(57)【要約】ＣＶＴ駆動システムは、第１のシャフトに沿って軸方向に移動可能であり、径方向に延びる面を有する可動シーブと、第１のシャフトに固定され、可動シーブに対して協働的に配置されて、これらのシーブの間にあるベルトに係合し、第１のシャフトがエンジン出力軸に係合可能である固定シーブと、第１のシャフトに取付けられ、かつ径方向面を有し、相対的な軸方向移動を許容しつつ、ロックされた回転のために可動シーブに係合する背面板と、可動シーブの回転により、径方向に延びる面と径方向面の上で、径方向に移動可能であり、径方向面と径方向に延びる面から一時的に解放可能である慣性部材と、第１のシャフトに沿って固定シーブに向かう、可動シーブの軸方向の移動に抵抗する第１のバネと、可動シーブと固定シーブの間に配置され、ベルトとともに回転可能であるスリーブ部材とを備える。
2016533461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のシャフトに沿って軸方向に移動可能であり、径方向に延びる面を有する可動シーブを備え、
前記第１のシャフトに固定された固定シーブを備え、前記固定シーブは前記可動シーブに対して協働的に配置されて、これらのシーブの間にあるベルトに係合し、前記第１のシャフトはエンジン出力軸に係合可能であり、
前記第１のシャフトに取付けられ、かつ径方向面を有する背面板を備え、前記背面板は相対的な軸方向移動を許容しつつ、ロックされた回転のために前記可動シーブに係合し、
前記可動シーブの回転により、前記径方向に延びる面と前記径方向面の上で、径方向に移動可能な慣性部材を備え、前記慣性部材は前記径方向面と前記径方向に延びる面から一時的に解放可能であり、
前記第１のシャフトに沿って前記固定シーブに向かう、前記可動シーブの軸方向の移動に抵抗する第１のバネを備え、
前記可動シーブと前記固定シーブの間に配置されたスリーブ部材を備え、前記スリーブ部材は前記ベルトとともに回転可能である
ＣＶＴ駆動システム。
【請求項２】
前記径方向に延びる面が弓形の形状を有する請求項１に記載のＣＶＴ駆動システム。
【請求項３】
前記慣性部材が調整可能な質量を有する請求項１に記載のＣＶＴ駆動システム。
【請求項４】
被駆動クラッチをさらに備え、被駆動クラッチが
回転可能な第２のシャフトに固定された第１のシーブと、
前記第２のシャフトに沿う軸方向の移動のために前記第２のシャフトに係合する第２のシーブと、
前記第１のシーブを前記第２のシーブから軸方向に分離するように付勢する第２のバネとを備え、
前記第１のシーブが螺旋形スロットを有する部材を備え、前記螺旋形スロットが部材に係合可能であり、前記部材が前記第２のシャフトに固定され、
前記駆動クラッチと前記被駆動クラッチの間に係合するベルトとを備える
請求項１に記載のＣＶＴ駆動システム。
【請求項５】
エンジンのアイドル運転状態における前記第１のバネの力が、隙間（Ｇ）が前記可動シーブと前記ベルトの間または前記固定シーブと前記ベルトの間に維持されるように、前記可動シーブを前記固定シーブに対する所定位置に保持する請求項１に記載のＣＶＴ駆動システム。
【請求項６】
エンジンのアイドル運転状態において、前記ベルトが前記スリーブ部材に係合し、前記ベルトが所定の予負荷を有する請求項４に記載のＣＶＴ駆動システム。
【請求項７】
駆動クラッチを備え、駆動クラッチが
第１のシャフトに沿って軸方向に移動可能であり、径方向に延びる面を有する可動シーブを備え、
前記第１のシャフトに固定された固定シーブを備え、前記固定シーブは前記可動シーブに対して協働的に配置されて、これらのシーブの間にあるベルトに係合し、前記第１のシャフトはエンジン出力軸に係合可能であり、
前記第１のシャフトに取付けられ、かつ径方向面を有する背面板を備え、前記背面板は相対的な軸方向移動を許容しつつ、ロックされた回転のために前記可動シーブに係合し、
前記可動シーブの回転により、前記径方向に延びる面と前記径方向面の上で、径方向に移動可能な慣性部材を備え、前記慣性部材は前記径方向面と前記径方向に延びる面から一時的に解放可能であり、
前記第１のシャフトに沿って前記固定シーブに向かう、前記可動シーブの軸方向の移動に抵抗する第１のバネを備え、
