JPS6312266Y2

JPS6312266Y2 -

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Publication number: JPS6312266Y2
Application number: JP1987072369U
Authority: JP
Priority date: 1981-12-30
Filing date: 1987-05-14
Publication date: 1988-04-08
Also published as: JPS58142059A; EP0083501B1; MX156935A; JPS62196958U; US4534748A; DE3279887D1; BR8207553A; CA1195149A; EP0083501A3; EP0083501A2

Description

【考案の詳細な説明】

本考案は可変速ベルト駆動装置に関し、特に本
考案は可変速ベルト駆動装置の被動プーリにおけ
る軸線方向力をベルト寿命を長くするために改良
する装置に関する。速度調整可能のＶベルト駆動装置は可変速ベル
ト変速装置であり、手動又は自動で速度調整す
る。ベルト駆動変速機は各種機械例えば農業装
置、雪上車、自動車、工業用装置等に使用されて
いる。この駆動装置はあるピークトルクで駆動源
例えばモータによつて駆動され、各種速度比とト
ルクで連続的に変化する出力負荷に動力を供給す
る。例えば自動車用の場合内燃機関はピークトル
クと遷移トルク特性を有し、各種速度比で変速機
を経て車両の車輪に動力を伝達し、車輪は変化す
る略面負荷、例えば風、勾配、速度に応答する。
ベルト駆動変速装置は通常は自動的にシフトして
変化する路面負荷に適合する設計とする。既知の装置として、著しく多数の自動プーリシ
フター又はアクチユエータがあり、これらは速度
応答装置、トルク応答装置又はその組合せであ
る。シフターには機械的作動、電気的作動、空気
圧作動、液圧作動がある。速度応答装置として遠
心錘装置があり、トルク応答アクチユエータとし
てらせん状トルクカム又はほゞトルクに応答する
液圧装置がある。本考案はベルト駆動装置に関
し、変速機の被動プーリに組合せたトルク感知装
置を使用した変速装置にも関係する。プーリ，アクチユエータに関しては著しく多い
が可変速ベルト変速機に関する数学的解析を取扱
つた文献は少ない。しかし、優れた文献があり、
その一部として、文献(1)，W.S.ワーレー“調整
可能速度Ｖベルト駆動装置、農業機器用”、SAE
会報63巻（1955）；文献(2)L.R.オリバーとV.D.ヘ
ンダーソン“トルク感知可変速Ｖベルト駆動装
置”SAE会報81巻（1972）；文献(3)B.G.ゲルベル
ト“力とスリツプ及びＶベルト駆動装置”アク
タ・ポリテクニカ・スカンジナビカ，MECH.
ANG.No.67，ヘルシンキ、（1972）；文献(4)、B.G.
ゲルベルト“調整可能速度Ｖベルト駆動装置、機
械的特性と設計”SAEペーパー740747（1974）；
文献(5)、B.G.ゲルベルト“Ｖベルト駆動装置特
に力の条件、スリツプ、動力損失”ルンド工業大
学、ルンド，スエーデン（1973）；文献(6)、B.G.
ゲルベルト“Ｖベルト機構の比較的大きなスリツ
プ解法”ASEMペーパー77DET162（1977）。文献(4)は各種型式の可変速Ｖベルト駆動装置を
解析し、実施例５には回転トルクに応答してプー
リ両半部を閉鎖するトルクカムを有する被動プー
リについて説明し、その第３図と共に被動プーリ
の軸線方向力を牽引係数の関数として示す。軸線
方向力と牽引係数の図は可変速ベルト駆動装置の
軸線方向力と張力との相対関係を示すために有効
である。単位のない軸線方向力Ｆ／（T₁＋T₂）
こゝにＦは軸線方向の力、T₁は緊張側ベルト張
力、T₂は弛緩側ベルト張力、を縦軸として牽引
比（T₁−T₂）／（T₁＋T₂）を横軸とする。この
図は単位のない被動プーリの軸線方向力がすべて
の牽引比速度比においてほゞ一定の範囲内である
ことを示す。これに対して、駆動プーリにおける
単位のない軸線方向の力はすべての速度比に対し
て牽引比と共に著しく増加する。かくして、被動
プーリにおける軸線方向の力は駆動装置内におけ
る全張力（T₁＋T₂）をほゞ定めると共に、動力
伝達のためにトルク（T₁−T₂）を生ずるために
利用し得る力を定める。勿論、軸線方向の力と牽
引比とはベルトの設計、プーリの直径、プーリの
中心巨離によつて変化する。この相対関係は上述
の文献に記載されている。説明を明瞭にするために、Ｖベルトの側壁とプ
ーリの面との間の面接触の特性は可能の両極端条
件の一方として記述する。１スリツプとは、ベルトとプーリとの間の全接
触弧に沿つたすべての点で相対滑動速度の存在
する状態を称する。それ故、滑動摩擦に基く剪
断力と全弧に沿うベルト張力変化が存在する。２クリープとは、(1)全接触弧の第１の部分でベ
ルト側壁がプーリに対して相対速度ゼロであ
り、(2)ベルト側壁がプーリに対してある相対速
度の第２の部分とが存在する状態を称する。相
対速度ゼロの弧はベルト側壁とプーリとの間に
