JPH02164669A - クラッチ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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りラッチ装置に関す
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８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
のビニオン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、実賞的に操舵
不能に陥る問題がある。

そのため、減速機７とビニオン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
記外輪の内側には、外輪の内径より小径のコイルばねを
組込み、このコイルばねの両端を内方向に折曲げて一対
の係合片を設け、上記入力軸には、その入力軸が正転又
は逆転するとき、上記一対の係合片の一方に係合してそ
の係合片をコイルばねが拡径する方向に押圧する押圧部
を設け、出力軸の外周には、上記押圧部で一方の係合片
が押されるとき、他方の係合片を回り止めする回り止め
部を設け、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（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、コイルばね
の一対の係合片のうち、一方の係合片が押圧部によって
押される。このとき、他方の係合片は、出力軸の回り止
め部に係合して回り止めされるため、コイルばねは拡径
して外輪の内面に圧接し、クラッチが入る。このとき、
外輪に回転力を付与すると、その回転はコイルばねを介
して出力軸に伝達され、入力軸および外輪の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７図に基づいて
説明する。

第１図に示すように、入力軸１１と出力軸１２は同軸上
に配置されている。入力軸１１と出力軸１２の対向端部
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１１．１２を回転自在に支持する軸受
１４が取付けられている。

入力軸１１には、外輪１３の内側に位置する端部に筒体
１５が設けられ、その筒体１５と外輪１３の間に組込ん
だコイルばね１６の外径は外輪１３の内径より小さく、
上記外輪１３の内径面との間に隙間が設けられている。

また、コイルばね１６の両端は第２図および第３図に示
すように、内方に折曲げられて一対の係合片１７’、１
？“が設けられている。

前記筒体１５には、第２図および第３図に示すように、
一対の軸方向のスリット１８が形成され、各スリット１
８に上記係合片１７’、１７″が挿入されている。一対
のスリット１８間に形成されたフォーク１９は、係合片
１７’、１７”の押圧部として作用し、入力軸１１を回
転すると、フォーク１９の回転方向の前側の係合片が上
記フォーク１９で周方向に押圧される。

一方、出力軸１２の外周面には、第３図に示すように、
上記フォーク１９と対向する位置に係合片１７’、１７
“の回り止め部としての軸方向に長い突出部２０が形成
され、その突出部２０の一側面に前記一対の係合片１７
’、１７”のうち、一方の係合片１７′が係合し、他側
面に他方の係合片１７“が係合している。このため、前
記フォーク１９によって一方の係合片が押圧されるとき
、他方の係合片は突出部２０によって回り止めされる。

入力軸１１と出力軸１２の対向端面において、入力軸１
１の端面には第１図および第４図に示すように、角孔２
１が形成され、出力軸１２の端面には上記角孔２１内に
はまる角軸２２が設けられ、その角軸２２と角孔２１と
の間に回転方向すきまＡが形成されている。

また、入力軸１１と出力軸１２には、第１図に示すよう
に、軸方向の孔２３が形成され、その両孔２３に挿入さ
れたトーションバー２４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−２４のばね力によって、上記角軸２２は角孔２
１の中立位置に保持される。

上記トーションバ−２４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２２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６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にビニオ
ン３２の軸３３を連結する。

また、トーションバ−２４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の外周には、第１図に示すように
、ギヤ２５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３０を回転
操作して入力軸１１を第３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ク５ンバ−２４の設定ト
ルク以下であると、上記トーションバ−２４の捩れが小
さく、入力軸１１は出力軸１２に対して余り相対回転し
ないので、コイルばね１６は拡径せず、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ときは、外輪１３
から出力軸１２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−２４の設
定トルクを超えると、トーションバ−２４が大きく換れ
て回転方向すきまＡが無くなり、角孔２１が角軸２２に
係合して入力軸１１から角軸２２、出力軸１２、ビニオ
ン軸３３、ビニオン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に対して太き（相対回転
するため、入力軸１１と共に回転するフォーク１９は、
その回転方向前側の係合片１７“を周方向に押し、この
とき、他方の係合片１７′は出力軸１２の突出部２０に
係合して回り止めされているため、コイルばね１６が拡
径して外輪１３の内径面に圧接し、クラッチが成立する
。

一方、トーションバ−２４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３４を通じてモータ
３５が駆動され、そのモータ３５の回転が外輪１３に伝
達される。このとき、すでにクラッチが作動しているた
め、モータ３５の回転は、外輪１３からコイルばね１６
を介して出力軸１２に伝達され、ビニオン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及びトルク伝達機構３
６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３０を操作すると、ハンドル軸３１に
連結された入力軸１１が出力軸１２に対して相対回転し
、フォーク１Ｓが、その回転方向前側の係合片１７“を
押し、前記と同様にコイルスプリング１６を拡径させて
外輪１３の内径面に圧接させる。

このとき、外輪１３は回転不能であるため、コイルばね
１６は、外輪１３の内径面を滑り、クラッチは作動せず
、一方、角孔２１は角軸２２に係合する。

したがって、入力軸１１から角軸２２、出力軸１２、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３０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、トーシッンバ
−２４の設定トルク以下であり、コイルばね１６は拡径
せず、クラッチは作動しない、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。

なお、コイルばね１６の両端に一対の係合片１７′１７
＃を設けであるため、ハンドル３０を上記と逆方向に回
転した場合においても、前述と同様の作用を行なわせる
ことができる。

実施例の場合は、コイルばね１６の一対の係合片１７′
、１７“間に、係合片押圧部としてのフォーク１９およ
び回り止め部としての突出部２０を設けたが、第７図に
示すように、一対の係合片１７’、１？”がコイルばね
１６の巻き方向前側に位置がずれるコイルばね１６の場
合は、各係合片１７′、１７“の外側に押圧部１９′お
よび回り止め部２０′を設けるようにする。

（発明の効果〕 以上のように、この発明によれば、トーシッンバーの設
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、外輪に回転力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最適である。

さらに、入力軸、出力軸、外輪およびコイルばねから成
る部品点数の少ない簡単な構成であり、コストの安いク
ラッチを徒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図は同上の横断平面図、第３図は第
１図のＩＩＩ−ｍ線に沿った断面図、第４図は第１図の
ｒＶ−ｒＶ線に沿うた断面図、第５図は同上の分解斜視
図、第６図は同上の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７図は同上コイル
ばねの他の実施例を示す断面図、第８図は従来のクラッ
チ装置を示す概略図である。 １１・・・・・・入力軸、　　　　１２・・・・・・出
力軸、１３・・・・・・外輪、　　　　　１６・・・・
・・コイルばね、１７’、１？“・・・・・・係合片、 １９．１９′・・・・・・フォーク（押圧部）、２０．
２０′・・・・・・突出部（回り止め部）、２１・・・
・・・角孔、　　　　　２２・・・・・・角軸、２４・
・・・・・トーシッンバー 特許出願人　　エヌ・チー・エヌ 東洋ベアリング株式会社 同　代理人 鎌 田 文

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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、上記外輪の内側には、外輪の内径より小径のコイ
   ルばねを組込み、このコイルばねの両端を内方向に折曲
   げて一対の係合片を設け、上記入力軸には、その入力軸
   が正転又は逆転するとき、上記一対の係合片の一方に係
   合してその係合片をコイルばねが拡径する方向に押圧す
   る押圧部を設け、出力軸の外周には、上記押圧部で一方
   の係合片が押されるとき、他方の係合片を回り止めする
   回り止め部を設け、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。