JP2012122563A - Engagement device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、第1係合部材と第2係合部材とを係合させたり離間させたりすることにより、これら係合部材間の動力伝達を許容したり阻止したりする係合装置に関する。 The present invention relates to an engaging device that allows or prevents power transmission between engaging members by engaging and separating a first engaging member and a second engaging member.
入力側の係合部材と出力側の係合部材とを係合させたり離間させたりして、これら係合部材間の動力伝達状態を切り替える係合装置が知られている。また、一対のカム部材を有し、一方のカム部材が他方のカム部材に対して相対回転した場合に入力側の係合部材及び出力側の係合部材のうちの一方を他方に押し付ける力が発生するカム機構が設けられた係合装置が知られている。例えば、軸線方向の間隔が相対回転によって拡大するように構成された一対のカム部材のうち、一方のカム部材を電磁コイルの電磁力にて吸引して軸線方向に移動させることにより相対回転を促し、これによりそのカム部材を係合対象である回転部材に押し付けて係合部材同士を係合させるとともにそれらの間の摩擦係合力を増大させる係合装置が知られている(特許文献1参照)。 There is known an engagement device that engages or separates an input-side engagement member and an output-side engagement member to switch a power transmission state between the engagement members. In addition, there is a pair of cam members, and when one cam member rotates relative to the other cam member, a force that presses one of the input side engagement member and the output side engagement member against the other is applied. An engagement device provided with a cam mechanism is known. For example, out of a pair of cam members configured such that the axial interval is increased by relative rotation, one cam member is attracted by the electromagnetic force of an electromagnetic coil and moved in the axial direction to promote relative rotation. As a result, there is known an engaging device that presses the cam member against a rotating member to be engaged to engage the engaging members with each other and increase the frictional engagement force between them (see Patent Document 1). .
特許文献1に示されているような係合装置においては、解放時に一方の係合部材が他方の係合部材の回転に引き摺られて回転しないようにするためには係合部材間の隙間を大きくする必要がある。この場合、これら係合部材同士を係合させる際に電磁コイルで発生させるべき磁力を大きくする必要があるため、電力消費が増加するおそれがある。
In an engagement device such as that disclosed in
そこで、本発明は、係合部材同士を係合させる際に消費される電力の増加を抑制しつつ解放時の係合部材間の隙間を拡げることが可能な係合装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an engagement device capable of expanding a gap between engagement members at the time of release while suppressing an increase in electric power consumed when the engagement members are engaged with each other. And
本発明の係合装置は、共通の軸線の回りに相対回転可能に設けられた第1係合部材及び第2係合部材を備えた係合装置において、前記第1係合部材は、前記軸線方向に移動可能に設けられた磁性材料製のクラッチ部材を備え、前記第2係合部材は、前記クラッチ部材と前記軸線方向に並ぶように設けられた第1摩擦部材と、前記第1摩擦部材との間に前記クラッチ部材が挟まれるように前記クラッチ部材及び前記第1摩擦部材と前記軸線方向に並べて設けられ、かつ前記第1摩擦部材に対して相対回転可能であるとともに前記軸線方向に移動可能な磁性材料製の第2摩擦部材と、を備え、通電された場合に前記第2摩擦部材と前記クラッチ部材との間に磁路を形成し、電磁力により前記クラッチ部材を前記第2摩擦部材に吸着させる電磁駆動手段と、前記第1摩擦部材と一体に回転する第1カム部材、及び前記第1カム部材と同軸に配置され、前記第1カム部材に対して相対回転可能かつ前記軸線方向に移動可能に設けられて前記第2摩擦部材と一体に回転する第2カム部材を有し、前記第2カム部材が前記第1カム部材に対して相対回転した場合に前記第2摩擦部材を前記第1摩擦部材側に押す力を発生して前記第2摩擦部材により前記クラッチ部材を前記第1摩擦部材に押し付けるカム機構と、を備えている(請求項1)。 The engagement device according to the present invention includes an engagement device provided with a first engagement member and a second engagement member that are relatively rotatable around a common axis, wherein the first engagement member is the axis. A clutch member made of a magnetic material provided so as to be movable in a direction, wherein the second engagement member is arranged so as to be aligned with the clutch member in the axial direction, and the first friction member The clutch member and the first friction member are arranged side by side in the axial direction so as to be sandwiched between the clutch member and the first friction member, and can rotate relative to the first friction member and move in the axial direction. And a second friction member made of a magnetic material, and when energized, a magnetic path is formed between the second friction member and the clutch member, and the clutch member is moved to the second friction by electromagnetic force. Electromagnetic drive to attract to the member A step, a first cam member that rotates integrally with the first friction member, and a first cam member that is disposed coaxially with the first cam member, and that is rotatable relative to the first cam member and movable in the axial direction. And a second cam member that rotates integrally with the second friction member, and the second friction member is moved to the first friction member when the second cam member rotates relative to the first cam member. And a cam mechanism that generates a pressing force to the side and presses the clutch member against the first friction member by the second friction member (claim 1).
