(57)【要約】【課題】第１ディスクと第２ディスクの間に大きな軸方向荷重を負荷することができ、また第１ディスクと第２ディスクを平行に位置決めしやすい運動変換機構を提供する。【解決手段】第１ディスク２および第２ディスク３と、第１ディスク２の軸方向後面２ｂと第２ディスク３の軸方向前面３ａとの間に設けられた複数のローラ４とを有し、第１ディスク２の軸方向後面２ｂには第１のカム面６が設けられ、第２ディスク３の軸方向前面３ａには第２のカム面７が設けられ、ローラ４は、第１ディスク２と第２ディスク３が軸方向に相対移動したときにその軸方向の相対移動を第１ディスク２と第２ディスク３の相対回転に変換するように第１のカム面６および第２のカム面７に転がり接触しているローラカム機構を提供する。【選択図】図１
2016061350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向の前後に対向して配置され、相対回転可能に設けられる第１ディスク（２）および第２ディスク（３）と、
前記第１ディスク（２）の軸方向後面（２ｂ）と前記第２ディスク（３）の軸方向前面（３ａ）との間に周方向に間隔をおいて設けられた複数のローラ（４）とを有し、
前記第１ディスク（２）の軸方向後面（２ｂ）には、前記各ローラ（４）の位置から周方向の一方向に向かって軸方向前方に次第に変位する第１のカム面（６）が設けられ、
前記第２ディスク（３）の軸方向前面（３ａ）には、前記各ローラ（４）の位置から周方向の他方向に向かって軸方向後方に次第に変位する第２のカム面（７）が設けられ、
前記ローラ（４）は、前記第１ディスク（２）と前記第２ディスク（３）が軸方向に相対移動したときにその軸方向の相対移動を前記第１ディスク（２）と前記第２ディスク（３）の相対回転に変換するように前記第１のカム面（６）および前記第２のカム面（７）に転がり接触している、
ローラカム機構。
【請求項２】
前記第１ディスク（２）の軸方向後面（２ｂ）と前記第２ディスク（３）の軸方向前面（３ａ）の間に、前記複数のローラ（４）の周方向の間隔を一定に保持するローラ保持器（５）を設けた請求項１に記載のローラカム機構。
【請求項３】
前記ローラ保持器（５）は、前記各ローラ（４）を間に挟んで周方向に対向し、前記ローラ（４）の外周に沿うように断面円弧状に形成された複数の部分筒状部（８）と、それらの部分筒状部（８）を連結する連結部（９）とからなる請求項２に記載のローラカム機構。
【請求項４】
前記第１のカム面（６）と前記第２のカム面（７）のうち少なくとも一方のカム面（６，７）の外径側の端部に、前記ローラ（４）の外径側端面を接触案内するように周方向に延びる外径側鍔部（１０，１２）を設けた請求項１から３のいずれかに記載のローラカム機構。
【請求項５】
前記第１のカム面（６）と前記第２のカム面（７）のうち前記外径側鍔部（１０，１２）を外径側の端部に有するカム面（６，７）の内径側の端部に、前記ローラ（４）の内径側端面に対向する位置を周方向に延びる内径側鍔部（１１，１３）を設けた請求項４に記載のローラカム機構。
【請求項６】
前記ローラ（４）は、周方向に間隔をおいて３箇所に配置されている請求項１から５のいずれかに記載のローラカム機構。
【請求項７】
外輪（２１）と、
前記外輪（２１）の内側に配置され、前記外輪（２１）に対して相対回転可能に支持された内輪（２２）と、
前記外輪（２１）の内周と前記内輪（２２）の外周との間に周方向に対向するように組み込まれた一対の係合子（２３ａ，２３ｂ）と、
前記一対の係合子（２３ａ，２３ｂ）を前記外輪（２１）と前記内輪（２２）の間に係合させる係合位置と、前記係合子（２３ａ，２３ｂ）の係合を解除させる係合解除位置との間で相対回転可能に支持された第１の分割保持器（２４Ａ）および第２の分割保持器（２４Ｂ）と、
前記第１の分割保持器（２４Ａ）と第２の分割保持器（２４Ｂ）を軸方向に相対移動させる軸方向移動装置（４１）と、
前記第１の分割保持器（２４Ａ）と第２の分割保持器（２４Ｂ）が軸方向に相対移動したときにその軸方向の相対移動を前記第１の分割保持器（２４Ａ）と前記第２の分割保持器（２４Ｂ）の相対回転に変換する運動変換機構（１）とを有する回転伝達装置において、
前記運動変換機構（１）として請求項１から６のいずれかに記載のローラカム機構を用いたことを特徴とする回転伝達装置。
【請求項８】
ステアリングホイール（５０）と、
そのステアリングホイール（５０）の操舵角に応じて左右一対の車輪（５１）の向きが変わるように前記一対の車輪（５１）を動かす転舵アクチュエータ（５２）と、
正常時は前記ステアリングホイール（５０）と前記転舵アクチュエータ（５２）の間で回転の伝達を遮断し、異常時は前記ステアリングホイール（５０）と前記転舵アクチュエータ（５２）の間で回転を伝達する回転伝達装置（２０）とを有するステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置において、
前記回転伝達装置（２０）として請求項７に記載の回転伝達装置を用いたことを特徴とするステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、軸方向の相対移動を相対回転に変換するローラカム機構、およびそのローラカム機構を用いた回転伝達装置およびステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、入力軸から出力軸に回転が伝達する状態と、その回転の伝達を遮断する状態とを切り換えるために用いられる回転伝達装置として、軸方向の相対移動を相対回転に変換する運動変換機構を使用したものが多く用いられ（例えば、特許文献１，２）、そのような運動変換機構として、ボールカム機構が一般に知られている。
