JP2013050118A - 車両用トルクリミッタ - Google Patents

Abstract

【課題】リミットトルクの経時的な変化を抑制することができる車両用トルクリミッタを提供することにある。
【解決手段】トルクリミッタ３７の組付時では、皿バネ８２の皿バネ荷重Ｆのうち、摩擦材８８よりも厚みのある弾性部材８４が受け持つ分担荷重Ｆ１が大きくなり、摩擦材８８の分担荷重（Ｆ−Ｆ１）が小さくなる。従って、初期状態では摩擦係数の高い摩擦材８８に付与される分担荷重（Ｆ−Ｆ１）が相対的に減少するので、初期リミットトルクＴlm'を低下させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用トルクリミッタに係り、特に、リミットトルクの経時的な変化を抑制技術に関するものである。

例えば車両用ダンパ装置等において、予め設定されているリミットトルクを超えるトルクが伝達されると、滑りを生じさせることでそのトルク伝達を防止する車両用トルクリミッタが備えられている。具体的には、車両用トルクリミッタは、主に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回転プレートと第２回転プレートとの間に介挿されている摩擦材と、その第１回転プレートを第２回転プレートに向かって軸方向に押し付ける付勢部材とを、含んで構成されている。そして、摩擦材と第１回転プレートまたは第２回転プレートとの間の摩擦係数や付勢部材の付勢荷重等を調整することでリミットトルクが決定され、そのリミットトルクを越えるトルクが伝達された場合には、摩擦材と第１回転プレートまたは第２回転プレートとの間で滑りが生じることで、リミットトルクを越えるトルク伝達が防止される。例えば特許文献１のトルクリミッタ装置３０１がその一例である。トルクリミッタ装置３０１において、過大なトルクが入力されると、クラッチディスク３３３とプレッシャプレート３４２との間で滑りが生じるように構成されている。また、特許文献１には、クラッチディスク３３３の摩耗時に、ダイヤフラムスプリング３４３のレバー部３４３ｂ内周端の軸方向位置を一定に保つようにダイヤフラムスプリング３４３を付勢するコーンスプリング３５０を設けることで、クラッチディスク３３３が摩耗しても押し付け特性の変化を抑制する技術が開示されている。

特開２００６−２８３９４１号公報

ところで、車両用トルクリミッタは、リミットトルクを越えるトルク伝達を防止するほか、下限についても必要伝達トルク以上のトルクを伝達する必要がある。ここで、従来の車両用トルクリミッタのリミットトルクは経時変化に伴って低下し、所定のリミットトルクまで低下すると、一定の値で推移することが知られている。これは、車両用トルクリミッタが作動（摺動）するに従って摩擦材になじみが生じ、摩擦係数が低下するためである。この低下した所定のリミットトルクが、少なくとも必要伝達トルク以上となる必要がある。そのため、リミットトルクの低下を考慮して、予め初期リミットトルクを高い値に設定しなければならなかった。そして、トランスミッションの強度は、こ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、トランスミッションの強度が不要に高くなる問題があった。なお、特許文献１においても、押し付け特性の変化は抑制されるものの、クラッチディスク３３３が摩耗するに従って摩擦係数は経時的に低下するため、初期リミットトルクを高い値に設定する必要がある。

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、リミットトルクの経時的な変化を抑制することができる車両用トルクリミッタ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)一軸中心線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回転プレートとその第２回転プレートとの間に介挿されている摩擦材と、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し付ける付勢部材とを、含んで構成される車両用トルクリミッタにおいて、(b)前記第１回転プレートと前記第２回転プレートとの間には、非圧縮時には前記摩擦材よりも大きな厚みを有し、その摩擦材よりも摺動による摩耗量が大きい中間部材が、その摩擦材と前記付勢部材の押圧力を分担するように介挿されていることを特徴とする。

