JP5735628B2 - ベルト式無段変速機およびそれを備えた車両 - Google Patents

Description

本発明は、ベルト式無段変速機およびそれを備えた車両に関する。
なお、本出願は２０１１年２月２４日に出願された日本国特許出願２０１１−３８４７９号に基づく優先権を主張しており、その出願の全内容は本明細書中に参照として組み入れられている。

従来から、油圧制御式のベルト式無段変速機（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ；以下、「ＣＶＴ」という。）が知られている。油圧制御式のＣＶＴは、駆動側プーリと、従動側プーリと、それら両プーリに巻き掛けられたＶベルトとを備えている。各プーリには、油が供給される油室が形成されている。油室は油圧回路に接続されている。油圧回路には、油室の油圧を制御する制御弁が設けられている。制御装置が制御弁を制御することにより、油室の油圧が制御される。これにより、ＣＶＴの変速比が制御される。

制御装置等が故障すると、ＣＶＴの変速比は制御できなくなる。ところが車両には、故障時であっても修理工場等に自力で到達可能なように、ある程度の走行が可能であるという性能、すなわちリンプホーム（Ｌｉｍｐ−ｈｏｍｅ）性が求められる。減速比が小さい状態のまま変速不能となると、車両の発進は困難となる。そこで従来から、リンプホーム性を確保するために、故障時にＣＶＴの減速比を発進可能な減速比に保つための各種技術が提案されている。

特許文献１には、故障時に駆動側プーリの油室に油を閉じ込めることが記載されている。油室に閉じ込められた油は、シール部分からゆっくりと漏れ出る。これにより、減速比は徐々に上昇した後、最大減速比であるロー（ＬＯＷ）に維持される。特許文献２には、故障時に油室の油を排出することが記載され、更に、油を排出する回路にオリフィスを設けることが記載されている。油室の油はオリフィスを介してゆっくりと排出されるので、減速比は徐々に上昇した後、ローに維持される。

特許文献３には、油圧制御弁の出力ポートがドレンポートに連通した状態のまま油圧制御弁が動作不能となった場合に、駆動側プーリの油室を油圧回路の高圧部と連通させる技術が記載されている。これにより、油室の油圧は比較的高く維持され、減速比は所定値に維持されると考えられる。特許文献４には、故障時に駆動側プーリの油室の油圧を所定圧力に維持する調圧弁が記載されている。これにより、油室の油圧が一定圧力に維持され、減速比は所定値に維持される。

日本国特許出願公開平８−１７８０４９号公報 日本国特許出願公開２００１−２８０４５５号公報 日本国特許出願公開２００６−３１６８１９号公報 日本国特許出願公開２００４−１６９８９５号公報

特許文献１および２に開示された技術によれば、故障時に減速比をローに維持することにより、車両を良好に発進させることが可能となる。しかし、発進後の走行中でも減速比はローのままであるので、滑らかな走行ができないという課題がある。

特許文献３および４に開示された技術によれば、減速比はロー以外の所定値に維持されるので、減速比がローの場合に比べて良好な走行が可能となる。しかし、減速比は一定の値に設定されているため、その減速比が小さめに設定されていると、良好な走行が期待できる反面、円滑な発進は難しい。逆に、上記減速比が大きめに設定されていると、円滑な発進が期待できる反面、滑らかな走行は難しい。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、故障時の円滑な発進および走行を可能とし、リンプホーム性を向上させることができるベルト式無段変速機を提供することにある。

本発明に係るベルト式無段変速機は、クランク軸を有するエンジンを備えた車両に搭載されるベルト式無段変速機である。本ベルト式無段変速機は、前記クランク軸のトルクを受けて回転するプライマリ軸と、セカンダリ軸と、前記プライマリ軸と共に回転しかつ互いに対向する一対の第１シーブと油を収容する第１油室とを有し、前記第１油室の油圧が高くなると前記一対の第１シーブの間隔が狭くなるように前記第１油室の油圧によって前記一対の第１シーブの間隔が調整される第１プーリと、前記セカンダリ軸と共に回転しかつ互いに対向する一対の第２シーブを有する第２プーリと、前記一対の第１シーブの間および前記一対の第２シーブの間に巻き掛けられたベルトと、前記第１油室に接続された油圧回路と、を備えている。前記油圧回路は、前記第１油室の油圧を制御する制御弁と、前記エンジンの回転速度が大きくなるほど油圧が高くなるように前記エンジンの回転速度に応じて油圧が変化する圧力変化回路と、前記制御弁と前記第１油室とを連通させ且つ前記第１油室と前記圧力変化回路とを連通させない第１の状態と前記制御弁と前記第１油室とを連通させ且つ前記第１油室と前記圧力変化回路とを連通させる第２の状態とに切り換え自在な切換弁と、を備え、前記切換弁は、通常運転時に前記第１の状態に切り換わり、故障発生時に前記第２の状態に切り換わるように構成され、故障発生時の前記第２の状態において、故障の発生に伴って減速比を上昇させた後、前記エンジンの回転速度が大きくなるほど、前記圧力変化回路の油圧および前記第１油室の油圧が高くなり、前記一対の第１シーブの間隔が狭くなることによって、減速比を減少させる。

