(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルトが巻き掛けられた一対の駆動プーリおよび従動プーリが、回転軸に一体化された固定シーブと、前記回転軸に軸線方向で往復動可能に取り付けられた可動シーブとにより構成されたベルト式無段変速装置において、
前記従動プーリの背面側に液密状態に嵌合させられ、かつ前記従動プーリの回転軸に軸受を介して相対回転可能に取り付けられたピストンと、
前記従動プーリの背面と前記ピストンとの間に形成された前記液密状態の油圧室と、
前記ピストンにおける前記従動プーリ側とは反対側の端部に形成された第２カム面と、
前記第２カム面に対向し、かつ前記第２カム面と協働してトルクを軸線方向の荷重に変化させる第１カム面と、
前記第１カム面を有し、かつ前記従動プーリの回転軸に一体回転するように嵌合されているとともに軸線方向で固定された第１カム部材と、
前記ピストンに一体化され、かつ前記軸受によって前記従動プーリの回転軸に支持されている出力ギヤと
を備え、
前記軸受の軸線方向を向いた前記従動プーリ側の端面は、前記ピストンと当接しないように構成されている
ことを特徴とするベルト式無段変速装置。
【請求項２】
前記出力ギヤは、軸線方向で前記第１カム面と前記油圧室を形成する隔壁部との間に設けられ、
前記軸受は、軸線方向で前記出力ギヤと重なる位置に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載のベルト式無段変速装置。
【請求項３】
前記第１カム部材は、中空円筒状に形成され、相対的に外径が大きい大径部と、その大径部よりも外径が小さい小径部とを備え、
前記第１カム面は、前記大径部における前記従動プーリ側の端面に設けられ、
前記軸受は、前記小径部の外周面と前記ピストンの内周面との間に設けられている
ことを特徴とする請求項１または２に記載のベルト式無段変速装置。
【請求項４】
前記第１カム部材の内周面と前記従動プーリの回転軸の外周面とがスプライン嵌合し、
前記スプライン嵌合させた部分と前記出力ギヤと前記軸受とは、軸線方向で重なる位置に配置されている
ことを特徴とする請求項３に記載のベルト式無段変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無端状のベルトが巻き掛けられた一対のプーリを備え、ベルトの巻き掛け半径を変化させることにより変速比を連続的に変化させるベルト式無段変速装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、無端状のベルトが溝に巻き掛けられた一対のプーリを備え、圧油が供給される油圧室を各プーリに設けたベルト式無段変速装置が周知である。その一対のプーリのうち、駆動側のプーリにおける油圧室は、変速比を変化させるためのものとして機能し、従動側のプーリにおける油圧室は、プーリがベルトを挟み付ける力を生じさせるためのものとして機能する。したがって、そのベルト式無段変速装置では、駆動側の油圧室内の油圧を変化させることによってプーリの溝幅を変化させて、ベルト巻き掛け半径を変化させることにより変速比を連続的に変化させることができる。【０００３】
一方、ベルト式無段変速装置では、各プーリはベルトと摩擦接触することにより動力を伝達するように構成されているため、従動側のプーリで生じさせるベルトを挟み付ける力が不足した場合には、ベルトとプーリとがその接触面で滑る現象、いわゆるベルト滑りを起こす可能性がある。したがって、ベルト式無段変速装置における変速動作や、そのベルト式無段変速装置で伝達するべきトルクの大きさに応じて、ベルトを挟み付ける力を適切な大きさに制御している。そのため、従動側のプーリにおける構造や、従動側のプーリに設けられた油圧室内の油圧を制御する構成など、ベルト滑りを防止するための様々な構成が開発されている。その構成例が、国際公開第２０１２／１２７６５１号と、特開２００９−１９２０１８号公報と、特開平１１−７２１５１号公報と、特開平５−２０３００６号公報とに開示されている。【０００４】
国際公開第２０１２／１２７６５１号には、従動プーリにおける油圧室を有する油圧アクチュエータと、一対のカム部材が伝達トルクに応じて相対回転することにより推力を生じるトルクセンサ装置とを備え、その従動プーリ側の可動シーブにおける油圧室を構成するピストンが、トルクセンサ装置における駆動側のカム部材と一体化された構成が開示されている。また、特開平５−２０３００６号公報には、駆動側のプーリにおける可動シーブの背面側に、油圧室とトルクセンサ装置とが設けられた構成が開示されている。【０００５】
さらに、特開２００９−１９２０１８号公報には、セカンダリプーリにおける油圧室が、可動シーブの背面側に設けられたピストンによって形成され、そのピストンは、軸線方向でストッパ部材により固定されることが記載されている。また、そのセカンダリプーリからトルクを出力するためのギヤが、軸線方向で二つのストッパ部材に挟まれて配置されている。一方のストッパ部材が、出力ギヤとピストンとに挟まれている。したがって、一方のストッパ部材とピストンとが軸線方向で当接するように構成されている。【０００６】
そして、特開平１１−７２１５１号公報には、プーリに設けられた油圧サーボ機構として、可動シーブに固定された可動シリンダと、ストッパ部材を介してプーリ軸に係止された固定プランジャとによって形成された油圧室を備えた構成が記載されている。【０００７】
