JP2003156110A - 無段変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】伝達効率を高めるとともに、テンションローラ
とベルトとを常に適切に接触され、テンションローラと
プーリとの干渉防止、ひいてはプーリ間の軸間距離を短
縮できる無段変速機を提供する。 【解決手段】テンショナ装置５０は、ベルト１５の外周
面の山形頂部１５ａに接触するテンションローラ５１
と、一端部にテンションローラ５１が回転自在に取り付
けられ、他端部が回動可能に支持されたテンショナアー
ム５３と、テンショナアーム５３をテンションローラ５
１がベルト１５を押圧する方向に回動付勢する付勢手段
５４とを備える。テンションローラ５１の幅Ｗを、ベル
ト１５の山形頂部１５ａが変速比に応じて幅方向に最大
限変位してもテンションローラ５１からはみ出さない幅
であって、中間変速比においてテンションローラ５１の
一部が少なくとも一方のプーリ溝間に入り込み得る幅と
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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。

【０００２】

【従来の技術】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、駆動プーリと従動プーリのベルト巻
き掛け径（プーリ溝幅）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。

【０００３】特開平１０−１８４８３０号公報には、駆
動プーリと従動プーリのベルト巻き掛け径を変化させる
押圧機構と、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押圧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
トの緩み側を外側へ押圧してベルト推力を発生させるテ
ンション機構とを設けた無段変速機が提案されている。
このテンション機構は、従動プーリと同軸上に回動可能
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を押圧する方向に回動付勢するバネ
とで構成されている。

【０００４】ところが、上記のようにテンションローラ
をベルトの内周面に圧接させ、ベルトを外側へ押圧する
方式のテンション機構の場合には、ベルトと駆動プーリ
および従動プーリとの巻き掛け長さが減少するという欠
点がある。特に、プーリとの間に働く摩擦抵抗により駆
動する乾式ベルトを用いた無段変速機の場合、プーリと
の巻き掛け長さの減少は、伝達効率の低下をもたらす。

【０００５】一方、特開平５−９９２９０号公報には、
テンションローラがベルトの緩み側を内側へ押圧してベ
ルト推力を発生させるテンション機構を設けた無段変速
機が提案されている。この場合には、ベルトを外側へ押
圧する方式に比べてベルトとプーリとの巻き掛け長さが
増大するので、伝達効率を向上させることが可能であ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、変速比が最
低速比から最高速比まで変化するに伴い、ベルトは幅方
向に変位する。ベルトを押圧しているテンションローラ
がベルトに対して偏って接触すると、テンショナアーム
に傾き力が作用し、テンショナアームの回動支点の摩耗
が大きくなったり、ベルトに捩れ力が作用し、ベルト寿
命を低下させる原因となる。そのため、いかなる変速比
でも常にテンションローラがベルトを適正に押圧できる
ように、テンションローラの幅寸法（軸寸法）を長くす
る必要がある。ところが、上記のようにテンションロー
ラの幅寸法を長くすると、テンションローラといずれか
のプーリの外周縁とが干渉するので、駆動プーリおよび
従動プーリの軸間距離を長くしなければならない。つま
り、変速機の大型化を招く結果となる。

【０００７】そこで、本発明の目的は、伝達効率を高め
るとともに、テンションローラとベルトとを常に適切に
接触させ、テンションローラとプーリとの干渉防止、ひ
いてはプーリ間の軸間距離を短縮できる無段変速機を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、駆動プーリと従動プーリ
との間にベルトを巻き掛け、両プーリのプーリ溝幅を互
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、上記ベルトの緩み側を外側から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
記ベルトは、その外周面の中央部に山形頂部を有する形
状に形成されており、上記テンショナ装置は、上記ベル
トの外周面の山形頂部に接触するテンションローラと、
一端部にテンションローラが回転自在に取り付けられ、
他端部が回動可能に支持されたテンショナアームと、上
記テンショナアームをテンションローラがベルトを押圧
する方向に回動付勢する付勢手段とを備え、上記テンシ
ョンローラの幅を、上記ベルトの山形頂部が変速比に応
じて幅方向に最大限変位しても上記テンションローラか
らはみ出さない幅であって、中間変速比においてテンシ
ョンローラの一部が少なくとも一方のプーリ溝間に入り
込み得る幅としたことを特徴とする無段変速機を提供す
る。

