JP2004533589A - トルク伝達装置におけるボール配置構造 - Google Patents

Abstract

２本の回転可能な同軸の軸体部材（２、４）の間でトルクを伝達する装置であって、２本の軸体部材の間に接続される多くの交互のクラッチ板（５、６）が軸体部材の間の回転差を打ち消すように係合する。回転運動は回転差に比例して作動するブレーキ手段（２６、２８）により制動される場合がある。回転差をブレーキ手段に伝達する手段は、一方の回転する第１スラスト・リング（１１）と、一方の軸体部材（２）に固定される第２スラスト・リング（１３）と、装置のハウジング（１）に固定される外側リング（２４）との間に配置される複数のボール（１２）と、ブレーキ手段（２６−２８）の回転ブレーキ軸（２６）に噛合するギヤリング（２５）とを備える。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、２本の回転可能な同軸の軸体部材の間でトルクを伝達する装置であって、この装置は、２本の軸体部材の間に接続され、軸体部材の間の回転差を打ち消すように係合する多くの交互のクラッチ板と、回転運動を制動するブレーキ手段とを備え、このブレーキ手段の回転速度は上記の回転差に比例する。
【背景技術】
【０００２】
トルクを２本の回転可能な軸体の間で伝達するための装置については、多数の特許刊行物に開示されている。この２本の軸体は、路上走行車両用に使用される差動機構では出力軸になるであろう。この場合には、この装置は、差動ブレーキと通常呼ばれる。しかしながら、２本の軸体の間に回転差がある場合において、例えば２本の軸体により前輪軸と後輪軸とがそれぞれ駆動される４輪駆動車では、この回転差を打ち消すことが望ましいことがある。
【０００３】
この回転差を打ち消すことを実現するためには種々の異なる技術があり、いくつかの公知の解決策では液圧装置を用いている。
【０００４】
この種の装置は、ＷＯ ９８／２６９５０号公報に示されており、この開示によれば、電気機械装置として規定されており、電気または電磁気で動作するブレーキ手段が使用され、通常使用されるべき液圧装置が省かれている。
【０００５】
この装置は、第１軸体部材に接続されるギア手段と、第２軸体に接続され、クラッチ板を係合するように軸方向に移動可能に接続されるプレッシャ・プレートと、
上記のギア手段と上記のプレッシャ・プレートの間に特定の回転差があると、上記のプレッシャ・プレートを上記のクラッチ板に対して軸方向に移動させるように上記のギア手段と上記のプレッシャ・プレートとの間に配置される伝達手段と、
ブレーキ力を上記の伝達手段に軸方向の移動により提供するように上記のギア手段に接続されるブレーキ手段とを具備している。
【０００６】
この装置は、上記のギア手段は遊星歯車機構のタイプである。比較される従来の方法によれば、この装置は上記の第１軸体部材と協働するギア・ホイールと、衛星ホイールと、衛星ホイール保持具と、固定されたギヤ・リムとギヤ・リングとから構成される。
【０００７】
この遊星歯車装置は比較的に高価であることから、コストが抑えられなければならない自動車産業分野では欠点となる。これらの装置は、さらにまた、雑音を放つ傾向があるので、車両走行環境においてさらなる欠点となる。
【０００８】
本発明の目的は、上述の欠点がなく、しかもその構造上と機能上において遊星歯車装置の信頼性を維持できる構造の提供である。
【０００９】
また、他の目的は、できるだけ簡単かつ低コストでありながら、必要な強度と信頼性を有する構造の提供である。
【００１０】
さらなる目的は、可能なかぎり雑音レベルを低くした構造を達成することである。
【００１１】
＜本発明＞
上記の目的は、上記の回転差をブレーキ手段に伝達するための手段より達成され、この手段は、一方が回転可能なスラスト・リングと、一方の軸体部材に固定される第２スラスト・リングと、装置のハウジングに固定される外側リングとの間に配置される複数のボールと、ブレーキ手段の回転ブレーキ軸に噛合するギヤリングとを備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の装置の実施形態について、添付図を参照して詳細に述べると、本発明の装置は図１の数個の部品から構成されハウジング１の内部に配置されるものであるが、このハウジング構成については詳しい説明を省略する。
【００１３】
第１軸体部材２は、図中の右側に向けて延設されており、道路走行車両に取り付けられるハウジング１のベアリング３によって回転可能に軸支されている。図中の左側の第２軸体部材４は、図示しない軸体上の外部スプラインと協働する中央の内歯スプラインを有したスリーブ形状部品として図示されている。この軸体は、第１の軸体部材２を内部に設けた状態で、独立している回転可能に軸支されている。
【００１４】
これらの２本の軸体部材２と４は、上記の車両に設けられた不図示の部品に接続されることになる。これらの軸体の間では、限られた相対的な軸方向の移動のみが許容されている。
【００１５】
これらの軸体部材２と４は、それらの間の回転差が比較的に低いときには、お互いに自由に回転可能である。回転差がより高くなるかあるいは所定限界以上に増加すると各軸体部材は回転差を打ち消すように摩擦力で接続される。この摩擦による接続条件は、各軸体部材の回転方向とどちらの部材が他の部材より速く回転しているかには無関係である。
【００１６】
この摩擦による接続状態は、交互に重ねられた多くのクラッチ板またはリング５と６の手段により達成され、それぞれは図の右側の第１軸体部材２の略スリーブ形状部分２’の外側の表面にスプラン嵌合され、また第２軸体部材４の略スリーブ形状部分４’の内側の表面にスプラン嵌合されている。
【００１７】
リング形状のプレッシャ・プレート７の外側周囲部分は、左側で部品４’を介して軸体部材４とスプライン嵌合しており、右側の軸体２に対しては相対的に回転自在に設けられている。その一端が上記のプレッシャ・プレート７に当接し、他端がベアリング９の上で第１軸体部材２のスリーブ形状部分２’に当接する圧縮ばね８が配置されている。このばね８は、上記のプレッシャ・プレート７を図面の右方向に移動付勢する。
【００１８】
このプレッシャ・プレート７と協働するようにしたローラー１０と、回転可能な第１スラスト・リング１１と、ボール保持具１２’により円周方向に隔てて設けられる複数のボール１２と、右側の軸体部材２に対して回転しなように固定された第２スラスト・リング１３とが設けられている。
【００１９】
