(57)【要約】【課題】構成が簡素であり、性能が安定して得られるクラッチ装置を提供すること。【解決手段】クラッチ装置５３は、同軸的に配置された電気モータの出力軸５１ａ（駆動側の回転軸）と減速装置のウォームシャフト５２ａ（従動側の回転軸）間に介装されていて、出力軸５１ａとウォームシャフト５２ａの回転に伴う遠心力の増大に応じて出力軸５１ａとウォームシャフト５２ａ間の伝達可能トルクを減少させる。出力軸５１ａとウォームシャフト５２ａ（両回転軸）の近接端部５１ａ１、５２ａ１は、対向配置されている。両回転軸５１ａ、５２ａの近接端部外周には、両回転軸５１ａ、５２ａの近接端部外周面にそれぞれ内周面にて摩擦係合する摩擦部材５３ａと、この摩擦部材５３ａを回転軸中心に向けて径方向に付勢する弾性部材５３ｂが設けられていて、摩擦部材５３ａを介して出力軸５１ａとウォームシャフト５２ａがトルク伝達可能に連結されている。【選択図】  図２
2011163391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸的に配置された駆動側の回転軸と従動側の回転軸間に介装されて、前記両回転軸の回転に伴う遠心力の増大に応じて前記両回転軸間の伝達可能トルクを減少させるクラッチ装置であって、前記両回転軸の近接端部は対向配置されており、前記両回転軸の近接端部外周には、前記両回転軸の近接端部外周面にそれぞれ内周面にて摩擦係合する摩擦部材と、この摩擦部材を回転軸中心に向けて径方向に付勢する弾性部材が設けられていて、前記摩擦部材を介して前記駆動側の回転軸と前記従動側の回転軸がトルク伝達可能に連結されていることを特徴とするクラッチ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のクラッチ装置において、前記両回転軸の何れか一方の回転軸と前記摩擦部材によって得られる摩擦係合力が、他方の回転軸と前記摩擦部材によって得られる摩擦係合力に比して大きく設定されていることを特徴とするクラッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラッチ装置に係り、特に、同軸的に配置された駆動側の回転軸と従動側の回転軸間に介装されて、前記両回転軸の回転に伴う遠心力の増大に応じて前記両回転軸間の伝達可能トルクを減少させるクラッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のクラッチ装置は、例えば、下記特許文献１に記載されていて、第１回転軸（駆動側の回転軸）と第２回転軸（従動側の回転軸）間で回転の伝動（伝達可能トルクが大である状態）と遮断（伝達可能トルクが小である状態）とを相互に切り換える係脱手段を備えていて、この係脱手段が、第１回転軸と第２回転軸間で遠心力により径方向に移動する遠心移動部材（カム部材）と、この遠心移動部材の径方向外方への移動に関連して軸方向に移動する軸方向移動部材（コーン形状のクラッチ体）と、この軸方向移動部材を原位置に向けて軸方向に付勢する弾性部材を備える構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１２５１４２号公報
【発明の概要】
【０００４】
ところで、上記特許文献１に記載されているクラッチ装置においては、各構成部材間（例えば、遠心移動部材とこれを径方向に移動可能に保持する部材間や、軸方向移動部材とこれを軸方向に移動可能に保持する回転軸間等）に摺動抵抗が生じる構成であるため、係脱手段の作動（回転の伝動と遮断とを相互に切り換えるタイミング）が不安定であり、性能が安定しないという課題があるとともに、上記した遠心移動部材、軸方向移動部材等が必要であるとともに、遠心移動部材の径方向外方への移動を軸方向移動部材の軸方向移動に変換する変換機構が必要であって、構成を簡素にし難いものである。
【０００５】
