JP2012233527A - 車両のトルクリミッタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両に備えられるトルクリミッタ装置の初期リミットトルクを下げることができるトルクリミッタ装置の構造を提供する。
【解決手段】皿バネ８２の８２ａと板ばねプレート８４の突部８４ａとの位相が一致すると、突部８４ａが皿バネ８２の背面側に移動する。したがって、板ばねプレート８４の厚み分だけ、皿バネ８２のたわみ量が減少する。ここで、皿バネ８２は、初期状態においてたわみ量ｓが減少するに従って皿バネ荷重Ｆが増加する状態で取り付けられているので、皿バネ８２のたわみ量ｓが減少すると皿バネ荷重Ｆが増加する。これより、リミットトルクＴlmの変化を抑制し、初期リミットトルクＴlmを従来に比べて低い値に設定することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両のトルクリミッタ装置に係り、特に、初期リミットトルクを低下する技術に関するものである。

車両において、予め設定されているリミットトルクを越える過大トルクが入力されると、摩擦係合部において滑りを発生させてそのリミットトルクを越えるトルクの伝達を防止するトルクリミッタ装置を備えたものが知られている。このリミットトルクは、通常エンジンの最大トルクＴemaxを越える値に設定される。ところで、トルクリミッタ装置において、経時的に摩擦係合部の微小な滑りが蓄積されると、摩擦係合部の摩擦材表面が徐々になじむため、結果として摩擦材の摩擦係数が低下することが知られている。したがって、摩擦係数の低下を考慮して、予め初期の摩擦係数を高めに設定する必要が生じる。これより、車両組付時の初期リミットトルクが高くなり、トランスミッションはその初期リミットトルクに基づいて設計されるため、トランスミッションの強度が高くなる問題があった。

上記問題について図１３を用いてさらに詳しく説明する。図１３は、リミットトルクＴlmおよび摩擦材の摩擦係数μとリミッタ作動角θとの関係を示している。図１３において、横軸はトルクリミッタ装置の摩擦係合部の滑り量に相当するリミッタ作動角θを示しており、摩擦係合部において微小な滑りが生じるに従って経時的に増加する。また、縦軸はリミットトルクＴlmおよび摩擦係数μを示している。図１３に示すように、初期なじみ前では、摩擦材の摩擦係数μが高いため、リミットトルクＴlm（初期リミットトルク）もそれに比例して高い値となる。そして、摩擦係合部の微小な滑りによってリミッタ作動角θが増加すると、摩擦材に初期なじみが生じ、摩擦材の摩擦係数μが徐々に低下する。また、リミットトルクＴlmも摩擦係数μに比例して低下する。そして、リミッタ作動角θが所定の角度まで到達すると、リミッタトルクＴlmおよび摩擦係数μの低下が止まり、それぞれ略一定値で推移する。

なお、リミッタトルクＴlmおよび摩擦係数μが同じ傾向を示すのは、リミッタトルクＴlmと摩擦係数μとは、下式（１）に示す関係があるためである。なお、式（１）において、Ｆはトルクリミッタ装置を構成する皿バネの皿バネ荷重を示し、ｒは摩擦材の有効摩擦径を示し、ｎは摩擦面数を示している。式（１）より、リミッタトルクＴlmと摩擦係数μとは、比例関係にあることがわかる。
Ｔlm＝ｎ×μ×Ｆ×ｒ・・・（１）

ここで、摩擦材が十分になじんだ後であっても、リミットトルクＴlmがエンジンの最大トルクＴemax（図１３において必要伝達トルク）以上の値となるように、その摩擦係数の低下を考慮して、予めなじみ前の摩擦係数を高い値に設定する必要がある。これより、初期リミットトルクが高い値となる。そして、トランスミッションはその初期リミットトルクを伝達可能に設計する必要があるため、それに応じてトランスミッションの強度を強くすると、部品を大型化する必要があった。

特開２００６−２８３９４１号公報

これに対して、特許文献１のクラッチ装置およびトルクリミッタ装置においては、摩擦係合部の摩擦材が摩耗しても、付勢部材を追加して押し付け特性の変化を抑制する構造が開示されている。しかしながら、特許文献１に開示された構造であっても、トルクリミッタ装置の初期リミットトルクは高い値に設定されるので、この初期リミットトルクに基づいてトランスミッションの強度を強くすると、部品を大型化する必要があった。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、車両に備えられるトルクリミッタ装置の初期リミットトルクを下げることができるトルクリミッタ装置の構造を提供することにある。

上記目的を達成するための、請求項１にかかる発明の要旨とするところは、(a)軸心まわりに回転可能な第１回転プレートと、その第１回転プレートに隣接した状態で軸心まわりに相対回転可能に設けられている第２回転プレートと、その第１回転プレートおよびその第２回転プレートの一方に固定されて他方の回転プレートと摺接する摩擦材と、その第１回転プレートをその第２回転プレートに向かって軸方向に押圧する皿バネとを、含む車両のトルクリミッタ装置であって、(b)前記皿バネはたわみが低下するに従って皿バネ荷重が増加する特性を有し、その皿バネ荷重が増加する前の高たわみ状態で取り付けられ、(c)内周部が前記第２回転プレートに接続され、外周端が前記皿バネの内周端よりも小径に形成され、且つ、その外周端から径方向に突き出す突部が形成されている弾性体から成る中間部材が設けられ、(d)その中間部材は、初期状態において前記突部が前記皿バネに当接した状態で、前記第１回転プレートとその皿バネとの間に介挿されており、(e)前記皿バネの内周部には、初期状態では前記突部と異なる位相に位置され、前記中間部材の前記突部と位相が一致すると、その突部を前記皿バネの背面側に移動させて前記皿バネのたわみを低下させるための切欠が形成されていることを特徴とする。

