JPH1122798A - ベルト式無段変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、変速によるベルト挟持力不足を減
少させ、ベルトスリップの発生を激減し得るとともに、
無段変速機に十分な耐久性を確保し得て、しかも変速遅
れや変速不足を激減し、常に本来の変速を実現して良好
なドライバビリティや省燃費効果を確保し得ることを目
的としている。 【構成】 このため、駆動プーリと被動プーリとに巻掛
けられたベルトの回転半径を変化させて変速比を連続的
に制御するとともに、駆動プーリと被動プーリとのいず
れか一方のプーリ側に変速制御機構を設け、他方のプー
リ側にベルト側圧制御機構を設けたベルト式無段変速機
において、駆動プーリ側にベルト側圧制御機構を設ける
とともに被動プーリ側に変速制御機構を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はベルト式無段変速
機に係り、特に駆動プーリ側にベルト側圧制御機構を設
けるとともに、被動プーリ側に変速制御機構を設け、変
速によるベルト挟持力不足を減少させ、ベルトスリップ
の発生を激減し得るとともに、無段変速機に十分な耐久
性を確保し得て、しかも変速遅れや変速不足を激減し、
常に本来の変速を実現して良好なドライバビリティや省
燃費効果を確保し得るベルト式無段変速機に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両に搭載されるエンジンには、発進用
クラッチが備えられた変速機として例えば無段変速機
（ＣＶＴ）が連結されているものがある。この無段変速
機は、駆動プーリと被動プーリとに巻掛けられたベルト
の回転半径を変化させて変速比を連続的に制御するもの
である。

【０００３】前記ベルト式無段変速機としては、特開平
７−１１９８０５号公報に開示されるものがある。この
公報に開示されるＶベルト式無段変速機は、プライマリ
シャフトに支持された固定シーブ及び固定シーブに対し
て軸方向に移動し得る可動シーブからなるプライマリプ
ーリと、セカンダリシャフトに支持された固定シーブ及
び固定シーブに対して軸方向に移動し得る可動シーブか
らなるセカンダリプーリと、両プーリに巻回されたＶベ
ルトと、回転運動を往復運動に変換して往復運動を両プ
ーリの可動シーブに作用するシーブ移動手段と、シーブ
移動手段を駆動する変速操作手段とからなるＶベルト式
無段変速機において、変速操作手段は、シーブ移動手段
を駆動するオイルモータと、オイルモータの作動を油圧
により制御する油圧制御装置とを備え、コンパクトな構
成で大容量のパワーの出力を実現している。

【０００４】また、前記ベルト式無段変速機の先行技術
としては、特願平３−１１７３２９号や特願平３−３０
４６７５号、特願平３−３０４６７６号等もある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の車両
用のベルト式無段変速機においては、一般的に、駆動プ
ーリ側に変速制御機構が設けられているとともに、被動
プーリ側にはベルト側圧制御機構が設けられている。

【０００６】しかし、駆動プーリ側に変速制御機構が設
けられているとともに、被動プーリ側にはベルト側圧制
御機構が設けられているベルト式無段変速機において
は、以下の如き不具合がある。

【０００７】先ず、ダウンシフトの場合には、図３に示
す如く、変速によって消費されるベルト挟持力ｃがある
ことにより、ベルトに滑りが発生し易く、変速変化を抑
える設定とするため、変速不足が発生する。つまり、本
来の変速が困難な場面が発生し、無段変速機の耐久性が
低下し、結果として、ドライバビリティや省燃費効果が
犠牲となってしまうものである。

【０００８】また、アップシフトの場合には、図３に示
す如く、変速によって発生するベルト挟持力ｄがあるこ
とにより、変速遅れが発生し易く、本来の変速が困難な
場面が発生し、結果として、ドライバビリティや省燃費
効果が犠牲となってしまう。

