(57)【要約】【課題】ツースクラッチの小型化を図りつつ、歯同士の適切な噛み合い状態を確保する。【解決手段】テーパ状空間部７１と係合部材７４と付勢部材７５とピン７７とを含むツースクラッチ５０である。前記テーパ状空間部７１は、第３回転体５４の第２の盤面５４ｂとロータ５６のロータ面５６ａとの間に形成されてなる。前記係合部材７４は、前記テーパ状空間部７１の中に介在している。前記付勢部材７５は、前記係合部材７４を、前記テーパ状空間部７１に位置している第１の傾斜面７２に向かって付勢する。前記ピン７７は、前記ロータ面５６ａへ向かって進出可能に前記第３回転体５４に有しており、進出方向の先端面７７ａが第２の隙間Ｃｒ２を有して前記ロータ面５６ａを向いている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
盤面に第１の歯を有している盤状の第１回転体と、
前記第１回転体の回転中心線に位置し前記第１回転体に対して相対回転可能であって、前記第１の歯と同じ方向を向いた第２の歯を盤面に有している盤状の第２回転体と、
前記回転中心線に位置し且つ前記回転中心線に沿って軸方向変位可能であって、前記第１回転体及び前記第２回転体に対して相対回転可能な盤状の第３回転体と、
前記第１回転体と共に回転可能且つ前記第１回転体に対する軸方向移動を規制されて設けられる磁性体からなるロータと、
前記第３回転体に対し前記ロータを挟んで向かい合い、通電又は非通電させることで、前記第３回転体を軸方向変位させる電磁石と、を有し、
前記第３回転体は、
前記第１の歯に噛み合い可能な第３の歯と、前記第２の歯に噛み合い可能な第４の歯とが設けられた第１の盤面と、
前記第１の盤面とは反対側であり、前記ロータの前記第３回転体側のロータ面に対し、第１の隙間を有して向かい合う磁性体からなる面を有したアーマチュアが設けられた第２の盤面と、を有し、
前記第３回転体には、前記第１の盤面から前記第２の盤面へ連通する孔が形成され、
前記第２の盤面には、前記第２の盤面の中心から径方向外側に向かうにつれて前記ロータへ向かって傾斜する第１の傾斜面が形成され、
前記ロータ面と前記第２の盤面の間には、前記第１の傾斜面によって、前記第２の盤面と前記ロータ面との間隔が先細りとなるように形成されてなるテーパ状空間部に介在する係合部材と、
前記係合部材を前記第１の傾斜面に向かって付勢する付勢部材と、を有し、
前記第３回転体に形成された前記孔に挿入され、前記電磁石を通電させることで、前記ロータ面に吸着した際に、前記係合部材を前記入力軸における径方向内側へ押し出す第２の傾斜面を有した磁性体からなるピンを有し、
前記ピンの先端部は、前記ロータ面に対して第１の隙間よりも小さい第２の隙間を有して配置されている、ことを特徴とするツースクラッチ。
【請求項２】
前記第１の傾斜面は、前記第２の傾斜面よりも緩い傾斜に設定されていることを特徴とする請求項１記載のツースクラッチ。
【請求項３】
前記係合部材は、前記テーパ状空間部の中で転動可能な転動体によって構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のツースクラッチ。
【請求項４】
前記転動体は、ローラによって構成されていることを特徴とする請求項３記載のツースクラッチ。
【請求項５】
前記第３回転体の前記第２の盤面に有しており、前記係合部材を前記テーパ状空間部に沿って案内することが可能なガイド部を、更に含んでいる、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のツースクラッチ。
【請求項６】
盤面に第１の歯を有している盤状の第１回転体と、
前記第１回転体の回転中心線に位置し前記第１回転体に対して相対回転可能であって、前記第１の歯と同じ方向を向いた第２の歯を盤面に有している盤状の第２回転体と、
前記回転中心線に位置し且つ前記回転中心線に沿って軸方向変位可能であって、前記第１回転体及び前記第２回転体に対して相対回転可能な盤状の第３回転体と、
前記第１回転体と共に回転可能且つ前記第１回転体に対する軸方向移動を規制されて設けられる磁性体からなるロータと、
前記第３回転体に対し前記ロータを挟んで向かい合い、通電又は非通電させることで、前記第３回転体を軸方向変位させる電磁石と、を有し、
前記第３回転体は、
前記第１の歯に噛み合い可能な第３の歯と、前記第２の歯に噛み合い可能な第４の歯とが設けられた第１の盤面と、
前記第１の盤面とは反対側であり、前記ロータの前記第３回転体側のロータ面に対し、第１の隙間を有して向かい合う磁性体からなる面を有したアーマチュアが設けられた第２の盤面と、を有し、
前記第３回転体には、前記第１の盤面から前記第２の盤面へ連通する孔が形成され、
前記第２の盤面には、前記第２の盤面の中心から径方向外側に向かうにつれて前記ロータへ向かって傾斜する第１の傾斜面が形成され、
前記ロータ面と前記第２の盤面の間には、前記第１の傾斜面によって、前記第２の盤面と前記ロータ面との間隔が先細りとなるように形成されてなるテーパ状空間部に介在するローラと、
前記ローラを前記第１の傾斜面に向かって付勢する圧縮コイルばねと、
前記第３回転体の前記第２の盤面に形成されてなり、前記ローラを前記テーパ状空間部に沿って案内することが可能なガイド部と、を有し、
前記第３回転体に形成された前記孔に挿入され、前記電磁石を通電させることで、前記ロータ面に吸着した際に、前記ローラを前記入力軸における径方向内側へ押し出す第２の傾斜面を有した磁性体からなるピンを有し、
前記ピンの先端部は、前記ロータ面に対して第１の隙間よりも小さい第２の隙間を有して配置されている、ことを特徴とするツースクラッチ。
【請求項７】
ステアリングホイールの操舵入力が生じる操舵部と、
転舵車輪を転舵する転舵部と、
