JP2019002518A - トルクカム装置及びベルト式無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】要求される耐久性を確保しつつフリクションの増大を抑制できるようにした、トルクカム装置を提供する。【解決手段】ベルト式無段変速機のセカンダリプーリに推力を加えるトルクカム装置であって、可動シーブに固定された駆動カム部材４１と、固定シーブに対し一体に連結された被駆動カム部材４３と、駆動カム部材４１に形成された駆動カム斜面４１０と、被駆動カム部材４３に形成され駆動カム斜面と摺接可能な被駆動カム斜面４３０とを備え、駆動カム斜面４１及び被駆動カム斜面４３はそれぞれ、変速比に応じて摺接長さが異なる複数のカム斜面領域４１１，４１２，４３１，４３２を備え、変速比がハイ側となるハイ側カム斜面領域４１１，４３１の方が、変速比がロー側となるロー側カム斜面領域４１２，４３２よりも摺接長さが短く設定される。【選択図】図２

Description

本発明は、ベルト式無段変速機のプーリに推力を付与するトルクカム装置及びこれを用いたベルト式無段変速機に関するものである。

ベルト式無段変速機では、プライマリプーリ及びセカンダリプーリの各可動シーブにベルトを挟圧するための推力を加える必要がある。近年、プライマリプーリの可動シーブと入力軸との間やセカンダリプーリの可動シーブと出力軸との間に、トルクカム装置を介装し、このトルクカム装置によって各プーリに推力を付与する技術が開発されている。

トルクカム装置は、２つのカム部材の相対回転に応じて推力を発生させるもので、各カム部材には、回転軸と直交する環状面に対して軸方向へ傾斜したカム面がそれぞれ形成され、カム面の相互間にボールやローラ等の転動体が介装され、２つのカム部材に相対回転が生じると、各カム面が転動体を介して互いに摺動するのに伴い２つのカム部材が離接してその全長（軸方向長）が変化し推力が発生する。

例えば、特許文献１等に開示された技術では、プライマリプーリに装備したトルクカム装置には、２つのカム部材に相対回転を能動的に与えるアクチュエータを装備し、２つのカム部材に能動的に相対回転を与えることによって、２つのカム部材の全長を変更しプーリの溝幅を調整して変速比が変更する。一方、セカンダリプーリに装備したトルクカム装置は、伝達トルクに応じて２つのカム部材の相対回転を従動的に与えて、推力を発生するように構成している。また、２つのカム部材の相対回転の有無によらずプーリの推力を付与するコイルスプリングが装備されている。

また、特許文献１では、プーリに作用する過剰推力を低減し変速比幅を広く設定できるようにすることを目的とした技術が提案されている。
この技術は、セカンダリプーリに装備し、伝達トルクに応じて２つのカム部材の相対回転を従動的に与えられるトルクカム装置に関し、可動シーブのボス部に一体に取り付けられたカムフォロア（カム部材）と、セカンダリシャフト（出力軸）に一体に装備された円筒カム（カム部材）とを備えている。また、カムフォロアが取り付けられた可動シーブはセカンダリシャフト対して相対回転が許容されている。

円筒カムには、セカンダリシャフトの周方向に対して傾斜する螺旋状の傾斜面で構成された複数のカム面が形成され、カムフォロアには、セカンダリシャフトに対する放射方向に延びる回転軸線周りに回転する複数の転動体が設けられ、各転動体がそれぞれカム面上を転動する。カムフォロアと円筒カムとが相対回転すると、転動体とカム面とを通じて、カムフォロアと円筒カムとが軸方向に相対移動する。これにより、２つのカム部材が離接してその軸方向長が変化し推力が発生する。

各カム面は、谷部に配置された増速域カム面（変速比が小さいハイ側カム面）と山部に配置された減速域カム面（変速比が大きいロー側カム面）とからなり、増速域カム面はカム角度（螺旋状の傾斜面の傾斜角度）が大きく形成され、減速域カム面はカム角度が小さく形成されている。トルクカムで生じる推力は、カム面のカム角度が大きいほど小さくなり、カム面のカム角度が小さいほど大きくなるので、増速域カム面で生じる推力は小さく、減速域カム面で生じる推力は大きい。

一般に、増速域、即ち、変速比が小さいハイ側では必要推力が小さく、減速域、即ち、変速比が大きいロー側では必要推力が大きいので、この構造によれば、プーリに必要に応じた対力を発生させることができ、プーリに作用する過剰推力を低減することができることになる。

