JP4511668B2 - 車両用無段変速機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動回転部材および従動回転部材に摩擦接触する変速回転部材を支承するキャリアの移動により、駆動回転部材から従動回転部材への変速可能な動力伝達を行なう車両用無段変速機に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、かかる車両用無段変速機は、たとえば特開平10−184841号公報等で既に知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような無段変速機では、自動二輪車等の車両を押して移動させるときに無段変速機の各部摩擦力に打勝つ大きな力で押すことを不要とし、軽い力で押すだけで自動二輪車等の車両を移動させることができるようにする必要があり、上記従来のものでは、従動回転部材に連なる出力ギヤと、駆動輪に連なる出力軸との間に、動力伝達・遮断を切換えるニュートラルクラッチが設けられている。すなわち無段変速機および駆動輪間の動力伝達・遮断を切換える機構が無段変速機とは別に必要であり、部品点数が多くなるとともにコストの増大を招いている。
【0004】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、無段変速機以外の機構を不要として、車両を軽い力で押し動かし得るようにした車両用無段変速機を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、エンジンからの動力伝達に応じて回転する変速機軸と、該変速機軸とともに回転する駆動回転部材と、前記変速機軸に回転自在に支承される従動回転部材と、前記変速機軸の軸線に沿って移動可能なキャリアと、前記変速機軸の軸線を中心線とする円錐母線に沿う軸線を有して前記キャリアに支持される支軸と、前記駆動回転部材に摩擦接触する円錐状の第1摩擦伝達面および前記従動回転部材に摩擦接触する円錐状の第2摩擦伝達面を有して前記支軸で回転自在かつ軸方向摺動自在に支承される変速回転部材と、前記キャリアがロー変速比の位置からトップ変速比とは反対側に移動するのに応じて前記従動回転部材と第2摩擦伝達面との摩擦接触を解除し得る動力遮断手段とを備える車両用無段変速機であって、前記従動回転部材が、前記変速機軸の軸線方向に制限された範囲での移動を可能として該変速機軸に回転自在に支承されるとともに前記第2摩擦伝達面に摩擦接触する方向にばね付勢され、前記動力遮断手段であるスラストベアリングが、ロー変速比の位置からトップ変速比とは反対側への前記キャリアの移動に応じて前記従動回転部材を変速機軸の軸線方向に押圧駆動することを可能として前記キャリアの内周部に装着されることを特徴とする。
【0006】
このような構成によれば、動力遮断手段により従動回転部材および第2摩擦伝達面の摩擦接触を解除することにより、無段変速機を動力遮断状態とし、軽い力で押すだけで自動二輪車等の車両を移動させることができ、しかも動力遮断手段は、無段変速機を構成する従動回転部材を変速機軸の軸線方向に駆動するものであり、無段変速機とは別の機構であるニュートラルクラッチを必要とした従来のものと比べると、部品点数の低減およびコスト低減を図ることができる。
【0007】
その上、無段変速機をキャリアの位置に関連させた単純な構造で動力遮断状態とすることができるため、キャリアを駆動する駆動源以外に動力遮断手段を作動せしめる特別の動力は不要であり、しかもエンジンおよび駆動輪間の動力伝達を遮断するニュートラル状態を、ロー変速比の位置からのキャリアのトップ変速比とは反対側への移動に応じて得るようにしたので、ロー変速比の状態からニュートラル状態に変化させるための構造を単純化することが可能である。
【0008】
また特に従動回転部材が、変速機軸の軸線方向に制限された範囲での移動を可能として該変速機軸に回転自在に支承されるとともに第2摩擦伝達面に摩擦接触する方向にばね付勢され、前記動力遮断手段であるスラストベアリングが、ロー変速比の位置からトップ変速比とは反対側へのキャリアの移動に応じて従動回転部材を変速機軸の軸線方向に押圧駆動することを可能としてキャリアの内周部に装着されるので、従動回転部材およびキャリア間で摩擦力が生じることを極力抑えつつ、従動回転部材を駆動回転部材から離間する方向に駆動することができ、しかもキャリアの内周部での周速度は小さいのでスラストベアリングに作用する負荷を小さく抑えることができる。
