JP2017203540A - 駆動力伝達装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】第1の軸と第2の軸との間における回転力の伝達を円滑に切り換えることができ、かつオン状態において操舵フィーリングを良好に保つことができる駆動力伝達装置を提供する。【解決手段】保持器40,41の相対位置が第1の位置P1から第2の位置P2へ変化すると、ローラ39a,39bを弾性体42の弾性付勢力に抗して近接させる方向に移動させ、ローラ39a,39bがカム面43または内周面部44と係合せずに隙間S1,S2を生じるオフ状態とする。保持器40,41の相対位置が第1の位置P1から第2の位置P2へ変化すると、ローラ39a,39bを弾性付勢力によって互いに離反する方向に移動させ、ローラ39a,39bのうち、下流側のローラがカム面43および内周面部44に隙間なく係合し、上流側のローラはカム面43または内周面部44との間に隙間S1,S2を生じるオン状態とする。【選択図】図10

Description

この発明は、互いに同軸に設けられた第1軸と第2軸との間の回転力の伝達のオン/オフを切り換える駆動力伝達装置に関する。
下記特許文献1に記載された回転伝達装置は、2方向クラッチと、2方向クラッチを断続するための電磁クラッチとを含む。2方向クラッチは、外輪および内輪と、外輪と内輪との間に組み込まれた一対のローラと、一対のローラを保持する制御保持器および回転保持器とを備えている。制御保持器および回転保持器は、一対のローラの周方向幅を規定している。
電磁クラッチに設けられた電磁コイルが通電されていない状態では、一対のローラの周方向幅が比較的広く設定されている。この状態では、一対のローラの間に配置された弾性部材によって一対のローラの双方が互いに離反する方向に押され、これら一対のローラが外輪の内周面および内輪の外周面の双方に隙間なく係合する。これにより、2方向クラッチが接続状態にある。
一方、電磁クラッチに設けられた電磁コイルが通電されると、制御保持器に力が作用し、この力によって制御保持器と回転保持器とが相対回動し、その結果、一対のローラの周方向幅が狭くなる。そのため、一対のローラは、制御保持器および回転保持器に押されて互いに接近する方向に移動し、外輪の内周面および内輪の外周面との係合がそれぞれ解除される。これにより、2方向クラッチが切断状態になる。
特開2013−092191号公報
特許文献1に記載の回転伝達装置では、2方向クラッチの接続状態において、一対のローラのいずれもが内輪および外輪に隙間なく係合する(すなわち噛み合う)ので、2方向クラッチの内部に回転トルクが残留するおそれがある。この残留回転トルクが大きいと、2方向クラッチを接続状態から切断状態に切り換えるべく制御保持器が相対回動させられる際に、一対のローラのうち少なくとも一方と第1軸(内輪)または第2軸(外輪)との間で係合解除されないおそれがある。この場合、2方向クラッチを接続状態から切断状態へと円滑に切り換えることができないおそれがある。換言すると、第1軸と第2軸との間における回転力の伝達をオン状態からオフ状態へ円滑に切り換えることができないおそれがある。そのため、第1軸と第2軸との間における回転力の伝達をオン状態からオフ状態へ円滑に切り換えることができる駆動力伝達装置が望まれている。
また、本願発明者らは、一対の保持部材の間にセパレータを介装し、セパレータを軸方向に変位させることに伴って一対の保持部材の周方向の相対位置を変化させるようにしている。セパレータの状況によっては、セパレータの軸部まわりの回転方向姿勢が、所期姿勢から傾斜している場合もあるが、このような場合であっても、オン状態において、操舵フィーリングを良好に保つことが求められている。
そこで、この発明は、第1の軸と第2の軸との間における回転力の伝達を円滑に切り換えることができ、かつオン状態において操舵フィーリングを良好に保つことができる駆動力伝達装置を提供することを目的としている。
前記の目的を達成するための請求項1に記載の発明は、互いに同軸に設けられた第1の軸(25)と第2の軸(26)との間に設けられ、前記第1の軸と前記第2の軸との間の回転力の伝達のオン/オフを切り換える駆動力伝達装置(1)であって、前記第1の軸は、外周面部(43)を備え、前記第2の軸は、前記外周面部に対向する内周面部(44)を備え、前記外周面部と前記内周面部との間には、少なくとも一つのくさび空間(38)が形成されており、前記くさび空間内に配置された一対のローラ(39a,39b)と、当該一対のローラを周方向に互いに離反する方向へ弾力付勢する弾性体(42)と、前記くさび空間において前記一対のローラのそれぞれを保持する一対の保持部材(40,41)であって、前記周方向に相対移動可能に設けられ、かつ前記一対のローラの周方向幅を規定する一対の保持部材と、軸部(58)を有し、前記第1の軸および前記第2の軸の軸方向に変位可能に設けられたセパレータ(SP)であって、前記軸方向の変位に伴って、前記一対の保持部材の前記周方向の相対位置を変更するセパレータとを含み、前記一対の保持部材の前記周方向の相対位置が第1の位置(P1)から第2の位置(P2)へ変化すると、前記一対のローラを前記弾性体の弾性付勢力に抗して前記周方向に近接する方向に移動させ、前記一対のローラが前記外周面部または前記内周面部と係合せずに隙間(S1,S2)を生じるようなオフ状態が実現され、前記一対の保持部材の前記周方向の相対位置が前記第2の位置から前記第1の位置へ変化すると、前記一対のローラを前記弾性付勢力によって互いに離反する方向に移動させ、前記一対のローラのうち、回転方向の下流側の前記ローラが前記外周面部および前記内周面部に隙間なく係合し、前記回転方向の上流側のローラは前記外周面部または前記内周面部との間に隙間(S3,S4)を生じるようなオン状態が実現され、前記一対の保持部材の前記第1の位置は、前記軸部を周方向に挟む前記一対の保持部材が、それぞれ当該軸部の外表面に当接することにより規定される、駆動力伝達装置を提供する。