特開２０１５−７５１２９号公報

しかし、円筒カムは、車両の駆動輪と連結されたセカンダリシャフトに一体結合されているので、駆動輪が縁石等に乗り上げたときや低μ路走行時には、円筒カムの減速域カム面（ロー側カム面）からカムフォロアの各転動体に過渡トルク（衝撃）が入力される。この入力に耐えるためには、転動体をはじめとしてカムフォロアのサイズを大きくして、耐久性を確保することが必要になる。
一方、円筒カムの増速域カム面（ハイ側カム面）からは、上記過渡トルクが入力されることはない。このため、減速域（ロー側）に対応するために耐久性を確保すると、カムフォロアのサイズが増速域（ハイ側）では必要以上に大きくなり、摺動面積が過剰に大きくなって、これによるフリクションの増大が課題となる。

本発明はこのような課題に着目して創案されたもので、要求される耐久性を確保しつつフリクションの増大を抑制できるようにした、トルクカム装置及びこれを用いたベルト式無段変速機を提供することを目的としている。

（１）本発明のトルクカム装置は、ベルト式無段変速機のセカンダリプーリに推力を加えるトルクカム装置であって、前記プーリの可動シーブに固定された駆動カム部材と、前記プーリの固定シーブに対し相対回転可能且つ軸方向には相対動不能に連結された被駆動カム部材と、前記駆動カム部材に形成された駆動カム斜面と、前記被駆動カム部材に形成され前記駆動カム斜面と摺接可能な被駆動カム斜面と、を備え、前記駆動カム斜面及び前記被駆動カム斜面はそれぞれ、前記ベルト式無段変速機の変速比に応じて摺接長さが異なる複数のカム斜面領域を備え、前記ベルト式無段変速機の変速比がハイ側となるハイ側カム斜面領域の方が、前記変速比がロー側となるロー側カム斜面領域よりも摺接長さが短く設定されていることを特徴としている。

（２）前記ハイ側カム斜面領域の方が、前記ロー側カム斜面領域よりも軸方向への傾きが小さく設定されていることが好ましい。
（３）前記ハイ側カム斜面領域で伝達されるハイ側カム推力及び前記ロー側カム斜面領域で伝達されるロー側カム推力の前記変速比に対する増加率は、必要推力の前記変速比に対する増加率よりも大きく設定され、
前記ハイ側カム斜面領域と前記ロー側カム斜面領域とを切り替える切替変速比は、前記ロー側カム推力と前記必要推力との大きさが逆転する変速比又はその近傍に設定されていることが好ましい。
（４）前記駆動側カム斜面と前記被駆動カム斜面との間には転動体が介装され、前記ハイ側カム斜面領域で転動する前記転動体の数は、前記ロー側カム斜面領域で転動する前記転動体の数よりも少なく設定されていることが好ましい。

（５）本発明のベルト式無段変速機は、何れも固定シーブ及び可動シーブを有し、駆動源からトルクが入力されるプライマリプーリ及び出力側にトルクを出力するセカンダリプーリの２つのプーリと、前記２つのプーリに巻き掛けられて動力を伝達するベルトと、を備えるベルト式無段変速機であって、前記セカンダリプーリに装備され、当該プーリに入力されるプーリ入力トルクに応じたベルト推力を前記両シーブ間に発生させる推力付与機構を備え、前記推力付与機構は、上記のトルクカム機構を有していることを特徴としている。
（６）前記推力付与機構は、前記セカンダリプーリの前記固定シーブと前記可動シーブとの間に介装され前記両シーブ間にベルト推力を発生させるスプリングを有していることが好ましい。

本発明によれば、ハイ側カム斜面領域の方が、ロー側カム斜面領域よりも摺接長さが短く設定されているので、必要推力が小さい変速比ハイ側では摺接長さが短いため、フリクションを低減でき、必要推力が大きくタイヤから入力される衝撃トルクも大きい変速比ロー側では、摺接長さが長いため、必要推力や過大衝撃に対応することができる。