しかしながら、国際公開第２０１２／１２７６５１号に記載された構成では、出力ギヤを支持している軸受と一方のカム部材とが、軸線方向を向いている対向面で当接しているので、その当接面を介してトルクセンサ装置における軸線方向の荷重が軸受に作用する。そのため、軸受に作用するスラスト荷重が大きくなって、軸受の耐久性が悪化する可能性があった。また、一方のカム部材を構成するピストンは、油圧室内の油圧により軸線方向に往復動することができるので、油圧による軸線方向の荷重がトルクセンサ装置を介してその軸受にスラスト荷重として作用してしまう。【０００８】
なお、特開２００９−１９２０１８号公報に記載された構成と、特開平１１−７２１５１号公報に記載された構成とでは、軸線方向に往復動するピストンと出力ギヤとの間に、軸線方向での移動を規制するためのストッパ部材が設けられている。さらに、特開平５−２０３００６号公報に記載された構成においても、一方のカム部材が軸線方向に移動することを規制することができる。しかしながら、その特開２００９−１９２０１８号公報と特開平１１−７２１５１号公報とに記載された構成では、ピストンを可動シーブの背面に向けて移動させるための機構が設けられておらず、また特開平５−２０３００６号公報に記載された構成では、トルクセンサ装置が可動シーブを移動させる推力を生じないので、例えば、故障などにより油圧室に供給すべき油圧が低下した場合には、ベルトを挟み付ける力が不足してベルト滑りが生じる可能性があった。
【発明の概要】
【０００９】
この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであって、油圧室とトルクカム機構とを備えたベルト式無段変速装置において、油圧室により生じるスラスト荷重やトルクカム機構により生じるスラスト荷重が、ラジアル軸受に過大に作用することを防止して耐久性を向上させるベルト式無段変速装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
上記目的を達成するために、この発明は、ベルトが巻き掛けられた一対の駆動プーリおよび従動プーリが、回転軸に一体化された固定シーブと、前記回転軸に軸線方向で往復動可能に取り付けられた可動シーブとにより構成されたベルト式無段変速装置において、前記従動プーリの背面側に液密状態に嵌合させられ、かつ前記従動プーリの回転軸に軸受を介して相対回転可能に取り付けられたピストンと、前記従動プーリの背面と前記ピストンとの間に形成された前記液密状態の油圧室と、前記ピストンにおける前記従動プーリ側とは反対側の端部に形成された第２カム面と、前記第２カム面に対向し、かつ前記第２カム面と協働してトルクを軸線方向の荷重に変化させる第１カム面と、前記第１カム面を有し、かつ前記従動プーリの回転軸に一体回転するように嵌合されているとともに軸線方向で固定された第１カム部材と、前記ピストンに一体化され、かつ前記軸受によって前記従動プーリの回転軸に支持されている出力ギヤとを備え、前記軸受の軸線方向を向いた前記従動プーリ側の端面は、前記ピストンと当接しないように構成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
この発明は、上記の発明において、前記出力ギヤは、軸線方向で前記第１カム面と前記油圧室を形成する隔壁部との間に設けられ、前記軸受は、軸線方向で前記出力ギヤと重なる位置に配置されていることを特徴とするベルト式無段変速装置である。
【００１３】
この発明は、上記の発明において、前記第１カム部材は、中空円筒状に形成され、相対的に外径が大きい大径部と、その大径部よりも外径が小さい小径部とを備え、前記第１カム面は、前記大径部における前記従動プーリ側の端面に設けられ、前記軸受は、前記小径部の外周面と前記ピストンの内周面との間に設けられていることを特徴とするベルト式無段変速装置である。
【００１４】
この発明は、上記の発明において、前記第１カム部材の内周面と前記従動プーリの回転軸の外周面とがスプライン嵌合し、前記スプライン嵌合させた部分と前記出力ギヤと前記軸受とは、軸線方向で重なる位置に配置されていることを特徴とするベルト式無段変速装置である。
【００１５】
したがって、この発明によれば、従動プーリの伝達トルクが増大した場合に、一対のカム部材が相対的に回転することにより生じる推力によって、油圧室内の圧力を増大させるようにピストンを動作させることができる。そのため、カム面同士が協働して生じた推力を利用してベルト挟圧力を発生させるので、伝達トルクに応じた機械的な動作によって必要なベルト挟圧力を確保することができるとともに、そのベルト挟圧力を高応答に生じさせることができるため、ベルト滑りを防止できる。したがって、ベルト滑りを防止するために、伝達トルク容量を減少させる制御などを行う必要がなくなるので、運転手が意図した走行状態を確保することができる。また、カム面同士に作用するスラスト荷重が、出力ギヤを支持する軸受に作用することを防止できるので、その軸受が過大なスラスト荷重により故障することを防止でき、ベルト式無段変速装置における耐久性を向上させることができる。
【００１６】
