無段変速機
無段変速機(むだんへんそくき)、または連続可変トランスミッション(れんぞくかへんトランスミッション、Continuously Variable Transmission、略称CVT)は、歯車以外の機構を用い変速比を連続的に変化させる動力伝達機構(トランスミッション)である。多くはオートバイや自動車用を指すが、それらに限らず工作機械の軸回転速度を変える機構や発電機の出力を変える機構などにも広く使われている。
ベルトと2つの可変径プーリーを組み合わせ無段階に変速を行う機構のCVTで、ベルトの材質や構造で区別される。
エンジン側プーリーに内蔵されたウエイトローラーというおもりが、回転数により生じる遠心力の大小でその位置を変えることで径を変える機構。ゴム製ベルトの張力により駆動を伝える無段変速機は20世紀初頭から存在していたが、当初は伝達できるトルクが小さくゴムベルトの耐久性も不十分であったためスクーターや小型車などの低出力エンジンの車両にしか使用できなかった。
自動車でこの方式を本格的に採用した最初はオランダのDAFで、1958年に発売した小型車DAF・600に、自社開発のゴムベルト式無段変速システム「ヴァリオマチック」を遠心式クラッチと組み合わせて搭載した。ドライブ側のプーリー幅は内部の遠心ウェイトおよび吸気マニホールドの負圧で制御され、ドリブン側はそれに追従する形となっていた。変速機構はディファレンシャルギアで両輪へ分割された後に置かれるため、現在の一般的なベルト式CVTのような1つのベルトと一対のプーリーという構成ではなく、左右の後輪それぞれに機構が存在する。しかし上述のゴムベルトの弱点の他に、構造上スペースを大きくとられること、繊細な変速機構が外部に晒されていることなど、課題も多かった。
スクーターの駆動方式では、現代に至るまでこの手法が主流を占めている。ベルトにはプーリーとの接触面積を極力広くとれるようVベルトが使用される。曲げ抵抗と変形に伴う発熱を抑えるべく、内面に切り欠きを設けた特殊なものである。本田技研工業ではスクーターにおけるゴムベルト式CVTを「Vマチック」と呼称する。2007年現在ではウエイトローラーに代わってプーリー径を電子制御するマニュアルスイッチ付きCVTも現れており、より柔軟な変速が行える。擬似的に通常のマニュアル式変速機のように操作することもでき、これによりドライバーの意思に反する変速を防ぎ、疑似シフトチェンジを味わえたりエンジンブレーキを用いたりといったスポーティな運転が可能。
オランダDAF社の創業者でヴァリオマチックを開発したフップ・ファン・ドールネ(1900年 - 1979年)は1965年に引退してから新しいCVTの開発を始め、耐久性の高いスチールベルト式CVTを開発した。ファン・ドールネが死去した1979年時点ではスチールベルト式はまだ試作品の段階であったが、特許を持つVan Doorne's Transmissie(VDT)社とボルグワーナー、フィアット、欧州フォードなどが実用化を目指して研究を重ね、1987年に量産車(スバル・ジャスティ、フォード・フィエスタ、フィアット・ウーノ)に初めて搭載された。その後、ファン・ドールネ式CVTはボルボ、ローバーをはじめとした欧州メーカーや日本の富士重工業(SUBARU)、日産、トヨタの小型車に普及しCVTの代表的方式となった。
ファン・ドールネ式のCVTベルトは、強靱な特殊鋼数枚を重ね合わせて形成したスチールベルトに金属製の「コマ(エレメント)」をはめ込んだものである。プーリーからの駆動力は隣り合ったコマからコマへの圧力として伝達され、スチールベルトは従属的な位置決めガイドとして動作する。ゴムベルト式CVTと決定的に違うのは、ベルトの張力ではなくコマを押すことによる押力により動力を伝えることである。また、チェーン式のように連結部に伝達荷重が集中せず、負荷がコマ全体に分散されるため耐久性の面で有利である。