請求項2に記載の発明は、前記軸部の外表面は、少なくとも前記一対の保持部材との当接領域において、前記軸部と同心の円筒面(70,170,270)を含む、請求項1に記載の駆動力伝達装置である。
請求項3に記載の発明は、前記軸部の前記外表面の周方向全域が、前記軸部と同心の円筒面(70)により形成されている、請求項1または2に記載の駆動力伝達装置である。
請求項4に記載の発明は、前記セパレータは、前記軸部の一部から周方向に膨出する膨出部(59)をさらに含み、前記一対の保持部材が前記第1の位置にある状態で、前記膨出部は前記一対の保持部材に当接しない、請求項1〜3のいずれか一項に記載の駆動力伝達装置である。
請求項1の構成によれば、オン状態において、回転方向の下流側のローラが、外周面部および内周面部に隙間なく係合しているので、第1の軸と第2の軸との間における回転力の伝達を良好に行うことができる。また、オン状態において、回転方向の上流側のローラは、外周面部または内周面部との間に隙間を生じている。すなわち、オン状態において、一対のローラのうち1つのローラのみしか外周面部および内周面部に係合しないので、当該ローラと外周面部および内周面部との間に回転トルクが残留しないか、あるいは残留するとしても小さな回転トルクしか残留しない。したがって、第1の軸と第2の軸との間における回転力の伝達をオン状態からオフ状態へ切り換える際に、ローラと外周面部および内周面部との係合解除を円滑に行うことができる。ゆえに、第1の軸と第2の軸との間における回転力の伝達を円滑に切り換えることができる。
また、オン状態において、一対の保持部材が、それぞれ軸部の外表面に当接することにより、一対の保持部材の第1の位置が規定される。セパレータの軸部まわりの回転方向姿勢が所期姿勢から傾斜しても、軸部の周方向幅の増大は微小である。したがって、セパレータの軸部まわりの回転方向姿勢によらずに、第1の位置を精度良く規定することができる。その結果、オン状態において、操舵フィーリングを良好に保つことができる。
以上により、第1の軸と第2の軸との間における回転力の伝達を円滑に切り換えることができ、かつオン状態において操舵フィーリングを良好に保つことができる。
請求項2の構成によれば、軸部の外表面が、少なくとも一対の保持部材との当接領域において軸部と同心の円筒面を含むから、セパレータの軸部まわりの回転方向姿勢によらずに、軸部の周方向幅を一定に保つことができる。これにより、セパレータの軸部まわりの回転方向姿勢によらずに、第1の位置をより一層精度良く規定することができる。
請求項3の構成によれば、軸部の外表面の周方向全域が軸部と同心の円筒面により形成されているから、セパレータの軸部まわりの回転方向姿勢によらずに、軸部の周方向幅を一定に保つことができる。これにより、セパレータの軸部まわりの回転方向姿勢によらずに、第1の位置をより一層精度良く規定することができる。
請求項4の構成によれば、一対の保持部材が第1の位置にある状態で、膨出部が一対の保持部材に当接しないので、これにより、第1の位置をより一層精度良く規定することができる。
図1は、本発明の一実施形態に係る駆動力伝達装置としてのクラッチユニットが搭載された操舵装置の概略構成を示す図である。 図2は、前記クラッチユニットの断面図である。 図3は、図2の切断面線III−IIIから見た断面図である。 図4は、前記クラッチユニットに含まれるツーウェイクラッチの構成を示す斜視図である。 図5は、前記ツーウェイクラッチの構成を示す分解斜視図である。 図6Aおよび図6Bは、セパレータの構成を示す斜視図である。 図7は、図3の切断面線VII−VIIから見た断面図であり、前記クラッチユニットのオフ状態を示した模式図である。 図8は、前記クラッチユニットのオフ状態を示した模式図である。 図9は、前記クラッチユニットのオン状態を示した模式図である。 図10は、前記クラッチユニットのオン状態を示した模式図であり、図10Aは、入力軸に対して出力軸がC1方向に回転した状態を示し、図10Bは、入力軸に対して出力軸がC2方向に回転した状態を示す。 図11A,11Bは、一対の保持器の間隔規制を説明するための要部の拡大断面図である。 図12は、本発明の第1の変形例を説明するための断面図である。 図13は、本発明の第2の変形例を説明するための断面図である。
以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る駆動力伝達装置の一例としてのクラッチユニット1が搭載された操舵装置2の概略構成を示す図である。
操舵装置2は、転舵輪3を転舵するための転舵機構Aと、ステアリングホイール等の操舵部材4および操舵軸5を含む操舵機構Bとの機械的な連結が解除されている、いわゆるステアバイワイヤシステムとされている。そして、ステアバイワイヤシステムの機械的なフェールセーフ機構を実現するべく、操舵軸5と転舵機構Aに設けられたピニオン軸9との間にクラッチユニット1が介装されて、クラッチユニット1により回転力の伝達のオン(接続)/オフ(切断)が切り換えられている。
操舵装置2は、転舵機構Aと操舵機構Bとを含む。
転舵機構Aは、転舵軸10、転舵アクチュエータ11、一対のタイロッド12および一対のナックルアーム13を含む。各タイロッド12は、一端が転舵軸10の対応する端部と連結されて、他端が対応するナックルアーム13を介して対応する転舵輪3と連結されている。転舵軸10がその軸方向(車幅方向)に移動することによって転舵輪3の転舵角が変化する。転舵アクチュエータ11は、モータ(図示しない)と、当該モータの駆動力を転舵軸10の軸方向への移動に変換するボールねじ装置等の運動変換機構(図示しない)とを含む。
