電子ジャーナル 技報R&Dレビュー

要旨集●Vol.40 No.3(2005年9月発行)
特集:Basic Analysis Towards Further Development of Continuously Variable Transmissions(CVTの更なる発展に向けた基礎解析)

 Review
P.1

大澤正敬

 

Various types of transmissions, representing a wide range of opinions, have been proposed worldwide. The CVT (Continuously Variable Transmission), which made its first appearance about 20 years ago as an ideal transmission, has also required considerable development in order to be ready for competitive dominance. This paper discusses the role of the CVT in the automotive power train, outlines areas requiring future technical development, and provides an overview of the research activity in our laboratories.

 今日,種々の変速機が世の中に提案され百家争鳴の状態となりつつあるが,理想の変速機として約20年前に登場したCVTは,その競争優位に立つために一層の技術的進歩が求められている。本論では,パワートレーンにおけるCVTの位置づけと今後の発展に向けた技術課題を概説し,当社における取り組みについて述べる。

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 Research Reports
P.6

樽谷一郎,谷裕文,長沢裕二

Although the analysis of the load distribution and slip velocity in a Metal V-belt CVT is important for the evaluation and improvement of its performance, it is difficult to develop a simulation model for analyzing power transmission by a CVT belt because of the belt's complex structure.

In this paper, we report the development of a simulation model that can predict fundamental characteristics of a Metal V-belt CVT with useful accuracy within a reasonable amount of calculation time. The model uses a combination of load analysis based on equilibrium equations and slip velocity analysis based on the evaluation of the pulley displacement by FEA.

The major concerns in the calculation are the load distributions in the belt, including ring tension, element compression, and pulley clamping force, since these are the most important performance indexes in the design stage of a CVT. We confirmed the validity of the calculated results by performing a basic experimental analysis of the pulley clamping force.


 金属ベルト式CVTの性能の評価・改良には,CVT内部で発生する荷重分布・すべり速度の解析が重要であるが,その複雑な構造ゆえ,ベルトによる動力伝達を解析するシミュレーションモデルの作成は難しい。

 本論では,金属ベルト式CVTの基本的な特性を,実用的な精度で妥当な計算時間内に求めることができるシミュレーションモデルの開発について報告する。本モデルは,つり合い方程式による荷重の解析と有限要素解析で得たプーリ変位によるすべり速度解析を基礎としている。

 計算は,CVTの設計段階で重要な性能指標となる,リング張力,エレメント圧縮力,プーリ挟圧力を含むベルトの荷重分布を主対象とし,プーリ挟圧力分布の基礎的な実験解析により,計算結果の妥当性を確認する。

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P.14

西澤博幸,山口裕之,鈴木秀之

 

Lowering the belt clamping force from the current setting value is effective for increasing the transfer efficiency in a metal V-belt type CVT (Continuously Variable Transmission). However, setting the clamping force too low will cause macro slip (large belt slip). Setting of the clamping force to the proper level therefore requires a detailed understanding of the friction characteristics between the belt and the pulley (belt friction characteristics) and requires that the macro slip threshold be clearly defined. In this paper, we propose a friction expression model for a metal V-belt type CVT and use this model to clarify the state of power transmission in the vicinity of the macro slip limit.


 金属ベルト式CVT (Continuously Variable Transmission) の伝達効率を向上させるためには,ベルト挟圧力を現状設定値より下げることが有効であるが,下げすぎるとマクロスリップ ( 大きなベルト滑り ) を起こす。このため,適正な挟圧力を設定するためには,ベルトとプーリ間の摩擦特性 ( ベルト摩擦特性 ) を詳細に把握し,マクロスリップ限界を明確にする必要がある。そこで本論文では,金属ベルト式CVTの摩擦発現モデルを提案し,これを用いて,マクロスリップ限界付近での動力伝達状態を明らかにする。

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P.21

山口裕之,谷裕文,早川喜三郎

 

This paper outlines measurement and estimation technologies necessary for solving metal V-belt CVT issues. These technologies examine the detailed behavior of the working belt. The test apparatus consists of a low inertia dynamo with high response that can reproduce the transitional characteristic similar to engines. To analyze power transmission characteristics, we construct a measurement technology that clarifies the transitional characteristic and transmission performance around the marginal torque of the belt. In addition, we construct estimation technologies as a substitute for the measurements of working belt behavior, which is difficult to measure in an actual system. In this paper, we discuss cases of a special experimental technology for metal V-belt type CVTs.


 金属ベルト式CVTの今後の課題解決に必要となる,より実動に近い条件で,より詳細にベルト挙動を調べるための計測技術,推定技術について概説する。試験装置はエンジンに近い過渡的特性を再現可能な高応答の低慣性ダイナモを使用した。また,動力伝達特性解析に必要となるベルト挙動の過渡特性や限界性能を明らかにするための計測技術と実機運転状況では計測困難なベルト挙動の推定技術を構築した。本論では,上記CVT固有の実験技術について事例紹介する。

 

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P.30

三田修三,早川喜三郎

 

Improvement in efficiency and durability is necessary for developing a traction drive continuously variable transmission (t-CVT). The traction coefficient at the power transmitting contacts of the t-CVT, which is the dominant factor in efficiency and durability, must be predicted with a high degree of accuracy and must be controlled in the design of a compact and efficient t-CVT. This report presents a new method of predicting the traction coefficient with sufficient accuracy.

In the prediction, a rheological model of the fluid film is simplified by separating a contact ellipse into three characteristic regimes in which only one of the elastic, plastic, or viscous effect is dominant in each regime. This simplification makes it possible to obtain shear stress more easily than is possible with a direct numerical solution of a visco-elasto-plastic equation. A technique has also been developed to presume rheological properties from experimental traction curves with spin motion included, which is a condition corresponding to t-CVT contact.

With this method, the maximum traction coefficient can be predicted within 10% accuracy, which makes the optimum control of the normal force of the power transmitting contact of a t-CVT possible.


 トラクションドライブ式CVT (t-CVT) においては,効率と耐久性の向上が課題である。t-CVTの効率と耐久性は動力伝達接点におけるトラクション係数に支配される。したがって,トラクション係数の予測と制御が小型高効率t-CVTの開発設計には肝要である。ここでは新たに開発された高精度のトラクション係数予測法について報告する。

 この予測法では,接触楕円内を3つの特性領域に分け,それぞれ弾性,塑性,粘性のうち1つだけが支配的とする油膜のレオロジーモデルの単純化を行った。この単純化により,接触楕円全域で粘弾塑性方程式を数値的に解くのに比べて簡単な計算で油膜のせん断応力を求められるようになった。また,CVTの接触点と同等のスピンを有するデータから油膜のレオロジー特性値を同定する手法を新たに開発した。

 この手法によって,最大トラクション係数をおよそ10%以内の精度で予測できるようになり,CVTの挟圧力の最適制御への適用が可能となった。

 

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