このようにすれば、トルクリミッタの組付時では、付勢部材の押圧荷重のうち、摩擦材よりも大きな厚みを有する中間部材が受け持つ分担荷重が大きくなり、摩擦材の分担荷重が小さくなる。従って、初期状態では摩擦係数の高い摩擦材に付与される分担荷重が相対的に減少するので、初期リミットトルクを低下させることができる。また、トルクリミッタが作動（摺動）するにつれて摩擦材のなじみが生じ、摩擦材の摩擦係数が低下するが、これと並行して中間部材が摩耗するため、この中間部材が受け持つ分担荷重が小さくなり、摩擦材側に付与される分担荷重が大きくなる。これより、摩擦材のなじみによって摩擦材の摩擦係数が低下することを考慮しても、摩擦材側に付与される分担荷重が大きくなるので、リミットトルクの必要以上の低下が防止される。このようにして、リミットトルクの経時的な変化を抑制することができる。

また、好適には、前記中間部材と前記第１回転プレートまたは前記第２回転プレートとの間の摩擦係数は、前記摩擦材と前記第１回転プレートまたは前記第２回転プレートとの間の摩擦係数よりも低い。このようにすれば、トルクリミッタの初期状態において、初期リミットトルクを低下することができる。

また、好適には、前記中間部材は、ガラス繊維（グラスファイバー）に熱硬化性樹脂（フェノール樹脂やエポキシ樹脂）を巻き付けて熱硬化させたものや加硫ゴム等の弾性部材で構成される。また、これらの摩擦面（摺動面）に、ボルト等に塗布されるμ安定剤（μ低下剤）が適宜塗布されても構わない。

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に示す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１のダンパ装置の正面図である。 図１のトルクリミッタのリミッタ作動角に対するリミッタトルク、各分担荷重特性（弾性部材分担荷重、摩擦材の分担荷重）および摩擦係数を示す図である。 本発明の他の実施例であるトルクリミッタの拡大図である。

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って、図３に示すダンパ装置３８の正面図のＡ−Ａ断面図に対応している。なお、図２および図３のダンパ装置３８は、一軸中心線Ｃ（軸心）より下半分が省略されおり、図３においてはプレート７８ｂが取り外された状態を示している。ダンパ装置３８は、一軸中心線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、一軸中心線Ｃまわりに回転可能なディスクプレート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と一軸中心線Ｃ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トルクリミッタ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３７のライニングプレート７６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が一軸中心線Ｃまわり回転すると、コイルスプリング６２も同様に一軸中心線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が一軸中心線Ｃまわりに回転すると、コイルスプリング６２も同様に一軸中心線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。具体的には、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３７（車両用トルクリミッタ）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と共に一軸中心線Ｃまわり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とを、含んで構成されている。なお、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ており、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、皿バネ８２が本発明の付勢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、プレート７８ｂの内周側は、軸方向においてプレート７８ａ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３７を構成する各要素を収容するための空間が形成されている。

ライニングプレート７６は、内周側が第１プレート７０および第２プレート７２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８８ａ、８８ｂが例えば図示しないリベットによって固定されている。摩擦材８８ａ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、プレッシャプレート８０に対して摺動可能に摺接されている。すなわち、摩擦材８８ａのプレッシャプレート８０と摺接する部位が摩擦材８８ａの摩擦面となる。また、摩擦材８８ｂ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、プレート７８ａに対して摺動可能に摺接されている。すなわち、摩擦材８８ｂのプレート７８ａと摺接する部位が摩擦材８８ｂの摩擦面となる。

また、軸方向においてプレッシャプレート８０とライニングプレート７６との間であって、摩擦材８８ａよりも内周側には、円環状の第１弾性部材８４ａが、摩擦材８８ａと皿バネ８２の皿バネ荷重Ｆを分担するように介挿されている。この第１弾性部材８４ａは、ライニングプレート７６側に接着されており、プレッシャプレート８０とライニングプレート７６との間に介挿されない非圧縮時では、摩擦材８８ａの軸方向の厚みよりも大きな厚みｔ１を有している。そして、第１弾性部材８４ａがプレッシャプレート８０とライニングプレート７６との間に介挿されると、皿バネ８２の皿バネ荷重Ｆによって弾性変形（圧縮）させられた状態となる。なお、第１弾性部材８４ａが本発明の中間部材に対応している。

