JP2001330093A

JP2001330093A - 無段変速機

Info

Publication number: JP2001330093A
Application number: JP2000147552A
Authority: JP
Inventors: Takafumi Oshibuchi; 孝文鴛渕; Hisayasu Murakami; 久康村上; Yasuyuki Tenma; 康之天満
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2000-05-19
Filing date: 2000-05-19
Publication date: 2001-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｌｏｗ時におけるベルトの負荷を軽減しなが
ら、プーリの直径を大きくせずに、変速比の可変幅を拡
張できる無段変速機を提供する。【解決手段】駆動プーリ１１と従動プーリ２１の間にベ
ルト１５を巻き掛け、両プーリ１１，２１に可動シーブ
１１ｂ，２１ｂを軸方向へ移動させるアクチュエータ機
構１４，２２を設け、単一の電動モータ４０によりアク
チュエータ機構を介して駆動プーリおよび従動プーリの
可動シーブ１１ｂ，２１ｂを軸方向に同期駆動させ、変
速比を可変する。従動プーリ２１の可動シーブ２１ｂの
全軸方向移動量を駆動プーリ１１の可動シーブ１１ｂの
全軸方向移動量に比べて大きくすることで、変速比の可
変幅を拡張する。そして、両プーリ１１，２１間のベル
トを押圧して所定のベルト張力を得るテンショナ装置５
０を設け、変速比の変化に伴うベルトの弛みを防止す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は無段変速機、特に車
両用変速機として好適なＶベルト式無段変速機に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、種々の形式の無段変速機が提
案され、一部が実用化されている。無段変速機は、駆動
プーリと、従動プーリと、両プーリ間に巻き掛けられた
ベルトとを備えており、駆動プーリと従動プーリのベル
ト巻き掛け径を逆方向に変化させることにより、変速比
を無段階に可変としたものである。そのため、変速ショ
ックがなく、円滑な走行を実現できるという利点があ
る。

【０００３】特開昭６２−１５９８４６号公報には、ベ
ルトを巻き掛けた駆動プーリと従動プーリとを備え、両
プーリに可動シーブを軸方向へ移動させるアクチュエー
タ機構を設け、単一の電動モータにより駆動プーリおよ
び従動プーリの可動シーブを軸方向に同期駆動させて変
速比を可変する無段変速機が提案されている。アクチュ
エータ機構としては、例えばボールネジ機構が用いら
れ、ボールネジ機構の雌ねじ部材または雄ねじ部材を電
動モータによって回転させることにより、可動シーブを
軸方向へ移動させ、変速比を高精度に制御することがで
きる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に、無段変速機の
場合、駆動プーリおよび従動プーリのベルト巻き掛け
径、および可動シーブの軸方向移動量は同等に設定され
ている。つまり、Ｌｏｗ（最大変速比）時における駆動
プーリのベルト巻き掛け径と、Ｈｉｇｈ（最小変速比）
時における従動プーリのベルト巻き掛け径は等しく、Ｌ
ｏｗ時における従動プーリのベルト巻き掛け径と、Ｈｉ
ｇｈ時における駆動プーリのベルト巻き掛け径は等し
い。

【０００５】Ｌｏｗ時においては、駆動プーリのベルト
巻き掛け径が最小、従動プーリのベルト巻き掛け径が最
大となるが、Ｌｏｗ時には駆動プーリに大きなトルクが
作用するので、ベルトには最大負荷がかかる。そのた
め、ベルト寿命を考慮すると、Ｌｏｗ時の駆動プーリの
ベルト巻き掛け径をできるだけ大きく設定するのが望ま
しい。しかし、Ｌｏｗ時における駆動プーリのベルト巻
き掛け径を大きくすると、必然的にＨｉｇｈ時における
従動プーリのベルト巻き掛け径も大きくなるので、変速
比の可変幅が減少し、燃費や動力性能が低下するという
欠点がある。また、Ｌｏｗ時における駆動プーリのベル
ト巻き掛け径を大きくすると同時に、Ｌｏｗ時における
従動プーリのベルト巻き掛け径を大きくすれば、変速比
の可変幅は確保できるが、プーリの直径が大きくなり、
車両への搭載の点で不利になる。このように、従来の無
段変速機では、ベルトに掛かる最大負荷を軽減しようと
すれば、変速比の可変幅が制限され、変速比の可変幅を
確保しようとすれば、プーリの外径寸法が大きくなると
いう問題があった。

【０００６】そこで、本発明の目的は、Ｌｏｗ時におけ
るベルトの負荷を軽減しながら、プーリの直径を大きく
せずに、変速比の可変幅を拡張できる無段変速機を提供
することにある。また、他の目的は、ベルトの位置を変
速比によって自由に設定でき、テンションローラの位置
を調整することが可能な無段変速機を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、ベルトを巻き掛けた駆動
プーリと従動プーリとを備え、両プーリに可動シーブを
軸方向へ移動させるアクチュエータ機構を設け、単一の
電動モータによりアクチュエータ機構を介して駆動プー
リおよび従動プーリの可動シーブを軸方向に同期駆動さ
せ、変速比を可変する無段変速機において、最大変速比
から最小変速比までの従動プーリの可動シーブの軸方向
移動量が駆動プーリの可動シーブの軸方向移動量に比べ
て大きくなるように、駆動プーリおよび従動プーリのア
クチュエータ機構を設定するとともに、両プーリ間のベ
ルトを押圧して所定のベルト張力を得るテンショナ装置
を設けたことを特徴とする無段変速機を提供する。ま
た、請求項３に記載の発明は、ベルトを巻き掛けた駆動
プーリと従動プーリとを備え、両プーリに可動シーブを
軸方向へ移動させるアクチュエータ機構を設け、単一の
電動モータによりアクチュエータ機構を介して駆動プー
リおよび従動プーリの可動シーブを軸方向に同期駆動さ
せ、変速比を可変する無段変速機において、最大変速比
から最小変速比までの駆動プーリの可動シーブの軸方向
移動量と従動プーリの可動シーブの軸方向移動量とが等
しく、かつ上記電動モータの１回転当たりの各プーリの
可動シーブの軸方向移動量が変速比によって変化するよ
うに、駆動プーリおよび従動プーリのアクチュエータ機
構を設定するとともに、両プーリ間のベルトを押圧して
所定のベルト張力を得るテンショナ装置を設けたことを
特徴とする無段変速機を提供する。

