CN112189100B - 逆向输入断开离合器以及促动器 - Google Patents

逆向输入断开离合器以及促动器 Download PDF

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Abstract

本发明提供能容易地解除防止或抑制输出部件旋转的状态的逆向输入断开离合器。逆向输入断开离合器(5)具备输入部件(14)、输出部件(15)、被按压部件(16)及卡合件(17)。卡合件(17)构成为,若转矩被输入到输入部件(14),则基于与输入部件(14)的卡合向从被按压部件(16)的被按压面(28)离开的方向移动,并基于与输出部件(15)的卡合将输入到输入部件(14)的转矩传递到输出部件(15),并且若转矩被逆向输入到输出部件(15),则基于与输出部件(15)的卡合向接近被按压面(28)的方向移动,并被按压到被按压面(28),从而不将逆向输入到输出部件(15)的转矩传递到输入部件(14),或者基于与输入部件(14)的卡合将其一部分传递到输入部件(14)。

Description

逆向输入断开离合器以及促动器
技术领域
本发明涉及一种逆向输入断开离合器,该逆向输入断开离合器将输入到输入部件的转矩传递到输出部件,与此相对地将逆向输入到输出部件的转矩完全断开而不会传递到输入部件,或者仅将其一部分传递到输入部件并断开剩余部分。并且,本发明涉及一种具备该逆向输入断开离合器的促动器。
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以及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:将输入到输入部件的转矩传递到输出部件,与此相对地将逆向输入到输出部件的转矩完全断开而不会传递到输入部件,或者仅将其一部分传递到输入部件并断开剩余部分。
根据将逆向输入到输出部件的转矩断开的机构的不同,逆向输入断开离合器大致分为锁定式和自由式。锁定式的逆向输入断开离合器具备在转矩被逆向输入到输出部件时防止或抑制输出部件的旋转的机构。另一方面,自由式的逆向输入断开离合器具备在转矩被输入到输出部件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用途等来适当决定使用锁定式的逆向输入断开离合器和自由式的逆向输入断开离合器中哪一种。
在日本特开2004-084918号公报、日本特开2007-232095号公报等中记载有锁定式的逆向输入断开离合器。在上述公报中记载的逆向输入断开离合器具备以下机构:在转矩被逆向输入到输出部件时,使配置在内方部件与外方部件之间的楔形空间中的滚动体移动至楔形空间中的径向宽度较窄的一侧,并使之顶在内方部件与外方部件之间,来防止输出部件的旋转。
在汽车的电动窗、电动驻车制动装置的绕线机构、电动盘式制动装置的制动钳推出机构、发动机的可变气门正时装置中的凸轮相位变换机构、带式CVT带轮驱动机构、护理用器具的吊起装置等其它产业用绞盘、提升机、起重机、各种定位装置等中,使用以电动马达为动力源的促动器。通过在这样的促动器中具备上述的逆向输入断开离合器,能够高效地进行从输入部件向输出部件的转矩的传递,因而能够实现电动马达的小型化,并且能够由逆向输入断开离合器来断开被逆向输入到输出部件的转矩的传递,因此具有能够削减电动马达的耗电量这一优点。例如在日本特开2004-144124号公报等中公开了具备逆向输入断开离合器的促动器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2004-084918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2004-144124号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在现有的逆向输入断开离合器中,在转矩被逆向输入到输出部件时,滚动体咬入到楔形空间的径向宽度较窄的部分,而该咬入的力成为与逆向输入到输出部件的转矩对应的大小。因此,在该咬入的力变大的情况下,在之后力矩被输入到输入部件时,也有可能难以将滚动体咬入到楔形空间的径向宽度较窄的部分的状态解除,即难以将防止输出部件旋转的状态解除。
本发明的目的在于,提供一种能够容易地解除防止或抑制输出部件旋转的状态的逆向输入断开离合器、以及具备这样的逆向输入断开离合器的促动器。
用于解决课题的方案
本发明的第一方案涉及一种具备逆向输入断开离合器的促动器。第一方案的促动器具备旋转直动转换机构和具有锁定机构的逆向输入断开离合器。
尤其,在第一方案的促动器中,其特征在于,
上述旋转直动转换机构具备在外周面具有凸侧卡合部的丝杠轴以及在内周面具有凹侧卡合部的螺母,并且上述凸侧卡合部与上述凹侧卡合部直接或经由多个中间卡合部件卡合,
上述锁定机构具备被按压部件、输入卡合部、输出卡合部以及卡合件,
上述被按压部件在内周面具有圆筒状的被按压面,
上述输入卡合部具有与上述被按压面的中心轴同轴的旋转中心轴,并且配置于上述被按压面的径向内侧,
上述输出卡合部具有与上述被按压面的中心轴同轴的旋转中心轴,并且在上述被按压面的径向内侧相比上述输入卡合部配置于径向内侧,
上述卡合件配置于上述被按压面的径向内侧,并且若转矩被输入到上述输入卡合部,则基于与上述输入卡合部的卡合而上述卡合件向从上述被按压面离开的方向移动,并基于与上述输出卡合部的卡合将输入到上述输入卡合部的转矩传递到上述输出卡合部,与此相对地,若转矩被逆向输入到上述输出卡合部,则基于与上述输出卡合部的卡合而上述卡合件向接近上述被按压面的方向移动,并被按压到上述被按压面,从而不将逆向输入到上述输出卡合部的转矩传递到上述输入卡合部,或者基于与上述输入卡合部的卡合将逆向输入到上述输出卡合部的转矩的一部分传递到上述输入卡合部并断开剩余部分,
在上述锁定机构中,上述输出卡合部以能够传递力矩的方式与上述螺母连接,并且在上述丝杠轴的周围配置于在轴向上从上述凹侧卡合部偏离的部分,并且,上述输出卡合部的内径尺寸比上述螺母中的存在上述凹侧卡合部的轴向范围的外径尺寸小。
优选为,上述卡合件由一对卡合件构成,上述输出卡合部配置为由上述一对卡合件从径向两侧夹持。
优选为,上述卡合件具有被按压到上述被按压面的按压面,该按压面由曲率半径比上述被按压面的曲率半径小并在周向上分离地设置的一对圆弧状的凸面构成。
第一方案的促动器能够还具备用于增大向上述输入卡合部输入的转矩的减速机构。
在该情况下,优选为,上述减速机构的输出部以能够传递力矩的方式与上述输入卡合部连接,上述减速机构和上述锁定机构在上述丝杠轴的周围在轴向上相邻地配置。
第一方案的促动器能够还具备成为输入到上述输入卡合部的转矩的产生源的电动马达。
第一方案的促动器能够采用以下结构:
上述旋转直动转换机构是滚珠丝杠机构,
上述凸侧卡合部是凸侧螺旋槽,
上述凹侧卡合部是凹侧螺旋槽,
各个上述中间卡合部件是滚珠,
通过在上述凸侧螺旋槽与上述凹侧螺旋槽之间配置各个上述滚珠,来使上述凸侧螺旋槽与上述凹侧螺旋槽经由各个上述滚珠卡合。
代替地,第一方案的促动器能够采用以下结构:
上述旋转直动转换机构是行星滚柱丝杠机构,
上述凸侧卡合部是凸螺纹部,
上述凹侧卡合部是凹螺纹部,
各个上述中间卡合部件是在外周面具有滚柱丝杠部的行星滚柱,
通过使上述行星滚柱的各个滚柱丝杠部与上述凸螺纹部及上述凹螺纹部的双方啮合,来使上述凸螺纹部与上述凹螺纹部经由各个上述行星滚柱卡合。
本发明的第二方案涉及一种逆向输入断开离合器。第二方案的逆向输入断开离合器具备:
被按压部件,其具备具有中心轴的圆筒凹面状的被按压面;
输入部件,其具备配置于上述被按压面的径向内侧的输入卡合部,并且具有与上述被按压面的上述中心轴同轴的旋转中心轴;
输出部件,其在上述被按压面的径向内侧具备相比上述输入卡合部配置于径向内侧的输出卡合部,并且具有与上述被按压面同轴的旋转中心轴;以及
卡合件,其在上述被按压面的径向内侧具有第一部分和一对第二部分,上述第一部分配置于在径向上夹在上述输入卡合部与上述输出卡合部之间的位置,上述一对第二部分配置于在径向上从夹在上述输入卡合部与上述输出卡合部之间的位置向周向两侧偏离的位置。
在第二方案的逆向输入断开离合器中,上述卡合件构成为,在转矩被输入到上述输入部件的情况下,通过上述输入卡合部与第一部分卡合,上述卡合件向从上述被按压面离开的方向移动,第一部分与上述输出卡合部卡合,从而将输入到上述输入部件的转矩传递到上述输出部件,而且,在转矩被逆向输入到上述输出部件的情况下,通过上述输出卡合部与第一部分卡合,上述卡合件向接近上述被按压面的方向移动,上述一对第二部分被按压到上述被按压面,从而不将逆向输入到上述输出部件的转矩传递到上述输入部件,或者将逆向输入到上述输出部件的转矩的一部分传递到上述输入部件并断开剩余部分。
尤其,在第二方案的逆向输入断开离合器中,其特征在于,在转矩被逆向输入到上述输出部件的情况下,上述一对第二部分与上述被按压面抵接的一对抵接部在该一对抵接部的各个抵接部中的上述被按压面的切线的二等分线的方向上,位于比预定的部分更接近上述被按压面的上述中心轴的一侧,上述预定的部分是第一部分中的在转矩被输入到上述输入部件的情况下上述输入卡合部所卡合的部分。
优选为,上述预定的部分是第一部分中的、在转矩被逆向输入到上述输出部件的情况下与上述输出卡合部卡合的部分,上述一对抵接部位于更接近上述被按压面的上述中心轴的一侧。
上述卡合件能够采用在上述被按压面的径向内侧不具有配置于上述输入卡合部的径向外侧的部分的构造。
优选为,上述被按压面具有直径方向,上述输入卡合部由配置于上述被按压面的上述直径方向的相反侧两处位置的一对输入卡合部构成,上述卡合件由一对卡合件构成,上述输出卡合部配置为由上述一对输入卡合部及上述一对卡合件从径向两侧夹持。
优选为,上述一对第二部分的各个部分具有被按压到上述被按压面的按压面,该按压面由曲率半径比上述被按压面的曲率半径小的圆弧状的凸面构成。
优选为,在上述一对第二部分与上述被按压部件之间的部分、上述输入卡合部与上述卡合件的第一部分之间的部分、以及上述输出卡合部与上述卡合件的第一部分之间的部分中的至少任一方配置有中间部件。
上述中间部件能够由间隙调整材料构成,该间隙调整材料配置于上述一对第二部分与上述被按压部件之间的部分且保持于上述被按压部件并具有上述被按压面。
上述中间部件能够由间隙调整材料构成,该间隙调整材料配置于上述一对第二部分与上述被按压部件之间的部分且保持于上述卡合件的上述一对第二部分的。此外,该间隙调整材料还包括粘贴或粘接于上述卡合件的摩擦材料。
上述中间部件能够由间隙调整材料构成,该间隙调整材料配置于上述输入卡合部与上述卡合件的第一部分之间的部分、以及上述输出卡合部与上述卡合件的第一部分之间的部分中的至少一方。
上述间隙调整材料能够保持于上述输入卡合部、上述输出卡合部以及上述卡合件中的任一方。
在该情况下,第二方案的逆向输入断开离合器能够还具备对上述卡合件的位移进行引导的导向部件,上述间隙调整材料保持于上述导向部件。
或者,上述间隙调整材料能够由螺旋状的弹簧构成。
在第二方案的逆向输入断开离合器中,上述间隙调整材料能够由选自金属、陶瓷、合成树脂以及橡胶中的至少一种材料构成。
或者,上述间隙调整材料能够由涂覆材料构成。
上述中间部件能够由润滑剂构成,该润滑剂配置于上述一对第二部分与上述被按压部件之间的部分并对上述被按压面与上述一对第二部分之间的接触部进行润滑。
上述润滑剂优选由牵引油或牵引润滑脂构成。
优选为,上述被按压面和上述按压面中的至少一方的面具有微小的凹凸形状。
本发明的第三方案及第四方案涉及一种逆向输入断开离合器。第三方案及第四方案的逆向输入断开离合器具备:
被按压部件,其具有被按压面;
输入部件,其具有旋转中心轴和至少一个输入卡合部;
输出部件,其具有与上述输入部件的上述旋转中心轴同轴的旋转中心轴和输出卡合部;以及
至少一个卡合件,其具有与上述被按压面对置的至少一个按压面、与上述输入卡合部卡合的卡合件侧输入卡合部、以及与上述输出卡合部卡合的卡合件侧输出卡合部。
在第三方案及第四方案的逆向输入断开离合器中,
上述卡合件构成为,若转矩被输入到上述输入部件,则基于上述输入卡合部与上述卡合件侧输入卡合部的卡合,使上述按压面以从上述被按压面离开的方式位移,来使上述卡合件侧输出卡合部与上述输出卡合部卡合,从而将输入到上述输入部件的转矩传递到上述输出部件,并且若转矩被逆向输入到上述输出部件,则基于上述输出卡合部与上述卡合件侧输出卡合部的卡合,将上述按压面以按压到上述被按压面的方式位移,来使该按压面与该被按压面摩擦卡合。
尤其,在第三方案及第四方案的逆向输入断开离合器中,其特征在于,在上述卡合件与上述被按压部件之间的部分、上述输入卡合部与上述卡合件侧输入卡合部之间的部分、以及上述输出卡合部与上述卡合件侧输出卡合部之间的部分中的至少任一方配置有中间部件。
作为上述中间部件,可以举出间隙调整材料、对上述被按压面与上述按压面之间的接触部进行润滑的润滑剂,尤其可以举出牵引油或牵引润滑脂、在上述卡合件的径向外侧部具备的凸部、以及由滚子或球构成的弹性体等。
具体而言,在第三方案的逆向输入断开离合器中,上述中间部件能够由间隙调整材料构成,该间隙调整材料配置于上述按压面与上述被按压部件之间的部分且保持于上述被按压部件并具有上述被按压面。
上述中间部件能够由间隙调整材料构成,该间隙调整材料配置于上述卡合件与上述被按压面之间的部分且保持于上述卡合件并具有上述按压面。
上述中间部件能够由间隙调整材料构成,该间隙调整材料配置于上述输入卡合部与上述卡合件侧输入卡合部之间的部分、以及上述输出卡合部与上述卡合件侧输出卡合部之间的部分中的至少一方。在该情况下,上述间隙调整材料能够保持于上述输入卡合部、上述输出卡合部以及上述卡合件中的任一方。
第三方案的逆向输入断开离合器能够还具备对上述卡合件的位移进行引导的导向部件,在该情况下,上述间隙调整材料能够保持于上述导向部件。
上述间隙调整材料能够由螺旋状的弹簧构成,该螺旋状的弹簧配置于上述输入卡合部与上述卡合件侧输入卡合部之间的部分、以及上述输出卡合部与上述卡合件侧输出卡合部之间的部分中的至少一方。
上述间隙调整材料能够由选自金属、陶瓷、合成树脂以及橡胶中的至少一种材料构成。
或者,上述间隙调整材料也能够由涂覆材料构成。
在第四方案的逆向输入断开离合器中,上述中间部件能够由润滑剂构成,该润滑剂配置于上述卡合件与上述被按压部件之间的部分并对上述被按压面与上述按压面之间的接触部进行润滑。
上述润滑剂优选由牵引油或牵引润滑脂构成。
在第四方案的逆向输入断开离合器中,优选为,上述被按压部件具有从轴向观察到的形状呈圆形的内周面,上述被按压面设置在该内周面,并且上述卡合件具有与上述内周面对置的径向外侧部,上述按压面设置在该径向外侧部。
在该情况下,上述卡合件能够在上述径向外侧部的至少周向一处具有凸部,该凸部相比在周向上相邻的部分向径向外侧突出并具有径向外侧面,并且上述按压面设置在该径向外侧面。
优选为,上述按压面由从轴向观察到的形状呈圆弧形的凸面构成,该按压面的曲率半径比上述被按压面的曲率半径小。
上述按压面能够具有冠状形状。
第四方案的逆向输入断开离合器也能够采用以下结构:
上述被按压部件具有从轴向观察到的形状呈圆形的内周面,上述被按压面设置在该内周面,
上述卡合件具备具有上述卡合件侧输入卡合部和上述卡合件侧输出卡合部的卡合件主体以及至少一个按压体,并且上述按压面设置在该至少一个按压体,
上述卡合件主体具有与上述内周面对置的径向外侧部以及设置在该径向外侧部的周向的至少一处并在径向外侧开口的保持凹部,在该保持凹部保持有上述按压体。
在该情况下,上述卡合件主体能够在上述径向外侧部具备遍及轴向全长伸长的槽,上述保持凹部由该槽构成。
上述被按压部件能够在上述内周面具备遍及整周伸长的引导槽,上述被按压面由该引导槽的内表面构成,上述按压体中的从上述保持凹部向径向外侧突出的部分配置于上述引导槽的内侧。
上述按压体能够由滚子或球构成。
在该情况下,优选为,上述滚子或球的一部分且比该滚子或球的一半多的部分配置于上述保持凹部的内侧,并且上述保持凹部的径向外侧的开口宽度比上述滚子或球的直径小。
上述被按压部件能够在内周面的轴向一部分,遍及整周地具有突条,上述被按压面由该突条的径向内侧面构成。
上述被按压面能够由截面形状呈圆弧形的凸面构成。
上述被按压面和上述按压面中的至少一方能够具有微小的凹凸形状。
代替地,第四方案的逆向输入断开离合器也能够采用以下结构:
上述被按压部件具有从轴向观察到的形状呈圆形的内周面,上述被按压面设置在该内周面,
上述卡合件具有与上述内周面对置的径向外侧部,上述按压面设置在该径向外侧部,
上述中间部件由凸部构成,该凸部设置在该径向外侧部的至少周向一处且相比在周向上相邻的部分向径向外侧突出并具有径向外侧面,并且,
上述按压面设置在该径向外侧面。
优选为,上述按压面能够由从轴向观察到的形状呈圆弧形的凸面构成,在该情况下,该按压面的曲率半径比上述被按压面的曲率半径小。
上述按压面优选具有冠状形状。
第四方案的逆向输入断开离合器也能够采用以下结构:
上述被按压部件具有从轴向观察到的形状呈圆形的内周面,上述被按压面设置在该内周面,
上述卡合件主体具有与上述内周面对置的径向外侧部以及设置在该径向外侧部的周向的至少一处并在径向外侧开口的保持凹部,
上述中间部件由保持于上述保持凹部的至少一个按压体构成,并且,
上述按压面设置在该至少一个按压体。
上述卡合件能够在上述径向外侧部具备遍及轴向全长伸长的槽,上述保持凹部由该槽构成。
上述被按压部件能够在上述内周面具备遍及整周伸长的引导槽,上述被按压面由该引导槽的内表面构成,上述按压体中的从上述保持凹部向径向外侧突出的部分配置于上述引导槽的内侧。
上述按压体能够由滚子或球构成。
在该情况下,优选为,上述滚子或球的一部分且比该滚子或球的一半多的部分配置于上述保持凹部的内侧,并且上述保持凹部的径向外侧的开口宽度比上述滚子或球的直径小。
上述被按压部件能够在内周面的轴向一部分,遍及整周地具有突条,上述被按压面由该突条的径向内侧面构成。
在该情况下,优选为,上述被按压面由截面形状呈圆弧形的凸面构成。
第二方案、第三方案以及第四方案的逆向输入断开离合器也能够应用于驱动器。即,在本发明的促动器中,也包括具备旋转直动转换机构和逆向输入断开离合器的促动器,该逆向输入断开离合器由第二方案、第三方案以及第四方案中的任一个逆向输入断开离合器构成。
在该情况下,上述旋转直动转换机构具备在外周面具有凸侧卡合部的丝杠轴以及在内周面具有凹侧卡合部的螺母,并且上述凸侧卡合部与上述凹侧卡合部直接或经由多个中间卡合部件卡合。而且,上述输出卡合部以能够传递力矩的方式与上述螺母连接,并且在上述丝杠轴的周围配置于在轴向上从上述凹侧卡合部偏离的部分。另外,上述输出卡合部的内径尺寸比上述螺母中的存在上述凹侧卡合部的轴向范围的外径尺寸小。
该促动器还能够具备用于增大向上述输入卡合部输入的转矩的减速机构。
在该情况下,上述减速机构的输出部可以以能够传递力矩的方式与上述输入卡合部连接,上述减速机构和上述逆向输入断开离合器在上述丝杠轴的周围在轴向上相邻地配置。
该促动器还能够具备成为输入到上述输入卡合部的转矩的产生源的电动马达。
该促动器能够采用以下结构:
上述旋转直动转换机构是滚珠丝杠机构,
上述凸侧卡合部是凸侧螺旋槽,
上述凹侧卡合部是凹侧螺旋槽,
各个上述中间卡合部件是滚珠,
通过在上述凸侧螺旋槽与上述凹侧螺旋槽之间配置各个上述滚珠,来使上述凸侧螺旋槽与上述凹侧螺旋槽经由各个上述滚珠卡合。
取而代之地,该促动器能够采用以下结构:
上述旋转直动转换机构是行星滚柱丝杠机构,
上述凸侧卡合部是凸螺纹部,
上述凹侧卡合部是凹螺纹部,
各个上述中间卡合部件是在外周面具有滚柱丝杠部的行星滚柱,
通过使上述行星滚柱的各个滚柱丝杠部与上述凸螺纹部及上述凹螺纹部的双方啮合,来使上述凸螺纹部与上述凹螺纹部经由各个上述行星滚柱卡合。
发明的效果如下。
根据本发明,能够容易地解除防止或抑制作为输出部件的输出卡合部旋转的状态。