【0009】
さらに請求項2記載の発明は、上記請求項1記載の発明の構成に加えて、前記従動回転部材と、前記変速機軸の軸線方向に沿う位置を不変として該変速機軸の軸線まわりに回転自在である第2の回転部材との間に、前記駆動回転部材および前記従動回転部材を前記第1および第2摩擦伝達面に圧接させる面圧を発生しつつ前記従動回転部材および第2の回転部材間で動力を伝達する調圧カム機構が設けられ、前記従動回転部材と第2摩擦伝達面との摩擦接触を解除する位置への前記従動回転部材の移動が該調圧カム機構で吸収されることを特徴とし、かかる構成によれば、動力伝達状態では駆動回転部材および前記従動回転部材と第1および第2摩擦伝達面との確実な摩擦接触を確保しつつ、動力遮断時に従動回転部材が軸方向に移動することを許容することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。
【0011】
図1〜図6は本発明の一実施例を示すものであり、図1はエンジンおよび無段変速機間の動力伝達構造を示す縦断面図、図2はロー変速比の状態での無段変速機の拡大縦断面図、図3はトップ変速比の状態での無段変速機の拡大縦断面図、図4は図1の4−4線拡大断面図、図5は調圧カム機構の作動状況を説明するための断面図、図6は図2の6矢示部拡大図である。
【0012】
先ず図1において、自動二輪車等の車両に搭載されるエンジンEの出力は、該エンジンEのクランクシャフト11からドライブギヤ12、ドリブンギヤ13、ダンパばね14、自動遠心クラッチ15および無段変速機16を介して出力ギヤ17に伝達されるものであり、駆動輪である後輪WRに連なる減速ギヤ18が前記出力ギヤ17に噛合される。
【0013】
前記ドライブギヤ12、ドリブンギヤ13、ダンパばね14および自動遠心クラッチ15は、前記エンジンEのクランクケースに結合されるケーシング19内に形成される第1作動室20に収納され、前記無段変速機16、出力ギヤ17および減速ギヤ18は、前記ケーシング19内に形成される第2作動室21に収納され、第1および第2作動室20,21は、ケーシング19に設けられる壁部19aの両側でケーシング19内に形成される。
【0014】
第1作動室20内にはクランクシャフト11と平行な軸線を有する入力軸22が配置され、入力軸22の両端部はケーシング19で回転自在に支承される。自動遠心クラッチ15は、前記ドリブンギヤ13にダンパばね14を介して連結されるとともに入力軸22で回転自在に支承される入力部材23と、入力軸22に結合される椀状の出力部材24と、該出力部材24の内面に摩擦接触することを可能として入力部材23に揺動可能に支承される複数の遠心ウエイト25…と、前記出力部材24との摩擦接触を解除する方向に各遠心ウエイト25…をばね付勢するばね(図示せず)とを備える従来周知のものであり、エンジンEから入力部材23に動力が伝達されることによって入力部材23の回転数が所定値以上となったときに入力部材23から出力部材24すなわち入力軸22に動力を伝達する。
【0015】
図2および図3を併せて参照して、無段変速機16は、前記入力軸22と同軸の軸線を有する変速機軸26と、該変速機軸26と一体に回転する駆動回転部材27と、変速機軸26に相対回転自在に支承される従動回転部材28と、変速機軸26の軸線に沿って移動可能なキャリア29と、該キャリア29に支持される複数の支軸30,30…と、それらの支軸30,30…でそれぞれ支承される変速回転部材31,31…とを備える。
【0016】
変速機軸26の一端はケーシング19の壁部19aを液密にかつ回転自在に貫通して第1作動室20に突入されており、入力軸22に相対回転不能に結合される。駆動回転部材27は半径方向外方に向く摩擦接触面27aを有してリング状に形成されるものであり、圧入等により変速機軸26に相対回転不能に結合される。また従動回転部材28は駆動回転部材27側に開放した椀状に形成されるとともにニードルベアリング32を介して前記変速機軸26に相対回転自在に支承されるものであり、この従動回転部材28の開放端内面に半径方向内方に向く摩擦接触面28aが設けられる。
