JPWO2006003904A1 - 小型車両用のvベルト式無段変速機、及び鞍乗型車両 - Google Patents

小型車両用のvベルト式無段変速機、及び鞍乗型車両 Download PDF

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Abstract

溝幅調整機構を構成する電動モータを発熱源から回避させるとともに、電動モータを積極的に冷却することができ、電動モータの保護とメンテナンス性の向上を両立させる。溝幅の変更可能なベルト巻き掛け用のV溝を形成するプライマリシーブ113及びセカンダリシーブ123を備え、これらプライマリシーブ113及びセカンダリシーブ123を収容するケース105に開口部110を設けて、このケース105内外の空気の吸気及び排気を可能とするとともに、ケース105の外側における空気の流路中に、プライマリシーブ113のV溝の溝幅調整機構141を駆動させるための電動モータ140を配設した構成としてある。

Description

本発明は、プライマリシーブとセカンダリシーブとの間にVベルトを巻き掛けた小型車両用のVベルト式無段変速機、及びこのVベルト式無段変速機を備えた鞍乗型車両に関する。
小型車両、例えば、自動二輪車、四輪バギー又はスノーモービルといった鞍乗型車両では、広くVベルト式無段変速機が採用されている。このVベルト式無段変速機は、エンジンや電気モータ等の動力源からのトルクが入力されるプライマリ軸と、このトルクを駆動輪側へ出力するセカンダリ軸とに、溝幅可変のプライマリシーブ及びセカンダリシーブを備えた構成となっている。これらプライマリシーブ及びセカンダリシーブにVベルトを巻き掛け、各シーブの溝幅を溝幅調節機構によって変えることで、Vベルトの各シーブに対する巻き掛け径を変更し、両シーブ間での変速比を無段階に調節するというものである。
一般に、プライマリシーブ及びセカンダリシーブは、プライマリ軸及びセカンダリ軸に沿って接離可能に対向配置した一対の固定フランジ及び可動フランジを備え、これら固定フランジ及び可動フランジの相互間には、V字状の溝(以下、V溝という)が形成されるようになっていた。そして、プライマリシーブ及びセカンダリシーブの各可動フランジを溝幅調整機構により移動させることでV溝の溝幅を変え、Vベルトの各シーブに対する巻き掛け径を変更し、両シーブ間での変速比を無段階に調節していた。ここで、可動フランジの溝幅調整機構としては、プライマリシーブの可動フランジに遠心ガバナーを装備した構成が一般的であった(例えば、特許文献1参照)。
ところが、近年の小型車両では、走行安定性や省エネルギー性を向上させるために、車両の走行状態や運転状態に応じて適正な変速比に自動変速することが要求されるようになった。しかし、従来の遠心ガバナーを用いた溝幅調節機構では、両シーブ間での変速比が、遠心ガバナーを装備した方の可動フランジの回転数のみで決定され、例えば、加速や減速等の運転状況に応じて変速比を変えるような柔軟な変速比制御が困難であった。
そこで、このような問題を解決するべく、遠心ガバナーを用いずに電動モータにより前記プライマリシーブ及びセカンダリシーブの各V溝の溝幅を変更し、両シーブ間での変速比を所望の値に制御する溝幅調節機構を備えたVベルト式無段変速機が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特公昭63−33588号公報 特許第2967374号公報
しかし、特許文献2に記載されたVベルト式無段変速機では、プライマリ軸及びセカンダリ軸、プライマリシーブ及びセカンダリシーブの他、動力源の一部までも収容するパワーユニットのケース内に、溝幅調整機構を構成する電動モータを配設した構成となっていた。このため、電動モータが、ケース内で動力源からの発熱に晒されるのみならず、この電動モータ自らの発熱が外部に逃げにくく、電動モータの周囲に高温雰囲気が形成されてしまうという問題があった。
この結果、特許文献2に記載されたVベルト式無段変速機では、溝幅調整機構を構成する電動モータの耐熱性を高くし、又は、電動モータの周囲を冷却用ジャケットで覆うといった構成が必要となり、装置の複雑化やコストアップを招来するという問題もあった。また、パワーユニットのケース内に配設した電気モータの保守及び点検を容易に行うことができないといったメンテナンス上の問題もあった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、溝幅調整機構を構成する電動モータを他の発熱源から回避させるとともに、電動モータを積極的に冷却することができ、また、電動モータの保護とメンテナンス性の向上を両立させることができる小型車両用のVベルト式無段変速機、及び鞍乗型車両の提供を目的とする。
上記目的を達成するために、第1の本発明に係る小型車両用のVベルト式無段変速機は、動力源側からのトルクが入力されるプライマリ軸に設けられ、溝幅の変更可能なベルト巻き掛け用のV溝を形成するプライマリシーブと、前記トルクを駆動輪側へ出力するセカンダリ軸に設けられ、溝幅の変更可能なベルト巻き掛け用のV溝を形成するセカンダリシーブと、これらプライマリシーブ及びセカンダリシーブの各V溝に巻き掛けられたVベルトと、前記プライマリシーブのV溝の溝幅調整機構を駆動させるための電動モータと、前記プライマリシーブ及びセカンダリシーブを収容するケースとを備え、前記ケースに開口部を設けてケース内外の空気の吸気及び排気を可能とするとともに、前記ケースの外側における前記空気の流路中に前記電動モータを配設した構成としてある。
また、上記目的を達成するために、第2の本発明に係る小型車両用のVベルト式無段変速機は、動力源側からトルクが入力されるプライマリ軸に設けられ、溝幅の変更可能なベルト巻き掛け用のV溝を形成するプライマリシーブと、前記トルクを駆動輪側へ出力するセカンダリ軸に設けられ、溝幅の変更可能なベルト巻き掛け用のV溝を形成するセカンダリシーブと、これらプライマリシーブ及びセカンダリシーブの各V溝に巻き掛けられたVベルトと、前記プライマリシーブのV溝の溝幅調整機構を駆動させるための電動モータと、前記プライマリシーブ及びセカンダリシーブを収容するケースとを備え、前記プライマリシーブ及びセカンダリシーブが、互いに接離可能に対向して前記V溝を形成する一対の可動フランジと固定フランジとを有し、前記ケース外側のプライマリ軸方向一側面を前記動力源に隣接させ、前記ケース外側のプライマリ軸方向他側面における、前記プライマリシーブ又はセカンダリシーブのいずれかの固定フランジに隣接する部位に前記電動モータを配設した構成としてある。