スチールベルト式CVTの登場によって受容トルクは向上したものの、当初はその信頼性や操作性においてやや難があった。しかしファン・ドールネの特許期限が切れて以降は他メーカーの独自技術開発が一気に進み、さらなる大排気量・大トルクに対応できるようになり現在の主流となった。
金属-樹脂複合素材ベルトを使用する。ベルト素材はアラミド繊維の芯線を特殊耐熱エラストマーで挟み耐熱帆布でコーティングしたものである。コマはアルミニウム合金をアラミド繊維と炭素繊維で補強した特殊耐熱樹脂で包んだもの。プーリーとベルトとの間の摩擦係数が大きく、高い油圧を必要としないことが利点であった。また。樹脂素材に自己潤滑性があるため金属ベルトCVTのようなフルードは不要となっている。
愛知機械工業が1998年にこのベルト(バンドー化学製)を使用した無段変速機「A-CVT」を商品化し、ダイハツ工業、スズキ、大宇自動車の軽自動車やスズキの大型スクーターに(SECVTとして)搭載された。A-CVTは動力の接続に電磁クラッチが採用され、低速域ではベルト式変速ではなくギア駆動となっているのが特徴。需要トルクに74nbspN·mと制約があり、それ以上採用は広がらなかった。
チェーンの張力によって2個の可変径プーリー間で動力を伝達するCVT。押力で作動するスチールベルト式に外観が似て見えるが、力学的には同じく張力で動力を伝達するゴムベルト式に近い。
スチールベルト式よりも、低速側・高速側の変速比における伝達効率が良い。またプーリー巻きかけ半径を小さく出来るため、プーリー径を小型化したり、同じ体積で変速比を拡大できる。欠点はピンとプーリーが点接触して動力を伝達するため、面で接触するスチールベルト式よりも更に騒音が大きくなりがちなことである。
フリクションドライブを高度に発展させた形態である。入力軸に繋がった円盤(インプットディスク)と出力軸に繋がった同形状の円盤(アウトプットディスク)を向かい合わせ、各ディスクの間には複数の転輪(パワーローラー)の外周部分が強い力で挟まれて動力を伝達する。パワーローラーの傾斜角を変化させるとそれに応じて2枚のディスクの回転数の比も変化し、可変変速比が得られる。着想自体は古くから存在したが、非常に高い圧力下で摩擦と潤滑を両立させての精密作動が要求されるため、実用化は極めて困難であった。
実用化に至った事例では、日産がジヤトコ・トランステクノロジー(ジヤトコ)、日本精工(NSK)、出光興産と共に開発、1999年に発表した「ハーフトロイダル式」とイギリスのトロトラックが光洋精工と共に開発し2003年に発表した「フルトロイダル式」とがある。両者の違いは入・出力ディスクの形状とそれに挟まれたパワーローラーの接し方であり、フルトロイダルでは窪みのあるディスクでパワーローラーを挟み込むのに対し、ハーフトロイダルでは漏斗状のディスクにパワーローラーを押し当てて駆動する。フルトロイダル式は「線」で接する円盤形パワーローラーを用いており、ローラーの厚みの分だけそれぞれのディスクに接する位置が異なって半径に差ができるため、強制スリップ(スピンロス)の発生は避けられない。対するハーフトロイダル式は、ほぼ「点」で接する球形パワーローラーの伝達効率が高く、スピンロスもほとんど発生せず、理想に近いとされる。一方でハーフトロイダル式はパワーローラーを常に強い力で押し付け続けなければならず、軸受部でのトルク損失が大きいため、両方式の効率はほぼ同等と考えられる。
しかしフルトロイダルCVTは製品化されず、ハーフトロイダルCVTも有望視されながら、コスト面の課題から自動車用としては生産を終了している。自動車以外の用途では、固定翼哨戒機P-1に搭載される川崎重工業ガスタービン・機械カンパニー(現:航空宇宙システムカンパニー)製の一定周波数発電装置「T-IDG」に使用されている。
