(57)【要約】【課題】操舵装置等の回転力の伝達を行う装置におけるクラッチ装置のフェールセーフの信頼性を高める。【解決手段】クラッチ装置２９は、ハンドル側ハウジング３６と、ハンドル側ハウジング３６と、タイヤ側ハウジング３８と、タイヤ側ハウジングの径方向に移動できるようにタイヤ側ハウジングに設けられ、互いに間隔をもってタイヤ側ハウジング３８の周方向に配列されているロックバー４０，４１と、ロックバー４０をロック溝４２に向かう方向へ進退させる第１の進退機構４４と、ロックバー４１をロック溝４２に向かう方向へ進退させる第２の進退機構４５と、を備える。【選択図】図３
2015090189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの回転軸の間の回転力の伝達および遮断の切替えを行うクラッチ装置であって、
内周または外周に複数の溝部が互いに間隔をもって周方向に形成されている第１の回転軸と、
前記第１の回転軸と同軸に、かつ、少なくとも一部が重なるように配置されている第２の回転軸と、
前記第２の回転軸の径方向に移動できるように該第２の回転軸に設けられ、互いに間隔をもって該第２の回転軸の周方向に配列されている複数の係合部と、
前記複数の係合部のうち少なくとも１つ以上の第１係合部を前記溝部に向かう方向へ進退させる第１の進退機構と、
前記複数の係合部のうち、前記第１係合部と異なる少なくとも一つ以上の第２係合部を前記溝部に向かう方向へ進退させる第２の進退機構と、を備え、
前記複数の係合部および前記複数の溝部は、
前記第１の進退機構および前記第２の進退機構の両方によって少なくとも一つの第１係合部および少なくとも一つの第２係合部のそれぞれが前記複数の溝部のうち対応する溝部に入ることで、第１の所定量以下の遊びをもって２つの回転軸が互いにロックされ、両方向の回転に対して回転力が伝達されうる第１の係合状態となるように構成されているとともに、
前記第１の進退機構および前記第２の進退機構の一方によって少なくとも１つの第１係合部および少なくとも１つの第２係合部の一方が前記複数の溝部のうち対応する溝部に入ることで、前記第１の所定量より大きい第２の所定量の相対回転が２つの回転軸の間で許容される第２の係合状態となるように構成されている、
ことを特徴とするクラッチ装置。
【請求項２】
前記複数の係合部は、
前記第１の進退機構および前記第２の進退機構によって前記複数の溝部に向かって移動した場合、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との回転位相差にかかわらず、前記複数の溝部のうちいずれか一つの第１溝部に入る前記第１係合部と、
前記第１係合部が、前記第１溝部に入った状態で右回りまたは左回りのいずれか一方の回転方向へ移動する際に、前記第１溝部と異なる第２溝部に入る前記第２係合部と、を有し、
前記第１係合部は、前記第１係合部および前記第２係合部がそれぞれ対応する溝部に入った状態で、前記第１溝部の２つの側面のうち該第１係合部と近接する一方の回転方向側の側面との隙間が前記第１の所定量以下となるように構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のクラッチ装置。
【請求項３】
前記複数の係合部は、
前記第１の進退機構および前記第２の進退機構によって前記複数の溝部に向かって移動した場合、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との回転位相差にかかわらず、前記複数の溝部のうちいずれか一つの第１溝部に入る前記第１係合部と、
前記第１係合部が、前記第１溝部に入った状態で右回りまたは左回りのいずれか一方の回転方向へ移動し、該第１溝部の２つの側面のうち一方の回転方向側の側面に係合するまでに、前記第１溝部と異なる第２溝部に入る前記第２係合部と、を有し、
前記第２係合部は、前記第２溝部に入った際に、該第２溝部の２つの側面のうち他方の回転方向側の側面に前記第１の所定量以下の遊びをもって係合するように構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のクラッチ装置。
【請求項４】
前記第１の進退機構は、
電気によって駆動するアクチュエータと、
前記係合部を前記溝部に向かって付勢する付勢部材と、を有し、
前記アクチュエータに通電した際の動作により前記付勢部材の付勢力より大きな力で前記係合部を前記溝部から退避させるとともに、前記アクチュエータへの通電が解除された場合には前記付勢部材の付勢力により前記第１係合部が前記第１溝部または前記第２溝部に入るように構成されており、
前記第２の進退機構は、
電気によって駆動するアクチュエータと、
前記係合部を前記溝部に向かって付勢する付勢部材と、を有し、
前記アクチュエータに通電した際の動作により前記付勢部材の付勢力より大きな力で前記係合部を前記溝部から退避させるとともに、前記アクチュエータへの通電が解除された場合には前記付勢部材の付勢力により前記第２係合部が前記第２溝部または前記第１溝部に入るように構成されている、
ことを特徴とする請求項２または３に記載のクラッチ装置。
【請求項５】
前記複数の溝部の数をｎ、前記溝部のピッチをＰ、前記複数の係合部の数をＮ、前記複数の溝部に入る係合部の数をＮｘ、前記係合部の幅をＷ、前記溝部の幅をＢ１、前記溝部と隣接する溝部との距離をＢ２、前記溝部に前記係合部を係合させる際のズレ角度をδ、とすると、
前記係合部および前記溝部は、
Ｐ＝３６０／ｎ
Ｂ１≒Ｗ＋（δ×（Ｎｘ−１））
δ＝Ｐ／Ｎ
を満たすように設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のクラッチ装置。
【請求項６】
車両を操舵するために回転される操作部材と、
前記操作部材に伝達される回転力を発生させることで操舵側での反力創出を可能とする操舵アクチュエータと、
前記操作部材の操作量に応じた情報を検出する操作量検出部と、
車輪を転舵する転舵機構と、
前記転舵機構に伝達される回転力を発生させることで転舵側での車輪の転舵を可能とする転舵アクチュエータと、
前記操作部材と前記転舵機構との間に配置され、前記操作部材と前記転舵機構との間の回転力の伝達および遮断の切替えを行う請求項１乃至５のいずれか１項に記載のクラッチ装置と、
前記クラッチ装置により前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との間の回転力の伝達が遮断された状態で、前記操作部材への入力に応じて前記操舵アクチュエータによる操舵側での反力創出制御を行うとともに、前記操作量に応じた情報に基づいて前記転舵アクチュエータによる転舵側での転舵位置制御を行う制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記転舵アクチュエータによる転舵位置制御に必要な出力が不足すると予想される情報、または、出力が不足している情報に基づいて、前記クラッチ装置が前記第２の係合状態となるように切り替え制御する、
ことを特徴とする操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラッチ装置に関し、特に車両用の操舵装置に用いられるクラッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、いわゆるステアバイワイヤシステムと称される自動車の操舵に関するシステムが実用化へ向けて種々開発されている。ステアバイワイヤシステムを採用する場合、システムが失陥した場合に操舵性能を確保するために、ステアバイワイヤシステムとは別途にステアリングホイールと操舵輪とを機械的に結合する結合機構または、それに類する機構、いわゆるフェールセーフのための機構を準備しておくことが一般的である。このような機構として、例えば、遊星ギヤクラッチを備えた操舵装置が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０４００９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述のようなステアバイワイヤシステムを採用した操舵装置におけるフェールセーフは、あらゆる状況を想定しておく必要がある。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、操舵装置等の回転力の伝達を行う装置におけるクラッチ装置のフェールセーフの信頼性を高める技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のクラッチ装置は、２つの回転軸の間の回転力の伝達および遮断の切替えを行うクラッチ装置であって、内周または外周に複数の溝部が互いに間隔をもって周方向に形成されている第１の回転軸と、前記第１の回転軸と同軸に、かつ、少なくとも一部が重なるように配置されている第２の回転軸と、前記第２の回転軸の径方向に移動できるように該第２の回転軸に設けられ、互いに間隔をもって該第２の回転軸の周方向に配列されている複数の係合部と、前記複数の係合部のうち少なくとも１つ以上の第１係合部を前記溝部に向かう方向へ進退させる第１の進退機構と、前記複数の係合部のうち、前記第１係合部と異なる少なくとも一つ以上の第２係合部を前記溝部に向かう方向へ進退させる第２の進退機構と、を備える。前記複数の係合部および前記複数の溝部は、前記第１の進退機構および前記第２の進退機構の両方によって少なくとも一つの第１係合部および少なくとも一つの第２係合部のそれぞれが前記複数の溝部のうち対応する溝部に入ることで、第１の所定量以下の遊びをもって２つの回転軸が互いにロックされ、両方向の回転に対して回転力が伝達されうる第１の係合状態となるように構成されているとともに、前記第１の進退機構および前記第２の進退機構の一方によって少なくとも１つの第１係合部および少なくとも１つの第２係合部の一方が前記複数の溝部のうち対応する溝部に入ることで、前記第１の所定量より大きい第２の所定量の相対回転が２つの回転軸の間で許容される第２の係合状態となるように構成されている。