また、この発明によれば、ベルト式無段変速装置の変速比を固定させた場合には、プーリの油圧室内にオイルを閉じ込めるので、その油圧室内の油圧を調圧する必要がなくなる。そのため、オイルポンプなどを駆動させて高油圧を生じさせなくてよくなるので動力損失を低減でき、燃費を向上させることができる。加えて、プーリの油圧室に圧油を供給するための油圧制御装置などが故障した場合など、油圧回路から油圧室に必要油圧となるように供給すべき油圧が供給できない場合に、トルクカム機構が伝達トルクの大きさに応じて動作して、ピストンを可動シーブ側に移動させて油圧室内の油圧を増圧できるので、ベルト滑りを防止するために必要なベルト挟圧力を確保することができる。そのため、ベルト式無段変速装置における耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の一例におけるベルト式無段変速装置を搭載した車両を模式的に示したスケルトン図である。
【図２】ベルト式無段変速装置における従動プーリの一例を模式的に示した断面図である。
【図３】図２に示す従動プーリの断面図のうちの出力ギヤの周辺部分を拡大した説明図である。
【図４】図２に示す従動プーリの背面側に設けられたトルクカム機構を説明するための説明図である。
【図５】ベルト式無段変速装置に設けられた油圧室に圧油を供給するための油圧回路の一例を模式的に示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明を具体例に基づいて説明する。図１は、この発明の一例におけるベルト式無段変速装置を搭載した車両のパワートレーンを模式的に示している。図１に示すように、エンジン１は、車両Ｖｅの動力源であり、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関である。すなわち、エンジン１は、運転者によるアクセルの操作など出力操作に基づいて出力するトルクが制御されるように構成されている。
【００１９】
そのエンジン１のクランク軸２は、流体伝動装置であるトルクコンバータや、トルクの回転方向を切り替える前後進切換機構などにより構成された伝動機構３に連結されている。また、伝動機構３は、出力側において、駆動軸４を介してベルト式無段変速装置５に連結されている。したがって、エンジン１から出力されたトルクは、エンジン１からクランク軸２を介して伝動機構３に伝達され、その伝動機構３から駆動軸４を介してベルト式無段変速装置５に伝達される。
【００２０】
そのベルト式無段変速装置（以下「ＣＶＴ」と記す）５は、駆動軸４と一体回転する駆動プーリ７と、駆動軸４と平行に配置された従動軸６と一体回転する従動プーリ８とを備えている。その駆動プーリ７と従動プーリ８とからなる一対のプーリには、それぞれにプーリ溝が形成されており、そのプーリ溝に無端状のベルト９が巻き掛けられている。そのベルト９は、複数のエレメントと積層リングとにより構成された金属ベルトや、樹脂製の動力伝達部材（張力部材）である芯線を有する張力帯とエレメントとにより構成された乾式複合ベルトや、樹脂製の動力伝達部である芯線を有するゴムベルトなどによって構成することができる。
【００２１】
駆動プーリ７は、駆動軸４に一体化された固定シーブ１０と、軸線方向で往復動可能に駆動軸４に嵌合された可動シーブ１１とを備えている。その可動シーブ１１は、軸線方向で固定シーブ１０に対向して配置され、駆動軸４と一体的に回転するように嵌合されている。固定シーブ１０および可動シーブ１１は軸線方向で対向しており、駆動軸４の回転中心軸線から外周側に向けて突出する形状に形成されている。その固定シーブ１０と可動シーブ１１との対向面はいずれも、半径方向から傾斜したテーパ面１０ａ，１１ａに形成され、内周側よりも外周側の方が他方のテーパ面から離れる形状に形成されている。つまり、固定シーブ１０のテーパ面１０ａと、可動シーブ１１のテーパ面１１ａとによって、断面形状がＶ字状の溝、すなわち駆動プーリ７におけるプーリ溝が形成されている。したがって、可動シーブ１１は、軸線方向で往復動することにより、固定シーブ１０に向けて接近し、あるいは固定シーブ１０から離隔するように動作する。
【００２２】
また、駆動プーリ７は、プーリ溝の幅を変化させるために、可動シーブ１１を軸線方向で往復動させるための推力を生じる推力付与装置１２が設けられている。推力付与装置１２は、可動シーブ１１の背面側に設けられ、圧油が供給される油圧室１２Ａを有する油圧アクチュエータにより構成されている。つまり、駆動プーリ７では、液密状態の油圧室１２Ａ内における油圧が、可動シーブ１１を軸線方向で往復動させる推力として可動シーブ１１に付与されるように構成されている。
【００２３】
さらに、その駆動プーリ７のプーリ溝に巻き掛けられたベルト９は、固定シーブ１０のテーパ面１０ａおよび可動シーブ１１のテーパ面１１ａと摩擦係合することにより生じる摩擦力によって動作する。そのため、駆動軸４に伝達されたトルクにより駆動プーリ７が回転することにより、その駆動プーリ７に巻き掛けられたベルト９が動作して従動プーリ８が回転する。
【００２４】
要は、ＣＶＴ５は、駆動プーリ７のプーリ溝に巻き掛けられたベルト９の巻き掛け半径を連続的に変化させることにより、連続的で無段階な変速比を得ることができるように構成されている。なお、ＣＶＴ５における変速比とは、駆動軸４の回転数と、従動軸６の回転数との比であって、駆動プーリ７におけるベルト巻き掛け半径と、従動プーリ８におけるベルト巻き掛け半径との比によって設定される。
【００２５】
その従動プーリ８について、図２を参照して説明する。図２に示すように、従動プーリ８は、カウンタシャフトとなる従動軸６と一体回転するように構成されている。その従動軸６には、従動軸６における他の軸部に比べて大径に形成された第１軸部６１が設けられている。その第１軸部６１には、円筒状の外周面から半径方向で外方に突出するように形成された固定シーブ１３が一体化されている。固定シーブ１３は、半径方向に対して傾斜するテーパ面１３ａが設けられ、軸線方向で可動シーブ１４と対向している。
