(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面にねじ溝を形成したねじ軸と、前記ねじ軸の外周に同芯状に相対回転可能に設けられ内周面にねじ溝を形成したナット部材と、前記ねじ軸のねじ溝と前記ナット部材のねじ溝の対向面間に転動自在に介装した複数のボールと、前記ねじ軸または前記ナット部材と変速用入力軸との間に設けたギア部材と、前記ねじ軸と前記ナット部材のストローク量を規制するストッパ機構とを備え、
前記ナット部材と前記ねじ軸との間で、前記変速用入力軸から前記ギア部材を介して入力されたトルクを推力に変換する無段変速機用ボールねじ装置であって、
前記変速用入力軸の周面に形成した周溝内に、前記ギア部材の減速ギアに圧接するトレランスリングを嵌入したことを特徴とする無段変速機用ボールねじ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のＣＶＴ変速機構等で使用する無段変速機用ボールねじ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、エンジンからの入力軸に連結されたＶ溝プーリと、車輪への出力軸に連結されたＶ溝プーリとの間にＶベルトを巻き掛けし、変速時に両Ｖ溝プーリのプーリ幅を互いに同期して変化させることにより、ベルト巻き掛け径を変更し、エンジンの出力を無段階に変更して車輪に伝達する無段変速機がある。
【０００３】
この無段変速機において、両Ｖ溝プーリのプーリ幅の変更は、それぞれボールねじ装置によって行っている。
【０００４】
ボールねじ装置は、一般的に、ねじ軸のねじ溝とナット部材のねじ溝とで形成されるボール通路の両端を連通連結して閉ループとし、ボール群をボール通路内で転動循環させることにより、ねじ軸とナット部材を伸縮動作させる構成となっている。そして、ナット部材を、モータからの変速用入力軸に歯車を介して連結し、歯車を回転させることでプーリ幅を変更している。
【０００５】
また、ボールねじ装置には、ストローク量を規制するために、回転方向のストッパが設けられている。ストッパは、例えば、ねじ軸とナット部材の一方に凸部、他方に凹部を設けてなり、伸縮動作時に凸部が凹部に嵌合することによって、それ以上の伸縮動作を規制する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の無段変速機用ボールねじ装置の場合、ストッパ機能が働いた際に、ナット部材の回転が急激に停止する。このため、変速用入力軸の慣性トルクにより、ボールねじ装置を含めた変速系に過大なトルクが作用し、ストッパや歯車等が破損するという問題があった。
【０００７】
本発明は、ストッパ機構による急激な回転停止によって変速用入力軸に慣性トルクが発生した際に、当該変速用入力軸の慣性トルクによるストッパ機構やギア部材等の破損を防止できる無段変速機用ボールねじ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の無段変速機用ボールねじ装置は、外周面にねじ溝を形成したねじ軸と、前記ねじ軸の外周に同芯状に相対回転可能に設けられ内周面にねじ溝を形成したナット部材と、前記ねじ軸のねじ溝と前記ナット部材のねじ溝の対向面間に転動自在に介装した複数のボールと、前記ねじ軸または前記ナット部材と変速用入力軸との間に設けたギア部材と、前記ねじ軸と前記ナット部材のストローク量を規制するストッパ機構とを備え、前記ナット部材と前記ねじ軸との間で、前記変速用入力軸から前記ギア部材を介して入力されたトルクを推力に変換する装置であって、前記変速用入力軸の周面に形成した周溝内に、前記ギア部材の減速ギアに圧接するトレランスリングを嵌入したことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の無段変速機用ボールねじ装置によると、変速用入力軸のトルクをねじ軸またはナット部材に伝えるギア部材と、変速用入力軸の間に、トレランスリングを介装したので、ストッパ機構による急激な回転停止によって変速用入力軸に慣性トルクが発生した際に、当該変速用入力軸の慣性トルクをトレランスリングにて吸収することができる。
【００１１】
また、トレランスリングは構造が簡単であり、低コスト化が図れる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態について、図１から図６に基づいて説明する。
【００１３】
図１は縮小させた状態の無段変速機用ボールねじ装置の縦断面図、図２は伸長させた状態の無段変速機用ボールねじ装置の縦断面図を示している。
【００１４】
また、図３は無段変速機用ボールねじ装置の分解斜視図、図４はその組立状態の一部破断斜視図である。
【００１５】
さらに、図５はトルクリミッタ機構であるトレランスリングの斜視図、図６はその断面図である。
【００１６】