【０００９】ここで、追加説明を行うと、図３に示す如
く、最小ベルト挟持力Ｆｍｉｎは、ベルト伝動を不具合
なく行うために必要なベルト挟持力の最小値である。

【００１０】もし、ベルト挟持力が最小ベルト挟持力Ｆ
ｍｉｎよりも小となると、ベルトスリップの発生する惧
れが生ずる。このため、無段変速機のベルト側圧制御に
おいては、常にベルト挟持力が最小ベルト挟持力Ｆｍｉ
ｎよりも大となるようにベルト側圧を制御している。

【００１１】一方、ベルト挟持力は、変速によっても変
化する。

【００１２】従来の場合、変速制御機構が駆動プーリ側
にあるため、変速によってベルト挟持力が消費されるｃ
の場合、あるいは変速によってベルト挟持力が発生する
ｄの場合がある。

【００１３】そして、変速によってベルト挟持力が消費
されるｃの場合としては、ダウンシフト時に、駆動側可
動プーリ部片と駆動側固定プーリ部片との間隔を広げ、
ベルトを駆動プーリの内周側に引き込む。この「引き込
み」動作は、被動側可動プーリ部片と被動側固定プーリ
部片との間隔を狭くする力、つまりベルト挟持力（ベル
ト側圧に同じ）によって行われる。このとき、ダウンシ
フトによってベルト挟持力が消費される。この消費量は
ダウンシフトの大きさに比例している。

【００１４】また、変速によってベルト挟持力が発生す
るｄの場合としては、アップシフト時に、駆動側可動プ
ーリ部片と駆動側固定プーリ部片との間隔を狭くするこ
とで、ベルトを駆動プーリの外周側に押し出す。この
「押し出し」動作には、駆動プーリ側のベルト挟持力が
被動プーリ側のベルト挟持力に勝る必要がある。つま
り、アップシフトによってベルト挟持力が発生する。こ
の発生量は、シフトアップの大きさに比例している。

【００１５】以上により、ベルトスリップは、ダウンシ
フト時においてベルト挟持力が最小ベルト挟持力Ｆｍｉ
ｎよりも小となった場合も発生する。

【００１６】この状況を防止するために、急激なダウン
シフトを制限する方策とするのが一般的である。さすれ
ば、変速不足が発生し、ドライバビリティや省燃費効果
が劣化してしまう。

【００１７】なお、ベルトスリップ発生時には、ショッ
ク発生やベルト、プーリの摩耗が発生する。摩耗粉は無
段変速機の各種部品の劣化を早め、耐久性を低下させ
る。

【００１８】従来の場合、変速制御機構が駆動プーリ側
にあるために、アップシフト時の変速応答性は、ダウン
シフト時に比べ、大幅に劣ってしまう。

【００１９】つまり、変速を行う場合、以下の式を満足
させる必要があるが、ベルト挟持力が減少する場合に比
べ、ベルト挟持力を増加させることを迅速に行うことは
困難である。 ダウンシフト時： 駆動プーリ側のベルト挟持力＜被動プーリ側のベルト挟
持力 アップシフト時： 駆動プーリ側のベルト挟持力＞被動プーリ側のベルト挟
持力

【００２０】この結果、アップシフト時に変速遅れが発
生し易く、この変速遅れは、ドライバビリティや省燃費
効果を劣化させてしまう。

【００２１】急変速が必要な場合を整理すると、アップ
シフト時に比べ、ダウンシフト時の場合は、速やかな変
速が必要であり、変速速度を低下すると、ドライバビリ
ティの劣化やその他の不具合の発生を誘発してしまう傾
向にある。

【００２２】例えば、急制動で停車した場合に、変速比
がフルローに戻り切らない状態で発進操作を行うと、円
滑な発進ができなくなったり、最悪の場合には発進不可
能となる。

【００２３】更に、急変速中に必要なベルト挟持力は、
アップシフト時に比べ、ダウンシフト時の場合には大幅
に大きい。

【００２４】これは、走行中にスロットル開度を急増し
た場合には、エンジン発生トルクが増加し、このエンジ
ン発生トルクの増加に伴い高いベルト挟持力が必要とな
るためである。