附图说明
图1是与本发明的第一实施方式的第一例相关的促动器的剖视图。
图2是去除壳体地示出的图1的中央部放大图。
图3是省略壳体地示出与第一实施方式的第一例相关的促动器的立体图。
图4是构成与第一实施方式的第一例相关的促动器的滚珠丝杠机构及逆向输入断开离合器的分解立体图。
图5是图2的A-A剖视图。
图6关于与第一实施方式的第一例相关的逆向输入断开离合器,是示出转矩被输入到输入部件的状态的图。
图7关于与第一实施方式的第一例相关的逆向输入断开离合器,是示出转矩被逆向输入到输出部件的状态的图。
图8关于与第一实施方式的第一例相关的逆向输入断开离合器,是示出在转矩被逆向输入到输出部件时从输出部件作用于卡合件的力的关系的、图7的局部放大图。
图9关于与第一实施方式的第一例相关的逆向输入断开离合器,是为了说明在转矩被逆向输入到输出部件时输出部件锁定的条件而示出的图。
图10是将构成与第一实施方式的第一例相关的逆向输入断开离合器的输入部件取出来示出的立体图。
图11是将构成与第一实施方式的第一例相关的逆向输入断开离合器的输出部件取出来示出的立体图。
图12是与第一实施方式的第二例相关的促动器的局部剖视图。
图13是与第一实施方式的第三例相关的促动器的局部剖视图。
图14是与第一实施方式的第四例相关的局部剖视图。
图15是与第一实施方式的第五例相关的、相当于图5的图。
图16是与第二实施方式的第一例相关的逆向输入断开离合器的立体图。
图17是构成与第二实施方式的第一例相关的促动器的滚珠丝杠机构及逆向输入断开离合器的分解立体图。
图18是与第二实施方式的第一例相关的、相当于图5的图。
图19关于与第二实施方式的第一例相关的逆向输入断开离合器,是示出转矩被输入到输入部件的状态的图。
图20关于与第二实施方式的第一例相关的逆向输入断开离合器,是示出转矩被逆向输入到输出部件的状态的图。
图21关于与第二实施方式的第一例相关的逆向输入断开离合器,是为了说明在转矩被逆向输入到输出部件时输出部件锁定或半锁定的条件而示出的图。
图22是与用于说明第二实施方式的第一例的作用效果的参考例的构造相关的、相当于图21的图。
图23是与第二实施方式的第二例相关的逆向输入断开离合器的剖视图。
图24是与第二实施方式的第二例相关的逆向输入断开离合器的立体图。
图25是图23的B-B剖视图。
图26是将构成与第二实施方式的第二例相关的逆向输入断开离合器的输入部件取出来示出的立体图。
图27是将构成与第二实施方式的第二例相关的逆向输入断开离合器的输出部件取出来示出的立体图。
图28是将构成与第二实施方式的第二例相关的逆向输入断开离合器的一对卡合件取出来示出的立体图。
图29是将构成与第二实施方式的第二例相关的逆向输入断开离合器的被按压部件取出来示出的立体图。
图30是第三实施方式的第一例的逆向输入断开离合器的剖视图。
图31是图30的α-α剖视图。
图32是示出构成第三实施方式的第一例的逆向输入断开离合器的输入部件的一部分的立体图。
图33是示出构成第三实施方式的第一例的逆向输入断开离合器的输出部件的一部分的立体图。
图34关于第三实施方式的第一例的逆向输入断开离合器,是示出间隙调整材料相对于被按压部件的固定方法的一例的局部剖视图。
图35关于第三实施方式的第一例的逆向输入断开离合器,是示出转矩被输入到输入部件的状态的图。
图36关于第三实施方式的第一例的逆向输入断开离合器,是示出转矩被逆向输入到输出部件的状态的图。
图37关于第三实施方式的第一例的逆向输入断开离合器,是示出在转矩被逆向输入到输出部件时从输出部件作用于卡合件的力的关系的、图35的中央部的放大图。
图38是示出第三实施方式的第二例的逆向输入断开离合器的图。
图39是示出第三实施方式的第三例的逆向输入断开离合器的图。
图40是示出第三实施方式的第四例的逆向输入断开离合器的图。
图41是示出第三实施方式的第五例的逆向输入断开离合器的图。
图42是示出第三实施方式的第六例的逆向输入断开离合器的图。
图43是示出第三实施方式的第七例的逆向输入断开离合器的图。
图44是示出第三实施方式的第八例的逆向输入断开离合器的图。
图45是示出第三实施方式的第九例的逆向输入断开离合器的图。
图46是组装于第三实施方式的第九例的逆向输入断开离合器的间隙调整材料(板簧)的立体图。
图47是示出第三实施方式的第十例的逆向输入断开离合器的图。
图48是示出第三实施方式的第十一例的可变压缩比装置的剖视图。
图49是示出第三实施方式的第十一例的可变压缩比装置的主要部分的分解立体图。
图50是示出第四实施方式的第一例的逆向输入断开离合器的图。
图51是图50的X1-X1剖视图。
图52是第四实施方式的第一例的逆向输入断开离合器的立体图。
图53是从第四实施方式的第一例的逆向输入断开离合器中取出输入部件而示出其一部分的立体图。
图54是从第四实施方式的第一例的逆向输入断开离合器中取出输出部件而示出其一部分的立体图。
图55关于第四实施方式的第一例的逆向输入断开离合器,是示出转矩被输入到输入部件的状态的图。
图56关于第四实施方式的第一例的逆向输入断开离合器,是示出转矩被逆向输入到输出部件的状态的图。
图57是示出在转矩被逆向输入到输出部件时从输出部件作用于卡合件的力的关系的、图56的局部放大图。
图58是为了说明在转矩被逆向输入到输出部件时输出部件锁定或半锁定的条件而示出的图。
图59是示出第四实施方式的第二例的逆向输入断开离合器的图。
图60是从第四实施方式的第二例的逆向输入断开离合器中仅取出一个卡合件来示出的立体图。
图61关于第四实施方式的第二例的逆向输入断开离合器,是示出在转矩被逆向输入到输出部件时所作用的力的关系的图。
图62是示出第四实施方式的第三例的逆向输入断开离合器的图。
图63是图62的局部放大图。
图64是示出第四实施方式的第四例的逆向输入断开离合器的图。
图65是示出第四实施方式的第五例的逆向输入断开离合器的图。
图66是图65的X2-X2剖视图。
图67是示出第四实施方式的第六例的逆向输入断开离合器的图。
图68是与第四实施方式的第七例相关的、相当于图66的图。
图69是示出构成第四实施方式的第八例的逆向输入断开离合器的卡合件的保持凹部、滚子(或球)及其周边部的剖视图。
图70是与第四实施方式的第九例相关的、相当于图69的图。
图71是与第四实施方式的第十例相关的、相当于图51的图。
图72是将构成第四实施方式的第十例的逆向输入断开离合器的被按压部件的一部分切开来示出的立体图。
具体实施方式
[第一实施方式的第一例]
使用图1~图11来说明本发明的第一实施方式的第一例。在本发明的第一方案中,将逆向输入断开离合器应用于促动器。
本发明的第一方案关于具备逆向输入断开离合器的促动器。第一实施方式的第一例的促动器1具备作为旋转直动转换机构的滚珠丝杠机构6以及具有锁定机构52的逆向输入断开离合器5。
尤其,在第一实施方式的第一例的促动器1中,旋转直动机构(滚珠丝杠机构6)具备在外周面具有凸侧卡合部(凸侧螺旋槽10)的丝杠轴(滚珠丝杠轴7)、以及在内周面具有凹侧卡合部(凹侧螺旋槽11)的螺母8,并且上述凸侧卡合部与上述凹侧卡合部直接或者经由多个中间卡合部件卡合。
锁定机构52具备被按压部件16、输入卡合部20、输出卡合部26、以及卡合件17。
被按压部件16在内周面具有圆筒状的被按压面28。输入卡合部20具有与被按压面28的中心轴O同轴的旋转中心轴O,并且配置于被按压面28的径向内侧。输出卡合部26具有与被按压面28的中心轴O同轴的旋转中心轴O,并且在被按压面28的径向内侧,相比输入卡合部20配置于内侧。
卡合件17配置于被按压面28的径向内侧,并且构成为,若转矩被输入到输入卡合部20,则基于与输入卡合部20的卡合,卡合件17向从被按压面28离开的方向移动,并基于与输出卡合部26的卡合来将输入到输入卡合部20的转矩传递到输出卡合部26,与此相对地,若转矩被逆向输入到输出卡合部26,则基于与输出卡合部26的卡合,卡合件17向接近被按压面28的方向移动,并被按压到被按压面28,从而不将逆向输入到输出卡合部26的转矩传递到输入卡合部20,或者基于与输入卡合部20的卡合来将逆向输入到输出卡合部26的转矩的一部分传递到输入卡合部20并断开剩余部分。
在锁定机构52中,输出卡合部26以能够传递力矩的方式与螺母8连接,并且在丝杠轴7的周围,配置于在轴向上从存在凹侧螺旋槽11的轴向范围(凸侧卡合部)偏离的部分。
输出卡合部26的内径尺寸比螺母8中的存在凹侧螺旋槽11的轴向范围的外径尺寸小。
以下,详细地说明第一实施方式的第一例的促动器1的具体结构。本例的促动器1具备壳体2、支撑于壳体2的作为驱动源的电动马达3、分别收纳在壳体2的内侧的减速机构4、逆向输入断开离合器5、以及滚珠丝杠机构6。
促动器1构成为,由减速机构4使电动马达3的旋转运动减速(增大)之后将其经由逆向输入断开离合器5传递到滚珠丝杠机构6,并利用滚珠丝杠机构6将旋转运动转换成直动运动之后输出。并且,逆向输入断开离合器5是锁定式的逆向输入断开离合器,具有以下逆向输入断开功能:将输入到电动马达3侧的输入部的转矩全部传递到靠滚珠丝杠机构6侧的输出部,与此相对地,不将逆向输入到输出部的转矩传递到输入部,或者仅传递其一部分并断开剩余部分。
此外,在没有特别说明的情况下,关于促动器1,轴向是滚珠丝杠机构6的轴向,即图1及图2中的左右方向。并且,轴向一侧是图1及图2中的右侧,轴向另一侧是图1及图2中的左侧。逆向输入断开离合器5的轴向与滚珠丝杠机构6的轴向一致。并且,径向及周向是指逆向输入断开离合器5的径向及周向。
滚珠丝杠机构6具备丝杠轴(滚珠丝杠轴)7、螺母(滚珠螺母)8以及多个滚珠9。丝杠轴7在外周面具有形成为螺旋状的凸侧螺旋槽10。螺母8与丝杠轴7同轴地配置在丝杠轴7的周围,并在内周面具有形成为螺旋状的凹侧螺旋槽11。多个滚珠9呈螺旋状地配置在凸侧螺旋槽10与凹侧螺旋槽11之间。并且,在螺母8中的与凹侧螺旋槽11的径向外侧重叠的部分具备循环路径12,在丝杠轴7与螺母8相对旋转时,循环路径12用于使在凸侧螺旋槽10与凹侧螺旋槽11之间移动的多个滚珠9循环(参照图2)。循环路径12既可以直接形成于螺母8,也可以使用循环用管等其它部件来形成。通过这样的结构,滚珠丝杠机构6能够将丝杠轴7与螺母8的相对旋转运动转换为丝杠轴7与螺母8的相对直动运动(轴向的相对移动运动)。
在本例中,丝杠轴7配置于壳体2的内侧,轴向两端部向壳体2的外侧突出。并且,丝杠轴7由保持在壳体2的轴向两侧部各自的内侧的滑动轴承等支撑体53支撑为相对于壳体2滑动自如。此外,丝杠轴7中的由支撑体53支撑为滑动自如的部分的外周面也能够由未形成凸侧螺旋槽10的仅圆筒面构成。也能够省略支撑体53的设置。螺母8由第一轴承13以仅能够进行旋转的方式支持于壳体2的内侧。
逆向输入断开离合器5具备作为输入部的输入部件14、作为输出部的输出部件15、被按压部件16以及一对卡合件17,并且在壳体2的内侧,与丝杠轴7及螺母8同轴地配置在丝杠轴7及螺母8的周围。并且,逆向输入断开离合器5在其一部分具有锁定机构52,该锁定机构52配置于从螺母8向轴向一侧偏离的部分。此外,在以下的说明中,在没有特别说明的情况下,输入部件14、输出部件15以及被按压部件16的轴向、径向以及周向与逆向输入断开离合器5的轴向、径向以及周向一致。
如图10所示,输入部件14具备作为输入连接部的输入筒部18、输入圆环部19以及一对输入卡合部20。输入筒部18具有圆筒形状。输入圆环部19具有圆环形状,与输入筒部18同轴地配置,并且径向中间部与输入筒部18的轴向一侧端部结合。一对输入卡合部20分别具有大致椭圆柱形状,并从输入圆环部19的径向内侧部的直径方向相反侧两处位置朝向轴向一侧伸长。具体而言,一对输入卡合部20以在径向上相互分离的方式配置于输入圆环部19中的从旋转中心轴O向径向外方偏离的部分。输入卡合部20的径向外侧面具有以旋转中心轴O为中心的部分圆筒面形状,输入卡合部20的径向内侧面具有与一对输入卡合部20的分离方向亦即直径方向正交的平坦面形状。
如图11所示,输出部件15构成为筒状,并与输入部件14同轴地配置在输入部件14的径向内侧。输出部件15相互同轴地具备构成其轴向另一侧的半部分的输出筒部21和构成其轴向一侧的半部分的偏置筒部22。输出筒部21在内周面具有作为圆筒面的大径内周面部23。如图2所示,偏置筒部22在内周面具有径向尺寸比大径内周面部23的径向尺寸小的作为圆筒面的小径内周面部24。偏置筒部22在轴向一侧部具有外径尺寸比轴向另一侧部的外径尺寸小的小径筒部25。小径筒部25在轴向中间部具有输出卡合部26。输出卡合部26在外周面的径向相反侧的两处位置具有相互平行的平坦面状的凸轮面27。
在输出部件15中,偏置筒部22的轴向另一侧部配置于输入筒部18的径向内侧,输出卡合部26配置于一对输入卡合部20彼此之间的部分。并且,在输入筒部18的内周面与偏置筒部22的轴向另一侧部的外周面之间设有第二轴承33。由第二轴承33确保输入部件14与输出部件15的同轴性,并且允许输入部件14与输出部件15的相对旋转。作为第二轴承33,能够使用圆筒状的滑动轴承、径向滚针轴承等滚动轴承。此外,也能够省略第二轴承33,使输入筒部18的内周面与偏置筒部22的轴向另一侧部的外周面以能够进行旋转方向的滑动的方式嵌合。
被按压部件16具有L字形的截面形状,并且整体构成为圆环状。被按压部件16与输入部件14及输出部件15同轴并配置在一对输入卡合部20及输出卡合部26的周围。并且,被按压部件16在包围一对输入卡合部20及输出卡合部26的周围的内周面具有作为圆筒面状的凹面的被按压面28。
构成一对卡合件17的各个卡合件17具有大致圆弧板形状(弓形板形状),并配置在被按压部件16的径向内侧。具体而言,一对卡合件17以从一对凸轮面27的分离方向亦即径向两侧(图5的上下两侧)夹持输出卡合部26的方式配置在被按压面28与输出卡合部26的外周面之间。各个卡合件17由制成相同形状及相同大小的同一零件构成。
各个卡合件17在与被按压面28对置的径向外侧面(外周侧面)具有作为圆筒面状的凸面的按压面29,并且在与输出卡合部26的凸轮面27对置的径向内侧面的周向中央部具有能够与凸轮面27卡合的输出卡合面30。输出卡合面30具有与一对卡合件17的分离方向(图5中的上下方向)正交的平坦面形状。并且,在将一对卡合件17配置于被按压部件16的径向内侧的状态下,以在被按压面28与按压面29之间的部分或者凸轮面27与输出卡合面30之间的部分存在间隙的方式限制被按压部件16的内径尺寸及卡合件17的径向尺寸。
各个卡合件17在径向中间部的周向中央部具有输入卡合孔31。输入卡合孔31是在各个卡合件17的宽度方向伸长的大致矩形的轴向贯通孔,具有能够宽松地插入输入卡合部20的大小。输入卡合孔31的内表面中的位于径向内侧的面成为能够与输入卡合部20卡合的输入卡合面32。输入卡合面32具有与输出卡合面30平行的平坦面形状。
各个卡合件17的宽度方向是在与轴向正交的假想平面内与一对卡合件17的分离方向或远近方向(图5中的上下方向)正交的方向(图5中的左右方向)。
在将输入卡合部20插入到输入卡合孔31的内侧的状态下,在输入卡合部20与输入卡合孔31之间,在各个卡合件17的宽度方向及远近方向上分别存在间隙。因此,输入卡合部20能够相对于输入卡合孔31在输入部件14的旋转方向上相对移动,并且输入卡合孔31能够相对于输入卡合部20在远近方向上相对移动。
各个卡合件17的按压面29具有与其它部分相比摩擦系数较大的表面性状,其曲率半径与被按压面28的曲率半径相同或者比被按压面28的曲率半径稍小。按压面29能够由各个卡合件17的表面直接构成,也能够由通过粘贴或粘接等固定在各个卡合件17的摩擦材料等中间部件构成。也能够追加或代替地,在被按压面28与按压面29之间配置间隙调整材料等中间部件,并在间隙调整材料的内表面具备被按压面28。通过具备摩擦材料、间隙调整材料等中间部件,即使在为了使各个卡合件17相对于被按压面28在径向上远近移动而设于被按压面28与按压面29之间的部分的间隙、即输入部件14与输出部件15之间的旋转方向的背隙产生了偏差的情况下,也能够将背隙抑制得较小。另外,也能够在被按压面28与按压面29之间的部分,配置用于润滑被按压面28与按压面29的接触部的牵引油、牵引润滑脂、其它润滑油等润滑剂。由此增大被按压面28与按压面29之间的摩擦系数μ,从而有能够提高制动力矩、或者能够局部地限定对卡合件的按压面29实施的精加工、热处理的效果。
各个卡合件17的周向两侧面是与远近方向正交的平坦面。如图6所示,在使各个卡合件17的输出卡合面30与凸轮面27面接触的状态下,即在使一对卡合件17在远近方向上最接近的状态下,相互对置的一对卡合件17的周向两侧面彼此不接触,或者即使接触,也以使接触部的面压实质上为零的方式限制一对卡合件17各自的周向尺寸。
逆向输入断开离合器5具备锁定机构52,该锁定机构52由分别在径向上重叠配置的一对输入卡合部20、输出卡合部26、被按压部件16以及一对卡合件17构成。
在逆向输入断开离合器5配置于丝杠轴7及螺母8的周围的状态下,锁定机构52配置于从螺母8向轴向一侧偏离的部分。
在该状态下,输出部件15的输出筒部21以能够传递力矩的方式外嵌固定于螺母8。具体而言,输出筒部21的大径内周面部23以在径向上不会晃动的方式外嵌于螺母8的轴向一侧端部以及中间部的外周面。并且,输出筒部21的轴向另一侧端面抵接于在螺母8的轴向另一侧端部设置的向外凸缘状的凸边部34,从而实现输出部件15相对于螺母8的轴向定位。在该状态下,使用多根螺栓35将输出筒部21固定于螺母8。具体而言,在凸边部34的周向多处(在图示的例子中为六处)设有轴向的通孔36,并且在输出筒部21的轴向另一侧端部与通孔36分别匹配的部位具备螺纹孔37。分别插通各个通孔36中的螺栓35与螺纹孔37分别螺纹结合。此外,作为将输出筒部21以能够传递力矩的方式外嵌固定于螺母8的方法,也可能够采用压入嵌合、花键嵌合、键卡合、焊接、钎焊等方法。并且,在输出筒部21外嵌固定于螺母8的状态下,偏置筒部22的小径内周面部24与丝杠轴7的外周面接近地对置。
输出部件15与螺母8一起在壳体2的内侧由第一轴承13支撑为仅能旋转。在图示的例子中,作为第一轴承13,使用作为能够支撑径向载荷和轴向载荷的滚动轴承的一种的深沟球轴承。第一轴承13的内圈38过盈配合地外嵌(压入外嵌)于输出筒部21。并且,内圈38通过使其轴向另一侧端面与输出筒部21的轴向另一侧端部所具备的向外凸缘状的凸边部40抵接,来实现相对于输出筒部21的轴向定位。再者,第一轴承13的外圈39过盈配合地内嵌(压入内嵌)于壳体2。另外,外圈39通过在轴向上被夹持在台阶面41与挡圈42之间,来实现相对于壳体2的轴向定位,其中,台阶面41设于壳体2的内周面中的与外圈39的轴向另一侧相邻的部分,挡圈42卡定于壳体2的内周面中的与外圈39的轴向一侧相邻的部分。
为了将螺母及输出部件支撑为相对于壳体仅能够旋转而具备第一轴承,其种类、设置部位等没有限定,但优选由能够支撑径向载荷及两个方向的轴向载荷的轴承构成。作为第一轴承,使用多点接触球轴承、双列角接触球轴承等。第一轴承设置为将螺母支撑支撑于壳体、或者将与螺母一起旋转的其它部件(输出部件以外的部件)支撑于壳体。此外,第一轴承的内圈、外圈也能够与和第一轴承相邻的部件一体形成。
构成减速机构4的输出齿轮50以能够传递力矩的方式外嵌固定于输入部件14的输入筒部18。具体而言,输出齿轮50通过压入嵌合、花键嵌合、键卡合、焊接、钎焊等方法以能够传递力矩的方式外嵌固定于输入筒部18。输出齿轮50通过使其径向内端部的轴向一侧侧面抵接于输入圆环部19,来实现相对于输入部件14的轴向定位。并且,通过在输入部件14及输出齿轮50与第一轴承13的内圈38之间并在轴向上夹持圆环状的第一衬垫43,来实现输入部件14及输出齿轮50相对于输出部件15的轴向定位。其中,输入筒部18也能够与输出齿轮50一体形成。
