JP2015161324A - ベルト変速装置の冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｖベルト式無段変速機構を収容するベルト室内の冷却用空気の流動に対する抵抗を減らして、ベルト変速装置の冷却効率を向上させる。
【解決手段】ドライブプーリ２３と、ドリブンプーリ２４と、ドライブプーリ２３とドリブンプーリ２４に巻き掛けられるＶベルト２５とを含むＶベルト式無段変速機構が、ベルトケース２０とベルトカバー２１とにより形成されるベルト室２２に収容される。ドライブプーリ２３には、冷却ファン２８が回転一体に設けられている。また、ベルトケース２０には、ドライブプーリ２３とドリブンプーリ２４との間に排気口２９が形成されている。ベルトケース２０の内面を覆うケースシュラウド３２を装着し、その内側をベルト室２２とする。ケースシュラウド３２には、ベルト室２２内を流動した冷却用空気を排気口２９に導風する導風部３３が設けられている。
【選択図】図４

Description

本発明は、Ｖベルト式無段変速機構を収容するベルト室に冷却用空気を導入して、Ｖベルト式無段変速機構を冷却するベルト変速装置の冷却構造に関する。

自動二輪車に搭載されるベルト変速装置、特にＶベルトを用いたＶベルト式無段変速機構では、Ｖベルトとドライブプーリ及びドリブンプーリとの摺接による摩擦熱等によってベルト変速装置内の温度が上昇する。ベルト変速装置内の温度が過度に上昇するとベルトの耐久性が低下する等の弊害があることから、ベルト変速装置内に冷却用空気として外気を導入して、ドライブプーリに回転一体に設けられた冷却ファンにより冷却用空気を流動させて、ベルト変速装置を冷却するようにしている。

この種の技術として、特許文献１には、無段変速機において、プライマリプーリとセカンダリプーリとを回転自在に収容するケースに、冷却風の吸入領域から吐出領域に向けてファンブレードの先端面から径方向外方に徐々に離れるスクロール面を形成し、前記ファンブレードの先端面と前記スクロール面との間を流れる冷却風の流路を区画して冷却風を前記ファンブレードの回転方向に整流する整流板をケースに取り付ける構成が開示されている。冷却風の吸入領域から吐出領域に向けてファンブレードの先端面から徐々に離れるスクロール面をケースに形成するようにしたので、吐出された冷却風の流れを阻害する背圧を抑制することができ、冷却風の送風効率を高めることができる。

また、特許文献２には、変速ケースに無段変速ベルト及び無段変速プーリを内設させ、エンジン出力を変速ケースを介し各駆動部に無段変速自在に伝達するようにした移動農機において、前記変速プーリの外側壁に冷却用ファンを一体的に設けると共に、該ファンに対向する変速ケースの内側壁とファンとの間に仕切壁を設ける構成が開示されている。仕切壁を設けて、変速ケース内に取入れた外気を該ケース内側壁と仕切壁との間の空間風路を通して良好にプーリ及びベルト方向に送り込んで効果的な冷却を行うものである。

特許第４７００２６０号公報 特開２０００−２５７７０４号公報

Ｖベルト式無段変速機構を収容するケースの内面には、剛性を向上させるためのリブや駄肉抜きによる凹凸が形成されている。そのため、これらリブや凹凸により冷却用空気の流路の断面変化が生じ、ベルト室内の冷却用空気の流動に対する抵抗が増大してしまう。その結果、圧損が増えて、流速の低下、さらにはベルト変速装置の冷却効率の悪化を招くおそれがある。
特許文献１や特許文献２では、このようなリブや凹凸による影響は考慮されていない。

本発明は、上記のような点に鑑みてなされたものであり、Ｖベルト式無段変速機構を収容するベルト室内の冷却用空気の流動に対する抵抗を減らして、ベルト変速装置の冷却効率を向上させることを目的とする。

