JPWO2017154133A1 - Power transmission device - Google Patents
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Abstract
トルク及び回転数を伝達する動力伝達経路に配置される動力伝達装置(10)である。トルク伝達時は内輪(12)及び第1外輪(15)に第1コロ(17)が係合し、軸方向に相対移動するので、トルク伝達時のショックを吸収できる。制限装置(30)は、内輪(12)及び第1外輪(15)に第1コロ(17)が係合したときの第1外輪(15)の軸方向の移動を制限する。これにより、第1コロ(17)の転がりを規制し、トルクの増加を抑えて違和感なく適切にトルクをカットできる。A power transmission device (10) disposed in a power transmission path for transmitting torque and rotation speed. At the time of torque transmission, the first roller (17) engages with the inner ring (12) and the first outer ring (15) and moves relative to the axial direction, so that a shock at the time of torque transmission can be absorbed. The restriction device (30) restricts the axial movement of the first outer ring (15) when the first roller (17) is engaged with the inner ring (12) and the first outer ring (15). Thereby, rolling of a 1st roller (17) is controlled, an increase in torque can be suppressed and torque can be cut appropriately without a sense of incongruity.
Description
本発明は動力伝達装置に関し、特にトルクをカットする動力伝達装置に関するものである。 The present invention relates to a power transmission device, and more particularly to a power transmission device that cuts torque.
変速直前の駆動輪への伝達トルクを検出し、その伝達トルクに応じた程度になるまでクラッチを滑らせて伝達トルクを低減させる変速制御システムがある(特許文献1)。特許文献1に開示される技術では、クラッチを滑らせてトルクを吸収することにより、変速のショックを軽減し、且つ、トルクが途切れることなく加速できる。 There is a transmission control system that detects transmission torque to a drive wheel immediately before a shift, and reduces the transmission torque by sliding a clutch until it reaches a level corresponding to the transmission torque (Patent Document 1). In the technique disclosed in Patent Document 1, by absorbing the torque by sliding the clutch, it is possible to reduce a shift shock and accelerate the torque without interruption.
しかしながら上記従来の技術では、クラッチを滑らせてトルクを吸収(カット)するので、実際の伝達トルク(実際値)に対して検出値が大きいと、トルク伝達時はクラッチの滑り量が増え、違和感(滑り感)が生じるという問題点がある。実際値に対して検出値が小さいとクラッチの滑り量が減るので、トルクの吸収量が小さくなり変速ショックが大きくなるという問題点がある。即ち、違和感なく適切にトルクをカットできないおそれがある。 However, in the above conventional technique, the clutch is slid to absorb (cut) the torque, and if the detected value is large relative to the actual transmission torque (actual value), the clutch slip amount increases during torque transmission, and there is a sense of incongruity. There is a problem that (slip feeling) occurs. If the detected value is smaller than the actual value, the slip amount of the clutch is reduced, so that there is a problem that the amount of torque absorption is reduced and the shift shock is increased. That is, there is a possibility that the torque cannot be appropriately cut without a sense of incongruity.
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、違和感なく適切にトルクをカットできる動力伝達装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a power transmission device that can appropriately cut torque without a sense of incongruity.
この目的を達成するために請求項1記載の動力伝達装置によれば、トルク及び回転数を伝達する動力伝達経路に配置される。動力が入力部材に入力され、出力部材は入力部材に対して軸方向に相対移動可能に構成される。入力部材の入力軌道面および出力部材の出力軌道面は所定のテーパ角に設定される。入力部材および出力部材と係合または係合解除が可能な複数のコロは入力軌道面と出力軌道面との間に配置され、入力部材の中心軸に対して所定のスキュー角に設定されるので、コロは自転しつつ中心軸の回りを公転する。トルク伝達時は、トルクの大きさに応じて入力部材および出力部材は相対回転しながら軸方向に相対移動して、コロは入力部材および出力部材に係合する。滑ることなくコロを介して入力部材から出力部材にトルクが伝達されるので、出力部材に対して入力部材が回転して伝達トルクが増加する。伝達トルクの増加に対してねじりダンパ効果が得られるので、トルク伝達時のショックを吸収できる。 In order to achieve this object, the power transmission device according to claim 1 is arranged in a power transmission path for transmitting torque and rotational speed. Power is input to the input member, and the output member is configured to be movable relative to the input member in the axial direction. The input raceway surface of the input member and the output raceway surface of the output member are set to a predetermined taper angle. The plurality of rollers that can be engaged with or disengaged from the input member and the output member are arranged between the input raceway surface and the output raceway surface, and are set at a predetermined skew angle with respect to the central axis of the input member. The roller revolves around the central axis while rotating. At the time of torque transmission, the input member and the output member move relative to each other in the axial direction while rotating relative to each other according to the magnitude of the torque, and the rollers engage with the input member and the output member. Since torque is transmitted from the input member to the output member via the roller without slipping, the input member rotates with respect to the output member and the transmission torque increases. Since a torsional damper effect is obtained with respect to an increase in transmission torque, a shock during torque transmission can be absorbed.
制限装置は、コロと入力部材および出力部材とが係合したときの入力部材または出力部材の軸方向の移動を制限する。制限装置により入力部材または出力部材の軸方向の移動が制限されると、入力部材と出力部材との間のコロのころがりが規制され、入力部材および出力部材とコロとの間にすべりが発生し、それ以上はトルクが増加しなくなる。よって、違和感なく適切にトルクをカットできる効果がある。 The limiting device limits axial movement of the input member or the output member when the roller, the input member, and the output member are engaged. When the movement of the input member or the output member in the axial direction is restricted by the restricting device, the rolling of the rollers between the input member and the output member is restricted, and a slip occurs between the input member and the output member and the roller. More than that, the torque does not increase. Therefore, there is an effect that the torque can be appropriately cut without a sense of incongruity.
