(57)【要約】【課題】  駆動時の回転損失やクラッチ機能の低下を発生させることなく、連続的な異音や振動の発生を確実に防止する。【解決手段】  回転トルクが入力される入力軸１１と、回転トルクが出力される出力軸１２と、回転が拘束される外輪１３と、入力軸１１と出力軸１２との間に設けられ、入力軸１１からの入力トルクを出力軸１２に伝達するトルク伝達手段２１と、外輪１３と出力軸１２との間に設けられ、出力軸１２からの逆入力トルクに対して出力軸１２と外輪１３とをロックして入力軸１１へのトルク伝達を遮断するロック手段２２とを備え、入力トルクの負荷時に、ロック手段２２による出力軸１２と外輪１３とのロック状態を解除した上で、トルク伝達手段２１で入力トルクを出力軸１２に伝達する逆入力遮断クラッチにおいて、入力軸１１と出力軸１２との間に、両者の相対回転状態に応じて変化する回転抵抗を付与する粘性流体２７を封入する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転トルクが入力される入力側部材と、回転トルクが出力される出力側部材と、回転が拘束される静止側部材と、前記入力側部材と出力側部材との間に設けられ、入力側部材からの入力トルクを出力側部材に伝達するトルク伝達手段と、前記静止側部材と出力側部材との間に設けられ、出力側部材からの逆入力トルクに対して出力側部材と静止側部材とをロックして入力側部材へのトルク伝達を遮断するロック手段とを備え、入力トルクの負荷時に、前記ロック手段による出力側部材と静止側部材とのロック状態を解除した上で、前記トルク伝達手段で入力トルクを出力側部材に伝達する逆入力遮断クラッチにおいて、
前記入力側部材と出力側部材との間に、両者の相対回転状態に応じて変化する回転抵抗を付与する粘性流体を封入したことを特徴とする逆入力遮断クラッチ。
【請求項２】
前記ロック手段は、出力側部材と静止側部材との間に形成された楔隙間と、この楔隙間に対して係合可能な係合子とからなる請求項１に記載の逆入力遮断クラッチ。
【請求項３】
前記入力側部材と出力側部材を同軸上に配置し、入力側部材あるいは出力側部材のいずれか一方の対向面に凹孔を形成すると共に他方の対向面に突起を形成し、前記凹孔に隙間を介して突起を挿入配置し、前記隙間に粘性流体を封入した請求項１又は２に記載の逆入力遮断クラッチ。
【請求項４】
前記凹孔の内径面と突起の外径面との間にシール部材を配設した請求項３に記載の逆入力遮断クラッチ。
【請求項５】
前記係合子がローラあるいはスプラグのいずれかである請求項１〜４のいずれか一項に記載の逆入力遮断クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車の操舵装置などに組み込まれ、入力側からの回転トルクを出力側へ伝達する機能と、出力側からの逆入力トルクを遮断する機能を併せ持った逆入力遮断クラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車の操舵装置に組み込まれる逆入力遮断クラッチの一構造例を図６および図７に示す。同図に示す逆入力遮断クラッチは、回転トルクが入力される入力側部材としての入力軸（保持器）１と、その入力軸１と同軸上に配置され、回転トルクが出力される出力側部材としての出力軸２と、入力軸１および出力軸２の外周側に同軸的に配置され、回転が拘束される静止側部材としての外輪３と、出力軸２の外周面に形成されたカム面２ａと外輪３の内周面３ａとの間に形成された楔隙間４に係合・離脱可能に介在した係合子としての一対のローラ５および一対のローラ５を相互に離間する方向に弾性力を付勢する弾性部材としてのばね６と、出力軸２の外周に径方向に向けて突出するように植設され、入力軸１の一部に形成された孔７に挿入されたトルク伝達手段としてのピン８とで構成されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
この逆入力遮断クラッチでは、出力軸２からの逆入力トルクが負荷されると、ばね６により相互に離間する方向に付勢された一対のローラ５が楔隙間４に噛み込んで出力軸２と外輪３との間で係合することにより、静止系の外輪３に対して出力軸２がロックした状態となり、その結果、入力軸１に逆入力トルクが伝達されない。
