JP2019163789A

JP2019163789A - 動力伝達装置

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Publication number: JP2019163789A
Application number: JP2018050883A
Authority: JP
Inventors: 裕樹河原; Hiroki Kawahara; 斉士桂; Seishi Katsura; 克明脇; Katsuaki Waki
Original assignee: Exedy Corp
Current assignee: Exedy Corp
Priority date: 2018-03-19
Filing date: 2018-03-19
Publication date: 2019-09-26
Anticipated expiration: 2038-03-19
Also published as: DE102019106347A1; US11543002B2; CN110285156B; US20190285121A1; JP6731436B2; CN110285156A

Abstract

【課題】所定トルク以上のトルクの伝達を安定的に防止することのできる動力伝達装置を提供する。【解決手段】動力伝達装置１００は、入力回転部材２、中間回転部材３、出力回転部材４、摩擦係合部５、及び荷重調整機構６を備えている。中間回転部材３は、入力回転部材２からトルクが入力される。摩擦係合部５は、付加される荷重に応じた摩擦力で摩擦係合する。そして、摩擦係合部５は、中間回転部材３と出力回転部材４との間でトルクを伝達する。荷重調整機構６は、入力回転部材２に入力されるトルクに応じて、摩擦係合部５に付加される荷重を調整する。【選択図】図１

Description

本発明は、動力伝達装置に関するものである。

動力伝達装置は、エンジン又はモータなどの駆動源からのトルクを駆動輪側へと伝達する。この動力伝達装置は、所定トルク以上のトルクが伝達されないように、トルク制限機構を有している。例えば、特許文献１に記載の動力伝達装置は、入力軸と出力軸との間にトルク制限機構を設けている。このトルク制限機構によって、原動機と駆動輪との間で伝達されるトルクの大きさを制限している。

このトルク制限機構では、出力軸側の摩擦プレートと入力軸側の摩擦プレートとが、皿バネの付勢力によって互いに押さえ付けられていることにより、互いに摩擦係合している。所定トルク以上のトルクが入力されると、各摩擦プレートは互いにスリップする。

特開２０１７−０３５９９１号公報

上述したような構成のトルク制限機構では、スリップするトルクが安定していないため、所定トルク以上のトルクの伝達を安定的に防止することができない。

本発明の課題は、所定トルク以上のトルクの伝達を安定的に防止することのできる動力伝達装置を提供することにある。

本発明のある側面に係る動力伝達装置は、入力回転部材と、中間回転部材と、出力回転部材と、摩擦係合部と、荷重調整機構とを備えている。入力回転部材は、トルクが入力される。中間回転部材は、入力回転部材からトルクが入力される。出力回転部材は、トルクを出力する。摩擦係合部は、付加される荷重に応じた摩擦力で摩擦係合する。そして、摩擦係合部は、中間回転部材と出力回転部材との間でトルクを伝達する。荷重調整機構は、入力回転部材に入力されるトルクに応じて、摩擦係合部に付加される荷重を調整する。

この構成によれば、荷重調整機構が摩擦係合部に付加される荷重を制御するため、例えば、入力トルクが所定トルク以上であれば、荷重調整機構が摩擦係合部に付加される荷重が小さくなるように調整する。この結果、摩擦係合部における摩擦力が小さくなり、十分に摩擦係合しなくなるため、所定トルク以上のトルクが出力回転部材へと伝達されないようになる。このように、摩擦係合部に付加される荷重を調整することによって、摩擦係合部をスリップさせるため、安定的に所定トルク以上のトルクの伝達を防止することができる。

好ましくは、荷重調整機構は、入力回転部材に入力されるトルクが所定トルク以上のとき、摩擦係合部に付加される荷重を低減する。

好ましくは、動力伝達装置は、入力回転部材と中間回転部材とを周方向に弾性的に連結する第１弾性部材をさらに備える。荷重調整機構は、入力回転部材と中間回転部材との捩じり角度に応じて摩擦係合部に作用する荷重を調整する。好ましくは、荷重調整機構は、捩じり角度が所定角度以上になると、摩擦係合部に付加する荷重を低減する。

