(57)【要約】【課題】ボールねじ機構の移動ねじ体が電動モータ側から伝達された回転動力を受けて軸方向に送られ、この移動ねじ体の軸方向推進力を受けて可動シーブが軸方向に移動する無段変速機用アクチュエータにおいて、電動モータの小型化と低消費電力化を可能にする。【解決手段】ハウジング５の円筒内周面５ａの内方に、可動シーブ３に対して回転のみ許容される中軸９を挿入し、その中軸９の外周と円筒内周面５ａとの間に形成した楔空間に複列のボール１６ａ、１６ｂを保持器１７により保持させ、複列のボール１６ａ、１６ｂを付勢して通常は前記楔空間に係合させることにより可動シーブ３側からの軸方向逆入力に対して中軸９を軸方向両側にロックし、その保持器１７をボールねじ機構６のねじ軸１４と一体移動可能とし、かつ中軸９と軸方向に係合可能とすることにより、電動モータ４の駆動によるねじ軸１４の移動時には保持器１７を介して中軸９と可動シーブ３とが一体移動するようにした。【選択図】図１
2007263268.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定シーブと対でプーリを構成する可動シーブと、電動モータと、ボールねじ機構とを備え、前記ボールねじ機構の移動ねじ体が前記電動モータ側から伝達された回転動力を受けて軸方向に移動し、この移動ねじ体の軸方向推進力を受けて前記可動シーブが軸方向に移動する無段変速機用アクチュエータにおいて、
前記可動シーブと軸受を介して連結されその可動シーブと軸方向に一体移動可能な中軸と、
前記中軸の軸線と同一中心の円筒内周面を有し、この円筒内周面の内方に前記中軸が挿入される静止部材と、
前記移動ねじ体と軸方向に一体移動可能に設けられ、前記中軸の外周と前記円筒内周面との間で複列のボールを周方向に等配する保持器とを備えており、
前記中軸の外周には軸方向一対の円錐状の係合面が小径側で連続するように形成されており、前記保持器のポケットは前記一対の係合面と前記円筒内周面との間に形成される楔空間に前記複列のボールを保持しており、その複列のボールはこれらの間に介在する弾性部材により前記楔空間に係合する向きに付勢されており、
前記移動ねじ体と一体移動する前記保持器が、その移動方向後側のボールを押して前記楔空間との係合を解除し、前記中軸と軸方向に係合することを特徴とする無段変速機用アクチュエータ。
【請求項２】
前記保持器の内周と前記中軸の外周とに互いに軸方向に対向する係合部が設けられており、両係合部間に前記ポケットの軸方向ポケット隙間よりも大きい軸方向隙間が設けられている請求項１に記載の無段変速機用アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無段変速機の固定シーブと対でプーリを構成する可動シーブを軸方向に移動させるアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の変速機としては、自動車の駆動系に採用されているベルト式無段変速機がある。従来からあるベルト式無段変速機としては、例えば、主動側Ｖ溝プーリと、車輪に動力を伝達する出力軸に連結された従動側Ｖ溝プーリとの間に伝達ベルトが巻き付けられたものがある。
【０００３】
主動側Ｖ溝プーリは、固定シーブと可動シーブとから構成されている。固定シーブは、軸方向に拘束されており、エンジンの回転数に応じて回転される入力軸から回転トルクが伝達される。可動シーブは、軸方向に移動可能となっている。可動シーブが軸方向に移動すると、主動側Ｖ溝プーリの溝幅が無段階で変化し、これに伴い伝達ベルトの巻付け径が変化することにより、無段階で変速比が変化する。
【０００４】
従来から、可動シーブを軸方向に移動させるアクチュエータとしては、電動モータと、ボールねじ機構とを備え、前記ボールねじ機構の移動ねじ体が前記電動モータ側から伝達された回転動力を受けて軸方向に送られ、この移動ねじ体の軸方向推進力を受けて前記可動シーブが軸方向に移動するように構成されたものがある。
【０００５】
例えば、ボールねじ機構のねじ軸は、主動側Ｖ溝プーリと同軸上に配設され、ハウジングに対して軸方向及び回転の運動が拘束されるように設けられる。ボールねじ機構のナットは、電動モータ側から伝達された回転動力を受けるように設けられる。ナット内周の螺旋溝とねじ軸外周の螺旋溝との間に介装されたボールは回転動力を軸方向推進力に変換し、これにより、ナットがハウジングに対して軸方向に移動させられる。前記可動シーブは、前記ナットと軸受を介して軸方向に一体移動が可能となっている。