JPWO2018216185A1 - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

機械的にトルクをカットできる動力伝達装置（１０）を提供する。動力伝達装置（１０）は、複数のコロ（１８）が介在する入力部材（１２）及び出力部材（１６）と、入力部材（１２）又は出力部材（１６）に結合する第１カム（３０）と、第１カム（３０）と対向し軸方向の移動が規制された第２カム（４０）と、カム面同士を互いに引き離す弾性力を与えるばね（４３）と、を備えている。第２カム（４０）から見た第１カム（３０）の回転方向の加速度の絶対値に第２カム（４０）の質量を乗じた慣性力がばね（４３）の弾性力より大きいときに、第１カム（３０）及び第２カム（４０）は互いに係合する。

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。

入力部材と出力部材との間に配置されたクラッチを滑らせて、入力部材から出力部材へ伝わるピークトルクを吸収する技術が知られている（特許文献１）。特許文献１に開示される技術では、変速直前のトルクを検出し、そのトルクに応じた程度になるまでクラッチを滑らせてトルクを低減する。その結果、変速のショックを抑制できる。

特開２０１２−１１２３９６号公報

しかしながら上記従来の技術では、トルクを検出するセンサ、及び、センサの検出結果に基づいてクラッチの動作を制御する制御装置が必要になるという問題点がある。

本発明はこの問題点を解決するためになされたものであり、トルクを検出するセンサや制御装置を不要にできる動力伝達装置を提供することを目的としている。

この目的を達成するために本発明の動力伝達装置は、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。動力伝達装置は、動力が入力される入力部材に所定のテーパ角を有する入力軌道面が形成され、入力部材に対して軸方向に相対移動可能に構成される出力部材に、所定のテーパ角を有する出力軌道面が形成される。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入力軌道面と出力軌道面との間に配置される。入力部材または出力部材に結合する第１カムは中心軸の回りを回転する。第１カムと軸方向に対向しつつ第１カムと相対回転可能に配置される第２カムは、軸方向の移動が規制される。ばねは、第１カム及び第２カムのカム面同士を互いに引き離す回転方向の弾性力を第２カム及び第１カムに与える。第１カム及び第２カムは、第２カムから見た第１カムの回転方向の加速度の絶対値に第２カムの質量を乗じた慣性力がばねの弾性力より大きいときに互いに係合する。

請求項１記載の動力伝達装置によれば、入力軌道面と出力軌道面との間に配置されるコロは、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。

中心軸の回りを回転する第１カムは入力部材または出力部材に結合する。第１カムと相対回転可能に配置される第２カムは、第１カムと軸方向に対向すると共に軸方向の移動が規制されている。第１カム及び第２カムは、ばねによって、第１カム及び第２カムのカム面同士を互いに引き離す回転方向の弾性力が与えられている。

出力部材に対して入力部材の回転数が変化すると、第２カムから見た第１カムの回転方向の相対的な加速度が変化する。その加速度の絶対値に第２カムの質量を乗じた慣性力がばねの弾性力より大きいときに、第２カム及び第１カムは互いに係合する。第２カムに第１カムが係合し、第２カムを介して第１カムの軸方向の移動が規制されると、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。従って、トルクを検出するセンサや制御装置が無くても、トルクを機械的にカットできる。

請求項２記載の動力伝達装置によれば、第１カム及び第２カムは、互いに接触して第１カムのトルクにより軸方向への推力が発生すると、摩擦により互いを拘束するようにカム角度が設定される。摩擦によって第１カムと第２カムとが同期するので、請求項１の効果に加え、第１カムと第２カムとを同期させる外力を不要にできる。

請求項３記載の動力伝達装置によれば、第１カム及び第２カムは、第２カムからみて第１カムが減速するときに互いに係合する。よって、請求項１又は２の効果に加え、入力部材が減速するときのトルクをカットできる。

請求項４記載の動力伝達装置によれば、第１カム及び第２カムは、第２カムからみて第１カムが加速するときに互いに係合する。よって、請求項１から３のいずれかの効果に加え、入力部材が加速するときのトルクをカットできる。

第１実施の形態における動力伝達装置を模式的に図示した断面図である。 コロを保持する保持器および出力部材の斜視図である。 第１カム及び第２カムの模式図である。 第２実施の形態における動力伝達装置の第１カム及び第２カムの模式図である。 第３実施の形態における動力伝達装置の第１カム及び第２カムの模式図である。