本発明によれば、故障時の円滑な発進および走行を可能とし、リンプホーム性を向上させることができるベルト式無段変速機を提供することができる。

図１は、自動二輪車の側面図である。 図２は、第１実施形態に係る油圧回路の通常運転時の回路図である。 図３は、第１実施形態に係る油圧回路の故障時の回路図である。 図４（ａ）は故障発生時の油圧のタイムチャート、図４（ｂ）は故障発生時の減速比のタイムチャート、図４（ｃ）は故障発生時の車速のタイムチャートである。 図５（ａ）は再発進時の油圧のタイムチャート、図５（ｂ）は再発進時の減速比のタイムチャート、図５（ｃ）は再発進時の車速のタイムチャートである。 図６は、第２実施形態に係る油圧回路の故障時の回路図である。 図７は、第３実施形態に係る油圧回路の通常運転時の回路図である。 図８（ａ）は第３実施形態に係るフェールセーフ弁の記号を表す図であって、通常運転時の場合の図であり、図８（ｂ）は同構成図である。 図９（ａ）は第３実施形態に係るフェールセーフ弁の記号を表す図であって、故障時かつ圧力変化回路の圧力が小さい場合の図であり、図９（ｂ）は同構成図である。 図１０（ａ）は第３実施形態に係るフェールセーフ弁の記号を表す図であって、故障時かつ圧力変化回路の圧力が大きい場合の図であり、図１０（ｂ）は同構成図である。

＜第１実施形態＞
本実施形態に係るベルト式の無段変速機（ＣＶＴ）３０は、図１に示すように、自動二輪車１の駆動ユニット７に設けられたものである。自動二輪車１は、本発明に係るベルト式無段変速機が搭載される車両の一例であり、本実施形態ではスクータ型の自動二輪車である。ただし、本発明に係るベルト式無段変速機が搭載される車両は自動二輪車に限定される訳ではない。

図１に示すように、自動二輪車１は、車両本体９と、前輪２と、駆動輪としての後輪３とを備えている。車両本体９には、乗員が着座するシート５が設けられている。前輪２はフロントフォーク４の下端部に支持されている。フロントフォーク４の上端部には、ハンドル６が取り付けられている。

駆動ユニット７は、後輪３に駆動力を与えるものである。駆動ユニット７は、エンジン２０とＣＶＴ３０とを備えている。エンジン２０は、図示しないピストンを摺動自在に収容するシリンダ２１と、図示しないコンロッドを介して上記ピストンに連結されたクランク軸と、上記クランク軸を収容するクランクケース２３とを備えている。ＣＶＴ３０はクランクケース２３の側方に配置されている。

自動二輪車１は、エンジン２０およびＣＶＴ３０等の制御を行う制御装置１０を備えている。制御装置１０として、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）を用いることができる。制御装置１０は駆動ユニット７の上方に配置されている。ただし、制御装置１０の設置箇所は何ら限定されない。

ＣＶＴ３０は油圧制御式の無段変速機である。図２に示すように、ＣＶＴ３０は油圧回路２５を備えている。

ＣＶＴ３０は、第１プーリとしてのプライマリプーリ３１と、第２プーリとしてのセカンダリプーリ３２と、プライマリプーリ３１およびセカンダリプーリ３２に巻き掛けられたベルト３３とを備えている。プライマリプーリ３１は、固定シーブ３１ｂと、固定シーブ３１ｂに対して軸方向（図２の左方向および右方向）に移動可能な可動シーブ３１ａとを有している。可動シーブ３１ａおよび固定シーブ３１ｂは、プライマリ軸３６に連結されている。可動シーブ３１ａおよび固定シーブ３１ｂは、プライマリ軸３６と共に回転する。プライマリ軸３６は、エンジン２０のクランク軸（図示せず）に直接または間接的に連結されている。プライマリ軸３６はクランク軸のトルクを受けて回転する。なお、クランク軸の一部がプライマリ軸３６を構成していてもよい。

セカンダリプーリ３２は、固定シーブ３２ｂと、固定シーブ３２ｂに対して軸方向（図２の左方向および右方向）に移動可能な可動シーブ３２ａとを有している。可動シーブ３２ａおよび固定シーブ３２ｂは、セカンダリ軸３４に連結されている。セカンダリ軸３４は、可動シーブ３２ａおよび固定シーブ３２ｂと共に回転する。セカンダリ軸３４は、後輪３に直接または間接的に連結されている。後輪３はセカンダリ軸３４のトルクを受けて回転する。

本実施形態では、ベルト３３は金属ベルトから構成されている。ただし、ベルト３３は金属ベルトに限らず、樹脂ベルト等の他の種類のベルトであってもよい。ベルト３３は、プライマリプーリ３１の可動シーブ３１ａと固定シーブ３１ｂとの間と、セカンダリプーリ３２の可動シーブ３２ａと固定シーブ３２ｂとの間に位置している。

