JP5030492B2 - ベルト式無段変速機および鞍乗型車両 - Google Patents

Description

本発明は、ベルト式無段変速機、および、このベルト式無段変速機を備えた鞍乗型車両に関するものである。

従来より、ベルト式無段変速機を備えた鞍乗型車両が知られている。ベルト式無段変速機は、エンジンからの駆動力が伝達されるプライマリシーブと、当該プライマリシーブからＶベルトを介して駆動力が伝達されるセカンダリシーブとを備えている。ベルト式無段変速機では、プライマリシーブにおけるベルトの巻き掛け径と、セカンダリシーブにおけるＶベルトの巻き掛け径との比が変化することにより、減速比が変化する。

ところで、Ｖベルトがゴム製であると、Ｖベルトの摩耗が生じやすく、耐久性が低くなる。また、Ｖベルトの変形に伴う発熱により、劣化しやすいという問題もある。そこで、ベルト式無段変速機のＶベルトとして、複数の樹脂ブロックを連結してなる樹脂ブロックベルトを用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、樹脂ブロックベルトを備えたベルト式無段変速機では、ベルト自体は摩耗しにくくなるが、その反面、シーブの表面が摩耗しやすくなるという課題があった。そこで、特許文献１（第２頁右欄第３４行〜第３８行参照）には、プライマリシーブおよびセカンダリシーブの表面にクロムメッキを施すことが提案されている。
特開２００２−１４７５５３号公報

ところが、樹脂ブロックベルトはある程度の強度を有しているが、プライマリシーブおよびセカンダリシーブの両シーブの表面にクロムメッキを施すと、樹脂ブロックベルトの摩耗量が大きくなることが分かった。このように、従来の技術では、Ｖベルトの摩耗の抑制とシーブの摩耗の抑制とを高度に両立させることが困難であった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ベルト式無段変速機において、Ｖベルトの摩耗の抑制とシーブの磨耗の抑制とを高度に両立させることにある。

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意研究を行い、プライマリシーブとセカンダリシーブとにおけるシーブ表面の面圧（シーブ推力／接触面積）の違いに着目した。

すなわち、まずプライマリシーブについて考えると、図１０（ａ）に示すように、エンジン回転数が低い場合（言い換えると、プライマリシーブ７１の回転数が低い場合）には、ベルト式無段変速機の減速比が大きくなり、プライマリシーブ７１におけるＶベルト７３の巻き掛け径ｒ１は比較的小さくなる。したがって、プライマリシーブ７１とＶベルト７３との接触面積Ｓ１も比較的小さくなる。一方、エンジン回転数が低い場合には、プライマリシーブ７１からＶベルト７３に伝達される駆動力（＝シーブ推力）は比較的小さい。そのため、プライマリシーブ７１のシーブ表面の面圧はそれ程大きくはならない。

一方、エンジン回転数が高い場合には、プライマリシーブ７１からＶベルト７３に伝達される駆動力は比較的大きくなる。しかし、図１０（ｂ）に示すように、エンジン回転数が高い場合には、減速比が小さくなり、プライマリシーブ７１におけるＶベルト７３の巻き掛け径ｒ１は比較的大きくなる。したがって、プライマリシーブ７１とＶベルト７３との接触面積Ｓ１も比較的大きくなる。そのため、エンジン回転数が高い場合であっても、プライマリシーブ７１のシーブ表面の面圧はそれ程大きくはならない。

これに対し、セカンダリシーブについては、以下のようになる。すなわち、図１０（ａ）に示すように、エンジン回転数が低い場合には、減速比が大きくなり、セカンダリシーブ７２におけるＶベルト７３の巻き掛け径ｒ２は比較的大きくなる。したがって、セカンダリシーブ７２とＶベルト７３との接触面積Ｓ２も比較的大きくなる。また、エンジン回転数が小さい場合には、Ｖベルト７３からセカンダリシーブ７２に伝達される駆動力は比較的小さくなる。そのため、エンジン回転数が低い場合には、セカンダリシーブ７２のシーブ表面の面圧は比較的小さくなる。

一方、図１０（ｂ）に示すように、エンジン回転数が高い場合には、減速比が小さくなり、セカンダリシーブ７２におけるＶベルト７３の巻き掛け径ｒ２は比較的小さくなる。したがって、セカンダリシーブ７２とＶベルト７３との接触面積Ｓ２も比較的小さくなる。一方、エンジン回転数が高い場合には、Ｖベルト７３からセカンダリシーブ７２に伝達される駆動力は比較的大きくなる。そのため、エンジン回転数が高い場合には、セカンダリシーブ７２のシーブ表面の面圧は比較的大きくなる。

すなわち、プライマリシーブでは、エンジン回転数が変わっても面圧がそれほど大きくなることがないのに対し、セカンダリシーブでは、エンジン回転数が大きい場合（いわゆるトップ時）に面圧がかなり大きくなると考えられる。このような分析から、本発明者は、トップ時のセカンダリシーブにおけるベルトの摩耗を抑制することが重要であることに思い至った。

また、本発明者は、プライマリシーブとセカンダリシーブとの相違点として、以下の事項にも思い至った。すなわち、プライマリシーブは、エンジンからの駆動力をＶベルトに伝達するので、エンジン回転数の変動の影響を受けやすい。これに対し、セカンダリシーブには、エンジンからの駆動力がＶベルトを介して伝達される。そのため、セカンダリシーブは、プライマリシーブに比べると、エンジン回転数の変動の影響を受けにくい。

以上の分析から、本発明者は、セカンダリシーブの表面硬度をプライマリシーブの表面硬度よりも低くすることにより、ベルトの摩耗の抑制とシーブの摩耗の抑制とを高度に両立できることに思い至り、以下の発明をなすに至った。