好ましくは、第3の本発明として、上述した第1の本発明に係る小型車両用のVベルト式無段変速機において、前記プライマリシーブ及びセカンダリシーブが、互いに接離可能に対向して前記V溝を形成する一対の可動フランジと固定フランジとを有し、前記ケース外側のプライマリ軸方向一側面を前記動力源に隣接させ、前記ケース外側のプライマリ軸方向他側面における、前記プライマリシーブ又はセカンダリシーブのいずれかの固定フランジに隣接する部位に前記電動モータを配置した構成としてもよい。
好ましくは、上述した第1〜第3いずれかの本発明に係る小型車両用のVベルト式無段変速機において、前記プライマリシーブ及びセカンダリシーブが、互いに接離可能に対向して前記V溝を形成する一対の可動フランジと固定フランジとを有し、前記ケース外側のプライマリ軸方向一側面を前記動力源に隣接させ、前記ケース外側のプライマリ軸方向他側面における、前記プライマリシーブ又はセカンダリシーブのいずれかの固定フランジの他側の部位に前記電動モータを配設した構成としてもよい。
さらに、上記目的を達成するために、第4の本発明に係る小型車両用のVベルト式無段変速機は、動力源側からトルクが入力されるプライマリ軸に設けられ、溝幅の変更可能なベルト巻き掛け用のV溝を形成するプライマリシーブと、前記トルクを駆動輪側へ出力するセカンダリ軸に設けられ、溝幅の変更可能なベルト巻き掛け用のV溝を形成するセカンダリシーブと、これらプライマリシーブ及びセカンダリシーブの各V溝に巻き掛けられたVベルトと、前記プライマリシーブのV溝の溝幅調整機構を駆動させるための電動モータと、前記プライマリシーブ及びセカンダリシーブを収容するケースとを備え、前記プライマリシーブ及びセカンダリシーブが、互いに接離可能に対向して前記V溝を形成する一対の可動フランジと固定フランジとを有し、前記溝幅調整機構が、前記プライマリシーブの可動フランジを軸方向に移動させる可動フランジ調整部と、前記電動モータの回転を減速して前記可動フランジ調整部へ伝達する減速部とを有し、前記可動フランジ調整部が、前記プライマリ軸を中心に回転する大径歯車を有するとともに、前記減速部が、この大径歯車に直接又は間接的に前記電動モータの回転を伝達する小径歯車を有し、前記プライマリ軸の一端部を前記動力源に接続するとともに、このプライマリ軸の一端側に前記固定フランジを、他端側に前記可動フランジを配置し、前記プライマリ軸上の可動フランジよりも他端側に前記可動フランジ調整部を同軸に設けるとともに、この可動フランジ調整部の前記大径歯車の径方向外側に、前記減速部の小径歯車及び前記電動モータを配設した構成としてある。
好ましくは、上述した第1〜第4いずれかの本発明に係る小型車両用のVベルト式無段変速機において、前記電動モータを、その出力軸が前記プライマリ軸と交差するように前記ケース外側に配設した構成としてもよい。
好ましくは、上述した第1〜第4いずれかの本発明に係る小型車両用のVベルト式無段変速機において、前記プライマリシーブ及びセカンダリシーブを収容する前記ケースを、前記動力源の一部を構成するケースと一体成形した構成としてもよい。
好ましくは、上述した第1〜第4いずれかの本発明に係る小型車両用のVベルト式無段変速機において、前記電動モータを、前記ケース外側に装着したケースカバーにより覆った構成、又は、前記ケースの壁部に段差部を形成するとともに、この段差部外側にケースカバーを装着し、これら段差部とケースカバーとにより形成された内部空間に前記電動モータを配設した構成としてもよい。
上記目的を達成するために、第1の本発明に係る鞍乗型車両は、上述した第1〜第4いずれか記載の本発明に係る小型車両用のVベルト式無段変速機を備えた構成としてある。
上記目的を達成するために、第2の本発明に係る鞍乗型車両は、上述した第1〜第4いずれか記載の本発明に係る小型車両用のVベルト式無段変速機において、前記電動モータを、前記ケース外側に装着したケースカバーにより覆った構成の本Vベルト式無段変速機を備えた構成としてある。
また、上記目的を達成するために、第3の本発明に係る鞍乗型車両は、上述した第1〜第4いずれか記載の本発明に係る小型車両用のVベルト式無段変速機において、前記ケースの壁部に段差部を形成するとともに、この段差部外側にケースカバーを装着し、これら段差部とケースカバーとにより形成された内部空間に前記電動モータを配設した構成の本Vベルト式無段変速機を備えた構成としてある。
好ましくは、上述した第1〜第3いずれか記載の本発明に係る鞍乗型車両において、前記Vベルト式無段変速機のケースカバーを、車体カバーから外部に露出させた構成としてもよい。
本発明に係る小型車両用のVベルト式無段変速機、及び鞍乗型車両では、ケースの外側における空気の流路中に電動モータを配設してある。これにより、ケース内に収容された動力源等の発熱源から電動モータを回避させるとともに、流動する空気によって電動モータを積極的に冷却することができる。
また、本発明に係る小型車両用のVベルト式無段変速機、及び鞍乗型車両では、ケース外側のプライマリ軸方向一側面を動力源に隣接させ、ケース外側のプライマリ軸方向他側面における、プライマリシーブ又はセカンダリシーブのいずれかの固定フランジに隣接する部位に電動モータを配設してある。これにより、発熱源である動力源と電動モータとを、互いにプライマリ軸方向の反対側に位置させることができ、電動モータに対する熱の影響をより減少させることができる。なお、溝幅調節機構が存在しない固定フランジに隣接する部位に電動モータを配設してあるので、ケース外側における電動モータの配設スペースを確保しやすく、この電動モータをコンパクトに配設することができる。