好ましくは、荷重調整機構は、捩じり角度が所定角度以上になると、摩擦係合部に付加する荷重を低減するカム機構を有する。

好ましくは、中間回転部材は、軸方向に移動可能である。荷重調整機構は、押圧部材を有する。押圧部材は、中間回転部材を軸方向に押圧することによって摩擦係合部に荷重を付加するとともに中間回転部材と一体的に回転する。カム機構は、捩じり角度が所定角度以上になると、押圧部材を軸方向に移動させる。

好ましくは、荷重調整機構は、押圧部材と中間部材との間に配置される第２弾性部材をさらに有する。押圧部材は、第２弾性部材を介して中間回転部材を押圧する。

好ましくは、摩擦係合部は、中間回転部材と一体的に回転する第１摩擦プレートと、出力回転部材と一体的に回転する第２摩擦プレートと、を有する。

好ましくは、第１摩擦プレート及び第２摩擦プレートは、互いに接触する面が円錐状である。

好ましくは、第１摩擦プレート及び第２摩擦プレートは、互いに接触する面が周方向に波状に延びている。

本発明によれば、所定トルク以上のトルクの伝達を安定的に防止することができる。

動力伝達装置を示す概略図。入力回転部材の拡大正面図。中間回転部材の拡大正面図。入力回転部材及び中間回転部材に取り付けられた第１弾性部材を示す拡大正面図。捩じり角度が０の状態におけるカム機構を示す概略図。捩じり角度が所定角度未満におけるカム機構を示す概略図。捩じり角度が所定角度以上におけるカム機構を示す概略図。捩じり角度が所定角度以上における動力伝達装置を示す概略図。捩じり角度が所定角度以上におけるカム機構を示す概略図。変形例に係る摩擦係合部を示す概略図。変形例に係るカム機構を示す概略図。

以下、本発明に係る動力伝達装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、軸方向とは、動力伝達装置１００の回転軸Ｏが延びる方向を言う。また、周方向とは、回転軸Ｏを中心とした円の周方向を言う。径方向とは、回転軸Ｏを中心とした円の径方向を言う。

［動力伝達装置］
図１に示すように、動力伝達装置１００は、駆動源１０１と駆動輪１０２との間の動力伝達経路に配置されている。動力伝達装置１００は、駆動源１０１と駆動輪１０２との間でトルクを伝達するように構成されている。また、動力伝達装置１００は、所定トルク以上のトルクを伝達しないように構成されている。なお、駆動源１０１は、例えば、モータである。動力伝達装置１００を介して伝達された所定トルク未満のトルクは、ディファレンシャル１０４及びドライブシャフト１０５を介して駆動輪１０２へと伝達される。

動力伝達装置１００は、入力回転部材２、中間回転部材３、出力回転部材４、摩擦係合部５、荷重調整機構６、及び第１弾性部材７を備えている。動力伝達装置１００は、軸部材１０３を中心に回転するように構成されている。すなわち、動力伝達装置１００の回転軸は、軸部材１０３と実質的に同一軸上に延びている。

［入力回転部材］
入力回転部材２は、駆動源１０１からのトルクが入力される。例えば、入力回転部材２は、外周面にギアを有している。入力回転部材２は、軸部材１０３を中心に回転可能に取り付けられる。なお、入力回転部材２は、軸部材１０３と相対回転可能である。また、入力回転部材２は、軸方向において移動不能である。

図２に示すように、入力回転部材２は、円板状である。入力回転部材２は、第１開口部２１を有している。第１開口部２１は、周方向に延びている。

［中間回転部材］
図１に示すように、中間回転部材３は、入力回転部材２からトルクが入力される。詳細には、中間回転部材３は、第１弾性部材７を介して、入力回転部材２からトルクが入力される。中間回転部材３は、軸部材１０３を中心に回転可能に取り付けられる。中間回転部材３は、軸部材１０３と相対回転可能である。

