(57)【要約】【課題】ロック解除と再ロックとの繰り返しによる異音や振動の発生を防止する。【解決手段】逆入力遮断クラッチ１は、入力部材３と、出力部材５と、回転が拘束される外輪７と、入力部材３からの入力トルクを出力部材５に伝達するトルク伝達手段９と、出力部材５からの逆入力トルクに対し、出力部材５と外輪７とをロックして入力部材３へのトルク伝達を遮断するロック手段１１とを備える。入力トルクの負荷時には、ロック手段１１による出力部材５と外輪７とのロック状態を解除してから、トルク伝達手段９で入力トルクを出力部材５に伝達する。入力部材３と出力部材５との間には、圧縮状態のウェーブスプリング２７を配置し、両部材３，５の相対回転に対して回転抵抗を与える。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力部材と、出力部材と、回転が拘束される静止側部材と、入力部材からの入力トルクを出力部材に伝達するトルク伝達手段と、出力部材からの逆入力トルクに対し、出力部材と静止側部材とをロックして入力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、ロック手段による出力部材と静止側部材とのロック状態を解除してから、トルク伝達手段で入力トルクを出力部材に伝達する逆入力遮断クラッチにおいて、
入力部材と出力部材との間に、両者の相対回転に対して回転抵抗を与える回転抵抗付与手段を設けたことを特徴とする逆入力遮断クラッチ。
【請求項２】
ロック手段が、出力部材と静止側部材との間に形成された隙間と、この隙間に対して楔係合および空転可能の係合子とを有する請求項１記載の逆入力遮断クラッチ。
【請求項３】
回転抵抗付与手段が、入力部材と出力部材の間に弾性部材を介在させたものである請求項１または２記載の逆入力遮断クラッチ。
【請求項４】
入力部材が回転駆動源によって連続回転される請求項１〜３何れか記載の逆入力遮断クラッチ。
【請求項５】
入力部材を回転駆動する回転駆動源と、請求項１〜４何れか記載の逆入力遮断クラッチと、出力部材の回転運動により直線運動を行う送り部材とを有する送り装置。
【請求項６】
送り部材の直線運動で自動車のタイヤを操舵する請求項５記載の送り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力側から出力側へはトルクを伝達できるが、その逆方向（出力側から入力側）へはクラッチがロックすることにより、トルクの伝達を遮断する逆入力遮断クラッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記機能を有する逆入力遮断クラッチとしては、特開２００２−１２０６１０号公報に第２クラッチ部として記載されているものが知られている。
【０００３】
この逆入力遮断クラッチは、操作レバーからのトルク入力によってシートの位置調整を行う座席シートに装備されるもので、操作レバーからの入力トルクを出力部材に伝達してシート位置を調整可能とする一方、シートからの逆入力トルクに対しては、出力部材と静止側部材とをロックして入力側へのトルク伝達を遮断し、これによりシート位置を保持するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この逆入力遮断クラッチでは、入力側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ック状態を解除してから入力側から出力側へのトルク伝達が行われる（入力トルクの負荷が開始されてから、実際に出力側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）。従って、入力トルクと逆入力トルクが出力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部材の回転数よりも逆入力トルクによる出力部材の回転数の方が大きい場合には、ロック解除直後に出力部材が大きく回転して再度ロック状態となる。