JP2011226596A - ベルト式無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動プーリの回転数が変化しても、駆動プーリと従動プーリとの間の変速比の変化を規制することの可能なベルト式無段変速機を提供する。
【解決手段】駆動プーリおよび従動プーリと、駆動プーリおよび従動プーリに巻き掛けられたベルトとを備え、駆動プーリに、遠心力が作用して駆動プーリにおけるベルトの巻き掛け半径を変化させるウェイト１３が設けられているベルト式無段変速機において、ウェイト１３が回転中心軸線を中心とする半径方向に移動することを阻止する規制機構１５と、ウェイト１３が半径方向に移動することができるようにする解除機構１９とが設けられている。
【選択図】図１

Description

この発明は、駆動プーリおよび従動プーリにベルトが巻き掛けられたベルト式無段変速機に関するものである。

複数のプーリにベルトが巻き掛けられたベルト式無段変速機においては、プーリにおけるベルトの巻き掛け半径を変更することにより変速比が変更されるように構成されている。このようなベルト式無段変速機において、プーリにおけるベルトの巻き掛け半径を変更するために、遠心力によってプーリの半径方向に移動するウェイトが設けられたものの一例が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載されたベルト式無段変速機は、バギー車両やスクーター型車両などの軽車両に用いられるものであり、エンジンのクランクシャフトにベルト式無段変速機が連結されている。

このベルト式無段変速機は、ドライブ軸およびドリブン軸を有しており、ドライブ軸にはドライブプーリが設けられ、ドリブン軸にはドリブンプーリが設けられている。このドライブプーリは、ドライブ軸と一体回転し、かつ、軸方向に不動に設けられた固定ドライブフェースと、ドライブ軸と一体回転し、かつ、軸方向に移動自在に設けられた可動ドライブフェースとを備えている。また、可動ドライブフェースの背面にはウェイト保持プレートが設けられており、ウェイト保持プレートと可動ドライブフェースとの間に、複数のローラ状の遠心ウェイト部材が設けられている。一方、ドリブンプーリは、ドリブン軸と一体回転し、かつ、軸方向に不動に設けられた固定ドリブンフェースと、ドリブン軸に対して相対回転が可能であり、かつ、軸方向にも移動可能に設けられた可動ドリブンフェースと、この可動ドリブンフェースを常に固定ドリブンフェース側に押し付ける押圧スプリングと、トルクカムなどのキックダウン機構とを備えている。上記のように構成されたドライブプーリおよびドリブンプーリにベルトが巻き掛けられている。

この特許文献１に記載されたベルト式無段変速機は、バギー車両の発進時、低速運転時において、ドリブンプーリでは押圧スプリングの力により可動ドリブンフェースが固定ドリブンフェース側に押し付けられていて、ベルトの巻き付き有効径が大きくなっており、その分だけドライブプーリの固定ドライブフェースと可動ドライブフェースとの間にベルトが食い込んで巻き付き有効径が小さくなり、ベルト式無段変速機の減速比が相対的に大きくなっている。

これに対して、バギー車両の中速ないし高速運転時においては、ドライブ軸の高速回転に伴う遠心力増大により遠心ウェイト部材が外側に転動し、これにより可動ドライブフェースとウェイト保持プレートとの間のクサビ状空間が押し広げられて、可動ドライブフェースが固定ドライブフェース側に押圧され、ドライブプーリにおけるベルトの巻き付き有効径が拡大する。一方、ドリブンプーリではベルトが固定ドリブンフェースと可動ドリブンフェースとの間に食い込んで、ドリブンプーリにおけるベルトの巻き付き有効径が小さくなる。このような作用により、ベルト式無段変速機の減速比が無段階に小さくなる。

さらに、追い越し加速などの急加速時には、キックダウン機構により可動ドリブンフェースが固定ドリブンフェース側に押圧され、ドリブンプーリにおけるベルトの巻き付き有効径が強制的に大きくさせられて、その反動でドライブプーリにおけるベルトの巻き付き有効径が小さくなり、ベルト式無段変速機の減速比が大きくなる。

特開２００３−１０６３９１号公報

ところで、特許文献１に記載されたベルト式無段変速機においては、ドライブ軸に対して半径方向に移動可能に遠心ウェイト部材が取り付けられており、遠心ウェイト部材に作用する遠心力に依存して変速比が変化する構成であるため、駆動プーリの回転数が変化すると変速比が変化することとなり、その点で改善の余地があった。
る問題があった。

この発明は上記課題を解決するためになされたもので、駆動プーリの回転数が変化しても、駆動プーリと従動プーリとの間の変速比が変化することを抑制することの可能なベルト式無段変速機を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために請求項１の発明は、駆動プーリおよび従動プーリと、前記駆動プーリおよび前記従動プーリに巻き掛けられた無端状のベルトと、前記駆動プーリに設けられ、かつ、その駆動プーリの回転中心軸線を中心として半径方向に移動可能なウェイトとを有し、前記駆動プーリの回転にともなう遠心力の変化により前記ウェイトが前記半径方向に移動することにより、前記駆動プーリにおける前記ベルトの巻き掛け半径が変化して前記駆動プーリと前記従動プーリとの間の変速比が変更されるように構成されているベルト式無段変速機において、前記ウェイトに接触し、かつ、そのウェイトが前記半径方向に移動することを阻止する規制機構と、この規制機構により前記半径方向の移動が阻止されているウェイトを、前記半径方向に移動できるようにする解除機構とを備えていることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記駆動プーリに、前記半径方向に延ばされ、かつ、放射状に配置された複数の溝が設けられており、複数の溝のそれぞれに前記ウェイトが１個ずつ収容されていることを特徴とするベルト式無段変速機である。

