WO2001088411A1

WO2001088411A1 - Bloc variateur de vitesse

Info

Publication number: WO2001088411A1
Application number: PCT/JP2001/001175
Authority: WO
Inventors: Yasuyuki Temma; Takafumi Oshibuchi; Hisayasu Murakami
Original assignee: Daihatsu Motor Co., Ltd.
Priority date: 2000-05-19
Filing date: 2001-02-19
Publication date: 2001-11-22
Also published as: CN1180189C; JP2001330097A; US20020183149A1; EP1283383B1; US6884191B2; DE60133732D1; DE60133732T2; KR20030009377A; EP1283383A4; EP1283383A1; AU2001234093A1; CN1395661A; JP3267596B2; KR100468959B1

Description

明細書

発明の背景

本発明は無段変速機、特に車両用の Vベルト式無段変速機に関するものである。従来より、種々の形式の無段変速機が提案され、一部が実用化されている。無段変速機は、駆動プーリと、従動プーリと、両プーリ間に巻き掛けられたベルトとを備えており、駆動ブーリと従動ブーリのベルト巻き掛け径を逆方向に変化させることにより、変速比を無段階に可変としたものである。そのため、変速ショックがなく、円滑な走行を実現できるという利点がある。特開平 5— 2 8 0 6 1 3号公報には、駆動プ一リと従動ブーリのベルト巻き掛け径を変化させる駆動機構と、両プーリのベルト巻き掛け径が互いに逆方向に変化するように駆動機構を連動させて変速比を可変とする変速切換機構と、両プーリに巻き掛けられたベルトの緩み側を変速比に対応して発生するベルト張力よりも大きな張力となるように押圧する張力発生機構とを備えた無段変速機が提案されている。この張力発生機構は、変速機ケースに揺動可能に支持されたアームと、アームの先端部に回転可能に支持されたテンションローラと、アームをテンションローラがベルトの緩み側背面を押圧する方向に回動付勢するパネとで構成されている。ところ力上記のようにアームの先端部にテンシヨンローラを回転可能に取り付け、アームをパネで回動付勢してテンションローラをベルトに押し付ける構造の張力発生機構の場合、テンションローラが駆動ブーリまたは従動ブーリと干渉するという問題が発生することがある。すなわち、アームの先端部にテンションローラを回転可能に取り付けると、テンションローラはァ一ムの先端部の回転軌跡に沿って移動するため、最低速比においてテンションローラがプーリと干渉しないようにアームの支点やアーム長さを定しても、最高速比においてはテンションローラがプ一リと干渉することがある。したがって、全ての変速比において、テンションローラがプーリと干渉しないように設定するのは難しい。また、駆動プ一リと従動ブーリの軸間距離を長くすれば、全ての変速比においてテンシヨンローラがプーリと干渉しないように設定できるカこれでは変速機が大型になるという問題がある。

また、初期においてはテンションローラをプーリと干渉しない位置に配置できても、耐久走行などによってプーリの摩耗やベルトの伸びが生じると、テンションローラの位置も変化し、やがてプーリと干渉するという不具合が発生すること力ある。そこで、本発明の目的は、上記のような問題点を解消しながら、全ての変速比においてテンシヨンローラとプーリとの干渉を確実に防止できる無段変速機を提供することにある。発明の開示

上記目的は請求項 1に記載の発明により達成できる。

本発明は、駆動プーリと従動プーリの間にベルトを巻き掛け、両プーリのベルト巻き掛け径を互いに逆方向に可変とする変速比可変機構を設けるとともに、上記ベルトを押圧してベルト張力を得るテンショナ装置を設けた無段変速機において、上記テンショナ装置は、上記ベルトの緩み側に外側から圧接するテンションローラと、変速機ケースに揺動可能に取り付けられた揺動アームと、テンションローラと上記アームとを連結する少なくとも 1本のリンクと、上記アームをテンシヨンローラがベルトを押圧する方向に揺動付勢する付勢手段とを備えたことを特徴とする無段変速機である。本発明では、変速比可変機構は、各プーリにおけるベルト巻き掛け径を逆方向に変化させる機能だけを有し、ベルトがプ一リに対して滑らないようにベルト張力を付与するために別にテンショナ装置が設けられている。テンショナ装置は、テンションローラによつてベルトの緩み側を外側から押圧して所望のベルト張力を得る。ベルトの緩み側を外側から押圧するのは、ベルトに過大な張力が作用するのを防ぐとともに、プーリに対するベルトの巻き付け長さを長くし、伝達効率を高めるためである。