前記操舵部と前記転舵部との間の操舵力伝達経路に組み込まれた請求項１〜６のいずれか１項記載のツースクラッチと、
を有していることを特徴とする車両用ステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ツースクラッチ及びこれを用いた車両用ステアリング装置の改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用ステアリング装置のなかには、ステアリングホイールの操舵入力が生じる操舵部と、転舵車輪を転舵する転舵部と、の間の操舵力伝達経路にツースクラッチを組み込んでいる、いわゆるステアバイワイヤ式（steer-by-wire）のステアリング装置がある。このツースクラッチを用いた車両用ステアリング装置は、例えば許文献１によって知られている。
【０００３】
特許文献１で知られている車両用ステアリング装置は、通常時にはツースクラッチが開放状態であって、操舵部と転舵部との間を機械的に分離している。ツースクラッチが係合状態のときにのみ、操舵部から転舵部へ操舵力を伝達することができる。
【０００４】
このツースクラッチは、ロータの端面に形成されている歯と、アーマチュアの端面に形成されている歯とが噛み合い可能な構成である。それぞれの歯は、環状に連続している多数の山形の歯部によって構成されている。電磁石が励磁状態のときに、アーマチュアはコイルばねの付勢力に抗してロータに接近する。この結果、両方の歯同士が噛み合うことにより、ツースクラッチが係合状態になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−０９６５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１で知られているツースクラッチでは、大きいトルクが作用したときに、両方の歯同士の噛み合い面に作用する軸方向の分力も大きくなる。この大きい分力は、歯同士の噛み合いを解除する方向に働く。大きい分力に対して、歯同士の適切な噛み合い状態を確保するには、電磁石の磁力を大きく設定する必要がある。このままでは、ツースクラッチが大型化するので、改良の余地がある。
【０００７】
本発明は、ツースクラッチ及びこれを用いた車両用ステアリング装置の小型化を図りつつ、歯同士の適切な噛み合い状態を確保することができる技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、ツースクラッチは、
盤面に第１の歯を有している盤状の第１回転体と、
前記第１回転体の回転中心線に位置し前記第１回転体に対して相対回転可能であって、前記第１の歯と同じ方向を向いた第２の歯を盤面に有している盤状の第２回転体と、
前記回転中心線に位置し且つ前記回転中心線に沿って軸方向変位可能であって、前記第１回転体及び前記第２回転体に対して相対回転可能な盤状の第３回転体と、
前記第１回転体と共に回転可能且つ前記第１回転体に対する軸方向移動を規制されて設けられる磁性体からなるロータと、
前記第３回転体に対し前記ロータを挟んで向かい合い、通電又は非通電させることで、前記第３回転体を軸方向変位させる電磁石と、を有し、
前記第３回転体は、
前記第１の歯に噛み合い可能な第３の歯と、前記第２の歯に噛み合い可能な第４の歯とが設けられた第１の盤面と、
前記第１の盤面とは反対側であり、前記ロータの前記第３回転体側のロータ面に対し、第１の隙間を有して向かい合う磁性体からなる面を有したアーマチュアが設けられた第２の盤面と、を有し、
前記第３回転体には、前記第１の盤面から前記第２の盤面へ連通する孔が形成され、
前記第２の盤面には、前記第２の盤面の中心から径方向外側に向かうにつれて前記ロータへ向かって傾斜する第１の傾斜面が形成され、
前記ロータ面と前記第２の盤面の間には、前記第１の傾斜面によって、前記第２の盤面と前記ロータ面との間隔が先細りとなるように形成されてなるテーパ状空間部に介在する係合部材と、
前記係合部材を前記第１の傾斜面に向かって付勢する付勢部材と、を有し、
前記第３回転体に形成された前記孔に挿入され、前記電磁石を通電させることで、前記ロータ面に吸着した際に、前記係合部材を前記入力軸における径方向内側へ押し出す第２の傾斜面を有した磁性体からなるピンを有し、
前記ピンの先端部は、前記ロータ面に対して第１の隙間よりも小さい第２の隙間を有して配置されている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、電磁石の磁力によってピンを進出させる力は、ロータ面と第１の傾斜面との間に係合している（挟まっている）係合部材を、入力軸における径方向内側へ押し出す、いわゆる規制解除（ロック解除）のためだけの、小さい力ですむ。一方、電磁石の磁力によってアーマチュアを吸着する力は、単に歯同士の噛み合いを解除するだけの、比較的小さい力ですむ。このように規制解除と、歯同士の噛み合い解除と、の２つに分離したので、電磁石の磁力は比較的小さくてすむ。このため、電磁石の小型化を図ることができる。この結果、ツースクラッチ及びこれを用いた車両用ステアリング装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１によるツースクラッチを用いた車両用ステアリング装置の模式図である。
【図２】図１に示されたツースクラッチの断面図である。
【図３】図２の３−３線に沿った断面図である。
【図４】図２の４部を拡大した図である。
【図５】図４の５部を拡大した構成及びテーパ状空間部周りの図である。
【図６】図４に示されるツースクラッチのピンが吸引された状態の作用図である。
【図７】図６に示されるツースクラッチのアーマチュアが吸引された状態の作用図である。
【図８】本発明の実施例２によるツースクラッチの断面図である。
