JPH02271116A

JPH02271116A - クラッチ

Info

Publication number: JPH02271116A
Application number: JP1092647A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Ito; 健一郎伊藤
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1989-04-12
Filing date: 1989-04-12
Publication date: 1990-11-06
Anticipated expiration: 2013-02-16
Also published as: JP2713601B2

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、クラッチに関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、自動車の電動パワーステアリング装置にはクラ
ッチが組込まれている。この場合のクラッチとして、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、かみ合いの位置合わせや負荷時の
かみ合い解除に大きな力を必要とすると共に、そのクラ
ッチを外部から制御するための制御装置を必要とする問
題がある。

上記の問題点を解決するため、第１ＷＪ動輪および第２
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小型の３ウエイクラツ
チを本件出願人は既に提案している（特願昭６３−１．
３０７７０号明細書）。

〔発明が解決しようとする課題］ところで、上記明細書に記載されたクラッチは、電動パ
ワーステアリング用という特殊な用途にのみ使用できる
構成であるため、自動車の重量等に応じて入力軸および
出力軸の外径や転動体の径、ばねの大きさ等、各部品の
寸法を注文の都度設計する必要が生じる。

また、特殊用途での使用であるため、極り一般的な標準
的な使用はできない。例えば、入力軸の回転を出力軸に
伝え、出力軸から入力軸への回転の伝達を遮断するとい
う２ウエイクラツチとしての使用はできない。

この発明は上記の点にかんがみ、上記３ウエイクラツチ
を一般の標準的な使用が行なえるように標準化すること
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、第１の発明においては
、外輪の内側に複数の軸受を取付け、その軸受で回転自
在に支持された出力側軸の軸芯上に軸挿入孔と軸接続孔
とを設け、上記軸挿入孔に回転自在に挿入された入力側
軸の軸芯上に軸接続孔を形成し、上記外輪の内径面を円
筒面とし、出力側軸の外径面には上記円筒面との間に模
形空間を形成するカム面を設け、上記外輪と出力側軸と
の間に組込んだ保持器と入力側軸とをピンで連結し、出
力側軸には上記ピンが挿通され、そのピンとの間に回転
方向すきまが形成されるピン孔を設け、上記保持器には
模形空間と対向する位置にポケットを形成し、そのポケ
ット内に組込まれ、上記保持器が出力側軸に対して相対
的に回転したとき前記模形空間の狭小部に押し込まれる
転動体に位置復元用弾性部材の弾力を付与した構成を採
用したのである。

ここで、ポケットに組込む転動体の数は１つでもよく、
２つでもよい、１つの転動体を用いる場合は、その両側
に一対の弾性部材を配置して樹形空間の広幅部に転動体
を保持する。

また、２つの転動体を用いる場合は、転動体間に弾性部
材を組込んで各転動体を相反する方向に押圧する。そし
て、ピンが回転方向すきまの中立位置に保持される状態
において、ポケットの側面と転動体との間にポケットす
きまを形成し、そのポケットすきまを上記回転方向すき
まより小さくし、あるいは、転動体と円筒面およびカム
面間にすきまが形成されるようにする。

また、第２の発明においては、外輪の内側に複数の軸受
を取付け、その軸受で回転自在に支持された出力側軸の
軸芯上に軸挿入孔と軸接続孔とを設け、上記軸挿入孔に
回転自在に挿入された入力側軸の軸芯上に軸接続孔を形
成し、上記外輪の内径面および出力側軸の外径面を円筒
面とし、その両円筒面間に組込んだ径の異なる２つの保
持器のうち、小径側保持器を出力側軸に固定し、大径側
保持器と入力側軸とをピンで連結し、出力側軸には上記
ピンが挿通され、そのピンとの間に回転方向すきまが形
成されるピン孔を設け、上記各保持器にポケットを形成
し、大径側保持器のポケットに外端部が挿入され、小径
側保持器のポケットに内情部が挿入されたスプラグの外
径側および内径側に、そのスプラグが左右いずれの方向
に傾いたとき前記百円筒面に係合するカム面を形成し、
大径側保持器のポケットには、上記スプラグを百円筒面
に対して非係合の状態に保持する一対の弾性部材を組込
んだ構成を採用したのである。