【００２６】
その可動シーブ１４には、半径方向に対して傾斜するテーパ面１４ａが設けられ、そのテーパ面１４ａが軸線方向で固定シーブ１３のテーパ面１３ａに対向している。また、テーパ面１３ａおよびテーパ面１４ａは、内周側よりも外周側の方が他方のテーパ面から離れる形状に形成されている。つまり、それらテーパ面１３ａ，１４ａによって、断面形状がＶ字状の溝、すなわち従動プーリ８におけるプーリ溝が形成されている。
【００２７】
また、可動シーブ１４には、テーパ面１４ａとは反対の背面側に、中空の筒状で軸線方向に突出するように形成された第１ボス部１４ｂおよび第２ボス部１４ｃが一体化されている。第１ボス部１４ｃは、第２ボス部１４ｃよりも内周側に配置され、その第１ボス部１４ｃの内周面が第２軸部６２の外周面とスプライン嵌合している。つまり、可動シーブ１４は、従動軸６と一体回転し、かつ軸線方向で往復動可能に取り付けられている。なお、第２軸部６２の外径は、第１軸部６１の外径よりも小径に形成されている。
【００２８】
さらに、可動シーブ１４の背面側には、可動シーブ１４を固定シーブ１３側へ移動させるための推力を生じる推力付与装置１５が設けられている。推力付与装置１５は、その生じた推力を可動シーブ１４に付与できるように構成されている。したがって、従動プーリ８では、可動シーブ１４が推力付与装置１５から推力を付与されることにより、プーリ溝に巻き掛けられているベルト９を挟み付ける力（ベルト挟圧力）が生じ、そのベルト９の張力が生じる。図２に示す推力付与装置１５は、油路１１３を介して圧油が供給される油圧室３２を有する油圧アクチュエータ３０と、従動プーリ８における伝達トルクが増大することにより一対のカム部材が相対回転して荷重の方向を回転方向から軸線方向に変換するトルクカム機構４０とを備えている。
【００２９】
その油圧アクチュエータ３０は、可動シーブ１４の背面側に、従動軸６に相対回転可能、かつ軸線方向で往復動可能に液密状態で嵌合されたピストン３１を備えている。そのピストン３１は、円筒状に形成された嵌合部３１２を備え、その嵌合部３１２が、従動軸６における第３軸部６３の外周面に摺動可能に嵌合している。その第３軸部６３の外径は、第２軸部６２の外径よりも小径に形成されている。したがって、嵌合部３１２の内周面３１２ａと、第３軸６３の外周面とが、回転方向に摺動し、かつ軸線方向に摺動する。また、第２軸部６２と第３軸部６３との間に半径方向の段差部が形成されている。さらに、嵌合部３１２の内周面３１２ａには、油圧室３２内の圧油を封止するためのシール部材が設けられている。すなわち、ピストン３１における嵌合部３１２は、従動プーリ８の油圧室３２を液密状態にして従動軸６の第３軸６３に嵌合している。
【００３０】
また、ピストン３１は、嵌合部３１２から、軸線方向で可動シーブ１４の背面へ向けて延び、かつ半径方向で外周側に向けて延びるように形成された隔壁部３１１を備えている。すなわち、ピストン３１において、隔壁部３１１は、軸線方向で嵌合部３１２よりも可動シーブ１４側に設けられている。その隔壁部３１１の端部は、ピストン３１における従動プーリ８側の端部であって、可動シーブ１４における第２ボス部１４ｃの内周面に当接している。また、その端部には、油圧室３２内の圧油を封止するためのシール部材が設けられている。つまり、ピストン３１における隔壁部３１１は、従動プーリ８の油圧室３２を液密状態にして可動シーブ１４の第２ボス部１４ｃに摺動可能に嵌合している。すなわち、隔壁部３１１における可動シーブ１４側の壁面（内壁面）が、油圧室３２における内壁面を構成しており、その隔壁部３１１は、油圧室３２内の油を押圧するピストン部として機能する。したがって、隔壁部３１１によって油圧室３２と大気室とが区画されており、その隔壁部３１１が油圧室３２内の油に荷重を作用し、かつ油圧室３２内の油圧による荷重が隔壁部３１１に作用するように構成されている。
【００３１】
また、可動シーブ１４およびピストン３１は、いずれも従動軸６に対して軸線方向で相対的に移動可能に構成されている。さらに、可動シーブ１４とピストン３１とが、相対回転可能であり、かつ軸線方向で相対的に往復動できるように構成されている。したがって、可動シーブ１４における第２ボス部１４ｃの内周面と、ピストン３１における従動プーリ８側の端部とが、回転方向に摺動し、かつ軸線方向に摺動する。
【００３２】
さらに、ピストン３１は、軸線方向で嵌合部３１２に対して隔壁部３１１とは反対側に、円筒状に形成されたギヤ部３１３を備えている。ギヤ部３１３の内径は、同一径に形成され、かつ嵌合部３１２の内径よりも大径に形成されている。したがって、ピストン３１において、嵌合部３１２の内周面３１２ａと、ギヤ部３１３の内周面３１３ａとの間には、半径方向の段差部３１ａが形成されている。その段差部３１ａは、軸線方向を向いた面を形成している。
【００３３】
そのギヤ部３１３の外径は、嵌合部３１２の外径よりも大径に形成されている。そのギヤ部３１３の外周部には、出力ギヤ１６を構成するギヤ歯１６ａが設けられており、出力ギヤ１６とピストン３１とが一体化されている。つまり、出力ギヤ１６は、ピストン３１と一体に動作するものであり、従動軸６に対して相対回転可能であり、かつ軸線方向で相対的に移動可能である。また、ギヤ歯１６ａは、軸線方向に所定の長さに形成され、歯筋が軸線方向と平行に形成されてもよく、軸線方向に対して傾斜して形成されてもよい。すなわち、出力ギヤ１６は、平歯車であってもよく、ヘリカルギヤであってもよい。図１に示すように、そのギヤ歯１６ａは、従動ギヤとなる大径ギヤ１７ａと噛み合っている。したがって、図２に示すように、ピストン３１が軸線方向に移動する場合、その出力ギヤ１６と大径ギヤ１７ａとの噛み合い状態は維持されている。
