JP2010091045A - カム機構及び動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑な構造を採らず、コンパクトでありながら、カムスラスト力を損なわずに、転動体とカム面とのクリアランスを低減し、カム面の面数とコストを低減させたカム機構を提供する。
【解決手段】カム面５が設けられたカム部材７と、カム部材７と相対回転可能に配置された相手側部材９と、保持部材１１によって保持され、カム面５上を転動可能な転動体１５と、相手側部材９と保持部材１１との間に配置されたダンパ１９，２１とを備え、相手側部材９の回転がダンパ１９，２１と保持部材１１とを介して転動体１５をカム面５に押圧し、生じたカムスラスト力によってカム部材７を軸方向に移動させるように構成した。
【選択図】図３

Description

本発明は、カム機構と、これを用いて構成された動力伝達装置に関する。

特許文献１に「駆動力伝達装置」が記載されている。

この駆動力伝達装置は、フロントハウジング、インナシャフト、メインクラッチ、パイロットクラッチ、パイロットクラッチを締結する電磁石、カム機構などを備えている。

カム機構は、それぞれにカム面が設けられたメインカム及びパイロットカム、ボール部材、２種類のコイルバネ、正転用プレート、逆転用プレートなどから構成されており、一方のコイルバネはメインカムと正転用プレートを逆回転方向に付勢し、他方のコイルバネはメインカムと逆転用プレートを逆回転方向に付勢することにより、メインカムとパイロットカムを互いのカム面とボール部材との間でカムスラスト力が発生しない中立位置に付勢する。

パイロットクラッチに引きずりトルクが発生すると、パイロットカムが正転する場合は正転用プレートが回転し、逆転する場合は逆転用プレートが回転するが、いずれの場合もそれぞれのコイルバネがメインカムを中立位置に付勢し、カム機構にカムスラスト力が発生することを防止し、メインクラッチの引きずりトルクを低減させる。
特開２００８−８９０４７号公報

一般に、パイロットクラッチによってカム機構を作動させ、メインクラッチを締結するように構成された動力伝達装置では、カム機構でカム面とボールのクリアランス（ガタ）を大きくすると、カム機構が作動したときや逆回転が入力したときにカム面とボールが衝突して大きな衝撃と騒音が発生し、商品性が損なわれ、また、車載時は車両の挙動に悪影響を与える場合がある。しかし、クリアランスを小さくすると、引きずりトルクがそれだけ増幅され易くなる。

特許文献１の従来例は、上記のような構成によって引きずりトルクを低減させており、副次効果としてカム面とボールとのクリアランスがコイルバネの付勢力によって小さく保たれているが、カム機構のクリアランスを直接低減するための提案ではなく、また、カム機構を中立位置に付勢しているコイルバネはパイロットトルクを打ち消す方向に働くから、カム機構によるメインクラッチの締結力及び伝達駆動力が損なわれている。

さらに、特許文献１の従来例には、正転用プレートと逆転用プレートが必要であり、これらのプレートとメインカムとパイロットカムは互いを係止させるための係止部を設ける必要があって形状が複雑である上に、このようなカム機構を用いた駆動力伝達装置はコンパクト化が難しく、配置スペース上の制約を受け易い。

また、精密加工が必要で加工コストが高いカム面は、面数を低減することが望ましい。

そこで、この発明は、複雑な構造を採らず、コンパクトでありながら、カムスラスト力（クラッチの連結力）を損なわず、転動体とカム面とのクリアランスを低減し、カム面の面数とコストを低減させたカム機構と、これを用いて構成した動力伝達装置の提供を目的としている。

請求項１のカム機構は、カム面が設けられたカム部材と、前記カム部材と相対回転可能に配置された相手側部材と、保持部材によって保持され、前記カム面上を転動可能な転動体と、前記相手側部材と保持部材との間に配置されたダンパとを備え、前記相手側部材の回転が前記ダンパと保持部材とを介して前記転動体を前記カム面に押圧し、生じたカムスラスト力によって前記カム部材を軸方向に移動させることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載されたカム機構であって、前記ダンパが、圧縮コイルスプリングであることを特徴とする。

請求項３の動力伝達装置は、相対回転自在に配置された第１回転部材及び第２回転部材と、メインクラッチと、パイロットクラッチと、前記パイロットクラッチを連結させる連結手段と、請求項１または請求項２に記載のカム機構とを備え、前記メインクラッチが第１回転部材と第２回転部材の間に配置され、前記パイロットクラッチが前記第１回転部材と相手側部材との間に配置され、前記カム部材が前記第２回転部材に連結されていることを特徴とする。

請求項１のカム機構は、転動体の保持部材と相手側部材との間にダンパを配置し、相手側部材の回転がダンパと保持部材とを介して転動体をカム部材のカム面に押圧するように構成したので、カム面と転動体とのクリアランスがダンパによって常に最小に保持されると共に、カム部材（カム面）に対する中立位置（カムスラスト力が生じない位置）に転動体が常に導かれる。従って、作動させたときや作動を停止させたときや逆回転が入力したときでもボールとカム面との衝突による衝撃や騒音が抑止されて、商品性が高く保たれる。