請求項１にかかる発明の車両のトルクリミッタ装置によれば、前記第１回転プレートと前記第２回転プレートとの間の微小な滑りによって、皿バネと板ばねプレートとの相対回転位置が経時的に変化し、前記皿バネの前記切欠と前記中間部材の前記突部との位相が一致すると、中間部材の突部が切欠によって形成される空間を抜けることで、突部が皿バネの背面側に移動する。したがって、皿バネは、中間部材の厚み分だけたわみ量が減少する。ここで、皿バネは、初期状態においてたわみ量が減少するに従って皿バネ荷重が増加する状態で取り付けられているので、皿バネのたわみ量が減少すると皿バネ荷重が増加する。これより、摩擦材の初期なじみにより摩擦係数が減少してリミットトルクが減少するものの、皿バネ荷重が増加すると、再びリミットトルクが増加する。従って、リミットトルクの大きさを少なくとも二段階に変化させることができるので、リミットトルクの変化を抑制し、初期リミットトルクを従来に比べて低い値に設定することができる。このように、初期リミットトルクを低下することができるので、トランスミッションの強度を高くする必要がなくなり、トランスミッションを構成する部品の大型化を抑制することができる。

本発明が適用されたハイブリッド形式の車両用駆動装置を説明する概略構成図である。 図１のダンパ装置の構成を詳細に説明するための断面図である。 図２の皿バネおよび板ばねプレートを矢印Ｄ方向から見たＤ矢視図である。 図３において板ばねプレートの突部と皿バネの切欠との位相が一致したときの状態示す図である。 板ばねプレートの突部と皿バネの切欠との位相が一致したときのトルクリミッタ装置の状態を示す断面図である。 本実施例の皿バネのたわみ量と皿バネ荷重との関係を示す皿バネ特性図である。 リミッタ作動角とリミットトルクとの関係を示す図である。 本発明の他の実施例であるトルクリミッタ装置の構成を説明するための断面図であって、前述の実施例において図２に対応している。 本発明のさらに他の実施例であるトルクリミッタ装置の構成を説明するための断面図であって、前述の実施例の図２、図５等に対応している。 本発明のさらに他の実施例であるトルクリミッタ装置を構成する皿バネの形状および板ばねプレートの初期取付位置を示している。 図１０の皿バネをＥ−Ｅ切断線で切断した断面図である。 図１１の皿バネが用いられた場合のリミッタ作動角とリミットトルクとの関係を示しており、前述の実施例の図７に対応している。 従来のトルクリミッタ装置におけるリミットトルクおよび摩擦材の摩擦係数とリミッタ作動角との関係を示している。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明が適用されたハイブリッド形式の車両用駆動装置１０を説明する概略構成図である。図１において、この車両用駆動装置１０では、車両において、主駆動源である第１駆動源１２のトルクが出力部材として機能する車輪側出力軸１４に伝達され、その車輪側出力軸１４から差動歯車装置１６を介して左右一対の駆動輪１８にトルクが伝達されるようになっている。また、この車両用駆動装置１０には、走行のための駆動力を出力する力行制御およびエネルギを回収するための回生制御を選択的に実行可能な第２電動機ＭＧ２が第２駆動源として設けられており、この第２電動機ＭＧ２は自動変速機２２を介して上記車輪側出力軸に連結されている。したがって、第２電動機ＭＧ２から車輪側出力軸へ伝達される出力トルクがその自動変速機２２で設定される変速比γs（＝第２電動機ＭＧ２の回転速度Ｎmg2／車輪側出力軸の回転速度Ｎout）に応じて増減されるようになっている。

第２電動機ＭＧ２と駆動輪１８との間の動力伝達経路に介装されている自動変速機２２は、変速比γsが「１」より大きい複数段を成立させることができるように構成されており、第２電動機ＭＧ２からトルクを出力する力行時にはそのトルクを増大させて車輪側出力軸へ伝達することができるので、第２電動機ＭＧ２が一層低容量もしくは小型に構成される。これにより、例えば高車速に伴って車輪側出力軸の回転速度Ｎoutが増大した場合には、第２電動機ＭＧ２の運転効率を良好な状態に維持するために、変速比γsを小さくして第２電動機ＭＧ２の回転速度（以下、第２電動機回転速度という）Ｎmg2を低下させたり、また車輪側出力軸の回転速度Ｎoutが低下した場合には、変速比γsを大きくして第２電動機回転速度Ｎmg2を増大させる。

上記第１駆動源１２は、主動力源としてのエンジン２４と、第１電動機ＭＧ１と、これらエンジン２４と第１電動機ＭＧ１との間でトルクを合成もしくは分配するための動力分配機構としての遊星歯車装置２６とを主体として構成されている。上記エンジン２４は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する公知の内燃機関であって、マイクロコンピュータを主体とする図示しないエンジン制御用の電子制御装置（Ｅ−ＥＣＵ）によって、スロットル弁開度や吸入空気量、燃料供給量、点火時期などの運転状態が電気的に制御されるように構成されている。上記電子制御装置には、アクセルペダルの操作量を検出するアクセル操作量センサＡＳ、ブレーキペダルの操作の有無を検出するためのブレーキセンサＢＳ等からの検出信号が供給されている。

上記第１電動機ＭＧ１は、例えば同期電動機であって、駆動トルクを発生させる電動機としての機能と発電機としての機能とを選択的に生じるように構成され、インバータ３０を介してバッテリー、コンデンサなどの蓄電装置３２に接続されている。そして、マイクロコンピュータを主体とする図示しないモータジェネレータ制御用の電子制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）によってそのインバータ３０が制御されることにより、第１電動機ＭＧ１の出力トルクあるいは回生トルクが調節或いは設定されるようになっている。

