JP7439343B2 - 変速装置 - Google Patents

Description

本発明は、変速装置に関する。

スクータ等のスイングユニットに用いられるＶベルト式無段変速機において、駆動プーリをアクチュエータで駆動する電子制御式ＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）とした変速装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１９－２７５１３号公報

ところで、上記従来のＶベルト式無段変速機では、プーリの可動傘体を軸方向移動させるための送りねじ機構として、ボールねじを用いることが一般的であった。しかし、ボールねじはコストが高く、ボールねじに代わり台形ねじや角ねじといった通常ねじを用いることが検討されている。この場合、単にボールねじを通常ねじに置換するのみでは、可動傘体の軸方向の推力が高まった際に送りねじ機構のフリクションが増大してしまう。このため、プーリをアクチュエータで駆動する場合、アクチュエータの出力にフリクション分を上乗せする必要が生じ、変速装置の制御性（荷重コントロール性）に影響を与えるという課題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、コストを抑えた上で装置全体の制御性を高めることができる変速装置を提供する。

本発明の第一の態様は、軸方向に固定された固定傘体（１３，１７）と、前記固定傘体（１３，１７）に対して軸方向に移動可能な可動傘体（１４，１８）と、を備える傘体対（１１，１５）と、前記傘体対（１１，１５）に巻き掛けられ、前記固定傘体（１３，１７）と前記可動傘体（１４，１８）との間に挟持される無端部材（１９）と、前記可動傘体（１４，１８）を軸方向に移動させる動力装置（３１，４１）と、を備える変速装置（１０Ａ）において、前記動力装置（３１，４１）と前記可動傘体（１４，１８）とは、螺合部（３９，４９）を介して接続され、前記動力装置（３１，４１）は、前記可動傘体（１４，１８）を前記固定傘体（１３，１７）に近付く側に押す方向の力と、前記可動傘体（１４，１８）を前記固定傘体（１３，１７）から離れる側に戻す方向の力と、を予め定めた周期で交互に付与する押し戻し制御を実施することを特徴とする。

この構成によれば、可動傘体を軸方向に移動させて無端部材の巻き掛け径を変化させる変速制御において、押し戻し制御によって戻し方向の力を可動傘体に周期的に付与することで、フリクションを抜くことが可能となる。すなわち、無端部材および傘体対の間のフリクションを周期的に除去しつつ、かつ可動傘体を軸方向移動させるための送りねじ機構のフリクションも周期的に除去しつつ、可動傘体を軸方向移動させて巻き掛け径を変化させることが可能となる。したがって、可動傘体を軸方向移動させる送りねじ機構にボールねじ以外の通常ねじ（台形ねじ、角ねじ等）を用いた上、アクチュエータの容量を削減してコストダウンを図った上で、変速動作をスムーズに行うことができ、アクチュエータを含む装置全体の制御性を高めることができる。

本発明の第二の態様は、上記第一の態様において、前記押し戻し制御は、前記可動傘体（１４，１８）を前記固定傘体（１３，１７）側に押す時間（ｔ１）が、前記可動傘体（１４，１８）を前記固定傘体（１３，１７）と反対側に戻す時間（ｔ２）よりも長いことを特徴とする。
この構成によれば、可動傘体は無端部材の張力により固定傘体から離れる側（戻し側）に付勢されるが、可動傘体の戻し時間を押し時間よりも短く抑えることで、可動部材が戻り過ぎることを抑制し、変速への影響を抑えることができる。

本発明の第三の態様は、上記第一又は第二の態様において、前記螺合部（３９，４９）には、台形ねじ、角ねじおよび三角ねじの何れかが用いられることを特徴とする。
この構成によれば、押し戻し制御により送りねじ機構のフリクションを抜くことで、ボールねじに代わり台形ねじ等の通常ねじを用いた場合にも、ねじロックの懸案を抑えることができる。このため、通常ねじの採用によるコストダウンを図った上で、変速動作をスムーズに行うことができる。

本発明の第四の態様は、上記第一から第三の態様の何れか一つにおいて、前記押し戻し制御における前記可動傘体（１４，１８）を戻す方向の力は、前記螺合部（３９，４９）のフリクションを規定量だけ越える値に設定され、かつ前記規定量は一定に設定されることを特徴とする。
この構成によれば、可動傘体は無端部材の張力により固定傘体から離れる側（戻し側）に付勢されるが、可動傘体を戻す力を螺合部のフリクションを規定量越える程度で一定に保つことで、可動傘体が戻り過ぎることを抑制し、変速への影響を抑えることができる。

本発明の第五の態様は、上記第一から第四の態様の何れか一つにおいて、前記可動傘体（１４，１８）を押す方向の力は、前記傘体対（１１，１５）への要求負荷に応じて可変であることを特徴とする。
この構成によれば、アクセル開度等に基づく要求負荷（推力）に応じて、可動傘体を押す力を可変とし、変速動作をスムーズかつ迅速に行うことができる。

本発明の第六の態様は、上記第一から第五の態様の何れか一つにおいて、一対の前記傘体対（１１，１５）に渡って前記無端部材（１９）が巻き掛けられて無段変速機（１０）が構成され、一対の前記傘体対（１１，１５）の一方は、入力装置（３）から動力が入力されるとともに、前記無段変速機（１０）のレシオ制御を行い、一対の前記傘体対（１１，１５）の他方は、出力装置（２５）に動力を出力するとともに、前記無段変速機（１０）の荷重制御を行い、前記押し戻し制御は、前記荷重制御を行う側の前記傘体対（１５）で行うことを特徴とする。
この構成によれば、アクセル開度等に基づき要求負荷（推力）が頻繁に変化する荷重制御側に対し、押し戻し制御を組み込むことで、可動傘体の送りねじ機構にボールねじではない通常ねじを用いた場合にも、ねじロックの発生を抑制することができる。

