JP2691579B2 - 両方向回転式ワンウエイクラッチ機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、自動車のパワーステアリング装置に用い
るのに最適なクラッチ機構に関する。

（従来の技術） 第４、５図は、従来のパワーステアリング装置を示す
もので、ステアリングホィール１に連係した入力軸２の
先端にはピニオン３を設けるとともに、このピニオン３
をラック４にかみ合わせている。このラック４は、それ
が左右に移動することによって車輪５を転舵するもので
ある。

また、このラック４には、電動モータｍの駆動力で回
転するピニオン６もかみ合せているが、このピニオン６
と上記電動モータｍとの間に減速機Ｒを介在さててい
る。

上記入力軸２側に連係したピニオン３側には歪センサ
ー７を設け、この歪センサー７で検出した信号をコント
ローラＣに伝達するようにしている。そして、このコン
トローラＣは、歪センサー７の検出信号に応じて電動モ
ータｍを制御するものである。

さらに上記減速機Ｒは、第５図に示すとおりである。

すなわち、電動モータｍが駆動してその出力軸８が回
転すると、この出力軸８に嵌着したサンギヤ９が回転す
る。

また、この減速機Ｒのケーシング10の内周にリングギ
ヤ11を固定するとともに、このリングギヤ11と上記サン
ギヤ９との間に、遊星ギヤ12を介在させている。しか
も、この遊星ギヤ12は、第１キャリヤ13に設けた支持軸
14に回転自在に支持されている。

したがって、上記のようにサンギヤ９が回転すると、
遊星ギヤ12が自転しながら、サンギヤ９の回りを公転
し、第１キャリヤ13を回転させる。

上記第１キャリヤ13であって、支持軸14とは反対側の
軸中心部分に、中心回転軸15を設け、この中心回転軸15
にサンギヤ16を固定している。そして、このサンギヤ16
と、上記リングギヤ11との間に遊星ギヤ17を介在させる
とともに、当該遊星ギヤ17は、第２キャリヤ18の支持軸
19に回転自在に支持されている。

したがって、上記のようにして第１キャリヤ13が回転
すると、この第１キャリヤ13に固定したサンギヤ16が回
転するので、上記の場合と同様に、遊星ギヤ17が自転し
ながら公転し、第２キャリヤ18を回転させる。

そして、上記第２キャリヤ18には、この支持軸19とは
反対側の軸中心部にピニオン６を嵌着して、ピニオン６
を第２キャリヤ18と一体回転させるように形成してい
る。

そこで、第２キャリヤ18が上記のように回転すれば、
その回転力が、ピニオン６に伝達され、ラック４を移動
するので、操舵力がパワーアシストされる。

また、上記駆動軸８の回転は、第１キャリア13から第
２キャリヤ18へ伝達される過程で減速される。

（本発明が解決しようとする問題点） 上記のようにした従来の装置では、ステアリングホィ
ール１が、入力軸２→ピニオン３→ラック４→ピニオン
６→減速機Ｒを介して電動モータｍに連結しているの
で、この電動モータがロックしてしまうと操舵不能とな
る。

また、上記のようにモータがロックしなくても、その
コントローラＣ等の制御系が故障してパワー・オフの状
態になると、ステアリングホィール１を操作したとき、
当該モータの慣性がホィール１に伝わるので、操舵フィ
ーリングが悪くなってしまう。

このような問題を解決するために、クラッチ機構を用
いることも考えられるが、例えば、従来から知られてい
る一方向の回転のみを伝えるラチェット式のクラッチ機
構では、両方向の回転を伝えなければいけないステアリ
ング装置には使えない。

そこで、両方向の回転に対応できるように電磁式クラ
ッチ機構を用いると、非常に高価なものになるという問
題があった。

この発明の目的は、電動モータがロックしたりして
も、ステアリング機能に支障を来すことがなく、しか
も、全体的に構造が簡単で安価なクラッチ機構を提供す
ることである。

（問題点を解決する手段） この発明は、出力軸と一体回転するドラム内にモータ
軸を臨ませ、このドラム内におけるモータ軸にカムプレ
ートを設け、このカムプレートの外周には直線部を複数
形成し、しかも、直線部以外の外周とドラム内周との間
にすき間を形成している。