本発明は、上記した実状に鑑みてなされたものであり、構成が簡素であり、かつ、性能が安定して得られるクラッチ装置を提供するものであり、同軸的に配置された駆動側の回転軸と従動側の回転軸間に介装されて、前記両回転軸の回転に伴う遠心力の増大に応じて前記両回転軸間の伝達可能トルクを減少させるクラッチ装置であって、前記両回転軸の近接端部は対向配置されており、前記両回転軸の近接端部外周には、前記両回転軸の近接端部外周面にそれぞれ内周面にて摩擦係合する摩擦部材と、この摩擦部材を回転軸中心に向けて径方向に付勢する弾性部材が設けられていて、前記摩擦部材を介して前記駆動側の回転軸と前記従動側の回転軸がトルク伝達可能に連結されていることに特徴がある。
【０００６】
本発明によるクラッチ装置においては、両回転軸が非回転状態であるとき、摩擦部材と弾性部材に遠心力は作用しない。このため、駆動側の回転軸と従動側の回転軸間の伝達可能トルクは、弾性部材の組付時における摩擦部材に対する付勢力（弾性部材による摩擦部材の各回転軸への押し付け力）、摩擦部材と各回転軸の摩擦係合面（摩擦部材の内周面と各回転軸の近接端部外周面）での摩擦係数、摩擦部材と各回転軸の摩擦係合面の径（回転軸中心から摩擦係合面までの長さ）等によって決定される。
【０００７】
一方、両回転軸が回転状態であるときには、両回転軸と共に摩擦部材と弾性部材も回転していて、摩擦部材と弾性部材に両回転軸の回転に伴う遠心力が作用する。このため、このときには、弾性部材による摩擦部材の各回転軸への押し付け力が上記した遠心力に相当する分だけ減少し、これに応じて摩擦部材と各回転軸間での摩擦係合力が減少して、駆動側の回転軸と従動側の回転軸間の伝達可能トルクが減少する。したがって、当該クラッチ装置では、両回転軸の回転が設定数以上であるときに、両回転軸間の伝達可能トルクを設定値（許容値）以下に抑えることが可能であって、両回転軸間での不必要なトルク伝達を抑制することが可能である。
【０００８】
ところで、本発明によるクラッチ装置では、両回転軸の近接端部が対向配置されていて、両回転軸の近接端部外周に、摩擦部材と弾性部材を設けることで、当該クラッチ装置を構成することが可能であるため、当該クラッチ装置を簡素に構成することが可能である。また、本発明によるクラッチ装置では、弾性部材による摩擦部材の各回転軸への押し付け力を両回転軸の回転に伴う遠心力によって減少させることで、駆動側の回転軸と従動側の回転軸間の伝達可能トルクを減少させるものであり、構成部材間に摺動抵抗等の不安定な要素がないため、安定した性能を得ることが可能である。
【０００９】
また、本発明の実施に際して、前記両回転軸の何れか一方の回転軸と前記摩擦部材によって得られる摩擦係合力が、他方の回転軸と前記摩擦部材によって得られる摩擦係合力に比して大きく設定されていることも可能である。なお、上記した各摩擦係合力は、例えば、摩擦部材の素材や内周面の面粗度、各回転軸の素材や近接端部外周面の面粗度、各摩擦係合部の係合面積量等を適宜に変更することによって、適宜に増減することが可能である。
【００１０】
この場合において、例えば、駆動側の回転軸と摩擦部材によって得られる摩擦係合力が、従動側の回転軸と摩擦部材によって得られる摩擦係合力に比して大きく設定されておれば、両回転軸が共に回転していて、両回転軸の回転に伴う遠心力によって両回転軸間の伝達可能トルクが減少している状態で、従動側の回転軸が急に回転停止した場合においても、駆動側の回転軸の回転によって摩擦部材と弾性部材の回転を効果的に維持することが可能である。このため、両回転軸間の伝達可能トルクが減少している状態を効果的に持続させることが可能であり、従動側の回転軸の急停止に伴う駆動側の回転軸の急激な減速を効果的に抑制することが可能である。
【００１１】
なお、従動側の回転軸と摩擦部材によって得られる摩擦係合力が、駆動側の回転軸と摩擦部材によって得られる摩擦係合力に比して大きく設定されておれば、両回転軸が共に回転していて、両回転軸の回転に伴う遠心力によって両回転軸間の伝達可能トルクが減少している状態で、駆動側の回転軸が急に回転停止した場合においても、従動側の回転軸の回転によって摩擦部材と弾性部材の回転を効果的に維持することが可能である。このため、両回転軸間の伝達可能トルクが減少している状態を効果的に持続させることが可能であり、駆動側の回転軸の急停止に伴う従動側の回転軸の急激な減速を効果的に抑制することが可能である。
