JP4352046B2 - Ｖベルト式自動変速機 - Google Patents

Description

本発明は、可変タイプの駆動側変速プーリと従動側変速プーリとから構成された自動変速機構において、両プーリの共振による振動を低減することができ、耐久性を良好なものにすることができるＶベルト式自動変速機に関する。

Ｖベルト式自動変速機における駆動（又は原動）側変速プーリの可動シーブ内に配置されている遠心ローラと、従動側変速プーリに配置されている遠心クラッチの遠心ウェイトとの設定数比率（駆動側変速プーリの遠心ローラの個数／従動側変速プーリの遠心ウェイトの個数）は、一般的に整数値である。このように、前記比率を整数値とした構成は、従来技術に多く見られ、例えば、下記特許文献１等多くの文献に開示されている。この従来技術の場合、駆動側の遠心ローラの個数は６個であり、従動側の遠心ウェイトの個数は３個であり、その設定数比は２となり、この数値は整数値である。
特開平６−１１７５０７号

Ｖベルト式自動変速機は、一般に、エンジン本体側に配置されている駆動側変速プーリと、車輪（タイヤ）側に配置されている従動側変速プーリとの間にＶベルトが掛けられて回転伝達可能としたものである。その駆動（原動）側変速プーリと従動側変速プーリは、それぞれの２枚のプーリ半体が接近及び離間することにより、ベルト溝幅を回転速度と共に変化可能な構造とし、適宜変速比を変えながら駆動側変速プーリから従動側変速プーリに回転伝達するものである。

その駆動側変速プーリには遠心ローラが設けられ、該遠心ローラが駆動側変速プーリの回転速度の変化により前記遠心ローラに生じる遠心力も変化して、該遠心ローラがプーリの外周側又は中心側に移動し、プーリ半体同士が接近したり、又は離間することができる。そして、前記駆動側変速プーリのＶベルト溝幅の変化に対応して、前記従動側変速プーリのＶベルト溝幅も変化し、速度比が変化するようにしたものである。その従動側変速プーリには遠心クラッチが装着されている。この遠心クラッチに、遠心ウェイトが装着されている。

そのＶベルト式自動変速機における駆動側変速プーリに設けられる遠心ローラの個数と、従動側変速プーリ側に装着された遠心クラッチに装着される遠心ウェイトの個数との設定比率が整数値になる場合、駆動側の遠心ローラと従動側の遠心ウェイトとの位相が整数倍で同期するという状態が発生する。この同期が起きた場合、一定の周期で振動する起振源となり、Ｖベルト式自動変速機にエンジンを含む構成としたエンジン組立体への振動につながるおそれがある。即ち、前記比率が整数値となる場合には、同期（同調）による振動が起こりやすくなり、その結果、商品性や耐久性に悪い影響を与えることになる。

その遠心ローラと遠心ウェイトの位相の同期状態について、さらに詳述する。まず、駆動側変速プーリと従動側変速プーリと遠心クラッチとからなるＶベルト式自動変速機とエンジンとを含む自動二輪車のエンジン組立体に総合的な重心（慣性重心）が設定される。このようなエンジン組立体の同期状態とは、自動変速機の駆動側プーリと従動側プーリとの変速比が１のときに、そのエンジン組立体の前記重心位置を中心にしてエンジン組立体全体が振動する。その駆動側変速プーリと従動側変速プーリとの変速比が１となるときには、駆動側変速プーリと従動側変速プーリとの回転数が同一となる。

さらに、この状態で、駆動側変速プーリＡ’の遠心ローラと、遠心クラッチＣ’の遠心ウェイトの両者が前記重心位置と駆動側変速プーリと従動側変速プーリ（遠心クラッチ）の各中心を通過する仮想線上で、且つ駆動側変速プーリＡ’及び遠心クラッチＣ’における前記仮想線に一致する直径方向外端に位置するときに、前記遠心ローラと遠心ウェイトにそれぞれ反対方向に遠心力が作用する。すなわち、同期状態とは、遠心ローラと遠心ウェイトが前記仮想線の両端に位置したときで、その両者と、前記エンジン組立体の重心を中心として作用する偶力が最大にかかる状態である（図５参照）。

