(57)【要約】【課題】ベルト式無段変速装置において、電動モータから送りねじを有する部材に回転力を伝達する構造におけるギヤ噛合部の耐久性を向上することである。【解決手段】ベルト式無段変速装置は、片側プーリである駆動プーリ２０の可動シーブ部材２８を軸方向に移動させるアクチュエータ２６を含む。アクチュエータ２６は、可動送り部材９４とギヤケース９６と電動モータとを含む。可動送り部材９４は、可動側送りねじが設けられた内側筒部１０３と、外側ギヤ１１０が設けられた外側筒部１０４と、蓋部とを含む。ギヤケース９６は、固定側送りねじが設けられた固定筒部１１４、及び外側カバー１１６を有する。電動モータは、外側ギヤ１１０と噛合するモータ側ギヤ９８を駆動する。外側カバー１１６は、外側筒部１０４が挿入され、外側筒部１０４の外周面と近接対向する開口部１２６を有する。【選択図】図４
2015014322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
片側プーリ及び他側プーリと、前記片側プーリ及び前記他側プーリに巻回されたベルトと、アクチュエータとを備え、
前記片側プーリは、回転軸に固定される固定シーブに対し軸方向に相対的移動可能に配置され、前記固定シーブとの間で前記ベルトを挟持する可動シーブ部材を含み、
前記アクチュエータは、前記可動シーブ部材を軸方向に移動させるベルト式無段変速装置であって、
前記アクチュエータは、
前記可動シーブ部材の外径側に回転軸中心に対する回転を可能に支持され、可動側送りねじが設けられた内側筒部、及び前記内側筒部の周囲に配置され、外径側に外側ギヤが設けられた外側筒部、及び前記内側筒部及び前記外側筒部同士を連結する蓋部を含む可動送り部材と、
前記可動側送りねじとねじ係合する固定側送りねじが設けられた固定筒部、及び前記固定筒部に一体に設けられた外側カバーであって、前記外側筒部が挿入される開口部を有し、前記外側ギヤを収容する外側カバーを含むギヤケースと、
前記外側ギヤと噛合するモータ側ギヤを駆動する電動モータとを備え、
前記開口部は、前記外側筒部において前記回転軸の軸方向に関して前記外側ギヤよりも前記片側プーリ側の外周面と近接対向することを特徴とするベルト式無段変速装置。
【請求項２】
請求項１に記載のベルト式無段変速装置において、
前記外側筒部において前記回転軸の軸方向に関して前記外側ギヤよりも前記片側プーリ側の外周面と前記開口部の内周面とのうち、一方に係止され、他方に摺接する弾性部材を備えることを特徴とするベルト式無段変速装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のベルト式無段変速装置において、
前記固定筒部は、前記内側筒部の外径側に設けられ、
前記ギヤケースは、前記固定筒部の内径側に前記固定筒部と同軸上に設けられ、内周面側に前記回転軸との間の軸受を支持する支持部を有する第２固定筒部を含み、
前記第２固定筒部は、前記内側筒部の軸方向への移動可能範囲全体で、前記内側筒部の内周面と接触して、または微小隙間を介して対向することを特徴とするベルト式無段変速装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１に記載のベルト式無段変速装置において、
前記回転軸の外径側に固定された軸固定部と、前記軸固定部の外径側に突出する支持軸と、前記支持軸に回転可能に支持されたローラとを有するトルク伝達部材を含み、
前記可動シーブ部材は、前記回転軸の周囲に配置されて、前記アクチュエータ側に突出し、互いに対向する周方向内側面同士の間で前記ローラを案内する複数の爪部を含み、
前記ローラは、前記回転軸の回転時に前記爪部の周方向内側面を前記回転軸の回転方向に押圧することを特徴とするベルト式無段変速装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１に記載のベルト式無段変速装置において、
前記ギヤケースと前記可動送り部材との間に設けられ、前記可動送り部材に対し前記片側プーリ側へ付勢する付勢力発生部材を備えることを特徴とするベルト式無段変速装置。
【請求項６】
請求項５に記載のベルト式無段変速装置において、
前記付勢力発生部材は、前記ギヤケースの内側で前記固定筒部及び前記可動筒部の外径側に配置されることを特徴とするベルト式無段変速装置。
【請求項７】
請求項５に記載のベルト式無段変速装置において、
前記付勢力発生部材は、前記固定筒部及び前記可動筒部の内径側に配置されることを特徴とするベルト式無段変速装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１に記載のベルト式無段変速装置において、
前記片側プーリは、動力源側の駆動プーリであることを特徴とするベルト式無段変速装置。
【請求項９】
請求項８に記載のベルト式無段変速装置において、
前記回転軸と前記動力源との間に設けられ、前記動力源の回転を減速して前記回転軸に伝達する減速機を備えることを特徴とするベルト式無段変速装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のベルト式無段変速装置において、
ベルト配置空間に対して仕切られるように前記ギヤケースに一体に設けられて前記減速機を収容し、内部に潤滑油が入れられる減速機収容部を備えることを特徴とするベルト式無段変速装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか１に記載のベルト式無段変速装置において、
前記ギヤケースを別の部材に固定するための固定ステーであって、駆動プーリと従動プーリとに掛け渡される前記ベルトにおいて、ベルト位置の全設定状態でベルト内側領域となる空間を貫通するように配置される固定ステーを備えることを特徴とするベルト式無段変速装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれか１に記載のベルト式無段変速装置において、
前記片側プーリ及び前記他側プーリを軸方向に見た場合に、前記各プーリの外周面の最大内接円同士を結合した第１直線及び第２直線と、前記第１直線及び第２直線の一端同士を連結する第３直線と、前記第１直線及び第２直線の他端同士を連結する第４直線とで形成される矩形領域内に前記電動モータが配置されるように形成されることを特徴とするベルト式無段変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定シーブとの間でベルトを挟持する可動シーブ部材と、可動シーブ部材を軸方向に移動させるアクチュエータとを含むベルト式無段変速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の動力源の動力を車輪に伝達する動力伝達機構にベルト式無段変速装置を組み込んだ構造が知られている。ベルト式無段変速装置では、動力伝達方向に関して動力源側の駆動プーリと、車輪側の従動プーリとの間にベルトが掛け渡される。駆動プーリ及び従動プーリのうち、少なくとも一方のプーリは、固定シーブと、固定シーブに対し軸方向に移動可能な可動シーブとを含む。ベルト式無段変速装置には、電動モータを含むアクチュエータにより可動シーブを軸方向に移動させる電動式が知られている。
【０００３】
特許文献１には、ベルト式無段変速装置において、電動モータを含む送りねじ式アクチュエータにより可動シーブを軸方向に移動させる構造が記載されている。アクチュエータは、可動シーブに筒体及び軸受を介して支持された可動送りねじ部材と、クランクケースに回り止め固定され、可動送りねじ部材にねじ係合する固定側送りねじ部材とを含む。ここで、電動モータの駆動によりクランクケースに支持されたモータ側ギヤが回転し、モータ側ギヤと噛合し、可動送りねじ部材と一体のギヤが回転しながら軸方向に移動する。また、特許文献２には、動力源側のクラッチＣＶＴ装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−８４０５号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１３／００９２４６８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の構成では、電動モータの駆動によりモータ側ギヤが回転し、相手側のギヤに動力が伝達されることに伴って、可動シーブが固定シーブに対し近づき、または離れてベルト巻き径が変化する。しかしながら、プーリを収容する変速機ケース内に配置する前の状態で、モータ側ギヤと噛合するギヤが外部にさらされているので、ギヤの耐久性を向上する面から改善することが望まれる。
【０００６】