それらの互いに面している軸方向の表面には、ＷＯ ９８／２６９５０号公報において模式的に図示され、説明されている図示のような斜面がプレッシャ・プレート７と回転可能なスラスト・リング１１に形成されている。周面に均等に分配される斜面の数は、ローラー１０の数に対応して２つ以上である。これらのローラー１０は、適切な位置においてローラー檻１４により保持される。
【００２０】
ＷＯ ９８／２６９５０号公報に図示されているように、プレッシャ・プレート７と回転可能なスラスト・プレート１１はお互いに相対回転する状態では分離しており、各ローラー１０は斜面を登ることが明瞭である。
【００２１】
上記のばね８の力と斜面の取り付け角度により所定のトルクが回転可能な第１スラスト・リング１１に対してプレッシャ・プレート７の回転にともない伝達される。このトルクが所定トルクを超え、プレッシャ・プレート７と回転可能な第１スラスト・リング１１とが互いに連動して回転されると、ローラー１０が傾斜面に進入しプレッシャ・プレート７を軸方向に図面の左側に移動させる結果、クラッチ板５と６とが摩擦係合して第１と第２軸体部材２と４を接続する。
【００２２】
上述したように、回転可能なスラスト・リング１１は右側の軸体部材２上において可動に配置されている。第２スラスト・リング１３は、右側の軸体部材２自体に、回転可能な第１スラスト・リング１１に隣接して設けられている。複数のボール１２は、２つのリング１１と１３の傾斜した端部面に接触して、これらのリングの周りに配置されている。ボール１２の数量は実用的な場合には、１２乃至１６が適数となる。
【００２３】
これらのボール１２の外側の周面は、固定された外側リング２４の傾斜した端面と、軸方向ベアリング２５’によりハウジング１に対して相対的に軸支されたギアリング２５のそれぞれに接触している。
【００２４】
回転可能な第１スラスト・リング１１を、上述のように図の右側に移動付勢する圧縮ばね８を備えた構成によれば、ボール１２は関連するすべてのリング１１、１３、２４および２５により支持されることになる。
【００２５】
この設計と寸法関係を備える構成によれば、スラスト・リング１１と１３が同じ速度で共に回転するまたは回転しない場合には、ギヤ・リング２５は運動の影響を受けない。
【００２６】
このギア・リング２５の外歯は、ハウジング１の内部で軸支されたブレーキ軸体２６のギアに噛合している。
【００２７】
このブレーキ軸体２６には、望ましくは円筒形状の電磁石２８に第２の部分が固定される電磁ブレーキの一部を構成するブレーキ・ディスク２７が設けられている。
【００２８】
回転差は、ブレーキ２７、２８により監視されるか、または軸体部材２と４を直接監視することで検出される。このように回転差を検出し伝達する技術は最新のものである。例えば、回転センサ２９がブレーキ軸ディスク３０に配置されるであろう。
【００２９】
検出された回転差が、所定値を超えると、電磁石２８への通電が実施されて、ブレーキ・ディスク２７とブレーキ軸２６との間で摩擦係合が行われる。
【００３０】
上記の装置の機能は以下の通りとなる。
【００３１】
ａ）軸体部材２と４とが同じ回転速度で回転する場合。
【００３２】
第２スラスト・リング１３は、右側の軸体部材２と一体化する結果、同じ回転速度で回転する。プレッシャ・プレート７は、左側の軸体部材４と同じ回転速度で回転する。回転可能な第１スラスト・リング１１に作用するスプリング８によるトルクにより、左側の軸体部材４はこれと同じ回転速度で回転させる。スラスト・リング１１と１３とが同じ回転速度で回転するので、ボール１２は軸体部材２と４の回転軸に並行な軸周りの影響を受けるが、このときギアリング２５は静止状態を維持している。このためにクラッチ板５と６は係合しない。
【００３３】
ｂ）軸体部材２と４とが制限値の元で速度差を持って回転する場合。
【００３４】
ここでも、第２スラスト・リング１３は、右側の軸体部材２と同じ回転速度で回転する一方で、プレッシャ・プレート７は左側の軸体部材４と同じ速度で回転する。スプリング８で作用するトルクによって、回転可能な第１スラスト・リング１１は左側の軸体部材４と同じ速度で回転する。このことは、この時点において異なる速度で２本のスラスト・リング１１と１３とが回転することを意味することになり、ボール１２とブレーキ軸２６とが回転する。しかし、このとき回転差が制限値の限界以下であるので、電磁ブレーキ２７、２８は起動されず、クラッチ板５と６の係合は起こらない。
【００３５】
ｃ）より高い回転差で軸体部材２と４とが回転する場合。
【００３６】
上記のように、第２スラスト・リング１３は、右側の軸体部材２と同じ回転速度で回転し、プレッシャ・プレート７は左側の軸体部材４と同じ速度で回転する。スプリング８で作用するトルクにより回転可能な第１スラスト・リング１１もまた左側の軸体部材４と同じ速度で回転する。これらのスラスト・リング１１と１３は異なる速度で回転することで、複数のボール１２とブレーキ軸２６とが回転する。回転差が所定値以上になると、電磁石ブレーキ２７、２８が起動される。ギア・リング２５がブレーキ軸２６を介して制動されると、回転可能な第１スラスト・リング１１はプレッシャ・プレート７との関係で回転されて、クラッチ板５と６とが係合されることで速度差がそれ以上増大しないように打ち消すことになる。このクラッチ板５と６とが係合状態になることで、回転可能な第１スラスト・リング１１により一層のトルクを発生する。このように発生したトルクは、クラッチ板５と６とが回転差が増加するのを防ぐために発生したトルクに比例する。
【００３７】
ここで、回転自在の複数のボール１２は、回転自在の第１スラスト・リング１１を介してクラッチ板５と６からの軸方向力に比例して起動されることは重要な点である。この点は、トルクを伝える能力はクラッチ板との間での増加する係合状態となる、回転差の増加にともない増えることを意味する。
【００３８】
この装置は、回転式にフィードバックされる電磁石摩擦ブレーキを含む。ブレーキ軸の回転速度または換言すれば回転差は絶え間なくモニターされる。装置で伝達されるトルクは、電磁ブレーキの電流を変化させてブレーキ板の回転速度を所定限界値の範囲内にすることで制御できる。総合的な装置によって伝えられるトルクは電磁ブレーキの電流に比例する。
【００３９】
他の実用的なブレーキ装置についても本発明の請求の範囲の中において含まれる。この場合には、例えば 上記のＷＯ ９８／２６９５０号公報に開示の電気ブレーキが代わりに使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】は、本発明の装置の実施形態の横断面図である。

