スプリングクラッチおよびそれを用いた電動パーキングブレーキ装置
【課題】コイルスプリングの縮径時における負圧の発生に起因する異音の発生を防止できるスプリングクラッチおよびそれを用いた電動パーキングブレーキ装置を提供する。
【解決手段】回転軸線を中心とする扇形の切欠き３９が形成された出力カム３３と、シリンダ部材３１に回転可能に設けられた入力回転部材１３に一体的に設けられて切欠き３９の円周方向内端面の間に円周方向に隙間をおいて挿入される入力カム３２と、シリンダ部材３１内に嵌挿され拡径により内周面３１ａに摩擦係合されるとともに両端部に切欠き３９の円周方向内端面と入力カム３２の円周方向外端面の間の隙間内に位置される折曲部が形成されたコイルスプリング３４とを備え、シリンダ部材３１の内周面３１ａに、固体の潤滑被膜５０を形成した。
【解決手段】回転軸線を中心とする扇形の切欠き３９が形成された出力カム３３と、シリンダ部材３１に回転可能に設けられた入力回転部材１３に一体的に設けられて切欠き３９の円周方向内端面の間に円周方向に隙間をおいて挿入される入力カム３２と、シリンダ部材３１内に嵌挿され拡径により内周面３１ａに摩擦係合されるとともに両端部に切欠き３９の円周方向内端面と入力カム３２の円周方向外端面の間の隙間内に位置される折曲部が形成されたコイルスプリング３４とを備え、シリンダ部材３１の内周面３１ａに、固体の潤滑被膜５０を形成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力回転部材の回転は出力回転部材に伝達するが、出力回転部材の回転が入力回転部材に伝達されることを阻止するスプリングクラッチおよびそれを用いた電動パーキングブレーキ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載された電動パーキングブレーキ装置が知られている。この電動パーキングブレーキ装置は、正逆両方向に回転可能な電動モータと、この電動モータによって正転駆動されればパーキングブレーキを制動状態とし、逆転駆動されればパーキングブレーキを解除状態とする回転伝達機構と、この回転伝達機構の回転伝達経路の一部に設けられ、電動モータ側となる入力回転部材の回転が、パーキングブレーキ側となる出力回転部材に伝達されることは許容するが、出力回転部材の回転が入力回転部材に伝達されることを阻止する一方向クラッチ機能を有するスプリングクラッチとによって構成されている。
【０００３】
スプリングクラッチは、円筒状のシリンダ部材と、このシリンダ部材に嵌挿されて、拡径動作によりシリンダ部材との摩擦係合力を増大されて回転を規制され、縮径動作によりシリンダ部材との摩擦係合力を減少されて回転を許容されるコイルスプリングとを備えている。
【特許文献１】特開２００５−１６６００号公報（段落００２３〜００２５、図３〜５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、シリンダ部材とコイルスプリングとの摩擦係合面を流体潤滑するために、シリンダ部材の内周面にグリースを塗布することにより、スプリングクラッチの作動を長期にわたって安定させることができる。しかしながら、グリースによって流体潤滑するスプリングクラッチを備えた電動パーキングブレーキ装置においては、コイルスプリングを拡径してスプリングクラッチをＯＮする場合には特に問題はないが、反対に、コイルスプリングを縮径してスプリングクラッチをＯＦＦする場合に、グーという異音を発生することを知見した。かかる異音は、一般車両においては特に問題となるレベルではないが、高級車両においては異音の低減が必要となる。
【０００５】
そこで、上記した異音の発生原因を、本願発明者等が種々検討、分析した結果、パーキングブレーキの解除時には、シリンダ部材とコイルスプリングとの間に介在されたグリースによって負圧が発生し、この負圧の発生によって流体潤滑が境界潤滑に変化し、この境界潤滑が異音の発生に影響しているのではないかと推定するに至った。
【０００６】
すなわち、コイルスプリングが拡径してスプリングクラッチをＯＮする場合には、シリンダ部材の内周面に対するコイルスプリングの相対速度が、入力回転部材側に係合するコイルスプリングの一端側の相対速度に対して、コイルスプリングの他端側に向かうに従って相対速度が徐々に小さくなる現象、いわゆるストレッチアクション（ストレッチ効果）が発生し、相対速度に応じた圧力が発生する。
【０００７】
同時に、コイルスプリングの一端側と他端側の相対運動により、コイルスプリングが拡径して、シリンダ部材の内周面とコイルスプリングとの隙間が変化するため、スクイズアクション（スクイズ効果）によって隙間に応じた圧力が発生する。
【０００８】
これによって、コイルスプリングとシリンダ部材との間の圧力分布は、図５に示すように、上記したストレッチアクションによる圧力分布Ｐstと、スクイズアクションによる圧力分布Ｐsqとの和Ｐtが作用し、これらストレッチアクションによる圧力分布Ｐstと、スクイズアクションによる圧力分布Ｐsqは、共に正圧が発生するため、潤滑上何ら問題はない。なお、図５において、ｘ０は、入力回転部材によって作動されるコイルスプリングの一端側を、ｘｅは、コイルスプリングの他端側を示す。
【０００９】
これに対して、コイルスプリングが縮径してスプリングクラッチをＯＦＦ（解除）する場合には、上記したストレッチアクションおよびスクイズアクションによる圧力分布は、共に速度比例の圧力分布となることから、図５に示す圧力分布と正負が反転し、スプリングクラッチの解除時には、両効果とも負圧を発生させる方向となる。この負圧の発生によって、流体潤滑が境界潤滑に変化し、この境界潤滑下においては、摩擦係数が大きくなったり、不安定になったりして、スティック、スリップが発生しやすくなり、これが異音を発生する原因であるとの知見を得た。
