(57)【要約】【課題】単位プーリとベルトとの間の滑りを無くしたプーリ分割式無段変速機を提供する。【解決手段】主動プーリと従動プーリとはそれぞれ多数の単位プーリ５，６に分割されており、各単位プーリ５，６は、電動モータ１８，２１等の単位アクチェータで個別に移動調節できる。単位プーリ５，６はベルト７が接触していない状態で移動調節したり、プーリの外径が徐々に変化するように単位プーリ５，６の移動量を調節したりすることができる。単位アクチェータ２１を移動式とすることで、単位アクチェータ２１の遠心力を利用して単位プーリ６の外向き移動をアシストすることもできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主動軸に設けた主動プーリを周方向に配置された多数の主動単位プーリで構成する一方、従動軸に設けた従動プーリも周方向に配置された多数の従動単位プーリで構成し、これら主動単位プーリの群と従動単位プーリの群とにベルトを巻き掛けた構成であって、
前記各主動単位プーリの回転半径を個別に調節する主動単位アクチェータが各主動単位プーリに対応して設けられていると共に、前記各従動単位プーリの回転半径を個別に調節する従動単位アクチェータが各従動単位プーリに対応して設けられている、
ベルト式無段変速機。
【請求項２】
前記主動軸が回転している状態での変速が、前記ベルトが接触していない単位プーリの回転半径を調節することで行われる、
請求項１に記載したベルト式無段変速機。
【請求項３】
前記主動軸が回転を停止している状態での変速が、前記ベルトの張力を低下させた状態で単位プーリを移動させることで行われるように設定されている、
請求項１又は２に記載したベルト式無段変速機。
【請求項４】
前記主動単位アクチェータは移動不能に配置されており、主動単位アクチェータの駆動によって主動単位プーリが移動調節される一方、
前記従動単位プーリと従動単位アクチェータとは一体化されており、従動単位アクチェータを駆動すると当該従動単位アクチェータと従動単位プーリとが一緒に半径方向に移動する、
請求項１〜３のうちのいずれかに記載したベルト式無段変速機。
【請求項５】
ベルトが各単位プーリに間欠的に当たることによる共振が、各単位プーリの回転半径を僅かにずらすことで防止されるように設定されている、
請求項１〜４のうちのいずれかに記載したベルト式無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、車両等に使用されるベルト式無段変速機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ベルト式の無段変速機には一般にＶベルトが使用されており、主動プーリ及び従動プーリを構成する一対の円板の間隔を広狭変化させることで、主動プーリ及従動プーリのベルト巻き掛け径を調節している。しかし、このＶベルトを使用した方式は、ベルトの傾斜面でプーリに動力伝達されるため滑りが発生しやすい問題や、円板の間隔の調節に追従してベルトを変形させるのが難しいといった問題があった。
【０００３】
そこで、プーリを周方向に並んだ多数の単位プーリに分割して、各単位プーリを半径方向に移動させることでプーリ全体の外径を変化させることが考えられており、その一例として特許文献１には、単位プーリの群の両側に円板を配置し、円板に設けた傾斜状のガイド穴で単位プーリの移動をガイドすることにより、各単位プーリを一斉に移動させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５９−２６６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、プーリを複数の単位プーリに分割すると、各単位プーリを半径方向に移動させることで隣り合った単位プーリの間隔が変化するが、特許文献１では各単位プーリが同期して一斉に移動するため、単位プーリの移動に伴ってベルトと単位プーリとの間に滑りが発生することになり、このため、ベルトの耐久性が悪いという問題があった。
【０００６】
また、各単位プーリが一斉に移動することから、単位プーリの回転半径を大きくするに際しては、単位プーリはベルトの押圧力に抗して移動させねばならず、このため、変速操作に大きな力を要するのみならず、部材の耐久性低下も懸念される。
【０００７】
