JP2664226B2 - クラッチ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、クラッチ装置に係り、特に、電動パワー
ステアリング装置への組込みに最適なクラッチ装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

電動パワーステアリング装置の一般的な構成を第６図
に示す。この装置は、ハンドル１を右又は左に回転操作
すると、車輪２からの抵抗によりハンドル軸３にトルク
が発生する。このトルクをハンドル軸３に設けたセンサ
ー４により検出し、制御装置５を通じてモータ６を駆動
する。モータ６の駆動軸は減速機７を介してハンドル軸
３のピニオン８に連結され、これにかみ合ったラック９
を介して車輪２を操舵するようになっている。これによ
って、非常にわずかなハンドル操作力により車輪を操舵
することができる。

しかし、このような電動パワーステアリング装置にお
いては、制御装置５、モータ６及び減速機７を含む駆動
系に異常が発生し、これらが作動しない場合には、ハン
ドル軸３に減速機７及びモータ６が連結されているた
め、手動によるハンドル操作力が過大となり、実質的に
操舵不能に陥る問題がある。

そのため、減速機７とピニオン８との間にクラッチ装
置10を介在する方法が知られている。

この場合のクラッチ装置10としては、電磁クラッチや
かみ合いクラッチを使用することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記いずれのクラッチも、そのクラッチを入
り・切りするための装置が必要になり、電動パワーステ
アリング装置が複雑化する問題がある。

この発明は、上記の問題点を解決し、第１の駆動軸と
第２の駆動軸の２つの入力を機械的に切り換えて被駆動
軸に伝達することができる部品点数の少ない簡単な構成
のコストの安いクラッチ装置を提供することを技術的課
題としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題を解決するために、この発明においては、
入力軸と出力軸とを同軸上に配置し、この両軸をその外
側に挿入した外輪に対して相対的に回転自在に支持し、
上記出力軸の端部外周に複数の平坦なカム面を設け、入
力軸の端部にはフランジを形成し、そのフランジの外周
部には、上記各カム面と外輪の円筒内面間に臨む複数の
ピンを設け、各ピンの外側に挿入されたクサビブロック
の外径側に上記外輪の円筒形内面の半径より小径の弧状
面を形成し、クサビブロックの内径側には上記カム面で
案内される平坦な案内面を設け、このクサビブロックの
上記ピンが挿入されたピン孔内には、ピンに対してピン
孔を同芯に保持する弾性体を組込み、前記入力軸と出力
軸とを回転方向すきまをもって係合し、その回転方向の
すきまの中立位置に保持すると共に、設定トルクを超え
た回転力が伝達されたとき、回転方向すきまが無くなる
までねじり変形するトーションバーで入力軸と出力軸と
を連結した構成を採用したのである。

〔作用〕

上記のような構成において、入力軸を回転し、その回
転トルクがトーションバーの設定トルク以下であると、
入力軸の回転は、トーションバーを介して出力軸に伝達
される。

上記回転トルクが、トーションバーの設定トルクを超
えると、入力軸は出力軸に対して相対回転し、ピンに支
持されたクサビブロックがカム面に沿って入力軸の回転
方向に移動し、外径側の弧状面が外輪の円筒形内面に係
合し、クラッチが成立する。このとき、外輪に回転を伝
えると、その回転は、クサビブロックを介して出力軸に
伝達され、入力軸と外輪の２つの回転が出力軸に伝達さ
れる。

したがって、入力軸に第１の駆動軸を接続し、外輪に
第２の駆動軸を接続し、さらに、出力軸に被駆動軸を連
結すれば、第１の駆動軸と第２の駆動軸の２つの入力を
外部から制御することなく機械的に切り換えて被駆動軸
に伝達することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を第１図乃至第５図に基づい
て説明する。

第１図乃至第４図に示すように、同軸上に配置された
入力軸11と出力軸12の互に対向する端部の外側には外輪
13が挿入され、その外輪13の内側両端部に、上記両軸1
1、12を回転自在に支持する軸受14が取付けられてい
る。