また、軸方向においてプレート７８ａとライニングプレート７６との間であって、摩擦材８８ｂよりも内周側には、円環状の第２弾性部材８４ｂが、摩擦材８８ｂと皿バネ８２の皿バネ荷重Ｆを分担するように介挿されている。この第２弾性部材８４ｂは、ライニングプレート７６側に接着されており、プレート７８ａとライニングプレート７６との間に介挿されない非圧縮時では、摩擦材８８ｂの軸方向の厚みよりも大きな厚みｔ２を有している。そして、第２弾性部材８４ｂがプレート７８ａとライニングプレート７６との間に介挿されると、皿バネ８２の皿バネ荷重Ｆによって弾性変形（圧縮）させられた状態となる。なお、第２弾性体８４ｂが本発明の中間部材に対応している。

なお、弾性部材８４ａ、８４ｂは、例えばガラス繊維（グラスファイバー）に熱硬化性樹脂（フェノール樹脂やエポキシ樹脂）を巻き付けて熱硬化させたものや加硫ゴム等が使用される。また、これらの表面にボルト等に塗布されるμ安定剤（μ低下剤）が適宜塗布されても構わない。

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、その外周端部がプレート７８ｂと当接すると共に、内周端部がプレッシャプレート８０と当接し、予め設定されている所定のたわみ量で撓んだ状態で取り付けられている。

これより、皿バネ８２において、そのたわみ量に応じた皿バネ荷重Ｆが発生し、皿バネ８２が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が押圧力（皿バネ荷重Ｆ）を受けている。従って、プレッシャプレート８０と摩擦材８８ａおよび第１弾性部材８４ａとの間の摩擦面、およびプレート７８ａと摩擦材８８ｂおよび第２弾性部材８４ｂとの間の摩擦面には、摩擦力が発生する。

そして、本実施例では、トルクリミッタ３７において下式（１）で算出されるリミットトルクＴlmが設定される。式（１）において、μ１がプレッシャプレート８０と摩擦材８８ａとの間の摩擦係数およびプレート７８ａと摩擦材８８ｂとの間の摩擦係数を示している。Ｆが皿バネ８２の皿バネ荷重を示している。Ｆ１が弾性部材８４ａ、８４ｂに付与される後述する弾性部材分担荷重を示している。ｒ１が摩擦材８８ａ、８８ｂ（以下、特に区別しない場合には、摩擦材８８と記載する）の摩擦材径（一軸中心線Ｃからの有効径）を示している。μ２がプレッシャプレート８０と第１弾性部材８４ａとの間の摩擦係数およびプレート７８ａと第２弾性部材８４ｂとの間の摩擦係数を示している。ｒ２が第１および第２弾性部材８４ａ、８４ｂ（以下、特に区別しない場合には弾性部材８４と記載する）の弾性部材径（一軸中心線Ｃからの有効径）を示している。なお、本実施例では、摩擦材８８ｂおよび摩擦材８８ａは同じ材質のものが使用され、第１弾性体８４ａおよび第２弾性体８４ｂは同じ材質のものが使用されているものとする。
Ｔlm＝μ１×（Ｆ−Ｆ１）×ｒ１＋μ２×Ｆ１×ｒ２・・・（１）