さらに、溝幅調節機構を構成する可動フランジ調整部をプライマリ軸上に同軸に設け、この可動フランジ調整部の大径歯車の径方向外側に、同じく溝幅調節機構を構成する減速部の小径歯車及び前記電動モータを配設した場合は、溝幅調整機構を前記径方向に小型化することができるとともに、この溝幅調整機構のプライマリ軸方向他端側への突出量を減少させることもできる。
これに加え、電動モータを、その出力軸がプライマリ軸と交差するようにケース外側に配設した場合は、電動モータの外形が縦長であっても、ケース外側に突出させることなく、よりコンパクトに配設することができる。
また、プライマリシーブ及びセカンダリシーブを収容するケースを、動力源の一部を構成するケースと一体成形した場合は、部品点数を減少させてパワーユニットの構成の簡単化を図ることができる。
さらに、電動モータを、ケース外側に装着したケースカバーにより覆った場合は、このケースカバーにより、電動モータの保護とメンテナンス性の向上を両立させることができる。
これに加え、ケースの壁部に段差部を形成するとともに、この段差部外側にケースカバーを装着し、これら段差部とケースカバーとにより形成された内部空間に電動モータを配設した場合は、電動モータをよりコンパクトに設置することができる。なお、ケースカバー内に空気の流路を形成した場合は、電動モータを積極的に冷却することもできる。
一方、本発明に係る小型車両用の鞍乗型車両において、Vベルト式無段変速機のケースカバーを、車体カバーから外部に露出させた場合は、このケースカバー内の吸気及び排気が良好となり、電動モータを積極的に冷却することもできる。また、容易にケースカバーを取り外して電動モータのメンテナンスを行うこともできる。
本発明の一実施形態に係る鞍乗型車両を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る小型車両用のVベルト式無段変速機を含むパワーユニットを示す水平断面図である。 本Vベルト式無段変速機のケースカバーを外した状態を示す上記パワーユニットの正面図である。 本Vベルト式無段変速機を含む上記パワーユニットの要部分解斜視図である。 本Vベルト式無段変速機を示す図2の部分拡大断面図である。 本Vベルト式無段変速機を示す図5の部分拡大断面図である。
符号の説明
3 クランクケース
100 Vベルト式無段変速機
101 プライマリ軸
103 収容部
105 ケース
107 ケースカバー
110 側方開口部(開口部)
111 固定フランジ
112 可動フランジ
113 プライマリシーブ
121 固定フランジ
122 可動フランジ
123 セカンダリシーブ
131 Vベルト
140 電動モータ
141 溝幅調節機構
143 ベベルギヤ(減速部)
144 リングギヤ(減速部、小径歯車)
145 可動フランジ調整部
162 往復歯車(大径歯車)
200 自動遠心クラッチ
300 減速機
400 車軸
500 鞍乗型車両(スクータ型自動二輪車)
550 車体カバー
E エンジン(動力源)
P パワーユニット
Wf 前輪
Wr 後輪(駆動輪)
以下、本発明の一実施形態に係る小型車両用のVベルト式無段変速機、及び鞍乗型車両について、図面を参照しつつ説明する。まず、鞍乗型車両の全体構造について、図1を参照しつつ概説する。図1は本発明の一実施形態に係る鞍乗型車両を示す側面図である。
同図において、鞍乗型車両(スクータ型自動二輪車)500の車体前方上部には、図示しないヘッドパイプが位置しており、このヘッドパイプ内には、図示しないステアリング軸が回動自在に挿通してある。そして、このステアリング軸の上端にはハンドル510が取り付けてあり、前記ステアリング軸の下端にはフロントフォーク511が取り付けてある。このフロントフォーク511の下端部には前輪Wfが回転自在に軸支してある。
また、車体前部を樹脂製のフロントカバー520によって覆ってあり、このフロントカバー520の後半部は、同じく樹脂製のレッグシールド521を構成している。さらに、ハンドル510の後方にはタンデム型のシート530が配置してあり、このシート530の後部を囲むようにグラブバー531が取り付けてある。
さらに、シート530とハンドル510との間における下方には、低床式の足載せ部540が設けてある。この足載せ部540の後方であってシート530の下方には、パワーユニットPが内蔵してある。後述するが、このパワーユニットPは、駆動源としてのエンジンEとVベルト式自動変速機100及び減速機300をケースに内蔵した構成となっている(図2参照)。パワーユニットPは、その大部分が樹脂製の車体カバー550によって覆われている。本実施形態では、Vベルト式無段変速機100のケースカバー107及び化粧ケース106を、車体カバー550から外部に露出させた構成としてある。
そして、パワーユニットPの後端には、後輪Wrが回動自在に支持してあるとともに、エンジンEから延びる図示しない排気管に接続された消音器560が位置している。また、図示しないが、車体カバー550内におけるシート530直下の部位は、上面が開口する図示しない収納ボックスが内蔵してある。この収納ボックスはシート530の全長に亘って長く延びて大容量が確保されており、図示しないヘルメット等の収納が可能となっている。
次に、上述したパワーユニットPについて、図2〜4を参照しつつ詳細に説明する。図2は本発明の一実施形態に係る小型車両用のVベルト式無段変速機を含むパワーユニットを示す水平断面図である。図3は本Vベルト式無段変速機のケースカバーを外した状態を示す上記パワーユニットの正面図である。図4は本Vベルト式無段変速機を含む上記パワーユニットの要部分解斜視図である。
図2及び図3に示すパワーユニットPは、例えば、上述した図1に示すスクータ型自動二輪車等の小型車両に搭載されるものである。このパワーユニットPは、動力源であるエンジンEのトルクを、本実施形態に係るVベルト式無段変速機(以下、単に無段変速機という場合もある)100、自動遠心クラッチ200及び歯車列による減速機300を介して、駆動輪である後輪Wrの車軸400に伝達する。