上記出力軸12の外輪13内部に位置する端部外周には、
複数の平坦なカム面15が等間隔に設けられている。

一方、入力軸11には、出力軸12と対向する端部にフラ
ンジ16が設けられ、そのフランジ16の片面外周部に取付
けた複数のピン17は、上記カム面15と外輪13の円筒形内
面18間に臨み、その各ピン17にクサビブロック19が支持
されている。

クサビブロック19の外径側には、弧状面20が設けら
れ、その弧状面20の半径は、外輪13の円筒形内面18の半
径より小さくなっている。また、クサビブロック19の内
径側には、上記カム面15で案内される平坦な案内面21が
設けられている。

クサビブロック19の上記ピン17が挿入されたピン孔22
内には、ピン17に対してピン孔22を同芯に保持する弾性
体23が組込まれている。ここで、弾性体２として、ピン
17の外側に嵌合したゴムブッシュの他に、板ばねや波ば
ねを用いることができる。また、ピン孔22は、図示のよ
うな円形の他、長孔とすることができる。

入力軸11と出力軸12の対向面において、入力軸11の端
面には角孔24が形成され、出力軸12の端面には上記角孔
24内にはまる角軸25が設けられ、その角孔24と角軸25と
の間に回転方向すきまＡが形成されている（第３図参
照）。

また、入力軸11と出力軸12には、対向端面で開口する
軸方向の孔26が設けられ、その孔26に挿入したトーショ
ンバー27の一端部は入力軸11に固定され、他端部は出力
軸12に固定されている。このトーションバー27のばね力
によって、上記角軸25は角孔24の中立位置ひ保持され
る。

上記トーションバー27のばね力は、入力軸11に一定以
上の回転力が作用したとき、入力軸11と出力軸12が角軸
25を介して係合するよう決定される。

実施例で示すクラッチ装置は上記の構造から成り、こ
のクラッチ装置を電動パワーステアリング装置に組み込
む場合は、第５図に示すように、入力軸11にハンドル30
を有するハンドル軸31を接続し、出力軸12にピニオン32
の軸33を連結する。

また、トーションバー27のねじれを検出するセンサ
（図示省略）を設け、そのセンサにより制御装置34を通
じて駆動されるモータ35の回転をギヤ伝動機構等のトル
ク伝達機構36を介して外輪13に伝えるようにする。この
ため、外輪13には、第１図に示すように、ギヤ28を設け
ておくようにする。

上記のような組み込み状態において、ハンドル30を回
転操作して入力軸11を第２図の矢印方向に回転させた場
合、そのハンドル操作力がトーションバー27の設定トル
ク以下であると、上記トーションバー27の捩れが小さ
く、入力軸11は出力軸12に対して余り回転しないで、ク
サビブロック19は、外輪13の円筒形内面18に係合せず、
クラッチは作動しない。

したがって、ハンドル操作力が小さい場合は、外輪13
から出力軸12への回転力の伝達がなく、手動によるハン
ドル操作力になる。

ハンドル操作力が大きくなり、トーションバー27の設
定トルクを超えると、トーションバー27が大きく捩れて
回転方向すきまＡが無くなり、角孔24が角軸25に係合し
て入力軸11から角軸25、出力軸12、ピニオン軸33、ピニ
オン32、ラック37を介して車輪に操作力が伝達される。

また、入力軸11は出力軸12に対して大きく相対回転す
るため、ピン17に支持されたクサビブロック19は、カム
面15に沿って入力軸11の回転方向に移動する。このと
き、ピン17は入力軸11の軸芯を中心に回転し、一方、ク
サビブロック19のピン孔22はカム面15に平行に移動する
ため、ピン17とピン孔22の軸芯にずれが生じ、そのずれ
は弾性体23の変形によって吸収され、これにより、クサ
ビブロック19はカム面15に平行に移動し、外径の弧状面
20が外輪13の円筒形内面18に係合する。

一方、トーションバー27が大きく捩れたことをセンサ
が検出し、そのセンサから制御装置34を通じてモータ35
が駆動され、外輪13が回転される。

このとき、すでに外輪13と出力軸12間においてクラッ
チが成立しているため、外輪13の回転は、クサビブロッ
ク19を介して出力軸12に伝達され、ピニオン32、ラック
37を介して車輪に伝達される。

