CN110017340A - 卡合装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种卡合装置，该卡合装置具有在径向上突出的卡合件并能够作为离合器发挥功能。卡合装置(1)具备绕同一旋转中心轴线旋转的内圈(2)及外圈(3)和设置在内圈(2)与外圈(3)之间的卡合件(4)，在该卡合装置中，卡合件(4)以一体旋转的方式安装于内圈(2)，外圈(3)是供卡合件卡合的被卡合侧且能够在轴线方向上移动的旋转构件，卡合件在与外圈相向的面的前端部分具有相对于轴线方向倾斜的第一倾斜部，外圈在与第一倾斜部接触的部分具有相对于轴线方向倾斜的锥形部，根据外圈的轴线方向位置，卡合装置切换为内圈和外圈能够相对旋转的旋转方向被限制为一个方向的单向离合器状态或内圈及外圈能够相互自由旋转的自由状态。

Description

卡合装置

技术领域

本发明涉及卡合装置。

背景技术

在专利文献1中公开了一种卡合装置，其具有在径向上突出的卡合件，并切换为卡合件能够与卡合对象部件啮合的状态或不能啮合的状态。该卡合装置通过使与致动器连结的选择器部件在周向上旋转，从而切换为卡合件能够啮合的状态或不能啮合的状态。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第9151345号说明书

然而，在专利文献1记载的结构中，由于卡合对象部件的一方是固定部件，所以虽然卡合装置作为制动器发挥功能，但是并不作为离合器发挥功能。由于在离合器中作为卡合对象的两个部件成为旋转构件，所以难以将固定有致动器的本体部的构造离合器化。

发明内容

本发明鉴于上述情况而作出，其目的在于提供具有在径向上突出的卡合件并能够作为离合器发挥功能的卡合装置。

用于解决课题的手段

本发明的卡合装置具备：内圈及外圈，所述内圈及外圈是绕同一旋转中心轴线旋转的两个旋转构件；和卡合件，所述卡合件设置在内圈与外圈之间并在径向上突出，所述卡合装置的特征在于，卡合件以一体旋转的方式安装于内圈及外圈中的一方的旋转构件，另一方的旋转构件是供卡合件卡合的卡合对象部件，并且是能够在轴线方向上移动的移动部件，卡合件在与另一方的旋转构件在径向上相向的面的前端部分具有相对于轴线方向倾斜的第一倾斜部，另一方的旋转构件在与第一倾斜部接触的部分具有相对于轴线方向倾斜的锥形部，根据另一方的旋转构件的轴线方向位置，所述卡合装置切换为内圈和外圈能够相对旋转的旋转方向被限制为一个方向的单向离合器状态或内圈及外圈能够相互自由旋转的自由状态。

另外，也可以是，安装卡合件的收容部设置于内圈，卡合件是安装于收容部的板状部件，并且是能够转换为在后端部分收容于收容部的状态下前端部分从收容部向径向外侧突出的立起状态或前端部分倒下的状态的可动部件，在外圈在轴线方向上移动而从自由状态切换为单向离合器状态时，锥形部与第一倾斜部接触而向径向内侧推下卡合件的前端部分。

根据该结构，在从自由状态切换为单向离合器状态时，锥形部向径向内侧推下倾斜部，所以能够进行切换动作而不需要相位同步。因此，切换响应性提高。

另外，也可以是，外圈的内周部具有：轴线方向的一侧能够与卡合件卡合的第一内周面；和轴线方向的另一侧不能与卡合件卡合的第二内周面，第二内周面是直径比第一内周面大的圆筒面，锥形部设置在第一内周面与第二内周面之间。

根据该结构，在从自由状态切换为单向离合器状态时，设置在第一内周面与第二内周面之间的锥形部能够与卡合件的第一倾斜部接触而向径向内侧推下卡合件的前端部分，所以不需要相位同步。由此，切换动作的响应性提高。

另外，也可以是，所述卡合装置具备使外圈在轴线方向上移动的致动器，在外圈从卡合件的后端部分向前端部分旋转的情况下，致动器使外圈在轴线方向上移动而从自由状态切换为单向离合器状态。

根据该结构，能够在超越(overrun)状态下使外圈在轴线方向上行进。由此，由于锥形部与倾斜部接触，所以能够进行切换而不需要相位同步，切换动作的响应性提高。

另外，也可以是，卡合件在与外圈在自由状态下在旋转方向上相向的面上，具有相对于轴线方向倾斜的第二倾斜部，外圈在与卡合件在自由状态下在旋转方向上相向的部分，具有相对于轴线方向倾斜的倾斜部，在自由状态下倾斜部与第二倾斜部接触而利用卡合件在轴线方向上推回外圈。