【０００３】
ボールカム機構は、軸方向の前後に対向して配置される第１ディスクおよび第２ディスクと、この第１ディスクの軸方向後面と第２ディスクの軸方向前面との間に周方向に間隔をおいて設けられた複数のボールとを有する。第１ディスクの軸方向後面には、各ボールの位置から周方向の一方向に向かって次第に深くなる第１のカム溝が設けられ、第２ディスクの軸方向前面には、各ボールの位置から周方向の他方向に向かって次第に深くなる第２のカム溝が設けられている。ボールは、第１のカム溝と第２のカム溝の間に組み込まれている。このボールカム機構は、第１ディスクと第２ディスクを軸方向に相対移動させると、ボールが第１のカム溝と第２のカム溝に沿って転がることで、第１ディスクと第２ディスクが相対回転する。
【０００４】
また、特許文献２に記載のボールカム機構では、摩耗や圧痕を防止するために、ボールおよびボールが接触する部材（すなわちボールが転がり接触する第１ディスクおよび第２ディスク）に表面硬化処理を施している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２９３６７９号公報
【特許文献２】特開２００６−３４９１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のようなボールカム機構は、第１ディスクと第２ディスクの軸方向の相対移動を相対回転に変換する転動体としてボールを用いているので、第１ディスクと第２ディスクの間に軸方向荷重を負荷したときに、第１ディスクとボールの接触部に大きな面圧が生じ、第２ディスクとボールの接触部にも大きな面圧が生じる。そのため、ボールカム機構は、負荷することができる軸方向荷重の大きさ（負荷容量）が比較的小さいという問題があった。また、ボールは任意の方向に転動可能な形状を有するので、カム溝の内面に対するボールの接触位置が安定しにくい。そのため、ボールカム機構は、第１ディスクまたは第２ディスクが軸直角方向に対して傾きやすく、第１ディスクと第２ディスクを平行に位置決めすることが難しいという問題もあった。
【０００７】
この発明が解決しようとする課題は、第１ディスクと第２ディスクの間に大きな軸方向荷重を負荷することができ、また第１ディスクと第２ディスクを平行に位置決めしやすい運動変換機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、この発明においては、以下の構成のローラカム機構を提供する。
軸方向の前後に対向して配置され、相対回転可能に設けられる第１ディスクおよび第２ディスクと、
前記第１ディスクの軸方向後面と前記第２ディスクの軸方向前面との間に周方向に間隔をおいて設けられた複数のローラとを有し、
前記第１ディスクの軸方向後面には、前記各ローラの位置から周方向の一方向に向かって軸方向前方に次第に変位する第１のカム面が設けられ、
前記第２ディスクの軸方向前面には、前記各ローラの位置から周方向の他方向に向かって軸方向後方に次第に変位する第２のカム面が設けられ、
前記ローラは、前記第１ディスクと前記第２ディスクが軸方向に相対移動したときにその軸方向の相対移動を前記第１ディスクと前記第２ディスクの相対回転に変換するように前記第１のカム面および前記第２のカム面に転がり接触している、
ローラカム機構。
【０００９】
このようにすると、第１ディスクと第２ディスクの軸方向の相対移動を相対回転に変換する転動体としてローラを用いているので、従来のボールカム機構よりも第１ディスクと第２ディスクの間に軸方向荷重を負荷したときに生じる面圧が小さい。そのため、第１ディスクと第２ディスクの間に大きな軸方向荷重を負荷することができる。また、ローラは一定の方向に転動する形状を有するので、カム面に対するローラの接触位置は安定したものとなる。そのため、ローラカム機構は、第１ディスクおよび第２ディスクが軸直角方向に対して傾きにくく、第１ディスクと第２ディスクを平行に位置決めすることが容易である。
【００１０】
前記第１ディスクの軸方向後面と前記第２ディスクの軸方向前面の間に、前記複数のローラの周方向の間隔を一定に保持するローラ保持器を設けると好ましい。
【００１１】
このようにすると、ローラ保持器が複数のローラの周方向の間隔を一定に保つので、複数のローラが転動する際の各ローラの軸方向の変位を揃えることができる。そのため、第１ディスクと第２ディスクが相対回転する際に、第１ディスクと第２ディスクの平行を安定して維持することができる。
【００１２】
前記ローラ保持器は、前記各ローラを間に挟んで周方向に対向し、前記ローラの外周に沿うように断面円弧状に形成された複数の部分筒状部と、それらの部分筒状部を連結する連結部とからなるものを採用すると好ましい。
【００１３】
このようにすると、ローラ保持器の部分筒状部がローラの向きを保持するので、ローラが転動する際に、ローラの中心線の向きが第１ディスクおよび第２ディスクの半径方向に対して傾くのを防止することができる。そのため、第１ディスクと第２ディスクが相対回転する際に、第１ディスクと第２ディスクの平行をより安定して維持することが可能となる。