前記可動シーブと前記固定シーブの間に配置されたスリーブ部材を備え、前記スリーブ部材は前記ベルトとともに回転可能であり、
被駆動クラッチを備え、被駆動クラッチが
回転可能な第２のシャフトに固定された第１のシーブと、
前記第２のシャフトに沿う軸方向の移動のために前記第２のシャフトに係合する第２のシーブと、
前記第１のシーブを前記第２のシーブから軸方向に分離するように付勢する第２のバネとを備え、
前記第１のシーブが螺旋形スロットを有する部材を備え、前記螺旋形スロットが部材に係合可能であり、前記部材が前記第２のシャフトに固定され、
前記ベルトが前記駆動クラッチと前記被駆動クラッチの間に係合する
ＣＶＴ駆動システム。
【請求項８】
エンジンのアイドル運転状態における前記第１のバネの力が、隙間（Ｇ）が前記可動シーブと前記ベルトの間に維持されるように、前記可動シーブを前記固定シーブに対する所定位置に保持する請求項７に記載のＣＶＴ駆動システム。
【請求項９】
エンジンのアイドル運転状態において、前記ベルトが前記スリーブ部材に係合し、前記ベルトが所定の予負荷を有する請求項７に記載のＣＶＴ駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、背面板と可動シーブの間に配置された慣性部材を備え、慣性部材が可動シーブの回転によって、径方向に延びる面に対して径方向に移動可能であるＣＶＴクラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的なＣＶＴトランスミッションは、車両のエンジンの出力軸（しばしばクランクシャフト）に接続された分割シーブ主動クラッチと、車両の回転軸に接続された（しばしば付加的な駆動系リンケージを介して）分割シーブ従動クラッチとから構成される。無端で可撓性の略Ｖ型の駆動ベルトがクラッチの周囲に設けられる。各クラッチは一対の相補的なシーブを有し、シーブの一方は他方に対して移動可能である。トランスミッションの効果的なギア比は、各クラッチにおいて、可動シーブの位置によって決定される。
【０００３】
主動クラッチは常時付勢されて分離する（例えば圧縮コイルバネによって）シーブを有し、エンジンがアイドルスピードにあるとき、駆動ベルトはシーブを効果的に係合せず、これにより基本的に従動クラッチに対して駆動力を伝達しない。従動クラッチは常時付勢されて接近する（例えば、螺旋形カムとの組み合わせによって作動する圧縮あるいは捻りバネによって）シーブを有し、後述するように、エンジンがアイドルスピードにあるとき、駆動ベルトは被駆動クラッチのシーブの外径の近くに位置する。
【０００４】
主動クラッチにおけるシーブの軸方向間隔は通常、遠心力フライウェイトによって制御される。遠心力フライウェイトはエンジンシャフトに作用的に接続され、エンジンシャフトとともに回転する。エンジンシャフトが（増加したエンジンスピードに反応して）より高速で回転するとき、フライウェイトもまた、より高速で回転して外方へ傾き、可動シーブを固定シーブに向かって付勢する。フライウェイトが径方向外側に移動するほど、可動シーブは固定シーブに向かって軸方向に移動する。これは駆動ベルトを挟み、これによりベルトが駆動クラッチとともに回転し始め、ベルトは被駆動クラッチを回転し始めさせる。
【０００５】
この装置のクラッチの可動シーブの固定シーブに向かうさらなる移動は、駆動クラッチのシーブに沿ってベルトを径方向外側に登らせ、これは駆動クラッチの周囲における駆動ベルトの経路の有効直径を増加させる。このように、駆動クラッチにおけるシーブの空間は主にエンジンスピードに基づいて変化する。したがって駆動クラッチは、速度感応型と呼ばれ、また調速機とも呼ばれる。
【０００６】
駆動クラッチのシーブが駆動ベルトを挟み、駆動クラッチのシーブにおいてベルトを径方向外側に移動させると、ベルトは被駆動クラッチのシーブの間において径方向内側に引かれ、被駆動クラッチの周囲における駆動ベルトの経路の有効直径を減少させる。この駆動および被駆動クラッチにおけるベルトの移動は、トランスミッションの有効ギア比を、変化する増分でスムーズに変化させる。係合スピードの調整は、圧縮バネの予負荷と質量の組合せによって達成される。本装置は車両の完全停止状態からのスムーズな変化を提供する。欠点は余計なコストと付加された質量である。この技術の代表は、米国特許第５，４６０，５７５号明細書であり、これは固定シーブとエンジンの駆動シャフトとともに回転可能な可動シーブとを有し、可動シーブを後退位置へ付勢するための、可変バイアスあるいは抵抗システムを備える駆動クラッチ組立体を開示する。このバイアスシステムは、固定シーブに向かって移動するとき、最初は可動シーブに第１の所定の抵抗をかけ、可動シーブが所定の軸方向位置に達したとき可動シーブに第２の所定の抵抗をかける。