在构成输出部件15的小径筒部25的轴向一侧端部的外周面,与挡圈45一起卡定有圆环状的第二衬垫44。第二衬垫44经由微小间隙与一对输入卡合部20的轴向一侧端面以及一对卡合件17的轴向一侧端面在轴向上对置、或者轻轻地抵接。由此实现了输入部件14及一对卡合件17相对于输出部件15的轴向定位,并且允许输入部件14与输出部件15与一对卡合件17的相对旋转、以及一对卡合件17的径向位移。
被按压部件16使用多根螺栓46来固定于壳体2。具体而言,在被按压部件16的周向多处(在图示的例子中为四处)具备轴向的通孔47,并且在壳体2中的与通孔47分别匹配的部位具备螺纹孔48。分别插通各个通孔47的螺栓46与螺纹孔48分别螺纹结合。此外,作为将被按压部件16固定于壳体2的方法,也能够采用压入嵌合、花键嵌合、键卡合、焊接、钎焊等方法。并且,被按压部件也能够与壳体一体形成。
减速机构4是由将各自的旋转中心轴相互平行地配置的多个齿轮构成的平行轴齿轮机构。具体而言,减速机构4具备作为输入部的输入齿轮49和作为输出部的输出齿轮50。输入齿轮49通过压入嵌合、花键嵌合、键卡合、焊接、钎焊等方法,以能够传递力矩的方式外嵌固定于与丝杠轴7平行地配置的电动马达3的驱动轴51的前端部。电动马达3的驱动轴51能够进行两个方向的旋转驱动。在输出齿轮50外嵌固定于输入筒部18的状态下,设于输入齿轮49和输出齿轮50各自的外周部的齿部彼此相互啮合。此外,第二轴承33还起到支撑从输入齿轮49施加给输出齿轮50的齿轮反作用力的作用。
作为减速机构,除了平行轴齿轮机构以外,还能够采用行星齿轮机构、锥齿轮机构、波动齿轮机构、摆线减速机构、带驱动式减速机构、链驱动式减速机构、楔辊式牵引驱动减速机构、以及上述机构组合等各种减速机构。
在具有这样的结构的本例的促动器1中,电动马达3的驱动轴51的转矩由减速机构4减速(增大)之后,输入到逆向输入断开离合器5的输入部件14。逆向输入断开离合器5将输入到输入部件14的全部转矩经由一对卡合件17传递到输出部件15。传递到输出部件15的转矩向螺母8传递,从而螺母8旋转。螺母8的旋转经由多个滚珠9而转换为丝杠轴7的直动运动。因此,例如,若将丝杠轴7与各种机械装置的被驱动部结合,则能够利用丝杠轴7的直动运动来驱动该被驱动部。另一方面,例如,若从上述被驱动部向丝杠轴7逆向输入轴向载荷,则该轴向载荷转换为向螺母8逆向输入的转矩,从而从螺母8向逆向输入断开离合器5的输出部件15逆向输入该转矩。逆向输入断开离合器5不将逆向输入到输出部件15的转矩传递到输入部件14,或者仅将其一部分经由一对卡合件17传递到输入部件14并断开剩余部分。
说明逆向输入断开离合器5的具体动作。首先,说明将转矩从电动马达3侧输入到输入部件14的情况。若转矩被输入到输入部件14,则如图6所示,在输入卡合孔31的内侧,输入卡合部20沿输入部件14的旋转方向(在图6的例子中为顺时针方向)旋转。输入卡合部20的径向内侧面朝向径向内方按压输入卡合面32,使一对卡合件17分别向从被按压面28离开的方向移动。各个卡合件17基于输入卡合面32与输入卡合部20的卡合,以在远近方向上相互接近的方式向径向内侧移动(位于图6的上侧的卡合件17向下侧移动,位于图6的下侧的卡合件17向上侧移动)。一对卡合件17的输出卡合面30从径向两侧夹持输出部件15的输出卡合部26,并且不会晃动地与输出部件15的一对凸轮面27卡合(面接触)。其结果,输入到输入部件14的转矩经由一对卡合件17传递到输出部件15,并从输出部件15输出。与输入部件14的旋转方向无关地进行这样从输入部件14向输出部件15的转矩的传递。
接下来,说明转矩从滚珠丝杠机构6侧逆向输入到输出部件15逆向的情况。若转矩被逆向输入到输出部件15,则如图7所示,在一对输出卡合面30彼此的内侧,输出卡合部26沿输出部件15的旋转方向(在图7的例子中为顺时针方向)旋转。输出卡合部26的角部(凸轮面27的周向端部)朝向径向外方按压输出卡合面30,使一对卡合件17分别向接近被按压面28的方向移动。各个卡合件17基于输出卡合面30与输出卡合部26的卡合,以相互分离的方式向径向外侧移动(位于图7的上侧的卡合件17向上侧移动,位于图7的下侧的卡合件17向下侧移动)。一对卡合件17的按压面29被按压到被按压面28。此时,按压面29与被按压面28在按压面29的周向上的整个范围或者一部分(例如中央部)接触。在本例中,基于该接触,不将逆向输入到输出部件15的转矩传递到输入部件14,或者仅传递其一部分并断开剩余部分。与输出部件15的旋转方向无关地实现这样的断开功能。为了不将逆向输入到输出部件15的转矩传递到输入部件14,以按压面29不会相对于被按压面28滑动(相对旋转)的方式使一对卡合件17顶在输出卡合部26与被按压部件16之间,从而锁定输出部件15。与此相对地,为了仅将逆向输入到输出部件15的转矩中的一部分传递到输入部件14并断开剩余部分,以按压面29相对于被按压面28滑动的方式使一对卡合件17顶在输出卡合部26与被按压部件16之间,从而半锁定输出部件15。
参照图8及图9,更具体地说明在转矩被逆向输入到输出部件15的情况下将输出部件15锁定或半锁定的原理及条件。通过将转矩逆向输入到输出部件15逆向,若输出卡合部26的角部与输出卡合面30抵接时,如图8所示,在与输出卡合面30垂直的方向上,对输出卡合部26的角部与输出卡合面30之间的抵接部X作用法向力Fc。并且,若将输出卡合部26与输出卡合面30之间的摩擦系数设为μ,则在与输出卡合面30平行的方向上对抵接部X作用摩擦力μFc。此处,若将作用于抵接部X的切向力Ft的作用线的方向与输出卡合面30之间的楔角设为θ,则切向力Ft由以下的式(1)表示。
Ft=Fc·sinθ+μFc·cosθ…(1)
因此,法向力Fc使用切向力Ft并由以下的式(2)表示。
Fc=Ft/(sinθ+μ·cosθ)…(2)
在输出卡合部26的角部抵接于输出卡合面30时,若将输出部件15的旋转中心轴O至抵接部X的距离设为r,则从输出部件15传递到卡合件17的力矩T的大小由以下的式(3)表示。
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9所示,卡合件17的按压面29以法向力Fc的力按压到被按压部件16的被按压面28。因此,若将按压面29与被按压面28之间的摩擦系数设为μ′、将输出部件15的旋转中心轴O至按压面29与被按压面28的抵接部Y的距离设为R,则作用于卡合件17的制动力矩T′的大小由以下的式(4)表示。
T′=μ′RFc…(4)
因此,可知为了得到更大的制动力,增大摩擦系数μ′、距离R、法向力Fc即可。
为了锁定输出部件15,传递力矩T与制动力矩T′需要满足以下的式(5)的关系。
T<T′…(5)
并且,若将上述式(1)~式(4)代入到上述式(5),则得到以下的式(6)。
μ′R/(sinθ+μ·cosθ)>r…(6)
从上述式(6)可知,若增大按压面29与被按压面28之间的摩擦系数μ′,则即使减小距离R,也能够锁定输出部件15。
并且,若将摩擦系数μ及摩擦系数μ′分别假定为0.1,则从上述式(6)得到以下的式(7)。
R>10r(sinθ+0.1cosθ)…(7)
从上述式(7)可知,通过适当地设定从输出部件15的旋转中心轴O至抵接部X的距离r、输出部件15的旋转中心轴O至抵接部Y的距离R、以及切向力Ft的作用线的方向与输出卡合面30之间的楔角θ,能够锁定输出部件15。
与此相对地,为了半锁定输出部件15,仅将逆向输入到输出部件15的转矩的一部分传递到输入部件14并断开剩余部分,传递力矩T与制动力矩T'需要满足以下的式(8)的关系。
T>T′…(8)
并且,从上述式(6)亦可明确,通过分别适当地设定输出卡合部26与输出卡合面30之间的摩擦系数μ、按压面29与被按压面28之间的摩擦系数μ′、从旋转中心轴O至抵接部X的距离r、从旋转中心轴O至抵接部Y的距离R、以及切向力Ft的作用线的方向与输出卡合面30之间的楔角θ,能够使输出部件15半锁定。
在输出部件15锁定或半锁定后的状态下,在转矩被输入到输入部件14的情况下,若从输入部件14作用于卡合件17的法向力比从输出部件15作用于卡合件17的法向力Fc大,则解除输出部件15的锁定或半锁定。也就是说,卡合件17向径向内方移动,从输入部件14向输出部件15传递转矩。
在本例的促动器1中,若通过对与丝杠轴7结合的各种机械装置的被驱动部施加反作用力,从而向丝杠轴7逆向输入轴向载荷,并将转矩向逆向输入到逆向输入断开离合器5的输出部件15逆向,则逆向输入断开离合器5防止输出部件15的旋转(锁定输出部件15),不将逆向输入到输出部件15的转矩传递到输入部件14,或者抑制输出部件15的旋转(半锁定输出部件15),仅将逆向输入到输出部件15的转矩的一部分传递到输入部件14并断开剩余部分。因此,即使不对电动马达3通电,在锁定输出部件15的情况下,也能够保持被驱动部的位置,并且在半锁定输出部件15的情况下,能够防止被驱动部的位置急剧地变化。总之,对于施加给被驱动部的反作用力,不需要在电动马达3中产生用于保持被驱动部的位置或者防止被驱动部的位置急剧地变化的力。因此,相应地能够削减电动马达3的耗电量。
在实施本例的促动器1的情况下,在设定为输出部件15半锁定的情况下,根据促动器1的用途,适当地设定逆向输入到输出部件15的转矩的断开量。例如,在将本例的促动器1组装于汽车的线控转向式转向操纵装置来使用的情况下,在使丝杠轴7的轴向与车宽方向一致的状态下,壳体2固定于车身,并且在丝杠轴7的轴向端部结合有与转向轮相连的转向横拉杆的基端部。在该汽车的行驶中,若操作方向盘使汽车进行曲线行驶,则从路面对转向轮作用使转向角返回到直行状态那样的反作用力、即复原力。具有利用该复原力使汽车从曲线行驶返回到直线行驶时的方向盘的操作变得轻松这样的第一优点。而且,若输出部件15设定为半锁时机,除了能够得到第一优点以外,还能够得到如下的第二优点:在从路面作用于转向轮的反作用力变大的情况下(例如在转向轮驶上路缘石的情况下)能够防止转向轮的转向角急剧地变化。
其中有以下关系:逆向输入到输出部件15的转矩的断开量越多,越难以得到第一优点,并且逆向输入到输出部件15的转矩的断开量越少,越难以得到第二优点。在将本例的促动器1组装于线控转向式转向操纵装置的情况下,并在输出部件15设定为半锁定的情况下,从得到第一优点的观点出发,逆向输入到输出部件15的转矩的隔断量优选为80%以下,更优选为20%以下。从得到第二优点的观点出发,逆向输入到输出部件15的转矩的断开量优选为20%以上,更优选为80%以上。从得到第一优点和第二优点这两个优点的观点出发,优选将逆向输入到输出部件15的转矩的断开量控制在20%~80%的范围内。
此外,上述断开量能够由以下的式(9)求出。
(逆向输入到输出部件15的转矩的断开量)={(逆向输入到输出部件15的转矩)-(传递到输入部件14的转矩)}/(逆向输入到输出部件15的转矩)……(9)
在本例的逆向输入断开离合器5中,使卡合件17具有将输入到输入部件14的转矩传递到输出部件15的功能以及将逆向输入到输出部件15的转矩断开的功能(锁定或半锁定输出部件15的功能)的两个功能。因此,能够抑制逆向输入断开离合器5的零件个数,并且与分别使另外的部件具有两个功能的情况相比,能够使动作稳定。例如,在使另外的部件具有传递转矩的功能和断开转矩的功能的情况下,有可能解除逆向输入到输出部件的转矩的断开的时机与开始从输入部件向输出部件传递转矩的时机错开。在该情况下,若在从解除转矩的断开之后至开始向输出部件传递转矩的期间,转矩被逆向输入到输出部件,则输出部件再次被锁定。在本例中,由于使卡合件17具有将输入到输入部件14的转矩传递到输出部件15的功能以及将逆向输入到输出部件15的转矩断开的功能的两个功能,所以能够防止产生这样的不良情况。
在本例中,由于从输入部件14作用于卡合件17的力的方向与从输出部件15作用于卡合件17的力的方向为相反方向,所以通过限制这两个力的大小关系,能够控制卡合件17的移动方向。因此,能够容易(稳定且可靠地)进行输出部件15的锁定或半锁定状态与解锁状态的切换动作。其结果,能够防止产生如现有构造的逆向输入断开离合器那样滚动体保持咬入楔形空间的径向宽度较窄的部分的状态而无法解除锁定这一不良情况。
在本例中,逆向输入断开离合器5的锁定机构52配置于从螺母8向轴向一侧偏离的部分。并且,构成锁定机构52的输出卡合部26的内径尺寸(小径内周面部24的内径尺寸)比螺母8中的存在凹侧螺旋槽11的轴向范围的外径尺寸小。因此,能够减小锁定机构52的径向尺寸。
关于这一点,若具体地说明,则在螺母8中的存在雌侧螺旋槽11的轴向范围内,在雌侧螺旋槽11的径向外侧具备循环路径12,因此该轴向范围的外径尺寸容易变大。另外,为了确保强度,构成锁定机构52的输出卡合部26需要确保径向的壁厚为规定量以上。因此,若在螺母8中的存在凹侧螺旋槽11的轴向范围的径向外侧配置构成锁定机构的输出卡合部,则输出卡合部的外径尺寸相应地也变大。与此相对地,在本例中,构成锁定机构52的输出卡合部26配置于从螺母8向轴向偏离的部分,且输出卡合部26的内径尺寸比螺母8中的存在凹侧螺旋槽11的轴向范围的外径尺寸小。因此,在本例中,与在螺母8中存在凹侧螺旋槽11的轴向范围的径向外侧配置输出卡合部的结构相比,能够减小输出卡合部26的外径尺寸。因此,相应地能够减小锁定机构52的径向尺寸,实现促动器1的径向的小型化。
在本例中,不是在轴向上并在减速机构4与锁定机构52之间夹持第一轴承13,而是在轴向上减速机构4与锁定机构52相邻地配置。因此,能够简化在构成减速机构4的输出齿轮50与锁定机构52之间架设输入部件14的构造。
在本例中,减速机构4设置在电动马达3与逆向输入断开离合器5之间。因此,从滚珠丝杠机构6侧逆向输入的转矩的至少一部分在向减速机构4传递之前被逆向输入断开离合器5断开。因此,保护减速机构4免受逆向输入的转矩影响。具体而言,防止或抑制输入齿轮49与输出齿轮50的啮合等中的微振磨损。
在本例中,作为旋转直动转换机构,采用滚珠丝杠机构,但在实施本发明的情况下,也可以取代之而应用滑动丝杠机构作为旋转直动转换机构。即,将存在于丝杠轴的外周面的凸侧卡合部作为凸螺纹部,将存在于螺母的内周面的凹侧卡合部作为凹螺纹部,并使凸螺纹部与凹螺纹部螺纹结合,从而能够使凸螺纹部与凹螺纹部直接卡合。
在实施本发明的情况下,作为促动器的驱动源,除了电动马达以外,还能够应用发动机、水轮机、风车等。另外,促动器的驱动源也可以是人力。而且,滚珠丝杠机构、行星滚柱丝杠机构等旋转直动转换机构具备对驱动源的输出进行减速的功能,因此也能够省略减速机构。
在实施本发明的情况下,构成逆向输入断开离合器的输入部件、输出部件、被按压部件以及卡合件的材质没有特别限定。例如,作为这些材质,除了铁合金、铜合金、铝合金等金属之外,还能够应用根据需要混入了强化纤维的合成树脂等。另外,输入部件、输出部件、被按压部件以及卡合件也能够由相同的材质构成,也能够由不同的材质构成。例如,为了提高锁定或者半锁定状态与解除状态的切换性等,也能够在输入部件、输出部件以及被按压部件与卡合件之间使硬度、弹性等不同。而且,在将转矩逆向输入到输出部件逆向的情况下,只要满足输出部件锁定或半锁定的条件,则还能够在输入部件、输出部件、被按压部件及卡合件相互接触的部分配置牵引油、牵引润滑脂、通常的润滑油等润滑剂。在该情况下,也可以使输入部件、输出部件、被按压部件及卡合件中的至少一个部件为含油金属制。
本发明的促动器不限于汽车,也能够应用于在建机、船舶等各种输送设备中搭载的线控转向式转向操纵装置。
第一方案的逆向输入断开离合器除了促动器以外,还能够应用于可变压缩比装置、电动门装置、电动窗装置、操舵装置、千斤顶等各种机械装置。构成第一方案的逆向输入断开离合器的卡合件的数量不限于两个,也可以设为一个或三个以上。
[第一实施方式的第二例]
使用图12来说明本发明的第一实施方式的第二例。
在本例中,与构成滚珠丝杠机构6a的螺母8a一体地形成有构成逆向输入断开离合器5a的输出部件15a。
根据具有这样的结构的本例的促动器,通过相对于螺母8a一体形成输出部件15a,能够减少部件数量。具体而言,能够将螺母8a和输出部件15a合起来作为一个部件,或者省略作为结合部件使用的多个螺栓35(参照图1及图2)。其结果,能够实现促动器的小型化、轻量化、组装工时的减少。另外,能够降低包含螺母8a构成的旋转体的惯性力,从而能够削减成为驱动源的电动马达3(参照图1)的消耗电力。其它的结构及作用与第一实施方式的第一例相同。
[第一实施方式的第三例]
使用图13来说明本发明的第一实施方式的第三例。
在本例中,使减速机构4a与构成逆向输入断开离合器5b的锁定机构52a的轴向的位置关系与第一实施方式的第一例的情况相反。即,在本例中,在轴向上,在第一轴承13与减速机构4a之间配置有锁定机构52a。在构成输出部件15b的偏置筒部22a的轴向另一侧部具备输出卡合部26,在该输出卡合部26的径向外侧配置有构成锁定机构52a的被按压部件16、一对卡合件17以及一对输入卡合部20、20。另外,在偏置筒部22a的轴向一侧部的径向外侧配置有减速机构4a、输入筒部18以及第二轴承33。其它的结构及作用与第一实施方式的第一例相同。
[第一实施方式的第四例]
使用图14来说明本发明的第一实施方式的第四例。
本例与第一实施方式的第一例不同点在于:代替滚珠丝杠机构6(参照图1)而采用行星滚柱丝杠机构54来作为旋转直动转换机构。
行星滚柱丝杠机构54具备丝杠轴55、螺母56、多个行星滚柱57、两个齿圈58以及两个保持器59。
丝杠轴55在外周面具有凸螺纹部60。螺母56在轴向中间部内周面具有凹螺纹部61,在丝杠轴55的周围与丝杠轴55同轴地配置。行星滚柱57分别在轴向中间部外周面具有滚柱丝杠部62,且在靠轴向两端部外周面分别具有齿轮部63。多个行星滚柱57与丝杠轴55平行地配置,并且在丝杠轴55的外周面与螺母56的内周面之间沿周向等间隔地配置。各个行星滚柱57的滚柱丝杠部62与凸螺纹部60及凹螺纹部61的双方啮合。
两个齿圈58分别具有圆环形状,且在内周面具有齿轮部64。齿圈58在螺母56的靠轴向两端部各内嵌固定有一个。齿圈58的各个齿轮部64与存在于各个行星滚柱57的靠轴向两端部的齿轮部63啮合。两个保持器59分别具有圆环形状,且在成为周向等间隔的多处具有轴向的支撑孔65。保持器59在丝杠轴55的外周面与螺母56的轴向两端部内周面之间各配置有一个。在保持器59的各个支撑孔65旋转自如地插通有行星滚柱57的轴向两端部。就各个保持器59而言,使相对于丝杠轴55及螺母56的双方的旋转自如,且阻止相对于螺母56的轴向的位移。
在这样的行星滚柱丝杠机构54中,若丝杠轴55与螺母56进行相对旋转运动,则基于行星滚柱57在丝杠轴55与螺母56之间一边自转一边公转,丝杠轴55与螺母56进行相对直动运动。
在本例中,代替第一实施方式的第一例的丝杠轴7(参照图1),丝杠轴55配置于壳体2(参照图1)的内侧,并且,代替螺母8(参照图1),输出部件15的输出筒部21外嵌固定于螺母56。虽然省略了图示,但在本例中,也采用如下结构:反输入断开离合器5的锁定机构52(参照图1)配置于从螺母56向轴向一侧偏离的部分,且构成锁定机构52的输出卡合部26(参照图1)的内径尺寸比螺母56中的存在凹螺纹部61的轴向范围的外径尺寸小。因此,能够减小锁定机构52的径向尺寸。其它的结构及作用与第一实施方式的第一例相同。
[第一实施方式的第五例]
使用图15来说明本发明的第一实施方式的第五例。
在本例中,构成逆向输入断开离合器5c的锁定机构52b的构造与第一实施方式的第一例不同。即,在本例中,一对卡合件17a各自的远近方向外侧面的在周向上分离的两个部分成为被按压到被按压面28的按压面29a,夹在这些按压面29a彼此之间的周向中间部成为不向被按压面28按压的部分、即比按压面29a向径向内侧退避的部分。按压面29a分别是具有比被按压面28的曲率半径小的曲率半径的圆筒面状的凸面。