このエンジン組立体における駆動側変速プーリＡ’と遠心クラッチＣ’の同期状態は、駆動側変速プーリに設けられている遠心ローラの個数と、従動側変速プーリに設けられている遠心ウェイトの個数との比率の数値が整数である場合、前記仮想線上に位置する場面の数が多くなりやすく、しかも短い周期で巡って来ることになる。たとえば、図５，図６では比率が整数値の場合に生じる同期状態を示したものであり、遠心ローラの個数を６とし、遠心ウェイトの個数を３としたものである。

図中において、６個の遠心ローラにａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆと符号を付した。また３個の遠心ウェイトには、ａ，ｂ，ｃの符号を付した。図６（Ａ）乃至（Ｃ）は１２０度の角度ごとに遠心ローラと遠心ウェイトの位置を示すものである。その個数の比率は、３となり整数値である。このような状態で、駆動側変速プーリと遠心クラッチとが変速比１で回転すると〔図６（Ａ）乃至（Ｃ）参照〕、同期する回数（場面）が１回転の中で３回生じることになる。これが大きな振動の原因となる。

そして、このような同期状態が周期的で且つその間隔が極めて短い状態となると、エンジン組立体は、その重心を中心にして前記遠心ローラと遠心ウェイトによる最大限の偶力が頻繁にかかることになり、揺動を繰り返すようにして振動する。これは、前記遠心ローラの個数と、遠心ウェイトの個数とが異なっていても、その個数の設定比が整数である以上は、必ず生じる現象である。

本発明が解決しようとする課題（技術的課題又は目的）は、可変タイプの駆動側変速プーリと従動側変速プーリとから構成されるエンジン組立体に、前記駆動側変速プーリに設けられた遠心ローラと、従動側の遠心クラッチに設けられた遠心ウェイトが原因による振動を減少させることを実現することである。

請求項１の発明は、遠心ローラが内装された駆動側変速プーリと、従動側変速プーリと、該従動側変速プーリに接続されると共に遠心ウェイトが内装された遠心クラッチとから構成されたＶベルト式自動変速機において、駆動側変速プーリに設けられた遠心ローラの個数と、前記遠心クラッチに設けられた遠心ウェイトの個数におけるいずれか一方の小なる個数に対する大なる個数の比率は非整数としてなるＶベルト式自動変速機としたことにより、上記課題を解決した。請求項２の発明は、前述の構成において、前記駆動側変速プーリの遠心ローラの個数は、前記従動側変速プーリの遠心ウェイトの個数よりも多くしてなるＶベルト式自動変速機としたことにより、上記課題を解決した。

次に、請求項３の発明は、前述の構成において、前記駆動側変速プーリの遠心ローラの個数は、前記従動側変速プーリの遠心ウェイトの個数よりも少なくしてなるＶベルト式自動変速機としたことにより、上記課題を解決した。請求項４の発明は、前述の構成において、遠心ローラの個数と遠心ウェイトの個数とのいずれか小さい数量の設定個数を奇数としてなるＶベルト式自動変速機としたことにより、上記課題を解決した。次に、請求項５の発明は、前述の構成において、遠心ローラの個数と、遠心ウェイトの個数とのいずれか大きい数量の設定個数を奇数としてなるＶベルト式自動変速機としたことにより、上記課題を解決した。

請求項１の発明によって、駆動側変速プーリの遠心ローラの個数と、従動側変速プーリの遠心ウェイトの個数との比率を非整数としたことで、駆動側変速プーリから従動側変速プーリへの変速比が１の場合において、前記遠心ローラと遠心ウェイトとの位相が同期し難くい構造となり、共振によるエンジン組立体の振動が低減でき、ひいては、振動による商品性や耐久性に悪い影響を軽減することができる。

請求項２の発明によって、遠心ローラの個数が遠心ウェイトの個数よりも多くなる関係としたことで、駆動側変速プーリの振動周期を小さく、従動側変速プーリの振動周期を大きくすることができ、それぞれの振動が他方に及ぼす影響が受け難いものにすることができ、共振による振動が低減できる。また、遠心ローラの個数を増加させることで、駆動側変速プーリの可動シーブを遠心ローラで押す部分が増えて、可動シーブの摺動性を安定させることができ、振動を低減できる。

