JP2006064172A - Ｖベルト式無段変速機 - Google Patents

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Junji Hayashi
林　　淳司
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Abstract

【課題】ケーシング内に装備するシーブ位置検出センサの小型化を図り、幅方向寸法の増大を防止することができるコンパクトなＶベルト式無段変速機を提供する。
【解決手段】溝幅可変のプライマリシーブ３及びセカンダリシーブ４間にベルト５を巻回した自動二輪車用のＶベルト式無段変速機１１０において、プライマリシーブ３における可動シーブ３Ｂの軸方向位置を検出するシーブ位置検出センサ５５０が、変速機ケーシング１０１内における空気導入口１０１Ａから排気口１０１Ｂへの空気流路上における空気導入口１０１Ａの近傍に、配置される。
【選択図】 図４

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ベルトを掛け渡したＶベルト式無段変速機に関する。
スクータ型の自動二輪車等の小型車両には広くＶベルト式無段変速機が使われている。このＶベルト式無段変速機は、エンジン等の動力源の駆動力が入力されるプライマリ軸と駆動輪への駆動力を取り出すセカンダリ軸とにそれぞれ配された溝幅可変の一対のプライマリシーブ及びセカンダリシーブにＶベルトを巻回し、溝幅調節機構により各シーブの溝幅を変えることでＶベルトの各シーブに対する巻回径を調節し、それにより両シーブ間での変速比を無段階的に調節するというものである。
通常、前記プライマリシーブ及びセカンダリシーブは、相互間にＶ形溝を形成する固定シーブと可動シーブとから構成され、各可動シーブがプライマリ軸又はセカンダリ軸の軸線方向に移動自在に設けられている。そして、溝幅調節機構により可動シーブを移動することによって、変速比を無段階に調節できるようになっている。
従来、この種のＶベルト式無段変速機における溝幅調節機構としては、プライマリ軸に回転可能に装備されたスライドギヤ（往復歯車）に入力される回転量に応じて前記プライマリシーブの可動シーブに軸方向の変位を与えるシーブ移動機構と、歯車列を介して前記スライドギヤに所望の回転量を付与する電動モータとを備えて、前記可動シーブの移動操作を電動モータによって行うことで、変速比を任意に調節し得るようにしたものが提案されている。
そして、電動モータによる可動シーブの移動量を制御するために、変速機ケーシング内でプライマリシーブよりも内奥部に配置されるスライドギヤの外周囲に、可動シーブの位置を検出するシーブ位置検出センサを設けた構成のＶベルト式無段変速機（例えば、特許文献１参照）や、軸方向に検出子が可動するシーブ位置検出センサをプライマリシーブの可動シーブの外側面から軸方向に離して装備した構成のＶベルト式無段変速機（例えば、特許文献２参照）等が提案されている。
実公平０７−４１９６０号公報 特開２００１−４８０８１号公報
ところで、Ｖベルト式無段変速機を収容するケーシングには、通常、各シーブやＶベルトの冷却のために、例えばプライマリシーブの外側部を覆う部位に空気導入口を設けると共に、セカンダリシーブの外側部を覆う部位にケーシング内の空気を排出する排気口を設けて、ケーシング内への外気の導入が図られる。
その際、ケーシング内に導入される外気流は、各シーブとの摩擦で発生するＶベルトの摩耗粉を排気口側に運ぶ摩耗粉搬送流となる。
そのため、ケーシング内の収容空間においてプライマリシーブよりも内奥にシーブ位置検出センサを配置した上記特許文献１の構成では、外気流によって搬送される摩耗粉がシーブ位置検出センサに付着し易く、摩耗粉の付着によるセンサの誤作動を防止するために、センサに防塵対策を施すことが必要になる。そこで、防塵対策のためにセンサが大型化し、大型化したセンサがケーシング内での外気の流れを遮断して、外気による冷却性能を低下させる虞があった。
また、上記特許文献２に記載のように、軸方向に検出子が可動するシーブ位置検出センサをプライマリシーブの可動シーブの外側面から軸方向に離して装備した構成では、プライマリシーブの外側方に、シーブ位置検出センサのための大きな設置空間を確保しなければならず、大きな設置空間の確保のために、Ｖベルト式無段変速機の幅方向（プライマリ軸等の軸方向）寸法が増大し、変速機が幅方向に大型化するので、幅方向寸法の短縮が重要課題とされる二輪車等への搭載に不利になるという問題があった。
そこで、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、ケーシング内に装備するシーブ位置検出センサの小型化を図り、幅方向寸法の増大を防止することができるコンパクトなＶベルト式無段変速機を提供することである。
本発明の上記目的は、動力源の駆動力が入力されるプライマリ軸と、該プライマリ軸に平行に配されるセカンダリ軸と、前記プライマリ軸及び前記セカンダリ軸上にそれぞれ配され、ベルト巻回用のＶ溝を形成するシーブを有し、且つ前記シーブが軸方向に移動することで前記Ｖ溝の溝幅を可変とされたプライマリシーブ及び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Ｖ溝に巻回され、両シーブ間で回転駆動力を伝達するＶベルトと、前記プライマリシーブ及び前記セカンダリシーブの溝幅を調節する溝幅調節機構と、前記プライマリシーブ及び前記セカンダリシーブを収容保持しているケーシングと、前記可動シーブのシーブ位置を検出するシーブ位置検出センサと、を備えたＶベルト式無段変速機であって、前記シーブ位置検出センサが、前記ケーシング内に外気を導入する空気導入口の近傍に設けられていることを特徴とするＶベルト式無段変速機により達成される。
