JP2018529052A

JP2018529052A - 二輪車用４速変速機

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Publication number: JP2018529052A
Application number: JP2018505686A
Authority: JP
Inventors: ネスティ，パオロ; マリオッティ，ウォルター
Original assignee: PIAGGIO & C SpA; Piaggio and C SpA
Current assignee: PIAGGIO & C SpA; Piaggio and C SpA
Priority date: 2015-08-03
Filing date: 2016-08-01
Publication date: 2018-10-04
Anticipated expiration: 2036-08-01
Also published as: WO2017021367A1; EP3332149A1; ITUB20152811A1; CN108138914B; TW201718330A; US20180223974A1; JP6869952B2; CN108138914A

Abstract

二輪車用４速変速機（１）は、無段変速機と同様の性能を有するが、同時に、高収率及び簡便な自動運転を有する。４速変速機（１）は、軸上に載置される第１及び第２プーリ（９、１０）を有するクランク軸（２）と、軸上に載置される第３及び第４プーリ（１０、１４）並びに第１及び第２ギヤ（１８、１９）を有するプライマリシャフト（３）と、１速及び２速の伝達並びに３速及び４速の伝達のために、２つのプーリにそれぞれ接続する２つの伝動ベルト（１１、１３）と、１速及び３速並びに２速及び４速をそれぞれ伝達する第１及び第２ギヤ（１８、１９）に係合する第３及び第４ギヤ（２０、２１）を有するセカンダリシャフト（４）と、３速及び４速の伝達を作動する第１同期装置（１６）と、２速及び４速の伝達を作動する第２作動同期装置（１７）とを備える。第１及び第２フリーホイール（１５、２２）は、それぞれ、３速及び４速の伝達並びに１速及び３速の伝達を開放可能である。
【選択図】図３

Description

本発明は、主題として、４速同期変速機を有し、特に、エンジンで生成される動力を１つの駆動輪又は２つの駆動輪、特に、二輪車の後輪に伝達する変速手段として、スクーターなどの二輪車に載せられるものを有する。以下では、二輪車とスクーターとを同義と考える。

現代のスクーターでは、最も一般的な変速機は、連続変速機又は連続可変装置と呼ばれるＣＶＴ（無段変速機）タイプである。

ＣＶＴは、持続けん引（continuous traction）を提供するとともに、異なる比率の手動操作を要求しないという利点を有する。しかしながら、摺動手段を用いることにより、そのような変速機は、中でも、伝動ベルトのヒステリシス効果が最大のとき、一時的な運動において、低い効率により特徴付けられる。

これにより、車両の全体的効率を押し下げ、その消費を増加させる。

一方、この分野においてずっと感じられる要求は、できる限りその消費を限定することである。しかしながら、市場に要求されるならば、快適度を保つことにより、ユーザは、ＣＶＴ変速機により手慣れていた。

米国特許第４，５０５，３５２号は、動力を伝達するために、複数のプーリを有するが、フリーホイールを有さない二輪車用変速機を開示する。

欧州特許出願公開第２，１５１，６０２号は、複数の油圧クラッチを有するが、プーリを有しない二輪車用の有段自動変速機を開示する。中国実用新案第ＣＮ２０１７８４７８５Ｕ号は、電気二輪車用のギヤボックスを開示する。

したがって、本発明の基礎となる目的は、都市交通のための二輪又は三輪の二輪車における変速機の全体効率を大いに増加させることである。

本発明の基礎となる思想は、同期変速機、すなわち、同期又は実質同期ベルト（例えば、プーリからベルトへ及びベルトからプーリへの動力の同期伝送に適した歯を備えるベルト）を含み、ヒステリシス効果を最小に低減するために、ピニオン−チェーン−クラウン型のシステムで得ることができるものに比べ、変速機効率を高める変速機を提供することである。

伝統的なＣＶＴシステムにより保証されるものと比較可能である十分な範囲、すなわち、第１ギヤの比率で割った最高ギヤの比率により与えられる値を保証するために、４つのギヤ（４段）の利用を提供することができる。

