JPH06249309A - 無段変速機 - Google Patents

無段変速機

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JPH06249309A
JPH06249309A JP6097693A JP6097693A JPH06249309A JP H06249309 A JPH06249309 A JP H06249309A JP 6097693 A JP6097693 A JP 6097693A JP 6097693 A JP6097693 A JP 6097693A JP H06249309 A JPH06249309 A JP H06249309A
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screw
motor
tan
screws
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Yukitoshi Ogawa
幸利 小川
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 変速用のスライダーが自然に滑り出さず、か
つモーターによりスムーズに回転する無段変速機の提供
を目的とする。 【構成】 可動シーブ2を移動させるためのスライダー
13と、該スライダー13をギヤ11,12を介し回転
駆動するモーター10と、スライダー13の雌ネジ13
aが螺合する雄ネジ14aを有するスライダー支持部1
4とを備え、前記ネジ13a,14aのネジリードL、
ネジ有効半径R、当接面の摩擦係数μ、前記モーター1
0の最大トルクTm、前記ギヤ11,12,13間のギ
ヤ比i、前記ネジ13a,14aに掛かるスラスト荷重
Wを、L/2πR<μ<tan {tan-1(Tm・i/W・
R)−tan -1(L/2πR)}の範囲内に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、無段変速機の改良に
関するものである。
【0002】
【従来の技術及びその課題】従来、無段変速機は図1に
概略図で示すように構成されており、図1において、1
は略円錐台状に形成された入力固定シーブを示し、これ
は入力軸1aと一体に形成されている。又、2は前記入
力固定シーブ1と相対して設けられた入力可動シーブで
あり、入力軸1aの外周にスプライン嵌合されて軸方向
へ移動可能に構成されている。そして、この入力固定シ
ーブ1と入力可動シーブ2により入力シーブ24を構成
している。入力可動シーブ2の左端部はベアリング15
の外輪と嵌合されており、一体となって回転するように
なっている。一方、ベアリング15の内輪は円盤状に形
成されたスライダー13と嵌合されており、これと一体
となって回転するようになっている。
【0003】スライダー13の内周面には雌ネジ13a
が形成されており、これは円筒状に形成されたスライダ
ー支持部14の外周面に形成されている雄ネジ14aと
噛み合わされている。スライダー支持部14の端部は図
示しないハウジングに固定されている。そして、スライ
ダー支持部14の内部にはベアリング16,16が内装
されており、前記入力軸1aはこのベアリング16,1
6によって回転可能に支持されている。スライダー13
の外周にはギヤが形成されており、これは回転可能に軸
支された動力伝達ギヤ12の小ギヤ12aと噛み合わさ
れている。一方、動力伝達ギヤ12の大ギヤ12bはモ
ーター10の駆動ギヤ11と噛み合わされている。そし
て、この駆動ギヤ11はモーター10によって駆動され
るようになっている。
【0004】又、3は前記入力プーリー24の下方に設
けられた出力固定シーブで、これは出力軸3aと一体に
形成されている。4は出力可動シーブで、前記出力軸3
aの外周にスプライン嵌合され、軸方向への移動が可能
となっている。
【0005】一方、前記出力軸3aの所定位置には鍔状
のスプリング受3bが一体形成されており、このスプリ
ング受3bと前記可動シーブ4の左端面との間にはリタ
ーンスプリング17が介装されている。このため、出力
可動シーブ4にはリターンスプリング17によってシー
ブ間距離を縮める方向の力が常に加えられている。尚、
出力固定シーブ3と出力可動シーブ4とによって出力プ
ーリー25を構成している。そして、この出力プーリー
25と前記入力プーリー24との間にはVベルト5が巻
装されている。
【0006】図中18,19は回転数を検出するための
センサである。図中20はアクセル開度を検出するアク
セル開度センサである。図中21は制御装置で、前記セ
ンサ18,19及び20からの信号が入力されており、
出力側にはモータードライバー22が接続されている。
図中23はバッテリーである。
【0007】このような無段変速機では、モーター10
が回転されると前記スライダー13がスライダー支持部
14上を移動し、このスライダー13の移動に伴って入
力可動シーブ2が入力固定シーブ1に対し離接する方向
に移動して変速が行われるものとなっている。
【0008】このような従来構造において、前記スライ
ダー13と前記スライダー支持部14の各螺合するネジ
部13a,14aを潤滑するためにグリースが使用され
ており、両ネジ13a,14a間の摩擦係数を少なくす
るように構成されているが、両ネジ13a,14a間の
摩擦係数等が低い場合において、ネジ13a,14a面
に掛かるスラスト荷重が大であると、このスラスト荷重
