JP2005291472A - エンジンの動力伝達装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 遠心クラッチを介してクランク軸に連結される無段変速機のプライマリ軸とクランク軸との組立性を向上する。
【解決手段】 動力伝達装置は、ケースに回転自在に装着されるクランク軸12と、クランク軸12と同軸状に配置されるプライマリ軸33とを有し、クランク軸12とプライマリ軸33との間には遠心クラッチ35が装着されている。クランク軸12はバランスウエイト部12a,12bの外側でケースに支持されている。遠心クラッチ35のクラッチドラム36はプライマリ軸33の内側端部76に固定され、プライマリ軸33の内側端部76は第1の変速機用の軸受81により、プライマリ軸33の外側端部79は第2の変速機用の軸受82によりケースに支持されており、プライマリ軸33は外側端部79とクラッチドラム36が固定される内側端部76により回転自在にケースに支持される。
【選択図】 図4

Description

本発明はクランク軸に同軸状にプライマリ軸が配置される無段変速機を有し、エンジン動力を駆動輪に伝達するエンジンの動力伝達装置に関する。
バギー車とも言われる不整地走行車ないし全地形走行車つまりATVは、四輪の一人乗り用のオフロード車であり、ハンティングやトレールツーリングなどのレジャー用のほか一部では農業用実用車としても利用されている。このような全地形走行車のエンジン動力を駆動輪に伝達するための動力伝達装置は、エンジンにより駆動されるクランク軸と、クランク軸の回転が遠心クラッチを介して入力されるベルト式の無段変速機とを有している。ベルト式無段変速機は入力軸側のプライマリ軸と、これに平行となった出力側のセカンダリ軸とを有し、プライマリ軸に同軸状にクランク軸を配置すると動力伝達装置は2軸構成となる。
このような2軸構成の動力伝達装置は、特許文献1に記載されるように、クランク軸とこれと同軸状のプライマリ軸との間に遠心クラッチが配置される構造になり、クランク軸の回転が高まるとクランク軸が遠心クラッチによりプライマリ軸に直結状態となって、エンジンの動力が無段変速機を介して駆動輪に伝達される。上記従来の動力伝達装置は、遠心クラッチのクラッチ出力軸とプライマリ軸とを噛み合わせて連結するようにしているので、クランク軸をその両端部でクランクケースに支持する2つのクランク軸用の軸受と、遠心クラッチのクラッチ出力軸をクランクケースに支持するクラッチ用の軸受と、この軸受の内方に位置させてクランク軸とクラッチ出力軸との間に配置される小型の軸受と、プライマリ軸の外側端部を支持するプライマリ軸用の軸受とを装着する必要がある。したがって、クランク軸をその両端部で支持する2つの軸受に3つの軸受を加えた5つの軸受によりクランク軸とプライマリ軸とをケースに支持するようにしている。
特開平11−123941号公報
動力伝達装置においては、回転部材をケーシングに支持するために複数の軸受を設けることは不可避であるが、動力伝達装置の組立性を向上するためには軸受の数を1つでも少なくすることが好ましい。しかも、プライマリ軸の内側端部を軸受により直接支持することなく、プライマリ軸の内側端部に噛み合って連結されるクラッチ出力軸を介してプライマリ軸の内側端部を支持するようにすると、プライマリ軸とクラッチ出力軸との噛み合い部のガタによって振動が発生するだけでなく、装置の耐久性を向上する上でネックともなる。また、従来のように、クラッチ用の軸受の内方にこれよりも小径の軸受を組み込むようにするとともにこれらの軸受をリング状の止めリングであるサークリップにより取り付けるようにすると、軸受の組み付けにも工数がかかり、装置が複雑となるだけでなく、製造コストを低減することができない。
本発明の目的は、遠心クラッチを介してクランク軸に連結される無段変速機のプライマリ軸とクランク軸との組立性を向上することにある。
