JPWO2017138396A1 - 無段変速機 - Google Patents

Abstract

本発明の無段変速機（１）は、変速用モータ（７）と、クランプ用モータ（８）と、制御装置（９）と、バリエータ（２）と、有する。バリエータ（２）は、プライマリプーリ（３）と、セカンダリプーリ（４）と、ベルト（５）と、を有する。変速用モータ（７）の出力トルクに基づきバリエータ（２）を変速させる一方、クランプ用モータ（８）の出力トルクに基づきバリエータ（２）の変速比を固定するように、遊星歯車機構（６）と、ネジ送り機構（３５、４５）と、を有する。

Description

本発明は、無段変速機に関する。

車両用のベルト式の無段変速機は、一対のプーリ（プライマリプーリ、セカンダリプーリ）にベルトを巻き掛けたバリエータを有しており、プーリにおけるベルトの巻き掛け半径を変更することで、所望の変速比を実現するようになっている。

プーリでは、固定プーリのシーブ面と、この固定プーリの軸部で回転軸方向に移動可能に設けられた可動プーリのシーブ面との間に、ベルトが巻き掛けられるＶ溝が形成されており、可動プーリを回転軸方向に移動させてＶ溝の溝幅を変更することで、プーリにおけるベルトの巻き掛け半径を変更するようになっている。

特許文献１には、モータの回転駆動力を、直動機構により回転軸方向の推力に変換して、可動プーリを回転軸方向に変位させるように構成した無段変速機が開示されている。

ここで、プーリでは、可動プーリを、Ｖ溝の溝幅を広げる方向に変位させようとする応力が、プーリに巻き掛けられたベルトから作用している。この応力により可動プーリが変位して、プーリにおけるベルトの巻き掛け半径が変化すると、無段変速機で実現する変速比が変わってしまう。
そのため、特許文献１の無段変速機では、無励磁状態における保持トルクの高いモータを採用して、このモータの高い係止力により変速比を維持している。

しかし、特許文献１の無段変速機では、ベルトをプーリに係止させているだけで、ベルトをプーリで積極的にクランプしていないので、プーリに高いトルクが入力されると、ベルトの滑りが生じる虞がある。
そのため、ベルトをクランプするクランプ力を発生できるようにすることが求められている。

特開２００２−５４７０６号公報

本発明は、
第１モータと、
第２モータと、
第１プーリと、第２プーリと、前記第１プーリと前記第２プーリとに巻き掛けられたベルトと、を有するバリエータと、
を備え、
前記第１モータのトルクに基づき前記バリエータを変速させる一方、前記第２モータのトルクに基づき前記バリエータの変速比を固定する無段変速機とした。

本発明によれば、第２モータを有することにより、バリエータの変速比を固定するときにクランプ力を発生させることができる。

実施の形態にかかるベルト式の無段変速機の概略構成図である ネジ送り機構を説明する図である。 モータの制御態様を説明する図である。 トルクの伝達を説明する図である。 トルクの伝達を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、実施の形態にかかるベルト式の無段変速機１の概略構成図である。
なお、図１においては、説明の便宜上、プライマリプーリ３とセカンダリプーリ４は、回転軸Ｘ１、Ｘ２の内側となる半分のみが図示されている。

図１に示すように、車両用の無段変速機１は、プライマリプーリ３と、セカンダリプーリ４と、これらプライマリプーリ３とセカンダリプーリ４とに巻き掛けられたベルト５と、から構成されるバリエータ２を有している。
このバリエータ２では、プライマリプーリ３とセカンダリプーリ４におけるベルト５の巻掛け半径を変更することで、バリエータ２の入力軸２１の入力回転数と出力軸２２の出力回転数の比（変速比）を無段階に変化させるようになっている。

無段変速機１では、図示しない駆動源の回転駆動力が、トルクコンバータＴ／Ｃと入力軸２１とを介してバリエータ２に入力されると、入力された回転駆動力が、バリエータ２において所望の変速比で変速されたのち、出力軸２２と差動装置ＤＥＦとを介して、図示しない駆動輪側に出力されるようになっている。

プライマリプーリ３は、固定プーリ３１と、この固定プーリ３１の軸部３１１に、円筒状の軸部３２１を外挿して設けられた可動プーリ３２と、から構成されており、これら固定プーリ３１と可動プーリ３２は、回転軸Ｘ１回りの相対回転が規制された状態で、回転軸Ｘ１の軸方向に沿って相対移動可能なように連結されている。

固定プーリ３１と可動プーリ３２では、軸部３１１、３２１から径方向に延びるシーブ部３１２、３２２の互いの対向面が、回転軸Ｘ１に対して所定角度傾斜したシーブ面３１２ａ、３２２ａとなっており、これらシーブ面３１２ａ、３２２ａの間に、ベルト５が巻き掛けられるＶ溝３３が形成されている。

セカンダリプーリ４は、固定プーリ４１と、この固定プーリ４１の軸部４１１に、円筒状の軸部４２１を外挿して設けられた可動プーリ４２と、から構成されており、これら固定プーリ４１と可動プーリ４２は、回転軸Ｘ２回りの相対回転が規制された状態で、回転軸Ｘ２の軸方向に沿って相対移動可能なように連結されている。

固定プーリ４１と可動プーリ４２では、軸部４１１、４２１から径方向に延びるシーブ部４１２、４２２の互いの対向面が、回転軸Ｘ２に対して所定角度傾斜したシーブ面４１２ａ、４２２ａとなっており、これらシーブ面４１２ａ、４２２ａの間に、ベルト５が巻き掛けられるＶ溝４３が形成されている。

プライマリプーリ３とセカンダリプーリ４では、シーブ部３２２、４２２のシーブ面３２２ａ、４２２ａとは反対側に、ネジ送り機構３５、４５が設けられており、このネジ送り機構３５、４５により、Ｖ溝３３、４３の溝幅を狭める方向に可動プーリ３２、４２を押圧する推力を発生させるようになっている。

図２は、ネジ送り機構３５、４５を説明する図であり、（ａ）は、ネジ送り機構３５の要部を模式的に示した図であり、（ｂ）は、ネジ送り機構４５の要部を模式的に示した図である。
図２に示すように、ネジ送り機構３５、４５は、固定プーリ３１、４１の軸部３１１、４１１に外挿された内側部材３６、４６と、この内側部材３６、４６の筒状部３６１、４６１に外挿された外側部材３７、４７と、を有している。
内側部材３６、４６は、回転軸Ｘ１、Ｘ２にそれぞれ直交するディスク部３６２、４６２と、ディスク部３６２、４６２の外周縁を全周に亘って囲む筒状部３６１、４６１とから、一体に形成されている。

