JP6350502B2 - ベルト式無段変速機 - Google Patents

Description

この発明は、ベルト式無段変速機の構造に関するものであり、特に、動力伝達にチェーンベルトを用いるベルト式無段変速機に関するものである。

特許文献１に、ベルト式無段変速機に関する発明が記載されている。この特許文献１に記載されたベルト式無段変速機は、駆動力源から出力された動力が入力される駆動プーリと、車両の駆動系の出力側に接続される従動プーリとにチェーンベルトが巻き掛けられている。そして、駆動プーリおよび従動プーリのそれぞれの溝幅を変化させることにより、駆動力源の回転速度を無段階に変速するように構成されている。さらに、この特許文献１に記載されたベルト式無段変速機には、ベルト式無段変速機の騒音や振動を抑制するためのガイドレールが設けられている。ガイドレールは、チェーンベルトを摺動させてチェーンベルトの弦振動を抑制するとともに、軸を支点として揺動可能にケースに支持されている。

特開２０１３−７４３８号公報

上記の特許文献１に記載されているようなチェーンベルトを用いたベルト式無段変速機では、仮にチェーンベルトが破断すると、その破断したチェーンベルトが変速機のケースに衝突し、大きな打撃音や異音が発生してしまう可能性がある。例えば、破断したチェーンベルトがプーリから放出された後に、一塊になってケースの内壁に衝突してしまう。あるいは、破断したチェーンベルトの一方の端部がプーリに巻き込まれてしまい、その結果、他方の端部が鞭打ってケースの内壁に間欠的に衝突してしまう。前者の破断したチェーンベルトがプーリから放出されるケースでは、チェーンベルトの周速が速いほど、すなわち、破断したチェーンベルトが飛び出す際のプーリの回転数が高いほど、衝突の際の衝撃力が大きくなる。また、後者の破断したチェーンベルトがプーリに巻き込まれてしまうケースは、チェーンベルトの巻き掛かり径が小さい方のプーリで、よりチェーンベルトの巻き込みが生じ易くなる。

この発明は上記のような技術的課題に着目して考え出されたものであり、仮にチェーンベルトが破断した場合であっても、打撃音や異音の発生を適切に抑制することができるベルト式無段変速機を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、プライマリプーリと、セカンダリプーリと、前記プライマリプーリおよび前記セカンダリプーリのそれぞれのプーリ溝に巻き掛けられて前記プライマリプーリと前記セカンダリプーリとの間で動力を伝達するチェーンベルトと、前記プライマリプーリと前記セカンダリプーリとの間で前記チェーンベルトが直線状に進行する弦部の進行方向の傾きが変速比の変更に伴い変化することに追従して回転可能に支持されるとともに、前記弦部に接触して前記チェーンベルトの振動を抑制するガイドレールと、を備え、前記プーリ溝の溝幅を変化させることによって前記変速比を変更するベルト式無段変速機において、前記チェーンベルトが破断した場合に前記変速比が大きくなるように前記進行方向を傾ける方向の荷重を前記ガイドレールに付与する載荷機構を備え、前記載荷機構は、少なくとも１つの前記ガイドレールに、前記ガイドレールが接触する前記弦部の前記進行方向が前記変速比を最大にする場合に傾く方向へ前記ガイドレールを回転させる弾性力を付与するばね部材によって構成されており、前記弦部は、前記チェーンベルトが進行する際に動力を伝達する張り側の弦部と、前記張り側の弦部よりも作用する張力が低い緩み側の弦部とを含み、前記ばね部材は、前記緩み側の弦部と接触する前記ガイドレールに、前記弾性力を付与することを特徴とするものである。

また、この発明は、前記弦部が、前記チェーンベルトが進行する際に動力を伝達する張り側の弦部と、前記張り側の弦部よりも作用する張力が低い緩み側の弦部とを含み、前記ばね部材が、前記張り側の弦部と接触する前記ガイドレールおよび前記緩み側の弦部と接触する前記ガイドレールの両方に、前記弾性力を付与することを特徴としている。

また、この発明は、前記載荷機構が、少なくとも１つの前記ガイドレールに、前記チェーンベルトが破断した場合に作動して前記ガイドレールが接触する前記弦部の前記進行方向が前記変速比を最大にする場合に傾くダウンシフト方向へ前記ガイドレールを回転させる作動装置によって構成されていることを特徴としている。

また、この発明は、前記載荷機構が、前記ガイドレールが接触する前記弦部の前記進行方向が前記変速比を最大にする場合に傾くダウンシフト方向へ前記ガイドレールを回転させるように作動する作動機構と、前記チェーンベルトの破断の有無を判定するとともに、前記作動機構の動作を制御するコントローラとを備え、前記コントローラが、前記破断を判定した場合に、前記作動機構を作動させて前記ガイドレールを前記ダウンシフト方向へ回転させるように構成されていることを特徴としている。

そして、この発明は、前記弦部が、前記チェーンベルトが進行する際に動力を伝達する張り側の弦部と、前記張り側の弦部よりも作用する張力が低い緩み側の弦部とを含み、前記作動装置または前記作動機構が 前記張り側の弦部と接触する前記ガイドレールを、前記ダウンシフト方向へ回転させることを特徴としている。

