JP2664227B2 - 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、クラッチ装置に関し、特に電動パワース
テアリング装置に適した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。

〔発明が解決しようとする課題〕

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、電磁ラッチを使
用することができるが、所要の伝達トルクを得るには大
形になる欠点がある。またかみ合いクラッチを使用する
と、かみ合いの位置合せや負荷時のかみ合い解除に大き
な力を必要とするなどの問題点がある。

この発明は、上記の問題点を解決し、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好適であって、
伝達の信頼性が高く、しかもトルク伝達容量のクラッチ
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、
外輪の内周面にテーパ面を形成し、外輪の内側に組込ま
れた内輪を出力軸に連結し、その内輪の外周面に上記テ
ーパ面と同方向に傾斜するテーパ面を設け、内輪テーパ
面と外輪テーパ面間に複数のころを組込み、そのころの
両側方に組込まれた径の異なる一対の保持器のそれぞれ
に、各ころの端部が挿入されるポケットを形成し、その
ポケットところの端部面にころのスキューを許容するポ
ケットすきまを設け、小径側保持器のポケット内には、
大径側保持器に向けてころを押し、かつころをポケット
内の中立位置に保持する弾性体と組込み、大径側保持器
を前記内輪に固定し、小径側保持器を前記出力軸と同軸
上に配置された入力軸に固定し、その入力軸と出力軸と
を回転方向すきまをもって係合し、その回転方向すきま
の中立位置に保持し、設定トルク超えた回転トルクが伝
達されたとき、前記回転方向すきまが無くなるまで捩り
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
構成を採用したものである。

〔作用〕

上記のように構成されたクラッチ装置の入力軸に回転
力を伝達し、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。

入力軸に伝達される回転力トルクが大きくなり、トー
ションバーの設定トルクを超えると、トーションバーが
大きく捩れて回転方向すきまが無くなり、入力軸が出力
軸に係合して入力軸の回転が出力軸に伝達される。一
方、入力軸が出力軸に対して相対回転してその出力軸に
係合するまでの間、小径側保持黄は大径側保持器に対し
て相対回転し、その回転によりころが周方向にスキュー
して両端部が外輪テーパ面および内輪テーパに当接し、
外輪と内輪の間でクラッチが成立する。このとき、外輪
に回転を伝えるようにすれば、外輪の回転を内輪から出
力軸に伝えることができ、入力軸および外輪に伝えられ
る２つの入力を出力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図に示すように、外輪11の内周面にはテーパ面12
が形成されている。外輪11の内側両端部には２個の軸受
13,13′が取付けられ、一方の軸受13で外輪11の内側に
組込んだ内輪14の外端部が回転自在に支持されている。
また、他方の軸受13′で上記内輪14の内則に挿通した出
力軸15の先端部が回転自在に支持されている。

出力軸15は圧入による手段等を介して内輪14に固定さ
れている。この出力軸15は筒状をなし、その内側に挿入
された入力軸16は出力軸15に対して回転自在になってい
る。

前記内輪14の外周面には、外輪11のテーパ面12と同方
向に傾斜するテーパ面17が形成され、そのテーパ面17と
外輪テーパ面12間の周方向に複数のころ18が組込まれて
いる。

内輪テーパ面17と外輪テーパ面12の間隔は、ころ18の
外径より大きくなっている。このため、ころ18の周方向
にスキューすると、ころ18の両端部が各テーパ面12、17
に当接する。

ころ18の両側方には、径の異なる２個の保持器19、20
が配置され、大径側の保持器19は、内輪14の外周に形成
したフランジ21を抱持し、その内端の折曲片22にころ18
の端部が入り込むポケット23が形成されている。ポケッ
ト23ところ18との間には第３図に示すように、ころ18の
スキューを許容するポケットすきまａが設けられてい
る。

一方、小径側の保持器20は、ピン24を介して前記入力
軸16に固定される。このピン24は、出力軸15に形成した
ピン孔25に挿通され、そのピン孔25の周方向で対向する
端面とピン24との間に隙間が設けられている。

小径側保持器20の内端部には、ころ18の端部が入り込
むポケット26が形成され、そのポケット26ところ18との
間には、第３図に示すように、ころ18のスキューを許容
するポケットすきまｂが設けられている。ポケット16内
に組込んだ弾性体27は、ころ18の大径側保持器19に向け
て押し、かつポケット26の中立位置にころ18を保持して
いる。

前記入力軸16には径方向に向くピン28が取付けられ、
そのピン28の両側部は、出力軸15に形成した周方向の嵌
合孔29に挿入されている。嵌合孔29とピン28との間に
は、第２図に示すように、回転方向すきまＡが設けら
れ、入力軸16と出力軸15とが相対的に回転すると、ピン
28が嵌合孔29の端面に当接して入力軸16と出力軸15とを
回転方向に係合させる。

入力軸16と出力軸15とはトーションバー30を介して連
結され、そのトーションバー30のばね力によってピン28
は回転方向すきまＡの中立位置に保持される。

このトーションバー30のばね力は、入力軸16に一定以
上の操作力が作用したとき、入力軸16と出力軸15がピン
28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込む
場合は、第５図に示すように、入力軸16にハンドル40を
有するハンドル軸41を接続し、出力軸15にピニオン42の
軸43を連結する。

