JP6256017B2

JP6256017B2 - ベルト変速装置の冷却構造

Info

Publication number: JP6256017B2
Application number: JP2014003605A
Authority: JP
Inventors: 公二森
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2014-01-10
Filing date: 2014-01-10
Publication date: 2018-01-10
Anticipated expiration: 2034-01-10
Also published as: JP2015132311A

Description

本発明は、Ｖベルト式無段変速機構を収容するベルト室に冷却用空気を導入して、このＶベルト式無段変速機構を冷却するベルト変速装置の冷却構造に関する。

自動二輪車に搭載されるベルト変速装置、特にＶベルトを用いた無段変速機構では、Ｖベルトとドライブプーリ及びドリブンプーリとの摺接による摩擦熱等によってベルト変速装置内の温度が上昇する。ベルト変速装置内の温度が過度に上昇するとベルトの耐久性が低下する等の弊害があることから、ベルト変速装置内に冷却用空気として外気を導入して、ドライブプーリに設けられた冷却ファンにより冷却用空気を流動させて、ベルト変速装置内の温度上昇を防止している。

この種の技術として、特許文献１には、伝動ケースの後部におけるベルト式無段変速装置のドリブンプーリ近傍の車輪側の鉛直側壁に変速室排風口が開口され、変速室排風口を覆い車輪の中心近傍に開口する排風ダクトが設けられた構成が開示されている。

また、特許文献２には、ベルト室上部でドリブンプーリの後方近傍に第１排出口を、ドリブンプーリの前方近傍に第２排出口をそれぞれ開口させ、両排出口をメイン及びサブのアウタカバーで上方及び側方を外側から覆い、アウタカバー内に形成される排出通路により冷却用空気を下方から外部に排出させる構成が開示されている。

特開２００７−２６３２３１号公報特開２００９−２２８７０８号公報

特許文献１に記載の発明は、排風口が伝動ケースの後輪側の鉛直側壁に開口しており、冷却用空気の流れに平行な鉛直側壁に開口しているため、冷却用空気は排風口にスムーズに案内されず、しかも、排風口は排風ダクトで覆われ、排風ダクトを通して外部に排出されるため、冷却用空気の排出効率を向上させることが困難となり、ベルト式無段変速機構の冷却効率を向上させる上で課題があった。

また、特許文献２に記載の発明は、ドリブンプーリ側の後方近くでベルト室上部に開口する第１排出口は、ベルトカバーの頂部で、冷却用空気の流れが反転する上方部分に形成されている。ベルト室内の冷却用空気は、遠心力及び慣性力の作用を受けて第１排出口からスムーズに排出されるため、遠心クラッチ機構の冷却は有効的に行われる。しかし、その分、第２排出口から排出される冷却用空気の排出量は不足しがちでベルト変速装置の冷却が必ずしも充分ではない。しかも、ベルトケースやベルトカバーをメイン及びサブのアウタカバーで外側から覆って排気通路を形成する排気通路構造を採用するために、排気通路構造が大型化し、複雑となる一方、デザインや設計上の制約が大きく、自由度が小さい課題があった。

本発明は、上記のような点に鑑みてなされたものであり、ベルト変速装置の冷却効率を向上させるとともに、型費の削減及び作り易さの向上を図るベルト変速装置の冷却構造を提供することを目的とする。

