CN1290824A - 摩擦离合器、汽车变速器、动力分配装置和动力传递装置 - Google Patents

Abstract

一种可减小滑动状态下的磨损的摩擦离合器以及使用它的汽车的自动变速器、汽车的无级变速器、汽车的动力分配装置和自动双轮车的动力传递装置,采用将一对离合构件用多个滚柱隔开沿径向相对配置的结构,各滚柱的转动轴相对于离合构件的回转轴形成的角度大于10°而小于20°,各滚柱的转动轴相对于包含离合构件的回转轴在内的平面形成的角度大于25°而小于90°,由此可始终保持稳定的摩擦力,并减少磨损。

Description

摩擦离合器、汽车变速器、动力分配装置和动力传递装置

本发明涉及各种机械的动力传递用的摩擦离合器及使用它的汽车的自动变速器、汽车的无级变速器、汽车的动力分配装置和自动双轮车的动力传递装置。

众所周知，传统的各种动力传递机构用的离合器是一种多板式离合器，它是通过将与输入侧的构件一体回转的多块离合板和与输出侧的构件一体回转的多块离合板交替配置，相互压住各离合板，利用各离合板的摩擦力，将输入侧的回转力传递到输出侧。

这种多板式离合器因可使各离合板相互之间在适量滑动的状态下进行连接，故被广泛使用在汽车自动变速器、汽车无级变速器、汽车动力分配装置以及自动双轮车的动力传递装置等领域。

例如，在汽车的一般性自动变速器中，通过改变动力传递路径的多个齿轮的组合来使输出轴对输入轴的回转比发生有阶段性的变化，因此，使用多个多板式离合器作为变速时任意限制规定的齿轮回转的机构，就能利用各多板式离合器连接时的滑动来缓和变速冲击。

在一部分汽车中已实现实用化的无级变速器中，采用了一对可变直径皮带轮和V形皮带进行无级变速。此时，通过将多板式离合器用于起步用离合器，利用多板式离合器的滑动，在车辆起步时，会产生有效的蠕动(即使不踩汽车加速踏板也有微量的动力传递到驱动轮的状态)。

并且，汽车的动力分配装置已知有这样一种常用的结构：将发动机的动力传递到前轮侧或后轮侧的驱动轴进行双轮驱动，根据不同的行驶状态，将驱动力分别传递给前轮侧和后轮侧的各驱动轴实现四轮驱动。在此场合下，四轮驱动时通过多板式离合器将前轮侧和后轮侧的各驱动轴连接，利用多板离合器的滑动来控制前轮侧或后轮侧上的转矩分配。

在自动双轮车的动力传递装置中，由于相对于发动机的最大输出而言，车体的重量轻，因此，采用一种湿式多板式离合器，利用各离合板相互之间的滑动可防止车辆起步时的急剧的动力传递。

然而，在上述多板式离合器中，各离合板大多是在滑动状态下使用的，故在滑动状态下，各离合板之间的油膜用尽后容易磨损离合板，对耐久性不利。为此，采用齿轮的自动变速器在变速时的离合器连接状态下，虽然会使离合板的滑动程度减小，但即使是这么一点滑动，也会激烈地传递转矩，故存在不能充分缓和变速冲击的问题。另外，在起步时使用多板式离合器的无级变速器中，为了减少离合板磨损而使产生蠕动时的离合板相互之间的推压力减小，因此在与使用转矩变换器的自动变速器相比时，目前的限度是产生其一半左右的蠕动力，这对实用性不利。并且，即使在汽车的动力分配装置中，由于在控制转矩分配时也必需要使离合板连续滑动，故存在着容易产生离合板磨损的问题。另外，在自动双轮车的动力传递装置中，因离合器操作人工进行，在频繁进行半离合的状况下，会缩短离合板的寿命，存在着使调换和修理的频率增加的问题。

本发明鉴于上述问题，其目的在于提供一种可在滑动状态下减少磨损的摩擦离合器以及使用摩擦离合器的汽车自动变速器、汽车无级变速器、汽车动力分配装置以及自动双轮车的动力传递装置。

为实现上述目的，本发明的摩擦离合器包括：使圆周面相互面对径向同轴状可相对地回转配置的、将各自的相对面从轴向一端向另一端倾斜状形成的一对离合构件；配置在各离合构件的相对面之间的多个滚柱；将各滚柱沿各离合构件的圆周方向相互有间隔地转动自如保持的保持体；以及在各离合构件的相对面相互接近的方向上可沿轴向推压各离合构件至少一方的推压装置。在将各滚柱的转动轴相对于离合构件的回转轴呈规定角度倾斜的同时，使该倾斜角大于10°而小于20°，又使各滚柱的转动轴相对于包含离合构件的回转轴在内的平面形成规定的角度，分别向同一方向倾斜，并使该倾斜角大于25°而小于90°。

采用上述结构，在使用推压装置向各离合构件施加轴向负载、使各离合构件在与各滚柱接触的状态下作相对回转时，在利用保持体限制各滚柱相对离合构件的回转轨道倾斜的方向转动的同时，沿着离合构件的回转轨道进行转动，从而在各滚柱与各离合构件之间产生由各滚柱的滑动和转动所造成的摩擦力。此时，在离合器构件一方的回转方向上，各滚柱会产生向离合构件轴向一方的转动，而在离合构件另一方的回转方向上，各滚柱会产生向离合构件轴向另一方的转动，因此，在离合构件的不同回转方向上，分别产生不同的摩擦力。在此场合下，通过将各滚柱的转动轴相对于离合构件的回转轴形成的倾斜角设定为大于10°而小于20°，将各滚柱的转动轴相对于包含离合构件的回转轴在内的平面形成的倾斜角设定为大于25°而小于90°，则可始终产生有效且稳定的摩擦力。这样，若与多板式离合器采用的各离合板相互之间面接触的结构相比，可使磨损极小，可进一步提高耐久性。另外，由于可按照离合构件的不同回转方向分别产生不同的摩擦力，因此，极其有利于以这样的动作为目的的场合。