遊星歯車装置２６は、サンギヤＳ０と、そのサンギヤＳ０に対して同心円上に配置されたリングギヤＲ０と、これらサンギヤＳ０およびリングギヤＲ０に噛み合うピニオンギヤＰ０を自転かつ公転自在に支持するキャリヤＣＡ０とを三つの回転要素として備えて公知の差動作用を生じるシングルピニオン型の遊星歯車機構である。遊星歯車装置２６はエンジン２４および自動変速機２２と同心に設けられている。遊星歯車装置２６および自動変速機２２は中心線に対して対称的に構成されているため、図１ではそれらの下半分が省略されている。

本実施例では、エンジン２４のクランク軸３６は、トルクリミッタ装置３７を有するダンパ装置３８および動力伝達軸３９を介して遊星歯車装置２６のキャリヤＣＡ０に連結されている。これに対してサンギヤＳ０には第１電動機ＭＧ１が連結され、リングギヤＲ０には車輪側出力軸が連結されている。このキャリヤＣＡ０は入力要素として機能し、サンギヤＳ０は反力要素として機能し、リングギヤＲ０は出力要素として機能している。

上記遊星歯車装置２６において、キャリヤＣＡ０に入力されるエンジン２４の出力トルクに対して、第１電動機ＭＧ１による反力トルクがサンギヤＳ０に入力されると、出力要素となっているリングギヤＲ０には、直達トルクが現れるので、第１電動機ＭＧ１は発電機として機能する。また、リングギヤＲ０の回転速度すなわち車輪側出力軸１４の回転速度（出力軸回転速度）Ｎoutが一定であるとき、第１電動機ＭＧ１の回転速度Ｎmg1を上下に変化させることにより、エンジン２４の回転速度（エンジン回転速度）Ｎeを連続的に（無段階に）変化させることができる。

本実施例の前記自動変速機２２は、一組のラビニョ型遊星歯車機構によって構成されている。すなわち自動変速機２２では、第１サンギヤＳ１と第２サンギヤＳ２とが設けられており、その第１サンギヤＳ１にステップドピニオンＰ１の大径部が噛合するとともに、そのステップドピニオンＰ１の小径部がピニオンＰ２に噛合し、そのピニオンＰ２が前記各サンギヤＳ１、Ｓ２と同心に配置されたリングギヤＲ１（Ｒ２）に噛合している。上記各ピニオンＰ１、Ｐ２は、共通のキャリヤＣＡ１（ＣＡ２）によって自転かつ公転自在にそれぞれ保持されている。また、第２サンギヤＳ２がピニオンＰ２に噛合している。

前記第２電動機ＭＧ２は、前記モータジェネレータ制御用の電子制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）によりインバータ４０を介して制御されることにより、電動機または発電機として機能させられ、アシスト用出力トルクあるいは回生トルクが調節或いは設定される。第２サンギヤＳ２にはその第２電動機ＭＧ２が連結され、上記キャリヤＣＡ１が車輪側出力軸に連結されている。第１サンギヤＳ１とリングギヤＲ１とは、各ピニオンＰ１、Ｐ２と共にタプルピニオン型遊星歯車装置に相当する機構を構成し、また第２サンギヤＳ２とリングギヤＲ１とは、ピニオンＰ２と共にシングルピニオン型遊星歯車装置に相当する機構を構成している。

そして、自動変速機２２には、第１サンギヤＳ１を選択的に固定するためにその第１サンギヤＳ１と非回転部材であるハウジング４２との間に設けられた第１ブレーキＢ１と、リングギヤＲ１を選択的に固定するためにそのリングギヤＲ１とハウジング４２との間に設けられた第２ブレーキＢ２とが設けられている。これらのブレーキＢ１、Ｂ２は摩擦力によって制動力を生じるいわゆる摩擦係合装置であり、多板形式の係合装置あるいはバンド形式の係合装置を採用することができる。そして、これらのブレーキＢ１、Ｂ２は、それぞれ油圧シリンダ等のブレーキＢ１用油圧アクチュエータ、ブレーキＢ２用油圧アクチュエータにより発生させられる係合圧に応じてそのトルク容量が連続的に変化するように構成されている。

以上のように構成された自動変速機２２は、第２サンギヤＳ２が入力要素として機能し、またキャリヤＣＡ１が出力要素として機能し、第１ブレーキＢ１が係合させられると「１」より大きい変速比γshの高速段Ｈが成立させられ、第１ブレーキＢ１に替えて第２ブレーキＢ２が係合させられるとその高速段Ｈの変速比γshより大きい変速比γslの低速段Ｌが成立させられるように構成されている。すなわち、自動変速機２２は２段変速機で、これらの変速段ＨおよびＬの間での変速は、車速Ｖや要求駆動力（もしくはアクセル操作量）などの走行状態に基づいて実行される。より具体的には、変速段領域を予めマップ（変速線図）として定めておき、検出された運転状態に応じていずれかの変速段を設定するように制御される。

図２は、図１に示すダンパ装置３８の構成を詳細に説明するための断面図である。なお、図２のダンパ装置３８は、軸心Ｃより下半分が省略されている。ダンパ装置３８は、軸心Ｃを中心としてエンジン２４と遊星歯車装置２６との間に動力伝達可能に設けられており、図１に示す動力伝達軸３９がダンパ装置３８の内周部にスプライン嵌合される。

ダンパ装置３８は、左右一対の円盤状のプレートから成り、軸心Ｃまわりに回転可能に構成されるディスクプレート５６と、動力伝達軸３９にスプライン嵌合されることで相対回転不能に連結され、ディスクプレート５６と同軸心まわりに相対回転可能なハブ部材５８と、ディスクプレート５６とハブ部材５８との間に介挿され、ディスクプレート５６およびハブ部材５８を、それらの部材間の相対回転量に応じて弾性変形しつつ作動的（弾性的）に連結するばね鋼から成るコイルスプリング６２（トーションスプリング）と、ディスクプレート５６とハブ部材５８との間で摩擦力を発生させるヒステリシス機構６４と、ディスクプレート５６の外周側に設けられている前記トルクリミッタ装置３７とを、含んで構成されている。