滑動摩擦に基く剪断力がなく、着座弧と称し、
一定ベルト張力の部分の特性を有する。相対速
度を有する全弧中の第２の部分を能動弧と称
し、ベルト張力変化の部分の特性を有する。ベ
ルトの伸び又は圧縮に基くベルトとプーリとの
間の相対速度が張力によつて生じ、又は張力変
化によつてベルトがプーリ内への半径方向嵌入
度の変化が生ずる。文献(6)に示す通り、伝達されたトルクが増加す
ればベルトは着座弧能動弧を共に有するクリープ
条件から着座弧のないスリツプ条件に変化する。
スリツプ条件は伝達可能のトルクを制限し、動力
損失増加の特性を有する。スリツプ切迫となるトルク値は実験的に測定可
能であり、又は文献(3)、又は文献(5)，(6)によつて
計算し得る。スリツプの生起を定める方法の如何を問わず、
文献(6)に示した通り、スリツプは被動プーリで生
ずる。この理由は、可変速駆動装置の実際的設計
では、駆動プーリはスリツプ切迫の時に被動プー
リよりも大きな牽引係数を支持する。このため、
被動プーリはスリツプの生起を定める場合に危険
なプーリとみなされる。プーリ両半部を開閉するためのプーリアクチユ
エータ装置の型式に関係なく、すべての可変速駆
動装置は十分なベルト張力を有し、すべての所要
動力負荷に対してスリツプを防ぎ得る着座弧が確
実に存在するようにする必要がある。駆動装置はばね、遠心錘、液圧等のアクチユエ
ータを有して軸線方向の力を作用し、ベルト張力
を生ずる。張力を大とすればベルトの張力部材に
過大応力が生じて定常ベルト寿命を著しく減少す
る。一部のプーリアクチユエータは被動プーリ軸
線方向力従つてベルト張力を減少し、定角トルク
カムとばねとを使用してプーリ両半部が分離した
時の軸線方向力を減少する。しかし、このアクチ
ユエータを使用する駆動装置は過大応力となる。
この理由は、発生軸線方向力によるベルト張力は
スリツプを防ぐために必要とするベルト張力より
も著しく大きい。可変速ベルト駆動装置は所要張力とする必要が
あると同時に安定を必要とする。文献(4)、９頁に
記された通り、らせん型トルクカムはばねに組合
せ、強い負荷のばねと弱いトルクカム作用とによ
つて安定な駆動装置となり、機関速度減少に際し
て被動プーリがアツプシフトする条件を避ける。
一例として、文献(4)で使用するばねは最大軸線方
向力のほゞ88％であり、トルクカムの作用は速度
比１：１で作動する時に全軸線方向力の12％の最
大出力を有する。かくして、既知のＶベルト変速
装置の被動プーリアクチユエータはＶベルトに過
大張力をかけ、ベルトの耐用寿命を短くする。本考案によつて、Ｖベルト駆動装置はプーリの
軸線方向の力の制御を改良し、ベルト寿命を長く
する。本考案によつて、プーリ両半部を閉鎖する
軸線方向の力を理想条件に対して定め、ベルトの
スリツプと許容可能のベルトのクリープとの間の
限界を定める。軸線方向の力の推移は駆動プーリ
からの予想ピークトルクに基いて定める。被動プ
ーリにおけるゼロトルクに対する力の要求ゼロか
ら100％ピークトルクに適合する最大所要力との
間に複数段階の軸線方向力を内挿する。軸線方向
の力の推移のほゞ減少する軸線方向力の線に追随
するように軸線方向の力を定める。最大トルク条
件における所要軸線方向力を理想条件の100〜130
％として定める。好適な例として100〜120％と
し、Ｖベルトの張力を低い値の範囲としてベルト
寿命を長くする。本考案によるＶベルト装置は、被動プーリにア
クチユエータを設け、アクチユエータは被動プー
リ半部を上述の方法によつて定めた最大所要力の
100〜130％、好適な例では100〜120％とした軸線
方向力で閉鎖する。安定したベルト駆動と長いベルト寿命を定角ト
ルクカムとばねとの型のアクチユエータで得るた
めに、本考案によつて、ばね力をトルクカムの生
ずる軸線方向力よりも低い値に定める。即ち車輌
装置で被動プーリにおける反映慣性を少なくとも
１とし、好適な例では駆動プーリにおける慣性を
少なくとも11とする。本考案におけるアクチユエータはほゞりすのか
ご状に配置した複数のリンクを有し、リンクの一
端をプーリ軸に取付け、他端を被動プーリの可動
半部に取付け、可動プーリ半部の軸に対する回転
はリンクの張力を大にしてプーリを閉鎖する。リ
ンクとしてロツド，ケーブル，紐を使用できる。本考案の目的はベルト寿命を長くする設計とし
たＶベルト駆動装置を提供する。本考案の他の目的はベルト寿命を長くするため
にＶベルト可変速駆動装置の改良設計を提供する
ことである。さらに別の目的は簡単なプーリのアクチユエー
タを提供し、ベルト寿命を長くすることである。本考案の特長と利点とを明らかにするための例
示とした実施例並びに図面について説明する。大手のＶベルト製造業者、可変速駆動装置メー
カー、及び他のベルト技術に熟練した者はデイジ
タル又はアナログ計算機による標準可変速駆動装
置のプログラムを有する。このプログラムは可変
速駆動装置を予測、分析し、定めるのに有効な手
段である。すべてのプログラムは同一ではなく、
その理由は式の係数等の項目の重要性の置き方が
異なるためである。すべてのプログラムには、駆
