の伝達効率を向上させることができる。
【００６４】
このように、この無段変速機１０によれば、エレメント２４から最内層リング２２Ａに作用する摩擦力Ｆ１の向きと、最内層リング２２Ａに積層された第２層リングから最内層リング２２Ａに作用する摩擦力Ｆ２の向きが同じになる条件に対して適用でき、しかも、最内層リング２２Ａと各エレメント２４間の摩擦係数μｂ、積層リング２２を構成する複数のリングの相互間の摩擦係数μｈの他に、無段変速機１０用ベルトの諸元（積層リング２２の層数ｎ、巻付き部３０の中心角α２）を設定できる。さらに、動力伝達ベルト１６の耐久性及び伝達効率を向上させることができる。
【００６５】
次に、リングの層数を変えたときの好適範囲の計算例について説明する。
【００６６】
図５に示される例では、巻付き部３０の中心角がα２＝１５４ｄｅｇ、複数のリングの相互間の摩擦係数がμｈ＝０．０９に設定されている。また、グラフＧ１は、Ｔ１（α２）＝０を示しており、グラフＧ２は、Ｔ１（０）＝０を示している。また、範囲Ｘは、巻付き部３０において最内層リング２２Ａに作用する張力が常に正となる好適範囲である。一方、範囲Ｙは、プーリの入口において最内層リング２２Ａに作用する張力が負となる範囲であり、範囲Ｚは、プーリの出口において最内層リング２２Ａに作用する張力が負となる範囲である。
【００６７】
この例では、積層リング２２の層数ｎが小さくなると、好適範囲Ｘが広がり、同じ摩擦係数μｈに対して、好適な摩擦係数μｂの範囲が大きくなる。摩擦係数μｂがマイナスになるのは、エレメント２４から最内層リング２２Ａに作用する摩擦力Ｆ１の向きが逆になることを意味する。このため、層数ｎが特に小さいときには、逆向きの摩擦力に適応できる摩擦係数μｂの範囲が存在し、その範囲は層数ｎが小さいほど大きくなる。
【００６８】
より具体的には、摩擦係数μｂの符合はエレメント２４と最内層リング２２Ａの相対的なすべりの向きにより決まり、摩擦係数μｂの絶対値としては通常０．１近傍となる。このことから、例えば、積層リング２２の層数をｎ＝４とすれば、上述のすべりの向きによらず（摩擦係数μｂ＝±０．１において）常に好適とすることができる。なお、一般的な動力伝達ベルト１６では、積層リング２２の層数がｎ＝９程度であるので、例えば、積層リング２２の幅を９／４倍とすれば、強度的な条件は変わらない。
【００６９】
以上の関係は、計算の一例であり、対象とする計算条件、計算諸元に合わせて好適条件は設定される。
【００７０】
例えば、図６には、摩擦係数μｂ、μｈを変えたときの好適範囲の計算例が示されている。この例では、巻付き部３０の中心角がα２＝１５４ｄｅｇ、積層リング２２の層数がｎ＝９に設定されている。
【００７１】
この例では、上述の図５の計算例と同じく、摩擦係数μｂがマイナスになるのは、摩擦力の向きが逆になることを意味する。このため、摩擦係数μｈが小さい領域で、逆向きの摩擦力に適応できる摩擦係数μｂの範囲が存在し、その範囲は摩擦係数μｈが小さいほど大きくなる。
【００７２】
なお、この計算例においては、エレメント２４から最内層リング２２Ａに作用する摩擦力Ｆ１の向きと、最内層リング２２Ａに積層された第２層リングから最内層リング２２Ａに作用する摩擦力Ｆ２の向きとが同じになる範囲が本発明の範囲である。
【００７３】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００７４】
１０ 無段変速機
１２ 駆動プーリ
１４ 従動プーリ
１６ 動力伝達ベルト
２２ 積層リング
２２Ａ 最内層リング
２４ エレメント
３０ 巻付き部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無段変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、金属リングを複数積層して構成された金属リング集合体と、この金属リング集合体に支持された複数の金属ブロックを有して構成された無段変速機用ベルトが開示されている。