JP4479132B2 - ボールねじ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非循環型のボールねじ装置に関する。このボールねじ装置は、例えばベルト式無段変速装置においてプーリを軸心方向に変位させる送り装置などに利用される。
【０００２】
【従来の技術】
この種のボールねじ装置は、内側部材としてのねじ部材と、外側部材としてのナット部材と、これらねじ部材、ナット部材のそれぞれの螺旋軌道溝間に介装される複数のボールと、このボール群がばらけないよう保持する円環状の保持器とを備える。
【０００３】
そして、従来においては、ナット部材をねじ部材に対して軸心方向で移動させたときに、保持器が両部材間から飛び出して脱落することを防止するために、保持器の移動を規制するためのストッパを、その一方のストローク端側にのみ、両部材それぞれの軌道溝内に配置していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来構造では、ストッパは軸心方向で一方のストローク端側にのみ設けられていたので、軸心方向で他方のストローク端側において、保持器が飛び出さないようにする規制がなかった。
【０００５】
そのため、長期使用に伴って保持器の軸心方向でのずれが累積していくと、そのストッパの設けられていない他方側箇所から保持器が飛び出してボールも溝から外れてしまうおそれがあった。
【０００６】
また、従来のボールねじ装置では、例えば無段変速装置等へボールねじ装置を組付ける際、ねじ軸に対してナット部材をストッパ規制のない側に誤って移動させたりすると、ナット部材がねじ軸から抜けて、ボールが保持器から散逸するおそれがある。このため、従来のボールねじ装置は、注意深く取り扱わなければならないものとなっていた。
【０００７】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであって、軸心方向のどちら向きにおいても保持器の抜け止めを行えるとともに、取り扱い易いボールねじ装置を提供することを解決しようとする課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るボールねじ装置は、請求項１に示すように、外周に螺旋軌道溝を形成した内側部材と、内周に螺旋軌道溝を形成した外側部材と、前記２つの螺旋軌道溝間に介装される複数のボールと、前記複数のボールを保持するポケットが形成された円筒状の保持器とを備え、前記内側部材と前記外側部材とのそれぞれに対して前記保持器の軸心方向移動範囲を規制する２つ一組のストッパが設けられており、前記内側部材と前記外側部材にそれぞれ設ける２つ一組のストッパのうち、前記内側部材の一端側における前記ストッパを軌道溝内に設け、このストッパと組になる前記外側部材の一端側における前記ストッパを軌道溝の横の路肩部に設けるとともに、前記内側部材の他端側における前記ストッパを軌道溝の横の路肩部に設け、このストッパと組になる前記外側部材の他端側における前記ストッパを軌道溝内に設けていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項１に係る構成によれば、内側部材と外側部材とのそれぞれに対して保持器の軸心方向移動範囲を規制するとともに、両部材の軸心方向での伸縮変位範囲を規制する２つ一組のストッパが設けられているから、ボールを保持器と共に内側部材と外側部材との間に組み込んだ後においては、保持器の飛び出しを規制する２つ一組のストッパが両部材の軸心方向での両ストローク端側にそれぞれ設けられているので、一方端側のみが規制されていた従来のように、規制のない側に保持器が移動して保持器が両部材から飛び出して玉がばらけてしまうという不具合を解消できることになる。
【００１１】
また、本発明に係る構成によれば、２つ一組のストッパのうち同じ組に属するものが配置されている軸心方向で同じ側のストローク端において、内側部材と外側部材とが相対的に軸心周りで回転しながら軸心方向に相対移動する際に、内側部材側の保持器に対するストッパの移動軌跡が、外側部材側の保持器に対するストッパの移動軌跡とは、それぞれのストッパが軌道溝内と軌道溝部の路肩部とに別々に位置することで軸心方向で位置ずれ状態となっていて干渉するものでないから、そのストッパ同士が当接することはない。
【００１２】
すなわち、外側部材と内側部材との両部材の同じ側のストローク端における軌道溝内に、保持器用の１組のストッパがそれぞれ位置する従来構造の場合、両部材の相対的な回転があると、それぞれのストッパが周方向で接当することになり、それにより、両部材の軸心方向での相対的な移動範囲が小さく規制されてしまうという課題がある。
【００１３】
したがって、軸心方向での移動可能範囲内においてストッパ同士が当接するものとなっていた従来と比較して、本発明の請求項２に係る構成によれば、その当接がなくなることによって、外側部材と内側部材との相対的な移動ストロークを大きく設定することが可能となり、よって、ボールねじ装置を使用する上での汎用性を高めることができる。
【００１４】
