JPH068345Y2 - クラッチ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、クラッチに関し、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１２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。

〔考案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、電磁クラッチを
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。

この考案は、上記の問題点を解決し、その目的とすると
ころは、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
ルク伝達容量の大きな小型のクラッチを提供することに
ある。

〔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、この考案においては、入
力軸の端部に設けられた筒状保持器の内側にクラッチ内
輪を組込み、保持器の外側に設けられクラッチ外輪の内
径面とクラッチ内輪の外径面における一方に複数のカム
面を設け、他方に円筒面を形成し、そのカム面を有する
側の部材を出力側部材とし、円筒面を有する側の部材を
第２の入力側部材とし、上記カム面と円筒面間に、保持
器が出力側部材に対して正転方向に相対回転したときカ
ム面と円筒面のそれぞれに係合する正回転伝達用カム部
材と逆転方向に相対回転したとき係合する逆回転伝達用
カム部材とを配置し、上記保持器には、上記カム部材を
単独に収容するポケットを設け、このポケット内にカム
部材がカム面と円筒面に係合する方向にカム部材を偏向
するスプリングを組込み、上記保持器と出力側部材とを
回転方向すきまをもって係合し、この互に係合する部材
間に、その両部材を上記回転方向すきまの中立位置に保
持すると共に、設定トルクを越えた回転力が付与された
とき上記回転方向すきまが無くなるまで弾性変形するト
ルク設定弾性部材を設け、前記中立位置において、ポケ
ット内に収容されたカム部材がカム面および円筒面に対
して非係合の状態に保持された構成を採用している。

〔作用〕

上記のように構成されたクラッチを、例えばパワーステ
アリング装置に使用する場合には、入力軸をハンドル軸
に連結し、カム面を有する出力側部材をピニオン軸に連
結し、円筒面を有する第２の入力側部材をモータに連結
する。

これにより、ハンドル軸に付与される回転トルクがトル
ク設定弾性部材の設定トルク以下の場合は、トルク設定
弾性部材の撓みが少なく、回転方向すきまの略中立位置
になっているため、保持器のポケット内に収納されたカ
ム部材は、カム面および円筒面に非係合の位置に配置さ
れてクラッチは作動せず、ハンドル軸の回転をトルク設
定弾性部材を介してピニオン軸に伝達することができ
る。

ハンドル軸に付与した回転トルクがトルク設定弾性部材
の設定トルクを超えると、ハンドル軸がトルク設定弾性
部材を大きく撓ませ、回転方向すきまが無くなるまで保
持器がクラッチ外輪およびクラッチ内輪に対して相対的
に回転し、正回転伝達用カム部材または逆回転伝達用カ
ム部材がカム面と円筒面にカム係合し、クラッチが作動
する。このとき、第２の入力側部材がモータで回転駆動
される。その回転はクラッチを介してカム面を有する出
力側部材に伝達されるため、ピニオン軸が回転し、非常
にわずかなハンドル操作力により車輪の操舵が可能とな
る。

万一、モータを含む駆動系に異常が発生し、これが作動
しなくなると、ハンドル軸から保持器に付与される回転
により、保持器とカム面を有する出力側部材は回転方向
に係合すると共に、クラッチ外輪とクラッチ内輪のカム
面および円筒面に噛み込もうとするカム部材が円筒面上
を滑り、駆動系と遮断された状態でハンドル操作力がピ
ニオン軸に伝達され、手動によるハンドル操作力が過大
になることはない。

また、カーブからの立ち直り時、車輪側からハンドルが
戻される場合には、運転者はハンドルを軽く手で滑らす
程度のトルクしか掛けないので設定トルク以下であり、
駆動系とはクラッチ作動せず、手動操作の状態となる。

したがって、トルク設定弾性部材のばね力を適切に設定
することにより、設定トルク以下では手動操作、設定ト
ルクを超えるとパワーステアリングへ自動的に切り換え
られ、またモータ等を含む駆動系に異常が発生したとき
でも、手動によるハンドル操作力が過大となることはな
く、かつカーブからの立ち直り時に運転者に違和感を与
えることなく滑らかにハンドルが戻される。

