JP2001349401A - 無段変速機の制御機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スペース的にコンパクトな構成で可動円盤を
駆動可能な無段変速機の制御機構を提供する。 【解決手段】 回転軸１上に、軸方向の位置が固定され
た固定円盤２と軸方向にスライド可能な可動円盤３とを
装着し、該可動円盤駆動用モータおよび該モータの回転
により前記可動円盤３を軸方向にスライドさせるスライ
ド駆動手段を備えた無段変速機の制御機構において、モ
ータ９およびスライド駆動手段（遊星歯車機構１５、内
ねじホイル１９、摺動スリーブ２０、摺動ガイド２１）
を前記回転軸１と同軸上に設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば二輪車や自
動車用エンジンに装着され、エンジンからの駆動力を被
駆動側の車軸に伝達するためのベルト式無段変速機構
（ＣＶＴ）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両等の無段変速機構は、一対のプーリ
を駆動側および被駆動側の回転軸に装着し、両プーリ間
に無端ベルトを架け渡して両回転軸同士を連結する。各
プーリは、軸方向の位置が固定された固定円盤と軸方向
にスライド可能な可動円盤とを対向して回転軸上に装着
したものであり、これら一対の固定円盤および可動円盤
の対向面はテーパ状（円錐状）に形成され、両円盤間の
間隔に応じて無端ベルトの軸心からの半径方向の位置が
変化し、これに応じて回転伝達比（変速比）が無段階に
変化する。

【０００３】従来のＣＶＴにおける可動円盤の軸方向駆
動機構の１つとして、ウェイトを用いた遠心力を利用
し、ウェイトの拡がりに応じてテーパ面を有するガイド
板を介して可動円盤を軸方向に移動させる構成が用いら
れていた。

【０００４】図３は従来の遠心力式のＣＶＴの構成図で
ある。回転軸４４に固定円盤４５および可動円盤４６か
らなるプーリ４７が装着される。固定円盤４５および可
動円盤４６間に無端ベルト４８が巻回され回転伝達する
相手側のプーリ（不図示）との間に架け渡される。可動
円盤４６の背面側にテーパ状のガイド板４９がこの可動
円盤４６とともに回転可能に設けられる。この可動円盤
４６とガイド板４９との間に剛球からなるウェイト５０
が装着される。回転数に応じてウェイト５０に対する遠
心力が変わり、回転数が高くなるとウェイト５０がガイ
ド板４９に沿って外側に移動し、可動円盤４６を押圧し
て固定円盤４５側に近づける。回転数が低くなると、ウ
ェイト５０は内側に戻り、無端ベルト４８を介する相手
側プーリからのスプリング作用により可動円盤４６が固
定円盤４５から離れる方向に移動する。

【０００５】また、可動円盤の別の駆動方法として油圧
機構を用いて可動円盤を軸方向に移動させる方法もあっ
た。

【０００６】しかしながら、ウェイトの遠心力を利用す
る構成では、一定の遠心力を得ることや微細な調整が困
難であり、高精度な変速制御ができない。また、油圧に
よる方法では、油圧ポンプや配管系が複雑になるととも
に必要とする設置スペースが広がってエンジン全体が大
型化する。

【０００７】一方、このような遠心力や油圧によること
なく、モータを用いて可動円盤を駆動する無段変速機構
が特公平７−８６３８３に記載されている。この公報記
載のＣＶＴでは、モータからの回転力を、伝達ギヤを介
して軸方向に摺動可能な推進板に伝達し、これを軸方向
に駆動して可動円盤を移動させている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報記載のＣＶＴでは、プーリの外側にモータが設けら
れ、このモータの出力軸と回転軸に装着した推進板との
間に伝達ギヤを設けているため、回転軸の周辺にモータ
や伝達ギヤの設置スペースが必要になり、装置全体が大
型化する。

【０００９】本発明は上記従来技術を考慮したものであ
って、スペース的にコンパクトな構成で可動円盤を駆動
可能な無段変速機の制御機構の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、回転軸上に、軸方向の位置が固定され
た固定円盤と軸方向にスライド可能な可動円盤とを装着
し、該可動円盤駆動用モータおよび該モータの回転によ
り前記可動円盤を軸方向にスライドさせるスライド駆動
手段を備えた無段変速機の制御機構において、前記モー
タおよびスライド駆動手段を前記回転軸と同軸上に設け
たことを特徴とする無段変速機の制御機構を提供する。

【００１１】この構成によれば、モータおよびスライド
駆動手段を、回転軸外側の周辺スペースに設けることな
く回転軸と同軸上に装着するため、回転軸周辺スペース
が縮小されコンパクトな構成が得られる。

