JP2005511987A

JP2005511987A - 無段変速機及びその制御方法

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Publication number: JP2005511987A
Application number: JP2003549769A
Authority: JP
Inventors: 敏夫海野; 陽至日野; 光兼武部
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2001-12-04
Filing date: 2002-12-04
Publication date: 2005-04-28
Anticipated expiration: 2022-12-04
Also published as: CN100362264C; TW200301806A; US20050037876A1; WO2003048612A3; CN1646834A; JP4216724B2; EP1470349A2; WO2003048612A2; AU2002365783A1; TWI268320B

Abstract

【課題】回転軸上の可動シーブの軸方向位置を計測するセンサを用いることなく可動シーブの軸方向位置制御を可能にするとともに、機構を大型化したり大きな電力消費を伴うことなく、可動シーブの位置を保持して安定した制御ができる無段変速機及びその制御方法を提供する。
【解決手段】回転軸１上に、軸方向の位置が固定された固定シーブ２と軸方向にスライド可能な可動シーブ３とを対向させて装着し、可動シーブ駆動用モータおよびモータの回転により可動シーブ３を軸方向にスライドさせるスライド駆動手段１６を備えた無段変速機において、モータはステップモータ６からなり、ステップモータ６およびスライド駆動手段１６を回転軸１と同軸上に設けた。

Description

本発明は、例えば二輪車や自動車用エンジンに装着され、エンジンからの駆動力を被駆動側の車軸に伝達するためのベルト式無段変速機（ＣＶＴ）及びその制御方法に関するものである。

車両等の無段変速機は、一対のシーブ（駆動側のプライマリシーブ及び被駆動側のセカンダリシーブ）をそれぞれ駆動側及び被駆動側の回転軸に装着し、両シーブ間に無端Ｖベルトを架け渡して両回転軸同士を連結する。各シーブは、軸方向の位置が固定された固定シーブと軸方向にスライド可能な可動シーブとを対向して回転軸に装着したものであり、これら一対の固定シーブおよび可動シーブの対向面はテーパ状（円錐状）に形成され、固定シーブ及び可動シーブ間の間隔に応じて無端Ｖベルトの軸心からの半径方向の位置が変化し、これに応じて回転伝達比（変速比）が無段階に変化する。

従来のＣＶＴにおける可動シーブの軸方向駆動機構の１つとして、ウェイトを用いた遠心力を利用し、ウェイトの拡がりに応じてテーパ面を有するガイド板を介して可動シーブを軸方向に移動させる構成が用いられていた。

しかしながら、ウェイトの遠心力を利用する構成では、一定の遠心力を得ることや微細な調整が困難であり、高精度な変速制御ができない。

また、このような遠心力や油圧によることなく、モータを用いて可動シーブを駆動する無段変速機が知られている（例えば、特許文献１参照）。この公報記載のＣＶＴでは、モータからの回転力を、伝達ギヤを介して軸方向に摺動可能な推進板に伝達し、これを軸方向に駆動して可動シーブを移動させている。

しかしながら、上記公報記載のＣＶＴ構造では、シーブの外側にモータが設けられ、このモータの出力軸と回転軸に装着した推進板との間に伝達ギヤを設けているため、回転軸の周辺にモータや伝達ギヤの設置スペースが必要になり、装置全体が大型化する。

また、回転伝達比の制御には、スライドする可動シーブの軸方向の位置を計測するセンサが必要になり、センサ設置スペースが必要になるとともに部品点数が増えコストも上昇する。

一方、モータ設置スペースの縮小化を図るために、本願出願人は既に先願において、スペース的にコンパクトな構成で可動シーブ（可動円盤）を駆動可能な無段変速機の制御機構を提案している（特許文献２参照）。

この本願出願人の提案による無段変速機の制御機構は、回転軸上に、軸方向の位置が固定された固定円盤と軸方向にスライド可能な可動円盤とを装着し、該可動円盤駆動用モータおよび該モータの回転により前記可動円盤を軸方向にスライドさせるスライド駆動手段を備えた無段変速機の制御機構において、前記モータおよびスライド駆動手段を前記回転軸と同軸上に設けたことを特徴とする無段変速機の制御機構である。

この構成によれば、モータおよびスライド駆動手段を、回転軸外側の周辺スペースに設けることなく回転軸と同軸上に装着するため、回転軸周辺スペースが縮小されコンパクトな構成が得られる。

しかしながら、このように改良された本願出願人による先願記載の無段変速機の制御機構においてもなお、可動円盤の回転軸上での位置を計測するセンサが必要になる。

また無段変速機においては、運転中にトルク変動により可動シーブに対し軸方向の推力が作用する。この推力に対抗して可動シーブを常に所定の制御位置に保持するためには、可動シーブとモータ軸間に遊星機構のように複雑な減速機構を設けたり又はモータに常時通電して推力に対抗するトルクを発生させる必要があり、機構が大きくなったり、消費電力が大きくなる。

一方、円筒状のモータを用いて、これと同軸にスライド駆動手段となる操作部材を設け、可動シーブをスライドさせることが考えられる。この場合、例えば操作部材はその筒状の外周面でモータのロータとスプライン結合し、且つ操作部材の内周面で変速機のハウジングにネジ結合し、モータの回転によりハウジングに対しネジ軸に沿って移動する構成が考えられる（例えば特許文献３参照）。

しかしながら、このような変速機では、操作部材の内外の摺動面に内ネジ及びスプラインが形成されるため、構造が複雑で加工が面倒になり部品精度や信頼性の点で不十分となるおそれがある。また、摺動抵抗が大きくなりモータ負荷が大きくなって消費電力の増大を来たすとともに、高出力で大型のモータが必要になる。

また、ロータと操作部材がスプライン結合しているので、ベルトを介してトルク変動や偏荷重の影響を受ける可動シーブのばたつきが発生しやすくなる。
また、通常アルミ鋳物やアルミダイカストで製造されるハウジングに操作部材と噛み合うネジを形成することは、タッピング加工が極めてむずかしく高精度のネジ形成ができず、このため、変速比制御の精度や信頼性が低下する。

また、操作部材側のネジが内ネジであるため、回転半径を大きくできない。このため必要な軸トルクを得るためにはモータの力を大きくしなければならず、消費電力の増加やモータ大型化の要因となる。
また、操作部材が回転しながら軸方向にスライドするため、終端までスライドしてハウジング等の壁面に当接すると、自己タッピング作用により壁内にねじ込まれて食い込みロッキング作用を生じて復帰できなくなるおそれがある。

また、エンジン出力軸上の可動フランジの軸方向のスライド領域がこれを押圧する操作部材の軸方向のスライド領域と異なる領域となって重ならないため、軸方向に関し両方のスライド領域分の長さを必要とし、構造が大型化しコンパクトな構成が得られない。また限られたスペース内では可動フランジのスライド部分のガイド部材の長さが短くなる。このため、ベルトを介してトルク変動や偏荷重の影響を受ける可動フランジのばたつきがさらに発生しやすくなる。

特公平７−８６３８３号公報特開２００１−３４９４０１号公報特開平３−１６３２４８号公報

本発明はこのような点を考慮したものであって、回転軸上の可動シーブの軸方向位置を計測するセンサを用いることなく可動シーブの軸方向位置制御を可能にするとともに、機構を大型化したり大きな電力消費を伴うことなく、可動シーブの位置を保持して安定した制御ができる無段変速機及びその制御方法の提供を目的とする。

さらに本発明は、コンパクトな構成により省スペース化を図り、消費電力を低減するとともに製造が容易で且つ高精度で信頼性の高い変速比制御ができる無段変速機の提供を目的とする。

前記目的を達成するため、本発明では、回転軸上に、軸方向の位置が固定された固定シーブと軸方向にスライド可能な可動シーブとを対向させて装着し、該可動シーブ駆動用モータおよび該モータの回転により前記可動シーブを軸方向にスライドさせるスライド駆動手段を備えた無段変速機において、前記モータはステップモータからなり、該ステップモータおよび前記スライド駆動手段を前記回転軸と同軸上に設けたことを特徴とする無段変速機を提供する。

この構成によれば、ステップモータを例えばプライマリシーブの可動シーブと同軸上に設けてこの可動シーブを軸方向に直接スライド駆動することにより、構成部品を簡略化してコンパクトな構造が得られるとともに、ステップモータの電流変化から基準位置を定めてこの基準位置に基づいて可動シーブの位置をパルス制御することができ、軸方向の位置検出センサを用いることなく簡単な構成で高精度な駆動制御ができる。また、ステップモータの位置保持力により大きな電力消費を伴わずに可動シーブを一定の位置に確実に保持することができる。

好ましい構成例においては、所定の減速比状態を無通電又は微電力で維持することを特徴としている。
この構成によれば、ステップモータの停止位置保持力により無通電又は微電力（例えばモータ定格の１／１０以下）でモータのロータ回転角度が保持されるため、その位置の減速比が電力消費をほとんど伴わずに維持される。

好ましい構成例においては、前記可動シーブが前記固定シーブから離れた最大離間位置に、該可動シーブ又は前記スライド駆動手段が突当ってストッパ構造を構成する制御原点を設けたことを特徴としている。

