JP2004257458A

JP2004257458A - ベルト式無段変速機

Info

Publication number: JP2004257458A
Application number: JP2003047914A
Authority: JP
Inventors: Kyoichi Takahashi; 強一高橋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】クラッチ機構をドライブ側に配置し、クラッチ機構と変速装置を一体構成して操縦安定性を向上させ、さらに、プーリにトルクカム機構を装着して、減速時に確実にエンジンブレーキを発生させるベルト式無段変速機を提供する。
【解決手段】ベルト式無段変速機において、クラッチ当接側のプーリに回転軸上をスライドするトルクカム機構を配設し、そのトルクカム機構は、車両走行時にスロットルを戻した時に、前記ドライブプーリのトルクカムが車輪からのトルク入力により、回転軸上をプーリ離反方向にスライドする構成とし、そのプーリ間が離反方向にスライドすることにより、シフトダウンが行なわれてエンジンブレーキ効果を得る。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスクーター等の車両に適用するベルト式無段変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スクーター等の車両はＶベルト無段変速機を備え、エンジン回転をコントロールするのみで、車の速度を調節することができるようになっている。
この無段変速機は、例えば、図１３に示すように、エンジンの出力軸７０には、二枚のドライブプーリ７１が取付けてある、ドライブプーリ７１の一方は、軸方向に可動する遠心ローラ７２を取付けてある。
【０００３】
一方、ドリブンプーリに取付けた二枚のプーリ７３の一方は、バネ７４で、二枚のプーリの間隔を狭める方向に付勢させるようにしてある。そして、ドライブプーリ７１とドリブンプーリ７３の間に、Ｖベルト７５を巻掛けるようにしてある。
ドリブンプーリ７３は、アイドリングから一定回転まで回転が上昇すると自動的に接続する遠心クラッチ７６を備え、歯車変速機７７を介し、車輪に連結されている。
【０００４】
ドライブプーリ７１が回転を始めると、二枚のドライブプーリ７１間隔が広くて、Ｖベルト７５の巻掛け径が小さくなり、一方、二枚のドリブンプーリ７３はバネで押されて間隔が狭くて、Ｖベルトの巻掛け径が大きくなった状態で、低速で、車輪に回転が伝わる。
ドライブプーリ７１の回転が上昇するのに伴って、遠心ローラ７２が広がって、二枚のドライブプーリ７１の間隔が狭くなり、これにより、Ｖベルト７５の巻掛け径が大きくなると共に、二枚のドリブンプーリ７３は、バネ７４に抗して間隔が広まって、Ｖベルト７５の巻掛け径が小さくなり、ドリブンプーリ７３の回転が速くなり、車輪の回転も速くなって増速する。
そして、このようなベルト式無段変速機に関する技術として、特開平９−５７１３８号公報記載の技術が知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−５７１３８号公報
【０００６】
前記従来型のベルト式無段変速機の作用を図１４により説明する。
（Ａ）アイドリング時にはドライブプーリ７１は出力軸７０に直結しているため回転している。それに連動して、ベルト７５、ドリブンプーリ７３が回転する。
（Ｂ）回転を上げると、遠心力によりクラッチが継がり、減速機を通じて車輪が回転する。
（Ｃ）中速走行では、遠心ローラ７２の遠心力によって、ドライブプーリ７１の間隔が除々に狭くなり、シフトアップする。
（Ｄ）更に、シフトアップし、高速走行時にスロットルを閉めると、エンジンからのトルクが抜け、車輪の慣性によって、ベルト７５及びプーリ７１、７３が回転し、エンジンブレーキは掛かからず、シフトアップしてしまう。
【０００７】
前記従来型の従来のベルト式無段変速機では図１４（Ｄ）に示すとおり、スロットルを戻した時、ベルト７５からのトルクが抜けてしまい。ドリブンプーリ７３のトルクカムが機能を失い、遠心変速機によりシフトアップしてしまうため、変速比が高くなって、エンジンブレーキが効かないという問題があった。
また、一旦、減速してからの再加速には高速比にシフトアップしているために、加速に適した状態までシフトダウンするのに時間が掛かるという問題があった。
【０００８】
