(57)【要約】【課題】ベルト式無段変速機において、重量や容積の増加及びコスト増をアクチュエータを用いるものに比して抑制しつつ、その変速比を動的に制御可能とすること。【解決手段】入力軸に設けられ、第１の可動シーブ及び第１の固定シーブを有する第１のプーリと、出力軸に設けられ、第２の可動シーブ及び第２の固定シーブを有する第２のプーリと、前記第１のプーリ及び前記の第２のプーリ間に掛け回されるベルトと、前記第１の可動シーブ又は前記第２の可動シーブを軸方向に付勢する弾性体と、前記第１のプーリ又は前記第２のプーリの角速度に応じて前記第１の可動シーブ又は前記第２の可動シーブを軸方向に押圧する遠心錘と、外部から入力される信号に応じて前記第１の可動シーブ又は前記第２の可動シーブの軸方向の移動を制限する移動制限機構と、を有するベルト式無段変速機。【選択図】図３
2013170608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸に設けられ、第１の可動シーブ及び第１の固定シーブを有する第１のプーリと、
出力軸に設けられ、第２の可動シーブ及び第２の固定シーブを有する第２のプーリと、
前記第１のプーリ及び前記の第２のプーリ間に掛け回されるベルトと、
前記第１の可動シーブ又は前記第２の可動シーブを軸方向に付勢する弾性体と、
前記第１のプーリ又は前記第２のプーリの角速度に応じて前記第１の可動シーブ又は前記第２の可動シーブを軸方向に押圧する遠心錘と、
外部から入力される信号に応じて前記第１の可動シーブ又は前記第２の可動シーブの軸方向の移動を制限する移動制限機構と、
を有するベルト式無段変速機。
【請求項２】
前記移動制限機構は、減衰力可変ダンパである請求項１記載のベルト式無段変速機。
【請求項３】
前記可変ダンパは、磁性流体に磁場を印加することにより減衰力を可変とするダンパである請求項２記載のベルト式無段変速機。
【請求項４】
前記第１の可動シーブ又は前記第２の可動シーブに対し、軸周りの回転が許容されかつ軸方向の移動が規制される筒を有し、
前記移動制限機構は、前記筒の全周にわたり前記筒の軸方向の移動を制限するものである請求項１乃至３のいずれかに記載のベルト式無段変速機。
【請求項５】
前記第１の可動シーブ又は前記第２の可動シーブに対し、軸周りの回転が許容されかつ軸方向の移動が規制される筒を有し、
前記移動制限機構は、前記筒の一部分に接続されるとともに、前記第１の固定シーブ又は前記２の固定シーブに向かって軸方向に延びる請求項１乃至３のいずれかに記載のベルト式無段変速機。
【請求項６】
前記移動制限機構は、軸方向視で前記ベルトの環の内側に配置される請求項５記載のベルト式無段変速機。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載のベルト式無段変速機と、
前記ベルト式無段変速機の変速比に関する情報、車速に関する情報、前記入力軸の回転数に関する情報、スロットル開度に関する情報の少なくともいずれかに基づいて、前記信号を前記移動制限機構に出力する移動制限機構制御部と、
を備えた車両。
【請求項８】
前記移動制限機構制御部は、前記ベルト式無段変速機の変速比が所定の変速比に達したときに、前記ベルト式無段変速機の変速比を固定するよう前記移動制限機構を制御する請求項７に記載の車両。
【請求項９】
前記移動制限機構制御部は、前記第１の可動シーブ又は前記第２の可動シーブの軸方向の移動に対し、その移動を拘束しない程度の抵抗を与えるよう前記移動制限機構を制御する請求項７又は８に記載の車両。
【請求項１０】
前記移動制限機構制御部は、前記ベルト式無段変速機の変速比に関する情報、前記車速に関する情報、前記入力軸の回転数に関する情報、前記スロットル開度に関する情報の少なくともいずれかに基づいて、前記抵抗を変化させる請求項９に記載の車両。
【請求項１１】
前記移動制限機構制御部は、前記ベルト式無段変速機の変速比に関する情報、前記車速に関する情報、前記入力軸の回転数に関する情報、前記スロットル開度に関する情報の少なくともいずれかに基づいて前記移動制限機構に出力する前記信号のパターンを複数有しており、前記車両の状態又は運転者の指示に応じて前記信号のパターンを選択する請求項７乃至１０のいずれかに記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無段変速装置及び無段変速装置を備えた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に自動車両においては、原動機からの回転動力を変速して駆動輪に伝達する必要があり、特に自動二輪車等においては、ベルト式無段変速機が広く実用に供されている。かかるベルト式無段変速機では、遠心錘を用いた可動シーブを用いることにより、複雑な制御をすることなく簡易な構造での無段変速が実現されている。
【０００３】
しかしながら、上述の構造によるベルト式無段変速機では、変速比は遠心錘に作用する遠心力により一意に決定されるため、車両の走行状況に応じて最適な変速比を選択するなどきめ細かな制御を行うことはできない。そこで、可動シーブをモータ等のアクチュエータを用いて動的に制御するベルト式無段変速機が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、モータの動力を歯車装置により駆動プーリの可動部分に伝達するＶベルト式無段変速機が記載されている。同Ｖベルト式無段変速機では、変速比が適当な値になっているかどうかは可動プーリ部分の位置として検出され、検出した可動プーリ部分の位置に基づいてモータがフィードバック制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４０２４１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ベルト式無段変速機の可動シーブをモータ等のアクチュエータにより制御すれば、確かに変速比のきめ細かな制御が可能となるが、そのようなアクチュエータやアクチュエータからの動力伝達装置は重量や容積も大きいため、車両重量の増加や車両の大型化を招来し、また制御装置も含めコスト高となるため、実車両に広く採用するのは難しい。
【０００７】
本発明はかかる観点に鑑みてなされたものであって、その目的は、ベルト式無段変速機において、重量や容積の増加及びコスト増をアクチュエータを用いるものに比して抑制しつつ、その変速比を動的に制御可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本出願において開示される発明は種々の側面を有しており、それら側面の代表的なものの概要は以下のとおりである。
（１）入力軸に設けられ、第１の可動シーブ及び第１の固定シーブを有する第１のプーリと、出力軸に設けられ、第２の可動シーブ及び第２の固定シーブを有する第２のプーリと、前記第１のプーリ及び前記の第２のプーリ間に掛け回されるベルトと、前記第１の可動シーブ又は前記第２の可動シーブを軸方向に付勢する弾性体と、前記第１のプーリ又は前記第２のプーリの角速度に応じて前記第１の可動シーブ又は前記第２の可動シーブを軸方向に押圧する遠心錘と、外部から入力される信号に応じて前記第１の可動シーブ又は前記第２の可動シーブの軸方向の移動を制限する移動制限機構と、を有するベルト式無段変速機。
（２）（１）において、前記移動制限機構は、減衰力可変ダンパであるベルト式無段変速機。
（３）（２）において、前記可変ダンパは、磁性流体に磁場を印加することにより減衰力を可変とするダンパであるベルト式無段変速機。
（４）（１）乃至（３）のいずれかにおいて、前記第１の可動シーブ又は前記第２の可動シーブに対し、軸周りの回転が許容されかつ軸方向の移動が規制される筒を有し、前記移動制限機構は、前記筒の全周にわたり前記筒の軸方向の移動を制限するものであるベルト式無段変速機。
（５）（１）乃至（３）のいずれかにおいて、前記第１の可動シーブ又は前記第２の可動シーブに対し、軸周りの回転が許容されかつ軸方向の移動が規制される筒を有し、前記移動制限機構は、前記筒の一部分に接続されるとともに、前記第１の固定シーブ又は前記２の固定シーブに向かって軸方向に延びるベルト式無段変速機。
（６）（５）において、前記移動制限機構は、軸方向視で前記ベルトの環の内側に配置されるベルト式無段変速機。
（７）（１）乃至（６）のいずれかに記載のベルト式無段変速機と、前記ベルト式無段変速機の変速比に関する情報、車速に関する情報、前記入力軸の回転数に関する情報、スロットル開度に関する情報の少なくともいずれかに基づいて、前記信号を前記移動制限機構に出力する移動制限機構制御部と、を備えた車両。
（８）（７）において、前記移動制限機構制御部は、前記ベルト式無段変速機の変速比が所定の変速比に達したときに、前記ベルト式無段変速機の変速比を固定するよう前記移動制限機構を制御する車両。
（９）（７）又は（８）において、前記移動制限機構制御部は、前記第１の可動シーブ又は前記第２の可動シーブの軸方向の移動に対し、その移動を拘束しない程度の抵抗を与えるよう前記移動制限機構を制御する車両。