【００１４】
前記第１のカム面と前記第２のカム面のうち少なくとも一方のカム面の外径側の端部に、前記ローラの外径側端面を接触案内するように周方向に延びる外径側鍔部を設けると好ましい。
【００１５】
このようにすると、ローラの外径側への移動範囲が外径側鍔部で規制されるので、第１ディスクと第２ディスクが相対回転した際に、いずれかのローラの位置が他のローラの位置よりも外径側にずれて第１ディスクと第２ディスクが非平行となる事態を確実に防止することができる。
【００１６】
この場合、前記第１のカム面と前記第２のカム面のうち前記外径側鍔部を外径側の端部に有するカム面の内径側の端部に、前記ローラの内径側端面に対向する位置を周方向に延びる内径側鍔部を設けると好ましい。
【００１７】
このようにすると、外径側鍔部と内径側鍔部とでローラの両端の移動範囲を規制することで、第１ディスクと第２ディスクの半径方向に対してローラに傾きが生じるのを防止することが可能となる。そのため、第１ディスクと第２ディスクが相対回転する際に、第１ディスクと第２ディスクの平行を安定して維持することができる。
【００１８】
前記ローラは、周方向に間隔をおいて３箇所に配置すると好ましい。
【００１９】
このようにすると、第１ディスクと第２ディスクの間の支持が３点支持となるので、全てのローラで平等に軸方向荷重を受けることが可能となり、いずれか一箇所のローラが局所的に摩耗する事態を防止することができる。
【００２０】
また、この発明では、上記のローラカム機構を用いた回転伝達装置として、以下の構成のものを提供する。
外輪と、
前記外輪の内側に配置され、前記外輪に対して相対回転可能に支持された内輪と、
前記外輪の内周と前記内輪の外周との間に周方向に対向するように組み込まれた一対の係合子と、
前記一対の係合子を前記外輪と前記内輪の間に係合させる係合位置と、前記係合子の係合を解除させる係合解除位置との間で相対回転可能に支持された第１の分割保持器および第２の分割保持器と、
前記第１の分割保持器と第２の分割保持器を軸方向に相対移動させる軸方向移動装置と、
前記第１の分割保持器と第２の分割保持器が軸方向に相対移動したときにその軸方向の相対移動を前記第１の分割保持器と前記第２の分割保持器の相対回転に変換する運動変換機構とを有する回転伝達装置において、
前記運動変換機構として上記ローラカム機構を用いたことを特徴とする回転伝達装置。
【００２１】
また、この発明では、上記の回転伝達装置を用いた車両用操舵装置として、以下の構成のものを提供する。
ステアリングホイールと、
そのステアリングホイールの操舵角に応じて左右一対の車輪の向きが変わるように前記一対の車輪を動かす転舵アクチュエータと、
正常時は前記ステアリングホイールと前記転舵アクチュエータの間で回転の伝達を遮断し、異常時は前記ステアリングホイールと前記転舵アクチュエータの間で回転を伝達する回転伝達装置とを有するステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置において、
前記回転伝達装置として上記回転伝達装置を用いたことを特徴とするステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置。
【発明の効果】
【００２２】
この発明のローラカム機構は、第１ディスクと第２ディスクの軸方向の相対移動を相対回転に変換する転動体としてローラを用いているので、従来のボールカム機構よりも第１ディスクと第２ディスクの間に軸方向荷重を負荷したときに生じる面圧が小さい。そのため、第１ディスクと第２ディスクの間に大きな軸方向荷重を負荷することができる。また、ローラは一定の方向に転動する形状を有するので、カム面に対するローラの接触位置は安定したものとなる。そのため、このローラカム機構は、第１ディスクおよび第２ディスクが軸直角方向に対して傾きにくく、第１ディスクと第２ディスクを平行に位置決めすることが容易である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施形態のローラカム機構を示す断面図
【図２】図１のII−II線に沿った断面図
【図３】図２のローラの近傍部分の拡大図
【図４】図３のIV−IV線に沿った断面図
【図５】図３のV−V線に沿った断面図
【図６】図３のVI−VI線に沿った断面図
【図７】図３に示すローラが第１のカム面および第２のカム面を転がって移動した状態を示す図
【図８】図７のVIII−VIII線に沿った断面図
【図９】図７のIX−IX線に沿った断面図
【図１０】図７のX−X線に沿った断面図
【図１１】図１に示すローラカム機構を用いた回転伝達装置の例を示す断面図
【図１２】図１１のXII−XII線に沿った断面図
【図１３】図１２の弾性部材を間にして周方向に対向する一対の係合子の近傍を拡大して示す断面図
【図１４】図１１のXIV−XIV線に沿った断面図
【図１５】図１４のXV−XV線に沿った断面図