【０００４】
一方、入力軸１からの入力トルクが負荷されると、入力軸１が一対のローラ５のうちの一方のローラ５をばね６による弾性力に抗して楔隙間４から離脱する方向に押圧するため、前述したロック状態が解除され、そのロック状態の解除後、出力軸２のピン８に入力軸１が係合することにより、そのピン８を介して入力トルクが出力軸２に直接的に伝達される。
【特許文献１】特開２００３−２９４０６０号公報
【特許文献２】特開２００４−１９７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前述の逆入力遮断クラッチでは、入力軸１に入力トルクが負荷されると、その前の逆入力トルクにより生じたローラ係合によるロック状態を解除した上で入力軸１からピン８を介して出力軸２へのトルク伝達が行われる。そのため、出力軸２に設けられたピン８とそのピン８が挿入された入力軸１の孔７との間には、ロック状態の解除を許容できるように回転方向の間隙ｍが設定されている。このことから、入力トルクの負荷が開始されてから、実際に出力軸２に入力トルクが伝達されるまでには、若干のタイムラグが生じる。
【０００６】
入力トルクと逆入力トルクが出力軸２に対して同方向に作用する場合において、入力トルクによる入力軸１の回転数よりも逆入力トルクによる出力軸２の回転数の方が大きい場合には、入力トルクによるロック解除直後、入力軸１がピン８に接触するまでの間、出力軸２がフリー状態となる。
【０００７】
ここで、入力軸１の回転数が出力軸２の回転数よりも大きければ、そのまま、入力軸１がピン８に接触して入力側から出力側へ入力トルクが伝達されるが、入力軸１の回転数よりも出力軸２の回転数の方が大きいと、入力軸１がピン８に接触する前に出力軸２が大きく回転して再度ロック状態となる。
【０００８】
この場合、出力軸２の回転が一旦停止するので、再び、入力軸１からの入力トルクによりロック状態を解除することになる。以後、ロック解除状態と再ロック状態とが短時間で交互に繰り返されることになるため、クラッチ内部で連続的な異音や振動が発生するおそれがある。
【０００９】
この問題を解決するため、特許文献１に開示された逆入力遮断クラッチでは、静止系と出力軸の間に摩擦抵抗を設け、ローラの係合解除時に出力側に対してブレーキをかけることにより入力側に対して回転速度を低下させるようにしている。また、特許文献２に開示された逆入力遮断クラッチでは、入力軸と出力軸との間に摩擦抵抗を設け、ローラの係合解除時に入力側から出力側へ回転抵抗を付与するようにしている。
【００１０】
しかしながら、特許文献１に開示された逆入力遮断クラッチでは、静止系から出力側に常に回転抵抗が付与されているため、入力側からの駆動時に回転抵抗による損失が発生するという問題があった。また、特許文献２に開示された逆入力遮断クラッチでは、入力軸と出力軸の間に回転抵抗が付与されているため、この摩擦抵抗は入力軸と出力軸の相対回転を阻害しない程度の抵抗しか付与できないことから、出力軸への回転抵抗としては不十分であったり、回転抵抗が大きすぎると、クラッチとして十分に機能することが困難になるという問題があった。
【００１１】
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、駆動時の回転損失やクラッチ機能の低下を発生させることなく、連続的な異音や振動の発生を確実に防止し得る逆入力遮断クラッチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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、回転トルクが入力される入力側部材と、回転トルクが出力される出力側部材と、回転が拘束される静止側部材と、前記入力側部材と出力側部材との間に設けられ、入力側部材からの入力トルクを出力側部材に伝達するトルク伝達手段と、前記静止側部材と出力側部材との間に設けられ、出力側部材からの逆入力トルクに対して出力側部材と静止側部材とをロックして入力側部材へのトルク伝達を遮断するロック手段とを備え、入力トルクの負荷時に、前記ロック手段による出力側部材と静止側部材とのロック状態を解除した上で、前記トルク伝達手段で入力トルクを出力側部材に伝達する逆入力遮断クラッチにおいて、前記入力側部材と出力側部材との間に、両者の相対回転状態に応じて変化する回転抵抗を付与する粘性流体を封入したことを特徴とする。