【０００７】
この態様によると、第１の所定量以下の遊びをもって２つの回転軸が互いにロックされ、両方向の回転に対して回転力が伝達されうる第１の係合状態と、第１の所定量より大きい第２の所定量の相対回転が２つの回転軸の間で許容される第２の係合状態と、を実現できる。また、第１の進退機構および第２の進退機構の一方が故障等で動作しない状況であっても、第１の進退機構および第２の進退機構の他方が動作することで、少なくとも第２の結合状態を実現できるため、クラッチ装置のフェールセーフの信頼性を高めることができる。これにより、例えば、クラッチ装置が用いられるシステムの異常時には、２つの回転軸が互いにロックされることで、両方向の回転に対して回転力が伝達される。また、クラッチ装置が用いられるシステムが正常であるものの一方の回転軸にかかる回転力を用いて他方の回転軸の回転をアシストする場合には、第１の所定量より大きい第２の所定量の相対回転が２つの回転軸の間で許容されることで、一方の回転軸の一方向の回転により回転力を伝達できるとともに、他方向の回転においては回転力の伝達が遮断されうる。このように、上述のクラッチ装置を車両用の操舵装置に用いることで、回転のアシストが必要なくなった等の状況では２つの回転軸が互いに相対回転できるため、回転力の伝達が速やかに遮断され、操舵装置における操舵フィーリングを向上できる。
【０００８】
前記複数の係合部は、前記第１の進退機構および前記第２の進退機構によって前記複数の溝部に向かって移動した場合、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との回転位相差にかかわらず、前記複数の溝部のうちいずれか一つの第１溝部に入る前記第１係合部と、前記第１係合部が、前記第１溝部に入った状態で右回りまたは左回りのいずれか一方の回転方向へ移動する際に、前記第１溝部と異なる第２溝部に入る前記第２係合部と、を有してもよい。前記第１係合部は、前記第１係合部および前記第２係合部がそれぞれ対応する溝部に入った状態で、前記第１溝部の２つの側面のうち該第１係合部と近接する一方の回転方向側の側面との隙間が前記第１の所定量以下となるように構成されていてもよい。この態様によると、第１の進退機構および第２の進退機構により係合部を溝部から退避させることで第１の回転軸と第２の回転軸との回転力の伝達がない分離状態にできる。一方、第１の進退機構および第２の進退機構により第１の回転軸と第２の回転軸とが接続されている状態では、第１の回転軸が一方の回転方向に回転した場合は、第１係合部が第１溝部の２つの側面のうち他方の回転方向側の側面に係合するため、遊びがほとんどない状態で速やかに回転力を第２の回転軸に伝達できる。また、第１の回転軸が他方の回転方向に回転した場合は、第２係合部が第２溝部の２つの側面のうち一方の回転方向側の側面に係合するため、遊びがほとんどない状態で速やかに回転力を第２の回転軸に伝達できる。
【０００９】
前記複数の係合部は、前記第１の進退機構および前記第２の進退機構によって前記複数の溝部に向かって移動した場合、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との回転位相差にかかわらず、前記複数の溝部のうちいずれか一つの第１溝部に入る前記第１係合部と、前記第１係合部が、前記第１溝部に入った状態で右回りまたは左回りのいずれか一方の回転方向へ移動し、該第１溝部の２つの側面のうち一方の回転方向側の側面に係合するまでに、前記第１溝部と異なる第２溝部に入る前記第２係合部と、を有してもよい。前記第２係合部は、前記第２溝部に入った際に、該第２溝部の２つの側面のうち他方の回転方向側の側面に前記第１の所定量以下の遊びをもって係合するように構成されていてもよい。この態様によると、第１の進退機構および第２の進退機構により係合部を溝部から退避させることで第１の回転軸と第２の回転軸との回転力の伝達がない分離状態にできる。一方、第１の進退機構および第２の進退機構により第１の回転軸と第２の回転軸とが接続されている状態では、第１の回転軸が一方の回転方向に回転した場合は、第１係合部が第１溝部の２つの側面のうち他方の回転方向側の側面に係合するため、遊びがほとんどない状態で回転力を第２の回転軸に伝達できる。また、第１の回転軸が他方の回転方向に回転した場合は、第２係合部が第２溝部の２つの側面のうち一方の回転方向側の側面に係合するため、遊びがほとんどない状態で回転力を第２の回転軸に伝達できる。
【００１０】
前記第１の進退機構は、電気によって駆動するアクチュエータと、前記係合部を前記溝部に向かって付勢する付勢部材と、を有してもよい。前記アクチュエータに通電した際の動作により前記付勢部材の付勢力より大きな力で前記係合部を前記溝部から退避させるとともに、前記アクチュエータへの通電が解除された場合には前記付勢部材の付勢力により前記第１係合部が前記第１溝部または前記第２溝部に入るように構成されていてもよい。これにより、アクチュエータへの通電が解除された非常時には、第１係合部が第１溝部または第２溝部に入ることで第１の回転軸と第２の回転軸との接続が速やかに行われる。また、前記第２の進退機構は、電気によって駆動するアクチュエータと、前記係合部を前記溝部に向かって付勢する付勢部材と、を有してもよい。前記アクチュエータに通電した際の動作により前記付勢部材の付勢力より大きな力で前記係合部を前記溝部から退避させるとともに、前記アクチュエータへの通電が解除された場合には前記付勢部材の付勢力により前記第２係合部が前記第２溝部または前記第１溝部に入るように構成されていてもよい。これにより、アクチュエータへの通電が解除された非常時には、第１係合部が第１溝部または第２溝部に入ることで第１の回転軸と第２の回転軸との接続が速やかに行われる。
【００１１】
前記複数の溝部の数をｎ、前記溝部のピッチをＰ、前記複数の係合部の数をＮ、前記複数の溝部に入る係合部の数をＮｘ、前記係合部の幅をＷ、前記溝部の幅をＢ１、前記溝部と隣接する溝部との距離をＢ２、前記溝部に前記係合部を係合させる際のズレ角度をδ、とすると、前記係合部および前記溝部は、Ｐ＝３６０／ｎ  Ｂ１≒Ｗ＋（δ×（Ｎｘ−１））  δ＝Ｐ／Ｎ  を満たすように設けられていてもよい。これにより、例えば、接続時のズレ角度を考慮した設計が可能となる。
【００１２】
本発明の別の態様は、操舵装置である。この装置は、車両を操舵するために回転される操作部材と、前記操作部材に伝達される回転力を発生させることで操舵側での反力創出を可能とする操舵アクチュエータと、前記操作部材の操作量に応じた情報を検出する操作量検出部と、車輪を転舵する転舵機構と、前記転舵機構に伝達される回転力を発生させることで転舵側での車輪の転舵を可能とする転舵アクチュエータと、前記操作部材と前記転舵機構との間に配置され、前記操作部材と前記転舵機構との間の回転力の伝達および遮断の切替えを行うクラッチ装置と、前記クラッチ装置により前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との間の回転力の伝達が遮断された状態で、前記操作部材への入力に応じて前記操舵アクチュエータによる操舵側での反力創出制御を行うとともに、前記操作量に応じた情報に基づいて前記転舵アクチュエータによる転舵側での転舵位置制御を行う制御装置と、を備えてもよい。前記制御装置は、前記転舵アクチュエータによる転舵位置制御に必要な出力が不足すると予想される情報、または、出力が不足している情報に基づいて、前記クラッチ装置が前記第２の係合状態となるように切り替え制御する。
【００１３】
この態様によると、ステアバイワイヤシステムを採用した操舵装置におけるフェールセーフの信頼性を高めることができる。また、転舵機構への回転力のアシストが必要なくなった等の状況において２つの回転軸が互いに相対回転できることで、回転力の伝達を速やかに遮断できるため、操舵装置における操舵フィーリングを向上できる。
【００１４】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１５】
この発明により、例えば、操舵装置等の回転力の伝達を行う装置におけるクラッチ装置のフェールセーフの信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態に係る車両操舵装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】操舵角度と転舵角度との関係を模式的に示した図である。