可動シーブ３１ａと固定シーブ３１ｂとの間隔と、可動シーブ３２ａと固定シーブ３２ｂとの間隔とがそれぞれ変化することにより、ＣＶＴ３０の減速比が変化する。可動シーブ３１ａが固定シーブ３１ｂに最も近づくと共に、可動シーブ３２ａが固定シーブ３２ｂから最も離れたときに、減速比はオーバードライブ（最小減速比。以下、「ＯＤ」と称する。）となる。逆に、可動シーブ３１ａが固定シーブ３１ｂから最も離れると共に、可動シーブ３２ａが固定シーブ３２ｂに最も近づいたときに、減速比は最大減速比であるロー（ＬＯＷ）となる。減速比はＯＤとローとの間で任意に調整することができる。

減速比は油圧を利用して制御される。プライマリプーリ３１には、第１油室４１が設けられている。油は油圧回路２５から第１油室４１に適宜供給され、また、第１油室４１から油圧回路２５に適宜排出される。可動シーブ３１ａは、第１油室４１の油圧に応じて軸方向に移動するように構成されている。第１油室４１の油圧が上昇すると、可動シーブ３１ａは固定シーブ３１ｂに接近し、第１油室４１の油圧が低下すると、可動シーブ３１ａは固定シーブ３１ｂから遠ざかる。第１油室４１の油圧が上昇すると減速比は小さくなり、第１油室４１の油圧が低下すると減速比は大きくなる。

セカンダリプーリ３２には、第２油室４２が設けられている。油は油圧回路２５から第２油室４２に適宜供給され、また、第２油室４２から油圧回路２５に適宜排出される。可動シーブ３２ａは、第２油室４２の油圧に応じて軸方向に移動するように構成されている。第２油室４２の油圧が上昇すると、可動シーブ３２ａは固定シーブ３２ｂに接近し、第２油室４２の油圧が低下すると、可動シーブ３２ａは固定シーブ３２ｂから遠ざかる。第２油室４２の油圧が上昇すると減速比は大きくなり、第２油室４２の油圧が低下すると減速比は小さくなる。

なお、第１油室４１は可動シーブ３１ａに一体的に形成されていてもよいが、可動シーブ３１ａと別体であってもよい。例えば、第１油室４１は、可動シーブ３１ａと別体の油圧アクチュエータの内部に形成されていてもよい。同様に、第２油室４２は可動シーブ３２ａに一体的に形成されていてもよいが、可動シーブ３２ａと別体であってもよく、例えば、可動シーブ３２ａと別体の油圧アクチュエータの内部に形成されていてもよい。

次に、油圧回路２５の構成について説明する。油圧回路２５は、油を貯留するタンク５０と、オイルポンプ５１と、第１油室４１の油圧を制御する制御弁の一例としての第１制御弁５３と、第２油室４２の油圧を制御する減圧機構の一例としての第２制御弁５６と、切換弁の一例としてのフェールセーフ弁５４とを備えている。

オイルポンプ５１はエンジン２０と連動するように、エンジン２０のクランク軸に間接的に連結されている。オイルポンプ５１の回転速度は、エンジン回転速度が大きくなるほど大きくなり、エンジン回転速度が小さくなるほど小さくなる。なお、エンジン回転速度とはクランク軸の回転速度のことである。エンジン回転速度が大きくなるとオイルポンプ５１の吐出流量は大きくなり、エンジン回転速度が小さくなるとオイルポンプ５１の吐出流量は小さくなる。

タンク５０とオイルポンプ５１の吸入側部分とをつなぐ吸入回路６０には、ストレーナ５２が設けられている。オイルポンプ５１の吐出側部分と第２油室４２とは、第１回路６１を介して連通されている。

フェールセーフ弁５４は電磁式の四方弁からなっており、第１ポート５４ａ、第２ポート５４ｂ、第３ポート５４ｃ、および第４ポート５４ｄを備えている。第１回路６１とフェールセーフ弁５４の第１ポート５４ａとは、第２回路６２によって連通されている。第１制御弁５３は、第２回路６２に設けられている。第１制御弁５３は、下流側の圧力を調整する電磁式の圧力制御弁である。第１制御弁５３は制御装置１０から制御信号を受け、所定の最小圧力と最大圧力との間の圧力範囲内にて第１油室４１の油圧を制御する。第１制御弁５３が制御装置１０から制御信号を受けていない時、すなわち非通電時には、第１制御弁５３の設定圧力は最大圧力となる。

フェールセーフ弁５４の第２ポート５４ｂと第１油室４１とは、第３回路６３によって連通されている。第３回路６３には、オリフィス５５が設けられている。

油圧回路２５は、エンジン２０またはＣＶＴ３０の摺動部分７０に向かって開口する圧力変化回路の一例としての潤滑回路８０を備えている。潤滑回路８０は摺動部分７０に油を供給する回路である。摺動部分７０は、潤滑回路８０から供給された油によって潤滑される。潤滑回路８０には、オリフィス５９が設けられている。

第１回路６１と潤滑回路８０とは、第４回路６４によって連通されている。第２制御弁５６は第４回路６４に設けられている。第２制御弁５６は、上流側の圧力を調整する電磁式の圧力制御弁である。第２制御弁５６は制御装置１０から制御信号を受け、所定の最小圧力と最大圧力との間の圧力範囲内にて第２油室４２の油圧を制御する。第２制御弁５６が制御装置１０から制御信号を受けていない時、すなわち非通電時には、第２制御弁５６の設定圧力は最大圧力となる。

