CN110998119A - 逆向输入断开离合器、电动配气正时调整装置、可变压缩比装置及电动助力转向装置 - Google Patents

逆向输入断开离合器、电动配气正时调整装置、可变压缩比装置及电动助力转向装置 Download PDF

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Abstract

本发明实现能缩短轴方向尺寸并抑制部件件数的逆向输入断开离合器。逆向输入断开离合器(1)由输入部件(2)、与该输入部件(2)同轴地配置的输出部件(3)、具有被按压面(10)的被按压部件(4)、以及卡合件(5)构成。若向输入部件(2)输入旋转转矩,则基于与输入部件(2)的卡合,卡合件(5)向远离被按压面(10)的方向移动而将旋转转矩传递至输出部件(3),并且若向输出部件(3)逆向输入旋转转矩,则基于与输出部件(3)的卡合,卡合件(5)向接近被按压面(10)的方向移动而防止或抑制输出部件(3)与被按压部件(4)的相对旋转。

Description

逆向输入断开离合器、电动配气正时调整装置、可变压缩比装 置及电动助力转向装置
技术领域
本发明涉及逆向输入断开离合器,该逆向输入断开离合器具有以下功能:将输入至输入部件的旋转转矩传递至输出部件,相对于此,逆向输入至输出部件的旋转转矩完全断开而不会传递至输入部件或者仅将其一部分传递至输入部件并将剩余部分断开。并且,本发明涉及组装有该逆向输入断开离合器的电动配气正时调整装置(電動バルブタイミング調整装置)、可变压缩比装置及电动助力转向装置。
背景技术
逆向输入断开离合器具备与驱动源等输入侧机构连接的输入部件、和与减速机构等输出侧机构连接的输出部件,并具有以下功能:将输入至输入部件的旋转转矩传递至输出部件,相对于此,逆向输入至输出部件的旋转转矩完全断开而不会传递至输入部件或者仅将其一部分传递至输入部件并将剩余部分断开。
逆向输入断开离合器根据将逆向输入至输出部件的旋转转矩断开的机构的不同而大致分为锁定式和自由式。锁定式逆向输入断开离合器具备在向输出部件逆向输入旋转转矩时防止或抑制输出部件的旋转的机构。另一方面,自由式逆向输入断开离合器具备在向输出部件输入旋转转矩时使输出部件空转的机构。根据组装逆向输入断开离合器的装置的使用用途等来适当地决定使用锁定式逆向输入断开离合器和自由式逆向输入断开离合器中哪一种。
日本特开2002-174320号公报、日本特开2007-232095号公报以及日本特开2004-084918号公报等中记载有锁定式逆向输入断开离合器。日本特开2002-174320号公报所记载的逆向输入断开离合器具备以下机构:当向输出部件逆向输入了旋转转矩时,利用因螺旋弹簧的扭转而产生的直径的变化,来紧固配置在螺旋弹簧的内侧的部件,由此防止输出部件的旋转。相对于此,日本特开2007-232095号公报以及日本特开2004-084918号公报所记载的逆向输入断开离合器具备以下机构:当向输出部件逆向输入了旋转转矩时,使配置在内侧部件与外侧部件之间的楔形空间内的滚动体向楔形空间内在径向上的宽度较窄的一侧移动,使之撑在内侧部件与外侧部件之间,由此防止输出部件的旋转。
另一方面,作为根据内燃机的运转状态使内燃机的配气正时产生变化的控制机构,使用配气正时调整装置(Variable Cam Timing:VCT)。通过配气正时调整装置,例如根据发动机的转速、加速器开度等运转状态来控制凸轮轴的相位,使进气阀、排气阀的开闭时机最优,从而能够获得发动机的适当的扭矩、输出。
日本特开2016-173080号公报中记载有利用发动机的液压的液压式配气正时调整装置。但是,在液压式配气正时调整装置中,有油的流动性较低的低温启动时的响应性较差的改善点。因此,日本特开2010-255494号公报中记载有通过利用电动马达而能够使低温启动时的响应性变得良好的电动配气正时调整装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2002-174320号公报
专利文献2:日本特开2007-232095号公报
专利文献3:日本特开2004-084918号公报
专利文献4:日本特开2016-173080号公报
专利文献5:日本特开2010-255494号公报
发明内容
发明所要解决的课题
日本特开2002-174320号公报所记载的逆向输入断开离合器利用因螺旋弹簧的扭转而产生的直径的变化,从而需要确保螺旋弹簧的轴向尺寸较长。因此,有逆向输入断开离合器的轴向尺寸变大这一问题。日本特开2007-232095号公报以及日本特开2004-084918号公报所记载的逆向输入断开离合器使用大量滚动体,从而有部件件数变多这一问题。
本发明的目的在于提供能够缩短轴方向尺寸并能够抑制部件件数的锁定式逆向输入断开离合器。
用于解决课题的方案
本发明的逆向输入断开离合器具备输入部件、输出部件、被按压部件、以及卡合件。
上述输出部件与上述输入部件同轴地配置。
上述被按压部件具有被按压面。
若向上述输入部件输入旋转转矩,则上述卡合件基于与上述输入部件的卡合,向远离上述被按压面的方向移动而与上述输出部件卡合,由此将输入至上述输入部件的旋转转矩传递至上述输出部件,而且若向上述输出部件逆向输入旋转转矩,则上述卡合件基于与上述输出部件的卡合,向接近上述被按压面的方向移动而与上述被按压面抵接,由此将逆向输入至上述输出部件的旋转转矩完全断开,即不传递至上述输入部件,或者将逆向输入至上述输出部件的旋转转矩的一部分传递至上述输入部件并将剩余部分断开。
能够构成为,在通过向上述输出部件逆向输入旋转转矩而上述卡合件与上述被按压面接触的位置关系中,在上述卡合件与上述输入部件之间存在缝隙,该缝隙允许上述卡合件基于与上述输出部件的卡合而被朝向上述被按压面按压。
能够将上述卡合件配置在上述被按压面与上述输出部件所具备的输出部件侧卡合部之间,使上述输入部件的端面中在径向上从旋转中心偏离的部分所具备的输入部件侧卡合部以能够相对于上述被按压面远近移动的方式与上述卡合件所具备的卡合件侧输入卡合部卡合。在该情况下,上述卡合件侧输入卡合部能够由沿轴向形成的孔(贯通孔或有底孔)构成。或者,上述卡合件侧输入卡合部能够向径向内侧凹下地形成于上述卡合件的径向外侧面。
能够使上述输入部件侧卡合部相对于上述卡合件侧输入卡合部的晃动的大小在上述输入部件向一方旋转的情况下和该输入部件向另一方旋转的情况下不同。
上述卡合件中与上述输出部件侧卡合部卡合的部分能够呈平坦面状。在该情况下,能够使上述卡合件中包括与上述输出部件侧卡合部卡合的部分的底面整体呈平坦面状。
能够以从径向外侧夹住上述输出部件侧卡合部的方式具备多个上述卡合件。在该情况下,能够具备一对上述卡合件,以利用上述卡合件各自的底面夹住上述输出部件侧卡合部。
一对上述卡合件分别能够在底面具备导向凹部,并以架设在该导向凹部的方式配置弹性部件。
能够将上述被按压面设为圆弧状的凹面,将被按压至上述被按压面的上述卡合件的按压面设为具有上述被按压面的曲率半径以下的曲率半径的圆弧状的凸面。
能够在上述输出部件与上述卡合件之间配置弹性部件。
能够使逆向输入至上述输出部件的旋转转矩的断开率在上述输出部件向一方旋转的情况下和该输出部件向另一方旋转的情况下不同。
上述被按压面的截面形状以及被按压至上述被按压面的上述卡合件的按压面的截面形状能够均呈直线状或圆弧状。在该情况下,上述按压面的截面形状能够呈直线状,并在上述按压面的轴向两侧设置平面状或曲面状的倒角。
本发明的电动配气正时调整装置具备作为驱动源的电动马达、由曲柄轴驱动而旋转的从动部件、以及具有第1输入部、第2输入部及与凸轮轴连接的输出部的减速机构,
在上述电动马达及上述从动部件与上述减速机构之间具备逆向输入断开离合器,上述逆向输入断开离合器由本发明的逆向输入断开离合器构成,
上述电动马达与上述输入部件连接,
上述从动部件与上述被按压部件连接,并且
上述减速机构的第1输入部与上述输出部件连接,上述减速机构的第2输入部与上述从动部件连接,
在上述电动马达的驱动时,向上述减速机构的输出部传递上述电动马达的旋转转矩,并且在上述电动马达的非驱动时,向上述减速机构的输出部传递上述从动部件的旋转转矩。
本发明的可变压缩比装置具备与内燃机的活塞连结并使该活塞沿上下方向移动的连杆机构、利用自身的旋转来变更该连杆机构的姿势的控制轴、以及使该控制轴旋转的电动马达,通过由上述电动马达使上述控制轴的旋转相位产生变化,来使上述活塞的上止点位置和下止点位置中的至少一方产生变化,从而变更内燃机压缩比。
在本发明的可变压缩比装置中,在上述电动马达与上述控制轴之间具备本发明的逆向输入断开离合器,并且上述输入部件与上述电动马达直接连接或者经由减速机构而与上述电动马达连接,上述输出部件与上述控制轴连接或者与上述控制轴设为一体。
本发明的电动助力转向装置具备旋转轴、用于对该旋转轴赋予辅助力的转向操纵力辅助用马达、以及蜗轮蜗杆减速器,其中,上述旋转轴基于方向盘的操作而旋转,对转向操纵轮赋予与旋转量对应的转向角,上述蜗轮蜗杆减速器设置在该转向操纵力辅助用马达与上述旋转轴之间,将上述转向操纵力辅助用马达的旋转传递至上述旋转轴。
在本发明的电动助力转向装置中,上述旋转轴通过经由本发明的逆向输入断开离合器连接相互同轴地配置的输入侧旋转轴与输出侧旋转轴来构成,并且上述输入部件与上述输入侧旋转轴连接或者与上述输入侧旋转轴设为一体,上述输出部件与上述输出侧旋转轴连接或者与上述输出侧旋转轴设为一体。
发明的效果
根据本发明,能够缩短逆向输入断开离合器的轴向尺寸,并且能够抑制其部件件数。
附图说明
图1是示出实施方式的第1例的逆向输入断开离合器的图。
图2是实施方式的第1例的逆向输入断开离合器的立体图。
图3是从实施方式的第1例的逆向输入断开离合器提取出输入部件来示出其一部分的立体图。
图4是从实施方式的第1例的逆向输入断开离合器提取出输出部件来示出其一部分的立体图。
图5是关于实施方式的第1例的逆向输入断开离合器的图,示出向输入部件输入了旋转转矩的状态。
图6是关于实施方式的第1例的逆向输入断开离合器的图,示出向输出部件逆向输入了旋转转矩的状态。
图7是图6的局部放大图,示出在向输出部件逆向输入旋转转矩后从输出部件作用于卡合件的力的关系。
图8是为说明在向输出部件逆向输入旋转转矩后,输出部件为锁定或半锁定的条件而示出的图。
图9是关于实施方式的第1例的逆向输入断开离合器的局部放大图,示出向输出部件逆向输入旋转转矩而卡合件的按压面与被按压面接触、并且输入部件侧卡合部位于卡合件的宽度方向中央部的状态。
图10是从实施方式的第2例的逆向输入断开离合器提取出输入部件来示出其一部分的立体图。
图11是示出实施方式的第3例的逆向输入断开离合器的图。
图12是从实施方式的第3例的逆向输入断开离合器提取出输入部件来示出其一部分的立体图。
图13是从实施方式的第3例的逆向输入断开离合器提取出输出部件来示出其一部分的立体图。