テンションローラは変速機ケ一スに揺動可能に支持されたアームに直接取り付けられておらず、 1本または複数本のリンクを介して取り付けられているので、テンションローラの支持機構を 2自由度以上のリンク構造とすることができる。そのため、最高速比〜最低速比の各変速比において、テンションローラが自動的にプーリと干渉しない位置へ移動でき、耐久走行などによってプーリの摩耗やべルトの伸びが生じても、テンションローラとプーリとの干渉を確実に防止できる。また、テンションローラとプーリとの干渉防止のために駆動プーリと従動プーリとの軸間距離を長くする必要がなくなり、小型の無段変速機を実現できる。請求項 2のように、アームの揺動支点を駆動プーリより外径側で、かつ従動プーリより駆動プーリに近い位置に設けるのが望ましい。すなわち、アームの揺動支点を駆動プーリ側に設けると、アームとリンクとの間の角度が中間変速比や高速比に比べて低速比の方が小さくなり、テンションローラがベルトに強く押しつけられる。そのため、高速比に比べて低速比のベルト張力を大きくでき、伝達効率の向上およびベルト寿命の向上に役立つ。請求項 3のように、アームを揺動付勢する付勢手段として、テンションローラがベルトの緩み側を外側から押圧する方向にアームを揺動付勢するばねを用いれば、構造が最も簡単であり、低コストである。ばねとしては、引張ばねのほか、圧縮ばねを用いることもできるし、アームの揺動軸に捩りパネを設けてもよい。請求項 4のように、アームを揺動付勢する付勢手段として、テンションローラがベルトの緩み側を外側から押圧する方向にアームを揺動付勢するばねと、ァ一ムの回動力を調整してテンションローラの押圧力を調節するアシストモ一夕とを備えるのが望ましい。すなわち、ばねだけでテンションローラをベルトに押しつけると、ばね力は撓み量に応じて比例的に変化するので、変速比に応じた望ましいベルト張力に調整できなレ、。そこで、ばね力にアシストモータの力を加算または減算することで、任意のベルト張力に調整することができる。また、ばね力にアシストモ一夕を加算または減算することでベルト張力を得るので、比較的発生トルクの小さなアシストモ一夕でも、ベルト張力を広範囲に可変できる。

アシストモータの回転力をアームに伝える方法としては、請求項 5のように、アームの先端部に円弧状のギヤ部を成し、このギヤ部に嚙み合うピニオンギヤをアシストモ一夕で駆動してもよいし、アームの揺動軸をアシストモ一夕で駆動してもよい。前者の場合には、モータの駆動トルクが小さくて済む。単一のばねでアームを揺動付勢した場合、中間変速比におけるベルト張力をべルト駆動に必要な最低限の張力に設定すると、最低速比および最高速比においては過大張力となり、ベルトの寿命を損なう。一方、最低速比および最高速比におけるベルト張力をベルト寿命を考慮した値に設定すると、中間変速比においては張力不足となり、ベルトとブーリとの間で滑りが発生する。

そこで、請求項 6では、テンショナ装置に第 1のばねと第 2のばねとを設け、アームに第 1のばねの付勢力と第 2のばねの付勢力とを加算して与えている。第 1のばねによるベルト押圧力は、最高速比および最低速比において大きく、中間変速比において小さくなるように設定されている。一方、第 2のばねは、一端部が変速機ケ一スに回動可能に支持され、他端部がァ一ムに回動可能に連結された圧縮ばねよりなり、中間変速比における第 2のばねによるアームのベルト押圧方向の回動付勢力が、最高速比および最低速比における第 2のばねによるアームのベルト押圧方向の回動付勢力より大きくなるように、変速比によって第 2のばねの向きが変化する。つまり、変速比の変化に伴ってアームが摇動するのを利用して、第 2のばねの向きを変化させる。

このように、第 1のばねと第 2のばねとは、変速比の変化に伴うベルト張力特性が逆となっている。そのため、第 1のばねだけでは最低速比および最高速比で過大張力となったり、中間変速比で張力不足となる場合であっても、第 2のばねの作用によって中間変速比のベルト張力を高めたり、最低速比および最高速比で減殺することができる。そのため、第 1のばねと第 2のばねとを併用することで、中間変速比における張力不足、最低速比および最高速比における過大張力を共に解消でき、最適な特性のベルト張力を与えることができる。

なお、中間変速比とは、必ずしも最低速比と最高速比の中央値である必要はなく、最低速比と最高速比の中央付近の任意の変速比であつてもよレ、。請求項 7のように、第 2のばねの一端部とアームの一端部とを結ぶ直線に対し、最高速比および最低速比における第 2のばねとアームとの連結点がベルトと反対側に位置するように、第 2のばねを配置するのがよい。

この場合には、第 2のばねによるアームの回動付勢力が、最高速比および最低速比で第 1のばねによる付勢力と逆方向となるので、第 1のばねの設定が最低速比および最高速比で過大張力となる場合であつても、第 2のばねで修正して適切な張力特性に設定できる。本発明における変速比可変機構としては種々の機構を用いることが可能である力 \ 請求項 8のように、単一の変速用モータによりギヤ機構を介して駆動プーリの変速ギヤおよび従動プ一リの変速ギヤを回転させ、変速ギヤの回転によってそれぞれのプ一リに設けられたポールネジ機構を駆動して可動シーブを軸方向に移動させるのが望ましい。この場合には、両方のプーリの可動シーブを同期して、かつ互レ、に逆方向に安定して作動させることができる。図面の簡単な説明

図 1は本発明にかかる無段変速機の一例の展開断面図である。

図 2は図 1の無段変速機の内部構造の側面図である。

図 3は図 1の無段変速機のブーリ部分の断面図である。

図 4は図 3の I V— I V線拡大断面図である。

図 5はテンショナ装置の一例の斜視図である。

図 6は図 1の無段変速機のスケルトン図である。

図 7は前進時における無段変速機の動力伝達経路を示すスケルトン図である。図 8は後進時における無段変速機の動力伝達経路を示すスケルトン図である。図 9は低速比におけるテンシヨンローラとベルトとの接触位置を示す図である。図 1 0は中間変速比におけるテンションローラとベルトとの接 ¾虫位置を示す図でめる。

