CN1175516A - 旋转传动机构及使用该机构的汽车动力分配装置 - Google Patents

Abstract

一种旋转传动机构及使用该机构的汽车动力分配装置,当在箱体与轴之间发生旋转差时,各滚柱一面与和箱体一体旋转的一方的各压力板、和轴一体旋转的另一方的各压力板分别接触一面转动,同时压力转动体在粘性流体内旋转,活塞盘压向各滚柱侧,从而发生摩擦力,成为阻力而传递动力,因各滚柱一面转动一面发生滑动摩擦,故可始终获得由动摩擦带来的稳定的摩擦力,不论从高速到低速旋转都可始终稳定地传递动力。

Description

旋转传动机构及使用该机构的汽车动力分配装置

本发明涉及适合各种机械装置用的旋转传动机构及使用该机构的汽车动力分配装置。

作为现有的这种旋转传动机构，我们知道，在使与外部连接的轴上固定的多个离合器板与在箱体侧固定的多个离合器板互相对向、轴与箱体产生相对的旋转差时，利用在各离合器板的一端侧设置的油泵等按压各离合器板而发生摩擦力，以传递动力。由于这种旋转传动机构通过例如汽车前轮与后轮的驱动轴连接，在主动侧驱动轮空转的情况下可将动力传递到从动侧的驱动轮，即使是行驶在摩擦系数较低的路面也可容易脱出前轮或后轮的一方。

但是，在如所述多板离合器那样利用滑动摩擦传递动力的机构中，存在着如下的缺点：以半连接状态的摩擦力始终稳定是非常困难的，在这种情况下，在低速旋转中离合器板之间间歇地发生静摩擦与动摩擦，发生所谓的蠕动，在高速旋转中摩擦系数随温度变化而变化等，不能始终稳定地传递动力，另外，在低速旋转中发生因蠕动导致的噪音或振动，给行驶性能带来影响。

鉴于上述存在的缺点，本发明的目的在于，提供一种从低速旋转到高速旋转可始终稳定地传递动力的旋转传动机构及使用该机构的汽车动力分配装置。

为达到上述目的，本发明的旋转传动机构具有：相互同轴状配置的一对旋转体；在轴向移动自如地与一方的旋转体嵌合、与一方的旋转体一体旋转的可动构件；将可动构件压向轴向一端侧的按压装置；通过按压装置的按压力使各旋转体相互传递旋转力的旋转力传递装置；而所述旋转力传递装置包括：与一方的旋转体一体旋转的旋转构件；与另一方的旋转体一体旋转的旋转构件；在各旋转体的周向互相留有间隔地配置在各旋转构件轴向的相对面之间的、当各旋转体互相发生旋转差时一面与各旋转构件轴向的相对面分别接触一面转动的多个滚柱；使各滚柱转动轴相对包括各旋转体旋转轴的平面倾斜成规定角度并支承各滚柱的滚柱支承体。由此，当各旋转体互相发生旋转差时，各滚柱在与一方的旋转体一体旋转的面和与另一方旋转体一体旋转的面分别接触的同时进行转动。此时，由于各滚柱一面被滚柱支承体限制欲向相对于各旋转体的旋转轨道仅倾斜规定角度的方向转动而一面沿各旋转体的旋转轨道移动，故当利用按压装置可动构件被压向各滚柱一侧时，就在各滚柱与其接触面之间发生与可动构件的按压力对应的摩擦力，成为阻力而传递动力。在这种情况下，由于各滚柱一面转动一面发生滑动摩擦，故始终可获得稳定的摩擦力。因此，采用本发明，可从低速旋转到高速旋转始终稳定地传递动力，且也不会受温度变化的影响，从而能可靠地防止因蠕动带来的低速旋转时的噪音或振动的发生，极适用于例如汽车动力传递系的场合。另外，由于可利用各滚柱的倾斜角设定成任意大小来改变摩擦力的大小，故可获得符合目的的动力传递力。

另外，在所述结构中，通过设置倾斜角任意变化的各滚柱，以使在一方的旋转方向上发生所述旋转体旋转差时各滚柱转动轴与包括各旋转体的旋转轴的平面构成的角度和在另一方的旋转方向上发生旋转差时各滚柱的转动轴相对包括各旋转体的旋转轴的平面构成的角度分别不相同，当改变在各旋转方向中的滚柱倾斜角、在一方的旋转方向上发生各旋转体的旋转差时，可增大动力传递力，而在另一方的旋转方向上发生旋转差时，可减小动力传递力。

