JP2001355697A - 無段変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型でコンパクトな構造が得られる無段変速
機を提供する。 【解決手段】 エンジン２５に連結された駆動側回転軸
１と、車軸に連結された被駆動側回転軸のそれぞれに、
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からなるプーリ４を装着し、両
プーリ間に無端Ｖベルト２３を架け渡し、一方のプーリ
４の可動円盤３に軸方向駆動用のモータ９を連結し、一
方の回転軸１にクラッチ５１，５６，５７，５８を設け
た無段変速機において、前記モータ９を前記回転軸１と
同軸上に設けるとともに、該モータ９により前記クラッ
チ５１，５７を軸方向にスライドさせて駆動する。

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ク
ラッチを介して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５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】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】この点に対処して、本発明者は、上記従来
技術を考慮して、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を実現させるべ
く開発を進めている。

【００１０】このような無段変速機として、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無段変速機が考えられ
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】このような可動円盤および固定円盤からな
るプーリとこれと同軸のモータは、例えばエンジンのク
ランク軸に連結された駆動側回転軸に装着され、これに
対応するプーリを車軸に連結された被駆動側回転軸に装
着し、両プーリ間に無端Ｖベルトを巻き掛けしてエンジ
ン回転力を車軸に伝達する。この場合、駆動側または被
駆動側の回転軸にクラッチが装着され、クラッチの接続
／切り離しによりエンジン回転を車軸に伝達状態または
車軸から切り離した状態とする。

【００１３】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。

【００１４】しかしながら、スクータや小型自動二輪車
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、駆動軸側にモータを組
込み、被駆動軸側にクラッチを組込む構成は、このよう
な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。

【００１５】一方、大型自動二輪車や四輪自動車等で
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、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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
クラッチを備えたＣＶＴ構造においては、クラッチおよ
びＣＶＴ駆動用モータがそれぞれ駆動側または被駆動側
回転軸上に装着されるため、構造が複雑になるとともに
ＣＶＴ全体が大型化する。

【００１９】本発明は上記の点を考慮したものであっ
て、小型でコンパクトな構造が得られる無段変速機の提
供を目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明においては、エンジンに連結された駆動側回
転軸と、車軸に連結された被駆動側回転軸のそれぞれ
に、軸方向の位置が固定された固定円盤および軸方向に
スライド可能な可動円盤からなるプーリを装着し、両プ
ーリ間に無端Ｖベルトを架け渡し、一方のプーリの可動
円盤に軸方向駆動用のモータを連結し、一方の回転軸に
クラッチを設けた無段変速機において、前記モータを前
記回転軸と同軸上に設けるとともに、該モータとクラッ
チを同じ回転軸上に設け、該モータにより前記クラッチ
を軸方向にスライドさせて駆動することを特徴とする無
段変速機を提供する。

【００２１】この構成によれば、ＣＶＴのプーリ駆動用
モータがプーリと同軸上に設けられるためコンパクトな
配置構成となり、さらにこのモータにより同じ回転軸上
のクラッチを駆動させるため構成がさらに簡素化し小型
でシンプルな無段変速機が得られる。

【００２２】好ましい構成例では、前記モータにより駆
動される可動円盤はクラッチ面を介して前記クラッチと
接続されるとともに、該可動円盤とクラッチとの間で回
転伝達可能に両者を連結する接続保持手段を備え、該接
続保持手段は、前記クラッチ面の接続／切り離し位置と
異なる位置で前記可動円盤とクラッチとを連結／切り離
しさせることを特徴としている。

【００２３】この構成によれば、モータにより駆動され
るクラッチのスライドによりクラッチとプーリの可動円
盤がクラッチ面を介して接続されるとともに、このクラ
ッチ面による接続と別に、接続保持手段により可動円盤
とクラッチとが回転伝達可能に連結されるため、モータ
によりＣＶＴを駆動中にこれと連動するクラッチが可動
円盤から切り離されて回転伝達が途切れることが防止さ
れる。

【００２４】

【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。この回転軸１はエンジン２
５のクランク軸２６と一体である。この回転軸１上の一
対の対向配置した固定円盤２および可動円盤３によりＣ
ＶＴの駆動側プーリ４を構成する。回転軸１（クランク
軸２６）は、クランクピン５およびコンロッド６を介し
てピストン５３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。

【００２５】駆動側プーリ４の固定円盤２は、外周面に
スプラインが形成されたスプラインスリーブ５５と一体
形成され、ベアリング５４を介して回転軸１上に回転可
能に装着される。可動円盤３はスプラインスリーブ５５
とスプライン結合して軸方向にスライド可能である。こ
のプーリ４に無端ベルト（Ｖベルト）２３が巻き掛けら
れる。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】摺動スリーブ２０は、ボールベアリング２
２を介してクラッチ５８に連結される。クラッチ５８
は、クラッチ本体５１に取付られた押圧側クラッチ板５
７とこれに対向する受け側クラッチ板５６とからなる。
押圧側クラッチ板５７を支持するクラッチ本体５１は、
回転軸１にスプライン結合され、前記モータ９の回転に
より摺動スリーブ２０とともに軸方向にスライドする。
受け側クラッチ板５６は、可動円盤３の背面側に固定さ
れる。これにより、押圧側クラッチ板５７が回転軸１と
ともに回転しつつ軸方向にスライドして受け側クラッチ
板５６に圧接するとクラッチ５８が接続され可動円盤３
およびこれとスプライン結合している固定円盤２に回転
が伝達される。この状態でさらにモータ回転により摺動
スリーブ２０をスライドさせることにより、固定円盤２
と可動円盤３との間の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。