請求項３の発明は、請求項２の構成に加えて、前記規制機構は前記溝の壁面であり、その壁面が前記ウェイトに接触して半径方向で外側に移動することを阻止するように構成されていることを特徴とするベルト式無段変速機である。

請求項４の発明は、請求項３の構成に加えて、前記解除機構は、前記壁面に接触している前記ウェイトを押して前記壁面から離れさせることにより、前記ウェイトを、前記半径方向に移動できるようにするピンを有していることを特徴とするベルト式無段変速機である。

請求項５の発明は、請求項１または２の構成に加えて、前記規制機構は、前記半径方向で前記ウェイトの外側に設けられ、かつ、前記回転中心軸線を中心として拡径および縮径が可能なリングを備えており、このリングが前記ウェイトに接触して、そのウェイトが前記半径方向で外側に移動することを阻止することを特徴とするベルト式無段変速機である。

請求項６の発明は、請求項５の構成に加えて、前記リングは、帯状体を前記回転中心軸線を中心として環状に巻いてその両端部が前記半径方向に重ねられており、その両端部に設けた両方の穴に共にピンが差し込まれると、前記リングが前記回転中心軸線を中心として拡径および縮径が不可能となり、前記ウェイトが前記半径方向で外側に移動することが阻止される一方、前記両方の穴のいずれか片方の穴から前記ピンが抜かれると、前記リングが前記回転中心軸線を中心として拡径および縮径が可能となり、前記ウェイトが前記半径方向に移動できるように構成されており、前記ピンが前記解除機構であることを特徴とするベルト式無段変速機である。

請求項１の発明によれば、規制機構がウェイトに接触すると、駆動プーリの回転が変化して、ウェイトに作用する遠心力が変化しても、そのウェイトが回転中心軸線を中心として半径方向に移動することが阻止される。したがって、駆動プーリの回転数が変化しても、ベルト式無段変速機の変速比が変化することを規制することができる。これに対して、ウェイトが半径方向に移動することが阻止されているとき、解除機構によりウェイトが半径方向に移動できるようにすることができる。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果を得られる他に、半径方向に延ばされた溝に沿ってウェイトが移動して、ベルト式無段変速機の変速比が変化する。

請求項３の発明によれば、請求項２の発明と同様の効果を得られる他に、溝の壁面にウェイトに接触すると、ウェイトが半径方向で外側に移動することが阻止される。したがって、ベルト式無段変速機の変速比が変化できる範囲が、所定値以上の変速比に規制される。

請求項４の発明によれば、請求項３の発明と同様の効果を得られる他に、ピンがウェイトを押すと、ウェイトが壁面から離れて半径方向に移動できるようになる。

請求項５の発明によれば、請求項３の発明と同様の効果を得られる他に、ウェイトがリングに接触すると、ウェイトが半径方向で外側に移動することが阻止される。したがって、ベルト式無段変速機の変速比が変化できる範囲が、所定値以上変速比に規制される。

請求項６の発明によれば、請求項５の発明と同様の効果を得られる他に、帯状体の両端部に設けた両方の穴にピンが差し込まれると、リングが拡径および縮径が不可能となる。したがって、ベルト式無段変速機の変速比が変化できる範囲が、所定値以上の変速比に規制される。これに対して、ピンが片方の穴から抜けると、リングの拡径および縮径が可能となる。

この発明のベルト式無段変速機に用いられる規制機構および解除機構を示す断面図である。 この発明のベルト式無段変速機の構成を示す概念図である。 図１に示された規制機構および解除機構の拡大断面図である。 （Ａ）ないし（Ｄ）は、この発明におけるウェイトの動作を示す図である。 この発明のベルト式無段変速機に用いられる解除機構の他の例を示す断面図である。 （Ａ）ないし（Ｄ）は、この発明におけるウェイトの動作を示す図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、この発明のベルト式無段変速機に用いられる規制機構および解除機構の他の例を示す断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は図７の要部を拡大した断面図である。

つぎに、この発明におけるベルト式無段変速機を図面に基づいて説明する。図２に示されたベルト式無段変速機１は、例えば車両の動力源２から出力されたトルクを、被駆動部材である駆動輪（図示せず）に伝達する経路に設けることができる。このベルト式無段変速機１は入力軸３および出力軸４を有しているとともに、入力軸３と出力軸４とは相互に平行に配置されている。また、動力源２から駆動輪に至る動力の伝達方向において、入力軸３の下流に出力軸４が設けられている。前記動力源２としては、燃料を燃焼させてトルクを発生するエンジン、または電気エネルギを運動エネルギに変換する電動モータを用いることができる。この実施例では、動力源２として従来から知られているエンジンを用いている場合について説明し、以下、動力源２を便宜上「エンジン２」と記す。