さらに、本発明に係る構成によれば、内側部材と外側部材との同じ側のストローク端では、それぞれに設けられるストッパ同士は両部材の回転方向における位相が同じときでも軸心方向で横に互いにずれるものとなっているから、内側部材と外側部材とが互いに回転することがあっても同じ側のストローク端でストッパ同士が干渉しないものとなっている。
【００１５】
本発明の請求項３に係る構成によれば、内側部材と外側部材との同じ側のストローク端では、それぞれに設けられるストッパ同士は両部材の回転方向における位相が同じときでも軸心方向で横に互いにずれるものとなっているから、内側部材と外側部材とが互いに回転することがあっても同じ側のストローク端でストッパ同士が干渉しないものとなっている。
【００１６】
また、同じ部材においてストローク端の一方と他方とでは、それぞれに設けられるストッパが軌道溝部に設けられるものと、軸心方向で軌道溝部間に設けられるものとなっているので、保持器が軸心方向どちら側にも両部材から外方に飛び出さないようになっている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は、ボールねじ装置を示す断面図、図２は、無段変速装置を示す展開断面図、図３は、要部を示す拡大断面図、図４は、要部を示す拡大断面図、図５は、円環状の保持器などを示す斜視図、図６は、短縮状態のボールねじ装置のストッパ、保持器などの位置関係を示す平面図、図７は、伸長状態のボールねじ装置のストッパ、保持器などの位置関係を示す平面図、図８は、一組のストッパ同士が軸心方向で位置ずれしていて干渉しないことを示す説明図である。
【００１８】
図例のボールねじ装置は、外側部材としての円筒形状のナット９２と、内側部材としてのねじ軸９１と、複数のボール１６と、保持器１７とを備えている。
【００１９】
動作としては、ナット９２を軸方向不動にして、ねじ軸９１を軸方向変位可能にする場合、ねじ軸９１を非回転としてナット９２を回転させれば、ねじ軸９１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９２を軸方向変位可能にして、ねじ軸９１を軸方向不動にする場合、ねじ軸９１を非回転にしてナット９２を回転させれば、ナット９２が回転しながら軸方向に移動させられる一方、ナット９２を非回転にしてねじ軸９１を回転させれば、ナット９２が軸方向に移動することになる。
【００２０】
ナット９２の内周面には、螺旋溝１５が形成されている。
【００２１】
ねじ軸９１の外周面には、ナット９２の螺旋溝１５に対応する螺旋溝１４が形成されている。
【００２２】
複数のボール１６は、ナット９２の螺旋溝１５とねじ軸９１の螺旋溝１４との間で所要長さ範囲に介装されている。
【００２３】
保持器１７は、図５に示すように、円筒状に形成されており、３個もしくは２個のボール１６…が装着されるポケット１７ａ…が保持器本体１７ｂの周方向に所定間隔置きに並べて穿設されることで形成されている。この保持器１７は、ナット９２とねじ軸９１との間に非接触状態で介装されている。
【００２４】
次に、本発明の特徴について説明する。
【００２５】
保持器１７を構成する円筒状の保持器本体１７ｂ軸心方向両端縁には、図５に示すように、それぞれ、所定位相において、軸心方向に沿う縁部１８，１９を備えるよう、段部２０，２１を設けている。
【００２６】
そして、ねじ軸９１の外周面およびナット９２の内周面に、ナット９２が軸心方向に移動する際、ストローク端において保持器１７がねじ軸９１や、ナット９２から軸心方向外方へ飛び出さないように規制するためのストッパ１０〜１３を設けている。
【００２７】
詳述すると、ストッパ１０〜１３は、４つ設けられているのであって、ねじ軸９１と、ナット９２とのそれぞれに、かつ、軸心方向での両ストローク端に配設されているものである。
【００２８】
すなわち、ねじ軸９１の螺旋溝１４において、軸心方向での主動側Ｖ溝プーリ３から離れた側のストローク端の軌道溝部Ａの横の路肩部Ｂに、円柱状のピンからなるストッパ１０を設けている。
【００２９】
また、ねじ軸９１の螺旋溝１４において、軸心方向での主動側Ｖ溝プーリ３寄り側のストローク端の軌道溝部Ａ内に、円柱状のピンからなるストッパ１１を設けている。
【００３０】
また、ナット９２の螺旋溝１５において、軸心方向で主動側Ｖ溝プーリ３から離れた側のストローク端の軌道溝部Ａ内に、円柱状のピンからなるストッパ１２を設けている。
【００３１】
また、ナット９２の螺旋溝１５において、軸心方向での主動側Ｖ溝プーリ３寄り側のストローク端の軌道溝部Ａの横の路肩部Ｂに、円柱状のピンからなるストッパ１３を設けている。
【００３２】
したがって、軸心方向で同じ側のストローク端に設けられるストッパは、外側部材と内側部材とにおいて、一方の部材では軌道溝部Ａ内に設けられ、他方の部材では、軌道溝部Ａの横の路肩部Ｂに設けられることになる。
【００３３】
各ストッパ１０〜１３は、ピンをそれぞれの取付箇所に径方向に貫通形成された孔に対して圧入するように打ち込むことで嵌合固定されており、ねじ軸９１とナット９２との間の環状空間内に突出させ、その突出箇所で保持器本体１７ｂに対して当接するようにしている。