【００１２】好ましい構成例では、前記スライド駆動手
段は、遊星歯車機構と、該遊星歯車機構の遊星ギヤに連
結され前記回転軸と同軸の内ねじホイルと、該内ねじホ
イルと噛合う外ねじを有する摺動スリーブとからなり、
該摺動スリーブは前記回転軸を保持するケーシングに対
しスライド可能に設けられるとともに、前記可動円盤に
対し回転可能に取付られたことを特徴としている。

【００１３】この構成によれば、可動円盤が装着された
回転軸と同軸上に遊星歯車機構が装着され、その遊星ギ
ヤの公転により内ねじホイルが回転し、この内ねじホイ
ルの回転によりこれと螺合する摺動スリーブが回転軸上
を軸方向にスライドして可動円盤を回転軸上で回転させ
たまま軸方向にスライドさせる。これによりコンパクト
な可動円盤駆動機構を回転軸上に構成することができ
る。

【００１４】さらに好ましい構成例では、前記回転軸は
エンジンのクランク軸であり、該エンジンにより駆動さ
れる被駆動軸を有し、前記一対の固定円盤および可動円
盤からなる駆動側プーリを前記クランク軸に装着し、無
端ベルトを介してこの駆動側プーリに連結された被駆動
側プーリを前記被駆動軸に装着したことを特徴としてい
る。

【００１５】この構成によれば、エンジンのクランク軸
上に駆動側プーリとともに前記モータおよびスライド駆
動手段を装着して駆動側プーリの変速位置を制御し、こ
の駆動側プーリの回転が無端ベルトを介して例えば二輪
車の後輪等の被駆動軸上の被駆動側プーリに伝達され後
輪を回転駆動する。これにより、例えば二輪車の車体中
央部にエンジンおよびそのクランク軸上にモータやスラ
イド駆動手段を設け、重量バランスを保ちながらコンパ
クトな変速機構を車体中央部に配置することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態について説明する。図１は本発明の実施形態に係
るＣＶＴの要部構成図である。回転軸１上に軸方向の位
置が固定された固定円盤２および軸方向にスライド可能
な可動円盤３が装着される（図では可動円盤３は図の上
側と下側で軸方向の移動範囲の端部位置を示してい
る）。この回転軸１は例えばエンジンのクランク軸であ
り、一対の対向配置した固定円盤２および可動円盤３に
よりＣＶＴの駆動側プーリ４を構成する。回転軸（クラ
ンク軸）１は、クランクピン５およびコンロッド６を介
して不図示のピストンに連結される。回転軸１はベアリ
ング７を介してケーシング８内に回転可能に保持され
る。

【００１７】ケーシング８内に回転軸１と同軸のモータ
９が装着される。このモータ９は、ケーシング８に固定
されたハウジング１０と、このハウジング１０の外周側
の内面に固定された固定子１１と、この固定子１１に対
向して配設された回転子１２とにより構成される。この
モータ９の出力軸１４は、ニードルベアリング１３を介
してハウジング１０の内周側の周面上を回転可能であ
る。回転子１２は、この出力軸１４上に固定される。

【００１８】このモータ９の出力軸１４の端部に、これ
と同軸配置構成の遊星歯車機構１５が設けられる。この
遊星歯車機構１５は、モータ９のハウジング１０の端部
内面に形成されたリングギヤ１６と、モータ出力軸１４
の端部外面に形されたサンギヤ１７と、上記リングギヤ
１６およびサンギヤ１７間で自転および公転する複数の
遊星ギヤ１８とにより構成される。各遊星ギヤ１８の軸
１８ａを連結して遊星ギヤ１８の公転により回転する内
ねじホイル１９が設けられる。この内ねじホイル１９
は、摺動スリーブ２０の外周に形成された外ねじ２０ａ
に螺合する。摺動スリーブ２０は、その内周にセレーシ
ョン２０ｂが形成され、ケーシング８に固定された摺動
ガイド２１とセレーション結合して軸方向にスライド可
能である。したがって、内ねじホイル１９が摺動スリー
ブ２０廻りに回転すると、この内ねじホイル１９とねじ
結合する摺動スリーブ２０が摺動ガイド２１に沿って軸
方向にスライドする。

【００１９】摺動スリーブ２０は、ボールベアリング２
２を介して可動円盤３に連結されている。これにより、
可動円盤３は、回転軸１とともに回転しつつ、摺動スリ
ーブ２０とともに軸方向にスライドする。このように可
動円盤３が軸方向にスライドすることにより、固定円盤
２との間の対向する円錐状テーパ面間の間隔が変わり、
プーリ４に巻回される無端ベルト２３の半径方向の巻き
掛け位置が変わって変速比が無段階で変化する。

【００２０】図２は、上記実施形態に係る無段変速機構
の使用例を示す全体構成図である。この例は、スクータ
或は小型自動二輪車等の後輪側に装着したスイングアー
ム式のエンジンユニット２４を示す。