また、上記モータ軸にはサンギヤを設け、このサンギ
ヤを遊星ギヤにかみ合わせている。そして、この遊星ギ
ヤはキャリヤプレートに支持させている。

一方、上記遊星ギヤにかみ合うリングギヤを形成した
リングギヤプレートは、その外周に直線部を複数形成
し、しかも、直線部以外の外周とドラム内周との間にす
き間を形成している。そして、上記カムプレートとリン
グギヤプレートとの間にニュートラルスプリングを設
け、そのニュートラル位置において、カムプレート側の
直線部以外の外周とリングギヤプレート側の直線部とが
対向する関係にしている。この状態において、カムプレ
ートの直線部とリングギヤプレートの直線部とが交差し
た部分を谷部とし、この谷部にローラを介在させ、両プ
レートが相対回転することによって、ローラがドラム内
周に圧接する構成にしている。

（本発明の作用） この発明は、上記のように構成したので、モータ軸を
回転すると、それにともなってサンギヤ及びガムプレー
トが回転する。

上記のようにサンギヤが回転すると、その回転力が遊
星ギヤに伝達されるが、このときはキャリヤプレートの
回転が阻止されるので、リングギヤプレートが上記サン
ギヤとは反対方向に回転する。このようにリングギヤが
サンギヤと反対方向に回転するということは、カムプレ
ートとリングギヤプレートとが逆方向に回転することを
意味することになる。カムプレートとリングギヤプレー
トとが、上記のように相対回転すれば、両プレートの直
線部が交差する部分である谷部に介在させたローラがド
ラム内周に圧接する。

ローラがドラム内周面に圧接すれば、リングギヤプレ
ートの回転が阻止されるので、キャリヤプレートの方が
回転し始める。したがって、モータ軸とドラムに設けた
出力軸とが一体的に回転することになる。

そして、モータ軸がロックして回転しなくなると、カ
ムプレートとリングギヤプレートとが、ニュートラル位
置に復帰するので、ローラがドラム内周面から離れる。
したがって、ドラムとモータ軸とが相対回転自在にな
り、出力軸側の回転も自由となる。

（本発明の実施例） 第１〜３図に示した実施例は、ドラム20と出力軸21と
を一体的に形成している。そして、このドラム20内に
は、モータ軸22を臨ませるとともに、このモータ軸22の
先端を出力軸21側に設けたベアリング23で回転自在に支
持している。

上記のようにしたモータ軸22には、カムプレート24と
サンギヤ25とを設け、これら両者が一体的に回転するよ
うにしている。

そして、上記カムプレート24は、第２図に示すよう
に、三つの直線部24bを形成するとともにこの直線部以
外の外周を円弧部24aとし、全体的には、上記円弧部24a
を一角とする三角形に近い形状にしている。

また、上記サンギヤ25には、複数の遊星ギヤ26をかみ
合わせているが、これら各遊星ギヤ26はそのピン27をキ
ャリヤプレート28に固定して回転自在に支持されてい
る。このようにしたキャリヤプレート28は、その周囲を
ドラム20の内壁に圧接させ、通常はその摩擦力で回転を
阻止されるが、その摩擦力に打ち勝つ力が作用したとき
自転できるようにしている。

さらに、上記遊星ギヤ26は、リングギヤ29にかみ合わ
せているが、このリングギヤ29を形成したリングギヤプ
レート30は、上記カムプレート24と全く同一の形状にし
ている。つまり、その周囲に三つの直線部30bを形成す
るとともにこの直線部30b以外の外周を円弧部30aとし、
全体的には、円弧部30aを一角とする三角形状にしてい
る。

そして、このリングギヤプレート30とカムプレート24
との間には、第３図に示すようにニュートラルスプリン
グ31を設け、通常は、両プレート24、30が60度位相をず
らした状態で対向するようにしている。このように両プ
レート24、30が60度位相をずらした状態で対向すると、
第２図に示すように、カムプレート24の円弧部24aとリ
ングギヤプレート30の直線部30bとが対向し、リングギ
ヤプレート30の円弧部30aがカムプレート24の直線部24b
と対向する。したがって、両プレート24、30の直線部24
b、30bが交差する部分に、この発明の谷部32が形成され
るが、この谷部32にはローラ33〜38を乗せている。

いま、モータ軸22が第２図左方向に回転したとする
と、それにともなってカムプレート24及びサンギヤ25が
左に回転する。

そして、サンギヤ25が左に回転すると、各遊星ギヤ26
が右に自転するが、このときキャリヤプレート28はその
周囲の摩擦力で回転が阻止されているので、遊星ギヤ26
の公転が阻止される。したがって、リングギヤプレート
30が、カムプレート24とは反対方向である右方向に回転
する。

このようにカムプレート24が左に回転し、リングギヤ
プレート30が右方向に回転すると、その両プレート24、
30の円弧部が互いに接近するところの谷部32に乗せたロ
ーラ34、36、38が、外側に押し出されてドラム20の内壁
に押し付けられる。