ナットが前記電動モータから伝達された回転動力を受けて軸方向に移動すると、このナットの軸方向移動を受けて前記可動シーブが軸方向に移動させられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特許第２７４４０３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、可動シーブは、ベルトからの軸方向反力により常に固定シーブから離反する側に押されている。このため、ボールねじ機構のナットも押されることになり、そのボールの良好な可逆変換性により回転動力が電動モータ側に伝達されてモータ軸に対する逆入力となる。したがって、可動シーブと固定シーブとの間隔を保持するには、常時、電動モータに保持トルクを生じさせることにより可動シーブの軸方向反力とのバランスを図っており、電動モータの大型化、消費電力の増大を招いていた。
【０００８】
そこで、この発明の課題は、ボールねじ機構の移動ねじ体が電動モータ側から伝達された回転動力を受けて軸方向に送られ、この移動ねじ体の軸方向推進力を受けて可動シーブが軸方向に移動する無段変速機用アクチュエータにおいて、電動モータの小型化と低消費電力化を可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を達成するため、この発明は、固定シーブと対でプーリを構成する可動シーブと、電動モータと、ボールねじ機構とを備え、前記ボールねじ機構の移動ねじ体が前記電動モータ側から伝達された回転動力を受けて軸方向に移動し、この移動ねじ体の軸方向推進力を受けて前記可動シーブが軸方向に移動する無段変速機用アクチュエータにおいて、前記可動シーブと軸受を介して連結されその可動シーブと軸方向に一体移動可能な中軸と、前記中軸の軸線と同一中心の円筒内周面を有し、この円筒内周面の内方に前記中軸が挿入される静止部材と、前記移動ねじ体と軸方向に一体移動可能に設けられ、前記中軸の外周と前記円筒内周面との間で複列のボールを周方向に等配する保持器とを備えており、前記中軸の外周には軸方向一対の円錐状の係合面が小径側で連続するように形成されており、前記保持器のポケットは前記一対の係合面と前記円筒内周面との間に形成される楔空間に前記複列のボールを保持しており、その複列のボールはこれらの間に介在する弾性部材により前記楔空間に係合する向きに付勢されており、前記移動ねじ体と一体移動する前記保持器が、その移動方向後側のボールを押して前記楔空間との係合を解除し、前記中軸と軸方向に係合する構成を採用したものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の無段変速機用アクチュエータは、固定シーブと対でプーリを構成する可動シーブと、電動モータと、ボールねじ機構とを備え、前記ボールねじ機構の移動ねじ体が前記電動モータ側から伝達された回転動力を受けて軸方向に移動し、この移動ねじ体の軸方向推進力を受けて前記可動シーブが軸方向に移動する無段変速機用アクチュエータにおいて、前記可動シーブと軸受を介して連結されその可動シーブと軸方向に一体移動可能な中軸と、前記中軸の軸線と同一中心に設けられた円筒内周面を有し、この円筒内周面の内方に前記中軸が挿入される静止部材と、前記移動ねじ体と軸方向に一体移動可能に設けられ、前記中軸の外周と前記円筒内周面との間で複列のボールを周方向に等配する保持器とを備えており、前記中軸の外周には軸方向一対の円錐状の係合面が小径側で連続するように形成されており、前記保持器のポケットは前記一対の係合面と前記円筒内周面との間に形成される楔空間に前記複列のボールを保持しており、その複列のボールはこれらの間に介在する弾性部材により前記楔空間に係合する向きに付勢されている構成の採用により、前記中軸と前記静止部材との間には、前記可動シーブの軸方向反力が前記軸受を介して伝達された前記中軸の軸方向動をロックし、前記中軸に伝達した前記可動シーブの軸方向反力を前記静止部材側に伝達するリニアクラッチが設けられる。このため、前記ボールねじ機構に前記可動シーブの軸方向反力が達しない。
したがって、電動モータに保持トルクを生じさせることにより可動シーブの軸方向反力とのバランスを図る必要がなくなり、従来例に比して電動モータの小型化と低消費電力化が可能となる。
【００１１】
ここで、前記電動モータが停止し、前記中軸が軸方向運動に関して停止する状態では、前記複列のボールは、前記弾性部材の付勢により前記楔空間に係合している。すなわち、前記可動シーブが自ら軸方向に移動しようとすると、その可動シーブと軸方向に一体移動可能な中軸も軸方向に移動しようとするが、前記ボールの係合により瞬時にロックされる。したがって、前記のようにリニアクラッチの係合に際し、振動の発生を防止することができ、前記一対の係合面の微動磨耗を防止することができる。
【００１２】
