JP5664153B2 - 自動二輪車のベルト式無段変速装置 - Google Patents

Description

本発明は、変速用アクチュエータの動力により駆動プーリのベルト巻き掛け有効径を変化させることで、変速比を無段階に変更するベルト式無段変速装置に関する。

自動二輪車や四輪自動車などに搭載されるベルト式無段変速装置には、変速用電動モータなどの変速用アクチュエータの動力により駆動プーリの可動半体を軸方向に移動させて、この駆動プーリのベルト巻き掛け有効径を変化させ、変速比を無段階に変更するものが知られている。

このうち、特許文献１に記載のベルト式無段変速装置では、変速用電動モータが、エンジンユニット（ユニットスイングエンジン）におけるクランクケースの上部に設置されたものが開示されている。

特開２００７−５５３０４号公報

特許文献１に記載のベルト式無段変速装置では、比較的重量の大きな変速用電動モータが、エンジンユニットのクランクケースの上部に設置されたので、エンジンユニットの重心位置が高くなり、自動二輪車の操縦安定性が低下してしまう。

また、エンジンユニットのクランクケースの上部に変速用電動モータが突出するため、クランクケースの上部のスペースを有効利用をしにくい状況にあった。

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、エンジンユニットの重心位置を低く設定して車両の操縦安定性を向上できると共に、エンジンユニット上方のスペースを有効に利用できるベルト式無段変速装置を提供することにある。

本発明は、シリンダアッセンブリがクランクケースに対して前傾されたエンジンを備えると共に車体フレームに揺動可能に支持されるユニットスイング式のエンジンユニットに内蔵され、前記エンジンで駆動される駆動プーリと、この駆動プーリによりベルトを介して回転される従動プーリとを有し、変速用アクチュエータの動力により、前記駆動プーリのベルト巻き掛け有効径を変化させることで、前記駆動プーリに対する前記従動プーリの回転数を変更する自動二輪車のベルト式無段変速装置において、前記変速用アクチュエータが、前記シリンダアッセンブリのシリンダの下方であって、側面視で前記エンジンのクランク軸よりも下方に位置する、前記クランクケースの前方に配置されたことを特徴とするものである。

本発明によれば、変速用アクチュエータが、エンジンユニットにおけるエンジンのシリンダアッセンブリの下方で、且つエンジンのクランクケースの前方に配置されたので、この変速用アクチュエータをクランクケースの上方に配置する場合に比べ、エンジンユニットの重心位置を低く設定でき、この結果、車両の操縦安定性を向上させることができる。また、エンジンユニットの上方に変速用アクチュエータが配置されないので、このエンジンユニット上方のスペースを有効に利用できる。

本発明に係るベルト式無段変速装置の一実施形態が適用されたエンジンユニットを備えるスクータ型自動二輪車を示す左側面図。 図１のスクータ型自動二輪車の車両フレームとエンジンユニットなどを示す左側面図。 図２の車両後部を拡大して示す部分拡大側面図。 図３における車体フレーム等の左側の部分を切断して示す部分切断側面図。 図３のエンジンユニットを示す左側面図。 図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図。 図６の一部を拡大して示す部分拡大断面図。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づき説明する。但し、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。図１は、本発明に係るベルト式無段変速装置における一実施形態が適用されたスクータ型自動二輪車を示す左側面図である。図２は、図１のスクータ型自動二輪車の車体フレーム及びエンジンユニットなどを示す左側面図である。この一実施形態において、前後、左右、上下の表現は、車両乗車時の運転者を基準にしたものである。

本実施形態のスクータ型自動二輪車１０は２人乗り用の大型スクータである。このスクータ型自動二輪車１０の車体前部１１には、左右に突出するレッグシールド１２とスクリーン１３とハンドルバー１４とを備える。このハンドルバー１４は、図２に示す車体フレーム１５のヘッドパイプ１６に枢支されるステアリングシャフト１７に回転一体に連結される。このステアリングシャフト１７に、左右一対のフロントフォーク１８を介して前輪１９が懸架される。ステアリングシャフト１７がヘッドパイプ１６に左右に回動自在に枢支されることで、ハンドルバー１４の操作によって前輪１９が左右に回動される。

図１に示すように、スクータ型自動二輪車１０では、車体前部１１よりも後方に２人乗り用のダブルシート２０が配置される。そして、これらの車体前部１１からダブルシート２０に至る範囲に、ダブルシート２０に着座した乗員（運転者、同乗者）が両足のそれぞれを載置可能な左右一対の板状のフットボード２１が延設されると共に、これらのフットボード２１間に、上方へ膨出するセンタートンネル２２が形成されている。