【０００９】本発明のテンショナ装置は、テンションロ
ーラによってベルトの緩み側を外側から押圧して所望の
ベルト張力を得るので、ベルトとプーリとの巻き掛け長
さを確保でき、ベルトの内側から押圧する方式に比べて
伝達効率を向上させることができる。本発明では、外周
面の中央部に山形頂部を有するベルトを用いており、こ
の山形頂部にテンションローラを接触させた構成として
ある。そのため、ベルトとテンションローラとの接触面
積を少なくでき、テンションローラの幅寸法（軸方向寸
法）が比較的短くても、ベルトが変速比に応じて幅方向
に移動した時、常にテンションローラとベルトとを接触
状態とすることができる。したがって、テンショナアー
ムに傾き力が働かず、テンショナアームの回動支点の摩
耗を防止できるとともに、ベルトに対して捩れ力が作用
しない。ベルトの外周面をテンションローラで押圧する
方式の場合、中間変速比でテンションローラが両プーリ
の間に最も深く沈み込む形となる。本発明では、テンシ
ョンローラの幅を、ベルトの山形頂部が変速比に応じて
幅方向に最大限変位してもテンションローラからはみ出
さない幅であって、中間変速比においてテンションロー
ラの一部が少なくとも一方のプーリ溝間に非接触で入り
込み得る幅とした。そのため、両プーリの軸間距離を短
くしてもテンションローラがプーリと干渉せず、小型の
変速機を実現できる。なお、テンションローラの一部が
少なくとも一方のプーリ溝間に入り込み得る幅とは、未
使用状態のベルトを使用した時にテンションローラが何
れかのプーリ溝間に入り込む幅である必要はなく、例え
ば耐久試験などにおいてベルトが摩耗した状態で、初め
てテンションローラが何れかのプーリ溝間に入り込むよ
うな幅であってもよい。

【００１０】請求項２のように、ベルトの最大幅をＤ、
ベルトの山形頂部の幅をＳ、最大幅部分から頂部までの
高さをＴ、ベルトの両側面の傾斜角をθ、ベルトの最大
変速比〜最小変速比間の幅方向変位量をＬとしたとき、
テンションローラの幅ＷをＤ＋２Ｔtan θ＋Ｌ≧Ｗ≧Ｓ
＋Ｌとするのがよい。テンションローラの中心を中間変
速比におけるプーリ溝幅の中心に一致させたときが最も
ローラ幅Ｗの設計自由度が高く、上式の範囲内において
テンションローラは常にベルトの頂部を押圧できかつプ
ーリと干渉することがない。

【００１１】本発明のテンショナ装置の場合、テンショ
ナアームの回動軸をいずれかのプーリと同軸上に配置し
てもよいが、テンショナアームの回動軸をいずれか一方
のプーリの半径方向外側の部位に配置するのが望まし
い。アームの回動軸をプーリと同軸上に設けた場合に
は、アームをプーリの軸方向外側に配置しなければなら
ないので、テンションローラの中心とアームの回動支点
とが軸方向にオフセットし、テンションローラの回転軸
を片持ち支持しなければならない。テンションローラに
はベルト張力による反力が作用するので、テンションロ
ーラの回転軸とアームとの連結部やアームの回転軸に大
きな曲げ応力が作用し、テンションローラが傾いてテン
ションローラとベルトとが片当たりする恐れがある。こ
のようなテンションローラとベルトとの片当たりは、ベ
ルトに捩れを発生させ、ベルト寿命を低下させる原因と
なる。これに対し、テンショナアームの回動軸をプーリ
の半径方向外側の位置に配置すれば、テンションローラ
の中心とテンショナアームの回動軸とを軸方向ほぼ同一
位置に配置できる。つまり、テンションローラを傾きな
く両持ち支持することが可能となり、テンションローラ
とベルトとの片当たりを抑制できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１〜図７は本発明にかかる無段
変速機の一例の具体的構造を示し、図８はその骨格構造
を示す。この無段変速機はＦＦ横置き式の変速機であ
り、大略、エンジン出力軸１により発進機構２を介して
駆動される入力軸３、カウンタ軸４、駆動プーリ１１を
支持する駆動軸１０、従動プーリ２１を支持する従動軸
２０、駆動プーリ１１と従動プーリ２１に巻き掛けられ
た乾式のＶベルト１５、減速軸３０、車輪と連結された
出力軸３２、変速用モータ４０、テンショナ装置５０な
どで構成されている。入力軸３，カウンタ軸４，駆動軸
１０，従動軸２０，減速軸３０および出力軸３２はいず
れも非同軸で、かつ平行に配置されている。

【００１３】この実施例の発進機構２はクラッチやトル
クコンバータなどで構成される。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には相対回転する前進用ギヤ３ａと一体回転する後進
用ギヤ３ｂとが設けられ、前進用ギヤ３ａはシンクロ式
の前進切替機構５によって入力軸３に固定されたクラッ
チハブ３ｃに対して選択的に連結される。この前進切替
機構５は、フォーク７によって前進位置Ｄと中立位置Ｎ
と後退位置Ｒの３位置に切替可能である。