【０００８】本発明の場合、Ｈｉｇｈ〜Ｌｏｗ間の駆動
プーリの可動シーブの軸方向移動量（ストローク量）に
比べて、従動プーリの可動シーブの軸方向移動量（スト
ローク量）の方が大きい。そのため、Ｌｏｗ時における
駆動プーリのベルト巻き掛け径より、Ｈｉｇｈ時におけ
る従動プーリのベルト巻き掛け径を小さくできる。例え
ば、Ｌｏｗ時における駆動プーリのベルト巻き掛け径を
通常の無段変速機と同等（Ｌｏｗ時の変速比を通常の無
段変速機と同等）にした場合には、Ｈｉｇｈ時には、従
動プーリのベルト巻き掛け径を通常の無段変速機に比べ
て小さく（Ｈｉｇｈ時の変速比を通常の無段変速機に比
べて小さく）することができる。したがって、変速比の
可変幅を通常の無段変速機より拡張できるとともに、プ
ーリの直径が大きくなることがない。なお、Ｈｉｇｈ時
に従動プーリのベルト巻き掛け径が通常の無段変速機に
比べて小さくなるが、Ｈｉｇｈ時には伝達トルクが小さ
いので、ベルト巻き掛け径が小さくてもベルトの最大負
荷が増大せず、ベルト寿命を低下させることがない。

【０００９】上記のように駆動プーリの可動シーブのス
トローク量に比べて従動プーリの可動シーブのストロー
ク量を大きくすると、Ｌｏｗ時とＨｉｇｈ時とでベルト
の有効長さが変化してしまい、特にＨｉｇｈ時にベルト
に弛みが生じる。そこで、本発明では、両プーリ間のベ
ルトを押圧して所定のベルト張力を得るテンショナ装置
を設けてある。このテンショナ装置は、例えば特開昭６
２−１５９８４６号公報に記載のような、プーリの背後
に設けられ伝達トルクに対応した軸力を発生する調圧機
構とは異なり、ベルトの弛みを吸収し、ベルト巻き掛け
径を変化させずにベルト張力だけを調整できるものであ
る。テンショナ装置としては、テンションローラによっ
てベルトの緩み側を外側から押圧するもの、ベルトの緩
み側を内側から押圧するもの、ベルトの緩み側および張
り側の双方を押圧するものなどがある。テンションロー
ラの押圧力の発生源としては、スプリングのみを用いた
ものと、スプリングとアクチュエータとを併用したもの
とがある。アクチュエータとしては、電動モータ、エン
ジン負圧などの空気圧を用いたアクチュエータ、油圧を
用いたアクチュエータなどが使用可能である。

【００１０】アクチュエータ機構としては、例えばボー
ルネジ機構やカム機構などがある。ボールネジ機構の場
合、雌ねじ部材または雄ねじ部材の一方を固定部に固定
し、他方を各プーリの可動シーブの背後に相対回転可能
に設け、この部材を電動（変速用）モータで駆動するこ
とにより、両プーリの可動シーブを逆方向に移動させ、
変速比を可変とすればよい。また、カム機構の場合に
は、固定部にカムを設けるとともに、可動シーブの背後
にカムと接触するカムフォロワを相対回転可能に設け、
カムフォロワを変速用モータで回転させることにより、
可動シーブを軸方向へ移動させればよい。

【００１１】請求項２のように、電動モータの１回転当
たりの駆動プーリの可動シーブの軸方向移動量と従動プ
ーリの可動シーブの軸方向移動量とを、変速比に拘わら
ずそれぞれ一定とすれば、既存の機構を用いて簡単に実
現できる。例えばアクチュエータ機構としてボールネジ
を用いた場合、駆動プーリのボールネジに比べて従動プ
ーリのボールネジのねじピッチを大きくすれば、電動モ
ータの１回転当たりの従動プーリの可動シーブの軸方向
移動量を駆動プーリの可動シーブの軸方向移動量に比べ
て一定比率だけ大きくすることができる。また、カム機
構を用いた場合には、駆動プーリのカム面の勾配に比べ
て従動プーリのカム面の勾配を大きくすれば実現でき
る。さらに、電動モータの回転を各プーリに設けられた
変速ギヤを介してアクチュエータ機構に伝達する場合に
は、電動モータから従動プーリの変速ギヤへのギヤ比
を、電動モータから駆動プーリの変速ギヤへのギヤ比よ
り小さくすることでも、実現できる。

