JP2009097537A - Ｖベルト式無段変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動シフト部材及び従動シフト部材の少なくとも一方を容易に塑性加工し得るようにした構造簡単なＶベルト式無段変速装置を提供する。
【解決手段】駆動プーリ１２の可動プーリ半体１７を軸方向に移動すべくミッションケース２に支持される従動シフト部材２０と，この従動シフト部材２０と同軸上で支持されて駆動源４４より回転される駆動シフト部材３０との間に，部材３０の回転を部材２０に軸方向の動きとして伝達する運動変換手段３７を設けたＶベルト式無段変速装置において，駆動シフト部材３０に，従動シフト部材２０を囲繞するドラム部３５を形成し，それの底面に，ドラム部３５の開放面を向きながら同一周方向に向かって傾斜するカム面３８をドラム部３５の周方向に沿って形成し，これらカム面３８と，従動シフト部材２０に設けられてカム面３８に摺動可能に係合する係合部３９とで運動変換手段３７を構成した。
【選択図】 図４

Description

本発明は，入力軸に固定される固定プーリ半体と，入力軸に軸方向移動可能に支持されて固定プーリ半体との間にＶベルト溝を画成する可動プーリ半体とで駆動プーリを構成し，可動プーリ半体を軸方向に移動し得るようミッションケースに回転不能且つ軸方向移動可能に支持される従動シフト部材と，この従動シフト部材と同軸上でミッションケースに支持されて駆動源より回転駆動される駆動シフト部材との間に，その駆動シフト部材の回転を従動シフト部材に軸方向の動きとして伝達する運動変換手段を設けたＶベルト式無段変速装置の改良に関する。

かゝるＶベルト式無段変速装置は，例えば特許文献１に開示されるように，既に知られている。
特開２００５−１１４０５７号公報

従来のかゝるＶベルト式無段変速装置では，運動変換手段が，駆動シフト部材及び従動シフト部材の一方に設けられる雄ねじと，それらの他方に設けられる雌ねじとを螺合して構成されており，これらねじの形成には切削加工を余儀なくされていたため，製作に手間と時間がかかり，コストの低減が困難であった。またそれらを鍛造等の金型成形により成形しようとすれば，構造が複雑な金型が必要となり，やはりコストの低減が困難である。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，駆動シフト部材及び従動シフト部材の少なくとも一方を容易に金型成形し得るようにした構造簡単なＶベルト式無段変速装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，入力軸に固定される固定プーリ半体と，入力軸に軸方向移動可能に支持されて固定プーリ半体との間にＶベルト溝を画成する可動プーリ半体とで駆動プーリを構成し，可動プーリ半体を軸方向に移動し得るようミッションケースに回転不能且つ軸方向移動可能に支持される従動シフト部材と，この従動シフト部材と同軸上でミッションケースに支持されて駆動源より回転駆動される駆動シフト部材との間に，その駆動シフト部材の回転を従動シフト部材に軸方向の動きとして伝達する運動変換手段を設けたＶベルト式無段変速装置において，駆動シフト部材及び従動シフト部材の一方に，駆動シフト部材及び従動シフト部材の他方を囲繞する有底円筒状のドラム部を形成し，このドラム部内の底面に，ドラム部の開放面を向きながら同一周方向に向かって傾斜する複数のカム面をドラム部の周方向に沿って等間隔に形成し，これらカム面と，駆動シフト部材及び従動シフト部材の他方に設けられて前記カム面に摺動可能に係合する複数の係合部とで前記運動変換手段を構成したことを第１の特徴とする。尚，前記駆動源は，後述する本発明の実施例中の電動モータ４４に対応する。

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記カム面の両端に，前記係合部が当接して駆動及び従動シフト部材の最大相対回転角度を規制する第１及び第２規制壁を突設したことを第２の特徴とする。

さらに本発明は，第１の特徴に加えて，前記ドラム部の開放端部の内周面に，前記従動シフト部材の外周面に密接するシール部材を装着したことを第３の特徴とする。尚，前記シール部材は，後述する本発明の実施例中のオイルシール５１に対応する。