根据该结构，由于外圈利用卡合件的第二倾斜部向与行进方向相反的一侧被推回，所以能够抑制在外圈的转速较大等情况下卡合件与外圈急卡合。

另外，也可以是，卡合件在自由状态下与外圈的内周侧的圆筒面不接触。

根据该结构，能够抑制由在自由状态下外圈在卡合件上滑动导致的拖曳损失的产生，能够降低动力损失。

发明的效果

在本发明中，由于卡合件和卡合面具有锥形部，所以在超越方向上卡合件自动推下。因此，在状态从开放向卡合转换时，无需使卡合件与旋转构件的卡合面旋转同步。因此，能够抑制从开放向卡合的响应性恶化。

附图说明

图1是用于说明实施方式的卡合装置的分解图。

图2是用于说明外圈的内周部的立体图。

图3是用于说明外圈的内周部的放大示意图。

图4是用于说明卡合件的示意图。

图5是用于说明卡合件的示意图。

图6是示意性地示出从轴线方向的一侧观察卡合装置的情况的侧视图。

图7是示意性地示出包括直线移动致动器在内的结构的说明图。

图8是用于说明自由状态下的外圈的轴线方向位置的示意图。

图9是用于说明单向离合器状态下的外圈的轴线方向位置的示意图。

图10是用于说明自由状态下的卡合装置的放大示意图。

图11是用于说明在自由状态下使外圈在轴线方向上行进(stroke)的情况的剖视图。

图12是用于说明外圈的锥形部与卡合件的第一倾斜部接触的状态的剖视图。

图13是用于说明利用作用于第一倾斜部的力向径向内侧推下卡合件的前端部的示意图。

图14是用于说明超越状态的示意图。

图15是用于说明棘爪(ratchet)状态的示意图。

图16是用于说明棘爪状态的剖视图。

图17是用于说明在向棘爪方向旋转时外圈的倾斜部与卡合件的第二倾斜部接触的剖视图。

图18是用于说明利用作用于第二倾斜部的力产生使卡合件立起的方向的力的示意图。

图19是用于说明棘爪状态的示意图。

附图标记说明

1 卡合装置

2 内圈

3 外圈

4 卡合件

6 弹簧

7 直线移动致动器

8 移位叉

31 第一内周面

32 第二内周面

33 卡合部

34 锥形部

35 倾斜部

41 前端部

42 支点轴部

43 第一倾斜部

44 第二倾斜部

具体实施方式

以下，参照附图具体说明本发明的实施方式中的卡合装置。

图1是示意性地示出实施方式的卡合装置1的说明图。卡合装置1具备作为第一旋转构件的内圈2、作为第二旋转构件的外圈3、卡合件4及卡环5。卡合装置1的绕同一旋转中心轴线O旋转的内圈2及外圈3能够利用卡合件4卡合而一体旋转。此外，将沿着旋转中心轴线O的方向记载为轴线方向进行说明。

内圈2是与卡合件4一体旋转的圆环状的旋转部件。在内圈2的外周部形成有收容卡合件4的收容部21。收容部21在周向上隔开规定间隔地设置有多个。在收容部21的内部，除了卡合件4之外，还设置有推压卡合件4的弹簧6。收容部21内的卡合件4的前端部41由弹簧6向径向外侧推压而立起，并且为了不在轴线方向上脱落而利用卡环5限制轴线方向上的移动。卡环5安装于内圈2。另外，在内圈2的内周部设置有花键齿。

外圈3是位于内圈2的径向外侧的圆环状的旋转部件，并且是能够利用后述的直线移动致动器7(在图7中示出)向轴线方向移动的移动部件。外圈3和内圈2配置于在轴线方向位置重叠的位置，外圈3的内周部3a与内圈2的外周部在径向上相向。另外，外圈3的内周部3a在轴线方向的一侧和另一侧分为功能不同的两个区域。内周部3a的轴线方向的一侧由作为能够卡合的区域(OWC区域)的第一内周面31形成，且轴线方向的另一侧由作为不能卡合的区域(自由区域)的第二内周面32形成。