このようにローラ34、36、38がドラム20の内壁に押し
付けられれば、リングギヤプレート30の回転が阻止され
ることになるが、このようにリングギヤプレート30が回
転しなくなれば、当該モータ軸22の回転力がキャリヤプ
レート28に伝わるので、このキャリヤプレート28が回転
し、遊星ギヤ26を公転させる。

また、上記のようにローラ34、36、38がドラム20の内
壁に押し付けられれば、カムプレート24とドラム20とが
一体回転するので、モータ軸22の回転が出力軸21に伝わ
ることになる。

モータ軸22が上記とは反対に右方向に回転したときに
は、カムプレート24が右に回転し、リングギヤプレート
30が左に回転するので、ローラ33、35、37がドラム20の
内壁に押し付けられることになるもので、その他の原理
は、上記左回転の場合と同様である。

そして、電動モータがロックして、モータ軸22が回転
しなくなると、リングギヤプレート30の回転力がなくな
るので、両プレート24、30は、第２図に示すように、ニ
ュートラルスプリング31の作用でニュートラル位置に復
帰する。

この状態で、出力軸21側から回転力が作用すると、ド
ラム20とともにキャリヤプレート28にもその回転力が作
用する。このようにキャリヤプレート28に回転力が作用
すると、当該キャリヤプレート28は遊星ギヤ26をサンギ
ヤ25の回りに公転させつつ自由回転するので、ドラム20
及び出力軸21も自由回転状態に保たれる。

このようにモータ軸22がロックしたとしても、出力軸
21側の自由回転が保証されるので、換言すれば、出力軸
21とモータ軸22との連動が断たれるので、ステアリング
操作が不可能になったり、電動モータの慣性力がステア
リングホィール１に作用して操舵フィーリングに悪影響
を及ぼしたりしなくなる。

（本発明の効果） この発明のクラッチ機構によれば、モータがロックし
たとしても、出力軸側の自由回転が保証されるので、そ
のロック時にステアリング操作が不可能になったり、電
動モータの慣性力がステアリングホィールに作用して、
操舵フィーリングを損なったりすることがなくなる。

また、両方向の回転に可能にしているにもかかわら
ず、その構成が非常に簡単で、コストが安くなるという
メリットがある。

【図面の簡単な説明】

図面第１〜３図はこの発明の実施例を示すもので、第１
図は第２図のI-I線断面図、第２図は第１図のキャリヤ
プレートを取外した状態の正面図、第３図はカムプレー
トとリングギヤプレートとの対向部間にニュートラルス
プリングを介在させた状態の斜視図、第４、５図は従来
のステアリング装置を示すもので、第４図は電動パワー
ステアリング装置の概念図、第５図はその装置に用いら
れた減速機の断面図である。 20……ドラム、21……出力軸、22……モータ軸、24……
カムプレート、24a……この発明の直線部以外の外周で
ある円弧部、24b……直線部、25……サンギヤ、26……
遊星ギヤ、28……キャリヤプレート、29……リングギ
ヤ、30……リングギヤプレート、30a……この発明の直
線部以外の外周である円弧部、30b……直線部、31……
ニュートラルスプリング、32……谷部、33〜38……ロー
ラ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】出力軸と一体回転するドラム内にモータ軸
   を臨ませ、このドラム内におけるモータ軸にカムプレー
   トを設け、このカムプレートの外周には直線部を複数形
   成し、しかも、直線部以外の外周とドラム内周との間に
   すき間を形成する関係にし、かつ、上記モータ軸にはサ
   ンギヤを設け、このサンギヤとかみ合う遊星ギヤはキャ
   リヤプレートに支持され、上記遊星ギヤにかみ合うリン
   グギヤを形成したリングギヤプレートは、その外周に直
   線部を複数形成し、しかも、直線部以外の外周とドラム
   内周との間にすき間を形成する関係にし、上記カムプレ
   ートとリングギヤプレートとの間にニュートラルスプリ
   ングを設け、そのニュートラル位置において、カムプレ
   ート側の直線部以外の外周とリングギヤプレート側の直
   線部とが対向する関係にし、この状態においてカムプレ
   ートの直線部とリングギヤプレートの直線部とが交差し
   た部分を谷部とし、この谷部にローラを介在させ、両プ
   レートが相対回転することによって、ローラがドラム内
   周に圧接し、リングギヤプレートの回転を阻止するとと
   もに、サンギヤの回転にともなってキャリヤプレートが
   強制的に回転させられ、モータ軸とドラムとが一体回転
   する構成にした両方向回転式ワンウェイクラッチ機構。