【００３４】
また、ギヤ部３１３における軸線方向の端部、すなわちピストン３１において可動シーブ１４側とは反対側の端部には、トルクカム機構４０における一対のカム面のうちの一方を構成する第２カム面３１４ａが設けられている。要は、トルクカム機構４０は、それぞれにカム面を備えた一対のカム部材を備え、そのカム部材が相対回転することによりトルクを軸線方向の推力に変換させるように構成されている。すなわち、トルクカム機構４０は、互いに対向するカム面同士が摩擦係合して、荷重の方向を回転方向から軸線方向に変化させることができるように構成されている。つまり、一対のカム面が協働して推力を生じる。したがって、図２に示すように、第２カム面３１４ａを有するピストン３１は、トルクカム機構４０における一対のカム部材のうちの一方を構成する。言い換えれば、トルクカム機構４０を構成する一方のカム部が、ピストン３１における軸線方向の端部に一体化されている。そして、そのピストン３１に設けられた第２カム面３１４ａは、第１カムシャフト４１に設けられた第１カム面４１ａと、軸線方向で対向している。つまり、この具体例では、駆動側の第１カム部が第１カムシャフト４１に一体化され、従動側の第２カム部がピストン３１に一体化されている。
【００３５】
その第１カムシャフト４１は、中空の筒状に形成され、従動軸６とスプライン嵌合している。その従動軸６は、外径が第３軸部６３よりも小径の第４軸部６４を有し、その第４軸６４の外周面が第１カムシャフト４１の内周面とスプライン嵌合している。さらに、第１カムシャフト４１は、従動軸６に嵌合するロックナット６７によって、従動軸６に軸線方向で固定されている。図３に示すように、第１カムシャフト４１における従動プーリ８側とは反対側の端面４１３ａが、従動軸６に固定されたロックナット６７と当接している。そのロックナット６７によって第１カムシャフト４１が軸線方向に固定されている。また、第１カムシャフト４１において、軸線方向で端面４１３ａとは反対側の端面のうち最も従動プーリ８側に形成された端面は、従動軸６に形成された半径方向の段差部６３ａと当接している。その段差部６３ａは、第３軸部６３と第４軸部６４との間に形成され、軸線方向を向いた面を有している。したがって、第１カムシャフト４１は、軸線方向で従動軸６とロックナット６７とによって挟み込まれている。
【００３６】
また、ピストン３１を従動軸６に相対回転可能に支持させる軸受６８が設けられている。その軸受６８は、ラジアル軸受であって、ローラーベアリングなどの転動体を有する転がり軸受によって構成されている。図３に示すように、軸受６８は、第１カムシャフト４１の外周面とピストン３１の内周面との間に配置されている。その第１カムシャフト４１は、それぞれ異なる大きさの外径を有し、かつ各外径が一定に形成された複数の軸部を備えている。具体的には、外径が相対的に小さい小径部４１１と、小径部４１１よりも大径の中径部４１２と、その中径部４１２よりも大径の大径部４１３とを備えている。この具体例では、軸受６８は、第１カムシャフト４１における小径部４１１の外周面４１１ａと、ピストン３１におけるギヤ部３１３の内周面３１３ａとに当接し嵌合されている。したがって、軸受６８は、出力ギヤ１６を従動軸６に相対回転可能に支持させ、かつ出力ギヤ１６に作用するラジアル荷重を受けるように構成されている。さらに、ギヤ部３１３の内径は一定の大きさに形成され、そのギヤ部３１３の内周面３１３ａが、軸受６８における外周部に当接するとともに中径部４１２の外周面４１２ａと当接している。
【００３７】
また、軸受６８は、軸線方向の両端部を形成する端面として、従動プーリ８側の端面６８ａと、その端面６８ａとは反対側の端面６８ｂとを有している。その軸受６８は、第４軸部６４の外周側に嵌合しており、第３軸部６３の外径よりも半径方向外方に突出している。したがって、軸受６８の端面６８ａは、第３軸部６３に嵌合しているピストン３１に形成された段差部３１ａと軸線方向で対向している。その端面６８ａと段差部３１ａとの間には、軸線方向の間隔が設けられている。要は、ピストン３１が軸線方向で従動プーリ８とは反対側に移動した場合、ピストン３１の段差部３１ａと軸受６８の端面６８ａとが当接して、そのピストン３１が軸受６８を軸線方向に押圧しないように構成されている。一方、軸受６８の端面６８ｂは、第１カムシャフト４１における小径部４１１と中径部４１２との間に形成された半径方向の段差部と当接してもよい。
【００３８】
要は、ピストン３１が、従動軸６および第１カムシャフト４１に対して相対的に往復動可能であるため、ギヤ歯１６ａは、図１に示す大径ギヤ１７ａに噛み合ったまま軸線方向に摺動することができる。したがって、ピストン３１が軸線方向に移動した場合であっても、出力ギヤ１６のギヤ歯１６ａと軸受６８とは、軸線方向で重なる位置に配置されるように構成されている。さらに、その出力ギヤ１６および軸受６８は、第１カムシャフト４１と従動軸６とのスプライン嵌合部６６と軸線方向で重なる位置に設けられている。なお、従動軸６は、第１軸部６１側では軸受５１により、第４軸部６４側では図示しない軸受によって、ケースなどの固定部材に支持されている。つまり、従動軸６は、軸線方向で固定されている。したがって、ベルト９から従動プーリ８に伝達されるトルクは、各シーブ１３，１４から従動軸６に伝達され、その従動軸６から第１カムシャフト４１に伝達され、カム面４１ａ，３１４ａを介してピストン３１に伝達されて、ピストン３１と一体化された出力ギヤ１６から出力される。言い換えれば、出力ギヤ１６は、従動プーリ８側ピストン部材が一体化され、かつ従動プーリ８側とは反対側にカム部材が一体化されている。