【図９】本発明の実施例３によるツースクラッチの要部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明を実施するための形態を添付図に基づいて以下に説明する。
【実施例】
【００１２】
＜実施例１＞
実施例１に係るツースクラッチについて図１〜図７に基づき説明する。図１に示されるように、車両用ステアリング装置１０は、車両のステアリングホイール１１の操舵入力が生じる操舵部１２と、左右の転舵車輪１３，１３を転舵する転舵部１４と、操舵部１２と転舵部１４との間の操舵力伝達経路１５に組み込まれたツースクラッチ５０と、制御部１６とを含む。
【００１３】
より詳しく述べると、車両用ステアリング装置１０は、操舵部１２と転舵部１４との間の操舵力伝達経路１５にツースクラッチ５０を組み込んでいる、いわゆるステアバイワイヤ式（steer-by-wire、略称「ＳＢＷ」）を採用している。車両用ステアリング装置１０は、通常時にはツースクラッチ５０が開放状態であって、操舵部１２と転舵部１４との間を機械的に分離している。このため、通常時には、ステアリングホイール１１の操舵量に応じて転舵用アクチュエータ３９を作動させることにより、左右の転舵車輪１３，１３を転舵することができる。また、ツースクラッチ５０が係合状態のときにのみ、操舵部１２から転舵部１４へ操舵力を伝達することができる。
【００１４】
操舵部１２は、運転手が操作するステアリングホイール１１と、このステアリングホイール１１に連結されているステアリング軸２１と、ステアリングホイール１１に対して操舵反力（反力トルク）を付加する反力付加アクチュエータ２２と、を含む。この反力付加アクチュエータ２２は、運転者がステアリングホイール１１の操舵力に抵抗する操舵反力を発生することによって、運転者に操舵感を与える。この反力付加アクチュエータ２２のことを、適宜「第１アクチュエータ２２」と言い換える。
【００１５】
反力付加アクチュエータ２２は、操舵反力を発生する反力モータ２３（第１モータ２３）と、操舵反力をステアリング軸２１に伝達する反力伝達機構２４と、を含む。反力モータ２３は、例えば電動モータによって構成される。反力伝達機構２４は、例えばウォームギヤ機構によって構成される。このウォームギヤ機構２４（反力伝達機構２４）は、反力モータ２３のモータ軸２３ａに設けられたウォームギヤ２４ａと、ステアリング軸２１に設けられたウォームホイール２４ｂとからなる。反力モータ２３が発生した操舵反力は、反力伝達機構２４を介して、ステアリング軸２１に付加される。
【００１６】
操舵力伝達経路１５は、操舵部１２のステアリング軸２１と、転舵部１４の操作力伝達機構３５と、の間の経路である。例えば、操舵力伝達経路１５は、ステアリング軸２１に自在軸継手３１，３１及び連結軸３２とによって連結されている第１軸３３（入力軸３３）と、この第１軸３３からトルクを伝達される第２軸３４（出力軸３４）と、を含む。ツースクラッチ５０は、第１軸３３と第２軸３４との間に介在している。
【００１７】
転舵部１４は、第２軸３４に操作力伝達機構３５によって連結されている転舵軸３６と、この転舵軸３６の両端にタイロッド３７，３７及びナックル３８，３８を介して連結されている左右の転舵車輪１３，１３と、転舵軸３６に転舵用動力を付加する転舵用アクチュエータ３９と、を含む。この転舵用アクチュエータ３９のことを、適宜「第２アクチュエータ３９」と言い換える。
【００１８】
操作力伝達機構３５は、例えばラックアンドピニオン機構によって構成される。このラックアンドピニオン機構３５（操作力伝達機構３５）は、第２軸３４に設けられたピニオン３５ａと、転舵軸３６に設けられたラック３５ｂとからなる。転舵軸３６は、軸方向（車幅方向）へ移動可能である。
【００１９】
転舵用アクチュエータ３９は、転舵用動力を発生する転舵動力モータ４１（第２モータ４１）と、転舵用動力を転舵軸３６に伝達する転舵動力伝達機構４２とからなる。転舵動力モータ４１が発生した転舵用動力は、転舵動力伝達機構４２によって転舵軸３６に伝達される。この結果、転舵軸３６は車幅方向にスライドする。転舵動力モータ４１は、例えば電動モータによって構成される。
【００２０】
転舵動力伝達機構４２は、例えばベルト伝動機構４３とボールねじ４４とからなる。ベルト伝動機構４３は、転舵動力モータ４１のモータ軸４１ａに設けられた駆動プーリ４５と、ボールねじ４４のナットに設けられた従動プーリ４６と、駆動プーリ４５と従動プーリ４６とに掛けられたベルト４７とからなる。ボールねじ４４は、回転運動を直線運動に変換する変換機構の一種であって、転舵動力モータ４１が発生した駆動力を前記転舵軸３６に伝達する。なお、転舵動力伝達機構４２は、ベルト伝動機構４３とボールねじ４４の構成に限定されるものではなく、例えばウォームギヤ機構やラックアンドピニオン機構であってもよい。
【００２１】
制御部１６は、図示せぬ各種センサから信号を受けて、反力モータ２３、転舵動力モータ４１及びツースクラッチ５０に電流を流す。
【００２２】
以下、ツースクラッチ５０について詳しく説明する。図２に示されるように、ツースクラッチ５０は、ケース５１と、このケース５１にそれぞれ収納されている、第１回転体５２と第２回転体５３と第３回転体５４とアーマチュア５５とロータ５６と電磁石５７とを、基本的な構成要素としている。これらの各回転体５２〜５４とアーマチュア５５とロータ５６と電磁石５７と、前記第１軸３３及び第２軸３４は、第１回転体５２の回転中心線ＣＬに位置している。
【００２３】
前記第１回転体５２は、ケース５１の外方へ延びている第１軸３３と共に回転可能な、円盤状の部材である。例えば、第１回転体５２は第１軸３３に一体に構成されている。
【００２４】
