JP3997759B2 - 無段変速機用プーリ幅調節装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車や産業機械等に使用されるベルト式の無段変速機におけるプーリ幅調節装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車や産業機械等に用いられるベルト式の無段変速機は、駆動側の回転軸に設けられたプーリ(プライマリプーリ)と従動側の回転軸に設けられたプーリ(セカンダリプーリ)との間に無端ベルトを掛け渡してなる。
【0003】
前記各プーリは、回転軸に互いに対向して設けられた固定プーリディスクと可動プーリディスクとからなる。固定プーリディスクは回転軸に一体的に設けられ、可動プーリディスクは回転軸に対して回転不能でかつ軸方向に移動自在に取り付けられている。そして可動プーリディスクがアクチュエータにより操作されて回転軸の軸方向に移動し、この移動で固定プーリディスクと可動プーリディスクとの間のプーリ幅が変化する。
【0004】
駆動側と従動側の回転軸の回転速度の変速比を変える場合には、プライマリプーリおよびセカンダリプーリのプーリ幅を互いに同期して逆方向に変化させる。例えば、増速側に変化させる場合には、プライマリプーリのプーリ幅を狭くすると共にセカンダリプーリのプーリ幅を広くし、前記無端ベルトをプライマリプーリの外径側に移動させると共にセカンダリプーリの内径側に移動させる。
【0005】
可動プーリディスクを回転軸の軸方向に移動させるアクチュエータとしては一般にボールねじ機構が用いられている。このボールねじ機構は、回転軸の外周に同心的に設けられたねじ筒と、このねじ筒の外周に複数のボールを介して螺合するナットとを備え、ねじ筒が変速機ケースに固定され、ナットが可動プーリディスクに回転自在でかつ可動プーリディスクと一体的に回転軸の軸方向に移動可能に支持されている。
【0006】
ねじ筒の外周面およびナットの内周面にはそれぞれ螺旋状をなすボールねじ溝が形成され、そのねじ筒のボールねじ溝とナットのボールねじ溝との間に複数のボールがその螺旋方向に沿って配列するように転動自在に装填され、ナットの回転に応じて各ボールがボールねじ溝に沿って転動すると共にナットが軸方向に移動するようになっている。
【0007】
ねじ筒の外周に螺合されたナットは、その一方の端部が可動プーリディスクのボス部に軸受を介して嵌合され、これによりナットが可動プーリディスクに対して回転自在でかつ可動プーリディスクと一体的に回転軸の軸方向に移動可能に支持されている。
【0008】
そしてナットがモータ等の駆動源により駆動されて回転することにより、ナットが可動プーリディスクと一体的に回転軸の軸方向に移動し、この移動により可動プーリディスクと固定プーリディスクとの間のプーリ幅が調節される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ボールねじ機構のナットは、ボールねじ溝が加工される内周面の内径が小さく、軸受に嵌合される端部の内周面の内径が大きい異形状となっている。これは、もし、ナットの端部の内径が溝加工面と同じかそれより小さいと、ナットの内側から溝加工面に精密加工によりボールねじ溝を加工する際に、その端部の内周面が邪魔となって加工上の障害となるからである。
【0010】
そしてこのような形状のナットの端部の内周に軸受を嵌合するわけであるが、その端部の内径が大きいからその分、軸受の外径、この軸受に嵌合させる可動プーリディスクのボス部の外径、可動プーリディスクに嵌合させる回転軸の外径が必然的に大きくなり、この結果、プーリ装置全体の径方向の寸法が増して大型となり、また重量も増大してしまうという問題がある。
【0011】
この発明はこのような点に着目してなされたもので、その目的とするところは、径方向の寸法を短縮してコンパクトで軽量な構造のプーリ装置を構成することができる無段変速機用プーリ幅調節装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
この発明はこのような目的を達成するために、回転自在な回転軸と、この回転軸に一体的に設けられた固定プーリディスクおよびこの固定プーリディスクに対向して回転軸に回転不能でかつ軸方向に移動自在に設けられた可動プーリディスクとを備え、前記回転軸の外周には、ねじ筒と、このねじ筒の外周に複数のボールを介して螺合するナットとからなるボールねじ機構が設けられ、このボールねじ機構のナットが軸受を介して前記可動プーリディスクに回転自在でかつ可動プーリディスクと一体的に軸方向に移動可能に支持され、このナットがねじ筒に対して回転することによりねじ筒の軸方向に移動し、この移動により前記可動プーリディスクが軸方向に動作して固定プーリディスクと可動プーリディスクとの間のプーリ幅が変化する無段変速機用プーリ幅調節装置において、前記ナットと前記軸受との間には筒状の軸受ホルダが嵌合され、この軸受ホルダを介して前記ナットが前記軸受に対して支持され、前記ナットの外周には動力伝達用の駆動ギアが設けられ、前記軸受ホルダは、内周面が前記軸受の外輪の外周面に嵌合され、外周面が前記ナットの内周面にルーズに密着する状態で嵌合され、前記ナットの周縁には凹部が形成され、軸受ホルダには前記凹部に対応する突部が形成され、前記凹部に前記突部が嵌合され、この嵌合で前記ナットと前記軸受ホルダとの一体的な回転が可能となっていることを特徴としている。