本発明のベルト変速装置の冷却構造は、クランクシャフトを軸とするドライブプーリと、ドリブンシャフトを軸とするドリブンプーリとが前後に配置され、前記ドライブプーリと前記ドリブンプーリに巻き掛けられるＶベルトを有するＶベルト式無段変速機構を備え、前記Ｖベルト式無段変速機構を、ベルトケースと前記ベルトケースの開口を覆うベルトカバーとにより形成されるベルト室に収容し、前記ベルト室内に冷却用空気を導入して、前記Ｖベルト式無段変速機構を冷却するベルト変速装置の冷却構造であって、前記ドライブプーリに回転一体に設けられて、前記ベルト室に導入される冷却用空気を流動させる冷却ファンと、前記ドライブプーリと前記ドリブンプーリとの間に位置し、前記ベルト室内を流動した冷却用空気を上方から取り入れて、下方から外部に排出する排風ダクトとを備え、前記排風ダクトは、前記ベルトケースの前記ベルト室側の壁に形成された一対の側壁と、前記一対の側壁間を覆うように取り付けられた壁部材とにより構成され、前記上方とは、前記クランクシャフトの中心と前記ドリブンシャフトの中心との間を結ぶ直線よりも上側であり、前記下方とは、前記クランクシャフトの中心と前記ドリブンシャフトの中心との間を結ぶ直線よりも下側であることを特徴とする。
また、本発明のベルト変速装置の冷却構造の他の特徴とするところは、前記ベルトケースの前記ベルト室側の壁にはリブが形成されており、前記排風ダクト内には前記リブにより空気室が区画される点にある。
また、本発明のベルト変速装置の冷却構造の他の特徴とするところは、前記壁部材の前記ベルトカバー側の面には、前記ベルト室をベルト室上部空間及びベルト室下部空間に仕切る整流用リブが形成されている点にある。
また、本発明のベルト変速装置の冷却構造の他の特徴とするところは、前記壁部材の前記ベルトカバー側の面には、ボス部が突設され、前記ベルトカバーが前記ボス部に当接する点にある。この場合に、前記ベルトカバーを前記ボス部に締結する締結部材が、前記ボス部を貫通して、前記壁部材を前記側壁に締結する締結部材を兼ねるようにしてもよい。

本発明によれば、ベルト変速装置の側面視においてドライブプーリとドリブンプーリとの間に位置し、ベルト室内を流動した冷却用空気を上方から取り入れて、下方から外部に排出する排風ダクトを備え、排風ダクトを、ベルトケースのベルト室側の壁に形成された一対の側壁と、一対の側壁間を覆うように取り付けられた壁部材とにより構成するようにしたので、ベルト変速装置の冷却効率を向上させるとともに、型費の削減及び作り易さの向上を図ることができる。

スクータ型車両を示す左側面図である。ユニットスイング型エンジンを示す左側面図である。ユニットスイング型エンジンを示す平断面図である。ユニットスイング型エンジンにおいてベルトカバーを取り外した状態を示す斜視図である。ベルトケースの内部を示す左側面図である。壁部材を示す図である。図５のVII−VII位置でのユニットスイング型エンジンを示す断面図である。図５のVIII−VIII位置でのユニットスイング型エンジンを示す断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１は、本発明に係るベルト変速装置の冷却構造が適用されたスクータ型車両を示す左側面図である。本願において方向をいう場合、車両の前方（矢印Ｆｒ）を前、後方（矢印Ｒｒ）を後とした方向を意味するものとする。
スクータ型車両１０は、例えば鋼管製の車体フレーム１１を有する。車体フレーム１１は前部に位置するヘッドパイプ１２からダウンチューブ１３が後下方に延び、その下端付近から折曲されて水平方向後方に延びて終端している。ダウンチューブ１３の後端部から左右一対のリアフレーム１４が斜め後上方に立ち上がり、所定の高さで緩やかに屈曲して後上方或いは後方に延びる。左右のリアフレーム１４により燃料タンクや収納ボックスが支持され、その上にシート１５が配置される。また、ダウンチューブ１３の後端にはスイングブラケット１６が設けられ、このスイングブラケット１６にユニットスイング型エンジン１７が揺動自在に支持される。

ヘッドパイプ１２には、前輪２０を支持するフロントフォーク２１が、ハンドルバー２２やヘッドランプ２３等と共に左右回転自在に軸支され、ハンドルバー２２を回動させることにより前輪２０が操舵される。

ユニットスイング型エンジン１７は、エンジン２５とベルト変速装置２６とが一体的に構成され、その後部右側に駆動輪としての後輪２７が軸支される。ユニットスイング型エンジン１７では、エンジン２５の動力がベルト変速装置２６で変速されて、遠心クラッチ機構２８及び減速ミッション機構２９を介して後輪軸３０に伝達され、後輪２７を駆動させる。