本発明の係合装置では、第1係合部材と第2係合部材とを係合させる場合に、まず電磁駆動手段によりクラッチ部材を第2摩擦部材に吸着させる。この際、係合装置が係合部材間で伝達されるトルクを制御可能なように構成されている場合には、電磁駆動手段にて発生する磁力を調整してクラッチ部材と第2摩擦部材との間に滑りが生じてこれらが接触しつつ互いに異なる回転数で回転するようにクラッチ部材を吸着させる。なお、電磁駆動手段で発生させるべき磁力は、係合部材間で伝達すべきトルクに応じて変更すればよい。係合部材間で伝達されるトルクを制御する必要が無い場合には、第2摩擦部材とクラッチ部材とが一体に回転するように吸着させればよい。すなわち、本発明の係合装置では、クラッチ部材を第2摩擦部材に吸着させる場合に第2摩擦部材とクラッチ部材とが一体に回転するように吸着させてもよいし、クラッチ部材と第2摩擦部材との間に滑りが生じてこれらが接触しつつ互いに異なる回転数で回転するように吸着させてもよい。クラッチ部材が第2摩擦部材に吸着すると第2摩擦部材と一体に回転する第2カム部材が第1カム部材に対して相対回転するので、カム機構により第2摩擦部材が第1摩擦部材側に押され、第2摩擦部材によりクラッチ部材が第1摩擦部材に押し付けられて第1係合部材と第2係合部材とが係合される。 In the engagement device of the present invention, when the first engagement member and the second engagement member are engaged, first, the clutch member is attracted to the second friction member by the electromagnetic driving means. At this time, if the engagement device is configured to be able to control the torque transmitted between the engagement members, the clutch member and the second friction member are adjusted by adjusting the magnetic force generated by the electromagnetic drive means. The clutch member is adsorbed so as to slide at a different rotational speed while contacting with each other. In addition, what is necessary is just to change the magnetic force which should be generated with an electromagnetic drive means according to the torque which should be transmitted between engagement members. When there is no need to control the torque transmitted between the engaging members, the second friction member and the clutch member may be attracted so as to rotate integrally. That is, in the engagement device of the present invention, when the clutch member is attracted to the second friction member, the second friction member and the clutch member may be attracted so as to rotate integrally, or the clutch member and the second friction member may be attracted. You may make it adsorb | suck so that it may rotate with a mutually different rotation speed, slipping | sliding between members and contacting these. When the clutch member is attracted to the second friction member, the second cam member that rotates integrally with the second friction member rotates relative to the first cam member, so that the second friction member is moved to the first friction member side by the cam mechanism. The clutch member is pressed against the first friction member by the second friction member, and the first engagement member and the second engagement member are engaged.
このように本発明の係合装置によれば、電磁駆動手段はクラッチ部材を第2摩擦部材に吸着させることが可能な磁力を発生できればよい。そのため、係合部材同士を係合させる際に電磁駆動手段で消費される電力が増加することを抑制できる。また、本発明の係合装置では、クラッチ手段と第1摩擦部材との間及びクラッチ手段と第2摩擦部材との間の両方に隙間を設けることができる。そのため、解放時における第1係合部材と第2係合部材との間の隙間を拡げることができる。従って、本発明の係合装置によれば、係合部材同士を係合させる際に消費される電力の増加を抑制しつつ解放時の係合部材間の隙間を拡げることができる。 As described above, according to the engagement device of the present invention, it is only necessary that the electromagnetic driving means can generate a magnetic force capable of attracting the clutch member to the second friction member. Therefore, it can suppress that the electric power consumed by an electromagnetic drive means increases when engaging member is engaged. In the engagement device of the present invention, a gap can be provided both between the clutch means and the first friction member and between the clutch means and the second friction member. Therefore, the clearance gap between the 1st engagement member and the 2nd engagement member at the time of releasing can be expanded. Therefore, according to the engagement device of the present invention, it is possible to widen the gap between the engagement members at the time of release while suppressing an increase in power consumed when the engagement members are engaged with each other.
本発明の係合装置の一形態においては、前記第2摩擦部材と前記第2カム部材とは前記軸線方向に並ぶように配置されるとともに一体化されていてもよい(請求項2)。このように第2摩擦部材と第2カム部材とを一体化することにより係合装置の部品数を低減できるので、コストを低減できる。また、第2摩擦部材と第2カム部材とは軸線方向に並ぶように配置されるので、これらの部材を一体化させることにより軸線方向に並ぶ部品数を低減できる。そのため、係合装置の軸線方向の寸法を短縮できる。 In one form of the engaging device of the present invention, the second friction member and the second cam member may be arranged and integrated so as to be aligned in the axial direction (Claim 2). Since the number of parts of the engaging device can be reduced by integrating the second friction member and the second cam member in this manner, the cost can be reduced. Further, since the second friction member and the second cam member are arranged so as to be aligned in the axial direction, the number of components aligned in the axial direction can be reduced by integrating these members. Therefore, the axial dimension of the engagement device can be shortened.
この形態において、前記第2カム部材は磁性材料製であり、前記電磁駆動手段への通電時に前記第2摩擦部材及び前記第2カム部材がヨークとして機能してもよい(請求項3)。この場合、さらに係合装置の部品数を低減できる。 In this embodiment, the second cam member may be made of a magnetic material, and the second friction member and the second cam member may function as a yoke when the electromagnetic driving means is energized. In this case, the number of parts of the engaging device can be further reduced.
本発明の係合装置の一形態において、前記カム機構は、前記係合装置を前記軸線方向から見た場合に前記第1摩擦部材のうち前記クラッチ部材が押し付けられる範囲と重なるように配置されていてもよい(請求項4)。この場合、カム機構で発生した力を第1摩擦部材とクラッチ部材とが接触する範囲に軸線方向から作用させることができる。そのため、クラッチ部材が第1摩擦部材や第2摩擦部材に偏って当たることやこれらが変形することを抑制できる。従って、これらの部分の寿命を延ばすことができる。また、クラッチ部材と各摩擦部材との間の摩擦係数を安定化させることができる。 In one form of the engagement device of the present invention, the cam mechanism is disposed so as to overlap a range of the first friction member to which the clutch member is pressed when the engagement device is viewed from the axial direction. (Claim 4). In this case, the force generated by the cam mechanism can be applied from the axial direction to a range where the first friction member and the clutch member are in contact with each other. Therefore, it can suppress that a clutch member contacts a 1st friction member and a 2nd friction member, and these deform | transform. Therefore, the lifetime of these parts can be extended. Further, the coefficient of friction between the clutch member and each friction member can be stabilized.
本発明の係合装置の一形態においては、前記クラッチ部材が前記第1摩擦部材及び前記第2摩擦部材の両方から離れた解放位置に移動するように前記クラッチ部材を付勢するバネ手段をさらに備えていてもよい(請求項5)。この形態では、クラッチ手段に電磁吸引力やカム機構で発生した力が作用していない場合にバネ手段でクラッチ手段を解放位置に移動させ、係合装置を解放状態に切り替えることができる。 In one embodiment of the engagement device of the present invention, the spring member further biases the clutch member so that the clutch member moves to a release position away from both the first friction member and the second friction member. It may be provided (claim 5). In this embodiment, when the electromagnetic attraction force or the force generated by the cam mechanism is not acting on the clutch means, the clutch means can be moved to the release position by the spring means, and the engagement device can be switched to the release state.
