JP2021107739A

JP2021107739A - 無段変速装置

Info

Publication number: JP2021107739A
Application number: JP2020106643A
Authority: JP
Inventors: 浩明春日; Hiroaki Kasuga
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-06-20
Filing date: 2020-06-20
Publication date: 2021-07-29
Anticipated expiration: 2040-06-20
Also published as: JP7217582B2

Abstract

【課題】ウエイトローラが軽くても、エンジンの回転数を高くしたときに従来よりも早く対応させる無段変速装置を提供する。【解決手段】エンジン出力で回転するクランクシャフトの先端に取り付けられた第1のテンプレート、第１のテンプレートに嵌合され、このテンプレートと共に回転するプーリー１０、第2のテンプレート、一端がプーリー１０の中心部分に換装され、他端が第2のテンプレートに取り付けられた回転シャフト、プーリー１０及び第2のテンプレート間に挟持された推進ベルトを備える。プーリー１０には、中空円筒状ウエイトローラ１２が移動し、外周から中心に向かって深くなる形状を有する通路１５が複数形成され、ウエイトローラ１２の各々は、プーリー１０の回転によって生ずる遠心力によって通路１５を移動し、プーリー内部の全てのウエイトローラ１２は、その中空内部を通してリング状弾性体２０により一体化されている。【選択図】図３

Description

本発明は、バイク、自動車などの車両に用いられる無段変速装置に関するものである。

無段変速装置は、自動変速装置の一つであり、車速に対応した最適なエンジン回転数の無段階な選定を可能にする。このようにエンジン回転数を無段階な選定を可能にすることにより、燃費が向上する。そして、エンジン回転数を大きく変更することなく車速を連続的に変更できるので、車速変更時のショックを有効に防止することができる。

本発明に係る無段変速装置は、ウエイトローラがプーリーに働く遠心力によってプーリー内の通路を移動して車の速度に応じた最適なエンジン回転数の無段階な選定を可能とするものである。このような無段変速装置において、ウエイトローラを軽くすると、物体の質量に比例する遠心力が小さく、対応するエンジン回転数に相当する位置にウエイトローラが移動するためには時間が掛かり、場合によっては、その通路での動きが途中で止まることもある。また、ウエイトローラが重いと、回転数に応じてウエイトローラはプーリー内の通路を移動して最高速度に達することは容易に出来るが、回転数が低いときには、プーリーを動かす力が弱く前記通路の移動が遅くなる。
図２を参照して従来の無段変速装置を説明する。図には、エンジンの出力をタイヤなどの含む駆動部に無段変速装置を介して伝えるシステムが記載されている。従来、無段変速装置１は、エンジン２とエンジン2の出力が駆動するタイヤなどの駆動部７の間に接続される。エンジン２は、給気行程、圧縮行程、燃焼行程及び排気工程の4つの工程の周期で動作し、ピストン３を上下運動させる。ピストン３の上下運動によってクランクシャフト４は回転し、その回転力は、無段変速装置１を介して、無段変速装置１及び駆動部７に装荷された推進ベルト８により駆動部７に伝えられて駆動部７のタイヤを駆動する。
特許文献１には、ベルトとそれを狭持プーリーからなる無段変速装置が開示されている。ベルトの側面をプーリーで挟み、ベルトを左右から押し付け、その摩擦力によって動力を伝達するものである。

特開平１０−１４１４５９号公報

ウエイトローラがプーリーに働く遠心力によってプーリー内の通路を移動して車の速度に応じた最適なエンジン回転数の無段階な選定を可能とする無段変速装置において、ウエイトローラを軽くすると、物体の質量に比例する遠心力が小さく、対応するエンジン回転数に相当する位置にウエイトローラが移動するためには時間がかかり、場合によっては、ウエイトローラの通路での動きが途中で止まることもある。また、ウエイトローラが重いと、回転数に応じてウエイトローラはプーリー内の通路を移動して最高速度に達することが出来るが、回転数が低いときには、プーリーの押す力（遠心力）が弱くウエイトローラの通路の移動が遅くなるという問題が認められる。
本発明は、このような事情によりなされたものであって、ウエイトローラが軽くても、エンジンの回転数の変化を一様に対応させることができ、従って、その回転数を高くしたときに従来よりも早く対応させることができる無段変速装置を提供する。