图14是相当于图6的图,示出实施方式的第4例的逆向输入断开离合器。
图15是相当于图6的图,示出实施方式的第5例的逆向输入断开离合器。
图16是从实施方式的第5例的逆向输入断开离合器提取出导向件来示出的立体图。
图17是示出实施方式的第6例的逆向输入断开离合器的图。
图18是示出实施方式的第7例的逆向输入断开离合器的图。
图19是从实施方式的第7例的逆向输入断开离合器提取出输出部件来示出其一部分的立体图。
图20是示出实施方式的第8例的逆向输入断开离合器的图。
图21是示出实施方式的第9例的逆向输入断开离合器的图。
图22是示出实施方式的第10例的逆向输入断开离合器的图。
图23是从实施方式的第10例的逆向输入断开离合器仅提取出一个卡合件来示出的立体图。
图24是示出实施方式的第11例的逆向输入断开离合器的图。
图25是从实施方式的第11例的逆向输入断开离合器提取出输出部件来示出其一部分的立体图。
图26的(A)~图26的(D)是相当于图6的A-A截面的剖视图,示出作为实施方式的第12例的逆向输入断开离合器的被按压面及按压面而能够采用的截面形状的四个例子。
图27是示出实施方式的第13例的逆向输入断开离合器的图。
图28是示出实施方式的第14例的逆向输入断开离合器的图。
图29是示出实施方式的第15例的逆向输入断开离合器的图。
图30是示出实施方式的第16例的逆向输入断开离合器的图。
图31是示出实施方式的第17例的逆向输入断开离合器的图。
图32的(A)~图32的(C)是为说明现有的电动配气正时调整装置所进行的凸轮轴的相位调整方法而示出的示意图。
图33是示出具备实施方式的第18例的电动配气正时调整装置的发动机的一部分的示意图。
图34是实施方式的第18例的电动配气正时调整装置的剖视图。
图35是关于组装于实施方式的第18例的电动配气正时调整装置的逆向输入断开离合器的图,示出向输入部件输入了旋转转矩的状态。
图36是关于组装于实施方式的第18例的电动配气正时调整装置的逆向输入断开离合器的图,示出向输出部件逆向输入了旋转转矩的状态。
图37是示出组装于实施方式的第18例的电动配气正时调整装置的逆向输入断开离合器的输出卡合凸轮的周边的局部放大图。
图38是关于组装于实施方式的第18例的电动配气正时调整装置的逆向输入断开离合器的图,示出输入至输出部件的扭矩的一例。
图39是为说明组装于实施方式的第18例的电动配气正时调整装置的逆向输入断开离合器中的从输入部件侧卡合部及输出部件侧卡合部作用于卡合件的力的关系而示出的局部放大图。
图40的(A)~图40的(C)为说明实施方式的第18例的电动配气正时调整装置所进行的凸轮轴的相位调整方法而示出的示意图。
图41是示出实施方式的第19例的电动配气正时调整装置的示意图。
图42是示出实施方式的第20例的可变压缩比装置的剖视图。
图43是示出实施方式的第20例的可变压缩比装置的主要部分的分解立体图。
图44是示出实施方式的第21例的电动助力转向装置的局部剖切侧视图。
图45是示出实施方式的第21例的电动助力转向装置的主要部分的剖视示意图。
图46是示出实施方式的第21例的电动助力转向装置的主要部分的立体图。
具体实施方式
[实施方式的第1例]
使用图1~图9对实施方式的第1例进行说明。此外,以下的说明中,轴向、径向以及周向没有特别限定,是指逆向输入断开离合器1的轴向、径向以及周向。本例中,逆向输入断开离合器1的轴向、径向以及周向与输入部件2的轴向、径向以及周向一致,与输出部件3的轴向、径向以及周向一致,并且与被按压部件4的轴向、径向以及周向一致。
[逆向输入断开离合器的构造的说明]
本例的逆向输入断开离合器1是锁定式逆向输入断开离合器,具备输入部件2、输出部件3、被按压部件4、以及一对卡合件5。逆向输入断开离合器1具有以下逆向输入断开功能:将输入至输入部件2的旋转转矩传递至输出部件3,相对于此,逆向输入至输出部件3的旋转转矩完全断开而不会传递至输入部件2或者仅将其一部分传递至输入部件2并将剩余部分断开。
输入部件2与电动马达等输入侧机构连接,向输入部件2输入旋转转矩。如图3所示,输入部件2具有输入轴部6和一对输入部件侧卡合部7。输入轴部6呈带台阶的圆柱状,其基端部能够传递扭矩地与上述输入侧机构的输出部连接,或者与上述输入侧机构的输出部设为一体。一对输入部件侧卡合部7大致呈楕圆柱状,由从输入轴部6的前端面的直径方向相反侧的两处位置起沿轴向伸长的凸部构成。一对输入部件侧卡合部7在输入部件2的直径方向上相互分离。因此,一对输入部件侧卡合部7分别配置于输入轴部6的前端面中从旋转中心向径向外侧偏离的部分。输入部件侧卡合部7的径向外侧面具有与输入轴部6的前端部的外周面相同的圆筒面状的轮廓形状,其径向内侧面成为圆周方向中央部向径向内侧突出的圆弧状的凸面。
输出部件3与减速机构等输出侧机构连接,输出旋转转矩。输出部件3与输入部件2同轴地配置,并如图4所示地具有输出轴部8和输出部件侧卡合部9。输出轴部8呈圆柱状,其前端部能够传递扭矩地与上述输出侧机构的输入部连接,或者与上述输出侧机构的输入部设为一体。输出部件侧卡合部9具有凸轮功能。即,从输出部件3的旋转中心轴至输出部件侧卡合部9的外周面为止的距离在周向上不恒定。本例中,输出部件侧卡合部9大致呈长圆柱状,从输出轴部8的基端面的中央部起沿轴向伸长。输出部件侧卡合部9的外周侧面由相互平行的一对平坦面和一对圆弧状的凸面构成。因此,从输出部件侧卡合部9的旋转中心至外周侧面为止的距离在圆周方向上不恒定。输出部件侧卡合部9配置在一对输入部件侧卡合部7之间的部分。
如图2所示,被按压部件4呈薄壁圆环状,例如固定于壳体等未图示的其它部件,其旋转受到限制。被按压部件4与输入部件2及输出部件3同轴地配置,并且配置于比输入部件2及输出部件3靠径向外侧的位置。具体而言,一对输入部件侧卡合部7及输出部件侧卡合部9在逆向输入断开离合器1的组装状态下配置于被按压部件4的径向内侧。被按压部件4的内周面具有作为圆筒面状的凹面的被按压面10。
一对卡合件5大致呈半圆形板状,配置于被按压部件4的径向内侧。将一对卡合件5各自的被按压至被按压面10的径向外侧面设为作为圆筒面状的凸面的按压面11,并将径向内侧面设为形成有下述的卡合件侧输出卡合部15的部分以外呈平坦面状的底面12。并且,各个卡合件5的宽度方向两侧成为垂直于底面12的平坦面状的侧面13。此外,卡合件5的径向是指图1中箭头A所示的垂直于底面12的方向,并将图1中箭头B所示的平行于底面12的方向称作卡合件5的宽度方向。按压面11的曲率半径为被按压面10的曲率半径以下。按压面11具有与卡合件5的其它部分相比摩擦系数较大的表面特性。按压面11可以由卡合件5的表面直接构成,也可以由通过粘贴、粘接等固定于卡合件5的摩擦材料构成。
本例中,使一对卡合件5的按压面11朝向被按压部件4的径向相反侧,并且使一对卡合件5的底面12相互对置。并且,在将一对卡合件5配置于被按压部件4的径向内侧的状态下,以在被按压面10与按压面11之间的部分、以及底面12彼此之间的部分的至少一方存在缝隙的方式限制被按压部件4的内径尺寸和卡合件5的径向尺寸。
卡合件5具有卡合件侧输入卡合部14和卡合件侧输出卡合部15。卡合件侧输入卡合部14由沿轴向贯通卡合件5的径向中间部、并且在宽度方向上较长的矩形长孔亦即贯通孔构成。卡合件侧输入卡合部14具有能够松动地插入输入部件侧卡合部7的大小。具体而言,在将输入部件侧卡合部7插入至卡合件侧输入卡合部14的内侧的状态下,在输入部件侧卡合部7与卡合件侧输入卡合部14的内表面之间,在卡合件5的宽度方向以及与该宽度方向正交的方向上分别存在缝隙。因此,输入部件侧卡合部7能够相对于卡合件侧输入卡合部14(卡合件5)在输入部件2的旋转方向上位移,卡合件侧输入卡合部14能够相对于输入部件侧卡合部7在与卡合件5的宽度方向正交的方向上位移。
卡合件侧输出卡合部15是从一对卡合件5各自的底面12的宽度方向中央部朝向径向外侧凹下的大致呈矩形的凹部。卡合件侧输出卡合部15具有能够无晃动地将输出部件侧卡合部9的短轴方向的前半部分配置在其内侧的大小及形状。具体而言,卡合件侧输出卡合部15的开口宽度与输出部件侧卡合部9的长轴方向上的尺寸大致相同(相同或者比输出部件侧卡合部9的长轴方向的尺寸稍大),其径向深度比输出部件侧卡合部9的短轴方向上的尺寸的1/2稍小。卡合件侧输出卡合部15的底部呈平行于底面12的平坦面。
在本例的逆向输入断开离合器1的组装状态下,将配置于轴向一方侧的输入部件2的一对输入部件侧卡合部7沿轴向插入至一对卡合件5各自的卡合件侧输入卡合部14,并且将配置于轴向另一方侧的输出部件3的输出部件侧卡合部9沿轴向插入至一对卡合件侧输出卡合部15彼此之间。即,一对卡合件5配置为利用各自的卡合件侧输出卡合部15从径向外侧夹持输出部件侧卡合部9。并且,本例中,使输入部件侧卡合部7的轴向尺寸、输出部件侧卡合部9的轴向尺寸、被按压部件4的轴向尺寸、以及卡合件5的轴向尺寸分别大致相同。
[逆向输入断开离合器的动作说明]
对本例的逆向输入断开离合器1的动作进行说明。
(向输入部件2输入了旋转转矩的情况)
首先,对从输入侧机构向输入部件2输入了旋转转矩的情况进行说明。若向输入部件2输入旋转转矩,则如图5所示,在卡合件侧输入卡合部14的内侧,输入部件侧卡合部7沿输入部件2的旋转方向(图5的例子中为顺时针方向)旋转。这样,输入部件侧卡合部7的径向内侧面朝向径向内侧按压卡合件侧输入卡合部14的内表面,使一对卡合件5分别向远离被按压面10的方向移动。也就是说,基于与输入部件2的卡合,使一对卡合件5分别向相互接近的方向亦即径向内侧移动(使位于图5的上侧的卡合件5向下方移动,使位于图5的下侧的卡合件5向上方移动)。由此,一对卡合件5的底面12向相互接近的方向移动,一对卡合件侧输出卡合部15从径向两侧夹持输出部件3的输出部件侧卡合部9。即,以使输出部件侧卡合部9的长轴方向平行于卡合件5的底面12的方式使输出部件3旋转,并且使输出部件侧卡合部9与一对卡合件侧输出卡合部15无晃动地卡合。因此,输入至输入部件2的旋转转矩经由一对卡合件5而传递至输出部件3,并从输出部件3输出。在本例的逆向输入断开离合器1中,若向输入部件2输入旋转转矩,则与输入部件2的旋转方向无关,使一对卡合件5分别向远离被按压面10的方向移动。而且,无论输入部件2的旋转方向如何,都经由一对卡合件5将输入至输入部件2的旋转转矩传递至输出部件3。
(向输出部件3逆向输入了旋转转矩的情况)