また、従来例と較べて構造が簡単であり、低コストで実施できると共に、コンパクトであって配置スペースを広げる必要がない。

また、相手側部材にはカム面が不要であり、加工コストが高いカム面を１面減らしたことによって、その分のコストが低減されている。

請求項２のカム機構は、ダンパに圧縮コイルスプリングを用いた構成であり、請求項１の構成と同等の効果が得られる。

請求項３の動力伝達装置は、カム面と転動体との衝突による衝撃や騒音を抑制する請求項１のカム機構を用いて構成したことにより、商品性が高く保たれると共に、車両の挙動に悪影響を与えることが回避される。

また、構造簡単で配置スペース上の制約を受けないこのカム機構を用いたことにより、それだけコンパクトに構成され、車載性が向上する。

さらに、カム機構のクリアランスが最小に保たれるから、メインクラッチやパイロットクラッチで引きずりトルクが生じた場合でもその影響は小さい。

＜一実施例＞
図１〜図３によってカム機構１及びこれを用いた動力伝達装置３（本発明の一実施例）の説明をする。図１は動力伝達装置３の断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３（ａ）（ｂ）は異なった状態のカム機構１を示す断面図である。図１の左方はこの４輪駆動車の前方（エンジン側）であり、符号を与えていない部材等は図示されていない。

動力伝達装置３は４輪駆動車の後輪側動力系に用いられている。この４輪駆動車において、エンジンからの駆動力はトランスファからフロントデフを介して左右の前輪に配分され、トランスファと前側プロペラシャフトと動力伝達装置３と後側プロペラシャフトとからリヤデフを介して左右の後輪に配分され、動力伝達装置３の連結が解除されると、後輪側が切り離される。

［カム機構１及び動力伝達装置３の特徴］
カム機構１は、カム面５が設けられたプレッシャープレート７（カム部材）と、プレッシャープレート７と相対回転可能に配置されたリング９（相手側部材）と、保持器１１（保持部材）に設けられた保持孔１３に保持され、カム面５上を転動可能なボール１５（転動体）と、保持器１１に設けられた突起１７とリング９との間で、両回転方向にそれぞれ配置された前進時用と後進時用の各圧縮コイルスプリング１９，２１（ダンパ）とを備え、リング９の回転が、圧縮コイルスプリング１９，２１と保持器１１とを介してボール１５をカム面５に押圧し、生じたカムスラスト力によってプレッシャープレート７を軸方向に移動させる。なお、リング９にはボール１５が転動する軌道溝２２が設けられている。

また、動力伝達装置３は、相対回転自在に配置された回転ケース２３（第１回転部材）及びハブ２５（第２回転部材）と、多板式のメインクラッチ２７及びパイロットクラッチ２９と、アーマチャ３１とこれを吸引してパイロットクラッチ２９を締結させる電磁石３３とからなる連結手段と、上記のカム機構１とを備えており、メインクラッチ２７は回転ケース２３とハブ２５の間に配置され、パイロットクラッチ２９はリング９と回転ケース２３の間に配置され、プレッシャープレート７はハブ２５に連結されている。

回転ケース２３は、アルミニューム合金の円筒部材３５と強度部材のフランジ３７と磁性体のロータ３９とから構成されており、フランジ３７は下記のように円筒部材３５のラグ溝４５に係合すると共に、止め輪４１によって円筒部材３５の前側開口部に位置決めされ、ロータ３９は円筒部材３５の後側開口部に溶接されている。フランジ３７は前側プロペラシャフト側に連結され、ハブ２５は後側プロペラシャフト側に連結されている。

メインクラッチ２７のアウタープレート４３は円筒部材３５のラグ溝４５に係合し、インナープレート４７はハブ２５のラグ溝４９に係合し、パイロットクラッチ２９のアウタープレート５１はラグ溝４５に係合し、インナープレート５３はリング９のラグ溝５５に係合し、プレッシャープレート７はラグ溝４９に係合している。

アーマチャ３１はプレッシャープレート７とパイロットクラッチ２９の間に配置され、電磁石３３は両側シール型のボールベアリング５７によってロータ３９に支持され、ロータ３９は磁束の短絡を防止する非磁性体のリング５９によって径方向の外側と内側に分断され、ロータ３９とリング９との間にはカム機構１の噛み合い反力を受けるスラストベアリング６１が配置され、ハブ２５とプレッシャープレート７との間にはプレッシャープレート７をメインクラッチ２７の締結解除方向に付勢するリターンスプリング６３が配置されている。