次に、請求項３の発明によって、遠心ローラの個数が遠心ウェイトの個数よりも少なくしたことにより、駆動側変速プーリの振動周期を大きく、従動側変速プーリの振動周期を小さくすることができ、それぞれの振動が他方に及ぼす影響を受け難いものにすることができ、共振による振動を低減できる。また、従動側変速プーリの遠心ウェイトの個数を増やすことで、各遠心ウェイトにかかる接触面積を小さくし、回転慣性容量を小さく分割することができるので、それぞれの遠心ウェイトが回転挙動に大きく作用することを低減でき、一つの遠心ウェイトによって生じる偶力を小さくすることができ、各駆動側変速プーリとの共振による振動をより一層低減することができる。

請求項４の発明は、遠心ローラの個数と遠心ウェイトの個数との小さい個数側の設定数を奇数としたので、非整数における端数を種々の数値に設定しやすくなる。よって駆動側と従動側との位相をより一層，同期し難い構成にすることができ、共振による振動を低減することができる。さらに、駆動側と従動側との限られたスペース内で前記遠心ローラと遠心ウェイトとの個数比率の非整数値を種々の数値に適宜設定することが可能となり、適用範囲を容易に拡大することができる。

次に、請求項５の発明は、駆動側の遠心ローラの個数と、従動側の遠心ウェイトの個数との大きい個数側の設定数を奇数として非整数を設定したので、その比における一方の振動周期に対して位相差が生じるものだけでなく、逆位相を生じさせることもできることから、共振による振動の低減がバランス良くすることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、本発明における装置の構成は、図１，図２等に示すように、主に駆動側変速プーリＡ，従動側変速プーリＢ及び遠心クラッチＣ等とから構成され、これにエンジンを加えてエンジン組立体と称する。駆動側変速プーリＡは、駆動軸を介してエンジン側のクランクシャフトに装着される。その駆動側変速プーリＡは、主に可動プーリ半体１，固定プーリ半体２及び遠心ローラ４とから構成されている。その可動プーリ半体１と固定プーリ半体２とが対向して一組のプーリを構成する。その可動プーリ半体１は、略偏平円錐形状のベルト当接板１ａ及びボス部１ｂとから形成されている。また、同様に固定プーリ半体２は、略偏平円錐形状のベルト当接板２ａ及びボス部２ｂとから形成されている。

そのベルト当接板１ａとベルト当接板２ａとが対向することで断面略Ｖ字溝形状を構成し、前記ベルト当接板１ａ，２ａが断面略Ｖ字形状のベルト２０を挟持しつつ、巻き掛けられるようになっている。その可動プーリ半体１が軸方向に沿って移動し、その固定プーリ半体２と可動プーリ半体１とが近接したり離間したりすることにより両ベルト当接板１ａ，２ａの間隔が可変する構造となる。

さらに、前記可動プーリ半体１の背面側に位置するようにして斜面プレート３が軸方向に固定される。該斜面プレート３の中心の貫通孔３ａの周囲には複数の傾斜ガイド片３ｂ，３ｂ，…が略放射状に形成され、該傾斜ガイド片３ｂと可動プーリ半体１のベルト当接板１ａの裏面側との間に遠心ローラ４が配置されている。そして、可動プーリ半体１のベルト当接板１ａの裏面側に形成されたローラガイド１ｃに前記遠心ローラ４が収まり且つベルト当接板１ａの径方向に沿ってのみ移動可能な構造となっている〔図１（Ｂ）参照〕。これによって、可動プーリ半体１と斜面プレート３とは、ともに回転する構造となっている。その可動プーリ半体１の裏面側とそれぞれの傾斜ガイド片３ｂとの間に遠心ローラ４が配置されている。

その可動プーリ半体１と固定プーリ半体２との回転速度が増加するに従い、前記遠心ローラ４がその遠心力により、外径方向に沿って移動し、これによって遠心ローラ４が可動プーリ半体１を軸方向に沿って移動させ、固定プーリ半体２側に押し付ける作用を行うものである。また、可動プーリ半体１及び固定プーリ半体２の回転速度が下がりはじめると、遠心力も小さくなり、前記遠心ローラ４は可動プーリ半体１のボス部１ｂ側に近接することとなる。