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について説明する。図１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、トルクが入力される入力軸１１と一体に回転する入力部材１２（外輪）と、トルクを出力する出力軸１９と一体に回転する出力部材１６（内輪）と、出力部材１６と入力部材１２との間に介在するコロ１８と、出力部材１６に結合する第１カム３０と、第１カム３０と軸方向に対向する第２カム４０と、を備えている。

入力部材１２は、入力軸１１のトルクを入力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が内周面に形成された円筒状の部材（外輪）である。入力部材１２は、ベベルギヤ１４が設けられた入力軸１１と結合する。駆動装置（図示せず）のトルクは、ベベルギヤ１４と噛み合う入力ギヤ１５に入力される。入力部材１２は、入力軸１１と共に軸方向（中心軸Ｏ方向）へ移動可能に配置されている。

出力部材１６は、動力を出力軸１９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１７が外周面に形成された円筒状の部材（内輪）である。出力部材１６は、入力部材１２の径方向の内側に位置し、ボールスプラインによって、出力軸１９に対して回転が規制されると共に出力軸１９に対して軸方向に移動可能に配置されている。入力部材１２の入力軌道面１３及び出力部材１６の出力軌道面１７は、径方向に互いに対向し、且つ、軸方向の第２カム４０側へ向かうにつれて次第に縮径する。入力軌道面１３と出力軌道面１７との間にコロ１８が配置されている。

図２はコロ１８を保持する保持器２１及び出力部材１６の斜視図である。コロ１８は円柱状に形成される部材であり、保持器２１によって入力軌道面１３（図１参照）と出力軌道面１７との間に複数が保持される。保持器２１は、コロ１８が相互に干渉することなく円滑に回転するようにコロ１８を互いに間隔をあけて保持する。

コロ１８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１７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１７の円周方向に配置される。コロ１８のスキュー角α及び入力軌道面１３及び出力軌道面１７のテーパ角β（図１参照）は、入力軸１１が正転して入力軸１１から出力軸１９へトルクを伝達する場合に、入力部材１２及び出力部材１６にコロ１８が係合するように設定される。入力部材１２及び出力部材１６とコロ１８との係合が解除されると、入力軸１１から出力軸１９へのトルクの伝達が遮断される。

図１に戻って説明する。駆動装置（図示せず）のトルクが入力軸１１を介して入力部材１２に伝わり、入力部材１２が正転すると、入力部材１２及び出力部材１６に線状に接触するコロ１８が、自転しながら中心軸Ｏ回りを公転する。コロ１８の回転によって、コロ１８、入力軌道面１３及び出力軌道面１７が径方向に変位し、出力部材１６は、トルクの大きさに応じて径方向に弾性変形しながら、入力軌道面１３と出力軌道面１７との軸方向の距離を小さくするように軸方向の第２カム４０側へ移動する。

これにより、入力部材１２及び出力部材１６にコロ１８が係合し、入力部材１２から出力部材１６へトルクが伝達される。コロ１８のすべりがなくなり入力部材１２及び出力部材１６にコロ１８が噛み合うと、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。出力部材１６は第１カム３０に結合しているので、第１カム３０は出力部材１６及び出力軸１９と一体に中心軸Ｏの回りを回転しながら第２カム４０側へ移動する。

第２カム４０は、第１カム３０と軸方向に対向している。第２カム４０は、止め輪（図示せず）によって出力軸１９に対する軸方向の移動が規制されたベアリング２０により、出力軸１９に対して回転可能に配置されると共に軸方向の移動が規制されている。

第２カム４０は、入力部材１２と出力部材１６との間にコロ１８が係合して捻じ込まれたときに、第１カム３０を介して出力部材１６の軸方向（トルクが増す方向）の移動を適宜停止させるための部材である。出力部材１６が軸方向に移動できなくなると、それ以上のトルクが伝えられなくなるので、トルクを適宜カットできる。