【０００７】
必要なものは、背面板と可動シーブの間に配置された慣性部材を備え、慣性部材が可動シーブの回転により、径方向に延びる面において径方向に移動可能であるＣＶＴクラッチである。本発明はこの必要性に合致する。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の一つの特徴は、背面板と可動シーブの間に配置された慣性部材を備え、慣性部材が可動シーブの回転により、径方向に延びる面において径方向に移動可能であるＣＶＴクラッチである。
【０００９】
本発明の他の特徴は、本発明の次の記載と添付された図面により明確になる。
【００１０】
本発明はＣＶＴ駆動システムであり、ＣＶＴ駆動システムは、第１のシャフトに沿って軸方向に移動可能であり、径方向に延びる面を有する可動シーブと、第１のシャフトに固定され、可動シーブに対して協働的に配置されて、これらのシーブの間にあるベルトに係合し、第１のシャフトがエンジン出力軸に係合可能である固定シーブと、第１のシャフトに取付けられ、かつ径方向面を有し、相対的な軸方向移動を許容しつつ、ロックされた回転のために可動シーブに係合する背面板と、可動シーブの回転により、径方向に延びる面と径方向面の上で、径方向に移動可能であり、径方向面と径方向に延びる面から一時的に解放可能である慣性部材と、第１のシャフトに沿って固定シーブに向かう、可動シーブの軸方向の移動に抵抗する第１のバネと、可動シーブと固定シーブの間に配置され、ベルトとともに回転可能であるスリーブ部材とを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
ここに組み込まれ、明細書の一部を構成する添付図面は、本発明の好ましい実施形態を示し、その記述とともに、本発明の原理を説明するために役立つ。
【図１】本駆動機構の分解図である。
【図２】本被駆動機構の分解図である。
【図３】本駆動機構の断面図である。
【図４】開放位置にあるときの本駆動機構の断面図である。
【図５】閉鎖位置における本駆動機構の断面図である。
【図６】本駆動機構の背面図である。
【図７】本被駆動機構の断面図である。
【図８】シフト曲線の図である。
【図９】ＷＯＴにおけるシフト曲線の図である。
【図１０】燃料効率の図である。
【図１１】本発明のＣＶＴシステムと遠心クラッチを備えた従来技術のＣＶＴとの一定スピードの燃費を比較した図である。
【図１２】可動シーブの断面図である。
【図１３】ベルトスリップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は駆動機構の分解図である。駆動機構すなわちクラッチは図１に示されるように固定背面板１０を備える。背面板１０は、筒状シャフト３０に固定され、これとともに回転する。背面板１０はエンジン出力シャフト（図示せず）に固定的に取付けられる。慣性部材２０は背面板１０と可動シーブ５０の間に保持される。部材２０は駆動クラッチの回転速さに応じて径方向の内側または外側に移動可能である。部材２０は断面形状が丸く示されるが、他の適当な形状を有していてもよい。可動シーブ５０はシャフト３０の回転軸に沿って軸方向に移動可能である。各径方向部材５４は協働スロット１３に係合し、これにより可動シーブ５０は背面板１０に対して、相対的に軸方向に移動可能にしつつ、ロックした状態で回転する。
【００１３】