【００１２】請求項３では、駆動プーリおよび従動プー
リの可動シーブの総ストローク量を同一とし、電動モー
タの１回転当たりの各プーリの可動シーブの軸方向移動
量を変速比によって変化させるものである。プーリ間に
巻き掛けられたベルトの位置は変速比によって変化する
ので、それに応じてテンショナ装置のテンションローラ
の位置も変化し、ベルト張力が変動したり、テンション
ローラがプーリと干渉することがある。これに対し、上
記のように変速比によって各プーリの可動シーブの移動
量を可変とすれば、ベルトの位置を変速比によって自由
に設定でき、テンションローラの位置も変速比によって
調整することができる。その結果、テンションローラの
移動量を少なくしたり、テンションローラをプーリと干
渉しない位置へ変位させることが可能となる。

【００１３】請求項４のように、電動モータの１回転当
たりの駆動プーリの可動シーブの軸方向移動量を、Ｌｏ
ｗ〜Ｍｉｄ（中間変速比）までの範囲に比べて、Ｍｉｄ
〜Ｈｉｇｈまでの範囲で小さくし、電動モータの１回転
当たりの従動プーリの可動シーブの軸方向移動量を、Ｌ
ｏｗ〜Ｍｉｄまでの範囲に比べて、Ｍｉｄ〜Ｈｉｇｈま
での範囲で大きくするのが望ましい。一般のＶベルト式
無段変速機の場合、Ｍｉｄ（変速比≒１）において最も
ベルトの弛みが大きく、テンションローラをベルトに押
しつける場合には、Ｍｉｄにおいてテンションローラの
変位量が最も大きくなる。テンションローラの押し付け
力をスプリングで与えた場合には、Ｍｉｄにおけるベル
ト張力が最も低くなり、ＨｉｇｈまたはＬｏｗにおける
ベルト張力との変動幅が大きい。そこで、請求項４のよ
うに駆動プーリの可動シーブの軸方向移動割合をＬｏｗ
側が大きくなるようにし、従動プーリの可動シーブの軸
方向移動割合をＨｉｇｈ側が大きくなるようにすること
によって、Ｍｉｄにおけるベルト巻き掛け必要長さが長
くなり、テンションローラの変位量が少なくなり、ベル
ト張力の変動を少なくすることができる。なお、変速比
によって各プーリの可動シーブの移動量を可変とする方
法としては、例えばアクチュエータとしてカム機構を用
いた場合には、駆動プーリのカム面の勾配をＨｉｇｈ側
に比べてＬｏｗ側が大きくなるようにし、従動プーリの
カム面の勾配をＬｏｗ側に比べてＨｉｇｈ側が大きくな
るように設定すればよい。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１〜図４は本発明にかかる無段
変速機の一例の具体的構造を示し、図５はその骨格構造
を示す。この無段変速機はＦＦ横置き式の変速機であ
り、大略、エンジン出力軸１によって駆動される発進機
構２、発進機構２の出力軸である入力軸３、動力軸４、
駆動プーリ１１を有する駆動軸１０、従動プーリ２１を
有する従動軸２０、駆動プーリ１１と従動プーリ２１に
巻き掛けられたＶベルト１５、減速軸３０、車輪と連結
された出力軸３２、変速用モータ４０、テンショナ装置
５０などで構成されている。入力軸３，動力軸４，駆動
軸１０，従動軸２０，減速軸３０および出力軸３２はい
ずれも非同軸で、かつ平行に配置されている。

【００１５】この実施例の発進機構２は乾式クラッチで
構成され、レリーズフォーク２ａを発進制御用モータ
（図示せず）によって作動させることにより、断接制御
および半クラッチ制御を行なうことが可能である。入力
軸３は軸受を介して変速機ケース６によって回転自在に
支持され、入力軸３に一体回転可能に設けられた前進用
ギヤ３ａと後進用ギヤ３ｂとが変速機ケース６の第２ギ
ヤ室６ｃ内に挿入されている。

【００１６】動力軸４は変速機ケース６の左右の側壁に
架け渡して設けられ、両端部が軸受によって回転自在に
支持されている。動力軸４のエンジン側端部には、入力
軸３の前進用ギヤ３ａと噛み合う前進用ギヤ４ａが一体
に設けられ、反エンジン側端部には減速ギヤ４ｂが固定
されている。動力軸４の減速ギヤ４ｂは、駆動軸１０の
反エンジン側の端部に回転自在に支持された減速ギヤ１
０ａと噛み合い、動力軸４から駆動軸１０へ駆動力をベ
ルト駆動に適した減速比で伝達している。減速ギヤ１０
ａは駆動軸１０の反エンジン側に設けられたシンクロ式
の前進切替手段１２によって駆動軸１０に対して選択的
に連結される。つまり、切替手段１２は前進位置Ｄと中
立位置Ｎの２位置に切替可能である。減速ギヤ４ｂ，減
速ギヤ１０ａ，前進切替手段１２は前進用直結伝達機構
１３を構成しており、この前進用直結伝達機構１３は変
速機ケース６の反エンジン側に形成された第１ギヤ室６
ａ内に収容されている。第１ギヤ室６ａ内は油で潤滑さ
れている。

【００１７】駆動プーリ１１は、駆動軸１０上に固定さ
れた固定シーブ１１ａと、駆動軸１０上に軸方向移動自
在に支持された可動シーブ１１ｂと、可動シーブ１１ｂ
の背後に設けられたアクチュエータ１４とを備え、アク
チュエータ１４はＶベルト１５よりエンジン側に配置さ
れている。この実施例のアクチュエータ１４は、変速用
モータ４０によって軸方向に移動されるボールネジ機構
であり、可動シーブ１１ｂに軸受１４ａを介して相対回
転自在に支持された雌ねじ部材１４ｂと、変速機ケース
６に支持された雄ねじ部材１４ｃとを備え、雌ねじ部材
１４ｂの外周部には変速ギヤ１４ｄが固定されている。
変速ギヤ１４ｄは駆動プーリ１１を構成する可動シーブ
１１ｂより大径で、かつ薄肉なギヤである。