本発明の変速装置によれば、コストを抑えた上で装置全体の制御性を高めることができる。

実施形態のパワーユニットの側面図である。 図１のＩＩ-ＩＩ断面図であり、上記パワーユニットの主要軸に沿う断面図である。 実施形態の変速装置の構成図である。 上記変速装置の制御パラメータの変化を示すタイムチャートである。 上記変速装置の作用を示すグラフである。 上記変速装置の制御の要部を示すフローチャートである。 上記変速装置の制御の応用例を示すフローチャートである。

＜パワーユニット＞
図１、図２は、例えばスクータ型の自動二輪車に搭載されるスイング式のパワーユニット１を示している。パワーユニット１は、前部が車体フレーム（不図示）に上下揺動可能に支持され、後部がリアクッション（不図示）を介して車体フレームに支持される。パワーユニット１の後部には、駆動輪である後輪２が一体揺動可能に支持される。なお、以下の説明に用いる図面において、矢印ＦＲは車両前方、矢印ＵＰは車両上方、矢印ＬＨは車両左方をそれぞれ示している。

パワーユニット１は、内燃機関であるエンジン３を駆動源とする。エンジン３の後部左側には、Ｖベルト式無段変速機１０を収容する伝動ケース７が一体に設けられている。以下、Ｖベルト式無段変速機１０を単に変速機１０ということがある。

エンジン３は、クランク軸４を左右方向（車幅方向）に沿わせた単気筒エンジンである。エンジン３は、クランク軸４を収容するクランクケース５と、クランクケース５の前端部から前方に向けて前上がりに突出するシリンダ６と、を備えている。クランクケース５の左側部から後方に向けて、伝動ケース７が設けられている。

伝動ケース７の後部の車幅方向内側には、減速ギア機構８が一体的に取り付けられている。減速ギア機構８は、減速ギア群８ａと、減速ギア群８ａを収容するギアケース８ｂと、を備えている。ギアケース８ｂの右方（車幅方向内側）には後輪車軸２ａが突出し、この後輪車軸２ａに後輪２が一体回転可能に支持されている。

エンジン３のクランク軸４の回転動力は、Ｖベルト式無段変速機１０に入力され、Ｖベルト式無段変速機１０で変速がなされる。Ｖベルト式無段変速機１０で変速後の回転動力は、遠心クラッチ２３および減速ギア機構８を介して、後輪車軸２ａひいては後輪２に出力される。以下、遠心クラッチ２３および減速ギア機構８をＶベルト式無段変速機１０の出力装置２５と総称することがある。Ｖベルト式無段変速機１０の入力装置はエンジン３である。

＜Ｖベルト式無段変速機＞
Ｖベルト式無段変速機１０は、駆動力伝達とともに変速を行う。Ｖベルト式無段変速機１０は、変速を制御する駆動プーリ（傘体対）１１と、ベルト推力を制御する従動プーリ（傘体対）１５と、に渡って無端状のＶベルト（無端部材）１９を巻き掛ける。従動プーリ１５には、遠心クラッチ２３が連結されている。従動プーリ１５の回転数が上昇すると、遠心クラッチ２３が接続状態となり、後輪２側に駆動力を伝達可能とする。エンジン３のアイドリング時等の低回転時には、遠心クラッチ２３が切断状態となり、後輪２側への駆動力の伝達を遮断する。

Ｖベルト１９は、駆動プーリ１１の一対のプーリ半体１３，１４の間のＶ溝１１ａと、従動プーリ１５の一対のプーリ半体１７，１８の間のＶ溝１５ａと、のそれぞれに挟み込まれる。Ｖベルト１９は、断面台形状をなし（図２参照）、Ｖベルト１９両側の傾斜した一対のベルト側面１９ａを、駆動プーリ１１および従動プーリ１５の各Ｖ溝１１ａ，１５ａに臨むプーリ円錐面１３ａ，１４ａ，１７ａ，１８ａに摩擦接触させる。これにより、Ｖベルト１９が空滑りすることなく、駆動プーリ１１および従動プーリ１５の間で駆動力を伝達可能とする。

Ｖベルト式無段変速機１０は、クランク軸４の左端部と同軸に配置され、クランク軸４の左方に一体に連なる駆動軸１２に支持される駆動プーリ（一次プーリ）１１と、駆動軸１２と平行かつ駆動軸１２の後方に離間した従動軸１６と同軸に配置され、従動軸１６に支持される従動プーリ（二次プーリ）１５と、駆動プーリ１１および従動プーリ１５に渡って巻き掛けられる無端状のＶベルト１９と、を備えている。従動軸１６の車幅方向内側には、Ｖベルト式無段変速機１０の出力軸２１が一体に連なっている。

駆動プーリ１１は、車幅方向外側に位置する固定プーリ半体（固定傘体）１３と、車幅方向内側に位置する可動プーリ半体（可動傘体）１３と、を備えている。固定プーリ半体１３は、駆動軸１２に対して軸方向移動不能に支持されている。可動プーリ半体１４は、駆動軸１２に対して軸方向移動可能に支持されている。

固定プーリ半体１３は、軸方向で可動プーリ半体１４側を向く側面に、外周側ほど可動プーリ半体１４から離間するように傾斜した固定プーリ円錐面１３ａを有している。
可動プーリ半体１４は、軸方向で固定プーリ半体１３側を向く側面に、外周側ほど固定プーリ半体１３から離間するように傾斜した可動プーリ円錐面１４ａを有している。

従動プーリ１５は、車幅方向内側に位置する固定プーリ半体（固定傘体）１７と、車幅方向外側に位置する可動プーリ半体（可動傘体）１８と、を備えている。固定プーリ半体１７は、従動軸１６に対して軸方向移動不能に支持されている。可動プーリ半体１８は、従動軸１６に対して軸方向移動可能に支持されている。