このように、ハンドル操作力が設定トルクを超えた場
合は、パワーステアリングに切り換わり、非常にわずか
なハンドル操作力によって車輪を操舵することができ
る。

万一、制御装置34、モータ35およびトルク伝達機構36
を含む外輪13の駆動系に異常が発生してこれらが作動し
ない場合には、ハンドル30を操作すると、入力軸11が出
力軸12に対して大きく相対回転し、前述のように、クサ
ビブロック19の弧状面20が外輪13の円筒形内面18に当接
する。このとき、外輪13は回転不能であるため、入力軸
11からの回転によってはクサビブロック19は円筒形内面
18に係合せず、その内面18を滑り、一方、角孔24は角軸
25に係合する。

したがって、入力軸11の回転は、角軸25から出力軸12
に伝達され、ピニオン軸33、ピニオン32、ラック37を介
して手動による操作力が車輪に伝達され、駆動系とは遮
断されていることにより、手動によるハンドル操作力が
過大になることはない。

さらに、駆動系が作動しない場合に、車輪側からハン
ドル30が戻される時の作用を説明する。カーブから立直
り時、車輪からラック37、ピニオン32、ピニオン軸33、
出力軸12へと力が伝達される。このハンドル戻し力に対
して、運転者はハンドル30を軽く手で滑らせる程度のト
ルクしかかけないため、トーションバー27の設定トルク
以下であり、クサビブロック19はカム面15に沿って大き
く移動せず、クラッチは成立しない。このため、出力軸
12から外輪13とは遮断された状態で入力軸11、これに連
結されたハンドル30が戻される。

したがって、カーブからの立ち直り時、運転者に違和
感を与えることなく滑らかにハンドル30が戻される。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、トーションバーの
設定トルク以下では、入力軸から出力軸に回転力を伝達
し、設定トルク以上になったとき、入力軸と外輪のそれ
ぞれに伝達される２つの入力を出力軸に伝えるクラッチ
を可能にする。

また、外輪に回転を伝える駆動系に異常が発生して作
動しない場合においても、入力軸に伝えられる回転を出
力軸に伝えることができるため、電動パワーステアリン
グ装置に対する組込みにきわめて最適である。

さらに、入力軸、出力軸、外輪およびクサビブロック
から成る部品点数のきわめて少ない簡単な構成であり、
コストの安いクラッチを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るクラッチ装置の一実施例を示す
縦断正面図、第２図は第１図のII−II線に沿った断面
図、第３図は第１図III−III線に沿った断面図、第４図
は同上のクサビブロックの支持部の断面図、第５図は同
上のクラッチ装置をパワーステアリング装置に組込んだ
状態の概略図、第６図は従来のパワーステアリング装置
の概略図である。 11……入力軸、12……出力軸、 13……外輪、15……カム面、 16……フランジ、17……ピン、 18……円筒形内面、19……クサビブロック、 20……弧状面、21……案内面、 22……ピン孔、23……弾性体、 24……角孔、25……角軸、 27……トーションバー。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力軸と出力軸とを同軸上に配置し、この
   両軸をその外側に挿入した外輪に対して相対的に回転自
   在に支持し、上記出力軸の端部外周に複数の平坦なカム
   面を設け、入力軸の端部にはフランジを形成し、そのフ
   ランジの外周部には、上記各カム面と外輪の円筒内面間
   に臨む複数のピンを設け、各ピンの外側に挿入されたク
   サビブロックの外径側に上記外輪の円筒形内面の半径よ
   り小径の弧状面を形成し、クサビブロックの内径側には
   上記カム面で案内される平坦な案内面を設け、このクサ
   ビブロックの上記ピンが挿入されたピン孔内には、ピン
   に対してピン孔を同芯に保持する弾性体を組込み、前記
   入力軸と出力軸とを回転方向すきまをもって係合し、そ
   の回転方向のすきまの中立位置に保持すると共に、設定
   トルクを超えた回転力が伝達されたとき、回転方向すき
   まが無くなるまでねじり変形するトーションバーで入力
   軸と出力軸とを連結したクラッチ装置。