JP3712345B2

JP3712345B2 - 無段変速機

Info

Publication number: JP3712345B2
Application number: JP2000147551A
Authority: JP
Inventors: 孝文鴛渕; 久康村上; 康之天満; 雅行宮下
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2000-05-19
Filing date: 2000-05-19
Publication date: 2005-11-02
Anticipated expiration: 2020-05-19
Also published as: JP2001330099A

Description

【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５−２８０６１３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してベルト推力を発生させる推力発生機構とが設けられた無段変速機が提案されている。この推力発生機構は、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バネとで構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにアームをバ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推力発生機構の場合、ベルト張力はバネの付勢力によってほぼ一定に維持されているので、急減速時のＬｏｗ（最低速比）戻り性能が悪いという欠点がある。例えば、高速比で走行中にブレーキを作動させて急減速すると、無段変速機は低速比へ移行しようとして駆動プーリの可動シーブを開き方向に移動させ、従動プーリの可動シーブを閉じ方向へ移動させる。ところが、ベルトにはテンションローラによって一定の張力が付与されているので、ベルトが従動プーリの可動シーブの動きを阻害し、車両停止までの間にＬｏｗ位置に戻ることができないという現象が生じる。この場合には、次に発進する時、中間変速比から発進しなければならないので、もたつき感が生じたり、上り坂では発進できなくなることがある。
特に、この現象は乾式ベルトを用いた無段変速機において顕著である。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、急減速時のＬｏｗ戻り性能を向上させた無段変速機を提供することにある。
また、他の目的は、最適なベルト張力に調節することで、ベルト寿命の向上を図る無段変速機を提供することにある。
【０００６】
【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、両プーリ間の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、エンジン動力を無段階に変速して車輪に伝達する無段変速機において、上記変速比可変機構は、変速用モータと、駆動プーリおよび従動プーリにそれぞれ設けられたネジ機構と、変速用モータの回転を上記ネジ機構に伝達して駆動プーリおよび従動プーリの可動シーブを軸方向に同期移動させるギヤ機構とを備えており、上記ベルトの張力は上記テンショナ装置のみで与えられており、上記テンショナ装置に、ベルト張力を調整可能とする張力調整手段が設けられ、ブレーキの作動に伴う車両の急減速を検出する手段が設けられ、上記車両の急減速に伴って変速比可変機構を低速比側へ変速させる手段が設けられ、上記変速比可変機構の低速比側への変速に同期して、ベルト張力を弱める方向に上記張力調整手段を制御する手段が設けられていることを特徴とする無段変速機を提供する。
また、請求項２に記載の発明は、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、両プーリ間の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、エンジン動力を無段階に変速して車輪に伝達する無段変速機において、上記テンショナ装置にベルト張力を調整可能とする張力調整手段を設け、上記張力調整手段は、滑りを発生しないベルトの初期張力を設定し、この初期張力から滑りを生じるまでベルト張力を段階的に低下させ、滑りを発生する直前の張力に保持することを特徴とする無段変速機を提供する。
【０００７】
請求項１に記載の発明の場合、変速比可変機構は駆動プーリと従動プーリのベルト巻き掛け径を逆方向に変化させ、テンショナ装置はベルトがプーリに対して滑らないようにするために所定のベルト張力を付与している。本発明のテンショナ装置は常に一定のベルト張力を付与するものではなく、車両の急減速を検出して変速比可変機構が低速比側へ変速を開始した時、変速比可変機構の変速開始に同期してベルト張力を低下させる。そのため、ベルト張力による変速比可変機構の負荷が軽減され、円滑かつ急速にシフトダウンすることができ、車両停止までの短時間の間にＬｏｗ位置へ確実に戻すことができる。なお、ベルト張力を低減させる方法としては、例えばベルト張力を滑りが発生しない最低限の張力まで低下させる方法や、ベルト張力を滑りが発生する値以下に低下させる方法があるが、後者の場合には、変速比可変機構の負荷がほぼ０となるので、極めて迅速にシフトダウンを行うことができる。
【０００８】
変速比可変機構としては、請求項１では各プーリの可動シーブの背後にボールネジ機構などのネジ機構を設け、このネジ機構をギヤ機構を介して変速用モータで同期駆動することにより、可動シーブを逆方向に同期移動させ、変速比を可変とするものが用いられる。