另外，在所述结构中，由于所述按压装置包括在可动构件的另一端侧配置的粘性流体和利用一方的旋转体的旋转力将可动构件的轴向压力附加到粘性流体的按压构件，故一方的旋转体的动力用与各旋转体的旋转速度差对应的大小向另一方的旋转体传递，在例如通过旋转传动机构而将前轮侧驱动系与后轮侧驱动系连接的汽车中，在驱动侧的车轮空转的情况下可将驱动力传递到另一方的车轮侧。

另外，在所述结构中，由于所述按压装置包括在可动构件的另一端侧配置的按压构件、可使按压构件在可动构件的轴向移动的驱动装置以及任意改变由驱动装置作用于可动构件的按压力的控制装置，故可任意改变各旋转体的动力传递力，在例如通过旋转传动机构而将前轮侧驱动系与后轮侧驱动系连接的汽车中，可根据各车轮的速度或车辆前后及左右方向的加速度等行驶状态而任意改变前后车轮上的驱动转矩分配率，可始终向在加速、减速或转弯时可始终向各车轮适当地分配转矩。

另外，在所述结构中，由于在所述滚柱支承体上设有分别放置多个滚柱的孔，故所述孔内的各滚柱个个转动，可产生更稳定的摩擦力。

附图简要说明

图1是表示本发明第1实施例的旋转传动机构的侧面剖视图。

图2是向图1中A-A线方向看的剖视图。

图3是向图1中B-B线方向看的剖视图。

图4是旋转传动机构的分解立体图。

图5是旋转传动机构的主要部分的放大图。

图6是旋转传动机构的主要部分的放大剖视图。

图7是表示摩擦力发生原理的说明图。

图8是表示摩擦力发生原理的说明图。

图9是表示第1实施例变形例的旋转传动机构的剖视图。

图10是钢丝环的主视图。

图11是表示第1实施例变形例的滚柱与滚柱支承体的主视图。

图12是表示第1实施例变形例的主要部分的主视图。

他13是滚柱动作的说明图。

图14是表示本发明第2实施例的使用旋转传动机构的动力分配装置的侧面剖视图。

图15是表示汽车动力传递系的示意图。

图1至图8是表示本发明的第1实施例，图1是旋转传动机构的侧面剖视图，图2是向图1中A-A线方向看的剖视图，图3是向图1中B-B线方向看的剖视图，图4是旋转传动机构的分解立体图，图5是其主要部分的放大图，图6是其主要部分的放大剖视图。

这种旋转传动机构包括：箱体1；封住箱体1一端的箱体盖2；与箱体1同轴状配置的轴3；在轴向移动自如地与箱体1结合的活塞盘4；在箱体1的轴向相互对向而配置在活塞盘4一端面侧的多个压力板5、6；在各压力板5、6之间周向配置的多个滚柱7；互相留有间隔转动自如地支承各滚柱7的多个滚柱支承体8；在活塞盘4另一端面配置的、在轴向移动自如地与轴3结合的压力转动体9；在压力转动体9的周围充填有粘性流体10。即，箱体1及箱体盖2构成一方的旋转体，轴3构成另一方的旋转体，活塞盘4构成可动构件，各压力板5、6构成旋转构件，各滚柱7构成转动体，滚柱支承体8构成滚柱支承体，压力转动体9构成按压构件。另外，压力转动体9与粘性流体10构成按压装置，各压力板5、6、各滚柱7及滚柱支承体8构成旋转力传递装置。

箱体1做成一端开口的筒型，在其另一端侧的中央设有支承轴3的支座1a。另外，在箱体1的内周面设有在轴向移动自如地将活塞盘4与一方的各压力板5进行嵌合的键槽1b、1c。此外，箱体1具有将粘性流体10充填到内部用的充填孔1d，在粘性流体10充填后，充填孔1d用钢球1e封堵。在这种情况下，充填孔1d设有2处以上作为注入用与放气用。