第１回転体５２のなかの、第１軸３３側の端面５２ａのことを「第１の盤面５２ａ」といい、この第１の盤面５２ａとは反対側の端面５２ｂのことを「第２の盤面５２ｂ」という。第１の盤面５２ａには、第１の歯６１（入力歯６１）が設けられている。この第１の歯６１は、第１回転体５２の回転中心線ＣＬを基準として環状に配列された多数の山形（三角形や台形を含む）の歯部によって構成されている。
【００２５】
前記第２回転体５３は、ケース５１の外方へ延びている第２軸３４と共に回転可能な円盤状の部材である。例えば、第２回転体５３は第２軸３４に一体に構成されている。第２軸３４は、ケース５１に対して第１軸３３とは反対側へ位置している。第２回転体５３は、第２軸３４側から第１回転体５２の外周面を囲んでいる、有底環状の部材である。
【００２６】
第２回転体５３のなかの、第２軸３４側の端面５３ａのことを「第１の盤面５３ａ」といい、この第１の盤面５３ａとは反対側の端面５３ｂ（開放された環状の端面５３ｂ）のことを「第２の盤面５３ｂ」という。この第２回転体５３の第２の盤面５３ｂには、第２の歯６２（入力歯６２）が設けられている。この第２の歯６２は、第１回転体５２の回転中心線ＣＬを基準として環状に配列された多数の山形（三角形や台形を含む）の歯部によって構成されており、第１の歯６１と同じ方向を向いている。
【００２７】
前記第３回転体５４は、第１回転体５２の回転中心線ＣＬに沿って変位可能な、円盤状の非磁性体である。例えば第３回転体５４は、第１軸３３に相対回転可能且つ軸方向への相対移動可能に嵌合されている。以下、第３回転体５４のなかの、第１の歯６１に対向する端面５４ａのことを「第１の盤面５４ａ」といい、この第１の盤面５４ａとは反対側の端面５４ｂのことを「第２の盤面５４ｂ」という。第３回転体５４の第１の盤面５４ａには、第３の歯６３と第４の歯６４が設けられている。これらの第３の歯６３と第４の歯６４は、第１回転体５２の回転中心線ＣＬを基準として環状に配列された多数の山形（三角形や台形を含む）の歯部によって構成されている。第３の歯６３は、第１の歯６１に噛み合い可能である。第４の歯６４は、第２の歯６２に噛み合い可能である。
【００２８】
前記アーマチュア５５は、第３回転体５４の第２の盤面５４ｂに一体に有しており、第１回転体５２の回転中心線ＣＬを基準とする環状の磁性体からなる。例えば、第３回転体５４の第２の盤面５４ｂの外縁には、回転中心線ＣＬを中心とした環状の切り欠き部５４ｃが形成されてなる。この切り欠き部５４ｃは、第２の盤面５４ｂ方向に開放されている。アーマチュア５５は、この切り欠き部５４ｃに嵌合し且つ固定されている。アーマチュア５５のなかの、第３回転体５４の第２の盤面５４ｂ側の平坦な面５５ａのことを「アーマチュア面５５ａ」という。このアーマチュア面５５ａは、第３回転体５４の第２の盤面５４ｂから突出している。
【００２９】
前記ロータ５６は、第１軸３３に相対回転と軸方向への相対移動の両方を規制されて、取り付けられた、磁性体からなる。第１回転体５２は、第１軸３３に一体に構成されている。従って、ロータ５６は、第１回転体５２と共に回転可能且つこの第１回転体５２に対する軸方向移動を規制されている。このロータ５６のロータ面５６ａは、アーマチュア面５５ａに向かい合う平坦面である。
【００３０】
前記電磁石５７は、ロータ５６に対し、アーマチュア５５とは反対側に位置するとともに、ロータ５６に対する変位を規制されており、第１回転体５２の回転中心線ＣＬを基準とする環状の部材である。詳しく述べると、この電磁石５７は、ケース５１に固定されたフィールドコア５７ａと、このフィールドコア５７ａに巻かれた電磁用コイル５７ｂとからなる。
【００３１】
電磁用コイル５７ｂに通電していない状態（ツースクラッチ５０の係合状態）では、第３の歯６３は第１の歯６１と噛み合い状態にあり、第４の歯６４も第２の歯６２と噛み合い状態にある。電磁用コイル５７ｂに通電すると、フィールドコア５７ａとロータ５６とアーマチュア５５とを通る磁路が形成される。この結果、電磁石５７の磁力によって、アーマチュア５５はロータ５６に吸着される。アーマチュア５５と一体の第３回転体５４はロータ５６へ向かって変位する。第３回転体５４に設けられている第３の歯６３は、第１の歯６１との噛み合い状態が解除される。同様に第４の歯６４も、第２の歯６２との噛み合い状態が解除される。つまり、ツースクラッチ５０の開放状態となる。
【００３２】
第１軸３３は、軸受６５によってケース５１に回転可能に支持されている。第２軸３４は、軸受６６によってケース５１に回転可能に支持されている。第１回転体５２の外周面と第２回転体５３の内周面とは、軸受６７によって互いに相対回転が可能に支持している。
【００３３】
図２に示されるように、ツースクラッチ５０は、噛み合い状態保持解除部７０を有していることを特徴とする。この噛み合い状態保持解除部７０は、第１の歯６１に対する第３の歯６３の噛み合い状態と、第２の歯６２に対する第４の歯６４の噛み合い状態とを、安定的に維持するとともに、これらの各噛み合い状態を強制的に解除することが可能である。
【００３４】
この噛み合い状態保持解除部７０は、アーマチュア５５よりも径方向内側に位置した少なくとも１つ（１組）からなり、好ましくは複数（複数組）、この実施例では図３に示されるように３つ（３組）からなる。この３つの噛み合い状態保持解除部７０は、第１回転体５２の回転中心線ＣＬを基準として放射状に、且つ等ピッチに配列されている。
【００３５】
図２及び図３に示されるように、各噛み合い状態保持解除部７０は、それぞれ１つずつの、テーパ状空間部７１と傾斜面７２と係合部材７４と付勢部材７５とピン７７とガイド部７８とを含む。
【００３６】
ここで、１つの噛み合い状態保持解除部７０を代表し、図４及び図５を参照しつつ詳しく説明する。図５（ａ）は、図４の５部を拡大した図であって、第１及び第２の歯６１，６２に対して第３及び第４の歯６３，６４が噛み合っている状態（ツースクラッチ５０の係合状態）を示している。図５（ｂ）は、図５（ａ）に示されるテーパ状空間部７１を表している。
