JP2010203548A - ベルト式無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量化を図りつつ内燃機関の低回転領域でロックアップクラッチを締結した場合に、車室内にこもり音が発生したり、内燃機関から振動が伝達されてしまうのを防止して運転性を向上させることができるとともに、ロックアップ領域を内燃機関の低回転領域まで拡大させて燃費の向上を図ることができるベルト式無段変速機を提供すること。
【解決手段】可動シーブ２４ｂが固定シーブ２４ａから離隔してプーリ溝２８の幅が最大となった最大変速比γｍａｘの状態にあるときに、第２の油室４５からピストン部材５６の放射方向内端部と第１のシリンダ部材４９の円筒部５３の外周部の間を通して空気室６１に作動油を供給する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ベルト式無段変速機に関し、特に、内燃機関からロックアップクラッチ付きトルクコンバータを介して動力が伝達されるベルト式無段変速機に関する。

一般に、無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）は、内燃機関のクランクシャフトからトルクコンバータを介して動力が伝達されることにより、トルクコンバータによりトルク増大を行ったり、トルク変動を吸収するようにしているが、トルクコンバータは、入出力要素間の動力伝達を作動流体を介して行うため伝達効率が悪い。

このため、近年のトルクコンバータは、トルク増大機能およびトルク変動吸収機能が不要な走行状態のもとで、入出力要素間、すなわち、内燃機関のクランクシャフトと無段変速機の入力軸をロックアップクラッチの締結により直結するようにしたロックアップ式に構成し、これにより伝動効率および燃費の向上を図るようにしている（例えば、特許文献１参照）。

このようにロックアップクラッチ付きのトルクコンバータにあっては、低車速および内燃機関の低回転時までトルクコンバータをロックアップさせておくようにロックアップ領域を拡大させることにより、燃費のさらなる向上を図ることができる。

特開２００４−１２４９７９号公報

しかしながら、このような従来のロックアップクラッチ付きのトルクコンバータから動力が伝達される無段変速機にあっては、低車速および内燃機関の低回転領域でトルクコンバータをロックアップさせると、内燃機関の回転数が低い領域では内燃機関のクランクシャフトの回転変動が大きいことから、内燃機関のクランクシャフトの回転変動が無段変速機に直接伝達されてしまい、車室内に不快なこもり音や振動を発生させる原因となってしまい、運転性が悪化してしまった。

すなわち、内燃機関のクランクシャフトの回転変動が大きい内燃機関の低回転領域において、ロックアップクラッチを開放して入出力要素間の動力伝達を作動流体を介して行う場合には、トルクコンバータが流体バネとなって減衰作用を発生させることで内燃機関のクランクシャフトの回転変動が無段変速機に伝達されるのを防止することができる。

ところが、内燃機関の低回転数領域でトルクコンバータをロックアップさせると、トルクコンバータによる減衰作用を期待することができないため、内燃機関のクランクシャフトの回転変動が無段変速機に直接伝達されてしまい、車室内に不快なこもり音や振動を発生させてしまうことになる。

このため、車両の運転性が悪化してしまうとともに、低車速および内燃機関の低回転領域までトルクコンバータをロックアップさせておくようにロックアップ領域を拡大させて燃費のさらなる向上を図ることが困難となってしまう。

一方、内燃機関の回転数が低い領域でトルクコンバータをロックアップさせた場合に、車室内にこもり音や振動が発生するのを抑制するために、無段変速機の回転要素に質量体を追加したり、回転部材の質量を増大させて慣性モーメントを増大させることが考えられる。

ところが、近時の車両にあっては、車両の軽量化を図るために無段変速機の軽量化を図ることが求められているため、無段変速機の回転部材の慣性モーメントを大きくすることが困難となってしまった。

以上のように従来のロックアップクラッチ付きのトルクコンバータを介して内燃機関から動力が伝達される無段変速機にあっては、低車速および内燃機関の低回転領域でトルクコンバータをロックアップさせた場合に、車室内に発生するこもり音や振動を低減することができなかった。

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、軽量化を図りつつ内燃機関の低回転領域でロックアップクラッチを締結した場合に、車室内にこもり音が発生したり、内燃機関から振動が伝達されてしまうのを防止して運転性を向上させることができるとともに、ロックアップ領域を内燃機関の低回転領域まで拡大させて燃費の向上を図ることができるベルト式無段変速機を提供することを目的とする。

