JP5092403B2 - クラッチおよびそれを用いた車両用操舵装置 - Google Patents
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Description
内輪と一体に回転する内輪摩擦板と外輪と一体に回転する外輪摩擦板とを有する摩擦クラッチ部と、
前記内輪摩擦板と前記外輪摩擦板とを押圧接触させるクラッチ締結状態と、内輪摩擦板と外輪摩擦板との押圧接触状態を解除するクラッチ開放状態とを切り替え、前記内輪と前記外輪とを断接する断接手段と、
前記内輪と前記外輪との間に形成したくさび空間に配置した係合子と、この係合子をくさび空間の中立位置に付勢する付勢手段とを有する2方向クラッチ部と、
を備え、
前記2方向クラッチ部は、前記係合子を保持する保持器を備え、前記摩擦クラッチ部がクラッチ締結状態のとき、前記内輪摩擦板と前記外輪摩擦板との相対回転によって、前記係合子を前記付勢手段の付勢力に抗して前記くさび空間のくさび係合位置に移動し、前記係合子を前記内輪と前記外輪との間にくさび係合し、
前記断接手段は、
前記外輪摩擦板に面して軸方向移動可能に配置され、クラッチ締結状態のとき外輪摩擦板の方向に移動して外輪摩擦板と前記内輪摩擦板とを押圧接触状態とし、クラッチ開放状態のとき外輪摩擦板から離間する方向に移動して外輪摩擦板と内輪摩擦板との押圧接触状態を解除するアーマチュアと、
このアーマチュアと前記保持器とを連結し、両者を一体に回動させる連結部と、
を備えることを特徴とする。
すなわち、入力トルクが摩擦クラッチ部の最大伝達トルク以下である場合には、摩擦クラッチ部を介してトルク伝達を行うことで、2方向クラッチの欠点である回転方向変化に伴うガタ成分の発生、すなわち、トルク入力方向の変化に伴うトルク抜けを防止することができる。一方、摩擦クラッチ部に滑りが生じる過大な入力トルクには、2方向クラッチ部で対応でき、確実にトルク伝達を行うことができる。
[全体構成について]
図1は実施例1の車両用操舵装置が適用されたステア・バイ・ワイヤシステム(以下、「SBWシステム」という。)を示す全体構成図である。
実施例1の車両用操舵装置が適用されたSBWシステムは、(1)反力装置、(2)バックアップ装置、(3)転舵装置(転舵機構)、(4)制御コントローラにより構成されている。以下、それぞれの構成を詳しく説明する。
反力装置は、舵角センサ1,1と、エンコーダ2と、トルクセンサ3,3と、ホールIC4と、反力モータ5と、を有して構成される。
反力装置(1)と転舵装置(3)とを機械的に分離・連結を可能とするバックアップ装置は、ケーブルコラム7とバックアップクラッチ9により構成されている。
ケーブルコラム7は、2つのプーリ71,72に、ケーブル端部がプーリ71,72に固定された2本のインナーケーブル73,74を互いに逆方向へ巻き付け、2つのプーリケーシング75,76に2本のインナーケーブル73,74を内挿したアウターチューブ77,78の両端を固定することにより構成されている。なお、図中、79はプーリシャフトである。
転舵装置は、エンコーダ10,10、舵角センサ11,11、トルクセンサ12,12、ホールIC13、転舵モータ14,14、ステアリング機構15、操向輪16,16を有して構成される。
制御コントローラは、電源18により処理演算等を行う2つの制御コントローラ19,19により二重系が構成されている。
図2は実施例1のバックアップクラッチ9の斜視図、図3はバックアップクラッチ9の要部分解斜視図、図4はバックアップクラッチ9の径方向断面図、図5はバックアップクラッチの軸方向断面図である。
離反バネ44は、ロータ43とアーマチュア38との間に配置され、アーマチュア38を外輪摩擦板33の方向に付勢している。
[クラッチ開放時の動作]
バックアップクラッチの開放時には、断接手段Bにおいて、電磁コイル41に対しON指令を出力すると、電磁コイル41が離反バネ44に打ち勝つ磁力を出し、離反バネ44が縮んでアーマチュア38がロータ43の方向に移動する。
バックアップクラッチ9の締結時には、断接手段Bにおいて、電磁コイル41に対しOFF指令を出力すると、離反バネ44は反発力により伸張し、アーマチュア38が外輪摩擦板33に押し付けられることで、アーマチュア38とギャップ調整ナット50との間に挟まれた内輪摩擦板31と外輪摩擦板33とが摩擦係合し、内輪30と外輪32とでトルク伝達が行われる。
従来のバックアップクラッチとしては、図6に示すような2方向クラッチが知られている。この2方向クラッチは、外輪と内輪の対向面の一方に円筒面を、他方にその円筒面との間でくさび空間を形成する複数のカム面を設け、その対向面間に、回転方向に弾性保持された保持器を設定し、その保持器のポケットに外輪と内輪の係合子であるローラを組み込んでいる。また、保持器に対して軸方向のみ移動可能なアーマチュアと、通電・非通電によりアーマチュアを軸方向移動させる電磁コイルを設け、アーマチュアに対向するロータに対しアーマチュアを摩擦接触させることにより、クラッチの締結、非締結を切り替えている。なお、電磁コイルのフィールド内には永久磁石を配置しているため、永久磁石の磁束に対し、同相もしくは逆相の磁束を電磁コイルにより付与することが可能となっている。
