JP2558534B2 - 無段変速機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、無段変速機に関するものである。

（従来の技術） 第４図は従来の無段変速機の要部を示すものである。
30はドライブシャフト、31は固定プーリ片、32はドライ
ブシャフト30にスライド可能に取付けられた可動プーリ
片、33はＶベルトである。そして、可動プーリ片32はカ
ップリング34を介して推力伝達機構に連繋されている。
すなわち、推進用電動モータ35にて駆動されるスクリュ
ースライダーシャフト36は前記ドライブシャフト30と同
軸で配置されており、このシャフト36のねじ軸部分には
ストッパ37によって回り止めされたスライダー38がねじ
嵌合してある。しかして、推進用電動モータ35の正逆い
ずれかの回転によりスクリュースライダーシャフト36が
回転すると、スライダー38が前進あるいは後退し、これ
によってカップリング34を介して可動プーリ片32が変位
し、両プーリ片間の間隔を調整して変速動作が行われ
る。

但し、可動プーリ片32はＶベルト33からの反力を受け
るため、スライダー38には後退方向の力が作用すること
になるが、これによってスクリュースライダーシャフト
36が逆転しないようにスクリュースライダーシャフト36
のねじのリード角は予め小さく設定されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記した従来の無段変速機にあって
は、スライダー38にＶベルトの反力に基づいて後退方向
の力が作用した状態でモータ35を駆動させる場合、ねじ
嵌合部分での摩擦力を上回る駆動力が必要となるため、
モータ35に対する負担が大きく電力消費も増す、という
問題点がある。

そこで、本発明はモータに対する負担の軽減を簡易な
構造で達成することができる無段変速機を提供すること
を目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、本発明は、固定プーリ
片２と、この固定プーリ片２に対し軸方向への変位可能
に対向しかつ推力伝達機構Ｓに連繋される可動プーリ片
３とからなるベルト式の無段変速機において、前記推力
伝達機構Ｓは、駆動用の可逆回転可能なモータ７と、こ
のモータ７にギヤ9,14を介し接続された前記可動プーリ
片３の軸心と同軸配設されたスクリュースライダーシャ
フト10と、このスクリュースライダーシャフト10に対し
ボールねじ機構を介し嵌合されることで前記可動プーリ
片３を前後進させるスライダー11と、前記スクリュース
ライダーシャフト10の途中に介在されたセルフロック機
構Ｌとを備えてなり、前記ボールねじ機構は、前記スク
リュースライダーシャフト10の先端に形成されたねじ軸
部10aが前記スライダー11の中心部に円筒状に形成され
たボス部11aにねじ嵌合され、ボス部11aの内壁面には前
記ねじ軸部10aのねじと同一位置におねじ或いはめねじ
が形成され、この間に生ずる溝には多数個の金属球12が
組み込まれ、さらにこの金属球12が循環できるように前
記ボス部11aの壁内には戻り溝13aが設けられてなり、前
記スライダー11に対し軸方向の外力が作用すると前記ス
クリュースライダーシャフト10は容易に回転することが
できるように構成されているとともに、前記セルフロッ
ク機構Ｌは、前記スクリュースライダーシャフト10が回
転可能に貫挿される固定状のケーシング15と、該ケーシ
ング15内に収納された前記スクリュースライダーシャフ
ト10に固定のアイドラハブA2と、該アイドラハブA2の両
側に前記スクリュースライダーシャフト10に遊嵌されて
配設される一対のフリーアイドラハブA1,A3を有し、該
一対のフリーアイドラハブA1,A3に両端を結着して前記
３個のアイドラハブA1,A2,A3の外周にはコイルバネ16が
巻着されてなり、ベルトからの反力により前記スクリュ
ースライダーシャフト10に軸方向の負荷が作用した時
に、前記フリーアイドラハブA1が前記固定のアイドラハ
ブA2によって前記ケーシング15の内壁面に押し付けられ
て負荷を保持し、同時に前記スクリュースライダーシャ
フト10が微少量角変位することにより前記コイルバネ16
が前記フリーアイドラハブA1とアイドラハブA2を締め付
けてロックさせ前記スクリュースライダーシャフト10を
回転不能状態とするとともに、前記モータ７の駆動によ
って前記スクリュースライダーシャフト10に回転力が伝
達された時には、前記ロック状態が解除され前記アイド
ラハブA2が前記フリーアイドラハブA1と切り離されて前
記スライダー11が前後進可能に構成したこととしたので
ある。

