JP2005319920A

JP2005319920A - エンジンの動力伝達装置

Info

Publication number: JP2005319920A
Application number: JP2004140271A
Authority: JP
Inventors: Mitsugi Naganami; 貢長南
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2004-05-10
Filing date: 2004-05-10
Publication date: 2005-11-17
Also published as: CA2506815A1; US20050255948A1

Abstract

【課題】駆動輪側から動力伝達装置に過大なトルクが加わったときに前後進切換機構においてトルク伝達を遮断することにより動力伝達装置を保護する。
【解決手段】エンジン動力伝達装置は、エンジンにより駆動されるクランク軸と、プライマリ軸およびセカンダリ軸を備える無段変速機と、セカンダリ軸３４に設けられた駆動歯車４７ａに噛み合う被駆動歯車４７ｂが設けられるカウンタ軸４５とを有しており、カウンタ軸４５は終減速小歯車６６ａと終減速大歯車６６ｂとからなる歯車列６６を介して車軸に連結されている。被駆動歯車４７ｂはカウンタ軸４５に装着されるディスク部７２とディスク部７２の外周に嵌合される環状歯部７３とにより形成され、ディスク部７２と環状歯部７３の嵌合面７７は低摩擦処理されている。
【選択図】図４

Description

本発明はベルト式の無段変速機を介装してエンジン動力を駆動輪に伝達するエンジンの動力伝達装置に関する。

バギー車とも言われる不整地走行車ないし全地形走行車つまりＡＴＶは、四輪の一人乗り用のオフロード車であり、ハンティングやトレールツーリングなどのレジャー用のほか一部では農業用実用車としても利用されている。このような全地形走行車のエンジン動力を駆動輪に伝達するための動力伝達装置は、エンジンにより駆動されるクランク軸の回転が遠心クラッチを介して入力されるベルト式の無段変速機と、無段変速機の出力側軸であるセカンダリ軸とカウンタ軸との間に装着される前後進切換機構とを有し、前後進切換機構と駆動輪との間には終減速歯車列が組み付けられている。

ＡＴＶは車両走行時にジャンプすることが多く、ジャンプ時に駆動輪には地面からの負荷が加わらなくなるのでエンジンおよび駆動輪の回転数が上昇し、ジャンプ後の着地時にはエンジンと駆動輪との回転差により動力伝達装置に過大なスパイクトルクが加わることになる。そのため、従来では、特許文献１に示すように、カウンタ軸と出力軸との間に組み付けられる終減速歯車列のうち被駆動側の終減速大歯車を出力軸に圧入する構造とし、圧入代を調整することにより、ジャンプ後の着地時に終減速大歯車に所定値以上のスパイクトルクが加わったときには終減速大歯車が出力軸に対して滑りが生ずるようにしている。
特開２００２−６８０７０号公報

しかしながら、従来のように終減速歯車列を構成する被駆動側の終減速大歯車とこれが嵌合される出力軸との圧入代により駆動輪側から動力伝達装置に過大なスパイクトルクが加わるのを遮断するようにするには、終減速大歯車を滑らせる際のトルクリミッター値を高い値に設定する必要がある。このため、被駆動側の終減速大歯車が滑ると終減速大歯車と出力軸との圧入嵌めした部分が摩耗し、通常の高負荷走行時にも終減速大歯車と出力軸との間で滑りが生じてしまい、滑りによる発熱の問題が発生するだけでなく、通常の走行に支障をきたすおそれがある。さらに、スパイクトルクの伝達を遮断するための圧入代を容易に設定することが困難であり、動力伝達装置の製造歩留まりを低下させることになる。

本発明の目的は、駆動輪側から動力伝達装置に過大なトルクが加わったときに前後進切換機構においてトルク伝達を遮断することによって動力伝達装置を保護することにある。

本発明のエンジンの動力伝達装置は、エンジンにより駆動されるクランク軸と、プライマリプーリが装着されるプライマリ軸および前記プライマリプーリとの間にベルトが掛け渡されるセカンダリプーリが装着されるセカンダリ軸を備える無段変速機とを有し、エンジン動力を駆動輪に伝達するエンジンの動力伝達装置であって、前記セカンダリ軸に設けられた駆動歯車に噛み合う被駆動歯車が設けられるカウンタ軸と、前記カウンタ軸に設けられた終減速小歯車に噛み合う終減速大歯車が設けられるとともに駆動輪に連結される車軸とを有し、前記被駆動歯車を前記カウンタ軸に装着されるディスク部と当該ディスク部の外周に嵌合される環状歯部とにより形成し、前記ディスク部と前記環状歯部の嵌合面を低摩擦処理することを特徴とする。

