JP5187170B2 - Torque limiter and driving force transmission device - Google Patents

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Description

本発明は、トルクリミッタ及び駆動力伝達装置に関する。   The present invention relates to a torque limiter and a driving force transmission device.

従来、駆動力伝達装置において、断続機構にワンウェイクラッチを使用したものがある(特許文献1、2参照)。この駆動力伝達装置は、車両の駆動状態に応じて、搭載した電動モータからのトルクを断続機構において断続してトルクの伝達経路を変える。
特開2007−71382号公報 特開2008−32163号公報
Conventionally, some driving force transmission devices use a one-way clutch as an intermittent mechanism (see Patent Documents 1 and 2). This driving force transmission device changes torque transmission paths by intermittently interrupting torque from an installed electric motor in an intermittent mechanism according to the driving state of the vehicle.
JP 2007-71382 A JP 2008-32163 A

しかし、従来の駆動力伝達装置は、車両の走行中に急減速もしくは、サイドブレーキを引くと、トルクを逃がす部位が無いため問題となる。また、トルクを逃がす部位としてトルクリミッタを設けることが考えられるが、従来のトルクリミッタでは、カム半径に対する、カム面の傾斜角やカム溝数の影響が大きく、カムの回転部材と回転部材を押圧する皿バネの設計の自由度が低い。このため、駆動力伝達装置の大きさや設置個所の広さに応じてカム半径を変えた場合に、カム面の傾斜角、カム溝数や皿バネの荷重等も設計し直す必要が生じる。   However, the conventional driving force transmission device becomes a problem because there is no part for releasing torque when the vehicle is suddenly decelerated or the side brake is pulled. It is conceivable to provide a torque limiter as a part for releasing torque. However, in the conventional torque limiter, the influence of the cam surface inclination angle and the number of cam grooves on the cam radius is large, and the cam rotating member and the rotating member are pressed. The degree of freedom in designing the disc spring is low. For this reason, when the cam radius is changed in accordance with the size of the driving force transmission device and the size of the installation location, it is necessary to redesign the cam surface inclination angle, the number of cam grooves, the load of the disc spring, and the like.

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、好適なトルクリミッタを用いて、駆動力伝達装置においてトルクを逃がす部位を提供することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a portion for releasing torque in a driving force transmission device using a suitable torque limiter.

駆動力伝達装置のトルクリミッタは、第一のカム面を有し、トルクが入力される第一の回転部材と、第二のカム面を有し、前記第一の回転部材に対して同軸的に対向して設けられる第二の回転部材と、前記第一の回転部材の前記第一のカム面と前記第二の回転部材の前記第二のカム面の間に介挿された複数のボールと、第一の回転部材又は第二の回転部材を押し付けるためのバネと、を備え、第一のカム面と第二のカム面の少なくとも一方が、軸方向に略垂直な平面に沿って延在する複数の水平部と、前記複数の水平部間に位置し前記複数の水平部に対して窪んだ複数の凹部とを備え、前記複数の凹部の数が、前記ボールの数より多いことを特徴とする。 The torque limiter of the driving force transmission device has a first cam surface, has a first rotating member to which torque is input, and a second cam surface, and is coaxial with the first rotating member. And a plurality of balls interposed between the first cam surface of the first rotating member and the second cam surface of the second rotating member. And a spring for pressing the first rotating member or the second rotating member, and at least one of the first cam surface and the second cam surface extends along a plane substantially perpendicular to the axial direction. A plurality of horizontal portions, and a plurality of concave portions located between the plurality of horizontal portions and recessed with respect to the plurality of horizontal portions , wherein the number of the plurality of concave portions is greater than the number of the balls. Features.

ボールの凹部への落込み深さを大きくすること無く、水平部の長さを調整して凹部の傾斜角を大きく取ることができ、カム推力を小さくできる。カムへの入力トルクに対し、カム推力を小さくできるので、バネ荷重も小さくでき、バネを小型化できる。また、ボールの数を減らすこと、もしくは、ボール径を下げることができる。さらに、水平部の長さを調整することにより、凹部の傾斜角、凹部の数に影響されること無く、カム半径、ボール径の設計自由度が増える。   Without increasing the depth of depression of the ball into the recess, the length of the horizontal portion can be adjusted to increase the inclination angle of the recess, and the cam thrust can be reduced. Since the cam thrust can be reduced relative to the input torque to the cam, the spring load can be reduced and the spring can be reduced in size. In addition, the number of balls can be reduced, or the ball diameter can be reduced. Furthermore, by adjusting the length of the horizontal portion, the degree of freedom in designing the cam radius and the ball diameter is increased without being affected by the inclination angle of the recess and the number of recesses.

以下では図面等を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

<第1実施形態>
本発明の第1実施形態に係る駆動力伝達装置を説明する。この駆動力伝達装置は、例えば、図1のような車両に用いられる。
<First Embodiment>
A driving force transmission device according to a first embodiment of the present invention will be described. This driving force transmission device is used, for example, in a vehicle as shown in FIG.