本発明のベルト変速装置の冷却構造は、ドライブプーリと、ドリブンプーリと、前記ドライブプーリと前記ドリブンプーリに巻き掛けられるＶベルトとを含むＶベルト式無段変速機構を備え、前記Ｖベルト式無段変速機構を、ベルトケースと前記ベルトケースの開口を覆うベルトカバーとにより形成されるベルト室に収容し、前記ベルト室内に導入される冷却用空気を、前記ドライブプーリに回転一体に設けられた冷却ファンにより流動させて、前記Ｖベルト式無段変速機構を冷却するベルト変速装置の冷却構造であって、前記ベルトケースに形成され、前記ドライブプーリと前記ドリブンプーリとの間に位置する排気口と、前記ベルトケースの内面を覆うように装着され、その内側を前記ベルト室とするケースシュラウドとを備え、前記ケースシュラウドには、前記ベルト室内を流動した冷却用空気を前記排気口に導風する導風部が設けられていることを特徴とする。
また、本発明のベルト変速装置の冷却構造の他の特徴とするところは、前記ケースシュラウドには、前記ベルト室をベルト室上部空間及びベルト室下部空間に区画する凸部が設けられている点にある。
また、本発明のベルト変速装置の冷却構造の他の特徴とするところは、前記導風部は、前記排気口に向かって流路断面が徐々に広くなるディフューザ構造を有する点にある。
また、本発明のベルト変速装置の冷却構造の他の特徴とするところは、前記冷却ファンの周囲の空間を、前記Ｖベルトが走行する空間から仕切るファンシュラウドを備えた点にある。
また、本発明のベルト変速装置の冷却構造の他の特徴とするところは、前記冷却ファンの周囲に、前記冷却ファンの回転駆動方向に向かうに従って径方向外方に徐々に離れるスクロール面が形成されている点にある。

本発明によれば、ベルトケースの内面を覆うケースシュラウドを装着するので、ベルト室内の冷却用空気の流動に対する抵抗を減らすことができる。これにより、圧損を少なくして、流速の低下を防ぎ、ベルト変速装置の冷却効率を向上させることができる。

スクータ型車両を示す左側面図である。 ユニットスイング型エンジンにおいてベルトカバーを取り外した状態（ケースシュラウドの未装着状態）を示す斜視図である。 ユニットスイング型エンジンにおいてベルトカバーを取り外した状態（ケースシュラウドの装着状態）を示す斜視図である。 ユニットスイング型エンジンにおいてベルトカバーを取り外した状態（ケースシュラウドの装着状態）を示す側面図である。 ケースシュラウド及びファンシュラウドを示す斜視図である。 冷却ファンまわりを示す斜視図である。 ファンシュラウドの変形例を示す斜視図である。 ファンシュラウドの変形例を示す斜視図である。 ファンシュラウドの変形例を示す斜視図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１は、本発明に係るベルト変速装置の冷却構造が適用されたスクータ型車両を示す左側面図である。本願において方向をいう場合、車両の前方（矢印Ｆｒ）を前、後方（矢印Ｒｒ）を後とした方向を意味するものとする。
スクータ型車両１は、例えば鋼管製の車体フレーム２を有する。車体フレーム２は前部に位置するヘッドパイプ３からダウンチューブ４が後下方に延び、その下端付近から折曲されて水平方向後方に延びて終端している。

ダウンチューブ４の後端部から左右一対のリアフレーム５が斜め後上方に立ち上がり、所定の高さで緩やかに屈曲して後上方或いは後方に延びる。左右のリアフレーム５により燃料タンクや収納ボックスが支持され、その上にシート６が配置される。また、ダウンチューブ４の後端にはスイングブラケットが設けられ、このスイングブラケットにユニットスイング型エンジン７が揺動自在に支持される。

ヘッドパイプ３には、前輪８を支持するフロントフォーク９が、ハンドルバー１０やヘッドランプ１１等と共に左右回転自在に軸支され、ハンドルバー１０を回動させることにより前輪８が操舵される。

ユニットスイング型エンジン７は、エンジン１２とベルト変速装置１３とが一体的に構成され、その後部右側に駆動輪としての後輪１４が軸支される。ユニットスイング型エンジン７では、エンジン１２の動力がベルト変速装置１３で変速されて、遠心クラッチ機構１５及び減速ミッション機構を介して後輪軸に伝達され、後輪１４を駆動させる。
ユニットスイング型エンジン７は、後輪１４と共に揺動軸１６回りに上下方向に揺動して後輪１４のスイングアームの役割を果たしており、その揺動はリアクッションユニット１７により緩衝される。

エンジン１２は、例えば単気筒４サイクルエンジンであり、クランクケース１８の前部から車両前方に向ってシリンダアッセンブリが略水平方向に前傾して延出される。シリンダアッセンブリ内のピストンの往復動により、クランクシャフト１９が回転駆動される。