この発明では、チェーンベルトの弦部に、その弦部と接触することによりチェーンベルトの振動を抑制するガイドレールが設けられる。ガイドレールは、変速に伴う弦部の傾きの変化に追従して揺動できるように支持されている。さらに、ガイドレールは、チェーンベルトが破断した場合に、載荷機構から付与される荷重によって回転することにより、チェーンベルトの進行方向の傾きを変化させ、変速比が大きくなる方向へチェーンベルトを進行させるように構成されている。一般に、ベルト式無段変速機のチェーンベルトが破断する場合は、破断時の変速比が小さいほど、破断したチェーンベルトがケースに衝突する際の衝撃力や衝突の頻度が大きくなる。それに対して、この発明によれば、チェーンベルトが破断した場合には、上記のようにガイドレールによってチェーンベルトの進行方向の傾きを変化させ、変速比がより大きくなる方向へチェーンベルトを進行させることができる。そのため、仮にチェーンベルトが破断してケースに衝突した場合であっても、衝突の際の衝撃力や衝突の頻度を低下させることができる。その結果、破断したチェーンベルトがケースに衝突することによる打撃音や異音の発生を抑制することができる。

また、ガイドレールは、上記のように変速に伴う弦部の傾きの変化に追従して揺動可能に支持されている。言い換えると、ガイドレールは、チェーンベルトの弦部によってガイドレールの回転方向への回転が制限されている。そして、この発明によれば、ガイドレールが、載荷機構を構成するばね部材の弾性力によって所定の回転方向へ付勢される。その場合の所定の回転方向は、ガイドレールが接触する弦部の進行方向が変速比を最大にした場合に傾く方向へガイドレールを回転させる方向である。したがって、チェーンベルトが破断した場合には、ガイドレールは、弦部による拘束力を失い、ばね部材の弾性力によって、ガイドレールが接触する弦部の進行方向が変速比を最大にした場合に傾く方向に回転する。そのため、チェーンベルトが破断した場合に、その破断したチェーンベルトを、容易に、変速比が大きくなる方向へ進行させることができる。

また、チェーンベルトは、通常、張力が大きくなる張り側で破断する、もしくは、破断する可能性が高い。それに対して、この発明によれば、チェーンベルトの張り側の弦部と接触するガイドレールに、チェーンベルトの進行方向が変速比を最大にした場合に傾く方向へガイドレールを回転させるばね部材が設けられる。そのため、張り側で破断したチェーンベルトを、適切に、変速比が大きくなる方向へ進行させることができる。

また、ベルト式無段変速機では、通常、ベルトがプーリに巻き掛かり始める進入位置を支点にしてベルトの巻き掛かり径が変化することにより、変速比が変化する。したがって、プーリに対するベルトの進入位置を変化させることにより、変速を行うことができる。ベルトの進入位置は、作用する張力が大きい張り側の弦部よりも、作用する張力が小さい緩み側の弦部の方が変化させ易い。それに対して、この発明によれば、チェーンベルトの緩み側の弦部と接触するガイドレールに、チェーンベルトの進行方向が変速比を最大にした場合に傾く方向へガイドレールを回転させるばね部材が設けられる。したがって、チェーンベルトには、常時、緩み側の弦部の進入位置を変速比が大きくなる方向へ移動させる荷重が作用する。そのため、ベルト式無段変速機におけるダウンシフトを容易にアシストし、そのダウンシフト時の応答性や変速速度を向上させることができる。

また、この発明によれば、上記のようにガイドレールを回転させるばね部材が、張り側の弦部と接触するガイドレールおよび緩み側の弦部と接触するガイドレールの両方に設けられる。張り側と緩み側の両方のガイドレールにばね部材による弾性力が付与されることにより、通常時はベルト式無段変速機のダウンシフトをアシストしつつ、チェーンベルトが破断した際には、破断したチェーンベルトを、確実に、変速比が大きくなる方向へ進行させることができる。

また、この発明によれば、チェーンベルトが破断した場合に作動する作動装置により、ガイドレールが、チェーンベルトの進行方向が変速比を最大にした場合に傾くダウンシフト方向へ回転させられる。したがって、ガイドレールには、チェーンベルトが破断した場合にのみ、上記のようにダウンシフト方向へ回転する方向の荷重が作用する。すなわち、チェーンベルトが正常な状態でベルト式無段変速機が稼働する通常時は、ガイドレール、および、ガイドレールと接触し得るチェーンベルトには、上記のようにガイドレールを回転させるダウンシフト方向の荷重は作用しない。そのため、通常時にガイドレールとチェーンベルトとが接触してチェーンベルトが摺動することによる摩擦損失を抑制することができる。

また、この発明によれば、コントローラにより、チェーンベルトの破断の有無が判定されるとともに、チェーンベルトの進行方向が変速比を最大にした場合に傾くダウンシフト方向へガイドレールを回転させる作動機構の動作が制御される。作動機構は、チェーンベルトが破断したと判定された場合に作動させられる。したがって、ガイドレールには、チェーンベルトが破断した場合にのみ、上記のようにダウンシフト方向へ回転する方向の荷重が作用する。すなわち、チェーンベルトが正常な状態でベルト式無段変速機が稼働する通常時は、ガイドレール、および、ガイドレールと接触し得るチェーンベルトには、上記のようにガイドレールを回転させるダウンシフト方向の荷重は作用しない。そのため、通常時にガイドレールとチェーンベルトとが接触してチェーンベルトが摺動することによる摩擦損失を抑制することができる。また、コントローラによってチェーンベルトの状態が判定されるため、チェーンベルトの破断を確実に検知することができる。そのため、チェーンベルトが破断した際には、破断したチェーンベルトを、確実に、変速比が大きくなる方向へ進行させることができる。

そして、この発明によれば、上記のような作動装置または作動機構により、チェーンベルトの張り側の弦部と接触するガイドレールが、チェーンベルトの進行方向が変速比を最大にした場合に傾くダウンシフト方向へ回転させられる。そのため、張り側で破断したチェーンベルトを、適切に、変速比が大きくなる方向へ進行させることができる。