本発明の第１の特徴によれば，駆動シフト部材が従動シフト部材に対して回転すると，係合部がカム面を滑りながら上り下りすることで，駆動シフト部材の回転が従動シフト部材に軸方向の動きとして伝達し，その結果，従動シフト部材が従動プーリの可動プーリ半体を固定プーリ半体側に移動させ，Ｖベルトが係合する駆動プーリのベルト溝の有効径を増減させ，無段変速を行うことができる。

ところで，上記カム面は，駆動及び従動シフト部材の一方に形成したドラム部内の底面に形成する際，その数，勾配及びストロークを任意に設定し得るので，所望の変速特性を容易に得ることができる。しかもカム面は，ドラム部の開放面に向かっているので，ドラム部の軸方向に分割される２つ割りの単純な金型により前記一方の部材を成形するとき，そのカム面を同時に成形することができる。金型成形には，鍛造，鋳造，焼結，プラスチック成形等が含まれる。

本発明の第２の特徴によれば，カム面と協働して運動変換手段を構成する係合部が駆動及び従動シフト部材の最大相対回転角度，即ち可動プーリ半体の軸方向移動限界を規制する規制部材を兼ねることになり，構造の簡素化に寄与し得る。

さらに本発明は，第１の特徴に加えて，前記ドラム部の開放端部の内周面に，前記従動シフト部材の外周面に密接するシール部材を装着したことを第３の特徴とする。

本発明の第３の特徴によれば，ドラム部の開放面をシール部材で封鎖することができ，したがってカム面及び係合部の摺動部に塗布されたグリースのドラム部外への流出を防ぐと共に，ドラム部内へのダストの侵入を防ぐことができ，これにより，カム面及び係合部相互の摺動を常に円滑にして，それらの耐久性を長期に亙り保持することができる。

本発明の実施の形態を，添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。

図１は本発明の一実施例に係る自動二輪車用Ｖベルト式無段変速装置の縦断平面図，図２は図１の２部拡大図，図３は図１の３部拡大図，図４は上記Ｖベルト式無段変速装置における駆動及び従動シフト部材の分解斜視図，図５上記駆動シフト部材の平面図，図６は図５の６−６線断面図である。

先ず，図１において，自動二輪車に搭載されるエンジンＥのクランクケース１の一側にミッションケース２が連設される。このミッションケース２は，クランクケース１に一体に形成される内側ケース半部２ａと，この内側ケース半部２ａにボルト結合される外側ケース半部２ｂとよりなっており，このミッションケース２内の前部に，クランクケース１に支承されるクランク軸３の出力端部である入力軸４が，またその後部には入力軸４に平行な出力軸５がそれぞれ配置され，これら入力軸４及び出力軸５間をＶベルト式無段変速装置６が連結する。

出力軸５は，内側ケース半部２ａに左右一対のボールベアリング７，７′を介して支承される。さらにミッションケース２の後部には，出力軸５に平行な後車軸８が左右一対のボールベアリング９，９′を介して支承され，これら出力軸５及び後車軸８間を減速ギヤ装置１０が連結する。内側ケース半部２ａから外側方に突出する後車軸８の外端部には後輪１１が装着される。

無段変速装置６は，入力軸４に取り付けられる駆動プーリ１２と，出力軸５に取り付けられる従動プーリ１３と，これら入力及び出力軸４，５に巻き掛けられるＶベルト１４とを備える。

図２示すように，上記駆動プーリ１２は，入力軸４にスプライン嵌合すると共にナット１５により固定される固定プーリ半体１６と，入力軸４の外周に嵌合固定される筒軸１８に軸方向摺動可能にスプライン嵌合される可動プーリ半体１７とより構成され，これら固定及び可動プーリ半体１６，１７の対向面間に，Ｖベルト１４が係合する断面Ｖ字状のベルト溝１９が画成される。