第３回路６３のオリフィス５５よりも第１油室４１側の部分と、フェールセーフ弁５４の第３ポート５４ｃとは、第５回路６５によって連通されている。フェールセーフ弁５４の第４ポート５４ｄと、潤滑回路８０のオリフィス５９よりも上流側の部分とは、第６回路６６によって連通されている。第６回路６６には、オリフィス５８が設けられている。

潤滑回路８０のオリフィス５９よりも上流側の部分と吸入回路６０のストレーナ５２よりも下流側の部分とは、第７回路６７によって連通されている。第７回路６７には、リリーフ弁５７が設けられている。リリーフ弁５７は、潤滑回路８０の油圧が上限値を超えないように、潤滑回路８０の油圧が上限値よりも大きくなると潤滑回路８０の油の一部を吸入回路６０に流出させるものである。リリーフ弁５７は、上流側の油圧が予め定められた上限値になると開くように構成されている。

フェールセーフ弁５４は、制御装置１０から制御信号を受けている時、すなわち通電時には、第１ポート５４ａと第３ポート５４ｃとを連通し且つ第２ポート５４ｂと第４ポート５４ｄとを連通しない状態（第１の状態）となる。一方、フェールセーフ弁５４は、制御装置１０から制御信号を受けていない時、すなわち非通電時には、第１ポート５４ａと第２ポート５４ｂとを連通し且つ第３ポート５４ｃと第４ポート５４ｄとを連通する状態（第２の状態）となる。

通常の運転時には、制御装置１０から第１制御弁５３、第２制御弁５６、およびフェールセーフ弁５４に制御信号が供給される。図２に示すように、フェールセーフ弁５４は、第１ポート５４ａと第３ポート５４ｃとを連通し且つ第２ポート５４ｂと第４ポート５４ｄとを連通しない状態となる。第１制御弁５３および第２制御弁５６が第１油室４１および第２油室４２の油圧をそれぞれ制御することによって、ＣＶＴ３０の減速比は所定の値になるように制御される。制御装置１０は、自動二輪車１の運転状態に応じて、ＣＶＴ３０の減速比を制御する。

オイルポンプ５１から吐出された油の一部は第１制御弁５３を通過し、所定の圧力の油となる。この油は、フェールセーフ弁５４の第１ポート５４ａおよび第３ポート５４ｃを通過し、第１油室４１に供給される。そのため、第１油室４１の油圧は所定圧力に制御される。オイルポンプ５１から吐出された他の油は、第１回路６１を通じて第２油室４２に供給される。第１回路６１の油圧は第２制御弁５６によって所定圧力に制御されている。そのため、第２油室４２の油圧は所定圧力に制御される。第２制御弁５６から排出された油は潤滑回路８０に供給され、潤滑油として摺動部分７０に供給される。潤滑油として利用された油は、タンク５０に回収される。潤滑回路８０の油圧が上限値を超えている場合には、リリーフ弁５７が開放され、潤滑回路８０の油の一部は第７回路６７を通じてオイルポンプ５１に吸入される。

運転中に故障が発生すると、制御装置１０から第１制御弁５３、第２制御弁５６、およびフェールセーフ弁５４に対する制御信号の送信が停止される。ここで故障とは、第１油室４１および／または第２油室４２の油圧を制御できなくなり、その結果、ＣＶＴ３０を正常に制御できなくなることを言う。例えば、制御装置１０の故障、第１制御弁５３の故障、第２制御弁５６の故障、制御装置１０と第１制御弁５３とを接続する信号線の断線、および制御装置１０と第２制御弁５６とを接続する信号線の断線等が上記故障に該当する。

制御装置１０からフェールセーフ弁５４に対する制御信号の送信が停止されると、図３に示すようにフェールセーフ弁５４は、第１ポート５４ａと第２ポート５４ｂとを連通し且つ第３ポート５４ｃと第４ポート５４ｄとを連通する状態に切り換わる。制御装置１０から第１制御弁５３および第２制御弁５６に対する制御信号の送信が停止されると、第１制御弁５３の設定圧力（言い換えると、第２回路６２等の油圧）は最大圧力となり、第２制御弁５６の設定圧力（言い換えると、第１回路６１の油圧）は最大圧力となる。このように故障時に第１制御弁５３および第２制御弁５６の設定圧力を最大圧力とする理由は、ベルト３３がプライマリプーリ３１およびセカンダリプーリ３２において滑らないように、第１油室４１および第２油室４２の油圧を高めることによって、プライマリプーリ３１およびセカンダリプーリ３２にてベルト３３をできるだけ強く挟み込むためである。

オイルポンプ５１から吐出された油の一部は第１制御弁５３において減圧された後、フェールセーフ弁５４の第１ポート５４ａおよび第２ポート５４ｂを通過し、第３回路６３に流入する。この油の圧力が第１油室４１の油圧よりも高い場合、この油は第１油室４１に流入する。例えば、故障発生時のＣＶＴ３０の減速比が小さい場合（例えばＯＤの場合）、第１油室４１の油圧は低いため、第１制御弁５３を通過した油は第１油室４１に流入する。その結果、第１油室４１の油圧が上昇する。なお、第１ポート５４ａおよび第２ポート５４ｂを通過した油の流れはオリフィス５５によって絞られるので、第１油室４１における急激な圧力変動は抑制される。そのため、減速比の急激な変化は抑えられる。