（作用） したがって、上記の構成によれば可動プーリ片にベル
トからの反力が作用すると、この負荷はスライダーを介
してシャフトに作用する。これにより、フリーアイドラ
ハブが固定壁面に押付けられた状態となるとともに、ス
ライダーとのボールねじ機構を介しての嵌合を通じてシ
ャフトが微小量、角変位する。これにより、ばねが両ア
イドラハブを締め付けてロック状態となるため、シャフ
トは回転不能な状態となるため、負荷がモータ側に作用
することがない。しかし、モータの駆動によってシャフ
ト回転力が伝達されると、フリーアイドラハブと切り離
れて、つまりフリーアイドラハブは負荷を保持したまま
で上記のロック状態が解除されるため、スライダーが前
後進して変速動作がなされる。

（実施例） 以下、本発明を具体化した実施例を図面にしたがって
詳細に説明する。

第１図は本例の無段変速機の要部を示すものであり、
図中１は図示しない駆動源に接続されたドライブシャフ
トであり、その軸端部寄りには固定プーリ片２が固着さ
れるとともに、この固定プーリ片２と共にプーリ17を構
成する可動プーリ片３が軸方向に沿って変位可能に嵌着
されている。但し、18はＶベルトであり、またドライブ
シャフト１の軸端にはストッパ４が取付けられて可動プ
ーリ片３のストロークを規制している。そして、可動プ
ーリ片３の側面の外周側にはカップリング５が取付けら
れており、ボールベアリング６を介して次述する推力伝
達機構Ｓと連繋されている。

推力伝達機構Ｓの駆動源としての正逆回転可能な電動
モータ７には出力軸８が接続され、かつその端部には小
ギヤ９が嵌着され、さらにこの小ギヤ９はスクリュース
ライダーシャフト10（以下、単にシャフト10と言う）の
軸端に嵌着された大ギヤ14と噛み合っている。シャフト
10の先端側は所定範囲に亘ってねじ軸部10aが形成され
て、スライダー11内へ挿入されている。スライダー11は
図示はしないが適当な回り止め手段によって軸方向への
変位が許容された状態で回り止めがなされている。そし
て、スライダー11の一方の側面の中心部には円筒状のボ
ス部11aが立設されており、第２図に示すように、シャ
フト10とはボールねじ機構を介してねじ嵌合している。
すなわち、ボス部11aの内壁面にはシャフト10側のねじ
と同一位置におねじあるいはめねじが形成され、この間
に生じる溝には多数個の金属球12が組込まれ、さらにこ
れら金属球12が循環できるように、ボス部11aの壁内に
は戻り溝13が設けられている。さらに、ボス部11a内に
はグリースが入れられており、これらによってスライダ
ー11とシャフト10との間の摩擦は非常に小さいものとな
っており、スライダー11に対して軸方向の外力が作用す
ると、シャフト10は容易に回転することができるように
なっている。

また、シャフト10において、大ギヤ14とねじ軸部10a
との間にはスライダー11に軸方向の外力が作用した場合
にシャフト10の回転を規制したりあるいは解除したりす
るためのセルフロック機構Ｌが介在されている。このセ
ルフロック機構Ｌは固定されたケーシング15内に収納さ
れ、シャフト10を回転可能に貫挿している。また、ケー
シング15内においてシャフト10には３個のアイドラハブ
A1〜A3が組付けられている。このうち、中央のアイドラ
ハブA2はシャフト10に固定されているが、その両側のも
のはそれぞれ遊転可能に嵌合されてフリーアイドラハブ
A1,A3となっており、かつ中央のアイドラハブA2との間
には共にニードルベアリング（図示しない）が介在され
ている。また、両フリーアイドラハブA1,A3はケーシン
グ15の内壁面に微小な隙間を保有して対向しており、シ
ャフト10が軸方向へ微小変位した場合にはこれに伴う中
央のアイドラハブA2の変位によって変位した側のアイド
ラハブA1（A3）を対向するケーシング15の内壁面に押し
付けてこの間の摩擦力によってケーシングと一体化する
ようにしている。