ディスクプレート５６は、左右一対の円盤状の第１プレート７０および第２プレート７２から構成され、コイルスプリング６２をそれらのプレート７０、７２で軸方向に挟み込んだ状態で、リベット６６によって相対回転不能に締結されている。なお、リベット６６は後述するトルクリミッタ装置３７のライニングプレート７６および板ばねプレート８４の締結部材としても機能している。第１プレート７０には、コイルスプリング６２を収容するための第１開口穴７０ａが周方向に複数個形成されている。また、第２プレート７２にも、コイルスプリング６２を収容するための第２開口穴７２ａが、前記第１開口穴７０ａと同じ位相で周方向に複数個形成されている。そして、第１開口穴７０ａおよび第２開口穴７２ａによって形成される空間にコイルスプリング６２が複数個収容される。これより、ディスクプレート５６が軸心Ｃまわり回転すると、コイルスプリング６２も同様に軸心Ｃまわりに公転させられる。

ハブ部材５８は、内周部に動力伝達軸３９がスプライン嵌合される内周歯を備えた円筒部５８ａと、その円筒部５８ａの外周面から径方向外側に伸びるフランジ部５８ｂとから形成されている。フランジ部５８ｂには、径方向外側に突き出す突き出し部が等角度間隔で例えば４個形成されている。そして、回転方向において各突き出し部の間に形成される空間にコイルスプリング６２が収容されている。これより、ハブ部材５８が軸心Ｃまわりに回転すると、コイルスプリング６２も同様に軸心Ｃまわりに公転させられる。このように構成されることで、コイルスプリング６２は、ディスクプレート５６およびハブ部材５８をそれらの部材間の相対回転量に応じて弾性変形しつつ作動的に連結する。例えば、ディスクプレート５６が回転すると、コイルスプリング６２の一端が押圧され、コイルスプリング６２の他端がハブ部材５８の突き出し部を押圧することで、ハブ部材５８が回転させられる。このとき、コイルスプリング６２は、弾性変形されつつ回転を伝達することで、トルク変動によるショックが吸収される。

ヒステリシス機構６４は、ダンパ装置３８の内周側であって、軸方向においてディスクプレート５６とハブ部材５８のフランジ部５８ｂとの間に設けられている。そして、ヒステリシス機構６４は、複数枚の摩擦材や皿バネ等から構成され、ディスクプレート５６とハブ部材５８の間で摩擦力を発生させる。この摩擦力が調整されることで最適なヒステリシストルクが設定される。

トルクリミッタ装置３７は、ディスクプレート５６の外周側に設けられており、予め設定されているリミットトルクＴlmを越えるトルク伝達を防止する機能を有している。トルクリミッタ装置３７は、ディスクプレート５６と共にリベット６６で締結されることでディスクプレート５６と共に回転する円板状のライニングプレート７６と、トルクリミッタ装置３７の外周縁に配置され、図示しないフライホイールを介してクランク軸３６に接続される左右一対の円盤状のプレートから成るサポートプレート７８と、サポートプレート７８に収容されるようにライニングプレート７６と軸方向に隣接して配置される円板環状のプレッシャプレート８０と、軸方向においてプレッシャプレート８０とサポートプレート７８との間の間隙に介挿されているコーン状の皿バネ８２と、内周部がリベット６６によってディスクプレート５６およびライニングプレート７６と共に一体回転可能に接続され、初期状態では外周部が皿バネ８２の内周部およびプレッシャプレート８０の間に介挿される板ばねプレート８４とを、含んで構成されている。なお、ライニングプレート７６が本発明の第２回転プレートに対応し、プレッシャプレート８０が本発明の第１回転プレートに対応し、板ばねプレート８４が本発明の中間部材に対応している。

サポートプレート７８は、左右一対の円盤状のプレート７８ａ、７８ｂから構成され、それらの外周部がリベット８６によって相対回転不能に締結されている。また、内周側は、軸方向においてプレート７８ａ、７８ｂがそれぞれ他方のプレートと乖離する方向に屈曲されている。従って、サポートプレート７８の内周側には、トルクリミッタ装置３７を構成する各要素を収容するための空間が形成される。

ライニングプレート７６は、内周側が第１プレート７０、第２プレート７２、および板ばねプレート８４と共にリベット６６で固定された円板環状の部材である。このライニングプレート７６の外周側両面には、摩擦材８８、８９がリベット９０によって固定されている。そして摩擦材８８は、ライニングプレート７６とプレート７８ａとの間に配置され、その摩擦面においてプレート７８ａと摺動可能に摺接されている。また、摩擦材８９は、ライニングプレート７６とプレッシャプレート８０との間に配置され、その摩擦面においてプレッシャプレート８０と摺動可能に摺接されている。

プレッシャプレート８０は、円板環状の部材で構成されており、このプレッシャプレート８０とプレート７８ｂとの間の間隙にコーン状の皿バネ８２が後述する所定のたわみが付与された状態、言い換えれば予荷重状態で介挿されている。皿バネ８２は、軸方向の一端がプレート７８ｂに当接すると共に、他端が後述する板ばねプレート８４に当接し、予め設定されているたわみ量ｓで撓んだ状態で取り付けられている。この状態が本発明の初期状態（車両組付状態）に対応する。なお、プレート７８ｂには、皿バネ８２との相対回転を防止するために図示しない廻り止めが設けられている。或いは、プレート７８ｂと皿バネ８２との相対回転を防止するため、これら接触面の摩擦係数が高い値に設定されている。従って、プレート７８ｂと皿バネ８２とは一体回転させられる。

これより、皿バネ８２において、そのたわみ量ｓに応じた皿バネ荷重Ｆが発生し、プレッシャプレート８０をライニングプレート７６側に向かって軸方向に押圧している。また、皿バネ８２に対して軸方向の反対側では、プレート７８ａによってその押圧力（皿バネ荷重）を受けている。従って、プレート７８ａと摩擦材８８との間の摩擦面、およびプレッシャプレート８０と摩擦材８９との間の摩擦面には、摩擦力が発生している。