また、従来のベルト式無段変速機ではクラッチ７６がドリブンプーリ７３に取付けてあるため、サスペンションピボットから遠い部分が重くなり、バランスが悪く、操縦性にも悪い影響を与えてしまう。
また、遠心クラッチ７６が円周方向へ作動する構成であるため、クラッチスプリングが劣化して折れてしまいクラッチが直結となってしまう。
【０００９】
また、従来型では遠心クラッチ７６の爆発事故が起きている。但し、レース用にチェーンアップされたスクーターを空吹かしで、１４０００回転まで回すという特殊な状況での事故である。
仮に、高速時の変速比が１対３だとすると、エンジンつまり、ドライブプーリの回転数が１４０００回転のとき、ドリブンプーリ及び遠心クラッチはその３倍の４２０００回転という超高速回転となり、クラッチシューに掛かる莫大な遠心力にクラッチハウジングが耐え切れず破断、クラッチシューがアルミキャスト材のケースを砕いて外へ飛び出すという事故が起きている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は係る従来の問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、クラッチ機構をドライブ側に配置し、クラッチ機構と変速装置を一体構成して操縦安定性を向上させ、さらに、プーリにトルクカム機構を装着して、減速時に確実にエンジンブレーキを発生させるベルト式無段変速機を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための手段として請求項１記載のベルト式無段変速機では、出力軸側に配置され、プーリ間の間隔を離接させて径を調整するドライブプーリと、トランスミッションを介して車輪に連結されたドリブンプーリと、それらプーリ間に巻き掛けられるベルトとによって構成されるベルト式無段変速機において、ドライブプーリの回転軸上の一方側に、プーリの外周に離接するクラッチ板を配設し、そのクラッチ板に遠心ローラを配置し、遠心ローラに作用する遠心力によって、クラッチ板が軸方向にスライドしてドライブプーリに動力が伝達される構成とし、クラッチ板がプーリに接続した後はエンジンの回転上昇によって、さらに、クラッチ板がプーリを押圧し、プーリ間を接近させて変速する構成とし、前記クラッチ当接側のプーリに回転軸上をスライドするトルクカム機構を配設し、そのトルクカム機構は、車両走行時にスロットルを戻した時に、前記ドライブプーリのトルクカムが車輪からのトルク入力により、回転軸上をプーリ離反方向にスライドする構成とし、そのプーリ間が離反方向にスライドすることにより、シフトダウンが行なわれてエンジンブレーキ効果を得る構成とした。
【００１２】
請求項２記載のベルト式無段変速機では、請求項１記載のベルト式無段変速機において、前記トルクカム機構は、回転軸上に螺旋回動可能に装着されたムーバブルフェイス（プーリ）によって構成され、車輪側からのトルク入力により、螺旋回動しながら軸方向へスライドする構成とした。
【００１３】
請求項３記載のベルト式無段変速機では、請求項１又は２記載のベルト式無段変速機において、前記ドリブンプーリにもトルクカム機構を配設し、スロットルを開けたときにはドリブンプーリのトルクカムが作動してスムーズな加速を可能とする。
【００１４】
請求項４記載のベルト式無段変速機では、請求項１、２又は３記載のベルト式無段変速機において、回転軸上をスライドするクラッチ板、及び回転軸上をスライドするプーリのスライド部にベアリングを配設して、回転軸とのスライド抵抗を減少させた。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１はベルト式無段変速機の平面断面図、図２はベルト式無段変速機の平面図、図３はドライブプーリ近傍の断面図、図４はドライブプーリ近傍の平面図、図５はクラッチ機構及び変速装置の分解図、図６はドライブプーリの分解図、図７はドリブンプーリの分解図である。
尚、ドライブプーリのトルクカムの溝は分かり易くするために、軸に対して垂直に描いている。
本発明の一実施の形態に係るベルト式無段変速機は図１〜図２に示すように、エンジン側に連結されるドライブプーリ１と、ドライブプーリ１に離接するクラッチ機構２と、クラッチ機構２内に配置された遠心ローラ３と、クラッチ機構２と一体的に構成された遠心変速機４と、車輪側に連結されドリブンプーリ５と、ドライブプーリ１とドリブンプーリ５との間に掛け渡されるベルト６を主用な構成としている。
【００１６】