本発明の目的は、電動モータから送りねじを有する部材に回転力を伝達する構造におけるギヤの耐久性を向上できるベルト式無段変速装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るベルト式無段変速装置は、片側プーリ及び他側プーリと、前記片側プーリ及び前記他側プーリに巻回されたベルトと、アクチュエータとを備え、前記片側プーリは、回転軸に固定される固定シーブに対し軸方向に相対的移動可能に配置され、前記固定シーブとの間で前記ベルトを挟持する可動シーブ部材を含み、前記アクチュエータは、前記可動シーブ部材を軸方向に移動させるベルト式無段変速装置であって、前記アクチュエータは、前記可動シーブ部材の外径側に回転軸中心に対する回転を可能に支持され、可動側送りねじが設けられた内側筒部、及び前記内側筒部の外径側に配置され、外径側に外側ギヤが設けられた外側筒部、及び前記内側筒部及び前記外側筒部同士を連結する蓋部を含む可動送り部材と、前記可動側送りねじとねじ係合する固定側送りねじが設けられた固定筒部、及び前記固定筒部に一体に設けられた外側カバーであって、前記外側筒部が挿入される開口部を有し、前記外側ギヤを収容する外側カバーを含むギヤケースと、前記外側ギヤと噛合するモータ側ギヤを駆動する電動モータとを備え、前記開口部は、前記外側筒部において前記回転軸の軸方向に関して前記外側ギヤよりも前記片側プーリ側の外周面と近接対向することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るベルト式無段変速装置によれば、可動送り部材の外側ギヤがギヤケースの外側カバーにより収容され、ギヤケースに設けられた開口部は、可動送り部材の外側筒部において、回転軸の軸方向に関して外側ギヤよりも片側プーリ側の外周面と近接対向する。このため、電動モータから送りねじを有する部材に回転力を伝達する構造におけるギヤの耐久性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る実施形態のベルト式無段変速装置を含んで、エンジンから車輪へ動力を伝達する車両用動力伝達機構を示す概略図である。
【図２】図１のベルト式無段変速装置の最大増速状態を示す断面図である。
【図３】図２の駆動プーリと、駆動プーリのベルト巻き径変化用のアクチュエータの第１ケース要素側部分とを示す斜視図である。
【図４】図３の断面図である。
【図５】図４において、可動シーブ本体とトルク伝達部材との概略分解斜視図である。
【図６】図２のアクチュエータにおいて、第２ケース要素側部分を示す断面図である。
【図７】最大減速状態と最大増速状態とにおける駆動プーリと従動プーリとの間のベルト巻き掛け位置を示す図である。
【図８】図１のベルト式無段変速装置の最大減速状態を示す断面図である。
【図９】本発明の実施形態の別例の第１例において、図２に対応する図である。
【図１０】図９からアクチュエータの第１ケース要素側部分を取り出して、図９の右側から見た図である。
【図１１】アクチュエータの第１ケース要素側部分を図９の左側から見た図である。
【図１２】図１０のＡ−Ａ断面図である。
【図１３】図１１のＢ−Ｂ断面図である。
【図１４】別例の第１例で、シーブ位置センサで可動シーブ部材の軸方向位置を検出する原理を示す模式図である。
【図１５】図１２の構成で軸固定部材を示す斜視図である。
【図１６】図１２の構成で固定シーブに固定された軸固定部材を示す模式図である。
【図１７】別例の第１例で駆動プーリ側に配置される可動スリーブとカム機構とを示す断面図である。
【図１８】本発明の実施形態の別例の第２例において、図４に対応する図である。
【図１９】別例の第２例で電動モータの正回転後に逆回転する場合において、駆動プーリでのシーブ間距離の変更に必要なモータトルクを、付勢力発生部材がない場合との比較で示す図である。
【図２０】本発明の実施形態の無段変速装置に歯車減速機構を一体化させた一体構造を示す図である。
【図２１】図２０の構成において、エンジンの出力軸が連結される入力軸と、駆動プーリの回転中心軸Ｏとの位置関係を示す模式図である。
【図２２】本発明の実施形態の別例の第３例において、駆動プーリ及び従動プーリと電動モータとの位置関係を示す模式図である。
【図２３】本発明の実施形態の別例の第４例の無段変速装置を示す模式図である。
【図２４】本発明の実施形態の別例の第５例の無段変速装置の一部を示す模式図である。
【図２５】本発明の実施形態の別例の第６例の無段変速装置の模式図である。
【図２６】本発明の実施形態の別例の第７例において、電動モータのトルク反力と、無段変速装置の減速比との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を詳細に説明する。以下では、ベルト式無段変速装置を含む動力伝達機構を車両に搭載させる場合を説明する。この場合、車両としては、例えば牽引部材を持つ車両、または荒地、岩山等の不整地を走行するオフロード車、または除雪作業、掘削作業、土木作業、農作業のいずれか１つ以上の作業を行う作業用部材を有する作業車両、またはオフロード車及び作業車両の両方の機能を有するオフロード型多用途車両（Utility Vehicle）としてもよい。また、車両の駆動方式として、前輪のみ、または後輪のみ、または四輪の駆動でもよい。なお、以下ではすべての図面において同様の要素には同一の符号を付して説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態のベルト式無段変速装置１２を含んで、エンジン１４から車輪１６へ動力を伝達する車両用動力伝達機構１０を示す概略図である。車両用動力伝達機構１０は、車両の動力源であるエンジン１４と、前輪または後輪である車輪１６との間に設けられ、エンジン１４から車輪１６に動力を伝達するために用いられる。動力伝達機構１０は、エンジン１４の出力軸と歯車変速機構１８との間に設けられたベルト式無段変速装置１２を含む。歯車変速機構１８は、左右の車輪１６に連結された図示しない差動機構を含む。歯車変速機構１８は、車両に設けられた図示しない変速操作部材を操作することでユーザが所望の変速段を選択可能とするように構成される。例えば、変速操作部材は、クラッチフォーク及びリンク機構が歯車変速機構１８に設けられ、変速歯車軸に係合したスライド部材に連結される。スライド部材は、変速操作部材の操作に応じて軸方向に移動して、所望の変速段の歯車に係合することで、無段変速装置１２側の入力軸と車輪１６側の出力軸との間での速度比を変化させる。
【００１２】
エンジン１４は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンを含む複数種類の形式のいずれを用いてもよい。また、車両にエンジン１４とエンジン１４により駆動され発電する発電機と、発電機で発電した電力を直接またはバッテリを介して供給することで駆動する走行用モータとを搭載し、走行用モータを車両の動力源とするハイブリッド型としてもよい。
【００１３】
ベルト式無段変速装置１２は、動力伝達方向に関して動力源側の片側プーリである駆動プーリ２０と、車輪１６側の他側プーリである従動プーリ２２と、駆動プーリ２０及び従動プーリ２２に巻回されたベルト２４と、駆動プーリ２０側に設けられたアクチュエータ２６と、後述する図２に示す変速機ケース２７及び固定ステー３１とを含む。
【００１４】
駆動プーリ２０は、固定シーブ３０と、固定シーブ３０に対し軸方向に相対的移動可能に配置された可動シーブ部材２８とを含む。図２は、図１のベルト式無段変速装置１２の最大増速状態を示す断面図である。図３は、図２の駆動プーリ２０と、アクチュエータ２６の第１ケース要素１３２側部分とを示す斜視図である。図２、図３に示すように、固定シーブ３０は、軸方向片側面に設けられたベルト係合面Ｖ１ａを有し、回転軸である駆動軸３２に対し、スプライン係合部により相対回転を不能に固定される。駆動軸３２は、エンジンの出力軸３４に同軸に結合固定される。
【００１５】
可動シーブ部材２８は、可動シーブ本体２９と、後述する可動筒部５４（図２、図４）とが一体に結合することにより形成される。可動シーブ本体２９は、ベルト係合面Ｖ１ｂと、ベルト係合面Ｖ１ｂに対して反対側であり、後述するアクチュエータ２６側である、図２の右側に突出する複数本の爪部３６とを含む。後述する図５に示すように、爪部３６は４本であるが、２本以上であれば、４本以外としてもよい。
【００１６】
図４は、図３の断面図である。図４に示すように、可動シーブ本体２９の内周面と駆動軸３２の外周面との間には、ニードル軸受３８が設けられる。ニードル軸受３８は、駆動軸３２の外周面との間に複数のニードルを介して配置された外輪４０を有する。滑り軸受４２は、可動シーブ本体２９の内周面に保持され、外輪４０の外周面に対する軸方向の摺動を可能とするように設けられる。滑り軸受４２は、「ブッシュ」と呼ばれる。この構成により、可動シーブ本体２９は、固定シーブ３０に対し軸方向に相対的移動可能に配置される。また、固定シーブ３０及び可動シーブ本体２９のベルト係合面Ｖ１ａ、Ｖ１ｂ同士の間により断面Ｖ字形のベルト係合溝４４が形成される。ベルト２４（図２）は、ベルト係合面Ｖ１ａ、Ｖ１ｂ同士の間で挟持される。