また、ダブルシート２０の下方に車体の後部を覆う後部カバー２３が設けられる。この後部カバー２３の下方に、後輪２４を駆動するユニットスイング式のエンジンユニット２５が、図２に示す車体フレーム１５に上下方向に揺動可能に搭載される。

ここで、車体フレーム１５は、前端部に前記ヘッドパイプ１６を備え、このヘッドパイプ１６の下部、上部から、それぞれ左右一対のダウンチューブ２６、２７が下方へ延出されている。前側のダウンチューブ２６は、下部が後方へ屈曲して形成され、下端部に左右一対のロアチューブ２９が接続される。更に、前側のダウンチューブ２６における上下方向の略中央位置から、左右一対のメインチューブ２８が後方へ延設される。このメインチューブ２８に後側のダウンチューブ２７の下端部が接続されると共に、ロアチューブ２９の後部も接続される。更に、このロアチューブ２９の後部に、後方へ延在されるシートレール３０が接続されている。

また、車幅方向に離間して設けられた左右一対のメインチューブ２８、ロアチューブ２９のそれぞれにはブリッジが架け渡され、このうち、メインチューブ２８とロアチューブ２９にはダブルシート２０の支持用ブリッジ３１と３２がそれぞれ設置されている。また、メインチューブ２８とシートレール３０との交差位置に懸架用プレート３８が固着されている。

前記エンジンユニット２５は、図３及び図５に示すように、クランク軸７５を収容するクランクケース３３と、このクランクケース３３に対して前傾されたシリンダアセンブリ３４とを有してエンジン３５が構成され、このエンジン３５に動力伝達装置３６が一体化されて構成される。シリンダアセンブリ３４は、シリンダ４０、シリンダヘッド４１及びヘッドカバー４２が、クランクケース３３の側から順次積み重ねされて構成される。また、動力伝達装置３６は、エンジン３５のクランクケース３３における左側に併設されて後方へ延びるベルトケース７０に、後述のベルト式無段変速装置３７（図６）が内蔵されたものである。エンジン３５におけるクランク軸７５の回転力は、動力伝達装置３６（ベルト式無段変速装置３７）により変速されて後輪２４へ伝達される。

クランクケース３３の上部に、軸受ボス部４３が、上方へ向かって左右一対突設されている。車体フレーム１５の懸架用プレート３８には、図３及び図４に示すように、エンジン懸架ボルト４４を用いてエンジン懸架ブラケット４５が枢支される。そして、このエンジン懸架ブラケット４５にピボット軸４６を用いて、エンジンユニット２５の軸受ボス部４３が回転自在に連結されている。このように、エンジンユニット２５の上部の軸受ボス部４３に設けられたピボット軸４６を中心として、エンジンユニット２５が車体フレーム１５に対して上下方向に揺動可能に支持（軸支）される。

また、図３及び図４に示すように、エンジンユニット２５におけるクランクケース３３の前方下部は、リンク機構４７を介してクッションユニット（リアショクアブソーバ）４８により、車体フレーム１５（ロアチューブ２９）に緩衝懸架されている。

つまり、車体フレーム１５の左右一対のロアチューブ２９に架け渡された取付用ブリッジ４９に、クッションユニット４８の前方端が揺動可能に連結される。また、前記リンク機構４７は、クッションレバー５０とクッションレバーロッド５１を有して構成される。クッションレバー５０は、車体フレーム１５のロアチューブ２９に掛け渡されたリーンフォースメント５２に、枢支点としての枢支軸５６を用いて回転自在に枢支されると共に、一端がクッションユニット４８における作動ロッド５３の先端に回転自在に連結される。クッションレバーロッド５１は、エンジンユニット２５のエンジン３５におけるクランクケース３３の前方下部に形成された連結ボス部５４に、連結点としてのロッドシャフト６８を用いて一端が回転自在に連結される。更に、このクッションレバーロッド５１の他端は、クッションレバー５０の他端に、連結点としてのリンクシャフト５５を用いて回転自在に連結される。

従って、エンジンユニット２５及び後輪２４はピボット軸４６を中心とした上下方向の揺動時に、リンク機構４７のクッションレバーロッド５１を介して、リンク機構４７のクッションレバー５０が枢支軸５６を中心に回転し、このクッションレバー５０の回転がクッションユニット４８の伸縮により吸収されて、エンジンユニット２５及び後輪２４の揺動が緩衝される。