また、ユニットスイング型エンジン１７の後部とリアフレーム１４の後部との間にリアクッションユニット３１が設けられる。ユニットスイング型エンジン１７は、後輪２７と共に揺動軸１９回りに上下方向に揺動して後輪２７のスイングアームの役割を果たしており、その揺動はリアクッションユニット３１により緩衝される。

図２は、ユニットスイング型エンジン１７の左側面図である。図３は、ユニットスイング型エンジン１７の平断面図である。図４は、ユニットスイング型エンジン１７においてベルトカバー５１を取り外した状態（Ｖベルト４８を省略）を示す斜視図である。
エンジン２５は、例えば単気筒４サイクルエンジンであり、クランクケース３３の前部から車両前方に向ってシリンダアッセンブリ３４が略水平方向に前傾して延出される。

シリンダアッセンブリ３４は、シリンダブロック３５とシリンダヘッド３６とヘッドカバー３７とがクランクケース３３側から順次重ねられて構成される。シリンダブロック３５内のピストン３８の往復動により、コンロッド、クランクピンを介してクランクシャフト４０が回転駆動される。クランクシャフト４０は、クランクケース３３に左右の軸受４１を介して回転自在に支持される。

また、クランクケース３３の左側部からベルト変速装置２６が一体に併設されて後方に延びている。クランクシャフト４０は、クランクウェブ４２から延出部が左右に延出されており、右延出部にはジェネレータ４３が設けられ、左延出部にはベルト変速装置２６、具体的にはＶベルト式無段変速機構のドライブプーリ４６が設けられる。

クランクケース３３の左側半体は、伝動ケースを兼ねるベルトケース５０と一体に構成される。ベルトケース５０の開口は、車幅方向外側から樹脂製のベルトカバー５１で覆われ、内部に乾式のベルト室５２が構成される。ベルト室５２には、ベルト変速装置２６を構成するＶベルト式無段変速機構が収容される。Ｖベルト式無段変速機構は、クランクシャフト４０に設けられたドライブプーリ４６と、ドリブンプーリ４７と、これらドライブプーリ４６とドリブンプーリ４７に巻き掛けられるＶベルト４８とを有する。ドリブンプーリ４７は、ドリブンシャフト５３に浮動状態に支持され、遠心クラッチ機構２８を介してドリブンシャフト５３にクラッチ連結される。

ドリブンシャフト５３は、ベルトケース５０を貫いて湿式のミッション室５４内に突出しており、ミッション室５４はミッションカバー５５で覆われて液密に構成される。ミッションカバー５５は、伝動ケース５０の延長部５０ａをＶベルト式無段変速機構の反対側、すなわち車幅方向内側から覆う。ドリブンシャフト５３はベルトケース５０及びミッションカバー５５に軸受５６、５７を介して回転自在に支持され、減速ミッション機構２９の入力軸を構成している。減速ミッション機構２９は多段、例えば２段の減速ギア列で構成され、その出力軸は後輪軸３０を構成する。後輪軸３０に後輪２７が設けられる。

なお、図３に示すように、クランクシャフト４０とドリブンシャフト５３との間には、キックスタータ軸５８が架設され、その外端にキックスタータレバー５９が設けられる。キックスタータ軸５８の中間部にはキックスタータ機構６０が設置され、エンジン２５の始動時にキックスタータレバー５９の操作によりクランクシャフト４０を回転させるようになっている。キックスタータレバー５９は、リターンスプリング６１により常時復帰位置に戻すようにばね付勢されている。また、図２に示すように、クランクケース３３の後部下側にはセンタースタンド６２が設けられる。

また、後輪２７を挟んでベルト変速装置２６と反対側では、ユニットスイング型エンジン１７にマフラ６４が接続し、エンジン２５の燃焼後の排気ガスが排気される。

以下、ベルト変速装置２６の冷却構造について詳細に説明する。
Ｖベルト式無段変速機構のＶベルト４８とドライブプーリ４６及びドリブンプーリ４７との摺接による摩擦熱や、遠心クラッチ機構２８にて生じた摩擦熱によってベルト室５２内の温度が上昇する。このベルト室５２の温度上昇を抑制するために、ベルト室５２内に冷却用空気として外気を導入して、ベルト室５２内で流動、循環させて、排出する。

