JPS581306B2 - 自動変速装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は簡易化、小型化された自動二輪車等に主に好適
する自動変速装置に関する。

更に詳しくは、発進用、変速用の各クラッチ、遊星歯車
機構、ワンウエイクラッチを適宜に組み合せて変速機構
を構成し、駆動軸の回転数増加に伴って変速用クラッチ
、遊星歯車機構を介して被動軸の回転数を自動的に増す
とともに、発進用クラッチの内部に変速用クラッチや遊
星歯車機構を収容するなどして各部品、各機構を有効に
組み付け、スペースを有効に利用することによりコンパ
クト化を図ることができるようにした自動変速装置に関
する。

部品点数を極力少数に抑え、簡易化、小型化した自動二
輪車が提供されているが、この種自動二輪車は内燃機関
から延出された駆動軸をクラッチ機構を介して被動軸に
直接接続し、これらの両軸の間には変速機構を介設しな
かった。

従って走行速度を上げようとすればエンジンの回転数を
増すこととなり、エンジンの回転数には限度があり、又
発進直後に必要なトルクをエンジン出力から直接得なけ
ればならなかった。

このような問題点を解決するためには駆動軸と被動軸と
の間に変速機構を設ければよいが、手軽に取り扱え、操
作が容易であることが条件である小型自動二輪車におい
ては、運転者自身のペダル操作等を必要とする変速機構
は好ましくなく、エンジンの回転数変位に伴って自動的
に被動軸の回転速度を増し、走行速度を向上させること
ができるようにした自動変速装置が望ましい。

このような自動変速装置を動力伝達系に設ける場合、簡
易な構造で折角小型化を達成した自動二輪車の構造を阻
害するものでは好ましくなく、小型化を維持しつつ組み
付けることができるように構成することが望まれる。

動力伝達系の限られたスペースに自動変速装置を組み込
むことは極めて困難な課題であり、この困難な課題を有
効に解決することができれば、この種自動二輪車の性能
を向上させることができるため、この解決が要望される
。

ところで従来において既に提案され、クラッチ機構、及
び遊星歯車機構を用いた自動変速装置として特公昭３５
−３１６２号を挙げることができる。

この装置は被動軸の回転数を三段に切り換えることがで
きるものであるが、内歯車とサン歯車との間に介設され
るプラネット歯車は軸方向に２個の歯車を備え、プラネ
ット歯車の軸方向の長さは長く、従って装置の幅寸法は
必然的に大きくなり、装置のコンパクト化を達成してい
ない。

又変速用の２個のクラッチ手段を用いているが、このク
ラッチ手段を駆動軸の軸方向に配列しているため、この
点でも装置の幅寸法が大きくなるという問題がある。

更に加えるならば、第三速への切り換え時、アクセルク
リップなどで内燃機関の絞り弁に刺激を与えることによ
り被動軸の惰性を駆動軸に作用させ、これによって作動
した遠心クラッチ手段で変速動作を行わしめるため、作
動の信頼性に乏しく、実用性を有するとはいえない。

他の自動変速装置としては特公昭４８− １８９７５号を挙げることができる。

この装置も遊星歯車機構を用いて駆動軸に対する被動軸
の回転数を変えるものであるが、駆動軸と被動軸との間
に介設されるクラッチ手段は内燃機関の冷却水の温度や
排気ガスの温度によって制御されるものであり、駆動軸
の回転数に応じてクラッチ手段が作動するものではない
。

従って駆動軸の回転数増加に伴って変速動作を行わしめ
るべく構成する自動二輪車には不向きであり、駆動軸の
回転数が規定値に達成した場合に被動軸を変速させるた
めには用いることはできない。

本発明者等は小型、簡易な自動二輪車等においても駆動
軸回転数変化に伴って被動軸の回転速度を自動的に変速
させるべく鋭意研究の結果、本発明を成したものであり
、特に限られたスペースに自動変速装置を有効に組み付
け、小型自動二輪車にも使用することができるように本
発明を成したものである。

本発明の目的とする処は、駆動軸に発進用クラッチを設
け、このクラッチのアウタ一部材に遊星歯車機構の内歯
車を取り付け、この遊星歯車機構のプラネット歯車を被
動軸に、サン歯車をワンウエイクラッチに夫々接続し、
駆動軸の動力を遠心拡開した発進用クラッチを介して遊
星歯車機構に伝達し、サン歯車が駆動軸とは反対方向へ
回転するのをワンウエイクラッチによって阻止し、これ
により遊星歯車機構で被動軸の回転を減速し、駆動軸よ
りも被動軸を低回転させることができるようにした自動
変速装置を提供する。