図1は、駆動力伝達装置1を備えた電動モータ式4輪駆動車両を示す。この車両において、主動力源としてのエンジン2からの駆動力(トルク)は、トランスアクスル3とドライブシャフト4を介して、左右前輪5へ伝達される。副動力源としての電動モータ6からの駆動力は、減速機7を有する駆動力伝達装置1、およびドライブシャフト8を介して左右後輪9に伝達される。電動モータ6は、車両の前進4輪駆動走行時において、正方向に回転し、車両の後退4輪駆動走行時において、逆方向に回転し、車両の前進2輪駆動走行時において、停止する。   FIG. 1 shows an electric motor type four-wheel drive vehicle equipped with a driving force transmission device 1. In this vehicle, the driving force (torque) from the engine 2 as the main power source is transmitted to the left and right front wheels 5 via the transaxle 3 and the drive shaft 4. The driving force from the electric motor 6 as the auxiliary power source is transmitted to the left and right rear wheels 9 via the driving force transmission device 1 having the speed reducer 7 and the drive shaft 8. The electric motor 6 rotates in the forward direction during forward four-wheel drive travel of the vehicle, rotates in the reverse direction during reverse four-wheel drive travel of the vehicle, and stops during forward two-wheel drive travel of the vehicle.

図2を参照すると、駆動力伝達装置1は、トルクリミッタ10と、伝達経路切換装置30、減速機7を有し、これらは、ケーシング70内に収納される。カム式のトルクリミッタ10には、電動モータ6からトルクが入力される。トルクリミッタ10は、電動モータ6と伝達経路切換装置30のワンウェイクラッチ31、32の間に設けられる。トルクリミッタ10からの出力トルクは、伝達経路切換装置30を介して、ディファレンシャルギヤ装置50等から構成される減速機7に伝達される。   Referring to FIG. 2, the driving force transmission device 1 includes a torque limiter 10, a transmission path switching device 30, and a speed reducer 7, which are housed in a casing 70. Torque is input from the electric motor 6 to the cam type torque limiter 10. The torque limiter 10 is provided between the electric motor 6 and the one-way clutches 31 and 32 of the transmission path switching device 30. The output torque from the torque limiter 10 is transmitted to the speed reducer 7 including the differential gear device 50 and the like via the transmission path switching device 30.

電動モータ6からの入力トルクが制限値未満では、トルクリミッタ10は非作動状態であり、トルクリミッタ10を介して伝達経路切換装置30のワンウェイクラッチ31、32にトルクが伝達される。この場合、トルクリミッタ10の第一の回転部材11と第二の回転部材13は同じ回転速度で回転している。電動モータ6からの入力トルクが制限値以上になると、トルクリミッタ10は作動して、伝達経路切換装置30のワンウェイクラッチ31、32にトルクが伝達されることを防止する。この場合、第一の回転部材11と第二の回転部材13が互いに相対的に回転している。   When the input torque from the electric motor 6 is less than the limit value, the torque limiter 10 is inactive, and torque is transmitted to the one-way clutches 31 and 32 of the transmission path switching device 30 via the torque limiter 10. In this case, the first rotating member 11 and the second rotating member 13 of the torque limiter 10 are rotating at the same rotation speed. When the input torque from the electric motor 6 exceeds the limit value, the torque limiter 10 operates to prevent torque from being transmitted to the one-way clutches 31 and 32 of the transmission path switching device 30. In this case, the first rotating member 11 and the second rotating member 13 rotate relative to each other.

前進ワンウェイクラッチ31は、内輪31aと、外輪31bと、これら内外輪間に介在させたスプラグ31cとよりなる。後退ワンウェイクラッチ32は、内輪32aと、外輪32bと、これら内外輪間に介在させたスプラグ32cとよりなる。なお、前進ワンウェイクラッチ31の外輪31bと後退ワンウェイクラッチ32の外輪32bは、一体的に形成されている。前進ワンウェイクラッチ31は、トルクリミッタ10から外輪31b、32bへ入力されるトルクが前進方向(正方向)のものである場合にロック(係合)状態となって、この前進方向の(正方向)トルクを内輪31aへ伝達する。また、後退ワンウェイクラッチ32は、トルクリミッタ10から外輪31b、32bへ入力されるトルクが後退方向(逆方向)のものである場合にロック状態となって、この後退方向(逆方向)の駆動力を内輪32aへ伝達する。   The forward one-way clutch 31 includes an inner ring 31a, an outer ring 31b, and a sprag 31c interposed between the inner and outer rings. The reverse one-way clutch 32 includes an inner ring 32a, an outer ring 32b, and a sprag 32c interposed between the inner and outer rings. The outer ring 31b of the forward one-way clutch 31 and the outer ring 32b of the reverse one-way clutch 32 are integrally formed. The forward one-way clutch 31 is locked (engaged) when the torque input from the torque limiter 10 to the outer rings 31b and 32b is in the forward direction (forward direction), and the forward one-way clutch 31 is in the forward direction (forward direction). Torque is transmitted to the inner ring 31a. The reverse one-way clutch 32 is locked when the torque input from the torque limiter 10 to the outer wheels 31b and 32b is in the reverse direction (reverse direction), and the driving force in the reverse direction (reverse direction) is obtained. Is transmitted to the inner ring 32a.