【００３７】
前記テーパ状空間部７１は、第３回転体５４の第２の盤面５４ｂとロータ５６のロータ面５６ａとの間隔が先細り状となるように形成されてなる。例えば、テーパ状空間部７１は、回転中心線ＣＬを基準として、第３回転体５４の径外方へ向かって先細りとなる。
【００３８】
より具体的に説明すると、第２の盤面５４ｂに対してロータ面５６ａは平行である。しかし、第２の盤面５４ｂとロータ面５６ａとの、少なくとも一方の面から他方の面へ向かって傾斜した傾斜面７２を有している。以下、この傾斜面７２のことを「第１の傾斜面７２」と言い換える。この第１の傾斜面７２によって、第２の盤面５４ｂとロータ面５６ａとの間隔が先細りとなるように形成されてなるテーパ状空間部７１を構成することができる。例えば、第２の盤面５４ｂには、この第２の盤面５４ｂからロータ面５６ａへ向かう上り勾配の第１の傾斜面７２が形成されてなる。言い換えると、この第１の傾斜面７２は、第２の盤面５４ｂの中心（第１回転体５２の回転中心線ＣＬ）から径方向外側に向かうにつれてロータ５６へ向かって傾斜している。この第１の傾斜面７２は、テーパ状空間部７１を形成する一部である。
【００３９】
この第１の傾斜面７２は、例えば第２の盤面５４ｂに有した凹部７３に構成される。この凹部７３は、第２の盤面５４ｂから第１の盤面５４ａへ向かって窪んでいる。この凹部７３の最も深い底面７３ａ（第１の盤面５４ａ側の面７３ａ）は、回転中心線ＣＬの近傍に位置しており、ロータ面５６ａに平行な面（略平行な面を含む）である。
【００４０】
より詳しく述べると、前記第１の傾斜面７２は、凹部７３の底面７３ａからロータ面５６ａへ向かって上り勾配に構成されている。第３回転体５４を第２の盤面５４ｂ側から見て、底面７３ａと第１の傾斜面７２とは、回転中心線ＣＬを基準として、第３回転体５４の径外方へ一直線状に延びている（図３も参照）。この第１の傾斜面７２は２段階に傾斜している。つまり、第１の傾斜面７２は、底面７３ａから上り勾配に傾斜した急傾斜の傾斜面７２ａ（第１段の傾斜面７２ａ）と、この急傾斜の傾斜面７２ａの上端から更に上り勾配に傾斜した緩い傾斜の傾斜面７２ｂ（第２段の傾斜面７２ｂ）と、からなる。
【００４１】
以下、ロータ面５６ａと第１段の傾斜面７２ａとによって形成されてなる空間部７１ａのことを、適宜「テーパ状空間部７１の後半部分７１ａ」という。また、ロータ面５６ａと第２段の傾斜面７２ｂとによって形成されてなる空間部７１ｂのことを、適宜「テーパ状空間部７１の先端部分７１ｂ」という。
【００４２】
前記係合部材７４は、テーパ状空間部７１に介在しており、好ましくはこのテーパ状空間部７１の中で転動可能な転動体によって構成されている。この転動体は、より好ましくは外周面が第１の傾斜面７２に接する直径Ｄｒの丸棒状のローラによって構成されている。以下、係合部材７４のことを、適宜「転動体７４」または「ローラ７４」と言い換えることにする。このローラ７４は、第１の傾斜面７２の傾斜に沿って転がり変位をすることが可能である。
【００４３】
前記付勢部材７５は、ローラ７４を第１の傾斜面７２に向かって付勢、つまり、ロータ面５６ａと第２段の傾斜面７２ｂとに接するように、付勢している。この付勢部材７５は、例えば圧縮コイルばねによって構成されている。第３回転体５４の径方向の中央部には、環状のばね受け部７６が設けられている。圧縮コイルばね７５（付勢部材７５）は、ローラ７４とばね受け部７６との間に介在している。
【００４４】
付勢部材７５に付勢されたローラ７４は、テーパ状空間部７１の先端部分７１ｂに位置して、ロータ面５６ａと第２段の傾斜面７２ｂとに対して「くさび」の役割を果たすことができる。このときの、ロータ面５６ａとローラ７４との接触点Ｐ１のことを「第１接触点Ｐ１」といい、第２段の傾斜面７２ｂとローラ７４との接触点Ｐ２のことを「第２接触点Ｐ２」という。
【００４５】
前記ピン７７は、テーパ状空間部７１の先端部分７１ｂに位置しているローラ７４を後半部分７１ａ（非接触側）、つまり第１軸３３における径方向内側へ押し出しつつ、ロータ５６のロータ面５６ａへ向かって進出可能に第３回転体５４に有している。このピン７７は、丸棒状の磁性体からなる。
【００４６】
アーマチュア５５のアーマチュア面５５ａは、第１の隙間Ｃｒ１を有してロータ面５６ａを向いている。一方、ピン７７のなかの、進出方向の先端面７７ａは、第２の隙間Ｃｒ２を有してロータ面５６ａを向いている。第１の隙間Ｃｒ１の大きさδ１と第２の隙間Ｃｒ２の大きさδ２は、電磁石５７の磁力により、ロータ５６に対してアーマチュア５５よりも先にピン７７が吸着されるように、設定されている。つまり、第２の隙間Ｃｒ２の大きさδ２は、第１の隙間Ｃｒ１の大きさδ１よりも小さく設定されている（δ２＜δ１）。このように、第２の隙間Ｃｒ２の大きさδ２は、第１の隙間Ｃｒ１の大きさδ１よりも小さければよい。第２の隙間Ｃｒ２が小さいことにより、電磁石５７の磁力によって、先にピン７７がロータ面５６ａに吸着され、その後にアーマチュア５５がロータ面５６ａに吸着される。
【００４７】
第３回転体５４には案内用の孔５４ｄが形成されてなる。このピン案内用の孔５４ｄは、第１回転体５２の回転中心線ＣＬに沿うとともに、ロータ面５６ａに向かって開口している。つまり、このピン案内用の孔５４ｄは、第３回転体５４を貫通した丸孔である。
【００４８】
このピン案内用の孔５４ｄの縁は、第２段の傾斜面７２ｂの上端に隣接している。丸棒状のピン７７は、ピン案内用の孔５４ｄにスライド可能に位置しており、先端部７７ｂが第３回転体５４の第２の盤面５４ｂから突出し、第２の隙間Ｃｒ２を有してロータ面５６ａに向かい合っている。
【００４９】
ピン７７のなかの、先端面７７ａとは反対側の面７７ｃ（後端面７７ｃ）が、第１回転体５２の第２の盤面５２ｂに接している。盤面５２ｂからロータ面５６ａまでの間隔は一定である。このため、ピン７７の長さを設定することによって、第２の隙間Ｃｒ２の大きさδ２が決まる。