本発明のエンジンの動力伝達装置は、ケースに回転自在に装着されるクランク軸と、当該クランク軸と同軸状に配置されるとともに固定プーリと可動プーリとを有する溝幅可変のプライマリプーリが設けられるベルト式無段変速機のプライマリ軸と、前記クランク軸と前記プライマリ軸との間に装着される遠心クラッチとを有し、エンジン動力を駆動輪に伝達するエンジンの動力伝達装置であって、前記クランク軸を当該クランク軸のバランスウエイト部の外側で支持するクランク軸用の軸受を前記ケースに設け、前記クランク軸に装着されるインナープレートとにより前記遠心クラッチを構成するクラッチドラムを前記プライマリ軸の内側端部に固定し、前記内側端部に嵌合される第1の変速機用の軸受と、前記プライマリ軸の外側端部に嵌合される第2の変速機用の軸受とを前記ケースに設け、前記プライマリ軸を前記外側端部と前記クラッチドラムに固定される前記内側端部とで回転自在に支持することを特徴とする。
本発明のエンジンの動力伝達装置は、前記クラッチドラムに締結されるフランジ部と前記クランク軸の端部を収容する凹部とを前記内側端部に設け、前記フランジ部により前記内側端部を前記クラッチドラムに固定することを特徴とする。
本発明のエンジンの動力伝達装置は、前記第1の変速機用の軸受と前記固定プーリとの間にリングを配置し、前記固定プーリと、当該固定プーリに対向する可動プーリを軸方向に移動自在に支持する円筒状のカラーとを前記プライマリ軸の外側端部にねじ結合するナットにより前記プライマリ軸に締結するとともに、前記ナットにより前記第1の変速機用の軸受の内輪に前記リングを介してスラスト方向の締結力を加えることを特徴とする。
本発明のエンジンの動力伝達装置は、前記内側端部に設けられる止め具により前記第1の変速機用の軸受の内輪を前記プライマリ軸に固定し、前記ケースと当該ケースに取り付けられる蓋部材とにより前記第1の変速機用の軸受の外輪を前記ケースに固定することを特徴とする。
本発明によれば、クランク軸を支持する軸受とクランク軸に同軸状となるプライマリ軸を内側端部と外側端部とで軸受により支持するようにしたので、遠心クラッチのクラッチドラムとクランク軸とプライマリ軸とを少ない数の軸受により支持することができ、動力伝達装置の部品点数を低減することができるとともに組立性を向上させることができる。
可動プーリを摺動自在に支持するカラーと固定プーリとをプライマリ軸にナットにより締結するとともに、プライマリ軸の内側端部を支持する軸受に対して締結力をナットにより加えることによりプライマリ軸に内部応力を発生させた状態で軸受の内輪にスラスト力を加えることができ、クラッチドラムおよびプライマリ軸の強度を高めることができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1はバギー車とも言われるATVつまり全地形走行車の一例を示す斜視図であり、車体1には前輪2a,2bと後輪3a,3bが設けられており、鞍乗り型の座席4が車体1の中央部に設けられている。座席4に着座した乗員はハンドル5を操作して走行することになる。
図2は図1に示された全地形走行車に搭載される動力伝達装置を示す概略図であり、図3は図2におけるA−A線に沿う方向の断面図である。図2に示すように、第1ケース体11aと第2ケース体11bとを突き合わせて組み立てられるクランクケース11にはクランク軸12が回転自在に装着されるとともに、図3に示すようにエンジン13が取り付けられている。エンジン13は、図3に示すように、クランクケース11に固定されるシリンダ14と、このシリンダ14の上端に固定されるシリンダヘッド15とを有している。シリンダ14に形成されたシリンダボア内にはピストン16が往復動自在に組み込まれ、クランク軸12にその回転中心から偏心した位置に固定されたクランクピン17とピストン16との間にはコネクティングロッド18が連結され、エンジン13によりクランク軸12は回転駆動される。