車両の前進4輪駆動走行時において、前進ワンウェイクラッチ31は係合する。この時、電動モータ6からのトルクが、前進ワンウェイクラッチ31、伝達経路切換装置30の出力軸35、ディファレンシャルギヤ装置50を介して左右後輪9を前進方向へ回転させる。車両の前進2輪駆動時において、電動モータ6は停止し、前進ワンウェイクラッチ31は非係合であるため、左右後輪9の前進方向への回転は出力軸35、ディファレンシャルギヤ装置50を介して内輪31aに伝達されるが、内輪31aは外輪31bに対して空転する。又、車両の前進2輪駆動時において、トルクカム機構33は、非係合であり、左右後輪9の前進方向への回転は後退ワンウェイクラッチ32の内輪32aに伝達されない。車両の後退4輪駆動時において、後退ワンウェイクラッチ32は係合する。この時、電動モータ6からのトルクが、後退ワンウェイクラッチ32、係合状態のトルクカム機構33、出力軸35、ディファレンシャルギヤ装置50を介して左右後輪9を後退方向へ回転させる。   The forward one-way clutch 31 is engaged during forward four-wheel drive of the vehicle. At this time, the torque from the electric motor 6 rotates the left and right rear wheels 9 in the forward direction via the forward one-way clutch 31, the output shaft 35 of the transmission path switching device 30, and the differential gear device 50. When the vehicle is driving forward two wheels, the electric motor 6 is stopped and the forward one-way clutch 31 is not engaged, so that the left and right rear wheels 9 rotate in the forward direction via the output shaft 35 and the differential gear device 50. Although transmitted to the inner ring 31a, the inner ring 31a idles with respect to the outer ring 31b. Further, when the vehicle is driving forward two wheels, the torque cam mechanism 33 is not engaged, and the rotation of the left and right rear wheels 9 in the forward direction is not transmitted to the inner wheel 32 a of the reverse one-way clutch 32. The reverse one-way clutch 32 is engaged when the vehicle is driven with four reverse wheels. At this time, the torque from the electric motor 6 rotates the left and right rear wheels 9 in the reverse direction via the reverse one-way clutch 32, the engaged torque cam mechanism 33, the output shaft 35, and the differential gear device 50.

トルクリミッタ10から伝達経路切換装置30にトルクが伝達されるとき、及び、伝達経路切換装置30からディファレンシャルギヤ装置50にトルクが伝達されるとき、トルクは増幅される。トルクリミッタ10の出力軸19に設けられた出力歯車と、前進/後進ワンウェイクラッチ31、32の外輪歯車の歯数比に応じて、トルクが増幅される。トルクは、伝達経路切換装置30の出力軸35に設けられた出力歯車37からディファレンシャルギヤ装置50のリングギア39に伝達される。減速機7は、ディファレンシャルギヤ装置50のリングギア39と伝達経路切換装置30の出力歯車37も含み、これらの歯数比に応じて、トルクが増幅される。トルクリミッタ10が、トルクが増幅されて大きくなる前段階の位置、即ち前進/後進ワンウェイクラッチ31、32と電動モータ6との間に設けられているため、トルクリミッタ10の入力トルク制限値を小さくすることができ、トルクリミッタ10のカム半径や皿バネ17の荷重を小さくできる。即ち、トルクリミッタ10を小型化できる。   When torque is transmitted from the torque limiter 10 to the transmission path switching device 30 and when torque is transmitted from the transmission path switching device 30 to the differential gear device 50, the torque is amplified. Torque is amplified according to the gear ratio between the output gear provided on the output shaft 19 of the torque limiter 10 and the outer ring gears of the forward / reverse one-way clutches 31 and 32. Torque is transmitted from the output gear 37 provided on the output shaft 35 of the transmission path switching device 30 to the ring gear 39 of the differential gear device 50. The reducer 7 also includes a ring gear 39 of the differential gear device 50 and an output gear 37 of the transmission path switching device 30, and the torque is amplified according to the gear ratio. Since the torque limiter 10 is provided at a position in the previous stage where the torque is amplified and increased, that is, between the forward / reverse one-way clutches 31 and 32 and the electric motor 6, the input torque limit value of the torque limiter 10 is reduced. The cam radius of the torque limiter 10 and the load of the disc spring 17 can be reduced. That is, the torque limiter 10 can be reduced in size.

なお、伝達経路切換装置30とディファレンシャルギヤ装置50の詳細は、特許文献2に記載されているため説明を省略する。   Note that details of the transmission path switching device 30 and the differential gear device 50 are described in Patent Document 2, and thus description thereof is omitted.

図3を参照して、トルクリミッタ10を詳細に説明する。図3にトルクリミッタ10の部分拡大図を示す。   The torque limiter 10 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 3 is a partially enlarged view of the torque limiter 10.

トルクリミッタ10は、第一の回転部材(入力側回転部材)11と、第二の回転部材(出力側回転部材)13、複数のボール15と、皿バネ17と、出力軸19を具備する。第一の回転部材11は、電動モータ6に結合されトルクが入力される入力軸として機能する。第一の回転部材11と出力軸19は、軸受によりケーシング70に回転自在に支持される。第二の回転部材13は、第一の回転部材11に対して同軸的に対向して設けられ、第一の回転部材11と第二の回転部材13は、略同一の回転軸の周りで回転する。通常、この回転軸は、回転部材の軸16にも一致する。第一の回転部材11の端面28には、第一のカム溝(入力側カム溝)12が設けられ、第二の回転部材11の端面29には、第二のカム溝(出力側カム溝)14が設けられる。   The torque limiter 10 includes a first rotating member (input-side rotating member) 11, a second rotating member (output-side rotating member) 13, a plurality of balls 15, a disc spring 17, and an output shaft 19. The first rotating member 11 functions as an input shaft that is coupled to the electric motor 6 and receives torque. The first rotating member 11 and the output shaft 19 are rotatably supported on the casing 70 by bearings. The second rotating member 13 is provided coaxially facing the first rotating member 11, and the first rotating member 11 and the second rotating member 13 rotate around substantially the same rotation axis. To do. Usually, this axis of rotation also coincides with the axis 16 of the rotating member. A first cam groove (input-side cam groove) 12 is provided on the end face 28 of the first rotating member 11, and a second cam groove (output-side cam groove) is provided on the end face 29 of the second rotating member 11. ) 14 is provided.

