JPH037825B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動二輪車等に用いられるＶベルト
駆動式車両の自動変速装置に関するものである。

従来のＶベルト駆動式車両の変速機において
は、第１図に図示されるように、駆動軸０１にＶ
プーリの固定フエイス０２とランププレート０４
とが一体に嵌着され、Ｖプーリの可動フエイス０
３は軸方向に移動しうるが周方向には駆動軸０１
と一体となつて回転しうるように同駆動軸０１に
嵌装され、同可動フエイス０３とランププレート
０４間にウエイトローラ０５が介装され、従動ス
リーブ０６にＶプーリの固定フエイス０７が一体
に嵌着されるとともに、Ｖプーリの可動フエイス
０８が軸方向に移動しうるが周方向には従動スリ
ーブ０６と一体となつて回転しうるように同従動
スリーブ０６に嵌装され、同可動フエイス０８は
コイルスプリング０９のばね力で固定フエイス０
７に接近するように賦勢され、前記駆動側Ｖプー
リのフエイス０２，０３と従動側Ｖプーリのフエ
イス０７，０８との間にＶベルト０１０が架渡さ
れている。

また前記変速機においては、ウエイトローラ０
５が接する可動フエイス０３とランププレート０
４の相対する面は、母線が直線状の円錐面に形成
されており、駆動軸０１が停止または低速回転し
ている状態では、ウエイトローラ０５は最も駆動
軸０１の中心寄りに位置して、可動フエイス０３
は固定フエイス０２より離れ、Ｖベルト０１０の
駆動側弯曲半径が小さく、かつ従動側弯曲半径が
大きく、従つて変速比が最大となり、駆動軸０１
の回転速度が増加するにつれて、ウエイトローラ
０５は漸次駆動軸０１の中心より離れて、可動フ
エイス０３は固定フエイス０２に接近し、Ｖベル
ト０１０の駆動側弯曲半径が大きくなるとともに
従動側弯曲半径が小さくなり、変速比が減少する
ようになつている。

しかしながらこのようなＶベルト駆動式車両の
変速装置において、コイルスプリング０９のばね
力が弱い場合、エンジンの比較的低い回転数数で
変速作用を開始し、車両が中速域に達した時にエ
ンジンの回転数が不足し、伝達動力が不足する。

この伝達動力の不足を解消させるには、コイル
スプリング０９のばね力を強めて、Ｖベルト０１
０に大きな張力を加えるようにすればよいが、こ
の場合、変速作用の開始がエンジンの比較的高い
回転数で始まるので、車両の低速域で既にエンジ
ンが高速回転し、駆動力が過剰となつて無駄であ
る。

これを避けるには、駆動軸０１の回転速度増加
時に、コイルスプリング０９のばね力の強化によ
るＶベルト０１０の大きな張力に打勝つて可動フ
エイス０３を固定フエイス０２に接近させるよう
に、ウエイトローラ０５を重くするか、またはプ
ーリ回転中心からウエイトローラ０５の中心迄の
距離ｒを大きくするか、あるいはウエイトローラ
０５と接する可動フエイス０３の傾斜面０３ａお
よびランププレート０４の傾斜面０４ａの傾斜角
α，βを小さくし、換言すれば、クランクシヤフ
トの軸心に対する傾斜角度を大きくする必要があ
る。

即ち可動フエイス０３の軸方向力Ｆは、第２図
から明らかなように、 Ｆ＝ＫmrN²／（tanα＋tanβ） ……(1) ただしｍはウエイトローラ０５の質量 Ｎは駆動軸回転数 Ｋは比例常数 となることから明らかである。

しかしウエイトローラ０５を重くすると、これ
に伴つて可動フエイス０３およびランププレート
０４が大型化して変速機全体の重量が増加し、ま
たプーリ回転中心からウエイトローラの中心迄の
距離ｒを大きくすると、可動フエイス０３および
ランププレート０４の径が大きくなり、さらに傾
斜面０３ａ，０４ａの傾斜角α，βのいずれか一
方または両方を小さくすると、例えばαのみを小
さくした場合、第３図に図示されるように、可動
フエイス０３を固定フエイス０２にΔxだけ接近
させるために必要とするウエイトローラ０５の半
径方向移動距離がΔrだけ長くなつて、前記した
と同様にｒを大きくした場合と同様となり、変速
機全体の重量増加と大型化が避けられなかつた。