以上に説明したように、本発明の係合装置によれば、電磁駆動手段はクラッチ部材を第2摩擦部材に吸着させることが可能な磁力を発生できればよい。なお、この際にはクラッチ部材と第2摩擦部材とが一体に回転するような磁力を発生させてもよいし、クラッチ部材と第2摩擦部材との間に滑りが生じてこれらが接触しつつ互いに異なる回転数で回転するような磁力を発生させてもよい。また、クラッチ手段と第1摩擦部材との間及びクラッチ手段と第2摩擦部材との間の両方に隙間を設けることができる。そのため、係合部材同士を係合させる際に消費される電力の増加を抑制しつつ解放時の係合部材間の隙間を拡げることができる。 As described above, according to the engagement device of the present invention, the electromagnetic driving unit only needs to generate a magnetic force that can attract the clutch member to the second friction member. At this time, a magnetic force that causes the clutch member and the second friction member to rotate together may be generated, or a slip occurs between the clutch member and the second friction member, causing them to come into contact with each other. Magnetic forces that rotate at different rotational speeds may be generated. Further, a gap can be provided both between the clutch means and the first friction member and between the clutch means and the second friction member. Therefore, it is possible to widen the gap between the engaging members at the time of release while suppressing an increase in power consumed when the engaging members are engaged with each other.
(第1の形態)
図1は、本発明の第1の形態に係る係合装置が組み込まれた動力伝達装置の一部を示している。この動力伝達装置1は、車両の自動変速機やハイブリッド車両の動力分配装置等に組み込まれて使用される。動力伝達装置1は、軸線Ax方向に延びる第1回転軸2及び第2回転軸3を備えている。第1回転軸2は、軸線Axの回りに回転可能な状態で不図示のベアリングを介してケース4に支持されている。第2回転軸3は、中空円筒状であり、第1回転軸2の周囲に第1回転軸2と同軸に設けられている。第2回転軸3は、軸線Axの回りに回転可能かつ第1回転軸2に対して相対回転可能なように不図示のベアリングを介してケース4に支持されている。この図に示すように第1回転軸2は、その先端が第2回転軸3の端から突出するように設けられている。
(First form)
FIG. 1 shows a part of a power transmission device in which an engagement device according to a first embodiment of the present invention is incorporated. The
また、動力伝達装置1は、第1回転軸2と第2回転軸3との間の動力伝達状態を切り替えるための係合装置10Aを備えている。係合装置10Aは、第1係合部材としての第1回転部材11と、第2係合部材としての第2回転部材12とを備えている。係合装置10Aは、これら回転部材11、12を係合させて回転軸2、3間の動力伝達を許容したり回転部材11、12を離間させてその動力伝達を阻止したりして動力伝達状態を切り替える。
In addition, the
第1回転部材11は、磁性材料製のクラッチ部材13を備えている。クラッチ部材13は中空円板状であり、その内周面には軸線Ax方向に延びるスプライン13aが設けられている。第1回転軸2の先端の外周面には、クラッチ部材13のスプライン13aと噛み合うスプライン2aが設けられている。クラッチ部材13は、スプライン13aが第1回転軸2のスプライン2aと噛み合うように第1回転軸2に取り付けられている。これによりクラッチ部材13は、第1回転軸2と一体に回転するとともに軸線Ax方向に移動可能なように第1回転軸2に取り付けられる。クラッチ部材13のうち軸線Ax方向を向く2面13b、13cには摩擦材が設けられている。
The first rotating
第2回転部材12は、第2回転軸3に取り付けられるベース部材14と、カム機構15とを備えている。ベース部材14は、中空円板状の第1係合部16と、第1係合部16の外周端から軸線Ax方向に延びる中空円筒状の円筒部17とを備えている。この図に示すように円筒部17の内径は、クラッチ部材13の外径より大きく、クラッチ部材13は円筒部17の内部に配置される。これにより第1係合部16とクラッチ部材13とが軸線Ax方向に並ぶように配置される。円筒部17とクラッチ部材13との間には何も配置されず、円筒部17はクラッチ部材13の径方向外側に隣り合うように設けられる。この図に示すように円筒部17の外周面とケース4との間にはベアリング18が設けられ、円筒部17は軸線Axの回りに回転可能なようにこのベアリング18を介してケース4に支持されている。第1係合部16の内周面には軸線Ax方向に延びるスプライン16aが設けられている。第2回転軸3の先端の外周面には、第1係合部16のスプライン16aと噛み合うスプライン3aが設けられている。この図に示すようにベース部材14は、第1係合部16のスプライン16aが第2回転軸3のスプライン3aと噛み合うように第2回転軸3に取り付けられている。そのため、ベース部材14は第2回転軸3と一体に回転する。第1係合部16の表面のうちクラッチ部材13と対向する部分には、摩擦材19が設けられている。
The second rotating
カム機構15は、ベース部材14に取り付けられた第1カム部材20と、第1カム部材20と軸線Ax方向に並ぶように設けられた磁性材料製の第2カム部材21と、それらカム部材20、21の間に介在する複数のカムボール22とを備えている。第1カム部材20はリング状をしている。この図に示すようにケース4にはベース部材14の内部に突出する磁性材料製かつ円筒状の突出部5が設けられている。第1カム部材20は、軸線Ax回りに回転可能なように突出部5の外周面5aに支持されている。また、第1カム部材20の外周面には、軸線Ax方向に延びるスプライン20aが設けられている。ベース部材14の円筒部17の先端の内周面には、第1カム部材20のスプライン20aと噛み合うスプライン17aが設けられている。第1カム部材20は、スプライン20aが円筒部17のスプライン17aと噛み合うように円筒部17に取り付けられている。そのため、第1カム部材20は、ベース部材14及び第2回転軸3のそれぞれと一体に回転する。円筒部17には、第1カム部材20がこの図に示した位置よりも第1係合部16から離れる方向(この図の左側)に移動することを防止するためのスナップリング23が設けられている。第1カム部材20とケース4との間には、第1カム部材20を軸線Ax方向から回転可能に支持するスラストベアリング24が設けられている。