又，为实现上述目的，本发明的摩擦离合器包括：使圆周面相互面对径向同轴状可相对地回转配置的、将各自的相对面从轴向一端向另一端倾斜状形成的一对离合构件；配置在各离合构件的相对面之间的多个滚柱；将各滚柱相互沿各离合构件的圆周方向有间隔保持的转动自如的保持体；以及在各离合构件的相对面相互接近的方向上可沿轴向推压各离合构件至少一方的推压装置。在将各滚柱的转动轴相对于离合构件的回转轴形成规定角度倾斜的同时，使该倾斜角大于3°而小于8°，又使各滚柱的转动轴相对于包含离合构件的回转轴在内的平面形成规定的角度，以每规定的个数呈反向倾斜，并使该倾斜角大于25°而小于90°。

采用上述结构，在使用推压装置向各离合构件施加轴向负载、使各离合构件在与各滚柱接触的状态下作相对回转时，在利用保持体限制各滚柱相对离合构件的回转轨道倾斜的方向转动的同时，沿着离合构件的回转轨道进行转动，从而在各滚柱与各离合构件之间产生由各滚柱的滑动和转动所造成的摩擦力。此时，若向任意方向转动离合构件，向同一方向相互倾斜的一部分滚柱就会沿离合构件的轴向一方转动，向另一方向倾斜的滚柱则沿离合构件轴向的另一方转动，由此，通过设置相互反向倾斜的滚柱个数，就可任意设定离合构件各回转方向上的摩擦力大小。在此场合下，通过将各滚柱的转动轴相对于离合构件回转轴的倾斜角设定为大于3°而小于8°，将各滚柱的转动轴相对于包含离合构件的回转轴在内的平面的倾斜角设定为大于25°而小于90°，则可始终保持有效且稳定的摩擦力。这样，与上述一样，不仅能提高耐久性，又可任意设定离合构件在各回转方向上的摩擦力大小，故可适应不同用途获得广泛应用。

在上述摩擦离合器中，通过在离合构件的圆周方向上，交替配置每相同数量的相对于包含上述离合构件的回转轴在内的平面的呈相互反向倾斜的滚柱，无论离合构件向什么方向回转，都能产生相等的摩擦力。因此，极其有利于以这样的动作为目的的场合。

在上述摩擦离合器中，通过在轴向分别配置多个上述离合构件，就可任意设定与各离合构件个数相适应的摩擦力大小。因此，可获得符合不同目的的摩擦力。

在上述摩擦离合器中，通过将上述各离合构件上与滚柱的接触面设计成包含滚柱的转动轴在内的剖面呈向各自的滚柱外周面凸出的形状，就可减少各滚柱轴向两端的接触压力。因此，不会在各滚柱上产生轴向偏斜的摩损，可提高各滚柱的耐久性。

另外，在上述摩擦离合器中，通过将与上述各离合构件接触的滚柱外周面设计成包含滚柱的转动轴在内的剖面呈向各自的离合构件接触面凸出的形状，则与上述一样，可减少各滚柱轴向两端的接触压力，不会在各滚柱上产生轴向偏斜的磨损，可提高各滚柱的耐久性。

在本发明中，为实现上述目的，汽车的自动变速器具有：相互配置成同轴状的输入轴和输出轴；在输入轴与发动机之间传递动力的转矩变换器；与输入轴和输出轴同轴状配置的至少1个的中心齿轮；以输入轴和输出轴为中心回转自如地被支承在可回转的支承体上、与中心齿轮啮合的至少一组的行星齿轮；与行星齿轮啮合的至少1个的内齿轮；可限制转矩变换器的发动机一侧构件、转矩变换器的上述输入轴一侧构件、中心齿轮、行星齿轮的支承体、内齿轮以及变速器本体中规定的构件之间相对回转的多个离合器；根据不同变速分别控制各离合器接合、断开的控制装置，在这种变速器中，具有作为前述各离合器的多个所述摩擦离合器，在所述转矩变换器的发动机一侧构件、转矩变换器的所述输入轴一侧构件、中心齿轮、行星齿轮的支承体、内齿轮以及变速器本体中规定的构件之间分别设置各摩擦离合器的各离合构件，通过所述控制装置分别控制各摩擦离合器的推压装置。由此，一旦变速时使所述离合器接合，通过各滚柱滑动并转动而产生摩擦力。这样，可使各离合器的磨损非常之小，可在变速时使各离合器的滑动状态较长地持续然后再接合。因此，可大幅度减小变速冲击。

又，在本发明中，为实现上述目的，汽车的无级变速器具有与输入轴一体回转的第1可变直径皮带轮、与输出轴一体回转的第2可变直径皮带轮、卷挂在各皮带轮上的皮带、配置在输出轴与驱动轮之间的起步用离合器以及控制离合器接合、断开的控制装置，在该无级变速器中，具有所述的摩擦离合器作为上述的离合器，在发动机一侧设置摩擦离合器一方的离合构件，而在输入轴一侧设置摩擦离合器另一方的离合构件，通过上述控制装置控制摩擦离合器的推压装置。由此，在将输出轴的动力传递到驱动轮时，一旦上述离合器接合，利用各滚柱的滑动并转动而产生摩擦力。这样，可使离合器的摩擦极小，在产生蠕动时可加大离合器的滑动摩擦。因此，可获得实用上的充分蠕动力。

又，在本发明中，汽车的动力分配装置具有配置在汽车前轮侧的驱动轴与后轮侧的驱动轴之间的离合器和控制离合器接合、断开的控制装置。通过上述离合器的接合，将传递到前轮侧或后轮侧的驱动轴的发动机动力传递到前轮侧与后轮侧双方的驱动轴，在该动力分配装置中，具有所述摩擦离合器作为上述离合器，在前轮侧与后轮侧中的一方驱动轴上设置摩擦离合器一方的离合构件，而在前轮侧与后轮侧中的另一方驱动轴上设置摩擦离合器另一方的离合构件，通过上述控制装置控制摩擦离合器的推压装置。由此，在将动力传递到前轮侧与后轮侧双方的驱动轴时，一旦上述离合器接合，利用各滚柱的滑动并转动而产生摩擦力。这样，在向前轮侧或后轮侧的驱动轮分配动力时，即使是利用离合器的滑动来任意控制转矩分配比的场合，也可使离合器的磨损极小。因此，可提高耐久性。