【００１４】カウンタ軸４には、前進用ギヤ３ａと噛み
合うギヤ４ａと、駆動軸１０のエンジン側端部に固定さ
れたギヤ１０ａと噛み合うギヤ４ｂとが一体回転可能に
設けられている。カウンタ軸４のギヤ４ａ，４ｂの減速
比を適切に設定することで、入力軸３から駆動軸１０へ
駆動力をベルト駆動に適した減速比で伝達している。

【００１５】駆動プーリ１１は、駆動軸１０上に固定さ
れた固定シーブ１１ａと、駆動軸１０上に軸方向移動自
在に支持された可動シーブ１１ｂと、可動シーブ１１ｂ
の背後に設けられたストローク機構１４とを備え、スト
ローク機構１４はＶベルト１５よりエンジン側に配置さ
れている。この実施例のストローク機構１４は、変速用
モータ４０によって可動シーブ１１ｂを軸方向に移動さ
せるボールネジ機構であり、可動シーブ１１ｂに軸受１
４ａを介して相対回転自在に支持された雌ねじ部材１４
ｂと、変速機ケース６に固定された雄ねじ部材１４ｃ
と、その間に配置されたボールとを備え、雌ねじ部材１
４ｂの外周部には変速ギヤ１４ｄが固定されている。変
速ギヤ１４ｄは駆動プーリ１１を構成する可動シーブ１
１ｂより大径で、かつ薄肉なギヤである。

【００１６】従動プーリ２１は、従動軸２０上に固定さ
れた固定シーブ２１ａと、従動軸２０上に軸方向移動自
在に支持された可動シーブ２１ｂと、可動シーブ２１ｂ
の背後に設けられたストローク機構２２とを備え、スト
ローク機構２２はＶベルト１５より反エンジン側に配置
されている。このストローク機構２２も駆動プーリ１１
のストローク機構１４と同様の構成を有するボールネジ
機構であり、可動シーブ２１ｂに軸受２２ａを介して相
対回転自在に支持された雌ねじ部材２２ｂと、変速機ケ
ース６に固定された雄ねじ部材２２ｃと、その間に配置
されたボールとを備え、雌ねじ部材２２ｂの外周部には
変速ギヤ２２ｄが固定されている。この変速ギヤ２２ｄ
も従動プーリ２１を構成する可動シーブ２１ｂより大径
で、かつ薄肉なギヤである。

【００１７】従動軸２０の従動プーリ２１よりエンジン
側の部位には、後進用ギヤ２４が回転自在に支持されて
おり、このギヤ２４は入力軸３に固定された後進用ギヤ
３ｂと噛み合っている。ギヤ２４は後進切替機構２５に
よって従動軸２０に固定されたクラッチハブ２６に対し
て選択的に連結される。後進切替機構２５には、上述の
前進切替機構５を操作するフォーク７が係合しており、
フォーク７を操作することで両方の切替機構５，２５を
同時に切り替えることができる。つまり、フォーク７を
図８の右側にシフトすると、前進切替機構５がクラッチ
ハブ３ｃと前進用ギヤ３ａとを連結し、後進切替機構２
５は後進用ギヤ２４から離れており、Ｄ位置となる。中
間位置では、前進切替機構５および後進切替機構２５が
それぞれ前進用ギヤ３ａ、後進用ギヤ２４と離れてお
り、Ｎ状態となる。フォーク７を図８の左側にシフトす
ると、後進切替機構２５がクラッチハブ２６と後進用ギ
ヤ３ｂとを連結し、前進切替機構５は前進用ギヤ３ａと
離れているため、Ｒ位置となる。このように、１本のフ
ォーク７で前進切替機構５および後進切替機構２５を操
作するので、前進切替機構５がＤ位置の時に後進切替機
構２５がＲ位置になるといった不具合を解消できる。

【００１８】従動軸２０のエンジン側端部には、減速ギ
ヤ２７が一体に形成されており、この減速ギヤ２７は減
速軸３０に固定されたギヤ３０ａと噛み合い、さらに減
速軸３０に一体に形成されたギヤ３０ｂを介して差動装
置３１のリングギヤ３１ａに噛み合っている。そして、
差動装置３１に設けられた出力軸３２を介して車輪が駆
動される。

【００１９】上記入力軸３の前進用ギヤ３ａ、後進用ギ
ヤ３ｂ、前進切替機構５、カウンタ軸４のギヤ４ａ，４
ｂ、駆動軸１０のギヤ１０ａ、従動軸２０に設けられた
後進用ギヤ２４、後進切替機構２５、減速ギヤ２７、減
速軸３０のギヤ３０ａ，３０ｂおよび差動装置３１は、
変速機ケース６のエンジン側に形成されたギヤ室６ａ内
に収容されている。このギヤ室６ａは油で潤滑されてい
る。一方、駆動プーリ１１と従動プーリ２１は、ギヤ室
６ａと隔壁６ｃで仕切られた変速機ケース６のプーリ室
６ｂ内に配置されている。プーリ室６ｂは無潤滑空間で
ある。