ディスク部３６２、４６２の内周部３６２ａ、４６２ａは、プライマリプーリ３とセカンダリプーリ４の軸部３１１、４１１を回転可能に支持するベアリングＢ１、Ｂ１のうちの一方のベアリングＢ１で、回転軸Ｘ１、Ｘ２の軸方向の位置決めがされており、内側部材３６、４６は、固定プーリ３１、４１から離れる方向の移動が規制された状態で、固定プーリ３１、４１に対して相対回転可能に設けられている。

筒状部３６１、４６１は、可動プーリ３２、４２の軸部３２１、４２１の外径側を、回転軸Ｘ１、Ｘ２に沿って、シーブ部３２２、４２２側に延びており、この筒状部３６１、４６１の外周には、回転軸Ｘ１、Ｘ２周りの周方向に沿って螺旋状に延びる凹溝３６１ａ、４６１ａが設けられている。

筒状部３６１、４６１の外径側には、外側部材３７、４７の円筒状の押圧部３７１、４７１が位置している。外側部材３７、４７は、この押圧部３７１、４７１と、押圧部３７１、４７１よりも外径の大きい筒部３７２、４７２と、押圧部３７１、４７１の外周と、筒部３７２、４７２の内周とを接続する円板状の接続部３７３、４７３と、から構成されている。

押圧部３７１、４７１は、内径側に位置する筒状部３６１、４６１よりも長い回転軸Ｘ１、Ｘ２の軸方向に沿った長さを有しており、回転軸Ｘ１、Ｘ２方向の一端側の当接部３７１ｂ、４７１ｂが、スラストベアリングＳＢを介して、可動プーリ３２、４２のシーブ部３２２、４２２に当接している。
押圧部３７１、４７１は、接続部３７３、４７３よりも当接部３７１ｂ、４７１ｂ側の領域が、ベアリングＢ２、Ｂ２を介して、可動プーリ３２、４２の軸部３２１、４２１で支持されており、押圧部３７１、４７１を有する外側部材３７、４７は、可動プーリ３２、４２に対して相対回転可能に設けられている。

押圧部３７１、４７１では、前記した筒状部３６１、４６１に対向する領域の内周に、回転軸Ｘ１、Ｘ２周りの周方向に沿って螺旋状に延びる凹溝３７１ａ、４７１ａが設けられており、この押圧部３７１、４７１の凹溝３７１ａ、４７１ａに係合したボールＢａは、内側部材３６、４６の凹溝３６１ａ、４６１ａにも係合している。

実施の形態では、凹溝３６１ａ、４６１ａを有する内側部材３６、４６と、凹溝３７１ａ、４７１ａを有する外側部材３７、４７と、凹溝３６１ａ、４６１ａと凹溝３７１ａ、４７１ａとに跨がって係合した複数のボールＢａとから、ネジ送り機構３５、４５（ボールネジ送り機構）を構成している。
そのため、外側部材３７、４７に回転が入力されると、外側部材３７、４７は、このネジ送り機構３５、４５により、回転軸Ｘ１、Ｘ２回りに回転しながら、回転軸Ｘ１、Ｘ２の軸方向に変位する。

押圧部３７１、４７１の外径側に位置する筒部３７２、４７２は、当該筒部３７２、４７２の外周に設けた歯部を、後記する遊星歯車機構６側のギア６２、６４（図１参照）に噛合させてある。遊星歯車機構６側から回転トルクが筒部３７２、４７２に入力されて、外側部材３７、４７が回転軸Ｘ１、Ｘ２回りに回転すると、外側部材３７、４７が、内側部材３６、４６に対して回転軸Ｘ１、Ｘ２方向に変位する。

実施の形態では、バリエータ２における変速比を変更する場合において、遊星歯車機構６側から入力された出力トルク（回転トルク）が、ネジ送り機構３５において、可動プーリ３２を押圧部３７１で押圧する方向（Ｖ溝３３の溝幅を狭める方向）への外側部材３７の変位に変換される場合には、ネジ送り機構４５では、押圧部４７１を可動プーリ４２から離間させる方向（Ｖ溝４３の溝幅の拡幅を許容する方向）への外側部材４７の変位に変換されるようになっている。

また、バリエータ２における変速比を変更する場合において、遊星歯車機構６側から入力された出力トルク（回転トルク）が、ネジ送り機構３５において、押圧部３７１を可動プーリ３２から離間させる方向（Ｖ溝３３の溝幅の拡幅を許容する方向）への外側部材３７の変位に変換される場合には、ネジ送り機構４５では、可動プーリ４２を押圧部４７１で押圧する方向（Ｖ溝４３の溝幅を狭める方向）への外側部材４７の変位に変換されるようになっている。

図１に示すように、遊星歯車機構６は、変速用モータ７の出力トルク（回転駆動力）と、クランプ用モータ８の出力トルク（回転駆動力）のうちの少なくとも一方を、ネジ送り機構３５、４５に出力する出力切替機構であり、実施の形態では、サンギアＳと、サンギアＳの外周を囲むリングギアＲと、サンギアＳとリングギアＲに噛み合うピニオンギアＰと、ピニオンギアＰを支持するピニオンキャリアＰＣとからなるシングルピニオン型の遊星歯車機構を採用している。

遊星歯車機構６では、リングギアＲの外周に設けた歯部６１に、変速用モータ７のモータピニオン７２が噛合している。変速用モータ７とリングギアＲは、変速用モータ７の出力軸７１に固定されたモータピニオン７２と、このモータピニオン７２に噛合した歯部６１とを介して、回転伝達可能に連結されている。

また、リングギアＲの内径側には、クランプ用モータ８の出力軸８１が連結されたサンギアＳが、リングギアＲと同軸に配置されている。クランプ用モータ８との間で回転伝達が可能なサンギアＳと、変速用モータ７との間で回転伝達可能なリングギアＲは、共通の回転軸Ｘ上で相対回転可能に設けられている。