フェールセーフ弁５４の第１ポート５４ａおよび第２ポート５４ｂを通過した油は、第５回路６５を流れ、フェールセーフ弁５４の第３ポート５４ｃおよび第４ポート５４ｄを通過し、第６回路６６に流入する。なお、第６回路６６にはオリフィス５８が設けられているので、オリフィス５８よりも上流側の部分、すなわち第１油室４１等の油圧が過剰に低下することはない。第１油室４１の油圧は高く維持される。

第６回路６６の油は潤滑回路８０に供給される。第６回路６６の油が潤滑回路８０に流入することによって潤滑回路８０の油圧が上限値を超えると、その油の一部はリリーフ弁５７および第７回路６７を通じて吸入回路６０に流入する。したがって、第６回路６６を通じて潤滑回路８０に高圧の油が流入してきたとしても、潤滑回路８０の油圧が高くなりすぎることはない。潤滑回路８０による円滑な潤滑動作が妨げられることはなく、摺動部分７０に過剰な油が供給されることはない。

図４（ａ）は故障発生時の油圧変化に関するタイムチャートである。図４（ａ）の横軸は時間を表し、ｔ１は故障発生時を示す。図４（ｂ）および図４（ｃ）も同様である。Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、それぞれ第１油室４１の油圧、第２油室４２の油圧、潤滑回路８０の油圧を表している。Ｐ１´は、フェールセーフ弁５４および第６回路６６を省略し、第２回路６２と第３回路６３とを直接接続した形態（以下、比較例という）の第１油室４１の油圧を表している。ｔ１において故障が発生し、制御装置１０から第１制御弁５３、第２制御弁５６、およびフェールセーフ弁５４に対する制御信号の送信が停止されると、第１制御弁５３の設定圧力は最大圧力となるので、Ｐ１およびＰ１´は共に上昇する。比較例では第１油室４１の油圧は第１制御弁５３の最大圧力と実質的に一致するので、Ｐ１´は上記最大圧力のまま一定となる。一方、本実施形態では、第６回路６６にオリフィス５８が設けられているので、故障発生直後ではＰ１はＰ１´よりも一時的に大きくなるが、やがて第１油室４１の油が第６回路６６を通じて潤滑回路８０に排出されるので、Ｐ１は徐々に低下していく。なお、故障発生時に第２制御弁５６の設定圧力も最大圧力となるので、故障の発生と共にＰ２は上昇し、その後一定となる。

図４（ｂ）は故障発生時の減速比に関するタイムチャートである。Ｒは本実施形態の減速比を表し、Ｒ´は比較例の減速比を表している。図４（ｂ）から分かるように、Ｒ´は故障発生直後に急激に変化するのに対し、Ｒの変化は穏やかである。また、故障発生からある程度時間が経過すると、Ｒ´は変化しないのに対し、Ｒは変化し続け、やがてＲ´よりも大きくなることが分かる。Ｒの方がＲ´よりもロー（ＬＯＷ）に近い減速比となる。なお、図４（ｂ）の「ＯＤ」はいわゆるオーバードライブのことであり、減速比が小さい状態を表す。

図４（ｃ）は故障発生時の自動二輪車１の車速に関するタイムチャートである。Ｖは本実施形態の車速を表し、Ｖ´は比較例の車速を表している。図４（ｃ）から分かるように、Ｖ´は故障発生直後に急激に変化するのに対し、Ｖの変化は穏やかである。また、故障発生時からある程度時間が経過した後、ＶはＶ´よりも小さくなる。

以上のように、本実施形態によれば、故障発生時の減速比および車速の変化を穏やかにすることができる。

図５（ａ）は故障発生後に自動二輪車１がいったん停止し、その後に発進（以下、再発進という）する時の油圧変化に関するタイムチャートである。図５（ａ）の横軸は時間を表し、ｔ２は再発進時を示す。図５（ｂ）および図５（ｃ）も同様である。図５（ａ）から、Ｐ３は再発進後に上昇することが分かる。エンジン回転速度の上昇に伴ってオイルポンプ５１の回転速度が上昇し、潤滑回路８０の油圧が上昇するからである。Ｐ１´には変化は見られないが、本実施形態では第１油室４１は第６回路６６等を介して潤滑回路８０と連通しているので、Ｐ１はＰ３の上昇に伴って上昇する。このように、Ｐ１はエンジン回転速度の上昇に伴って上昇する。

図５（ｂ）は再発進時の減速比に関するタイムチャートである。図５（ｂ）から分かるように、Ｒ´は変化せずに一定であるのに対し、Ｒは減少する。エンジン回転速度の上昇に伴って第１油室４１の油圧Ｐ１が上昇し、プライマリプーリ３１の可動シーブ３１ａが固定シーブ３１ｂに接近するからである。このように、本実施形態によれば、最大の減速比で再発進した後、走行中に減速比が減少する。