また、この発明の無段変速機用アクチュエータは、前記移動ねじ体と一体移動する前記保持器が、その移動方向後側のボールを押して前記楔空間との係合を解除し、前記中軸と軸方向に係合する構成を採用したことにより、前記電動モータ側の回転動力を受けた前記移動ねじ体と一体移動する前記保持器が、前記中軸の移動を防止する側のボールの係合を解除して前記中軸と係合し、その中軸に軸方向推進力を伝達する。このため、前記電動モータの駆動による前記可動シーブの移動が可能である。
【００１３】
具体的には、前記保持器の内周と前記中軸の外周とに互いに軸方向に対向する係合部が設けられており、両係合部間に前記ポケットの軸方向ポケット隙間よりも大きい軸方向隙間が設けられている構成を採用することができる。
この構成によれば、前記保持器と前記中軸とが係合され、前記中軸と前記保持器とが一体移動している間、移動方向と反対側のボールが前記楔空間に係合しようとしても前記保持器が先に当ってそれを許さず、移動方向と反対側のボールと前記楔空間とが繰り返し係合・係合解除することがなくなり、より低振動になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明の最良の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に全体構成を概略図示するように、この実施形態に係る無段変速機用アクチュエータは、ベルト式無段変速機に適用されており、伝達ベルト１が巻き付けられる主動側Ｖ溝プーリを固定シーブ２と対で構成する可動シーブ３と、電動モータ４と、電動モータ４が固定されるハウジング５と、ハウジング５内に付けられたボールねじ機構６とを備えたものである。
【００１５】
固定シーブ２は、ハウジング５に対して軸方向に拘束されており、その軸部２ａは、一端側が軸受７ａによりハウジング５に支持され、他端側が軸受７ａと対をなす軸受７ｂにより固定側に支持されている。この軸部２ａには、エンジン（図示省略）の回転数に応じて回転される入力軸（図示省略）から回転トルクが伝達される。
【００１６】
可動シーブ３は、固定シーブ２と同軸上に配置され、その内周部３ａはボールスプラインにより固定シーブ２の軸部２ａに対して軸方向に摺動自在に嵌合されている。これにより、可動シーブ３は、固定シーブ２に対して軸方向移動可能かつ一体回転可能になっている。
【００１７】
前記ハウジング５は、前記可動シーブ３の軸線と同一中心に設けられた円筒内周面５ａを有しており、この筒部分が着脱可能となっている。この円筒内周面５ａの内方には、可動シーブ３の内周部３ａに嵌合された軸受８を介して連結された中軸９が挿入されている。この中軸９の内周には、固定シーブ２の軸部２ａが挿通されている。可動シーブ３と中軸９とは、軸受８の介在により、可動シーブ３が中軸９に対して相対回転のみが許容され、両者３、９が軸方向に一体移動する連結状態となっている。なお、中軸９自体は、回転しないようになっている。
【００１８】
電動モータ４は、モータ軸が固定シーブ２の軸線と平行に配置され、ハウジング５に固定されている。電動モータ４のモータ軸に設けられた駆動ギヤ４ａは、ハウジング５に対し一対の軸受１０ａ、１０ｂにより回動自在に支持された中間ギヤ１１と噛合っている。
【００１９】
ボールねじ機構６のナット１２は、固定シーブ２と同軸上に配設される環状体から構成されており、その内周に螺旋溝を有し、その外周に従動ギヤ１２ａを有する。このナット１２はハウジング５との間に一対の軸受１３ａ、１３ｂを介して取り付けられており、ハウジング５に対して軸方向の運動が拘束されている。
【００２０】
ボールねじ機構６のねじ軸１４は、その外周にナット１２の螺旋溝に対応する螺旋溝を有する。
【００２１】
従動ギヤ１２ａは、中間ギヤ１１と噛合っており、電動モータ４が回転すると、駆動ギヤ４ａから中間ギヤ１１を介して減速伝達された回転動力を受ける。ねじ軸１４とナット１２の螺旋溝の間に介装されたボール１５は、上記回転動力を軸方向推進力に変換し、これにより、ねじ軸１４がハウジング５に対して軸方向に移動する。
【００２２】
ねじ軸１４は、前記中軸９の外周と前記ハウジング５の円筒内周面５ａとの間で複列のボール１６ａ、１６ｂを保持する保持器１７と一体である。なお、保持器１７とねじ軸１４をそれぞれ別体に設けて、直接又は中間部材を介して連結してもよい。
【００２３】
保持器１７は、前記中軸９が先端側から挿入されるカップ状となっており、中軸９の保持器１７への挿入部分の外周には、軸方向一対の円錐状の係合面１８ａ、１８ｂが小径側で連続するように形成されている。
【００２４】
保持器１７は、図２に示すように、複列のボール１６ａ、１６ｂを周方向に等配するポケット１７ａを有しており、図１に示すように、ポケット１７ａは前記一対の係合面１８ａ、１８ｂと前記円筒内周面５ａとの間に形成される楔空間に前記複列のボール１６ａ、１６ｂを保持している。