本発明に係るベルト式無段変速機は、上記目的を達成するため、（１）内燃機関からロックアップ機構付きトルクコンバータを介して動力が伝達される入力軸に取付けられたプライマリプーリと、前記プライマリプーリに伝動ベルトを介して連結されたセカンダリプーリとを備えたベルト式無段変速機において、前記プライマリプーリが、前記入力軸に固定された固定シーブと、前記固定シーブに対して前記入力軸の軸方向に対向するとともに前記入力軸に対して軸方向に移動自在に設けられた可動シーブと、前記固定シーブおよび前記可動シーブの対向面に形成され、前記伝動ベルトが巻き掛けられたＶ字形状のプーリ溝と、前記プーリ溝と反対側の前記可動シーブの背面に設けられ、前記可動シーブを前記固定シーブに近接、離隔するように前記入力軸の軸方向に移動させる油圧手段とを備え、前記油圧手段が、前記可動シーブの背面に沿って設けられ、前記可動シーブとの間に油圧によって前記可動シーブを前記固定シーブに向かって押圧する第１の油室が画成される第１のシリンダ部材と、前記第１のシリンダ部材の外周部を取り囲むようにして設けられた第２のシリンダ部材と、放射方向内端部が前記第１のシリンダ部材の外周部に摺動自在に当接するとともに放射方向外端部が前記第２のシリンダ部材の内周部に摺動自在に当接し、前記第１のシリンダ部材の外周部と前記第２のシリンダ部材の内周部によって画成される空間を、第２の油室と前記第１の油室に隣接する空気室とに画成するように構成され、前記第２の油室に供給される油圧によって前記可動シーブの背面の放射方向外周部に設けられた外側筒部を前記固定シーブ側に押圧するピストン部材とを備え、前記可動シーブが前記固定シーブから離隔して前記プーリ溝の幅が最大となった最大変速比の状態にあるときに、前記第２の油室から前記ピストン部材の放射方向内端部と前記第１のシリンダ部材の外周部の間を通して前記空気室に作動油を供給する作動油供給手段を有するものから構成されている。

この構成により、可動シーブが固定シーブから離隔してプーリ溝の幅が最大となった最大変速比の状態にあるときに、第２の油室からピストン部材の放射方向内端部と第１のシリンダ部材の外周部の間を通して空気室に作動油を供給する作動油供給手段を有するので、最大変速比、すなわち、内燃機関が低回転領域にあるときに第１の油室および第２の油室に加えて空気室に作動油を充填させることができる。

このため、内燃機関の回転数が低い領域でロックアップクラッチを締結した場合に、回転部材であるプライマリプーリの質量を増大させたり、質量体を追加することなしにプライマリプーリの慣性モーメントを大きくすることができ、室内にこもり音が発生したり、内燃機関からベルト式無段変速機に振動が伝達されてしまうのを防止することができ、ベルト式無段変速機の軽量化を図りつつ運転性を向上させることができる。

また、ロックアップ領域を内燃機関の低回転領域まで拡大させることができ、内燃機関からベルト式無段変速機までの動力伝達効率が低下するのを防止して燃費の向上を図ることができる。

また、上記（１）に記載のベルト式無段変速機において、（２）前記作動油供給手段が、前記ピストン部材の放射方向内端部に嵌合され、前記ピストン部材の放射方向内端の軸線方向よりも小幅のオイルシールと、前記第１のシリンダ部材の外周部に形成され、前記可動シーブが前記固定シーブから離隔して前記プーリ溝の幅が最大となった最大変速比の状態にあるときに、前記ピストン部材の放射方向内端部が位置する外周溝とを備え、前記外周溝の幅が前記オイルシールの肉厚よりも大きいものから構成されている。

この構成により、可動シーブが固定シーブから離隔してプーリ溝の幅が最大となった最大変速比の状態にあるときに、ピストン部材の放射方向内端部に設けられたオイルシールの内周部を第１のシリンダ部材の外周溝に挿通することができるため、第２の油室内の作動油をピストン部材の放射方向内周端部と溝の間を通して空気室に供給することができ、簡単な構成でプライマリピストンの慣性モーメントを大きくすることができる。

本発明によれば、軽量化を図りつつ内燃機関の低回転領域でロックアップクラッチを締結した場合に、車室内にこもり音が発生したり、内燃機関から振動が伝達されてしまうのを防止して運転性を向上させることができるとともに、ロックアップ領域を内燃機関の低回転領域まで拡大させて燃費の向上を図ることができるベルト式無段変速機を提供することができる。

本発明に係るベルト式無段変速機の一実施の形態を示す図であり、ベルト式無段変速機を備えた車両用動力伝達装置の骨子図である。 本発明に係るベルト式無段変速機の一実施の形態を示す図であり、ベルト式無段変速機の断面図である。 本発明に係るベルト式無段変速機の一実施の形態を示す図であり、ベルト式無段変速機の油圧手段の断面図である。 本発明に係るベルト式無段変速機の一実施の形態を示す図であり、図３の第１のシリンダ部材をＡ方向から見た図であり、シリンダ部材の正面図に相当するものである。 本発明に係るベルト式無段変速機の一実施の形態を示す図であり、変速マップを示す図である。 本発明に係るベルト式無段変速機の一実施の形態を示す図であり、第２の油室から空気室への作動油の流れを示す図である。 本発明に係るベルト式無段変速機の一実施の形態を示す図であり、空気室から排出される作動油の流れを示す図である。

以下、本発明に係るベルト式無段変速機の実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１〜図７は、本発明に係るベルト式無段変速機の一実施の形態を示す図である。
まず、構成を説明する。
図１において、車両用動力伝達装置１０は、横置き型の自動変速機であって、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）型車両に好適に採用されるものであり、走行用の駆動源として内燃機関としてのエンジン１１を備えている。

なお、車両用動力伝達装置１０は、ＦＦ型車両に限定されるものではなく、ＦＲ型車両等、他の形式の車両に備えられるベルト式無段変速機であっても本発明は適用することができる。

エンジン１１の出力は、エンジン１１のクランクシャフト１１ａ、トルクコンバータ１２から前後進切換装置１３、入力軸１４、ベルト式無段変速機（ＣＶＴ）１５、減速歯車装置１６を介して終減速機１７に伝達され、左右の駆動輪１８Ｌ、１８Ｒに分配される。