本発明の無段変速装置の一態様は、自動車等の車両を駆動するエンジンの出力を伝達する無段変速装置において、当該エンジンの出力によって回転するクランクシャフトの先端に取り付けられた第1のテンプレート、当該第１のテンプレートに嵌合され、この第１のテンプレートと共に回転するプーリーと、第2のテンプレートと、一端が当該プーリーの中心部分に換装され、他端が前記第2のテンプレートに取り付けられた回転シャフトと、前記プーリー及び前記第2のテンプレート間に挟持された推進ベルトと、を備え、前記プーリーには、中空円筒状ウエイトローラが移動し、外周から中心に向かって深くなる形状を有する通路が複数形成され、前記ウエイトローラの各々は、前記プーリーの回転によって生ずる遠心力によって前記通路を移動し、前記プーリー内部の全てのウエイトローラは、その中空内部を通してリング状の弾性体により一体化されていることを特徴とする。

ウエイトローラがプーリーに働く遠心力によってプーリー内の通路を移動して車の速度に応じた最適なエンジン回転数の無段階な選定を可能とする無段変速装置において、ウエイトローラを軽くすると、物体の質量に比例する遠心力が小さく、対応するエンジン回転数に相当する位置にウエイトローラが移動するためには時間がかかり、場合によっては、ウエイトローラの通路での動きが途中で止まることもある。また、ウエイトローラが重いと、回転数に応じてウエイトローラはプーリー内の通路を移動して最高速度に達することが出来るが、回転数が低いときには、プーリーの押す力が弱くウエイトローラの通路の移動が遅くなる。本発明は、全てのウエイトローラの中空内部を弾性体がリング状に繋いで一体化しているので、ウエイトローラが軽くても、エンジンの回転数の変化に対して一様に対応させることができ、したがって、その回転数を高くしたときに、従来よりも早く対応させることができる。

実施例１を説明する無段変速装置を構成するウエイトローラの平面図。実施例１及び従来技術を説明する車両の駆動システム概念図。実施例１を説明するウエイトローラが装着された無段変速装置を構成するプーリーの第１のテンプレートと対向する面を示す平面図。図３に示すａ−ｂ線に沿う部分の断面図。図２に示すプーリーに第１のテンプレートを勘合した状態を示す平面図。図２に示す第２のテンプレート及びプーリーによって挟持された推進ベルトを示す断面図。実施例１及び従来技術における駆動システムの最高速度とその速度に達する時間とを説明する特性図。

以下、実施例を参照して発明の実施の形態を説明する。

この実施例では、図１乃至図７を参照して、バイク、乗用車等の車両のガソリンエンジンの出力を駆動部に伝える駆動システムに用いられる無段変速装置について説明する。

図２に示す駆動システムを参照して無段変速装置を説明する。
無段変速装置１は、エンジン２とエンジン2の出力により駆動されるタイヤなどの駆動部７の間に接続される。エンジン２は、給気行程、圧縮行程、燃焼行程及び排気工程の周期で動作し、ピストン３を上下運動させる。ピストン３の上下運動によって当該ピストンに接続されたクランクシャフト４は回転し、その回転力は、無段変速装置１を介して、無段変速装置１及び回転駆動部７に装荷された推進ベルト８により駆動部７に伝えられて駆動部（タイヤ）７を駆動可能にする。

無段変速装置は、車速に対応した最適なエンジン回転数の無段階な選定を可能にするものである。このようにエンジン回転数を無段階な選定を可能にすることにより、燃費が向上する。そして、エンジン回転数を大きく変更することなく車速を連続的に変更できるので、車速変更時のショックを有効に防止することができる。
図２に示された通り、無段変速装置１は、第1のテンプレート５と、第2のテンプレート６と、推進ベルト８と、回転シャフト９と、プーリー１０とを備えている。

無段変速装置１は、エンジン２とエンジン2の出力により駆動されるタイヤなどの駆動部７の間に接続される。エンジン２は、給気行程、圧縮行程、燃焼行程及び排気行程の周期で動作し、ピストン３を上下運動させる。ピストン３の上下運動によって当該ピストンに接続されたクランクシャフト４は回転し、その回転力は、無段変速装置１を介して、無段変速装置１及び回転駆動部７に装荷された推進ベルト８により駆動部（タイヤ）７に伝えられて当該駆動部を駆動可能にする。