可動プーリ半体１７は，その外側方に突出するハブ１７ａを有していて，このハブ１７ａが筒軸１８に摺動自在にスプライン嵌合しており，そのハブ１７ａの外周に環状の従動シフト部材２０がボールベアリング２１を介して取り付けられる。そのボールベアリング２１おいて，インナレース２１ａはハブ１７ａに，それの環状段部２２とサークリップ２３とで軸方向移動不能に取り付けられ，またそのアウタレース２１ｂは従動シフト部材２０に，それの環状段部２４とサークリップ２５とで軸方向移動不能に取り付けられる。したがって，従動シフト部材２０は，可動プーリ半体１７に対し相対回転可能であると共に，軸方向では可動プーリ半体１７と共に移動するようになっている。

図１及び図２に示すように，この従動シフト部材２０の，可動プーリ半体１７側の端部には回り止め板２６が相対回転不能に嵌合されると共に，サークリップ２７により固定される。この回り止め板２６の半径方外方に突出した端部にはガイド孔２８が設けられており，このガイド孔２８は，内側ケース半部２ａの内壁に入力軸４と平行に突設される回り止め軸２９に摺動可能に嵌合される。したがって，筒軸１８の軸方向に移動可能な従動シフト部材２０は，回り止め板２６及び回り止め軸２９により回転を阻止される。

入力軸４には，従動シフト部材２０に同軸上で隣接する駆動シフト部材３０がボールベアリング３１を介して相対回転自在に嵌合される。上記ボールベアリング３１において，そのインナレース３１ａは，前記筒軸１８と入力軸４の根元の環状段部３２との間に挟持されることで入力軸４上に固定され，そのアウタレース３１ｂは駆動シフト部材３０のハブ３０ａに，それの内周の環状段部３３及びサークリップ３４により固定される。

駆動シフト部材３０には，前記従動シフト部材２０を同心状に囲繞する有底円筒状のドラム部３５が一体に形成されており，このドラム部３５と従動シフト部材２０との間に，駆動シフト部材３０の回転を直線運動に変換して従動シフト部材２０に伝達する運動変換手段３７が構成される。

この運動変換手段３７は，図２，図５及び図６に示すように，ドラム部３５内の底面に周方向等間隔に並んで形成される複数条（図示例では３条）のカム面３８，３８…と，従動シフト部材２０の外周面に角状に突設されて上記カム面３８，３８…に係合される複数の係合部３９，３９…とで構成される。

上記カム面３８，３８…は，ドラム部３５の開放面側に向きながらドラム部３５の同一周方向に向かってドラム部３５の底面から離れるような斜面になっており，各カム面３８の低位部には，それに隣接するカム面３８の高位部に向かって起立する第１規制壁４０が形成され，また各カム面３８の高位部には第２規制壁４１が突設される。図示例では，第１及び第２規制壁４０，４１は，ドラム部３５と一体の同一突起物の表裏に形成される。

而して，従動シフト部材２０に対して駆動シフト部材３０を正，逆転させれば，係合部３９，３９…がカム面３８，３８…を滑りながら往復動することで，従動シフト部材２０を軸方向に往復動させることができ，これにより可動プーリ半体１７を固定プーリ半体１６に対して離間，近接させ，駆動プーリ１２のベルト溝１９の有効径を変化させることができる。この従動シフト部材２０の軸方向移動限界，即ち駆動シフト部材３０の従動シフト部材２０に対する最大回転角度は，各係合部３９が対応のカム面３８両端部の第１及び第２規制壁４０，４１に当接することで規制される。

