ベルト式無段変速機
【課題】ベルト式無段変速機において、簡易な構造で小型化に対応することができ、実際の変速比を正確に検出することができるようにする。
【解決手段】ベルト式無段変速機３０は、可動シーブ３４ｂの外周端部３４ｅに形成された測定面３４ｈと、外周端部３４ｅに離隔して設けられた変位センサ９０であって、測定面３４ｈと変位センサ９０との間の距離を測定する変位センサ９０とを有する。測定面３４ｈは、可動シーブ３４ｂが軸方向に移動するにつれて、測定面３４ｈと変位センサ９０との間の距離Ｈが変化するように形成される。
【解決手段】ベルト式無段変速機３０は、可動シーブ３４ｂの外周端部３４ｅに形成された測定面３４ｈと、外周端部３４ｅに離隔して設けられた変位センサ９０であって、測定面３４ｈと変位センサ９０との間の距離を測定する変位センサ９０とを有する。測定面３４ｈは、可動シーブ３４ｂが軸方向に移動するにつれて、測定面３４ｈと変位センサ９０との間の距離Ｈが変化するように形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はベルト式無段変速機に関し、特に変速比を検出する構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両を駆動する原動機の出力側に接続される変速機として、従来より、ベルト式の無段変速機（いわゆる「ＣＶＴ」：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）が知られている。
【０００３】
このベルト式無段変速機は、互いに平行に配置された２つのシャフトであるプライマリシャフト及びセカンダリシャフトと、プライマリシャフトに設けられた駆動側プーリと、セカンダリシャフトに設けられた従動側プーリとを有する。駆動側及び従動側プーリは、ともに、固定シーブとこの固定シーブに対向する可動シーブとを組み合わせて構成される。具体的には、固定シーブが、各シャフトの外周に一体に固定され、可動シーブが、その固定シーブに対して軸方向に離接可能に設けられている。
【０００４】
各プーリの固定シーブと可動シーブとの間にはＶ字形状の溝が形成される。そして、駆動側プーリのＶ溝と従動側プーリのＶ溝とに渡って無端状のベルトが巻き掛けけられている。このベルトに対し両シーブによる挟圧力を発生させるための油圧室が、各プーリにそれぞれ対応して別個に設けられる。
【０００５】
このようなベルト式無段変速機においては、各油圧室の油圧を個別に制御することにより、各プーリの可動シーブが軸方向に移動して、各プーリのＶ溝の溝幅を変更することができる。そして、このＶ溝の変更により、各プーリの径方向におけるベルトの巻き掛け位置、言い換えれば、各プーリのベルトの巻き掛け半径を変化させて、ベルト式無段変速機における変速比を無段階に変化させることができる。
【０００６】
従来のベルト式無段変速機においては、駆動側プーリの回転数と従動側プーリの回転数を検出し、これらの回転数の比から変速比、すなわちベルトの巻き掛け位置を検出する例がある。しかしながら、検出される各プーリの回転数には、各プーリに対するベルトの滑りなどの動力の伝達損失が含まれてしまい、実際の変速比（ベルトの巻き掛け位置）を正確に検出することができないという問題がある。
【０００７】
下記特許文献１には、ドライブ可動プーリ（駆動側プーリの可動シーブに相当）の位置を検出するプーリーポジションセンサと、このセンサの検出結果に基づいて実際の変速比を検出し、この実際の変速比を目標の変速比に一致させるようにドライブ可動プーリの軸方向の移動を制御する制御装置とを有する無段変速機が開示されている。
【０００８】
この特許文献１においては、プーリーポジションセンサが、ドライブ可動プーリがドライブ固定プーリ（駆動側プーリの固定シーブに相当）に対して退避する方向に設けられている。プーリーポジションセンサは、軸方向に進退可能なシャフトを有し、このシャフトの先端はドライブ可動プーリに当接している。このようなプーリーポジションセンサにおいては、ドライブ可動プーリが軸方向に移動するとともにシャフトも軸方向に移動することでプーリーポジションセンサ内の回路で生じる磁界変化を検出することにより、ドライブ可動プーリの位置を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−１８７５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記特許文献１の無段変速機においては、ドライブ可動プーリの位置に基づいて実際の変速比を検出することができる。しかしながら、車両に搭載される無段変速機の設置スペースは限定され、かつ無段変速機の小型化が要求されており、上記特許文献１のようなプーリーポジションセンサの設置スペースを十分に確保できるほどの無段変速機内部のスペースに余裕はない。具体的には、可動シーブが固定シーブに対して退避する方向には、可動シーブを軸方向に移動させるための駆動源が設けられており、上記特許文献１のようなプーリーポジションセンサの設置スペースを十分に確保することができない。
【００１１】
本発明の目的は、簡易な構造で小型化に対応することができ、実際の変速比を正確に検出することができるベルト式無段変速機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、固定シーブとこの固定シーブに対向する可動シーブとをそれぞれ備えた駆動側プーリ及び従動側プーリと、これらのプーリの間に掛け渡され、駆動側プーリの動力を従動側プーリに伝達するベルトと、を有し、可動シーブを軸方向に移動させることにより駆動側及び従動側プーリの径方向におけるベルトの巻き掛け位置を変化させて変速比を変化させるベルト式無段変速機において、可動シーブの外周端部に形成された測定面と、前記外周端部に離隔して設けられた変位センサであって、前記測定面と当該変位センサとの間の距離を測定する変位センサとを有し、前記測定面は、可動シーブが軸方向に移動するにつれて、前記測定面と前記変位センサとの間の距離が変化するように形成されることを特徴とする。
【００１３】
また、変位センサは、可動シーブの径方向に沿って設けられ、前記測定面は、軸方向に対して同じ側に傾斜するように形成されることができる。
【００１４】
また、駆動側プーリと従動側プーリとベルトとを収容するケースを有し、変位センサはケースに配置されることができる。
【００１５】
また、前記測定面は、軸方向において、可動シーブが軸方向に移動する距離と同じ長さに形成されることができる。
【００１６】
また、変位センサの検出結果に基づいて、駆動側及び従動側プーリの径方向におけるベルトの巻き掛け位置を算出するベルト位置算出手段と、ベルト位置算出手段により算出されたベルトの巻き掛け位置に基づいて、変速比を算出する変速比算出手段とを有することができる。
【００１７】
また、前記測定面は、駆動側及び従動側プーリのいずれか一方の可動シーブの外周端部に形成されることができる。
【００１８】
また、前記測定面は、固定シーブ側に向かうにつれて軸との距離が短くなるように形成されることができる。
【００１９】
また、変位センサは渦電流式であることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のベルト式無段変速機によれば、簡易な構造で小型化に対応することができ、実際の変速比を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態の車両の概略構成を示す図である。
【図２】本実施形態のベルト式無段変速機の駆動側プーリとその周辺部の概略構成を示す図である。
【図３】（ａ）は、変位センサと測定面との距離が最小である状態を示す図であり、（ｂ）は、変位センサと測定面との距離が最大である状態を示す図である。
【図４】可動シーブの変位と変位センサの検出値との関係を示す図である。
【図５】変位センサの検出値とベルトの巻き掛け位置との関係を示す図である。
【図６】ベルトの巻き掛け位置と変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】
【００２２】
以下、本発明に係るベルト式無段変速機の実施形態について、図を用いて説明する。本実施形態においては、一例として、エンジンに出力により駆動する自動車を挙げ、これに搭載されるベルト式無段変速機について説明する。なお、本発明は、エンジンの出力により駆動する自動車に搭載されるベルト式無段変速機に限らず、モータの出力により駆動する自動車に搭載される自動車、例えばハイブリッド自動車や電気自動車に搭載されるベルト式無段変速機にも適用することができる。
【００２３】