接下来,对从输出侧机构向输出部件3逆向输入了旋转转矩的情况进行说明。若向输出部件3逆向输入旋转转矩,则如图6所示,在一对卡合件侧输出卡合部15彼此的内侧,输出部件侧卡合部9沿输出部件3的旋转方向(图6的例子中为顺时针方向)旋转。这样,输出部件侧卡合部9的角部朝向径向外侧按压卡合件侧输出卡合部15的底面,使一对卡合件5分别向接近被按压面10的方向移动。也就是说,基于与输出部件3的卡合,使一对卡合件5分别向相互远离的方向亦即径向外侧移动(使位于图5的上侧的卡合件5向上方移动,使位于图5的下侧的卡合件5向下方移动)。由此,将一对卡合件5各自的按压面11按压至被按压部件4的被按压面10。此时,按压面11与被按压面10以按压面11的周向上的整个范围或者一部分(例如中央部)接触。其结果,逆向输入至输出部件3的旋转转矩传递至固定于未图示的其它部件的被按压部件4,从而完全断开而不会传递至输入部件2,或者仅将逆向输入至输出部件3的旋转转矩的一部分传递至输入部件2并将剩余部分断开。为了使逆向输入至输出部件3的旋转转矩完全断开而不传递至输入部件2,以使按压面11相对于被按压面10不滑动(相对旋转)的方式使一对卡合件5撑在输出部件侧卡合部9与被按压部件4之间,从而锁定输出部件3。相对于此,为了使仅将逆向输入至输出部件3的旋转转矩中的一部分传递至输入部件2并将剩余部分断开,以使按压面11相对于被按压面10滑动的方式使一对卡合件5撑在输出部件侧卡合部9与被按压部件4之间,从而半锁定输出部件3。在输出部件3半锁定的状态下,若进一步向输出部件3逆向输入旋转转矩,则一对卡合件5基于输出部件侧卡合部9与卡合件侧输出卡合部15的卡合,使按压面11相对于被按压面10滑动,并且以输出部件3的旋转中心为中心进行旋转。若一对卡合件5旋转,则卡合件侧输入卡合部14的内表面在周向(旋转方向)上按压输入部件侧卡合部7的径向内侧面,向输入部件2传递旋转转矩的一部分。
此外,在本例的逆向输入断开离合器1中,以能够进行以上动作的方式调整各构成部件间的缝隙的大小。
例如,本例中,如图9所示,在通过向输出部件3逆向输入旋转转矩而卡合件5的按压面11与被按压面10接触的位置关系中,当使输入部件侧卡合部7位于卡合件侧输入卡合部14内的宽度方向中央时,即当在按压面11相对于被按压面10远近移动方向(图9的上下方向)上,使输入部件侧卡合部7的径向内侧面中位于离输入部件2的旋转中心(=输出部件3的旋转中心)O最近的位置的部分亦即圆周方向中央部向径向外侧(图9的上侧)离输入部件2的旋转中心O最远时,输入部件侧卡合部7的径向内侧面与卡合件侧输入卡合部14的内表面变成非接触。换言之,在输入部件侧卡合部7的径向内侧面与卡合件侧输入卡合部14的内表面之间存在缝隙G,该缝隙G允许基于输出部件侧卡合部9的角部按压卡合件侧输出卡合部15的底面而朝向被按压面10按压按压面11。由此,在向输出部件3逆向输入了旋转转矩的情况下,不会由输入部件侧卡合部7阻止卡合件5向径向外侧(图9的上侧)移动的情况,并且即使在按压面11与被按压面10接触后,作用于按压面11与被按压面10接触的接触部的面压也根据逆向输入至输出部件3的旋转转矩的大小而产生变化,从而适当地进行输出部件3的锁定或半锁定。
参照图7及图8,更具体地说明在如上所述地向输出部件3逆向输入了旋转转矩的情况下输出部件3锁定或半锁定的原理及条件。若通过向输出部件3逆向输入旋转转矩,而输出部件侧卡合部9的角部抵接于卡合件侧输出卡合部15的底面,则如图7所示,在与卡合件侧输出卡合部15的底面垂直的方向上,对输出部件侧卡合部9的角部与卡合件侧输出卡合部15的底面抵接的抵接部X作用法向力Fc。并且,当将输出部件侧卡合部9与卡合件侧输出卡合部15之间的摩擦系数设为μ时,在与卡合件侧输出卡合部15的底面平行的方向上,对抵接部X作用摩擦力μFc。此处,当将作用于抵接部X的切向力Ft的作用线的方向与卡合件侧输出卡合部15的底面之间的楔角设为θ时,由下述的式(1)表示切向力Ft。
Ft=Fc·sinθ+μFc·cosθ……(1)
因此,使用切向力Ft,由下述的式(2)表示法向力Fc。
Fc=Ft/(sinθ+μ·cosθ)……(2)
当输出部件侧卡合部9的角部抵接于卡合件侧输出卡合部15的底面时,当将从输出部件3的旋转中心O至抵接部X为止的距离设为r时,由下述的式(3)表示从输出部件3传递至卡合件5的扭矩T的大小。
T=r·Ft……(3)
如上所述,由于法向力Fc作用于抵接部X,所以如图8所示,卡合件5的按压面11由法向力Fc的力按压至被按压部件4的被按压面10。因此,当将按压面11与被按压面10之间的摩擦系数设为μ′、并将从输出部件3的旋转中心O至按压面11与被按压面10抵接的抵接部Y为止的距离设为R时,作用于卡合件5的制动扭矩T′的大小由下述的式(4)表示。
T′=μ′RFc……(4)
因此,为获得更大的制动力,可知增大摩擦系数μ′、距离R、法向力Fc即可。
并且,为了使输出部件3锁定而使逆向输入至输出部件3的旋转转矩不会传递至输入部件2,传递扭矩T和制动扭矩T′需要满足下述的式(5)的关系。
T<T′……(5)
并且,当将上述的式(1)~(4)代入上述的式(5)中时,得到下述的式(6)。
μ′R/(sinθ+μ·cosθ)>r……(6)
从上述的式(6)可知,若增大按压面11与被按压面10之间的摩擦系数μ′,则即使缩小距离R,也会使输出部件3锁定。
并且,当将摩擦系数μ及摩擦系数μ′分别假定为0.1时,根据上述的式(6)得到下述的式(7)。
R>10r(sinθ+0.1cosθ)……(7)
从上述的式(7)可知,通过适当地设定从输出部件3的旋转中心O至抵接部X为止的距离r、从输出部件3的旋转中心O至抵接部Y为止的距离R、以及切向力Ft的作用线的方向与卡合件侧输出卡合部15的底面之间的楔角θ,来使输出部件3锁定。
相对于此,为了使输出部件3半锁定而仅将逆向输入至输出部件3的旋转转矩的一部分传递至输入部件2并将剩余部分断开,传递扭矩T和制动扭矩T′需要满足下述的式(8)的关系。
T>T′……(8)
并且,从上述的式(6)亦可明确,通过分别适当地设定输出部件侧卡合部9与卡合件侧输出卡合部15之间的摩擦系数μ、按压面11与被按压面10之间的摩擦系数μ′、从旋转中心O至抵接部X为止的距离r、从旋转中心O至抵接部Y为止的距离R、以及切向力Ft的作用线的方向与卡合件侧输出卡合部15的底面之间的楔角θ,能够使输出部件3半锁定。
并且,在输出部件3锁定或半锁定的状态下,在向输入部件2输入了旋转转矩的情况下,若从输入部件2作用于卡合件5的法向力比从输出部件3作用于卡合件5的法向力Fc大,则解除输出部件3的锁定或半锁定。也就是说,卡合件5向径向内侧移动,从输入部件2向输出部件3传递旋转转矩。
根据具有以上的结构并如上所述地动作的本例的逆向输入断开离合器1,能够缩短轴向尺寸,并且能够抑制部件件数。
本例的逆向输入断开离合器1将输入部件2及输出部件3各自的旋转变换成卡合件5的径向移动。而且,通过像这样将输入部件2及输出部件3的旋转变换成卡合件5的径向移动,来使卡合件5与位于该卡合件5的径向内侧的输出部件3卡合、或者将卡合件5按压至位于该卡合件5的径向外侧的被按压部件4。这样,本例的逆向输入断开离合器1基于由输入部件2及输出部件3各自的旋转控制的卡合件5的径向移动,能够在可从输入部件2向输出部件3传递旋转转矩的输出部件3的锁定或半锁定解除状态与防止或抑制输出部件3的旋转的输出部件3的锁定或半锁定状态之间切换,从而能够缩短逆向输入断开离合器1的装置整体的轴向尺寸。
而且,使卡合件5具有将输入至输入部件2的旋转转矩传递至输出部件3的功能和锁定或半锁定输出部件3的功能这两个功能。因此,能够抑制逆向输入断开离合器1的部件件数,并且与分别使不同的部件具有传递旋转转矩的功能和锁定或半锁定的功能的情况相比,能够使动作稳定。例如,在使不同的部件具有传递旋转转矩的功能和锁定或半锁定的功能的情况下,有锁定或半锁定解除的时机与开始旋转转矩的传递的时机偏离的可能性。在该情况下,若在从锁定或半锁定解除起至开始旋转转矩的传递为止的期间内向输出部件逆向输入旋转转矩,则再次锁定或半锁定输出部件。本例中,使卡合件5具有将旋转转矩传递至输出部件3的功能和锁定或半锁定输出部件3的功能这两个功能,从而能够防止产生这样的不便。
并且,由于从输入部件2作用于卡合件5的力的方向与从输出部件3作用于卡合件5的力的方向相反,所以通过限制两个力的大小关系,能够控制卡合件5的移动方向。因此,能够稳定且可靠地进行输出部件3的锁定或半锁定状态与锁定或半锁定解除状态之间的切换动作。因此,能够防止产生如日本特开2007-232095号公报以及日本特开2004-084918号公报所记载的现有构造的逆向输入断开离合器所示地滚动体保持嵌入至楔形空间的径向上的宽度较窄的部分而无法解除锁定等不便。
[实施方式的第2例]
使用图10对实施方式的第2例进行说明。本例中,输入部件2a的一对输入部件侧卡合部7a将径向上的内侧面作为相互平行的平坦面。其它部分的结构及作用效果与实施方式的第1例相同。
[实施方式的第3例]
使用图11~图13对实施方式的第3例进行说明。在本例的逆向输入断开离合器1a中,输入部件2b的一对输入部件侧卡合部7b分别由一对销部16构成。具体而言,在输入轴部6a的前端面中的径向相反侧的两处位置各自的相互分离的两处位置分别配置销部16,由相互接近的一对销部16分别构成输入部件侧卡合部7b。即,将输入部件侧卡合部7b的一对销部16松动地插入至卡合件5的卡合件侧输入卡合部14的内侧。此外,本例中,通过利用压入等在形成于输入轴部6a的前端面的圆孔内支撑固定与输入轴部6a相独立地形成的销,来分别构成销部16。
并且,本例中,输出部件3a的输出部件侧卡合部9a由一对销部17构成。一对销部17配置于输出轴部8a的前端面中的隔着输出部件3a的旋转中心轴的两侧。因此,从输出部件3a的旋转中心轴至由一对销部17构成的输出部件侧卡合部9a的外周面为止的距离在周向上不恒定。此外,本例中,通过利用压入等在形成于输出轴部8a的前端面的圆孔内支撑固定与输出轴部8a相独立地形成的销,来分别构成销部17。
本例中,根据卡合件5的形状精度来适当地选择构成销部16的销的直径以及构成销部17的销的直径,能够将卡合件5相对于输入部件2b在旋转方向上的晃动以及卡合件5相对于输出部件3a的晃动调整至适当的大小。其它部分的结构及作用效果与实施方式的第1例相同。
[实施方式的第4例]
使用图14对实施方式的第4例进行说明。本例的逆向输入断开离合器1b的特征在于,使一对卡合件5a各自的姿势稳定,并且正确地进行卡合件5a的径向移动。为此,本例中,在卡合件5a的底面12a中的隔着卡合件侧输出卡合部15的宽度方向两侧部,分别设有从底面12a起沿垂直方向伸长的引导狭缝18。而且,在使一对卡合件5a各自的底面12a相互对置的状态下,在位于同一直线上的一对引导狭缝18内,以跨越上述一对引导狭缝18的方式配置有圆柱状或长方体状的导向件19。导向件19能够无晃动且沿导向件19的轴向移动地配置在引导狭缝18的内侧。
通过上述结构,一对卡合件5a能够进行径向的移动及同步的旋转,并且防止相互相对旋转或沿宽度方向移动。因此,能够使一对卡合件5a各自的姿势稳定。并且,能够使一对卡合件5a正确且顺畅地沿径向移动。因此,能够将从输入部件侧卡合部7、输出部件侧卡合部9作用于卡合件5a的力高效地利用于该卡合件5a的径向移动,从而能够产生所希望的传递扭矩及制动扭矩。其它结构及作用效果与实施方式的第1例相同。