図 1 1は高速比におけるテンションローラとベルトとの接触位置を示す図であ。

図 1 2は入力トルクとベルト緩み側張力との関係を示す図である。

図 1 3は変速比とベルト緩み側張力との関係を示す図である。

図 1 4は無段変速機の第 2実施例のブーリ部分の断面図である。

図 1 5は図 1 4の無段変速機のテンショナ装置を示す部分断面図である。

図 1 6は図 1 4に示すテンショナ装置のアームの斜視図である。

図 1 7は図 1 4に示す無段変速機の最高速比におけるテンションローラとベルトとの接触位置を示す図である。

図 1 8は図 1 4に示す無段変速機の中間変速比におけるテンションローラとベルトとの接触位置を示す図である。

図 1 9は図 1 4に示す無段変速機の最低速比におけるテンションローラとベルトとの接触位置を示す図である。

図 2 0は引張バネのみを用いた時のベルト張力と変速比との関係を示す図である。

図 2 1は圧縮バネのみを用いた時のベルト張力と変速比との関係を示す図であ図 2 2は引張パネと圧縮パネとを併用した時のベルト張力と変速比との関係を示す図である。実施例の説明

図 1〜図 1 3は本発明にかかる無段変速機の第 1実施例を示す。図 1〜図 4は無段変速機の具体的構造を示し、図 6はその骨格構造を示す。

この無段変速機は F F横置き式の変速機であり、大略、エンジン出力軸 1によつて駆動される発進機構 2、発進機構 2の出力軸である入力軸 3、動力軸 4、駆動プーリ 1 1を有する駆動軸 1 0、従動プーリ 2 1を有する従動軸 2 0、駆動プーリ 1 1と従動プーリ 2 1に巻き掛けられた Vベルト 1 5、減速軸 3 0、車輪と連結された出力軸 3 2、変速用モータ 4 0、テンショナ装置 5 0などで構成されている。入力軸 3，動力軸 4，駆動軸 1 0 , 従動軸 2 0，減速軸 3 0および出力軸 3 2はいずれも非同軸で、かつ平行に配置されている。この実施例の発進機構 2は乾式クラッチで構成され、レリーズフォーク 2 aを発進制御用モータ（図示せず）によって作動させることにより、断接制御および半クラツチ制御を行なうことが可能である。

入力軸 3は軸受を介して変速機ケース 6によって回転自在に支持され、入力軸 3に一体回転可能に設けられた前進用ギヤ 3 aと後用ギヤ 3 bとが変速機ケ一ス 6の第 2ギヤ室 6 c内に挿入されている。動力軸 4は変速機ケース 6の左右の側壁に架け渡して設けられ、両端部が軸受によって回転自在に支持されている。動力軸 4のエンジン側端部には、入力軸 3 の前進用ギヤ 3 aと嚙み合う前進用ギヤ 4 aがー体に設けられ、反エンジン側端部には減速ギヤ 4 bが固定されている。動力軸 4の減速ギヤ 4 bは、駆動軸 1 0 の反エンジン側の端部に回転自在に支持された減速ギヤ 1 0 aと嚙み合レ、、動力軸 4から駆動軸 1 0へ駆動力をベルト駆動に適した減速比で伝達している。減速ギヤ 1 0 aは駆動軸 1 0の反ェンジン側に設けられたシンク口式の前進切替手段

1 2によって駆動軸 1 0に対して選択的に連結される。つまり、切替手段 1 2は前進位置 Dと中立位置 Nの 2位置に切替可能である。減速ギヤ 4 b，減速ギヤ 1

0 a , 前進切替手段 1 2は前進用直結伝達機構 1 3を構成しており、この前進用直結伝達機構 1 3は変速機ケース 6の反エンジン側に形成された第 1ギヤ室 6 a 内に収容されている。第 1ギヤ室 6 a内は油で潤滑されている。駆動プーリ 1 1は、駆動軸 1 0上に固定された固定シーブ 1 1 aと、駆動軸 1 0上に軸方向移動自在に支持された可動シーブ 1 1 と、可動シーブ 1 1 bの背後に設けられたァクチユエ一夕 1 4とを備え、ァクチユエ一夕 1 4は Vベルト 1 5よりエンジン側に配置されている。この実施例のァクチユエ一夕 1 4は、変速用モータ 4 0によって軸方向に移動されるボールネジ機構であり、可動シ一ブ 1