操舵装置2は、ピニオン軸9においてピニオン9aが形成されている部分と転舵軸10とを収容するラックハウジング15をさらに含む。ラックハウジング15は、車体14に固定されている。
操舵機構Bは、操舵部材4の操舵角を検出するための操舵角センサ16と、操舵部材4に加えられた操舵回転トルクを検出するための回転トルクセンサ17とを含む。操舵機構Bは、転舵輪3の転舵角を検出するための転舵角センサ21と、車速を検出する車速センサ18とを含む。操舵角センサ16、回転トルクセンサ17、転舵角センサ21および車速センサ18を含む種々のセンサ類の各検出信号は、ECU(電子制御ユニット:Electronic Control Unit)から構成される制御ユニット20に入力されるようになっている。
操舵部材4が操作されて操舵軸5が回転させられると、制御ユニット20は、操舵角センサ16によって検出された操舵角と、車速センサ18によって検出された車速とに基づいて目標転舵角を設定する。制御ユニット20は、この目標転舵角と、転舵角センサ21によって検出された転舵角との偏差に基づいて転舵アクチュエータ11を駆動制御する。これにより、操舵部材4による転舵機構Aの操作を可能としている。
また、制御ユニット20は、回転トルクセンサ17や操舵角センサ16等が出力する検出信号に基づいて、操舵部材4が操舵された方向と逆方向を向く適当な反力を操舵部材4に付与するように、モータ23を駆動制御する。モータ23の出力回転は減速機24によって減速(増幅)され、操舵軸5を介して操舵部材4に伝達される。
また、前述したように、操舵軸5とピニオン軸9との間に、この発明の一実施形態に係る駆動力伝達装置が適用されたクラッチユニット1が介装されるが、このクラッチユニット1は、操舵装置2のフェールセーフのための機構を実現している。
クラッチユニット1は、第1軸としての入力軸25および第2軸としての出力軸26を含むインターミディエイトシャフト6の途中部に介装されている。インターミディエイトシャフト6の一端は、自在継手7を介して操舵軸5と連結されており、インターミディエイトシャフト6の他端は、自在継手8を介してピニオン軸9の一端に連結されている。ピニオン軸9は、その他端にピニオン9aを有している。ピニオン9aには、転舵軸10のラック10aが噛み合わされている。
インターミディエイトシャフト6は、操舵軸5に連結された入力軸25と、ピニオン軸9に連結された出力軸26とを含む。入力軸25と出力軸26とは、互いに同軸上に配置されている。
入力軸25と出力軸26との間に、クラッチユニット1が介装されている。クラッチユニット1は、入力軸25と出力軸26との間の回転力の伝達のオン/オフを切り換え可能な装置である。
車両の正常運転中は、制御ユニット20は、クラッチユニット1を解除状態として、操舵部材4と転舵機構Aとを機械的に切り離す。一方、車両がイグニション・オフの状態である場合や、ステアバイワイヤシステムに不調が生じた等の異常発生の場合には、制御ユニット20は、クラッチユニット1を締結状態として、操舵部材4と転舵機構Aとを機械的に連結させる。
この状態では、運転者の操舵部材4の操作に応じて、操舵部材4および操舵軸5が回転すると、操舵回転トルクが操舵部材4から操舵軸5に伝達される。操舵回転トルクは、操舵軸5およびインターミディエイトシャフト6を介して、ピニオン軸9に伝達され、ピニオン軸9が回転する。ピニオン軸9の回転は、転舵軸10の軸方向の運動に変換される。転舵軸10の軸方向の運動により、転舵輪3の転舵角が変化する。これにより、操舵部材4による転舵機構Aの直接操作を可能としている。
クラッチユニット1は、操舵装置2のインターミディエイトシャフト6に適用できるだけでなく、操舵装置の他の軸にも適用できる。また、クラッチユニット1は、操舵装置以外の他の装置に用いられる軸(たとえば、工作機の主軸や、風力発電用のプロペラが取り付けられた軸や、列車の車軸等)にも適用することができる。
図2は、クラッチユニット1の断面図である。
以下の説明では、入力軸25および出力軸26の軸方向を軸方向Xとする。また、軸方向Xのうち、出力軸26側から入力軸25側へ向かう方向(図2の紙面の右側)を第1の方向X1とし、入力軸25側から出力軸26側へ向かう方向(図2の紙面の左側)を第2の方向X2とする。第2の方向X2は、第1の方向X1の逆方向である。入力軸25および出力軸26の半径方向を、径方向Rとする。入力軸25および出力軸26の周方向を周方向Cとする。また、周方向Cのうち、出力軸26側から入力軸25を見たときに時計回りとなる方向をC1方向(図3参照)とし、出力軸26側から入力軸25を見たときに反時計回りとなる方向をC2方向(図3参照)とする。
入力軸25は、軸方向Xに延びる内軸27と、内軸27の第2の方向X2側の端部に同軸に連結された内輪28とを含む。出力軸26は、軸方向Xに延びる軸部29と、軸部29の第1の方向X1側の端部に同軸に連結された外輪30とを含む。
クラッチユニット1は、内輪28と外輪30との回転力の伝達のオン(接続)/オフ(切断)を行なうツーウェイクラッチ31と、ツーウェイクラッチ31の断続を駆動するための電磁吸引部32と、ツーウェイクラッチ31および電磁吸引部32を収容するためのハウジング33とを含む。
ハウジング33は円筒状であり、その第2の方向X2の端部に軸受筒34が形成されている。軸受筒34の内周面と出力軸26の軸部29の外周面との間には、第1の転がり軸受35が配置されている。出力軸26は、第1の転がり軸受35を介して、ハウジング33に回転可能にかつ軸方向Xに移動不能に支持されている。
内輪28は、たとえば鋼材料を用いて形成されており、外輪30は、軸方向Xの一端が閉塞端である筒状をなし、鋼材料を用いて形成されている。外輪30の底部には、外輪30の内径を狭める環状段部36が形成されている。外輪30の環状段部36の内周と内輪28の第2の方向X2側の端部の外周との間には、第2転がり軸受37が配置されている。これにより、内輪28が外輪30に対して回転可能にかつ軸方向Xに移動不能に支持されている。