まず、ベルト式無段変速機３０を搭載する車両の概略構成について図１を用いて説明する。車両は、原動機としてエンジン１を有する。エンジン１は、動力伝達系２を介して車輪３に接続されている。エンジン１と動力伝達系２は、エンジン制御装置（ＥＣＵ）４により制御される。エンジン１の動力が、動力伝達系２を介して車輪３に伝達されることにより、車両が走行する。
【００２４】
動力伝達系２は、クラッチとしてのトルクコンバータ１０と、前後進切り替え機構２０と、ベルト式無段変速機３０と、減速機構４０と、差動装置５０とを有する。以下、これらの構成について簡単に説明する。
【００２５】
トルクコンバータ１０は、エンジン１の出力軸であるクランクシャフト１ａに接続される。トルクコンバータ１０は、ポンプインペラ１３ａとタービンランナ１３ｂとの回転速度差が大きいときにトルク増幅機として機能し、ポンプインペラ１３ａとタービンランナ１３ｂとの回転速度差が小さくなると、流体継手として機能する。
【００２６】
トルクコンバータ１０の動作について説明する。クランクシャフト１ａの回転に伴い、ドライブプレート１１及びフロントカバー１２を介してポンプインペラ１３ａが回転する。そして、オイルポンプ１４から供給される作動液の流れにより、タービンランナ１３ｂがポンプインペラ１３ａに引きずられるようにして回転し始める。ポンプインペラ１３ａとタービンランナ１３ｂとの回転速度差が大きいとき、ステータ１３ｃは、ポンプインペラ１３ａの回転を助ける方向に作動液の流れを変換する。
【００２７】
そして、車両の発進後、車速が所定速度に到達すると、ロックアップクラッチ１５が作動し、エンジン１からフロントカバー１２に伝達された動力が入力シャフト１６に機械的にかつ直接に伝達されるようになる。また、フロントカバー１２から入力シャフト１６に伝達されるトルクの変動は、ダンパ機構１７によって吸収される。
【００２８】
前後進切り替え機構２０は、入力シャフト１６を介してトルクコンバータ１０に接続される。前後進切り替え機構２０は、ダブルピニオン形式の遊星歯車機構２１と、フォワードクラッチ２２と、リバースブレーキ２３とを有する。
【００２９】
遊星歯車機構２１のサンギヤ２１ａが入力シャフト１６に接続されている。また、遊星歯車機構２１のキャリア２１ｂがベルト式無段変速機３０のプライマリシャフト（駆動側シャフト）３１に接続されている。フォワードクラッチ２２およびリバースブレーキ２３を制御することにより、動力伝達経路が変更されて、前進回転動力（正回転方向）や後進回転動力（逆回転方向）に切り替えることができる。
【００３０】
ベルト式無段変速機３０は、入力軸（駆動軸）であるプライマリシャフト３１の回転速度を無段階に変速して出力軸（被駆動軸）であるセカンダリシャフト３２に伝達する装置である。ベルト式無段変速機３０は、プライマリシャフト３１に設けられたプライマリプーリ（駆動側プーリ）３４と、セカンダリシャフト３２に設けられたセカンダリプーリ（従動側プーリ）３５と、これらのプーリ３４，３５の間に掛け渡され、プライマリプーリ３４の動力をセカンダリプーリ３５に伝達するベルト３３とを有する。ベルト３３は、多数の金属製の駒および複数本のスチールリングを有して無端状に構成される。
【００３１】
プライマリシャフト３１およびセカンダリシャフト３２は、例えば鉄等の金属からなる。プライマリシャフト３１は、トルクコンバータ１０の入力シャフト１６とほぼ同軸となるように、ベアリング６１，６２を介して動力伝達系２のハウジング８０に回転可能に支持されている。セカンダリシャフト３２は、プライマリシャフト３１と平行となるように、ベアリング６３，６４ を介してハウジング８０に回転可能に支持されている。
【００３２】
プライマリプーリ３４は、固定シーブ３４ａと、固定シーブ３４ａに対向する可動シーブ３４ｂとを組み合わせて構成される。具体的には、プライマリプーリ３４は、プライマリシャフト３１の外周に一体に形成される固定シーブ３４ａと、固定シーブ３４ａに対向し、プライマリシャフト３１の外周に軸方向に変位可能に装着される可動シーブ３４ｂとから構成されており、固定シーブ３４ａと可動シーブ３４ｂとによりベルト３３が挟持される。
【００３３】
そして、油圧アクチュエータ３６により可動シーブ３４ｂを駆動することにより、両シーブ３４ａ，３４ｂ間のＶ溝幅が変更される。これにより、プライマリプーリ３４の径方向におけるベルト３３の巻き掛け位置、言い換えれば、プライマリプーリ３４のベルト３３の巻き掛け半径が変更される。
【００３４】
一方、セカンダリプーリ３５は、固定シーブ３５ａと、固定シーブ３５ａに対向する可動シーブ３５ｂとを組み合わせて構成される。具体的には、セカンダリプーリ３５は、セカンダリシャフト３２の外周に一体に形成される固定シーブ３５ａと、固定シーブ３５ａに対向し、セカンダリシャフト３２の外周に軸方向に変位可能に装着される可動シーブ３５ｂとから構成されており、固定シーブ３５ａと可動シーブ３５ｂとによりベルト３３が挟持される。
【００３５】
そして、油圧アクチュエータ３７により可動シーブ３５ｂを駆動することにより、両シーブ３５ａ，３５ｂ間のＶ溝幅が変更される。これにより、セカンダリプーリ３５の径方向におけるベルト３３の巻き掛け位置、言い換えれば、セカンダリプーリ３５のベルト３３の巻き掛け半径が変更される。
【００３６】
このように、ベルト式無段変速機３０においては、可動シーブ３４ｂ，３５ｂを固定シーブ３４ａ，３５ａに向かってそれぞれ進退移動させて、各プーリ３４，３５のＶ溝幅を調整することにより、各プーリ３４，３５の径方向におけるベルト３３の巻き掛け位置を変更して、このベルト式無段変速機３０による変速比を変化させることができる。なお、本実施形態におけるベルト式無段変速機３０の具体的な構成については後述する。
【００３７】
減速機構４０は、セカンダリシャフト３２を介してベルト式無段変速機３０に接続されている。減速機構４０は、互いに噛合する二つのカウンタドリブンギヤ４１，４２と、ファイナルドライブギヤ４３とを有する。第１のカウンタドリブンギヤ４１は、ベルト式無段変速機３０のセカンダリシャフト３２に接続されるシャフト４４に固定されている。第２のカウンタドリブンギヤ４２およびファイナルドライブギヤ４３は、セカンダリシャフト３２とほぼ平行に配置されたインターミディエートシャフト４５にそれぞれ軸方向に離隔して固定される。シャフト４４は、ベアリング６５，６６を介してハウジング８０に回転可能に支持される、また、インターミディエートシャフト４５は、ベアリング６７，６８を介してハウジング８０に回転可能に支持される。
【００３８】
差動装置５０は、上述した減速機構４０から伝達された回転動力を左右一対のアクスルシャフト５１，５２に連結される車輪３に適宜の比率で分配して伝達する装置であり、デフケース５３内に配置されている。
【００３９】
次に、ベルト式無段変速機３０の具体的な構成について、図２を用いて説明する。図２は、プライマリプーリ３４およびその周辺部の具体的な構成を示す図である。図２の上半分には、プライマリプーリ３４に対するベルト３３の巻き掛け半径を小さくした状態が示されおり、図２の下半分にはプライマリプーリ３４に対するベルト３３の巻き掛け半径を大きくした状態が示されている。なお、セカンダリプーリ３５およびその周辺部の具体的な構成は、プライマリプーリ３４およびその周辺部の具体的な構成とほぼ重複するため、図示を省略し、詳細な説明を省略する。
【００４０】
ベルト式無段変速機３０のケース８１には、プライマリシャフト３１と、プライマリプーリ３４と、ベルト３３とが収容される。ケース８１は、例えば、アルミニウム合金等の金属からなる。本実施形態のケース８１は、動力伝達系２のハウジング８０の一部であるが、ハウジング８０から分離されていてもよい。
【００４１】
プライマリシャフト３１の端部には、トルクコンバータ１０の入力シャフト１６が連結されている。ここで、プライマリシャフト３１の端部であって、入力シャフト１６が連結されている端部のことを、以降、先端部３１ａと記す。そして、プライマリシャフト３１のもう一方の端部のことを、以降、後端部３１ｂと記す。
【００４２】
プライマリシャフト３１は、ケース８１に回転可能に支持されている。具体的には、プライマリシャフト３１の先端部３１ａがベアリング６１を介してケース８１に回転可能に支持され、プライマリシャフト３１の後端部３１ｂがベアリング６２を介してケース８１に回転可能に支持されている。
【００４３】
プライマリシャフト３１には、ベアリング６１とベアリング６２との間にプライマリプーリ３４と後述するシリンダ部材７５とが配置されている。具体的には、プライマリシャフト３１の先端部３１ａから後端部３１ｂに向けて、プライマリプーリ３４の固定シーブ３４ａと、プライマリプーリ３４の可動シーブ３４ｂと、シリンダ部材７５とが順に配置されている。これにより、プライマリシャフト３１とプライマリプーリ３４とシリンダ部材７５が、ケース８１に対し軸線Ａを中心として回転可能になっている。
【００４４】