1 bに軸受 1 4 aを介して相対回転自在に支持された雌ねじ部材 1 4 bと、変速機ケース 6に支持された雄ねじ部材 1 4 cとを備え、雌ねじ部材 1 4 bの外周部には変速ギヤ 1 4 dが固定されている。変速ギヤ 1 4 dは駆動プ一リ 1 1を構成する可動シープ 1 l bより大径で、かつ薄肉なギヤである。従動プーリ 2 1は、従動軸 2 0上に固定された固定シーブ 2 1 aと、従動軸 2 0上に軸方向移動自在に支持された可動シーブ 2 1 と、可動シーブ 2 1 bの背後に設けられたァクチユエ一夕 2 2とを備え、ァクチユエ一夕 2 2はベルト 1 5より反エンジン側に配置されている。このァクチユエ一夕 2 2も駆動プーリ 1 1のァクチユエ一夕 1 4と同様の構成を有するボールネジ機構であり、可動シ一ブ 2 1 bに軸受 2 2 aを介して相対回転自在に支持された雌ねじ部材 2 2 bと、変速機ケース 6に支持された雄ねじ部材 2 2 cとを備え、雌ねじ部材 2 2 bの外周部には変速ギヤ 2 2 dが固定されている。この変速ギヤ 2 2 dも従動ブーリ 2 1を構成する可動シ一ブ 2 l bより大径で、かつ薄肉なギヤである。従動軸 2 0の従動プーリ 2 1よりエンジン側の部位には、後進用ギヤ 2 4が回転自在に支持されており、このギヤ 2 4は入力軸 3に固定された後進用ギヤ 3 b と嚙み合っている。ギヤ 2 4はシンクロ式の後進切替手段 2 5によって従動軸 2 0に対して選択的に連結される。つまり、切替手段 2 5は後進位置 Rと中立位置 Nの 2位置に切替可能である。上記後進用ギヤ 3 bとギヤ 2 4と後進切替手段 2 5とで後進用直結伝達機構 2 6が構成される。従動軸 2 0のエンジン側端部には、減速ギヤ 2 7がー体に形成されており、この減速ギヤ 2 7は減速軸 3 0に固定されたギヤ 3 0 aと嚙み合い、さらに減速軸 3 0に一体に形成されたギヤ 3 O bを介して差動装置 3 1のリングギヤ 3 1 aに嚙み合っている。減速軸 3 0のギヤ 3 0 a , 3 0 bおよびリングギヤ 3 1 aによつて減速機構 2 9が構成されている。そして、差動装置 3 1に設けられた出力軸 3 2を介して車輪が駆動される。上記後進用直結伝達機構 2 6、減速軸 3 0およぴ差動装置 3 1は変速機ケース 6のエンジン側に形成された第 2ギヤ室 6 b内に収容されている。このギヤ室 6 bは油で潤滑されている。なお、ギヤ室 6 bには入力軸 3の前進用ギヤ 3 aと動力軸 4の前進用ギヤ 4 aも収容され、同様に潤滑されている。変速機ケース 6の第 1ギヤ室 6 aと第 2ギヤ室 6 bとは、上述のように潤滑されており、駆動ブーリ 1 1と従動プ一リ 2 1は、第 1ギヤ室 6 aと第 2ギヤ室 6 bとの間に挟まれたプーリ室 6 c内に配置されている。この実施例ではプーリ室 6 cは無潤滑空間であり、 Vベルト 1 5も乾式駆動ベルトが用いられている。軸方向に分離された第 1ギヤ室 6 a内の潤滑油と第 2ギヤ室 6 b内の潤滑油とを循環させるため、動力軸 4の軸心穴 4 cと、後述する第 2変速軸 4 6と動力軸 4との半径方向隙間 5とによって、供給油路とリターン油路とが形成されている。軸心穴 4 cと半径方向隙間 5は、いずれが供給油路またはリターン油路であってもよい。このように動力軸 4と第 2変速軸 4 6との隙間 5に油を流通させることで、両軸の間を潤滑できる。上記構成よりなる無段変速機の前進時および後進時の動力伝達経路にっレ、て、図 7 , 図 8を参照して説明する。

前進時には、シフトレバーを操作して前進切替手段 1 2を前進位置 Dへ切り替える。このとき、後進切替手段 2 5は自動的に N位置へ切り替わる。図 7に示すように、発進機構 2から入力軸 3を介して入力された動力は、太線矢印で示すように、前進用ギヤ 3 a、前進用ギヤ 4 a、動力軸 4、前進用直結伝達機構 1 3 (減速ギヤ 4 b，減速ギヤ 1 0 a，前進切替手段 1 2 ) 、駆動軸 1 0、駆動プ— リ 1 1、 Vベルト 1 5、従動プーリ 2 1、従動軸 2 0、減速ギヤ 2 7、減速軸 3 0、差動装置 3 1を介して出力軸 3 2に伝達される。

一方、後進時には、シフトレバ一を操作して後進切替手段 2 5を後進位置へ切り替える。このとき、前進切替手段 1 2は自動的に N位置へ切り替わる。図 8 に示すように、発進機構 2から入力軸 3を介して入力された動力は、太線矢印で示すように、後進用直結伝達機構 2 6 (後進用ギヤ 3 b , 後進用ギヤ 2 4，後進切替手段 2 5 ) 、従動軸 2 0、減速ギヤ 2 7、減速軸 3 0、差動装置 3 1を介して出力軸 3 2に伝達される。

後述するように、 Vベルト 1 5の緩み側を押し付けてベルト張力を与えるテンショナ装置 5 0が設けられているが、 Vベルト 1 5が逆回転すると緩み側も逆転するので、テンショナ装置 5 0が緊張側を押しつけることになり、 Vベルト 1 5 に過大な負荷がかかる。しかしながら、この実施例では、駆動プーリ 1 1、従動プーリ 2 1および Vベルト 1 5からなる無段変速部は前進時のみ駆動され、後進時には駆動されないので、 Vベルト 1 5には逆負荷が掛からず、負担を軽減でき。次に、この無段変速機における変速比可変機構にっレ、て説明する。