エンジンEは、主として、クランクケース3、複数のピストン7,7…、シリンダブロック15、シリンダヘッド17及びヘッドカバー21を備えた構成となっている。クランクケース3には、クランクシャフト1が回転自在に支持してあり、このクランクシャフト1にコンロッド5を介して各ピストン7が連結してある。シリンダブロック15は、クランクケース3の上部に接合してあり、各ピストン7が摺動する複数のシリンダ(燃焼室)11,11…を有している。シリンダヘッド17は、シリンダブロック15の上部に接合してあり、各シリンダ11への吸気及び排気を行うためのバルブVや点火プラグ13が装着してある。ヘッドカバー21は、シリンダヘッド17の上部に組み付けたカムシャフト19を覆うヘッドカバー21を備えている。
本実施形態のエンジンEは、クランクシャフト1の軸線を車体幅方向に向けて装備した構成としてあるこのクランクシャフト1の一端(図2中の左端、以下同じ)にはフライホイール25が装備してあり、このフライホイール25の内部には発電機27が取り付けてある。この発電機27は、クランクシャフト1の回転により発電し、車両に搭載されている電気部品への給電及び車載バッテリーへの充電を行う。
一方、前記クランクシャフト1の他端(図2中の右端、以下同じ)には、エンジンEのトルクが入力される無段変速機100のプライマリ軸101が連続している。クランクケース3のクランクシャフト1ないしプライマリ軸101の軸方向一側面(図2中の左側面、以下同じ)には、フライホイール25及び発電機27を外側から覆う左側ケースカバー33が取り付けてある。クランクケース3のクランクシャフト1ないしプライマリ軸101の軸方向他側面(図2中の右側面、以下同じ)には、後述する無段変速機100の収容部103を区画形成するケース105が位置している。このケース105のプライマリ軸101の軸方向他側面には、側方開口部110が形成してあり、この側方開口部(開口部)110を含むケース105の外側をケースカバー107によって覆ってある(図2中の一点鎖線、図4参照)。
無段変速機100の収容部103内は、クランクケース3内の潤滑油の飛沫が浸入しないように、クランクケース3の側面に取り付けたインナーカバー108によってクランクケース3側と区画してある。また、収容部103を区画形成するためのケース105とクランクケース3との接合面間に、図4に示すパッキン109を介在させることにより、この接合面間から外部の異物が収容部103内に侵入することを防止している。
本実施形態の無段変速機100は、図2及び図4に示すように、プライマリシーブ113、セカンダリシーブ123、Vベルト131、溝幅調節機構141、前記ケース105及びケースカバー107を備えた構成としてある。プライマリシーブ113は、プライマリ軸101上に配設してあり、相互間にベルト巻回用のV溝を形成する固定フランジ111及び可動フランジ112からなっている。セカンダリシーブ123は、プライマリ軸101と平行な後輪Wrへの出力を取り出すセカンダリ軸120上に配設してあり、相互間にベルト巻回用のV溝を形成する固定フランジ121及び可動フランジ122からなっている。Vベルト131は、プライマリシーブ113及びセカンダリシーブ123のV溝に巻き掛けられ、両シーブ113,123間で回転動力を伝達する。溝幅調節機構141は、電動モータ140によりプライマリシーブ113の可動フランジ112に任意の移動推力を付与することでプライマリシーブ113及びセカンダリシーブ123の溝幅を調節する。この溝幅調節機構141の詳細については後述する。ケース105は、上述のように、プライマリシーブ113及びセカンダリシーブ123を収容部103に収容・保持している。ケースカバー107は、ケース105の側方開口部110周辺を覆っている。
プライマリシーブ113では、プライマリ軸101の軸方向一側(図2中の左側、以下同じ)に固定フランジ111を配置し、前記軸方向他側(図2中の右側、以下同じ)に可動フランジ112を配置してある。この可動フランジ112は、固定フランジ111との間で溝幅の可変可能なV溝を形成すべく、固定フランジ111に対向してプライマリ軸101の軸方向に移動可能に取り付けてある。また、可動フランジ112は、プライマリ軸101に対して相対回転ができないように、スプラインやキーを介して、プライマリ軸101に装着してある。この可動フランジ112の取付構造については、後述する溝幅調節機構141の説明に含めて、図5及び図6を参照しつつ詳述する。
セカンダリシーブ123では、プライマリシーブ113とは逆に、セカンダリ軸120の軸方向他側に固定フランジ121を配置し、前記軸方向一側に可動フランジ122を配置してある。プライマリシーブ113と同様に、この可動フランジ122は、固定フランジ121との間で溝幅の可変可能なV溝を形成すべく、固定フランジ121に対向してセカンダリ軸120の軸方向に移動可能に取り付けてある。また、可動フランジ122は、セカンダリ軸120に対して相対回転ができないように、スプラインやキーを介して、セカンダリ軸120に装着してある。さらに、セカンダリシーブ123には、可動フランジ122を固定フランジ121側に押圧付勢するシーブ付勢ばね146が設けてある。
なお、プライマリシーブ113及びセカンダリシーブ123の動作説明の便宜上、図2では、各可動フランジ112,122の回転軸を中心とした半分をV溝の幅が広い状態、他の半分をV溝の幅が狭い状態に図示している。実際は、各可動フランジ112,122とも一体の円盤状部材であり、その全体が軸上の同一方向に進退するようになっている(後述する図5及び図6も同様)。
ここで、本実施形態における溝幅調節機構141のより具体的な構成について、図5及び図6を参照しつつ説明する。図5は本Vベルト式無段変速機を示す図2の部分拡大断面図である。図6は本Vベルト式無段変速機を示す図5の部分拡大断面図である。
図5において、溝幅調節機構141は、駆動源である電動モータ140と、この電動モータ140の回転を減速して伝達する減速部としてのベベルギヤ143及びリングギヤ(小径歯車)144と、リングギヤ144を介して回転力を受けて、プライマリシーブ113の可動フランジ112を軸方向に変位させる可動フランジ調整部145とで構成してある。