【００２５】しかし、従来の場合には、急なダウンシフ
トを行うほど、ベルト挟持力を消費してしまい、残りの
ベルト挟持力が少なくなってしまう。

【００２６】ここで、従来の車両用のベルト式無段変速
機の構造について説明すると、図５に示す如く、車両
（図示せず）に搭載されたエンジン２には、変速部４を
有するベルト式の無段変速機（ＣＶＴ）６が連設され
る。この無段変速機６は、駆動プーリ８と、被動プーリ
１０と、この駆動プーリ８と被動プーリ１０とに巻掛け
られたベルト１２とを有している。

【００２７】前記駆動プーリ８は、駆動軸１４と、この
駆動軸１４に一体的に設けられた駆動側固定プーリ部片
１６と、該駆動軸１４に軸方向移動可能で且つ回転不可
能に設けられた駆動側可動プーリ部片１８とを有してい
る。

【００２８】また、前記被動プーリ１０は、前記駆動軸
１４と平行に配設された被動軸２０と、この被動軸２０
に一体的に設けられた被動側固定プーリ部片２２と、該
被動軸２０に軸方向移動可能で且つ回転不可能に設けら
れた被動側可動プーリ部片２４とを有している。

【００２９】更に、前記エンジン２のクランク軸２６と
無段変速機６間には、接続・解放可能な電磁パウダ式の
クラッチ２８と、車両の前進あるいは後進（後退）の切
り換えを行う前後進切換部３０とが設けられている。

【００３０】そして、前記駆動プーリ８側に変速制御機
構３２を設けるとともに、被動プーリ１０側にはベルト
側圧制御機構３４を設けている。

【００３１】つまり、変速制御機構３２は、図５に示す
如く、この変速制御機構３２を変速動作させる変速モー
タ３６と、変速モータ３６の回転によって駆動側可動プ
ーリ部片１８を軸方向に移動させるべく伝達するギヤ群
３８とからなる。

【００３２】また、前記ベルト側圧制御機構３４は、ト
ルクカムからなり、トルクカムに加えられたトルク値に
応じてベルト挟持力を発生させている（図４参照）。

【００３３】前記変速部４は、駆動プーリ８及び被動プ
ーリ１０、ベルト１２からなるベルト伝動部と、ギヤ伝
動部とを有する。

【００３４】このギヤ伝動部は、前後進切換部３０や駆
動軸１４と被動軸２０間に配設される２ウェイクラッチ
４０、前記無段変速機１６からの変速後の駆動力を差動
ギヤ４２に伝達させる減速ギヤ群４４を有する。

【００３５】しかし、前記ベルト側圧制御機構３４が、
トルクカムに加えられたトルク値に応じてベルト挟持力
を発生させていることにより、変速状態を加味したベル
ト側圧を発生させることが不可能となり、ダウンシフト
の場合に、ベルトに滑りが発生し易く、変速変化を抑え
る設定とした場合には、変速不足が発生し、本来の変速
が困難な場面が発生し、ベルトに滑りが発生した場合に
は、無段変速機の耐久性が低下し、結果として、ドライ
バビリティや省燃費効果が犠牲となってしまうという不
具合を回避することができないとともに、アップシフト
の場合に、変速遅れが発生し易く、本来の変速が困難な
場面が発生し、結果として、ドライバビリティや省燃費
効果が犠牲となってしまうという不具合を回避すること
ができないという不都合がある。

【００３６】このような不都合を解消する方策として
は、以下のものが考えられる。 （１）ベルト側圧制御を電子制御化し、変速状態に応じ
たベルト挟持力を発生させる。 （２）駆動プーリ及び被動プーリ側の両方にベルト側圧
制御機構を配設し、各プーリのベルト側圧を制御するこ
とによって変速を行う。

【００３７】しかし、上述の（２）の方策においては、
制御が複雑化し、変速対応性が大幅に劣化してしまい、
実用上不利であるとともに、構成が複雑化し、製作が困
難で、コストが大となり、経済的にも不利であるという
不都合があり、しかも、システムが複雑化するにも拘ら
ず、ダウンシフトの場合やアップシフトの場合に発生す
るドライバビリティや省燃費効果が犠牲となってしまう
という不具合を回避することができないという不都合が
ある。

