(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との間に設けられたスプリングクラッチ１６を備え、そのスプリングクラッチ１６により、入力軸１２からの回転動力を前記出力軸１３に伝達し、かつ出力軸１３からの逆入力を遮断するようにした。【選択図】図１
2007263273.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、
前記入力軸と前記出力軸との間に設けられたスプリングクラッチとを備えており、
前記スプリングクラッチは、前記入力軸からの回転動力を前記出力軸に伝達し、かつ前記出力軸からの逆入力を遮断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】
前記スプリングクラッチは、前記入力軸と前記出力軸とから回転動力を受けられるように設けられたコイルばねと、このコイルばねの外方に位置する摩擦内周面が形成された静止部材とからなり、前記コイルばねが前記出力軸からの回転動力を拡径変形側に力を受けて前記摩擦内周面と係合することにより前記出力軸の回転が拘束され、前記コイルばねが前記入力軸からの回転動力を縮径変形側に受けて前記摩擦内周面と非係合状態になることにより前記出力軸にトルク伝達される請求項１に記載の無段変速機用アクチュエータ。
【請求項３】
前記入力軸の出力軸側の端部が円環部とされており、前記出力軸の入力軸側の端部が前記円環部に挿し込まれた連結軸とされており、前記コイルばねの両端部に内径側へ突出する係止片が形成されており、円筒状に形成された前記摩擦内周面と前記円環部の外周との間に前記コイルばねが収容されており、前記円環部に形成された軸方向のスリットに前記連結軸の凸係合部が周方向隙間をもって嵌っており、前記コイルばねの両係止片が前記スリットと前記凸係合部との間に嵌め込まれている請求項２に記載の無段変速機用アクチュエータ。
【請求項４】
前記摩擦内周面と前記コイルばねの外周と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、前記入力軸と前記出力軸との間に設けられたスプリングクラッチとを備えており、前記スプリングクラッチは、前記入力軸からの回転動力を前記出力軸に伝達し、かつ前記出力軸からの逆入力を遮断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、前記入力軸と前記出力軸との間に設けられたスプリングクラッチとを備えており、前記スプリングクラッチは、前記入力軸からの回転動力を前記出力軸に伝達し、かつ前記出力軸からの逆入力を遮断する構成の採用により、前記入力軸からの入力回転動力は、前記スプリングクラッチを介して前記出力軸に伝達される一方、前記出力軸からの逆入力回転動力は、前記スプリングクラッチにより遮断される。
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】
具体的には、前記スプリングクラッチは、前記入力軸と前記出力軸とから回転動力を受けられるように設けられたコイルばねと、このコイルばねの外方に位置する摩擦内周面が形成された静止部材とからなり、前記コイルばねが前記出力軸からの回転動力を拡径変形側に力を受けて前記摩擦内周面と係合することにより前記出力軸の回転が拘束され、前記コイルばねが前記入力軸からの回転動力を縮径変形側に受けて前記摩擦内周面と非係合状態になることにより前記出力軸にトルク伝達される構成を採用することができる。
【００１２】
その場合、前記入力軸の出力軸側の端部が円環部とされており、前記出力軸の入力軸側の端部が前記円環部に挿し込まれた連結軸とされており、前記コイルばねの両端部に内径側へ突出する係止片が形成されており、円筒状に形成された前記摩擦内周面と前記円環部の外周との間に前記コイルばねが収容されており、前記円環部に形成された軸方向のスリットに前記連結軸の凸係合部が周方向隙間をもって嵌っており、前記コイルばねの両係止片が前記スリットと前記凸係合部との間に嵌め込ま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、前記入力軸に回転動力が伝達された時、前記コイルばねは、前記係止片と前記入力軸とが周方向に当接するため、縮径変形し易くなり、その外周が前記摩擦内周面から確実に離れ、前記入力軸の回転動力が前記出力軸に円滑に伝達される。また、前記コイルばねは、前記出力軸に回転動力が伝達された時、前記係止片と前記出力軸とが周方向に当接するため、拡径変形し易くなり、その外周と前記摩擦内周面との圧力接触が確実となり、前記出力軸からの逆入力遮断性能を高めることができる。
【００１３】
また、前記摩擦内周面と前記コイルばねの外周と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、前記出力軸に対する拘束力をより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とを有する。
【００２２】
入力軸１２は、ハウジング５に対し一対の軸受１４ａ、１４ｂ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１５ａ、１５ｂ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おり、両軸１２、１３の間にスプリングクラッチ１６が設けられている。
【００２５】
図２（ａ）に示すように、スプリングクラッチ１６は、前記入力軸１２と前記出力軸１３とから回転動力を受けられるように設けられたコイルばね１７と、このコイルばね１７の外方に位置するように摩擦内周面５ａが形成された前記ハウジング５とからなる。
【００２６】
図２（ｂ）に示すように、前記入力軸１２の出力軸側の端部が円環部１２ｂとされており、前記出力軸１３の入力軸側の端部が前記円環部１２ｂに挿し込まれた連結軸１３ｂとされている。
【００２７】