図５（ｃ）は再発進時の車速に関するタイムチャートである。図５（ｃ）から、ＶはＶ´よりも上昇の程度が大きく（すなわち、加速度が大きく）、本実施形態によれば良好な加速特性を得ることができることが分かる。

以上のように、本実施形態によれば、大きな減速比で再発進することができると共に、再発進後に減速比が減少するので、良好な加速特性を得ることができる。

本実施形態によれば、故障時にはフェールセーフ弁５４が切り換わり、第１油室４１は潤滑回路８０、すなわちエンジン回転速度に応じて油圧が変化する回路と連通する。そのため、第１油室４１の油圧はエンジン回転速度に応じて変化することになる。エンジン回転速度が小さい再発進時には、第１油室４１の油圧は比較的低くなり、減速比は比較的大きくなる。したがって、円滑な発進が可能となる。一方、走行時には再発進時よりもエンジン回転速度が大きくなり、第１油室４１の油圧は比較的高くなるので、減速比は比較的小さくなる。したがって、滑らかな走行が可能となる。このように本実施形態によれば、故障時であっても、自動二輪車１の走行状態に合うように減速比がある程度変化するので、円滑な発進および滑らかな走行を両立させることが可能となる。本実施形態によれば、リンプホーム性を向上させることができる。

油圧回路２５はエンジン２０と連動するオイルポンプ５１を有し、潤滑回路８０は、減圧機構として機能する第２制御弁５６を介してオイルポンプ５１の吐出側部分に連通した回路である。オイルポンプ５１および第２制御弁５６により、エンジン回転速度に応じて油圧が変化する回路が構成されている。本実施形態によれば、エンジン回転速度に応じて油圧が変化する圧力変化回路を容易に構成することができる。

潤滑回路８０は、摺動部分７０に油を供給するために元々設けられていた回路である。本実施形態によれば、エンジン回転速度に応じて油圧が変化する回路として、既存の回路を流用することができる。

第３回路６３にはオリフィス５５が設けられており、故障時には、第１制御弁５３から第１油室４１に向かう油の流れはオリフィス５５によって絞られる。そのため、故障発生時に、第１油室４１の油圧が急激に変動することは防止される。したがって、故障発生時の減速比の急激な変化を防止することができる。

潤滑回路８０は第７回路６７を介して吸入回路６０に連通しており、この第７回路６７にはリリーフ弁５７が設けられている。そのため、故障発生時にフェールセーフ弁５４が切り換わり、潤滑回路８０に多くの量の油が流れ込んできたとしても、潤滑回路８０の油圧が過剰に高くなることは回避される。したがって、潤滑回路８０による円滑な潤滑動作が妨げられることはない。

第６回路６６にはオリフィス５８が設けられているので、故障時にフェールセーフ弁５７が切り換わって第１油室４１と潤滑回路８０とが連通したときに、第１油室４１の油圧は高く維持される。また、第１油室４１から油が排出される場合に、第１油室４１の油圧変動を穏やかにすることができる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態は、エンジン回転速度に応じて油圧が変化する圧力変化回路として、潤滑回路８０を利用するものであった。図６に示すように、第２実施形態は第１実施形態の油圧回路２５の一部に変更を加え、潤滑回路８０とは別に圧力変化回路を構成したものである。

第２実施形態では、第１回路６１のオイルポンプ５１の吐出側部分には、オリフィス７１が設けられている。第１回路６１のオイルポンプ５１とオリフィス７１との間の部分と、吸入回路６０のオイルポンプ５１とストレーナ５２との間の部分とは、第８回路６８を介して連通されている。第８回路６８には、オリフィス７２およびオリフィス７３が設けられている。第８回路６８のオリフィス７２とオリフィス７３との間の部分の油圧は、エンジン回転速度が大きくなると高くなり、エンジン回転速度が小さくなると低くなる。本実施形態では、第８回路６８のオリフィス７２とオリフィス７３との間の部分が圧力変化回路として利用される。

第１実施形態では、第６回路６６はフェールセーフ弁５４の第４ポート５４ｄと潤滑回路８０とを接続するものであった（図２参照）。本実施形態では、第６回路６６の一端はフェールセーフ弁５４の第４ポート５４ｄに接続され、他端は第８回路６８のオリフィス７２とオリフィス７３との間の部分に接続されている。

その他の構成は第１実施形態と同様であるので、その説明は省略する。

第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜第３実施形態＞
図７に示すように、第３実施形態は第１実施形態の油圧回路２５の一部に変更を加えたものであり、故障時の減速比の可変幅を第１実施形態よりも大きくしたものである。第３実施形態では、フェールセーフ弁５４の代わりに、フェールセーフ弁７４が設けられている。

図８（ａ）はフェールセーフ弁７４の記号を表し、図８（ｂ）はフェールセーフ弁７４の構成を表す概念図である。図８（ｂ）に示すように、フェールセーフ弁７４は電磁式の四方弁であり、第１ポート７４ａ、第２ポート７４ｂ、第３ポート７４ｃ、および第４ポート７４ｄを備えている。フェールセーフ弁７４は制御装置１０によって制御される。フェールセーフ弁７４は、制御装置１０から制御信号を受けると下向きの力を発生させるソレノイド７４ｅと、ソレノイド７４ｅによって下向きに押されるスプール７４ｐとを有している。スプール７４ｐにはランド７４ｆが形成されている。なお、ここで言う上下の方向は図中の方向に過ぎず、必ずしもフェールセーフ弁７４が設置されたときの実際の方向を意味する訳ではない。フェールセーフ弁７４には油室７６が形成され、第６回路６６と油室７６とは、連通路７５を介して連通されている。