実用化にあたっては高圧下において高粘度化(ガラス転移)するトラクションオイルを介し動力を伝達すると言うトラクションドライブ形式となった。トラクションドライブ自体は産業機械で減速機などに用いられている。自動車関連では後付けの遠心式スーパーチャージャーの増速機に用いられている。トラクションオイルはその特性から一般的な車両用オイル(エンジン油・ギヤ油・ATF・CVTFなど)とは基油の分子構造から異なるため専用品以外は使用出来ない。
コーン(円錐)式CVTは、1つ以上の円錐形ローラーに沿ってホイールまたはベルトを移動させることによって駆動比を変化させる。コーンを1つ使用する最も単純なコーン式CVTは、コーンの傾斜に沿って移動するホイールを使用して、コーンの狭い直径と幅広い直径の間で差が生まれる。
2つのローラーを使用する設計もある。1903年、ウィリアム・エヴァンズとポール・クナウフは、逆方向を向き、ベルト(変速比を変化させるためにコーンに沿って滑らせることができる)によってつながった2つの平行円錐形ローラーを使った無段変速機について特許を申請した。1920年代に生産されたエヴァンズ・バリアブル・スピード・カウンターシャフトはより単純で、2つのローラは一定幅の小さな隙間を空けて並べられており、ローラーの間を動く革ひもの位置が変速比を決定する。
もう1つのコーン式CVTとして「Warko」が存在する。これは、より大きな出力コーンの周りに多くのより小さな入力コーンが配置されている。パワーはコーン間の摩擦を介して伝達され、入力コーンの数はトランスミッションのトルク閾値によって決定される。出力コーンの断面はわずかに凸状になっており、わずかの凹状になっている入力コーンの断面よりも曲率が小さい。変速比は、軸に沿った異なる点で出力コーンと接触するように入力コーンの軸を傾けることによって変化する。
遊星式CVTでは、球形ローラーの軸を傾けて異なる接触半径を与えることによってギア比を変化させる。原理的にはトロイダルCVTと似ている。自転車の内装変速機として使用されている。
フリクションディスク(摩擦円板)トランスミッションは、20世紀初頭に製造されたいくつかの乗り物や小型機関車で使われた(ランバート (自動車)やメッツ・カンパニーの自動車など)。今日、噴射式除雪機で使われているこれらのトランスミッションは、回転中の入力ディスクの表面をあちこち移動させられる出力ディスクから構成される。出力ディスクがそれ自身の半径と等しい位置に調節されると、駆動比は1:1となる。出力ディスクを入力ディスクの中心に移動させることによって駆動比を無限大(すなわち出力ディスクは回転しない)に設定できる。初期のプリマス・ロコモティブ製機関車のトランスミッションはこのように機能していた。それに対して、フリクションディスクを使用するトラクターは一般に後退速度の範囲が制限されていた。
静油圧式無段変速機、または単にHST(Hydraulic Static Transmission)とも呼ばれ、エンジンで油圧ポンプを駆動して発生させた油圧を油圧モーターで再び回転力に変換する方式。油圧ポンプのピストンの作動ストロークをそのピストンに接する斜板の角度を変化させることによって、作動油の流量を連続的に増減させて速度の調節を行う。
操作レバーで斜板の角度を操作することによって正転、停止、逆転まで無段変速で制御することができる上、斜板を中立にするとピストンのストロークが停止し、その状態では出力軸から入力軸にタイヤなどからの回転力が逆方向に伝達されずにブレーキをかけたのと同じ効果を生むなど変速機としての操作性は高い。しかしベルト式CVTに比較すると伝達効率が悪く、手荒に操作すると加減速のショックが大きい他、油圧作動油が内部の潤滑と冷却も同時に担うために常に一定以上のエンジン回転数を保たなければならないという欠点がある。また、HSTを備えた農耕用トラクタでは牽引作業には向かないとされている。