【００２０】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は次の通りである。前進時に
は、フォーク７を操作して前進切替機構５を前進位置Ｄ
へ切り替える。発進機構２から入力軸３に入力されたエ
ンジン動力は、前進用ギヤ３ａ、カウンタ軸４、駆動軸
１０、駆動プーリ１１、Ｖベルト１５、従動プーリ２
１、従動軸２０、減速軸３０、差動装置３１を介して出
力軸３２に伝達される。一方、後進時には、フォーク７
を操作して後進切替機構２５を後進位置Ｒへ切り替え
る。発進機構２から入力軸３に入力されたエンジン動力
は、後進用ギヤ３ｂ，２４、従動軸２０、減速軸３０、
差動装置３１を介して出力軸３２に伝達される。つま
り、後退時にはＶベルト１５を経由せずに動力が伝達さ
れる。

【００２１】後述するように、Ｖベルト１５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５０が設
けられているが、後進時にＶベルト１５が逆回転すると
緩み側も逆転するので、テンショナ装置５０が緊張側を
押しつけることになり、Ｖベルト１５に過大な負荷がか
かる。しかしながら、この実施例では、前進時のみＶベ
ルト１５にトルクが伝達され、後退時にはＶベルト１５
にトルクが伝達されないので、テンショナ装置５０は常
にＶベルト１５の緩み側を押し付けることになり、Ｖベ
ルト１５の負担を軽減し、ベルトの寿命向上を実現でき
る。

【００２２】次に、この無段変速機における変速比可変
機構について説明する。変速機ケース６の外側部、特に
駆動プーリ１１より斜め上方の部位に変速用モータ４０
が取り付けられている。変速用モータ４０はブレーキ４
１を有するサーボモータであり、その出力ギヤ４２は第
１変速軸４５の一端に設けられた減速ギヤ４５ａに噛み
合っている。第１変速軸４５は変速機ケース６内に架け
渡して設けられ、出力ギヤ４２とともにプーリ室６ｂ内
に収容されている。第１変速軸４５の他端部に設けられ
たギヤ４５ｂは駆動プーリ１１の可動シーブ１１ｂの移
動ストローク分の長さを有する平歯車またははすば歯車
であり、駆動プーリ１１に設けられた変速ギヤ１４ｄと
噛み合っている。第１変速軸４５のギヤ４５ｂを回転さ
せると、変速ギヤ１４ｄが追随回転することでボールネ
ジ機構（ストローク機構）１４の作用により、可動シー
ブ１１ｂを軸方向へ移動させることができる。つまり、
駆動プーリ１１のプーリ溝幅（ベルト巻き掛け径）を連
続的に変化させることができる。

【００２３】駆動プーリ１１の変速ギヤ１４ｄは、変速
機ケース６に架け渡して設けられた第２変速軸４６の第
１アイドラギヤ４６ａとも噛み合い、さらに第２変速軸
４６の第２アイドラギヤ４６ｂは従動プーリ２１の変速
ギヤ２２ｄと噛み合っている。これらアイドラギヤ４６
ａ，４６ｂも、第１変速軸４５のギヤ４５ｂと同様に、
可動シーブ１１ｂ，２１ｂの移動ストローク分の長さを
有する平歯車またははすば歯車で構成されている。第２
変速軸４６は、図２に示すように、駆動プーリ１１と従
動プーリ２１との間であって、かつＶベルト１５の周回
内に配置されている。変速用モータ４０の回転力は、第
１変速軸４５，駆動プーリ１１の変速ギヤ１４ｄ，第２
変速軸４６を介して従動プーリ２１の変速ギヤ２２ｄへ
と伝達される。そのため、駆動プーリ１１の可動シーブ
１１ａと従動プーリ２１の可動シーブ２１ａは互いに同
期し、かつ互いにプーリ溝幅（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。

【００２４】上記のように変速比可変機構は、変速用モ
ータ４０の回転力をストローク機構１４，２２に伝達
し、かつ両ストローク機構１４，２２を機械的に連結す
るギヤ機構（４２，４５ａ，４５ｂ，１４ｄ，４６ａ，
４６ｂ，２２ｄ）を備えているので、可動シーブの位
置、つまり変速比は機械的に決まる。そのため、変速用
モータ４０のみで変速比を高精度に制御できる。また、
ギヤ機構（４２，４５ａ，４５ｂ，１４ｄ，４６ａ，４
６ｂ，２２ｄ）がすべて伝達効率のよい円形の可逆ギヤ
（平歯車、はずば歯車など）で構成されている関係で、
変速用モータ４０の非通電時、ベルト張力による可動シ
ーブの反力によってギヤ列が回転して変速比が変化する
恐れがある。しかし、乾式ベルト１５を用いているの
で、可動シーブの反力が小さく、非通電時、変速用モー
タ４０に内蔵されたマグネットの起動抵抗のみでギヤ列
の回転を防止することが可能である。なお、上記実施例
では安全のために、変速用モータ４０の非通電時に出力
ギヤ４２の回転を停止させるブレーキ４１を設けたが、
このブレーキ４１を省略することも可能である。