又、本発明の上記目的は、動力源の駆動力が入力されるプライマリ軸と、該プライマリ軸に平行に配されるセカンダリ軸と、前記プライマリ軸及び前記セカンダリ軸上にそれぞれ配され、ベルト巻回用のＶ溝を形成する固定シーブ及び可動シーブを有し、且つ前記可動シーブが軸方向に移動することで前記Ｖ溝の溝幅を可変とされたプライマリシーブ及び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Ｖ溝に巻回され、両シーブ間で回転駆動力を伝達するＶベルトと、前記プライマリシーブ及び前記セカンダリシーブの溝幅を調節する溝幅調節機構と、前記プライマリシーブ及び前記セカンダリシーブを収容保持しているケーシングと、前記可動シーブのシーブ位置を検出するシーブ位置検出センサと、を備えたＶベルト式無段変速機であって、前記シーブ位置検出センサが、前記プライマリシーブ又は前記セカンダリシーブより外側で、対応するシーブ占有幅の範囲内に配置されるセンサ本体と、このセンサ本体から延出して前記可動シーブの位置に応じて可動する検出子とを備えることを特徴とするＶベルト式無段変速機により達成される。
尚、上記構成のＶベルト式無段変速機において、前記シーブ位置検出センサが、前記プライマリ軸及び前記セカンダリ軸方向視で、前記プライマリシーブ又は前記セカンダリシーブに巻回されるＶベルトの巻回径が最大の時のベルト巻き懸け範囲の領域に設置されることが望ましい。
又、本発明の上記目的は、動力源の駆動力が入力されるプライマリ軸と、該プライマリ軸に平行に配されるセカンダリ軸と、前記プライマリ軸及び前記セカンダリ軸上にそれぞれ配され、ベルト巻回用のＶ溝を形成するシーブを有し、且つ前記シーブを軸方向に移動することで前記Ｖ溝の溝幅を可変とされたプライマリシーブ及び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Ｖ溝に巻回され、両シーブ間で回転駆動力を伝達するＶベルトと、前記プライマリシーブ及び前記セカンダリシーブの溝幅を調節する溝幅調節機構と、前記プライマリシーブ及び前記セカンダリシーブを収容保持しているケーシングと、前記可動シーブのシーブ位置を検出するシーブ位置検出センサと、
を備えたＶベルト式無段変速機であって、前記シーブ位置検出センサが、前記可動シーブのシーブ位置に応じて回動する検出用アームの回転を検出するロータリエンコーダからなることを特徴とするＶベルト式無段変速機により達成される。
また、上記構成のＶベルト式無段変速機を搭載した車両が望ましい。
上記構成のＶベルト式無段変速機によれば、ケーシング内に装備されるシーブ位置検出センサが、空気流路上における空気導入口の近傍に設けられるので、ケーシング内の空気の流れがプライマリシーブとの摩擦で発生するＶベルトの摩耗粉を排気口側に運ぶ摩耗粉搬送流となるとしても、前記シーブ位置検出センサは摩耗粉を含む空気流との接触が生じないため、摩耗粉の付着による該センサの汚損が生じない。
従って、シーブ位置検出センサに対して、摩耗粉の付着防止のための防塵対策を省略することが可能になり、防塵対策の省略によってシーブ位置検出センサの小型化を実現することができる。
また、上記他の構成のＶベルト式無段変速機によれば、ケーシング内に装備されるシーブ位置検出センサのセンサ本体が、プライマリシーブ又はセカンダリシーブより外側で、対応するシーブ占有幅の範囲内に配置されるので、センサ本体の設置に必要なスペースは、例えば、プライマリシーブ又はセカンダリシーブの上方又は前方等に確保すれば良い。
従って、シーブ位置検出センサの設置によってＶベルト式無段変速機の幅方向寸法が増大することはなく、二輪車等への搭載に有利な幅方向のコンパクト化を図ることができる。
また、上記他の構成のＶベルト式無段変速機によれば、ケーシング内に装備されるシーブ位置検出センサが、前記可動シーブのシーブ位置に応じて回動する検出用アームの回転を検出するロータリエンコーダからなるので、センサ自体をプライマリ軸方向にコンパクトにできる。また、シーブ位置検出センサとして、センサ自体の防塵性が高く安価なロータリエンコーダを用いることで、信頼性が高く安価なＶベルト式無段変速機を提供できる。
以下、本発明に係るＶベルト式無段変速機の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施形態に係るＶベルト式無段変速機をエンジンに組み合わせたパワーユニットを搭載したスクータ型自動二輪車の側面図、図２は図１に示したパワーユニットのＶベルト式無段変速機の外側を覆うケーシングを外した状態の側面図で、図３は図２に示したＶベルト式無段変速機のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図４は図３に示したＶベルト式無段変速機におけるケーシング内での空気の流れを示す説明図、図５は図２に示したＶベルト式無段変速機のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
図１に示した自動二輪車４０１は、前輪４０３と駆動輪である後輪３０５との間で、シート（座席）４０５の下方となる位置にパワーユニット４１０を配置している。車両の前面、両側面の大半は、カウルによって覆われている。
ここに示したパワーユニット４１０は、図２及び図３に示すように、エンジン１０５と、エンジン１０５のクランクケース１０６から後方に延出する変速機ケーシング１００，１０１と、これらの変速機ケーシング１００，１０１とクランクケース１０６との成す空間（ベルト室１０３）に収容されて前記エンジン１０５の出力を変速するＶベルト式無段変速機１１０とを備えた構成で、この無段変速機１１０の出力を、自動遠心クラッチ７０及び歯車列による減速機３０２を介して、エンジン１０５の後方に配置されて駆動輪となる後輪３０５の車軸３００に伝達する。