この構成によれば、可動シーブ側の突当て部が例えばケーシング側のストッパ受け部に当接するストッパ構造を形成して、このストッパ受け部を制御原点とすることにより、この制御原点を基準としてステップモータを駆動制御することができる。

さらに、ステップモータとスライド駆動手段を回転軸と同軸に配置したことにより、より省スペース化が達成される。

すなわち、ステップモータの特性としてそのロータはある定められた位置に停止、保持される。このロータの回転角度は入力パルスに応じて高い角度精度で制御される。このようなステップモータの特性を用いて回転軸上のシーブのスライド位置を制御することにより、制御時にまず原点を決めることにより、以降のシーブスライド量をモータのステップ数で厳密に制御可能になる。

従来は、シーブ位置制御する場合、実際のシーブの絶対位置を検出するためのポテンショメータ等の位置検出センサが必要であった。しかし、クランクケース等の限られたスペース内に位置検出センサを配置することは困難であった。

本発明では、ステップモータを用いて、制御の原点を確定することにより、シーブの絶対位置検出センサを用いることなく、シーブスライド量の制御が可能になる。

本発明では、上記ステップモータを用いた無段変速機の制御方法として、前記ステップモータに通電して前記可動シーブを固定シーブから離れる方向に移動させ、該可動シーブが前記制御原点に当接した時点で該ステップモータへの通電を停止し、以後この停止時点でのステップモータの位置を基準位置として該ステップモータを駆動制御することを特徴とする無段変速機の制御方法を提供する。

この構成によれば、電源を投入して無段変速制御を行なう場合、まず可動シーブを固定シーブから離れる方向に移動させてストッパ構造に当接させて停止し、この停止に伴う電流変化から制御原点位置を検出し、この制御原点位置を基準として可動シーブの位置を制御することができる。

この場合、自動車エンジン等では、モータ電流は例えばＥＣＵ等のコントローラで常に測定しているため、この電流変化を検出することにより、原点検出用のセンサを別途必要としない。

また、この場合ステップモータ以外のサーボモータで同様の機械的ストッパを設けると、ストッパ突き当て後にモータの押付け力がしばらく持続するため、ネジ部等の機械的な負荷が大きくなるが、ステップモータでは電流を脱調させることで、突き当て後の過大な押付け力を発生することがない。

さらに本発明では、回転軸上に、軸方向の位置が固定された固定シーブと軸方向にスライド可能な可動シーブとを対向させて装着し、該可動シーブ駆動用モータおよび該モータの回転により前記可動シーブを軸方向にスライドさせるスライド駆動手段を備えた無段変速機において、前記モータは、前記回転軸と同軸で且つその外周に位置して該回転軸に対し回転するロータ及び前記ロータに一体的に設けられたロータ筒を有し、前記スライド駆動手段は、前記ロータ筒とネジ螺合している領域のある移動部材であり、この移動部材は、前記回転軸と同軸で且つその外周に位置していることを特徴とする無段変速機を提供する。

この構成によれば、モータ及びスライド駆動手段が変速制御すべき回転軸と同軸で且つその外周に位置しているため、軸方向の長さを短くしてコンパクトな構成が得られる。そして、スライド駆動手段がネジを介して直接ロータ筒と結合されるため、伝達ギヤ機構等を介さず動力伝達ができ、モータからの回転力を受けた場合、余分な摺動ロスになり得る機構、例えばスプライン結合がないため、軸方向の送り摩擦抵抗が極めて小さくなり、モータ負荷を下げることができる。

好ましい構成例では、前記スライド駆動手段は、前記モータのケーシングに対する回り止め手段を備えたことを特徴としている。
この構成によれば、スライド駆動手段は、軸方向に回転不動すなわち軸廻りに回転することなく軸方向にスライドする。したがって、例えば電気異常を起こし、モータが余分に回転してスライド駆動手段がハウジングの壁などに当接した場合、スライド駆動手段が回転する部材であれば自己タッピング作用により壁内にねじ込まれて食い込みロッキング作用を生じて復帰できなくなるおそれがあるが、本発明ではスライド駆動手段が回転しない構造であるため、モータの誤作動などにより壁等に突き当たっても壁内にねじ込まれてロックされることはなく、容易に復帰して円滑な動作が維持される。

好ましい構成例では、前記回り止め手段は、前記モータのケーシングに対する回り止めになるように前記移動部材の前記ケーシングと摺動する部分が異形であることを特徴としている。
この構成によれば、回り止め手段として、円筒状の移動部材の断面形状を三角形や矩形あるいはその他の多角形の円形以外の異形形状として、これに対応して例えばクランクケースに固定されたモータハウジングのカバーに対応する形状の孔を形成し、移動部材をこの孔を通してスライドさせることにより回転が防止される。円形断面であっても、モータハウジングとの間にキーやくさびを打ち込むことにより回転防止を図ることができる。

さらに好ましい構成例では、前記スライド駆動手段の外周面に前記ロータ筒と螺合する外ネジを形成したことを特徴としている。
この構成によれば、モータ側からスライド駆動手段に動力を伝達するネジをスライド駆動手段の外周面に形成するため、大きな回転半径として軸トルクを大きくすることができる。可動シーブを移動及び保持するのに必要な軸トルクは、ｒ×ｆ（ｒ：回転半径，ｆ：モータが発生する力）に比例する。この軸トルクは設計により一義的に決まるので、ｒが大きいとその分ｆを小さくできる。ｆが小さくなると、より小さな電力でモータを駆動することができるので、モータのサイズを小さくしたり、消費電力を低減することができる。

また、高出力エンジンを入力軸に接続する場合、可動シーブの押圧力を大きくするために、通常はモータの回転数を大きくして大きな軸トルクを発生させる。この場合、送り速度を適当にするため、ねじピッチを小さくする必要があるが、ネジ加工の精度上、加工最小ネジピッチに限界がある。この場合、本発明では外ネジであるので、ネジ加工が容易にでき、小さなねじピッチの外ネジを必要な精度を確保して形成できる。

さらに好ましい構成例では、前記回転軸のモータに隣接して前記可動シーブが装着され、該モータ側となる可動シーブの背面側にフィンを設けたことを特徴としている。
この構成によれば、エンジン出力で駆動される回転軸とともに回転する可動シーブの背面にフィンを設けることにより、エンジンの出力をそのまま使って可動シーブのフィンによりエンジン側に風を送り、効率よくエンジンを冷却することができる。

さらに好ましい構成例では、前記スライド駆動手段は、ベアリングを介して前記可動シーブに対し回転可能に且つ軸方向に一体動作するように連結されたことを特徴としている。
この構成によれば、ベアリングが可動シーブとスライド駆動手段とを相互に回転可能に連結するため、可動シーブとスライド駆動手段とがベアリングを介して実質上一体構成となって軸方向の動作が往復（一対のシーブ間の間隔が広がる方向及び狭まる方向）ともに一体に行われる。これにより、可動シーブの位置決め制御が高精度で行われ、必要な変速比の位置に確実に保持することができる。

また、移動部材（実施例ではスライダ１６であり軸方向に可動な部材）は、後述のように、軸方向の一方の端部側がロータ筒９とネジ螺合し、他方の端部側がベアリング１７を介して可動シーブ３と一体であるため、スライダ１６の振れを抑えることができる。

さらに本発明では、回転軸上に、軸方向の位置が固定された固定シーブと軸方向にスライド可能な可動シーブとを対向させて装着し、該可動シーブ駆動用モータおよび該モータの回転により前記可動シーブを軸方向にスライドさせるスライド駆動手段を備えた無段変速機において、前記スライド駆動手段は、可動シーブがすべり部材上を摺動するすべり部材側の摺動領域と、移動部材が被摺動部材上を摺動する被摺動部材側の摺動領域とが全体または部分的に一致した重なり領域を有し、前記移動部材は、前記被摺動部材と螺合するネジ部と、前記モータのケーシングに対する前記移動部材の回り止め手段とを有し、前記移動部材の外面又は内面の一方と同一の面に前記ネジ部及び前記回り止め手段を設けたことを特徴とする無段変速機を提供する。

この構成によれば、可動シーブがすべり部材（実施例ではカラー１８であり軸方向に固定された部材）上を摺動するときの該すべり部材側（軸方向固定部材側）の摺動領域と、移動部材が被摺動部材（実施例ではロータ筒９であり軸方向に固定された部材）上を摺動するときのこの被摺動部材側（軸方向固定部材側）の摺動領域が重なるため、全体のスライド長さを大きくすることなく、限られたスペース内で可動シーブのスライド距離を長くとることができる。これにより、変速比を大きくとることができる。

なお、すべり部材に相当する部材は、カラー１８にこだわるものではなく、可動シーブが摺動する部材は全てすべり部材に相当する。

この構成において、移動部材（スライダ）の外面又は内面に被摺動部材（ロータ筒）と螺合とするネジ部を設けるとともに、これと同一面に例えば異形断面の回り止め手段を設けている。これにより、スライダの構造が簡単になって、スライダの加工が容易に且つ安価にできる。また、モータの修理や交換時およびＶベルト点検等のメンテナンスの作業が簡便にできる。