【図１６】図１１に示す回転伝達装置を用いたステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置の例を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１に、この発明の実施形態にかかるローラカム機構１を示す。このローラカム機構１は、軸方向の前後に対向して配置される第１ディスク２および第２ディスク３と、第１ディスク２と第２ディスク３の間に設けられた複数のローラ４と、その複数のローラ４を保持するローラ保持器５とを有する。
【００２５】
第１ディスク２は円環状に形成され、その軸方向後面２ｂに第１のカム面６が形成されている。第２ディスク３も円環状に形成され、その軸方向前面３ａに第２のカム面７が形成されている。ローラ４は、第１ディスク２の軸方向後面２ｂと第２ディスク３の軸方向前面３ａとの間に設けられ、第１のカム面６と第２のカム面７の両方に転がり接触している。ローラ保持器５も、第１ディスク２の軸方向後面２ｂと第２ディスク３の軸方向前面３ａとの間に設けられている。第１ディスク２と第２ディスク３は、図示しない支持部（例えば図１１に示す入力軸２５の外周部）によって同軸上で相対回転可能かつ軸方向に相対移動可能に支持される。
【００２６】
図２に示すように、ローラ４は、周方向に等間隔となるように３箇所に配置されている。各ローラ４は、第１ディスク２および第２ディスク３の内径側から外径側に向かって次第に外径が大きくなる円錐状とされている。このようにすると、ローラ４の中心線の向きを第１ディスク２および第２ディスク３の半径方向に保持した状態でローラ４を転動させたときに、第１ディスク２および第２ディスク３の内径側でのローラ４の移動距離よりも外径側でのローラ４の移動距離の方が長くなるので、第１ディスク２および第２ディスク３の中心Ｏのまわりに円滑にローラ４を公転させることが可能となり、ローラ４の外周と第１のカム面６および第２のカム面７との間に滑りが生じるのを抑制することができる。
【００２７】
図３，図６に示すように、ローラ４として円錐状のものを採用する場合、第１ディスク２および第２ディスク３の中心Ｏの位置に頂点を有する円錐面を外周に有するローラ４を採用することができる。このようにすると、ローラ４が第１のカム面６および第２のカム面７を転がるときの滑りを効果的に低減することができる。また、円錐状のローラ４としては、第１ディスク２および第２ディスク３の内径側から外径側に向かうにつれて、第１ディスク２および第２ディスク３の中心Ｏの位置に頂点を有する仮想の円錐面（すなわち図６に示すローラ４の外周面と同一形状の仮想の円錐面）に漸近する略円錐面を外周に有するものを採用することもできる。
【００２８】
図４，図５に示すように、ローラ保持器５は、各ローラ４を間に挟んで周方向に対向する複数の部分筒状部８と、それらの部分筒状部８を連結する環状の連結部９とからなる。部分筒状部８は、ローラ４の外周に沿うように断面円弧状に形成され、この部分筒状部８でローラ４の外周を案内することによって、各ローラ４の中心線の向きを第１ディスク２および第２ディスク３の半径方向と平行に保持している。ローラ保持器５を、強化繊維が配合された合成樹脂で一体成形すると、軽量化と経済性を高めることができる。また、ローラ保持器５を金属で形成すると、第１ディスク２と第２ディスク３の間に著しく大きな軸方向荷重が負荷されたときにも、ローラ４の中心線の向きを確実に保持し、第１ディスク２と第２ディスク３の半径方向に対してローラ４に傾きが生じるのを防止することが可能となる。
【００２９】
図４，図５に示すように、第１のカム面６は、ローラ４の接触位置から周方向の一方向（図では左方向）に向かって軸方向前方（図では上方向）に次第に変位するように形成されている。また、第２のカム面７は、ローラ４の接触位置から周方向の他方向（図では右方向）に向かって軸方向後方（図では下方向）に次第に変位するように形成されている。
【００３０】
上記のような第１のカム面６として、第１ディスク２の円周方向に沿った断面形状が軸直角方向（図では第１ディスク２の軸方向後面２ｂと平行な方向）に対して傾斜した直線となる形状のものを採用することができる。同様に、第２のカム面７は、第２ディスク３の円周方向に沿った断面形状が軸直角方向（図では第２ディスク３の軸方向前面３ａと平行な方向）に対して傾斜した直線となる形状のものを採用することができる。
【００３１】
第１のカム面６は、図５に示す第１ディスク２の内径側断面での軸直角方向に対する傾斜の大きさが、図４に示す第１ディスク２の外径側断面での軸直角方向に対する傾斜の大きさよりも大きくなる形状とされている。また、第２のカム面７も、図５に示す第２ディスク３の内径側断面での軸直角方向に対する傾斜の大きさが、図４に示す第２ディスク３の外径側断面での軸直角方向に対する傾斜の大きさよりも大きくなる形状とされている。
【００３２】
第２のカム面７は、図４、図５に示すように、第２のカム面７にローラ４を接触させた状態で、第２ディスク３の軸直角平面（ここでは軸方向後面３ｂ）からローラ４の中心までの軸方向距離ｈが径方向の位置によらず一定であり、更に、図８、図９に示すように、第２のカム面７に対するローラ４の接触位置が変化したときにも、第２ディスク３の軸直角平面（軸方向後面３ｂ）からローラ４の中心までの軸方向距離ｈ’が径方向の位置によらず一定となるように形成されている。
【００３３】
