JP6368670B2 - 無段変速機の変速機構 - Google Patents

Description

本発明は、無段変速機において機械的機構を用いて変速比を変更する変速機構に関する。

無段変速機の一つとして、それぞれ回転軸に装着された二つのプーリに、ベルトあるいはチェーンが巻き掛けられたものが開発されている。この無段変速機における各プーリには、回転軸に固定された固定シーブと回転軸に沿って移動する可動シーブとが設けられる。この可動シーブを軸方向に移動させることで、可動シーブと固定シーブとの間に形成される溝幅を変化させることにより、変速比を無段階に変更することができる。

このような無段変速機において、一般的な油圧を用いず、機械的機構を用いて可動シーブを移動させることが検討されている。たとえば、ウォームギヤによって可動シーブを軸方向に移動させる機構が提案されている。この機構には、可動シーブの軸方向移動に連動して回転するウォームホイールと、ウォームホイールに噛合するウォーム軸と、ウォーム軸を回転駆動する変速用モータとが設けられる。変速時には、変速用モータでウォーム軸を回転駆動することで、ウォームホイールを回転させる。そして、回転するウォームホイールに連動して可動シーブが軸方向に移動する（特許文献１参照）。

特開２０１３−１７６１９２号公報

ところで、可動シーブを軸方向移動させる機械的機構としては、ウォームギヤを用いるほか、ボールネジやスクリューナット，チェンジナットなどの送りネジを用いることが考えられる。たとえば、変速用モータで回転駆動されるネジ軸に螺合するナット部の移動によって、可動シーブの軸方向移動に連動するフォークを移動させる変速機構である。このフォークには、ナット部に対してネジ軸の先端側と基端側とのそれぞれに爪部が設けられる。変速時には、ネジ軸を回転させることで移動するナット部が、爪部を押圧してフォークを移動させる。これにより、フォークに連動する可動シーブを軸方向に移動させることができる。

このような変速機構では、変速比が最Ｌｏｗあるいは最Ｈｉｇｈのときに、ナット部がネジ軸の端部に位置する。この際、変速機構におけるレイアウトの制約により、フォークの爪部がネジ軸の端部周辺に配設される変速用モータやその他の周辺構造と干渉するおそれがある。
仮に、ネジ軸の軸長を延ばすことで変速用モータやその他の周辺構造に対する爪部の干渉を回避したとしても、ネジ軸やフォークの周辺に配設される他の部材や機構のレイアウトが制約されてしまう。

本発明は、上記のような課題に鑑み創案されたものであり、無段変速機の変速機構に関し、レイアウトの対応自由度を向上させることを目的の一つとする。なお、ここでいう目的に限らず、後述する〔発明を実施するための形態〕に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本発明の他の目的として位置づけることができる。

（１）上記の目的を達成するために、本発明の無段変速機の変速機構は、回転軸に固定された固定シーブと前記回転軸に沿って移動する可動シーブとを有するプーリを二つと、前記二つのプーリに巻き掛けられた可撓部材と、前記二つのプーリのうち一方の前記プーリに設けられるとともに前記可動シーブを前記固定シーブへ近接する方向に付勢する付勢機構とを備える。
本変速機構は、変速用モータで回転駆動されるネジ軸と、前記ネジ軸の外周に螺合するとともに回転する前記ネジ軸に沿って移動するナット部と、前記ナット部に係合する係合部が設けられるとともに前記ナット部の移動によって前記二つのプーリのうち他方の前記プーリの回転軸心を中心として回転されて前記他方のプーリの前記可動シーブを軸方向に移動させるプーリ駆動部材とを有する。
前記係合部は、前記他方のプーリの前記可動シーブを前記固定シーブから離隔させる方向へ移動させる際に前記ナット部が当接する側に設けられた主爪部と、前記ナット部に対して前記主爪部の反対側に設けられ、前記主爪部よりも少なくとも肉薄に形成された補助爪部とを有する。すなわち、前記補助爪部は、前記他方のプーリの前記可動シーブを前記固定シーブから離隔させる方向へ移動させる際に前記ナット部が当接するのとは反対側に設けられる。

（２）前記ナット部は、前記係合部に係合するナット係合部を有することが好ましい。前記ナット係合部は、前記係合部に対する接触面が前記ネジ軸にほぼ直交する状態において前記ネジ軸に対して直交する、前記ナット部の延在方向から視て、前記ナット係合部の前記ネジ軸に沿う厚みの中心点と前記係合部に接する接点との距離よりも大きな半径の円弧で端面が形成されることが好ましい。
（３）また、本発明の無段変速機の変速機構は、回転軸に固定された固定シーブと前記回転軸に沿って移動する可動シーブとを有するプーリを二つと、前記二つのプーリに巻き掛けられた可撓部材と、前記二つのプーリのうち一方の前記プーリに設けられるとともに前記可動シーブを前記固定シーブへ近接する方向に付勢する付勢機構とを備える。
本変速機構は、変速用モータで回転駆動されるネジ軸と、前記ネジ軸の外周に螺合するとともに回転する前記ネジ軸に沿って移動するナット部と、前記ナット部に係合する係合部が設けられるとともに前記ナット部の移動によって前記二つのプーリのうち他方の前記プーリの回転軸心を中心として回転されて前記他方のプーリの前記可動シーブを軸方向に移動させるプーリ駆動部材とを有する。
前記係合部は、前記他方のプーリの前記可動シーブを前記固定シーブから離隔させる方向へ移動させる際に前記ナット部が当接する側に設けられた主爪部を少なくとも有する。
前記ナット部は、前記係合部に係合するナット係合部を有する。
前記ナット係合部には、前記係合部に対する接触面が前記ネジ軸にほぼ直交する状態において前記ネジ軸に対して直交する、前記ナット部の延在方向から視て、前記ナット係合部の前記ネジ軸に沿う厚みの中心点と前記係合部に接する接点との距離より大きな半径の円弧で端面が形成されている。