[实施方式的第5例]
使用图15及图16对实施方式的第5例进行说明。与实施方式的第4例的逆向输入断开离合器1b的特征相同,本例的逆向输入断开离合器1c的特征也在于,使一对卡合件5各自的姿势稳定,并正确地进行卡合件5的径向移动。为此,本例中,由截面大致呈U字形的导向件19a分别引导一对卡合件5的径向内端部的宽度方向两侧部。由此,一对卡合件5能够进行径向的移动及同步的旋转,并且防止相互相对旋转或沿宽度方向移动。
本例中,如实施方式的第4例的逆向输入断开离合器1b所示,由于不需要在卡合件5a形成引导狭缝18,所以能够省略引导狭缝18的加工。并且,根据本例的导向件19a,也能够防止一对卡合件5向被按压部件4的轴向倾斜或相对位移。其它结构及作用效果与实施方式的第1例及第4例相同。
[实施方式的第6例]
使用图17对实施方式的第6例进行说明。与实施方式的第4例的逆向输入断开离合器1b以及实施方式的第5例的逆向输入断开离合器1c相同,本例的逆向输入断开离合器1d的特征也在于,使一对卡合件5b、5c各自的姿势稳定,并正确地进行卡合件5b、5c的径向移动。为此,本例中,在一个(图17的上方)卡合件5b的底面12b的宽度方向两侧部设有朝向另一个(图17的下方)卡合件5c伸长的一对伸出部20。相对于此,在另一个卡合件5c的底面12c的宽度方向两侧部设有切口21。由此,使另一个卡合件5c的径向内端部的宽度尺寸缩小与一对切口21相对应的量。而且,在将一对卡合件5b、5c配置在被按压部件4的径向内侧的状态下,在一对伸出部20之间,无晃动地配置另一个卡合件5c的径向内端部。为此,使一对伸出部20的内侧面彼此的宽度尺寸比另一个卡合件5c的径向内端部的宽度尺寸稍大。
在本例的逆向输入断开离合器1d中,不需要如实施方式的第4例的逆向输入断开离合器1d以及实施方式的第5例的逆向输入断开离合器1c所示地设置与卡合件相独立的导向件,从而能够通过减少部件件数来实现成本减少,并且能够防止忘记组装导向件。其它结构及作用效果与实施方式的第1例及第4例相同。
[实施方式的第7例]
使用图18及图19对实施方式的第7例进行说明。本例的逆向输入断开离合器1e的特征在于,防止输出部件3b的晃动。为此,在本例的输出部件3b中,如图19所示,以在长轴方向上插通输出部件侧卡合部9b的方式设置辅助轴部22,并使该辅助轴部22的轴向两侧部向输出部件侧卡合部9b的外部露出。而且,如图18所示,将辅助轴部22的轴向两侧部配置在一对卡合件5d的底面12d彼此之间。
并且,以与辅助轴部22的轴向一方侧部及轴向另一方侧部分别对置的方式,在卡合件5d的底面12d的宽度方向一部分,分别设有从底面12d起沿垂直方向伸长的收纳凹部23。具体而言,在图18的上侧的卡合件5d且在底面12d中比卡合件侧输出卡合部15靠左侧的部分设有收纳凹部23,在图18的下侧的卡合件5d且在底面12d中比卡合件侧输出卡合部15靠右侧的部分设有收纳凹部23。而且,在各个收纳凹部23的内侧配置有弹性部件24,并将上述弹性部件24弹性地压缩在收纳凹部23的底部与辅助轴部22的轴向一方侧部及轴向另一方侧部之间。由此,经由辅助轴部22对输出部件3b赋予预定方向(图18的例子中为逆时针方向)的力矩。并且,将辅助轴部22的轴向一方侧部及轴向另一方侧部分别按压抵接于卡合件5d的底面12d。
本例中,由于能够对输出部件3b赋予力矩,所以即使在未对输出部件3b施加负荷的状态下,也能够防止输出部件3b相对于卡合件5d晃动。其它结构及作用效果与实施方式的第1例相同。
[实施方式的第8例]
如在实施方式的第1例中说明那样,关于逆向输入断开离合器1,当向输出部件3逆向输入旋转转矩后,为了锁定输出部件3,从输出部件3传递至卡合件5的扭矩T和作用于被按压至被按压部件4的卡合件5的制动扭矩T′需要满足T<T′的关系。并且,当将按压面11与被按压面10之间的摩擦系数设为μ′、将从输出部件3的旋转中心O至按压面11与被按压面10抵接的抵接部为止的距离设为R、并将按压面11相对于被按压面10的按压力亦即法向力设为Fc时,在向输出部件3逆向输入了旋转转矩的情况下,由T′=μ′RFc表示作用于卡合件5的制动扭矩T′的大小。
另外,例如在考虑将逆向输入断开离合器1应用于汽车的情况下,在汽车的技术领域内,近年来,以降低油耗为目的而减少车辆重量,同时对于车辆的构成部件也需求重量的减轻。因此,关于逆向输入断开离合器1,也优选缩小会影响逆向输入断开离合器1的尺寸的、从输出部件3的旋转中心O至按压面11与被按压面10抵接的抵接部为止的距离R。然而,若缩小距离R,则制动扭矩T′变小,从而难以充分确保逆向输入至输出部件3的旋转转矩的断开率。
因此,为了增大制动扭矩T′,考虑增大摩擦系数μ′或法向力Fc。为了增大摩擦系数μ′,例如考虑在卡合件5的径向外侧面附加摩擦材料来由摩擦材料的表面构成按压面11、或者减少供给按压面11的润滑油的量。但是,在附加摩擦材料的情况下,产生成本变高的问题,并且在减少所供给的润滑油的量的情况下,产生按压面容易磨损的耐久性的问题。另一方面,为了增大法向力Fc,需要增大传递扭矩T,并且为了充分确保逆向输入至输出部件3的旋转转矩的断开率,需要更大的制动扭矩T′,从而难以缩小距离R。
因此,在本例的逆向输入断开离合器1f中,如图20所示,通过设计一对卡合件5e的径向外侧面的形状,并利用楔形效应,能够获得更大的法向力(制动扭矩)。
本例中,在卡合件5e的径向外侧面中的在周向上分离的两处位置,设有被按压至被按压面10的按压面11a。各个按压面11a是具有比被按压面10的曲率半径Cr小的曲率半径Cr′的圆筒面状的凸面。在卡合件5e的位于径向外侧面的周向中间部的一对按压面11a彼此之间,设有不被按压至被按压面10的(在与被按压面10之间总是存在缝隙)平坦面状的前端面25。因此,卡合件5e的径向上的宽度尺寸相比实施方式的第1例的卡合件5较小。并且,实施方式的第1例的卡合件5的径向外侧面的轮廓形状整体呈圆弧状,相对于此,本例的卡合件5e的径向外侧面的轮廓形状通过由直线部连接一对圆弧部的端部彼此来构成。
并且,在卡合件5e的径向中间部,形成有作为大致呈圆弧状的长孔的卡合件侧输入卡合部14a。而且,在卡合件侧输入卡合部14a的内侧,以能够相对于被按压面10进行远近移动并且能够沿输入部件2的旋转方向进行移动的方式松动地卡合输入部件2的输入部件侧卡合部7。并且,将卡合件5e的宽度方向两侧面设为与底面12e所成的角度为钝角的倾斜面26。
在具有以上结构的本例的逆向输入断开离合器1f中,当向输出部件3逆向输入旋转转矩并且法向力Fc从输出部件侧卡合部9作用于卡合件5e时,将设于卡合件5e的径向外侧面的一对按压面11a按压至被按压面10。此处,按压面11a的曲率半径Cr′比被按压面10的曲率半径Cr小,从而各个按压面11a与被按压面10以一点处线接触或点接触。因此,具有两个按压面11a的卡合件5e与被按压部件4合计在两点处接触。
此时,各个按压面11a的曲率中心位于连接被按压部件4的中心O(=输入部件2及输出部件3的旋转中心)和按压面11a与被按压面10各自的抵接部M1、M2而成的假想线上。并且,当将各抵接部M1、M2处的切线彼此之间的楔角设为2α并将按压面11a与被按压面10之间的摩擦系数设为μ′时,由下述的式(9)表示作用于抵接部M1、M2的法向力P。
P=Fc/2(sinα+μ′·cosα)……(9)
并且,由下述的式(10)表示作用于使卡合件5e产生制动力的抵接部M1、M2的切向力Ft′。
Ft′=μ′P……(10)
并且,当将从输出部件3的旋转中心O至按压面11a与被按压面10抵接的抵接部M1、M2为止的距离设为R时,由下述的式(11)表示作用于卡合件5e的制动扭矩T′的大小。
T′=2Ft′R……(11)
根据上述的式(9)、式(10)以及式(11),分别使用摩擦系数μ′、距离R(离合器尺寸)、法向力Fc、楔角α来由下述的式(12)表示制动扭矩T′的大小。
T′=μ′RFc/(sinα+μ′·cosα)……(12)
此处,关于实施方式的第1例的构造,如上述的式(4)所示,制动扭矩T′的大小为T′=μ′RFc。
因此,为了获得更大的制动扭矩T′,在本例的逆向输入断开离合器1f的情况下,也与实施方式的第1例的逆向输入断开离合器1相同,可知增大摩擦系数μ′、距离R、法向力Fc即可。并且,为了利用作为本例的特征的楔形效应来使制动扭矩T′更大,尽量缩小楔角α即可。
例如,将摩擦系数μ′假定为0.1,将距离R假定为15mm,将楔角α假定为25度,并将法向力Fc假定为1000N。在该情况下,实施方式的第1例的逆向输入断开离合器1所获得的制动扭矩T′为1.5Nm,相对于此,本例的逆向输入断开离合器1f所获得的制动扭矩T′为2.9Nm。这样,本例的逆向输入断开离合器1f利用楔形效应,从而与实施方式的第1例的逆向输入断开离合器1相比,获得大约2倍大小的制动扭矩T′。换言之,本例的逆向输入断开离合器1f即使在将距离R设为1/2的情况下也获得与实施方式的第1例的逆向输入断开离合器1相同大小的制动扭矩T′。
如上所述,本例的逆向输入断开离合器1f与实施方式的第1例的逆向输入断开离合器1相比,即使是同等的摩擦系数μ′、同等的距离R、同等的传递扭矩T,也能够获得更大的制动扭矩T′。因此,为了获得所需要的旋转转矩的断开率,即使不增大摩擦系数μ′及法向力Fc,也能够容易缩小距离R。而且,仅设计卡合件5c的径向外侧面的形状,就能获得这样的效果,从而也能够抑制成本上升。其它结构及作用效果与实施方式的第1例相同。
[实施方式的第9例]
使用图21对实施方式的第9例进行说明。在本例的逆向输入断开离合器1g中,对卡合件5f的径向内侧面亦即底面12f的形状机械牛进行了设计。即,将卡合件5f的径向内侧面整体设为平坦面状的底面12f,并且卡合件侧输出卡合部15a由底面12f的宽度方向中央部构成。总之,在本例的卡合件5f的底面12f的宽度方向中央部,并非如实施方式的第1例的卡合件5那样设有从底面12向径向外侧凹下的卡合件侧输出卡合部15(参照图1等)。
由于卡合件5f的底面12f中至少构成卡合件侧输出卡合部15a的部分是与输出部件3的输出部件侧卡合部9接触的部分,所以需要进行高精度的精加工。但是,在本例的逆向输入断开离合器1f中,将包括卡合件侧输出卡合部15a在内的底面12f整体设为平坦面状,并且并非如实施方式的第1例那样以从底面12向径向外侧凹下的方式设有卡合件侧输出卡合部15,从而使用平面磨床等机床,能够低成本地进行高精度的精加工。其它结构及作用效果与实施方式的第1例相同。
[实施方式的第10例]