シーブ５０はブッシュ４０とシャフト３０に、摺動自在に係合する。ブッシュ４０の径方向外方における段部４１はバネ座を構成する。バネ７０はバネ座４１とスプリングカップ８０の間に配置される。バネ７０は可動シーブ５０のシーブ１００に向かう移動に対して抵抗する。スリーブ６０は軸受９０の外輪９１に係合し、ベルト（図示せず）が径方向内側に位置するとき、ベルトを支持する。軸受９０の内輪９２は、シャフト３０に係合して回転する。スリーブ６０はバネ７０を覆い、ベルトのバネ７０との係合を阻止する。さらに、スプリングカップ８０は軸受９０の内輪９２に接触して回転する。スプリングカップ８０はバネ座４１とともに、バネ７０を、この機構の内部に位置させる。シーブ１００はスプラインジョイントによって、エンジン出力シャフト（図示せず）に固定的に取付けられる。
【００１４】
このシステムは複数の慣性部材２０を用いてもよい。本実施形態は、例として６個の部材２０を備えるが、これに限定されるものではない。各部材２０は質量を有する。各部材の質量は、径方向の力がクラッチの回転速さの関数として発生することを決定する。各部材に用いられる質量の大きさは、各部材にインサート２１を付加することによって調整可能である。図３参照。例示として、各部材２０の質量は本実施形態において１４グラムである。
【００１５】
部材２０の既定の質量（ｍ）と数に対して、クラッチが回転するときにバネ７０の力に抗して付勢される合計力を決定することができる。これは、部材２０の径方向外方へ向かう動きがバネ力に打ち勝って、バネ７０の力に抗してシーブ１００に向かう可動シーブ５０の軸方向変位を引き起こすときの速さにおけるような本システムの動作特性を、ある程度決定する。換言すれば、F = mrω2であり、径方向外側に向かって作用する合計の遠心力（Ｆ）は背面板１０とシーブ５０からの反力に釣り合う。
【００１６】
背面板１０とシーブ５０は、シャフトから径方向に延びる垂線に対して傾斜する面（５１、１１）を有する。各部材２０と可動シーブ５０の間における反力は回転軸Ａ−Ａに沿う軸方向に投影される成分を有する。可動シーブ５０に作用する軸方向力は、クラッチに用いられる部材２０の数と面５１および面１１の形状とに従って積算される。図１２および図３参照。
【００１７】
部材２０は低回転速度状態では径方向の内側位置（回転軸Ａ−Ａから小径）に配置される。これは可動シーブ５０と固定シーブ１００の間において、最も大きく分離した位置を表す。回転速度が増加すると、部材は径方向の外方に変位し、可動シーブ５０はシーブ１００に向かって移動する。
【００１８】
図２は被駆動クラッチ機構の分解図である。被駆動クラッチ機構は、ナット３２０によってシャフト２９０に取付けられたスプリングベース２００を備える。バネ２１０はスプリングベース２００とスプリングベース２２０の間に配置される。Ｏリング２３０およびＯリング２５０はシャフト２９０をシールする。オイルシール２４０およびオイルシール２８０はシャフト２９０に対してシールする。シーブ２７０はシーブ３１０に関して、シャフト２９０に沿って軸方向に移動可能である。シーブ３１０はシャフト２９０に固定的に取付けられる。案内部材３００は、シャフト２９０に取付けられて径方向に延びる。
【００１９】
シーブカラー２６０はシーブ２７０に取付けられる。シーブカラー２６０は、カラー２６０の周りを部分的に囲む、１以上の螺旋形スロット２６１を備える。各スロット２６１は軸Ａ−Ａに平行な軸方向に延びる。各案内部材３００はスロット２６１に対して回転自在あるいは摺動自在に係合する。スロット２６１の螺旋形状が少量の相対回転移動を許容するが、案内部材３００のスロット２６１との係合により、作動の間、シーブ３１０に対するシーブ２７０の回転が阻止される。
【００２０】
案内部材３００は少なくとも２つの機能を提供する。第一に、シーブ２７０、３１０から出力シャフト２９０へベルトの「引張」力を伝達させる性能を提供する。各部材３００はまた、可動シーブ２７０におけるスロット２６１からの負荷検出フィードバックに対する反応点として機能する。スロット２６１はまた、トルク反応傾斜と呼ばれ、これは被駆動トルクを、可動シーブ２７０をトルク変化に応じて移動させる軸方向力に変換する。
【００２１】
案内部材３００はさらに、スロット２６１内において案内部材３００の移動を容易にする外側ローラ部３０１を備える。ナット３２０は被駆動クラッチ組立体を保持する。
【００２２】