The
第2カム部材21は、第1カム部材20とクラッチ部材13との間に配置された円筒状の円筒部25と、第1カム部材20と対向するように円筒部25の一端から径方向内側に延びるリング状のカム部26と、クラッチ部材13と対向するように円筒部25の他端から径方向内側に延びる第2係合部27とを備えている。この図に示すように第2係合部27は、円筒部25の一端から径方向に延びる接触部27aと、接触部27aの内周側の端部から軸線Ax方向に延びる対向部27bと、対向部27bから径方向内側に延びる軸受支持部27cとを備えている。対向部27bは、その外周面が突出部5の内周面5bと対向するようにクラッチ部材13から離れる方向に延びている。図2は、第2係合部27を軸線Ax方向から見た図である。この図に示すように接触部27aには、複数の阻害部27dが設けられている。これら阻害部27dは、非磁性体製であり、溶接等により接触部27aに取り付けられている。複数の阻害部27dは、軸線Axを中心とした同一円周上に所定の間隔で並ぶように配置されている。また、複数の阻害部27dは、これら阻害部27dによって第2係合部27が径方向内側の部分と径方向外側の部分とに区分されるように径方向の中央部分に配置されている。
The
図1に示すように第2カム部材21は、カム部26が第1カム部材20と同軸かつ軸線Ax方向に並ぶとともに、第2係合部27がクラッチ部材13及び第1係合部16と軸線Ax方向に並ぶように設けられている。そのため、この図に示したように第1カム部材20、カム部26、第2係合部27、クラッチ部材13、及び第1係合部16は、この順番で軸線Ax方向に並ぶように配置されている。このように第1係合部16と第2係合部27とは、クラッチ部材13を軸線Ax方向の両側から挟むように配置されている。
As shown in FIG. 1, the
円筒部17の内径はカム部26の外径及び第2係合部27の外径よりも大きく、円筒部17はカム部26、第2係合部27、及びクラッチ部材13の径方向外側に設けられている。第2カム部材21は、カム部26の内周面が突出部5の外周面5aに支持されるとともに対向部27bの外周面が突出部5の内周面5bの内側に位置するように配置されている。第2カム部材21は、このように突出部5に支持されることにより軸線Axの回りに回転可能、かつ軸線Ax方向に移動可能なようにケース4に支持されている。
The inner diameter of the
第1カム部材20には、カムボール22と同数の複数のV字溝28が設けられている。これら複数のV字溝28は、図1に示すようにカム部26と対向する面に設けられている。複数のV字溝28は、同一円周上に所定の間隔で並ぶように配置されている。カム部26には、第1カム部材20のV字溝28と同数かつ同じ形状の複数のV字溝29が設けられている。これら複数のV字溝29は、第1カム部材20と対向する面に設けられている。複数のV字溝29は、第1カム部材20の複数のV字溝28が配置されている円周と同じ径の円周上に複数のV字溝28と同じ間隔で並ぶように配置されている。複数のカムボール22は、第1カム部材20とカム部26との間に介在し、これら複数のV字溝28、29にて保持されている。図3及び図4は、第1カム部材20とカム部26とを径方向外側から見た図を示している。なお、図3は第1カム部材20と第2カム部材21との位相が一致している状態を、図4は第1カム部材20と第2カム部材21との位相がずれている状態をそれぞれ示している。図1に示すように各V字溝28、29は、軸線Axを含む断面で切断した場合には断面半円形をなしている。また、図3及び図4に示すように半径方向から見ると、各V字溝28、29はV字状に形成されていて、各回転軸2、3の回転方向(図の上又は下方向)に関して深さが徐々に浅くなるように構成されている。
The
図1に示すように第2回転部材12の第1係合部16とクラッチ部材13との間には、クラッチ部材13を第1係合部16から離れる方向に押す第1リターンスプリング30が設けられている。第1リターンスプリング30には、クラッチ部材13と第1係合部16とが別々に回転可能なようにベアリング30aが設けられている。また、第2回転部材12の第2係合部27とクラッチ部材13との間には、クラッチ部材13を第2係合部27から離れる方向に押す第2リターンスプリング31が設けられている。第2リターンスプリング31にも、クラッチ部材13と第2係合部27とが別々に回転可能なようにベアリング31aが設けられている。図に示すように各リターンスプリング30、31は、突出部5よりも径方向内側に配置される。これらリターンスプリング30、31は、クラッチ部材13を図の左右方向からほぼ同じ力で押している。そのため、クラッチ部材13に対して軸線Ax方向からリターンスプリング30、31以外の力が作用していない場合には、リターンスプリング30、31によってクラッチ部材13が第1係合部16及び第2係合部27の両方から離れた位置に駆動される。以下、この位置を解放位置と称することがある。そのため、これらリターンスプリング30、31が本発明のバネ手段に相当する。クラッチ部材13が解放位置にある場合には、クラッチ部材13と第1係合部16との間及びクラッチ部材13と第2係合部27との間にそれぞれ隙間が生じる。そのため、第1回転部材11と第2回転部材12とは、それぞれ別々に回転可能となる。
As shown in FIG. 1, a
ケース4の突出部5には、電磁駆動手段としての電磁コイル32が設けられている。この図に示すように電磁コイル32は、軸線Ax方向の一方の側にカム部26が、他方の側に第2係合部27がそれぞれ位置するように第2カム部材21の内部に配置されている。電磁コイル32の軸線Ax方向の幅は、第2カム部材21が図1の右側に移動した場合に第2カム部材21がクラッチ部材13を第1係合部16に押し付ける位置まで移動可能な大きさに設定されている。電磁コイル32は、通電された場合に第2リターンスプリング31に抗してクラッチ部材13を第2係合部27に吸着させることが可能な磁力が発生するように構成されている。
The protruding
この係合装置10Aでは、図4に示すように第1カム部材20と第2カム部材21との位相がずれるとカムボール22がV字溝28、29内の浅い位置に移動し、第2カム部材21を第1カム部材20から離れる方向に押す力(以下、押し付け力と称することがある。)Fが発生する。この場合、第2カム部材21が第1係合部16側(図1の右側)に押され、第2係合部27がクラッチ部材13に押し付けられる。また、これによりクラッチ部材13が第1係合部16に押し付けられ、クラッチ部材13が第1係合部16及び第2係合部27に軸線Ax方向の両側から挟み込まれる。このようにクラッチ部材13が第2係合部27に吸着されたり第1係合部16に押し付けられることにより第1回転部材11と第2回転部材12とが係合され、これらの間で動力(トルク)が伝達される。
In this
そして、この係合装置10Aでは、種々の諸元を適宜に設定することにより、クラッチ部材13が各係合部16、27に挟み込まれた後に電磁コイル32への通電を停止してもその状態が維持されるセルフロック方式と、電磁コイル32への通電を停止する係合部16、27によるクラッチ部材13の挟み込みが解除される非セルフロック方式とを選択することができる。セルフロック方式では、クラッチ部材13が第1係合部16に押し付けられるとクラッチ部材13と第1係合部16との間に滑りが発生せず、これらが一体に回転するように各諸元が設定される。