在具有这样的结构的本例中,在向输出部件15逆向输入转矩,并由输出卡合部26将卡合件17a按压到被按压面28时,产生楔形效应,能够增大被按压面28与按压面29a的摩擦卡合力。因此,能够增大作用于卡合件17a的制动力矩T′。因此,能够减小用于得到所需的制动力矩T′的锁定机构52b的径向尺寸。其它的结构及作用与第一实施方式的第一例相同。
在本发明的第一方案中,上述的第一实施方式的各例的结构能够在不产生技术上的矛盾的范围内适当组合来实施。
[第二实施方式的第一例]
使用图16~图22来说明本发明的第二实施方式的第一例。在本发明的第二方案中,也将逆向输入断开离合器应用于促动器。
第二实施方式的第一例的逆向输入断开离合器5d具备:
被按压部件16,其具备具有中心轴的圆筒凹面状的被按压面28;
输入部件14,其具备配置在被按压面28的径向内侧的输入卡合部20,并且具有与被按压面28的中心轴同轴的旋转中心轴;
输出部件15,其具备在被按压面28的径向内侧且相比输入卡合部20配置于径向内侧的输出卡合部26,并且具有与被按压面28同轴的旋转中心轴;以及
卡合件17b,其具有在被按压面28的径向内侧并配置于在径向上夹在输入卡合部20与输出卡合部26之间的位置的第一部分68、以及配置于在径向上从夹在输入卡合部20与输出卡合部26之间的位置向周向两侧偏离的位置的一对第二部分69。
在第二实施方式的第一例的逆向输入断开离合器5d中,卡合件17b构成为,在转矩输入到输入部件14的情况下,通过使输入卡合部20与第一部分68卡合,从而使卡合间17b向从被按压面28离开的方向移动,第一部分68与输出卡合部26卡合,从而将输入到输入部件14的转矩向输出部件15传递,并且,在转矩逆向输入到输出部件15逆向的情况下,通过使输出卡合部26与第一部分68卡合,从而使卡合件17b向接近被按压面28的方向移动,将一对第二部分69按压到被按压面28,从而不将逆向输入到输出部件15的转矩向输入部件14传递,或者将逆向输入到输出部件15的转矩的一部分向输入部件14传递而断开剩余部分。
尤其,在第二实施方式的第一例的逆向输入断开离合器5d中,其特征在于,在转矩逆向输入到输出部件15逆向的情况下,一对第二部分69与被按压面28抵接的一对抵接部M1、M2在一对抵接部M1、M2各自的抵接部中的被按压面28的切线X1、X2的二等分线Z的方向上位于比预定的部分靠近被按压面28的中心轴O的一侧,上述预定的部分是第一部分68中的在转矩输入到输入部件14的情况下输入卡合部20所卡合的部分(图21中的点划线L1)。
将上述预定的部分作为第一部分68中的在转矩逆向输入到输出部件15逆向的情况下输出卡合部26所卡合的部分(图21中的点划线L2),优选一对抵接部M1、M2位于靠近被按压面28的中心轴O的一侧。
以下,更详细地说明第二实施方式的第一例的逆向输入断开离合器5d。在本例的逆向输入断开离合器5d中,构成一对卡合件17b的各个卡合件17b具有大致圆弧板形状(弓形板形状),并配置在被按压部件16的径向内侧。具体而言,一对卡合件17b配置为,在被按压面28与输出卡合部26的外周面之间,从一对凸轮面27的分离方向亦即径向两侧(图18的上下两侧)夹着输出卡合部26。另外,一对卡合件17b分别在被按压面28的径向内侧具有:第一部分68,其配置于在径向上夹在输入卡合部20与输出卡合部26之间的位置;以及一对第二部分69,其配置于在径向上从夹在输入卡合部20与输出卡合部26之间的位置向周向两侧偏离的位置。在图18~图20中,点划线λ1是表示第一部分68与第二部分69的边界的假想线。在本例中,任一卡合件17b均在被按压面28的径向内侧不具有配置于输入卡合部20的径向外侧的部分。各个卡合件17b由彼此相同形状以及大小相同的相同部件构成。
各个卡合件17b在与被按压面28对置的周向两侧部的径向外侧面、即一对第二部分69各自的径向外侧面具有圆筒凸面状的按压面29。另外,各个卡合件17b在与输出卡合部26的凸轮面27对置的周向中间部的径向内侧面、即第一部分68的周向中间部的径向内侧面具有能够与凸轮面27卡合的输出卡合面30。输出卡合面30具有与一对卡合件17b的分离方向(图6中的上下方向)正交的平坦面形状。另外,在将一对卡合件17b配置于被按压面28的径向内侧的状态下,以在被按压面28与按压面29之间的部分或者凸轮面27与输出卡合面30之间部分存在间隙的方式限制被按压面28的内径尺寸以及卡合件17b的径向尺寸。
各个卡合件17b在与输入卡合部20的径向内侧面对置的周向中间部的径向外侧面、即第一部分68的径向外侧面具有能够与输入卡合部20卡合的输入卡合面32。输入卡合面32具有与输出卡合面30平行的平坦面形状。在被按压面28与输入卡合面32之间,在周向以及一对卡合件17b的分离方向上分别存在间隙。因此,输入卡合部20能够相对于一对卡合件17b在输入部件14的旋转方向上相对移动,各个卡合件17b能够相对于输入卡合部20在一对卡合件17b的分离方向上相对移动。
一对按压面29分别具有比各个卡合件17b的其它部分的摩擦系数大的摩擦系数,且具有比被按压面28的曲率半径Cr小的曲率半径Cr′(Cr′<Cr)。
在本例的逆向输入断开离合器5d中,若向输入部件14输入转矩,则如图19所示,输入卡合部20沿输入部件14的旋转方向(在图19的例子中为顺时针方向)旋转。然后,输入卡合部20朝向径向内方按压输入卡合面32,使一对卡合件17b分别向从被按压面28离开的方向移动。各个卡合件17b基于输入卡合面32与输入卡合部20的卡合,以在彼此的分离方向上相互接近的方式向径向内侧(使位于图19的上侧的卡合件17b向下侧,使位于图19的下侧的卡合件17b向上侧)移动。由此,一对卡合件17b的输出卡合面30从径向两侧夹持输出卡合部26,并无晃动地与一对凸轮面27卡合(面接触)。其结果,输入到输入部件14的转矩经由一对卡合件17b传递到输出部件15,并从输出部件15输出。
若向输出部件15逆向输入转矩,则如图20所示,输出卡合部26沿输出部件15的旋转方向(在图20的例子中为顺时针方向)旋转。并且,输出卡合部26的角部(凸轮面27的周向端部)朝向径向外方按压输出卡合面30,使一对卡合件17b向接近被按压面28的方向移动。各个卡合件17b基于输出卡合面30与输出卡合部26的卡合,以在彼此的分离方向上相互分离的方式向径向外侧(使位于图20的上侧的卡合件17b向上侧,位于图20的下侧的卡合件17b向下侧)移动。由此,一对卡合件17b所具备的一对按压面29被按压到被按压面28的在周向上分离的两个部位。此处,由于按压面29的曲率半径Cr′比被按压面28的曲率半径Cr小,因此各个按压面29与被按压面28以一点进行线接触或者点接触。因此,具有一对按压面29的各个卡合件17b与被按压面28以合计两点进行接触。本例的逆向输入断开离合器5d发挥如下作用:基于该接触,使逆向输入到输出部件15的转矩不传递到输入部件14,或者仅传递其一部分并断开剩余部分。
在本例中,如图21所示,在各个按压面29与被按压面28的抵接部M1、M2作用有与法向力Fc对应的法向力P。此处,各个按压面29的曲率中心存在于连结被按压面28的中心轴O(=输入部件14以及输出部件15的旋转中心轴)和按压面29与被按压面28各自的抵接部M1、M2的假想线上。另外,若将各个抵接部M1、M2的切线X1、X2彼此之间的楔角设为2α、将按压面29与被按压面28之间的摩擦系数设为μ′,则作用于各个抵接部M1、M2的法向力P由以下的式(10)表示。
P=Fc/2(sinα+μ′·cosα)·····(10)
使卡合件17b产生制动力的作用于抵接部M1、M2的切向力Ft′由以下的式(11)表示。
Ft′=μ′P·····(11)
若将从输出部件15的旋转中心轴O到按压面29与被按压面28的抵接部M1、M2的距离设为R(=Cr),则作用于各个卡合件17b的制动力矩T′的大小由以下的式(12)表示。
T′=2R·Ft′·····(12)
根据上述式(10)、式(11)及式(12),制动力矩T′的大小分别使用摩擦系数μ′、距离R、法向力Fc、楔角α并由以下的式(13)表示。
T′=μ′RFc/(sinα+μ′·cosα)·····(13)
因此,可知为了得到更大的制动力矩T′,增大摩擦系数μ′、距离R、法向力Fc即可。
并且,为了利用楔形效应,进一步增大制动力矩T′,只要使楔角α尽可能小即可。换言之,可知在切线X1、X2的2等分线Z的方向(法向力Fc的方向、图21中的上下方向)上,使各个抵接部M1、M2尽可能靠近被按压面28的中心轴O即可。在本例中,为了减小楔角α,通过限制各个按压面29的曲率中心的位置,使各个抵接部M1、M2在二等分线Z的方向上位于比输入卡合面32靠近被按压面28的中心轴O的一侧(在图21中,比虚线L1靠下侧),而且,位于比输出卡合面30更靠近被按压面28的中心轴O的一侧(在图21中,比虚线L2靠下侧)。另外,输入卡合面32是各个卡合件17的第一部分68中的在转矩输入到输入部件14的情况下输入卡合部20所卡合的部分。另外,输出卡合面30是各个卡合件17b的第一部分68中的在转矩逆向输入到输出部件15逆向的情况下输出卡合部26所卡合的部分。
为了锁定输出部件15,传递力矩T与制动力矩T′需要满足第一方案的第一例中所示的式(8):T<T′的关系。若在该式(8)中代入第一方案的第一例所示的式(1):Ft=Fc·sinθ+μFc·cosθ、式(2):Fc=Ft/(sinθ+μ·cosθ)、式(3):T=r·Ft、上述式(10)~式(13)时,则得到以下的式(14)。
μ′R/{(sinθ+μ·cosθ)(sinα+μ′·cosα)}>r......(14)
从上述式(14)可知,若增大按压面29与被按压面28之间的摩擦系数μ′,则即使减小距离R,也能够锁定输出部件15。
并且,若将摩擦系数μ及摩擦系数μ′分别假定为0.1,则从上述式(14)得到以下的式(15)。
R>10r(sinθ+0.1cosθ)(sinα+0.1cosα)......(15)
从上述式(15)可知,通过适当地设定输出部件15的从旋转中心轴O至抵接部X的距离r、输出部件15的从旋转中心轴O至抵接部M1、M2的距离R、楔角θ、以及楔角α,能够锁定输出部件15。
与此相对地,为了将输出部件15半锁定,仅将逆向输入到输出部件15的转矩的一部分传递到输入部件14并断开剩余部分,传递力矩T与制动力矩T'需要满足第一方案的第一例所示的式(8):T>T'的关系。
从上述式(15)亦可明确,通过分别适当地设定输出卡合部26与输出卡合面30之间的摩擦系数μ、按压面29与被按压面28之间的摩擦系数μ′、从旋转中心轴O至抵接部X的距离r、从旋转中心轴O至抵接部M1、M2的距离R、以及切向力Ft的作用线的方向与输出卡合面30之间的楔角θ,能够将输出部件15半锁定。
在本例的逆向输入断开离合器5d中,如上述式(13)所示,制动力矩T′成为与从输出部件15的旋转中心轴O到按压面29与被按压面28的抵接部M1、M2的距离R成比例的大小。另外,根据上述式(13)可知,为了进一步增大制动力矩T′,只要使楔角α尽可能小即可,即,使被按压面28与卡合件17的抵接部M1、M2在二等分线Z的方向(图21的上下方向)上尽可能靠近被按压面28的中心轴O即可。在本例中,使抵接部M1、M2在二等分线Z的方向上位于比输入卡合面32靠近被按压面28的中心轴O的一侧(图21中虚线L1的下侧),而且位于比输出卡合面30更靠近被按压面28的中心轴O的一侧(图21中的点划线L2的下侧)。通过采用这样的结构,使楔角α足够小,容易得到大的制动力矩T′。
在本例的构造中,例如在与图22所示那样的抵接部M1、M2在二等分线Z的方向上位于比输入卡合面32更远离中心轴O的一侧(图22中比虚线L1靠上侧)的参考例的构造相比的情况下,能够减小为了得到预定大小的制动力矩T′所需要的距离R,即能够减小锁定机构52c的径向尺寸。另外,在本例的构造中,若使距离R与参考例的构造相同,则能够得到比参考例的构造大的制动力矩T′,其结果是,与参考例的构造相比,能够增大针对被按压面28与按压面29滑移的安全率。
在本例中,构成逆向输入断开离合器5d的一对卡合件17b的各个卡合件17b在被按压面28的径向内侧不具有配置于输入卡合部20的径向外侧的部分。因此,与图22所示的参考例的构造那样,卡合件17z在被按压面28的径向内侧具有配置于输入卡合部20的径向外侧的部分的情况相比,容易实现轻量化、制造的容易化。
在本例中,使抵接部M1、M2在二等分线Z的方向上位于比输出卡合面30靠近被按压面28的中心轴O的一侧(图21中虚线L2的下侧)。但是,在实施本发明的情况下,也能够使抵接部M1、M2在二等分线Z的方向上位于比输入卡合面32更靠近被按压面28的中心轴O的一侧(图21中的点划线L1的下侧),且位于比输出卡合面30远离被按压面28的中心轴O的一侧(图21中的点划线L2的上侧),或者位于与输出卡合面30相同的位置(图21中的点划线L2上)。这样的结构也包含在本发明的范围内。
在本例中,各个卡合件17b的按压面29具有圆筒凸面状。但是,在实施本发明的情况下,也可以将卡合件的按压面由椭圆筒凸面等非圆筒凸面状构成。
本例的其它结构及作用与第一实施方式的第一例相同。
第二方案的逆向输入断开离合器除了促动器以外,还能够应用于可变压缩比装置、电动门装置、电动车窗装置、转向装置、千斤顶等各种机械装置。构成第二方案的逆向输入断开离合器的卡合件的数量不限于两个,也可以设为一个或三个以上。
[第二实施方式的第二例]
使用图14~图20来说明本发明的第二实施方式的第二例。
本例是能够组装于各种机械装置而使用的、关于逆向输入断开离合器5e的例子。就本例的逆向输入断开离合器5e而言,关于锁定机构52d的基本构造以及基本动作,与第二实施方式的第一例相同,但在输入部件14a、输出部件15c、被按压部件16a、一对卡合件17c的各自的具体的构造中,与第二实施方式的第一例不同。
输入部件14a和输出部件15c分别为实心轴状,在轴向上相互串联且同轴地配置。
输入部件14a相对于输出部件15c配置在轴向一侧,除了构成锁定机构52d的一对输入卡合部20a以外,还具有输入轴部66。输入轴部66是带台阶的圆柱状,具有与构成锁定机构52d的被按压面28的中心轴同轴的旋转中心轴。一对输入卡合部20a从输入轴部66的轴向另一侧的端面的径向相反侧两处位置沿轴向伸长。在本例中,输入卡合部20a的径向内侧面由从周向两侧越朝向周向中央侧越向朝向径向内侧的方向倾斜的山形的凸面构成。输入轴部66通过任意的机构以能够传递力矩的方式与构成各种机械装置的输入侧机构的输出部连接。
输出部件15c除了具有构成锁定机构52d的输出卡合部26a以外,还具有输出轴部67。输出轴部67为圆柱状,具有与被按压面28的中心轴O同轴的旋转中心轴。输出卡合部26a为椭圆柱状,从输出轴部67的轴向一侧的端面的中央部沿轴向伸长。输出轴部67通过任意的机构以能够传递力矩的方式与构成各种机械装置的输出侧机构的输入部连接。
被按压部件16a整体构成为圆环状,在内周面具有被按压面28,但截面形状为矩形。被按压部件16a通过任意的方法固定于构成各种机械装置的壳体等。
构成锁定机构52d的一对卡合件17c的各个卡合件17c除了具有第一部分68和一对第二部分69之外,还具有配置在输入卡合部20a的径向外侧的部分即第三部分70。第三部分70在输入卡合部20a的径向外侧将一对第二部分69彼此连结。在图25中,点划线λ1是表示第一部分68与第二部分69的边界的假想线,点划线λ2是表示第二部分69与第三部分70的边界的假想线。各个卡合件17c在周向中间部的径向中间部、即夹在第一部分68与第三部分70之间的部分具有输入卡合孔31。输入卡合孔31是在与一对卡合件17c的分离方向和轴向分别正交的方向(图24中的左右方向)上伸长的大致矩形状的轴向贯通孔,在其内侧松缓地插入有输入卡合部20a。即,在输入卡合孔31的内表面与输入卡合部20a之间,在周向以及一对卡合件17c的分离方向上分别存在间隙。因此,各个输入卡合部20a能够相对于各个卡合件17c在输入部件14a的旋转方向上相对移动,各个卡合件17c能够相对于各个输入卡合部20a在一对卡合件17c的分离方向上相对移动。在本例中,各个卡合件17c在各个输入卡合部20a的径向外侧,第三部分70将一对第二部分69彼此连结,因此容易确保刚性。其它的结构及作用与第一实施方式的第一例以及第二实施方式的第一例相同。
[第三实施方式的第一例]
使用图30~图37来说明本发明的第三实施方式的第一例。
第三实施方式的第一例的逆向输入断开离合器5f具备:
被按压部件16b,其具有被按压面28a;
输入部件14b,其具有旋转中心轴O和至少一个输入卡合部20b;
输出部件15d,其具有与输入部件14b的旋转中心轴O同轴的旋转中心轴O和输出卡合部26b;以及
至少一个卡合件17d,其具备与被按压面28a对置的至少一个按压面29、与输入卡合部20b卡合的卡合件侧输入卡合部74、以及与输出卡合部26b卡合的卡合件侧输出卡合部72。
在第三实施方式的第一例的逆向输入断开离合器5f中,卡合件17d构成为,若向输入部件14b输入转矩,则基于输入卡合部20b与卡合件侧输入卡合部74的卡合,以使按压面29从被按压面28a离开的方式位移,并使卡合件侧输出卡合部72与输出卡合部26b卡合,从而将输入到输入部件14b的转矩传递到输出部件15d,且若向输出部件15d逆向输入转矩,则基于输出卡合部26b与卡合件侧输出卡合部72的卡合,使按压面29以按压到被按压面28a的方式进行位移,从而使按压面29与被按压面28a摩擦卡合。
尤其,在第三实施方式的第一例的逆向输入断开离合器5f中,其特征在于,在卡合件17d与被按压部件16b之间的部分、输入卡合部20b与卡合件侧输入卡合部74之间的部分、以及输出卡合部26b与卡合件侧输出卡合部72之间的部分中的至少任一方配置有中间部件。
在第三实施方式的第一例的逆向输入断开离合器5f中,作为上述中间部件,使用间隙调整材料75。以下,详细地说明第三实施方式的第一例的逆向输入断开离合器5f。
本例的逆向输入断开离合器5f是锁定式的逆向输入断开离合器,具备输入部件14b、输出部件15d、被按压部件16b和一对卡合件17d。
输入部件14b与电动马达等输入侧机构连接,输入转矩。输入部件14b具备旋转中心轴O和配置在从旋转中心轴O向径向偏离的位置的一对输入卡合部20b。在本例中,输入部件14b具备:输入轴部66a,其具有带台阶的圆柱形状;以及一对输入卡合部20b,其形成为从该输入轴部66a的大径部的前端面的径向相反侧两处位置沿轴向突出。输入轴部66a的小径部能够传递力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一体地形成。一对输入卡合部20b具有大致椭圆柱形状,且在输入部件14b的径向上相互分离。各个输入卡合部20b具有存在于与输入轴部66a的大径部外周面相同的圆筒面上的径向外侧面、和相对于一对输入卡合部20b的分离方向呈直角的平坦面即径向内侧面。
输出部件15d与减速机构等输出侧机构连接,输出转矩。输出部件15d具备与输入部件14b的旋转中心轴O同轴的旋转中心轴O和配置在该旋转中心轴O上的输出卡合部26b。在本例中,输出部件15d具备:输出轴部67a,其具有圆柱形状;以及输出卡合部26b,其形成为从该输出轴部67a的前端面中央部沿轴向突出。输出轴部67a的基端部能够传递力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一体地形成。输出卡合部26b具有凸轮功能。即,从输出部件15d的旋转中心轴O到输出卡合部26b的外周面的距离在周向上不恒定。在本例中,输出卡合部26b具有大致矩形柱形状。具体而言,输出卡合部26b的外周面由在长度方向(图31的左右方向)上相互平行的一对第一平坦面和在短边方向(图31的上下方向)上相互平行的一对第二平坦面以及连接第一平坦面和第二平坦面的部分圆筒面构成。输出卡合部26b配置在一对输入卡合部20b的径向内侧面彼此之间。
