JPH02164671A - 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りでいる。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
達の信鎖性が高く、しかもトルク伝達容量の大きなりラ
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、設定トルクを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
変形するトーシヨ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〕

上記のように構成されたクラッチ装置の人力軸に回転力
を伝達し、その回転トルクがトーシヨンバーの設定トル
ク以下であると、入力軸の回転は、トーシヨンバーを介
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太き（なり、十−シ
ランバーの設定トルクを超えると、トーシヨンバーが大
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、小径側保持器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ニーして
両端部が外輪テーパ面および内輪テーパ面に５棲し、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１
２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
の内側に挿通した出力軸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る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１
８の外径より大きくなっている。このため、こる１８が
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ＩＳ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とこる１８との間には第３図に
示すように、こる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、ビン２４を介して前記入
力軸１６に固定される。このビン２４は、出力軸１５に
形成したビン孔２５に挿通され、そのピン孔２５の周方
向で対向する端面とビン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、こる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、こる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、こる１８を大径
側保持器１９に向けて押し、かつポケット２６の中立位
置にこる１８を保持している。

前記入力軸１６には径方向に向くビン２８が取付けられ
、そのビン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とビン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１
５とが相対的に回転すると、ビン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−３０のばね力によって
ビン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−３０のばね力は、人力軸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
がビン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−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−３０の設定トル
ク以下であると、上記トーションバー３０の捩れが小さ
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−３０の設
定トルクを超えると、上記トーションバ−３０が大きく
捩れて回転方向すきまＡが無（なり、ビン２８が嵌合孔
２９の端面に係合し、入力軸１６からビン２８、出力軸
１５、ピニオン軸４３、ビニオン４２、ラック４８を介
して図示省略した車輪に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、周方向にスキニーし、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が設定を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、ビニオン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４
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、こる１
８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からビン２８、出力軸１５、ピ
ニオン軸４３、ビニオン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、ビニオン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
（手で滑らす程度のトルクしかかけないため、トーシヨ
ンバ−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、こる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１６、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侍、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、トーシヨンバーの設
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な保合構造で連結され
ているため、伝達の信鯨性が高い。

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■−■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、２３．２
６・・・・・・ポケット、２７・・・・・・弾性体、２
８・・・・・・ピン、　　　　　２９・・・・・・嵌合
孔、３０・・・・・・トーションバー 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）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、設定トルクを超えた回転ト
   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。