一般的にはギヤによる副変速機を別に備えて作業に適する回転速度を得るが、使用速度域が狭い場合は副変速機を省略することもできる。油圧ポンプと油圧モーターを一体としてコンパクトに設計することができる他に、それぞれを油圧ホースで接続して離れた場所に設置することも可能であり、設計自由度が大きくスペース効率にも優れる。また静油圧式無段変速機が伝達できる動力の大きさは、内部での油圧に制限され、過大なトルクが加わるとリリーフバルブで油圧をバイパスすることによって変速機の破損を防いでいる。
静油圧式無段変速機はメルセデス・ベンツ・ウニモグUX100に使われているほか、無限軌道式を含む建設機械、雪上車、ラフテレーンクレーン、除雪車など、農業機械ではほぼ全てのコンバイン、芝刈り用途などの牽引力をそれほど要求されないトラクター、乗用田植機など、もともと作業用に油圧装置を備えていて低速な車両に採用例が多い。また乗用型の芝刈り機や歩行型の除雪機など、小型の機械にも一般的に採用されるようになった。
走行用変速機ではないが、鉄道車両では、ディーゼル機関車や一部の気動車、客室冷暖房と厨房調理機器などのサービス電源用発電機に内燃機関を備える電源車のラジエターファンに静油圧駆動を用いているものが多い。
油圧機械式無段変速機はHMT(Hydraulic Mechanical Transmission)とも呼ばれ、駆動する動力の全てを一旦油圧に変換するHSTとは異なり、何かしらの機械的な伝達も同時に行う。HSTよりも高効率を狙えるが油圧以外の伝達経路が必要となるため設計の自由度は下がる。HMT方式は大きく分けてると遊星歯車とHSTを組み合わせる方式と、流体の反トルクによる伝達(機械的な伝達)と油圧伝達を組み合わせた方式の2つに分けられる。
遊星歯車機構を用いる方式の一例としてはサンギヤを入力軸、プラネタリギヤを出力軸とし、リングギヤの回転をHSTで無段階にコントロールすることによって自在に減速比を制御することができ、HSTの無段変速のメリットを生かしつつも変速機全体での伝達効率を高める事が可能となる。この組み合わせはあくまで一例であり、どのギヤをどの要素に使うかは設計によって異なるがHSTと遊星歯車機構の関係から2つの方式、すなわち遊星歯車機構からの出力をHSTへ入力する入力分割型(出力結合型)とHSTからの出力を遊星歯車に入力する出力分割型(入力結合型)に分けられる。前述の例でいえばリングギヤがHST(ポンプ)に入力しているなら入力分割型となり、HST(モーター)より出力を受けていれば出力分割型となる。一般的に低速運用では出力分割型、高速運用では入力分割型が効率が良いとされそれぞれに一長一短がある。遊星歯車機構を用いたHMTは既存のHSTの技術やポンプ/モーターを流用することもでき、さらに機械伝達も行うため同規模のHSTよりもポンプ/モーターを小型化も可能となる。大きなトルクにも対応しやすいため重量のある車両に用いられることが多い。反面、機構として大がかりとなるためサイズや重量、コストなどに制限がある用途ではあまり用いられない。また遊星歯車機構による損失が存在する。
遊星歯車機構を用いない方式は流体の反トルク作用による伝達(機械的な伝達)と油圧よるトルク伝達を合成して出力する。後述のホンダのHMTなどはこちらに属する。一般的な形態においてはポンプ/モーターは斜板式のアキシャルピストンとなりモーターもしくはポンプ側のどちらかの斜板角度を変更する事で可変容量としている。この容量を可変する事で変速比を可変させる。ポンプとモーターは同軸上または同円周上に配されポンプ/モーター両ピストンのシリンダーは一体化した形状として入力軸もしくは出力軸に繋がる。歯車等が無いため機械的な伝達はイメージしにくいが、エンジンから入力され回転する斜板がポンプのピストンを押そうとした場合、流体(オイル)を介してモーターからの反トルクがあるためピストンは容易に動かない。しかし斜板から入力されるためピストンを押す以外にピストンを覆うシリンダー(出力軸)を回そうとする力も発生する。このシリンダーを回した分の力は油圧を発生せずに出力軸へ伝達されるため機械的な伝達として扱われる。