【００２５】次に、Ｖベルト１５にベルト張力を与える
機構、すなわちテンショナ装置５０について説明する。
上記のようにプーリ１１，２１のプーリ溝幅（ベルト巻
き掛け径）は変速用モータ４０によって可変されるが、
それだけでは伝達トルクによってＶベルト１５とプーリ
１１，２１との間に滑りが発生してしまう。そこで、Ｖ
ベルト１５に滑りを生じさせないベルト張力を与えるた
め、図２，図４〜図７に示されるようなテンショナ装置
５０が設けられている。テンショナ装置５０はテンショ
ンローラ５１を備え、このテンションローラ５１はリン
ク５２を介してテンショナアーム５３によって揺動可能
に支持されている。リンク５２の一端部の軸５２ａはテ
ンショナアーム５２の先端部に回動自在に取り付けら
れ、他端部５２ｂに中心軸５１ａの両端部が固定され、
この中心軸５１ａにベアリング５１ｂを介してテンショ
ンローラ５１が回転自在に支持されている。

【００２６】Ｖベルト１５は、図１５に示すように、そ
の外周面の中央部に山形頂部１５ａを有する形状に形成
されており、テンションローラ５１はこのＶベルト１５
の山形頂部１５ａに常時接触している。Ｖベルト１５
は、図１５に実線および破線で示すように、変速比の変
化にしたがって幅方向に変位する。そこで、テンション
ローラ５１は、Ｖベルト１５が如何なる位置にあっても
常に接触できる幅寸法Ｗを持つ必要がある。ただし、テ
ンションローラ５１の幅Ｗを大きくすると、後述する中
間変速比（図１０参照）において、テンションローラ５
１が両プーリ１１，２１の間に沈み込んだ時、プーリ１
１，２１と干渉する可能性がある。そこで、テンション
ローラ５１の幅寸法Ｗは、Ｖベルト１５の山形頂部１５
ａが変速比に応じて幅方向に最大限変位してもテンショ
ンローラ５１からはみ出さない幅であって、中間変速比
においてテンションローラ５１の一部が少なくとも一方
のプーリ溝間に非接触で入り込み得る幅としてある。な
お、中間変速比に限らず、最高速比または最低速比にお
いて、テンションローラ５１の一部がいずれかのプーリ
溝間に入り込んでもよい。

【００２７】次に、図１５，図１６を参照して、テンシ
ョンローラ５１の幅Ｗの必要寸法について説明する。テ
ンショナアーム５２の長さや支点５３ａに関係なく、テ
ンションローラ５１がプーリに最接近するのは中間変速
比（Ｍｉｄ）である。これはプーリへのベルト巻き掛け
量が中間変速比で最も少ないことによるものであり、不
変である。Ｖベルト１５の最大幅をＤ、頂部１５ａの幅
をＳ、最大幅部分から頂部までの高さをＴ、両側面のテ
ーパ角をθ、Ｖベルト１５のＬｏｗ〜Ｈｉｇｈ間の幅方
向変位量をＬとすると、テンションローラ５１の最小幅
は、テンションローラ５１の幅方向中心位置をＭｉｄに
おけるプーリ溝幅の中心位置と一致させた時が最小で、
Ｓ＋Ｌ必要である。テンションローラ５１の幅方向中心
位置を最大変速比（Ｌｏｗ）または最小変速比（Ｈｉｇ
ｈ）におけるプーリ溝幅の中心位置と一致させると、Ｓ
＋２Ｌ必要となる。一方、テンションローラ５１のとり
得る最大幅は、ローラとプーリの径方向のオーバーラッ
プの設定量と、ローラの中心位置によって異なる。例え
ば、図１６において、オーバーラップ（＝ローラの位
置）をＨｉｇｈの位置、ローラ中心をＨｉｇｈに一致さ
せたときは、とり得る最大幅はＤ＋２Ｔtan θとなる。
ローラ中心をＭｉｄに一致させた時は、Ｄ＋２Ｔtan θ
＋Ｌとなる。ローラ中心をＬｏｗに一致させた時は、Ｄ
＋２Ｔtan θとなる。すなわち、ローラ中心をＭｉｄに
一致させたときが最もローラ幅Ｗの設計自由度が高いこ
とがわかる。

