JP2002161961A - ボールねじ装置および無段変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】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。 【解決手段】ボールねじ装置において、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に予圧
を付与することにより、ボール３をがたのない状態で転
動させる形態にしている。これにより、送り動作に伴う
ボール３の往復転動時に、進み遅れが生じなくなり、保
持器４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。

Description

【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する
ことにより、ボールをがたのない状態で転動させる形態
にしている、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、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１
２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ｗ
１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８
４Ａ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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｈ 55/56 Ｆ１６Ｈ 55/56

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【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
   予圧を付与することにより、ボールをがたのない状態で
   転動させる形態にしている、ことを特徴とするボールね
   じ装置。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。
5. 【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。
6. 【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。