本実施形態のパワーユニット４１０は、図３に示すように、変速機ケーシング１００の右側部１００ａとクランクケース１０６とでクランク室１０２を画成し、変速機ケーシング１００の左側部１００ｂと変速機ケーシング１０１とでベルト室１０３を画成している。そして、このベルト室１０３内に、Ｖベルト式無段変速機１１０を収容している。
尚、変速機ケーシングとクランクケースをそれぞれ独立して構成し、クランクケースだけでクランク室を画成し、変速機ケーシングだけでベルト室を画成しても良い。
エンジン１０５は、図２及び図３に示すように、クランク軸１０７を回転自在に支持したケーシングである変速機ケーシング１００の右側部１００ａ及びクランクケース１０６と、クランク軸１０７にコンロッド４２１を介して連結されたピストン４２３と、クランクケース１０６の上部に接合されてピストン４２３が摺合するシリンダ部（燃焼室）４２５を提供するシリンダブロック４２６と、各シリンダ部４２５への吸排気口や点火プラグが装備されてシリンダブロック４２６の上部に接合されるシリンダヘッド４３１を備えている。
本実施形態のエンジン１０５では、クランク軸１０７は車体幅方向に軸線を向けて装備されている。
クランク軸１０７の右端にはフライホイール４４１が装備され、このフライホイール４４１には発電機（図示せず）が装備されている。この発電機は、クランク軸１０７の回転により発電を行って、車両に搭載されている電気部品へ給電したり、車載バッテリーへの充電を行う。
クランク軸１０７の左端には、本発明に係るＶベルト式無段変速機１１０の入力軸となるプライマリ軸１が一体形成されている。クランクケース１０６の左側面には、Ｖベルト式無段変速機１１０を収容する空間であるベルト室１０３を画成するケーシングとして変速機ケーシング１００，１０１が取り付けられている。
図２に示すように、クランク室１０２を画成する変速機ケーシング１００の右側部１００ａ及びクランクケース１０６の上面外周には、挿通するピボット軸４５０を介して車体フレームに揺動可能に連結するための回動支持部４５２が装備されている。
Ｖベルト式無段変速機１１０は、動力源であるエンジン１０５の出力軸であるクランク軸１０７に一体形成されたプライマリ軸１と、該プライマリ軸１に平行に配されて駆動輪３０５への駆動力を取り出すセカンダリ軸２と、前記プライマリ軸１及びセカンダリ軸２上にそれぞれ配され、ベルト巻回用のＶ溝を形成する固定シーブ３Ａ，４Ａ及び可動シーブ３Ｂ，４Ｂを有し、且つ前記可動シーブ３Ｂ，４Ｂを軸方向（図３中、左右方向）に移動することで前記Ｖ溝の溝幅を可変とされたプライマリシーブ３及びセカンダリシーブ４と、これらプライマリシーブ３及びセカンダリシーブ４のＶ溝に巻回され、両シーブ３，４間で回転駆動力を伝達するＶベルト５と、電動モータ１０によって前記可動シーブ３Ｂを移動することで前記プライマリシーブ３及びセカンダリシーブ４の溝幅を調節する溝幅調節機構７と、前記電動モータ１０の動作を制御するために可動シーブ３Ｂの位置を検出するシーブ位置検出センサ５５０とを備えており、この溝幅調節機構７によりプライマリシーブ３及びセカンダリシーブ４の溝幅を変えることで、Ｖベルト５の各シーブ３，４に対する巻回径を調節し、前記プライマリシーブ３と前記セカンダリシーブ４との間での変速比を無段階に調節する。
図４に示すように、本実施形態の変速機ケーシング１０１は、プライマリシーブ３の側方を覆う壁部に、外気を導入する空気導入口１０１Ａが形成されると共に、前記セカンダリシーブ４の側方を覆う壁部にケーシング内の空気を排出する排気口１０１Ｂが形成されている。
また、前記空気導入口１０１Ａには、該空気導入口１０１Ａからベルト室１０３に導入された外気を瀘過するエアクリーナ５７０が装備されている。前記空気導入口１０１Ａに対向している固定シーブ３Ａの外側面には、プライマリシーブ３の回転動作によって、外気の吸入作用を発生する複数の羽根３Ｃが装備されている。
図４中に矢印５８０で示すように、固定シーブ３Ａの羽根３Ｃによる吸入作用によって空気導入口１０１Ａから変速機ケーシング１００，１０１間のベルト室１０３に導入された外気は、図４に矢印５８１，５８２，５８３で示すように、プライマリシーブ３側からセカンダリシーブ４側に向かって流れ、各シーブ３，４及びＶベルト５等の冷却を行い、矢印５８４に示すように、排気口１０１Ｂから排出される。
本実施形態のＶベルト式無段変速機１１０における溝幅調節機構７は、前記プライマリシーブ３の可動シーブ３Ｂに任意の移動推力を付与する手段である電動モータ１０（図２参照）と、前記可動シーブ３Ｂとプライマリ軸１との間に設けられ、プライマリ軸１の回転トルクと可動シーブ３Ｂの回転トルクにトルク差が生じた時に、トルク差を解消する方向の移動推力を前記可動シーブ３Ｂに付与するプライマリ側作動機構（所謂、トルクカム）３０と、前記セカンダリシーブ４の可動シーブ４Ｂに溝幅を狭める方向の推力を付与する手段である圧縮コイルスプリング４０と、前記可動シーブ４Ｂとセカンダリ軸２との間に設けられ、セカンダリ軸２の回転トルクと可動シーブ４Ｂの回転トルクにトルク差が生じた時に、トルク差を解消する方向の移動推力を前記可動シーブ４Ｂに付与するセカンダリ側作動機構（所謂、トルクカム）６０と、を具備している。
本実施形態の場合、溝幅調節機構７の電動モータ１０は、図２及び図５に示すように、変速機ケーシング１００の左側部１００ｂの上部外周で車体フレームへの連結部となる回動支持部４５２の後方に配置している。