【００３４】
したがって、ねじ軸９１またはナット９２の軸心方向で相対移動するそれぞれのストローク端において、保持器本体１７ｂがこれら４つのストッパ１０〜１３によって前記段部２０，２１において当接するから、保持器１７は、ねじ軸９１に対してもナット９２に対しても、軸心方向でどちら側にも飛び出さないように規制される。
【００３５】
詳述すると、ボールねじ装置９が軸心方向で短縮した状態を、図１においてボールねじ装置９の上半部で示しているが、この短縮した状態となったときのねじ軸９１に対するナット９２の縮んだ方向での移動限界を設定する規制は、ストッパ１０，１３が保持器本体１７ｂの段部２０，２１それぞれ当接することでなされる（図３，図６参照）。
【００３６】
また、ボールねじ装置９が軸心方向で伸長した状態を、図１においてボールねじ装置９の下半部で示しているが、この伸長した状態となったときのねじ軸９１に対するナット９２の伸び方向での移動限界を設定する規制はストッパ１１，１２が保持器本体１７ｂの段部２０，２１それぞれに当接することでなされる（図４，図７参照）。
【００３７】
そして、軸心方向で同じ側のストローク端に設けられるストッパ同士は、ねじ軸９１とナット９２とが相対回転して、そのストッパ同士が軸心周りで同じ角度位置にあるときでも、それぞれのストッパが設けられている位置が、軌道溝部Ａ内と、軌道溝部Ａの横に位置する路肩部Ｂとであるから、軸心方向で互いに位置ずれしている。
【００３８】
よって、図８に示すように、例えばストッパ１０とストッパ１２との場合、ナット９２におけるストッパ１２は軌道溝Ａ内に設けられているのであって、このストッパ１２と同じストローク端側のねじ軸９１におけるストッパ１０は、起動溝部Ａの横の路肩部Ｂに位置して設けられているから、ナット９２が回転しながら軸心方向にも移動していく際、そのストッパ１２の移動軌跡は図６に一点鎖線で示すように、軌道溝部Ａの横の路肩部Ｂを通過するものではなく、軌道溝部Ａ内のみ通過するから、軌道溝部Ａの横の路肩部Ｂに位置するストッパ１０と干渉することはない。
【００３９】
同じく図示しないが反対側のストローク端に位置するストッパ１１，１３についても、ストッパ１１はねじ軸９１の軌道溝部Ａ内に位置し、ストッパ１３はナット９２の軌道溝部Ａの横の路肩部Ｂに位置して設けているから、互いに干渉することはない。
【００４０】
したがって、ボールねじ装置９が伸びた状態のときや、縮んだ状態のときに同じストローク端側のストッパ同士が当接したりするなど、干渉することはない。
【００４１】
なお、図８は、ナット９２およびストッパ１２については縦断面を示し、ねじ軸９１についてはナット９２等がない状態の側面を示しているとともに、ボールや保持器について省略している。
【００４２】
なお、この実施の形態においては、内側部材としてのねじ軸９１に対して外側部材としてのナット９２が軸心方向に移動可能となっているものを示したが、固定状態の外側部材に対して内側部材が軸心方向に移動可能にしたもの、また、内側部材も外側部材も軸心方向に移動可能に構成したものも、本発明に含まれる。
【００４３】
次に、該実施形態のボールねじ装置９を送り装置として備えるベルト式無段変速装置について説明する。図２に示される無段変速装置は、径方向に互いに平行に配置された入力軸１と、出力軸２とを備え、入力軸１は不図示のエンジン出力に応じた回転数で回転され、出力軸２は不図示の車輪に動力を伝達するものであって、乾式の無段変速装置である。
【００４４】
入力軸１には、主動側Ｖ溝プーリ３が、出力軸２には、従動側Ｖ溝プーリ４がそれぞれ連結されており、これら両プーリ３，４間には、ベルト５が巻き掛けられている。
【００４５】
そして、操作ユニット６を駆動して各プーリ３，４の幅を変更してベルト５の巻き掛け径を調節することにより、エンジン出力を無段階に変速して出力軸２に伝達する構成になっている。
【００４６】
主動側Ｖ溝プーリ３は、入力軸１に固定された固定プーリ部３１と、入力軸１に同軸状に配設されてスプライン嵌合された可動プーリ部３２とを有し、両プーリ部３１，３２は互いの対向面が円錐面となっていて両対向面間でＶ溝３３が構成されている。
【００４７】
従動側Ｖ溝プーリ４は、出力軸２に固定された固定プーリ部４１と、出力軸２に同軸状に配設されてスプライン嵌合された可動プーリ部４２とを有する。両プーリ部４１，４２は互いの対向面が円錐面になっていて、両対向面間でＶ溝４３が構成されている。可動プーリ部４２は、図示しないバネ部材で固定プーリ部４１に向けて常時付勢されている。
【００４８】
操作ユニット６は、主動側Ｖ溝プーリ３の可動プーリ部３２を軸心方向にスライドさせることによりプーリ３，４に対するベルト５の巻き掛け径を可変させて無段変速操作を行うものであり、ＤＣモータ７と、変速用アクチュエータ歯車列８と、ボールねじ装置９とを含む。
【００４９】
変速用アクチュエータ歯車列８は、モータ７側に設けられる第１歯車８１と、主動側Ｖ溝プーリ３側に設けられる第２歯車８２と、第１歯車８１と第２歯車８２とに噛合する第３歯車８３とを備えている。第２歯車８２は、第３歯車８３に噛合する大径歯車部８４と、この大径歯車部８４から軸心方向に離れた位置に設けられる軸心方向に長い小径歯車部８５とを一体に有している。