[クラッチ締結動作]
電磁クラッチOFF時は、電磁コイルの磁力はOFFであり、ロータに組み付く永久磁石がロータとアーマチュアに組み付く離反バネよりも強いため、ロータとアーマチュアとが摩擦力を持ちながら回転する。その摩擦回転において、外輪と内輪とがローラを介してくさび噛み合いになり、トルクが伝達される。
電磁クラッチON時は、電磁コイルが永久磁石の磁力を相殺する磁力を出し、アーマチュアに組み付く離反バネの反発力が永久磁石に打ち勝ち、ロータとアーマチュアとを引き離すことで、ロータとアーマチュアとの間の摩擦力が無くなると、ローラが中立バネのバネ力で中立位置へ戻り、くさび状態が解除される。
実施例1のクラッチにあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
以上、本発明のクラッチを実施例1に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
2,2 エンコーダ
3,3 トルクセンサ
5 反力モータ
6 ハンドル
7 ケーブルコラム
8 コラムシャフト
9 バックアップクラッチ
10,10 エンコーダ
11,11 舵角センサ
12,12 トルクセンサ
14,14 転舵モータ
15 ステアリング機構
15a ラックチューブ
15b ラックシャフト
15c,15c タイロッド
15d,15d ナックルアーム
16,16 操向輪
17 ピニオンシャフト
18 電源
19,19 制御コントローラ
20 双方向通信線
30 内輪
30a カム面
31a 貫通穴
31 内輪摩擦板
32 外輪
32a 内周面
33 外輪摩擦板
34 くさび空間
34a 中立位置
34b くさび係合位置
35 ローラ
36 中立バネ
37 保持器
38 アーマチュア
39 連結部
40 クラッチケース
41 電磁コイル
42 永久磁石
43 ロータ
44 離反バネ
50 ギャップ調整ナット
Claims (7)
- 内輪と一体に回転する内輪摩擦板と外輪と一体に回転する外輪摩擦板とを有する摩擦クラッチ部と、
前記内輪摩擦板と前記外輪摩擦板とを押圧接触させるクラッチ締結状態と、内輪摩擦板と外輪摩擦板との押圧接触状態を解除するクラッチ開放状態とを切り替え、前記内輪と前記外輪とを断接する断接手段と、
前記内輪と前記外輪との間に形成したくさび空間に配置した係合子と、この係合子をくさび空間の中立位置に付勢する付勢手段とを有する2方向クラッチ部と、
を備え、
前記2方向クラッチ部は、前記係合子を保持する保持器を備え、前記摩擦クラッチ部がクラッチ締結状態のとき、前記内輪摩擦板と前記外輪摩擦板との相対回転によって、前記係合子を前記付勢手段の付勢力に抗して前記くさび空間のくさび係合位置に移動し、前記係合子を前記内輪と前記外輪との間にくさび係合し、
前記断接手段は、
前記外輪摩擦板に面して軸方向移動可能に配置され、クラッチ締結状態のとき外輪摩擦板の方向に移動して外輪摩擦板と前記内輪摩擦板とを押圧接触状態とし、クラッチ開放状態のとき外輪摩擦板から離間する方向に移動して外輪摩擦板と内輪摩擦板との押圧接触状態を解除するアーマチュアと、
このアーマチュアと前記保持器とを連結し、両者を一体に回動させる連結部と、
を備えることを特徴とするクラッチ。 - 請求項1に記載のクラッチにおいて、
前記内輪摩擦板に、前記連結部を貫通する貫通穴を設け、
前記連結部を、前記貫通穴を貫通して配置し、
前記貫通穴の内径を、前記内輪摩擦板に対し前記保持器が相対回転したとき、前記係合子のくさび空間における中立位置からくさび係合位置までの移動量に基づいて、貫通穴内の連結部の移動を許容する大きさに設定したことを特徴とするクラッチ。 - 請求項2に記載のクラッチにおいて、
前記連結部は、その前記貫通穴内周縁と接触する部分に弾性部を備えることを特徴とするクラッチ。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のクラッチにおいて、
前記付勢手段の付勢トルクを、クラッチ締結状態のとき前記アーマチュアと前記外輪摩擦板との間に発生する摩擦トルクよりも小さな値に設定したことを特徴とするクラッチ。 - 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のクラッチにおいて、
前記外輪と前記外輪摩擦板とを軸方向でスプライン嵌合させたことを特徴とするクラッチ。 - 請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のクラッチにおいて、
前記摩擦クラッチ部は、前記外輪と一体に回転し、前記断接手段との間で前記内輪摩擦板と前記外輪摩擦板とを挟み込むナットを備えることを特徴とするクラッチ。 - ハンドルと操向輪を転舵する転舵機構とを機械的に断接するバックアップクラッチを備えた車両用操舵装置において、
前記バックアップクラッチとして、請求項1ないし請求項6のいずれか1項のクラッチを用いたことを特徴とする車両用操舵装置。
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