請求項2記載の動力伝達装置によれば、制限装置はアクチュエータの動作により、入力部材または出力部材の軸方向の移動を制限機構が制限する。よって、請求項1の効果に加え、アクチュエータの動作により伝達トルクを超えるピークトルクを適宜カットできる効果がある。 According to the power transmission device of the second aspect, the restriction device restricts the movement of the input member or the output member in the axial direction by the operation of the actuator. Therefore, in addition to the effect of claim 1, there is an effect that the peak torque exceeding the transmission torque can be appropriately cut by the operation of the actuator.
請求項3記載の動力伝達装置によれば、制限機構は、相対回転可能な第1カム部材および第2カム部材が軸方向に互いに対向して配置される。入力部材または出力部材は第1カム部材に結合し、第2カム部材は、軸方向の移動が規制されると共にアクチュエータによって回転が制御される。第1カム部材および第2カム部材は、互いに接触して第1カム部材により軸方向への推力が発生するとセルフロックにより互いを拘束するように摩擦係数およびカム角度が設定される。第2カム部材の回転を止める力は第1カム部材のセルフロックにより規制されるので、アクチュエータは第2カム部材を介して第1カム部材の回転を規制する大きな出力は不要である。アクチュエータは第2カム部材を制御して第1カム部材と第2カム部材とを接触させたり離したりするだけの力があれば良いので、請求項2の効果に加え、アクチュエータの出力を小さくできる効果がある。 According to the power transmission device of the third aspect, in the limiting mechanism, the first cam member and the second cam member that are relatively rotatable are arranged to face each other in the axial direction. The input member or the output member is coupled to the first cam member, and the second cam member is restricted from moving in the axial direction and controlled to rotate by the actuator. When the first cam member and the second cam member come into contact with each other and a thrust in the axial direction is generated by the first cam member, the friction coefficient and the cam angle are set so as to restrain each other by self-locking. Since the force for stopping the rotation of the second cam member is regulated by the self-locking of the first cam member, the actuator does not require a large output for regulating the rotation of the first cam member via the second cam member. Since the actuator only needs to have a force for controlling the second cam member to bring the first cam member and the second cam member into contact with each other or separating them, the output of the actuator can be reduced in addition to the effect of the second aspect. effective.
請求項4記載の動力伝達装置によれば、バネは、第1カム部材と第2カム部材とを互いに押し付ける方向に付勢し、アクチュエータは、制限機構の動作を停止するときは、第1カム部材を引き離すように第2カム部材を回転する。通常時は制限機構の動作を停止するため、アクチュエータはバネの力に抗して第1カム部材を引き離すように第2カム部材を回転する。制限機構を動作させるときは、アクチュエータを停止するとバネにより第1カム部材と第2カム部材とが互いに押し付けられる。請求項3の効果に加え、バネにより第1カム部材および第2カム部材を互いに拘束してトルクをカットできる効果がある。 According to the power transmission device of the fourth aspect, the spring biases the first cam member and the second cam member in a direction in which the first cam member and the second cam member are pressed against each other, and the actuator stops the operation of the limiting mechanism when the first cam is stopped. The second cam member is rotated so as to separate the members. In order to stop the operation of the limiting mechanism under normal conditions, the actuator rotates the second cam member so as to separate the first cam member against the force of the spring. When operating the limiting mechanism, when the actuator is stopped, the first cam member and the second cam member are pressed against each other by the spring. In addition to the effect of the third aspect, there is an effect that the first cam member and the second cam member can be constrained to each other by a spring to cut the torque.
請求項5記載の動力伝達装置によれば、アクチュエータはバネの力に抗して第1カム部材と第2カム部材とを引き離す出力を備えるので、請求項4の効果に加え、制限機構の動作を停止して出力部材へトルクを伝達できる効果がある。 According to the power transmission device of the fifth aspect, since the actuator has an output that separates the first cam member and the second cam member against the force of the spring, in addition to the effect of the fourth aspect, the operation of the limiting mechanism The torque can be transmitted to the output member by stopping the operation.
請求項6記載の動力伝達装置によれば、バネは、第1カム部材と第2カム部材とを互いに引き離す方向に付勢し、アクチュエータは、制限機構を動作させるときは、第1カム部材に押し付けるように第2カム部材の回転を規制する。通常時はアクチュエータを停止するとバネにより第1カム部材と第2カム部材とが引き離されるので、請求項3の効果に加え、バネにより通常時の伝達トルクを確保できる効果がある。 According to the power transmission device of the sixth aspect, the spring biases the first cam member and the second cam member in a direction to separate each other, and the actuator applies the first cam member when operating the limiting mechanism. The rotation of the second cam member is regulated so as to be pressed. In normal times, when the actuator is stopped, the first cam member and the second cam member are separated by the spring, so that in addition to the effect of the third aspect, the normal transmission torque can be secured by the spring.
請求項7記載の動力伝達装置によれば、アクチュエータはバネの力に抗して第1カム部材と第2カム部材とを接触させる出力を備えるので、請求項6の効果に加え、制限機構を動作させてトルクをカットできる効果がある。 According to the power transmission device of the seventh aspect, since the actuator has an output that makes the first cam member and the second cam member contact each other against the force of the spring, in addition to the effect of the sixth aspect, the limiting mechanism is provided. There is an effect that the torque can be cut by operating.
請求項8記載の動力伝達装置によれば、制限機構は、相対回転可能な第1カム部材および第2カム部材が軸方向に互いに対向して配置され、第1カム部材と第2カム部材との相対回転により軸方向への推力を発生する転動体が、第1カム部材と第2カム部材との間に配置される。入力部材または出力部材は第1カム部材に結合し、アクチュエータは第2カム部材を回転駆動する。よって、請求項2の効果に加え、アクチュエータにより第2カム部材および転動体を介して第1カム部材の回転を規制すると、トルクをカットできる効果がある。 According to the power transmission device of the eighth aspect, the limiting mechanism is configured such that the first cam member and the second cam member that are relatively rotatable are arranged to face each other in the axial direction, and the first cam member, the second cam member, A rolling element that generates a thrust in the axial direction by relative rotation is disposed between the first cam member and the second cam member. The input member or the output member is coupled to the first cam member, and the actuator rotates the second cam member. Therefore, in addition to the effect of the second aspect, when the rotation of the first cam member is restricted by the actuator via the second cam member and the rolling element, the torque can be cut.