【００１３】
本発明では、入力側部材からの入力トルクが負荷された場合、その入力側部材の回転開始時、粘性流体の粘性抵抗が小さいため、出力側部材に対して入力側部材は相対回転が可能であり、ロック状態を解除した上で入力トルクを出力側部材に伝達することが可能である。これに対して、入力トルクと逆入力トルクが出力側部材に対して同方向に作用する場合において、入力トルクによる入力側部材の回転数よりも逆入力トルクによる出力側部材の回転数の方が大きい場合、入力側部材を回転させてロックを解除した瞬間、出力側部材が急激に回転を開始するが、この出力側部材の急激な回転により粘性流体による粘性抵抗が増加し、ロック解除状態（入力側部材と出力側部材が位相角をある程度保持した状態）のまま、出力側部材が入力側部材を連れ回すことになる。これにより、再ロック状態を回避することができるので、ロック解除状態と再ロック状態とを交互に繰り返すことがなくなる。
【００１４】
前述の構成におけるロック手段としては、出力側部材と静止側部材との間に形成された楔隙間と、この楔隙間に対して係合可能な係合子とからなる構造が望ましい。なお、係合子としては、ローラあるいはスプラグのいずれかが使用可能である。
【００１５】
また、粘性流体を封入する構造としては、入力側部材と出力側部材を同軸上に配置し、入力側部材あるいは出力側部材のいずれか一方の対向面に凹孔を形成すると共に他方の対向面に突起を形成し、凹孔に隙間を介して突起を挿入配置し、隙間に粘性流体を封入した構造が望ましい。なお、この構造においては、凹孔の内径面と突起の外径面との間にシール部材を配設すれば、粘性流体の漏洩を確実に防止できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、入力側部材と出力側部材との間に、両者の相対回転状態に応じて変化する回転抵抗を付与する粘性流体を封入したことにより、入力トルクと逆入力トルクが出力側部材に対して同方向に作用する場合において、入力トルクによる入力側部材の回転数よりも逆入力トルクによる出力側部材の回転数の方が大きい場合であっても、ロック解除状態と再ロック状態とを交互に繰り返すことがなくなるので、連続的な異音や振動の発生を確実に防止することができ、しかも、粘性流体による回転抵抗が、入力側部材と出力側部材の相対回転状態に応じて変化することから、駆動時の回転損失やクラッチ機能の低下を発生させることもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１および図２は、本発明の実施形態で逆入力遮断クラッチの全体構成を示す。同図に示す逆入力遮断クラッチは、回転トルクが入力される入力側部材としての入力軸１１（保持器）と、その入力軸１１と同軸上に配置され、回転トルクが出力される出力側部材としての出力軸１２と、入力軸１１および出力軸１２の外周側に同軸的に配置され、回転が拘束される静止側部材としての外輪１３と、入力軸１１と出力軸１２との間に設けられ、入力軸１１からの入力トルクを出力軸１２に伝達するトルク伝達手段２１と、外輪１３と出力軸１２との間に設けられ、出力軸１２からの逆入力トルクに対して出力軸１２と外輪１３とをロックして入力軸１１へのトルク伝達を遮断するロック手段２２とを備える。
【００１８】
入力軸１１は、その出力軸側の一端部を拡径させて軸方向に延びる柱部１１ａをその端部の円周方向複数箇所に設け、各柱部１１ａ間に係合子としての一対のローラ１５および弾性部材としてのばね１６を収容したポケット２３をその軸方向の一方側が開口した状態で形成されている。この入力軸１１の出力軸側の一端部は、ポケット２３により一対のローラ１５およびばね１６を円周方向に所定間隔で保持する保持器としての機能を呈し、また、入力軸１１の他端部には、回転トルクが入力される。