図3は、図2の切断面線III−IIIから見た断面図である。図4は、ツーウェイクラッチ31の構成を示す斜視図である。図5は、ツーウェイクラッチ31の構成を示す分解斜視図である。
ツーウェイクラッチ31は、内輪28と、外輪30と、内輪28の外周と外輪30の内周とによって形成される一または複数の(この実施形態では、たとえば3つの)くさび空間38のそれぞれに、周方向Cに並んで配置される一対のローラ39a,39bと、内軸27回りに回転可能に設けられ、一対のローラ39a,39bを保持する第1の保持器(保持部材)40と、内軸27回りに回転可能に設けられ、一対のローラ39a,39bを保持する第2の保持器(保持部材)41と、くさび空間38のそれぞれに配置され、第1および第2のローラ39a,39bを互いに離反する周方向Cに弾性押圧する弾性体42と、第1の保持器40および第2の保持器41の各々と係合して、第1の保持器40および第2の保持器41の相対位置を切り換える複数(この実施形態では3つ)のセパレータSPと、セパレータSPを軸方向Xに変位可能に支持するバックプレートBPとを含む。
内輪28は、複数(たとえば3つ)のカム面(外周面部)43を含む外周面部を有している。また、この実施形態では、内輪28と内軸27とが一体に設けられているが、内輪28と内軸27とが別部材によって構成されていてもよい。外輪30は、円筒状の内周面部44を有している。
図3に示すように、各くさび空間38は、外輪30の内周面部44と、内輪28の各カム面43とによって区画されている。各くさび空間38は、周方向Cの両端に向かうに従って狭くなっている。各くさび空間38には、第1のローラ39aと第2のローラ39bとの間に、弾性体42が配置されている。弾性体42としてコイルばね等を例示できる。弾性体42は、次に述べる主面45によって支持されている。複数の弾性体42は、弾性体42を一括して支持する弾性体保持器SH(図4参照)が内輪28に嵌め合わされることによって内輪28に保持されるようになっている。
カム面43は、周方向Cに等間隔に設けられている。各カム面43は、径方向Rに直交する平坦状の主面45と、主面45の周方向Cの両方に連続し、周方向Cに関して主面45に対して傾斜する一対の平坦状の傾斜面46a,46bとを含む。各傾斜面46a,46bは、主面45の端部と内輪28の外周部円筒面とを繋いでおり、周方向Cに沿って互いに反対の方向に傾斜している。
図4および図5に示すように、第1および第2の保持器40,41は、互いに相対回転可能である。第1の保持器40は、柱状の第1の幅規定部47と、第1の幅規定部47を一括して支持する環状の第1の支持部48とを含む。第1の支持部48は、たとえば複数の第1の幅規定部47を支持する。第1の保持器40は、第1の支持部48が内輪28および外輪30と同軸をなすように、かつ内輪28および外輪30に相対回転可能である。第1の幅規定部47は、ローラ39a,39bの対と同数(この実施形態では3つ)で、軸方向Xに延びる柱状で、周方向Cに等間隔に配置されている。第1の保持器40は、樹脂材料を用いて形成されている。
より具体的には、環状の第1の支持部48は、平板円環状の第1の環状部49aと、第1の環状部49aに対し、同軸かつ第1の方向X1側に配置された円環状の第2の環状部49bとを含む。また、この実施形態では、第1の幅規定部47が第1の環状部49aと第2の環状部49bとを軸方向Xに連結している。
図4および図5に示すように、各第1の幅規定部47は、軸方向Xに沿って延びる柱状である。各第1の幅規定部47は、対応するセパレータSPと第1のローラ39aとの間に配置されている。各第1の幅規定部47は、第2の環状部49bから第1の方向X1側に突出した第1の規制突部50を含む。各第1の幅規定部47の周方向C2側の側面には、第1のローラ39aに押圧可能な第1の押圧面51が形成されている。
図3および図5に示すように、各第1の幅規定部47の周方向C1側の側面には、セパレータSPと摺接可能な第1の被摺接面52が形成されている。第1の被摺接面52は、第1の方向X1に向かうに従って周方向C1側に向かうような傾斜面に形成されている。
図5に示すように、第2の保持器40は、平板円環状の第3の環状部53と、第3の環状部53の内周部から第2の方向X2側に向かって突出する複数の第2の幅規定部54とを有している。第3の環状部53は、第2の環状部49bの外周を取り囲むように配置されている。第2の幅規定部54は、ローラ39a,39bの個数と同数(この例では3つ)設けられており、周方向Cに等間隔を隔てて配置されている。各第2の幅規定部54は、対応するセパレータSPと第2のローラ39bとの間に配置されている。
第3の環状部53が、第1の保持器40の第2の環状部49bの外周を取り囲むので、第1の保持器40を内側保持器と呼ぶことができ、また、第2の保持器41を外側保持器と呼ぶことができる。
各第2の幅規定部54の周方向C1側の側面には、第2のローラ39bと当接(押圧)可能な第2の押圧面55が形成されている。各第2の幅規定部54の周方向C2側の側面には、セパレータSPと摺接可能な第2の被摺接面56が形成されている。第2の被摺接面56は、第1の方向X1に向かうに従って周方向C2に向かうような傾斜面に形成されている。
第3の環状部53には、各第2の幅規定部54と同じ位置に、第1の方向X1に向かって突出する第2の規制突部57(図5では1つのみ図示)が設けられている。第2の保持器41は、樹脂材料を用いて形成されている。