この無段変速機用ベルトでは、複数の金属リングのうち最内層の金属リングと金属ブロックとの摩擦係数（μｓ）と、複数の金属リングの相互間の摩擦係数（μｓｓ）との摩擦係数比（ξ）が所定の範囲に設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３１９９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の無段変速機用ベルトでは、金属ブロックから最内層の金属リングに作用する摩擦力の向きと、最内層の金属リングに積層された第２層の金属リングから最内層の金属リングに作用する摩擦力の向きとが逆であることが条件とされている。従って、上述の摩擦力の向きと摩擦力の向きとが同じになる条件では、この無段変速機用ベルトの技術を適用することができない。
【０００５】
また、この無段変速機用ベルトでは、摩擦係数（μｓ）と摩擦係数（μｓｓ）についてのみ設定値を得られるだけであって、無段変速機用ベルトの諸元（例えば、金属リングの数など）についての設定値を得ることはできない。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、上記各課題を解決できると共に、動力伝達ベルトの耐久性及び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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の無段変速機は、駆動プーリ及び従動プーリと、前記駆動プーリ及び前記従動プーリの間に巻き掛けられ、前記駆動プーリから前記従動プーリへ動力を伝達する動力伝達ベルトと、を備え、前記動力伝達ベルトは、それぞれ無端帯状に形成されたリングが複数積層されて構成された積層リングと、前記積層リングの長手方向に配列されると共に、前記積層リングにおける最内層リングから荷重を受けて前記駆動プーリ及び前記従動プーリにそれぞれ押し付けられる複数のエレメントと、を有し、前記動力伝達ベルトにおける前記駆動プーリ及び前記従動プーリのいずれか一方のプーリへの巻付き部において、前記エレメントから前記最内層リングに作用する摩擦力の向きと、前記最内層リングに積層された第２層リングから前記最内層リングに作用する摩擦力の向きとが同じになるように、前記最内層リングと前記エレメント同士の接触部とが前記プーリの径方向に近接して配置されると共に、前記動力伝達ベルトによって前記駆動プーリから前記従動プーリへ動力が伝達されているときに、前記巻付き部において前記最内層リングに常に張力が作用するように、前記積層リングの層数、前記最内層リングと前記各エレメント間の摩擦係数、前記複数のリングの相互間の摩擦係数、及び、前記巻付き部の中心角が設定されている。
【０００８】
この無段変速機では、駆動プーリ及び従動プーリの間に動力伝達ベルトが巻き掛けられており、駆動プーリが回転されると、この駆動プーリの動力が動力伝達ベルトによって従動プーリに伝達され、この従動プーリが回転される。
【０００９】
この駆動プーリから従動プーリへ動力を伝達する動力伝達ベルトは、それぞれ無端帯状に形成されたリングが複数積層されて構成された積層リングと、積層リングの長手方向に配列されると共に、積層リングにおける最内層リングによって駆動プーリ及び従動プーリにそれぞれ押し付けられる複数のエレメントとを有している。
【００１０】
ところで、この種の動力伝達ベルトでは、最内層リングがエレメント同士の接触部に対してプーリ（駆動プーリ又は従動プーリ）の径方向へオフセットされる場合がある。
【００１１】
つまり、最内層リングがエレメント同士の接触部に対するプーリの径方向外側に位置される場合には、オフセット量はプラスとされる。一方、最内層リングがエレメント同士の接触部に対するプーリの径方向内側に位置される場合には、オフセット量はマイナスとされる。
【００１２】
そして、この種の動力伝達ベルトでは、オフセット量の絶対値が０に近づくほど、エレメントと積層リングとの間の速度差（相対すべり量）が小さくなり、動力伝達ベルトの動力伝達時の損失が小さくなる。
【００１３】