〔実施例〕

以下、この考案の実施例を第１図乃至第11図に基づいて
説明する。

第１図乃至第６図は、この考案に係るクラッチ装置の第
１の実施例を示す。

第１図に示すように、クラッチ外輪１１は円筒形をな
し、その内側にクラッチ内輪１２が組込まれている。そ
の内輪１２に設けた出力軸１３とクラッチ外輪１１とは
軸受１４を介して相対的に回転自在に支持されている。

上記クラッチ外輪１１とクラッチ内輪１２との間には筒
形の保持器１５が組込まれ、その保持器１５の閉塞端に
設けた入力軸１６とクラッチ外輪１１は軸受１７を介し
て相対的に回動自在に支持されている。

また、クラッチ内輪１２には、保持器１５の閉塞端と対
向する端面に小径軸部１８が設けられ、その小径軸部１
８は保持器１５の閉塞端に設けた凹部１９に挿入され、
軸受２０を介して回動自在に支持されている。

クラッチ外輪１１の内径面には、第２図に示すように、
円筒面２１が形成されている。一方クラッチ内輪１２の
外径面は多角形に形成され、その各平面がカム面２２と
されている。

前記保持器１５には、複数のポケット２３が周方向に所
要の間隔をおいて形成され、各ポケット２３に、ローラ
から成る正回転伝達用カム部材２４と逆回転伝達用カム
部材２５が交互に収容されている。

正回転伝達用カム部材２４は、クラッチ外輪１１を第２
図の矢印で示す正転方向に回転したとき、クラッチ外輪
１１およびクラッチ内輪１２の円筒面２１およびカム面
２２に係合してクラッチ外輪１１の回転をクラッチ内輪
１２に伝達する。一方、逆回転伝達用カム部材２５は、
クラッチ外輪１１を上記と逆方向に回転したとき、円筒
面２１およびカム面２２に係合する。これらのカム部材
２４、２５はポケット２３の内部に組込んだスプリング
２６のばね力によって円筒面２１およびカム面２２と係
合する方向に押圧されている。

スプリング２６としては任意のものを使用することがで
きるが、ここでは、第５図に示すように、板ばねを用
い、その板ばねの両端部を内向きに折曲げ、その両端部
をさらに外向きに折曲げて押圧片２７を形成し、この押
圧片２７でカム部材２４、２５を押圧するようにしてい
る。

前記保持器１５とクラッチ内輪１２は、係合ピン２８を
介して回転方向に係合する。すなわち、クラッチ内輪１
２の端面に係合ピン２８を設け、この係合ピン２８を保
持器１５の閉塞端に設けた嵌合孔２９に挿入してある。
嵌合孔２９はクラッチ軸芯を中心とする弧状に形成さ
れ、その嵌合孔２９と係合ピン２８との間に回転方向す
きまＡが形成されている。このすきまＡの中心位置に係
合ピン２８を保持する一対のトルク設定弾性部材３０が
係合ピン２８の両側に組込まれ、上記中立位置におい
て、カム部材２４、２５のそれぞれは円筒面２１および
カム面２２のいずれにも係合していない。

ここで、トルク設定弾性部材３０のばね力は、入力軸１
６に一定トルク以上の回転力が作用したとき、回転方向
すきまＡが無くなるまでトルク設定弾性部材３０が撓
み、保持器１５とクラッチ内輪１２を係合ピン２８を介
して係合するよう決定されている。

第１の実施例で示すクラッチ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使用す
る場合は、第７図に示すように、入力軸１６にハンドル
４０を備えるハンドル軸４１を接続し、出力軸１３にラ
ック４２と噛み合うピニオン４３の軸４４を接続する。

また、ハンドル軸４１のねじれを検出するセンサ４５を
設け、この検出センサ４５により制御装置４６を通じて
駆動されるモータ４７の回転をギヤ伝動機構等のトルク
伝達機構４８を介してクラッチ外輪１１に伝えるように
する。このため、クラッチ外輪１１には、第１図に示す
ように、その外周にギヤ３１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の保持器１５に第４図の左方向への
回転力を付与した場合、そのハンドル操作力がトルク設
定弾性部材３０の設定トルク以下であると、上記トルク
設定弾性部材３０のたわみが小さく、保持器１５はクラ
ッチ内輪１２に対して余り相対回転しないので、逆回転
伝達用カム部材２５は円筒面２１およびカム面２２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ときは、クラッチ
外輪１１からクラッチ内輪１２への回転力の伝達はな
く、手動によるハンドル操作になる。

