JP2006064121A - 可変プーリを備える伝動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】伝動装置に備えられる可変プーリと回転軸との間のトルク変化時に、ベルトから可変プーリへの入力トルクの伝達効率および伝達応答性の向上を図る。
【解決手段】Ｖベルト式自動変速装置は、固定シーブ31および可動シーブ32から構成される被動プーリ30と、作動トルクにより作動して、トルク変化時にベルト26を締め付ける方向の推力Ｆを発生するトルクカム機構50とを備える。トルクカム機構50は、両シーブ31，32に対して相対回転可能なカム体51の第１カム要素52と、可動シーブ32の第２カム要素53とから構成される。両シーブ31，32はスプライン37，38により相対回転不能に結合され、作動トルクは、ベルト26から固定シーブ31に伝達された第１トルク分およびベルト26から可動シーブ32に伝達された第２トルク分を合わせたトルクである。
【選択図】図２

Description

本発明は、ベルトの巻掛け半径が変更される可変プーリを備える伝動装置に関し、該伝動装置は、例えば車両等に装備されるベルト式変速装置である。

可変プーリを備える伝動装置として、例えば特許文献１に開示された自動二輪車用のベルト式自動変速機は、内燃機関により回転駆動される駆動プーリと、後輪に駆動連結される回転軸に駆動連結される従動プーリと、該両プーリに掛け渡されたベルトと、ベルトを締め付ける方向の弾発力を従動プーリの可動プーリ半体に作用させるスプリングと、ベルトから従動プーリに伝達される入力トルクに応じた大きさであってベルトを締め付ける方向の推力を可動プーリ半体に作用させるトルクカム機構とを備える。従動プーリの可動プーリ半体は、回転軸と一体回転可能な固定プーリ半体に摺動自在に支持される。また、トルクカム機構は、可動プーリ半体に設けられる可動側カム部と、固定プーリ半体と常に一体に回転する遠心式クラッチのドライブプレートに設けられる固定側カム部から構成される。
そして、トルクカム機構は、従動プーリと回転軸との間でのトルク変化時に、固定プーリ半体と可動プーリ半体との間に生じる相対回転を利用して推力を発生し、該推力によりベルトを締め付ける方向に可動プーリ半体を移動させて、従動プーリによるベルトの締付力を増加させて、ベルトに作用する側圧を増加させる。
特開平１０−３１８３４２号公報

ところで、前記従来技術では、従動プーリと回転軸との間でのトルク変化時に可動プーリ半体を移動させる推力は、固定プーリ半体と可動プーリ半体との相対回転に基づいて得られることから、この相対回転によりベルトと固定プーリ半体および可動プーリ半体との間には摩擦力に抗して滑りが生じる。このため、ベルトと従動プーリとの間での入力トルクの伝達効率が低下することがある。

また、入力トルクは、固定プーリ半体に伝達される第１トルク分と可動プーリ半体に伝達される第２トルク分とに二分されるが、トルクカム機構には、入力トルクのうちの第２トルク分（入力トルクのほぼ１／２の大きさである。）のみが作用し、トルクカム機構が発生する推力の大きさはこの第２トルク分に応じた大きさとなることから、推力を大きくすることは困難である。そして、推力が小さいと、トルク変化時に従動プーリによるベルトに対する締付力が小さくなって、ベルトと従動プーリとの間の滑りを大幅に減少させることは困難である。

さらに、トルクカム機構が発生する推力が小さい場合、ベルトから従動プーリへの入力トルクの良好な伝達効率を確保するべく、両プーリ半体から所要の大きさの側圧をベルトに作用させるのに必要な締付力である必要締付力を得るためには、可動プーリ半体に作用するスプリングのスプリング荷重を大きくする必要がある。ところが、スプリング荷重が大きく設定されると、巻掛け半径の変更範囲においてさほど大きな必要締付力が必要とされない部分において、締付力、したがってベルトに作用する側圧が過大となることがある。

また、固定プーリ本体を回転軸と一体回転させるために固定プーリ半体に設けられるドライブプレートとの連結部は、軸方向でトルクカム機構とほぼ同じ位置にあることから、該連結部とベルトとの間の軸方向での距離が大きくなって、固定プーリ半体の捩れが大きくなる結果、従動プーリから回転軸への入力トルクの伝達遅れが大きくなって、入力トルクの伝達応答性が低下していた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、請求項１〜７記載の発明は、伝動装置に備えられる可変プーリと回転軸との間のトルク変化時に、ベルトから可変プーリへの入力トルクの伝達効率および伝達応答性の向上を図ることを目的とする。そして、請求項３，６記載の発明は、さらに、トルクカム機構の構造を簡単化することを目的とし、請求項４，５，７記載の発明は、さらに、トルクカム機構を有する伝動装置において、可変プーリから回転軸への入力トルクの伝達応答性を向上することを目的とする。

請求項１記載の発明は、第１シーブと第２シーブとから構成される可変プーリと、前記可変プーリに駆動連結される回転軸と、前記第１シーブと前記第２シーブとにより挟持されるベルトから前記可変プーリに伝達される入力トルクに基づいて前記可変プーリを介して伝達される作動トルクに応じた軸方向の推力を発生する推力発生手段と、を備え、前記推力発生手段は、前記可変プーリと前記回転軸との間でのトルク変化時に前記推力により前記第１シーブおよび前記第２シーブの少なくともいずれかを前記ベルトを締め付ける方向に移動させる伝動装置において、前記第１シーブおよび前記第２シーブは、相対回転不能であると共に前記推力発生手段を介して前記回転軸に駆動連結される伝動装置である。