第一の回転部材11の第一のカム溝12と第二の回転部材13の第二のカム溝14の間には、複数の球状のボール15が介挿される。ここで、ボール15が通過する第一の回転部材11の表面を第一のカム面と称し、ボール15が通過する第二の回転部材13の表面を第二のカム面と称する。第一と第二のカム溝12、14と複数のボール15が、カム機構を構成する。なお、必要に応じて、ボール15のカム機構からの脱落を防止するよう複数のボール15を穴部に保持する保持器を第一の回転部材11の端面28と第二の回転部材11の端面29の間に設けてもよい。保持器は、リング状の形状を有し、第一の回転部材11と第二の回転部材11と同軸に配置され、ボール15間の距離を一定に保つようにボール15を保持するものである。   A plurality of spherical balls 15 are inserted between the first cam groove 12 of the first rotating member 11 and the second cam groove 14 of the second rotating member 13. Here, the surface of the first rotating member 11 through which the ball 15 passes is referred to as a first cam surface, and the surface of the second rotating member 13 through which the ball 15 passes is referred to as a second cam surface. The first and second cam grooves 12, 14 and the plurality of balls 15 constitute a cam mechanism. If necessary, the retainers for holding the plurality of balls 15 in the holes so as to prevent the balls 15 from dropping from the cam mechanism are end surfaces 28 of the first rotating member 11 and end surfaces of the second rotating member 11. 29 may be provided. The cage has a ring shape, is arranged coaxially with the first rotating member 11 and the second rotating member 11, and holds the ball 15 so as to keep the distance between the balls 15 constant. .

トルクリミッタ10の出力軸19は、第一と第二の回転部材11、13に対して同軸的に設けられ、第一と第二の回転部材11、13を介して伝達されたトルクを伝達経路切換装置30側に出力する。リング状の第二の回転部材13の内周面は、歯が付けられ、出力軸19とスプライン結合する。従って、第二の回転部材13は出力軸19に対して軸方向に摺動可能である。リング状の皿バネ17には、出力軸19の先端部が貫通する。皿バネ17は、第二の回転部材13と出力軸19の袴部20との間に介挿され、第二の回転部材13をボール15側に押し付ける。出力軸19からのトルクは、伝達経路切換装置30の前進ワンウェイクラッチ31又は後進ワンウェイクラッチ32に入力され、伝達経路切換装置30からディファレンシャルギヤ装置50に伝達される。   The output shaft 19 of the torque limiter 10 is provided coaxially with the first and second rotating members 11 and 13, and transmits torque transmitted through the first and second rotating members 11 and 13. Output to the switching device 30 side. The inner peripheral surface of the ring-shaped second rotating member 13 is toothed and is splined to the output shaft 19. Therefore, the second rotating member 13 can slide in the axial direction with respect to the output shaft 19. The tip of the output shaft 19 passes through the ring-shaped disc spring 17. The disc spring 17 is inserted between the second rotating member 13 and the flange portion 20 of the output shaft 19 and presses the second rotating member 13 against the ball 15 side. Torque from the output shaft 19 is input to the forward one-way clutch 31 or the reverse one-way clutch 32 of the transmission path switching device 30 and transmitted from the transmission path switching device 30 to the differential gear device 50.

次に、図4、図5を参照して、カム溝又はカム面の形状について説明する。図4は、第一又は第二の回転部材11、13の概略端面図を示す。図5は、カム溝の半径方向内の底部を通る断面(図4の一点鎖線)での、カム機構の円周方向の断面図を示す。ここでは、第一の回転部材11の第一のカム溝12と第二の回転部材13の第二のカム溝14は、同形とする。   Next, the shape of the cam groove or the cam surface will be described with reference to FIGS. FIG. 4 shows a schematic end view of the first or second rotating member 11, 13. FIG. 5 shows a cross-sectional view in the circumferential direction of the cam mechanism at a cross-section passing through the bottom portion in the radial direction of the cam groove (a chain line in FIG. 4). Here, the first cam groove 12 of the first rotating member 11 and the second cam groove 14 of the second rotating member 13 have the same shape.