すなわち、本発明に係るベルト式無段変速機は、一対のシーブ半体を有し、それら両シーブ半体の間にベルト溝が形成され、エンジンからの駆動力が伝達されるプライマリシーブと、一対のシーブ半体を有し、それら両シーブ半体の間にベルト溝が形成されたセカンダリシーブと、前記プライマリシーブの両シーブ半体と前記セカンダリシーブの両シーブ半体とに巻き掛けられ、前記プライマリシーブの両シーブ半体および前記セカンダリシーブの両シーブ半体と接触する接触部分の少なくとも一部が樹脂からなるＶベルトと、を備え、前記セカンダリシーブの両シーブ半体における前記Ｖベルトとの接触部分の表面硬度は、前記プライマリシーブの両シーブ半体における前記Ｖベルトとの接触部分の表面硬度よりも低く、前記セカンダリシーブの両シーブ半体の材料は、ステンレスである。

上記ベルト式無段変速機によれば、セカンダリシーブの接触部分の表面硬度が比較的低いので、面圧が高くなるトップ時であっても、セカンダリシーブにおけるＶベルトの摩耗を抑制することができる。一方、セカンダリシーブはプライマリシーブに比べるとエンジン回転数の変動の影響を受けにくいので、セカンダリシーブの接触部分の表面硬度が比較的低くても、プライマリシーブに比べてセカンダリシーブが著しく摩耗するおそれはない。したがって、Ｖベルトの摩耗の抑制とシーブの摩耗の抑制とを高度に両立させることができる。

以上のように、本発明によれば、ベルト式無段変速機において、Ｖベルトの摩耗の抑制とシーブの摩耗の抑制とを高度に両立させることが可能となる。

＜実施形態１＞
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る鞍乗型車両は自動二輪車１０である。自動二輪車１０は、骨格をなす車体フレーム１１と、乗員が着座するシート１６とを備えている。この自動二輪車１０は、いわゆるモペット型の自動二輪車である。ただし、本発明に係る鞍乗型車両は、モペット型以外の自動二輪車（例えば、モータサイクル型、スクータ型の自動二輪車等）であってもよく、自動二輪車以外の鞍乗型車両（例えば、ＡＴＶ等）であってもよい。

以下の説明では、前後左右の方向は、シート１６に着座した乗員から見た方向を言うものとする。車体フレーム１１は、ステアリングヘッドパイプ１２と、ステアリングヘッドパイプ１２から後方斜め下向きに延びる一本のメインフレーム１３と、メインフレーム１３の中途部から後方斜め上向きに延びる左右のシートレール１４Ｌ（図２参照），１４Ｒと、メインフレーム１３の後端部とシートレール１４Ｌ，１４Ｒの中途部とに接続された左右のシートピラーチューブ１５Ｌ，１５Ｒとを備えている。

車体フレーム１１の上方および左右の側方は、車体カバー２１によって覆われている。車体カバー２１の上側かつシート１６の前方には、下方に窪んだ側面視凹状空間１７が区画されている。また、車体カバー２１の下側には、メインフレーム１３の通り道となるセンタートンネル１１ａが区画されている。

ステアリングヘッドパイプ１２には、フロントフォーク１８を介して前輪１９が支持されている。シートレール１４Ｌ，１４Ｒの上には、燃料タンク２０およびシート１６が支持されている。シート１６は、燃料タンク２０の上方からシートレール１４Ｌ，１４Ｒの後端部に向かって延びている。燃料タンク２０は、シートレール１４Ｌ，１４Ｒの前半部の上方に配置され、車体カバー２１およびシート１６によって覆われている。

メインフレーム１３の中途部には、下向きに突出した左右一対の第１エンジンブラケット２２Ｌ，２２Ｒ（図３および図４参照）が設けられている。メインフレーム１３の後端部には、それぞれ左右一対の第２エンジンブラケット２３Ｌ，２３Ｒ（図５参照）およびリヤアームブラケット２４Ｌ，２４Ｒ（図３および図４参照）が設けられている。

リヤアームブラケット２４Ｌ，２４Ｒは、メインフレーム１３の後端部から下向きに突出している。これらリヤアームブラケット２４Ｌ，２４Ｒにはピボット軸３８が設けられ、図１に示すように、ピボット軸３８には、リヤアーム２５の前端部が揺動自在に支持されている。リヤアーム２５の後端部には後輪２６が支持されている。リヤアーム２５の後半部は、クッションユニット２７を介して車体フレーム１１に懸架されている。

図５に示すように、第２エンジンブラケット２３Ｌ，２３Ｒは、メインフレーム１３の後端部から下向きに突出している。これら左右の第２エンジンブラケット２３Ｌ，２３Ｒは、車幅方向に間隔を空けて向かい合っている。

図１に示すように、車体フレーム１１には、後輪２６を駆動するエンジンユニット２８が支持されている。具体的には、図４に示すように、エンジンユニット２８はクランクケース３５とシリンダ４３とシリンダヘッド４４とを備えている。クランクケース３５は第１および第２のエンジンマウント部３６，３７を有している。第１エンジンマウント部３６は、クランクケース３５の前端部の上側から上向きに突出し、第１エンジンブラケット２２Ｌ，２２Ｒに支持されている。第２エンジンマウント部３７は、クランクケース３５の後端部の上側から後方斜め上向きに突出し、第２エンジンブラケット２３Ｌ，２３Ｒに支持されている（図５も参照）。このため、クランクケース３５は、メインフレーム１３に吊り下げられた状態で支持されている。

詳細は後述するように、エンジンユニット２８は、エンジン２９とベルト式無段変速機（以下、ＣＶＴという）３０とを備えている（図６参照）。エンジン２９の形式は何ら限定されないが、本実施形態では、エンジン２９は４サイクル単気筒エンジンによって構成されている。

