(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝との間に複数のボールを介装させるとともに、ボールを保持器により保持させて非循環とした形態のボールねじ装置であって、
前記ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝との間のボールに予圧を付与し、ボールをがたのない状態で転動させる形態にすることにより保持器の軸方向へのずれを規制するストッパを不要にした、ことを特徴とするボールねじ装置。
【請求項２】
請求項１のボールねじ装置において、
前記ボールの直径寸法を、前記各螺旋溝の軸方向幅寸法よりも大きく設定することにより、ボールに予圧が付与されている、ことを特徴とするボールねじ装置。
【請求項３】
請求項１のボールねじ装置において、
前記ナットの螺旋溝のリードとねじ軸の螺旋溝のリードとをオフセットさせることにより、一方の螺旋溝を他方の螺旋溝に対して軸方向にずらして、ボールに予圧が付与されている、ことを特徴とするボールねじ装置。
【請求項４】
請求項１のボールねじ装置において、
前記ナットを軸方向で２つに分割するとともに、前記分割体の螺旋溝のリードとねじ軸の螺旋溝のリードとを同一とし、前記分割体が、それらの各螺旋溝を軸の螺旋溝に対して軸方向にずらして、ボールに予圧を付与する状態で結合されている、ことを特徴とするボールねじ装置。
【請求項５】
入力軸の回転動力を要求に応じて変速して出力軸に伝達する無段変速機であって、
各々固定フランジと可動フランジとでＶ溝を形成する主動側Ｖ溝プーリおよび従動側Ｖ溝プーリと、前記両プーリ間に巻き掛けられるＶベルトと、要求に応じた変速比に基づいて前記主動側Ｖ溝プーリの可動フランジを軸方向にスライドさせて前記両プーリに対するベルトの巻き掛け径を可変させる送り装置とを含み、前記送り装置が、請求項１ないし４のいずれかのボールねじ装置とされている、ことを特徴とする無段変速機。
【請求項６】
請求項５の無段変速機において、
前記送り装置としてのボールねじ装置におけるナットが、主動側Ｖ溝プーリの可動フランジに対して相対回転可能かつ軸方向不動に取り付けられ、前記ボールねじ装置におけるねじ軸が、固定部位に対して非回転かつ軸方向不動に取り付けられ、前記ナットを回転駆動させることにより、当該ナットを回転させながら軸方向に変位させる形態とする、ことを特徴とする無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、保持器を用いてボールを非循環とした形態のボールねじ装置と、このボールねじ装置を用いた無段変速機とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のボールねじ装置では、送り動作の繰り返しにより、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝との間に介装されるボールが往復転動されるが、そのときにボールが進み遅れするようなことがあると、ボール群を保持する保持器が、軸方向に移動するときにずれることになる。
【０００３】
従来では、上述したような保持器のずれを規制するために、ナットやねじ軸にストッパを設けるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例では、保持器がストッパに対して当接した状態になると、送り動作時において、前記当接部位の摩擦抵抗により、回転トルクが急激に重くなる。
【０００５】
このような事情に鑑み、本発明は、ボールを非循環とする形態のボールねじ装置において、ストッパを用いずに、保持器の軸方向ずれを規制するようにし、送り動作を長期にわたって円滑に保つことを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１のボールねじ装置は、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝との間に複数のボールを介装させるとともに、ボールを保持器により保持させて非循環とした形態であって、前記ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝との間のボールに予圧を付与し、ボールをがたのない状態で転動させる形態にすることにより保持器の軸方向へのずれを規制するストッパを不要にした、ことを特徴としている。
【０００７】
本発明第２のボールねじ装置は、上記第１の構成において、前記ボールの直径寸法を、前記各螺旋溝の軸方向幅寸法よりも大きく設定することにより、ボールに予圧が付与されている、ことを特徴としている。