トルクコンバータ１２は、エンジン１１のクランクシャフト１１ａに連結されたポンプ翼車１２ｐおよびタービン軸１９を介して前後進切換装置１３に連結されたタービン翼車１２ｔを備えており、流体を介して動力伝達を行うようになっている。

また、トルクコンバータ１２のポンプ翼車１２ｐおよびタービン翼車１２ｔの間にはロックアップクラッチ２０が設けられており、図示しない油圧制御装置の切換弁等によって係合側油室および解放側油室に対する油圧供給が切換えられることにより、係合または解放されるようになっている。

そして、油圧制御装置の切換弁等によって係合側油室に油圧を供給し、ロックアップクラッチ２０がポンプ翼車１２ｐ側に完全係合されることによって、ポンプ翼車１２ｐおよびタービン翼車１２ｔを一体回転させることで、クランクシャフト１１ａとタービン軸１９とを直結させることができる。

また、ポンプ翼車１２ｐにはベルト式無段変速機１５を変速制御したり、ベルト狭圧力を発生させたり、あるいは各部に潤滑油を供給したりするための油圧を発生させる機械式のオイルポンプ２２が設けられている。

前後進切換装置１３は、ダブルピニオン型の遊星歯車装置を主体として構成されており、トルクコンバータ１２のタービン軸１９はサンギヤ２３ｓに一体的に連結され、ベルト式無段変速機１５の入力軸１４は、キャリヤ２３ｃに一体的に連結されている一方、キャリヤ２３ｃとサンギヤ２３ｓは前進用クラッチＣ１を介して選択的に連結され、リングギヤ２３ｒは、後進用ブレーキＢ１を介してハウジングに選択的に固定されるようになっている。

前進用クラッチＣ１および後進用ブレーキＢ１は、何れも油圧シリンダによって摩擦係合させられる油圧式摩擦係合装置であり、前進用クラッチＣ１が係合させられると共に後進用ブレーキＢ１が解放されることにより、前後進切換装置１３は、一体回転状態とされる。

このとき、前進用動力伝達経路が成立され、前進方向の駆動力がベルト式無段変速機１５側に伝達される。一方、後進用ブレーキＢ１が係合させられると共に前進用クラッチＣ１が解放されると、前後進切換装置１３は、後進用動力伝達経路が成立させられて、入力軸１４はタービン軸１９に対して逆方向に回転され、後進方向の駆動力がベルト式無段変速機１５側に伝達される。

また、前進用クラッチＣ１および後進用ブレーキＢ１が共に解放されると、前後進切換装置１３は動力伝達を遮断するニュートラル（遮断状態）状態になる。

ベルト式無段変速機１５は、入力軸１４に設けられている入力側部材である有効径が可変のプライマリプーリ２４と、出力軸２６に設けられている出力側部材である有効径が可変のセカンダリプーリ２５と、プライマリプーリ２４およびセカンダリプーリ２５に巻き掛けられてプライマリプーリ２４およびセカンダリプーリ２５に摩擦接触する動力伝達部材として機能する伝動ベルト２７とを備えており、プライマリプーリ２４およびセカンダリプーリ２５と伝動ベルト２７との間の摩擦力を介して動力伝達が行われる。

プライマリプーリ２４およびセカンダリプーリ２５は、入力軸１４および出力軸２６にそれぞれ固定された固定シーブ２４ａおよび固定シーブ２５ａと、入力軸１４および出力軸２６に対して軸心周り相対回転不能、かつ入力軸１４および出力軸２６の軸線方向に移動可能に設けられた可動シーブ２４ｂおよび可動シーブ２５ｂとを備えており、固定シーブ２４ａと可動シーブ２４ｂの対向面および固定シーブ２５ａと可動シーブ２５ｂの対向面に形成されたＶ字形状のプーリ溝２８、２９に伝動ベルト２７が巻き掛けられている。

また、プライマリプーリ２４およびセカンダリプーリ２５には可動シーブ２４ｂ、２５ｂを固定シーブ２４ａ、２５ａに近接、離隔するように入力軸１４の軸方向に移動させることでプーリ溝２８、２９の幅を可変とする推力を付与するプライマリ油圧手段（油圧手段）２４ｃおよびセカンダリ油圧手段２５ｃが設けられており、プライマリプーリ２４およびセカンダリプーリ２５は、プライマリ油圧手段２４ｃおよびセカンダリ油圧手段２５ｃが制御されることにより、プライマリプーリ２４およびセカンダリプーリ２５のプーリ溝２８、２９の幅が変化して伝動ベルト２７の掛かり径（有効径）が変更され、変速比γ（＝入力軸１４の回転速度ＮＩＮ／出力軸２６の回転速度ＮＯＵＴ）が連続的に変化させられる。

図２において、ベルト式無段変速機１５は、非回転部材であるミッションケース３０内において、互いに平行に配設されている入力回転部材である入力軸１４および出力回転部材である出力軸２６、入力軸１４に相対回転不能に設けられているプライマリプーリ２４、出力軸２６に相対回転不能に設けられているセカンダリプーリ２５およびこれらのプライマリプーリ２４およびセカンダリプーリ２５にそれぞれ巻き掛けられてプライマリプーリ２４およびセカンダリプーリ２５を作動的に連結する伝動ベルト２７を備えている。