好ましい構成例では、前記回り止め手段は、前記モータのケーシングに対する回り止めになるように前記移動部材の前記ケーシングと摺動する部分が異形であることを特徴としている。
この構成によれば、回り止め手段として、円筒状のスライド駆動手段の断面形状を三角形や矩形あるいはその他の多角形の円形以外の異形形状として、これに対応して例えばクランクケースに固定されたモータハウジングのカバーに対応する形状の孔を形成し、スライド駆動手段をこの孔を通してスライドさせることにより回転が防止される。円形断面であっても、モータハウジングとの間にキーやくさびを打ち込むことにより回転防止を図ることができる。

さらに本発明では、回転軸上に、軸方向の位置が固定された固定シーブと軸方向にスライド可能な可動シーブとを対向させて装着し、該可動シーブ駆動用モータおよび該モータの回転により前記可動シーブを軸方向にスライドさせるスライド駆動手段を備えた無段変速機において、前記スライド駆動手段は、可動シーブがすべり部材上を摺動するすべり部材側の摺動領域と、移動部材が被摺動部材上を摺動する被摺動部材側の摺動領域とが全体または部分的に一致した重なり領域を有し、前記移動部材は、前記被摺動部材と螺合するネジ部と、前記モータのケーシングに対する前記移動部材の回り止め手段とを有し、前記ネジ部は軸方向において前記回り止め手段と別の領域に設けられたことを特徴とする無段変速機を提供する。

この構成によれば、可動シーブがすべり部材（軸方向固定部材）上を摺動するときのすべり部材側（軸方向固定部材側）の摺動領域と、移動部材（軸方向可動部材）が被摺動部材（軸方向固定部材）上を摺動するときのこの被摺動部材側（軸方向固定部材側）の摺動領域が重なるため、全体のスライド長さを大きくすることなく、限られたスペース内で可動シーブのスライド距離を長くとることができる。これにより、変速比を大きくとることができる。

この構成において、移動部材（スライダ）は被摺動部材（ロータ筒）と螺合とするネジ部を有するとともに、このネジ部と軸方向に関し別領域に、モータのケーシングに対する例えば異形断面の回り止め手段を備えている。これにより、軸方向スペースを利用して、すなわち移動部材の回り止めがモータに隣接した領域に配置され、構造が簡単になり、モータの修理や交換時およびＶベルト点検等のメンテナンスの作業が簡便にできる。

さらに好ましい構成例では、前記重なり領域に前記モータの主要部が全部又は一部分配置されたことを特徴としている。
この構成によれば、モータの主要部が可動シーブのスライド領域の一部である重なり領域内に全部又は一部分配置されるため、省スペース化が図られコンパクトな構成となる。なお、モータの主要部とは、ステータとロータの主要構成要素のことをいう。

さらに本発明では、回転軸上に、軸方向の位置が固定された固定シーブと軸方向にスライド可能な可動シーブとを対向させて装着し、該可動シーブ駆動用モータおよび該モータの回転により前記可動シーブを軸方向にスライドさせるスライド駆動手段を備えた無段変速機において、前記モータは、前記回転軸と同軸延長上または前記回転軸の外周に位置し、前記可動シーブ外径の軸方向投影面内に前記モータを配置したことを特徴とする無段変速機を提供する。

この構成によれば、可動シーブ外径の軸方向投影面内にモータが配置されるため、モータが回転軸と同軸の延長上に配置された場合又は同軸でその外周に配置された場合のいずれでも、シーブ径方向にコンパクトな構成が得られる。この場合、前述の可動シーブの重なり領域内に配置する構成と合せることにより、軸方向にコンパクトになるとともにシーブ径方向にもコンパクトな構成となって、レイアウトスペースをさらに小さくすることができる。なお、モータは、エンジン出力軸（回転軸）廻りにこの回転軸に対し回転するロータと、このロータに対向して例えばその外周側に設けられたステータと、ロータと一体で回転する例えばロータの内周側に設けられたロータ筒とにより構成される、

本発明ではさらに、回転軸上に、軸方向の位置が固定された固定シーブと軸方向にスライド可能な可動シーブとを対向させて装着し、該可動シーブ駆動用モータおよび該モータの回転により前記可動シーブを軸方向にスライドさせるスライド駆動手段を備えた無段変速機において、前記スライド駆動手段は、可動シーブがすべり部材上を摺動するすべり部材側の摺動領域と、移動部材が被摺動部材上を摺動する被摺動部材側の摺動領域とが全体または部分的に一致した重なり領域を有し、前記重なり領域に前記モータの主要部が配置されたことを特徴とする無段変速機を提供する。

また、この構成によれば、モータの主要部が可動シーブのスライド領域の一部である重なり領域内に全部又は一部分配置されるため、省スペース化が図られコンパクトな構成となる。ここでいうモータの主要部とは、ステータとロータの主要構成要素のことをいう。

本発明ではさらに、回転軸上に、軸方向の位置が固定された固定シーブと軸方向にスライド可能な可動シーブとを対向させて装着し、該可動シーブ駆動用モータおよび該モータの回転により前記可動シーブを軸方向にスライドさせるスライド駆動手段を備えた無段変速機において、前記スライド駆動手段は、可動シーブがすべり部材上を摺動するすべり部材側の摺動領域と、移動部材が被摺動部材上を摺動する被摺動部材側の摺動領域とが全体または部分的に一致した重なり領域を有し、前記モータは、前記回転軸と同軸延長上または前記回転軸の外周に位置し、前記可動シーブ外径の軸方向投影面内に配置されたことを特徴とする無段変速機を提供する。

また、この構成によれば、可動シーブ外径の軸方向投影面内にモータが配置されるため、モータが回転軸と同軸の延長上に配置された場合又は同軸でその外周に配置された場合のいずれでも、シーブ径方向にコンパクトな構成が得られる。この場合、前述の可動シーブの重なり領域内に配置する構成と合せることにより、軸方向にコンパクトになるとともにシーブ径方向にもコンパクトな構成となって、レイアウトスペースをさらに小さくすることができる。なお、モータは、エンジン出力軸（回転軸）廻りにこの回転軸に対し回転するロータと、このロータに対向して例えばその外周側に設けられたステータと、ロータと一体で回転する例えばロータの内周側に設けられたロータ筒とにより構成される、

さらに本発明では、回転軸上に、軸方向の位置が固定された固定シーブと軸方向にスライド可能な可動シーブとを対向させて装着し、該可動シーブ駆動用モータおよび該モータの回転により前記可動シーブを軸方向にスライドさせるスライド駆動手段を備えた無段変速機において、前記スライド駆動手段は、可動シーブがすべり部材上を摺動するすべり部材側の摺動領域と、移動部材が被摺動部材上を摺動する被摺動部材側の摺動領域とが全体または部分的に一致した重なり領域を有し、前記重なり領域に前記モータの主要部が配置され、前記モータは、前記回転軸と同軸延長上または前記回転軸の外周に位置し、前記可動シーブ外径の軸方向投影面内に配置されたことを特徴とする無段変速機を提供する。

さらに、この構成によれば、可動シーブ外径の軸方向投影面内にモータが配置されるため、モータが回転軸と同軸の延長上に配置された場合又は同軸でその外周に配置された場合のいずれでも、シーブ径方向にコンパクトな構成が得られる。

本発明の好ましい適用例では、前述の重なり領域を有する無段変速機を自動二輪車に適用している。

自動二輪車に適用した場合、モータに連結されたスライド駆動手段のスライド領域と、このスライド駆動手段により軸方向に移動する可動シーブのスライド領域が重なること等で軸方向の重なり領域が形成される。これにより、軸方向の長さが短くなる。よって、この軸方向を自動二輪車の車幅方向に配置することにより、エンジン部分の車幅を短くできる。したがって、カーブ走行時に地面と干渉しない範囲で車体の傾斜角を大きくすることができ、大きなバンク角をとることができる。これにより、コンパクト化によるレイアウト設計の自由度が高まるとともに運転操作性が向上する。

さらに本発明では、回転軸と、前記回転軸上に軸方向の位置が固定された固定シーブと、該固定シーブに対向させて装着された軸方向にスライド可能な可動シーブと、該可動シーブを駆動するモータと、前記モータにより可動シーブをスライドさせる移動部材を有する無段変速機であり、前記可動シーブの背面は回転軸方向に対して固定シーブ側に凸に形成され、前記可動シーブと前記モータの最大離間位置で軸方向に重なり領域を有することを特徴とする無段変速機を提供する。

この構成によれば、モータと可動シーブが少なくとも最大離間位置で軸方向に重なるため、さらに省スペース化が可能になる。

さらに本発明では、回転軸上に、軸方向の位置が固定された固定シーブと軸方向にスライド可能な可動シーブとを対向させて装着し、該可動シーブ駆動用モータおよび該モータの回転により前記可動シーブを軸方向にスライドさせるスライド駆動手段を備えた無段変速機において、前記モータはステップモータからなり、前記可動シーブが前記固定シーブから離れた最大離間位置に、該可動シーブ又は前記スライド駆動手段が突当ってストッパ構造を構成する制御原点を設けたことを特徴とする無段変速機を提供する。

この構成によれば、可動シーブ側の突当て部が固定シーブから最大に離間した位置で、例えばケーシング側のストッパ受け部に当接するストッパ構造を形成して、このストッパ受け部を制御原点とすることにより、この制御原点を基準としてステップモータを駆動制御することができる。