本発明のエンジンの動力伝達装置は、前記セカンダリ軸に前進用と後退用の駆動歯車を設け、前記カウンタ軸に前進用と後退用の被駆動歯車を設け、前進用の被駆動歯車をディスク部と当該ディスク部の外周に圧入される環状歯部とにより形成することを特徴とする。

本発明によれば、ベルト式無段変速機のセカンダリ軸とカウンタ軸との間に装着されて切換機構を構成する歯車列の被駆動歯車をディスク部とこのディスク部の外周に嵌合される環状歯部とにより形成し、終減速歯車列よりもエンジン側に配置される切換機構における嵌合部によってトルクリミッター構造とし、ジャンピングトルクが駆動輪から動力伝達装置に加わったときには、小さなトルク値によって環状歯部が滑るようにしたので、トルクリミッター値の許容値を小さくすることができ、この許容値の設定が容易となる。切換機構はケース内に組み込まれており、ケース内に組み込まれた被駆動歯車をトルクリミッター構造とすることにより、外部から嵌合面にゴミなどの異物が入り込むことを防止できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１はバギー車とも言われるＡＴＶつまり全地形走行車の一例を示す斜視図であり、車体１には駆動輪としての前輪２ａ，２ｂと後輪３ａ，３ｂが設けられており、鞍乗り型の座席４が車体１の中央部に設けられている。座席４に着座した乗員はハンドル５を操作して走行することになる。

図２は図１に示された全地形走行車に搭載される動力伝達装置を示す概略図であり、図３は図２におけるＡ−Ａ線に沿う方向の断面図である。図２に示すように、第１ケース体１１ａと第２ケース体１１ｂとを突き合わせて組み立てられるクランクケース１１にはクランク軸１２が回転自在に装着されるとともに、図３に示すようにエンジン１３が取り付けられている。エンジン１３は、図３に示すように、クランクケース１１に固定されるシリンダ１４と、このシリンダ１４の上端に固定されるシリンダヘッド１５とを有している。シリンダ１４に形成されたシリンダボア内にはピストン１６が往復動自在に組み込まれ、クランク軸１２にその回転中心から偏心した位置に固定されたクランクピン１７とピストン１６との間にはコネクティングロッド１８が連結され、エンジン１３によりクランク軸１２は回転駆動される。

図３に示すように、シリンダヘッド１５には燃焼室１９に開口して吸気ポート２１ａが形成され、この吸気ポート２１ａを開閉するための吸気弁２２ａがシリンダヘッド１５に装着されている。また、シリンダヘッド１５には燃焼室１９に開口して排気ポート２１ｂが形成され、この排気ポート２１ｂを開閉するための排気弁２２ｂがシリンダヘッド１５に装着されている。シリンダヘッド１５には、カムシャフト２３が回転自在に装着され、これと平行に設けられたロッカシャフト２４には、吸気弁２２ａを開閉駆動するためのロッカアーム２５ａと、排気弁２２ｂを開閉駆動するためのロッカアーム２５ｂとが回動自在に装着されている。図２に示すように、クランク軸１２にはスプロケット２６が固定され、カムシャフト２３に固定された図示しないスプロケットとの間にはタイミングチェーン（図示省略）が掛け渡されており、吸気弁２２ａと排気弁２２ｂはクランク軸１２の回転によりカムシャフト２３およびロッカアーム２５ａ，２５ｂを介して所定のタイミングで開閉駆動される。

図２に示すように、クランクケース１１には変速機ケース３１が取り付けられ、この変速機ケース３１の内部にはベルト式の無段変速機３２が組み込まれている。無段変速機３２はクランク軸１２に同軸状となって変速機ケース３１内に回転自在に装着されるプライマリ軸３３と、このプライマリ軸３３に平行となって回転自在に変速機ケース３１内に回転自在に装着されるセカンダリ軸３４とを有し、プライマリ軸３３はこれとクランク軸１２との間に組み込まれる遠心クラッチ３５のクラッチドラム３６に連結されている。