請求項9記載の動力伝達装置によれば、制限機構は、軸方向に互いに対向する傾斜面が相対回転可能な第1回転体および第2回転体に形成され、傾斜面は、第1回転体および第2回転体の相対回転により軸方向への推力を発生する。入力部材または出力部材は第1回転体に結合し、アクチュエータは第2回転体を回転駆動する。よって、請求項2の効果に加え、アクチュエータにより第2回転体を介して第1回転体の回転を規制すると、トルクをカットできる効果がある。 According to the power transmission device of the ninth aspect, the limiting mechanism is formed in the first rotating body and the second rotating body in which the inclined surfaces facing each other in the axial direction are relatively rotatable, and the inclined surface is the first rotating body. A thrust in the axial direction is generated by the relative rotation of the second rotating body. The input member or the output member is coupled to the first rotating body, and the actuator rotationally drives the second rotating body. Therefore, in addition to the effect of the second aspect, when the rotation of the first rotating body is restricted by the actuator via the second rotating body, there is an effect that the torque can be cut.
以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。図1を参照して本発明の第1実施の形態における動力伝達装置10が搭載された車両1について説明する。車両1は、車体2に搭載されたエンジン3と変速機5との間の動力伝達経路に、エンジン3の駆動力を断接するクラッチ4が配置されている。変速機5の出力は、プロペラシャフト6及び差動装置7を介して駆動輪8に伝達される。駆動輪8及び従動輪9は車体2を支える。エンジン3と変速機5との間の動力伝達経路にトルクをカットする動力伝達装置10が配置されている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. A vehicle 1 equipped with a
図2は模式的に図示した動力伝達装置10の断面図(中心軸Oを含む切断面によって全体を1/4に切断した片側断面図)である。動力伝達装置10は、エンジン3(図1参照)の駆動力が入力される入力軸11と一体に回転する内輪12(入力部材)と、変速機5(図1参照)へ動力を出力する出力軸14と一体に回転する第1外輪15(出力部材)と、内輪12と第1外輪15との間に介在する第1コロ17と、第1外輪15の軸方向の移動を制限する制限装置30とを備えている。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
内輪12は、入力軸11の動力を伝達するための機能を担う部材であり、中心軸O回りの単葉回転双曲面をなす入力軌道面13が外周面に形成されている。内輪12は、スプラインによって入力軸11に対して回転が規制されると共に、止め輪によって入力軸11に対する軸方向の移動が規制されている。
The
第1外輪15は、内輪12と共に入力軸11の動力を出力軸14に伝達するための機能を担う部材であり、中心軸O回りの単葉回転双曲面をなす出力軌道面16が内周面に形成されている。第1外輪15は、内輪12の径方向の外側に配置されており、移動部材19を介して出力軸14に結合されている。
The first
移動部材19は、第1外輪15の動力を出力軸14に伝達し、且つ、第1外輪15を軸方向に移動させるための部材である。移動部材19は、止め輪によって第1外輪15に一体化されている。移動部材19は、ボールスプラインによって出力軸14に対して回転が規制されると共に、出力軸14に対して軸方向の移動が許容される。内輪12の入力軌道面13及び第1外輪15の出力軌道面16は、軸方向に互いに対向し、且つ、移動部材19側に向かって軸方向へ近づくにつれて拡径する。
The moving
図3は第1コロ17の配置を示す内輪12及び保持器18の斜視図である。第1コロ17は円柱状に形成される部材であり、保持器18によって入力軌道面13(図2参照)と出力軌道面16との間に複数が保持される。保持器18は、第1コロ17が相互に干渉することなく円滑に回転するように第1コロ17を互いに間隔をあけて保持する。
FIG. 3 is a perspective view of the
第1コロ17は、中心軸Oを含む面に対して一定角度αだけ傾斜して(中心軸Oに対して一定のスキュー角αに設定され)、入力軌道面13及び出力軌道面16に外周面が線状に接触(線接触)できるように、入力軌道面13及び出力軌道面16の円周方向に配置される。第1コロ17のスキュー角α及び入力軌道面13及び出力軌道面16のテーパ角2β(図2参照)は、入力軸11から出力軸14へ動力を伝達する場合に内輪12及び第1外輪15に第1コロ17が係合し、出力軸14から入力軸11へ動力を伝達する場合に内輪12及び第1外輪15と第1コロ17との係合が解除するように設定される。
The
内輪12は軸方向の移動が規制されているので、内輪12及び第1外輪15に第1コロ17が係合して捻じ込まれると、入力軌道面13と出力軌道面16との軸方向の距離が小さくなるように、第1外輪15は移動部材19を伴って軸方向(図2左側)へ移動する。なお、第1外輪15及び第1コロ17の半径および質量は、クラッチ4(図1参照)の半径および質量より小さく設定されている。従って、第1外輪15及び第1コロ17の回転運動によって発生するイナーシャは、クラッチ4の回転運動によって発生するイナーシャより小さい。
Since the
図2に戻って説明する。回転板20は、入力軸11の径方向の外側へ張り出す円盤状の部位であり、入力軸11と一体化されている。回転板20は、第2外輪21を軸方向へ移動可能かつ周方向へ移動不能に支持するための部材である。回転板20は、内輪12を挟んで移動部材19の軸方向の反対側に配置されている。
Returning to FIG. The
第2外輪21は、第1外輪15と共に出力軸14の動力を入力軸11に伝達するための機能を担う部材であり、第1外輪12の径方向の外側に配置されている。第2外輪21は、中心軸O回りの単葉回転双曲面をなす出力軌道面22が内周面に形成されている。第2外輪21の出力軌道面22と対向する入力軌道面23が、第1外輪15の外周面に形成されている。入力軌道面23は中心軸O回りの単葉回転双曲面である。第1外輪15の入力軌道面23及び第2外輪21の出力軌道面22は、軸方向に互いに対向し、且つ、移動部材19から軸方向へ離れるにつれて拡径する。第1外輪15の入力軌道面23と第2外輪21の出力軌道面22との間に第2コロ24が介在する。
The second
第2コロ24は、第1コロ17と同様に、中心軸Oを含む面に対して一定角度だけ傾斜して配置され(中心軸Oに対して一定のスキュー角に設定され)、入力軌道面23及び出力軌道面22に外周面が線状に接触(線接触)する円柱状に形成されている。第2コロ24のスキュー角および入力軌道面23及び出力軌道面22のテーパ角2γは、入力軸11から出力軸14へ動力を伝達する場合に第1外輪15及び第2外輪21と第2コロ24との係合が解除され、出力軸14から入力軸11へ動力を伝達する場合に第1外輪15及び第2外輪21に第2コロ24が係合するように設定されている。
