JPH06313448A - クラッチ装置 - Google Patents

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係合子により、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、
低温時における係合面と係合子の噛み込み特性を向上さ
せる。 【構成】 ローラから成る係合子９、９’の表面と、外
輪４と出力軸３に対向して設けた係合面５、６の表面粗
さを３Ｓ〜１２Ｓの範囲で設定する。この表面粗さの作
用により、係合子９、９’が係合面５、６に係合する状
態での接触部分の摩擦状態が良好に維持され、低温噛み
込み特性が向上する。

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８に示すようにハンドル４０を回転操作すると、
車輪４９からの抵抗によりハンドル軸４１に発生するト
ルクをセンサー４５が検出し、制御装置４６を通じて駆
動されるモータ４７が、減速機４８を介してハンドル軸
４１のピニオン４３を回転させ、これにかみ合ったラッ
ク４２を介して車輪４９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４６やモータ４７、減速機４８等の駆動
系に異常が発生した場合、手動によるハンドル４０の操
作に切換ることができるように、減速機４８とピニオン
４３の間にクラッチ装置１を設け、ハンドル軸４１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、従来図９乃至図１１に示すような
構造のものが考えられている（特願昭６３−２３５７３
１号）。

【０００５】この構造は、同軸上に配置した入力軸５２
と出力軸５３の外側に外輪５４を嵌合させ、その出力軸
５３と外輪５４の対向面に形成した係合面５５、５６の
間に、入力軸５２と一体の保持器５７と、出力軸５３に
固定される保持器５８を設け、この保持器５７、５８に
設けたポケットに、外輪５４と出力軸５３の相対回転に
よって両係合面５５、５６に係合する係合子５９と、そ
の係合子５９を中立状態に保持する弾性材６０を組込ん
でいる。

【０００６】また、入力軸５２と出力軸５３を回転方向
すき間Ｘを介して連結し、この入力軸５２と出力軸５３
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６１を組込んでいる。

【０００７】上記構造のクラッチ装置では、入力軸５２
に加わる回転力が、トルク設定弾性部材６１の設定トル
ク以下の時はクラッチが作動せず、入力軸５２から出力
軸５３に回転力が伝達されるが、入力軸５２に加わる回
転力が設定トルク以上になると、係合子５９と両係合面
５５、５６が係合してクラッチが成立し、外輪５４から
の回転力が出力軸５３に伝達される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構造の
クラッチ装置においては、クラッチ内部は油などの潤滑
剤で潤滑されるが、係合面５５、５６と係合子５９が表
面粗さ１Ｓ〜２Ｓの範囲で極めて滑らかな表面に形成さ
れているため、油温が低く潤滑剤粘度が高い状態にある
と、外輪５４及び出力軸５３の係合面５５、５６と、係
合子５９の表面との間における潤滑状態が、摩擦係数の
極めて低い流体潤滑となり、このため、係合面と係合子
が噛みにくい状態になる。このような係合子の噛みにく
さは、クラッチの作動を遅らせたり、クラッチの作動自
体を不能にする原因となり、クラッチ装置の動作に支障
をきたす問題がある。

【０００９】そこで、この発明は、上記の問題を解決
し、低温時の潤滑性を向上させ、安定したクラッチの作
動を維持できるクラッチ装置を提供することを目的とし
ている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明は、外輪及び出力軸の係合面又は係合子の
係合部分の一方又は両方の表面粗さを、３Ｓ〜１２Ｓの
範囲に設定したのである。

【００１１】

【作用】上記のように係合部分の表面粗さを３Ｓ〜１２
Ｓの範囲で設定することにより、係合部分の接触状態を
摩擦係数の大きな状態に保持でき、低温時の噛み合い特
性を向上させることができる。

【００１２】

【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。

【００１３】図示のように、外輪４の内側には入力軸２
と出力軸３が組込まれ、その入力軸２と出力軸３の周面
が軸受１４を介して外輪４に回転自在に支持されてい
る。

【００１４】また、外輪４と出力軸３との間には筒状の
保持器７が組込まれ、その保持器７の閉塞端が入力軸２
に一体に連結されている。

【００１５】上記出力軸３には、保持器７の閉塞端と対
向する端面に小径軸部１５が形成され、その小径軸部１
５が保持器７の閉塞端に設けた凹部１６に挿入され、軸
受１７を介して回動自在に支持されている。

【００１６】外輪４の内径面には円筒面から成る係合面
６が設けられ、一方、出力軸３の外径面には多角形に形
成された平面状の係合面５が形成されており、この両係
合面５、６の間に、周方向の両端に向けて漸次狭くなる
楔形空間１８が形成されている。

【００１７】上記保持器７には、上記楔形空間１８に対
応してポケット８が設けられ、そのポケット８内にロー
ラから成る２個の係合子９、９’が組込まれている。

【００１８】また、２個の係合子９、９’間には、各係
合子９、９’を互に逆方向に押圧してポケット８の周方
向で対向する壁面に押し付ける弾性材１０が組込まれて
いる。ここで、上記係合子９、９’の表面と、出力軸３
及び外輪４の係合面５、６の表面粗さは、それぞれ表面
粗さが３Ｓ〜１２Ｓの範囲になるように仕上げられてい
る。

【００１９】また、第３図に示すように出力軸３の外径
面にはピン１２が設けられ、そのピン１２を保持器７に
形成した嵌合孔１１に挿入してある。この嵌合孔１１
は、保持器７の周方向に長く、その嵌合孔１１とピン１
２との間に回転方向すきまＸが形成されており、この回
転方向すきまＸの中立位置にピン１２を保持するため、
上記ピン１２の両側に、ばねから成るトルク設定弾性部
材１３を組込んである。この場合、ピン１２が回転方向
すきまＸの中立位置に保持される状態において、係合子
９、９’は、楔形空間１８の両端の狭小部のいずれにも
係合しない状態になっている。