【図３】第１実施の形態に係るクラッチ装置の軸に平行な断面図である。
【図４】図３に示すクラッチ装置のＡ−Ａ断面図である。
【図５】第１の実施の形態に係るクラッチ装置（クラッチＯＮ状態）の軸に平行な断面図である。
【図６】図５に示すクラッチ装置のＣ−Ｃ断面図である。
【図７】第１の実施の形態に係るクラッチ装置（第２の係合状態）の軸に平行な断面図である。
【図８】図７に示すクラッチ装置のＥ−Ｅ断面図である。
【図９】第２の実施の形態に係るクラッチ装置の要部を説明するための断面図である。
【図１０】第３の実施の形態に係るクラッチ装置の要部を説明するための断面図である。
【図１１】図８に示すロックバーとロック溝との関係を直線状に示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。以下の実施の形態で説明するクラッチ装置は、車両の操舵装置に適用することができる。特に、いわゆるステアバイワイヤ型車両操舵装置、すなわち、操舵部に設けられたステアリングホイール等の操作部材に加えられる操舵力によらず、電気的な制御下、転舵部において備える動力源の動力によって、操作部材の操作に応じた車輪の転舵が行われる車両操舵装置に好適である。
【００１８】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態に係る車両操舵装置の概略構成を示す模式図である。車両操舵装置１０は、ハンドル１２と、操舵角度センサ１４と、トルクセンサ１６と、操舵反力モータ１８と、インターミディエイトシャフト２０と、転舵角度センサ２２と、転舵モータ２４と、タイヤ２６と、制御装置２８と、クラッチ装置２９とを備える。
【００１９】
操舵アクチュエータ３０は、操舵角度センサ１４と、トルクセンサ１６と、操舵反力モータ１８とで構成されている。また、転舵アクチュエータ３２は、転舵角度センサ２２と転舵モータ２４とを有する。制御装置２８は、操舵アクチュエータ３０および転舵アクチュエータ３２が有する各種センサの情報に基づいて、操舵反力モータ１８や転舵モータ２４を制御する。
【００２０】
より詳述すると、制御装置２８は、操舵ＥＣＵ２８ａおよび転舵ＥＣＵ２８ｂを有する。操舵ＥＣＵ２８ａは、操舵角度センサ１４やトルクセンサ１６等から取得した情報に基づいて、操舵反力モータ１８の駆動を制御する。転舵ＥＣＵ２８ｂは、転舵角度センサ２２等から取得した情報に基づいて、転舵モータ２４の駆動を制御する。また、操舵ＥＣＵ２８ａおよび転舵ＥＣＵ２８ｂは、必要に応じて互いに通信できるように構成されている。
【００２１】
ハンドル１２は、車室内の運転席側に配置され、運転者が操舵量を入力するために回転させる操舵部材として機能する。また、ハンドル１２とクラッチ装置２９との間には、ハンドル１２からの入力が伝達されるメインシャフト１３が連結されている。
【００２２】
操舵角度センサ１４は、運転者が入力した操舵量としてのハンドル１２の回転角を検出し、この検出値を操舵ＥＣＵ２８ａに対して出力する。操舵角度センサ１４は、ハンドル１２の操作量に応じた情報を検出する検出部として機能する。
【００２３】
トルクセンサ１６は、ハンドル１２の操舵量に応じたトルクを検出する。操舵反力モータ１８は、操舵ＥＣＵ２８ａの制御に基づいて、操舵角度センサ１４が検出したハンドル１２の回転角に応じた操舵反力を運転者に感じさせるための反力をハンドル１２に作用させる。
【００２４】
操舵ＥＣＵ２８ａや転舵ＥＣＵ２８ｂは、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびそれらを相互に接続するデータバスから構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、運転者が入力した操舵量としてのハンドル１２の回転角を検出し、この操舵量に基づいた転舵量を演算して、この転舵量に基づいて、転舵モータ２４を制御してタイヤ２６を転舵する制御を行う制御部として機能する。
【００２５】
転舵モータ２４は、転舵ＥＣＵ２８ｂの制御に基づいて、タイヤ２６にタイロッドを介して連結される車幅方向に延びるラックバーを車幅方向に動作させる転舵アクチュエータ３２の一部を構成する。
【００２６】
転舵角度センサ２２は、転舵アクチュエータ３２の一部を構成するラックアンドピニオン機構３４のピニオンの回転角を検出して、この検出値を制御装置２８に対して出力する。
【００２７】
インターミディエイトシャフト２０は、ステアバイワイヤシステムが機能しない場合のバックアップ機構の一部として、操舵アクチュエータ３０から転舵アクチュエータ３２へ操舵力（回転力）を伝達する役割を果たす。メカバックアップ機構は、インターミディエイトシャフト２０、クラッチ装置２９、ラックアンドピニオン機構３４等から構成される。
【００２８】
クラッチ装置２９は、２つの回転軸の間の回転力の伝達および遮断の切替えを行う。クラッチ装置２９の構造の詳細については後述するが、車両操舵装置１０は、システムが正常な場合、クラッチ装置２９により操舵アクチュエータ３０と転舵アクチュエータ３２との接続が分離されており、ステアバイワイヤシステムとして機能する。一方、車両操舵装置１０は、システムが異常な場合や後述する転舵モータ２４の出力が不足する場合に、クラッチ装置２９により操舵アクチュエータ３０と転舵アクチュエータ３２とが機械的に接続されることで、ハンドル１２の操作によりタイヤ２６を直接転舵できるようになる。
【００２９】
上述のように、本実施の形態に係る車両操舵装置１０は、車両を操舵するために回転されるハンドル１２と、ハンドル１２に伝達される回転力を発生させることで操舵側での反力創出を可能とする操舵アクチュエータ３０と、ハンドル１２の操作量に応じた情報を検出する操舵角度センサ１４と、車輪を転舵する転舵機構としてのラックアンドピニオン機構３４と、ラックアンドピニオン機構３４に伝達される回転力を発生させることで転舵側での車輪の転舵を可能とする転舵アクチュエータ３２と、ハンドル１２とラックアンドピニオン機構３４との間に配置され、ハンドル１２とラックアンドピニオン機構３４との間の回転力の伝達および遮断の切替えを行うクラッチ装置２９と、クラッチ装置２９によりメインシャフト１３とインターミディエイトシャフト２０との間の回転力の伝達が遮断された状態で、ハンドル１２への入力に応じて操舵アクチュエータ３０による操舵側での反力創出制御を行うとともに、操作量に応じた情報に基づいて転舵アクチュエータ３２による転舵側での転舵位置制御を行う制御装置２８と、を備えている。制御装置２８は、転舵アクチュエータ３２による転舵位置制御に必要な出力が不足すると予想される情報、または、出力が不足している情報に基づいて、クラッチ装置２９が所定の係合状態となるように切り替え制御する。
【００３０】
ここで、車両操舵装置１０の転舵位置制御における動作について説明する。図２は、操舵角度と転舵角度との関係を模式的に示した図である。図２に示すグラフにおいて、横軸は入力側であるハンドル角度（操舵角度）、縦軸は出力側であるタイヤ角度（転舵角度）を示している。
【００３１】
通常のステアバイワイヤ制御（以下、適宜「ＳＢＷ制御」と称する場合がある。）の場合、ハンドル角度が中立（ｒ＝ｒ０）の状態では、クラッチ装置２９は、メインシャフト１３とインターミディエイトシャフト２０との間の回転力伝達経路を切断するように働いている。そして、理想的な状況では、ハンドル角度ｒ＝ｒ０の状態からハンドル１２を回転させ、ハンドル角度ｒ＝ｒ３となるまでは、タイヤ角度Ｒも単調に増加し、タイヤ角度Ｒがタイヤエンド角度ＲＥＮＤに達すると、それ以上ハンドル１２を回転させてもタイヤ角度Ｒは変化しない。
【００３２】
しかしながら、車両の速度や路面の状況によっては、ハンドル角度の変化に対して目標タイヤ角度（図２の点線）とならないことがある。例えば、タイヤと路面との摩擦が高い場合、タイヤの移動方向に障害物が存在する場合、車両が停止している状態でのハンドルの据え切りの場合等において、転舵モータ２４による出力が目標とする転舵位置制御に対して不足することがある。
【００３３】
そこで、以下では、このような状況に対応したＳＢＷ制御について説明する。ハンドル角度ｒ＝ｒ０の状態からハンドル１２を回転させ、ハンドル角度ｒ＝ｒ１となるまでは、タイヤ角度Ｒは、ハンドル角度ｒの変化に対応して増加する。この間におけるハンドル角度ｒとタイヤ角度Ｒとのギヤ比は、クラッチ装置２９により操舵側と転舵側との機械的な接続が切断されているため、ある程度自由に選択できる。その間は、タイヤ２６の転舵は転舵モータ２４の駆動力によって行われる。
【００３４】
そして、タイヤ角度Ｒ＝Ｒ１（ハンドル角度ｒ＝ｒ１）となった状態で、転舵モータ２４による転舵位置（タイヤ角度）制御に必要な出力が不足した場合、図２に示すように、ハンドル１２の回転を続けても、実際のタイヤ角度（図２に示す実線）は変化しない。つまり、これ以上タイヤが転舵しない状態となる。そのため、ハンドル角度に対応した目標タイヤ角度（図２に示す点線）から実際のタイヤ角度が乖離してしまい、ハンドル１２をそれ以上回転させても、タイヤエンドＲＥＮＤまでタイヤ２６が転舵しないことになる。