本発明の無段変速機の変速機構によれば、変速用モータやその他の周辺構造に対する係合部の干渉を回避しつつネジ軸の長さを抑えることができる。よって、無段変速機におけるレイアウトの対応自由度を向上させることができる。

図１は、本発明の一実施形態における無段変速機を備えた車両の駆動系ユニットの要部を模式的に示す構成図である。 図２は、本発明の一実施形態における無段変速機の変速機構の要部を示す側面図である。 図３は、図２の要部断面図である。 図４は、図２の要部拡大図である。

以下、図面を参照して、本発明に関する実施の形態を説明する。
本発明の変速機構は、変速比を無段階に変速する無段変速機に適用される。本実施形態では、電気自動車に搭載された無段変速機を例に挙げて説明する。ただし、本発明は、電動モータのみを走行駆動源として搭載した車両（いわゆるＥＶ）に限らず、電動モータおよびエンジンの双方を走行駆動源として搭載した車両（いわゆるＨＥＶ）やエンジンのみを走行駆動源として搭載した車両の無段変速機に適用されてもよい。

〔Ｉ．一実施形態〕
［１．構成］
まず、車両の駆動系ユニットを説明する。図１に示すように、この駆動系ユニットには、車両の駆動源である主電動モータ（単に「電動モータ」とも言う）１Ａと、主電動モータ１Ａの出力軸と一体に連結された入力軸２Ａを有する変速機２と、変速機２に接続された減速機構６と、減速機構６に接続された差動機構７とが設けられている。

変速機２は、いわゆる副変速機構付きのベルト式無段変速機（「ＣＶＴ」とも称される）に加えて、直結ギヤ機構２０が設けられたものである。この変速機２には、入力軸２Ａから噛み合いクラッチ機構５Ａを介して回転が入力される無段変速機（以下、「バリエータ」という）３と、このバリエータ３の出力回転軸３６に連結された常時噛み合い型平行軸式歯車変速機構（以下、「副変速機構」という）４と、バリエータ３および副変速機構４を迂回するようにして入力軸２Ａと減速機構６とを直結する直結ギヤ機構２０とが設けられている。
はじめに、変速機２の基本的な構成について、バリエータ３，副変速機構４，直結ギヤ機構２０の順に各構成を説明する。

［１−１．駆動系ユニットの基本構成］
［１−１−１．バリエータ］
バリエータ３は、入力回転軸３３に接続されたプライマリプーリ３０Ｐと、出力回転軸３６に接続されたセカンダリプーリ３０Ｓと、これらのプーリ３０Ｐ，３０Ｓに巻き掛けられたベルト（可撓部材）３７とが設けられている。
プライマリプーリ３０Ｐには、入力回転軸３３に固定された固定シーブ３１と、入力回転軸３３に沿って移動可能な可動シーブ３２とが設けられる。これらシーブ３１，３２の間には、径方向断面においてＶ字状の溝（以下、「Ｖ溝」という）が形成される。ここでは、変速機２の入力軸２Ａに対して入力回転軸３３が相対回転可能に設けられている。

同様に、セカンダリプーリ３０Ｓには、出力回転軸３６に固定された固定シーブ３４と、出力回転軸３６に沿って移動可能な可動シーブ３５とが設けられ、シーブ３４，３５の間にＶ溝が形成される。
プーリ３０Ｐ，３０ＳそれぞれのＶ溝には、ベルト３７が巻き掛けられている。ベルト３７は、可撓性を有する動力伝達部材である。なお、ベルト３７に替えて、チェーン（可撓部材）といった他の可撓性動力伝達部材を用いてもよい。

なお、図１には、変速比がＬｏｗ側の状態とＨｉｇｈ側の状態とのそれぞれにおけるバリエータ３のプーリ３０Ｐ，３０Ｓおよびベルト３７を示している。プーリ３０Ｐ，３０Ｓの各外側（互いに離隔している側）の半部にＬｏｗ側の状態を示し、各内側（互いに近接している側）の半部にＨｉｇｈ側の状態を示している。ベルト３７については、Ｌｏｗ側の状態を実線で模式的に示し、Ｈｉｇｈ側の状態を各プーリ３０Ｐ，３０Ｓの内側に二点鎖線で模式的に示している。ただし、Ｈｉｇｈ側の状態は、半径方向の位置関係を仮想的に示すものであり、実際のベルト３７の位置がプーリ３０Ｐ，３０Ｓの内側半部に現れることはない。

このバリエータ３では、プーリ３０Ｐ，３０Ｓへのベルト３７の巻掛半径を変更することで、変速比が無段階に調整される。変速時におけるベルト３７の巻掛半径を変更するために、プライマリプーリ３０Ｐにおけるシーブ３１，３２間のベルト挟圧力、あるいは、セカンダリプーリ３０におけるシーブ３４，３５間のベルト挟圧力が調整される。
ベルト挟圧力は、回転軸３３，３６に沿う可動プーリ３２，３５の推力の変更によって変動する。このベルト挟圧力は、電動アクチュエータ８０Ａ，機械式反力機構８０Ｂ及び推力発生機構９によって調整されるようになっている。

プライマリプーリ３０Ｐには、電動アクチュエータ８０Ａおよび機械式反力機構８０Ｂ（以下、これらをあわせて「変速機構８」とも呼ぶ）が付設されている。また、セカンダリプーリ３０Ｓには推力発生機構９が付設されている。これらの電動アクチュエータ８０Ａ，機械式反力機構８０Ｂおよび推力発生機構９により溝幅および推力が調整される。