【００２５】
図３（ａ）に、前記保持器１７を中心に考えて電動モータ４と可動シーブ３とが停止している状態におけるポケット１７ａを拡大して示す。図３（ａ）に示すように、ポケット１７ａに保持された複列のボール１６ａ、１６ｂは、これらの間に介在する弾性部材１９により前記楔空間に係合する向きに付勢されている。
【００２６】
保持器１７の内周に突出する凸係合部２０ａは、中軸９の外周に設けられた凹係合部２０ｂに嵌っている。この実施形態では、凸係合部２０ａが保持器１７に圧入嵌合された伝達部材からなり、凹係合部２０ｂが中軸９の外周に形成された凹穴からなる。
【００２７】
前記凸係合部２０ａと凹係合部２０ｂとは、回転方向及び半径方向に常時係合し、互いに軸方向に対向するように設けられており、両係合部２０ａ、２０ｂ間には、前記ポケット１７ａの軸方向ポケット隙間δａよりも大きい軸方向隙間δｂが設けられている。
【００２８】
ここで、図３（ａ）の状態から、電動モータ４が正逆いずれか一方に回転し、ナット１２が中間ギヤ１１を介して伝達された回転動力を従動ギヤ１２ａで受け、ねじ軸１４が図中でいうと軸方向右側に移動した場合、ねじ軸１４と一体に前記保持器１７も軸方向右側に移動する。
【００２９】
そして、図３（ｂ）に示すように、保持器１７がδｂ/２の距離を移動したとき、既に軸方向ポケット隙間δａ/２の距離を移動しており、その一体移動方向後側であるボール１６ａを押して前記楔空間との係合を解除している。さらに保持器１７が同方向に移動すると、前記凸係合部２０ａと凹係合部２０ｂとが軸方向に係合しているため、中軸９に軸方向推進力が伝達され、中軸９と可動シーブ３とが軸受８を介した連結により軸方向右側に一体移動させられる。
【００３０】
ここで、前記保持器１７と前記中軸９とが一体移動している間、一体移動方向後側のボール１６ａが前記楔空間に係合しようとしても前記保持器１７が先に当ってそれを許さず、中軸９と可動シーブ３の一体移動が連続する。したがって、一体移動方向後側のボール１６ａと前記楔空間とが繰り返し係合・係合解除することはなく、前記ねじ軸１４への振動入力が防止される。なお、電動モータ４が上記と逆回転された場合、上記の一連の動作が逆向きになるだけなので、説明を省略する。なお、図１では、可動シーブ３、中軸９、ねじ軸１４が最も軸方向右側に位置する状態を実線で示し、最も軸方向左側に位置する状態を一点鎖線で示した。
【００３１】
一方、上記構成では、可動シーブ３が回転し、前記電動モータ４が停止している状態で、中軸９自体は回転しておらず、前記複列のボール１６ａ、１６ｂが前記楔空間に係合しているため、可動シーブ３及び中軸９が軸方向に一体移動しようとしても、中軸９が軸方向に関して瞬時にロックされる。すなわち、可動シーブ３及び中軸９が軸方向に動くことはない。
【００３２】
したがって、この実施形態では、電動モータ４に保持トルクを発生させてナット１２の回転を防止する必要がなく、電動モータ４の小型化、低消費電力化が可能である。
【００３３】
前記一対の係合面１８ａ、１８ｂは、複列のボール１６ａ、１６ｂが係合可能な楔空間を円筒内周面５ａとの間で形成するようになっていればよく、テーパ曲面状にすることも可能である。
【００３４】
また、この実施形態では、前記ねじ軸１４を固定側とし、前記ナット１２を電動モータ４の回転動力を受ける移動側とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施形態に係る無段変速機用アクチュエータの概略縦断面図
【図２】図１の保持器の矢線における拡大部分断面図
【図３】（ａ）図１の複列のボールと楔空間を電動モータ及び可動シーブが停止している状態で示す作用図、（ｂ）図３（ａ）の状態から図中矢示の方向に保持器が移動したときの状態を示す作用図
【符号の説明】
【００３６】
１  伝達ベルト
２  固定シーブ
２ａ  軸部
３  可動シーブ
３ａ  内周部
４  電動モータ
４ａ  駆動ギヤ
５  ハウジング（静止部材）
５ａ  円筒内周面
６  ボールねじ機構
７ａ、７ｂ  軸受
８  軸受
９  中軸
１０ａ、１０ｂ  軸受
１１  中間ギヤ
１２  ナット
１２ａ  従動ギヤ
１３ａ、１３ｂ  軸受
１４  ねじ軸（移動ねじ体）
１５  ボール
１６ａ、１６ｂ  複列のボール
１７  保持器
１８ａ、１８ｂ  一対の係合面
１９  弾性部材
２０ａ  凸係合部
２０ｂ  凹係合部
【図１】
2007263268.tif 000003
【図２】
2007263268.tif 000004
【図３】
2007263268.tif 000005