本発明はこのような難点を克服したＶベルト駆
動式車両の自動変速装置の改良に係り、駆動プー
リーと従動プーリにＶベルトが巻装され、駆動プ
ーリに内装されたウエイトに働く遠心力により、
駆動プーリの両プーリフエイス側面間の間隙が低
速状態で広く高速状態で狭くなり駆動プーリの回
転数の増加に応じ該プーリのベルト巻付位置がプ
ーリの回転中心より離れる半径方向へ移動して変
速比が自動的に減少する自動変速装置において、
前記ウエイトに接して前記両プーリフエイス側面
間の間隔調整に寄与する接触面を、前記プーリの
中心より外周に移るにつれて段階的にまたは連続
的に軸方向に向つて急角度に弯曲した形状に形成
して、変速比保持手段を構成し、前記従動プーリ
には、可動フエースと固定フエースとの相対回動
に伴ない該可動フエースの軸方向移動を可能とす
るカム溝とピンとよりなるトルクカム機構を構成
したことを特徴とするもので、エンジン回転数と
車速とを合理的に合致させて、伝達動力が大きい
ものにも拘らず軽量小型のＶベルト駆動式車両の
変速装置を供することができる。

以下第４図に第７図に図示された本発明の一実
施例について説明する。

１はスクータ型自動二輪車で、同自動二輪車１
の後部で、スイング式パワーユニツト２の前部は
リンク１ａを介してフレーム１ｂに上下へ揺動自
在に枢支され、後部は緩衝器１ｃを介してフレー
ム１ｂに枢支されている。

またパワーユニツト２では、エンジン３と伝動
ケース４が一体的に構成され、後車輪２７を駆動
するようになつている。そして、同エンジン３の
クランクシヤフト５は同伝達ケース４内の前部に
突出されている。

さらにクランクシヤフト５には、ランププレー
ト６が一体に嵌着されるとともに、ドライブフエ
イスカラー７およびドライブ固定フエイス８がナ
ツト９の締付けにより同シヤフト５に一体に嵌着
されている。

さらにまた前記ドライブフエイスカラー７に、
オイル溜め１０を有するスライドカラー１１を介
してドライブ可動フエイス１２が軸方向へ摺動自
在に嵌合され、同スライドカラー１１の両端にオ
イルシール１３が付設され、ドライブ可動フエイ
ス１２の半径方向リブ１２ｂにランププレート６
の切欠き部６ｂが軸方向へ移動自在に嵌合されて
おり、同ドライブ可動フエイス１２はクランクシ
ヤフト５に対して軸方向には移動しうるが周方向
にはランププレート６を介して同クランクシヤフ
ト５と一体となつて回転しうるようになつてい
る。

しかして前記ドライブ可動フエイス１２の傾斜
面１２ａでは、第７図に図示されるように回転中
心寄りと外周寄りとでその傾斜角α₀，α₁が異つ
て、α₀＜α₁となり、換言すればクランクシヤフト
５の軸心に対し、回転中心寄りの傾斜面は急角度
に外周寄りの傾斜面は緩角度に傾斜されるように
傾斜面１２ａは形成され、同傾斜面１２ａとラン
ププレート傾斜面６ａとの間で周方向へ亘り一定
間隔毎にウエイトローラ１４が介装されている。

なお傾斜面１２ａは第８図に図示されるように
ローラ１４の有効半径より大きな曲率半径Ｒの曲
面で滑かに接続されている。

また伝動ケース４の後部に回転自在に枢支され
たドリブンシヤフト１５にボス１６が回転自在に
嵌合され、同ボス１６にドリブン固定フエイス１
７が一体に嵌着されている。

さらにボス１６にドリブンカム１８が遊嵌さ
れ、同ドリブンカム１８にドリブン可動フエイス
１９が一体に嵌着され、前記ドリブンカム１８に
設けられたカム溝１８ａを貫通してボス１６にピ
ン２０が嵌着され、このドリブンカム溝１８ａと
ピン２０とで可動フエースと固定フエースとの相
対回動に伴ない該可動フエースの軸方向移動を可
能とするトルクカム機構が構成されており、ドリ
ブンカム１８およびドリブン可動フエイス１９は
カム溝１８ａに案内されてボス１６に対して相対
的に軸方向と周方向へ移動されるようになつてい
る。