本願発明はこのような現状に鑑み成されたもので、プーリを多数の単位プーリに分割したベルト式無段変速機において、耐久性や操作性に優れる等の品質向上を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明は様々な広がりを持っているが、典型を請求項１〜５で特定している。このうち請求項１の発明は、主動軸に設けた主動プーリを周方向に配置された多数の主動単位プーリで構成する一方、従動軸に設けた従動プーリも周方向に配置された多数の従動単位プーリで構成し、これら主動単位プーリの群と従動単位プーリの群とにベルトを巻き掛けた構成において、前記各主動単位プーリの回転半径を個別に調節する主動単位アクチェータが各主動単位プーリに対応して設けられていると共に、前記各従動単位プーリの回転半径を個別に調節する従動単位アクチェータが各従動単位プーリに対応して設けられている。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１において、前記主動軸が回転している状態での変速が、前記ベルトが接触していない単位プーリの回転半径を調節することで行われるようになっている。すなわち、単位プーリは回転してはいるが、ベルトが接触する前に移動調節して、ベルトが接触する状態では移動を停止させるのである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記主動軸が回転を停止している状態での変速が、前記ベルトの張力を低下させた状態で単位プーリを移動させることで行われるように設定されている。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１〜３のうちのいずれかにおいて、前記主動単位アクチェータは移動不能に配置されており、主動単位アクチェータの駆動によって主動単位プーリが移動調節される一方、前記従動単位プーリと従動単位アクチェータとは一体化されており、従動単位アクチェータを駆動すると当該従動単位アクチェータと従動単位プーリとが一緒に半径方向に移動する。なお、ここでいう「一体化」は一緒に動くようになっているという意味である。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１〜４のうちのいずれかにおいて、ベルトが各単位プーリに間欠的に当たることによる共振が、各単位プーリの回転半径を僅かにずらすことで防止されるように設定されている。
【発明の効果】
【００１３】
本願発明では、各単位プーリを個別に移動させることができるため、ベルトとの滑りが発生しないように各単位プーリの移動タイミングをずらすことが可能であり、これにより、ベルトの耐久性を向上できると共に、各部材への負担を軽減してその耐久性も向上できる。また、ベルトの滑りを防止できるため動力伝達のスムース性にも優れている。
【００１４】
請求項２，３の構成を採用すると、単位プーリとベルトとの間の滑りを的確に防止できると共に、単位プーリの移動も軽い力で行うことができるため、耐久性と操作性とをより的確に向上できる。
【００１５】
請求項４の構成を採用すると、従動単位アクチェータの遠心力が従動プーリの外向き移動をアシストするように作用しているため、例えば、車両が上り坂走行のためにシフトレバーをＬＯＷに切り替えた場合のように、主動プーリに対する従動プーリの回転比率が小さくなるようにシフトダウンする場合、従動単位プーリにベルトの大きな負荷がかかる場合であっても、従動単位プーリの外向き移動を軽い力で軽快に行うことができる。従って、シフトダウン時の操作性・スムース性に優れている。
【００１６】
プーリが多数に分割されていると、ベルトが各単位プーリに間欠的に当たるため共振する可能性があるが、請求項５の構成を採用すると、単位プーリに対するベルトの当たり具合が微妙に変化することで共振を防止できる。このような制御を行えるのは、本願発明の特徴の１つである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態の正面図である。
【図２】（Ａ）は図１のIIA-IIA 視断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ視断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ視断面図である。
【図３】（Ａ）は第１実施形態における従動部を縮径した状態の図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ視断面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ視断面図である。
