具备圆锥滚柱的低滞后的凸轮机构的制作方法

[0001]
以下的公开涉及如利用圆锥滚柱产生轴向力的凸轮机构以及具备该凸轮机构的离合器装置的动力传递装置。


背景技术：

[0002]
一般车辆利用几个离合器。例如，出于切换两轮驱动(2wd)模式和四轮驱动(4wd)模式的目的，有时在两个轴之间夹设离合器，驱动器控制其连结-脱离连结。由于难以通过单独的机构产生连结离合器所需的足够的轴向力，因此为了增大其输出，有时组合凸轮机构。
[0003]
为了使凸轮机构顺畅地动作，有时在凸轮部件之间夹设滚珠。通过滚珠在相对旋转的凸轮面之间滚动，滚珠显著减少滑动阻力。这减轻了驱动器的负担，但由于凸轮面与滚珠只不过是点接触，因此在使凸轮机构负担大的轴向力方面存在问题。取代滚珠而利用可进行线接触的滚柱是解决该问题的手段之一。专利文献1公开了相关技术。
[0004]
现有技术文献
[0005]
专利文献
[0006]
专利文献1：国际专利申请公开wo2017/149829a1


技术实现要素：

[0007]
根据线接触的滚柱，能够产生更大的轴向力，但本发明人发现了其它新的问题。根据上述相关技术，凸轮机构根据施加于驱动器的电流将压力环按压于离合器，由此连结离合器而向其传递转矩。从转矩传递的控制性的角度出发，理想的是对所施加的电流传递的转矩唯一。但是，如本申请图1所例示的那样，对所施加的电流i传递的转矩t的曲线c
p
在电流增大的过程(欲使离合器连结的过程)p
i
与电流减少的过程(欲脱离连结的过程)p
d
中背离，呈现无法忽视的滞后。不必说，滞后是损害控制性的主要原因。本发明人等以降低滞后为目的，研究凸轮机构的结构，想到了以下机构或装置。
[0008]
以下公开涉及如能够在利用圆锥滚柱的同时降低滞后的凸轮机构以及具备该凸轮机构的离合器装置的动力传递装置。
[0009]
根据一个方案，与绕轴产生差动的单元组合而产生轴向力的凸轮机构具备：凸轮板，其能够绕上述轴旋转且为了接受上述差动而与上述单元结合；压板，其与上述凸轮板在轴向上对置且能够在轴向上移动；一对凸轮面，其分别形成于上述凸轮板及上述压板并相互对置，且分别相对于与上述轴正交的周面在周向上倾斜；多个圆锥滚柱，其介于上述一对凸轮面之间并根据上述差动在上述各凸轮面上滚动而使上述压板产生上述轴向力，分别具备在与上述轴正交的径向上旋转对称且朝向上述轴呈尖细的圆锥面的滚动面；以及纹理，其形成于上述凸轮面及上述滚动面的一个以上，且对于各上述圆锥滚柱相对于各上述径向扭转成为阻力。
[0010]
根据另一个方案，用于在能够绕轴分别旋转的第一旋转体与第二旋转体之间控制
转矩的传递的离合器装置具备：凸轮板，其能够绕上述轴旋转；制动装置，其为了相对于上述第一旋转体能够控制地制动上述凸轮板而与上述凸轮板结合；压板，其与上述凸轮板在轴向上对置，与上述第二旋转体一起旋转且能够在轴向上移动；一对凸轮面，其分别形成于上述凸轮板及上述压板并相互对置，且分别相对于与上述轴正交的周面在周向上倾斜；多个圆锥滚柱，其介于上述一对凸轮面之间并根据上述差动在上述各凸轮面上滚动而使上述压板产生上述轴向力，分别具备在与上述轴正交的径向上旋转对称且朝向上述轴呈尖细的圆锥面的滚动面；纹理，其形成于上述凸轮面及上述滚动面的一个以上，且对于各上述圆锥滚柱相对于各上述径向扭转成为阻力；以及离合器，其若在轴向上被上述压板按压，则在上述第一旋转体与上述第二旋转体之间传递上述转矩。
附图说明
[0011]
图1是表示凸轮机构中的滞后的例子的图表。
[0012]
图2a是说明施加于圆锥滚柱的力的凸轮机构的示意性纵剖视图。
[0013]
图2b是与径向正交的面中的凸轮机构的示意性的剖视图。
[0014]
图2c是表示圆锥滚柱在滚动面上滚动的状态的凸轮机构的示意性剖视图。
[0015]
图3是包含基于一个实施方式的凸轮机构的离合器装置的纵剖视图。
[0016]
图4是凸轮机构的局部剖切立体图。