【００５０】
ピン７７の先端部７７ｂのなかの、少なくとも一部には押し出し面７７ｄが形成されてなる。この押し出し面７７ｄは、第２段の傾斜面７２ｂの勾配と同方向に上り勾配の傾斜面である。ピン７７がロータ面５６ａへ向かって進出したときに、テーパ状空間部７１の先端部分７１ｂに位置しているローラ７４を、押し出し面７７ｄによってテーパ状空間部７１の後半部分７１ａ（非接触側）へ押し出すことができる。以下、押し出し面７７ｄのことを、適宜「第２の傾斜面７７ｄ」と言い換える。
【００５１】
図３も参照すると、前記ガイド部７８は、第３回転体５４の第２の盤面５４ｂに有しており、ローラ７４をテーパ状空間部７１に沿って案内することが可能である。例えば、ガイド部７８は、凹部７３の両側の側面７３ｂ，７３ｂによって形成されてなる。従って、ローラ７４は、凹部７３の両側の側面７３ｂ，７３ｂにより、第３回転体５４の径方向へ案内されて、第１の傾斜面７２上を転がることが可能である。
【００５２】
次に、テーパ状空間部７１とローラ７４とピン７７との関係について、図５を参照しつつ説明する。
【００５３】
ロータ面５６ａに対して平行な直線Ｌｈを想定し、この直線Ｌｈを「平行線Ｌｈ」という。この平行線Ｌｈ及びロータ面５６ａに対する、第１段の傾斜面７２ａの傾斜角α１のことを、「第１段傾斜角α１」という。第１段傾斜角α１は鋭角である。また、平行線Ｌｈ及びロータ面５６ａに対する、第２段の傾斜面７２ｂの傾斜角α２のことを、「第２段傾斜角α２」という。第２段傾斜角α２は鋭角であり、第１段傾斜角α１よりも小さく設定されている（α２＜α１）。
【００５４】
ツースクラッチ５０にトルクが作用したときに、第１の歯６１と第３の歯６３との噛み合い面に作用する軸方向の分力や、第２の歯６２と第４の歯６４との噛み合い面に作用する軸方向の分力が働く。これらの分力は、歯同士の噛み合いを解除する方向に働き、さらに、第２段の傾斜面７２ｂとローラ７４との第２接触点Ｐ２に作用する。この第２接触点Ｐ２には、ローラ７４を入力軸３３における径方向内側へ押し出す水平分力（回転中心線ＣＬへ向かって押し出す水平分力）が働く。この水平分力を、付勢部材７５によって打ち消している。
【００５５】
第２段の傾斜面７２ｂとローラ７４との間にローラ７４が嵌り込んだ、いわゆるロック状態において、このローラ７４の一部７４ａは、ピン案内用の孔５４ｄの真上に位置、つまり孔５４ｄの延長上に位置する。以下、このローラ７４の一部７４ａのことを、「はみ出し部分７４ａ」という。
【００５６】
平行線Ｌｈ及びロータ面５６ａに対する、押し出し面７７ｄの傾斜角βのことを、「押し出し傾斜角β」という。この押し出し傾斜角βは鋭角である。この押し出し傾斜角βが鋭角であれば、ローラ７４を押し出す分力が小さいので、ピン７７を吸着するための磁力が小さくてすむ。
【００５７】
第１段傾斜角α１と第２段傾斜角α２は、押し出し傾斜角βよりも小さい（α２＜α１＜β）。つまり、第１の傾斜面７２は、第２の傾斜面７７ｄよりも緩い傾斜に設定されている。このため、付勢部材７５によって付勢されているローラ７４を、ピン７７によって押し出す力が小さくてすむ。
【００５８】
次に、上記構成の噛み合い状態保持解除部７０の作用について説明する。電磁石５７（図２参照）が非励磁状態のときには、図４に示されるように、アーマチュア５５とピン７７がロータ面５６ａから離れている。付勢部材７５に付勢されているローラ７４は、テーパ状空間部７１の先端部分７１ｂに介在して、ロータ面５６ａと第２段の傾斜面７２ｂとの間に係合（ロック）している。このときのツースクラッチ５０は、第３の歯６３が第１の歯６１と噛み合い状態にあり、第４の歯６４も第２の歯６２と噛み合い状態にある、いわゆるツースクラッチ５０の係合状態にある。
【００５９】
ツースクラッチ５０にトルクが作用することによって、両方の歯６１，６３同士と歯６２，６４同士の噛み合い面には、軸方向の分力が作用する。この軸方向の分力は、第２段の傾斜面７２ｂによってローラ７４を第１段の傾斜面７２ａ側へ押し出す力の一部（水平分力）となる。しかし、第２段の傾斜面７２ｂが第１段の傾斜面７２ａよりも緩い傾斜なので、ローラ７４を第１段の傾斜面７２ａ側へ押し出す力は、極めて小さい。しかも、この小さい押し出す力を、付勢部材７５によって打ち消している。つまり、ローラ７４はロータ面５６ａと、緩い傾斜の第２段の傾斜面７２ｂと、の間に介在することによって、第３回転体５４が軸方向へ変位しないように規制している。ツースクラッチ５０に大きいトルクが作用した場合であっても、歯６１，６３同士と歯６２，６４同士の適切な噛み合い状態を確保することができる。従って、大きいトルクを伝達することが可能なツースクラッチ５０を提供することができる。
【００６０】
その後、電磁石５７（図２参照）が励磁状態に切り替わると、この電磁石５７の磁力によって、図６に示されるようにピン７７が先にロータ面５６ａに吸着する。ピン７７は、ロータ面５６ａへ向かって進出しつつ、ロータ面５６ａと第２段の傾斜面７２ｂとの間に係合（ロック）しているローラ７４を、付勢部材７５の付勢力に抗して、テーパ状空間部７１の後半部分７１ａへ押し出す。これで、ロータ面５６ａと第２段の傾斜面７２ｂとの間に係合しているローラ７４の、ロック状態が解除される。
【００６１】
その直後に、電磁石５７の磁力によって、アーマチュア５５がロータ面５６ａに接近する。第３回転体５４は、アーマチュア５５と共にロータ面５６ａに接近しつつ、ローラ７４を付勢部材７５の付勢力に抗して凹部７３の底面７３ａ側へ押し出す。
【００６２】