【図４】（Ａ）は第２実施形態を軸方向から見た図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ視断面図である。
【図５】第３実施形態の断面図である。
【図６】制御態様の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
(1).第１実施形態
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１〜３に示す第１実施形態を説明する。無段変速機は、平行に配置された主動軸１と従動軸２とを有しており、主動軸１と従動軸２には、それぞれ主動ベース３と従動ベース４とを固定している（軸１，２とベース３，４は一体化してもよい。）。
【００１９】
主動ベース３には、周方向に配置された多数の主動単位プーリ５が取り付けられており、これら多数の主動単位プーリ５によって従動プーリが構成されている。他方、従動ベース４にも、周方向に配置された多数の従動単位プーリ６が取り付けられており、これら多数の従動単位プーリ６によって従動プーリが構成されている。本実施形態では主動単位プーリ５と従動単位プーリ６とは８個ずつに分割しているが、他の個数でもよいことは云うまでもない。
【００２０】
図１では表示してないが、図２（Ａ）に示すように、主動単位プーリ５はベルト７を横ずれしないように保持する左右のフランジ５ａを備えている。この点は従動単位プーリ６も同様であり、このため図２（Ｂ）には符号６ａを併記している。
【００２１】
なお、図２（Ａ）に一点鎖線で示すように、単位プーリ５，６の群の左右両側にガイド円板８を配置し、ガイド円板８に放射状に設けたガイド溝穴９に単位プーリ５，６に突設した左右のガイド突起１０を嵌め込んでもよい。この場合は、単位プーリ５，６には必ずしもフランジ５ａ，６ａを設ける必要はない。ガイド円板８は主動軸１又は主動プーリ３に固定される（一体化してもよい。）。
【００２２】
従動ベース３は、従動単位プーリ５に対応して放射状に枝別れした形態になっており、従動ベース３の各枝部に主動ロッド１１を放射方向に移動自在に取り付け、各主動ロッド１１の先端に主動単位プーリ５を設けている。主動単位プーリ５と主動ロッド１１とは別体に構成してねじ込みや溶接等で一体化してもよいし、当初から一体構造品として製造してもよい。
【００２３】
主動単位プーリ５は主動ロッド１１から周方向の両側にはみ出ており、各主動単位プーリ５の回転半径が最も小さくなると、隣り合った主動単位プーリ５の間にはごく僅かの隙間しか開かないように設定している。主動単位プーリ５の外周の曲率半径は、最も縮径した状態で曲率の中心が回転軸心と一致するように設定しているが、他の曲率半径に設定してもよい。
【００２４】
主動ロッド１１は外周に雄ねじが形成されたねじ軸になっており、これに、主動ロッド１１のうち主動単位プーリ５と反対側の端部には、回り止め手段として角形ブロック１３を固定し、このブロック１３が主動ベース３に設けた角形のガイド穴１４に摺動自在に嵌まっている。回り止め手段としてはスプライン嵌合なども採用できる。主動ロッド１１とは別の回り止め手段を設けてもよい。また、主動単位プーリ５を他の手段で回り止めしてもよい。
【００２５】
そして、主動ベース３の外周端部に設けた凹所に、主動ロッド１１が螺合したナット１５を回転自在で嵌め入れている。ナット１５はスナップリング１６等の抜け止め手段によって抜け不能に保持されている。従って、ナット１５が回転すると主動ロッド１１は軸方向（主動軸１の回転放射方向）に移動し、これにより、主動単位プーリ５の回転半径が変化する。
【００２６】
ナット１５の外周は平歯ギア１７になっている一方、主動ベース３に固定した主動電動モータ１８にウォームギア１９を設けており、ウォームギア１９をナット１５の外周の平歯ギア１７に噛合している。敢えて述べるまでもないが、ウォームギア１９の回転軸心と主動ロッド１１の軸心とは直交している。
【００２７】
主動電動モータ１８は主動単位アクチェータの一例であり、各主動電動モータ１８を個別に駆動することにより、各主動単位プーリ５を独立して任意に移動調節することができる。なお、電動モータ１８への給電は、主軸に固定されたブラシ（図示せず）によって行われる。ブラシの接点（電極）は主動電動モータ１８の個数だけある。
【００２８】
