(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸及び従動軸のうちの一方に連結されたハブと一方のクラッチ板を兼ねるアーマチュアとに挟着され、両者を連結する板ばねを備え、電磁コイルのオン／オフにより、前記アーマチュア及び他方のクラッチ板が接合／離隔し、前記板ばねが軸方向に蓄勢／放勢される電磁クラッチにおいて、
前記アーマチュア及び前記板ばね間に緩衝部材を挟着し、前記板ばねの放勢時には、該緩衝部材及び板ばねが前記軸方向に直交する１断面上で全周に亘り面接触するように構成してあることを特徴とする電磁クラッチ。
【請求項２】
前記緩衝部材は、前記アーマチュアと同様な円形状であり、表面に樹脂がコーティングされた鉄板である請求項１記載の電磁クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動パワーステアリング装置等において、回転力の伝達に使用される電磁クラッチの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１３は、従来の電磁クラッチのクラッチ板を兼ねたアーマチュアの例を説明する為の説明図である。このアーマチュア２は、一方のクラッチ板を兼ねた円板形状になっており、円板状の図示しない他方のクラッチ板に対向して設けられている。アーマチュア２の、他方のクラッチ板に対向しない面には、アーマチュア２と略同様円形状の板ばね３が、その周縁部に等間隔に配置された複数のリベット５により重着されている。板ばね３の中心部は、図示しない従動軸に連結されたハブ４の中心部に固定され、板ばね３の放勢時には、板ばね３がアーマチュア２及びハブ４に挟着される構成となっている。
【０００３】
このような構成のアーマチュア２は、他方のクラッチ板を介してアーマチュア２に対向する位置に設けられた電磁コイル（図示せず）のオン時に、電磁コイルに引き付けられ、他方のクラッチ板に対向する面が他方のクラッチ板と接合する。このとき、板ばね３は軸方向に蓄勢される。
アーマチュア２は、電磁クラッチのオフ時、つまり電磁コイルのオフ時に、板ばね３の蓄勢力により、他方のクラッチ板から引き離される。板ばね３は、アーマチュア２を他方のクラッチ板から引き離すことにより放勢される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の電磁クラッチでは、電磁クラッチのオン時、つまり電磁コイルのオン時に、アーマチュア２及び他方のクラッチ板が接合するときは、板ばね３の蓄勢力が逆方向に作用する為、衝撃音は殆ど発生しないが、電磁クラッチのオフ時、つまり電磁コイルのオフ時に、アーマチュア２及び他方のクラッチ板が引き離されるときは、板ばね３の蓄勢力により、板ばね３が復元し、アーマチュア２が板ばね３に衝突するときの衝撃音が大きくなる。
【０００５】
例えば、電磁クラッチを電動パワーステアリング装置の操舵力補助用モータの回転力伝達に使用する場合、高速走行時には操舵の安定性を得る為に、電磁クラッチをオフにし、低速になると電磁クラッチをオンに戻すが、高速になる都度、上述した衝撃音が発生し騒音となる問題があった。
本発明は上述したような事情に鑑みてなされたものであり、オフ時に衝撃音が発生しない電磁クラッチを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電磁クラッチは、駆動軸及び従動軸のうちの一方に連結されたハブと一方のクラッチ板を兼ねるアーマチュアとに挟着され、両者を連結する板ばねを備え、電磁コイルのオン／オフにより、前記アーマチュア及び他方のクラッチ板が接合／離隔し、前記板ばねが軸方向に蓄勢／放勢される電磁クラッチにおいて、前記アーマチュア及び前記板ばね間に緩衝部材を挟着し、前記板ばねの放勢時には、該緩衝部材及び板ばねが前記軸方向に直交する１断面上で全周に亘り面接触するように構成してあることを特徴とする。
【０００７】
この電磁クラッチでは、板ばねが、駆動軸及び従動軸のうちの一方に連結されたハブと一方のクラッチ板を兼ねるアーマチュアとに挟着され、両者を連結する。電磁コイルのオン／オフにより、アーマチュア及び他方のクラッチ板が接合／離隔し、板ばねが軸方向に蓄勢／放勢される。緩衝部材が、アーマチュア及び板ばね間に挟着され、電磁コイルのオフにより、アーマチュア及び他方のクラッチ板が離隔し、板ばねが放勢されたときには、緩衝部材及び板ばねが軸方向に直交する１断面上で全周に亘り面接触し、板ばねが放勢されたときの衝撃を緩和させる。
