JP2016033380A - 無段変速機用アクチュエータ及び無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータの組み付け及び分解を容易に行い得る構成とするとともに、その耐久性を向上すること。【解決手段】モータ１０の駆動力によって軸方向に駆動される連結部材２４、又はプーリ２の可動シーブ４を駆動するアーム３１の一方側に、連結部材２４又はアーム３１の他方側に臨むように延設された係合軸体２５と、この係合軸体２５からその径方向に突出する係合部２６とを形成するとともに、連結部材２４又はアーム３１の他方側に、係合部２６を係合軸体２５の軸方向に案内する案内溝３２と、この案内溝３２の溝底と連通し、係合軸体２５の軸周り回転方向に延設された係止溝３３とを形成し、係合部２６を案内溝３２の溝底まで挿入した上で、連結部材２４とアーム３１とを軸周りに相対回転して係止溝３３に係合部２６が嵌り込むようにして無段変速機用アクチュエータを構成する。【選択図】図５

Description

この発明は、例えば小型二輪車等の車両に用いられる無段変速機用アクチュエータ及び無段変速機に関する。

無段変速機は、主動側プーリ、従動側プーリ、及び両プーリ間に巻き付けられた伝達ベルトを有し、両プーリをそれぞれ構成する固定シーブと可動シーブとの間の距離を変えることによって主動側プーリ及び従動側プーリに巻き付けられた伝達ベルトの巻き径を連続的に変えることによって、変速比を無段階で調整し得るようにしたものである。

この可動シーブを固定シーブに対して接離させるために、例えば特許文献１に示すように、遠心ローラ式の駆動機構を採用することがある。この駆動機構は、本文献の図３等に示すように、出力軸の回転が上がると、遠心力によって遠心ローラ３が外側に移動し、バネ１０の付勢力に抗して、クラッチ板８をプーリ１ａ（可動シーブ）側に押し付ける。このプーリ１ａの押し付けによって、プーリ１間（可動シーブと固定シーブとの間）の間隔が狭くなり、変速比の変更がなされる。

この遠心ローラ式の駆動機構は、遠心力の作用で移動した遠心ローラによって間接的にプーリを駆動するため、例えば遠心ローラの動きに引っ掛かり等の不具合が生じると、プーリの高い駆動精度を得ることができない。この場合、エンジンの回転数や速度に対応して最適な変速比とすることができず、駆動系における十分な燃費向上効果が得られないという問題がある。そこで、特許文献２、３においては、可動シーブを遠心ローラ式ではなく、モータを駆動源とするアクチュエータによって直接駆動する構成を採用している。

特許文献２に係る無段変速機は、本文献の図１等に記載のように、モータ１０２の回転軸１０２ａを軸周りに回転させることによってナット部材１０７を回転させる。このナット部材１０７を回転させると、このナット部材１０７と噛み合うねじ軸１１１が軸方向に変位する。このねじ軸１１１の変位に伴って、押圧部材１１７も同方向に変位し、フォーク部材３００を所定方向に回動させる。この回動に伴って可動シーブ２０７が押圧されて、可動シーブ２０７が固定シーブ２０３に接近する。

特許文献３に係る無段変速機は、本文献の図４等に記載のように、アクチュエータユニット９０により出力軸９１を駆動させて、その駆動方向にアーム部材１２０を進退させることによって、可動プーリ６２を移動させる。アーム部材１２０は、連結部材１３０を介してアクチュエータユニット９０の出力軸９１に連結される。

特開２００４−２５７４５８号公報 特開２００９−７９７５９号公報 特許第５２４１６４２号公報

特許文献２に係る構成においては、軸方向への駆動にねじ軸１１１を用いており、このねじ軸１１１がねじ軸室１０１ｂ内において、軸線方向への相対移動を許容しつつ、相対回転を阻止するようにするために、回り止めを設けなければならない（本文献の段落００４６参照）。そのため、アクチュエータの構成が煩雑になる問題がある。また、ねじ軸１１１の回転によって駆動させる機構のため、この回転に伴うモーメントが周囲の部材に負荷され、この部材の短寿命化を引き起こすおそれもある。

また、特許文献３に係る構成においては、アクチュエータユニット９０とアーム部材１２０を、組み付け時及び部品交換時の度に着脱しなければならない。この着脱は、アーム部材１２０側に取り付けられたピン１２４に、アクチュエータユニット９０の出力軸９１先端に設けられたフック部１３３を引っ掛けたり、取り外したりことによって行われるが、その際にフック部１３３を横から（本文献の図４の右側から）スライドさせなければならず、この作業を行うためには、ピン１２４とフック部１３３との間にある程度の隙間を設けておく必要がある。このため、アクチュエータユニット９０の小型化に支障を来たすおそれがある。