図１に示すように、自動二輪車１０は、前輪１９の上方および後方を覆うフロントフェンダー３１と、後輪２６の後方斜め上側を覆うリヤフェンダー３２とを備えている。また、自動二輪車１０は、前述の車体カバー２１に加えて、フロントカウル３３と、左右のレッグシールド３４Ｌ，３４Ｒ（図２参照）とを備えている。

図２に示すように、エンジンユニット２８の左側および右側には、ゴム等からなるフットレスト８５Ｌ，８５Ｒが配置されている。左右のフットレスト８５Ｌ，８５Ｒは、金属製の連結棒８７と、この連結棒８７に固定された取り付け板８８（図３および図４参照）とを介して、エンジンユニット２８のクランクケース３５に支持されている。

図１および図２に示すように、右側のフットレスト８５Ｒの前方には、ブレーキペダル８４が設けられている。ブレーキペダル８４は、変速機ケース５３の下方を通って右斜め前方に突出し、変速機ケース５３の右側方において前方斜め上向きに延びている。図２に示すように、自動二輪車１０の走行の際には、運転者の右足６２ａは、変速機ケース５３と車幅方向に隣り合うことになる。

次に、エンジンユニット２８の内部構成を説明する。図６に示すように、エンジンユニット２８は、エンジン２９と、ＣＶＴ３０と、遠心式クラッチ４１と、減速機構４２とを備えている。

エンジン２９は、クランクケース３５と、クランクケース３５に接続されたシリンダ４３と、シリンダ４３に接続されたシリンダヘッド４４とを備えている。クランクケース３５は、分割された２つのケースブロック、すなわち、左側に位置する第１のケースブロック３５ａと、右側に位置する第２のケースブロック３５ｂとを有している。第１ケースブロック３５ａと第２ケースブロック３５ｂとは、車幅方向に互いに突き合わされている。

クランクケース３５内には、クランク軸４６が収容されている。クランク軸４６は、車幅方向に延びており、水平に配置されている。クランク軸４６は、軸受４７を介して第１ケースブロック３５ａに支持され、軸受４８を介して第２ケースブロック３５ｂに支持されている。

シリンダ４３内には、ピストン５０が摺動可能に挿入されている。このピストン５０には、コンロッド５１の一端部が連結されている。クランク軸４６の左側クランクアーム４６ａと右側クランクアーム４６ｂとの間には、クランクピン５９が設けられている。コンロッド５１の他端部は、クランクピン５９に連結されている。

シリンダヘッド４４には、凹部４４ａと、凹部４４ａに連通する図示しない吸気ポートおよび排気ポートとが形成されている。シリンダヘッド４４の凹部４４ａの内部には、点火プラグ５５が挿入されている。図３に示すように、上記吸気ポートには吸気管５２ａが接続され、上記排気ポートには排気管５２が接続されている。図１および図２に示すように、排気管５２はシリンダヘッド４４から後方かつ右斜め下向きに延びた後、エンジンユニット２８の変速機ケース５３の下方を通ってさらに後方に延び、後輪２６の右側方に配置されたマフラ５４に接続されている。

図６に示すように、シリンダ４３内の左側部には、クランクケース３５の内部とシリンダヘッド４４の内部とをつなぐカムチェーン室５６が形成されている。このカムチェーン室５６には、タイミングチェーン５７が配設されている。タイミングチェーン５７は、クランク軸４６とカム軸５８とに巻き掛けられている。カム軸５８は、クランク軸４６の回転に従って回転し、図示しない吸気バルブおよび排気バルブを開閉させる。

第１ケースブロック３５ａの前半部の左側には、発電機６３を収容する発電機ケース６６が着脱自在に取り付けられている。第２ケースブロック３５ｂの右側には、ＣＶＴ３０を収容する変速機ケース５３が取り付けられている。

第２ケースブロック３５ｂの後半部の右側には開口が形成され、この開口はクラッチカバー６０によって塞がれている。クラッチカバー６０は、ボルト６１により、第２ケースブロック３５ｂに対して着脱可能に固定されている。

変速機ケース５３は、クランクケース３５から独立して形成されており、ＣＶＴ３０の車幅方向内側（左側）を覆う内側ケース５３ａと、ＣＶＴ３０の車幅方向外側（右側）を覆う外側ケース５３ｂとから構成されている。内側ケース５３ａはクランクケース３５の右側に取り付けられ、外側ケース５３ｂは内側ケース５３ａの右側に取り付けられている。これら内側ケース５３ａと外側ケース５３ｂとの内部には、ＣＶＴ３０を収容するベルト室６７が形成されている。

図６に示すように、クランク軸４６の右側端部は、第２ケースブロック３５ｂおよび内側ケース５３ａを貫通し、ベルト室６７にまで延びている。このクランク軸４６の右側端部には、ＣＶＴ３０のプライマリシーブ７１が嵌め込まれている。そのため、プライマリシーブ７１は、クランク軸４６の回転に従って回転する。このクランク軸４６の右側部分（厳密には、軸受４８よりも右側の部分）は、プライマリシーブ軸４６ｃを形成している。

一方、クランク軸４６の左側端部は、第１ケースブロック３５ａを貫通し、発電機ケース６６内に延びている。このクランク軸４６の左側端部には、発電機６３が取り付けられている。発電機６３は、ステータ６４と、ステータ６４に対向するロータ６５とを備えている。ロータ６５は、クランク軸４６と共に回転するスリーブ７４に固定されている。ステータ６４は、発電機ケース６６に固定されている。