尚、図３において、矢印Ｃ，Ｅはプライマリ軸１及びセカンダリ軸２の各回転方向を示す。また、矢印Ｄはプライマリ側作動機構３０により可動シーブ３Ｂに発生する推力の方向を示し、矢印Ｆはセカンダリ側作動機構６０により可動シーブ４Ｂに発生する推力の方向を示す。
そして、本実施形態の無段変速機１１０は、エンジン１０５のクランクケース１０６に隣接する変速機ケーシング１００の左側部１００ｂと変速機ケーシング１０１とで画成されたベルト室１０３内に収容されており、プライマリ軸１は、エンジン１０５のクランク軸１０７と一体に構成されている。
セカンダリ軸２は、減速機３０２を介して車軸３００に接続され、車軸３００に駆動輪３０５が取り付けられる。プライマリシーブ３はプライマリ軸１の外周に配され、セカンダリシーブ４はセカンダリ軸２の外周に遠心クラッチ７０を介して取り付けられている。
図５に示すように、プライマリシーブ３は、プライマリ軸１の一端に固定される固定シーブ３Ａと、プライマリ軸１の軸方向（図中の矢印Ａ方向）に移動可能な可動シーブ３Ｂとで構成されており、これら固定シーブ３Ａと可動シーブ３Ｂの対向円錐面間に、Ｖベルト５が巻き掛けられるＶ溝が形成されている。
プライマリ軸１の一端は、軸受２５を介してケーシング１０１に支持されており、この軸受２５の嵌合するスリーブ２４と後述するスリーブ２１をロックナット２６で固定することによって、固定シーブ３Ａのボス部が軸方向に移動しないように固定されている。
可動シーブ３Ｂは、プライマリ軸１が貫通する円筒状のボス部を有し、このボス部の一端に円筒状のスライダ２２が固定されている。このスライダ２２とプライマリ軸１との間には、スリーブ２１が介装されており、このスリーブ２１は、プライマリ軸１の外周にスプライン２０を介して嵌合され、プライマリ軸１と一体に回転するようになっている。そして、このスリーブ２１の外周にスライダ２２が軸方向に移動可能に装着されている。
スライダ２２には、軸方向に対して斜めに延びるカム溝３１が形成されており、このカム溝３１内に、スリーブ２１の外周に突設したガイドピン３２が摺動可能に挿入されている。これにより、スライダ２２と一体の可動シーブ３Ｂは、プライマリ軸１と一体に回転しつつ、このプライマリ軸１の軸方向に移動可能となっている。
これらのカム溝３１とガイドピン３２は、前述したプライマリ側作動機構３０を構成している。従って、カム溝３１の傾斜の向きは、プライマリ軸１の回転トルクと可動シーブ３Ｂの回転トルクにトルク差が生じた時に、トルク差を解消する方向の移動推力をプライマリシーブ３の可動シーブ３Ｂに付与する向き（例えば、プライマリ軸１の回転トルクが可動シーブ３Ｂの回転トルクより大きいときに、プライマリシーブ３の溝幅を狭める方向（矢印Ｄ方向）の移動推力を可動シーブ３Ｂに付与するような向き）に設定されている。傾斜角度を含めたカム溝３１の経路は、与える性能に応じて直線状や曲線状等の任意に設定することができ、加工も容易である。
一方、可動シーブ３Ｂと向かい合う変速機ケーシング１００の左側部１００ｂの内側面には、可動シーブ３Ｂに向けて突出する円筒状の送りガイド１６がネジ止めされている。送りガイド１６は、プライマリ軸１に対し同軸上に設けられており、この送りガイド１６の内周面には雌ネジ１７が形成されている。また、送りガイド１６の外周には、軸方向及び周方向にスライド可能に往復歯車１２が嵌合されている。
この往復歯車１２は、内周壁から外周壁に向けてＵ字断面状に湾曲した環状の回転リング１３の外周壁の一端に結合されており、内周壁の外周面に形成した雄ネジ１８が、送りガイド１６の雌ネジ１７に噛み合っている。また、回転リング１３の内周壁は、軸受２３を介して可動シーブ３Ｂと一体化されたスライダ２２に結合されている。
この構成により、往復歯車１２が回転することにより、雌ネジ１７と雄ネジ１８のリード作用により、往復歯車１２と回転リング１３が軸方向に移動し、それによりスライダ２２と一体化された可動シーブ３Ｂが移動して、プライマリシーブ３の溝幅が変化するようになっている。なお、雄ネジ１８と雌ネジ１７には、台形ネジが用いられているが、三角ネジも適用可能である。
プライマリシーブ３の可動シーブ３Ｂを任意に移動するための電動モータ１０は、そのモータ出力軸１０ａと前記往復歯車１２とが、多段の平歯車１１Ａ〜１１Ｅを組み合わせた歯車伝達機構１１を介して連結されている。
そして、電動モータ１０の回転をコントロールユニット２００（図５参照）により制御することで、往復歯車１２を介して可動シーブ３Ｂを軸方向に移動させることができるシーブ移動機構を構成している。
コントロールユニット２００は、シーブ位置検出センサ５５０によって可動シーブ３Ｂの位置を検出しており、電動モータ１０の動作制御に利用する。
本実施形態の場合、シーブ位置検出センサ５５０は、図６に示すように、センサ本体５５１と、このセンサ本体５５１の中心軸線５５２に沿って直線的に移動可能にセンサ本体５５１に装備された検出子５５３とから構成されたセンサ（例えば、可変抵抗式、磁歪式、磁気式等の位置センサ）である。
検出子５５３は、中心軸線５５２に沿って移動可能にセンサ本体５５１に保持された軸部５５３ａと、検出子５５３の先端から中心軸線に５５２に直交する方向に延出した先端延出部５５３ｂと、この先端延出部５５３ｂに突設されて被検出体に当接される接触部５５３ｃとを備えている。
検出子５５３は、センサ本体５５１と先端延出部５５３ｂとの間に圧縮状態で装備された圧縮コイルバネ（付勢手段）５５５によって、センサ本体５５１から突出する方向に付勢されている。
上記シーブ位置検出センサ５５０は、図４に示すように、前記空気導入口１０１Ａから前記排気口１０１Ｂへの空気流路上における前記空気導入口１０１Ａの近傍に配置される。