【００３５】
そこで、本実施の形態に係る制御装置２８は、転舵モータ２４による転舵位置制御に必要な出力が不足すると予想される情報を取得した場合、または、出力が不足している情報を取得した場合、ハンドル１２の操作による回転力や、操舵反力モータ１８によりメインシャフト１３に付与されている回転力がインターミディエイトシャフト２０を介して転舵アクチュエータ３２に伝達できるように回転力伝達経路を接続すべくクラッチ装置２９の状態を切り替える。
【００３６】
ここで、転舵モータ２４による転舵位置制御に必要な出力が不足すると予想される情報とは、例えば、据え切り（停止状態でハンドル１２を大きく切る動作）と想定される状況を示す情報であり、不図示の車速センサやエンジン回転数センサなどによって車両が停止または超低速の状態であることを検出し、操舵角度センサ１４の出力によって所定の値よりも大きなハンドル角度ｒを検出した場合などが相当する。また、転舵モータ２４による転舵位置制御に必要な出力が不足している情報とは、例えば、操舵角度センサ１４によって検出したハンドル角度ｒに対して転舵角度センサ２２によって検出したタイヤ角度Ｒが、目標とするタイヤ角度から乖離していた場合などが相当する。
【００３７】
このような情報を検出した制御装置２８は、転舵力の不足を補うアシスト制御を開始するために、前述の回転力伝達経路を接続すべくクラッチ装置２９の状態を切り替える。
【００３８】
次に、クラッチ装置２９の構造について詳述する。図３は、第１実施の形態に係るクラッチ装置２９の軸に平行な断面図である。図４は、図３に示すクラッチ装置２９のＡ−Ａ断面図である。なお、図３は、図４に示すＢ−Ｂ断面に相当する。
【００３９】
クラッチ装置２９は、第１の回転軸である環状のハンドル側ハウジング３６と、第２の回転軸である環状のタイヤ側ハウジング３８と、タイヤ側ハウジング３８の径方向に移動できるようにタイヤ側ハウジング３８に設けられている係合部としての複数のロックバー４０，４１と、を備える。ハンドル側ハウジング３６は、内周面に複数のロック溝４２が互いに間隔をもって周方向の形成されている。タイヤ側ハウジング３８は、ハンドル側ハウジング３６と同軸となるように設けられており、クラッチ装置２９の側方から見て少なくとも一部がハンドル側ハウジング３６と重なるように配置されている。
【００４０】
ハンドル側ハウジング３６は、操舵アクチュエータ３０と連結されており、ハンドル１２の回転に連動して回転する。また、タイヤ側ハウジング３８は、転舵アクチュエータ３２と連結されており、タイヤの転舵に連動して回転する。クラッチ装置２９は、ロックバー４０，４１をロック溝４２に向かう方向へ進退させる第１の進退機構４４および第２の進退機構４５を更に備える。第１の進退機構４４および第２の進退機構４５の詳細については後述する。
【００４１】
本実施の形態に係るクラッチ装置２９においては、４つのロックバー４０，４１が放射状にほぼ等間隔（９０度間隔）に配置されている。各ロックバー４０，４１は、環状のタイヤ側ハウジング３８の周面に形成された開口部３８ａに摺動可能に支持されている。つまり、各ロックバー４０，４１は、互いに間隔をもってタイヤ側ハウジング３８の周方向に配列されている。
【００４２】
また、２つのロックバー４０は、互いが直線状に配置されており、２つのロックバー４１は、互いが直線状に配置されている。そして、２つのロックバー４０の間には、各ロックバー４０を径方向外側へ向けて付勢する付勢力を発生する第１バネ４６が保持されている。また、２つのロックバー４１の間には、各ロックバー４１を径方向外側へ向けて付勢する付勢力を発生する第２バネ４７が保持されている。そして、第１バネ４６や第２バネ４７は、図３や図４に示す状態では圧縮されている。なお、２つのロックバー４０は、同時にロック溝４２に侵入しないように配置されている。同様に、２つのロックバー４１は、同時にロック溝４２に侵入しないように配置されている。
【００４３】
第１の進退機構４４は、電気によって駆動するアクチュエータとしてのプッシュ型ソレノイド５２と、ロックバー４０をロック溝４２に向かって付勢する第１バネ４６と、ロックバー４０に作用することでロックバー４０の進退を制御する第１ピン５４と、第１ピン５４を待避位置に戻すための第１戻りバネ５６と、を有している。
【００４４】
プッシュ型ソレノイド５２は、通電時（クラッチ装置ＯＦＦ）には軸５２ａが突出し、非通電時（クラッチ装置ＯＮ）には第１戻りバネ５６の作用で軸５２ａが内部に押し戻されるように構成されている。図３は、プッシュ型ソレノイド５２の通電時の状態を示している。
【００４５】
第１ピン５４は、ロックバー４０の中央部に設けられた凹部４０ｃに侵入した状態でロックバー４０と係合している。また、第１ピン５４は、図３に示すクラッチ装置ＯＦＦの状態でロックバー４０の凹部４０ｃの内壁と当接する第１係合部５４ａと、後述するクラッチ装置ＯＮの状態でロックバー４０の凹部４０ｃの内壁と当接する第２係合部５４ｂと、第１係合部５４ａと第２係合部５４ｂと、を有する。第１ピン５４は、第２係合部５４ｂから第１係合部５４ａに向かってクラッチ装置２９の回転軸Ａｘに近づくように屈曲している。なお、第２係合部５４ｂは、必ずしも凹部４０ｃの内壁と当接しなくてもよい。
【００４６】
第２の進退機構４５は、電気によって駆動するアクチュエータとしてのプッシュ型ソレノイド５８と、ロックバー４１をロック溝４２に向かって付勢する第２バネ４７と、ロックバー４１に作用することでロックバー４１の進退を制御する第２ピン６０と、第２ピン６０を待避位置に戻すための第２戻りバネ６２と、を有している。
【００４７】
プッシュ型ソレノイド５８は、通電時（クラッチ装置ＯＦＦ）には軸５８ａが突出し、非通電時（クラッチ装置ＯＮ）には第２戻りバネ６２の作用で軸５８ａが内部に押し戻されるように構成されている。図３は、プッシュ型ソレノイド５８の通電時の状態を示している。
【００４８】
第２ピン６０は、ロックバー４１の中央部に設けられた凹部４１ｃに侵入した状態でロックバー４１と係合している。なお、第２の進退機構４５は、第１の進退機構４４を回転軸Ａｘを中心に９０度回転させたものと鏡像の関係にあるといえる。そのため、第２の進退機構４５の第２ピン６０の配置は、第１の進退機構４４の２つの第１ピン５４に対して、回転軸Ａｘを中心に位相が９０度ずれている。なお、第２の進退機構４５の構成や第２ピン６０の形状や動作は、第１の進退機構４４や第１ピン５４と実質的に同じであり、説明を省略する。
【００４９】
次に、クラッチ装置の動作を説明する。図３や図４に示すように、クラッチ装置２９がＯＦＦの状態、すなわちプッシュ型ソレノイド５２，５８に通電されている状態では、ロックバー４０，４１とロック溝４２とが一切係合しない。そのため、操舵アクチュエータ３０と転舵アクチュエータ３２とは切り離された状態であり、互いの間で回転力は伝達されない。
【００５０】
より詳細には、プッシュ型ソレノイド５２，５８に通電されると、プッシュ型ソレノイド５２，５８の軸とともに第１ピン５４および第２ピン６０が押し出される。その際、第１ピン５４の第１係合部５４ａが凹部４０ｃの内周壁に当接し、第２ピン６０の第１係合部６０ａが凹部４１ｃの内周壁に当接し、クラッチ装置２９がＯＦＦの状態となる位置にロックバー４０，４１が規制される。
【００５１】
図５は、第１の実施の形態に係るクラッチ装置２９（クラッチＯＮ状態）の軸に平行な断面図である。図６は、図５に示すクラッチ装置２９のＣ−Ｃ断面図である。なお、図５は、図６に示すＤ−Ｄ断面に相当する。
【００５２】
クラッチ装置２９は、システムの故障などで通電が解除され非通電な状態となると、プッシュ型ソレノイド５２の第１戻りバネ５６の働きで、それまで押し込まれていた第１ピン５４が図５の右方向へ移動する。そして、ロックバー４０の凹部４０ｃの内部での第１ピン５４の位置が変化し、第１ピン５４の第１係合部５４ａが凹部４０ｃの外へ移動することになる。その結果、第１ピン５４により位置が規制されていたロックバー４０は、ハンドル側ハウジング３６のロック溝４２に向かって移動できるようになる。
【００５３】
同様に、クラッチ装置２９は、システムの故障などで通電が解除され非通電な状態となると、プッシュ型ソレノイド５８の第２戻りバネ６２の働きで、それまで押し込まれていた第２ピン６０が図５の左方向へ移動する。その結果、ロックバー４１の凹部４１ｃの内部での第２ピン６０の位置が変化し、第２ピン６０の第１係合部６０ａが凹部４１ｃの外へ移動することになる。その結果、第２ピン６０により位置が規制されていたロックバー４１は、ハンドル側ハウジング３６のロック溝４２に向かって移動できるようになる。
【００５４】
このように、各ロックバー４０，４１は、第１バネ４６や第２バネ４７の付勢力によってハンドル側ハウジング３６のロック溝４２に向かってタイヤ側ハウジング３８の径方向に移動する力が働くが、図６に示すように、クラッチ装置２９では、すべてのロックバー４０，４１がそのままロック溝４２に入るようには構成されていない。
【００５５】