上記の機械式反力機構８０Ｂおよび推力発生機構９は、何れもトルクカム機構が用いられている。そのため、ベルト３７を介してプーリ３０Ｐ，３０Ｓの各トルクカム機構が稼働し、ベルト３７の伝達トルクに応じた推力が両プーリ３０Ｐ，３０Ｓに発生するようになっている。
これらの電動アクチュエータ８０Ａ，機械式反力機構８０Ｂ，推力発生機構９については、詳細を後述する。

［１−１−２．副変速機構］
副変速機構４は、複数の変速段（ここでは２速段）を有し、バリエータ３の出力回転軸３６と同軸で一体の回転軸４３に対して相対回転可能に装備されたギヤ４１，４２と、回転軸４３と平行な回転軸４６に一体に回転するように固設されたギヤ４４，４５とが設けられている。ギヤ４１とギヤ４４とは常時噛み合っており、２速ギヤ段を構成する。ギヤ４２とギヤ４５とは常時噛み合っており、１速ギヤ段を構成する。

副変速機構４には、２速ギヤ段および１速ギヤ段を選択的に切り替えるために、３ポジション式の噛み合いクラッチ機構５Ｂが装備される。噛み合いクラッチ機構５Ｂは、回転軸４３と一体に回転するクラッチハブ５４と、クラッチハブ５４に設けられた外歯５４ａにスプライン係合する内歯５５ａを有するスリーブ５５と、スリーブ５５をシフト方向に移動させるシフトフォーク５６と、シフトフォーク５６を駆動する切替用電動アクチュエータ５０Ｂとをそなえている。

ギヤ４１にはスリーブ５５の内歯５５ａと噛合しうる外歯４１ａが設けられ、ギヤ４２にはスリーブ５５の内歯５５ａと噛合しうる外歯４２ａが設けられている。
スリーブ５５は、ニュートラルポジション（Ｎ）と、２速ギヤ段を設定する２速ポジション（Ｈ）と、１速ギヤ段を設定する１速ポジション（Ｌ）との各ポジションを有し、各ポジション間をシフトフォーク５６によってスライド駆動される。

切替用電動アクチュエータ５０Ｂによりシフトフォーク５６を駆動して、スリーブ５５をギヤ４１側（２速ポジション）に移動させれば、スリーブ５５の内歯５５ａがギヤ４１の外歯４１ａと噛み合うことで、回転軸４３とギヤ４１とが一体に回転することにより、２速ギヤ段が設定される。２速ギヤ段が設定されると、バリエータ３のセカンダリプーリ３０Ｓの出力回転軸３６、即ち、回転軸４３からギヤ４１，ギヤ４４，回転軸４６を経て減速機構６に動力伝達される。

また、切替用電動アクチュエータ５０Ｂによりシフトフォーク５６を駆動して、スリーブ５５をギヤ４２側（１速ポジション）に移動させれば、スリーブ５５の内歯５５ａがギヤ４２の外歯４２ａと噛み合うことで、回転軸４３とギヤ４２とが一体に回転することにより、１速ギヤ段が設定される。１速ギヤ段が設定されると、バリエータ３のセカンダリプーリ３０Ｓの出力回転軸３６、即ち、回転軸４３からギヤ４２，ギヤ４５，回転軸４６を経て減速機構６に動力伝達される。

［１−１−３．直結ギヤ機構］
直結ギヤ機構２０には、入力軸２Ａと相対回転可能に配置された入力ギヤ（入力歯車）２１が設けられる。図示省略するが、入力ギヤ２１が副変速機構４の複数の変速歯車の１つ（ここでは、１速ギヤ段の出力側歯車であるギヤ４５）と噛合して駆動連結されている。なお、入力ギヤ２１とギヤ４５との各歯数がほぼ等しく設定され、これらのギヤ２１，４５の変速比がほぼ１．０となるようにされる。

この直結ギヤ機構２０をバリエータ３と選択的に使用するために、噛み合いクラッチ機構５Ｂと同様に構成される３ポジション式の噛み合いクラッチ機構５Ａが装備される。噛み合いクラッチ機構５Ａには、入力軸２Ａと一体に回転するクラッチハブ５１と、クラッチハブ５１に設けられた外歯５１ａにスプライン係合する内歯５２ａを有するスリーブ５２と、スリーブ５２をシフト方向（軸方向）に移動させるシフトフォーク５３と、シフトフォーク５３を駆動する切替用電動アクチュエータ５０Ａとが設けられている。

入力ギヤ２１にはスリーブ５２の内歯５２ａと噛合しうる外歯２２が設けられ、バリエータ３におけるプライマリプーリ３０Ｐの入力回転軸３３にはスリーブ５２の内歯５２ａと噛合しうる外歯３８が設けられている。
スリーブ５２は、ニュートラルポジション（Ｎ）と、バリエータ３を経由する動力伝達経路を設定するＣＶＴポジション（Ｃ）と、直結ギヤ機構２０を経由する動力伝達経路を設定する直結ポジション（Ｄ）との各ポジションを有し、シフトフォーク５３によって各ポジション間をスライド駆動される。

切替用電動アクチュエータ５０Ａによりシフトフォーク５３を駆動して、スリーブ５２を入力回転軸３３側に移動させれば、スリーブ５２の内歯５２ａが入力回転軸３３の外歯３８と噛み合うことで、入力軸２Ａとプライマリプーリ３０Ｐの固定プーリ３１とが一体に回転することにより、バリエータ３を経由する動力伝達経路が設定される。
また、切替用電動アクチュエータ５０Ａによりシフトフォーク５３を駆動して、スリーブ５２を入力ギヤ２１側に移動させれば、スリーブ５２の内歯５２ａが入力ギヤ２１の外歯２２と噛み合うことで、入力軸２Ａと入力ギヤ２１とが一体に回転することにより、直結ギヤ機構２０を経由する動力伝達経路が設定される。