前記遠心変速機は図３〜図４に示すように、摩擦材を固着させた浅い円錐型のクラッチフリクションプレート（クラッチ板８）と、遠心力で変速機を動かすための遠心ローラ３を入れたハウジング９をバネ１０で留めて構成している。
出力軸の回転が上がると、クラッチ機構２が回転し、遠心ローラ３が外側へ移動し、クラッチフリクションプレート８をバネ１０に抗してプーリ１ａへ押し付ける。
すると、クラッチ板８との接触によりプーリ１ａが除々に回転し、高速になるに従って、遠心ローラ３がさらに外側へ移動してプーリ１ａをさらに押し付け、プーリ１間の間隔を狭くして高速走行となる。
遠心ローラ３の作用により、クラッチと変速が行なわれるようになっており、クラッチ機構２と遠心変速機４が一体的に構成されている。
【００１７】
クラッチリフレクションプレート８には外歯１１、ハウジング９には内歯のスプラインが刻まれていて動力を伝達しながら、軸方向にスライドできるようになっている。
クラッチリフレクションプレート８には遠心ローラ３の飛び出し防止用の壁と、その壁の補強リブが付けられている。
クラッチリフレクションプレート８とハウジング９を留めているバネ１０は停止時やアイドリング、またはエンジン始動時にクラッチリフレクションプレート８がプーリ１に接触しないようにしている。
遠心変速機を切り離すことによって、独立したドライブプーリ１をベアリングによりフローティング化して出力軸に通す。
このように、出力軸に通したドライブプーリ１の先端にはクラッチ機構２を持った遠心変速機４が固定されている。
【００１８】
ドライブプーリ１はムーバブルドライブフェイス１ａとドライブフェイス１ｂで構成されており、ムーバブルドライブフェイス１ａにはベルトの滑りを抑制し、変速を滑らかにすると同時にベルトからのトルクの入力により変速機の特性を変えるトルクカム用の溝１２が回転方向に対して後傾するように開けられていて、ドライブフェイス１ｂにガイドピン１３を立て、そのガイドピン１３が抜けないようにムーバブルドライブフェイス１ａにカバーを付ける。
前記ガイドピン１３はドライブフェイス１ｂの駆動軸に固定された状態で配置され、そのガイドピン１３と溝１２が斜めにスライド可能となる。すなわち、駆動軸に対してムーバブルドライブフェイス１ａが螺旋回動可能の状態で装着されることになる。
スロットルを戻した時にはエンジンではなく車輪のトルクがベルトを伝ってこのムーバブルドライブフェイス１ａに伝達され、ムーバブルドライブフェイス１ａが螺旋回動してプーリ１間を広げることになる。
【００１９】
次に図７はドリブンプーリの分解図である。
ドリブンプーリ５にもトルクカム機能が備わっておりムーバブルドリブンフェイス５ａには回転方向に対して後傾する溝１５が開けられて、ガイドピン１６に沿ってスライドするように構成されている。また、変速機を低速比に保つためのバネ１７が取付けられている。
構造そのものはドライブプーリ１と同様であるが、内径にベアリングはなく、シャフトが固定されている。
そのシャフトにドライブギアを取り付け、アイドルギア、ファイナルギアと減速してトランスミッションを構成している。ファイナルギアに固定したドライブシャフトに車輪が組み付けられている。
【００２０】
一般的に、ベルト式無段変速機は、出力軸に取付けられた離接可能な一対の駆動プーリと、受動軸に取付けられた離接可能な一対の受動プーリと、その間に掛け渡されたベルトによって構成されている。そして、ベルトによって、出力軸の回転を無段階に変速して受動軸に伝達し得るように構成されており、変速時等にベルトに張力を与えるために、受動プーリの可動プーリにはトルクカム機構が備えられている。
本発明のトルクカム機構は、ガイドピン１３、１６と斜めに切りかかれた溝１２、１５によって軸に対して螺旋回動可能に装着されている。
【００２１】
次に、図８、図９に基づいて本発明の作用を説明する。
（Ａ）アイドリング時には出力軸及び出力軸に直結したクラッチ付遠心変速機が回転する。ドライブプーリ１及びドリブンプーリ５、ベルト６は停止した状態である。
また、ドライブプーリ１間は離れた状態で、ドリブンプーリ５はバネ１７によって押し付けられた状態である。
【００２２】
（Ｂ）スロットルを開けると、回転が上昇し、ハウジング内の遠心ローラ３が遠心力により、円周方向外側へ移動し、クラッチリクレクションプレート８をムーバブルドライブフェイス１ａへ押し付け、ドライブプーリ１へ回転を伝える。
このとき、ドライブプーリ１のトルクカム機構はベルトからの入力ではなく、ベアリングでフローティングとなっているためベルトを軽く押さえて滑りを抑制する程度しか働かない。
【００２３】