さらに本発明では、自動変速制御のコントローラの電源をＯＮにする入電ステップと、前記入電ステップの処理で入った電源により各種初期設定を行なう初期設定ステップと、前記初期設定ステップの処理で初期設定された状態よりステップモータを駆動して移動部材を移動させ、コントローラ内でステップモータへの駆動電流を移動中常に計測している計測ステップと、前記計測ステップの処理で駆動電流を計測されたステップモータにより駆動された移動部材が制御原点に突当って移動停止したときの電流変化があるかどうかを検出する検出ステップと、前記検出ステップの処理で電流変化があったとき、ステップモータの駆動電流を停止し可動シーブを停止させる停止ステップと、前記停止ステップの処理で可動シーブが停止した位置におけるステップモータの位置を制御原点として設定する原点設定ステップと、前記原点設定ステップの処理で設定した制御原点を基準として必要なパルス入力によりロータの回転角度を制御し、移動部材を介して可動シーブの位置制御を行う制御ステップを含む無段変速機の制御方法を提供する。

この構成によれば、コントローラに入電されると初期設定が行われ、ステップモータを駆動して移動部材を制御原点に当接させ、このときの電流変化を読み取って、その点をステップモータの制御原点とし、この制御原点を基準としてロータの回転角度を制御して可動シーブの位置制御が行われる。

これにより、実際の可動シーブの位置を検出することなく、ステップモータのステップ数の制御により高精度で可動シーブの位置制御ができる。

ここで初期設定とは、コントローラ内部メモリや変数の初期化、入出力ポート、タイマ等の設定、表示部のＬＥＤチェック、アクセル開度ポジション異常判定などのプロセスやルーチンをいう。

さらに本発明では、自動変速制御のコントローラの電源をＯＮにする入電手段と、前記入電手段により入った電源により各種初期設定を行なう初期設定手段と、前記初期設定手段で初期設定された状態よりステップモータを駆動して移動部材を移動させ、コントローラ内でステップモータへの駆動電流を移動中常に計測している計測手段と、前記計測手段で駆動電流を計測されたステップモータにより駆動された移動部材が制御原点に突当って移動停止したときの電流変化があるかどうかを検出する検出手段と、前記検出手段で電流変化があったとき、ステップモータの駆動電流を停止し可動シーブを停止させる停止手段と、前記停止手段で可動シーブが停止した位置におけるステップモータの位置を制御原点として設定する原点設定手段と、前記原点設定手段で設定した制御原点を基準として必要なパルス入力によりロータの回転角度を制御し、移動部材を介して可動シーブの位置制御を行う制御手段を備えた無段変速機を提供する。

この構成によれば、上記本発明方法に係る入電ステップ、初期設定ステップ、計測ステップ、検出ステップ、停止ステップ、原点設定ステップ、制御ステップの各ステップからなる無段変速機の制御方法が適正に実行され、実際の可動シーブの位置を検出することなく、ステップモータのステップ数の制御により高精度で可動シーブの位置制御ができる。

さらに本発明では、回転軸と、前記回転軸上に軸方向の位置が固定された固定シーブと、該固定シーブに対向させて装着された軸方向にスライド可能な可動シーブと、該可動シーブを駆動するモータと、前記モータの駆動力により前記可動シーブを軸方向にスライドさせる移動部材とを備え、前記モータは、回転子を駆動するためのステータと該ステータとの間で発生した電磁力を回転力にする回転子を備え、前記移動部材は、前記回転子とネジ螺合又はピン嵌合により係合していることを特徴とする無段変速機を提供する。

この構成によれば、移動部材がネジ又はピンを介して回転子と結合されるため、伝達ギヤ機構等を介さず動力伝達ができ、モータからの回転力を受けた場合、余分な摺動ロスになり得る機構、例えばスプライン結合がないため、軸方向の送り摩擦抵抗が極めて小さくなり、モータ負荷を下げることができる。ここで回転子は、ロータとロータ筒とにより構成される。

さらに本発明では、回転軸上に、軸方向の位置が固定された固定シーブと軸方向にスライド可能な可動シーブとを対向させて装着し、該可動シーブ駆動用モータおよび該モータの回転により前記可動シーブを軸方向にスライドさせるスライド駆動機構を備えた無段変速機において、前記モータは、ロータを駆動するためのステータとステータとの間で発生した電磁力を回転力にするロータと前記ロータと一体のロータ筒を有し、前記スライド駆動手段は、前記ロータ筒と相互に係合する領域のある移動部材であり、前記ロータ筒と前記移動部材は、ネジ螺合又はピン嵌合にて係合していることを特徴とする無段変速機を提供する。

この構成によれば、スライド駆動手段がネジ又はピンを介してロータと一体のロータ筒と結合されるため、伝達ギヤ機構等を介さず動力伝達ができ、モータからの回転力を受けた場合、余分な摺動ロスになり得る機構、例えばスプライン結合がないため、軸方向の送り摩擦抵抗が極めて小さくなり、モータ負荷を下げることができる。

また、予め別部材に分けて製造することにより、部品加工が容易になり製品コストが低減できる。

さらに本発明では、回転軸上に、軸方向の位置が固定された固定シーブと軸方向にスライド可能な可動シーブとを対向させて装着し、該可動シーブ駆動用モータおよび該モータの回転により前記可動シーブを軸方向にスライドさせるスライド駆動機構を備えた無段変速機において、前記モータは、ロータを駆動するためのステータとステータとの間で発生した電磁力を回転力にするロータと前記ロータと一体のロータ筒を有し、前記スライド駆動手段は、前記ロータ筒と相互に係合する領域のある移動部材であり、前記ロータ筒と前記移動部材は、ボールネジ螺合にて係合していることを特徴とする無段変速機を提供する。

この構成によれば、スライド駆動手段がボールネジを介してロータと一体のロータ筒と結合されるため、さらに摺動抵抗が小さくなり、モータ出力を小さくして所定の変速比を得ることができる。

さらに本発明では、回転軸と、前記回転軸上に軸方向の位置が固定された固定シーブと、該固定シーブに対向させて装着された軸方向にスライド可能な可動シーブと、該可動シーブを駆動するモータと、前記モータの駆動力により前記可動シーブを軸方向にスライドさせる移動部材とを備え、前記モータは、回転子を駆動するためのステータと該ステータとの間で発生した電磁力を回転力にする回転子を備え、前記移動部材は、前記回転子と相互に係合し、軸方向に対して回転不動のまま該モータの回転により軸方向に前記可動シーブをスライドさせることを特徴とする無段変速機を提供する。

この構成によれば、回転する機械要素である回転子と移動部材は相互に係合するにもかかわらず、移動部材が回転不動のままスライドすることができる。

これにより、モータの誤動作などにより壁等に突当っても壁内にねじ込まれてロックされることはなく、容易に復帰して円滑な動作が維持される。

さらに本発明では、回転軸と、前記回転軸上に軸方向の位置が固定された固定シーブと、該固定シーブに対向させて装着された軸方向にスライド可能な可動シーブと、該可動シーブを駆動するモータと、前記モータの駆動力により前記可動シーブを軸方向にスライドさせる移動部材とを備え、前記モータは、回転子を駆動するためのステータと該ステータとの間で発生した電磁力を回転力にする回転子を備え、前記移動部材と前記回転子のうち一方に螺旋状の凹部を形成し、他方にこの凹部に係合する凸部を形成したことを特徴とする無段変速機を提供する。

この構成によれば、螺旋状の凹部とこれに係合する凸部とによる凹凸係合（例えばネジ螺合やピン嵌合）により、モータと移動部材が直接係合しているので、伝達ギヤ機構を介さずに動力伝達ができ、余分な摺動ロスを小さくすることができる。

本発明の好ましい適用例では、前述の重なり領域を有する無段変速機あるいは制御原点を設けた無段変速機あるいは移動部材と回転子をネジ螺合やピン嵌合又はボールネジ螺合により係合させた無段変速機あるいは移動部材が軸方向に回転不動のままモータの回転により可動シーブをスライドさせる無段変速機を自動二輪車に適用している。

自動二輪車に適用した場合、前述のとおり、モータに連結されたスライド駆動手段のスライド領域と、このスライド駆動手段により軸方向に移動する可動シーブのスライド領域が重なること等で軸方向の重なり領域が形成される。これにより、軸方向の長さが短くなる。よって、この軸方向を自動二輪車の車幅方向に配置することにより、エンジン部分の車幅を短くできる。したがって、カーブ走行時に地面と干渉しない範囲で車体の傾斜角を大きくすることができ、大きなバンク角をとることができる。これにより、コンパクト化によるレイアウト設計の自由度が高まるとともに運転操作性が向上する。

また、制御原点を設けてステップモータを駆動制御することにより、構成を簡単にでき、かつ自動二輪車の運転に必要な高精度の変速位置制御が可能になる。また、螺旋状凹部を用いたネジ螺合やピン嵌合等の凹凸係合構造を用いることにより、摩擦抵抗を低減でき、特にボールネジ螺合とすればさらに摺動抵抗を小さくできる。また、移動部材が回転することなくスライドする構成とすれば、壁等に突当ってもねじ込まれてロックされることはなく、円滑に復帰動作できる。これらにより、自動二輪車の走行中に安定した信頼性の高い運転動作が達成される。