固定プーリ半体１７は、軸方向で可動プーリ半体１８側を向く側面に、外周側ほど可動プーリ半体１８から離間するように傾斜した固定プーリ円錐面１７ａを有している。
可動プーリ半体１８は、軸方向で固定プーリ半体１７側を向く側面に、外周側ほど固定プーリ半体１７から離間するように傾斜した可動プーリ円錐面１８ａを有している。

実施形態のＶベルト式無段変速機１０は、電子制御式ＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）として構成されている。電子制御式ＣＶＴは、アクセル開度に対するレシオ（変速比）を任意に決定する等の自由度があり、例えば走行モードを切り替え可能としたり、マニュアルモードによる疑似的な有段変速を可能としたりすることができる。

＜変速装置＞
図２、図３を参照し、実施形態の変速装置１０Ａは、Ｖベルト式無段変速機１０と、駆動プーリ１１を駆動する一次側アクチュエータ（動力装置）３１と、従動プーリ１５を駆動する二次側アクチュエータ（動力装置）４１と、各アクチュエータ３１，４１の駆動に係る各種情報を検出するセンサー類５１と、センサー類５１の検出情報に基づき各アクチュエータ３１，４１を駆動制御する変速制御部６１と、を備えている。

図２を参照し、一次側アクチュエータ３１は、駆動源となる電気モータ３２と、電気モータ３２が出力する回転動力を減速する減速ギア機構３３と、を備えている。減速ギア機構３３は、電気モータ３２の駆動軸３２ａに一体に設けられる駆動ギア３３ａと、駆動ギア３３ａが噛み合う第一アイドルギア３３ｂと、第一アイドルギア３３ｂと同軸の第一小径ギア３３ｃと、第一小径ギア３３ｃが噛み合う第二アイドルギア３３ｄと、第二アイドルギア３３ｄと同軸の第二小径ギア３３ｅと、各ギア３３ａ～３３ｅを収容するギアケース３３ｆと、を備えている。例えば、第二アイドルギア３３ｄおよび第二小径ギア３３ｅを支持する中継軸３３ｅ１の端部に、後述する角度センサー５３が取り付けられている。

減速ギア機構３３の最終ギア（出力ギア）である第二小径ギア３３ｅには、駆動プーリ１１と同軸に配置された比較的大径の被動ギア３４が噛み合う。被動ギア３４は、駆動プーリ１１の車幅方向内側に離間して配置されている。可動プーリ半体１４には、駆動軸１２を挿通する円筒状のハブ部１４ｂが一体に備えられている。被動ギア３４には、同じく駆動軸１２を挿通する円筒状の支持壁３４ａが一体に備えられている。被動ギア３４の支持壁３４ａと可動プーリ半体１４のハブ部１４ｂとは、互いに径方向でオフセットし、かつ互いに軸方向位置をラップさせている。支持壁３４ａとハブ部１４ｂとは、ラジアルボールベアリング３５を介して互いに相対回転可能に連結されている。

ラジアルボールベアリング３５は、可動プーリ半体１４がＶ溝１１ａを広げる側（車幅方向内側）に押される方向の軸方向荷重を支持可能である。逆に、ラジアルボールベアリング３５は、被動ギア３４が車幅方向外側に移動することによる軸方向荷重を可動プーリ半体１４に伝達可能である。被動ギア３４には、駆動軸１２を挿通する円筒状のカラー壁３６が一体に備えられている。カラー壁３６の内周側には、同じく円筒状の内周側カラー壁３７が配置されている。内周側カラー壁３７は、例えば伝動ケース７に支持されている。内周側カラー壁３７は、駆動軸１２を挿通し、ラジアルボールベアリング３８を介して駆動軸１２を支持している。

内周側カラー壁３７の外周には、雄ねじ山（不図示）が形成されている。この雄ねじ山に螺合する雌ねじ山（不図示）が、被動ギア３４のカラー壁３６の内周に形成されている。これら両カラー壁３６，３７の間に、被動ギア３４の回転動を可動プーリ半体１４の軸方向移動に変換する一次側送りねじ機構３９が構成されている。一次側送りねじ機構３９の各ねじ山は、ボールねじ以外の通常ねじであり、例えば一条または複数条の台形ねじが好適であるが、台形ねじに代わり角ねじおよび三角ねじでもよい。被動ギア３４側に雄ねじ山が形成され、可動プーリ半体１４側に雌ねじ山が形成されてもよい。

なお、図２では、減速ギア機構３３の出力ギア（第二小径ギア３３ｅ）が被動ギア３４の噛み合い位置を軸方向で移動可能としている。被動ギア３４は、送りねじ機構３９の作用により軸方向移動可能な移動体３４ｂを構成している。移動体３４ｂは、カラー壁３６の外周を巻回するコイルバネ３４ｃによって、Ｖ溝１１ａを狭める側（車幅方向外側）に付勢されている。

一方、図３に模式的に示すように、被動ギア３４と別体の移動体３４ｂを備え、この移動体３４ｂが送りねじ機構３９の作用により軸方向移動する構成でもよい。移動体３４ｂには、支持壁３４ａと、カラー壁３６と、が一体に備えられている。被動ギア３４は軸方向で不動であり、この被動ギア３４に内周側カラー壁３７が一体に備えられている。両カラー壁３６，３７の間に、送りねじ機構３９が構成されている。移動体３４ｂは、被動ギア３４に対し、コイルバネ３４ｃによってＶ溝１１ａを狭める側（車幅方向外側）に付勢されている。