したがって、上述のような二輪車用４速同期変速機により、上述の課題を解決する。二輪車用４速同期変速機は、
軸上に載置される第１及び第２プーリを有し、エンジンによる動力を受けるクランク軸と、
軸上に載置される第３及び第４プーリ並びに第１及び第２ギヤを有するプライマリシャフトと、
第１及び第３プーリを接続し、１速及び２速の伝達のための第１伝動ベルトと、
第２及び第４プーリを接続し、３速及び４速の伝達のための第２伝動ベルトと、
駆動輪に接続され、プライマリシャフトの第１及び第２ギヤにそれぞれ係合する第３及び第４ギヤを含むセカンダリシャフトと、
を備え、
第１及び第３ギヤは、１速及び３速を伝達するのに適するとともに、第２及び第４ギヤは、２速及び４速を伝達するのに適しており、
３速及び４速の伝達を作動する第１同期装置と、
２速及び４速の伝達を作動する第２作動同期装置と、
をさらに備え、
それぞれのプーリ及びギヤ上において、第１フリーホイールが３速及び４速の伝達に対して設けられ、第２フリーホイールが１速及び３速の伝達に対して設けられることを特徴とする。

本発明における４速同期変速機の主たる利点は、無段変速機と同様の性能を得るとともに、同時に、高収率及び簡便な自動運転を得ることにある。

上記の観点から、簡単でコンパクトなソリューションで、自動化可能なこの４速変速機を実行することができる。

以下、添付図面を参照して、一例として示すが、限定的な目的ではないいくつかの好適実施形態に従って本発明を説明する。
本発明における４速同期変速機の第１例の不等角投影図を示す。異なる角度から取った図１の同期変速機の不等角投影図を示す。図１の同期変速機の縦断面図を示す。異なる変速比の動作を示す図１の同期変速機の図式化した縦断面図を示す。異なる変速比の動作を示す図１の同期変速機の図式化した縦断面図を示す。異なる変速比の動作を示す図１の同期変速機の図式化した縦断面図を示す。異なる変速比の動作を示す図１の同期変速機の図式化した縦断面図を示す。異なる変速比の動作を示す図１の同期変速機の図式化した縦断面図を示す。本発明における４速同期変速機の第２例の縦断面図を示す。

図１〜図３を参照して、いくつかのギヤを備える変速機、特に、４速変速機は、全体として参照符号１で指定される。４速変速機１は、自動車両、特に、スクーターの駆動輪、すなわち、その後輪（図示せず）を作動する変速手段として、自動車両に組み付けられるのに適したタイプである。

この目的のために、４速変速機は、エンジンにより回転するクランク軸２（関連するピストンロッド３０（図１及び図２）及びクランク３１（図３〜図９）を示す）と、第１従動シャフト、すなわち、プライマリシャフト３と、本実施形態のように、車輪に直接接続可能であり、車両の駆動輪に接続されるハブシャフト５に回転を伝達するセカンダリシャフト４と、を備える。

なお、軸やシャフトの配置は、クランク軸２が、駆動輪、すなわち、ハブシャフト５の回転軸に略平行な位置にあることを前提とする。したがって、この伝達機関は、自動車両に対して横断するクランク軸を有するエンジンからの動力を、同様に、車両に対して横断する軸を有する車輪に伝えるというタスクを有する。

セカンダリシャフト４からハブシャフト５への移行は、駆動輪に伝達する回転方向を反転する機能を有する一対のギヤ６、７を介して行われる。この場合、その回転方向は、クランク軸２の回転方向に対して同時に起こり、一対のギヤ６、７は、一定の減速比をハブに挿入する。

一方がハブの上述の減速比なしで済ますのに対し、他方がクランク軸２の回転方向を反転するために設けられている限り、同じセカンダリシャフト４によりハブシャフト５を構成することができることを意味する。

上述の内容の観点から、どのような場合でも、セカンダリシャフトは、機械的観点から、伝達に係る駆動輪に直接的に又は間接的に接続される。

クランク軸２及びプライマリシャフト３は、略平行であり、異なる速度比に応じて動力を伝達可能な変速手段により接続される。そのような変速手段は、クランク軸２上に組み付けられる第１群の歯付プーリと、プライマリシャフト３上に組み付けられる第２群の歯付プーリと、第１群の歯付プーリから第２群の歯付プーリに延伸する一対の伝動ベルトとを備える。

伝動ベルトとしては、その間でオフセットされた２つのプーリ間、特に、その間で平行な軸間で動力を伝達するのに適したあらゆる可撓性環状手段を意味する。そして、伝動ベルトは、何らかのベルト又はチェーンを含み、プーリは、同期接続を実行するために、念のため、歯付にさえすることができる。