図3に示すように、シリンダヘッド15には燃焼室19に開口して吸気ポート21aが形成され、この吸気ポート21aを開閉するための吸気弁22aがシリンダヘッド15に装着されている。また、シリンダヘッド15には燃焼室19に開口して排気ポート21bが形成され、この排気ポート21bを開閉するための排気弁22bがシリンダヘッド15に装着されている。シリンダヘッド15には、カムシャフト23が回転自在に装着され、これと平行に設けられたロッカシャフト24には、吸気弁22aを開閉駆動するためのロッカアーム25aと、排気弁22bを開閉駆動するためのロッカアーム25bとが回動自在に装着されている。図2に示すように、クランク軸12にはスプロケット26が固定され、カムシャフト23に固定された図示しないスプロケットとの間にはタイミングチェーン(図示省略)が掛け渡されており、吸気弁22aと排気弁22bはクランク軸12の回転によりカムシャフト23およびロッカアーム25a,25bを介して所定のタイミングで開閉駆動される。
図2に示すように、クランクケース11には変速機ケース31が取り付けられ、この変速機ケース31の内部にはベルト式の無段変速機32が組み込まれている。無段変速機32はクランク軸12に同軸状となって変速機ケース31内に回転自在に装着されるプライマリ軸33と、このプライマリ軸33に平行となって回転自在に変速機ケース31内に回転自在に装着されるセカンダリ軸34とを有し、プライマリ軸33はこれとクランク軸12との間に組み込まれる遠心クラッチ35のクラッチドラム36に連結されている。
プライマリ軸33には溝幅可変のプライマリプーリ37が組み付けられており、プライマリプーリ37はプライマリ軸33に固定されてこれと一体に回転する固定プーリ37aと、プライマリ軸33に対して軸方向に移動自在に組み付けられてプライマリ軸33と一体に回転する可動プーリ37bとにより構成される。セカンダリ軸34には溝幅可変のセカンダリプーリ38が組み付けられており、セカンダリプーリ38はセカンダリ軸34に固定されてこれと一体に回転する固定プーリ38aと、セカンダリ軸34に対して軸方向に移動自在に組み付けられてセカンダリ軸34と一体に回転する可動プーリ38bとにより構成される。これらのプーリ37,38の間には、ゴム製のVベルト39が掛け渡されており、Vベルト39のプライマリプーリ37とセカンダリプーリ38とに対する巻き付け径が変化すると、プライマリ軸33の回転は無段階に変速比が変化してセカンダリ軸34に伝達される。プライマリプーリ37には、プライマリ軸33に固定されたカムプレート41により、プライマリ軸33の回転中心に対して直角方向を向いて円柱形状の遠心ウエイト42が複数個装着されており、セカンダリ軸34には、Vベルト39への締め付け力を加えるために、圧縮コイルばね43が装着されている。
したがって、クランク軸12が所定以上の回転数となって遠心クラッチ35を介してプライマリ軸33とクランク軸12とが締結された状態のもとで、プライマリ軸33の回転数が高くなると、遠心ウエイト42はこれに加わる遠心力により径方向外方に向けて移動し、プライマリプーリ37の溝幅が狭められてこのプーリ37に対する巻き付け径が大きくなる。これにより、セカンダリプーリ38の溝幅がばね力に抗して広がってVベルト39のセカンダリプーリ38に対する巻き付け径が小さくなり、無段変速機32の変速比は高速段側に変化する。
変速機ケース31には図2に示すようにギヤケース44が組み付けられ、このギヤケース44にはセカンダリ軸34が支持されるとともに、セカンダリ軸34に平行となって出力軸45が回転自在に装着され、さらに出力軸45に平行となって車軸46が回転自在に装着されており、車軸46は図1に示した後輪3a,3bに直接連結されている。セカンダリ軸34と出力軸45との間には、セカンダリ軸34に一体に設けられた歯車と出力軸45に回転自在に装着された歯車とからなる正転用の歯車列47が設けられるとともに、セカンダリ軸34に一体に設けられた歯車と出力軸45に回転自在に装着される歯車とこれに噛み合う図示しないアイドラー歯車とからなる逆転用の歯車列48が設けられている。
出力軸45の回転方向を正転方向と逆転方向に切り換えるために、出力軸45には前後進切換機構49が装着されている。前後進切換機構49は、図2に示すように、出力軸45に設けられたスプラインにそれぞれ噛み合う切換ディスク51a,51bを有しており、これらの切換ディスク51a,51bは出力軸45に軸方向に摺動自在に装着されている。切換ディスク51aを歯車列47に係合させると、セカンダリ軸34の回転は正転方向となって車軸46に伝達され車両は前進移動する。一方、切換ディスク51bを歯車列48に係合させると、セカンダリ軸34の回転は逆転方向となって車軸46に伝達され、車両は後退移動する。