図３は第１カム３０及び第２カム４０の模式図である。図３の矢印は、第１カム３０及び第２カム４０の正の回転方向（正転方向）を示している（図４及び図６においても同じ）。図３に示すように第１カム３０は、軸方向の端面に、中心軸Ｏ（図１参照）に対して螺旋状に傾斜するカム面３１と、カム面３１に対して周方向の所定箇所に形成された第１当接面３２と、を備えている。第１当接面３２は、中心軸Ｏに対して垂直な面である。

第２カム４０は、第１カム３０と対向する軸方向の端面に、中心軸Ｏ（図１参照）に対して螺旋状に傾斜するカム面４１と、カム面４１に対して周方向の所定箇所に形成された第２当接面４２と、を備えている。第２当接面４２は、中心軸Ｏに対して垂直な面である。第１カム３０と第２カム４０との間にばね４３が介在する。ばね４３は、第２カム４０に対して第１カム３０を正転方向へ付勢する。ばね４３は、圧縮コイルばね、ねじりコイルばね、引張コイルばね等が用いられる。

カム面４１は、カム面３１と軸方向に対向しつつ、カム面３１に対して逆転方向（反矢印方向）に位置する。第２当接面４２は、第１当接面３２に対して正転方向に位置する。ばね４３の弾性力によって、第１カム３０の第１当接面３２は第２カム４０の第２当接面４２に当接する。第２当接面４２に第１当接面３２が当接した状態で、カム面４１とカム面３１との間に、回転方向および軸方向の隙間が形成される。ばね４３は、カム面３１とカム面４１とを互いに引き離す回転方向（正転方向）の弾性力を第１カム３０及び第２カム４０に与えている。

入力部材１２（図１参照）から出力部材１６にトルクを伝達しながら正転方向（矢印方向）に加速または等速運動をするときは、第１カム３０の第１当接面３２は第２カム４０の第２当接面４２に当接する。その結果、第２カム４０から見た第１カム３０の回転方向の加速度は発生しない。即ち、ばね４３の弾性力に第２カム４０の慣性力が打ち勝って、ばね４３の弾性力を増加させる力は発生しない。このときは、カム面３１とカム面４１との間に回転方向の隙間がある状態で、第１カム３０及び第２カム４０は一体的に回転する。

第１カム３０の第１当接面３２は第２カム４０の第２当接面４２に接触するが、第２当接面４２は第１当接面３２の軸方向の移動を規制しないので、第１カム３０は回転しながら軸方向の第２カム４０側へ移動できる。第１カム３０に結合した出力部材１６の回転および軸方向の移動を第２カム４０が妨げないようにできるので、入力部材１２及び出力部材１６にコロ１８が係合した状態が維持される。よって、入力軸１１から出力軸１９へトルクを伝達する状態またはトルクを増加させて伝える状態が続く。

入力部材１２（図１参照）から出力部材１６にトルクを伝達しながら等速回転している状態から、出力部材１６に負荷がかかり入力部材１２及び出力部材１６が正転方向に減速するときは、第２カム４０に対して第１カム３０は正転方向に減速する。第２カム４０から見た第１カム３０の回転方向の減速度（負の加速度）の絶対値に第２カム４０の質量を乗じた慣性力が、ばね４３の弾性力以下の場合は、カム面３１とカム面４１との間に回転方向の隙間がある状態で、第１カム３０及び第２カム４０は一体的に回転する。この場合も、第１カム３０に結合した出力部材１６の回転および第２カム４０から離れる方向への軸方向の移動を第２カム４０が妨げないようにできるので、駆動側の出力部材１６及び被動側の入力部材１２にコロ１８が係合した状態が維持される。よって、出力軸１９から入力軸１１へトルクを伝達する状態が続く。

出力部材１６に負荷がかかり入力部材１２及び出力部材１６が正転方向に減速するときに、第２カム４０から見た第１カム３０の回転方向の減速度（負の加速度）の絶対値に第２カム４０の質量を乗じた慣性力が、ばね４３の弾性力より大きいときは、ばね４３の弾性力に抗して第２カム４０が第１カム３０に相対回転し、カム面４１にカム面３１が押し付けられる。これにより第１カム３０及び第２カム４０に軸方向の推力が生じる。

カム面３１及びカム面４１は、第１カム３０及び第２カム４０の相対回転により軸方向の推力が生じると、摩擦（セルフロック）により互いを拘束するようにカム角度が設定されている。カム角度は、中心軸Ｏ（図１参照に直交する平面に対するカム面３１及びカム面４１の角度である。そのカム角度の正接は、カム面３１とカム面４１との摩擦係数より小さく設定される。

