JP4827748B2

JP4827748B2 - 車両の変速アクチュエータ構造

Info

Publication number: JP4827748B2
Application number: JP2007009682A
Authority: JP
Inventors: 親司滝口
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-01-19
Filing date: 2007-01-19
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2027-01-19
Also published as: JP2008174109A

Description

本発明は、前後に車輪が設けられた車体上部に鞍乗り型のシートを備え、シート下方に位置する車体に、エンジン及びアクチュエータにより変速作動が行われる変速機を一体化したパワーユニットと、シートに着座した乗員の足乗せステップとを備えて構成された車両の変速アクチュエータ構造に関する。

上記のような鞍乗り型のシートと、変速用のアクチュエータを有するパワーユニットと、足乗せステップとを備えた車両として、例えば、速度段の切換作動及びクラッチの断接をアクチュエータにより自動で行う自動変速機（オートマチック・トランスミッション：ＡＴ）を備えた自動二輪車や三輪スクータがある。自動変速機には、クラッチの断接や速度段の切換作動を、ハンドルのグリップ部に設けられた変速スイッチに対するアップシフトまたはダウンシフトのスイッチ操作に基づいて行うセミオートマチックの自動変速機と、車両の走行速度に応じて上記作動を自動的に行うフルオートマチックの自動変速機とが知られている。

ここで、上記のような自動二輪車等の車両は、コーナリング時に車体を左右に傾斜させて走行するためバンク角を確保する必要がある。このため、従来の車両では、変速作動用のアクチュエータは、パワーユニットの上部（例えばシートの直下）に配置されていた（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００３−３２０８６１号公報

しかしながら、自動二輪車においては、パワーユニットの上部領域に、エアクリーナ、燃料噴射装置または気化器、バッテリ、２ストロークエンジンにあってはオイルタンク、さらには燃料タンク等が配置されており、これらの機器の機能的な配置を確保したうえで変速作動用のアクチュエータを配設する空間を確保することが難しいという課題があった。特に、エンジンを水平に近い前傾姿勢で配置するとともに、燃料タンクをシートの下部に配置して跨ぎ乗降性を向上させた、いわゆるビジネスバイク型（カブ型とも称される）の車両やスクータ型の車両では、パワーユニットの上部に変速作動用アクチュエータを設けることが困難であるという課題があった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、マニュアルシフトの車両と同等のバンク角や最低地上高、足当たり等を維持した上で、アクチュエータの配置と保護を両立させた車両の変速アクチュエータ構造を提供すること目的とする。

上記課題を解決して目的を達成するため、本発明に係る車両の変速アクチュエータ構造は、前後に車輪が設けられた車体の上部に取り付けられた鞍乗り型のシートと、シートに着座した乗員が操舵するハンドルと、シートの下方に位置する車体にエンジン及び複数の切換可能な速度段を有してアクチュエータにより変速作動が行われる変速機を一体化したパワーユニットと、シートに着座した乗員の足乗せステップとを備えて構成された車両（例えば、実施形態における自動二輪車１）において、上記足乗せステップをパワーユニットの下方から上方に延びてパワーユニットの左右側部に延出されたバー部材の上部に左右外方に突出して支持させるとともに、アクチュエータを上方に延びるバー部材の上方延出部の内側に配設し、パワーユニットは、エンジンのクランクシャフト及び変速機の回転軸が左右方向に延びて配置されるとともに、エンジンにより回転駆動される発電機（例えば、実施形態におけるＡＣＧ４９）及びエンジンから伝達される回転駆動力を断接するクラッチ（例えば、実施形態におけるクラッチ装置５２）がパワーユニットの左右側部に振り分けられて配置され、アクチュエータが、発電機側からクラッチ側に延びるシフトスピンドルを介してクラッチの断接を行うように構成し、シフトスピンドルの回転角位置を検出するスピンドル位置検出器を、シフトスピンドルにおけるクラッチ側の端部に設けるとともに、車体のクラッチ側においてバー部材の上方延出部の内側に配設したことを特徴とする。

本発明において、バー部材に左右に延びる側方延出部を設けてパワーユニットのケース底部に支持させ、アクチュエータを当該アクチュエータの長手方向の軸線が側方延出部に沿うように配置することが好ましい。

なお、クラッチには、変速機における出力軸側から作用するトルクが所定以上のときに接続を緩めるバックトルク低減機構が設けられ、クラッチの断接がシフトスピンドルに設けられて当該シフトスピンドルを中立位置に戻す戻しスプリングにより接続側に戻されるように構成することが好ましい。

本発明によれば、変速作動用のアクチュエータが、パワーユニットの下方から上方に延びてパワーユニットの左右側部に延出されたバー部材の上方延出部の内側に配設される。従って、コーナリング走行時に車体を左右に傾斜させたり、誤って車両を転倒させたような場合であっても、変速作動用のアクチュエータが足乗せステップ支持用のバー部材によって保護され、アクチュエータの損傷を防止することができる。

なお、バー部材に左右に延びる側方延出部を設けてパワーユニットのケース底部に支持させ、アクチュエータを当該アクチュエータの長手方向の軸線が側方延出部に沿うように配置した構成によれば、アクチュエータがケース底部に取り付けられた側方延出部と上方延出部とに囲まれるように配置されるため、良好なハンドリング性を維持したうえで、アクチュエータの保護を更に向上させることができる。

また、発電機及びクラッチがパワーユニットの左右側部に振り分けられて配置され、アクチュエータが発電機側からクラッチ側に延びるシフトスピンドルを介してクラッチの断接を行うような構成によれば、パワーユニットを構成する各機構部材のなかで比較的大型であるクラッチと反対側にアクチュエータが配設されるため、変速機の回転軸またはクランクシャフトとシフトスピンドルとの軸間距離を小さく設定することができ、これによりアクチュエータを同一側に設けた場合よりも小型にパワーユニットを構成することができる。