変速機ケース 6の外側部、特に駆動プーリ 1 1より斜め上方の部位に変速用モ —夕 4 0が取り付けられている。変速用モータ 4 0はブレーキ 4 1を有するサーボモ一夕であり、その出力ギヤ 4 2は減速ギヤ 4 3に嚙み合い、これらギヤ 4 2， 4 3は油で潤滑されたモータハウジング 4 4内に収容され、予め組立られている _c 減速ギヤ 4 3の軸部 4 3 aはモータハウジング 4 4から突出しており、モー夕ハウジング 4 4を変速機ケース 6に固定したとき、軸部 4 3 aは変速機ケース 6に回転自在に支持されたスリーブ状の第 1変速軸 4 5にインロー嵌合され、一体回転可能に連結される。このようにモータハウジング 4 4と変速機ケース 6の内部とが隔離されているので、モータハウジング 4 4内の潤滑油が変速機ケース 6内に流れ込むのを防止できる。第 1変速軸 4 5に設けられたギヤ 4 5 aは可動シ一ブ 1 1 bの移動ストローク分の長さを有する台形ギヤであり、駆動プーリ 2 1に設けられた変速ギヤ 1 4 dと嚙み合っている。第 1変速軸 4 5のギヤ 4 5 aを回転させると、変速ギヤ 1 4 dが追随回転することでボールネジ機構（ァクチユエ —夕 1 4 ) の作用により、可動シ一ブ 1 1 bを軸方向へ移動させることができる _c つまり、駆動プーリ 1 1のベルト巻き掛け径を連続的に変化させることができる _c 駆動プーリ 1 1の変速ギヤ 1 4 dは、動力軸 4の外周に相対回転自在に挿通されたスリーブ状の第 2変速軸 4 6の第 1アイドラギヤ 4 6 aと嚙み合い、さらに第 2変速軸 4 6の第 2アイドラギヤ 4 6 bは従動プ一リ 2 1の変速ギヤ 2 2 dと嚙み合っている。これらアイドラギヤ 4 6 a , 4 6 bも、第 1変速軸 4 5のギヤ 4 5 aと同様に、可動シーブ 1 1 b， 2 1 bの移動ストローク分の長さを有する台形ギヤで構成されている。変速用モ一夕 4 0の回転力は、第 1変速軸 4 5 , 駆動プ一リ 1 1の変速ギヤ 1 4 d , 第 2変速軸 4 6を介して従動プ一リ 2 1の変速ギヤ 2 2 dへと伝達される。そのため、駆動プーリ 1 1の可動シ一ブ 1 1 aと従動プーリ 2 1の可動シ一ブ 2 1 aは互いに同期し、かつ互いにベルト巻き掛け径を逆方向に変化させながら軸方向へ移動することができる。なお、変速用モータ 4 0としてブレーキ付きモータを用いた理由は、変速用モ一夕 4 0の回転力を伝達するギヤ列（4 2 , 4 3 , 4 5， 1 4 d , 4 6 a , 4 6 b , 2 2 d ) がすべて可逆ギヤで構成されている関係で、ベルト張力による可動シーブの反力によつてギヤ列が回転して変速比が変化する恐れがあるので、ブレ —キ 4 1の制動力によってギヤ列が回転するのを防止するためである。次に、 Vベルト 1 5にベルト張力を与える機構、すなわちテンショナ装置 5 0 について説明する。

上記のようにプーリ 1 1， 2 1のベルト巻き掛け径は変速用モータ 4 0によつて可変されるが、それだけでは伝達トルクによって Vベルト 1 5とプーリ 1 1， 2 1との間に滑りが発生してしまう。そこで、伝達トルクに応じたベルト張力を与えるため、図 3〜図 5に示されるようなテンショナ装置 5 0が設けられている c テンショナ装置 5 0はテンションローラ 5 1を備え、このテンションローラ 5 1 はリンク 5 2を介して揺動アーム 5 3によって揺動可能に支持されている。揺動アーム 5 3の摇動軸 5 3 aは駆動プーリ 1 1の斜め上方の部位に設けられ、スプリング 5 4によって Vベルト 1 5方向に付勢されている。そのため、テンションローラ 5 1は所定の荷重で Vベルト 1 5の緩み側を内側に向かって押し付けている。このように外側から内側に向かって Vベルト 1 5を押圧することで、所定のベルト張力を得るとともに、プーリ 1 1 , 2 1に対するベルト 1 5の巻き付け長さを長くし、伝達効率を高めている。リンク 5 2は、その一端部の軸 5 2 aがアーム 5 2の先端部に回動自在に支承され、他端部の軸 5 2 bにテンション口一ラ 5 1の中心部が回転自在に支持されている。アーム 5 3の先端部外周面にはギャ部 5 3 bが形成され、このギヤ部 5 3 bに張力調整用アシストモ一夕 5 5のピ二オンギヤ 5 6が嚙み合っている。上記スプリング 5 4は初期張力を与えており、アシストモータ 5 5を正逆いずれかの方向に駆動することによって、初期張力に対してモータによる張力を加算または減算し、最適なベルト張力が得られるように調整している。なお、伝達トルクの変動が比較的小さい車両の場合には、アシストモータ 5 5を省略してスプリング 5 4のみで張力を与えてもよい。

スプリング 5 4のばね力によるベルト張力を T sとし、アシストモータ 5 5によるベルト張力を T aとすると、最終的なベルト張力 T bは、

T b = T s士 T a

とする'ことができる。

例えば T s = 5 0 O N, T a = 2 0 O Nとすると、 T bは 3 0 0 N〜7 0 O N の範囲で可変とすることができる。したがって、比較的小さな発生トルクのァシストモータ 5 5であっても、広範囲でベルト張力を可変とすることができる。己アシストモ一夕 5 5は図示しないコントローラによって制御される。コントローラには、駆動軸の回転数、従動軸の回転数、入力トルク（駆動プーリに入力されるトルク）などの各種運転信号が入力され、アシストモ一夕 5 5を入力トルクまたは変速比に応じて制御し、ベルト張力を図 1 2，図 1 3に示すような任意の特性に設定することができる。図 1 2は入力トルクとベルトの緩み側張力との関係を示したものであり、入力トルクが大きくなる程、ベルト張力も大きくなるように設定してある。