【００２０】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
すきまＸが無くなるまでトルク設定弾性部材１３が変形
し、保持器７と出力軸３がピン１２を介して係合するよ
う決定されている。

【００２１】第１の実施例の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
装置に使用する場合は、第４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２に接続し、出力
軸３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、ギヤを組合せた減
速機４８を介して外輪４に伝えるようにする。

【００２２】上記のようにクラッチ装置１を組込んだ状
態で、クラッチの内部に潤滑油を充填して潤滑するが、
作動中油温が低く潤滑粘度が高くなった場合でも、係合
面５、６と係合子９の表面粗さの作用により係合面５、
６と係合子９間の摩擦係数が高い状態で維持され、流体
潤滑とならない。したがって、係合面と係合子が確実に
噛み込み、安定したクラッチの作動が行なえる。

【００２３】図５乃至図７は第２の実施例を示してい
る。この装置は、図５及び図６に示すように、外輪２１
と、その外輪を挿通する出力軸２２の各対向面を、係合
面として同軸の円筒面２３、２４で形成し、出力軸２２
の円筒面２４に内側保持器２５を固定し、入力軸２０に
外側保持器２６を固定している。

【００２４】また、内側保持器２５と外側保持器２６に
は、径方向に対向して複数のポケット２７、２８を形成
し、その各ポケット２７、２８に係合子としてのスプラ
グ２９の両端部を挿入し、ポケット２８の両側に、スプ
ラグ２９を中立状態に保持するばね部材３０を取付けて
いる。

【００２５】上記スプラグ２９は、図７に示すようにそ
の両端部に、それぞれ円弧面３３、３４を有するカム面
３１、３２が形成され、スプラグが左右いずれかの方向
に傾くと、各カム面３１、３２が両円筒面２３、２４に
接触し、クラッチの噛み合い状態となる。

【００２６】この場合、上記スプラグ２９の各カム面３
１、３２は、表面粗さが３Ｓ〜１２Ｓの範囲となるよう
に形成されている。

【００２７】一方、入力軸２０と出力軸２２には、それ
らを連通する軸方向の孔３５が設けられ、その孔３５
に、トーションバーから成るトルク設定弾性部材３６を
挿入し、このトルク設定弾性部材３６をピン３７を介し
て入力軸２０との出力軸２２に固定している。

【００２８】また、出力軸２２に角孔３８が、入力軸２
０に角軸３９が設けられ、その角孔３８と角軸３８の間
に回転方向すき間Ｘを設けている。

【００２９】上記のクラッチ装置においては、図７に示
すように、スプラグ２９が傾動してクラッチ噛み込み可
能状態となり、その状態から矢印Ａ方向に回転する外輪
２１の回転数が出力軸２２の回転数を上回ると、スプラ
グ２９の内外のカム面３１、３２が各円筒面２３、２４
に係合し、トルク負荷状態になる。

【００３０】一方、クラッチ噛み込み状態から図７の矢
印Ｂ方向に外輪２１が相対回転すると、クラッチが空転
し、スプラグ２９の外径側のカム面３１と外輪２１の間
にすき間が生じる。

【００３１】上記の構造においては、低温時に潤滑油の
粘度が高くなっても、スプラグ２９のカム面３１、３２
の表面粗さの作用により、スプラグ２９と円筒面２３、
２４間の摩擦状態が良好に維持され、スプラグの噛み込
みが確実に行なえる。

【００３２】なお、上記第２の実施例において、円筒面
２３、２４だけ、又は円筒面２３、２４とスプラグ２９
のカム面３１、３２の両方の表面粗さを、３Ｓ〜１２Ｓ
の範囲で設定するようにしても、上記と同様の作用を得
ることができる。

【００３３】

【効果】以上のように、この発明は、係合面又は係合子
の表面粗さを所定の範囲で設定し、係合部分の摩擦係数
が一定の値で維持されるようにしたので、クラッチの低
温噛み込み特性を向上させることができ、周囲の環境変
化に関係なくクラッチ装置の安定した作動を維持できる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例のクラッチ装置を示す縦断正面図

【図２】図１のII−II線の断面図

【図３】クラッチ装置の要部を拡大して示す断面図

【図４】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５】第２の実施例を示す縦断正面図

【図６】同上の縦断側面図

【図７】同上の要部を拡大して示す断面図

【図８】電動パワーステアリング装置の概略構造を示す
図

【図９】従来例を示す縦断正面図

【図１０】図９のＸ−Ｘ線の断面図

【図１１】図９のＸＩ−ＸＩ線の断面図

【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 係合面 ７ 保持器 ８ ポケット ９、９’ 係合子 １０ 弾性材 １３ トルク設定弾性部材 ２０ 入力軸 ２１ 外輪 ２２ 出力軸 ２３、２４ 円筒面 ２５、２６ 保持器 ２７、２８ ポケット ２９ スプラグ ３０ ばね部材 ３１、３２ カム面 ３３、３４ 円弧面 ３６ トルク設定弾性部材

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
   ぞれ係合面を形成し、その両係合面間に組込んだ保持器
   のポケットに、出力軸と外輪が相対回転したときに上記
   両係合面に係合する係合子と、その係合子を係合しない
   状態に保持する弾性材を設け、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、上記両係合面又は係合子の係合部分の一方又は両方
   の表面粗さを、３Ｓ〜１２Ｓの範囲に設定したことを特
   徴とするクラッチ装置。