なお、クラッチにバックトルク低減機構を設け、クラッチの断接がシフトスピンドルに設けられた戻しスプリングにより接続側に戻される構成とすれば、シフトダウンの変速時に変速機の出力軸側から作用するトルクが所定以上のときに、バックトルク低減機構により接続が緩められてクラッチ板が滑り急激なエンジンブレーキが抑制される。このため、急激なエンジンブレーキを避けるためにアクチュエータの戻り制御を複雑化することなく、簡明な制御構成とすることができる。

従って、本発明によれば、マニュアルシフトの車両と同等のバンク角や最低地上高、足当たり等を維持した上で、アクチュエータの配置と保護を両立させた車両の変速アクチュエータ構造を提供することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。本発明に係る変速アクチュエータ構造を適用した車両の一例として、図１及び図２に自動二輪車の正面図及び右側面図を示しており、まず、これらの図面を参照して自動二輪車１の車体構成について概要説明する。

自動二輪車１は、車体２の骨格となる車体フレーム３を有している。車体フレーム３は車両前方から、ヘッドパイプ５、このヘッドパイプ５から後側に斜め下方に延びるメインパイプ６、メインパイプ６の後方中間部に固着されて斜め上方に延びるリヤパイプ７、メインパイプ６の後端部に固着されて下方に延びる支持フレーム８などから構成される。

ヘッドパイプ５には、ステアリングシャフト９が回転自在に枢着されており、このステアリングシャフト９の下側にテレスコピック型サスペンションを備えて伸縮自在なフロントフォーク１０を介して前輪ＦＷが回転自在に懸架支持されている。ステアリングシャフト９の上端部には、図示省略するハンドルポストを介して左右に延びるバー状のハンドル１１が取り付けられ、前輪ＦＷを操舵可能に構成される。

一方、車体後部では、リヤパイプ７の後部が略水平に後方に延びてシートレールが設けられ、乗員が座る鞍乗り型のシート１２が取り付けられている。また、支持フレーム８の下部に後輪ＲＷを回転自在に軸支するスイングアーム１３が上下に揺動自在に支持され、スイングアーム１３の後部とリヤパイプ７との間に設けられたリヤサスペンション１４によって懸架されている。

車体フレーム３の中間部には、エンジン及び変速機を一体化したパワーユニットＰＵがメインパイプ６の下側に吊り下げられるようにして取り付けられ（図３を併せて参照）、このパワーユニットＰＵの出力軸（後に詳述する変速機６０のカウンタシャフト６５）に結合されたドライブスプロケット６７からチェーン１５を介して後輪ＲＷに伝達される。車体フレーム３の後部には、シート１２の下側に位置して燃料タンク１６が取り付けられ、燃料チューブを介して車体前方の燃料噴射装置１７に供給される。車体３の下部には、シート１２に着座して運転操作を行う乗員の足乗せステップ２０がパワーユニットＰＵの側部に位置して左右外方に突出して設けられ、その後方にサイドスタンド２３及びセンタースタンド２４が設けられている。

車体フレーム３は、カバー２５によってほぼ全体が覆われている。カバー２５は、ヘッドパイプ５を前方から覆うフロントカバー２５ａ、メインパイプ６及びエンジン等を覆うメインパイプカバー２５ｂ、メインパイプカバー２５ｂの側部に取り付けられて乗員の脚部前方を覆う左右一対のレッグシールド２５ｃ、左右のメインパイプカバー２５ｂを下部で連結するアンダーカウル２５ｄ、メインパイプ６の後部からリアパイプ７及び燃料タンク１６を覆うボディカバー２５ｅなどから構成される。

このように概要構成される自動二輪車１にあって、パワーユニットＰＵは、回転駆動力を発生するエンジンと、切換可能な複数の速度段を有してアクチュエータにより変速作動が行われる変速機とを主体として構成され、パワーユニットケースの内部に一体的に設けられている。

図３〜図６にパワーユニットＰＵを示しており、以下これらの各図を参照してパワーユニットＰＵの構成について説明する。ここで、図３はパワーユニットＰＵを左側から見たユニット内部の配置構成図（図４におけるIII〜矢視方向の側面図）、図４はエンジン４０のクランクシャフト４５、変速機６０のメインシャフト６１及びカウンターシャフト６５を含む面での要部断面図、図５は図４におけるV〜矢視方向の側断面図、図６はシフトスピンドル１０１とクラッチ装置５２及びクラッチレリーズ機構１２０との関係を主として示す断面図である。なお、本実施形態においては、説明中に特記しない限り車体２における前後左右及び上下をもって方向を規定し、図１及び図２に示す矢印Ｆの方向を前方、矢印Ｒの方向を右方、矢印Ｕの方向を上方と称して説明する。

パワーユニットケース３０は、図４に示すように、クランクケース３１と、クランクケース３１の右側面に結合されたクラッチケース３３と、クランクケース３１の左側面に結合されたＡＣＧケース３４等から構成される。なお、クランクケース３１は、シリンダの中心軸線を境界として左右分割成型された右クランクケース部材３１Ｒと左クランクケース部材３１Ｌとからなり、詳細図示省略するノックピンで位置決めされたうえでボルト締結されて一体のクランクケースを構成する。

パワーユニットケース３０の前部には、エンジン４０のシリンダブロック４１が取り付けられ、その前方にシリンダヘッド４２が結合されている。シリンダブロック４１の内部にはピストン４３が前後方向に摺動自在に嵌合され、コンロッド４４及びクランクピンを介してクランクシャフト４５に接続される。クランクシャフト４５は、ボールベアリング３５ａ，３５ｂ，３５ｃを介して、クランクケース３１、およびクラッチケース３３に支承され、パワーユニットケース３０の内部に左右方向に延びて回転自在に配設されている。