回転軸Ｘの径方向におけるサンギアＳとリングギアＲの間には、リングギアＲの内歯（図示せず）とサンギアＳの外歯（図示せず）とに噛み合うピニオンギアＰが設けられており、このピニオンギアＰは、回転軸Ｘ周りの周方向に所定間隔で複数設けられている。
ピニオンギアＰの各々は、回転軸Ｘ回りに回転可能に設けられたピニオンキャリアＰＣで支持されていると共に、ピニオンキャリアＰＣにおいてピニオンギアＰの各々は、回転軸Ｘに平行な自転軸Ｘｃ回りに回転可能に支持されている。

ピニオンキャリアＰＣには、回転軸Ｘに沿ってバリエータ２側に延びる回転伝達軸６３の一端が連結されており、この回転伝達軸６３の他端には、ギア６４が連結されている。
このギア６４は、前記したネジ送り機構４５の外側部材４７に噛合しており、ピニオンキャリアＰＣが回転軸Ｘ回りに回転すると、このピニオンキャリアＰＣと一体に回転する回転伝達軸６３とギア６４とを介して、遊星歯車機構６の出力トルクがネジ送り機構４５に入力される。

さらにリングギアＲには、環状のギア６２が一体回転可能に連結されている。
このギア６２は、前記したネジ送り機構３５の外側部材３７に噛合しており、リングギアＲが回転軸Ｘ回りに回転すると、遊星歯車機構６の出力トルクがネジ送り機構３５にも入力される。

遊星歯車機構６は、変速用モータ７の出力トルク（回転駆動力）と、クランプ用モータ８の出力トルク（回転駆動力）とから、バリエータ２での変速比を変更するためのトルクや、変速比を固定するためのトルクを調整するために設けられている。

実施の形態では、バリエータ２での変速比を変更する場合には、遊星歯車機構６を介して出力されたモータの出力トルク（回転トルク）が、ネジ送り機構３５、４５により、外側部材３７、４７を回転軸Ｘ１、Ｘ２方向に変位させる推力に変換されて、外側部材３７と外側部材４７のうちの一方の外側部材が可動プーリ３２、４２を押圧して、可動プーリ３２、４２を回転軸Ｘ１、Ｘ２方向に変位させる。
ここで、ネジ送り機構３５、４５に入力される回転量が大きいほど、可動プーリ３２、４２の変位量が多くなるので、可動プーリ３２、４２を回転軸Ｘ１、Ｘ２方向に変位させる際には、最大回転数の大きいモータ（変速用モータ７）の出力トルクを、ネジ送り機構３５、４５に入力するようにしている。

また、可動プーリ３２、４２を回転軸Ｘ１、Ｘ２方向の所定位置で保持する場合には、遊星歯車機構６で調整されたモータの出力トルク（回転トルク）が、ネジ送り機構３５、４５により、外側部材３７、４７を回転軸Ｘ１、Ｘ２方向の所定位置で保持する保持力（外側部材３７、４７の回転を規制する規制力）に変換されて、外側部材３７と外側部材４７の回転軸Ｘ１、Ｘ２方向の変位が規制される。
ここで、ネジ送り機構３５、４５に入力されるトルクが大きいほど、可動プーリ３２、４２の変位を規制する力が強くなるので、可動プーリ３２、４２を回転軸Ｘ１、Ｘ２方向の所定位置で保持する際には、最大出力トルクの大きいモータ（クランプ用モータ８）の出力トルクを、ネジ送り機構３５、４５に入力するようにしている。

実施の形態では、遊星歯車機構６から出力される出力トルクの調整を、モータ（変速用モータ７、クランプ用モータ８）の駆動を制御する制御装置９が行うようになっている。
制御装置９によるモータ（変速用モータ７、クランプ用モータ８）の制御態様として、（Ａ）バリエータ２の変速比を変化させるための態様（通常変速モード）と、（Ｂ）バリエータ２の変速比を保持するための態様（変速比固定モード）と、（Ｃ）バリエータ２の変速比を速やかに変化させるための態様（変速アシストモード）と、が用意されている。

図３は、制御装置９によるモータ（変速用モータ７、クランプ用モータ８）の制御態様を説明する図であって、モータ（変速用モータ７、クランプ用モータ８）と、制御態様との関係を説明する関係図である。
図４は、変速用の出力トルクを、遊星歯車機構６から出力させる態様でのトルクの伝達経路を説明する図である。
図５は、クランプ用の出力トルクを、遊星歯車機構６から出力させる態様でのトルクの伝達経路を説明する図である。

［通常変速モード］
図３および図４に示すように、通常変速モードでは、制御装置９は、クランプ用モータ８で保持トルクを発生させると共に、変速用モータ７を駆動（正回転または逆回転）させる。つまり、ベルトの挟持力をクランプ用モータ８で発生させる一方、変速用モータ７のトルクに基づきバリエータ２の変速を行う。即ち、変速用モータ７のトルクを変動させることにより、プライマリプーリ３とセカンダリプーリ４との間に差推力を発生させることでバリエータ２の変速が行われる。
この場合には、変速用モータ７の出力トルク（出力回転）が、モータピニオン７２と歯部６１とを介してリングギアＲに入力されて、リングギアＲが回転軸Ｘ回りに回転する。
そうすると、リングギアＲに連結された環状のギア６２が、リングギアＲと同じ方向に回転軸Ｘ回りに回転すると共に、リングギアＲの内歯（図示せず）に噛合したピニオンギアＰが、自転軸Ｘｃ回りに回転することになる。

ここで、ピニオンギアＰが外歯（図示せず）に噛合したサンギアＳは、クランプ用モータ８の出力軸８１に連結されており、サンギアＳは、回転軸Ｘ回りの回転が規制されている。
そのため、リングギアＲから伝達された出力回転でピニオンギアＰが自転軸Ｘｃ回りに回転すると、ピニオンギアＰを支持するピニオンキャリアＰＣは、リングギアＲと同じ方向に回転軸Ｘ回りに回転することになる。
そうすると、ピニオンキャリアＰＣに、回転伝達軸６３を介して連結されたギア６４と、リングギアＲに連結されたギア６２とが、回転軸Ｘ回りの同方向に回転することになる。

ギア６４とギア６２は、それぞれネジ送り機構３５、４５の外側部材３７、４７に回転伝達可能に噛合している。そのため、ギア６４、ギア６２の回転軸Ｘ回りの回転（出力トルク）が、ネジ送り機構３５、４５により、外側部材３７、４７の回転軸Ｘ１、Ｘ２方向への変位に変換されることになる。

