JP2006342876A - Reverse input shutting-off clutch - Google Patents
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Description
本発明は、例えば自動車の操舵装置などに組み込まれ、入力側からの回転トルクを出力側へ伝達する機能と、出力側からの逆入力トルクを遮断する機能を併せ持った逆入力遮断クラッチに関する。 The present invention relates to a reverse input cutoff clutch that is incorporated in, for example, an automobile steering device and has both a function of transmitting rotational torque from the input side to the output side and a function of blocking reverse input torque from the output side.
例えば自動車の操舵装置に組み込まれる逆入力遮断クラッチの一構造例を図8および図9に示す。同図に示す逆入力遮断クラッチは、回転トルクが入力される入力側部材としての入力軸(保持器)1と、その入力軸1と同軸上に配置され、回転トルクが出力される出力側部材としての出力軸2と、入力軸1および出力軸2の外周側に同軸的に配置され、回転が拘束される静止側部材としての外輪3と、出力軸2の外周面に形成されたカム面2aと外輪3の内周面3aとの間に形成された楔隙間4に係合・離脱可能に介在した係合子としての一対のローラ5および一対のローラ5を相互に離間する方向に弾性力を付勢する弾性部材としてのばね6と、入力軸1の出力軸2と対向する軸端面にピン8を軸方向に向けて突出するように植設し、出力軸2の入力軸1と対向する軸端面に径方向に沿って形成された凹溝7に前述のピン8を挿入したトルク伝達手段とで構成されている(例えば、特許文献1,2参照)。
For example, FIG. 8 and FIG. 9 show an example of the structure of a reverse input cutoff clutch incorporated in an automobile steering device. The reverse input cutoff clutch shown in FIG. 1 is an input shaft (cage) 1 as an input side member to which rotational torque is input, and an output side member that is arranged coaxially with the
この逆入力遮断クラッチでは、出力軸2からの逆入力トルクが負荷されると、ばね6により相互に離間する方向に付勢された一対のローラ5が楔隙間4に噛み込んで出力軸2と外輪3との間で係合することにより、静止系の外輪3に対して出力軸2がロックした状態となり、その結果、入力軸1に逆入力トルクが伝達されない。
In this reverse input shut-off clutch, when a reverse input torque from the
一方、入力軸1からの入力トルクが負荷されると、入力軸1が一対のローラ5のうちの一方のローラ5をばね6による弾性力に抗して楔隙間4から離脱する方向に押圧するため、前述したロック状態が解除され、そのロック状態の解除後、入力軸1のピン8が出力軸2の凹溝7に係合することにより、そのピン8を介して入力トルクが出力軸2に直接的に伝達される。
ところで、前述の逆入力遮断クラッチでは、入力軸1に入力トルクが負荷されると、その前の逆入力トルクにより生じたローラ係合によるロック状態を解除した上で入力軸1からピン8を介して出力軸2へのトルク伝達が行われる。そのため、入力軸1に設けられたピン8とそのピン8が挿入された出力軸2の凹溝7との間には、ロック状態の解除を許容できるように回転方向の間隙mが設定されている。このことから、入力トルクの負荷が開始されてから、実際に出力軸2に入力トルクが伝達されるまでには、若干のタイムラグが生じる。
By the way, in the above-described reverse input cutoff clutch, when input torque is applied to the
入力トルクと逆入力トルクが出力軸2に対して同方向に作用する場合において、入力トルクによる入力軸1の回転数よりも逆入力トルクによる出力軸2の回転数の方が大きい場合には、入力トルクによるロック解除直後、入力軸1のピン8が出力軸2に接触するまでの間、出力軸2がフリー状態となる。
When the input torque and the reverse input torque act on the
ここで、入力軸1の回転数が出力軸2の回転数よりも大きければ、そのまま、入力軸1のピン8が出力軸2に接触して入力側から出力側へ入力トルクが伝達されるが、入力軸1の回転数よりも出力軸2の回転数の方が大きいと、入力軸1のピン8が出力軸2に接触する前に出力軸2が大きく回転して再度ロック状態となる。
Here, if the rotational speed of the
この場合、出力軸2の回転が一旦停止するので、再び、入力軸1からの入力トルクによりロック状態を解除することになる。以後、ロック解除状態と再ロック状態とが短時間で交互に繰り返されることになるため、クラッチ内部で連続的な異音や振動が発生するおそれがある。
In this case, since the rotation of the
この問題を解決するため、特許文献1に開示された逆入力遮断クラッチでは、静止系と出力軸の間に摩擦抵抗を設け、ローラの係合解除時に出力側に対してブレーキをかけることにより入力側に対して回転速度を低下させるようにしている。また、特許文献2に開示された逆入力遮断クラッチでは、入力軸と出力軸との間に摩擦抵抗を設け、ローラの係合解除時に入力側から出力側へ回転抵抗を付与するようにしている。
In order to solve this problem, in the reverse input cutoff clutch disclosed in
しかしながら、特許文献1に開示された逆入力遮断クラッチでは、静止系から出力側に常に回転抵抗が付与されているため、入力側からの駆動時に回転抵抗による損失が発生するという問題があった。また、特許文献2に開示された逆入力遮断クラッチでは、入力軸と出力軸の間に回転抵抗が付与されているため、この摩擦抵抗は入力軸と出力軸の相対回転を阻害しない程度の抵抗しか付与できないことから、出力軸への回転抵抗としては不十分であったり、回転抵抗が大きすぎると、クラッチとして十分に機能することが困難になるという問題があった。