つまり、各ロックバー４０，４１（以下、適宜ロックバー４０ａ，４０ｂ，４１ａ，４１ｂと称する場合がある。）、と各ロック溝４２との位置関係、つまりハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８との位置関係によっては、ロック溝４２に入り込むロックバーの組合せは種々変わりうる。図６に示すクラッチ装置２９では、ロック溝４２に入り込むロックバー４０ａ，４１ａと、ロック溝４２に入り込まずにロック溝４２同士の間の突起部４３と当接しているロックバー４０ｂ，４１ｂとが存在することになる。
【００５６】
図５に示す状態は、クラッチ装置２９が完全にクラッチＯＮとなった場合であるが、プッシュ型ソレノイド５２への通電が解除されたと同時に、常にこの状態に至る訳ではない。通常は、ロックバー４０ａ，４１ａの一方がロック溝４２に入り込んだ後、通常のハンドル１２の操作によってハンドル側ハウジング３６が回転すると、ロックバー４０ａ，４１ａの他方がロック溝４２に入り込むことで、クラッチ装置２９が完全にクラッチＯＮとなる。
【００５７】
より詳述すると、図６に示す状態からハンドル側ハウジング３６が矢印Ｒ２方向へわずかに回転した位置にある場合（タイヤ側ハウジング３８は図６に示す状態のまま）、ロックバー４０ａは、ロック溝４２１に入り込むものの、ロックバー４０ｂ，４１ａ，４１ｂは、ハンドル側ハウジング３６の内周壁にある突起部４３に当接した状態である。また、この場合には、ロック溝４２１に入り込んだロックバー４０ａは、ロック溝４２の側面４２ａ，４２ｂのいずれもに当接していない。そのため、ハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８との間には、回転方向において遊びが存在している。
【００５８】
そして、この状態からハンドル側ハウジング３６を矢印Ｒ１方向へ回転すると、ロックバー４０ａがロック溝４２１の一方の側面４２ａに当接し係合した際に、ロックバー４１ａがロック溝４２２に入り、ロック溝４２２の他方の側面４２ｂと係合する。その結果、図６に示すように、ロック溝４２１に入り込んで一方の側面４２ａと係合するロックバー４０ａとロック溝４２２に入り込んで他方の側面４２ｂと係合するロックバー４１ａとにより、ハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８との間の回転方向の遊びがほぼなくなり（ロック状態）、ハンドル側ハウジング３６の回転力をタイヤ側ハウジング３８へ確実に伝達することができる。
【００５９】
このように、本実施の形態に係るクラッチ装置２９において、複数のロックバーは、プッシュ型ソレノイド５２を含む第１の進退機構４４によって複数のロック溝４２に向かって移動した場合、ハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８との回転位相差にかかわらず、複数のロック溝４２のうちいずれか一つの第１溝部であるロック溝４２１に入るロックバー４０ａと、ロックバー４０ａが、ロック溝４２１に入った状態で左回りの回転方向（図６に示す矢印Ｒ２方向）へ移動し、ロック溝４２１の２つの側面４２ａ，４２ｂのうち一方の回転方向（矢印Ｒ２方向）側の側面４２ａに係合した際に、ロック溝４２１と異なる第２溝部としてのロック溝４２２に入るロックバー４１ａと、を有する。ロックバー４１ａは、ロック溝４２２に入った際に、ロック溝４２２の２つの側面４２ａ，４２ｂのうち他方の回転方向（矢印Ｒ１方向）側の側面４２ｂに係合するように構成されている。
【００６０】
これにより、クラッチ装置２９は、第１の進退機構４４および第２の進退機構４５により各ロックバー４０，４１をロック溝４２から退避させることで、車両操舵装置１０をハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８との回転力の伝達がない分離状態にできる。一方、クラッチ装置２９は、第１の進退機構４４および第２の進退機構４５によりハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８とが接続されている状態（ロック状態）では、ハンドル側ハウジング３６が一方の回転方向（例えば矢印Ｒ１方向）に回転した場合は、ロックバー４０ａがロック溝４２１の２つの側面のうち他方の回転方向（矢印Ｒ２方向）側の側面４２ａに係合しているため、遊びがほとんどない状態で回転力をタイヤ側ハウジング３８に伝達できる。また、ハンドル側ハウジング３６が他方の回転方向（例えば矢印Ｒ２方向）に回転した場合は、ロックバー４１ａがロック溝４２２の２つの側面のうち一方の回転方向（矢印Ｒ１方向）側の側面４２ｂに係合しているため、遊びがほとんどない状態で回転力をタイヤ側ハウジング３８に伝達できる。
【００６１】
また、クラッチ装置２９は、プッシュ型ソレノイド５２に通電した際の動作により第１バネ４６の付勢力より大きな力でロックバー４０をロック溝４２から退避させるとともに、プッシュ型ソレノイド５２への通電が解除された場合には第１バネ４６の付勢力によりロックバー４０ａがロック溝４２に入るように構成されている。同様に、プッシュ型ソレノイド５８に通電した際の動作により第２バネ４７の付勢力より大きな力でロックバー４１をロック溝４２から退避させるとともに、プッシュ型ソレノイド５８への通電が解除された場合には第２バネ４７の付勢力によりロックバー４１ａがロック溝４２に入るように構成されている。これにより、プッシュ型ソレノイド５２やプッシュ型ソレノイド５８への通電が行われなくなった非常時には、ロックバー４０ａやロックバー４１ａがロック溝４２に入ることでハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８との接続が即座に行われる。
【００６２】
次に、第２の係合状態について説明する。上述のように、クラッチ装置２９は、システムの故障などで通電が解除され非通電な状態となると、第１の進退機構４４や第２の進退機構４５の働きにより、各ロックバーがロック溝に向かって移動することで、第１の係合状態（ロック状態）であるクラッチ接続が実現でき、フェールセーフが確保される。しかしながら、通電が解除され非通電な状態となっているにもかかわらず、第１の進退機構４４や第２の進退機構４５が正常に機能しない状態も想定しうる。例えば、各ソレイノイドの固着により軸が動かなくなったり、各ロックバーとタイヤ側ハウジング３８のガイドとの摺動不良により、ロックバーがロック溝に向かって移動できない状態が想定しうる。
【００６３】
しかしながら、このような場合であっても、本実施の形態に係るクラッチ装置２９は、第１の進退機構４４と第２の進退機構４５とが独立に機能するため、仮に一方の進退機構が正常に機能しなくても、他方の進退機構によりフェールセーフを確保できる。つまり、クラッチ接続のための機構を二重化することで、フェールセーフの信頼性を高めることができる。
【００６４】
図７は、第１の実施の形態に係るクラッチ装置２９（第２の係合状態）の軸に平行な断面図である。図８は、図７に示すクラッチ装置２９のＥ−Ｅ断面図である。なお、図７は、図８に示すＦ−Ｆ断面に相当する。
【００６５】
システムの故障などで通電が解除され非通電な状態となったにもかかわらず、プッシュ型ソレノイド５２の固着などにより第１の進退機構４４が正常に機能しない場合について説明する。この場合、図７に示すように、第１ピン５４がロックバー４０と係合した状態が維持されるため、ロックバー４０がロック溝４２に入り込むことはない。このような場合であっても、第２の進退機構４５が正常に機能することで、図８に示すように、一つのロックバー４１がロック溝４２に入り込む。これにより、ある程度の遊びやガタはありつつも、ハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８とが接続され、ハンドル１２の操作によりタイヤ２６を直接転舵できるようになる。これにより、フェールセーフの信頼性を向上できる。なお、第２の進退機構４５が正常に機能せず、第１の進退機構４４だけが機能する場合も同様である。
【００６６】
次に、第２の係合状態を利用したＳＢＷ制御について説明する。上述のように、本実施の形態に係るクラッチ装置２９は、フェールセーフの観点から２つの進退機構を独立に備えている。そこで、この構成を利用した新たなＳＢＷ制御が可能な点に想到した。
【００６７】
具体的には、図２に示したＳＢＷ制御中に、制御装置２８は、ハンドル角度ｒが変化してもタイヤ角度が変化しない範囲（ｒ１＜ｒ＜ｒ２）において、クラッチ装置２９をアシスト制御が可能な接続状態（第２の係合状態）に切り替える。
【００６８】
ＳＢＷ制御等のように図３や図４に示すクラッチ接続が行われていない状態、つまり、第１の進退機構４４および第２の進退機構４５によりロックバー４０，４１がロック溝４２に入り込んでいない状態において、制御装置２８がアシスト制御を行う場合、第２の進退機構４５のプッシュ型ソレノイド５８への通電を停止する。この場合、第２戻りバネ６２の働きで、それまでロックバー４１の移動を規制していた第２ピン６０がロックバー４１の凹部４１ｃから退避し（図７、図８参照）、ロックバー４１と第２ピン６０との係合状態が解消される。
【００６９】
