JP4660286B2 - パワーユニット - Google Patents

Description

本発明は、エンジンにＶベルト式無段変速機を組み合わせたパワーユニットに関するものである。

スクータ型の自動二輪車等の小型車両用のパワーユニットとして、エンジンにＶベルト式無段変速機を組み合わせた構成のものが普及している。
このＶベルト式無段変速機は、エンジン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、プライマリシーブの可動シーブに遠心ガバナーを装備する構成が一般的であった（例えば、特許文献１参照）。

遠心ガバナーは、プライマリシーブの可動シーブに、遠心力により半径方向外側に移動するウエイトと、このウエイトの動きを軸方向の推力に変換するランププレートとを備えた構成で、エンジンの回転数とランププレートの楔角度に応じた推力を可動シーブに作用させてＶベルトの張力をコントロールするとともに、そのＶベルトの張力をセカンダリシーブの可動シーブに軸方向に作用するスプリングの推力に釣り合わせて変速比をコントロールしている。

ところが、近年の車両は、走行安定性や省エネルギー性を向上させるために、車両の走行状態や運転状態に応じて適正な変速比に自動変速することが要求されるようになった。
しかし、従来の遠心ガバナーによる変速比の制御では、変速比はガバナーが装備される可動シーブの回転数のみで決定され、例えば、加速や減速等の運転状況に応じて変速比を変えるような柔軟な変速比制御が困難であった。

そこで、このような問題を解決するべく、遠心ガバナーを用いずに電動モータにより前記プライマリシーブ及びセカンダリシーブの溝幅を変更することで変速比を所望の値に制御する溝幅調節機構が提案され、また、プライマリ軸やセカンダリ軸と共に前記プライマリシーブやセカンダリシーブを収容するパワーユニットのケーシング内の内奥部に、前記溝幅調節機構の電動モータを内蔵した構成の小型車両用のパワーユニットが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特公昭６３−３３５８８号公報 特許第２９６７３７４号

ところが、パワーユニットのケーシングの内奥部に前記溝幅調節機構の電動モータを配備する従来のパワーユニットは、パワーユニット内での発熱に電動モータが晒されると同時に、電動モータ自体の発熱も外部に逃げ難く、電動モータの周囲が高温雰囲気になるため、電動モータ自体の耐熱性を高めたり、或いは電動モータの周囲を冷却用のジャケットで覆うなどの対応が必要となって、コストアップを招くという問題があった。

また、電動モータがケーシングの内奥に隠れてしまい、電動モータの点検や保守が簡単にできないという問題も生じた。
更に、ケーシング内には、動力伝達用の歯車列などの可動部品があり、電動モータへの電気配線がこれらの可動部品に干渉することのないように、電気配線の配索に工夫が要求されるという問題もあった。

また、電動モータは、重量が嵩むために車両の前後又は左右の重量バランスへの影響が強く、配置によっては重量バランスの偏りを招く虞があった。
また、近年の自動二輪車では、パワーユニット自体が駆動輪を懸架するフレームとしても機能するように、パワーユニットを車体フレームに揺動自在に連結する構成のものが普及している。そこで、上記電動モータの配置によっては、パワーユニットの揺動時に電動モータが発生する慣性力が大きくなるため、その慣性力に耐えるようにパワーユニットと車体フレームとの連結部の強化や、パワーユニットのケーシングの強化を行わなければならず、車両の重量化を招く要因となることもあった。

そこで、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、車両の運転状況や走行状態に応じた変速比制御が可能であるだけでなく、溝幅調節機構の電動モータに要求される耐熱性能を抑えてコスト低減を図ると共に、パワーユニットや車両の軽量化を図ることも可能なパワーユニットを提供することである。

本発明の上記目的は、
エンジンと、
該エンジンのクランクケースから後方に延出する変速機ケーシングと、
該変速機ケーシングに収容されて前記エンジンの駆動力を駆動輪に伝達するＶベルト式無段変速機と、を備え、
前記クランクケースの外面に装備された回動支持部が車体フレームに揺動可能に連結されるパワーユニットであって、
前記Ｖベルト式無段変速機が、
前記エンジンの駆動力が入力されるプライマリ軸上に配され、ベルト巻回用のＶ溝を形成するプライマリシーブと、
前記駆動輪への駆動力を取り出すセカンダリ軸上に配され、ベルト巻回用のＶ溝を形成する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、
電動モータにより前記プライマリシーブの可動シーブに任意の移動推力を付与することで前記プライマリシーブ及びセカンダリシーブの溝幅を調節する溝幅調節機構と、を備え、
前記溝幅調節機構の電動モータと前記エンジンの始動に使うスタータモータが、前記クランクケースの外面で、前記回動支持部を挟んだ前後近傍にそれぞれ配置されることを特徴とするパワーユニットにより達成される。