第１カム３０のカム面３１と第２カム４０のカム面４１とが押し付けられると、第２カム４０は摩擦（セルフロック）により第１カム３０の軸方向の移動を拘束する。第２カム４０は第１カム３０及び出力部材１６と一体に回転しながら軸方向（図１左側）の移動を拘束し、入力軌道面１３と出力軌道面１７との軸方向の距離をそれ以上は大きくならないようにする。その結果、駆動側の出力部材１６及び被動側の入力部材１２とコロ１８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、出力軸１９から入力軸１１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。

動力伝達装置１０によれば、トルクを検出するセンサや制御装置が無くても、第２カム４０から見た第１カム３０の回転方向の減速度（負の加速度）の絶対値に第２カム４０の質量を乗じた慣性力が、ばね４３の弾性力より大きいときに、減速時のピークトルクを機械的にカットできる。よって、トルクを検出するセンサや制御装置を不要にできる。センサや制御装置を省略できるので、センサや制御装置の故障による信頼性の低下を生じないようにできる。

第１カム３０及び第２カム４０は、カム面３１とカム面４１とが互いに接触して第１カム３０のトルクにより軸方向への推力が発生すると、摩擦（セルフロック）により互いを拘束する。よって、第１カム３０及び第２カム４０以外に、第１カム３０と第２カム４０とを同期させる外力を発生する機構を不要にできる。よって、動力伝達装置１０の構成を簡素化できる。

次に図４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、減速時にトルクをカットできる動力伝達装置１０について説明した。これに対し第２実施の形態では、加速時にトルクをカットできる動力伝達装置５０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の第１カム６０及び第２カム７０の模式図である。

図４に示すように動力伝達装置５０は、第１カム６０及び第２カム７０を備えている。第１カム６０は、軸方向の端面に、中心軸Ｏ（図１参照）に対して螺旋状に傾斜するカム面６１と、カム面６１に対して周方向の所定箇所に形成された第１当接面６２と、を備えている。第１当接面６２は、中心軸Ｏに対して垂直な面である。

第２カム７０は、第１カム６０と対向する軸方向の端面に、中心軸Ｏ（図１参照）に対して螺旋状に傾斜するカム面７１と、カム面７１に対して周方向の所定箇所に形成された第２当接面７２と、を備えている。第２当接面７２は、中心軸Ｏに対して垂直な面である。第１カム６０と第２カム７０との間にばね７３が介在する。ばね７３は、第１カム６０に対して第２カム７０を正転方向（矢印方向）へ付勢する。ばね７３は、圧縮コイルばね、ねじりコイルばね、引張コイルばね等が用いられる。

カム面７１は、カム面６１と軸方向に対向しつつ、カム面６１に対して正転方向に位置する。第２当接面７２は、第１当接面６２に対して逆転方向（反矢印方向）に位置する。ばね７３の弾性力によって、第１カム６０の第１当接面６２は第２カム７０の第２当接面７２に当接する。第２当接面７２に第１当接面６２が当接した状態で、カム面６１とカム面７１との間に、回転方向および軸方向の隙間が形成される。ばね７３は、カム面６１とカム面７１とを互いに引き離す回転方向の弾性力を第１カム６０及び第２カム７０に与えている。

入力部材１２（図１参照）から出力部材１６にトルクを伝達しながら正転方向に減速または等速運動をするときは、ばね７３の弾性力によって、第１カム６０の第１当接面６２は第２カム７０の第２当接面７２に当接する。その結果、第２カム７０から見た第１カム６０の回転方向の加速度は発生しない。即ち、その加速度に第２カム７０の質量を乗じた慣性力は、ばね７３の弾性力以下となる。このときは、カム面６１とカム面７１との間に回転方向の隙間がある状態で、第１カム６０は第２カム７０と一体的に回転する。第１カム６０の第１当接面６２は第２カム７０の第２当接面７２に接触するが、第２当接面７２は第１当接面６２の軸方向の移動を規制しないので、第１カム６０は回転しながら第２カム７０から離れる方向へ移動できる。