また、テンショナ装置としては、ベルトの緩み側を外側から押圧するもの、ベルトの緩み側を内側から押圧するもの、ベルトの緩み側および張り側の双方を押圧するものなどがある。張力調整手段としては、アシストモータとギヤ機構とを用いたもの、エンジン負圧などの空気圧を用いたアクチュエータ、油圧を用いたアクチュエータなどがある。
【０００９】
テンショナ装置がスプリング力のみでベルト張力を与える場合には、あらゆる条件下でもベルトが滑らないようにスプリング諸元を決定する必要があるため、通常使用域では過大張力となり、ベルト寿命が短くなる。これに対し、請求項２では、初期張力から段階的にベルト張力を低下させ、滑りを発生する直前の張力に保持するので、必要最低限のベルト張力に簡単に調整でき、ベルト寿命を向上させることができる。
なお、初期張力の設定方法としては、例えばプーリ比、入力トルクおよび回転数から必要ベルト張力を求め、これを初期張力として設定してもよい。この場合には、初期張力から最終的なベルト張力に調整するまでの時間を短縮できる。
【００１０】
請求項３のように、テンショナ装置は、変位可能な支持部材と、支持部材に回転自在に取り付けられ、ベルトに接触するテンションローラと、支持部材を付勢してテンションローラをベルトに圧接させるスプリングとを備え、張力調整手段は、スプリングによる支持部材への付勢力を加減してベルト張力を調節するアシストモータであるのが望ましい。
すなわち、スプリングだけでテンションローラをベルトに押しつけると、ばね力はほぼ一定であるから、ベルト張力を自由に調整できない。そこで、スプリング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している。また、スプリング力にアシストモータ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ータでも、ベルト張力を広範囲に可変できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１〜図４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５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によっ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１１を有する駆動軸１０、従動プーリ２１を有する従動軸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，動力軸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。
【００１２】
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２ａ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ッ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３ａと後進用ギヤ３ｂとが変速機ケース６の第２ギヤ室６ｃ内に挿入されている。
【００１３】
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３ａと噛み合う前進用ギヤ４ａが一体に設けられ、反エンジン側端部には減速ギヤ４ｂが固定されている。動力軸４の減速ギヤ４ｂは、駆動軸１０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１０ａと噛み合い、動力軸４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。減速ギヤ１０ａは駆動軸１０の反エンジン側に設けられたシンクロ式の前進切替手段１２によって駆動軸１０に対して選択的に連結される。つまり、切替手段１２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４ｂ，減速ギヤ１０ａ，前進切替手段１２は前進用直結伝達機構１３を構成しており、この前進用直結伝達機構１３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６ａ内に収容されている。第１ギヤ室６ａ内は油で潤滑されている。
【００１４】
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アクチュエータ１４とを備え、アクチュエータ１４はＶベルト１５よりエンジン側に配置されている。この実施例のアクチュエータ１４は、変速用モータ４０によって軸方向に移動されるボールネジ機構であり、可動シーブ１１ｂに軸受１４ａを介して相対回転自在に支持された雌ねじ部材１４ｂと、変速機ケース６に支持された雄ねじ部材１４ｃとを備え、雌ねじ部材１４ｂ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１１ｂより大径で、かつ薄肉なギヤである。
【００１５】
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アクチュエータ２２とを備え、アクチュエータ２２はＶベルト１５より反エンジン側に配置されている。このアクチュエータ２２も駆動プーリ１１のアクチュエータ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に支持された雄ねじ部材２２ｃ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。
【００１６】