（１０）（９）において、前記移動制限機構制御部は、前記ベルト式無段変速機の変速比に関する情報、前記車速に関する情報、前記入力軸の回転数に関する情報、前記スロットル開度に関する情報の少なくともいずれかに基づいて、前記抵抗を変化させる車両。
（１１）（７）乃至（１０）のいずれかにおいて、前記移動制限機構制御部は、前記ベルト式無段変速機の変速比に関する情報、前記車速に関する情報、前記入力軸の回転数に関する情報、前記スロットル開度に関する情報の少なくともいずれかに基づいて前記移動制限機構に出力する前記信号のパターンを複数有しており、前記車両の状態又は運転者の指示に応じて前記信号のパターンを選択する車両。
【発明の効果】
【０００９】
上記本発明の（１）の側面によれば、ベルト式無段変速機において、重量や容積の増加及びコスト増をアクチュエータを用いるものに比して抑制しつつ、その変速比を動的に制御可能とすることができる。
【００１０】
上記本発明の（２）の側面によれば、第１の可動シーブ又は第２の可動シーブの軸方向の移動に対し、その移動を拘束しない程度の抵抗を与えることができる。
【００１１】
上記本発明の（３）の側面によれば、第１の可動シーブ又は第２の可動シーブの軸方向の移動に対し、その移動を規制することも、その移動を拘束しない程度の抵抗を与えることもできる。
【００１２】
上記本発明の（４）の側面によれば、第１のプーリ又は第２のプーリの軸に曲げ応力を発生させることがない。
【００１３】
上記本発明の（５）の側面によれば、ベルト式無段変速機全体がコンパクトなものとなる。
【００１４】
上記本発明の（６）の側面によれば、ベルト式無段変速機全体が、移動制限機構を有さない従来のベルト式無段変速機と同等な大きさとなる程にさらにコンパクトなものとなる。
【００１５】
上記本発明の（７）の側面によれば、ベルト式無段変速機を備えた車両において、車両重量の増加、車両の大型化及びコスト増をアクチュエータを用いるものに比して抑制しつつ、その変速比を車両の走行状況に応じて制御可能とすることができる。
【００１６】
上記本発明の（８）の側面によれば、ベルト式無段変速機の変速比が任意の変速比に達した時点でその変速比を固定できる。
【００１７】
上記本発明の（９）の側面によれば、ベルト式無段変速機の入力軸の回転数に対する変速比の応答を遅らせることができる。換言すれば、ベルト式無段変速機が変速を開始する変速開始点の回転数を上昇させることができる。
【００１８】
上記本発明の（１０）の側面によれば、ベルト式無段変速機の入力軸の回転数に対する変速比の応答の遅れを変化させることができる。換言すれば、ベルト式無段変速機が変速を行っている際の回転数を徐々に上昇させることができる。
【００１９】
上記本発明の（１１）の側面によれば、ベルト式無段変速機の変速比を車両の走行状況に応じて選択されたパターンにより制御可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る車両の側面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る車両のシステム構成図である。
【図３】ベルト式無段変速機の入力軸を含む面における水平部分断面図である。
【図４】ベルト式無段変速機の出力軸を含む面における水平部分断面図である。
【図５】本発明の実施形態で用いられている磁性流体ダンパである移動制限機構の構造を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係るベルト式無段変速機の第１の変形例である。
【図７】本発明の実施形態に係るベルト式無段変速機の第２の変形例である。
【図８】本発明の実施形態に係るベルト式無段変速機の第３の変形例である。
【図９】本発明の実施形態に係るベルト式無段変速機の第４の変形例である。
【図１０】本発明の実施形態に係るベルト式無段変速機の第５の変形例である。
【図１１】シリンダ形状の磁性流体ダンパである移動制限機構の構造を示す断面図である。
【図１２】操作スイッチの一例を示す図である。
【図１３】低燃費モードにおける、車速Ｖと入力軸の回転数Ｎとの関係を示す図である。
【図１４】低燃費モードにおける移動制限機構制御部のアルゴリズムである。
【図１５】市街地走行モードにおける、車速Ｖと入力軸の回転数Ｎとの関係を示す図である。
【図１６】市街地走行モードにおける移動制限機構制御部のアルゴリズムである。
【図１７】加速モードにおける、車速Ｖと入力軸の回転数Ｎとの関係を示す図である。
【図１８】加速モードにおける移動制限機構制御部のアルゴリズムである。
【図１９】スタート時加速モードにおける、車速Ｖと入力軸の回転数Ｎとの関係を示す図である。
【図２０】スタート時加速モードにおける移動制限機構制御部のアルゴリズムである。
【図２１】Ｎ速ホールドモードにおける、車速Ｖと入力軸の回転数Ｎとの関係を示す図である。
【図２２】Ｎ速ホールドモードにおける移動制限機構制御部のアルゴリズムである。
【図２３】加速重視モードにおける、車速Ｖと入力軸の回転数Ｎとの関係を示す図である。
【図２４】加速重視モードにおける移動制限機構制御部のアルゴリズムである。
【図２５】ステップ変速モードにおける、車速Ｖと入力軸の回転数Ｎとの関係を示す図である。
【図２６】ステップ変速モードモードにおける移動制限機構制御部のアルゴリズムである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態に係る車両１の側面図である。本実施形態において、車両１は、いわゆるスクーター型の自動二輪車である。しかしながら、本発明が対象とする車両はスクーターに限定されるものではなく、これもまた本発明が対象とするベルト式無段変速機が用いられる車両であればどのようなものであってもよい。一般に、ベルト式無段変速機が好適に用いられる車両は、比較的小型軽量で構造が単純なものである。そのような車両として、例えば、鞍乗型車両が挙げられる。鞍乗型車両とは、乗員がまたがるように着座するサドルを有する自動車両を指しており、自動二輪車、自動三輪車、ＡＴＶ（Ａｌｌ  Ｔｅｒｒａｉｎ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）等と呼ばれる三輪又は四輪バギーやスノーモービルを含む。また、自動二輪車としては、スクーターやモペット型車両等、いわゆるアンダーボーン型であってスイングユニットを有する形式のものにベルト式無段変速機が多く用いられるが、かかる形式に限定されるものではない。いずれにせよ、本発明が対象とする車両には、鞍乗型車両が含まれ、また、鞍乗型車両には自動二輪車が含まれ、自動二輪車にはアンダーボーン型のものが含まれている。
【００２３】
本実施形態の車両１は、車両１の本体のフレームに回転可能に結合されるとともに、サスペンション２により車両１の本体に対し遥動可能に支持されているスイングユニット３を有している。スイングユニット３には、エンジン４、ベルト式無段変速機５及び後輪６が設けられており、これら部材はスイングユニット３として一体に遥動する。
【００２４】
図２は、本実施形態に係る車両１のシステム構成図である。車両１は、マイクロコントローラ等のコンピュータである電子制御ユニット７を有しており、車速センサ８、クランク軸回転数センサ９及びスロットル弁開度センサ１０等の各種センサからの入力を受け、車両全体の制御を行うようになっている。車速センサ８は、車両１の前輪又は後輪６の回転数を検出するセンサであり、電子制御ユニット７は、車速センサ８からの入力に基づき車両１の現在の車速を検知する。また、クランク軸回転数センサ９は、エンジン４の出力軸であるクランク軸の回転数を検出するセンサであり、その出力は、エンジン４の現在の回転数である。さらに、スロットル弁開度センサ１０は、現在のスロットル弁の開度を検出するセンサである。なお、ここで示した構成は、車両１の電子制御システムの一部分であり、本発明が対象とするベルト式無段変速機及び当該ベルト式無段変速機を備えた車両と関連の薄い構成については図示を省略している。例えば、図２において、スロットル弁をどのように制御するかは特段示されていないが、電子制御式スロットルバルブを用いる場合には、電子制御ユニット７から電子制御式スロットルバルブに対し開度を指示する信号が出力されるようにするなどしてもよい。その場合、スロットル弁開度センサ１０からの入力に換え、電子制御式スロットルバルブへの指示信号をもってスロットル弁開度としてもよい。いずれにせよ、重要なことは、電子制御ユニット７が、現在の車速、クランク軸回転数、スロットル弁開度を検知可能であることである。
【００２５】