前記入力軸３に駆動プーリ５が設けられており、出力軸４に従動プーリ６が設けられており、その駆動プーリ５および従動プーリ６に環状のベルト７が巻き掛けられている。前記駆動プーリ５は、入力軸３と一体回転し、かつ、回転中心軸線Ａ１に沿った方向には移動不可能な固定片８と、入力軸３と一体回転し、かつ、回転中心軸線Ａ１に沿った方向に移動可能な可動片９と、入力軸３と一体回転し、かつ、回転中心軸線Ａ１に沿った方向には移動不可能な保持部材１０とを有している。さらに、前記可動片９の回転中心軸線Ａ１に沿った方向の移動を規制するストッパ（図示せず）が設けられている。また、回転中心軸線Ａ１に沿った方向で、固定片８と保持部材１０との間に可動片９が設けられている。前記固定片８は円錐形状に構成されており、この固定片８には、半径方向で外側に向かうほど可動片９から離れる向きに傾斜された環状の保持面１１が形成されている。これに対して、可動片９には、半径方向で外側に向かうほど固定片８から離れる向きに傾斜された環状の保持面１２が形成されている。そして、固定片８の保持面１１および可動片９の保持面１２によりベルト７が挟み付けられている。

一方、可動片９と保持部材１０との間にはウェイトローラ室Ｆ１が形成されており、このウェイトローラ室Ｆ１には、回転中心軸線Ａ１を中心とする半径方向に移動可能なウェイト（転動体）１３が複数個設けられている。これらのウェイト１３は金属材料を球状に成形したものである。また、可動片９にはウェイト１３が接触し、かつ、回転中心軸線Ａ１を中心とする環状の接触面１４が形成されている。この接触面１４は、半径方向で外側に向かうほど保持部材１０に近づく向きに傾斜されている。さらに、この実施例においては、ウェイトローラ１３が半径方向に移動することを阻止する規制機構と、ウェイトローラ１３が半径方向に移動することができるようにする解除機構とを備えている。以下、この規制機構および解除機構の構成を順次説明する。

（第１具体例）
図１は第１具体例を示す断面図である。この図１は回転中心軸線Ａ１に対して垂直な平面内における断面図である。保持部材１０には回転中心軸線Ａ１を中心として半径方向に延ばされた複数のガイド溝１５が放射状に形成されている。ガイド溝１５は複数設けられているが、便宜上、１つのガイド溝１５の構造および形状について説明する。このガイド溝１５は回転中心軸線Ａ１に沿った方向の深さを有しており、ガイド溝１５の底面１６は、半径方向で外側に向かうほど可動片９に近づく向きで傾斜されている。さらに、底面１６の両側には壁１７，１８が設けられている。このように構成された複数のガイド溝１５内にそれぞれウェイト１３が１個ずつ設けられている。全てのウェイト１３の直径および質量は同一である。一方の壁１７は、回転中心軸線Ａ１を通り、かつ、半径方向に延ばされた第１壁面１７Ａと、この第１壁面１７Ａにおける外側の端部に連続され、かつ、第１壁面１７Ａと直角な第１規制面１７Ｂと、第１規制面１７Ｂの端部に連続され、かつ、第１壁面１７Ａと平行な第２壁面１７Ｃと、この第２壁面１７Ｃにおける外側の端部に連続され、かつ、第２壁面１７Ｃと直角な第２規制面１７Ｄと、第２規制面１７Ｄの端部に連続され、かつ、第２壁面１７Ｃと平行な第３壁面１７Ｅとを有している。このように、壁１７は全体として階段状に構成されている。

これに対して、他方の壁１８は、第１壁面１７Ａと平行であり、かつ、半径方向で最も内側に設けられた第４壁面１８Ａと、この第４壁面１８Ａにおける外側の端部に連続され、かつ、壁面１７から離れる方向に傾斜された第５壁面１８Ｂと、第５壁面１８Ｂの端部に連続され、かつ、第２壁面１７Ｃと平行な第６壁面１８Ｃと、この第６壁面１８Ｃにおける外側の端部に連続され、かつ、壁面１７から離れる方向に傾斜された第７壁面１８Ｄと、第７壁面１８Ｄの端部に連続され、かつ、第３壁面１７Ｅと平行な第８壁面１８Ｅとを有している。また、回転中心軸線Ａ１を中心とする半径方向で、第４壁面１８Ａは第１壁面１７Ａよりも短く、第６壁面１８Ｃは第２壁面１７Ｃよりも短く構成されている。

上記のように構成された壁１７，１８は、ウェイト１３に遠心力が作用したとき、回転中心軸線Ａ１に対して垂直な平面内において、壁１７と壁１８との間に設けられたウェイト１３が、第１壁面１７Ａと第４壁面１８Ａとの間にあるウェイト１３が、回転中心軸線Ａ１を中心とする半径方向および円周方向に移動して、第３壁面１７Ｅと第８壁面１８Ｅとの間まで到達することができるように、壁１７と壁１８との間の距離が構成されている。上記のように構成された壁１７，１８の間に設けられたウェイト１３は、ガイド溝５内で回転中心軸線を中心とする半径方向および円周方向、あるいはその他の方向にも移動可能である。