【００１２】
また、本発明によるクラッチ装置は、車両にてコラムチューブによって回転可能に支持されるステアリングシャフトに、電気モータの回転駆動力が減速装置を介して伝達可能（アシスト可能）に構成されているコラムアシスト形式の電動パワーステアリング装置において、前記電気モータの出力軸（駆動側の回転軸）と前記減速装置の入力軸（従動側の回転軸）間に介装されることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明によるクラッチ装置をコラムアシスト形式の電動パワーステアリング装置における電気モータと減速装置間に組み込んだ一実施形態の概略的な全体構成図である。
【図２】図１に示したクラッチ装置の部分破断側面図である。
【図３】図２に示したクラッチ装置の３−３線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示した車両用電動パワーステアリング装置は、コラムアシスト形式のものであり、運転者によって回動操作されるステアリングホイール１０と、ステアリングホイール１０を一体的に支持するステアリングシャフト２０と、このステアリングシャフト２０にピニオンシャフト３０を介して連結したラックバー４０を備えるとともに、ステアリングホイール１０の回動操作に対して所定の補助力を付与するＥＰＳアクチュエータ５０を備えている。
【００１５】
ステアリングホイール１０は、ステアリングシャフト２０におけるアッパーシャフト２１の運転者側端部に一体回転可能に連結されている。ステアリングシャフト２０は、アッパーシャフト２１とロアシャフト２２を備えるとともに、アッパーシャフト２１とロアシャフト２２間に設けた操舵トルク検出部２３を備えている。操舵トルク検出部２３では、アッパーシャフト２１とロアシャフト２２がトーションバー（図示省略）を介してトルク伝達可能に連結されているとともに、トーションバー（図示省略）の捩れ量に応じて操舵トルクが電気的に検出可能に構成されている。
【００１６】
ロアシャフト２２は、ピニオンシャフト３０、ラックバー４０を介して各タイロッド４１Ｒ、４１Ｌに連結されていて、各転舵輪４２Ｒ、４２Ｌを操舵可能である。なお、各転舵輪４２Ｒ、４２Ｌには、各タイロッド４１Ｒ、４１Ｌに連結されるステアリングナックル（図示省略）が設けられている。
【００１７】
各転舵輪４２Ｒ、４２Ｌからステアリングシャフト２０（詳細には、ロアシャフト２２）に至る転舵機構は、その移動量（操舵量）がステアリングストッパ４３Ｒ、４３Ｌにて所定量に規定されている。各ステアリングストッパ４３Ｒ、４３Ｌは、ラックバー４０をラック軸方向へ移動可能に支持するラックハウジング（図示省略）に設けられていて、ラックバー４０のラック軸方向移動量を所定量に規定する。
【００１８】
ＥＰＳアクチュエータ５０は、ステアリングシャフト２０を回転可能に支持する部材（例えば、コラムチューブ）に組付けた電気モータ５１と、この電気モータ５１とステアリングシャフト２０のロアシャフト２２間に介装した減速装置５２と、この減速装置５２と電気モータ５１間に介装したクラッチ装置５３を備えている。電気モータ５１は、操舵トルク検出部２３にて検出される操舵トルクや車速センサＳにて検出される車速等に応じて電気制御装置ＥＣＵによって作動を制御されるように構成されていて、運転者による操舵時に操舵をアシストする。
【００１９】
減速装置５２は、電気モータ５１の出力軸５１ａにクラッチ装置５３を介して連結したウォームシャフト５２ａ（入力軸）と、ロアシャフト２２に一体回転可能に連結されてウォームシャフト５２ａのウォームに噛合するウォームホイール５２ｂを備えていて、電気モータ５１の回転駆動力がステアリングシャフト２０のロアシャフト２２に伝達可能に構成されている。
【００２０】