そして、電子制御ユニット７からは、移動制限機構制御部１１に車速、クランク軸回転数及びスロットル弁開度を示す信号が受け渡される。移動制限機構制御部１１は、ベルト式無段変速機５の変速比に関する情報、車速に関する情報、入力軸の回転数に関する情報及びスロットル開度に関する情報の少なくともいずれかに基づいて、後述する移動制限機構１４を制御する信号を出力する制御ユニットである。ここで、変速比に関する情報とは、変速比そのものを示す情報のみならず、適切な換算により変速比が得られるような情報をも意味している。例えば、車速とクランク軸回転数が分かれば変速比は計算できるため、車速及びクランク軸回転数は、変速比に関する情報である。車速に関する情報も同様であり、適切な換算により車速が得られる情報を指す。入力軸の回転数に関する情報も同様である。ここで、入力軸は、ベルト式無段変速機５の入力軸を意味しており、本実施形態では、エンジン４の出力軸、すなわち、クランク軸とベルト式無段変速機５の入力軸が直結されているため、クランク軸回転数は入力軸の回転数に等しい。しかしながら、これに限定されず、何らかの減速機構を介してクランク軸と入力軸が接続されていてもよい。いずれにせよ、クランク軸回転数は、入力軸の回転数に関する情報である。スロットル開度に関する情報についても同様であり、適切な換算によりスロットル開度が得られる情報を指す。
【００２６】
なお、本実施形態では、移動制限機構制御部１１は、前述の電子制御ユニット７とは別体の制御ユニットとして設けられており、電子制御ユニット７からの信号が入力されるようになっている。そして、移動制限機構制御部１１自体は、電子制御ユニット７同様マイクロコントローラ等のコンピュータである。しかしながら、電子制御ユニット７及び移動制限機構制御部１１を別体とせず、これらを一体のものとしてもよい。そのため、本明細書では、移動制限機構制御部１１は独立して設けられているものを指すだけでなく、電子制御ユニット７に一体に設けられている場合、移動制限機構制御部１１としての機能を有する電子制御ユニット７をも意味する。
【００２７】
また、移動制限機構制御部１１がベルト式無段変速機５の変速比に関する情報、車速に関する情報、入力軸の回転数に関する情報又はスロットル開度に関する情報を受け取る先は、必ずしも電子制御ユニット７でなくともよい。すなわち、車速センサ８、クランク軸回転数センサ９やスロットル弁開度センサ１０からの出力を直接移動制限機構制御部１１に入力してもよいし、さらにベルト式無段変速機５の変速比を検知する変速比センサを設け、かかる変速比センサからの出力を移動制限機構制御部１１に入力するようにしてもよい。
【００２８】
移動制限機構制御部１１は、表示部１２に必要な表示情報を出力するとともに、操作スイッチ１３に対し乗員がなした操作情報が入力される。また、移動制限機構制御部１１は、移動制限機構１４を制御するための制御情報を出力する。
【００２９】
表示部１２は、移動制限機構制御部１１により移動制限機構１４に対しなされている制御に関する情報を乗員に通知するための部材であり、車両１の適切な位置、例えば、速度計や燃料計などが設けられているコンソール部分に併せて配置される。また、操作スイッチ１３は、上述したコンソール部分や、ハンドル周り等適切な位置に配置されるスイッチであって、移動制限機構制御部１１により移動制限機構１４になされる制御の内容を指定するスイッチである。
【００３０】
図３は、ベルト式無段変速機５の入力軸５００を含む面における水平部分断面図である。なお、同図では、エンジン４の断面はその概略が示されている。
【００３１】
エンジン４のクランク軸４０は、図中左方に延び、ベルト式無段変速機５の入力軸５００となっており、クランク軸４０と入力軸５００とは一体に直結されている。しかしながら、クランク軸４０と入力軸５００を別体とし、両者を適宜のカップリングにより結合するようにしてもよい。入力軸５００には、プライマリプーリと呼ばれる第１のプーリ５０１が取り付けられている。第１のプーリ５０１は、互いに向かい合う一対のシーブである、第１の固定シーブ５０１ａ及び第１の可動シーブ５０１ｂより構成される。第１の固定シーブ５０１ａは、入力軸５００に対して動くことなく固定され、入力軸５００と一体となって回転する。第１の可動シーブ５０１ｂは、スプライン機構５０２を介して入力軸５００に取り付けられ、入力軸５００に対し、回転方向には拘束されるが、軸方向には移動可能とされる。すなわち、第１の可動シーブ５０１ｂは、入力軸５００と一体となって回転し、なおかつ、その軸方向に移動可能である。さらに、第１の固定シーブ５０１ａと第１の可動シーブ５０１ｂの向き合う面は、半径方向外側に向かうに従いその間隔が広がるような斜面５０３ａ及び５０３ｂとなっており、かかる斜面５０３ａと５０３ｂの間にＶベルト５０４が掛け回される。さらに、第１の可動シーブ５０１ｂの斜面５０３ｂとは反対側の面には、カム面５０５が設けられている。そして、カム面５０５と、入力軸５００の軸端に固定された押え板５０６との間の空間に、遠心錘５０７が配置されている。
【００３２】
なお、「プーリ」及び「シーブ」との用語について、本明細書では、「プーリ」をベルトを掛ける車それ自体を指すものとして、「シーブ」をプーリを構成する円板を指すものとしてそれぞれ使い分ける。
【００３３】
図４は、ベルト式無段変速機５の出力軸５０８を含む面における水平部分断面図である。なお、同図では、後輪６及びクラッチ１５の断面はその概略が示されている。出力軸５０８には、セカンダリプーリと呼ばれる第２のプーリ５０９が取り付けられている。第２のプーリ５０９は、互いに向かい合う一対のシーブである第２の固定シーブ５０９ａ及び第２の可動シーブ５０９ｂより構成される。第２の固定シーブ５０９ａは筒状のスリーブ５１０に固定されている。そして、スリーブ５１０はその内側を貫通する出力軸５０８に対し、ベアリング５１１により回転可能に支持され、軸方向の移動は拘束される。すなわち、第２の固定シーブ５０９ａは、出力軸５０８に対し回転可能であり、且つ、軸方向には固定される。また、第２の可動シーブ５０９ｂはスプライン機構５１２を介してスリーブ５１０に取り付けられ、スリーブ５１０に対し回転方向には拘束され、軸方向には移動可能とされる。また、第２の固定シーブ５０９ａと第２の可動シーブ５０９ｂの向き合う面は、半径方向外側に向かうに従いその間隔が広がるような斜面５１３ａ及び５１３ｂとなっており、かかる斜面５０３ａと５０３ｂの間にＶベルト５０４が掛け回される。さらに、第２の可動シーブ５０９ｂの斜面５１３ｂとは反対側の面と、スリーブ５１０の端部に固定された押え板５１４との間には、圧縮ばね５１５が配置されており、第２の可動シーブ５０９ｂを、第２の固定シーブ５０９ａに向かって押圧する。また、スリーブ５１０の端部にはクラッチ１５が設けられており、スリーブ５１０が所定の回転数で回転すると、クラッチ１５が接続されスリーブ５１０と出力軸５０８との間の回転を拘束するようになっている。言い換えれば、第２のプーリ５０９の回転数が所定の回転数以上になるとクラッチ１５が接続され、第２のプーリ５０９と出力軸５０８とは等しい回転数で回転するようになる。クラッチが接続された状態では、第２の固定シーブ５０９ａは出力軸５０８に対し固定されており、第２の可動シーブは、出力軸５０８に対し回転方向に拘束され、軸方向に移動可能となる。なお、出力軸５０８と後輪６とは、適宜の最終減速機構６０を介して接続されている。
【００３４】
以上の構造によるベルト式無段変速機５の基本的な動作は、従来用いられているものと同様に、次のとおりである。
【００３５】
すなわち、クランク軸４０が回転していない状態では、圧縮ばね５１５の押圧力により、第２のプーリ５０９は第２の固定シーブ５０９ａと第２の可動シーブ５０９ｂとが最も近接した状態となる。なお、この状態を図４の出力軸５０８の下側に示した。このとき、Ｖベルト５０４は第２のプーリ５０９の半径方向において最も遠い位置となる。そして、Ｖベルト５０４が第２のプーリ５０９側に引張られるため、第１のプーリ５０１では、第１の可動シーブ５０１ｂは第１の固定シーブ５０１ａから最も離れた位置となる。なお、この状態を図３の入力軸５００の上側に示した。この状態では、入力軸５００に取り付けられた第１のプーリ５０１におけるＶベルト５０４の回転半径が最も小さく、出力軸５０８に設けられた第２のプーリ５０９におけるＶベルト５０４の回転半径が最も大きくなるため、ベルト式無段変速機５の変速比は最も大きい状態である。ここで、クランク軸４０が回転を始めると、クランク軸４０と共に入力軸５００が回転し、遠心錘５０７も同期して回転する。そして、遠心錘５０７に働く遠心力が第１の可動シーブ５０１ｂのカム面５０５に作用し、第１の可動シーブ５０１ｂが第１の固定シーブ５０１ａに向かって押しつけられる。この状態を図３の入力軸５００の下側に示した。これに伴い、第２のプーリ５０９の第２の可動シーブ５０９ｂがＶベルト５０４に押され、第２の固定シーブ５０９ａから離れる方向に移動する。この状態を、図４の出力軸５０８の上側に示した。第１の可動シーブ５０１ｂが第１の固定シーブ５０１ａから最も離れた状態となったときには、先の状態とは逆に、ベルト式無段変速機５の変速比は最も小さい状態となる。なお、図３及び図４では、説明の便宜上、Ｖベルト５０４を本来断面図には表れない位置においても示した。すなわち、図３の入力軸５００の下側と、図４の出力軸５０８の上側にはＶベルトは掛け回されていないため、正確には当該位置にＶベルト５０４の断面は現れないところ、第１のプーリ５０１及び第２のプーリ５０９におけるＶベルト５０４の半径方向の位置を示すために図示しているのである。
【００３６】
このように、ベルト式無段変速機５の変速比は、入力軸５００の回転数に依存して決定される。また、入力軸５００の回転数と、得られる変速比との関係は、遠心錘５０７の質量と圧縮ばね５１５のバランス及びカム面５０５の形状により決定され、なんらかの外的負荷を作用させない限り、車両１の走行状態に応じてベルト式無段変速機５の変速比を制御することはできない。