被按压部件16b固定于壳体等未图示的其它部件,限制旋转。被按压部件16b具有与输入部件14b的旋转中心轴O同轴的中心轴O,并且在以该中心轴为中心的内周面具有圆筒状的凹面即被按压面28a。在本例中,被按压部件16b通过将被按压部件主体108与间隙调整材料75组合而构成。被按压部件主体108构成为圆环状,具有作为圆筒状的凹面的内周面。间隙调整材料75由钢板等金属板制成,具有短圆筒形状,且在内周面具有被按压面28a。间隙调整材料75以在径向上无晃动地内嵌于被按压部件主体108的内周面的状态固定于被按压部件主体108。具体而言,在本例中,间隙调整材料75通过利用粘接剂将其外周面粘接于被按压部件主体108的内周面,从而固定于被按压部件主体108。此外,间隙调整材料75相对于被按压部件主体108的固定方法不限于粘接,例如,除了焊接、压入、螺纹固定、铆钉固定之外,还可以采用图34所示的固定方式等任意方式。在图34所示的固定方式中,形成从间隙调整材料75的轴向两侧部分别向径向外侧弯折的一对折弯片109,利用一对折弯片109从轴向两侧夹持并固定被按压部件主体108。另外,在间隙调整材料75具备一对折弯片109等固定用的部位的情况下,也能够将该固定用的部位相对于被按压部件主体108进行粘接、焊接、螺纹固定、铆接。被按压部件16b相比输入部件14b及输出部件15d配置于径向外侧。具体而言,在逆向输入断开离合器5f的组装状态下,一对输入卡合部20b及输出卡合部26b配置在被按压部件16b的径向内侧。
构成一对卡合件17d的各个卡合件17d具备与被按压面28a对置的按压面29、与输入卡合部20b卡合的卡合件侧输入卡合部74、以及与输出卡合部26b卡合的卡合件侧输出卡合部72。在本例中,各个卡合件17d具有大致半圆形板形状,且配置于被按压部件16b的径向内侧。各个卡合件17d在其外周面中的径向外侧面具有按压面29,且在其外周面中的径向内侧面具有作为平坦面的底面71和卡合件侧输出卡合部72。各个卡合件17d在其外周面中的、将按压面29的周向两端部与底面71的两端部连接的部分具有相对于底面71呈直角的平坦面即侧面73。另外,关于卡合件17d,径向是指图31中箭头A所示的相对于底面71呈直角的方向。另外,关于卡合件17d,宽度方向是指图31中箭头B所示的与底面71平行的方向。按压面29为部分圆筒状的凸面,且具有被按压面28a的曲率半径以下的曲率半径。
在本例中,使各个卡合件17d的按压面29朝向径向相反侧,且使各个卡合件17d的底面71相互对置。在将一对卡合件17d配置于被按压部件16b的径向内侧的状态下,以在被按压面28a与按压面29之间的部分以及底面71彼此之间的部分中的至少一方存在间隙的方式限制被按压部件16b的内径尺寸以及各个卡合件17d的径向尺寸。
各个卡合件17d具有在轴向上贯通其径向中间部且在其宽度方向上伸长的大致矩形的长孔即卡合件侧输入卡合部74。卡合件侧输入卡合部74的内表面中的位于径向内侧的部分是与径向正交的平坦面。卡合件侧输入卡合部74具有能够宽松地插入输入部件14b的输入卡合部20b的大小。具体而言,在将输入卡合部20b插入到卡合件侧输入卡合部74的内侧时,在输入卡合部20b与卡合件侧输入卡合部74的内表面之间存在卡合件17d的宽度方向的间隙及卡合件17d的径向上的间隙。因此,输入卡合部20b以能够进行相对于被按压面28a的远近移动(位移)且能够进行与输入部件14b的旋转方向相关的相对移动的方式卡合于卡合件侧输入卡合部74的内侧。
各个卡合件17d具有卡合件侧输出卡合部72,该卡合件侧输出卡合部72是形成为在卡合件17d的径向上从底面71的宽度方向中央部向外方凹入的大致矩形的凹部。卡合件侧输出卡合部72具有能够将输出部件15d的输出卡合部26b的短边方向的半部分宽松地配置于该卡合件侧输出卡合部72的内侧的大小以及形状。具体而言,卡合件侧输出卡合部72具有比输出卡合部26b的长度方向上的尺寸稍大的开口宽度,且具有比输出卡合部26b的短边方向上的尺寸的1/2稍小的径向深度。卡合件侧输出卡合部72的底部是与径向正交的平坦面。
在本例的逆向输入断开离合器5f的组装状态下,配置于轴向一侧的输入部件14b的一对输入卡合部20b沿轴向插入一对卡合件17d各自的卡合件侧输入卡合部74,且配置于轴向另一侧的输出部件15d的输出卡合部26b沿轴向插入一对卡合件侧输出卡合部72彼此之间。即,一对卡合件17d配置为,由各自的卡合件侧输出卡合部72从径向外侧夹持输出卡合部26b。在本例中,输入卡合部20b的轴向尺寸、输出卡合部26b的轴向尺寸、被按压部件16b的轴向尺寸、以及卡合件17d的轴向尺寸均大致相同。
本例的逆向输入断开离合器5f的动作及其作用如图35~图37所示,基本上与第一实施方式的第一例中的逆向输入断开离合器5的动作及其作用相同,因此此处省略说明。在本例的逆向输入断开离合器5f中,调整各构成部件间的间隙的大小,以便能够进行锁定或半锁定输出部件15d的动作。尤其,在卡合件17d的按压面29接触到被按压面28a的位置关系中,在输入卡合部20b的径向内侧面与卡合件侧输入卡合部74的内表面之间,存在基于输出卡合部26b的角部按压卡合件侧输出卡合部72的底部而容许将按压面29朝向被按压面28a进一步按压的间隙。由此,在转矩逆向输入到输出部件15d逆向的情况下,不会由输入卡合部20b阻止卡合件17d向径向外侧移动,并且,在按压面29接触到被按压面28a之后,作用于按压面29与被按压面28a的接触部的面压也根据逆向输入到输出部件15d逆向的转矩的大小而变化,从而可适当地进行输出部件15d的锁定或者半锁定。
尤其,在本例的逆向输入断开离合器5f中,能够将输入部件14b与输出部件15d之间的旋转方向的背隙抑制得较小。
即,在本例的逆向输入断开离合器5f中,为了能够进行输出部件15d被锁定或半锁定的状态和输出部件15d的锁定或半锁定被解除的状态的切换动作,需要在输入卡合部20b与卡合件侧输入卡合部74的内表面之间部分、输出卡合部26b与卡合件侧输出卡合部72的底部之间部分、被按压面28a与按压面29之间部分具备用于能够使卡合件17d分别相对于被按压面28a在径向上远近移动的间隙、即输入部件14b与输出部件15d之间的旋转方向的背隙。此外,这样的背隙也是为了能够进行逆向输入断开离合器5f的组装而需要的。
然而,若上述那样的背隙变大,则输入部件14b与输出部件15d之间的旋转方向的晃动变大。其结果,例如产生以下那样的不良情况。即,在输入部件14b沿正方向旋转的情况和沿反方向旋转的情况下,输入部件14b与输出部件15d之间的旋转方向的位置关系较大地变化,难以根据输入部件14b的旋转位置高精度地控制输出部件15d的旋转位置。另外,从输入部件14b的旋转方向反转之后到输出部件15d的旋转方向反转为止的响应时间、从向输出部件15d逆向输入转矩之后到输出部件15d锁定或半锁定为止的响应时间变长。并且,若前者的响应时间变长,则组装有逆向输入断开离合器5f的机械装置的控制的响应性变低。另外,若后者的响应时间变长,则例如在锁定输出部件15d的用途中,在想要极力减小输出部件15d的逆向输入旋转的情况下,也难以满足该要求。而且,在构成逆向输入断开离合器5f的部件之间,容易产生由碰撞、摩擦引起的异常声音、微振磨损。从避免这样的不良情况的观点出发,上述背隙优选尽可能地抑制得较小。
上述背隙通过输入部件14b、输出部件15d、被按压部件16c以及卡合件17d各自的尺寸公差的积累而产生偏差。因此,上述背隙有时无意地变大。这样的不良情况能够通过减小上述尺寸公差来避免。然而,通常不容易减小尺寸公差。另外,这样的避免对策也成为成本增加的原因。
在本例的逆向输入断开离合器5f中,即使不减小上述尺寸公差,在组装逆向输入断开离合器5f时,通过选择具有适当的厚度尺寸的部件作为构成被按压部件16b的间隙调整材料75,能够将上述背隙抑制得较小。具体而言,例如,在组装逆向输入断开离合器5f时,首先,在将间隙调整材料75以外的部件彼此组装的状态下,测定上述背隙。接下来,根据这样测定的背隙的大小,选择能够将该背隙抑制得较小的适当的厚度尺寸的间隙调整材料75。通过组装包含这样选择的间隙调整材料75的逆向输入断开离合器5f,能够将上述背隙抑制得较小。
根据本例的逆向输入断开离合器5f,能够将上述背隙抑制得较小,因此能够将输入部件14b与输出部件15d之间的旋转方向的晃动抑制得较小。其结果,例如能够得到以下的效果。即,在输入部件14b沿正方向旋转的情况和沿反方向旋转的情况下,能够使输入部件14b与输出部件15d之间的旋转方向的位置关系大致相等(使两个情况下的位置关系的差充分变小)。因此,能够根据输入部件14b的旋转位置高精度地控制输出部件15d的旋转位置。另外,能够缩短从输入部件14b的旋转方向反转之后到输出部件15d的旋转方向反转为止的响应时间、从向输出部件15d逆向输入转矩之后到输出部件15d锁定或半锁定为止的响应时间。通过缩短前者的响应时间,能够提高组装有逆向输入断开离合器5f的机械装置的控制的响应性。通过缩短后者的响应时间,例如在锁定输出部件15d的用途中,能够极力减小输出部件15d的逆向输入旋转。并且,在构成逆向输入断开离合器5f的部件之间,能够不易产生由碰撞、摩擦引起的异响、微振磨损。
本例的其它结构及作用与第一实施方式的第一例相同。
第三方案的逆向输入断开离合器例如在以电动马达为驱动源的促动器中,能够组装于电动马达与由该电动马达驱动的被驱动部之间而使用。在该情况下,与通过电动马达能够高效率地驱动被驱动部相对地,在从被驱动部侧逆向输入转矩的情况下,通过使逆向输入断开离合器为锁定状态,不需要电动马达的消耗电力便能够进行被驱动部的位置保持。因此,能够实现高效率且低功耗的促动器。
并且,第三方案的逆向输入断开离合器能够应用于可变压缩比装置、电动门装置、电动车窗装置、转向装置、千斤顶等各种机械装置。并且,能够将逆向输入断开离合器的输入部件与输出部件之间的背隙抑制得较小,从而能够高精度地进行各种机械装置的可动部的定位。构成本发明的逆向输入断开离合器的卡合件的数量不限于两个,也可以是一个或三个以上。
在转矩逆向输入到输出部件的情况下,只要满足输出部件锁定或半锁定的条件,则能够在输入部件、输出部件、被按压部件、卡合件以及间隙调整材料相互接触的部分配置牵引油、牵引润滑脂、其它通常的润滑油等润滑剂。在该情况下,也可以使输入部件、输出部件、被按压部件、卡合件以及间隙调整材料中的至少一个为由含油金属制成。
并且,间隙调整材料的材质也可以是陶瓷、橡胶。另外,间隙调整材料也可以由形成于输入部件、输出部件、被按压部件以及卡合件中的至少任一个的表面的镍铬电镀等电镀、喷镀膜、树脂涂层等各种涂覆材料构成。
[第三实施方式的第二例]
使用图38来说明本发明的第三实施方式的第二例。
本例是第三实施方式的第一例(参照图30~图37)的变形例。在本例的逆向输入断开离合器5g中,一对卡合件17e的各个卡合件17e在宽度方向中间部的径向内侧部具有沿径向伸长的导向孔76。导向孔76的轴向两端部在卡合件侧输出卡合部72的底部和卡合件侧输入卡合部74的内表面中的位于径向内侧的部分开口。另外,输出部件15e的输出卡合部26c具有与输出卡合部26c的中心正交且在短边方向上贯通输出卡合部26c的插通孔77。在各个卡合件17e的导向孔76中,能够以在导向轴78的径向上无晃动且能够在导向轴78的轴向上移动的方式插入作为引导部件的导向轴78的轴向两端部。导向轴78的轴向中间部宽松地插通于输出卡合部26c的插通孔77。在具有这样的结构的本例中,利用由各个卡合件17e的导向孔76和导向轴78构成的导向机构,防止各个卡合件17e彼此在宽度方向上相对移动、各个卡合件17e的底面71彼此不平行而使各个卡合件17e相互倾斜,从而仅允许各个卡合件17e在径向上远近移动。
在本例中,各个卡合件17e在底面71的宽度方向两侧部具有相对于底面71向垂直方向凹入的两个圆柱状的导向凹部79。在使各个卡合件17e的底面71相互对置的状态下,在配置于同一直线上的2组导向凹部79各自的内侧,以架设于各组的导向凹部79的方式配置有作为弹性部件的螺旋状的弹簧80。利用配置于2组导向凹部79的一对弹簧80的弹力,将一对卡合件17e的各个卡合件朝向被按压面28a施力。在具有这样的结构的本例中,通过使一对卡合件17e各自的姿势同步并稳定,能够准确地进行在各个卡合件17e的径向上的远近移动。其它的结构及作用与第三实施方式的第一例相同。
[第三实施方式的第三例]
使用图39来说明本发明的第三实施方式的第三例。
本例是第三实施方式的第二例(参照图38)的变形例。在本例的逆向输入断开离合器5h中,一对卡合件17f的各自的径向外侧面成为在周向上分离的两个部位部分被按压到被按压面28a的按压面29b,夹在这些按压面29b彼此之间的周向中间部成为不被按压到被按压面28a的平坦面。按压面29b分别是具有比被按压面28a的曲率半径小的曲率半径的圆筒面状的凸面。在具有这样的结构的本例中,在向输出部件15e逆向输入转矩,由输出卡合部26c将卡合件17f按压到被按压面28a时,通过楔形效应,能够增大被按压面28a与按压面29b的摩擦卡合力。因此,能够增大作用于卡合件17f的制动力矩T′。因此,能够减小用于得到所需的制动力矩T′的逆向输入断开离合器5h的径向尺寸。其它的结构及作用与第三实施方式的第二例相同。
[第三实施方式的第四例]
使用图40来说明本发明的第三实施方式的第四例。
本例是第三实施方式的第二例(参照图38)的变形例。在本例的逆向输入断开离合器5i中,被按压部件16c仅由被按压部件主体108a构成,被按压面28设置在被按压部件主体108a的内周面。另外,在本例中,构成一对卡合件17g的各个卡合件17g通过将卡合件主体110与间隙调整材料75a组合而构成。卡合件主体110具有与第三实施方式的第二例的卡合件17e同样的结构,但在卡合件17e中作为按压面29的部分圆筒状的凸面亦即径向外侧面不作为按压面发挥功能。间隙调整材料75a具有能够覆盖卡合件主体110的外周面中的径向外侧面与一对侧面73的径向外侧部的连续的范围的大致半圆筒形状。间隙调整材料75a在覆盖上述范围的状态下固定于卡合件主体110。另外,间隙调整材料75a相对于卡合件主体110的固定方法能够采用与在第三实施方式的第一例中说明的间隙调整材料75的固定方法相同的方法。间隙调整材料75a在覆盖卡合件主体110的径向外侧面的部分的径向外侧面具备具有被按压面28的曲率半径以下的曲率半径的按压面29c。
在本例中,由于各个卡合件17g具有间隙调整材料75a,因此关于各个卡合件17g,能够分开调整与成为对象部件的被按压部件16b之间的间隙以及输入部件14b与输出部件15e之间的间隙。因此,与第三实施方式的第一例~第三例的情况相比,能够进一步减小输入部件14b与输出部件15e之间的旋转方向的背隙。其它的结构及作用与第三实施方式的第二例相同。
[第三实施方式的第五例]
使用图41来说明本发明的第三实施方式的第五例。
本例是第三实施方式的第四例(参照图40)的变形例。在本例的逆向输入断开离合器5j中,构成一对卡合件17h的各个卡合件17h通过将卡合件主体110a与一对间隙调整材料75b组合来构成。卡合件主体110a具有与第三实施方式的第三例(参照图39)的卡合件17f相同的结构,但卡合件17f中的按压面29b亦即径向外侧面的在周向上分离的两处部分不作为按压面发挥功能。一对间隙调整材料75b的各个间隙调整材料具有能够覆盖卡合件主体110a的径向外侧面的在周向上分离的两处部位的大致半圆筒形状。一对间隙调整材料75b以覆盖该两处部分的状态固定于卡合件主体110a。一对间隙调整材料75b在径向外侧面具备具有比被按压面28的曲率半径小的曲率半径的按压面29d。其它的结构及作用与第三实施方式的第三例以及第四例相同。
[第三实施方式的第六例]
使用图42来说明本发明的第三实施方式的第六例。
本例是第三实施方式的第三例(参照图39)的变形例。在本例的逆向输入断开离合器5k中,被按压部件16c仅由被按压部件主体108a构成,被按压面28设置在被按压部件主体108a的内周面。并且,在本例中,关于构成一对卡合件17f的各个卡合件17f,在夹在卡合件侧输入卡合部74的内表面与输入卡合部20b之间的部位配置有间隙调整材料75c,并且在夹在卡合件侧输出卡合部72的内表面与输出卡合部26c之间的部位配置有间隙调整材料75d。
间隙调整材料75c具有能够覆盖输入部件14b的输入卡合部20b的径向内侧面与周向两侧面的径向内侧部之间的连续范围的U字板形状。间隙调整材料75c以覆盖该范围的状态固定于输入卡合部20b。此外,作为间隙调整材料75c相对于输入卡合部20b的固定方式,能够采用与在第三实施方式的第一例中说明的间隙调整材料75的固定方式相同的方式。
间隙调整材料75d具有能够覆盖输出部件15e的输出卡合部26c的短边方向半部分的外表面即短边方向侧面与长边方向两侧面的短边方向半部分之间的连续的范围的U字板形状。间隙调整材料75d在覆盖该范围的状态下固定于输出卡合部26c。在该状态下,间隙调整材料75d在与插通孔77的开口部匹配的部位具有贯通孔81。在贯通孔81宽松地插通有导向轴78。此外,间隙调整材料75d相对于输出卡合部26c的固定方式能够采用与在第三实施方式的第一例中说明的间隙调整材料75的固定方式相同的方式。
在本例中,若转矩被输入到输入部件14b,则基于输入卡合部20b与卡合件侧输入卡合部74的内表面经由间隙调整材料75c卡合的情况,各个卡合件17f向径向内方移动,使卡合件侧输出卡合部72的底部经由间隙调整材料75d而与输出卡合部26b卡合,从而将输入到输入部件14b的转矩传递到输出部件15e。并且,若转矩被逆向输入到输出部件15e,则基于输出卡合部26c与卡合件侧输出卡合部72经由间隙调整材料75d卡合的情况,各个卡合件17f向径向外方移动,使按压面29b与被按压面28摩擦卡合。
在本例中,关于各个卡合件17f,在卡合件侧输入卡合部74的内表面与输入卡合部20b之间配置有间隙调整材料75c,并且在卡合件侧输出卡合部72的内表面与输出卡合部26c之间配置有间隙调整材料75d。因此,关于各个卡合件17f,能够分开调整卡合件侧输入卡合部74的内表面与输入卡合部20b之间的间隙、以及卡合件侧输出卡合部72的内表面与输出卡合部26c之间的间隙。因此,与第三实施方式的第一例~第五例的情况相比,能够进一步减小输入部件14b与输出部件15e之间的旋转方向的背隙。
此外,在实施本发明的情况下,也能够采用仅具备配置在卡合件侧输入卡合部74的内表面与输入卡合部20b之间的间隙调整材料75c以及配置在卡合件侧输出卡合部72的内表面与输出卡合部26c之间的间隙调整材料75d中的任一方的结构。这样的结构也包含在本发明的范围内。其它的结构及作用与第三实施方式的第三例相同。
[第三实施方式的第七例]
使用图43来说明本发明的第三实施方式的第七例。
本例是第三实施方式的第六例(参照图42)的变形例。在第三实施方式的第六例中,导向轴78配置于中央。与此相对地,在本例的逆向输入断开离合器5l中,在一对卡合件17i的宽度方向两侧部分别配置有圆筒状的导向轴78a。即,分别在一对卡合件17i的宽度方向两侧部并在配置于同一直线上的一组导向凹部79的内侧,以在径向上不会晃动且能够沿轴向移动的方式插入有导向轴78a的轴向两侧部。在本例中,弹簧80配置于导向轴78a的径向内侧。
在本例中,配置于输入卡合部20b与卡合件侧输入卡合部74a的内表面之间的间隙调整材料75e固定于各个卡合件17i。各个卡合件17i在卡合件侧输入卡合部74a的内表面中的位于径向内侧的部分的宽度方向中间部,具有向径向内侧凹下的保持凹部82。保持凹部82的底部是与各个卡合件17i的径向正交的平坦面。另一方面,间隙调整材料75e形成为平板状,在将其厚度方向的半部分无间隙地保持于保持凹部82的内侧的状态下固定于各个卡合件17i。此外,间隙调整材料75e相对于各个卡合件17i的固定方式能够采用与在第三实施方式的第一例中说明的间隙调整材料75的固定方式相同的方式。