また、上記のように、自動二輪車におけるエンジン部分の車幅を短くでき、また制御系の構成を簡素化でき、摩擦抵抗を低減して駆動伝達系の構成を簡素化できるため、エンジン周りの構成が簡素化し部品点数の削減が可能になり、軽量化が達成され、これにより、車両加速性の向上や燃費の向上が期待できる。

以上説明したように、本発明では、ステップモータを例えばプライマリシーブの可動シーブと同軸上に設けてこの可動シーブを軸方向に直接スライド駆動することにより、構成部品を簡略化してコンパクトな構造が得られるとともに、ステップモータの電流変化から基準位置を定めてこの基準位置に基づいて可動シーブの位置をパルス制御することができ、軸方向の位置検出センサを用いることなく簡単な構成で高精度な駆動制御ができる。また、ステップモータの位置保持力により大きな電力消費を伴わずに可動シーブを一定の位置に確実に保持することができる。

また、モータ及びスライド駆動手段が変速制御すべき回転軸と同軸で且つその外周に位置する構成とすることにより、軸方向の長さを短くしてコンパクトな構成が得られる。また、スライド駆動手段がネジを介して直接ロータ筒と結合されるため、伝達ギヤ機構等を介さず動力伝達ができ、省スペース化が図られるとともに、モータからの回転力を受けた場合、例えばスプライン結合に比べ軸方向の送り摩擦抵抗が極めて小さいため、モータ負荷を下げることができる。

また、スライド駆動手段がモータのケーシングに対する回り止め手段を備えた構成によれば、スライド駆動手段は軸廻りに回転することなく軸方向にスライドする。したがって、例えば電気異常を起こし、モータが余分に回転してスライド駆動手段がハウジングの壁などに当接した場合、壁内にねじ込まれてロックされることはなく、容易に復帰して円滑な動作が維持される。

また、モータ側からスライド駆動手段に動力を伝達するネジをスライド駆動手段の外周面に形成する構成とすれば、大きな回転半径が得られ軸トルクを大きくすることができるので、モータのサイズを小さくしたり、消費電力を低減することができる。また、外ネジであるので、ネジ加工が容易にでき、小さなねじピッチの外ネジを必要な精度を確保して形成できる。

また、エンジン出力で駆動される回転軸とともに回転する可動シーブの背面にフィンを設けることにより、エンジンの出力をそのまま使って可動シーブのフィンによりエンジン側に風を送り、効率よくエンジンを冷却することができる。

また、スライド駆動手段が、ベアリングを介して前記可動シーブに対し回転可能に且つ軸方向に一体動作するように連結された構成によれば、ベアリングが可動シーブとスライド駆動手段とを相互に回転可能に連結するため、可動シーブとスライド駆動手段とがベアリングを介して実質上一体構成となって軸方向の動作が往復とも一体に行われる。これにより、可動シーブの位置決め制御が高精度で行われ、必要な変速比の位置に確実に保持することができる。

さらに、スライド駆動手段がロータ筒に保持された状態で、このスライド駆動手段がロータ筒に沿って軸方向に移動するスライド領域と、可動シーブが回転軸上に装着された状態で、回転軸に設けたスライドガイド部材に沿って軸方向にスライドする場合にスライドガイド部材に係合する部分が軸方向に移動するスライド領域とが重なり合う構成とすることにより、全体のスライド長さを大きくすることなく、限られたスペース内で可動シーブのスライド距離を長くとることができる。これにより、変速比を大きくとることができる。

また、限られたスペース内でスライド部分をオーバーラップさせると、可動シーブのスライド部分の案内部が長くとれる。駆動および従動シーブは常にトルク変動するベルトから動力を受けかつ偏荷重を受けながら回転するので、このように可動シーブのスライド部分の案内部を長くすることにより、シーブのばたつきを効果的に抑えることができる。

さらに、重なり領域にモータの主要部を配置する構成によれば、モータの主要部が可動シーブのスライド領域の一部である重なり領域内に全部又は一部分配置されるため、省スペース化が図られコンパクトな構成が得られる。

さらに、前記可動シーブ外径の軸方向投影面内に前記モータを配置した構成によれば、可動シーブ外径の軸方向投影面内にモータが配置されるため、コンパクトな構成が得られる。前述の可動シーブの重なり領域内に配置する構成と合せればさらに簡素化されてレイアウトスペースをさらに小さくすることができる。

また、自動二輪車に適用した場合、上記重なり領域により、モータに連結されたスライド駆動手段のスライド領域と、このスライド駆動手段により軸方向に移動する可動シーブのスライド領域が重なり、軸方向の長さが短くなる。よって、この軸方向を自動二輪車の車幅方向に配置することにより、エンジン部分の車幅を短くできる。したがって、カーブ走行時に地面と干渉しない範囲で車体の傾斜角を大きくすることができ、大きなバンク角をとることができる。これにより、コンパクト化によるレイアウト設計の自由度が高まるとともに運転操作性が向上する。

以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施形態に係るＣＶＴの要部構成図である。図２は、図１の無段変速機の動作を説明するための要部構成図である。

エンジン出力軸１上に、対向する一対の固定シーブ２及び可動シーブ３からなるプライマリシーブ（駆動側シーブ）４が装着される。固定シーブ２及び可動シーブ３は、対向面が円錐面状に形成される。この対向円錐面間にＶベルト５が装着される。エンジン出力軸１と平行に例えば車軸に連結された不図示の被駆動軸が設けられ、この被駆動軸に同じく一対の固定シーブ及び可動シーブからなるセカンダリシーブ（被駆動側シーブ）が備わる。Ｖベルト５は、プライマリシーブ４とセカンダリシーブ（不図示）との間に巻き掛けられ、固定シーブ２と可動シーブ３との間の間隔に応じて無段階で変速比を変えてエンジン出力軸１から被駆動軸（不図示）に回転を伝達する。

可動シーブ３の背面側に、この可動シーブ３と同軸のエンジン出力軸１上にステップモータ６が装着される。ステップモータ６は、コイル７ａからなるステータ７とマグネット（例えばフェライト磁石）からなる回転子８０であり、回転子８０はロータ８及びロータ８と一体のロータ筒９を備える。このロータ筒９は、後述のようにスライダと係合するスライダ受けを構成する。コイル７ａは不図示のコントローラ（ＥＣＵ）内の制御回路（ＣＰＵ）に接続され、運転状態に応じてステップモータ６を駆動制御する。ステップモータ６はケーシング１０内に装着されカバー１１で覆われる。ロータ８はロータ筒９とともに、ベアリング１３を介してケーシング１０及びカバー１１及びこれらに固定されたステータ７に対し回転可能である。ケーシング１０は複数本のボルト１２でクランクケース１４に固定される。エンジン出力軸１はオイルシール１５を介してクランクケース１４を挿通する。

ロータ８のロータ筒９の内面側にネジ係合して、エンジン出力軸１上にスライダ１６が軸方向にスライド可能に装着される。スライダ１６は、その外周面に雄ネジが形成され、この雄ネジとロータ筒９の内周面に形成された雌ネジとがネジ結合し、ロータ８の回転により後述の通り回転することなく軸方向にスライドする。このスライダ１６は、ベアリング１７を介して可動シーブ３に対し回転可能である。このとき、スライダ１６のスライド面となる被摺動部材（ロータ筒９）は、スライダ１６が可動シーブを移動させる際、軸廻りに回転するが軸方向には移動しない。すなわち、ロータ筒９は軸方向に固定された回転部材である。

このベアリング１７は、スライダ１６と可動シーブ３の両方に結合され両者を相互に回転可能に且つ軸方向には一体に移動するように連結するものである。すなわち、可動シーブ３とスライダ１６はベアリング１７を介して一体部材を構成する。

エンジン出力軸１には、カラー１８がセレーション結合等により一体回転するように装着される。このカラー１８上に、可動シーブ３と一体結合されたブシュ１９がカラー１８及びエンジン出力軸１と一体的に回転するように装着される。ブシュ１９は、可動シーブ３とともにカラー１８に沿って軸方向に移動可能である。ブシュ１９の両端にはオイルシール２０が設けられる。

カラー１８とブシュ１９は、例えば図示しないピンを一方に設け、他方にこのピンが軸方向にスライド可能に嵌め込まれる軸方向の長孔を設け、このピン及び長孔を介して相互に回転方向に固定して連結される。これにより、可動シーブ３とブシュ１９とカラー１８は、エンジン出力軸１の回転と同位相で一体的に回転する。

可動シーブ３のスライドガイド部材となるカラー１８は、その前端（図の左側端部）が固定シーブ２の根元部に当接し、後端がリング部材２１を介してエンジン出力軸１と一体回転する出力軸スリーブ２２に当接する。これにより、カラー１８は、エンジン出力軸１の軸方向に固定保持された状態でエンジン出力軸１とともに回転する。出力軸スリーブ２２上にはドライブチェーン用のスプロケット（不図示）が固定される。２３はオイル孔である。