同様に、第１のカム面６も、第１のカム面６にローラ４を接触させた状態で、第１ディスク２の軸直角平面（軸方向前面２ａ）からローラ４の中心までの軸方向距離が径方向の位置によらず一定であり、第１のカム面６に対するローラ４の接触位置が変化したときにも、第１ディスク２の軸直角平面（軸方向前面２ａ）からローラ４の中心までの軸方向距離が径方向の位置によらず一定となるように形成されている。
【００３４】
図６に示すように、第１のカム面６は、第１ディスク２の半径方向に沿った断面が内径側から外径側に向かって次第に軸方向前方に変位する形状とされている。また、第２のカム面７は、第２ディスク３の半径方向に沿った断面が内径側から外径側に向かって次第に軸方向後方に変位する形状とされている。第１のカム面６および第２のカム面７は、第１ディスク２と第２ディスク３を平行に配置した状態で、ローラ４の外周に線接触している。
【００３５】
図６、図１０に示すように、第２のカム面７は、第２ディスク３の半径方向に沿った断面での軸直角方向に対する傾斜角θ２が周方向の位置によらず一定となるように形成されている。同様に、第１のカム面６も、第１ディスク２の半径方向に沿った断面での軸直角方向に対する傾斜角θ１が周方向の位置によらず一定となるように形成されている。
【００３６】
図６、図１０に示すように、第１のカム面６の外径側の端部には、ローラ４の外径側端面を接触案内するように周方向に延びる第１の外径側鍔部１０が設けられ、第１のカム面６の内径側の端部には、ローラ４の内径側端面に対向する位置を周方向に延びる第１の内径側鍔部１１が設けられている。同様に、第２のカム面７の外径側の端部には、ローラ４の外径側端面を接触案内するように周方向に延びる第２の外径側鍔部１２が設けられ、第２のカム面７の内径側の端部には、ローラ４の内径側端面に対向する位置を周方向に延びる第２の内径側鍔部１３が設けられている。ローラ４の外径側端面は凸球面とされている。
【００３７】
このローラカム機構１の動作例を説明する。図４、図５に示す状態で、第１ディスク２と第２ディスク３の間に両ディスク２，３を接近させる方向の軸方向荷重を負荷すると、第１のカム面６と第２のカム面７の間をローラ４が転がることにより、第１ディスク２と第２ディスク３は軸方向に相対移動して接近する。このとき、図８、図９に示すように、ローラ４の回転量に応じて、第１ディスク２がローラ４に対して周方向の一方向（図では右方向）に相対移動すると同時に、第２ディスク３がローラ４に対して周方向の他方向（図では左方向）に相対移動する。そのため、第１ディスク２と第２ディスク３は、軸方向の相対移動量に応じて相対回転することとなる。このようにして、ローラカム機構１は、第１ディスク２と第２ディスク３の軸方向の相対移動を第１ディスク２と第２ディスク３の相対回転に変換する。
【００３８】
このローラカム機構１は、第１ディスク２と第２ディスク３の軸方向の相対移動を相対回転に変換する転動体としてローラ４を用いているので、従来のボールカム機構よりも第１ディスク２と第２ディスク３の間に軸方向荷重を負荷したときに生じる面圧が小さい。そのため、第１ディスク２と第２ディスク３の間に大きな軸方向荷重を負荷することができる。また、第１ディスク２および第２ディスク３の表面硬化処理を省略することも可能であり、低コストである。
【００３９】
また、ローラ４は、ボールとは異なり、一定の方向に転動する形状を有するので、カム面６，７に対するローラ４の接触位置は安定したものとなる。そのため、このローラカム機構１は、第１ディスク２または第２ディスク３が軸直角方向に対して傾きにくく、第１ディスク２と第２ディスク３を平行に位置決めすることが容易である。
【００４０】
また、このローラカム機構１は、複数のローラ４の周方向の間隔を一定に保つローラ保持器５を有するので、複数のローラ４が転動した際に、各ローラ４の周方向の移動距離が常に等しくなり、各ローラ４の軸方向の変位が揃ったものとなる。そのため、第１ディスク２と第２ディスク３が相対回転する際に、第１ディスク２と第２ディスク３の平行を安定して維持することが可能である。
【００４１】
また、このローラカム機構１は、ローラ保持器５の部分筒状部８がローラ４の向きを保持するので、ローラ４が転動する際に、ローラ４の中心線の向きが第１ディスク２および第２ディスク３の半径方向に対して傾くのを防止することができる。そのため、第１ディスク２と第２ディスク３が相対回転する際に、第１ディスク２と第２ディスク３の平行をより安定して維持することが可能である。
【００４２】
また、このローラカム機構１は、第１の外径側鍔部１０と第２の外径側鍔部１２がローラ４の外径側への移動範囲を規制しているので、第１ディスク２と第２ディスク３が相対回転した際に、いずれかのローラ４の位置が他のローラ４の位置よりも外径側にずれて第１ディスク２と第２ディスク３が非平行となる事態を確実に防止することが可能である。
【００４３】
また、このローラカム機構１は、第１の外径側鍔部１０および第２の外径側鍔部１２と、第１の内径側鍔部１１および第２の内径側鍔部１３とがローラ４の両端の移動範囲を規制することで、第１ディスク２と第２ディスク３の半径方向に対してローラ４に傾きが生じるのを防止している。そのため、第１ディスク２と第２ディスク３が相対回転する際に、第１ディスク２と第２ディスク３の平行を安定して維持することが可能である。
【００４４】