クランクシャフト４５の左部には、カムドライブスプロケット４６が結合さるとともに、シリンダヘッド４２に回転自在に支承されたカムシャフトの左端部に結合されたカムドリブンスプロケット４７との間にカムチェーン４８が巻き掛けられて接続され、クランクシャフト４５の回転により吸気バルブおよび排気バルブが開閉作動される。クランクシャフト４５の左端部にはＡＣＧ（交流発電機）４９が配設され、クランクシャフト４５の右端部には発進クラッチ５０が配設されている。

変速機６０は、クランクシャフト４５に接続されるメインシャフト６１と、このメインシャフトに接続されたカウンタシャフト６５とを備えており、メインシャフト６１とカウンタシャフト６５との間に複数の変速段を確立するためのギヤ列７０が設けられる。メインシャフト６１は、ボールベアリング６２ａ，６２ｂを介してクランクケース３１に回転自在に支承され、クランクシャフト４５と平行に配設される。カウンタシャフト６５は、ボールベアリング６６ａ，６６ｂを介してクランクケース３１に回転自在に支承され、クランクシャフト４５およびメインシャフト６１と平行に配設される。メインシャフト６１の右端部にはクラッチ装置５２が配設され、カウンタシャフト６５の左端部にはドライブスプロケット６７が取り付けられている。

エンジン４０のクランクシャフト４５と変速機６０のメインシャフト６１とは、発進クラッチ５０、１次減速装置５１、およびクラッチ装置５２を介して互いに接続され、クランクシャフト４５の回転駆動力が発進クラッチ５０、１次減速装置５１、およびクラッチ装置５２を介してメインシャフト６１に伝達される。メインシャフト６１に伝達された（クランクシャフト４５からの）回転駆動力は、メインシャフト６１とカウンターシャフト６５との間に設けられたギヤ列７０において所定の変速比で変速されてカウンタシャフト６５に伝達され、このカウンターシャフト６５の左端に結合されたドライブスプロケット６７からチェーン１５を介して後輪ＲＷに伝達される。

発進クラッチ５０は遠心式のクラッチであり、クランクシャフト４５が回転されたとき、すなわちエンジン４０が駆動しているときに係合状態（クラッチが繋がる状態）となって、クランクシャフト４５の回転駆動力をクランクシャフト４５上に支承されたプライマリドライブギヤ５１ａに伝達する。

一方、クラッチ装置５２は、多板式のクラッチであり、図６にメインシャフト４５及びシフトスピンドルを含む面での断面図を示すように、メインシャフト６１に回転自在に支承された有底円筒状のクラッチアウタ５３と、メインシャフト６１にスプライン嵌合してナットで結合されたクラッチインナ５４と、クラッチアウタ５３とクラッチインナ５４との間に配設された複数の摩擦板５５と、摩擦板５５を押圧する加圧板５６とを備えて構成される。

摩擦板５５は、クラッチインナ５４の周壁部に摺動可能にスプライン係合した駆動摩擦板と、クラッチアウタ５３の周壁部に摺動可能にスプライン係合した被動摩擦板とが交互に重ねられて配置され、これらの摩擦板５５を左右から挟み込むようにしてクラッチインナ５４と加圧板５６とが対向配置される。加圧板５６はクラッチインナ５４のボス部外周面と加圧板５６の内周面との間に設けられたバックトルク低減機構１４０を介してメインシャフト６１の軸方向に摺動可能に支承される。加圧板５６には、クラッチインナ５４の円盤部を左右に挿通する円筒状の支持ボスが複数突設され、これら支持ボスの先端にレリーズフランジ５７がボルト締結されている。レリーズフランジ５７とクラッチインナ５４との間にはサラバネ状のクラッチバネ５８が縮設されており、このクラッチバネ５８のバネ力によって付勢される加圧板５６とクラッチインナ５４との間に摩擦板５５が挟み込まれてクラッチ５２が接続状態に保持される。

クラッチアウタ５３の底部には円筒状の取付ボスが左方に向けて複数突設されており、このボス部にプライマリドライブギヤ５１ａと噛合するプライマリドリブンギヤ５１ｂが取り付けられる。そして、比較的小径のプライマリドライブギヤ５１ａと、プライマリドライブギヤ５１ａよりも大径のプライマリドリブンギヤ５１ｂとから１次減速装置５１が構成される。

複数の変速段を確立するためのギヤ列７０は、第１速〜第４速ギヤ列７１〜７４から構成される。メインシャフト６１とカウンターシャフト６５との間で噛合する各ギヤの様子を図７に拡大して示す。第１速ギヤ列７１は、メインシャフト６１に一体に形成される第１ドライブギヤ８１と、カウンタシャフト６５に相対回転可能に支承されて第１ドライブギヤ８１に噛合される第１ドリブンギヤ８２とで構成される。第２速ギヤ列７２は、メインシャフト６１に相対回転可能に支承される第２ドライブギヤ８３と、カウンタシャフト６５にスプライン嵌合されて第２ドライブギヤ８３に噛合される第２ドリブンギヤ８４とで構成される。第３速ギヤ列７３は、メインシャフト６１に相対回転可能に支承される第３ドライブギヤ８５と、カウンタシャフト６５にスプライン嵌合されて第３ドライブギヤ８５に噛合される第３ドリブンギヤ８６とで構成される。第４速ギヤ列７４は、メインシャフト６１にスプライン嵌合される第４ドライブギヤ８７と、カウンタシャフト６５に相対回転可能に支承されて第４ドライブギヤ８７に噛合される第４ドリブンギヤ６８とで構成される。