図２及び図３に示すように、車体フレーム１５のメインチューブ２８には、ヘルメットなどの物品を収納可能な収納ボックス５７が取り付けられている。そして、この収納ボックス５７の上方に、図１に示すダブルシート２０が配置される。このダブルシート２０は、シートレール３０により支持されると共に、先端が支持用ブラケット３１（図２）に設置された図示しないヒンジにより開閉自在に支持される。従って、ダブルシート２０の閉時に、このダブルシート２０の底板が収納ボックス５７の上部開口を閉塞する。

収納ボックス５７の下方に前述のエンジンユニット２５が配置されるが、このエンジンユニット２５の前方であって、車体フレーム１５のメインチューブ２８とロアチューブ２９との間に、燃料を貯留する燃料タンク５８が配置される。この燃料タンク５８は、図１に示すセンタートンネル２２内に収容されている。

図３〜図５に示すように、エンジンユニット２５の上方で且つ収納ボックス５７の前方に、エアクリーナ５９、吸気ダクト６０、混合気供給装置６１及び吸気管６２を有するエンジン吸気系６３が配設される。このうちエアクリーナ５９は、エンジンユニット２５に取り付けられ、外気を導入してこの外気中の塵埃などを除去し、清浄な空気にする。

また、混合気供給装置６１は、吸気ダクト６０を用いてエアクリーナ５９に接続されると共に、吸気管６２を介してシリンダアセンブリ３４のシリンダヘッド４１の吸気ポートに接続される。混合気供給装置６１は例えばスロットルボディであり、フューエルインジェクタ６４を備える。このフューエルインジェクタ６４は、燃料ホース６５を用いて燃料タンク５８に接続される。混合気供給装置６１は、エアクリーナ４６から導入された清浄な空気中にフューエルインジェクタ６４から燃料を噴霧して混合気とし、この混合気を吸気管６２を経てシリンダヘッド４１の吸気ポートへ供給する。

図４及び図５に示すように、エンジンユニット２５におけるシリンダアセンブリ３４の下方には、このシリンダアセンブリ３４のシリンダヘッド４１の排気ポートに排気管６６が接続される。この排気管６６は後方へ延出されて図示しないマフラーに接続される。これらの排気管６６及びマフラーを用いてエンジン排気系６７が構成される。このエンジン排気系６７と前記エンジン吸気系６３は、エンジンユニット２５と共に、ピボット軸４６を中心として上下方向に揺動可能に設けられる。

さて、エンジンユニット２５における動力伝達装置３６は、図６及び図７に示すように、エンジン３５のクランクケース３３の左側面に一体的に設けられたベルトケース７０が後方へ延び、このベルトケース７０の車幅方向左側に形成された開口をケースカバー７１が閉塞し、これらのベルトケース７０及びケースカバー７１にベルト式無段変速装置３７が内蔵されて構成される。このベルト式無段変速装置３７は、本実施形態では、変速用アクチュエータとしての変速用電動モータ７２の動力により駆動プーリ７３のベルト巻き掛け有効径を変化させ、これにより、駆動プーリ７３に対する従動プーリ７４の回転数を無段階に変更、つまり変速比を無段階に変更するものである。

つまり、エンジン３５のクランク軸７５は車両幅方向に延在してクランクケース３３に軸支され、その左端がベルトケース７０前部の内部に突入して、ベルト式無段変速装置３７の駆動軸となる。このクランク軸７５の自由端に駆動プーリ７３が軸装され、この駆動プーリ７３がエンジン３５により駆動される。

一方、ベルトケース７０の後部には従動軸７６が軸支され、この従動軸７６に従動プーリ７４と遠心クラッチ７７が軸装される。駆動プーリ７３と従動プーリ７４との間にＶベルト７８が巻き掛けられ、従動プーリ７４がＶベルト７８を介して駆動プーリ７３により回転される。

図７に拡大して示すように、駆動プーリ７３は、クランク軸７５に回転一体に設けられた固定半体７９と、この固定半体７９に対向して位置し、クランク軸７５に回転一体且つ軸方向に移動可能に設けられた可動半体８０とを備えてなる。固定半体７９と可動半体８０の内側面間に、Ｖベルト７８の両側面が挟持されて摩擦係合する。

また、可動半体８０に対しスライダギアベアリング８１を介してスライダギア８２が、相対回転自在で且つ軸方向に一体移動可能に設けられる。このスライダギア８２のスリーブ部８２Ｂの内周面に雌ねじ８３が形成されている。

更に、クランクケース３３にはスクリューシャフト８４が、固定ブラケット８５を用いて固定されている。このスクリューシャフト８４の外周面に形成された雄ねじ８６がスライダギア８２の雌ねじ８３に螺合して、推力発生機構８７としての台形三条ねじ機構が構成される。