クラッチ装置５３は、同軸的に配置された電気モータ５１の出力軸５１ａ（駆動側の回転軸）と減速装置５２のウォームシャフト５２ａ（従動側の回転軸）間に介装されていて、出力軸５１ａとウォームシャフト５２ａの回転に伴う遠心力の増大に応じて出力軸５１ａとウォームシャフト５２ａ間の伝達可能トルクを減少させるものであり、出力軸５１ａとウォームシャフト５２ａの近接端部５１ａ１、５２ａ１は、図２に示したように、対向配置されている。
【００２１】
出力軸５１ａとウォームシャフト５２ａの近接端部５１ａ１、５２ａ１は、同一外径の円形形状に形成されていて、その外周には、摩擦部材５３ａと弾性部材５３ｂが設けられている。摩擦部材５３ａは、図２および図３に示したように、断面形状が円弧形状であって、近接端部５１ａ１、５２ａ１の外周面にそれぞれ内周面にて摩擦係合するものであり、近接端部５１ａ１、５２ａ１の外周に拡径可能（径外方に移動可能）に配置されていて、保持部材（図示省略）によって周方向にて等間隔に保持されている。なお、この実施形態では、摩擦部材５３ａが周方向にて三分割されているが、その個数は適宜増減可能であり、一個にて構成（弾性部材５３ｂと同様の形状に形成）して実施することも可能である。
【００２２】
弾性部材５３ｂは、摩擦部材５３ａを回転軸中心に向けて径方向に付勢する板ばねであり、図３に示したように、一部を欠いた円環形状に形成されていて、摩擦部材５３ａの外周に拡径可能（径を拡大可能）に配置されている。なお、弾性部材５３ｂは、摩擦部材５３ａに対して相対回転不能（一体回転可能）に組付けられている。
【００２３】
また、この実施形態においては、出力軸５１ａの近接端部５１ａ１と摩擦部材５３ａの摩擦係合によって得られる摩擦係合力が、ウォームシャフト５２ａの近接端部５２ａ１と摩擦部材５３ａの摩擦係合によって得られる摩擦係合力に比して大きく設定されている。なお、上記した各摩擦係合力は、例えば、摩擦部材５３ａの素材や内周面の面粗度、各回転軸（出力軸５１ａとウォームシャフト５２ａ）の素材や近接端部外周面の面粗度、各摩擦係合部（出力軸５１ａの近接端部５１ａ１と摩擦部材５３ａの摩擦係合部、ウォームシャフト５２ａの近接端部５２ａ１と摩擦部材５３ａの摩擦係合部）の係合面積量等を適宜に変更することによって、適宜に増減することが可能である。
【００２４】
上記のように構成したこの実施形態のクラッチ装置５３においては、両回転軸（出力軸５１ａとウォームシャフト５２ａ）が非回転状態であるとき、摩擦部材５３ａと弾性部材５３ｂに遠心力は作用しない。このため、出力軸５１ａとウォームシャフト５２ａ間の伝達可能トルクは、弾性部材５３ｂの組付時における摩擦部材５３ａに対する付勢力（弾性部材５３ｂによる摩擦部材５３ａの各回転軸への押し付け力）、摩擦部材５３ａと各回転軸５１ａ、５２ａの摩擦係合面（摩擦部材５３ａの内周面と各回転軸５１ａ、５２ａの近接端部外周面）での摩擦係数、摩擦部材５３ａと各回転軸５１ａ、５２ａの摩擦係合面の径（回転軸中心から摩擦係合面までの長さ）等によって決定される。
【００２５】
一方、両回転軸５１ａ、５２ａが回転状態であるときには、両回転軸５１ａ、５２ａと共に摩擦部材５３ａと弾性部材５３ｂも回転していて、摩擦部材５３ａと弾性部材５３ｂに両回転軸５１ａ、５２ａの回転に伴う遠心力が作用する。このため、このときには、弾性部材５３ｂによる摩擦部材５３ａの各回転軸５１ａ、５２ａへの押し付け力が上記した遠心力に相当する分だけ減少し、これに応じて摩擦部材５３ａと各回転軸５１ａ、５２ａ間での摩擦係合力が減少して、出力軸５１ａとウォームシャフト５２ａ間の伝達可能トルクが減少する。したがって、当該クラッチ装置５３では、両回転軸５１ａ、５２ａの回転が設定数以上であるときに、両回転軸５１ａ、５２ａ間の伝達可能トルクを設定値（許容値）以下に抑えることが可能であって、両回転軸５１ａ、５２ａ間での不必要なトルク伝達を抑制することが可能である。
【００２６】