【００１９】
出力軸１２の一方の端部は、入力軸１１の柱部１１ａの内周側に挿入され、その柱部１１ａの内周面との対向する外周面に、ローラ１５が転動するカム面１２ａが形成され、そのカム面１２ａと外輪１３の軸方向中央部に位置する円筒状内周面１３ａとの間で楔隙間１４が形成されている。この楔隙間１４に係合・離脱可能に介在した一対のローラ１５および一対のローラ１５を相互に離間する方向に弾性力を付勢するばね１６とでロック手段２２を構成する。この出力軸１２の他方の端部には、入力軸１１からの入力トルクが出力され、あるいは、逆入力トルクが負荷される。
【００２０】
この出力軸１２の外周に径方向に向けて突出するようにピン１８を植設すると共に、入力軸１１の柱部１１ａの一つに前述のピン１８が挿入される孔１７を形成している。この孔１７の内径は、ピン１８の外径よりも若干大きく設定されており、回転方向に所定の間隙ｎが設けられている。この逆入力遮断クラッチでは、入力軸１１に入力トルクが負荷されると、その前の逆入力トルクにより生じたローラ係合によるロック状態を解除した上で入力軸１１の柱部１１ａからピン１８を介して出力軸１２へトルクが伝達される。このことから、ピン１８と孔１７間の回転方向の間隙ｎは、ロック状態の解除を許容できるように寸法設定されている。この出力軸１２のピン１８が入力軸１１の柱部１１ａの孔１７に挿入配置され、このピン１８により入力軸１１と出力軸１２とが連結可能となっていることにより、トルク伝達手段２１を構成している。
【００２１】
外輪１３は、図示しないフレーム等の静止系に連結され、その軸方向両端部の内周面と、入力軸１１および出力軸１２の外周面との間に転がり軸受２４，２５を介在させている。この転がり軸受２４，２５により、入力軸１１および出力軸１２を外輪１３に対して回転自在に同軸的に軸支している。なお、図面では、転がり軸受２４，２５を例示しているが、これに代えて、例えば滑り軸受などの他の軸受を使用することも可能である。また、ポケット２３内でのローラ１５の軸方向移動を規制するため、柱部１１ａと転がり軸受２５との間には、間座２６が配置されている。
【００２２】
前述した構成からなる逆入力遮断クラッチにおいて、入力軸１１と出力軸１２との間に、両者の相対回転状態に応じて変化する回転抵抗を付与する粘性流体２７を封入する。この粘性流体２７を封入する構造としては、入力軸１１の出力軸１２と対向する軸端面に凹孔１１ｂを形成すると共に出力軸１２の入力軸１１と対向する軸端面に突起１２ｂを同軸的に形成し、凹孔１１ｂに隙間２８を介して突起１２ｂを挿入配置し、その隙間２８に粘性流体２７を封入する。この粘性流体２７としては、例えばシリコーンオイルが使用可能であるが、シリコーンオイル以外の他の粘性流体であってもよい。
【００２３】
この粘性流体２７の封入構造において、入力軸１１の凹孔１１ｂの内径面と出力軸１２の突起１２ｂの外径面は、入力軸１１と出力軸１２の相対回転により摺動可能となっており、その凹孔１１ａの開口周縁部と突起１２ｂの根元部との間にシール部材２９を配設している。これにより、凹孔１１ｂと突起１２ｂ間の隙間２８に封入された粘性流体２７の漏洩を確実に防止する。
【００２４】
この実施形態では、入力軸１１の軸端面に凹孔１１ｂを形成し、出力軸１２の軸端面に突起１２ｂを形成した場合を例示しているが、逆に、出力軸１２の軸端面に凹孔を形成し、入力軸１１の軸端面に突起を形成するようにしてもよい。
【００２５】
図３に示す中立状態で、例えば出力軸１２に時計方向の逆入力トルクが入力されると（入力軸１１には入力トルクは作用していない）、一対のローラ１５のうち、反時計方向（回転方向後方）に位置するローラ１５が、そのローラ１５同士に離反力を付勢するばね１６により、出力軸１２と外輪１３との間の楔隙間１４に噛み込んで係合し、出力軸１２が外輪１３に対して時計方向にロックされる。反対に、出力軸１２に反時計方向の逆入力トルクが入力されると、時計方向（回転方向後方）に位置するローラ１５が楔隙間１４に噛み込んで係合し、出力軸１２が外輪１３に対して反時計方向にロックされる。従って、出力軸１２からの逆入力トルクは、正逆両回転方向にロックされ、入力軸１１にはトルクが伝達されない。