クランクケース３５内の後半部には、クランク軸４６と平行にセカンダリシーブ軸６２が配置されている。図７に示すように、セカンダリシーブ軸６２の中央部は、軸受７５を介してクラッチカバー６０に支持されている。また、セカンダリシーブ軸６２の左側部分は、軸受７６を介して第２ケースブロック３５ｂの左端部に支持されている。

セカンダリシーブ軸６２の右側端部は、第２ケースブロック３５ｂおよびクラッチカバー６０を貫通し、ベルト室６７にまで延びている。このセカンダリシーブ軸６２の右側端部には、ＣＶＴ３０のセカンダリシーブ７２が連結されている。

図６に示すように、ＣＶＴ３０は、プライマリシーブ７１と、セカンダリシーブ７２と、これらプライマリシーブ７１とセカンダリシーブ７２とに巻き掛けられたＶベルト７３とを備えている。前述したように、プライマリシーブ７１はクランク軸４６の右側部に取り付けられている。セカンダリシーブ７２はセカンダリシーブ軸６２の右側部に連結されている。

プライマリシーブ７１は、車幅方向の外側に位置する固定シーブ半体７１ａと、車幅方向の内側に位置し、固定シーブ半体７１ａに対向する可動シーブ半体７１ｂとを備えている。固定シーブ半体７１ａは、プライマリシーブ軸４６ｃの右端部に固定されており、プライマリシーブ軸４６ｃと共に回転する。可動シーブ半体７１ｂは、固定シーブ半体７１ａの左側に配置されており、プライマリシーブ軸４６ｃにスライド自在に取り付けられている。したがって、可動シーブ半体７１ｂは、プライマリシーブ軸４６ｃと共に回転し、かつ、プライマリシーブ軸４６ｃの軸方向にスライド自在である。固定シーブ半体７１ａと可動シーブ半体７１ｂとの間には、ベルト溝が形成されている。

固定シーブ半体７１ａの外側面（図６の右側面）には、冷却用のファン９５が設けられている。可動シーブ半体７１ｂの左側部分にはカム面１１１が形成され、カム面１１１の左側にはカムプレート１１２が配設されている。可動シーブ本体７１ｂのカム面１１１とカムプレート１１２との間には、ローラウエイト１１３が配設されている。

セカンダリシーブ７２は、車幅方向の内側に位置する固定シーブ半体７２ａと、車幅方向の外側に位置し、固定シーブ半体７２ａに対向する可動シーブ半体７２ｂとを備えている。可動シーブ半体７２ｂは、セカンダリシーブ軸６２の右端部に取り付けられている。可動シーブ半体７２ｂは、セカンダリシーブ軸６２と共に回転し、かつ、セカンダリシーブ軸６２の軸方向にスライド自在である。セカンダリシーブ軸６２の右端には圧縮コイルスプリング１１４が設けられており、可動シーブ半体７２ｂは圧縮コイルスプリング１１４から左向きの付勢力を受けている。固定シーブ半体７２ａの軸心部は円筒状のスライドカラーとなっており、セカンダリシーブ軸６２にスプライン嵌合されている。

ＣＶＴ３０では、ローラウエイト１１３がプライマリシーブ７１の可動シーブ半体７１ｂを右向きに押す力と、圧縮コイルスプリング１１４がセカンダリシーブ７２の可動シーブ半体７２ｂを左向きに押す力との大小関係によって、減速比が決定される。

すなわち、プライマリシーブ軸４６ｃの回転数が上昇すると、ローラウエイト１１３が遠心力を受けて径方向外側に移動し、可動シーブ半体７１ｂを右向きに押す。すると、可動シーブ半体７１ｂは右側に移動し、プライマリシーブ７１のベルト巻き掛け径が大きくなる。これに伴い、セカンダリシーブ７２のベルト巻き掛け径が小さくなり、セカンダリシーブ７２の可動シーブ半体７２ｂは、圧縮コイルスプリング１１４の付勢力に対抗して右側に移動する。この結果、プライマリシーブ７１におけるＶベルト７３の巻き掛け径が大きくなる一方、セカンダリシーブ７２における巻き掛け径が小さくなり、減速比は小さくなる。

一方、プライマリシーブ軸４６ｃの回転数が低下すると、ローラウエイト１１３の遠心力が小さくなるので、ローラウエイト１１３は可動シーブ半体７１ｂのカム面１１１およびカムプレート１１２に沿って径方向内側に移動する。そのため、ローラウエイト１１３が可動シーブ半体７１ｂを右向きに押す力が小さくなる。すると、圧縮コイルスプリング１１４の付勢力が相対的に上記力を上回り、セカンダリシーブ７２の可動シーブ半体７２ｂは左側に移動し、それに応じてプライマリシーブ７１の可動シーブ半体７１ｂも左側に移動する。その結果、プライマリシーブ７１におけるベルト巻き掛け径が小さくなる一方、セカンダリシーブ７２におけるベルト巻き掛け径が大きくなり、減速比は大きくなる。

プライマリシーブ７１の固定シーブ半体７１ａおよび可動シーブ半体７１ｂは、アルミニウムまたはアルミニウムを一部に含む合金によって形成されている。プライマリシーブ７１の固定シーブ半体７１ａおよび可動シーブ半体７１ｂのシーブ表面（Ｖベルト７３と接触する面）には、クロムメッキが施されている。その結果、固定シーブ半体７１ａおよび可動シーブ半体７１ｂのシーブ表面硬度は、約１０００Ｈｖ程度になっている。ただし、シーブ表面にコーティングするメッキ材は、耐摩耗性を向上させるものであればよく、クロムに限定される訳ではない。