なお、直結ギヤ機構２０におけるスリーブ５２の内歯５２ａを入力回転軸３３の外歯３８や入力ギヤ２１の外歯２２と円滑に噛合させるために、プライマリプーリ３０Ｐの入力回転軸３３に直結した補助電動モータ１Ｂが設けられている。補助電動モータ１Ｂは、噛み合いクラッチ機構５Ａによる切り替え動作中に、入力回転軸３３を回転駆動して、副変速機構４の何れかの変速段の入力側と出力側との回転同期を促進するために装備される。この補助電源モータ１Ｂは、上述した副変速機構４においてスリーブ５５の内歯５５ａをギヤ４１の外歯４１ａとギヤ４２の外歯４２ａとを回転同期させて円滑に噛合させるためにも用いられる。そのため、噛み合いクラッチ機構５Ａ，５Ｂともにシンクロ機構は不要であるが、シンクロ機構を装備すれば同期がより促進され、また、補助電動モータ１Ｂを用いず回転同期されない場合にはシンクロ機構の装備が必須である。

［１−１−４．減速機構および差動機構］
減速機構６には、副変速機構４の回転軸４６と一体に回転するように固設されたギヤ６１と、回転軸４６と平行な回転軸６５と一体に回転するように固設されてギヤ６１と噛合するギヤ６２と、回転軸６５と一体に回転するように固設されたギヤ６３と、差動機構７の入力ギヤであってギヤ６３と噛合するギヤ６４とが設けられる。ギヤ６１とギヤ６２との間でそのギヤ比に応じて減速され、さらに、ギヤ６３とギヤ６４との間でそのギヤ比に応じて減速される。

差動機構７は、図示省略する左右駆動輪の差動を許容しながら減速機構６のギヤ６４からの入力を各駆動輪（図示略）に出力するものである。この差動機構７では、左右のサイドギヤに接続された車軸７Ｌ，７Ｒに図示しない駆動輪がそれぞれ結合されている。

［１−２．駆動系ユニットの詳細構成］
次に、電動アクチュエータ８０Ａ，機械式反力機構８０Ｂおよび推力発生機構９について、詳細に説明する。ここでは、推力発生機構９，機械式反力機構８０Ｂ，電動アクチュエータ８０Ａの順に説明する。

［１−２−１．推力発生機構］
推力発生機構９には、トルクカム機構９０が設けられている。このトルクカム機構９０は、それぞれ螺旋状に傾斜したカム面９１ａ，９３ａを有する一対のカム部材９１，９３が、各カム面９１ａ，９３ａを摺接させるようにして同軸上に対をなして並置された端面カムである。一対のカム部材９１，９３は、固定カム部材９３が変速機２のケーシングに固定され、可動カム部材９１が出力回転軸３６に沿って移動可能に設けられている。

一対のカム部材９１，９３が相対回転することで、これらのカム部材９１，９３が軸方向に相互に離接してその軸方向長さが変更されると同時に、可動カム部材９１にセカンダリプーリ３０Ｓの可動シーブ３５が圧接されて推力が調整される。これらのカム面９１ａ，９３ａの相互間にはボール（鋼球）９５が介装され、摺接部分をボール９５によって点接触とするボールトルクカム機構を採用しており、各カム面９１ａ，９３ａは滑らかに摺動する。

ところで、たとえば車両の停止時には電動モータ１Ａ，１Ｂからの入力トルクが作用しない。この場合、トルクカム機構９０による推力が発生しない。そのため、推力発生機構９には、車両の発進時などの初期駆動時においてもベルト３７を確実にクランプして滑りを防止することができるように、セカンダリプーリ３０Ｓの溝幅を狭める方向へ付勢する機構としてリターンスプリング（付勢機構）９４が装備されている。

すなわち、バリエータ３は、リターンスプリング９４によって変速比がＬｏｗ側に付勢されている。このとき、セカンダリプーリ３０Ｓでは、出力回転軸３６に沿って可動シーブ３５が固定シーブ３６に近接する方向（Ｌｏｗ側）に付勢され、プライマリプーリ３０Ｐでは、ベルト３７を介して、入力回転軸３３に沿って可動シーブ３２が固定シーブ３１から離隔する方向（Ｌｏｗ側）に付勢される。つまり、いわゆるＬｏｗノーマルのバリエータ３を用いている。

［１−２−２．機械式反力機構］
機械式反力機構８０Ｂは、推力発生機構９のトルクカム機構９０と同様に、それぞれ螺旋状に傾斜したカム面８３ａ，８４ａを有する一対のカム部材８３，８４が、各カム面８３ａ，８４ａを摺接させるようにして同軸上に対をなして並置された端面カムである。一対のカム部材８３，８４は、固定カム部材８４が変速機２のケーシングに固定され、可動カム部材８３が入力回転軸３３に沿って移動可能に設けられている。

一対のカム部材８３，８４が相対回転すると、これらのカム部材８３，８４が軸方向に相互に離接してその軸方向長さが変更されると同時に、可動カム部材８３の摺接面８３ｂがプライマリプーリ３０Ｐの可動プーリ３２の背面３２ａにスラストベアリングなどを介して圧接されて推力が調整される。なお、ここでは、摺接するカム面８３ａ，８４ａの相互間にボール（鋼球）８５が介装され、摺接部分をボール８５によって点接触とするボールトルクカム機構を採用しており、各カム面８３ａ，８４ａは、滑らかに摺動する。