一方、前記保持部材１０には解除機構１９が設けられている。この解除機構１９は、ウェイト１３が第１規制面１７Ｂに接触して半径方向で外側に向けて移動することが規制されたときに、ウェイト１３が半径方向で外側に向けて移動することができるように、ウェイト１３を押し出す機構である。この解除機構１９を図３に基づいて説明する。この図３は、回転中心軸線Ａ１と垂直な平面内における保持部材１０の拡大断面図である。解除機構１９は、保持部材１０に設けられたシリンダ２０と、シリンダ２０内に第１規制面１７Ｂと平行に移動可能に設けられたピストン２１とを有している。このピストン２１にはランド部２２が形成されており、保持部材１０にはランド部２２に油圧を作用させる油圧室２４が形成されている。

また、保持部材１０には油圧室２４に圧油を供給する油路２５が設けられている。この油圧室２４の油圧がランド部２２に加えられると、ピストン２１をガイド溝１５に向けて押圧する力が生じる。さらに、シリンダ２０における第１壁面１７Ａ側に蓋部材２３が取り付けられており、蓋部材２３には軸穴２６が設けられている。この軸穴２６の一端はガイド溝１５に開口され、他端はシリンダ２０内に開口されている。この軸穴２６にはピストン２１の先端に設けられたピン２７が配置されている。また、シリンダ２４内における蓋部材２３とランド部２２との間にはバネ２８が設けられており、そのバネ２８の力がランド部２２に加えられて、ピストン２１のピン２７を軸穴２６内に戻す向きの力が生じる。

さらに、前記保持部材１０には、ウェイト１３がガイド溝１５内で第２規制面１７Ｄに接触して、ウェイト１３が半径方向で外側に向けて移動することが規制されたときに、回転中心軸線Ａ１に対して直角な平面内において、ウェイト１３を線分Ｂ１と直角な方向に移動させるために解除機構２９が設けられている。この解除機構２９の基本的な構成は解除機構１９と同じであるため、解除機構１９および解除機構２９を図３に包括的に示してある。ここで、解除機構２９の軸穴２６は第２壁面１７Ｃに開口されている点が、解除機構１９とは異なる。また、解除機構１９の油圧室２４の油圧と、解除機構２９の油圧室２４の油圧とを別々に制御することが可能である。さらに、保持部材１０にはガイド溝１５が複数設けられており、各ガイド溝１５について設けられた解除機構１９の油圧室２４同士が同一油圧に制御され、各ガイド溝１５について設けられた解除機構２９の油圧室２４同士が同一油圧に制御される。

一方、従動プーリ６は出力軸４と一体回転し、かつ、回転中心軸線Ｃ１に沿った方向には移動不可能な固定片３０と、出力軸４と一体回転し、かつ、回転中心軸線Ｃ１に沿った方向に移動可能な可動片３１とを有している。また、可動片３１を固定片３０に近づける向きの力を生じる推力発生装置３２が設けられている。この推力発生装置３２は従来から知られている圧縮コイルばね、油圧室、トルクカムなどのうちのいずれか１つの機構を有するか、または複数の機構を備えている。そして、推力発生装置３２から可動片３１に加える力を制御することが可能に構成されている。

さらに、前記エンジン２または電動モータ（図示せず）により駆動されるオイルポンプ（図示せず）が設けられており、そのオイルポンプから吐出された圧油が油路２５を経由して油圧室２４に供給されるように構成されている。また、油圧室２４の油圧を制御する圧力制御弁（図示せず）が設けられている。この圧力制御弁は従来から知られているソレノイドバルブにより構成されている。さらに、エンジン２からベルト式無段変速機１に至る動力伝達経路、またはベルト式無段変速機１から駆動輪に至る動力伝達経路のいずれか一方には、前後進切換装置（図示せず）が設けられている。この前後進切換装置は従来から知られている構造のものであり、入力回転部材に対する出力回転部材の回転方向を正逆に切り換える装置である。さらにまた、解除機構１９，２９の油圧室２４の油圧、推力発生装置３２から可動片３１に加えられる力、エンジントルクを制御する電子制御装置（図示せず）が設けられている。この電子制御装置には、ベルト式無段変速機１の駆動プーリ５の回転数（入力回転数）および従動プーリ６の回転数（出力回転数）、車速、アクセル開度などを検知するスイッチやセンサの信号が入力される。

上記のように構成されたベルト式無段変速機において、エンジントルクがベルト式無段変速機１の入力軸３に伝達されると、その入力軸３のトルクがベルト７を経由して出力軸４に伝達され、出力軸４のトルクが駆動輪に伝達されて駆動力が発生する。車両が発進するとき、または車両が低速で走行するときは、駆動プーリ５の回転数が相対的に低く、第１壁面１７Ａと第４壁面１８Ａとの間に位置するウェイト１３に作用する遠心力が相対的に弱い。このため、ウェイト１３から駆動プーリ５の可動片９に加えられる軸方向の推力は相対的に小さい一方、推力発生装置３２から従動プーリ６の可動片３１に力が加えられている。すると、推力発生装置３２から従動プーリ６の可動片３１に加えられる力により、従動プーリ６の可動片３１が固定片３０に向けて移動し、従動プーリ６におけるベルト７の巻き掛け半径が相対的に大きくなっている。この作用にともない、駆動プーリ５ではベルト７の巻き掛け半径が相対的に小さくなっている。このような作用により、ベルト式無段変速機１の入力回転数と出力回転数との比である変速比が相対的に大きい状態にある。