【００３７】
そこで、本実施形態では、外部から入力される信号に応じて第１の可動シーブ５０１ｂ又は第２の可動シーブ５０９ｂの軸方向の移動を制限する移動制限機構１４を備えている。ここで、移動を制限するとは、第１の可動シーブ５０１ｂ又は第２の可動シーブ５０９ｂを軸方向に移動させようとする力に対し反力又は抵抗力を付加することであり、積極的に第１の可動シーブ５０１ｂ又は第２の可動シーブ５０９ｂを移動させようとするものではない。このような反力としては例えば摩擦力が挙げられるし、抵抗力としては減衰力が挙げられる。移動制限機構１４の形式や取り付け位置は様々であってよいが、本実施形態では、移動制限機構１４は磁性流体に磁場を印加することにより減衰力を可変とするダンパである。以降、かかる形式のダンパを磁性流体ダンパと称する。
【００３８】
図５は、本実施形態で用いられている磁性流体ダンパである移動制限機構１４の構造を示す断面図である。移動制限機構１４は、円筒形状である外側ハウジング１４０及び内側ハウジング１４１を有しており、外側ハウジング１４０の内周面と内側ハウジング１４１の外周面との間には隙間が設けられている。係る隙間は、適宜のオイルシール１４２により封止されている。内側ハウジングの内周面には、リング状にコイル１４３が配置されており、コイル１４３の内周面と内側ハウジング１４１の外周面との間の空間に封入された磁性流体１４４に、磁場を印加できるようになっている。コイル１４３には、図示しない配線を介して、外部から磁場を発生させる信号が入力される。
【００３９】
ここで、外側ハウジング１４０と内側ハウジング１４１は互いに軸方向に移動可能であり、コイル１４３が磁界を発生していない状態では、両者の相対的な移動にはほとんど減衰力は発生しない。しかしながら、コイル１４３に通電し、磁界が発生した状態では、磁性流体１４４の粘度が上昇し、磁束密度に応じて減衰力が発生する。すなわち、移動制限機構１４は、減衰力が可変のダンパであり、より大きな磁束密度の磁界を磁性流体に印加すればより大きな減衰力が得られる。本実施形態では、磁界の磁束密度がある一定以上となると、実用上外側ハウジング１４０と内側ハウジング１４１は互いに移動しなくなり、両者を相対的に固定することができる。
【００４０】
なお、移動制限機構１４の各部材の材質は、その機能を損なうものでない限り、特に限定されない。また、磁性流体１４４としては任意の磁性流体を用いて良いが、本実施形態では、鉄粉を油等の溶媒と混合し、適当な界面活性剤等の添加剤を添加したものである。
【００４１】
図３に戻ると、移動制限機構１４は、ベアリング１６を介して、第１の可動シーブ５０１ｂに対し回転可能かつ軸方向の移動が拘束されるように接続される。より詳しくは、ベアリング１６は、その外輪１６０が内輪１６１に対し回転可能かつ軸方向の移動が拘束される形式のものであり、外輪１６０が内側ハウジング１４１に、内輪１６１が第１の可動シーブ５０１ｂにそれぞれ固定される。こうすることにより、第１の可動シーブ５０１ｂが軸周りに回転しながら軸方向に移動した際に、その軸方向の移動のみが内側ハウジング１４１に伝達される。ここで、ベアリング１６の外輪１６０は、軸周りの回転が許容されかつ軸方向の移動が規制される筒であり、移動制限機構１４はかかる外輪１６０に接続される。また、外側ハウジング１４０は、図示の位置に適宜の方法で固定される。このような構造により、移動制限機構１４は第１の可動シーブ５０１ｂの軸方向に移動に対し減衰力を発生させるものである。
【００４２】
ところで、本実施形態における移動制限機構１４は外輪１６０のさらに外周部全周を覆うリング形状であり、コイル１４３及び磁性流体１４４（図５参照）はその全周にわたって配置されているから、外輪１６０の全周にわたり減衰力を発生させるものである。この配置は、第１の可動シーブ５０１ｂに働く減衰力が軸対称となるため、入力軸５００に曲げ応力等の負荷をかける心配がない。
【００４３】
なお、移動制限機構１４は、第１の可動シーブ５０１ｂ又は第２の可動シーブ５０９ｂの軸方向の移動を制限するものでありさえすればよいのであり、以上の説明において例示したように、第１の可動シーブ５０１ｂに取り付けられるものに限定されず、また、その形状も種々のものが考えられる。以下、そのような変形例を例示して説明する。
【００４４】
図６は、本実施形態に係るベルト式無段変速機５の第１の変形例である。この変形例の説明においては、先の例と対応する部材には同符号を付し、重複する説明は省略するものとする。
【００４５】
この変形例においても、先の例と同じく、移動制限機構１４は第１の可動シーブ５０１ｂの軸方向の移動を制限する磁性流体ダンパである。そして、ベアリング１６の外輪１６０の全周にわたり配置されるリング形状のものとなっており、その全周にわたり減衰力を発生させるものである点も同様である。本例では、ベアリング１６は第１の可動シーブ５０１ｂの軸方向外側端面に取り付けられ、断面がＬ字状のブラケット５１６を介して第１の可動シーブ５０１ｂに取り付けられている。このため、ベアリング１６の外形は第１の可動シーブ５０１ｂより小さくなっており、移動制限機構１４の外形も先の例のものに比して押えられている。このように、移動制限機構１４は、先の例のように第１の可動シーブ５０１ｂの外周側に必ずしも設けずともよく、第１の可動シーブ５０１ｂの軸方向外側に設けてもよい。この場合、ベルト式無段変速機５は、車両１の幅方向（図６の左右方向）の寸法は増大するが、車両１の側面視における寸法の増加は抑えられる。
【００４６】
図７は、本実施形態に係るベルト式無段変速機５の第２の変形例である。この変形例の説明においても、先の例と対応する部材には同符号を付し、重複する説明は省略するものとする。
【００４７】
この変形例では、先の例と同じく、移動制限機構１４は第１の可動シーブ５０１ｂの軸方向の移動を制限する磁性流体ダンパであるものの、第１のプーリ５０１における第１の固定シーブ５０１ａと第１の可動シーブ５０１ｂの位置関係が先の例とは逆になっており、第１の可動シーブ５０１ｂがよりエンジン４に近い側に配置されている。この場合においても、移動制限機構１４はベアリング１６を介し、第１の可動シーブ５０１ｂに対し回転可能かつ軸方向の移動が拘束されるように配置される。
【００４８】
図８は、本実施形態に係るベルト式無段変速機５の第３の変形例である。この変形例の説明においても、先の例と対応する部材には同符号を付し、重複する説明は省略するものとする。
【００４９】
この変形例では、移動制限機構１４は第２の可動シーブ５０９ｂの軸方向の移動を制限する磁性流体ダンパである。移動制限機構１４は、ベアリング１６を介して、第２の可動シーブ５０９ｂの外周側に設けられている。
【００５０】
図９は、本実施形態に係るベルト式無段変速機５の第４の変形例である。この変形例の説明においても、先の例と対応する部材には同符号を付し、重複する説明は省略するものとする。
【００５１】
この変形例においても、第３の変形例と同じく、移動制限機構１４は第２の可動シーブ５０９ｂの軸方向の移動を制限する磁性流体ダンパである。移動制限機構１４は、第２の可動シーブ５０９ｂの軸方向外側であって、その内周面側に設けられた断面Ｌ字形上のブラケット５１７を介して、第２のプーリ５０９の軸方向外側に設けられる。移動制限機構１４とブラケット５１７の間には、ベアリング１６が設けられ、ベアリング１６の外形は第２の可動シーブ５０９ｂの外径より小さくなっている。また、クラッチ１５は、第２のプーリ５０９に対し後輪６に近い側に設けられている。このような構造の場合、第１の変形例と同様に、ベルト式無段変速機５は、車両１の幅方向（図９の左右方向）の寸法は増大するが、車両１の側面視における寸法の増加は抑えられる。
【００５２】
なお、以上説明した実施形態及び変形例においては、移動制限機構１４は全て入力軸５００または出力軸５０８を取り囲むリング形状であった。そのため、移動制限機構１４は、Ｖベルト５０４との干渉を避けるため、平面視において、Ｖベルト５０４に対し移動制限機構１４が取り付けられている第１の可動シーブ５０１ｂまたは第２の可動シーブ５０９ｂの側に設けられる必要があり、その軸方向位置がＶベルト５０４と重なり合う位置には配置できない。そこで、以降で説明する変形例は、移動制限機構１４としてシリンダ形状の磁性流体ダンパを用いることにより、移動制限機構１４を軸方向でＶベルト５０４と重なり合う位置に配置する例である。
【００５３】
図１０は、本実施形態に係るベルト式無段変速機５の第５の変形例である。この変形例の説明においても、先の例と対応する部材には同符号を付し、重複する説明は省略するものとする。
【００５４】
この変形例では、シリンダ形状の移動制限機構１４が第１の可動シーブ５０１ｂの軸方向の移動を制限するように設けられている。第１の可動シーブ５０１ｂの外周面には、ベアリング１６が取り付けられ、さらにベアリング１６の外周側に筒５１８が取り付けられる。そして、筒５１８の一部分、この例では平面視において車両１の後方側となる位置に移動制限機構１４のプランジャ１４５の一端が固定される。移動制限機構１４のハウジング１４６は、図示の位置に適宜の方法で固定される。