これによれば、第１，第２シーブが相対回転不能であるため、トルク変化時に第１，第２シーブの少なくともいずれかをベルトを締め付ける方向に移動させる推力を発生する推力発生手段を作動させる作動トルクは、相対回転不能な第１，第２シーブの両者を介して伝達される入力トルクに基づくことになる。このため、第１シーブおよび第２シーブが相対回転するために、作動トルクが第１シーブおよび第２シーブの一方を介して伝達される従来のトルクカム機構が発生する推力に比べて、推力発生手段が発生する推力を増加させることができるので、トルク変化時に第１，第２シーブの少なくともいずれかがベルトを締め付ける方向（以下、「締付方向」という。）に移動するときの締付力、したがってベルトに作用する側圧を増加させることができて、トルク変化時のベルトと第１，第２シーブとの間の滑りが大幅に減少する。また、推力発生手段が第１，第２シーブの少なくともいずれかを締付方向で軸方向に移動させる際にも、第１，第２シーブは一体に回転して、第１，第２シーブを相対回転させる必要がないので、ベルトと第１，第２シーブとの間で滑りが発生することがない。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の伝動装置において、前記作動トルクは、前記入力トルクのうちの前記第１シーブに伝達された第１トルク分および前記入力トルクのうちの前記第２シーブに伝達された第２トルク分を合わせたトルクであるものである。

これによれば、作動トルクは、第１，第２シーブを介して伝達される第１，第２トルク分を合わせたトルク、すなわち入力トルクの全体となることから、作動トルクの大きさを入力トルクの大きさと等しくすることができる。このため、第１，第２トルク分のいずれか一方のみ、すなわち入力トルクの一部を作動トルクとして作動する従来のトルクカム機構が発生する推力に比べて、推力発生手段が発生する推力を増加させることができる。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の伝動装置において、前記推力発生手段は、前記回転軸と一体回転可能であると共に前記第１シーブおよび前記第２シーブに対して相対回転可能な第１カム要素と、前記第１カム要素に接触すると共に前記第１トルク分および前記第２トルク分が伝達される１つの第２カム要素とから構成されるトルクカム機構であるものである。

これによれば、第１，第２シーブをそれぞれ介して伝達される第１，第２トルク分は、トルクカム機構を構成する１つの第２カム要素に伝達されるので、トルクカム機構を構成する部材数が減少する。

請求項４記載の発明は、請求項２または請求項３記載の伝動装置において、前記第１シーブと前記第２シーブとは結合手段により相対回転不能に結合され、前記結合手段は前記第１シーブおよび前記第２シーブにそれぞれ設けられて互いに嵌合する第１スプラインおよび第２スプラインにより構成されるものである。

これによれば、第１，第２スプラインの互いの嵌合により、第１，第２シーブが相対的に軸方向に移動可能な状態で相対回転不能に回転することが可能になる。また、第１，第２スプラインの軸方向での幅に応じて比較的広範囲に渡って第１，第２シーブが結合されるので、第１，第２シーブが相対回転可能である場合に比べて、第１，第２シーブのそれぞれの捩り剛性が高められることから、第１，第２シーブの捩れのために可変プーリからトルクカム機構を経て回転軸へ伝達される入力トルクの伝達遅れが減少する。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の伝動装置において、前記結合手段は、前記第１スプラインと前記第２スプラインとの間に配置されて前記第１スプラインおよび前記第２スプラインの間の周方向での隙間を減少させるスペーサを含むものである。

これによれば、スペーサにより第１，第２スプラインの周方向の間隙が減少するので、第１，第２シーブの軸方向の相対的な移動が円滑になり、トルク変化時に推力発生機構またはトルクカム機構が作動してから、推力により可変プーリがベルトを締め付けるまでの遅れが減少して、ベルトに対して推力による締付応答性が向上する。

請求項６記載の発明は、請求項４または請求項５記載の伝動装置において、前記第２カム要素は、前記第１シーブおよび前記第２シーブの一方のシーブに設けられるものである。

これによれば、第１，第２シーブをそれぞれ介して伝達される第１，第２トルク分は、結合手段を介して合流した後、一方のシーブに設けられた第２カム要素に伝達されるので、第２カム要素の構造が簡単になる。

請求項７記載の発明は、請求項３記載の伝動装置において、前記第１カム要素は、前記回転軸に駆動連結される連結部を有して前記回転軸と一体回転可能な回転部材に設けられ、前記第２カム要素は前記第１シーブおよび前記第２シーブのうちの前記第２シーブに設けられ、前記第１シーブは前記軸方向で前記連結部よりも前記ベルト寄りに配置され、前記第１シーブおよび前記第２シーブは、前記連結部よりも前記ベルト寄りの位置で結合手段により相対回転不能に結合されるものである。

これによれば、第１シーブは軸方向で連結部よりもベルト寄りに配置されることから、第１シーブの軸方向での幅が小さくなって第１シーブの捩れ剛性が高くなること、および第１，第２シーブが連結部よりもベルト寄りに設けられる結合手段により第１，第２シーブの捩れ剛性が高くなることから、第１，第２シーブの捩れのために可変プーリからトルクカム機構を経て回転軸へ伝達される入力トルクの伝達遅れが減少する。また、第１，第２シーブをそれぞれ介して伝達される第１，第２トルク分は、結合手段を介して合流した後、一方のシーブに設けられた第２カム要素に伝達されるので、第２カム要素の構造が簡単になる。

請求項１記載の発明によれば、次の効果が奏される。すなわち、増加したベルト締付力により、トルク変化時のベルトと第１，第２シーブとの間の滑りが大幅に減少するので、トルク変化時におけるベルトから可変プーリへの入力トルクの伝達効率および伝達応答性が向上する。また、推力発生手段が第１，第２シーブの少なくともいずれかを締付方向に移動させる際にも、ベルトと第１，第２シーブとの間で滑りが発生することがないので、この点でもベルトから可変プーリへの入力トルクの伝達効率が向上する。