[0017]
图5a是具有纹理的圆锥滚柱和凸轮面的俯视图。
[0018]
图5b是基于其它例子的圆锥滚柱与凸轮面的俯视图。
[0019]
图6a是将滚动面或凸轮面上的纹理展开为平面的示意性俯视图。
[0020]
图6b是将基于其它例子的纹理展开为平面的示意性俯视图。
[0021]
图6c是将基于其它例子的纹理展开为平面的示意性俯视图。
[0022]
图6d是将基于其它例子的纹理展开为平面的示意性俯视图。
[0023]
图6e是将基于其它例子的纹理展开为平面的示意性俯视图。
[0024]
图7是表示滚动面上及凸轮面上的纹理相互啮合的形态的示意性剖视图。
[0025]
图8a是凸轮板的一部分与圆锥滚柱的外周面接触的例子的圆锥滚柱及凸轮板的剖视图。
[0026]
图8b是基于其它例子的圆锥滚柱及凸轮板的剖视图。
具体实施方式
[0027]
下面结合附图对几个示例性实施方式进行说明。在以下说明及权利要求的范围中，若没有特别说明，则轴是指凸轮机构的旋转轴，另外，轴向是与其平行的方向，径向是指与其正交的方向。离合器装置的旋转轴与凸轮机构的旋转轴通常一致，但并不一定限于此。
[0028]
参照图2a、图2b，凸轮机构具备凸轮板5、压板9、介于其间的圆锥滚柱11时，圆锥滚柱11的滚动面11
r
与凸轮板5的凸轮面5c线接触，与压板9的凸轮面9c也线接触，且这些接触线相对于径向倾斜。在该状态下，若轴向力f施加于凸轮机构，则基于接触线的倾斜，在圆锥滚柱11产生径向向外的径向反作用力f
r
。径向反作用力f
r
将圆锥滚柱11的外周面11f按压于凸轮板5的内周面5f以及压板9的内周面9f。这成为妨碍圆锥滚柱11的滚动的摩擦力的原因。
[0029]
在该状态下，如图2c所示，凸轮板5相对于压板9绕轴引起差动m
d
(欲使离合器连结的过程)时，在被按压的接触面上产生扭转圆锥滚柱11的力。圆锥滚柱11在凸轮面5c、9c上引起滚动m
r
而使其倾斜面上升，由此，虽然压板9引起轴向运动mx，但该运动是在摩擦力和扭转力的影响下产生。
[0030]
此时，由于凸轮作用，轴向力f’与最初相比增大，因此，将外周面11f向内周面5f、9f按压的径向反作用力也增大，另一方面，由于轴向运动mx将凸轮板5与压板9分离，因此外周面11f与内周面5f、9f的接触面积减少。在此，虽然径向反作用力的增大会妨碍滚动，但接触面积的减少是促使滚动的要素。
[0031]
另一方面，若欲从图2c所示的状态返回图2b所示的状态(欲使离合器脱离连结的过程)，则由于差动反向，扭转圆锥滚柱11的力也向相反方向作用，虽然轴向力f’减少，但外周面11f与内周面5f、9f的接触面积增大。
[0032]
在对所施加的电流i传递的转矩t的曲线c
p
中出现的滞后表现出这些作用的复合结果。本发明人考虑通过在不增加滚动阻力的情况下应对扭转圆锥滚柱的力来解决问题，因此想到了以下的各实施方式。
[0033]
本实施方式的凸轮机构3例如能够应用于图3所例示的离合器装置1，但并不必限于此。离合器装置1是在分别绕轴x旋转的第一旋转体与第二旋转体之间断续或控制转矩的传递的装置，在该例中，第一旋转体是离合器壳体21，第二旋转体是轴23。
[0034]
离合器25介于离合器壳体21与轴23之间而对转矩传递进行调解。在该例子中，离合器25虽然是多板离合器，但也可以是其它形式的摩擦离合器。离合器25的多个外板通过横向花纹等与离合器壳体21结合，与外板交替排列的多个内板通过横向花纹等与轴23结合。凸轮机构3使轴向力遍及离合器25，由此，外板与内板摩擦地连结，在离合器壳体21与轴23之间传递转矩。另外，通过增减轴向力而传递的转矩增减。
[0035]
离合器装置1还具备为了使凸轮机构3工作而产生差动的单元27，单元27大致具备先导离合器29和使其工作的螺线管31。在该例子中，单元27虽是通过对凸轮板35进行制动而使其相对于压板39产生差动的机构，但或者也可以是使凸轮板35相对于压板39相对地绕轴x旋转的马达或齿轮机构。