引き続き図２において，上記駆動シフト部材３０には，ミッションケース２に取り付けられる電動モータ４４のロータ軸４４ａが減速ギヤ装置４５を介して連結される。この減速ギヤ装置４５は，ロータ軸４４ａに固着されるピニオン４６と，ミッションケース２に支持される中間軸４７に設けられてピニオン４６に噛合する大径ギヤ４８と，この大径ギヤ４８に一体に形成される小径ギヤ４９と，駆動シフト部材３０の外周に形成されて小径ギヤ４９に噛合する最大径の最終ギヤ５０とからなっており，ロータ軸４４ａの回転を２段階減速して駆動シフト部材３０に伝達するようになっている。電動モータ４４は，エンジン回転数及びスロットル開度，駆動プーリ１２の可動プーリ半体１７の軸方向移動量，更にはライダのマニュアルシフト入力に応じて図示しない電子制御ユニットにより正転又は逆転方向に通電制御される。即ち，電動モータ４４による自動変速制御のみならず，電動モータ４４によるマニュアルシフト制御が可能になっている。

前記カム面３８，３８…及び係合部３９，３９…の摺動部にはグリースが塗布される。そしてドラム部３５の先端部内周には，従動シフト部材２０の外周面に摺動可能に密接するオイルシール５１が装着される。このオイルシール５１により，上記グリースのドラム部３５外への流出を防ぐと共に，ドラム部３５内へのダストの侵入を防ぐことができる。また前記ボールベアリング２１及びボールベアリング３１は，上記グリースの流出を防ぐべくシール付きに構成される。

次に，図３により，従動プーリ１３側の構造について説明する。従動プーリ１３は固定プーリ半体５５を備えており，この固定プーリ半体５５は，外側ケース半部２ｂ側に長く延びて出力軸５にニードルベアリング５３及びボールベアリング５４を介して支承されるハブ５５ａを一体に備えている。このハブ５５ａの外周に相対回転及び軸方向摺動可能に可動プーリ半体５６のハブ５６ａが摺動可能に嵌合され，これら固定及び可動プーリ半体５５，５６の対向面間に，Ｖベルト１４が係合する断面Ｖ字状のベルト溝５７が画成される。

可動プーリ半体５６は，戻しばね５８の付勢力により固定プーリ半体５５側に，即ち従動プーリ１３のベルト溝５７の有効径の拡張方向に付勢され，この戻しばね５８の付勢力がＶベルト１４に張りを付与する。

また固定プーリ半体５５のハブ５５ａには，その外周面から突出するガイドピン５９が固設され，このガイドピン５９は，可動プーリ半体５６のハブ５６ａに設けられる略軸方向のガイド溝６０に摺動自在に係合される。これによって固定及び可動プーリ半体５５，５６は，軸方向の相対移動を可能にしながら回転方向に連結される。

固定プーリ半体５５のハブ５５ａと出力軸５との間には遠心クラッチ６１が設けられる。この遠心クラッチ６１は，上記ハブ５５ａの先端にナット６２で固着される駆動板６３と，この駆動板６３を囲繞するようにして出力軸５の端部にスプライン嵌合され，且つナット６４で固定されるクラッチドラム６５と，このクラッチドラム６５の内周面に接離し得るように駆動板６３に揺動自在に軸支されるクラッチシュー６６と，このクラッチシュー６６をクラッチドラム６５の内周面から離間する方向に付勢するクラッチばね６７とで構成され，固定プーリ半体５５の回転が所定値以上になると，クラッチシュー６６がその遠心力によりクラッチばね６７の付勢力に抗して半径方向外方に揺動してクラッチドラム６５の内周面に圧接して遠心クラッチ６１を接続状態にするようになっている。前記戻しばね５８は，上記駆動板６３と可動プーリ半体５６との間に縮設される。

以上において，固定プーリ半体１６，５５同士，並びに可動プーリ半体１７，５６同士は，それぞれ対角線上に配置される。

次に，この実施例の作用について説明する。

エンジンＥの運転中，クランク軸３の回転は，先ず，入力軸４から駆動プーリ１２及びＶベルト１４を介して従動プーリ１３へと伝達する。次に，この従動プーリ１３の回転数が所定値以上になると，遠心クラッチ６１が前述のようにして接続状態となるので，従動プーリ１３の回転は遠心クラッチ６１を介して出力軸５へ，さらに減速ギヤ装置４５を経て後車軸８及び後輪１１へと伝達する。