そして、固定プーリ半体２と可動プーリ半体１との距離が変化することで巻き掛けられているベルト２０の係合する径の大きさを変えることができる。このようにして、前記可動プーリ半体１のベルト当接板１ａと固定プーリ半体２のベルト当接板２ａとの間隔が回転速度に伴い変化することで、その可動プーリ半体１と固定プーリ半体２に巻き掛けられたベルト２０の支持直径が変化することにより、変速することができる。

次に、従動側変速プーリＢは、図1（Ａ）に示すように、前記駆動側変速プーリＡと同様に従動側可動プーリ半体６と従動側固定プーリ半体７とから構成され、前記駆動側変速プーリＡと同様に、ベルト当接板6ａ，7ａを有する。両ベルト当接板6ａ，7ａは、略偏平円錐形状に形成され、そのベルト当接板6ａとベルト当接板7ａとが対向することで断面略Ｖ字溝形状を構成し、断面略Ｖ字形状の前記ベルト２０を挟持しつつ、巻き掛けられるようになっている。その従動側可動プーリ半体６と従動側固定プーリ半体７とから構成される従動側変速プーリＢの回転は遠心クラッチＣを介して出力軸１９に伝達されている。前記従動側可動プーリ半体６は、スプリング８によって、前記従動側固定プーリ半体７に近接するように弾性的に付勢されている。

次に、遠心クラッチＣは、図１に示すように、前記従動側変速プーリＢの軸方向に隣接して配置されるものであり、２輪車等の車両における無段変速機を介した駆動力を出力軸１９（車輪側）に伝達する際に、断続する役目をなすものである。その遠心クラッチＣは、主にクラッチアウタ１０，クラッチプレート１１，遠心ウェイト１２から構成されたものである。

そのクラッチアウタ１０は、略カップ形状をなしており、ボス部１０ａの周囲に円板状側部１０ｂが形成され、該円板状側部１０ｂの外周縁には筒状側部１０ｃが形成されている。該筒状側部１０ｃは、円筒状をなしており、その内周壁面１０ｃ₁には、揺動する前記遠心ウェイト１２のライニング面１２ａが接触するものである。

前記クラッチプレート１１は、略円板状に形成されており中心には固定孔１１ａが開口形成されている。該固定孔１１ａは、幅方向両側に直線状の縁が形成された楕円形状としたものであり、前記固定側プーリ軸の軸端部に回転方向に対して強固に固着することができるようになっている。そのクラッチプレート１１の表面側は、支持ピン１３が植設されている。

次に、遠心ウェイト１２は、一様且つ均質な金属合金から成形され、その全体の形状は図１（Ｂ）に示すように、略円弧状又は三日月形状に形成されたものである。その遠心ウェイト１２の長手方向の一端側には、揺動中心部１２Ｐが形成されている。該揺動中心部１２Ｐは、貫通孔として形成されており、前記支持ピン１３が挿入され、該支持ピン１３を介して揺動中心部１２Ｐが揺動中心となって、遠心ウェイト１２がクラッチプレート１１上にて揺動動作を行なう。前記支持ピン１３は、クラッチプレート１１の直径方向の端部に植設されているので、遠心ウェイト１２の揺動中心部１２Ｐもクラッチプレート１１の直径方向の端部、すなわち外周端縁寄りに位置している。そして、遠心ウェイト１２のライニング面１２ａが外周側となって遠心クラッチＣの外方側に向いている。また、遠心ウェイト１２の内周面１２ｂは前記クラッチプレート１１の中心側に向いている。

前記クラッチプレート１１は、前記従動側変速プーリＢの回転を固定側プーリ軸を介して回転伝達され、その回転の遠心力によって外周方向に拡開する遠心ウェイト１２が前記クラッチアウタ１０の筒状側部１０ｃの内周壁面１０ｃ₁に接触し、そのクラッチアウタ１０に回転を伝達するものである。前記クラッチプレート１１に植設された支持ピン１３，１３，…に対し、揺動自在に装着された遠心ウェイト１２を覆うようにして、サイドプレート１４が装着されている。該サイドプレート１４は、前記クラッチプレート１１に植設された支持ピン１３の数の挿入孔１４ａが形成されており、前記支持ピン１３の先端が挿入され、サークリップ等の止め環９あるいはカシメ等にて固着される。そのサイドプレート１４は、支持ピン１３及び遠心ウェイト１２を安定した状態にする役目をなすものである。