ピン１２４とフック部１３３を始めから一体化しておく構成も考えられるが、この場合、組み付けの容易性は向上するものの、アクチュエータのメンテナンスにおいて分解する必要が生じた際に、作業に手間取る問題がある。

そこで、この発明は、アクチュエータの組み付け及び分解を容易に行い得る構成とするとともに、その耐久性を向上することを課題とする。

この課題を解決するために、この発明においては、固定シーブとこの固定シーブと対をなす可動シーブとを有するプーリと、前記可動シーブを前記固定シーブに対して軸方向に接離させるアクチュエータと、を備えた無段変速機用アクチュエータにおいて、前記アクチュエータが、モータの駆動力によって回転する回転部材と、前記回転部材の回転によって軸方向に変位する変位部材と、前記変位部材に取り付けられる連結部材と、前記連結部材を軸周りに回転不能としつつ軸方向にガイドするガイド部材と、前記連結部材と前記可動シーブとの間に接続されるアームと、を備え、前記連結部材又は前記アームの一方側は、前記連結部材又は前記アームの他方側に臨むように延設された係合軸体と、この係合軸体からその径方向に突出する係合部と、を有し、前記連結部材又は前記アームの他方側は、前記係合部を前記係合軸体の軸方向に案内する案内溝と、この案内溝の溝底と連通し、前記係合軸体の軸周り回転方向に延設された係止溝と、を有し、前記係合部を前記案内溝の溝底まで挿入した上で、前記連結部材と前記アームとを軸周りに相対回転して前記係止溝に前記係合部が嵌り込むようにしたことを特徴とする無段変速機用アクチュエータを構成した。

このように、ガイド部材で、変位部材を取り付けた連結部材を軸周りに回転不能にガイドすることにより、回り止めのための部材を別途設ける必要がない。このため、アクチュエータの構成を簡便化することができる。しかも、連結部材又はアームの一方側の係止溝に他方側の係合部が嵌り込むことによって、連結部材とアームが確実に係合する。このため、アクチュエータの駆動により、固定シーブに対して可動シーブをスムーズに接離することができる。

連結部材とアームとの係合は、両者を軸周りに所定角度だけ相対回転することによってなされる。また、その係合の解除は、両者を軸周りの逆方向に所定角度だけ相対回転することによってなされる。このように、両者を軸周りに相対回転するだけで着脱することができるため、アクチュエータの組み付け及び分解作業をスムーズに行うことができる。

前記構成においては、前記回転部材がボールねじ軸で、前記変位部材がボールねじナットである構成とするのが好ましい。このアクチュエータは、回転運動を直線運動に変換するとともに、モータの駆動力のＯＮ・ＯＦＦに対応して、この直線運動の範囲内の所定位置で正確に停止させる高い制御性が要求されるところ、回転部材としてボールねじ軸を使用するとともに、変位部材としてボールねじナットを使用することにより、回転運動の直線運動への変換と、停止位置の高い制御性の両立を図ることができる。

前記各構成においては、前記係合部が、前記係合軸体の軸周りに、回転対称に２個以上形成されている構成とするのが好ましい。係合部を２個以上形成することにより、連結部材とアームを、がたつきなく確実に連結することができる。

前記各構成においては、前記モータの回転を減速して前記回転部材に伝達する遊星減速機又は平行軸減速機をさらに備えた構成とするのが好ましい。このように、各種減速機を用いることで、適切な速度で回転部材を軸周りに回転させて、プーリの変速比の変更をスムーズに行うことができる。

前記各構成においては、前記可動シーブと前記アームとの間に、複列アンギュラ玉軸受又は深溝玉軸受を設けた構成とするのが好ましい。このように、各種軸受を設けることにより、アームから可動シーブに対して、この可動シーブを固定シーブに接近させる押圧力を与えつつ、この可動シーブを軸周りに回転自在とすることができる。この軸受の個数は、１〜２個とするのが好ましいが、その数は適宜変更することができる。

前記各構成においては、前記回転部材を４点接触玉軸受又は深溝玉軸受で支持する構成とするのが好ましい。このように、各種軸受を設けることにより、回転部材をその軸周りに安定して回転させることができる。この軸受の個数は、１〜２個とするのが好ましいが、その数は適宜変更することができる。