この場合、以後、ロック解除と再ロックとが短時間で交互に繰り返されるため、クラッチ内部で異音や振動が発生するおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、この種の異音や振動の発生を防止することのできる逆入力遮断クラッチの提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、入力部材と、出力部材と、回転が拘束される静止側部材と、入力部材からの入力トルクを出力部材に伝達するトルク伝達手段と、出力部材からの逆入力トルクに対し、出力部材と静止側部材とをロックして入力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、ロック手段による出力部材と静止側部材とのロック状態を解除してから、トルク伝達手段で入力トルクを出力部材に伝達する逆入力遮断クラッチにおいて、　入力部材と出力部材との間に、両者の相対回転に対して回転抵抗を与える回転抵抗付与手段を設けた。
【０００７】
入力部材と出力部材の間に設けた回転抵抗付与手段は、両部材の相対回転時に両部材に対して回転抵抗を与える。従って、入力トルクの負荷時において、ロック状態の解除直後に、逆入力トルクにより出力部材が入力部材よりも早く回転する場合でも、出力部材の回転数を減じることができ、これにより再ロック状態となるのを防止できる。従って、ロック解除と再ロックの繰り返しを回避し、これによる異音や振動の発生を防止することができる。
【０００８】
回転抵抗付与手段の回転抵抗は、摩擦力、磁気力、電気力、流体圧力、あるいは流体粘性抵抗力などに基づいて発生させることができる。特に摩擦力に基づくものは構造が簡単であり、流体の漏れ等の懸念もないので好都合である。具体的には、入力部材と出力部材の間に弾性部材（例えばウェーブスプリング）を介在させるものが考えられる。摩擦力は入力部材と出力部材の間で軸方向に作用させる他（図１参照）、半径方向に作用させることもできる（図６参照）。
【０００９】
ここでのロック手段には、楔係合力、凹凸係合力、摩擦力、磁気力、電磁力、流体圧力、流体粘性抵抗力、微粒子媒体などによって回転拘束力を与えるものが含まれるが、構造や制御機構の簡素化、動作の円滑化、コスト等の面から楔係合力によって回転拘束力を与えるものが好ましい。具体的には、ロック手段として、出力部材と静止側部材との間に形成された隙間と、この隙間に対して楔係合および空転可能の係合子とを有するものを使用する。この場合、楔係合力を生じるためのカム面は、出力部材又は静止側部材に設ける他（係合子として、ローラ、ボール等の円形断面のものを用いる）、係合子に設けることもできる（係合子としてスプラグを使用する）。
【００１０】
この逆入力遮断クラッチは、入力部材が回転駆動源によって連続回転される場合に特に好適である。入力部材と出力部材の間に設けられた回転抵抗付与手段は、入力部材への入力トルクの負荷開始直後だけ入力部材や出力部材に回転抵抗を与え、トルク伝達手段によるトルク伝達が開始された後はそのような回転抵抗をほとんど与えない。従って、入力部材を連続回転させる場合でも、これらの部位で回転抵抗が常時作用することはなく、回転抵抗の常時作用による発熱や摩耗の問題を回避することができる。ここでの「連続回転」は、入力部材に嵌合した操作レバーの揺動操作で入力部材を間欠的に回転させるような場合を除く意で、例えばモータやエンジンなどの回転駆動源によって入力部材を一定時間連続的に回転させるような場合が含まれる。
【００１１】
入力部材を回転駆動する回転駆動源と、上述の逆入力遮断クラッチと、出力部材の回転運動により直線運動を行う送り部材とを有する送り装置は、ロック解除と再ロックの繰り返しによる異音や振動の発生がないため、動作安定性が高く、スムーズな送り動作を得ることができる。
【００１２】