第１ドリブンギヤ８２と第４ドリブンギヤ８８との間に位置するカウンターシャフト６５上に、１速・４速切換用ドグクラッチ体７５が軸方向に摺動可能にスプライン嵌合されており、この１速・４速切換用ドグクラッチ体７５を第１ドリブンギヤ８２に係合させると第１速ギヤ列７１が確立し、１速・４速切換用ドグクラッチ体７５を第４ドリブンギヤ８８に係合させると第４速ギヤ列７４が確立するようになっている。各図から明らかなように、第３ドリブンギヤ８６は、この１速・４速切換用ドグクラッチ体７５に一体に形成されている。

また、第２ドライブギヤ８３と第３ドライブギヤ８５との間に位置するメインシャフト６１上に、２速・３速切換用ドグクラッチ体７６が軸方向に摺動可能にスプライン嵌合されており、この２速・３速切換用ドグクラッチ体７６を第２ドライブギヤ８３に係合させると第２速ギヤ列７２が確立し、２速・３速切換用ドグクラッチ体７６を第３ドライブギヤ８５に係合させると第３速ギヤ列７３が確立するようになっている。第４ドライブギヤ８７は、この１速・４速切換用ドグクラッチ体７６に一体に形成されている。

ところで、１速・４速切換用ドグクラッチ体７５を抱持する第１シフトフォーク９１と、２速・３速切換用ドグクラッチ体７６を抱持する第２シフトフォーク９２が、図８に示すように、カウンタシャフト６５と平行に配設されたシフトフォーク軸９３に軸方向（左右方向）にスライド移動可能に支持され、各シフトフォークに形成されたシフターピン９１ｐ，９２ｐがシフトドラム９５に形成されたカム溝９５ａ，９５ｂに係合して配設される。シフトドラム９５はクランクケース３１に回転自在に支持され、シフトドラム９５の右端部に連結されたシフトチェンジ装置１００のシフトドラム回動送り機構１３０によって回動される。

シフトドラム９５が回動されると、シフターピンにおいてカム溝９５ａ，９５ｂと係合する第１，第２シフトフォーク９１，９２が、カム溝９５ａ，９５ｂに倣ってシフトフォーク軸９３上を左右にスライド移動し、これによりメインシャフト６１またはカウンターシャフト６５上を左右に移動される１速・４速切換用ドグクラッチ体７５、及び２速・３速切換用ドグクラッチ体７６によって、ニュートラルまたは第１〜第４速ギヤ列７１〜７４のいずれかが択一的に選択され、メインシャフト６１とカウンターシャフト６５間の伝達ギヤ列すなわち速度段が確立される。

シフトドラム９５の左方に位置する左クランクケース部材３１Ｌには、シフドドラム９５の回動角度位置、すなわち変速機６０において確立された速度段（シフトポジション）を検出するシフトポジション検出器９６が設けられている。シフトポジション検出器９６は、シフトドラム９５の回転角度位置に応じた大きさの信号を出力するポテンショメータ等の角度検出器のほか、ニュートラルポジションなどシフトドラム９５が特定の角度位置にあるか否かを検出するリミットスイッチや近接センサ等の検出器であっても良い。

シフトチェンジ装置１００は、大別的には、シフトスピンドル１０１の回動に応じてクラッチ５２の接続を解放させるクラッチレリーズ機構１２０、シフトスピンドル１０１の回動に応じてシフトドラム９５を回動させるシフトドラム回動送り機構１３０、及び自動二輪車１を運転する乗員（運転者）の運転操作に基づいてシフトスピンドル１０１を回動させる変速作動装置１５０から構成される。なお、これらの各機構１２０，１３０，１５０のうち、クラッチレリーズ機構１２０及びシフトドラム回動送り機構１３０は、クラッチ５２の断接操作及びシフトスピンドル１０１の回動操作を運転者が自ら行うマニュアルシフトの自動二輪車と同様である。そこで、本明細書では、クラッチレリーズ機構１２０とシフトドラム回動送り機構１３０については簡潔に説明し、変速作動装置１５０について詳細に説明する。

シフトスピンドル１０１は、図５及び図６に示すように、メインシャフト６１及びカウンターシャフト６５と平行に左右に延び、右クランクケース部材３１Ｒを貫通し左クランクケース３１Ｌの内側に取り付けられたベアリングホルダ３６とクラッチケース３３とに回転可能に支承される。シフトスピンドル１０１の先端側には、クラッチブレーキ用の捻りバネ１０３を有するクラッチアーム１０４が揺動可能に設けられ、このクラッチアーム１０４の先端部にピンローラ１０５が枢結されている。

クラッチレリーズ機構１２０は、メインシャフト６１と同一軸上に位置してクラッチ装置５２に隣接して設けられており、クラッチケース３３に回転可能に枢支されロックナットにより固定される調整ボルト１２１、この調整ボルト１２１に螺合された円筒状の調整ボス１２２、調整ボス１２２の基端側（右側）に固着された受け板１２３、調整ボス１２２の先端側（左側）に軸支され軸方向への摺動及び軸まわり回動が可能に配設されたレリーズ板１２４、レリーズ板１２４とレリーズフランジ５７との間に設けられたボールベアリング１２５、受け板１２３とレリーズ板１２４との間に挟持されたレリーズボール１２６などから構成される。