さらに、これらアイドラハブA1〜A3の外周にはコイル
ばね16がほぼ密着状態で巻き付けられており、その両端
は両フリーアイドラハブA1,A3に結着されている。但
し、コイルばね16は矩形断面のものが使用されており、
各アイドラハブA1〜A3との接触面積の拡大が図られてい
る。このコイルばね16はアイドラハブA1〜A3をロックし
たりあるいはフリーにしたりする役割を果たすものであ
る。すなわち、コイルばね16の作用を第３図に基づいて
説明すると、シャフト10に対して図示T1方向のトルク
（スライダー11を後退させる方向へモータ７が回転した
場合）が作用した場合は、ばね16の巻き方向の関係か
ら、ばね16は図示左側のフリーアイドラハブA1と中央の
アイドラハブA2の左側の一部を締付けて両アイドラハブ
A1,A2をロック状態にするが、図示右側のアイドラハブA
3および中央のアイドラハブA2の右側の一部は逆に緩め
られフリーな状態となる。そして、上記とは逆方向のト
ルクが作用した場合（スライダー11を前進させる方向へ
モータ７が回転した場合）には、ロック状態あるいはフ
リーな状態となるアイドラハブの組合わせが上記と逆の
関係となる。

次に、上記のように構成された本例の作用効果を説明
する。

ドライブシャフト１の駆動によりプーリ17が回転する
間、可動プーリ片３にはＶベルト18からの反力が作用す
る。この反力が大きい場合には可動プーリ片３が押され
て僅かに後退する。これに伴い、カップリング５を介し
てスライダー11と共にシャフト10全体が微小量、後退す
る。この軸変位の結果、セルフロック機構Ｌの内部にお
いては、同シャフト10に固定されている中央のアイドラ
ハブA2が左側のアイドラハブA1をケーシング15の内壁面
に押し付ける。その一方で、スライダー11の後退変位に
よってシャフト10は第３図に示すT1方向へ微小量、角変
位する。この結果、前述したように、左側と中央のアイ
ドラハブA1,A2がコイルばね16によって締め付けられる
ことになる（ロック状態）。したがって、シャフト10は
回転不能な状態となり、スライダー11自体の後退が規制
される。つまり、定常運転時において不用意なレシオ変
化が生じることは、これによって未然に回避される。

次に、こうしたスライダー11に負荷が作用した状態に
おいて電動モータ７を駆動させ変速動作を行わせる場合
について説明する。

まず、スライダー11を前進させるような変速動作につ
いて説明すると、この場合には上述したように、セルフ
ロック機構Ｌの内部では左側と中央のアイドラハブA1,A
2がロック状態にある。この状態において、電動モータ
７が駆動し大小の両ギヤ9,14の噛み合いを通じてシャフ
ト10が回転すると、その回転方向は第３図に示すT1とは
逆方向となるため、コイルばね16は上記のロック状態に
ある両アイドラハブA1,A2を緩め、中央のアイドラハブA
2は右側のアイドラハブA3とのロック状態へと移行す
る。つまり、中央のアイドラハブA2はケーシング15の内
壁面に押し付けられて固定状態にある左側のアイドラハ
ブA1とは切り離されるため、モータ７から伝達される駆
動力によってシャフト10は回転し、プーリ17に対して変
速動作を行わせる。しかして、可動プーリ片３からの反
力によって左側のアイドラハブA1とケーシング15との間
には押し付けられることによる摩擦力が生じているが、
電動モータ７はこのアイドラハブA1とは無関係にシャフ
ト10を回転させることができるため、すなわち上記の摩
擦力を越えるトルクを必要としないため、モータ７に対
する負担は従来よりも軽くてすむ。

次に、スライダー11を後退させるような変速動作につ
いて説明すると、左側のアイドラハブA1はケーシング15
の内壁面に押し付けられ、この間に生じる摩擦力がスラ
イダー11の後退に伴うシャフト10の回転力を上回ってい
るため、シャフト10が回転しなかったが、モータ７が駆
動するとシャフト10に対して同方向への回転力を助勢す
るため、シャフト10は上記の摩擦力を上回って回転する
ことができる。すなわち、この場合においても、モータ
７単独でケーシング15とアイドラハブとの摩擦力を上回
るトルクを必要としないため、同モータ７に対する負担
を軽減し、消費電力の軽減が達成される。