【００５５】
図１１は、シリンダ形状の磁性流体ダンパである移動制限機構１４の構造を示す断面図である。この移動制限機構１４は、筒形状のハウジング１４６をプランジャ１４５が貫通する構造である。また、ハウジング１４６とプランジャ１４５の間には隙間が設けられており、かかる隙間はオイルシール１４７、Ｏリング１４８等の適宜のシールにより液密に塞がれる。ハウジング１４６とプランジャ１４５の隙間には磁性流体１４４が満たされている。また、プランジャ１４５の外周面には軸方向に貫通するオリフィス１４９が設けられたコイル１４３が固定され、プランジャ１４５と一体となり、その軸方向に移動するようになっている。このような構造の移動制限機構１４では、ハウジング１４６に対しプランジャ１４５を軸方向に移動させると、コイル１４３がプランジャ１４５と共に移動するため、磁性流体１４４がオリフィス１４９を通過して流れる。この際の磁性流体１４４の粘性により、移動制限機構１４は減衰力を発生する。そして、コイル１４３に通電し、オリフィス１４９内の磁性流体１４４に磁場を印加することにより、磁性流体１４４の粘度を上昇させることができ、それにより減衰力を変化させることができる。コイル１４３へ供給する電流は、図１１に示したように、プランジャ１４５内を通る配線により外部から供給することができる。
【００５６】
図１０に戻ると、本変形例では移動制限機構１４はその外形が小さく、筒５１８の一部分にのみ設けられるため、Ｖベルト５０４と干渉しない位置であればその配置は自由である。図示したように、平面視において、その軸方向位置がＶベルト５０４と重なり合う位置に配置することもできる。このような配置であれば、移動制限機構１４を設けることによるベルト式無段変速機５のサイズの増加が抑えられる。さらに、図示のように、移動制限機構１４の配置を、軸方向視においてＶベルト５０４の環の内側の位置とすると、より一層ベルト式無段変速機５のサイズの増加が抑えられ、実質的なサイズの増加はほとんどない。しかしながら、移動制限機構１４の配置位置は、筒５１８の外周の一部分であればどの位置であってもよい。また、本実施形態及びその第１乃至第５の変形例において示したように、移動制限機構１４が設けられる可動シーブは第１の可動シーブ５０１ｂであっても、第２の可動シーブ５０９ｂであってもよいし、第１の可動シーブ５０１ｂは第１のプーリ５０１において図１０に示した側に設けられていても、エンジン４の側に設けられていてもよい。第２の可動シーブ５０９ｂについても同様である。
【００５７】
なお、以上説明した実施形態及びその変形例にてしめした部材の具体的形状や配置、数は例示であり、その機能を損なわない範囲で任意に変更してよく、本発明の範囲を図示された具体的形状に限定するものではない。
【００５８】
続いて、本実施形態にかかる車両１における、移動制限機構１４の制御について説明する。前述したとおり、移動制限機構１４は移動制限機構制御部１１からの信号により制御され、移動制限機構制御部１１は、現在の車両１の状態（ベルト式無段変速機５の変速比に関する情報、車速に関する情報、入力軸の回転数に関する情報及びスロットル開度に関する情報の少なくともいずれか）に基づいて、前記信号を出力する。そのため、移動制限機構制御部１１が、車両１の状態に応じてどのように信号を出力するかによって車両１の挙動、すなわち、車両１の状態とベルト式無段変速機５の変速比との関係は大きく変化する。この車両１の状態とベルト式無段変速機５の変速比との関係は、特定のアルゴリズムあるいはテーブルに基いて出力される信号のパターンにより決定される。以降、本明細書では、特定の信号のパターンにより決定される車両１の状態とベルト式無段変速機５の変速比との関係をモードと称することとする。信号のパターンとモードとは、前者は出力される信号に着目した表現であり、後者は出力される信号により実現される車両１の挙動全体を指し示すという差異はあるものの、技術的には１対１に対応するものである。そして、モードは、単一であってもよいが、複数のモードをあらかじめ用意しており、車両の走行状態に応じて好適なモードを選択できるようにしておくことが好ましい。そのようなモードとしては、例えば、燃費を重視するモード、頻繁な加減速が必要となる市街地での走行に適したモード、山道など加速を重視するモード等が挙げられる。このようなモードの切り替えは、車両１の状態から電子制御ユニット７又は移動制限機構制御部１１が自動的に行ってもよいし、操作スイッチ１３の操作により、運転者である乗員が指定するようにしてもよい。すなわち、移動制限機構制御部１１は、移動制限機構１４に出力する信号のパターンを複数有しており、車両１の状態又は運転者の指示に応じて信号のパターンを選択するようにしておくことが好ましい。本実施形態では、車両１は、操作スイッチ１３により乗員がモードを指定するようになっている。
【００５９】
図１２は、操作スイッチ１３の一例を示す図である。図示の通り、操作スイッチ１３はロータリースイッチであり、つまみの回転位置により、所望のモードを選択するようになっている。本実施形態では、モードは４種類用意されており、それぞれ、低燃費モード（図中「ＥＣＯ」と記されたポジション）、市街地走行モード（図中「ＣＴＹ」と記されたポジション）、加速モード（図中「ＡＣＣ」と記されたポジション）及びスタート時加速モード（図中「ＳＴ」と記されたポジション）となっている。以降、これら各モードを順次説明する。
【００６０】
まず、低燃費モードについて説明する。図１３は、低燃費モードにおける、車速Ｖと入力軸の回転数Ｎ（本実施形態では、エンジン４のクランク軸回転数に等しい）との関係を示す図である。ここで、車速Ｖを後輪６の外周長で除し、最終減速機構６０の減速比を乗ずることによりベルト式無段変速機５の出力軸の回転数が得られるため、車速Ｖと出力軸の回転数との間には１対１の関係がある。そして、ベルト式無段変速機５の変速比は入力軸の回転数と出力軸の回転数との比であるから、同図中の任意の点は、ベルト式無段変速機５の変速比をも同時に与え、また、変速比が一定、すなわち、Ｎ：Ｖが一定となる点の集合は、原点を通る直線となる。同図中、直線Ｌはベルト式無段変速機５の変速比が最も大きい状態であり、いわゆるローギアを指す。また、直線Ｈはベルト式無段変速機５の変速比が最も小さい状態であり、いわゆるハイギアを指す。従って、車両１の状態は、直線ＬとＨに挟まれた領域のどこかに位置することになる。
【００６１】
ここで説明する低燃費モードは、移動制限機構１４による可動シーブの移動の制限を一切行わないモードである。従って、低燃費モードにおける車両１の挙動は、ベルト式無段変速機５の制御を何ら行わない従来の車両と同様となる。
【００６２】
車両１の状態は、車速Ｖが０（停車時）、入力軸の回転数ＮがＮＩＤ（アイドリング回転数）である点１７０の状態から、乗員がアクセルを操作し、スロットル弁が開くと、入力軸の回転数Ｎが上昇する。この状態ではクラッチ１５が切断されているため、車速Ｖは直ちには上昇せず、入力軸の回転数Ｎが上昇するにつれてクラッチ１５が接続され、車速Ｖが徐々に上昇する（曲線１７１）。ベルト式無段変速機５の変速比がローギアの状態となる点１７２に到達した段階でクラッチ１５は完全に接続された状態となる。
【００６３】
さらに入力軸の回転数Ｎが、直線Ｌに沿って変速開始点１７３まで上昇すると、ベルト式無段変速機５の可動シーブが軸方向に移動し始め、その変速比が変化する。この状態は曲線１７４に示されており、入力軸の回転数Ｎがほぼ変化せず、わずかに上昇しながら車速が上昇していく。そして、ベルト式無段変速機５の変速比がハイギアの状態となる点１７５に到達すると、それ以上変速比は変化せず、車両１は直線Ｈに沿って加速していく。
【００６４】
点１７６に示されるハイギアの状態から乗員がアクセルを操作し、スロットル弁を閉じていくと、車両１は直線Ｈにそって減速していき、点１７５を通過し、リリース点１７７まで達すると、曲線１７８に示すようにベルト式無段変速機５の変速比がローギアに向かって変化しつつ、入力軸の回転数Ｎおよび車速Ｖが低下していき、クラッチ１５が切断され、点１７０に到達する。
【００６５】
図１４は、低燃費モードにおける移動制限機構制御部１１のアルゴリズムである。低燃費モードでは、移動制限機構制御部１１は常に移動制限機構１４をオフにしており、何ら可動シーブの移動の制限を行わない。
【００６６】
この低燃費モードは、可動シーブの移動が制限されないため、ベルト式無段変速機５の変速比は最もハイギア側に変速した状態となる。一般に、車両１の燃費は、エンジン４の回転数を低く、変速機の変速比をハイギア側の状態としたときに向上することから、常に移動制限機構１４をオフとするこのモードが、最も燃費の良い走行モードとなる。
【００６７】