そして、ロックバー４１は、第２バネ４７の付勢力によってハンドル側ハウジング３６のロック溝４２に向かってタイヤ側ハウジング３８の径方向に移動する力が働く。その結果、ロックバー４１の一方は、図７や図８に示すように、ロック溝４２に入り込むことができる。これにより、クラッチ装置２９は、一つのロックバーがロック溝と係合する状態となり、一方向クラッチ接続状態を実現できる。つまり、制御装置２８は、転舵モータ２４の出力が不足すると判断した場合には、即座にプッシュ型ソレノイド５８への通電を停止することで、クラッチ装置２９を一方向クラッチ接続状態に切り替えることができる。
【００７０】
そして、図８に示すように、クラッチ装置２９が接続状態に切り替わると、ロックバー４１がロック溝４２に入り込む。その状態で、更にハンドル１２を回転させ、ハンドル側ハウジング３６が矢印Ｒ２方向へ回転すると、ロックバー４１がロック溝４２の他方の側面４２ｂに当接し係合する（ハンドル角度ｒ＝ｒ２：図２参照）。ここで、ロックバー４１の幅Ｗ［ｄｅｇ］は、ロック溝４２の幅Ｂ１［ｄｅｇ］よりも小さい。そのため、クラッチ装置２９は、ロック溝４２にロックバー４１が係合しうる状態で、ハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８との間での所定量の相対回転α（Ｂ１−Ｗ）が許容されるように構成されている。つまり、ロックバー４１は、ロック溝４２に入り込んだ状態でタイヤ側ハウジング３８の少なくとも一方の回転が許容される形状である。ここで、相対回転αは、図６に示すクラッチ接続ＯＮ状態の際に許容されている相対回転（遊び）よりも大きな値として設計されている。
【００７１】
ハンドル角度ｒ＝ｒ２よりも更にハンドル１２を回転させると、矢印Ｒ２方向にハンドル側ハウジング３６からロックバー４１を介してタイヤ側ハウジング３８に回転力が伝わる。その際、操舵ＥＣＵ２８ａは、操舵反力モータ１８がハンドル１２の回転方向と同じ方向の回転力をメインシャフト１３に付与するように、操舵反力モータ１８を制御する。そして、ハンドル角度ｒ＝ｒ２〜ｒ４の範囲（タイヤ角度Ｒ＝Ｒ１〜ＲＥＮＤの範囲）でアシスト制御が行われる。
【００７２】
これにより、転舵モータ２４による転舵位置制御に必要な出力が不足すると予想される状況や出力が不足している状況などにおいて、操舵反力モータ１８により転舵位置制御に必要な出力を補うことができる。
【００７３】
一方、転舵モータ２４による転舵位置制御に必要な出力の不足を操舵反力モータ１８により補っている状態で、転舵モータ２４による転舵位置制御に必要な出力が急激に低下した場合、タイヤ角度が急激に変化するおそれがある。具体的には、転舵側の回転軸が急激に回転するとともに、転舵側の回転軸と接続されていた操舵側の回転軸も連れ回る可能性がある。特に、転舵側の回転軸と操舵側の回転軸とがクラッチ装置を介して完全にロックされた状態で接続されている場合、転舵側の回転軸の回転が操舵側の回転軸を介してハンドルに伝わり、運転者の意図とは別にハンドルが回転する、いわゆるセルフステアの状態となりうる。
【００７４】
しかしながら、本実施の形態に係る車両操舵装置１０は、クラッチ装置２９によりメインシャフト１３とインターミディエイトシャフト２０との間の回転力伝達経路が接続された状態であっても、図８に示すように、メインシャフト１３（ハンドル側ハウジング３６）とインターミディエイトシャフト２０（タイヤ側ハウジング３８）との間での所定量の相対回転が許容されている。そのため、図８に示すタイヤ側ハウジング３８がハンドル側ハウジング３６に対して矢印Ｒ２方向に回転すると、ロックバー４１がハンドル側ハウジング３６のロック溝４２の側面から離間し、ハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８との係合が解除され、回転力の伝達がなくなる。そのため、タイヤ側ハウジング３８に付加されている回転力がハンドル側ハウジング３６に伝達されてメインシャフト１３やハンドル１２が回転してしまう、といった状況が抑制される。
【００７５】
また、一方向クラッチ接続状態によって、ハンドル操作ＥＮＤ（最大操作角度）を運転者に違和感なく感知させるための反力を創出できる。また、通常のＳＢＷ制御の車両操舵装置は、走行時にクラッチ装置の動作チェックはできない。これは、通常のクラッチ装置の動作チェックを行うと、クラッチ装置が両方向クラッチ接続しか実現できないため、その間のＳＢＷ制御ができなくからである。そのため、ＳＢＷ制御におけるフェールセーフとして用いられるクラッチ装置の動作チェックは、車両始動時など停車中に行うことが通常である。
【００７６】
しかしながら、本実施の形態に係る車両操舵装置１０は、クラッチ装置２９の一方向クラッチ接続を利用することで、クラッチ装置２９のフェールセーフにかかわる機能が正常か否かを判断することができる。例えば、左回転のハンドル操作を行い（図８の矢印Ｒ２方向）、最大操作角度近傍において、第２の進退機構４５のプッシュ型ソレノイド５８の通電を停止すると、一つのロックバー４１がロック溝４２に入り込み、ロック溝４２の側面４２ｂに当接する。この状態で更にハンドル１２を左回転させようとすると、ハンドル側ハウジング３６がそれ以上回転しなくなる。したがって、このような状態を操舵角度センサ１４やトルクセンサ１６等の出力から検出できた場合、第２の進退機構４５のプッシュ型ソレノイド５８が正常に機能していることがわかる。
【００７７】
同様に、右回転のハンドル操作を行い（図８の矢印Ｒ１方向）、最大操作角度近傍において、第１の進退機構４４のプッシュ型ソレノイド５２の通電を停止すると、一つのロックバー４０がロック溝４２に入り込み、ロック溝４２の側面４２ａに当接する。この状態で更にハンドル１２を右回転させようとすると、ハンドル側ハウジング３６がそれ以上回転しなくなる。したがって、このような状態を操舵角度センサ１４やトルクセンサ１６等の出力から検出できた場合、第１の進退機構４４のプッシュ型ソレノイド５２が正常に機能していることがわかる。
【００７８】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態に係るクラッチ装置２９は、２つの進退機構によって４本のロックバーの移動を制御していた。第２の実施の形態に係るクラッチ装置では、２つの進退機構によって２本のロックバーの移動を制御する。図９は、第２の実施の形態に係るクラッチ装置の要部を説明するための断面図である。
【００７９】
図９に示すクラッチ装置６４は、第１の回転軸である環状のハンドル側ハウジング６６と、第２の回転軸である環状のタイヤ側ハウジング６８と、タイヤ側ハウジング６８の径方向に移動できるようにタイヤ側ハウジング６８に設けられている係合部としてのロックバー７０，ロックバー７２と、を備える。ハンドル側ハウジング６６は、内周面に複数のロック溝７４が互いに間隔をもって周方向の形成されている。タイヤ側ハウジング６８は、ハンドル側ハウジング６６と同軸となるように設けられており、クラッチ装置６４の側方から見て少なくとも一部がハンドル側ハウジング６６と重なるように配置されている。
【００８０】
ハンドル側ハウジング６６は、前述の操舵アクチュエータ３０と連結されており、ハンドル１２の回転に連動して回転する。また、タイヤ側ハウジング６８は、転舵アクチュエータ３２と連結されており、タイヤの転舵に連動して回転する。クラッチ装置６４は、ロックバー７０をロック溝４２に向かう方向へ進退させる第１の進退機構７６およびロックバー７２をロック溝４２に向かう方向へ進退させる第２の進退機構７８を更に備える。
【００８１】
第１の進退機構７６は、第１の実施の形態に係る第１の進退機構４４と同様の機能を果たす。具体的には、ロックバー７０の凹部７０ａに入り込む第１ピン８０を、不図示のソレノイドからなる第１のアクチュエータでクラッチ装置６４の回転軸方向に移動させることで、第１ピン８０とロックバー７０とが係合する状態および係合が解除された状態を実現する。図９に示すように、ロックバー７０と第１ピン８０との係合が解除されている状態では、第１バネ８２の付勢力によってロックバー７０は、ロック溝７４に侵入する。一方、アクチュエータの動作により、第１バネ８２がロックバー７０の凹部７０ａに侵入し、ロックバー７０と第１ピン８０とが係合すると、第１バネ８２の付勢力にかかわらずロックバー７０はロック溝７４に向けて動かないため、ロックバー７０はロック溝７４から退避した状態となる。
【００８２】
同様に、第２の進退機構７８は、第１の実施の形態に係る第２の進退機構４５と同様の機能を果たす。具体的には、ロックバー７２の凹部７２ａに入り込む第２ピン８４を、不図示のソレノイドからなる第２のアクチュエータでクラッチ装置６４の回転軸方向に移動させることで、第２ピン８４とロックバー７２とが係合する状態および係合が解除された状態を実現する。図９に示すように、ロックバー７２と第２ピン８４との係合が解除されている状態では、第２バネ８６の付勢力によってロックバー７２は、ロック溝７４に侵入する。一方、第２のアクチュエータの動作により、第２ピン８４がロックバー７２の凹部７２ａに侵入し、ロックバー７２と第２ピン８４とが係合すると、第２バネ８６の付勢力にかかわらずロックバー７２はロック溝７４に向けて動かないため、ロックバー７２はロック溝７４から退避した状態となる。