この発明を適用したベルト式無段変速機の一例を示す図であって、チェーンベルトの正常時の状態を説明するための図ある。 この発明を適用したベルト式無段変速機の一例を示す図であって、チェーンベルトの破断時の状態を説明するための図ある。 この発明を適用したベルト式無段変速機の他の例を示す図であって、張り側および緩み側の両方のガイドレールにばね部材による弾性力を付与した例を説明するための図ある。 この発明を適用したベルト式無段変速機において、チェーンベルトが破断した場合のベルトの周速および挙動を説明するための図ある。 この発明を適用したベルト式無段変速機の他の例を示す図であって、チェーンベルトが破断した場合に作動する作動装置によってガイドレールをダウンシフト方向へ回転させる例を説明するための図ある。 図５に示す作動装置が、チェーンベルトが破断したことによって作動した状態を説明するための図ある。 この発明を適用したベルト式無段変速機の他の例を示す図であって、ガイドレールをダウンシフト方向へ回転させるように作動する作動機構と、チェーンベルトの破断の有無を判定するとともに、チェーンベルトの破断を判定した場合に作動機構を作動させるコントローラとを設けた例を説明するための図ある。

この発明を図を参照して具体的に説明する。この発明は、伝動ベルトにチェーンベルトを採用した従来一般的なベルト式無段変速機に適用することができる。例えば、前述の特許文献１に記載されているような、車両に搭載されるベルト式無段変速機に適用することもできる。図１，図２に、この発明を適用したベルト式無段変速機（以下、ＣＶＴ）１の主要部分の構成を示してある。図１，図２に示すＣＶＴ１は、駆動力源（図示せず）からトルクが伝達される入力軸２、入力軸２と一体に回転するプライマリプーリ３、駆動軸（図示せず）などの出力部材にトルクを伝達する出力軸４、出力軸４と一体に回転するセカンダリプーリ５、プライマリプーリ３のプーリ溝３ａならびにセカンダリプーリ５のプーリ溝５ａに巻き掛けられるチェーンベルト６、および、ケース７を備えている。入力軸２および出力軸４は平行に配置されている。ケース７は、上記の入力軸２および出力軸４などを支持し、また、プライマリプーリ３ならびにセカンダリプーリ５、および、チェーンベルト６などをそれぞれ収納している。

プライマリプーリ３は、図示しない固定シーブと可動シーブとを対向させて配置することにより構成されている。固定シーブは、入力軸２と一体に形成されている。可動シーブは、入力軸２と一体に回転しかつ軸線方向への移動が可能なように、例えばスプラインなどによって入力軸２に取り付けられている。固定シーブのテーパ面と可動シーブのテーパ面とを入力軸２の軸線方向で対向させることにより、それらの間にプーリ溝３ａが形成されている。また、プライマリプーリ３には、可動シーブを軸線方向に移動させるための油圧アクチュエータ（図示せず）が設けられている。

同様に、セカンダリプーリ５は、図示しない固定シーブと可動シーブとを対向させて配置することにより構成されている。固定シーブは、出力軸４と一体に形成されている。可動シーブは、出力軸４と一体に回転しかつ軸線方向への移動が可能なように、例えばスプラインなどによって出力軸４に取り付けられている。固定シーブのテーパ面と可動シーブのテーパ面とを出力軸４の軸線方向で対向させることにより、それらの間にプーリ溝５ａが形成されている。また、セカンダリプーリ５にも、可動シーブを軸線方向に押圧するための油圧アクチュエータ（図示せず）が設けられている。さらに、セカンダリプーリ５には、可動シーブを固定シーブ側に押圧するリターンスプリング（図示せず）が設けられている。

チェーンベルト６は、プライマリプーリ３のプーリ溝３ａおよびセカンダリプーリ５のプーリ溝５ａに巻き掛けられて、それらプライマリプーリ３とセカンダリプーリ５との間でトルクを伝達する伝動ベルトである。チェーンベルト６は、例えば、ピン（図示せず）によって複数のリンク（図示せず）を環状に連結することによって構成されている。

上記のようにＣＶＴ１は、チェーンベルト６によってプライマリプーリ３とセカンダリプーリ５との間、すなわち、入力軸２と出力軸４との間でトルクを伝達する。それとともに、プーリ溝３ａおよびプーリ溝５ａの溝幅をそれぞれ変化させることにより、変速比を変更するように構成されている。例えば、プライマリプーリ３の油圧アクチュエータを制御してプーリ溝３ａの溝幅を変化させ、プーリ溝３ａに巻き掛けられているチェーンベルト６の巻き掛かり径を変化させることにより、変速比が変更される、すなわち変速が行われる。その場合、セカンダリプーリ５側では、チェーンベルト６の周長が一定であることから、プーリ溝３ａの溝幅の変化に応じてプーリ溝５ａの溝幅が変化する。そして、チェーンベルト６とセカンダリプーリ５との間の滑りを抑制するために、セカンダリプーリ５の油圧アクチュエータを制御してプーリ溝５ａにおけるベルト挟圧力が適切な大きさに維持される。

ＣＶＴ１には、ガイドレール８，９が設けられている。ガイドレール８，９は、チェーンベルト６の振動を抑制するための部材であって、チェーンベルト６の弦部６ａ，６ｂに設けられている。弦部６ａ，６ｂは、プライマリプーリ３とセカンダリプーリ５との間で、チェーンベルト６が直線状に進行する部分である。ガイドレール８は、例えばプライマリプーリ３が駆動状態（トルク伝達状態）で前進方向（図１，図２で時計回り方向）へ回転する場合に張り側（図１，図２で上側）となる弦部６ａに設けられている。ガイドレール９は、例えばプライマリプーリ３が駆動状態（トルク伝達状態）で前進方向へ回転する場合に緩み側（図１，図２で下側）となる弦部６ｂに設けられている。チェーンベルト６がトルク伝達状態で進行する際に、チェーンベルト６の張り側で作用する張力は、緩み側で作用する張力よりも大きい。