【０００８】
本発明第３のボールねじ装置は、上記第１の構成において、前記ナットの螺旋溝のリードとねじ軸の螺旋溝のリードとをオフセットさせることにより、一方の螺旋溝を他方の螺旋溝に対して軸方向にずらして、ボールに予圧が付与されている、ことを特徴としている。
【０００９】
本発明第４のボールねじ装置は、上記第１の構成において、前記ナットを軸方向で２つに分割するとともに、前記分割体の螺旋溝のリードとねじ軸の螺旋溝のリードとを同一とし、前記分割体が、それらの各螺旋溝を軸の螺旋溝に対して軸方向にずらして、ボールに予圧を付与する状態で結合されている、ことを特徴としている。
【００１０】
本発明第１の無段変速機は、入力軸の回転動力を要求に応じた変速比で出力軸に伝達するもので、各々固定フランジと可動フランジとでＶ溝を形成する主動側Ｖ溝プーリおよび従動側Ｖ溝プーリと、前記両プーリ間に巻き掛けられるＶベルトと、要求に応じた変速比に基づいて前記主動側Ｖ溝プーリの可動フランジを軸方向にスライドさせて前記両プーリに対するベルトの巻き掛け径を可変させる送り装置とを含み、前記送り装置が、上記第１ないし第４のいずれかのボールねじ装置とされている、ことを特徴としている。
【００１１】
本発明第２の無段変速機は、上記第１の構成において、記送り装置としてのボールねじ装置におけるナットが、主動側Ｖ溝プーリの可動フランジに対して相対回転可能かつ軸方向不動に取り付けられ、前記ボールねじ装置におけるねじ軸が、固定部位に対して非回転かつ軸方向不動に取り付けられ、前記ナットを回転駆動させることにより、当該ナットを回転させながら軸方向に変位させる形態とする、ことを特徴としている。
【００１２】
要するに、本発明では、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝との間にボールを隙間のない状態で介装させることにより、送り動作に伴うボールの往復転動時に、進み遅れを生じさせないようにしている。これにより、保持器が軸方向に移動するときにずれなくなる。そのため、従来例のようなストッパが不要となるし、従来例のような不具合が発生せずに済む。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１４】
図１ないし図３に本発明の実施形態１を示している。図１は、ボールねじ装置を示す断面図、図２は、図１の一部を拡大して示す図、図３は、保持器の上半分を断面にした側面図である。
【００１５】
図例のボールねじ装置は、円筒形状のナット１と、ねじ軸２と、複数のボール３と、保持器４とを備えている。
【００１６】
動作としては、ナット１を軸方向不動にして、ねじ軸２を軸方向変位可能にする場合、ねじ軸２を非回転にしてナット１を回転させれば、ねじ軸２が軸方向に移動させられる一方、ナット１を非回転にしてねじ軸２を回転させれば、ねじ軸２自身が回転しながら軸方向に移動することになる。逆に、ナット１を軸方向変位可能にして、ねじ軸２を軸方向不動にする場合、ねじ軸２を非回転にしてナット１を回転させれば、ナット１が回転しながら軸方向に移動させられる一方、ナット１を非回転にしてねじ軸２を回転させれば、ナット１が軸方向に移動することになる。
【００１７】
ナット１の内周面には、螺旋溝１１が形成されている。このナット１の軸方向一端には、径方向外向きのフランジ１２が設けられており、このフランジ１２の片面側には、軸方向に短い大径円筒部１３が設けられている。
【００１８】
ねじ軸２の外周面には、ナット１の螺旋溝１１に対応する螺旋溝２１が形成されている。
【００１９】
複数のボール３は、ナット１の螺旋溝１１とねじ軸２の螺旋溝２１との間で所要長さ範囲に介装されている。
【００２０】
保持器４は、円筒形状に形成されており、その円周数ヶ所には、ボール３を回転可能に保持するポケット４１が径方向内外に貫通する形態で設けられている。この保持器４は、ナット１とねじ軸２との間に非接触状態で介装されている。
【００２１】
この実施形態１では、ナット１とねじ軸２による送り動作に伴い上記保持器４が軸方向に移動するときのずれを無くすよう、以下の構造を採用している。
【００２２】
まず、ナット１の螺旋溝１１とねじ軸２の螺旋溝２１とは、断面形状において、２つの円弧を「Ｖ」字形状に組み合わせたゴシックアーク形状とされており、この各螺旋溝１１，２１に対してボール３がそれぞれ２点、合計４点で接触する形態になっている。
【００２３】