上記のエンジン組立体において、前記駆動側変速プーリＡに設けられた遠心ローラ４の個数と、従動側における遠心クラッチＣの遠心ウェイト１２との個数について、次のように設定される。すなわち、前記遠心ローラ４の個数と、前記遠心ウェイト１２の個数との比率は整数にならないようにする。例えば、以下の表１に記載したように設定する。

ここで、前記比率とは、前記遠心ローラ４の個数と前記遠心ウェイト１２の個数において、いずれか一方が小なる個数となり、他方が大なる個数となる。そして小なる個数に対する大なる個数の比率とは、「小なる個数」が分母となり、「大なる個数」が分子となるものである。したがって、数式的に示すと（大なる個数）÷（小なる個数）となり、これを前記遠心ローラ４と遠心ウェイト１２との個数の比率とした。本発明では、この条件において、比率が非整数となるようにしたものである。

上記のように駆動側の遠心ローラ４の個数と、従動側の遠心ウェイト１２の個数とを設定することにより、駆動側の遠心ローラ４と、従動側の遠心ウェイト１２との位相が同じ状態になる機会を最小限にすることができる。ここで、位相が同じ状態になることとは、同期した場面であり、同期が起きることで、一定の周期で振動が発生してＶベルト式自動変速機全体への振動となる。

このようなＶベルト式自動変速機において、駆動側の遠心ローラ４と、遠心ウェイト１２が回転角上に分割配置されているが、その分割配置された駆動側の遠心ローラ４の個数と、従動側の遠心ウェイト１２の個数との組合せ比率が整数値のように割り切れず、非整数となる組合せとした、駆動側の遠心ローラ４と従動側の遠心ウェイト１２とが１回転当り一致する場面の数を低減させることができる。図２（Ａ），（Ｂ）は、本発明の構成を略示図として示したものであり、遠心ローラ４の個数を３とし、遠心ウェイト１２の個数を２としたものである。

このときの遠心ローラ４と遠心ウェイト１２の個数の比率は、１．５であり、非整数値となる。図３は、上記の遠心ローラ４の個数を３とし、遠心ウェイト１２の個数を２とした条件における遠心ローラ４と遠心ウェイト１２が同期する可能性を示した図である。図３の（Ａ）乃至（Ｃ）は、速度比１の状態で、駆動側変速プーリＡと遠心クラッチＣの回転が同一であり、角度が９０度毎に変化したときの遠心ローラ４と遠心ウェイト１２との位置を示したものである。図４（Ａ），（Ｂ）は、遠心ローラ４の個数が５個で、遠心ウェイト１２の個数が３個とした実施形態であり、図４（Ｃ）は、その略示図である。

次に、本発明の作用について、説明する。まず、３個の遠心ローラ４を備えた駆動側変速プーリＡには、各遠心ローラ４にａ，ｂ，ｃとそれぞれ符号を付けた。同様に２個の遠心ウェイト１２を設けた従動側の遠心クラッチＣには、各遠心ウェイト１２にａ，ｂとそれぞれ符号を付けた。その駆動側変速プーリＡと従動側変速プーリＢにおいて、図３（Ａ）乃至図３（Ｃ）に示すように、駆動側変速プーリＡと遠心クラッチＣが１回転する間に、遠心ローラ４の（ａ），（ｂ），（ｃ）と遠心ウェイト１２の（ａ），（ｂ）とが位置的に一致することはない。すなわち、駆動側変速プーリＡの１回転に対して遠心クラッチＣの遠心ウェイト１２が同期する回数（場面）は、１回（１回／1回転）のみである。これは、個数の比率を整数値とした従来技術（図６参照）のように、１回転する間に遠心ローラと遠心ウェイトとの同期する回数が複数となるものとは相違するものである。