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はシンクロ式の後進切替手段２５によって従動軸２０に対して選択的に連結される。つまり、切替手段２５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３ｂとギヤ２４と後進切替手段２５とで後進用直結伝達機構２６が構成される。
【００１７】
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。減速軸３０のギヤ３０ａ，３０ｂおよびリングギヤ３１ａによって減速機構２９が構成されている。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。上記後進用直結伝達機構２６、減速軸３０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第２ギヤ室６ｂ内に収容されている。このギヤ室６ｂは油で潤滑されている。なお、ギヤ室６ｂには入力軸３の前進用ギヤ３ａと動力軸４の前進用ギヤ４ａも収容され、同様に潤滑されている。
【００１８】
変速機ケース６の第１ギヤ室６ａと第２ギヤ室６ｂとは、上述のように潤滑されており、駆動プーリ１１と従動プーリ２１は、第１ギヤ室６ａと第２ギヤ室６ｂとの間に挟まれたプーリ室６ｃ内に配置されている。この実施例ではプーリ室６ｃは無潤滑空間であり、Ｖベルト１５も乾式駆動ベルトが用いられている。
【００１９】
軸方向に分離された第１ギヤ室６ａ内の潤滑油と第２ギヤ室６ｂ内の潤滑油とを循環させるため、動力軸４の軸心穴４ｃと、後述する第２変速軸４６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４ｃ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４６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。
【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について、図６，図７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１２を前進位置Ｄへ切り替える。このとき、後進切替手段２５は自動的にＮ位置へ切り替わる。図６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３ａ、前進用ギヤ４ａ、動力軸４、前進用直結伝達機構１３（減速ギヤ４ｂ，減速ギヤ１０ａ，前進切替手段１２）、駆動軸１０、駆動プーリ１１、Ｖベルト１５、従動プーリ２１、従動軸２０、減速ギヤ２７、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、シフトレバーを操作して後進切替手段２５を後進位置Ｒへ切り替える。このとき、前進切替手段１２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、後進用直結伝達機構２６（後進用ギヤ３ｂ，後進用ギヤ２４，後進切替手段２５）、従動軸２０、減速ギヤ２７、減速軸３０、差動装置３１を介して出力軸３２に伝達される。
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推力を与えるテンショナ装置５０が設けられているが、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、駆動プーリ１１、従動プーリ２１およびＶベルト１５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１５には逆負荷が掛からず、負担を軽減できる。
【００２１】
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（図１参照）。変速用モータ４０はブレーキ４１を有するサーボモータであり、その出力ギヤ４２は減速ギヤ４３に噛み合い、これらギヤ４２，４３は油で潤滑されたモータハウジング４４内に収容され、予め組立られている。減速ギヤ４３の軸部４３ａはモータハウジング４４から突出しており、モータハウジング４４を変速機ケース６に固定したとき、軸部４３ａ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４５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４４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４４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４５に設けられたギヤ４５ａは可動シーブ１１ｂ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２１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４５ａ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（アクチュエータ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のベルト巻き掛け径を連続的に変化させることができる。
【００２２】
駆動プーリ１１の変速ギヤ１４ｄ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４６の第１アイドラギヤ４６ａと噛み合い、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４６ａ，４６ｂも、第１変速軸４５のギヤ４５ａ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台形ギヤで構成されている。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。