図３は駆動機構の詳細断面図である。エンジンのアイドル運転において、ベルト４００と可動シーブ５０の間には初期隙間（Ｇ）が存在する。隙間（Ｇ）があることにより、ベルトがシーブ５０とシーブ１００の間に「挟まれ」ないので、ベルトは動力を伝達することはない。各部材２０が最も径方向内側位置にあるとき、スペース「Ｓ」が各部材２０と面５１あるいは面１１の間に形成される。
【００２３】
図４は開放位置にあるときの駆動機構の断面図である。シーブ５０は弓形傾斜面５１を備える。各面５１はシャフト３０から径方向に延びる。背面板１０はまた、傾斜面１１を備える。図３参照。これは、面５１に協働的に配置される。各面１１はシャフト３０から径方向に延びる。各部材２０は面１１と面５１の間において移動し、この移動はシーブ５０をシャフト３０に沿って軸方向に、シーブ１００に対して接離するように移動させる。
【００２４】
開示された実施形態において、面１１は平面形状を有し、面５１は弓形の形状を有する。各形状は、エンジンの作動中において各部材２０が径方向の内方および外方へ移動するとき、各部材２０の移動の速さと径方向の範囲を調整する。各面の形状は、クラッチの望ましい回転特性を調整するために必要なように調整される。
【００２５】
例えば、面１１および面５１の形状は、クラッチの速さが変化するので、各部材２０の径方向内側および外側への移動に影響する。すなわち、その形状に従って各部材は、径方向外側へ移動するに従って面５１および面１１を「登り」、これは、シーブ５０がシーブ１００に向かって移動する速度に影響を及ぼし、あるいは各部材２０が所望の径方向位置に配置される速さに影響を及ぼし、この径方向位置は既定のギア比に対応する。当業者は、面１１および面５１の形状の選択が、クラッチが所望の速力範囲を越えて作動することに影響するために用いられることを理解できる。
【００２６】
例示であって、限定されるものではないが、面５１の形状は弓形、放物線、平面、円弧等であってもよい。平面形状の場合、平面が軸線Ａ−Ａから径方向に延びる垂直線に対して配置される角度は、部材２０が動作の間に、径方向の外側に移動する速度または速さに影響するために用いられる。面１１の形状は弓形、放物線、平面、円弧等であってもよい。平面形状の場合、平面が軸線Ａ−Ａから径方向に延びる垂直線に対して配置される角度は、部材が動作の間に、径方向の外側に移動する速度または速さに影響するために用いられる。
【００２７】
開放位置において各部材２０は、背面板１０とシーブ５０の間において径方向のより内側位置に配置される。径方向の内側位置では、各部材２０が面１１、面５１および面５３に同時に接触しないので、部材２０が背面板１０とシーブ５０と面５３の間に非固定的に保持されるように、スペース（Ｓ）が存在する。部材２０は面５１または面１１に沿って、必ずしも回転しない。その代わりに、部材２０は面５１および面１１に対して摺動するか、あるいは部材２０は一方の面に対して摺動し、他方の面に対して回転するかもしれない。摩擦または摩耗によって部材２０に平らな箇所が生じることを防止するために、リリーフ肩部１２が面５１と面１１によって部材を挟むことを防止する。
【００２８】
図４に示されるように、シーブの全開状態において、バネ７０の力がシーブ５０とシーブ１００によって各部材２０に作用することが、リリーフ肩部１２により防止される。リリーフ肩部１２は、径方向の内側位置において、部材２０と面５１と面１１の間の小さなスペース（Ｓ）を許容する。スペース（Ｓ）は、部材２０が初期位置すなわち径方向内側に復帰するたびに、各部材２０が自由に回転することを許容する。図３参照。これは各部材２０の同じ個所が面５１および／または面１１に対して繰り返し摺動あるいは回転することを防止する。
【００２９】
図５は閉鎖位置における駆動機構の断面図である。この位置においてクラッチは回転している。完全な閉鎖位置において各部材２０は、背面板１０とシーブ５０の間において最も径方向外側位置に配置される。「閉鎖」は、固定シーブ１００に対する可動シーブ５０の閉鎖関係を意味する。遠心力は各部材２０を径方向外側に移動させ、これにより可動シーブ５０を、シャフト３０に沿ってシーブ１００に向かって軸方向に付勢する。シーブ５０とシーブ１００の間の空間は、部材２０の径方向位置の関数であり、これはクラッチの回転速度に依存する。この状態においてベルトは最も径方向外側位置に配置される。