入力軸１４は、軸受３１および軸受３２等によってミッションケース３０に回転可能に支持されており、図１に示すエンジン１１の駆動力がトルクコンバータ１２および前後進切換装置１３を介して伝達されることで回転駆動される。

出力軸２６は、軸受３３、３４等によってミッションケース３０に回転可能に支持されており、入力軸１４の回転が伝動ベルト２７を介して作動的に伝達されることで回転させられる。なお、この出力軸２６の出力が、図１に示す減速歯車装置１６および終減速機１７を介して左右の駆動輪１８Ｌ、１８Ｒに伝達される。

入力軸１４にはプライマリプーリ２４が相対回転不能に設けられており、プライマリプーリ２４は、入力軸１４に対して相対回転不能、かつ入力軸１４の軸線方向に移動不能に固定されている固定シーブ２４ａと、入力軸１４に対して相対回転不能、かつ入力軸１４の軸線方向に移動可能に嵌合されている可動シーブ２４ｂとを備えている。

固定シーブ２４ａは、入力軸１４に一体成形された略円板状の部材であり、伝動ベルト２７が巻き掛けられる側の壁面は、プーリ溝２８の一方を構成する斜面が形成されている。可動シーブ２４ｂは、入力軸１４の軸線方向に移動自在となるように入力軸１４に嵌合されている。

また、可動シーブ２４ｂは、入力軸１４の外周部に摺動自在となるように入力軸１４に嵌合された円筒状の内側筒部４１と、その内側筒部４１の固定シーブ２４ａ側の端部から放射方向外側に向かって伸びる略円板状の接続部４２と、その接続部４２の背面から固定シーブ２４ａに対して隔離する方向に延在する外側筒部４３とを備えている。

接続部４２の固定シーブ２４ａ側の側壁には、プーリ溝２８の他方を構成する斜面が形成されており、固定シーブ２４ａの斜面と可動シーブ２４ｂの斜面は同一の勾配を有している。

ここで、可動シーブ２４ｂが軸線方向に移動することで、プーリ溝２８の溝幅が変化して伝動ベルト２７の掛かり径（有効径）が変更され、変速比γ（＝入力軸１４の回転速度ＮＩＮ／出力軸２６の回転速度ＮＯＵＴ）を連続的に変化させることができる。

なお、図２の実線に示すプライマリプーリ２４側の伝動ベルト２７の掛かり径が最小値となっている状態が、変速比γが最大変速比γｍａｘ（低車速およびエンジン１１の低回転域）に変速された状態に対応しており、一点鎖線で示す伝動ベルト２７の掛かり径が最大値となっている状態が、変速比γが最小変速比γｍｉｎ（高車速・エンジン１１の高回転域）に変速された状態に対応している。

この可動シーブ２４ｂは、可動シーブ２４ｂの伝動ベルト２７側とは反対側の可動シーブ２４ｂの背面に形成されている第１の油室４４および第２の油室４５の油圧に基づく押圧力によって軸線方向に移動するようになっており、第１の油室４４および第２の油室４５には入力軸１４の軸線方向と平行に形成されている供給油路４６および供給油路４６に放射方向に形成されている供給油路４７、４８を通って作動油が供給されるようになっている。なお、この作動油の油圧は、図１に示す電子制御装置８２によって制御されるリニアソレノイドバルブ等を有する油圧制御回路８１によって適宜調圧制御される。

図３において、第１の油室４４は、可動シーブ２４ｂの背面に沿うように配設されている第１のシリンダ部材４９に囲まれて形成されている。
第１のシリンダ部材４９は、軸受３１および第２のシリンダ部材５０と共にナット５１が締結されることで軸線方向に移動しないように入力軸１４に固定されている。また、第１のシリンダ部材４９は、入力軸１４から放射方向に伸びる内側壁部５２と、内側壁部５２の外周部から入力軸１４の軸線方向と平行に伸びる円筒部５３と、円筒部５３の端部から放射方向外側に伸びる外側壁部５４によって構成されている。

この外側壁部５４の放射方向外端部には、オイルシール５５が配設されており、外側壁部５４の放射方向外端部と可動シーブ２４ｂの外側筒部４３の内周面との間からの作動油の漏洩が阻止されている。このため、第１の油室４４内は油密に保たれている。

また、第１の油室４４には、供給油路４７および供給油路４８から内側筒部４１を貫通するように形成されている連通油路４０を通って作動油が供給されるようになっている。この作動油の油圧に基づいて押圧力が発生し、可動シーブ２４ｂが押圧されて入力軸１４の軸線方向に移動させられる。

すなわち、本実施の形態の第１のシリンダ部材４９は、可動シーブ２４ｂの背面に沿って設けられ、可動シーブ２４ｂとの間に油圧によって可動シーブ２４ｂを固定シーブ２４ａに向かって押圧する第１の油室４４を画成するようになっている。

また、第２の油室４５は、軸受３１と第１のシリンダ部材４９との間に挟まれるようにして固定されている第２のシリンダ部材５０と、この第２のシリンダ部材５０と第１のシリンダ部材４９との間を仕切るように配設されているピストン部材５６とによって構成されている。

第２のシリンダ部材５０は、第１のシリンダ部材４９の外周部を取り囲むようにして設けられており、入力軸１４の外周部から放射方向に伸びるとともに、軸受３２と第１のシリンダ部材４９との間に挟まれることで軸線方向の移動が阻止されている円板状の壁部５７と、壁部５７の放射方向外端部から入力軸１４の軸線方向と平行に伸びる円筒部５８とから構成されている。