このような動力伝達中，電動モータ４４の正転により減速ギヤ装置４５を介して駆動シフト部材３０を矢印Ａ方向（図４）に正転させると，駆動シフト部材３０と共に回転するカム面３８，３８…と，回り止め軸２９及び回り止め板２６により回転を阻止される従動シフト部材２０の係合部３９，３９…とが相対的に滑り，カム面３８，３８…が係合部３９，３９…を押し上げていくことになり，これにより従動シフト部材２０が従動プーリ１３の可動プーリ半体１７を固定プーリ半体１６側に移動させ，Ｖベルト１４が係合する駆動プーリ１２のベルト溝１９の有効径を増加させ，Ｖベルト１４は駆動プーリ１２の大径側への移動を余儀なくされる。その結果，従動プーリ１３側ではＶベルト１４が戻しばね５８の付勢力に抗して可動プーリ半体５６を押し返し，従動プーリ１３のベルト溝５７の小径側へと移動することになり，駆動プーリ１２及び従動プーリ１３間，即ち入力軸４及び出力軸５間の変速比は，ローからトップへと無段階に制御される。

また電動モータ４４の逆転により駆動シフト部材３０を矢印Ｂ方向（図４）に逆転させると，駆動シフト部材３０のカム面３８，３８…は，従動シフト部材２０の係合部３９，３９…から逃げるように回転するが，駆動プーリ１２の可動プーリ半体１７は，Ｖベルト１４の張力により固定プーリ半体１６から離れる方向に移動して従動シフト部材２０を押圧するので，係合部３９，３９…はカム面３８，３８…を滑り下りることになり，駆動プーリ１２のベルト溝１９の有効径が減少していく。一方，従動プーリ１３側では，戻しばね５８の付勢力により可動プーリ半体５６を固定プーリ半体５５に対して押動し，Ｖベルト１４が係合する従動プーリ１３のベルト溝５７の有効径を増加させる。こうして，入力軸４及び出力軸５間の変速比は，トップからローへと無段階に制御される。

駆動プーリ１２の可動プーリ半体１７のロー位置及びトップ位置は，通常，それらの位置を検出するセンサからの信号を得て電子制御ユニットが電動モータ４４の作動を停止することにより規制されるが，電動モータ４４が誤作動により過回転した場合には，可動プーリ半体１７のトップ位置側では，その移動限界は，係合部３９がカム面３８の高位部の第２規制壁４１に当接することにより機械的に規制され，また可動プーリ半体１７のロー位置側では，その移動限界は，係合部３９がカム面３８の低位部の第１規制壁４０に当接することで機械的に規制される。

ところで，上記カム面３８，３８…は，駆動シフト部材３０のドラム部３５内の底面に形成する際，その数，勾配及びストロークを任意に設定し得るので，所望の変速特性を容易に得ることができる。しかもカム面３８，３８…は，駆動シフト部材３０のドラム部３５の先端開放面に向かっているので，ドラム部３５の軸方向に分割される２つ割りの単純な金型により，駆動シフト部材３０を成形するとき，カム面３８，３８…を同時に成形することができる。

また各カム面３８の両端には，係合部３９が当接して可動プーリ半体１７の軸方向移動ストロークを規制する第１及び第２規制壁４０，４１を形成したので，係合部３９が可動プーリ半体１７の軸方向移動ストロークを規制する規制部材を兼ねることになり，構造の簡素化に寄与し得る。

またカム面３８，３８…に係合する係合部３９，３９…も，円筒状の従動シフト部材２０の外周面に突設されるもので，その形状が単純であるから，従動シフト部材２０の軸方向に分割される２つ割りの単純な金型により成形するとき，係合部３９，３９…を同時に成形することができる。