図例の無段変速機用ボールねじ装置１では、ナット部材２の内周面に設けてあるねじ溝２１と、ねじ軸３の外周面に設けてあるねじ溝３１との間に、複数のボール４を保持器リング５で円周等間隔に配置する状態で介装した構造であり、複数のボール４を循環こま６によって循環させる、いわゆる内部循環式と呼ばれる構造になっている。
【００１７】
ナット部材２の内周面には複数本のねじ溝２１が形成されており、各ねじ溝２１は単一の循環こま６でもってそれぞれ独立した閉ループとしてある。また、ねじ軸３には、その一方軸端から他方軸端まで連続する１本のねじ溝３１が形成されている。なお、ナット部材２のねじ溝２１とねじ軸３のねじ溝３１とは、互いに同じリード角に設定されている。そして、閉ループにしたねじ溝２１内に配置されるボール４群をそれぞれ独立して転動循環させるようにしている。
【００１８】
具体的に、保持器リング５は、複数のボール４を円周等間隔に配置して干渉させないようにするものである。この保持器リング５は、薄肉の円筒部材からなり、その円周数ヶ所には、軸心方向に沿う長孔形状のボールポケット５１が設けられており、このボールポケット５１に対してそれぞれ２つずつボール４が収納される。
【００１９】
循環こま６は、ナット部材２の各ねじ溝２１の上流側と下流側とを個別に連通連結させて、ねじ溝２１の下流のボール４群をねじ軸３のねじ山（ランド部）３２を乗り越えさせて上流へ戻すものであり、ナット部材２に径方向に貫通形成される単一の貫通孔２２に対して嵌入装着された状態で接着剤にて固定される。すなわち、循環こま６の内径側の面には、ボール循環溝６１，６２が設けられており、ボール循環溝６１，６２は、ねじ溝２１の下流側から上流側へねじ軸３のねじ山（ランド部）３２を乗り越えさせて戻すように蛇行した形状になっている。
【００２０】
また、ナット部材２は、ギア部材７を介してモータなどの回転動力源（図示せず）によって回転する変速用入力軸１９に結合されている。ギア部材７は、上半分の断面がほぼ逆向きコ字形の金属製のブラケット８と、このブラケット８における外筒部８１の外周面に一体成形される樹脂製のギヤ９、ならびに変速用入力軸１９に外嵌されギヤ９が歯合する減速ギア９１とで構成されている。このギア部材７のブラケット８における外筒部８１の内周面に対してナット部材２が嵌入されており、外筒部８１の付け根側の円周数ヶ所に設けられる凸部８２とナット部材２の嵌入方向奥側の円周数ヶ所に設けられる凹部２３とを軸心方向で嵌合することにより、ギア部材７とナット部材２とを相対回転不可能に結合するようになっている。
【００２１】
また、ブラケット８は、転がり軸受１２を介してねじ軸３の中心孔に軸心方向移動可能に挿通される筒軸１１に対して回転自在に支持される。また、ねじ軸３は、筒軸１１の内径側にスプライン嵌合されている入力軸１３に対して転がり軸受１４を介して支持されている。なお、筒軸１１と入力軸１３の軸心方向一端側には、対向面がテーパ状とされた一対のフランジ１５，１６が振り分けられて設けられている。フランジ１５，１６の対向面の間隔は、ねじ軸３に対してナット部材２を軸心方向に回転させながら往復移動することによって大小調節され、フランジ１５，１６の対向面間に巻き掛けられるベルト１７の巻き掛け径が変更されるようになっている。
【００２２】
また、保持器リング５は、ナット部材２に対して軸心方向でほぼ不動に位置決めされた状態で、かつ相対回転可能な状態で取り付けられている。そのために、ナット部材２の固定側端部に拡径部２４を、また、保持器リング５の一端に径方向外向きのフランジ５２を、それぞれ設け、ナット部材２の拡径部２４に対して保持器リング５のフランジ５２を嵌め込み、さらにナット部材２の拡径部２４に対して抜け止め用のスペーサ１０を圧入により内嵌固定させている。ただし、スペーサ１０は、ナット部材２の拡径部２４とねじ溝２１の形成部分との境にできる段壁面２５から離されていて、これらスペーサ１０と段壁面２５との間に対して保持器リング５のフランジ５２が軸心方向に遊びを持つ状態で配置されている。これにより、保持器リング５が、ナット部材２に対して軸心方向ほぼ不動で、相対回転が許容される状態になる。
【００２３】
また、ブラケット８とねじ軸３に対して、ナット部材２の縮小方向の所定位置で強制停止させるためのストッパ機構が設けられている。ストッパ機構は、ねじ軸３の内面に軸心方向に突設したストッパピン１８と、ブラケット８の内筒部８３の内周面に設けられ奥部を漸次深く形成してなる切欠き８４にて構成されている。そして、ナット部材２が縮小すると、ナット部材２と一体回転するブラケット８の切欠き８４が、ねじ軸３のストッパピン１８と重合し、ストッパピン１８が切欠き８４の最奥部に当接することで、ナット部材２ならびにブラケット８が強制的に停止する。
【００２４】