受け板１２３及びレリーズ板１２４には、図９に挟持部分の断面図を略示するように、レリーズボール１２６を受け入れるＶ字溝状のカム状凹部１２３ａ，１２４ａが同一半径上に複数箇所（例えば１２０度間隔で３箇所）対向して設けられるとともに、カム状凹部の形成位置に合わせて複数のボール保持部が形成されたリテーナ１２７の各ボール保持部に、レリーズボール１２６が回転自在に支持されて、対向する各カム状凹部の溝底部にレリーズボール１２６が挟み込んで配設される。対向するカム状凹部１２３ａ，１２４ａの間隔は、調整ボルト１２１を回動して調整ボス１２２の軸方向位置を調整することにより設定され、レリーズボール１２６が対向するカム状凹部の溝底部に僅かなクリアランスを有して挟持されるように設定される。

レリーズ板１２４には外周方向に延びるレリーズアームが形成され、このレリーズアームの先端側にクラッチアーム先端のピンローラ１０５の直径に合わせた溝幅の長孔状のピン係合孔が形成されて、このピン係合孔にピンローラ１０５が係合されている。一方、受け板１２３には外周方向に延びる廻り止めアーム部が形成されてその先端部がクラッチケース内面の溝部に掛止され、軸方向への移動は許容されるが軸まわりの回動は規制されるようになっている。

このように構成されるクラッチレリーズ機構１２０において、シフトスピンドル１０１が時計廻りまたは反時計廻りに回動されると、その回動方向にクラッチアーム１０４が揺動され、ピンローラ１０５と係合するレリーズアームを介してレリーズ板１２４が反時計廻りまたは時計廻りに回動される。レリーズ板１２４がいずれかの方向に回動されると、その回動とともにレリーズ板側のカム状凹部１２４ａが受け板側のカム状凹部１２３ａに対して相対移動する。すると、両者の間に挟持されたレリーズボール１２６が転がりながら対向する傾斜面をスムーズに上り、調整ボス１２２に回動及び摺動可能に支持されたレリーズ板１２４をクラッチ装置５２側に移動させ、ボールベアリング１２５を介してレリーズフランジ５７を押圧する。

この押圧力によりレリーズフランジ５７はクラッチバネ５８を圧縮しながら加圧板５６を左方に移動させ、その結果、摩擦板５５（駆動摩擦板および被動摩擦板）の摩擦係合が解除されて、クラッチ装置５２の係合状態が解除される（クラッチ装置５２がオフ状態になる）。

一方、シフトスピンドル１０１の中間部に、シフトスピンドル１０１を所定の角度位置（中立位置）に戻すスプリングリターン機能を有し、シフトスピンドル１０１が回動されたときにその作動をシフトドラム回動送り機構１３０に伝達するチェンジアーム構造１１０が設けられている。図６中のX矢視方向の側面図を図１０に示す。

チェンジアーム構造１１０は、シフトスピンドル１０１に固着されたアーム１１１と、アームに隣接してシフトスピンドル１０１の外周に相対回転自在に装着されたカラー１１２と、このカラーに固着されたチェンジアーム１１３と、右クランクケース部材３１Ｒに固定された規制ピン１１４と、カラー１１２の外周部に支持されて捩られた状態で両端が規制ピン１１４を挟み込むようにたすき掛けされた戻しスプリング（捻りバネ）１１５などから構成される。アーム１１１及びチェンジアーム１１３には、規制ピン１１４の直径と同程度の幅で曲げ起こされた舌片状のバネ係合片１１１ａ，１１３ａが形成され、各バネ係合片１１１ａ，１１３ａが規制ピン１１４と並んで戻しスプリング１１５の両端に挟み込まれるように配設される。またチェンジアーム１１３には、このチェンジアーム１１３の揺動範囲を規制ピン１１４を挟む所定の角度範囲に規制する規制孔１１３ｐが開口形成されており、規制ピン１１４がこの規制孔１１３ｐを挿通して配設される。

このようなチェンジアーム構造１１０において、シフトスピンドル１０１を回動する力が作用していない場合には、戻しスプリング１１５の両端部が規制ピン１１４を挟み込んだ状態となり、戻しスプリング１１５の両端部間に突設されたバネ係合片１１１ａ，１１３ａも、戻しスプリング１１５の付勢力により両端部の中間に位置して配設される。このため、アーム１１１及びチェンジアーム１１３は、ともに各バネ係合片１１１ａ，１１３ａがシフトスピンドル１０１の軸心と規制ピン１１４の軸心とを結んだ角度位置に配設され、これによりシフトスピンドル１０１およびチェンジアーム１１３が初期の揺動角度位置（中立位置）に配設される。

このように初期の揺動角度位置に保持されるチェンジアーム１１３が上方に延びて、シフトスピンドル１０１の回動がシフトドラム回動送り機構１３０に伝達される。シフトドラム回動送り機構１３０は、チェンジアーム１１３の揺動に応じた回動方向にシフトドラム９５を所定角度だけ回動送りする機構であり、例えば、ピンと鈎車を利用した回動送り機構や、遊星歯車を利用した回動送り機構によりシフトドラム９５を回動させる。

既述したように、シフトドラム９５が回動されると、シフターピン９１ｐ，９２ｐにおいてそれぞれカム溝９５ａ，９５ｂと係合する第１シフトフォーク９１及び第２シフトフォーク９２が、各カム溝９５ａ，９５ｂに沿ってシフトフォーク軸９３上を左右にスライド移動し、メインシャフト６１上の１速・４速切換用ドグクラッチ体７５、及びカウンターシャフト６５上の２速・３速切換用ドグクラッチ体７６を移動させて、ニュートラルまたは第１〜第４ギヤ列７１〜７４のいずれかを確立させる。