動プーリの軸線方向の力、被動プーリの軸線方向
の力、Ｖベルトの緊張側の張力、Ｖベルトの弛緩
側の張力、Ｖベルトの寸法、ある速度比に対する
プーリ寸法、プーリの中心距離、駆動プーリのピ
ークトルク負荷等を含む必要がある。計算機プロ
グラムのない場合は、このパラメータの相対関係
を解析するための数種の文献がある。例えば、参
照文献(4)には可変速ベルト駆動装置に対する良い
数学的解析があり、本明細書に添付した。こゝに
示されるチヤートは可変速ベルト駆動装置の計算
機化された数学的モデルのために開発した。第１〜８図において、Ｖベルト１０は駆動プー
リおよび被動プーリ１２，１４間にかけ、各プー
リは軸線方向に分離可能のプーリ半部を有する。
各プーリの少なくとも一方のプーリ半部１６，１
８は軸２０，２２に沿つて、プーリ半部が軸線方
向に最大に分離した全開位置２４から、プーリ半
部が互に近接した全閉位置２６間に動く。可動プ
ーリ半部を全開位置から全閉位置に制御する各種
アクチユエータ装置２７，２８は例えばばね、遠
心錘、ばねトルクと傾斜面の組合せ、油圧ピスト
ン等とする。前述した通り、既知の技法には各種
のアクチユエータがある。どのアクチユエータを
使用する場合にも、後述する本考案の要求特性を
満足する必要がある。プーリ半部の位置は、(1)駆動プーリ半部が軸線
方向全開位置に離れ、被動プーリ半部が全閉位置
となつて第１，３図に示す最大減速比即ち低速位
置と、(2)駆動プーリ半部が軸線方向全閉位置に近
接し、被動プーリ半部が全開位置に軸線方向に離
れた第２，４図に示す最小減速比即ち高速位置と
の間に動く。駆動プーリ１２は内燃機関などの駆動源３０に
よつて駆動され、最大トルク状態がある。各種機
構、例えば歯車とクラツチとを駆動源とプーリと
の間に介挿してもよい。駆動源の特性は駆動プー
リに対する入力トルクを増加又は減少し得る。被動プーリ１４は作動負荷３４をあるトルクと
速度で駆動する。例えば、被動プーリは自動車な
どの車輌の駆動輪３６を差動装置３８を介して駆
動する。この場合に、被動プーリにおけるトルク
負荷は一定の変化を受ける。各種機構、例えば変
速機又はクラツチを被動プーリと負荷との間に介
挿してもよい。この種装置は被動プーリに生ずる
トルク値に影響する場合もある。勿論、可変速ベルト駆動装置の寸法は用途に応
じて変化する。駆動プーリで最大入力トルクが定
まれば、駆動被動プーリの直径、両プーリ間の中
心間隔、ベルト寸法、速度比が実用上の標準によ
つて定まる。例えば、可変速ベルト駆動装置は次
の特性を有するように選択する。

【表】物理的制限をどの値を選んだ場合にも、駆動プ
ーリのある最大トルクはベルトを介して被動プー
リに伝達される。すべてのＶベルト駆動装置と同
様に被動駆動プーリ間にベルト張力によつて出力
が伝達され、T₁を緊張側ベルト張力とし、T₂を
弛緩側ベルト張力とすると、T₁，T₂の差T₁−T₂
は駆動被動プーリにおいてプーリ半径変化の場合
にトルクを伝達する力を代表する。第３，４図は
駆動被動プーリにおいてベルト張力を半径方向に
画いたものである。駆動被動プーリは同じ緊張側
弛緩側ベルト張力を受けるが、両プーリ間ではベ
ルト張力分布は著しく異なつている。駆動プーリ
におけるベルト張力はベルトがプーリに入る点か
らベルトがプーリを出て弛緩側張力となる点まで
の全接触弧を通じて高い値を保つ。しかし、被動
プーリにおけるベルト張力は急速に増加せず、全
接触弧を通じて高い値を保つことはない。駆動被動プーリの全接触弧の一部に、ベルトが
プーリ内に着座する、すなわち相対的スリツプの
ない部分がある。これを通常着座弧と称し、駆動
装置毎に変化する。通常は最小着座弧として10゜
〜20゜を必要とする。着座弧を過ぎた後、被動プ
ーリにおけるベルト張力は残りの接触弧において
緩やかに上昇し、ベルトが被動プーリを出る点に
達する。駆動プーリにおけるベルト張力は着座後
高い値を保つ。第３図は減速の場合を示し、駆動プーリの能動
弧４２は被動プーリの能動弧４４より小さい。し
かし、駆動プーリは20゜より大きな着座弧４６を
有し、駆動プーリの全接触弧４８が最小の条件で
はあるがベルトのスリツプを防ぐには十分であ
る。これに対して、被動プーリの全接触弧５０は
極めて大きく、大きな能動弧４４と20゜より大き
な着座弧５２を有し、0.85より大きな高牽引比に
おけるスリツプを防ぐに十分である。加速の場合に、第４図は駆動プーリの全接触弧
５４は極めて大きく、着座弧５６は能動弧５８よ
り大きく、明らかにスリツプを防ぐ。被動プーリ
の全接触弧６０は弧５０に比較して著しく小さい
ため、牽引比を低く、0.65以下に保つて最小着座
弧６４を10゜〜20゜とし能動弧６２に対してスリツ
プを防ぐようにする必要がある。駆動被動プーリ
間の能動弧の範囲の本質的な差異によつて、すべ
ての実用可変速駆動装置では被動プーリが第１に
スリツプを生ずる危険プーリとなる。プーリ間に伝達が行なわれる条件として、ベル
ト張力の緊張側弛緩側に差（T₁−T₂）があり、
ベルト張力がある半径でトルクを生ずる必要があ
る。可動プーリ半部に軸線方向の力Ｆを作用せし