ガイドレール８は、ガイド部８ａ、および、支持部８ｂを有している。ガイド部８ａは、ガイドレール８が弦部６ａを覆うように設置された状態で、弦部６ａの長さ方向に延びてチェーンベルト６が摺動もしくは接触する部分である。支持部８ｂは、ガイド部８ａと一体になっており、ケース７に回転可能に支持されるための軸または軸穴が形成されている。図１，図２に示す例では、ケース７に固定された軸１０に、支持部８ｂに形成された軸穴（図示せず）が嵌め込まれることにより、ガイドレール８がケース７に回転可能に支持されている。

同様に、ガイドレール９は、ガイド部９ａ、および、支持部９ｂを有している。ガイド部９ａは、ガイドレール９が弦部６ｂを覆うように設置された状態で、弦部６ｂの長さ方向に延びてチェーンベルト６が摺動もしくは接触する部分である。支持部９ｂは、ガイド部９ａと一体になっており、ケース７に回転可能に支持されるための軸または軸穴が形成されている。図１，図２に示す例では、ケース７に固定された軸１１に、支持部９ｂに形成された軸穴（図示せず）が嵌め込まれることにより、ガイドレール９がケース７に回転可能に支持されている。

上記のようなガイドレール８，９を設けることにより、ＣＶＴ１で発生する振動や騒音を抑制することができる。例えば、ＣＶＴ１の運転時に、蛇行や波打ちなどチェーンベルト６が所定の振幅で振動した場合に、チェーンベルト６がガイドレール８，９に接触する。その結果、上記のようなチェーンベルト６の振動が抑制され、ひいては、ＣＶＴ１の振動や騒音が抑制される。チェーンベルト６は、進行中にガイドレール８，９に接触しても、上記のようにガイドレール８，９が回転可能に支持されているので、チェーンベルト６の進行が妨げられることはない。一方、ガイドレール８，９は、それぞれ、回転可能に支持されているものの、ガイド部８ａ，９ａで、それぞれ、チェーンベルト６の弦部６ａ，６ｂを覆っているため、それら弦部６ａ，６ｂによってガイドレール８，９の回転方向への揺動が制限されている。

さらに、このＣＶＴ１は、仮にチェーンベルト６が破断した場合であっても、打撃音や異音の発生を適切に抑制することができるように構成されている。具体的には、ガイドレール８，９の少なくともいずれか一方に、ガイドレール８（および／または９）を所定の回転方向へ回転させるための載荷機構が設けられている。図１，図２に示す例では、載荷機構として、ねじりコイルばね１２が、ガイドレール８に取り付けられている。

ねじりコイルばね１２は、ガイドレール８を支持している前述の軸１０を案内棒とし、その軸１０にコイル部１２ａが嵌め込まれている。そして、ねじりコイルばね１２は、ばねを巻き込む方向に負荷が掛けられた状態で、一方の腕部１２ｂがガイドレール８に取り付けられ、他方の腕部１２ｃがケース７に形成されたばねストッパ１３に取り付けられている。したがって、ガイドレール８には、ねじりコイルばね１２により、ガイドレール８を所定の回転方向（図１，図２で時計回り方向）へ回転させる弾性力が付与されている。この場合の所定の回転方向は、チェーンベルト６の進行方向が変速比を最大にした場合に傾くダウンシフト方向へガイドレール８を回転させる方向である。すなわち、チェーンベルト６は、変速比が大きくなる方向へチェーンベルト６が進行するように付勢されている。また、ガイドレール８は、チェーンベルト６が破断した場合には、弦部６ａによる拘束力を失うことになる。その結果、図２に示すように、ガイドレール８は、ねじりコイルばね１２の弾性力により、上記のようなダウンシフト方向へ回転する。したがって、チェーンベルト６が破断した場合には、上記のようにガイドレール８によってチェーンベルト６の進行方向の傾きを変化させ、変速比がより大きくなる方向へチェーンベルト６を進行させることができる。

上記の図１，図２では、一方のガイドレール８のみに、載荷機構としてねじりコイルばね１２が設けられた例を示しているが、このＣＶＴ１は、他方のガイドレール９のみに、載荷機構を設けることもできる。すなわち、緩み側の弦部６ｂと接触するガイドレール９のみに、図１，図２に示したねじりコイルばね１２と同様の構成のばね部材を取り付けてもよい。その場合、ガイドレール９には、ばね部材により、弦部６ｂの進行方向が変速比を最大にした場合に傾く方向へガイドレール９を回転させる弾性力が付与される。したがって、その場合も、チェーンベルト６は、変速比が大きくなる方向へチェーンベルト６が進行するように付勢される。また、ガイドレール９は、チェーンベルト６が破断した場合には、弦部６ｂによる拘束力を失うことになる。その結果、ガイドレール９は、ばね部材の弾性力により、ガイドレール９が接触する弦部６ｂの進行方向が変速比を最大にした場合に傾くダウンシフト方向へ回転する。