一般に、入力トルクが大きくなると、ベルトの伝達トルクも増大するので、ベルト張力を大きくし、滑りをなくすことが、伝達効率の点で望ましい。そこで、駆動側プーリに伝えられる入力トルクに応じてアシストモータ 5 5を制御し、ベルト張力を図 1 2に示すような特性に制御している。なお、入力トルクを検出するために、駆動軸にトルクセンサを設けてもよいし、エンジン吸気管負圧から入力トルクを推定するようにしてもよい。

図 1 3は変速比とベルトの緩み側張力との関係を示したものであり、 L o wでのベルト張力は大きく、 M i d , H i g hでのベルト張力が小さくなるように設定してある。一般に、発進時や登坂路走行時のように L o w時にはエンジントルクも大きく、高速走行時のように H i g h時にはエンジントルクは小さい。また、 L 0 w時には駆動プ一リのベルト巻き掛け径が小さいので、良好な伝達効率を得るには大きなベルト張力が必要である。一方、使用頻度の高い M i dおよび H i g hでのベルト張力は必要最低限のベルト張力に設定するのが、寿命の点でよい。そこで、変速比に応じてアシストモータ 5 5を制御し、図 1 3のようなベルト張力特性に設定すれば、良好な伝達効率が得られるとともに、ベルト寿命の点でも望ましい特性とすることができる。なお、変速比は駆動軸と従動軸の回転速度比から容易に求めることができる。上記テンショナ装置 5 0の場合、テンションローラ 5 1がプーリ 1 1， 2 1と干渉しないように、テンションローラ 5 1はリンク 5 2を介してアーム 5 3に取り付けられている。その理由を、図 9〜図 1 1を参照して説明する。すなわち、従来のようにアーム 5 3にテンションローラ 5 1を直接取り付けると、テンションローラ 5 1がアーム 5 3の揺動軸 5 3 aを中心とする回転軌跡で移動するので、無段変速機が L o wから H i g hまで変速した時、テンションローラ 5 1がいずれかのプーリと干渉する可能性がある。特に、 Vベルト 1 5の負担を軽減するため、大径のテンションローラ 5 1を用いた場合に干渉しやすい。これに対し、テンシヨンローラ 5 1をリンク 5 2を介してアーム 5 3に取り付けると、 2自由度のリンク構造となり、図 9に示す L 0 w (最低速比）状態、図 1 0に示す] VI i d

(中間変速比）状態、図 1 1に示す H i g h (最高速比）状態での各変速比において、アーム 5 3とリンク 5 2との間の角度が自動的に変化し、テンション口 —ラ 5 1が自動的にプーリ 1 1 , 2 1と干渉のない位置へ移動できる。したがつて、実施例のように大径のテンションローラ 5 1を用いた場合でも、テンションローラ 5 1とプーリ 1 1， 2 1との干渉を確実に防止できる。

なお、 2自由度のリンク構造に限らず、 2本のリンクを用いることで 3自由^ のリンク構造としてもよい。また、アーム 5 3の揺動軸 5 3 aを駆動プーリ 1 1の近傍に配置してあるのは、次のような理由による。すなわち、図 9〜図 1 1に示すように、変速比の変化に伴って、テンションローラ 5 1から Vベルト 1 5に加わる垂直方向の押し付け荷重 T 1が変化し、この押し付け荷重 T 1に比例したベルト張力が発生する。押し付け荷重 T 1は、スプリング 5 4のばね荷重 T 2と、これと直角方向の荷重 T 3 とのベクトル和で与えられる。なお、ここではアシストモ一夕 5 5による付勢力を無視した。上記のようにアーム 5 3の揺動軸 5 3 aを駆動プーリ 1 1の近くに配置することにより、 L o w〜H i g hの間でアーム 5 3とリンク 5 2との間の角度 0が変化し、押し付け荷重 T 1が L o w時に比べて M i d， H i g h時の方が小さくなる。したがって、アシストモ一夕 5 5を使用しなくても、スプリング 5 4のみで図 1 3とほぼ同様なベルト張力特性を得ることが可能である。図 1 4〜図 2 2は本発明にかかる無段変速機の第 2実施例を示す。なお、この無段変速機はテンショナ装置を除き、他の構造は第 1実施例と同様であるから、第 1実施例と同一部分については同一符号を付して重複説明を省略する。

この実施例の特徴は、テンショナ装置 6 0に第 1のばね 6 4と第 2のばね 6 7 とを設け、アーム 6 3に両方のばね 6 4， 6 7の付勢力を加算して与えた点である。この場合には、アシストモータを使用しない。