図２に戻り、二次側アクチュエータ４１は、駆動源となる電気モータ４２と、電気モータ４２が出力する回転動力を減速する減速ギア機構４３と、を備えている。減速ギア機構４３は、電気モータ４２の駆動軸４２ａに一体に設けられる駆動ギア４３ａと、駆動ギア４３ａが噛み合う第一アイドルギア４３ｂと、第一アイドルギア４３ｂと同軸の第一小径ギア４３ｃと、第一小径ギア４３ｃが噛み合う第二アイドルギア４３ｄと、第二アイドルギア４３ｄと同軸の第二小径ギア４３ｅと、各ギア４３ａ～４３ｅを収容するギアケース４３ｆと、を備えている。例えば、第二アイドルギア４３ｄおよび第二小径ギア４３ｅを支持する中継軸４３ｅ１の端部に、後述する角度センサー５５が取り付けられている。

減速ギア機構４３の最終ギア（出力ギア）である第二小径ギア４３ｅには、従動プーリ１５と同軸に配置された比較的大径の被動ギア４４が噛み合う。被動ギア４４は、従動プーリ１５の車幅方向外側に離間して配置されている。可動プーリ半体１８には、従動軸１６を挿通する円筒状のハブ部１８ｂが一体に備えられている。被動ギア４４には、同じく従動軸１６を挿通する円筒状の支持壁４４ａが一体に備えられている。被動ギア４４の支持壁４４ａと可動プーリ半体１８のハブ部１８ｂとは、互いに径方向でオフセットし、かつ互いに軸方向位置をラップさせている。支持壁４４ａとハブ部１８ｂとは、ラジアルボールベアリング４５を介して互いに相対回転可能に連結されている。

ラジアルボールベアリング４５は、可動プーリ半体１８がＶ溝１５ａを広げる側（車幅方向外側）に押される方向の軸方向荷重を支持可能である。逆に、ラジアルボールベアリング４５は、被動ギア４４が車幅方向内側に移動することによる軸方向荷重を可動プーリ半体１８に伝達可能である。被動ギア４４には、従動軸１６を挿通する円筒状のカラー壁４６が一体に備えられている。カラー壁４６の内周側には、同じく円筒状の内周側カラー壁４７が配置されている。内周側カラー壁４７は、例えば伝動ケース７に支持されている。内周側カラー壁４７は、従動軸１６を挿通し、ラジアルボールベアリング４８を介して従動軸１６に支持されている。

内周側カラー壁４７の外周には、雄ねじ山（不図示）が形成されている。この雄ねじ山に螺合する雌ねじ山（不図示）が、被動ギア４４のカラー壁４６の内周に形成されている。これら両カラー壁４６，４７の間に、被動ギア４４の回転動を可動プーリ半体１８の軸方向移動に変換する二次側送りねじ機構４９が構成されている。二次側送りねじ機構４９の各ねじ山は、ボールねじ以外の通常ねじであり、例えば一条または複数条の台形ねじが好適であるが、台形ねじに代わり角ねじおよび三角ねじでもよい。被動ギア４４側に雄ねじ山が形成され、可動プーリ半体１８側に雌ねじ山が形成される構成でもよい。

なお、図２では、減速ギア機構４３の出力ギア（第二小径ギア４３ｅ）が被動ギア４４の噛み合い位置を軸方向で移動可能としている。被動ギア４４は、送りねじ機構４９の作用により軸方向移動可能な移動体４４ｂを構成している。移動体４４ｂは、カラー壁４６の外周を巻回するコイルバネ４４ｃによって、Ｖ溝１５ａを狭める側（車幅方向内側）に付勢されている。

一方、図３に模式的に示すように、被動ギア４４と別体の移動体４４ｂを備え、この移動体４４ｂが送りねじ機構４９の作用により軸方向移動する構成でもよい。移動体４４ｂには、支持壁４４ａと、カラー壁４６と、が一体に備えられている。被動ギア４４は軸方向で不動であり、この被動ギア４４に内周側カラー壁４７が一体に備えられている。両カラー壁４６，４７の間に、送りねじ機構４９が構成されている。移動体４４ｂは、被動ギア４４に対し、コイルバネ４４ｃによってＶ溝１５ａを狭める側（車幅方向内側）に付勢されている。

図３を参照し、センサー類５１は、例えば駆動プーリ１１の回転数を検出する第一回転数センサー５２（実施形態ではエンジン回転数センサーでもある）、可動プーリ半体１４の軸方向位置を検出する第一プーリ位置センサー５３（実施形態では中継ギアの回転角度を検出する角度センサー）、従動プーリ１５の回転数を検出する第二回転数センサー５４、可動プーリ半体１８の軸方向位置を検出する第二プーリ位置センサー５５（実施形態では中継ギアの回転角度を検出する角度センサー）、車速を検出する車速センサ―５６（出力軸２１の回転数を検出する回転数センサーでもよい）、アクセル開度を検出するアクセル開度センサー５７（エンジン３が内燃機関の場合はスロットル開度センサー）、等を備えている。なお、センサー類５１には、走行モードスイッチおよびマニュアル変速スイッチ等のスイッチ類５８を含む。

センサー類５１の検出情報は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）である変速制御部６１に入力される。変速制御部６１は、制御項目を決定して各アクチュエータ３１，４１の電気モータ３２，４２を駆動させ、駆動プーリ１１および従動プーリ１５の各可動プーリ半体１４，１８の軸方向位置とその変化速度を制御する。

変速制御部６１の制御により、一次側アクチュエータ３１および二次側アクチュエータ４１の各電気モータ３２，４２に制御電流が流れ、各電気モータ３２，４２が回転駆動する。各電気モータ３２，４２のトルクは、それぞれ減速ギア機構３３，４３を介して、対応する可動プーリ半体１４，１８と同軸の被動ギア３４，４４まで伝達される。このトルクは、被動ギア３４，４４と可動プーリ半体１４，１８との間に構成された送りねじ機構３９，４９を介して、軸方向荷重に変換される。この軸方向荷重により、可動プーリ半体１４，１８が軸方向移動して変速を実施する。

