JP2008057631A - 回転伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外輪とその内側に組込まれたカムリングとの間に２方向クラッチを組込み、その２方向クラッチの係合および係合解除を電磁クラッチにより制御するようにした回転伝達装置において、部品点数の低減化を図ることである。
【解決手段】電磁クラッチ２０を、２方向クラッチ１０の保持器１４に回り止めされたアーマチュア２２と、スイッチングプレート２３と、ロータ２１と、電磁石２５と、スイッチングプレート２３を付勢する離反ばね２４とで形成し、上記電磁石２５に対する通電により、ロータ２１にスイッチングプレート２３を吸着させるようにして、従来必要であったロータ支持用のロータガイドを不要とし、部品点数の削減を図る。また２方向クラッチ１０を係合させる時に、離反ばね２４が回転方向の損失を伴わずにスイッチングプレート２３を軸方向に押圧するようにして、２方向クラッチ１０の係合時の作動性を向上させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、駆動軸と被駆動軸の相互間において回転トルクの伝達と遮断とを行う回転伝達装置に関するものである。

ステアリングホイールの舵角に応じてコントローラにより制御される操舵アクチュエータを介してステアリングギヤの舵角を操作し、上記コントローラにより制御された操舵反力を反力シミュレータを介してステアリングホイールに伝達するステヤバイワイヤシステムにおいては、ステアリングホイールとステアリングギヤが機械的に連結されていないため、操舵アクチュエータや反力シミュレータ等が万一故障すると、操舵不能に陥る可能性がある。

そのような不都合を解消するため、特許文献１に記載されたステヤバイワイヤシステムにおいては、ステアリングホイールの回転が伝達される第１軸とステアリングギヤに回転トルクを伝達する第２軸との間に、２方向クラッチおよびその２方向クラッチを制御する電磁クラッチを具備する回転伝達装置を設け、操舵アクチュエータや反力シミュレータ等が万一故障した際に、その回転伝達装置の２方向クラッチにより上記第１軸と第２軸とを結合して、ステアリングホイールで直接操舵できるようにしている。

ここで、２方向クラッチは、第２軸に接続される外輪の内周に円筒面を形成し、その外輪内に組み込まれて第１軸に接続されるカムリングの外周には上記円筒面との間で周方向の両端が狭小のくさび形空間を形成するカム面を設け、そのカム面と円筒面との間に係合子を組込み、その係合子を保持する保持器とカムリングの相対回転により係合子を円筒面およびカム面に係合させるようにしている。また、カムリングと保持器との間にスイッチばねを組込み、そのスイッチばねにより、係合子が円筒面およびカム面に対して係合解除される中立位置に保持器を弾性保持している。

一方、電磁クラッチは、外輪と同軸上に配置されたロータと、そのロータと保持器との間で軸方向に移動可能とされ、かつ、保持器に対して回り止めされたアーマチュアと、そのアーマチュアとロータとの間で軸方向に移動可能に支持されたスイッチングプレートと、そのスイッチングプレートをロータから離反する方向に付勢する離反ばねと、前記ロータに対向配置され、通電によってスイッチングプレートをロータに吸着させる電磁コイルとからなり、上記電磁コイルに対する通電の解除により、離反ばねの押圧力によりロータからスイッチングプレートを離反させて外輪の開口端部にアーマチュアを押し付け、そのアーマチュアが回り止めされた保持器とカムリングの相対回転により係合子を円筒面およびカム面に係合させて、外輪とカムリングを結合し、第１軸の回転を第２軸に伝えるようにしている。

特開２００５−２６２９６９号公報

ところで、上記特許文献１に記載された回転伝達装置においては、外輪の開口端部内に組み込まれて止め輪により抜止めされたロータガイドによりロータを外輪に対して回り止めする構成であるため、部品点数が多く、組立てに手間がかかると共に、コストも高く、部品点数の低減化を図るうえにおいて改善すべき点が残されていた。

この発明の課題は、外輪とその内側に組込まれたカムリングとの間に２方向クラッチを組込み、その２方向クラッチの係合および係合解除を電磁クラッチにより制御するようにした回転伝達装置において、部品点数の低減化を図ることである。