使用图22及图23对实施方式的第10例进行说明。本例的逆向输入断开离合器1h的特征在于,使一对卡合件5g各自的姿势稳定,正确地进行卡合件5g的径向移动。为此,在卡合件5g的底面12g的宽度方向两侧部,设有相对于底面12g在垂直方向上凹入的圆柱状的导向凹部27。而且,在使一对卡合件5g各自的底面12g相互对置的状态下,在位于同一直线上的一对导向凹部27的内侧,以架设在上述一对导向凹部27的方式配置有作为螺旋状的弹簧的弹性部件24a。而且,利用一对弹性部件24a所发挥的弹力,分别朝向被按压面10对一对卡合件5g进行施力。此外,为了防止卡合件5g因重力的影响而向下方移动,弹性部件24a所发挥的弹力的大小(弹簧载荷的大小)设定为比卡合件5g的自重大。
上述本例中,通过使一对卡合件5g各自的姿势同步并稳定,能够正确地进行一对卡合件5g的径向移动。并且,利用以架设的方式在一对卡合件5g设置一对弹性部件24a这一简易结构,就能够有效地防止卡合件5g因重力的影响而向下方移动从而姿势变得不稳定的情况。其它结构及作用效果与实施方式的第1例及第9例相同。
[实施方式的第11例]
使用图24及图25对实施方式的第11例进行说明。
在本例的逆向输入断开离合器1i中,一对卡合件5h分别在径向外侧面的圆周方向中央部分别具备作为向径向内侧凹下的凹部的卡合件侧输入卡合部14b。本例中,使输入部件2a的输入部件侧卡合部7松动地卡合在卡合件侧输入卡合部14b的内侧。换言之,一对卡合件5h分别具有配置于输入部件侧卡合部7的径向内侧的部分、以及配置于输入部件侧卡合部7的周向两侧的部分,但不具有配置于输入部件侧卡合部7的径向外侧的部分。因此,相应地能够使逆向输入断开离合器1i变轻。
此外,本例中,输出部件3c的输出部件侧卡合部9c具有大致呈长方体的形状。具体而言,输出部件侧卡合部9c的外周面由在长边方向上相互平行的一对第1平坦面、在短边方向上相互平行的一对第2平坦面、以及连接第1平坦面和第2平坦面的部分圆筒面构成。其它结构及作用与实施方式的第1例、第8例及第9例相同。
[实施方式的第12例]
使用图26的(a)~图26的(d)对实施方式的第12例进行说明。本例中,关于形成于被按压部件4的内周面的被按压面10以及形成于卡合件5的径向外侧面的按压面11,对分别所能够采用的截面形状的四个例子进行说明。
在图26的(a)所示的第1例中,被按压面10及按压面11各自的截面形状呈直线状。这样的构造能够容易地进行被按压面10及按压面11的加工,从而有将加工成本抑制为较低的优点。但是,当卡合件5的中心轴相对于被按压部件4的中心轴倾斜时,在按压面11的位于轴向两端部的角部与被按压面10之间容易产生边缘载荷。因此,容易磨损,从而耐久性容易降低。
在图26的(b)所示的第2例中,被按压面10及按压面11各自的截面形状呈直线状。但是,本例中,在位于卡合件5的径向外侧面的轴向两端部的、按压面11的轴向两侧,设有平面状(部分呈圆锥面状)的倒角部28。根据这样的结构,在卡合件5的中心轴相对于被按压部件4的中心轴的倾斜角度较小的情况下,不会产生边缘载荷。
在图26的(c)所示的第3例中,被按压面10及按压面11各自的截面形状呈直线状。但是,本例中,在位于卡合件5的径向外侧面的轴向两端部的、按压面11的轴向两侧,设有凸曲面状的倒角部28a。根据这样的结构,与上述的第2例相比,能够增大不会产生边缘载荷的卡合件5的倾斜角度。但是,与第2例相比,倒角部28a的加工麻烦,加工成本容易变高。
在图26的(d)所示的第4例中,被按压面10及按压面11各自的截面形状呈圆弧状。具体而言,被按压面10的截面形状呈凹圆弧状,按压面11的截面形状呈凹圆弧状。并且,按压面11的截面形状的曲率半径比被按压面10的截面形状的曲率半径小。根据这样的结构,与上述的第3例的情况相比,能够增大不会产生边缘载荷的卡合件5的倾斜角度。但是,与第3例的情况相比,被按压面10及按压面11的加工麻烦,加工成本容易变高。
[实施方式的第13例]
使用图27对实施方式的第13例进行说明。本例的逆向输入断开离合器1j的特征在于,断开率根据逆向输入至输出部件3d的旋转转矩的方向不同而不同。此外,能够通过下述的式(13)来求解上述断开率。
(逆向输入至输出部件3d的旋转转矩的断开率)=((逆向输入至输出部件3d的旋转转矩)-(传递至输入部件2的旋转转矩))/(逆向输入至输出部件3d的旋转转矩)……(13)
本例中,输出部件3d的输出部件侧卡合部9d的截面形状大致呈平行四边形。而且,一对卡合件5i配置为利用各自的卡合件侧输出卡合部15从径向两侧夹持输出部件侧卡合部9d。
因此,在图示例子中,在输出部件3d向顺时针方向旋转的情况下,与输出部件3d向逆时针方向旋转的情况相比,从输出部件3d的旋转中心O至输出部件侧卡合部9d的角部与卡合件侧输出卡合部15的底部抵接的抵接部为止的距离r变大。因此,若无论输出部件3d的旋转方向如何,都将该逆向输入至输出部件3d的旋转转矩的大小假定为相同,则在输出部件3d向顺时针方向旋转的情况下,与输出部件3d向逆时针方向旋转的情况相比,作用于卡合件5i的制动扭矩T′的大小变小。总之,在输出部件3d向顺时针方向旋转的情况下,与输出部件3d向逆时针方向旋转的情况相比,逆向输入断开离合器1j的断开率较小。此外,在输出部件3d向逆时针方向旋转的情况下,逆向输入至该输出部件3d的旋转转矩也能够完全断开而不会传递至输入部件2,并且也能够将一部分断开并将剩余部分传递至输入部件2。
此外,本例的逆向输入断开离合器1j利用楔形效应,从而获得较大的法向力。即,卡合件5i分别在径向外侧面中的在周向上分离的两处位置具有被按压至被按压面10的按压面11a,并且在径向外侧面中的一对按压面11a彼此之间的部分亦即周向中间部具有前端面25。其它部分的构造及作用效果与实施方式的第1例及第8例相同。
[实施方式的第14例]
使用图28对实施方式的第14例进行说明。与实施方式的第13例的逆向输入断开离合器1j相同,本例的逆向输入断开离合器1k的特征在于,断开率根据逆向输入至输出部件3e的旋转转矩的方向不同而不同。为此,输出部件3e的输出部件侧卡合部9e的截面形状大致呈平行四边形。而且,一对卡合件5j配置为利用各自的卡合件侧输出卡合部15从径向两侧夹住输出部件侧卡合部9e。
另外,本例的逆向输入断开离合器1k具有使一对卡合件5j的姿势稳定、正确地进行卡合件5j的径向位移这一特征。为此,卡合件5j的底面12g在宽度方向两侧部,以相对于底面12g在垂直方向上凹入的方式形成有圆筒形状的导向凹部27。在逆向输入断开离合器1k中,在使一对卡合件5g各自的底面12g相互对置的状态下,在位于同一直线上的一对导向凹部27的内侧,以架设在该一对导向凹部27的方式配置有弹性部件24a。
另外,本例中,卡合件5j具有导向孔29,该导向孔29沿该卡合件5j的径向形成,并且在卡合件侧输出卡合部15的底部和卡合件侧输入卡合部14的内表面处开口。并且,输出部件3e具有贯通输出部件侧卡合部9e的插通孔30。而且,具有圆柱形状的导向件19b的轴向两端部能够无径向的晃动并能够轴向移动地插入在一对卡合件5j各自的导向孔29内,并且导向件19b的轴向中间部松动地插入在输出部件侧卡合部9e的插通孔30内。由此,防止一对卡合件5j相互沿宽度方向相对移动、或者一对卡合件5j以卡合件侧输出卡合部15的底部彼此不平行的方式相互倾斜,仅允许一对卡合件5j沿远近移动的方向相对位移。其它部分的结构及作用效果与实施方式的第1例、第10例及第13例相同。
[实施方式的第15例]
使用图29对实施方式的第15例进行说明。与实施方式的第13例的逆向输入断开离合器j相同,本例的逆向输入断开离合器1l的特征在于,断开率根据逆向输入至输出部件3f的旋转转矩的方向不同而不同。输出部件3f具备输出部件侧卡合部9f,该输出部件侧卡合部9f相对于与该输出部件3f的轴向、以及按压面11a相对于被按压面10远近移动的方向(卡合件5i的径向)平行的假想平面不对称,并且具有大致呈梯形的截面形状。而且,一对卡合件5i配置为利用各自的卡合件侧输出卡合部15从径向两侧夹住输出部件侧卡合部9f。
在图示例子中,关于一对卡合件5i中的一个(图29的上侧)卡合件5i,在输出部件3f向顺时针方向旋转的情况下,与输出部件3f向逆时针方向旋转的情况相比,从输出部件3f的旋转中心O至输出部件侧卡合部9f的角部与卡合件侧输出卡合部15的底部抵接的抵接部为止的距离r较小。因此,若无论输出部件3f的旋转方向如何,都将逆向输入至该输出部件3f的旋转转矩的大小假定为相同,则在输出部件3f向顺时针方向旋转的情况下,与输出部件3f向逆时针方向旋转的情况相比,作用于一个卡合件5i的制动扭矩T′的大小较大。相对于此,关于一对卡合件5i中的另一个(图29的下侧)卡合件5i,无论输出部件3f的旋转方向如何,上述距离r都相同,作用于另一个卡合件5i的制动扭矩T′的大小也相同。因此,本例中,在输出部件3f向顺时针方向旋转的情况下,与输出部件3f向逆时针方向旋转的情况相比,逆向输入断开离合器1l整体的断开率较大。其它部分的结构及作用效果与实施方式的第1例、第8例及第13例相同。
[实施方式的第16例]
使用图30对实施方式的第16例进行说明。与实施方式的第13例的逆向输入断开离合器1j相同,本例的逆向输入断开离合器1m的特征在于,断开率根据逆向输入至输出部件3d的旋转转矩的方向不同而不同。为此,输出部件3d的输出部件侧卡合部9d的截面形状大致呈平行四边形。而且,一对卡合件5i配置为利用各自的卡合件侧输出卡合部15从径向两侧夹住输出部件侧卡合部9d。
另外,在本例的逆向输入断开离合器1m中,根据输入部件2c的旋转方向,使输入部件侧卡合部7c相对于卡合件5i的卡合件侧输入卡合部14的晃动的大小不同。具体而言,输入部件侧卡合部7c具有相对于输入部件2c的旋转方向不对称的形状。在图示例子中,在输入部件2c向顺时针方向旋转的情况下,与该输入部件2c向逆时针方向旋转的情况相比,输入部件侧卡合部7c相对于卡合件侧输入卡合部14的晃动较大。因此,在输入部件2c向顺时针方向旋转的情况下,与输入部件2c向逆时针方向旋转的情况相比,能够使从输出部件3d锁定或半锁定的状态起解除锁定或半锁定所需的旋转转矩较小。其它部分的结构及作用效果与实施方式的第1例及第13例相同。
[实施方式的第17例]
使用图31对实施方式的第17例进行说明。与实施方式的第13例的逆向输入断开离合器1j相同,本例的逆向输入断开离合器1n的特征在于,断开率根据逆向输入至输出部件3g的旋转转矩的方向不同而不同。本例中,输出部件3g具备截面大致呈矩形的输出部件侧卡合部9g,而且使该输出部件侧卡合部9g的中心轴相对于输出部件3g的旋转中心O在径向上偏移。并且,本例的逆向输入断开离合器1n仅具备一个卡合件5,该卡合件5具有与输出部件侧卡合部9g卡合的卡合件侧输出卡合部15。此外,本例的逆向输入断开离合器1n的输入部件2d仅具备一个输入部件侧卡合部7。