中間回転部材３は軸方向に移動可能である。中間回転部材３は、円板部３１と円筒部３２とを有している。円板部３１と円筒部３２とは、１つの部材によって形成されている。

円板部３１は、入力回転部材２と対向するように配置されている。図３に示すように、円板部３１は、第２開口部３３を有している。軸方向視において、第２開口部３３は、入力回転部材２の第１開口部２１と重複している。

円筒部３２は、円板部３１の外周端部から軸方向に延びている。詳細には、円筒部３２は、出力回転部材４側に向かって延びている。

［第１弾性部材］
第１弾性部材７は、入力回転部材２と中間回転部材３とを周方向に弾性的に連結している。図４に示すように、第１弾性部材７は、入力回転部材２の第１開口部２１と、中間回転部材３の第２開口部３３とによって構成される収容部に収容されている。すなわち、第１弾性部材７は、第１開口部２１及び第２開口部３３の両方に収容されている。第１弾性部材７は、例えば、トーションスプリングである。第１弾性部材７は、周方向に延びるように配置されている。

入力回転部材２と中間回転部材３とが相対回転すると、第１弾性部材７は圧縮される。圧縮された第１弾性部材７は、入力回転部材２及び中間回転部材３を相対回転前の状態に戻るように付勢する。

［出力回転部材］
出力回転部材４は、駆動輪１０２側へとトルクを出力する。詳細には、出力回転部材４は、中間回転部材３から摩擦係合部５を介して伝達されたトルクを駆動輪１０２側へと出力する。出力回転部材４は、軸部材１０３と一体的に回転する。また、出力回転部材４は、軸方向に移動不能である。例えば、出力回転部材４は、軸部材１０３に固定されている。

出力回転部材４は、円筒状である。出力回転部材４は、中間回転部材３の円筒部３２と径方向視において重複している。すなわち、出力回転部材４は、中間回転部材３の円筒部３２の径方向内側に配置されている。

［摩擦係合部］
摩擦係合部５は、中間回転部材３と出力回転部材４との間でトルクを伝達するように構成されている。摩擦係合部５は、付加される荷重に応じた摩擦力で摩擦係合する。詳細には、摩擦係合部５は、軸方向の荷重が付加される。そして、摩擦係合部５は、摩擦力に応じたトルクを伝達する。例えば、摩擦係合部５は、摩擦力が小さくなると、伝達できるトルクが小さくなる。摩擦係合部５は、複数の第１摩擦プレート５１と、複数の第２摩擦プレート５２とを有している。

第１摩擦プレート５１は、中間回転部材３と一体的に回転する。第１摩擦プレート５１は、中間回転部材３の円筒部３２の内周面に軸方向移動可能に取り付けられている。例えば、第１摩擦プレート５１は、円錐状である。そして、第１摩擦プレート５１の外周端部は、中間回転部材３の円筒部３２の内周面にスプライン嵌合している。

複数の第１摩擦プレート５１のうち、中間回転部材３の円板部３１に最も近い第１摩擦プレート５１が、円板部３１によって軸方向に押圧される。この円板部３１によって軸方向に押圧されることによって、各第１摩擦プレート５１は、第２摩擦プレート５２に押圧される。

第２摩擦プレート５２は、出力回転部材４と一体的に回転する。第２摩擦プレート５２は、出力回転部材４の外周面に軸方向移動可能に取り付けられている。例えば、第２摩擦プレート５２は、円錐状である。第２摩擦プレート５２は、第１摩擦プレート５１と対向している。第２摩擦プレート５２の内周端部は、出力回転部材４の外周面にスプライン嵌合している。

複数の第２摩擦プレート５２のうち、中間回転部材３の円板部３１から最も遠い第２摩擦プレート５２が、出力回転部材４の受け部４１によって、円板部３１から離れるような軸方向の移動が規制される。

摩擦係合部５に中間回転部材３から軸方向の荷重が付加されると、この付加された荷重に応じた摩擦力で、第１摩擦プレート５１と第２摩擦プレート５２とが互いに摩擦係合する。摩擦係合部５は、摩擦係合することによって、中間回転部材３と出力回転部材４との間でトルクを伝達する。