その後、車速が上昇して駆動プーリ５の回転数が上昇することに伴い、ウェイト１３に作用する遠心力が増加する。すると、図４（Ａ）に示すように、ウェイト１３がガイド溝１５に沿って回転中心軸線Ａ１を中心とする半径方向で外側に移動する。すなわち、ウェイト１３が底面１６に沿って転動する。すると、ウェイト１３から可動片９に加えられる軸方向の力が増加し、駆動プーリ５におけるベルト７の巻き掛け半径が相対的に大きくなる変速、すなわち、アップシフトが生じる。そして、図４（Ｂ）に示すようにウェイト１３が第１規制面１７Ｂに接触すると、駆動プーリ５の回転数が上昇しても、ウェイト１３は半径方向で外側には移動しないなめ、可動プーリ９が固定プーリ８に向けて移動することはない。したがって、ベルト式無段変速機１の変速比は所定値以上の範囲で変速比の変更は可能であるが、所定値未満の変速比にはならない。

さらに、電子制御装置に入力される信号が処理され、かつ、電子制御装置に記憶されているデータに基づいて、ベルト式無段変速機１の変速比を更に小さくする条件が成立すると、解除機構１９の油圧室２４の油圧が上昇される。すると、ピストン２１がバネ２８の力に抗して移動し、ピン２７がガイド溝１５へと押し出される。この作用により図４（Ｃ）のようにピン２７がウェイト１３を第１規制面１７Ｂに沿った方向に押す。すると、ウェイト１３が第１規制面１７Ｂから離れるとともに、遠心力によりウェイト１３が第５壁面１８Ｂに沿って半径方向で外側に移動する。ウェイト１３を第１規制面１７Ｂから離れさせた後は、解除機構１９の油圧室２４の油圧が低下され、バネ２８の力でピストン２２が移動してピン２７が軸穴２６内に戻る。このようにウェイト１３が回転中心軸線Ａ１を中心とする半径方向で外側に移動すると、可動プーリ９が固定プーリ８に向けて移動し、ベルト式無段変速機１の変速比が相対的に小さくなる変速がおこなわれる。

その後、ウェイト１３が第２規制面１７Ｄに接触すると、そのウェイト１３が半径方向で外側に移動することが防止され、ベルト式無段変速機１の変速比がそれ以上に小さくなることが防止される。さらに、ベルト式無段変速機１の変速比を小さくする条件が成立すると、解除機構２９の油圧室２４の油圧が上昇される。すると、前述と同様にピン２７がウェイト１３を第２規制面１７Ｄに沿った方向に押し、遠心力によりウェイト１３が第７壁面１８Ｄから離れて半径方向で外側に移動する。また、ウェイト１３は第３壁面１７Ｅと第８壁面１８Ｅとの間で半径方向の外側に向けて移動可能である。このようにウェイト１３が回転中心軸線Ａ１を中心とする半径方向で外側に移動すると、可動プーリ９が固定プーリ８に向けて移動し、ベルト式無段変速機１の変速比が相対的に小さくなる変速がおこなわれる。なお、ウェイト１３を第２規制面１７Ｄに沿って移動させた後は、解除機構２９の油圧室２４の油圧が低下され、バネ２８の力でピストン２２が移動してピン２７が軸穴２６内に戻る。

上記のように、駆動プーリ５の回転数が上昇するとウェイト１３に作用する遠心力が強められ、そのウェイト１３が半径方向で外側に移動することにより、ベルト式無段変速機１の変速比が無段階にアップシフトされる。また、駆動プーリ５の回転数が一定になると、ウェイト１３が停止して変速比が一定に維持される。これに対して、ウェイト１３が第１規制面１７Ｂまたは第２規制面１７Ｄに接触すると、ベルト式無段変速機１の変速比がその時点よりも小さくなることが阻止される。

一方、駆動プーリ５の回転数が低下してウェイト１３に作用する遠心力が低下すると、ベルト７の張力により可動プーリ９が固定プーリ８から離れる方向に移動しようとする力が生じる。そして、図４（Ｄ）のように、ウェイト１３が回転中心軸線Ａ１を中心とする半径方向で内側に向けて移動する。つまり、ウェイト１３はガイド溝１５内を底面１６に沿って転動する。このとき、ウェイト１３が半径方向で内側に向けて移動することが阻害されることはなく、ベルト式無段変速機１の変速比が相対的に大きくなる変速、つまり、ダウンシフトが生じる。

つぎに、図１，図３，図４に示されたガイド溝１５の構成を変更した例を、図５に基づいて説明する。この図５に示された例においては、第１壁面１７Ａの一部を有する開閉部材３３が保持部材１０に設けられている。この開閉部材３３はヒンジ３４を支点として開閉可能に構成されており、その開閉部材３３に前記ピン２７の先端が連結されている。前記回転中心軸線Ａ１を中心とする半径方向で開閉部材３３の内側端部にヒンジ３４が取り付けられている。

また、これと同様に第２壁面１７Ｃを有する開閉部材３５が保持部材１０に設けられている。この開閉部材３５はヒンジ３４を支点として開閉可能に構成されており、その開閉部材３５に解除機構２９の油圧室２４の油圧により移動するピストン２２のピン２７が連結されている。前記回転中心軸線Ａ１を中心とする半径方向で開閉部材３５の内側端部にヒンジ３４が取り付けられている。