そしてピストンが押された事で生じた油圧でモーターに伝達される力が油圧伝達となる。可変容量の容量が大きい(斜板の角度が大きい)場合は油圧伝達の割合が大きくなり変速比も大きくなる。容量がゼロ(斜板が直立)となった場合はオイルの移動はなくなり回転が同期、機械的な伝達のみの直結となる。ただし直結時においても高圧作動油のオイルリークや摺動部のフリクションなど幾つかの損失が生じる。このため後述のホンダHFTではピストン室への高圧油路を遮断する事でロックアップしている。遊星歯車機構がなくサイズ、重量、コストなどの面で有利であり軽量コンパクトに仕上げられるため二輪車といったサイズと重量に制限のある用途にも採用可能となる。一方で大きな出力に対応するにはサイズや製造コストが肥大化しやすく、あまり適さない。その他、構造上単独では回転出力を逆転する事ができないなどのデメリットもある。
ホンダでは、1962年にはイタリア・バダリーニ社の特許をベースにHMTとなる「HRD」を採用した革新的なスクーター、ジュノオで量産化。この原理を独自に発展させ、二輪車用に小型・高圧化したものを開発、HFTと名づけ自社のモトクロッサー・RC250MAに採用し参戦2年目にあたる1991年にモトクロス全日本選手権でシリーズチャンピオンを獲得している。2001年にはATVと呼ばれる4輪バギーで、honda maticという商標のこのCVT機構をアメリカで量産車に採用。さらに、世界初のロックアップ機構を備えて商標を「HFT」(Human-Friendly Transmission)とし、2008年3月7日発売のDN-01に搭載した。
農業機械においてはヤンマー(初代、現・ヤンマーホールディングス)が2002年にHSTと遊星歯車機構と組み合わせたHMTを実用化、同社の乗用田植機「VPシリーズ」(4条植のVP4を除く全機種)に先行搭載され、2005年にはトラクター「EG700シリーズ」にも搭載したがこれは100馬力以下のトラクターとしては世界初としている。その後も2009年には小型・軽量・高効率化を目指した改良型のI-HMTをトラクター「EG400シリーズ」に先行搭載、後にそれ以外のトラクターにも順次搭載され、乗用田植機「RGシリーズ」(4条植のRG4を除く全機種)にも順次搭載された。このI-HMTを搭載したトランスミッションには遊星歯車機構も含まれているが、油圧ポンプ/モーター自体は構造は異なるもののホンダのHMTと同様で単独で作動油の反トルクにより機械的な伝達も行うものとなる。
日本国外ではマッセイ・ファーガソン社のトラクタのトランスミッションにDyna-VTという名称で搭載されている。
特殊な用途として、陸上自衛隊の10式戦車に採用されている。方式としては合成部(遊星歯車機構)が出力側に配置される出力分割型(入力統合型)となる。遊星歯車機構はプラネタリギアが出力、リングギヤがHSTからの入力を受け、サンギヤがエンジンよりの入力を受けるが直接ではなく3段変速機構を介することで広い変速比幅を確保している。これによりエンジンを出力の大きい回転数付近で使用できるため、現有戦車に比べてエンジンが小型になったにもかかわらず運動性は向上しているとされる。
ラチェット式CVTは、「前進」運動のみを整流し、足し合わせる一連のラチェットを使用する。典型的なラチェットのオン・オフ特性は、これらの設計の多くが動作中に連続的ではない(すなわち厳密に言えばCVTではない)ことを意味するが、実際上は動作に多くの類似点が存在し、ラチェット式CVTはどんな入力速度からもゼロの出力速度を生み出すことができる。平均リンク速度が一定の時でも最大リンク速度の総和が調整されるように、振動子内のリンク形状を変化させることで駆動比が調整される。
ラチェット式CVTは、そららの静的摩擦がトルクスループットに比例して実際に増大するため、かなりのトルクを伝達することができ、適切に設計された装置ではスベりは起こり得ない。動的摩擦のほとんどが非常にわずかな過渡的なクラッチ速度変化によって起こるため、効率は一般的に高い。ラチェット式CVTの短所は振動である。