図７および図８（ａ）に示すように、通常の運転時には、第１実施形態のフェールセーフ弁５４と同様、フェールセーフ弁７４は、第１ポート７４ａと第３ポート７４ｃとが連通し且つ第２ポート７４ｂと第４ポート７４ｄとが連通しない状態（第１の状態）となる。

故障時には、制御装置１０からフェールセーフ弁７４に対する制御信号の送信が停止され、フェールセーフ弁７４は非通電状態となる。その結果、ソレノイド７４ｅは作動せず、スプール７４ｐを下向きに押す力が消失するので、スプール７４ｐはスプリング７４ｓによって上向きに付勢される。一方、油室７６は連通路７５を介して第６回路６６と連通しているので、油室７６の油圧は第６回路６６の油圧と等しい。ランド７４ｆには油室７６の油圧が作用し、スプール７４ｐは上記油圧によって下向きの力を受ける。第６回路６６は潤滑回路８０と連通しており、第６回路６６の油圧はエンジン回転速度に応じて変化する。そのため、油室７６の油圧もエンジン回転速度に応じて変化する。

エンジン回転速度が小さい場合、油室７６の油圧は低くなる。その場合、油室７６の油圧によってスプール７４ｐを下向きに押す力は、スプール７４ｐを上向きに押すスプリング７４ｓの力よりも小さくなる。その結果、図９（ｂ）に示すように、スプール７４ｐは最も高い位置に移動する。すると、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、フェールセーフ弁７４は、第１ポート７４ａと第２ポート７４ｂとが連通し且つ第３ポート７４ｃと第４ポート７４ｄとが連通する状態（第２の状態）に切り換わる。

エンジン回転速度が大きい場合、油室７６の油圧は高くなる。その場合、油室７６の油圧によってスプール７４ｐを下向きに押す力は比較的大きくなり、例えば図１０（ｂ）に示すように、スプリング７４ｓの付勢力に対抗してスプール７４ｐを下方に移動させる。スプール７４ｐが下方に移動するとランド７４ｆも下方に移動する。そして、ランド７４ｆは第４ポート７４ｄの一部または全部を閉鎖する。図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、第４ポート７４ｄの全部が閉鎖された状態を表している。第４ポート７４ｄの開口面積はランド７４ｆの位置に依存し、ランド７４ｆが上側に位置するほど大きくなり、ランド７４ｆが下側に位置するほど小さくなる。そのため、第６回路６６および油室７６の圧力に応じて、第４ポート７４ｄの開口面積が変化する。

エンジン回転速度が比較的小さい場合、第６回路６６および油室７６の油圧が低くなるので、第４ポート７４ｄの開口面積は大きくなる。第４ポート７４ｄの開口面積が大きくなると、第３ポート７４ｃおよび第４ポート７４ｄを通じて第１油室４１から排出される油の量は多くなる。そのため、第１油室４１の油圧は低くなり、ＣＶＴ３０の減速比は大きくなる。

一方、エンジン回転速度が比較的大きい場合、第６回路６６およびおよび油室７６の油圧が高くなるので、第４ポート７４ｄの開口面積は小さくなる。第４ポート７４ｄの開口面積が小さくなると、第３ポート７４ｃおよび第４ポート７４ｄを通じて第１油室４１から排出される油の量は少なくなる。そのため、第１油室４１の油圧は高くなり、ＣＶＴ３０の減速比は小さくなる。

本実施形態によれば、潤滑回路８０の油圧の変化だけでなく、その油圧の変化に応じて第４ポート７４ｄの開口面積が変化するので、第１油室４１の可変幅をより大きくすることができる。したがって、減速比の可変幅をより大きくすることができる。本実施形態によれば、エンジン回転速度が大きくなったときに減速比をより小さくすることができ、減速比をより高速の走行に適した値にすることが可能となる。したがって、リンプホーム性を更に向上させることができる。

本発明によると、制御装置等の故障によってＣＶＴの減速比が制御できなくなるような場合であっても、車両の発進および走行を円滑に行うことができる。従って、リンプホーム性に優れたベルト式無段変速機を提供することができる。

１ 自動二輪車（車両）
２０ エンジン
２５ 油圧回路
３０ ベルト式無段変速機（ＣＶＴ）
３１ プライマリプーリ（第１プーリ）
３２ セカンダリプーリ（第２プーリ）
３３ ベルト
４１ 第１油室
４２ 第２油室
５１ オイルポンプ
５３ 第１制御弁（制御弁）
５６ 第２制御弁（減圧機構）
５４ フェールセーフ弁（切換弁）
８０ 潤滑回路（圧力変化回路）

Claims (10)