一方、クランクケース３３には、スライダギア８２を回転駆動する変速用電動モータ７２が設置される。この変速用電動モータ７２のモータ軸のピニオンギア８８とスライダギア８２のギア部８２Ａとの間に２つの減速中間ギア（アクチュエータカウンタギア８９、アクチュエータアイドラギア９０）が軸支されて、全てのギアが噛み合っている。

変速用電動モータ７２の回転力は、アクチュエータカウンタギア８９及びアクチュエータアイドラギア９０により減速されてスライダギア８２へ伝達され、このスライダギア８２を所定の角度だけ回転させる。これにより、推力発生機構８７における、スクリューシャフト８４の雄ねじ８６とスライダギア８２の雌ねじ８３との間に軸方向に沿う推力が発生し、スライダギア８２が駆動プーリ７３の可動半体８０と共に、図７中に示すロー側規制位置Ｌ０とハイ側規制位置Ｈ０との間を軸方向に移動する。ロー側規制位置Ｌ０では、駆動プーリ７３のＶベルト巻き掛け有効径が最小径Ｄ１となり、ハイ側規制位置Ｈ０ではＶベルト巻き掛け有効径が最大径Ｄ２となる。

スライダギア８２は、ロー側規制位置Ｌ０からハイ側規制位置Ｈ０へ移動するまでに例えば約３／４回転する。スライダギア８２と可動半体８０は、ロー側規制位置Ｌ０に移動したときには、スライダギア８２に突設されたロー側ストッパ当接突起９１が、固定ブラケット８５に形成されたロー側ストッパ９２に当接して回動が停止する。また、スライダギア８２と可動半体８０は、ハイ側規制位置Ｈ０に移動したときには、スライダギア８２の外側部に突設されたハイ側ストッパ当接ピン９３が、ベルトケース７０に形成されたハイ側ストッパ９４に当接して回動が停止する。

図６に示す従動プーリ７４では、駆動プーリ７３のＶベルト巻き掛け有効径が最小径Ｄ１であるときにＶベルト巻き掛け有効径が最大径ｄ１となり、駆動プーリ７３のＶベルト巻き掛け有効径が最大径Ｄ２であるときにＶベルト巻き掛け有効径が最小径ｄ２となる。駆動プーリ７３の回転はＶベルト７８により従動プーリ７４に伝達される。

スクータ型自動二輪車１０の発進時には、変速用電動モータ７２がスライダギア８２及び可動半体８０をロー側規制位置Ｌ０近傍に移動させて、駆動プーリ７３のＶベルト巻き掛け有効径を最小径Ｄ１近傍とし、車両が加速するにつれて、変速用電動モータ７２がスライダギア８２及び可動半体８０をハイ側規制位置Ｈ０側へ移動させて、駆動プーリ７３のＶベルト巻き掛け有効径を最大径Ｄ２に近づける。これにより、スクータ型自動二輪車１０の車速が無段階に変速される。

ところで、上述のようなベルト式無段変速装置３７では、図４及び図５に示すように、変速用電動モータ７２は、シリンダアッセンブリ３４のシリンダ４０の下方で、且つクランクケース３３の前方に配置され、更にリンク機構４７におけるクッションレバーロッド５１の上方に配置される。また、この変速用電動モータ７２は、リンク機構４７のクッションレバー５０が車体フレーム１５のリーンフォースメント５２に枢支される枢支軸５６の近傍に配置される。

更に、変速用電動モータ７２は、側面視で、クッションレバー５０とクッションレバーロッド５１との連結点であるリンクシャフト５５近傍に配置され、且つ、クランクケース３３の連結ボス部５４とクッションレバーロッド５１との連結点であるロッドシャフト６８近傍に配置される。また、変速用電動モータ７２は、図６に示すように、エンジン３５のシリンダ軸線に略一致する車体フレーム１５の車幅方向中心線Ｏを通る位置に配置される。

従って、本実施の形態によれば、次の効果（１）〜（５）を奏する。
（１）ベルト式無段変速装置３７の変速用電動モータ７２は、エンジンユニット２５のエンジン３５におけるシリンダアッセンブリ３４のシリンダ４０の下方で、且つエンジン３５のクランクケース３３の前方に配置されている。このため、この変速用電動モータ７２をクランクケース３３の上方に配置する場合に比べ、変速用電動モータ７２がクランク軸７５よりも下方に配置されるので、エンジンユニット２５の重心位置を低く設定でき、この結果、スクータ型自動二輪車１０の操縦安定性を向上させることができる。