可動シーブ３は、その根元部分のスライド円筒部３ａが、その内面に一体的に固定されたブシュ１９を介して、カラー１８に沿って軸方向にスライドする。この可動シーブ３のスライド円筒部３ａは、図１の固定シーブ２から最も離れた位置と図２の固定シーブ２に最も近づいた位置との間の範囲でカラー１８に沿って軸方向にスライドする。すなわち、可動シーブ３のスライドする部分（スライド円筒部３ａ）の軸方向のスライド領域は、その前端の最大前進位置Ｐ１（図２）とその後端の最大後退位置Ｐ２（図１）の間の範囲である。

これを、可動シーブ３を軸方向にガイドするカラー１８（軸方向に固定された部材）についてみると、この範囲は、軸方向固定部材であるカラー１８（請求項１１でいうすべり部材）上における可動シーブを摺動させる部分（被スライド部分）の範囲である。

このように可動シーブ３のスライド動作に関して、スライドする可動部材（可動シーブ３自体）の摺動領域はＰ１，Ｐ２間の範囲であり、これに対応してカラー１８に相当する軸方向固定側のすべり部材に摺動領域（被スライド部分）が形成される。

この場合、可動シーブ３と一体のスライダ１６（軸方向可動部材）の移動範囲についてみると、図２に示すスライダ１６が最も前進したときのスライダ１６の前端位置Ｐ３と、図１に示すスライダ１６が最も後退したときのスライダ１６の後端位置Ｐ４の間の領域である。

これを、スライダ１６と螺合して軸方向に移動させるロータ筒９（軸方向固定部材）についてみると、この領域は、スライダ１６（請求項１１でいう移動部材）を軸方向に移動させる回転部材、すなわち軸方向に固定されたロータ筒９（請求項１１でいう被摺動部材）におけるスライダ１６を摺動させる内ネジが形成された部分の範囲である。

このように可動シーブ３をスライド駆動するスライダ１６のスライド動作に関して、可動部材（スライダ１６自体）の摺動領域はＰ３，Ｐ４間の範囲であり、これに対応する軸方向固定部材（ロータ筒９）の摺動領域（被スライド領域）はロータ筒９の内ネジ形成部の範囲である。

このような可動シーブのスライド動作に関し、可動部材同士（可動シーブ３とスライダ１６）の摺動範囲及び固定部材同士（カラー１８とロータ筒９）の摺動範囲についてそれぞれ比較してみる。スライドする可動部材同士では、可動シーブ３の摺動領域（Ｐ１，Ｐ２間範囲）は、スライダ１６の摺動領域（Ｐ３，Ｐ４間範囲）と軸方向に重なっている。また、固定部材同士についてみても、カラー１８の被スライド部分の範囲とロータ筒９の内ネジの長さの範囲は軸方向に重なっている。

このように、可動シーブ３とスライダ１６の軸方向のスライド領域について、スライドする可動部材同士が部分的（又は全体的）に重なった領域を有すること、また軸方向に静止している固定部材同士が部分的（又は全体的）に重なった領域を有することにより軸方向の長さをコンパクトに短縮できる。

この重なり領域（Ｐ２，Ｐ３間の領域又はロータ筒９の前端とカラー１８の後端の間の領域）内にステップモータ６の主要部（軸方向の長さの全部又は一部）を配置する。これによりコンパクトなレイアウトが得られる。

本実施形態では、ロータ筒９の内周面に内ネジが形成され、これに螺合する外ネジ１６ｂがスライダ１６の外周面に形成される。この外ネジ１６ｂは，図２に示すように、スライダ１６が最も前進したときにロータ筒９の内ネジと螺合している部分に形成される。これより前側のスライダ１６の断面形状は、後述のように、円形以外の異形の形状の回り止め部１６ｃを構成している。

このように、スライダ１６の外面でのみロータ筒９とネジ螺合させることにより、可動シーブをスライド駆動する部材の内外の摺動面にネジ及びスプラインを形成することなく可動シーブをスライド駆動できるため、構成が簡単になり加工が容易で部品精度を高め、駆動制御の信頼性を向上させることができる。また、摺動抵抗が小さくなりモータ負荷が軽減されて消費電力が低減し、低出力で小型のモータが使用可能になる。

また、ベアリング１７が可動シーブ３とスライド駆動手段（スライダ１６）とを相互に回転可能に連結するため、可動シーブ３とスライダ１６とがベアリング１７を介して実質上一体構成となって軸方向の動作が往復（可動シーブ３の前進方向及び後退方向）ともに一体に行われる。これにより、可動シーブの位置決め制御が高精度で行われ、必要な変速比の位置に確実に保持することができる。

また、スライド駆動手段（スライダ１６）は、後端部側がロータ筒９とネジ螺合し、前端部側がベアリング１７を介して可動シーブ３と一体であるため、スライダ１６の振れが抑えられる。

また、スライダは回転しないで軸方向にスライドするため、終端までスライドしてハウジング等の壁面に当接しても、自己タッピング作用はなく、壁内にねじ込まれて食い込みロッキング作用を生じて復帰できなくなる等の不具合は生じない。

なお、上記実施形態では、ロータ筒９とスライダ１６は、スライダ１６の外周面に形成された外ネジ１６ｂとロータ筒９の内ネジが螺合して、相互にネジ螺合する構造としているが、このネジ構造としてボールネジを用いてもよい。ボールネジを用いることにより、摩擦抵抗がさらに低減し、ロータ筒９の回転力がスライド動作方向に変換されてスライダ１６に伝達される際の摩擦抵抗が極めて小さくなり、小電力で円滑な位置決め動作が達成され、モータの小型化や省電力化が図られる。

また、このようなネジ螺合に代えて、ピン嵌合によりロータ筒９とスライダ１６とを相互に連結してもよい。このピン嵌合はロータ筒９とスライダ１６のうち一方に螺旋状の溝を形成し、他方にこの溝に嵌入して溝に沿ってスライド可能なピン（突起）を形成し、ロータ筒９の回転によりこのピンと溝を介してスライダ１６を直線動作させるものである。

図５は、このようなピン嵌合の例を示す。図示したように、ロータ筒９の内面の前端部側（ベアリング１７に近い側）にピン８１が設けられる。このピン８１が嵌入する螺旋状の溝８２がスライダ１６の外周面に形成される。この溝８２は、ロータ筒９の内面の後端部側（ケーシング１０に近い側）のスライダ１６の端部まで形成される。スライダ１６は、回り止めされているため、ロータ筒９が回転すると、溝８２内に嵌まり込んだピン８１を介してスライダ１６が直線動作する。これにより、ロータ筒９からの回転力でスライダ１６をスライドさせることができる。その他の構成及び作用効果は上記実施形態と同様である。

なお、ロータ筒９の回転によりスライダ１６を直線動作させる手段として、ネジ螺合やピン嵌合を例示したが、これらに限らず、ロータ筒９又はスライダ１６の一方に螺旋状凹部を形成し、他方にこの凹部に対応する凸部を形成し、相互に係合させて摺動させる構造であれば、どのような手段でもよい。この場合、凸部は、ロータ筒又はスライダの移動範囲全体に設けてもよいし、一部であってもよいし、上記実施形態のようにピン状であってもよいし、あるいはある程度の長さを有する突起であってもよい。

ステップモータ６は、エンジン出力軸１の軸方向から見た可動シーブ３外径の軸方向投影面内に配設される。これにより、コンパクトな構成が得られる。
可動シーブ３の背面にフィン２４が形成される。このフィン２４によりステップモータ６に対し効率よく冷却風を送ることができる。

ステップモータ６の正逆回転駆動により、可動シーブ３はスライダ１６を介して、エンジン出力軸１とともに回転しながら、図示した固定シーブ２からの最大離間位置（最大減速比の位置）から矢印Ａのように一点鎖線で示す最高速側変速位置まで前進および後退する。

図２はスライダ１６により可動シーブ３を最大に送り出した状態を示す。
ステップモータ６のロータ筒９の回転により、これにネジ結合する同軸のスライダ１６が押出されて可動シーブ３を固定シーブ２側に近づける。これにより、Ｖベルト５が最大径位置まで押上げられる。

可動シーブ３は、Ｖベルト５を介して駆動輪側（セカンダリシーブ側）から常にトルク変動に応じた後退方向の推力を受けている。ステップモータ６の逆方向回転駆動により、スライダ１６が後退すると可動シーブ３も後退する。

この場合、前述のように、可動シーブ３とスライダ１６が一体であって、軸方向に一体的にスライドするため、スライダ１６の位置制御により可動シーブ３を確実にスライドさせて位置制御することができる。

スライダ１６がケーシング１０に食込みロッキング作用を起さないように、スライダ１６は回転させない。よって回り止め部１６ｃの断面形状は円形以外の異形とする。このスライダ１６がステップモータ６のケーシング１０のカバ−１１を挿通する部分（回り止め部１６ｃ）の断面形状は、図４（Ａ）に示すように、スパナ掛け形状に対向する円弧を平行に切欠いた形状や、同図（Ｂ）や（Ｃ）に示すように、六角形や正方形の形状あるいはその他の多角形とする。これに対応して固定されたカバー１１の挿通孔の形状をスライダ１６の形状と同様に形成しておく。これにより、スライダ１６は軸廻りに回転することなく、軸方向にスライドする。また、カバー１１との間にキーやくさびを打ち込むことにより回転防止を図ることができる。すなわち、回り止め部１６ｃとこれに対応するカバー１１の挿入孔の形状がお互いに円形であれば回転を阻害する突起や角がないため自由に回転するが、異形にすることにより又はキーやくさびを打込むことにより回転を止めることができる。