その結果、出力部材１６は、トルクの大きさに応じて径方向に弾性変形しながら、入力軌道面１３と出力軌道面１７との軸方向の距離を大きくするように軸方向へ移動する。これにより、入力部材１２は、コロ１８を介して出力部材１６に応じたトルク及び回転数を入力軸１１へ出力する。

入力部材１２（図１参照）から出力部材１６にトルクを伝達しながら等速運動をしている状態から、出力部材１６の負荷に対して入力部材１２の出力を増大させ、正転方向に加速するときは、第１カム６０は第２カム７０に対して正転方向（矢印方向）に相対回転する。第２カム７０から見た第１カム６０の回転方向の加速度（正の加速度）に第２カム７０の質量を乗じた慣性力が、ばね７３の弾性力以下の場合は、カム面６１とカム面７１との間に回転方向の隙間がある状態で、第１カム６０及び第２カム７０は一体的に回転する。この場合も、第１カム６０に結合した出力部材１６の回転および軸方向の移動を第２カム７０が妨げないようにできるので、入力部材１２及び出力部材１６にコロ１８が係合した状態が維持される。よって、入力軸１１から出力軸１９へトルクを伝達する状態が続く。

入力部材１２（図１参照）の出力を上げる、又は、出力部材１６の負荷を減少させることで、出力部材１６にトルクを伝えながら正転方向に加速するときに、第２カム７０から見た第１カム６０の回転方向の加速度（正の加速度）に第２カム７０の質量を乗じた慣性力が、ばね７３の弾性力より大きいときは、ばね７３の弾性力に抗して第２カム７０に対して第１カム６０が相対回転し、カム面７１にカム面６１が押し付けられる。これにより第１カム６０及び第２カム７０に軸方向の推力が生じる。

カム面６１及びカム面７１は、第１カム６０及び第２カム７０の相対回転により軸方向の推力が生じると、摩擦（セルフロック）により互いを拘束するようにカム角度が設定されている。カム角度は、中心軸Ｏ（図１参照に直交する平面に対するカム面６１及びカム面７１の角度である。そのカム角度の正接は、カム面６１とカム面７１との摩擦係数より小さく設定される。

第２カム７０は、ベアリング２０（図１参照）を介して軸方向の移動が規制されているので、カム面６１とカム面７１とが押し付けられると、第２カム７０は摩擦（セルフロック）により第１カム６０を拘束する。第１カム６０及び出力部材１６の軸方向（図１右側）の移動が規制されると、入力軌道面１３と出力軌道面１７との軸方向の距離がそれ以上は小さくならないので、入力部材１２及び出力部材１６とコロ１８との間にすべりが発生する。コロ１８にすべりが発生すると、それ以上はトルクが増加しなくなるので、入力軸１１から出力軸１９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。

動力伝達装置５０によれば、トルクを検出するセンサや制御装置が無くても、第２カム７０から見た第１カム６０の回転方向の加速度に第２カム７０の質量を乗じた慣性力が、ばね７３の弾性力より大きいときに、加速時のピークトルクを機械的にカットできる。トルクを検出するセンサや制御装置を不要にできるので、その分だけ動力伝達装置５０のコストを低減できると共に、センサや制御装置の故障による信頼性の低下を生じないようにできる。

次に図５を参照して第３実施の形態について説明する。第１実施の形態では減速時にトルクをカットする場合を説明し、第２実施の形態では加速時にトルクをカットする場合を説明した。これに対し第３実施の形態では、加速時および減速時にトルクをカットできる動力伝達装置８０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は、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図５は第３実施の形態における動力伝達装置８０の第１カム９０及び第２カム１００の模式図である。

図５に示すように動力伝達装置８０は、第１カム９０及び第２カム１００を備えている。第１カム９０は、軸方向の端面に、中心軸Ｏ（図１参照）に対して螺旋状に傾斜する第１カム面９１と、第１カム面９１に対して周方向の所定箇所に形成されると共に中心軸Ｏに対して螺旋状に傾斜する第２カム面９２と、を備えている。第２カム面９２は正転方向（矢印方向）を向き、第１カム面９１は逆転方向（反矢印方向）を向いている。