Ｖベルト式無段変速機１０は油脂による潤滑がないため、送りねじ機構４９のフリクションを低下させることは、Ｖベルト式無段変速機１０の作動性を向上させる点で効果が高い。一方、フリクション低下のためにボールねじを用いると、コストアップになるという課題がある。

実施形態では、送りねじ機構３９，４９に台形ねじを用いてコストアップを抑える一方、後述する変速制御により二次側アクチュエータ３１，４１を駆動させることで、可動プーリ半体１４，１８の推力とモータ電流との相関に一意性を持たせている。これにより、パワーユニット１を搭載する車両の走行性能および燃費の維持を図っている。

台形ねじは、雄ねじ山と雌ねじ山との間にクリアランスがあり、外力によって両ねじ山の軸心に傾きが生じることがある。この状態で送りねじ機構３９，４９を回転させると、両ねじ山同士が噛み込んでロック（固着）する虞がある。実施形態では、後述する変速制御により送りねじ機構３９，４９のフリクションを抜きながら回転させることが可能であり、送りねじ機構３９，４９のロックの懸念を抑えている。

以下、変速装置１０Ａの基本的な制御について説明する。
まず、アクセル開度およびその変位速度と、ドリブン回転数（ひいては車速）と、に基づき、目標ドライブ回転数を算出する。次に、目標ドライブ回転数と現在のドライブ回転数との差分を求め、一次側アクチュエータ３１のモータ制御指令値（ＤＵＴＹ）を決定する。これにより、レシオ制御用である駆動プーリ１１を作動させて、車両の加減速を制御する。

駆動プーリ１１の可動範囲を判定するため、駆動プーリ１１には、可動プーリ半体１４の軸方向位置を検出するプーリ位置センサー５３が設けられている。同様に、従動プーリ１５には、可動プーリ半体１８の軸方向位置を検出するプーリ位置センサー５５が設けられている。
なお、選択された変速モードに最適化した燃料噴射および点火制御を行うため、変速制御部６１から不図示のエンジンコントロール部に対して現在の変速モードを通知してもよい。

車両の発進時にエンジン回転数を上昇させると、従動プーリ１５側の遠心クラッチ２３が接続状態に変化し、後輪２に駆動力が伝達される。このとき、遠心クラッチ２３が半クラッチを経ることで、車両をスムーズに発進させる。遠心クラッチ２３が接続し始める回転数では、Ｖベルト１９は、駆動プーリ１１の最も内周側に巻き掛けられ、かつ従動プーリ１５の最も外周側に巻き掛けられた状態にある。駆動プーリ１１は、可動プーリ半体１４が固定プーリ半体１３から離れてＶ溝１１ａ幅を広げ、ベルト巻き掛け径を小さくしている。従動プーリ１５は、可動プーリ半体１８が固定プーリ半体１７に近付いてＶ溝１５ａ幅を狭め、ベルト巻き掛け径を大きくしている。以上により、Ｖベルト式無段変速機１０の減速比は最も大きく（低速側）となる。

エンジン回転数が上昇を続けると、一次側アクチュエータ３１の作動により駆動プーリ１１の可動プーリ半体１４が軸方向移動し、可動プーリ半体１４と固定プーリ半体１３とを互いに接近させて、Ｖベルト１９の巻き掛け位置を外周側に変化させる。Ｖベルト１９の長さは一定のため、駆動プーリ１１側のベルト巻き掛け径が大きくなると、従動プーリ１５側のベルト巻き掛け径が小さくなる。従動プーリ１５では、二次側アクチュエータ４１の作動により可動プーリ半体１８が軸方向移動し、可動プーリ半体１８と固定プーリ半体１７とを互いに離間させて、Ｖベルト１９の巻き掛け位置を内周側に変化させる。以上により、Ｖベルト式無段変速機１０の減速比は車両発進時よりも小さくなる（高速側となる）。

エンジン回転数がさらに上昇すると、一次側アクチュエータ３１の作動により駆動プーリ１１の可動プーリ半体１４がさらに軸方向移動し、可動プーリ半体１４と固定プーリ半体１３とをさらに接近させて、Ｖベルト１９の巻き掛け位置を最も外周側に向けて変化させる。従動プーリ１５では、二次側アクチュエータ４１の作動により可動プーリ半体１８がさらに軸方向移動し、可動プーリ半体１８と固定プーリ半体１７とをさらに接近させて、Ｖベルト１９の巻き掛け位置を最も内周側に向けて変化させる。以上により、Ｖベルト式無段変速機１０の減速比はより一層小さくなる（高速側となる）。

なお、Ｖベルト１９は、高温時には低温時よりも摩耗しやすくなるので、Ｖベルト式無段変速機１０では、Ｖベルト１９を冷却するために、例えば伝動ケース７の前部に外気を取り入れるダクトを備えている。また、例えば駆動プーリ１１の側面部に冷却ファン１３ｂを備え、駆動プーリ１１の回転に伴いケース内で外気を循環可能としている。ケース内に取り入れた外気は、ケース内を循環してＶベルト１９等を冷却する。ケース内で熱を帯びた外気は、例えば伝動ケース７の後部に備えた排気口よりケース外に排出される。

Ｖベルト式無段変速機１０では、一対のベルト側面１９ａと各プーリ円錐面１３ａ，１４ａ，１７ａ，１８ａとが互いに摩擦接触することで、駆動プーリ１１および従動プーリ１５間の動力伝達を可能とする。一方、Ｖベルト１９と各プーリ１１，１５との間には、Ｖベルト１９の巻き取り位置および繰り出し位置の各々で、Ｖベルト１９と各プーリ１１，１５とが摺動することによる摩擦抵抗が生じる。また、変速時にベルト巻き掛け径が変化する際にも、Ｖベルト１９と各プーリ１１，１５とが摺動することによる摩擦抵抗が生じる。したがって、各プーリ１１，１５の推力（Ｖベルト１９への押し付け力）を適切に調整することは、走行性能を良好に維持し、かつ燃費を良好に維持することへの影響が大きい。