プライマリシャフト３１の後端部３１ｂには、ロックナット３１ｃが締め付けられている。このロックナット３１ｃの締め付けにより、プライマリシャフト３１上に設けられる可動シーブ３４ｂと、シリンダ部材７５と、ベアリング６２とが一体的に組み付けられる。
【００４５】
プライマリシャフト３１の内部には、軸方向に延びる油路７１が形成されている。この油路７１は、プライマリシャフト３１の後端部３１ｂの端面に開口しており、この油路７１には、図示しない油圧回路からの作動油が油圧アクチュエータ３６を介して流通される。油路７１には、プライマリシャフト３１の径方向に延びてこのプライマリシャフト３１の外周面に開口する油路７２，７３がそれぞれ連通されている。
【００４６】
固定シーブ３４ａは、プライマリシャフト３１の外周に一体的に形成されている。一方、可動シーブ３４ｂは、固定シーブ３４ａに向かって進退移動可能に設けられている。具体的には、可動シーブ３４ｂは、厚肉の内筒部３４ｃと、この内筒部３４ｃにおける固定シーブ３４ａ側の端部に連続して形成されて固定シーブ３４ａとの間でＶ溝を形成する半径方向部３４ｄと、半径方向部３４ｄの外周側の端部（以降、単に外周端部と記す）３４ｅの近傍位置から軸方向の後端部３１ｂ側に向かって、すなわちシリンダ部材７５の外周部分７５ｂに向かって延びる外側筒部３４ｆとを備えている。この外側筒部３４ｆの端部には、これの外周面がシリンダ部材７５の外周部分７５ｂの内周面に当接する環状突起部３４ｇが形成されている。この環状突起部３４ｇの外周囲には、樹脂製のシールリング（図示せず）が取り付けられている。また、内筒部３４ｃには、径方向の内外を貫通する貫通孔３４ｊが形成されている。貫通孔３４ｊは、後述する油圧室７０を形成する内壁面に開口している。
【００４７】
また、可動シーブ３４ｂの内筒部３４ｃの内周面には、軸方向に延びる溝（図示せず）が形成されている。一方、プライマリシャフト３１の外周面には、軸方向に延びる溝（図示せず）が形成されている。これら溝は、周方向に所定間隔をおいて複数形成されている。そして、可動シーブ３４ｂ側の溝３とプライマリシャフト３１側の溝とが周方向で同一の位相となるように、可動シーブ３４ｂとプライマリシャフト３１とが位置決めされ、両溝に跨って複数のボール（図示せず）が配置されている。これにより、可動シーブ３４ｂは、プライマリシャフト３１に対し、言い換えれば、このプライマリシャフト３１上の固定シーブ３４ａに対し、軸方向には滑らかに相対移動可能となっているが、円周方向には相対移動が不可能となっている。
【００４８】
シリンダ部材７５は、可動シーブ３４ｂとベアリング６２との間に装着される環状の部材である。シリンダ部材７５は、プライマリシャフト３１の後端部３１ｂに嵌め込まれるとともに、径方向外側に延びる半径方向部７５ａと、半径方向部７５ａにつながり、可動シーブ３４ｂの環状突起部３４ｇに当接する円筒状の外周部分７５ｂとを有している。そして、可動シーブ３４ｂとシリンダ部材７５とにより囲まれた空間が、ベルト３３に対し両シーブ３４ａ，３４ｂによる挟圧力を発生させるための油圧室７０として形成されている。
【００４９】
油圧室７０には、油路７１を介して油圧アクチュエータ３６からの油圧が供給される。ここで、図２の上半分に示される場合には油路７３および貫通孔３４ｊを経て、図２の下半分に示される場合には油路７４を経て、油圧アクチュエータ３６からの油圧がそれぞれ供給されるようになっている。油圧室７０内の油圧力は、可動シーブ３４ｂに対し固定シーブ３４ａ側に向かって作用している。そして、油圧室７０内の油圧力が可動シーブ３４ｂに作用すると、可動シーブ３４ｂが固定シーブ３４ａ側に向かう押圧力を受け、これにより、両シーブ３４ａ，３４ｂによる挟圧力がベルト３３に対して付与される。
【００５０】
また、油圧室７０内の油圧力に応じて、可動シーブ３４ｂのプライマリシャフト３１上の軸方向に対する位置が定まり、油圧室７０内の油圧力が変化すると、可動シーブ３４ｂがプライマリシャフト３１上で固定シーブ３４ａに向かって進退移動する。これにともない、両シーブ３４ａ，３４ｂ間のＶ溝幅が変更される。具体的には、油圧室７０内の油圧力が上昇すると、可動シーブ３４ｂがプライマリシャフト３１上を先端部３１ａ側に向けて移動する。これにより、可動シーブ３４ｂが固定シーブ３４ａに向かって前進（接近）して、図２の下半分に示されるように、Ｖ溝幅が狭くなり、ベルト３３の巻き掛け半径が大きくなる。一方、油圧室７０内の油圧力が下降すると、可動シーブ３４ｂがプライマリシャフト３１上を後端部３１ｂ側に向けて移動する。これにより、可動シーブ３４ｂが固定シーブ３４ａから後退（離間）して、図２の上半分に示されるように、Ｖ溝幅が広くなり、ベルト３３の巻き掛け半径が小さくなる。
【００５１】
このように、油圧アクチュエータ３６で油圧力を制御することにより、可動シーブ３４ｂがプライマリシャフト３１上を軸方向に移動してＶ溝幅が変化する。同様に、図２に示されないが、油圧アクチュエータ３７で油圧力を制御することにより、可動シーブ３５ｂもセカンダリシャフト３２上を軸方向に移動してＶ溝幅が変化する。プライマリプーリ３４とセカンダリプーリ３５に形成される両Ｖ溝幅は、ベルト３３の長さに合わせるように、一方のＶ溝幅が拡大すれば、他方のＶ溝幅が縮小するように互いに関連付けられて制御される。これにより、プライマリプーリ３４とセカンダリプーリ３５の間に変速比を無段階に変化させつつ、プライマリプーリ３４の動力を、ベルト３３を介してセカンダリプーリ３５に伝達することができる。
【００５２】
本実施形態のベルト式無段変速機３０は、プライマリプーリ３４の可動プーリ３４ｂの外周端部３４ｅに形成された測定面３４ｈと、外周端部３４ｅに離隔して設けられた変位センサ９０であって、このセンサ９０と測定面３４ｈとの間の距離Ｈを測定する変位センサ９０とを有する。そして、測定面３４ｈは、可動シーブ３４ｂが軸方向に移動するにつれて、測定面３４ｈと変位センサ９０との間の距離Ｈが変化するように形成される。以下、測定面３４ｈと変位センサ９０の具体的な構成について説明する。
【００５３】
測定面３４ｈは、外周端部３４ｅの外周面に形成される。そして、測定面３４ｈは、軸方向において、可動シーブ３４ｄが軸方向に移動する距離Ｌと同じ長さ、または、それより長く形成される。これにより、変位センサ９０は、可動シーブ３４ｄが軸方向に移動する範囲における、測定面３４ｈと変位センサ９０との間の距離Ｈを全て測定することができる。
【００５４】
また、測定面３４ｈは、固定シーブ３４ａ側に向かうにつれて軸線Ａとの距離が短くなるように形成されている。これにより、可動シーブ３４ｂが軸方向に移動するにつれて、測定面３４ｈと変位センサ９０との間の距離Ｈを変化させることができる。なお、軸方向における測定面３４ｈの断面形状は、直線であっても、曲線であってもよい。本実施形態においては、測定面３４ｈが、固定シーブ３４ａ側に向かうにつれて軸線Ａとの距離が短くなるように形成される場合について説明したが、この構成に限定されない。測定面３４ｈが、軸方向に対して同じ側に傾斜するように形成されていれば、シリンダ部材７５側に向かうにつれて軸線Ａとの距離が短くなるように形成されてもよい。このように、測定面３４ｈが、軸方向に対して同じ側に傾斜するように形成されることにより、簡易な構造で、可動シーブ３４ｂが軸方向に移動するにつれて、測定面３４ｈと変位センサ９０との間の距離Ｈを確実に変化させることができる。
【００５５】
変位センサ９０は、ケース８１に、可動シーブ３４ｂの径方向に沿って配置される。変位センサ９０は、非接触型の変位センサであり、例えば渦電流式である。変位センサ９０は、測定面３４ｈに磁界を付与し、測定面３４ｈに生じた渦電流によるインピーダンス変化を、変位センサ９０内のコイル（図示せず）で求めることにより、可動シーブ３４ｂの軸方向の移動に応じて変化する測定面３４ｅと変位センサ９０との間の距離Ｈを検出する。このような構成により、従来技術で述べたようにポジションセンサの設置スペース、特に可動シーブが固定シーブに対して退避する方向に設置スペースを確保することができなくても、ケース８１を大型化することなく、変位センサ９０の設置スペースを確保することができる。なお、本実施形態の変位センサ９０が渦電流式である場合について説明したが、この構成に限定されない。非接触型の変位センサであれば、例えば静電容量式、光学式、超音波式などの変位センサを使用することができる。ただし、渦電流式の変位センサは、センサ自体の構成が他のタイプのセンサよりもコンパクトであり、ベルト式無段変速機３０の小型化に対応することができ、センサ自体の取り付けを容易に行うことができる。
【００５６】