本発明に係る電磁クラッチは、前記緩衝部材は、前記アーマチュアと同様な円形状であり、表面に樹脂がコーティングされた鉄板であることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、それを示す図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る電磁クラッチの実施の形態の、クラッチ板を兼ねたアーマチュアを模式的に説明する為の説明図である。このアーマチュア２ａは、一方のクラッチ板を兼ねた円板形状になっており、円板状の図示しない他方のクラッチ板に対向して設けられている。アーマチュア２ａの、他方のクラッチ板に対向しない面には、緩衝部材（緩衝材）として、例えば、表面に樹脂がコーティングされた鉄板１が取り付けられている。
【０００９】
その緩衝材１（鉄板１）の表面には、アーマチュア２ａと略同様円形状の板ばね３が、その周縁部に等間隔に配置された複数のリベット５により重着されている。板ばね３の中心部は、図示しない従動軸に連結されたハブ４の中心部に固定され、板ばね３の放勢時には、緩衝材１及び板ばね３がアーマチュア２ａ及びハブ４に挟着される構成となっている。
【００１０】
このような構成のアーマチュア２ａは、他方のクラッチ板を介してアーマチュア２ａに対向する位置に設けられた電磁コイル（図示せず）のオン時に、電磁コイルに引き付けられ、他方のクラッチ板に対向する面が他方のクラッチ板と接合する。このとき、板ばね３は軸方向に蓄勢される。
アーマチュア２ａは、電磁クラッチのオフ時、つまり電磁コイルのオフ時に、板ばね３がその蓄勢力で復元することにより、他方のクラッチ板から引き離される。このとき、アーマチュア２ａが板ばね３に衝突するが、アーマチュア２ａに取り付けられた緩衝材１により、その衝撃が緩和され、衝撃音は小さくなる。
【００１１】
図２は、本発明に係る電磁クラッチの実施の形態の構成を示す側面図（ａ）及びこの電磁クラッチのアーマチュアを示す正面図（ｂ）である。この電磁クラッチは、円筒形をなすクラッチハウジング２４を備えており、クラッチハウジング２４の開口端には、操舵力補助用のモータ１０が固定されている。
モータ１０の駆動軸２３は、軸受２２に支持されてクラッチハウジング２４の内側に突出し、その先端には、電磁クラッチの一部をなす厚肉円板形の他方のクラッチ板１７が、同軸的にスプライン結合してある。
【００１２】
クラッチハウジング２４の内側に構成された電磁クラッチは、モータ１０の駆動軸２３の先端にスプライン結合（又は圧入固定）された前記クラッチ板１７と、クラッチハウジング２４の内周に嵌着固定され、クラッチ板１７の一側に対向する電磁コイル２０と、クラッチ板１７の他側に対向して設けられ、図示しない従動軸が挿通する為の穴が中心部に設けられ、一方のクラッチ板を兼ねた円板形状のアーマチュア１２とを備えている。
【００１３】
アーマチュア１２の、クラッチ板１７に対向しない面には、緩衝部材（緩衝材）として、例えば、表面に樹脂がコーティングされた鉄板１１が取り付けられている。その緩衝材１１の表面には、アーマチュア１２と略同様円形状で、図示しない従動軸が挿通する為の穴が中心部に設けられた板ばね１３が、その周縁部に等間隔に配置された複数のリベット１４により重着されている。板ばね１３は、その内周部に等間隔に配置された複数のビス１５により、環形状のハブ１６に固定されている。ハブ１６は、その中心部に、図示しない従動軸がスプライン結合（又は圧入固定）されるべき軸穴１９が設けられている。
緩衝材１１及び板ばね１３は、板ばね１３の放勢時には、アーマチュア１２及びハブ１６に挟着される構成となっている。
【００１４】
板ばね１３の、リベット１４及びビス１５間の環状部には、同一形状の開口部２５が等間隔に設けられ、不要な応力を逃がすようになっている。
クラッチ板１７のアーマチュア１２との対向面には、アーマチュア１２に所定の間隙を隔てて対向する摩擦板１８が周着してある。
【００１５】
このような構成の電磁クラッチは、アーマチュア１２が、電磁コイル２０のオン時に、電磁コイルに引き付けられ、クラッチ板１７に対向する面がクラッチ板１７と接合する。このとき、ハブ１６が従動軸にスプライン結合（又は圧入固定）されている為、板ばね１３は軸方向に蓄勢される。