例えば、外側部材３７の押圧部３７１が、可動プーリ３２のシーブ部３２２を押圧して、Ｖ溝３３を狭める方向に可動プーリ３２を変位させる場合には、外側部材４７の押圧部４７１が、可動プーリ４２のシーブ部４２２から離間して、Ｖ溝４３を拡幅させる方向への可動プーリ４２の変位を許容するので、可動プーリ４２は、ベルト５から作用する押圧力で、Ｖ溝４３を拡幅する方向に変位することになる。
これにより、プライマリプーリ３とセカンダリプーリ４でのベルト５の巻き掛け半径がそれぞれ変化して、バリエータ２の変速比が変速されることになる。

ちなみに、外側部材３７の押圧部３７１が、可動プーリ３２のシーブ部３２２から離間して、Ｖ溝３３を拡幅させる方向への可動プーリ３２の変位を許容する場合には、可動プーリ３２が、ベルト５から作用する押圧力で、Ｖ溝３３を拡幅する方向に変位する一方で、外側部材４７の押圧部４７１が、可動プーリ４２のシーブ部４２２を押圧して、Ｖ溝４３を狭める方向に可動プーリ４２が変位することになる。

このように、通常変速モードでは、制御装置９が、クランプ用モータ８で保持トルクを発生させると共に、変速用モータ７を駆動（正回転または逆回転）させる結果、プライマリプーリ３とセカンダリプーリ４との間に差推力が発生して、バリエータ２の変速が行われる。

［変速比固定モード］
変速比固定モードは、変速の終了後に変速比を固定させるための推力を生じさせるために、実施される。
図３および図５に示すように、この変速比固定モードでは、制御装置９はクランプ用モータ８にて発生するトルク（保持トルク）に基づきバリエータ２の変速比を固定する。
なお、保持トルクを安定させるため、変速用モータ７でも所定のトルクを発生させておくことが好ましい。つまり、変速比固定モードでは、クランプ用モータ８及び変速用モータ７の双方にトルクが発生し、且つ、クランプ用モータ８及び変速用モータ７の双方とも回転しない状態(固定状態)となる。
この場合には、クランプ用モータ８の出力トルク（保持トルク）が、サンギアＳに入力されて、サンギアＳを介してトルクが伝達される。
そうすると、サンギアＳの外歯（図示せず）に噛合したピニオンギアＰにもトルクが伝達されることになる。

ここで、ピニオンギアＰが内歯（図示せず）に噛合したリングギアＲは、モータピニオン７２と歯部６１とを介して回転伝達可能な変速用モータ７から、リングギアＲの回転を阻止する方向のトルクが入力されて、回転が規制されている。
そのため、クランプ用モータ８の出力トルク（保持トルク）は、サンギアＳ、ピニオンギアＰ、ピニオンキャリアＰＣの順番で伝達されたのち、最終的にギア６４に伝達される

ギア６４は、ネジ送り機構４５の外側部材４７に回転伝達可能に噛合している。そのため、このギア６４に伝達されたクランプ用モータ８の出力トルク（保持トルク）は、ネジ送り機構４５により、外側部材４７の回転軸Ｘ２方向への変位力に変換されることになる。

例えば、ギア６４に伝達されたトルクの方向が、図５において矢印ＣＣＷ方向であり、ネジ送り機構４５側の外側部材４７に生じる変位力の方向が、図中矢印Ｍ１で示す方向（可動プーリ４２のシーブ部４２２を押圧部４７１で押圧する方向）である場合には、押圧部４７１からシーブ部４２２を介してベルト５に作用する押圧力Ｆ（図５参照）は、ベルト５が巻き掛けられたプライマリプーリ３に作用することになる（図中、実線太矢印参照）。

プライマリプーリ３では、ベルト５を介して、押圧力Ｆが、可動プーリ３２をＶ溝３３の溝幅を広げる方向に変位させる方向に作用して、可動プーリ３２のシーブ部３２２を、ネジ送り機構３５の外側部材３７（押圧部３７１：図２の（ａ）参照）に圧接させることになる。
その結果、ネジ送り機構３５側の外側部材３７には、押圧部３７１をシーブ部３２２から離間させる方向の応力が、可動プーリ３２側から作用することになる。

ここで、ギア６４に伝達されたトルクの方向が矢印ＣＣＷ方向である場合には、リングギアＲには、当該リングギアＲの回転を規制するために、変速用モータ７から、矢印ＣＷ方向の保持トルクが作用している。
そのため、このリングギアＲに連結されたギア６２には、当該ギア６２を、矢印ＣＷ方向（ギア６４の回転方向とは反対方向）に回転させる方向の保持トルクが作用している。

そうすると、ギア６２に伝達された保持トルクは、ネジ送り機構３５により、外側部材３７の回転軸Ｘ１方向への変位力に変換されて、ネジ送り機構３５側の外側部材３７には、押圧部３７１をシーブ部３２２に当接させる方向の応力Ｆ１（図５参照）が作用することになる。

その結果、シーブ部３２２には、溝幅３３を狭める方向の押圧力Ｆ１が、ネジ送り機構３５側から作用する一方で、溝幅３３を広げる方向の押圧力Ｆが、ベルトＶ側から作用することになる。

実施の形態では、変速用モータ７が発生させる保持トルクにより生じる押圧力Ｆ１が、クランプ用モータ８が発生させる回転トルクにより生じる押圧力Ｆと釣り合うように、設定されている。
そのため、変速比固定モードでは、プライマリプーリ３の溝幅３３とセカンダリプーリ４の溝幅４３とが、変更されずに保持される。

さらに、変速比固定モードでは、クランプ用モータ８の出力トルクが、遊星歯車機構６、ネジ送り機構４５、セカンダリプーリ４（可動プーリ４２）、ベルト５、プライマリプーリ３（可動プーリ３２）、ネジ送り機構３５、遊星歯車機構６の順番で循環（ループ）することになる。
そうすると、遊星歯車機構６からの出力トルクが増幅されて、ベルト５を保持する保持力が高くなるので、可動プーリ３２、４２の回転軸Ｘ１、Ｘ２方向の移動を確実に規制して、バリエータ２における変速比が保持される。