又，在本发明中，自动双轮车的动力传递装置具有通过离合杆的操作将发动机动力间断地传递到驱动轮的离合器，在该动力传递装置中，具有所述摩擦离合器作为上述离合器，在发动机一侧设置摩擦离合器一方的离合构件，而在驱动轮一侧设置摩擦离合器另一方的离合构件，通过上述离合杆控制摩擦离合器的推压装置。由此，在将发动机的动力传递到驱动轮时，一旦上述离合器接合，利用各滚柱滑动并转动而产生摩擦力。这样，即使是起步时和变速时多用了半离合器的情况，也可使离合器的磨损极小，可提高耐久性。此时，通过将加速侧设定为摩擦力大的回转方向，因可减小减速时的摩擦力，故可缓和例如四冲程发动机的过剩的发动机制动，对实用性极其有利。

图1为本发明第1实施形态的摩擦离合器主视剖视图。

图2为摩擦离合器主要部分的侧剖视图。

图3为滚柱和保持架的俯视图。

图4为表示滚柱倾斜角的概略图。

图5为摩擦离合器的动作说明图。

图6表示滚柱倾斜角与摩擦转矩之间的关系。

图7表示滚柱倾斜角与摩擦转矩之间的关系。

图8为表示将各轨道面和滚柱的外周面形成直线状时的图3的Ⅰ-Ⅰ线向视方向剖视图。

图9为表示将各轨道面形成曲线状例子的图3的Ⅰ-Ⅰ线向视方向剖视图。

图10为表示将滚柱的外周面形成曲线状例子的图3的Ⅰ-Ⅰ线向视方向剖视图。

图11为本发明第2实施形态的滚柱和保持架的俯视图。

图12为表示滚柱倾斜角的概略图。

图13表示滚柱倾斜角与摩擦转矩之间的关系。

图14为本发明的具有摩擦离合器的汽车自动变速器的概略侧视图。

图15为自动变速器用的离合器部分侧剖视图。

图16为本发明的具有摩擦离合器的汽车无级娈速器的概略侧视图。

图17为无级变速器用的离合器侧剖视图。

图18滚柱和保持架的平面图。

图19为本发明的具有摩擦离合器的汽车动力分配装置的概略侧视图。

图20为动力分配装置用的离合器侧剖视图。

图21为本发明的具有摩擦离合器的自动双轮车的动力传递装置的概略侧视图。

图22为动力传递装置用的离合器侧剖视图。

实施形态

图1至图7表示本发明的第1实施形态。

这种摩擦离合器包括以轴心为中心回转的一方离合构件1、沿着离合构件1的回转轨道排列的多个滚柱2、用各滚柱2隔开的沿径向与一方离合构件1相对设置的另一方离合构件3、将各滚柱2相互有间隔地转动自如保持的保持架4以及未图示的推压装置。这些是构成摩擦离合器最少限度的构件，实际上，各离合构件1、3分别与其它传递构件等相连接。

一方的摩擦构件1以其回转轴为中心形成环状，在其外周面上，形成与另一方离合构件3相面对的内侧轨道面1a。内侧轨道面1a以离合构件1的回转轴为中心形成圆锥状，同时如图2所示，在与离合构件1的回转轴平行的剖面上，形成凹状的曲线形状。

各滚柱2的外周面沿轴向形成相同延伸的圆柱形状，沿着离合构件1的圆周方向等间隔配置。

另一方的离合构件3以一方的离合构件1的回转轴为中心形成环状，在其内周面上，形成与一方的离合构件1相面对的外侧轨道面3。外侧轨道面3a以一方的离合构件1的回转轴为中心形成圆锥状，同时如图2所示，在与一方的离合构件1的回转轴平行的剖面上，形成凸状的曲线形状。

保持架3以一方的离合构件1的回转轴为中心形成环状，在沿着各轨道面1a、3a形成弯曲的圆锥状的同时，其厚度小于各滚柱2的外径。在保持架4上，设有可容纳转动自如的各滚柱的多个孔4a，各孔4a沿保持架4的圆周方向等间隔配置。如图3所示，各孔4a可使各滚柱2的转动轴分别向同一方向倾斜。

如图4A所示，各滚柱2的转动轴2a相对于离合构件1的回转轴1b分别形成规定的倾斜角α1，同时如图4B所示，相对于包含离合构件1的回转轴1b在内的平面分别形成规定的倾斜角β1。在此场合下，将各滚柱2的倾斜角α1设定为大于10°而小于20°，将倾斜角β1设定为大于25°而小于90°。另外，倾斜角β1是从滚柱2的与转动轴2a垂直相交的方向看的角度。

在上述结构的摩擦离合器中，如图5所示，使用未图示的推压装置(弹簧、油压装置等)向离合构件1施加轴向的负载F，一旦离合构件1回转，各滚柱2一边与离合构件1和离合构件3接触一边转动，保持架4也随之回转。此时，如图5A所示，一旦使离合构件1向一方向回转(以下称为正向回转)，由于各滚柱2在利用保持架4限制了离合构件1的轴向一方、即向图中虚线箭头所示的相对于回转轨道倾斜角度β1的方向(离合构件1直径变小的方向)转动的同时，沿着图中实线箭头所示的离合构件1的回转轨道进行滑动并转动，因此在各滚柱2与各离合构件1、3之间产生与轴向的负荷F成比例的摩擦力。此时，在通过各滚柱2的转动将一方的离合构件1的回转力缓慢传递到另一方离合构件3的同时，当负荷F大于规定的推压力时停止各滚柱2的转动，使一方的离合构件1的回转力完全传递到另一方的离合构件3。另外，若解除向离合构件1的负荷F，一方的离合构件1的回转力就不能传递到另一方的离合构件3。

如图5B所示，一旦使离合构件1向另一方向回转(以下称反向回转)，由于各滚柱2在利用保持架4限制了离合构件1的轴向另一方、即向图中虚线箭头所示的相对于回转轨道倾斜角度β1的方向(离合构件1直径变大的方向)转动的同时，沿着图中实线箭头所示的离合构件1的回转轨道进行转动，因此在滚柱2与各离合构件1、3之间产生与轴向的负荷F成比例的摩擦力。此时，各滚柱2一边转动一边产生滑动摩擦，故不会产生静摩擦，可始终获得由动摩擦所带来的稳定的阻力，即使在初始阶段中产生了静摩擦，也会通过各滚柱2的转动在瞬间转换为动摩擦。另外，在离合构件1的正向回转时，各滚柱2向离合构件1的直径变小的方向转动，在反向回转时，各滚柱2向离合构件1的直径变大的方向转动，因此，即使在负荷F相同的场合下，由离合构件1的回转方向产生的摩擦力大小也是各不相同的。此时，正向回转的摩擦力要大于反向回转的摩擦力。