And in this
一方、非セルフロック方式では、クラッチ部材13が第1係合部16に押し付けられていてもクラッチ部材13と第1係合部16との間に滑りを生じさせることが可能なように各諸元が設定される。そのため、非セルフロック方式では、電磁コイル32で発生する磁力を弱めてクラッチ部材13と第2係合部27との間に滑りを生じさせることによりクラッチ部材13と各係合部16、27とが異なる回転数で回転しつつこれらの間で動力が伝達される、いわゆる半クラッチの状態にすることができる。係合装置10Aにおいて、押し付け力Fは、第1カム部材20と第2カム部材21との間で発生する捩れトルクが大きいほど大きくなる。また、クラッチ部材13を第2係合部27に吸着させる電磁吸引力は、電磁コイル32に供給する電流が大きいほど大きくなる。そして、この電磁吸引力を大きくしてクラッチ部材13と第2係合部27との回転数差を小さくするほどカム機構15で発生する捩れトルクが大きくなるので、クラッチ部材13と各係合部16、27との回転数差が小さくなってこれらの間で伝達されるトルク容量が大きくなる。図5は、この電磁吸引力とトルク容量との関係を示している。この図に示したように非セルフロック方式では、クラッチ部材13と各係合部16、27との間で伝達されるトルク容量とクラッチ部材13に作用する電磁吸引力との間に相関性があり、電磁吸引力を調整することによりトルク容量を制御できる。そして、上述したように電磁吸引力は電磁コイル32に供給する電流の大きさに比例するため、トルク容量は電磁コイル32に供給される電流の大きさに応じて変化する。
On the other hand, in the non-self-locking method, various types of slips can be generated between the
係合装置10Aのこれらの方式を決める諸元は、例えばV字溝28、29のカム角度θ(図3、図4参照)、クラッチ部材13及び各係合部16、27において接触している部分の摩擦係数、及びクラッチ部材13や各係合部16、27の摩擦半径等である。図6は、カム角度θと係合装置10の最大伝達トルク容量Tmaxとの関係を示している。なお、この図に示した関係の条件として、摩擦係数や摩擦半径等の他の諸元は一定とする。この図に示したセルフロック角度θSLは、0度以上の値であり、第1カム部材20と第2カム部材21との位相がずれてクラッチ部材13が第1係合部16に押し付けられた場合にクラッチ部材13と第1係合部16との間に滑りが発生せずに第1回転部材11と第2回転部材12とが一体に回転するカム角度θである。そのため、カム角度θがセルフロック角度θSLの場合に係合装置10Aがセルフロック方式になり、カム角度θがセルフロック角度θSLより大きい場合に係合装置10Aが非セルフロック方式になる。そして、この図に示したように最大伝達トルク容量Tmaxは、カム角度θがセルフロック角度θSLの場合に最大になり、それよりも大きくなるほど小さくなる。
The specifications that determine these types of the
次に図1、図7及び図8を参照して係合装置10Aの動作について説明する。図7は、第1回転部材11と第2回転部材12とを係合させる場合に係合装置10Aの各部がどのように動作するか示すフローチャートである。図8は、係合状態における係合装置10Aを示している。なお、図8において図1と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。上述したように係合装置10Aでは、セルフロック方式と非セルフロック方式とを選択することができる。そこで、まず非セルフロック方式の係合装置10Aの動作について説明する。
Next, the operation of the
図7のステップS1に示すように第1回転部材11と第2回転部材12とを係合する場合には、まず電磁コイル32に通電する。これにより図1に破線で示したように電磁コイル32の周囲に磁気回路(磁路)MCが形成される。上述したように阻害部27dは非磁性体であるため、磁力は第2カム部材21の第2係合部27からクラッチ部材13に流れる。そのため、磁路MCは、クラッチ部材13、第2カム部材21、及び突出部5の間で形成される。この際、磁路MCは、クラッチ部材13から第2係合部27の対向部27bを経て突出部5に流れる。このように磁路MCが形成されるとステップS2に示すようにクラッチ部材13が第2カム部材21側に吸引される。そして、ステップS3に示すようにクラッチ部材13が第2係合部27に吸着する。なお、上述したように非セルフロック方式の場合には、電磁吸引力を調整することによりトルク容量を制御することができる。そこで、このようにクラッチ部材13を第2係合部27に吸着させる際には、電磁コイル32に供給する電流の大きさを調整して目標とするトルク容量になる電磁吸引力を発生させればよい。
When engaging the first rotating
クラッチ部材13が第2係合部27と吸着するとステップS4に示すようにカムボール22へのトルクの伝達が開始される。これにより第1カム部材20と第2カム部材21との位相がずれ始める。図4に示したようにカム部材20、21の位相がずれると押し付け力Fが発生する。そして、ステップS5に示すようにこの押し付け力Fによって第2カム部材21及びクラッチ部材13が第1係合部16側に移動する。この場合、第2カム部材21と突出部5との間の距離は、軸線Ax方向については大きくなるが、径方向についてはほぼ同じ距離に維持される。図1に示したように第2カム部材21のカム部26は突出部5に支持されているので、突出部5とカム部26との間の距離は殆ど変化しない。また、第2カム部材21が軸線Ax方向に移動しても対向部27bは軸線Ax方向にスライドするだけであるため、対向部27bと突出部5の内周面5bとの間の距離も殆ど変化しない。そのため、第2カム部材21が軸線Ax方向に移動しても磁路MCは維持され、クラッチ部材13は第2係合部27に吸着した状態に維持される。その後、ステップS6に示すようにクラッチ部材13が第1係合部16と接触する。これによりクラッチ部材13が第1係合部16に押し付けられ、係合装置10Aが図8に示した状態に切り替わる。
When the
この場合、図に破線FC1、FC2で示すようにカム機構15で発生した力の一方が第2カム部材21を介してクラッチ部材13に伝達され、他方が第1カム部材20及びベース部材14を介してクラッチ部材13に伝達される。そして、これらの力によりクラッチ部材13が第2回転部材12の第1係合部16及び第2係合部27によって挟み込まれる。この際、第1係合部16のうち範囲Aで示した部分にクラッチ部材13が押し付けられる。そして、クラッチ部材13と第1係合部16との間及びクラッチ部材13と第2係合部27との間では軸線Ax方向から見てこの範囲Aと重なる領域において摩擦力が発生する。これにより第1回転部材11と第2回転部材12とが一体に回転するので、ステップS7に示すように係合装置10Aの全体にトルク容量が発生し、第1回転部材11と第2回転部材12との係合が完了する。ただし、係合装置10Aの全体にトルク容量が発生する前であっても各部品の慣性分のトルク容量は発生している。
In this case, as shown by broken lines FC1 and FC2 in the figure, one of the forces generated by the