【００１７】
図５は、図４において、可動シーブ本体２９とトルク伝達部材４６との概略分解斜視図である。駆動プーリ２０の爪部３６は、駆動軸３２の周囲に配置され、２本を１組として２組の爪部３６同士が駆動軸３２（図４）の直径方向反対側に設けられる。各組の爪部３６において、周方向に向いて互いに対向する周方向内側面Ｓ１は、駆動軸３２の軸方向に沿って互いに略平行な平坦面である。
【００１８】
図４に示すように、トルク伝達部材４６は、駆動軸３２に対する相対回転を不能に設けられる。トルク伝達部材４６は、駆動軸３２の外径側にスプライン係合部またはキー係合部により固定された筒状の軸固定部４８と、軸固定部４８の複数個所（図示の例では２個所）位置に径方向外側に突出した支持軸５０と、各支持軸５０に回転可能に支持されたローラ５２とを含む。ローラ５２は、樹脂により形成される。後述するように、ローラ５２は、各組の爪部３６の互いに対向する周方向内側面Ｓ１同士の間で、回転しながら駆動軸３２の軸方向と平行な方向に移動するように案内され、しかも駆動軸３２の回転時にローラ５２が駆動軸３２の回転方向に爪部３６の周方向内側面Ｓ１を押圧する。各爪部３６の先端部はアクチュエータ２６を構成する可動筒部５４に固定されるが、これは後で説明する。
【００１９】
図１に戻って、従動プーリ２２は、固定シーブ５６と、固定シーブ５６に対し軸方向に移動可能な可動シーブ５８と、図２に示す第１従動側トルク伝達部材６０及び第２従動側トルク伝達部材６２と、バネ６４とを含む。図２に示すように、固定シーブ５６は、片側面に設けられたベルト係合面Ｖ２ａと、ベルト係合面Ｖ２ａとは軸方向に関して反対側に設けられ、内周側に向かって湾曲する湾曲部６５と、湾曲部６５の内周側に設けられた軸受支持部６６とを含む。湾曲部６５は、径方向の内外を貫通する案内孔６８を有する。案内孔６８は、周方向に対向し、回転軸である従動軸７０の軸方向に沿って互いに略平行で周方向に向く２つの周方向内側面Ｓ２を有する。
【００２０】
軸受支持部６６は、従動軸７０の外周面に軸受によって回転を可能に支持され、従動軸７０の軸方向への相対移動が阻止されている。従動軸７０は、歯車変速機構１８（図１）の入力軸７２に同軸に結合固定される。従動軸７０は、入力軸７２と一体形成されてもよい。
【００２１】
可動シーブ５８は、片側に設けられたベルト係合面Ｖ２ｂと、内周面に設けられた滑り軸受７４とを含む。滑り軸受７４は、可動シーブ５８の内周面に保持され、従動軸７０の外周面に対する軸方向の摺動を可能とするように設けられる。この構成により、可動シーブ５８は、固定シーブ５６に対し軸方向の相対移動可能に配置される。また、固定シーブ５６及び可動シーブ５８のベルト係合面Ｖ２ａ、Ｖ２ｂ同士の間により断面Ｖ字形のベルト係合溝７６が形成される。ベルト２４は、ベルト係合面Ｖ２ａ、Ｖ２ｂ同士の間で挟持される。
【００２２】
第１従動側トルク伝達部材６０は、可動シーブ５８に固定されたシーブ固定部材７８と、シーブ固定部材７８に支持された第１ローラ８０とを含む。シーブ固定部材７８は、内周面に滑り軸受８２を保持する内側筒部８４と、内側筒部８４の外径側に設けられたシーブ固定部８６及び爪部８８とを含む。滑り軸受８２は、従動軸７０の外周面に軸方向の摺動可能に設けられる。
【００２３】
爪部８８は、内側筒部８４の軸方向一端部（図２の右端部）から外径側に延出してから、軸方向の他方側（図２の左方側）に延出し、二股に分かれる先端部を有する。先端部の二股の周方向に対向する周方向内側面Ｓ３は、従動軸７０の軸方向に沿って互いに略平行な平坦面である。第１ローラ８０は、樹脂により形成され、シーブ固定部８６において、従動軸７０の径方向に関して外側に突出した支持軸８３に回転可能に支持され、案内孔６８の内側に従動軸７０の軸方向の移動を可能に配置されている。
【００２４】
第２従動側トルク伝達部材６２は、従動軸７０に固定された軸固定筒部９０と、軸固定筒部９０の径方向外側に突出した支持軸９１に回転可能に支持された第２ローラ９３とを含む。軸固定筒部９０は、従動軸７０において、シーブ固定部材７８の内側筒部８４よりも、軸方向に関して可動シーブ５８側に設けられる。
【００２５】
第２ローラ９３は、樹脂により形成され、爪部８８の内側に従動軸７０の軸方向の移動を可能に配置されている。後述するように、従動プーリ２２の回転時に、固定シーブ５６の案内孔６８の周方向内側面Ｓ２が第１従動側トルク伝達部材６０を固定シーブ５６の回転方向に押圧して、爪部８８の周方向内側面Ｓ３が第２従動側トルク伝達部材６２を可動シーブ５８の回転方向に押圧する。
【００２６】
バネ６４は、軸固定筒部９０とシーブ固定部材７８との互いに軸方向に対向する内側面同士の間に設けられ、可動シーブ５８に対し固定シーブ５６に近づく方向である図２の右方向に付勢する。
【００２７】
駆動プーリ２０及び従動プーリ２２同士で、固定シーブ３０，５６と可動シーブ部材２８及び可動シーブ５８との軸方向の位置関係は逆になっている。これは、後述するアクチュエータ２６による駆動プーリ２０でのベルト２４の巻き掛け径の変化に応じて、従動プーリ２２でのベルト２４の巻き掛け径を円滑に変化させるためである。
【００２８】
なお、駆動プーリ２０で、可動シーブ部材２８を固定シーブ３０に対しエンジン１４側に配置し、従動プーリ２２で、可動シーブ５８を固定シーブ５６に対し歯車変速機構１８と反対側に配置してもよい。
【００２９】
次に、図２から図６を用いて、アクチュエータ２６を詳しく説明する。アクチュエータ２６は、電動モータ９２の動力で送りねじ機構を用いて駆動プーリ２０の可動シーブ部材２８を軸方向に往復移動させ、固定シーブ３０と可動シーブ部材２８との間隔であるシーブ間隔を変更するために用いられる。シーブ間隔の変更により、駆動軸３２と従動軸７０との間での減速比が変更される。アクチュエータ２６は、可動送り部材９４と、ギヤケース９６と、電動モータ９２と、モータ側ギヤ９８を有するギヤ機構１００と、プーリ側遮断手段である弾性部材１０２とを含む。
【００３０】
図４に示すように、可動送り部材９４は、内側筒部１０３と、外側筒部１０４と、蓋部１０６とを有する。可動送り部材９４は、可動シーブ本体２９に固定された可動筒部５４の外径側に、ボール軸受１０８により、回転軸中心である駆動軸３２の中心軸Ｏに対する回転を可能に支持される。
【００３１】
可動筒部５４は、駆動軸３２の外周面に軸方向の摺動可能に支持される。可動筒部５４の内周面に駆動軸３２の外周面に対し摺動する滑り軸受が設けられてもよい。可動筒部５４の軸方向一端部は可動シーブ本体２９の爪部３６の先端面にボルト結合することにより固定される。
【００３２】
内側筒部１０３は、外周側に設けられた可動側送りねじ１０９を有する。内側筒部１０３において、軸方向に関して駆動プーリ２０と反対側の内周面は、円筒状に形成される。ボール軸受１０８は、可動筒部５４に対する可動送り部材９４の軸方向の相対変位を阻止するために、可動筒部５４及び内側筒部１０３に係止リングを含む手段により固定された外輪及び内輪を有する。
【００３３】
外側筒部１０４は、内側筒部１０３の周囲である外径側に同軸に配置され、外径側に軸方向に関して駆動プーリ２０と反対側（図２の右側）に設けられた外側ギヤ１１０を有する。外側筒部１０４において、外側ギヤ１１０よりも軸方向に関して駆動プーリ２０側（図２の左側）の外周面は、円筒面に形成される。
【００３４】
蓋部１０６は、略円形の板状に形成され、内側筒部１０３の外周側と外側筒部１０４の内周側との駆動プーリ２０側（図２の左側）同士をボルト結合により連結する。
【００３５】
ギヤケース９６は、図３、図４に示す駆動軸３２側の第１ケース要素１３２と、図６に示す電動モータ９２側の第２ケース要素１３４とにより形成される。図４に示すように、第１ケース要素１３２は、固定筒部１１４と、外側カバー１１６と、第２固定筒部１１８とを有する。固定筒部１１４は、内周側に設けられた固定側送りねじ１２０を有し、内側筒部１０３の外径側に同軸上に設けられる。固定側送りねじ１２０は、可動側送りねじ１０９とねじ係合する。固定側送りねじ１２０と可動側送りねじ１０９とにより送りねじ機構が形成される。また、送りねじには３条の台形ねじが用いられる。ただし、この構成に限定するものではなく、１条または２条の台形ねじが用いられてもよい。
【００３６】