上記の課題を解決するため、この発明においては、外輪とその内側に組込まれたカムリングとの間に、外輪とカムリングを結合および結合解除する２方向クラッチを組込み、その２方向クラッチの係合および係合解除を制御する電磁クラッチを２方向クラッチに併設し、前記２方向クラッチが、外輪の内周に円筒面を形成し、カムリングの外周に前記円筒面との間で周方向の両端が狭小のくさび形空間を形成する複数のカム面を等間隔に設け、各カム面と円筒面間に係合子を組込み、その係合子を前記外輪とカムリング間に組込まれた保持器で保持し、その保持器とカムリングとの間に、係合子が円筒面およびカム面に対して係合解除された中立位置に保持器を弾性保持するスイッチばねを組み込んだ構成とされた回転伝達装置において、前記電磁クラッチが、外輪と同軸上に配置されたロータと、そのロータと保持器との間で軸方向に移動可能とされ、かつ、保持器に対して回り止めされたアーマチュアと、そのアーマチュアとロータとの間で軸方向に移動可能に支持されたスイッチングプレートと、そのスイッチングプレートをロータから離反する方向に付勢する離反ばねと、前記ロータに対向配置され、通電によってスイッチングプレートをロータに吸着させる電磁石とからなり、前記ロータをカムリングに一体に設けられた軸によって回転自在に支持した構成を採用したのである。

ここで、外輪の開口端部にアーマチュアが衝合可能な当接面を設けると、その当接面とロータとによってアーマチュアおよびスイッチングプレートの軸方向の移動量を常に一定とすることができるため、電磁石の電磁コイルに対する通電によって、ロータにスイッチングプレートを確実に吸着させることができる。

ロータとカムリングと一体の軸との間に転がり軸受を組込んでロータを回転自在に支持することにより、電磁石の電磁コイルに対する通電の遮断によって２方向クラッチを係合させる係合時に、ロータが軸の回転によって連れ回りするのを略完全に防止することができるため、離反ばねは回転方向の損失を伴わずにスイッチングプレートを軸方向に押圧することになり、２方向クラッチの係合時の作動性をより向上させることができる。

上記のように、カムリングに一体に設けられた軸上にロータを嵌合して回転自在に支持することにより、特許文献１に示されたロータガイドや、そのロータガイドを抜止めする止め輪を不要とすることができ、部品点数を削減して、組立ての容易化とコストの低減を図ることができる。

また、軸に対してロータを回転自在に支持したことにより、電磁石の電磁コイルに対する通電の遮断によって２方向クラッチを係合させる係合時に、ロータが軸の回転によって連れ回りするのを防止することができる。このため、離反ばねは回転方向の損失を伴わずにスイッチングプレートを軸方向に押圧することになり、２方向クラッチの係合時の作動性を向上させることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基いて説明する。図１に示すように、ハウジング１は円筒状をなし、その一端には端板２が設けられ、他端が開口している。

ハウジング１の内部には、外輪３が組込まれ、その外輪３の内部にカムリング４が組込まれている。カムリング４は第１軸５を有し、その第１軸はハウジング１の端板２に貫通し、その貫通部に組込まれた軸受６によって回転自在に支持されている。

外輪３は、ハウジング１の開口端側に閉塞端を有し、その閉塞端に第２軸７が設けられている。この外輪３は、ハウジング１の開口端部内に組込まれた軸受８によって回転自在に支持されている。また、外輪３の内部には第１軸５の端部を回転自在に支持する軸受９が組込まれている。

カムリング４と外輪３との間には、そのカムリング４と外輪３とを結合および結合解除する２方向クラッチ１０が組込まれている。

図１および図４に示すように、２方向クラッチ１０は、外輪３の内周に円筒面１１を形成し、カムリング４の外周には上記円筒面１１との間で周方向の両端が狭小のくさび形空間を形成する平坦なカム面１２を周方向に連続して設け、その各カム面１２と円筒面１１間に係合子としてのローラ１３を組込み、そのローラ１３を保持器１４に形成されたポケット１５によって保持している。

また、カムリング４の外輪開口側の端面に円筒部１６を形成し、その円筒部１６内に一部が切離されたスイッチばね１７を組込み、そのスイッチばね１７の両端に形成された一対の押圧片１７ａを円筒部１６に形成された切欠部１８から保持器１４の端部に設けられた切欠き１９内に嵌合されて切欠部１８および切欠き１９の周方向で対向する一対の側面を相反する方向に押圧し、その押圧によって、ローラ１３が円筒面１１およびカム面１２に対して係合解除された位置に保持器１４を弾性保持している。

図１に示すように、カムリング４に一体に設けられた第１軸５上には、上記２方向クラッチ１０に併設して、その２方向クラッチ１０の係合および係合解除を制御する電磁クラッチ２０が設けられている。