そして、油圧室２４の油圧が相対的に低く制御されているときは、開閉部材３３は図６（Ａ）に示すように閉じられている。このため、前述のように駆動プーリ５の回転数が上昇してウェイト１３が半径方向で外側に移動して、ベルト式無段変速機１の変速比が相対的に小さくなる変速が生じる。そして、図６（Ｂ）のようにウェイト１３が第１規制面１７Ｂに接触して停止すると、駆動プーリ５の回転数が更に上昇しても、ウェイト１３は半径方向で外側には移動しないため、可動プーリ９が固定プーリ８に向けて移動することはない。したがって、ベルト式無段変速機１の変速比は所定値以上の範囲で変速比の変更は可能であるが、所定値未満の変速比にはならない。

そして、解除機構１９の油圧室２４の油圧を上昇させると開閉部材３３が開き、図６（Ｃ）のように開閉部材３３がウェイト１３に接触して押し、その開閉部材３３に形成された第１壁面１７Ａと第５壁面８Ｂとがほぼ平行となる。これにより、ウェイト１３が半径方向で外側に移動することが可能となり、駆動プーリ５の回転数の上昇に伴いベルト式無段変速機１の変速比が相対的に小さくなるアップシフトがおこなわれる。

また、ウェイト１３が第２規制面１７Ｄに接触すると、前述と同様にベルト式無段変速機１の変速比がそれよりも小さくなることが防止される。さらに、解除機構２９の油圧室２４の油圧を上昇させると開閉部材３５が開き、図６（Ｄ）のように開閉部材３５がウェイト１３に接触して押し、その開閉部材３５に形成された第２壁面１７Ｃと第７壁面８Ｃとがほぼ平行となる。これにより、ウェイト１３が半径方向で外側に移動することが可能となり、駆動プーリ５の回転数の上昇に伴いベルト式無段変速機１の変速比が相対的に小さくなるアップシフトがおこなわれる。

さらに、図６（Ｄ）のように、ウェイト１３が第１規制面１７Ｂに接触する前に開閉部材３３を開いておき、ウェイト１３が第２規制面１７Ｄに接触する前に開閉部材３５を開いておけば、駆動プーリ５の回転数が上昇したときにウェイト１３が半径方向で外側に移動する作用が円滑におこなわれるため、ベルト式無段変速機１の変速比の変化速度を相対的に速くすることができる。

このように、第１具体例においては、駆動プーリ５の回転数に依存することなく（関わりなく）、ベルト式無段変速機１の変速比を変更することの可能な範囲を規制することができる。このため、ベルト式無段変速機１の変速比が変化することを規制して、エンジン回転数を所定の回転数に維持することで、エンジン２の運転状態を効率が相対的に良好な状態とすることも可能である。また、ウェイト１３として相対的に質量が大きいものを用いることで、駆動プーリ５の回転数が相対的に低い条件においても、可動片９に対して相対的に大きな力（高推力）を与えることができる。この第１具体例は請求項１、２、３、４の発明に対応するものであり、この第１具体例の構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、ガイド溝１５が、この発明の溝および規制機構に相当し、第１規制面１７Ｂおよび第２規制面１７Ｄが、この発明の壁面に相当し、解除機構１９，２９が、この発明の解除機構に相当する。

上記のように、図１，図３，図４，図５，図６に示されたガイド溝１５によれば、駆動プーリ５の回転数が上昇してウェイト１３に作用する遠心力が増加しても、ベルト式無段変速機１の変速比が更に小さくなることを防止できる。これに対して、駆動プーリ５の回転数が低下しても、ベルト式無段変速機１の変速比が相対的に大きくなることを防止することもできる。このようにするための構成は特に図示しないが、壁面１８からガイド溝１５に向けて突出し、かつ、ガイド溝１５から退出するピンを保持部材に設けておけばよい。これにより、駆動プーリ５の回転数が低下してウェイト１３に作用する遠心力が弱まり、そのウェイト１３が半径方向で内側に向けて移動しようとしたとき、前記ピンをガイド溝１５内に向けて突出させると、ウェイト１３が半径方向で内側に移動することが阻止され、駆動プーリ５におけるベルト７の巻き掛け半径がそれ以上に小さくなることがない。すなわち、その時点の変速比よりも大きな変速比になることを防止できる。

このようにして、ベルト式無段変速機１の変速比がそれ以上大きくなることを防止した後に、ピンをガイド溝１５から退出させると、ウェイト１３が半径方向で内側に移動することできるため、駆動プーリ５の回転数が低下してウェイト１３に作用する遠心力が低下すると、ベルト式無段変速機１のダウンシフトが開始される。なお、ピンを突出および退出させる構成は、図３に示された構成と同じようにバネ、油圧室などを用いればよい。この場合、ピンがこの発明の規制機構に相当し、バネがこの発明の解除機構に相当する。

（第２具体例）
つぎに、規制機構を有する第２具体例を図７に基づいて説明する。図７は、回転中心軸線Ａ１に対して垂直な平面内における断面図である。この第２具体例においては、保持部材１０におけるウェイトローラ室Ｆ１側に複数のガイド溝３７が設けられている。複数のガイド溝３７は、入力軸３の回転中心軸線Ａ１を中心とする半径方向に放射状に設けられており、各ガイド溝３７は回転中心軸線に沿った方向の深さを有している。これらのガイド溝３７内にウェイト１３がそれぞれ１個ずつ設けられている。この第２具体例においては、各ガイド溝１５内に設けられたウェイト１３は、そのガイド溝１５に沿って回転中心軸線を中心とする半径方向に移動可能であり、回転中心軸線を中心とする円周方向には移動しない構成である。また、全てのウェイト１３が同一直径および同一質量に構成されている。