プライマリ軸３３には溝幅可変のプライマリプーリ３７が組み付けられており、プライマリプーリ３７はプライマリ軸３３に固定されてこれと一体に回転する固定プーリ３７ａと、プライマリ軸３３に対して軸方向に移動自在に組み付けられてプライマリ軸３３と一体に回転する可動プーリ３７ｂとにより構成される。セカンダリ軸３４には溝幅可変のセカンダリプーリ３８が組み付けられており、セカンダリプーリ３８はセカンダリ軸３４に固定されてこれと一体に回転する固定プーリ３８ａと、セカンダリ軸３４に対して軸方向に移動自在に組み付けられてセカンダリ軸３４と一体に回転する可動プーリ３８ｂとにより構成される。これらのプーリ３７，３８の間には、ゴム製のＶベルト３９が掛け渡されており、Ｖベルト３９のプライマリプーリ３７とセカンダリプーリ３８とに対する巻き付け径が変化すると、プライマリ軸３３の回転は無段階に変速比が変化してセカンダリ軸３４に伝達される。プライマリプーリ３７には、プライマリ軸３３に固定されたカムプレート４１により、プライマリ軸３３の回転中心に対して直角方向を向いて円柱形状の遠心ウエイト４２が複数個装着されており、セカンダリ軸３４には、Ｖベルト３９への締め付け力を加えるために、圧縮コイルばね４３が装着されている。

したがって、クランク軸１２が所定以上の回転数となって遠心クラッチ３５を介してプライマリ軸３３とクランク軸１２とが締結された状態のもとで、プライマリ軸３３の回転数が高くなると、遠心ウエイト４２はこれに加わる遠心力により径方向外方に向けて移動し、プライマリプーリ３７の溝幅が狭められてこのプーリ３７に対する巻き付け径が大きくなる。これにより、セカンダリプーリ３８の溝幅がばね力に抗して広がってＶベルト３９のセカンダリプーリ３８に対する巻き付け径が小さくなり、無段変速機３２の変速比は高速段側に変化する。

変速機ケース３１には図２に示すようにギヤケース４４が組み付けられ、このギヤケース４４にはセカンダリ軸３４が支持されるとともに、セカンダリ軸３４に平行となってカウンタ軸４５が回転自在に装着され、さらにカウンタ軸４５に平行となって車軸４６が回転自在に装着されており、車軸４６は図１に示した後輪３ａ，３ｂに直接連結されている。セカンダリ軸３４とカウンタ軸４５との間には、セカンダリ軸３４に一体に設けられた駆動歯車４７ａとカウンタ軸４５に回転自在に装着された被駆動歯車４７ｂとからなる正転用の歯車列４７が設けられるとともに、セカンダリ軸３４に一体に設けられた駆動歯車４８ａとカウンタ軸４５に回転自在に装着される被駆動歯車４８ｂとこれらの歯車４８ａ，４８ｂに噛み合うアイドラー歯車とからなる逆転用の歯車列４８が設けられている。

カウンタ軸４５の回転方向を正転方向と逆転方向に切り換えるために、カウンタ軸４５には前後進切換機構４９が装着されている。前後進切換機構４９は、図２に示すように、カウンタ軸４５に設けられたスプラインにそれぞれ噛み合う切換ディスク５１ａ，５１ｂを有しており、これらの切換ディスク５１ａ，５１ｂはカウンタ軸４５に軸方向に摺動自在に装着されている。切換ディスク５１ａを歯車列４７に係合させると、セカンダリ軸３４の回転は正転方向となって車軸４６に伝達され車両は前進移動する。一方、切換ディスク５１ｂを歯車列４８に係合させると、セカンダリ軸３４の回転は逆転方向となって車軸４６に伝達され、車両は後退移動する。

図２に示すように、クランクケース１１にはクランク軸１２に平行にバランサ軸５２が回転自在に装着され、バランサ軸５２は歯車列５３を介してクランク軸１２に連結されている。バランサ軸５２にはバランスウエイト５４が一体に設けられるとともに、クランクケース１１に装着されたオイルポンプ５５のロータに連結されており、このオイルポンプ５５から吐出される潤滑油は、動力伝達装置における摺動部に図示しない油路を介して供給されるようになっている。