如图2及图3所示，作为OWC区域的第一内周面31是形成为直径相对较小的内周部3a，并设置有与卡合件4啮合的卡合部33。卡合部33具有第一内周面31的一部分向径向外侧凹陷的形状，并在周向上隔开规定间隔地设置有多个。作为自由区域的第二内周面32是形成为直径相对较大的内周部3a，在周向整个区域形成为圆筒状。另外，在第一内周面31与第二内周面32的边界部分设置有相对于轴线方向倾斜的锥形部34。小直径的第一内周面31与大直径的第二内周面32经由作为倾斜面的锥形部34连接。锥形部34具有对台阶部分的角部进行倒角而形成的倾斜面，在周向上设为规定长度。例如，锥形部34的周向位置与卡合部33的周向位置为不同的位置。而且，锥形部34是与卡合件4的第一倾斜部43(在图4等中示出)接触的倾斜面。

卡合件4是与外圈3卡合的板状的可动部件。卡合件4在安装于内圈2的收容部21的状态下前端部41向径向外侧突出。多个卡合件4以前端部41在周向上朝向同一方向的方式配置。由于前端部41借助弹簧6从收容部21向径向外侧突出，所以卡合件4作为在周向上啮合的爪部件发挥功能。

如图4及图5所示，卡合件4具有前端部41、支点轴部42、第一倾斜部43及第二倾斜部44。前端部41具有与外圈3的卡合部33卡合的卡合面。支点轴部42是前端部41摆动时成为支点的部位，被保持在收容部21的内部。第一倾斜部43及第二倾斜部44具有对卡合件4的前端部41侧的角部进行倒角而形成的倾斜面。第一倾斜部43是对在径向上与外圈3相向的面(径向外侧的面)中的、前端部41侧且轴线方向一侧的角部进行倒角而形成的倾斜部。第二倾斜部44是对在径向上与内圈2相向的面(径向内侧的面)中的、前端部41侧且轴线方向一侧的角部进行倒角而形成的倾斜部。

如图6所示，卡合装置1能够在内圈2与外圈3配置于在径向上相向的位置的状态下使外圈3在轴线方向上移动。卡合装置1根据外圈3的轴线方向位置能够切换为内圈2和外圈3能够相对旋转的旋转方向被限制为一个方向的单向离合器状态(以下称为“OWC状态”)或内圈2及外圈3能够相互自由旋转而没有旋转方向上的限制的两个方向自由状态(以下称为“自由状态”)。OWC状态是卡合件4能够与卡合部33卡合的状态。另一方面，自由状态是卡合件4不能与卡合部33卡合的状态。

在此，参照图7说明直线移动致动器7。如图7所示，外圈3经由移位叉8与直线移动致动器7机械连结。在移位叉8上连接有复位弹簧9。复位弹簧9产生向直线移动致动器7侧推压移位叉8的力(作用力)。直线移动致动器7具备固定于壳体等固定部件的本体部71和在轴线方向上动作的可动件72。可动件72从本体部71在轴线方向上突出，并经由等待弹簧(waiting spring)10与移位叉8机械连结。而且，通过使外圈3的轴线方向位置变化，从而卡合装置1切换为自由状态(参照图8)或OWC状态(参照图9)。另外，不论是在自由状态下，还是在OWC状态下，外圈3都配置于与内圈2在径向上相向的轴线方向位置。此外，直线移动致动器7可以是液压式、电动马达、电磁式等中的任一种方式。在该实施方式的卡合装置1中，仅外圈3能够在轴线方向上移动。另外，将外圈3从图7所示的轴线方向的一侧向另一侧移动的情况记载为行进。在外圈3行进时，外圈3抵抗复位弹簧9的作用力向轴向另一侧位移。

如图8所示，在自由状态下，外圈3的轴线方向位置成为第二内周面32与内圈2相向但第一内周面31与内圈2不相向的位置。由于卡合件4不能与第二内周面32卡合，所以成为内圈2和外圈3能够相互自由旋转的自由状态。

如图9所示，在OWC状态下，外圈3的轴线方向位置成为第一内周面31与内圈2相向的位置。由于第一内周面31是包括卡合件4能够卡合的卡合部33在内的卡合面，所以成为内圈2与外圈3能够卡合的OWC状态。

图10是用于说明自由状态下的卡合装置1的放大示意图。图11是用于说明在自由状态下使外圈3在轴线方向上行进的情况的剖视图。在自由状态下，卡合件4成为向径向外侧突出的立起状态，外圈3能够双向旋转。此外，在图10中示出从轴线方向的一侧向另一侧观察卡合装置1的情况。