ハンドル操作力が大きくなり、トルク設定弾性部材３０
の設定トルクを超えると、上記トルク設定弾性部材３０
がたわみ、保持器１５は、クラッチ内輪１２に対して左
方向に相対回転し、スプリング２６を介して逆回転伝達
用カム部材２５を円筒面２１およびカム面２２に係合さ
せる（第４図参照）。

一方車輪に操作力が伝達されて車輪からの抵抗によりハ
ンドル軸４１にトルクが発生し、このトルクをハンドル
軸４１に設けたセンサ４５により検出し、制御装置４６
を通じてモータ４７を駆動させる。そのモータ４７の回
転は、クラッチ外輪１１に伝達される。このとき、クラ
ッチはすでに作動しているため、モータ４７の回転は、
クラッチ外輪１１から逆回転伝達用カム部材２５を介し
てクラッチ内輪１２に伝達され、出力軸１３、ピニオン
軸４４、ピニオン４３およびラック４２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越えた場合
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４６、モータ４７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に連結された保持器１５が回
転される。保持器１５がクラッチ内輪１２に対して左方
向に相対回転されて、逆回転伝達用カム部材２５が円筒
面２１およびカム面２２に係合する方向に押圧される状
態（第４図参照）となるが、保持器１５からの回転力に
よっては、クラッチは作動せず、逆回転伝達用カム部材
２５はクラッチ外輪１１の円筒面２１上を滑走する。

したがって、保持器１５からピン２８、クラッチ内輪１
２、ピニオン軸４４、ピニオン４３、ラック４２を介し
て手動による操作力が車輪に伝達され、駆動系と遮断さ
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。

更に、駆動系が作動しない場合に車輪側からハンドルが
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４２、ピニオン４３、ピニオ
ン４４、クラッチ内輪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掛けないため、トルク設定弾性部
材３０の設定トルク以下である。この場合、保持器１５
はクラッチ内輪１２に対して余り相対回転しないので保
持器１５のポケット２３内に収容されたカム部材２４、
２５は円筒面２１およびカム面２２に係合されることが
ない。このため、クラッチは作動せず、クラッチ内輪１
２からクラッチ外輪１１（回転不能）とは遮断された状
態で保持器１５およびこれに連結されたハンドル４０が
戻される。

第１の実施例では、保持器１５に周方向に並ぶポケット
２３を単列に設けた例を示したが、上記ポケット２３を
第６図に示すように、複列に設けてもよい。この場合、
周方向に並ぶポケット２３に正回転伝達用カム部材２４
と逆回転伝達用カム部材２５とを交互に組込むようにし
てもよく、あるいは、複列のポケット２３のうち、一方
の列のポケット２３に正回転伝達用カム部材２４を組込
み、他方の列のポケット２３に逆回転伝達用カム部材２
５を組込むようにしてもよい。

第８図および第９図は、この考案に係るクラッチの第２
の実施例を示す。このクラッチにおいては、出力軸１３
および入力軸１６に軸方向の孔３２、３３を形成し、そ
の穴３２、３３にトーションバーから成るトルク設定弾
性部材３０′を挿入して両端部を出力軸１３および入力
軸１６に固定してある。他の構成および作用については
第１の実施例と同様であるため、説明を省略する。

第10図は、この考案に係るクラッチの第３の実施例を示
し、このクラッチにおいては、第２の実施例に示すトー
ションバーから成るトルク設定弾性部材３０′に代えて
板ばねから成るトルク設定弾性部材３０″を用いたので
ある。

第11図は、この考案に係るクラッチ装置の第４の実施例
を示す。このクラッチにおいては、クラッチ外輪１１の
内径面にカム面２２′が形成され、クラッチ内輪１２の
外径面には円筒面２１′が設けられて、円筒面とカム面
の配置が第１の実施例の場合と逆にされている。

また、クラッチ外輪１１の内径面には係合ピン２８′が
設けられ、その係合ピン２８′が保持器１５に形成され
た嵌合孔２９に回転方向すきまＡをもって挿入され、一
対のトルク設定弾性部材３０により回転方向すきまの中
立位置に保持されている。