さらに、変速用入力軸１９と減速ギア９１の間に、トルクリミッタ機構となるトレランスリング１００を介装する。トレランスリング１００は、図５，６に示すように、弾性を有した波形鋼板を環状に形成してなるものであり、外周面に沿って、山部１０１と谷部１０２が交互に配置され、径方向に弾性を有している。なお、トレランスリング１００のバネ定数は、板厚と、山部１０１のピッチ、幅、形状、高さ等にて変化し、変速用入力軸１９に発生する慣性トルクの大きさに応じて、当該慣性トルクを吸収できるトレランスリング１００を用いる。
【００２５】
トレランスリング１００は、変速用入力軸１９の外周面に形成した周溝１０３に外嵌して設けられ、適宜、変速用入力軸１９に接着等にて固定してもよい。そして、トレランスリング１００の外周に減速ギア９１を外嵌し、トレランスリング１００の山部１０１が減速ギア９１の内周面に圧接し、減速ギア９１がトレランスリング１００の弾性力にて保持される。
【００２６】
次に、上述したボールねじ装置１の動作を説明する。まず、図示しないモータを駆動することによりギア部材７およびナット部材２を回転させると、このナット部材２自身が回転しながらねじ軸３によってガイドされてその軸心方向一方へ向けて直線的に移動させられることによって、例えば図１に示す状態から図２に示す状態になる。一方、上記モータを前記と逆回転方向に駆動すると、ナット部材２が前述と逆向きに回転しながら軸心方向他方へ向けて移動させられることによって、例えば図２に示す状態から図１に示す状態になる。
【００２７】
図１に示すように、無段変速機用ボールねじ装置１が縮小状態となり、ストッパピン１８が切欠き８４の最奥部に当接し、ナット部材２ならびにブラケット８が強制的に停止すると、変速用入力軸１９に慣性トルクが発生する。しかし、変速用入力軸１９に外嵌したトレランスリング１００の山部１０１が回転方向に撓むことにより、慣性トルクが吸収される。その結果、変速用入力軸１９に慣性トルクが減速ギア９１に伝わらず、ボールねじ装置を含めた変速系に過大なトルクが作用しない。よって、ストッパピン１８や樹脂製のギヤ９等が破損するのを防止できる。
【００２８】
同様に、図２に示すように、無段変速機用ボールねじ装置１が伸長状態となり、フランジ１５，１６どうしが当接してナット部材２ならびにブラケット８が強制的に停止した場合においても、変速用入力軸１９の慣性トルクをトレランスリング１００にて吸収できる。
【００２９】
しかも、トレランスリング１００は構造が簡単であり、無段変速機用ボールねじ装置１の低コスト化が図れる。
【００３０】
なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、いろいろな応用や変形が考えられる。
【００３１】
例えば、上記トルクリミッタ機構はトレランスリング１００であったが、これに限るものではなく、回転方向に撓むことによって変速用入力軸１９の慣性トルクを吸収できるものであればよい。例えば、環状のゴム材を変速用入力軸１９に外嵌したものであってもよい。
【００３２】
また、上記無段変速機用ボールねじ装置１は、ナット部材２にギア部材７を介して変速用入力軸１９からトルクを付与して軸心方向に往復移動させるものであったが、ナット部材２は固定しておき、ねじ軸３にギア部材７を介して変速用入力軸１９からトルクを付与して軸心方向に往復移動させるものであってもよい。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の無段変速機用ボールねじ装置によると、ストッパ機構による急激な回転停止によって変速用入力軸に慣性トルクが発生した際に、当該変速用入力軸の慣性トルクによるストッパ機構やギア部材等の破損を防止できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における無段変速機用ボールねじ装置の縮小状態の縦断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態における無段変速機用ボールねじ装置の伸長状態の縦断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態における無段変速機用ボールねじ装置の分解斜視図である。
【図４】本発明の一実施の形態における無段変速機用ボールねじ装置の一部破断斜視図である。
【図５】本発明の一実施の形態におけるトレランスリングの斜視図である。
【図６】本発明の一実施の形態におけるトレランスリングの断面図である。
【符号の説明】
１  ボールねじ装置
２  ナット部材
３  ねじ軸
４  ボール
７  ギア部材
９  ギア
１８  ストッパピン（ストッパ機構）
１９  変速用入力軸
８４  切欠き（ストッパ機構）
９１  減速ギア
１００  トレランスリング（トルクリミッタ機構）
【図１】
0003954343.tif 000002
【図２】
0003954343.tif 000003
【図３】
0003954343.tif 000004
【図４】
0003954343.tif 000005
【図５】
0003954343.tif 000006
【図６】
0003954343.tif 000007