Similarly to the
皿ばね25は、内輪12の入力軌道面13と第1外輪15の出力軌道面16との軸方向の距離を小さくする方向へ第1外輪15を付勢するための部材であり、回転板20と第1外輪15の端面との間に配置されている。皿ばね26は、第1外輪15の入力軌道面23と第2外輪21の出力軌道面22との軸方向の距離を小さくする方向へ第2外輪21を付勢するための部材であり、回転板20と第2外輪21との間に配置されている。
The
制限装置30は、第1外輪15が結合する移動部材19の軸方向の移動を制限するための装置である。制限装置30は、内輪12の入力軌道面13と第1外輪15の出力軌道面16との間に第1コロ17が係合して捻じ込まれたときに、移動部材19を介して第1外輪15の軸方向の移動を適宜停止させる。その結果、一定以上のトルクが伝達されないようにできるので、トルクを適宜カットできる。制限装置30は、制限機構31と、制限機構31を動作させるアクチュエータ40とを備えている。
The
制限機構31は、移動部材19に結合して一体に回転する第1カム部材32と、ギヤ39に結合して一体に回転する第2カム部材35とを備えている。第1カム部材32及び第2カム部材35は、軸方向に互いに対向して配置される、中心軸O回りに相対回転可能な円環状の部材である。ギヤ39は、第2カム部材35の回転に伴い中心軸O回りに回転する部材であり、軸方向の移動が規制されている。アクチュエータ40は、ギヤ39を介して第2カム部材35に回転駆動力を与える装置であり、モータ41と、モータ41により回転する、ギヤ39に噛み合うピニオン42とを備えている。
The limiting
図4は制限機構31の動作を示す模式図である。図4(a)は動力伝達装置10がトルクを伝達するときの制限機構31の模式図であり、図4(b)は動力伝達装置10がトルクをカットするときの制限機構31の模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the operation of the limiting
図4(a)に示すように第1カム部材32は、中心軸O(図2参照)に対して螺旋状に端面が傾斜するカム面33と、カム面33に対して周方向の所定箇所に形成された係合部34とを備えている。第2カム部材35は、カム面33と軸方向に対向し中心軸Oに対して螺旋状に端面が傾斜するするカム面36と、第1カム部材32側へ張り出す張出部37と、張出部37に保持されたバネ38とを備えている。バネ38は、張出部37と係合部34との間に圧縮した状態で配置される。バネ38は、第1カム部材32及び第2カム部材35が互いに相対回転する方向、且つ、カム面33,36同士を押し付ける方向に第1カム部材32及び第2カム部材35を付勢する。
As shown in FIG. 4A, the
図4(b)に示すようにバネ38が復元した状態では、バネ38の付勢力によって、係合部34と張出部37とが引き離されてカム面33,36同士が押し付けられる。これにより第1カム部材32及び第2カム部材35に軸方向の推力が生じる。カム面33,36は、第1カム部材32及び第2カム部材35の相対回転により軸方向の推力が生じると、セルフロックにより互いを拘束するように摩擦係数およびカム角度(中心軸O(図2参照)に直交する平面に対するカム面33,36の角度)が設定されている。具体的には、第1カム部材32及び第2カム部材35は、カム角度の正接が摩擦係数より小さくなるように設定されている。第2カム部材35は、ギヤ39(図2参照)を介して軸方向の移動が規制されているので、カム面33,36同士が押し付けられると、第2カム部材35はセルフロックにより第1カム部材32を拘束する。
4B, when the
アクチュエータ40(図2参照)は、カム面33,36同士を引き離すためのトルクを、ギヤ39を介して第2カム部材35に付与する装置である。第1カム部材32によって軸方向の推力が生じた第2カム部材35は、第1外輪15及び移動部材19を介して第1カム部材32に作用する軸方向の荷重およびバネ38による回転方向の荷重に起因する摩擦力が、カム面36に少なくとも作用する。アクチュエータ40は、ギヤ39を介して第2カム部材35を回転させ、カム面33,36間の摩擦力に起因する回転方向の荷重に抗してカム面33,36同士を引き離すことができる出力(バネ38による力に回転数を乗じた値)を有している。
The actuator 40 (see FIG. 2) is a device that applies a torque for separating the cam surfaces 33 and 36 to the
次に動力伝達装置10の使用方法について説明する。エンジン3(図1参照)からクラッチ4及び変速機5を介して駆動輪8へ動力を伝達するときには、アクチュエータ40は、第1カム部材32及び第2カム部材35のカム面33,36同士を引き離すように回転駆動する。入力軸11を介して内輪12が回転すると、皿ばね25の付勢力によって内輪12及び第1外輪15に線状に接触する第1コロ17が、自転しながら中心軸O回りを公転する。第1コロ17の回転によって第1コロ17及び第1外輪15の出力軌道面16が径方向に変位し、出力軌道面16は、それらの変位によって径方向に弾性変形しながら移動する。
Next, a method for using the
内輪12は軸方向の移動が規制されているので、第1外輪15は、トルクの大きさに応じて入力軌道面13と出力軌道面16との軸方向の距離を小さくするように、回転しながら軸方向(皿ばね25から離れる方向)へ移動する。これにより内輪12及び第1外輪15に第1コロ17が係合し、内輪12から第1外輪15へ動力が伝達される。第1コロ17は滑ることなく内輪12及び第1外輪15に係合し、第1コロ17を介して内輪12から第1外輪15にトルクが伝達されるので、第1外輪15に対して内輪12が回転して伝達トルクが増大する。伝達トルクの増加に対してねじれダンパ効果が得られるので、トルク伝達時のショックを吸収できる。なお、入力軸11及び回転板20を介して第2外輪21が回転しても、第2コロ24は第1外輪15及び第2外輪21に係合できない。
Since the
移動部材19及び第1カム部材32は第1外輪15に結合しているので、第1外輪15の回転および軸方向の移動に伴い、移動部材19及び第1カム部材32も回転しながら軸方向へ移動する。第1カム部材32及び第2カム部材35のカム面33,36同士を引き離すように、バネ38の力に抗してアクチュエータ40が回転駆動されるので、第1カム部材32及び第2カム部材35を一体的に回転させ、第1カム部材32の回転および軸方向の移動を第2カム部材35が妨げないようにできる。これにより内輪12及び第1外輪15に第1コロ17が係合した状態が続くので、入力軸11から出力軸14へトルクを伝達する状態が続く。
Since the moving
入力軸11から出力軸14へ伝達するトルクをカットするときには、アクチュエータ40の停止ないしは回転数の低下により、バネ38によって第1カム部材32と第2カム部材35とを相対回転させ、カム面33,36同士を押し付ける。カム面33,36同士が接触して第1カム部材32及び第2カム部材35に軸方向の推力が生じると、セルフロックにより第2カム部材35が第1カム部材32を拘束する。その結果、移動部材19及び第1外輪15の軸方向の移動が規制されると、入力軌道面13と出力軌道面16との軸方向の距離がそれ以上は小さくならず、第1コロ17の転がりが規制される。内輪12及び第1外輪15と第1コロ17との間にすべりが発生してそれ以上はトルクが増加しなくなるので、制限装置30はトルクリミッタとなる。その結果、入力軸11から出力軸14への伝達トルクより大きなピークトルクを違和感なく適切にカットできる。