例えば、１速・４速切換用ドグクラッチ体７５、及びカウンターシャフト上の２速・３速切換用ドグクラッチ体７６が、いずれも他のギヤと係合していないニュートラルポジションにおいて、シフトスピンドル１０１が車両の右側面視（図２に示す方向視）における反時計回りに回動されると、第１シフトフォーク９１が右動されて１速・４速切換用ドグクラッチ体７５が第１ドリブンギヤ８２に係合されて第１速ギヤ列７１が確立される。また、ニュートラルポジションからシフトスピンドル１０１が時計回りに回動されると、第２シフトフォーク９２が左動されて２速・３速切換用ドグクラッチ体７６が第２ドライブギヤ８３に係合され第２速ギヤ列７２が確立される。

このように、クラッチレリーズ機構１２０及びシフトドラム回動送り機構１３０を作動させるシフトスピンドル１０１が、変速作動装置１５０のアクチュエータ１６０により回動される。変速作動装置１５０は、図１１に、この変速作動装置１５０のブロック図を示すように、乗員が操作する変速スイッチ１５１、シフトポジション検出器９６、シフトスピンドル１０１を回転駆動するアクチュエータ１６０、シフトスピンドル１０１の回転角度位置を検出するスピンドル位置検出器１６８、アクチュエータの作動を制御する変速制御装置１７０などを備えて構成され、アクチュエータ１６０の回転駆動力が第１〜第３ギヤ１６５〜１６７を介してシフトスピンドル１０１に伝達される。

変速スイッチ１５１は、スイッチ内部に設けられた内蔵スプリングにより保持される中立位置を境として、変速機６０の速度段を上昇させるアップシフトの操作ボタン部と下降させるダウンシフトの操作ボタン部とを有するスイッチ手段であり、例えばハンドル１１の左グリップ部分に設けら、その出力信号が変速制御装置１７０に入力されている。

アクチュエータ１６０は、例えばＤＣサーボモータ等の電気モータであり、図６に示すように、出力軸１６１の軸線がシフトスピンドル１０１と平行に左右に延びる配設姿勢でＡＣＧ（交流発電機）４９側に取り付けられ、このアクチュエータの出力軸１６１に設けられたピニオンギャが第１ギヤ１６５に噛合されている。第１ギヤ１６５と第２ギヤ１６６とは同一の回転軸を有して体的に形成されており、左右のボールベアリング３７ａ，３７ｂを介して左クランクケース部材３１Ｌ及びその内側に取り付けられたベアリングホルダ３６に回転自在に支承される。第２ギヤ１６６と噛合する第３ギヤ１６７は図５に示すように扇状に形成されており、シフトスピンドル１０１の左端近傍にスプライン嵌合されてシフトスピンドル１０１と一体に回転可能に取り付けられている。

このため、アクチュエータ１６０の回転駆動力が、第１〜第３ギヤ１６５〜１６７によりシフトスピンドル１０１に伝達され、パワーユニットケース３０を左右に延びるシフトスピンドル１０１を介してユニット右側のクラッチレリーズ機構１２０に伝達されてクラッチ装置５２の接続が解除される。また、シフトドラム回動送り機構１３０に伝達されて変速機６０の速度段が切り換えられる。このように、アクチュエータ１６０をクラッチ装置が隣接するクラッチ側ではなくＡＣＧ側に設けた構成により、アクチュエータ１６０を備えて大型化しやすいパワーユニットＰＵを小型に構成することができる。

スピンドル位置検出器１６８は、アクチュエータ１６０の作動によりシフトスピンドル１０１が変速スイッチ１５１の操作方向に所定角度回動されたか否かを検出する検出器であり、例えば、シフトスピンドル１０１の角度位置に応じた信号を出力するポテンショメータやエンコーダ、シフトスピンドル１０１が中立位置から所定角度回動されたときにその位置状態を検出するドグとリミットスイッチ、フォトインタラプタなどにより構成することができる。なお、上記所定角度は、クラッチレリーズ機構１２０においてクラッチ装置５２が解放状態となり、シフトドラム回動送り機構１３０においてシフトドラム９５が回動送りされて変速後のギヤ列が確立されるのに必要な回動角度に一定の予備角を加えた角度が設定され、この予備角相当分は戻しスプリング１１５により吸収される。

ここで、本パワーユニットＰＵにおいては、このスピンドル位置検出器１６８を、アクチュエータ１６８の出力軸近傍ではなく、シフトスピンドル１０１を介してアクチュエータと反対側の軸端部に設けている。このため、複雑化しやすいアクチュエータ近傍の構成を簡明化しつつ、シフトスピンドル１０１の回動状態を高精度に検知できるようになっている。

変速制御装置１７０は、シフトポジション検出器９６から入力される変速機の現行速度段及び変速スイッチ１５１から入力される変速信号に基づいて、アクチュエータ１６０に駆動信号を出力する。具体的には、例えばシフトポジション検出器９６から入力される変速機の現行速度段が３速の速度段の状態において、変速スイッチ１５１からダウンシフトの変速信号が入力されると、シフトスピンドル１０１を第３速→第２速にダウンシフトさせる作動方向、一般的には、図２に示す車両の右側面視においてシフトスピンドル１０１を反時計回りに回動させる方向の駆動信号をアクチュエータ１６０に出力し、戻りスプリング１１５を弾性変形させながらシフトスピンドル１０１を反時計回りに回動させる。

シフトスピンドル１０１が反時計回りに回動されると、クラッチアーム１０４、ピンローラ１０５及びレリーズアームを介してレリーズ板１２４が回動され、対向するカム状凹部１２３ａ，１２４ａとレリーズボール１２６との相互作用によりクラッチ装置５２側に移動されるレリーズ板１２４によってボールベアリング１２５を介してレリーズフランジ５７が左方に押圧され、この押圧力によりレリーズフランジ５７がクラッチバネ５８を圧縮しながら加圧板５６を左方に移動させてクラッチ装置５２の係合状態が解除される。