図3に示すように、くさび空間38には、第1の幅規定部47の第1の押圧面51と、第2の幅規定部54の第2の押圧面55とによって、一対のローラ39a,39bを周方向Cに並んだ状態で収容するポケットPが区画されている。ポケットPは周方向Cに長い空間であり、当該ポケットPに収容されている一対のローラ39a,39bが周方向Cに移動可能な領域である。第1の幅規定部47および第2の幅規定部54の周方向Cの相対位置を切り換えることにより、ポケットPの広狭、つまり一対のローラ39a,39bの周方向幅Wを変化させることができる。
図6Aおよび図6Bは、セパレータSPの構成を示す斜視図である。図6Aおよび図6Bでは、互いに異なる二方向から、セパレータSPを見ている。
各セパレータSPは、軸方向Xに延びる軸部58と、軸部58の第2の方向X2側の端部58aに設けられ、第2の方向X2に向かうに従って幅広となるくさび部(膨出部)59を含む。
軸部58は、外郭円筒軸である。セパレータSPの軸部58は、その軸直交断面の外郭形状が円形をなしている。換言すると、軸部58の外周面(外表面)58bの周方向全域が、軸部58と同心の円筒面70により形成されている。セパレータSPの軸部58の径は、軸方向Xに沿って一定である。
くさび部59は、周方向C2側の側面に設けられた第1の摺接面60と、周方向C1側の側面に設けられた第2の摺接面61とを含む。
第1の摺接面60は、第1の方向X1に向かうに従って周方向C1に向かう傾斜面である。この実施形態では、第1の摺接面60は球面の一部のような曲面に形成されている。第2の摺接面61は、第1の方向X1に向かうに従って周方向C2に向かう傾斜面である。この実施形態では、第2の摺接面61は球面の一部のような曲面に形成されている。なお、第1の摺接面60および第2の摺接面61は、平坦な傾斜面に形成されていてもよい。
図2および図5に示すように、バックプレートBPは、平板円環状であり、入力軸25の内軸27に、軸方向Xに移動不能に嵌め合わされている。バックプレートBPは、たとえば鋼材料を用いて形成されている。バックプレートBPにおける第2の方向X2側の面は、第2の環状部49bおよび第3の環状部53に、それぞれ摺接している。バックプレートBPには、バックプレートBPを軸方向Xに貫通する複数(この例では3つ)の長孔62が周方向Cに等間隔を隔てて形成されている。各長孔62には、第1の規制突部50、第2の規制突部57およびセパレータSPが挿通している。
図2に示すように、電磁吸引部32は、複数のセパレータSPに軸方向Xに同伴移動可能に設けられたアーマチュア63と、アーマチュア63に第1の方向X1から対向する環状のロータ64と、ロータ64の第1の方向X1側に配置された電磁石65とを含む。
アーマチュア63は、この実施形態では円盤状に設けられている。アーマチュア63は、磁性材料を用いて形成されている。電磁吸引部32の電磁石65の通電状態では、アーマチュア63が第1の方向X1側に引き込まれる。
ロータ64は、入力軸25の内軸27に嵌め合わされた状態で内軸27に固定されている。電磁石65は、環状の電磁コイル65aと、電磁コイル65aを支持する環状のコア65bとを含む。コア65bは、ハウジング33の開口側に固定された蓋部材66に固定されている。蓋部材66から第1の方向X1に延びる円筒状の軸受支持部67と入力軸25の内軸27との間には第3の転がり軸受68が配置されている。入力軸25の内軸27の第2の方向X2端部は、第3の転がり軸受68および蓋部材66を介して、ハウジング33に相対回転可能にかつ軸方向Xに相対移動不能に支持されている。
図2に示すように、クラッチユニット1は、さらに、ツーウェイクラッチ31のオン状態において、第1および第2の幅規定部47,54を、出力軸26の回転に伴って出力軸26と同じ回転方向へと移動させるつれ回り構造69をさらに含む。つれ回り構造69は、たとえば、アーマチュア63とロータ64との間に配置された弾性部材71を含む。弾性部材71は、たとえば、軸方向Xに伸縮可能なコイルばねであり、周方向Cに等間隔を隔てて複数配置されている。弾性部材71は、アーマチュア63とロータ64との間で圧縮されている。そのため、弾性部材71により、セパレータSPが出力軸26に向けて弾性的に押し付けられる。
各セパレータSPは、軸方向Xから見て、くさび部59が周方向に沿うような姿勢で、アーマチュア63に結合されている。各セパレータSPのアーマチュア63への取り付け精度によっては、各セパレータSPにおいて、くさび部59の、軸部58まわりの回転方向姿勢が、所期姿勢から傾斜している場合もある。
図7は、図3の切断面線VII−VIIから見た断面図であり、クラッチユニット1のオフ状態を示した模式図である。図8は、クラッチユニット1のオフ状態を示した模式図である。図9および図10A,10Bは、クラッチユニット1のオン状態を示した模式図である。図10Aには、入力軸25に対して出力軸26がC1方向に回転した状態が示され、図10Bは、入力軸25に対して出力軸26がC2方向に回転した状態が示される。
第1および第2の保持器40,41の相対位置を変化させることにより、ツーウェイクラッチ31(クラッチユニット1)を、オン状態とオフ状態との間で切り換えることができる。第1および第2の保持器40,41の相対位置の切り換えは、セパレータSPを軸方向Xに移動させることにより行う。
セパレータSPは、第1の方向X1側に引き込まれた所定の切断位置(図7に示すセパレータSPの位置)と、前記の切断位置よりも第2の方向X2側に位置する接続位置(図9に示すセパレータSPの位置)との間で移動可能である。
セパレータSPが接続位置にあるとき、第1および第2の保持器40,41の相対位置は第1の位置P1(図5、図10Aおよび図10Bに示す第1および第2の保持器40,41の相対位置)にある。このとき、第1の幅規定部47と第2の幅規定部54とによって規定される、一対のローラ39a,39bの周方向幅Wは、比較的広く設定されている。