セカンダリシーブ７２の固定シーブ半体７２ａおよび可動シーブ半体７２ｂは、ステンレス（ＳＵＳ３０４）によって形成されている。なお、セカンダリシーブ７２の固定シーブ半体ａ７２ａおよび可動シーブ半体７２ｂのシーブ表面には、クロムメッキは施されていない。その結果、固定シーブ半体７２ａおよび可動シーブ半体７２ｂのシーブ表面の表面硬度は、約４００Ｈｖ程度になっている。

内側ケース５３ａの周縁部の左側にはシール溝６８ａが形成され、このシール溝６８ａに第２ケースブロック３５ｂの右側の周縁部が嵌め込まれている。なお、シール溝６８ａ内における内側ケース５３ａと第２ケースブロック３５ｂとの間には、Ｏリング６８が挿入されている。また、内側ケース５３ａの周縁部の右側にもシール溝６９ａが形成され、このシール溝６９ａには外側ケース５３ｂの周縁部が嵌め込まれている。シール溝６９ａ内における内側ケース５３ａと外側ケース５３ｂとの間には、Ｏリング６９が挿入されている。外側ケース５３ｂと第２ケースブロック３５ｂとは、それらの間に内側ケース５３ａを挟み込んだ状態でボルト７０によって締結されている。

図７に示すように、遠心式クラッチ４１は、セカンダリシーブ軸６２の左側部分に取り付けられている。遠心式クラッチ４１は、湿式多板式のクラッチであり、略円筒状のクラッチハウジング７８とクラッチボス７７とを備えている。クラッチハウジング７８はセカンダリシーブ軸６２にスプライン嵌合され、セカンダリシーブ軸６２と一体となって回転する。クラッチハウジング７８には、リング状の複数のクラッチ板７９が取り付けられている。これらクラッチ板７９は、セカンダリシーブ軸６２の軸方向に間隔を空けて並んでいる。

セカンダリシーブ軸６２の左側部分の周囲には、２つの軸受８１ａ，８１ｂを介して円筒状の歯車８０が回転自在に嵌め込まれている。クラッチボス７７は、クラッチ板７９の径方向内側かつ歯車８０の径方向外側に配置され、歯車８０と噛み合っている。そのため、歯車８０はクラッチボス７７と共に回転する。クラッチボス７７の径方向外側には、リング状の複数のフリクションプレート８２が取り付けられている。このフリクションプレート８２は、セカンダリシーブ軸６２の軸方向に沿って間隔を空けて並んでおり、各フリクションプレート８２は隣り合うクラッチ板７９，７９の間に配置されている。

クラッチハウジング７８の左側には、複数のカム面８３ａが形成されている。カム面８３ａと、このカム面８３ａに対向する最も右側のクラッチ板７９との間には、ローラウエイト８４ａが配置されている。

この遠心式クラッチ４１では、ローラウエイト８４ａに作用する遠心力の大小によって、クラッチインの状態（接続状態）とクラッチオフの状態（遮断状態）とが自動的に切り替えられる。

すなわち、クラッチハウジング７８の回転速度が所定速度以上になると、ローラウエイト８４ａが遠心力を受けて径方向外側に移動し、クラッチ板７９はローラウエイト８４ａによって左方向に押される。その結果、クラッチ板７９とフリクションプレート８２とが圧着し、セカンダリシーブ軸６２の駆動力が、歯車８０および減速機構４２を介して出力軸８５に伝達されるクラッチイン状態となる。

一方、クラッチハウジング７８の回転速度が所定速度未満になると、ローラウエイト８４ａに作用する遠心力が小さくなり、ローラウエイト８４ａは径方向内側に移動する。その結果、クラッチ板７９とフリクションプレート８２との圧着が解除され、セカンダリシーブ軸６２の駆動力が、歯車８０および減速機構４２を介して出力軸８５に伝達されないクラッチオフ状態となる。なお、図７において、遠心式クラッチ４１における前側（図７における上側）の部分はクラッチオフ状態を表し、後側（図７における下側）の部分はクラッチイン状態を表している。

減速機構４２は、遠心式クラッチ４１と出力軸８５との間に介在している。減速機構４２は、セカンダリシーブ軸６２および出力軸８５と平行に配置された変速軸１００を有している。変速軸１００は、軸受１０１を介して第１ケースブロック３５ａに回転自在に支持されるとともに、軸受１０２を介して第２ケースブロック３５ｂに回転自在に支持されている。変速軸１００の右端部には、歯車８０と噛み合う第１変速歯車１０３が設けられている。

変速軸１００の中央部には、第１変速歯車１０３よりも小径の第２変速歯車１０４が設けられている。出力軸８５の右端部の外周側には、第２変速歯車１０４と噛み合う第３変速歯車１０５が形成されている。出力軸８５の右端部の内周側は、軸受１０６を介してセカンダリシーブ軸６２の左端部に支持されている。したがって、出力軸８５は、軸受１０６を介してセカンダリシーブ軸６２に回転自在に支持されている。また、出力軸８５の中央部は、軸受１０７を介して第１ケースブロック３５ａの左端部に回転自在に支持されている。

このような構成により、クラッチボス７７と出力軸８５とは、歯車８０、第１変速歯車１０３、変速軸１００、第２変速歯車１０４、および第３変速歯車１０５を介して連結されている。そのため、出力軸８５はクラッチボス７７の回転に従って回転する。

出力軸８５の左端部は第１ケースブロック３５ａを貫通し、クランクケース３５の外側に突出している。出力軸８５の左端部には、ドライブスプロケット１０８が固定されている。ドライブスプロケット１０８には、出力軸８５の駆動力を後輪２６に伝達するチェーン１０９が巻き掛けられている。なお、出力軸８５の駆動力を後輪２６に伝達する機構としては、このチェーン１０９に限られず、伝動ベルト、複数の歯車を組み合わせてなる歯車機構、ドライブシャフト等、その他の部材であってもよい。