また、トーションバー30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44を通
じて駆動されるモータ45の回転をギヤ伝動機構等のトル
ク伝達機構46を介して外輪11に伝えるようにする。この
ため、外輪11の外周には、第１図に示すように、ギヤ47
を設けておくようにする。

上記のような組込み状態において、ハンドル40を回転
操作し、入力軸16を第２図の矢印方向に回転した場合、
そのハンドル操作力がトーションバー30の設定トルク以
下であると、上記トーションバー30が捩れが小さく、小
径側保持器20は、大径側保持器19に対して余り相対回転
しないので、ころ18は周方向にスキューせず、クラッチ
は成立しない。

したがって、ハンドル操作力が小さいときは、外輪11
から内輪14への回転力の伝達はなく、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30の設
定トルクを超えると、上記トーションバー30が大きく捩
れて回転方向すきまＡが無くなり、ピン28が嵌合孔29の
端面に係合し、入力軸16からピン28、出力軸15、ピニオ
ン軸43、ピニオン42、ラック48を介して図示省略した車
輪の操作力が伝達される。

また、小径側保持器20は大径側保持器19に対して相対
回転し、その回転により、ころ18は第４図に示すよう
に、周方向にスキューし、両端部が外輪テーパ面12およ
び内輪テーパ面17に当接してクラッチが成立する。

一方、トーションバー30が設定量捩れたことをセンサ
が検出し、そのセンサから制御装置44を通じてモータ45
が駆動され、そのモータ45の回転が外輪11に伝達され
る。このとき、すでに、外輪11と内輪14の間でクラッチ
が作動しているため、モータ45の回転は、外輪11からこ
ろ18を介して内輪14に伝達され、出力軸15、ピニオン軸
43、ピニオン42、ラック48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
合に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り車輪を操舵することができる。

万一、制御装置44、モータ45及びトルク伝達機構46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40を操作すると、ハンドル軸41に連結され
た入力軸16および小径側保持器20が回転される。小径側
保持器20が大径側保持器19に対して右方向に相対回転さ
れると、第４図に示すように、ころ18が周方向にスキュ
ーして両端部が外輪テーパ面12および内輪テーパ面17に
当接するが、小径側保持器20からの回転によっては、ク
ラッチは作動せず、ころ18の端部は外輪テーパ面12上を
滑走する。

したがって、入力軸16からピン28、出力軸15、ピニオ
ン軸43、ピニオン42、ラック48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となることはな
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40が戻されるときの作用について説明する。カーブ
からの立ち直り時、車輪からラック48、ピニオン42、ピ
ニオン軸43、出力軸15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40を軽く手で滑ら
す程度のトルクしかかけないため、トーションバー30の
設定トルク以下である。この場合、小径側保持器20は大
径側保持器19に対して余り相対回転しないので、ころ18
は大きくスキューせず、クラッチは作動しない。このた
め、出力軸15から外輪11とは遮断された状態で入力軸1
6、これに連結されたハンドルが戻される。

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40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
ぞれに伝えられる２つの入力を出力軸に伝達するクラッ
チ装置を可能にする。また、外輪に回転を伝達する駆動
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達することができるた
め、電動パワーステアリング装置に対する組込みにきわ
めて好適である。

また、入力軸と出力軸とは機械的に係合構造で連結さ
れているため、伝達の信頼性が高い。

さらに、外輪テーパ面と内輪テーパ面間に複数のころ
を組込んだことにより、大きな容量のクラッチ装置を得
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図は同上のころの取付部を示す平面図、第４図
は同上のころの作動状態を示す平面図、第５図はこの発
明に係るクラッチ装置を電動パワーステアリング装置に
組込んだ状態の概略図、第６図は従来の電動パワーステ
アリング装置を示す概略図である。 11……外輪、12……テーパ面、 14……内輪、15……出力軸、 16……入力軸、17……テーパ面、 18……ころ、19、20……保持器、 23、26……ポケット、27……弾性体、 28……ピン、29……嵌合孔、 30……トーションバー。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外輪の内周面にテーパ面を形成し、外輪の
   内側に組込まれた内輪を出力軸に連結し、その内輪の外
   周面に上記テーパ面と同方向に傾斜するテーパ面を設
   け、内輪テーパ面と外輪テーパ面間に複数のころを組込
   み、そのころの両側方に組込まれた径の異なる一対の保
   持器のそれぞれに、各ころの端部が挿入されるポケット
   を形成し、そのポケットところの端部面にころのスキュ
   ーを許容するポケットすきまを設け、小径側保持器のポ
   ケット内には、大径側保持器に向けてころを押し、かつ
   ころをポケット内の中立位置に保持する弾性体を組込
   み、大径側保持器を前記内輪に固定し、小径側保持器を
   前記出力軸と同軸上に配置された入力軸に固定し、その
   入力軸と出力軸とを回転方向すきまをもって係合し、そ
   の回転方向すきまの中立位置に保持し、設定トルク超え
   た回転トルクが伝達されたとき、前記回転方向すきまが
   無くなるまで捩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。