この結果、図７に示されるように、ローラ７４は第１段の傾斜面７２ａと凹部７３の底面７３ａとの間まで押し出される。電磁石５７（図２参照）の磁力によって、アーマチュア５５がロータ面５６ａに吸着した状態では、歯６１，６３同士と歯６２，６４同士の噛み合いは解除される。この結果、ツースクラッチ５０は、歯６１，６３同士と歯６２，６４同士の噛み合いを解除された、開放状態に切り替わる。
【００６３】
図３及び図４に示されるように、３つのローラ７４は、第１回転体５２の回転中心線ＣＬを基準として放射状に、且つ等ピッチに配列されている。このため、３つのテーパ状空間部７１において、ロータ面５６ａと各第２段の傾斜面７２ｂとに対し、各ローラ７４がより安定して係合することができる。
【００６４】
以上の説明をまとめると、次の通りである。
図２、図４及び図５に示されるように、ツースクラッチ５０は、
盤面５２ａ（第１の盤面５２ａ）に第１の歯６１を有している盤状の第１回転体５２と、
前記第１回転体５２の回転中心線ＣＬに位置し前記第１回転体５２に対して相対回転可能であって、前記第１の歯６１と同じ方向を向いた第２の歯６２を盤面５３ｂ（第２の盤面５３ｂ）に有している盤状の第２回転体５３と、
前記回転中心線ＣＬに位置し且つ前記回転中心線ＣＬに沿って軸方向変位可能であって、前記第１回転体５２及び前記第２回転体５３に対して相対回転可能な盤状の第３回転体５４と、
前記第１回転体５２と共に回転可能且つ前記第１回転体５２に対する軸方向移動を規制されて設けられる磁性体からなるロータ５６と、
前記第３回転体５４に対し前記ロータ５６を挟んで向かい合い、通電又は非通電させることで、前記第３回転体５４を軸方向変位させる電磁石５７と、を有し、
前記第３回転体５４は、
前記第１の歯６１に噛み合い可能な第３の歯６３と、前記第２の歯６２に噛み合い可能な第４の歯６４とが設けられた第１の盤面５４ａと、
前記第１の盤面５４ａとは反対側であり、前記ロータ５６の前記第３回転体５４側のロータ面５６ａに対し、第１の隙間Ｃｒ１を有して向かい合う磁性体からなる面５５ａ（アーマチュア面５５ａ）を有したアーマチュア５５が設けられた第２の盤面５４ｂと、を有し、
前記第３回転体５４には、前記第１の盤面５４ａから前記第２の盤面５４ｂへ連通する孔５４ｄ（ピン案内用の孔５４ｄ）が形成され、
前記第２の盤面５４ｂには、前記第２の盤面５４ｂの中心（第１回転体５２の回転中心線ＣＬ）から径方向外側に向かうにつれて前記ロータ５６へ向かって傾斜する第１の傾斜面７２が形成され、
前記ロータ面５６ａと前記第２の盤面５４ｂの間には、前記第１の傾斜面７２によって、前記第２の盤面５４ｂと前記ロータ面５６ａとの間隔が先細りとなるように形成されてなるテーパ状空間部７１に介在する係合部材７４と、
前記係合部材７４を前記第１の傾斜面７２に向かって付勢する付勢部材７５と、を有し、
前記第３回転体５４に形成された前記孔５４ｄ（ピン案内用の孔５４ｄ）に挿入され、前記電磁石５７を通電させることで、前記ロータ面５６ａに吸着した際に、前記係合部材７４を前記入力軸３３における径方向内側へ押し出す第２の傾斜面７７ｄ（押し出し面７７ｄ）を有した磁性体からなるピン７７を有し、
前記ピン７７の先端部７７ｂは、前記ロータ面５６ａに対して第１の隙間Ｃｒ１よりも小さい第２の隙間Ｃｒ２を有して配置されている。
【００６５】
電磁石５７の磁力によってピン７７を進出させる力は、ロータ面５６ａと第１の傾斜面７２（特に、第２段の傾斜面７２ｂ）との間に係合（ロック）している係合部材７４を、入力軸３３における径方向内側へ押し出す、いわゆる規制解除（ロック解除）のためだけの、小さい力ですむ。一方、電磁石５７の磁力によってアーマチュア５５を吸着する力は、単に歯同士６１，６２，６３，６４の噛み合いを解除するだけの、比較的小さい力ですむ。このように規制解除と、歯同士の噛み合い解除と、の２つに分離したので、電磁石５７の磁力は比較的小さくてすむ。このため、電磁石５７の小型化を図ることができる。この結果、ツースクラッチ５０及びこれを用いた車両用ステアリング装置１０の小型化を図ることができる。
【００６６】
さらには、図２及び図５に示されるように、前記電磁石５７の磁力により、前記ロータ５６に対して前記アーマチュア５５よりも先に前記ピン７７が吸着されるように、前記第１の隙間Ｃｒ１と前記第２の隙間Ｃｒ２の各大きさδ１，δ２が設定されている。つまり、上述のように、第２の隙間Ｃｒ２の大きさδ２は、第１の隙間Ｃｒ１の大きさδ１よりも小さく設定されている（δ２＜δ１）。
【００６７】
このため、先に、ピン７７によって、ロータ面５６ａと第１の傾斜面７２（特に、第２段の傾斜面７２ｂ）との間に係合（ロック）している係合部材７４を、入力軸３３における径方向内側へ押し出す、いわゆる規制解除（ロック解除）をすることができる。その後に、アーマチュア５５が軸方向へ変位することによって、歯同士６１，６２，６３，６４の噛み合いを解除することができる。このように、２段階の動作によって、確実に規制解除と、歯同士の噛み合い解除を行うことができる。
【００６８】
図５に示されるように、前記係合部材７４は、前記テーパ状空間部７１の中で転動可能な転動体７４によって構成されている。転動体７４であればテーパ状空間部７１の中、つまりロータ面５６ａと第１の傾斜面７２との間を容易に転動することができる。
【００６９】
図３及び図４に示されるように、例え、ツースクラッチ５０に衝撃荷重が作用した場合であっても、テーパ状空間部７１（ロータ面５６ａや第１の傾斜面７２）に対する転動体７４の位置ズレを、発生しないことが求められる。転動体７４が位置ズレをすると、第３回転体５４が第１回転体５２の回転中心線ＣＬに沿って変位するからである。
【００７０】
前記転動体７４はローラ７４によって構成されている。このローラ７４は、ロータ面５６ａと第１の傾斜面７２とに対して線接触することになる。線接触であるから、衝撃荷重が作用しても位置ズレを発生しにくい。つまりローラ７４は、第１回転体５２の回転中心線ＣＬに沿う方向への位置ズレの発生を抑制し易い。