請求項２記載の発明によれば、作動トルクの大きさを入力トルクの大きさと等しくすることができるので、増加したベルト締付力により、請求項１記載の発明と同様の効果が奏される。

請求項３記載の発明によれば、引用された請求項記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、トルクカム機構を構成する部材数が減少するので、第１，第２トルク分が伝達されるトルクカム機構が簡単化される。

請求項４記載の発明によれば、引用された請求項記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、簡単な構造により、第１，第２シーブが相対的に軸方向に移動可能な状態で相対回転不能に回転することを可能にする結合手段が構成される。また、第１，第２スプラインにより、可変プーリからトルクカム機構を経て回転軸へ伝達される入力トルクの伝達の遅れが減少するので、トルクカム機構を有する伝動装置において、可変プーリから回転軸への入力トルクの伝達応答性が向上する。

請求項５記載の発明によれば、引用された請求項記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、ベルトに対して推力による締付応答性が向上するので、ベルトから可変プーリへの入力トルクの伝達応答性が向上する。

請求項６記載の発明によれば、引用された請求項記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、第２カム要素の構造が簡単になるので、第１，第２トルク分が伝達されるトルクカム機構が一層簡単化される。

請求項７記載の発明によれば、引用された請求項記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、可変プーリからトルクカム機構を経て回転軸へ伝達される入力トルクの伝達の遅れが減少するので、トルクカム機構を有する伝動装置において、可変プーリから回転軸への入力トルクの伝達応答性が向上する。また、第２カム要素の構造が簡単になるので、第１，第２トルク分が伝達されるトルクカム機構が一層簡単化される。

以下、本発明の実施形態を図１ないし図７を参照して説明する。
図１を参照すると、本発明に係る伝動装置は、車両としての自動二輪車に搭載される伝動系を構成するベルト式変速装置としてのＶベルト式自動変速装置Ｔである。自動二輪車に搭載される内燃機関Ｅの動力を駆動輪としての後輪Ｗに伝達する前記伝動系は、内燃機関Ｅおよび電動機18と共に自動二輪車のパワーユニットを構成する。そして、該パワーユニットは、車体フレームに保持されるピボット軸を中心にして上下方向に揺動可能に支持される。

自動二輪車の主原動機である内燃機関Ｅは、頭上カム軸型の単気筒４ストローク内燃機関であり、ピストン５が往復運動可能に嵌合するシリンダ１と、シリンダ１の一端部に結合されるシリンダヘッド２と、シリンダ１の他端部に結合されるクランクケース３とにより構成される機関本体を備える。ピストン５にコンロッド６を介して連結されるクランク軸４は、自動二輪車の左右方向を指向して配置されて、１対の主軸受７を介してシリンダ１およびクランクケース３に回転可能に支持される。

クランクケース３から左方に突出するクランク軸４の第１軸端部４ａは、変速装置Ｔが収容される伝動室22内に延びており、第１軸端部４ａには、変速装置Ｔの駆動プーリ25、発進クラッチ８および伝動室22内に冷却空気を導入する冷却ファン９が取り付けられる。一方、クランクケース３から右方に突出するクランク軸４の第２軸端部４ｂには交流発電機10のロータおよびラジエータ11を冷却する冷却風を導入する冷却ファン12が取り付けられる。

シリンダヘッド２には、シリンダ軸線方向でピストン５と対向する位置の燃焼室13と、吸気装置に備えられる気化器で形成された混合気を燃焼室13に導く吸気ポートと、燃焼室13からの燃焼ガスを排気ガスとして排気装置に導く排気ポートとが形成され、さらに燃焼室13に臨む点火栓14が装着される。シリンダヘッド２と該シリンダヘッド２に結合されるヘッドカバー15とで形成される動弁室内には、前記吸気ポートを開閉する吸気弁および前記排気ポートを開閉する排気弁を開閉作動させる動弁装置16が収容される。動弁装置16は、シリンダヘッド２に回転可能に支持されるカム軸16ａを備え、該カム軸16ａはタイミングチェーン17を備える動弁駆動機構によりクランク軸４の回転速度の１／２で回転駆動される。そして、カム軸16ａに設けられた吸気カムおよび排気カムが、それぞれロッカアーム（図１には、排気側のロッカアーム16ｂが示されている。）を介して、クランク軸４の回転に同期して所定のタイミングで前記吸気弁および前記排気弁を開閉作動させる。

自動二輪車は補助原動機としての電動機18を備える。電動機18は、発電機としての機能を有する発電電動機から構成され、後輪Ｗに駆動連結される出力軸29と一体回転可能なロータ18ａと、後述する伝動ケース21の第４ケースに固定されるステータコイル18ｂとを備える。そして、電動機18は、例えば自動二輪車の発進時や加速時などには内燃機関Ｅの動力をアシストすべく出力軸29を回転駆動し、例えば自動二輪車の減速時には発電機として出力軸29を介して伝達される後輪Ｗの運動エネルギを電気エネルギに変換して回収する。

内燃機関Ｅの左方から後方にかけて配置される前記伝動系は、変速装置Ｔと、遠心ウエイト８ａを有する遠心式クラッチからなる発進クラッチ８と、一方向クラッチ19と、終減速装置20と、伝動室22を形成する伝動ケース21と、を備える。

伝動ケース21は、シリンダ１およびクランクケース３の左部に結合される第１ケース部分21ａと、第１ケース部分21ａの左部に結合される第２ケース部分21ｂと、第１ケース部分21ａの右部の後部に結合される第３ケース部分21ｃと、第２ケース部分21ｂの後部に結合されて電動機18を覆う第４ケース部分21ｄとを備える。そして、第１，第２，第４ケース部分21ａ，21ｂ，21ｄにより形成される伝動室22の第１室22ａには変速装置Ｔ、発進クラッチ８、冷却ファン９、一方向クラッチ19および電動機18が収容され、第１，第３ケース部分21ａ，21ｃにより形成されて第１室22ａとは油密に仕切られる伝動室22の第２室22ｂには終減速装置20が収容される。