为此，本申请人在倾斜角α1从3°至40°、倾斜角β1从5°至85°的范围内，通过实验和理论分析确认了各滚柱的倾斜角α1、β1与摩擦转矩P之间的关系。

即，如图6所示，当离合构件1的正向回转时的各滚柱的倾斜角α为5°以下时，显示了随着倾斜角β1变小而摩擦转矩P急剧增大的特性，形成各离合构件1、3相互容易被锁定的状态。而在倾斜角α1大于10°时，显示不出摩擦转矩P的急剧变动，但倾斜角α1一旦超过20°，不管倾斜角β1的大小，都不能得到实用上的有效值以上的摩擦转矩P。另一方面，当各滚柱2的倾斜角β1大于25°时，除了倾斜角α1在5°以下的情况之外，摩擦转矩P显示不出急剧的变动但倾斜角α1一旦小于25°，则摩擦转矩P大幅度减小，不能得到实用上的有效值以上的摩擦转矩P。又如图7所示，在离合构件1反向回转时，显示出无论倾斜角α1有多大、只要倾斜角α1一变小、摩擦转矩P也同样减小的特性，但当倾斜角α1大于20°以上时，不管倾斜角α1的大小，都不能得到实用上的有效值以上的摩擦转矩P。即使在倾斜角α1小于20°时，只要倾斜角α1小于25°就不能得到实用上的有效值以上的摩擦转矩P。另外，当倾斜角α1大于85°时，虽然实际中无法确认，但根据上述实验数据，可以推测倾斜角α1至90°的摩擦转矩P大致与85°的场合相同。

因此，采用本实施形态的摩擦离合器，在将各离合构件1、3通过用多个滚柱2隔开呈径向相对设置的结构中，通过将各滚柱2的转动轴相对于离合构件1的回转轴形成的角度α1设定为大于10°而小于20°，同时将各滚柱2的转动轴相对于离合构件包含的回转轴在内的平面形成的角度α1大于25°而小于90°，则可始终产生稳定的摩擦力。在此场合下，一旦在离合构件1上施加负荷F，由于各滚柱2一边转动一边产生滑动摩擦，因此若与多板式离合器采用的各离合板相互之间面接触的结构相比，可使磨损极小，可进一步提高耐久性。另外，又由于根据离合构件1的不同回转方向产生各自不同的摩擦力，因此，极其有利于以这样的动作为目的的场合。

在上述实施形态的结构中，在图3的Ⅰ-Ⅰ线向视方向剖面图、即在包含滚柱2的转动轴2a在内的剖面上，在使内侧轨道面1a和外侧轨道面3a沿轴向均匀地与滚柱2的外周面接触后，滚柱2的轴向两端的接触压力大于中央处。此时，如图9所示，若将包含滚柱2的转轴在内的剖面上的内侧轨道面1a和外侧轨道面3a分别相对于滚柱2的外周面形成凸状的曲线形状，则可减小滚柱2的轴向两端的接触压力。因此，通过将各轨道面1a、3a的曲线形状形成使滚柱2的轴向接触压力均等的状态，就不会在滚柱上产生轴向偏斜的磨损，可提高各滚柱2的耐久性。如图10所示，在包含滚柱2的转动轴在内的剖面上，即使将内侧轨道面1a和外侧轨道面3a形成直线状，通过将滚柱2的外周面相对于各轨道面1a、3a形成凸状的曲线形状，也能获得与上述相同的效果。

图11至图13表示本发明的第2实施形态，图11是滚柱和保持架的展开图，图12是表示滚柱倾斜角的概略图，图13表示滚柱倾斜角与摩擦转矩之间的关系。

即，在本实施形态中，各滚柱2相对于包含离合构件1的回转轴在内的平面，分别以相同个数交替反向状倾斜。如图12(A)所示，各滚柱2的转动轴2a在相对于离合构件1的回转轴1b分别形成规定的倾斜角α2的同时，如图12(B)所示，相对于包含离合构件1的回转轴1b在内的平面分别形成规定的倾斜角α2。在此场合下，将各滚柱2的倾斜角α2设定为大于3°而小于8°，将倾斜角α2设定为大于25°而小于90°。另外，倾斜角α2是从滚柱2的与转动轴2a垂直相交的方向看的角度。

采用上述结构，在所述摩擦离合器中，与第1实施形态一样，在所述摩擦离合器上可在各滚柱2与各离合构件1、3之间产生与轴向的负荷F成比例的摩擦力。此时，由于各滚柱2相对于包含离合构件1的回转轴的平面各自交替反向状倾斜，因此无论离合构件1处于什么回转方向都能产生均等的摩擦力。

在本实施形态中，本申请人在倾斜角α2从3°至40°、倾斜角α2从5°至85°的范围内，通过实验和理论分析确认了各滚柱的倾斜角α2、β2与摩擦转矩P之间的关系。

即，如图13所示，显示了无论各滚柱的倾斜角α2有多大、一旦倾斜角2变小、摩擦转矩P也同样减小的特性，但当倾斜角α2大于8°时，不管倾斜角β2的大小，都不能得到实用上的有效值以上的摩擦转矩P。即使是在倾斜角α2小于20°的场合，若倾斜角β2为25°以下，则不能得到实用上的有效值以上的摩擦转矩P。另外，在倾斜角β2大于85°时，虽然在实际上未作确认，但根据上述实验数据可以推测，倾斜角β2至90°的摩擦转矩P大致与85°的场合相同。