以降の実施形態と同様に、本実施形態では、有利に、伝動ベルトは同期伝送ベルトである。同期ベルトとしては、ベルトは、通常、摩擦や摺動による損失に悩まされることなく、車輪の直径間の比により決定される変速比で、ある車輪又は歯付プーリからの動力を別の車輪又は歯付プーリに伝達する歯付ベルトあるいはローラチェーンを意味する。

連続変速機や連続可変装置として公知の典型的なＣＶＴ（無段変速機）タイプの変速機の代わりに、摺動部も摩擦による引き摺り部もないので、上述の同期タイプの変速機となる。

したがって、以降の実施形態と同様に、本実施形態では、上述のプーリは、歯付ベルトにより連結され、好ましくは、ゴム製の歯付プーリである。

主クラッチ８は、クランク軸２上に組み付けられる。本例では、主クラッチ８は、周知の遠心式である。このタイプのクラッチは、クランク軸２からの動力を変速手段に伝達するのを可能にし、所定範囲、例えば、１０００〜２０００回転／分で構成される回転状態を自動的に確立する。低い回転状態では、主クラッチ８は係合せず、エンジンはニュートラルであるのに対し、駆動輪には応力が加えられない。

しかしながら、特定の適用では、このタイプのクラッチは、完全に同等の手動カップリングを有するクラッチ、又は、サーボ機構により作動するクラッチにより置換可能であることを意味する。

どのような場合でも、変速機１は、主クラッチ８を介して、ピストンから動力を受けるクランク軸の駆動系から動力を受けるクランク軸２の従動系を含む。

主クラッチ８の後段には、第１プーリ９及び第２プーリ１０がクランク軸２上に載置される。第１プーリ９及び第２プーリ１０は、それぞれ、第１同期ベルト１１により第３プーリ１２、及び第２同期ベルト１３により第４プーリ１４に接続される。

本例では、第３プーリ１２は、プライマリシャフト３上に載置される第１フリーホイール１５に組み付けられる。

また、クランク軸２の上部には、第２同期ベルト１３の同期のために、すなわち、第２及び第４プーリ１０、１４の接続のために、第１同期装置１６があり、一方、プライマリシャフト３の上部には、そのようなプライマリシャフト３上に載置される複数のギヤを同調させる第２同期装置１７がある。これらは、以下で詳細に説明する。

参照符号１８及び１９が指定された第１及び第２ギヤは、プライマリシャフト３上に載置される。第１及び第２ギヤは、第３ギヤ２０及び第４ギヤ２１にそれぞれ係合されるとともに、両者はセカンダリシャフト４上に載置される。本実施形態では、第３ギヤ２０は、第２フリーホイール２２に組み付けられる。

上述の変速機の動作は、以下のように概略的に要約される。まず、エンジンは、空転しており（図４）、最低回転では開放する遠心式の主クラッチ８が存在するため、変速機から切り離されている。

所定の毎分回転数（図５）において、遠心クラッチ８は係合し、１速及び２速に関係する第１プーリ９を介して、クランク軸２からの動力は、第３プーリ１２により引き摺られる変速機１のプライマリシャフト３に伝達される。動力の伝達は、第１同期ベルト１１を介して行われる。その回転は、第１及び第３ギヤ１８、２０を介して、プライマリシャフト３からセカンダリシャフト４に伝達され、その動力は、一対のギヤ６、７を介して、セカンダリシャフト４からハブシャフト５に伝達される。

運転者により決定可能な、あるいは、システムにより自動的に設定可能な所定の瞬間において、十分に的確な実行ロジックに従って、システムは、１速から２速への移行を要求される。この場合でさえ、変速機は、第１同期ベルト１１（図５）を用いる。

しかしながら、この場合には、プライマリシャフト３上に配置される第２作動同期装置１７が
作動し、そして、２速及び４速の伝達に適した一対のギヤ、すなわち、第２及び第４ギヤ１９、２１を同期させることにより介入する。

ここで、セカンダリシャフト４は、１速に割り当てられた変速比を駆動するときに回転可能な速度よりも速く回転し始めるので、第１及び第３ギヤ１８、２０、特に、第３ギヤ２０は、車輪の１つに配置される第２フリーホイール２２の存在のために、超えられ、除外される。

この時点では、変速機１のプライマリシャフト３は、１速に割り当てられた変速比を駆動するとき回転可能な速度よりも速く回転し始めるので、第１及び第３プーリ９、１２により形成される対は、超えられ、除外される。そして、プライマリシャフト３は、第２ギヤにより設定される比率で回転する（図６）。