在图示例子中,在输出部件3g向顺时针方向旋转的情况下,与输出部件3g向逆时针方向旋转的情况相比,从输出部件3g的旋转中心O至输出部件侧卡合部9g的角部与卡合件侧输出卡合部15的底部抵接的抵接部为止的距离r较大。因此,若无论输出部件3g的旋转方向如何,都将逆向输入至该输出部件3g的旋转转矩的大小假定为相同,则在输出部件3g向顺时针方向旋转的情况下,与输出部件3g向逆时针方向旋转的情况相比,作用于卡合件5的制动扭矩T′的大小较小。总之,在输出部件3g向顺时针方向旋转的情况下,与输出部件3g向逆时针方向旋转的情况相比,逆向输入断开离合器1n的断开率较小。
本例的逆向输入断开离合器1n的断开率根据逆向输入至输出部件3g的旋转转矩的方向不同而不同这一特征能够通过仅具备一个卡合件5的构造来实现。因此,与实施方式的第13例的逆向输入断开离合器1j相比,能够减少部件件数。其它部分的结构及作用效果与实施方式的第1例及第13例相同。
[实施方式的第18例]
使用图32~图40对实施方式的第18例进行说明。本例的特征在于,将本发明的逆向输入断开离合器应用于电动配气正时调整装置。
在上述的日本特开2010-255494号公报所记载电动配气正时调整装置中,在由曲柄轴驱动而旋转的链轮等从动部件与凸轮轴之间,具有差动齿轮机构等减速机构。而且,通过由电动马达使减速机构的啮合位置产生变化,来使凸轮轴与曲柄轴之间的相位差产生变化。
具体而言,如图32的(A)所示,在使凸轮轴31与链轮(曲柄轴)32的相位差为零的相位保持时,使电动马达33的转速与链轮32的转速相等。相对于此,如图32的(B)所示,在使凸轮轴31的相位相对于链轮32的相位延迟的相位滞后角时,使电动马达33的转速比链轮32的转速慢。并且,如图32的(C)所示,在使凸轮轴31的相位相对于链轮32的相位提前的相位超前角时,使电动马达33的转速比链轮32的转速快。此外,图32的(A)~图32的(C)中,空心箭头的长度表示转速的大小,空心箭头的方向表示旋转方向。
在日本特开2010-255494号公报所记载的电动配气正时调整装置中,即使在不使凸轮轴与链轮产生相位差的相位保持时,也需要以使电动马达的转速与链轮的转速相等的方式驱动电动马达。因此,在现有构造的电动式配气正时调整装置中有耗电量过大的应改善的方面。
图33及图34所示,本例的电动配气正时调整装置34组装在内燃机35中。内燃机35具有驱动进气阀和排气阀的至少一方的凸轮轴31、和曲柄轴36。并且,在凸轮轴31与曲柄轴36之间,具备链、带等连动机构37和电动配气正时调整装置34。
电动配气正时调整装置34具备电动马达33、作为从动部件的链轮32、减速机构38、以及逆向输入断开离合器1o。逆向输入断开离合器1o具备输入部件2、输出部件3h、被按压部件4、以及一对卡合件5k。
电动马达33由未图示的电子控制装置(ECU)控制成为最佳的配气正时,并且以能够传递扭矩的方式与构成逆向输入断开离合器1o的输入部件2连接。向电子控制装置输入凸轮轴31的旋转角传感器、曲柄轴36的旋转角传感器、电动马达33的转速传感器等多个传感器的输出信号。电子控制装置以接近基于上述多个传感器的输出信号而设定的目标转速(目标相位差)的方式控制电动马达33的转速(实际相位差)。
链轮32经由连动机构37由曲柄轴36驱动而旋转。并且,例如在内燃机35是四冲程内燃机的情况下,链轮32与曲柄轴36的转速的1/2同步地旋转。链轮32外嵌固定于构成逆向输入断开离合器1o的被按压部件4。因此,被按压部件4伴随曲柄轴36的旋转而旋转。
减速机构38是行星齿轮机构等差动齿轮机构,具有第1输入部、第2输入部、以及输出部,通过使凸轮轴31与曲柄轴36之间的啮合位置向超前角侧或滞后角侧移动,来使凸轮轴31与曲柄轴36之间的相位差产生变化。在作为减速机构38而使用行星齿轮机构的情况下,例如能够采用以下结构:在作为第1输入部的太阳轮连接构成逆向输入断开离合器1o的输出部件3h,在作为第2输入部的齿圈连接链轮32,并且在作为输出部的行星架连接凸轮轴31。根据这样的结构,通过使与输出部件3h连接的太阳轮相对于与链轮32连接的齿圈相对旋转,能够使连接于行星架的凸轮轴31与曲柄轴36之间的相位差产生变化。
本例的逆向输入断开离合器1o的基本构造与上述的本发明的实施方式的第1例的逆向输入断开离合器1相同,但如图35及图36所示,与实施方式的第4例的构造相同,以架设在设于一对卡合件5k的底面12i的宽度方向两侧的引导狭缝18的方式配置导向件19。由此确保一对卡合件5k的正确的径向移动。
另外,在本例的逆向输入断开离合器1o中,与实施方式的第7例的构造相同,通过在设于卡合件5k的收纳凹部23内配置弹性部件24,来经由插通输出部件侧卡合部9h的辅助轴部22对输出部件3h赋予预定方向(图35及图36的逆时针方向)的力矩。由此防止输出部件3h相对于卡合件5k晃动。尤其是在逆向输入断开离合器1o中,通过利用作为凸轮发挥功能的输出部件侧卡合部9h的旋转,向径向外侧按压卡合件5k的卡合件侧输出卡合部15,来使卡合件5k向径向外侧移动,从而如图37所示,需要在输出部件侧卡合部9h的外周侧面与卡合件侧输出卡合部15的底面之间形成缝隙39。并且,本例中,如在下文中说明那样,输出部件3h由电动马达33或链轮32驱动而旋转,从而输入至输出部件3h的扭矩的方向如图38所示地正负变动。因此,若不采取任何对策,则与缝隙39相应地,输出部件3h相对于卡合件5k晃动,但本例中,利用弹性部件24的弹力来对输出部件3h赋予力矩,从而能够有效地防止输出部件3h相对于卡合件5k晃动。
并且,如在实施方式的第1例中已说明,如图39所示,本例的逆向输入断开离合器1o具有以下结构:若从输入部件2作用于卡合件5k的法向力Fa比从输出部件3作用于卡合件5k的法向力Fc大,则卡合件5k向径向内侧移动,从输入部件2向输出部件3h传递旋转转矩。并且,若假定从输入部件2作用于卡合件5k的扭矩的大小恒定,则从输入部件2作用于卡合件5k的法向力Fa的大小随着从输入部件2的旋转中心O(=输出部件3h的旋转中心)至输入部件侧卡合部7与卡合件侧输入卡合部14的内表面抵接的抵接部Z为止的距离变大而变小。因此,本例中,如图39所示,使输入部件侧卡合部7与卡合件侧输入卡合部14的内表面抵接的抵接部Z位于比输出部件侧卡合部9h与卡合件侧输出卡合部15抵接的抵接部X靠宽度方向内侧的位置。也就是说,使从旋转中心O至抵接部Z为止在宽度方向上的距离Hz比从旋转中心O至抵接部X为止在宽度方向上的距离Hx小(Hz<Hx)。
接下来,对本例的电动配气正时调整装置34的动作进行说明。
首先,对使凸轮轴31与链轮32产生相位差的情况进行说明。
为使凸轮轴31与链轮32产生相位差,驱动电动马达33,由该电动马达33向输入部件2输入与链轮32相同的旋转方向的旋转转矩。若向输入部件2输入旋转转矩,则如图35所示,在卡合件侧输入卡合部14的内侧,输入部件侧卡合部7沿输入部件2的旋转方向(图35的例中为逆时针方向)旋转。这样,输入部件侧卡合部7的径向内侧面朝向径向内侧按压卡合件侧输入卡合部14的内表面,使一对卡合件5k分别向远离被按压面10的方向移动。也就是说,基于与输入部件2的卡合,使一对卡合件5k分别向远离被按压面10的方向亦即径向内侧移动(使位于图35的上侧的卡合件5k向下方移动,使位于图35的下侧的卡合件5k向上方移动)。由此,一对卡合件5k的底面12向相互接近的方向移动,一对卡合件侧输出卡合部15从径向两侧夹持输出部件3h的输出部件侧卡合部9h。即,以使输出部件侧卡合部9h的长轴方向平行于卡合件5k的底面12的方式使输出部件3h旋转,并且使输出部件侧卡合部9h与一对卡合件侧输出卡合部15无晃动地卡合。因此,从电动马达33输入至输入部件2的旋转转矩经由一对卡合件5k而传递至输出部件3h,并从输出部件3h输出。其结果,输出部件3h以由电子控制装置设定的转速来与电动马达33的输出轴同步地旋转。
若输出部件3h由电动马达33驱动而旋转,则作为构成与输出部件3h连接的减速机构38的第1输入部的太阳轮与电动马达33同步地旋转。此处,作为构成减速机构38的第2输入部的齿圈与链轮32同步地旋转。因此,通过使电动马达33的转速比链轮32的转速慢、或者比链轮32的转速快,能够使凸轮轴31与链轮32之间的相位差产生变化。
具体而言,如图40的(B)所示,若使电动马达33的转速比链轮32的转速慢,则能够使凸轮轴31的相位相对于链轮32的相位延迟。并且,如图40的(C)所示,若使电动马达33的转速比链轮32的转速快,则能够使凸轮轴31的相位相对于链轮32的相位提前。此外,在图40的(A)~图40的(C)中,空心箭头的长度都表示转速的大小,空心箭头的方向都表示旋转方向。
接下来,对将凸轮轴31与链轮32的相位差设为零的情况进行说明。
为使凸轮轴31与链轮32的相位差为零,从上述的说明可明确,通过使减速机构38中的作为连接于输出部件3h的第1输入部的太阳轮的转速与作为连接于链轮32的第2输入部的齿圈的转速相同而能够实现。因此,本例中,利用逆向输入断开离合器1o的特性,使输出部件3h的转速与链轮32的转速相同。具体而言,为使输出部件3h的转速与链轮32的转速相同,停止电动马达33的驱动,向输出部件3h逆向输入基于构成减速机构38的行星架的公转的旋转转矩。
若向输出部件3h逆向输入旋转转矩,则如图36所示,在一对卡合件侧输出卡合部15彼此的内侧,输出部件侧卡合部9h沿输出部件3h的旋转方向(图36的例子中为逆时针方向)旋转。这样,输出部件侧卡合部9h的角部朝向径向外侧按压卡合件侧输出卡合部15的底面,使一对卡合件5k分别向接近被按压面10的方向移动。也就是说,基于与输出部件3h的卡合,使一对卡合件5k分别向接近被按压面10的方向亦即径向外侧移动(使位于图36的上侧的卡合件5k向上方移动,使位于图36的下侧的卡合件5k向下方移动)。由此,将一对卡合件5k各自的按压面11按压至被按压面10,来防止输出部件3h与被按压部件4的相对旋转。其结果,输出部件3h与被按压部件4的转速相同,从而作为连接于输出部件3h的第1输入部的太阳轮的转速与作为连接于链轮32的第2输入部的齿圈的转速相同。
因此,根据本例的电动配气正时调整装置34,如图40的(A)所示,在使凸轮轴31与链轮32的相位差为零的相位差保持时,也可以不驱动电动马达33。也就是说,能够不驱动电动马达33。因此,能够抑制电动配气正时调整装置34的耗电量。关于电动配气正时调整装置的其它结构及作用效果与现有构造相同。并且,关于逆向输入断开离合器的其它结构及作用效果与实施方式的第1例、实施方式的第4例、以及实施方式的第7例相同。再者,也能够追加或代替地应用实施方式的第3例、第5例、第6例、以及第8例~第17例的构造。
[实施方式的第19例]
使用图41对实施方式的第19例进行说明。本例的特征也在于,将逆向输入断开离合器1应用于电动配气正时调整装置34a。本例中,经由蜗轮蜗杆减速器40向逆向输入断开离合器1的输入部件2输入电动马达的旋转转矩。为此,将构成蜗轮蜗杆减速器40的蜗杆41与电动马达的输出轴连接,并且将构成蜗轮蜗杆减速器40的蜗轮42与输入部件2连接。
并且,本例中,将构成逆向输入断开离合器1的被按压部件4固定于未旋转的壳体43的内表面,而不固定于链轮32。因此,本例中,被按压部件4不旋转。