【００８３】
クラッチ装置６４は、ＳＢＷ制御時には、第１の進退機構７６および第２の進退機構７８のそれぞれのソレノイドに通電されることで各ロックバーがロック溝から退避し、クラッチが解除される。また、クラッチ装置６４において何らかのフェールが発生した場合、各進退機構のソレノイドへの通電が停止され、各ロックバーとピンとの係合が解除され、ロックバーがロック溝に侵入する。そして、図９に示すように、クラッチ装置６４は、ロック溝７４に侵入したロックバー７０，７２によって、第１の実施の形態に係るクラッチ装置２９と同様に、両方向クラッチ接続を実現する。
【００８４】
また、クラッチ装置６４は、互いに独立した２つの進退機構を備えているため、フェール時に仮に一方の進退機構が正常に機能しなくても、他方の進退機構が機能することで、ロックバー７０またはロックバー７２がロック溝７４に侵入し、一方向クラッチ接続を実現できる。また、一方向クラッチ接続状態を利用することで、前述のハンドル操作ＥＮＤを運転者に感知させるための反力を創出できる。
【００８５】
なお、複数のロック溝７４は、ハンドル側ハウジング６６がタイヤ側ハウジング６８に対してどのような回転位置にあっても、ロックバー７０，７２の少なくともいずれか一つがロック溝７４に侵入できるように構成されている。これにより、素早いクラッチ接続が可能となる。また、クラッチ装置６４は、ロックバー７０がロック溝７４の２つの側壁の一方の側壁７４ａに当接した状態で、ロックバー７２がロック溝の７４の２つの側壁の他方の側壁７４ｂに当接するように構成されている。
【００８６】
（第３の実施の形態）
第１の実施の形態に係るクラッチ装置２９は、２つの進退機構によって４本のロックバーの移動を制御していた。第３の実施の形態に係るクラッチ装置では、２つの進退機構によって３本のロックバーの移動を制御する。図１０は、第３の実施の形態に係るクラッチ装置の要部を説明するための断面図である。なお、第２の実施の形態に係るクラッチ装置と同様の構成については同じ符号を付して説明を適宜省略する。
【００８７】
図１０に示すクラッチ装置８８は、第１の進退機構７６が２つのロックバー７０の進退を制御し、第２の進退機構７８が１つのロックバー７２の進退を制御する点が、第２の実施の形態に係るクラッチ装置６４との大きな相違である。
【００８８】
クラッチ装置８８は、ＳＢＷ制御時には、第１の進退機構７６および第２の進退機構７８のそれぞれのソレノイドに通電されることで各ロックバーがロック溝から退避し、クラッチが解除される。また、クラッチ装置８８において何らかのフェールが発生した場合、各進退機構のソレノイドへの通電が停止され、各ロックバーとピンとの係合が解除され、ロックバーがロック溝に侵入する。そして、図１０に示すように、クラッチ装置８８は、ロック溝７４に侵入した２つのロックバー７０の一方と、ロックバー７２とによって、第１の実施の形態に係るクラッチ装置２９と同様に、両方向クラッチ接続を実現する。
【００８９】
また、クラッチ装置８８は、互いに独立した２つの進退機構を備えているため、フェール時に仮に一方の進退機構が正常に機能しなくても、他方の進退機構が機能することで、ロックバー７０またはロックバー７２がロック溝７４に侵入し、一方向クラッチ接続を実現できる。また、一方向クラッチ接続状態を利用することで、前述のハンドル操作ＥＮＤを運転者に感知させるための反力を創出できる。
【００９０】
なお、複数のロック溝７４は、ハンドル側ハウジング６６がタイヤ側ハウジング６８に対してどのような回転位置にあっても、ロックバー７０，７２の少なくともいずれか一つがロック溝７４に侵入できるように構成されている。これにより、素早いクラッチ接続が可能となる。また、クラッチ装置８８は、２つのロックバー７０一方がロック溝７４の２つの側壁の一方の側壁７４ａに当接した状態で、ロックバー７２がロック溝７４の２つの側壁の他方の側壁７４ｂに当接するように構成されている。その際、２つのロックバー７０の他方は、ロック溝７４同士の間の突起部９０に当接し、ロック溝７４の内部には侵入しない配置となっている。
【００９１】
次に、第１の実施の形態〜第３の実施の形態に係るクラッチ装置における、ロックバーおよびロック溝の構成の好適な関係について説明する。図１１は、図８に示すロックバーとロック溝との関係を直線状に示した模式図である。
【００９２】
図８、図１１に示すように、複数のロック溝４２の数をｎ［個］、ロック溝４２のピッチをＰ、複数のロックバー４０，４１の数をＮ［個］、複数のロック溝４２に入るロックバー４０，４１の数をＮｘ［個］、ロックバー４０，４１の幅をＷ［ｄｅｇ］、ロック溝４２の幅をＢ１［ｄｅｇ］、ロック溝４２と隣接するロック溝４２との距離（突起部４３の幅）をＢ２［ｄｅｇ］、ロック溝４２にロックバー４０，４１を係合させる際のズレ角度（接続時ズレ角度）をδ［ｄｅｇ］とすると、本実施の形態に係るクラッチ装置２９における各パラメータは
Ｐ＝３６０／ｎ・・・式（１）
Ｂ１≒Ｗ＋（δ×（Ｎｘ−１））・・・式（２）
δ＝Ｐ／Ｎ・・・式（３）
の各式を満たすように設定されている。なお、各式の数値は、設計の自由度や部品の公差などによって多少の誤差は許容される。
【００９３】
なお、第２の実施の形態、第３の実施の形態に係る各クラッチ装置についても、上述のパラメータは同様に導き出せる。表１は、各実施の形態に係るクラッチ装置における各パラメータを示したものである。
【００９４】
【表１】
2015090189.tif 000003
【００９５】
これにより、例えば、クラッチ装置２９においては、ハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８との相対的な位相がどんな場合でも、ロックバー４０，４１のうち少なくとも一つは常にロック溝４２に入りうる位置になる。また、ハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８との接続（ロック）時のズレ角度δを考慮した設計が可能となる。ここで、接続時のズレ角度δとは、ハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８との相対的な位相がどんな場合であっても、一方を他方に対して接続時ズレ角度δだけ回転させれば、クラッチ装置２９においてクラッチＯＮ状態（ロック状態）が実現される角度を示すパラメータである。つまり、接続時のズレ角度δを小さく設定すれば、システム異常時においてもわずかなハンドル操作で操舵アクチュエータ３０と転舵アクチュエータ３２とが機械的に連結されることとなり、車両操舵装置１０のフェールセーフの応答性の向上が図られる。
【００９６】
前述のように、車両操舵装置１０は、車両を操舵するために回転されるハンドル１２と、ハンドル１２の操作量に応じた情報を検出する操舵角度センサ１４と、タイヤ２６を転舵するラックアンドピニオン機構３４と、ラックアンドピニオン機構３４を駆動する転舵モータ２４と、ハンドル１２とラックアンドピニオン機構３４との間に配置され、ハンドル１２とラックアンドピニオン機構３４との間の回転力の伝達および遮断の切替えを行うクラッチ装置２９と、クラッチ装置２９により回転力が遮断された状態で転舵モータ２４を駆動し、操作量に応じた情報に基づいて転舵量を制御する制御装置２８と、を備えている。ハンドル１２は、ハンドル側ハウジング３６と連結されており、ラックアンドピニオン機構３４は、タイヤ側ハウジング３８と連結されており、クラッチ装置２９は、ハンドル１２とラックアンドピニオン機構３４との間の回転力が伝達可能な状態で、ハンドル１２の操作に応じて車輪の舵角が変化するようにハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８とが機械的に連結されている。
【００９７】
これにより、クラッチ装置２９により回転力が遮断された状態で転舵モータ２４を駆動し、ハンドル１２の操作量に応じた情報に基づいて転舵量を制御している場合には、ラックアンドピニオン機構３４からハンドル１２へトルク変動などが伝達されないため、操舵フィーリングを向上できる。
【００９８】
以上のクラッチ装置２９やそれを備えた車両操舵装置１０については、その作用効果として以下のように述べることもできる。
【００９９】
本実施の形態に係るクラッチ装置２９は、複数のロックバーのうち少なくとも１つ以上のロックバー４０をロック溝４２に向かう方向へ進退させる第１の進退機構４４と、ロックバー４０と異なる少なくとも一つ以上のロックバー４１をロック溝４２に向かう方向へ進退させる第２の進退機構４５と、を備える。ロックバー４０，４１および複数のロック溝４２は、第１の進退機構４４および第２の進退機構４５の両方によって少なくとも一つのロックバー４０および少なくとも一つのロックバー４１のそれぞれが複数のロック溝４２のうち対応するロック溝に入ることで、第１の所定量以下の遊びをもって２つの回転軸が互いにロックされ、両方向の回転に対して回転力が伝達されうる第１の係合状態となるように構成されているとともに、第１の進退機構４４および第２の進退機構４５の一方によって少なくとも１つのロックバー４０および少なくとも１つのロックバー４１の一方が複数のロック溝４２のうち対応するロック溝に入ることで、第１の所定量より大きい第２の所定量の相対回転が２つの回転軸の間で許容される第２の係合状態となるように構成されている。