本実施形態では、空気導入口１０１Ａに近いプライマリシーブ３より外側で、且つ対応するプライマリシーブ３と溝幅調節機構７の往復歯車１２とが占有するシーブ占有幅Ｗの範囲内に、前記シーブ位置検出センサ５５０が配置されており、センサ本体５５１の軸方向がプライマリ軸１の軸線方向に揃えられると共に、接触部５５３ｃが往復歯車１２の側面に当接した状態で変速機ケーシング１０１に固定されている。尚、接触部５５３ｃは、圧縮コイルバネ５５５の付勢力で往復歯車１２に当接した状態に維持される。
そこで、前記シーブ位置検出センサ５５０の検出子５５３は、往復歯車１２の軸方向の移動に伴って、往復歯車１２と一体に変位し、往復歯車１２の軸方向の変位を介して可動シーブ３Ｂのシーブ位置の変化を検出する。
セカンダリシーブ４は、図３に示すように、セカンダリ軸２に遠心クラッチ７０を介して連結された固定シーブ４Ａと、セカンダリ軸２の軸方向（図中の矢印Ｂ方向）に移動可能な可動シーブ４Ｂとで構成されており、これら固定シーブ４Ａと可動シーブ４Ｂの対向円錐面間に、Ｖベルト５が巻き掛けられるＶ溝が形成されている。
固定シーブ４Ａは、円筒状のガイド５１を備えており、このガイド５１が軸受を介してセカンダリ軸２の外周に回転自在に支持されている。この固定シーブ４Ａとセカンダリ軸２との間に介在される遠心クラッチ７０は、固定シーブ４Ａのガイド５１と一体に回転する遠心プレ−ト７１と、この遠心プレ−ト７１に支持された遠心ウエイト７２と、この遠心ウエイト７２が接離可能に接するクラッチハウジング７３とを備えている。
ここで、遠心プレート７１は、スプライン嵌合により固定シーブ４Ａのガイド５１に一体回転可能に結合されている。また、クラッチハウジング７３は、セカンダリ軸２の一端にスプライン嵌合するボス部材４７を介して固定されている。なお、セカンダリ軸２の一端は、軸受５０を介して変速機ケーシング１０１に支持されており、この軸受５０の嵌合するスリーブ４８をロックネジ４９で固定することによって、クラッチハウジング７３及びボス部材４７が軸方向に移動しないように固定されている。
このような構成により、固定シーブ４Ａと一体に回転する遠心プレ−ト７１の回転数が所定値に達すると、遠心ウエイト７２が遠心力により外側に移動してクラッチハウジング７３に接触し、固定シーブ４Ａの回転がセカンダリ軸２に伝達される。
可動シーブ４Ｂは、固定シーブ４Ａのガイド５１の外周に軸方向移動可能に支持された円筒状のスライダ５２に一体化されており、圧縮コイルスプリング４０によってＶ溝の溝幅を減じる方向に付勢されている。圧縮コイルスプリング４０は、一端をスライダ５２の外周の凸部に当接すると共に他端を遠心プレート７１のスプリング受に当接して、圧縮状態で装備されている。
この可動シーブ４Ｂと一体化されたスライダ５２には、軸線に対して傾斜したカム溝６１が形成されており、このカム溝６１には、固定シーブ４Ａと一体化されたガイド５１の外周に突設したガイドピン６２が摺動可能に挿入されている。これにより、スライダ５２と一体の可動シーブ４Ｂは、セカンダリ軸２と一体に回転しつつ、このセカンダリ軸２の軸方向に移動可能となっている。
これらのカム溝６１とガイドピン６２は、前述したセカンダリ側作動機構６０を構成している。従って、カム溝６１の傾斜の向きは、セカンダリ軸２の回転トルクと可動シーブ４Ｂの回転トルクにトルク差が生じた時に、トルク差を解消する方向の移動推力を可動シーブ４Ｂに付与する向き（例えば、セカンダリ軸２の回転トルクが可動シーブ４Ｂの回転トルクより小さいときに、セカンダリシーブ４の溝幅を狭める方向（矢印Ｆ）の移動推力を可動シーブ４Ｂに付与するような向き）に設定されている。傾斜角度を含めたカム溝６１の経路は、与える性能に応じて直線状や曲線状等の任意に設定することができ、加工も容易である。
このようなセカンダリ側作動機構６０を備えることにより、例えば自動二輪車が登り坂にさしかかった時のように、セカンダリ軸２に結合された固定シーブ４Ａの回転速度が遅くなり、Ｖベルト５によって回転を続けようとする可動シーブ４Ｂとの間に速度差が生じると、見掛け上、ガイドピン６２がカム溝６１を矢印Ｆの方向に押すので、スライダ５２を介して可動シーブ４Ｂが固定シーブ４Ａに近づく方向に押し出され、Ｖ溝の溝幅が強制的に減じられることになる。
次に、本第１実施形態に係る自動二輪車のＶベルト式無段変速機１１０の動作について説明する。
コントロールユニット２００より電動モータ１０に変速信号が入力されると、電動モータ１０の回転により往復歯車１２及び回転リング１３が回転し、雄ネジ１８と雌ネジ１７のリード作用により、回転リング１３に軸受２３を介して固定されたスライダ２２が軸方向へ移動し、スライダ２２と一体化された可動シーブ３Ｂが移動して、プライマリシーブ３の溝幅が変化する。
例えば、プライマリシーブ３の溝幅が狭まる場合は、Ｖベルト５の巻回径が大きくなり、変速比がＴｏｐ側に移行する。また、プライマリシーブ３の溝幅が広がる場合は、Ｖベルト５の巻回径が小さくなり、変速比がＬｏｗ側に移行する。
一方、セカンダリシーブ４の溝幅は、プライマリシーブ３の溝幅の変化に伴ってプライマリシーブ３と反対に動作する。
即ち、プライマリシーブ３に対するＶベルト５の巻回径が小さくなる（Ｌｏｗ側に移行）と、セカンダリシーブ４側ではＶベルト５の食い込み力が小さくなるので、可動シーブ４ＢとＶベルト５との間に滑りが生じ、この可動シーブ４Ｂと固定シーブ４Ａとの間に速度差が生じる。すると、可動シーブ４Ｂが、上記カム溝６１の働きと圧縮コイルスプリング４０の付勢力によって固定シーブ４Ａ側に押し付けられるので、セカンダリシーブ４の溝幅が減じられ、Ｖベルト５の巻回径が大きくなる。