【００２３】
なお、変速用モータ４０としてブレーキ付きモータを用いた理由は、変速用モータ４０の回転力を伝達するギヤ列（４２，４３，４５，１４ｄ，４６ａ，４６ｂ，２２ｄ）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ってギヤ列が回転して変速比が変化する恐れがあるので、ブレーキ４１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。
【００２４】
次に、Ｖベルト１５にベルト推力を与える機構について説明する。
上記のようにプーリ１１，２１の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、伝達トルクに応じたベルト推力（ベルト張力）を与えるため、図３，図４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を介してアーム５３によって揺動可能に支持されている。アーム５３の揺動軸５３ａは駆動プーリ１１の斜め上方の部位に設けられ、スプリング５４によってＶベルト１５方向に付勢されている。そのため、テンションローラ５１は所定の荷重でＶベルト１５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１５を押圧することで、所定のベルト推力を得るとともに、プーリ１１，２１に対するＶベルト１５の巻き付け長さを長くし、伝達効率を高めている。リンク５２は、その一端部の軸５２ａがアーム５２の先端部に回動自在に支承され、他端部の軸５２ｂにテンションローラ５１の中心部が回転自在に支持されている。アーム５３の先端部外周面にはギヤ部５３ｂが形成され、このギヤ部５３ｂに張力調整用アシストモータ５５のピニオンギヤ５６が噛み合っている。上記スプリング５４は初期推力を与えており、アシストモータ５５を正逆いずれかの方向に駆動することによって、初期推力に対してモータ推力を加減し、最適なベルト推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５５を省略してスプリング５４のみで推力を与えてもよい。また、テンションローラ５１はＶベルト１５を外側から内側に向かって押圧するものに限らず、内側から外側に向かって押圧してもよい。
【００２５】
テンショナ装置５０は、スプリング５４のばね力によるベルト１５の初期張力に対して、アシストモータ５５のアシスト力を付加することにより、任意のベルト張力特性に制御することが可能である。
スプリング５４のばね力によるベルト張力をＴｓとし、アシストモータ５５によるベルト張力をＴａとすると、最終的なベルト張力Ｔｂは、
Ｔｂ＝Ｔｓ±Ｔａ
とすることができる。
例えばＴｓ＝５００Ｎ・ｍ、Ｔａ＝２００Ｎ・ｍとすると、Ｔｂは３００Ｎ・ｍ〜７００Ｎ・ｍ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アシストモータ５５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。
【００２６】
上記テンショナ装置５０の場合、テンションローラ５１がプーリ１１，２１と干渉しないように、テンションローラ５１はリンク５２を介してアーム５３に取り付けられている。その理由を、図８〜図１０を参照して説明する。すなわち、従来のようにアーム５３にテンションローラ５１を直接取り付けると、テンションローラ５１がアーム５３の揺動軸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８に示すＬｏｗ（最低速比）状態、図９に示すＭｉｄ（中間比）状態、図１０に示すＨｉｇｈ（最高速比）状態での各変速比において、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と干渉の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。
【００２７】
また、アーム５３の揺動軸５３ａを駆動プーリ１１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８〜図１０に示すように、変速比の変化に伴って、テンションローラ５１からＶベルト１５に加わる垂直方向の押し付け荷重Ｔ１が変化し、この押し付け荷重Ｔ１に比例したベルト張力が発生する。押し付け荷重Ｔ１は、スプリング５４のばね荷重Ｔ２と、これと直角方向の荷重Ｔ３とのベクトル和で与えられる。なお、ここではアシストモータ５５による付勢力を無視した。上記のようにアーム５３の揺動軸５３ａを駆動プーリ１１の近くに配置することにより、Ｌｏｗ〜Ｈｉｇｈの間でアーム５３とリンク５２との間の角度θが変化し、押し付け荷重Ｔ１がＬｏｗ時に比べてＭｉｄ，Ｈｉｇｈ時の方が小さくなる。したがって、アシストモータ５５を使用しなくても、Ｍｉｄ，Ｈｉｇｈ時に小さく、Ｌｏｗ時に大きなベルト張力を得ることが可能である。
【００２８】
図１１は本発明にかかる変速制御およびベルト張力制御を行なう制御システム図を示す。
コントローラ６０は電子制御装置よりなり、フットブレーキ信号、スロットル開度、エンジン回転数（入力回転数）、車速、変速用モータ４０の回転位置、駆動プーリ１１の回転数、従動プーリ２１の回転数、アーム５２の回転角度などの各種信号が入力される。変速用モータ４０の回転位置から、計算上の変速比（プーリ比）が求まる。駆動プーリ１１の回転数信号と従動プーリ２１の回転数信号とによって、実際の変速比（プーリ比）が算出される。また、アーム５２の回転角度信号によってベルト張力Ｔｂが推定される。コントローラ６０は、これら入力信号に基づいて変速用モータ４０、張力調整用アシストモータ５５などを制御している。