【００１０】
本発明は上記した知見に基づいてなされたものであり、グリース潤滑から固体潤滑方式に変更することにより、コイルスプリングの縮径時における負圧の発生に起因する異音の発生を防止できるスプリングクラッチおよびそれを用いた電動パーキングブレーキ装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、請求項１に係るスプリングクラッチの特徴は、 円筒状の内周面を有するシリンダ部材と、該シリンダ部材に回転可能に設けられた出力回転部材に一体的に設けられて回転軸線を中心とする扇形の切欠きが形成された出力カムと、前記シリンダ部材に回転可能に設けられた入力回転部材に一体的に設けられて前記切欠きの円周方向内端面の間に円周方向に隙間をおいて挿入される入力カムと、前記シリンダ部材内に嵌挿され拡径により前記内周面に摩擦係合されるとともに両端部に前記切欠きの円周方向内端面と前記入力カムの円周方向外端面の間の隙間内に位置される折曲部が形成されたコイルスプリングとよりなり、前記入力回転部材側から前記出力回転部材側への回転は伝達するが、前記出力回転部材側から前記入力回転部材側への回転の伝達は阻止するスプリングクラッチにおいて、前記シリンダ部材の内周面に、固体の潤滑被膜を形成したことである。
【００１２】
請求項２に係るスプリングクラッチの特徴は、請求項１において、前記固体の潤滑被膜は、二硫化モリブデン、グラファイト、ＰＴＦＥ等の固体潤滑剤からなっていることである。
【００１３】
請求項３に係る電動パーキングブレーキ装置の特徴は、正逆両方向に回転される出力軸を有する電動モータと、この電動モータにより正方向に回転駆動された場合にはパーキングブレーキを制動状態とし、逆方向に回転駆動された場合にはパーキングブレーキを解除状態とする回転伝達機構と、該回転伝達機構の回転伝達経路の一部に設けられ前記電動モータ側となる入力回転部材の回転が前記パーキングブレーキ側となる出力回転部材に伝達されることは許容するが前記出力回転部材の回転が前記入力回転部材に伝達されることは阻止するスプリングクラッチよりなる電動パーキングブレーキ装置において、前記スプリングクラッチとして、請求項１または請求項２に記載のスプリングクラッチを使用したことである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係るスプリングクラッチによれば、シリンダ部材の内周面に、固体の潤滑被膜を形成し、異音の発生原因となるグリース潤滑を廃止したので、コイルスプリング縮径時における異音の発生を防止でき、しかも、固体の潤滑被膜によってスプリングクラッチの耐久性を確保できるようになる。
【００１５】
請求項２に係るスプリングクラッチによれば、固体の潤滑被膜は、二硫化モリブデン、グラファイト、ＰＴＦＥ等の固体潤滑剤からなっているので、簡単な被膜処理によって、コイルスプリング縮径時における異音の発生を防止できるとともに、耐久性を確保できるようになる。
【００１６】
請求項３に係る電動パーキングブレーキ装置によれば、請求項１または請求項２に係るスプリングクラッチを用いたことにより、パーキングブレーキ保持時におけるブレーキの緩みを確実に阻止でき、電動パーキングブレーキ装置の信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係るスプリングクラッチおよびそれを用いた電動パーキングブレーキ装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
まず、図１に基づいて、電動パーキングブレーキ装置１０の全体構成を説明する。電動パーキングブレーキ装置１０のハウジング１１の中間部に設けた仕切壁１１ａには、後述する構成のスプリングクラッチ１２が固定されている。スプリングクラッチ１２には、入力回転部材としての入力軸１３および入力軸１３と同軸的に延在されたねじ軸１４が、互いに逆向きに突出され、入力軸１３はハウジング１１の一方の室内に突入され、ねじ軸１４はハウジング１１の他方の室内に突入されている。
【００１９】
ハウジング１１には、正逆両方向に回転可能な電動モータ１５が設置され、電動モータ１５の出力軸１５ａには減速小ギヤ１６が固定されている。減速小ギヤ１６は、入力軸１３に固定された減速大ギヤ１７に噛合され、電動モータ１５の正逆回転によって、スプリングクラッチ１２の入力軸１３を正逆両方向に減速回転できるようになっている。減速小ギヤ１６、減速大ギヤ１７およびスプリングクラッチ１２によって、電動モータ１５の回転をねじ軸１４に伝達する回転伝達機構２０を構成している。
【００２０】
ねじ軸１４にはナット２１が螺合され、ナット２１にはイコライザ２２の中央部が、枢支ピン２３により揺動可能に取付けられている。ねじ軸１４の先端には、ナット２１が抜け落ちないように抜け止め１４ａが設けられている。ねじ軸１４の軸線と直交するハウジング１１の外壁には、ねじ軸１４の中心軸線に対し対称となる位置に、一対のコントロールケーブル２５、２６の各アウタチューブ２５ａ、２６ａの一端が取付金具２７を介して支持されている。各各アウタチューブ２５ａ、２６ａに挿通された各インナワイヤ２５ｂ、２６ｂの各一端は、イコライザ２２の枢支ピン２３から等距離となる両端部に、連結ピン２８により揺動可能に連結されている。各コントロールケーブル２５、２６のアウタチューブ２５ａ、２６ａおよびインナワイヤ２５ｂ、２６ｂの各他端は、それぞれ別々のパーキングブレーキ（図示省略）に連結されている。
【００２１】
