CVT（ECVT）の構造と原理

〔ECVTの構成要素〕

　オートマチック・トランスミッションといっても、自動的に変速するだけの話で、ギアの組み合わせを変えているのはマニュアル・トランスミッションと同様だ。つまり、途中でギヤチェンジが入るのでクルマに駆動力の変化が起きる。そして、小さい物では音の変化、大きな物ではボディを揺するようなショックとして表れる。
　クルマの常識となっているシフトチェンジ（ギアの組み合わせの変更）だが、それ以外にクルマのスピードや加速（トルク）を自動的に変える方法はないだろうか。
　それにはギアの組み合わせではなく、ギア自体の大きさを自動的に変えてやればよい。そう考えて作られたのがCVT（コンティニュアスリー・バリアブル・トランスミッション―自動無段変速機）である。
　ギアの大きさを変えるのは、難しいので、プーリーを使うことを考える。プーリーの円周は直径の3.14倍だから、プーリーの実際上の直径を変えればギア比（変速比）は変化する。つまり、プーリーと駆動ベルトを組み合わせて、ベルトが接する2つのプーリーの摺動位置を変更すれば、変速比は無段階に変化することになる。
　このバリアブル・レシオの動力伝達法は、昔からよく知られており、実際に使われている。最も一般的なのは、スクーターのトランスミッションだ。Vベルトとプーリーを使いプーリーの有効径を変化させて無段変速としている。
　クルマの世界では、オランダのDAF社が小さなクルマ用にベルトとプーリーを組み合わせたバリオマチックを採用したのが最初と思われる。バリアブル・レシオのメリットは理解されたが、問題はベルトの耐久性にあった。ベルトを使用する限り、ドライな状態でなければならず、水やオイルの付着は禁物である。また、耐久性が低く、大きな駆動力の伝達には不向きという短所もあった。

〔プーリーの変速動作〕

　富士重工の無段変速機はECVT（エレクトリック・コンティニュアスリー・バリアブル・トランスミッション）といい、ベルト駆動の変速機に電子制御の電磁クラッチを組み合わせたものだった。ECVTの構成は、電磁クラッチ、前進・後進切り替え部、無段変速機、デフを含む減速機構、コントロールからなっている。
　肝心の無段変速機構は、スティール製のベルトと有効幅が変化する一対のプーリーで構成されている。スティール・ベルトは薄くてしなやかな2本のスティール・バンドの間にスティール製のコマを挟み込んでいる。
　従来のVベルト駆動では、ゴムベルトの引っ張り作用によって駆動力が伝えられるが、ECVTのスティール・ベルトでは、コマの圧縮作用によって駆動力が伝えられる。いってみればジュズ玉送りと同じ方法で遅れ感の少ない工夫といえる。
　プーリーは、油圧によって有効幅が変化するようになっている。これによってベルトとプーリーの斜面接点が変化して変速比が変わる。油圧のコントロールは、油圧コントロール・バルブシステムによって行なわれる。
　このシステムは、トランスミッション本体に組み込まれていて、入力側の軸プーリーの回転数とアクセル開度をパラメーターとしてバルブをコントロールする。ここでオイルポンプによって作られた油圧は、入力と出力のプーリーに送られプーリーの有効幅を変化させる。こうして変速比を自動的にコントロールしている。
　ECVTの実用化が難しかったのはベルトや油圧のコントロールではなく、クラッチのコントロールが難しかったからだ。スバルのECVTでは新しい電磁クラッチと電子制御を組み込むことによって成功した。
　この電磁クラッチは、電磁粉を用いた発進用クラッチだ。この電磁粉は、米粒のような形状に加工されている。この形であれば、電磁石の磁力で粉体が立つので、抵抗作用が高くなる。
　この方式であれば、クラッチの効率を高くするだけでなく、半クラッチのコントロールがやりやすいのだ。電磁クラッチの断続コントロールは、エンジン回転数、スピード、アクセルペダル信号、セレクト・レバー信号を8ビット・コンピューター入力して行なう。

〔ホンダのCVT〕

　ホンダのコンパクトクラスは、変速ギヤを使わず、2つのプーリーを高強度金属ベルトでつなぎ、エンジンのパワーを駆動輪に直接に伝達する機構を持つ独自の無段変速A/T、ホンダ・マルチマチックを採用。この機構は、ドライブ・プーリーとドリブン・プーリー、この2つを連結する金属ベルトで構成される。
　金属製のベルトは、2束のリングと約400個のエレメントで構成されている。エレメントのV面がプーリー面と接触し、両側から強く押しつけられて、エンジン動力をドライブ・プーリーからドリブン・プーリーへ伝える。
　CVTの作動は、ECU（エンジン・コントロール・ユニット）がリニヤ・ソレノイドで、ドライブ・プーリーのソレノイド・バルブとドリブン・プーリーのソレノイド・バルブを制御し、プーリー・コントロール・バルブA/Bに油圧をかけて、ドライブ・プーリーとドリブン・プーリーにかかる油圧を変化させて、プーリー比を制御する。

〔ホンダCVTの金属ベルト〕

　低速時（ロー・レシオ）は、ドライブ・プーリーへトルク伝達に必要な油圧をかける。ドリブン・プーリーには、レシオ保持に必要な高さの油圧をかけて、両方のプーリー巻き付け径が一定になるように保持している。逆に高速時（ハイ・レシオ）は、ドリブン・プーリーにトルク伝達に必要な油圧をかける。ドライブ・プーリーにはレシオに必要な油圧をかけ、両方のプーリー巻き付け径が一定になるように保持する。

〔エスティマ・ハイブリッドのCVT〕

　エスティマのハイブリッド車に採用されたCVTも2個のプーリーと金属ベルトで構成されたメカニズムだ。つまり、ピストン付きプーリーおよび金属ベルトで構成されており、プライマリー・プーリーとセカンダリー・プーリーのピストンの作動によって、プーリー幅を可変させることで変速を行なう。プライマリー・プーリー部にダブルピストン構造を採用し、直列した2つの油圧室で発生する圧力でベルトを押しつけている。これによって油圧室外径の小型化によるシステムのコンパクト化を実現。
　金属ベルトは、金属製のエレメントとスティールリング2列から構成されている。一般のチェーンやゴムベルトなどが、引っ張り力によって動力を伝達するのに対して、金属ベルトはコマの圧縮作用（コマの押し出し）によって動力を伝達する。
　CVTのベルト機構において、トルク伝達を行なうためのCVTベルト挟圧力は、セカンダリー・プーリーの油圧を制御することで行なう。また、変速制御は流量制御バルブによってプライマリー・プーリー・ピストンへの油圧を制御することで行なう。

• 提供元：オートメカニック