この送り装置は、自動車の操舵装置に適用することができ、例えば、送り部材の直線運動で自動車のタイヤを操舵することが考えられる。ここでいう「タイヤ」は、自動車の前輪・後輪を問わない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、本発明にかかる逆入力遮断クラッチの全体構成を示す断面図である。図示のように、このクラッチユニット１は、入力部材３と、出力部材５と、静止側部材としての外輪７と、入力部材３から出力部材５に入力トルクを伝達するトルク伝達手段９と、出力部材５からの逆入力トルクに対し、出力部材５と外輪７とをロックするロック手段１１とを備える。本実施形態において、入力部材３と出力部材５は、何れも中実の軸状に形成され、それぞれの端面３ａ，５ａ同士を軸方向で付き合わせた状態で同軸上に配置されている。
【００１５】
入力部材３には、係合子としてのローラ１３を収容するためのポケット１５が形成される。このポケット１５は、例えば出力部材５側の端部に形成され、円周方向の複数箇所に等間隔で設けられる。図示例では、入力部材３の一端部の円周方向複数箇所に、軸方向に延びる柱部３ｂを設け、この柱部３ｂで軸方向の一方側を開口したポケット１５を区画形成した場合を示している。各ポケット１５には、一対のローラ１３とばね部材１７とが配置される（図２参照）。入力部材３の他端部には入力トルクが作用するトルク入力部３ｄが形成され、さらにトルク入力部３ｄと柱部３ｂとの間に、軸受内輪１９ａを取付けるための円筒状の取付け面３ｃが形成されている。
【００１６】
出力部材５の一方の端部は、入力部材３の柱部３ｂの内周に挿入されている。出力部材５の外周面のうち、柱部３ｂの内周面との対向部には、ローラ１３が転動する内側クラッチ面５ｂ（カム面）が形成される。出力部材５の他方の端部には、入力トルクを出力するトルク出力部５ｄが形成され、このトルク出力部５ｄと内側クラッチ面５ｂとの間に、軸受内輪２１ａを取付けるための円筒状の取付け面５ｃが形成されている。
【００１７】
静止側部材としての外輪７は、図示しないフレーム等の静止部材に連結され、回転が拘束される。この外輪７は円筒状に形成され、その内周面のうち、出力部材５の内側クラッチ面５ｂとの対向部には、外側クラッチ面７ｂが形成されている。外側クラッチ面７ｂの軸方向両側には、軸受外輪１９ｂ，２１ｂを取付けるための取付け面７ｃが形成されている。外輪７の両取付け面７ｃと、入力部材３および出力部材５の各取付け面３ｃ，５ｃとの間に軸受１９，２１が介装され、入力部材３および出力部材５が外輪７に対して回転自在に支持されている。図面では、軸受１９，２１として、内輪１９ａ，２１ａおよび外輪１９ｂ，２１ｂ間に転動体１９ｃ，２１ｃを介在させた転がり軸受を例示しているが、これに代えて他の軸受（滑り軸受等）を使用することもできる。
【００１８】
トルク伝達手段９は、入力部材３と出力部材５のうち、一方に形成した凸部９ａと、他方に形成した凹部９ｂとを回転方向で係合させてトルク伝達を行う。本実施形態では、入力部材３の端面３ａに凸部９ａを形成し、これと対向する出力部材５の端面５ａに凹部９ｂを形成した場合を例示している。図示のように、凸部９ａは入力部材３にピン部材２３を埋め込むことにより、凹部９ｂは、出力部材５に切欠きを形成することにより構成され得るが、その構成は任意で図示例の構造には限定されない。図２に示すように、凸部９ａは凹部９ｂに挿入されるが、中立状態（入力部材３および出力部材５の何れにもトルクが負荷されない状態）では、凸部９ａと凹部９ｂの回転方向の壁面９ｂ１との間に回転方向隙間δ２が存在する。
【００１９】
ロック手段１１は、図２に示すように、出力部材５の内側クラッチ面５ｂと外輪７の外側クラッチ面７ｂとの間に形成された回転方向の隙間２５と、この隙間２５に配され、柱部３ｂ間のポケット１５に収容された一対のローラ１３とで構成される。一対のローラ１３は、ローラ１３間に配したばね部材１７によってそれぞれ離反する方向に押圧されている。本実施形態において、外側クラッチ面７ｂは円筒面状、カム面となる内側クラッチ面５ｂは二つの平坦面を突き合わせた凸状面である。これにより隙間２５は、回転方向両側を縮小させた楔形をなし、隙間２５の回転方向両端では、ローラの直径よりも隙間２５の幅が小さくなっている。このロック手段１１は、入力部材３の円周方向複数箇所に等間隔に設けられる。