図2に示すように、クランクケース11にはクランク軸12に平行にバランサ軸52が回転自在に装着され、バランサ軸52はクランク軸12に固定された駆動歯車53aとバランサ軸52に固定された従動歯車53bとからなる歯車列53を介してクランク軸12に連結されている。バランサ軸52にはバランスウエイト54が一体に設けられるとともに、クランクケース11に装着されたオイルポンプ55のロータに連結されており、このオイルポンプ55から吐出される潤滑油は、動力伝達装置における摺動部に図示しない油路を介して供給されるようになっている。
クランクケース11には、図2に示すように、発電体ケース56が取り付けられており、発電体ケース56内には発電体57が装着されるようになっており、発電体57はクランク軸12に取り付けられるアウターロータ58と、クランクケース11に取り付けられるステータ59とを有している。したがって、エンジン13が駆動されてクランク軸12が回転すると、発電体57により発電された電力が図示しないバッテリに充電される。
クランクケース11、変速機ケース31および発電体ケース56により動力伝達装置を構成するための上述した部材を収容するケースが形成されており、このケースを車体に取り付けることにより動力伝達装置は車体に搭載される。
エンジンを始動させるために、発電体ケース56内にはスタータ61が装着され、このスタータ61はクランクケース11に取り付けられた電動モータ62により駆動されるようになっている。バッテリの充電量が不足してエンジン13をスタータ61により始動できないときに、手動でエンジン13を始動させるために、発電体ケース56内にはリコイルスタータ63が装着されている。リコイルスタータ63は、リコイルロープが巻き付けられたリコイルプーリ64を有し、リコイルロープを引いてリコイルプーリ64を回転させるとクランク軸12が回転し、エンジン13を手動でも始動させることができる。
図4は図2の一部を拡大して示す断面図であり、クランク軸12はケース体11aに設けられるクランク軸用の軸受66と、ケース体11bに設けられるクランク軸用の軸受67とによりケースつまりクランクケース11に回転自在に支持されている。一方の軸受66は歯車53aを介してクランク軸12のバランスウエイト部12aに隣接し、他方の軸受67はクランク軸12のバランスウエイト部12bに隣接しており、それぞれの軸受66,67はバランスウエイト部12a,12bに対して外側に配置されている。
クランク軸12の無段変速機32側の端部には、インナープレート68がクランク軸12に対して径方向を向いて設けられており、このインナープレート68はクランク軸12にスプライン結合されるボス部69によりクランク軸12に固定され、ボス部69はナット70によりクランク軸12に締結されている。インナープレート68には、これに固定された支持ピン71により遠心ウエイトシュー72が回動自在に取り付けられており、遠心ウエイトシュー72にはその自由端の部分がクラッチドラム36の内面から離れる方向のばね力がコイルばね73により加えられている。クランク軸12の回転数が所定値以上となると、遠心力により遠心ウエイトシュー72は外方に回動してその自由端の部分がクラッチドラム36の内周面に接触してクラッチドラム36がクランク軸12と一体に回転し、その回転がプライマリ軸33に伝達される。
プライマリ軸33には固定プーリ37aがスプライン結合され、固定プーリ37aの内面に一端面を突き当てるようにプライマリ軸33には円筒形状のカラー74が嵌合されており、カラー74の外周面に形成されたスプラインに可動プーリ37bが噛み合って可動プーリ37bは軸方向に摺動自在となっている。カラー74の他端面に突き当てるようにプライマリ軸33にはカムプレート41が固定され、プライマリ軸33の外側端部にねじ結合されるナット75により固定プーリ37aと、カラー74と、カムプレート41とがプライマリ軸33に締結されている。