通常、第一と第二のカム溝12、14は、図6に示す形状であるが、本実施形態では、水平部21をもった図5に示す形状としている。第一と第二のカム溝12、14(又は第一と第二のカム面)は、それぞれ、軸16の方向に略垂直な平面に沿って延在する複数の水平部21、及び、複数の水平部21間に位置する複数の凹部22を備える。本実施形態では、複数の水平部21は、軸16に対して略円周方向に沿って延在している。凹部22は、水平部21より溝深さdが深く、水平部21対して窪んでいる。第一と第二のカム溝12、14の半径方向の断面は、簡単のため矩形として説明するが、U字形状、円弧状等の他の形状であってもよい。本実施形態では、凹部22は、対向する2つの傾斜部23から構成される。傾斜部23は、円周方向に対する傾斜角(カム角)としてゼロでない角度θを有する。このため、凹部22の最深部に向かって、溝深さdが増加する。   Normally, the first and second cam grooves 12 and 14 have the shape shown in FIG. 6, but in the present embodiment, the shape is shown in FIG. 5 with the horizontal portion 21. The first and second cam grooves 12, 14 (or the first and second cam surfaces) each have a plurality of horizontal portions 21 extending along a plane substantially perpendicular to the direction of the shaft 16, and a plurality of Are provided with a plurality of recesses 22 positioned between the horizontal portions 21. In the present embodiment, the plurality of horizontal portions 21 extend along the substantially circumferential direction with respect to the shaft 16. The recess 22 has a groove depth d deeper than the horizontal portion 21 and is recessed with respect to the horizontal portion 21. The cross sections in the radial direction of the first and second cam grooves 12 and 14 are described as rectangular for the sake of simplicity, but other shapes such as a U shape and an arc shape may be used. In the present embodiment, the concave portion 22 is composed of two inclined portions 23 facing each other. The inclined portion 23 has a non-zero angle θ as an inclination angle (cam angle) with respect to the circumferential direction. For this reason, the groove depth d increases toward the deepest portion of the recess 22.

電動モータ6からトルクリミッタ10へ入力される入力トルクが制限値未満では、トルクリミッタ10は非作動状態である。この時、皿バネ17の荷重により、各ボール15は凹部22内で軸方向の最下位置で固定されており、第一の回転部材11と第二の回転部材13は同じ回転速度で回転し、第一の回転部材11から第二の回転部材13へトルクが伝達される。電動モータ6からの入力トルクが制限値以上になると、トルクリミッタ10は作動状態になる。この時、各ボール15は、凹部22内で最下位置から凹部22の外部に向かって傾斜部23を転動して移動する。このため、第一の回転部材11と第二の回転部材13が互いに相対的に回転し、第一の回転部材11から第二の回転部材13へトルクが伝達されなくなる。   When the input torque input from the electric motor 6 to the torque limiter 10 is less than the limit value, the torque limiter 10 is in an inoperative state. At this time, each ball 15 is fixed at the lowest position in the axial direction in the recess 22 by the load of the disc spring 17, and the first rotating member 11 and the second rotating member 13 rotate at the same rotational speed. Torque is transmitted from the first rotating member 11 to the second rotating member 13. When the input torque from the electric motor 6 exceeds the limit value, the torque limiter 10 is activated. At this time, each ball 15 moves by rolling on the inclined portion 23 from the lowermost position toward the outside of the concave portion 22 in the concave portion 22. For this reason, the first rotating member 11 and the second rotating member 13 rotate relative to each other, and torque is not transmitted from the first rotating member 11 to the second rotating member 13.

図7を参照して、トルクリミッタ10が作動する条件を説明する。図7は、カム機構の釣り合いを示す。トルクリミッタ10への作動開始時の入力トルクをT1、カム半径をLc、カム溝のカム角をθ、皿バネ初期荷重をFsとすると、トルクリミッタ10の作動開始時には、下記の数式(1)の条件を満たす必要がある。   With reference to FIG. 7, the conditions under which the torque limiter 10 operates will be described. FIG. 7 shows the balance of the cam mechanism. Assuming that the input torque at the start of operation of the torque limiter 10 is T1, the cam radius is Lc, the cam angle of the cam groove is θ, and the disc spring initial load is Fs, the following equation (1) It is necessary to satisfy the conditions.

T1/(Lc×tanθ)> Fs ・・・・・・(1)   T1 / (Lc × tanθ)> Fs (1)

なお、カム半径とは、第一の回転部材11又は第二の回転部材13において、その軸16からボール15の中心(又は、カム溝の半径方向の中心)までの距離である。また、式(1)の左辺は、カム機構の推力(スラスト荷重)を表す。   The cam radius is a distance from the shaft 16 to the center of the ball 15 (or the center in the radial direction of the cam groove) in the first rotating member 11 or the second rotating member 13. Moreover, the left side of Formula (1) represents the thrust (thrust load) of a cam mechanism.

トルクリミッタ10への最大作動時の入力トルクをT2、ボールの落込み深さをh、皿バネ許容撓み最大値をt、皿バネ最大撓み時の皿バネ荷重をFs_maxとすると、トルクリミッタ最大作動時(ボール15が凹部22を越える時)には、下記の数式(2)(3)の条件を満たす必要がある。   Torque limiter maximum operation when input torque to the torque limiter 10 is T2, maximum drop depth of the ball is h, maximum disc spring allowable deflection is t, and disc spring load at maximum disc spring deflection is Fs_max At the time (when the ball 15 exceeds the recess 22), it is necessary to satisfy the conditions of the following formulas (2) and (3).

t≧2×h ・・・・・・(2)   t ≧ 2 × h (2)

T2/(Lc×tanθ)≦Fs_max ・・・・・・(3)   T2 / (Lc × tanθ) ≦ Fs_max (3)

ここで、ボールの落込み深さhとは、ボール15が凹部内で最下位置にある時のボール15の軸方向最下表面と、カム溝の水平部21における底部との間の距離である。   Here, the drop depth h of the ball is the distance between the axially lowermost surface of the ball 15 and the bottom of the horizontal portion 21 of the cam groove when the ball 15 is at the lowest position in the recess. is there.