可動フランジ調整部145は、電動モータ140の回転を、プライマリ軸101と同軸の送りネジ機構160によってプライマリ軸101方向の力に変換し、この力をプライマリシーブ113の可動フランジ112に対する移動推力として付与する構成となっている。また、プライマリシーブ113には、可動フランジ112を固定フランジ111側に押圧付勢するシーブ付勢ばね148が設けてある。このシーブ付勢ばね148は、プライマリシーブ113の可動フランジ112の背面に位置して可動フランジ112をプライマリシーブ113の溝幅が狭まる方向に付勢している。そして、可動フランジ調整部145の送りネジ機構160は、シーブ付勢ばね148の外周側で、且つ前記プライマリ軸101の軸方向に重なる位置に配置してある。
図6を参照しつつ、さらに具体的に述べると、プライマリシーブ113の固定フランジ111は、プライマリ軸101にスプライン嵌合した後、軸方向に移動しないようにナット171を締め付けることによって、プライマリ軸101と一体回転可能に固定してある。一方、プライマリシーブ113の可動フランジ112は、その背面側内周部にネジ固定された円筒状のスリーブ147を介して、プライマリ軸101上に軸方向にスライド自在で、且つプライマリ軸101と一体回転可能に配置してある。すなわち、プライマリ軸101の外周面に形成した滑りキー101aを、スリーブ147の内周面に形成したキー溝147aに挿入することにより、このスリーブ147がプライマリ軸101の軸方向にスライド自在、且つ一体回転可能となっている。
可動フランジ112を固定した側のスリーブ147の外周には、軸受172を介して往復歯車(大径歯車)162が固定してあり、この往復歯車162と可動フランジ112とは相対回転可能で、且つ軸方向に一体に移動するように構成してある。この往復歯車162には、減速部としてのベベルギヤ143及びリングギヤ144を介して、電動モータ140の回転が伝達される(図5参照)。
そして、円筒状の送りガイド161は、プライマリ軸101の軸端に装着したスプリング受部材163のスリーブ163aを介して、プライマリ軸101を回転支持する軸受172により、プライマリ軸101に対して軸方向に固定してある。また、送りガイド161の端部は、プライマリシーブ113及びセカンダリシーブ123を収容保持しているケース105(図5参照)により、プライマリ軸101の回転方向に回り止めしてある。
この送りガイド161は、プライマリ軸101の軸線に対して同軸に配設してあり、この送りガイド161の外周面に形成した雄ネジ161aと、この雄ネジ161aと螺合する雌ネジ162aを内周面に形成した前記往復歯車162とで、送りネジ機構160を構成している。この送りネジ機構160は、前記減速部としてのベベルギヤ143及びリングギヤ144(図5参照)を介して、往復歯車162が受ける電動モータ140の回転量に応じ、この往復歯車162をプライマリ軸101に沿って軸方向に進退(螺進)させる構成となっている。
また、本実施形態のケース105には、図5に示すように、可動フランジ調整部145の送りネジ機構160における往復歯車162の軸方向移動を案内する円筒状ガイド部材164が、スライドガイド機構として圧入固定してある。この円筒状ガイド部材164は、往復歯車162の円筒状の摺動外周部に摺接してこれを支持することで、可動フランジ112の軸方向移動時の倒れ防止機構を構成しており、剛性の高いケース105に一体的に固定してある。これにより、可動フランジ112の倒れ防止機能を確保しつつ、電動モータ140の回転トルクを効率よく軸方向の移動推力に変換できるとともに、倒れ防止機構に必要な構成部品を最小限とすることができ、無段変速機100の低重量化及びコンパクト化が可能となる。
さらに、円筒状ガイド部材164の一部を、プライマリ軸101の軸端よりも軸方向他側(図5の右側、すなわち車両外側)に延設してある。このように、無段変速機100の車幅方向で最も広い部分であるケース105の最突出部内壁に、円筒状ガイド部材164を一体的に固定したことで、プライマリ軸101の軸端よりも車両外側までガイド部を延長することができ、ケース105の幅及びプライマリ軸101の全長を伸ばすことなく、可動フランジ112の充分な倒れ防止機能を確保することができる。
そして、往復歯車162と軸受172が軸方向に移動すると、それによりスリーブ147と一体化された可動フランジ112も移動して、プライマリシーブ113の溝幅が変化するようになっており、往復歯車162の回転量に応じて可動フランジ112をプライマリ軸101の軸方向に変位させ、プライマリシーブ113における溝幅を任意に調節することができる。なお、雄ネジ161aと雌ネジ162aには、台形ネジを用いている。
また、プライマリ軸101の先端に装着したスプリング受部材163と、スリーブ147の座面147bとの間には、プライマリ軸101の軸線に対して同軸にシーブ付勢ばね148が介装してあり、可動フランジ112を、プライマリシーブ113の溝幅を狭める方向に付勢している。このシーブ付勢ばね148は、送りガイド161と往復歯車162とで構成した送りネジ機構160の内周側に位置しており、しかもこの送りネジ機構160とプライマリ軸101の軸方向に重なる位置に配置してある。
さらに、プライマリシーブ113の可動フランジ112と、可動フランジ調整部145の送りネジ機構160との間に介装した軸受172は、前記シーブ付勢ばね148の外周側で且つプライマリ軸101の軸方向に重なる位置に配置してあるとともに、送りネジ機構160と並んで配置してある。
送りネジ機構160で生じる可動フランジ112に対する移動推力の反力は、送りガイド161から軸受172を経由し、プライマリ軸101の軸端に螺着した固定ナット174で受けている。また、シーブ付勢ばね148で発生する補助移動推力の反力も、スプリング受部材163を経て、固定ナット174で受けている。これにより、可動フランジ112に対する移動推力及びその反力は、全てプライマリ軸101内で収支されることとなり、ケース105及びエンジンE(図2及び図3参照)に余分な応力を発生しない。すなわち、可動フランジ調整部145の推力がプライマリ軸101内で収支されるので、ケース105及びクランクケース3(図2及び図3参照)には、可動フランジ調整部145の推力を受ける軸受等の強度補強が必要ない。