また、この低燃費モードでは、入力軸の回転数Ｎが変速開始点１７３に達した状態でローギアからハイギアに向かい変速が開始されるため、ローギアの状態でエンジン４の回転数を上げることができず、車両１の加速は遅い。また、ベルト式無段変速機５の変速を行っている状態、すなわち、車両１の状態が曲線１７４上にあるときには、車両１は加速し、車速Ｖは増加していくが、入力軸の回転数Ｎはほとんど変化しないため、エンジン４の回転数もほとんど変化しない。そのため、エンジン音がほとんど変化しないにもかかわらず車両１が加速していくこととなり、乗員によっては違和感を覚える場合がある。また、車両１の状態が曲線１７４上にあるときには乗員がアクセルを操作してもエンジン４の回転数がほとんど上がらず大きな駆動力を発生させることができないため、上り坂など大きな駆動力が必要となる場面で、思うように車両１を加速させることができない。さらに、車両１の状態がハイギアの状態となる点１７５まで達すると、リリース点１７７までハイギアの状態が維持されるため、頻繁な加減速が必要となる市街地での走行においては、減速後の再加速時の加速が遅く、快適な走行ができない。
【００６８】
以後説明する他のモードは、これら低燃費モードにおける欠点を解消し、車両１の走行状態に応じたベルト式無段変速機５の変速比の制御を実現するモードである。
【００６９】
続いて、市街地走行モードについて説明する。図１５は、市街地走行モードにおける、車速Ｖと入力軸の回転数Ｎとの関係を示す図である。ここで、低燃費モードにおける車両１の挙動を参考のため、破線で示した。
【００７０】
市街地走行モードでは、アイドリング時の点１７０から変速開始点１７３までの挙動は低燃費モードと同様である。その後、ベルト式無段変速機５の変速を行っている状態である曲線１８０は途中まで先の曲線１７４と同じである。そして、ベルト式無段変速機５の変速比が所定の変速比、すなわちローギアとハイギアの中間のあらかじめ定められた変速比となる点１８１に達した時点で、移動制限機構制御部１１は移動制限機構１４に信号を送り、可動シーブを固定し、その移動を完全に制限する。これにより、車両１は、所定の変速比で固定され、点１８２に向かい一定の変速比で加速していく。減速時は、変速比が固定のまま直線Ｍに沿って減速していく。そして、入力軸の回転数Ｎがあらかじめ定められたリリース回転数ＮＲとなる点１８３に達すると、移動制限機構制御部１１は移動制限機構１４をオフとし、可動シーブを開放する。車両１は、その状態が曲線１７８上まで達すると、曲線１７８に沿って点１７０まで減速し停車する。
【００７１】
また、車両１が直線Ｍ上の任意の位置、例えば、図示の点１８４にある場合に乗員がアクセルを操作し、再加速をする場合には、移動制限機構制御部１１は移動制限機構１４をオフとし、可動シーブを開放する。そのため、入力軸の回転数Ｎは曲線１８５に示すように速やかに上昇し曲線１８０に達する。
【００７２】
このように、市街地走行モードは、ベルト式無段変速機５の変速比が所定の変速比に達したときに、変速比を固定することにより、車両１のベルト式無段変速機５の変速比をハイギアの状態とせず、それより変速比の大きい状態に保つとともに、再加速時に可動シーブを開放するため、減速後の再加速の応答が改善され、頻繁な加減速が必要となる市街地において快適な走行が可能である。
【００７３】
図１６は、市街地走行モードにおける移動制限機構制御部１１のアルゴリズムである。市街地走行モードでは、まずステップＳＴ１において、現在の変速比が、所定の変速比に達しているか否かを判定し、達していなければステップＳＴ１に戻る。そして、現在の変速比が、所定の変速比に達しているならば、ステップＳＴ２に進み、移動制限機構１４に信号を送り、可動シーブを固定する。さらにステップＳＴ３では、減速後の再加速が乗員により支持されているか動かを判定し、再加速であれば、ステップＳＴ４へ進み、移動制限機構１４をオフにして可動シーブを開放するとともに、ステップＳＴ１へと戻る。また、ステップＳＴ３において、再加速と判定されていれば、ステップＳＴ５へと進み、入力軸の回転数Ｎがリリース回転数ＮＲに達しているか否かを判定し、達していなければステップＳＴ１に戻り、達していればステップＳＴ６へと進み、移動制限機構１４をオフとし、ステップＳＴ１へと戻る。
【００７４】
続いて、加速モードについて説明する。図１７は、加速モードにおける、車速Ｖと入力軸の回転数Ｎとの関係を示す図である。ここでも、低燃費モードにおける車両１の挙動を参考のため、破線で示した。
【００７５】
加速モードでは、アイドリング時の点１７０から変速開始点１７３までの挙動は低燃費モードと同様である。その後、ベルト式無段変速機５の変速を行っている状態となり、入力軸の回転数Ｎがベース回転数ＮＢに達すると、移動制限機構制御部１１は移動制限機構１４に信号を送り、その移動を拘束しない程度の抵抗を与える。この抵抗の大きさは、車速Ｖが大きくなるほど抵抗もまた大きくなるように制御される。その結果、ベルト式無段変速機５が変速を行っている状態である曲線１９０は、図示するように、車速Ｖが上昇するに従い入力軸の回転数Ｎも上昇するように変化する。入力軸の回転数Ｎはエンジン４の回転数に対応しているため、車両１の加速に伴いエンジン音も高回転時のものとなるため、乗員は自然な加速感を得ることになる。また、曲線１９０上の状態では、低燃費モードにおける曲線１７４に比べ、入力軸の回転数Ｎ、すなわちエンジン回転数は高い状態に維持されるため、大きな駆動力が得られる。車両１の状態がハイギアとなる点１９１まで達すると、移動制限機構制御部１１は移動制限機構１４を開放し、車両１はハイギアを維持したまま点１７６まで加速することになる。点１７６からは、直線Ｈに沿って減速し、入力軸の回転数Ｎが点１７７に達すると、車両１は曲線１７８に沿って点１７０まで戻る。このように、加速モードは、移動制限機構１４が、可動シーブの移動を拘束しない程度の抵抗を与えることにより、ベルト式無段変速機５の入力軸の回転数Ｎに対する変速比の応答の遅れを変化させ、ベルト式無段変速機５が変速を行っている際の回転数を徐々に上昇させる。なお、車両１の状態がハイギアの状態となる点１９１に達する前に減速となった場合には、入力軸の回転数Ｎがリリース回転数ＮＲとなった時点で移動制限機構制御部１１は移動制限機構１４をオフとし、可動シーブを開放する。なお、リリース回転数ＮＲは任意に設定してよく、先の市街地走行モードにおけるリリース回転数ＮＲや、点１７７における入力軸の回転数Ｎと必ずしも同じでなくともよく、ベース回転数ＮＢと一致していてもよい。また、車両が減速する際に可動シーブが解放されていると、ベルト式無段変速機５の変速比がハイギア側に変化し、エンジンブレーキが弱くなったり、再加速時の応答が遅れたりする場合がある。そこで、減速中に移動制限機構１４により可動シーブの移動を完全に拘束し、減速比を固定することが好ましい。すなわち、スロットルを閉じて減速するときに移動制限機構１４により可動シーブを拘束することによって、スロットルを閉じた時点での変速比に固定し、エンジンブレーキを効果的に得たり、再加速をスムーズにしたりすることができる。ただし、本モードにおいて減速時の可動シーブの拘束は、ベルト式無段変速機５の変速比がローギアよりも小さくハイギアよりも大きい変速比となる位置で拘束される。なお、この加速モードにおいても、先の市街地走行モードと同様、減速後の再加速時に移動制限機構１４をオフにして可動シーブを開放する。
【００７６】
図１８は、加速モードにおける移動制限機構制御部１１のアルゴリズムである。加速モードでは、まずステップＳＴ７において、スロットル開度が所定値以上であるかどうかを判定する。この所定値は、一例として、７０％とする。或いは、９０％又は全開としてもよい。この判定は、加速モードが車両１の加速時における挙動を変化させるものであることから、乗員が加速を意図していない場合に、車両１の挙動を変化させる必要がないことから行うものであるが、不要であれば省略してもよい。ステップＳＴ７での判断が否定であれば、再度ステップＳＴ７に戻り以降繰り返す。ステップＳＴ７での判断が肯定であれば、ステップＳＴ８へと進み、入力軸の回転数Ｎがベース回転数ＮＢに達しているか否かを判定し、達していなければステップＳＴ７に戻り以降繰り返す。ステップＳＴ８の結果が肯定であれば、ステップＳＴ９へと進み、移動制限機構１４に信号を送り、車速Ｖが大きくなるほど大きな抵抗を可動シーブに与える。さらにステップＳＴ１０へと進み、ベルト式無段変速機５の変速比がハイギアに達しているか否か判定し、達していなければステップＳＴ７に戻り、達していればステップＳＴ１１に進み、移動制限機構１４をオフにして可動シーブを開放し、やはりステップＳＴ７に戻る。
【００７７】
最後に、スタート時加速モードについて説明する。図１９は、スタート時加速モードにおける、車速Ｖと入力軸の回転数Ｎとの関係を示す図である。ここでも、低燃費モードにおける車両１の挙動を参考のため、破線で示した。
【００７８】