When the torque transmitted from the
なお、車両1のコースト走行など、駆動輪8から変速機5を介して動力伝達装置10に動力が入力されるときには、出力軸14から移動部材19を介して第1外輪15に動力が伝達される。第1外輪15が駆動するときは、第1コロ17は内輪12及び第1外輪15に係合できないが、第2コロ24は第1外輪15及び第2外輪21に係合する。これにより出力軸14のトルクは、第1外輪15、第2コロ24及び回転板20を介して入力軸11に伝達される。
When power is input from the
以上のように動力伝達装置10は制限装置30があるので、アクチュエータ40により第2カム部材35の回転を制御できる。カム面33,36同士が接触して第1カム部材32及び第2カム部材35に軸方向の推力が発生すると、アクチュエータ40が第2カム部材35の回転を止める力は第1カム部材32のセルフロックにより規制される。そのため、アクチュエータ40は第2カム部材35を介して第1カム部材32の回転を規制する大きな出力は不要である。アクチュエータ40は、第2カム部材35を制御して第1カム部材32と第2カム部材35とを接触させたり離したりするだけの力があれば良い。よって、アクチュエータのトルクだけで第1カム部材32の回転を制限する場合に比べて、定格出力の小さな安価で小型のアクチュエータ40を採用できる。
As described above, since the
第1カム部材32は、アクチュエータ40の停止ないしは回転数の低下により、バネ38によって第2カム部材35が押し付けられて拘束される。よって、アクチュエータ40の動力を使わずに、又は、アクチュエータ40の小さい動力で、バネ38によって第1カム部材32を規制して入力軸11から出力軸14へ伝達されるトルクをカットできる。
The
第1外輪15及び第1コロ17の回転運動によって発生するイナーシャは、クラッチ4の回転運動によって発生するイナーシャより小さいので、クラッチを滑らせてトルクをカットする技術(特許文献1に開示された先行技術)に比べ、トルクをカットするときのイナーシャの変化によるショックを抑制できる。
Since the inertia generated by the rotational motion of the first
次に図5及び図6を参照して第2実施の形態について説明する。第1実施の形態では、制限機構31の動作を停止するとき(通常のトルク伝達時)にアクチュエータ40を駆動する場合について説明した。これに対し第2実施の形態では、制限機構52を動作させるとき(トルクのカット時)にアクチュエータ62を駆動する場合について説明する。なお、第1実施の形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図5は第2実施の形態における動力伝達装置50を模式的に図示した断面図である。図6(a)はトルクを伝達するときの制限機構52の模式図であり、図6(b)はトルクをカットするときの制限機構52の模式図である。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. In the first embodiment, the case where the
動力伝達装置50は、第1外輪15が結合する移動部材19の軸方向の移動を制限する制限装置51を備えている。制限装置51は制限機構52、及び、制限機構52を動作させるアクチュエータ62を備えている。制限機構52は、移動部材19に結合して一体に回転する第1カム部材53と、ロータ61に結合して一体に回転する第2カム部材58とを備えている。第1カム部材53及び第2カム部材58は、軸方向に互いに対向して配置される、中心軸O回りに相対回転可能な円環状の部材である。ロータ61は中心軸O回りに回転する円環状の部材であり、軸方向の移動が規制されている。アクチュエータ62は、ロータ61を介して第2カム部材58に制動力を与える装置であり、油圧式の制動装置63と、制動装置63によってロータ61に押し当てられるパッド64とを備えている。
The
図6(a)に示すように第1カム部材53は、中心軸O(図5参照)に対して螺旋状に端面が傾斜するカム面54と、カム面54に対して周方向の所定箇所に形成されたストッパ55と、ストッパ55と周方向に間隔をあけて第2カム部材58側へ張り出す張出部56と、張出部56に保持されたバネ57とを備えている。第2カム部材58は、カム面54と軸方向に対向し中心軸Oに対して端面が螺旋状に傾斜するカム面59と、ストッパ55と張出部56との間に位置し第1カム部材53側へ張り出す係合部60とを備えている。バネ57は、張出部56と係合部60との間に圧縮した状態で配置される。
As shown in FIG. 6A, the
バネ57は、第1カム部材53及び第2カム部材58が互いに相対回転する方向、且つ、カム面54,59同士を引き離す方向に第1カム部材53及び第2カム部材58を付勢する。アクチュエータ62は、バネ57の力に抗して第1カム部材53と第2カム部材58とを接触させる出力(バネ57による力に回転数を乗じた値)を有している。
The
第2カム部材58が、ロータ61を介してアクチュエータ62に制動されない状態では、バネ57の付勢力によって張出部56から離れて係合部60がストッパ55に当接し、カム面54,59間に軸方向の隙間が設けられる。この状態では第1カム部材53及び第2カム部材58に軸方向の推力は生じないので、第1カム部材53及び第2カム部材58は、ストッパ55と張出部56との間を係合部60が移動できる範囲内で、相対回転できる。この状態では、第1カム部材53及び第2カム部材58は一体的に回転する。
In a state where the
第1カム部材53及び第2カム部材58が一体的に回転する状態で、第2カム部材58が、ロータ61を介してアクチュエータ62に制動されると、第1カム部材53及び第2カム部材58は相対回転してカム面54,59同士が押し付けられる。これにより第1カム部材53及び第2カム部材58に軸方向の推力が生じる。カム面54,59は、そのときにセルフロックにより互いを拘束するように摩擦係数およびカム角度(中心軸O(図5参照)に直交する平面に対する角度)が設定されている。第2カム部材58は、ロータ61を介して軸方向の移動が規制されているので、カム面54,59同士が押し付けられると、第2カム部材58はセルフロックにより第1カム部材53を拘束する。
When the
第1カム部材53によって軸方向の推力が生じた第2カム部材58は、第1外輪15(図5参照)及び移動部材19を介して第1カム部材53に作用する軸方向の荷重に起因する摩擦力が、カム面59に少なくとも作用する。バネ57は、アクチュエータ62から第2カム部材58に制動力が入力されていない状態では、カム面54,59間の摩擦力に起因する回転方向の荷重に抗して第2カム部材58を回転できる弾性力を有している。
The
次に動力伝達装置50の使用方法について説明する。エンジン3(図1参照)からクラッチ4及び変速機5を介して駆動輪8へ動力を伝達するときには、アクチュエータ62をオフして、第2カム部材58が自由に回転できるようにする。第1コロ17を介して内輪12から第1外輪15にトルクが伝達されると、第1外輪15の回転および軸方向の移動に伴い、移動部材19及び第1カム部材53も回転しながら軸方向へ移動する。図6(a)に示すように、第1カム部材53及び第2カム部材58のカム面54,59は離れているので、第1カム部材53及び第2カム部材58は一体的に回転し、第1カム部材53の回転および軸方向の移動を第2カム部材58が妨げないようにできる。これにより内輪12及び第1外輪15に第1コロ17が係合した状態が続くので、入力軸11から出力軸14へトルクを伝達する状態が続く。
Next, a method for using the