However, the reverse input cutoff clutch disclosed in
そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、駆動時の回転損失やクラッチ機能の低下を発生させることなく、連続的な異音や振動の発生を確実に防止し得る逆入力遮断クラッチを提供することにある。 Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to generate continuous abnormal noise and vibration without causing rotation loss during driving and lowering of the clutch function. It is an object of the present invention to provide a reverse input shut-off clutch that can surely prevent the above-described problem.
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、回転トルクが入力される入力側部材と、回転トルクが出力される出力側部材と、回転が拘束される静止側部材と、入力側部材と出力側部材との間に設けられ、入力側部材からの入力トルクを出力側部材に伝達するトルク伝達手段と、静止側部材と出力側部材との間に設けられ、出力側部材からの逆入力トルクに対して出力側部材と静止側部材とをロックして入力側部材へのトルク伝達を遮断するロック手段とを備え、入力トルクの負荷時に、ロック手段による出力側部材と静止側部材とのロック状態を解除した上で、トルク伝達手段で入力トルクを出力側部材に伝達する逆入力遮断クラッチにおいて、入力側部材を入力部材およびロック解除部材の別部材で構成し、入力部材とロック解除部材の間の回転伝達部に回転方向のガタを設けたことを特徴とする。 As technical means for achieving the aforementioned object, the present invention includes an input side member to which rotational torque is input, an output side member to which rotational torque is output, a stationary side member to which rotation is constrained, and an input Provided between the side member and the output side member, provided between the stationary side member and the output side member, and torque transmitting means for transmitting the input torque from the input side member to the output side member. Locking means for locking the output side member and the stationary side member against the reverse input torque of the motor and blocking torque transmission to the input side member, and when the input torque is applied, the output side member and the stationary side by the locking means In the reverse input shut-off clutch that transmits the input torque to the output side member by the torque transmission means after releasing the locked state with the member, the input side member is constituted by another member of the input member and the unlocking member, Lo Characterized in that a rotational direction of the backlash in the rotation transmitting portion between the release member.
ここで、入力トルクと逆入力トルクが出力側部材に対して同方向に作用する場合、入力側部材に入力トルクを負荷するモータ等の回転駆動源は、その回転開始直後における回転速度が出力側部材の回転速度よりも遅いことから、前述したように入力側部材と出力側部材間で、ロック解除状態と再ロック状態とが短時間で交互に繰り返され、クラッチ内部で連続的な異音や振動が発生しやすい。 Here, when the input torque and the reverse input torque act on the output side member in the same direction, the rotational drive source such as a motor that applies the input torque to the input side member has a rotational speed immediately after the start of rotation. Since it is slower than the rotation speed of the member, the unlocked state and the relocked state are alternately repeated in a short time between the input side member and the output side member as described above, Vibration is likely to occur.