箱体盖2形成圆板状，以封堵箱体1的一端，在其中央设有支承轴3的支座2a。另外，在箱体盖2的外面设有与未图示的一方的驱动系连接的花键状的连接部2b。

轴3一端侧具有与未图示的一方的驱动系连接的连接部3a，在周面的2处分别设有轴向移动自如地嵌合另一方各压力板6的花键3b和轴向移动自如地嵌合压力转动体9的花键3c。另外，轴3通过轴承3d被支承在箱体1上，并与箱体1的支座1a、箱体盖2的支座2a及活塞盘4之间分别用油封密封。

活塞盘4形成圆板状，在其中央设有转动自如地贯通插入轴3的孔4a。在活塞盘4的外周面形成轴向的花键4b，使该花键4b与箱体1的键槽1c互相嵌合，活塞盘4就被移动自如地轴向地安装在箱体1上。另外，活塞盘4的外周面与箱体1的内周面之间用O型圈4c密封。

各压力板5、6分别形成环状，在一方的各压力板5的外周形成有与箱体1的键槽1b嵌合的花键5a，另一方的各压力板6的内周形成有与轴3的花键3b嵌合的键槽6a。

各滚柱7做成相同长度的圆柱状，分别夹装在各压力板5、6之间。

各滚柱支承体8具有转动自如地放置各滚柱7的多个孔8a，各孔8a如图5B所示，设成各滚柱7的转动轴X相对包括箱体1的旋转轴的平面，即从箱体1的旋转中心延长的直线Y仅倾斜θ角度。

压力转动体9具有放射状延长的多个突片9a，在设于中央孔的内周面设有与轴3的花键3c嵌合的键槽9b。另外，各突片9a如图6所示，具有相对压力转动体9的周向倾斜的倾斜面9c。

粘性流体10由硅油等构成，充填在压力转动体9的周围，即在活塞盘4另一端面侧与箱体1内面之间的密封区域。

在构成上述的旋转传动机构中，当在箱体1与轴3之间发生旋转差时，活塞盘4及一方的各压力板5与箱体1一体旋转，另一方的各压力板6及压力转动体9与轴3一体旋转。此时，如图6所示，由于压力转动体9在粘性流体10内旋转，故箱体1的轴向压力由压力转动体9的各突片9a倾斜面9c附加到粘性流体10，靠其压力使活塞盘4轴向移动，各压力板5、6被活塞盘4按压。由此，如图7所示，各滚柱7一面与各压力板5、6压接一面转动，随此，滚柱支承体8也旋转。此时，如图8所示，由于各滚柱7一面被滚柱支承体8限制欲向相对于压力板5、6的旋转轨道仅倾斜θ角度的方向(单点划线)转动而一面沿压力板5、6的旋转轨道(实线方向)移动，故在各滚柱7与各压力板5、6之间发生与活塞盘4的按压力F对应的摩擦力，成为阻力而在箱体1与轴3之间传递动力。在这种情况下，由于各滚柱7一面转动一面发生滑动摩擦，故始终可获得稳定的摩擦力。另外，由活塞盘4带来的按压力F随着压力转动体9各突片9a剪切粘性流体10的速度、即箱体1与轴3的旋转差变快而增大。

这样，采用本实施例的旋转传动机构，由于相对包括箱体1旋转轴的平面构成规定角度地将转动轴倾斜的多个滚柱7通过在轴向移动自如的活塞盘4的按压力一面与各压力板5、6压接一面转动，且通过各滚柱7转动同时发生的滑动摩擦而产生差动制动力，故即使在低速旋转中也不会发生蠕动，可始终稳定地传递动力的同时，能可靠地防止噪音或振动的发生。另外，由于通过将各滚柱7的倾斜角θ可设成任意大小而改变摩擦力的大小，故可获得符合目的的差动制动力。

另外，在所述实施例中，是使压力转动体9在粘性流体10内旋转、通过粘性流体10的压力来按压活塞盘4的，但作为活塞盘4的按压装置，可以使用具有另外流体通道的泵机构等其它结构。另外，如图9及图10所示，通过在轴3的外周面与滚柱支承体8的内周面之间夹装钢丝环3f，则滚柱支承体8的内周面不会与轴3的花键3b直接接触，可降低滚柱支承体8的内周面磨损。在这种情况下，由于在滚柱支承体8的外周面与箱体1的键槽1c之间设有间隙，故也可降低滚柱支承体8的外周面磨损。另外，钢丝环3f由钢琴丝等具有弹性的金属棒料构成，并弯成小于轴3外径的环状。即，钢丝环3f通过外径弯大而安装在轴3的外周上。