好ましくは、前記溝幅調節機構の電動モータが、前記回動支持部と略水平に並んで配置されることを特徴とするパワーユニットにより達成される。

尚、好ましくは、エンジンの振動を打ち消すバランサシャフトが、前記クランクケース内における前記回動支持部の近傍に装備されていることを特徴とする。
また、好ましくは、前記溝幅調節機構の電動モータが、前記回動支持部の後方に配置されることを特徴とする。

上記構成のパワーユニットによれば、電動モータによってプライマリシーブの溝幅を調節することで変速比を所望の値に制御する溝幅調節機構を備えた構成であり、電動モータの動作を車両の運転状況や走行状態に応じて制御することで、車両の運転状況や走行状態に応じたＶベルト式無段変速機の変速比制御が可能となる。
その上、溝幅調節機構の電動モータは、エンジンのクランクケースの外面に配置されており、パワーユニット内での発熱が直接放射されることがなくなるため、パワーユニット内での発熱の影響による昇温が生じ難い。

又、溝幅調節機構の電動モータの配置がクランクケースの外面であるため、パワーユニットのケーシングの内部に電動モータを配置した従来のパワーユニットと比較すると、例えば、パワーユニットの上方を覆う車体カバーやシート等を開くだけで簡単に露出状態にすることができるため、電動モータの点検保守が容易にできて優れた保守性を得ることができる。

更に、溝幅調節機構の電動モータの配置がクランクケースの外面であるため、電動モータがケーシング内に配置された従来のものと比較して、電動モータへの電気配線の配索の際に、動力伝達用の歯車列などの可動部品との干渉を回避するための配慮等が不要になり、電動モータへの電気配線の配索設計が容易になる。

また、重量が嵩む溝幅調節機構の電動モータとスタータモータとが、回動支点である回動支持部を挟んで前後近傍に並ぶ構成の場合や、電動モータが回動支持部と略水平に並んで配置される構成の場合には、回動支点の近傍に重量物を集中させて、重量バランスを取ることができる。従って、Ｖベルト式無段変速機の電動モータが車両の重量バランスに偏りを招く要因とならず、車両の重量バランスを向上させて、操安性を向上させることができる。

また、溝幅調節機構の電動モータとスタータモータのそれぞれが回動支点である回動支持部の近傍に配置されたり、電動モータが回動支持部と略水平に並んで配置されたりするため、車両走行中におけるパワーユニットの回動支点回りの揺動動作に対して、各モータの回動支点からの相対移動量や振動幅を小さく抑えることができる。
従って、パワーユニットの揺動時における各モータの慣性力を小さく抑えることができ、その分回動支点周囲に作用する応力負荷を軽減することができる。そして、パワーユニットの揺動時に作用する応力負荷が軽減された分、パワーユニットと車体フレームとの連結部や、パワーユニットのケーシングに確保する機械的強度を抑えて、パワーユニットや車両の軽量化を図ることも可能になる。

また、溝幅調節機構の電動モータとスタータモータのそれぞれが、回動支点である回動支持部の近傍に配置されているため、各モータへの電気配線の余長を抑えて、各モータへの電気配線の配索をすっきりとまとめることができ、ワイヤハーネスの小型化・単純化を図ることができ、また、各モータの耐振動性を向上させることもできる。

更に、クランクケース内に配置される重量部品であるバランサシャフトも、前記回動支持部の近傍に配置されることで、回動支点回りに配置される重量部品が増え、回動支点回りに重量部品が集中するので、車両の重量バランスの調整がさらに容易になり、且つパワーユニットの揺動時における重量部品による慣性力の軽減を促進して、車両の軽量化等を更に進めることが可能になる。

また、前記電動モータが、回動支持部の後方に配置された場合には、その後方に配置されている駆動輪の回転が周囲の風を巻き込んで、電動モータ周辺への送風作用を発生するため、送風による冷却効果も期待できて、溝幅調節機構の電動モータに要求される耐熱性能を更に抑えてコスト低減を図ることができる。

以下、本発明に係るパワーユニット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実施形態に係るパワーユニットが搭載されたスクータ型の自動二輪車の側面図、図２は図１に示した自動二輪車の車体フレームに揺動自在に連結されたパワーユニットの側面図、図３は図２のＡ矢視図（平面図）、図４は図２に示したパワーユニットの拡大図、図５は図４に示したパワーユニットに装備したＶベルト式無段変速機の各シーブの配置を示す側面図、図６は図５のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図７は図５のＣ−Ｃ線に沿う断面図、図８は図３に示した電動モータの周辺の拡大図である。