【００３０】
シーブの完全な閉鎖位置を達成するために２つの方法が利用可能である。これらは変位制御と力制御である。図５は力の制御を示している。シーブ５０は形状を有する２つの面、すなわち面５１と面５２を備える。面５１はこの明細書において他の箇所に記載されている。面５２は、典型的には、回転軸Ａ−Ａに平行に延びる円筒面である。面５２は面５１に接する。部材２０が面５２に接触するとき、遠心力は、径方向に１００％、すなわち回転軸Ａ−Ａに垂直である反力と釣り合う。これは、各部材２０の径方向外側の移動を停止させる。部材２０は面１１、面５１および面５２に同時に接触し、したがって、シーブ５０を軸方向に移動させるための軸方向力の成分は生じない。この状態において、シーブを閉鎖させるために利用される駆動力は存在しない。
【００３１】
面５１と背面板の面１１を径方向外側に広げることによって、部材２０が平面５２に接触しないようにする代替例では、シーブ５０は固定シーブ１００に接触するまで、軸方向に移動する。これは、シーブ５０の軸方向の移動の限界であり、変位制御と呼ばれる。変位制御は力制御を越えた利点を有する。速力比の変化の範囲を拡大することができるからであり、これは本発明システムを使用する車両の制限速度を改善することができる。
【００３２】
図６は駆動機構の背面図である。背面板１０はシーブ５０に対して部材２０を保持する。シーブ５０は、各部材５４の協働スロット１３との係合によって、背面板１０とともに回転する。背面板１０はシャフト３０とともに回転する。
【００３３】
図７は被駆動機構の断面図である。被駆動機構は、シーブ２７０がシーブ３１０に近接した閉鎖位置にあるとして示される。
【００３４】
動作において、アイドル運転においてエンジンに係合および非係合する被駆動クラッチ組立体に典型的に設けられる公知の遠心クラッチを用いる代わりに、本クラッチでは、ＣＶＴベルトがクラッチ機構として用いられる。ベルトクラッチを用いる利点は、コスト削減と改良された燃費を含む。
【００３５】
特に、本クラッチにおいて用いられるベルトは、典型的には、公知の遠心クラッチシステムのベルトよりも短い。より短いベルトの使用は、被駆動クラッチを僅かに開放させるように付勢し、つまりシーブ２７０とシーブ３１０は僅かに分離する方向に付勢される。ベルトにおける初期張力は図２におけるバネ２１０によって生じる。例えば、本システムにおいて、被駆動シーブ（２７０、３１０）の間における３．１９ｍｍの隙間（ギャップ）が７７５ｍｍのベルト長さを選択することによって生じる。図３参照。初期隙間（ギャップ）は、シーブ２７０とシーブ３１０をバネ２１０に抗して軸方向に分離するように付勢する、シーブ２７０とシーブ３１０の間のベルトの物理的な係合の関数である。
【００３６】
エンジンのアイドル運転の間、ＣＶＴベルト４００はスリーブ６０と駆動軸受９０に寄りかかる。図３参照。初期ベルト張力は、短いベルトと被駆動クラッチの初期隙間（ギャップ）と駆動クラッチの軸受スリーブ６０に寄りかかるベルトとの組み合わせによって達成される。初期ベルト張力は、車両の完全な停止状態から運転までのスムーズな変化の原因となる。例えば、従来技術のスノーモービルのＣＶＴクラッチは典型的には、ベルトクラッチにおいて比較的長いベルトを典型的に用い、これは例えば７７５ｍｍに対して７８０ｍｍである。アイドル運転において、従来技術のシステムでは初期ベルト張力は存在しなかった。従来技術のシステムにおいてベルトに生じる初期張力はないので、シーブがベルトに係合する瞬間、ベルト張力が急増する。これは、運転の開始時に急激な係合を引き起こす。急激な係合は本発明システムにおいて初期ベルト張力によって除去される。
【００３７】
被駆動クラッチにおける初期隙間（ギャップ）はまた、図３に示されるように、ベルトが摩耗するときでさえ、初期張力を維持することを助ける。典型的なＣＶＴクラッチの摩耗はベルト幅の減少によって表される。従来技術において、ベルト幅が経年的に次第に減少するので、ベルトは徐々に径方向内側に位置するようになる。しかし、バネ力に抵抗するベルトによって生じる初期隙間（ギャップ）により、ベルトの摩耗が進んでも、ベルトはなお、同じ径方向位置においてスリーブ６０に着座し、これはベルトの寿命を改善する。