さらに、ウェイトローラ室Ｆ１内には、全てのウェイト１３に接触することにより、全てのウェイト１３が半径方向で外側に移動することを規制するリング３９を有している。このリング３９は、金属材料により構成された帯状のバネ剛体を環状に巻いたものであり、その長さ方向の両端部が半径方向に重なっているが、その両端部同士は円周方向に相対移動可能であり、接合はされていない。したがって、リング３９は完全な無端状の部材ではなく、擬似的にリング形状となっている。さらに、リング３９の一端には、リング３９を半径方向（厚さ方向）に貫通する穴４０が１箇所設けられている。これに対して、リング３９の長さ方向の端部における外側に位置する箇所には、リング３９を半径方向に貫通する穴４１が複数設けられている。複数の穴４１は規制部材の円周方向に沿って設けられている。このように構成されたリング３９はウェイトローラ室Ｆ１に設けられており、このリング３９が、回転中心軸線を中心とする半径方向で全てのウェイト１３の外側に配置されている。

一方、図８に示すように、入力軸３の外周にはボス部４２が固定されている。このボス部４２は回転中心軸線を中心とする円周方向で、ウェイト１３同士の間に１個設けられている。このボス部４２には可動片４３が取り付けられている。この可動片４３は回転中心軸線を中心として半径方向に移動可能にボス部４２に取り付けられている。また、入力軸３と可動片４３との間にバネ４４が設けられており、そのバネ４４の弾性力により、可動片４３が半径方向で外側に向けて押圧されている。このため、可動片４３の端部がリング３９の内周面に接触している。

さらに、可動片４３は円筒形状に構成されており、その可動片４３の内部には油圧室４５が設けられている。また、可動片４３の内部にはピストン４６が設けられており、そのピストン４６は回転中心軸線を中心として半径方向に移動可能である。そして、油圧室４５の油圧がピストン４６に作用するように構成されている。また、ピストン４６にはピン４７が取り付けられており、可動片４３に設けられた穴４８にピン４７が挿入されて、そのピン４７の先端が可動片４３の外部に露出されている。前記油圧室４５の油圧がピストン４６に作用して、前記ピン４７を可動片４３の外部に向けて押し出す力が生じる。

さらに、可動片４３の内部にはバネ４９が設けられており、このバネ４９の力がピストン４６に加えられて、ピストン４６が油圧室４５の力とは逆向きに押圧されている。さらに、ボス部４２には油路５０が設けられており、その油路５０が油圧室４５に接続されている。さらに、前記オイルポンプから吐出されたオイルが油路５０を経由して油圧室４５に供給されるように構成されており、その油圧室４５の油圧を制御する圧力制御弁（図示せず）が設けられている。この圧力制御弁は従来から知られているものと同様にソレノイドバルブにより構成されている。なお、油圧室４５の油圧は電子制御装置により制御される。

この第２具体例において、油圧室４５の油圧が相対的に低圧に制御されているときは、図８（Ａ）のようにバネ４９の力によりピン４７が可動片４３側に後退している。このため、ピン４７は穴４０には挿入されているが、穴４１には挿入されていない。したがって、リング３９は半径方向の拡径および縮径を自由におこなえる状態にある。ここで、駆動プーリ５の回転数が上昇することに伴い、全てのウェイト１３に作用する遠心力が増加して、回転中心軸線を中心とする半径方向で外側に向けて移動しようとすると、リング３９が外側に向けて弾性変形して拡径される。この作用により可動片９が固定片８に近づけられ、駆動プーリ５におけるベルト７の巻き掛け半径が相対的に大きくなる変速、すなわち、アップシフトが生じる。

これに対して、駆動プーリ５の回転数が低下することにもない、全てのウェイト１３に作用する遠心力が弱まると、リング３９が弾性復元力により縮径する。この作用により可動片９が固定片８から離れる方向に移動して、駆動プーリ５におけるベルト７の巻き掛け半径が相対的に小さくなる変速、すなわち、ダウンシフトが生じる。また、駆動プーリ５の回転数が一定である場合は、全てのウェイト１３に作用する遠心力が一定に維持されて、可動片９と固定片８との距離が一定に維持され、駆動プーリ５におけるベルト７の巻き掛け半径がほぼ一定に維持される。図７（Ａ）は、ピン４７が穴４０に挿入され、穴４１には挿入されていない状態を示す。このように、第２具体例においては、油圧室４５の油圧が相対的に低圧に制御されているときは、駆動プーリ５の回転数の変化に伴いベルト式無段変速機１の変速比が変更される。

つぎに、ベルト式無段変速機１の変速比が所定よりも小さくなることを防止する制御について説明する。前記リング３９に設けられた穴４０と穴４１とが円周方向で同じ位相にあるときに油圧室４５の油圧を上昇させると、図８（Ｂ）のようにピン４７が半径方向で外側に向けて移動し、そのピン４７が穴４１に挿入される。これにより、ピン４７が穴４０および穴４１の両方に挿入されるため、リング３９は半径方向に縮径および拡径のいずれもできない状態となる。このように、ピン４７が穴４１に挿入された状態を図７（Ｂ）に示す。すると、駆動プーリ５の回転数が上昇して、ウェイト１３に作用する遠心力が増加しても、そのウェイト１３は半径方向で外側に移動することがリング３９により規制されるため、ウェイト１３がリング３９の内周面に接触した状態におけるベルト式無段変速機１の変速比（最小変速比）よりも小さくなることはない。