在本例中,配置于输出卡合部26b与卡合件侧输出卡合部72a的内表面之间的间隙调整材料75f固定于各个卡合件17i。各个卡合件17i在卡合件侧输出卡合部72a的底部的宽度方向中间部具有向径向外侧凹下的保持凹部83。保持凹部83的底部是与各个卡合件17i的径向正交的平坦面。另一方面,间隙调整材料75f形成为平板状,在将其厚度方向的半部分无间隙地保持于保持凹部83的内侧的状态下固定于各个卡合件17i。此外,间隙调整材料75f相对于各个卡合件17i的固定方式能够采用与在第三实施方式的第一例中说明的间隙调整材料75的固定方式相同的方式。
在本例的逆向输入断开离合器5l中,能够以比第三实施方式的第六例少的工序来进行间隙调整。即,在第三实施方式的第六例中,需要利用将间隙调整材料75c固定于输入卡合部20b的工序和将间隙调整材料75d固定于输出卡合部26c的工序的合计两个工序进行间隙调整。与此相对地,在本例中,能够仅利用将间隙调整材料75e、75f固定于卡合件17i的一个工序行间隙调整。其它的结构及作用与第三实施方式的第六例相同。
[第三实施方式的第八例]
使用图44来说明本发明的第三实施方式的第八例。
本例是第三实施方式的第六例(参照图42)的变形例。在本例的逆向输入断开离合器5m中,配置于输入卡合部20b与卡合件侧输入卡合部74的内表面之间的间隙调整材料75g保持于导向轴78。即,间隙调整材料75g形成为平板状,配置在输入卡合部20b的径向内侧面与卡合件侧输入卡合部74的内表面中的位于径向内侧的部分之间。并且,间隙调整材料75g在中央部具有厚度方向的贯通孔84。在贯通孔84的内侧,以在导向轴78的径向上不会晃动且能够沿导向轴78的轴向移动的方式插入有导向轴78的轴向端部。换言之,间隙调整材料75g基于使导向轴78的轴向端部与贯通孔84卡合的情况,以不会从输入卡合部20b的径向内侧面与卡合件侧输入卡合部74的内表面之间脱落的方式保持于导向轴78。
在本例中,配置于输出卡合部26c与卡合件侧输出卡合部72的内表面之间的间隙调整材料75h保持于导向轴78。间隙调整材料75h形成为平板状,配置在输出卡合部26c的短边方向的侧面与卡合件侧输出卡合部72的底部之间。间隙调整材料75h在中央部具有厚度方向的贯通孔85。在贯通孔85的内侧,以在导向轴78的径向上不会晃动且能够沿导向轴78的轴向移动的方式插入有导向轴78的轴向中间部。换言之,间隙调整材料75h基于使导向轴78的轴向中间部与贯通孔85卡合的情况,以不会从输出卡合部26c的短边方向的侧面与卡合件侧输出卡合部72的底部之间脱落的方式保持于导向轴78。
在本例的逆向输入断开离合器5m中,间隙调整材料75g、75h通过将导向轴78插入到各个贯通孔84、85,而能够保持于导向轴78。因此,能够容易地进行间隙调整材料75g、75h的设置作业。其它的结构及作用与第三实施方式的第六例相同。
[第三实施方式的第九例]
使用图45及图46来说明本发明的第三实施方式的第九例。
本例是第三实施方式的第七例(参照图43)的变形例。在本例的逆向输入断开离合器5n中,配置在输入卡合部20b与卡合件侧输入卡合部74的内表面之间的间隙调整材料75i是钢材制的板簧。即,间隙调整材料75i具备平板状的抵接板部86和一对固定板部87,该一对固定板部87在抵接板部86的厚度方向上从抵接板部86的宽度方向(图45及图46的左右方向)两侧部相互向相同方向垂直地折弯而形成。在将一对固定板部87以在宽度方向上不会晃动的方式内嵌于各个卡合件17i的保持凹部82、并且将由一对固定板部87、抵接板部86以及保持凹部82的底部包围四边的部分设为空间部88的状态下,将间隙调整材料75i固定于各个卡合件17i。
在本例中,配置于输出卡合部26b与卡合件侧输出卡合部72a的内表面之间的间隙调整材料75j也是具有与间隙调整材料75i相同的结构的钢材制的板簧。即,间隙调整材料75j具备平板状的抵接板部86a和一对固定板部87a,该一对固定板部87a在抵接板部86a的厚度方向上从抵接板部86a的宽度方向(图45及图46的左右方向)两侧部相互向相同方向垂直地折弯而形成。在将一对固定板部87a以在宽度方向上不会晃动的方式内嵌于各个卡合件17i的保持凹部83、并且将由一对固定板部87a、抵接板部86a以及保持凹部83的底部包围四边的部分设为空间部88a的状态下,将间隙调整材料75j固定于各个卡合件17i。
在本例中,在转矩被输入到输入部件14b的情况下,输入卡合部20b按压间隙调整材料75i的抵接板部86,输出卡合部26b由间隙调整材料75j的抵接板部86a按压。此时,由于抵接板部86、86a向空间部88、88a侧弹性地挠曲,所以能够缓和作用于输入卡合部20b及输出卡合部26c与各个卡合件17i之间的冲击。并且,在转矩被逆向输入到输出部件15d的情况下,输出卡合部26b按压间隙调整材料75j的抵接板部86a。此时,由于抵接板部86a也向空间部88a侧弹性地挠曲,所以也能够缓和作用于输出卡合部26c及被按压部件16b与各个卡合件17i之间的冲击。其它的结构及作用与第三实施方式的第七例相同。
[第三实施方式的第十例]
使用图47来说明本发明的第三实施方式的第十例。
本例是第三实施方式的第六例(参照图42)的变形例。在本例的逆向输入断开离合器5o中,配置于输入卡合部20b与卡合件侧输入卡合部74的内表面之间的间隙调整材料75k由螺旋状的弹簧构成。相对于各个卡合件17f,在输入卡合部20b的周向两侧各配置有一个间隙调整材料75k。具体而言,各个间隙调整材料75k配置为架设在输入卡合部20b的周向侧面与卡合件侧输入卡合部74的内表面的周向端部。
在本例中,配置于输出卡合部26c与卡合件侧输出卡合部72的内表面之间的间隙调整材料75m也由螺旋状的弹簧构成。相对于各个卡合件17f,在输出卡合部26c的短边方向半部分的长边方向两侧各配置有一个间隙调整材料75m。具体而言,各个间隙调整材料75m配置为架设在输出卡合部26c的短边方向半部分的长边方向侧面与构成卡合件侧输出卡合部72的内表面的内侧面。
在本例的逆向输入断开离合器5o中,在转矩未作用于输入部件14b及输出部件15e的空负荷状态下,利用配置于输入卡合部20b与卡合件侧输入卡合部74的内表面之间的间隙调整材料75k的弹力,能够抑制输入卡合部20b与各个卡合件17f之间的旋转方向的晃动。并且,在上述空负荷状态下,利用配置于输出卡合部26c与卡合件侧输出卡合部72的内表面之间的间隙调整材料75m的弹力,能够抑制输出卡合部26c与各个卡合件17f之间的旋转方向的晃动。另外,在上述空负荷状态下,利用间隙调整材料75k、75m的弹力,能够使输入部件14b与输出部件15e之间的旋转方向的位置关系返回到中立位置。
在本例中,在转矩被输入到输入部件14b的情况下、转矩被逆向输入到输出部件15e的情况下,不会有间隙调整材料75k被强力地夹持在输入卡合部20b的径向内侧面与卡合件侧输入卡合部74的内表面中的位于径向内侧的部分之间、或者间隙调整材料75m被强力地夹持在输出卡合部26c的角部与卡合件侧输出卡合部72的底部之间的情况。因此,不会产生输入部件14b与输出部件15e之间的背隙因间隙调整材料75k、75m的磨损而随时间变化的情况。
在本例中,在转矩被输入到输入部件14b的情况下,间隙调整材料75k、75m分别弹性地挠曲,因而能够缓和作用于输入卡合部20b及输出卡合部26c与各个卡合件17f之间的冲击。并且,在转矩被逆向输入到输出部件15e的情况下,间隙调整材料75m弹性地挠曲,因而能够缓和作用于输出卡合部26c及被按压部件16b与各个卡合件17f之间的冲击。在本例中,针对间隙调整材料75k、75m施加的负荷仅是由弹性的挠曲引起的应力。因此,仅考虑该应力来决定间隙调整材料75k、75m的强度即可,并且间隙调整材料75k、75m的耐久性较高。其它的结构及作用与第三实施方式的第六例相同。
[第三实施方式的第十一例]
使用图48~图49来说明本发明的第三实施方式的第十一例。本例的特征在于,将逆向输入断开离合器5f应用于可变压缩比装置89。以下,具体地说明本例的可变压缩比装置89。
可变压缩比装置89组装于内燃机(发动机)90,通过使活塞91的上止点位置及下止点位置变化,能够变更内燃机压缩比。本例的可变压缩比装置89具备连杆机构92、控制轴93、电动马达94、减速机构4b、以及在第三实施方式的第一例中说明的逆向输入断开离合器5f。
连杆机构92与配置在内燃机90的缸体95内的活塞91连结,使活塞91沿上下方向移动,连杆机构92具有上连杆96、下连杆97以及控制连杆98。上连杆96经由活塞销99而与活塞91连结,并且经由第一连结销100a而与下连杆97连结。下连杆97以能够旋转的方式安装于曲轴101的曲柄销102,经由第二连结销100b与控制连杆98连结。控制连杆98由设于控制轴93的偏心轴部103支撑。具有这样的结构的连杆机构92的姿势通过使控制轴93旋转来变化,从而使活塞91的上止点位置及下止点位置变化。此外,连杆机构92的上连杆96、下连杆97以及控制连杆98的个数与缸体95的个数相同地存在。
控制轴93与曲轴101平行地配置,由未图示的轴承支撑为能够旋转。控制轴93由电动马达94旋转驱动,通过使其旋转相位变化,来使活塞91的上止点位置及下止点位置变化。
在本例中,在电动马达94与控制轴93之间配置有减速机构4b和逆向输入断开离合器5f。在图示的例子中,减速机构4b是高效的平行轴齿轮减速机,具备将电动马达94的旋转减速并输出的多个(在图示的例子中为八个)齿轮104a~104h。具体而言,减速机构4b具备作为输入齿轮的第一齿轮104a、作为中间齿轮的第二齿轮104b、第三齿轮104c、第四齿轮104d、第五齿轮104e、第六齿轮104f、第七齿轮104g、以及作为输出齿轮的第八齿轮104h。第一齿轮104a~第七齿轮104g是在外周面具有齿部的外齿轮,第八齿轮104h是在内周面具有齿部的内齿轮。
作为输入齿轮的第一齿轮104a设置在电动马达94的输出轴105的前端部。第二齿轮104b及第三齿轮104c设于与电动马达94的输出轴105平行地配置的第一中间轴106a。第四齿轮104d及第五齿轮104e设于与电动马达94的输出轴105同轴地配置的第二中间轴106b。第六齿轮104f及第七齿轮104g设于与电动马达94的输出轴105平行地配置的第三中间轴106c。第八齿轮104h与电动马达94的输出轴105同轴地配置。而且,减速机构4b使第一齿轮104a与第二齿轮104b、第三齿轮104c与第四齿轮104d、第五齿轮104e与第六齿轮104f、第七齿轮104g与第八齿轮104h分别啮合,来使电动马达94的输出轴105的旋转运动以四级减速。由此,能够使减速机构4b具有较大的减速比,因而能够实现与减速机构4b组合来使用的电动马达94的小型化。
在本例中,在连接于电动马达94的减速机构4b与控制轴93之间配置有逆向输入断开离合器5f。逆向输入断开离合器5f的基本结构与第三实施方式的第一例的结构相同。尤其,在本例中,将逆向输入断开离合器5f的输入部件14b相对于作为减速机构4b的输出齿轮的第八齿轮104h同轴地固定。由此,将输入部件14b与电动马达94的输出轴105同轴地配置,并与第八齿轮104h同步地旋转。并且,与控制轴93一体地形成有逆向输入断开离合器5f的输出部件15d。在控制轴93的基端部具备输出卡合部26b。逆向输入断开离合器5f的圆环状的被按压部件16b经由配置于周围的支撑托架107而限制其旋转。在输出卡合部26b与形成于被按压部件16b的内周面的被按压面28a之间,以从径向两侧夹持输出卡合部26b的方式配置有一对卡合件17d。并且,在形成于各个卡合件17d的径向中间部的卡合件侧输入卡合部74的内侧,宽松地插入有设于输入部件14b的前端部的输入卡合部20b。
本例的可变压缩比装置89利用减速机构4b使电动马达94的旋转减速,并将其传递到逆向输入断开离合器5f的输入部件14b。此时,由减速机构4b放大电动马达94的输出。若转矩被输入到输入部件14b,则一对卡合件17d基于卡合件侧输入卡合部74与输入卡合部20b的卡合,以相互接近的方式分别向径向内侧移动,使输出卡合部26b与一对卡合件侧输出卡合部72卡合,从而将输入到输入部件14b的转矩的大致全部传递到控制轴93(输出部件15d)。通过控制控制轴93的旋转相位,来使连杆机构92的姿势变化为与控制轴93的旋转相位对应的姿势。由此,根据内燃机90所要求的性能,使活塞91的上止点位置及下止点位置变化,能够变更内燃机压缩比。在本例中,作为减速机构4b使用高效的平行轴齿轮减速机,从而能够精细地控制控制轴93的旋转相位,并且能够精细地调节连杆机构92的姿势。
在本例的可变压缩比装置89中,在从控制轴93将转矩逆向输入到逆向输入断开离合器5f逆向时,仅将逆向输入后的转矩的一部分经由输入部件14b及减速机构4b而传递到电动马达94,并断开剩余部分。也就是说,通过使按压面29相对于被按压面28a滑动来消耗转矩的剩余部分。因此,与不设置逆向输入断开离合器5f而仅由电动马达94保持从控制轴93逆向输入的转矩的情况相比,能够降低电动马达94所需的消耗能量(电量)。因此,能够降低可变压缩比装置89的运转成本。万一在电动马达94发生了故障的情况下,若由燃烧载荷引起的辅助力矩被逆向输入到控制轴93,则逆向输入断开离合器5f能使辅助力矩的一部分通过,允许控制轴93旋转,并且能够变更控制轴93的旋转相位。因此,若继续内燃机运转,则能够自动地将内燃机压缩比变更为低压缩比侧,从而能够难以产生爆震等异常燃烧。
组装于本例的可变压缩比装置89的逆向输入断开离合器5f利用构成被按压部件16b的间隙调整材料75,将输入部件14b与输出部件15d之间的背隙抑制得较小。逆向输入断开离合器5f能够以较高的响应性对控制轴93传递电动马达94的旋转方向的反转动作。因此,能够以较高的响应性进行控制轴93的旋转相位的控制即内燃机压缩比的变更的控制。因此,例如在车辆的突然加速时等,在将内燃机压缩比从高压缩比侧过渡到低压缩比侧时,能够防止电动马达94所进行的向低压缩比侧的过渡比内燃机90的输出的上升延迟。其结果,能够防止因这样的延迟而过渡性地产生爆震。
在本例中,作为减速机构4b,说明了使用具备外齿轮和内齿轮的平行轴齿轮减速机的例子,但减速机构4b不限于这样的平行轴齿轮减速机,除了具备斜齿轮的平行轴齿轮减速机以外,还能够使用行星齿轮减速机、摆线减速机、谐波(注册商标)减速机等公知的各种构造的减速机。若电动马达94的输出力矩(输出功率动力)有余量,则也可以省略减速机构4b,将电动马达94与逆向输入断开离合器5f直接连接。并且,也能够根据内燃机90所要求的性能,仅使活塞91的上止点位置和下止点位置中的一方变化。其它的结构及作用与第三实施方式的第一例相同。此外,关于组装于可变压缩比装置的逆向输入断开离合器,也能够追加或代替地应用第三实施方式的第二例~第十例的构造。
第三实施方式的各例的结构能够在不产生技术上的矛盾的范围内适当地组合来实施。
[第四实施方式的第一例]
使用图50~图58来说明本发明的第四实施方式的第一例。
本发明的第四实施方式的第一例的逆向输入断开离合器5p具备:
被按压部件16d,其具有被按压面28b;
输入部件14c,其具有旋转中心轴O和至少一个输入卡合部20c;
输出部件15f,其具有与输入部件14c的旋转中心轴O同轴的旋转中心轴O和输出卡合部26d;以及
至少一个卡合件17j,其具备与被按压面28b对置的至少一个按压面29、与输入卡合部20c卡合的卡合件侧输入卡合部74、以及与输出卡合部26d卡合的卡合件侧输出卡合部72。
在第四实施方式的第一例的逆向输入断开离合器5p中,卡合件17j构成为,若转矩被输入到输入部件14c,则基于输入卡合部20c与卡合件侧输入卡合部74的卡合,使按压面29以从被按压面28b离开的方式位移,并使卡合件侧输出卡合部72与输出卡合部26d卡合,从而将输入到输入部件14c的转矩传递到输出部件15f,并且若转矩被逆向输入到输出部件15f,则基于输出卡合部26d与卡合件侧输出卡合部72的卡合,使按压面29以按压到被按压面28b的方式位移,从而使按压面29与被按压面28b摩擦卡合。
尤其,在第四实施方式的第一例的逆向输入断开离合器5p中,其特征在于,在卡合件17j与被按压部件16d之间的部分、输入卡合部20c与卡合件侧输入卡合部74之间的部分、以及输出卡合部26d与卡合件侧输出卡合部72之间的部分中的至少任一方配置有中间部件。
在第四实施方式的第一例的逆向输入断开离合器5p中,作为中间部件,使用将被按压面28b与按压面29之间的接触部进行润滑的润滑剂,尤其使用牵引油或牵引润滑脂。以下,详细地说明第四实施方式的第一例的逆向输入断开离合器5p。
本例的逆向输入断开离合器5p是锁定式的逆向输入断开离合器,具备输入部件14c、输出部件15f、被按压部件16d以及一对卡合件17j。
输入部件14c与电动马达等输入侧机构连接,向输入部件14c输入转矩。如图51及图53所示,输入部件14c具有输入轴部66b和一对输入卡合部20c。输入轴部66b呈带台阶的圆柱状,其基端部以能够传递力矩的方式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一体地设置。一对输入卡合部20c大致呈椭圆柱状,由从输入轴部66b的前端面的直径方向相反侧两个位置沿轴向伸长的凸部构成。一对输入卡合部20c的各个输入卡合部20c在输入部件14c的直径方向上相互分离。各个输入卡合部20c配置于输入轴部66b的前端面中的从旋转中心轴O向径向外方偏离的部分。各个输入卡合部20c的径向外侧面具有与输入轴部66b的前端部的外周面相同的圆筒面状的轮廓形状,其径向内侧面由圆周方向中央部向径向内方突出的圆弧状的凸面构成。
输出部件15f与减速机构等输出侧机构连接,输出转矩。输出部件15f与输入部件14c同轴地配置,如图51及图54所示,具有输出轴部67b和输出卡合部26d。输出轴部67b呈圆柱状,其前端部以能够传递力矩的方式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一体地设置。输出卡合部26d具有凸轮功能。因此,从输出部件15f的旋转中心轴O至输出卡合部26d的外周面为止的距离在周向上不恒定。在本例中,输出卡合部26d大致呈椭圆柱状,从输出轴部67b的基端面的中央部沿轴向伸长。输出卡合部26d的外周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,从输出卡合部26d的旋转中心轴O至外周面为止的距离在圆周方向上不固定。输出卡合部26d配置于一对输入卡合部20c之间的部分。
如图51及图52所示,被按压部件16d构成为薄壁圆环状,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16d与输入部件14c及输出部件15f同轴配置,并且相比输入部件14c及输出部件15f配置于径向外侧。具体而言,一对输入卡合部20c及输出卡合部26d在逆向输入断开离合器5p的组装状态下配置于被按压部件16d的径向内侧。被按压部件16d在其内周面具有作为圆筒面状的凹面的被按压面28b。
一对卡合件17j构成为大致半圆形板状,配置于被按压部件16d的径向内侧。一对卡合件17j的各个卡合件中的被按压到被按压面28b的径向外侧面成为作为圆筒面状的凸面的按压面29,其径向内侧面的除形成有卡合件侧输出卡合部72的部分以外的部分由呈平坦面状的底面71构成。各个卡合件17j的宽度方向两侧由与底面71垂直的平坦面状的侧面73构成。此外,卡合件17j的径向是指图50中箭头A所示的与底面71垂直的方向,将图50中箭头B所示的与底面71平行的方向称为卡合件17j的宽度方向。按压面29的曲率半径为被按压面28b的曲率半径以下。按压面29具有摩擦系数比卡合件17j的其它部分大的表面性状。按压面29也能够由卡合件17j的表面直接构成,或者也能够由通过粘贴、粘接等固定于卡合件17j的摩擦材料构成。