また、このローラカム機構１は、ローラ４が周方向に間隔をおいて３箇所に配置され、第１ディスク２と第２ディスク３の間の支持が３点支持とされているので、全てのローラ４で平等に軸方向荷重を受けることが可能であり、いずれか一箇所のローラ４が局所的に摩耗する事態を防止することが可能である。
【００４５】
上記実施形態では、第１のカム面６および第２のカム面７に対する滑りを低減するために円錐状のローラ４を採用した例を説明したが、円筒状のローラ４または針状のローラ４を採用してもよい。
【００４６】
また、上記実施形態では、３つのローラ４を使用した例を説明したが、ローラ４の数は２つにしてもよく、第１ディスク２と第２ディスク３の間に負荷される軸方向荷重の大きさが著しく大きい場合は、ローラ４の数を４つ以上にしてもよい。
【００４７】
図１１に、上記のローラカム機構１を用いた回転伝達装置２０を示す。回転伝達装置２０は、入力側から出力側に回転が伝達する状態と、その回転の伝達を遮断する状態とを切り換えるクラッチである。この回転伝達装置２０は、外輪２１と、外輪２１の内側に配置された内輪２２と、外輪２１の内周と内輪２２の外周との間に組み込まれた円柱状の係合子２３ａ，２３ｂと、これらの係合子２３ａ，２３ｂを保持する係合子保持器２４とを有する。内輪２２には入力軸２５が接続され、外輪２１には出力軸２６が接続されている。入力軸２５と出力軸２６は同軸上に配置されている。
【００４８】
入力軸２５と内輪２２は、両者が一体に回転するようにセレーション嵌合している。入力軸２５と内輪２２は、継ぎ目のない一体の部材として形成してもよい。
【００４９】
出力軸２６と外輪２１は、両者が一体に回転するように継ぎ目のない一体の部材として形成されている。出力軸２６と外輪２１は、別部材として形成し、その両者をセレーション嵌合等で接続してもよい。外輪２１と内輪２２の間には、内輪２２を外輪２１に対して相対回転可能に支持する転がり軸受２７が組み込まれている。回転伝達装置２０の構成部材を収容する筒状のハウジング２８の出力軸２６側の端部には、出力軸２６を回転可能に支持する転がり軸受２９が組み込まれている。
【００５０】
図１２、図１３に示すように、内輪２２の外周には、周方向に等間隔に複数のカム面３０ａ，３０ｂが設けられている。カム面３０ａ，３０ｂは、前方カム面３０ａと、前方カム面３０ａに対して内輪２２の正転方向後方に配置された後方カム面３０ｂとからなる。外輪２１の内周には、カム面３０ａ，３０ｂと半径方向に対向する円筒面３１が設けられている。
【００５１】
一対の係合子２３ａ，２３ｂは、弾性部材３２を間に挟んで周方向に対向するようにカム面３０ａ，３０ｂと円筒面３１の間に組み込まれている。この一対の係合子２３ａ，２３ｂのうち正転方向の前側の係合子２３ａは前方カム面３０ａと円筒面３１の間に組み込まれ、正転方向の後側の係合子２３ｂは後方カム面３０ｂと円筒面３１の間に組み込まれている。弾性部材３２は、一対の係合子２３ａ，２３ｂの間隔を広げる方向に各係合子２３ａ，２３ｂを押圧している。
【００５２】
前方カム面３０ａは、円筒面３１との間の径方向の距離が、係合子２３ａの位置から正転方向前方に向かって次第に小さくなるように形成されている。後方カム面３０ｂは、円筒面３１との間の径方向の距離が、係合子２３ｂの位置から正転方向後方に向かって次第に小さくなるように形成されている。図では、前方カム面３０ａと後方カム面３０ｂを、相反する方向に傾斜した別々の平面となるように形成しているが、前方カム面３０ａと後方カム面３０ｂは、単一平面の正転方向の前側部分が前方カム面３０ａ、後側部分が後方カム面３０ｂとなるように、同一平面上に形成することも可能である。また、前方カム面３０ａと後方カム面３０ｂは、曲面とすることも可能であるが、図のように平面とすると加工コストを低減することができる。
【００５３】
図１１〜図１３に示すように、係合子保持器２４は、弾性部材３２を間にして周方向に対向する一対の係合子２３ａ，２３ｂのうち一方の係合子２３ａを支持する第１の分割保持器２４Ａと、他方の係合子２３ｂを支持する第２の分割保持器２４Ｂとからなる。第１の分割保持器２４Ａはローラカム機構１の第１ディスク２と一体に形成されている。第２の分割保持器２４Ｂはローラカム機構１の第２ディスク３と一体に形成されている。第１の分割保持器２４Ａおよび第２の分割保持器２４Ｂは、第１ディスク２と第２ディスク３の相対回転に応じて一対の係合子２３ａ，２３ｂの間隔が変化するように一対の係合子２３ａ，２３ｂを個別に支持している。
【００５４】
第１の分割保持器２４Ａは、周方向に間隔をおいて配置された複数の柱部３３ａと、これらの柱部３３ａの端部同士を連結する第１ディスク２とを有する。同様に、第２の分割保持器２４Ｂも、周方向に間隔をおいて配置された複数の柱部３３ｂと、これらの柱部３３ｂの端部同士を連結する第２ディスク３とを有する。
【００５５】
第１の分割保持器２４Ａの柱部３３ａと第２の分割保持器２４Ｂの柱部３３ｂは、弾性部材３２を間にして周方向に対向する一対の係合子２３ａ，２３ｂを周方向の両側から挟み込むように、外輪２１の内周と内輪２２の外周の間に挿入されている。
【００５６】