ベルト式無段変速機３０は、油圧アクチュエータ３６を制御し、変速比を変化させる制御部９１を有する。制御部９１は、一つの態様では、ハードウェア資源とソフトウェアとの協働により実現され、例えば電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）である。具体的には、制御部９１の機能は、記録媒体に記録された制御プログラムがメインメモリに読み出されてＣＰＵ（Central Processing Unit）により実行されることによって実現される。制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されて提供されることも可能であり、また、データ信号として通信により提供されることも可能である。ただし、制御部９１は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。また、制御部９１は、物理的に１つの装置により実現されてもよいし、複数の装置により実現されてもよい。
【００５７】
制御部９１は、変位センサ９０に接続されている。制御部９１は、変位センサ９０の検出結果に基づいて、プライマリプーリ３４及びセカンダリプーリ３５の径方向におけるベルト３３の巻き掛け位置を算出するベルト位置算出手段（図示せず）と、ベルト位置算出手段により算出されたベルト３３の巻き掛け位置に基づいて、変速比を算出する変速比算出手段（図示せず）とを有する。制御部９１は、変速比算出手段が算出した変速比（実変速比）と、車両に要求される変速比（要求変速比）とを比較し、実変速比が要求変速比になるように油圧アクチュエータ３６を制御する。
【００５８】
次に、距離Ｈと変速比との関係について、図３から６を用いて説明する。
【００５９】
図３（ａ）には、軸方向における可動シーブ３４ｂの移動範囲において、可動シーブ３４ｂが最も先端部３１ａ側、すなわち固定シーブ３４ａに最も近づいて位置している状態が示されている。このとき、変位センサ９０と測定面３４ｈとの距離Ｈが最小の距離Ｈｍｉｎになる。一方、図３（ｂ）には、軸方向における可動シーブ３４ｂの移動範囲において、可動シーブ３４ｂが最も後端部３１ｂ側、すなわち固定シーブ３４ａから最も離れて位置している状態が示されている。このとき、変位センサ９０と測定面３４ｈとの距離Ｈが最大の距離Ｈｍａｘになる。図４に示されるように、可動シーブ３４ｂが先端部３１ａ側から後端部３１ｂ側に移動するにつれて、距離Ｈは最小の距離Ｈｍｉｎから最大の距離Ｈｍａｘへと徐々に大きくなる。
【００６０】
ベルト位置算出手段は、変位センサ９０により検出された距離Ｈとベルト３３の巻き掛け位置と対応付けたマップを記憶している。このマップについて図５を用いて説明する。距離Ｈが最小の距離Ｈｍｉｎのとき、可動シーブ３４ｂが固定シーブ３４ａに最も近づいた状態であるため、Ｖ溝幅が最も狭くなり、ベルト３３の巻き掛け半径が最大となる。一方、距離Ｈが最大の距離Ｈｍａｘのとき、可動シーブ３４ｂが固定シーブ３４ａから最も離れた状態であるため、Ｖ溝幅が最も広くなり、ベルト３３の巻き掛け半径が最小となる。そして、図５には、距離Ｈが大きくなるにつれて、ベルト３３の巻き掛け位置、すなわち巻き掛け半径が徐々に小さくなることが示されている。このように設定されたマップを用いることにより、ベルト位置算出手段は、変位センサ９０により検出された距離Ｈに基づいて、ベルト３３の巻き掛け位置を算出することができる。
【００６１】
変速比算出手段は、ベルト位置算出手段により算出されたベルト３３の巻き掛け位置と変速比とを対応付けたマップを記憶している。このマップについて図５を用いて説明する。ベルト３３の巻き掛け位置、すなわちプライマリプーリ３４におけるベルト３３の巻き掛け半径が最小のとき、セカンダリプーリ３５におけるベルト３３の巻き掛け半径が最大になる。これにより、変速比が最大になる。すなわち、プライマリプーリ３４からセカンダリプーリ３５へ動力が伝達されるときに減速される回転速度が最も大きい。一方、ベルト３３の巻き掛け位置、すなわちプライマリプーリ３４におけるベルト３３の巻き掛け半径が最大のとき、セカンダリプーリ３５におけるベルト３３の巻き掛け半径が最小になる。これにより、変速比が最小になる。すなわち、プライマリプーリ３４からセカンダリプーリ３５へ動力が伝達されるときに減速される回転速度が最も小さい。そして、図６には、ベルト３３の巻き掛け位置、すなわち巻き掛け半径が大きくなるにつれて、変速比が徐々に小さくなることが示されている。このように設定されたマップを用いることにより、変速比算出手段は、ベルト位置算出手段により算出されたベルト３３の巻き掛け位置に基づいて、変速比を算出することができる。
【００６２】
本実施形態のベルト式無段変速機３０によれば、従来のベルト式無段変速機の構造を大幅に変更することなく、可動プーリ３４ｂの外周端部３４ｅに測定面３４ｈを形成し、外周端部３４ｅに対し離隔して変位センサ９０を設けるだけで、実際の変速比を正確に検出することができる。しかも、測定面３４ｈと変位センサ９０は、大きな設置スペースを確保する必要が無く簡易な構造であるため、ベルト式無段変速機３０の小型化に対応することができる。
【００６３】
本実施形態においては、プライマリプーリ３４の可動プーリ３４ｂの外周端部３４ｅに離隔して設けられた変位センサ９０が、これと外周端部３４ｅに形成された測定面３４ｈとの間の距離Ｈを測定して、変速比を検出する場合について説明したが、この構成に限定されない。プライマリプーリ３４の可動プーリ３４ｂの移動にともない、セカンダリプーリ３５の可動プーリ３５ｂも移動するので、変位センサ９０が可動プーリ３５ｂの外周端部に離隔して設けられ、変位センサ９０が、これと可動プーリ３５ｂの外周端部に形成された測定面との間の距離Ｈを測定して、変速比を検出することもできる。
【符号の説明】
【００６４】
３０ ベルト式無段変速機、３１ プライマリシャフト、３２ セカンダリシャフト、３３ ベルト、３４ プライマリプーリ、３４ａ，３５ａ 固定シーブ、３４ｂ，３５ｂ 可動シーブ、３４ｅ 外周端部、３４ｈ 測定面、３５ セカンダリプーリ、８１ ケース、９０ 変位センサ、９１ 制御部。
【技術分野】
【０００１】
本発明はベルト式無段変速機に関し、特に変速比を検出する構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両を駆動する原動機の出力側に接続される変速機として、従来より、ベルト式の無段変速機（いわゆる「ＣＶＴ」：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）が知られている。
【０００３】
このベルト式無段変速機は、互いに平行に配置された２つのシャフトであるプライマリシャフト及びセカンダリシャフトと、プライマリシャフトに設けられた駆動側プーリと、セカンダリシャフトに設けられた従動側プーリとを有する。駆動側及び従動側プーリは、ともに、固定シーブとこの固定シーブに対向する可動シーブとを組み合わせて構成される。具体的には、固定シーブが、各シャフトの外周に一体に固定され、可動シーブが、その固定シーブに対して軸方向に離接可能に設けられている。
【０００４】
各プーリの固定シーブと可動シーブとの間にはＶ字形状の溝が形成される。そして、駆動側プーリのＶ溝と従動側プーリのＶ溝とに渡って無端状のベルトが巻き掛けけられている。このベルトに対し両シーブによる挟圧力を発生させるための油圧室が、各プーリにそれぞれ対応して別個に設けられる。
【０００５】
このようなベルト式無段変速機においては、各油圧室の油圧を個別に制御することにより、各プーリの可動シーブが軸方向に移動して、各プーリのＶ溝の溝幅を変更することができる。そして、このＶ溝の変更により、各プーリの径方向におけるベルトの巻き掛け位置、言い換えれば、各プーリのベルトの巻き掛け半径を変化させて、ベルト式無段変速機における変速比を無段階に変化させることができる。
【０００６】
従来のベルト式無段変速機においては、駆動側プーリの回転数と従動側プーリの回転数を検出し、これらの回転数の比から変速比、すなわちベルトの巻き掛け位置を検出する例がある。しかしながら、検出される各プーリの回転数には、各プーリに対するベルトの滑りなどの動力の伝達損失が含まれてしまい、実際の変速比（ベルトの巻き掛け位置）を正確に検出することができないという問題がある。
【０００７】
下記特許文献１には、ドライブ可動プーリ（駆動側プーリの可動シーブに相当）の位置を検出するプーリーポジションセンサと、このセンサの検出結果に基づいて実際の変速比を検出し、この実際の変速比を目標の変速比に一致させるようにドライブ可動プーリの軸方向の移動を制御する制御装置とを有する無段変速機が開示されている。
【０００８】