電磁石３３が励磁されると、磁束ループ６５が発生してアーマチャ３１が吸引されパイロットクラッチ２９を押圧して締結させ、回転ケース２３とハブ２５間の差動トルクによってパイロットトルクが発生する。パイロットトルクが発生するまでは、図２と図３（ａ）のように、リング９の突起１７の両側に配置されているコイルスプリング１９，２１の付勢力により保持部材１１がプレッシャープレート７との中立位置に位置決めされ、ボール１５はプレッシャープレート７のカム面５の底部６７に保持されている。車両の前進走行中、パイロットトルクはパイロットクラッチ２９を介し図３（ｂ）の矢印６９の方向にリング９を回転させてコイルスプリング１９を撓ませる。コイルスプリング１９が最小長まで撓むとボール１５がカム面５に押圧されてカム機構１が作動し、発生したカムスラスト力によってプレッシャープレート７がメインクラッチ２７を押圧し締結させて動力伝達装置１を連結させ、上記のように車両を４輪駆動状態にする。

電磁石３３の励磁を停止すると、パイロットクラッチ２９が開放され、カム機構１のカムスラスト力が消失してメインクラッチ２７が開放され、動力伝達装置１の連結が解除されて車両を前輪駆動の２輪駆動状態にする。また、パイロットクラッチ２９が開放されるとリング９の回転が自由になり、撓んでいるコイルスプリング１９の付勢力によってリング９が図３（ａ）の矢印７１の方向に回転して中立位置に戻り、ボール１５がカム面５の底部６７に戻ると共に、リターンスプリング６３の付勢力を受けてプレッシャープレート７がメインクラッチ２７の締結解除位置まで戻る。

車両が後進走行している場合は反対方向のパイロットトルクを受けて後進時用のコイルスプリング２１が撓んでカム機構１を作動させ、パイロットトルクが消失するとカム機構１の作動が停止する。

このように、カム機構１の作動から作動停止の間、カム面５とボール１５とのクリアランスはコイルスプリング１９，２１によって常に最小に保持される。

［カム機構１及び動力伝達装置３の効果］
カム機構１は、リング９の回転がコイルスプリング１９，２１と保持部材１１とを介してボール１５をカム面５に押圧するように構成したので、カム面５とボール１５とのクリアランスが最小に保たれると共に、プレッシャープレート７とリング９とが中立位置に導かれる。従って、正回転と逆回転とを問わず、作動時と作動停止時にボール１５とカム面５との衝突による衝撃や騒音が抑止され、商品性が高く保たれる。

また、従来例と較べて構造が簡単であり、低コストで実施できると共に、コンパクトであって配置スペースを広げる必要がない。

また、リング９にはカム面が不要であり、加工コストが高いカム面を１面減らしたことによって、その分のコストが低減されている。

動力伝達装置３は、衝撃や騒音が抑制されるカム機構１を用いて構成したことにより、商品性が高く保たれると共に、車両の挙動に悪影響を与えることが回避される。

また、構造簡単で配置スペース上の制約を受けないカム機構１を用いたことにより、それだけコンパクトに構成され、車載性が向上する。

また、カム機構１のクリアランスが最小に保たれるから、メインクラッチ２７やパイロットクラッチ２９で引きずりトルクが生じた場合でも、その影響が小さく抑制される。

［本発明の範囲に含まれる他の態様］
ダンパは、圧縮コイルスプリングの他に、他の形状のスプリングや、弾性部材でもよい。

また、転動体は、ボール以外に、例えば、ローラでもよい。

本発明の動力伝達装置は、デファレンシャル装置の差動制限機構に用いてもよい。

カム機構１を用いた動力伝達装置３を示す断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 （ａ）中立位置にあるカム機構１を示す断面図である。（ｂ）作動状態にあるカム機構１を示す断面図である。

符号の説明

１ カム機構
３ 動力伝達装置
５ カム面
７ プレッシャープレート（カム部材）
９ リング（相手側部材）
１１ 保持器（保持部材）
１５ ボール（転動体）
１７ 保持器１１に設けられた突起
１９，２１ 圧縮コイルスプリング（ダンパ）
２３ 回転ケース（第１回転部材）
２５ ハブ（第２回転部材）
２７ メインクラッチ
２９ パイロットクラッチ
３１ アーマチャ（連結手段）
３３ 電磁石（連結手段）

Claims (3)

1. カム面が設けられたカム部材と、前記カム部材と相対回転可能に配置された相手側部材と、保持部材によって保持され、前記カム面上を転動可能な転動体と、前記相手側部材と保持部材との間に配置されたダンパとを備え、
   前記相手側部材の回転が、前記ダンパと保持部材とを介して前記転動体を前記カム面に押圧し、生じたカムスラスト力によって前記カム部材を軸方向に移動させることを特徴とするカム機構。
2. 請求項１に記載されたカム機構であって、
   前記ダンパが、圧縮コイルスプリングであることを特徴とするカム機構。
3. 相対回転自在に配置された第１回転部材及び第２回転部材と、メインクラッチと、パイロットクラッチと、前記パイロットクラッチを連結させる連結手段と、請求項１または請求項２に記載のカム機構とを備え、
   前記メインクラッチが第１回転部材と第２回転部材の間に配置され、前記パイロットクラッチが前記第１回転部材と相手側部材との間に配置され、前記カム部材が前記第２回転部材に連結されていることを特徴とする動力伝達装置。

Images