めてベルト張力を生じさせる。第５図は駆動被動
プーリの軸線方向の力と、緊張側弛緩側のベルト
張力と、実施例１に示したベルト駆動装置の速度
比との相対関係を示す図である。単位のない軸線
方向の力を縦軸に示し、これは軸線方向の力Ｆと
全駆動張力（T₁＋T₂）の比として示される。牽
引比、即ち牽引係数を横軸に示し、これは（T₁
−T₂）即ちトルク伝達のために利用し得る力と
（T₁＋T₂）即ち全駆動張力との比である。速度比
は駆動プーリのrpmと被動プーリのrpmの比で示
す。被動プーリの軸線方向の力は狭い範囲内に集
中し、牽引比横軸にほゞ平行にすべての速度比が
集まる。かくして、被動プーリの軸線方向の力は
全駆動トルク範囲即ち牽引力ゼロから牽引比0.85
までの範囲についてほゞ一定である。従つて、被
動プーリの軸線方向の力はすべてのトルク範囲に
対して全駆動張力を定めるように駆動張力を設定
すると考え得る。これに対して駆動プーリにおけ
る所要軸線方向の力は牽引比の増加と共に増加
し、速度比の減少と共に増加する。何れかの駆動装置を特定すれば、例えば実施例
１に示す装置とすれば、スリツプを防ぐための最
小着座弧は文献(4)に記載された手法に従つて計算
でき、又はスリツプ切迫点を実験室の実験によつ
て測定できる。スリツプ切迫点を牽引比のチヤー
トに重ねて第５図に示し、これは駆動被動プーリ
間の感度の図示となる。図に示す通り、牽引比約
0.65〜0.85までは最大速度比2.23から約1.1までの
間はベルトのスリツプは生ぜず、この後は、牽引
比は約0.45に減少する。この理由は着座弧10゜〜
20゜が被動プーリの最小比において全接触弧の大
きな割合を占め、牽引比0.65以上を支持するには
能動弧が過小となるためである。かくして、被動プーリにおける理想の軸線方向
の力は駆動プーリの最大トルクに関連した各種入
力トルクから定めることができる。各種速度比を
生じさせる時に駆動被動プーリ間で半径が変化す
るため、トルクは（T₁−T₂）の固定値から変動
する。例えば、駆動プーリトルク107.1lb−ft（約
16Kg−ｍ）を１：１の速度比で被動プーリに伝達
すると仮定する。トルクは最大速度比で238.5lb
−ft（約35Kg−ｍ）であり、最小速度比で48.1lb−
ft（約７Kg−ｍ）であり、速度比の全変化は4.96
となる。被動プーリに対する理想軸線方向の力の線は特
定トルク値に対して複数の点又は点の軌跡が切迫
スリツプを示す。即ち牽引比約0.65〜0.85では最
大速度比から１：１速度比まで、更に速度比約
１：１から最小速度比までは着座弧約10゜から約
20゜まで、となる。牽引比約0.85以上は駆動の効
率が下がる影響があるから望ましくない。理想軸
線方向の力の線は被動プーリの全閉位置から全開
位置までは減少する。この理想軸線方向の力の線
６５は実施例１の駆動装置に関して第６図に示
す。100％全開附近では理想軸線方向の増加６６
が生じ、着座弧は全ベルト接触弧の大きな割合を
占める。第６図の点線で示した軸線方向の力の線
の群は、軸線方向の力ゼロから最大理想軸線方向
の力の線を示す。第６図に示す通り、各線は20％
毎に示され、最大入力駆動プーリトルクの20％の
変化に相当する。第６図で、理論的にはゼロトル
ク条件では被動プーリの軸線方向の力は必要とし
ない。被動プーリアクチユエータの軸線方向閉鎖力の
形状は一群の閉鎖力を形成し、ほゞ理想所要力に
追随し、最大トルクでの軸線方向閉鎖力６７は理
想軸線方向の力のピーク線の約100〜130％であ
る。好適な例では、アクチユエータの力は理想軸
線方向の力のピークトルク線の約100％〜約120％
であり、第６図に示す例では実際アクチユエータ
力は理想アクチユエータ力の線の約115％以下で
ある。この形状は既知の被動プーリアクチユエー
タから得たベルト張力より小さいベルト張力とな
り、ベルト寿命は長くなる。この形状ぎめはトル
ク感知被動プーリとなり、ベルト寿命を長くす
る。ベルト性能を良くするためにはアクチユエータ
閉鎖力の決定に注意を払い、線がほゞ所要又は理
想線を追随するようにする。例えば低トルク値で
の軸線方向の力の線は同様に最大軸線方向の力の
線の低下した特性をほゞ追随する。アクチユエー
タの力の線を正しく定めるためには100％全開位
置附近で理想線と同様にほゞ増加した部分６６を
設ける。理論的には、液圧アクチユエータ、電気
的アクチユエータ、機械的アクチユエータを使用
して理想的力の線に重なる力の線を生ずることが
できる。しかし、ベルト寿命を長くするにはこの
ような正確な形状とする必要はない。しかし、ば
ねに組合せた直線機械的トルク感知プーリを使用
した時はばねの効果も考慮する必要がある。第６
図の例では、ほゞ負のばね率を有するばねを使用
した。機械的装置ではプーリを閉鎖するための力
が必要である。負のばね率のばねは各種レベルの
トルク値をほゞ減少方向に保つ効果がある。例え
ば、ほゞ減少するトルクは次の第表に示し、第
６図に示す図から情報を求めた。第表 80％トルク値 80％に対して生じたアクチユエータの力の
線は相当する80％理想所要力の線より上にあ