変速装置Ｔは、駆動軸を構成するクランク軸４と、クランク軸４に発進クラッチ８を介して一体回転可能に駆動連結される可変プーリとしての駆動プーリ25と、第１ケース部分21ａおよび第３ケース部分21ｃに回転可能に支持される回転軸としての被動軸を構成する出力軸29と、出力軸29に一方向クラッチ19を介して一体回転可能に駆動連結される可変プーリとしての被動プーリ30と、駆動プーリ25および被動プーリ30に掛け渡されるＶベルトからなる無端ベルト26と、駆動プーリ25におけるベルト26の巻掛け半径を変更する駆動側変更手段と、被動プーリ30におけるベルト26の巻掛け半径を変更する被動側変更手段とを備える。

駆動プーリ25は、発進クラッチ８の出力部８ｂに相対回転不能に結合される固定シーブ25ａおよび該固定シーブ25ａに対して相対回転不能であると共に軸方向に移動可能な可動シーブ25ｂから構成されて、固定シーブ25ａおよび可動シーブ25ｂに挟持されたベルト26の巻掛け半径を変更すべく固定シーブ25ａおよび可動シーブ25ｂの軸方向での相対位置が前記駆動側変更手段により変更される可変プーリである。また、後に詳述する被動プーリ30も、固定シーブ31および可動シーブ32から構成されて、固定シーブ31および可動シーブ32に挟持されたベルト26の巻掛け半径を変更すべく固定シーブ31および可動シーブ32の軸方向での相対位置が前記被動側変更手段により変更される可変プーリである。

なお、明細書または特許請求の範囲において、軸方向とは、互いに平行な駆動プーリ25の回転中心線Ｌ１（クランク軸４の回転中心線でもある。）および被動プーリ30の回転中心線Ｌ２が延びる方向を意味し、径方向とは、特に断らない限り回転中心線Ｌ２を中心とした放射方向である。

そして、駆動プーリ25に関しては、可動シーブ25ｂに一体回転可能に結合されたカム板27ａと、可動シーブ25ｂとカム板27ａとの間に配置されて遠心力により移動可能な複数のウエイトローラ27ｂとを備える前記駆動側変更手段が、クランク軸４の回転速度に応じて可動シーブ25ｂを第１軸端部４ａに沿って軸方向に移動させることで、駆動プーリ25におけるベルト26の巻掛け半径が変更され、同時に、被動プーリ30に関しては、前記被動側変更手段がベルト26の張力およびベルト26から被動プーリ30に伝達される入力トルク（以下、「入力トルク」という。）に応じて可動シーブ32を出力軸29に沿って移動させることで、被動プーリ30におけるベルト26の巻掛け半径が変更されて、変速装置Ｔの変速比が内燃機関Ｅの機関回転速度に応じて自動的に、しかも無段階に変更される。

一方向クラッチ19は、後述するカム体51と一体に回転するように結合される入力部としてのインナ19ａと、出力軸29と一体に回転するように結合される出力部としてのアウタ19ｂと、径方向でインナ19ａとアウタ19ｂとの間に配置されるクラッチ素子としての多数のローラ19ｃとを備える。ローラ19ｃは、被動プーリ30の正転方向である回転方向Ｒ（図５，図６参照）での回転を出力軸29に伝達するべくインナ19ａとアウタ19ｂとの間でトルクの伝達および遮断を行う。
終減速装置20は出力軸29に駆動連結される減速機構としてのギヤ列23から構成され、ギヤ列23は、後輪Ｗが常に一体に回転するように結合された車軸24に駆動連結される。

そして、燃焼室13内で発生する燃焼圧により駆動されて往復運動するピストン５により回転駆動されるクランク軸４の回転が、変速装置Ｔにより変速されて出力軸29に伝達され、さらに出力軸29からギヤ列23を介して車軸24に伝達されて、後輪Ｗがクランク軸４の動力により回転駆動される。

図２〜図７を参照して、被動プーリ30を中心にさらに説明する。
図２を参照すると、軸方向に移動が規制された状態で１対の軸受33，34を介して出力軸29に回転可能に支持される第１シーブとしての固定シーブ31は、ベルト26が接触する接触面31a1を有するフランジ31ａと、出力軸29の外側に配置されてフランジ31ａと一体の円筒状のスリーブ31ｂとを備える。径方向で出力軸29とスリーブ31ｂとの間に配置される両軸受33，34のうち、軸受34は、出力軸29および出力軸29に対して軸方向での移動が阻止された円筒状の規制部材35により、軸方向での移動が阻止され、該軸受34により固定シーブ31の軸方向での移動が規制される。

固定シーブ31に対して、相対回転不能に、かつ軸方向に移動可能に支持される第２シーブとしての可動シーブ32は、ベルト26が接触すると共に軸方向で接触面31a1と対向する接触面32a1を有するフランジ32ａと、スリーブ31ｂの外側に同軸に配置されてフランジ32ａと一体の円筒状のスリーブ32ｂとを備える。ここで、相対回転不能であるとは、後述する結合手段36の構造に基づいて生じる不可避な隙間の存在により、僅かに相対回転する場合を含んでいる。