外側カバー１１６は、固定筒部１１４の周囲を覆うように固定筒部１１４に一体に設けられる。外側カバー１１６は、駆動プーリ２０と軸方向に関して反対側に設けられた底部１２２と、底部１２２の外周側に設けられた筒状の壁部１２４と、壁部１２４の駆動プーリ２０側に設けられた先端側板部１２８とを有する。底部１２２には、底部１２２の内側面から駆動プーリ２０側に突出するように、固定筒部１１４が固定される。
【００３７】
先端側板部１２８は、可動送り部材９４の外側ギヤ１１０よりも軸方向に関して駆動プーリ２０側（図４の左側）に設けられ、円筒状の開口部１２６を有する。開口部１２６には、外側筒部１０４において、駆動軸３２の軸方向に関して外側ギヤ１１０よりも駆動プーリ２０側の部分であるプーリ側部分が挿入される。開口部１２６は、このプーリ側部分の外周面と近接対向する。なお、「近接対向する」とは、開口部１２６とプーリ側部分の外周面との間に、径方向の小さい隙間が形成されるか、または開口部１２６とプーリ側部分の外周面とがほぼ隙間なく対向することを意味する。これによって、外側カバー１１６は、外側ギヤ１１０を収容する。
【００３８】
開口部１２６と外側筒部１０４との間には、弾性部材１０２が設けられる。弾性部材１０２は、ゴムにより形成されるＯリングであり、外側カバー１１６の先端側板部１２８において、開口部１２６の内周面に全周にわたって形成された係止溝に係止され、外側筒部１０４の円筒状の外周面に摺接する。弾性部材１０２は、駆動プーリ２０側から外側ギヤ１１０が配置された外側ギヤ配置空間Ｐへの異物の侵入を阻止する。なお、弾性部材１０２は、外側筒部１０４において、駆動軸３２の軸方向に関して外側ギヤ１１０よりも駆動プーリ２０側の外周面に形成された係止溝に係止され、開口部１２６の内周面に摺接させた構成としてもよい。
【００３９】
第２固定筒部１１８は、外周面が円筒面である筒状に形成され、固定筒部１１４の内径側に固定筒部１１４と同軸上に、底部１２２の内側面から駆動プーリ２０側に突出するように底部１２２に固定される。第２固定筒部１１８は、内周面側に駆動軸３２の外周面との間の軸受１３０を支持する軸受支持部１３１を有し、軸受１３０によって駆動軸３２に対し回転軸中心である駆動軸３２の中心軸Ｏに対する回転を可能に支持される。
【００４０】
第２固定筒部１１８は、後述するように可動シーブ部材２８が固定シーブ３０に対して相対的に移動するすべての場合である、内側筒部１０３の軸方向への移動可能範囲の全体で、内側筒部１０３の内周面と摺動接触して、またはこの内周面と微小隙間を介して対向する。なお、第２固定筒部１１８の外周面と内側筒部１０３の内周面との間に図示しない第２弾性部材を設けてもよい。第２弾性部材は、ゴムにより形成されるＯリングであり、例えば、第２固定筒部１１８の外周面に形成された係止溝に係止され、内側筒部１０３の円筒状の内周面に摺接する。なお、第２弾性部材は、内側筒部１０３の内周面に形成された係止溝に係止され、円筒状の第２固定筒部１１８の外周面に摺接させてもよい。
【００４１】
第１ケース要素１３２には、後述するギヤ機構１００の一部が収容されて支持され、図６の第２ケース要素１３４には、ギヤ機構１００の残りの部分が収容されて支持される。さらに、第１ケース要素１３２は、駆動軸３２の軸方向に沿って分かれて、互いにボルトなどの締結手段１５６（図４）により結合された片側ケース要素１５８と、他側ケース要素１６０とを含むように構成される。例えば片側ケース要素１５８は、壁部１２４の一部と先端側板部１２８とを含み、他側ケース要素１６０は、壁部１２４の残りの部分と、底部１２２と、固定筒部１１４及び第２固定筒部１１８とを含むように構成される。片側ケース要素１５８及び他側ケース要素１６０の端部同士を突き合わせた状態で、他側ケース要素１６０に形成された図示しない挿入孔に挿入された締結手段１５６が片側ケース要素１５８に形成されたねじ孔にねじ結合されて、２つのケース要素１５８，１６０同士が結合固定される。ねじ孔は他側ケース要素１６０に形成し、挿入孔は片側ケース要素１５８に形成してもよい。第２ケース要素１３４は、片側に突出する筒部１４０を有し、筒部１４０が図４の第１ケース要素１３２に設けられた孔部１４２に挿入されて固定されることでギヤケース９６（図２）が形成される。孔部１４２の内側は、第２ケース要素１３４により外部から遮断される。ギヤケース９６は、駆動軸３２の軸方向において、ベルト２４よりも可動送り部材９４側に外れた部分に設けられる。
【００４２】
図２に示すように、電動モータ９２は、第２ケース要素１３４に駆動プーリ２０と軸方向に関して反対側に固定されたモータケース１３７を有する。電動モータ９２は、図示しない制御装置により駆動が制御され、後述するギヤ機構１００を介してモータ側ギヤ９８（図４）を駆動する。電動モータ９２は、両方向への回転駆動を可能とする。制御装置には、例えばエンジン回転速度及びスロットル弁のスロットル開度の一方または両方の検出信号が図示しない１つ以上のセンサから送信される。制御装置は、エンジン回転速度及びスロットル開度の一方または両方の検出信号に基づいて、電動モータ９２の目標回転方向及び目標回転量を算出し、目標回転方向に目標回転量だけ回転させるように電動モータ９２の駆動を制御する。スロットル開度の検出信号の代わりに、アクセルペダルセンサで検出されたアクセルペダルのペダル位置を表す検出信号が用いられてもよい。
【００４３】
例えば電動モータ９２として、三相同期モータまたは三相誘導モータが用いられる。この場合、制御装置は、エンジンの回転速度及びスロットル開度の検出値に応じて予め設定された変速パターンにしたがって、電動モータ９２の駆動を図示しないモータドライバを介して制御する。例えばエンジンの回転速度が上昇するほど減速比が小さくなるようにしてもよい。モータドライバは、直流電源であるバッテリに接続されたインバータを有する。インバータは、バッテリから供給された直流電流を交流電流に変換する。インバータは、制御装置からの制御信号に応じて電動モータ９２の駆動電流である所望の交流電流を発生して電動モータ９２を駆動する。なお、制御装置は、エンジンの回転速度を一定とした状態で、アクセルペダルの検出位置に応じて減速比を変更するように電動モータ９２の駆動を制御してもよい。
【００４４】
ギヤ機構１００は、第１ケース要素１３２に支持された第１ギヤ軸１４４に固定された大径ギヤ１４６と、第２ケース要素１３４に支持された複数の第２ギヤ軸１４５，１４７，１４９に固定されたギヤ１３８，１３９，１４１とを含む。複数の第２ギヤ軸１４５，１４７，１４９は、電動モータ９２の回転軸に連結されたギヤ軸１４５と、大径ギヤ１４６と噛合するギヤ１４１が固定されたギヤ軸１４９とを含む。ギヤ軸１４９は、第１ケース要素１３２及び第２ケース要素１３４の両方に回転可能に支持される。ギヤ１４１は、ギヤ軸１４９において、筒部１４０から突出して第１ケース要素１３２に挿入された部分に固定される。
【００４５】
モータ側ギヤ９８は、第１ギヤ軸１４４に大径ギヤ１４６と一体に固定され、外側ギヤ１１０の軸方向の移動可能範囲の全てをカバーする全長を有する。ギヤ機構１００は、電動モータ９２からモータ側ギヤ９８へ減速しながら動力を伝達する。モータ側ギヤ９８は、駆動した場合に、後述するように可動送り部材９４を回転させ、かつ送りねじ機構の作用により軸方向に移動させる。
【００４６】
図６に示すように、固定ステー１４８は、筒部１５０と、筒部１５０の両端部に設けられた板部１５２，１５４とを含む。片側の板部１５２は、第２ケース要素１３４のベルト２４（図２）側の側面にボルトを含む締結手段により固定され、筒部１５０がベルト２４側に突出する。
【００４７】
図２に示すように、変速機ケース２７は、鉄またはアルミ合金などの金属により形成され、駆動プーリ２０、アクチュエータ２６、従動プーリ２２、及びベルト２４を内側に収容する。変速機ケース２７の内側面には、固定ステー１４８の他側の板部１５４が、ボルトを含む締結手段により固定される。固定ステー１４８は、駆動プーリ２０及び従動プーリ２２にベルト２４を掛け渡した状態で、ベルト２４の内側を貫通するように配置される。この場合、図７に示すように、ベルト２４の掛け渡し位置は、ａ位置の最大減速状態と、ｂ位置の最大増速状態との間で変化するが、固定ステー１４８は、ベルト位置の全設定状態でベルト２４の内側領域となる空間内である図７の斜格子範囲を貫通するように配置される。変速機ケース２７は、図示しない車体を形成するフレームに固定したり、歯車変速機構１８のケースに固定することができる。
【００４８】