これにより、電動モータ１５の出力軸１５ａが正方向に回転され、回転伝達機構２０を介してねじ軸１４が正方向に回転されると、ナット２１に枢支されたイコライザ２２はスプリングクラッチ１２側に引寄せられる方向（図１の右方向）に移動され、各パーキングブレーキは同一の引張力で作動される。一方、電動モータ１５の出力軸１５ａが逆方向に回転され、回転伝達機構２０を介してねじ軸１４が逆方向に回転されると、イコライザ２２は抜け止め１４ａ側に戻される方向（図１の左方向）に移動され、各パーキングブレーキが解除される。
【００２２】
次に、図２および図３に基づいて、スプリングクラッチ１２の構成について説明する。スプリングクラッチ１２は主に、シリンダ部材３１と、入力軸１３に設けられた入力カム３２と、ねじ軸１４に設けられた出力カム３３と、コイルスプリング３４とによって構成されている。シリンダ部材３１は円筒状の内周面３１ａを有し、取付ねじ３５によってハウジング１１の仕切壁１１ａに固定されている。ねじ軸１４と一体的に形成される出力回転部材としての出力軸３７は、仕切壁１１ａに形成した軸受孔１１ｂにより、シリンダ部材３１と同軸的に回転可能に支持されている。
【００２３】
シリンダ部材３１内に位置する出力軸３７の一端には、フランジ３７ａと出力カム３３が連続して同軸的に形成されている。出力カム３３には、出力軸３７の回転軸線を中心とする扇形の切欠き３９が外周の一部に形成され、切欠き３９の円周方向両端の各内端面３９ａは半径方向に延在されている。出力軸３７の中心部には同軸的に円筒孔３７ａが形成されている。
【００２４】
入力軸１３は、シリンダ部材３１の頂壁の中心に形成した軸受孔３１ｂによりシリンダ部材３１に同軸的に回転可能に支持されている。シリンダ部材３１内に位置する入力軸１３の一端には、出力カム３３の端面と対向するフランジ部１３ａが同軸的に形成され、このフランジ部１３ａには、出力軸３７の切欠き３９内に円周方向両内端面３９ａとの間に円周方向に隙間をおいて挿入される扇形の入力カム３２が一体的に形成されている。この入力カム３２の円周方向両外端面３２ａの半径方向内端部には、出力軸３７の切欠き３９の円周方向両内端面３９ａに向けて突出する一対の円弧状の突出部３２ｂが形成されている。入力軸１３の先端には、出力軸３７に形成した円筒孔３７ａに回転可能に嵌合する先端軸部１３ｂが設けられている。シリンダ部材３１の内周面３１ａと入力カム３２および出力カム３３の各外周の間には、以下に述べるコイルスプリング３４を収容するのに十分な隙間が設けられている。
【００２５】
シリンダ部材３１の内周面３１ａには、巻き数が複数（図示の例では４巻きあまり）のコイルスプリング３４が、拡径時にシリンダ部材３１の内周面３１ａに摩擦係合するように嵌挿されている。コイルスプリング３４の両端部には、比較的大きい半径で約９０度内向きに折曲されて、先端部が入力カム３２の円周方向各外端面３２ａと切欠き３９の円周方向各内端面３９ａの間の各隙間内に位置する折曲部４０が形成されている。コイルスプリング３４は、実施の形態においては、四角い断面形状の線材を使用しているが、丸い断面形状の線材を使用してもよい。
【００２６】
上記したシリンダ部材３１の内周面３１ａには、自己潤滑性を有する、例えば、公知の二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）からなる固体潤滑剤５０が被膜処理されている。固体潤滑剤被膜の形成により、シリンダ部材３１の内周面３１ａとコイルスプリング３４との間の潤滑性能を向上でき、スプリングクラッチ１２の耐久性を向上できるようになる。なお、二硫化モリブデンの場合の被膜厚さ（図４のｔ）は、１μｍ〜２μｍが好適である。
【００２７】
次に、上記した実施の形態における電動パーキングブレーキ装置１０の作動について説明する。図１に示す状態においては、コントロールケーブル２５、２６が戻されており、パーキングブレーキは解除状態となっている。この状態において、運転者が制動スイッチ等を操作すると、電動モータ１５の出力軸１５ａが正方向に回転駆動される。この電動モータ１５の出力軸１５ａの回転駆動力は、減速小ギヤ１６および減速大ギヤ１７によって減速され、入力軸１３に伝達される。
【００２８】
入力軸１３が回転すると、入力軸１３に固定された入力カム３２も回転して、円周方向の一方の外端面３２ａがコイルスプリング３４の折曲部４０の内側に当接して折曲部４０を押圧する。この押圧力によりコイルスプリング３４の外径が縮められるため、スプリングクラッチ１２がＯＦＦされ、入力カム３２の回転に従ってコイルスプリング３４は回転される。次いで、入力カム３２の突出部３２ｂが切欠き３９の円周方向の一方の内端面３９ａに当接して出力カム３３を押圧し、入力軸１３の回転を出力軸３７に伝達する。このようにして、入力軸１３が回転すると、出力軸３７を介してねじ軸１４が正方向に回転駆動され、ナット２１およびナット２１に取付けられているイコライザ２２が図１の右方向に移動される。イコライザ２２の移動により、イコライザ２２の両端部に連結されたインナワイヤ２５ｂ、２６ｂが引張られることにより、コントロールケーブル２５、２６が引張られる。これによって、パーキングブレーキが制動状態とされる。
【００２９】
一方、パーキングブレーキの制動状態において、運転者が解除スイッチ等を操作すると、電動モータ１５の出力軸１５ａが逆方向に回転駆動される。この電動モータ１５の出力軸１５ａの回転駆動力は、減速小ギヤ１６および減速大ギヤ１７によって減速され、入力軸１３に伝達される。
【００３０】