プライマリ軸33のクランク軸側端部つまり内側端部76には、クラッチドラム36に固定されるフランジ部77aとジャーナル部77bとが設けられ、プライマリ軸33にはフランジ部77aとジャーナル部77bとに対応させて凹部78が形成されており、この凹部78の中にクランク軸12の端部に設けられたボス部69とナット70が入り込んでいる。プライマリ軸33の内側端部76のジャーナル部77bには第1の変速機用の軸受81の内輪が嵌合し、この軸受81の外輪は変速機ケース31に設けられてこれの一部を構成する仕切り壁31aに嵌合しており、内輪の一方の端面はフランジ部77aに突き当てられ、外輪の他方の端面は仕切り壁31aの径方向面に突き当てられており、プライマリ軸33の内側端部76は軸受81により仕切り壁31aに回転自在に支持されている。一方、プライマリ軸33の外側端部79には第2の変速機用の軸受82の内輪が嵌合し、この軸受82の外輪は変速機ケース31の取付孔に嵌合しており、プライマリ軸33の外側端部79はケースに回転自在に支持されている。
このように、プライマリ軸33はその内側端部76の外周面に嵌合する軸受81と、外側端部79の外周面に嵌合する軸受82とにより回転自在にケースに支持されており、プライマリ軸33にはフランジ部77aを介してクラッチドラム36が一体となって固定されているので、軸受81は遠心クラッチ35のクラッチドラム36をも回転自在に変速機ケース31に支持している。したがって、動力伝達時にクランク軸12とプライマリ軸33とに応力が加わっても、クランク軸12とクラッチドラム36との間に小型の軸受を設けることなく、クランク軸12とプライマリ軸33を2つのクランク軸用の軸受66,67と2つの変速機用の軸受81,82との合計4つの軸受により同軸状に、つまりそれぞれの軸の回転中心軸が一致するように支持することができる。このようにクランク軸12とプライマリ軸33とが同軸状に支持されるので、クランク軸12の回転数が所定値以上となると、クラッチドラム36の内周面に遠心ウエイトシュー72の自由端部が接触して確実にクランク軸12の回転をプライマリ軸33に伝達することができる。
内側端部76には軸受81と固定プーリ37aとの間に挟み込まれるようにリング83が嵌合され、軸受81の内輪はフランジ部77aとリング83との間に挟み込まれており、ナット75を締め付けると、ナット75によりプライマリ軸33に加えられるスラスト方向つまり軸方向の締結力が軸受81に対する締結力となってフランジ部77aとリング83とにより加えられる。したがって、ナット75によりプライマリ軸33の内部に応力を発生させた状態で、クラッチドラム36とプライマリプーリ37とをプライマリ軸33を介して組み立てることができ、内部応力により軸受81に締め付け力を加えた状態としてクラッチドラム36とプライマリ軸33とを強固に組み合わせることができる。
図5は本発明の他の実施の形態である動力伝達装置であって、図4と同様の部分を示す断面図であり、図5においては前述した実施の形態における部材と共通の部材には同一の符号が付されている。この動力伝達装置においては、図4に示したリング83が設けられておらず、固定プーリ37aはジャーナル部77bの端面に突き当てられており、ジャーナル部77bに形成された取付溝には環状の止め具であるサークリップ84が止め付けられるようになっており、このサークリップ84とフランジ部77aにより軸受81の内輪が固定される。
図5に示す場合には、軸受81の外輪を仕切り壁31aに固定するために、蓋部材85が仕切り壁31aに取り付けられており、さらにこの蓋部材85には、クランク室内の潤滑油が無段変速機32内に流入するのを防止するためのメカニカルシール86が装着されている。図4に示す場合には、メカニカルシール86は仕切り壁31aとリング83との間に装着されている。