上記のように構成されるベルト式無段変速装置１２は、次のように駆動軸３２と従動軸７０との間での変速比を変化させる。まず上記のように１つ以上のセンサで検出された検出値に基づいて、制御装置が所定方向に電動モータ９２を所定量だけ回転駆動させる。この場合、例えば電動モータ９２の一方向の回転によりギヤ機構１００が回転し、モータ側ギヤ９８と噛合する外側ギヤ１１０が一方向に回転駆動する。この場合、内側筒部１０３も外側ギヤ１１０と同方向に回転するが、ギヤケース９６に固定された固定筒部１１４とねじ係合しているので、内側筒部１０３は送りねじ機構の作用により回転しながら軸方向の片側（図２の左側）に移動する。この場合、可動筒部５４も軸方向片側に移動して、図２に示すように、駆動プーリ２０の可動シーブ部材２８が固定シーブ３０に接近してシーブ間隔が小さくなり、駆動プーリ２０でのベルト２４の巻き掛け径が大きくなる。
【００４９】
一方、ベルト２４に付与される張力との関係で、従動プーリ２２ではベルト２４の巻き掛け径が小さくなるようにベルト２４がバネ６４の付勢力に抗して、可動シーブ５８を固定シーブ５６から遠ざける。これにより、駆動軸３２の動力がベルト２４で増速して従動軸７０に伝達される。図２は、最大増速状態の場合である。
【００５０】
また、この場合、トルク伝達部材４６が爪部３６の周方向内側面Ｓ１に案内されるので、可動シーブ部材２８がトルク伝達部材４６に対し、駆動軸３２の軸方向に移動することが可能となる。また、駆動軸３２の回転時にはトルク伝達部材４６のローラ５２が周方向内側面Ｓ１を、駆動軸３２の回転方向に押圧するので、駆動軸３２から可動シーブ部材２８にトルクが伝達される。
【００５１】
また、第１従動側トルク伝達部材６０は、固定シーブ５６の案内孔６８の周方向内側面Ｓ２により固定シーブ５６の回転方向に押圧され、第２従動側トルク伝達部材６２は、可動シーブ５８に固定されたシーブ固定部材７８の周方向内側面Ｓ３により可動シーブ５８の回転方向に押圧される。このため、従動プーリ２２から従動軸７０にトルクが伝達される。
【００５２】
一方、電動モータ９２が逆方向に回転駆動する場合、ギヤ機構１００を介して外側ギヤ１１０が上記とは逆方向に回転駆動する。この場合も内側筒部１０３が外側ギヤ１１０と同方向に回転するので、内側筒部１０３が送りねじ機構の作用により軸方向の他側（図２の右側）に移動する。この場合、可動筒部５４が回転しながら軸方向他側に移動して、図８に示すように、駆動プーリ２０の可動シーブ部材２８が固定シーブ３０から遠ざかる。この場合、シーブ間隔が大きくなり、駆動プーリ２０でのベルト２４の巻き掛け径が小さくなる。
【００５３】
一方、ベルト２４に付与される張力との関係で、従動プーリ２２ではバネ６４の付勢力により可動シーブ５８が固定シーブ５６に接近する。このため、ベルト２４の巻き掛け径が大きくなり、駆動軸３２の動力が減速して従動軸７０に伝達される。
【００５４】
この場合も各トルク伝達部材４６，６０，６２により、駆動軸３２のトルクが駆動プーリ２０に伝達され、従動プーリ２２のトルクが従動軸７０に伝達される。
【００５５】
さらに、可動送り部材９４の外側ギヤ１１０が、ギヤケース９６の外側カバー１１６により収容され、ギヤケース９６に設けられた開口部１２６は、可動送り部材９４の外側筒部１０４において、駆動軸３２の軸方向に関して外側ギヤ１１０よりも駆動プーリ２０側の外周面と近接対向する。このため、外側ギヤ１１０の噛合部に異物が入りこみにくい。また、駆動プーリ２０及び従動プーリ２２を収容する変速機ケース２７内に組み付ける前の状態で、外側ギヤ１１０に異物または別の部材が衝突することがない。このため、電動モータ９２から送りねじを有する部材に回転力を伝達する構造におけるギヤの耐久性を向上できる。さらに、外側筒部１０４と外側カバー１１６との間に設けられた弾性部材１０２により、駆動プーリ２０側から外側ギヤ配置空間Ｐへの異物の侵入を抑制できるので、ギヤ噛合部の耐久性をさらに向上できる。また、ベルト２４よりも可動送り部材９４側に外れた部分に設けられるギヤケース９６に電動モータ９２が固定され、駆動軸３２に固定シーブ３０が固定され、可動シーブ部材２８は、固定シーブ３０に対し滑り軸受４２などにより軸方向に相対的移動可能に配置される。このため、組み付け作業時に、駆動プーリ２０を収容する変速機ケース２７内に配置する前の状態で、駆動軸３２と駆動プーリ２０とアクチュエータ２６とを小型の構造で、一体的な部品として取り扱える。したがって、ギヤの耐久性を悪化させることなく、組み付け作業の容易化を図れる。
【００５６】
また、第２固定筒部１１８は、内側筒部１０３の軸方向への移動可能範囲の全体で、内側筒部１０３の内周面と摺動接触して、またはこの内周面と微小隙間を介して対向する。このため、外側ギヤ配置空間Ｐの内径側から、内側筒部１０３及び固定筒部１１４の送りねじ１０９，１２０の係合部の配置部分に異物が侵入するのを抑制できる。送りねじ１０９，１２０の係合部は、外側ギヤ配置空間Ｐに配置される。このため、上記の外側カバー１１６の開口部１２６を外側筒部１０４の外周面に近接対向させたことと相まって、外側ギヤ配置空間Ｐが外部から密封され、外側ギヤ１１０のギヤ噛合部と送りねじ１０９，１２０の係合部との両方の耐久性の向上を図れる。なお、外側カバー１１６の開口部１２６と外側筒部１０４の外周面との間に設けられる弾性部材１０２と、弾性部材１０２を係止するために開口部１２６または外側筒部１０４に設ける係止溝とは省略してもよい。
【００５７】
また、トルク伝達部材４６は、軸固定部４８と支持軸５０とローラ５２とを有し、可動シーブ部材２８は、駆動軸３２の周囲に配置されて、アクチュエータ２６側に突出し、互いに対向する周方向内側面Ｓ１同士の間でローラ５２を案内する複数の爪部３６を含む。また、ローラ５２は、駆動軸３２の回転時において、駆動軸３２の回転方向に爪部３６の周方向内側面Ｓ１を押圧する。このため、キーで駆動軸から可動シーブにトルクを伝達する場合と異なり、キーの加工精度を高くする必要がない。また、ローラ５２と係合部との間で潤滑剤を用いる必要がなくなり、潤滑剤の密封構造を設ける必要がないので、構造の簡略化を図れる。また、ローラ５２とその係合部との摺動抵抗が小さいので、無段変速装置１２の効率向上を図れる。
【００５８】
なお、駆動軸３２と可動シーブ部材２８との間のトルク伝達を行うトルク伝達部材として、ボールスプラインまたはスプライン係合溝同士のスプライン係合を用いることもできる。この場合も潤滑剤を用いる必要がなくなるので構造の簡略化を図れる。また、ボールスプラインを用いる場合には摺動抵抗を小さくできるので、無段変速装置１２の効率向上を図れる。
【００５９】
また、ギヤケース９６を別の部材である変速機ケース２７に固定するための固定ステー３１であって、ベルト２４において、ベルト２４位置の全設定状態でベルト２４の内側領域となる空間内を貫通するように配置される固定ステー３１が設けられる。このため、ベルト２４の外側に固定ステーを配置する場合と異なり、アクチュエータ２６を含む無段変速装置１２の小型化を図れる。また、固定ステー３１を変速機ケース２７に取り付けたままでベルト２４の交換作業を行うことができるので、メインテナンス性の向上を図れる。
【００６０】
なお、変速機ケース２７を設けずに、ギヤケース９６を別の部材である歯車変速機構１８のケースに固定ステー３１で直接に取り付けることもできる。この場合、歯車変速機構１８とアクチュエータ２６とを１つのユニットとして形成できるので、小型化を図れる。また、ギヤケース９６を別の部材である車体を形成するフレームに固定ステー３１で直接に取り付けることもできる。
【００６１】
また、図２の構成で駆動軸３２において、出力軸３４と反対側の端部と、変速機ケース２７との間に軸受を設けて、出力軸３４を変速機ケース２７に回転可能に支持してもよい。また、従動軸７０の入力軸７２と反対側に別の回転軸を一体に結合し、別の回転軸と変速機ケース２７との間に軸受を設けて、別の回転軸を変速機ケース２７に回転可能に支持してもよい。
【００６２】
なお、本例では、可動シーブ部材２８を可動シーブ本体２９と可動筒部５４とにより形成しているが、可動シーブ本体のみにより可動シーブ部材が形成されてもよい。また、駆動軸３２及び従動軸７０に対するエンジン１４及び歯車変速機構１８の入力軸７２の結合側は、図２の場合と左右逆にしてもよい。また、送りねじ機構を形成する内側筒部１０３と固定筒部１１４との径方向の内外関係は逆にしてもよい。
【００６３】
図９は、本発明の実施形態の別例の第１例において、図２に対応する図である。図１０は、図９からアクチュエータ２６Ａの第１ケース要素１３２側部分を取り出して、図９の右側から見た図であり、図１１は、アクチュエータ２６Ａの第１ケース要素１３２側部分を図９の左側から見た図である。なお、図９では、駆動プーリ２０と従動プーリ２２とでのベルト２４の巻き掛け径がいずれも最小となっているが、これは駆動プーリ２０と従動プーリ２２とでそれぞれ最大減速状態及び最大増速状態を示しており、実際の同じ状態では駆動プーリ２０と従動プーリ２２とでベルト２４の巻き掛け径の大小関係は逆、または同じ巻き掛け径となる。
【００６４】