ここで、例えば、オフセット量が十分プラスとされていた場合、動力伝達ベルトの駆動プーリ及び従動プーリのいずれか一方のプーリへの巻付き部においては、エレメントから最内層リングに作用する摩擦力Ｆ１の向きと、最内層リングに積層された第２層リングから最内層リングに作用する摩擦力Ｆ２の向きが逆となる。このため、駆動プーリから従動プーリへ動力伝達ベルトによって動力が伝達されているときには、上記巻付き部において最内層リングに作用する張力が常に正となるので、動力伝達ベルトの耐久性を確保することができる。
【００１４】
なお、駆動プーリ及び従動プーリは、ギア比に応じて有効径が変化するが、この場合の巻付き部とは、駆動プーリ及び従動プーリのうち小径となっているプーリに巻き付けられた部分のことである。このことは以下の説明においても同じである。
【００１５】
しかしながら、上述のように、オフセット量が十分プラスとされた場合には、エレメントと積層リングとの間の速度差（相対すべり）が発生し、動力伝達ベルトにおける動力伝達時の損失が大きくなる。
【００１６】
一方、オフセット量がマイナスの場合、オフセット量がプラスの場合に対して、エレメントと積層リングとの間の速度差の向きが反転する。このため、エレメントから最内層リングに作用する摩擦力Ｆ１の向きも反転する。従って、上記巻付き部においては、エレメントから最内層リングに作用する摩擦力Ｆ１の向きと、最内層リングに積層された第２層リングから最内層リングに作用する摩擦力Ｆ２の向きが同じとなる。また、オフセット量が０に近いプラスの場合も、各部の公差や弾性変形のため、オフセット量がマイナスの場合と同様な挙動が発生する。
【００１７】
しかしながら、動力伝達ベルトの伝達効率向上のために、オフセット量を０に近づけると、例えば、上記巻付き部の巻き付き終わりの位置（プーリの出口）において最内層リングに作用する張力が負となる場合がある。この場合には、動力伝達ベルトにおける駆動プーリ及び従動プーリの間の弦部において最内層リングにたるみが生じて、動力伝達ベルトの耐久性が低下する。
【００１８】
そこで、この無段変速機では、上記事実を考慮し、動力伝達ベルトのプーリへの巻付き部において、エレメントから最内層リングに作用する摩擦力Ｆ１の向きと、最内層リングに積層された第２層リングから最内層リングに作用する摩擦力Ｆ２の向きとが同じになるように、最内層リングとエレメント同士の接触部とがプーリの径方向に近接して配置されている。
【００１９】
そして、この構成において、駆動プーリから従動プーリへ動力伝達ベルトによって動力が伝達されているときに、上記巻付き部において最内層リングに常に張力が作用するように（最内層リングに作用する張力が常に正になるように）、積層リングの層数、最内層リングと各エレメント間の摩擦係数、複数のリングの相互間の摩擦係数、及び、巻付き部の中心角が設定されている。
【００２０】
従って、最内層リングに作用する張力が負となることを防止して、最内層リングにたるみが生じることを抑制できるので、動力伝達ベルトの耐久性を向上させることができる。また、オフセット量を０に近づけることができるので、これにより、動力伝達ベルトの伝達効率を向上させることができる。
【００２１】
このように、この無段変速機によれば、エレメントから最内層リングに作用する摩擦力Ｆ１の向きと、最内層リングに積層された第２層リングから最内層リングに作用する摩擦力Ｆ２の向きが同じになる条件に対して適用でき、しかも、最内層リングと各エレメント間の摩擦係数、複数のリングの相互間の摩擦係数の他に、無段変速機用ベルトの諸元（積層リングの層数、巻付き部の中心角）を設定できる。さらに、動力伝達ベルトの耐久性及び伝達効率を向上させることができる。
【００２２】
請求項２に記載の無段変速機は、請求項１に記載の無段変速機において、前記積層リングの層数をｎ、前記最内層リングと前記各エレメント間の摩擦係数をμｂ、前記複数のリングの相互間の摩擦係数をμｈ、前記巻付き部の中心角をα２とした場合に、下記式（１）及び式（２）を同時に満たすように、前記積層リングの層数ｎ、前記最内層リングと前記各エレメント間の摩擦係数μｂ、前記複数のリングの相互間の摩擦係数μｈ、前記巻付き部の中心角α２が設定されている。
【００２３】
・・・式（１）
【００２４】
・・・式（２）
【００２５】
この無段変速機において、積層リング全体の平均張力をＴ、各層の張力をＴｉ（θ）（ｉは第ｉ層の意、θは巻付き部のプーリへの巻き付き始めの位置（入口）からの角度位置）とすれば、オイラー理論による摩擦力、張力変化分ｄＴｉの釣り合いの関係から、最内層リング（第１層リング）の張力Ｔ１（θ）は、以下の微分方程式（Ａ）を満たす。