上記各構成に係る無段変速機用アクチュエータを無段変速機に適用することによって、車両に搭載したエンジンの回転数や速度に対応して最適な変速比とすることができ、駆動系における高い燃費向上効果を得ることができる。

この発明では、固定シーブとこの固定シーブと対をなす可動シーブとを有するプーリと、前記可動シーブを前記固定シーブに対して軸方向に接離させるアクチュエータと、を備えた無段変速機用アクチュエータにおいて、前記アクチュエータが、モータの駆動力によって軸周りに回転する回転部材と、前記回転部材の回転量を軸方向の変位量に変換する、前記回転部材に設けられる変位部材と、前記変位部材に取り付けられる連結部材と、前記連結部材を軸周りに回転不能としつつ軸方向にガイドするガイド部材と、前記連結部材に固定され、前記可動シーブを前記固定シーブ側に付勢するアームと、を備える無段変速機用アクチュエータを構成した。

さらに、連結部材又はアームの一方側に、前記連結部材又は前記アームの他方側に臨むように延設された係合軸体と、この係合軸体からその径方向に突出する回転対称形の係合部と、を有し、前記連結部材又は前記アームの他方側に、前記係合部を前記係合軸体の軸方向に案内する案内溝と、この案内溝の溝底と連通し、前記係合軸体の軸周り回転方向に延設された係止溝と、を有する構成とした。

この構成によると、ガイド部材で、変位部材を取り付けた連結部材が軸周りに回転不能にガイドされるため、この連結部材の回り止めのための部材を別途設ける必要がない。このため、アクチュエータの構成を簡便化することができる。また、このガイド部材が、変位部材（及び連結部材）を回転させようとするモーメントを受け持って、その周囲の部材にモーメントの影響を及ぼさない。このため、この部材の長寿命化することができ、長期間に亘ってアクチュエータを安定的に動作させることができる。

しかも、係合部を前記案内溝の溝底まで挿入した上で、前記連結部材と前記アームとを軸周りに相対回転して前記係止溝に前記係合部が嵌り込むようにすることにより、両者を容易にかつ確実に連結させることができる。さらに、両者を軸周り逆方向に相対回転することにより、その連結を容易に解除することができる。このため、アクチュエータの組み付け及び分解を容易に行うことができる。

この発明に係る無段変速機を示す縦断面図 図１に示す無段変速機のアクチュエータに使用する連結部材を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は平面図 ボールねじナットに図２に示す連結部材を固定した状態を示す縦断面図 図１に示す無段変速機のアクチュエータに使用するガイド部材を示し、（ａ）は底面図、（ｂ）は（ａ）中のｂ−ｂ線に沿う断面図 図２に示す連結部材とアームとの連結態様を示し、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は要部の側面図

この発明に係る無段変速機の縦断面図を図１に示す。この無段変速機は、エンジンの出力軸側に接続される主動軸１と、主動軸１に設けられる主動側プーリ２と、主動側プーリ２を構成する固定シーブ３と可動シーブ４を互いに接離するアクチュエータ５と、車輪に動力を伝達する従動軸６と、従動軸６に設けられる従動側プーリ７と、主動側プーリ２の回転力を従動側プーリ７に伝達する伝達ベルト８と、を主要な構成要素としている。

主動側プーリ２を構成する固定シーブ３と可動シーブ４には、対向するテーパ面がそれぞれ形成されている。固定シーブ３に対して可動シーブ４を軸方向に接離することによって、両シーブ３、４間の距離が変化し、この主動側プーリ２で駆動される伝達ベルト８の回転半径を連続的に変化させることができる。

アクチュエータ５の構成について説明する。無段変速機のモータケース９内にはモータ１０が設けられ、このモータ１０の出力軸に設けられた出力ギア１１は、減速機ケース１２に収納された平行軸減速機１３のギアと噛み合っている。この平行軸減速機１３は、出力ギア１１と噛み合う第一ギア１４と、第一ギア１４と同一の回転軸１５に取り付けられた第二ギア１６と、第二ギア１６と噛み合う第三ギア１７とから構成される。この第一ギア１４、第二ギア１６、及び第三ギア１７は、いずれも平歯車である。第一ギア１４及び第二ギア１６が取り付けられた回転軸１５は、シェル軸受１８によって軸周りに回転自在に支持されている。