また、シフトスピンドル１０１の回動によって戻りスプリング１１５を介してチェンジアーム１１３が揺動され、シフトドラム９５が第３速の角度位置から第２速の角度位置に回動される。この回動に伴って第２シフトフォーク９２がカム溝９５ｂに沿ってスライド移動され、メインシャフト上の２速・３速切換用ドグクラッチ体７６を第２ドライブギヤ８３に係合させて第２速ギヤ列７２を確立させる。

第２速ギヤ列７２が確立され、さらに予備角分シフトスピンドル１０１が回動すると、スピンドル位置検出器１６８から検出信号が変速制御装置１７０に入力される。変速制御装置１７０は、このスピンドル位置検出器１６８からの検出信号によりシフトスピンドル１０１が所要角度回動されたと判断し、アクチュエータ１６０に出力していた駆動信号をオフにする。すると、アクチュエータ１６０の駆動力がゼロとなり、戻りスプリング１１５に蓄えられていたバネ力によってシフトスピンドル１０１が駆動方向と反対方向に回動され、シフトスピンドル１０１、第１〜第３ギヤ１６５〜１６７、チェンジアーム１１３及びレリーズ板１２４が、それぞれ初期位置に復帰する。

レリーズ板１２４が初期位置に戻ると、クラッチバネ５８のバネ力により加圧板５６が摩擦板５５をクラッチインナ５４の受圧面に押圧してクラッチインナ５４とクラッチアウタ５３とを摩擦係合させ、クラッチ装置５２が接続状態になる。これにより、メインシャフト６１とカウンターシャフト６５との間で動力伝達するギヤ列が、第３速ギヤ列７３から第２速ギヤ列７２に切り換えられ、変速機６０の速度段が第３速から第２速に変速される。

ここで、クラッチ装置５２にバックトルク低減機構１４０が設けられている。バックトルク低減機構１４０は、クラッチ装置５２におけるクラッチインナ５４と加圧板５６との間に設けられ、クラッチアウタ５３側（エンジン４０側）からクラッチインナ５４側（変速機６０側）に伝達する順方向の動力伝達と逆方向に過大なトルクが作用したとき、より具体的には急激なクラッチ接続により過大なエンジンブレーキ状態になったときに、クラッチインナ５４との間に摩擦板５５を挟み込む加圧板５６の押圧力を低減して、クラッチ装置５２の接続を緩める機構である。

このような機能を備えたバックトルク低減機構には種々の構成形態があるが、例えば、クラッチインナ５４のボス部外周及び加圧板５６の内周に係合する鍔付フランジ状のリミット部材を設け、このうち、クラッチインナ５４のボス部外周とリミット部材内周との係合部に螺旋状のヘリカルスプライン（ネジスプラインとも称される）を形成して嵌合接続し、リミット部材の外周部と加圧板の内周部にメインシャフト６１の軸方向に延びる直線状のストレートスプラインを形成して嵌合接続する。そしてクラッチインナ５４とリミット部材との間にサラバネ部材を配設して、常にはサラバネ部材の付勢力によりヘリカルスプラインが摺動することなくストレートスプラインで順方向にトルク伝達し、サラバネ部材の付勢力を越える過大なトルクが逆方向に作用したときにヘリカルスプラインの嵌合部が摺動して加圧板５６を受け板と反対方向に移動させ、クラッチを滑らせるような構成を用いることができる。なお、バックトルク低減機構１４０は、他にも種々の機構構成が既に知られており、これら公知の機構のいずれかを用いて構成することができる。

このため、戻しスプリング１１５のバネ力によりシフトスピンドル１０１が中立位置に戻るとともにレリーズ板１２４が初期位置に戻り、クラッチインナ５４とクラッチアウタ５３間に逆方向のトルクが作用した場合であっても、バックトルク低減機構１４０によりクラッチ装置５２の接続が緩められて過大なエンジンブレーキの作動が抑制される。

従って、シフトスピンドル１０１を中立位置に戻すための戻しスプリング１１５を利用したマニュアルシフト車と同様の簡単な機構構成とすることができ、かつ、シフトダウン時の急激なエンジンブレーキを避けるためにアクチュエータ１６０の戻り制御を複雑化することなく、駆動電力をオフにする簡明な制御構成とすることができる。

ところで、車両走行時に乗員が足を乗せる左右の足乗せステップ２０は、図１，図２及び図１２〜図１５の各図に示すように、パワーユニットＰＵの左右側部に位置してバー部材２１の左右端部に設けられている。ここで、図１２はパワーユニットＰＵの前方から見たアクチュエータ１６０とバー部材２１（及び足乗せステップ２０）の配置構成を示す正面図、図１３は右側面図、図１４は斜め後方から見た斜視図であり、図１５はメインシャフトを含んだ各部材の位置関係を後方から見た配置構成図（図１３におけるXV矢視方向の断面図）である。

バー部材２１は、パワーユニットＰＵの下方を跨いで左右に延びパワーユニットケース３０の底面に固定される側方延出部２１ａと、この側方延出部２１ａに繋がって斜め上方に延びパワーユニットの左右側部に延出された上方延出部２１ｂと、上方延出部２１ｂと繋がって水平に延び左右外方に突出するステップ装着部２１ｃなどからなり、中空の金属パイプをウイング状に曲げ成型して形成される。足乗せステップ２０は、このパイプ状部材２１のステップ装着部２１ｃに嵌入されており、パワーユニットＰＵの側方に位置して左右外方に水平に突出して配設される。