在本例中,使各个卡合件17j的按压面29朝向被按压部件16d的径向相反侧,并且使各个卡合件17j的底面71相互对置。在将一对卡合件17j配置于被按压部件16d的径向内侧的状态下,以在被按压面28b与按压面29之间的部分以及底面71彼此之间的部分中的至少一方存在间隙的方式限制被按压部件16d的内径尺寸及各个卡合件17j的径向尺寸。
卡合件17j具有卡合件侧输入卡合部74和卡合件侧输出卡合部72。卡合件侧输入卡合部74由在轴向贯通卡合件17j的径向中间部且在宽度方向上较长的矩形的长孔亦即贯通孔构成。卡合件侧输入卡合部74具有能够宽松地插入输入卡合部20c的大小。具体而言,在将输入部件14c的输入卡合部20c插入到卡合件侧输入卡合部74的内侧的状态下,在输入卡合部20c与卡合件侧输入卡合部74的内表面之间,在卡合件17j的宽度方向以及径向分别存在间隙。因此,输入卡合部20c能够相对于卡合件侧输入卡合部74(卡合件17j)在输入部件14c的旋转方向上位移,卡合件侧输入卡合部74能够相对于输入卡合部20c在卡合件17j的径向上位移。
卡合件侧输出卡合部72由从一对卡合件17j的各个卡合件17j的底面71的宽度方向中央部朝向径向外方凹入的大致矩形的凹部构成。卡合件侧输出卡合部72具有在其内侧能够不会晃动地配置输出部件15f的输出卡合部26d的短轴方向的前半部分的大小及形状。具体而言,卡合件侧输出卡合部72的开口宽度与输出卡合部26d的长轴方向上的尺寸大致相同(相同或稍大),其径向深度比输出卡合部26d的短轴方向上的尺寸的1/2稍小。卡合件侧输出卡合部72的底部是与底面71平行的平坦面。
在本例的逆向输入断开离合器5p中,在其组装状态下,配置于轴向一侧的输入部件14c的一对输入卡合部20c沿轴向插入一对卡合件17j的卡合件侧输入卡合部74中,并且配置于轴向另一侧的输出部件15f的输出卡合部26d在轴向上插入一对卡合件侧输出卡合部72之间。即,一对卡合件17j配置为由各个卡合件17j的卡合件侧输出卡合部72从径向外侧夹持输出卡合部26d。在本例中,输入卡合部20c的轴向尺寸、输出卡合部26d的轴向尺寸、被按压部件16d的轴向尺寸、以及卡合件17j的轴向尺寸大致相同。
在本例中,作为逆向输入断开离合器5p的润滑剂,使用牵引油或牵引润滑脂。牵引润滑脂是使用牵引油作为基础油的润滑脂。因此,输入部件14c、输出部件15e、被按压部件16d以及一对卡合件17j彼此的接触部成为经由牵引油的油膜接触的接触部。此外,作为牵引油,优选使用牵引系数为0.1以上的牵引油,可举出环烷烃系润滑油、链烷烃系润滑油等。
在图55~图58中示出本例的逆向输入断开离合器5p的动作及其作用,基本上与第一实施方式的第一例中的逆向输入断开离合器5的动作及其作用相同,因此此处省略说明。
在本例中,作为逆向输入断开离合器5p的润滑剂,使用牵引油或牵引润滑脂。牵引油(牵引润滑脂的基础油)作为油膜而介入部件间,并且部件间的接触压力(油膜的压力)变高的情况下的粘度比通常的润滑油高。因此,在转矩被输入到输入部件14c的情况下,在输入卡合部20c与卡合件侧输入卡合部74的接触部、以及卡合件侧输出卡合部72与输出卡合部26d的接触部较厚地形成牵引油的油膜。并且,在转矩被逆向输入到输出部件15f的情况下,在输出卡合部26d与卡合件侧输出卡合部72的接触部、以及按压面29与被按压面28b的接触部(以及在半锁定状态下,在输入卡合部20c与卡合件侧输入卡合部74的接触部)较厚地形成牵引油的油膜。因此,能够减少上述接触部的磨损,提高逆向输入断开离合器5p的耐久性。
在本例的逆向输入断开离合器5p中,输出部件15f锁定或半锁定时的按压面29与被按压面28b之间的摩擦系数μ′成为难以受到温度、劣化的影响的牵引油的牵引系数。因此,能够更稳定地进行锁定或半锁定状态与解锁或半解锁状态之间的切换动作。
在本例的逆向输入断开离合器5p中,由于使用牵引油或牵引润滑脂作为润滑剂,所以与使用通常的润滑油作为润滑剂的情况相比,能够增大按压面29与被按压面28b之间的摩擦系数μ′。因此,若距离R相同,则能够得到比使用通常的润滑油作为润滑剂的情况大的制动力矩T′。其结果,例如能够使针对被按压面28b与按压面29a滑动的安全率大于使用通常的润滑油作为润滑剂的情况。并且,本例的逆向输入断开离合器5p能够减小为了得到与使用通常的润滑油作为润滑剂的情况相同大小的制动力矩T′所需的距离R,能够实现逆向输入断开离合器5p的小型化。其它的结构及作用效果与第一实施方式的第一例以及第三实施方式的第一例相同。
在实施本发明的情况下,还能够由形成有多个微小的槽或凹坑等微小的凹凸形状(纹理加工部)构成被按压部件的被按压面和卡合件的按压面中的至少一方的面。在该情况下,能够以与该凹凸形状的凹部相应的量减小被按压面与按压面的接触面积,增大被按压面与按压面的接触面压力,因此能够增大被按压面与按压面之间的牵引系数,得到更大的制动力矩。并且,能够容易地将牵引油保持于上述凹凸形状部的凹部。
在本例中,作为润滑剂应用了牵引油或牵引润滑脂,但也可以使用通常的润滑油等牵引油、牵引润滑脂以外的润滑剂来实施本发明的逆向输入断开离合器,或者不使用润滑剂来实施。
第四方案的逆向输入断开离合器例如在以电动马达为驱动源的促动器中,能够组装于电动马达与由该电动马达驱动的被驱动部之间来使用。在该情况下,与能够由电动马达高效地驱动被驱动部相对地,在从被驱动部侧逆向输入了转矩的情况下,通过使逆向输入断开离合器为锁定状态,不需要电动马达的耗电便能够进行被驱动部的位置保持。因此,能够实现高效且耗电低的促动器。
并且,本发明的逆向输入断开离合器能够组装在使汽车的内燃机的活塞工序变化而使内燃机压缩比可变的可变压缩比装置、电动制动装置、电动门装置、转向操纵装置等中来使用。
[第四实施方式的第二例]
使用图59~图61来说明本发明的第四实施方式的第二例。
在本例的逆向输入断开离合器5q中,一对卡合件17k的各个卡合件17k在底面71a的宽度方向两侧部具有相对于底面71a向垂直方向凹入的圆柱状的导向凹部79(在图61中省略图示)。而且,在使各个卡合件17k的底面71a相互对置的状态下,在存在于同一直线上的两组导向凹部79各自的内侧,以架设于各组的导向凹部79的方式配置有作为弹性部件的螺旋状弹簧80(图61中省略图示)。利用一对螺旋状弹簧80所发挥的弹力,朝向被按压面28b对各个卡合件17k进行施力。由此,通过使各个卡合件17k的姿势同步并稳定,能够准确地进行各个卡合件17k的径向移动。在本例中,卡合件17k的径向内侧面除了导向凹部79所处的部位之外,整体由平坦面状的底面71a构成,并且卡合件侧输出卡合部72b设置在底面71a的宽度方向中央部。
在本例中,各个卡合件17k在径向外侧面中的在周向上分离的两个位置具有被按压到被按压面28b的按压面29a。各个按压面29a是具有比被按压面28b的曲率半径Cr小的曲率半径Cr′的圆筒面状的凸面。并且,各个卡合件17k在径向外侧面中的一对按压面29a彼此之间的部分亦即周向中间部具有不被按压到被按压面28b的平坦面状的前端面111。即,在前端面111与被按压面28b之间始终存在间隙。
在本例的逆向输入断开离合器5q中,如图61所示,在转矩被逆向输入到输出部件15f,并从输出卡合部26d对各个卡合件17k作用有法向力Fc时,存在于卡合件17k的径向外侧面的一对按压面29a被按压到被按压面28b。此处,由于按压面29a的曲率半径Cr′比被按压面28b的曲率半径Cr小,所以各个按压面29a与被按压面28b以一点(经由牵引油的油膜)接触。因此,具有两个按压面29a的卡合件17k与被按压部件16d以合计两点接触。
此时,各个按压面29a的曲率中心存在于将被按压部件16d的中心轴O(=输入部件14c及输出部件15f的旋转中心轴O)与按压面29a和被按压面28b之间的各个抵接部M1、M2连结的假想线上。并且,若将各个抵接部M1、M2的切线彼此之间的楔角设为2α、将按压面29a与被按压面28b之间的摩擦系数(牵引系数)设为μ′,则作用于抵接部M1、M2的法向力P由以下的式(10)表示。
P=Fc/2(sinα+μ′·cosα)…(10)
并且,作用于使卡合件17k产生制动力的抵接部M1、M2的切向力Ft′由以下的式(11)表示。
Ft′=μ′P…(11)
并且,若将从输出部件15f的旋转中心轴O至按压面29a与被按压面28b的抵接部M1、M2为止的距离设为R,则作用于卡合件17k的制动力矩T′的大小由以下的式(16)表示。
T′=2Ft′R…(16)
根据上述(10)式、(11)式以及(16)式,分别使用摩擦系数μ′、距离R(离合大小)、法向力Fc、楔角α,制动力矩T′的大小由以下的式(17)表示。
T′=μ′RFc/(sinα+μ′·cosα)…(17)
此处,关于第四实施方式的第一例的构造,制动力矩T′的大小由上述(4)式:T′=μ′RFc表示。
因此,为了得到更大的制动力矩T′,可知:在本例的逆向输入断开离合器5q的情况下,也与第四实施方式的第一例的逆向输入断开离合器5p相同地增大摩擦系数μ′、距离R、法向力Fc即可。并且,利用作为本例的特征的楔形效应,为了进一步增大制动力矩T′,只要尽量减小楔角α即可。
例如,假定摩擦系数μ′为0.1,距离R为15mm,楔角α为25度,法向力Fc为1000N。在该情况下,由第四实施方式的第一例的逆向输入断开离合器5p得到的制动力矩T′为1.5Nm,与此相对地,由本例的逆向输入断开离合器5q得到的制动力矩T′为2.9Nm。这样,本例的逆向输入断开离合器5q通过利用楔形效应,能够得到与逆向输入断开离合器5p相比大致2倍大小的制动力矩T′。即,本例的逆向输入断开离合器5q在将距离R设为1/2的情况下也能够得到与逆向输入断开离合器5p相同大小的制动力矩T′。
如上所述,若距离R相同,则本例的逆向输入断开离合器5q能够得到比第四实施方式的第一例的构造大的制动力矩T′。换言之,若制动力矩T′相同,则与第四实施方式的第一例的结构相比,能够减小距离R,能够实现小型化。其它的结构及作用效果与第四实施方式的第一例相同。
[第四实施方式的第三例]
使用图62及图63来说明本发明的第四实施方式的第三例。
在本例的逆向输入断开离合器5r中,在各个卡合件17l的径向外侧部的周向中央部,具备与在周向两侧相邻的部分相比向径向外侧突出的凸部112,该凸部作为中间部件。凸部112的径向外侧面构成被按压到被按压面28b的按压面29e。按压面29e由从轴向观察到的形状呈圆弧形的圆筒面状的凸面构成。因此,在本例中,被按压面28b与按压面29e的接触成为线接触。并且,按压面29e的曲率半径Cra比第四实施方式的第一例的构造(参照图50)的按压面29的曲率半径小。在本例中,具体而言,按压面29e的曲率半径Cra为被按压面28b的曲率半径Cr的30%以下,优选为20%以下,更优选为10%以下。在本例中,各个卡合件17l的径向外侧面中的、从凸部112(按压面29e)沿周向偏离的部分由不被按压到被按压面28b的圆筒状的凸面构成。即,在被按压面28b与各个卡合件17l的径向外侧面中的从凸部112(按压面29e)沿周向偏离的部分之间始终存在间隙。
在本例中,通过在各个卡合件17l的径向外侧部的周向一部分(中央部)配置凸部112,并将凸部112的径向外侧面作为按压面29e,从而使按压面29e的曲率半径Cra比第四实施方式的第一例的构造的按压面29的曲率半径充分小。因此,在本例的构造中,与第四实施方式的第一例的构造相比,能够进一步减小被按压面28b与按压面29e的接触面积。因此,能够进一步提高在转矩被逆向输入到输出部件15f的情况下的被按压面28b与按压面29e的接触面压力。其结果,能够增大存在于被按压面28b与按压面29e之间的牵引油的粘度,增大被按压面28b与按压面29e之间的摩擦系数(牵引系数)μ′。因此,若距离R相同,则能够得到比第四实施方式的第一例的构造大的制动力矩T′。换言之,若制动力矩T′相同,则与第四实施方式的第一例的结构相比,能够减小距离R,能够实现小型化。此外,在实施本发明的情况下,通过使各个卡合件的凸部的径向外侧面亦即按压面的母线形状为凸圆弧形等冠状(Crowning shape),使该按压面与被按压面28b的接触接近点接触,从而能够进一步提高该按压面与被按压面28b的接触面压力,得到更大的制动力矩T′。
并且,在本例的构造中,与第四实施方式的第一例的构造相比,容易为使各个卡合件17k的动作稳定而确保卡合件17k的宽度尺寸,并且容易使按压面29e的曲率半径Cra比被按压面28b的曲率半径Cr充分小。
另外,在本例的构造中,不需要在各个卡合件17l的径向外侧面中的凸部112的径向外侧面以外的部分实施精加工、热处理等。因此,相应地能够抑制制造成本。其它的结构及作用效果与第四实施方式的第一例相同。
在本例中,作为润滑剂应用了牵引油或牵引润滑脂,但也可以使用通常的润滑油等牵引油、牵引润滑脂以外的润滑剂来实施本例的逆向输入断开离合器,或者不使用润滑剂来实施。在该情况下,也能够得到仅对各个卡合件局部地实施精加工、热处理即可这样的有利效果。此外,在本例中,作为中间部件,具备由牵引油或牵引润滑脂构成的润滑剂和凸部112这两者,但作为中间部件,也可以仅具备凸部112,该结构也包含在本发明的范围内。
[第四实施方式的第四例]
使用图64来说明本发明的第四实施方式的第四例。
在第四实施方式的第三例的构造(参照图62)中,将配置于各个卡合件17l的径向外侧部的凸部112的周向位置设在周向中央的一处。与此相对地,在本例的逆向输入断开离合器5s中,将在各个卡合件17m的径向外侧部形成的凸部112的周向位置设在周向上分离的两处位置。由此,在转矩被逆向输入到输出部件15e的情况下,仅是卡合件17l的径向外侧面中的由在周向上分离的两处的凸部112的径向外侧面构成的按压面29e被按压到被按压面28b。因此,利用与第四实施方式的第二例的构造(参照图59)的情况相同的楔形效应,容易确保较大的制动力矩T′。尤其,在本例的构造中,在周向上分离的两处的按压面29e各自的曲率半径Cra比第四实施方式的第二例的构造的按压面29a的曲率半径Cr′小,并且比被按压面28b的曲率半径Cr充分小。因此,根据与第四实施方式的第三例的构造的情况相同的理由,与第四实施方式的第二例的构造相比,能够得到更大的制动力矩T′。换言之,若制动力矩T′相同,则与第四实施方式的第二例的结构相比,能够减小距离R,能够实现小型化。其它的结构及作用效果与第四实施方式的第二例以及第三例相同。
[第四实施方式的第五例]
使用图65及图66来说明本发明的第四实施方式的第五例。
在本例的逆向输入断开离合器5t中,各个卡合件17n具备:卡合件主体110b,其具有卡合件侧输入卡合部74及卡合件侧输出卡合部72;以及一个滚子114,其是作为中间部件的具有按压面29f的按压体。卡合件主体110b在径向外侧部的周向中央的一处具有在径向外侧开口的保持凹部113。在保持凹部113保持有滚子114。在图示的例子中,保持凹部113是从轴向观察到的形状呈V字形的槽(V槽),沿卡合件主体110b的径向外侧部的轴向全长形成。并且,滚子114整体呈圆柱状,滚子114的外周面构成圆筒面状的按压面29f。按压面29f的曲率半径比第四实施方式的第一例的构造(参照图50)的按压面29的曲率半径充分小。再者,滚子114的直径(按压面29f的直径)比保持凹部113的深度大,滚子114的轴向尺寸比卡合件主体110b的轴向尺寸小。在滚子114保持于保持凹部113的状态下,滚子114的仅卡合件主体110b的径向上的内侧部配置于保持凹部113内,卡合件主体110b的径向上的外侧部配置于保持凹部113外。
被按压部件16e在轴向中间部的内周面,遍及整周地具有截面形状呈矩形的引导槽115。在引导槽115内配置有卡合件主体110b的径向上的滚子114的外侧部。由此,防止滚子114沿轴向从卡合件主体110b的径向外侧面与被按压部件16e的内周面之间脱落。引导槽115的底面构成圆筒面状的被按压面28c。因此,在本例中,被按压面28c与按压面29f的接触成为线接触。
在本例中,在转矩被逆向输入到输出部件15f的情况下,由滚子114的外周面构成的按压面29f被按压到作为引导槽115的底面的被按压面28c。即,按压面29f与保持凹部113的内表面经由牵引油的油膜而强力地接触,并且按压面29f与被按压面28c经由牵引油的油膜而强力地接触。其结果,这些油膜的粘度增大,在按压面29f与被按压面28c的接触部产生制动力矩T′。尤其,在本例中,按压面29f的曲率半径比第四实施方式的第一例的构造的按压面29的曲率半径充分小。因此,与第四实施方式的第一例的构造相比,能够进一步减小被按压面28c与按压面29f的接触面积,能够进一步提高被按压面28c与按压面29f的接触面压力。其结果,能够增大存在于被按压面28c与按压面29f之间的牵引油的粘度,增大被按压面28c与按压面29f之间的摩擦系数(牵引系数)μ′。因此,若距离R相同,则能够得到比第四实施方式的第一例的构造大的制动力矩T′。换言之,若制动力矩T′相同,则与第四实施方式的第一例的结构相比,能够减小距离R,能够实现小型化。
在本例中,转矩被输入到输入部件14c,在输入部件14c、输出部件15f以及一对卡合件17n相对于被按压部件16e同步旋转时,即使在非旋转侧(被按压部件16e)与旋转侧(输入部件14c、输出部件15f、一对卡合件17n)之间产生了偏心的情况下,通过使由滚子114的外周面构成的按压面29f与被按压面28c滚动接触和/或滑动接触,也能够使旋转侧的旋转稳定。
在本例中,在组装逆向输入断开离合器5t时,通过选择滚子114的尺寸,能够调整逆向输入断开离合器5t的内部间隙,使该内部间隙控制在适当范围。
在本例中,将各个卡合件17n分割为卡合件主体110b和滚子114这两个零件,并由滚子114的外周面构成按压面29f。因此,不需要在卡合件主体110b的径向外侧部实施精加工、热处理等。因此,相应地能够抑制制造成本。此外,在本例中,卡合件17n由卡合件主体110b及滚子114构成,但在该情况下,也能够将卡合件主体110b解释为卡合件,将滚子114解释为中间部件。并且,在本例中,作为中间部件,具备由牵引油或牵引润滑脂构成的润滑剂和滚子114这两者,但作为中间部件,也可以仅具备由滚子114构成的按压体,该结构也包含在本发明的范围内。
作为滚子114,例如能够使用轴承用的量产产品(硬度HRC61~67左右),具体而言,能够使用直径3mm~40mm、轴向长度3mm~65mm的圆筒滚子、直径5.5mm~15mm、轴向长度18mm~90mm的棒状滚子、直径1mm~5mm、轴向长度5.8mm~49.8mm的针状滚子等。其中,考虑与周围的部件的尺寸的关系来决定滚子114的尺寸。其它的结构及作用效果与第四实施方式的第一例相同。
[第四实施方式的第六例]
使用图67来说明本发明的第四实施方式的第六例。
在第四实施方式的第五例的构造(参照图65)中,将构成卡合件17n的卡合件主体110b的径向外侧部中的、保持有滚子114的保持凹部113的周向位置设在周向中央的一处。与此相对地,在本例的逆向输入断开离合器5u中,将构成各个卡合件17o的卡合件主体110c的径向外侧部中的、保持有滚子114的保持凹部113的周向位置设在周向上分离的两处。由此,在转矩被逆向输入到输出部件15f的情况下,在周向上分离的两处的滚子114的外周面亦即按压面29f被按压到被按压面28c。由此,利用与第四实施方式的第二例的构造(参照图59)的情况相同的楔形效应,容易确保较大的制动力矩T′。尤其,在本例的构造中,滚子114的外周面亦即按压面29f的曲率半径比第四实施方式的第二例的构造的按压面29a的曲率半径Cr′小。因此,根据与第四实施方式的第五例的构造的情况相同的理由,与第四实施方式的第二例的构造相比,能够得到更大的制动力矩T′。换言之,若制动力矩T′相同,则与第四实施方式的第二例的结构相比,能够减小距离R,能够实现小型化。其它的结构及作用效果与第四实施方式的第二例以及第五例相同。