さらにまたボス１６にクラツチインナープレー
ト２２がナツト２９により一体に嵌着され、ドリ
ブン可動フエイス１９とクラツチインナープレー
ト２２とに圧縮コイルスプリング２１が介装さ
れ、同クラツチインナープレート２２に遠心クラ
ツチシユー２３が揺動自在に枢着され、同遠心ク
ラツチシユー２３を囲繞するように形成されたク
ラツチアウター２４はナツト３０によりドリブン
シヤフト１５に一体に嵌着されている。

またドリブンシヤフト１５は減速ギヤ装置２５
を介して後車輪２６に連結され、同後車輪２６に
後車輪２７が一体に取付けられている。

第４図ないし第７図に図示の実施例は前記した
ように構成されているので、エンジン３が停止し
ている状態では、圧縮コイルスプリング２１のば
ね力によりドリリブン可動フエイス１９がドリブ
ン固定フエイス１７に押付けられ、ドリブンプー
リに巻付けられるＶベルト２８の巻付け半径が最
大となるとともに、ドライブプーリに巻付けられ
るＶベルト２８の巻付け半径が最小となるように
ドライブ可動フエイス１２はドライブ固定フエイ
ス８より最も離れ、ウエイトローラ１４はドライ
ブ可動フエイス１２の中心部外周面１２ｃと傾斜
面１２ａとランププレート傾斜面６ａとに挟持さ
れ、その結果、変速比は最大に設定されている。

次にエンジン３が始動すると、ドリブン固定フ
エイス１７とドリブン可動フエイス１９とは、エ
ンジン３の回転数Ｎが増加するに伴なつて最大変
速比で回転するものの、エンジン回転数ＮがN₁
以下の状態では、遠心クラツチシユー２３とクラ
ツチアウター２４とは離れて、クラツチ遮断状態
となつているので、ドリブンシヤフト１５は停止
状態のままであり、スクータ型自動二輪車１は静
止している。

そしてエンジン３の回転数Ｎが増加してN₁に
達すると（第９図Ｏ点）、遠心クラツチシユー２
３とクラツチアウター２４との接触が開始して、
ドリブンシヤフト１５が回転を始め、スクータ型
自動二輪車１は発進する。

スクータ型自動二輪車１が発進した後（第９図
Ａ部）、エンジン３は略一定回転数N₁で回転を続
け、遠心クラツチシユー２３よりクラツチアウタ
ー２４を介してドリブンシヤフト１５への動力の
伝達が進み、半クラツチ状態で、スクータ型自動
二輪車１が加速走行する。

また遠心クラツチシユー２３とクラツチアウタ
ー２４とよりなるクラツチが完全に接続されると
（第９図Ｂ部）、ウエイトローラ１４がドライブ可
動フエイス中心部外周面１２ｃに接しかつピン２
０がドリブンカム溝１８ａの傾斜部１８ｂに位置
したまま、最大変速比にてエンジン回転数Ｎの増
加に伴ない車速が増大する。

さらにエンジン回転数ＮがN₂に達すると（第
９図ｃ部）、圧縮コイルスプリング２１のばね力
によつて張力を与えられたＶベルト２８によるド
ライブ可動フエイス１２に働く軸方向力とドリブ
ンカム溝１８ａの傾斜部１８ｂに係合しているピ
ン２０に働く軸方向力との和を、ウエイトローラ
１４に働く遠心力による軸方向力が上回り、ウエ
イトローラ１４はα₁の傾斜面１２ａに沿つて外方
へ移動するとともにピン２０がドリブンカム溝１
８ａの傾斜部１８ｂを弯曲部１８ｃに向つて移動
し、エンジン回転数Ｎが略一定のまま変速比が減
少して車速が増大する。