なお、Ｖベルト18からの反力が小さい場合にはスライ
ダー11、シャフト10全体の変位がないため、左側のアイ
ドラハブA1の押し付けおよびコイルばね16の締め付けが
ないため（フリー状態）、シャフト10は容易に回転する
ことができ、スライダー11の変位によって変速動作がな
される。

（発明の効果） 以上のように、本発明によればシャフトにセルフロッ
ク機構を介在させるという簡易な構成によりながら、ベ
ルトからの負荷がモータ側に伝達されないため、モータ
に対する負担を軽減させることができる。また、定常運
転時においてはシャフトが回転不能な状態となっている
ため、不用意なレシオの変化を未然に回避することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本例無段変速機の概略の構成を示す正面図、第
２図はシャフトとスライダーの噛み合い部分を示す断面
図、第３図はコイルばねと各アイドラハブとの関係を説
明するための説明図、第４図は従来の無段変速機の概略
の構成を示す正面図である。 ２……固定プリー片 ３……可動プーリ片 ７……電動モータ 10……シャフト 11……スライダー 15……ケーシング 16……コイルばね Ｓ……推力伝達機構 Ｌ……セルフロック機構 A1〜A3……アイドラハブ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定プーリ片２と、この固定プーリ片２に
   対し軸方向への変位可能に対向しかつ推力伝達機構Ｓに
   連繋される可動プーリ片３とからなるベルト式の無段変
   速機において、 前記推力伝達機構Ｓは、駆動用の可逆回転可能なモータ
   ７と、このモータ７にギヤ9,14を介し接続され前記可動
   プーリ片３の軸心と同軸に配設されたスクリュースライ
   ダーシャフト10と、このスクリュースライダーシャフト
   10に対しボールねじ機構を介し嵌合されることで前記可
   動プーリ片３を前後進させるスライダー11と、前記スク
   リュースライダーシャフト10の途中に介在されたセルフ
   ロック機構Ｌとを備えてなり、 前記ボールねじ機構は、前記スクリュースライダーシャ
   フト10の先端に形成されたねじ軸部10aが前記スライダ
   ー11の中心部に円筒状に形成されたボス部11aにねじ嵌
   合され、ボス部11aの内壁面には前記ねじ軸部10aのねじ
   と同一位置におねじ或いはめねじが形成され、この間に
   生ずる溝には多数個の金属球12が組み込まれ、さらにこ
   の金属球12が循環できるように前記ボス部11aの壁内に
   は戻り溝13aが設けられてなり、前記スライダー11に対
   し軸方向の外力が作用すると前記スクリュースライダー
   シャフト10は容易に回転することができるように構成さ
   れているとともに、 前記セルフロック機構Ｌは、前記スクリュースライダー
   シャフト10が回転可能に貫挿される固定状のケーシング
   15と、該ケーシング15内に収納された前記スクリュース
   ライダーシャフト10に固定のアイドラハブA2と、該アイ
   ドラハブA2の両側に前記スクリュースライダーシャフト
   10に遊嵌されて配設される一対のフリーアイドラハブA
   1,A3を有し、該一対のフリーアイドラハブA1,A3に両端
   を結着して前記３個のアイドラハブA1,A2,A3の外周には
   コイルバネ16が巻着されてなり、ベルトからの反力によ
   り前記スクリュースライダーシャフト10に軸方向の負荷
   が作用した時に、前記フリーアイドラハブA1が前記固定
   のアイドラハブA2によって前記ケーシング15の内壁面に
   押し付けられて負荷を保持し、同時に前記スクリュース
   ライダーシャフト10が微少量角変位することにより前記
   コイルバネ16が前記フリーアイドラハブA1とアイドラハ
   ブA2を締め付けてロックさせ前記スクリュースライダー
   シャフト10を回転不能状態とするとともに、前記モータ
   ７の駆動によって前記スクリュースライダーシャフト10
   に回転力が伝達された時には、前記ロック状態が解除さ
   れ前記アイドラハブA2が前記フリーアイドラハブA1と切
   り離されて前記スライダー11が前後進可能に構成したこ
   とを特徴とする無段変速機。