[0036]
在本例中，先导离合器29虽是多板离合器，但也可以是其它形式的摩擦离合器。先导离合器29的多个外板通过横向花纹等与离合器壳体21结合，与外板交替排列的多个内板通过横向花纹等与凸轮板35结合。
[0037]
螺线管31还具备引导该磁通但具有间隙的芯32和以跨越间隙的方式配置的电枢33，芯32和电枢33以夹着引导离合器29的方式配置。若螺线管31被励磁，则磁通朝向芯32感应电枢33，由此在外板与内板之间产生摩擦而对凸轮板35进行制动。即，在离合器壳体21与轴23之间存在角速度差时，相应地在凸轮板35上相对于压板39产生差动。
[0038]
结合图3并参照图4，凸轮机构3大体上具备凸轮板35、压板39、以及介于其间的多个圆锥滚柱41。虽未图示，但也可以在凸轮板35与压板39之间还夹设有圆环状的支承件，该支承件以将圆锥滚柱41的朝向保持为恒定的方式支承该圆锥滚柱。
[0039]
凸轮板35能够绕轴x旋转，如已经说明的那样，为了接受差动，通过横向花纹等与单元27的内板结合。另外，凸轮板35与图2b、图2c中的凸轮板相同，具备与圆锥滚柱41的滚动面41
r
相接的凸轮面。凸轮面相对于与轴x正交的周面在周向上稍微倾斜，以便使圆锥滚
柱41滚动而在轴向上移动。
[0040]
压板39也能够绕轴x旋转，在轴向上与凸轮板35对置，而且以按压离合器25的方式，在轴向上也与离合器25对置且在轴向上可动。另外，以与轴23一起旋转的方式与轴23卡合。因此，如果制动，则凸轮板35相对于压板39产生差动。压板39也与图2b、2c中的压板相同，具备与圆锥滚柱41的滚动面41
r
相接的凸轮面39c。凸轮面39c也相对于与轴x正交的周面在周向上稍微倾斜，以便通过圆锥滚柱41的滚动使压板39沿轴向移动。或者，也可以仅对两个凸轮面中的任一方赋予倾斜。
[0041]
多个圆锥滚柱41相对于轴x对称地配置。圆锥滚柱41的数量虽然在图示的例子中为3，但当然不限于此。从保持板35、39之间的平行的角度出发，虽然优选为3以上，但即使很多通常也不会成为轴向力的很大负担。
[0042]
各圆锥滚柱41大致为接近圆锥台的形状，具有大致呈圆锥面的滚动面41
r
和分别接近平面的外周面41f及内周面。各圆锥滚柱41相对于轴x朝向径向，作为其侧面的滚动面41
r
与凸轮面39c接触并在其上滚动。该滚动面41
r
在径向上旋转对称，并且朝向轴x呈尖细。
[0043]
各圆锥滚柱41的内周面和外周面41f均可以是与轴x平行的平面，或者也可以是曲面或球面。若外周面41f是曲面或球面，则如图8a所示，与凸轮板35的接触被限定于点，因此有助于减少摩擦且防止扭转。
[0044]
返回图3、4进行参照，优选滚动面41
r
与凸轮面39c以滚动面41
r
的延长在轴x上连结顶点的方式设置尺寸。这有助于防止滚动面41
r
与凸轮面39c之间产生滑动。
[0045]
滚动面41
r
与凸轮面39c的接触实质上是跨越全长的线接触，这有助于凸轮机构3负担大的轴向力。滚动面41
r
也可以朝向外周面41f和内周面稍微变圆(在一部分技术领域中被称为凸面或倒角)。这在其中央增强对凸轮面39c的接触，朝向两端减弱接触。或者可以取而代之或者也可以在此基础上，凸轮面39c稍微变圆。它们虽然维持线接触，但防止应力朝向接触的端部增大，因此有助于防止产生扭转圆锥滚柱41的力。圆角过大，可能会妨碍凸轮机构3负担大的轴向力，因此由圆角引起的倾斜相对于母线例如以1/100为限度，更优选以1/10000为限度。
[0046]
根据本技术领域的常识可知，如果滚动体以及支撑该滚动体的滚动面粗糙，则会增大其滚动阻力。因此，通常认为它们应尽可能地精加工成平滑，例如应精加工成镜面。然而，在本实施方式中，如图5a、图5b所例示，它们的一方或双方具备由适当的凹凸构成的纹理。如以下所述，在一定的情况下，滚动面41