入力軸１３が回転すると、入力軸１３に固定された入力カム３２は、上記したパーキングブレーキの制動時の場合と反対方向に回転して、円周方向の他方の外端面３２ａがコイルスプリング３４の折曲部４０の内側に当接して折曲部４０を押圧する。この押圧力によりコイルスプリング３４の外径が縮められるため、スプリングクラッチ１２がＯＦＦされ、入力カム４３の回転に従ってコイルスプリング４８は回転される。次いで、入力カム３２の突出部３２ｂが切欠き３９の円周方向の他方の内端面３９ａに当接して出力カム３３を押圧し、入力軸１３の回転を出力軸３７に伝達する。このようにして、入力軸１３が回転すると、出力軸３７を介してねじ軸１４が逆方向に回転駆動され、ナット２１およびナット２１に取付けられているイコライザ２２が図１の左方向に移動される。イコライザ２２の移動により、イコライザ２２の両端部に連結されたインナワイヤ２５ｂ、２６ｂが戻されることにより、コントロールケーブル２５、２６が戻される。これによって、パーキングブレーキが解除状態とされる。
【００３１】
これに対して、出力軸３７が図２の反時計回りに回転して入力軸１３側に回転が伝達されようとした場合には、出力軸３７に固定された出力カム３３は、図２に示す不作動状態から反時計回りに回転し、円周方向内端面３９ａがコイルスプリング３４の折曲部４０に作用して、コイルスプリング３４の外径が拡大され、シリンダ部材３１の内周面３１ａにコイルスプリング３４が摩擦係合され、スプリングクラッチ１２がＯＮされる。これにより、出力軸３７側から入力軸１３側への回転の伝達は、阻止される。
【００３２】
ところで、入力軸１３側から出力軸３７側に回転が伝達される場合には、コイルスプリング３４の外径の縮小によって、スプリングクラッチ１２がＯＦＦされる。かかるコイルスプリング３４の縮径時において、従来のグリースによる流体潤滑においては、負圧が発生し、この負圧の発生による影響によって異音を発生したが、本実施の形態においては、異音の発生の原因となる負圧を発生させるグリース潤滑を廃止して、二硫化モリブデンからなる固体潤滑剤５０による固体潤滑に変更したので、コイルスプリング３４の縮径時においても、異音の発生を確実に防止できるようになる。
【００３３】
上記した実施の形態においては、固体潤滑剤５０として、二硫化モリブデンを用いた例について説明したが、固体潤滑剤５０は、特に二硫化モリブデンに限定されるものではなく、他にも、自己潤滑性を有する、例えば、グラファイトあるいはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等を用いることができる。
【００３４】
また、シリンダ部材３１の内周面３１ａに形成する潤滑被膜は、上記した固体潤滑剤５０に限定されるものではなく、シリンダ内周面３１ａに潤滑を目的とした固体の膜（固体の潤滑被膜）を形成できるものであればよく、例えば、ＰＴＦＥをコーティングしたり、ＤＬＣ（Diamond Like Carbon）の膜を形成してもよい。
【００３５】
斯様に本発明は、実施の形態で述べた構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すスプリングクラッチを備えた電動パーキングブレーキ装置の平面図である。
【図２】図１の２−２線に沿った拡大断面図である。
【図３】図２の３−３線に沿った断面図である。
【図４】シリンダ部材の内周面に被膜形成した固体潤滑剤を示す図である。
【図５】スプリングクラッチをグリースによって流体潤滑した場合における圧力分布を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０・・・電動パーキングブレーキ装置、１１・・・ハウジング、１２・・・スプリングクラッチ、１３・・・入力回転部材（入力軸）、１４・・・ねじ軸、１５・・・電動モータ、１５ａ・・・出力軸、２０・・・回転伝達機構、２１・・・ナット、２２・・・イコライザ、２５、２６・・・コントロールケーブル、３１・・・シリンダ部材、３１ａ・・・内周面、３２・・・入力カム、３２ａ・・・外端面、３３・・・出力カム、３４・・・コイルスプリング、３７・・・出力回転部材（出力軸）、３９・・・切欠き、３９ａ・・・内端面、４０・・・折曲部、５０・・・固体潤滑剤。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力回転部材の回転は出力回転部材に伝達するが、出力回転部材の回転が入力回転部材に伝達されることを阻止するスプリングクラッチおよびそれを用いた電動パーキングブレーキ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載された電動パーキングブレーキ装置が知られている。この電動パーキングブレーキ装置は、正逆両方向に回転可能な電動モータと、この電動モータによって正転駆動されればパーキングブレーキを制動状態とし、逆転駆動されればパーキングブレーキを解除状態とする回転伝達機構と、この回転伝達機構の回転伝達経路の一部に設けられ、電動モータ側となる入力回転部材の回転が、パーキングブレーキ側となる出力回転部材に伝達されることは許容するが、出力回転部材の回転が入力回転部材に伝達されることを阻止する一方向クラッチ機能を有するスプリングクラッチとによって構成されている。
【０００３】
スプリングクラッチは、円筒状のシリンダ部材と、このシリンダ部材に嵌挿されて、拡径動作によりシリンダ部材との摩擦係合力を増大されて回転を規制され、縮径動作によりシリンダ部材との摩擦係合力を減少されて回転を許容されるコイルスプリングとを備えている。
【特許文献１】特開２００５−１６６００号公報（段落００２３〜００２５、図３〜５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、シリンダ部材とコイルスプリングとの摩擦係合面を流体潤滑するために、シリンダ部材の内周面にグリースを塗布することにより、スプリングクラッチの作動を長期にわたって安定させることができる。しかしながら、グリースによって流体潤滑するスプリングクラッチを備えた電動パーキングブレーキ装置においては、コイルスプリングを拡径してスプリングクラッチをＯＮする場合には特に問題はないが、反対に、コイルスプリングを縮径してスプリングクラッチをＯＦＦする場合に、グーという異音を発生することを知見した。かかる異音は、一般車両においては特に問題となるレベルではないが、高級車両においては異音の低減が必要となる。