また、ピストン部材５６は、放射方向外端部が第２のシリンダ部材５０の円筒部５８の内周面に摺動自在に設けられているとともに、放射方向内端部が第１のシリンダ部材４９の円筒部５３に摺動自在に設けられており、第１のシリンダ部材４９の内周部と第２のシリンダ部材５０の外周部とによって画成される空間を、第２の油室４５と第１の油室４４に隣接する空気室６１とに画成するようになっている。

また、ピストン部材５６の放射方向外端部にはオイルシール５９が配設されており、ピストン部材５６の放射方向外端部と第２のシリンダ部材５０の円筒部５８との間の摺動部からの作動油の漏洩が阻止されるようになっている。

また、ピストン部材５６の放射方向内端部にはオイルシール６０が配設されており、ピストン部材５６の放射方向内端部と第１のシリンダ部材４９の円筒部５３との間の摺動部からの作動油の漏洩が阻止されるようになっている。このため、第２の油室４５内は油密に保たれている。

また、第２の油室４５には第１のシリンダ部材４９の内側壁部５２と円筒部５３との接続部近傍に形成され、第１の油室４４と第２の油室４５とを連通する連通油路６２を介して作動油が供給されるようになっており、第２の油室４５に作動油が供給されると、この作動油の油圧に基づいてピストン部材５６が入力軸１４の軸線方向に移動し、可動シーブ２４ｂの外側筒部４３の端部を押圧することで可動シーブ２４ｂを軸線方向に移動させるようになっている。

このように、可動シーブ２４ｂは、第１の油室４４および第２の油室４５の２つの油室より発生する押圧力によって移動させられることにより、作動油による押圧面積が増大されて十分な押圧力が確保される。
ここで、図３は、可動シーブ２４ｂが軸線方向において最もナット５１側に移動された状態、すなわち、変速比γが最大変速比γｍａｘとなった状態を示している。

図２において、出力軸２６には、セカンダリプーリ２５が相対回転不能に設けられており、セカンダリプーリ２５は、出力軸２６に対して相対回転不能、かつ出力軸２６の軸線方向に移動自在に出力軸２６に固定されている固定シーブ２５ａと、出力軸２６に対して相対回転不能、かつ出力軸２６の軸線方向に移動自在に嵌合されている可動シーブ２５ｂとを備えている。

固定シーブ２５ａは、出力軸２６と一定成形された略円板状の部材であり、伝動ベルト２７が巻き掛けられる側の壁面には、プーリ溝２９の一方を構成する斜面が形成されている。

可動シーブ２５ｂは、出力軸２６の軸線方向に移動するように出力軸２６に嵌合されており、可動シーブ２５ｂは、出力軸２６の外周部に摺動可能に嵌合される円筒状の内側筒部６３と、内側筒部６３の固定シーブ２５ａ側の端部から放射方向外側に向かって延在する略円板状の接続部６４と、接続部６４の外周部から固定シーブ２５ａに対して隔離する方向に延在する外側筒部６５とを備えている。

接続部６４の固定シーブ２５ａ側の側壁には、プーリ溝２９の他方を構成する斜面が形成されており、固定シーブ２５ａの斜面と可動シーブ２５ｂの斜面は、同一の勾配を有している。

ここで、可動シーブ２５ｂが出力軸２６の軸線方向に移動することで、プーリ溝２９の溝幅が変化して伝動ベルト２７の掛かり径（有効径）が変更され、変速比γ（＝入力軸１４の回転速度ＮＩＮ／出力軸２６の回転速度ＮＯＵＴ）が連続的に変化させられる。なお、図２の実線に示すセカンダリプーリ２５側の伝動ベルト２７の掛かり径が最大値となっている状態が、変速比γが最大変速比γｍａｘに変速された状態に対応しており、一点鎖線で示す伝動ベルト２７の掛かり径が最小値となっている状態が、変速比γが最小変速比γｍｉｎに変速された状態に対応している。

この可動シーブ２５ｂは、可動シーブ２５ｂの伝動ベルト２７と反対側に形成されている第３の油室６６の油圧に基づく押圧力によって出力軸２６の軸線方向に移動させられる。第３の油室６６には、出力軸２６の軸線方向と平行に形成されている供給油路６７および供給油路６７から放射方向に形成されている供給油路６８、６９を通って作動油が供給される。なお、この作動油の油圧は、電子制御装置８２によって制御されるリニアソレノイドバルブ等を有する油圧制御回路８１によって適宜調圧制御される。

また、第３の油室６６は、可動シーブ２５ｂおよびその可動シーブ２５ｂに沿うように湾曲して形成されている第３のシリンダ部材７０に囲まれるようにして形成されている。第３のシリンダ部材７０の放射方向外端部には、オイルシール７１が配設されており、第３のシリンダ部材７０の放射方向外端部と可動シーブ２５ｂの外側筒部６５の内周面との摺動部からの作動油の漏洩が阻止されている。このため、第３の油室６６は油密に保たれている。