【００２６】
・・・（Ａ）
【００２７】
ここで、各層のリングには張力が均等に作用するという境界条件の下で、この式（Ａ）を解くと、最内層リングの張力Ｔ１（θ）は、以下の式（Ｂ）で表される。
Ｔ１（θ）＝
・・・（Ｂ）
【００２８】
そして、この式（Ｂ）において、θ＝０（巻付き部の巻き付き始めの位置；プーリの入口）、θ＝α２（巻付き部の巻き付き終わりの位置：プーリの出口）であるときに、最内層リングの張力Ｔ１（θ）が正となる条件とすれば、以下の式（１）、（２）が導かれる。
【００２９】
・・・式（１）
【００３０】
・・・式（２）
【００３１】
従って、この式（１）、（２）を満たせば、駆動プーリから従動プーリへ動力伝達ベルトによって動力が伝達されているときに、動力伝達ベルトのプーリへの巻付き部において、最内層リングに常に張力が作用する（最内層リングに作用する張力が常に正になる）。
【発明の効果】
【００３２】
以上詳述したように、本発明によれば、エレメントから最内層リングに作用する摩擦力Ｆ１の向きと、最内層リングに積層された第２層リングから最内層リングに作用する摩擦力Ｆ２の向きが同じになる条件に対して適用でき、しかも、最内層リングと各エレメント間の摩擦係数、複数のリングの相互間の摩擦係数の他に、無段変速機用ベルトの諸元（積層リングの層数、巻付き部の中心角）を設定できる。さらに、動力伝達ベルトの耐久性及び伝達効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係る無段変速機の全体構成を示す側面図である。
【図２】図１に示される動力伝達用ベルトの要部拡大斜視図である。
【図３】図１に示される巻付き部の微小角度領域における力の作用状態を示す模式図である。
【図４】プーリ内の位置と最内層リングに作用する張力との関係（本発明の実施例）を示す図である。
【図５】最内層リングと各エレメント間の摩擦係数μｂと積層リングの層数ｎとの計算例を示す図である。
【図６】最内層リングと各エレメント間の摩擦係数μｂと複数のリングの相互間の摩擦係数μｈとの計算例を示す図である。
【図７Ａ】エレメント同士の接触部に対する最内層リングのオフセット量がプラスになる場合（参考例）を説明する図である。
【図７Ｂ】エレメント同士の接触部に対する最内層リングのオフセット量がマイナスになる場合（参考例）を説明する図である。
【図８】エレメント同士の接触部に対する最内層リングのオフセット量とエレメント及び積層リング間の速度差との関係（参考例）を示す図である。
【図９】プーリ内の位置と最内層リングに作用する張力との関係（参考例）を示す図である。
【図１０】プーリ内の位置と最内層リングに作用する張力との関係（参考例）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。
【００３５】
図１に示されるように、本発明の一実施形態に係る無段変速機１０は、駆動プーリ１２と、従動プーリ１４と、動力伝達ベルト１６とを備えている。駆動プーリ１２及び従動プーリ１４は、回転軸１８，２０にそれぞれ一体回動可能に設けられており、動力伝達ベルト１６は、駆動プーリ１２及び従動プーリ１４の間に巻き掛けられている。
【００３６】
そして、この無段変速機１０では、駆動プーリ１２が回転されると、この駆動プーリ１２の動力が動力伝達ベルト１６によって従動プーリ１４に伝達され、従動プーリ１４が回転される。
【００３７】
動力伝達ベルト１６は、図２に示されるように、一対の積層リング２２と、複数のエレメント２４とを有して構成されている。積層リング２２は、それぞれ無端帯状に形成されたリングが複数積層されて構成されており、複数のエレメント２４は、積層リング２２の長手方向に配列されている。
【００３８】
各エレメント２４には、一対の溝部２６が形成されており、各溝部２６に積層リング２２が係合されることにより、各エレメント２４は、積層リング２２に支持されている。また、各エレメント２４は、溝部２６を構成するショルダー部２８が積層リング２２における最内層リング２２Ａから荷重を受けることにより、上述の駆動プーリ１２及び従動プーリ１４にそれぞれ押し付けられるようになっている。