【００５０】
ボールねじ装置９は、変速用アクチュエータ歯車列８の第２歯車８２から与えられる回転動力を軸心方向推進力に変換するものである。
【００５１】
ボールねじ装置９のねじ軸９１は、大径部９１ａと小径部９１ｂとを有し、図１および図２に示すように、その大径部９１ａが入力軸１とハウジング１０との間に転がり軸受２２を介して取り付けられることで、主動側Ｖ溝プーリ３と同軸状に固定配設される。
【００５２】
そして、小径部９１ｂは軸心方向に延長されて、その外周面に前記螺旋溝１４が螺旋軌道溝として形成されている。
【００５３】
ナット９２は、主動側Ｖ溝プーリ３における可動プーリ部３２の胴部の外周面に転がり軸受を介して取り付けられており、ナット９２の外周部の軸心方向端部に歯車部９５が一体に形成されている。
【００５４】
また、ナット９２の側面は、前記可動プーリ部３２の側面に当接されており、前記転がり軸受２３によってナット９２と可動プーリ部３２とはともに同一の軸心方向に移動可能に構成されている。
【００５５】
上記構成において、図示しないエンジンの駆動力が入力軸１に伝達されて入力軸１および主動側Ｖ溝プーリ３が軸心周りに回転し、この回転駆動力がベルト５を介して従動側Ｖ溝プーリ４に伝達され、従動側Ｖ溝プーリ４および出力軸２が軸心周りに回転して車輪が回転し、車両が走行する。
【００５６】
この無段変速装置Ｔにおいて、無段変速操作は、必要に応じて主動側Ｖ溝プーリ３の固定プーリ部３１に対する可動プーリ部３２の離間幅を調整してベルト５の巻き掛け径を変更することにより行う。
【００５７】
ここで、この無段変速の際の動作を説明する。ＤＣモータ７を駆動すると、その回転動力が変速用アクチュエータ歯車列８に伝達されてこれが軸心周りに回転し、その回転動力がボールねじ装置９のナット９２に伝達されてこれが軸心周りで回転する。
【００５８】
そして、ボールねじ装置９において、ナット９２が軸心周りに所定向きに回転すると、ナット９２がねじ軸９１に対して一定向きに移動して全体として伸張し、これに伴って可動プーリ部３２が固定プーリ部３１に接近するよう軸心方向に移動し、ベルト５が可動プーリ部３２および固定プーリ部３１の斜面に沿ってせり上がってベルト５の巻き掛け径が大きくなり、出力軸２の回転数を増加させる。
【００５９】
反対に、ナット９２が軸心周りの前記所定向きとは逆向きに回転すると、ナット９２がねじ軸９１に対して移動してボールねじ装置９全体が縮み、これに伴って可動プーリ部３２が固定プーリ部３１から離れるよう軸心方向に沿って移動し、ベルト５が可動プーリ部３２および固定プーリ部３１の斜面に沿って下がり、ベルトの巻き掛け径が小さくなり出力軸２の回転数が減少する。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、ボールを保持器と共に内側部材と外側部材との間に組み込んだ後においては、保持器の飛び出しを規制するストッパが両部材のストロークの両端側にそれぞれに対して設けられているので、一方端側のみが規制されていた従来のように、規制のない側に保持器が移動して保持器が両部材から飛び出して玉がばらけてしまうという不具合を解消できることになる。
【００６１】
また、ボールねじ装置の軸心方向どちら側からも保持器が飛び出さないものとなっていることで、組付け等においてボールねじ装置の取り扱っている際にも保持器の飛び出しはないから、その飛び出しがないよう注意して取り扱わなくても良い分、作業性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るボールねじ装置を示す断面図であって、この断面図の上半部はボールねじ装置の短縮した状態を示し、下半部は伸長した状態を示す
【図２】本発明の実施形態に係るボールねじ装置を備える車両の無段変速装置を示す展開断面図
【図３】本発明の実施形態に係るボールねじ装置の短縮した状態での要部を示す断面図
【図４】本発明の実施の形態に係るボールねじ装置の伸長した状態での要部を示す断面図
【図５】本発明の実施形態に係るボールねじ装置の保持器およびボールを示す斜視図
【図６】本発明の実施の形態に係る短縮状態のボールねじ装置のストッパ、保持器などの位置関係を示す平面図
【図７】本発明の実施の形態に係る伸長状態のボールねじ装置のストッパ、保持器などの位置関係を示す平面図
【図８】一組のストッパ同士が軸心方向で位置ずれしていて干渉しないことの説明図
【符号の説明】
９ ボールねじ装置
１６ ボール
１４，１５ 螺旋溝
１７ 保持器
１７ａ ポケット
９１ 固定環（内側部材）
９２ 可動環（外側部材）
Ａ 螺旋軌道部
Ｂ 路肩部
【発明の属する技術分野】
本発明は、非循環型のボールねじ装置に関する。このボールねじ装置は、例えばベルト式無段変速装置においてプーリを軸心方向に変位させる送り装置などに利用される。
【０００２】
【従来の技術】
この種のボールねじ装置は、内側部材としてのねじ部材と、外側部材としてのナット部材と、これらねじ部材、ナット部材のそれぞれの螺旋軌道溝間に介装される複数のボールと、このボール群がばらけないよう保持する円環状の保持器とを備える。