テンショナ装置 6 0はテンションローラ 6 1を備え、このテンションローラ 6 1はリンク 6 2を介してアーム 6 3によって揺動可能に支持されている。アーム 6 3の揺動軸 6 3 aは変速機ケース 6の駆動プ一リ 1 1の上方位置に支持されてレ、る。図 1 6に示されるように、アーム 6 3の先端部側面には係止軸 6 3 bが突設され、この軸 6 3 bに引張ばね（第 1のばね） 6 4の一端部が係止されている。引張ばね 6 4の他端部は、変速機ケース 6に設けられた軸 6 5に係止されている。そのため、テンションローラ 6 1が Vベルト 1 5の緩み側を内側に向かって押圧する方向にアーム 6 3は回動付勢される。このように外側から内側に向かって V ベルト 1 5を押圧することで、所定のベルト張力を得るとともに、プーリ 1 1， 2 1に対する Vベルト 1 5の巻き付け長さを長くし、伝達効率を高めている。リンク 6 2は、その一端部の軸 6 2 aがアーム 6 2の先端部に回動自在に取り付けられ、他端部 6 2 bにテンションローラ 6 1の中心軸 6 1 aが回転自在に支持されている。アーム 6 3の先端部付近の側面には連結軸 6 3 cが突設され、この軸 6 3 cに伸縮ガイド 6 6の一端部が回転自在に連結されている。伸縮ガイド 6 6 の他端部は変速機ケース 6に設けられた軸 6 8に回転自在に連結されている。伸縮ガイド 6 6には圧縮ばね（第 2のばね） 6 7が介装されており、圧縮ばね 6 7 は、その向き力変化しても捩れや曲がりが生じないように、伸縮ガイド 6 6によつて伸縮方向にのみガイドされている。次に、引張ばね 6 4および圧縮ばね 6 7によるテンションローラ 6 1のベルト押圧力が変速比に伴って変化する作用を、図 1 7〜図 2 2を参照して説明する。図 1 7は最高速比、図 1 8は中間変速比、図 1 9は最低速比における状態変化を示す。また、図 2 0は引張ばね 6 4のみを用いた時、図 2 1は圧縮ばね 6 7のみを用いた時、図 2 2は両方のばねを併用した時のベルト張力の変化を示す。図 1 7 , 図 1 9から明らかなように、最高速比および最低速比ではベルト長さに余裕がないので、テンションローラ 6 1による Vベルト 1 5の撓み量が少なく、テンションローラ 6 1はプーリ 1 1， 2 1の間に沈み込んでいない。これに対し、中間変速比では図 1 8のようにベルト長さに余裕が生じるので、テンション口一ラ 6 1による Vベルト 1 5の撓み量が大きく、テンションローラ 6 1がプーリ 1 1， 2 1の間に沈み込む形となる。引張ばね 6 4の変速機ケース側の支点 6 5は、 Vベルト 1 5を挟んで反対側に位置している。そのため、引張ばね 6 4のばね力はテンションローラ 6 1が Vベルト 1 5を押圧する方向（A方向）に作用し、図 2 0に示すように、引張ばね 6 4によるベルト張力は、中間変速比で最も小さく、最高速比および最低速比と中間変速比とのベルト張力の差が大きい。

これに対し、圧縮ばね 6 7は、その変速機ケース側の支点 6 8と、アーム 6 3 の摇動支点 6 3 aとを結ぶ直線 Lの近傍に配置されている。そして、最高速比および最低速比では圧縮ばね 6 7とアーム 6 3との連結点 6 3 cが直線 Lより反べルト側に位置しており、中間変速比では連結点 6 3 cが直線 Lよりベルト側に位置している。そのため、圧縮ばね 6 7のばね力は、最高速比および最低速比ではテンションローラ 6 1を Vベルト 1 5から離す方向（B方向）に作用し、中間変速比では Vベルト 1 5を押圧する方向（A方向）に作用する。すなわち、図 2 1 に示すように、圧縮ばね 6 7によるベルト張力は、中間変速比ではプラス（押圧側）であるが、最高速比および最低速比ではマイナス（引張側）となる。

したがって、両方のばね 6 4 , 6 7によるベルト張力を加算すると、図 2 2のように、最高速比および最低速比と中間変速比とのベルト張力の差が小さくなり、良好な張力特性が得られる。例えば、中間変速比におけるベルト張力を Vベルト 1 5に滑りが生じない必要最低限の値（例えば 7 0 O N) とした場合、最高速比および最低速比では 9 5 0〜1 0 0 O N程度に抑制でき、過大張力になるのを防止できる。そのため、ベルトの滑り防止とベルトの寿命向上とを両立させることができる。なお、最高速比と最低速比とでは、引張ばね 6 4の橈み量は同じであるが、図 2 0から明らかなように最低速比の方が最高速比に比べてベルト張力がやや高い。その原因は、アーム 6 3の摇動軸 6 3 aを駆動プーリ 1 1側に配置してあるからである。第 2実施例では、圧縮ばね 6 7とアーム 6 3との連結点 6 3 cが、最高速比および最低速比では直線 Lより反ベルト側に位置し、中間変速比では直線 Lよりべルト側に位置するようにしたが、これに限るものではなく、変速比に関係なく直線 Lより反ベルト側に位置してもよいし、これとは逆に直線 Lよりベルト側に位置してもよい。

但し、 B I張ばね 6 4による張力特性が、図 2 0のように最高速比および最低速比で過大張力となる場合には、連結点 6 3 cが最高速比および最低速比では直線 Lより反ベルト側に位置するように設定すれば、圧縮ばね 6 7によって最高速比および最低速比におけるベルト張力を低減できるので、望ましい。

なお、中間変速比における圧縮ばね 6 7によるベルト張力がプラス（押圧側）である必要はなく、マイナスあるいはゼロであってもよい。本発明は上記実施例に限定されるものではない。

例えば、アーム 5 3 , 6 3の揺動支点は、駆動プーリ 1 1の外径側である必要はなく、駆動プーリ 1 1または従動プーリ 2 1と同軸上に設けてもよい。

上記実施例では、アーム 5 3， 6 3の一端部を変速機ケース 6に揺動可能に支持し、他端部にリンク 5 2 , 6 2を回転可能に連結した力これに限るものではない。例えば、アーム 5 3 , 6 3の中間部を変速機ケース 6に揺動可能に支持し、一端部にリンク 5 2 , 6 2を連結し、他端部に付勢手段を連結してもよい。