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４乃至図６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とを備えた構成であり、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６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、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へ吸排気口や点火プラグ４２８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を画成する変速機ケーシング１００，１０１が取り付けられている。

図２及び図４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の上部外周面には、車体幅方向にピボット軸４５０が貫通する回動支持部４５２が装備されている。
また、自動二輪車４０１の車体フレーム４６０には、車体幅方向にピボット軸４７０が貫通する懸架支持部４６２が装備されている。
これらのピボット軸４５０とピボット軸４７０とはリンク４８０によって連結されている。従って、本実施形態のパワーユニット４１０は、リンク４８０を介して車体フレーム４６０に連結され、ピボット軸４５０を回転中心として揺動可能に車体フレーム４６０に支承されている。

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６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ものである。

本実施形態では、図４に示すように、溝幅調節機構７の電動モータ１０が、クランクケース１０６の上部外周で車体フレーム４６０への連結部となる回動支持部４５２の後方に配置されると共に、該回動支持部４５２の前方には、エンジン１０５の始動を行うスタータモータ６０１が配置されており、これら電動モータ１０及びスタータモータ６０１は、軸線を車体幅方向に向けて、それぞれ回動支持部４５２を挟んだ前後近傍に略水平に並んで交互に配置されている。

スタータモータ６０１は、図示略の歯車列を介してクランク軸１０７に固定されたスタータドリブンギア１０９に回転を伝達する。
溝幅調節機構７に使用する電動モータ１０は、溝幅の増減のために正転及び逆転が可能である必要があるが、スタータモータ６０１は正転のみの使用となる。ここで、溝幅調節機構用及びスタータ用に正逆転可能な単一のモータを兼用すると、スタータモータが逆回転に使用されることとなるので、スタータモータの動作信頼性を確保する為にはそれぞれに専用のモータを装備することが好ましい。

電動モータ１０及びスタータモータ６０１は、上端高さが略一致するように、それぞれ変速機ケーシング１００の左側部１００ｂ及びクランクケース１０６の上部外周面に取り付けられており、これら電動モータ１０及びスタータモータ６０１の上方には、エアクリーナーが接続される吸気ダクト６５１が挿通されている。

更に、本実施形態では、図４に示すように、クランクケース内における前記回動支持部４５２の近傍に、バランサシャフト６１１が配置されている。
このバランサシャフト６１１は、当該シャフト上に配置した歯車６１２がクランク軸１０７に組み付けられた歯車１０８に噛合しており、クランク軸１０７の回転に従動して逆転することで、クランク軸１０７に一定の回転負荷（カウンターウエイト）をかけ、クランク軸１０７の振動を打ち消してエンジン回転を安定させるものであり、かなりの重量を有している。

車載の各種の電装品への給電を行うためのメインのワイヤハーネス５０１は、図３及び図８に示すように、車体フレーム４６０の左側面側の上部フレーム４６１に縦添えする如く布設されている。
電動モータ１０へ給電する給電ケーブル５１１は、図８に太い破線で示したように、ピボット軸４５０が挿通する回動支持部４５２の装備位置付近で、メインのワイヤハーネス５０１から分岐し、リンク４８０の補強のために車体幅方向に延在するリンク補強フレーム４８３の周辺で余長となる湾曲部５１１ａを形成した後、回動支持部４５２の直後に配置されている電動モータ１０に接続されている。

また、スタータモータ６０１へ給電する給電ケーブル６０３は、図８に示したように、ピボット軸４５０が挿通する回動支持部４５２の装備位置付近で、メインのワイヤハーネス５０１から分岐し、リンク４８０の補強のために車体幅方向に延在するリンク補強フレーム４８３の周辺で余長となる湾曲部６０３ａを形成した後、回動支持部４５２の直前に配置されているスタータモータ６０１に接続されている。

次に、上記パワーユニット４１０の構成要素となっているＶベルト式無段変速機１１０、自動遠心クラッチ７０、減速機３０２のそれぞれの構成・動作について、図６及び図７に基づいて説明する。
本実施形態の無段変速機１１０は、前記溝幅調節機構７として、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７，８参照）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。

尚、図６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７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を介して変速機ケーシング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。

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、前述したように、クランクケース１０６の上部外周面における回動支持部４５２の後方近傍に配置されており、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７、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ようになっている。

また、セカンダリシーブ４は、図６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、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、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。