入力軸11から出力軸14へ伝達するピークトルクをカットするときには、アクチュエータ62を駆動してロータ61を介して第2カム部材58に制動力を付与する。第1カム部材53のカム面54と第2カム部材58のカム面59とが軸方向に互いに押し付けられて、第1カム部材53及び第2カム部材58に軸方向の推力が生じると、セルフロックにより第2カム部材58が第1カム部材53を拘束する。第1カム部材53が拘束されると移動部材19及び第1外輪15の軸方向の移動が規制されるので、入力軸11から出力軸14へ伝達する伝達トルクより大きいピークトルクをカットできる。動力伝達装置50はトルクを伝達するときにアクチュエータ62をオフし、トルクをカットするときにアクチュエータ62を駆動するので、アクチュエータ62を駆動するエネルギーを節約できる。
When cutting the peak torque transmitted from the
次に図7を参照して第3実施の形態について説明する。第1実施の形態および第2実施の形態ではセルフロックにより制限機構31,52を拘束する場合について説明した。これに対し第3実施の形態では、アクチュエータ79により制限機構72を拘束する動力伝達装置70について説明する。なお、第1実施の形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図7は第3実施の形態における動力伝達装置70の模式図である。図7では移動部材19に結合する第1外輪15等の図示が省略されている。
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. In the first embodiment and the second embodiment, the case where the limiting
動力伝達装置70は、第1外輪15(図2参照)が結合する移動部材19の軸方向の移動を制限する制限装置71を備えている。制限装置71は制限機構72、及び、制限機構72を動作させるアクチュエータ79を備えている。制限機構72は、移動部材19に結合して一体に回転する第1カム部材73と、ギヤ78に結合して一体に回転する第2カム部材76とを備えている。第1カム部材73及び第2カム部材76は、軸方向に互いに対向して配置される、中心軸O回りに相対回転可能な円環状の部材である。ギヤ78は中心軸O回りに回転する円環状の部材であり、軸方向の移動が規制されている。アクチュエータ79は、ギヤ78を介して第2カム部材76にトルクを与える装置であり、モータ80と、モータ80によって回転する、ギヤ78に噛み合うピニオン81とを備えている。
The
第1カム部材73は、中心軸O(図2参照)に対して螺旋状に端面が傾斜するカム面74を備えている。第2カム部材76は、カム面74と軸方向に対向し中心軸Oに対して端面が螺旋状に傾斜するカム面77を備えている。カム面74,77間に球体状の転動体75が挟み込まれている。第1カム部材73及び第2カム部材76は、転動体75を介して軸方向の推力が生じる。
The
第2カム部材76が、ギヤ78を介してアクチュエータ79に駆動されない状態では、第1カム部材73及び第2カム部材76に軸方向の推力は生じないので、第1カム部材73及び第2カム部材76は一体的に回転する。移動部材19は軸方向に移動できるので、内輪12(図2参照)及び第1外輪15に第1コロ17が係合した状態が持続し、入力軸11から出力軸14へトルクを伝達できる。
In a state where the
第2カム部材76が、ギヤ78を介してアクチュエータ79に駆動されると、第1カム部材73及び第2カム部材76は相対回転して転動体75を介して軸方向へ押し付けられる。これにより第1カム部材73及び第2カム部材76に軸方向の推力が生じる。第2カム部材76が第1カム部材73を拘束し移動部材19の軸方向の移動を規制するので、入力軸11(図2参照)から出力軸14へ伝達するトルクをカットできる。
When the
次に図8を参照して第4実施の形態について説明する。第3実施の形態では第1カム部材73と第2カム部材76との間に転動体75が介在する場合について説明した。これに対し第4実施の形態では、第1回転体93と第2回転体95とが直に接する動力伝達装置90について説明する。なお、第1実施の形態および第3実施の形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図8は第4実施の形態における動力伝達装置90の模式図である。図9では移動部材19に結合する第1外輪15等の図示が省略されている。
Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG. In the third embodiment, the case where the rolling
動力伝達装置90は、第1外輪15(図2参照)が結合する移動部材19の軸方向の移動を制限する制限装置91を備えている。制限装置91は制限機構92、及び、制限機構92を動作させるアクチュエータ79を備えている。制限機構92は、移動部材19に結合して一体に回転する第1回転体93と、ギヤ78に結合して一体に回転する第2回転体95とを備えている。第1回転体93及び第2回転体95は、軸方向に互いに対向して配置される、中心軸O回りに相対回転可能な円環状の部材である。第1回転体93は、中心軸O(図2参照)に対して端面が傾斜する傾斜面94を備えている。第2回転体95は、傾斜面94と軸方向に対向し中心軸Oに対して端面が傾斜する傾斜面96を備えている。第1回転体93及び第2回転体95は、傾斜面94,96が当接して軸方向の推力が生じる。
The
第2回転体95が、ギヤ78を介してアクチュエータ79に回転駆動されない状態では、第1回転体93及び第2回転体95に軸方向の推力は生じないので、第1回転体93及び第2回転体95は一体的に回転する。移動部材19は軸方向に移動できるので、内輪12(図2参照)及び第1外輪15に第1コロ17が係合した状態が持続し、入力軸11から出力軸14へトルクを伝達できる。
In the state where the
第2回転体95が、ギヤ78を介してアクチュエータ79に回転駆動されると、第1回転体93及び第2回転体95は相対回転して傾斜面94,96が軸方向へ押し付けられる。これにより第1回転体93及び第2回転体95に軸方向の推力が生じる。第2回転体95が第1回転体93を拘束し移動部材19の軸方向の移動を規制するので、入力軸11(図2参照)から出力軸14へ伝達するトルクをカットできる。
When the second
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、第1コロ17の数やスキュー角α、入力軌道面13,23及び出力軌道面16,22の中心軸Oに対する傾き等は適宜設定できる。
The present invention has been described above based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various improvements and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. It can be easily guessed. For example, the number of
上記各実施の形態では自動車に搭載される動力伝達装置10,50,70,90について説明したが、必ずしもこれに限れられるものではない。動力伝達装置10,50,70,90を他の車両に搭載することは当然可能である。他の車両としては、建設機械、産業車両、農業機械等が挙げられる。
In the above embodiments, the