【０００５】
そこで、上記した異音の発生原因を、本願発明者等が種々検討、分析した結果、パーキングブレーキの解除時には、シリンダ部材とコイルスプリングとの間に介在されたグリースによって負圧が発生し、この負圧の発生によって流体潤滑が境界潤滑に変化し、この境界潤滑が異音の発生に影響しているのではないかと推定するに至った。
【０００６】
すなわち、コイルスプリングが拡径してスプリングクラッチをＯＮする場合には、シリンダ部材の内周面に対するコイルスプリングの相対速度が、入力回転部材側に係合するコイルスプリングの一端側の相対速度に対して、コイルスプリングの他端側に向かうに従って相対速度が徐々に小さくなる現象、いわゆるストレッチアクション（ストレッチ効果）が発生し、相対速度に応じた圧力が発生する。
【０００７】
同時に、コイルスプリングの一端側と他端側の相対運動により、コイルスプリングが拡径して、シリンダ部材の内周面とコイルスプリングとの隙間が変化するため、スクイズアクション（スクイズ効果）によって隙間に応じた圧力が発生する。
【０００８】
これによって、コイルスプリングとシリンダ部材との間の圧力分布は、図５に示すように、上記したストレッチアクションによる圧力分布Ｐstと、スクイズアクションによる圧力分布Ｐsqとの和Ｐtが作用し、これらストレッチアクションによる圧力分布Ｐstと、スクイズアクションによる圧力分布Ｐsqは、共に正圧が発生するため、潤滑上何ら問題はない。なお、図５において、ｘ０は、入力回転部材によって作動されるコイルスプリングの一端側を、ｘｅは、コイルスプリングの他端側を示す。
【０００９】
これに対して、コイルスプリングが縮径してスプリングクラッチをＯＦＦ（解除）する場合には、上記したストレッチアクションおよびスクイズアクションによる圧力分布は、共に速度比例の圧力分布となることから、図５に示す圧力分布と正負が反転し、スプリングクラッチの解除時には、両効果とも負圧を発生させる方向となる。この負圧の発生によって、流体潤滑が境界潤滑に変化し、この境界潤滑下においては、摩擦係数が大きくなったり、不安定になったりして、スティック、スリップが発生しやすくなり、これが異音を発生する原因であるとの知見を得た。
【００１０】
本発明は上記した知見に基づいてなされたものであり、グリース潤滑から固体潤滑方式に変更することにより、コイルスプリングの縮径時における負圧の発生に起因する異音の発生を防止できるスプリングクラッチおよびそれを用いた電動パーキングブレーキ装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、請求項１に係るスプリングクラッチの特徴は、 円筒状の内周面を有するシリンダ部材と、該シリンダ部材に回転可能に設けられた出力回転部材に一体的に設けられて回転軸線を中心とする扇形の切欠きが形成された出力カムと、前記シリンダ部材に回転可能に設けられた入力回転部材に一体的に設けられて前記切欠きの円周方向内端面の間に円周方向に隙間をおいて挿入される入力カムと、前記シリンダ部材内に嵌挿され拡径により前記内周面に摩擦係合されるとともに両端部に前記切欠きの円周方向内端面と前記入力カムの円周方向外端面の間の隙間内に位置される折曲部が形成されたコイルスプリングとよりなり、前記入力回転部材側から前記出力回転部材側への回転は伝達するが、前記出力回転部材側から前記入力回転部材側への回転の伝達は阻止するスプリングクラッチにおいて、前記シリンダ部材の内周面に、固体の潤滑被膜を形成したことである。
【００１２】
請求項２に係るスプリングクラッチの特徴は、請求項１において、前記固体の潤滑被膜は、二硫化モリブデン、グラファイト、ＰＴＦＥ等の固体潤滑剤からなっていることである。
【００１３】
請求項３に係る電動パーキングブレーキ装置の特徴は、正逆両方向に回転される出力軸を有する電動モータと、この電動モータにより正方向に回転駆動された場合にはパーキングブレーキを制動状態とし、逆方向に回転駆動された場合にはパーキングブレーキを解除状態とする回転伝達機構と、該回転伝達機構の回転伝達経路の一部に設けられ前記電動モータ側となる入力回転部材の回転が前記パーキングブレーキ側となる出力回転部材に伝達されることは許容するが前記出力回転部材の回転が前記入力回転部材に伝達されることは阻止するスプリングクラッチよりなる電動パーキングブレーキ装置において、前記スプリングクラッチとして、請求項１または請求項２に記載のスプリングクラッチを使用したことである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係るスプリングクラッチによれば、シリンダ部材の内周面に、固体の潤滑被膜を形成し、異音の発生原因となるグリース潤滑を廃止したので、コイルスプリング縮径時における異音の発生を防止でき、しかも、固体の潤滑被膜によってスプリングクラッチの耐久性を確保できるようになる。
【００１５】
請求項２に係るスプリングクラッチによれば、固体の潤滑被膜は、二硫化モリブデン、グラファイト、ＰＴＦＥ等の固体潤滑剤からなっているので、簡単な被膜処理によって、コイルスプリング縮径時における異音の発生を防止できるとともに、耐久性を確保できるようになる。
【００１６】
請求項３に係る電動パーキングブレーキ装置によれば、請求項１または請求項２に係るスプリングクラッチを用いたことにより、パーキングブレーキ保持時におけるブレーキの緩みを確実に阻止でき、電動パーキングブレーキ装置の信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係るスプリングクラッチおよびそれを用いた電動パーキングブレーキ装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