又本発明の目的とする処は、遊星歯車機構のプラネット
歯車に変速用クラッチを設け、駆動軸の回転数増加に伴
って遠心拡開したこの変速用クラッチによりプラネット
歯車と駆動軸とを一体化し、このプラネット歯車と接続
された被動軸を駆動軸に直結し、駆動軸と同じ回転数で
被動軸を回転させ、駆動軸の回転数が規定値となった場
合に被動軸の回転速度を駆動軸と同じとするようにした
自動変速装置を提供する。

更に本発明の目的とする処は、前記発進用クラッチの内
部に変速用クラッチや遊星歯車機構を収納し、変速用ク
ラッチ、遊星歯車機構の組み付けスペースとして発進用
クラッチの内部空間を利用することにより、スペースの
有効な利用を図り、軸方向の長さを長くすることなくコ
ンパクト化を企図することができるようにした自動変速
装置を提供する。

以下に本発明の好適一実施例を添付図面に従って詳述す
る。

第１図はこの発明に係る装置の断面図であり、第３図、
第４図は第１図における３矢視、４矢視方向からの遊星
歯車機構、ワンウエイクラッチの正面図である。

この自動変速装置は簡易化、小型化された自動二輪車に
用いられ、特にこの自動二輪車は渦巻バネに蓄力された
弾発力を解放することによりエンジンの始動が開始され
るタイプのものである。

エンジンに隣接してケース半体１ａ，１ｂの合体で形成
したケース１を設け、このケース１の内部に渦巻バネに
よるスタータ装置２及び自動変速装置３を組み込む。

４はピストン５、クランクピン６等が取り付けられたク
ランクシャフトであり、このクランクシャフト、即ち駆
動軸４の一方の端部がケース１の内部に押入され、ベア
リング７により回転自在に支承されている。

駆動軸４と軸心を一致させてスタータ軸８を設け、この
軸８は端部の軸受凹部８ａにケース半体１ａの軸突起９
を挿入してケース１に支持されている。

スタータ軸８の端部外周には渦巻バネ１０を巻装し、こ
のバネ１０の一方の端部を軸８に係止し、他方の端部を
ケース１の内面に係止する。

軸８にはチェン１１を架設するスプロケット１２を形成
し、このチェン１１はケースの側部に設けられたペダル
に連らなり、このペダルを踏込操作することにより渦巻
バネ１０はチェン１１、軸８を介して巻き上げられ、ス
タータ用の弾発力が蓄えられる。

又、図示しなかったがエンジン駆動時においても自動的
にこの弾発力は蓄えられるように構成され、人為蓄力機
構と自動蓄力機構とが併設されている。

スタータ軸８の端部にはラチェット１３を形成し、この
ラチェット１３と後述するドライブプレート２１に枢支
した遠心拡開型の爪体１４とを係合させ、渦巻バネ１０
の蓄力解放により回転したスタータ軸８の駆動力をラチ
ェット１３、爪体１４を介してドライブプレート２１に
伝達し、このプレート２１と一体化された駆動軸４を回
転させ、エンジンを始動させる。

エンジン始動後においては爪体１４は遠心力で外方へ拡
開し、ラチェット１３との係合は解除される。

駆動軸４の端部にドライブプレート２１を径方向に延出
固着一体化した筒部材２０を嵌合し、この筒部材２０と
駆動軸４とをテーパ係合させ、端部にナット２２を螺締
することによりこれら４，２０を結合する。

駆動軸４に対して筒部材２０を回転方向に規制すればよ
いため、テーパ係合に限らずスプライン係合等の任意な
固定方法を採用し得る。

ドライブプレート２１の外周側には遠心拡開型の発進用
クラッチ２３を設け、このクラッチ２３はプレート２１
の内面にピン２３ａで枢着したインナ一部材２４と、ド
ラム状のアウタ一部材２５とからなり、インナ一部材２
４はコイルスプリング２４ａの引張力で通常時内方へ閉
じている。

ドラム状アウタ一部材２５の内部には第３図で示した内
歯車２６、プラネット歯車２７、サン歯車２８からなる
遊星歯車機構２９を組み込み、この遊星歯車機構２９を
第１図のようにアウタ一部材２５の底板２５ａに密接す
る如く組み付け、占有スペースを小とする。