【００１８】従動プーリ２１は、従動軸２０上に固定さ
れた固定シーブ２１ａと、従動軸２０上に軸方向移動自
在に支持された可動シーブ２１ｂと、可動シーブ２１ｂ
の背後に設けられたアクチュエータ２２とを備え、アク
チュエータ２２はＶベルト１５より反エンジン側に配置
されている。このアクチュエータ２２も駆動プーリ１１
のアクチュエータ１４と同様の構成を有するボールネジ
機構であり、可動シーブ２１ｂに軸受２２ａを介して相
対回転自在に支持された雌ねじ部材２２ｂと、変速機ケ
ース６に支持された雄ねじ部材２２ｃとを備え、雌ねじ
部材２２ｂの外周部には変速ギヤ２２ｄが固定されてい
る。この変速ギヤ２２ｄも従動プーリ２１を構成する可
動シーブ２１ｂより大径で、かつ薄肉なギヤである。

【００１９】従動軸２０の従動プーリ２１よりエンジン
側の部位には、後進用ギヤ２４が回転自在に支持されて
おり、このギヤ２４は入力軸３に固定された後進用ギヤ
３ｂと噛み合っている。ギヤ２４はシンクロ式の後進切
替手段２５によって従動軸２０に対して選択的に連結さ
れる。つまり、切替手段２５は後進位置Ｒと中立位置Ｎ
の２位置に切替可能である。上記後進用ギヤ３ｂとギヤ
２４と後進切替手段２５とで後進用直結伝達機構２６が
構成される。

【００２０】従動軸２０のエンジン側端部には、減速ギ
ヤ２７が一体に形成されており、この減速ギヤ２７は減
速軸３０に固定されたギヤ３０ａと噛み合い、さらに減
速軸３０に一体に形成されたギヤ３０ｂを介して差動装
置３１のリングギヤ３１ａに噛み合っている。減速軸３
０のギヤ３０ａ，３０ｂおよびリングギヤ３１ａによっ
て減速機構２９が構成されている。そして、差動装置３
１に設けられた出力軸３２を介して車輪が駆動される。
上記後進用直結伝達機構２６、減速軸３０および差動装
置３１は変速機ケース６のエンジン側に形成された第２
ギヤ室６ｂ内に収容されている。このギヤ室６ｂは油で
潤滑されている。なお、ギヤ室６ｂには入力軸３の前進
用ギヤ３ａと動力軸４の前進用ギヤ４ａも収容され、同
様に潤滑されている。

【００２１】変速機ケース６の第１ギヤ室６ａと第２ギ
ヤ室６ｂとは、上述のように潤滑されており、駆動プー
リ１１と従動プーリ２１は、第１ギヤ室６ａと第２ギヤ
室６ｂとの間に挟まれたプーリ室６ｃ内に配置されてい
る。この実施例ではプーリ室６ｃは無潤滑空間であり、
Ｖベルト１５も乾式駆動ベルトが用いられている。

【００２２】軸方向に分離された第１ギヤ室６ａ内の潤
滑油と第２ギヤ室６ｂ内の潤滑油とを循環させるため、
動力軸４の軸心穴４ｃと、後述する第２変速軸４６と動
力軸４との半径方向隙間５とによって、供給油路とリタ
ーン油路とが形成されている。軸心穴４ｃと半径方向隙
間５は、いずれが供給油路またはリターン油路であって
もよい。このように動力軸４と第２変速軸４６との隙間
５に油を流通させることで、両軸の間を潤滑できる。

【００２３】上記構成よりなる無段変速機の前進時およ
び後進時の動力伝達経路について、図６，図７を参照し
て説明する。前進時には、シフトレバーを操作して前進
切替手段１２を前進位置Ｄへ切り替える。このとき、後
進切替手段２５は自動的にＮ位置へ切り替わる。図６に
示すように、発進機構２から入力軸３を介して入力され
た動力は、太線矢印で示すように、前進用ギヤ３ａ、前
進用ギヤ４ａ、動力軸４、前進用直結伝達機構１３
（減速ギヤ４ｂ，減速ギヤ１０ａ，前進切替手段１
２）、駆動軸１０、駆動プーリ１１、Ｖベルト１５、従
動プーリ２１、従動軸２０、減速ギヤ２７、減速軸３
０、差動装置３１を介して出力軸３２に伝達される。一
方、後進時には、シフトレバーを操作して後進切替手段
２５を後進位置Ｒへ切り替える。このとき、前進切替手
段１２は自動的にＮ位置へ切り替わる。図７に示すよう
に、発進機構２から入力軸３を介して入力された動力
は、太線矢印で示すように、後進用直結伝達機構２６
（後進用ギヤ３ｂ，後進用ギヤ２４，後進切替手段２
５）、従動軸２０、減速ギヤ２７、減速軸３０、差動装
置３１を介して出力軸３２に伝達される。後述するよう
に、Ｖベルト１５の緩み側を押し付けてベルト推力を与
えるテンショナ装置５０が設けられているが、Ｖベルト
１５が逆回転すると緩み側も逆転するので、テンショナ
装置５０が緊張側を押しつけることになり、Ｖベルト１
５に過大な負荷がかかる。しかしながら、この実施例で
は、駆動プーリ１１、従動プーリ２１およびＶベルト１
５からなる無段変速部は前進時のみ駆動され、後進時に
は駆動されないので、Ｖベルト１５には逆負荷が掛から
ず、負担を軽減できる。