【0017】
キャリア29は、従動回転部材28側を小径とした略円錐状の第1キャリア半体33と、円板状に形成されるとともに第1キャリア半体33の大径端側すなわち従動回転部材28とは反対側の端部に結合される第2キャリア半体34とから成るものであり、第1および第2キャリア半体33,34はニードルベアリング35,36を介して変速機軸26に相対回転自在かつ軸方向摺動可能に支承される。
【0018】
第1キャリア半体33には、その周方向に等間隔をあけた複数の窓孔37…が設けられており、変速機軸26の軸線を中心線とする円錐母線に沿う軸線を有して前記各窓孔37…を横切る複数の支軸30…の両端が第1キャリア半体33に支持される。これらの支軸30…には、一対のニードルベアリング38,38…をそれぞれ介して各変速回転部材31…が回転可能かつ軸方向摺動可能に支承される。
【0019】
変速回転部材31には、駆動回転部材27の摩擦接触面27aに摩擦接触する円錐状の第1摩擦伝達面40と、従動回転部材28の摩擦接触面28aに摩擦接触する円錐状の第2摩擦伝達面41とが設けられる。
【0020】
図4を併せて参照して、キャリア29の第2キャリア半体34における外周には、変速機軸26の軸線と直交する軸線を有する軸42が固定されており、この軸42でローラ43が回転自在に支承される。一方、ケーシング19の内面には、変速機軸26の軸線と平行な方向に延びるU字状の規制部材44が締結されており、前記ローラ43は該規制部材44内に転動可能に収容される。したがって第2キャリア半体34すなわちキャリア29は、変速機軸26の軸線方向の移動を可能とするとともに変速機軸26の軸線まわりの回転を不能としてケーシング19に係合されることになる。
【0021】
キャリア29の第2キャリア半体34には変速機軸26と同軸である被動ねじ45が締結され、この被動ねじ45には、変速機軸26にボールベアリング56を介して回転自在に支承される駆動ねじ46が螺合される。
【0022】
ケーシング19の外面には、変速機軸26と平行な軸線を有する正・逆回転自在な電動モータ47が取付けられており、この電動モータ47および前記駆動ねじ46間に減速機構48が設けられる。
【0023】
該減速機構48は、電動モータ47の出力軸に設けられる駆動ギヤ49と、該駆動ギヤ49に噛合する第1アイドルギヤ50と、第1アイドルギヤ50と一体である第2アイドルギヤ51と、駆動ねじ46に固着されて第2アイドルギヤ51に噛合する被動ギヤ52とから成るものであり、第1および第2アイドルギヤ50,51は変速機軸26と平行な軸線を有してケーシング19に支持されるアイドル軸53で回転自在に支承される。
【0024】
電動モータ47から減速機構48を介して駆動ねじ46に回転動力が与えられると、該駆動ねじ46に螺合した被動ねじ45が固定されているキャリア29が、変速機軸26の軸線方向の移動を可能とするとともに変速機軸26の軸線まわりの回転を不能としてケーシング19に係合されているので、変速機軸26の軸線方向に移動することになる。
【0025】
このような無段変速機16において、駆動回転部材27の摩擦接触面27aおよび第1摩擦伝達面40の接触点から変速機軸26の軸線までの距離をA、駆動回転部材27の摩擦接触面27aおよび第1摩擦伝達面40の接触点から支軸30の軸線までの距離をB、従動回転部材28の摩擦接触面28aおよび第2摩擦伝達面41の接触点から支軸30の軸線までの距離をC、従動回転部材28の摩擦接触面28aおよび第2摩擦伝達面41の接触点から変速機軸26の軸線までの距離をDとし、駆動回転部材27の回転数をNI、従動回転部材28の回転数をNOとし、変速比RをR=NI/NOとしたときに、
R=NI/NO=(B/A)×(D/C)
となる。
【0026】