第３のシリンダ部材７０は、出力軸２６と軸受３４との間に挟まれており、出力軸２６の軸線方向の移動が阻止されている。また、可動シーブ２５ｂと第３のシリンダ部材７０との間にはコイル状のスプリング７２が介装されており、可動シーブ２５ｂはスプリング７２の弾性力によって、常時伝動ベルト２７側に付勢されている。

この第３の油室６６に図２の供給油路６８および供給油路６９を通って作動油が供給されると、この作動油の油圧に基づく押圧力が発生し、この押圧力およびスプリング７２の弾性力に従って可動シーブ２５ｂが出力軸２６の軸線方向に移動させられる。

一方、第１のシリンダ部材４９の円筒部５３の外周面には複数の外周溝７３が形成されており、この外周溝７３は、円筒部５３の周方向に等間隔で４個形成されている。この外周溝７３は、可動シーブ２４ｂが固定シーブ２４ａから離隔してプーリ溝２８の幅が最大となった最大変速比γｍａｘの状態にあるときに、ピストン部材５６の放射方向内端部が位置する第１のシリンダ部材４９の円筒部５３の外周面上に形成されている。

また、オイルシール６０は、ピストン部材５６の軸線方向（入力軸１４の軸線方向）よりも小幅に形成されており、外周溝７３の幅（すなわち、入力軸１４の軸線方向の幅）は、オイルシール６０の肉厚よりも大きく形成されている。本実施の形態では、オイルシール６０および外周溝７３が作動油供給手段を構成している。

本実施の形態では、ピストン部材５６の放射方向内端部が外周溝７３の上に位置すると、オイルシール６０の内周部が外周溝７３に挿通され、第２の油室４５からピストン部材５６の放射方向内端部と第１のシリンダ部材４９の円筒部５３の間を通して、すなわち、オイルシール６０と外周溝７３の隙間を通して空気室６１に作動油が供給されるようになっている。このため、変速比γが最大変速比γｍａｘにある場合には、空気室６１が第２の油室４５から供給される作動油によって充填される。

ここで、プライマリプーリ２４のプーリ溝２８の幅が小さく（プーリ径が大きく）、セカンダリプーリ２５のプーリ溝２９の幅が大きく（プーリ径が小さい）、セカンダリプーリ２５の回転数がプライマリプーリ２４の回転数よりも高くなる場合に変速比が小さくなって増速となり、プライマリプーリ２４のプーリ溝２８の幅が大きく（プーリ径が小さく）、セカンダリプーリ２５のプーリ溝２９の幅が小さく（プーリ径が大きく）、セカンダリプーリ２５の回転数がプライマリプーリ２４の回転数よりも低くなる場合に変速比が大きくなって減速となる。

このとき、プライマリプーリ２４のプーリ溝２８の幅が最も小さいときが最小変速比γｍｉｎとなり、プライマリプーリ２４のプーリ溝２８の幅が最も大きいときが最大変速比γｍａｘとなる。したがって、本実施の形態では、可動シーブ２４ｂが固定シーブ２５ａから最も離隔してプーリ溝２８の幅が最も大きくなるときに、ピストン部材５６の放射方向内端部が外周溝７３の上方に位置するように、第１のシリンダ部材４９の円筒部５３の外周面上に複数の外周溝７３を形成している。

次に、作用を説明する。
まず、図５を参照して、ベルト式自動変速機１５の変速モードの変速マップに基づいて説明する。図５に示す変速マップは、横軸を車速として、縦軸をプライマリプーリ２４の目標入力回転数とし、パラメータをアクセル開度としたマップであり、このマップは電子制御装置８２のＲＯＭに記憶されている。
図５に示すように、アクセル開度をパラメータとして、ベルト式自動変速機１５の変速比が最小変速比γｍｉｎから最大変速比γｍａｘまでの範囲に、アクセル開度毎に車速とプライマリプーリ２４の目標入力回転数ＮＩＮＴ（目標値）との関係が規定される。

この変速マップは、アクセル開度と車速とから運転者が必要とする目標エンジン出力を決定し、決定された目標エンジン出力をエンジン１１の最適燃費線上で実現できるように決定されたプライマリプーリ２４の目標入力回転数ＮＩＮＴであり、アクセル開度が大きくなるに従って変速比が最小変速比γｍｉｎから最大変速比γｍａｘになるように設定されている。

まず、車両が減速されるときは、アクセルペダルの開度をパラメータとして車速を変速比がＬｏＷ側になるようにベルト式無段変速機１５の電子制御装置８２により油圧制御回路８１が制御される。

すなわち、油圧制御回路８１により、図２に示すように、供給油路６７から供給油路６８、６９を通って第３の油室６６に作動油が供給され、第３の油室６６の油圧が高まると、可動シーブ２５ｂの接続部６４の背面を押圧する。

可動シーブ２５ｂは、この圧力を受けて固定シーブ２５ａ側に速やかに移動することにより、プーリ溝２９が狭められ、伝動ベルト２７が放射方向にスライドすることでセカンダリプーリ２５側の伝動ベルト２７の有効径が大きくなる。

他方、電子制御装置８２は、油圧制御回路８１を制御して供給油路４６をドレーン側に開放すると、第１の油室４４および第２の油室４５内の油圧が低下する。

このとき、可動シーブ２４ｂが固定シーブ２４ａから離隔するため、可動シーブ２４ｂの外側筒部４３がピストン部材５６を固定シーブ２４ａから離隔する方向に押圧する。このとき、ピストン部材５６が第２のシリンダ部材５０の円筒部５８の内周部および第１のシリンダ部材４９の円筒部５３の外周部を摺動しながら第２のシリンダ部材５０の壁部５７に徐々に近づいていくため、第２の油室４５の容積が小さくなり、第２の油室４５内の作動油が連通油路６２から供給油路４７を通って供給油路４６に排出される。