さらに、第３の発明においては、外輪の内側に複数の軸
受を取付け、その軸受で回転自在に支持された出力側軸
の軸芯上に軸挿入孔と軸接続孔とを設け、上記軸挿入孔
に回転自在に挿入された入力側軸の軸芯上に軸接続孔を
形成し、上記外輪の内径面および出力側軸の外径面を円
筒面とし、その両円筒面間に組込んだ保持器と入力側軸
とをピンで連結し、出力側軸には上記ピンが挿通され、
そのピンとの間に回転方向すきまが形成される半径方向
のピン孔とを設け、上記保持器に形成した複数のポケッ
トに正転用スプラグと逆転用スプラグとを一つづつ交互
に組込み、正転用スプラグの外径側および内径側にはそ
のスプラグが一方向に傾斜したとき内外の円筒面に係合
するカム面を形成し、逆転用スプラグには、そのスプラ
グが他方向に傾斜したとき内外の円筒面に係合するカム
面を設け、各ポケット内にはスプラグを円筒面に係合し
ない中立の状態に保持する弾性部材を組込んだ構成を採
用したのである。

〔作用〕

第１の発明乃至第３の発明のいずれの発明においても、
入力側軸の軸接続孔に駆動軸を接続し、出力側軸の軸接
続孔に被駆動軸を接続する。そして、クラッチを２ウエ
イクラツチとして使用するときは、外輪をハウジングに
固定し、一方、３ウエイクラツチとして使用するときは
、外輪の外側にギヤやブーり等のトルク伝達部材を取付
けてモータの回転が伝達されるようにする。

そして、駆動軸を回転すると、入力側軸と共に保持器が
回転し、転動体が樹形空間の狭小部に押し込まれ、ある
いはスプラグが傾き、さらに、駆動軸を回転すると、ピ
ンがピン孔の側面に係合する。

したがって、クラッチを２ウエイクラツチとして使用し
た場合には、ピンとピン孔の係合によって駆動軸の回転
を被駆動軸に伝達することができる。このとき、転動体
あるいはスプラグは外輪の円筒面に沿って移動する。

逆に、被駆動軸が回転されると、転動体が模形空間の狭
小部に噛み込み、あるいはスプラグが内外の円筒面に噛
み込み、その噛み込みによって、被駆動軸の回転が入力
側軸に伝達されるのを防止することができる。

また、３ウエイクラツチとして使用した場合は、ピンと
ピン孔の側面の係合時、転動体は外輪の円筒面および出
力側軸のカム面に既に係合しており、あるいは、スプラ
グが内外の円筒面に係合しているため、駆動軸の回転と
外輪に伝達される回転の２つの回転を被駆動軸に伝達す
ることができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて説明する
。

第１図乃至第３図は、この発明に係るクラッチの第１の
実施例を示し、外輪１の内径面における両端部には２つ
の軸受２が取付けられ、その軸受２によっそ出力側軸３
の両端部が回転自在に支持されている。

出力側軸３は軸挿入孔４を一端部に有し、その軸挿入孔
４の内側に回転自在に支持された入力側軸５と上記出力
側軸３の他端部には、軸芯上に軸接続孔６．７が形成さ
れている。

ここで、入力側軸５の軸接続孔６には駆動軸が接続され
、一方、出力側軸３の軸接続孔６には被駆動軸が接続さ
れる。その接続のため、軸接続孔６．７のそれぞれ内周
面に軸方向に延びる歯８を同方向に等間隔に形成して対
応する軸とセレーシッン結合させるようにしているが、
スプライン結合あるいはキー結合させるようにしてもよ
い。

前記外輪１の内径面は円筒面９とされ、一方、出力側軸
３の外径面には、上記円筒面Ｓとの間に楔形空間１０を
形成する複数のカム面１１が設けられている。この円筒
面９とカム面１１との間に組込まれた保持器１２は、ピ
ン１３を介して前記入力側軸５に連結されている。その
連結のため、出力側軸３には半径方向のピン孔１４が形
成され、そのピン孔１４の側面とピン１３との間に回転
方向すきまＡが設けられている（第３図参照）。