上記各実施の形態ではエンジン3と変速機5との間の動力伝達経路に、クラッチ4に加えて動力伝達装置10,50,70,90を配置する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。ダンパ機構等を付加することによって、エンジン3と変速機5との間の動力伝達経路に、クラッチ4に代えて動力伝達装置10,50,70,90を設けることは当然可能である。また、エンジン3と変速機5との間に動力伝達装置10,50,70,90を設けるのではなく、エンジン3とクラッチ4との間、変速機5とプロペラシャフト6との間、プロペラシャフト6と差動装置7との間など、いずれの動力伝達経路に動力伝達装置10,50,70,90を設けることは当然可能である。この場合も上記各実施の形態と同様の作用効果を実現できる。
In each of the above-described embodiments, the case where the
上記各実施の形態では入力軸11に内輪12が結合し、出力軸14に第1外輪15が結合する動力伝達装置10,50,70,90について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。入力軸11に結合する外輪(入力部材)と、出力軸14に結合する内輪(出力部材)とを設け、外輪と内輪との間に複数のコロを設けることは当然可能である。
In the above embodiments, the
上記各実施の形態では第1外輪15(出力部材)に移動部材19を結合し、移動部材19の軸方向の移動を制限装置30,51,71,91で制限する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。これとは逆に第1外輪15の軸方向の移動を規制し、内輪12を軸方向へ移動可能にする場合には、内輪12(入力部材)に移動部材を結合し、その移動部材の軸方向の移動を制限装置30,51,71,91で制限することは当然可能である。
In each of the above embodiments, the case where the moving
上記各実施の形態では、入力軌道面13,23及び出力軌道面16,22を単葉回転双曲面にして、円柱状の第1コロ17及び第2コロ24を採用する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の形態における入力軌道面13,23、出力軌道面16,22、第1コロ17及び第2コロ24を採用することは当然可能である。他の形態としては、例えば入力軌道面13,23及び出力軌道面16,22を単葉回転双曲面にして第1コロ17及び第2コロ24を円錐状にするもの、入力軌道面13,23及び出力軌道面16,22を円錐状の面にするもの、入力軌道面13,23又は出力軌道面16,22を円筒状としたり、第1コロ17や第2コロ24を鼓状、太鼓状や円柱状としたりするもの等が挙げられる。
In each of the above-described embodiments, the case where the input raceway surfaces 13 and 23 and the output raceway surfaces 16 and 22 are formed as single lobe hyperboloids and the cylindrical
上記第1実施の形態では、第2カム部材35に結合するギヤ39がアクチュエータ40に駆動される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、第1カム部材32をウォームホイール、第2カム部材35をウォームにすることが可能である。ウォームホイールは中心軸Oを中心に回転し、ウォームは回転軸(中心軸Oに直交する軸)を中心に回転する。この場合、バネ38やギヤ39、ピニオン42等を省略して、第2カム部材35(ウォーム)をモータ41(アクチュエータ40)で直接に駆動できる。ウォーム(第2カム部材35)の進み角を小さくすることにより、軸方向(中心軸O方向)の推力が生じたときのセルフロックによって、第1カム部材32(ウォームホイール)から第2カム部材35(ウォーム)への回転の伝達を困難にできる。これにより、モータ41(アクチュエータ40)を駆動しなくても第1カム部材32(ウォームホイール)の回転を阻止し、移動部材19の軸方向(中心軸O方向)の移動を規制できる。
Although the case where the
上記第2実施の形態では、アクチュエータ62が油圧式の制動装置63を備える場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、空圧式、電磁式等の制動装置とすることは当然可能である。アクチュエータ62を制動装置63に限定するものではなく、制動装置63をモータに代えることは当然可能である。この場合、第1実施の形態で説明したように、第2カム部材58に結合するギヤを設け、そのギヤに噛み合うピニオンをモータで回転させる。入力軸11から出力軸14へ動力を伝達するときはモータをフリーにし、第1カム部材53、第2カム部材58を介してアクチュエータ62に入力されるトルクによってモータを被動の状態にする。入力軸11から出力軸14へ伝達するトルクをカットするときはモータを駆動し、第2カム部材58を介して第1カム部材53を拘束する。
In the second embodiment, the case where the
3 エンジン
5 変速機
10,50,70,90 動力伝達装置
12 内輪(入力部材)
15 第1外輪(出力部材)
17 第1コロ(コロ)
30,51,71,91 制限装置
31,52,72,92 制限機構
32,53,73 第1カム部材
35,58,76 第2カム部材
38,57 バネ
40,62,79 アクチュエータ
75 転動体
93 第1回転体
94,96 傾斜面
95 第2回転体
α スキュー角
β テーパ角
O 中心軸3
15 First outer ring (output member)
17 First roller (roller)
30, 51, 71, 91 Limiting
Claims (9)
動力が入力される、所定のテーパ角を有する入力軌道面が形成された入力部材と、
その入力部材に対して軸方向に相対移動可能に構成される、所定のテーパ角を有する出力軌道面が形成された出力部材と、
前記入力部材の中心軸に対して所定のスキュー角に設定されると共に前記入力軌道面と前記出力軌道面との間に配置される、前記入力部材および前記出力部材と係合または係合解除が可能な複数のコロと、
そのコロと前記入力部材および前記出力部材とが係合したときの前記入力部材または前記出力部材の軸方向の移動を制限する制限装置とを備えていることを特徴とする動力伝達装置。A power transmission device disposed in a power transmission path for transmitting torque and rotation speed,
An input member formed with an input raceway surface having a predetermined taper angle to which power is input;
An output member formed with an output raceway surface having a predetermined taper angle, which is configured to be relatively movable in the axial direction with respect to the input member;
The input member and the output member that are set at a predetermined skew angle with respect to the central axis of the input member and disposed between the input raceway surface and the output raceway surface are engaged or disengaged. Multiple possible rolls,