上述のように、本発明の動力伝達装置においては、遠心クラッチ35のクラッチドラム36とプライマリ軸33とを内側端部76の部分で一体化したので、2つの軸受81,82によりプライマリ軸33とクラッチドラム36とを回転自在にケースに支持することができ、クランク軸12とクラッチドラム36との間に小型の軸受を装着することが不要となり、軸受の数を従来よりも低減することができるとともに、動力伝達装置の組立性を向上させることができる。
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、本発明の動力伝達装置は、クランク軸12とベルト式無段変速機のプライマリ軸33とが同軸状に配置され、クランク軸12とプライマリ軸33との間に遠心クラッチ35が装着されるようになったATV車両に適用することができ、エンジン13の種類は4サイクルエンジンに限られることはなく、2サイクルエンジンを搭載するようにしても良い。
全地形走行車の一例を示す斜視図である。 図1に示された全地形走行車に搭載される動力伝達装置を示す概略図である。 図2におけるA−A線に沿う方向の断面図である。 図2の一部を拡大して示す断面図である。 本発明の他の実施の形態である動力伝達装置であって、図4と同様の部分を示す断面図である。
符号の説明
11 クランクケース
12 クランク軸
32 ベルト式無段変速機
33 プライマリ軸
34 セカンダリ軸
35 遠心クラッチ
36 クラッチドラム
37 プライマリプーリ
37a 固定プーリ
37b 可動プーリ
66 軸受(クランク軸用の軸受)
67 軸受(クランク軸用の軸受)
68 インナープレート
72 遠心ウエイトシュー
74 カラー
75 ナット
76 内側端部
77a フランジ部
77b ジャーナル部
78 凹部
81 軸受(第1の変速機用の軸受)
82 軸受(第2の変速機用の軸受)
83 リング
84 サークリップ(止め具)
85 蓋部材
86 メカニカルシール

Claims (4)

  1. ケースに回転自在に装着されるクランク軸と、当該クランク軸と同軸状に配置されるとともに固定プーリと可動プーリとを有する溝幅可変のプライマリプーリが設けられるベルト式無段変速機のプライマリ軸と、前記クランク軸と前記プライマリ軸との間に装着される遠心クラッチとを有し、エンジン動力を駆動輪に伝達するエンジンの動力伝達装置であって、
    前記クランク軸を当該クランク軸のバランスウエイト部の外側で支持するクランク軸用の軸受を前記ケースに設け、
    前記クランク軸に装着されるインナープレートとにより前記遠心クラッチを構成するクラッチドラムを前記プライマリ軸の内側端部に固定し、
    前記内側端部に嵌合される第1の変速機用の軸受と、前記プライマリ軸の外側端部に嵌合される第2の変速機用の軸受とを前記ケースに設け、
    前記プライマリ軸を前記外側端部と前記クラッチドラムに固定される前記内側端部とで回転自在に支持することを特徴とするエンジンの動力伝達装置。
  2. 請求項1記載のエンジンの動力伝達装置において、前記クラッチドラムに締結されるフランジ部と前記クランク軸の端部を収容する凹部とを前記内側端部に設け、前記フランジ部により前記内側端部を前記クラッチドラムに固定することを特徴とするエンジンの動力伝達装置。
  3. 請求項1または2記載のエンジンの動力伝達装置において、前記第1の変速機用の軸受と前記固定プーリとの間にリングを配置し、前記固定プーリと、当該固定プーリに対向する可動プーリを軸方向に移動自在に支持する円筒状のカラーとを前記プライマリ軸の外側端部にねじ結合するナットにより前記プライマリ軸に締結するとともに、前記ナットにより前記第1の変速機用の軸受の内輪に前記リングを介してスラスト方向の締結力を加えることを特徴とするエンジンの動力伝達装置。
  4. 請求項1または2記載のエンジンの動力伝達装置において、前記内側端部に設けられる止め具により前記第1の変速機用の軸受の内輪を前記プライマリ軸に固定し、前記ケースと当該ケースに取り付けられる蓋部材とにより前記第1の変速機用の軸受の外輪を前記ケースに固定することを特徴とするエンジンの動力伝達装置。

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