非セルフロック方式の係合装置10Aを係合状態から解放状態に切り替える場合には、電磁コイル32への通電を停止する。これにより磁路MCが消えるため、クラッチ部材13と第2カム部材21との間の作用していた電磁吸引力が消える。電磁吸引力が消えるとクラッチ部材13と第1係合部16との間に滑りが発生し、第1回転軸2の回転が第2カム部材21に伝達され難くなる。そのため、第1カム部材20と第2カム部材21との間の位相のずれが小さくなる。これにより押し付け力Fが小さくなるので、クラッチ部材13はリターンスプリング30、31によって解放位置に移動する。そして、これにより係合装置10Aが解放状態に切り替わる。
When the non-self-locking
次にセルフロック方式の係合装置10Aの動作について説明する。この場合においても係合装置10Aを係合状態に切り替える手順は上述した非セルフロック方式と同じである。ただし、セルフロック方式の場合にはトルク容量を調整することができないため、ステップS1ではクラッチ部材13と第2係合部27とが一体に回転する電磁吸引力が発生するように電磁コイル32に電流が供給される。これにより押し付け力Fが発生するので、クラッチ部材13が第1係合部16に押し付けられて図8に示した係合状態に切り替わる。押し付け力Fは、第1カム部材20と第2カム部材21との位相がずれている間は発生し続ける。そして、セルフロック方式ではクラッチ部材13と第1係合部16との間で滑りが生じないように各諸元が設定されている。そのため、セルフロック方式では、クラッチ部材13が第1係合部16又は第2係合部27と接触している間は第1回転部材11と第2回転部材12とが係合した状態に維持される。
Next, the operation of the self-locking
このようにセルフロック方式の場合、第1回転部材11と第2回転部材12との間に回転数差があるとカム機構15によりクラッチ部材13のロックが維持される。そのため、この係合装置10Aを係合状態から解放状態に切り替えるためには、電磁コイル32への通電を停止するとともに第1回転軸2と第2回転軸3との回転数を同じにする。なお、これら回転軸2、3を停止させることによってこれらの回転数を同じにしてもよい。これによりクラッチ部材13がリターンスプリング30、31にて解放位置に移動するので、係合装置10Aが解放状態に切り替わる。
As described above, in the case of the self-locking method, if there is a rotational speed difference between the first rotating
以上に説明したように本発明の係合装置10Aでは、第1回転部材11と第2回転部材12とを係合させる場合には、まず電磁コイル32で発生した磁力にてクラッチ部材13を第2係合部27と接触させる。その後、カム機構15で発生した押し付け力Fによってクラッチ部材13を第1係合部16及び第2係合部27で挟み込み、回転部材11、12同士を係合させる。このように電磁コイル32はクラッチ部材13を第2係合部27に吸着させることが可能な磁力を発生できればよいため、回転部材11、12同士を係合させる際に電磁コイル32で消費される電力が増加することを抑制できる。非セルフロック方式の場合には、目標とするトルク容量に応じた電磁吸引力を発生させればよく、必ずしもクラッチ部材13と第2係合部27とが一体に回転する電磁吸引力を発生させなくてよいため、さらに電力の増加を抑制できる。また、図1に示したようにクラッチ部材13が解放位置にあるときにはクラッチ部材13と第1係合部16との間及びクラッチ部材13と第2係合部27との間の両方に隙間を設けることができる。そのため、第1回転部材11と第2回転部材12との間の隙間を拡げることができる。これにより第1回転部材11及び第2回転部材12のうち一方が他方の回転に引き摺られて回転することを抑制できるので、このように一方が他方に引き摺られて回転することにより発生するトルク、いわゆる引き摺りトルクを低減できる。一方、第1回転部材11と第2回転部材12とを係合させた場合には、クラッチ部材13が第1係合部16及び第2係合部27の両方と係合するので、伝達可能なトルク容量を増加させることができる。なお、このようにクラッチ部材13が係合するため、第1係合部16が本発明の第1摩擦部材に相当し、第2係合部27が本発明の第2摩擦部材に相当する。また、第2カム部材21のうちのカム部26が本発明の第2カム部材に対応する。
As described above, in the engaging
図1に示したように係合装置10Aでは、第2カム部材21を磁性材料製とし、電磁コイル32に通電したときに磁路MCとなる部品とした。そのため、第2カム部材21は、カム機構15の一部としても機能するとともに電磁コイル32の磁力を強めるためのヨークとしても機能する。また、第2カム部材21には、クラッチ部材13と接触する第2係合部27も設けられている。このように係合装置10Aでは第2カム部材21に複数の機能を持たせている。これにより係合装置10Aの部品数を低減できるので、コストを低減できる。また、図1に示すようにカム部26と第2係合部27とは軸線Ax方向に並べて配置するので、これらの部品を一体化することにより軸線Ax方向に並ぶ部品数を低減できる。そのため、係合装置10Aの軸線Ax方向の寸法を短縮できる。
As shown in FIG. 1, in the engagement device 10 </ b> A, the
この係合装置10Aでは、図1及び図8に示したようにカムボール22は軸線Ax方向から見た場合にクラッチ部材13が第1係合部16に押し付けられる範囲Aと重なるように配置される。そのため、カム機構15で発生した力FC1をクラッチ部材13のその範囲Aの部分に軸線Ax方向から作用させることができる。これによりクラッチ部材13が第1係合部16や第2係合部27に偏って当たることやこれらが変形することを抑制できるので、クラッチ部材13、第1係合部16、及び第2係合部27の一部に力が集中したり一部の面圧が過大になることを抑制できる。そのため、これらの部分の寿命を延ばすことができる。また、これによりクラッチ部材13と第1係合部16及び第2係合部27との間の摩擦係数を安定化させることができるので、クラッチ部材13が第1係合部16又は第2係合部27と誤って係合したり係合装置10Aの解放不良が発生したりすることを抑制できる。
In this
なお、複数のカムボール22が配置される位置は上述した位置に限定されない。複数のカムボール22は、係合装置10を軸線Ax方向から見た場合に図1に示した範囲A内の種々の位置に配置してよい。例えば、図9に示すように範囲A内であれば各V字溝28、29及び各カムボール22を上述した形態よりも径方向内側に配置してもよい。なお、この図には比較例として上述した形態においてカムボール22が配置されていた位置を想像線で示した。このように複数のカムボール22の位置を径方向内側に変更しても軸線Ax方向から見たときにカムボール22が範囲A内にあれば、カム機構15で発生した力FC1をクラッチ部材13の範囲Aの部分に軸線Ax方向から作用させることができる。そのため、この場合においてもクラッチ部材13が第1係合部16や第2係合部27に偏って当たることやこれらが変形することを抑制できる。そのため、これらの部分の寿命を延ばすことができる。
The position where the plurality of
(第2の形態)