ラチェット式CVTの設計原理は1930年代以前に遡る。最初の設計は回転運動を振動運動へと変換し、ローラークラッチを使って回転運動へ戻すことを意図していた。この設計は低速電気モーターと共に使用するために2017年現在も生産されている。
トルクコンバーターは自動車において各種ATおよびCVTと組み合わせて使用されるが、トルクコンバーター自体も広義のCVTとしての性質を持つ。
鉄道車両においては、「液体式変速機」としてトルクコンバーターが利用される。旧型の気動車などでは多段変速機を持たず、広い速度範囲で変速(高速ではロックアップ)するトルクコンバーターに依存する場合がある。
古典的な無段変速機としては2枚の円盤を直角に組み合わせその円盤の摩擦力により駆動を伝えるフリクションドライブが存在し、20世紀初頭から定置工作機械や小型の自動車やガソリン機関車などに用いられた。構造は簡単で、逆転ギアを要さない利点があったが、反面で体積が大きく空転による動力損失が多いことから、大きな出力を伝達するには適さず、第二次世界大戦以前に廃れた。
1879年、ミルトン・リーヴズが製材で使用するためのCVT(当時は「variable-speed transmission」と呼ばれた)を発明した。1896年、リーヴズはこのトランスミッションを自動車に取り付け始め、その他いくつかの自動車製造会社によってリーヴズ式CVTが使われた。
1911年式ゼニス・モーターサイクルズはプーリー式の「Gradua」CVTを使用した。1年後、ラッジ-ウィットワースは似ているがさらに改良したCVTを発表した。CVTを使用したその他の初期の自動車には、スペインで1913–1923年に製造されたダビト (企業)製小型3輪自動車、イギリスで製造された1923年式クライノー、イギリスで製造された1926年式コンスタンティネスコ・サルーンがあった。
CVTが使われた初の量産車は1958年のDAF・600(オランダ)であった。そのヴァリオマチックトランスミッションはDAFとボルボによって1980年代までに製造されたいくつかの車種で使われた。
1987年2月、初の電子制御金属ベルト式CVT(ECVT)がスバル・ジャスティ(富士重工業)にオプションとして導入された。ファン・ドールネの金属ベルト生産能力に限りがあったため、月産500台に生産は限定されていた。ベルトの供給数が月3000本に増えたため、同年6月、富士重工業はECVTを軽自動車のスバル・レックスへと拡大した。富士重工業はECVTを他メーカーにも供給した(日産・マーチ [N-CVT] 、後にはフィアット・ウーノおよびパンダなど)。また同じく1987年には、第2世代フォード・フィエスタおよび初代フィアット・ウーノに金属ベルト式CVT(それぞれCTXおよびUnomaticと呼ばれた)が導入された。
1996年、第6世代ホンダ・シビックは金属ベルト式のホンダマルチマチック(HMM)CVTを導入した。HMMはクリープを防ぐためにトルクコンバータではなく湿式多板クラッチを採用した。
その後、CVTの採用は拡がっていき、第5世代日産・キューブ(1998年)、ローバー・25(1999年)、アウディ・A6(1999年)などが採用した。
CVTのサプライヤーとしてはジヤトコとアイシンの2社が市場を独占している。一方、ホンダ、SUBARU、ダイハツ、トヨタはCVTを内製しており、かつてはフォード、ダイムラー、アウディも内製を行っていた。
CVTの商標には、「リニアトロニック」(富士重工業/SUBARU)、「エクストロニック」(ジヤトコ、日産、ルノー)、INVECS-III(三菱)、「マルチトロニック」(フォルクスワーゲン、アウディ)、「ダイムラーのトランスミッションの一覧」(メルセデス・ベンツ)、「IVT」(ヒュンダイ、キア)、「CTX」(フォード)、「Unomatic」(フィアット)、「バリオマチック」(DAF)、「Transmatic」(ボルボ)などがある。