図２に示すように、電磁クラッチ２０は、第１軸５と同軸上に配置された磁性体からなるロータ２１と、そのロータ２１と外輪３の開口端面間に配置されたアーマチュア２２と、そのアーマチュア２２とロータ２１間に組込まれたスイッチングプレート２３と、そのスイッチングプレート２３をロータ２１から離反する方向に付勢する離反ばね２４と、上記ロータ２１に対して軸方向に対向配置された電磁石２５とを有している。

ロータ２１には複数の円弧状のスリットＳが同一円上に等間隔に形成されている。また、ロータ２１には、外周および内周に同方向に向く円筒部２１ａ、２１ｂが形成され、その内側円筒部２１ｂと第１軸５の間に組込まれた転がり軸受２６によってロータ２１と第１軸５は相対的に回転自在とされている。

なお、転がり軸受２６を省略し、第１軸５によってロータ２１を回転自在に支持してもよい。

ここで、上記第１軸５には、すべり軸受２７が設けられ、そのすべり軸受２７に対する当接によってロータ２１は軸方向に位置決めされ、外輪３の開口端面との間に一定の間隔が形成されている。

アーマチュア２２は、カムリング４の端面に形成された円筒部１６の外周に嵌合されて軸方向に移動自在に支持されている。このアーマチュア２２には係合孔２８が形成され、その係合孔２８に保持器１４の開口端部に形成された係合片２９が係合し、その係合によってアーマチュア２２は保持器１４に対して回り止めされ、かつ軸方向に移動自在とされている。

アーマチュア２２の外径は外輪３の外径と略同径とされ、上記外輪３の開口端面がアーマチュア２２に対する当接面３０とされ、その当接面３０によってアーマチュア２２はロータ２１からの離反量が制限される。

スイッチングプレート２３は第１軸５の大径部５ａに嵌合されて軸方向に移動自在とされている。このスイッチングプレート２３の片面外周部とロータ２１の外側円筒部２１ａの外周部に取付けた止め輪３１間に離反ばね２４が組込まれている。

電磁石２５は、電磁コイル２５ａと、その電磁コイル２５ａを支持するコア２５ｂとからなり、上記コア２５ｂがハウジング１の端板２で支持されて軸方向に非可動とされている。

実施の形態で示す回転伝達装置は上記の構造からなり、その回転伝達装置を前述の特許文献１で示されるステアバイワイヤシステムに採用する場合は、ステアリングホイールの回転が第１軸５に伝達されるようにすると共に、第２軸７の回転がステアリングギヤに伝達されるようにする。そして、通常の運転時には、電磁石２５の電磁コイル２５ａに通電しておくと共に、電気系統の故障によって操舵不能になった際には、上記電磁コイル２５ａに対する通電を遮断する。

図２は電磁石２５の電磁コイル２５ａに対する通電状態を示し、その通電により、同図の鎖線イで示すように、コア２５ｂ、ロータ２１およびスイッチングプレート２３に磁束が流れて、スイッチングプレート２３がロータ２１に吸着され、外輪３に対するアーマチュア２２の結合が解除される。

このため、ステアリングホイールの操舵によって第１軸５と共にカムリング４が回転すると、その回転はスイッチばね１７を介して保持器１４に伝達されて、保持器１４がカムリング４と共に回転し、図５(Ｉ)に示すように、ローラ１３は円筒面１１およびカム面１２に対して係合解除された中立位置に保持された状態で回転することになる。このため、第１軸５と共に回転するカムリング４の回転は外輪３に伝達されず、第１軸５とカムリング４がフリー回転する。

電磁コイル２５ａに対する通電を解除すると、離反ばね２４の復元弾性により、スイッチングプレート２３がロータ２１から離反する方向に移動し、その移動によって、図３に示すように、アーマチュア２２が外輪３の当接面３０に押付けられ外輪３に結合される。

このため、ステアリングホイールの操舵によって第１軸５と共にカムリング４が回転すると、そのカムリング４と保持器１４が相対回転し、その相対回転によって、図５(II)に示すように、ローラ１３が円筒面１１およびカム面１２に係合し、２方向クラッチ１０がカムリング４と外輪３を結合する状態となる。

このため、ステアリングホイールによってステアリングギヤを手動によって操作し得るようになる。

ここで、第１軸５にロータ２１が固定された構成であると、そのロータ２１の回転により離反ばね２４からスイッチングプレート２３に付与される軸方向力は回転方向の損失を伴って低下し、アーマチュア２２と外輪３の当接面３０の接触部における摩擦抵抗が小さくなり、２方向クラッチ１０を係合させることができない可能性がある。