【００２８】以上のように、ローラ中心をＭｉｄに一致
させたときには、 Ｄ＋２Ｔtan θ＋Ｌ≧Ｗ≧Ｓ＋Ｌ となり、ローラ中心をＨｉｇｈまたはＬｏｗに一致させ
たときには、 Ｄ＋２Ｔtan θ≧Ｗ≧Ｓ＋２Ｌ となる。ベルトの磨耗等を考慮すると、テンションロー
ラ５１の幅Ｗはできるだけ小さい方が望ましく、テンシ
ョンローラ５１の幅方向中心位置をＭｉｄにおけるプー
リ溝幅の中心位置とほぼ一致さるとともに、 Ｓ＋Ｌ＋α≧Ｗ≧Ｓ＋Ｌ とするのがよい。ここで、αはベルト１５の摩耗量を考
慮した値である。例えば、Ｓ＝１０ｍｍ、Ｌ＝１０．３
ｍｍ、α＝３．０ｍｍとした場合、Ｗ＝２３ｍｍに設定
している。なお、この場合、Ｄ＋２Ｔtan θ＝３６．６
ｍｍである。

【００２９】図２に示すように、テンショナアーム５３
の回動軸５３ａは駆動プーリ１１の半径方向外側（特に
上方位置）の近傍位置に設けられ、テンショナアーム５
３は、駆動プーリ１１の直径より長く、駆動プーリ１１
の外周面に沿って湾曲している。そして、テンショナア
ーム５３の回動支点５３ａを中心とするテンションロー
ラ取付部５２ａの回転軌跡が駆動プーリ１１と従動プー
リ２１の間を通るように配置されている。上記のように
テンショナアーム５３の回動支点５３ａを駆動プーリ１
１の半径方向外側に設けること、換言すればテンショナ
アーム５３を駆動プーリ１１と軸方向ほぼ同一位置に配
置することで、テンションローラ５１の中心軸５１ａと
テンショナアーム５３の回動支点５３ａとを軸方向ほぼ
同一位置に配置できる。つまり、テンショナアーム５３
でテンションローラ５１の中心軸５１ａを傾きなく両持
ち支持することが可能となり、テンションローラ５１と
Ｖベルト１５との片当たりを抑制できる効果を有する。
また、テンショナアーム５３は駆動プーリ１１の直径よ
り長く、プーリ１１の外周面に沿って湾曲しているの
で、テンショナアーム５３が回動した時、駆動プーリ１
１と干渉することがない。さらに、Ｖベルト１５は使用
に伴って伸びや摩耗が発生し、テンションローラ５１と
Ｖベルト１５との接触位置が使用初期に比べて大きく変
化することがある。したがって、Ｖベルト１５に伸びや
摩耗が発生してもテンションローラ５１がプーリと干渉
しないように設計する必要があるが、上記のようにテン
ションローラ取付部５２ａの回転軌跡が駆動プーリ１１
と従動プーリ２１の間を通るように設け、かつテンショ
ンローラ５１を幅狭なローラとすることで、テンション
ローラ５１とプーリ１１，２１との干渉を防止すること
ができる。

【００３０】さらに、上記テンショナ装置５０の場合、
テンションローラ５１はリンク５２を介してテンショナ
アーム５３に取り付けられている。その理由を、図９〜
図１１を参照して説明する。すなわち、テンショナアー
ム５３にテンションローラ５１を直接取り付けた場合、
テンションローラ５１がテンショナアーム５３の回動軸
５３ａを中心とする回転軌跡で移動するので、無段変速
機がＬｏｗからＨｉｇｈまで変速した時、テンションロ
ーラ５１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１５の負担を軽減するため、大径のテン
ションローラ５１を用いた場合に干渉しやすい。これに
対し、テンションローラ５１をリンク５２を介してテン
ショナアーム５３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Ｈｉｇｈ（最高速比）、図１０に
示すＭｉｄ（中間比）、図１１に示すＬｏｗ（最低速
比）での各変速比において、テンショナアーム５３とリ
ンク５２との間の角度θが自動的に変化し、テンション
ローラ５１が自動的にプーリ１１，２１と干渉しない位
置へ移動できる。したがって、実施例のように大径のテ
ンションローラ５１を用いた場合でも、テンションロー
ラ５１とプーリ１１，２１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自由度のリンク構造としてもよい。

【００３１】テンショナアーム５３を間にして駆動プー
リ１１と対向する変速機ケース６の位置に、冷却風をプ
ーリ室６ｂに取り入れるための空気取入れ口６０が設け
られている。すなわち、空気取入れ口６０は、変速機ケ
ース６の上部前面（駆動プーリ１１の前側に面する部
位）に形成されている。一方、空気排出口６１は、従動
プーリ２１の半径方向外側でかつ空気取入れ口６０と従
動プーリ２１を挟んで反対側、つまり変速機ケース６の
下部後面に形成されている。