次に、実施形態の変速制御の要部について説明する。この制御は従動プーリ１５において行うが、駆動プーリ１１において行うことも可能である。
従動プーリ１５は、主にレシオ制御用の駆動プーリ１１に対し、Ｖベルト１９に対する軸方向荷重（推力、押し付け力）を制御する。この制御により、Ｖベルト１９の張力およびフリクションが調整されるとともに、Ｖベルト１９のスリップが抑制される。

実施形態では、従動プーリ１５の推力調整時に、正逆方向の動作を交互にかつ周期的に実行させる（以下、押し戻し制御という）。これにより、従動プーリ１５のＶベルト１９の巻き掛け位置を変化させる際、得に被動時（プーリ戻し時）におけるヒステリシスを除去し、従動プーリ１５の推力をモータ電流で制御しやすくする。

図４のタイムチャートは、実施形態の変速制御における各部の動作状態等を示す。
図中上段のタイムチャートにおいて、線Ｂｄｒは駆動プーリ１１の推力、線Ｂｄｎは従動プーリ１５の推力をそれぞれ示す。駆動プーリ１１および従動プーリ１５の各推力は、線Ｂｄｒ，Ｂｄｎの細かな起伏に多少のズレはあるものの、概ね同様に変化している。線Ｂｄｒ，Ｂｄｎの比較的緩やかな起伏は、前記押し戻し制御に伴う起伏である。

図中二段目のタイムチャートにおいて、線Ｃは軸回転レシオ（従動プーリ１５の回転数／駆動プーリ１１の回転数）、線Ｅｄｒは駆動プーリ１１のベルト巻き掛け径、線Ｅｄｎは従動プーリ１５のベルト巻き掛け径をそれぞれ示す。実施形態において、ベルト巻き掛け径を「ＰＣＤ」と称することがある。駆動プーリ１１のベルト巻き掛け径は、概ね一定に推移するが、従動プーリ１５のベルト巻き掛け径は、従動プーリ１５の推力の起伏に伴い、緩やかな起伏を繰り返す。線Ｅｄｎの右上がり部分ｅ１は、押し戻し制御の押し動作（ＬＯＷ側（低速側）への動作）に対応する。線Ｅｄｎの右下がり部分ｅ２は、押し戻し制御の戻し動作（ＴＯＰ側（高速側）への動作）に対応する。軸回転レシオも同様に、従動プーリ１５の推力の起伏に伴い、同様の起伏を繰り返す。

図中三段目のタイムチャートにおいて、線Ｇｄｒは一次側アクチュエータ３１のモータ電流、線Ｇｄｎは二次側アクチュエータ４１のモータ電流をそれぞれ示す。一次側アクチュエータ３１のモータ電流は、駆動プーリ１１の推力の起伏に伴い、緩やかな起伏を繰り返す。二次側アクチュエータ４１の電気モータ４２には、押し側電流ｇ１と戻し側電流ｇ２とが交互に付与される。押し側電流ｇ１とは、可動プーリ半体１８を固定プーリ半体１７に近付ける側に押す方向（ＬＯＷ方向）の推力を発生させる電流である。戻し側電流ｇ２とは、可動プーリ半体１８を固定プーリ半体１７から離す側に戻す方向（ＴＯＰ方向）の推力を発生させる電流である。

押し側電流ｇ１と戻し側電流ｇ２とは、予め定めた時間ｔ１，ｔ２ずつ交互に付与される。押し側の時間ｔ１は、戻し側の時間ｔ２よりも長く設定されている。押し側電流ｇ１と戻し側電流ｇ２との切り替え時には、モータ電流を目標値に対してオーバーシュートさせている。

図中四段目のタイムチャートにおいて、線Ｈｄｒは駆動プーリ１１のモータＤＵＴＹ、線Ｈｄｎは従動プーリ１５のモータＤＵＴＹをそれぞれ示す。駆動プーリ１１のモータＤＵＴＹは、駆動プーリ１１の推力の起伏に伴い、緩やかな起伏を繰り返す。従動プーリ１５のモータＤＵＴＹは、二次側アクチュエータ４１のモータ電流と同様、押し側パルス（押し側電流ｇ１を出力させる信号）ｐ１と戻し側パルス（戻し側電流ｇ２を出力させる信号）ｐ２と、が交互に出力される。押し側パルスｐ１と戻し側パルスｐ２とは、前記時間ｔ１，ｔ２ずつ交互に出力されながら周期的に繰り返す。実施形態の従動プーリ１５では、固定ＤＵＴＹ制御（押し側１５％、戻し側１２％）がなされる。押し量および戻し量は互いに同一ではないが、これらが互いに同一であってもよい。

図５のグラフは、前述の変速制御におけるモータ電流と従動プーリ１５の推力（ドリブン推力）との相関を示す。図中縦軸はモータ電流、横軸はドリブン推力をそれぞれ示す。図５の値は前述の変速制御をテストした際の実測値を示す。
前述の変速制御では、従動プーリ１５の駆動時（押し側作動時）と被動時（戻し側作動時）との間でヒステリシスはほぼ無くなり、ドリブン推力をモータ電流で検知することが可能となる。