ドライブプーリ４６の固定フェイスの外側には、複数の冷却ファン６５が回転一体に設けられている。この冷却ファン６５の回転により、冷却ダクト６６からの冷却用空気が、ベルトカバー５１のフロント側に開口された吸気口６７を経て乾式のベルト室５２内に導入される。ベルトカバー５１のフロント側に吸気口６７を車幅方向外側から覆うフロントアウタカバー６８が設けられ、このフロントアウタカバー６８と一体に冷却ダクト６６が構成される。

ベルト室５２内に導入された冷却用空気は、冷却ファン６５が反時計方向廻りに回転駆動されることで、ベルト室５２内を反時計方向廻りに旋回して流動せしめられる。冷却ファン６５の回転駆動により流動するベルト室５２内での冷却用空気は、各図に矢印Ａで示すように案内される。すなわち、ベルト室５２内に導入された冷却用空気は、ドライブプーリ４６とドリブンプーリ４７に巻き掛けられたＶベルト４８のうち、下方ベルト走行路である下側のベルトライン近傍（ベルト室下部空間７０）でドライブプーリ４６からドリブンプーリ４７に向けて流れ、その後、ドリブンプーリ４７の後方に位置するベルト室５２の後壁に沿って上方に流れ、Ｖベルト４８の上方ベルト走行路である上側のベルトライン近傍（ベルト室上部空間７１）でドリブンプーリ４７からドライブプーリ４６に向けて流れる。

ここで、ベルト室５２内には、車両前後方向の中間領域、すなわちベルト変速装置２６の側面視においてドライブプーリ４６とドリブンプーリ４７との間にデッドスペースが形成される。そこで、ドライブプーリ４６とドリブンプーリ４７との間に、ベルト室５２内を流動した冷却用空気を上方から取り入れて、下方から外部に排出する排風ダクト７３を配置する。

図５に示すように、ベルトケース５０のベルト室５２側の壁には、ドライブプーリ４６の直ぐ後方側に位置するリブ状隔壁７４が形成され、このリブ状隔壁７４に排風ダクト７３を構成する側壁７５が一体に形成される。また、ベルトケース５０のベルト室５２側の壁には、側壁７５の車両後方側に所定の間隔をおいて、排風ダクト７３を構成する側壁７６が形成される。そして、これら一対の側壁７５、７６間を覆うように壁部材７７が取り付けられて、排風ダクト７３が構成される。図６に壁部材７７を示す。壁部材７７は、側壁７５に対して２箇所で、側壁７６に対して１箇所で、締結ボルトにより締結される。この場合に、側壁７５、７６と壁部材７７との間にシール部材を介在させるようにしてもよい。

排風ダクト７３の上部の排出口７８は、ドライブプーリ４６とドリブンプーリ４７との間で、上方ベルト走行路の側方に配置される。排出口７８は、Ｖベルト４８の上方ベルト走行路の車幅方向内側で、ベルト室上部空間７１を流れる冷却用空気の流れに向って開口している。これにより、ベルトラインに沿って流れる冷却用空気をスムーズに捕捉することができ、ベルト変速装置２６の冷却効率を向上させることができる。
また、排風ダクト７３の底部は、排気口７９が下方に、好ましくは後輪２７のタイヤ接地面側或いは設地面の直前側に向けて開口する。
しかして、各図の矢印Ａに示すように、Ｖベルト４８を跨いで吸気口６７の反対側に開口する排出口７８から排風ダクト７３に案内された冷却用空気は、排風ダクト７３内で縦方向に案内され、底部の排気口７９から下方に排風される。

ベルトケース５０のベルト室５２側の壁には、水平方向や斜めに延伸する複数条の補強リブ８０が所要形状に一体成形されている。これらのリブ状隔壁７４、側壁７５及び７６、補強リブ８０はベルトケース５０に一体成形されており、ベルトケース５０の機械的、物理的強度を向上させ、ケース剛性のアップを図ることができる。
また、図７に示すように、排風ダクト７３内には、補強リブ８０によって、冷却用空気の流れ方向に複数段の空気室８１が相互に連通する状態で区画される。このようにバッフルで区切られた複数の空気室構造を持つようにすることで、圧力波を空気室８１に拡散させ、徐々に圧力を下げてから外部に放出することによる消音効果を発揮し、特に耳障りな高温を抑制することができる。