そこで、本発明のように入力側部材を入力部材およびロック解除部材の別部材で構成し、入力部材とロック解除部材の間の回転伝達部に回転方向のガタを設けることで、回転駆動源により入力側部材から入力トルクが負荷されても、その回転駆動源の回転速度が上昇するまで回転方向のガタでもって入力部材からロック解除部材に入力トルクが伝達されなようにする。 Therefore, as in the present invention, the input side member is configured as a separate member of the input member and the unlocking member, and the rotation transmission portion between the input member and the unlocking member is provided with a backlash in the rotational direction, thereby Even when input torque is applied from the input side member, input torque is prevented from being transmitted from the input member to the lock release member with backlash in the rotational direction until the rotational speed of the rotational drive source increases.
そして、回転駆動源の回転速度が上昇した時点で、入力部材からロック解除部材に入力トルクを伝達してロック解除する。このロック解除後は、回転駆動源の回転速度が上昇した状態となり、出力側部材の回転速度に対して入力側部材の回転速度が遅くなることはないので、ロック解除状態(入力側部材と出力側部材が位相角をある程度保持した状態)を維持することができ、再ロック状態を回避することができるので、ロック解除状態と再ロック状態とを交互に繰り返すことがなくなる。 Then, when the rotational speed of the rotational drive source increases, the input torque is transmitted from the input member to the lock release member to release the lock. After unlocking, the rotational speed of the rotational drive source is increased, and the rotational speed of the input side member does not become slower than the rotational speed of the output side member. The state in which the side member maintains the phase angle to some extent) can be maintained, and the relock state can be avoided, so that the unlocked state and the relock state are not repeated alternately.
前述の構成における回転伝達部としては、入力部材とロック解除部材とを同軸上に配置し、そのロック解除部材の軸端面に設けられた凹孔に入力軸の軸端部を回転方向のガタを持って嵌合させた構造とすることが望ましい。また、回転方向のガタは、入力部材の外径面の一部にフラット面を形成すると共に、ロック解除部材の凹孔の内径面に径方向に向けて傾斜したテーパ面を形成し、入力部材のフラット面とロック解除部材のテーパ面との間隙とする構造が可能である。 As the rotation transmission portion in the above-described configuration, the input member and the unlocking member are arranged coaxially, and the shaft end portion of the input shaft is moved in the rotational direction in the concave hole provided in the shaft end surface of the unlocking member. It is desirable to have a structure that is held and fitted. Further, the backlash in the rotation direction forms a flat surface on a part of the outer diameter surface of the input member, and forms a tapered surface inclined in the radial direction on the inner diameter surface of the concave hole of the unlocking member. A structure in which the gap between the flat surface and the tapered surface of the unlocking member is used is possible.
前述の構成におけるロック手段としては、出力側部材と静止側部材との間に形成された楔隙間と、この楔隙間に対して係合可能な係合子とからなる構造が望ましい。なお、係合子としては、ローラあるいはスプラグのいずれかが使用可能である。 As the locking means in the above-described configuration, a structure including a wedge gap formed between the output side member and the stationary side member and an engagement element that can be engaged with the wedge gap is desirable. As the engagement element, either a roller or a sprag can be used.