次に図10及び図11を参照して本発明の第2の形態に係る係合装置10Bを説明する。なお、図10は解放状態における係合装置10Bを示し、図11は係合状態における係合装置10Bを示している。なお、この形態において上述した形態と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。図10に示すようにこの係合装置10Bでは、クラッチ部材13と第1係合部16との間に多板式のクラッチ機構40が設けられている点が上述した形態と異なる。
(Second form)
Next, an
この図に示したようにクラッチ機構40は、クラッチ部材13に設けられる第1クラッチ板41と、ベース部材14に設けられる第2クラッチ板42とを備えている。クラッチ部材13の第1係合部16側の面には軸線Ax方向に延びる突出部43が設けられている。この図に示したように突出部43は、クラッチ機構40よりも径方向内側に設けられている。第1クラッチ板41は、この突出部43にクラッチ部材13と一体回転し、かつ軸線Ax方向に移動可能なように取り付けられている。この取り付け方法としては、例えば第1クラッチ板41及び突出部43にそれぞれ軸線Ax方向に延びるスプラインを設け、それらスプライン同士が噛み合うように第1クラッチ板41を突出部43に取り付ければよい。第2クラッチ板42は、ベース部材14と一体に回転するとともに軸線Ax方向に移動可能なようにベース部材14に取り付けられている。この第2クラッチ板42の取り付け方法も第1クラッチ板41と同様にベース部材14及び第2クラッチ板42のそれぞれに軸線Ax方向に延びるスプラインを設け、それらスプライン同士が噛み合うように第2クラッチ板42をベース部材14に取り付ければよい。
As shown in this figure, the
この図に示すように第1クラッチ板41は第2クラッチ板42と第1係合部16との間に設けられ、第2クラッチ板42は第1クラッチ板41とクラッチ部材13との間に設けられる。すなわち、これらの部分は、クラッチ部材13、第2クラッチ板42、第1クラッチ板41、第1係合部16の順番で軸線Ax方向に並ぶように設けられている。
As shown in this figure, the first
次に係合装置10Bの動作について説明する。なお、この係合装置10Bにおいても第1の形態と同様にカム角度θ、摩擦係数、及び摩擦半径等の各諸元を適宜に設定することにより、セルフロック方式と非セルフロック方式とを選択することができる。そこで、まず非セルフロック方式の場合について説明する。係合装置10Bにおいても解放状態から係合状態に切り替える場合には電磁コイル32に通電してこれを励磁させる。これによりクラッチ部材13が第2係合部27に吸着される。この際の電磁吸引力は、第1の形態と同様に目標とするトルク容量に応じて適宜に設定すればよい。クラッチ部材13が第2係合部27に吸着されるとカム機構15で押し付け力Fが発生し、クラッチ部材13が第1係合部16側に押される。そして、図11に示したように第1クラッチ板41が第2クラッチ板42と第1係合部16とに挟み込まれ、第2クラッチ板42が第1クラッチ板41とクラッチ部材13とに挟み込まれる。これにより係合状態への切り替えが完了する。なお、この形態においても非セルフロック方式とすることにより、図5に示したように電磁吸引力とトルク容量とを相関させることができるので、電磁吸引力を調整することによりトルク容量を制御できる。この非セルフロック方式の係合装置10Bを係合状態から解放状態に切り替える場合には、電磁コイル32への通電を停止すればよい。これにより押し付け力Fが小さくなるので、クラッチ部材13がリターンスプリング30、31によって解放位置に移動して係合装置10Bが解放状態に切り替わる。
Next, the operation of the
セルフロック方式の係合装置10Bにおいても同様に、状態を解放状態から係合状態に切り替える場合には電磁コイル32に通電する。ただし、この際にはクラッチ部材13と第2係合部27とが一体に回転する電磁吸引力が発生するように電磁コイル32に電流が供給される。これにより押し付け力Fが発生し、クラッチ部材13が第1係合部16側に押されて図11に示した係合状態に切り替わる。なお、この形態においてもセルフロック方式では、クラッチ部材13が第1係合部16又は第2係合部27と接触している間は第1回転部材11と第2回転部材12とが係合した状態に維持される。このセルフロック方式の係合装置10Bを係合状態から解放状態に切り替える場合には、電磁コイル32への通電を停止するとともに各回転軸2、3を停止させる等して第1回転軸2と第2回転軸3との回転数を同じにする。これによりクラッチ部材13がリターンスプリング30、31にて解放位置に移動するので、係合装置10Bが解放状態に切り替わる。
Similarly, in the self-locking
このように第2の形態によれば、係合状態に切り替えたときに第1クラッチ板41が第2クラッチ板42と第1係合部16とに挟み込まれ、第2クラッチ板42が第1クラッチ板41とクラッチ部材13とに挟み込まれる。これによりクラッチ部材13とベース部材14との接触面積を増加させることができるので、第1回転部材11と第2回転部材12との間の結合力を強めることができる。そのため、上記の形態よりも伝達可能なトルク容量をさらに増加させることができる。
As described above, according to the second embodiment, the first
本発明は、上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、上述した各形態では、カム機構の一部である第2カム部材をヨークとしても機能させたが、カム部材とヨークとは別々の部材であってもよい。この場合、カム部材とヨークとは軸線回りに一体に回転するとともに軸線方向に一体に移動するように連結される。このようにカム部材及びヨークを設けることにより、上述した各形態と同様に電磁コイルで及びカム機構で第1回転部材及び第2回転部材を係合することができる。 This invention is not limited to each form mentioned above, It can implement with a various form. For example, in each embodiment described above, the second cam member, which is a part of the cam mechanism, functions as a yoke, but the cam member and the yoke may be separate members. In this case, the cam member and the yoke are coupled so as to rotate integrally around the axis and to move integrally in the axial direction. By providing the cam member and the yoke in this manner, the first rotating member and the second rotating member can be engaged with each other by the electromagnetic coil and the cam mechanism as in the above-described embodiments.