まず、図１に基づいて、電動パーキングブレーキ装置１０の全体構成を説明する。電動パーキングブレーキ装置１０のハウジング１１の中間部に設けた仕切壁１１ａには、後述する構成のスプリングクラッチ１２が固定されている。スプリングクラッチ１２には、入力回転部材としての入力軸１３および入力軸１３と同軸的に延在されたねじ軸１４が、互いに逆向きに突出され、入力軸１３はハウジング１１の一方の室内に突入され、ねじ軸１４はハウジング１１の他方の室内に突入されている。
【００１９】
ハウジング１１には、正逆両方向に回転可能な電動モータ１５が設置され、電動モータ１５の出力軸１５ａには減速小ギヤ１６が固定されている。減速小ギヤ１６は、入力軸１３に固定された減速大ギヤ１７に噛合され、電動モータ１５の正逆回転によって、スプリングクラッチ１２の入力軸１３を正逆両方向に減速回転できるようになっている。減速小ギヤ１６、減速大ギヤ１７およびスプリングクラッチ１２によって、電動モータ１５の回転をねじ軸１４に伝達する回転伝達機構２０を構成している。
【００２０】
ねじ軸１４にはナット２１が螺合され、ナット２１にはイコライザ２２の中央部が、枢支ピン２３により揺動可能に取付けられている。ねじ軸１４の先端には、ナット２１が抜け落ちないように抜け止め１４ａが設けられている。ねじ軸１４の軸線と直交するハウジング１１の外壁には、ねじ軸１４の中心軸線に対し対称となる位置に、一対のコントロールケーブル２５、２６の各アウタチューブ２５ａ、２６ａの一端が取付金具２７を介して支持されている。各各アウタチューブ２５ａ、２６ａに挿通された各インナワイヤ２５ｂ、２６ｂの各一端は、イコライザ２２の枢支ピン２３から等距離となる両端部に、連結ピン２８により揺動可能に連結されている。各コントロールケーブル２５、２６のアウタチューブ２５ａ、２６ａおよびインナワイヤ２５ｂ、２６ｂの各他端は、それぞれ別々のパーキングブレーキ（図示省略）に連結されている。
【００２１】
これにより、電動モータ１５の出力軸１５ａが正方向に回転され、回転伝達機構２０を介してねじ軸１４が正方向に回転されると、ナット２１に枢支されたイコライザ２２はスプリングクラッチ１２側に引寄せられる方向（図１の右方向）に移動され、各パーキングブレーキは同一の引張力で作動される。一方、電動モータ１５の出力軸１５ａが逆方向に回転され、回転伝達機構２０を介してねじ軸１４が逆方向に回転されると、イコライザ２２は抜け止め１４ａ側に戻される方向（図１の左方向）に移動され、各パーキングブレーキが解除される。
【００２２】
次に、図２および図３に基づいて、スプリングクラッチ１２の構成について説明する。スプリングクラッチ１２は主に、シリンダ部材３１と、入力軸１３に設けられた入力カム３２と、ねじ軸１４に設けられた出力カム３３と、コイルスプリング３４とによって構成されている。シリンダ部材３１は円筒状の内周面３１ａを有し、取付ねじ３５によってハウジング１１の仕切壁１１ａに固定されている。ねじ軸１４と一体的に形成される出力回転部材としての出力軸３７は、仕切壁１１ａに形成した軸受孔１１ｂにより、シリンダ部材３１と同軸的に回転可能に支持されている。
【００２３】
シリンダ部材３１内に位置する出力軸３７の一端には、フランジ３７ａと出力カム３３が連続して同軸的に形成されている。出力カム３３には、出力軸３７の回転軸線を中心とする扇形の切欠き３９が外周の一部に形成され、切欠き３９の円周方向両端の各内端面３９ａは半径方向に延在されている。出力軸３７の中心部には同軸的に円筒孔３７ａが形成されている。
【００２４】
入力軸１３は、シリンダ部材３１の頂壁の中心に形成した軸受孔３１ｂによりシリンダ部材３１に同軸的に回転可能に支持されている。シリンダ部材３１内に位置する入力軸１３の一端には、出力カム３３の端面と対向するフランジ部１３ａが同軸的に形成され、このフランジ部１３ａには、出力軸３７の切欠き３９内に円周方向両内端面３９ａとの間に円周方向に隙間をおいて挿入される扇形の入力カム３２が一体的に形成されている。この入力カム３２の円周方向両外端面３２ａの半径方向内端部には、出力軸３７の切欠き３９の円周方向両内端面３９ａに向けて突出する一対の円弧状の突出部３２ｂが形成されている。入力軸１３の先端には、出力軸３７に形成した円筒孔３７ａに回転可能に嵌合する先端軸部１３ｂが設けられている。シリンダ部材３１の内周面３１ａと入力カム３２および出力カム３３の各外周の間には、以下に述べるコイルスプリング３４を収容するのに十分な隙間が設けられている。
【００２５】
シリンダ部材３１の内周面３１ａには、巻き数が複数（図示の例では４巻きあまり）のコイルスプリング３４が、拡径時にシリンダ部材３１の内周面３１ａに摩擦係合するように嵌挿されている。コイルスプリング３４の両端部には、比較的大きい半径で約９０度内向きに折曲されて、先端部が入力カム３２の円周方向各外端面３２ａと切欠き３９の円周方向各内端面３９ａの間の各隙間内に位置する折曲部４０が形成されている。コイルスプリング３４は、実施の形態においては、四角い断面形状の線材を使用しているが、丸い断面形状の線材を使用してもよい。
【００２６】
上記したシリンダ部材３１の内周面３１ａには、自己潤滑性を有する、例えば、公知の二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）からなる固体潤滑剤５０が被膜処理されている。固体潤滑剤被膜の形成により、シリンダ部材３１の内周面３１ａとコイルスプリング３４との間の潤滑性能を向上でき、スプリングクラッチ１２の耐久性を向上できるようになる。なお、二硫化モリブデンの場合の被膜厚さ（図４のｔ）は、１μｍ〜２μｍが好適である。
