JP2007247766A

JP2007247766A - 逆入力遮断クラッチ

Info

Publication number: JP2007247766A
Application number: JP2006071542A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Tateishi; 康司立石; Yoshinori Ikeda; 良則池田
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2007-09-27

Abstract

【課題】簡便な手段により、ローラの姿勢（位置）を安定させる。
【解決手段】回転が拘束される固定外輪１に、回転トルクが入力される入力軸２と回転トルクが出力される出力軸３を正逆回転自在に収容し、固定外輪１と出力軸３との間に複数対のローラ１０ａ，１０ｂを係合離脱可能に設けると共に、各対のローラ１０ａ，１０ｂ間に両側のローラ１０ａ，１０ｂをそれぞれ固定外輪１と出力軸３に係合させる方向に付勢する板ばね１２を配設し、ローラ１０ａ，１０ｂの係合・離脱により、出力軸３からの逆入力トルクに対して出力軸３をロックすると共に、入力軸２からの入力トルクに対してロック状態を解除してその入力トルクを出力軸３に伝達する逆入力遮断クラッチであって、板ばね１２の折曲部１２ａ，１２ｂの最外側部位に、ローラ１０ａ，１０ｂの軸方向移動を規制する拘束部１２ａ_１，１２ｂ_１を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、入力側からの入力トルクを出力側に伝達する一方、出力側からの逆入力トルクをロックして入力側に還流させない機能を具備した機械式回転クラッチの一種である逆入力遮断クラッチに関する。

自動車や各種産業機械などに組み込まれる機械式回転クラッチとして、入力側からの入力トルクを出力側に伝達する一方、出力側からの逆入力トルクをロックして入力側に還流させない機能を具備した逆入力遮断クラッチがある（例えば、特許文献１参照）。

自動車に組み込まれた車輪操舵装置では、この逆入力遮断クラッチを用いて、モータからの回転力をボールねじ軸に伝達し、そのボールねじ軸を直動させることで、車輪との連結ロッドを進退させて車輪を操舵する一方、車輪からの外力を受けた場合にはモータへの逆入力トルクを遮断するようにしている（例えば、特許文献２参照）。

自動車用の車輪操舵装置に用いられる逆入力遮断クラッチは、回転が拘束される固定外輪に、回転トルクが入力される入力軸と回転トルクが出力される出力軸を転がり軸受を介して正逆回転自在に収容し、固定外輪と出力軸との間に複数対のローラを係合離脱可能に設けると共に、各対のローラ間に両側のローラをそれぞれ固定外輪と出力軸に係合させる方向に付勢する板ばねを配設し、そのローラの係合・離脱により、出力軸からの逆入力トルクに対して出力軸をロックすると共に、入力軸からの入力トルクに対してロック状態を解除してその入力トルクを出力軸に伝達するようにしたものである（特許文献１参照）。
特開２００３−３４３６０１号公報特開２００３−８１１０６号公報

ところで、前述した逆入力遮断クラッチでは、出力軸からの逆入力トルクに対するロック状態と、入力軸からの入力トルクに対するアンロック状態とを切り替えるための手段として、固定外輪と出力軸との間に複数対のローラを係合離脱可能に設けている。このようにローラを使用した場合、固定外輪および出力軸と線接触するために負荷容量が大きく、荷重条件の厳しい用途に適している。

一方、従来の逆入力遮断クラッチでは、構造の簡素化、組み立ての簡素化による低コスト化の理由から、固定外輪と出力軸間にローラを配置した構造において、ローラは固定外輪と出力軸間の楔空間に板ばねにより押圧された状態で配置されることから、その回転方向には位置を規制する構造となっている。

しかしながら、ローラの軸方向、つまり、ローラ長手方向に関しては、固定外輪および出力軸に対してフリーな状態でローラの位置を規制する構造がなく、ローラが自由に動く（ずれる）ことができる。その結果、ローラの姿勢が変化してスキューすることにより、解除トルクの変動など不安定なクラッチ動作となったり、ロック解除時に異音が発生したりする原因となる可能性があった。なお、スキューとは、ローラがその軸線に対して傾斜した状態で転動する現象を意味し、不安定動作の要因となる。

そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、簡便な手段により、ローラの姿勢（位置）を安定させ得る構造を具備した逆入力遮断クラッチを提供することにある。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、回転が拘束される固定外輪に、回転トルクが入力される入力軸と回転トルクが出力される出力軸を正逆回転自在に収容し、固定外輪と出力軸との間に複数対のローラを係合離脱可能に設けると共に、各対のローラ間に両側のローラをそれぞれ固定外輪と出力軸に係合させる方向に付勢する弾性部材を配設し、ローラの係合・離脱により、出力軸からの逆入力トルクに対して出力軸をロックすると共に、入力軸からの入力トルクに対してロック状態を解除してその入力トルクを出力軸に伝達する逆入力遮断クラッチであって、弾性部材のローラ側端部に、ローラの軸方向移動を規制する拘束部を設けたことを特徴とする。

本発明に係る逆入力遮断クラッチでは、弾性部材のローラ側端部に、ローラの軸方向移動を規制する拘束部を設けたことにより、ローラは、弾性部材のローラ側端部に設けられた拘束部で軸方向移動が規制された状態で係合・解除動作するため、そのローラの姿勢（軸方向位置）を安定させることができる。その結果、スキューのような現象が生じることがなくなり、ローラは固定外輪および出力軸に対して安定した係合・離脱動作を行うことができる。

本発明の構成における拘束部は、弾性部材の素形材のプレス成形によりローラ側端部に一体的に形成されていることが望ましい。このようにすれば、弾性部材を製作する上で、コストアップを招くことなく、拘束部を形成することができる。

また、拘束部は、プレス成形された弾性部材とは別の部材をスポット溶接により弾性部材のローラ側端部に一体的に接合した構造とすることも可能である。このようにすれば、ローラの形状などに変更があった場合でも、迅速に対応することができ、設計変更が容易となる。

なお、拘束部としては、ローラの外周面を抱持するＲ状の凹曲面部と、ローラの端面に当接する平面部とからなる構造が好ましい。この場合、ローラの外周面を抱持する凹曲面部でローラの回転方向位置が規制されて安定し、ローラの端面に当接する平面部でローラの軸方向位置が規制されて安定する。

本発明によれば、弾性部材のローラ側端部に、ローラの軸方向移動を規制する拘束部を設けたことにより、ローラの姿勢（軸方向位置）を安定させることができ、スキューのような現象が生じることがなくなり、ローラは固定外輪および出力軸に対して安定した係合・離脱動作を行うことができる。その結果、解除トルクの安定化など、逆入力遮断クラッチの安定動作を確保することができ、ロック解除時の異音の発生を未然に防止することができ、信頼性も大幅に向上して高品質の逆入力遮断クラッチを提供できる。

図１〜図８は、本発明の実施形態として、荷重条件の厳しい用途、例えば自動車用の車輪操舵装置に用いられる逆入力遮断クラッチを例示する。この実施形態の逆入力遮断クラッチを図１〜図８を参照しながら以下に詳述する。

この逆入力遮断クラッチは、図１〜図６に示すように回転が拘束される固定外輪１と、固定外輪１の内周に先端部が挿入され、回転トルクが入力される入力軸２と、固定外輪１の内周に入力軸２と対向する状態で挿入され、回転トルクが出力される出力軸３と、その固定外輪１と出力軸３との間に係合離脱可能に設けられた複数対（図では四対）のローラ１０ａ，１０ｂ、および各対のローラ１０ａ，１０ｂ間に配設されて両側のローラ１０ａ，１０ｂを固定外輪１と出力軸３間に係合させる方向に付勢する弾性部材としての板ばね１２とを主要な構成部品として備え、出力軸３からの逆入力トルクに対して出力軸３と固定外輪１とをロックし、入力軸２からの入力トルクに対してロック状態を解除してその入力トルクを出力軸３に伝達する。入力軸２と出力軸３は、固定外輪１に収容された状態で同軸上に配置され、転がり軸受４，５を介して正逆回転自在に支承されている。

入力軸２の出力軸側端部には、径方向外側へ拡径したフランジ部２ａが一体的に形成され、そのフランジ部２ａの端面には、軸中心から径方向外側へずれた位置にピン８が軸方向に突設されている。一方、出力軸３には、入力軸２と対向する端面に径方向に沿う凹溝７が形成されている。この入力軸２のピン８の先端を出力軸３と対向するフランジ部２ａの端面から突出させて、出力軸３の端面に形成された凹溝７に嵌入させることにより、入力軸２からの回転トルクを出力軸３に伝達可能としている。