［荷重調整機構］
荷重調整機構６は、入力回転部材２に入力されるトルクに応じて、摩擦係合部５に付加される荷重を調整する。例えば、荷重調整機構６は、入力回転部材２に入力されるトルクが所定トルク以上のとき、摩擦係合部５に付加される荷重を低減する。なお、荷重調整機構６は、入力回転部材２と中間回転部材３との捩じり角度を、入力回転部材２に入力されるトルクとみなしている。そして、荷重調整機構６は、捩じり角度が所定角度以上になると、摩擦係合部５に付加される荷重を低減する。

荷重調整機構６は、カム機構６１と、押圧部材６２と、第２弾性部材６３とを有している。荷重調整機構６は、中間回転部材３を押圧することによって、摩擦係合部５に荷重を付加する。

押圧部材６２は、軸方向において、カム機構６１と中間回転部材３との間に配置されている。押圧部材６２は、軸方向に移動可能である。押圧部材６２は、軸方向において、中間回転部材３と相対的に移動可能である。すなわち、押圧部材６２は、中間回転部材３から離れたり中間回転部材３に近付いたりするように、軸方向に移動可能である。また、押圧部材６２は、中間回転部材３と一体的に回転する。

押圧部材６２は、第２弾性部材６３を介して、中間回転部材３を軸方向に押圧している。押圧部材６２は、中間回転部材３から離れるように移動することで、中間回転部材３への押圧力が小さくなる。また、押圧部材６２は、中間回転部材３に近付くように移動することで、中間回転部材３への押圧力が大きくなる。このように押圧部材６２の軸方向の位置によって、中間回転部材３への押圧力が変化し、ひいては、摩擦係合部５に作用する荷重も変化する。

第２弾性部材６３は、例えば、皿バネである。第２弾性部材６３は、軸方向において、押圧部材６２と中間回転部材３との間に配置されている。第２弾性部材６３は、押圧部材６２と中間回転部材３とを互いに離れる方向に付勢している。

カム機構６１は、入力回転部材２と中間回転部材３との捩じり角度が所定角度以上になると、摩擦係合部５に付加する荷重を低減するように構成されている。詳細には、カム機構６１は、入力回転部材２と中間回転部材３との相対回転を、押圧部材６２の軸方向運動に変換する。入力回転部材２と中間回転部材３との捩じり角度が所定角度以上になると、カム機構６１は、押圧部材６２を軸方向に移動させる、すなわち，押圧部材６２を中間回転部材３から離れる方向に移動させる。

図５に示すように、カム機構６１は、第１凸部６１１及び第１凹部６１２と、第２凸部６１３及び第２凹部６１４と、を有している。第１凸部６１１は、軸方向において、中間回転部材３に近付く方向に突出している。一方、第２凸部６１３は、軸方向において、中間回転部材３から離れる方向に突出している。詳細には、第１凸部６１１及び第２凸部６１３は、突出する方向に向かって幅が小さくなるように傾斜する側面を有する。なお、第１凸部６１１及び第２凸部６１３の側面は、周方向を向く面である。

第１凸部６１１及び第１凹部６１２は、入力回転部材２と一体的に回転する。好ましくは、第１凸部６１１及び第１凹部６１２は、入力回転部材２に形成されている。第１凸部６１１及び第１凹部６１２は、周方向に延びている。

第２凸部６１３及び第２凹部６１４は、押圧部材６２と一体的に回転する。好ましくは、第２凸部６１３及び第２凹部６１４は、押圧部材６２に形成されている。第２凸部６１３及び第２凹部６１４は、第１凸部６１１及び第１凹部６１２と対向している。

［動力伝達装置の動作］
入力回転部材２と中間回転部材３とが相対回転していないとき、図５に示すように、第１凸部６１１と第２凸部６１３とが対向し、第１凹部６１２と第２凹部６１４とが対向している。