在具有以上结构的本例中,与上述的现有构造的电动正时装置相同,在使凸轮轴31与链轮(曲柄轴)32的相位差为零的相位保持时,如图32的(A)所示,需要使电动马达33的转速与链轮32的转速相等。但是,本例中,若从凸轮轴31向输出部件3逆向输入旋转转矩,则能够防止输出部件3的旋转。因此,不需要使蜗轮蜗杆减速器40具有自锁功能,从而能够使用正效率及逆效率较高的蜗轮蜗杆减速器40。并且,由于经由蜗轮蜗杆减速器40及减速机构38将电动马达的旋转传递至凸轮轴31,所以能够增大减速比,从而能够高精度地控制凸轮轴31的相位。关于电动配气正时调整装置的其它结构及作用效果与实施方式的第18例相同。并且,关于逆向输入断开离合器的其它结构及作用效果与实施方式的第1例相同。再者,也能够追加或代替地应用实施方式的第2例~第17例的构造。
[实施方式的第20例]
使用图42及图43对实施方式的第20例进行说明。本例的特征在于,将逆向输入断开离合器1应用于可变压缩比装置44。以下,具体地说明本例的可变压缩比装置44。
可变压缩比装置44组装在内燃机(发动机)45中,通过使活塞46的上止点位置及下止点位置产生变化,能够变更内燃机压缩比。本例的可变压缩比装置44具备连杆机构47、控制轴48、电动马达49、减速机构50、以及在实施方式的第1例中说明的逆向输入断开离合器1。
连杆机构47与配置在内燃机45的气缸51内的活塞46连结,使该活塞46沿上下方向移动,并具有上连杆52、下连杆53、以及控制连杆54。其中的上连杆52经由活塞销55而与活塞46连结,并且经由第一连结销56a而与下连杆53连结。下连杆53相对于构成曲轴57的曲柄销58能够旋转地安装于曲柄销58,并经由第二连结销56b而与控制连杆54连结。控制连杆54由设于控制轴48的偏心轴部59支撑。具有这样的结构的连杆机构47的姿势通过使控制轴48旋转而产生变化,从而使活塞46的上止点位置及下止点位置产生变化。此外,构成连杆机构47的上连杆52、下连杆53以及控制连杆54设为数目与气缸51的数目相同。
控制轴48与曲轴57平行配置,并由未图示的轴承支撑为能够旋转。控制轴48由电动马达49驱动而旋转,通过使其旋转相位产生变化,来使活塞46的上止点位置及下止点位置产生变化。
本例中,在电动马达49与控制轴48之间配置有减速机构50和逆向输入断开离合器1。在图示例子中,减速机构50是高效的平行轴齿轮减速器,并具备减速地输出电动马达49的旋转的多个(八个)齿轮60a~60h。具体而言,减速机构50具备作为输入齿轮的第1齿轮60a、作为中间齿轮的第2齿轮60b、第3齿轮60c、第4齿轮60d、第5齿轮60e、第6齿轮60f及第7齿轮60g、作为输出齿轮的第8齿轮60h。第1齿轮60a~第7齿轮60g是在外周面具有齿部的外齿轮,第8齿轮60h是在内周面具有齿部的内齿轮。
作为输入齿轮的第1齿轮60a配备于电动马达49的输出轴61的前端部。第2齿轮60b及第3齿轮60c配备于与电动马达49的输出轴61平行配置的第1中间轴62a。第4齿轮60d及第5齿轮60e配备于与电动马达49的输出轴61同轴地配置的第2中间轴62b。第6齿轮60f及第7齿轮60g配备于与电动马达49的输出轴61平行配置的第3中间轴62c。第8齿轮60h与电动马达49的输出轴61同轴地配置。而且,减速机构50使第1齿轮60a与第2齿轮60b、第3齿轮60c与第4齿轮60d、第5齿轮60e与第6齿轮60f、第7齿轮60g与第8齿轮60h分别啮合,来以四个阶段使电动马达49的输出轴61的旋转运动减速。由此,能够使减速机构50具有较大的减速比,从而能够实现与减速机构50组合来使用的电动马达49的小型化。
本例中,如上所述,在连接于电动马达49的减速机构50与控制轴48之间配置有逆向输入断开离合器1。逆向输入断开离合器1的基本结构与实施方式的第1例的构造相同。尤其是,本例中,与作为减速机构50的输出齿轮的第8齿轮60h同轴地固定构成逆向输入断开离合器1的输入部件2。由此,与电动马达49的输出轴61同轴地配置输入部件2,并且输入部件2与第8齿轮60h同步地旋转。并且,与控制轴48一体地设置构成逆向输入断开离合器1的输出部件3。因此,在控制轴48的基端部设有大致长圆柱状的输出部件侧卡合部9。并且,构成逆向输入断开离合器1的圆环状的被按压部件4经由配置于周围的支撑托架63来限制其旋转。在输出部件侧卡合部9与形成于被按压部件4的内周面的被按压面10之间,以从径向两侧夹持输出部件侧卡合部9的方式配置有一对卡合件5。再者,在形成于卡合件5的径向中间部的卡合件侧输入卡合部14的内侧,松动地插入有设于输入部件2的前端部的输入部件侧卡合部7。
具有以上结构的本例的可变压缩比装置44利用减速机构50使电动马达49的旋转减速,并将其传递至构成逆向输入断开离合器1的输入部件2。并且,此时,由减速机构50放大电动马达49的输出。而且,若向输入部件2输入旋转转矩,则一对卡合件5基于卡合件侧输入卡合部14与输入部件侧卡合部7的卡合,以相互接近的方式分别向径向内侧移动,使输出部件侧卡合部9与一对卡合件侧输出卡合部15卡合,从而将输入至输入部件2的旋转转矩几乎全部传递至控制轴48(输出部件3)。而且,通过控制控制轴48的旋转相位,来使连杆机构47的姿势变化成与控制轴48的旋转相位对应的姿势。由此,根据内燃机45所要求的性能,使活塞46的上止点位置及下止点位置产生变化,从而能够变更内燃机压缩比。并且,本例中,由于使用高效的平行轴齿轮减速器作为减速机构50,所以能够精细地控制控制轴48的旋转相位,进而能够精细地调节连杆机构47的姿势。
并且,在本例的可变压缩比装置44中,当从控制轴48向逆向输入断开离合器1逆向输入旋转转矩时,仅将逆向输入的旋转转矩的一部分经由输入部件2及减速机构50传递至电动马达49,并将剩余部分断开。也就是说,通过使按压面11相对于被按压面10滑动来消耗旋转转矩的剩余部分。因此,与不设置逆向输入断开离合器1而仅由电动马达49保持从控制轴48逆向输入的旋转转矩的情况相比,能够减少电动马达49所需的消耗能量(电能)。因此,能够降低可变压缩比装置44的运转成本。并且,万一在电动马达49产生了故障的情况下,若向控制轴48逆向输入由燃烧负荷引起的辅助扭矩,则逆向输入断开离合器1使辅助扭矩的一部分通过,从而允许控制轴48旋转,也能够变更控制轴48的旋转相位。因此,若继续内燃机运转,则能够自动地向低压缩比侧变更内燃机压缩比,从而能够难以产生爆震等异常燃烧。
本例中,作为减速机构50,对使用了具备外齿轮和内齿轮的平行轴齿轮减速器的例子进行了说明,但减速机构50不限定于这样的平行轴齿轮减速器,除具备斜齿轮的平行轴齿轮减速器之外,能够使用行星齿轮减速器、摆线减速器、谐波驱动器(注册商标)减速器等一直以来公知的各种构造的减速器。并且,若电动马达49的输出扭矩(输出动力)充裕,则也可以省略减速机构50,使电动马达49与逆向输入断开离合器1直接连接。再者,也能够根据内燃机45所要求的性能,仅使活塞46的上止点位置和下止点位置中的一方产生变化。其它结构及作用效果与实施方式的第1例相同。
并且,也能够追加或代替地应用实施方式的第2例~第17例的构造。例如,如实施方式的第13例~第17例所记载的构造那样,能够优选应用断开率根据逆向输入至输出部件的旋转转矩的方向不同而不同的逆向输入断开离合器。具体而言,以使输出部件的旋转方向上断开率较小的一侧与低压缩比侧一致的方式配置逆向输入断开离合器。并且,输出部件的旋转方向上断开率较大的一侧构成为完全断开逆向输入至输出部件的旋转转矩。由此,能够更进一步减少电动马达所需的消耗能量,并且在电动马达的故障时,能够自动地向低压缩比侧变更内燃机压缩比。
[实施方式的第21例]
使用图44~图46对实施方式的第21例进行说明。本例的特征在于,将逆向输入断开离合器1应用于电动助力转向装置64。以下,具体地说明本例的电动助力转向装置64。
驾驶员为了变更车辆的行进方向而操作的方向盘65固定于转向轴66的后端部。转向轴66旋转自如地支撑在圆筒状的转向柱67的内侧。在转向操纵时,方向盘65的动作经由转向轴66、电动辅助装置68、万向节69a、中间轴70、以及其它万向节69b传递至转向齿轮单元71的小齿轮轴72。若小齿轮轴72旋转,则配置于转向齿轮单元71的两侧的一对横拉杆73被推拉,对左右一对转向操纵轮赋予与方向盘65的操作量对应的转向角。利用从电动辅助装置68赋予的辅助动力来减轻驾驶员操作方向盘65所需的力。此外,前后方向是指组装电动助力转向装置的车身的前后方向。
电动辅助装置68设于转向柱67的前方,利用扭矩传感器74来测定从方向盘65输入至转向轴66的转向操纵扭矩,并基于该测定信号来控制转向操纵力辅助马达75的通电。转向操纵力辅助马达75所产生的辅助动力经由蜗轮蜗杆减速器76赋予旋转轴(输出轴)77。旋转轴77基于方向盘65的操作而旋转,对转向操纵轮赋予与自身的旋转量对应的转向角。在转向柱67的前端部固定有齿轮箱78,在该齿轮箱78内收纳有扭矩传感器74、蜗轮蜗杆减速器76等。
蜗轮蜗杆减速器76由蜗杆79和蜗轮80构成。其中的蜗杆79与转向操纵力辅助马达75的输出轴连结。相对于此,蜗轮80外嵌于旋转轴77。
旋转轴77通过经由逆向输入断开离合器1连接相互同轴地配置的输入侧旋转轴81与输出侧旋转轴82来构成。输入侧旋转轴81经由一对滚动轴承83a、83b旋转自如地支撑在齿轮箱78的内侧,并且经由扭杆84而与相互同轴地配置的转向轴66连结。在这样的输入侧旋转轴81的中间部外嵌有蜗轮80。输出侧旋转轴82的前端部经由一对万向节69a、69b以及中间轴70而与小齿轮轴72连接。
连接输入侧旋转轴81与输出侧旋转轴82的逆向输入断开离合器1的基本结构与实施方式的第1例的构造相同,输入至输入侧旋转轴81的旋转转矩全部传递至输出侧旋转轴82,相对于此,逆向输入至输出侧旋转轴82的旋转转矩仅一部分传递至输入侧旋转轴81。本例中,构成逆向输入断开离合器1的输入部件2与输入侧旋转轴81设为一体,并且构成逆向输入断开离合器1的输出部件3与输出侧旋转轴82设为一体。因此,在输入侧旋转轴81的前端部设有一对输入部件侧卡合部7,并在输出侧旋转轴82的后端部设有输出部件侧卡合部9。并且,构成逆向输入断开离合器1的圆环状的被按压部件4经由配置于周围的支撑托架85而固定于齿轮箱78等,从而其旋转受到限制。在输出部件侧卡合部9与形成于被按压部件4的内周面的被按压面10之间,以从径向两侧夹持输出部件侧卡合部9的方式配置有一对卡合件5。并且,在形成于卡合件5的径向中间部的卡合件侧输入卡合部14的内侧,松动地插入有设于输入侧旋转轴81的输入部件侧卡合部7。