【０００３】
そして、従来においては、ナット部材をねじ部材に対して軸心方向で移動させたときに、保持器が両部材間から飛び出して脱落することを防止するために、保持器の移動を規制するためのストッパを、その一方のストローク端側にのみ、両部材それぞれの軌道溝内に配置していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来構造では、ストッパは軸心方向で一方のストローク端側にのみ設けられていたので、軸心方向で他方のストローク端側において、保持器が飛び出さないようにする規制がなかった。
【０００５】
そのため、長期使用に伴って保持器の軸心方向でのずれが累積していくと、そのストッパの設けられていない他方側箇所から保持器が飛び出してボールも溝から外れてしまうおそれがあった。
【０００６】
また、従来のボールねじ装置では、例えば無段変速装置等へボールねじ装置を組付ける際、ねじ軸に対してナット部材をストッパ規制のない側に誤って移動させたりすると、ナット部材がねじ軸から抜けて、ボールが保持器から散逸するおそれがある。このため、従来のボールねじ装置は、注意深く取り扱わなければならないものとなっていた。
【０００７】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであって、軸心方向のどちら向きにおいても保持器の抜け止めを行えるとともに、取り扱い易いボールねじ装置を提供することを解決しようとする課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るボールねじ装置は、請求項１に示すように、外周に螺旋軌道溝を形成した内側部材と、内周に螺旋軌道溝を形成した外側部材と、前記２つの螺旋軌道溝間に介装される複数のボールと、前記複数のボールを保持するポケットが形成された円筒状の保持器とを備え、前記内側部材と前記外側部材とのそれぞれに対して前記保持器の軸心方向移動範囲を規制する２つ一組のストッパが設けられており、前記内側部材と前記外側部材にそれぞれ設ける２つ一組のストッパのうち、前記内側部材の一端側における前記ストッパを軌道溝内に設け、このストッパと組になる前記外側部材の一端側における前記ストッパを軌道溝の横の路肩部に設けるとともに、前記内側部材の他端側における前記ストッパを軌道溝の横の路肩部に設け、このストッパと組になる前記外側部材の他端側における前記ストッパを軌道溝内に設けていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項１に係る構成によれば、内側部材と外側部材とのそれぞれに対して保持器の軸心方向移動範囲を規制するとともに、両部材の軸心方向での伸縮変位範囲を規制する２つ一組のストッパが設けられているから、ボールを保持器と共に内側部材と外側部材との間に組み込んだ後においては、保持器の飛び出しを規制する２つ一組のストッパが両部材の軸心方向での両ストローク端側にそれぞれ設けられているので、一方端側のみが規制されていた従来のように、規制のない側に保持器が移動して保持器が両部材から飛び出して玉がばらけてしまうという不具合を解消できることになる。
【００１１】
また、本発明に係る構成によれば、２つ一組のストッパのうち同じ組に属するものが配置されている軸心方向で同じ側のストローク端において、内側部材と外側部材とが相対的に軸心周りで回転しながら軸心方向に相対移動する際に、内側部材側の保持器に対するストッパの移動軌跡が、外側部材側の保持器に対するストッパの移動軌跡とは、それぞれのストッパが軌道溝内と軌道溝部の路肩部とに別々に位置することで軸心方向で位置ずれ状態となっていて干渉するものでないから、そのストッパ同士が当接することはない。
【００１２】
すなわち、外側部材と内側部材との両部材の同じ側のストローク端における軌道溝内に、保持器用の１組のストッパがそれぞれ位置する従来構造の場合、両部材の相対的な回転があると、それぞれのストッパが周方向で接当することになり、それにより、両部材の軸心方向での相対的な移動範囲が小さく規制されてしまうという課題がある。
【００１３】
したがって、軸心方向での移動可能範囲内においてストッパ同士が当接するものとなっていた従来と比較して、本発明の請求項２に係る構成によれば、その当接がなくなることによって、外側部材と内側部材との相対的な移動ストロークを大きく設定することが可能となり、よって、ボールねじ装置を使用する上での汎用性を高めることができる。
【００１４】
さらに、本発明に係る構成によれば、内側部材と外側部材との同じ側のストローク端では、それぞれに設けられるストッパ同士は両部材の回転方向における位相が同じときでも軸心方向で横に互いにずれるものとなっているから、内側部材と外側部材とが互いに回転することがあっても同じ側のストローク端でストッパ同士が干渉しないものとなっている。
【００１５】
本発明の請求項３に係る構成によれば、内側部材と外側部材との同じ側のストローク端では、それぞれに設けられるストッパ同士は両部材の回転方向における位相が同じときでも軸心方向で横に互いにずれるものとなっているから、内側部材と外側部材とが互いに回転することがあっても同じ側のストローク端でストッパ同士が干渉しないものとなっている。