また、可動シーブ２４ｂが第１のシリンダ部材４９に徐々に近づいて第１の油室４４の容積が小さくなるため、第１の油室４４内の作動油は、供給油路４８を通って供給油路４６に排出される。

このため、セカンダリプーリ２５の可動シーブ２５ｂの押圧力の作用により、伝動ベルト２７が放射方向にスライドして、プライマリプーリ２４の可動シーブ２４ｂが固定シーブ２４ａから離隔する方向に移動し、プーリ溝２８の幅が大きくなってプライマリプーリ２４側の伝動ベルト２７の有効径が小さくなる。

このようにして変速比γ（＝入力軸１４の回転速度ＮＩＮ／出力軸２６の回転速度ＮＯＵＴ）が連続的に変化して無段階で徐々にＬｏＷ側に移行して車両が減速されることになる。また、プーリ溝２８の幅が最大となることにより、変速比が最大変速比γｍａｘとなった場合には、図６に示すように、ピストン部材５６の放射方向内端部が外周溝７３の上に位置してオイルシール６０の内周部が外周溝７３に挿通される。

このとき、電子制御装置８２は、図５の変速マップに基づいて最大変速比γｍａｘにあるものと判断した場合には、油圧制御回路８１に制御して供給油路４６から供給油路４８および連通油路４０を介して第１の油室４４に作動油を供給する。

この作動油は、連通油路６２から第２の油室４５に供給されるが、第２の油室４５からピストン部材５６の放射方向内端部と第１のシリンダ部材４９の円筒部５３の間を通して、すなわち、図６に矢印Ｏで示すように、オイルシール６０と外周溝７３の隙間を通して空気室６１に作動油が供給され、図６にクロスハッチングで示すように、空気室６１が第２の油室４５から供給される作動油によって充填される。

すなわち、本実施の形態では、可動シーブ２４ｂが固定シーブ２４ａから離隔してプーリ溝２８の幅が最大となった最大変速比γｍａｘの状態にあるときに、第２の油室４５からピストン部材５６の放射方向内端部と第１のシリンダ部材４９の円筒部５３の外周部の間を通して空気室６１に作動油を供給する作動油供給手段を設け、この作動油供給手段を、ピストン部材５６の放射方向内端部に嵌合され、ピストン部材５６の放射方向内端の軸線方向よりも小幅のオイルシール６０と、第１のシリンダ部材４９の円筒部５３の外周部に形成され、可動シーブ２４ｂが固定シーブ２４ａから離隔してプーリ溝２８の幅が最大となった最大変速比γｍａｘの状態にあるときに、ピストン部材５６の放射方向内端部が位置する外周溝７３とを備え、外周溝７３の幅をオイルシール６０の肉厚よりも大きいものから構成したので、車両が低車速で、エンジン１１の回転数が低回転となる最大変速比γｍａｘに変速された状態で第１の油室４４および第２の油室４５に加えて空気室６１に作動油を充填させることができる。

このため、エンジン１１の回転数が低い領域でロックアップクラッチ２０を締結した場合に、可動シーブ２４ｂや固定シーブ２４ａの質量を増大させたり、質量体を追加することなしに回転部材であるプライマリプーリ２４の慣性モーメントを大きくすることができ、室内にこもり音が発生したり、エンジン１１からベルト式無段変速機１５に振動が伝達されてしまうのを防止することができ、ベルト式無段変速機１５の軽量化を図りつつ運転性を向上させることができる。

また、ロックアップ領域をエンジン１１の低回転領域まで拡大させることができ、エンジン１１からベルト式無段変速機１５までの動力伝達効率が低下するのを防止して燃費の向上を図ることができる。

一方、車両が加速されるときは、アクセルペダルの開度をパラメータとして、変速比がＨｉｇｈ側になるよう電子制御装置８２により制御される。すなわち、油圧制御回路８１によりプライマリプーリ２４のプライマリ油圧手段２４ｃが所定の変速圧になるよう油圧が高められる。
高められた油圧は、供給油路４６から供給油路４７、４８を介して第１の油室４４および第２の油室４５に供給される。

このとき、第１の油室４４内の油圧が高まり、第１の油室４４内の油圧により可動シーブ２４ｂの接続部４２の背面が押圧される。また、第２の油室４５内の油圧が高まり、ピストン部材５６が外側筒部４３の内周部および円筒部５３の外周部の間を摺動しながら可動シーブ２４ｂの外側筒部４３を押圧するため、第１の油室４４および第２の油室４５内の油圧により可動シーブ２４ｂが固定シーブ２４ａに近接するように速やかに移動し、プーリ溝２８が狭められて伝動ベルト２７が放射方向にスライドすることでプライマリプーリ２４側の伝動ベルト２７の有効径が大きくなる。

このようにして変速比γ（＝入力軸１４の回転速度ＮＩＮ／出力軸２６の回転速度ＮＯＵＴ）が連続的に変化して無段階で徐々にＨｉｇｈ側（変速比が小さくなる側）に移行して車両が加速されることになる。

