JPH01199026A - 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、クラッチ装置に間し、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１４図
に示す、この装置は、ハンドル１を右又は左に回転捏作
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ＩＱ？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一車輪を
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。

この発明の、課題は、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伝達の信頼性が高
い小型のクラッチ装置を堤供することである。

〔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、この発明においては、ク
ラッチ外輪の内径面とその外輪の内側に組込んだクラッ
チ内輪の外径面における一方に円筒面を形成し、他方に
傾斜カム面を設け、クラッチ外輪とクラッチ内輪の間に
組込んだ円筒形保持器には、円筒面と傾斜カム面とで形
成される積形空間と対応する位置にポケットを設け、こ
のポケット内に２個の転動体と、その転動体を相反する
方向に押圧してポケットの周方向で対向する壁面に押し
付けるスプリングとを収容し、上記保持器を、クラッチ
外輪とクラッチ内輪のうち、傾斜カム面を有する側の部
材に回転方向すきまをもって係合し、この回転方向スキ
マの中立位置に調整すると共に設定トルクを超えたとき
前記回転方向スキマが無くなるまで弾性変形するトルク
設定弾性部材を前記係合する両部材間に設け、更に前記
中立位置において、保持器のポケット内に収容された転
動体が積形空間の両端の狭小部のいずれにも係合してい
ない構成を採用したのである。

そして、製作の容易化を図るため、クラッチ外輪の内径
面に円筒面を形成し、クラッチ内輪の外径面にカム面を
形成し、そのクラッチ内輪と保持器とを回転方向すきま
をもって係合すると共に、。

クラッチ内輪と保持器とをトルク設定弾性部材で連結す
るのがよい、この場合、トルク設定弾性部材としてトー
ションバーを採用することができる。

また、クラッチ装置の容量を高めるため、ポケット内に
収容するスプリングを、板ばねで形成し、その板ばねの
長さ方向に転動体一部が嵌合するスリットを設け、この
板ばねの折曲げによって、−対の転動体のうち、一方の
転動体を押圧する第１の押圧片部と、その押圧片部の両
端に傾斜片部と、その傾斜片部の両端に他方転動体を押
圧する第２の押圧片部とを設けた構成とするのがよい。

（作用〕 このように構成されたクラッチ装置の保持器を第１の駆
動軸に連結し、クラッチ外輪とクラッチ内輪のうち、傾
斜カム面を有する側の部材を被駆動軸に連結し、更に円
筒面を有する側の部材を第２の駆動軸に連結すれば、設
定トルク以下のときは、トルク設定弾性部材のは撓みは
少なく回転方向スキマの略中立位置となっているため、
保持器のポケット内に収容された転動体は、円筒面と傾
斜カム面で形成された積形空間の広幅部に位置してクラ
ッチは作動せず、第１の駆動軸から被駆動軸に回転力を
伝達する。設定トルクを超えると、保持器がトルク設定
弾性部材を大きく撓ませ回転方向スキマが無くなるまで
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、積形空間の両端の狭小部に転動体が押圧さ
れてクラッチが作動し、第１及び第２の２つの駆動軸か
ら被駆動軸に回転力を伝達することができる。

また、このように構成された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には、保持器をハンド
ル軸に連結し、クラッチ外輪とクラッチ内輪のうち、傾
斜カム面を有する側の部材をピニオン軸に連結し、円筒
面を有する側の部材をモータに連結する。これにより、
ハンドル操作力が設定トルク以下の場合にはハンドル軸
からピニオン軸への手動の操作力が伝達され、ハンドル
操作力が設定トルクを趨えると、クラッチ外輪とクラッ
チ内輪との間でクラッチが作動し、ピニオン軸にモータ
駆動力が伝達される。これにより、非常にわずかのハン
ドル操作力で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
しないときにはハンドル軸を回転させて保持器がクラッ
チ外輪およびクラッチ外輪に対して回転方向スキマの中
立位置より相対回転し、樹形空間の端部の狭小部に転動
体が押圧されるが、保持器からの回転運動については、
転動体が円筒面上を滑べ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
ルクを越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、この発明の実施例を添付図面に基づいて説明する
。

第１図および第２図は、この発明に係るクラッチ装置の
第１の実施例を示す。

図示のように、クラッチ外輪１１の内側にはクラッチ内
輪１２が組込まれ、そのクラッチ内輪１２に設けた軸１
３が軸受１４を介してクラッチ外輪１１に回転自在に支
持されている。

また、クラッチ外輪１１とクラッチ内輪１２との間には
筒状の保持器１５が組込まれ、その保持器１５の閉塞端
に設けた軸１６が軸受１７を介してクラッチ外輪１１に
回転自在に支持されている。

前記クラッチ外輪１１には、保持器１５の閉塞端と対向
する端面に小径軸部１８が形成され、その小径軸部１８
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の内径面には円筒面２１が設けられて
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、このカム面２２
と上記円筒面２１との間に、周方向の両端に向けて漸次
狭くなる積形空間２３が形成される。