Claims (5)

1. ２本の回転可能な同軸の軸体部材（２、４）の間でトルクを伝達する装置であって、前記装置は、前記２本の軸体部材の間に接続され、前記軸体部材の間の回転差を打ち消すように係合する多くの交互のクラッチ板（５、６）と、回転運動を制動するブレーキ手段（２６−２８）とを備え、前記ブレーキ手段の回転速度は前記回転差に比例し、
   前記回転差を前記ブレーキ手段（２６−２８）に伝達する手段は、一方の回転する第１リング（１１）と、一方の軸体部材（２）に固定される第２スラスト・リング（１３）と、前記装置のハウジング（１）に固定される外側リング（２４）と、の間に配置される複数のボール（１２）と、前記ブレーキ手段（２６−２８）の回転ブレーキ軸（２６）に噛合するギヤ・リング（２５）とを備えることを特徴とする装置。
2. 前記ボール（１２）は、２つのスラスト・リング（１１、１３）の互いに向き合う傾斜面と、固定された外側リング（２４）と、前記ギア・リング（２５）との間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記回転する第１スラスト・リング（１１）は、前記ボール（１２）が前記４つのリング（１１、１３、２４、２５）の傾斜面に係合するように維持する圧縮バネ（８）により偏移されることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 前記クラッチ板（５、６）からの軸方向力は、前記ボール（１２）を介して前記ボールに伝達されることを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 前記ボール（１２）は、周囲のボール保持具（１２’）の内部に配置されることを特徴とする請求項１に記載の装置。

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