によりスライダー支持部14に対しスライダー13が自
然に滑り出して移動を開始し、これにより無段変速機の
変速比が変化してしまうことがあり、無段変速機が自動
車に搭載されているような場合に一定の変速比で自動車
を走行させるためには、スライダー13の滑りを防ぐた
めにモーター10を常に回転させなければならず、モー
ター10に負荷がかかってしまうという問題点が発生す
る。また逆に、ネジ部13a,14a間の摩擦係数等が
大である場合等においては、モーター10からのトルク
によりスライダー13が良好に回転せず、スライダー1
3の移動が不可能となって変速ができなくなるという問
題点が発生する。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の問題
点に鑑み案出したものであって、スライダーが自然に滑
り出すことがなく、かつモーターの最大トルク内で良好
にスライダーが回転し、スムーズな変速を行い得る無段
変速機を提供せんことを目的とし、その要旨は、回転軸
に固定された固定シーブに対し離接する方向に回転軸上
を摺動移動し得る可動シーブを有し、該可動シーブを移
動させるための内周に雌ネジを有するスライダーと、該
スライダーをギヤを介し回転駆動するモーターと、前記
スライダーの雌ネジが螺合する雄ネジを外周に有し回転
軸と同軸状に配設されたスライダー支持部とを備えた無
段変速機において、前記雄雌ネジのネジリードL、ネジ
の有効半径R、ネジの当接面の摩擦係数μ、前記モータ
ーの最大トルクTm、前記ギヤ間のギヤ比i及び前記ネ
ジに掛かるスラスト荷重Wを、L/2πR<μ<tan
{tan -1(Tm・i/W・R)−tan -1(L/2π
R)}の範囲内に設定したことである。
【0010】
【作用】スライダー及びスライダー支持部のネジリード
及びネジ有効半径、及びネジ間の摩擦係数、及び駆動用
モーターの最大トルク、及びモーターからスライダーに
至る間のギヤ比、及びスライダーとスライダー支持部の
ネジに掛かるスラスト荷重を計算式に基づく所定の範囲
内になるように設定したため、自然にスライダーが滑り
出すことがなく、かつモーターの最大トルク内でスライ
ダーがスムーズに回転できるような無段変速機を得るこ
とができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。本例の無段変速機は前記図1に示したような構造
のスライダー13とスライダー支持部14を有し、スラ
イダー支持部14の雄ネジ14aにスライダー13の雌
ネジ13aが螺合された状態でモーター10が駆動され
ることにより、駆動ギヤ11から動力伝達ギヤ12を介
しスライダー13にトルクが伝えられて、スライダー1
3がスライダー支持部14上を移動して、入力可動シー
ブ2を入力固定シーブ1に離接する方向に移動させ変速
を行うものである。
【0012】図2に、スライダー支持部14の雄ネジ1
4aとスライダー13の雌ネジ13aの当接面の展開概
略図を示し説明すると、雄ネジ14aと雌ネジ13aと
の当接面ではネジ面に対する垂直方向のスラスト荷重W
が掛かり、この垂直方向のスラスト荷重Wが大の場合、
図2で示すように、雄ネジ14aに対し雌ネジ13aが
滑り落ちようとする力Fが作用することとなり、この滑
り落ちようとする力Fは、雄ネジ14aの有効半径R、
及びネジリードL、及びネジ13a,14a間の摩擦係
数μに影響されるものであり、L/2πRの値が摩擦係
数μよりも小さい値である場合には、雌ネジ13aが雄
ネジ14aから滑り落ちることがないが、逆に摩擦係数
μよりもL/2πRの値の方が大の場合には、雌ネジ1
3aが滑り落ち、自然にスライダー13が滑りを起こ
し、走行中に変速比が変化することが理論的に知られて
いる。
【0013】即ち、スライダー13が滑りを起こさず、
走行中に自然に変速比が変化することのない構造とする
ためには、雌ネジ13aと雄ネジ14a間の摩擦係数μ
よりもL/2πRの値を小さくするように設計すれば良
いこととなる。従って、例えば雄ネジ14aのネジ有効
半径Rを30mmとし、ネジリードLを10mmと設計する
と、L/2πRの値は0.05となるため、例えばネジ
14aと13a間のネジ面摩擦係数μを0.1程度とな
るように設計すれば、スライダー13の自然な滑り出し
を防止することができる。
【0014】又、一方においてスライダー13の滑り出
しが防止できても、モーター10の駆動によりスライダ
ー13が円滑に回転しないようでは、スムーズな変速を
得ることができないものであり、スムーズな変速のため
にはモーター10の最大トルク以内でスライダー13が
良好に回転する必要があり、そのための条件として、前
記ネジ13a,14aのネジ有効半径R、及びネジ面に
係るスラスト荷重Wの他に、モーター最大トルクTm、
及びモーター10からスライダー13に至るギヤ伝達径
路におけるギヤ比iに着目する必要があり、理論的には
tan {tan -1(Tm・i/W・R)−tan -1(L/2π
R)}の値がネジ13a,14a面の摩擦係数μよりも
小さいと、モーター10の最大トルク内でスライダー1
3が回転せず変速できなくなる。
【0015】従って、tan {tan -1(Tm・i/W・
R)−tan -1(L/2πR)}の値が摩擦係数μよりも
大となるように設計する必要があり、例えば、ネジ13
a,14a間に作用するスラスト荷重Wを1000Kgと
した場合、モーター10の最大トルクTmを10Kg・cm
に設定し、ネジ間の摩擦係数μは前記の具体例より0.