【００２６】
図４は、入力軸１１に作用する入力トルクで入力軸１１が反時計方向に回転を始めた状態を示す。入力軸１１の時計方向（回転方向後方）に位置するポケット２３の柱部１１ａの側面がその時計方向（回転方向後方）に位置するローラ１５と係合して、これをばね１６の弾性力に抗して反時計方向（回転方向前方）に押圧する。これにより、時計方向（回転方向後方）に位置するローラ１５が出力軸１２と外輪１３間の楔隙間１４から離脱して空転可能となり、出力軸１２のロック状態が解除される（なお、反時計方向のローラ１５は、出力軸１２と外輪１３の間の楔隙間１４に噛み込まずに係合しない）。従って、出力軸１２は反時計方向に回転可能となる。
【００２７】
入力軸１１がさらに反時計方向に回転すると、図５に示すように出力軸１２のピン１８が入力軸１１の柱部１１ａの孔１７と回転方向で係合する。これにより、入力軸１１からの反時計方向の入力トルクが出力軸１２にピン１８を介して直接的に伝達され、出力軸１２が反時計方向に回転する。入力軸１１に時計方向の入力トルクが入力された場合は、上記とは逆の動作で出力軸１２が時計方向に回転する。従って、入力軸１１からの正逆回転方向の入力トルクは、トルク伝達手段２１としてのピン１８を介して出力軸１２に伝達され、出力軸１２が正逆両回転方向に回転する。なお、入力軸１１からの入力トルクがなくなると、ばね１６の弾性力によって図３に示す中立位置に復帰する。
【００２８】
この実施形態の逆入力遮断クラッチでは、前述したように入力軸１１と出力軸１２との間に粘性流体２７を封入した構造を具備する。これにより、モータ等の回転駆動源により入力軸１１に入力トルクを連続的に付与する場合、その回転開始直後は回転速度が遅いので、入力軸１１が回転開始すると、粘性流体２７の粘性抵抗が小さいため、出力軸１２に対して入力軸１１は相対回転が可能であり、ロック状態を解除した上で入力トルクを出力軸１２に伝達することが可能である。
【００２９】
これに対して、入力トルクと逆入力トルクが出力軸１２に対して同方向に作用する場合において、その入力トルクによる入力軸１１の回転数よりも逆入力トルクによる出力軸１２の回転数の方が大きい場合、入力軸１１を回転させてロックを解除した瞬間、出力軸１２が急激に回転を開始するが、この出力軸１２の急激な回転により粘性流体２７による粘性抵抗が増加し、ロック解除状態（入力軸１１と出力軸１２が位相角をある程度保持した状態）のまま、出力軸１２が入力軸１１を連れ回すことになる。これにより、再ロック状態を回避することができるので、ロック解除状態と再ロック状態とを交互に繰り返すことがなくなり、連続的な異音や振動が発生することはない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る逆入力遮断クラッチの実施形態で、図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】図２の逆入力遮断クラッチの動作を説明するためのもので、出力軸のロック状態を示す断面図である。
【図４】図２の逆入力遮断クラッチの動作を説明するためのもので、出力軸のロック解除状態を示す断面図である。
【図５】図２の逆入力遮断クラッチの動作を説明するためのもので、出力軸の回転状態を示す断面図である。
【図６】逆入力遮断クラッチの従来例で、図７のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１１  入力側部材（入力軸）
１１ｂ  凹孔
１２  出力側部材（出力軸）
１２ｂ  突起
１３  静止側部材（外輪）
１４  楔隙間
１５  係合子（ローラ）
２１  トルク伝達手段
２２  ロック手段
２７  粘性流体
２８  隙間
２９  シール部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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