第三ギア１７の中心には保持軸体１９が嵌め込まれている。この保持軸体１９は、２個の４点接触玉軸受２０、２０によって、軸周りに回転自在に支持されている。４点接触玉軸受２０を使用する代わりに深溝玉軸受を使用することもできる。また、軸受２０の個数は２個に限られず、１個とすることもできる。保持軸体１９の第三ギア１７に嵌め込まれた端部と反対側の端部には、回転部材２１としてボールねじ軸２１ａが嵌め込まれている。このボールねじ軸２１ａには固定部材２２がその軸方向と垂直の方向に挿し込まれており、この固定部材２２によって、保持軸体１９とボールねじ軸２１ａが軸周りに共回りするようになっている。

ボールねじ軸２１ａには、変位部材２３としてボールねじナット２３ａが設けられている。ボールねじ軸２１ａの外周面には雄ねじ溝が、ボールねじナット２３ａの内周面には前記雄ねじ溝と同じピッチで雌ねじ溝がそれぞれ形成され、両溝の間には複数のボールが収納されている。また、ボールねじナット２３ａ内には、ボールねじナット２３ａの一端側から他端側に至るとともに、この両端で前記両溝に臨む循環路（図示せず）が形成されている。前記両溝の間の隙間及び前記循環路を通ってボールが循環することによって、ボールねじ軸２１ａの回転に伴って、ボールねじナット２３ａがボールねじ軸２１ａに対して軸方向に相対的に変位する。

このように、回転部材２１としてボールねじ軸２１ａ、変位部材２３としてボールねじナット２３ａを採用することにより、回転運動の直線運動への変換と、停止位置の高い制御性の両立を図ることができるが、ボールねじ軸２１ａ及びボールねじナット２３ａの代わりに、回転部材２１として滑りねじ、前記変位部材２３として滑りナットをそれぞれ用いてもよい。

このボールねじナット２３ａには、図２に示す連結部材２４が固定されている。この連結部材２４は、コの字形の板状部材であり、後述するアーム３１に臨むように係合軸体２５が延設されている。この係合軸体２５の周面には、１２０度回転対称形の係合部２６がその径方向外向きに突出して３個形成されている。

図３に示すように、ボールねじナット２３ａは、連結部材２４に形成されたねじ孔２７にねじ込まれたねじ２８で一体に固定された状態となっている。この連結部材２４は、図４に示すガイド部材２９に形成された切欠き溝３０に嵌め込まれる。このガイド部材２９は減速機ケース１２に固定されている。

モータ１０の駆動によって、ボールねじ軸２１ａを軸周りに回転すると、このボールねじ軸２１ａに設けられたボールねじナット２３ａがボールねじ軸２１ａに対して軸周りに相対回転する。このボールねじナット２３ａは、連結部材２４によって固定されており、しかも、この連結部材２４は減速機ケース１２に固定されたガイド部材２７に嵌め込まれており、ボールねじナット２３ａは減速機ケース１２に対して軸周りに回転することなく、軸方向（図１中に示す矢印の方向）に進退する。

図５に示すように、アーム３１の一端側には、係合部２６を係合軸体２５の軸方向に案内する案内溝３２が形成されている。さらに、この案内溝３２の溝底と連通し、係合軸体２５の軸周り回転方向に延設された係止溝３３が形成されている。係合部２６を案内溝３２の溝底まで挿入した上で、連結部材２４とアーム３１とを軸周りに相対回転すると、係止溝３３に係合部２６が嵌り込んで、連結部材２４とアーム３１が連結されて一体化した状態となる。

その一方で、連結部材２４とアーム３１を連結時とは逆方向に相対回転すると、係止溝３３への係合部２６の嵌り込みが解除されて、連結部材２４とアーム３１とを分離した状態とすることができる。このように、連結部材２４とアーム３１の相対回転によって、両者の連結及び分離を行い得るようにしたので、アクチュエータ５の組み付け及び分解作業をスムーズに行うことができる。しかも、この作業を行うために連結部材２４及びアーム３１の周囲に空間を確保する必要がないため、アクチュエータ５の小型化を図ることができる。

図５等には、係合軸体２５の周面に、３個の係合部２６を形成した例について示したが、係合部２６の個数は２個以上であれば特に限定されない。また、各係合部２６は本図に示すように係合軸体２５の周面における回転対称の位置に形成するのが結合安定性の面で好ましいが、この回転対称の位置からずれた位置に形成することも許容される。