内歯車２６をアウタ一部材２５の内周面に溶接等で固定
し、アウタ一部材２５との一体的な回転を行わせるよう
に構成するとともに、内歯車２６を発進用クラッチ２３
の一部品であるアウタ一部材２５に取り付けることによ
り、このアウタ一部材２５を内歯車２６の保持部材とし
ても用いる。

遊星歯車機構２９のプラネット歯車２７は三個あり、夫
々を板状のキャリア３０に軸３０ａで回転自在に枢着し
、且つこのキャリア３０に等角度間隔で配設する。

この場合、プラネット歯車２７と対面するアウタ一部材
２５の底板２５ａには外方へ少しく凹出する環状凹部２
５ｂを形成し、プラネット歯車２７とアウタ一部材２５
の接触を防止して相対運動するこれら２５，２７に摩擦
力が発生しないようにする。

キャリア３０の内径側基端部には筒状に形成した被動軸
３１の端部を固着一体化し、キャリア３０と被動軸３１
とを結合する。

この被動軸３１は前記駆動軸４の外周面に遊合され、自
由回転可能である。

被動軸３１の他方の端部を発進用クラッチ２３とは反対
側へ延出しこの端部に被動スプロケット３２を固着する
。

被動スプロケット３２に架設されるチェン３３は自動二
輪車の駆動輪に連らなる。

キャリア３０を境として遊星歯車機構２９とは反対側に
遠心拡開型の変速用クラッチ４０を設けこのクラッチ４
０はキャリア３０に振動自在にピン４０ａで枢着され、
スプリング４１ａの引張力により通常時閉じているイン
ナ一部材４１と、前記ドライブプレート２１の内面から
一体化されて突出した筒状のアウタ一部材４２とからな
る。

この変速用クラッチ４０を発進用クラッチ２３のドラム
状アウタ一部材２５の内部空間に収容するように組み付
け、且つ両クラッチ２３，４０が駆動軸４の軸方向に並
列するように組み込み、発進用クラッチ２３の内径側空
間を利用して変速用クラッチ４０を収納する。

キャリア３０には３個のプラネット歯車２７・・・・・
・相互の間に内径方向へ窪んだ凹部３０ｂが形成されて
おり、遠心力により確実に外方へ拡開するように重量を
大きくしたインナ一部材４１をこの凹部３０ｂから前記
遊星歯車機構２９方向へ突出させ、この突出部分４１ｂ
を遊星歯車機構２９の内歯車２６とサン歯車２８との間
であって、３個のプラネット歯車２７・・・・・・の間
の空間スペースに挿入することにより、軸方向の長さ寸
法をできるだけ短くする。

遊星歯車機構２９を構成する各部品２６，２７，２８の
うち最も内径側に設けられたサン歯車２８の内径面には
筒部材５０の端部を結合し、図示実施例ではこれらをス
プライン係合させて回転方向の位置を規制して結合した
。

このサン歯車２８の軸方向の位置規制は発進用クラッチ
２３のアウタ一部材２５の内周側端部に内方へ突出する
環状突部２５ｃを一体形成することによって成し、これ
によりワツシャ等の部品を用いることなく達成し、部品
点数の削減を図る。

筒部材５０を前記被動軸３１の外周面に遊合し、この軸
３１に対する自由回転を保障するとともに、発進用クラ
ッチ２３のアウタ一部材２５に対しても自由回転を保障
する。

筒部材５０をアウタ一部材２５から少しく突出させ、こ
の突出部５０ａを介して発進用、変速用各クラッチ２３
，４０に対して反対側の駆動軸４の基端部側にワンウエ
イクラッチ６０を設ける。

このワンウエイクラッチ６０は第４図に示す如くクラッ
チプレート６１と、爪体６２と、ラチェットプレート６
３とからなり、クラッチプレート６１を筒部材５０の突
出部５０ａに圧入、溶接等して固着一体化し、爪体６２
は１８０°角離間させて２個設け、夫々をプレート６１
に対して回動自在に枢支部６１ａで枢着する。

ラチェットプレート６３はリング状に形成され、前記ケ
ース半体１ｂの内面に第１図の如くビス６４で止着する
。

このプレート６３は内周面に同じ方向へ傾けた斜歯６３
ａ・・・・・・を備える。

クラッチプレート６１にはスプリング６５を取り付け、
このスプリング６５の両端６５ａ，６５ｂをクラッチプ
レート６１の起立片６１ｂと、爪体６２のピン６２ａと
に夫々係止することにより、爪体６２にスプリング６５
の弾発力を作用させ、爪体６２がラチェットプレート６
３の斜歯６３ａ・・・・・・に通常時噛合（鎖線で示す
）するように構成する。