而して電動モータ47および減速機構48により駆動ねじ46を回転せしめ、被動ねじ45およびキャリア29を、図2で示すように、従動回転部材28に近接する方向に移動させると、距離Bが大きくなるとともに距離Cが小さくなり、距離A,Dは一定であるので変速比Rが大きくなり、距離Bが最大となるとともに距離Cが最小となった図2の状態でロー変速比となる。一方、被動ねじ45およびキャリア29を、図3で示すように、従動回転部材28から離反する方向に移動させると、距離Bが小さくなるとともに距離Cが大きくなり、距離A,Dは一定であるので変速比Rが小さくなり、距離Bが最小となるとともに距離Cが最大となった図3の状態でトップ変速比となる。
【0027】
前記減速機構48における被動ギヤ52には、ケーシング19の壁部19a側に向けて突出する規制突部54が一体に突設される。また前記壁部19aには、規制突部54に当接、係合可能なストッパ55が固定されており、規制突部54がストッパ55に当接、係合することにより駆動ねじ46の回転角度すなわちキャリア29の軸方向移動量が規制される。
【0028】
従動回転部材28に関してキャリア29とは反対側には、変速機軸26を同軸に囲繞する出力ギヤ17が配置されており、この出力ギヤ17の内周および変速機軸26間にはアンギュラーコンタクトベアリング57が介装される。該アンギュラーコンタクトベアリング57の外輪は、出力ギヤ17と、該出力ギヤ17の内周に装着される止め輪58とで挟まれる。またアンギュラーコンタクトベアリング57の内輪において従動回転部材28とは反対側の端部には、変速機軸26を同軸に囲繞して出力ギヤ17および変速機軸26間に挿入される円筒状のスペーサ59の一端が当接されており、該スペーサ59の他端は変速機軸26に装着される止め輪60に当接される。したがって出力ギヤ17は、従動回転部材28から離反する方向の移動を阻止されて変速機軸26に回転自在に支承されることになる。一方、従動回転部材28および出力ギヤ17間には、従動回転部材28に出力ギヤ17から離反する方向の予荷重を与える皿ばね65が介装されており、変速機軸26の軸線方向に沿う出力ギヤ17の位置は実質的に一定に定められることになる。
【0029】
前記従動回転部材28と、第2の回転部材としての前記出力ギヤ17との間には調圧カム機構61が設けられる。この調圧カム機構61は、従動回転部材28および出力ギヤ17の対向面にそれぞれ複数ずつ設けられた凹部62…,63…間にボール64…が挟持されて成るものである。而して従動回転部材28にトルクが作用して出力ギヤ17との間に相対回転が生じると、図5(a)で示すように、調圧カム機構61は、従動回転部材28を出力ギヤ17から離反させる方向に付勢しつつ従動回転部材28から出力ギヤ17に回転動力を伝達する。この付勢力は前記皿ばね65による付勢力と共働して、駆動回転部材27の摩擦接触面27aを第1摩擦伝達面40に圧接する面圧ならびに従動回転部材28の摩擦接触面28aを第2摩擦伝達面41に圧接する面圧を発生させる。
【0030】
また従動回転部材28にトルクが作用せず、出力ギヤ17との間に相対回転が生じていない中立状態では、図5(b)で示すように、ボール64と両凹部62,63との間には間隙66,66が生じており、図5(c)で示すように、従動回転部材28は前記間隙66,66をなくすように出力ギヤ17側にたとえば0.5mm程度移動することができる。
【0031】
キャリア29における第1キャリア半体33の内周部には、動力遮断手段としてのスラストベアリング70が装着されており、このスラストベアリング70は、ロー変速比の位置からトップ変速比とは反対側にキャリア29が移動するのに応じて従動回転部材28を駆動回転部材27から離間する側に押圧駆動し得るようにして装着される。
【0032】
すなわちスラストベアリング70は、キャリア29が図2で示すロー変速比の位置にある状態では、従動回転部材28とは接触しない状態、もしくは接触していても従動回転部材28に押圧力を作用していない状態にあるのであるが、キャリア29がロー変速比の位置からトップ変速比とは反対側すなわち図2の右側に移動するのに応じて、調圧カム機構61で許容される範囲で従動回転部材28を押圧駆動するようにしてキャリア29の内周部に装着される。
【0033】