ＣＶＴ１では、チェーンベルト６がプライマリプーリ３およびセカンダリプーリ５に巻き掛かり始める進入位置を支点にしてチェーンベルト６の巻き掛かり径が変化することにより、変速比が変化する。したがって、プライマリプーリ３およびセカンダリプーリ５に対するチェーンベルト６の進入位置を変化させることにより、変速を行うことができる。その場合、チェーンベルト６の進入位置は、作用する張力が大きい張り側の弦部６ａよりも、作用する張力が小さい緩み側の弦部６ｂの方が変化させ易い。したがって、上記のように緩み側の弦部６ｂと接触するガイドレール９にばね部材を設けることにより、チェーンベルト６に、常時、緩み側の弦部６ｂの進入位置を変速比が大きくなる方向へ移動させる荷重を作用させておくことができる。そのため、ＣＶＴ１におけるダウンシフトを容易にアシストし、そのダウンシフト時の応答性や変速速度を向上させることができる。

また、このＣＶＴ１では、次の図３に示すように、ガイドレール８およびガイドレール９の両方に、ばね部材を設けることもできる。図３に示す例では、上記の図１，図２に示した例と同様に、ガイドレール８にねじりコイルばね１２が設けられている。それに加えて、ガイドレール９に、ねじりコイルばね２１が設けられている。

ねじりコイルばね２１は、ガイドレール９を支持している前述の軸１１を案内棒とし、その軸１１にコイル部２１ａが嵌め込まれている。そして、ねじりコイルばね２１は、ばねを巻き込む方向に負荷が掛けられた状態で、一方の腕部２１ｂがガイドレール９に取り付けられ、他方の腕部２１ｃがケース７に形成されたばねストッパ２２に取り付けられている。この場合、ガイドレール９には、ねじりコイルばね２１により、ガイドレール９を所定の回転方向（図３で反時計回り方向）へ回転させる弾性力が付与されている。この場合の所定の回転方向は、チェーンベルト６の進行方向が変速比を最大にした場合に傾くダウンシフト方向へガイドレール９を回転させる方向である。したがって、チェーンベルト６は、変速比が大きくなる方向へチェーンベルト６が進行するように付勢されている。また、ガイドレール９は、チェーンベルト６が破断した場合には、弦部６ｂによる拘束力を失うことになる。その結果、ガイドレール９は、ねじりコイルばね２１の弾性力により、上記のようなダウンシフト方向へ回転する。

図３に示す例では、ガイドレール８およびガイドレール９の両方にばね部材が設けられ、破断したチェーンベルト６の進行方向をガイドする機能が備えられている。通常、チェーンベルト６の破断は、チェーンベルト６がプーリに巻き掛かり始める入口もしくは巻き掛かり終わる出口における弦部６ａまたは弦部６ｂのいずれかで発生する可能性が高い。そのため、チェーンベルト６は、破断した後にガイドレール８またはガイドレール９のいずれかに沿って進行すると考えられる。したがって、この図３に示す例のように、ガイドレール８およびガイドレール９の両方に、破断したチェーンベルト６のガイド機構を持たせることにより、チェーンベルト６が破断した場合に、より確実に、変速比が大きくなる方向へチェーンベルト６を進行させることができる。

なお、図４の（ａ）に示すように、ＣＶＴ１が最小変速比の状態で稼動する場合、プライマリプーリ３の回転数をＮin、プライマリプーリ３に対するチェーンベルト６の巻き掛かり半径をＲinとすると、チェーンベルト６の周速（進行速度）Ｖは、
Ｖ＝２π・Ｒin・Ｎin
である。したがって、この最小変速比の状態でチェーンベルト６が破断してケース７に衝突する場合の衝突エネルギＥは、チェーンベルト６の質量をｍとすると、
Ｅ＝ｍ・Ｖ^２／２
である。一方、図４の（ｂ）に示すように、ＣＶＴ１が最大変速比の状態で稼動する場合、プライマリプーリ３の回転数をＮin、プライマリプーリ３に対するチェーンベルト６の巻き掛かり半径をＲin’とすると、チェーンベルト６のベルト周速（進行速度）Ｖ’は、
Ｖ’＝２π・Ｒin’・Ｎin
である。したがって、この最大変速比の状態でチェーンベルト６が破断してケース７に衝突する場合の衝突エネルギＥ’は、
Ｅ’＝ｍ・Ｖ’^２／２
である。最大変速比の状態での巻き掛かり半径Ｒin’は、最小変速比の状態での巻き掛かり半径Ｒinよりも小さい。そのため、最大変速比の状態でのベルト周速Ｖ’は、最小変速比の状態でのベルト周速Ｖよりも遅くなり、その結果、最大変速比の状態での衝突エネルギＥ’は、最小変速比の状態での衝突エネルギＥよりも小さくなる。

上記のことから、ＣＶＴ１のチェーンベルト６が破断した場合は、破断時の変速比が小さいほど、破断したチェーンベルト６がケース７に衝突する際の衝撃力が大きくなることが分かる。したがって、このＣＶＴ１のように、チェーンベルト６が破断した場合に、ガイドレール８（および／または９）によってチェーンベルト６の進行方向を変速比が大きくなる方向へ傾けることにより、破断したチェーンベルト６がケース７に衝突する際の衝撃力を低下させることができる。そのため、破断したチェーンベルト６がプライマリプーリ３またはセカンダリプーリ５から放出されてケース７に衝突してしまうことによる打撃音や異音の発生を抑制することができる。