【００１６】
また、同じ部材においてストローク端の一方と他方とでは、それぞれに設けられるストッパが軌道溝部に設けられるものと、軸心方向で軌道溝部間に設けられるものとなっているので、保持器が軸心方向どちら側にも両部材から外方に飛び出さないようになっている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は、ボールねじ装置を示す断面図、図２は、無段変速装置を示す展開断面図、図３は、要部を示す拡大断面図、図４は、要部を示す拡大断面図、図５は、円環状の保持器などを示す斜視図、図６は、短縮状態のボールねじ装置のストッパ、保持器などの位置関係を示す平面図、図７は、伸長状態のボールねじ装置のストッパ、保持器などの位置関係を示す平面図、図８は、一組のストッパ同士が軸心方向で位置ずれしていて干渉しないことを示す説明図である。
【００１８】
図例のボールねじ装置は、外側部材としての円筒形状のナット９２と、内側部材としてのねじ軸９１と、複数のボール１６と、保持器１７とを備えている。
【００１９】
動作としては、ナット９２を軸方向不動にして、ねじ軸９１を軸方向変位可能にする場合、ねじ軸９１を非回転としてナット９２を回転させれば、ねじ軸９１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９２を軸方向変位可能にして、ねじ軸９１を軸方向不動にする場合、ねじ軸９１を非回転にしてナット９２を回転させれば、ナット９２が回転しながら軸方向に移動させられる一方、ナット９２を非回転にしてねじ軸９１を回転させれば、ナット９２が軸方向に移動することになる。
【００２０】
ナット９２の内周面には、螺旋溝１５が形成されている。
【００２１】
ねじ軸９１の外周面には、ナット９２の螺旋溝１５に対応する螺旋溝１４が形成されている。
【００２２】
複数のボール１６は、ナット９２の螺旋溝１５とねじ軸９１の螺旋溝１４との間で所要長さ範囲に介装されている。
【００２３】
保持器１７は、図５に示すように、円筒状に形成されており、３個もしくは２個のボール１６…が装着されるポケット１７ａ…が保持器本体１７ｂの周方向に所定間隔置きに並べて穿設されることで形成されている。この保持器１７は、ナット９２とねじ軸９１との間に非接触状態で介装されている。
【００２４】
次に、本発明の特徴について説明する。
【００２５】
保持器１７を構成する円筒状の保持器本体１７ｂ軸心方向両端縁には、図５に示すように、それぞれ、所定位相において、軸心方向に沿う縁部１８，１９を備えるよう、段部２０，２１を設けている。
【００２６】
そして、ねじ軸９１の外周面およびナット９２の内周面に、ナット９２が軸心方向に移動する際、ストローク端において保持器１７がねじ軸９１や、ナット９２から軸心方向外方へ飛び出さないように規制するためのストッパ１０〜１３を設けている。
【００２７】
詳述すると、ストッパ１０〜１３は、４つ設けられているのであって、ねじ軸９１と、ナット９２とのそれぞれに、かつ、軸心方向での両ストローク端に配設されているものである。
【００２８】
すなわち、ねじ軸９１の螺旋溝１４において、軸心方向での主動側Ｖ溝プーリ３から離れた側のストローク端の軌道溝部Ａの横の路肩部Ｂに、円柱状のピンからなるストッパ１０を設けている。
【００２９】
また、ねじ軸９１の螺旋溝１４において、軸心方向での主動側Ｖ溝プーリ３寄り側のストローク端の軌道溝部Ａ内に、円柱状のピンからなるストッパ１１を設けている。
【００３０】
また、ナット９２の螺旋溝１５において、軸心方向で主動側Ｖ溝プーリ３から離れた側のストローク端の軌道溝部Ａ内に、円柱状のピンからなるストッパ１２を設けている。
【００３１】
また、ナット９２の螺旋溝１５において、軸心方向での主動側Ｖ溝プーリ３寄り側のストローク端の軌道溝部Ａの横の路肩部Ｂに、円柱状のピンからなるストッパ１３を設けている。
【００３２】
したがって、軸心方向で同じ側のストローク端に設けられるストッパは、外側部材と内側部材とにおいて、一方の部材では軌道溝部Ａ内に設けられ、他方の部材では、軌道溝部Ａの横の路肩部Ｂに設けられることになる。
【００３３】
各ストッパ１０〜１３は、ピンをそれぞれの取付箇所に径方向に貫通形成された孔に対して圧入するように打ち込むことで嵌合固定されており、ねじ軸９１とナット９２との間の環状空間内に突出させ、その突出箇所で保持器本体１７ｂに対して当接するようにしている。
【００３４】
したがって、ねじ軸９１またはナット９２の軸心方向で相対移動するそれぞれのストローク端において、保持器本体１７ｂがこれら４つのストッパ１０〜１３によって前記段部２０，２１において当接するから、保持器１７は、ねじ軸９１に対してもナット９２に対しても、軸心方向でどちら側にも飛び出さないように規制される。
【００３５】