[第四实施方式的第七例]
使用图68来说明本发明的第四实施方式的第七例。
在第四实施方式的第五例(参照图65)及第六例(参照图67)的构造中,作为构成各个卡合件17n、17o的按压体,使用滚子114。与此相对地,在本例的逆向输入断开离合器中,作为构成各个卡合件17p的按压体,使用球116。球116的表面构成按压面29g。并且,使在被按压部件16f的内周面形成的引导槽115a的内表面亦即被按压面28d的截面形状为其曲率半径比作为球116的表面的按压面29g的曲率半径大的圆弧形。
根据本例的逆向输入断开离合器,作为球116的表面的按压面29g与保持凹部113的内表面以及被按压面28d的接触成为点接触,因而能够进一步减小这些面彼此的接触面积,能够进一步提高这些面彼此的接触面压力。因此,能够进一步增大这些面彼此之间的摩擦系数(牵引系数)μ′。其结果,若距离R相同,则能够得到比第四实施方式的第五例及第六例的构造大的制动力矩T′。换言之,若制动力矩T′相同,则与第四实施方式的第五例及第六例的结构相比,能够减小距离R,能够实现小型化。
作为球116,例如能够使用轴承用的量产产品(硬度HRC61~67左右、直径0.3mm~101.6mm)。其中,考虑与周围的部件的尺寸的关系来决定球116的尺寸。其它的结构及作用效果与第四实施方式的第五例以及第六例相同。
在实施本发明的情况下,作为保持滚子114(或球116)的保持凹部,不限于V槽,也可以采用从轴向观察到的形状呈圆弧形的R槽、单圆弧形槽、哥特式弧形槽等各种形状的槽。若采用R槽、单圆弧形槽或哥特式弧形槽作为保持凹部,则能够降低保持凹部的内表面与滚子114的外周面(或球116的表面)的接触面压力,因而能够抑制磨损。并且,若采用单圆弧形槽或哥特式弧形槽作为保持凹部,则能够提高保持凹部的内表面与滚子114的外周面(或球116的表面)的耐冲击性能。此外,对于这样的耐冲击性能,哥特式弧形槽比单圆弧形槽高。
在实施本发明的情况下,也可以使保持滚子114(或球116)的保持凹部为轴向两端部不开口而堵塞的结构。在该情况下,能够防止滚子114(或球116)沿轴向从保持凹部脱离,因而能够省略形成于被按压部件的内周面的引导槽。并且,即使保持滚子114(或球116)的保持凹部的轴向两端部在轴向上开口,例如,在能够利用与保持凹部在轴向上相邻配置的部件来防止滚子114(或球116)沿轴向从保持凹部脱离的情况下,能够省略形成于被按压部件的内周面的引导槽。
[第四实施方式的第八例]
使用图69来说明本发明的第四实施方式的第八例。
在本例的逆向输入断开离合器中,构成各个卡合件17q的卡合件主体110c的保持凹部113a的从轴向观察到的形状呈单一圆弧形且由C字形的R槽构成。并且,保持凹部113a的轴向两端部在轴向上开口。再者,在本例中,在保持凹部113a的内侧配置有滚子114(或球116)的一部分且比滚子114(或球116)一半多的部分。与此同时,使保持凹部113a的径向外侧的开口宽度比滚子114(或球116)的直径小。由此,防止滚子114(或球116)通过保持凹部113a的径向外侧的开口部而完全脱离。在本例中,滚子114(或球116)向保持凹部113a的内侧的插入作业能够从保持凹部113a的轴向的开口部进行。并且,在本例中,通过使滚子114(或球116)的直径比保持凹部113a的内径稍小,从而在由滚子114的外周面(或球116的表面)构成的按压面29f(29g)与保持凹部113a的内表面之间设有间隙。由此,在转矩被输入到输入部件的情况下,即,在输入部件、输出部件以及一对卡合件17p相对于被按压部件同步旋转的情况下,并且在滚子114的外周面(或球116的表面)即按压面29f(29g)与被按压面接触的情况下,滚子114(或球116)容易滚动。其它的结构及作用效果与第四实施方式的第五例~第七例相同。
[第四实施方式的第九例]
使用图70来说明本发明的第四实施方式的第九例。
在本例的逆向输入断开离合器中,使由滚子114的外周面(或球116的表面)构成的按压面29f(29g)与保持凹部113a′的内表面之间的间隙为充分小的间隙,或者为零间隙或者由压入形成的负间隙。由此,在转矩被输入到输入部件的情况下,即,在输入部件、输出部件以及一对卡合件17p相对于被按压部件同步旋转的情况下,并且在滚子114的外周面(或球116的表面)即按压面29f(29g)与被按压面接触的情况下,将该接触作为滑动接触,滚子114(或球116)不滚动。其它的结构及作用效果与第四实施方式的第八例相同。
[第四实施方式的第十例]
使用图71及图72来说明本发明的第四实施方式的第十例。
在本例的逆向输入断开离合器5v中,为了提高转矩被逆向输入到输出部件15f的情况下的被按压面28e与按压面29h的接触面压力,使卡合件17r的径向外侧面所具备的按压面29h的母线形状为作为冠状的凸圆弧形。并且,在本例中,在被按压部件16g的内周面的轴向中间部,遍及整周地具备作为中间部件的突条117,在突条117的径向内侧面具备被按压面28e。被按压面28e是截面形状呈圆弧形的凸面。根据这样的本例的构造,能够使在转矩被逆向输入到输出部件15f的情况下的被按压面28e与按压面29h的接触成为点接触,因此能够进一步提高被按压面28e与按压面29h的接触面压力,得到更大的制动力矩T′。其它的结构及作用效果与第四实施方式的第一例相同。
第四方案的各个实施方式的结构只要不产生矛盾,就能够适当地组合来实施。
符号的说明
1—促动器,2—壳体,3—电动马达,4、4a、4b—减速机构,5、5a~5v—逆向输入断开离合器,6、6a—滚珠丝杠机构,7—丝杠轴,8、8a—螺母,9—滚珠,10—凸侧螺旋槽,11—凹侧螺旋槽,12—循环路径,13—第一轴承,14、14a~14c—输入部件,15、15a~15f—输出部件,16、16a~16f—被按压部件,17、17a~17r、17z—卡合件,18—输入筒部,19—输入圆环部,20、20a~20c—输入卡合部,21—输出筒部,22、22a—偏置筒部,23—大径内周面部,24—小径内周面部,25—小径筒部,26、26a~26d—输出卡合部,27—凸轮面,28、28a~28e—被按压面,29、29a~29h—按压面,30—输出卡合面,31—输入卡合孔,32—输入卡合面,33—第二轴承,34—凸边部,35—螺栓,36—通孔,37—螺纹孔,38—内圈,39—外圈,40—凸边部,41—台阶面,42—挡圈,43—第一衬垫,44—第二衬垫,45—挡圈,46—螺栓,47—通孔,48—螺纹孔,49—输入齿轮,50—输出齿轮,51—驱动轴,52、52a~52d—锁定机构,53—支撑体,54—行星滚柱丝杠机构,55—丝杠轴,56—螺母,57—行星滚柱,58—齿圈,59—保持器,60—凸螺纹部,61—凹螺纹部,62—滚柱丝杠部,63—齿轮部,64—齿轮部,65—支撑孔,66、66a、66b—输入轴部,67、67a、67b—输出轴部,68—第一部分,69—第二部分,70—第三部分,71、71a—底面,72、72a、72b—卡合件侧输出卡合部,73—侧面,74、74a—卡合件侧输入卡合部,75、75a~75m—间隙调整材料,76—导向孔,77—插通孔,78、78a—导向轴,79—导向凹部,80—弹簧,81—贯通孔,82—保持凹部,83—保持凹部,84—贯通孔,85—贯通孔,86、86a—抵接板部,87、87a—固定板部,88、88a—空间部,89—可变压缩比装置,90—内燃机,91—活塞,92—连杆机构,93—控制轴,94—电动马达,95—缸体,96—上连杆,97—下连杆,98—控制连杆,99—活塞销,100a—第一连结销,100b—第二连结销,101—曲轴,102—曲柄销,103—偏心轴部,104a~104h—第一齿轮~第八齿轮,105—输出轴,106a~106c—第一中间轴~第三中间轴,107—支撑托架,108、108a—被按压部件主体,109—折弯片,110、110a~110d—卡合件主体,111—前端面,112—凸部,113、113a、113a′—保持凹部,114—滚子,115、115a—引导槽,116—球,117—突条。

Claims (20)

1.一种逆向输入断开离合器,其特征在于,具备:
被按压部件,其具备具有中心轴的圆筒凹面状的被按压面;
输入部件,其具备配置于上述被按压面的径向内侧的输入卡合部,并且具有与上述被按压面的上述中心轴同轴的旋转中心轴;
输出部件,其具备在上述被按压面的径向内侧相比上述输入卡合部配置于径向内侧的输出卡合部,并且具有与上述被按压面同轴的旋转中心轴;以及
卡合件,其在上述被按压面的径向内侧具有第一部分和一对第二部分,上述第一部分配置于在径向上夹在上述输入卡合部与上述输出卡合部之间的位置,上述一对第二部分配置于在径向上从夹在上述输入卡合部与上述输出卡合部之间的位置向周向两侧偏离的位置,
上述卡合件构成为,在转矩被输入到上述输入部件的情况下,通过上述输入卡合部与第一部分卡合,上述卡合件向从上述被按压面离开的方向移动,第一部分与上述输出卡合部卡合,从而将输入到上述输入部件的转矩传递到上述输出部件,而且,在转矩被逆向输入到上述输出部件的情况下,通过上述输出卡合部与第一部分卡合,上述卡合件向接近上述被按压面的方向移动,上述一对第二部分被按压到上述被按压面,从而不将逆向输入到上述输出部件的转矩传递到上述输入部件,或者将逆向输入到上述输出部件的转矩的一部分传递到上述输入部件并断开剩余部分,
在转矩被逆向输入到上述输出部件的情况下,上述一对第二部分与上述被按压面抵接的一对抵接部在该一对抵接部的各个抵接部中的上述被按压面的切线的二等分线的方向上,位于比预定的部分更靠近上述被按压面的上述中心轴的一侧,上述预定的部分是第一部分中的在转矩被输入到上述输入部件的情况下上述输入卡合部所卡合的部分,
在上述输入卡合部与上述卡合件的第一部分之间的部分以及上述输出卡合部与上述卡合件的第一部分之间的部分中的至少任一方配置有第一中间部件,
上述第一中间部件由第一间隙调整材料构成,
上述第一间隙调整材料由选自金属、陶瓷、合成树脂以及橡胶中的至少一种材料构成,且具有U字板形状或平板状,或者由钢材制的板簧构成。
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,
上述预定的部分是第一部分中的在转矩被逆向输入到上述输出部件的情况下上述输出卡合部所卡合的部分。
3.根据权利要求1所述的逆向输入断开离合器,其特征在于,
上述卡合件在上述被按压面的径向内侧不具有配置于上述输入卡合部的径向外侧的部分。
4.根据权利要求1所述的逆向输入断开离合器,其特征在于,
上述被按压面具有直径方向,上述输入卡合部由配置于上述被按压面的上述直径方向的相反侧两处位置的一对输入卡合部构成,上述卡合件由一对卡合件构成,上述输出卡合部配置为由上述一对输入卡合部及上述一对卡合件从径向两侧夹持。
5.根据权利要求1所述的逆向输入断开离合器,其特征在于,
上述一对第二部分的各个部分具有被按压到上述被按压面的按压面,该按压面由曲率半径比上述被按压面的曲率半径小的圆弧状的凸面构成。
6.根据权利要求1所述的逆向输入断开离合器,其特征在于,
在上述一对第二部分与上述被按压部件之间的部分配置有第二中间部件。
7.根据权利要求6所述的逆向输入断开离合器,其特征在于,
上述第二中间部件由第二间隙调整材料构成,该第二间隙调整材料保持于上述被按压部件并具有上述被按压面。
8.根据权利要求6所述的逆向输入断开离合器,其特征在于,
上述第二中间部件由第二间隙调整材料构成,该第二间隙调整材料保持于上述卡合件的上述一对第二部分。
9.根据权利要求1所述的逆向输入断开离合器,其特征在于,
上述第一间隙调整材料保持于上述输入卡合部、上述输出卡合部以及上述卡合件中的任一方。
10.根据权利要求1所述的逆向输入断开离合器,其特征在于,
还具备对上述卡合件的位移进行引导的导向部件,上述第一间隙调整材料保持于上述导向部件。
11.一种逆向输入断开离合器,其特征在于,具备:
被按压部件,其具备具有中心轴的圆筒凹面状的被按压面;
输入部件,其具备配置于上述被按压面的径向内侧的输入卡合部,并且具有与上述被按压面的上述中心轴同轴的旋转中心轴;
输出部件,其具备在上述被按压面的径向内侧相比上述输入卡合部配置于径向内侧的输出卡合部,并且具有与上述被按压面同轴的旋转中心轴;以及
卡合件,其在上述被按压面的径向内侧具有第一部分和一对第二部分,上述第一部分配置于在径向上夹在上述输入卡合部与上述输出卡合部之间的位置,上述一对第二部分配置于在径向上从夹在上述输入卡合部与上述输出卡合部之间的位置向周向两侧偏离的位置,
上述卡合件构成为,在转矩被输入到上述输入部件的情况下,通过上述输入卡合部与第一部分卡合,上述卡合件向从上述被按压面离开的方向移动,第一部分与上述输出卡合部卡合,从而将输入到上述输入部件的转矩传递到上述输出部件,而且,在转矩被逆向输入到上述输出部件的情况下,通过上述输出卡合部与第一部分卡合,上述卡合件向接近上述被按压面的方向移动,上述一对第二部分被按压到上述被按压面,从而不将逆向输入到上述输出部件的转矩传递到上述输入部件,或者将逆向输入到上述输出部件的转矩的一部分传递到上述输入部件并断开剩余部分,
在转矩被逆向输入到上述输出部件的情况下,上述一对第二部分与上述被按压面抵接的一对抵接部在该一对抵接部的各个抵接部中的上述被按压面的切线的二等分线的方向上,位于比预定的部分更靠近上述被按压面的上述中心轴的一侧,上述预定的部分是第一部分中的在转矩被输入到上述输入部件的情况下上述输入卡合部所卡合的部分,
在上述一对第二部分与上述被按压部件之间的部分配置有中间部件,
上述中间部件由间隙调整材料构成,该间隙调整材料保持于上述被按压部件并具有上述被按压面。
12.一种逆向输入断开离合器,其特征在于,具备:
被按压部件,其具备具有中心轴的圆筒凹面状的被按压面;
输入部件,其具备配置于上述被按压面的径向内侧的输入卡合部,并且具有与上述被按压面的上述中心轴同轴的旋转中心轴;
输出部件,其具备在上述被按压面的径向内侧相比上述输入卡合部配置于径向内侧的输出卡合部,并且具有与上述被按压面同轴的旋转中心轴;以及
卡合件,其在上述被按压面的径向内侧具有第一部分和一对第二部分,上述第一部分配置于在径向上夹在上述输入卡合部与上述输出卡合部之间的位置,上述一对第二部分配置于在径向上从夹在上述输入卡合部与上述输出卡合部之间的位置向周向两侧偏离的位置,
上述卡合件构成为,在转矩被输入到上述输入部件的情况下,通过上述输入卡合部与第一部分卡合,上述卡合件向从上述被按压面离开的方向移动,第一部分与上述输出卡合部卡合,从而将输入到上述输入部件的转矩传递到上述输出部件,而且,在转矩被逆向输入到上述输出部件的情况下,通过上述输出卡合部与第一部分卡合,上述卡合件向接近上述被按压面的方向移动,上述一对第二部分被按压到上述被按压面,从而不将逆向输入到上述输出部件的转矩传递到上述输入部件,或者将逆向输入到上述输出部件的转矩的一部分传递到上述输入部件并断开剩余部分,
在转矩被逆向输入到上述输出部件的情况下,上述一对第二部分与上述被按压面抵接的一对抵接部在该一对抵接部的各个抵接部中的上述被按压面的切线的二等分线的方向上,位于比预定的部分更靠近上述被按压面的上述中心轴的一侧,上述预定的部分是第一部分中的在转矩被输入到上述输入部件的情况下上述输入卡合部所卡合的部分,
在上述输入卡合部与上述卡合件的第一部分之间的部分以及上述输出卡合部与上述卡合件的第一部分之间的部分中的至少任一方配置有中间部件,
上述中间部件由间隙调整材料构成,上述间隙调整材料由螺旋状的弹簧构成,
在上述输入卡合部的周向两侧各配置有一个上述螺旋状的弹簧,或者在上述输出卡合部的短边方向半部分的长边方向两侧各配置有一个上述螺旋状的弹簧。
13.一种逆向输入断开离合器,其特征在于,具备:
被按压部件,其具备具有中心轴的圆筒凹面状的被按压面;
输入部件,其具备配置于上述被按压面的径向内侧的输入卡合部,并且具有与上述被按压面的上述中心轴同轴的旋转中心轴;
输出部件,其具备在上述被按压面的径向内侧相比上述输入卡合部配置于径向内侧的输出卡合部,并且具有与上述被按压面同轴的旋转中心轴;以及
卡合件,其在上述被按压面的径向内侧具有第一部分和一对第二部分,上述第一部分配置于在径向上夹在上述输入卡合部与上述输出卡合部之间的位置,上述一对第二部分配置于在径向上从夹在上述输入卡合部与上述输出卡合部之间的位置向周向两侧偏离的位置,
上述卡合件构成为,在转矩被输入到上述输入部件的情况下,通过上述输入卡合部与第一部分卡合,上述卡合件向从上述被按压面离开的方向移动,第一部分与上述输出卡合部卡合,从而将输入到上述输入部件的转矩传递到上述输出部件,而且,在转矩被逆向输入到上述输出部件的情况下,通过上述输出卡合部与第一部分卡合,上述卡合件向接近上述被按压面的方向移动,上述一对第二部分被按压到上述被按压面,从而不将逆向输入到上述输出部件的转矩传递到上述输入部件,或者将逆向输入到上述输出部件的转矩的一部分传递到上述输入部件并断开剩余部分,
在转矩被逆向输入到上述输出部件的情况下,上述一对第二部分与上述被按压面抵接的一对抵接部在该一对抵接部的各个抵接部中的上述被按压面的切线的二等分线的方向上,位于比预定的部分更靠近上述被按压面的上述中心轴的一侧,上述预定的部分是第一部分中的在转矩被输入到上述输入部件的情况下上述输入卡合部所卡合的部分,
在上述一对第二部分与上述被按压部件之间的部分配置有中间部件,
上述中间部件由润滑剂构成,该润滑剂对上述被按压面与上述一对第二部分之间的接触部进行润滑,
上述一对第二部分的各个部分具有被按压到上述被按压面的按压面,该按压面由曲率半径比上述被按压面的曲率半径小的圆弧状的凸面构成,并且,
上述被按压面和上述按压面中的至少一方的面具有微小的凹凸形状。
14.根据权利要求13所述的逆向输入断开离合器,其特征在于,
上述润滑剂由牵引油或牵引润滑脂构成。
15.一种促动器,具备旋转直动转换机构和逆向输入断开离合器,其特征在于,
上述旋转直动转换机构具备在外周面具有凸侧卡合部的丝杠轴以及在内周面具有凹侧卡合部的螺母,并且上述凸侧卡合部与上述凹侧卡合部直接或经由多个中间卡合部件卡合,
上述逆向输入断开离合器由权利要求1-14中任一项所述的逆向输入断开离合器构成,
上述输出卡合部以能够传递力矩的方式与上述螺母连接,并且在上述丝杠轴的周围配置于在轴向上从上述凹侧卡合部偏离的部分,并且,
上述输出卡合部的内径尺寸比上述螺母中的存在上述凹侧卡合部的轴向范围的外径尺寸小。
16.根据权利要求15所述的促动器,其特征在于,
还具备用于增大向上述输入卡合部输入的转矩的减速机构。
17.根据权利要求16所述的促动器,其特征在于,
上述减速机构的输出部以能够传递力矩的方式与上述输入卡合部连接,上述减速机构和上述逆向输入断开离合器在上述丝杠轴的周围在轴向上相邻地配置。
18.根据权利要求15所述的促动器,其特征在于,
还具备成为输入到上述输入卡合部的转矩的产生源的电动马达。
19.根据权利要求15所述的促动器,其特征在于,
上述旋转直动转换机构是滚珠丝杠机构,
上述凸侧卡合部是凸侧螺旋槽,
上述凹侧卡合部是凹侧螺旋槽,
各个上述中间卡合部件是滚珠,
通过在上述凸侧螺旋槽与上述凹侧螺旋槽之间配置各个上述滚珠,来使上述凸侧螺旋槽与上述凹侧螺旋槽经由各个上述滚珠卡合。
20.根据权利要求15所述的促动器,其特征在于,
上述旋转直动转换机构是行星滚柱丝杠机构,
上述凸侧卡合部是凸螺纹部,
上述凹侧卡合部是凹螺纹部,
各个上述中间卡合部件是在外周面具有滚柱丝杠部的行星滚柱,
通过使上述行星滚柱的各个滚柱丝杠部与上述凸螺纹部及上述凹螺纹部的双方啮合,来使上述凸螺纹部与上述凹螺纹部经由上述行星滚柱的各个行星滚柱卡合。
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