【００２４】次に、この無段変速機における変速比可変
機構について、図１および図８，９を参照して説明す
る。変速機ケース６の外側部、特に駆動プーリ１１より
斜め上方の部位に変速用モータ４０が取り付けられてい
る（図１参照）。変速用モータ４０はブレーキ４１を有
するサーボモータであり、その出力ギヤ４２は減速ギヤ
４３に噛み合い、これらギヤ４２，４３は油で潤滑され
たモータハウジング４４内に収容され、予め組立られて
いる。減速ギヤ４３の軸部４３ａはモータハウジング４
４から突出しており、モータハウジング４４を変速機ケ
ース６に固定したとき、軸部４３ａは変速機ケース６に
回転自在に支持されたスリーブ状の第１変速軸４５にイ
ンロー嵌合され、一体回転可能に連結される。このよう
にモータハウジング４４と変速機ケース６の内部とが隔
離されているので、モータハウジング４４内の潤滑油が
変速機ケース６内に流れ込むのを防止できる。第１変速
軸４５に設けられたギヤ４５ａは可動シーブ１１ｂの移
動ストローク分の長さを有する台形ギヤであり、駆動プ
ーリ２１に設けられた変速ギヤ１４ｄと噛み合ってい
る。第１変速軸４５のギヤ４５ａを回転させると、変速
ギヤ１４ｄが追随回転することでボールネジ機構（アク
チュエータ１４）の作用により、可動シーブ１１ｂを軸
方向へ移動させることができる。つまり、駆動プーリ１
１のベルト巻き掛け径を連続的に変化させることができ
る。

【００２５】駆動プーリ１１の変速ギヤ１４ｄは、動力
軸４の外周に相対回転自在に挿通されたスリーブ状の第
２変速軸４６の第１アイドラギヤ４６ａと噛み合い、さ
らに第２変速軸４６の第２アイドラギヤ４６ｂは従動プ
ーリ２１の変速ギヤ２２ｄと噛み合っている。これらア
イドラギヤ４６ａ，４６ｂも、第１変速軸４５のギヤ４
５ａと同様に、可動シーブ１１ｂ，２１ｂの移動ストロ
ーク分の長さを有する台形ギヤで構成されている。変速
用モータ４０の回転力は、第１変速軸４５，駆動プーリ
１１の変速ギヤ１４ｄ，第２変速軸４６を介して従動プ
ーリ２１の変速ギヤ２２ｄへと伝達される。そのため、
ボールネジ機構（アクチュエータ２２）の作用により、
可動シーブ２１ｂを軸方向へ移動させることができる。
駆動プーリ１１の可動シーブ１１ａと従動プーリ２１の
可動シーブ２１ａは互いに同期し、かつ互いにベルト巻
き掛け径を逆方向に変化させながら軸方向へ移動するこ
とができる。なお、変速用モータ４０としてブレーキ付
きモータを用いた理由は、変速用モータ４０の回転力を
伝達するギヤ列（４２，４３，４５，１４ｄ，４６ａ，
４６ｂ，２２ｄ）がすべて可逆ギヤで構成されている関
係で、ベルト張力による可動シーブの反力によってギヤ
列が回転して変速比が変化する恐れがあるので、ブレー
キ４１の制動力によってギヤ列が回転するのを防止する
ためである。

【００２６】図８に示すように、従動プーリ２１のボー
ルネジ機構１４のねじピッチＰ₂ は、駆動プーリ１１の
ボールネジ機構１４のねじピッチＰ₁ より大きい。すな
わち、Ｐ₁ ＜Ｐ₂ 変速用モータ４０から駆動プーリ１１の変速ギヤ１４ｄ
へのギヤ比と、変速用モータ４０から従動プーリ２１の
変速ギヤ２２ｄへのギヤ比とは等しく設定されているの
で、変速用モータ４０の１回転当たりの可動シーブの軸
方向移動量は、従動プーリ２１の方が駆動プーリ１１よ
り大きく、かつＬｏｗからＨｉｇｈまでの可動シーブの
全軸方向移動量も、従動プーリ２１の方が駆動プーリ１
１より大きい。