クランクケース１１には、図２に示すように、発電体ケース５６が取り付けられており、発電体ケース５６内には発電体５７が装着されるようになっており、発電体５７はクランク軸１２に取り付けられるアウターロータ５８と、クランクケース１１に取り付けられるステータ５９とを有している。したがって、エンジン１３が駆動されてクランク軸１２が回転すると、発電体５７により発電された電力が図示しないバッテリに充電される。

クランクケース１１、変速機ケース３１、ギヤケース４４および発電体ケース５６により動力伝達装置を構成するための上述した部材を収容するケースが形成されており、このケースを車体に取り付けることにより動力伝達装置は車体に搭載される。

エンジンを始動させるために、発電体ケース５６内にはスタータ６１が装着され、このスタータ６１はクランクケース１１に取り付けられた電動モータ６２により駆動されるようになっている。バッテリの充電量が不足してエンジン１３をスタータ６１により始動できないときに、手動でエンジン１３を始動させるために、発電体ケース５６内にはリコイルスタータ６３が装着されている。リコイルスタータ６３は、リコイルロープが巻き付けられたリコイルプーリ６４を有し、リコイルロープを引いてリコイルプーリ６４を回転させるとクランク軸１２が回転し、エンジン１３を手動でも始動させることができる。

図４は図２の一部を示す拡大断面図であり、図５は図４におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、図６は図５に示された切換プレートを示す平面図である。なお、図５において歯車はそれぞれピッチ円のみが実線で示されており、歯先円および歯元円は省略されている。図５に示すように変速機ケース３１とギヤケース４４とにより形成されるケース内にはアイドラー軸６５が取り付けられ、このアイドラー軸６５には駆動歯車４８ａと被駆動歯車４８ｂとに噛み合うアイドラー歯車４８ｃが回転自在に装着されている。

カウンタ軸４５には駆動側の終減速小歯車６６ａが設けられ、カウンタ軸４５と平行な車軸４６には終減速小歯車６６ａに噛み合う被駆動側の終減速大歯車６６ｂが設けられており、これらの歯車６６ａ，６６ｂにより終減速歯車列６６が構成されている。終減速大歯車６６ｂは図２に示すように車軸４６に直結されるとともに、図５に示すようにケースに回転自在に装着された前輪用の駆動軸６７の歯車６８に噛み合っている。駆動軸６７には傘歯車６９ａが取り付けられ、この傘歯車６９ａとこれに噛み合う傘歯車６９ｂはギヤケース４４に取り付けられた収納ケース７０内に組み込まれており、傘歯車６９ｂが固定された前輪駆動軸７１は、収納ケース７０から突出して図示しない連結軸を介して前輪２ａ，２ｂに連結されている。

前進用の歯車列４７を構成する被駆動歯車４７ｂは、図４および図５に示すように、カウンタ軸４５に回転自在に装着されるディスク部７２と、このディスク部７２の外周面に嵌合される環状歯部７３とにより形成されている。環状歯部７３の一端面はディスク部７２に形成された段部７４に当接し、環状歯部７３の他端面に当接するストッパプレート７５がボルト７６によりディスク部７２に固定されている。ディスク部７２の外周面と環状歯部７３の内周面はそれぞれ嵌合面７７となっており、少なくともいずれか一方の嵌合面は、浸硫処理などにより摩擦係数が小さくなるように処理されている。このように、嵌合面７７を低摩擦処理つまり摩擦特性改善処理してトルクリミッター構造とすることにより、車両がジャンプした後の着地時にエンジンと駆動輪との回転差により動力伝達装置に過負荷が加わると、ディスク部７２と環状歯部７３との間で滑りが発生し、駆動輪側からの過大なトルクの伝達が遮断され、過負荷がカウンタ軸４５からエンジン側に向けて伝わることが防止される。

前進用の歯車列４７は終減速歯車列６６よりもエンジン側に配置されており、前進用の被駆動歯車４７ｂに加わるスパイクトルクは終減速歯車列６６に加わるトルク値よりも小さくなるので、滑りにより遮断するスパイクトルク値は小さい値となる。したがって、トルクリミッターとしての許容トルク値が小さくなり、この許容トルク値の設定が容易になるとともに動力伝達装置を安価かつ高い歩留まりで製造することができる。しかも、前進用の歯車列４７はギヤケース４４内に組み込まれており、嵌合面に汚損などの発生のおそれがなく、動力伝達装置の信頼性を向上することができる。なお、後退用の歯車列４８の被駆動歯車４８ｂについても同様にディスク部と環状歯部とにより形成し、これらの間の嵌合面でトルクリミッター構造とするようにしても良い。