尚第３図に示す如く遊星歯車機構２９の前記サン歯車２
８にイ方向への回転力が作用した場合、即ちクラッチプ
レート６１に第４図の如くロ方向への回転力が作用した
場合、爪体６２とラチェットプレート６３とが噛合する
ように斜歯６３ａ・・・の傾斜方向を設定し、クラッチ
プレート６１のこれとは反対方向（ト方向）への回転に
さいしては爪体６２と斜歯６３ａとが噛合せず、これの
回転を許容するように構成する。

又爪体６２の重心を枢支部６１ａの位置に設けず、爪体
６２の重心をスプリング６５側に寄せ、クラッチプレー
ト６１がト方向に回転して遠心力が爪体６２に作用した
場合、爪体６２が枢支部６１ａを支点として第４図中時
計方向へスプリング６５に抗して回動し、自ずと爪体６
２と斜歯６３ａとの噛合が解除するようにする。

更に斜歯６３ａにはゴム等の緩衝材６６を被覆し、これ
６３ａに噛合する爪体６２の噛み込みエネルギーを吸収
、緩衝するようにし、これによって噛み込み騒音の低減
を図る。

次に作用について述べる。

前記スタータ装置２の渦巻バネ１０に蓄えた弾発力を解
放すると既述の如く駆動軸（クランクシャフト）４が回
転し始め、エンジンが始動する。

第５図はこれ以後の動力伝達を線図によって示したもの
である。

駆動軸４と一体化されたドライブプレート２１の回転に
より発進用クラッチ２３のインナ一部材２４が遠心力で
外方へ拡開し、アウタ一部材２５の内面に圧接してクラ
ッチ２３の接続が成される。

駆動軸４と同じ速度で回転するアウタ一部材２５はこれ
２５に固定した遊星歯車機構の内歯車２６を回転させる
ことになり、内歯車２６は駆動軸４と同じ方向、同じ速
度で回転する。

内歯車２６の回転方向を第３図に示す如くハ方向とする
と、プラネツト歯車２７には二方向への自転力が作用す
る。

従ってサン歯車２８には内歯車２６とは逆向き（イ方向
）の回転力が作用することとなる。

このサン歯車２８には前記筒部材５０を介してワンウエ
イクラッチ６０のクラッチプレート６１が結合されてい
るため、このプレート６１には第４図に示す如くイ方向
と同じ向きのロ方向（第３図と第４図とでは表裏面が逆
となっている。

）の回転力が発生するが、ラチェットプレート６３の斜
歯６３ａに爪体６２が噛合するため、クラッチプレート
６１は回転せず、従ってサン歯車２８は固定状態となり
、回転しない。

このためプラネット歯車２７は二方向へ自転しつつサン
歯車２８外周上を内歯車２６と同じホ方向へ公転するこ
ととなる。

この場合、周知の如くプラネット歯車２７の公転速度は
内歯車２６よりも遅くなり、回転位相がずれる。

プラネット歯車２７の公転はこれ２７と結合されたキャ
リア３０を介して被動軸３１に伝達され、被動軸３１は
駆動軸４よりも回転速度が遅くなり、被動軸３１の減速
が成され、前記スブロケット３２、チェン３３によって
自動二輪車の駆動輪が駆動される。

以上によりエンジン始動時、或はエンジン低回転時には
、駆動軸４の回転数よりも低下させて被動軸３１及びス
プロケット３２を回転させることができ、充分なトルク
を駆動輪に発生させることができる。

駆動軸４の回転数を増加させると、プラネツト歯車２７
の公転速度が大きくなり、キャリア３０の回転速度が大
きくなるため、これ３０にプラネット歯車２７とともに
取り付けられた変速用クラッチ４０のインナ一部材４１
は遠心力で外方へ拡開してアウタ一部材４２の内面に圧
接し、クラッチ４０の接続が成される。

このアウタ一部材４２は駆動軸４と一体化されたドライ
ブプレート２１に取り付けられているため、キャリア３
０と駆動軸４との回転速度は同じとなる。

従ってプラネット歯車２７の公転速度は内歯車２６の回
転速度と同じとなり、プラネット歯車２７は自転せず、
第３図中ホ方向へのみ公転する。

以上においてサン歯車２８にはへ方向への回転力が作用
する。

このへ方向への回転力はワンウエイクラッチ６０のクラ
ッチプレート６１に第４図中ト方向への回転運動を行わ
せることになり、このト方向へは爪体６２とラチェット
プレート６３の斜歯６３ａとの噛合が解除されるため、
クラッチプレート６１はト方向へ支障なく回転し、サン
歯車２８は第３図に示す如くへ方向へ確実に回転し、プ
ラネット歯車２８を内歯車２６と同じ速度、同じ方向へ
公転させることができる。