以上に説明した小型車両用のパワーユニット４１０は、エンジン１０５と組み合わせるＶベルト式無段変速機１１０が、各シーブ３，４の溝幅の調節を電動モータ１０で行う構成のため、電動モータ１０の動作を車両の運転状況や走行状態に応じて制御することで、車両の運転状況や走行状態に応じた変速比制御が可能である。
また、溝幅調節機構７の電動モータ１０は、エンジン１０５のクランクケース１０６の上部外周面に配置されており、パワーユニット４１０内での発熱が直接放射されることがなくなるため、パワーユニット４１０内での発熱の影響による昇温が生じ難い。

しかも、電動モータ１０の配置は、図２に示すように、クランクケース１０６の上部外周面における回動支持部４５２の後方であり、その後方に配置されている駆動輪３０５の回転が周囲の風を巻き込んで、電動モータ１０周辺への送風作用を発生するため、送風による冷却効果も期待できて、溝幅調節機構７の電動モータ１０に要求される耐熱性能を抑えてコスト低減を図ることができる。

また、溝幅調節機構７の電動モータ１０の配置が、クランクケース１０６の上部外周面であるため、パワーユニットのケーシングの内部に電動モータを配置した従来のパワーユニットと比較すると、例えば、パワーユニット４１０の上方を覆う車体カバーやシート等を開くだけで簡単に露出状態にすることができるため、電動モータ１０の点検保守が容易にできて優れた保守性を得ることができる。

また、溝幅調節機構７の電動モータ１０の配置がクランクケース１０６の上部外周面であるため、電動モータがケーシング内に配置された従来のものと比較して、電動モータ１０への電気配線の配索の際に、動力伝達用の歯車列などの可動部品との干渉を回避するための配慮等が不要になり、電動モータ１０への電気配線の配索設計が容易になる。

また、重量が嵩む溝幅調節機構７の電動モータ１０とエンジン１０５のスタータモータ６０１とが、回動支点である回動支持部４５２を挟んで前後近傍に略水平に並ぶ構成であるので、回動支点の近傍に重量物を集中させて、重量バランスを取ることができる。従って、Ｖベルト式無段変速機１１０の電動モータ１０が車両の重量バランスに偏りを招く要因とならず、車両の重量バランスを向上させて、操安性を向上させることができる。

また、溝幅調節機構７の電動モータ１０とエンジン１０５のスタータモータ６０１のそれぞれが、回動支点である回動支持部４５２の近傍に配置されているため、車両走行中におけるパワーユニット４１０のピボット軸回りの揺動動作に対して、各モータ１０，６０１の回動支点からの相対移動量や振動幅を小さく抑えることができる。
従って、パワーユニット４１０の揺動時における各モータの慣性力を小さく抑えることができ、その分、回動支点周囲に作用する応力負荷を軽減することができる。そして、パワーユニット４１０の揺動時に作用する応力負荷が軽減された分、パワーユニット４１０と車体フレーム４６０との連結部や、パワーユニット４１０のケーシング（主にクランクケース１０６）に確保する機械的強度を抑えて、パワーユニット４１０や車両４０１の軽量化を図ることも可能になる。

また、溝幅調節機構７の電動モータ１０とスタータモータ６０１のそれぞれが、回動支点である回動支持部４５２の近傍に配置されているため、各モータ１０，６０１への電気配線の余長を抑えて、各モータ１０，６０１への電気配線の配索をすっきりとまとめることができ、ワイヤハーネス５０１の小型化・単純化を図ることができ、また、各モータ１０，６０１の耐振動性を向上させることもできる。

更に、本実施形態では、クランクケース１０６内に配置される重量部品であるバランサシャフト６１１が、回動支持部４５２の近傍に配置されることで、回動支点回りに配置される重量部品が増え、回動支点回りに重量部品が集中するので、車両の重量バランスの調整がさらに容易になり、且つパワーユニット４１０の揺動時における重量部品による慣性力の軽減を促進して、車両の軽量化等を更に進めることが可能になる。

また、溝幅調節機構７の電動モータ１０をクランクケース１０６の上部外周面に配置する形態では、Ｖベルト式無段変速機１１０のコンパクト化のためにプライマリ軸１とセカンダリ軸２との離間距離を狭める必要が生じた場合に、電動モータ１０がプライマリ軸１とセカンダリ軸２との間の軸間距離の短縮の邪魔にならず、Ｖベルト式無段変速機１１０のコンパクト化にも適している。

また、本実施形態のように、回動支持部４５２の前後近傍に、電動モータ１０とスタータモータ６０１とを配置して、その上方に吸気ダクト６５１を挿通する構成では、電動モータ１０とスタータモータ６０１の高さが揃っているため、吸気ダクト６５１が略直線状に通過する形態にでき、管路抵抗等が少ない高性能の吸気系を構成し易くなる。