併せて図３，図４を参照すると、固定シーブ31と可動シーブ32とは、結合手段36により、可動シーブ32が固定シーブ31に対して相対回転不能で、かつ軸方向に移動可能となるように相互に結合される。結合手段36は、固定シーブ31のスリーブ31ｂの外周に設けられる第１結合要素としての第１スプライン37と、可動シーブ32のスリーブ32ｂの内周に設けられる第２結合要素としての第２スプライン38と、第１スプライン37と第２スプライン38との間に配置される複数の、この実施形態では６つのスペーサ39とから構成される。そして、第２スプライン38は、スリーブ32ｂの軸方向での幅にほぼ等しい軸方向での幅を有し、両スプライン37，38は、スリーブ31ｂの軸方向での幅の１／２を越える軸方向での範囲で、かつスリーブ32ｂの軸方向での幅のほぼ全体で、常に嵌合状態にある。

各スペーサ39は、第１，第２スプライン37，38の間の周方向での隙間および径方向での隙間を減少させる部材であり、第２スプライン38の複数のスプライン突条38ａに対して、各スプライン突条38ａの全体を覆うキャップ状の部材である。それゆえ、任意の断面形状、この実施形態では角形の断面形状（図３参照）を有するスプラインからなる第１，第２スプライン37，38は、スペーサ39を介して互いに嵌合する。そして、両シーブ31，32の軸方向での相対移動を円滑にするために、スペーサ39は、低摩擦係数の材料からなる部材または低摩擦係数の材料で被覆された部材により構成されることが好ましい。

図２を参照すると、固定シーブ31のスリーブ31ｂおよび可動シーブ32のスリーブ32ｂのそれぞれの全体は、後述するカム体51の連結部51ｂよりも軸方向でベルト26寄りに配置され、さらにはスリーブ31ｂおよびスリーブ32ｂのそれぞれの全体またはほぼ全体は、カム体51よりも軸方向でベルト26寄りに配置される。しかも、固定シーブ31および可動シーブ32は、被動プーリ30におけるベルト26の巻掛け半径の変更範囲Ｓ（図７参照）に対応する軸方向での可動シーブ32の移動範囲の全範囲において、連結部51ｂおよびカム体51よりもベルト26寄りの位置で結合手段36により結合される。なお、図２には、変更範囲Ｓを規定するベルト26の最大巻掛け半径および最小巻掛け半径となる可動シーブ32の位置が、それぞれ実線および二点鎖線で示されている。

前記被動側変更手段は、いずれも、ベルト26を軸方向で締め付けるべく可動シーブ32および固定シーブ31を互いに接近させる力を発生する手段であって、弾発手段としてのバネ40と、推力発生手段としてのトルクカム機構50とから構成される。そして、バネ40が発生する弾発力およびトルクカム機構50が発生する推力Ｆにより、ベルト26から被動プーリ30への入力トルクの良好な伝達効率を確保するべく被動プーリ30がベルト26を軸方向に締め付ける締付力が形成される。

バネ40は、ベルト26が最大巻掛け半径となる可動シーブ32の位置に対する軸方向での位置に応じて増加する大きさで、軸方向でベルト26を締め付ける締付方向Ａの弾発力を可動シーブ32に作用させる。円筒状の圧縮コイルバネからなるバネ40は、出力軸29に一体回転可能に結合されるカム体51と、可動シーブ32のフランジ32ａとの間であって、スリーブ32ｂの外側に挿入された状態で配置される。バネ40の一端部は、バネ40の内側に位置する円筒状のガイド部41ａを有するバネガイド部材41を介してカム体51の鍔部51ａに保持され、他端部は、フランジ32ａに形成された円環状の溝に嵌め込まれて該フランジ32ａに保持される。

トルクカム機構50は、入力トルクに基づいて被動プーリ30を介して伝達される作動トルク（以下、「作動トルク」という。）により作動し、作動トルクに応じた大きさであってベルト26を締め付ける軸方向の推力Ｆ（図６参照）を発生すると共に推力Ｆを可動シーブ32に作用させる。

具体的には、トルクカム機構50は、軸方向で被動プーリ30に直列に、かつ出力軸29の外側に同軸に配置される筒状の回転部材であるカム体51に一体に設けられる１つの第１カム要素52と、可動シーブ32に設けられて第１カム要素52に接触する１つの第２カム要素53とから構成される。

併せて図５，図６を参照すると、締付方向Ａとは反対の方向への移動が一方向クラッチ19のインナ19ａにより規制されるカム体51は、バネ40を保持する保持部51ｃを構成する鍔部51ａと、該カム体51をインナ19ａに常に一体に回転するように連結する連結部51ｂとを有する。そして、鍔部51ａには、保持部51ｃに対して径方向内方に第１カム要素52が設けられる。また、カム体51は、例えばスプラインからなる連結部51ｂを介して出力軸29に駆動連結される。

第１カム要素52は、周方向に等間隔に設けられる複数の、ここでは３つのカム素子52ａから構成される。各カム素子52ａは、カム体51の鍔部51ａの一部である突出部51ｄを心材として合成樹脂がモールドされて形成される。そして、各カム素子52ａにおいて、第２カム要素53のカム面53ｃ（図４参照）と接触する螺旋面からなるカム面52ｃを有する接触部52ｂは合成樹脂により形成される。また、周方向で隣接するカム素子52ａ同士の周方向での間には、後述するカム素子53ａが入り込む空間を構成する貫通孔51ｅが設けられる。

図２，図４，図６を参照すると、可動シーブ32と一体成形された第２カム要素53は、可動シーブ32のスリーブ32ｂの、カム体51寄りの端部において、周方向に等間隔に設けられる複数の、ここでは３つのカム素子53ａから構成される。３つのカム素子52ａにそれぞれ接触する３つのカム素子53ａは、それぞれ、前記端部から軸方向に鋸歯状に突出しており、対応するカム面52ｃに接触する螺旋面からなるカム面53ｃを有する。