この特許文献１においては、プーリーポジションセンサが、ドライブ可動プーリがドライブ固定プーリ（駆動側プーリの固定シーブに相当）に対して退避する方向に設けられている。プーリーポジションセンサは、軸方向に進退可能なシャフトを有し、このシャフトの先端はドライブ可動プーリに当接している。このようなプーリーポジションセンサにおいては、ドライブ可動プーリが軸方向に移動するとともにシャフトも軸方向に移動することでプーリーポジションセンサ内の回路で生じる磁界変化を検出することにより、ドライブ可動プーリの位置を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−１８７５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記特許文献１の無段変速機においては、ドライブ可動プーリの位置に基づいて実際の変速比を検出することができる。しかしながら、車両に搭載される無段変速機の設置スペースは限定され、かつ無段変速機の小型化が要求されており、上記特許文献１のようなプーリーポジションセンサの設置スペースを十分に確保できるほどの無段変速機内部のスペースに余裕はない。具体的には、可動シーブが固定シーブに対して退避する方向には、可動シーブを軸方向に移動させるための駆動源が設けられており、上記特許文献１のようなプーリーポジションセンサの設置スペースを十分に確保することができない。
【００１１】
本発明の目的は、簡易な構造で小型化に対応することができ、実際の変速比を正確に検出することができるベルト式無段変速機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、固定シーブとこの固定シーブに対向する可動シーブとをそれぞれ備えた駆動側プーリ及び従動側プーリと、これらのプーリの間に掛け渡され、駆動側プーリの動力を従動側プーリに伝達するベルトと、を有し、可動シーブを軸方向に移動させることにより駆動側及び従動側プーリの径方向におけるベルトの巻き掛け位置を変化させて変速比を変化させるベルト式無段変速機において、可動シーブの外周端部に形成された測定面と、前記外周端部に離隔して設けられた変位センサであって、前記測定面と当該変位センサとの間の距離を測定する変位センサとを有し、前記測定面は、可動シーブが軸方向に移動するにつれて、前記測定面と前記変位センサとの間の距離が変化するように形成されることを特徴とする。
【００１３】
また、変位センサは、可動シーブの径方向に沿って設けられ、前記測定面は、軸方向に対して同じ側に傾斜するように形成されることができる。
【００１４】
また、駆動側プーリと従動側プーリとベルトとを収容するケースを有し、変位センサはケースに配置されることができる。
【００１５】
また、前記測定面は、軸方向において、可動シーブが軸方向に移動する距離と同じ長さに形成されることができる。
【００１６】
また、変位センサの検出結果に基づいて、駆動側及び従動側プーリの径方向におけるベルトの巻き掛け位置を算出するベルト位置算出手段と、ベルト位置算出手段により算出されたベルトの巻き掛け位置に基づいて、変速比を算出する変速比算出手段とを有することができる。
【００１７】
また、前記測定面は、駆動側及び従動側プーリのいずれか一方の可動シーブの外周端部に形成されることができる。
【００１８】
また、前記測定面は、固定シーブ側に向かうにつれて軸との距離が短くなるように形成されることができる。
【００１９】
また、変位センサは渦電流式であることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のベルト式無段変速機によれば、簡易な構造で小型化に対応することができ、実際の変速比を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態の車両の概略構成を示す図である。
【図２】本実施形態のベルト式無段変速機の駆動側プーリとその周辺部の概略構成を示す図である。
【図３】（ａ）は、変位センサと測定面との距離が最小である状態を示す図であり、（ｂ）は、変位センサと測定面との距離が最大である状態を示す図である。
【図４】可動シーブの変位と変位センサの検出値との関係を示す図である。
【図５】変位センサの検出値とベルトの巻き掛け位置との関係を示す図である。
【図６】ベルトの巻き掛け位置と変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】
【００２２】
以下、本発明に係るベルト式無段変速機の実施形態について、図を用いて説明する。本実施形態においては、一例として、エンジンに出力により駆動する自動車を挙げ、これに搭載されるベルト式無段変速機について説明する。なお、本発明は、エンジンの出力により駆動する自動車に搭載されるベルト式無段変速機に限らず、モータの出力により駆動する自動車に搭載される自動車、例えばハイブリッド自動車や電気自動車に搭載されるベルト式無段変速機にも適用することができる。
【００２３】
まず、ベルト式無段変速機３０を搭載する車両の概略構成について図１を用いて説明する。車両は、原動機としてエンジン１を有する。エンジン１は、動力伝達系２を介して車輪３に接続されている。エンジン１と動力伝達系２は、エンジン制御装置（ＥＣＵ）４により制御される。エンジン１の動力が、動力伝達系２を介して車輪３に伝達されることにより、車両が走行する。
【００２４】
動力伝達系２は、クラッチとしてのトルクコンバータ１０と、前後進切り替え機構２０と、ベルト式無段変速機３０と、減速機構４０と、差動装置５０とを有する。以下、これらの構成について簡単に説明する。
【００２５】
トルクコンバータ１０は、エンジン１の出力軸であるクランクシャフト１ａに接続される。トルクコンバータ１０は、ポンプインペラ１３ａとタービンランナ１３ｂとの回転速度差が大きいときにトルク増幅機として機能し、ポンプインペラ１３ａとタービンランナ１３ｂとの回転速度差が小さくなると、流体継手として機能する。
【００２６】
トルクコンバータ１０の動作について説明する。クランクシャフト１ａの回転に伴い、ドライブプレート１１及びフロントカバー１２を介してポンプインペラ１３ａが回転する。そして、オイルポンプ１４から供給される作動液の流れにより、タービンランナ１３ｂがポンプインペラ１３ａに引きずられるようにして回転し始める。ポンプインペラ１３ａとタービンランナ１３ｂとの回転速度差が大きいとき、ステータ１３ｃは、ポンプインペラ１３ａの回転を助ける方向に作動液の流れを変換する。
【００２７】
そして、車両の発進後、車速が所定速度に到達すると、ロックアップクラッチ１５が作動し、エンジン１からフロントカバー１２に伝達された動力が入力シャフト１６に機械的にかつ直接に伝達されるようになる。また、フロントカバー１２から入力シャフト１６に伝達されるトルクの変動は、ダンパ機構１７によって吸収される。
【００２８】
前後進切り替え機構２０は、入力シャフト１６を介してトルクコンバータ１０に接続される。前後進切り替え機構２０は、ダブルピニオン形式の遊星歯車機構２１と、フォワードクラッチ２２と、リバースブレーキ２３とを有する。
【００２９】
遊星歯車機構２１のサンギヤ２１ａが入力シャフト１６に接続されている。また、遊星歯車機構２１のキャリア２１ｂがベルト式無段変速機３０のプライマリシャフト（駆動側シャフト）３１に接続されている。フォワードクラッチ２２およびリバースブレーキ２３を制御することにより、動力伝達経路が変更されて、前進回転動力（正回転方向）や後進回転動力（逆回転方向）に切り替えることができる。
【００３０】
ベルト式無段変速機３０は、入力軸（駆動軸）であるプライマリシャフト３１の回転速度を無段階に変速して出力軸（被駆動軸）であるセカンダリシャフト３２に伝達する装置である。ベルト式無段変速機３０は、プライマリシャフト３１に設けられたプライマリプーリ（駆動側プーリ）３４と、セカンダリシャフト３２に設けられたセカンダリプーリ（従動側プーリ）３５と、これらのプーリ３４，３５の間に掛け渡され、プライマリプーリ３４の動力をセカンダリプーリ３５に伝達するベルト３３とを有する。ベルト３３は、多数の金属製の駒および複数本のスチールリングを有して無端状に構成される。
【００３１】
プライマリシャフト３１およびセカンダリシャフト３２は、例えば鉄等の金属からなる。プライマリシャフト３１は、トルクコンバータ１０の入力シャフト１６とほぼ同軸となるように、ベアリング６１，６２を介して動力伝達系２のハウジング８０に回転可能に支持されている。セカンダリシャフト３２は、プライマリシャフト３１と平行となるように、ベアリング６３，６４ を介してハウジング８０に回転可能に支持されている。
【００３２】
プライマリプーリ３４は、固定シーブ３４ａと、固定シーブ３４ａに対向する可動シーブ３４ｂとを組み合わせて構成される。具体的には、プライマリプーリ３４は、プライマリシャフト３１の外周に一体に形成される固定シーブ３４ａと、固定シーブ３４ａに対向し、プライマリシャフト３１の外周に軸方向に変位可能に装着される可動シーブ３４ｂとから構成されており、固定シーブ３４ａと可動シーブ３４ｂとによりベルト３３が挟持される。
【００３３】