詳述すると、ボールねじ装置９が軸心方向で短縮した状態を、図１においてボールねじ装置９の上半部で示しているが、この短縮した状態となったときのねじ軸９１に対するナット９２の縮んだ方向での移動限界を設定する規制は、ストッパ１０，１３が保持器本体１７ｂの段部２０，２１それぞれ当接することでなされる（図３，図６参照）。
【００３６】
また、ボールねじ装置９が軸心方向で伸長した状態を、図１においてボールねじ装置９の下半部で示しているが、この伸長した状態となったときのねじ軸９１に対するナット９２の伸び方向での移動限界を設定する規制はストッパ１１，１２が保持器本体１７ｂの段部２０，２１それぞれに当接することでなされる（図４，図７参照）。
【００３７】
そして、軸心方向で同じ側のストローク端に設けられるストッパ同士は、ねじ軸９１とナット９２とが相対回転して、そのストッパ同士が軸心周りで同じ角度位置にあるときでも、それぞれのストッパが設けられている位置が、軌道溝部Ａ内と、軌道溝部Ａの横に位置する路肩部Ｂとであるから、軸心方向で互いに位置ずれしている。
【００３８】
よって、図８に示すように、例えばストッパ１０とストッパ１２との場合、ナット９２におけるストッパ１２は軌道溝Ａ内に設けられているのであって、このストッパ１２と同じストローク端側のねじ軸９１におけるストッパ１０は、起動溝部Ａの横の路肩部Ｂに位置して設けられているから、ナット９２が回転しながら軸心方向にも移動していく際、そのストッパ１２の移動軌跡は図６に一点鎖線で示すように、軌道溝部Ａの横の路肩部Ｂを通過するものではなく、軌道溝部Ａ内のみ通過するから、軌道溝部Ａの横の路肩部Ｂに位置するストッパ１０と干渉することはない。
【００３９】
同じく図示しないが反対側のストローク端に位置するストッパ１１，１３についても、ストッパ１１はねじ軸９１の軌道溝部Ａ内に位置し、ストッパ１３はナット９２の軌道溝部Ａの横の路肩部Ｂに位置して設けているから、互いに干渉することはない。
【００４０】
したがって、ボールねじ装置９が伸びた状態のときや、縮んだ状態のときに同じストローク端側のストッパ同士が当接したりするなど、干渉することはない。
【００４１】
なお、図８は、ナット９２およびストッパ１２については縦断面を示し、ねじ軸９１についてはナット９２等がない状態の側面を示しているとともに、ボールや保持器について省略している。
【００４２】
なお、この実施の形態においては、内側部材としてのねじ軸９１に対して外側部材としてのナット９２が軸心方向に移動可能となっているものを示したが、固定状態の外側部材に対して内側部材が軸心方向に移動可能にしたもの、また、内側部材も外側部材も軸心方向に移動可能に構成したものも、本発明に含まれる。
【００４３】
次に、該実施形態のボールねじ装置９を送り装置として備えるベルト式無段変速装置について説明する。図２に示される無段変速装置は、径方向に互いに平行に配置された入力軸１と、出力軸２とを備え、入力軸１は不図示のエンジン出力に応じた回転数で回転され、出力軸２は不図示の車輪に動力を伝達するものであって、乾式の無段変速装置である。
【００４４】
入力軸１には、主動側Ｖ溝プーリ３が、出力軸２には、従動側Ｖ溝プーリ４がそれぞれ連結されており、これら両プーリ３，４間には、ベルト５が巻き掛けられている。
【００４５】
そして、操作ユニット６を駆動して各プーリ３，４の幅を変更してベルト５の巻き掛け径を調節することにより、エンジン出力を無段階に変速して出力軸２に伝達する構成になっている。
【００４６】
主動側Ｖ溝プーリ３は、入力軸１に固定された固定プーリ部３１と、入力軸１に同軸状に配設されてスプライン嵌合された可動プーリ部３２とを有し、両プーリ部３１，３２は互いの対向面が円錐面となっていて両対向面間でＶ溝３３が構成されている。
【００４７】
従動側Ｖ溝プーリ４は、出力軸２に固定された固定プーリ部４１と、出力軸２に同軸状に配設されてスプライン嵌合された可動プーリ部４２とを有する。両プーリ部４１，４２は互いの対向面が円錐面になっていて、両対向面間でＶ溝４３が構成されている。可動プーリ部４２は、図示しないバネ部材で固定プーリ部４１に向けて常時付勢されている。
【００４８】
操作ユニット６は、主動側Ｖ溝プーリ３の可動プーリ部３２を軸心方向にスライドさせることによりプーリ３，４に対するベルト５の巻き掛け径を可変させて無段変速操作を行うものであり、ＤＣモータ７と、変速用アクチュエータ歯車列８と、ボールねじ装置９とを含む。
【００４９】
変速用アクチュエータ歯車列８は、モータ７側に設けられる第１歯車８１と、主動側Ｖ溝プーリ３側に設けられる第２歯車８２と、第１歯車８１と第２歯車８２とに噛合する第３歯車８３とを備えている。第２歯車８２は、第３歯車８３に噛合する大径歯車部８４と、この大径歯車部８４から軸心方向に離れた位置に設けられる軸心方向に長い小径歯車部８５とを一体に有している。
【００５０】
ボールねじ装置９は、変速用アクチュエータ歯車列８の第２歯車８２から与えられる回転動力を軸心方向推進力に変換するものである。
【００５１】
ボールねじ装置９のねじ軸９１は、大径部９１ａと小径部９１ｂとを有し、図１および図２に示すように、その大径部９１ａが入力軸１とハウジング１０との間に転がり軸受２２を介して取り付けられることで、主動側Ｖ溝プーリ３と同軸状に固定配設される。
【００５２】