前記コイルばね１７は、図２（ｃ）に示すように、円筒コイル状に巻かれて形成されており、その両端部に内径側へ突出する係止片１７ａ、１７ｂが形成されている。なお、コイルばね１７の素材には、例えば、ピアノ線（ＳＷＰ）、硬鋼線（ＳＷ）などを用いることができる。
【００２８】
図２（ｂ）に示すように、前記摩擦内周面５ａは、円筒状に形成されている。この摩擦内周面５ａと前記円環部１２ｂの外周との間には、前記コイルばね１７が収容されている。円環部１２ｂに形成された軸方向のスリット１２ｃに前記連結軸１３ｂの凸係合部１３ｃが周方向隙間をもって嵌っており、前記コイルばね１７の両係止片１７ａ、１７ｂが前記スリット１２ｃと前記凸係合部１３ｃとの間に嵌め込まれている。
【００２９】
今、図１、図２（ａ）に示す中立状態から電動モータ４が正逆いずれか一方に回転した場合を考える。ここで、中立状態は、前記コイルばね１７に回転トルクが負荷されていない状態をいう。
【００３０】
中立状態から電動モータ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。このため、図３（ａ）に示すように、入力軸１２の円環部１２ｂが、図中に矢示する向きに回転し、コイルばね１７の係止片１７ａがそのスリット１２ｃの壁面により回転方向に押される結果、コイルばね１７が縮径変形した状態で入力軸１２と共に一体回転する。
【００３１】
さらにコイルばね１７の係止片１７ａが、スリット１２ｃに嵌る出力軸１３の連結軸１３ｂの凸係合部１３ｃに当接し、出力軸１３がコイルばね１７を介して回転動力を受けて同方向に回転する。すなわち、コイルばね１７が縮径変形されることにより、その外周がハウジング５の摩擦内周面５ａから離れ、入力軸１２の回転動力が出力軸１３に円滑に伝達される。
【００３２】
従って、出力軸１３が回転し、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１８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（図１参照）。
【００３３】
ナット９の内周には、軸受１９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１９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１９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、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。
【００３４】
一方、可動シーブ３から軸受１９を介して軸方向反力がナット９に伝達し、変換された回転トルクが第２中間ギヤ１３ａを介して出力軸１３に逆入力される。すると、出力軸１３は、図３（ｂ）に示すように、図中矢示の方向に回転しようとするが、出力軸１３の凸係合部１３ｃがコイルばね１７の係止片１７ｂに当接してコイルばね１７を拡径変形させる。このため、コイルばね１７の外周がハウジング５の摩擦内周面５ａに対して外向きに押し付けられることにより係合し、出力軸１３の回転が拘束される。すなわち、出力軸１３の逆入力回転トルクは、入力軸１２に伝達されず、電動モータ４に達する前に遮断される。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。
【００３５】
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。
【００３６】
上記の拘束力（制動力）は、主にコイルばね１７の径方向弾性、摩擦内周面５ａの摩擦係数によって決まる。
【００３７】
上記の拘束力（制動力）を増大させるため、摩擦内周面５ａ及びコイルばね１７の外周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。
【００３８】
また、中立状態において、コイルばね１７の外周とハウジング５の摩擦内周面５ａとは、径方向隙間をもって対向するよりも僅かに接触した状態にあることが好ましい。出力軸１３からの逆入力があった時、スプリングクラッチ１６の係合がより迅速かつ確実になるからである。
【００３９】
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。
【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との間の伝達経路中、入力軸１２と出力軸１３との間にスプリングクラッチ１６を設けたが、このスプリングクラッチ１６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、スプリング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（図中では駆動ギヤ１０内に隠れている）と入力軸１２との間にスプリング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のスプリングクラッチ部分の拡大断面図、（ｂ）図２（ａ）のｂ−ｂ線の拡大断面図、（ｃ）図１のスプリングクラッチを構成するコイルばねの正面図
【図３】（ａ）図１のスプリングクラッチの非係合状態を拡大横断面視で示す作用図、（ｂ）図１のスプリングクラッチの係合状態を拡大横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  摩擦内周面
６  ボールねじ機構
７  ねじ軸
８、１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂ、１９  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
１２ｂ  円環部
１２ｃ  スリット
１３  出力軸
１３ｂ  連結軸
１３ｃ  凸係合部
１６  スプリングクラッチ
１７  コイルばね（弾性部材）
１７ａ、１７ｂ  係止片
１８  ボール
【図１】
2007263273.tif 000003
【図２】
2007263273.tif 000004
【図３】
2007263273.tif 000005