【0013】
そして請求項2の発明では、ナットの内周が、内径の小さい小径部と内径の大きい大径部とに分けられ、前記大径部の内周に軸受ホルダおよび軸受が嵌合され、前記小径部の内周面にボールねじ溝が形成され、このボールねじ溝が形成された小径部の内径が前記軸受の外径より大きくなっていることを特徴としている。
【0014】
請求項3の発明では、前記軸受ホルダが前記ナットの大径部と小径部との境の段差部に当接していることを特徴としている。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【0018】
図1にはベルト式無段変速機におけるプーリ幅調節装置の全体の構造を示してあり、このプーリ幅調節装置は固定プーリディスク1と可動プーリディスク2とで構成されたプーリ3を備え、このプーリ3に無端ベルト4が掛け渡されている。
【0019】
プーリ3は回転軸5を有し、この回転軸5の両端部が被取付部としての変速機ケース6に軸受7,8を介して回転自在に支持されている。回転軸5を支持した軸受7,8は変速機ケース6に形成された嵌合凹部6a,6b内に嵌合固定されている。
【0020】
固定プーリディスク1は回転軸5に一体的に設けられ、可動プーリディスク2は固定プーリディスク1と対向して回転軸5の外周に回転不能でかつ軸方向に移動自在に設けられている。
【0021】
すなわち、可動プーリディスク2は中心部に嵌合口9を有し、この嵌合口9が回転軸5に摺動自在に嵌合し、この嵌合口9の周面の一部にその軸方向に沿って延びるキー溝10が形成され、また回転軸5の周面にその軸方向に沿って延びるキー11が取り付けられ、このキー11が前記キー溝10にスライド自在に嵌合し、これにより可動プーリディスク2が回転軸5の軸方向に移動自在でかつ回転軸5に対する相対回転が不能な状態に支持されている。
【0022】
可動プーリディスク2と変速機ケース6との間には、可動プーリディスク2を軸方向に移動させるアクチュエータとしてボールねじ機構15が設けられている。このボールねじ機構15は、ねじ筒16とナット17と複数の転動体としてのボール18とを備え、ねじ筒16は回転軸5の外周に同心的に配置され、その一端部が前記軸受7の外周に組み合わされ、この軸受7と共に変速機ケース6の嵌合凹部6a内に嵌合固定されている。
【0023】
ナット17はねじ筒16の外周に同心的に配置され、このナット17の内周面および前記ねじ筒16の外周面にそれぞれ螺旋状のボールねじ溝16a,17aが形成され、これらボールねじ溝16a,17a間に複数のボール18がその溝方向に沿って配列するように転動自在に装填されている。そしてナット17の回転に応じて各ボール18がボールねじ溝16a,17aに沿って転動すると共にナット17がねじ筒16の軸方向に移動するようになっている。
【0024】
ねじ筒16のボールねじ溝16aは複数ピッチ分の螺旋長さに形成されているのに対し、ナット17のボールねじ溝17aは1ピッチ分の螺旋長さに形成されている。そしてナット17の周面の一部に、ナット17の1ピッチ分のボールねじ溝17aに沿って転動するボール18をその転動に応じて前記ボールねじ溝17aの一方の端部から他方の端部に戻して無限循環させるこま部材20が設けられている。
【0025】
このこま部材20は、樹脂射出成形品または焼結金属からなり、内側の周縁部にはフランジ20aが一体に形成されている。そしてナット17の周面の一部にこま部材20に対応する嵌合口21が形成され、この嵌合口21内にナット17の内側から前記フランジ20aがナット17の内周面に当接するようにこま部材20が嵌合され、ナット17に固定されている。
【0026】
すなわちこのボールねじ機構15は1条1列のこま式ボールねじ構造となっており、これにより軸方向寸法をコンパクトにすることができると共に、ねじ筒16とナット17との間に若干の傾きを許容できるようになることからプーリ3に生じるモーメント荷重に対して有利に働くようになっている。
【0027】