従動プーリ１５の推力を周期的に正逆方向で入れ替える前記押し戻し制御を行うことで、以下の作用がある。すなわち、従動プーリ１５の推力を受ける部分（加重される部分）を周期的に抜重することで、従動プーリ１５のヒステリシスを実質的に除去することが可能となる。このため、図５に示すように、モータ電流とドリブン推力との相関線は、駆動時と被動時とでほぼ重なる。したがって、駆動時および被動時の何れのドリブン推力もモータ電流で検知することが可能となる。例えば、可動プーリ半体１８を押す方向のドリブン推力を発生させるモータ電流を検出してこれを平均化する。このモータ電流に基づき、可動プーリ半体１８を戻す方向のドリブン推力を導出することが可能となる。送りねじ機構４９のフリクションは、ドリブン推力ひいてはモータ電流から一意的に求めることが可能となる。

次に、変速制御部６１で実行される処理について図６、図７のフローチャートを参照して説明する。これらの処理は電源がＯＮ（車両のメインスイッチがＯＮ）の場合に所定の周期で繰り返し実行される。
図６を参照し、基本的な制御として、まず、要求ドリブン推力を算出し（ステップＳ１１）、算出したドリブン推力を二次側アクチュエータ４１に出力させる（ステップＳ１２）。二次側アクチュエータ４１には、ステップＳ１１で算出したドリブン推力に相当するモータ電流が供給される。

図７を参照し、より高効率な制御として、まず、変速機１０のスリップ率を算出する（ステップＳ２１）。このスリップ率は、例えば以下の式１で算出される。

スリップ率（％）＝（１－（ＰＣＤレシオ）／（軸回転数レシオ））×１００
・・・式１

上記「ＰＣＤ」は、従動プーリ１５におけるベルト巻き掛け径を示す。

ベルトスリップ時には、従動プーリ１５の軸上において、Ｖベルト１９の回転速度に対して従動プーリ１５の回転速度が遅れる。すなわち、動力伝達している従動プーリ１５の回転数のレシオ（軸回転数レシオ）に対して、Ｖベルト１９の回転数のレシオがハイレシオになる。このとき、従動プーリ１５のＰＣＤ（ベルト巻き掛け径）が内周側に変化（減少）している。そこで、従動プーリ１５の軸回転数レシオとＶベルト１９のＰＣＤレシオとを検出し、これらを比較することによって、変速機１０のスリップ率を検出することができる。そして、スリップ率とドリブン推力との関係は一意に定まるため、スリップ率を用いたドリブン推力のフィードバック制御が可能となる。

図７のステップＳ２２では、スリップ率が目標スリップ率を越えたか否かを判定する。ステップＳ２２でＮＯ（スリップ率が目標値を越えていない）の場合、ステップＳ２３に移行し、ドリブン推力（ＤＵＴＹ）を加算する制御を行う。ステップＳ２２でＹＥＳ（スリップ率が目標値を越えている）の場合、ステップＳ２４に移行し、ドリブン推力（ＤＵＴＹ）を減算する制御を行う。
このように、実施形態のドリブン荷重制御では、車速に対するアクセル開度から要求推力を算出し、この要求推力からモータ電流を算出することができる。

以上説明したように、実施形態における変速装置１０Ａは、軸方向に固定された固定プーリ半体１７と、前記固定プーリ半体１７に対して軸方向に移動可能な可動プーリ半体１８と、を備える従動プーリ１５と、従動プーリ１５に巻き掛けられ、固定プーリ半体１７と可動プーリ半体１８との間に挟持されるＶベルト１９と、可動プーリ半体１８を軸方向に移動させる二次側アクチュエータ４１と、を備え、二次側アクチュエータ４１は、可動プーリ半体１８を固定プーリ半体１７に近付く側に押す方向の力と、可動プーリ半体１８を固定プーリ半体１７から離れる側に戻す方向の力と、を予め定めた周期で交互に付与する押し戻し制御を実施する。

この構成によれば、可動プーリ半体１８を軸方向に移動させてＶベルト１９の巻き掛け径を変化させる変速制御において、押し戻し制御によって戻し方向の力を可動プーリ半体１８に周期的に付与することで、摺動部分のフリクションを抜くことが可能となる。すなわち、Ｖベルト１９および従動プーリ１５の間のフリクションを周期的に除去しつつ、かつ可動プーリ半体１８を軸方向移動させるための送りねじ機構４９のフリクションも周期的に除去しつつ、可動プーリ半体１８を軸方向移動させて巻き掛け径を変化させることが可能となる。したがって、可動プーリ半体１８を軸方向移動させる送りねじ機構４９にボールねじ以外の通常ねじ（台形ねじ、角ねじ等）を用いた上、アクチュエータの容量を削減してコストダウンを図った上で、変速動作をスムーズに行うことができ、アクチュエータを含む装置全体の制御性を高めることができる。なお、実施形態では従動プーリ１５に押し戻し制御を実施するが、駆動プーリ１１に押し戻し制御を実施してもよい。

上記変速装置１０Ａにおいて、前記押し戻し制御は、可動プーリ半体１８を固定プーリ半体１７側に押す時間ｔ１が、可動プーリ半体１８を固定プーリ半体１７と反対側に戻す時間ｔ２よりも長い。
この構成によれば、可動プーリ半体１８はＶベルト１９の張力により固定プーリ半体１７から離れる側（戻し側）に付勢されるが、可動プーリ半体１８の戻し時間を押し時間よりも短く抑えることで、可動部材が戻り過ぎることを抑制し、変速への影響を抑えることができる。

上記変速装置１０Ａにおいて、二次側アクチュエータ４１と可動プーリ半体１８とは、送りねじ機構４９を介して接続され、送りねじ機構４９には、台形ねじ、角ねじおよび三角ねじの何れかが用いられる。
この構成によれば、押し戻し制御により送りねじ機構４９のフリクションを抜くことで、ボールねじに代わり台形ねじ等の通常ねじを用いた場合にも、ねじロックの懸案を抑えることができる。このため、通常ねじの採用によるコストダウンを図った上で、変速動作をスムーズに行うことができる。