【００２７】図９に示すように、Ｌｏｗ時における駆動
プーリ１１のベルト巻き掛け径をＤ_L1、Ｌｏｗ時におけ
る従動プーリ２１のベルト巻き掛け径をＤ_L2、Ｈｉｇｈ
時における駆動プーリ１１のベルト巻き掛け径をＤ_H1、
Ｈｉｇｈ時における従動プーリ２１のベルト巻き掛け径
をＤ_H2とすると、次の関係に設定されている。Ｄ_L1＞Ｄ_H2 Ｄ_L2＝Ｄ_H1 Ｌｏｗ時にはベルトに最大負荷がかかるので、ベルト寿
命を考慮してＬｏｗ時における駆動プーリのベルト巻き
掛け径Ｄ_L1を、Ｈｉｇｈ時における従動プーリ２１のベ
ルト巻き掛け径Ｄ_H2より大きく設定してある。これに対
し、Ｈｉｇｈ時には伝達トルクが小さいので、従動プー
リ２１のベルト巻き掛け径Ｄ_H2が小さくても、ベルト寿
命にはさほど影響しない。また、Ｌｏｗ時における従動
プーリ２１のベルト巻き掛け径Ｄ_L2とＨｉｇｈ時におけ
る駆動プーリ１１のベルト巻き掛け径Ｄ_H1とを等しくす
ることで、プーリ径が大きくなるのを規制している。例
えば、Ｄ_L1、Ｄ_L2およびＤ_H1の値を通常の無段変速機と
同等に設定した場合、Ｌｏｗ時の変速比ｒ_L は、ｒ_L ＝Ｄ_L2／Ｄ_L1 となり、その変速比ｒ_L は通常の無段変速機と等しい。
一方、Ｈｉｇｈ時の変速比ｒ_H は、ｒ_H ＝Ｄ_H2／Ｄ_H1 となるが、Ｄ_H2の値が通常の無段変速機より小さいの
で、変速比ｒ_H も通常の無段変速機より小さくなる。し
たがって、変速比ｒ_L と変速比ｒ_H との比（または差）
で与えられる変速比可変幅が通常の無段変速機より広く
なり、ワイドレンジな無段変速機を実現できる。なお、
上記のように変速比可変幅を拡張できる反面、両プーリ
１１，２１に巻きかけられたベルト有効長さが、Ｌｏｗ
時とＨｉｇｈ時とで変化する。つまり、Ｈｉｇｈ時にお
ける従動プーリ２１のベルト巻き掛け径Ｄ_H2が小さいた
め、ベルト１５に弛みが発生する。この弛みを後述する
テンショナ装置５０で吸収している。

【００２８】この実施例では、従動プーリ２１の可動シ
ーブ２１ｂの軸方向移動量を、駆動プーリ１１の可動シ
ーブ１１ｂの軸方向移動量より大きくするために、従動
プーリ２１のボールネジ機構１４のねじピッチＰ₂ を、
駆動プーリ１１のボールネジ機構１４のねじピッチＰ₁
より大きくしたが、これに限るものではない。例えば、
駆動プーリ１１の変速ギヤ１４ｄに比べて従動プーリ２
１の変速ギヤ２２ｄの直径を小さくすることで、変速用
モータ４０から駆動プーリ１１の変速ギヤ１４ｄへのギ
ヤ比より、変速用モータ４０から従動プーリ２１の変速
ギヤ２２ｄへのギヤ比を小さくしても、同様の作用効果
を得ることができる。この場合には、駆動プーリ１１の
ボールネジ機構１４と従動プーリ２１のボールネジ機構
１４のねじピッチＰ₁ ，Ｐ₂ は等しくてよい。

【００２９】次に、Ｖベルト１５にベルト推力を与える
テンショナ装置５０について説明する。上記のようにプ
ーリ１１，２１のベルト巻き掛け径は変速用モータ４０
によって可変されるが、それだけでは伝達トルクによっ
てＶベルト１５とプーリ１１，２１との間に滑りが発生
してしまう。そこで、伝達トルクに応じたベルト推力
（ベルト張力）を与えるため、図３，図４に示されるよ
うなテンショナ装置５０が設けられている。テンショナ
装置５０はテンションローラ５１を備え、このテンショ
ンローラ５１はリンク５２を介してアーム５３によって
揺動可能に支持されている。アーム５３の揺動軸５３ａ
は駆動プーリ１１の斜め上方の部位に設けられ、スプリ
ング５４によってＶベルト１５方向に付勢されている。
そのため、テンションローラ５１は所定の荷重でＶベル
ト１５の緩み側を内側に向かって押し付けている。この
ように外側から内側に向かってＶベルト１５を押圧する
ことで、所定のベルト推力を得るとともに、プーリ１
１，２１に対するＶベルト１５の巻き付け長さを長く
し、伝達効率を高めている。リンク５２は、その一端部
の軸５２ａがアーム５２の先端部に回動自在に支承さ
れ、他端部の軸５２ｂにテンションローラ５１の中心部
が回転自在に支持されている。アーム５３の先端部外周
面にはギヤ部５３ｂが形成され、このギヤ部５３ｂに張
力調整用アシストモータ５５のピニオンギヤ５６が噛み
合っている。上記スプリング５４は初期推力を与えてお
り、アシストモータ５５を正逆いずれかの方向に駆動す
ることによって、初期推力に対してモータ推力を加減
し、最適なベルト推力が得られるように調整している。
なお、伝達トルクの変動が比較的小さい車両の場合に
は、アシストモータ５５を省略してスプリング５４のみ
で推力を与えてもよい。また、テンションローラ５１は
Ｖベルト１５を外側から内側に向かって押圧するものに
限らず、内側から外側に向かって押圧してもよい。

【００３０】上記テンションローラ５１はリンク５２を
介してアーム５３に取り付けられている。その理由は、
もしアーム５３にテンションローラ５１を直接取り付け
ると、テンションローラ５１がアーム５３の揺動軸５３
ａを中心とする回転軌跡で移動するので、無段変速機が
ＬｏｗからＨｉｇｈまで変速した時、テンションローラ
５１がいずれかのプーリと干渉する可能性があるからで
ある。これに対し、テンションローラ５１をリンク５２
を介してアーム５３に取り付けることで、２自由度のリ
ンク構造となり、ＬｏｗからＨｉｇｈまでの各変速比に
おいて、テンションローラ５１が自動的に干渉のない位
置へ移動できる。