アーマチュア１２は、電磁クラッチのオフ時、つまり電磁コイル２０のオフ時に、板ばね１３がその蓄勢力で復元することにより、クラッチ板１７から引き離される。このとき、アーマチュア１２が板ばね１３に衝突するが、アーマチュア１２に取り付けられた緩衝材１１により、その衝撃が緩和され、衝撃音は小さくなる。
【００１６】
図３は、電動パワーステアリング装置のギアハウジングの外観を示す外観図である。このギアハウジング３１には、操舵力補助用モータ３０の駆動軸とコラム３２内に支持されたステアリングシャフト３３とを連結させるウォームギアが格納されている。ステアリングシャフト３３は、その一端が図示しない舵輪（ステアリングホイール）に連動連結され、舵輪の回動操作に応じて回転するようになしてあり、他端部はピニオンに連結されている。ピニオンは、ラック軸に噛合させてあり、ラック軸の両端は、図示しない左右の操向用車輪に連結され、ラック軸の軸長方向の移動に応じて舵取りが行われるようになしてある。
ギアハウジング３１は、例えば亜鉛Ｚｎ成分を主体とした防振材料でなしてあり、これにより、振動源であるモータ３０及びギアの振動エネルギーがギアハウジング３１で減衰して、騒音が低減される。
【００１７】
従来、ギアハウジング３１は、アルミニウムＡｌ成分を主体とした軽量材料でなしてあったので、振動源であるモータ３０又はギアの振動エネルギーを、却って増幅し騒音が増大していたが、防振材料に代えることにより、振動源であるモータ３０及びギアの振動エネルギーがギアハウジング３１で減衰して、騒音が軽減される。
【００１８】
図４は、電動パワーステアリング装置のギアハウジングの横断面を示す断面図である。このギアハウジング３５には、操舵力補助用モータ３７の駆動軸に軸芯が一致するように連動連結され、２つの軸受３８により２点支持されたウォーム３９と、ウォーム３９に噛合するウォームホイール３６とが格納されている。ウォームホイール３６は、一端が図示しない舵輪（ステアリングホイール）に連動連結され、舵輪の回動操作に応じて回転するようになしてあり、他端部がピニオンに連結されたステアリングシャフトに連動連結してある。ピニオンはラック軸に噛合させてあり、ラック軸の両端は、図示しない左右の操向用車輪に連結され、ラック軸の軸長方向の移動に応じて舵取りが行われるようになしてある。
【００１９】
ギアハウジング３５は、その肉厚を厚くなし、モータ３７及びウォームギア３６，３９の振動周波数と異なる固有振動数を有するようにしてあり、これにより、振動源であるモータ３７及びウォームギア３６，３９の振動エネルギーがギアハウジング３５で減衰して、騒音が低減される。
【００２０】
従来、ギアハウジング３５は、その肉厚を薄くなして軽量であり、場合によっては、モータ３７及びウォームギア３６，３９の振動周波数とその固有振動数とが一致して共振を起こし、益々、騒音が増大していたが、肉厚を厚くなし、モータ３７及びウォームギア３６，３９の振動周波数と異なる固有振動数を有するようにすることにより、振動源であるモータ３７及びウォームギア３６，３９の振動エネルギーがギアハウジング３５で減衰して、騒音が小さくなる。
【００２１】
図５は、電動パワーステアリング装置の操舵力補助用のモータの縦断面を示す断面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。この操舵力補助用のモータは、ハウジング４０の中心部及び円筒形状をなしハウジングを兼ねたヨーク４５（継鉄）の底部の中心部にそれぞれ固定された２つの軸受４２により２点支持された駆動軸４６に、ロータ４３が、駆動軸４６と軸芯が一致するように周設固定されている。ヨーク４５の内側は、マグネット４４が、ロータ４３と所定の間隙を隔てて周設されている。
ヨーク４５の開口部の外周縁（フランジ部）には３個以上のビス穴が設けられ、ハウジング４０及びヨーク４５は、この外周縁とハウジング４０とが３本以上の取付けビス４１により固定されることにより接続される。
【００２２】
従来、ハウジング４０及びヨーク４５は、取付けビス２本により固定接続されていたが、確実に固定できない部分が生じ、ロータ４３の回転時に発生する振動がハウジング４０及びヨーク４５を共振させて増幅され、図６に示すように、エンジンルーム内の暗騒音とは区別される騒音を発生させていた。しかし、上述したように、ハウジング４０及びヨーク４５を、取付けビス３本以上により固定接続して確実に固定し、その剛性を増すことにより、図６に示すように、ハウジング４０及びヨーク４５の共振により発生する騒音を低減させることができる。