本発明によれば、入力側部材からの入力トルクの負荷時、入力トルクと逆入力トルクが出力側部材に対して同方向に作用する場合において、入力トルクによる入力側部材の回転数よりも逆入力トルクによる出力側部材の回転数の方が大きい場合であっても、その入力側部材の回転速度が上昇するまで回転方向のガタでもって入力部材からロック解除部材に入力トルクが伝達されない。そして、ロック解除時には、入力側部材の回転速度が上昇した状態となることから、出力側部材の回転速度に対して入力側部材の回転速度が遅くなることはない。その結果、ロック解除状態と再ロック状態とを交互に繰り返すことがなくなるので、連続的な異音や振動の発生を確実に防止することができ、しかも、駆動時の回転損失やクラッチ機能の低下を発生させることもなく、高性能で信頼性の高い逆入力遮断クラッチを提供することができる。 According to the present invention, when an input torque is applied from the input side member, when the input torque and the reverse input torque act on the output side member in the same direction, the rotation speed of the input side member is reversed from the input torque. Even when the rotational speed of the output side member due to the input torque is larger, the input torque is not transmitted from the input member to the lock release member with backlash in the rotational direction until the rotational speed of the input side member increases. When the lock is released, the rotational speed of the input side member is increased, so that the rotational speed of the input side member does not become slower than the rotational speed of the output side member. As a result, the unlocked state and the re-locked state are not repeated alternately, so that it is possible to reliably prevent the occurrence of continuous abnormal noise and vibration, and to reduce rotational loss and clutch function during driving. Thus, it is possible to provide a high-performance and highly reliable reverse input cutoff clutch.
図1〜図3は、本発明の実施形態で逆入力遮断クラッチの全体構成を示す。同図に示す逆入力遮断クラッチは、回転トルクが入力される入力側部材9と、その入力側部材9と同軸上に配置され、回転トルクが出力される出力側部材としての出力軸12と、入力側部材9および出力軸12の外周側に同軸的に配置され、回転が拘束される静止側部材としての外輪13と、入力側部材9と出力軸12との間に設けられ、入力側部材9からの入力トルクを出力軸12に伝達するトルク伝達手段21と、外輪13と出力軸12との間に設けられ、出力軸12からの逆入力トルクに対して出力軸12と外輪13とをロックして入力側部材9へのトルク伝達を遮断するロック手段22とを備える。
1 to 3 show an overall configuration of a reverse input cutoff clutch according to an embodiment of the present invention. The reverse input shut-off clutch shown in the figure includes an
入力側部材9は、入力部材としての入力軸10とロック解除部材としての保持器11からなる別部材で構成されている。保持器11の出力軸側の一端部を拡径させて軸方向に延びる柱部11aをその端部の円周方向複数箇所に設け、各柱部11a間に係合子としての一対のローラ15および弾性部材としてのばね16を収容したポケット23をその軸方向の一方側が開口した状態で形成され、このポケット23により一対のローラ15およびばね16を円周方向に所定間隔で保持する。また、入力軸10には、回転トルクが入力される。なお、この実施形態では、係合子としてローラ15を例示しているが、このローラ以外の係合子して、スプラグを使用することも可能である。
The
出力軸12の一方の端部は、保持器11の柱部11aの内周側に挿入され、その柱部11aの内周面との対向する外周面に、ローラ15が転動するカム面12aが形成され、そのカム面12aと外輪13の軸方向中央部に位置する円筒状内周面13aとの間で楔隙間14が形成されている。この楔隙間14に係合・離脱可能に介在した一対のローラ15および一対のローラ15を相互に離間する方向に弾性力を付勢するばね16とでロック手段22を構成する。この出力軸12の他方の端部には、入力軸10からの入力トルクが出力され、あるいは、逆入力トルクが負荷される。
One end portion of the
