(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】電動モータ４側から回転動力を受ける入力軸１２と、入力軸１２と同軸に設けられた出力軸１３と、出力軸１３に回転不可能かつ軸方向移動可能に設けられた中間部材１４と、中間部材１４を入力軸側に付勢する弾性部材１５と、カム嵌合により入力軸１２からの回転動力を中間部材１４に伝達すると共に中間部材１４を出力軸側に軸方向変位させる推進カム機構１６と、常時は中間部材１４をハウジング５に対して回転方向に拘束し、中間部材１４が出力軸側に軸方向変位した時に前記拘束状態を解除にするクラッチとを備えることにより、可動シーブ３側からの逆入力を遮断した。【選択図】図１
2007263284.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、
前記電動モータと前記移動ねじ体との間の回転伝達経路を構成し、電動モータ側から回転動力を受ける入力軸と、
前記入力軸よりも前記回転伝達経路の移動ねじ体側に位置し、前記入力軸と同軸に設けられた出力軸と、
前記出力軸に回転不可能かつ軸方向移動可能に設けられた中間部材と、
前記中間部材を入力軸側に付勢する弾性部材と、
前記入力軸と前記中間部材との間に設けられ、カム嵌合により前記入力軸からの回転動力を前記中間部材に伝達すると共に前記中間部材を前記弾性部材に抗して前記出力軸側に軸方向変位させる推進カム機構と、
前記中間部材と静止部材との間に設けられ、常時は前記中間部材を前記静止部材に対して回転方向に拘束し、前記中間部材が前記弾性部材に抗して前記出力軸側に軸方向変位した時に前記拘束状態を解除にするクラッチとを備え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】
前記クラッチが、相互に圧力接触可能な摩擦面を有する摩擦クラッチである請求項１に記載の無段変速機用アクチュエータ。
【請求項３】
前記摩擦面が、前記入力軸側に向かって縮小する方向に傾斜した傾斜面である請求項２に記載の無段変速機用アクチュエータ。
【請求項４】
前記摩擦面の少なくとも一方に、増摩処理が施されている請求項２又は３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、前記電動モータと前記移動ねじ体との間の回転伝達経路を構成し、電動モータ側から回転動力を受ける入力軸と、前記入力軸よりも前記回転伝達経路の移動ねじ体側に位置し、前記入力軸と同軸に設けられた出力軸と、前記出力軸に回転不可能かつ軸方向移動可能に設けられた中間部材と、前記中間部材を入力軸側に付勢する弾性部材と、前記入力軸と前記中間部材との間に設けられ、カム嵌合により前記入力軸からの回転動力を前記中間部材に伝達すると共に前記中間部材を前記弾性部材に抗して前記出力軸側に軸方向変位させる推進カム機構と、前記中間部材と静止部材との間に設けられ、常時は前記中間部材を前記静止部材に対して回転方向に拘束し、前記中間部材が前記弾性部材に抗して前記出力軸側に軸方向変位した時に前記拘束状態を解除にするクラッチとを備え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では、前記電動モータと前記移動ねじ体との間の回転伝達経路を構成し、電動モータ側から回転動力を受ける入力軸と、前記入力軸よりも前記回転伝達経路の移動ねじ体側に位置し、前記入力軸と同軸に設けられた出力軸と、前記出力軸に回転不可能かつ軸方向移動可能に設けられた中間部材と、前記中間部材を入力軸側に付勢する弾性部材と、前記入力軸と前記中間部材との間に設けられ、カム嵌合により前記入力軸からの回転動力を前記中間部材に伝達すると共に前記中間部材を前記弾性部材に抗して前記出力軸側に軸方向変位させる推進カム機構とを備える構成の採用により、前記入力軸からの入力回転動力は、前記推進カム機構および前記中間部材を介して前記出力軸に伝達される。
一方、この発明の無段変速機用アクチュエータでは、前記中間部材と静止部材との間に設けられ、常時は前記中間部材を前記静止部材に対して回転方向に拘束し、前記中間部材が前記弾性部材に抗して前記出力軸側に軸方向変位した時に前記拘束状態を解除にするクラッチを備える構成の採用により、前記出力軸からの逆入力回転動力は、前記クラッチを介して前記中間部材と前記静止部材との間で拘束される。
したがって、この発明の無段変速機用アクチュエータは、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】
上記構成におけるクラッチとしては、相互に圧力接触可能な摩擦面を有する摩擦クラッチを採用することができる。
【００１２】
その場合、前記摩擦面が、前記入力軸側に向かって縮小する方向に傾斜した傾斜面である構成を採用することができる。
【００１３】
また、前記摩擦面の少なくとも一方に、増摩処理が施されている構成を採用することにより、前記中間部材に対する拘束力を高めることができる。ここで、前記増摩処理としては、増摩剤の塗布、化学的な表面処理、及び機械加工による粗面化のうちの何れか単独で、あるいは、２以上を組み合せて施すことができる。