【００２１】このエンジンユニット２４は、空冷単気筒
２サイクルエンジン２５を収容したものである。駆動軸
となるクランク軸２６の右端にはフライホイルマグネト
４３が装着され発電機を構成する。このクランク軸２６
の左端部側に前述の図１の駆動側プーリ４がモータ９と
ともに装着される。エンジンユニット２４の被駆動軸２
９は、減速ギヤ機構３０を介して後輪２７の車軸２８に
連結される。減速ギヤ機構３０は、被駆動軸２９端部に
噛合う第１ギヤ３１と、車軸２８に装着した第２ギヤ３
４からなり、第１ギヤ３１の軸３２に形成した歯３３に
第２ギヤ３４が噛合う。これにより、被駆動軸２９の回
転が所定の減速比で車軸２８に伝達される。

【００２２】被駆動軸２９には、前述の駆動側プーリ４
と同様に、円錐状テーパ面を対向させた固定円盤３５お
よび可動円盤３６からなる被駆動側プーリ３７が装着さ
れる。可動円盤３６は、スプリング３８により常に固定
円盤３５側に押圧される。これにより、駆動側プーリ４
の両円盤２，３間の間隔が変化したときに、これに応じ
て無端ベルト２３を緩ませることなく、常に適正な張力
で両プーリ４および３７間に巻き掛けることができる。

【００２３】被駆動軸２９には、ドラム３９およびウェ
イト４０からなるクラッチ４１が装着される。被駆動側
プーリ３７は、ベアリング４２を介して被駆動軸２９に
対し回転可能に装着されている。また、ウェイト４０は
この被駆動プーリ３７と一体的に連結され、被駆動プー
リ３７とともに被駆動軸２９上で回転する。ドラム３９
は、被駆動軸２９に固定されている。被駆動側プーリ３
７が回転すると、これとともにウェイト４０が回転し、
所定回転数以上になるとその遠心力により、ウェイト４
０がドラム３９に圧接し、プーリ３７の回転がウェイト
４０およびドラム３９を介して被駆動軸２９に伝達され
る。この被駆動軸２９の回転は、前述のように、減速ギ
ヤ機構３０を介して後輪２７の車軸２８に伝達される。

【００２４】上記実施形態では、無段変速制御用のモー
タ９を駆動側の回転軸であるクランク軸に設けたが、被
駆動軸２９上に設けてもよい。また、駆動側および被駆
動側の各回転軸上で、固定円盤と可動円盤の位置は逆で
もよい。

【００２５】この点についてさらに説明する。本発明に
係るＣＶＴは、例えば、スクータ、小型自動二輪
車、大型自動二輪車、四輪自動車に適用される。Ｃ
ＶＴは、駆動軸（クランク軸）側および被駆動軸（例え
ば後輪の車軸）側にそれぞれプーリを装着し、駆動側お
よび被駆動側のプーリ間に無端Ｖベルトを架け渡して回
転力を伝達する。このＣＶＴに変速制御用のモータおよ
びクラッチが組込まれる。この場合、クラッチの大きさ
はトルクによって定まる。基本的にＣＶＴ機構の後段側
（被駆動側）は減速されているので、回転速度は遅いが
トルクは増大される。したがって、クラッチは前段側
（駆動側）に設けることにより小型化できる。

【００２６】しかしながら、上記スクータおよび小
型自動二輪車等の小型車両については、元々トルクが小
さいので、クラッチを被駆動側に設けてもクラッチ自体
がさほど大きくなることはない。したがって、図２の実
施形態で示したように、駆動側プーリにモータを組込
み、被駆動側プーリにクラッチを組込む構成は、このよ
うなおよび等の小型車両に対し用いることが適して
いる。これにより、クラッチのレイアウト上の自由度が
高まり、小型車両のスペース的制約や重量バランス等を
考慮してＣＶＴを構成することができる。

【００２７】一方、大型自動二輪車および四輪自動
車では、エンジン自体のトルクが大きく、ＣＶＴの後段
側（被駆動側）ではさらにトルクが増大するため、被駆
動側にクラッチを設けるとクラッチ自体の容量を大きく
増大させなければならず大型化することが懸念される。
この場合、クラッチを前段側（駆動側）に設けることに
より、エンジンの大型化を抑えることができる。したが
って、および等の大型車両では、駆動側にクラッチ
を組込み、被駆動側にモータを組込む構成が適してい
る。

【００２８】さらに、四輪自動車では、エンジンのレ
イアウト上の制約が二輪車ほど大きくないので、ＣＶＴ
の駆動側プーリにクラッチおよびモータを組込み、被駆
動側はプーリのみの構成とすることも可能である。