また、エンジン１２のクランクケース１８の左側部からベルト変速装置１３が一体に併設されて後方に延びている。
図２は、ユニットスイング型エンジン７においてベルトカバー２１を取り外した状態を示す斜視図である。クランクケース１８の左側半体は、ベルトケース２０と一体に構成される。ベルトケース２０は、底面２０ａとその周囲の周囲壁２０ｂとを有する。ベルトケース２０の開口は、車幅方向外側から樹脂製のベルトカバー２１で覆われ、内部に乾式のベルト室２２が構成される。
ベルト室２２には、ベルト変速装置１３を構成するＶベルト式無段変速機構が収容される。Ｖベルト式無段変速機構は、ドライブプーリ２３と、ドリブンプーリ２４と、これらドライブプーリ２３とドリブンプーリ２４に巻き掛けられるＶベルト２５とを有する。ドライブプーリ２３は、クランクシャフト１９を駆動軸とする。ドリブンプーリ２４は、ドリブンシャフト２６に浮動状態に支持され、遠心クラッチ機構１５を介してドリブンシャフト２６にクラッチ連結される。ドリブンシャフト２６は、ベルトケース２０の底面２０ａを貫いて湿式のミッション室内に突出しており、減速ミッション機構の入力軸を構成している。減速ミッション機構は多段の減速ギア列で構成され、その出力軸は後輪軸を構成し、この後輪軸に後輪１４が設けられる。

また、後輪１４を挟んでベルト変速装置１３と反対側（車幅方向右側）では、ユニットスイング型エンジン７にマフラ２７が接続し、エンジン１２の燃焼後の排気ガスが排気される。

以下、ベルト変速装置１３の冷却構造について詳細に説明する。
本実施形態では、詳しくは後述するが、ベルトケース２０の内面を覆うケースシュラウド３２を装着する。
図２は、ケースシュラウド３２の未装着状態を示す。それに対して、図３、図４は、ケースシュラウド３２の装着状態を示す。図３は、ユニットスイング型エンジン７においてベルトカバー２１を取り外した状態を示す斜視図である。また、図４は、ユニットスイング型エンジン７においてベルトカバー２１を取り外した状態（Ｖベルト２５は省略）を示す側面図である。また、図５は、ケースシュラウド３２及びファンシュラウド３９を示す斜視図である。

Ｖベルト式無段変速機構のＶベルト２５とドライブプーリ２３及びドリブンプーリ２４との摺接による摩擦熱や、遠心クラッチ機構１５にて生じた摩擦熱によってベルト室２２内の温度が上昇する。このベルト室２２の温度上昇を抑制するために、ベルト室２２に冷却用空気として外気を導入する。

ドライブプーリ２３の固定フェイスの外側には、冷却ファン２８が回転一体に設けられている。
また、ベルトカバー２１のフロント側には、冷却ファン２８の位置に対応させて吸気口が開口されており、この吸気口を経てベルト室２２に冷却用空気として外気を導入する。図１に示すように、ベルトカバー２１のフロント側には吸気口を車幅方向外側から覆うフロントアウタカバー４０が設けられている。

冷却ファン２８は、その中央軸線方向から吸気し、放射状に吐出する遠心ファンである。図４に矢印Ａで示すように、ベルト室２２に導入される冷却用空気は、冷却ファン２８が反時計方向廻りに回転駆動されることで、ベルト室２２内を反時計方向廻りに旋回して流動せしめられる。すなわち、ベルト室２２に導入される冷却用空気は、ドライブプーリ２３とドリブンプーリ２４に巻き掛けられたＶベルト２５のうち、下方ベルト走行路である下側のベルトライン近傍（ベルト室下部空間２２Ｂ）でドライブプーリ２３からドリブンプーリ２４に向けて流れ、その後、ドリブンプーリ２４の後方に位置するベルト室２２の後壁に沿って上方に流れ、Ｖベルト２５の上方ベルト走行路である上側のベルトライン近傍（ベルト室上部空間２２Ｔ）でドリブンプーリ２４からドライブプーリ２３に向けて流れる。

ベルトケース２０の底面２０ａには、車両の前後方向の中間領域、すなわちスクータ型車両１の側面視においてドライブプーリ２３とドリブンプーリ２４との間に排気口２９が形成されている。排気口２９は、ドライブプーリ２３とドリブンプーリ２４との間で、上方ベルト走行路の車幅方向内側に配置される。また、ベルトケース２０には、ベルト室上部空間２２Ｔを流れる冷却用空気を排気口２９に導く導入部３０が形成されており、これにより、ベルトラインに沿って流れる冷却用空気をスムーズに捕捉して、ベルト変速装置１３の冷却効率を向上させることができる。