壁部材７７のベルトカバー５１側の面には、中間高さ位置で略水平方向に延伸する整流用リブ８２が一体成形されている。この整流用リブ８２により、ベルト室下部空間７０とベルト室上部空間７１とを仕切って、ベルト室５２内において、冷却用空気がベルト室下部空間７０→ベルト室５２の後壁→ベルト室上部空間７１へとスムーズに循環するように案内することができる。

また、壁部材７７のベルトカバー５１側の面には、整流用リブ８２と一体的にボス部８３が突設されている。図８に示すように、ベルトカバー５１がベルトケース５０に車幅方向外側から装着されると、ベルトカバー５１の中央部がボス部８３に当接する。ベルトカバー５１は、カバー周辺が複数の締着ボルトでベルトケース５０に締結されるとともに、中央部がボス部８３に突き合され、締付ボルト８４で締結される。この締付ボルト８４は、ボス部８３を貫通して側壁７６に達し、壁部材７７を側壁７６に締結する締結部材も兼ねる。
このようにベルトカバー５１の中央部を締結することにより、カバー騒音の防止を図ることができる。この場合に、本実施形態のように壁部材７７にボス部８３を設ける構造とすることにより、ベルトカバー５１の中央部をベルトケース５０側に大きく突出させるような形状が不要となる。これにより、ベルトカバー５１の鋳造性が著しく向上し、品質の安定化を図ることができる。

以上のように、ドライブプーリ４６の回転に伴う冷却ファン６５の回転駆動により、吸気口６７からベルト室５２内に導入された冷却用空気は、ベルト室５２内を循環する間に、Ｖベルト４８を跨いで車幅方向外側から車幅方向内側に流れる。そして、車幅方向内側の排出口７８から排風ダクト７３に案内され、ダクト底部の排気口７９から地面側下方に排気される。
ベルト室５２内にベルト変速装置２６を収容したとき、Ｖベルト４８のベルトラインの車幅方向内側にトンネル形状の排風ダクト７３を設置できる充分なスペースが存在することを確認しており、このスペースを利用して排風ダクト７３を配置するようにしたものである。

ここで、ベルトケース５０のベルト室５２側の壁に、排出口を備えた排風ダクトを型成形で一体成形する構成も考えられる。しかしながら、クランクケースとしての鋳造上の制約があったり、スライド型が必要になったり等の課題がある。それに対して、本実施形態のように、ベルトケース５０のベルト室５２側の壁に形成された一対の側壁７５、７６と、一対の側壁７５、７６間を覆うように取り付けられた壁部材７７とにより排風ダクト７３を構成することにより、型費の削減及び作り易さの向上を図ることができる。

以下では、本発明を適用したベルト変速装置２６の冷却構造による効果をまとめる。
吸気口６７から導入された冷却用空気は、Ｖベルト４８を跨いでから排出口７８に案内されるため、本来冷やしたいＶベルト４８や各プーリ４６、４７に冷却用空気を効果的に当てることができ、冷却効率を向上させることができる。なお、吸気口６７からベルト室５２に導入された冷却用空気は、冷却ファン６５から遠心クラッチ機構２８に向って冷却用空気が流れ易く、通風抵抗が少ない状態で冷却用空気の一部が遠心クラッチ機構２８に案内されてこれを冷却するので、遠心クラッチ機構２８の冷却も効果的に行うことができる。

また、排風ダクト７３はトンネル形状に上下方向に構成されているので、スクータ型車両１０の走行により後輪２７が跳ね上がった雨水や泥、小石等の砂塵がベルト変速装置２６に流入するのを有効かつ確実に防止することができる。

また、ベルトカバー５１側に排出口７８を形成する必要がないので、ベルトカバー５１の形状や構造を簡素化することができ、軽量化を図ることができる。これにより、ベルトカバー５１を成形する金型形状の簡素化を図ることができ、型費の低減や型寿命を向上させることができる。