一実施形態にかかるベルト式無段変速機のトルクカム装置及びセカンダリプーリの断面構成を他の要素と共に示す構成図である。 一実施形態にかかるトルクカム装置のカム部材を示す図であり、（ａ）は駆動カム部材を示す斜視図、（ｂ）は被駆動カム部材を示す斜視図、ｃ）は両カム部材の摺接部分を示す断面図である。 一実施形態にかかるトルクカム装置のカム部材の展開図であり、（ａ）は駆動カム部材及び被駆動カム部材の摺接状態を示し、（ｂ）は駆動カム部材の要部を示し、（ｃ）は被駆動カム部材の要部を示す。 一実施形態にかかるベルト式無段変速機の変速比の変化に応じたトルクカム装置の動作を示すカム部材の展開図であり、（ａ）は最ハイ状態を、（ｂ）はハイ側カム斜面領域の摺接状態を、（ｃ）はロー側カム斜面領域の摺接状態を、（ｄ）は最ロー状態を、それぞれ示す。 一実施形態にかかるトルクカム装置の各カム斜面領域の摺接長さを説明する模式図であり、（ａ）はハイ側カム斜面領域での摺接状態を示し、（ｂ）はロー側カム斜面領域での摺接状態を示す。 一実施形態にかかるベルト式無段変速機の推力の特性を示す図である。

以下、図面を参照して本発明にかかるトルクカム装置及びこれを用いたベルト式無段変速機の実施形態を説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。かかる実施形態を部分的に用いて実施したり、一部を変更して実施したり、同等の機能を有する他の機構や装置に置き換えて実施したりすることができるものである。

本実施形態にかかるベルト式無段変速機は、車両に装備されるもので、駆動源の出力トルクを入力され、これを変速して駆動輪側に出力する。車両としては、電動モータのみを駆動源として走行する電気自動車（ＥＶ）、電動モータ及びエンジンを駆動源として走行するハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、エンジンのみを駆動源として走行するエンジン自動車の何れにも適用できる。

〔ベルト式無段変速機の構成〕
図１に示すように、このベルト式無段変速機（以下、ＣＶＴ、又は単に無段変速機とも言う）１は、図示しない駆動源に動力連結されたプライマリプーリ１０と、図示しない駆動輪側に動力連結されたセカンダリプーリ２０と、プライマリプーリ１０とセカンダリプーリ２０とに巻き掛けられた動力伝達用のベルト３０と、を有している。なお、図１では、セカンダリプーリ２０を主体に示し、プライマリプーリ１０，ベルト３０は二点鎖線で示す。

プライマリプーリ１０は、プライマリ軸（回転軸）１１を有する固定シーブ１２とプライマリ軸１１の軸方向に可動な可動シーブ１３とからなる。可動シーブ１３は図示しない推力付与機構によって、固定シーブ１２に接近する側に推力（ベルト推力）を加えられる。この推力によって、固定シーブ１２のシーブ面１２ａと可動シーブ１３のシーブ面１３ａとによってベルト３０をクランプする。

セカンダリプーリ２０は、セカンダリ軸（回転軸）２１を有する固定シーブ２２とセカンダリ軸２１の軸方向に可動な可動シーブ２３とからなる。可動シーブ２３はトルクカム装置４０を有する推力付与機構４０Ｍによって、固定シーブ２２に接近する側に推力（ベルト推力）を加えられる。この推力によって、固定シーブ２２のシーブ面２２ａと可動シーブ２３のシーブ面２３ａとによってベルト３０をクランプする。

〔トルクカム装置の構成〕
ここで、トルクカム装置４０について、セカンダリプーリ２０と共に詳細に説明する。
セカンダリプーリ２０の可動シーブ２３は、固定シーブ２２のセカンダリ軸２１に対して、その軸方向に一定のストローク範囲で可動であって且つその回転方向に一定の回転範囲で可動に係止されている。トルクカム装置４０は、この可動シーブ２３の背面側（即ち、可動シーブ２３のシーブ面２３ａと反対側）に装備される。

トルクカム装置４０は、図１に示すように、可動シーブ２３の背面に固設された駆動カム部材（ドライブカム部材）４１と、駆動カム部材４１に隣接して配設された被駆動カム部材（ドリブンカム部材）４３との２つのカム部材を備えている。なお、駆動カム部材４１は車両のドライブ走行時（駆動走行時）に被駆動カム部材４３を駆動し、被駆動カム部材４３は車両のコースト走行時（被駆動走行時）に駆動カム部材４１を駆動する。