【００２９】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。

【００３０】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がクラッチ５
８を介してモータ９に連結されて装着される。エンジン
ユニット２４の被駆動軸２９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３
０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３４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。

【００３１】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。

【００３２】この場合、駆動軸側および被駆動軸側の各
プーリ４，３７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
いては、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、逆にして
もよい。

【００３３】図３は、本発明に係る無段変速機のクラッ
チ部分の動作説明図である。（Ａ）はクラッチ接続前の
状態、（Ｂ）はクラッチが接続され、さらに可動円盤が
押込まれた状態を示す。

【００３４】図示したように、押圧側クラッチ板５７を
支持するクラッチ本体５１は、スプライン５３を介して
クランク軸２６に装着され軸方向にスライドする。この
クラッチ本体５１の内周側にスプライン５２が形成され
る。このスプライン５２は、固定円盤２と一体のスプラ
インスリーブ５５のスプライン５５ａと噛合う。したが
って、クラッチが接続された状態では（Ｂ）に示すよう
に、スプライン５２，５５ａが噛合ってクラッチ接続状
態（回転伝達状態）を保持する。すなわち、この状態で
は、モータ９（図１、図２）によるＣＶＴの変速制御の
ために可動円盤３をスライドさせたときに、クラッチが
切り離された場合であっても、クラッチの接続／切り離
し位置と異なる位置で接続／切り離しされるスプライン
５２，５５ａにより、クランク軸回転と一体でプーリ４
を回転維持させる。このようなクラッチ接続保持構造に
より、共通のモータ９で変速制御とクラッチ制御を行う
場合に、変速制御中に回転伝達が途切れることなく可動
円盤３を駆動することができる。

【００３５】図４はクラッチ接続保持構造の別の例を示
す。この例は、可動円盤３の後端部（図の右端部）にロ
ックレバー５９を設けたものである。（Ａ）のクラッチ
接続前の状態から（Ｂ）のようにクラッチ接続される
と、ロックレバー５９の一端部５９ａがスプラインスリ
ーブ５５のスプライン５５ａ上に乗り上げ、他端部５９
ｂがクラッチ本体５１の背面に当接し、クラッチ板５
６，５７同士を接続状態に保持する。

【００３６】なお、クラッチの接続保持手段としては、
前述の図３、図４のようにスプラインを利用した例に限
らず、例えば遠心力を利用してクラッチ接続を保持する
ように構成することもできる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、ＣＶ
Ｔのプーリ駆動用モータがプーリと同軸上に設けられる
ためコンパクトな配置構成となり、さらにこのモータに
よりクラッチを駆動させるため構成がさらに簡素化し小
型でシンプルな無段変速機が得られる。すなわち、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、このモータをクラッチ駆
動手段として共通に用いるため、さらにコンパクトな構
成が実現される。

【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】 クラッチ保持機構の説明図。

【図４】 クラッチ保持機構の別の例の説明図。

【図５】 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、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、５１：クラッチ本体、
５２：スプライン、５３：スプライン、５４：ベアリン
グ、５５：スプラインスリーブ、５５ａ：スプライン、
５６：受け側クラッチ板、５７：押圧側クラッチ板、５
８：クラッチ、５９：ロックレバー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J050 AA02 AB07 BA03 BB04 DA02 DA03 3J056 AA58 AA62 BA04 BB41 BD02 BE06 CC08 CC42 DA04 DA07 DA24 GA02 GA12 GA13 3J057 AA02 BB03 GA11 GA51 GB09 GB26 HH01 JJ01 JJ04

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンに連結された駆動側回転軸と、車
   軸に連結された被駆動側回転軸のそれぞれに、軸方向の
   位置が固定された固定円盤および軸方向にスライド可能
   な可動円盤からなるプーリを装着し、両プーリ間に無端
   Ｖベルトを架け渡し、一方のプーリの可動円盤に軸方向
   駆動用のモータを連結し、一方の回転軸にクラッチを設
   けた無段変速機において、 前記モータを前記回転軸と同軸上に設けるとともに、該
   モータとクラッチを同じ回転軸上に設け、該モータによ
   り前記クラッチを軸方向にスライドさせて駆動すること
   を特徴とする無段変速機。
2. 【請求項２】前記モータにより駆動される可動円盤はク
   ラッチ面を介して前記クラッチと接続されるとともに、
   該可動円盤とクラッチとの間で回転伝達可能に両者を連
   結する接続保持手段を備え、該接続保持手段は、前記ク
   ラッチ面の接続／切り離し位置と異なる位置で前記可動
   円盤とクラッチとを連結／切り離しさせることを特徴と
   する請求項１に記載の無段変速機。