図４に示すように、排気口２９は、ベルトケース２０に形成された排風ダクト３１につながる。排風ダクト３１はトンネル形状に上下方向（縦方向）延びて、地面に向けて開口する。このように排風ダクト３１がトンネル形状に上下方向に構成されているので、後輪１４から跳ね上がった雨水や泥、小石等の砂塵がベルト変速装置１３内に流入するのを有効かつ確実に防止することができる。
排風ダクト３１は、底部の開口に向かって流路断面が徐々に広くなるディフューザ構造を有するのが好ましい。これにより、徐々に圧力を下げながら排気することができ、排気効率を高めることができる。この場合に、車両の後方に向けて流路断面が広がるように排気角度を設定しておけば、排気（図４中の矢印Ａ´）が走行風に対して鋭角となるようにして吸出し効果が得られる。

以上のように、ベルトカバー２１の吸気口から導入される冷却用空気は、ベルト室２２内でベルト室下部空間２２Ｂ→ベルト室２２の後壁→ベルト室上部空間２２Ｔへと流れ、その過程でＶベルト２５を跨いでベルトカバー２１側（車幅方向外側）からベルトケース２０側（車幅方向内側）に流れて、ベルトケース２０の排気口２９に導かれる。排気口２９に導かれた冷却用空気は、排風ダクト３１内で縦方向に案内され、排風ダクト３１の底部の出口から排気される。このような冷却用空気の流れにより、冷却したいＶベルト２５や各プーリ２３、２４に冷却用空気を効果的に当てることができ、冷却効率を向上させることができる。

ここで、図２に示すように、ベルトケース２０の内面には、剛性を向上させるためのリブや駄肉抜きによる凹凸が形成されている。そのため、これらリブや凹凸により冷却用空気の流路の断面変化が生じ、ベルト室２２内の冷却用空気の流動に対する抵抗が増大してしまう。その結果、圧損が増えて、流速の低下、さらにはベルト変速装置１３の冷却効率の悪化を招くおそれがある。

そこで、本実施形態では、図３〜図５に示すように、ベルトケース２０の内面を覆うケースシュラウド３２を装着し、その内側をベルト室２２とする。ケースシュラウド３２は、ベルトケース２０の底面２０ａ及び周囲壁２０ｂの内側に位置する底面３２ａ及び周囲壁３２ｂを有する。
ケースシュラウド３２を装着することにより、ベルトケース２０の内面のリブや凹凸が覆われるので、冷却用空気の流路の断面変化を抑えて、ベルト室２２内の冷却用空気の流動に対する抵抗を減らすことができる。これにより、圧損を少なくして、流速の低下を防ぎ、ベルト変速装置１３の冷却効率を向上させることができる。

ケースシュラウド３２の底面３２ａには、ベルト室上部空間２２Ｔを流れる冷却用空気を、ベルトケース２０の排気口２９に導風する導風部３３が設けられている。具体的には、ケースシュラウド３２には、排気口２９に対応させた開口部３４が形成されている。また、ケースシュラウド３２には、案内板３５が一体成形されている。案内板３５は、底面３２ａからベルトケース２０の底面２０ａ側に向かって傾斜して、ベルト室上部空間２２Ｔを流れる冷却用空気を排気口２９に案内する。このようにした導風部３３は、排気口２９に向かって流路断面が徐々に広くなるディフューザ構造を有するので、徐々に圧力を下げながら排気することができ、排気効率を高めることができる。

また、ケースシュラウド３２の底面３２ａには、中間高さ位置で略水平方向に延伸する凸部３６が一体成形されている。この凸部３６により、ベルト室下部空間２２Ｂとベルト室上部空間２２Ｔとが区画されて、冷却用空気がベルト室下部空間２２Ｂ→ベルト室２２の後壁→ベルト室上部空間２２Ｔへとスムーズに流れるように案内することができる。また、凸部３６を一体成形することにより、ケースシュラウド３２の剛性を高くすることができる。
なお、図２に示すように、ベルトケース２０の底面２０ａには、ボス部３７が立設されている。ベルトカバー２１をベルトケース２０に装着するときに、ベルトカバー２１の中央部をボルトで締結するためのものである。ボス部３７はケースシュラウド３２の凸部３６の内側の空間に収容され、凸部３６にはボス部３７に対応する穴３８が形成される。