次に、Ｖベルト７３の構成について説明する。図８および図９に示すように、Ｖベルト７３は、一方向に配列された複数の樹脂ブロック７３ａと、これら樹脂ブロック７３ａを連結する一対の連結体７３ｂとを備えている。図９に示すように、樹脂ブロック７３ａは、プライマリシーブ７１およびセカンダリシーブ７２の両ベルト溝に沿うように略台形に形成されている。樹脂ブロック７３ａの左右両側面には、内側に向かって凹んだ凹部７３ｃが形成されている。

連結体７３ｂは、無端状に形成されている。図８に示すように、連結体７３ｂは、樹脂ブロック７３ａの配列方向に延び、各樹脂ブロック７３ａの凹部７３ｃに嵌め込まれている。このように連結体７３ｂが樹脂ブロック７３ａの凹部７３ｃに嵌め込まれることにより、複数の樹脂ブロック７３ａ同士が連結体７３ｂを介して連結されている。連結体７３ｂは、ゴムによって形成されている。図９に示すように、ゴムの内部には、補強用の複数の芯線７３ｄが埋め込まれている。このＶベルト７３では、樹脂ブロック７３ａおよび連結体７３ｂの左右の側面が、プライマリシーブ７１およびセカンダリシーブ７２のシーブ面と接触する接触面となる。

なお、本発明に係るＶベルトは、シーブ表面と接触する接触部分の少なくとも一部が樹脂からなるものであれば足り、複数の樹脂ブロック７３ａを連結体７３ｂで連結した上記Ｖベルト７３に限定される訳ではない。

以上のように、本実施形態に係るＣＶＴ３０によれば、セカンダリシーブ７２のシーブ表面硬度は、プライマリシーブ７１のシーブ表面硬度よりも低くなっている。そのため、シーブ表面の面圧が高くなるトップ時であっても、セカンダリシーブ７２におけるＶベルト７３の摩耗を抑制することができる。一方、セカンダリシーブ７２はプライマリシーブ７１に比べるとエンジン回転数の変動の影響を受けにくいので、セカンダリシーブ７２のシーブ表面硬度が比較的低くても、セカンダリシーブ７２がプライマリシーブ７１に比べて著しく摩耗するおそれはない。したがって、Ｖベルト７３の摩耗の抑制と、シーブ（プライマリシーブ７１およびセカンダリシーブ７２）の摩耗の抑制とを高度に両立させることができる。

本実施形態では、プライマリシーブ７１のシーブ本体（固定シーブ半体７１ａおよび可動シーブ半体７１ｂ）はアルミニウム製であり、シーブ本体のシーブ表面にクロムメッキがコーティングされている。そのため、シーブ本体を軽量化しつつ、シーブ表面の表面硬度を高めることができる。また、アルミニウムは冷却性に優れているので、プライマリシーブ７１の冷却性能を高めることができ、ひいてはＣＶＴ３０の高性能化を図ることができる。一方、セカンダリシーブ７２の固定シーブ半体７２ａおよび可動シーブ半体７２ｂはステンレス製であり、シーブ表面にクロムメッキは施されていない。したがって、セカンダリシーブ７２に対するメッキ処理が不要な分だけ、ＣＶＴ３０のコストの低減を図ることができる。また、本実施形態によれば、メッキ処理という比較的簡単な方法によって、プライマリシーブ７１のシーブ表面の表面硬度をセカンダリシーブ７２のシーブ表面の表面硬度よりも高くすることができる。

なお、ステンレスは耐腐食性に優れているので、セカンダリシーブ７２のシーブ表面にメッキを施さなくても、セカンダリシーブ７２の耐腐食性を良好に保つことができる。錆等が発生しにくいので、特別な対策を施さなくても、外気による空気冷却が可能となる。

本実施形態では、セカンダリシーブ７２はステンレス製であるので、セカンダリシーブ７２のシーブ表面硬度は、約４００Ｈｖ程度である。ただし、セカンダリシーブ７２のシーブ表面硬度は、シーブ表面の摩耗を抑制する観点から１００Ｈｖ以上であればよく、４００Ｈｖ程度に限定される訳ではない。

本実施形態に係るＣＶＴ３０では、減速比が最大値となる状態（Ｌｏｗ）から最小値となる状態（Ｔｏｐ）に達するまでに、Ｖベルト７３がセカンダリシーブ７２の径方向に移動する距離は、Ｖベルト７３がプライマリシーブ７１の径方向に移動する距離よりも短くなっている。具体的には、Ｖベルト７３のシーブの径方向の移動距離は、Ｔｏｐ時のベルト巻き掛け径とＬｏｗ時のベルト巻き掛け径との差で表される。本実施形態では、プライマリシーブ７１におけるＴｏｐ時のベルト巻き掛け径とＬｏｗ時のベルト巻き掛け径との差は約３６．５ｍｍであり、セカンダリシーブ７２におけるＴｏｐ時のベルト巻き掛け径とＬｏｗ時のベルト巻き掛け径との差は約３２．５ｍｍ（＜３６．５ｍｍ）である。

このように、Ｖベルト７３の径方向の移動量は、セカンダリシーブ７２の方がプライマリシーブ７１よりも短い。そのため、セカンダリシーブ７２の方がプライマリシーブ７１よりもシーブ表面硬度が低いにも拘わらず、セカンダリシーブ７２の摩耗を抑制することができる。