第２カム１００は、第１カム９０と対向する軸方向の端面に、中心軸Ｏ（図１参照）に対して螺旋状に傾斜する第１カム面１０１と、第１カム面１０１に対して周方向の所定箇所に形成されると共に中心軸Ｏに対して螺旋状に傾斜する第２カム面１０２と、第１カム面１０１及び第２カム面１０２に対して周方向の所定箇所に設けられる支持部１０３と、を備えている。第１カム９０と支持部１０３との間に第１ばね１０４及び第２ばね１０５が介在する。第１ばね１０４は、第１カム９０に対して第２カム１００を逆転方向（反矢印方向）へ付勢する。第２ばね１０５は、第１カム９０に対して第２カム１００を正転方向（矢印方向）へ付勢する。第１ばね１０４及び第２ばね１０５は、圧縮コイルばね、ねじりコイルばね、引張コイルばね等が用いられる。

第１カム面１０１は、第１カム面９１と軸方向に対向しつつ、第１カム面９１に対して逆転方向に位置する。第２カム面１０２は、第２カム面９２と軸方向に対向しつつ、第２カム面９２に対して正転方向に位置する。第１ばね１０４及び第２ばね１０５の弾性力の釣り合いによって、第１カム面９１と第１カム面１０１との間、第２カム面９２と第２カム面１０２との間に、回転方向および軸方向の隙間が形成される。第１ばね１０４及び第２ばね１０５は、第１カム面９１と第１カム面１０１とを互いに引き離し、第２カム面９２と第２カム面１０２とを互いに引き離す回転方向の弾性力を第１カム９０及び第２カム１００に与えている。

入力部材１２（図１参照）から出力部材１６にトルクを伝達しながら正転方向に等速運動をするときは、第１ばね１０４及び第２ばね１０５の弾性力によって、第１カム面９１と第１カム面１０１とが互いに引き離され、第２カム面９２と第２カム面１０２とが互いに引き離される。その結果、第１カム９０に結合した出力部材１６の回転および軸方向の移動を第２カム１００が妨げないようにできる。よって、入力部材１２及び出力部材１６にコロ１８が係合した状態が維持され、入力軸１１から出力軸１９へトルクを伝達する状態が続く。

入力部材１２（図１参照）から出力部材１６にトルクを伝達しながら等速回転している状態から、出力部材１６に負荷がかかり、入力部材１２及び出力部材１６が正転方向に減速するときに、第２カム１００から見た第１カム９０の回転方向の減速度（負の加速度）の絶対値に第２カム１００の質量を乗じた慣性力が、第１ばね１０４及び第２ばね１０５の弾性力より大きいときは、第１ばね１０４及び第２ばね１０５の弾性力に抗して第２カム１００が第１カム９０に相対回転し、第１カム面１０１に第１カム面９１が押し付けられる。これにより第１カム９０及び第２カム１００に軸方向の推力が生じる。

第１カム面９１及び第１カム面１０１は、第１カム９０及び第２カム１００の相対回転により軸方向の推力が生じると、摩擦（セルフロック）により互いを拘束するようにカム角度が設定されている。そのカム角度の正接は、第１カム面９１と第１カム面１０１との摩擦係数より小さく設定される。

第１カム９０の第１カム面９１と第２カム１００の第１カム面１０１とが押し付けられると、第２カム１００は摩擦（セルフロック）により第１カム９０を拘束する。第２カム４０は第１カム３０及び出力部材１６と一体に回転しながら軸方向（図１左側）への移動を拘束し、入力軌道面１３と出力軌道面１７との軸方向の距離がそれ以上は大きくならないようにする。その結果、駆動側の出力部材１６及び被動側の入力部材１２とコロ１８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。第２カム１００はトルクリミッタとなり、出力軸１９から入力軸１１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。

入力部材１２（図１参照）の出力を上げる、又は、出力部材１６の負荷を減少させることで、出力部材１６にトルクを伝えながら正転方向に加速するときに、第２カム１００から見た第１カム９０の回転方向の加速度（正の加速度）に第２カム１００の質量を乗じた慣性力が、第１ばね１０４及び第２ばね１０５の弾性力より大きいときは、第１ばね１０４及び第２ばね１０５の弾性力に抗して第２カム１００に対して第１カム９０が相対回転し、第２カム面１０２に第２カム面９２が押し付けられる。これにより第１カム９０及び第２カム１００に軸方向の推力が生じる。