次に、入力回転部材２に所定トルク未満のトルクが入力して第１弾性部材７が圧縮し入力回転部材２と中間回転部材３とが相対回転すると、図６に示すように、第１凸部６１１と第２凸部６１３とが周方向にずれる。なお、この段階において、第１凸部６１１と第２凸部６１３とは対向している状態を維持している。このため、第１凸部６１１は、第２凹部６１４内に進出しておらず、また、第２凸部６１３は、第１凹部６１２内には進出していない。すなわち、押圧部材６２の軸方向の位置は変わらず、摩擦係合部５に作用する荷重も変化しない。したがって、入力回転部材２に入力されたトルクは、中間回転部材３及び摩擦係合部５を介して、出力回転部材４へと伝達される。

次に、入力回転部材２に所定トルク以上のトルクが入力すると、第１弾性部材７が圧縮し、入力回転部材２と中間回転部材３との捩じり角度が所定角度以上となる。このとき、図７に示すように、第１凸部６１１と第２凸部６１３とが周方向にずれる。そして、第１凸部６１１は、第２凹部６１４と対向し、第２凸部６１３は、第１凹部６１２と対向する。このため、第１凸部６１１は第２凹部６１４内に進出し、第２凸部６１３は第１凹部６１２内に進出する。そして、図８に示すように、押圧部材６２は、軸方向において中間回転部材３から離れる方向に移動する。この結果、押圧部材６２が中間回転部材３を押圧する力が小さくなり、ひいては、摩擦係合部５に作用する荷重が小さくなる。そして、摩擦力が小さくなって第１摩擦プレート５１と第２摩擦プレート５２とが互いにスリップする。したがって、入力回転部材２に入力された所定トルク以上のトルクは、摩擦係合部５を介して出力回転部材４に伝達されない。

そして、入力回転部材２に入力されるトルクが小さくなり、所定トルク未満になると、第１弾性部材７の付勢力によって、入力回転部材２と中間回転部材３との捩じり角度が小さくなる。この結果、第１凸部６１１と第２凸部６１３は、互いの側面が押圧し合うことで互いに離れる方向に移動する。そして、第１凸部６１１と第２凸部６１３とは、図６に示す状態に戻る。

なお、減速時などにおいて、駆動輪１０２側から動力伝達装置１００に所定トルク以上のトルクが入力されると、図９に示すように、図７の状態とは逆方向において、入力回転部材２と中間回転部材３との捩じり角度が所定角度以上となる。そして、第１凸部６１１と第２凸部６１３とが周方向にずれて、第１凸部６１１は、第２凹部６１４と対向し、第２凸部６１３は、第１凹部６１２と対向する。このため、第１凸部６１１は第２凹部６１４内に進出し、第２凸部６１３は第１凹部６１２内に進出する。そして、図８に示すように、押圧部材６２は、軸方向において中間回転部材３から離れる方向に移動する。この結果、押圧部材６２が中間回転部材３を押圧する力が小さくなり、ひいては、摩擦係合部５に作用する荷重が小さくなる。そして、摩擦力が小さくなって第１摩擦プレート５１と第２摩擦プレート５２とが互いにスリップする。したがって、出力回転部材４に入力された所定トルク以上のトルクは、摩擦係合部５を介して中間回転部材３に伝達されない。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

変形例１
摩擦係合部５は、複数の第１摩擦プレート５１及び複数の第２摩擦プレート５２を有しているが、第１摩擦プレート５１及び第２摩擦プレート５２の数は１枚であってもよい。

変形例２
荷重調整機構６は、入力回転部材２と中間回転部材３との捩じり角度に応じて摩擦係合部５に作用する荷重を調整しているが、これに限定されない。例えば、荷重調整機構６は、入力回転部材２に入力されるトルクを検出するトルクセンサを有していてもよい。そして、荷重調整機構６は、トルクセンサによって検出されたトルクに応じて、摩擦係合部５に作用する荷重を調整してもよい。

変形例３
荷重調整機構６は、押圧部材６２と第２弾性部材６３とを有しているが、これに限定されない。例えば、荷重調整機構６は、第２弾性部材６３を有しておらず、中間回転部材３を直接押圧してもよい。また、押圧部材６２は、中間回転部材３と一体的に形成されていてもよい。