図１０（ａ）に示すように、本実施形態に係るＣＶＴ３０では、プライマリシーブ７１およびセカンダリシーブ７２の大きさに比べて、プライマリシーブ７１とセカンダリシーブ７２との距離が短い。具体的には、本実施形態では、プライマリシーブ７１の軸心とセカンダリシーブ７２の軸心との距離Ｌは、セカンダリシーブ７２の直径Ｄ２の２倍以下である。また、プライマリシーブ７１およびセカンダリシーブ７２の両方が、前輪１９の軸心と後輪２６の軸心との間に配置されている（図１参照）。そのため、本実施形態では、Ｖベルト７３の全体のうち、プライマリシーブ７１およびセカンダリシーブ７２のシーブ表面と接触する部分の割合が大きい。したがって、本ＣＶＴ３０は、シーブ溝に対するＶベルト７３の出入りが多いので、本来的にＶベルト７３の摩耗が生じやすい構成を有している。ところが、本実施形態では、上述したようにＶベルト７３の摩耗を抑制することができるので、プライマリシーブ７１とセカンダリシーブ７２との距離が短くても特に問題はない。

＜実施形態２＞
図１１および図１２に示すように、実施形態２に係るＣＶＴ３０は、実施形態１において、プライマリシーブ７１およびセカンダリシーブ７２のシーブ表面に、渦巻状の溝を形成したものである。

ＣＶＴ３０においては、駆動力を良好に伝達するために、シーブ７１，７２とＶベルト７３との間にある程度の摩擦力が必要となる。しかし、その一方で、Ｖベルト７３はプライマリシーブ７１とセカンダリシーブ７２との間を走行しているので、局所的に見ると、Ｖベルト７３の各部分は絶えずシーブ溝に入ったり、シーブ溝から出たりしている。そのため、Ｖベルト７３と各シーブ７１，７２との間には、ある程度の滑りやすさ（以下、潤滑性という）が必要となる。潤滑性がないと、Ｖベルト７３とシーブ７１，７２との摩擦により熱が発生し、ＣＶＴ３０が過熱した状態になりやすいからである。

ところで、ＣＶＴ３０は、通常、油や水分等が入り込まない環境下（以下、ドライ環境下という）で使用される。Ｖベルト７３とシーブ７１，７２との間に潤滑剤を介在させることはできず、シーブ７１，７２とＶベルト７３との間の潤滑性は、主にＶベルト７３から生じる粉（磨耗粉）によってもたらされると考えられる。すなわち、Ｖベルト７３から発生する磨耗粉がシーブ表面に保持されることにより、シーブ７１，７２とＶベルト７３とは、ある程度の摩擦力を保持しながら滑るようになると考えられる。

しかし、シーブ表面が平滑であると、Ｖベルト７３との接触部に上記磨耗粉を好適に保持させることが難しい。そうすると、シーブ７１，７２とＶベルト７３との潤滑性を良好に保つことが困難となる。したがって、シーブ表面（少なくとも、Ｖベルト７３との接触部）に、上記磨耗粉を保持させるための凹凸を設けることが好ましい。

図１１（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施形態では、プライマリシーブ７１の固定シーブ半体７１ａおよび可動シーブ半体７１ｂのシーブ表面に、旋削加工によって溝９１が形成されている。また、図１２（ａ）および（ｂ）に示すように、セカンダリシーブ７２の固定シーブ半体７２ａおよび可動シーブ半体７２ｂのシーブ表面にも、旋削加工によって同様の溝９１が形成されている。

本実施形態の溝９１は、シーブ半体７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂの軸心９２を中心とした渦巻状に形成されている。図１１（ｂ）および図１２（ｂ）に示すように、上記溝９１によって、シーブ半体７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂの径方向の断面は凹凸状に形成されている。なお、図１１（ｂ）における符号９３は、クロムメッキ層を表している。

溝９１の加工ピッチｐは、例えば０．１０ｍｍ以下が好ましい。シーブ表面の面粗度は、例えば０．５ｚ以上が好ましい。

ただし、シーブ表面の溝は、渦巻状の溝９１に限定される訳ではない。例えば、図１３に示すように、シーブ表面に同心円状の複数の溝９１ａが形成されていてもよい。摩耗粉を好適に保持する観点から、シーブ表面の溝は、シーブ半体７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂの径方向の断面が凹凸状に形成されていることが好ましい。しかし、摩耗粉を好適に保持できる限り、シーブ表面の溝の形状は特に限定される訳ではない。

図１４および図１５は、セカンダリシーブ７２のシーブ表面硬度によるベルト摩耗の違いを表す試験結果である。図１４および図１５では、横軸は自動二輪車の走行距離を表し、縦軸はＶベルト７３の幅方向の摩耗量を表している。図１４および図１５の両試験とも、プライマリシーブ７１のシーブ表面にはクロムメッキが施されている。実施例では、セカンダリシーブ７２はＳＵＳ３０４で形成されており、シーブ表面にはメッキ剤がコーティングされていない。そのため、セカンダリシーブ７２のシーブ表面硬度は、プライマリシーブ７１のシーブ表面硬度よりも低くなっている。これに対し、比較例では、セカンダリシーブ７２のシーブ表面にクロムメッキが施されている。そのため、セカンダリシーブ７２のシーブ表面硬度とプライマリシーブ７１のシーブ表面硬度とは等しくなっている。

図１４は、セカンダリシーブ７２の溝９１の加工ピッチｐが０．０５ｍｍの場合を示し、図１５は上記ピッチｐが０．１０ｍｍの場合を示している。これらの図から分かるように、比較例よりも実施例の方が、Ｖベルト７３の摩耗量が少ない。

本実施形態によれば、プライマリシーブ７１およびセカンダリシーブ７２のシーブ表面に渦巻状の溝９１が形成されているので、Ｖベルト７３の摩耗粉をシーブ表面に好適に保持することができる。したがって、シーブ７１，７２とＶベルト７３との間に、ある程度の摩擦力を保持しつつ良好な潤滑性を確保することが可能となる。その結果、Ｖベルト７３の発熱を抑制することができ、この点においても、Ｖベルト７３の摩耗の抑制とシーブ７１，７２の摩耗の抑制とを高度に両立させることができる。