本例の場合、上記の図１から図８の構成において、駆動プーリ２０及び従動プーリ２２のうち、従動プーリ２２側にシーブ間隔変更用のアクチュエータ２６Ａが設けられる。この場合、従動プーリ２２が片側プーリに相当し、駆動プーリ２０が他側プーリに相当する。可動シーブ部材３００は、固定シーブ３０４に対して歯車変速機構１８（図１参照）側である図９の左側に配置される。可動シーブ部材３００は、可動シーブ本体３０２に可動筒部５４を固定することにより形成される。可動シーブ本体３０２の構成は、図２、図４に示した可動シーブ本体２９で左右を逆にしてベルト係合面側に爪部１７６を形成した構造と同様である。図１２に示すように、可動シーブ本体３０２の内周面には滑り軸受３０６が保持され、従動軸７０に対して軸方向に相対的移動可能に支持されている。固定シーブ３０４の詳しい構造は後で説明する。
【００６５】
図９に戻って、ギヤ機構１００を形成する一部のギヤ１３８，１３９と、これら一部のギヤ１３８，１３９を収容する第２ケース要素１３４とは、モータ側ギヤ９８に対して従動軸７０の軸方向に関して従動プーリ２２と反対側（図９の右側）に設けられる。
【００６６】
また、本例のベルト式無段変速装置１２は、可動シーブ部材３００の軸方向位置を検出するシーブ位置センサ１５７を含む。図１１に示すように、シーブ位置センサ１５７は、ギヤケース９６を形成する第１ケース要素１３２に取り付けられる。シーブ位置センサ１５７は、第１ケース要素１３２に固定されたセンサケースから、第１ケース要素１３２の内側に突出するように支持された回転軸１５９と、回転軸１５９の先端部に固定された揺動アーム１６１とを含む。図１２に示すように揺動アーム１６１の一端部は、外側筒部１０４の軸方向端面に対向する。
【００６７】
図１３は、図１１のＢ−Ｂ断面図である。図１３に示すように揺動アーム１６１は、回転軸１５９を中心として回転可能に配置され、揺動アーム１６１の他端部は、バネ１６２により図１２の揺動アーム１６１の一端部が外側筒部１０４に近づく方向に押圧されている。
【００６８】
図１４は、シーブ位置センサ１５７で可動シーブ部材３００（図１２）の軸方向位置を検出する原理を示す模式図である。揺動アーム１６１の一端部が外側筒部１０４の軸方向端面により矢印αで示す方向に押圧されると、揺動アーム１６１がバネ１６２の付勢力に抗して回転軸１５９を中心として揺動する。このシーブ位置センサ１５７によれば、回転軸１５９の回転位置から外側筒部１０４と同期して移動する可動シーブ部材３００の軸方向位置の検出が可能となる。シーブ位置センサ１５７により検出された可動シーブ部材３００の軸方向位置を表す検出信号は、制御装置に送信される。
【００６９】
なお、シーブ位置センサ１５７は、揺動アーム１６１の回転位置のみを検出する機能を有し、その検出値を表す信号を制御装置に送信することもできる。この場合、制御装置は、予め記憶部において、可動シーブ部材３００の軸方向位置と揺動アーム１６１の回転位置との関係を記憶し、揺動アーム１６１の回転位置の検出値から可動シーブ部材３００の軸方向位置を算出し、検出することが可能となる。このようなシーブ位置センサ１５７を用いる構成では、ギヤ機構１００のギヤの回転位置から可動シーブ部材３００の軸方向位置を検出する構成の場合に比べて、検出位置が可動シーブ部材３００側の部材に近くなり、センサの検出誤差を小さくできる。シーブ位置センサ１５７は、上記の図１から図８の構成で採用してもよい。
【００７０】
また、後述する図１６に示すように、固定シーブ３０４の中心部に貫通孔１６４が形成される。固定シーブ３０４は、貫通孔１６４の内周面の直径方向反対側２個所から径方向内側に突出する突部１６６を有する。
【００７１】
固定シーブ３０４のベルト係合面とは反対側面（図９の右側面）には、次で説明するように軸固定部材１７０が固定されている。
【００７２】
軸固定部材１７０は、図１５、図１６に示す形状を有するもので、円筒部１７１と、円筒部１７１の径方向反対側から外径側に突出する一対の腕部１７２とを含む。各腕部１７２は平板状に形成され、先端部に貫通孔１７４を有する。軸固定部材１７０は、固定シーブ３０４の各突部１６６に腕部１７２を重ね合わせ、貫通孔１７４に挿入したボルトを各突部１６６に形成されたねじ孔にねじ結合することで、固定シーブ３０４のベルト係合面とは反対側（図１６の表側）に固定される。円筒部１７１は、内側に形成されたスプライン溝１７５と従動軸７０の外周面に形成されたスプライン溝との係合によって、従動軸７０に対して相対的回転を不能に固定される。貫通孔１７４の内側で軸固定部材１７０により塞がれない部分には、可動シーブ部材３００の爪部１７６が軸方向に相対的移動を可能に貫通されている。
【００７３】
一方、図９に戻って、駆動プーリ２０は、駆動軸３２に一体形成された固定シーブ１７８と、駆動軸３２の周囲に配置され、固定シーブ１７８に対し軸方向に相対的移動可能な可動シーブ１７９と、バネ１８０と、スパイダ１８１と、ベース部材１８２と、フライウェイト機構１８４とを含む。固定シーブ１７８は、駆動軸３２と別部材として形成され、ねじ結合などにより駆動軸３２に固定されてもよい。
【００７４】
スパイダ１８１は、ねじ結合により、駆動軸３２に対し軸方向に移動不能で、かつ、相対的回転も不能とするように支持されている。ベース部材１８２は、駆動軸３２の外径側に配置され、連結部材１８６を介して可動シーブ１７９に連結され、可動シーブ１７９と一体的に移動するように形成される。
【００７５】
スパイダ１８１及び連結部材１８６には、可動シーブ１７９がスパイダ１８１と同期して回転するように係合する孔部または溝部を含む係合構造が設けられる。連結部材１８６が孔部または溝部に係合する。
【００７６】
バネ１８０は、駆動軸３２とベース部材１８２との間に設けられ、ベース部材１８２を介して、可動シーブ１７９に固定シーブ１７８から離れる方向に付勢する。
【００７７】
フライウェイト機構１８４は、可動シーブ１７９のベルト係合面と反対側において、径方向に対して直交する軸を中心として揺動可能に支持された複数の羽根状のフライウェイト１８８と、スパイダ１８１に支持された係合部材１９０とを含む。
【００７８】
フライウェイト機構１８４は、駆動軸３２の回転速度が高くなった場合に遠心力の作用によりフライウェイト１８８の先端部が外径側に変位するように開き、係合部材１９０を押圧することでその反作用として、バネ１８０の付勢力に抗して可動シーブ１７９を固定シーブ１７８に近づくように変位させる。
【００７９】
また、ベルト２４と駆動軸３２との間には、可動スリーブ１９２と一方向クラッチ１９４とが設けられる。可動スリーブ１９２は、駆動軸３２に対し軸方向に相対的移動可能で、かつ回転可能に支持される。
【００８０】
図１７に示すように、可動スリーブ１９２は、駆動軸３２の外径側に嵌め合い配置される円筒部２００と、円筒部２００において、固定シーブ１７８側（図１７の左側）の端部において、外径側に突出するフランジ部１９６と、円筒部２００に軸方向に傾斜するように形成された螺旋溝２０２とを有する。
【００８１】
図９に戻って、一方向クラッチ１９４は、ベルト２４の内周面と接触可能に、可動スリーブ１９２の円筒部２００の外径側に配置される。一方向クラッチ１９４は、ベルト２４から可動スリーブ１９２への正転方向の回転力は伝達するが、可動スリーブ１９２からベルト２４への回転力は伝達しないように形成される。
【００８２】
また、可動スリーブ１９２と駆動軸３２との間には、カム機構２０１が設けられる。図１７に示すように、カム機構１９８は、可動スリーブ１９２に形成された螺旋溝２０２と、駆動軸３２の外周面に突出固定され、螺旋溝２０２に係合する突部２０４とにより形成される。カム機構１９８は、可動スリーブ１９２が駆動軸３２に対し正転方向に相対回転する場合に、可動スリーブ１９２のフランジ部１９６をベルト２４（図９）の側面に近づく方向に軸方向に移動させる。具体的には、駆動軸３２に対する可動スリーブ１９２の正転方向の相対回転により、螺旋溝２０２が突部２０４に係合しながら相対的に図１７の矢印β方向に移動する。この場合、可動スリーブ１９２は図１７の矢印γ方向である、ベルト２４の側面に近づく方向に軸方向に移動する。
【００８３】
上記の構成により、次のように、エンジンのアイドル回転状態で、駆動軸３２から従動軸７０に回転力が伝達されて車輪が微小な速度で駆動されるクリープ現象の発生を防止でき、しかも車両の走行中にアクセルペダルの操作を解除した場合には、エンジンブレーキを有効に利かせることができる。
【００８４】
まず、エンジンのアイドル回転状態では、フライウェイト機構１８４のフライウェイト１８８の先端部が内径側に変位する。この場合には、バネ１８０の付勢力により、固定シーブ１７８と可動シーブ１７９との間でベルト２４が挟持されないようにシーブ間距離が大きくなるので、ベルト２４の内周面が一方向クラッチ１９４の外輪に接触する。この状態で、一方向クラッチ１９４は、駆動軸３２からベルト２４への動力伝達を行わないので、クリープ現象の発生を防止できる。