【００３９】
ところで、この種の動力伝達ベルト１６では、最内層リング２２Ａがエレメント２４同士の接触部に対してプーリ（駆動プーリ１２又は従動プーリ１４）の径方向へオフセットされる場合がある。
【００４０】
つまり、図７Ａに示されるように、最内層リング２２Ａがエレメント２４同士の接触部２５に対するプーリの径方向外側（Ｄ１側）に位置される場合には、オフセット量はプラスとされる。一方、図７Ｂに示されるように、最内層リング２２Ａがエレメント２４同士の接触部２５に対するプーリの径方向内側（Ｄ２側）に位置される場合には、オフセット量はマイナスとされる。なお、図７Ａ，図７Ｂにおいて、ｒ１は、プーリの回転中心から最内層リング２２Ａまでの半径を示し、ｒ２は、プーリの回転中心からエレメント２４同士の接触部２５までの半径を示している。
【００４１】
そして、この種の動力伝達ベルト１６では、オフセット量の絶対値が０に近づくほど、エレメント２４と積層リング２２との間の速度差（相対すべり量）が小さくなり、動力伝達ベルト１６の動力伝達時の損失が小さくなる（図８参照）。
【００４２】
ここで、例えば、オフセット量が十分プラスとされていた場合、図１に示される動力伝達ベルト１６のプーリ（駆動プーリ１２又は従動プーリ１４）への巻付き部３０においては、エレメント２４から最内層リング２２Ａに作用する摩擦力Ｆ１の向きと、最内層リング２２Ａに積層された第２層リングから最内層リング２２Ａに作用する摩擦力Ｆ２の向きが逆となる。このため、駆動プーリ１２から従動プーリ１４へ動力伝達ベルト１６によって動力が伝達されているときには、上記巻付き部３０において最内層リング２２Ａに作用する張力が常に正となるので（図９参照）、動力伝達ベルト１６の耐久性を確保することができる。
【００４３】
なお、図９において示される入口とは、動力伝達ベルト１６のプーリへの巻付き部３０における巻き付け始めの位置であり、出口とは、動力伝達ベルト１６のプーリへの巻付き部３０における巻き付け終わりの位置である。また、駆動プーリ１２及び従動プーリ１４は、ギア比に応じて有効径が変化するが、この場合の巻付き部３０とは、駆動プーリ１２及び従動プーリ１４のうち小径となっているプーリに巻き付けられた部分のことである。これらのことは以下の説明においても同じである。
【００４４】
しかしながら、上述のように、オフセット量が十分プラスとされた場合には、エレメント２４と積層リング２２との間の速度差（相対すべり）が発生し、動力伝達ベルト１６における動力伝達時の損失が大きくなる。
【００４５】
一方、オフセット量がマイナスの場合、オフセット量がプラスの場合に対して、エレメント２４と積層リング２２との間の速度差の向きが反転する。このため、エレメント２４から最内層リング２２Ａに作用する摩擦力Ｆ１の向きも反転する。従って、上記巻付き部３０においては、エレメント２４から最内層リング２２Ａに作用する摩擦力Ｆ１の向きと、最内層リング２２Ａに積層された第２層リングから最内層リング２２Ａに作用する摩擦力Ｆ２の向きが同じとなる。また、オフセット量が０に近いプラスの場合も、各部の公差や弾性変形のため、オフセット量がマイナスの場合と同様な挙動が発生する。
【００４６】
しかしながら、動力伝達ベルト１６の伝達効率向上のために、オフセット量を０に近づけると、プーリの出口において最内層リング２２Ａに作用する張力が負となる場合がある（図１０参照）。この場合には、動力伝達ベルト１６における駆動プーリ１２及び従動プーリ１４の間の弦部において最内層リング２２Ａにたるみが生じて、動力伝達ベルト１６の耐久性及び伝達効率が低下する。
【００４７】
そこで、この無段変速機１０では、上記事実を考慮し、動力伝達ベルト１６のプーリへの巻付き部３０において、エレメント２４から最内層リング２２Ａに作用する摩擦力Ｆ１の向きと、最内層リング２２Ａに積層された第２層リングから最内層リング２２Ａに作用する摩擦力Ｆ２の向きとが同じになるように、最内層リング２２Ａとエレメント２４同士の接触部とがプーリ（駆動プーリ１２又は従動プーリ１４）の径方向に近接して配置されている。
【００４８】