また、チェーンベルト６が破断した場合には、破断したチェーンベルト６の一方の端部がセカンダリプーリ５に巻き込まれてしまい、チェーンベルト６の他方の端部が鞭打ってケース７に間欠的に衝突してしまう可能性もある。例えば、ＣＶＴ１の変速比が最大変速比と比較して頻度が高い最小変速比である場合は、セカンダリプーリ５の巻き掛かり径が小径であるのに対し、プライマリプーリ３の巻き掛かり径は大径となる。その状態でチェーンベルト６が破断すると、大径側のプライマリプーリ３では、チェーンベルト６はプライマリプーリ３の最外径部から即座に外れ易い。それに対して、小径側のセカンダリプーリ５では、チェーンベルト６がセカンダリプーリ５から外れるのに時間がかかる。そのため、破断したチェーンベルト６は、プライマリプーリ３よりもセカンダリプーリ５の方に巻き込まれてしまう可能性が高い。それに対して、このＣＶＴ１では、チェーンベルト６が破断した場合に、ガイドレール８（および／または９）によってチェーンベルト６の進行方向を変速比が大きくなる方向へ傾けられることにより、セカンダリプーリ５の巻き掛かり径が大きくなる。その結果、破断したチェーンベルト６がセカンダリプーリ５に巻き込まれ難くなる。そのため、破断したチェーンベルト６がセカンダリプーリ５に巻き込まれ、上記のような鞭打ち現象によってケース７に衝突することによる打撃音や異音の発生を抑制することができる。

このＣＶＴ１は、次の図５，図６，図７に示す例のように構成することもできる。このＣＶＴ１は、チェーンベルト６が破断した場合に作動し、チェーンベルト６の進行方向が変速比を最大にした場合に傾くダウンシフト方向へガイドレール８およびガイドレール９の少なくともいずれか一方を回転させる作動装置３１を備えている。この図５，図６に示す例では、作動装置３１は、張り側の弦部６ａと接触するガイドレール８を、上記のダウンシフト方向へ回転させるように構成されている。

作動装置３１は、ロッド３２、軸３３、ねじりコイルばね３４、および、アクチュエータ３５を備えている。ロッド３２は、棒状あるいは板状に形成されている。ロッド３２の一方（図５で右側）の端部３２ａには軸穴が形成されており、ケース７に固定された軸３３にロッド３２の軸穴が嵌め込まれている。したがって、ロッド３２は、ケース７に回転可能に支持されている。ロッド３２は、所定の回転方向（図５，図６で反時計回り方向）へ回転することにより、ロッド３２の他方（図５で左側）の端部３２ｂがガイドレール８に当接するように配置されている。ただし、ロッド３２は、端部３２ｂが後述するアクチュエータ３５の係止部３５ａと係合することにより、図５，図６で反時計回り方向への回転が規制されている。すなわち、端部３２ｂと係止部３５ａとが係合している状態では、端部３２ｂとガイドレール８とは互いに離隔している。

ロッド３２には、ねじりコイルばね３４が取り付けられている。ねじりコイルばね３４は、ロッド３２を支持している前述の軸３３を案内棒とし、その軸３３にコイル部３４ａが嵌め込まれている。そして、ねじりコイルばね３４は、ばねを巻き込む方向に負荷が掛けられた状態で、一方の腕部３４ｂがロッド３２に取り付けられ、他方の腕部３４ｃがケース７に形成されたばねストッパ３６に取り付けられている。したがって、ロッド３２には、ねじりコイルばね３４により、ロッド３２を図５，図６で反時計回り方向へ回転させる弾性力が付与されている。

アクチュエータ３５は、チェーンベルト６が破断した場合に作動することにより、ロッド３２の端部３２ｂと係合する係止部３５ａを移動させ、端部３２ｂと係止部３５ａとの係合を解除するように構成されている。アクチュエータ３５は、例えば、油圧シリンダや油圧バルブ等を利用した油圧アクチュエータを用いて構成することができる。あるいは、モータの回転力を利用した電動アクチュエータや電磁石の磁気吸引力を利用した電磁アクチュエータ等を用いて構成することもできる。いずれの場合も、アクチュエータ３５は、例えば、チェーンベルト６が破断した場合に発生する機械的な力、あるいは、チェーンベルト６が破断した場合に出力される油圧信号や電気信号等を受けて作動するように構成される。

図５，図６に示す例では、アクチュエータ３５は、係止部３５ａ、および、係止部３５ａを移動させる油圧シリンダ３５ｂを備えている。油圧シリンダ３５ｂの可動ロッド３５ｃの先端に、係止部３５ａが固定されている。油圧シリンダ３５ｂは、所定の油圧が供給されることにより、可動ロッド３５ｃが作動し、係止部３５ａを、係止部３５ａと端部３２ｂとの係合を解除する方向へ移動させるように構成されている。

油圧シリンダ３５ｂには、例えば、プライマリプーリ３の油圧アクチュエータおよびセカンダリプーリ５の油圧アクチュエータの少なくともいずれか一方の油圧が基準値を超えて異常に低下した場合に、油圧シリンダ３５ｂを作動させる所定の油圧が供給されるように構成されている。ＣＶＴ１のチェーンベルト６が破断した場合は、プライマリプーリ３の油圧アクチュエータおよびセカンダリプーリ５の油圧アクチュエータの少なくともいずれか一方の油圧が、正常時に油圧が変動する範囲を超えて低下する。したがって、上記のように、プライマリプーリ３の油圧アクチュエータおよびセカンダリプーリ５の油圧アクチュエータの少なくともいずれか一方の油圧が異常に低下した場合に油圧シリンダ３５ｂが作動することにより、チェーンベルト６の破断時に、係止部３５ａと端部３２ｂとの係合が解除される。その結果、図６に示すように、ロッド３２を図５，図６で反時計回り方向へ回転させ、ガイドレール８に、ロッド３２を介して、ガイドレール８を図５，図６で時計回り方向へ付勢する弾性力を付与することができる。すなわち、ガイドレール８が接触する弦部６ａの進行方向がＣＶＴ１の変速比を最大にした場合に傾くダウンシフト方向へガイドレール８を回転させることができる。