駆動カム部材４１は、図２（ａ）に示すように、円筒状（又は環状）の部材であって、一端側に複数（ここでは、３本）の駆動カム斜面４１０を有しており、可動プーリ２３に対し相対回転不能且つ軸方向にも相対動不能に一体に連結又は結合されている。各駆動カム斜面４１０は、平坦な基面４１４を挟んで等間隔に独立して形成されている。駆動カム部材４１も、可動シーブ２３と共に、セカンダリ軸２１に対して軸方向及び回転方向に可動になっている。

被駆動カム部材４３は、図２（ｂ）に示すように、円筒状（又は環状）の部材であって、一端側に複数（ここでは、３本）の被駆動カム斜面４３０を有しており、固定シーブ２２のセカンダリ軸２１に対し相対回転不能且つ軸方向にも相対動不能に一体に連結又は結合されている。各被駆動カム斜面４３０は連結斜面４３４を介して隣接して形成されている。なお、セカンダリ軸２１が図示しない駆動輪側と駆動連結されているため、被駆動カム部材４３も駆動輪側と駆動連結されている。

図３（ａ）は上方に駆動カム部材４１を下方に被駆動カム部材４３を示す展開図であり、駆動カム部材４１の駆動カム斜面４１０と被駆動カム部材４３の被駆動カム斜面４３０とは互いに対向するように組み付けられる。なお、この対向した状態で、駆動カム斜面４１０と被駆動カム斜面４３０とは、同一の螺旋方向に傾斜している。

図３（ａ）中で下向きの駆動カム斜面４１０は、図３（ｂ）に示すように、隣接した２つのカム斜面領域４１１，４１２から構成されている。カム斜面領域４１１，４１２は何れも同一方向に傾斜しており、カム斜面領域４１１は無段変速機の変速比が小さいハイ側で使用されるハイ側カム斜面領域であり、カム斜面領域４１２は無段変速機の変速比が大きいロー側で使用されるロー側カム斜面領域である。

そして、軸方向と直行する断面（周方向の線）を基準に軸方向への傾きθをカム斜面領域の傾斜角度とすると、ハイ側カム斜面領域４１１及びロー側カム斜面領域４１２はそれぞれ一定の傾斜角度θ１，θ２を有しており、このハイ側カム斜面領域４１１の傾斜角度θ１は、ロー側カム斜面領域４１２の傾斜角度θ２よりも小さく設定されている。また、ハイ側カム斜面領域４１１の長さＬ１は、ロー側カム斜面領域４１２の長さＬ２よりも短く設定されている。

図３（ａ）中で上向きの被駆動カム斜面４３０も、図３（ｃ）に示すように、隣接した２つのカム斜面領域４３１，４３２から構成されている。カム斜面領域４３１，４３２は何れも同一方向に傾斜しており、カム斜面領域４３１は無段変速機の変速比が小さいハイ側で使用されるハイ側カム斜面領域であり、カム斜面領域４３２は無段変速機の変速比が大きいロー側で使用されるロー側カム斜面領域である。

そして、ハイ側カム斜面領域４３１及びロー側カム斜面領域４３２はそれぞれ一定の傾斜角度θ３，θ４を有しており、ハイ側カム斜面領域４３１の傾斜角度θ３は、駆動カム斜面４１０のハイ側カム斜面領域４１１の傾斜角度θ１と等しく、ロー側カム斜面領域４３２の傾斜角度θ４は、駆動カム斜面４１０のロー側カム斜面領域４１２の傾斜角度θ２と等しく設定されている。また、ハイ側カム斜面領域４３１の長さＬ３は駆動カム斜面４１０のハイ側カム斜面領域４１１の長さＬ１よりも長く、ロー側カム斜面領域４３２の長さＬ４は駆動カム斜面４１０のロー側カム斜面領域４１１の長さＬ２よりも長く設定されている。

駆動カム部材４１の駆動カム斜面４１０は、被駆動カム部材４３の被駆動カム斜面４３０上を、図４（ａ）に示す最ハイ状態と図４（ｄ）に示す最ロー状態との間で、摺動可能である。ただし、変速比領域に応じて、駆動カム斜面４１０と被駆動カム斜面４３０との各摺接領域が変化する。