【００３８】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、上
述不都合を除去するために、駆動プーリと被動プーリと
に巻掛けられたベルトの回転半径を変化させて変速比を
連続的に制御するとともに、駆動プーリと被動プーリと
のいずれか一方のプーリ側に変速制御機構を設け、他方
のプーリ側にベルト側圧制御機構を設けたベルト式無段
変速機において、前記駆動プーリ側にベルト側圧制御機
構を設けるとともに被動プーリ側に変速制御機構を設け
たことを特徴とする。

【００３９】

【発明の実施の形態】上述の如く発明したことにより、
駆動プーリ側に設けたベルト側圧制御機構と被動プーリ
側に設けた変速制御機構によって、変速によるベルト挟
持力不足を減少させ、ベルトスリップの発生を激減させ
るとともに、無段変速機に十分な耐久性を確保し、変速
遅れや変速不足を激減し、常に本来の変速を実現して良
好なドライバビリティや省燃費効果を確保している。

【００４０】

【実施例】以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細
に説明する。

【００４１】図１及び図２はこの発明の実施例を示すも
のである。この発明の実施例におけるベルト式無段変速
機は、上述した従来のベルト式無段変速機に対して配設
位置の変更を行ったものであるので、理解を早めるため
に、従来のベルト式無段変速機に使用した符号及び追加
符号に「Ａ」を付して説明する。

【００４２】図１において、２Ａは車両（図示せず）に
搭載されるエンジン、６Ａは変速部４Ａを有するベルト
式無段変速機（ＣＶＴ）である。

【００４３】前記エンジン２Ａに、変速部４Ａを有する
ベルト式の無段変速機６Ａを連設し、この無段変速機６
Ａには、駆動プーリ８Ａと、被動プーリ１０Ａと、この
駆動プーリ８Ａと被動プーリ１０Ａとに巻掛けられた例
えば乾式のベルト１２Ａとを設ける。

【００４４】前記駆動プーリ８Ａに、駆動軸１４Ａと、
この駆動軸１４Ａに一体的に設けられた駆動側固定プー
リ部片１６Ａと、該駆動軸１４Ａに軸方向移動可能で且
つ回転不可能に設けられた駆動側可動プーリ部片１８Ａ
とを設け、前記被動プーリ１０Ａには、前記駆動軸１４
Ａと平行に配設された被動軸２０Ａと、この被動軸２０
Ａに一体的に設けられた被動側固定プーリ部片２２Ａ
と、該被動軸２０Ａに軸方向移動可能で且つ回転不可能
に設けられた被動側可動プーリ部片２４Ａとを設ける。

【００４５】また、前記エンジン２Ａのクランク軸２６
Ａと無段変速機６Ａ間には、接続・解放可能な電磁パウ
ダ式のクラッチ２８Ａと、車両の前進あるいは後進（後
退）の切り換えを行う前後進切換部３０Ａとを設ける。

【００４６】そして、前記駆動プーリ８Ａ側にベルト側
圧制御機構３４Ａを設けるとともに、被動プーリ１０Ａ
側に変速制御機構３２Ａを設ける構成とする。

【００４７】詳述すれば、前記無段変速機６Ａを構成す
る際に、従来の無段変速機に対して、ベルト側圧制御機
構３４Ａと変速制御機構３２Ａとの配設位置を変更し、
被動プーリ１０Ａ側の変速制御機構３２Ａの変速モータ
３６Ａにて変速を行うものである。

【００４８】つまり、被動プーリ１０Ａ側に設けられる
変速制御機構３２Ａは、図１に示す如く、この変速制御
機構３２Ａを変速動作させる変速モータ３６Ａと、変速
モータ３６Ａの回転によって被動側可動プーリ部片２４
Ａを軸方向に移動させるべく伝達するギヤ群３８Ａとか
らなる。