【００２９】
ここで、上記制御システムを用いて最適なベルト張力に調整する方法について、図１２を参照して説明する。
まず、初期設定データに基づいてアシストモータ５５を制御し、初期張力γをベルトに与える（ステップＳ１）。
初期設定データとは、ベルト１５を滑りなく駆動するために設定された初期張力特性であり、図１３に示すように、ベルトの有効張力と変速比との関係、ベルトの有効張力と入力トルクとの関係、ベルトの有効張力と入力回転数との関係なが３次元マップとして格納されている。ベルトの有効張力と変速比との関係では、高速比側に比べて低速比側の張力が大きくなるように設定されている。また、ベルトの有効張力と入力トルクとの関係では、入力トルクが大きくなるに従い、ベルト張力も大きくなるように設定されている。さらに、ベルトの有効張力と入力回転数との関係では、ベルトの共振点でベルト張力が極大となるように設定されている。
次に、コントローラ６０は、変速用モータ４０の回転位置から計算上の変速比（プーリ比）Ａを求め、駆動プーリ１１の回転数信号と従動プーリ２１の回転数信号とから実際の変速比（プーリ比）Ｂを算出する（ステップＳ２）。
次に、アシストモータ５５によって、この初期張力γから一定値αずつベルト張力を段階的に低下させる（ステップＳ３）。
次に、ベルト滑りが発生したか否かを判別する（ステップＳ４）。具体的には、Ｂ／Ａと設定値β（β＞１）とを比較し、Ｂ／Ａ≦βの時には滑りなし、Ｂ／Ａ＞βの時には滑りありと判定する。
ベルト滑りなしと判定した場合には、カウント数ｎを１だけ加算し、ステップＳ３に戻る（ステップＳ５）。
ベルト滑りありと判定した時には、その直前の張力γ−（ｎ−１）αの状態でベルト張力を固定する（ステップＳ６）。
上記方法によって、変速比、入力トルクおよび入力回転数を変化させた時の最適なベルト張力特性を求め、３次元マップとしてコントローラ６０に格納する。以後、このマップに基づいてアシストモータ５５を制御すれば、ベルトに過大張力を与えず、かつベルト滑りを発生させずに駆動でき、ベルト寿命を向上させることができる。
なお、ベルト１５には経時的に摩耗や伸びが発生するので、上記のベルト張力の調整作業を定期的に行なうことにより、最適なベルト張力に更新するのが望ましい。
【００３０】
次に、上記制御システムを用いて急減速時におけるＬｏｗ戻り性能を向上させる制御について説明する。
一般にＶベルト式無段変速機の場合、急減速時のＬｏｗ（最低速比）戻り性能が悪い。その原因は、例えば高速比で走行中にブレーキを作動させて急減速すると、無段変速機は低速比へ移行しようとして駆動プーリの可動シーブを開き方向へ、従動プーリの可動シーブを閉じ方向へ移動させることになるが、ベルトには所定の張力が付与されているので、ベルトが従動プーリの可動シーブの動きを阻害し、車両停止までの間にＬｏｗ位置に戻ることができないからである。
そこで、本発明では、急減速時のみ一時的にベルト張力をベルト滑りが発生する領域まで低下させ、急減速時のＬｏｗ戻り性能を向上させている。
【００３１】
図１４は急減速時の変速制御方法の一例を示す。
まず、走行中においてフットブレーキを作動させたか否かを判定する（ステップＳ７）。すなわち、フットブレーキを作動させずに減速する場合のように、自然減速の場合には、本発明の制御を行なう必要性がないからである。
次に、急減速状態であるか否かを判別する（ステップＳ８）。すなわち、下り勾配を走行している場合のように、フットブレーキを踏みながらも減速されない状態では、本発明の制御を行なう必要がないからである。
フットブレーキを作動させ、かつ急減速状態の場合には、変速用モータ４０をＬｏｗ（最低速比）方向へ駆動する（ステップＳ９）。
変速用モータ４０をＬｏｗ方向へ駆動するのと同時に、アシストモータ５５によってベルトを滑り制御する（ステップＳ１０）。具体的には、アシストモータ５５を駆動してベルト張力を滑り発生限界値以下に低下させる。ここで、滑り発生限界値とは、図１２におけるγ−ｎαに相当する。ベルト張力を滑り発生限界値以下に低下させると、従動プーリの可動シーブの閉じ方向への動きが円滑となり、急速にＬｏｗ位置に戻ることができる。なお、急減速時には、駆動プーリと従動プーリ間でトルクが殆どかからないので、ベルト張力を滑り発生限界値以下に低下させても、走行上問題がない。
次に、変速比がＬｏｗに戻ったか否かを判定する（ステップＳ１１）。
そして、Ｌｏｗ位置に戻ったと判定された場合には、アシストモータ５５の滑り制御を終了する（ステップＳ１２）。
【００３２】
図１５はテンショナ装置の他の実施例を示す。
このテンショナ装置７０は、駆動プーリ１１と従動プーリ２１との間に巻きかけられたベルト１５の緩み側をテンションローラ７３によって内側から外側に向かって押圧し、ベルト１５がプーリ１１，２１に対して滑らないようにベルト張力を与えるものである。テンショナ装置７０はダイヤフラム７２によって仕切られた２つの室７１ａ，７１ｂを持つアクチュエータ７１を備え、一方の室７１ｂにはテンションローラ７３を外側に向かって付勢するスプリング７４が配置されている。テンションローラ７３はロッド７５を介してダイヤフラム７２と連結されている。
室７１ａ，７１ｂは切替弁７６を介して圧力源７７と接続されている。この圧力源７７としては、例えばエンジン負圧を用いることができる。このようにエンジン負圧を利用すれば、エンジンブレーキ時にエンジン負圧を室７１ａに導くことで、即座に高いベルト張力を与えることができる。
なお、エンジン負圧を導く室７１ａ，７１ｂを切替弁７６によって切り替えれば、ベルト張力を走行状態に応じて加減することができる。
【００３３】
図１６はテンショナ装置のさらに他の実施例を示す。