つまり、無段変速機１が最ハイ状態や最ハイに近いハイ領域にあると、図４（ａ）や図４（ｂ）に示すように、駆動カム斜面４１０においてより突出したハイ側カム斜面領域４１１が、傾斜角が対応する被駆動カム斜面４３０のハイ側カム斜面領域４３１と摺接する。一方、無段変速機１が最ロー状態や最ローに近いロー領域にあると、図４（ｄ）や図４（ｃ）に示すように、駆動カム斜面４１０のロー側カム斜面領域４１２が、傾斜角が対応する被駆動カム斜面４３０のロー側カム斜面領域４３２と摺接する。

ハイ側カム斜面領域４１１及びロー側カム斜面領域４１２は何れもその全長にわたってハイ側カム斜面領域４３１又はロー側カム斜面領域４３２と摺接し、ハイ側カム斜面領域４１１の長さＬ１の方がロー側カム斜面領域４１２の長さＬ２よりも短いため、ハイ側カム斜面領域４１１の方が、ロー側カム斜面領域４１２よりも被駆動カム斜面４３０との摺接長さが短く設定されている。

なお、図３及び図４では省略しているが、図２（ｃ）に示すように、駆動カム斜面４１０と被駆動カム斜面４３０との間には、転動体としてのボール（鋼球）４２が介装され、トルクカム装置４０は、ボールトルクカム装置として構成されている。ここでは、被駆動カム斜面４３０に沿って形成された溝４３３内に複数のボール４２が一部を突出させて収容されている。溝４３３の開口幅はボール４２の外径未満に設定され、溝４３３内からボール４２が離脱しないように構成されている。また、駆動カム斜面４１０に沿って、被駆動カム斜面４３０から突出したボール４２が摺接する浅溝４１３が形成されている。

図５は駆動カム斜面４１０がボール４２を介して被駆動カム斜面４３０と摺接する状態を示しており、図５（ａ）はハイ側カム斜面領域４１１がハイ側カム斜面領域４３１と摺接する状態を示し、図５（ｂ）はロー側カム斜面領域４１２がロー側カム斜面領域４３２と摺接する状態を示している。ハイ側カム斜面領域４１１の方が、ロー側カム斜面領域４１２よりも被駆動カム斜面４３０との摺接長さが短く設定されているので、図５に示すように、変速比がハイ側にある方がロー側にある場合よりも摺接するボール４２の個数が少なくなる。

このように本実施形態では、駆動カム斜面４１０と被駆動カム斜面４３０とはボール４２による点接触により滑らかに摺動するが、転動体はボールに限らずコロ等の種々のものを適用可能である。また、駆動カム斜面４１０と被駆動カム斜面４３０とが何れも十分に滑らかで且つ耐久性があれば、駆動カム斜面４１０と被駆動カム斜面４３０とを油膜を介して直接摺接させてもよい。

なお、車両の停止時等には、駆動トルクも制動トルクも作用しないため、トルクカム機構４０によるプーリの推力は加えられない。そこで、推力付与機構４０Ｍには、車両の発進時等の初期駆動時にも、ベルト滑りを防止してベルト３０を確実にクランプすることができるように、予め可動プーリ２３を固定プーリ２２に接近する方向に付勢して所定の推力を与えるコイルスプリング（弾性部材）４４が装備されている。

このトルクカム装置４０では、上述のように、このハイ側カム斜面領域４１１の傾斜角度θ１は、ロー側カム斜面領域４１２の傾斜角度θ２よりも小さく設定されている。トルクカム装置４０で発生する推力は、駆動カム部材４１と被駆動カム部材４３との間の伝達トルクと、カム斜面４１０，４３０の角度θに対応する。伝達トルクは、ベルト３０からの入力トルクと変速比とによって決まる。したがって、ベルト３０からの入力トルクを固定すると、トルクカム装置４０で発生する推力は、変速比と角度θとに対応する。

図６は、ある入力トルクにおける各推力値の変速比に対する特性線を示している。一点鎖線は、ハイ側カム斜面領域４１１がハイ側カム斜面領域４３１と摺接した場合の推力付与機構４０Ｍで発生する推力（ハイ側カム推力）の特性線を示し、二点鎖線は、ロー側カム斜面領域４１２がロー側カム斜面領域４３２と摺接した場合に推力付与機構４０Ｍで発生する推力（ロー側カム推力）の特性線を示している。太実線はハイ側カム斜面領域４１１，４３１及びロー側カム斜面領域４１２，４３２を組み合わせたカム斜面４１０，４３０による推力の特性線を示している。
また、細実線は推力付与機構４０Ｍに要求される必要推力の特性線を示している。