图11是表示上述实施例的变形例，是将滚柱7二个二个地放置在滚柱支承体8的各孔内。即，如图11A所示的滚柱支承体8具有互相轴向配置地放置二个滚柱7的孔8c 。采用这些结构，由于各孔8b或8c内的各滚柱7个个转动，故可发生更稳定的摩擦力，且可获得因各滚柱7之间的接触而带来的摩擦力。

图12及图13是表示上述实施例另一变形例，是倾斜角任意变动地设置了各滚柱7的结构。即，同图所示的滚柱支承体11具有转动自如地放置各滚柱7的多个孔11a，各孔11a以滚柱7的一端侧为原点形成扇形，且从其原点延长的两边相对包括装置本体旋转轴的平面互相倾斜成不同的角度。

在这种结构中，当在一方的旋转方向上发生所述箱体1与轴3的旋转差时，如图13A所示，各滚柱7以向滚柱支承体11一端侧倾斜的状态转动，当在另一方的旋转方向上发生箱体1与轴3的旋转差时，如图13B所示，各滚柱7以向滚柱支承体11另一端侧倾斜的状态转动。此时，由于各滚柱7的倾斜角随旋转方向而不同，故发生与各自倾斜角对应的不同摩擦力。因此，当在一方的旋转方向上发生箱体1与轴3的旋转差时可增大动力传递力，当在另一方的旋转方向上发生旋转差时可减小动力传递力，对需要这种动作的结构是有利的。

图14及图15是表示本发明的第2实施例，图14是使用旋转传动机构的动力分配装置的侧面剖视图，图15是表示汽车动力传递系的示意图。

这种动力分配装置包括：将发动机的驱动力传递到汽车后轮侧的主轴20；与汽车前轮侧的驱动系连接的转换轴30；将主轴20的动力传递到转换轴30的旋转传动机构40；控制旋转传动机构40传递动力的控制部50。

主轴20在一端侧具有与发动机连接的连接部20a，在另一端侧设有与后轮R侧连接的连接部20b。

转换轴30具有与前轮F侧连接的连接部30a和与旋转传动机构40侧连接的连接部30b，并与主轴20平行配置。

旋转传动机构40包括：与主轴20一体旋转的箱体41；与转换轴30一体旋转的轴42；在轴向移动自如地与箱体41结合的活塞盘43；在轴向相互对向地配置在活塞盘43内的多个压力板44、45；在各压力板44、45之间配置的多个滚柱47；转动自如地支承各滚柱47的多个滚柱支承体48；将活塞盘43压向箱体41轴向的按压机构49。在这种旋转传动机构40中，一方的压力板44与箱体41一体旋转，另一方的压力板45与轴42一体旋转，与第1实施例相同，各滚柱支承体48支承各滚柱47使各滚柱转动轴相对包括箱体41的旋转轴的平面仅倾斜规定角度。轴42具有与转换轴30连接的连接部42a，且转动自如地设在主轴20上。即轴42的连接部42a通过链条42b与转换轴30的连接部30b连接，以使轴42与转换轴30一体旋转。按压机构49包括：转动自如地支承活塞盘43的支承板49a；将支承板49a压向活塞盘43侧的拨杆49b；转动自如地支承拨杆49b一端侧的销49c；一端与拨杆49b的另一端连接的杆49d；与杆49d的另一端连接的活塞49e；使活塞49e滑动的气缸49f。活塞49e由气缸49f内的油压来驱动。即，当用未图示的油泵提高气缸49f内的油压时，活塞49e就滑动，且活塞盘43被拨杆49b压向各滚柱47一侧。

控制部50由微型计算机构成，且与驱动活塞49e的油泵连接。即，有关检测各车轮速度的传感器、检测车辆前后及左右方向加速度的传感器等车辆行驶状态的信息输入控制部50，控制部50根据该信息来控制按压机构49的按压力。