さらにまたウエイトローラ１４が、傾斜角α₁，
α₂の変つた可動フエイス傾斜面１２ａの傾斜変化
隅部に位置するとともに、ピン２０がドリブンカ
ム溝１８ａの弯曲部１８ｃに位置すると（第９図
Ｄ部）、その位置を保持したまま、中間変速比に
てエンジン回転数Ｎの増加に伴ない車速がさらに
増大する。

そしてエンジン回転数ＮがN₃に達すると（第
９図Ｅ部）、圧縮コイルスプリング２１のばね力
によつて張力を与えられたＶベルト２８によるド
ライブ可動フエイス１２に働く軸方向力を、ウエ
イトローラ１４に働く遠心力による軸方向力が上
回り、ウエイトローラ１４はα₂の傾斜面１２ａに
沿つて外方へ移動するとともに、ピン２０がドリ
ブンカム溝１８ａの軸方向部１８ｄをその端部に
向つて移動し、エンジン回転数Ｎが略一定のまま
変速比が減少して車速が増大する。

最後にウエイトローラ１４が、ドライブ可動フ
エイス１２の外側円筒部内周面に当接すれば（第
９図Ｆ部）、Ｖベルト２８の巻付け半径が固定さ
れて、最小の変速比に設定され、この最小変速比
にてエンジン回転数Ｎの増加に伴ない車速がさら
に増大する。

この傾斜角α₂の大きな可動フエイス傾斜面１２
ａにウエイトローラ１４が接した状態では、この
大きな傾斜角α₂により、ウエイトローラ１４の半
径方向の移動距離Δrが比較的小さくても、ドラ
イブ可動フエイス１２の軸方向移動距離Δxが大
きくなる。従つてドライブ可動フエイス１２の半
径が小さくても、変速比の変化の程度を大きくす
ることができる。

またウエイトローラ１４が小さな傾斜角α₁より
大きな傾斜角α₂の可動フエイス傾斜面１２ａに乗
り移る状態の時に、第６図に図示されるように、
ドリブンプーリ側におけるピン２０がドリブンカ
ム溝の１８ａの弯曲部１８ｃに位置するように設
定しているため、ベルトに加わる張力をより一層
減少させ、ドリブン固定フエイス１７およびドリ
ブン可動フエイス１９の間隔拡大をより容易に行
わせて、変速比の減少をより一層円滑に遂行させ
ることができる。

このように前記実施例においては、停止時また
は極低速時を除いて、ドライブプーリに巻付けら
れるＶベルト２８の巻付け半径をできるだけ大き
くしたため、同Ｖベルト２８の曲げ変形による動
力損失を低下させることができるとともに、Ｖベ
ルト２８の寿命を延長することができる。

しかして、可動フエイス傾斜面１２ａの傾斜変
化隅部の位置および傾斜角α₁，α₂の値ならびにド
リブンカム溝１８ａの弯曲部１８ｃの位置を適宜
変えることにより、自動変速装置の特性を自由に
変更することができる。

また可動フエイス傾斜面１２ａを傾斜角の異な
つた２つの円錐角に形成する代りに傾斜角が連続
的に変化した弯曲面に形成してもよい。

本発明では、前記したように駆動プーリーと従
動プーリにＶベルトが巻装され、駆動プーリに内
装されたウエイトに働く遠心力により、駆動プー
リの両プーリフエイス側面間の間隙が低速状態で
広く高速状態で狭くなり駆動プーリの回転数の増
加に応じ該プーリのベルト巻付位置がプーリの回
転中心より離れる半径方向へ移動して変速比が自
動的に減少する自動変速装置において、前記ウエ
イトに接して前記両プーリフエイス側面間の間隔
調整に寄与する接触面を、前記プーリの中心より
外周に移るにつれて段階的にまたは連続的に軸方
向に向つて急角度に弯曲した形状に形成して、変
速比保持手段を構成したため、駆動プーリが低速
回転してウエイトに加わる遠心力（本発明明細書
の(1)式の分子のmrN²）が小さい領域では、可動
フエイス外側面の傾斜角αがα₁と小さくて、前記
(1)式の分子のtanαも小さくなり、また駆動プー
リが低速回転してウエイトに加わる遠心力（前記
(1)式の分子）が大きい領域では、可動フエイス外
側面の傾斜角がαがα₂と大きくなつて、前記(1)式
の分子の増大に対応し、該(1)式の分母のtanαも
大きくなり、従つて可動フエイス外側面の傾斜角
が変化する部分における中間の変速比を安定して
保持させる機能がある。