如图10所示，在外圈3的旋转方向为从卡合件4的支点轴部42向前端部41侧旋转的旋转方向的情况下，卡合装置1能够成为超越状态。超越状态是指作为卡合对象的外圈3能够越过卡合件4而旋转的状态。例如，在内圈2停止旋转的情况下，外圈3从卡合件4的支点轴部42侧向前端部41侧旋转的状态为超越状态。在内圈2及外圈3旋转的情况下，能够利用旋转方向与旋转速度(转速)的关系来定义超越状态。具体而言，在内圈2及外圈3的旋转方向将卡合件4的前端部41侧作为旋转方向前方的情况下，在外圈3的转速比内圈2的转速大的情况下成为超越状态。在旋转方向与此相反的情况下，也就是说，在内圈2及外圈3的旋转方向将卡合件4的支点轴部42侧作为旋转方向前方的情况下，在内圈2的转速比外圈3的转速大的情况下成为超越状态。而且，在超越状态下实施利用直线移动致动器7进行的切换控制，从而进行从自由状态向OWC状态的切换动作。

如图11所示，在进行从自由状态向OWC状态的切换动作时，作为轴线方向荷重的推力(ACT推力)从直线移动致动器7作用于外圈3，外圈3以向卡合件4侧接近的方式向轴线方向的另一侧移动。在该情况下，外圈3的锥形部34与卡合件4的第一倾斜部43接触。如图12所示，当锥形部34与第一倾斜部43接触时，朝向径向内侧的力作用于卡合件4。由于锥形部34的接触面、第一倾斜部43的接触面均相对于轴线方向倾斜，所以外圈3的ACT推力被分解为径向分量(下推分力)而作用于卡合件4。如图13所示，该径向分量成为向径向内侧推下卡合件4的前端部41的力。由于通过在超越状态下使直线移动致动器7动作而从自由状态向OWC状态切换，从而能够利用ACT推力推下卡合件4的前端部41侧，所以能够以不需要相位同步的方式使外圈3在轴线方向上行进。如图14所示，当外圈3在超越方向上旋转时，使卡合件4的前端部41向收容部21侧倒下的力能够从外圈3作用于卡合件4。

另外，图15是用于说明棘爪状态的示意图。此外，在图15中示出从轴线方向另一侧观察卡合装置1的情况。

如图15所示，在自由状态下，外圈3的旋转方向有时会成为向卡合件4的前端部41侧旋转的旋转方向(棘爪方向)。当在自由状态下外圈3向棘爪方向旋转的情况下，卡合件4与第二内周面32接触。在棘爪方向上能够抑制外圈3以规定转速以上的转速行进。例如，在内圈2停止旋转的情况下，外圈3从卡合件4的前端部41侧向支点轴部42侧旋转的状态是棘爪状态。在内圈2及外圈3的旋转方向将卡合件4的支点轴部42侧作为旋转方向前方的情况下，在外圈3的转速比内圈2的转速大的情况下成为棘爪状态。在旋转方向与此相反的情况下，也就是说，在内圈2及外圈3的旋转方向将卡合件4的前端部41侧作为旋转方向前方的情况下，在内圈2的转速比外圈3的转速大的情况下成为棘爪状态。而且，当在自由状态下外圈3向棘爪方向旋转时，有时会成为外圈3借助卡合件4在轴线方向上被弹开的状态。

如图16所示，当在自由状态下外圈3向棘爪方向旋转时，外圈3的倾斜部35与卡合件4的第二倾斜部44相向。而且，如图17所示，当在棘爪状态下外圈3借助ACT推力向轴线方向另一侧移动时，倾斜部35与第二倾斜部44接触。在该情况下，通过从外圈3作用于卡合件4的周向荷重(转矩)，在与ACT推力相反的一侧进行作用的反作用力(行进对抗分力)作用于外圈3。由于该轴线方向反作用力，外圈3向与行进方向相反的一侧被推回。在外圈3的转速较大的情况下，外圈3利用作为卡合件4的倒角端面的第二倾斜部44向与行进方向相反的一侧被推回。因此，能够实现棘爪状态下的行进防止(急卡合防止)。并且，如图18及图19所示，在棘爪状态下，由于从倾斜部35作用于第二倾斜部44的周向荷重，因此会产生卡合件4的前端部41向径向外侧抬起的力。也就是说，即使倾斜部35与卡合件4接触也能够保持卡合件4的立起状态，所以能够维持棘爪状态。此外，当在棘爪状态下外圈3被卡合件4弹开时，通过使等待弹簧10收缩，从而外圈3能够向与行进方向相反的一侧被推回(在轴向上位移)。

