JPH06313447A - クラッチ装置 - Google Patents

クラッチ装置

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Publication number
JPH06313447A
JPH06313447A JP10438393A JP10438393A JPH06313447A JP H06313447 A JPH06313447 A JP H06313447A JP 10438393 A JP10438393 A JP 10438393A JP 10438393 A JP10438393 A JP 10438393A JP H06313447 A JPH06313447 A JP H06313447A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output shaft
sprag
input shaft
arc surface
shaft
Prior art date
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Pending
Application number
JP10438393A
Other languages
English (en)
Inventor
Koji Sato
光司 佐藤
Masahiro Kawai
正浩 川合
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Publication date
Application filed by NTN Corp, NTN Toyo Bearing Co Ltd filed Critical NTN Corp
Priority to JP10438393A priority Critical patent/JPH06313447A/ja
Publication of JPH06313447A publication Critical patent/JPH06313447A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/06Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface
    • F16D41/069Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by pivoting or rocking, e.g. sprags
    • F16D41/07Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by pivoting or rocking, e.g. sprags between two cylindrical surfaces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • One-Way And Automatic Clutches, And Combinations Of Different Clutches (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 入力軸と出力軸に外輪を嵌合させ、外輪と出
力軸の間に組込んだスプラグにより、入力軸と外輪から
出力軸への回転力伝達を切換えるクラッチ装置におい
て、過大トルクが負荷されたときのスプラグの接触部の
圧痕や、スプラグが割損することを防止する。 【構成】 外輪4の円筒面6と接触するスプラグ11の
外径側のカム面15を、くさび角が漸増する第1の円弧
面20と、その第1の円弧面20の両端に連続する第2
の円弧面21とで形成する。第2の円弧面21はくさび
角が急激に増加する曲率半径で形成し、第1の円弧面2
0が円筒面6と係合するクラッチの作動状態において、
外輪4と出力軸3の間に過大トルクが負荷されたとき、
第2の円筒面21が円筒面6にかみ込むのを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、クラッチ装置に関
し、例えば電動パワーステアリング装置の駆動力切換え
に使用される。
【0002】
【従来の技術】自動車の電動パワーステアリング装置
は、図12に示すようにハンドル31を回転操作する
と、車輪33からの抵抗によりハンドル軸32に発生す
るトルクをセンサー34が検出し、制御装置35を通じ
て駆動されるモータ36が、減速機37を介してハンド
ル軸32のピニオン38を回転させ、これにかみ合った
ラック39を介して車輪33を操舵するようになってい
る。
【0003】上記の電動パワーステアリング装置におい
ては、制御装置35やモータ36、減速機37等の駆動
系に異常が発生した場合、手動によるハンドル31の操
作に切換ることができるように、減速機37とピニオン
38の間にクラッチ装置1を設け、ハンドル軸32に対
する駆動経路を切換える構造がとられている。
【0004】このような駆動経路を機械的に切換えるク
ラッチ装置1として、従来特願昭63−235731号
により提案されたものがある。
【0005】この構造は、図13乃至図15に示すよう
に、同軸上に配置した入力軸2と出力軸3の外側に外輪
4を嵌合させ、その出力軸3と外輪4の対向面に形成し
た円筒面5、6の間に、入力軸2と一体の保持器8と、
出力軸3に固定される保持器7を設け、この両保持器
7、8に設けたポケット9、10に、外輪4と出力軸3
の相対回転によって両円筒面5、6に係合する係合子と
してのスプラグ11と、そのスプラグ11を中立状態に
保持する弾性材12を組込んでいる。
【0006】また、入力軸2に形成した角孔16に、出
力軸3に設けた角軸17を回転方向すき間Xを介して嵌
合させ、入力軸2と出力軸3の間に、その両者を回転方
向すき間Xの中立位置に保持すると共に、入力軸2に一