（２）変速用電動モータ７２は、エンジンユニット２５のエンジン３５におけるシリンダアッセンブリ３４のシリンダ４０の下方で、且つエンジン３５のクランクケース３３の前方に配置されている。このため、エンジンユニット２５の上方に変速用電動モータ３５が配置されず、この結果、このエンジンユニット２５の上方のスペースを、収納ボックス５７等の容積拡張のために有効に利用できる。

（３）変速用電動モータ７２は、シリンダアッセンブリ３４のシリンダ４０の下方で、且つクランクケース３３の前方で、更にリンク機構４７のクッションレバーロッド５１の上方に配置されている。このシリンダ４０、クランクケース３３及びクッションレバーロッド５１に囲まれた空間は、スタータモータ９５を配置するには狭小であるが、変速用電動モータ７２を配置することが可能であるので、この空間を有効に利用できる。

（４）クッションレバーロッド５１は、エンジンユニット２５の揺動時に、クッションレバー５０との連結点であるリンクシャフト５５周りに回動し、且つクランクケース３３の連結ボス部５４との連結点であるロッドシャフト６８周りに回動する。このため、変速用電動モータ７２を、クッションレバーロッド５１のそれぞれの連結点であるリンクシャフト５５及びロッドシャフト６８近傍に配置することで、エンジンユニット２５の揺動時に、変速用電動モータ７２とクッションレバーロッド５１との相対変位を極力小さくすることができる。

（５）変速用電動モータ７２が、車体フレーム１５の車幅方向中心線Ｏを通る位置に配置されているので、エンジンユニット２５の車幅方向の重量バランスが良好になり、スクータ型自動二輪車１０の操縦安定性を向上させることができる。

以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形してもよい。また、上述の実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせてもよく、またはこれらの全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

１５ 車体フレーム
２５ エンジンユニット
３３ クランクケース
３４ シリンダアッセンブリ
３５ エンジン
３７ ベルト式無段変速装置
４０ シリンダ
４６ ピボット軸
４７ リンク機構
４８ クッションユニット
５０ クッションレバー
５１ クッションレバーロッド
５６ 枢支軸（枢支点）
７２ 変速用電動モータ（変速用アクチュエータ）
７３ 駆動プーリ
７４ 従動プーリ
７８ Ｖベルト
Ｏ 車幅方向中心線

Claims (6)

1. シリンダアッセンブリがクランクケースに対して前傾されたエンジンを備えると共に車体フレームに揺動可能に支持されるユニットスイング式のエンジンユニットに内蔵され、
   前記エンジンで駆動される駆動プーリと、この駆動プーリによりベルトを介して回転される従動プーリとを有し、変速用アクチュエータの動力により、前記駆動プーリのベルト巻き掛け有効径を変化させることで、前記駆動プーリに対する前記従動プーリの回転数を変更する自動二輪車のベルト式無段変速装置において、
   前記変速用アクチュエータが、前記シリンダアッセンブリのシリンダの下方であって、側面視で前記エンジンのクランク軸よりも下方に位置する、前記クランクケースの前方に配置されたことを特徴とする自動二輪車のベルト式無段変速装置。
2. 前記ユニットスイング式のエンジンユニットは、エンジンにおけるクランクケースの上部が車体フレームに揺動可能に軸支され、前記クランクケースの前方下部が、リンク機構を介してクッションユニットにより前記車体フレームに緩衝懸架され、
   前記リンク機構は、前記車体フレームに枢支されると共に一端が前記クッションユニットに連結されるクッションレバーと、一端が前記クランクケースの前方下部に連結されると共に他端が前記クッションレバーの他端に連結されるクッションレバーロッドとを備えてなり、
   変速用アクチュエータが、前記クッションレバーロッドよりも上方に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の自動二輪車のベルト式無段変速装置。
3. 前記変速用アクチュエータが側面視で、クッションレバーとクッションレバーロッドとの連結点近傍に配置されたことを特徴とする請求項２に記載の自動二輪車のベルト式無段変速装置。
4. 前記変速用アクチュエータが側面視で、クランクケースとクッションレバーロッドとの連結点近傍に配置されたことを特徴とする請求項２に記載の自動二輪車のベルト式無段変速装置。
5. 前記変速用アクチュエータが、車体フレームの幅方向中心線を通る位置に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の自動二輪車のベルト式無段変速装置。
6. 前記変速用アクチュエータが、変速用電動モータであることを特徴とする請求項１に記載の自動二輪車のベルト式無段変速装置。

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