1. クランク軸を有するエンジンを備えた車両に搭載されるベルト式無段変速機であって、
   前記クランク軸のトルクを受けて回転するプライマリ軸と、
   セカンダリ軸と、
   前記プライマリ軸と共に回転しかつ互いに対向する一対の第１シーブと油を収容する第１油室とを有し、前記第１油室の油圧が高くなると前記一対の第１シーブの間隔が狭くなるように前記第１油室の油圧によって前記一対の第１シーブの間隔が調整される第１プーリと、
   前記セカンダリ軸と共に回転しかつ互いに対向する一対の第２シーブを有する第２プーリと、
   前記第１プーリおよび前記第２プーリに巻き掛けられたベルトと、
   前記第１油室に接続された油圧回路と、を備え、
   前記油圧回路は、前記第１油室の油圧を制御する制御弁と、前記エンジンの回転速度が大きくなるほど油圧が高くなるように前記エンジンの回転速度に応じて油圧が変化する圧力変化回路と、前記制御弁と前記第１油室とを連通させ且つ前記第１油室と前記圧力変化回路とを連通させない第１の状態と前記制御弁と前記第１油室とを連通させ且つ前記第１油室と前記圧力変化回路とを連通させる第２の状態とに切り換え自在な切換弁と、を備え、
   前記切換弁は、通常運転時に前記第１の状態に切り換わり、故障発生時に前記第２の状態に切り換わるように構成され、
   故障発生時の前記第２の状態において、故障の発生に伴って減速比を上昇させた後、前記エンジンの回転速度が大きくなるほど、前記圧力変化回路の油圧および前記第１油室の油圧が高くなり、前記一対の第１シーブの間隔が狭くなることによって、減速比を減少させる、ベルト式無段変速機。
2. 前記油圧回路は、前記エンジンと連動するオイルポンプを有し、
   前記圧力変化回路は、減圧機構を介して前記オイルポンプの吐出側部分に連通した回路である、請求項１に記載のベルト式無段変速機。
3. 前記圧力変化回路は、前記エンジンの摺動部分または当該ベルト式無段変速機の摺動部分に向かって開口する回路である、請求項２に記載のベルト式無段変速機。
4. 前記油圧回路は、前記圧力変化回路と前記オイルポンプの吸入側部分とを連通させる他の回路と、前記他の回路に設けられ、前記圧力変化回路の油圧が上限値を超えると開くリリーフ弁と、を備えている、請求項３に記載のベルト式無段変速機。
5. 前記油圧回路は、前記切換弁が前記第２の状態に設定されたときに前記第１油室から前記圧力変化回路に向かう油の流れを絞るオリフィスを備えている、請求項１に記載のベルト式無段変速機。
6. 前記制御弁および前記切換弁にそれぞれ制御信号を送信する制御装置を備え、
   前記制御弁は、前記制御装置から前記制御信号を受信すると、所定の最小圧力と最大圧力との間の圧力範囲内にて前記第１油室の油圧を制御し、前記制御装置から前記制御信号を受信しないと、前記制御弁の設定圧力を最大圧力とするように構成され、
   前記切換弁は、前記制御装置から前記制御信号を受信すると前記第１の状態に設定され、前記制御装置から前記制御信号を受信しないと前記第２の状態に設定されるように構成されている、請求項１に記載のベルト式無段変速機。
7. 前記油圧回路は、前記切換弁が前記第２の状態に設定されたときに前記制御弁から前記第１油室に向かう油の流れを絞るオリフィスを備えている、請求項６に記載のベルト式無段変速機。
8. 前記切換弁は、前記第２の状態のときに前記圧力変化回路の油圧が高いほど前記第１油室から前記圧力変化回路に向かう流路の面積が小さくなるように、前記圧力変化回路の油圧の大きさに応じて流路面積が変化する切換弁である、請求項１に記載のベルト式無段変速機。
9. 前記第２プーリは、油を収容する第２油室を有し、
   前記圧力変化回路は、前記エンジンの摺動部分または当該ベルト式無段変速機の摺動部分に向かって開口する回路であり、
   前記切換弁は、第１〜第４ポートを有する電磁式の四方弁であり、
   前記油圧回路は、
   前記エンジンと連動するオイルポンプと、
   前記オイルポンプの吐出側部分と前記第２油室とを連通する第１回路と、
   前記第１回路と前記四方弁の第１ポートとを連通し、前記制御弁が設けられた第２回路と、
   前記四方弁の第２ポートと前記第１油室とを連通し、オリフィスが設けられた第３回路と、
   前記第１回路と前記圧力変化回路とを連通し、前記第２油室の油圧を制御する他の制御弁が設けられた第４回路と、
   前記第３回路の前記オリフィスよりも前記第１油室側の部分と前記四方弁の第３ポートとを連通する第５回路と、
   前記四方弁の第４ポートと前記圧力変化回路とを連通し、オリフィスが設けられた第６回路と、を備え、
   前記四方弁は、通電時には前記第１ポートと前記第３ポートを連通し且つ前記第２ポートと前記第４ポートとを連通せず、非通電時には前記第１ポートと前記第２ポートとを連通し且つ前記第３ポートと前記第４ポートとを連通するように構成されている、請求項１に記載のベルト式無段変速機。
10. 請求項１〜９のいずれか一つに記載のベルト式無段変速機を備えた車両。

Images