この回り止め部１６ｃの外径は、ネジ部１６ｂの外径より小さくし、これに対応してカバー１１の挿通孔を小さくしてもよい。
スライダ１６の後端部（図１，２では右側）に、ストッパを構成する突当て部１６ａが突出して形成される。この突当て部１６ａは、ケーシング１０のストッパ受け部１０ａに突当ってスライダ１６の後退スライド動作を停止させる。この突当て部１６ａが当接するストッパ受け部１０ａが、後述の位置決め制御の基準位置となる制御原点を構成する。

ステップモータ６は、それ自体は公知のＰＭ型、ＶＲ型あるいはＨＢ型のステップモータを用いることができ、入力パルス信号で励磁の状態が変化するごとに一定の角度（ステップ）だけ回転し、励磁の状態が変化しなければ一定の位置で静止状態に保持される。

このようなステップモータの特性を用いて回転軸上のシーブのスライド位置を制御することにより、制御時にまず原点を決めることにより、以降のシーブスライド量をモータのステップ数で厳密に制御可能になる。

図３は本発明に係る無段変速機の制御方法のフローチャートである。各ステップの動作は以下のとおりである。

ステップＳ１：自動変速制御のコントローラ（例えば自動車エンジンのＥＣＵ等）の電源がＯＮになり自動変速制御が開始される。

ステップＳ２：各種初期設定を行なう。例えば、コントローラ内部メモリや変数の初期化、入出力ポート、タイマ等の設定、表示部のＬＥＤチェック、アクセル開度ポジション異常判定などを行なう。

ステップＳ３：ステップモータ６を駆動してスライダ１６を後進（ケーシング１０の方向に移動）させ、可動シーブ３を固定シーブ２から離れる方向（制御原点側）にスライドさせる。このとき、コントローラ内でステップモータ６への駆動電流を移動中常に計測している。

ステップＳ４：スライダ１６の突当て部１６ａがケーシング１０のストッパ受け１０ａに突当って移動停止したときの電流変化があるかどうかを判別する。電流変化がなければ後進移動を続ける。原点（ストッパ受け１０ａ）に当接して電流変化が検出されたら次のステップＳ５に進む。

ステップＳ５：ステップモータの駆動電流を停止し、可動シーブ３を停止させる。この停止位置でのステップモータ６の位置を制御原点として設定する。

ステップＳ６：設定した制御原点を基準として必要なパルス入力によりロータの回転角度を制御し、スライダ１６を介して可動シーブ３の位置制御を行う。これにより、パルス数に応じたステップに基づいて原点からの可動シーブの位置が高精度で制御される。この場合、運転状態に応じて所定の変速比が得られるように、プライマリシーブ及びセカンダリシーブにそれぞれ回転数センサを設け、回転数を検出して常に適正な変速比となるようにフィードバック制御することが望ましい。

また、変速制御を行ないながら走行中、プライマリシーブの可動シーブは駆動輪のトルク変動により原点位置方向に押戻される方向の推力を受ける。この推力を受けてもシーブ位置が変化しないように、この推力に拮抗するトルクを発生させる必要がある。このためには、従来構造では可動シーブとモータ出力軸間に遊星機構のように複雑な減速機構を設けたり、あるいはモータに常時通電して大きなトルクを発生する必要があった。本発明では、ステップモータを用いているため、ステップ位置保持力を利用することにより、機構を複雑にしたりモータに常時通電する必要がなくなり（又はモータ定格の１／１０以下程度の微電力ですみ）、使用電力を極力抑えることができる。

このように走行中にプライマリシーブを一定位置に保持して減速比を一定に保持する場合としては、発進加速後の一定速度走行の場合及びマニュアル的変速モード運転の場合等がある。マニュアル的変速モード運転は、無段階変速機構において、シーブ位置を電子制御して、変速域の最大値から最小値の間で予め目標とする変速値を２つ以上任意に設定するものである。運転者の手元にはシフトアップ／ダウンの手元操作ボタンが配置され、このボタン操作をすることで走行中、運転者は前記設定変速比を任意に変更可能である。これにより、無段変速機を有段のマニュアルシフト式に操作できる。

本発明ではこれらの場合に、ステップモータの位置保持力によりプライマリシーブを一定位置に保持できる。

本発明は上記本実施例に限定されるものではなく、ストッパ構造の位置はロータとスライダーの係合回転端として可動シーブと固定シーブの最小離間位置に設定したり、また任意の位置でもよい。特に最小離間位置にストッパ構造を設定すると、シーブ移動にかかる力が必要ないため、エンジン停止でもスライダーの移動が可能である。

最良の実施例としては、可動シーブ３が固定シーブ２から離れた最大離間位置に、可動シーブ３又はスライド駆動手段が突当ってストッパ構造を構成する制御原点を設けている本実施例である。

本発明の実施形態に係る無段変速機の要部構成図。図１の無段変速機の動作を説明するための要部構成図。図１の無段変速機の制御動作のフローチャート。スライダの回り止め手段の形状例を示す図。ロータ筒とスライダ間のピン嵌合構造の例を示す構成説明図。