その遠心ローラ４の個数と遠心ウェイト１２の個数の組み合わせの実施形態を以下に示す。まず、第１実施形態では、前記遠心ローラ４の個数Ｎ_Ａを前記遠心ウェイトの個数Ｎ_Ｂよりも多くしたものであり、Ｎ_Ａ＞Ｎ_Ｂとなる。次に、第２の実施形態では、前記遠心ローラ４の個数Ｎ_Ａは、前記遠心ウェイト１２の個数Ｎ_Ｂよりも少なくしたものであり、Ｎ_Ａ＜Ｎ_Ｂとなる。第３実施形態では、前記遠心ローラの個数Ｎ_Ａと遠心ウェイト１２の個数Ｎ_Ｂとのいずれか小さい数量の設定個数を奇数としたものである。次に、第４実施形態では、前記遠心ローラ４の個数Ｎ_Ａと、遠心ウェイト１２の個数Ｎ_Ｂとのいずれか大きい数量の設定個数を奇数としたものである。

上記の実施形態のように設定することで、駆動側の遠心ローラ４と、従動側の遠心ウェイト１２とが１回転当りで一致する場面の数を少なくすることができるので、それぞれの周期における同期状態となることが避けられ、規則的な振動周期となることを未然に防ぐことができる。即ち、駆動側の遠心ローラ４によって発生する振動周期と従動側の遠心ウェイト１２によって発生する振動周期において同期状態となることを低減して、双方の振動が共振しないようにすることができる。駆動側の遠心ローラ４の振動周期と従動側の遠心ウェイト１２の振動周期とが異なり、位相が同じになることが避けられ、正逆位相になる。また、駆動側の遠心ローラ４の個数と従動側の遠心ウェイト１２の個数の組合せにおいて、その比率の数値が非整数となるように適宜設定することで、振動の低減と伝達機構としての機能、性能、耐久性などをバランス良く満足させることができる。

（Ａ）は本発明の遠心クラッチと該遠心クラッチが接続する従動側変速プーリの縦断側面図、（Ｂ）は駆動側変則プーリと遠心クラッチの内部を示す正面図である。 （Ａ）は本発明の構成を示す略示図、（Ｂ）は動作を示す略示図である。 （Ａ）乃至（Ｃ）は本発明の作用図である。 （Ａ）は遠心ローラの個数を５とした駆動側変速プーリの正面図、（Ｂ）は遠心ウェイトの個数を３とした遠心クラッチの正面図、（Ｃ）は遠心ローラの個数を５とし、遠心ウェイトの個数を３とした遠心クラッチにおける動作を示す略示図である。 （Ａ）は従来技術の構成を示す略示図、（Ｂ）は動作を示す略示図である。 （Ａ）乃至（Ｃ）は従来技術の作用図である。

符号の説明

４…遠心ローラ、Ａ…駆動側変速プーリ、Ｂ…従動側変速プーリ、Ｃ…遠心クラッチ、１２…遠心ウェイト。

Claims (5)

1. 遠心ローラが内装された駆動側変速プーリと、従動側変速プーリと、該従動側変速プーリに接続されると共に遠心ウェイトが内装された遠心クラッチとから構成されたＶベルト式自動変速機において、駆動側変速プーリに設けられた遠心ローラの個数と、前記遠心クラッチに設けられた遠心ウェイトの個数におけるいずれか一方の小なる個数に対する大なる個数の比率は非整数としてなることを特徴とするＶベルト式自動変速機。
2. 請求項１において、前記遠心ローラの個数は、前記遠心ウェイトの個数よりも多くしてなることを特徴とするＶベルト式自動変速機。
3. 請求項１において、前記遠心ローラの個数は、前記遠心ウェイトの個数よりも少なくしてなることを特徴とするＶベルト式自動変速機。
4. 請求項１，２，又は３のいずれか1項の記載において、前記遠心ローラの個数と前記遠心ウェイトの個数とのいずれか小さい数量の設定個数は３以上の奇数としてなることを特徴とするＶベルト式自動変速機。
5. 請求項１，２，又は３のいずれか1項の記載において、前記遠心ローラの個数と、前記遠心ウェイトの個数とのいずれか大きい数量の設定個数を３以上の奇数としてなることを特徴とするＶベルト式自動変速機。

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