図2にはナット17の断面図を、図3にはナット17の左側面図を示してあり、図2に示すようにナット17は軸方向の周面途中に段部19を有し、この段部19を境として内周が小径部22の区間と大径部23の区間とに分かれ、小径部22の内径がD1、大径部23の内径がD2で、D1<D2の関係となっている。そして小径部22の周面に前記ボールねじ溝17aおよび嵌合口21が形成されている。
【0028】
前記ボールねじ溝17aは、ナット17の内側に精密加工用の工具を挿入し、その工具で小径部22の内周面に加工するが、この際、その加工面に隣接する大径部23の内径がその加工面である小径部22の内径より拡がっており、このため大径部23の内周面がボールねじ溝17aの加工上の邪魔とならず、加工用の工具と大径部23の内周面との干渉を避けて小径部22の内周面に的確かつ能率よくボールねじ溝17aを加工することができる。
【0029】
また、大径部23の開放端側の周縁には、互いに反対側に位置して凹部24が例えば平ブローチ加工により切欠形成されている。
【0030】
ナット17は、図1に示すように、小径部22がボール18を介してねじ筒16に螺合していると共に、大径部23が軸受25および軸受ホルダ26を介して可動プーリディスク2に連結されている。
【0031】
可動プーリディスク2は背面側の中央部にボス部2aを有し、このボス部2aの外周に前記軸受25が設けられている。この軸受25は内輪25aおよび外輪25bと、これら内外輪25a,25b間に転動自在に装填された複数のボール25cとからなり、内輪25aが可動プーリディスク2のボス部2aの外周に嵌着固定されている。
【0032】
そして軸受25の外輪25bの外周面とナット17の大径部23の内周面との間に筒状の軸受ホルダ26が嵌入されている。図4〜図6には軸受ホルダ26の構造を示してあり、この軸受ホルダ26は例えば焼結金属からなり、その外周部には互いに反対側に位置してナット17の前記凹部24に対応する一対の突部28が一体に形成され、これら突部28が前記凹部24に嵌合し、これによりナット17に対する軸受ホルダ26の回り止め手段が構成され、ナット17と軸受ホルダ26とが一体的に回転するようになっている。
【0033】
ナット17および軸受ホルダ26は、軸受25を介して可動プーリディスク2に対して回転自在で、かつ可動プーリディスク2と一体的にその軸方向に移動可能に支持されている。
【0034】
軸受ホルダ26の内周部にはその内側に突出する環状の鍔30が一体に形成され、この鍔30の一方側の側面が軸受25の外輪25bの端面に接触し、またこの鍔30の他方側の側面の一部にねじ筒16の内側に向かって延びるストッパ突起31が一体に形成されている。
【0035】
ねじ筒16の一端側の端面の一部には、前記ストッパ突起31に対応するストッパピン32が挿入され、ナット17が回転しながら固定プーリディスク1に対して離間する方向に一定以上移動したときに前記ストッパ突起31がストッパピン32に当接してその回転が規制され、ボールねじ機構15の過剰な締め込みが防止されるようになっている。
【0036】
ストッパピン32は、例えば金属のパイプで、かつその周面に軸方向に沿うスリットが形成されたいわゆるスプリングピンであり、その直径をすぼめてねじ筒16内に挿入して解放することにより、周面がねじ筒16に弾性的に圧着して固定されるものである。
【0037】
ナット17の中間部の外周部には平歯車状の駆動ギア36が一体的に設けられ、この駆動ギア36によりモータ等の駆動源の動力がナット17に伝達され、ナット17が正逆方向に回転駆動されるようになっている。
【0038】
ナット17、軸受ホルダ26および軸受25の組立手順を図7に示してあり、この図に示すようにナット17の大径部23の内周に軸受ホルダ26を挿入すると共に軸受ホルダ26の突起28をナット17の凹部24内に嵌合し、またこの軸受ホルダ26の内周に軸受25を挿入する。
【0039】
軸受ホルダ26はその外周面がナット17の内周面にルーズに密着する程度の状態でナット17の内周に挿入するが、軸受ホルダ26の突起28がナット17の凹部24内に嵌合することにより、軸受ホルダ26がナット17と一体に回転することが可能となる。
【0040】
次に、変速時の動作について説明する。図1は固定プーリディスク1と可動プーリディスク2との間隔幅つまりプーリ幅が最も拡がってストッパ突起31がストッパピン32に当接している状態を示してある。
【0041】
この状態から、ナット17が駆動源により駆動されて順方向に回転すると、この回転に応じてナット17のボールねじ溝17aとねじ筒16のボールねじ溝16aとの間のボール18を介してナット17が固定プーリディスク1に接近する方向に移動すると共に、このナット17に押圧されてナット17と一体的に可動プーリディスク2が回転軸5の軸方向に沿って移動し、固定プーリディスク1と可動プーリディスク2との間のプーリ幅が狭まる。
【0042】