必要推力は、セカンダリプーリ２０においてベルト３０を滑らせずにトルク入力を受けるのに必要な推力Ｆｎであり、セカンダリ軸２１への入力トルク等に応じて次式（１）により算出することができる。
Ｆｎ＝Ｔｓ＊ｃｏｓα／２μｐＲ・・・（１）
Ｆｎ：必要推力
Ｔｓ：セカンダリ軸への入力トルク
α:プーリのシーブ角度
μｐ:ベルト＆プーリ間摩擦係数
Ｒｐ:ベルト巻付半径

カム斜面４１０，４３０の傾斜角度θが小さいほど推力付与機構４０Ｍで発生する推力は大きくなり、また、傾斜角度θが小さいほど推力付与機構４０Ｍで発生する推力の変速比に対する増加率（図６中の各特性線の傾き）も大きくなる。
図６に示すように、ハイ側カム斜面領域４１１の傾斜角度θ１はロー側カム斜面領域４１２の傾斜角度θ２よりも小さいので、各変速比で比較すると、一点鎖線で示すハイ側カム斜面領域４１１，４３１が摺接した場合のハイ側カム推力は、二点鎖線で示すロー側カム斜面領域４１２，４３２が摺接した場合のロー側カム推力よりも大きくなる。

ただし、カム斜面４１０，４３０の傾斜角度θは、可動シーブ２３のストロークとトルクカム装置４０の周長との関係から幾何学的に制限されるため、ハイ側カム斜面領域４１１の傾斜角度θ１及びロー側カム斜面領域４１２の傾斜角度θ２は、この制限範囲内で設定される。このため、傾斜角度θ１，θ２に応じた推力のレベルや、変速比に対する推力の増加率も自ずと制限されて、図６に、一点鎖線や二点鎖線で示すような特性になる。

傾斜角度θ１のハイ側カム斜面領域４１１によるハイ側カム推力の場合、最ハイから最ローの全変速比域にわたって必要推力を確保できるが、変速比が大きいほど必要推力に対して過剰な推力が増加する。この過剰な推力はフリクションの増加を招く。 そこで、変速比が大きいロー側の領域では、傾斜角度θ２のロー側カム斜面領域４１２を使用してロー側カム推力を発生させるように切り替える。この切替点（切替変速比）は、ロー側カム推力と必要推力との大きさが逆転する変速比、つまり、ロー側カム推力が必要推力を上回る変速比ｒ１を基準に設定している。ここでは、変速比ｒ１を切替点としているが、マージンを取って変速比ｒ１よりもややロー側に切替点を設定してもよい。

ここで、このトルクカム装置４０の動作を説明する。
駆動カム部材４１と被駆動カム部材４３とは、図４（ａ）に示す最ハイ状態と図４（ｄ）に示す最ロー状態との間で、相対回転することが可能であり、この相対回転に対応して軸方向に相対変位する。

図４（ａ）〜（ｄ）中に示す矢印Ｖ１，Ｖ２はそれぞれ、駆動カム部材４１，被駆動カム部材４３の回転速度を示す。無段変速機１の推力バランスがとれていれば、即ち、ベルト３０による伝達トルクの軸方向分力にトルクカム装置４０を有する推力付与機構４０Ｍにより付与される推力がバランスすれば、駆動カム部材４１と被駆動カム部材４３とは相対回転することなく等速（Ｖ１＝Ｖ２）で回転する。

ドライブ走行時には、ベルト３０による伝達トルクの軸方向分力（推力）が推力付与機構４０Ｍにより付与される推力を上回る状態が生じる。駆動カム部材４１と一体の可動シーブ２３はベルト３０の回転に追従し、被駆動カム部材４３と一体の固定シーブ２２は駆動輪の回転に追従する。このため、ベルト３０による推力が推力付与機構４０Ｍにより付与される推力を上回ると、ベルト３０と固定シーブ２２との間で滑りが生じて、駆動カム部材４１の回転速度Ｖ１が被駆動カム部材４３の回転速度Ｖ２を上回り、駆動カム部材４１が被駆動カム部材４３に対して位相進みして、駆動カム斜面４１０と被駆動カム斜面４３０との摺接力が強まる。駆動カム斜面４１０と被駆動カム斜面４３０との摺接部分を通じて、トルクカム装置４０の全長を拡大する方向の力（推力）が増加し、ベルト３０による推力とバランスし、ベルト３０と固定シーブ２２との間の滑りが解消される。

