JP4479132B2 - ボールねじ装置 - Google Patents
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Description
【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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