［変速アシストモード］
変速アシストモードは、変速用モータ７のトルクに基づきバリエータ２を変速させる際に、クランプ用モータ８を制御してプライマリプーリ３とセカンダリプーリ５との間の差推力を増加させ、変速速度を上昇させるモードである。具体的には、通常変速の場合と比較してクランプ用モータ８の保持トルクを減少させることにより、プライマリプーリ３とセカンダリプーリ４との間の差推力を増加させる。なお、変速速度の上昇が求められる制御指示として、例えば、キックダウン指示等がある。
この場合には、変速用モータ７の出力トルク（出力回転）が、モータピニオン７２と歯部６１とを介してリングギアＲに入力されて、リングギアＲが回転軸Ｘ回りに回転する。
そうすると、リングギアＲの内歯（図示せず）に噛合したピニオンギアＰが、自転軸Ｘｃ回りに回転することになる。

ここで、ピニオンギアＰが外歯（図示せず）に噛合したサンギアＳは、クランプ用モータ８の出力軸８１に連結されており、サンギアＳは、クランプ用モータ８のトルク制御により、リングギアＲの回転方向とは逆方向に回転している。
そのため、リングギアＲから伝達された出力回転でピニオンギアＰが自転軸Ｘｃ回りに回転して、ピニオンギアＰを支持するピニオンキャリアＰＣが回転軸Ｘ回りに回転すると、サンギアＳの逆方向の回転が、ピニオンギアＰの自転をアシスト（促進）する方向に作用する結果、ピニオンキャリアＰＣの回転軸Ｘ回りの回転が進められる（アシストされる）ことになる。

そうすると、ピニオンキャリアＰＣに、回転伝達軸６３を介して連結されたギア６４と、ギア６２とが、変速用モータ７の出力トルクのみが遊星歯車機構６に入力されている場合よりも速い回転速度で、回転軸Ｘ回りに回転することになる。
その結果、ギア６４、ギア６２からネジ送り機構３５、４５の外側部材３７、４７に伝達される回転速度が速くなって、外側部材３７、４７の回転軸Ｘ１、Ｘ２方向への変位速度が上昇することになるので、変速用モータ７の出力トルクのみが遊星歯車機構６に入力されている場合よりも早く、Ｖ溝３３、４３の溝幅が変更されることになる。
よって、変速アシストモードの場合には、通常の変速モードよりも短時間で、Ｖ溝３３，４３の溝幅が、目的の変速比を実現する溝幅まで到達するので、変速比の変更をより短時間で行うことができるようになっている。

以上の通り、実施の形態では、
（１）変速用モータ７（第１モータ）と、
クランプ用モータ８（第２モータと、
プライマリプーリ３（第１プーリ）と、セカンダリプーリ４（第２プーリ）と、プライマリプーリ３とセカンダリプーリ４とに巻き掛けられたベルト５と、を有するバリエータ２と、
変速用モータ７の出力トルクに基づきバリエータ２を変速させる一方、クランプ用モータ８の出力トルクに基づきバリエータ２の変速比を固定する伝達機構（遊星歯車機構６、ネジ送り機構３５、４５）と、を有する構成の無段変速機１とした。

このように構成すると、クランプ用モータ８と伝達機構とを有することにより、バリエータ２の変速比を固定するときにクランプ力を発生させることができる。
また、モータ（変速用モータ７、クランプ用モータ８）毎に出力トルクを伝達するための専用の伝達機構を設ける必要が無い。

（２）変速用モータ７の最大回転速度は、クランプ用モータ８の最大回転速度よりも高く、クランプ用モータの最大出力トルクは、変速用モータ７の最大出力トルクよりも高いものとした。

このように構成すると、変速用モータ７は、高回転・低トルクとして変速速度を向上させる一方、クランプ用モータ８は、低回転・高トルクとしてクランプ力を向上させる。高回転・高トルクの巨大且つ高消費電力のモータを用意する必要がないので、各モータを小型化し、且つ、低消費電力化することが可能である。

（３）バリエータ２の変速中にクランプ用モータ８のトルクを変動させる制御装置９（制御部）を有する構成とした。

このように構成すると、クランプ用モータ８のトルクを変動させることにより、可動プーリ３２、４２の間の差推力が向上し、可動プーリ３２、４２の溝幅変動速度を速くすることができる。よって、例えば、キックダウン指示があった場合などにＬｏｗ変速への戻りが良くなる。

（４）伝達機構は、
共線図上での並び順に、リングギアＲ（第１要素）、ピニオンキャリアＰＣ（第２要素）、サンギアＳ（第３要素）を有する遊星歯車機構６（トルク伝達機構）と、
遊星歯車機構６からの出力トルクを、プライマリプーリ３の推力に変換するネジ送り機構３５と、
遊星歯車機構６からの出力トルクを、セカンダリプーリ４の推力に変換するネジ送り機構４５と、を有し
変速用モータ７の出力トルクは、リングギアＲへ伝達され、
クランプ用モータ８の出力トルクは、サンギアＳへ伝達され、
ピニオンキャリアＰＣの出力トルクは、ネジ送り機構４５へ伝達され、
リングギアＲの出力トルクは、ネジ送り機構３５へ伝達される構成とした。

このように構成すると、ネジ送り機構３５、４５へ伝達される出力トルクの調整を、ひとつの遊星歯車機構６で行うことができるので、モータ（変速用モータ７、クランプ用モータ８）毎に出力トルクを伝達するための専用の伝達機構を設ける必要が無い。