【００２７】
次に、上記した実施の形態における電動パーキングブレーキ装置１０の作動について説明する。図１に示す状態においては、コントロールケーブル２５、２６が戻されており、パーキングブレーキは解除状態となっている。この状態において、運転者が制動スイッチ等を操作すると、電動モータ１５の出力軸１５ａが正方向に回転駆動される。この電動モータ１５の出力軸１５ａの回転駆動力は、減速小ギヤ１６および減速大ギヤ１７によって減速され、入力軸１３に伝達される。
【００２８】
入力軸１３が回転すると、入力軸１３に固定された入力カム３２も回転して、円周方向の一方の外端面３２ａがコイルスプリング３４の折曲部４０の内側に当接して折曲部４０を押圧する。この押圧力によりコイルスプリング３４の外径が縮められるため、スプリングクラッチ１２がＯＦＦされ、入力カム３２の回転に従ってコイルスプリング３４は回転される。次いで、入力カム３２の突出部３２ｂが切欠き３９の円周方向の一方の内端面３９ａに当接して出力カム３３を押圧し、入力軸１３の回転を出力軸３７に伝達する。このようにして、入力軸１３が回転すると、出力軸３７を介してねじ軸１４が正方向に回転駆動され、ナット２１およびナット２１に取付けられているイコライザ２２が図１の右方向に移動される。イコライザ２２の移動により、イコライザ２２の両端部に連結されたインナワイヤ２５ｂ、２６ｂが引張られることにより、コントロールケーブル２５、２６が引張られる。これによって、パーキングブレーキが制動状態とされる。
【００２９】
一方、パーキングブレーキの制動状態において、運転者が解除スイッチ等を操作すると、電動モータ１５の出力軸１５ａが逆方向に回転駆動される。この電動モータ１５の出力軸１５ａの回転駆動力は、減速小ギヤ１６および減速大ギヤ１７によって減速され、入力軸１３に伝達される。
【００３０】
入力軸１３が回転すると、入力軸１３に固定された入力カム３２は、上記したパーキングブレーキの制動時の場合と反対方向に回転して、円周方向の他方の外端面３２ａがコイルスプリング３４の折曲部４０の内側に当接して折曲部４０を押圧する。この押圧力によりコイルスプリング３４の外径が縮められるため、スプリングクラッチ１２がＯＦＦされ、入力カム４３の回転に従ってコイルスプリング４８は回転される。次いで、入力カム３２の突出部３２ｂが切欠き３９の円周方向の他方の内端面３９ａに当接して出力カム３３を押圧し、入力軸１３の回転を出力軸３７に伝達する。このようにして、入力軸１３が回転すると、出力軸３７を介してねじ軸１４が逆方向に回転駆動され、ナット２１およびナット２１に取付けられているイコライザ２２が図１の左方向に移動される。イコライザ２２の移動により、イコライザ２２の両端部に連結されたインナワイヤ２５ｂ、２６ｂが戻されることにより、コントロールケーブル２５、２６が戻される。これによって、パーキングブレーキが解除状態とされる。
【００３１】
これに対して、出力軸３７が図２の反時計回りに回転して入力軸１３側に回転が伝達されようとした場合には、出力軸３７に固定された出力カム３３は、図２に示す不作動状態から反時計回りに回転し、円周方向内端面３９ａがコイルスプリング３４の折曲部４０に作用して、コイルスプリング３４の外径が拡大され、シリンダ部材３１の内周面３１ａにコイルスプリング３４が摩擦係合され、スプリングクラッチ１２がＯＮされる。これにより、出力軸３７側から入力軸１３側への回転の伝達は、阻止される。
【００３２】
ところで、入力軸１３側から出力軸３７側に回転が伝達される場合には、コイルスプリング３４の外径の縮小によって、スプリングクラッチ１２がＯＦＦされる。かかるコイルスプリング３４の縮径時において、従来のグリースによる流体潤滑においては、負圧が発生し、この負圧の発生による影響によって異音を発生したが、本実施の形態においては、異音の発生の原因となる負圧を発生させるグリース潤滑を廃止して、二硫化モリブデンからなる固体潤滑剤５０による固体潤滑に変更したので、コイルスプリング３４の縮径時においても、異音の発生を確実に防止できるようになる。
【００３３】
上記した実施の形態においては、固体潤滑剤５０として、二硫化モリブデンを用いた例について説明したが、固体潤滑剤５０は、特に二硫化モリブデンに限定されるものではなく、他にも、自己潤滑性を有する、例えば、グラファイトあるいはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等を用いることができる。
【００３４】
また、シリンダ部材３１の内周面３１ａに形成する潤滑被膜は、上記した固体潤滑剤５０に限定されるものではなく、シリンダ内周面３１ａに潤滑を目的とした固体の膜（固体の潤滑被膜）を形成できるものであればよく、例えば、ＰＴＦＥをコーティングしたり、ＤＬＣ（Diamond Like Carbon）の膜を形成してもよい。
【００３５】
斯様に本発明は、実施の形態で述べた構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すスプリングクラッチを備えた電動パーキングブレーキ装置の平面図である。
【図２】図１の２−２線に沿った拡大断面図である。
【図３】図２の３−３線に沿った断面図である。
【図４】シリンダ部材の内周面に被膜形成した固体潤滑剤を示す図である。