さらに、図５、図６に示すように、ケースシュラウド３２には、ファンシュラウド３９が組み付けられる。ファンシュラウド３９は、図６に示すように、ドライブプーリ２３と冷却ファン２８との境界位置でその周囲に配置され、ドライブプーリ２３側と冷却ファン２８側とに空間を仕切る。すなわち、冷却ファン２８の周囲の空間を、Ｖベルト２５が走行する空間から仕切る。冷却ファン２８の回転駆動により、その周囲には冷却用空気を送り出す圧力が発生し、冷却ファン２８の回転駆動方向に冷却用空気が送り出される。ファンシュラウド３９を設けることにより、冷却ファン２８の周囲に発生する圧力がドライブプーリ２３側（ベルト走行路側）に漏れるのを抑えて、冷却用空気の送風効率を高めることができる。冷却ファン２８の回転駆動方向に送り出される冷却用空気は、ファンシュラウド３９に沿って流れた後、ベルト室下部空間２２Ｂへと流れ込むことになる。

なお、図５、図６に示すファンシュラウド３９は一例であり、その形状や機能等は限定されるものではない。
図７に示すファンシュラウド４１は、ファンシュラウド３９と同様の機能に加え、ベルト室上部空間２２Ｔを流れる冷却用空気が、冷却ファン２８側に流れ込まないように仕切る仕切り部４２を有する。

図８に示すファンシュラウド４３は、ファンシュラウド３９と同様の機能に加え、冷却ファン２８の周囲にスクロール面４４を形成する。スクロール面４４は、冷却ファン２８の回転駆動方向に向かうに従って径方向外方に徐々に離れる面である。スクロール面４４を形成することにより、回転駆動する冷却ファン２８の周囲の圧力を、冷却用空気を送り出す方向（冷却ファン２８の回転駆動方向）に向かうに従って下げることができ、冷却用空気の送風効率を高めることができる。

図９に示すファンシュラウド４５は、ケースシュラウド３２でなく、ベルトカバー２１に組み付けるようにしたものである。

以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。

７：ユニットスイング型エンジン、１２：エンジン、１３：ベルト変速装置、２０：ベルトケース、２１：ベルトカバー、２２：ベルト室、２３：ドライブプーリ、２４：ドリブンプーリ、２５：Ｖベルト、２８：冷却ファン、２９：排気口、３１：排風ダクト、３２：ケースシュラウド、３３：導風部、３４：開口部、３５：案内板、３６：凸部、３９、４１、４３、４５：ファンシュラウド

Claims (5)

1. ドライブプーリと、ドリブンプーリと、前記ドライブプーリと前記ドリブンプーリに巻き掛けられるＶベルトとを含むＶベルト式無段変速機構を備え、
   前記Ｖベルト式無段変速機構を、ベルトケースと前記ベルトケースの開口を覆うベルトカバーとにより形成されるベルト室に収容し、
   前記ベルト室内に導入される冷却用空気を、前記ドライブプーリに回転一体に設けられた冷却ファンにより流動させて、前記Ｖベルト式無段変速機構を冷却するベルト変速装置の冷却構造であって、
   前記ベルトケースに形成され、前記ドライブプーリと前記ドリブンプーリとの間に位置する排気口と、
   前記ベルトケースの内面を覆うように装着され、その内側を前記ベルト室とするケースシュラウドとを備え、
   前記ケースシュラウドには、前記ベルト室内を流動した冷却用空気を前記排気口に導風する導風部が設けられていることを特徴とするベルト変速装置の冷却構造。
2. 前記ケースシュラウドには、前記ベルト室をベルト室上部空間及びベルト室下部空間に区画する凸部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のベルト変速装置の冷却構造。
3. 前記導風部は、前記排気口に向かって流路断面が徐々に広くなるディフューザ構造を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のベルト変速装置の冷却構造。
4. 前記冷却ファンの周囲の空間を、前記Ｖベルトが走行する空間から仕切るファンシュラウドを備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のベルト変速装置の冷却構造。
5. 前記冷却ファンの周囲に、前記冷却ファンの回転駆動方向に向かうに従って径方向外方に徐々に離れるスクロール面が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のベルト変速装置の冷却構造。

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