そして、変速作動装置１５０のアクチュエータ１６０は、パワーユニットＰＵの下方から斜め上方に延びるバー部材の上方延出部２１ｂの内側に位置し、アクチュエータ１６０の出力軸１６１の軸線がバー部材２１の側方延出部２１ａに沿うように配設している。

このため、コーナリング走行時に車体２を左右に傾斜させたり、誤って自動二輪車１を転倒させたような場合であっても、アクチュエータ１６０がバー部材２１により保護され、アクチュエータ１６０の損傷が防止される。またアクチュエータ１６０が側方延出部２１ａと上方延出部２１ｂとに囲まれるように配置されるため、パワーユニット上方にアクチュエータの配設スペースを確保できないビジネスバイク型の自動二輪車であっても、良好な乗降性を確保しつつアクチュエータを確実に保護することができる。

シフトスピンドル１０１の角度位置を検出するスピンドル位置検出器１６８についても、足乗せステップ２０及びバー部材及２１との位置関係を図１６に示すように、車体の右側においてバー部材の上方延出部２１ｂの内側に配設されているため、コーナリング走行時に車体２を左右に傾斜させ、あるいは車両をを転倒させたような場合であっても、スピンドル位置検出器１６８がバー部材２１により保護され損傷を防止することができる。なお、この図から明らかなように、バー部材２１はキックペダル２６の過度の揺動を規制する機能を兼ね備えた構成になっている。

従って、本構成によれば、マニュアルシフトの車両と同等のバンク角や最低地上高、足当たり等を維持した上で、アクチュエータの配置と保護を両立させた変速アクチュエータの配置構造を提供することができる。なお、本実施例では変速操作を乗員が行うセミオートマチックの変速装置に本発明を適用した実施形態について説明したが、車速を検出して自動変速するフルオートマチックの変速装置に適用しても同様の効果を得ることができる。

本発明に係る変速アクチュエータ構造を適用した車両の一例として示す自動二輪車の正面図である。上記自動二輪車の右側面図である。パワーユニットを左側から見たユニット内部の配置構成図（図４におけるIII〜矢視方向の側面図）である。パワーユニットの主要な回転軸を含む面での要部断面図である。図４におけるV〜矢視方向の側断面図である。シフトスピンドルとクラッチ装置５２及びクラッチレリーズ機構との関係を主として示す断面図である。変速機における第１速〜第４速ギヤ列の配設状況を示す断面図である。変速機における速度段切り替え機構の構成を略示する断面図である。クラッチレリーズ機構の作用を説明するための説明図である。図６中のX矢視方向の側面図である。変速作動装置のブロック図である。アクチュエータとバー部材の配設位置関係を示す正面図である。アクチュエータとバー部材の配設位置関係を示す側面図である。アクチュエータとバー部材の配設位置関係を示す斜め後方から見た斜視図である。メインシャフトを含んだ各部材の位置関係を後方から見た断面図（図１３におけるXV矢視の断面図）である。スピンドル位置検出器と足乗せステップ及びバー部材との位置関係を示す左側面図である。

符号の説明

ＦＷ前輪
ＲＷ後輪
ＰＵパワーユニット
１自動二輪車（車両）
２車体
１２シート
１１ハンドル
２０足乗せステップ
２１バー部材（２１ａ側方延出部、２１ｂ上方延出部）
３０パワーユニットケース
４０エンジン
４５クランクシャフト
４９ＡＣＧ（発電機）
５２クラッチ装置（クラッチ）
６０変速機
６１メインシャフト（変速機の回転軸）
６５カウンターシャフト（変速機の回転軸）
１０１シフトスピンドル
１１５戻しスプリング
１４０バックトルク低減機構
１６０アクチュエータ

Claims

前後に車輪が設けられた車体の上部に取り付けられた鞍乗り型のシートと、
前記シートに着座した乗員が操舵するハンドルと、
前記シートの下方に位置する前記車体に、エンジン及び複数の切換可能な速度段を有してアクチュエータにより変速作動が行われる変速機を一体化したパワーユニットと、
前記シートに着座した乗員の足乗せステップとを備えて構成された車両において、
前記足乗せステップを前記パワーユニットの下方から上方に延びて前記パワーユニットの左右側部に延出されたバー部材の上部に左右外方に突出して支持させるとともに、前記アクチュエータを上方に延びる前記バー部材の上方延出部の内側に配設し、
前記パワーユニットは、前記エンジンのクランクシャフト及び前記変速機の回転軸が左右方向に延びて配置されるとともに、前記エンジンにより回転駆動される発電機及び前記エンジンから伝達される回転駆動力を断接するクラッチが前記パワーユニットの左右側部に振り分けられて配置され、
前記アクチュエータが、前記発電機側から前記クラッチ側に延びるシフトスピンドルを介して前記クラッチの断接を行うように構成し、
前記シフトスピンドルの回転角位置を検出するスピンドル位置検出器を、前記シフトスピンドルにおける前記クラッチ側の端部に設けるとともに、前記車体のクラッチ側において前記バー部材の上方延出部の内側に配設したことを特徴とする車両の変速アクチュエータ構造。
前記バー部材に左右に延びる側方延出部を設けて前記パワーユニットのケース底部に支持させ、前記アクチュエータを当該アクチュエータの長手方向の軸線が前記側方延出部に沿うように配置したことを特徴とする請求項１に記載の車両の変速アクチュエータ構造。
前記クラッチには、前記変速機における出力軸側から作用するトルクが所定以上のときに接続を緩めるバックトルク低減機構が設けられ、前記クラッチの断接が前記シフトスピンドルに設けられて当該シフトスピンドルを中立位置に戻す戻しスプリングにより接続側に戻されるように構成したことを特徴とする請求項１または２に記載の車両の変速アクチュエータ構造。