そして、上述した式（１）に基づくリミットトルクＴlmが設定される。このリミットトルクＴlmは、皿バネ８２の皿バネ荷重Ｆや摩擦材８８、８９の摩擦係数μ、摩擦材８８、８９の有効径ｒ等を変更することで調整可能であり、予め最適なリミットトルクＴlmに設定される。具体的には、例えばエンジン２４の最大トルクＴemaxを伝達可能なリミットトルクＴlmに設定される。なお、予め設定されているリミットトルクＴlmを越えるトルクが入力されると、ライニングプレート７６とプレート７８ａおよびプレッシャプレート８０との間で滑り（相対回転）が生じることで、リミットトルクＴlmを越えるトルク伝達が防止される。

ところで、車両組付直後においては、摩擦材８８、８９の摩擦係数μは高い値となるが、車両を走行させるに従って摩擦係数μが徐々に低下する所謂初期なじみが生じることが知られている。この初期なじみは、トルクリミッタ装置３７に入力される入力トルクがリミットトルクＴlmを越えた場合、或いはリミットトルクＴlmを越えるトルクが入力されない場合であっても何らかの原因により、摩擦材８８、８９とプレッシャプレート８０およびサポートプレート７８ａとの間で微小な滑りが生じたとき、摩擦材８８、８９の摩擦面が摩耗するために生じるとされている。

また、この初期なじみによって摩擦係数μが所定値まで低下すると、それ以降は略一定値で推移することが実験的に確認されている。そして、トルクリミッタ装置３７においては、その摩擦係数μが低下した状態でのリミットトルクＴlmが少なくともエンジン２４の最大トルクＴemax以上となるように設計される。

ここで、自動変速機２２（トランスミッション）等の強度計算を実施する際、初期なじみ前の摩擦係数μを基準に計算する必要がある。すなわち、初期なじみによる摩擦係数低下前の摩擦係数（初期摩擦係数）から算出されるリミットトルクＴlm（初期リミットトルク）を伝達可能な強度に設計する必要がある。従って、初期なじみ後にリミットトルクＴlmが低下するにも拘わらず、自動変速機２２の強度は初期なじみ前の初期リミットトルクＴlmを基準に設計されるので、自動変速機２２の強度を高くする必要が生じ、結果として自動変速機２２の部品を大型化する必要があった。これに対して、本実施例では、板ばねプレート８４を設けたことで、初期リミットトルクＴlmを下げることを可能としている。以下、板ばねプレート８４の構成および作用について説明する。

図２に戻り、板ばねプレート８４は、円盤形状を有する弾性体であるバネ鋼から構成されている。なお、図２に示す板ばねプレート８４は、車両組付時すなわち初期なじみ前の状態を示している。図２において、板ばねプレート８４の内周部は、ディスクプレート５６およびライニングプレート７６と共に、リベット６６によって一体的に固定されている。従って、ライニングプレート７６と板ばねプレート８４とは一体回転することとなる。

また、板ばねプレート８４の外周部には、径方向に突き出す突部８４ａが周方向に等角度間隔で複数個形成されており、その突部８４ａが軸方向において皿バネ８２とプレッシャプレート８０との間に介挿されている。また、突部８４ａは、皿バネ８２とプレッシャプレート８０との間に介挿する際に、プレッシャプレート８０と干渉しないように、板ばねプレート８４の径方向の中間部位が湾曲されている。この突部８４ａが介挿されることにより、皿バネ８４のたわみ量ｓが、突部８４ａが介挿されない場合に比較して増加している。なお、図２に示す板ばねプレート８４において、弱い力であるものの、突部８４ａが軸方向においてプレート７８ｂ側すなわち皿バネ８２の背面側に移動する弾性復帰力が発生している。

図３は、図２において皿バネ８２および板ばねプレート８４を矢印Ｄ方向から見たＤ矢視図である。板ばねプレート８４には、周方向に等角度間隔で３個の突部８４ａが形成されている。この突部８４ａが皿バネ８２の内周部と当接した状態となっている。また、板ばねプレート８４には、リベット６６締結用のリベット穴８４ｂが複数個形成されている。皿バネ８２には、後述する切欠８２ａが周方向に等角度間隔で３個形成されている。

図３の突部８４ａの位置は、車両組付時（初期なじみ前）の位置に対応しており、車両走行が開始されると、トルクリミッタ装置３７の作動に従って、皿バネ８２と板ばねプレート８４との間で微小な滑りが生じ、皿バネ８２と板ばねプレート８４とが徐々に相対回転する。なお、板ばねプレート８４はライニングプレート７６と一体的に回転し、皿バネ８２はプレート７８ｂと一体的に回転する構成であるため、トルクリミッタ装置３７の作動と共に、皿バネ８２および板ばねプレート８４も同様に徐々に相対回転する。

そして、皿バネ８２の切欠８２ａと板ばねプレート８４の突部８４ａとの位相が一致するまで相対回転すると、図４に示す状態となる。このとき、各突部８４ａが切欠８２ｂによって形成される空間内に入ると、突部８４ａが皿バネ８２から抜けるため、皿バネ８２と板ばねプレート８４の突部８４ａとの当接が解除され、皿バネ８２のたわみ量が低下する。なお、切欠８２ａは、板ばねプレート８４の突部８４ａと位相が一致した際に、突部８４ａが皿バネ８２と接触しないように、底面が突部８４ａの外周端よりも外周側となる深さｈであって、且つ、幅ｗが突部８４ａの周方向の幅よりも大きく形成されている。