【００２０】
ポケット１５内でのローラ１３の軸方向移動を規制するため、柱部３ｂと軸受２１との間には、間座２６が配置されている（図１参照）。
【００２１】
図２に示す中立状態では、一対のローラ１３は、ばね部材１７によってそれぞれ隙間２５の縮小方向に押圧され、出力部材５の内側クラッチ面５ｂと外輪７の外側クラッチ面７ｂの双方と接触している。この時、各柱部３ｂの側面３ｂ１（ポケット面）と各ローラ１３との間には回転方向隙間δ１が存在する。この回転方向隙間δ１は、トルク伝達手段９の回転方向隙間δ２よりも小さい（δ１＜δ２）。この状態では、ローラ１３は、すぐに隙間２５に楔係合して出力部材５および外輪７をロックするスタンバイ状態にある。
【００２２】
図２に示す状態で、例えば出力部材５のトルク出力部５ｄに時計方向の逆入力トルクが入力されると（入力部材３には入力トルクは作用していない）、反時計方向（回転方向後方）のローラ１３がその方向の隙間２５と楔係合し、出力部材５が外輪７に対してロックされる。反対に出力部材５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）のローラ１３がその方向の隙間２５と楔係合して出力部材５が外輪７に対して反時計方向にロックされる。従って、出力部材５からの逆入力トルクは、正逆両回転方向にロックされ、入力部材３にはトルクが伝達されない。
【００２３】
図３は、入力部材３のトルク入力部３ｄに作用する入力トルクで入力部材３が同図で時計方向に回転を始めた状態を示している。回転方向隙間がδ１＜δ２に設定されているため、先ず、入力部材３の反時計方向（回転方向後方）の柱部側面３ｂ１がその方向（回転方向後方）のローラ１３と係合して、これをばね部材１７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１３がその方向の隙間２５から離脱して空転可能となり、出力部材５のロック状態が解除される（なお、時計方向のローラ１３は、その方向の隙間２５とは係合しない）。従って、出力部材５は時計方向に回転可能となる。
【００２４】
入力部材３がさらに時計方向に回転すると、図４に示すように、入力部材３の凸部９ａが出力部材５の凹部９ｂと回転方向で係合する。これにより、入力部材３からの時計方向の入力トルクが出力部材５に伝達され、出力部材５が時計方向に回転する。入力部材３に反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部材５が反時計方向に回転する。従って、入力部材３からの正逆回転方向の入力トルクは、トルク伝達手段９としての凸部９ａおよび凹部９ｂを介して出力部材５に伝達され、出力部材５が正逆両回転方向に回転する。なお、入力部材３からの入力トルクがなくなると、ばね部材１７の弾性力によって図２に示す中立位置に復帰する。
【００２５】
本発明においては、入力部材３と出力部材５との間に、両者の相対回転に対して回転抵抗を付与する回転抵抗付与手段２７が設けられる。この回転抵抗付与手段２７は、例えば入力部材３と出力部材５との間に介在して両部材に摩擦抵抗を付与する弾性部材で構成され、本実施形態では弾性部材の一例として図５に示すウェーブスプリング２７を使用した場合を例示している。ウェーブスプリング２７は、その軸方向をクラッチの回転軸方向に向けて入力部材３と出力部材５の端面３ａ，５ａ間に圧縮状態で配置され、例えば入力部材３の端面３ａに形成した環状の取付け溝３ｆに収容してその脱落が防止される。
【００２６】
入力部材３と出力部材５の軸方向の相対位置関係は、軸受１９，２１をそれぞれ入力部材３と出力部材５の各肩面３ｅ，５ｅと当接させ、かつ止め輪２８，３０で軸受１９，２１を位置決めすることによって定まる。この相対位置関係を調整することにより、入力部材３と出力部材５の端面３ａ，５ａ間の間隔を調整することができ、ウェーブスプリング２７の弾性力を調整して最適な回転抵抗を得ることができる。