【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内に組み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ている。可動シーブ３の軸部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】
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。
【００１８】
ボールねじ機構６のねじ軸７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、その外周に螺旋溝が形成されている。ねじ軸７は、固定シーブ２の軸部２ａの一端側を支持する軸受８の固定輪に取り付けられており、ハウジング５に対して軸方向及び回転の運動が拘束されている。なお、図示省略するが、固定シーブ２の軸部２ａの他端側は、軸受８と対をなす固定側の軸受で支持されている。
【００１９】
ボールねじ機構６のナット９は、その内周にねじ軸７の螺旋溝に対応する螺旋溝を有する。
【００２０】
前記電動モータ４と前記ナット９との間には、電動モータ４のモータ軸に設けられた駆動ギヤ１０の回転動力をナット９の外周に設けられた従動ギヤ１１に伝達する回転伝達経路が設けられている。
【００２１】
この実施形態では、回転伝達経路が、電動モータ４側から回転動力を受ける入力軸１２と、入力軸１２よりもナット９側に位置し、入力軸１２と同軸に設けられた出力軸１３と、出力軸１３に回転不可能かつ軸方向移動可能に設けられた中間部材１４と、中間部材１４を入力軸１２側に付勢する弾性部材１５と、入力軸１２と中間部材１４との間に設けられ、カム嵌合により入力軸１２からの回転動力を中間部材１４に伝達すると共に中間部材１４を弾性部材１５に抗して出力軸１３側に軸方向変位させる推進カム機構１６とで構成されている。
【００２２】
入力軸１２は、ハウジング５に対し一対の軸受１７ａ、１７ｂにより回動自在に支持されており、その外周に駆動ギヤ１０と噛合う第１中間ギヤ１２ａを有する。
【００２３】
出力軸１３は、ハウジング５に対し一対の軸受１８ａ、１８ｂにより回動自在に支持されており、その外周に前記従動ギヤ１１と噛合う第２中間ギヤ１３ａを有する。
【００２４】
入力軸１２と出力軸１３とは、固定シーブ２の軸線と平行に設けられている。
【００２５】
中間部材１４は、その内周部分が出力軸１３の入力軸１２側の端部外周に対してスライドスプライン嵌合されることにより、出力軸１３に対して回転不能かつ軸方向移動可能に装着されている。
【００２６】
弾性部材１５は、コイルばねからなり、中間部材１４に設けられた環状の凹部分と出力軸１３に設けられた鍔部分との間に圧縮介装されている。
【００２７】
推進カム機構１６は、図２に示すように、中間部材１４の入力軸１２側の端面に円周等間隔に設けられた３つの略Ｖ字形の凸状カム１６ａと、図３に示すように、入力軸１２の出力軸１３側の端面に円周等間隔に設けられた３つの略Ｖ字形の凹状カム１６ｂとから構成されており、各凸状カム１６ａは、凹状カム１６ｂとそれぞれ嵌合するようになっている。
【００２８】
なお、この実施形態においては、凸状カム１６ａ、凹状カム１６ｂは、中間部材１４、入力軸１２と一体に設けられているが、別体のカム部材を中間部材１４、入力軸１２の端面に相対回転不能に固定しても良く、カム形状も他の形状にすることができる。
【００２９】
また、中間部材１４の外周には、図４に示すように、出力軸１３の軸線に対して僅かな傾斜角をもった円錐状の摩擦面１４ａが形成されている。摩擦面１４ａの傾斜の向きは、入力軸１２側に向かって縮径する方向となっている。
【００３０】
ハウジング５の内周には、中間部材１４の摩擦面１４ａと圧力接触可能な円錐状の摩擦面５ａが形成されている。ハウジング５と中間部材１４との間には、摩擦面５ａと摩擦面１４ａと弾性部材１５とで摩擦クラッチが構成される。すなわち、中間部材１４は、弾性部材１５の弾性力によって、常時、入力軸１２側に軸方向に付勢されている。このため、中間部材１４の摩擦面１４ａがハウジング５の摩擦面５ａに押し付けられる。これにより、中間部材１４がハウジング５に対して回転方向にバックラッシ無しで拘束される。
【００３１】
上記の拘束力（制動力）は、主に弾性部材１５の弾性力、摩擦面５ａ、１４ａの軸線に対する傾斜角および摩擦係数によって決まる。前記傾斜角は、例えば３〜５°程度に設定することができる。
【００３２】
また、上記の拘束力（制動力）を増大させるため、摩擦面５ａ及び摩擦面１４ａの少なくとも一方に、摩擦係数を大きくする増摩処理を施こすことができる。この増摩処理として、例えば増摩剤の塗布、化学的な表面処理、機械加工（ローレット加工等）による粗面化を採用することができる。これらの増摩処理は、何れか単独で、あるいは、２以上を組み合せて施すことができる。
【００３３】