【００３２】図４に示すように、空気取入れ口６０と対
面するテンショナアーム５３の部位に、冷却風通過用の
穴５３ｄが設けられている。空気取入れ口６０から入っ
た冷却風の一部は、テンショナアーム５３の穴５３ｄを
通って駆動プーリ１１とベルト１５の接触部に当たると
ともに、テンションローラ５１とベルト１５との接触部
にも直接当たる。そのため、駆動プーリ１１およびベル
ト１５が冷却されるとともに、冷却しにくかったテンシ
ョンローラ５１も効果的に冷却される。また、冷却風の
残部は、テンショナアーム５３を迂回してプーリ室６ｂ
の中を流れ、ベルト１５を冷却する。従動プーリ２１の
可動シーブ２１ｂの背面には、空気取入れ口６０から空
気排出口６１への気流を発生させるためのフィン２１ｃ
が設けられている。特に、最もベルト１５が発熱しやす
い高速走行時には、駆動プーリ１１に比べて従動プーリ
２１の方が高速回転するので、この従動プーリ２１にフ
ィン２１ｃを設けることで、空気取入れ口６０から空気
排出口６１への気流を効果的に発生させることができ
る。そのため、多量の空気をプーリ室６ｂに流通させる
ことができ、冷却効率を向上させることができる。

【００３３】図７に示すように、テンショナアーム５３
の先端部側面には２本の軸５３ｂ，５３ｃが突設されて
おり、一方の軸５３ｂには引張バネ５４の一端部が係止
され、他方の軸５３ｃには圧縮バネ５７をガイドする伸
縮ガイド５６の一端部が回転自在に連結されている。引
張バネ５４は、駆動プーリ１１の固定シーブ１１ａの背
面側であって、駆動軸１０と従動軸２０の軸間を通りテ
ンショナアーム５３と反対側に位置する変速機ケース６
に設けられた軸５５に係止されている。そのため、引張
バネ５４の引張力によって、テンションローラ５１がＶ
ベルト１５の緩み側を外側から内側に向かって押圧する
方向にテンショナアーム５３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１５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１１，
２１に対するＶベルト１５の巻き掛け長さを長くし、伝
達効率を高めている。

【００３４】圧縮バネ５７をガイドする伸縮ガイド５６
の他端部は変速機ケース６に設けられた軸５８に回転自
在に連結されている。伸縮ガイド５６には圧縮バネ５７
が介装されており、圧縮バネ５７は、その向きが変化し
ても捩れや曲がりが生じないように、伸縮ガイド５６に
よって伸縮方向にのみガイドされている。

【００３５】次に、引張バネ５４および圧縮バネ５７に
よるテンションローラ５１のベルト押圧力が変速比に伴
って変化する作用を、図９〜図１４を参照して説明す
る。図９は最高速比、図１０は中間変速比、図１１は最
低速比における状態変化を示す。また、図１２は引張バ
ネ５４のみを用いた時、図１３は圧縮バネ５７のみを用
いた時、図１４は両方のバネを併用した時のベルト張力
の変化を示す。

【００３６】図９，図１１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５１によるＶベルト１５の撓み量が少な
く、テンションローラ５１はプーリ１１，２１の間に沈
み込んでいない。これに対し、中間変速比では図１０の
ようにベルト長さに余裕が生じるので、テンションロー
ラ５１によるＶベルト１５の撓み量が大きく、テンショ
ンローラ５１がプーリ１１，２１の間に沈み込む形とな
る。

【００３７】引張バネ５４の変速機ケース側の支点５５
は、Ｖベルト１５を挟んで反対側に位置している。その
ため、引張バネ５４のばね力はテンションローラ５１が
Ｖベルト１５を押圧する方向（Ｐ方向）に作用し、図１
２に示すように、引張バネ５４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。

【００３８】これに対し、圧縮バネ５７は、その変速機
ケース側の支点５８と、テンショナアーム５３の揺動支
点５３ａ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バネ５７とテンシ
ョナアーム５３との連結点５３ｃが直線Ｌより反ベルト
側に位置しており、中間変速比では連結点５３ｃが直線
Ｌよりベルト側に位置している。そのため、圧縮バネ５
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５１をＶベルト１５から離す方向（Ｍ方向）に作
用し、中間変速比ではＶベルト１５を押圧する方向（Ｐ
方向）に作用する。すなわち、図１３に示すように、圧
縮バネ５７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。

【００３９】したがって、両方のバネ５４，５７による
ベルト張力を加算すると、図１４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１５に滑りが生じない必
要最低限の値（例えば７００Ｎ）とした場合、最高速比
および最低速比では９５０〜１０００Ｎ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。