セパレータSPが接続位置にある状態で、電磁石65(図2参照)に通電されると、電磁石65がアーマチュア63を吸引する。これにより、アーマチュア63に連結された複数のセパレータSPが第1の方向X1側に引き込まれる。この引き込みにより、複数のセパレータSPは、第1の方向X1へ変位されて切断位置(図7に示すセパレータSPの位置)に配置される。
図6および図7を参照して、各セパレータSPが第1の方向X1側へ変位すると、セパレータSPの第1の摺接面60が、第1の幅規定部47を周方向C2側に押圧しながら、第1の幅規定部47の第1の被摺接面52を摺動する。そのため、第1の幅規定部47が周方向C2側に移動する。また、各セパレータSPが第1の方向X1側へ変位すると、セパレータSPの第2の摺接面61が、第2の幅規定部54を周方向C1側に押圧しながら、第2の幅規定部54の第2の被摺接面56を摺動する。そのため、第2の幅規定部54が周方向C1側に移動する。つまり、各セパレータSPが第1の方向X1側へ変位すると、第1の幅規定部47とその周方向C1に間隔をおいて隣接する第2の幅規定部54とが互いに離間する方向に移動する。したがって、各セパレータSPの第1の方向X1側への変位により、第1および第2の幅規定部47,54によって規定される、一対のローラ39a,39bの周方向幅Wが狭くなる。このとき、第1の保持器40がセパレータSPに対して周方向C2に回動するとともに、第2の保持器41がセパレータSPに対して周方向C1に回動する。このとき、バックプレートBPの長孔62の第1の方向X1側端部に第1の規制突部50が係合して第1の幅規定部47の移動が規制され、長孔62の第2の方向X2側端部に第2の規制突部57が係合して第2の幅規定部54の移動が規制される。
そして、セパレータSPが切断位置に配置されると、すなわち、第1および第2の保持器40,41の相対位置が第2の位置P2(図7に示す第1および第2の保持器40,41の相対位置)に変わると、各第1の幅規定部47が周方向C2側に移動する結果、各第1の幅規定部47の第1の押圧面51が、対応する第1のローラ39aを周方向C2側に向かって押圧するから、各第1のローラ39aが、弾性体42の弾性付勢力に抗して周方向C2側に移動させられる。これにより、図8に示すように、各第1のローラ39aが主面45上から傾斜面46a上へ移動し、各第1のローラ39aと外輪30の内周面部44との間に隙間S1が形成される。つまり、各第1のローラ39aの、内輪28のカム面43および外輪30の内周面部44との係合が外れる。
また、第2の幅規定部54が周方向C1側に移動する結果、各第2の幅規定部54の第2の押圧面55が、対応する第2のローラ39bを周方向C1側に向かって押圧するから、各第2のローラ39bが、弾性体42の弾性付勢力に抗して周方向C1側に移動させられる。これにより、図8に示すように、各第2のローラ39bが主面45上から傾斜面46b上へと移動し、各第2のローラ39bと外輪30の内周面部44との間に隙間S1が形成される。つまり、各第2のローラ39bの、内輪28のカム面43および外輪30の内周面部44との係合が外れる。
第1および第2の保持器40,41の相対位置が第2の位置P2に変わった状態では、ツーウェイクラッチ31は、一対のローラ39a,39bがくさび空間38で内周面部44と係合せずに隙間S1,S2を生じるオフ状態となる。
なお、隙間S1および隙間S2が、ローラ39a,39bと外輪30の内周面部44との間に形成されるとして説明したが、ローラ39a,39bと内輪28のカム面43との間に形成されてもよい。
一方、電磁石65(図2参照)に対する通電を解除すると、アーマチュア63が電磁石65によって吸引されなくなる。アーマチュア63が吸引されなくなると、一対のローラ39a,39bを介して弾性体42の弾性付勢力を受けることによって、セパレータSPの第1の摺接面60が第1の被摺接面52から第2の方向X2側へ変位し、セパレータSPの第2の摺接面61が第2の被摺接面56から第2の方向X2側へ変位する。そのため、第1の幅規定部47が周方向C1側に移動し、第2の幅規定部54が周方向C2側に移動する。その結果、共通のセパレータSPに対応する第1の幅規定部47と第2の幅規定部54とが接近し、それぞれ、セパレータSPの軸部58の外周面58bに当接する。これにより、第1および第2の保持器40,41の相対移動が規制され、第1および第2の保持器40,41が第1の位置P1に規定される。その結果、セパレータSPは接続位置(図9に示すセパレータSPの位置)に再び配置される。
また、セパレータSPの第2の方向X2への変位に伴い、第1の幅規定部47および第2の幅規定部54による押圧が解除される。そのため、一対のローラ39a,39bが弾性体42の弾性付勢力によって互いに離反する方向に移動される。第1のローラ39aは、周方向C1側へ移動され、第2のローラ39bは、周方向C2側へ移動される。これにより、ローラ39a,39bは、主面45上から傾斜面46a,46b上に移動され、ツーウェイクラッチ31は、ローラ39a,39bが内周面部44と係合可能となるオン状態となる。
ツーウェイクラッチ31のオン状態では、入力軸25と出力軸26とは基本的には一体回転する。ただし、ローラ39a,39bのうちのいずれかがカム面43および内周面部44と係合するまでの間には、入力軸25と出力軸26とが相対回転することもある。
ツーウェイクラッチ31のオン状態では、図7に示すように、セパレータSPのくさび部59の第2の方向X2側の端部59aが環状段部36(の側面)と接触している。つれ回り構造69の弾性部材71によって、セパレータSPが出力軸26に向けて弾性的に押し付けられ、これにより、セパレータSPと出力軸26との間に摩擦が発生する。この状態で、セパレータSPは、出力軸26の回転に伴って、第1および第2の幅規定部47,54が出力軸26と同じ回転方向へと移動する(つれ回り)。