次に、上述した溝幅調節機構141による無段変速機100の変速比の変更動作について説明する。電動モータ140の回転は、減速部であるベベルギヤ143及びリングギヤ144を介して、送りネジ機構160の往復歯車162に伝達される。すると、この往復歯車162が、電動モータ140の回転量に応じて、送りガイド161に沿ってプライマリ軸101上を軸方向に進退する。これにより、この往復歯車162に連結したスリーブ147が、シーブ付勢ばね148を伸縮させつつプライマリ軸101上を軸方向に進退し、このスリーブ147に連結した可動フランジ112が変位して、プライマリシーブ113の溝幅が広狭変更される。
例えば、電動モータ140を正転駆動したときは、可動フランジ112が図2の矢印D方向に変位してプライマリシーブ113の溝幅が狭くなり、電動モータ140を逆転駆動したときは、可動フランジ112が図2中の矢印Dと逆方向に変位してプライマリシーブ113における溝幅が広くなる。
電動モータ140を正転駆動によって、プライマリシーブ113の溝幅が狭くなると、プライマリシーブ113のVベルト131の巻回径が大きくなる。これにより、Vベルト131に、可動フランジ112側に引っ張られる張力が作用し、この張力を受けたセカンダリシーブ123の可動フランジ122が、シーブ付勢ばね146の付勢力に抗して固定フランジ121から離れる方向に変位する。この結果、セカンダリシーブ123が溝幅を広げた状態に変化して、セカンダリシーブ123のVベルト131の巻回径が小さくなる。このように、プライマリシーブ113の溝幅が狭くなり、これに連動してセカンダリシーブ123の溝幅が広くなった場合は、無段変速機100の変速比が大きくなる。
一方、電動モータ140の逆転駆動によって、プライマリシーブ113の溝幅が広くなると、プライマリシーブ113のVベルト131の巻回径が減少する。これにより、セカンダリシーブ123の可動フランジ122に作用する張力が減少し、この可動フランジ122が、シーブ付勢ばね146の付勢力によって固定フランジ121側に押し戻される。これにより、セカンダリシーブ123の溝幅が狭くなり、Vベルト131の巻回径が大きくなる。このように、プライマリシーブ113の溝幅が広くなり、これに連動してセカンダリシーブ123の溝幅が狭くなった場合は、無段変速機100の変速比が小さくなる。
なお、可動フランジ調整部145の電動モータ140は、図示しない制御装置によって動作制御されている。この制御装置は、クランクシャフト1の回転数(無段変速機100の入力回転数)、セカンダリ軸120の回転数(変速機の出力回転数)、アクセル開度、走行速度等をセンサにより検出し、これらセンサの検出値に基づいて車両の運転状況や走行状態を検知し、検知した運転状況や走行状態に応じて、電動モータ140の回転を制御して最適な変速比に調整している。すなわち、電動モータ140の回転を車両の運転状況や走行状態に応じて制御することで、プライマリシーブ113の溝幅を変更することで変速比を任意の値にすることができ、鞍乗型車両500(図1参照)の運転状況や走行状態に応じた変速比制御が可能である。
ここで、本実施形態では、図2及び図5に示すように、セカンダリシーブ123の固定フランジ121及び可動フランジ122に、それぞれ吸気及び排気用の攪拌羽根125を一体形成してある。そして、ケース105のセカンダリ軸120方向他側面(図2及び図5中の右側面)には、固定フランジ121と対向する吸気用の側方開口部110が形成してあり、この側方開口部110に臨むようにして、ケース105上に電動モータ140が配設してある。すなわち、この電動モータ140は、ケース105の外側における空気の流路中に位置している。
また、本実施形態では、ケース105の前記他側面におけるセカンダリシーブ123側を、プライマリーシーブ113側よりも低くした段差部105aとし、この段差部105aに前記側方開口部110を形成するとともに、電動モータ140を配設している。さらに、本実施形態では、図4に示すように、ケース105の段差部105a外側に前記ケースカバー107を装着してある。このケースカバー107は、ケース105上に配設した電動モータ140の外側を覆うと同時に、冷却用の外気を収容部103(図2参照)に吸気するための内部空間を区画形成している。このケースカバー107により形成された内部空間には、吸入した外気から異物を除去するためのエアクリーナー151が収納してある。
これに加え、ケースカバー107には、セカンダリシーブ123側への吸気用の開口107aが形成してあり、このケースカバー107の外側に装着される化粧カバー106の凹部106aとともに、冷却用の外気を収容部103に吸気するための吸入口を構成している。
図2に示すように、セカンダリ軸120の軸方向一側には、前記自動遠心クラッチ200が装備してある。この自動遠心クラッチ200は、セカンダリ軸120の回転数が所定以上になると、複数のクラッチ板を互いに圧接させて出力ギヤ203を回転させ、減速機300側に動力を伝達する。
この減速機300は、主として、第1の減速ギヤ301を備えた第1減速軸303、第2及び第3減速軸313,323及びチェーン321,331を備えた構成となっている。第1の減速ギヤ301は、前記出力ギヤ203と噛合して第1減速軸303に動力を伝達する。第1減速軸303に伝達された動力は、歯車列を介して第2減速軸313に伝達され、この第2減速軸313からチェーン321を介して第3減速軸323に動力が伝達される。この第3減速軸323に伝達された動力は、チェーン331を介して車軸400の車両歯車401に伝達される。このような減速機300により、出力ギヤ203の回転を、所定の減速比に減速して車軸400に伝達している。
以上説明したように、本実施形態に係る小型車両用のVベルト式無段変速機100、及び鞍乗型車両500では、ケース105の外側における空気の流路中に電動モータ140を配設してある。これにより、ケース105内に収容されたエンジンEの発熱から電動モータ140を回避させるとともに、流動する空気によって電動モータ140を積極的に冷却することができる。