そして、油圧アクチュエータ３６により可動シーブ３４ｂを駆動することにより、両シーブ３４ａ，３４ｂ間のＶ溝幅が変更される。これにより、プライマリプーリ３４の径方向におけるベルト３３の巻き掛け位置、言い換えれば、プライマリプーリ３４のベルト３３の巻き掛け半径が変更される。
【００３４】
一方、セカンダリプーリ３５は、固定シーブ３５ａと、固定シーブ３５ａに対向する可動シーブ３５ｂとを組み合わせて構成される。具体的には、セカンダリプーリ３５は、セカンダリシャフト３２の外周に一体に形成される固定シーブ３５ａと、固定シーブ３５ａに対向し、セカンダリシャフト３２の外周に軸方向に変位可能に装着される可動シーブ３５ｂとから構成されており、固定シーブ３５ａと可動シーブ３５ｂとによりベルト３３が挟持される。
【００３５】
そして、油圧アクチュエータ３７により可動シーブ３５ｂを駆動することにより、両シーブ３５ａ，３５ｂ間のＶ溝幅が変更される。これにより、セカンダリプーリ３５の径方向におけるベルト３３の巻き掛け位置、言い換えれば、セカンダリプーリ３５のベルト３３の巻き掛け半径が変更される。
【００３６】
このように、ベルト式無段変速機３０においては、可動シーブ３４ｂ，３５ｂを固定シーブ３４ａ，３５ａに向かってそれぞれ進退移動させて、各プーリ３４，３５のＶ溝幅を調整することにより、各プーリ３４，３５の径方向におけるベルト３３の巻き掛け位置を変更して、このベルト式無段変速機３０による変速比を変化させることができる。なお、本実施形態におけるベルト式無段変速機３０の具体的な構成については後述する。
【００３７】
減速機構４０は、セカンダリシャフト３２を介してベルト式無段変速機３０に接続されている。減速機構４０は、互いに噛合する二つのカウンタドリブンギヤ４１，４２と、ファイナルドライブギヤ４３とを有する。第１のカウンタドリブンギヤ４１は、ベルト式無段変速機３０のセカンダリシャフト３２に接続されるシャフト４４に固定されている。第２のカウンタドリブンギヤ４２およびファイナルドライブギヤ４３は、セカンダリシャフト３２とほぼ平行に配置されたインターミディエートシャフト４５にそれぞれ軸方向に離隔して固定される。シャフト４４は、ベアリング６５，６６を介してハウジング８０に回転可能に支持される、また、インターミディエートシャフト４５は、ベアリング６７，６８を介してハウジング８０に回転可能に支持される。
【００３８】
差動装置５０は、上述した減速機構４０から伝達された回転動力を左右一対のアクスルシャフト５１，５２に連結される車輪３に適宜の比率で分配して伝達する装置であり、デフケース５３内に配置されている。
【００３９】
次に、ベルト式無段変速機３０の具体的な構成について、図２を用いて説明する。図２は、プライマリプーリ３４およびその周辺部の具体的な構成を示す図である。図２の上半分には、プライマリプーリ３４に対するベルト３３の巻き掛け半径を小さくした状態が示されおり、図２の下半分にはプライマリプーリ３４に対するベルト３３の巻き掛け半径を大きくした状態が示されている。なお、セカンダリプーリ３５およびその周辺部の具体的な構成は、プライマリプーリ３４およびその周辺部の具体的な構成とほぼ重複するため、図示を省略し、詳細な説明を省略する。
【００４０】
ベルト式無段変速機３０のケース８１には、プライマリシャフト３１と、プライマリプーリ３４と、ベルト３３とが収容される。ケース８１は、例えば、アルミニウム合金等の金属からなる。本実施形態のケース８１は、動力伝達系２のハウジング８０の一部であるが、ハウジング８０から分離されていてもよい。
【００４１】
プライマリシャフト３１の端部には、トルクコンバータ１０の入力シャフト１６が連結されている。ここで、プライマリシャフト３１の端部であって、入力シャフト１６が連結されている端部のことを、以降、先端部３１ａと記す。そして、プライマリシャフト３１のもう一方の端部のことを、以降、後端部３１ｂと記す。
【００４２】
プライマリシャフト３１は、ケース８１に回転可能に支持されている。具体的には、プライマリシャフト３１の先端部３１ａがベアリング６１を介してケース８１に回転可能に支持され、プライマリシャフト３１の後端部３１ｂがベアリング６２を介してケース８１に回転可能に支持されている。
【００４３】
プライマリシャフト３１には、ベアリング６１とベアリング６２との間にプライマリプーリ３４と後述するシリンダ部材７５とが配置されている。具体的には、プライマリシャフト３１の先端部３１ａから後端部３１ｂに向けて、プライマリプーリ３４の固定シーブ３４ａと、プライマリプーリ３４の可動シーブ３４ｂと、シリンダ部材７５とが順に配置されている。これにより、プライマリシャフト３１とプライマリプーリ３４とシリンダ部材７５が、ケース８１に対し軸線Ａを中心として回転可能になっている。
【００４４】
プライマリシャフト３１の後端部３１ｂには、ロックナット３１ｃが締め付けられている。このロックナット３１ｃの締め付けにより、プライマリシャフト３１上に設けられる可動シーブ３４ｂと、シリンダ部材７５と、ベアリング６２とが一体的に組み付けられる。
【００４５】
プライマリシャフト３１の内部には、軸方向に延びる油路７１が形成されている。この油路７１は、プライマリシャフト３１の後端部３１ｂの端面に開口しており、この油路７１には、図示しない油圧回路からの作動油が油圧アクチュエータ３６を介して流通される。油路７１には、プライマリシャフト３１の径方向に延びてこのプライマリシャフト３１の外周面に開口する油路７２，７３がそれぞれ連通されている。
【００４６】
固定シーブ３４ａは、プライマリシャフト３１の外周に一体的に形成されている。一方、可動シーブ３４ｂは、固定シーブ３４ａに向かって進退移動可能に設けられている。具体的には、可動シーブ３４ｂは、厚肉の内筒部３４ｃと、この内筒部３４ｃにおける固定シーブ３４ａ側の端部に連続して形成されて固定シーブ３４ａとの間でＶ溝を形成する半径方向部３４ｄと、半径方向部３４ｄの外周側の端部（以降、単に外周端部と記す）３４ｅの近傍位置から軸方向の後端部３１ｂ側に向かって、すなわちシリンダ部材７５の外周部分７５ｂに向かって延びる外側筒部３４ｆとを備えている。この外側筒部３４ｆの端部には、これの外周面がシリンダ部材７５の外周部分７５ｂの内周面に当接する環状突起部３４ｇが形成されている。この環状突起部３４ｇの外周囲には、樹脂製のシールリング（図示せず）が取り付けられている。また、内筒部３４ｃには、径方向の内外を貫通する貫通孔３４ｊが形成されている。貫通孔３４ｊは、後述する油圧室７０を形成する内壁面に開口している。
【００４７】
また、可動シーブ３４ｂの内筒部３４ｃの内周面には、軸方向に延びる溝（図示せず）が形成されている。一方、プライマリシャフト３１の外周面には、軸方向に延びる溝（図示せず）が形成されている。これら溝は、周方向に所定間隔をおいて複数形成されている。そして、可動シーブ３４ｂ側の溝３とプライマリシャフト３１側の溝とが周方向で同一の位相となるように、可動シーブ３４ｂとプライマリシャフト３１とが位置決めされ、両溝に跨って複数のボール（図示せず）が配置されている。これにより、可動シーブ３４ｂは、プライマリシャフト３１に対し、言い換えれば、このプライマリシャフト３１上の固定シーブ３４ａに対し、軸方向には滑らかに相対移動可能となっているが、円周方向には相対移動が不可能となっている。
【００４８】
シリンダ部材７５は、可動シーブ３４ｂとベアリング６２との間に装着される環状の部材である。シリンダ部材７５は、プライマリシャフト３１の後端部３１ｂに嵌め込まれるとともに、径方向外側に延びる半径方向部７５ａと、半径方向部７５ａにつながり、可動シーブ３４ｂの環状突起部３４ｇに当接する円筒状の外周部分７５ｂとを有している。そして、可動シーブ３４ｂとシリンダ部材７５とにより囲まれた空間が、ベルト３３に対し両シーブ３４ａ，３４ｂによる挟圧力を発生させるための油圧室７０として形成されている。
【００４９】
油圧室７０には、油路７１を介して油圧アクチュエータ３６からの油圧が供給される。ここで、図２の上半分に示される場合には油路７３および貫通孔３４ｊを経て、図２の下半分に示される場合には油路７４を経て、油圧アクチュエータ３６からの油圧がそれぞれ供給されるようになっている。油圧室７０内の油圧力は、可動シーブ３４ｂに対し固定シーブ３４ａ側に向かって作用している。そして、油圧室７０内の油圧力が可動シーブ３４ｂに作用すると、可動シーブ３４ｂが固定シーブ３４ａ側に向かう押圧力を受け、これにより、両シーブ３４ａ，３４ｂによる挟圧力がベルト３３に対して付与される。
【００５０】