また、変速比γが最大変速比γｍａｘからＨｉｇｈ側に移行する場合には、ピストン部材５６の放射方向内端部が外周溝７３を通過して円筒部５３の外周部に沿って固定シーブ２４ａ側に移動する。このため、オイルシール６０が外周溝７３から円筒部５３の外周部に乗り上げられてオイルシール６０によって第２の油室４５および空気室６１の連通が遮断され、第２の油室４５から空気室６１に作動油が供給されることがなくなる。

そして、最大変速比γｍａｘからＨｉｇｈ側の変速比に移行する際にピストン部材５６が固定シーブ２４ａ側に移動して第１のシリンダ部材４９に近接するため、第１の油室４４の容積が小さくなる。

そして、外側筒部４３とピストン部材５６の当接面にはオイルシールが設けられていないので、空気室６１に充填された作動油は、プライマリプーリ２４の遠心力の作用により、図７に矢印Ｏで示すように外側筒部４３とピストン部材５６の当接面から第２のシリンダ部材５０の円筒部５８と外側筒部４３の間を通って排出される。

この結果、エンジン１１のクランクシャフト１１ａの回転変動が少ないエンジン１１の中・高回転領域および車両の中速・高速領域においてプライマリプーリ２４の慣性力が大きくなるのを不要にして、エンジン１１の負荷を小さくすることができ、エンジン１１の燃費を向上させることができる。

なお、本実施の形態では、外周溝７３を円筒部５３の周方向に等間隔で４個形成しているが、４つ未満でも、５つ以上でもよく、また、円筒部５３の周方向に沿って環状に延在していてもよい。

また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

以上のように、本発明に係るベルト式無段変速機は、軽量化を図りつつ内燃機関の回転数が低い領域でロックアップクラッチを締結した場合に、車室内にこもり音が発生したり、内燃機関から振動が伝達されてしまうのを防止して運転性を向上させることができるとともに、ロックアップ領域を内燃機関の低回転領域まで拡大させて燃費の向上を図ることができるという効果を有し、無端状ベルトが巻回される外周部と無端状ベルトとの間の摩擦力によって無端状ベルトとの間で駆動力の伝達を行うベルト式無段変速機等として有用である。

１１ エンジン（内燃機関）
１２ トルクコンバータ
１５ ベルト式無段変速機
２０ ロックアップクラッチ
２４ プライマリプーリ
２４ａ 固定シーブ
２４ｂ 可動シーブ
２４ｃ プライマリ油圧手段（油圧手段）
２５ セカンダリプーリ
２７ 伝動ベルト
２８、２９ プーリ溝
４４ 第１の油室
４９ 第１のシリンダ部材
５０ 第２のシリンダ部材
６０ オイルシール（作動油供給手段）
６１ 空気室

Claims (2)

1. 内燃機関からロックアップ機構付きトルクコンバータを介して動力が伝達される入力軸に取付けられたプライマリプーリと、前記プライマリプーリに伝動ベルトを介して連結されたセカンダリプーリとを備えたベルト式無段変速機において、
   前記プライマリプーリが、前記入力軸に固定された固定シーブと、前記固定シーブに対して前記入力軸の軸方向に対向するとともに前記入力軸に対して軸方向に移動自在に設けられた可動シーブと、前記固定シーブおよび前記可動シーブの対向面に形成され、前記伝動ベルトが巻き掛けられたＶ字形状のプーリ溝と、前記プーリ溝と反対側の前記可動シーブの背面に設けられ、前記可動シーブを前記固定シーブに近接、離隔するように前記入力軸の軸方向に移動させる油圧手段とを備え、
   前記油圧手段が、
   前記可動シーブの背面に沿って設けられ、前記可動シーブとの間に油圧によって前記可動シーブを前記固定シーブに向かって押圧する第１の油室が画成される第１のシリンダ部材と、
   前記第１のシリンダ部材の外周部を取り囲むようにして設けられた第２のシリンダ部材と、
   放射方向内端部が前記第１のシリンダ部材の外周部に摺動自在に当接するとともに放射方向外端部が前記第２のシリンダ部材の内周部に摺動自在に当接し、前記第１のシリンダ部材の外周部と前記第２のシリンダ部材の内周部によって画成される空間を、第２の油室と前記第１の油室に隣接する空気室とに画成するように構成され、前記第２の油室に供給される油圧によって前記可動シーブの背面の放射方向外周部に設けられた外側筒部を前記固定シーブ側に押圧するピストン部材とを備え、
   前記可動シーブが前記固定シーブから離隔して前記プーリ溝の幅が最大となった最大変速比の状態にあるときに、前記第２の油室から前記ピストン部材の放射方向内端部と前記第１のシリンダ部材の外周部の間を通して前記空気室に作動油を供給する作動油供給手段を有することを特徴とするベルト式無段変速機。
2. 前記作動油供給手段が、前記ピストン部材の放射方向内端部に嵌合され、前記ピストン部材の放射方向内端の軸線方向よりも小幅のオイルシールと、前記第１のシリンダ部材の外周部に形成され、前記可動シーブが前記固定シーブから離隔して前記プーリ溝の幅が最大となった最大変速比の状態にあるときに、前記ピストン部材の放射方向内端部が位置する外周溝とを備え、前記外周溝の幅が前記オイルシールの肉厚よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のベルト式無段変速機。

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