なお、上記第１実施形態では、回動支持部４５２の後方近傍に溝幅調節機構７用の電動モータ１０を配置し、回動支持部４５２の前方近傍にスタータモータ６０１を配置したが、重量バランス等の点では、回動支持部４５２の前方近傍に電動モータ１０を配置して後方近傍にスタータモータ６０１を配置するようにしても、同様の作用効果を得ることができる。
更に、電動モータ１０は、クランクケース１０６の外面における回動支持部４５２と略水平に並んでいれば、該回動支持部４５２の前方に配置されていても良い。

また、上記実施形態の自動二輪車４０１におけるパワーユニット４１０は、変速機ケーシング１００の右側部１００ａ及びクランクケース１０６の上部外周面に装備した回動支持部４５２によって、車体フレーム４６０に揺動可能に支承されているが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、図９に示すように、本発明の第２実施形態に係るパワーユニット５１０は、変速機ケーシング５００及びクランクケース５０６における下部外周面に装備した回動支持部５５２によって、図示しない車体フレームに揺動可能に支承されている。

溝幅調節機構の電動モータ１０が回動支持部５５２の前方に配置されると共に、該回動支持部５５２の後方には、エンジン５０５の始動を行うスタータモータ６０１が配置されている。これら電動モータ１０及びスタータモータ６０１は、軸線を車体幅方向に向けて、それぞれ回動支持部５５２を挟んだ前後近傍に配置されている。
そして、これら電動モータ１０及びスタータモータ６０１は、それぞれ変速機ケーシング５００及びクランクケース５０６の下部外面に取り付けられている。

また、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４１０，５１０について説明したが、本発明のパワーユニット４１０，５１０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実施形態に係る小型車両用のパワーユニットが搭載されたスクータ型の自動二輪車の側面図である。 図１に示した自動二輪車の車体フレームに揺動自在に連結されたパワーユニットの側面図である。 図２のＡ矢視図（平面図）である。 図２に示したパワーユニットの拡大図である。 図４に示したパワーユニットに装備したＶベルト式無段変速機の各シーブの配置を示す側面図である。 図５のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 図５のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 図３に示した電動モータの周辺の拡大図である。 本発明の第２実施形態に係るパワーユニットの要部拡大図である。

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
３０ プライマリ側作動機構
４０ 圧縮コイルスプリング
６０ セカンダリ側作動機構
１００ 変速機ケーシング
１００ａ 右側部
１００ｂ 左側部
１０１ 変速機ケーシング
１０２ クランク室
１０３ ベルト室
１０５ エンジン
１０６ クランクケース
１１０ Ｖベルト式無段変速機
３０５ 駆動輪
４０１ 自動二輪車
４１０ パワーユニット
４５０ ピボット軸
４５２ 回動支持部
４６０ 車体フレーム
４８０ リンク
５０１ ワイヤハーネス
５１１ 給電ケーブル
６０１ スタータモータ
６０３ 給電ケーブル
６１１ バランサシャフト
６５１ 吸気ダクト

Claims (4)

1. エンジンと、
   該エンジンのクランクケースから後方に延出する変速機ケーシングと、
   該変速機ケーシングに収容されて前記エンジンの駆動力を駆動輪に伝達するＶベルト式無段変速機と、を備え、
   前記クランクケースの外面に装備された回動支持部が車体フレームに揺動可能に連結されるパワーユニットであって、
   前記Ｖベルト式無段変速機が、
   前記エンジンの駆動力が入力されるプライマリ軸上に配され、ベルト巻回用のＶ溝を形成するプライマリシーブと、
   前記駆動輪への駆動力を取り出すセカンダリ軸上に配され、ベルト巻回用のＶ溝を形成する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、
   電動モータにより前記プライマリシーブの可動シーブに任意の移動推力を付与することで前記プライマリシーブ及びセカンダリシーブの溝幅を調節する溝幅調節機構と、を備え、
   前記溝幅調節機構の電動モータと前記エンジンの始動に使うスタータモータが、前記クランクケースの外面で、前記回動支持部を挟んだ前後近傍にそれぞれ配置されることを特徴とするパワーユニット。
2. 前記溝幅調節機構の電動モータが、前記回動支持部と略水平に並んで配置されることを特徴とする請求項１に記載のパワーユニット。
3. 前記エンジンの振動を打ち消すバランサシャフトが、前記クランクケース内における前記回動支持部の近傍に装備されていることを特徴とする請求項１または２に記載のパワーユニット。
4. 前記溝幅調節機構の電動モータが、前記クランクケースの上部外面における前記回動支持部の後方に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載のパワーユニット。

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