式（１）より、リミットトルクＴlmは、皿バネ８２の皿バネ荷重Ｆ、摩擦材８８ａとプレッシャプレート８０との間の摩擦面、および摩擦材８８ｂとプレート７８ａとの間の摩擦面の摩擦係数μ１（以下、摩擦材８８の摩擦係数μ１）、第１弾性部材８４ａとプレッシャプレート８０との間の摩擦面、および第２弾性部材８４ｂとプレート７８ａとの間の摩擦面の摩擦係数μ２（以下、弾性部材８４の摩擦係数μ２）、摩擦材８８の有効径ｒ１、弾性部材８４の有効径ｒ２、および弾性部材分担荷重Ｆ１を適宜変更することで調整される。なお、リミットトルクＴlmは、予め設定されている必要伝達トルクＴn以上の値に設定される。なお、必要伝達トルクＴnは、一般にエンジン２４の最大トルクＴemax以上の値に設定される。ここで、弾性部材８４の摩擦係数μ２は、摩擦材８８の摩擦係数μ１よりも低い値となっている。また、弾性部材８４の摩耗量は、摩擦材８８と比べても大きなものとなっている。

ところで、摩擦材８８は、トルクリミッタ３７が作動するとなじみが生じ、摩擦材８８の摩擦面が摺動されるに従って摩擦係数μ１が低下することが知られている。そして、摩擦材８８のなじみが終了すると、摩擦係数μ１の低下が止まり、一定の値で推移することが知られている。従来では、この摩擦係数μ１の低下を考慮して、トルクリミッタ組付時の初期リミットトルクＴlm'が高い値に設定されていた。具体的には、摩擦材８８の摩擦係数μ１が低下した時点での摩擦係数μ１を基準としたリミットトルクＴlmが、必要伝達トルクＴn（例えばエンジンの最大トルクＴemax）以上となる必要がある。そのため、トルクリミッタ組付時では、摩擦材８８の摩擦係数μ１の低下を考慮して、摩擦係数μ１を必要以上に高いものにするため、初期リミットトルクＴlm'が高くなる。従って、車両用駆動装置１０（トランスミッション）は、その初期リミットトルクＴlm'を伝達可能な強度に設計する必要があるため、車両用駆動装置１０の重量化や大型化が生じる可能性があった。

これに対して、本実施例のトルクリミッタ３７は、上述した弾性部材８４を追加した構成とすることで、初期リミットトルクＴlm'を低減しつつ、経時変化後（なじみ後）であってもリミットトルクＴlmを必要伝達トルクＴn以上の値とすることができる。以下、初期リミットトルクＴlm'を低減する作動について説明する。

トルクリミッタ３７の組付時（初期状態、摩擦材なじみ前）においては、弾性部材８４の摩耗が零であることから、弾性部材８４が組み付けられた際に最も圧縮された状態となり、弾性部材８４の弾性復帰力が最大となる。このとき、皿バネ荷重Ｆに対する弾性部材分担荷重Ｆ１が最大となる。ここで、弾性部材分担荷重Ｆ１とは、皿バネ荷重Ｆのうち、弾性部材８４側に分担される荷重であり、弾性部材８４の弾性復帰力に比例する。従って、トルクリミッタ組付時に弾性部材８４が最も圧縮された状態となるので、弾性部材分担荷重Ｆ１が最大となる。また、皿バネ荷重Ｆのうちの残りの荷重（Ｆ−Ｆ１）は摩擦材８８側に付与される摩擦材８８の分担荷重となる。ここで、弾性部材８４の摩擦係数μ２は、摩擦材８８の摩擦係数μ１よりも低いので、式（１）に基づくと、初期状態での初期リミットトルクＴlm'が従来よりも小さくなる。具体的には、従来では弾性部材８４が存在しないため、初期リミットトルクＴlm'がμ１×Ｆ×ｒ１となり、本実施例の初期リミットトルクＴlm'に比べて高い値となる。