【００４９】また、前記駆動プーリ８Ａ側に設けられる
ベルト側圧制御機構３４Ａは、トルクカムからなり、ト
ルクカムに加えられたトルク値に応じてベルト挟持力を
発生させている（図４参照）。

【００５０】前記変速部４Ａは、駆動プーリ８Ａ及び被
動プーリ１０Ａ、ベルト１２Ａからなるベルト伝動部
と、ギヤ伝動部とを有する。

【００５１】このギヤ伝動部は、前後進切換部３０Ａや
駆動軸１４Ａと被動軸２０Ａ間に配設される２ウェイク
ラッチ４０Ａ、前記無段変速機１６Ａからの変速後の駆
動力を差動ギヤ４２Ａに伝達させる減速ギヤ群４４Ａを
有する。

【００５２】前記変速制御機構３２Ａは、図示しない制
御手段によって制御される。すなわち、制御手段に変速
モータ３６Ａを連絡して設け、制御手段によって変速モ
ータ３６Ａを正逆転のいずれか一方の方向に回転させ、
被動側可動プーリ部片２４Ａの軸方向への移動量を制御
している。

【００５３】なお符号４６Ａは、前記無段変速機６Ａの
変速機ケースである。

【００５４】次に作用を説明する。

【００５５】前記無段変速機６Ａの変速制御は、無段変
速機６Ａの被動プーリ１０Ａ側に設けられる変速制御機
構３２Ａによって行われる。つまり、変速制御機構３２
Ａの変速モータ３６Ａの回転によって被動側可動プーリ
部片２４Ａを軸方向に移動させ、被動側可動プーリ部片
２４Ａの軸方向への移動量に応じて被動プーリ１０Ａ側
の回転半径を増減させるとともに、駆動プーリ８Ａ側の
回転半径を減増させている。

【００５６】また、前記駆動プーリ８Ａ側に設けられる
ベルト側圧制御機構３４Ａは、トルクカムに加えられた
トルク値に応じてベルト挟持力を発生させている。

【００５７】ここで、実走時の変速状況を整理して説明
する。

【００５８】先ず、ダウンシフト時に急変速が必要な場
面について記載すると、 （１）急制動で停車する場合（次回の発進に備え、変速
比をフルローに戻すため） （２）走行中にスロットル開度を急増した場合（エンジ
ン発生トルクの増加に伴い、高いベルト挟持力が必要） （３）走行中にＤレンジ位置からＬレンジ位置へセレク
ト操作を行った場合（エンジン吸収トルクの増加に伴
い、高いベルト挟持力が必要） 等があり、上述の（１）〜（３）の場合は、いずれも変
速速度を低下させると、ドライバビリティの劣化やその
他の不具合の発生を誘発する。

【００５９】そして、アップシフト時に急変速が必要な
場面について記載すると、 （１）走行中にスロットル開度を急減した場合（エンジ
ン発生トルクが減少するため、低いベルト挟持力でも可
能） （２）走行中にＬレンジ位置からＤレンジ位置へセレク
ト操作を行った場合（エンジン吸収トルクが減少するた
め、低いベルト挟持力でも可能） 等があり、上述の（１）及び（２）の場合は、いずれも
低いベルト挟持力で変速が可能であり、変速速度を低下
させる必要がない。

【００６０】よって、ダウンシフト時には、図２に示す
如く、ベルト挟持力を増加させている。

【００６１】なお、上述したダウンシフト時及びアップ
シフト時に急変速が必要な場面についての記載は、油圧
を用いた変速機構の場合にも該当することにより、無段
変速機６Ａをそのまま採用可能である。

【００６２】これにより、前記駆動プーリ８Ａ側にベル
ト側圧制御機構３４Ａを設けるとともに、被動プーリ１
０Ａ側に変速制御機構３２Ａを設けることによって変速
によるベルト挟持力不足を減少させることができ、ベル
トスリップの発生を激減し得て、実用上有利であるとと
もに、無段変速機６Ａに十分な耐久性を確保し得るもの
である。