この結果、プライマリシーブ３とセカンダリシーブ４との間の変速比が大きくなり、駆動輪３０５への伝達トルクが増大する。反対に、プライマリシーブ３に対するＶベルト５の巻回径が大きくなる（Ｔｏｐ側に移行）と、セカンダリシーブ４側では、Ｖベルト５がＶ溝に食い込んでいき、その可動シーブ４Ｂが圧縮コイルスプリング４０の付勢力に抗して固定シーブ４Ａから遠ざかる方向に移動する。このため、セカンダリシーブ４の溝幅が広がり、Ｖベルト５の巻回径が大きくなるので、プライマリシーブ３とセカンダリシーブ４の間の変速比が小さくなる。
セカンダリシーブ４の回転数が所定値以上になると、セカンダリシーブ４が遠心クラッチ７０を介してセカンダリ軸２に結合されて、セカンダリ軸２の回転が減速機３０２の歯車列を介して車軸３００に伝達されることになる。
以上に説明したＶベルト式無段変速機１１０によれば、変速機ケーシング１００，１０１内に装備されるシーブ位置検出センサ５５０が、図４に示したように、変速機ケーシング１００の左側部１００ｂと変速機ケーシング１０１とで画成されたベルト室１０３内に導入される外気の空気流路上における空気導入口１０１Ａの近傍に配置されるので、変速機ケーシング１００，１０１内の空気の流れがプライマリシーブ３との摩擦で発生するＶベルト５の摩耗粉を排気口１０１Ｂ側に運ぶ摩耗粉搬送流となるとしても、前記シーブ位置検出センサ５５０は摩耗粉を含む空気流との接触が生じないため、摩耗粉の付着による該センサの汚損が生じない。
従って、シーブ位置検出センサ５５０に対して、摩耗粉の付着防止のための防塵対策を省略することが可能になり、防塵対策の省略によってシーブ位置検出センサ５５０の小型化を実現することができる。
そして、シーブ位置検出センサ５５０の小型化によって、変速機ケーシング１００，１０１内における空気の流れがシーブ位置検出センサ５５０によって遮断されることが回避され、変速機ケーシング１００，１０１内での外気の流れを良好に保って、外気による安定した冷却性能を確保することができる。
また、本実施形態のＶベルト式無段変速機１１０では、変速機ケーシング１００，１０１内に装備されたシーブ位置検出センサ５５０は、センサ本体５５１がプライマリシーブ３より外側に配置されており、該センサ本体５５１の設置に必要なスペースは、例えば、プライマリシーブ３の上方又は前方等に確保することが望ましい。尚、本発明はこれに限定するものではなく、例えばシーブ位置検出センサ５５０のセンサ本体５５１をセカンダリシーブ４より外側で、対応するシーブ占有幅の範囲内に配置することもできる。
従って、シーブ位置検出センサ５５０の設置によってＶベルト式無段変速機１１０の幅方向寸法が増大することはなく、自動二輪車等の車両への搭載に有利な幅方向のコンパクト化を図ることができた。
また、シーブ位置検出センサ５５０が、プライマリシーブ３の可動シーブ３Ｂと該可動シーブ３Ｂを軸方向に移動させる往復歯車１２との間のスペースに介在していないため、往復歯車１２等を含むシーブ移動機構をプライマリシーブ３の可動シーブ３Ｂに近接して装備することができ、Ｖベルト式無段変速機１１０の幅方向寸法のコンパクト化を更に徹底することができる。
なお、上記実施形態では、シーブ位置検出センサ５５０の検出子５５３を往復歯車１２の内側面に当接させて、該往復歯車１２の位置を検出するように構成したので、幅方向寸法をコンパクトにできると共に、シーブ位置検出センサ５５０の構造を簡単して製造コストを低減することができる。
但し、本発明のＶベルト式無段変速機はこれに限定されるものではなく、センサの設置スペースや製造コストに余裕がある場合には、図７に示したシーブ位置検出センサ６５０のように、略コ字状にした検出子６５３の先端を往復歯車１２の外側面に当接させて、該往復歯車１２の位置を検出するように構成することもできる。
また、図８に示したシーブ位置検出センサ７５０のように、一対の検出子７５３，７５３によって往復歯車１２の外周部を軸方向に相対回転可能に挟持して、該往復歯車１２の位置を検出するように構成することもできる。
また、上記実施形態では、シーブ位置検出センサ５５０の検出子５５３を往復歯車１２に係合させて、該往復歯車１２の位置を介して間接的に可動シーブ３Ｂの位置を検出するように構成した。
しかしながら、図９（ａ）〜（ｃ）に示したように、検出子５５３を直接可動シーブ３Ｂの背面に接触させて、可動シーブ３Ｂの位置を直接検出するようにしても良い。即ち、シーブ位置検出センサ５５０は、往復歯車１２又は可動シーブ３Ｂの何れかの位置を検出することにより、プライマリシーブ３における可動シーブ３Ｂの軸方向位置を検出することができる。
また、検出子５５３がセンサ本体５５１の中心軸線方向に直線的に移動することで位置の検出を行うシーブ位置検出センサ５５０を使用する場合に、センサ本体５５１に対して直線移動可能に支持された軸部５５３ａと、この軸部５５３ａの先端に接合される先端延出部５５３ｂとが形成する形状は、図６に示した略Ｌ字形に限らない。
例えば、図９（ａ）に示すように、検出子５５３の形状を先端が可動シーブ３Ｂの背面に当接する略コ字状にしたり、或いは、図９（ｂ）に示すように、先端が可動シーブ３Ｂの背面に当接するクランク状にすることも可能である。
また、シーブ位置検出センサ５５０としては、図９（ｃ）に示すように、検出子５５３をセンサ本体５５１の中心軸の回りに旋回自在に設け、先端を可動シーブ３Ｂの背面に当接させた検出子５５３の回動量によって可動シーブ３Ｂの位置を検出するようにしても良い。
但し、本発明に係るシーブ位置検出センサの設置位置は、コンパクト化のため、対応するプライマリシーブ３と往復歯車１２とで占有するプライマリ軸方向のシーブ占有幅Ｗの範囲内で、且つ、プライマリシーブ３の外周よりも外側となる領域であるならばどこでも可能である。
そこで、この必要条件を満足すれば、図９（ｃ）に示したように、センサ本体５５１の中心軸がプライマリ軸１に直交する向きに配置されても構わない。