運転者により決定可能な、あるいは、システムにより自動的に設定可能な所定の瞬間において、十分に的確な実行ロジックに従って、システムは、２速から３速への移行を要求される。この場合には、変速機は、第２同期ベルト１３（図７）を用いなければならない。

駆動車軸２上に置かれる第１同期装置１６は、第３及び第４ギヤの第２プーリ１０の同期を実行することにより作動される。後者の場合には、現在動作している第２同期ベルト１３は、変速機のプライマリシャフト３に動力を伝達する。２つのベルト１１、１３が同時に動いているので、第１シャフト３は、伝達により設定される２つの異なる速度を有し得る。しかしながら、第１及び第２ギヤに関係する第３プーリ１３を開放可能な第１フリーホイール１５の存在により、これを回避している。

しかしながら、同じ瞬間、従動軸上では、プライマリシャフト３上の第２同期装置１７は、第２及び第４ギヤのギヤ比の同期を停止するように、作動させないように（無効化）しなければならない。したがって、動力は、３速及び４速に関係する一対のプーリを介して、プライマリシャフト３に到達し、プライマリシャフト３は、第３ギヤにより設定される速度で回転する。

同様に、動力は、１速及び３速の伝達に適した第１及び第３ギヤ８、２０を介して、プライマリシャフト３からセカンダリシャフト４に移行する。

なお、この場合、同期装置は、プライマリシャフト３により到達される回転速度にかかわらず、作動させないように（無効化）しなければならない。これにより、同期装置は、作動型、すなわち、回転状態の単なる到達ではなく、システム決定により決定された作動後、作動又は非作動となるタイプでなければならない。

一方、３速及び４速の伝達を同期させるためにクランク軸２に作用する第１同期装置１６は、非作動型、すなわち、周知の遠心式の同期装置に起こるような、所定の回転状態に到達すると作動するタイプであってもよい。

しかしながら、ここで図示の実施形態では、両同期装置１６、１７は、制御ロジックを備えるシステムにより、あるいは、念のため、運転者により、システムにあらゆる変速比を課すことができる自由を得るために、作動型である。

最後の場合として、４速の挿入が維持する（図８）。クランク軸上の第１同期装置１６に関しては、３速の場合と何も変更がない。実際には、第２及び第４プーリ１０、１４間の第２同期ベルト１３が動作し続ける。

しかしながら、第４ギヤのために、プライマリシャフト３上で作動される第２同期装置１７でさえ、２速及び４速に貢献するギヤ対、すなわち、第２及び第４ギヤ１９、２１を再び同期させることにより、介入しなければならない。

再び、セカンダリシャフト４上の第２フリーホイール２２の存在は、同じシャフトで同時に２つの変速比が存在することを防止する。特に、１速及び３速の伝達に関係する一対のギヤ１８、２０が解放され、それらは、一対の第２及び第４ギヤ１９、２１により設定されるより高い速度（ギヤ）のために、動力を伝達しない。このように、セカンダリシャフト４は、４速により設定される速度で回転する。

２つの同期装置の作動スキームは、以下の表１に要約することができる。

第１実施形態の記述では、フリーホイール１５、２２の特定の配置を検討した。

特定の場合には、第１フリーホイールは、１速及び２速に関係する伝達を開放するのに必要な変速機のプライマリシャフト３上に挿入され、第２フリーホイール２２は、１速及び３速に関係する伝達を開放するのに必要なセカンダリシャフト４上に挿入された。

第２実施形態（図９）において、変速機システムの同じ機能を得ることができる。ここで、２つのフリーホイールのうち、第２フリーホイール２２でさえ、まだ、１速及び３速の伝達を開放する目的で、変速機のプライマリシャフト３上に組み付けられる。

なお、第２フリーホイール２２は、第１ギヤ１８上に組み付けられる。

一方で、プライマリシャフト３の構造を支持させるならば、そのような選択肢は、少し複雑になり、他方で、１速及び３速に関係するギヤ１８、２０の定義を明確により簡単にする。

後者の場合に加え、全体寸法及び適切な支持スキームの理由のために、２つのフリーホイールのうち第１フリーホイール１５さえ動作させる必要がある。そして、後者は、第１及び第２ギヤに関係する第３プーリ１２に実質的に整列される。機能的観点から、フリーホイール自身をより良い方法で作動させることにより、もうこれ以上、第１ベルト１１の張力が事実上プライマリシャフト３の屈曲を生じさせないので、この面は非常に有益である。