定以上の回転力が付与された時に回転方向すき間Xが無
くなるまで弾性変形するトルク設定弾性部材13を組込
んでいる。
【0007】上記構造のクラッチ装置では、入力軸2に
加わる回転力が、トルク設定弾性部材13の設定トルク
以下の時はクラッチが作動せず、入力軸2から出力軸3
に回転力が伝達されるが、入力軸2に加わる回転力が設
定トルク以上になると、スプラグ11と両円筒面5、6
が係合してクラッチが成立し、入力軸2と外輪4からの
回転力が出力軸3に伝達される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記構造のクラッチ装
置において、スプラグ11が中立状態から図16に示す
ように円周方向に傾動し、スプラグ両端部のカム面1
4、15がそれぞれ外輪4の円筒面6と出力軸3の円筒
面5に接触すると、クラッチ噛み合い可能状態となる。
【0009】そして、この状態から、外輪4が出力軸3
に対して図16の矢印イ方向に相対回転すると、スプラ
グ11が両円筒面5、6に係合してトルク負荷状態とな
り、逆に外輪4が矢印ロ方向に相対回転すると、外輪4
がスプラグ11に対してオーバーランニングし、空転状
態となる。
【0010】ところで、上記クラッチ装置に組込まれる
従来のスプラグ11においては、図16に示すように、
内・外のカム面14、15が一定の曲率半径で形成され
た円弧面とされている。しかし、このようなカム面の形
状では、クラッチ作動位置に傾動して各カム面14、1
5が円筒面5および円筒面6に係合するクラッチ作動時
に、過大トルクが負荷されると、スプラグ11の内外の
カム面14、15が円筒面5および円筒面6に強くかみ
込み、スプラグ11と外輪4および出力軸3の接触点に
圧痕が生じ、あるいはスプラグ11が割損してクラッチ
機能を損なうという恐れがある。
【0011】そこで、この発明は、上記の問題点を解決
し、過大トルクが負荷されたとき、スプラグのカム面と
外輪又は出力軸の円筒面の接触部で滑りを生じさせて圧
痕の発生やスプラグの割損を防止するクラッチ装置を提
供することを目的としている。
【0012】
【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、前述したクラッチ装置にお
いて、スプラグの両端部の一方又は両方のカム面を、く
さび角が漸増する第1の円弧面と、その第1の円弧面の
両端に連続して形成され、くさび角が急激に増大する第
2の円弧面とで形成した構成を採用したのである。
【0013】ここで、くさび角とは、スプラグの内外の
カム面が外輪と出力軸の円筒面と接触する2つの接触点
を結ぶ直線と、内側接触点を通り、出力軸の中心から延
びる直線の交差角をいう。
【0014】
【作用】上記のように、スプラグのカム面にくさび角が
急激に増大する第2の円弧面を設けたことにより、スプ
ラグを介して外輪の回転が出力軸に伝達されるトルクの
伝達状態において、過大トルクが負荷されると、第2の
円弧面が円筒面に接触しようとする。このとき、第2の
円弧面はくさび角が急激に増大する円弧面であるため、
第2の円弧面は円筒面にかみ込まず、円筒面との間で滑
りが生じ、圧痕の発生およびスプラグの割損が防止され
る。
【0015】
【実施例】以下、この発明の第1の実施例を図1乃至図
7に基づいて説明する。なお、クラッチ装置の全体的な
構成は、先に従来技術の項で述べたので、ここでは実施
例の特徴について説明する。
【0016】図1乃至図3に示すように、この実施例で
は、入力軸2の端部に角軸17を、出力軸3にその角軸
17が嵌合する角孔16を設け、この角軸17と角孔1
6との間に、コイルバネ等からなるトルク設定弾性部材
13を組込んでいる。
【0017】また、入力軸2と外側保持器7をピン18
により一体に固定し、内側保持器8を出力軸3の外周面
に圧入して固定している。
【0018】図4は、出力軸3の円筒面5と外輪4の円
筒面6の間に組込まれたスプラグ11の詳細を示す。こ
のスプラグ11は、内径側および外径側のそれぞれにカ
ム面14、15を有する。
【0019】内径側のカム面14は、Oeを中心とする
曲率半径Reの一つの円弧面19で形成されている。一
方、外径側のカム面15は、Oi1 を中心とする曲率半
径Ri1 の第1の円弧面20と、Oi2 を中心とする曲
率半径Ri2 の第2の円弧面21で形成され、この第2
の円弧面21は第1の円弧面20の両端に連続してい
る。
【0020】ここで、内・外径側のカム面14、15
は、各カム面の2等分位置を通る直線に対して左右対称
とされている。
【0021】前記第1の円弧面20は、図6のグラフで
示すように、スプラグ高さHが高くなるに従ってくさび
角αが漸増する曲率半径とされている。一方、第2の円
弧面21は上記くさび角αが急激に増大する曲率半径と
されている。
【0022】ここで、スプラグ高さHとは、図5に示す
ように、スプラグ11の内・外径側のカム面14、15
と円筒面5および円筒面6とが接触する2つの接触点
A、B間の長さをいう。一方、くさび角αとは、接触点
Aを通り出力軸3の中心Oから延びる直線と、接触点
A、Bを結ぶ直線との交差角をいう。
【0023】図4は、スプラグ11が中立位置にある状
態を示し、スプラグ10の内径側のカム面14は、第1
の円弧面20のA点において出力軸3の円筒面5と接触
しているが、スプラグ11の外径側のカム面15と外輪
3の円筒面6とは接触していない。この状態で、外輪4
が出力軸3に対して矢印方向に相対回転すると、スプラ
グ11は外輪3の回転方向に傾動し、図5に示すよう
に、スプラグ11の内・外径側のカム面14、15と円
筒面5および円筒面6とが接触し、クラッチ噛み合い状
態となる。
【0024】この状態からトルクが負荷されると、スプ
ラグ11はさらに傾動するが、トルクを増加していく
と、図7に示すように、第1の円弧面20から第2の円
弧面21に移る変曲点Cが円筒面6と接触する。その状