また、油圧室７０内の油圧力に応じて、可動シーブ３４ｂのプライマリシャフト３１上の軸方向に対する位置が定まり、油圧室７０内の油圧力が変化すると、可動シーブ３４ｂがプライマリシャフト３１上で固定シーブ３４ａに向かって進退移動する。これにともない、両シーブ３４ａ，３４ｂ間のＶ溝幅が変更される。具体的には、油圧室７０内の油圧力が上昇すると、可動シーブ３４ｂがプライマリシャフト３１上を先端部３１ａ側に向けて移動する。これにより、可動シーブ３４ｂが固定シーブ３４ａに向かって前進（接近）して、図２の下半分に示されるように、Ｖ溝幅が狭くなり、ベルト３３の巻き掛け半径が大きくなる。一方、油圧室７０内の油圧力が下降すると、可動シーブ３４ｂがプライマリシャフト３１上を後端部３１ｂ側に向けて移動する。これにより、可動シーブ３４ｂが固定シーブ３４ａから後退（離間）して、図２の上半分に示されるように、Ｖ溝幅が広くなり、ベルト３３の巻き掛け半径が小さくなる。
【００５１】
このように、油圧アクチュエータ３６で油圧力を制御することにより、可動シーブ３４ｂがプライマリシャフト３１上を軸方向に移動してＶ溝幅が変化する。同様に、図２に示されないが、油圧アクチュエータ３７で油圧力を制御することにより、可動シーブ３５ｂもセカンダリシャフト３２上を軸方向に移動してＶ溝幅が変化する。プライマリプーリ３４とセカンダリプーリ３５に形成される両Ｖ溝幅は、ベルト３３の長さに合わせるように、一方のＶ溝幅が拡大すれば、他方のＶ溝幅が縮小するように互いに関連付けられて制御される。これにより、プライマリプーリ３４とセカンダリプーリ３５の間に変速比を無段階に変化させつつ、プライマリプーリ３４の動力を、ベルト３３を介してセカンダリプーリ３５に伝達することができる。
【００５２】
本実施形態のベルト式無段変速機３０は、プライマリプーリ３４の可動プーリ３４ｂの外周端部３４ｅに形成された測定面３４ｈと、外周端部３４ｅに離隔して設けられた変位センサ９０であって、このセンサ９０と測定面３４ｈとの間の距離Ｈを測定する変位センサ９０とを有する。そして、測定面３４ｈは、可動シーブ３４ｂが軸方向に移動するにつれて、測定面３４ｈと変位センサ９０との間の距離Ｈが変化するように形成される。以下、測定面３４ｈと変位センサ９０の具体的な構成について説明する。
【００５３】
測定面３４ｈは、外周端部３４ｅの外周面に形成される。そして、測定面３４ｈは、軸方向において、可動シーブ３４ｄが軸方向に移動する距離Ｌと同じ長さ、または、それより長く形成される。これにより、変位センサ９０は、可動シーブ３４ｄが軸方向に移動する範囲における、測定面３４ｈと変位センサ９０との間の距離Ｈを全て測定することができる。
【００５４】
また、測定面３４ｈは、固定シーブ３４ａ側に向かうにつれて軸線Ａとの距離が短くなるように形成されている。これにより、可動シーブ３４ｂが軸方向に移動するにつれて、測定面３４ｈと変位センサ９０との間の距離Ｈを変化させることができる。なお、軸方向における測定面３４ｈの断面形状は、直線であっても、曲線であってもよい。本実施形態においては、測定面３４ｈが、固定シーブ３４ａ側に向かうにつれて軸線Ａとの距離が短くなるように形成される場合について説明したが、この構成に限定されない。測定面３４ｈが、軸方向に対して同じ側に傾斜するように形成されていれば、シリンダ部材７５側に向かうにつれて軸線Ａとの距離が短くなるように形成されてもよい。このように、測定面３４ｈが、軸方向に対して同じ側に傾斜するように形成されることにより、簡易な構造で、可動シーブ３４ｂが軸方向に移動するにつれて、測定面３４ｈと変位センサ９０との間の距離Ｈを確実に変化させることができる。
【００５５】
変位センサ９０は、ケース８１に、可動シーブ３４ｂの径方向に沿って配置される。変位センサ９０は、非接触型の変位センサであり、例えば渦電流式である。変位センサ９０は、測定面３４ｈに磁界を付与し、測定面３４ｈに生じた渦電流によるインピーダンス変化を、変位センサ９０内のコイル（図示せず）で求めることにより、可動シーブ３４ｂの軸方向の移動に応じて変化する測定面３４ｅと変位センサ９０との間の距離Ｈを検出する。このような構成により、従来技術で述べたようにポジションセンサの設置スペース、特に可動シーブが固定シーブに対して退避する方向に設置スペースを確保することができなくても、ケース８１を大型化することなく、変位センサ９０の設置スペースを確保することができる。なお、本実施形態の変位センサ９０が渦電流式である場合について説明したが、この構成に限定されない。非接触型の変位センサであれば、例えば静電容量式、光学式、超音波式などの変位センサを使用することができる。ただし、渦電流式の変位センサは、センサ自体の構成が他のタイプのセンサよりもコンパクトであり、ベルト式無段変速機３０の小型化に対応することができ、センサ自体の取り付けを容易に行うことができる。
【００５６】
ベルト式無段変速機３０は、油圧アクチュエータ３６を制御し、変速比を変化させる制御部９１を有する。制御部９１は、一つの態様では、ハードウェア資源とソフトウェアとの協働により実現され、例えば電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）である。具体的には、制御部９１の機能は、記録媒体に記録された制御プログラムがメインメモリに読み出されてＣＰＵ（Central Processing Unit）により実行されることによって実現される。制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されて提供されることも可能であり、また、データ信号として通信により提供されることも可能である。ただし、制御部９１は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。また、制御部９１は、物理的に１つの装置により実現されてもよいし、複数の装置により実現されてもよい。
【００５７】
制御部９１は、変位センサ９０に接続されている。制御部９１は、変位センサ９０の検出結果に基づいて、プライマリプーリ３４及びセカンダリプーリ３５の径方向におけるベルト３３の巻き掛け位置を算出するベルト位置算出手段（図示せず）と、ベルト位置算出手段により算出されたベルト３３の巻き掛け位置に基づいて、変速比を算出する変速比算出手段（図示せず）とを有する。制御部９１は、変速比算出手段が算出した変速比（実変速比）と、車両に要求される変速比（要求変速比）とを比較し、実変速比が要求変速比になるように油圧アクチュエータ３６を制御する。
【００５８】
次に、距離Ｈと変速比との関係について、図３から６を用いて説明する。
【００５９】
図３（ａ）には、軸方向における可動シーブ３４ｂの移動範囲において、可動シーブ３４ｂが最も先端部３１ａ側、すなわち固定シーブ３４ａに最も近づいて位置している状態が示されている。このとき、変位センサ９０と測定面３４ｈとの距離Ｈが最小の距離Ｈｍｉｎになる。一方、図３（ｂ）には、軸方向における可動シーブ３４ｂの移動範囲において、可動シーブ３４ｂが最も後端部３１ｂ側、すなわち固定シーブ３４ａから最も離れて位置している状態が示されている。このとき、変位センサ９０と測定面３４ｈとの距離Ｈが最大の距離Ｈｍａｘになる。図４に示されるように、可動シーブ３４ｂが先端部３１ａ側から後端部３１ｂ側に移動するにつれて、距離Ｈは最小の距離Ｈｍｉｎから最大の距離Ｈｍａｘへと徐々に大きくなる。
【００６０】
ベルト位置算出手段は、変位センサ９０により検出された距離Ｈとベルト３３の巻き掛け位置と対応付けたマップを記憶している。このマップについて図５を用いて説明する。距離Ｈが最小の距離Ｈｍｉｎのとき、可動シーブ３４ｂが固定シーブ３４ａに最も近づいた状態であるため、Ｖ溝幅が最も狭くなり、ベルト３３の巻き掛け半径が最大となる。一方、距離Ｈが最大の距離Ｈｍａｘのとき、可動シーブ３４ｂが固定シーブ３４ａから最も離れた状態であるため、Ｖ溝幅が最も広くなり、ベルト３３の巻き掛け半径が最小となる。そして、図５には、距離Ｈが大きくなるにつれて、ベルト３３の巻き掛け位置、すなわち巻き掛け半径が徐々に小さくなることが示されている。このように設定されたマップを用いることにより、ベルト位置算出手段は、変位センサ９０により検出された距離Ｈに基づいて、ベルト３３の巻き掛け位置を算出することができる。
【００６１】
変速比算出手段は、ベルト位置算出手段により算出されたベルト３３の巻き掛け位置と変速比とを対応付けたマップを記憶している。このマップについて図５を用いて説明する。ベルト３３の巻き掛け位置、すなわちプライマリプーリ３４におけるベルト３３の巻き掛け半径が最小のとき、セカンダリプーリ３５におけるベルト３３の巻き掛け半径が最大になる。これにより、変速比が最大になる。すなわち、プライマリプーリ３４からセカンダリプーリ３５へ動力が伝達されるときに減速される回転速度が最も大きい。一方、ベルト３３の巻き掛け位置、すなわちプライマリプーリ３４におけるベルト３３の巻き掛け半径が最大のとき、セカンダリプーリ３５におけるベルト３３の巻き掛け半径が最小になる。これにより、変速比が最小になる。すなわち、プライマリプーリ３４からセカンダリプーリ３５へ動力が伝達されるときに減速される回転速度が最も小さい。そして、図６には、ベルト３３の巻き掛け位置、すなわち巻き掛け半径が大きくなるにつれて、変速比が徐々に小さくなることが示されている。このように設定されたマップを用いることにより、変速比算出手段は、ベルト位置算出手段により算出されたベルト３３の巻き掛け位置に基づいて、変速比を算出することができる。