【００２７】
以上の構成から、入力トルクおよび逆入力トルクにより、入力部材３と出力部材５が同方向に回転する場合であって、入力部材３に比べて出力部材５の回転数の方が大きくなった場合でも、圧縮状態のウェーブスプリング２７から入力部材３と出力部材５の相対回転に対して回転抵抗が付与されているため、ロック解除直後に出力部材５が入力部材よりも速く回転する事態を防止することができる。従って、ロック解除直後の再ロックを防止し、ロック解除と再ロックの繰り返しによる異音や振動の発生を回避することが可能となる。
【００２８】
図６に、本発明にかかる逆入力遮断クラッチの他の実施形態を示す。なお、この実施形態では、図１に示す実施形態の部分・部材に相当する部分・部材に同一の参照番号を付して重複説明を省略する。
【００２９】
この実施形態にかかる逆入力遮断クラッチ１’は、図１に示す実施形態と同様に、入力部材３、出力部材５、外輪７、トルク伝達手段９、およびロック手段１１を具備する。出力部材５は、二つの軸受２１によって静止部材、例えばケーシング２９に対して回転自在に支持される。外輪７はケーシング２９に固定されており、回転を拘束された静止側部材である。
【００３０】
入力部材３は、出力部材５の外周に回転自在に嵌合される。トルク伝達手段９による入力部材３から出力部材５へのトルク伝達は、図１の場合と異なり、半径方向に延びる凸部９ａを介して行われる。この凸部９ａは、例えば入力部材３の内径側にピン部材２３を突出させることによって構成される。凸部９ａは、出力部材５の半径方向に形成した凹部９ｂ（貫通穴）に挿入され、凹部９ｂの回転方向の壁面と凸部９ａとの間には、上記回転方向隙間δ２に相当する回転方向の隙間が存在する。ロック手段１１は、図１に示す実施形態と同様の構成である（図２参照）。なお、ローラ１３の軸方向移動を規制するため、外輪７には肩部３２が形成されている。
【００３１】
この実施形態において、回転抵抗付与手段２７は、入力部材３の内周面と、これに対向する出力部材５の外周面との間の環状隙間に配置することができる。この場合の回転抵抗付与手段としては、ゴム等の弾性部材や粘性流体等を使用することができる。
【００３２】
この逆入力遮断クラッチ１’を送り装置に適用した場合の実施形態を図６および図７に示す。この送り装置は、対象となる要素（送り部材）を直線方向に移動させるもので、例えば図示のように逆入力遮断クラッチ１’をボールねじ・ナット装置に組み込むことによって構成することができる。
【００３３】
この実施形態は、出力部材５の内周に送り部材としてのボールねじ軸３１を挿入すると共に、出力部材５にボールナット３３を一体形成したものである。入力部材３のトルク入力部３ｄには、Ｖベルト等の伝動手段３７を介してモータ等の回転駆動源３５から入力トルクが入力される。この入力トルクは、トルク伝達手段９を介して出力部材５に伝達され、出力部材５を回転させてボールねじ軸３１を図面左右方向に直線運動させる。これにより、ボールねじ軸３１に取付けた対象物を直線的にスライドさせることが可能となる。
【００３４】
図８は、上記送り装置を自動車の操舵装置に適用した例である。この装置では、タイヤ３９にアーム部材４１（例えばナックルアーム）の一端を回転自在に取付けると共に、アーム部材４１の他端に上記ボールねじ軸３１を回転自在に取付けた構造である。この実施形態において、モータ等の回転駆動源３５を起動すると、その入力トルクが入力部材３からトルク伝達手段９を介して出力部材５に伝達され、ボールねじ軸３１が図面左右方向（車両幅方向）にスライドしてタイヤ３９を操向させることができる。なお、この構造は、自動車の前輪を操向させる場合のみならず、後輪を操向させる場合にも同様に適用することができる。
【００３５】