今、電動モータ４が正逆いずれか一方に回転した場合を考える。電動モータ４が回転すると、駆動ギヤ１０から第１中間ギヤ１２ａを介して減速伝達された回転動力を受けた入力軸１２が回転する（図１参照）。図４（ａ）に示すように、入力軸１２が図中の矢示方向に回転すると、略Ｖ字形の凹状カム１６ｂと凸状カム１６ａとの嵌合状態で凹状カム１６ｂの傾斜状カム面と凸状カム１６ａの傾斜状カム面とが相互に押し合い、回転方向力の分力として軸方向力が生じる。このため、入力軸１２に対する入力回転動力の一部は軸方向力に変換される。この軸方向力によって、凹状カム１６ｂと凸状カム１６ａとの間で滑りを伴いながら、中間部材１４が弾性部材１５に抗して出力軸１３側に軸方向変位する。そして、この軸方向変位によって中間部材１４の摩擦面１４ａがハウジング５の摩擦面５ａから離れるため、摩擦クラッチが解放された状態となる。これにより、中間部材１４がハウジング５に対して回転可能となる。従って、電動モータ４からの入力回転動力が、入力軸１２、推進カム機構１６、中間部材１４という経路を経て出力軸１３に伝達され、出力軸１３が図中の矢示方向に回転する。
【００３４】
前記ナット９の従動ギヤ１１は、出力軸１３の第２中間ギヤ１３ａから減速伝達された回転動力を受けて回転する。ねじ軸７とナット９の螺旋溝の間に介装されたボール１９は、上記回転動力を軸方向推進力に変換し、これにより、ナット９がハウジング５に対して軸方向に移動させられる。
【００３５】
ナット９の内周には、軸受２０の外輪が軸方向に移動不可能に嵌合されている。この軸受２０の内輪は、前記可動シーブ３の軸部３ａの外周に軸方向に移動不可能に嵌合されている。ナット９が軸方向に移動すると、可動シーブ３は軸受２０を介してその移動方向に推進力を受け、軸方向に一体移動することができる。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、ナット９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。
【００３６】
一方、電動モータ４が停止して入力回転動力がなくなると、図４（ｂ）に示すように、推進カム機構１６による軸方向力は消失するため、中間部材１４が弾性部材１５の付勢力によって入力軸１２側に軸方向変位して、元の位置に復帰する。そして、上述した態様で、中間部材１４の摩擦面１４ａとハウジング５の摩擦面５ａとが圧力接触し、摩擦クラッチが作動した状態となる。その結果、中間部材１４がハウジング５に対して回転方向にバックラッシ無しで拘束される。この状態で、出力軸１３から図中の矢示方向に回転動力が逆入力されても、その逆入力回転動力は摩擦クラッチを介して中間部材１４とハウジング５との間で拘束されるので、出力軸１３および入力軸１２は双方とも回転しない。
【００３７】
したがって、上記実施形態によれば、電動モータ４に保持トルクを発生させてナット９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。
【００３８】
なお、この実施形態では、前記ナット９を固定側とし、前記ねじ軸７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。
【００３９】
また、この実施形態では、前述した摩擦クラッチに代えて、噛合いクラッチを採用することができる。例えば、噛合いクラッチは、中間部材の端面に設けられた凹状歯と、これに対向する静止部材の端面に設けられた凸状歯とで構成され、凹状歯と凸状歯とは回転方向に噛合するように設けられる。
【００４０】
また、この実施形態では、電動モータ４のモータ軸とナット９との間の回転伝達経路中、入力軸１２と出力軸１３との間に推進カム機構１６と摩擦クラッチとを設けたが、これらは、電動モータ４に対する逆入力を遮断することが可能な位置にあればよい。例えば、摩擦クラッチを小型にするとその制動能力が落ちるが、回転トルクがより小さい位置、例えば、モータ軸（図１中では駆動ギヤ１０内に隠れている）と入力軸１２との間に推進カム機構、摩擦クラッチを設けることにより逆入力トルクを遮断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【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】（ａ）図１の凸状カム部分の拡大上面図、（ｂ）図１の凸状カム部分の拡大正面図
【図３】（ａ）図１の凹状カム部分の拡大上面図、（ｂ）図１の凹状カム部分の拡大正面図
【図４】（ａ）図１の摩擦クラッチの非係合状態を拡大縦断面視で示す作用図、（ｂ）図１の摩擦クラッチの係合状態を拡大縦断面視で示す作用図
【符号の説明】
【００４２】
１  伝達ベルト
２  固定シーブ
３  可動シーブ
３ａ  軸部
４  電動モータ
５  ハウジング（静止部材）
５ａ  摩擦面
６  ボールねじ機構
７  ねじ軸
８、１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂ、２０  軸受
９  ナット（移動ねじ体）
１０  駆動ギヤ
１１  従動ギヤ
１２  入力軸
１３  出力軸
１４  中間部材
１５  弾性部材
１６  推進カム機構
１９  ボール
２０  軸受
【図１】
2007263284.tif 000003
【図２】
2007263284.tif 000004
【図３】
2007263284.tif 000005
【図４】
2007263284.tif 000006