そして、ボール３の直径寸法Ｒを、各螺旋溝１１，２１の軸方向幅寸法Ｗ１，Ｗ２よりも大きく設定することにより、ナット１の螺旋溝１１とねじ軸２の螺旋溝２１との間のボール３に対して予圧を付与し、ボール３をがたのない状態にしている。
【００２４】
このように、オーバーサイズボールによる予圧形態とすることにより、ボール３のがたをなくしていれば、ボール３の往復転動時における進み遅れを無くすことができ、それによって保持器４が軸方向両方向へ移動するときにずれなくなる。そのため、従来例のようなストッパが不要となり、保持器４がストッパに当接して回転トルクが増加するという不具合の発生を回避できるようになる。
【００２５】
図４および図５は本発明の実施形態２を示している。図４は、ボールねじ装置を示す断面図、図５は、図４の一部を拡大して示す図である。
【００２６】
この実施形態２では、ナット１を軸方向で２つに分割するとともに、ナット１の分割体１Ａ，１Ｂの螺旋溝１１Ａ，１１Ｂのリードｗ１Ａ，ｗ１Ｂと、ねじ軸２の螺旋溝２１のリードｗ２とを同一とし、ナット１の分割体１Ａ，１Ｂを、その螺旋溝１１Ａ，１１Ｂをねじ軸２の螺旋溝２１に対してそれぞれ軸方向にずらして、ボールに予圧を付与する形態で結合している。
【００２７】
なお、ナット１の分割体１Ａ，１Ｂは、それらの間に所要幅の間座５を介入させた状態でねじ６で結合されている。
【００２８】
ここでは、上記間座５を幅狭とすることにより、一方分割体１Ａと他方分割体１とを引き寄せる形態として、それらの螺旋溝１１Ａ，１１Ｂをねじ軸２の螺旋溝２１に対してオフセットさせ、ボール３を内向きにアンギュラコンタクトさせるようになっている。図面でのボール３の接触状態は、誇張して示している。
【００２９】
但し、図６に示すように、間座５を幅広とすることにより、一方分割体１Ａと他方分割体１Ｂとを引き離す形態として、それらの螺旋溝１１Ａ，１１Ｂをねじ軸２の螺旋溝２１に対してオフセットさせ、ボール３を外向きにアンギュラコンタクトさせるようにすることもできる。
【００３０】
この場合、ナット１の分割体１Ａ，１Ｂの螺旋溝１１Ａ，１１Ｂとねじ軸２の螺旋溝２１とに対してボール３がアンギュラコンタクトする形態となり、ボール３に対して予圧が付与されるので、ナット１の螺旋溝１１とねじ軸２の螺旋溝２１との間に、ボール３ががたなく介装されるようになる。ここでの予圧は、定位置予圧となる。
【００３１】
このように、ダブルナットによる予圧形態とすることにより、ボール３のがたをなくしていれば、ボール３の往復転動時における進み遅れを無くすことができ、それによって保持器４が軸方向両方向へ移動するときにずれなくなる。
【００３２】
なお、この実施形態３では、ナット１の分割体１Ａ，１Ｂの間に間座５を入れて、定位置予圧としているが、間座５の代わりにコイルバネや皿ばねなどの弾性体を入れることにより、定圧予圧としてもよい。
【００３３】
図７は本発明の実施形態３にかかり、図２や図５に対応する一部拡大図である。
【００３４】
この実施形態３では、ナット１の各螺旋溝１１のリードｗ１をすべて一定とする一方で、ねじ軸２の各螺旋溝２１の軸方向１つおきのリードｗ２を前記ｗ１と同じ寸法に設定し、残りの軸方向１つおきのリードｗ２´についてのみｗ１，ｗ２よりも小さく設定して、ナット１の各螺旋溝１１とねじ軸２の各螺旋溝２１とをオフセットさせている。
【００３５】
この場合、ナット１の螺旋溝１１とねじ軸２の螺旋溝２１とに対してボール３がアンギュラコンタクトする形態となり、ボール３に対して予圧が付与されるので、ナット１の螺旋溝１１とねじ軸２の螺旋溝２１との間に、ボール３ががたなく介装されるようになる。ここでの予圧は、定位置予圧となる。図面でのボール３の接触状態は、誇張して示している。
【００３６】
このように、リードオフセットにより予圧を付与する形態とすることにより、ボール３のがたをなくしていれば、ボール３の往復転動時における進み遅れを無くすことができ、それによって保持器４が軸方向両方向へ移動するときにずれなくなる。
【００３７】
ところで、上述したボールねじ装置は、図８に示すような無段変速機の送り装置として利用することができる。
【００３８】
図８において、８１は入力軸、８２は出力軸、８３は主動側Ｖ溝プーリ、８４は従動側Ｖ溝プーリ、８５はベルト、８６は操作ユニットである。
【００３９】
入力軸８１と出力軸８２は、互いに平行に配置されており、入力軸８１には主動側Ｖ溝プーリ８３が、出力軸８２には従動側Ｖ溝プーリ８４がそれぞれ連結されており、これら両プーリ８３，８４間には、複合ベルト（ベルトと略称）８５が巻き掛けられている。そして、両プーリ８３，８４に対するベルト８５の巻き掛け径を操作ユニット８６で変更することにより、入力軸８１から入力されるエンジン動力を無段階に変速して出力軸８２に伝達する。