次に、従動部を説明する。主動部では主動電動モータ１８を主動ベース３に固定していたが、従動部では、図３に明示するように、従動単位アクチェータの一例としての従動電動モータ２１を従動単位プーリ６に固定している。そして、従動部でもねじ軸としての従動ロッド２２を有しているが、この従動ロッド２２は従動ベース４の雌ねじ穴にねじ込まれている。
【００２９】
そして、図３（Ｃ）に示すように、従動ロッド２２の先端と従動電動モータ２１の主軸２３とをカップリング等の連結具２４で連結している。従動電動モータ２１には回り止めのための一対のストッパー棒２５を設けており、ストッパー棒２５は従動ベース４に設けたストッパー穴にスライド自在に嵌まっている。なお、ストッパー棒２５は図１では表示していない。
【００３０】
ストッパー棒２５によって従動電動モータ２１及び従動単位プーリ６の姿勢が保持されており、従動電動モータ２１を駆動すると従動ロッド２２が回転して、従動電動モータ２１と従動単位プーリ６とが従動軸２の放射方向（半径方向）に一緒に移動する。一対のストッパー棒２５は、図３（Ａ）の状態で前後にずらして配置されている。これは、隣り合った従動電動モータ２１のストッパー棒２５が干渉しないようにするためである。
【００３１】
従動軸にも給電のためのブラシを設けており、電力はケーブルによって従動電動モータ２１に供給される。従動電動モータ２１の移動を許容するため、電源ケーブルは若干の弛みを持っている。図２（Ａ）に一点鎖線で示すように、主動ベース３に、主動ロッド１１を抱持する電動式のクランプ２６を設けて、主動単位プーリ５が外側又は内側に移動し切った状態のときにクランプ２６で主動ロッド１１を掴持することにより、主動単位プーリ５の位置をロックすることも可能である。この点は従動部においても同様である。
【００３２】
(2).第２実施形態
図４に示す第２実施形態は主動部のみを表示しているが、従動部も同じ構造である。この実施形態では、主動単位プーリ５の群の左右両側に支持円板２７を配置しており、支持円板２７に、各主動単位プーリ５に対応した放射状のガイド長穴２８に設けている一方、主動単位プーリ５に設けたブロック６ｂには、ガイド長穴２８にスライド自在に嵌まるガイド突起２９，３０を設けている。支持円板２７は主動軸１又は主動ベース３に固定されている。
【００３３】
そして、一方のガイド突起２９の突出長さを長くして、このガイド突起２９にねじ軸としての主動ロッド１１を螺合して、主動ロッド３１の一端（基端）は主動ベース３に回転自在に保持し、主動ロッド１１の他端は、一方の支持円板２７の外面に固定した主動電動モータ１８の主軸に連結している。この実施形態では、主動ロッド１１は回転はするが軸方向には移動しない。従って、主動電動モータ１８を駆動すると、主動ロッド１１の回転によって主動単位プーリ５が主動軸１の放射方向に移動する。
【００３４】
この第２実施形態ではロッド１１を回転駆動して単位プーリ５を移動させているが、支持円板２７を単位プーリ５に固定して、電動モータ１８の主軸に設けたギアを支持円板２７に設けたラックに噛合させることで、電動モータ１８と単位プーリ５とを一緒に移動させることも可能である。
【００３５】
(3).第３実施形態
図５に示す第３実施形態では、駆動手段として油圧を使用している。すなわち、主動部を例に取って説明すると、主動軸１にシリンダ３３の群を固定し、各シリンダ３３にピストン３４を摺動自在に嵌め入れて、各ピストン３４にピストンロッド３５を固定し、ピストンロッド３５の先端に主動単位プーリ５を固定したものである。
【００３６】
ピストン３４はシリンダ３３に内蔵したばね３６で後退方向に付勢されており、シリンダ３３の基端に設けた送油ポート３７から圧油を送るとピストン３４が前進する。送油ポート３８からオイルが戻ると、ピストン３４はばね３６で後退する。
【００３７】
主動軸１には、シリンダ３３の送油ポート３７に連通したオイル穴３８が空いており、オイル穴３８の一端は主動軸１の外周に開口しており、主動軸１には、オイル穴３８の開口３８ａに連通する環状溝３９が形成されている。オイル穴３８は主動軸１の端面に開口しているが、  開口部はプラグで塞がれている。
【００３８】
また、主動軸１には、開口３８ａ及び環状溝３９を覆うようにブッシュ４０が嵌まっており、ブッシュ４０には、オイル穴３８の開口３８ａに連通した穴４１が空いている。ブッシュ４０の穴４１に油圧通路４２が接続されており、油圧通路４２には、電動モータ駆動式の流量制御弁４３と、流れをＯＮ・ＯＦＦするソレノイドバルブ４４とを設けている。オイル穴３８等は各シリンダ３３に対応して配置されている。環状溝３９はブッシュ４０に形成してもよいし、主動軸１とブッシュ４０との両方に形成してもよい。