また、本実施形態に係る小型車両用のVベルト式無段変速機100、及び鞍乗型車両500では、ケース105外側のプライマリ軸101方向一側面をエンジンEに隣接させている。これと同時に、ケース105外側のプライマリ軸101方向他側面におけるセカンダリシーブ123の固定フランジ121の他側の部位に電動モータ140を配設してある。これにより、発熱源であるエンジンEと電動モータ140とを、互いにプライマリ軸101方向の反対側に位置させることができ、電動モータ140に対する熱の直接放射を防止することができる。この結果、パワーユニットPの発熱による影響が減少し、電動モータ140の昇温が減少する。なお、溝幅調節機構141が存在しない固定フランジ121の他側の部位に電動モータ140を配設してあるので、ケース105外側における電動モータ140の設置スペースが確保しやすく、この電動モータ140をコンパクトに設置することができる。
さらに、溝幅調節機構141を構成する可動フランジ調整部145をプライマリ軸101上に同軸に設け、この可動フランジ調整部145の往復歯車162の径方向外側に、同じく溝幅調節機構141を構成する減速部のリングギア144及び電動モータ140を配設したので、溝幅調整機構141を前記径方向に小型化することができるとともに、この溝幅調整機構141のプライマリ軸101方向他端側への突出量を減少させることもできる。
これに加え、電動モータ140を、ケース105外側に装着したケースカバー107により覆った場合は、ケースカバー107を取り外すだけで簡単に露出状態にすることができるので、電動モータ140の保護とメンテナンス性の向上を両立させることができる。また、ケース105の壁部に段差部105aを形成するとともに、この段差部105a外側にケースカバー107を装着し、これら段差部105aとケースカバー107とにより形成された内部空間に電動モータ140を配設した場合は、電動モータ140をよりコンパクトに配設することができる。
さらに、ケースカバー107内に空気の流路を形成しているので、電動モータ140を積極的に冷却することができる。すなわち、ケースカバー107に吸気用の開口107aを設けてあるので、ケース105の収容部103内への吸気が電動モータ140の周囲を流れるので、この電動モータ140自体の発熱を効率よく冷却することができる。これにより、溝幅調節機構141の電動モータ140に要求される耐熱性能を抑えてコスト低減を図ることができる。なお、電動モータ140をケースカバー107によって覆っているので、この電動モータ140に要求される防水性能等を抑えて、コストの軽減を図ることもできる。
これに加え、電動モータ140を、その出力軸がプライマリ軸113と直交するようにケース105外側に配設したことにより、電動モータ140の外形が縦長であっても、ケース105外側に突出させることなくコンパクトに配設することができる。これにより、パワーユニットPの幅寸法の増大を抑えて、車体側方への突出寸法を抑えることができる。
一方、本実施形態に係る小型車両用の鞍乗型車両500において、Vベルト式無段変速機100のケースカバー107を、車体カバー550から外部に露出させているので、このケースカバー107内の吸気及び排気が良好となり、電動モータ140を積極的に冷却することもできる。また、容易にケースカバー107を取り外して電動モータ140のメンテナンスを行うこともできる。
なお、本発明の小型車両用のVベルト式無段変速機、及び鞍乗型車両は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明に係る小型車両用用のVベルト式無段変速機におけるプライマリ軸、セカンダリ軸、プライマリシーブ、セカンダリシーブ、Vベルト、溝幅調節機構、ケース、ケースカバー、電動モータ及び吸排気用の開口等の構成は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の形態を採ることができる。
例えば、上記実施形態においては、電動モータ140を、ケース105外側におけるセカンダリシーブ123の隣りにに配設し、これをケースカバー107で覆う構成としたが、電動モータ140を、ケース105外側におけるプライマリシーブ113の隣りに配設し、これをケースカバー107で覆う構成としてもよい。
また、プライマリシーブ113及びセカンダリシーブ123を収容するケース105を、エンジンEの一部を構成するクランクケース3と別体としたが、これに限らず、ケース105をクランクケース3と一体成形して部品点数の減少を図り、パワーユニットPの構成の簡単化を図ることができる。
本発明の小型車両用のVベルト式無段変速機の適用の対象となる小型車両は、上記実施形態の如きスクータ型自動二輪車に限定されるものではなく、例えば、二輪又は三輪の電動機付き自転車(モータバイク)、スクータ型以外の自動二輪車、四輪バギー(全地形型車両)、スノーモービル等の鞍乗型車両に適用することもできる。
また、上記実施形態では、駆動源としてエンジンEを備えたパワーユニットPに本発明の小型車両用のVベルト式無段変速機100を適用した場合について説明したが、これに限定されず、駆動源として電気モータを備えたパワーユニットPに本発明の小型車両用のVベルト式無段変速機100を適用することも可能である。
さらに、上記実施形態では、ケース105内への吸気路を形成する側方開口部110の近傍に電気モータ140を配設して冷却する構成としたが、これに限定されるものではなく、例えば、ケース105外へ排気を行うためのダクト又はパイプといった排気路内に電気モータ140を配設して冷却してもよい。

Claims (14)

  1. 動力源側からのトルクが入力されるプライマリ軸に設けられ、溝幅の変更可能なベルト巻き掛け用のV溝を形成するプライマリシーブと、
    前記トルクを駆動輪側へ出力するセカンダリ軸に設けられ、溝幅の変更可能なベルト巻き掛け用のV溝を形成するセカンダリシーブと、