Claims

回転軸上に、軸方向の位置が固定された固定シーブと軸方向にスライド可能な可動シーブとを対向させて装着し、該可動シーブ駆動用モータおよび該モータの回転により前記可動シーブを軸方向にスライドさせるスライド駆動手段を備えた無段変速機において、
前記モータはステップモータからなり、該ステップモータおよび前記スライド駆動手段を前記回転軸と同軸上に設けたことを特徴とする無段変速機。
所定の減速比状態を無通電又は微電力で維持することを特徴とする請求項１に記載の無段変速機。
前記可動シーブが前記固定シーブから離れた最大離間位置に、該可動シーブ又は前記スライド駆動手段が突当ってストッパ構造を構成する制御原点を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の無段変速機。
前記ステップモータに通電して前記可動シーブを固定シーブから離れる方向に移動させ、該可動シーブが前記制御原点に当接した時点で該ステップモータへの通電を停止し、以後この停止時点でのステップモータの位置を基準位置として該ステップモータを駆動制御することを特徴とする請求項３に記載の無段変速機の制御方法。
回転軸上に、軸方向の位置が固定された固定シーブと軸方向にスライド可能な可動シーブとを対向させて装着し、該可動シーブ駆動用モータおよび該モータの回転により前記可動シーブを軸方向にスライドさせるスライド駆動手段を備えた無段変速機において、
前記モータは、前記回転軸と同軸で且つその外周に位置して該回転軸に対し回転するロータ及び前記ロータに一体的に設けられたロータ筒を有し、
前記スライド駆動手段は、前記ロータ筒とネジ螺合している領域のある移動部材であり、
この移動部材は、前記回転軸と同軸で且つその外周に位置していることを特徴とする無段変速機。
前記スライド駆動手段は、前記モータのケーシングに対する回り止め手段を備えたことを特徴とする請求項５に記載の無段変速機。
前記回り止め手段は、前記モータのケーシングに対する回り止めになるように前記移動部材の前記ケーシングと摺動する部分が異形であることを特徴とする請求項６に記載の無段変速機。
前記スライド駆動手段の外周面に前記ロータ筒と螺合する外ネジを形成したことを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の無段変速機。
前記回転軸のモータに隣接して前記可動シーブが装着され、該モータ側となる可動シーブの背面側にフィンを設けたことを特徴とする請求項５から８のいずれかに記載の無段変速機。
前記スライド駆動手段は、ベアリングを介して前記可動シーブに対し回転可能に且つ軸方向に一体動作するように連結されたことを特徴とする請求項５から９のいずれかに記載の無段変速機。
回転軸上に、軸方向の位置が固定された固定シーブと軸方向にスライド可能な可動シーブとを対向させて装着し、該可動シーブ駆動用モータおよび該モータの回転により前記可動シーブを軸方向にスライドさせるスライド駆動手段を備えた無段変速機において、
前記スライド駆動手段は、可動シーブがすべり部材上を摺動するすべり部材側の摺動領域と、移動部材が被摺動部材上を摺動する被摺動部材側の摺動領域とが全体または部分的に一致した重なり領域を有し、
前記移動部材は、前記被摺動部材と螺合するネジ部と、前記モータのケーシングに対する前記移動部材の回り止め手段とを有し、
前記移動部材の外面又は内面の一方と同一の面に前記ネジ部及び前記回り止め手段を設けたことを特徴とする無段変速機。
前記回り止め手段は、前記モータのケーシングに対する回り止めになるように前記移動部材の前記ケーシングと摺動する部分が異形であることを特徴とする請求項１１に記載の無段変速機。
回転軸上に、軸方向の位置が固定された固定シーブと軸方向にスライド可能な可動シーブとを対向させて装着し、該可動シーブ駆動用モータおよび該モータの回転により前記可動シーブを軸方向にスライドさせるスライド駆動手段を備えた無段変速機において、
前記スライド駆動手段は、可動シーブがすべり部材上を摺動するすべり部材側の摺動領域と、移動部材が被摺動部材上を摺動する被摺動部材側の摺動領域とが全体または部分的に一致した重なり領域を有し、
前記移動部材は、前記被摺動部材と螺合するネジ部と、前記モータのケーシングに対する前記移動部材の回り止め手段とを有し、前記ネジ部は軸方向において前記回り止め手段と別の領域に設けられたことを特徴とする無段変速機。
前記重なり領域に前記モータの主要部が全部又は一部分配置されたことを特徴とする請求項１１から１３のいずれかに記載の無段変速機。
回転軸上に、軸方向の位置が固定された固定シーブと軸方向にスライド可能な可動シーブとを対向させて装着し、該可動シーブ駆動用モータおよび該モータの回転により前記可動シーブを軸方向にスライドさせるスライド駆動手段を備えた無段変速機において、
前記モータは、前記回転軸と同軸上または前記回転軸の外周に位置し、前記可動シーブ外径の軸方向投影面内に配置されたことを特徴とする無段変速機。
回転軸上に、軸方向の位置が固定された固定シーブと軸方向にスライド可能な可動シーブとを対向させて装着し、該可動シーブ駆動用モータおよび該モータの回転により前記可動シーブを軸方向にスライドさせるスライド駆動手段を備えた無段変速機において、
前記スライド駆動手段は、可動シーブがすべり部材上を摺動するすべり部材側の摺動領域と、移動部材が被摺動部材上を摺動する被摺動部材側の摺動領域とが全体または部分的に一致した重なり領域を有し、
前記重なり領域に前記モータの主要部が全部又は一部分配置されたことを特徴とする無段変速機。
回転軸上に、軸方向の位置が固定された固定シーブと軸方向にスライド可能な可動シーブとを対向させて装着し、該可動シーブ駆動用モータおよび該モータの回転により前記可動シーブを軸方向にスライドさせるスライド駆動手段を備えた無段変速機において、
前記スライド駆動手段は、可動シーブがすべり部材上を摺動するすべり部材側の摺動領域と、移動部材が被摺動部材上を摺動する被摺動部材側の摺動領域とが全体または部分的に一致した重なり領域を有し、
前記モータは、前記回転軸と同軸延長上または前記回転軸の外周に位置し、前記可動シーブ外径の軸方向投影面内に配置されたことを特徴とする無段変速機。
回転軸上に、軸方向の位置が固定された固定シーブと軸方向にスライド可能な可動シーブとを対向させて装着し、該可動シーブ駆動用モータおよび該モータの回転により前記可動シーブを軸方向にスライドさせるスライド駆動手段を備えた無段変速機において、
前記スライド駆動手段は、可動シーブがすべり部材上を摺動するすべり部材側の摺動領域と、移動部材が被摺動部材上を摺動する被摺動部材側の摺動領域とが全体または部分的に一致した重なり領域を有し、
前記重なり領域に前記モータの主要部が全部又は一部分配置され、
前記モータは、前記回転軸と同軸延長上または前記回転軸の外周に位置し、前記可動シーブ外径の軸方向投影面内に配置されたことを特徴とする無段変速機。
前記重なり領域を有する請求項１１から１４のいずれか１項または請求項１６から１８のいずれか１項に記載の無段変速機を備えた自動二輪車。
回転軸と、
前記回転軸上に軸方向の位置が固定された固定シーブと、
該固定シーブに対向させて装着された軸方向にスライド可能な可動シーブと、
該可動シーブを駆動するモータと、
前記モータにより可動シーブをスライドさせる移動部材を有する無段変速機であり、
前記可動シーブの背面は回転軸方向に対して固定シーブ側に凸に形成され、
前記可動シーブと前記モータの最大離間位置で軸方向に重なり領域を有することを特徴とする無段変速機。
回転軸上に、軸方向の位置が固定された固定シーブと軸方向にスライド可能な可動シーブとを対向させて装着し、該可動シーブ駆動用モータおよび該モータの回転により前記可動シーブを軸方向にスライドさせるスライド駆動手段を備えた無段変速機において、
前記モータはステップモータからなり、前記可動シーブが前記固定シーブから離れた最大離間位置に、該可動シーブ又は前記スライド駆動手段が突当ってストッパ構造を構成する制御原点を設けたことを特徴とする無段変速機。
自動変速制御のコントローラの電源をＯＮにする入電ステップと、
前記入電ステップの処理で入った電源により各種初期設定を行なう初期設定ステップと、
前記初期設定ステップの処理で初期設定された状態よりステップモータを駆動して移動部材を移動させ、コントローラ内でステップモータへの駆動電流を移動中常に計測している計測ステップと、
前記計測ステップの処理で駆動電流を計測されたステップモータにより駆動された移動部材が制御原点に突当って移動停止したときの電流変化があるかどうかを検出する検出ステップと、
前記検出ステップの処理で電流変化があったとき、ステップモータの駆動電流を停止し可動シーブを停止させる停止ステップと、
前記停止ステップの処理で可動シーブが停止した位置におけるステップモータの位置を制御原点として設定する原点設定ステップと、
前記原点設定ステップの処理で設定した制御原点を基準として必要なパルス入力によりロータの回転角度を制御し、移動部材を介して可動シーブの位置制御を行う制御ステップを含む無段変速機の制御方法。
自動変速制御のコントローラの電源をＯＮにする入電手段と、
前記入電手段により入った電源により各種初期設定を行なう初期設定手段と、
前記初期設定手段で初期設定された状態よりステップモータを駆動して移動部材を移動させ、コントローラ内でステップモータへの駆動電流を移動中常に計測している計測手段と、
前記計測手段で駆動電流を計測されたステップモータにより駆動された移動部材が制御原点に突当って移動停止したときの電流変化があるかどうかを検出する検出手段と、
前記検出手段で電流変化があったとき、ステップモータの駆動電流を停止し可動シーブを停止させる停止手段と、
前記停止手段で可動シーブが停止した位置におけるステップモータの位置を制御原点として設定する原点設定手段と、
前記原点設定手段で設定した制御原点を基準として必要なパルス入力によりロータの回転角度を制御し、移動部材を介して可動シーブの位置制御を行う制御手段を備えた無段変速機。
回転軸と、
前記回転軸上に軸方向の位置が固定された固定シーブと、
該固定シーブに対向させて装着された軸方向にスライド可能な可動シーブと、
該可動シーブを駆動するモータと、
前記モータの駆動力により前記可動シーブを軸方向にスライドさせる移動部材とを備え、
前記モータは、回転子を駆動するためのステータと該ステータとの間で発生した電磁力を回転力にする回転子を備え、
前記移動部材は、前記回転子とネジ螺合又はピン嵌合により係合していることを特徴とする無段変速機。
回転軸上に、軸方向の位置が固定された固定シーブと軸方向にスライド可能な可動シーブとを対向させて装着し、該可動シーブ駆動用モータおよび該モータの回転により前記可動シーブを軸方向にスライドさせるスライド駆動機構を備えた無段変速機において、
前記モータは、ロータを駆動するためのステータとステータとの間で発生した電磁力を回転力にするロータと前記ロータと一体のロータ筒を有し、
前記スライド駆動手段は、前記ロータ筒と相互に係合する領域のある移動部材であり、
前記ロータ筒と前記移動部材は、ネジ螺合又はピン嵌合にて係合していることを特徴とする無段変速機。
回転軸上に、軸方向の位置が固定された固定シーブと軸方向にスライド可能な可動シーブとを対向させて装着し、該可動シーブ駆動用モータおよび該モータの回転により前記可動シーブを軸方向にスライドさせるスライド駆動機構を備えた無段変速機において、
前記モータは、ロータを駆動するためのステータとステータとの間で発生した電磁力を回転力にするロータと前記ロータと一体のロータ筒を有し、
前記スライド駆動手段は、前記ロータ筒と相互に係合する領域のある移動部材であり、
前記ロータ筒と前記移動部材は、ボールネジ螺合にて係合していることを特徴とする無段変速機。
回転軸と、
前記回転軸上に軸方向の位置が固定された固定シーブと、
該固定シーブに対向させて装着された軸方向にスライド可能な可動シーブと、
該可動シーブを駆動するモータと、
前記モータの駆動力により前記可動シーブを軸方向にスライドさせる移動部材とを備え、
前記モータは、回転子を駆動するためのステータと該ステータとの間で発生した電磁力を回転力にする回転子を備え、
前記移動部材は、前記回転子と相互に係合し、
軸方向に対して回転不動のまま該モータの回転により軸方向に前記可動シーブをスライドさせることを特徴とする無段変速機。
回転軸と、
前記回転軸上に軸方向の位置が固定された固定シーブと、
該固定シーブに対向させて装着された軸方向にスライド可能な可動シーブと、
該可動シーブを駆動するモータと、
前記モータの駆動力により前記可動シーブを軸方向にスライドさせる移動部材とを備え、
前記モータは、回転子を駆動するためのステータと該ステータとの間で発生した電磁力を回転力にする回転子を備え、
前記移動部材と前記回転子のうち一方に螺旋状の凹部を形成し、他方にこの凹部に係合する凸部を形成したことを特徴とする無段変速機。
請求項２０、２１または２３から２８までのいずれか１項に記載の無段変速機を備えた自動二輪車。