【００７１】
さらに、図３及び図５に示されるように、前記ツースクラッチ５０は、前記第３回転体５４の前記第２の盤面５４ｂに有しており、前記係合部材７４を前記テーパ状空間部７１に沿って案内することが可能なガイド部７８を、更に含んでいる。このため、係合部材７４をテーパ状空間部７１に沿って、より円滑に移動させることができる。
【００７２】
図１に示されるように、車両用ステアリング装置１０は、ステアリングホイール１１の操舵入力が生じる操舵部１２と、転舵車輪１３，１３を転舵する転舵部１４と、前記操舵部１２と前記転舵部１４との間の操舵力伝達経路１５に組み込まれたツースクラッチ５０と、を有していることを特徴とする。
【００７３】
＜実施例２＞
実施例２に係るツースクラッチについて図８に基づき説明する。実施例２のツースクラッチ５０Ａは、上記図１〜図７に示される実施例１のツースクラッチ５０に対して、４つ（４組）の噛み合い状態保持解除部７０を有していることを特徴とし、他の構成については実施例１と同じなので、説明を省略する。
【００７４】
図８は、４つ（４組）の噛み合い状態保持解除部７０を有しているツースクラッチ５０Ａを示しており、図３に対応して表している。この４つの噛み合い状態保持解除部７０は、回転中心線ＣＬを基準として放射状に且つ等ピッチに配列されている。従って、４つの係合部材７４は、回転中心線ＣＬを基準として放射状に且つ等ピッチに配列される。このため、図５及び図８に示されるように、４つのテーパ状空間部７１の先端部分７１ｂに位置している各係合部材７４は、ロータ面５６ａと第１の傾斜面７２とに対し、より安定して係合することができる。他の効果については、上記実施例１の効果と同じである。
【００７５】
＜実施例３＞
実施例３に係るツースクラッチについて図９に基づき説明する。実施例３のツースクラッチ５０Ｂは、上記図１〜図７に示される実施例１のツースクラッチ５０と、上記図８に示される実施例２のツースクラッチ５０Ａとに対して、転動体７４を転動体７４Ｂ（図９参照）に変更したことを特徴とし、他の構成については実施例１と同じなので、説明を省略する。
【００７６】
図９は、転動体７４Ｂをボールによって構成したことを示しており、図４に対応して表している。転動体７４Ｂとしてボールを採用したので、このボールはロータ面５６ａと第１の傾斜面７２とに対して点接触することになる。点接触であるから、第１の傾斜面７２に対する摩擦抵抗を抑制することができる。他の効果については、上記実施例１〜２の効果と同じである。
【００７７】
なお、本発明によるツースクラッチ５０，５０Ａ，５０Ｂ及びこれを用いた車両用ステアリング装置１０は、本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、実施例に限定されるものではない。
【００７８】
また、案内用の孔５４ｄは丸孔に限定されるものではなく、ピン７７は丸棒状に限定されるものではない。例えば、図５に示されるように、押し出し面７７ｄがピン７７の先端部７７ｂの外周面の一部のみに形成されてなる場合には、このピン７７は、ピン案内用の孔５４ｄに対する回転を規制されることが、より好ましい。そのためには、例えば、ピン案内用の孔５４ｄとピン７７とを断面角形状にすればよい。
【００７９】
また、図２及び図４に示されるように、電磁用コイル５７ｂに通電していない状態（ツースクラッチ５０の係合状態）において、ピン７７の後端面７７ｃが、第１回転体５２の第２の盤面５２ｂに対して、より安定した接触状態を維持するためには、第２の盤面５２ｂに対して後端面７７ｃを付勢する何らかの付勢部材を有することがより好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明の車両用ステアリング装置１０は、自動車に搭載するのに好適である。
【符号の説明】
【００８１】
１０    車両用ステアリング装置
１１    ステアリングホイール
１２    操舵部
１３    転舵車輪
１４    転舵部
１５    操舵力伝達経路
３３    入力軸（第１軸）
３４    出力軸（第２軸）
５０    ツースクラッチ
５０Ａ  ツースクラッチ
５０Ｂ  ツースクラッチ
５２    第１回転体（回転体）
５２ａ  第１の盤面
５２ｂ  第２の盤面（盤面）
５３    第２回転体
５３ａ  第１の盤面
５３ｂ  第２の盤面（盤面）
５４    第３回転体
５４ａ  第１の盤面
５４ｂ  第２の盤面
５５    アーマチュア
５５ａ  アーマチュア面
５６    ロータ
５６ａ  ロータ面
５７    電磁石
６１    第１の歯
６２    第２の歯
６３    第３の歯
６４    第４の歯
７１    テーパ状空間部
７２    第１の傾斜面
７２ａ  第１段の傾斜面
７２ｂ  第２段の傾斜面
７４    係合部材（転動体、ローラ）
７４Ｂ  係合部材（ボール）
７５    付勢部材
７７    ピン
７７ａ  先端面
７７ｂ  先端部
７７ｄ  第２の傾斜面（押し出し面）
７８    ガイド部
ＣＬ    第１回転体の回転中心線
Ｃｒ１  第１の隙間
Ｃｒ２  第２の隙間
δ１    第１の隙間の大きさ
δ２    第２の隙間の大きさ
【図１】
2019183881.tif 000003
【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】
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【図８】
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【図９】
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