（５）回転軸Ｘ１（第１回転軸）方向から固定プーリ３１（第１固定プーリ）の軸部３１１に外挿された可動プーリ３２（可動プーリ３２）が、固定プーリ３１との相対回転が規制された状態で回転軸Ｘ１方向に移動可能に設けられており、固定プーリ３１のシーブ部３１２と可動プーリ３２のシーブ部３２２との間のＶ溝３３の溝幅が、可動プーリ３２の回転軸Ｘ１方向の位置に応じて変化するプライマリプーリ３（第１プーリ）と、
回転軸Ｘ２（第２回転軸）方向から固定プーリ４１（第２固定プーリ）の軸部４１１に外挿された可動プーリ４２（可動プーリ４２）が、固定プーリ４１との相対回転が規制された状態で回転軸Ｘ２方向に移動可能に設けられており、固定プーリ４１のシーブ部４１２と可動プーリ４２のシーブ部４２２との間のＶ溝４３の溝幅が、可動プーリ４２の回転軸Ｘ２方向の位置に応じて変化するセカンダリプーリ４（第２プーリ）と、
プライマリプーリ３のＶ溝３３とセカンダリプーリ４のＶ溝４３に巻き掛けたベルト５と、を有するバリエータ２を備え、
プライマリプーリ３のＶ溝３３とセカンダリプーリ４のＶ溝４３の溝幅を変更して、プライマリプーリ３とセカンダリプーリ４におけるベルト５の巻き掛け半径を変更することで、プライマリプーリ３とセカンダリプーリ４との間での回転（トルク）の伝達を、所望の変速比で行うように構成されたベルト式の無段変速機１において、
変速用モータ７（第１モータ）と、
最大回転速度が変速用モータ７よりも小さく、最大出力トルクが変速用モータ７よりも大きいクランプ用モータ８（第２モータ）と、
変速用モータ７の出力トルクとクランプ用モータ８の出力トルクのうちの少なくとも一方を出力する遊星歯車機構６と、
遊星歯車機構６の出力トルクを、可動プーリ３２をＶ溝３３の溝幅を狭める方向に押圧する推力に変換可能なネジ送り機構３５（第１変換機構）と、
遊星歯車機構６の出力トルクを、可動プーリ４２をＶ溝４３の溝幅を狭める方向に押圧する推力に変換可能なネジ送り機構４５（第２変換機構）と、
変速用モータ７とクランプ用モータ８の駆動を制御する制御装置９（制御手段）と、を備え、
制御装置９は、
変速比を変更するために、可動プーリ３２および可動プーリ４２を回転軸Ｘ１、Ｘ２方向に変位させる際には、変速用モータ７の出力トルクを遊星歯車機構６から出力させ、
変速比を保持するために、可動プーリ３２および可動プーリ４２の回転軸Ｘ１、Ｘ２方向の位置を保持する際には、クランプ用モータ８の出力トルクを遊星歯車機構６から出力させる構成の無段変速機１とした。

変速用モータ７の最大回転数は、クランプ用モータ８の最大回転数よりも大きく、変速用モータ７の最大出力トルクは、クランプ用モータ８の最大出力トルクよりも小さいので、変速用モータ７は、可動プーリ３２と可動プーリ４２をＶ溝３３、４３の溝幅を狭める方向に変位させるのに適した回転トルクを出力するモータであり、クランプ用モータ８は、可動プーリ３２と可動プーリ４２をＶ溝３３、４３の溝幅を所定幅で保持するために、可動プーリ３２と可動プーリ４２の回転軸方向の位置を保持するのに適した回転トルクを出力するモータである。
よって、上記のように構成して、可動プーリ３２および可動プーリ４２をＶ溝３３、４３の溝幅を狭める方向に変位させる際には、変速用モータ７の出力トルクを遊星歯車機構６から出力させ、可動プーリ３２および可動プーリ４２の位置を保持する際には、クランプ用モータ８の出力トルクを遊星歯車機構６から出力させることで、目的に適した回転トルクを出力させることができる。

一つのモータで、可動プーリ３２と可動プーリ４２の位置の変位と保持とを行う場合には、最大回転数が大きく、かつ最大出力トルクが大きい大型の高性能モータを用意する必要があるが、無段変速機の変速機ケース内の限られたスペースに、大型のモータを設置することは難しく、大型のモータを採用すると、変速機ケースが大型化してしまう。
これに対して、最大回転数や、最大出力トルクに特化した専用のモータは、高性能モータよりも小型であるので、専用のモータが二つ必要となっても、無段変速機の変速機ケース内の限られたスペースに設置することは、大型のモータの場合よりも容易である。
よって、変速機ケースを大型化させることなく、可動プーリ３２と可動プーリ４２の位置の変位と保持とを行うことが可能になる。

また、高回転かつ高トルクのモータの仕事を、高回転かつ低トルクの変速用モータ７と、低回転かつ高トルクのクランプ用モータ８で分担することで、高回転かつ高トルクのモータよりも小さいサイズのモータの採用が可能となる。
これにより、無段変速機への搭載性が向上すると共に、モータの消費エネルギの低減が可能になるので、無段変速機を搭載する車両の燃費向上が期待される。

さらに、クランプ用モータ８の出力トルクは、変速の完了時に推力を発生させるために遊星歯車機構６から出力されるので、ベルト５を把持する推力が過推力となることを好適に防止できる。これにより、ベルト５のフリクションが低減するので、無段変速機を搭載する車両の燃費向上が期待される。

（６）遊星歯車機構６は、共線図上での並び順に、リングギアＲ（第１要素）、ピニオンキャリアＰＣ（第２要素）、サンギアＳ（第３要素）を有するシングルピニオン型の遊星歯車機構であり、
遊星歯車機構６では、
変速用モータ７の出力軸７１との間で回転伝達可能なリングギアＲと、クランプ用モータ８の出力軸８１との間で回転伝達可能なサンギアＳとが、共通の回転軸Ｘ上で相対回転可能に設けられていると共に、リングギアＲの内歯とサンギアＳの外歯とに噛み合うピニオンギアＰを、回転軸Ｘに平行な自転軸Ｘｃ回りに自転可能に支持するピニオンキャリアＰＣが、回転軸Ｘ回りに回転可能に設けられており、
ネジ送り機構３５は、リングギアＲの出力トルクを、可動プーリ３２をＶ溝３３の溝幅を狭める方向に押圧する推力に変換可能であり、
ネジ送り機構４５は、ピニオンキャリアＰＣの出力トルクを、可動プーリ４２をＶ溝４３の溝幅を狭める方向に押圧する推力に変換可能である構成とした。

このように構成すると、遊星歯車機構６から出力する出力トルクを、変速用モータ７の出力トルクと、クランプ用モータ８の出力トルクから適切に調整でき、ネジ送り機構３５、４５への出力トルクの伝達を、ひとつの遊星歯車機構６を用いて行うことができる。
よって、変速用モータ７とクランプ用モータ８の各々に、出力トルクをネジ送り機構３５、４５に伝達するための専用の機構を用意する必要が無い。
また、各ギア（サンギアＳ、ピニオンギアＰ、リングギアＲ）の歯数を設定することで、出力トルクから変換した推力の大きさを所望の大きさに調節できるので、無段変速機の種類毎に推力を最適化することが容易となる。