【図５】スプリングクラッチをグリースによって流体潤滑した場合における圧力分布を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０・・・電動パーキングブレーキ装置、１１・・・ハウジング、１２・・・スプリングクラッチ、１３・・・入力回転部材（入力軸）、１４・・・ねじ軸、１５・・・電動モータ、１５ａ・・・出力軸、２０・・・回転伝達機構、２１・・・ナット、２２・・・イコライザ、２５、２６・・・コントロールケーブル、３１・・・シリンダ部材、３１ａ・・・内周面、３２・・・入力カム、３２ａ・・・外端面、３３・・・出力カム、３４・・・コイルスプリング、３７・・・出力回転部材（出力軸）、３９・・・切欠き、３９ａ・・・内端面、４０・・・折曲部、５０・・・固体潤滑剤。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の内周面（３１ａ）を有するシリンダ部材（３１）と、該シリンダ部材（３１）に回転可能に設けられた出力回転部材（３７）に一体的に設けられて回転軸線を中心とする扇形の切欠き（３９）が形成された出力カム（３３）と、前記シリンダ部材（３１）に回転可能に設けられた入力回転部材（１３）に一体的に設けられて前記切欠き（３９）の円周方向内端面（３９ａ）の間に円周方向に隙間をおいて挿入される入力カム（３２）と、前記シリンダ部材（３１）内に嵌挿され拡径により前記内周面（３１ａ）に摩擦係合されるとともに両端部に前記切欠き（３９）の円周方向内端面（３９ａ）と前記入力カム（３２）の円周方向外端面（３２ａ）の間の隙間内に位置される折曲部（４０）が形成されたコイルスプリング（３４）とからなり、前記入力回転部材（１３）側から前記出力回転部材（３７）側への回転は伝達するが、前記出力回転部材（３７）側から前記入力回転部材（１３）側への回転の伝達は阻止するスプリングクラッチ（１２）において、
前記シリンダ部材（３１）の内周面（３１ａ）に、固体の潤滑被膜（５０）を形成したことを特徴とするスプリングクラッチ。
【請求項２】
請求項１において、前記固体の潤滑被膜（５０）は、二硫化モリブデン、グラファイト、ＰＴＦＥ等の固体潤滑剤からなっているスプリングクラッチ。
【請求項３】
正逆両方向に回転される出力軸（１５ａ）を有する電動モータ（１５）と、この電動モータ（１５）により正方向に回転駆動された場合にはパーキングブレーキを制動状態とし、逆方向に回転駆動された場合にはパーキングブレーキを解除状態とする回転伝達機構（２０）と、該回転伝達機構（２０）の回転伝達経路の一部に設けられ前記電動モータ（１５）側となる入力回転部材（１３）の回転が前記パーキングブレーキ側となる出力回転部材（３７）に伝達されることは許容するが前記出力回転部材（３７）の回転が前記入力回転部材（１３）に伝達されることは阻止するスプリングクラッチ（１２）よりなる電動パーキングブレーキ装置において、前記スプリングクラッチ（１２）として、請求項１または請求項２に記載のスプリングクラッチを使用したことを特徴とする電動パーキングブレーキ装置。
【請求項１】
円筒状の内周面（３１ａ）を有するシリンダ部材（３１）と、該シリンダ部材（３１）に回転可能に設けられた出力回転部材（３７）に一体的に設けられて回転軸線を中心とする扇形の切欠き（３９）が形成された出力カム（３３）と、前記シリンダ部材（３１）に回転可能に設けられた入力回転部材（１３）に一体的に設けられて前記切欠き（３９）の円周方向内端面（３９ａ）の間に円周方向に隙間をおいて挿入される入力カム（３２）と、前記シリンダ部材（３１）内に嵌挿され拡径により前記内周面（３１ａ）に摩擦係合されるとともに両端部に前記切欠き（３９）の円周方向内端面（３９ａ）と前記入力カム（３２）の円周方向外端面（３２ａ）の間の隙間内に位置される折曲部（４０）が形成されたコイルスプリング（３４）とからなり、前記入力回転部材（１３）側から前記出力回転部材（３７）側への回転は伝達するが、前記出力回転部材（３７）側から前記入力回転部材（１３）側への回転の伝達は阻止するスプリングクラッチ（１２）において、
前記シリンダ部材（３１）の内周面（３１ａ）に、固体の潤滑被膜（５０）を形成したことを特徴とするスプリングクラッチ。
【請求項２】
請求項１において、前記固体の潤滑被膜（５０）は、二硫化モリブデン、グラファイト、ＰＴＦＥ等の固体潤滑剤からなっているスプリングクラッチ。
【請求項３】
正逆両方向に回転される出力軸（１５ａ）を有する電動モータ（１５）と、この電動モータ（１５）により正方向に回転駆動された場合にはパーキングブレーキを制動状態とし、逆方向に回転駆動された場合にはパーキングブレーキを解除状態とする回転伝達機構（２０）と、該回転伝達機構（２０）の回転伝達経路の一部に設けられ前記電動モータ（１５）側となる入力回転部材（１３）の回転が前記パーキングブレーキ側となる出力回転部材（３７）に伝達されることは許容するが前記出力回転部材（３７）の回転が前記入力回転部材（１３）に伝達されることは阻止するスプリングクラッチ（１２）よりなる電動パーキングブレーキ装置において、前記スプリングクラッチ（１２）として、請求項１または請求項２に記載のスプリングクラッチを使用したことを特徴とする電動パーキングブレーキ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１４４８８６（Ｐ２００８−１４４８８６Ａ）
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３４０８５（Ｐ２００６−３３４０８５）
【出願日】平成１８年１２月１２日（２００６．１２．１２）
【出願人】（３０１０６５８９２）株式会社アドヴィックス (1,291)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月１２日（２００６．１２．１２）
【出願人】（３０１０６５８９２）株式会社アドヴィックス (1,291)
【Ｆターム（参考）】
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