またカム面３８，３８…及び係合部３９，３９…の摺動部にはグリースが塗布されると共に，ドラム部３５の先端部内周には，従動シフト部材２０の外周面に摺動可能に密接するオイルシール５１を装着したので，このオイルシール５１により，上記グリースのドラム部３５外への流出を防ぐと共に，ドラム部３５内へのダストの侵入を防ぐことができ，これにより，カム面３８，３８…及び係合部３９，３９…相互の摺動を常に円滑にして，それらの耐久性を長期に亙り保持することができる。

本発明は上記実施例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の設計変更が可能である。例えば，前記カム面３８，３８…を備えるドラム部３５を従動シフト部材２０に設ける一方，前記係合部３９，３９…を駆動シフト部材３０に設けることもできる。また前記係合部３９，３９…として従動シフト部材２０の外周面に前記カム面３８，３８…を滑るピンを植え込むこともでき，さらにそのピンに，前記カム面３８，３８…を転がるローラを取り付けることもできる。また前記係合部３９，３９…として，前記カム面３８，３８…に対応するカム面とすることもできる。

本発明の一実施例に係る自動二輪車用Ｖベルト式無段変速装置の縦断平面図。 図１の２部拡大図。 図１の３部拡大図。 上記Ｖベルト式無段変速装置における駆動及び従動シフト部材の分解斜視図。 上記駆動シフト部材３０の平面図。 図５の６−６線断面図。

符号の説明

２・・・・・・ミッションケース
４・・・・・・入力軸
１２・・・・・駆動プーリ
１６・・・・・固定プーリ半体
１７・・・・・可動プーリ半体
１９・・・・・ベルト溝
２０・・・・・従動シフト部材
３０・・・・・駆動シフト部材
３５・・・・・ドラム部
３７・・・・・運動変換手段
３８・・・・・カム面
３９・・・・・係合部
４０・・・・・第１規制壁
４１・・・・・第２規制壁
４３・・・・・駆動源（電動モータ）
５１・・・・・シール部材（オイルシール）

Claims (3)

1. 入力軸（４）に固定される固定プーリ半体（１６）と，入力軸（４）に軸方向移動可能に支持されて固定プーリ半体（１６）との間にＶベルト溝（１９）を画成する可動プーリ半体（１７）とで駆動プーリ（１２）を構成し，可動プーリ半体（１７）を軸方向に移動し得るようミッションケース（２）に回転不能且つ軸方向移動可能に支持される従動シフト部材（２０）と，この従動シフト部材（２０）と同軸上でミッションケース（２）に支持されて駆動源（４４）より回転駆動される駆動シフト部材（３０）との間に，その駆動シフト部材（３０）の回転を従動シフト部材（２０）に軸方向の動きとして伝達する運動変換手段（３７）を設けたＶベルト式無段変速装置において，
   駆動シフト部材（３０）及び従動シフト部材（２０）の一方に，駆動シフト部材（３０）及び従動シフト部材（２０）の他方を囲繞する有底円筒状のドラム部（３５）を形成し，このドラム部（３５）内の底面に，ドラム部（３５）の開放面を向きながら同一周方向に向かって傾斜する複数のカム面（３８）をドラム部（３５）の周方向に沿って等間隔に形成し，これらカム面（３８）と，駆動シフト部材（３０）及び従動シフト部材（２０）の他方に設けられて前記カム面（３８）に摺動可能に係合する複数の係合部（３９）とで前記運動変換手段（３７）を構成したことを特徴とするＶベルト式無段変速装置。
2. 請求項１記載のＶベルト式無段変速装置において，
   前記カム面（３８）の両端に，前記係合部（３９）が当接して駆動及び従動シフト部材（４０，４１）の最大相対回転角度を規制する第１及び第２規制壁（４０，４１）を突設したことを特徴とするＶベルト式無段変速装置。
3. 請求項１記載のＶベルト式無段変速装置において，
   前記ドラム部（３５）の開放端部の内周面に，前記従動シフト部材（２０）の外周面に密接するシール部材（５１）を装着したことを特徴とするＶベルト式無段変速装置。

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