アーム３１の他端側には、主動側プーリ２のレリーズ軸受として、２個の複列アンギュラ玉軸受３４、３４が設けられており、この軸受３４、３４を介して、アーム３１が可動シーブ４を固定シーブ３側に付勢するようになっている。このように軸受３４を介在させることにより、軸周りに回転する可動シーブ４に、この可動シーブ４に対して相対回転しないアーム３１で付勢力を与えることができる。複列アンギュラ玉軸受３４を使用する代わりに、深溝玉軸受を使用することもできる。また、軸受３４の個数は２個に限られず、１個とすることもできる。

上記の実施形態はあくまでも一例であって、アクチュエータ５の組み付け及び分解を容易に行い得る構成とするとともに、その耐久性を向上するという本願発明の課題を解決し得る限りにおいて、各部材の形状や配置、素材等は適宜変更することができる。

１ 主動軸
２ 主動側プーリ（プーリ）
３ 固定シーブ
４ 可動シーブ
５ アクチュエータ
６ 従動軸
７ 従動側プーリ
８ 伝達ベルト
９ モータケース
１０ モータ
１１ 出力ギア
１２ 減速機ケース
１３ 平行軸減速機（減速機）
１４ 第一ギア
１５ 回転軸
１６ 第二ギア
１７ 第三ギア
１８ シェル軸受
１９ 保持軸体
２０ ４点接触玉軸受（軸受）
２１ 回転部材
２１ａ ボールねじ軸
２２ 固定部材
２３ 変位部材
２３ａ ボールねじナット
２４ 連結部材
２５ 係合軸体
２６ 係合部
２７ ねじ孔
２８ ねじ
２９ ガイド部材
３０ 切欠き溝
３１ アーム
３２ 案内溝
３３ 係止溝
３４ 複列アンギュラ玉軸受（軸受）

Claims (7)

1. 固定シーブ（３）とこの固定シーブ（３）と対をなす可動シーブ（４）とを有するプーリ（２）と、前記可動シーブ（４）を前記固定シーブ（３）に対して軸方向に接離させるアクチュエータ（５）と、を備えた無段変速機用アクチュエータにおいて、
   前記アクチュエータ（５）が、モータ（１０）の駆動力によって回転する回転部材（２１）と、前記回転部材（２１）の回転によって軸方向に変位する変位部材（２３）と、前記変位部材（２３）に取り付けられる連結部材（２４）と、前記連結部材（２４）を軸周りに回転不能としつつ軸方向にガイドするガイド部材（２９）と、前記連結部材（２４）と前記可動シーブ（４）との間に接続されるアーム（３１）と、を備え、
   前記連結部材（２４）又は前記アーム（３１）の一方側は、前記連結部材（２４）又は前記アーム（３１）の他方側に臨むように延設された係合軸体（２５）と、この係合軸体（２５）からその径方向に突出する係合部（２６）と、を有し、
   前記連結部材（２４）又は前記アーム（３１）の他方側は、前記係合部（２６）を前記係合軸体（２５）の軸方向に案内する案内溝（３２）と、この案内溝（３２）の溝底と連通し、前記係合軸体（２５）の軸周り回転方向に延設された係止溝（３３）と、を有し、
   前記係合部（２６）を前記案内溝（３２）の溝底まで挿入した上で、前記連結部材（２４）と前記アーム（３１）とを軸周りに相対回転して前記係止溝（３３）に前記係合部（２６）が嵌り込むようにしたことを特徴とする無段変速機用アクチュエータ。
2. 前記回転部材（２１）がボールねじ軸（２１ａ）で、前記変位部材（２３）がボールねじナット（２３ａ）である請求項１に記載の無段変速機用アクチュエータ。
3. 前記係合部（２６）が、前記係合軸体（２５）の軸周りに、回転対称に２個以上形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の無段変速機用アクチュエータ。
4. 前記モータ（１０）の回転を減速して前記回転部材（２１）に伝達する遊星減速機又は平行軸減速機（１３）をさらに備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の無段変速機用アクチュエータ。
5. 前記可動シーブ（４）と前記アーム（３１）との間に、複列アンギュラ玉軸受（３４）又は深溝玉軸受を設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の無段変速機用アクチュエータ。
6. 前記回転部材（２１）を４点接触玉軸受（２０）又は深溝玉軸受で支持したことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の無段変速機用アクチュエータ。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の無段変速機用アクチュエータで前記可動シーブ（４）を移動させる無段変速機。

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