スタート時加速モードでは、アイドリング時の点１７０からクラッチ接続点１７２までの挙動は低燃費モードと同様である。そして、移動制限機構制御部１１は、ベルト式無段変速機５の変速比がローギアの状態では、移動制限機構１４に信号を送り、可動シーブの移動を拘束し変速比を固定する。その状態で車両１が加速を続けると、入力軸の回転数Ｎが直線Ｌに沿って上昇する。そして、入力軸の回転数Ｎが第１リリース回転数ＮＲ１となる点２００まで達すると、移動制限機構制御部１１は、移動制限機構１４の抵抗を減じ、その移動を拘束しない程度の抵抗を与えるように制御する。そして、移動制限機構制御部１１は、車速Ｖの増加に従い移動制限機構１４の抵抗を徐々に減じていき、低燃費モードにおける曲線１７４と交わる点２０２に達した時点で移動制限機構１４をオフとし、可動シーブを開放する。なお、点２０２に達した時点の検出は、入力軸の回転数Ｎ又は車速Ｖのいずかれかが所定の値に達した時点として検出してよく、本実施形態では、入力軸の回転数Ｎが第２リリース回転数ＮＲ２となった時点として検出している。その後車両１の挙動は曲線２０３に沿ってハイギアまで車速が増加していき、その後の挙動、すなわち点１７５から点１７６及び点１７６から点１７０までの挙動は低燃費モードにおける挙動と同様である。また、減速中に移動制限機構１４により可動シーブの移動を完全に拘束し、変速比を固定することが好ましく、減速時の可動シーブの拘束は、ベルト式無段変速機５の変速比がローギアよりも小さくハイギアよりも大きい変速比となる位置で拘束するものとする。。なお、この加速モードにおいても、先の市街地走行モード、加速モードと同様、減速後の再加速時に移動制限機構１４をオフにして可動シーブを開放する。
【００７９】
このモードでは、ローギアの状態でエンジン４の回転数を上げることができるため、車両１の加速の応答がよく、軽快な発進ができる。また、スタート時の加速が終了した後は車両の挙動は低燃費モードの挙動に徐々に近づくため、エンジン４の回転数が高い状態から曲線２０３に示した状態に滑らかに接続される。
【００８０】
このように、スタート時加速モードは、ベルト式無段変速機５の変速比が所定の変速比に達したときに変速比を固定するとともに、移動制限機構１が可動シーブの移動を拘束しない程度の抵抗を与えることにより、スタート時においてローギアの状態でエンジン４の回転数を高い状態まで上げ、大きな駆動力を得るとともに、加速に従いエンジン４の回転数を滑らかに徐々に下げ、自然な運転感覚を実現する。
【００８１】
図２０は、スタート時加速モードにおける移動制限機構制御部１１のアルゴリズムである。加速モードでは、まずステップＳＴ１２において、ベルト式無段変速機５の変速比がローギアであるか否かを判定し、ローギアでなければ再度ステップＳＴ１２に戻り、以降繰り返す。ステップＳＴ１２においてローギアであれば、ステップＳＴ１３に進み、移動制限機構１４に信号を出力し、可動シーブの移動を拘束し、減速比を固定する。続くステップＳＴ１４で、入力軸の回転数Ｎが第１リリース回転数ＮＲ１となったか否か判定し、否定であればステップＳＴ１３へと戻る。肯定であれば、ステップＳＴ１５へと進み、移動制限機構制御部１１は、移動制限機構１４の抵抗を減じ、その移動を拘束しない程度の抵抗を与えるように制御する。さらに続くステップＳＴ１６では、入力軸の回転数Ｎが第２リリース回転数ＮＲ２となったか否か判定し、否定であればステップＳＴ１５へと戻る。肯定であれば、ステップＳＴ１７へと進み、移動制限機構制御部１１は、移動制限機構１４をオフとし、可動シーブを開放する。その後ステップＳＴ１２へと戻り、以降繰り返す。
【００８２】
以上示した低燃費モード、市街地モード、加速モード及びスタート時加速モードは、本実施形態に係るベルト式無段変速機５及び車両１により実現されうる幾多のモードの組み合わせの例である。この他にも、種々のモードを自由に設定してよい。以下、そのような他のモードを例示する。
【００８３】
ここでは、Ｎ速ホールドモードを説明する。図２１は、Ｎ速ホールドモードにおける、車速Ｖと入力軸の回転数Ｎとの関係を示す図である。ここでも、低燃費モードにおける車両１の挙動を参考のため、破線で示した。
【００８４】
Ｎ速ホールドモードでは、アイドリング時の点１７０から変速開始点１７３までの挙動は低燃費モードと同様である。その後、ベルト式無段変速機５の変速を行っている状態である曲線２１０は途中まで曲線１７４と同じ軌跡をたどり、ベルト式無段変速機５の変速比が所定の変速比、すなわちローギアとハイギアの中間のあらかじめ定められた変速比となる点１８１に達した時点で、移動制限機構制御部１１は移動制限機構１４に信号を送り、可動シーブを固定し、その移動を完全に制限する。これにより、車両１は、所定の変速比で固定され、点２１２に向かい一定の変速比で加速していく。減速時は、変速比が固定のまま直線Ｍに沿って減速していく。そして、入力軸の回転数Ｎがあらかじめ定められたリリース回転数ＮＲとなる点２１３に達すると、移動制限機構制御部１１は移動制限機構１４をオフとし、可動シーブを開放する。車両１の状態は、その後点２１３を経由し、曲線１７８に沿って点１７０まで減速し停車する。
【００８５】
このように、Ｎ速ホールドモードの動作は、市街地走行モードとおおむね同様であるが、入力軸の回転数Ｎがリリース回転数ＮＲを下回り可動シーブが解放される前に再加速が行われた場合に可動シーブが解放されず、所定の変速比が維持される点が異なっている。この所定の変速比、すなわち、図中直線Ｍで示される変速比は任意のものであってよいが、通常は高変速比側、すなわち、一般的な有段変速機でいう低速ギアに相当する変速比に設定されることが多く、例えば、１速（ローギア）又は２速とするとよい。所定の変速比をローギアとした場合には、直線Ｍと直線Ｌは一致し、ベルト式無段変速機５による変速は一切行われないことになる。
【００８６】
このように、Ｎ速ホールドモードは、ベルト式無段変速機５の変速比が所定の変速比に達したときに、変速比を固定することにより、車両１のベルト式無段変速機５の変速比を所定の変速比に固定する。この変速比を高変速比のものとすると、有段変速機における低速ギアが選択されたと同様の状態となり、坂道など大きな駆動力又はエンジンブレーキが必要な状況に好適である。
【００８７】
図２２は、Ｎ速ホールドモードにおける移動制限機構制御部１１のアルゴリズムである。Ｎ速ホールドモードでは、まずステップＳＴ１８において、現在の変速比が、所定の変速比に達しているか否かを判定し、達していなければステップＳＴ１８に戻る。そして、現在の変速比が、所定の変速比に達しているならば、ステップＳＴ１９に進み、移動制限機構１４に信号を送り、可動シーブを固定する。さらにステップＳＴ２０では、入力軸の回転数Ｎがリリース回転数ＮＲに達しているか否かを判定し、達していなければステップＳＴ１８に戻り、達していればステップＳＴ２１へと進み、移動制限機構１４をオフとし、ステップＳＴ１８へと戻る。
【００８８】
次に、加速重視モードを説明する。図２３は、加速重視モードにおける、車速Ｖと入力軸の回転数Ｎとの関係を示す図である。ここでも、低燃費モードにおける車両１の挙動を参考のため、破線で示した。
【００８９】
加速重視モードでは、アイドリング時の点１７０から変速開始点１７３までの挙動は低燃費モードと同様である。入力軸の回転数Ｎがベース回転数ＮＢに達すると、移動制限機構制御部１１は移動制限機構１４に信号を送り、その移動を拘束しない程度の抵抗を与える。この抵抗の大きさは、一定としてよい。その結果、ベルト式無段変速機５が変速を開始するタイミングは遅れ、変速開始点２２０は点１７３に対しより入力軸の回転数Ｎが大きい側へシフトする。そして、点２２０を通過後、ベルト式無段変速機５は変速を行っている状態となり、曲線２２１に示すようにハイギア側に向かい車速が増してゆく。このとき、入力軸の回転数Ｎは緩やかに増加していくものの、ほとんど変化はない。この曲線２２１上の状態では、その全領域において、低燃費モードにおける曲線１７４に比べ、入力軸の回転数Ｎ、すなわちエンジン回転数は大幅に高い状態に維持されるため、大きな駆動力が得られる。そして、ハイギアとなる直線Ｈ上の点２２２に到達すると、移動制限機構制御部１１は移動制限機構１４を開放し、車両１はハイギアを維持したまま点１７６まで加速することになる。なお、車両の状態が点２２２に到達したことの検出は、入力軸の回転数Ｎ、車速Ｖ又は現在の変速比のいずれかが点２２２におけるそれらいずれかに達したことを検出することにより行うことができる。また、点１７６からは、直線Ｈに沿って減速し、入力軸の回転数Ｎが点１７７に達すると、車両１は曲線１７８に沿って点１７０まで戻る。このように、加速重視モードは、移動制限機構１が、可動シーブの移動を拘束しない程度の抵抗を与えることにより、ベルト式無段変速機５の入力軸の回転数Ｎに対する変速比の応答に遅れを与え、ベルト式無段変速機５が変速を行っている際の回転数を全域にわたり大幅に上昇させる。なお、車両１の状態がハイギアの状態となる点１９１に達する前に減速となった場合には、入力軸の回転数Ｎがリリース回転数ＮＲとなった時点で移動制限機構制御部１１は移動制限機構１４をオフとし、可動シーブを開放する。このとき、減速中に移動制限機構１４により可動シーブの移動を完全に拘束し、変速比を固定することが好ましい。なお、ベース回転数ＮＢ及びリリース回転数ＮＲは任意に設定してよく、ベース回転数ＮＢは必ずしも点１７３における入力軸の回転数Ｎと一致しなくともよいし、リリース回転数ＮＲは点１７７における入力軸の回転数Ｎと一致しなくともよい。なお、この加速重視モードにおいても、先の市街地走行モードと同様、減速後の再加速時に移動制限機構１４をオフにして可動シーブを開放する。
【００９０】