1とし、ネジリードLは10mm、ネジ有効半径Rは30
mmとして前記式に入れると、モーター10からスライダ
ー13間、即ち、駆動ギヤ11,動力伝達ギヤ12b,
12a,スライダー13間のギヤ比iは46.2より大
きくすれば良いこととなり、ギヤ比iを46.2より大
として設計すれば、最大トルク10Kg・Cmのモーター1
0により良好にスライダー13を回転させ、スライダー
支持部14に沿って移動させることができる無段変速機
となる。又、この場合、前述の如く、自然にスライダー
13が滑り出すこともない設計値の範囲内となる。又、
逆にギヤ比iを50に設計した場合には、前記式よりモ
ーター最大トルクTmは9.2Kg・Cm以上が必要とな
り、最大トルクTmが9.2Kg・Cmより大きいモーター
10を採用する必要があり、そのようなモーター10を
採用することによりスムーズにスライダー13を回転さ
せて変速させることができる。
【0016】従って、L/2πR<μ<tan {tan
-1(Tm・i/W・R)−tan -1(L/2πR)}の式
を満足する範囲内で、ネジ13a,14aのネジリード
L、及びネジ13a,14aの有効半径R、及び当接面
での摩擦係数μ、及びモーター10の最大トルクTm、
及びモーター10からスライダー13に至る径路のギヤ
比i、及びネジ13a,14aに掛かるスラスト荷重W
を設定すれば良いこととなり、ネジリードL及び有効半
径Rは、雌ネジ13aと雄ネジ14aのネジ形状を設計
変更させて所定の範囲内とすることができ、又、ギヤ比
iは、駆動ギヤ11及び動力伝達ギヤ12のギヤ12
b,12a及びスライダー13の各歯数を変更させるこ
とにより適当なものに設計変更することができる。又、
ネジ面に係るスラスト荷重Wも所定範囲内に変化させる
ことができ、ネジ面間の摩擦係数μはネジ13a,14
aの材料を変更させることにより、又、ネジ間に注入さ
れるグリースを適当なものに変えることにより、その値
を変化させることができ、又、モーターの最大トルクT
mはモーター10の種類を変更させることにより選択す
ることができる。このように、前記L,R,μ,Tm,
i,Wを任意に選択して前記式を満足する範囲内のもの
に設定することにより、スライダー13がスラスト荷重
Wにより自然に滑り出すことがなく、一定の変速比で走
行する場合にモーター10に負担のかからない構造の無
段変速機とすることができ、かつ、モーター10の駆動
によりギヤを介して良好にスライダー13を回転させて
スムーズな変速を行うことができる無段変速機となる。
【0017】
【発明の効果】本発明は、可動シーブを移動させるため
の内周に雌ネジを有するスライダーと、該スライダーを
ギヤを介し回転駆動するモーターと、前記スライダーの
雌ネジが螺合する雄ネジを外周に有し回転軸と同軸状に
配設されたスライダー支持部とを備えた無段変速機にお
いて、前記雄雌ネジのネジリードL、ネジの有効半径
R、ネジの当接面の摩擦係数μ、前記モーターの最大ト
ルクTm、前記ギヤ間のギヤ比i及び前記ネジに掛かる
スラスト荷重Wを、L/2πR<μ<tan {tan -1(T
m・i/W・R)−tan -1(L/2πR)}の範囲内に
設定したことにより、スライダーがスラスト荷重により
自然に滑り出すことがないので、一定の変速比で走行す
る場合にモーターに負担がかかることがなく、又、モー
ターからギヤを介して伝わるトルクでスライダーを良好
に回転させてスムーズな変速を行うことができる効果を
有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】無段変速機の全体概略構成図である。
【図2】スライダーの雌ネジとスライダー支持部の雄ネ
ジの展開説明図である。
【符号の説明】
1 入力固定シーブ 2 入力可動シーブ 5 Vベルト 10 モーター 11 駆動ギヤ 12 動力伝達ギヤ 13 スライダー 13a 雌ネジ 14 スライダー支持部 14a 雄ネジ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転軸1aに固定された固定シーブ1に
    対し離接する方向に回転軸1a上を摺動移動し得る可動
    シーブ2を有し、該可動シーブ2を移動させるための内
    周に雌ネジ13aを有するスライダー13と、該スライ
    ダー13をギヤ11,12を介し回転駆動するモーター
    10と、前記スライダー13の雌ネジ13aが螺合する
    雄ネジ14aを外周に有し回転軸1aと同軸状に配設さ
    れたスライダー支持部14とを備えた無段変速機におい
    て、前記ネジ13a,14aのネジリードL、ネジ13
    a,14aの有効半径R、ネジ13a,14aの当接面
    の摩擦係数μ、前記モーター10の最大トルクTm、前
    記ギヤ11,12,13間のギヤ比i及び前記ネジ13
    a,14aに掛かるスラスト荷重Wを、L/2πR<μ
    <tan {tan -1(Tm・i/W・R)−tan -1(L/2
    πR)}の範囲内に設定したことを特徴とする無段変速
    機。
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