また本発明においては、前記従動プーリには、
可動フエースと固定フエースとの相対回動に伴な
い該可動フエースの軸方向移動を可能とするドリ
ブンカム溝とピンとよりなるトルクカム機構を構
成したため、負荷トルクの変動に対応して変速比
が大きい値から小さい値に、または小さい値から
大きい値に変動する場合に、円滑に変速比の変動
を行なわせることができる。

さらに本発明では、前記したような作用を奏し
うるために、発進初期の比較的低車速では、最大
変速比の状態でエンジンの回転数を増大させて、
車両を加速した後、エンジンの回転数を比較的小
さな回転数に保持したまま、変速比を徐々に増大
させた１段目の自動変速を行なわせることができ
るので、エンジンの駆動力を無駄にせずに、車両
を充分に加速でき、次に中間の変速比の状態でエ
ンジンの回転数を最大変速比の場合よりも増大さ
せて、車両をさらに加速してから、エンジンの回
転数を比較的大きな回転数で回転させたまま、変
速比をさらに徐々に増大させた２段目の自動変速
を行なわせることができるので、エンジンの回転
数を１段目の自動変速領域での回転数の比べて増
大させて、車両駆動力を高め、高速域での加速性
を向上させることができ、エンジンの回転速度と
車速とを合理的に合致させて、優れた走行性を獲
得することができる。

従つて本発明においては、小型軽量であるにも
拘らず大きな動力を効率良く伝達させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＶベルト伝動式自動変速機の縦
断平面図、第２図は同変速機におけるウエイトロ
ーラに働く遠心力と可動フエイスに働く軸方向力
との関係を図示した説明図、第３図は同変速機に
おいて可動フエイスの傾斜角変えた場合の可動フ
エイスの大きさの変化を図解した説明図、第４図
は本発明に係るＶベルト伝動式自動変速機の一実
施例を備えたスクータ型自動二輪車の要部側面
図、第５図は同実施例を図示した縦断平面図、第
６図はその要部欠截平面図、第７図は第５図の要
部拡大縦断平面図、第８図は前記実施例の要部拡
大縦断平面図、第９図は前記実施例の変速作用を
図示した特性図である。 １……スクータ型自動二輪車、２……パワーユ
ニツト、３……二サイクルガソリンエンジン、４
……伝動ケース、５……クランクシヤフト、６…
…ランププレート、７……ドライブフエイスカラ
ー、８……ドライブ固定フエイス、９……ナツ
ト、１０……オイル溜め、１１……スライドカラ
ー、１２……ドライブ可動フエイス、１３……オ
イルシール、１４……ウエイトローラ、１５……
ドリブンシヤフト、１６……ボス、１７……ドリ
ブン固定フエイス、１８……ドリブンカム、１９
……ドリブン可動フエイス、２０……ピン、２１
……圧縮コイルスプリング、２２……クラツチイ
ンナープレート、２３……遠心クラツチシユー、
２４……クラツチアウター、２５……減速ギヤ装
置、２６……後車軸、２７……後車輪、２８……
Ｖベルト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 駆動プーリーと従動プーリにＶベルトが巻装
   され、駆動プーリに内装されたウエイトに働く遠
   心力により、駆動プーリの両プーリフエイス側面
   間の間隙が低速状態で広く高速状態で狭くなり駆
   動プーリの回転数の増加に応じ該プーリのベルト
   巻付位置がプーリの回転中心より離れる半径方向
   へ移動して変速比が自動的に減少する自動変速装
   置において、前記ウエイトに接して前記両プーリ
   フエイス側面間の間隔調整に寄与する接触面を、
   前記プーリの中心より外周に移るにつれて段階的
   にまたは連続的に軸方向に向つて急角度に弯曲し
   た形状に形成して、変速比保持手段を構成し、前
   記従動プーリには、可動フエースと固定フエース
   との相対回動に伴ない該可動フエースの軸方向移
   動を可能とするカム溝とピンとよりなるトルクカ
   ム機構を構成したことを特徴とするＶベルト駆動
   式車両の自動変速装置。