（Ｃ）クラッチが継がるとドライブプーリ１が回転を始め、ベルトを通じて回転力がドリブンプーリに伝達される。
ドリブンフェイスはトランスミッションを介して車輪と直結となっており、すぐには動くことができないため、ムーバブルドリブンフェイス５ａがトルクカムにより先行することになり、ムーバブルドリブンフェイス５ａがベルトを締めシフトダウンの状態を維持しながらトランスミッションで減速されて車輪へ回転が伝わり車両が前進する。
【００２４】
（Ｄ）中速走行では、回転が除々に上がり、遠心力が強くなり、遠心ローラ３がムーバブルドライブフェイス１ａを押す力がトルクカムの力を上回り、ドライブプーリ１の幅を狭める。それによって、駆動径が大きくなる。
一方、ドリブンプーリ５はベルト６を引っ張られるためドリブンプーリ５の間隔を押し広げて、ベルトが内側へ移動、受動径が小さくなり、変速比が高くなりシフトアップする。
【００２５】
（Ｅ）高速走行では、回転がさらに上がり、ドライブプーリ１の最外周、ドリブンプーリ５の最内周にベルトが移動する。
【００２６】
（Ｆ）スロットルを閉じると、エンジンからの駆動が遮断され、ドライブプーリ１へベルト６からタイヤの駆動が入力される。
【００２７】
（Ｇ）ベルト６からタイヤの駆動が入力されると、ドライブプーリ１では、ドライブフェイスがトルクカムの溝を移動してムーバブルドライブフェイス１ａが開き、その結果、ドリブンプーリ１ではムーバブルドリブンフェイス１ａがバネに押し戻され、シフトダウンする。このシフトダウンはクラッチと一体構成された変速機を通じてエンジンに伝達されて、エンジンブレーキとなる。
すなわち、ドライブプーリ１のトルクカムが車輪からのトルク入力により、螺旋回動し、回転軸上をプーリ離反方向にスライドするため、シフトダウンが行なわれてエンジンブレーキが作動する。
【００２８】
（Ｈ）スロットルを開けると、ムーバブルドライブフェイス１ａにエンジンの駆動が伝わり、ドリブンプーリ５のトルクカムが働き、即座に加速状態に入る。
この状態の再加速では、すでにシフトダウンしているのでエンジンへの負荷が小さくなり、無駄な燃料を消費しない。
【００２９】
次に図１０は第２実施の形態に係るドライブプーリ近傍の断面図である。
尚、トルクカムの溝とベアリングは様子を分かり易くするため、軸に対して垂直に描いている。
図１０では、回転軸上をスライドするクラッチ板、及び回転軸上をスライドするプーリのスライド部にベアリング２０を配設して、回転軸とのスライド抵抗を低下させている。
尚、ドリブンプーリにベアリングを配設する場合にも同様の構成となる。
このように、ベアリング２０を配設することにより、大きなパワーとトルクを受けてもクラッチ機構と変速機構をスムーズに作動させることができる。
【００３０】
次に、図１１は第３実施の形態に係るドライブプーリ近傍の分解図である。
図１１では、トルクカム機構として螺旋回動部に斜めのスライド溝２１を形成し、その溝にベアリング２２を配置した構成である。
また、図１２はドリブンプーリにベアリング２２を配設した場合の分解図である。
このようにトルクカム機構にベアリング２２を配設することにより、重量のある車両であってもスムーズにトルクカムが作動する。
【００３１】
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明の具体的な構成は本実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、本発明のベルト式無段変速機はスクーター等の二輪自動車の他、四輪車、ラジコンカー、ラジコンバイク、電動モータによる車両に適用することができる。
そして、ベルトは樹脂製ベルトの他、金属製ベルトを使用することも可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明請求項１記載のベルト式無段変速機では、ドライブプーリの回転軸上の一方側に、プーリの外周に離接するクラッチ板を配設し、そのクラッチ板に遠心ローラを配置し、遠心ローラに作用する遠心力によって、クラッチ板が軸方向にスライドしてドライブプーリに動力が伝達される構成とし、クラッチ板がプーリに接続した後はエンジンの回転上昇によって、さらに、クラッチ板がプーリを押圧し、プーリ間を接近させて変速する構成としたので、クラッチ機構と変速装置が一体構成される。
スクーターの一般的な懸架形式であるスイングユニットやセミスイングユニットに本発明を用いた場合、クラッチが変速機と一体となっているためサスペンションピボットから遠い部分が軽くなる。その結果、ショックアブソーバへの負担が減って乗り心地、路面の追従性が向上する。