アメリカ合衆国では、フォーミュラ500オープンホイールレーシングカーは1970年代初頭以降CVTを使っている。F1では1994年に、研究開発経費の高騰に関する懸念と車両へのドライバーのある一定水準の関与を維持するため、(その他いくつかの電子システムと走行補助と共に)CVTが禁止された。
WRC(世界ラリー選手権)では2000年末にCVTの採用が正式に認可されたが、実際に採用したマニュファクチャラーは現れなかった。
多くの小型車両(スノーモービル、ゴルフカート、スクーターなど)は大抵プーリー式CVTを使用する。これらの車両のCVTはゴムベルト式が多い。
コンバインハーベスターは早ければ1950年代には可変ベルト駆動を使用した。多くの小型トラクターおよび自走型芝刈り機は単純なゴムベルト式CVTを使用する。より大型の器具では静油圧式CVTがより一般的である。芝刈りや収穫作業では、CVTによってエンジン速度とは独立に器具の前進速度を調整することができる。
静油圧式CVTは小型から中程度の大きさの農機具や土木機械で使われている。
CVTは1950年代から航空機の発電システムで使用されているJuly 2020。
フライホイール付きのCVTは機関(例えば風力原動機)と発電機との間の調速機として使われる。機関が十分なパワーを生み出している時、発電機は機関速度を調整する機能を果たすCVTと直接連結される。出力が低すぎる時は、発電機は切り離され、エネルギーはフライホイールに蓄えられる。フライホイールの回転速度が十分であれば、発電機の要求する速度で運動エネルギーが電力へと間欠的に変換される。
ボール盤やフライス盤の中には、チャックの速さを制御するために単純なベルト駆動CVTを含むものがある(JET製J-A5816やJ-A5818など)。このシステムでは、出力シャフトプーリーの有効直径だけが連続的に変化する。モーターに接続された入力側プーリーの直径は通常固定されている。操作者は出力側プーリーの溝幅を制御する手回しハンドルを使うことによってドリルの速さを調整する。
ウインチやホイスト (装置)でもCVTが使われている。
CVTギア装置付きの自転車は商業的にはあまり成功していない。CVT付き自転車には利点はあるが、重量が著しく増加してしまう。
変速の原理は摩擦伝達で減速比を連続可変することであり、高効率のカギは潤滑を維持し摩擦係数を上げながら摩擦損失と摩耗を減らすことである。潤滑油でぬれた金属間の摩擦係数は0.1程度と低く、自動車への応用には潤滑油、添加剤、金属材料、表面加工、制御システム、生産管理等、多方面での技術開発が必要とされた。定常時の伝達効率向上には、伝達要素間の摩擦係数を高くする必要がある一方、変速時には要素同士を滑らす必要がある。両者は相反する要求であり、潤滑油には特に高い技術が求められた。
古くは、摩擦によって大きな力を伝達することが難しいために、受容トルクの小さい原付自転車や小型自動二輪車(特にスクーター)に普及した。自動車用でも受容トルクの制限のため小型車から採用され、金属ベルトとプーリ間の摩擦係数を大きくする改良により1990年代後半以降は排気量2,000nbspcc超の中型車に採用されるようになり、2010年(平成22年)以降は3,500nbspccまたは300nbspps級の4WD車にも使われている。日本メーカー車が大半で、日本国内向けと北米向け中心に販売されている。欧州向けはAMTが設定される場合が多く、新興国向けは耐久性と整備性に優れるMTが中心である。そのため、輸入車ではごく一部の車種でしか採用例がない。日本の国土交通省が2013年(平成25年)3月以降カタログ燃費として義務づけているJC08モード燃費値では、CVT搭載車の燃費は、MTやステップAT等の他方式に比べて良い車種が多い。