（７）制御装置９は、
変速比を変更するために、可動プーリ３２および可動プーリ４２を回転軸Ｘ１、Ｘ２方向に変位させる際には、
変速用モータ７の出力トルクでリングギアＲを回転させると共に、クランプ用モータ８の保持トルクでサンギアＳの回転を規制して、変速用モータ７の出力トルクを遊星歯車機構６から出力させる構成とした。

バリエータ２では、プライマリプーリ３とセカンダリプーリ４におけるＶ溝３３、４３の溝幅が所望の変速比を実現する溝幅となったときに、可動プーリ３２に作用する推力と、可動プーリ４２に作用する推力とが釣り合うようにしている。
そのため、変速用モータ７の出力トルクを変化させると、可動プーリ３２に作用する推力と、可動プーリ４２に作用する推力とのバランスが崩れて、Ｖ溝３３、４３の溝幅が、推力が釣り合う新たな溝幅へと速やかに変化するので、変速用モータ７の出力トルクを変化させるだけで、所望の変速比を実現できる。
また、変速用モータ７とクランプ用モータ８の駆動／停止を行うだけで、遊星歯車機構６から出力させる出力トルクを、目的に適した出力トルク（変速に適した出力トルク、変速比の保持に適した出力トルク）にすることができる。
よって、変速比の変更と保持を頻繁に行う無段変速機に適したバリエータ２となる。

（８）制御装置９は、
変速比を変更するために、可動プーリ３２および可動プーリ４２を回転軸Ｘ１、Ｘ２方向に変位させる際には、
変速用モータ７の出力トルクでリングギアＲを回転させると共に、クランプ用モータ８の出力トルクでサンギアＳを、リングギアＲの回転軸Ｘ回りの回転方向とは逆に回転させて、遊星歯車機構６から出力させる変速用モータ７の出力トルクを増幅する構成とした。

このように構成すると、リングギアＲから伝達された出力回転でピニオンギアＰが自転軸Ｘｃ回りに回転して、ピニオンギアＰを支持するピニオンキャリアＰＣが回転軸Ｘ回りに回転すると、サンギアＳの逆回転が、ピニオンギアＰの自転をアシスト（促進）する方向に作用する。
これにより、ピニオンキャリアＰＣの回転軸Ｘ回りの回転を進める（アシストする）方向に、クランプ用モータ８の出力トルクが作用するので、ピニオンキャリアＰＣに、回転伝達軸６３を介して連結されたギア６４と、ギア６２とが、変速用モータ７のみでピニオンキャリアＰＣを回転させている場合よりも速い回転速度で、回転軸Ｘ回りに回転することになる。

その結果、ギア６４、６２からネジ送り機構３５、４５の外側部材３７、４７に伝達される回転速度が早くなって、外側部材３７、４７の回転軸Ｘ１、Ｘ２方向への変位速度が上昇することになるので、変速用モータ７のみを回転駆動している場合よりも速く、Ｖ溝３３、４３の溝幅を変更することができる。
よって、変速アシストモードの場合には、通常の変速モードよりも短時間で、Ｖ溝３３、４３の溝幅が、目的の変速比を実現する溝幅まで到達するので、変速比の変更をより短時間で行うことができる。

また、急変速時にクランプ用モータ８の出力トルクにより、可動プーリ３２、４２の変位を促進して、プーリ（プライマリプーリ３、セカンダリプーリ４）間の位相差を作り出すことで、変速比を速やかに変更できるので、変速比のＬｏｗ側への戻りを速やかに行うことができる。

（８）制御装置９は、
可動プーリ３２および可動プーリ４２の位置を保持する際には、変速用モータ７とクランプ用モータ８を、それぞれ出力トルク（保持トルク）を発生させた状態にして、変速用モータ７の保持トルクでリングギアＲの回転を規制すると共に、クランプ用モータ８の保持トルクをサンギアＳに入力する構成とし、サンギアＳとピニオンギアＰとピニオンキャリアＰＣとギア６４とを介して、ネジ送り機構４５に伝達されるクランプ用モータ８の保持トルクが、ネジ送り機構４５により、セカンダリプーリ３の可動プーリ３２をベルト５に押しつける方向に作用しつつ、稼動プーリ３２の回転軸Ｘ２方向の移動を規制する変位力（推力）に変換されるようにした。

このように構成すると、変速用モータ７とクランプ用モータ８の駆動／停止を行うだけで、遊星歯車機構６から、目的に適した出力トルク（変速に適した出力トルク、変速比の保持に適した出力トルク）を調整して出力することができる。
よって、変速比の変更と保持を頻繁に行う無段変速機に適したバリエータ２となる。

（９）ネジ送り機構３５（第１変換機構）は、
遊星歯車機構６の出力トルクで、プライマリプーリ３の回転軸Ｘ１回りに回転する外側部材３７（第１外側部材）と、
回転軸Ｘ１方向の移動が規制された状態で、外側部材３７の内側に配置された内側部材３６（第１内側部材）と、
内側部材３６の外周に設けられた螺旋状の凹溝３６１ａと、外側部材３７の内周に設けられた螺旋状の凹溝３７１ａとに跨がって配置されて、外側部材３７と内側部材３６とを相対回転可能に支持する複数のボールＢａと、を有すると共に、
回転軸Ｘ１回りに回転する外側部材３７を、回転軸Ｘ１方向に変位させるボールネジ送り機構である構成とした。

このように構成すると、遊星歯車機構６側から入力された出力トルク（回転トルク）を、外側部材３７を回転軸Ｘ１方向に変位させる推力に変換して、外側部材３７により押された可動プーリ３２を、Ｖ溝３３の溝幅を狭める方向にスムーズに変位させることができる。

（１０）ネジ送り機構４５（第２変換機構）は、
遊星歯車機構６の出力トルクで回転軸Ｘ２回りに回転する外側部材４７（第２外側部材）と、
回転軸Ｘ２方向の移動が規制された状態で、外側部材４７の内側に配置された内側部材３６（第２内側部材）と、
内側部材４６の外周に設けられた螺旋状の溝４６１ａと、外側部材４７の内周に設けられた螺旋状の溝４７１ａとに跨がって配置されて、外側部材４７と内側部材４６とを相対回転可能に支持する複数のボールＢａと、を有すると共に、
回転軸Ｘ２回りに回転する外側部材４７を回転軸Ｘ２方向に変位させるボールネジ送り機構である構成とした。