ここで、図４に示す状態となると、突部８４ａは、板ばねプレート８４自身の弾性復帰力によって、切欠８２ａによって形成される空間を抜けてプレート７８ｂ側（皿バネ８２の背面側）に移動する。具体的には図５に示す状態となる。なお、図５では、図２のトルクリミッタ装置３７周辺のみ拡大して示している。図５に示すように、板ばねプレート８４の突部８４ａおよび皿バネ８２の切欠８２ａの位相が一致すると、弾性復帰力によって、突部８４ａが切欠８２ａによって形成される空間を抜けてプレート７８ｂ側に移動する。従って、皿バネ８２が突部８４ａと当接した状態が解除される。なお、突部８４ａがプレート７８ｂ側に移動すると、突部８４ａが皿バネ８２とプレッシャプレート８０との間に介挿される状態には戻らない。

図６は、本実施例の皿バネ８２の特性を示す皿バネ特性図である。図６において、横軸が皿バネ８２のたわみ量ｓを示し、縦軸がたわみ量ｓに対応する皿バネ荷重Ｆ（取付荷重）を示している。図６に示すようにたわみ量ｓが増加するに従って皿バネ荷重Ｆが増加し、所定のたわみ量Ｂで皿バネ荷重Ｆが最大値Ｆbとなる。そして、さらにたわみ量ｓが増加すると、皿バネ荷重Ｆが徐々に減少し、たわみ量Ａで皿バネ荷重Ｆaとなる。

本実施例では、図２および図３に示す状態で、皿バネ８２がたわみ量Ａとなるように設定されている。すなわち、皿バネ荷重Ｆが増加する前である皿バネ荷重Ｆaとなる高たわみ量Ａで取り付けられていることから、リミットトルクＴlmも同様に小さくなる。また、図４および図５に示す状態で皿バネ８２がたわみ量Ｂとなるように設定されている。具体的には、突部８４ａが切欠８２ａの空間から抜け出ることにより、皿バネ８２と突部８４ａとの当接が解除されると、その分だけ皿バネ８２のたわみ量ｓが低下してたわみ量Ｂとなる。このとき、図６に示すように、皿バネ荷重Ｆbとなり、皿バネ荷重Ｆaよりも大きくなる。

このようにトルクリミッタ装置３７が構成されることによる作用および効果について説明する。図７は、リミッタ作動角θとリミットトルクＴlmとの関係を示している。なお、リミッタ作動角θは、トルクリミッタ装置３７の作動量すなわちプレッシャプレート８０とライニングプレート７６との相対回転角、言い換えれば、皿バネ８２と板ばねプレート８４との相対回転角に対応している。リミッタ作動角θが零（＝θa）の状態は、図２および図３に対応する車両組付時(初期なじみ前)の状態であって、皿バネ８２が図６に示すたわみ量Ａに調節されている。ここで、図６に示すように、たわみ量Ａにおいて皿バネ荷重Ｆaと低いため、初期リミットトルクＴlmがＴlmaと比較的小さな値となる。そして、初期なじみが開始されると、リミッタ作動角θが増加するに従い摩擦係数μが徐々に低下するため、リミットトルクＴlmが低下する。

そして、リミッタ作動角θがθbに到達すると、板ばねプレート８４の突部８４ａと皿バネ８２の切欠８２ａとの位相が一致する。このとき、皿バネ８２のたわみ量ｓがたわみ量Ｂとなり、図６に示すように皿バネ荷重Ｆが荷重Ｆbとなり、皿バネ荷重Ｆaよりも大きくなる。これより、リミットトルクＴlmも皿バネ荷重Ｆの増加に従って大きくなる（リミットトルクＴlmb）。これ以降、突部８４ａが皿バネ８２には当接しないためにたわみ量Ｂで維持され、摩擦係数μの低下に従ってリミットトルクＴlmがリミットトルクＴlmbから徐々に低下する。そして、リミッタ作動角θがθcとなると、初期なじみが終了し、摩擦係数μが略一定値で推移する。従って、リミットトルクＴlmも同様に略一定値（リミットトルクＴlmc）となる。なお、リミッタ作動角θがθcとなる状態は、図４において突部８４ａが例えば破線で示す位置まで回転した状態に対応している。このリミットトルクＴlmcが、エンジン２４の最大トルクＴemax（図７の必要伝達トルクに相当）よりも大きくなるように設定される。

また、図３および図７に示す車両組付時に設定される突部８４ａと切欠８２ａとの間の角度差θ１（＝θb−θa）は、予め実験等によって求められた値に設定されている。例えば、リミッタ作動角θがθbに到達した際、リミットトルクＴlmが図７に示す経時後のＴ／Ｍ保障必要トルク付近まで低下する角度に設定される。このＴ／Ｍ保障必要トルクは、経時後（初期なじみ終了後）に自動変速機２２等（トランスミッション）において伝達可能とされるべきトルクである。

ここで、従来では、初期リミットトルクＴlmが図７に示すＴlm'となる。この従来の初期リミットトルクＴlm'は、本実施例の初期リミットトルクＴlmaに比べて大きな値である。従って、自動変速機２２等（トランスミッション）の強度設計において、何れも初期リミットトルクＴlmを基準とし、少なくともそのリミットトルクＴlmを伝達可能な強度に設計されるが、本実施例の初期リミットトルクＴlmaは、従来の初期リミットトルクＴlm'よりも小さくなるので、自動変速機２２等の強度が従来に比べて低くなる。具体的には、従来では自動変速機２２等が図７に示す初期状態でのＴ／Ｍ保障必要トルクＴ１を伝達可能な強度に設計されていたが、本実施例では、そのトルクがトルクＴ１からΔＴだけ低下した値Ｔ２（Ｔ／Ｍ保障必要トルクＴ２）を伝達可能な強度に設計することが可能となる。従って、自動変速機２２の強度を従来に比べて高くする必要がなくなるので、その強度に応じて自動変速機２２の部品を大型化する必要もなくなる。