そして、この構成において、駆動プーリ１２から従動プーリ１４へ動力伝達ベルト１６によって動力が伝達されているときに、上記巻付き部３０において最内層リング２２Ａに常に張力が作用するように（最内層リング２２Ａに作用する張力が常に正になるように）、積層リング２２の層数ｎ、最内層リング２２Ａと各エレメント２４間の摩擦係数μｂ、積層リング２２を構成する複数のリングの相互間の摩擦係数μｈ、及び、巻付き部３０の中心角α２が設定されている。
【００４９】
以下、これらの設定について説明する。すなわち、巻付き部３０の微小角度領域ｄθにおいては、図３に示される如く力が作用している。なお、ここでは、一例として、積層リング２２が４層である場合を考慮している。
【００５０】
エレメント２４から第３層リング２２Ｃには、法線力Ｎ１〜Ｎ４がそれぞれ作用している。また、エレメント２４から最内層リング２２Ａには摩擦力Ｆ１が作用し、第２層リング２２Ｂから最内層リング２２Ａには摩擦力Ｆ２が作用し、第３層リング２２Ｃから第２層リング２２Ｂには摩擦力Ｆ３が作用し、第４層リング２２Ｄから第３層リング２２Ｃには摩擦力Ｆ４が作用している。
【００５１】
そして、積層リング２２全体の平均張力をＴ、各層の張力をＴｉ（θ）（ｉは第ｉ層の意、θは巻付き部３０のプーリの入口からの角度位置）とすれば、オイラー理論による摩擦力、張力変化分ｄＴｉの釣り合いの関係から、最内層リング２２Ａ（第１層リング）の張力Ｔ１（θ）は、以下の微分方程式（Ａ）を満たす。
【００５２】
・・・（Ａ）
【００５３】
ここで、各層のリングには張力が均等に作用するという境界条件の下で、この式（Ａ）を解くと、最内層リング２２Ａの張力Ｔ１（θ）は、以下の式（Ｂ）で表される。
Ｔ１（θ）＝
・・・（Ｂ）
【００５４】
そして、この式（Ｂ）において、θ＝０（プーリの入口）、θ＝α２（プーリの出口）であるときに、最内層リング２２Ａの張力Ｔ１（θ）が正となる条件とすれば、以下の式（１）、（２）が導かれる。
【００５５】
・・・式（１）
【００５６】
・・・式（２）
【００５７】
従って、この式（１）、（２）を満たせば、駆動プーリ１２から従動プーリ１４へ動力伝達ベルト１６によって動力が伝達されているときに、動力伝達ベルト１６のプーリへの巻付き部３０において、最内層リング２２Ａに常に張力が作用する（最内層リング２２Ａに作用する張力が常に正になる）（図４参照）。
【００５８】
そして、この無段変速機１０では、上記式（１）及び式（２）を同時に満たすように、積層リング２２の層数ｎ、最内層リング２２Ａと各エレメント２４間の摩擦係数μｂ、積層リング２２を構成する複数のリングの相互間の摩擦係数μｈ、巻付き部３０の中心角α２が設定されている。
【００５９】
なお、巻付き部３０の中心角α２は、動力伝達ベルト１６の周長Ｌ１と、駆動プーリ１２及び従動プーリ１４の軸間距離Ｌ２が決まれば、ギア比（変速比）γによって一意に決まるものである。例えば、動力伝達ベルト１６の周長Ｌ１が既知である場合に、最終減速ギア比において、巻付き部３０の中心角α２が所望の角度になるように、駆動プーリ１２及び従動プーリ１４の軸間距離Ｌ２が設定される。あるいは、動力伝達ベルト１６の周長Ｌ１が既知である場合に、最終減速ギア比において、駆動プーリ１２及び従動プーリ１４の軸間距離Ｌ２が最適に設定されることで、巻付き部３０の中心角α２が所望の角度に設定される。
【００６０】
次に、本発明の一実施形態の作用及び効果について説明する。
【００６１】
以上説明したように、この無段変速機１０では、動力伝達ベルト１６のプーリへの巻付き部３０において、エレメント２４から最内層リング２２Ａに作用する摩擦力Ｆ１の向きと、最内層リング２２Ａに積層された第２層リングから最内層リング２２Ａに作用する摩擦力Ｆ２の向きとが同じになるように、最内層リング２２Ａとエレメント２４同士の接触部とがプーリ（駆動プーリ１２又は従動プーリ１４）の径方向に近接して配置されている。
【００６２】
そして、この構成において、駆動プーリ１２から従動プーリ１４へ動力伝達ベルト１６によって動力が伝達されているときに、上記巻付き部３０において最内層リング２２Ａに常に張力が作用するように（最内層リング２２Ａに作用する張力が常に正になるように）、積層リング２２の層数ｎ、最内層リング２２Ａと各エレメント２４間の摩擦係数μｂ、積層リング２２を構成する複数のリングの相互間の摩擦係数μｈ、及び、巻付き部３０の中心角α２が設定されている。