而してロー変速比の状態では、図6(a)で示すように、変速回転部材31の第2摩擦伝達面41が従動回転部材28の摩擦接触面28aに摩擦接触した状態にあるが、キャリア29がロー変速比の位置からトップ変速比とは反対側に移動するのに応じた従動回転部材28の移動により、図6(b)で示すように、変速回転部材31の第2摩擦伝達面41と従動回転部材28の摩擦接触面28aとの摩擦接触が解除される。
【0034】
変速機軸16の他端側はボールベアリング72を介してケーシング19に回転自在に支承されており、該変速機軸16の他端には、トロコイドポンプであるオイルポンプ71が連結される。一方、第2作動室21内の下部に臨むフィルタ74がケーシング19に取付けられており、ケーシング19には、フィルタ74およびオイルポンプ71間を結ぶ吸入油路73が設けられ、変速機軸26には、オイルポンプ71からのオイルを導く潤滑油路75が同軸に設けられるとともに、内端を潤滑油路75に連通せしめるとともに外端を変速機軸26の外面に開口せしめた複数の給油孔76…が無段変速機16に対応して設けられる。
【0035】
また第1作動室20内の下部に対応してケーシング19には他のフィルタ77が取付けられており、このフィルタ77で浄化されたオイルは、図示しない他のオイルポンプにより、ケーシング19に設けられた吸入油路78を経てエンジンEの各潤滑部に供給される。
【0036】
次にこの実施例の作用について説明すると、無段変速機16におけるキャリア29に装着されるスラストベアリング70は、従動回転部材28および第2摩擦伝達面41の摩擦接触を解除することが可能であり、その摩擦接触の解除により無段変速機16が動力遮断状態とされ、出力ギヤ17を無段変速機16での摩擦力の作用を回避して自由に回転させることができので、軽い力で押すだけで自動二輪車等の車両を移動させることができる。
【0037】
しかもスラストベアリング70は、無段変速機16の一部を構成する従動回転部材28を変速機軸26の軸線方向に駆動するものであり、無段変速機16とは別の機構であるニュートラルクラッチを必要とした従来のものと比べると、部品点数の低減およびコスト低減を図ることができる。
【0038】
またスラストベアリング70は、キャリア29がロー変速比の位置からトップ変速比とは反対側に移動するのに応じて前記従動回転部材28を変速機軸26の軸線方向に駆動するものであるので、キャリア29の位置に関連させた単純な構造で無段変速機16を動力遮断状態とすることができ、キャリア29を駆動する電動モータ47以外にスラストベアリング70を作動せしめる特別の動力は不要である。しかもエンジンEおよび後輪WR間の動力伝達を遮断するニュートラル状態を、ロー変速比の位置からのキャリア29のトップ変速比とは反対側への移動に応じて得るようにしたので、ロー変速比の状態からニュートラル状態に変化させるための構造を単純化することが可能である。
【0039】
またスラストベアリング70で従動回転部材28を押圧駆動するので、従動回転部材28およびキャリア29間で摩擦力が生じることを極力抑えつつ従動回転部材28を駆動回転部材27から離間する方向に駆動することができる。またスラストベアリング70がキャリア29の内周部に装着されており、キャリア29の内周部での周速度は小さいのでスラストベアリング70に作用する負荷を小さく抑えることができる。
【0040】
さらに従動回転部材28と、変速機軸26の軸線方向に沿う位置を不変として該変速機軸26の軸線まわりに回転自在である出力ギヤ17との間に、駆動回転部材27および従動回転部材28を第1および第2摩擦伝達面40,41に圧接させる面圧を発生しつつ従動回転部材28および出力ギヤ17間で動力を伝達する調圧カム機構61が設けられており、従動回転部材28と第2摩擦伝達面41との摩擦接触を解除する位置への従動回転部材28の移動が該調圧カム機構61で吸収される。したがって動力伝達状態では駆動回転部材27および従動回転部材28と第1および第2摩擦伝達面40,41との確実な摩擦接触を確保しつつ、動力遮断時に従動回転部材28が軸方向に移動することを許容することができる。
【0041】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