保持器１２には、上記楔形空間１０と対向する位置にポ
ケット１５が形成され、そのポケット１５内に一対の転
動体１６．１７と、弾性部材１８とが組込まれ、その弾
性部材１８の弾力によって一対の転動体１６．１７は相
反する方向に押され、楔形空間１０の狭小部に押し込ま
れている。

上記転動体１６．１７が楔形空間１０の狭小部に係合す
る状態において、転動体１６．１７とポケット１５の側
面間にポケットすきまＢが設けられ（第２図参照）、そ
のポケットすきまＢは、前記回転方向すきまＡより小さ
くなっている。

第１の実施例で示すクラッチは上記の構造から成り、こ
のクラッチは、入力側軸５の軸接続孔６に駆動軸を接続
し、出力側軸３の軸接続孔７に被駆動軸を接続する。

そして、上記クラッチを２ウエイクラツチとして使用す
るときは、外輪１をハウジングに固定する。

その使用において、駆動軸を回転すると、入力側軸５と
保持器１２が出力側軸３に対して相対的に回転する。こ
のとき、保持器１２が第２図の矢印で示す方向に回転す
ると、一対の転動体１６．１７のうち、左側の転動体１
６はポケット１５の側面で押されて第４図に示すように
、楔形空間１０の広幅部に移動し、右側の転動体１７は
楔形空間１０の狭小部に押し付けられる。

それよりさらに保持器１２が回転すると、第５図に示す
ように、ピン１３がピン孔１４の側面に係合し、その保
合によって、保持器１２の回転が出力側軸３を介して被
駆動軸に伝達される。このとき、右側の転動体１７は、
楔形空間１０の狭小　　　−部に既に押し込まれている
が、保持器１２からの回転によっては円筒面９およびカ
ム面１１に保合ゼす、上記円筒面９に沿って同方向に移
動する。

保持器１２が上記と逆の方向に回転される場合は、第２
図の左側の転動体１６が楔形空間１０の狭小部に押し込
まれるが、この場合も転動体１６は、楔形空間１０の狭
小部に噛み込まず、円筒面９に沿って同方向に移動する
。

逆に、被駆動軸から回転が伝達される場合、出力側軸３
が保持器１２に対して相対回転し、その回転によって一
対の転動体１６．１７のうち、出力側軸３の回転方向後
側の転動体が楔形空間１０の狭小部に噛み込んでクラッ
チが作動し、出力側軸３が回り止めされる。

したがって、出力側軸３からの回転は入力側軸５に伝達
されない。

また、上記クラッチを３ウエイクラツチとして使用する
ときは、入力側軸５に接続した駆動軸のねじれを検出す
るセンサを設け、そのセンサからの出力信号を制御ｎ信
号とする制御装置によりモータを制御し、そのモータの
回転を外輪１に伝達する。

このため、外輪１には、ギヤやプーリ等のトルク伝達部
材を取付けてモータの回転が外輪１に伝達されるように
する。

上記３ウエイクラツチの使用において、駆動軸を回転す
ると、前記と同様に一対の転動体１６．１７の一方が模
形空間１０の狭小部に押し込まれ、さらに、駆動軸が回
転すると、ピン１３がピン孔１４の側面に係合して駆動
軸の回転が被駆動軸に伝達される。

そして、被駆動軸側の負荷が太き（、駆動軸が大きく模
れると、駆動軸に設けたセンサーがこれを検出し、制御
装置を通じてモータの回転が外輪１に伝達される。この
とき既に転動体１６．１７の一方が横形空間１０の狭小
部に押し込まれているため、外輪１の回転は、転動体１
６又は１７を介して出力側軸３に伝達され、被駆動軸が
回転される。