上述のように、本実施例によれば、プレッシャプレート８０とライニングプレート７６との間の微小な滑りによって、皿バネ８２と板ばねプレート８４とのリミッタ作動角θが経時的に変化し、皿バネ８２の８２ａと板ばねプレート８４の突部８４ａとの位相が一致すると、板ばねプレート８４の突部８４ａが切欠８２ａによって形成される空間を抜けることで、突部８４ａが皿バネ８２の背面側に移動し、突部８４ａと皿バネ８２との当接が解除される。したがって、板ばねプレート８４の厚み分だけ、皿バネ８２のたわみ量が減少する。ここで、皿バネ８２は、初期状態においてたわみ量ｓが減少するに従って皿バネ荷重Ｆが増加する状態で取り付けられているので、皿バネ８２のたわみ量ｓが減少すると皿バネ荷重Ｆが増加する。これより、摩擦材８８、８９の初期なじみにより摩擦係数μが減少してリミットトルクＴlmが減少するものの、皿バネ荷重Ｆが増加すると、再びリミットトルクＴlmbが増加する。従って、リミットトルクＴlmの大きさを二段階に変化させることができるので、リミットトルクＴlmの変化を抑制し、初期リミットトルクＴlmを従来に比べて低い値に設定することができる。このように、初期リミットトルクＴlmを低下することができるので、トランスミッションの強度を高くする必要もなくなり、トランスミッションを構成する部品の大型化を抑制することができる。

つぎに、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において前述の実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図８は、本発明の他の実施例であるトルクリミッタ装置１００の構成を説明するための断面図であって、前述の実施例において図２に対応している。図８のトルクリミッタ装置１００を、図２のトルクリミッタ装置３７と比較すると、図２の板ばねプレート８４と第２プレート７２とが一体化されている点で相違しており、他の構成は共通している。以下、この相違した構成についてのみ説明する。

図８において、第２プレート１０２は、第１プレート７０と共に、コイルスプリング６２を保持した状態で、リベット６６によって第１プレート７０およびライニングプレート７６と一体的に締結されている。そして、第２プレート１０２の外周側には、前述した実施例の板ばねプレートとして機能する径方向に伸びる延設部１０４が形成されている。延設部１０４は、プレッシャプレート８０と干渉しないように湾曲して形成されており、外周端部に形成される突部１０６が皿バネ８２とプレッシャプレート８０との間に介挿されている。なお、図８に示す状態が車両組付時すなわち初期なじみ前の状態に対応している。このように、第２プレート１０２の外周部に板ばねプレートとして機能する延設部１０４が一体化して設けられる構成であっても、前述の実施例と同様に初期リミットトルクＴlmを低下させることができる。なお、具体的な作用および効果については、前述の実施例と同様であるため、その説明を省略する。

図９は、本発明のさらに他の実施例であるトルクリミッタ装置１２０の構成を説明するための断面図であって、前述の実施例の図２、図５等に対応している。なお、図９に示す状態は、板ばねプレート８４の突部８４ａが皿バネ８２の切欠８２ａを通って抜け出した状態、すなわち図５に示す状態に対応している。本実施例では、プレッシャプレート１２４には円還状の窪み１２６が形成されている。この窪み１２６が径方向において皿バネ８２の内周部と重複する位置に形成されており、板ばねプレート８４の突部８４ａと皿バネ８２との当接が解除されると、図９に示すように、皿バネ８２の内周部がその窪み１２６内に入り込む。これより、皿バネ８２のたわみ量ｓを、突部８４ａの板厚分のたわみ量低減に加えて、窪み１２６の深さを調整することで大幅に低下させることも可能となる。従って、リミットトルクＴlmの調整が容易となる。

このように、本実施例においても前述の実施例と同様に、初期リミットトルクＴlmを低下させることができる。また、窪み１２６が形成されることにより、たわみ量ｓを大幅に小さくすることができるので、リミットトルクＴlmのチューニングが容易となる。

図１０は、本発明のさらに他の実施例であるトルクリミッタ装置１５０を構成する皿バネ１５２の形状および板ばねプレート１６０の初期取付位置を示している。また、図１１は、図１０の皿バネ１５２をＥ−Ｅ切断線で切断した断面図である。図１０および図１１に示すように、皿バネ１５２には、板ばねプレート８４の突部１６０ａと接触する部位に多段状の切欠１５６が形成されている。図１１に示すように、各切欠１５６ａ〜１５６ｅが形成されることで、各切欠１５６に対応する切欠端面１５８が形成され、それらはそれぞれ異なる高さに形成されている。また、切欠１５６ａ〜切欠１５６ｄについては、突部１６０ａとの位相が一致しても、各切欠１５６ａ〜切欠１５６ｄによって形成される空間から突部１６０ａが抜け出さないように、各切欠１５６〜１５６ｄの外周端が、１６０ａの外周端よりも内側に形成されている。一方、切欠１５６ｅのみ、その外周端が突部１６０ａの外周端よりも径方向外側に形成されている。したがって、突部１６０ａと切欠１５６ｅとの位相が一致した場合、その切欠１５６ｅから突部１６０ａが抜け出ることとなる。

上記のように構成されるトルクリミッタ装置１５０の作用および効果について説明する。最初、図１０および図１１に示すように、突部１６０ａが何れの切欠１５６とも接触しない状態で組み付けられる。そして、リミッタ作動角θが増加して、突部１６０ａと切欠１５６ａとの位相が一致すると、突部１６０ａが図１１に示す切欠１５６ａによって形成される切欠端面１５８ａと当接するので、皿バネ１５２のたわみ量ｓが低下する。さらにリミッタ作動角θが増加すると、突部１６０ａが切欠端面１５６ｂと当接し、皿バネ１５２のたわみ量ｓがさらに低下する。このように、リミッタ作動角θが増加するに従って、突部１６０ａと当接する切欠端面１５８が段階的に変化し、たわみ量ｓが段階的に低下する。ここで、皿バネ１５２は、図６に示したように、たわみ量ｓが低下するに従って、皿バネ荷重Ｆが増加するため、突部１６０ａと切欠端面１５８との当接部位が変化したとき、たわみ量ｓが低下すると共に、リミットトルクＴlmが増加する。そして、突部１６０ａと切欠１５６ｅとの位相が一致すると、突部１６０ａが切欠１５６ｅから抜け出すこととなる。このときの皿バネ荷重Ｆが例えば図６の皿バネ荷重Ｆbに設定される。