【0042】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、部品点数の低減およびコスト低減を図りつつ、軽い力で押すだけで自動二輪車等の車両を移動させることができる。しかも無段変速機をキャリアの位置に関連させた単純な構造で動力遮断状態とすることができるから、キャリアを駆動する駆動源以外に動力遮断手段を作動せしめる特別の動力が不要となり、ロー変速比の状態からニュートラル状態に変化させるための構造を単純化することが可能である。その上、従動回転部材およびキャリア間で摩擦力が生じることを極力抑えつつ、従動回転部材を駆動回転部材から離間する方向に駆動することができ、スラストベアリングに作用する負荷も小さく抑えることができる。
【0043】
さらに請求項2の発明によれば、動力伝達状態では駆動回転部材および従動回転部材と第1および第2摩擦伝達面との確実な摩擦接触を確保しつつ、動力遮断時に従動回転部材が軸方向に移動することを許容することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 エンジンおよび無段変速機間の動力伝達構造を示す縦断面図である。
【図2】 ロー変速比の状態での無段変速機の拡大縦断面図である。
【図3】 トップ変速比の状態での無段変速機の拡大縦断面図である。
【図4】 図1の4−4線拡大断面図である。
【図5】 調圧カム機構の作動状況を説明するための断面図である。
【図6】 図2の6矢示部拡大図である。
【符号の説明】
16・・・無段変速機
17・・・第2の回転部材としての出力ギヤ
26・・・変速機軸
27・・・駆動回転部材
28・・・従動回転部材
29・・・キャリア
30・・・支軸
31・・・変速回転部材
40・・・第1摩擦伝達面
41・・・第2摩擦伝達面
61・・・調圧カム機構
70・・・動力遮断手段としてのスラストベアリング
E・・・・エンジン
Claims (2)
- エンジン(E)からの動力伝達に応じて回転する変速機軸(26)と、該変速機軸(26)とともに回転する駆動回転部材(27)と、前記変速機軸(26)に回転自在に支承される従動回転部材(28)と、前記変速機軸(26)の軸線に沿って移動可能なキャリア(29)と、前記変速機軸(26)の軸線を中心線とする円錐母線に沿う軸線を有して前記キャリア(29)に支持される支軸(30)と、前記駆動回転部材(27)に摩擦接触する円錐状の第1摩擦伝達面(40)および前記従動回転部材(28)に摩擦接触する円錐状の第2摩擦伝達面(41)を有して前記支軸(30)で回転自在かつ軸方向摺動自在に支承される変速回転部材(31)と、前記キャリア(29)がロー変速比の位置からトップ変速比とは反対側に移動するのに応じて前記従動回転部材(28)と第2摩擦伝達面(41)との摩擦接触を解除し得る動力遮断手段(70)とを備える車両用無段変速機であって、
前記従動回転部材(28)が、前記変速機軸(26)の軸線方向に制限された範囲での移動を可能として該変速機軸(26)に回転自在に支承されるとともに前記第2摩擦伝達面(41)に摩擦接触する方向にばね付勢され、
前記動力遮断手段であるスラストベアリング(70)が、ロー変速比の位置からトップ変速比とは反対側への前記キャリア(29)の移動に応じて前記従動回転部材(28)を変速機軸(26)の軸線方向に押圧駆動することを可能として前記キャリア(29)の内周部に装着されることを特徴とする車両用無段変速機。 - 前記従動回転部材(28)と、前記変速機軸(26)の軸線方向に沿う位置を不変として該変速機軸(26)の軸線まわりに回転自在である第2の回転部材(17)との間に、前記駆動回転部材(27)および前記従動回転部材(28)を前記第1および第2摩擦伝達面(40,41)に圧接させる面圧を発生しつつ前記従動回転部材(28)および第2の回転部材(17)間で動力を伝達する調圧カム機構(61)が設けられ、前記従動回転部材(28)と第2摩擦伝達面(41)との摩擦接触を解除する位置への前記従動回転部材(28)の移動が該調圧カム機構(61)で吸収されることを特徴とする請求項1記載の車両用無段変速機。
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