カム溝形状を図5の形状にして水平部21を設けることで、ボールの落込み深さhを維持して大きくすること無く、カム角θを大きく取ることができる。従って、カム機構への入力トルクに対し、カム推力を小さくできるので、皿バネ荷重も小さくでき、皿バネを小型化できる。また、凹部やボールの数を減らすこと、もしくは、ボール径を下げることができる。更に凹部の数もしくは、ボール数が減ることで、トルクリミッタ最大作動時にボールが、カム山(水平部)を乗り越える数が減るので、振動、騒音を低減できる。また、カム溝に水平部を持つことで、カム角、凹部の数に影響されること無く、カム半径、ボール径の設計自由度が増える。   By providing the horizontal portion 21 with the cam groove shape as shown in FIG. 5, the cam angle θ can be increased without maintaining and increasing the ball drop depth h. Accordingly, since the cam thrust can be reduced with respect to the input torque to the cam mechanism, the disc spring load can be reduced, and the disc spring can be reduced in size. In addition, the number of recesses and balls can be reduced, or the ball diameter can be reduced. Furthermore, since the number of recesses or the number of balls is reduced, the number of balls that cross the cam mountain (horizontal portion) at the maximum operation of the torque limiter is reduced, so that vibration and noise can be reduced. In addition, since the cam groove has a horizontal portion, the degree of freedom in designing the cam radius and the ball diameter increases without being affected by the cam angle and the number of recesses.

なお、上記において、第一のカム溝12と第二のカム溝14は、同形であるが、これに限定されるものではなく、第一のカム溝12と第二のカム溝14は異なる形状とすることもできる。即ち、カム溝又はカム面の一方のみに水平部を設けてもよい。   In the above description, the first cam groove 12 and the second cam groove 14 have the same shape, but the present invention is not limited to this, and the first cam groove 12 and the second cam groove 14 have different shapes. It can also be. That is, the horizontal portion may be provided only in one of the cam groove or the cam surface.

作用効果
第一のカム溝(カム面)と第二のカム溝(カム面)の少なくとも一方が、軸方向に略垂直な平面に沿って延在する複数の水平部と、前記複数の水平部間に位置して前記複数の水平部に対して窪んだ(水平部より溝深さの深い)複数の凹部とを備える。これにより、ボールの凹部への落込み深さを大きくすること無く、凹部のカム角(傾斜角)θを大きく取ることができ、カム推力を小さくできる。カム機構への入力トルクに対し、カム推力を小さくできるので、皿バネ荷重も小さくでき、皿バネを小型化できる。また、ボールの数を減らすこと、もしくは、ボール径を下げることができる。さらに、カム面のカム角θ、凹部の数に影響されること無く、水平部の長さを調整することにより、カム半径、ボール径の設計自由度が増える。
At least one of the advantageous effects the first cam groove (cam surface) and a second cam groove (cam surface), a plurality of horizontal portions extending along the plane substantially perpendicular to the axial direction, the plurality of horizontal portions And a plurality of recesses that are located in between and are recessed with respect to the plurality of horizontal portions (the groove depth is deeper than the horizontal portions). Accordingly, the cam angle (inclination angle) θ of the recess can be increased without increasing the depth of the ball dropping into the recess, and the cam thrust can be reduced. Since the cam thrust can be reduced relative to the input torque to the cam mechanism, the disc spring load can be reduced, and the disc spring can be reduced in size. In addition, the number of balls can be reduced, or the ball diameter can be reduced. Furthermore, the degree of freedom in designing the cam radius and the ball diameter is increased by adjusting the length of the horizontal portion without being affected by the cam angle θ of the cam surface and the number of recesses.

このような小型化可能なカム機構を有するトルクリミッタを前進/後進ワンウェイクラッチと電動モータとの間に設けることにより、トルクリミッタのトルク制限値が小さくても良くなるため、さらにトルクリミッタの小型化を進めることができる。   By providing a torque limiter having a cam mechanism that can be reduced in size between the forward / reverse one-way clutch and the electric motor, the torque limit value of the torque limiter can be reduced, so that the torque limiter can be further reduced in size. Can proceed.

<第1実施形態の変形例>
図8において、第1実施形態の変形例を示す。図3において、皿バネ17は、第二の回転部材13と出力軸19の袴部20との間に介挿され、第二の回転部材13をボール15側に押しつける構成とした。しかし、トルクリミッタの構成を部材の配置を他のものにしてもよい。例えば、図8のように、第一の回転部材11を入力軸25と分離して設けて、皿バネ17は、第一の回転部材11と入力軸25の袴部26との間に介挿され、第一の回転部材11をボール15側に押しつける構成としてもよい。この変形例でも、第1実施形態の作用効果が得られる。
<Modification of First Embodiment>
FIG. 8 shows a modification of the first embodiment. In FIG. 3, the disc spring 17 is interposed between the second rotating member 13 and the flange portion 20 of the output shaft 19 and presses the second rotating member 13 against the ball 15 side. However, the torque limiter may have another arrangement of members. For example, as shown in FIG. 8, the first rotating member 11 is provided separately from the input shaft 25, and the disc spring 17 is interposed between the first rotating member 11 and the flange portion 26 of the input shaft 25. In addition, the first rotating member 11 may be pressed against the ball 15 side. Even in this modification, the operational effects of the first embodiment can be obtained.