［１−２−３．電動アクチュエータ８０Ａ］
電動アクチュエータ８０Ａは、プライマリプーリ３０Ｓの可動シーブ３２を移動させる装置である。この電動アクチュエータ８０Ａには、送りネジが用いられている。送りネジとは、雄ネジが形成されたネジ軸と、この雄ネジに螺合する雌ネジが形成されたナット部とを有し、ネジ軸を回転させることでナット部を軸方向に移動させる（送る）機構である。
送りネジとしては、いわゆるボールネジやスクリューナット，チェンジナットなどが挙げられる。ここでは、送りネジとしてボールネジが用いられている。

以下、電動アクチュエータ８０Ａを具体的に説明する。
電動アクチュエータ８０Ａには、変速用モータ８１により駆動されるボールネジ７０と、ボールネジ７０と係合するフォーク（係合部）１１と、フォーク１１が一体に結合されたホイール（プーリ駆動部材）１０とが設けられている。

〈ボールネジ〉
ボールネジ７０には、変速用モータ８１によって回転駆動されるネジ軸８２と、図示省略するボールを介して螺合するナット部７１とが設けられている。
ネジ軸８２は、外周に雄ネジが形成された軸状の部材である。このネジ軸８２は、図２に示すように、プライマリプーリ３０Ｓの回転軸心Ｃ₁に対して直交する軸心Ｃ₂と同心に配置されている。ここでは、ネジ軸８２の基端部８２ａおよび先端部８２ｂのそれぞれが軸受けを介して支持されている。

ナット部７１は、ネジ軸８２の雄ネジに螺合する雌ネジが内周に形成されている。そのため、ネジ軸８２が回転すると、軸心Ｃ₂に沿ってナット部７１が移動（変位）する。
図３に示すように、ナット部７１は、ネジ軸８２の軸心Ｃ₂に沿う方向から視て矩形状のナット本体部７２の側部に、突部（ナット係合部）７３が突設されたナットトラニオンである。

ナット本体部７２には、軸心Ｃ₂に沿ってネジ軸８２の外径に対応する穴が穿設されている。なお、図３では図示省略するが、ナット本体部７２とネジ軸８２との間にはボールが介装されており、ナット本体部７２に対してネジ軸８２が円滑に回転する。
図４に示すように、突部７３は、ネジ軸８２を基準として先端側の端面７３ａと基端側の端面７３ｂとのそれぞれが、回転軸心Ｃ₁に沿う方向から視て円弧状（曲面状）に形成されている。

先端側の端面７３ａおよび基端側の端面７３ｂがなす円弧の半径は、後述する爪部１３，１４との係合時に印加される最大トルクに基づいて設定される。このように設定された先端側の端面７３ａがなす円弧は、突部７３において軸心Ｃ₂に沿う方向の厚み（フォーク１１に対する突部７３の接触面がネジ軸８２の軸心Ｃ₂にほぼ直交する状態において、ネジ軸８２の軸心Ｃ₂に沿う厚み）の中心点７３Ａよりも基端側にオフセットした箇所が中心Ｃ₃となる。すなわち、先端側の端面７３ａは、中心点７３Ａと爪部１３への接触点（接点）７３Ｂとの距離より大きな半径の円弧で形成されている。なお、基端側の端面７３ｂがなす円弧についても、中心点７３Ａよりも先端側にオフセットした箇所が中心に設定されている。

〈ホイール〉
図２に示すように、ホイール１０は、変速機２の入力軸２Ａ，プライマリプーリ３０Ｓの入力回転軸３３，可動カム部材８３の回転軸心Ｃ₁と同心に配置されている。
このホイール１０は、可動カム部材８３の外周にセレーション結合されている。ここでは、ホイール１０および可動カム部材８３それぞれに回転軸心Ｃ₁に沿って形成されたセレーション溝にボール１９が介装されたセレーション結合とされる。そのため、ホイール１０は、可動カム部材８３と一体に回転するとともに、可動カム部材８３の軸方向移動を許容する。したがって、ホイール１０の回転に連動して、回転軸心Ｃ₁に沿って（入力回転軸３３に沿って）可動シーブ３２が移動する。つまり、可動シーブ３２の軸方向位置は、ホイール１０の回転位相に応じたものとなる。

ここでは、図２に白抜きの矢印で示すように、ホイール１０が時計回りに回転することで、可動シーブ３２が固定シーブ３１に接近し、変速比がＨｉｇｈ側に変更される。反対に、ホイール１０が反時計回りに回転することで、可動シーブ３２が固定シーブ３１から離隔し、変速比がＬｏｗ側に変更される。
以下の説明では、ホイール１０の回転方向について、変速比がＨｉｇｈ側に変更される側を進角側と呼び、変速比がＬｏｗ側に変更される側を遅角側と呼ぶ。

〈フォーク〉
フォーク１１は、ホイール１０の外周へ向けて突出するように設けられ、ホイール１０に対して一体に結合されている。そのため、ホイール１０が回転すると、回転軸心Ｃ₁を基準とした周方向に沿ってフォーク１１が揺動（変位）する。さらに、フォーク１１は、回転軸心Ｃ₁に沿う方向から視たときに、軸心Ｃ₂（ネジ軸８２）に沿ってフォーク１１が移動する。

このフォーク１１は、上述したナット部７１の軸心Ｃ₂に沿う側面に当接させることによりナット部７１のネジ軸８２に対する回転を規制するとともに、ナット部７１の突部７３と係合する部材である。
フォーク１１には、内周側（回転軸心Ｃ₁側）のフォーク本体部１２と、フォーク本体部１２から外周に突出するように設けられた二つの爪部１３，１４とが設けられる。爪部１３，１４は、回転軸心Ｃ₁を中心とする径方向に沿って直線状に延びるように形成されている。
爪部１３，１４の間には、ナット部７１の突部７３が配置される。