在本例的电动助力转向装置64中,若操作方向盘65,则因施加给转向轴66的转向操纵扭矩和针对旋转轴77旋转产生的阻力,转向轴66和旋转轴77一边使扭杆84在扭转方向上弹性变形,一边沿旋转方向相对位移。扭矩传感器74测定转向轴66与旋转轴77的相对位移量。而且,未图示的控制器利用扭矩传感器74的测定信号,并经由转向操纵力辅助马达75及蜗轮蜗杆减速器76对旋转轴77(输入侧旋转轴81)赋予辅助动力。
本例中,若如上所述地向输入侧旋转轴81输入旋转转矩,则构成逆向输入断开离合器1的一对卡合件5基于卡合件侧输入卡合部14与输入部件侧卡合部7的卡合而以相互接近的方式分别向径向内侧移动,使输出部件侧卡合部9与一对卡合件侧输出卡合部15卡合,从而将输入至输入侧旋转轴81的旋转转矩几乎全部传递至输出侧旋转轴82(输出部件3)。
相对于此,当向输出侧旋转轴82逆向输入了旋转转矩时,一边使构成逆向输入断开离合器1的卡合件5的按压面11相对于被按压部件4的被按压面10滑动一边使输出侧旋转轴82旋转,从而逆向输入的旋转转矩的一部分经由输入侧旋转轴81、扭杆84、以及转向轴66传递至方向盘65。因此,来自路面的反作用力能够经由方向盘65传递至驾驶员,从而驾驶员能够容易地把握路面状态。因此,当在较差路面行驶时,即使在需要车辆的轨道修正的情况下,也能够无迟滞地进行轨道修正,从而能够有助于车辆的安全行驶。并且,由于能够仅传递逆向输入至输出侧旋转轴82的旋转转矩的一部分而并非全部,所以例如当在较差路面行驶时等,能够防止由输入至轮胎的微振动引起的扭矩等传递至驾驶员。关于逆向输入断开离合器的其它结构及作用效果与实施方式的第1例相同。并且,也能够追加或代替地应用实施方式的第2例~第17例的构造。
在不产生矛盾的情况下,上述的实施方式的第1例~第17例的构造能够适当地组合来实施。
在本发明的逆向输入断开离合器中,各种机械所具备的卡合件的个数不限定于在实施方式的第1例~第16例中示出的两个,如实施方式的第17例所示,可以为一个,也可以为三个以上。并且,卡合件与输入部件及输出部件的卡合构造也不限定于在实施方式的第1例~第17例中示出的构造。若能够将输入部件及输出部件各自的旋转变换成卡合件的径向移动,则能够采用一直以来公知的各种构造。并且,作为用于防止输出部件的晃动的弹性部件,除螺旋状的弹簧以外,还可以使用板簧、橡胶等。
例如除实施方式的第18例及第19例之类的电动配气正时调整装置、实施方式的第20例之类的可变压缩比装置、实施方式的第21例之类的电动助力转向装置之外,本发明的逆向输入断开离合器还能够应用于电动门装置、升降装置等。
在作为升降装置之一的汽车的电动助力窗户等中使用具备自锁功能的蜗轮蜗杆减速器,但能够设置逆向输入断开离合器来代替自锁功能。若使蜗轮蜗杆减速器具有自锁功能,则正效率变低,有装置变得大型的可能性,但若应用逆向输入断开离合器,则正效率能够变高,能够防止装置变得大型。
符号的说明
1、1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g、1h、1i、1j、1k、1l、1m、1n、1o—逆向输入断开离合器,2、2a、2b、2c、2d—输入部件,3、3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h—输出部件,4—被按压部件,5、5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g、5h、5i、5j、5k—卡合件,6、6a—输入轴部,7、7a、7b、7c—输入部件侧卡合部,8、8a—输出轴部,9、9a、9c、9d、9e、9f、9g、9h—输出部件侧卡合部,10—被按压面,11、11a—按压面,12、12a、12b、12c、12d、12e、12f、12g、12h、12i—底面,13—侧面,14、14a、14b—卡合件侧输入卡合部,15、15a—卡合件侧输出卡合部,16—销部,17—销部,18—引导狭缝,17—销部,18—引导狭缝,19、19a—导向件,20—伸出部,21—切口,22—辅助轴部,23—收纳凹部,24、24a—弹性部件,25—前端面,26—倾斜面,27—导向凹部,28、28a—倒角部,29—导向孔,30—插通孔,31—凸轮轴,32—链轮,33—电动马达,34、34a—电动配气正时调整装置,35—内燃机,36—曲柄轴,37—连动机构,38—减速机构,39—缝隙,40—蜗轮蜗杆减速器,41—蜗杆,42—蜗轮,43—壳体,44—可变压缩比装置,45—内燃机,46—活塞,47—连杆机构,48—控制轴,49—电动马达,50—减速机构,51—气缸,52—上连杆,53—下连杆,54—控制连杆,55—活塞销,56a—第一连结销,56b—第二连结销,57—曲轴,58—曲柄销,59—偏心轴部,60a~60h—第1齿轮~第8齿轮,61—输出轴,62a~62c—第1中间轴~第3中间轴,63—支撑托架,64—电动助力转向装置,65—方向盘,66—转向轴,67—转向柱,68—电动辅助装置,69a、69b—万向节,70—中间轴,71—转向齿轮单元,72—小齿轮轴,73—横拉杆,74—扭矩传感器,75—转向操纵力辅助马达,76—蜗轮蜗杆减速器,77—旋转轴,78—齿轮箱,79—蜗杆,80—蜗轮,81—输入侧旋转轴,82—输出侧旋转轴,83a、83b—滚动轴承,84—扭杆,85—支撑托架。

Claims (19)

1.一种逆向输入断开离合器,其特征在于,具备:
输入部件;
与该输入部件同轴地配置的输出部件;
具有被按压面的被按压部件;以及
卡合件,若向上述输入部件输入旋转转矩,则该卡合件基于与上述输入部件的卡合,向远离上述被按压面的方向移动而与上述输出部件卡合,由此将输入至上述输入部件的旋转转矩传递至上述输出部件,而且若向上述输出部件逆向输入旋转转矩,则该卡合件基于与上述输出部件的卡合,向接近上述被按压面的方向移动而与上述被按压面接触,由此将逆向输入至上述输出部件的旋转转矩完全断开,或者将逆向输入至上述输出部件的旋转转矩的一部分传递至上述输入部件并将剩余部分断开。
2.根据权利要求1所述的逆向输入断开离合器,其特征在于,
在通过向上述输出部件逆向输入旋转转矩而上述卡合件与上述被按压面接触的位置关系中,在上述卡合件与上述输入部件之间存在缝隙,该缝隙允许上述卡合件基于与上述输出部件的卡合而被朝向上述被按压面按压。
3.根据权利要求1或2所述的逆向输入断开离合器,其特征在于,
上述卡合件配置在上述被按压面与上述输出部件所具备的输出部件侧卡合部之间,使上述输入部件的端面中在径向上从旋转中心偏离的部分所具备的输入部件侧卡合部以能够相对于上述被按压面远近移动的方式与上述卡合件所具备的卡合件侧输入卡合部卡合。
4.根据权利要求3所述的逆向输入断开离合器,其特征在于,
上述卡合件侧输入卡合部由沿轴向形成的孔构成。
5.根据权利要求3所述的逆向输入断开离合器,其特征在于,
上述卡合件侧输入卡合部以向径向内侧凹下的方式形成于上述卡合件的径向外侧面。
6.根据权利要求3~5任一项中所述的逆向输入断开离合器,其特征在于,
上述输入部件侧卡合部相对于上述卡合件侧输入卡合部的晃动的大小在上述输入部件向一方旋转的情况下和该输入部件向另一方旋转的情况下不同。
7.根据权利要求3~6任一项中所述的逆向输入断开离合器,其特征在于,
上述卡合件中与上述输出部件侧卡合部卡合的部分呈平坦面状。
8.根据权利要求7所述的逆向输入断开离合器,其特征在于,
上述卡合件中包括与上述输出部件侧卡合部卡合的部分的底面整体呈平坦面状。
9.根据权利要求1~8任一项中所述的逆向输入断开离合器,其特征在于,
以从径向外侧夹住上述输出部件侧卡合部的方式具备多个上述卡合件。
10.根据权利要求9所述的逆向输入断开离合器,其特征在于,
具备一对上述卡合件,以利用该卡合件各自的底面夹住上述输出部件侧卡合部。
11.根据权利要求10所述的逆向输入断开离合器,其特征在于,
一对上述卡合件分别在底面具备导向凹部,并以架设在该导向凹部的方式配置有弹性部件。
12.根据权利要求1~11任一项中所述的逆向输入断开离合器,其特征在于,
上述被按压面是圆弧状的凹面,被按压至上述被按压面的上述卡合件的按压面是具有上述被按压面的曲率半径以下的曲率半径的圆弧状的凸面。
13.根据权利要求1~12任一项中所述的逆向输入断开离合器,其特征在于,
在上述输出部件与上述卡合件之间配置有弹性部件。
14.根据权利要求1~13任一项中所述的逆向输入断开离合器,其特征在于,
逆向输入至上述输出部件的旋转转矩的断开率在上述输出部件向一方旋转的情况下和该输出部件向另一方旋转的情况下不同。
15.根据权利要求1~14任一项中所述的逆向输入断开离合器,其特征在于,
上述被按压面的截面形状以及被按压至上述被按压面的上述卡合件的按压面的截面形状均呈直线状或圆弧状。
16.根据权利要求15所述的逆向输入断开离合器,其特征在于,
上述按压面的截面形状呈直线状,并在上述按压面的轴向两侧设有平面状或曲面状的倒角。
17.一种电动配气正时调整装置,其特征在于,
具备作为驱动源的电动马达、由曲柄轴驱动而旋转的从动部件、以及具有第1输入部、第2输入部及与凸轮轴连接的输出部的减速机构,
在上述电动马达及上述从动部件与上述减速机构之间具备逆向输入断开离合器,上述逆向输入断开离合器由权利要求1~16任一项中所述的逆向输入断开离合器构成,
上述电动马达与上述输入部件连接,
上述从动部件与上述被按压部件连接,并且
上述减速机构的第1输入部与上述输出部件连接,上述减速机构的第2输入部与上述从动部件连接,
在上述电动马达的驱动时,上述电动马达的旋转转矩传递至上述减速机构的输出部,而且在上述电动马达的非驱动时,上述从动部件的旋转转矩传递至上述减速机构的输出部。
18.一种可变压缩比装置,具备与内燃机的活塞连结并使上述活塞沿上下方向移动的连杆机构、利用自身的旋转来变更该连杆机构的姿势的控制轴、以及使该控制轴旋转的电动马达,通过由上述电动马达使上述控制轴的旋转相位产生变化,来使上述活塞的上止点位置和下止点位置的至少一方产生变化,从而变更内燃机压缩比,
上述可变压缩比装置的特征在于,
在上述电动马达与上述控制轴之间具备权利要求1~16任一项中所述的逆向输入断开离合器,
上述输入部件与上述电动马达直接连接或者经由减速机构连接,
上述输出部件与上述控制轴连接或者与上述控制轴设为一体。
19.一种电动助力转向装置,其特征在于,具备:
旋转轴,其基于方向盘的操作而旋转,对转向操纵轮赋予与旋转量对应的转向角;
转向操纵力辅助用马达,其用于对该旋转轴赋予辅助力;以及
蜗轮蜗杆减速器,其设置在该转向操纵力辅助用马达与上述旋转轴之间,将上述转向操纵力辅助用马达的旋转传递至上述旋转轴,
上述旋转轴经由权利要求1~16任一项中所述的逆向输入断开离合器来连接相互同轴地配置的输入侧旋转轴与输出侧旋转轴,
上述输入部件与上述输入侧旋转轴连接或者与上述输入侧旋转轴设为一体,
上述输出部件与上述输出侧旋转轴连接或者与上述输出侧旋转轴设为一体。
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