態において、外輪3から過大トルクが負荷されると、外
輪4との接触によりスプラグ11は回転トルクを受けて
さらに傾動し、第2の円弧面21が円筒面6に係合しよ
うとする。このとき、第2の円弧面21はくさび角αが
急激に増加する円弧面に設定されているため、第2の円
弧面21は円筒面6に係合せず、外径側のカム面15と
円筒面6との間で滑りが生じ、圧痕の発生やスプラグ1
1の割損が防止される。
【0025】図8は、上記実施例のクラッチ装置1を電
動パワーステアリング装置に適用した時の取付け例を示
しており、クラッチ装置1の入力軸2に、ハンドル31
を備えるハンドル軸32を接続し、出力軸3にラック3
9と噛み合うピニオン38の軸40を接続する。また、
ハンドル軸32のねじれを検出するセンサ34を設け、
このセンサ34により制御装置35を通じてモータ36
を駆動させ、このモータ36の回転をギヤ等の減速機構
37を介してクラッチ装置1の外輪4に伝えるようにす
る。
【0026】一方、図9及び図10はクラッチ装置の第
2の実施例を示している。この例では、入力軸2と出力
軸3にそれらを連通する軸方向の孔22を設け、その孔
22に、トーションバーから成るトルク設定弾性部材1
3を挿入し、このトルク設定弾性部材13をピン23を
介して入力軸2と出力軸3に固定している。
【0027】上記トルク設定弾性部材13のばね力は、
入力軸2に一定以上の回転力が作用したとき、回転方向
すき間Xが無くなるまでトルク設定弾性部材13が変形
し、入力軸2と出力軸3が係合するように設定されてい
る。
【0028】なお、上記トルク設定弾性部材13は、図
3及び図10に示すコイルバネやトーションバーに代え
て、板ばねや他の弾性部材を使用することができる。
【0029】一方、図11(a)はスプラグの他の実施
例を示したものであり、スプラグ11の内径側のカム面
14を、くさび角が漸増する第1の円弧面20とくさび
角が急激に増大する第2の円弧面21とで形成してい
る。この場合は、トルク過負荷時における内径側カム面
14と出力軸3の円筒面5との間のかみ込みが防止され
る。
【0030】また、図11(b)に示す例はスプラグ1
1の内外のカム面14と15を、第1の円弧面20と第
2の円弧面21で形成したものである。
【0031】
【発明の効果】以上のように、この発明に係るクラッチ
装置においては、クラッチ作動状態において、外輪と出
力軸の間に過大トルクが負荷されると、スプラグのカム
面と外輪又は出力軸の円筒面との間で滑りが生じるた
め、スプラグのかみ込みによる圧痕の発生やスプラグの
割損を防止することができ、安定したクラッチ装置の作
動を可能とする効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例のクラッチ装置を示す縦断正面図
【図2】同上の縦断側面図
【図3】図1のIII −III 線の断面図
【図4】クラッチ装置の要部を拡大して示す断面図
【図5】クラッチの噛み合い状態を示す断面図
【図6】スプラグ高さとくさび角との関係を示すグラフ
【図7】クラッチの過負荷状態を示す断面図
【図8】実施例のクラッチ装置を電動パワーステアリン
グ装置に使用した例を示す図
【図9】第2の実施例を示す縦断正面図
【図10】同上の縦断側面図
【図11】(a)及び(b)はそれぞれスプラグの他の
実施例を示す図
【図12】電動パワーステアリング装置の概略構造を示
す図
【図13】従来のクラッチ装置を示す縦断正面図
【図14】図13のXIV − XIV線の断面図
【図15】図13のXV−XV線の断面図
【図16】同上のクラッチ部分を拡大した断面図
【符号の説明】
1 クラッチ装置 2 入力軸 3 出力軸 4 外輪 5、6 円筒面 7、8 保持器 9、10 ポケット 11 スプラグ 12 弾性部材 13 トルク設定弾性部材 14、15 カム面 20 第1の円弧面 21 第2の円弧面

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 同軸上に配置した入力軸と出力軸の外側
    に外輪を嵌合させ、この外輪と出力軸の各対向面にそれ
    ぞれ同軸の円筒面を形成し、その両円筒面間に、入力軸
    に固定される保持器と、出力軸に固定される保持器を設
    け、この両保持器に設けた径方向に対向するポケット
    に、スプラグの両端部を挿入し、このスプラグの両端部
    に、それぞれスプラグが周方向に傾いた時に上記両円筒
    面に係合するカム面を設け、上記入力軸と出力軸を回転
    方向すき間を介して共回り可能に連結し、この入力軸と
    出力軸の間に、両軸を上記回転方向すき間の中立位置に
    保持すると共に、入力軸に設定トルク以上の回転力が付
    与された時に回転方向すき間がなくなるまで弾性変形す
    るトルク設定弾性部材を組込んだクラッチ装置におい
    て、上記スプラグの両端部の一方又は両方のカム面を、
    くさび角が漸増する第1の円弧面と、この第1の円弧面
    の両端に連続して形成され、くさび角が急激に増大する
    第2の円弧面とで形成したことを特徴とするクラッチ装
    置。
JP10438393A 1993-04-30 1993-04-30 クラッチ装置 Pending JPH06313447A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2390124A (en) * 2002-06-26 2003-12-31 Samar Systems Ltd Automatic coupling with progressive engagement
WO2022264525A1 (ja) * 2021-06-17 2022-12-22 株式会社椿本チエイン カムクラッチ

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