る。 60％トルク値 60％トルクに対して生じたアクチユエータ
の力の線は相当60％理想所要力の線より上に
ある。 40％トルク値 40％トルクに対して生じたアクチユエータ
の力の線は開位置の約30〜60％の間で相当60
％理想所要力の線に接触する。 20％トルク値 20％トルクに対して生じた20％アクチユエ
ータの力の線は開位置の約25〜100％の間で
相当40％理想所要力の線より上にある。０％トルク値０％のアクチユエータの力の線は被動プー
リ開位置の約20〜100％までの間相当20％理
想所要力の線より上にある。要すれば、被動プーリに生じた軸線方向の力の
線の群の形状を20％毎に示し、所要被動プーリ軸
線方向の力を相当する形状として20％毎に示し、
20％毎に生じた力は相当所要20％値に対して、２
段上の所要力の20％区分値よりも低い。20％の生
じた力の線は所要20％の力の線にほゞ重なるが、
各20％毎に生じた軸線方向の力は所要力の20％毎
の値よりも高く、この値はほゞ０ないし所要力の
20％上の値との間にある。第７図は既知の定角らせん状トルクカムとばね
とを有するトルク感知アクチユエータによつて生
じた軸線方向の力を示し、可動プーリ半部を制御
する。ベルト駆動装置の設計条件は既知の雪上車
用である。所要軸線方向の力の線は第６図と同様
である。定角らせん状トルクカムはほゞ減少する
軸線方向の力の形状である。ばねトルクカムによ
つて生ずる合成力は雪上車アクチユエータから得
られ、被動プーリ全開位置でばねは約50％の閉鎖
力を生ずる。閉鎖ばねは著しく強く、所要軸線方
向の力の50％％以上を生ずる。即ち、被動プーリ
全開位置で所要60lbs（約27Kg）に対して35lba（約
15Kg）であり、58％となる。大きなばね力は文献
(4)に記載した理由でシフトの安定性を増すために
必要とした。しかし、大きなばね力はベルトを約
50％も過大張力とする結果となり、理想所要力の
150％が被動プーリ閉位置で生じ、過大張力16％
即ち理想所要力の116％が被動プーリ全開位置で
生ずる。過大張力の程度は次の第表に示す。第表 80％トルク値 80％に対して生じたアクチユエータの力の
線は100％の理想所要力の線より上である。 60％トルク値 60％に対して生じたアクチユエータの力の
線は相当80％理想所要力の線より上である。 40％トルク値 40％に対して生じたアクチユエータの力の
線は相当60％理想所要力の線より上であり、
開位置の70〜100％では80％理想所要力の線
より上である。 20％トルク値 20％トルクに対して生じた20％のアクチユ
エータの力の線は相当40％理想所要力の線よ
り上であり、開位置の約50〜100％では60％
理想所要力の線より上である。０％の生じたトルク値０％で生じたアクチユエータの力の線は相
当20％理想所要力の線より上であり、被動プ
ーリ全開位置の約45〜100％では40％の理想
所要力の線より上である。第８図はトルク感知アクチユエータの一定らせ
んトルクカムとばねとを有し可動プーリ半部を制
御する装置の生ずる軸線方向の力を示す。第８図
のベルト駆動装置設計条件は実施例１と同様と
し、所要軸線方向力の線は第６図と同様である。
一定角度らせん状トルクカムはほゞ100％トルク
値線に沿つて減少する軸線方向力の線を生ずる。
しかし、生じた軸線方向の力は100％開附近では
増加理想線に追随する実際形状を持たない。生じ
た軸線方向力を十分に高くして100％開位置でベ
ルトのスリツプを生じないようにする必要があ
る。それ故100％の生じた力の線の位置は100％開
位置で所要曲線に接触するように定める。このた
め曲線は０％開位置では著しく離れ、被動プーリ
閉位置では所要力の約130％の発生力となる。こ
のため、発生した軸線方向の力は所要力値よりも
ほゞ30％高くなる。らせん状カムには何れかの型式のばね機構を使
用してプーリ半部を閉鎖する必要がある。ばね力
は全閉位置で最大の約50％の位置とする。これに
対して文献(4)では駆動安定性を増すためにはばね
力を全体の力の約88％とする記載があり、第７図
に示す例ではばね力は所要力の約58％である。ばね力の値は０％発生力線として示す。正のば
ね率は中間軸線方向の力の値に影響し、下部の力
の値を減少させずに増加させる。この結果は全ア
クチユエータの力の範囲についてベルトを過大張
力とする。これを第表に示す。第表 80％トルク値発生アクチユエータの力の線は80％トルク
に対して、75％開までは100％理想所要力よ
り上である。 60％トルク値 60％トルクに対して発生アクチユエータの
力の線は相当80％理想所要力の線より上であ
る。 40％トルク値 40％トルクに対して生じたアクチユエータ
の線は相当60％所要力線より上である。 20％トルク値生じたアクチユエータの力の線は75〜100
％開の範囲で相当60％所要力線より上であ
る。０％トルク値生じたアクチユエータの力の線は60〜100
％開の範囲で40％所要力線より上であり、０
〜100％開の範囲で20％所要力線よりも上で
ある。第表の図を第表、第表と比較すれば本考
案によるアクチユエータに生ずる力は、一定角度