另外，在上述实施形态中，表示的是将各滚柱2相对于包含离合构件1的回转轴在内的平面各自交替反向状倾斜的场合，但也可以将各滚柱2相互以每不同的个数反向状倾斜。

图14和图15表示本发明的具有摩擦离合器的汽车的自动变速器。

这种自动变速器由以下构件构成：相互同轴状配置的输入轴心、中间轴11和输出轴12；传递未图示的发动机与输入轴10之间的动力的转矩变换器13；以输入轴10为中心回转的第1恒星齿轮14；与第1恒星齿轮14啮合的第1行星齿轮15；回转自如地支承第1行星齿轮15的与输入轴10一体回转的第1行星齿轮载体16；与第1行星齿轮15啮合、与中间轴11一体回转的第1离合器毂18；可制止第1离合器毂18回转的第1刹车带19；可制止第1离合器毂18相对中间轴11回转的第1离合器20；以输出轴12为中心回转的第2恒星齿轮21；与第2恒星齿轮21一端啮合的第2行星齿轮22；回转自如支承第2行星齿轮22的与输出轴12一体回转的第2行星齿轮载体23；与第2行星齿轮22啮合的第2内齿轮24；与第2恒星齿轮21一体回转的第2离合器毂25；可制止第2离合器毂25回转的第2刹车带26；可制止第2离合器毂25相对中间轴11回转的第2离合器27；可制止第2内齿轮24相对中间轴11回转的第3离合器28；与第2恒星齿轮21另一端啮合的第3行星齿轮29；回转自如支承第3行星齿轮29的第3行星齿轮载体30；与第3行星齿轮29啮合、与输出轴12一体回转的第3内齿轮31；限制第3内齿轮31向一方向回转的单向超越离合器32；可制止第3内齿轮31回转的第4离合器33以及控制第1、第2、第3、第4离合器20、27、28、33和各刹车带19、26的控制部34。

众所周知，转矩变换器13是由通过流体来传递动力的结构组成，在其发动机一侧的传递构件13a与输入轴10一侧的传递构件13b之间，设有不通过流体的可连接的加锁离合器13C。在加锁离合器13C中，输入轴10一侧的传递构件13b与输入轴10一体回转，移动自如地被设置在输入轴10的轴向上。

加锁离合器13C、第1、第2、第3和第4离合器20、27、28、33如图15所示，由一对离合构件35和36、在两个离合构件35和36之间配置的多个滚柱37、转动自如支承各滚柱37的保持架38以及推压一方的离合构件35的推压构件39所组成，具有与前述第1实施形态的摩擦离合器相同的结构。

即，一方的离合构件35以变速器本体的回转轴为中心形成环状，其外周面与另一方离合构件36相对设置。在离合构件36的外周面以离合构件35的回转轴为中心形成圆锥状的同时，在与离合构件35的回转轴平行的剖面上，形成凹状的曲线形状。另外，离合构件35在内周面上具有花键状的多个凸部35a，通过将各凸部35a嵌入与离合构件35一体回转的设在构件上的多个槽35b，使其在轴向上移动自如。

另一方的离合构件36以变速器本体的回转轴为中心形成环状，其内周面与一方的离合构件35相对设置。离合构件36的内周面在以离合构件36的回转轴为中心形成圆锥状的同时，在与离合构件36的回转轴平行的剖面上，形成凸状的曲线形状。另外，离合构件36在外周面上具有花键状的多个凸部36a，通过将各凸部36a嵌入与离合构件36一体回转的设在构件上的多个槽36b，使其在轴向上移动自如。此时，在槽36b上，装有阻止离合构件36动作的挡块36C。

各滚柱37的外周面形成沿轴向相同延伸的圆柱形状，被等间隔地设置在各离合构件35、36的圆周方向上。

保持架38以各离合构件35、36的回转轴为中心形成环状，在沿着各离合构件35、36的轨道面形成弯曲的圆锥状的同时，其厚度小于各滚柱37的外径。在保持架38上，设有可容纳转动自如的各滚柱37的多个孔，各孔与图3所示的孔4a一样，在等间隔配置在保持架38的圆周方向上的同时，各滚柱37的转动轴分别向同一方向倾斜。

推压构件39以各离合构件35、36的回转轴为中心形成环状，移动自如地设在轴向上。即，推压构件39的一端与一方的离合构件35抵接，在另一端的油压室39a内，利用来自油压泵39b供给的工作油的压力来推压一方的离合构件35。另外，加锁离合器13C通过控制对传递构件13b的周围流体的压力，将传递构件13b向输入轴10的轴向推压。

控制部34由微型计算机组成，与未图示的变速操作部、车速传感器、汽车加速踏板的开度传感器等连接，根据这些数据控制加锁离合器13C、第1、第2、第3、第4离合器20、27、28、33的推压构件39的油压泵39b。

在采用上述结构的自动变速器中，通过转矩变换器13将发动机的动力传递到输入轴10，利用电子控制，根据不同的变速操作和车速使第1至第4离合器20、27、28、33和各刹车带19、26分别形成连接或非连接状态，各恒星齿轮14、21、各行星齿轮15、22、29、各行星齿轮载体16、23、30和各内齿轮17、24、31根据各种变速位置形成动力传递路径，分别处于回转或非回转状态。另外，在所述各种变速时，加锁离合器13C被接合，发动机一侧的动力在不产生回转差的情况下传递到输入轴10一侧。此时，若在离合器13C、20、27、28、33接合时向离合构件36施加推压构件39的推压力，则与上述第1实施形态一样，由于各滚柱37一边转动一边产生滑动摩擦，因此，与多板式离合器采用各离合板相互之间面接触的结构相比，可使磨损极小，可进一步提高耐久性。从而，在变速时可使各离合器13C、20、27、28、33的滑动状态持续很长时间后再接合，可大幅度减小变速冲击。

本实施形态的自动变速器中的变速机构为众所周知，对各变速位置的齿轮组合省略说明。本实施形态的自动变速器齿轮排列举了1个例子，但在根据变速档数等不同齿轮排列的其它类型的自动变速器中，也适用本发明的摩擦离合器。

图16至图18表示本发明的具有摩擦离合器的汽车的无级变速器。

这种无级变速器由以下构件组成：相互平行配置的输入轴40、中间轴41和输出轴42；与输入轴40同轴状配置、依靠输入轴40回转的第1可变直径皮带轮43；可将第1可变直径皮带轮43的回转变换为正转或反转的前后进切换机构44；与中间轴41一体回转的第2可变直径皮带轮45；卷挂在各皮带轮43、45上的皮带46；将中间轴41的动力传递到输出轴42的起步用离合器47以及控制离合器47接合、断开的未图示的控制部。