具体的には、突部７３に対してネジ軸８２の先端部８２ｂ側（以下、単に「先端側」という）、即ち、プライマリプーリ３０Ｐの可動シーブ３２を固定シーブ３１から離隔させる方向へ移動させる際に突部７３が当接する側に主爪部１３が設けられる。言い換えれば、突部７３に対して、リターンスプリング９４による付勢力が入力される側（付勢力の反力が作用する側）に主爪部１３が設けられる。
反対に、突部７３に対してネジ軸８２の基端部８２ａ側（以下、単に「基端側」という）、即ち、プライマリプーリ３０Ｐの可動シーブ３２を固定シーブ３１へ離隔させる方向へ移動させる際に突部７３が当接するのとは反対側に補助爪部１４が設けられる。
このように、フォーク１１には、本体部１２の進角側に主爪部１３が突設され、本体部１２の遅角側に補助爪部１４が突設される。

補助爪部１４は、主爪部１３よりも少なくとも肉薄に形成されている。ここでは、主爪部１３よりも補助爪部１４のほうが、回転軸心Ｃ₁を基準とする周方向の寸法（軸心Ｃ₂に沿う方向の寸法、即ち肉厚）が小さく（薄く）、さらに、回転軸心Ｃ₁を基準とする径方向の寸法（フォーク本体部１２からの突出する寸法）が小さく形成されている。
主爪部１３は、上述したリターンスプリング９４によりＬｏｗ側に付勢されることから、突部７３を基端側へ押圧するように付勢している。すなわち、突部７３における先端側の端面７３ａは、主爪部１３に対して圧接されている。一方、補助爪部１４は、突部７３に対して間隔をおいて配置される。

［１−３．制御装置］
この車両には、電気自動車にかかる広汎なシステムを制御するＥＶＥＣＵ１１０と、変速機２の要部を制御するＣＶＴＥＣＵ１００とが備えられている。各ＥＣＵ１１０，１００は、それぞれメモリ（ＲＯＭ，ＲＡＭ）及びＣＰＵ等で構成されるコンピュータである。ＣＶＴＥＣＵ１００は、電動モータ１Ａ、変速機構８の電動アクチュエータ８０Ａを構成する変速用モータ８１および電動アクチュエータ５０Ａ，５０Ｂの作動などをＥＶＥＣＵ１１０からの指令または情報や他のセンサ類からの情報に基づいて制御する。

本実施形態では、ＣＶＴＥＣＵ１００により実施される種々の制御のうち、変速用モータ８１の制御に着目して説明する。すなわち、バリエータ３の変速制御について説明する。
ＣＶＴＥＣＵ１００は、主爪部１３に対する突部７３の圧接状態を制御することで、バリエータ３の変速比を制御する。

Ｈｉｇｈ側への変速比の変更時には、リターンスプリング９４による付勢力よりも大きいトルクで変速用モータ８１を一方（Ｈｉｇｈ側）に回転駆動する。そのため、ネジ軸８２が一方に回転してナット部７１が先端側に移動する。そして、移動するナット部７１の突部７３に押圧（圧接）される主爪部１３も先端側に移動する。これにより、主爪部１３が設けられるフォーク１１に結合されたホイール１０もＨｉｇｈ側（進角側）に回転し、プライマリプーリ３０Ｐの可動シーブ３２が固定シーブ３３に接近するように移動する。

反対に、Ｌｏｗ側への変速比の変更時には、リターンスプリング９４による付勢力よりも小さく、且つ、この付勢力に少なくとも対抗するトルクで変速用モータ８１を他方（Ｌｏｗ側）に回転駆動する。そのため、ネジ軸８２が他方（Ｌｏｗ側）に回転してナット部７１が基端側に移動する。このとき、ナット部７１の突部７３と主爪部１３とが圧接した状態が保たれている。そして、主爪部１３が設けられるフォーク１１に結合されたホイール１０もＬｏｗ側（遅角側）に回転し、プライマリプーリ３０Ｐの可動シーブ３２が固定シーブ３３から離隔するように移動する。

このように、ネジ軸８２におけるナット部７１の位置を移動させることで、変速比に対応する可動シーブ３２の軸方向位置が制御される。そのため、変速比が最Ｌｏｗのときには、ナット部７１がネジ軸８２の基端部に位置する。

ところで、異物の混入や各部材のひっかかりといった不具合により、リターンスプリング９４の付勢力によってフォーク１１を基端側に移動させることができない場合（以下、「メカロック時」という）がありうる。このようなメカロック時においても、ナット部７１の突部７３によりフォーク１１を押圧することにより、プライマリプーリ３０Ｐの可動シーブ３２を軸方向に移動させて、変速比が変更される。
メカロック時において変速比をＬｏｗ側に変速する際には、変速用モータ８１を他方（Ｌｏｗ側）に回転駆動することで、ナット部７１の突部７３により補助爪部１４が押圧される。すなわち、補助爪部１４は、メカロック時に対応するためのフェールセーフ用として機能する。

［２．作用および効果］
本実施形態におけるバリエータ３の変速機構８は、上述のように構成されるため、以下のような作用および効果を得ることができる。
バリエータ３は、リターンスプリング９４によって変速比がＬｏｗ側に付勢されているため、ナット部７１の突部７３は主爪部１３から基端側へ付勢されている。このような変速機構８では、主爪部１３に対するナット部７１の突部７３の圧接状態を制御するだけで、バリエータ３の変速比を変更することができる。

ただし、ナット部７１の突部７３に対して基端側に補助爪部１４が設けられていなければ、メカロック時に変速比をＬｏｗ側へ変速することができない。しかし、本変速機構８のフォーク１１には、突部７３に対して基端側にも補助爪部１４が設けられている。そのため、メカロック時であっても、ナット部７１の突部７３で補助爪部１４を押圧することで、変速比をＬｏｗ側に変速することができる。