同様に、リンク 5 2， 6 2とテンションローラ 5 1 , 6 1との連結部、およびリンク 5 2， 6 2とアーム 5 3 , 6 3との連結部も、リンク 5 2， 6 2の両端部である必要はない。

第 1実施例では、アーム 5 3をベルト押圧方向に付勢する手段として、スプリング 5 4とアシストモ一夕 5 5とを用いたが、アシストモ一夕に代えて油空圧シリンダゃソレノィドを用いることも可能である。

第 2実施例では、アーム 6 3を回動付勢する第 1のばねとして引張ばね 6 4を用いたが、圧縮ばねを用いることもできるし、アーム 6 3の摇動軸 6 3 aに捩りばねを設けてもよい。第 1のばね 6 4とアーム 6 3との連結位置は、アーム 6 3 の先端側（テンションローラ側）である必要はなく、アーム 6 3の揺動支点を間にして先端側と逆方向に腕を突設し、この腕に第 1のばね 6 4を連結してもよい _c

Claims

請求の範囲

1. 駆動プーリ（1 1) と従動プーリ（2 1) の間にベルト（1 5) を巻き掛け、両プ一リ（1 1, 2 1) のベルト巻き掛け径を互いに逆方向に可変とする変速比可変機構を設けるとともに、上記ベルト（ 1 5 ) を押圧してベルト張力を得るテンショナ装置（ 50, 60 ) を設けた無段変速機において、

上記テンショナ装置（ 50， 6 0 ) は、

上記ベルトの緩み側に外側から圧接するテンションローラ（5 1， 6 1) と、変速機ケースに揺動可能に取り付けられた摇動アーム（53， 63) と、テンションローラ（5 1， 6 1) と上記アーム（53, 63) とを連結する少なくとも 1本のリンク（52, 62) と、

上記アーム（53， 63) をテンションローラ（5 1, 6 1) がべルト（1

5) を押圧する方向に揺動付勢する付勢手段（54， 55, 64, 67) と、を備えたことを特徴とする無段変速機。

2. 上記ァ一ム（53, 6 3 ) の摇動支点（6 3 a) を駆動プーリ（1 1) より外径側で、かつ従動プーリ（2 1) より駆動プーリ（1 1) に近い位置に設けたことを特徴とする請求項 1に記載の無段変速機。

3. 上記アーム（53) を揺動付勢する付勢手段は、テンション口一ラ（5 1) がベルト（1 5) の緩み側を外側から押圧する方向にアーム（53) を揺動付勢するばね（54) であることを特徴とする請求項 1または 2に記載の無段変速機 c

4. 上記アーム（53) を揺動付勢する付勢手段は、テンションローラ（5 1 ) がベルトの緩み側を外側から押圧する方向にアーム（53) を揺動付勢するばね

(54) と、アーム（53) の回動力を調整してテンションローラ（5 1) の押圧力を調節するアシストモータ（55) とを備えることを特徴とする請求項 1または 2に記載の無段変速機。

•18- 差きえ用紙（規則 26)

5. 上記アシストモータ（55) には駆動ギヤ（56) が取り付けられ、アーム (5 3) にはその揺動支点を中心とする円弧状のギヤ（53 b) が設けられ、上記駆動ギヤ（56) はアーム（53) のギヤ（53 b) と嚙み合っていることを特徴とする請求項⁴に記載の無段変速機。

6. 上記ァ一ム（63) を揺動付勢する付勢手段は、テンションローラ（6 1) がベルト（1 5) を押圧する方向にアーム（63) を揺動付勢するとともに、その最高速比および最低速比における付勢力が、中間変速比における付勢力より大きくなるように設定された第 1のばね（64) と、

一端部が変速機ケース（6) に回動可能に支持され、他端部が上記アーム（6 3) に回動可能に連結された圧縮ばねよりなる第 2のばね（67) とを備え、中間変速比における第 2のばね（67) によるアーム（63) のベルト押圧方向の回動付勢力が、最高速比および最低速比における第 2のばね（67) によるァ一ム（63) のベルト押圧方向の回動付勢力より大きくなるように、第 2のばね（67) をその向きが変速比によって変化する位置に設けたことを特徴とする請求項 1または 2に記載の無段変速機。

7. 上記第 2のばね（67) の支持点（68) と上記アーム（63) の揺動支点 (6 3 a) とを結ぶ直線 (L) に対し、最高速比および最低速比における第 2のばね（ 67 ) とアーム（ 63 ) との連結点（6 3 c) がベルト（ 1 5 ) と反対側に位置するように、第 2のばね（67) を配置したことを特徴とする請求項 6に記載の無段変速機。

8. 上記変速比可変機構は、変速用モータ（40) と、変速ギヤ（14 d) の回転により駆動プーリ（1 1) の可動シ一ブ（l i b) を軸方向に移動させる第 1 のボールネジ機構 (1 4) と、変速ギヤ（22 d) の回転により従動プーリ（2

1) の可動シーブ（2 1 b) を軸方向に移動させる第 2のボールネジ機構（2

2) と、変速用モータ（40) の回転力を駆動プーリおよび従動プーリの変速ギャ（ 1 4 d, 22 d) に伝達するギヤ機構（42, 43， 45, 46 ) と、を備

-1 - 差きえ用紙（規則 26) えたことを特徴とする請求項 1ないし 7のいずれかに記載の無段変速機。

-20- 差きぇ用弒（規則 26)