【００２３】
図７は、電動パワーステアリング装置の、従来の操舵力補助用のモータの縦断面を示す断面図である。この操舵力補助用のモータは、ハウジング５５の中心部及び円筒形状をなしハウジングを兼ねたヨーク５３（継鉄）の上底部の中心部にそれぞれ固定された２つの軸受５０により支持された駆動軸５４に、ロータ５１が、駆動軸５４と軸芯が一致するように周設固定されている。ヨーク５３の内側は、マグネット５２が、ロータ５１と所定の間隙を隔てて周設されている。ハウジング５５及びヨーク５３は、ヨーク５３の開口部の外周縁とハウジング５５とが図示しない取付けビスにより固定されることにより接続されている。
このモータでは、ヨーク５３の上底部及び側面が直交して、ロータ５１の回転時に発生する振動に共振し騒音が発生し易い形状をなしていた。
【００２４】
図８は、上述した問題を解決した電動パワーステアリング装置の操舵力補助用のモータの縦断面を示す断面図である。この操舵力補助用のモータは、ハウジング５５の中心部及び円筒形状をなしハウジングを兼ねたヨーク５３ａの上底部の中心部にそれぞれ固定された２つの軸受５０により支持された駆動軸５４に、ロータ５１が、駆動軸５４と軸芯が一致するように周設固定されている。ヨーク５３ａの上底部とその側面との接続部は、Ｒ面５６（曲面）をなしている。
【００２５】
ヨーク５３ａの内側は、マグネット５２が、ロータ５１と所定の間隙を隔てて周設されている。ハウジング５５及びヨーク５３ａは、ヨーク５３ａの開口部の外周縁とハウジング５５とが図示しない取付けビスにより固定されることにより接続されている。
このモータでは、ヨーク５３ａの上底部とその側面との接続部が、Ｒ面５６をなしてヨーク５３ａの剛性を高めているので、ロータ５１の回転時に発生する振動を減衰させ、騒音を低減させることができる。
【００２６】
図９は、電動パワーステアリング装置の、従来の操舵力補助用のモータの縦断面を示す断面図である。この操舵力補助用のモータは、円筒形状をなしハウジングを兼ねたヨーク６４（継鉄）の両底部の中心部にそれぞれ固定された２つの軸受６２により２点支持された駆動軸６３に、ロータ６０が、駆動軸６３と軸芯が一致するように周設固定されている。ヨーク６４の内側は、マグネット６１が、ロータ６０と所定の間隙を隔てて周設されている。
【００２７】
このモータでは、マグネット６１（永久磁石）を使用しているので、マグネット６１の減磁及びマグネット６１の磁力の温度変化により、操舵感覚に変化が生じる問題があった。
また、マグネット６１の磁力及びロータ６０の吸引力により、フリクション（摩擦）が発生し、コーナリング後及び左右折後の舵輪の戻りが悪い問題があった。
また、図１２に示すように、モータ電流によってその出力トルクが決まる為、高出力トルクを得るように設計すると、低電流域での回転数が低下し、ステアリングの応答性が悪くなる問題があった。
【００２８】
図１０は、上述した問題を解決した電動パワーステアリング装置の操舵力補助用のモータの縦断面を示す断面図である。この操舵力補助用のモータは、円筒形状をなしハウジングを兼ねたヨーク６４の両底部の中心部にそれぞれ固定された２つの軸受６２により２点支持された駆動軸６３に、ロータ６０が、駆動軸６３と軸芯が一致するように周設固定されている。ヨーク６４の内側は、界磁コイル６１ａが、ロータ６０と所定の間隙を隔てて周設されている。界磁コイル６１ａは、ヨーク６４の外部に設けられたコントロールユニット６５から所定の励磁電流を与えられ、マグネット６１と同様の磁界を発生させる。
【００２９】
図１１は、図１０に示したモータを備えた電動パワーステアリング装置の構成を説明する為に模式的に示した説明図である。この電動パワーステアリング装置は、舵輪６６（ステアリングホイール）の中心で直交する入力軸６７の中途にトーションバー６９を有するトルクセンサ６８が設けられ、トルクセンサ６８が検出したトルク値は、コントロールユニット６５に与えられる。
コントロールユニット６５は、与えられたトルク値及び図示しない車速センサからの車速信号に基づいて、操舵力補助用のモータ７０の界磁コイル６１ａに流す界磁電流（励磁電流）を制御する。
【００３０】