そして、小径部９１ｂは軸心方向に延長されて、その外周面に前記螺旋溝１４が螺旋軌道溝として形成されている。
【００５３】
ナット９２は、主動側Ｖ溝プーリ３における可動プーリ部３２の胴部の外周面に転がり軸受を介して取り付けられており、ナット９２の外周部の軸心方向端部に歯車部９５が一体に形成されている。
【００５４】
また、ナット９２の側面は、前記可動プーリ部３２の側面に当接されており、前記転がり軸受２３によってナット９２と可動プーリ部３２とはともに同一の軸心方向に移動可能に構成されている。
【００５５】
上記構成において、図示しないエンジンの駆動力が入力軸１に伝達されて入力軸１および主動側Ｖ溝プーリ３が軸心周りに回転し、この回転駆動力がベルト５を介して従動側Ｖ溝プーリ４に伝達され、従動側Ｖ溝プーリ４および出力軸２が軸心周りに回転して車輪が回転し、車両が走行する。
【００５６】
この無段変速装置Ｔにおいて、無段変速操作は、必要に応じて主動側Ｖ溝プーリ３の固定プーリ部３１に対する可動プーリ部３２の離間幅を調整してベルト５の巻き掛け径を変更することにより行う。
【００５７】
ここで、この無段変速の際の動作を説明する。ＤＣモータ７を駆動すると、その回転動力が変速用アクチュエータ歯車列８に伝達されてこれが軸心周りに回転し、その回転動力がボールねじ装置９のナット９２に伝達されてこれが軸心周りで回転する。
【００５８】
そして、ボールねじ装置９において、ナット９２が軸心周りに所定向きに回転すると、ナット９２がねじ軸９１に対して一定向きに移動して全体として伸張し、これに伴って可動プーリ部３２が固定プーリ部３１に接近するよう軸心方向に移動し、ベルト５が可動プーリ部３２および固定プーリ部３１の斜面に沿ってせり上がってベルト５の巻き掛け径が大きくなり、出力軸２の回転数を増加させる。
【００５９】
反対に、ナット９２が軸心周りの前記所定向きとは逆向きに回転すると、ナット９２がねじ軸９１に対して移動してボールねじ装置９全体が縮み、これに伴って可動プーリ部３２が固定プーリ部３１から離れるよう軸心方向に沿って移動し、ベルト５が可動プーリ部３２および固定プーリ部３１の斜面に沿って下がり、ベルトの巻き掛け径が小さくなり出力軸２の回転数が減少する。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、ボールを保持器と共に内側部材と外側部材との間に組み込んだ後においては、保持器の飛び出しを規制するストッパが両部材のストロークの両端側にそれぞれに対して設けられているので、一方端側のみが規制されていた従来のように、規制のない側に保持器が移動して保持器が両部材から飛び出して玉がばらけてしまうという不具合を解消できることになる。
【００６１】
また、ボールねじ装置の軸心方向どちら側からも保持器が飛び出さないものとなっていることで、組付け等においてボールねじ装置の取り扱っている際にも保持器の飛び出しはないから、その飛び出しがないよう注意して取り扱わなくても良い分、作業性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るボールねじ装置を示す断面図であって、この断面図の上半部はボールねじ装置の短縮した状態を示し、下半部は伸長した状態を示す
【図２】本発明の実施形態に係るボールねじ装置を備える車両の無段変速装置を示す展開断面図
【図３】本発明の実施形態に係るボールねじ装置の短縮した状態での要部を示す断面図
【図４】本発明の実施の形態に係るボールねじ装置の伸長した状態での要部を示す断面図
【図５】本発明の実施形態に係るボールねじ装置の保持器およびボールを示す斜視図
【図６】本発明の実施の形態に係る短縮状態のボールねじ装置のストッパ、保持器などの位置関係を示す平面図
【図７】本発明の実施の形態に係る伸長状態のボールねじ装置のストッパ、保持器などの位置関係を示す平面図
【図８】一組のストッパ同士が軸心方向で位置ずれしていて干渉しないことの説明図
【符号の説明】
９ ボールねじ装置
１６ ボール
１４，１５ 螺旋溝
１７ 保持器
１７ａ ポケット
９１ 固定環（内側部材）
９２ 可動環（外側部材）
Ａ 螺旋軌道部
Ｂ 路肩部
Claims (1)
- 外周に螺旋軌道溝を形成した内側部材と、内周に螺旋軌道溝を形成した外側部材と、前記２つの螺旋軌道溝間に介装される複数のボールと、前記複数のボールを保持するポケットが形成された円筒状の保持器とを備え、前記内側部材と前記外側部材とのそれぞれに対して前記保持器の軸心方向移動範囲を規制する２つ一組のストッパが設けられており、
前記内側部材と前記外側部材にそれぞれ設ける２つ一組のストッパのうち、前記内側部材の一端側における前記ストッパを軌道溝内に設け、このストッパと組になる前記外側部材の一端側における前記ストッパを軌道溝の横の路肩部に設けるとともに、前記内側部材の他端側における前記ストッパを軌道溝の横の路肩部に設け、このストッパと組になる前記外側部材の他端側における前記ストッパを軌道溝内に設けている、ことを特徴とするボールねじ装置。
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