図11Aおよび図11Bは、一対の保持器40,41の相対位置の制御を説明するための要部の拡大断面図である。
ツーウェイクラッチ31のオン状態では、図11Aに示すように、この第1の位置P1は、セパレータSPの軸部58を周方向Cに挟む、一対の幅規定部47,54が、それぞれ軸部58の外周面58bに当接する。この状態では、軸部58の直径によって、一対の幅規定部47,54の間の距離が一定に保たれ、これにより、第1および第2の保持器40,41の相対位置が第1の位置P1に規定される。すなわち、軸部58は、一対のローラ39a,39bの周方向幅W(図3および図8参照)を規制する。
そして、図3に示すようにツーウェイクラッチ31のオン状態、すなわち一対の第1および第2の保持器40,41が第1の位置P1にある状態では、一対のローラ39a,39bの周方向幅Wが、比較的狭い間隔に設定されている。周方向幅Wは、弾性体42の自由状態において一対のローラ39a,39bの双方がカム面43および内周面部44に隙間なく係合することは不可能な間隔である。換言すると、周方向幅Wは、一対のローラ39a,39bの一方は、カム面43および内周面部44に隙間なく係合可能であるが、この場合、一対のローラ39a,39bの他方はカム面43または内周面部44との間に隙間S3,S4(図9Aおよび図9Bの拡大図を参照)を生じるような間隔に設定されている。
仮に、このオン状態で、一対の幅規定部47,54とセパレータSPのくさび部59とが周方向Cに当接する場合を検討すると、セパレータSPの軸部58まわりの回転方向姿勢によっては、軸部58の周方向幅が著しく大きくなって、一対のローラ39a,39bの周方向幅Wが所期よりも狭くなる。この回転方向の上流側のローラとカム面43および内周面部44との間の隙間S3,S4が広くなり過ぎることも想定され、この場合、操舵部材4(図1参照)の遊びが大きくなり、操舵フィーリングが悪化するおそれがある。
これに対し、この実施形態では、一対の幅規定部47,54とセパレータSPの軸部58とが周方向Cに当接するために、当該一対の幅規定部47,54の周方向位置を所期の位置(第1の位置P1)に精度良く規定することができる。
また、仮に、軸部の軸直交断面が図11Bに示すような矩形形状である場合(この場合の軸部を軸部358とする)には、たとえ一対の幅規定部47,54とセパレータSPの軸部358とを周方向Cに当接させるようにしても、セパレータSPの軸部358まわりの回転方向姿勢が所期の姿勢からずれると(図11Bに二点鎖線で図示)、軸部358の周方向幅が大きくなり、一対のローラ39a,39bの周方向幅Wが所期よりも狭くなるおそれがある。この場合、この回転方向の上流側のローラとカム面43および内周面部44との間の隙間S3,S4が広くなる結果、操舵フィーリングが悪化するおそれがある。
それに加え、軸部358の角部が幅規定部47,54と当接すると、幅規定部47,54に発生する応力が高くなり、樹脂材料を用いて形成される幅規定部47,54が変形するおそれがある。その結果、この回転方向の上流側のローラとカム面43および内周面部44との間の隙間S3,S4が変化するおそれがある。
これに対し、この実施形態では、セパレータSPの軸部58の外周面58bの周方向全域が、軸部58と同心の円筒面により形成されているから、セパレータSPの軸部58まわりの回転方向姿勢によらずに、軸部58の周方向幅を一定に保つことができる。これにより、セパレータSPの軸部58まわりの回転方向姿勢によらずに、第1の位置P1をより一層精度良く規定することができる。その結果、ツーウェイクラッチ31のオン状態において、操舵フィーリングを良好に保つことができる。
また、軸部58には角部がないので、軸部58と幅規定部47,54とが当接しても、幅規定部47,54に発生する応力が高くならない。そのため、幅規定部47,54に変形が生じない。
図10Aに示すように、ツーウェイクラッチ31のオン状態、すなわち第1および第2の保持器40,41の相対位置が第1の位置P1にある状態では、入力軸25に対して出力軸26が回転すると、つれ回り構造69の働きにより、第1および第2の幅規定部47,54が出力軸26と同じ回転方向へと移動する。
ツーウェイクラッチ31のオン状態において、操舵部材4(図1参照)の操作や転舵輪3(図1参照)からの逆入力によって、出力軸26が入力軸25に対してたとえば周方向C1側へ回転する場合には(出力軸26に周方向C1側への回転トルクが生じると)、図10Aに示すように、ローラ39a,39bのうちの回転方向の上流側(周方向C2側)の第2のローラ39bをカム面43または内周面部44との間に隙間S3を生じる状態に移動させ、第2のローラ39bは、弾性体42を介して下流側(周方向C1側)の第1のローラ39aをカム面43および内周面部44に隙間なく係合するように移動させる。これにより、入力軸25と出力軸26との間での回転力の伝達が可能となる。
逆に、出力軸26が、入力軸25に対して周方向C2側へ回転する場合には(出力軸26に周方向C2側への回転トルクが生じると)、図10Bに示すように、ローラ39a,39bのうちの回転方向の上流側(周方向C1側)の第1のローラ39aをカム面43または内周面部44との間に隙間S4を生じる状態に移動させ、第1のローラ39aは、弾性体42を介して下流側(周方向C2側)の第2のローラ39bをカム面43および内周面部44に隙間なく係合するように移動させる。これにより、入力軸25と出力軸26との間での回転力の伝達が可能となる。