タイヤ３９が傾いている場合（コーナリング中）は、タイヤ３９には直進姿勢に戻るような抵抗力が地面から作用する。この抵抗力はボールねじ軸３１を介して出力部材５に逆入力トルクとして作用するが、上述のように逆入力トルクは遮断され、入力部材３にでは伝達されないので、タイヤ３９の向きが変わることはなく、安定したコーナリングが可能となる。
【００３６】
この際、回転抵抗付与手段２７の機能により、逆入力遮断クラッチ１’でロック解除と再ロックの繰り返しによる異音や振動の発生を防止できるため、車両のＮＶＨ特性を高めることができる。
【００３７】
上記公報（特開２００２−１２０６１０号）には、出力部材と静止側部材（本発明でいえば外輪）との間に制動部材を設ける構造例が開示されている。しかしながら、座席シートのように着席者が操作レバーを操作することにより入力部材３を間欠回転させる場合であればかかる構成でも特に問題はないが、本実施形態のように入力部材３に回転駆動源３５から入力トルクを連続的に付与する場合、入力トルクの負荷直後のみならず、その後も常時制動部材が外輪７および出力部材５から摩擦抵抗を受けることとなるため、摩擦部分での摩擦熱が大きくなる点が懸念される。これに対し、本発明のように、入力部材３と出力部材５の間に回転抵抗付与手段２７を配置すれば、入力トルクの付与直後にのみ摩擦が発生し、トルク伝達手段９によるトルク伝達開始後は、ほとんど摩擦が発生しないので、かかる不具合を回避することができる。
【００３８】
なお、図６および図７に示す送り装置、あるいは図８に示す操舵装置には、図６に示す逆入力遮断クラッチ１’のみならず、図１に示す逆入力遮断クラッチ１も同様に使用することができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、入力部材と出力部材の間に回転抵抗付与手段を設け、ロック解除直後の逆入力トルクによる出力部材の回転を減速させているので、ロック解除と再ロックとの繰り返しによる異音や騒音の発生を確実に防止することができ、逆入力遮断クラッチの作動安定性、静粛性を高めることができる。
【００４０】
特に入力部材を連続回転させる場合でも、回転抵抗付与手段による回転抵抗は、ロック解除直後にのみ生じ、その後の安定運転中は回転抵抗がほとんど生じないので、回転抵抗の常時作用による発熱や寿命低下の問題を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる逆入力遮断クラッチの断面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ断面を拡大して表す図で、クラッチの中立状態を示す図である。
【図３】図１中のＡ−Ａ断面を拡大した図で、ロック解除状態を示す図である。
【図４】図１中のＡ−Ａ断面を拡大した図で、トルク伝達手段によるトルク伝達が行われている状態を示す図である。
【図５】（ａ）図はウェーブスプリングの平面図、（ｂ）図はその側面図である。
【図６】本発明にかかる逆入力遮断クラッチの他の実施形態を示す断面図である。
【図７】上記逆入力遮断クラッチを送り装置に適用した実施形態を示す平面一部断面図である。
【図８】上記逆入力遮断クラッチを自動車の操舵装置に適用した実施形態を示す平面一部断面図である。
【符号の説明】
１、１’　逆入力遮断クラッチ
３　　　　入力部材
５　　　　出力部材
５ｂ　　　内側クラッチ面（カム面）
７　　　　外輪（静止側部材）
７ｂ　　　外側クラッチ面（円筒面）
９　　　　トルク伝達手段
９ａ　　　凸部
９ｂ　　　凹部
１１　　　ロック手段
１３　　　ローラ（係合子）
１５　　　ポケット
１７　　　ばね部材
２５　　　隙間
２７　　　回転抵抗付与手段（弾性部材）
３１　　　ボールねじ軸（送り部材）
３３　　　ボールナット
３５　　　回転駆動源
３７　　　伝動手段
３９　　　タイヤ
４１　　　アーム部材
【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】
2004019726.tif 000009
【図８】
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