上記のように、この図５，図６に示す例では、チェーンベルト６が破断した場合に、その破断に連動して作動装置３１が作動することにより、ガイドレール８によってチェーンベルト６の進行方向の傾きを変化させ、変速比がより大きくなる方向へチェーンベルト６を進行させることができる。したがって、ガイドレール８には、チェーンベルト６が破断した場合にのみ、上記のように回転する方向の荷重が作用する。すなわち、チェーンベルト６が正常な状態でＣＶＴ１が稼働する通常時は、ガイドレール８およびチェーンベルト６には、上記のようなダウンシフト方向へガイドレール８を回転させる荷重は作用しない。そのため、通常時にガイドレール８とチェーンベルト６とが接触してチェーンベルト６が摺動することによる摩擦損失を抑制することができる。

図７に示す例では、ＣＶＴ１は、作動することによってチェーンベルト６の進行方向が変速比を最大にした場合に傾くダウンシフト方向へガイドレール８およびガイドレール９の少なくともいずれか一方を回転させる作動機構４１と、チェーンベルト６の破断の有無を判定するとともに、作動機構４１の動作を制御するコントローラ４２とを備えている。この図７に示す例では、作動機構４１は、張り側の弦部６ａと接触するガイドレール８を、上記のダウンシフト方向へ回転させるように構成されている。

作動機構４１は、ロッド４３、軸４４、ねじりコイルばね４５、および、アクチュエータ４６を備えている。ロッド４３は、棒状あるいは板状に形成されている。ロッド４３の一方（図７で右側）の端部４３ａには軸穴が形成されており、ケース７に固定された軸４４にロッド４３の軸穴が嵌め込まれている。したがって、ロッド４３は、ケース７に回転可能に支持されている。ロッド４３は、所定の回転方向（図７で反時計回り方向）へ回転することにより、ロッド４３の他方（図７で左側）の端部４３ｂがガイドレール８に当接するように配置されている。ただし、ロッド４３は、端部４３ｂが後述するアクチュエータ４６の係止部４６ａと係合することにより、図７で反時計回り方向への回転が規制されている。すなわち、端部４３ｂと係止部４６ａとが係合している状態では、端部４３ｂとガイドレール８とは互いに離隔している。

ロッド４３には、ねじりコイルばね４５が取り付けられている。ねじりコイルばね４５は、ロッド４３を支持している前述の軸４４を案内棒とし、その軸４４にコイル部４５ａが嵌め込まれている。そして、ねじりコイルばね４５は、ばねを巻き込む方向に負荷が掛けられた状態で、一方の腕部４５ｂがロッド４３に取り付けられ、他方の腕部４５ｃがケース７に形成されたばねストッパ４７に取り付けられている。したがって、ロッド４３には、ねじりコイルばね４５により、ロッド４３を図７で反時計回り方向へ回転させる弾性力が付与されている。

アクチュエータ４６は、作動することにより、ロッド４３の端部４３ｂと係合する係止部４６ａを移動させ、端部４３ｂと係止部４６ａとの係合を解除するように構成されている。アクチュエータ４６は、例えば、油圧シリンダや油圧バルブ等を利用した油圧アクチュエータを用いて構成することができる。あるいは、モータの回転力を利用した電動アクチュエータや電磁石の磁気吸引力を利用した電磁アクチュエータ等を用いて構成することもできる。いずれの場合も、アクチュエータ４６は、例えば、チェーンベルト６が破断した場合に発生する機械的な力、あるいは、チェーンベルト６が破断した場合に出力される油圧信号や電気的信号等を受けて作動するように構成される。

図７に示す例では、アクチュエータ４６は、係止部４６ａ、および、係止部４６ａを移動させるソレノイド４６ｂを備えている。ソレノイド４６ｂの可動ロッド４６ｃの先端に、係止部４６ａが固定されている。ソレノイド４６ｂは、通電時に磁気吸引力を発生して可動ロッド４６ｃを吸引することにより、係止部４６ａを、係止部４６ａと端部４３ｂとの係合を解除する方向へ移動させるように構成されている。

コントローラ（ＥＣＵ）４２は、例えばマイクロコンピュータを主体にして構成される電子制御装置である。このコントローラ４２に、制御のための通信が可能なように、作動機構４１が接続されている。具体的には、コントローラ４２が所定の制御信号を出力することにより、電源装置（図示せず）から作動機構４１へ電力が供給され、ソレノイド４６ｂに所定の電圧が印加されるように構成されている。すなわち、コントローラ４２は、作動機構４１の動作を制御することにより、係止部４６ａと端部４３ｂとの係合を解除し、ロッド４３を図７で反時計回り方向へガイドレール８に向けて回転させるように構成されている。

コントローラ４２には、例えば、油圧センサ、位置センサ、回転数センサなどの各種センサ類からの検出信号が入力されるように構成されている。一例として、この図７に示す例では、プライマリプーリ３の油圧アクチュエータに作用する油圧を検出する油圧センサ４８、および、セカンダリプーリ５の油圧アクチュエータに作用する油圧を検出する油圧センサ４９からの検出信号がコントローラ４２に入力されるように構成されている。そして、それら入力されたデータを基に演算を行い、その演算結果を基に制御指令信号を出力するように構成されている。この図７に示す例では、コントローラ４２は、油圧センサ４８，４９からの検出信号に基づいてチェーンベルト６の破断の有無を判定する。例えば、コントローラ４２は、油圧センサ４８で検出した油圧および油圧センサ４９で検出した油圧の少なくともいずれか一方が、予め設定された閾値よりも低くなった場合に、チェーンベルト６が破断したと判定する。それと共に、コントローラ４２は、上記のようにチェーンベルト６の破断を判定した場合に、作動機構４１に対して制御指令信号を出力し、作動機構４１を作動させる。