らせん状トルクカムとばねとを有し、ばねが全体
の力の約58％を生ずる既知のアクチユエータより
も著しく少ないことが明らかである。第９図に示
す既知のアクチユエータ６８はばね７０と一定角
度らせん状トルクカム７２とを有する。可動プー
リ半部の位置と軸線方向の力とはらせん状トルク
カムとばねとによつて制御する。可動プーリ半部
は固定プーリ半部に対して回転し、軸線方向に動
いてトルクカム７２とローラー７４の制御する位
置となる。ばねは可動プーリ半部を押圧してプー
リを閉位置７６とする。装置本考案による装置の特徴は実質的に上述の特長
を追随する。駆動装置には駆動プーリとトルク感
知被動プーリとを有し、両プーリには少なくとも
１個の可動プーリ半部があつてアクチユエータに
よつて軸線方向に位置ぎめされて所要の速度比を
生ずる。駆動プーリについては任意の型式のアク
チユエータを使用することができ、例えば第１０
図に示す遠心錘アクチユエータ７８、第１１図に
示す液圧アクチユエータ８０がある。遠心錘アク
チユエータ７８については、遠心錘８２、枢支ピ
ン８４を有し、回転速度の増加に従つて接触部８
６は可動プーリ半部８８を押圧する。固定プーリ
半部に向かつて動いた状態９０では速度に対する
可動プーリ半部の所要位置となる。この装置は十
分の軸線方向の力を生じて第６，８図に示すスリ
ツプを防ぐ必要がある。方法においての説明の通
り、駆動プーリに十分の軸線方向の力とトルクを
供給した時は、ベルトのスリツプを生じ易いプー
リは被動プーリとなる。第１１図に示す液圧アクチユエータ８０は可動
プーリ半部９１を位置ぎめするために使用し、可
動プーリ半部９１に連結した可動ピストン９４に
対する液圧９２を調整する。本考案によつて、被動プーリにはプーリ半部を
閉鎖する装置が所要被動プーリ軸線方向力の減少
力の線にほゞ追随する一連の軸線力向閉鎖力を生
ずる。この装置の生ずる力は、100％ピークトル
ク線においては発生力は最大所要被動プーリ軸線
方向力の約100％ないし約120％の範囲とし、好適
な例では約115％として第６図に示す。更に、中
間トルク値の力に対する軸線方向の力はほゞ減少
してベルト張力を著しく減少してベルト寿命を増
加させる。被動プーリアクチユエータは第１１図に示す液
圧型を使用して液圧を制御し、発生力が理想減少
力線を追随するようにすることもできる。被動プーリでトルクを感知し、ほゞ減少する軸
線方向力の線を発生するためには各種のアクチユ
エータを使用することができるが、第１２図は本
考案によるアクチユエータを示し、所要力の線に
応じた軸線方向の力を生ずるための所要装置を有
する。第１２，１３図に示す通り、被動プーリ１
００の固定のプーリ半部１０２は軸１０４に同一
軸線に固定されて共に回転する。可動プーリ半部
１０６は軸１０４と同一軸線であり、軸とともに
両方向に回転可能とし更に軸上を軸線方向に固定
プーリ半部に対して近接離間可能に軸受１０８，
１１０によつて支持される。可動プーリ半部を制
御するアクチユエータ１１２は複数のほゞ平行の
紐又はケーブルのすなわちコード状の周辺リンク
１１４を有する。紐１１４はほゞりすのかご又は
踏み車状に配置し、紐の端部は軸から所要の半径
位置にある。一例として、24本の60ゲージのアラ
ミド繊維などの紐をエラストマーの外被内に収容
したものをリンクとして使用し得る。紐の軌跡は
ハイパボロイド回転体を形成する。紐の一端は固
定プーリ半部１０２に固着した板１１６等によつ
て軸に対して固着する。紐の他端は板１１８等に
よつて可動プーリ半部に取付ける。可動プーリ半
部が固定プーリ半部に対して軸上を回転すれば紐
１１４は巻上げられた状態１２０となり、プーリ
半部間の軸線方向距離１２２を短くする。好適な例として、一方へ板１１６，１１８を予
じめ30〜70゜相対回転させて取付け、紐１１４は
軸に対してある角度１２４となる。好適な例とし
て板の相対回転角度を50゜とする。予じめ回転さ
せることは減少力の線の形状に影響する。予じめ
回転させる角度を増せば、軸線方向力の線は減少
する。回転角を減少すれば線の減少は少なくな
る。軸１１４と可動プーリ半部との間のばね１２６
はプーリ半部を固定プーリに向けて押圧する。好
適な例で、ばねは負のばね率を有し、ばねの生ず
る力は可動プーリ半部の軸線方向変位に比例して
増加することはない。負のばね率を有するばねの
力特性は、例えばベルビルばね１２６とし、第６
図の０％発生力線（ばね）として示してある。作動に際して、Ｖベルトの楔作用は可動プーリ
半部を離れさせて両半部を拡がらせる作用を行な
う。これは紐を緊張させる効果を有する。アクチ
ユエータは可動プーリ半部に取付け次の両機能を
有する。第１は紐の張力を増し、プーリ半部の動
きを伴なわずにベルト張力の増加を支持する。第
２は紐を回動させてベルト張力が紐の張力と釣合
う位置とし可動プーリ半部は近接して例えば位置
１２８に動く。紐が張つた時は発生した軸線方向
の力は増加し、可動プーリ半部が固定プーリ半部
に対して動くことはない。感知トルクが可動プー
リ半部を固定プーリ半部に対して回転可能とする
値であれば、紐は角度方向に回転してプーリ半部