車両を前進走行と後退走行とに切り換えるために、ギヤケース４４にカウンタ軸４５に平行となって固定されたガイドロッド８１には切換ホルダー８２が軸方向に移動自在に装着され、この切換ホルダー８２は切換ディスク５１ａ，５１ｂに組み付けられている。一方、ギヤケース４４に固定されたカバー８３には、端部に作動リンク８４を有する回動軸８５が回動自在に装着され、この回動軸８５には切換プレート８６が固定されている。作動リンク８４には、図１に示すように車両に設けられた切換レバー６が連結され、乗員が切換レバー６を操作することによって作動リンク８４を介して切換プレート８６が回動する。この切換プレート８６には図６に示すように切換ホルダー８２に固定された係合ピン８７が係合するカム溝８８が形成されている。切換プレート８６は、図６に示すようにＮ位置、Ｆ位置およびＲ位置の範囲で回動し、Ｆ位置となると前進用の被駆動歯車４７ｂはカウンタ軸４５に切換ディスク５１ａを介して固定状態となってエンジン動力を駆動輪に伝達し、Ｒ位置となると後退用の被駆動歯車４８ｂはカウンタ軸４５に切換ディスク５１ｂを介して固定状態となってエンジン動力を駆動輪に伝達する。そして、Ｎ位置となると前進用と後退用のいずれの歯車列４７，４８も中立位置となって動力伝達が遮断される。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、本発明の動力伝達装置は、クランク軸１２とベルト式無段変速機のプライマリ軸３３とが同軸状に配置され、クランク軸１２とプライマリ軸３３との間に遠心クラッチ３５が装着される２軸構成であるが、クランク軸とこれに平行に配置されて歯車列を介してクランク軸により駆動される副軸と、セカンダリ軸とが相互に平行となり、副軸に同軸状にプライマリ軸を配置した３軸構成のＡＴＶ用の動力伝達装置にも本発明を適用することができる。

全地形走行車の一例を示す斜視図である。図１に示された全地形走行車に搭載される動力伝達装置を示す概略図である。図２におけるＡ−Ａ線に沿う方向の断面図である。図２の一部を拡大して示す拡大断面図である。図４におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図５に示された切換プレートを示す平面図である。

符号の説明

１２クランク軸
１３エンジン
３２ベルト式無段変速機
３３プライマリ軸
３４セカンダリ軸
３５遠心クラッチ
３６クラッチドラム
３７プライマリプーリ
３８セカンダリプーリ
４５カウンタ軸
４６車軸
４７ａ駆動歯車
４７ｂ被駆動歯車
４９前後進切換機構
６６ａ終減速小歯車
６６ｂ終減速大歯車
７２ディスク部
７３環状歯部
７７嵌合面

Claims

エンジンにより駆動されるクランク軸と、プライマリプーリが装着されるプライマリ軸および前記プライマリプーリとの間にベルトが掛け渡されるセカンダリプーリが装着されるセカンダリ軸を備える無段変速機とを有し、エンジン動力を駆動輪に伝達するエンジンの動力伝達装置であって、
前記セカンダリ軸に設けられた駆動歯車に噛み合う被駆動歯車が設けられるカウンタ軸と、
前記カウンタ軸に設けられた終減速小歯車に噛み合う終減速大歯車が設けられるとともに駆動輪に連結される車軸とを有し、
前記被駆動歯車を前記カウンタ軸に装着されるディスク部と当該ディスク部の外周に嵌合される環状歯部とにより形成し、前記ディスク部と前記環状歯部の嵌合面を低摩擦処理することを特徴とするエンジンの動力伝達装置。
請求項１記載のエンジンの動力伝達装置において、前記セカンダリ軸に前進用と後退用の駆動歯車を設け、前記カウンタ軸に前進用と後退用の被駆動歯車を設け、前進用の被駆動歯車をディスク部と当該ディスク部の外周に圧入される環状歯部とにより形成することを特徴とするエンジンの動力伝達装置。