在构成上述的动力分配装置中，当由来自发动机的驱动力旋转主轴20时，驱动力通过主轴20而传递到各后轮R。此时，当各压力板44、45被旋转传动机构40的按压机构49按压时，与第1实施例相同，通过各滚柱47产生与按压力对应的摩擦力，利用该摩擦力，主轴20的动力通过轴42而从箱体41传递到转换轴30。即在旋转传动机构40中，当按压机构49向各滚柱47的按压被解除时，主轴20的动力就不传递到转换轴30，在图15的驱动系中为二轮驱动，当主轴20的动力由旋转传动机构40传递到转换轴30时则为四轮驱动。在这种情况下，由于由控制部50控制旋转传动机构40的动力传递力，可根据给予控制部50的行驶状态的信息来任意改变在前后车轮上的驱动转矩分配率，从而在加速、减速或转弯时可始终向各车轮适当地分配转矩。

这样，采用本实施例，由于由控制部50控制动力传递力的旋转传动机构40用于汽车动力分配装置，故与第1实施例相同，可始终稳定地传递动力，还可使动力分配装置的性能进一步提高。

另外，在上述实施例中，揭示了用油压来驱动旋转传动机构40的按压机构49的结构，但也可使用由例如电磁离合器或各种油泵构成的压力发生机构等其它的驱动装置。另外，在上述实施例中，揭示了通过主轴20将发动机驱动力稳定传递到后轮R一侧、通过转换轴30而任意传递到前轮F一侧的例子，但也可将主轴20的动力传递到前轮F一侧、转换轴30的动力传递到后轮R一侧。

Claims (6)

1.一种旋转传动机构，具有：相互同轴状配置的一对旋转体；在轴向移动自如地与一方的旋转体嵌合、与一方的旋转体一体旋转的可动构件；将可动构件压向轴向一端侧的按压装置；通过按压装置的按压力使各旋转体相互传递旋转力的旋转力传递装置；其特征在于，

所述旋转力传递装置包括：与一方的旋转体一体旋转的旋转构件；与另一方的旋转体一体旋转的旋转构件；在各旋转体的周向互相留有间隔地配置在各旋转构件轴向的相对面之间的、当各旋转体互相发生旋转差时一面与各旋转构件轴向的相对面分别接触一面转动的多个滚柱；使各滚柱转动轴相对包括各旋转体旋转轴的平面倾斜成规定角度并支承各滚柱的滚柱支承体。

2.如权利要求1所述的旋转传动机构，其特征在于，

使在一方的旋转方向上所述旋转体发生旋转差时各滚柱转动轴与包括各旋转体的旋转轴的平面构成的角度和在另一方的旋转方向上发生旋转差时各滚柱的转动轴相对包括各旋转体的旋转轴的平面构成的角度分别不相同地设置倾斜角任意变化的各滚柱。

3.如权利要求1或2所述的旋转传动机构，其特征在于，

所述按压装置包括在可动构件的另一端侧配置的粘性流体和利用一方的旋转体的旋转力将可动构件的轴向压力附加到粘性流体的按压构件。

4.如权利要求1或2所述的旋转传动机构，其特征在于，

所述按压装置包括在可动构件的另一端侧配置的按压构件、可使按压构件在可动构件的轴向移动的驱动装置以及任意改变由驱动装置作用于可动构件上的按压力的控制装置。

5.如权利要求1、2、3或4所述旋转传动机构，其特征在于，

在所述滚柱支承体上设有分别放置多个滚柱的孔。

6.一种汽车动力分配装置.具有旋转传动机构，其包括：相互同轴状配置的一对旋转体；在轴向移动自如地与一方的旋转体嵌合、与一方的旋转体一体旋转的可动构件；将可动构件压向轴向一端侧的按压装置；通过按压装置的按压力各旋转体相互传递旋转力的旋转力传递装置；在将所述各旋转体分别与前轮侧驱动轴与后轮侧驱动轴连接、通过所述旋转传动机构而将前轮侧驱动力传递到后轮侧或将后轮侧驱动力传递到前轮侧的汽车动力分配装置中，其特征在于，

所述旋转力传递装置包括：与一方的旋转体一体旋转的旋转构件；与另一方的旋转体一体旋转的旋转构件；在各旋转体的周向互相留有间隔地配置在各旋转构件轴向的相对面之间的、当各旋转体互相发生旋转差时一面与各旋转构件轴向的相对面分别接触一面转动的多个滚柱；使各滚柱转动轴相对包括各旋转体旋转轴的平面倾斜成规定角度并支承各滚柱的滚柱支承体。

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