上述した各形態では、係合装置を第1回転軸と第2回転軸との間の動力伝達を許容したり阻止したりするクラッチとして用いたが、本発明の係合装置は第1回転部材又は第2回転部材の一方を回転不能に固定してブレーキとして使用してもよい。 In each of the embodiments described above, the engagement device is used as a clutch that allows or prevents power transmission between the first rotation shaft and the second rotation shaft. However, the engagement device of the present invention is a first rotation member. Alternatively, one of the second rotating members may be fixed to be non-rotatable and used as a brake.
上述した各形態ではカムボールを用いたカム機構を示したが、本発明の係合装置に設けられるカム機構はこれに限定されない。互いに相対回転可能な一対のカム部材を有し、これら一対のカム部材の位相がずれた場合にいずれか一方のカム部材に作用しているトルクを利用してカム部材間の距離を拡げることが可能な種々のカム機構を用いてよい。 In each embodiment described above, the cam mechanism using the cam ball is shown, but the cam mechanism provided in the engagement device of the present invention is not limited to this. It has a pair of cam members that can rotate relative to each other, and when the phase of the pair of cam members is shifted, the distance between the cam members can be increased using the torque acting on one of the cam members. Various possible cam mechanisms may be used.
10A、10B 係合装置
11 第1回転部材(第1係合部材)
12 第2回転部材(第2係合部材)
13 クラッチ部材
15 カム機構
16 第1係合部(第1摩擦部材)
20 第1カム部材
26 カム部(第2カム部材)
27 第2係合部(第2摩擦部材)
30 第1リターンスプリング(バネ手段)
31 第2リターンスプリング(バネ手段)
32 電磁コイル(電磁駆動手段)
Ax 軸線
MC 磁気回路(磁路)
A 係合部のうちクラッチ部材が押し付けられる範囲
10A,
12 Second rotating member (second engaging member)
13
20
27 Second engaging portion (second friction member)
30 First return spring (spring means)
31 Second return spring (spring means)
32 Electromagnetic coil (Electromagnetic drive means)
Ax axis MC Magnetic circuit (magnetic path)
A Range where the clutch member is pressed in the engaging part
Claims (5)
前記第1係合部材は、前記軸線方向に移動可能に設けられた磁性材料製のクラッチ部材を備え、
前記第2係合部材は、前記クラッチ部材と前記軸線方向に並ぶように設けられた第1摩擦部材と、前記第1摩擦部材との間に前記クラッチ部材が挟まれるように前記クラッチ部材及び前記第1摩擦部材と前記軸線方向に並べて設けられ、かつ前記第1摩擦部材に対して相対回転可能であるとともに前記軸線方向に移動可能な磁性材料製の第2摩擦部材と、を備え、
通電された場合に前記第2摩擦部材と前記クラッチ部材との間に磁路を形成し、電磁力により前記クラッチ部材を前記第2摩擦部材に吸着させる電磁駆動手段と、前記第1摩擦部材と一体に回転する第1カム部材、及び前記第1カム部材と同軸に配置され、前記第1カム部材に対して相対回転可能かつ前記軸線方向に移動可能に設けられて前記第2摩擦部材と一体に回転する第2カム部材を有し、前記第2カム部材が前記第1カム部材に対して相対回転した場合に前記第2摩擦部材を前記第1摩擦部材側に押す力を発生して前記第2摩擦部材により前記クラッチ部材を前記第1摩擦部材に押し付けるカム機構と、を備えている係合装置。 In an engagement device including a first engagement member and a second engagement member that are provided to be relatively rotatable around a common axis,
The first engagement member includes a clutch member made of a magnetic material provided to be movable in the axial direction,
The second engagement member includes a first friction member provided to be aligned with the clutch member in the axial direction, and the clutch member and the clutch member so that the clutch member is sandwiched between the first friction member and the first friction member. A second friction member made of a magnetic material provided side by side in the axial direction with the first friction member, and capable of rotating relative to the first friction member and movable in the axial direction;
An electromagnetic drive means for forming a magnetic path between the second friction member and the clutch member when energized, and for attracting the clutch member to the second friction member by electromagnetic force; and the first friction member; A first cam member that rotates integrally with the first cam member, and is disposed coaxially with the first cam member so as to be rotatable relative to the first cam member and movable in the axial direction, and is integrated with the second friction member. A second cam member that rotates toward the first friction member when the second cam member rotates relative to the first cam member to generate a force that pushes the second friction member toward the first friction member. And a cam mechanism that presses the clutch member against the first friction member by a second friction member.
前記電磁駆動手段への通電時に前記第2摩擦部材及び前記第2カム部材がヨークとして機能する請求項2に記載の係合装置。 The second cam member is made of a magnetic material;
The engagement device according to claim 2, wherein the second friction member and the second cam member function as a yoke when the electromagnetic driving means is energized.
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