コースト走行時には、ベルト３０による伝達トルクの軸方向分力（推力）が推力付与機構４０Ｍにより付与される推力を下回る状態が生じ、このときにも、ベルト３０と固定シーブ２２との間で滑りが生じて、被駆動カム部材４３の回転速度Ｖ２が駆動カム部材４１の回転速度Ｖ１を上回り、駆動カム部材４１が被駆動カム部材４３に対して位相遅れして、駆動カム斜面４１０と被駆動カム斜面４３０との摺接力が弱まる。駆動カム斜面４１０と被駆動カム斜面４３０との摺接部分を通じて、トルクカム装置４０の全長を拡大する方向の力（推力）が減少しトルクカム装置４０の全長が縮小してベルト３０による推力とバランスし、ベルト３０と固定シーブ２２との間の滑りが解消される。

〔作用及び効果〕
本発明の一実施形態に係るトルクカム装置４０及び無段変速機１は、上述のように構成されているので、以下のような作用及び効果を得ることができる。

変速比がハイ側となるときには、駆動カム部材４１の駆動カム斜面４１０と被駆動カム部材４３の被駆動カム斜面４３０との摺接は、駆動カム斜面４１０のハイ側カム斜面領域４１１と被駆動カム部材４３０のハイ側カム斜面領域４３１とで行われ、変速比がロー側となるときには、駆動カム部材４１の駆動カム斜面４１０と被駆動カム部材４３の被駆動カム斜面４３０との摺接は、駆動カム斜面４１０のロー側カム斜面領域４１２と被駆動カム部材４３０のロー側カム斜面領域４３２とで行われる。

本装置では、ハイ側カム斜面領域４１１，４３１の方が、ロー側カム斜面領域よりも摺接長さが短く設定されている。具体的には、ハイ側カム斜面領域４１１，４３１で転動するボール４２の数は、ロー側カム斜面領域４１２，４３２で転動するボール４２の数よりも少なく設定されている。このため、以下の効果を得ることができる。

つまり、変速比が小さいハイ側では、駆動カム斜面４１０と被駆動カム斜面４３０との間に作用する伝達トルクは比較的小さい。このため、駆動カム斜面４１０と被駆動カム斜面４３０との摺接長さが短くても装置の耐久性に支障はなく、摺接長さが短いことによりフリクションを低減できる効果を得ることができる。

一方、変速比が大きいロー側では、駆動カム斜面４１０と被駆動カム斜面４３０との間に作用する伝達トルクはハイ側の場合よりも大きく、例えば駆動輪が縁石等に乗り上げたときや低μ路走行時には、カム斜面４３０からカム斜面４１０に過渡トルク（衝撃）が入力される。この点、本装置では、ロー側は駆動カム斜面４１０と被駆動カム斜面４３０との摺接長さが長く設定されているため、大きな負荷に対して装置の耐久性を確保することができる。

また、ハイ側カム斜面領域４１１の方が、ロー側カム斜面領域４１２よりも軸方向への傾きが小さく設定されている（θ１＜θ２）ので、ハイ側カム斜面領域４１１とロー側カム斜面領域４１２とを連続するように構成しながら、ハイ側カム斜面領域４１１，４３１による摺接と、ロー側カム斜面領域４１２，４３２による摺接との切替を、円滑に行うことができる。

さらに、幾何学的な制限から、ハイ側カム斜面領域４１１，４３１で伝達されるハイ側カム推力及びロー側カム斜面領域４１２，４３２で伝達されるロー側カム推力のそれぞれの変速比に対する増加率が、必要推力の変速比に対する増加率よりも大きく設定されるが、ハイ側カム斜面領域４１１，４３１の摺接とロー側カム斜面領域４１２，４３２の摺接とを切り替える切替変速比は、ロー側カム推力と必要推力との大きさが逆転する変速比又はその近傍に設定されているので、カム推力を必要推力以上で且つ過剰推力を抑えることができ、無段変速機１のベルト３０の滑りを抑え無段変速機１の性能や耐久性を向上させながら、トルクカム装置４０の耐久性を確保することができる。

駆動側カム斜面４１０と被駆動カム斜面４３０との間にはボール４２が介装されているため、駆動側カム斜面４１０と被駆動カム斜面４３０とを滑らかに摺動させることができ、トルクカム装置４０のフリクションを抑え、耐久性を向上させることができる。