また、入力軸２のフランジ部２ａには、その外周から軸方向の出力軸側へ一体的に延びる複数（図では四つ）の柱部２ｂが円周方向等間隔に形成されている。この円周方向に隣接する柱部２ｂ間の空間は、軸方向の一方に向かって開口したポケット９を構成し、各ポケット９に一対のローラ１０ａ，１０ｂがそれぞれ配される。なお、図５の符号１４は、入力軸２と出力軸３および転がり軸受５との間に配設され、ポケット９内のローラ１０ａ，１０ｂが軸方向出力軸側へ移動して転がり軸受５と接触することを防止するための間座である。

出力軸３の入力軸側外周には、前述した入力軸２の柱部２ｂ間に位置するポケット９と対応させて複数対（図では四対）のカム面１１ａ，１１ｂが円周方向等間隔に形成されている。この出力軸３のカム面１１ａ，１１ｂと固定外輪１の内周面との間に、複数対（図では四対）のローラ１０ａ，１０ｂがそれぞれ配され、入力軸２の柱部２ｂ間に形成されたポケット９に収容される。一対のローラ１０ａ，１０ｂのうち、一方のローラ１０ａは一対のカム面１１ａ，１１ｂのうちの一方のカム面１１ａに位置し、他方のローラ１０ｂは他方のカム面１１ｂに位置するように配されている。

一対のローラ１０ａ，１０ｂ間には板ばね１２が介挿され、その板ばね１２が一対のローラ１０ａ，１０ｂを互いに離間させる方向に弾性的に押圧する。この板ばね１２は、伸縮方向中央のＵ字状の基部１２ｃと、その基部１２ｃの両側から延びる略Ｍ字状の折曲部１２ａ，１２ｂとからなる（図４参照）。この板ばね１２は、その基部１２ｃが出力軸３の外周面に形成されたスリット溝１７に嵌め込まれ、折曲部１２ａ，１２ｂの最外側部位がローラ１０ａ，１０ｂにそれぞれ接触する。また、入力軸２からのトルク伝達時に一方のローラ１０ａに作用する板ばね１２の折曲部１２ａの押圧力と他方のローラ１０ｂに作用する板ばね１２の折曲部１２ｂの押圧力とを独立させる遮蔽板１３を板ばね１２の基部１２ｃに内挿している。

この逆入力遮断クラッチでは、図７に拡大して示す中立状態で、出力軸３に時計方向の逆入力トルクが入力されると、板ばね１２の折曲部１２ａの弾性力により反時計方向（回転方向後方）のローラ１０ａがその方向の楔隙間と係合して、出力軸３が固定外輪１に対して時計方向にロックされる。逆に、出力軸３に反時計方向の逆入力トルクが入力されると、板ばね１２の折曲部１２ｂの弾性力により時計方向（回転方向後方）のローラ１０ｂがその方向の楔隙間と係合して、出力軸３が固定外輪１に対して反時計方向にロックされる。従って、出力軸３からの逆入力トルクは、一対のローラ１０ａ，１０ｂによって正逆両回転方向にロックされる。

一方、入力軸２に回転トルクが入力されて例えば時計方向に回動すると、図８に拡大して示すように、まず、入力軸２の反時計方向（回転方向後方）の柱部２ｂがその方向（回転方向後方）のローラ１０ａと係合して、これを一方の板ばね１２の折曲部１２ａの弾性力に抗して時計方向（回転方向前方）に押圧する。これにより、反時計方向（回転方向後方）のローラ１０ａがその方向の楔隙間から離脱して、出力軸３のロック状態が解除されてその出力軸３が時計方向に回動可能となる。

入力軸２がさらに時計方向に回動すると、入力軸２のピン８が出力軸３の凹溝７の壁面に当接することにより、入力軸２からの時計方向の回転トルクがピン８と凹溝７との係合部分を介して出力軸３に伝達され、出力軸３が時計方向に回動する。この時、時計方向（回転方向前方）のローラ１０ｂは、その方向の楔隙間と係合せず、出力軸３のカム面１１ｂと固定外輪１の内周面に接触した状態で空転する。

入力軸２に反時計方向の回転トルクが入力された場合は、前述とは逆の動作で出力軸３が反時計方向に回動する。従って、入力軸２からの正逆両回転方向の回転トルクは、ピン８と凹溝７との係合部分を介して出力軸３に伝達され、出力軸３が正逆両回転方向に回動する。