A power transmission device comprising: a restricting device that restricts movement of the input member or the output member in the axial direction when the roller is engaged with the input member and the output member.
前記入力部材または前記出力部材は、前記第1カム部材に結合し、
前記第2カム部材は、軸方向の移動が規制されると共に前記アクチュエータによって回転が制御され、
前記第1カム部材および前記第2カム部材は、互いに接触して前記第1カム部材のトルクにより軸方向への推力が発生するとセルフロックにより互いを拘束するように摩擦係数およびカム角度が設定されていることを特徴とする請求項2記載の動力伝達装置。The limiting mechanism includes a first cam member and a second cam member that are disposed to face each other in the axial direction and are rotatable relative to each other.
The input member or the output member is coupled to the first cam member;
The second cam member is restricted from moving in the axial direction and controlled in rotation by the actuator,
When the first cam member and the second cam member come into contact with each other and a thrust in the axial direction is generated by the torque of the first cam member, a friction coefficient and a cam angle are set so as to restrain each other by self-locking. The power transmission device according to claim 2, wherein:
前記アクチュエータは、前記制限機構の動作を停止するときは、前記第1カム部材を引き離すように前記第2カム部材を回転することを特徴とする請求項3記載の動力伝達装置。A spring that biases the first cam member and the second cam member in a direction in which they are pressed against each other;
4. The power transmission device according to claim 3, wherein the actuator rotates the second cam member so as to separate the first cam member when stopping the operation of the restriction mechanism.
前記アクチュエータは、前記制限機構を動作させるときは、前記第1カム部材に押し付けるように前記第2カム部材の回転を規制することを特徴とする請求項3記載の動力伝達装置。A spring for biasing the first cam member and the second cam member in a direction to separate them from each other;
4. The power transmission device according to claim 3, wherein the actuator restricts the rotation of the second cam member so as to be pressed against the first cam member when operating the restriction mechanism. 5.
前記第1カム部材と前記第2カム部材との相対回転により軸方向への推力を発生する、前記第1カム部材と前記第2カム部材との間に配置される転動体とを備え、
前記入力部材または前記出力部材は、前記第1カム部材に結合し、
前記アクチュエータは、前記第2カム部材を回転駆動することを特徴とする請求項2記載の動力伝達装置。The limiting mechanism includes a first cam member and a second cam member that are disposed to face each other in the axial direction and are relatively rotatable,
A rolling element disposed between the first cam member and the second cam member that generates a thrust in an axial direction by relative rotation between the first cam member and the second cam member;
The input member or the output member is coupled to the first cam member;
The power transmission device according to claim 2, wherein the actuator rotationally drives the second cam member.
前記傾斜面は、前記第1回転体および前記第2回転体の相対回転により軸方向への推力を発生し、
前記入力部材または前記出力部材は、前記第1回転体に結合し、
前記アクチュエータは、前記第2回転体を回転駆動することを特徴とする請求項2記載の動力伝達装置。The limiting mechanism includes a first rotating body and a second rotating body that are capable of relative rotation and formed with inclined surfaces facing each other in the axial direction,
The inclined surface generates a thrust in the axial direction by relative rotation of the first rotating body and the second rotating body,
The input member or the output member is coupled to the first rotating body,
The power transmission device according to claim 2, wherein the actuator rotationally drives the second rotating body.
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