〔その他〕
以上、実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態を適宜変更して実施しうるものである。
例えば、上記実施形態では、予め可動プーリ２３を固定プーリ２２に接近する方向に付勢して所定の推力を与えるコイルスプリング（弾性部材）４４が装備されているが、この弾性部材がないものに本発明を適用してもよい。

また、上記実施形態では、トルクカム機構４０，クラッチ機構５０をセカンダリプーリに装備したが、トルクカム機構４０，クラッチ機構５０をプライマリリプーリに装備してもよい。

１ ベルト式無段変速機（ＣＶＴ）
１０ プライマリプーリ
１１ プライマリ軸（回転軸）
１２ プライマリプーリ１０の固定シーブ
１３ プライマリプーリ１０の可動シーブ
２０ セカンダリプーリ
２１ セカンダリ軸（回転軸）
２２ セカンダリプーリ２０の固定シーブ
２３ セカンダリプーリ２０の可動シーブ
３０ ベルト
４０ トルクカム機構（トルクカム装置）
４１ 駆動カム部材（ドライブカム部材）
４１０ 駆動カム斜面
４１１ 駆動カム斜面４１０のハイ側カム斜面領域
４１２ 駆動カム斜面４１０のロー側カム斜面領域
４２ ボール（転動体）中間カム部材
４３ 被駆動カム部材（ドリブンカム部材）
４３０ 被駆動カム斜面
４３１ 被駆動カム斜面４３０のハイ側カム斜面領域
４３２ 被駆動カム斜面４３０のロー側カム斜面領域

Claims (6)

1. ベルト式無段変速機のセカンダリプーリに推力を加えるトルクカム装置であって、
   前記プーリの可動シーブに固定された駆動カム部材と、
   前記プーリの固定シーブに対し相対回転可能且つ軸方向には相対動不能に連結された被駆動カム部材と、
   前記駆動カム部材に形成された駆動カム斜面と、
   前記被駆動カム部材に形成され前記駆動カム斜面と摺接可能な被駆動カム斜面と、を備え、
   前記駆動カム斜面及び前記被駆動カム斜面はそれぞれ、前記ベルト式無段変速機の変速比に応じて摺接長さが異なる複数のカム斜面領域を備え、前記ベルト式無段変速機の変速比がハイ側となるハイ側カム斜面領域の方が、前記変速比がロー側となるロー側カム斜面領域よりも摺接長さが短く設定されている
   ことを特徴とする、トルクカム装置。
2. 前記ハイ側カム斜面領域の方が、前記ロー側カム斜面領域よりも軸方向への傾きが小さく設定されている
   ことを特徴とする、請求項１に記載のトルクカム装置。
3. 前記ハイ側カム斜面領域で伝達されるハイ側カム推力及び前記ロー側カム斜面領域で伝達されるロー側カム推力の前記変速比に対する増加率は、必要推力の前記変速比に対する増加率よりも大きく設定され、
   前記ハイ側カム斜面領域と前記ロー側カム斜面領域とを切り替える切替変速比は、前記ロー側カム推力と前記必要推力との大きさが逆転する変速比又はその近傍に設定されている
   ことを特徴とする、請求項２に記載のトルクカム装置。
4. 前記駆動側カム斜面と前記被駆動カム斜面との間には転動体が介装され、
   前記ハイ側カム斜面領域で転動する前記転動体の数は、前記ロー側カム斜面領域で転動する前記転動体の数よりも少なく設定されている
   ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載のトルクカム装置。
5. 何れも固定シーブ及び可動シーブを有し、駆動源からトルクが入力されるプライマリプーリ及び出力側にトルクを出力するセカンダリプーリの２つのプーリと、
   前記２つのプーリに巻き掛けられて動力を伝達するベルトと、
   を備えるベルト式無段変速機であって、
   前記セカンダリプーリに装備され、当該プーリに入力されるプーリ入力トルクに応じたベルト推力を前記両シーブ間に発生させる推力付与機構を備え、
   前記推力付与機構は、請求項１〜４の何れか１項に記載のトルクカム機構を有している
   ことを特徴とする、ベルト式無段変速機。
6. 前記推力付与機構は、前記セカンダリプーリの前記固定シーブと前記可動シーブとの間に介装され前記両シーブ間にベルト推力を発生させるスプリングを有している
   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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