第２カム面９２及び第２カム面１０２は、第１カム９０及び第２カム１００の相対回転により軸方向の推力が生じると、摩擦（セルフロック）により互いを拘束するようにカム角度が設定されている。そのカム角度の正接は、第２カム面９２と第２カム面１０２との摩擦係数より小さく設定される。

第２カム１００は、ベアリング２０（図１参照）を介して軸方向の移動が規制されているので、第２カム面９２と第２カム面１０２とが押し付けられると、第２カム１００は摩擦（セルフロック）により第１カム９０を拘束する。第１カム９０及び出力部材１６の軸方向（図１右側）の移動が規制されると、入力軌道面１３と出力軌道面１７との軸方向の距離がそれ以上は小さくならないので、コロ１８にすべりが発生する。入力部材１２及び出力部材１６とコロ１８との間にすべりが発生すると、それ以上はトルクが増加しなくなるので、入力軸１１から出力軸１９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。

動力伝達装置８０によれば、トルクを検出するセンサや制御装置が無くても、第１カム９０や第２カム１００の相対的な加速度（加速度の絶対値）に第２カム１００の質量を乗じた慣性力が、第１ばね１０４及び第２ばね１０５の弾性力より大きいときに、加速時および減速時のピークトルクを機械的にカットできる。

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、コロ１８の数やスキュー角α、入力軌道面１３及び出力軌道面１７のテーパ角β等は適宜設定できる。動力伝達装置１０，５０，８０は、自動車や産業車両などの車両、船舶、建設機械、農業機械等に搭載できる。

上記各実施の形態では、外輪を入力部材１２、内輪を出力部材１６と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。内輪を入力部材１２、外輪を出力部材１６とすることは当然可能である。

上記各実施の形態では、出力部材１６に第１カム３０，６０，９０を結合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。これとは逆に入力部材１２に第１カム３０，６０，９０を結合し、第２カム４０，７０，１００によって、第１カム３０，６０，９０を介して入力部材１２の軸方向の移動を規制す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が得られる。

上記各実施の形態では、入力軌道面１３及び出力軌道面１７を単葉回転双曲面にして、円柱状のコロ１８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、出力軌道面１７及びコロ１８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及び出力軌道面１７を単葉回転双曲面にしてコロ１８を円錐状にするもの、入力軌道面１３及び出力軌道面１７を円錐状の面にするもの、入力軌道面１３又は出力軌道面１７を円筒状としたり、コロ１８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。

１０，５０，８０ 動力伝達装置
１２ 入力部材
１３ 入力軌道面
１６ 出力部材
１７ 出力軌道面
１８ コロ
３０，６０，９０ 第１カム
３１，６１ カム面
４０，７０，１００ 第２カム
４１，７１ カム面
４３，７３ ばね
９１ 第１カム面（カム面）
９２ 第２カム面（カム面）
１０１ 第１カム面（カム面）
１０２ 第２カム面（カム面）
１０４ 第１ばね（ばね）
１０５ 第２ばね（ばね）
α スキュー角
β テーパ角
Ｏ 中心軸

Claims (4)

1. 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であって、
   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、
   前記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、
   前記入力部材または前記出力部材に結合し前記中心軸の回りを回転する第１カムと、
   前記第１カムと軸方向に対向しつつ前記第１カムと相対回転可能に配置されると共に軸方向の移動が規制された第２カムと、
   前記第１カム及び前記第２カムのカム面同士を互いに引き離す回転方向の弾性力を前記第２カム及び前記第１カムに与えるばねと、を備え、
   前記第１カム及び前記第２カムは、前記第２カムから見た前記第１カムの回転方向の加速度の絶対値に前記第２カムの質量を乗じた慣性力が前記ばねの弾性力より大きいときに互いに係合する動力伝達装置。
2. 前記第１カム及び前記第２カムは、互いに接触して前記第１カムのトルクにより軸方向への推力が発生すると摩擦により互いを拘束するようにカム角度が設定されている請求項１記載の動力伝達装置。
3. 前記第１カム及び前記第２カムは、前記第２カムからみて前記第１カムが減速するときに互いに係合する請求項１又は２に記載の動力伝達装置。
4. 前記第１カム及び前記第２カムは、前記第２カムからみて前記第１カムが加速するときに互いに係合する請求項１から３のいずれかに記載の動力伝達装置。

Images