r
和/或凸轮面39c上的纹理相对于扭转圆锥滚柱41的力成为阻力，另一方面，相对于滚动不产生显著的阻力。即纹理有助于实现无扭转的顺畅滚动。
[0047]
结合图5a和图5b，并参照图6a至图6e，滚动面41
r
具备纹理41
t
。或者可以取代滚动面41
r
上的纹理41
t
，或者也可以在此基础上，凸轮面39c具备纹理39
t
。虽然图中未示出，但凸轮板35的凸轮面也可以具备纹理。当然，也可以在两凸轮面及滚动面41
r
的全部上形成纹理。
[0048]
纹理41
t
例如是相互平行的多个槽或突起。图5a、6a是纹理41
t
关于轴x在径向上实质平行的例子，图5b、6b是沿周向的例子。滚动面上的纹理和凸轮面上的纹理优选走向相同，或者也可以走向不同。
[0049]
或者，如图6c所示，纹理可以在径向和周向这两个方向上行走，或者如图6d所示，
也可以相对于任意方向具有倾斜。
[0050]
纹理39
t
、41
t
的槽或突起各自的宽度和间距大作为针对扭转的阻力是有效的，但从滚动阻力的角度出发小是有利的。因此，宽度能够分别为1～500μm的范围，间距能够为1～3mm的范围。槽的深度或者突起的高度能够极小，例如即使是1μm的程度，也能够作为针对扭转的阻力发挥作用。相反，如果深度或突起过大，则能够增大滚动阻力。
[0051]
这些纹理能够通过机械加工容易地形成。能够有意地形成这样的结构，或者也可以将由于机械加工而不可避免地产生的伤痕局部或整面地残留在面上。进一步，或者可以通过在平滑的面上扫描激光或电子束来形成，或者也可以通过将模具或模上的纹理按压到面上进行转印来形成。
[0052]
另外，纹理可以不具有在特定的方向上延伸的结构，例如如图6e所示，可以是各向同性且随机的凹凸。该结构例如可以通过局部的酸洗来形成，另外也可以通过喷丸硬化等方法来形成。在该例子中，凹凸的高度或深度也能够极小，例如即使是1μm的程度，也能够作为针对扭转的阻力发挥作用。
[0053]
这些纹理能够朝向径向维持圆锥滚柱41，并且成为圆锥滚柱41相对于径向扭转的阻力。
[0054]
如图7所示，滚动面41
r
上的纹理41
t
和凸轮面39c上的纹理39
t
也可以以相互啮合的方式设置尺寸。这进一步增强以使圆锥滚柱41不扭转的方式进行保持的纹理的作用。另外，在该情况下，纹理的突起和槽能够比较大，即使在这种情况下，滚动阻力也不会显著增大。该关系当然也可以在滚动面41
r
与凸轮板35的凸轮面之间成立。
[0055]
参照图8a，凸轮板35及压板39中的一方或双方为了支撑圆锥滚柱41的外周面41f而具备周壁。如上所述，外周面41f与周壁点接触。这有助于减少摩擦，并且防止圆锥滚柱41的扭转。点接触可以在周壁的边缘产生，或者也可以在周壁的内表面的任一处产生。另外，点接触如图8a所例示，可以是外周面41f的大致中心，如图8b所例示，也可以远离中心。点接触的面也可以相对于与径向正交的面具有角度α。
[0056]
如图1的虚线所示，各实施方式的电流i-转矩t曲线表示比现有技术缩小的滞后c
i
。滞后的程度也不逊色于基于滚珠凸轮的例子，非常实用。这是因为圆锥滚柱能够在相对于轴不扭转的情况下顺畅地滚动。
[0057]
另外，与基于滚珠凸轮的例子相比，在从起点o增加电流i的过程p
l
中，确认到转矩t的上升相对停滞，另外，在从终点e的附近减少电流i的过程p
r
中，确认到转矩t的减少相对停滞，即曲线为s字形状。但是，存在前者的停滞过程p
l
会导致转矩传递不会立即增大，因此反而有助于所谓的拖曳转矩的降低。另外，存在后者的停滞过程p
r
有助于防止非预期的离合器的脱离连结。
[0058]
综合以上，公开的各实施方式提供抑制滞后且控制性良好的凸轮机构或动力传递机构。
[0059]
虽然对几个实施方式进行了说明，但能够基于上述公开内容进行实施方式的修正或变形。