このように構成すると、遊星歯車機構６側から入力された出力トルク（回転トルク）を、外側部材４７を回転軸Ｘ２方向に変位させる推力に変換して、外側部材４７により押された可動プーリ４２を、Ｖ溝４３の溝幅を狭める方向にスムーズに変位させることができる。

（１１）ネジ送り機構３５では、遊星歯車機構６の出力トルクが、可動プーリ３２をＶ溝３３の溝幅を狭める方向に押圧する推力に変換された際に、可動プーリ３２のシーブ部３２２に回転軸Ｘ１方向から当接してシーブ部３２２を押圧する当接部３７１ｂが、外側部材３７に設けられており、
ネジ送り機構４５では、遊星歯車機構６の出力トルクが、可動プーリ４２をＶ溝４３の溝幅を狭める方向に押圧する推力に変換された際に、可動プーリ４２のシーブ部４２２に回転軸Ｘ１方向から当接してシーブ部４２２を押圧する押圧部４７１ｂが、外側部材３７に設けられており、
前記ネジ送り機構３５が、当接部３７１ｂをシーブ部３２２に当接させる方向に、外側部材３７を変位させると、前記ネジ送り機構４５が、押圧部４７１ｂをシーブ部４２２から離間させる方向に、外側部材４７を変位させ、
前記ネジ送り機構３５が、当接部３７１ｂをシーブ部３２２から離間させる方向に、外側部材３７を変位させると、前記ネジ送り機構４５が、押圧部４７１ｂをシーブ部４２２に当接させる方向に、外側部材４７を変位させる構成とした。

このように構成すると、モータ（変速用モータ７、クランプ用モータ８）の出力トルク（回転出力）は、例えば、ピニオンキャリアＰＣ、回転伝達軸６３、ギア６４、ネジ送り機構４５、セカンダリプーリ４（可動プーリ４２）、ベルト５、プライマリプーリ３（可動プーリ３２）、ネジ送り機構３５、ギア６２、リングギアＲ、ピニオンギアＰ、ピニオンキャリアＰＣ、回転伝達軸６３の順番で、遊星歯車機構６とバリエータ２との間で循環する。
そうすると、ギア６４からネジ送り機構４５に伝達される出力トルク（回転速度）が増速されつつ、遊星歯車機構６とバリエータ２との間で循環（ループ）することになるので、ベルト５を保持する保持力が、出力トルク（回転速度）が増速に伴って高くなる結果、可動プーリ３２、４２の回転軸Ｘ１、Ｘ２方向の移動を確実に規制して、バリエータ２における変速比が保持されることになる。

前記した実施の形態では、変速用モータ７の出力トルクがリングギアＲ（第１要素）に伝達されると共に、クランプ用モータ８の出力トルクがサンギアＳ（第３要素）に伝達されるように構成された遊星歯車機構６を例示した。
本発明は、この態様に限定されるものではなく、クランプ用モータ８の出力トルクがリングギアＲ（第１要素）に伝達されると共に、変速用モータ７の出力トルクがサンギアＳ（第３要素）に伝達されるように構成された遊星歯車機構としても良い。

さらに、前記した実施の形態では、変速用モータ７の出力トルクとクランプ用モータ８の出力トルクのうちの一方を、ネジ送り機構３５、４５に出力するための遊星歯車機構が、シングルピニオン式の遊星歯車機構である場合を例示した。
本発明は、この態様に限定されるものではなく、遊星歯車機構は、サンギアと、サンギアに噛み合う内側ピニオンギアと、内側ピニオンギアに噛み合う外側ピニオンギアと、外側ピニオンギアと噛み合いサンギアと同軸上に配置されたリングギアと、内側ピニオンギアと外側ピニオンギアとを軸支するピニオンキャリアと、から構成されるダブルピニオン式の遊星歯車機構を採用しても良い。

また、シングルピニオン式の遊星歯車とダブルピニオン式の遊星歯車を一体化した複合型遊星歯車であるラビニオ式の遊星歯車機構を採用しても良い。
さらに、複数の単純歯車の組合せで遊星歯車組と同様の共線図が描けるのであれば、複数の単純歯車の組み合わせであっても良い。また、複数の遊星歯車の組合せであっても良い。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうる様々な変更、改良が含まれる。

Claims (6)

1. 第１モータと、
   第２モータと、
   第１プーリと、第２プーリと、前記第１プーリと前記第２プーリとに巻きかけられたベルトと、を有するバリエータと、
   を備え、
   前記第１モータのトルクに基づき前記バリエータを変速させる一方、前記第２モータのトルクに基づき前記バリエータの変速比を固定する、無段変速機。
2. 前記第１モータの最大回転速度は、前記第２モータの最大回転速度よりも高く、
   前記第２モータの最大出力トルクは、前記第１モータの最大出力トルクよりも高い、請求項１に記載の無段変速機。
3. 前記第１モータによる前記バリエータの変速中に、変速速度を高めるように前記第２モータのトルクを変動させる制御部を有する、請求項１または請求項２に記載の無段変速機。
4. 前記第１モータと前記第２モータの双方に接続され、
   前記第１モータのトルクに基づき前記バリエータを変速させる一方、前記第２モータのトルクに基づき前記バリエータの変速比を固定する伝達機構を有する、請求項１〜３の何れか一項に記載の無段変速機
5. 前記伝達機構は、
   共線図上での並び順に、第１要素、第２要素、第３要素を有するトルク伝達機構と、
   トルクを前記第１プーリの推力に変換する第１変換機構と、
   トルクを前記第２プーリの推力に変換する第２変換機構と、
   を有し
   前記第１モータのトルクは、前記第１要素へ伝達され、
   前記第２モータのトルクは、前記第３要素へ伝達され、
   前記第２要素のトルクは、前記第１変換機構に伝達され、
   前記第１要素のトルクは、前記第２変換機構に伝達される、請求項４に記載の無段変速機。
6. 前記トルク伝達機構は、前記第１要素としてのリングギアと、前記第２要素としてのピニオンキャリアと、前記第３要素としてのサンギアと、を有するシングルピニオン型の遊星歯車機構からなる、請求項５に記載の無段変速機。

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