保持器11の出力軸12と対向する軸端面で軸中心から偏心した位置にピン18を軸方向に向けて突出するように植設すると共に、出力軸12の保持器11と対向する軸端面で軸中心を通る位置に前述のピン18が挿入される凹溝17を径方向に沿って形成している。この凹溝17の幅寸法は、ピン18の外径よりも若干大きく設定されており、回転方向に所定の間隙nが設けられている(図3参照)。
The
この逆入力遮断クラッチでは、入力軸10に入力トルクが負荷されると、その前の逆入力トルクにより生じたローラ係合によるロック状態を解除した上で入力軸10からピン18を介して出力軸12へトルクが伝達される。このことから、ピン18と凹溝17間の回転方向の間隙nは、ロック状態の解除を許容できるように寸法設定されている。この保持器11のピン18が出力軸12の凹溝17に挿入配置され、このピン18により入力軸10と出力軸12とが連結可能となっていることにより、トルク伝達手段21を構成している。
In this reverse input cutoff clutch, when input torque is applied to the
外輪13は、図示しないフレーム等の静止系に連結され、その軸方向両端部の内周面と、保持器11および出力軸12の外周面との間に転がり軸受24,25を介在させている。この転がり軸受24,25により、保持器11および出力軸12を外輪13に対して回転自在に同軸的に軸支している。なお、図面では、転がり軸受24,25を例示しているが、これに代えて、例えば滑り軸受などの他の軸受を使用することも可能である。また、保持器11の柱部11aのポケット23が軸方向の一方側に開口していることから、ポケット23内でのローラ15の軸方向移動を規制するため、柱部11aと転がり軸受25との間には、間座26が配置されている。
The
前述した構成からなる逆入力遮断クラッチにおいて、前述した入力側部材9を入力軸10と保持器11との二部材で構成している。この入力軸10と保持器11を同軸上に配置し、その保持器11の軸端面に設けられた凹孔11bに入力軸10の軸端部を回転方向のガタを持って嵌合させて回転伝達部20を構成している。
In the reverse input cutoff clutch having the above-described configuration, the
この回転伝達部20では、入力軸10の外径面の一部、つまり、180°反対位置の二箇所にフラット面10cを形成すると共に、保持器11の凹孔11bの内径面に径方向内側に向けて傾斜したテーパ面11c1,11c2を形成する。隣接する二つのテーパ面11c1,11c2を一組として180°反対方向で入力軸10のフラット面10cと対向する位置に形成する。この入力軸10のフラット面10cと保持器11のテーパ面11c1,11c2との間隙pを回転方向のガタθ(例えばθ=20°)としている(図2参照)。
In the
図4に示す中立状態で、例えば出力軸12に時計方向の逆入力トルクが入力されると(入力軸10には入力トルクは作用していない)、一対のローラ15のうち、反時計方向(回転方向後方)に位置するローラ15が、そのローラ15同士に離反力を付勢するばね16により、出力軸12と外輪13との間の楔隙間14に噛み込んで係合し、出力軸12が外輪13に対して時計方向にロックされる。反対に、出力軸12に反時計方向の逆入力トルクが入力されると、時計方向(回転方向後方)に位置するローラ15が楔隙間14に噛み込んで係合し、出力軸12が外輪13に対して反時計方向にロックされる。従って、出力軸12からの逆入力トルクは、正逆両回転方向にロックされ、入力軸10にはトルクが伝達されない。
In the neutral state shown in FIG. 4, for example, when a counterclockwise reverse input torque is input to the output shaft 12 (no input torque acts on the input shaft 10), the counterclockwise direction ( A
図5は、入力軸10に作用する入力トルクで入力軸10が反時計方向に回転を始めた状態を示す。入力軸10の時計方向(回転方向後方)に位置するポケット23の柱部11aの側面がその時計方向(回転方向後方)に位置するローラ15と係合して、これをばね16の弾性力に抗して反時計方向(回転方向前方)に押圧する。これにより、時計方向(回転方向後方)に位置するローラ15が出力軸12と外輪13間の楔隙間14から離脱して空転可能となり、出力軸12のロック状態が解除される(なお、反時計方向のローラ15は、出力軸12と外輪13の間の楔隙間14に噛み込まずに係合しない)。従って、出力軸12は反時計方向に回転可能となる。
FIG. 5 shows a state in which the
入力軸10がさらに反時計方向に回転すると、図6に示すように入力軸10のピン18が出力軸12の凹溝17と回転方向で係合する。これにより、入力軸10からの反時計方向の入力トルクが出力軸12にピン18を介して直接的に伝達され、出力軸12が反時計方向に回転する。入力軸10に時計方向の入力トルクが入力された場合は、上記とは逆の動作で出力軸12が時計方向に回転する。従って、入力軸10からの正逆回転方向の入力トルクは、トルク伝達手段21としてのピン18を介して出力軸12に伝達され、出力軸12が正逆両回転方向に回転する。なお、入力軸10からの入力トルクがなくなると、ばね16の弾性力によって図4に示す中立位置に復帰する。
When the
ここで、入力トルクと逆入力トルクが出力軸12に対して同方向に作用する場合、入力軸10に入力トルクを負荷するモータ等の回転駆動源は、その回転開始直後における回転速度が出力軸12の回転速度よりも遅いことから、前述したように入力側部材9と出力軸12間で、ロック解除状態と再ロック状態とが短時間で交互に繰り返され、クラッチ内部で連続的な異音や振動が発生しやすい。