さらに、第２具体例においては穴４１が複数設けられており、これらの穴４１は円周方向で異なる位置に設けられているため、ピン４７を差し込む穴４１を変更することにより、ベルト式無段変速機１の最小変速比を変更することができる。なお、ピン４７が穴４０および穴４１に挿入されて、リング３９の縮径および拡径が防止されても、ウェイト１３が半径方向で内側に移動することはできるため、駆動プーリ５の回転数が低下してウェイト１３に作用する遠心力が低下すると、ベルト式無段変速機１の変速比が相対的に大きくなるダウンシフトが生じる。

さらに、この第２具体例において、リング３９に設けられた穴４０と穴４１とが円周方向で同じ位置にあるか否かは、駆動プーリ５の回転数に基づいて間接的に推定可能である。その理由は、駆動プーリ５の回転数に依存して各ウェイト１３に作用する遠心力が定まり、その各ウェイト１３に作用する遠心力によりリング３９の拡径量および縮径量が定まり、リング３９の拡径量および縮径量により、穴４０と穴４１との相対的な位置が定まるからである。

このように、第２具体例においてはリング３９が設けられており、駆動プーリ５の回転数に依存することなく、ベルト式無段変速機１の変速比を変更することの可能な範囲を規制することができる。したがって、第１具体例と同様の効果を得られる。この第２具体例は、請求項１、２、５、６に対応するものであり、この第２具体例において説明された構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、リング３９が、この発明の規制機構に相当し、ピン４７およびバネ４９が、この発明の解除機構に相当し、穴４０，４１がこの発明の穴に相当する。

なお、この発明を車両に用いたときに動力源２としてはエンジンに代えて電動モータまたは油圧モータまたはフライホイールを用いることも可能であり、これらの動力源を複数組み合わせて設けた車両でもよい。さらに、動力源の動力が伝達される駆動輪は、前輪または後輪のいずれでもよい。さらに、この発明のベルト式無段変速機は、工作作機械に用いることもできる。つまり、工作機械の動力源から、被駆動部材としての加工対象物または工具に至る動力伝達経路に、ベルト式無段変速機を設ければよい。

５…駆動プーリ、 ６…従動プーリ、 ７…ベルト、 １３…ウェイト、 １５，３７…ガイド溝、 １７Ｂ…第１規制面、 １７Ｄ…第２規制面、 １９，２９…解除機構、 ３９…リング、 ４０，４１…穴、 ４７…ピン、 ４９…バネ、 Ａ１…回転中心軸線。

Claims (6)

1. 駆動プーリおよび従動プーリと、前記駆動プーリおよび前記従動プーリに巻き掛けられた無端状のベルトと、前記駆動プーリに設けられ、かつ、その駆動プーリの回転中心軸線を中心として半径方向に移動可能なウェイトとを有し、前記駆動プーリの回転にともなう遠心力の変化により前記ウェイトが前記半径方向に移動することにより、前記駆動プーリにおける前記ベルトの巻き掛け半径が変化して前記駆動プーリと前記従動プーリとの間の変速比が変更されるように構成されているベルト式無段変速機において、
   前記ウェイトに接触し、かつ、そのウェイトが前記半径方向に移動することを阻止する規制機構と、
   この規制機構により前記半径方向の移動が阻止されているウェイトを、前記半径方向に移動できるようにする解除機構と
   を備えていることを特徴とするベルト式無段変速機。
2. 前記駆動プーリに、前記半径方向に延ばされ、かつ、放射状に配置された複数の溝が設けられており、複数の溝のそれぞれに前記ウェイトが１個ずつ収容されている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。
3. 前記規制機構は前記溝の壁面であり、その壁面が前記ウェイトに接触して半径方向で外側に移動することを阻止するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のベルト式無段変速機。
4. 前記解除機構は、前記壁面に接触している前記ウェイトを押して前記壁面から離れさせることにより、前記ウェイトを、前記半径方向に移動できるようにするピンを有していることを特徴とする請求項３に記載のベルト式無段変速機。
5. 前記規制機構は、前記半径方向で前記ウェイトの外側に設けられ、かつ、前記回転中心軸線を中心として拡径および縮径が可能なリングを備えており、このリングが前記ウェイトに接触して、そのウェイトが前記半径方向で外側に移動することを阻止することを特徴とする請求項１または２に記載のベルト式無段変速機。
6. 前記リングは、帯状体を前記回転中心軸線を中心として環状に巻いてその両端部が前記半径方向に重ねられており、その両端部に設けた両方の穴に共にピンが差し込まれると、前記リングが前記回転中心軸線を中心として拡径および縮径が不可能となり、前記ウェイトが前記半径方向で外側に移動することが阻止される一方、前記両方の穴のいずれか片方の穴から前記ピンが抜かれると、前記リングが前記回転中心軸線を中心として拡径および縮径が可能となり、前記ウェイトが前記半径方向に移動できるように構成されており、前記ピンが前記解除機構であることを特徴とする請求項５に記載のベルト式無段変速機。

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