如图17所示，离合器47具有一对离合构件48和49、配置在各离合构件48和49之间的多个滚柱50、转动自如保持各滚柱50的保持架51以及推压一方的离合构件48的推压构件52。另外，这种离合器47是由沿轴向分别设置2个具有与上述第1实施形态的摩擦离合器相同结构的离合器所组成。

即，一方的各离合构件48以其回转轴为中心形成环状，其内周面与另一方的离合构件49相对设置。离合构件48的内周面在以离合构件48的回转轴为中心形成圆锥状的同时，在与离合构件48的回转轴平行的剖面上，形成凸状的曲线形状。离合构件48的外周面上具有花键状的多个凸部48a，通过将各凸部48a嵌入与离合构件一体回转的设在回转构件53上的多个槽53a，移动自如地设置在轴向上。此时，在槽53a内，装有限制轴向一端的离合构件48动作的挡块53b。另外，在回转构件53上，设有与中间轴41结合的连接部53C。

另一方的各离合构件49以其回转轴为中心形成环状，其外周面与一方的离合构件48相对设置。离合构件49的外周面在以离合构件49的回转轴为中心形成圆锥状的同时，在与离合构件49的回转轴平行的剖面上，形成凹状的曲线形状。在离合构件49的内周面上，具有花键状的多个凸部49a，通过将各凸部49a嵌入与离合构件49一体回转的设在回转构件54上的多个槽54a，移动自如地被设在轴向上。另外，在回转构件54上，设有与输出轴42的齿轮42a啮合的齿轮54b。

各滚柱50的外周面形成沿轴向相同延伸的圆柱形状，被等间隔地配置在各离合构件48、49的圆周方向上。

各保持架51以各离合构件8、49的回转轴为中心形成环状，在沿着各离合构件48、49的相对面形成弯曲的圆锥状的同时，其厚度小于各滚柱50的外径。如图18所示，在各保持架51上，设有可容纳转动自如的各滚柱50的多个孔51a，各孔51a等间隔设置在保持架51的圆周方向上。另外，各孔51a在使各滚柱50的转动轴分别沿同一方向倾斜的同时，各保持架51互相使各孔51a分别反向状倾斜。

推压构件52以各离合构件48、49的回转轴为中心形成环状，移动自如地设置在轴向上。即，推压构件52的一端与轴向另一端的离合构件48抵接，通过向设在其另一端上的可动构件55与一方的回转构件53之间的油压室52a内供给的工作油的压力，推压一方的离合构件48。此时，可动构件55通过弹簧56向上述推压方向的反向侧加力。

在采用上述结构的无级变速器中，一旦未图示的发动机的动力传递到输入轴40，输入轴40的回转力通过前后进切换机构44传递到第1可变直径皮带轮43，第1可变直径皮带轮43的回转力通过皮带46传递到第2可变直径皮带轮45。此时，第1可变直径皮带轮43的可动部43a和第2可变直径皮带轮45的可动部45a分别沿轴向移动，由此使各皮带轮43、45的直径(与皮带46接触部分的直径)起变化，中间轴41相对输入轴40的回转速度可进行无级变速。并且，通过离合器47接合，中间轴41的回转力传递到输出轴42，输出轴42的动力被传递到未图示的驱动轮一侧。此时，通过使用离合器47的推压构件52向一方的离合构件48施加规定的推压力，与上述第1实施形态一样，使各滚柱50一边转动一边产生滑动摩擦，故与多板式离合器采用的各离合板相互之间面接触的结构相比，可使磨损极小，可进一步提高耐久性。因此，可在产生蠕动时加大离合器47的滑动摩擦，可获得与转矩变换器同等的充分的蠕动力。

在上述实施形态中，如图18所示，由于使各保持架51的滚柱50相对于包含各离合构件48、49的回转轴在内的平面形成相互反向状倾斜的形状，因此在一方的回转方向上，可使各保持架51相互沿轴向分离，而在另一方的回转方向上，则使各保持架51相互沿轴向接近而抵接。为此，在各离合构件49之间嵌装任意厚度的隔片57，通过任意设定该隔片57的厚度，就可调节各保持架51相互之间的轴向的抵接位置。并且，在上述实施形态中，在圆周方向上有间隔地设置分别沿直径方向贯通延伸到各离合构件49轴向的相对面上的多个槽49C，通过设在另一方的回转构件54上的孔54C和各槽49C，可以向各滚柱50可靠地供给润滑油。

图19和图20表示本发明的具有摩擦离合器的汽车的动力分配装置。

这种动力分配装置由通过未图示的发动机回转的第1驱动轴60、通过第1驱动轴60回转的第2驱动轴61、通过第2驱动轴61回转的前轮侧驱动轴62、配置在第2驱动轴61与后轮侧驱动轴63之间的离合器64以及控制离合器64的控制部65所构成。

离合器64具有如图20所示的一对离合构件66和67、配置在各离合构件66和67之间的多个滚柱68、转动自如地保持各滚柱68的保持架69以及推压一方的离合构件66的推压构件70。另外，该离合器64在轴向上各自设置2个具有与上述第1实施形态的摩擦离合器相同结构的离合器。

即，一方的各离合构件66以其回转轴为中心形成环状，其内周面与另一方的离合构件67相对设置。离合构件66的内周面在以离合构件66的回转轴为中心形成圆锥状的同时，在与离合构件66的回转轴平行的剖面上，形成凸状的曲线形状。在离合构件66的外周面上，具有花键状的多个凸部66a，通过将各凸部66a嵌入与离合构件66一体回转的设在回转构件71上的多个槽71a，移动自如地设置在轴向上。此时，在槽71a上，装有可阻止轴向一端的离合构件66动作的挡块71b。

另一方的各离合构件67以其回转轴为中心形成环状，其外周面与一方的离合构件66相对设置。离合构件67的外周面在离合构件67的回转轴为中心形成圆锥状的同时，在与离合构件67的回转轴平行的剖面上，形成凹状的曲线形状。在离合构件67的内周面上，具有花键状的多个凸部67a，通过将各凸部67a嵌入与离合构件67一体回转的设在回转构件72上的多个槽72a，移动自如地设置在轴向上。另外，在回转构件72上，设有与第2驱动轴61的齿轮61a啮合的齿轮72b。