【００６３】
従って、最内層リング２２Ａに作用する張力が負となることを防止して、最内層リング２２Ａにたるみが生じることを抑制できるので、動力伝達ベルト１６の耐久性を向上させることができる。また、オフセット量を０に近づけることができるので、これにより、動力伝達ベルト１６の伝達効率を向上させることができる。
【００６４】
このように、この無段変速機１０によれば、エレメント２４から最内層リング２２Ａに作用する摩擦力Ｆ１の向きと、最内層リング２２Ａに積層された第２層リングから最内層リング２２Ａに作用する摩擦力Ｆ２の向きが同じになる条件に対して適用でき、しかも、最内層リング２２Ａと各エレメント２４間の摩擦係数μｂ、積層リング２２を構成する複数のリングの相互間の摩擦係数μｈの他に、無段変速機１０用ベルトの諸元（積層リング２２の層数ｎ、巻付き部３０の中心角α２）を設定できる。さらに、動力伝達ベルト１６の耐久性及び伝達効率を向上させることができる。
【００６５】
次に、リングの層数を変えたときの好適範囲の計算例について説明する。
【００６６】
図５に示される例では、巻付き部３０の中心角がα２＝１５４ｄｅｇ、複数のリングの相互間の摩擦係数がμｈ＝０．０９に設定されている。また、グラフＧ１は、Ｔ１（α２）＝０を示しており、グラフＧ２は、Ｔ１（０）＝０を示している。また、範囲Ｘは、巻付き部３０において最内層リング２２Ａに作用する張力が常に正となる好適範囲である。一方、範囲Ｙは、プーリの入口において最内層リング２２Ａに作用する張力が負となる範囲であり、範囲Ｚは、プーリの出口において最内層リング２２Ａに作用する張力が負となる範囲である。
【００６７】
この例では、積層リング２２の層数ｎが小さくなると、好適範囲Ｘが広がり、同じ摩擦係数μｈに対して、好適な摩擦係数μｂの範囲が大きくなる。摩擦係数μｂがマイナスになるのは、エレメント２４から最内層リング２２Ａに作用する摩擦力Ｆ１の向きが逆になることを意味する。このため、層数ｎが特に小さいときには、逆向きの摩擦力に適応できる摩擦係数μｂの範囲が存在し、その範囲は層数ｎが小さいほど大きくなる。
【００６８】
より具体的には、摩擦係数μｂの符合はエレメント２４と最内層リング２２Ａの相対的なすべりの向きにより決まり、摩擦係数μｂの絶対値としては通常０．１近傍となる。このことから、例えば、積層リング２２の層数をｎ＝４とすれば、上述のすべりの向きによらず（摩擦係数μｂ＝±０．１において）常に好適とすることができる。なお、一般的な動力伝達ベルト１６では、積層リング２２の層数がｎ＝９程度であるので、例えば、積層リング２２の幅を９／４倍とすれば、強度的な条件は変わらない。
【００６９】
以上の関係は、計算の一例であり、対象とする計算条件、計算諸元に合わせて好適条件は設定される。
【００７０】
例えば、図６には、摩擦係数μｂ、μｈを変えたときの好適範囲の計算例が示されている。この例では、巻付き部３０の中心角がα２＝１５４ｄｅｇ、積層リング２２の層数がｎ＝９に設定されている。
【００７１】
この例では、上述の図５の計算例と同じく、摩擦係数μｂがマイナスになるのは、摩擦力の向きが逆になることを意味する。このため、摩擦係数μｈが小さい領域で、逆向きの摩擦力に適応できる摩擦係数μｂの範囲が存在し、その範囲は摩擦係数μｈが小さいほど大きくなる。
【００７２】
なお、この計算例においては、エレメント２４から最内層リング２２Ａに作用する摩擦力Ｆ１の向きと、最内層リング２２Ａに積層された第２層リングから最内層リング２２Ａに作用する摩擦力Ｆ２の向きとが同じになる範囲が本発明の範囲である。
【００７３】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００７４】
１０ 無段変速機
１２ 駆動プーリ
１４ 従動プーリ
１６ 動力伝達ベルト
２２ 積層リング
２２Ａ 最内層リング
２４ エレメント
３０ 巻付き部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動プーリ及び従動プーリと、