【００６３】また、変速遅れや変速不足を激減し得るこ
とにより、常に本来の変速を実現でき、良好なドライバ
ビリティや省燃費効果を確保し得て、実用上及び経済的
に有利である。

【００６４】更に、前記無段変速機６Ａを、被動プーリ
１０側の変速制御機構３２Ａの変速モータ３６Ａにて変
速を行うことにより、変速モータ３６Ａの回転によって
被動側可動プーリ部片２４Ａを軸方向に移動させ、被動
側可動プーリ部片２４Ａの軸方向への移動量に応じて被
動プーリ１０Ａ側の回転半径を増減させるとともに、駆
動プーリ８Ａ側の回転半径を減増させて変速でき、確実
な変速制御を行い得るものである。

【００６５】なお、この発明は上述実施例に限定される
ものではなく、種々の応用改変が可能である。

【００６６】例えば、この発明の実施例において、前記
駆動プーリ側に設けられるベルト側圧制御機構を、トル
クカムに加えられたトルク値に応じてベルト挟持力を発
生させる構成としたが、ベルト側圧制御を電子制御化
し、変速状態に応じたベルト挟持力を発生させる構成と
することも可能である。

【００６７】

【発明の効果】以上詳細に説明した如くこの発明によれ
ば、駆動プーリと被動プーリとに巻掛けられたベルトの
回転半径を変化させて変速比を連続的に制御するととも
に、駆動プーリと被動プーリとのいずれか一方のプーリ
側に変速制御機構を設け、他方のプーリ側にベルト側圧
制御機構を設けたベルト式無段変速機において、駆動プ
ーリ側にベルト側圧制御機構を設けるとともに、被動プ
ーリ側に変速制御機構を設けたので、変速によるベルト
挟持力不足を減少させることができ、ベルトスリップの
発生を激減し得て、実用上有利であるとともに、無段変
速機に十分な耐久性を確保し得る。また、変速遅れや変
速不足を激減し得ることにより、常に本来の変速を実現
でき、良好なドライバビリティや省燃費効果を確保し得
て、実用上及び経済的に有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示すベルト式無段変速機の
概略構成図である。

【図２】変速時のベルト挟持力を示す図である。

【図３】この発明の従来技術における変速時のベルト挟
持力を示す図である。

【図４】ベルト挟持力と変速比との関係を示す図であ
る。

【図５】ベルト式無段変速機の概略構成図である。

【符号の説明】

２Ａ エンジン ６Ａ ベルト式無段変速機（ＣＶＴ） ８Ａ 駆動プーリ １０Ａ 被動プーリ １２Ａ ベルト １４Ａ 駆動軸 １６Ａ 駆動側固定プーリ部片 １８Ａ 駆動側可動プーリ部片 ２０Ａ 被動軸 ２２Ａ 被動側固定プーリ部片 ２４Ａ 被動側可動プーリ部片 ２８Ａ クラッチ ３０Ａ 前後進切換部 ３２Ａ 変速制御機構 ３４Ａ ベルト側圧制御機構 ３６Ａ 変速モータ ４０Ａ ２ウェイクラッチ ４２Ａ 差動ギヤ ４６Ａ 変速機ケース

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動プーリと被動プーリとに巻掛けられ
   たベルトの回転半径を変化させて変速比を連続的に制御
   するとともに、駆動プーリと被動プーリとのいずれか一
   方のプーリ側に変速制御機構を設け、他方のプーリ側に
   ベルト側圧制御機構を設けたベルト式無段変速機におい
   て、前記駆動プーリ側にベルト側圧制御機構を設けると
   ともに被動プーリ側に変速制御機構を設けたことを特徴
   とするベルト式無段変速機。
2. 【請求項２】 前記無段変速機は、駆動プーリと被動プ
   ーリとに巻掛けられる乾式ベルトを有するとともに、被
   動プーリ側の変速制御機構の変速モータにて変速を行う
   特許請求の範囲の請求項１に記載のベルト式無段変速
   機。