Here, when the input torque and the reverse input torque act on the
そこで、この実施形態の逆入力遮断クラッチでは、入力側部材9を入力軸10および保持器11の別部材で構成し、入力軸10と保持器11の間の回転伝達部20に回転方向のガタθを設けることで、回転駆動源により入力軸10から入力トルクが負荷されても、その回転駆動源の回転速度が上昇するまで回転方向のガタθでもって入力軸10から保持器11に入力トルクが伝達されない。つまり、入力軸10のフラット面10cが保持器11の凹孔11bのテーパ面11c1,11c2に当接するまでが回転方向のガタθとなり、この間では入力軸10からの入力トルクが保持器11に伝達されない。
Therefore, in the reverse input cutoff clutch of this embodiment, the
そして、回転駆動源の回転速度が上昇した時点で、図7に示すように入力軸10のフラット面10cが保持器11のテーパ面11c1に当接した時点で、入力軸10から保持器11に入力トルクが伝達開始され、前述したようにロック状態を解除する。なお、入力軸10が反時計方向に回転する場合には、図示のように入力軸10のフラット面10cが保持器11のテーパ面11c1に当接し、時計方向に回転する場合には、入力軸10のフラット面10cが保持器11のテーパ面11c2に当接することになる。
Then, when the rotational speed of the rotary drive source is increased, when the
このロック解除後は、回転駆動源の回転速度が上昇した状態となり、出力軸12の回転速度に対して入力軸10の回転速度が遅くなることはないので、ロック解除状態(入力軸10と出力軸12が位相角をある程度保持した状態)を維持することができ、これにより、再ロック状態を回避することができるので、ロック解除状態と再ロック状態とを交互に繰り返すことがなくなる。
After unlocking, the rotational speed of the rotational drive source is increased, and the rotational speed of the
9 入力側部材
10 入力部材(入力軸)
10c フラット面
11 ロック解除部材(保持器)
11b 凹孔
11c1,11c2 テーパ面
12 出力側部材(出力軸)
13 静止側部材(外輪)
14 楔隙間
15 係合子(ローラ)
20 回転伝達部
21 トルク伝達手段
22 ロック手段
9
10c
11b recessed hole 11c 1, 11c 2 tapered
13 Static side member (outer ring)
14
20
Claims (5)
前記入力側部材を入力部材およびロック解除部材の別部材で構成し、前記入力部材とロック解除部材の間の回転伝達部に回転方向のガタを設けたことを特徴とする逆入力遮断クラッチ。 An input side member provided between an input side member to which rotational torque is input, an output side member from which rotational torque is output, a stationary side member to which rotation is restricted, and the input side member and the output side member. Torque transmission means for transmitting the input torque from the output side member to the output side member, and the output side member and the stationary side member with respect to the reverse input torque from the output side member. And locking means for blocking torque transmission to the input side member, and when the input torque is applied, the locked state between the output side member and the stationary side member by the locking means is released, and then the torque transmission is performed. In the reverse input cutoff clutch that transmits the input torque to the output side member by means,
A reverse input shut-off clutch, wherein the input side member is constituted by a separate member of an input member and an unlocking member, and a rotation transmission portion is provided in a rotation transmitting portion between the input member and the unlocking member.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080902 |