モータ７０の駆動軸は、ギアハウジングに格納されたウォームギアにより、出力軸７１に連結されている。出力軸７１は、その上端部がトルクセンサ６８を介して入力軸６７に回転中心が一致するように連結され、その下端部がピニオン７２に連結されている。ピニオン７２はラック軸７５に噛合させてあり、ラック軸７５の両端は、それぞれタイロッド７３を介して左右の操向用車輪７４に連結され、ラック軸７５の軸長方向の移動に応じて舵取りが行われるようになしてある。
【００３１】
このような電動パワーステアリング装置では、マグネットを使用していないので、マグネットの減磁及びマグネットの磁力の温度変化により、操舵感覚に変化が生じず、良好な操舵感覚を得ることができる。
また、コントロールユニット６５は、コーナリング後及び左右折後の舵輪の戻し始めのトルク値が略０になる時点で、モータ７０の界磁コイル６１ａに流す界磁電流（励磁電流）を０にすることにより、フリクションの発生を防止し、コーナリング後及び左右折後の舵輪の戻りを良くする。例えば、実測により、マグネット６１を使用したモータのフリクションを「１００」とした場合、界磁コイル６１ａを使用したモータ７０のフリクションは、励磁電流を０にすることにより「５７」と略半減させることができる。
【００３２】
また、例えば図１２に示すように、界磁電流を制御することにより、モータ電流の全ての使用範囲で、必要出力（回転数）を自由に制御することができ、高回転域でのステアリング応答性を伸ばすことができる。
また、マグネット割れ等の故障が無くなると共に、組立時に金属異物が付着混入する虞が減少し、品質管理が容易になる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、オフ時に衝撃音を低減できる電磁クラッチを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電磁クラッチの実施の形態の、クラッチ板を兼ねたアーマチュアを模式的に説明する為の説明図である。
【図２】本発明に係る電磁クラッチの実施の形態の構成を示す側面図（ａ）及びこの電磁クラッチのアーマチュアを示す正面図（ｂ）である。
【図３】電動パワーステアリング装置のギアハウジングの外観を示す外観図である。
【図４】電動パワーステアリング装置のギアハウジングの横断面を示す断面図である。
【図５】電動パワーステアリング装置の操舵力補助用のモータの縦断面を示す断面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【図６】電動パワーステアリング装置の、操舵力補助用のモータが発生させる騒音を説明するための説明図である。
【図７】電動パワーステアリング装置の、従来の操舵力補助用のモータの縦断面を示す断面図である。
【図８】電動パワーステアリング装置の操舵力補助用のモータの縦断面を示す断面図である。
【図９】電動パワーステアリング装置の、従来の操舵力補助用のモータの縦断面を示す断面図である。
【図１０】電動パワーステアリング装置の操舵力補助用のモータの縦断面を示す断面図である。
【図１１】図１０に示したモータを備えた電動パワーステアリング装置の構成を説明する為に模式的に示した説明図である。
【図１２】操舵力補助用のモータの、モータ電流−回転数特性例を説明する為の説明図である。
【図１３】従来の電磁クラッチのクラッチ板を兼ねたアーマチュアの例を説明する為の説明図である。
【符号の説明】
１，１１  鉄板（緩衝材）
２ａ，１２  アーマチュア
３，１３  板ばね
４，１６  ハブ
５，１４  リベット
１０  モータ
１５  ビス
１７  クラッチ板
１８  摩擦板
１９  軸穴
２０  電磁コイル
２２  軸受
２３  駆動軸
２４  クラッチハウジング
【図１】
0003871443.tif 000002
【図２】
0003871443.tif 000003
【図３】
0003871443.tif 000004
【図４】
0003871443.tif 000005
【図５】
0003871443.tif 000006
【図６】
0003871443.tif 000007
【図７】
0003871443.tif 000008
【図８】
0003871443.tif 000009
【図９】
0003871443.tif 000010
【図１０】
0003871443.tif 000011
【図１１】
0003871443.tif 000012
【図１２】
0003871443.tif 000013
【図１３】
0003871443.tif 000014