第１ディスク２と第２ディスク３は、入力軸２５の外周で相対回転可能に支持されている。これにより、第１の分割保持器２４Ａと第２の分割保持器２４Ｂは、一対の係合子２３ａ，２３ｂの間隔を広げることにより円筒面３１とカム面３０ａ，３０ｂとの間に各係合子２３ａ，２３ｂを係合させる係合位置と、一対の係合子２３ａ，２３ｂの間隔を狭めることにより円筒面３１とカム面３０ａ，３０ｂとの間への各係合子２３ａ，２３ｂの係合を解除させる係合解除位置との間で移動可能となっている。第１ディスク２は、スラスト軸受３４を介して、入力軸２５の外周に固定して設けられた環状突起３５で軸方向に支持され、これにより軸方向の移動が規制されている。
【００５７】
図１４に示すように、内輪２２の側面には、ばねホルダ３６が固定されている。ばねホルダ３６は、一対の係合子２３ａ，２３ｂを間に挟んで周方向に対向する両柱部３３ａ，３３ｂの間に位置するストッパ片３７を有する。このストッパ片３７は、両柱部３３ａ，３３ｂが一対の係合子２３ａ，２３ｂの間隔を狭める方向に移動したときに、ストッパ片３７の両側の縁が各柱部３３ａ，３３ｂを受け止める。これにより、一対の係合子２３ａ，２３ｂの間にある弾性部材３２が過度に圧縮して破損するのを防止するとともに、一対の係合子２３ａ，２３ｂの間隔が狭まったときの内輪２２に対する各係合子２３ａ，２３ｂの位置を一定させることが可能となっている。
【００５８】
図１５に示すように、ばねホルダ３６は、弾性部材３２を保持するばね保持片３８を有する。ばね保持片３８は、外輪２１の内周と内輪２２の外周の間を軸方向に延びるようにストッパ片３７と一体に形成されている。ばね保持片３８は、内輪２２の外周の前方カム面３０ａと後方カム面３０ｂとの間に形成されたばね支持面３９（図１３参照）に対して半径方向に対向するように配置されている。ばね保持片３８のばね支持面３９に対する対向面には、弾性部材３２を収容する凹部４０が形成されている。弾性部材３２はコイルばねである。このばね保持片３８は、弾性部材３２の移動を凹部４０で規制することにより、弾性部材３２が外輪２１の内周と内輪２２の外周との間から軸方向に脱落するのを防止している。
【００５９】
図１１に示すように、回転伝達装置２０は、第１の分割保持器２４Ａと第２の分割保持器２４Ｂを軸方向に相対移動させる軸方向移動装置４１と、第１の分割保持器２４Ａと第２の分割保持器２４Ｂが軸方向に相対移動したときにその軸方向の相対移動を第１の分割保持器２４Ａと第２の分割保持器２４Ｂの相対回転に変換する運動変換機構としてのローラカム機構１とを有する。軸方向移動装置４１は、第２の分割保持器２４Ｂに連結されたアーマチュア４２と、アーマチュア４２と軸方向に対向して配置されたロータ４３と、通電によりアーマチュア４２をロータ４３に吸着させる電磁石４４とからなる。
【００６０】
アーマチュア４２は、環状の円盤部４５と、円盤部４５の外周から軸方向に延びるように一体に形成された円筒部４６とを有する。アーマチュア４２の円筒部４６は、第２の分割保持器２４Ｂの外周に締め代をもって嵌合しており、この嵌合によってアーマチュア４２は、第２の分割保持器２４Ｂと軸方向に一体に移動するように第２の分割保持器２４Ｂに連結されている。また、アーマチュア４２は、入力軸２５の外周に設けられた円筒面４７で回転可能かつ軸方向に移動可能に支持されている。ここで、アーマチュア４２は、軸方向に離れた２箇所（すなわちアーマチュア４２の内周と第２ディスク３の内周）において軸方向に移動可能に支持することにより、アーマチュア４２の姿勢が軸直角方向に対して傾くのが防止されている。
【００６１】
ロータ４３は、アーマチュア４２と電磁石４４の間に配置されている。また、ロータ４３は、締め代をもって入力軸２５の外周に嵌合することにより、軸方向と周方向のいずれにも相対移動しないように入力軸２５の外周で支持されている。ロータ４３およびアーマチュア４２は強磁性を有する金属で形成されている。
【００６２】
アーマチュア４２は、弾性部材３２の力によって、ロータ４３から離れる方向に付勢されている。すなわち、図１２に示す弾性部材３２が一対の係合子２３ａ，２３ｂの間隔を広げる方向に各係合子２３ａ，２３ｂを押圧する力が、第１の分割保持器２４Ａと第２の分割保持器２４Ｂに伝達する。そして、第１の分割保持器２４Ａと第２の分割保持器２４Ｂが受ける周方向の力は、図１１に示すローラカム機構１によって、第１ディスク２と第２ディスク３を軸方向に離反させる方向の力に変換されるが、第１ディスク２はスラスト軸受３４および環状突起３５により軸方向前方への移動が規制されているので、弾性部材３２の力は、第２ディスク３を軸方向後方に付勢する力として作用する。ここで、アーマチュア４２は、第２ディスク３と一体の第２の分割保持器２４Ｂに固定されているので、結局、アーマチュア４２は、弾性部材３２からローラカム機構１を介して伝達する力によって、ロータ４３から離れる方向に付勢された状態となっている。
【００６３】
この回転伝達装置２０の動作例を説明する。
【００６４】
図１１に示すように、電磁石４４への通電を停止しているとき、この回転伝達装置２０は、外輪２１と内輪２２の間で回転が伝達する係合状態となる。すなわち、電磁石４４への通電を停止しているとき、アーマチュア４２は、弾性部材３２の力によってロータ４３から離反した状態となっている。また、このとき、一対の係合子２３ａ，２３ｂの間隔が広がる方向に各係合子２３ａ，２３ｂを押圧する弾性部材３２の力によって、正転方向の前側の係合子２３ａは、外輪２１の内周の円筒面３１と内輪２２の外周の前方カム面３０ａとの間に係合待機し、かつ、正転方向の後側の係合子２３ｂは、外輪２１の内周の円筒面３１と内輪２２の外周の後方カム面３０ｂとの間に係合待機した状態となっている。この状態で、内輪２２が正転方向に回転すると、正転方向の後側の係合子２３ｂが円筒面３１と後方カム面３０ｂの間に係合し、その係合子２３ｂを介して内輪２２から外輪２１に回転が伝達する。また、内輪２２が逆転方向に回転すると、正転方向の前側の係合子２３ａが円筒面３１と前方カム面３０ａの間に係合し、その係合子２３ａを介して内輪２２から外輪２１に回転が伝達する。