二のように、駆動軸の回転トルクが設定トルクより大き
くなると、駆動軸の回転と外輪の回転の２つの回転が出
力側軸３に伝達される。このため、自動車のラックアン
ドピニオン型ステアリング装置におけるハンドル軸を入
力側軸５に接続し、車輪操舵用ビニオン軸を出力側軸３
に接続すれば、第１の実施例におけるクラッチを自動車
の電動パワーステアリング用クラッチとして使用するこ
とができる。

第６図は、この発明に係るクラッチの第２の実施例を示
す、この実施例においては、保持器１２′に形成したポ
ケット１５′の同方向の長さを第１の実施例における保
持器１２のポケット１５の周方向長さより短くし、その
ポケット１５′の側面に一対の転動体１６．１７を当接
させて転動体１６．１７を円筒面９およびカム面１１に
対して非係合の状態とし、ディスエンゲージ型のクラッ
チとしたのである。他の構成および作用は第１の実施例
と同様であるため、説明を省略する。

第７図はこの発明に係るクラッチの第３の実施例を示す
、このクラッチにおいては、保持器１２″に形成したポ
ケット１５内に１つの転動体１９と、その転動体１９を
喫形空間１０の広幅部に保持する一対の弾性部材２０と
を組ん込んだ構成としており、他の構成は第１の実施例
と同様である。

第３の実施例におけるクラッチにおいては、出力側軸３
に対して保持器１２″を第７図の矢印方向に回転させと
き、ポケシト１５の側面が弾性部材２０を介して転動体
１９を押すため、転動体１９は模形空間１０の右側の狭
小部に押し込まれる。

また、保持器１２″を上記と逆方向に回転すると、転動
体１９が喫形空間１０の左側の狭小部に押し込まれる。

このため、１つの転動体１９によつて正逆いずれかの方
向にも対応することができる。

なお、転動体１９が喫形空間１０に押し込まれた状態か
ら保持器１２″をさらに回転させることによって、第５
図に示すように、ピン１３とピン孔１４とが係合する。

第８図は、この発明に係るクラッチの第４の実施例を示
す、この実施例においては、外輪１の内径面にカム面２
１を形成し、出力側軸３の外径面を円筒面２２として、
カム面と円筒面とを第１の実施例と逆の配置としており
、他の構成は第２の実施例と同様である。

上記実施例においては、出力側軸３に対して保持器１２
を相対的に回転させると、一対の転動体１６．１７の一
方が模形空間１０の狭小部に押し込まれ、その状態から
保持器１２および出力側軸３が回転しようとすると、転
動体が横形空間１０の狭小部に噛み込むため、保持器１
２および出力側軸３を回転させることができない。

このため、第４の実施例で示すクラッチは、３ウエイク
ラツチとして使用することができるが、２ウエイクラツ
チとして使用することができない。

第９図乃至第１１図は、この発明に係るクラッチの第５
の実施例を示す、この実施例では、外輪１の内径面およ
び出力側軸３の外径面を円筒面２３．２４とし、その百
円筒面２３．２４間に径の異なる２つの保持器２５．２
６を組込み、大径側保持器２５を出力側軸３のピン孔１
４に挿通したピン１３で入力側軸５に連結し、小径側保
持器２６を出力側軸３に固定しである。

また、２つの保持！ｉ２５．２６のそれぞれにポケット
２７．２８を形成し、大径側保持器２５のポケット２７
に外端部が挿入され、小径側保持器２６のポケット２８
に内端部が挿入されたスプラグ２９の径方向長さｌを前
記百円筒面２３．２４間の間隔δより少し小さくしであ
る。

そして、スプラグ２９の外径側および内径側に円弧状の
カム面３０を形成し、そのカム面３０の半径「をスプラ
グ２９の長さ２の２より大きくしである。

さらに、大径側保持器２５の内径面に取付けた板ばね３
１にポケット内に嵌り込む切り方ニしの弾性片３２を設
け、その弾性片３２をスプラグ２９の両側外径部に当接
してスプラグ２Ｓを百円筒面２３．２４に対して非係合
の状態に保持している。