上記変速装置１０Ａにおいて、前記押し戻し制御における可動プーリ半体１８を戻す方向の力は、送りねじ機構４９のフリクションを規定量だけ越える値に設定され、かつ前記規定量は一定に設定される。
この構成によれば、可動プーリ半体１８はＶベルト１９の張力により固定プーリ半体１７から離れる側（戻し側）に付勢されるが、可動プーリ半体１８を戻す力を螺合部のフリクションを規定量越える程度で一定に保つことで、可動プーリ半体１８が戻り過ぎることを抑制し、変速への影響を抑えることができる。

上記変速装置１０Ａにおいて、可動プーリ半体１８を押す方向の力は、従動プーリ１５への要求負荷に応じて可変である。
この構成によれば、アクセル開度等に基づく要求負荷（推力）に応じて、可動プーリ半体１８を押す力を可変とし、変速動作をスムーズかつ迅速に行うことができる。

上記変速装置１０Ａにおいて、駆動プーリ１１および従動プーリ１５に渡って前記Ｖベルト１９が巻き掛けられてベルト式無段変速機１０が構成され、駆動プーリ１１は、入力装置（エンジン３）から動力が入力されるとともに、Ｖベルト式無段変速機１０のレシオ制御を行い、従動プーリ１５は、出力装置２５に動力を出力するとともに、Ｖベルト式無段変速機１０の荷重制御を行い、前記押し戻し制御は、荷重制御を行う側の従動プーリ１５で行う。
この構成によれば、アクセル開度等に基づき要求負荷（推力）が頻繁に変化する荷重制御側に対し、押し戻し制御を組み込むことで、可動プーリ半体１８の送りねじ機構４９にボールねじではない通常ねじを用いた場合にも、ねじロックの発生を抑制することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、実施形態のパワーユニット１は、スクータ型の自動二輪車以外にも鞍乗り型車両全般に搭載可能である。前記鞍乗り型車両には、運転者が車体を跨いで乗車する車両全般が含まれ、自動二輪車（原動機付自転車及びスクータ型車両を含む）のみならず、三輪（前一輪かつ後二輪の他に、前二輪かつ後一輪の車両も含む）又は四輪（四輪バギー等）の車両も含まれる。また、原動機に電気モータを含む車両も含まれる。
そして、上記実施形態における構成は本発明の一例であり、実施形態の構成要素を周知の構成要素に置き換える等、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

１ パワーユニット
３ エンジン（入力装置）
１０ Ｖベルト式無段変速機（無段変速機）
１０Ａ 変速装置
１１ 駆動プーリ（傘体対）
１３ 固定プーリ半体（固定傘体）
１４ 可動プーリ半体（可動傘体）
１５ 従動プーリ（傘体対）
１７ 固定プーリ半体（固定傘体）
１８ 可動プーリ半体（可動傘体）
１９ Ｖベルト（無端部材）
２５ 出力装置
３１ 一次側アクチュエータ（動力装置）
３９ 送りねじ機構（螺合部）
４１ 二次側アクチュエータ（動力装置）
４９ 送りねじ機構（螺合部）
ｔ１ 押す時間
ｔ２ 戻す時間

Claims (6)

1. 軸方向に固定された固定傘体（１３，１７）と、前記固定傘体（１３，１７）に対して軸方向に移動可能な可動傘体（１４，１８）と、を備える傘体対（１１，１５）と、
   前記傘体対（１１，１５）に巻き掛けられ、前記固定傘体（１３，１７）と前記可動傘体（１４，１８）との間に挟持される無端部材（１９）と、
   前記可動傘体（１４，１８）を軸方向に移動させる動力装置（３１，４１）と、を備える変速装置（１０Ａ）において、
   前記動力装置（３１，４１）と前記可動傘体（１４，１８）とは、螺合部（３９，４９）を介して接続され、
   前記動力装置（３１，４１）は、前記可動傘体（１４，１８）を前記固定傘体（１３，１７）に近付く側に押す方向の力と、前記可動傘体（１４，１８）を前記固定傘体（１３，１７）から離れる側に戻す方向の力と、を予め定めた周期で交互に付与する押し戻し制御を実施することを特徴とする変速装置。
2. 前記押し戻し制御は、前記可動傘体（１４，１８）を前記固定傘体（１３，１７）側に押す時間（ｔ１）が、前記可動傘体（１４，１８）を前記固定傘体（１３，１７）と反対側に戻す時間（ｔ２）よりも長いことを特徴とする請求項１に記載の変速装置。
3. 前記螺合部（３９，４９）には、台形ねじ、角ねじおよび三角ねじの何れかが用いられることを特徴とする請求項１又は２に記載の変速装置。
4. 前記押し戻し制御における前記可動傘体（１４，１８）を戻す方向の力は、前記螺合部（３９，４９）のフリクションを規定量だけ越える値に設定され、かつ前記規定量は一定に設定されることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の変速装置。
5. 前記可動傘体（１４，１８）を押す方向の力は、前記傘体対（１１，１５）への要求負荷に応じて可変であることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の変速装置。
6. 一対の前記傘体対（１１，１５）に渡って前記無端部材（１９）が巻き掛けられて無段変速機（１０）が構成され、
   一対の前記傘体対（１１，１５）の一方は、入力装置（３）から動力が入力されるとともに、前記無段変速機（１０）のレシオ制御を行い、
   一対の前記傘体対（１１，１５）の他方は、出力装置（２５）に動力を出力するとともに、前記無段変速機（１０）の荷重制御を行い、
   前記押し戻し制御は、前記荷重制御を行う側の前記傘体対（１５）で行うことを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の変速装置。

Images