しかしながら、図１０（ａ）に示すように、可動シーブ３Ｂの外周よりも内側の範囲で、可動シーブ３Ｂと往復歯車１２との間にシーブ位置検出センサ５５０を配置した場合は、上記の必要条件を満たしておらず、往復歯車１２を可動シーブ３Ｂに近接配置することができなくなって、幅方向の大型化を招く原因になる。
また、図１０（ｂ）に示すように、センサ本体５５１の基端部が固定シーブ３Ａの外方にはみ出した配置になる場合も、対応するプライマリシーブ３と往復歯車１２とのプライマリ軸方向のシーブ占有幅Ｗ内という必要条件を満たしておらず、センサ本体５５１の基端部がシーブ占有幅Ｗから寸法Ｗ１だけ突出した状態になって、幅方向の大型化を招く原因になる。
更に、上記必要条件を満たしていても、図１０（ｃ）に示すように、検出子５５３が回動支点５５４を有するリンク構造となる場合は、検出子５５３がプライマリシーブ３の外周に大きな設置スペースを占有するので、プライマリシーブ３の周囲の径方向の大型化を招く可能性があり、望ましくない。
図１１は、プライマリシーブ３又はセカンダリシーブ４より外側で、対応するシーブ占有幅の範囲内に配置されるシーブ位置検出センサの好ましい設置範囲を示すＶベルト式無段変速機２１０の概略側面図である。
図１１に示すように、プライマリシーブ３又はセカンダリシーブ４より外側に配置されるシーブ位置検出センサは、プライマリ軸方向視でプライマリシーブ３に巻回されるＶベルト５の巻回径が最大（Ｄ１）の時のベルト巻き懸け範囲３Ｗの領域、或いはセカンダリ軸方向視でセカンダリシーブ４に巻回されるＶベルト５の巻回径が最大（Ｄ２）の時のベルト巻き懸け範囲４Ｗの領域に設置されることが好ましい。更に、好ましくは、プライマリシーブ３及びセカンダリシーブ４の軸線を通るシーブ中心線Ｘを中心に略４５度のベルト巻き懸け範囲３Ｓ又は４Ｓの領域に設置される。
即ち、Ｖベルト式無段変速機２１０のＶベルト５は、加減速時の急変速に伴うエンジン１０５の回転による加振力の増大、及び緩み側の張力抜けが要因となって、ベルト上側及びベルト下側とも振動する。
又、加減速による速度変動やベルト押し付け力変動等も振動の要因になっており、Ｖベルト５が、Ｔｏｐ側（図１１中、二点鎖線で図示）からＬｏｗ側（図１１中、実線で図示）、或いはＬｏｗ側からＴｏｐ側といった変速が進む時に、ベルト振動が増大する。
更に、アイドリングからクラッチが完全に繋がるまで及び減速時クラッチ切断から停止までの領域でもＶベルト５の振動が発生し、ベルト張力が弱い状況では、ベルト下側の振動Ｖ２が大きくなる。
そして、Ｖベルト５の摩耗量増加に伴い、上述の如きベルト振動が増大する。
従って、図１１中に破線で図示したように、摩耗して増大したベルト上下側の振動Ｖ１，Ｖ２によりＶベルト５があばれて接触する可能性があるので、衝撃に弱いシーブ位置検出センサ等のセンサ類は、プライマリシーブ３とセカンダリシーブ４の間におけるベルト５の振動方向（Ｖ１，Ｖ２）外側（ベルト巻き懸け範囲３Ｗ及び４Ｗ以外の領域）に配置することを避け、図１１に示したようにベルト５が巻き懸けられているベルト巻き懸け範囲３Ｗ又は４Ｗの領域に設置することが好ましい。
図１２は本発明の第２実施形態に係るＶベルト式無段変速機の要部断面図であり、図１３は図１２に示したシーブ位置検出センサの拡大正面図である。
尚、本第２実施形態のＶベルト式無段変速機３１０は、上記第１実施形態のＶベルト式無段変速機１１０におけるシーブ位置検出センサ５５０に換えて、ロータリエンコーダからなるシーブ位置検出センサ３５０を用いた以外は略同様の構成であるので、同機能の構成部材については同符号を付して詳細な説明を省略する。
本第２実施形態のＶベルト式無段変速機３１０に係るシーブ位置検出センサ３５０は、図１２及び図１３に示すように、センサ本体３５１と、このセンサ本体３５１の中心軸回りを回動可能に装備された検出用アーム３５２とから構成されたロータリエンコーダである。
検出用アーム３５２は、その基端部とセンサ本体３５１との間に介装されたねじりコイルバネ（図示せず）によって、揺動先端の接触部３５３が被検出体に圧接する方向に回動付勢されている。
上記シーブ位置検出センサ３５０は、対応する溝幅調節機構７より外側に配置されており、センサ本体３５１の中心軸方向がプライマリ軸１の軸線方向と直交させられると共に、検出用アーム３５２の接触部３５３が往復歯車１２の側面に当接した状態で変速機ケーシング１００に固定されている。尚、接触面が略球面とされた接触部３５３は、ねじりコイルバネの回動付勢力で往復歯車１２に当接した状態に維持される。
そこで、シーブ位置検出センサ３５０の検出用アーム３５２は、往復歯車１２の軸方向の移動に伴って回動変位し、往復歯車１２の軸方向の変位を介して可動シーブ３Ｂのシーブ位置の変化を検出する。
即ち、本第２実施形態のＶベルト式無段変速機３１０では、検出用アーム３５２の揺動先端に設けた接触部３５３を往復歯車１２の側面に当接させて、この検出用アーム３５２の回転量をセンサ本体３５１内のロータリエンコーダで検出するように構成した。
そこで、シーブ位置検出センサ３５０は、センサ本体３５１をプライマリ軸１の軸線方向にコンパクトにできる。また、シーブ位置検出センサ３５０として、センサ自体の防塵性が高く安価なロータリエンコーダを用いることで、信頼性が高く安価なＶベルト式無段変速機３１０を提供できる。
尚、上記実施形態においては、自動二輪車用のパワーユニット４１０について説明したが、本発明のパワーユニット４１０は自動二輪車に限らず、比較的軽量な小型車両である三輪又は四輪バギー等にも適用できることは勿論である。