【００８５】
一方、エンジンの出力が大きくなり、回転速度が上昇した場合にはフライウェイト機構のフライウェイト１８８の先端部が外径側に変位するのでバネ１８０の付勢力に抗して、シーブ間距離が小さくなり、固定シーブ１７８と可動シーブ１７９との間でベルト２４が挟持されて、駆動軸３２から従動軸７０に動力が伝達され、しかも無段変速装置１２の減速比が徐々に小さくなって車輪の速度が徐々に上昇する。
【００８６】
また、車両が下り坂を走行している場合のようにエンジンブレーキを作用させる場合には、運転者がアクセルペダルを離して減速する。一方、従動軸７０には車輪から慣性力が伝達されるので従動軸７０が駆動軸３２よりも高速回転する。この場合、フライウェイト機構１８４でフライウェイト１８８の先端部が内径側に変位するので、可動シーブ１７９がバネ１８０の付勢力で固定シーブ１７８から離れる。
【００８７】
また、ベルト２４から一方向クラッチ１９４の外輪に正転方向の回転力が伝達され、一方向クラッチ１９４はベルト２４から可動スリーブ１９２に動力を伝達する。この場合、可動スリーブ１９２は駆動軸３２に対し相対的に正転方向に回転するので、カム機構２０１によって可動スリーブ１９２が可動シーブ１７９側に移動して、可動スリーブ１９２のフランジ部１９６がベルト２４の側面に近づいて押圧する。この状態でベルト２４は、フランジ部１９６と可動シーブ１７９との間で挟持され従動軸７０から加わる慣性力が伝達され、それがエンジンに負荷として加わるので、エンジンブレーキを有効に利かせることができる。
【００８８】
なお、駆動プーリ２０で、このようなカム機構２０１を用いずに、上記の図１から図８の構成で従動プーリ２２に用いられた構成で、バネの付勢力でシーブ間距離を小さくするようにバネを配置した構成を用いることもできる。
【００８９】
上記の構成の場合も、図１から図８の構成と同様に、ギヤの耐久性を向上できる。また、電動モータ９２の制御により従動プーリ２２でのシーブ間距離を任意に設定でき、減速比を任意に設定できる。
【００９０】
また、本例の場合には、アクチュエータ２６Ａの第２ケース要素１３４側部分が、モータ側ギヤ９８に対して軸方向に関して従動プーリ２２と反対側に設けられる。このため、可動シーブ部材３００の移動でアクチュエータ２６Ａの第２ケース要素１３４側部分が、図１から図８の構成に比べてベルト２４及び固定シーブ３０４側に近づく構成となるのにもかかわらず、アクチュエータ２６Ａとベルト２４及び固定シーブ３０４との干渉を有効に防止して、小型の構成を実現できる。
【００９１】
また、本例の場合には、可動シーブ部材３００のアクチュエータ２６Ａ側にトルク伝達部材４６が配置され、固定シーブ３０４の内径側にトルク伝達部材４６と係合する爪部１７６が配置される。このため、トルク伝達部材４６がベルト２４の内側を通過するように移動させることができ、ベルト式無段変速装置１２をより小型化できる。その他の構成及び作用は、図１から図８の構成と同様である。
【００９２】
図１８は、本発明の実施形態の別例の第２例において、図４に対応する図である。本例の場合には、上記の図１から図８に示した構成において、ギヤケース９６の内側で固定筒部１１４及び内側筒部１０３の外径側において、ギヤケース９６と可動送り部材９４の蓋部１０６との間に付勢力発生部材２０６が配置されている。付勢力発生部材２０６は、コイルバネにより形成され、可動送り部材９４を軸方向に関して駆動プーリ２０側へ付勢する。
【００９３】
このような構成では、図２を参照して、従動プーリ２２に設けられるバネ６４の付勢力により、駆動プーリ２０において、ベルト２４から可動シーブ部材２８に対し、シーブ間距離を大きくするように押圧力が加わる。一方、駆動プーリ２０では、電動モータ９２の正回転方向のトルクの発生によって、バネ６４の付勢力に抗してシーブ間距離を小さくするように可動シーブ部材２８に力が加わる。この場合、本例の構成では、付勢力発生部材２０６の付勢力により電動モータ９２のトルクを補助することができ、電動モータ９２の必要発生トルクのピークである最大値を小さくできる。
【００９４】
図１９を用いてこれを詳しく説明する。図１９は、別例の第２例で電動モータ９２の正回転後に逆回転する場合において、駆動プーリ２０におけるシーブ間距離の変更に必要なモータトルクを示す図である。なお、図１９は、電動モータ９２の正回転時と逆回転時とにおいて、ある一定荷重でモータ側ギヤが動作する場合を示している。
【００９５】
図１９に実線ａで示す本例の場合には、電動モータ９２の正回転時に、駆動プーリ２０のシーブ間距離を小さくするのに必要なトルクがＴ１と小さくなる。この理由は、付勢力発生部材２０６が、可動送り部材９４を駆動プーリ２０側に押圧し、可動シーブ部材２８を固定シーブ３０に近づける方向に付勢力を発生するためである。図１０の二点鎖線ｂは、本例の構成で付勢力発生部材２０６を省略した構成であり、電動モータ９２の正回転時に必要なトルクは本例の場合よりも大きくなる。
【００９６】
一方、電動モータ９２の逆回転時には、本例の構成で、付勢力発生部材２０６の付勢力に抗して可動送り部材９４を変位させる必要があり、電動モータ９２の必要トルクの絶対量はＴ２と大きくなるが、電動モータ９２の正回転時と逆回転時とで必要トルクの絶対量の差を小さくできる。このため、正回転時及び逆回転時を含む全体で電動モータ９２の必要トルクの最大値を小さくできるので、電動モータ９２の必要容量を小さくでき、小型化を図れる。
【００９７】
また、ギヤケース９６を大きくすることなくギヤケース９６内に付勢力発生部材２０６を配置でき、アクチュエータ２６が過度に大型化することがない。また、電動モータ９２の駆動時に正回転及び逆回転での負荷変動を小さくできるので、制御を単純化でき、制御性を向上できる。その他の構成及び作用は、図１から図８に示した構成と同様である。
【００９８】
なお、本例の構成において、付勢力発生部材２０６を図１８の二点鎖線δで示す位置に配置してもよい。具体的には、固定筒部１１４及び内側筒部１０３の内径側において、ギヤケース９６と内側筒部１０３の内周側に固定された固定部材との間に付勢力発生部材２０６が配置されてもよい。固定部材は、内側筒部１０３の内径側に形成された係止溝に係止された係止部材、または軸受１０８の外輪としてもよい。この場合も付勢力発生部材２０６により、電動モータ９２の必要発生トルクの最大値を小さくできる。また、ギヤケース９６を大きくすることなくギヤケース９６内に付勢力発生部材２０６を配置できる。
【００９９】
さらに、上記の図９から図１７に示した別例の第１例のように従動プーリ２２にアクチュエータ２６Ａを設ける構成において、図１８と同様の位置、または図１８の二点鎖線δと同様の位置に付勢力発生部材２０６を配置してもよい。この場合、従動プーリ２２において、付勢力発生部材２０６によりシーブ間距離を大きくする方向に可動シーブ部材３００を移動させる場合の電動モータ９２の必要発生トルクの最大値を小さくできる。
【０１００】
図２０は、本発明の実施形態の無段変速装置１２に歯車減速機構２０８を一体化させた一体構造２１０を示す図である。本例の場合、一体構造２１０は、駆動軸３２と動力源であるエンジン１４との間に設けられ、無段変速装置１２の駆動軸３２側に設けられた減速機要素２１２を備える。減速機要素２１２は、変速機ケース２７に固定された減速機収容部である減速機ケース２１４と、減速機ケース２１４に収容された歯車減速機構２０８とを含む。歯車減速機構２０８は、エンジン１４の出力軸３４に同軸上に連結された入力軸２１６と、入力軸２１６に固定された小径ギヤと、減速機ケース２１４内に配置された駆動軸３２と一体の軸部２１８に固定され、小径ギヤと噛合する大径ギヤとを含む。歯車減速機構２０８は、入力軸２１６の回転を減速して軸部２１８に伝達するので、エンジン１４の回転は減速して駆動軸３２に伝達される。
【０１０１】
減速機ケース２１４は、無段変速装置１２のベルト２４が配置されたベルト配置空間２２０に対して仕切られるように壁部２２２が設けられた状態で、変速機ケース２７に固定されている。減速機ケース２１４内には、潤滑油が入れられている。
【０１０２】
上記の構成によれば、減速機ケース２１４内を油潤滑領域とし、変速機ケース２７内を無潤滑領域として設定することが可能となる。また、歯車減速機構２０８によって、出力軸３４の回転が減速されて駆動軸３２に伝達されるので、エンジン１４が高速回転する場合でも、駆動軸３２の支持部に設けられる軸受の負荷を低減して、耐久性を高くできる。また、変速機ケース２７と減速機ケース２１４とが一体化されるので、部品点数を削減でき、駆動軸３２の速度を低くする機能を有する構造の小型化を図れる。