他の構成は第１の実施例と同様であるため、同一部分に
同一符号を付して説明を省略する。

上記第５の実施例においては、入力側軸５と共に回転す
る大径側保持器２５が小径側保持器２６に対して相対的
に回転すると、スプラグ２９が右又は左に倒れて外径側
および内径側のカム面３０が第１１図に示すように、外
内の円筒面２３．２４に当接するため、第１の実施例と
同様に、２ウエイクラツチとしであるいは３ウエイクラ
ツチとして使用することができる。

第１２図は、この発明に係るクラッチの第６の実施例を
示す、この実施例では、外輪１の内径面と出力側軸３の
外径面を円筒面３３．３４とし、その百円筒面３３．３
４間に組込んだ保持器３５を図示省略しであるが第１の
実施例と同様に、ピン孔に挿通するピンで入力側軸に固
定しである。

また、保持器３５に形成した複数のポケット３６に正転
用スプラグ３７と逆転用スプラグ３８とを交互に　組込
み、正転用スプラグ３７の外径側および内径側に、その
スプラグ３７が第１２図の右方向に傾むいたとき円筒面
３３．３４に係合するカム面３９を設け、−古道転用ス
プラグ３８の外径側および内径側には、そのスプラグ３
８が左方向に傾いたとき円筒面３３．３４に係合するカ
ム面４０を形成しである。

そして、ポケット３６には、各スプラグ３７．３８が円
筒面３３．３４と係合解除される方向にスプラグ３７．
３８を偏向する弾性部材４１を組込んである。他の構成
は第１実施例と同様であるため、同一部分に同一符号を
付して説明を省略する。

この実施例においては、出力側軸３に対して保持器３５
が第１２図の矢印で示す方向に回転すると、正転用スプ
ラグ３７が弾性部材４１で押されて傾むき、カム面３９
が円筒面３３．３４に係合する。

また、保持器３５が上記と逆方向に回転すると、逆転用
スプラグ３８が傾斜してカム面４０が円筒面３３．３４
に係合するため、第１の実施例と同様に、２ウエイクラ
ツチとして、あるいは３ウエイクラツチとして使用する
ことができる。