【００４０】本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。上記実施例のテンショナ装置５０は、テンショナ
アーム５３を回動付勢する手段として引張バネ５４と圧
縮バネ５７とを併用したが、引張バネ５４のみを用いて
もよく、さらにはこれらバネと共に、あるいはこれらバ
ネに代えてモータや油圧シリンダなどのアクチュエータ
を用いてテンショナアーム５３を回動付勢し、Ｖベルト
１５を押圧するようにしてもよい。この場合には、アク
チュエータを制御することで、ベルト張力を自在に制御
可能である。なお、モータを用いた場合には、例えばテ
ンショナアーム５３の先端部にラックを形成し、このラ
ックに噛み合うピニオンをモータで駆動すればよい。ま
た油圧シリンダを用いる場合には、ピストンをテンショ
ナアーム５３に連結し、テンショナアームを回動付勢す
ればよい。また、テンショナアーム５３の先端部にリン
ク５２を介してテンションローラ５１を取り付けたが、
リンク５２を省略してテンションローラ５１をテンショ
ナアーム５３の先端部に直接取り付けてもよい。さら
に、テンショナアーム５３の回動支点はプーリの半径方
向外側に限らず、いずれかのプーリと同軸上に設けても
よい。テンショナアーム５３の形状は、プーリ１１の直
径より長く、プーリ１１の外周面に沿って湾曲している
ものに限らない。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
に係る発明によれば、テンショナ装置のテンションロー
ラがベルトの緩み側を外側から押圧して所望のベルト張
力を得るので、ベルトとプーリとの巻き掛け長さを確保
でき、ベルトの内側から押圧する方式に比べて伝達効率
を向上させることができる。また、ベルトの山形頂部に
テンションローラを接触させたので、テンションローラ
の幅寸法を短くできるとともに、テンションローラの幅
はベルトが変速比に応じて幅方向に移動した時、常にテ
ンションローラとベルトとを接触状態とすることができ
る幅であるから、テンショナアームに傾き力が働かず、
テンショナアームの回動支点の摩耗を防止できるととも
に、ベルトに対して捩れ力が作用しない。しかも、テン
ションローラの幅は、中間変速比においてテンションロ
ーラの一部が少なくとも一方のプーリ溝間に入り込み得
る幅であるから、テンションローラとプーリとが干渉し
ない。そのため、両プーリの軸間距離を短くすることが
でき、小型の変速機を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】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】図１の無段変速機のプーリ室の断面図である。

【図３】図１の無段変速機のギヤ室の断面図である。

【図４】図２のＡ−Ａ線断面図である。

【図５】図２のＢ−Ｂ線断面図である。

【図６】図１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７】テンショナアームの斜視図である。

【図８】図１の無段変速機のスケルトン図である。

【図９】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１０】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１１】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１２】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１３】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る。

【図１４】引張バネと圧縮バ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。

【図１５】Ｖベルトとテンションローラの拡大図であ
る。

【図１６】変速比が変化した時のＶベルトとテンション
ローラとの接触位置を示す図である。

【符号の説明】

１１ 駆動プーリ １４，２２ ストローク機構 １５ Ｖベルト １５ａ 山形頂部 ２１ 従動プーリ ４０ 変速用モータ ４５，４６ 変速軸 ５０ テンショナ装置 ５１ テンションローラ ５３ テンショナアーム ５４ 引張バネ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動プーリと従動プーリとの間にベルトを
   巻き掛け、両プーリのプーリ溝幅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、上記ベルトの
   緩み側を外側から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、上記ベルトは、その
   外周面の中央部に山形頂部を有する形状に形成されてお
   り、上記テンショナ装置は、上記ベルトの外周面の山形
   頂部に接触するテンションローラと、一端部にテンショ
   ンローラが回転自在に取り付けられ、他端部が回動可能
   に支持されたテンショナアームと、上記テンショナアー
   ムをテンションローラがベルトを押圧する方向に回動付
   勢する付勢手段とを備え、上記テンションローラの幅
   を、上記ベルトの山形頂部が変速比に応じて幅方向に最
   大限変位しても上記テンションローラからはみ出さない
   幅であって、中間変速比においてテンションローラの一
   部が少なくとも一方のプーリ溝間に入り込み得る幅とし
   たことを特徴とする無段変速機。
2. 【請求項２】上記ベルトの最大幅をＤ、ベルトの山形頂
   部の幅をＳ、最大幅部分から頂部までの高さをＴ、ベル
   トの両側面の傾斜角をθ、ベルトの最大変速比〜最小変
   速比間の幅方向変位量をＬとしたとき、テンションロー
   ラの幅Ｗを次式の範囲内としたことを特徴とする請求項
   １に記載の無段変速機。Ｄ＋２Ｔtan θ＋Ｌ≧Ｗ≧Ｓ＋
   Ｌ