【００３８】
駆動クラッチにおけるバネ７０はエンジンのベルトの係合スピードを制御するために用いられる。バネ７０の圧縮バネ比が大きくなるほど、バネ力に打ち勝って、シーブ５０をシーブ１００に向かって移動させ、これによりベルトに係合するために要するエンジンスピードが高くなる。
【００３９】
図３を参照すると、ＣＶＴベルトがアイドル運転の間、軸受スリーブ６０に寄りかかる。その間、隙間（Ｇ）がベルトと可動シーブ５０の間に生じる。固定シーブ１００における肩部１０１は軸受９０の内輪９２を支持する。スプリングカップ８０は肩部１０１とは反対側において軸受９０の内輪に当接する。バネ７０はスプリングカップ８０と可動シーブ５０の間に配置される。スリーブ６０における肩部６１は軸受９０の外輪９１に当接する。シーブ１００の凹部１０２はシーブ１００とスリーブ６０の間の接触を阻止する。
【００４０】
エンジンのアイドル運転において、ベルトがスリーブ６０に寄りかかり、その間、バネ７０は駆動シーブ５０とともに回転する。隙間（Ｇ）があれば、ベルトは回転しない。エンジン回転速度が増加すると、各部材の質量に応じて遠心力が各部材２０に発達する。遠心力は各部材２０を、面１１と面５１に沿って径方向外側に付勢し、その力はシャフト３０に沿って軸方向に延びる成分を有する。これはシーブ５０をベルトとシーブ１００に近づくように付勢する。エンジンスピードが係合スピードを越えると、可動シーブ５０とシーブ１００はベルトに係合あるいは「挟む」。エンジンの回転運動とトルクはベルトによって駆動クラッチから被駆動クラッチへ伝達される。ベルトは被駆動機構の係合によって予め張力を与えられるので、駆動シーブがベルトに係合するとき、急激な動きはない。エンジンの係合スピードはバネ７０の圧縮バネ比を変えることによって、あるいは各部材２０の質量の大きさを変えることによって調整可能である。
【００４１】
本発明システムは、エンジンの加速においてスムーズな係合変化を達成する。ベルトの係合の後、ベルトのスリップが従来技術の遠心クラッチよりもかなり小さいので、より速い加速も達成され得る。係合特性はまた、各ローラの質量と数に基づいて定められる。それはまた、径方向に延びる面５１および面１１の形状の関数である。例えば、面１１および面５１のより急峻な形状は、部材を径方向外方へ移動させるためにより大きな遠心力を必要とし、その逆も同様である。
【００４２】
シフトダウンのとき、すなわちＣＶＴ駆動機構がオーバードライブ運転状態（低速度比）からアンダードライブ運転状態（高速度比）に変化するとき、エンジンブレーキの効果を利用するために、エンジンは車両駆動系に定常的に係合していることが好ましい。エンジンブレーキは本発明において、駆動クラッチにおける適切な圧縮バネ７０の予負荷を選択することによって達成される。本発明システムにおいて、例示的なバネの予負荷は１００Ｎである。例えば、バネ７０の予負荷が高すぎると、駆動クラッチは、エンジンスピードが低下するとき、開放するのが早すぎる。被駆動クラッチと駆動クラッチの両方が同時に開放すると、ベルトは駆動クラッチと被駆動クラッチに緩く係合して、張力が低下する。これにより、ベルトがスリップする。これはエンジンを解放してエンジンブレーキを失わせ、暴走状態に導く。一方、バネ７０の予負荷が適切に選定されて、エンジンのアイドル運転の間、隙間（Ｇ）を維持すると、エンジンスピードが駆動状態から低下するときに、駆動クラッチが早まって開放することはない。その代り、被駆動クラッチのシーブは早まって分離する方向に移動せず、これにより径方向外側位置に係合したベルトを保持する。シフトダウンの間、ベルトは径方向内側に押して、駆動クラッチのシーブを付勢して開放する。したがって、ベルト張力はシフトダウンの間維持され、ＣＶＴはエンジンブレーキを十分に利用する。
【００４３】
図８は時間領域におけるシフト曲線の図である。曲線は従来技術のシステムと本発明のシステムを比較している。それは出力回転数とエンジン回転数を比較している。本発明のシステムは「Ａ」と示され、従来技術のシステムは「Ｂ」と示されている。本発明のシステムは、エンジンスピードの全範囲にわたってスムーズな性能を発揮しつつ、より迅速な加速を提供する。
【００４４】