たとえば、ナット部７１の突部７３に対して、先端側と基端側との双方に同様の爪部が形成される機構（以下、「所定機構」という）では、変速比が最Ｌｏｗのときにネジ軸８２の基端部８２ａに位置する基端側の爪部が、変速用モータ８１やその周辺構造に干渉するおそれがある。この干渉は、ネジ軸８２を延長することにより、最Ｌｏｗにおけるナット部７１の位置を変速用モータ８１から離隔させることで回避することはできる。しかし、ネジ軸８２を延長すると、変速機２の大型化，レイアウトの制約の増大の他、重量やコストの増加などの種々の不具合が発生しうる。

これに対して、本変速機構８では、ナット部７１の突部７３に対して基端側に設けられる補助爪部１４が主爪部１３よりも肉薄に形成されているので、フォーク１１における基端部側の構成を小型化することができる。したがって、変速用モータ８１やその周辺構造に対するフォーク１１の干渉を抑えつつネジ軸８２の長さを抑えることができる。よって、バリエータ３におけるレイアウトの対応自由度を向上させることができる。さらに、所定機構で発生しうる種々の不具合を改善することができる。

メカロック時には、リターンスプリング９４による付勢力だけでは基端側へ突部７３を移動させることまではできないため、変速用モータ８１を他方（Ｌｏｗ側）に回転駆動することで、ナット部７１の突部７３により補助爪部１４が押圧される。このようなメカロック時には、たとえば故障状態と判断されることで、駆動源である主電動モータ１Ａ，補助電動モータ１Ｂの出力トルクが規制される。そのため、機械式反力機構８０Ｂのトルクカム機構や推力発生機構９のトルクカム機構９０には、規制されたトルクに応じた大きさのトルクしか発生しない。よって、補助爪部１４の負荷も小さくなり、補助爪部１４に要求される強度あるいは剛性が主爪部１３よりも低いものとなる。このように、メカロック時におけるＬｏｗ側への変速時にはさほど大きなトルクを必要としないので、補助爪部１４は、比較的大きなトルクが作用する主爪部１３のような強度あるいは剛性を必要とせず、上述の通り主爪部１３よりもサイズを小さくできる。したがって、補助爪部１４は、主爪部１３よりも肉薄に形成されていても、メカロック時に変速比をＬｏｗ側に変速する際に要求される強度あるいは剛性が確保されている。よって、メカロック時においても確実に変速比を変更することができる。

仮に、ナット部７１の突部における先端側の端面が回転軸心Ｃ₁に沿う方向から視て直線状に形成されていれば、その端面の角部だけが主爪部１３に対して摺接することになり、応力集中により突部の耐久性が低下しうる。
これに対し、突部７３における先端側の端面７３ａは、回転軸心Ｃ₁に沿う方向から視て円弧状に形成されているため、主爪部１３に対する端面７３ａの摺接箇所が移動する。よって、突部７３に対して印加される応力を分散させることができ、突部７３の耐久性を確保することができる。

さらに、先端側の端面７３ａがなす円弧は、突部７３の中心点７３Ａと接触面７３Ｂとの距離よりも大きな半径に設定されている。そのため、中心点７３Ａに円弧の中心が設定される端面に比較して、大きな円弧が先端側の端面７３ａに形成されている。よって、中心点７３Ａに円弧の中心が設定される端面を有する突部に比較して、主爪部１３との係合時に印加されるトルクへの耐久性を向上させることができる。
同様に、突部７３における基端側の端面７３ｂは、回転軸心Ｃ₁に沿う方向から視て円弧状に形成されているため、補助爪部１４に対する摺接箇所が移動することになり、突部７３の耐久性が確保される。

仮に、基端側の端面がなす円弧の曲率を変えずに中心を中心点７３Ａに設定した場合には、軸心Ｃ₂に沿う突部の寸法が長くなり、これに対応して補助爪部を更に基端側（遅角側）に設けることが考えられる。このような構造では、バリエータ３の変速比が最Ｌｏｗのときに、変速用モータ８１やその周辺構造に補助爪部が干渉しやすくなる。これに対して、基端側の端面７３ｂは、中心点７３Ａよりも先端側にオフセットした箇所が中心とされているため、変速用モータ８１やその周辺構造への補助爪部１４の干渉を抑えることに寄与する。

〔ＩＩ．変形例〕
以上、一実施形態について説明したが、本発明は上述の一実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。上述した一実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、適宜組み合わせてもよい。
ナット部７１の突部７３における端面７３ａ，７３ｂは、回転軸心Ｃ₁に沿う方向から視た形状が円弧状（曲面状）に限られるものではなく、種々の形状を採りうる。
さらに、突部７３を省略して、ナット部７１に形成された凹部や、ナット本体部７２の移動方向前後端面にフォーク１１が係合してもよい。

フォーク１１には、少なくとも主爪部１３が設けられていればよく、補助爪部１４は設けられなくてもよい。この場合、メカロック時にはバリエータ３の変速比をＬｏｗ側に変更することができないものの、変速用モータ８１やその周辺構造への干渉をさらに抑えて、レイアウトの対応自由度をより高めることができる。さらに、フォーク１１の製造コストや重量を低減させることもできる。