【００３９】
この具体例では、トルクカム機構４０を介してトルクを伝達するように構成されている。そのため、伝達トルク容量が増大した場合、第１カム面４１ａを有する第１カムシャフト４１と第２カム面３１４ａを有するピストン３１とが相対回転し、ピストン３１を可動シーブ１４側に移動させる推力を生じる。図４には、半径方向から見た場合のトルクカム機構４０を模式的に示している。図４に示すように、第１カム面４１ａおよび第２カム面３１４ａはいずれも、円周方向から所定の角度に傾斜した傾斜面に形成され、その傾斜面が円周方向で交互に配置されている。すなわち、一方のカム面は、他方のカム面と円周方向および軸線方向で対向している。
【００４０】
具体的には、駆動側部材（第１カム部材）である第１カムシャフト４１には、谷部４１３ｃから軸線方向で可動シーブ１４側に突出している頂部４１３ｂが設けられ、その谷部４１３ｃと頂部４１３ｂとの間に第１カム面４１ａが形成されている。一方、従動側部材（第２カム部材）であるピストン３１には、谷部３１４ｃから軸線方向で可動シーブ１４とは反対側に突出している頂部３１４ｂが設けられ、その谷部３１４ｃと頂部３１４ｂとの間に第２カム面３１４ａが形成されている。したがって、第１カム面４１ａと第２カム面３１４ａとが接触している円周部分では、第１シャフト部材４１とピストン３１とが交互に配置されている。
【００４１】
そして、駆動側の第１カムシャフト４１が回転することにより、第１カム面４１ａと第２カム面３１４ａとが摩擦係合して、従動側のピストン３１が回転する。その第１カム面４１ａおよび第２カム面３１４ａは、摩擦面である。また、それらカム面４１ａ，３１４ａは、回転方向に対して傾斜しているので、接触面における荷重の一部が、軸線方向に作用する。それにより、カム面４１ａ，３１４ａ同士が摩擦接触する部分で作用する回転方向の荷重Ｆｒは、軸線方向の荷重Ｆｔに変換される。
【００４２】
また、第１カムシャフト４１は、軸線方向で固定されているので、その軸線方向の荷重Ｆｔは、ピストン３１を可動シーブ１４側へ移動させるための推力Ｆｔとして作用する。その推力Ｆｔは、伝達トルク容量に応じて大きさが変化する。そのため、例えば、トルクカム機構４０に作用する伝達トルク容量が増大して、推力Ｆｔがピストン３１を可動シーブ１４側に移動させることができる大きさになった場合、ピストン３１と第１カムシャフト４１との軸線方向における間隔Ｄが広がる。その間隔Ｄとは、第１カムシャフト４１における谷部４１３ｃと、ピストン３１における頂部３１４ｂとの軸線方向距離である。
【００４３】
すなわち、トルクカム機構４０が生じた推力Ｆｔは、ピストン３１を軸線方向で可動シーブ１４側へ移動させるための推力として作用するとともに、油圧室３２内の油圧を増大させるための力として作用する。したがって、その推力Ｆｔは、従動プーリ８がベルト９を挟み付ける力（ベルト挟圧力）を生じるための力として作用する。言い換えれば、第１カムシャフト４１は、軸線方向で固定されているため、可動シーブ１４が軸線方向で移動するための反力要素であるとともに、従動プーリ８がベルト挟圧力を生じるための反力要素であるとも言える。
【００４４】
なお、カム面４１ａ，３１４ａにはそれぞれ、摩擦係数を高める表面処理が施されていてもよい。また、出力ギヤ１６がヘリカルギヤにより構成されている場合、それらカム面４１ａ，３１４ａにおける回転方向に対する傾斜角αは、ギヤ歯１６ａにおける軸線方向に対する傾斜角よりも小さく設定されてもよい。さらに、推力付与装置１５は、油圧アクチュエータ３０およびトルクカム機構４０が動作しない状態であっても、軸線方向の推力を生じ、可動シーブ１４に推力を付与するための予圧機構を備えてもよい。例えば、予圧機構は、油圧室３２内にコイルスプリングを備え、そのコイルスプリングが可動シーブ１４の背面およびピストン３１の内壁面に当接して軸線方向に伸縮するように構成されてもよい。すなわち、その予圧機構は、エンジントルクが従動プーリ８に伝達されない初期状態などに、従動プーリ８がベルト挟圧力を生じるための推力を生じるように構成されている。
【００４５】
そして、図１に示す車両Ｖｅは、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車に適するように構成した例であり、出力ギヤ１６から減速ギヤ機構１７を介して終減速機であるフロントデファレンシャル１８にトルクを出力するように構成されている。具体的には、出力ギヤ１６に噛み合っている大径ギヤ１７ａが、減速ギヤシャフト１７ｂに取り付けられている。減速ギヤシャフト１７ｂには、小径ギヤ１７ｃが取り付けられており、小径ギヤ１０ｃは、フロントデファレンシャル１８のリングギヤ１８ａと噛み合っている。そして、フロントデファレンシャル１８は、リングギヤ１８ａを介して伝達されたトルクを左右のドライブシャフト１９から図示しない駆動輪に伝達するように構成されている。
【００４６】