間の距離を減少し、駆動装置の速度比を変化させ
る効果となる。板１１６，１１８が30゜〜140゜の
間回動すれば、紐の端部は弧に沿つて変位し、紐
と軸との間の最小半径１２７は小さくなり、紐と
軸との間の角度１２８は大きくなる。第１４図は理想トルク変化率１３０を軸線方向
力とトルクの比として示し、実施例１の条件で被
動プーリが全閉から全開まで開く関数として示
す。アクチユエータ１１２はトルク変化率１３２
を示し、ほゞ理想変化率に追随する。この例では
紐端が半径1.76in（約45mm）の位置とし、予じめ
50゜回転させてある。これに比較して定角らせん
角トルクカムのトルク変化率１３４は被動プーリ
の全閉全開位置変化間一定値である。かくして、角度１２８、半径１２７が増加すれ
ば、アクチユエータ１１２の生ずる軸線方向の力
は減少する。この力を負のばね率のばねと組合せ
て示せば、実施例１の可変速度ベルト駆動装置を
使用し、予じめ回転した角度50゜の場合に第６図
に示す形となる。リンク型アクチユエータはアク
チユエータ変位の大部分の間にほゞ減少する力の
線を生じ、ばねは100％開附近で力が増加し、理
想条件の時の力の増加に一部対応する。このた
め、発生力と所要力との間は関連し、ベルト寿命
は長くなる。第１２，１３図に示すリンク型アクチユエータ
を使用した上述の型式の変速機を重量2500lbs（約
1200Kg）の自動車に取付け、内燃機関は駆動プー
リに107.1lb−ft（約16Kg−ｍ）のピークトルクを
発生する。被動プーリにおける反映慣性は2.184
スラグft²であり、駆動プーリにおける反映慣性
は0.191スラグft²であつた。変速機はシフトパタ
ーンが全速度範囲に亘つて安定であり、被動プー
リのばねは被動プーリ全閉位置で閉鎖力の25％以
下の力を生ずる。シフト安定の理由は、被動駆動
プーリ間の慣性比が上述の通り約11：１であるこ
とによると思われる。比が１：１より大ならば安
定が得られると思われる。第１５図に示すアクチユエータ１３２は第１
２，１３図のアクチユエータ１１２と同じ特性と
作動とを行なう。しかし、ロツド１３４を紐１１
４に代えてリンクとする。ロツドの一端は軸１０
４に関して固定するために固定プーリ半部に取付
けた板１３６に枢支する。ロツドの他端部は板１
３８等を介して可動プーリ半部に枢支する。ロツ
ドと板との取付は角度及び捩り運動可能のタイロ
ツド１４０を使用する。第１６図は本考案による他のアクチユエータ１
４２を示し、ほゞ減少する軸線方向の力を生ずる
所要の装置を有し、力は所要公差範囲内にあり、
ベルト寿命は長くなる。このアクチユエータはテ
ーパしたカムを有し、軸線方向の力は可動プーリ
半部の位置に応じて調整される。この被動プーリの固定のプーリ半部１４４は軸
１４６に同一軸線に固着して共に回転する。可動
プーリ半部１４８は軸と同一軸線であり、軸に対
して相対回転可能とし固定プーリ半部に対して軸
上を近接離間可能とする。カム１５０，１５２は
軸線方向の力を制御し、可動プーリ半部を位置ぎ
めする。第１の固定カム１５０は軸と共に回転す
る取付とし、カム面１５４に係合するローラー１
５６は可動プーリ半部に支持する。第２の自由カ
ム１５２は軸に対して自由回動可能とし、推力軸
受１５８に接触する。自由カムの角度位置はらせ
ん状ばね１６０によつて一方向に押される。ばね
１６０の一端１６２は軸に取付け、他端１６４は
自由カムに固着する。自由カムに切込み即ち、負
の率の形状面１６６を有し、可動プーリ半部に取
付けたローラ１６６が係合する。上述の固定カム
と自由カムとが共働して軸線方向の力を生じ、前
述のほゞ減少する値とする。自由カムは負の率の
ばねの軸線方向の力の分力を生ずるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による可変速ベルト駆動装置の
駆動源と被動装置を有し、変速機は最大速度比即
ち最小速度位置を示す図、第２図は第１図の変速
機の最小速度比即ち最大速度位置を示す図、第３
図は最大速度比での駆動被動プーリの半径方向ベ
ルト張力を示す図、第４図は最小速度比での半径
方向ベルト張力を示す図、第５図は牽引比、軸線
方向の力、速度比、切迫スリツプの相対関係を示
す図、第６図は被動プーリの軸線方向の力、速度
比、駆動プーリピークトルクの相対関係を本考案
可変速ベルト駆動装置について示す図、第７図は
第６図と同様の関係を既知の定トルクカムとばね
とを有する駆動装置について示す図、第８図は第
７図の装置のばね力を所要被動プーリ軸線方向力
の約50％とした装置について示す図、第９図は定
トルクカムとばねとを有する既知のアクチユエー
タの図、第１０図は遠心型の既知のアクチユエー
タの図、第１１図は液圧型の既知のアクチユエー
タの図、第１２図は本考案装置におけるアクチユ
エータを有するプーリの断面図、第１３図は第１
２図のアクチユエータの一部の示す側面図、第１
４図は第１２図のアクチユエータと第９図の既知
のアクチユエータの発生する力と理想所要軸線方
向との比較を示す図、第１５図は本考案アクチユ
エータ素子の他の実施例を示す図、第１６図は本