前記駆動プーリ及び前記従動プーリの間に巻き掛けられ、前記駆動プーリから前記従動プーリへ動力を伝達する動力伝達ベルトと、
を備え、
前記動力伝達ベルトは、
それぞれ無端帯状に形成されたリングが複数積層されて構成された積層リングと、
前記積層リングの長手方向に配列されると共に、前記積層リングにおける最内層リングから荷重を受けて前記駆動プーリ及び前記従動プーリにそれぞれ押し付けられる複数のエレメントと、
を有し、
前記動力伝達ベルトにおける前記駆動プーリ及び前記従動プーリのいずれか一方のプーリへの巻付き部において、前記エレメントから前記最内層リングに作用する摩擦力の向きと、前記最内層リングに積層された第２層リングから前記最内層リングに作用する摩擦力の向きとが同じになるように、前記最内層リングと前記エレメント同士の接触部とが前記プーリの径方向に近接して配置されると共に、
前記動力伝達ベルトによって前記駆動プーリから前記従動プーリへ動力が伝達されているときに、前記巻付き部において前記最内層リングに常に張力が作用するように、前記積層リングの層数、前記最内層リングと前記各エレメント間の摩擦係数、前記複数のリングの相互間の摩擦係数、及び、前記巻付き部の中心角が設定されている、
無段変速機。
【請求項２】
前記積層リングの層数をｎ、
前記最内層リングと前記各エレメント間の摩擦係数をμｂ、
前記複数のリングの相互間の摩擦係数をμｈ、
前記巻付き部の中心角をα２とした場合に、
下記式（１）及び式（２）を同時に満たすように、前記積層リングの層数ｎ、前記最内層リングと前記各エレメント間の摩擦係数μｂ、前記複数のリングの相互間の摩擦係数μｈ、前記巻付き部の中心角α２が設定されている、
請求項１に記載の無段変速機。
・・・式（１）
・・・式（２）
【請求項１】
駆動プーリ及び従動プーリと、
前記駆動プーリ及び前記従動プーリの間に巻き掛けられ、前記駆動プーリから前記従動プーリへ動力を伝達する動力伝達ベルトと、
を備え、
前記動力伝達ベルトは、
それぞれ無端帯状に形成されたリングが複数積層されて構成された積層リングと、
前記積層リングの長手方向に配列されると共に、前記積層リングにおける最内層リングから荷重を受けて前記駆動プーリ及び前記従動プーリにそれぞれ押し付けられる複数のエレメントと、
を有し、
前記動力伝達ベルトにおける前記駆動プーリ及び前記従動プーリのいずれか一方のプーリへの巻付き部において、前記エレメントから前記最内層リングに作用する摩擦力の向きと、前記最内層リングに積層された第２層リングから前記最内層リングに作用する摩擦力の向きとが同じになるように、前記最内層リングと前記エレメント同士の接触部とが前記プーリの径方向に近接して配置されると共に、
前記動力伝達ベルトによって前記駆動プーリから前記従動プーリへ動力が伝達されているときに、前記巻付き部において前記最内層リングに常に張力が作用するように、前記積層リングの層数、前記最内層リングと前記各エレメント間の摩擦係数、前記複数のリングの相互間の摩擦係数、及び、前記巻付き部の中心角が設定されている、
無段変速機。
【請求項２】
前記積層リングの層数をｎ、
前記最内層リングと前記各エレメント間の摩擦係数をμｂ、
前記複数のリングの相互間の摩擦係数をμｈ、
前記巻付き部の中心角をα２とした場合に、
下記式（１）及び式（２）を同時に満たすように、前記積層リングの層数ｎ、前記最内層リングと前記各エレメント間の摩擦係数μｂ、前記複数のリングの相互間の摩擦係数μｈ、前記巻付き部の中心角α２が設定されている、
請求項１に記載の無段変速機。
・・・式（１）
・・・式（２）
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２２３２６５（Ｐ２０１０−２２３２６５Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６８８２５（Ｐ２００９−６８８２５）
【出願日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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