図１２は、本実施例の皿バネ１５２が用いられた場合のリミッタ作動角θとリミットトルクＴlmとの関係を示しており、前述の実施例の図７に対応している。図１２において、θaは突部１６０ａと切欠１５６ａとの位相が一致したときのリミッタ作動角θを示し、θｂは突部１６０ａと切欠１５６ｂとの位相が一致したときのリミッタ作動角θを示し、θcは突部１６０ａと切欠１５６ｃとの位相が一致したときのリミッタ作動角θを示し、θdは突部１６０ａと切欠１５６ｄとの位相が一致したときのリミッタ作動角θを示し、θeは突部１６０ａと切欠１５６ｅとの位相が一致したときのリミッタ作動角θを示している。また、リミッタ作動角θが零である状態が車両組付時の状態に対応している。

図１２に示すように、リミッタ作動角θが増加して初期なじみが開始されると、摩擦係数μが低下するためにリミットトルクＴlmが徐々に低下する。そして、リミッタ作動角θが作動角θａに到達すると、突部１６０ａとが切欠１５６ａとの位相が一致し、突部１６０ａが皿バネ１５２の切欠１５６ａによって形成される切欠端面１５８ａと当接するために皿バネ１５２のたわみ量ｓが減少する。このとき、皿バネ荷重Ｆが増加するので、リミットトルクＴlmが増加する。さらに、リミッタ作動角θが増加すると、摩擦係数μの低下に従ってリミットトルクＴlmが徐々に低下する。そして、リミッタ作動角θが作動角θbに到達すると、突部１６０ａと切欠１５６ｂとの位相が一致し、突部１６０ａが切欠１５６ｂの切欠端面１５８ｂと当接する。このとき、皿バネ１５２のたわみ量ｓがさらに減少するので、皿バネ荷重Ｆが増加し、リミットトルクＴlmが増加する。このように、リミッタ作動角θが増加し、突部１６０ａと切欠１５６との位相が一致するに従い、突部１６０ａと当接する切欠端面１５８が切り替わることで、皿バネ１５２のたわみ量が段階的に減少する。これに対応して、図６より皿バネ荷重Ｆが段階的に増加することから、多段階にリミットトルクＴlmを変化させて、リミットトルクＴlmの変化を大幅に抑制することができる。従って、初期リミットトルクＴlmが大幅に低下し、トランスミッションへの負荷トルク低減代が大きくなる。

このように、本実施例においても前述の実施例と同様に、初期リミットトルクＴlmを低下させることができる。また、皿バネ１５２と突部１６０ａとの当接部位を段階的に変化させることができるので、皿バネ１５２のたわみ量ｓも同様に段階的に変化させてリミットトルクＴlmを多段階に変化させることができる。これより、初期リミットトルクＴlmを大幅に低下させることができるため、トランスミッションの強度を低下させることができ、結果としてトランスミッションを構成する部品の大型化を抑制することができる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

例えば、前述の各実施例は、必ずしもそれぞれ独立して実施することはなく、各実施例を適宜組み合わせて実施しても構わない。

また、前述の実施例の板ばねプレート８４に形成されている突部８４ａ、１６０ａは、必ずしも周方向に２または３個形成する必要はなく、矛盾の生じない範囲で自由に変更しても構わない。

また、前述の実施例のトルクリミッタ装置１５０において、リミットトルクＴlmが６段階に変化するように構成されているが、必ずしも６段階に限定するものではなく、適宜変更しても構わない。

また、前述の実施例においてプレート７８ｂには、皿バネ８２との相対回転を防止するために図示しない廻り止めが設けられているとしたが、必ずしもその廻り止めを必要としない。この廻り止めが設けられなくとも、トルクリミッタ装置３７が作動する際、通常プレート７８ｂと皿バネ８２とは相対回転しないためである。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

３７、１００、１２０、１５０：トルクリミッタ装置
７６：ライニングプレート（第２回転プレート）
８０、１２４：プレッシャプレート（第１回転プレート）
８２、１５２：皿バネ
８２ａ、１５６：切欠
８４：板ばねプレート（中間部材）
８４ａ、１６０ａ：突部
１０４：延設部（中間部材）

Claims (1)

1. 軸心まわりに回転可能な第１回転プレートと、該第１回転プレートに隣接した状態で軸心まわりに相対回転可能に設けられている第２回転プレートと、該第１回転プレートおよび該第２回転プレートの一方に固定されて他方の回転プレートと摺接する摩擦材と、該第１回転プレートを該第２回転プレートに向かって軸方向に押圧する皿バネとを、含む車両のトルクリミッタ装置であって、
   前記皿バネはたわみが低下するに従って皿バネ荷重が増加する特性を有し、該皿バネ荷重が増加する前の高たわみ状態で取り付けられ、
   内周部が前記第２回転プレートに接続され、外周端が前記皿バネの内周端よりも小径に形成され、且つ、該外周端から径方向に突き出す突部が形成されている弾性体から成る中間部材が設けられ、
   該中間部材は、初期状態において前記突部が前記皿バネに当接した状態で、前記第１回転プレートと該皿バネとの間に介挿されており、
   前記皿バネの内周部には、初期状態では前記突部と異なる位相に位置され、前記中間部材の前記突部と位相が一致すると、該突部を前記皿バネの背面側に移動させて前記皿バネのたわみを低下させるための切欠が形成されていることを特徴とする車両のトルクリミッタ装置。

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