変形例４
上記実施形態では、第１摩擦プレート５１及び第２摩擦プレート５２はそれぞれ円錐状であったが、これに限定されない。例えば、第１摩擦プレート５１及び第２摩擦プレート５２は、円板状であってもよい。また、図１０に示すように、第１摩擦プレート５１及び第２摩擦プレート５２は、摩擦面が波状であってもよい。すなわち、第１摩擦プレート５１及び第２摩擦プレート５２の摩擦面において、周方向に沿って滑らかな凹凸が繰り返されていてもよい。

変形例５
図１１に示すように、カム機構６１の第２凸部６１３は、ローラ状であってもよい。このローラ状の第２凸部６１３は、例えば、押圧部材６２に回転可能に取り付けられている。なお、第１凸部６１１がローラ状であってもよい。

変形例６
上記実施形態では、駆動源１０１側及び駆動輪１０２側の双方からの所定トルク以上のトルクの伝達を防止しているが、特にこれに限定されない。例えば、動力伝達装置１００は、駆動源１０１側からの所定トルク以上のトルクの伝達を防止し、駆動輪１０２側からの所定トルク以上のトルクの伝達を防止できなくてもよい。また、動力伝達装置１００は、駆動輪１０２側からの所定トルク以上のトルクの伝達を防止し、駆動源１０１側からの所定トルク以上のトルクの伝達を防止できなくてもよい。

２：入力回転部材
３：中間回転部材
４：出力回転部材
５：摩擦係合部
５１：第１摩擦プレート
５２：第２摩擦プレート
６：荷重調整機構
６１：カム機構
６２：押圧部材
６３：第２弾性部材
７：第１弾性部材
１００：動力伝達装置

Claims

トルクが入力される入力回転部材と、
前記入力回転部材からトルクが入力される中間回転部材と、
トルクを出力する出力回転部材と、
付加される荷重に応じた摩擦力で摩擦係合し、前記中間回転部材と前記出力回転部材との間でトルクを伝達する摩擦係合部と、
前記入力回転部材に入力されるトルクに応じて、前記摩擦係合部に付加される荷重を調整する荷重調整機構と、
を備える、動力伝達装置。
前記荷重調整機構は、前記入力回転部材に入力されるトルクが所定トルク以上のとき、前記摩擦係合部に付加される荷重を低減する、
請求項１に記載の動力伝達装置。
前記入力回転部材と前記中間回転部材とを周方向に弾性的に連結する第１弾性部材をさらに備え、
前記荷重調整機構は、前記入力回転部材と前記中間回転部材との捩じり角度に応じて前記摩擦係合部に作用する荷重を調整する、
請求項1又は２に記載の動力伝達装置。
前記荷重調整機構は、前記捩じり角度が所定角度以上になると、前記摩擦係合部に付加する荷重を低減するカム機構を有する、
請求項３に記載の動力伝達装置。
前記中間回転部材は、軸方向に移動可能であり、
前記荷重調整機構は、前記中間回転部材を軸方向に押圧することによって前記摩擦係合部に荷重を付加するとともに前記中間回転部材と一体的に回転する押圧部材を有し、
前記カム機構は、前記捩じり角度が所定角度以上になると、前記押圧部材を軸方向に移動させる、
請求項３又は４に記載の動力伝達装置。
前記荷重調整機構は、前記押圧部材と前記中間部材との間に配置される第２弾性部材をさらに有し、
前記押圧部材は、前記第２弾性部材を介して前記中間回転部材を押圧する、
請求項５に記載の動力伝達装置。
前記摩擦係合部は、前記中間回転部材と一体的に回転する第１摩擦プレートと、前記出力回転部材と一体的に回転する第２摩擦プレートと、を有する、
請求項１から６のいずれかに記載の動力伝達装置。
前記第１摩擦プレート及び第２摩擦プレートは、互いに接触する面が円錐状である、
請求項７に記載の動力伝達装置。
前記第１摩擦プレート及び第２摩擦プレートは、互いに接触する面が周方向に波状に延びている、
請求項７又は８に記載の動力伝達装置。