また、本実施形態によれば、シーブ７１，７２の摩耗が抑制されるので、シーブ表面の凹凸形状も経年劣化しにくい。したがって、Ｖベルト７３の潤滑性を長期間にわたって維持することが可能となる。

セカンダリシーブ７２のシーブ表面にクロムメッキが施されている場合、最高速運転時（トップ時）に面圧の高いセカンダリシーブ７２のクロムメッキがプライマリシーブ７１よりも先に摩耗し、セカンダリシーブ７２から過剰な摩耗粉が生じる場合がある。ところが、本実施形態によれば、セカンダリシーブ７２にはクロムメッキが施されていないので、セカンダリシーブ７２から発生した摩耗粉がプライマリシーブ７１に損傷を与えることはない。また、クロムメッキの摩耗粉は、面圧の低いプライマリシーブ７１からしか発生しない。そのため、シーブ全体の摩耗量を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、各シーブ７１，７２のシーブ表面を旋削加工することによって上記溝９１を形成している。そのため、上記溝９１を簡易かつ安価に実現することができる。

以上説明したように、本発明は、ベルト式無段変速機およびそれを備えた鞍乗型車両について有用である。

実施形態に係る自動二輪車の側面図である。 車体フレーム、レッグシールド、およびエンジンユニット等の位置関係を示す平面図である。 エンジンユニットの右側面図である。 エンジンユニットの左側面図である。 エンジンユニットの取付状態を示す断面図である。 エンジンユニットの内部構造を示す断面図である。 エンジンユニットの内部構造の一部を示す断面図である。 Ｖベルトの側面図である。 図８のＩＸ−ＩＸ線断面図である。 Ｖベルトの巻き掛け状態を示す図であり、（ａ）はＬｏｗ時、（ｂ）はＴｏｐ時を示している。 実施形態２に係るプライマリシーブのシーブ表面を表す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。 実施形態２に係るセカンダリシーブのシーブ表面を表す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。 変形例に係るシーブ表面の正面図である。 試験データを表すグラフである。 他の試験データを表すグラフである。

符号の説明

１０ 自動二輪車（鞍乗型車両）
２８ エンジンユニット
２９ エンジン
３０ ベルト式無段変速機
７１ プライマリシーブ
７１ａ 固定シーブ半体（シーブ本体）
７１ｂ 可動シーブ半体（シーブ本体）
７２ セカンダリシーブ
７２ａ 固定シーブ半体（シーブ本体）
７２ｂ 可動シーブ半体（シーブ本体）
７３ Ｖベルト
９１ 溝
９３ クロムメッキ層

Claims (12)

1. 一対のシーブ半体を有し、それら両シーブ半体の間にベルト溝が形成され、エンジンからの駆動力が伝達されるプライマリシーブと、
   一対のシーブ半体を有し、それら両シーブ半体の間にベルト溝が形成されたセカンダリシーブと、
   前記プライマリシーブの両シーブ半体と前記セカンダリシーブの両シーブ半体とに巻き掛けられ、前記プライマリシーブの両シーブ半体および前記セカンダリシーブの両シーブ半体と接触する接触部分の少なくとも一部が樹脂からなるＶベルトと、を備え、
   前記セカンダリシーブの両シーブ半体における前記Ｖベルトとの接触部分の表面硬度は、前記プライマリシーブの両シーブ半体における前記Ｖベルトとの接触部分の表面硬度よりも低く、
   前記セカンダリシーブの両シーブ半体の材料は、ステンレスである、ベルト式無段変速機。
2. 前記プライマリシーブの両シーブ半体における少なくとも前記Ｖベルトと接触する部分の表面には、当該シーブ半体よりも硬度の高い材料からなるメッキ材がコーティングされ、
   前記セカンダリシーブの両シーブ半体における前記Ｖベルトと接触する部分の表面には、前記メッキ材がコーティングされていない、請求項１に記載のベルト式無段変速機。
3. 前記メッキ材は、少なくとも一部にクロムを含むメッキ材である、請求項２に記載のベルト式無段変速機。
4. 前記プライマリシーブの両シーブ半体の材料は、アルミニウムまたはアルミニウムを含む合金である、請求項３に記載のベルト式無段変速機。
5. 前記セカンダリシーブの前記接触部分の表面硬度は１００Ｈｖ以上である、請求項１に記載のベルト式無段変速機。
6. 減速比が最大値となる状態から最小値となる状態に達するまでに、前記Ｖベルトが前記セカンダリシーブの径方向に移動する距離は、前記Ｖベルトが前記プライマリシーブの径方向に移動する距離よりも短い、請求項１に記載のベルト式無段変速機。
7. 前記プライマリシーブの軸心と前記セカンダリシーブの軸心との距離は、前記セカンダリシーブの直径の２倍以下である、請求項１に記載のベルト式無段変速機。
8. 少なくとも前記セカンダリシーブの接触部分は、旋削加工されている、請求項１に記載のベルト式無段変速機。
9. 少なくとも前記セカンダリシーブの接触部分には、渦巻状の溝または同心円状の複数の溝が形成されている、請求項１に記載のベルト式無段変速機。
10. 前記溝のピッチが０．１ｍｍ以下である、請求項９に記載のベルト式無段変速機。
11. 請求項１に記載のベルト式無段変速機を備えた鞍乗型車両。
12. 前輪と後輪とを備え、
    車両の前後方向に関して、前記プライマリシーブおよび前記セカンダリシーブの両方が前記前輪の軸心と前記後輪の軸心との間に配置されている、請求項１１に記載の鞍乗型車両。

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