    これらプライマリシーブ及びセカンダリシーブの各V溝に巻き掛けられたVベルトと、
    前記プライマリシーブのV溝の溝幅調整機構を駆動させるための電動モータと、
    前記プライマリシーブ及びセカンダリシーブを収容するケースとを備え、
    前記ケースに開口部を設けてケース内外の空気の吸気及び排気を可能とするとともに、前記ケースの外側における前記空気の流路中に前記電動モータを配設したことを特徴とする小型車両用のVベルト式無段変速機。
  2. 動力源側からトルクが入力されるプライマリ軸に設けられ、溝幅の変更可能なベルト巻き掛け用のV溝を形成するプライマリシーブと、
    前記トルクを駆動輪側へ出力するセカンダリ軸に設けられ、溝幅の変更可能なベルト巻き掛け用のV溝を形成するセカンダリシーブと、
    これらプライマリシーブ及びセカンダリシーブの各V溝に巻き掛けられたVベルトと、
    前記プライマリシーブのV溝の溝幅調整機構を駆動させるための電動モータと、
    前記プライマリシーブ及びセカンダリシーブを収容するケースとを備え、
    前記プライマリシーブ及びセカンダリシーブが、互いに接離可能に対向して前記V溝を形成する一対の可動フランジと固定フランジとを有し、
    前記ケース外側のプライマリ軸方向一側面を前記動力源に隣接させ、前記ケース外側のプライマリ軸方向他側面における、前記プライマリシーブ又はセカンダリシーブのいずれかの固定フランジに隣接する部位に前記電動モータを配設したことを特徴とする小型車両用のVベルト式無段変速機。
  3. 前記プライマリシーブ及びセカンダリシーブが、互いに接離可能に対向して前記V溝を形成する一対の可動フランジと固定フランジとを有し、
    前記ケース外側のプライマリ軸方向一側面を前記動力源に隣接させ、前記ケース外側のプライマリ軸方向他側面における、前記プライマリシーブ又はセカンダリシーブのいずれかの固定フランジに隣接する部位に前記電動モータを配置したことを特徴とする請求項1記載の小型車両用のVベルト式無段変速機。
  4. 前記プライマリシーブの固定フランジを前記ケース内のプライマリ軸方向一側に配置するとともに、前記プライマリシーブの可動フランジを前記ケース内のプライマリ軸方向他側に配置し、
    前記セカンダリシーブの可動フランジを前記ケース内のセカンダリ軸方向一側に配置するとともに、前記セカンダリシーブの固定フランジを前記ケース内のセカンダリ軸方向他側に配置し、
    前記ケース外側のプライマリ軸方向一側面を前記動力源に隣接させ、前記ケース外側のプライマリ軸方向他側面における、前記セカンダリシーブの固定フランジに隣接する部位に、少なくとも前記電動モータの一部が位置するように配置したことを特徴とする請求項2又は3記載の小型車両用のVベルト式無段変速機。
  5. 動力源側からトルクが入力されるプライマリ軸に設けられ、溝幅の変更可能なベルト巻き掛け用のV溝を形成するプライマリシーブと、
    前記トルクを駆動輪側へ出力するセカンダリ軸に設けられ、溝幅の変更可能なベルト巻き掛け用のV溝を形成するセカンダリシーブと、
    これらプライマリシーブ及びセカンダリシーブの各V溝に巻き掛けられたVベルトと、
    前記プライマリシーブのV溝の溝幅調整機構を駆動させるための電動モータと、
    前記プライマリシーブ及びセカンダリシーブを収容するケースとを備え、
    前記プライマリシーブ及びセカンダリシーブが、互いに接離可能に対向して前記V溝を形成する一対の可動フランジと固定フランジとを有し、
    前記溝幅調整機構が、前記プライマリシーブの可動フランジを軸方向に移動させる可動フランジ調整部と、前記電動モータの回転を減速して前記可動フランジ調整部へ伝達する減速部とを有し、
    前記可動フランジ調整部が、前記プライマリ軸を中心に回転する大径歯車を有するとともに、前記減速部が、この大径歯車に直接又は間接的に前記電動モータの回転を伝達する小径歯車を有し、
    前記プライマリ軸の一端部を前記動力源に接続するとともに、このプライマリ軸の一端側に前記固定フランジを、他端側に前記可動フランジを配置し、
    前記プライマリ軸上の可動フランジよりも他端側に前記可動フランジ調整部を同軸に設けるとともに、この可動フランジ調整部の前記大径歯車の径方向外側に、前記減速部の小径歯車及び前記電動モータを配設したことを特徴とする小型車両用のVベルト式無段変速機。
  6. 前記電動モータを、その出力軸が前記プライマリ軸と交差するように前記ケース外側に配設したことを特徴とする請求項1,2,3又は5いずれか記載の小型車両用のVベルト式無段変速機。
  7. 前記プライマリシーブ及びセカンダリシーブを収容する前記ケースを、前記動力源の一部を構成するケースと一体成形したことを特徴とする請求項1,2,3又は5いずれか記載の小型車両用のVベルト式無段変速機。
  8. 前記電動モータを、前記ケース外側に装着したケースカバーにより覆ったことを特徴とする請求項1,2,3又は5いずれか記載の小型車両用のVベルト式無段変速機。
  9. 前記ケースの壁部に段差部を形成するとともに、この段差部外側にケースカバーを装着し、これら段差部とケースカバーとにより形成された内部空間に前記電動モータを配設したことを特徴とする請求項1,2,3又は5いずれか記載の小型車両用のVベルト式無段変速機。
  10. 請求項1,2,3又は5いずれか記載の小型車両用のVベルト式無段変速機を備えたことを特徴とする鞍乗型車両。
  11. 請求項8記載の小型車両用のVベルト式無段変速機を備えたことを特徴とする鞍乗型車両。
  12. 請求項9記載の小型車両用のVベルト式無段変速機を備えたことを特徴とする鞍乗型車両。
  13. 前記Vベルト式無段変速機のケースカバーを、車体カバーから外部に露出させたことを特徴とする請求項11記載の鞍乗型車両。
  14. 前記Vベルト式無段変速機のケースカバーを、車体カバーから外部に露出させたことを特徴とする請求項12記載の鞍乗型車両。
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