そして、車両が駆動するに従って、トルクリミッタ３７も作動(摺動)することとなり、摩擦材８８のなじみが開始される。ここで、弾性部材８４の摩耗量が摩擦材８８の摩擦量よりも十分に大きくなるように設定されている。これより、弾性部材８４が摩耗するに従って、弾性部材８４の圧縮代（しめ代）が減少するため、弾性復帰力が小さくなって弾性部材分担荷重Ｆ１が減少する。一方、弾性部材分担荷重Ｆ１が減少すると、摩擦材８８の分担荷重（Ｆ−Ｆ１）が大きくなる。なお、摩擦材８８のなじみが開始されると、摩擦材８８においても摩擦係数μ１が低下するが、摩擦係数μ２と比べると高い値を有している。従って、なじみが開始されると、式（１）の右辺第２項（μ２×Ｆ１×ｒ２）が低下するものの、右辺第１項（μ１×（Ｆ−Ｆ１）×ｒ１）が増加するので、リミットトルクＴlmの変化が抑制される。

そして、摩擦材８８のなじみが終了する頃には、弾性部材８４が十分に摩耗した状態となり、弾性部材８４の圧縮しろ（しめ代）が略零となる。すなわち、弾性部材８４の弾性復帰力が略零となり、弾性部材８４の弾性部材分担荷重Ｆ１が略零となる。従って、摩擦材８８の分担荷重（Ｆ−Ｆ１）が皿バネ荷重Ｆと等しくなるので、リミットトルクＴlmが下式（２）と略等しくなる。ここで、摩擦係数μ１は、摩擦材８８のなじみが終わり、摩擦係数μ１が安定したときの値に対応している。この式（２）で求められる値が、少なくとも必要伝達トルクＴn以上となるように、予めこれらの値（μ１、Ｆ、ｒ１）が設定される。
Ｔlm＝μ１×Ｆ×ｒ１・・・（２）

図４は、トルクリミッタ３７のリミッタ作動角θに対するリミッタトルクＴlm、各分担荷重（弾性部材分担荷重、摩擦材の分担荷重）および摩擦係数μ１を示している。なお、横軸がリミッタ作動角θを示し、縦軸がリミットトルクＴlm、各分担荷重（摩擦材の分担荷重Ｆ−Ｆ１、弾性部材分担荷重Ｆ１）、および摩擦係数μ１を示している。

図４において、リミッタ作動角θが零（θ＝０）の状態が、なじみ開始時点（トルクリミッタ組付時、初期状態）に対応している。このとき、弾性部材分担荷重Ｆ１が最も大きくなる一方、摩擦材８８の分担荷重（Ｆ−Ｆ１）が相対的に小さくなるため、初期リミットトルクＴlm'の値が破線で示す従来のリミットトルクよりも低い値となっている。

リミッタ作動角θが０〜θ１の間は、トルクリミッタ３７の作動と共に、摩擦材８８のなじみが進行している状態を示している。なお、トルクリミッタ３７が作動すると、リミッタ作動角θが徐々に増加する。リミッタ作動角θが０の状態から摩擦材８８のなじみが開始されると、摩擦係数μ１が徐々に低下している。また、弾性部材８４においても摩耗が進行するに従い、弾性部材８４の圧縮代（しめ代）が減少するため、弾性部材分担荷重Ｆ１も低下する。これより、摩擦材８８の分担荷重（Ｆ−Ｆ１）が増加することとなり、摩擦係数μ１が低下しても、式（１）において右辺第１項が増加する一方、右辺第２項が減少するため、リミットトルクＴlmの変化が抑制される。例えば、図４においては、弾性部材分担荷重Ｆ１、摩擦係数μ１、弾性部材８４の圧縮代等を調整することによって、なじみが進行する間もリミットトルクＴlmが一定の値とされている。なお、従来では、リミッタ作動角が０〜θ１の間では、破線で示すように初期リミットトルクＴlm'を最大値として徐々にその値が低下している。この破線で示す従来のリミットトルクＴlmと比較すると、本実施例では斜線で示す分だけリミットトルクが低減されている。