バリエータ３の変速比をＬｏｗ側に付勢するものであれば、リターンスプリングに限らず、油圧機構や電動アクチュエータといった他の付勢機構を用いてもよい。この場合、上述した変速機構８は、プライマリプーリ３０Ｐに限らず、セカンダリプーリ３０Ｓに設けられてもよい。なお、変速機構８がセカンダリプーリ３０Ｓに設けられる場合、付勢機構は、プライマリプーリ３０Ｓにおいて可動シーブ３２を固定シーブ３１に近接させて変速比をＨｉｇｈ側に付勢するものとなる。
さらにまた、上記実施形態では、図２において変速用モータ８１をネジ軸８２の左側に配置した構造で説明したが、本発明は、他の構成は変更しないまま、変速用モータ８１をネジ軸８２の右側に配置した場合でも成立する。この場合は、ネジ軸８２の左側にある周辺構造機構への干渉が防止され、レイアウトの自由度を向上させることができる。

１Ａ 主電動モータ（電動モータ）
１Ｂ 補助電動モータ
２ 自動変速機
２Ａ 入力軸
３ ベルト式無段変速機（バリエータ）
４ 常時噛み合い型平行軸式歯車変速機構（副変速機構）
５Ａ，５Ｂ 噛み合いクラッチ機構
７ 差動機構
８ 変速機構
９ 推力発生機構（機械式反力機構）
１０ ホイール（プーリ駆動部材）
１１ フォーク（係合部）
１２ フォーク本体部
１３ 主爪部
１４ 補助爪部
１９ ボール
２０ 直結ギヤ機構
２１ 入力ギヤ（入力歯車）
３０Ｐ プライマリプーリ
３０Ｓ セカンダリプーリ（出力部）
３１，３４ 固定プーリ
３２，３５ 可動プーリ
３３ 入力回転軸
３６ 出力回転軸
３７ ベルト
５０Ａ，５０Ｂ 切替用電動アクチュエータ
７０ ボールネジ（送りネジ）
７１ ナット部
７２ ナット本体部
７３ 突部（ナット係合部）
７３Ａ 中心点
７３Ｂ 接触点（接点）
７３ａ 先端側の端面
７３ｂ 基端側の端面
８０Ａ 電動アクチュエータ
８０Ｂ 機械式反力機構
８１ 変速用モータ
８２ ネジ軸
８２ａ 基端部
８２ｂ 先端部
８３ 可動カム部材
８４ 固定カム部材
８３ａ，８４ａ カム面
８５ ボール
９０ トルクカム機構（トルクカム装置）
９１，９３ カム部材
９１ａ，９３ａカム面
９４ リターンスプリング（付勢機構）
９５ ボール
Ｃ₁ プライマリプーリ３０Ｓの回転軸心
Ｃ₂ ネジ軸８２の軸心
Ｃ₃ 中心点７３Ａよりも基端側にオフセットした箇所

Claims (3)

1. 回転軸に固定された固定シーブと前記回転軸に沿って移動する可動シーブとを有するプーリを二つと、
   前記二つのプーリに巻き掛けられた可撓部材と、
   前記二つのプーリのうち一方の前記プーリに設けられ、前記可動シーブを前記固定シーブへ近接する方向に付勢する付勢機構とを備えた無段変速機の変速機構であって、
   変速用モータで回転駆動されるネジ軸と、
   前記ネジ軸の外周に螺合し、回転する前記ネジ軸に沿って移動するナット部と、
   前記ナット部に係合する係合部が設けられるとともに、前記ナット部の移動によって前記二つのプーリのうち他方の前記プーリの回転軸線を中心として回転されて前記他方のプーリの前記可動シーブを軸方向に移動させるプーリ駆動部材とを有し、
   前記係合部は、
   前記他方のプーリの前記可動シーブを前記固定シーブから離隔させる方向へ移動させる際に前記ナット部が当接する側に設けられた主爪部と、
   前記ナット部に対して前記主爪部の反対側に設けられ、前記主爪部よりも少なくとも肉薄に形成された補助爪部とを有する
   ことを特徴とする無段変速機の変速機構。
2. 前記ナット部は、前記係合部に係合するナット係合部を有し、
   前記ナット係合部には、
   前記係合部に対する接触面が前記ネジ軸にほぼ直交する状態において前記ネジ軸に対して直交する、前記ナット部の延在方向から視て、前記ナット係合部の前記ネジ軸に沿う厚みの中心点と前記係合部に接する接点との距離より大きな半径の円弧で端面が形成された
   ことを特徴とする、請求項１に記載の無段変速機の変速機構。
3. 回転軸に固定された固定シーブと前記回転軸に沿って移動する可動シーブとを有するプーリを二つと、
   前記二つのプーリに巻き掛けられた可撓部材と、
   前記二つのプーリのうち一方の前記プーリに設けられ、前記可動シーブを前記固定シーブへ近接する方向に付勢する付勢機構とを備えた無段変速機の変速機構であって、
   変速用モータで回転駆動されるネジ軸と、
   前記ネジ軸の外周に螺合し、回転する前記ネジ軸に沿って移動するナット部と、
   前記ナット部に係合する係合部が設けられるとともに、前記ナット部の移動によって前記二つのプーリのうち他方の前記プーリの回転軸線を中心として回転されて前記他方のプーリの前記可動シーブを軸方向に移動させるプーリ駆動部材とを有し、
   前記係合部は、
   前記他方のプーリの前記可動シーブを前記固定シーブから離隔させる方向へ移動させる際に前記ナット部が当接する側に設けられた主爪部を少なくとも有し、
   前記ナット部は、前記係合部に係合するナット係合部を有し、
   前記ナット係合部には、
   前記係合部に対する接触面が前記ネジ軸にほぼ直交する状態において前記ネジ軸に対して直交する、前記ナット部の延在方向から視て、前記ナット係合部の前記ネジ軸に沿う厚みの中心点と前記係合部に接する接点との距離より大きな半径の円弧で端面が形成された
   ことを特徴とする無段変速機の変速機構。

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