また、前記クラッチ当接側のプーリに回転軸上をスライドするトルクカム機構を配設し、そのトルクカム機構は、車両走行時にスロットルを戻した時に、前記ドライブプーリのトルクカムが車輪からのトルク入力により、回転軸上をプーリ離反方向にスライドする構成としたので、そのプーリ間が離反方向にスライドすることにより、シフトダウンが行なわれてエンジンブレーキ効果が得られる。
【００３３】
請求項２記載のベルト式無段変速機では、トルクカム機構は回転軸上に螺旋回動可能に装着されたムーバブルフェイス（プーリ）によって構成され、車輪側からのトルク入力により、螺旋回動しながら軸方向へスライドする構成としたので、スロットルを戻した時に車輪からのトルク入力を受け止めて自動的にプーリ間が広がる。
【００３４】
請求項３記載のベルト式無段変速機では、ドリブンプーリにもトルクカム機構を配設したので、スロットルを開けたときにはドリブンプーリのトルクカムが作動してスムーズな加速を可能とする。
【００３５】
請求項４記載のベルト式無段変速機では、回転軸上をスライドするクラッチ板、及び回転軸上をスライドするプーリのスライド部にベアリングを配設したので、回転軸とのスライド抵抗が低下し、大きなパワーとトルクを受けてもクラッチ機構と変速機能をスムーズに作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ベルト式無段変速機の平面断面図である。
【図２】ベルト式無段変速機の平面図である。
【図３】ドライブプーリ近傍の断面図である。
【図４】ドライブプーリ近傍の平面図である。
【図５】クラッチ機構及び変速装置の分解図である。
【図６】ドライブプーリの分解図
【図７】ドリブンプーリの分解図である。
【図８】本発明の作用を（Ａ）〜（Ｄ）の順に示す説明図である。
【図９】本発明の作用を（Ｅ）〜（Ｈ）の順に示す説明図である。
【図１０】第２実施の形態に係るドライブプーリ近傍の断面図である。
【図１１】第３実施の形態に係るドライブプーリの分解図である。
【図１２】ドリブンプーリにベアリングを配設した場合の分解図である。
【図１３】従来例に係るベルト式無段変速機の説明図である。
【図１４】従来例のベルト式無段変速機の作用を（Ａ）〜（Ｄ）の順に示す説明図である。
【符号の説明】
１ドライブプーリ
２クラッチ機構
３遠心ローラ
４変速装置
５ドリブンプーリ
６ベルト
８クラッチ板
９ハウジング
１０バネ
１１外歯
１２溝
１３ガイドピン
１４カバー
１５溝
１６ガイドピン
１７バネ
２０ベアリング
２１スライド溝
２２ベアリング

Claims

出力軸側に配置され、プーリ間の間隔を離接させて径を調整するドライブプーリと、トランスミッションを介して車輪に連結されたドリブンプーリと、それらプーリ間に巻き掛けられるベルトとによって構成されるベルト式無段変速機において、
ドライブプーリの回転軸上の一方側に、プーリの外周に離接するクラッチ板を配設し、そのクラッチ板に遠心ローラを配置し、遠心ローラに作用する遠心力によって、クラッチ板が軸方向にスライドしてドライブプーリに動力が伝達される構成とし、クラッチ板がプーリに接続した後はエンジンの回転上昇によって、さらに、クラッチ板がプーリを押圧し、プーリ間を接近させて変速する構成とし、
前記クラッチ当接側のプーリに回転軸上をスライドするトルクカム機構を配設し、そのトルクカム機構は、車両走行時にスロットルを戻した時に、前記ドライブプーリのトルクカムが車輪からのトルク入力により、回転軸上をプーリ離反方向にスライドする構成とし、
そのプーリ間が離反方向にスライドすることにより、シフトダウンが行なわれてエンジンブレーキ効果を得ることを特徴とするベルト式無段変速機。
前記トルクカム機構は、回転軸上に螺旋回動可能に装着されたムーバブルフェイス（プーリ）によって構成され、車輪側からのトルク入力により、螺旋回動しながら軸方向へスライドすることを特徴とする請求項１記載のベルト式無段変速機。
前記ドリブンプーリにもトルクカム機構を配設し、スロットルを開けたときにはドリブンプーリのトルクカムが作動してスムーズな加速を可能とすることを特徴とする請求項１又は２記載のベルト式無段変速機。
回転軸上をスライドするクラッチ板、及び回転軸上をスライドするプーリのスライド部にベアリングを配設して、回転軸とのスライド抵抗を減少させたことを特徴とする請求項１、２又は３記載のベルト式無段変速機。