以上のように変速用クラッチ４０が作動し、プラネット
歯車２８が自転せず、内歯車２６と同じ速度、同じ方向
へ公転することは駆動軸４と被動軸３１とが直結したこ
とを意味する。

即ち，被動軸３１はキャリア３０を介してプラネット歯
車２７に結合され、内歯車２６は発進用クラッチ２３、
ドライブプレート２１を介して駆動軸４に結合されてい
るため、被動軸３１は駆動軸４と同じ回転数で回転する
こととなり、駆動軸４の回転数増加に伴って被動軸３１
の回転数は駆動軸４と同じになり、変速される。

尚、第４図中クラッチプレート６１がト方向へ回転する
場合、既述の如く爪体６２は遠心力により時計方向へ回
動（実線で示す）するため、斜歯６３ａから自ずと離れ
、斜歯６３ａと爪体６２とがぶつかることなくクラッチ
プレート６１は回転ずるため、斜歯６３ａ、爪体６２の
摩耗、騒音の発生をなくすことができる。

以上の説明では本発明の自動変速装置を自動二輪車の動
力伝達系に組み込んだ場合について述べたが、この自動
変速装置は自動二輪車はもとより任意な機械、装置に使
用することができる。

以上の説明で明らかなように本発明によれば、発進用、
変速用クラッチ、遊星歯車機構、ワンウエイクラッチを
組み合せることにより、駆動軸の回転を二段階に切り換
えて被動軸に伝達することができ、減速されていた被動
軸を駆動軸の回転数増加に伴って駆動軸と同じ回転数ま
で増し、この変速操作を自動化することができる。

又本発明によれば、発進用クラッチの内部空間に遊星歯
車機構、変速用クラッチを絹み込むようにしたため、ス
ペースの有効な利用を達成し、各部品、各機構の占有ス
ペースが小さくなって装置が大型化することはなく、特
に駆動軸の軸方向の長さを短くすることができ、装置の
コンパクト化、小型化を達成することができる。

更にまた、発進用クラッチ手段は伝動系の中で駆動軸と
、被動軸に直結する遊星歯車機構の間に設けられ、一方
変速用クラッチは伝動系の中で駆動軸と被動軸の間に設
け、その作動状態では発進用クラッチに対し並列的に動
力を伝達するように構成するため、エンジンの高速回転
時においては駆動力が発進用クラッチ及び変速用クラッ
チ双方によって伝達されるので伝動系のトルク伝達力が
大きくとれるとともにこれによりクラッチ自体の形状も
更に小型化できるという種々の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は装置の断面図
、第２図はこの装置を軸方向へ数箇所破断し、合成した
図、第３図は第１図３矢視方向からの遊星歯車機構を示
す図、第４図は第１図４矢視方向からのワンウエイクラ
ッチを示す図，第５図は装置の動力伝達系を線図によっ
て示した図である。 尚図面中、４は、駆動軸、２３は発進用クラッチ、２４
はインナ一部材、２５はアウタ一部材、２６は内歯車、
２７はプラネット歯車、２８はサン歯車、２９は遊星歯
車機構、３０はキャリア、３１は被動軸、４０は変速用
クラッチ、４１はインナ一部材、４２はアウタ一部材、
６０はワンウェイクラッチである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 発進用クラッチ手段と、変速用クラッチ手段と、遊
   星歯車機構と、ワンウエイクラッチ手段とを備え、前記
   発進用クラッチ手段は伝動系の中で駆動軸と、被動軸に
   連結する前記遊星歯車機構の間に設け、且つこの発進用
   クラッチ手段に遊星歯車機構の内歯車を接続し、前記変
   速用クラッチは伝動系の中で前記駆動軸と前記被動軸の
   間に設け、その作動状態では前記発進用クラッチに対し
   並列的に動力を伝達し、且つこの変速用クラッチ手段は
   キャリアを介して前記遊星歯車機構のプラネット歯車に
   取付け、前記キャリアに前記被動軸を結合し、前記遊星
   歯車機構のサン歯車に前記ワンウエイクラッチ手段を接
   続するとともに、前記発進用、変速用両クラッチ手段を
   駆動軸の径方向に配列し、且つこのクラッチ手段、遊星
   歯車機構、ワンウエイクラッチ手段を軸方向に組み付け
   たことを特徴とする自動変速装置。