図２４は、加速重視モードにおける移動制限機構制御部１１のアルゴリズムである。加速重視モードでは、まずステップＳＴ２２において、スロットル開度が所定値以上であるかどうかを判定する。この所定値は、一例として、７０％とする。或いは、９０％又は全開としてもよい。この判定は、加速重視モードが車両１の加速時における挙動を変化させるものであることから、乗員が加速を意図していない場合に、車両１の挙動を変化させる必要がないことから行うものであるが、不要であれば省略してもよい。ステップＳＴ２２での判断が否定であれば、再度ステップＳＴ２２に戻り以降繰り返す。ステップＳＴ２２での判断が肯定であれば、ステップＳＴ２３へと進み、入力軸の回転数Ｎがベース回転数ＮＢに達しているか否かを判定し、達していなければステップＳＴ２２に戻り以降繰り返す。ステップＳＴ２３の結果が肯定であれば、ステップＳＴ２４へと進み、移動制限機構１４に信号を送り、可動シーブに抵抗を与える。さらにステップＳＴ２５へと進み、ベルト式無段変速機５の変速比がハイギアに達しているか否か判定し、達していなければステップＳＴ２２に戻り、達していればステップＳＴ２６に進み、移動制限機構１４をオフにして可動シーブを開放し、やはりステップＳＴ２２に戻る。
【００９１】
さらに、ステップ変速モードを説明する。図２５は、ステップ変速モードにおける、車速Ｖと入力軸の回転数Ｎとの関係を示す図である。ここでも、低燃費モードにおける車両１の挙動を参考のため、破線で示した。
【００９２】
ステップ変速モードでは、移動制限機構１４により可動シーブ位置を固定する変速比をあらかじめ複数定めておく。この変速比をどのように定めるかは任意であるが、一般的な有段変速機におけるギア比と同等のものとしてよく、この例では、Ｒ１〜Ｒ５の５つの変速比を定めるものとし、順に１速から５速に対応する変速比とする。ここで、Ｒ１はローギアにおける、Ｒ５はハイギアにおける変速比である。
【００９３】
そして、ステップ変速モードにおいてアイドリング時の点１７０からクラッチ接続点１７２までの挙動は低燃費モードと同様である。ここで、移動制限機構制御部１１は、ベルト式無段変速機５の変速比がＲ１〜Ｒ５のうち最も高いもの、すなわち、Ｒ１に達したことを検出すると、移動制限機構１４に信号を送り、可動シーブの移動を拘束し変速比を固定する。この検出は、点１７２においてなされる。その状態で車両１が加速を続けると、入力軸の回転数Ｎが直線Ｌに沿って上昇する。そして、入力軸の回転数Ｎが変速回転数ＮＣとなる点２３０まで達すると、移動制限機構制御部１１は、移動制限機構１４をオフとし可動シーブを開放する。なお、変速回転数ＮＣはあらかじめ適当な回転数を定めておく。その結果、車両の挙動は曲線２３１に示すようになる。そして、移動制限機構制御部１１は、ベルト式無段変速機５の変速比が次の定められた変速比、すなわちＲ２に達したことを検出すると、再び移動制限機構１４に信号を送り、可動シーブの移動を拘束し変速比を固定する。この結果、変速比は２速の状態に固定され、入力軸の回転数Ｎは図中の直線Ｓに沿って上昇していく。そして、この場合にも同様に、入力軸の回転数Ｎが変速回転数ＮＣとなる点２３２まで達すると、移動制限機構制御部１１は、移動制限機構１４をオフとし可動シーブを開放する。以降同様の動作を繰り返すことにより、車両１の状態は曲線２３３、点２３４、曲線２３５及び点２３６を経ながら３速、４速と変速比を段階的に変化させながら、ハイギアとなる点１７５まで到達し、さらに加速して点１７６に達する。減速時は、移動制限機構制御部１１は、入力軸の回転数Ｎがリリース回転数ＮＲとなった時点で可動シーブを開放するようになっている。なお、このモードでは、変速比がハイギアに達していない１乃至４速の状態において減速された場合にも可動シーブの移動は移動制限機構１４により拘束され、変速比が固定されるようになっている。また、減速後の再加速時には移動制限機構１４をオフにして可動シーブは開放される。
【００９４】
このモードでは、無段変速機であるベルト式無段変速機５の変速動作を、あたかも有段式変速機のように段階的に行わせることができる。また、各ギアに対応する変速比の状態では、エンジン４の回転数を変速回転数ＮＣまで上げることができるため、車両１の加速の応答がよい。
【００９５】
このように、ステップ変速モードは、ベルト式無段変速機５の変速比が所定の変速比に達したときに変速比を固定することにより、ベルト式無段変速機５の変速動作を、あたかも有段式変速機のように段階的に行わせることができる。
【００９６】
図２６は、ステップ変速モードにおける移動制限機構制御部１１のアルゴリズムである。ステップ変速モードでは、まずステップＳＴ２７において、スロットル開度が所定値以上であるかどうかを判定する。この所定値は、一例として、７０％とする。或いは、９０％又は全開としてもよい。この判定は、ステップ変速モードが車両１の加速時における挙動を変化させるものであることから、乗員が加速を意図していない場合に、車両１の挙動を変化させる必要がないことから行うものであるが、不要であれば省略してもよい。ステップＳＴ２７での判断が否定であれば、再度ステップＳＴ２７に戻り以降繰り返す。ステップＳＴ２７での判断が肯定であれば、ステップＳＴ２８へと進み、変数ｎに１をセットする。続くステップＳＴ２９では、現在の変速比がＲｎに達しているか否かを判定する。ここで、添字ｎは先ほどの変数ｎであり、Ｒ１、Ｒ２・・・Ｒｍ（ｍは最大のｎ）はあらかじめ定めておく。ステップＳＴ２９の結果が否定であればステップＳＴ２９を繰り返し、肯定であれば続くステップＳＴ３０へと進む。ステップＳＴ３０では、現在の変速比がハイギアの変速比（すなわち、Ｒｍ）に達しているか否かを判定し、達していればステップＳＴ２７へと戻り、達していなければ、ステップＳＴ３１へと進み、移動制限機構１４により可動シーブの移動を拘束し、変速比を固定する。続くステップＳＴ３２では、入力軸の回転数Ｎが変速回転数ＮＣに達したか否かを判定し、達していればステップＳＴ３３へと進み、移動制限機構１４をオフとして可動シーブを開放するとともに、ｎに１を加える。達していなければ、ステップＳＴ３４へと進み、入力軸の回転数Ｎがリリース回転数ＮＲ以下となったか否かを判定し、結果が否定であればステップ３２に戻る。ステップＳＴ３４結果が肯定であれば、ステップＳＴ３５へと進み、移動制限機構１４をオフとし、可動シーブを開放し、ステップＳＴ２７に戻る。なお、ステップＳＴ３０による判定が肯定となった場合に所定のフローを追加すれば、中間変速比による再加速も可能である。
【００９７】
以上説明した各モードは、本実施形態に係るベルト式無段変速機５を備えた車両１により実現される種々のモードの一例を示すものであり、これら例示された具体例に本発明が限定されるものではない。また、各モードを実現するための制御として示したアルゴリズムは例示であり、同様のモードを実現することができる制御であれば、どのような制御を行ってもよい。
【符号の説明】
【００９８】
１  車両、２  サスペンション、３  スイングユニット、４  エンジン、５  ベルト式無段変速機、６  後輪、７  電子制御ユニット、８  車速センサ、９  クランク軸回転数センサ、１０  スロットル弁開度センサ、１１  移動制限機構制御部、１２  表示部、１３  操作スイッチ、１４  移動制限機構、１５  クラッチ、１６  ベアリング、４０  クランク軸、６０  最終減速機構、１４０  外側ハウジング、１４１  内側ハウジング、１４２  オイルシール、１４３  コイル、１４４  磁性流体、１４５  プランジャ、１４６  ハウジング、１４７  オイルシール、１４８  Ｏリング、１４９  オリフィス、１６０  外輪、１６１  内輪、５００  入力軸、５０１  第１のプーリ、５０１ａ  第１の固定シーブ、５０１ｂ  第１の可動シーブ、５０２  スプライン機構、５０３ａ，５０３ｂ  斜面、５０４  Ｖベルト、５０５  カム面、５０６  押え板、５０７  遠心錘、５０８  出力軸、５０９  第２のプーリ、５０９ａ  第２の固定シーブ、５０９ｂ  第２の可動シーブ、５１０  スリーブ、５１１  ベアリング、５１２  スプライン機構、５１３ａ，５１３ｂ  斜面、５１４  押え板、５１５  圧縮ばね、５１６，５１７  ブラケット、５１８  筒。
【図１】
2013170608.tif 000003
【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】
2013170608.tif 000009
【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】
2013170608.tif 000014
【図１３】
2013170608.tif 000015
【図１４】
2013170608.tif 000016
【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】
2013170608.tif 000022
【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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