しかし、ロータ２１は第１軸５に対して回転自在に支持されているため、離反ばね２４からスイッチングプレート２３に付与される軸方向力は回転方向の損失を伴うようなことがなくなり、上記離反ばね２４の弾性力によってアーマチュア２２は外輪３の当接面３０に強く押付けられ、保持器１４とカムリング４の相対回転によって２方向クラッチ１０は確実に係合することになる。

なお、保持器１４とカムリング４が相対回転すると、スイッチばね１７が弾性変形する。このため、電気系統の故障の修理後に、電磁コイル２５ａに通電され、スイッチングプレート２３がロータ２１に吸着されると、スイッチばね１７の復元弾性により保持器１４が復帰回転し、図５(Ｉ)に示すように、ローラ１３が円筒面１１およびカム面１２に対して係合解除される中立位置に戻される。

実施の形態で示すように、カムリング４に一体に設けられた第１軸５上にロータ２１を設けて回転自在に支持することによって、特許文献１に記載されたロータガイドや、そのロータガイドを抜止めする止め輪を不要とすることができる。このため、特許文献１に記載された回転伝達装置に比較して、部品点数が少なくなり、組立ての容易化とコストの低減を図ることができる。

また、第１軸５に対してロータ２１を回転自在に支持したことにより、電磁石２５の電磁コイル２５ａに対する通電の遮断による２方向クラッチ１０の係合時に、ロータ２１が第１軸５の回転によって連れ回りするのを防止することができる。このため、離反ばね２４は回転方向の損失を伴わずにスイッチングプレート２３を軸方向に押圧してアーマチュア２２を外輪３の当接面３０に押し付けることになり、２方向クラッチの係合時の作動性を向上させることができる。

さらに、ロータ２１と第１軸５との間に転がり軸受２６を組込んでロータ２１を回転自在に支持することにより、電磁石２５の電磁コイル２５ａに対する通電の遮断による２方向クラッチ１０の係合時に、ロータ２１が第１軸５の回転によって連れ回りするのを略完全に防止することができる。このため、離反ばね２４は回転方向の損失を伴わずにスイッチングプレート２３を軸方向に押圧することになり、２方向クラッチ１０の係合時の作動性をより向上させることができる。

この発明に係る回転伝達装置の実施の形態を示す縦断正面図 図１に示す２方向クラッチと電磁クラッチ部の一部を拡大して示す断面図 電磁コイルに対する通電の遮断状態を示す断面図 図１のIV−IV線に沿った断面図 (Ｉ)は、２方向クラッチの係合解除状態を示す断面図、(II)は、２方向クラッチの係合状態を示す断面図

符号の説明

３ 外輪
４ カムリング
５ 第１軸(軸)
１０ ２方向クラッチ
１１ 円筒面
１２ カム面
１３ ローラ(係合子)
１４ 保持器
１７ スイッチばね
２０ 電磁クラッチ
２１ ロータ
２２ アーマチュア
２３ スイッチングプレート
２４ 離反ばね
２５ 電磁石
２６ 転がり軸受
３０ 当接面

Claims (3)

1. 外輪とその内側に組込まれたカムリングとの間に、外輪とカムリングを結合および結合解除する２方向クラッチを組込み、その２方向クラッチの係合および係合解除を制御する電磁クラッチを２方向クラッチに併設し、前記２方向クラッチが、外輪の内周に円筒面を形成し、カムリングの外周に前記円筒面との間で周方向の両端が狭小のくさび形空間を形成する複数のカム面を等間隔に設け、各カム面と円筒面間に係合子を組込み、その係合子を前記外輪とカムリング間に組込まれた保持器で保持し、その保持器とカムリングとの間に、係合子が円筒面およびカム面に対して係合解除された中立位置に保持器を弾性保持するスイッチばねを組み込んだ構成とされた回転伝達装置において、
   前記電磁クラッチが、外輪と同軸上に配置されたロータと、そのロータと保持器との間で軸方向に移動可能とされ、かつ、保持器に対して回り止めされたアーマチュアと、そのアーマチュアとロータとの間で軸方向に移動可能に支持されたスイッチングプレートと、そのスイッチングプレートをロータから離反する方向に付勢する離反ばねと、前記ロータに対向配置され、通電によってスイッチングプレートをロータに吸着させる電磁石とからなり、前記ロータをカムリングに一体に設けられた軸によって回転自在に支持したことを特徴とする回転伝達装置。
2. 前記外輪の開口端部にアーマチュアが衝合可能な当接面を設けた請求項１に記載の回転伝達装置。
3. 前記ロータとカムリングと一体の軸との間に転がり軸受を組込んでロータを回転自在に支持した請求項１又は２に記載の回転伝達装置。

Images