【０１０３】
また、図２１で破線で示すように、エンジン１４の出力軸３４が連結される入力軸２１６は、駆動プーリ２０の回転中心軸Ｏよりも下方に位置させてもよい。この場合、入力軸２１６は出力軸３４と一体に回転するので、回転速度は高くなるが、図２０の減速機ケース２１４内に入れられた潤滑油が、入力軸２１６と、その回転支持部である軸受に供給されやすい。このため、一体構造２１０の寿命向上を図れる。また、歯車減速機構２０８は大歯車及び小歯車により形成されるので、構造を簡略化でき、多様な減速比を容易に設定できる。なお、歯車減速機構は、１段階の減速ではなく、２段階以上の減速機能を有するように形成されてもよい。また、歯車減速機構の代わりに、ベルトまたはチェーンを含む減速装置を用いてもよい。その他の構成及び作用は、上記の図１から図８に示した構成と同様である。本例の構成は、図１８、図１９に示した構成と組み合わせることもできる。
【０１０４】
図２２は、本発明の実施形態の別例の第３例において、駆動プーリ２０及び従動プーリ２２と電動モータ９２との位置関係を示す模式図である。本例の無段変速装置１２は、上記の図１から図８の構成において、駆動プーリ２０及び従動プーリ２２を軸方向に見た場合に、各プーリ２０，２２の外周面の最大内接円同士を結合した第１直線Ｌ１及び第２直線Ｌ２と、２つの直線Ｌ１，Ｌ２の一端同士を連結する第３直線Ｌ３と、２つの直線Ｌ１，Ｌ２の他端同士を連結する第４直線Ｌ４とで形成される矩形領域（図２２に斜線部で示す領域）内にアクチュエータ２６の電動モータ９２が配置されるように形成される。
【０１０５】
このような本例の場合、電動モータ９２を含む無段変速装置１２の小型化を図れる。また、無段変速装置１２を収容する変速機ケースを、電動モータ９２の構造に大きな影響を受けない単純な形状とできるので、製造コストの低減を図れる。なお、本例の構成は、上記の図９から図２１の別例の構成のいずれか１つと組み合わせることもできる。
【０１０６】
また、図２２に破線で電動モータ９２Ａを示すように、上記の各例のいずれか１つにおいて、駆動プーリ２０及び従動プーリ２２の両方の側にシーブ間距離変更のための２つのアクチュエータ２６，２６Ａを設けることもできる。また、この場合に、各プーリ２０，２２を軸方向に見た場合に、２つのアクチュエータ２６，２６Ａの電動モータ９２，９２Ａを、上記の矩形領域内に配置されるように形成することもできる。この場合、両方のプーリ２０，２２を制御することにより、シーブ間距離を任意に制御できるので、より緻密な制御を行いやすい。
【０１０７】
図２３は、本発明の実施形態の別例の第４例の無段変速装置を示す模式図である。本例の場合、上記の図９から図１７に示した構成において、変速機ケース２７を省略して、従動プーリ２２の軸方向に関して従動プーリ２２に対し歯車変速機構１８側にアクチュエータ２６Ａが配置され、そのアクチュエータ２６Ａのギヤケース９６が固定ステー２２４により歯車変速機構１８のケースに固定されている。この場合、固定ステー２２４の配置位置の自由度を高くでき、しかも、アクチュエータ２６Ａの構成部品を取り外すことなくベルト交換を容易に行える。このため、メインテナンス性の向上を図れる。
【０１０８】
図２４は、本発明の実施形態の別例の第５例の無段変速装置の一部を示す模式図である。本例の場合、上記の図２３の構成において、従動プーリ２２の軸方向に関して従動プーリ２２に対し歯車変速機構１８と反対側にアクチュエータ２６Ａが配置され、そのアクチュエータ２６Ａが固定ステー２２４により歯車変速機構１８のケースに固定されている。この場合、アクチュエータ２６Ａが駆動プーリ２０のフライウェイト機構１８４（図２３参照）と軸方向に関して同じ側になるので、小型化を図れる。
【０１０９】
図２５は、本発明の実施形態の別例の第６例の無段変速装置の模式図である。本例の場合、上記の図９から図１７に示した構成において、アクチュエータ２６Ａのギヤケース９６において、歯車変速機構１８とは軸方向に関して反対側に固定ステー２２４が固定されている。また、アクチュエータ２６Ａは、変速機ケース２７の内側面の歯車変速機構１８と軸方向に関して反対側で、固定ステー２２４により固定されている。この場合、固定ステー２２４をベルト２４の内側に貫通させる必要がなくなる。
【０１１０】
図２６は、本発明の実施形態の別例の第７例において、電動モータ９２のトルク反力と、無段変速装置１２の減速比との関係を示す図である。本例の構成は、上記の図９から図１７の構成において、図示しない制御装置が、電動モータ９２のトルクによりシーブ間隔の保持機能を持つように電動モータ９２の駆動を制御する。また、従動プーリ２２側に設けられた内側筒部１０３と固定筒部１１４とにより形成される送りねじ機構のピッチを大きくして、ねじ係合ではシーブ間隔の保持がされないようにする。また、電動モータ９２の駆動電流を検出する図示しない電流センサが設けられる。
【０１１１】
また、制御装置は、減速比一定の状態でシーブ位置を一定に保持させるための電動モータ９２の必要トルクを駆動電流の検出値から算出する。また、制御装置は、この必要トルクを発生させるように電動モータ９２の駆動を制御する。さらに、制御装置は、電動モータ９２の必要トルクが予め設定した所定値Ｋ１を超えると、制御マップなどを用いて実行する通常の制御と異なる特別制御として、その必要トルクの上昇に応じて無段変速装置１２の減速比を増大させるように電動モータ９２の駆動を制御する。
【０１１２】
このような構成によれば、シーブ位置を一定に保持するための電動モータ９２の必要トルクの算出値から、ベルト２４に付与される張力を推定することができる。また、必要トルクが所定値Ｋ１を超えた場合、無段変速装置１２の減速比が増大する。この場合、エンジンへの過負荷が作用している場合であると判断できるので、減速比を増大させることで、過負荷状態を回避させることができる。
【０１１３】
なお、無段変速装置の構成は、上記の各例の構成に限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成を採用できる。例えば、駆動プーリ２０及び従動プーリ２２のうち、一方のプーリ２０（または２２）をシーブ間距離が変化しない２つの固定シーブでベルト２４を挟む構成を採用してもよい。
【符号の説明】
【０１１４】
１０  車両用動力伝達機構、１２  ベルト式無段変速装置、１４  エンジン、１６  車輪、１８  歯車変速機構、２０  駆動プーリ、２２  従動プーリ、２４  ベルト、２６，２６Ａ  アクチュエータ、２７  変速機ケース、２８  可動シーブ部材、２９  可動シーブ本体、３０  固定シーブ、３１  固定ステー、３２  駆動軸、３４  出力軸、３６  爪部、３８  ニードル軸受、４０  外輪、４２  滑り軸受、４４  ベルト係合溝，４６  トルク伝達部材、４８  軸固定部、５０  支持軸、５２  ローラ、５４  可動筒部、５６  固定シーブ、５８  可動シーブ、５９  可動シーブ本体、６０  第１従動側トルク伝達部材、６２  第２従動側トルク伝達部材、６４  バネ、６５  湾曲部、６６  軸受支持部、６８  案内孔、７０  従動軸、７２  入力軸、７４  軸受、７６  ベルト係合溝、７８  シーブ固定部材、８０  第１ローラ、８２  滑り軸受、８３  支持軸、８４  内側筒部、８６  シーブ固定部、８８  爪部、９０  軸固定筒部、９１  支持軸、９２，９２Ａ  電動モータ、９３  第２ローラ、９４  可動送り部材、９６  ギヤケース、９８  モータ側ギヤ、１００  ギヤ機構、１０２  弾性部材、１０３  内側筒部、１０４  外側筒部、１０６  蓋部、１０８  ボール軸受、１０９  送りねじ、１１０  外側ギヤ、１１４  固定筒部、１１６  外側カバー、１１８  第２固定筒部、１２０  送りねじ、１２２  底部、１２４  壁部、１２６  開口部、１２８  先端側板部、１３０  軸受、１３１  軸受支持部、１３２  第１ケース要素、１３４  第２ケース要素、１３７  モータケース、１３８，１３９  ギヤ、１４０  筒部、１４１  ギヤ、１４２  孔部、１４４  第１ギヤ軸、１４５  第２ギヤ軸、１４６  大径ギヤ、１４７  第２ギヤ軸、１４８  固定ステー、１４９  第２ギヤ軸、１５０  筒部、１５２，１５４  板部、１５６  締結手段、１５７  シーブ位置センサ、１５８  片側ケース要素、１５９  回転軸、１６０  他側ケース要素、１６１  揺動アーム、１６２  バネ。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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