また、ナット17が逆方向に回転したときには、ナット17のボールねじ溝17aとねじ筒16のボールねじ溝16aとの間のボール18を介してナット17が固定プーリディスク1から離間する方向に移動する。そしてこのナット17の移動に応じて無端ベルト4による押圧力で可動プーリディスク2がナット17と共に回転軸5の軸方向に沿って移動し、固定プーリディスク1と可動プーリディスク2との間のプーリ幅が拡がる。
【0043】
ナット17が固定プーリディスク1から離間する方向に一定以上移動したときには、ストッパ突起31がストッパピン32に当接し、この当接でナット17の回転動作が規制され、ボールねじ機構15の過剰な締め付けが防止される。
【0044】
このようにプーリ幅が変化することにより、無端ベルト4がプーリ3の内径側と外径側との間で変位し、これにより無端ベルト4により伝達される駆動側の回転軸と従動側の回転軸との回転速度の変速比が無段階に調節される。
【0045】
ナット17の内周には軸受ホルダ26を介して軸受25および可動プーリディスク2および回転軸5が嵌合しており、したがってナット17の内径に対し、軸受25、可動プーリディスク2のボス部2aおよび回転軸5の外径の寸法をその軸受ホルダ26の周壁の肉厚分だけ小さく抑えることができ、これによりプーリ装置の全体の径方向の寸法を縮めてコンパクトに構成することができる。
【0046】
そして軸受25、可動プーリディスク2および回転軸5の外径寸法を小さく抑えることができることから、プーリ装置の全体の軽量化を図ることができる。
【0047】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明によれば、径方向の寸法を短縮してコンパクトで軽量な構造のプーリ装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態に係る無段変速機用プーリ幅調節装置を示す断面図。
【図2】その無段変速機用プーリ幅調節装置のナットを示す断面図。
【図3】その無段変速機用プーリ幅調節装置のナットを示す左側面図。
【図4】その無段変速機用プーリ幅調節装置の軸受ホルダを示す断面図。
【図5】その無段変速機用プーリ幅調節装置の軸受ホルダを示す右側面図。
【図6】その無段変速機用プーリ幅調節装置の軸受ホルダを示す左側面図。
【図7】その無段変速機用プーリ幅調節装置のナットと軸受ホルダと軸受との組立手順を示す断面図。
【符号の説明】
1…固定プーリディスク
2…可動プーリディスク
3…プーリ
4…無端ベルト
5…回転軸
6…変速機ケース
7,8…軸受
15…ボールねじ機構
16…ねじ筒
16a…ボールねじ溝
17…ナット
17a…ボールねじ溝
18…ボール
22…小径部
23…大径部
24…凹部
26…軸受ホルダ
28…突部
31…ストッパ突起
32…ストッパピン
Claims (3)
- 回転自在な回転軸と、この回転軸に一体的に設けられた固定プーリディスクおよびこの固定プーリディスクに対向して回転軸に回転不能でかつ軸方向に移動自在に設けられた可動プーリディスクとを備え、前記回転軸の外周には、ねじ筒と、このねじ筒の外周に複数のボールを介して螺合するナットとからなるボールねじ機構が設けられ、このボールねじ機構のナットが軸受を介して前記可動プーリディスクに回転自在でかつ可動プーリディスクと一体的に軸方向に移動可能に支持され、このナットがねじ筒に対して回転することによりねじ筒の軸方向に移動し、この移動により前記可動プーリディスクが軸方向に動作して固定プーリディスクと可動プーリディスクとの間のプーリ幅が変化する無段変速機用プーリ幅調節装置において、
前記ナットと前記軸受との間には筒状の軸受ホルダが嵌合され、この軸受ホルダを介して前記ナットが前記軸受に対して支持され、前記ナットの外周には動力伝達用の駆動ギアが設けられ、
前記軸受ホルダは、内周面が前記軸受の外輪の外周面に嵌合され、外周面が前記ナットの内周面にルーズに密着する状態で嵌合され、前記ナットの周縁には凹部が形成され、軸受ホルダには前記凹部に対応する突部が形成され、前記凹部に前記突部が嵌合され、この嵌合で前記ナットと前記軸受ホルダとの一体的な回転が可能となっていることを特徴とする無段変速機用プーリ幅調節装置。 - ナットの内周は、内径の小さい小径部と内径の大きい大径部とに分けられ、前記大径部の内周に軸受ホルダおよび軸受が嵌合され、前記小径部の内周面にボールねじ溝が形成され、このボールねじ溝が形成された小径部の内径が前記軸受の外径より大きくなっていることを特徴とする請求項1に記載の無段変速機用プーリ幅調節装置。
- 前記軸受ホルダは前記ナットの大径部と小径部との境の段差部に当接していることを特徴とする請求項2に記載の無段変速機用プーリ幅調節装置。
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