なお、要求に応じて、１速又は２速の伝達を開放する第１フリーホイール１５の目的を考慮することにより、第１プーリ９を支持するために、第１フリーホイール１５をクランク軸２上にさえ配置することができる。

最後に、複数のフリーホイールの配置の選択は、一義的なものではない。特に、１速及び３速の係合を開放するのに適したフリーホイールは、本変速機の基礎となる原理を少しも修正（変更）することなく、プライマリシャフト上でもセカンダリシャフト上でも実行可能である。

上述の４速同期変速機に対して、追加の及び偶発的なニーズを満足する目的で、当業者は、添付の特許請求の範囲により規定されるように、すべて本発明の保護範囲内において、いくつもの追加の改良をもたらすことができる。

Claims

エンジンにより生成される動力を駆動輪、特に、二輪車の後輪に伝達する変速手段として前記二輪車に載置される二輪車用４速変速機（１）であって、
軸上に載置される第１及び第２プーリ（９、１０）を有し、エンジンによる動力を受けるクランク軸（２）と、
軸上に載置される第３及び第４プーリ（１０、１４）並びに第１及び第２ギヤ（１８、１９）を有するプライマリシャフト（３）と、
前記第１及び第３プーリ（９、１２）を接続し、１速及び２速の伝達のための第１伝動ベルト（１１）と、
前記第２及び第４プーリ（１０、１４）を接続し、３速及び４速の伝達のための第２伝動ベルト（１３）と、
駆動輪に接続され、前記プライマリシャフト（３）の前記第１及び第２ギヤ（１８、１９）にそれぞれ係合するように軸上に載置される第３及び第４ギヤ（２０、２１）を有するセカンダリシャフト（４）と、
を備え、
前記第１及び第３ギヤ（１８、２０）は、前記１速及び３速を伝達するのに適するとともに、前記第２及び第４ギヤ（１９、２１）は、前記２速及び４速を伝達するのに適しており、
前記３速及び４速の伝達を作動する第１同期装置（１６）と、
前記２速及び４速の伝達を作動する第２作動同期装置（１７）と、
をさらに備え、
前記それぞれのプーリ及びギヤ上において、第１フリーホイール（１５）は、前記３速及び４速の伝達に対して設けられ、第２フリーホイール（２２）は、前記１速及び３速の伝達に対して設けられる、
二輪車用４速変速機（１）。
請求項１に記載の二輪車用４速変速機（１）において、
前記第１同期装置（１６）を作動する、
二輪車用４速変速機（１）。
請求項１に記載の二輪車用４速変速機（１）において、
前記第１同期装置（１６）は、前記クランク軸（２）に組み付けられる、
二輪車用４速変速機（１）。
請求項１に記載の二輪車用４速変速機（１）において、
前記第２同期装置（１７）は、前記プライマリシャフト（３）に組み付けられる、
二輪車用４速変速機（１）。
請求項１に記載の二輪車用４速変速機（１）において、
前記第１フリーホイール（１５）は、前記第３プーリ（１２）において前記プライマリシャフト（３）上に組み付けられる、
二輪車用４速変速機（１）。
請求項１に記載の４速変速機（１）において、
前記第２フリーホイール（２２）は、前記第３ギヤ（２０）において前記セカンダリシャフト（４）上に組み付けられる、
二輪車用４速変速機（１）。
請求項１に記載の４速変速機（１）において、
前記第２フリーホイール（２２）は、前記第１ギヤ（１８）において前記プライマリシャフト（３）に組み付けられる、
二輪車用４速変速機（１）。
請求項１に記載の４速変速機（１）において、
前記第１及び第２伝動ベルト（１１、１３）は、歯付ベルトからなる同期ベルトであり、前記プーリ（９、１０、１２、１４）には、同期変速機の動作を実行するために歯が設けられている、
二輪車用４速変速機（１）。
請求項１に記載の４速変速機（１）において、
前記クランク軸（２）は、遠心クラッチ（８）を備える、
二輪車用４速変速機（１）。
請求項１に記載の４速変速機（１）において、
前記セカンダリシャフト（４）は、減速比を決定する一対のギヤ（６、７）によって、駆動輪に直接接続されるハブシャフト（５）に係合する、
二輪車用４速変速機（１）。
請求項１〜１０のいずれかに記載の４速変速機を含む、二輪車又はスクーター型車両。