そして、リミッタ作動角θ１において摩擦材８８のなじみが終了すると、摩擦材８８の摩擦係数μ１の低下が止まり、一定の値で推移する。また、弾性部材８４が十分に摩耗し、弾性部材８４の圧縮代（しめ代）が零となり、弾性部材分担荷重Ｆ１も零となっている。従って、摩擦材８８の分担荷重（Ｆ−Ｆ１）が皿バネ荷重Ｆと等しくなる。このとき、トルクリミッタＴlmが式（２）に基づいて設定されるが、摩擦材なじみ後の摩擦係数μ１を最適に設定することで、なじみ後においてもリミットトルクＴlmを必要伝達トルクＴnよりも高い値に設定することが可能となる。

ここで、リミットトルクＴlmを調整するに際して、例えばなじみ後のリミットトルクＴlmが必要伝達トルクＴn以上となるように、摩擦係数μ１、皿バネ荷重Ｆ、摩擦材８８の有効径ｒ１が設定される。そして、摩擦材８８のなじみが開始されても例えば初期リミットトルクＴlmからの変化が少なくなるように、弾性部材８４の摩擦係数μ２、弾性部材８４の摩耗量、弾性部材８４の弾性係数、弾性部材８４の組付時の厚み等が調整される。なお、弾性部材分担荷重Ｆ１は、上記弾性部材８４の摩耗量（摩耗速度）、弾性部材８４の弾性係数、弾性部材８４の組付時の厚み等を調整することで調整することができる。例えば、弾性部材８４の厚みおよび弾性係数を大きくすると、弾性部材分担荷重Ｆ１が大きくなり、摩耗量（摩耗速度）を大きくすると、弾性部材分担荷重Ｆ１の低下勾配が大きくなる。

上述のように、本実施例によれば、トルクリミッタ３７の組付時では、皿バネ８２の皿バネ荷重Ｆのうち、摩擦材８８よりも厚みのある弾性部材８４が受け持つ分担荷重Ｆ１が大きくなり、摩擦材８８の分担荷重（Ｆ−Ｆ１）が小さくなる。従って、初期状態では摩擦係数の高い摩擦材８８に付与される分担荷重（Ｆ−Ｆ１）が相対的に減少するので、初期リミットトルクＴlm'を低下させることができる。また、トルクリミッタ３７が作動（摺動）するにつれて摩擦材８８のなじみが生じ、摩擦材８８の摩擦係数μ１が低下するが、これと並行して弾性部材８４が摩耗するため、この弾性部材８４が受け持つ分担荷重Ｆ１が小さくなり、摩擦材８８側に付与される分担荷重（Ｆ−Ｆ１）が大きくなる。これより、摩擦材８８のなじみによって摩擦材８８の摩擦係数μが低下することを考慮しても、摩擦材８８側に付与される分担荷重（Ｆ−Ｆ１）が大きくなるので、リミットトルクＴlmの必要以上の低下が防止される。このようにして、リミットトルクＴlmの経時的な変化を抑制して初期リミットトルクＴlm'を低下させることができる。

また、本実施例によれば、弾性部材８４の摩擦係数μ２は、摩擦材８８の摩擦係数μ１よりも低い。このようにすれば、トルクリミッタ３７の初期状態において、初期リミットトルクＴlm'を低下することができる。

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その説明を省略する。

図５は、本発明の他の実施例であるトルクリミッタ１００の拡大図である。トルクリミッタ１００を前述したトルクリミッタ３７と比較すると、摩擦材１０２および弾性部材１０４の形状が異なっている。以下、その相違する点について説明する。

本実施例の摩擦材１０２（１０２ａ、１０２ｂ）は、何れも径方向において中央部に空間が形成されており、その空間に第１および第２弾性部材１０４ａ、１０４ｂが介挿されている。すなわち、弾性部材１０４（１０４ａ、１０４）が、前述した実施例の弾性部材８４に比べてさらに外周側に配置されている。このように構成される場合、例えば摩擦材１０２の有効径ｒ１が弾性部材１０４の有効径ｒ２と略等しくなるが、弾性部材１０４の摩擦係数μ２が摩擦材１０２の摩擦係数μ１よりも低く設定されることで、リミットトルクＴlmを低下させることができる。