考案アクチユエータの別の実施例を示す断面図で
ある。１０：Ｖベルト、１２：駆動プーリ、１４，１
００：被動プーリ、１６，１８，８８，９１，１
０６，１４８：可動プーリ半部、２０，２２，１
０４，１４６：軸、２６，２８，６８，７８，８
０，１１２，１３２，１４２：アクチユエータ、
７２，１５０：トルクカム、７４，１５６：ロー
ラ、８２：遠心錘、１１４，１３４：リンク、１
１６，１１８，１３６，１３８：板、１５２：カ
ム。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】１軸線方向に分離可能の両プーリ半部を有する
駆動プーリ１２と、軸線方向に分離可能の両プ
ーリ半部を有し回転トルクと共に変化する軸線
方向の力に応答して被動プーリ両半部を閉鎖す
る被動プーリ１４，１００，１４２と、駆動プ
ーリと被動プーリとに係合するＶベルト１０と
を有すること；被動プーリの軸線方向力と駆動
プーリが共働して可変ベルト張力を生じて両プ
ーリ間に所定の動力負荷を伝達し、(1)駆動プー
リ半部が軸線方向に全開位置に分離し被動プー
リ半部が軸線方向に全閉位置に近接した最大速
度比（最小速度）位置から(2)駆動プーリ半部が
軸線方向に全閉位置に近接し被動プーリ半部が
軸線方向に全開位置に分離した最小速度比（高
速）位置まで動くこと；前記被動プーリ半部１
０２，１０６；１４４，１４８を閉鎖するため
のアクチユエータであつて、駆動プーリからの
最大入力ピークトルクの種々の割合としてトル
クを伝達する一群の理想被動プーリ軸線方向力
の線（第６図図示）を規定し、各々の前記力の
線が駆動プーリの最大入力トルクの百分率とし
て表わされる特定のトルク値に対応しかつ、前
記各々の力の線がその特定のトルク値に対して
前記最小速度比ないし最大速度比において前記
被動プーリに印加される最大入力トルクでのベ
ルトと被動プーリ間のスリツプ切迫点の軌跡と
して前記被動プーリ全閉位置から全開位置に向
けてほぼ減少する軌跡を表わし、前記所要被動
プーリ軸線方向力の減少する力の線に追随して
作用する一群の軸線方向閉鎖力を生ずる前記ア
クチユエータ７８，８０；１１２；１４２を有
すること；前記被動プーリ半部閉鎖用の前記ア
クチユエータ７８，８０；１１２が、前記被動
プーリ半部１０２，１０６；１４４，１４８を
閉鎖する際可変のトルク変化率（第１４図中１
３２で示す）を供与し、これによつて前記所要
被動プーリ軸線方向力の減少する力の線にほぼ
追随して一群の軸線方向閉鎖力を生ずるように
機能すると共に、100％ピークトルクにおいて
被動プーリを閉鎖する最大発生軸線方向力（第
６図中６７で示す）が最大所要被動プーリ軸線
方向力（第６図中６６で示す）のおよそ100％
ないしおよそ120％であること：を特徴とする
可変速ベルト駆動装置。２前記被動プーリ閉鎖装置には100％ピークト
ルクにおいて被動プーリ閉鎖装置に生ずる最大
力の約25％以下の力を生ずるばね装置を含む実
用新案登録請求の範囲第１項記載の可変速ベル
ト駆動装置。３前記ばね装置を負のばね率を有するばねとす
る実用新案登録請求の範囲第２項記載の可変速
ベルト駆動装置。４前記駆動プーリを閉鎖する最大発生軸線方向
力を最大所要被動プーリ軸線方向力の約100〜
115％とする実用新案登録請求の範囲第１項記
載の可変速ベルト駆動装置。５前記一連の発生駆動プーリ軸線方向力は20％
毎に離れた線とし、一連の所要被動プーリ軸線
方向力は20％毎に離れた相当線とし、何れの20
％毎に発生力も所要力の相当20％毎の線を超え
所要力の２段上の20％毎の線を超えないように
したことを特徴とする実用新案登録請求の範囲
第１項記載の可変速ベルト駆動装置。６前記何れの20％毎の発生軸線方向力も相当所
要力の20％毎の線に対してゼロから次の段の20
％毎の所要力のほぼ範囲内とする実用新案登録
請求の範囲第５項記載の可変速ベルト駆動装
置。７前記被動プーリ半部閉鎖装置には、回転軸
と、該軸と同一軸線として固着し固定プーリ半
部を形成する被動プーリ半部と、軸に対して同
一軸線として自由に相対回転し軸線方向に可動
として可動プーリ半部を形成する被動プーリ半
部と、第１及び第２の端部を軸から半径方向に
離間させたほぼ平行の円周上の複数のリンク
と、リンクの第１の端部を可動プーリ半部に取
付ける第１の手段と、リンクの第２の端部を軸
に取付けるための軸線方向に離間した第２の手
段とを備え、第１の取付手段と第２の取付手段
とリンクとの相対位置は可動プーリ半部と第１
の取付手段との軸に対する回転によつて第１及
び第２の取付手段間の間隔が減少して可動プー
リ半部が固定プーリ半部に向けて軸線方向に動
くようにし、可動プーリ半部を固定プーリ半部
に向けて押圧するばね装置を備える実用新案登
録請求の範囲第１項記載の可変速ベルト駆動装
置。８前記ばね装置が負のばね率を有する実用新案
登録請求の範囲第７項記載の可変速ベルト駆動
装置。９前記リンクを紐の形状とする実用新案登録請
求の範囲第７項記載の可変速ベルト駆動装置。 10 前記リンクをロツドとする実用新案登録請求
の範囲第７項記載の可変速ベルト駆動装置。