【００３１】テンショナ装置５０は、スプリング５４の
ばね力によるベルト１５の初期張力に対して、アシスト
モータ５５のアシスト力を付加することにより、任意の
ベルト張力特性に制御することが可能である。スプリン
グ５４のばね力によるベルト張力をＴｓとし、アシスト
モータ５５によるベルト張力をＴａとすると、最終的な
ベルト張力Ｔｂは、Ｔｂ＝Ｔｓ±Ｔａとすることができる。例えばＴｓ＝５００Ｎ・ｍ、Ｔａ
＝２００Ｎ・ｍとすると、Ｔｂは３００Ｎ・ｍ〜７００
Ｎ・ｍの範囲で可変とすることができる。したがって、
比較的小さな発生トルクのアシストモータ５５であって
も、広範囲でベルト張力を可変とすることができる。

【００３２】図１０〜図１２は本発明にかかる無段変速
機の第２実施例を示す。なお、図８と同一部分には同一
符号を付して重複説明を省略する。図１０において、駆
動プーリ１１の可動シーブ１１ｂの背後にはカム機構よ
りなるアクチュエータ６０が設けられている。このアク
チュエータ６０は、可動シーブ１１ｂに対し軸受１４ａ
を介して相対回転自在に取り付けられた取付リング６１
を備え、この取付リング６１の外周部に変速ギヤ１４ｄ
が固定されている。取付リング６１には複数個のカムフ
ォロワ６２が取り付けられ、これらカムフォロワ６２は
変速機ケースなどの固定部に固定されたカム６３のカム
面６３ａに接触している。従動プーリ２１の可動シーブ
２１ｂの背後にもカム機構よりなるアクチュエータ７０
が設けられている。このアクチュエータ７０も、可動シ
ーブ２１ｂに対し軸受２２ａを介して相対回転自在に取
り付けられた取付リング７１を備え、この取付リング７
１の外周部に変速ギヤ１４ｄが固定されている。取付リ
ング７１には複数個のカムフォロワ７２が取り付けら
れ、これらカムフォロワ７２は変速機ケースなどの固定
部に固定されたカム７３のカム面７３ａに接触してい
る。

【００３３】図１１に示すように、駆動プーリ１１のカ
ム６３のカム面６３ａの形状は、ＬｏｗからＭｉｄまで
の勾配が大きく、ＭｉｄからＨｉｇｈまでの勾配が小さ
い。つまり、変速用モータ４０の１回転当たりの駆動プ
ーリ１１の可動シーブ１１ｂの軸方向移動量を、Ｌｏｗ
とＭｉｄとの範囲に比べて、ＭｉｄとＨｉｇｈとの範囲
で小さくしてある。一方、従動プーリ２１のカム７３の
カム面７３ａの形状は、ＬｏｗからＭｉｄまでの勾配が
小さく、ＭｉｄからＨｉｇｈまでの勾配が大きい。つま
り、変速用モータ４０の１回転当たりの従動プーリ２１
の可動シーブ２１ｂの軸方向移動量を、ＬｏｗとＭｉｄ
との範囲に比べて、ＭｉｄとＨｉｇｈとの範囲で大きく
してある。なお、カム面６３ａ，７３ａの高さＳは互い
に等しいので、駆動プーリ１１の可動シーブ１１ｂの全
ストローク量Ｓと従動プーリ２１の可動シーブ２１ｂの
全ストローク量Ｓとは等しい。

【００３４】カム面６３ａ，７３ａの形状を上記のよう
に設定することで、図１２に示すように、駆動プーリ１
１のＬｏｗからＭｉｄまでのベルト巻き掛け半径の変化
幅Ｒａは、ＭｉｄからＨｉｇｈまでのベルト巻き掛け半
径の変化幅Ｒｂより大きくなる。一方、従動プーリ２１
のＬｏｗからＭｉｄまでのベルト巻き掛け半径の変化幅
Ｒｃは、ＭｉｄからＨｉｇｈまでのベルト巻き掛け半径
の変化幅Ｒｄより小さくなる。Ｒａ＞ＲｂＲｃ＜Ｒｄその結果、Ｍｉｄ状態では駆動プーリ１１および従動プ
ーリ２１ともにベルト巻き掛け径が、Ｌｏｗ位置とＨｉ
ｇｈ位置との中間位置におけるベルト巻き掛け径より大
きくなり、ベルトの弛みを少なくできる。すなわち、図
９と図１２とを対比すれば明らかなように、Ｍｉｄ時に
おけるテンションローラ５１の落ち込み量が少なくな
り、Ｍｉｄ時とＬｏｗ時およびＨｉｇｈ時とにおけるテ
ンションローラ５１の落ち込み量がほぼ等しくなり、ア
ーム５３の振れ角をほぼ一定にできる。換言すれば、ア
ーム５３にかかるスプリング５４の付勢力をほぼ一定に
保つことができるので、ベルト張力の変動を少なくで
き、ベルトの寿命向上に役立つ。

【００３５】第２実施例では、駆動プーリ１１および従
動プーリ２１のカム面６３ａ，７３ａの高さＳを互いに
等しくしたが、図１１に破線で示すように、従動プーリ
２１のカム面７３ａの高さＳ’を、駆動プーリ１１のカ
ム面６３ａの高さＳより高くしてもよい。この場合に
は、図８に説明した例と同様に、駆動プーリ１１の可動
シーブ１１ｂの全ストローク量Ｓに比べて、従動プーリ
２１の可動シーブ２１ｂの全ストローク量Ｓ’を大きく
できるので、変速比の可変幅を拡張することが可能であ
る。