つぎに、ＣＶＴ５に設けられた油圧室に圧油を供給するため油圧回路について説明する。図５に示すように、この具体例における油圧回路１００は、油圧供給源として、エンジン１によって駆動される機械式のオイルポンプ１０１を備え、そのオイルポンプ１０１は、オイルを貯留するオイルパン１０２内のオイルを吸入し、かつ油路１１１に圧油を吐出するように構成されている。例えば、エンジン１が回転するとオイルポンプ１１が駆動されて圧油を吐出する。そのエンジン１の回転は、エンジン１に燃料が供給されて自律回転している場合、または、燃料の供給および点火を止めて車両の走行慣性力で強制的に回転させられている場合のいずれでも生じる。すなわち、エンジン１の駆動時とエンジンブレーキ状態の被駆動時とのいずれであってもオイルポンプ１０１が回転して油圧を発生する。その発生した油圧が油路１１１に供給されるように構成されている。また、油圧回路１００を制御するための図示しない電子制御装置（ＥＣＵ）が設けられている。
【００４７】
その油圧回路１００は、駆動プーリ７における推力付与装置１２の油圧室１２Ａと、従動プーリ８における推力付与装置１５の油圧室３２とに、オイルポンプ１０１が吐出した圧油を供給するように構成されている。したがって、駆動プーリ７側の油圧室１２Ａには、ベルト９の巻き掛け半径を変化させて変速を行うための圧油が供給され、その従動プーリ８側の油圧室３２には、従動プーリ８がベルト９を挟み付ける力を発生させるための油圧が供給される。また、ＣＶＴ５は、車両の走行のためのトルクを伝達するものであり、しかも油圧に応じたトルク容量に設定されるものであるから、油圧室１２Ａ，３２には、伝達トルクに応じた高い油圧を供給することになる。
【００４８】
駆動側の油圧室１２Ａには、油路１１２が接続されており、油路１１１と油路１１２とを接続もしくは遮断する供給側の電磁開閉弁ＤＳＰ１が設けられている。電磁開閉弁ＤＳＰ１を電気的に制御して圧油の供給経路を開閉することにより、油圧室１２Ａに圧油を供給し、または圧油の供給を遮断する。また、油圧室１２Ａをオイルパン１０２に連通させる排出用油路１１４が設けられている。その排出用油路１１４と油路１１２とを接続および遮断する排出側の電磁開閉弁ＤＳＰ２が設けられている。電磁開閉弁ＤＳＰ２を電気的に制御して、油圧室１２Ａ内の圧油をオイルパン１０２に排出する経路を開閉することにより、油圧室１２Ａからオイルパン１０２に圧油を排出し、また圧油の排出を遮断できる。
【００４９】
従動側の油圧室３２には、油路１１３が接続されており、油路１１１と油路１１３とを接続もしくは遮断する供給側の電磁開閉弁ＤＳＳ１が設けられている。電磁開閉弁ＤＳＳ１を電気的に制御して圧油の供給経路を開閉することにより、油圧室３２に圧油を供給し、または圧油の供給を遮断する。また、油圧室３２をオイルパン１０２に連通させる排出油路１１４が設けられている。その排出用油路１１４と油路１１３とを接続および遮断する排出側の電磁開閉弁ＤＳＳ２が設けられている。電磁開閉弁ＤＳＳ２を電気的に制御して、従動側の油圧室３２からオイルパン１０２に圧油を排出する経路を開閉することにより、油圧室３２からオイルパン１０２へ圧油を排出し、また圧油の排出を遮断する。
【００５０】
また、ＣＶＴ５の伝達トルク容量は、ベルト９の滑りを防止できる大きさに制御される。つまり、従動プーリ８の油圧室３２に供給される油圧を制御することによりベルト挟圧力を設定する。具体的には、アクセル開度やスロットル開度などに基づいて要求駆動力が求められ、この要求駆動力に基づいて目標エンジントルクが求められる。そして、ＣＶＴ５に入力されるトルクなどのパラメータに基づいて油圧室３２の目標油圧が求められ、その目標油圧となるように油圧室３２内の実際の油圧が制御される。なお、そのパラメータに基づいて油圧室３２の目標油圧を求めるマップあるいは演算式が、電子制御装置に予め記憶されている。
【００５１】
例えば、ＣＶＴ５に入力される伝達トルクが増大する場合は、油圧室３２の油圧を上昇させる制御がおこなわれる。図５に示す油圧回路１００では、従動プーリ８の油圧室３２に連通する供給側の電磁開閉弁ＤＳＳ１を開弁し、排出側の電磁開閉弁ＤＳＳ２を閉じて油圧室３２に油圧を供給することにより、油圧室３２の油圧を上昇させることができる。したがって、ＣＶＴ５の伝達トルク容量が増大される。
【００５２】
これに対して、ＣＶＴ５に入力される伝達トルクが減少する場合は、油圧室３２の油圧を低下させる制御がおこなわれる。図５に示す油圧回路１００では、従動プーリ８の油圧室３２に連通する供給側の電磁開閉弁ＤＳＳ１を閉じ、排出側の電磁開閉弁ＤＳＳ２を開き、油圧室３２から圧油を排出することにより、油圧室３２の油圧を低下させることができる。したがって、ＣＶＴ５の伝達トルク容量が減少される。なお、ＣＶＴ５に入力されるトルクが一定である場合は、供給側の電磁開閉弁ＤＳＳ１を閉じ、かつ排出側の電磁開閉弁ＤＳＳ２を閉じて、油圧室３２にオイルを閉じこめて、ＣＶＴ５の伝達トルク容量を一定に制御する。
【００５３】
さらに、ＣＶＴ５における変速比の制御について説明する。まず、車速およびアクセルペダルの操作状態（アクセル開度）に基づいて、車両における要求駆動力が求められ、その要求駆動力に基づいて目標エンジン出力が求められる。さらに、目標エンジン出力となるように実際のエンジン出力を制御する際、エンジン１の運転状態が最適燃費線に沿ったものとなるように、目標エンジン回転数および目標エンジン出力が求められる。そして、実際のエンジン回転数を目標エンジン回転数に近づけるように、ＣＶＴ５の変速比が制御される。ＣＶＴ５の変速比の制御は、油圧室１２Ａにおける圧油の流量を制御することによりおこなわれる。また、電子制御装置には、ＣＶＴ５の目標変速比に基づいて駆動側の油圧室１２Ａにおける圧油の目標流量を求めるマップ、あるいは演算式が記憶されている。したがって、その目標流量に基づいて供給側の電磁開閉弁ＤＳＰ１および排出側の電磁開閉弁ＤＳＰ２を開閉制御することにより、駆動側の油圧室１２Ａにおける実際の圧油の流量が制御される。