各滚柱68的外周面形成沿轴向相同延伸的圆柱形状，等间隔地配置在各离合构件66、67的圆周方向上。

各保持架69以各离合构件66、67的回转轴为中心形成环状，在沿着各离合构件66、67的相对面形成弯曲的圆锥状的同时，其厚度小于各滚柱68的外径。在各保持架69上，设有可容纳转动自如的各滚柱68的多个孔，各孔与图33所示的孔4a一样，在等间隔配置在保持架69的圆周方向上的同时，各滚柱68的转动轴分别向同一方向倾斜，与图18所示的形态一样，各保持架69互相使孔分别呈反向状倾斜。

推压构件70以各离合构件66、67的回转轴为中心形成环状，移动自如地设置在轴向上。即，推压构件70的一端与轴向另一端的离合构件66抵接，利用从油压泵70b向设在其另一端上的油压室70a内供给的工作油的压力来推压一方的离合构件66。此时，推压构件70利用弹簧73向上述推压方向的反向侧施力。

控制部65由微型计算机构成，在输入检测汽车各车轮速度的传感器、检测汽车前后和左右方向的加速度的传感器等、有关汽车行驶状况的数据之后，根据这些数据来控制油压泵70b。

在采用上述结构的动力分配装置中，一旦利用发动机的动力使第1驱动轴60回转，则第1驱动轴60的动力通过齿轮60a、61b传递到第2驱动轴61。第2驱动轴61的动力通过齿轮61C、62a传递到前轮侧驱动轴62。由此，通过离合器64接合，第2驱动轴61的动力被传递到后轮侧驱动轴63，将发动机的动力分别分配给前轮侧驱动轴62和后轮侧驱动轴63。此时，通过使用控制部65来控制推压构件70的推压力，就可利用离合器64的滑动任意控制向后轮侧驱动轴63的转矩分配比。在此场合下，与上述第1实施形态一样，各滚柱68一边转动一边产生滑动摩擦，故与多板式离合器采用的各离合板相互之间面接触的结构相比，可使摩擦极小，可进一步提高耐久性。

在上述实施形态中，在相互接触的各离合构件66之间嵌装有隔片74，通过任意设定该隔片74的厚度，就可调节各保持架69相互之间的轴向的抵接位置。并且，在上述实施形态中，在圆周方向上有间隔地设置分别沿直径方向贯通延伸到各离合构件67轴向的相对面上的多个槽67C，通过各槽67C可以向各滚柱68可靠地供给润滑油。

另外，在上述实施形态中，表示的是始终驱动前轮侧的结构，但也可采用始终驱动后轮侧的结构，在动力分配时将驱动力传递到前轮侧。

图21和图22表示本发明的具有摩擦离合器的自动双轮车的动力传递装置。

这种动力传递装置由利用发动机E的动力回转的发动机侧驱动轴80、使用未图示的变速杆操作的变速器81以及配置在发动机侧驱动轴80与变速器81之间的离合器82所构成。

离合器82具有图22所示的一对离合构件83和84、配置在各离合构件83和84之间的多个滚柱85、转动自如地保持各滚柱85的保持架86以及推压一方的离合构件83的推压构件87。另外，该离合器82在轴向上各自设置2个具有与上述第1实施形态的摩擦离合器相同结构的离合器。

即，一方的各离合构件83以其回转轴为中心形成环状，其外周面与另一方的离合构件84相对设置。离合构件83的外周面在以离合构件83的回转轴为中心形成圆锥状的同时，在与离合构件83的回转轴平行的剖面上，形成凹状的曲线形状。在离合构件83的内周面上，具有花键状的多个凸部83a，通过将各凸部83a嵌入与离合构件83一体回转的设在回转构件88上的多个槽88a，移动自如地设置在轴向上。此时，在槽88a的一端设有可阻止轴向一端的离合构件83动作的阻挡部88b。

另一方的各离合构件84以其回转轴为中心形成环状，其内周面与一方的离合构件84相对设置。离合构件84的内周面在以离合构件84的回转轴为中心形成圆锥状的同时，在与离合构件84的回转轴平行的剖面上，形成凸状的曲线形状。在离合构件84的外周面上，具有花键状的多个凸部84a，通过将各凸部84a嵌入与离合构件84一体回转的设在回转构件89上的多个槽89a，移动自如地设置在轴向上。另外，在回转构件89上，设有与发动机侧驱动轴80的齿轮80啮合的齿轮89b。

各滚柱85的外周面形成沿轴向相同延伸的圆柱形状，等间隔地配置在各离合构件83、84的圆周方向上。

各保持架86以各离合构件83、84的回转轴为中心形成环状，在沿着各离合构件83、84的相对面形成弯曲的圆锥状的同时，其厚度小于各滚柱85的外径。在各保持架86上，设有可容纳转动自如的各滚柱85的多个孔，各孔与图3所示的形态一样，在等间隔配置在保持架86的圆周方向上的同时，各滚柱85的转动轴分别向同一方向倾斜，与图18所示的一样，各保持架86互相使各孔分别呈反向状倾斜。

推压构件87被配置在一方的离合构件83的轴向另一端，移动自如地设置在轴向上。即，推压构件87的一端与轴向另一端的离合构件38抵接，利用固定在一方的回转构件88上的弹簧90推压一方的离合构件83。另外，装在自动双轮车的手柄(未图示)上的与离合杆82a操作联动的抵接构件87b从轴向一端与推压构件87抵接，利用离合杆82a的操作，推压构件87克服弹簧90的施力，使抵接构件87b向轴向另一端移动。