保持器１５には、上記積形空間２３に対応してポケット
２４が設けられ、そのポケット２４内に２個の転動体２
５．２５′が組込まれている。

また、２個の転動体２５．２５′間には、各転動体２５
．２５′を互に逆方向に押圧してポケット２４の周方向
で対向する壁面２６に押し付けるスプリング２７が組込
れている。

前記保持器１５とクラッチ内輪１２は、ピン２８を介し
て係合されている。すなわち、第３図に示すようにクラ
ッチ内輪１２の外径面にピン２８を設け、そのピン２８
を保持器１５に形成した嵌合孔２９に挿入しである。こ
の嵌合孔２９は、保持器１５の周方向に長く、その嵌合
孔２９とピン２８との間に回転方向すきまＡが形成され
ている。

この回転方向すきまＡの中立位置にピン２８を保持する
ため、上記ピン２８の両側に、ばねから成るトルク設定
弾性部材３０を組込んである。ピン２８が回転方向すき
まＡの中立位置に保持される状態において、転動体２５
．２５′は、楔形空間２３の両端の狭小部のいずれにも
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に一定以上の回転力が作用したとき、回転方向すきま
Ａが無（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がビン２日を介して係合する
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５図に示すように、ハンドル４０を備える
ハンドル軸４１を入力軸１６に接続し、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、ギヤ電動機構のトルク伝達
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、ギヤ等のトルク伝
達部材を取付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３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のたわみが少なく、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、転動体
２５．２５′は楔形空間２３の狭小部に噛み込まず、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、第４図に示すように、保持器
１５はトルク設定弾性部材３０を撓ませて回転方向すき
まＡが無くなるまでクラッチ内輪１２に対して相対回転
し、保持器１５からピン２８、クラッチ内輪１２、ピニ
オン軸４４、ピニオン４３およびラック４２を介して車
輪に操作力が伝達される。

同時に、保持器１５は、クラッチ内輪１２に対して左方
向に相対回転してポケット２４内に収容された一対の転
動体２５．２５′のうち、左側の転動体２５をスプリン
グ２７の弾力により楔形空間２３の端部の狭小部に噛み
込ませる。

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、制御袋Ｗ４６
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から転動体２５を介してクラッチ内輪
１２に伝達され、クラッチ内輪１２の軸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、転動体２５が楔形空間２３の狭小
部に押圧される状態（第４図参照）となるが、保持器１
５からの回転力によっては、クラッチは作動せず、転動
体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、ピニオン軸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２４内に収容され
た転動体２５は、樹形空間２３の狭小部に押圧されるこ
とがない、このため、クラッチは作動せず、クラッチ内
輪１２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。

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が戻される。

上記第１の実施例において、ポケット２４内に収容する
スプリング２７は、コイルスプリングであってもよく、
あるいは、第１Ｏ図および第１１図に示すような板ばね
であってもよい、ここで、板ばね２７は、一対の転動体
２５．２５′のうち、−方の転動体２５を押圧する第１
押圧片部ａの両端部に傾斜片部すを設け、その傾斜片部
すの両端部に他方の転動体２５′を押圧する第２押圧片
部Ｃを形成しである。

第１２図および第１３図に示すように、第２押圧片部Ｃ
の端部に他方転動体２５′の両端面に係合する折曲片部
ｄを設け、第１押圧片部ａ、傾斜片部すおよび第２押圧
片部Ｃのそれぞれに、転動体２５．２５′の一部が嵌合
するスリン）ｅを形成した板ばね２７′を用いると、一
対の転動体２５．２５′が互に当接する位置まで保持器
１５をクラッチ内輪１２、　　・に対して相対的に回転
させることができるため、第１０図に示す板ばね２７を
採用したクラッチに比較して、クラッチの作動角を大き
くとることができると共に、作動角を同じとした場合に
は、転動体２５．２５′として外径の大きな転動体２５
．２５′を用いることができるため、クラッチの容量を
大きくすることができる。

第６図および第７図は、この発明に係るクラッチ装置の
第２の実施例を示す、この第２の実施例においては、ク
ラッチ内輪１２０軸１３と保持器１５の軸１６に軸方向
の孔３１を形成し、その孔３１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、そのトルク設定
弾性部材３０′をホルダ３２を介して各軸１３．１６に
固定しである。

また、ピン２８と嵌合孔２９との間に回転方向すきまＡ
が設けられている。その他の構成および作用は第１の実
施例と同じであり、説明を省略する。

第８図は、この発明に係るクラッチ装置の第３の実施例
を示す、この実施例においては、第２の実施例における
トーションバーから成るトルク設定部材３０′に代えて
、板ばねから成るトルク設定部材３０“を用いるように
している。

第９図は、この発明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
内径面に凹入状のカム面２２′を設け、クラッチ内輪１
２の外径面に円筒面２１′を形成して、カム面と円筒面
を第１の実施例と逆の配置としである。