【００２９】このように車両の種類やそのエンジン周り
の構成等に応じて、ＣＶＴ制御用モータおよびクラッチ
の配置構成を適宜選定することにより、その車両に適し
た最適レイアウトを実現することができる。この場合、
駆動軸側および被駆動軸側の各プーリで、固定円盤およ
び可動円盤の軸方向の位置は、駆動側と被駆動側で相互
に逆であり、駆動側の可動円盤が軸方向内側であれば被
駆動側の可動円盤は軸方向外側に配設される（図２の実
施形態）。これは、可動円盤が軸方向に移動したときに
無端Ｖベルトの軸方向の位置を駆動側および被駆動側で
合わせるためである。このような可動円盤と固定円盤の
軸方向の相互位置についても、図２の実施形態に限ら
ず、周辺機器の構成や、既存の設計仕様からの変更程度
等を考慮して、スペース的に効率よく且つ大幅な設計変
更をすることなく、適宜設定することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、変速
制御用のモータおよびこのモータ回転によりＣＶＴの可
動円盤を軸方向にスライドさせるスライド駆動手段をと
もに、ＣＶＴが装着された回転軸と同軸上に装着するた
め、従来公知の前述の公報記載の構成のようにモータお
よびスライド伝達ギヤ等をＣＶＴに対し外部から組込む
構成に比べ、回転軸周辺スペースが縮小されコンパクト
な構成が得られる。この場合、モータの固定子および回
転子を回転軸周囲にコンパクトに装着できるとともに、
モータ内周面と回転軸との間にセレーション等からなる
スライド機構を配設することができ、これにより、スペ
ースを効率よく利用してＣＶＴの小型化を図ることがで
きる。

【００３１】さらにこの場合、既存のウェイト式ＣＶＴ
を部分的に設計変更して用いるとすれば、可動円盤の背
面側のウェイトやそのガイド板が配置されていたスペー
スを利用して、このスペースにこれらに代えて本発明の
モータおよびスライド機構を配設することができ、最小
限の設計変更で効率よくスペースを利用して小型化を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態に係る無段変速機の要部構
成図。

【図２】 図１の無段変速機の全体構成図。

【図３】 従来のウェイトを用いた無段変速機の要部構
成図。

【符号の説明】

１：回転軸、２：固定円盤、３：可動円盤、４：駆動側
プーリ、５：クランクピン、６：コンロッド、７：ベア
リング、８：ケーシング、９：モータ、１０：ハウジン
グ、１１：固定子、１２：回転子、１３：ニードルベア
リング、１４：出力軸、１５：遊星歯車機構、１６：リ
ングギヤ、１７：サンギヤ、１８：遊星ギヤ、１９：内
ねじホイル、２０：摺動スリーブ、２０ａ：外ねじ、２
０ｂ：セレーション、２１：摺動ガイド、２２：ボール
ベアリング、２３：無端ベルト、２４：エンジンユニッ
ト、２５：エンジン、２６：クランク軸、２７：後輪、
２８：車軸、２９：被駆動軸、３０：減速ギヤ機構、３
１：第１ギヤ、３２：軸、３３：歯、３４：第２ギヤ、
３５：固定円盤、３６：可動円盤、３７：被駆動側プー
リ、３８：スプリング、３９：ドラム、４０：ウェイ
ト、４１：クラッチ、４２：ベアリング、４３：フライ
ホイルマグネト、４４：回転軸、４５：固定円盤、４
６：可動円盤、４７：プーリ、４８：無端ベルト、４
９：ガイド板、５０：ウェイト。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸上に、軸方向の位置が固定された固
   定円盤と軸方向にスライド可能な可動円盤とを装着し、
   該可動円盤駆動用モータおよび該モータの回転により前
   記可動円盤を軸方向にスライドさせるスライド駆動手段
   を備えた無段変速機の制御機構において、 前記モータおよびスライド駆動手段を前記回転軸と同軸
   上に設けたことを特徴とする無段変速機の制御機構。
2. 【請求項２】前記スライド駆動手段は、遊星歯車機構
   と、該遊星歯車機構の遊星ギヤに連結され前記回転軸と
   同軸の内ねじホイルと、該内ねじホイルと噛合う外ねじ
   を有する摺動スリーブとからなり、該摺動スリーブは前
   記回転軸を保持するケーシングに対しスライド可能に設
   けられるとともに、前記可動円盤に対し回転可能に取付
   られたことを特徴とする請求項１に記載の無段変速機の
   制御機構。
3. 【請求項３】前記回転軸はエンジンのクランク軸であ
   り、該エンジンにより駆動される被駆動軸を有し、前記
   一対の固定円盤および可動円盤からなる駆動側プーリを
   前記クランク軸に装着し、無端ベルトを介してこの駆動
   側プーリに連結された被駆動側プーリを前記被駆動軸に
   装着したことを特徴とする請求項１または２に記載の無
   段変速機の制御機構。