このテンショナ装置８０は、図１５と同様に、駆動プーリ１１と従動プーリ２１との間に巻きかけられたベルト１５の緩み側をテンションローラ８２によって内側から外側に向かって押圧するものであり、アクチュエータ８１として油圧シリンダを用いている。油圧シリンダ８１のピストンロッド８３は従動プーリ２１と同軸上に揺動可能に支持されたアーム８４の一端に連結され、アーム８４の他端部にテンションローラ８２が回転自在に取り付けられている。油圧シリンダ８１の内部には、アーム８４をテンションローラ８２がベルト１５に圧接する方向に回動付勢するスプリング８５が設けられ、ベルト１５に初期張力を与えている。油圧シリンダ８１の一方の室８１ａに油圧を供給すると、テンションローラ８２の押圧力が上昇し、ベルト張力も上昇する。逆に、他方の室８１ｂに油圧を供給すると、テンションローラ８２の押圧力が低下し、ベルト張力も低下する。こうして、油圧シリンダ８１への油圧の切り替えもしくは油圧制御を行なうことで、ベルト張力を自在に制御できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１に記載の発明によれば、車両の急減速を検出して変速比可変機構が低速比側へ変速を開始した時、変速比可変機構の変速開始と同期してベルト張力を低下させるようにしたので、ベルト張力が変速比可変機構の変速動作を阻害せず、円滑かつ急速にシフトダウンすることができ、車両停止までの短時間の間にＬｏｗ位置へ確実に戻すことができる。
また、請求項２に記載の発明によれば、テンショナ装置にベルト張力を調整可能とする張力調整手段を設け、張力調整手段は、滑りを発生しないベルトの初期張力を設定し、この初期張力から滑りを生じるまでベルト張力を段階的に低下させ、滑りを発生する直前の張力に保持するようにしたので、必要最低限のベルト張力に調整でき、ベルト寿命を向上させることができる。
【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の無段変速機の内部構造の側面図である。
【図３】図１の無段変速機のプーリ部分の断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線拡大断面図である。
【図５】図１の無段変速機のスケルトン図である。
【図６】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７】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８】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９】中間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】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１１】本発明にかかる変速制御およびベルト張力制御を行なう制御系を示す図である。
【図１２】本発明にかかるベルト張力制御方法のフローチャート図である。
【図１３】本発明にかかるベルト張力制御のための初期張力特性図である。
【図１４】本発明にかかる変速制御方法の一例のフローチャート図である。
【図１５】テンショナ装置の他の実施例を示す。
【図１６】テンショナ装置のさらに他の実施例を示す。
【符号の説明】
１０駆動軸
１１駆動プーリ
１４アクチュエータ（ボールネジ機構）
１５Ｖベルト
２０従動軸
２１従動プーリ
２２アクチュエータ（ボールネジ機構）
４０変速用モータ
５０テンショナ装置
５４スプリング
５５アシストモータ

Claims

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、両プーリ間の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、エンジン動力を無段階に変速して車輪に伝達する無段変速機において、
上記変速比可変機構は、変速用モータと、駆動プーリおよび従動プーリにそれぞれ設けられたネジ機構と、変速用モータの回転を上記ネジ機構に伝達して駆動プーリおよび従動プーリの可動シーブを軸方向に同期移動させるギヤ機構とを備えており、
上記ベルトの張力は上記テンショナ装置のみで与えられており、
上記テンショナ装置に、ベルト張力を調整可能とする張力調整手段が設けられ、
ブレーキの作動に伴う車両の急減速を検出する手段が設けられ、
上記車両の急減速に伴って変速比可変機構を低速比側へ変速させる手段が設けられ、
上記変速比可変機構の低速比側への変速に同期して、ベルト張力を弱める方向に上記張力調整手段を制御する手段が設けられていることを特徴とする無段変速機。
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、両プーリ間の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、エンジン動力を無段階に変速して車輪に伝達する無段変速機において、
上記テンショナ装置にベルト張力を調整可能とする張力調整手段を設け、
上記張力調整手段は、滑りを発生しないベルトの初期張力を設定し、この初期張力から滑りを生じるまでベルト張力を段階的に低下させ、滑りを発生する直前の張力に保持することを特徴とする無段変速機。
上記テンショナ装置は、変位可能な支持部材と、支持部材に回転自在に取り付けられ、ベルトに接触するテンションローラと、支持部材を付勢してテンションローラをベルトに圧接させるスプリングとを備え、
上記張力調整手段は、上記スプリングによる支持部材への付勢力を加減してベルト張力を調節するアシストモータ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。