したがって、作動機構４１は、コントローラ４２によってチェーンベルト６の破断が検知された場合に、係止部４６ａと端部４３ｂとの係合を解除するように制御される。その結果、ロッド４３を図７で反時計回り方向へ回転させ、ガイドレール８に、ガイドレール８を図７で時計回り方向へ付勢する弾性力を付与することができる。すなわち、ガイドレール８が接触する弦部６ａの進行方向がＣＶＴ１の変速比を最大にした場合に傾くダウンシフト方向へガイドレール８を回転させることができる。

上記のように、この図７に示す例では、ＣＶＴ１は、コントローラ４２により、チェーンベルト６の破断の有無を精度良く判定することができる。そして、チェーンベルト６が破断したと判定された場合に、作動機構４１の動作を制御することにより、ガイドレール８によってチェーンベルト６の進行方向の傾きを変化させ、変速比がより大きくなる方向へチェーンベルト６を進行させることができる。したがって、ガイドレール８には、チェーンベルト６が破断した場合にのみ、上記のように回転する方向の荷重が作用する。すなわち、チェーンベルト６が正常な状態でＣＶＴ１が稼働する通常時は、ガイドレール８およびチェーンベルト６には、上記のようなダウンシフト方向へガイドレール８を回転させる荷重は作用しない。そのため、通常時にガイドレール８とチェーンベルト６とが接触してチェーンベルト６が摺動することによる摩擦損失を抑制することができる。

１…ベルト式無段変速機（ＣＶＴ）、 ２…入力軸、 ３…プライマリプーリ、 ３ａ…プーリ溝、 ４…出力軸、 ５…セカンダリプーリ、 ５ａ…プーリ溝、 ６…チェーンベルト、 ６ａ，６ｂ…弦部、 ７…ケース、 ８，９…ガイドレール、 ８ａ，９ａ…ガイド部、 ８ｂ，９ｂ…支持部、 １２，２１…ねじりコイルばね（ばね部材；載荷機構）、 ３１…作動装置（載荷機構）、 ４１…作動機構、４２…コントローラ（ＥＣＵ）。

Claims (5)

1. プライマリプーリと、セカンダリプーリと、前記プライマリプーリおよび前記セカンダリプーリのそれぞれのプーリ溝に巻き掛けられて前記プライマリプーリと前記セカンダリプーリとの間で動力を伝達するチェーンベルトと、前記プライマリプーリと前記セカンダリプーリとの間で前記チェーンベルトが直線状に進行する弦部の進行方向の傾きが変速比の変更に伴い変化することに追従して回転可能に支持されるとともに、前記弦部に接触して前記チェーンベルトの振動を抑制するガイドレールと、を備え、前記プーリ溝の溝幅を変化させることによって前記変速比を変更するベルト式無段変速機において、
   前記チェーンベルトが破断した場合に前記変速比が大きくなるように前記進行方向を傾ける方向の荷重を前記ガイドレールに付与する載荷機構を備え、
   前記載荷機構は、少なくとも１つの前記ガイドレールに、前記ガイドレールが接触する前記弦部の前記進行方向が前記変速比を最大にする場合に傾く方向へ前記ガイドレールを回転させる弾性力を付与するばね部材によって構成されており、
   前記弦部は、前記チェーンベルトが進行する際に動力を伝達する張り側の弦部と、前記張り側の弦部よりも作用する張力が低い緩み側の弦部とを含み、
   前記ばね部材は、前記緩み側の弦部と接触する前記ガイドレールに、前記弾性力を付与する
   ことを特徴とするベルト式無段変速機。
2. 請求項１に記載のベルト式無段変速機において、
   前記弦部は、前記チェーンベルトが進行する際に動力を伝達する張り側の弦部と、前記張り側の弦部よりも作用する張力が低い緩み側の弦部とを含み、
   前記ばね部材は、前記張り側の弦部と接触する前記ガイドレールおよび前記緩み側の弦部と接触する前記ガイドレールの両方に、前記弾性力を付与する
   ことを特徴とするベルト式無段変速機。
3. 請求項１に記載のベルト式無段変速機において、
   前記載荷機構は、少なくとも１つの前記ガイドレールに、前記チェーンベルトが破断した場合に作動して前記ガイドレールが接触する前記弦部の前記進行方向が前記変速比を最大にする場合に傾くダウンシフト方向へ前記ガイドレールを回転させる作動装置によって構成されている
   ことを特徴とするベルト式無段変速機。
4. 請求項１に記載のベルト式無段変速機において、
   前記載荷機構は、前記ガイドレールが接触する前記弦部の前記進行方向が前記変速比を最大にする場合に傾くダウンシフト方向へ前記ガイドレールを回転させるように作動する作動機構と、前記チェーンベルトの破断の有無を判定するとともに、前記作動機構の動作を制御するコントローラとを備え、
   前記コントローラは、前記破断を判定した場合に、前記作動機構を作動させて前記ガイドレールを前記ダウンシフト方向へ回転させる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機。
5. 請求項３または４に記載のベルト式無段変速機において、
   前記弦部は、前記チェーンベルトが進行する際に動力を伝達する張り側の弦部と、前記張り側の弦部よりも作用する張力が低い緩み側の弦部とを含み、
   前記作動装置または前記作動機構は 前記張り側の弦部と接触する前記ガイドレールを、前記ダウンシフト方向へ回転させる
   ことを特徴とするベルト式無段変速機。

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