<第2実施形態>
図9を参照して、第2実施形態を説明する。なお以下では前述した内容と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。
Second Embodiment
The second embodiment will be described with reference to FIG. In the following description, parts having the same functions as those described above are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted as appropriate.

第2実施形態では、カム溝又はカム面の凹部22の数を、ボール15の数より多くする。第1実施形態に対し、水平部21の長さを短くし、水平部21の間にカム溝を設ける。このカム溝形状にすることにより、ボール数に対し、凹部22の数を多くできる。他の構成は、第1実施形態と同様である。   In the second embodiment, the number of cam grooves or cam surface recesses 22 is greater than the number of balls 15. Compared to the first embodiment, the length of the horizontal portion 21 is shortened, and a cam groove is provided between the horizontal portions 21. By adopting this cam groove shape, the number of recesses 22 can be increased with respect to the number of balls. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

第2実施形態では、一ヶ所の凹部の使用頻度が減るので、カム溝の耐久性が向上する。これにより、第一と第二の回転部材11、13に強度、耐久性が低い(コストが安い)材料を使用できる。さらに、第一実施形態と同様に、カム溝に水平部を持つことで、カム角、凹部の数に影響されること無く、カム円周径、ボール径の設計自由度が増える。   In the second embodiment, the frequency of use of a single recess is reduced, so that the durability of the cam groove is improved. As a result, materials having low strength and durability (low cost) can be used for the first and second rotating members 11 and 13. Further, as in the first embodiment, by having a horizontal portion in the cam groove, the degree of freedom in designing the cam circumferential diameter and ball diameter is increased without being affected by the cam angle and the number of recesses.

<第3実施形態>
図10を参照して、第3実施形態を説明する。なお以下では前述した内容と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。
<Third Embodiment>
The third embodiment will be described with reference to FIG. In the following description, parts having the same functions as those described above are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted as appropriate.

第1実施形態では、カム溝の一部として溝状の水平部を設ける構成としたが、第3実施形態では、溝状の水平部でなく単なる水平面として水平部41を設ける。第一の回転部材の水平な端面28又は第二の回転部材の水平な端面29の一部は、そのままカム面の水平部41になっている。このように、第一の回転部材11上でボール15が通過する第一のカム面、及び、第二の回転部材13上でボール15が通過する第二のカム面は、水平部(水平面)41と複数の凹部42を備える。水平部(水平面)41は、軸方向に略垂直な平面に沿って延在する。複数の凹部42は、複数の水平部41間に位置し、複数の水平部41に対して窪んだ形状を取る。   In the first embodiment, the groove-shaped horizontal portion is provided as a part of the cam groove. However, in the third embodiment, the horizontal portion 41 is provided as a mere horizontal plane instead of the groove-shaped horizontal portion. Part of the horizontal end surface 28 of the first rotating member or the horizontal end surface 29 of the second rotating member is the horizontal portion 41 of the cam surface as it is. Thus, the first cam surface through which the ball 15 passes on the first rotating member 11 and the second cam surface through which the ball 15 passes on the second rotating member 13 are horizontal portions (horizontal planes). 41 and a plurality of recesses 42 are provided. The horizontal portion (horizontal plane) 41 extends along a plane substantially perpendicular to the axial direction. The plurality of recesses 42 are positioned between the plurality of horizontal portions 41 and take a shape that is recessed with respect to the plurality of horizontal portions 41.

なお、水平面41上にボールが移動したときにボールが脱落するのを防止するため、図11のようにトルクリミッタ10のカム機構に、複数のボール15を保持するリング状の保持器43を適宜設けることが好ましい。   In order to prevent the ball from dropping off when the ball moves on the horizontal surface 41, a ring-shaped cage 43 for holding a plurality of balls 15 is appropriately attached to the cam mechanism of the torque limiter 10 as shown in FIG. It is preferable to provide it.

第3実施形態でも、第1実施形態と同様の作用効果が得られる。その他、カム面の水平部41として、第一の回転部材の水平な端面28又は第二の回転部材の水平な端面29の一部をそのまま利用するため、カム面の形成が容易になる。   In the third embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained. In addition, since the horizontal end surface 28 of the first rotating member or a part of the horizontal end surface 29 of the second rotating member is used as it is as the horizontal portion 41 of the cam surface, the cam surface can be easily formed.

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれることが明白である。   Without being limited to the embodiments described above, various modifications and changes are possible within the scope of the technical idea, and it is obvious that these are also included in the technical scope of the present invention.

例えば、カム機構に荷重を与える部品として皿バネ17を例に挙げているが、コイルバネなど、荷重を与えられて軸方向にストロークできる部品(弾性体)を代わりに使用してもよい。また、実施形態では、駆動力伝達装置は、クラッチ機構としてワンウェイクラッチを有するが、ツーウェイクラッチなど他のクラッチを有しても良い。   For example, although the disc spring 17 is given as an example of a component that applies a load to the cam mechanism, a component (elastic body) that can be stroked in the axial direction by applying a load, such as a coil spring, may be used instead. In the embodiment, the driving force transmission device has a one-way clutch as a clutch mechanism, but may have another clutch such as a two-way clutch.