かかる機能（両回転軸５１ａ、５２ａ間での不必要なトルク伝達を抑制する機能）は、ステアリングホイール１０が自由に回転し得る状態（運転者がステアリングホイール１０から手を放した状態等）で、転舵輪４２Ｒまたは４２Ｌが縁石等に衝突することにより、転舵輪４２Ｒ、４２Ｌからステアリングシャフト２０に至る転舵機構が速い速度で作動してステアリングストッパ４３Ｒまたは４３Ｌにて作動を急に停止される場合（縁石当て時）のように、ステアリングホイール１０の回転慣性がステアリングシャフト２０のアッパーシャフト２１と操舵トルク検出部２３を介してステアリングシャフト２０のロアシャフト２２に入力するとともに、電気モータ５１の出力軸５１ａ等の回転慣性が減速装置５２を介してステアリングシャフト２０のロアシャフト２２に入力するときに有効である。
【００２７】
この場合には、電気モータ５１の出力軸５１ａ等の回転慣性がステアリングシャフト２０のロアシャフト２２に入力する際の衝撃的な荷重を効果的に抑制することが可能である。これにより、ステアリングシャフト２０のロアシャフト２２等のシャフト系が強く捩られることを防止することができて、同シャフト系の強度要件を緩和することができ、これに伴って同シャフト系の質量・コストの低減を図ることが可能である。
【００２８】
なお、運転者が通常にステアリングホイール１０を回動操作する際の回転角速度は１５ｒａｄ／ｓ程度であるのに対して、上記した縁石当て時の回転角速度は、縁石への当り方により異なるが、一例として５０ｒａｄ／ｓ程度のときがある。この場合には、縁石当て時の回転角速度が通常時の回転角速度に比して３．３倍程度となり、クラッチ装置５３にて得られる縁石当て時の遠心力は通常時に比して３．３倍の二乗の１１倍程度となる。このため、上記した縁石当て時における出力軸５１ａとウォームシャフト５２ａ間の伝達可能トルクを、通常時における伝達可能トルクに比して、効果的に減少させることが可能である。
【００２９】
ところで、上記した実施形態のクラッチ装置５３では、両回転軸５１ａ、５２ａの近接端部５１ａ１、５２ａ１が対向配置されていて、両回転軸５１ａ、５２ａの近接端部外周に、摩擦部材５３ａと弾性部材５３ｂを設けることで、当該クラッチ装置５３を構成することが可能であるため、当該クラッチ装置５３を簡素に構成することが可能である。また、上記したクラッチ装置５３では、弾性部材５３ｂによる摩擦部材５３ａの各回転軸５１ａ、５２ａへの押し付け力を両回転軸５１ａ、５２ａの回転に伴う遠心力によって減少させることで、出力軸５１ａとウォームシャフト５２ａ間の伝達可能トルクを減少させるものであり、構成部材間に摺動抵抗等の不安定な要素がないため、安定した性能を得ることが可能である。
【００３０】
また、上記した実施形態では、出力軸５１ａの近接端部５１ａ１と摩擦部材５３ａの摩擦係合によって得られる摩擦係合力が、ウォームシャフト５２ａの近接端部５２ａ１と摩擦部材５３ａの摩擦係合によって得られる摩擦係合力に比して大きく設定されている。このため、上記した縁石当て時において、ウォームシャフト５２ａが急に回転停止した場合においても、出力軸５１ａの回転によって摩擦部材５３ａと弾性部材５３ｂの回転を効果的に維持することが可能である。このため、出力軸５１ａとウォームシャフト５２ａ間の伝達可能トルクが減少している状態を効果的に持続させることが可能であり、ウォームシャフト５２ａの急停止に伴う出力軸５１ａの急激な減速を効果的に抑制することが可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１０…ステアリングホイール、２０…ステアリングシャフト、２１…アッパーシャフト、２２…ロアシャフト、２３…操舵トルク検出部、３０…ピニオンシャフト、４０…ラックバー、４１Ｒ，４１Ｌ…タイロッド、４２Ｒ，４２Ｌ…転舵輪、４３Ｒ，４３Ｌ…ステアリングストッパ、５０…ＥＰＳアクチュエータ、５１…電気モータ、５１ａ…出力軸、５１ａ１…出力軸の近接端部、５２…減速装置、５２ａ…ウォームシャフト、５２ａ１…ウォームシャフトの近接端部、５２ｂ…ウォームホイール、５３…クラッチ装置、５３ａ…摩擦部材、５３ｂ…弾性部材
【図１】
2011163391.tif 000003
【図２】
2011163391.tif 000004
【図３】
2011163391.tif 000005