【００３６】第１，第２実施例では、テンショナ装置５
０として、アーム５３とリンク５２とを用いた２自由度
系の例を示したが、これに限るものではなく、アーム５
３やリンク５２を使用せずに、テンションローラ５１を
ベルト１５に対して軸方向に直接付勢してもよい。ま
た、テンションローラ５１をベルト１５に押しつける付
勢手段として、スプリング力をアシストするアシストモ
ータ５５を設けたが、モータ５５に代えて油圧または空
圧を用いたシリンダなどを用いることが可能である。第
１実施例（図１〜図９参照）では、アクチュエータとし
てボールネジ機構を用いたが、ボールネジ機構に代えて
図１０に示すようなカム機構を用いることもできる。こ
の場合には、カム面の勾配を変速比に関係なく一定に
し、かつ駆動プーリに比べて従動プーリのカム面の勾配
を大きくすればよい。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
に記載の発明によれば、従動プーリの可動シーブの全ス
トローク量を駆動プーリの可動シーブの全ストローク量
に比べて大きくしたので、Ｌｏｗ時の変速比を通常の無
段変速機と同等とした場合には、Ｈｉｇｈ時における変
速比を通常の無段変速機に比べて小さくできる。したが
って、Ｌｏｗ時における駆動プーリのベルト巻き掛け径
を小さくせず、ベルト負荷を軽減しながら、変速比の可
変幅を通常の無段変速機より拡張できる。また、プーリ
の最大巻き掛け径を大きくする必要がないので、プーリ
の直径が大きくなることがなく、無段変速機が大型化す
ることがない。また、請求項３に記載の発明によれば、
駆動プーリおよび従動プーリの可動シーブの総ストロー
ク量を同一とし、電動モータの１回転当たりの各プーリ
の可動シーブの軸方向移動量を変速比によって変化させ
るので、ベルトの位置を変速比によって自由に設定で
き、テンションローラの位置も変速比によって自由に調
整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる無段変速機の一例の展開断面図
である。

【図２】図１の無段変速機の内部構造の側面図である。

【図３】図１の無段変速機のプーリ部分の断面図であ
る。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線拡大断面図である。

【図５】図１の無段変速機のスケルトン図である。

【図６】前進時における無段変速機の動力伝達経路を示
すスケルトン図である。

【図７】後進時における無段変速機の動力伝達経路を示
すスケルトン図である。

【図８】図１に示す無段変速機の主要部分の詳細断面図
である。

【図９】図８に示す無段変速機構部分のベルト巻き掛け
径の変化を示す図である。

【図１０】本発明にかかる無段変速機の第２実施例の詳
細断面図である。

【図１１】図１０に示す無段変速機のカム形状を示す図
である。

【図１２】図１０に示す無段変速機のベルト巻き掛け径
の変化を示す図である。

【符号の説明】

１０駆動軸１１駆動プーリ１１ｂ可動シーブ１４アクチュエータ（ボールネジ機構）１５Ｖベルト２０従動軸２１従動プーリ２１ｂ可動シーブ２２アクチュエータ（ボールネジ機構）４０変速用モータ５０テンショナ装置５４スプリング５５アシストモータ６０，７０アクチュエータ（カム機構）

フロントページの続き (72)発明者天満康之大阪府池田市桃園２丁目１番１号ダイハツ工業株式会社内Ｆターム(参考） 3J050 AA02 AB07 BA03 BB02 BB05 CC08 CD06 DA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベルトを巻き掛けた駆動プーリと従動プー
リとを備え、両プーリに可動シーブを軸方向へ移動させ
るアクチュエータ機構を設け、単一の電動モータにより
アクチュエータ機構を介して駆動プーリおよび従動プー
リの可動シーブを軸方向に同期駆動させ、変速比を可変
する無段変速機において、最大変速比から最小変速比ま
での従動プーリの可動シーブの軸方向移動量が駆動プー
リの可動シーブの軸方向移動量に比べて大きくなるよう
に、駆動プーリおよび従動プーリのアクチュエータ機構
を設定するとともに、両プーリ間のベルトを押圧して所
定のベルト張力を得るテンショナ装置を設けたことを特
徴とする無段変速機。
【請求項２】上記電動モータの１回転当たりの駆動プー
リの可動シーブの軸方向移動量と従動プーリの可動シー
ブの軸方向移動量とを、変速比に拘わらずそれぞれ一定
としたことを特徴とする請求項１に記載の無段変速機。
【請求項３】ベルトを巻き掛けた駆動プーリと従動プー
リとを備え、両プーリに可動シーブを軸方向へ移動させ
るアクチュエータ機構を設け、単一の電動モータにより
アクチュエータ機構を介して駆動プーリおよび従動プー
リの可動シーブを軸方向に同期駆動させ、変速比を可変
する無段変速機において、最大変速比から最小変速比ま
での駆動プーリの可動シーブの軸方向移動量と従動プー
リの可動シーブの軸方向移動量とが等しく、かつ上記電
動モータの１回転当たりの各プーリの可動シーブの軸方
向移動量が変速比によって変化するように、駆動プーリ
および従動プーリのアクチュエータ機構を設定するとと
もに、両プーリ間のベルトを押圧して所定のベルト張力
を得るテンショナ装置を設けたことを特徴とする無段変
速機。
【請求項４】上記電動モータの１回転当たりの駆動プー
リの可動シーブの軸方向移動量を、最大変速比から中間
変速比までの範囲に比べて、中間変速比から最小変速比
までの範囲で小さくし、上記電動モータの１回転当たり
の従動プーリの可動シーブの軸方向移動量を、最大変速
比から中間変速比までの範囲に比べて、中間変速比から
最小変速比までの範囲で大きくしたことを特徴とする請
求項１または３に記載の無段変速機。