【００３９】
この実施形態では、ブッシュ４０は固定されているが、主動軸１が回転していても、油圧通路４２を介してシリンダ３３にオイルを送ることができる。このため、圧油を送ってピスト３４を前進させたり、オイルを戻してばね３６でピストン３４を後退させたりすることができる。このため、各主動単位プーリ５を個別に任意の量だけ移動させることができる。また、電磁ソレノイド４３をＯＮにして流路を遮断すると、シリンダ３３に対するオイルの行来が遮断されて、主動単位プーリ５の位置が固定される。従って、本実施形態では電磁ソレノイド４３がロック手段を構成している。
【００４０】
(4).まとめ
以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は上記の他にも様々に具体化することができ、また、上記各実施形態のものは様々な制御態様を採用できる。この点を次に説明する。なお、無段変速機は制御手段によって制御される。車両用内燃機関に搭載している場合は、制御手段はＥＣＵに組み込んでもよい。
【００４１】
制御態様としては、図６に示すように、単位プーリ５，６を移動させて変速するにおいて、ベルト７に接触していない単位プーリ５，６を移動させることができる。この場合、回転方向の前方に位置したものから後方に向かって移動寸法を順に大きくしていくと、変速をスムースに行うことができる。すなわち、単位プーリ４，５の群よりなるプーリの外径を、ベルト７が接触していない単位プーリ５，６から順番に徐々に行うことにより、変速を滑らかに行うことができる。
【００４２】
また、軸１，２が回転していない状態で変速する場合は、ベルト７の負荷が掛かっていない状態で各単位プーリ５，６を移動させたらよい。つまり、変速は主動単位プーリ５の群と従動単位プーリ６とのうち一方を後退させて他方を突出させることが行われるが、突出の割合よりも後退の割合を少し多めにしておくことで、単位プーリ５，６に負荷が掛かっていない状態で変速できると共に、単位プーリ５，６とベルト７との間の滑りも無くすことができる。
【００４３】
プーリが分割されていることに起因した共振が発生する場合は、例えば、各主動単位プーリ５のうちの１つ又は複数の突出寸法を他のものに対して僅かに異ならせて共振点をずらす、といったことで対処できる。このずらしは、主動単位プーリ５の群と従動単位プーリ６の群との片方のみでおこなってもよいし、片方のみで行ってもよい。
【００４４】
さて、従動単位プーリ６を外側に移動させて従動軸２の回転数が小さくなるようにシフトダウンする場合は、ベルト７の負荷が従動単位プーリ６に大きく作用する。従って、従動単位プーリ６はベルト７をテンションに抗して押し退けるようにして外向き移動せねばならず、このため大きな力を要する。この点、第１実施形態では、従動電動モータ２１の遠心力が従動単位プーリ６を外向き移動させるようにアシストするため、シフトダウンを軽い力で軽快に行うことができる。
【００４５】
単位プーリ５，６から風を切るような騒音が発生する場合は、隣り合った単位プーリ５，６の間の間隔Ｗ（図１参照）を均等でなく僅かに異ならせたり、単位プーリ５，６がロッド１１，２２の軸心から円周方向に突出している寸法Ｅ１，Ｅ２を僅かに異ならせたりすることで対処可能である。
【００４６】
第１実施形態や第３実施形態のようにロック手段を設けると、単位アクチェータを停止した状態で伝動率を一定に保持できるため、振動等によって伝動比率が変化することを防止できる。また、第３実施形態のような油圧式の場合は、油圧をカットした状態で伝動比率を一定にできるため、油圧ポンプの駆動エネルギを抑制して燃費向上に貢献できる利点がある。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本願発明は、車両用等の無段変速機に実際に具体化できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００４８】
１  主動軸
２  従動軸
３，４  ベース
５  主動単位プーリ
６  従動単位プーリ
７  ベルト
１１，２２  ロッド（ねじ軸）
１５  ナット
１７  平ギア
１８，２１  単位アクチェータの一例としての電動モータ
１９  ウォームギア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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