このように、本実施例においても、弾性部材１０４の摩擦係数μ２、摩耗量、厚み、弾性係数等を適宜調整することにより、前述の実施例と同様の効果が得られる。

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、前述の実施例では、弾性部材８４がライニングプレート７６に接着されているとしたが、プレッシャプレート８０およびプレート７８ａ側に接着される構成であっても構わない。

また、前述の実施例では、弾性部材８４が円環状に形成されているとしたが、必ずしも円環状でなくとも構わない。例えば弾性部材は矩形状に形成され、周方向に等角度間隔で配置されていても構わない。

また、前述の実施例では、摩擦材８８のなじみが終了すると弾性部材８４の分担荷重Ｆ１が零とされたが、なじみが終了した際に、必ずしも弾性部材８４の分担荷重Ｆ１が零にならなくとも構わない。

また、前述の実施例では、摩擦材８８のなじみ開始からなじみが終了するまでの間、リミットトルクＴlmが変化しないように調整されていたが、必ずしもこのような調整に限定されない。リミットトルクＴlmが従来に比べて低くなる範囲において、リミットトルクＴlmが変化しても構わない。

また、前述の実施例では、弾性部材８４の摩擦係数μ２が摩擦材８８の摩擦係数μ１よりも低く設定されているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば摩擦係数が等しいものであっても構わない。このように構成される場合であっても、弾性部材８４の有効径ｒ２が摩擦材８８の有効径ｒ１よりも小さい構成であれば、式（１）より、リミットトルクＴlmが従来に比べて小さくなる。

また、前述の実施例では、何れも弾性体が摩擦材と共に介挿されている構造であったが、必ずしもこれに限定されない。例えば、摩擦材において、その摩擦材の一部の厚みが大きくなる程度にμ低下剤が塗布されている構成であっても構わない。このように構成されると、トルクリミッタのなじみ初期では、そのμ低下剤が塗布された部位に係る分担荷重が大きくなり、また、摩擦係数μについてもμ低下剤が塗布されることで摩擦材に比べて低くなるので、初期リミットトルクＴlm'が低下する。そして、トルクリミッタが作動するに従って、μ低下剤が徐々に剥がれ落ちるので、μ低下剤が塗布された部位に係る分担荷重が低下し、摩擦材に係る分担荷重が増加する。従って、リミットトルクＴlmの変化も抑制される。そして、摩擦材のなじみが終了する時点と略同時期に、μ低下剤が殆ど剥がれ落ちると、皿バネ荷重は全て摩擦材が受け持つこととなるので、リミットトルクの低下も防止される。なお、上記構成では、摩擦材のμ低下剤が塗布された部位が、本発明の中間部材に対応する。

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：トルクリミッタ（車両用トルクリミッタ）
７６：ライニングプレート（第２回転プレート）
８０：プレッシャプレート（第１回転プレート）
８２：皿バネ（付勢部材）
８４ａ、１０４ａ：第１弾性部材（中間部材）
８４ｂ、１０４ｂ：第２弾性部材（中間部材）
８８ａ、８８ｂ、１０２ａ、１０２ｂ：摩擦材

Claims (2)

1. 一軸中心線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回転プレートと該第２回転プレートとの間に介挿されている摩擦材と、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し付ける付勢部材とを、含んで構成される車両用トルクリミッタにおいて、
   前記第１回転プレートと前記第２回転プレートとの間には、非圧縮時には前記摩擦材よりも大きな厚みを有し、該摩擦材よりも摺動による摩耗量が大きい中間部材が、該摩擦材と前記付勢部材の押圧力を分担するように介挿されていることを特徴とする車両用トルクリミッタ。
2. 前記中間部材と前記第１回転プレートまたは前記第２回転プレートとの間の摩擦係数は、前記摩擦材と前記第１回転プレートまたは前記第２回転プレートとの間の摩擦係数よりも低いことを特徴とする請求項１の車両用トルクリミッタ。

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