また、排出口７８から排風ダクト７３に案内された冷却後の冷却用空気は排風ダクト７３を通って排気口７９から下方の地面側、好ましくは後輪のタイヤ前方側に排風される。排風ダクト７３を通る放射音（ゴグ音）は地面で反射してライダーや側面に立っている人に聞こえるが、エンジン２５の直ぐ後方側に排出される排出音は後輪２７のタイヤによって掻き消されるので、排出音が気にならず、排気音対策を効果的に施すことができる。また、運転者や同乗者の脚部に排出されることもないので、運転者や同乗者に不快感を与えることもない。

さらに、排出口７８は、回転体のように動くもののないベルトケース５０内の排風ダクト７３上部に形成されるので、排出口７８をベルトケース５０の頂部に開口させることがない。さらに、排風ダクト７３をベルトケース５０やベルトカバー５１の外側から膨出させて設ける必要がなく、ドライブプーリ４６とドリブンプーリ４７の間のデッドスペースを利用して配置されるので、ベルト変速装置の冷却構造を大型化することがなく、コンパクト化が図れる。

以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。例えば排風ダクト７３の上部の排出口７８と別に、ベルトケース５０の延長部５０ａの車幅方向外側のデッドスペースを利用したサブの排風路を構成し、ベルトケース５０のドリブンプーリ４７側の反転流路壁にサブ排風路に通じるサブ排出口を形成し、サブ排出口からの一部の冷却用空気をサブ排風路を通り下方の排気口から排出させるようにしてもよい。

１７…ユニットスイング型エンジン、２５…エンジン、２６…ベルト変速装置、４６…ドライブプーリ、４７…ドリブンプーリ、４８…Ｖベルト、５０…ベルトケース、５１…ベルトカバー、５２…ベルト室、６５…冷却ファン、７３…排風ダクト、７５、７６…側壁、７７…壁部材、７８…排出口、７９…排気口、８０…補強リブ、８１…空気室、８２…整流用リブ、８３…ボス部、８４…締付ボルト

Claims

クランクシャフトを軸とするドライブプーリと、ドリブンシャフトを軸とするドリブンプーリとが前後に配置され、前記ドライブプーリと前記ドリブンプーリに巻き掛けられるＶベルトを有するＶベルト式無段変速機構を備え、
前記Ｖベルト式無段変速機構を、ベルトケースと前記ベルトケースの開口を覆うベルトカバーとにより形成されるベルト室に収容し、
前記ベルト室内に冷却用空気を導入して、前記Ｖベルト式無段変速機構を冷却するベルト変速装置の冷却構造であって、
前記ドライブプーリに回転一体に設けられて、前記ベルト室に導入される冷却用空気を流動させる冷却ファンと、
前記ドライブプーリと前記ドリブンプーリとの間に位置し、前記ベルト室内を流動した冷却用空気を上方から取り入れて、下方から外部に排出する排風ダクトとを備え、
前記排風ダクトは、前記ベルトケースの前記ベルト室側の壁に形成された一対の側壁と、前記一対の側壁間を覆うように取り付けられた壁部材とにより構成され、
前記上方とは、前記クランクシャフトの中心と前記ドリブンシャフトの中心との間を結ぶ直線よりも上側であり、前記下方とは、前記クランクシャフトの中心と前記ドリブンシャフトの中心との間を結ぶ直線よりも下側であることを特徴とするベルト変速装置の冷却構造。
前記ベルトケースの前記ベルト室側の壁にはリブが形成されており、前記排風ダクト内には前記リブにより空気室が区画されることを特徴とする請求項１に記載のベルト変速装置の冷却構造。
前記壁部材の前記ベルトカバー側の面には、前記ベルト室をベルト室上部空間及びベルト室下部空間に仕切る整流用リブが形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のベルト変速装置の冷却構造。
前記壁部材の前記ベルトカバー側の面には、ボス部が突設され、前記ベルトカバーが前記ボス部に当接することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のベルト変速装置の冷却構造。
前記ベルトカバーを前記ボス部に締結する締結部材が、前記ボス部を貫通して、前記壁部材を前記側壁に締結する締結部材を兼ねることを特徴とする請求項４に記載のベルト変速装置の冷却構造。