前述のように、作動トルクの大きさに応じた大きさで、締付方向Ａの推力Ｆを可動シーブ32に作用させるトルクカム機構50は、被動プーリ30と出力軸29との間でトルク変化（以下、「トルク変化」という。）が生じるときに、該推力Ｆにより可動シーブ32を締付方向Ａに移動させる。
具体的には、このトルク変化は、自動二輪車の発進・加速時または定速走行中などに後輪Ｗを通じて出力軸29に作用する負荷トルクが増加する場合、または内燃機関Ｅの加速運転時などに被動プーリ30の回転速度が増加して、入力トルクが減少する場合など、被動プーリ30に作用する入力トルクに対して出力軸29に作用する負荷トルクが相対的に大きくなる場合に発生する。

そして、トルクカム機構50では、図６に一点鎖線で示されるように、第２カム要素53が、被動プーリ30（図２参照）においてベルト26が最大巻掛け半径になる状態での第２カム要素53の位置（図６に実線で示される。）と、被動プーリ30においてベルト26が最小巻掛け半径になる状態での第２カム要素53の位置（図６に二点鎖線で示される。）との間の位置を占めるとき、トルク変化が発生すると、作動トルクにより、結合手段36（図４参照）で結合された固定シーブ31および可動シーブ32がカム体51および出力軸29に対して回転方向Ｒに相対回転するため、第２カム要素53が第１カム要素52に対して回転方向Ｒに相対回転して、第１カム要素52と第２カム要素53との接触により推力Ｆが発生する。この推力Ｆは、可動シーブ32を軸方向に移動させて、固定シーブ31に接近させることを可能とし、このとき両シーブ31，32がベルト26を締め付ける。

それゆえ、固定シーブ31および可動シーブ32は、トルクカム機構50、カム体51、および一方向クラッチ19を介して出力軸29に駆動連結されると共に、トルクカム機構50により規定される範囲でカム体51および出力軸29に対して相対回転可能である。

ところで、トルクカム機構50を作動させる作動トルクを形成するための入力トルクは、固定シーブ31に伝達される第１トルク分と可動シーブ32に伝達される第２トルク分とに二分される。そして、作動トルクは、入力トルクのうちの固定シーブ31に伝達された第１トルク分および入力トルクのうちの可動シーブ32に伝達された第２トルク分を合わせたトルク、すなわち入力トルク全体である。このために、第１トルク分は、結合手段36を構成する第１，第２スプライン37，38を介して可動シーブ32に伝達され、可動シーブ32において第２トルク分と合流した後、すなわち第１，第２トルク分が一緒になった後、可動シーブ32を通じて第２カム要素53に伝達される。そして、入力トルクの大きさに応じた大きさを有する作動トルクは、入力トルクとの間で、入力トルク、または第１，第２トルク分の増加につれて増加する相関関係を有し、したがって推力Ｆは、作動トルクおよび入力トルクとの間で、作動トルクの増加、すなわち入力トルクの増加につれて増加する相関関係を有する。

それゆえ、トルクカム機構50が発生する推力Ｆは、図７に示されるように、入力トルクのうちの可動シーブ32のみを伝達するトルク分（入力トルクの一部であって、入力トルクのほぼ１／２の大きさである。）により作動トルクが形成される従来のトルクカム機構が発生する推力に比べて増加する。このため、バネの弾発力と推力Ｆとの和である締付力において、バネ40の弾発力が占める割合を小さくすることができ、この弾発力を従来技術のそれに比べて大幅に小さくすることができる。そして、巻掛け半径の変更範囲Ｓ、すなわち変速比（減速比でもある。）の変更範囲Ｓにおいて、前記必要締付力に対して過大な締付力が発生することが防止され、巻掛け半径（変速比）が減少するにつれて締付力の過剰分が減少する。

次に、前述のように構成された実施形態の作用および効果について説明する。
変速装置Ｔにおいて、固定シーブ31および可動シーブ32は、相対回転不能であると共にトルクカム機構50を介して出力軸29に駆動連結されることにより、固定シーブ31および可動シーブ32が相対回転不能であるため、トルク変化時に可動シーブ32を締付方向Ａに移動させる推力Ｆを発生するトルクカム機構50を作動させる作動トルクは、相対回転不能な固定シーブ31および可動シーブ32の両者を介して伝達される入力トルクに基づくことになるから、固定シーブおよび可動シーブが相対回転するために、作動トルクが可動シーブを介して伝達される従来のトルクカム機構が発生する推力に比べて、トルクカム機構50が発生する推力を増加させることができる。
そして、このときの作動トルクは、入力トルクのうちの固定シーブ31に伝達された第１トルク分および入力トルクのうちの可動シーブ32に伝達された第２トルク分を合わせたトルクであることにより、作動トルクは、固定シーブ31および可動シーブ32を介して伝達される第１，第２トルク分を合わせたトルク、すなわち入力トルクの全体となることから、作動トルクの大きさを入力トルクの大きさと等しくすることができるので、第１，第２トルク分のいずれか一方のみ、すなわち入力トルクの一部を作動トルクとして作動する従来のトルクカム機構が発生する推力に比べて、トルクカム機構50が発生する推力Ｆを増加させることができる。
このようにして、トルク変化時に可動シーブ32が締付方向Ａに移動するときのベルト26の締付力、したがってベルト26に作用する側圧を増加させることができて、トルク変化時のベルト26と固定シーブ31および可動シーブ32との間の滑りが大幅に減少する。
この結果、トルク変化時におけるベルト26から被動プーリ30への入力トルクの伝達効率および伝達応答性が向上する。また、トルクカム機構50が可動シーブ32を締付方向Ａで軸方向に移動させる際にも、固定シーブ31および可動シーブ32は一体に回転して、両シーブ31，32を相対回転させる必要がないので、ベルト26と両シーブ31，32との間で滑りが発生することがなく、この点でもベルト26から被動プーリ30への入力トルクの伝達効率が向上する。