本発明の第１実施形態に係るＶベルト式無段変速機をエンジンに組み合わせたパワーユニットを搭載したスクータ型自動二輪車の側面図である。 図１に示したパワーユニットのＶベルト式無段変速機の外側を覆うケーシングを外した状態の側面図である。 図２に示したＶベルト式無段変速機のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 図３に示したＶベルト式無段変速機におけるケーシング内での空気の流れを示す説明図である。 図２に示したＶベルト式無段変速機のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 図５に示した溝幅調節機構に組み込まれたシーブ位置検出センサの拡大側面図である。 図５に示した溝幅調節機構に組み込まれるシーブ位置検出センサの変形例を示す拡大側面図である。 図５に示した溝幅調節機構に組み込まれるシーブ位置検出センサの他の変形例を示す拡大側面図である。 本発明に係るＶベルト式無段変速機におけるシーブ位置検出センサの装備形態の他の実施形態の説明図である。 Ｖベルト式無段変速機におけるシーブ位置検出センサの装備形態の好ましくない例を示す説明図である。 プライマリシーブ又はセカンダリシーブより外側に配置されるシーブ位置検出センサの好ましい設置範囲を示すＶベルト式無段変速機の概略側面図である。 本発明の第２実施形態に係るＶベルト式無段変速機の要部断面図である。 図１２に示したシーブ位置検出センサの拡大正面図である。
符号の説明
１ プライマリ軸
２ セカンダリ軸
３ プライマリシーブ
３Ａ 固定シーブ
３Ｂ 可動シーブ
４ セカンダリシーブ
４Ａ 固定シーブ
４Ｂ 可動シーブ
５ ベルト
７ 溝幅調節機構
１０ 電動モータ
１２ 往復歯車
１００ 変速機ケーシング（ケーシング）
１０１ 変速機ケーシング（ケーシング）
１０１Ａ 空気導入口
１０１Ｂ 排気口
１０５ エンジン（動力源）
１０６ クランクケース
１１０ Ｖベルト式無段変速機
４０１ 自動二輪車
４１０ パワーユニット
５５０ シーブ位置検出センサ
５５１ センサ本体
５５３ 検出子

Claims (5)

  1. 動力源の駆動力が入力されるプライマリ軸と、
    該プライマリ軸に平行に配されるセカンダリ軸と、
    前記プライマリ軸及び前記セカンダリ軸上にそれぞれ配され、ベルト巻回用のＶ溝を形成するシーブを有し、且つ前記シーブが軸方向に移動することで前記Ｖ溝の溝幅を可変とされたプライマリシーブ及び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Ｖ溝に巻回され、両シーブ間で回転駆動力を伝達するＶベルトと、
    前記プライマリシーブ及び前記セカンダリシーブの溝幅を調節する溝幅調節機構と、
    前記プライマリシーブ及び前記セカンダリシーブを収容保持しているケーシングと、
    前記可動シーブのシーブ位置を検出するシーブ位置検出センサと、
    を備えたＶベルト式無段変速機であって、
    前記シーブ位置検出センサが、前記ケーシング内に外気を導入する空気導入口の近傍に設けられていることを特徴とするＶベルト式無段変速機。
  2. 動力源の駆動力が入力されるプライマリ軸と、
    該プライマリ軸に平行に配されるセカンダリ軸と、
    前記プライマリ軸及び前記セカンダリ軸上にそれぞれ配され、ベルト巻回用のＶ溝を形成するシーブを有し、且つ前記シーブが軸方向に移動することで前記Ｖ溝の溝幅を可変とされたプライマリシーブ及び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Ｖ溝に巻回され、両シーブ間で回転駆動力を伝達するＶベルトと、
    前記プライマリシーブ及び前記セカンダリシーブの溝幅を調節する溝幅調節機構と、
    前記プライマリシーブ及び前記セカンダリシーブを収容保持しているケーシングと、
    前記可動シーブのシーブ位置を検出するシーブ位置検出センサと、
    を備えたＶベルト式無段変速機であって、
    前記シーブ位置検出センサが、前記プライマリシーブ又は前記セカンダリシーブより外側で、対応するシーブ占有幅の範囲内に配置されるセンサ本体と、このセンサ本体から延出して前記可動シーブのシーブ位置に応じて可動する検出子とを備えることを特徴とするＶベルト式無段変速機。
  3. 前記シーブ位置検出センサが、前記プライマリ軸及び前記セカンダリ軸方向視で、前記プライマリシーブ又は前記セカンダリシーブに巻回されるＶベルトの巻回径が最大の時のベルト巻き懸け範囲の領域に設置されることを特徴とする請求項２に記載のＶベルト式無段変速機。
  4. 動力源の駆動力が入力されるプライマリ軸と、
    該プライマリ軸に平行に配されるセカンダリ軸と、
    前記プライマリ軸及び前記セカンダリ軸上にそれぞれ配され、ベルト巻回用のＶ溝を形成するシーブを有し、且つ前記シーブを軸方向に移動することで前記Ｖ溝の溝幅を可変とされたプライマリシーブ及び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Ｖ溝に巻回され、両シーブ間で回転駆動力を伝達するＶベルトと、
    前記プライマリシーブ及び前記セカンダリシーブの溝幅を調節する溝幅調節機構と、
    前記プライマリシーブ及び前記セカンダリシーブを収容保持しているケーシングと、
    前記可動シーブのシーブ位置を検出するシーブ位置検出センサと、
    を備えたＶベルト式無段変速機であって、
    前記シーブ位置検出センサが、前記可動シーブのシーブ位置に応じて回動する検出用アームの回転を検出するロータリエンコーダからなることを特徴とするＶベルト式無段変速機。
  5. 上記請求項１乃至４に記載のＶベルト式無段変速機を搭載した車両。
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