駆動力伝達装置を搭載した車両の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the vehicle carrying a driving force transmission device. 第1実施形態に係る駆動力伝達装置の断面側面図である。It is a section side view of the driving force transmission device concerning a 1st embodiment. 第1実施形態に係るトルクリミッタの部分拡大図である。It is the elements on larger scale of the torque limiter concerning a 1st embodiment. 第1実施形態に係る回転部材の概略端面図である。It is a schematic end view of the rotating member according to the first embodiment. 第1実施形態に係るカム機構の円周方向断面図である。It is a circumferential direction sectional view of the cam mechanism concerning a 1st embodiment. 従来のカム機構の円周方向断面図である。It is a circumferential direction sectional view of a conventional cam mechanism. トルクリミッタの作動条件を説明する図である。It is a figure explaining the operating condition of a torque limiter. 第1実施形態の変形例に係るトルクリミッタの部分拡大図である。It is the elements on larger scale of the torque limiter which concerns on the modification of 1st Embodiment. 第2実施形態に係るカム機構の円周方向断面図である。It is a circumferential direction sectional view of a cam mechanism concerning a 2nd embodiment. 第3実施形態に係る回転部材の概略端面図である。It is a schematic end view of the rotating member according to the third embodiment. 第3実施形態に係るカム機構の円周方向断面図である。It is a circumferential direction sectional view of a cam mechanism concerning a 3rd embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 駆動力伝達装置
10 トルクリミッタ
11 第一の回転部材
12 第一のカム溝(第一のカム面)
13 第二の回転部材
14 第二のカム溝(第二のカム面)
15 ボール
17 バネ(皿バネ)
21 水平部
22 凹部
31 前進ワンウェイクラッチ
32 後退ワンウェイクラッチ
41 水平部(水平面)
42 凹部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Driving force transmission apparatus 10 Torque limiter 11 1st rotation member 12 1st cam groove (1st cam surface)
13 Second rotating member 14 Second cam groove (second cam surface)
15 ball 17 spring (disc spring)
21 Horizontal portion 22 Recessed portion 31 Forward one-way clutch 32 Reverse one-way clutch 41 Horizontal portion (horizontal plane)
42 recess

Claims (3)

第一のカム面を有し、トルクが入力される第一の回転部材と、
第二のカム面を有し、前記第一の回転部材に対して同軸的に対向して設けられる第二の回転部材と、
前記第一の回転部材の前記第一のカム面と前記第二の回転部材の前記第二のカム面の間に介挿された複数のボールと、
第一の回転部材又は第二の回転部材を押し付けるためのバネと、を備え、
第一のカム面と第二のカム面の少なくとも一方が、軸方向に略垂直な平面に沿って延在する複数の水平部と、前記複数の水平部間に位置し前記複数の水平部に対して窪んだ複数の凹部とを備え
前記複数の凹部の数が、前記ボールの数より多いことを特徴とする、駆動力伝達装置のトルクリミッタ。
A first rotating member having a first cam surface and receiving torque;
A second rotating member having a second cam surface and provided coaxially facing the first rotating member;
A plurality of balls interposed between the first cam surface of the first rotating member and the second cam surface of the second rotating member;
A spring for pressing the first rotating member or the second rotating member, and
At least one of the first cam surface and the second cam surface has a plurality of horizontal portions extending along a plane substantially perpendicular to the axial direction, and is positioned between the plurality of horizontal portions and arranged on the plurality of horizontal portions. A plurality of concave portions recessed with respect to the
A torque limiter for a driving force transmission device , wherein the number of the plurality of recesses is greater than the number of the balls .
第一のカム溝を有し、トルクが入力される第一の回転部材と、
第二のカム溝を有し、前記第一の回転部材に対して同軸的に対向して設けられる第二の回転部材と、
前記第一の回転部材の前記第一のカム溝と前記第二の回転部材の前記第二のカム溝の間に介挿された複数のボールと、
第一の回転部材又は第二の回転部材を押し付けるためのバネと、を備え、
第一のカム溝と第二のカム溝の少なくとも一方が、軸方向に略垂直な平面に沿って延在する複数の水平部と、前記複数の水平部間に位置し前記複数の水平部より溝深さの深い複数の凹部とを備え
前記複数の凹部の数が、前記ボールの数より多いことを特徴とする、駆動力伝達装置のトルクリミッタ。
A first rotating member having a first cam groove and receiving torque;
A second rotating member having a second cam groove and provided coaxially facing the first rotating member;
A plurality of balls interposed between the first cam groove of the first rotating member and the second cam groove of the second rotating member;
A spring for pressing the first rotating member or the second rotating member, and
At least one of the first cam groove and the second cam groove includes a plurality of horizontal portions extending along a plane substantially perpendicular to the axial direction, and the plurality of horizontal portions positioned between the plurality of horizontal portions. With a plurality of recesses having a deep groove depth ,
A torque limiter for a driving force transmission device , wherein the number of the plurality of recesses is greater than the number of the balls .
モータからトルクが入力される駆動力伝達装置であって、  A driving force transmission device in which torque is input from a motor,
請求項1又は2に記載のトルクリミッタと、  The torque limiter according to claim 1 or 2,
前記モータから前記トルクリミッタを介してトルクが伝達されるクラッチと、  A clutch to which torque is transmitted from the motor via the torque limiter;
前記クラッチから伝達されるトルクを増幅する減速機と、を備え、  A speed reducer that amplifies the torque transmitted from the clutch,
前記トルクリミッタが、前記クラッチと前記モータとの間に設けられていることを特徴とする駆動力伝達装置。  The driving force transmission device, wherein the torque limiter is provided between the clutch and the motor.
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