〔発明の効果〕

この発明は、以上のように構成したので、次の効果を奏
する。

（１）　　請求項（１）乃至請求項（６）のいずれの発
明においても、２ウエイクラツチとしであるいは３ウエ
イクラツチとしての使用が可能である。

また、入力側軸および出力側軸のそれぞれに軸接続孔を
設けたので、クラッチを軸受と同様に標準化することが
でき、標準的な使用が可能である。

さらに、外輪に設けた複数の軸受で出力側軸を支持し、
その出力側軸に設けた軸挿入孔で入力側軸を回転自在に
支持したので剛性の高いクラッチ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の第１の実施例を示
す縦断正面図、第２図は第１図の■−■線に沿った断面
図、第３図は第１図の■−■線に沿った断面図、第４図
および第５図は同上の作動状態を示す断面図、第６図は
同上クラッチの第２の実施例を示す断面図、第７図は同
上クラッチの第３の実施例を示す断面図、第８図は同上
クラッチの第４の実施例を示す断面図、第９図は同上り
ラッチの第５の実施例を示す断面図、第１０図は第動状
態を示す断面図、第１２図は同上クラッチの第６の実施
例を示す断面図である。１・・・・・・外輪、　　　　　２・・・・・・軸受、
３・・・・・・出力側軸、　　　４・・・・・・軸挿入
孔、５・・・・・・入力側軸、　　　６．７・・・・・
・軸接続孔、９・・・・・・円筒面、　　　　　１０・
・・・・・喫形空間、１１・・・・・・カム面、１２．１２’、２５．２６．３５・・・・・・保持器、
１３・・・・・・ピン、　　　　　１４・・・・・・ピ
ン孔、１５．１５’、２７．２８．３６・・・・・・ポ
ケット、１６．１７．１９・・・・・・転動体、１８．
２０・・・・・・弾性部材、２１・・・・・・カム面、２２．２３．２４．３３．３４・・・・・・円筒面、２
９．３７．３８・・・・・・スプラグ、３０．３９．４
０・・・・・・カム面。ＷＪ９図第１１図第１０図：ｌＡｌ２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）外輪の内側に複数の軸受を取付け、その軸受で回
転自在に支持された出力側軸の軸芯上に軸挿入孔と軸接
続孔とを設け、上記軸挿入孔に回転自在に挿入された入
力側軸の軸芯上に軸接続孔を形成し、上記外輪の内径面
を円筒面とし、出力側軸の外径面には上記円筒面との間
に楔形空間を形成するカム面を設け、上記外輪と出力側
軸との間に組込んだ保持器と入力側軸とをピンで連結し
、出力側軸には上記ピンが挿通され、そのピンとの間に
回転方向すきまが形成されるピン孔を設け、上記保持器
には楔形空間と対向する位置にポケットを形成し、その
ポケット内に組込まれ、上記保持器が出力側軸に対して
相対的に回転したとき前記楔形空間の狭小部に押し込ま
れる転動体に位置復元用弾性部材の弾力を付与したクラ
ッチ。
（２）前記ポケットに一対の転動体と、その一対の転動
体を相反する方向に押圧する弾性部材とを組込み、前記
ピンが回転方向すきまの中立位置に保持される状態にお
いて、ポケットの側面と転動体との間にポケットすきま
を形成し、そのポケットすきまを上記回転方向すきまよ
り小さくした請求項（１）記載のクラッチ。
（３）前記ポケットに一対の転動体と、その転動体をポ
ケットの側面に押し付ける弾性部材とを組込み、前記ピ
ンが回転方向すきまの中立位置に保持される状態におい
て、転動体と円筒面およびカム面間にすきまが形成され
ている請求項（１）記載のクラッチ。
（４）前記ポケットに１つの転動体と、その転動体を楔
形空間の広幅部に保持する一対の弾性部材とを組込んだ
請求項（１）記載のクラッチ。
（５）外輪の内側に複数の軸受を取付け、その軸受で回
転自在に支持された出力側軸の軸芯上に軸挿入孔と軸接
続孔とを設け、上記軸挿入孔に回転自在に挿入された入
力側軸の軸芯上に軸接続孔を形成し、上記外輪の内径面
および出力側軸の外径面を円筒面とし、その両円筒面間
に組込んだ径の異なる２つの保持器のうち、小径側保持
器を出力側軸に固定し、大径側保持器と入力側軸とをピ
ンで連結し、出力側軸には上記ピンが挿通され、そのピ
ンとの間に回転方向すきまが形成されるピン孔を設け、
上記各保持器にポケットを形成し、大径側保持器のポケ
ットに外端部が挿入され、小径側保持器のポケットに内
端部が挿入されたスプラグの外径側および内径側に、そ
のスプラグが左右いずれの方向に傾いたとき前記両円筒
面に係合するカム面を形成し、大径側保持器のポケット
には、上記スプラグを両円筒面に対して非係合の状態に
保持する一対の弾性部材を組込んだクラッチ。
（６）外輪の内側に複数の軸受を取付け、その軸受で回
転自在に支持された出力側軸の軸芯上に軸挿入孔と軸接
続孔とを設け、上記軸挿入孔に回転自在に挿入された入
力側軸の軸芯上に軸接続孔を形成し、上記外輪の内径お
よび出力側軸の外径面を円筒面とし、その両円筒面間に
組込んだ保持器と入力側軸とをピンで連結し、出力側軸
には上記ピンが挿通され、そのピンとの間に回転方向す
きまが形成される半径方向のピン孔とを設け、上記保持
器に形成した複数のポケットに正転用スプラグと逆転用
スプラグとを一つづつ交互に組込み、正転用スプラグの
外径側および内径側にはそのスプラグが一方向に傾斜し
たとき内外の円筒面に係合するカム面を形成し、逆転用
スプラグには、そのスプラグが他方向に傾斜したとき内
外の円筒面に係合するカム面を設け、各ポケット内には
スプラグを円筒面に係合しない中立の状態に保持する弾
性部材を組込んだクラッチ。