【００６２】
本実施形態のベルト式無段変速機３０によれば、従来のベルト式無段変速機の構造を大幅に変更することなく、可動プーリ３４ｂの外周端部３４ｅに測定面３４ｈを形成し、外周端部３４ｅに対し離隔して変位センサ９０を設けるだけで、実際の変速比を正確に検出することができる。しかも、測定面３４ｈと変位センサ９０は、大きな設置スペースを確保する必要が無く簡易な構造であるため、ベルト式無段変速機３０の小型化に対応することができる。
【００６３】
本実施形態においては、プライマリプーリ３４の可動プーリ３４ｂの外周端部３４ｅに離隔して設けられた変位センサ９０が、これと外周端部３４ｅに形成された測定面３４ｈとの間の距離Ｈを測定して、変速比を検出する場合について説明したが、この構成に限定されない。プライマリプーリ３４の可動プーリ３４ｂの移動にともない、セカンダリプーリ３５の可動プーリ３５ｂも移動するので、変位センサ９０が可動プーリ３５ｂの外周端部に離隔して設けられ、変位センサ９０が、これと可動プーリ３５ｂの外周端部に形成された測定面との間の距離Ｈを測定して、変速比を検出することもできる。
【符号の説明】
【００６４】
３０ ベルト式無段変速機、３１ プライマリシャフト、３２ セカンダリシャフト、３３ ベルト、３４ プライマリプーリ、３４ａ，３５ａ 固定シーブ、３４ｂ，３５ｂ 可動シーブ、３４ｅ 外周端部、３４ｈ 測定面、３５ セカンダリプーリ、８１ ケース、９０ 変位センサ、９１ 制御部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定シーブとこの固定シーブに対向する可動シーブとをそれぞれ備えた駆動側プーリ及び従動側プーリと、
これらのプーリの間に掛け渡され、駆動側プーリの動力を従動側プーリに伝達するベルトと、
を有し、
可動シーブを軸方向に移動させることにより駆動側及び従動側プーリの径方向におけるベルトの巻き掛け位置を変化させて変速比を変化させるベルト式無段変速機において、
可動シーブの外周端部に形成された測定面と、
前記外周端部に離隔して設けられた変位センサであって、前記測定面と当該変位センサとの間の距離を測定する変位センサと、
を有し、
前記測定面は、可動シーブが軸方向に移動するにつれて、前記測定面と前記変位センサとの間の距離が変化す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機。
【請求項２】
請求項１に記載のベルト式無段変速機において、
変位センサは、可動シーブの径方向に沿って設けられ、
前記測定面は、軸方向に対して同じ側に傾斜す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機。
【請求項３】
請求項１または２に記載のベルト式無段変速機において、
駆動側プーリと従動側プーリとベルトとを収容するケースを有し、
変位センサはケースに配置される、
ことを特徴とするベルト式無段変速機。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１に記載のベルト式無段変速機において、
前記測定面は、軸方向において、可動シーブが軸方向に移動する距離と同じ長さに形成される、
ことを特徴とするベルト式無段変速機。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載のベルト式無段変速機において、
変位センサの検出結果に基づいて、駆動側及び従動側プーリの径方向におけるベルトの巻き掛け位置を算出するベルト位置算出手段と、
ベルト位置算出手段により算出されたベルトの巻き掛け位置に基づいて、変速比を算出する変速比算出手段と、
を有することを特徴とするベルト式無段変速機。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１つに記載のベルト式無段変速機において、
前記測定面は、駆動側及び従動側プーリのいずれか一方の可動シーブの外周端部に形成される、
ことを特徴とするベルト式無段変速機。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１つに記載のベルト式無段変速機において、
前記測定面は、固定シーブ側に向かうにつれて軸との距離が短くな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機。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１つに記載のベルト式無段変速機において、
変位センサは渦電流式であることを特徴とするベルト式無段変速機。
【請求項１】
固定シーブとこの固定シーブに対向する可動シーブとをそれぞれ備えた駆動側プーリ及び従動側プーリと、
これらのプーリの間に掛け渡され、駆動側プーリの動力を従動側プーリに伝達するベルトと、
を有し、
可動シーブを軸方向に移動させることにより駆動側及び従動側プーリの径方向におけるベルトの巻き掛け位置を変化させて変速比を変化させるベルト式無段変速機において、
可動シーブの外周端部に形成された測定面と、
前記外周端部に離隔して設けられた変位センサであって、前記測定面と当該変位センサとの間の距離を測定する変位センサと、
を有し、
前記測定面は、可動シーブが軸方向に移動するにつれて、前記測定面と前記変位センサとの間の距離が変化す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機。
【請求項２】
請求項１に記載のベルト式無段変速機において、
変位センサは、可動シーブの径方向に沿って設けられ、
前記測定面は、軸方向に対して同じ側に傾斜す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機。
【請求項３】
請求項１または２に記載のベルト式無段変速機において、
駆動側プーリと従動側プーリとベルトとを収容するケースを有し、
変位センサはケースに配置される、
ことを特徴とするベルト式無段変速機。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１に記載のベルト式無段変速機において、
前記測定面は、軸方向において、可動シーブが軸方向に移動する距離と同じ長さに形成される、
ことを特徴とするベルト式無段変速機。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載のベルト式無段変速機において、
変位センサの検出結果に基づいて、駆動側及び従動側プーリの径方向におけるベルトの巻き掛け位置を算出するベルト位置算出手段と、
ベルト位置算出手段により算出されたベルトの巻き掛け位置に基づいて、変速比を算出する変速比算出手段と、
を有することを特徴とするベルト式無段変速機。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１つに記載のベルト式無段変速機において、
前記測定面は、駆動側及び従動側プーリのいずれか一方の可動シーブの外周端部に形成される、
ことを特徴とするベルト式無段変速機。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１つに記載のベルト式無段変速機において、
前記測定面は、固定シーブ側に向かうにつれて軸との距離が短くな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機。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１つに記載のベルト式無段変速機において、
変位センサは渦電流式であることを特徴とするベルト式無段変速機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２４９２６３（Ｐ２０１０−２４９２６３Ａ）
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１００７５８（Ｐ２００９−１００７５８）
【出願日】平成２１年４月１７日（２００９．４．１７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１７日（２００９．４．１７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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