【００５４】
例えば、ＣＶＴ５の変速比を相対的に小さくする制御（アップシフト）をおこなうために、駆動プーリ７の溝幅を狭くする（ベルト９の巻き掛け半径を大きくする）場合には、供給側の電磁開閉弁ＤＳＰ１が開制御されて油圧室１２Ａに対して圧油が供給される。一方、ＣＶＴ５の変速比を相対的に大きくする制御（ダウンシフト）をおこなうために、駆動プーリ７のプーリ溝幅を広くする（ベルト９の巻き掛け半径を小さくする）場合には、排出側の電磁開閉弁ＤＳＰ２が開制御されて油圧室１２Ａからオイルがオイルパン１０２へ排出される。さらに、ＣＶＴ５における変速比を固定する場合は、供給側の電磁開閉弁ＤＳＰ１および排出側の電磁開閉弁ＤＳＰ２が共に閉状態に制御され、かつ供給側の電磁開閉弁ＤＳＳ１および排出側の電磁開閉弁ＤＳＳ２が共に閉状態に制御されて、油圧室１２Ａおよび油圧室３２にオイルが閉じ込められる。
【００５５】
このように、基本的にはエンジン出力が最適燃費線に沿ったものとなるように、ＣＶＴ５の変速比が制御される。なお、運転者により操作されるマニュアルシフト装置が設けられており、そのマニュアルシフト装置が操作された場合は、ＣＶＴ５の変速比をステップ的に変更（アップシフトおよびダウンシフト）する制御をおこなうことができるように構成されている。このマニュアルシフト装置が運転者により操作された場合は、最適燃費線に基づくＣＶＴ５の変速比の制御はおこなわれず、ＣＶＴ５の変速比は、マニュアルシフト装置の操作により選択された変速比に固定される。
【００５６】
そして、アクセル開度および車速がほぼ一定に維持される定常走行状態では、ＣＶＴ５の変速比、および従動プーリ８からベルト９に与えられるベルト挟圧力を一定に維持することになる。その場合、ＣＶＴ５についての各電磁開閉弁ＤＳＰ１，ＤＳＰ２，ＤＳＳ１，ＤＳＳ２を閉状態に制御して、各油圧室１２Ａ，３２に圧油を封じ込める。この状態で、各電磁開閉弁ＤＳＰ１，ＤＳＰ２，ＤＳＳ１，ＤＳＳ２からの油圧の漏洩は生じない。なお、各電磁開閉弁ＤＳＰ１，ＤＳＰ２，ＤＳＳ１，ＤＳＳ２としては、閉弁状態においても油圧の漏れが生じないように構成されたバルブ、例えばポペット弁や逆止弁などを用いることができる。
【００５７】
以上説明したように、この具体例のＣＶＴによれば、従動プーリの伝達トルクが増大した場合に、一対のカム部材が相対的に回転することにより生じる推力によって、油圧室内の圧力を増大させるようにピストンを動作させることができる。また、その一対のカム部材により発生した推力を利用して従動プーリがベルト挟圧力を生じるので、機械的な動作によってトルクを伝達するために必要なベルト挟圧力を確保することができ、ベルト滑りを防止することができる。
【００５８】
さらに、従動プーリの伝達トルクに応じてトルクカム機構が動作して推力を生じるので、ＣＶＴにおいて伝達するべきトルクに応じて必要なベルト挟圧力を高応答で出力することができる。つまり、ベルト滑りを防止するために、油圧室内の油圧を減少させるなど、従動プーリの伝達トルク容量を減少させる制御などを行う必要がなくなるので、要求されたトルクが駆動輪に伝達され、運転手が意図した走行状態を確保することができる。
【００５９】
また、ＣＶＴの変速比を固定させた場合には、開閉弁などによりプーリの油圧室内に圧油を閉じ込めるので、その油圧室内の油圧を調圧する必要がなくなる。そのため、オイルポンプなどを駆動させて高油圧を生じさせなくてよくなるので動力損失を低減でき、燃費を向上させることができる。
【００６０】
加えて、プーリの油圧室に圧油を供給するための油圧制御装置などが故障した場合など、油圧回路から油圧室に必要油圧となるように供給すべき油圧が供給できない場合に、トルクカム機構が動作して、ピストンを可動シーブ側に移動させて油圧室内の油圧を増圧できるので、ベルト滑りを防止するために必要なベルト挟圧力を確保することができる。そのため、ＣＶＴにおける耐久性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００６１】
４…駆動軸、  ５…ベルト式無段変速装置（ＣＶＴ）、  ６…従動軸、  ７…駆動プーリ、  ８…従動プーリ、  ９…ベルト、  １３…固定シーブ、  １４…可動シーブ、  １５…推力付与装置、  １６…出力ギヤ、  ３０…油圧アクチュエータ、  ３１…ピストン、  ３１ａ…段差部、  ３２…油圧室、  ４０…トルクカム機構、  ４１…第１カムシャフト、  ４１ａ…第１カム面、  ６１…第１軸部、  ６２…第２軸部、  ６３…第３軸部、  ６３ａ…段差部、  ６４…第４軸部、  ６５…第１スプライン、  ６６…第２スプライン、  ６７…ロックナット、  ６８…軸受、  ６８ａ，６８ｂ…端面、  ３１１…隔壁部、  ３１２…嵌合部、  ３１３…ギヤ部、  ３１３ａ…内周面、  ３１４ａ…第２カム面、  ４１１…小径部、  ４１１ａ…外周面、  ４１２…中径部、  ４１２ａ…外周面、  ４１３…大径部、  ４１３ａ…端面。
【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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