在采用上述结构的自动双轮车的动力传递装置中，一旦利用发动机E的动力使发动机侧驱动轴90回转，则发动机侧驱动轴80的动力通过离合器82传递到变速器81，变速器81的输出轴81a的动力通过链条91传递到未图示的驱动轮，在起步、停止或变速时，通过操作离合杆82a，可进行离合器82的接合、断开。此时，在半离合状态下，与上述第1实施形态一样，各滚柱85一边转动一边产生滑动摩擦，故在起步和变速时，即便在多用半离合方式的情况，与多板式离合器采用的各离合板相互之间面接触的结构相比，也可使磨损极小，可进一步提高耐久性。另外，由于各滚柱85相对于包含各离合构件83、84的回转轴在内的平面分别形成同一方向倾斜，因此如上述第1实施形态所说明的那样，可使一方的回转方向的摩擦力始终大于另一方的回转方向的摩擦力。此时，因各滚柱是以与图18相同的方向配置成二列的，故各列的各滚柱85摩擦力大的回转方向相互一致，摩擦力小的回转方向相互一致。由此，通过将加速侧设定为摩擦力大的回转方向，就可减小减速时的摩擦力，因此，例如在采用四冲程发动机时，可缓和过剩的发动机制动，在实用上极其有利。

另外，在上述实施形态中，在相互接触的各离合构件84之间嵌装有隔片92，通过任意设定该隔片92的厚度，就可调节各保持架86相互之间的轴向的抵接位置。

Claims (10)

1．一种摩擦离合器，其特征在于，包括：

使圆周面相互面对径向同轴状可相对地回转配置的、将各自的相对面从轴向一端向另一端倾斜形成的一对离合构件；

配置在各离合构件的相对面之间的多个滚柱；

将各滚柱相互沿各离合构件的圆周方向的间隔保持的转动自如的保持体；

在各离合构件的相对面相互接近的方向上可沿轴向推压各离合构件至少一方的推压装置，

在将各滚柱的转动轴相对于离合构件的回转轴形成规定角度倾斜的同时，使该倾斜角大于10°而小于20°，

在使各滚柱的转动轴相互对于包含离合构件的回转轴在内的平面形成规定的角度分别向同一方向倾斜的同时，使该倾斜角大于25°而小于90°。

2．一种摩擦离合器，其特征在于，包括：

使圆周面相互面对径向同轴状可相对地回转配置的、将各自的相对面从轴向一端向另一端倾斜形成的一对离合构件；

配置在各离合构件的相对面之间的多个滚柱；

将各滚柱相互沿各离合构件的圆周方向的间隔保持的转动自如的保持体；

在各离合构件的相对面相互接近的方向上可沿轴向推压各离合构件至少一方的推压装置，

在将各滚柱的转动轴相对于离合构件的回转轴形成规定角度倾斜的同时，使该倾斜角大于3°而小于8°，

在使各滚柱的转动轴相互对于包含离合构件的回转轴在内的平面形成规定的角度分别向同一方向倾斜的同时，使该倾斜角大于25°而小于90°。

3．如权利要求2所述的摩擦离合器，其特征在于，将相对于包含所述离合构件的回转轴在内的平面相互呈反向倾斜的滚柱沿离合构件的圆周方向以每相同个数交替配置。

4．如权利要求1、2或3所述的摩擦离合器，其特征在于，在轴向上各自设置多个所述离合构件。

5．如权利要求1、2或3所述的摩擦离合器，其特征在于，在包含滚柱的转动轴在内的剖面上，将所述各离合构件中的与滚柱的接触面相对于各自的滚柱外周面形成凸状。

6．如权利要求1、2或3所述的摩擦离合器，其特征在于，在包含滚柱的转动轴在内的剖面上，将与所述各离合构件接触的滚柱外周面相对于各自的离合构件接触面形成凸状。

7．一种汽车的自动变速器，包括：相互配置成同轴状的输入轴和输出轴；在轴入轴与发动机之间传递动力的转矩变换器；与输入轴和输出轴同轴状配置的至少1个的中心齿轮；以输入轴和输出轴为中心回转自如地被支承在可回转的支承体上、与中心齿轮啮合的至少一组的行量齿轮；与行星齿轮啮合的至少1个的内齿轮；可限制转矩变换器的发动机一侧构件、转矩变换器的所述输入轴一侧构件、中心齿轮、行星齿轮的支承体、内齿轮以及变速器本体中规定的构件之间相对回转的多个离合器；根据不同变速分别控制各离合器接合、断开的控制装置，其特征在于，

具有如权利要求1、2、3、4、5或6所述的作为上述各离合器的多个摩擦离合器，

在所述转矩变换器的发动机一侧构件、转矩变换器的所述输入轴一侧构件、中心齿轮、行星齿轮的支承体、内齿轮以及变速器本体中规定的构件之间分别设置各摩擦离合器的各离合构件，通过所述控制装置分别控制各摩擦离合器的推压装置。

8．一种汽车的无级变速器，包括与输入轴一体回转的第2可变直径皮带轮、与输出轴一体回转的第2可变直径皮带轮、卷挂在各皮带轮上的皮带、配置在输出轴与驱动轮之间的起步用离合器以及控制离合器接合、断开的控制装置，其特征在于：

具有如权利要求1、、3、4、5或6所述的作为上述离合器的摩擦离合器，

在发动机一侧设置摩擦离合器一方的离合构件的同时，在输入轴一侧设置摩擦离合器另一方的离合构件，通过所述控制装置控制摩擦离合器的推压装置。

9．一种汽车的动力分配装置，包括配置在汽车前轮侧的驱动轴与后轮侧的驱动轴之间的离合器以及控制离合器接合、断开的控制装置，通过上述离合器的接合将传递到前轮侧或后轮侧的驱动轴的发动机动力传递到前轮侧与后轮侧双方的驱动轴，其特征在于，

具有如权利要求1、2、3、4、5或6所述的作为上述离合器的摩擦离合器，

在前轮侧与后轮侧中的一方驱动轴上设置摩擦离合器一方的离合构件的同时，在前轮侧与后轮侧中的另一方驱动轴上设置摩擦离合器另一方的离合构件，通过所述控制装置控制摩擦离合器的推压装置。

10．一种自动双轮车的动力传递装置，具有通过离合杆的操作将发动机动力间断地传递到驱动轮的离合器，其特征在于，

具有如权利要求1、2、3、4、5或6所述的作为上述离合器的摩擦离合器，

在发动机一侧设置摩擦离合器一方的离合构件的同时，在驱动轮一侧设置摩擦离合器另一方的离合构件，通过所述离合杆控制摩擦离合器的推压装置。

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