如以上说明的那样，根据实施方式，具有在径向上突出的卡合件4的卡合装置1能够作为离合器发挥功能。另外，在利用直线移动致动器7使外圈3在轴线方向上移动的构造中，能够选择性地切换为OWC状态或自由状态。而且，在从自由状态切换为OWC状态时，在超越状态下使外圈3行进，从而锥形部34能够与第一倾斜部43接触而向径向内侧推下卡合件4。由此，由于无需相位同步，所以切换自由状态和OWC状态时的响应性提高。

另外，通过将卡合件4安装于内圈2，从而卡合件4能够利用离心力立起，所以能更可靠地进行向外圈3的啮合。

此外，作为上述实施方式的变形例，内圈2的收容部21及卡合件4也可以具有限制卡合件4的立起角的构造。在该情况下，在自由状态的情况下，卡合件4与第二内周面32也可以不接触。作为一例，形成为如下构造：通过使卡合件4的后端部分与收容部21的壁面接触，从而限制卡合件4的立起。由此，由于在自由状态下卡合件4与外圈3的内周侧的圆筒面不接触，所以能够抑制由外圈3在卡合件4上滑动导致的拖曳损失的产生，能够降低动力损失。

Claims (6)

1.一种卡合装置，具备：

内圈及外圈，所述内圈及外圈是绕同一旋转中心轴线旋转的两个旋转构件；和

卡合件，所述卡合件设置在所述内圈与所述外圈之间并在径向上突出，

所述卡合装置的特征在于，

所述卡合件以一体旋转的方式安装于所述内圈及所述外圈中的一方的旋转构件，另一方的旋转构件是供所述卡合件卡合的卡合对象部件，并且是能够在轴线方向上移动的移动部件，

所述卡合件在与所述另一方的旋转构件在径向上相向的面的前端部分具有相对于轴线方向倾斜的第一倾斜部，

所述另一方的旋转构件在与所述第一倾斜部接触的部分具有相对于轴线方向倾斜的锥形部，

根据所述另一方的旋转构件的轴线方向位置，所述卡合装置切换为所述内圈和所述外圈能够相对旋转的旋转方向被限制为一个方向的单向离合器状态或所述内圈及所述外圈能够相互自由旋转的自由状态。

2.根据权利要求1所述的卡合装置，其特征在于，

安装所述卡合件的收容部设置于所述内圈，

所述卡合件是安装于所述收容部的板状部件，并且是能够转换为在后端部分收容于所述收容部的状态下前端部分从所述收容部向径向外侧突出的立起状态或所述前端部分倒下的状态的可动部件，

在所述外圈在轴线方向上移动而从所述自由状态切换为所述单向离合器状态时，所述锥形部与所述第一倾斜部接触而向径向内侧推下所述卡合件的前端部分。

3.根据权利要求2所述的卡合装置，其特征在于，

所述外圈的内周部具有：

轴线方向的一侧能够与所述卡合件卡合的第一内周面；和

轴线方向的另一侧不能与所述卡合件卡合的第二内周面，

所述第二内周面是直径比所述第一内周面大的圆筒面，

所述锥形部设置在所述第一内周面与所述第二内周面之间。

4.根据权利要求2或3所述的卡合装置，其特征在于，

所述卡合装置具备使所述外圈在轴线方向上移动的致动器，

在所述外圈从所述卡合件的后端部分向前端部分旋转的情况下，所述致动器使所述外圈在轴线方向上移动而从所述自由状态切换为所述单向离合器状态。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的卡合装置，其特征在于，

所述卡合件在与所述外圈在所述自由状态下在旋转方向上相向的面上，具有相对于轴线方向倾斜的第二倾斜部，

所述外圈在与所述卡合件在所述自由状态下在旋转方向上相向的部分，具有相对于轴线方向倾斜的倾斜部，

在所述自由状态下所述倾斜部与所述第二倾斜部接触而利用所述卡合件在轴线方向上推回所述外圈。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的卡合装置，其特征在于，

所述卡合件在所述自由状态下与所述外圈的内周侧的圆筒面不接触。