また、クラッチ外輪１１の内径面にピン２８′を設け、
そのピン２８′を保持器１５に形成した嵌合孔２９に回
転方向すきまＡをもって挿入しである。

さらに、ピン２８′と嵌合孔２９との間にばねから成る
トルク設定弾性部材３０を組込んでピン２８′を回転方
向すきまＡの中立位置に保持している。

上記クラッチ装置を第５図の電動パワーステアリング装
置に使用する場合には、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にモータ４７の回転力
が伝達されるようにする。

〔発明の効果〕

この発明は、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クラッチ内輪とク
ラッチ外輪のうち、カム面を有する側の部材に回転力を
伝達し、設定トルク以上になったときは保持器と円筒面
を有する側の部材の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、カム面を有する部材に伝達
するクラッチ装置を可能にする。

したがって、この発明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
越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。

←）保持器が、カム面を有する部材と機械的な保合構造
で連結されているので伝達の信幀性が高い。

（ハ）構造が簡単でコンパクトである。

に）クラッチ外輪の内径面に円筒面を形成し、クラッチ
内輪の外径面にカム面を設けることによって、上記円筒
面の形成に切削による加工手段を採用することができ、
一方、カム面の形成に鍛造による加工手段を採用するこ
とができるため、クラッチ外輪およびクラッチ内輪の製
造が容易である。

（ホ）　トルク設定弾性部材としてトーシヨンバーを用
いることにより、コイルスプリングをトルク設定弾性部
材に用いる場合に比較して組込みが容易であり、トルク
設定値の設定も容易である。

（へ）２個の転動体を互に逆方向に押圧するスプリング
として、転動体の一部が嵌合するスリットを有する仮ば
ねを用いることによって、クラッチの作動角を大きくし
たり、または、クラッチの容量を大きくしたりすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の第１の実施例に係るクラッチ装置
の縦断面図、第２図は第１図の■−■線に沿った断面図
、第３図は同上の拡大断面図、第４図は同上の作動状態
を示す断面図、第５図はこの発明のクラッチ装置を電動
パワーステアリング装置に使用した状態の概略図、第６
図はこの発明のクラッチ装置の第２の実施例を示す縦断
面図、第７図は第６図の■−■線に沿った断面図、第８
図は、この発明に係るクラッチ装置の第３の実施例を示
す縦断面図、第９図は、この発明に係るクラッチ装置の
第４の実施例を示す横断面図、第１Ｏ図は、ポケット内
に収容するスプリングの一実施例を示す平面図、第１１
図は第１０図のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図、第１２図
は同上スプリングの他の実施例を示す平面図、第１３図
は第１２図のｘｍ−ｘｍ線に沿った断面図、第１４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、 ２３・・・・・・樹形空間、　　　２４・・・・・・ポ
ケット、２５．２５′・・・・・・転動体、２７・・・
・・・スプリング、２８・・・・・・ピン　　　　　　
２９・・・・・・嵌合孔、３０．３０’、３０“・・・
・・・トルク設定弾性部材、Ａ・・・・・・回転方向す
きま、 ａ・・・・・・第１の押圧片部、　ｂ・・・用傾斜片部
、Ｃ・・・・・・第２の押圧片部、　ｅ・・・・・・ス
リット。 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　　１）　文　　二 第４図 第６図 第７図 負５８０

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）クラッチ外輪の内径面とその外輪の内側に組込ん
   だクラッチ内輪の外径面における一方に円筒面を形成し
   、他方に傾斜カム面を設け、クラッチ外輪とクラッチ内
   輪の間に組込んだ筒状保持器には、円筒面と傾斜カム面
   とで形成される楔形空間と対応する位置にポケットを設
   け、このポケット内に２個の転動体と、その転動体を相
   反する方向に押圧してポケットの周方向で対向する壁面
   に押し付けるスプリングとを収容し、上記保持器を、ク
   ラッチ外輪とクラッチ内輪のうち、傾斜カム面を有する
   側の部材に回転方向すきまをもって係合し、この回転方
   向スキマの中立位置に調整すると共に設定トルクを超え
   たとき前記回転方向スキマが無くなるまで弾性変形する
   トルク設定弾性部材を前記係合する両部材間に設け、更
   に前記中立位置において、保持器のポケット内に収容さ
   れた転動体が楔形空間の両端の狭小部のいずれにも係合
   していないことを特徴とするクラッチ装置。
2. （２）クラッチ外輪の内径面に円筒面を形成し、クラッ
   チ内輪の外径面に傾斜カム面を設け、そのクラッチ内輪
   を保持器に回転方向すきまをもって係合し、かつクラッ
   チ内輪と保持器とをトルク設定弾性部材で連結した請求
   項１記載のクラッチ装置。
3. （３）前記トルク設定弾性部材が、トーションバーから
   形成された請求項１又は請求項２記載のクラッチ装置。
4. （４）スプリングが板ばねから成り、その板ばねの長さ
   方向に転動体の一部が嵌合するスリットを形成し、この
   板ばねを折曲げて、一対の転動体の一方を押圧する第１
   の押圧片部と、その押圧片部の両端に傾斜片部と、その
   傾斜片部の両端に他方転動体を押圧する第２の押圧片部
   とを設けた請求項１記載のクラッチ装置。