そして、被動プーリ30への入力トルクの伝達効率および伝達応答性が向上することにより、運転者によるスロットル操作などの内燃機関Ｅの出力操作に対応する自動二輪車の応答性が向上して、ドライブフィーリングが向上し、そのうえ走行燃費性能が向上する。

また、トルクカム機構50が発生する推力Ｆが従来のトルクカム機構が発生する推力に比べて増加することにより、締付力においてバネ40の弾発力が占める割合を小さくすることができ、この弾発力を従来技術のそれに比べて大幅に小さくすることができることから、巻掛け半径の変更範囲Ｓにおいて、前記必要締付力に対して過大な締付力が発生することが防止される。

トルクカム機構50は、出力軸29と一体回転可能であると共に固定シーブ31および可動シーブ32に対して相対回転可能な第１カム要素52と、第１カム要素52に接触すると共に第１トルク分および第２トルク分が伝達される１つの第２カム要素53とから構成されることにより、固定シーブ31および可動シーブ32をそれぞれ介して伝達される第１，第２トルク分は、トルクカム機構50を構成する１つの第２カム要素53に伝達されることから、トルクカム機構50を構成する部材数が減少するので、第１，第２トルク分が伝達されるトルクカム機構50が簡単化される。

固定シーブ31と可動シーブ32とは結合手段36により相対回転不能に結合され、結合手段36は固定シーブ31および可動シーブ32にそれぞれ設けられて互いに嵌合する第１スプライン37および第２スプライン38により構成される。このため、第１，第２スプライン37，38の互いの嵌合により、両シーブ31，32が相対的に軸方向に移動可能な状態で相対回転不能に回転することが可能になるので、簡単な構造により、両シーブ31，32が相対的に軸方向に移動可能な状態で相対回転不能に回転することを可能にする結合手段が構成される。また、第１，第２スプライン37，38の軸方向での幅に応じて比較的広範囲に渡って、具体的には固定シーブ31のスリーブ31ｂの軸方向での幅の１／２を越える軸方向での範囲で、かつ可動シーブ32のスリーブ32ｂの軸方向での幅のほぼ全体で、固定シーブ31および可動シーブ32が結合されることにより、被動プーリの固定シーブおよび可動シーブが相対回転可能である場合に比べて、両シーブ31，32のそれぞれの捩り剛性が高められることから、両シーブ31，32の捩れのために被動プーリ30からトルクカム機構50を経て出力軸29へ伝達される入力トルクの伝達遅れが減少するので、トルクカム機構50を有する変速装置Ｔにおいて、被動プーリ30から出力軸29への入力トルクの伝達応答性が向上する。

結合手段36は、第１スプライン37と第２スプライン38との間に配置されて第１スプライン37および第２スプライン38の間の周方向での隙間を減少させるスペーサ39を含むことにより、スペーサ39により第１，第２スプライン37，38の周方向の間隙が減少するため、固定シーブ31に対する可動シーブ32の軸方向の相対的な移動が円滑になり、トルク変化時にトルクカム機構50が作動してから、推力Ｆにより被動プーリ30がベルト26を締め付けるまでの遅れが減少して、ベルト26に対して推力Ｆによる締付応答性が向上するので、ベルト26から被動プーリ30への入力トルクの伝達応答性が向上する。また、スペーサ39が低摩擦係数を有する部材で構成されることにより、可動シーブ32の移動が一層円滑になり、ベルト26に対する締付応答性および入力トルクの伝達応答性が一層向上する。

第２カム要素53は、被動プーリ30の２つのシーブのうちの一方のシーブである可動シーブ32に設けられることにより、固定シーブ31および可動シーブ32をそれぞれ介して伝達される第１，第２トルク分は、結合手段36を介して合流した後、可動シーブ32に設けられた第２カム要素53に伝達されるので、第２カム要素53の構造が簡単になり、第１，第２トルク分が伝達されるトルクカム機構50が一層簡単化される。

第１カム要素52は、出力軸29に駆動連結される連結部51ｂを有して出力軸29と一体回転可能なカム体51に設けられ、第２カム要素53は可動シーブ32に設けられ、固定シーブ31のスリーブ31ｂは軸方向で連結部51ｂよりもベルト26寄りに配置され、固定シーブ31および可動シーブ32は、連結部51ｂよりもベルト26寄りの位置で結合手段36により相対回転不能に結合される。このため、固定シーブ31は軸方向で連結部51ｂよりもベルト26寄りに配置されることから、固定シーブ31のスリーブ31ｂの軸方向での幅が小さくなって固定シーブ31の捩れ剛性が高くなること、および両シーブ31，32が連結部51ｂよりもベルト26寄りに設けられる結合手段36により両シーブ31，32の捩れ剛性が高くなることから、両シーブ31，32の捩れのために被動プーリ30からトルクカム機構50を経て出力軸29へ伝達される入力トルクの伝達遅れが減少するので、トルクカム機構50を有する変速装置Ｔにおいて、被動プーリ30から出力軸29への入力トルクの伝達応答性が向上する。

そして、固定シーブ31のスリーブ31ｂおよび可動シーブ32のスリーブ32ｂのそれぞれの全体またはほぼ全体が、カム体51よりも軸方向でベルト26寄りに配置されることにより、各スリーブ31ｂ，32ｂの軸方向での幅が一層小さくなって両シーブ31，32の捩れ剛性が一層高くなる。