上記クラッチを第７図に示すパワーステアリング装置に
組み込む場合には、クラッチ外輪１１をピニオン軸４４
に連結し、クラッチ内輪１２をモータ４７に連結し、保
持器１５をハンドル軸４に連結する。

〔考案の効果〕

この考案は、以上のような構成にしたので、下記に示す
効果を得ることができる。

(イ)設定トルク以下では保持器からトルク設定弾性部材
を介してカム面を有する出力側部材に回転力を伝達し、
設定トルク以上になったときは保持器と円筒面を有する
第２の入力側部材の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、被駆動部材に伝達するクラ
ッチ装置を可能にする。

したがって、この考案のクラッチを電動パワーステアリ
ング装置に使用した場合には、トルク設定弾性部材の設
定ばね力による簡単な構成で、ハンドル操作力が設定ト
ルク以下のときは手動操作となり、また、設定トルクを
超えたときは自動的にパワーステアリングに切り換える
ことができ、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。

(ロ)保持器が、カム面を有する部材と機械的な係合構造
で連結されているので伝達の信頼性が高い。

(ハ)保持器の１つのポケットに対して正回転伝達用カム
部材、逆回転伝達用カム部材およびその各カム部材を円
筒面およびカム面に噛み込ませるスプリングを収容した
構成であると、保持器のきわめて小さな回転によってカ
ム部材が円筒面とカム面に噛み、保持器とカム面を有す
る部材間の作動角が小さくなり、カム部材として径の小
さなものを用いる必要がある。しかし、この考案におい
ては、１つのポケットに対して１つのカム部材とスプリ
ングとを組込んだ構成であるため、保持器とカム面を有
する部材間の作動角を大きくとることができると共に、
外径の大きなカム部材を用いることができるのでクラッ
チの容量を大きくすることができる。また、スプリング
のストロークも大きく取れるので、ばね定数も大きくと
れ、安定したばねの設計ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の第１の実施例に係るクラッチの縦
断面図、第２図は第１図のII−II線に沿った断面図、第
３図は同上の部分拡大断面図、第４図は同上の作動状態
を示す断面図、第５図は同上の保持器の一部を示す平面
図、第６図は同上の保持器の他の例を示す一部分の平面
図、第７図はこの考案に係るクラッチを電動パワーステ
アリング装置に組込んだ状態の概略図、第８図は同上の
クラッチの第２の実施例を示す縦断正面図、第９図は第
８図のIX−IX線に沿った断面図、第10図は同上クラッチ
の第３の実施例を示す縦断正面図、第11図は同上クラッ
チの第４の実施例を示す縦断側面図、第12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……クラッチ外輪、１２……クラッチ内輪、 １５……保持器、 ２１、２１′……円筒面、 ２２、２２′……カム面、 ２４……正回転伝達用カム部材、 ２５……逆回転伝達用カム部材、 Ａ……回転方向すきま、 ３０、３０′、３０″……トルク設定弾性部材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】入力軸の端部に設けられた筒状保持器の内
   側にクラッチ内輪を組込み、保持器の外側に設けられク
   ラッチ外輪の内径面とクラッチ内輪の外径面における一
   方に複数のカム面を設け、他方に円筒面を形成し、その
   カム面を有する側の部材を出力側部材とし、円筒面を有
   する側の部材を第２の入力側部材とし、上記カム面と円
   筒面間に、保持器が出力側部材に対して正転方向に相対
   回転したときカム面と円筒面のそれぞれに係合する正回
   転伝達用カム部材と、逆転方向に相対回転したとき係合
   する逆回転伝達用カム部材とを配置し、上記保持器に
   は、上記カム部材を単独に収容するポケットを設け、こ
   のポケット内にカム部材がカム面円筒面とに係合する方
   向にカム部材を偏向するスプリングを組込み、上記保持
   器と出力側部材とを回転方向すきまをもって係合し、こ
   の互に係合する部材間に、その両部材を上記回転方向す
   きまの中立位置に保持すると共に、設定トルクを越えた
   回転力が付与されたとき上記回転方向すきまが無くなる
   まで弾性変形するトルク設定弾性部材を設け、前記中立
   位置において、ポケット内に収容されたカム部材がカム
   面および円筒面に対して非係合の状態に保持されている
   ことを特徴とするクラッチ。