第１のテンプレート５は、クランクシャフト４の先端に差し込まれ固定される。この先端には回転シャフト９の一端が固定されると共に、この先端部分には、プーリー１０がその中心部分に形成された貫通孔に移動可能状態（図２の両方向矢印参照）で挿入されている。そして、当該回転シャフトの他端には第２のテンプレート６が固定されている。つまり、第２のテンプレート６とプーリー１０は、回転シャフト９上で対向しており、両者は、その状態で推進ベルト８を挟持している。

図３は、プーリー１０の平面図であり、第１のテンプレート５と対向する面を示している。プーリー１０の当該面には、図２に示すように、中空円筒状ウエイトローラ１２が移動し、外周から中心に向かって深くなる形状を有する通路１５が複数形成されている。図４は、図３のa−b線に沿う部分（通路１５）の断面を示しており、左側が中心、右側が外周である。図５は、プーリー１０の前記対向面に第１のテンプレート５が対向している状態を示している。プーリー１０の前記対向面には突起１３、１４が形成されている。第１のテンプレート５には、外周に複数の凹部１６が形成され、これら凹部１６に突起１３、１４が嵌合して第１のテンプレート５が回転したときにプーリー１０が共に回転するように構成されている。

次に、図６を参照して推進ベルト８の動きを説明する。
図６に示すように、推進ベルト８は、プーリー１０と第２のテンプレート６とによって推進シャフト９の上で挟持されている。図６（a）に示すように、エンジン２が作動せず出力が零のときは、プーリー１０が回転しないので、遠心力は発生せずに、ウエイトローラ１２は、第１のテンプレート５に押圧されて、プーリー１０の中心部に留まる（図４参照）。エンジンを作動させて回転数を最高度に上げる（図６（ｂ））と、第１のテンプレート５が回転しプーリー１０も共に回転する。このとき、前記ウエイトローラ１２の各々は、前記プーリーの回転によって生ずる遠心力によって通路１５を移動し、図４に示す位置から前記プーリー外周の位置まで移動する。この移動によってプーリー１０は、第１のテンプレート５に押圧されて、図６(ｂ)の矢印のように、プーリー１０と第２のテンプレート６の間隔は狭まり、推進ベルトの径は広がり、エンジン回転数に対応する。

図１に示すように、プーリー１０内部の全てのウエイトローラは、その中空内部を通してリング状の弾性体２０により一体化されていることによりウエイトローラが軽くても、エンジンの回転数の変化に対して一様に対応させることができ、したがって、その回転数を高くしたときに、従来よりも早く対応させることができる。

図７は、回転数を０から最高度にしたときの時間（ｔ）と速度（ｋｍ／ｈ）との関係を、この実施例（Ａ）及び弾性体を用いない従来例（Ｂ）について、示した特性図である。実施例の最高速度Ｖ1及び達成時間ｔ1、従来例の最高速度Ｖ2及び達成時間ｔ2を比較すると、実施例は、最高速度は多少劣る（Ｖ1＜Ｖ2）ものの、達成時間は短く（ｔ1＜ｔ2）、途中の変化も早い。実施例における一例では、Ｖ1が５０ｋｍ／ｈであり、V2が５５ｋｍ／ｈである。

１・・・無段変速装置
２・・・エンジン
３・・・ピストン
４・・・クランクシャフト
５・・・第１のテンプレート
６・・・第２のテンプレート
７・・・駆動部
８・・・推進ベルト
９・・・回転シャフト
１０・・・プーリー
１２・・・ウエイトローラ
１３，１４・・・プーリーの突起
１５・・・ウエイトローラの通路
１６・・・第１のテンプレートの凹部
２０・・・弾性体

Claims

バイク、自動車等の車両を駆動するエンジンの出力を伝達する無段変速装置において、当該エンジンの出力によって回転するクランクシャフトの先端に取り付けられた第1のテンプレート、当該第１のテンプレートに嵌合され、この第１のテンプレートと共に回転するプーリーと、第2のテンプレートと、一端が当該プーリーの中心部分に換装され、他端が前記第2のテンプレートに取り付けられた回転シャフトと、前記プーリー及び前記第2のテンプレート間に挟持された推進ベルトと、を備え、前記プーリーには、中空円筒状ウエイトローラが移動し、外周から中心に向かって深くなる形状を有する通路が複数形成され、前記ウエイトローラの各々は、前記プーリーの回転によって生ずる遠心力によって前記通路を移動し、前記プーリー内部の全てのウエイトローラは、その中空内部を通してリング状の弾性体により一体化されていることを特徴とする無断変速装置。