この実施形態の逆入力遮断クラッチでは、前述した板ばね１２のローラ側端部、つまり、折曲部１２ａ，１２ｂの最外側部位に、ローラ１０ａ，１０ｂの軸方向移動を規制する拘束部１２ａ_１，１２ｂ_１を設けている。この拘束部１２ａ_１，１２ｂ_１は、ローラ１０ａ，１０ｂの外周面を抱持するＲ状の凹曲面部１２ａ_１１，１２ｂ_１１と、ローラ１０ａ，１０ｂの端面に当接する平面部１２ａ_１２，１２ｂ_１２とからなる（図４参照）。この場合、ローラ１０ａ，１０ｂの外周面を抱持する凹曲面部１２ａ_１１，１２ｂ_１１でローラ１０ａ，１０ｂの回転方向位置が規制され、ローラ１０ａ，１０ｂの端面に当接する平面部１２ａ_１２，１２ｂ_１２でローラ１０ａ，１０ｂの軸方向位置が規制される。

この拘束部１２ａ_１，１２ｂ_１は、板ばね１２の素形材のプレス成形により折曲部１２ａ，１２ｂの最外側部位に一体的に形成されている。このようにして拘束部１２ａ_１，１２ｂ_１を形成すれば、板ばね１２を製作する上で、コストアップを招くことはない。また、拘束部１２ａ_１，１２ｂ_１は、プレス成形された板ばねとは別の部材をスポット溶接により板ばねのローラ側端部に一体的に接合した構造とすることも可能である。この場合、ローラ１０ａ，１０ｂの形状などに変更があった場合でも、迅速に対応することができて設計変更が容易となる。

この逆入力遮断クラッチでは、板ばね１２の折曲部１２ａ，１２ｂの最外側部位に、ローラ１０ａ，１０ｂの軸方向移動を規制する拘束部１２ａ_１，１２ｂ_１を設けたことにより、ローラ１０ａ，１０ｂは、この拘束部１２ａ_１，１２ｂ_１で軸方向移動が規制された状態、つまり、回転方向位置が拘束部１２ａ_１，１２ｂ_１の凹曲面部１２ａ_１１，１２ｂ_１１で規制され、軸方向位置が拘束部１２ａ_１，１２ｂ_１の平面部１２ａ_１２，１２ｂ_１２で規制された状態で安定して係合・解除動作するため、そのローラ１０ａ，１０ｂの姿勢（軸方向位置）を安定させることができる。その結果、スキューのような現象が生じることがなくなり、ローラ１０ａ，１０ｂは固定外輪１および出力軸３に対して安定した係合・離脱動作を行うことができる。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

本発明に係る逆入力遮断クラッチの実施形態で、固定外輪を取り外した状態を示す斜視図である。図１の固定外輪を取り付けた状態での逆入力遮断クラッチを示す側面図である。図１の入力軸、出力軸、ボール、板ばねおよび遮蔽板からなる各構成部品を示す組み立て分解斜視図である。図１の板ばねおよび遮蔽板を示す拡大斜視図である。図１の逆入力遮断クラッチで、図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図１の逆入力遮断クラッチで、図５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図６の中立状態を示す要部拡大断面図である。入力軸から回転トルクが入力された状態を示す要部拡大断面図である。

符号の説明

１固定外輪
２入力軸
３出力軸
１０ａ，１０ｂローラ
１２弾性部材（板ばね）
１２ａ，１２ｂ折曲部
１２ａ_１，１２ｂ_１拘束部
１２ａ_１１，１２ｂ_１１凹曲面部
１２ａ_１２，１２ｂ_１２平面部

Claims

回転が拘束される固定外輪に、回転トルクが入力される入力軸と回転トルクが出力される出力軸を正逆回転自在に収容し、前記固定外輪と出力軸との間に複数対のローラを係合離脱可能に設けると共に、各対のローラ間に両側のローラをそれぞれ固定外輪と出力軸に係合させる方向に付勢する弾性部材を配設し、前記ローラの係合・離脱により、前記出力軸からの逆入力トルクに対して出力軸をロックすると共に、入力軸からの入力トルクに対してロック状態を解除してその入力トルクを出力軸に伝達する逆入力遮断クラッチであって、前記弾性部材のローラ側端部に、ローラの軸方向移動を規制する拘束部を設けたことを特徴とする逆入力遮断クラッチ。
前記拘束部は、弾性部材の素形材のプレス成形によりローラ側端部に一体的に形成されている請求項１に記載の逆入力遮断クラッチ。
前記拘束部は、プレス成形された弾性部材とは別の部材をスポット溶接により弾性部材のローラ側端部に一体的に接合した請求項１又は２に記載の逆入力遮断クラッチ。
前記拘束部は、ローラの外周面を抱持するＲ状の凹曲面部と、前記ローラの端面に当接する平面部とからなる請求項２又は３に記載の逆入力遮断クラッチ。