以下、前述した実施形態の一部の構成を変更した実施形態について、変更した構成に関して説明する。
結合手段36を構成する第１，第２結合要素は、ピンと該ピンが挿入される溝または長孔が設けられる部材とから構成されてもよい。
カム体51は、出力軸29と一体回転可能な別の部材、例えば一方向クラッチ19のインナ19ａと一体成形されてもよく、その場合には、カム体51の連結部51ｂは、第１カム要素52に対して軸方向でベルト26とは反対側に位置する部分である。
トルクカム機構50において、第１，第２カム要素52，53のいずれか一方のカム要素は、他方のカム要素のカム面に当接するローラであってもよい。

前記実施形態では、被動プーリ30の第１，第２シーブのうちの一方のシーブである可動シーブ32のみが軸方向に移動可能であったが、前記第１，第２シーブの少なくとも一方のシーブが軸方向に移動可能、すなわち一方のシーブが他方のシーブに対して相対移動可能であればよい。そして、前記第１，第２シーブの両者が移動可能である場合には、トルクカム機構は、各シーブに対応して設けられる別個のトルクカム機構により構成されてもよい。例えば、トルクカム機構が、１つの第１カム要素および２つの第２カム要素から構成されるものや、２つの第１カム要素および２つの第２カム要素から構成されるものであってもよい。

第２カム要素が、固定シーブおよび可動シーブの一方のシーブに設けられ、固定シーブおよび可動シーブの他方のシーブが該第２カム要素に前記一方のシーブを介することなく直接結合されて、第１，第２トルク分が第２カム要素において合流し、作動トルクが形成されてもよい。

駆動プーリ25は、クランク軸４以外の回転軸により構成される駆動軸に一体回転可能に結合されてもよく、被動プーリ30は、出力軸29以外の回転軸により構成される被動軸に一体回転可能に結合されてもよくてもよい。また、本発明に係る伝動装置は、Ｖベルト式自動変速装置以外のベルト式変速装置であってもよく、さらに自動二輪車以外の車両や車両以外の機械に使用される伝動装置であってもよい。

本発明が適用された自動二輪車のＶベルト式自動変速装置を備えるパワーユニットにおいて、主に、シリンダ軸線およびクランク軸、駆動プーリ、被動プーリの各回転中心線を含む断面での断面図であり、被動プーリに関して図４（Ａ）のＩ−Ｉ線での断面である。 図１の要部拡大断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 （Ａ）は、可動プーリの図２のＩＶ矢視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 （Ａ）は、カム体の図２のＶ矢視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 図１の変速装置に備えられるトルクカム機構の展開図であり、可動プーリおよびカム体に関しての、図５（Ａ）のＶＩ−ＶＩ線断面図である。 図１の変速装置に備えられるトルクカム機構およびバネがそれぞれ被動プーリに作用させる推力および弾発力、被動プーリがベルトに作用させる締付力と、被動プーリにおけるベルトの巻掛け半径との関係、そして従来技術における推力、弾発力、締付力と巻掛け半径との関係を示すグラフである。

符号の説明

25…駆動プーリ、26…ベルト、29…出力軸、30…被動プーリ、31…固定シーブ、32…可動シーブ、36…結合手段、37，38…スプライン、39…スペーサ、40…バネ、50…トルクカム機構、51…カム体、52，53…カム要素、
Ｔ…変速装置、Ｅ…内燃機関。

Claims (7)

1. 第１シーブと第２シーブとから構成される可変プーリと、前記可変プーリに駆動連結される回転軸と、前記第１シーブと前記第２シーブとにより挟持されるベルトから前記可変プーリに伝達される入力トルクに基づいて前記可変プーリを介して伝達される作動トルクに応じた軸方向の推力を発生する推力発生手段と、を備え、前記推力発生手段は、前記可変プーリと前記回転軸との間でのトルク変化時に前記推力により前記第１シーブおよび前記第２シーブの少なくともいずれかを前記ベルトを締め付ける方向に移動させる伝動装置において、
   前記第１シーブおよび前記第２シーブは、相対回転不能であると共に前記推力発生手段を介して前記回転軸に駆動連結されることを特徴とする伝動装置。
2. 前記作動トルクは、前記入力トルクのうちの前記第１シーブに伝達された第１トルク分および前記入力トルクのうちの前記第２シーブに伝達された第２トルク分を合わせたトルクであることを特徴とする請求項１記載の伝動装置。
3. 前記推力発生手段は、前記回転軸と一体回転可能であると共に前記第１シーブおよび前記第２シーブに対して相対回転可能な第１カム要素と、前記第１カム要素に接触すると共に前記第１トルク分および前記第２トルク分が伝達される１つの第２カム要素とから構成されるトルクカム機構であることを特徴とする請求項２記載の伝動装置。
4. 前記第１シーブと前記第２シーブとは結合手段により相対回転不能に結合され、前記結合手段は前記第１シーブおよび前記第２シーブにそれぞれ設けられて互いに嵌合する第１スプラインおよび第２スプラインにより構成されることを特徴とする請求項２または請求項３記載の伝動装置。
5. 前記結合手段は、前記第１スプラインと前記第２スプラインとの間に配置されて前記第１スプラインおよび前記第２スプラインの間の周方向での隙間を減少させるスペーサを含むことを特徴とする請求項４記載の伝動装置。
6. 前記第２カム要素は、前記第１シーブおよび前記第２シーブの一方のシーブに設けられることを特徴とする請求項４または請求項５記載の伝動装置。
7. 前記第１カム要素は、前記回転軸に駆動連結される連結部を有して前記回転軸と一体回転可能な回転部材に設けられ、前記第２カム要素は前記第１シーブおよび前記第２シーブのうちの前記第２シーブに設けられ、前記第１シーブは前記軸方向で前記連結部よりも前記ベルト寄りに配置され、前記第１シーブおよび前記第２シーブは、前記連結部よりも前記ベルト寄りの位置で結合手段により相対回転不能に結合されることを特徴とする請求項３記載の伝動装置。
   

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