図９はＷＯＴにおけるシフト曲線の図である。本発明のシステムは全開スロットル（ＷＯＴ）においてスムーズな係合性能を提供する。本発明のシステムは「Ａ」と示され、従来技術のシステムは「Ｂ」と示される。本発明のシステムはまた、従来技術のシステムと比較したとき、エンジンスピードの範囲にわたって良好なエンジン性能を示している。
【００４５】
図１０は燃料効率の図である。本発明のシステムは「Ａ」と示され、従来技術のシステムは「Ｂ」と示される。この図は、従来技術のシステムと比較したときに、本発明のシステムは市内走行では３２％大きい走行距離を提供し、高速走行では１１％大きい走行距離を提供することを示している。これらのそれぞれは、ＣＶＴエンジンシステムの走行距離性能において顕著な改善を示している。
【００４６】
インドからの運転サイクルが試験として用いられる。試験は、他の国において用いられるものと異なる。初期の車両コストと燃費が最も優先され、大多数の車両のエンジンの大きさが１２５ｃｃよりも小さいからである。試験は次のパラメターを有する。
【００４７】
【表１】
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【００４８】
図１１は、本発明のＣＶＴシステムと遠心クラッチを備えた従来技術のＣＶＴとの一定スピードの燃費を比較した図である。本発明のシステムは「Ａ」と示され、従来技術のシステムは「Ｂ」と示される。
【００４９】
燃費試験はシャシダイナモメータを用いて行われた。従来技術のＣＶＴクラッチを備えたスクータが試験された、つまり従来技術のシステム「Ｂ」である。同じスクータが、この明細書において発明システム「Ａ」と記載されているように、本発明のＣＶＴクラッチを用いて試験された。同じエンジンと燃料が両方の試験に使用された。
【００５０】
全ての試験スピードにおいて、本発明のＣＶＴシステム「Ａ」の一定スピードの燃費が従来技術の遠心クラッチシステム「Ｂ」よりも著しく良い。燃費の改善は、高低スピードポイントにおける１１％から、４５ｋｍ／ｈｒにおける３２％まで及んでいる。
【００５１】
図１２は可動シーブの断面図である。シーブ５０は、部材２０が回転する面５１を備える。図１２は面５１の形状の例を示す。寸法は回転軸における「０」点に関しており、面５１を基準にしている。図１２における数値は本発明の範囲を限定せず、単に例として示されるに過ぎない。面５１の形状は、部材２０が変化の動作の要求に対応するように移動させるものであれば、如何なる形状に定められてもよい。その形状は円形の一部、放物線の一部、楕円の一部、平面の一部、あるいはこれらの部分の組合せであってもよい。
【００５２】
図１３はベルトスリップを示す図である。改善された燃費は従来技術の遠心クラッチの２つの欠陥を克服することによって達成される。従来技術の遠心クラッチが被駆動クラッチに配置され、ＣＶＴ駆動機構はアンダードライブ状態に初期化されていると仮定すると、スクータエンジンの非常に高いエンジンスピード、典型的には約３５００ＲＰＭが、典型的な従来技術の遠心クラッチに係合するために要求される。図１３の曲線「Ｂ」参照。
【００５３】
一方、本発明のシステムは、約２０００ＲＰＭの範囲内で非常に低い係合エンジンスピードを達成する。図１３の曲線「Ａ」参照。速いエンジン加速および減速のとき、図１３に示されるように、駆動スリップの延長された期間が従来技術の遠心クラッチ係合および非係合において検出される。しかし、エンジンシャフトあるいは高スピードシャフトにおいて本発明のベルトクラッチを配置することにより、システムのスリップ時間は著しく短縮される。駆動スリップの減少は燃費を改善し、ベルトの寿命を改善する。
【００５４】
本発明の一形態を説明したが、ここに記載された発明の精神と範囲から逸脱することなく、構成と関連した部分を変形することは当業者にとって自明である。
【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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【国際調査報告】
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