以上によりこの実施形態によれば、ツーウェイクラッチ31のオン状態において、回転方向の下流側のローラ(ローラ39aまたはローラ39b)が、カム面43および内周面部44に隙間なく係合している。そのため、ツーウェイクラッチ31のオン状態において入力軸25と出力軸26との間における回転力の伝達を良好に行うことができる。また、ツーウェイクラッチ31のオン状態において、回転方向の上流側のローラ(ローラ39aまたはローラ39b)は、カム面43または内周面部44との間に隙間S3,S4を生じている。すなわち、ツーウェイクラッチ31のオン状態において、一対のローラ39a,39bのうち1つのローラのみしかカム面43および内周面部44に係合しないので、当該ローラとカム面43および内周面部44との間に回転トルクが残留しないか、あるいは残留するとしてもその回転トルクは小さい。したがって、入力軸25と出力軸26との間における回転力の伝達をオン状態からオフ状態へ切り換える際に、一対のローラ39a,39bと、カム面43および内周面部44との係合解除を円滑に行うことができる。ゆえに、入力軸25と出力軸26との間における回転力の伝達を円滑に切り換えることができる。
また、ツーウェイクラッチ31のオン状態において、一対の保持器40,41が、それぞれ軸部58の外周面58bに当接することにより、一対の保持器40,41の第1の位置P1が規定される。セパレータSPの、軸部58まわりの回転方向姿勢が所期姿勢から傾斜しても、軸部58の周方向幅の増大は微小である。また、セパレータSPの軸部58の外周面58bの周方向全域が、軸部58と同心の円筒面により形成されているから、セパレータSPの軸部58まわりの回転方向姿勢によらずに、軸部58の周方向幅を一定に保つことができる。これにより、セパレータSPの軸部58まわりの回転方向姿勢によらずに、第1の位置P1を精度良く規定することができる。その結果、ツーウェイクラッチ31のオン状態において、操舵フィーリングを良好に保つことができる。
また、軸部58は、外郭円筒軸に限られない。
たとえば、図12に示す第1の変形例のように、軸部158の外郭断面形状が断面D形状を有していてもよい。この場合、軸部158の外表面は、保持器40,41との当接領域を含む円筒面170と、1つの平面171とを含む。円筒面170は、軸部158と同心である。
また、たとえば、図13に示す第2の変形例のように、軸部258がいわゆる二面幅形状を有していてもよい。この場合、軸部258の外表面は、保持器40,41との当接領域を含む2つの円筒面270と、2つの平面271とを含む。円筒面270は、軸部258と同心である。
軸部58,158,258の径は、軸方向Xに沿って縮径/拡径していてもよい。
また、軸部58,158,258の軸方向Xの一部のみに円筒面70,170,270が形成されていてもよい。
その他、本発明は特許請求の範囲内で種々の変更を加えることが可能である。
1…クラッチユニット(駆動力伝達装置)、25…入力軸(第1の軸)、26…出力軸(第2の軸)、39a,39b…ローラ、43…カム面(外周面部)、44…内周面部、42…弾性体、SP…セパレータ、38…くさび空間、40…第1の保持器(保持部材)、41…第2の保持器(保持部材)、58…軸部、58b…外周面(外表面)、59…くさび部(膨出部)、69…つれ回り構造、70…円筒面、170…円筒面、270…円筒面、P1…第1の位置、P2…第2の位置、S1…隙間、S2…隙間、S3…隙間、S4…隙間、W…周方向幅

Claims (4)

  1. 互いに同軸に設けられた第1の軸と第2の軸との間に設けられ、前記第1の軸と前記第2の軸との間の回転力の伝達のオン/オフを切り換える駆動力伝達装置であって、
    前記第1の軸は、外周面部を備え、前記第2の軸は、前記外周面部に対向する内周面部を備え、前記外周面部と前記内周面部との間には、少なくとも一つのくさび空間が形成されており、
    前記くさび空間内に配置された一対のローラと、
    当該一対のローラを周方向に互いに離反する方向へ弾力付勢する弾性体と、
    前記くさび空間において前記一対のローラのそれぞれを保持する一対の保持部材であって、前記周方向に相対移動可能に設けられ、かつ前記一対のローラの周方向幅を規定する一対の保持部材と、
    軸部を有し、前記第1の軸および前記第2の軸の軸方向に変位可能に設けられたセパレータであって、前記軸方向の変位に伴って、前記一対の保持部材の前記周方向の相対位置を変更するセパレータとを含み、
    前記一対の保持部材の前記周方向の相対位置が第1の位置から第2の位置へ変化すると、前記一対のローラを前記弾性体の弾性付勢力に抗して前記周方向に近接する方向に移動させ、前記一対のローラが前記外周面部または前記内周面部と係合せずに隙間を生じるようなオフ状態が実現され、
    前記一対の幅規定部材の前記周方向の相対位置が前記第2の位置から前記第1の位置へ変化すると、前記一対のローラを前記弾性付勢力によって互いに離反する方向に移動させ、前記一対のローラのうち、回転方向の下流側の前記ローラが前記外周面部および前記内周面部に隙間なく係合し、前記回転方向の上流側のローラは前記外周面部または前記内周面部との間に隙間を生じるようなオン状態が実現され、
    前記一対の保持部材の前記第1の位置は、前記軸部を周方向に挟む前記一対の保持部材が、それぞれ当該軸部の外表面に当接することにより規定される、駆動力伝達装置。
  2. 前記軸部の外表面は、少なくとも前記一対の保持部材との当接領域において、前記軸部と同心の円筒面を含む、請求項1に記載の駆動力伝達装置。
  3. 前記軸部の前記外表面の周方向全域が、前記軸部と同心の円筒面により形成されている、請求項1または2に記載の駆動力伝達装置。
  4. 前記セパレータは、前記軸部の一部から周方向に膨出する膨出部をさらに含み、
    前記一対の保持部材が前記第1の位置にある状態で、前記膨出部は前記一対の保持部材に当接しない、請求項1〜3のいずれか一項に記載の駆動力伝達装置。
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