【００６５】
一方、電磁石４４に通電しているとき、この回転伝達装置２０は、外輪２１と内輪２２の間での回転伝達が遮断される係合解除状態（空転状態）となる。すなわち、電磁石４４に通電すると、アーマチュア４２はロータ４３に吸着され、このアーマチュア４２の動作に連動して、第２の分割保持器２４Ｂの第２ディスク３が第１の分割保持器２４Ａの第１ディスク２に向かって軸方向に移動する。このとき、ローラカム機構１のローラ４が第１のカム面６および第２にカム面７に沿って転がることにより、第１の分割保持器２４Ａと第２の分割保持器２４Ｂとが相対回転する。そして、この第１の分割保持器２４Ａと第２の分割保持器２４Ｂの相対回転により、第１の分割保持器２４Ａの柱部３３ａと第２の分割保持器２４Ｂの柱部３３ｂとが、一対の係合子２３ａ，２３ｂの間隔が狭まる方向に各係合子２３ａ，２３ｂを押圧し、その結果、正転方向の前側の係合子２３ａの係合待機状態（正転方向の前側の係合子２３ａと円筒面３１の間に微小隙間があるが、内輪２２が逆転方向に回転すると係合子２３ａが直ちに円筒面３１と前方カム面３０ａの間に係合する状態）が解除されるとともに、正転方向の後側の係合子２３ｂの係合待機状態（正転方向の後側の係合子２３ｂと円筒面３１の間に微小隙間があるが、内輪２２が正転方向に回転すると係合子２３ｂが直ちに円筒面３１と後方カム面３０ｂの間に係合する状態）も解除された状態となる。この状態で、内輪２２に回転が入力されても、その回転は内輪２２から外輪２１に伝達せず、内輪２２は空転する。
【００６６】
上記の回転伝達装置２０は、例えば、図１６に示す車両用操舵装置に使用される。この車両用操舵装置は、運転者によるステアリングホイール５０の操舵角を電気信号に変換し、その電気信号に基づいて左右の車輪５１を転舵するステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置である。
【００６７】
この車両用操舵装置は、ステアリングホイール５０と、そのステアリングホイール５０の操舵角に応じて左右一対の車輪の向きが変わるように一対の車輪５１を動かす転舵アクチュエータ５２と、ステアリングホイール５０と転舵アクチュエータ５２の間の回転伝達経路の途中に組み込まれた回転伝達装置２０とを有する。回転伝達装置２０は、正常時はステアリングホイール５０と転舵アクチュエータ５２の間で回転の伝達を遮断し、電源喪失時などの異常時は、ステアリングホイール５０と転舵アクチュエータ５２の間で回転を伝達するバックアップクラッチとして機能する。ステアリングホイール５０には、車両の挙動に応じてステアリングホイール５０に操舵反力を与える反力アクチュエータ５３が接続されている。
【００６８】
回転伝達装置２０は、入力軸２５が軸継手５４を介してステアリングホイール５０側のシャフト５５に接続されるとともに、出力軸２６が軸継手５６を介して転舵アクチュエータ５２側のシャフト５７に接続されている。
【００６９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７０】
１        ローラカム機構
２        第１ディスク
２ｂ      軸方向後面
３        第２ディスク
３ａ      軸方向前面
４        ローラ
５        ローラ保持器
６        第１のカム面
７        第２のカム面
８        部分筒状部
９        連結部
１０      第１の外径側鍔部
１１      第１の内径側鍔部
１２      第２の外径側鍔部
１３      第２の内径側鍔部
２１      外輪
２２      内輪
２３ａ，２３ｂ  係合子
２４Ａ    第１の分割保持器
２４Ｂ    第２の分割保持器
４１      軸方向移動装置
５０      ステアリングホイール
５１      車輪
５２      転舵アクチュエータ
【図１】
2016061350.tif 000003
【図２】
2016061350.tif 000004
【図３】
2016061350.tif 000005
【図４】
2016061350.tif 000006
【図５】
2016061350.tif 000007
【図６】
2016061350.tif 000008
【図７】
2016061350.tif 000009
【図８】
2016061350.tif 000010
【図９】
2016061350.tif 000011
【図１０】
2016061350.tif 000012
【図１１】
2016061350.tif 000013
【図１２】
2016061350.tif 000014
【図１３】
2016061350.tif 000015
【図１４】
2016061350.tif 000016
【図１５】
2016061350.tif 000017
【図１６】
2016061350.tif 000018