【００４０】
主動側Ｖ溝プーリ８３は、入力軸８１に固定された固定フランジ８３Ａと、入力軸８１に同軸状に配設されてスプライン嵌合された可動フランジ８３Ｂとを有する。両フランジ８３Ａ，８３Ｂは互いの対向面が円錐面になっていて、両対向面間がＶ溝となる。
【００４１】
従動側Ｖ溝プーリ８４は、出力軸８２に固定された固定フランジ８４Ａと、出力軸８２に同軸状に配設されてスプライン嵌合された可動フランジ８４Ｂとを有する。両フランジ８４Ａ，８４Ｂは互いの対向面が円錐面になっていて、両対向面間がＶ溝となる。可動フランジ８４Ｂは、図示しないバネ部材で固定フランジ８４Ａに向けて常時付勢されている。
【００４２】
操作ユニット８６は、ＤＣモータ８７と、変速用アクチュエータ歯車列８８と、送り装置８９とを含む。
【００４３】
変速用アクチュエータ歯車列８８は、入力ギヤ８８ａと、出力ギヤ８８ｂと、中間ギヤ８８ｃとを備えている。出力ギヤ８８ｂは、中間ギヤ８８ｃに噛合する大径ギヤ部８８ｄと、この大径ギヤ部８８ｄから軸方向に離れた位置に設けられる軸方向に長い小径ギヤ部８８ｅとを一体に有している。
【００４４】
送り装置８９は、上述したボールねじ装置とされる。具体的に、ボールねじ装置におけるナット１は、主動側Ｖ溝プーリ８３における可動フランジ８４Ａの外周に対して転がり軸受９１を介して相対回転可能かつ軸方向不動に取り付けられる。
【００４５】
また、ボールねじ装置におけるねじ軸２は、ハウジング９０に対して非回転かつ軸方向不動に取り付けられる。このねじ軸２は、中空に形成されており、その中空孔に対して入力軸８１が転がり軸受９２を介して支持されている。
【００４６】
そして、ナット１のフランジ１２の外周には、図８に示すように、ギヤ１４を設ける必要がある。このギヤ１４は、変速用アクチュエータ歯車列８８の出力ギヤ８８ｂの小径ギヤ部８８ｅと噛合される。
【００４７】
このような形態で無段変速機に、保持器４のずれをなくしたボールねじ装置を組み込めば、無段変速機の動力伝達ロスを軽減するうえで有利となる。
【００４８】
なお、本発明に係るボールねじ装置は、上述した無段変速機のみに利用されるものに限定されず、他のいろいろな機器にも利用することができる。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１ないし４の発明に係るボールねじ装置では、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝との間にボールをがたのない状態で介装させることにより、送り動作に伴うボールの往復転動時に進み遅れを生じさせないようにしているから、ボールを保持する保持器が軸方向に移動するときにずれることを防止できるようになる。したがって、従来例のようなストッパが不要となって、コスト低減に貢献できる他、従来例のような不具合が発生せずに済んで、長期にわたる動作円滑化に貢献できるようになる。
【００５０】
また、請求項５，６の発明に係る無段変速機では、保持器のずれをなくしたボールねじ装置を組み込んでいるから、無段変速機の動力伝達ロスを軽減するうえで有利となり、性能向上に貢献できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係るボールねじ装置を示す断面図
【図２】図１の一部を拡大して示す図
【図３】保持器の上半分のみを断面にした側面図
【図４】本発明の実施形態２に係るボールねじ装置を示す断面図
【図５】図４の一部を拡大して示す図
【図６】図５の変形例を示す図
【図７】本発明の実施形態３に係るボールねじ装置で、図２や図５に対応する一部拡大図
【図８】本発明のボールねじ装置の利用対象とする無段変速機を示す断面図
【符号の説明】
１      ナット
２      ねじ軸
３      ボール
４      保持器
１１      ナットの螺旋溝
２１      ねじ軸の螺旋溝
４１      保持器のポケット
【図１】
0004045737.tif 000002
【図２】
0004045737.tif 000003
【図３】
0004045737.tif 000004
【図４】
0004045737.tif 000005
【図５】
0004045737.tif 000006
【図６】
0004045737.tif 000007
【図７】
0004045737.tif 000008
【図８】
0004045737.tif 000009