【０１００】
そして、クラッチ装置２９は、第１の所定量以下の遊びをもって２つの回転軸（ハンドル側ハウジング３６およびタイヤ側ハウジング３８）が互いにロックされ、両方向の回転に対して回転力が伝達されうる第１の係合状態（図６に示す両方向クラッチ接続状態）と、第１の所定量より大きい第２の所定量の相対回転αが２つの回転軸の間で許容される第２の係合状態（図８に示す一方向クラッチ接続状態）と、を実現できる。また、第１の進退機構４４および第２の進退機構４５の一方が故障等で動作しない状況であっても、第１の進退機構４４および第２の進退機構４５の他方が動作することで、少なくとも第２の結合状態を実現できるため、クラッチ装置２９のフェールセーフの信頼性を高めることができる。
【０１０１】
これにより、クラッチ装置２９が用いられるシステムの異常時、例えば、操舵装置や車両の電源の失陥時には、２つの回転軸が互いにロックされることで、両方向の回転に対して回転力が伝達される。また、クラッチ装置が用いられるシステムが正常であるものの一方の回転軸（ハンドル側ハウジング３６）にかかる回転力を用いて他方の回転軸（タイヤ側ハウジング３８）の回転をアシストする場合には、第１の所定量より大きい第２の所定量の相対回転αが２つの回転軸の間で許容されることで、一方の回転軸の一方向の回転により回転力を伝達できるとともに、他方向の回転においては回転力の伝達が遮断されうる。このように、上述のクラッチ装置２９を車両用の車両操舵装置１０に用いることで、回転のアシスト制御が必要なくなった等の状況では２つの回転軸が互いに相対回転できるため、回転力の伝達が速やかに遮断され、操舵装置における操舵フィーリングを向上できる。
【０１０２】
ここで、第１の所定量とは、例えば、部品の公差や部品同士の機械的な接続に要求される精度を考慮し、あるいは、クラッチ装置が用いられるシステム（例えば操舵装置）の操作性から許容される遊び等を考慮して設定されていてもよい。本実施の形態における第１の所定量は、図６に示す両方向（完全）クラッチ接続状態におけるハンドル操作の遊びと捉えることができる。また、本実施の形態に係る第２の所定量とは、第１の所定量より大きな値であり、例えば、２つの回転軸が接続されている状態と接続されていない状態とが明らかに区別できる程度の値と言うことができる。つまり、部品同士の遊びやガタといった程度の大きさではなく、意図した動作（前述の一方向クラッチ接続）を実現するために設定された値と言うことができる。
【０１０３】
これにより、回転力の伝達および遮断というクラッチ装置２９の基本動作に加えて、ハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８との間で一方向の回転に対して回転力が伝達されうる状態でハンドル側ハウジング３６またはタイヤ側ハウジング３８の他方向への回転が許容されていることで、回転力の伝達の解除が可能な第３のモード（一方向クラッチ接続状態）を実現できる。これにより、例えば、クラッチ装置２９が用いられるシステムの異常時には、ハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８とが互いにロックされることで、両方向の回転に対して回転力が伝達される。また、クラッチ装置２９が用いられるシステムが正常であるもののハンドル側ハウジング３６にかかる回転力を用いてタイヤ側ハウジング３８の回転をアシストする場合には、ある程度以上の相対回転αが２つの回転軸の間で許容されることで、一方の回転軸の一方向の回転により回転力を伝達できるとともに、他方向の回転においては回転力の伝達が遮断されうる。このように、上述のクラッチ装置２９を車両操舵装置１０に用いることで、回転のアシストが必要なくなった等の状況では２つの回転軸が互いに相対回転できるため、回転力の伝達が速やかに遮断され、車両操舵装置１０における操舵フィーリングを向上できる。
【０１０４】
また、複数のロックバー４０，４１は、第１の進退機構４４および第２の進退機構４５によって複数のロック溝４２に向かって移動した場合、ハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８との回転位相差にかかわらず、複数のロック溝４２のうちいずれか一つの第１溝部としてのロック溝４２１（図６参照）に入るロックバー４０ａと、ロックバー４０ａが、ロック溝４２１に入った状態で右回りまたは左回りのいずれか一方の回転方向へ移動する際に、ロック溝４２１と異なるロック溝４２２に入るロックバー４１ａと、を有している。ロックバー４１ａは、ロックバー４０ａが対応するロック溝４２１に入った状態で、ロック溝４２２の２つの側面のうちロックバー４１ａと近接する一方の回転方向側の側面（図６に示す側面４２ｂ）との隙間が第１の所定量以下となるように構成されている。
【０１０５】
また、複数のロックバー４０，４１は、第１の進退機構４４および第２の進退機構４５によって複数のロック溝４２に向かって移動した場合、ハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８との回転位相差にかかわらず、複数のロック溝のうちいずれか一つの第１のロック溝（図６に示すロック溝４２１）に入る第１のロックバー４０ａと、第１のロックバー４０ａが、第１のロック溝に入った状態で右回りまたは左回りのいずれか一方の回転方向へ移動し、ロック溝の２つの側面のうち一方の回転方向側の側面に係合するまでに、第１のロック溝と異なる第２のロック溝（図６に示すロック溝４２２）に入る第２のロックバー（図６に示すロックバー４１ａ）と、を有していると換言できる。
【０１０６】
例えば、ロックバー４１ａは、ロック溝４２２に入った際に、ロック溝４２２の２つの側面のうち他方の回転方向側の側面に第１の所定量以下の遊びをもって係合するように構成されている。これにより、第１の進退機構４４および第２の進退機構４５によりロックバーをロック溝から退避させることでハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８との回転力の伝達がない分離状態にできる。一方、第１の進退機構４４および第２の進退機構４５によりハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８とが接続されている状態では、ハンドル側ハウジング３６が一方の回転方向に回転した場合は、ロックバー４０ａがロック溝４２１の側面４２ａに係合するため、遊びがほとんどない状態で回転力をタイヤ側ハウジング３８に伝達できる。また、ハンドル側ハウジング３６が他方の回転方向に回転した場合は、ロックバー４１ａがロック溝４２２の側面４２ｂに係合するため、遊びがほとんどない状態で回転力をタイヤ側ハウジング３８に伝達できる。
【０１０７】
上述のように、クラッチ装置２９を備えた車両操舵装置１０は、ラックアンドピニオン機構３４への回転力のアシストが必要なくなった等の状況においてハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８が互いに相対回転できることで、回転力の伝達を速やかに遮断できるため、操舵フィーリングを向上できる。
【０１０８】
上述の実施の形態に例示したように、クラッチ装置は、アクチュエータへの通電が解除された段階で少なくとも一つのロックバーがロック溝に入り込む。そして、クラッチ装置は、接続時ズレ角度δ以下の回転操作により少なくとも一つのロックバーがロック溝と確実に係合するとともに、そのタイミングでもう一つのロックバーが他のロック溝に入り込むように構成されている。そして、２つのロックバーで異なる２つのロック溝の側面を挟むことで遊びがほとんどないロック状態が実現される。
【０１０９】
また、本実施の形態に係る車両操舵装置１０は、クラッチ装置２９の働きによって、ＳＢＷ制御に用いる操舵反力モータ１８をアシスト制御の際に用いることができるため、停車時や低速時のハンドルの据え切り操作でのトルク不足の解消に、高出力または複数の転舵モータを採用せずにすむ。そのため、車両操舵装置１０のコストの低減に寄与する。
【０１１０】
以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。
【０１１１】
上述の実施の形態では、ハンドル側ハウジングの内周にロック溝が設けられ、タイヤ側ハウジングにロックバーが設けられているクラッチ装置について説明したが、ハンドル側ハウジングにロックバーが設けられ、タイヤ側ハウジングの外周にロック溝が設けられているクラッチ装置であってもよい。
【符号の説明】
【０１１２】
１０  車両操舵装置、  １２  ハンドル、  ２８  制御装置、  ２９  クラッチ装置、  ３０  操舵アクチュエータ、  ３２  転舵アクチュエータ、  ３６  ハンドル側ハウジング、  ３８  タイヤ側ハウジング、  ３８ａ  開口部、  ４０，４１  ロックバー、  ４２  ロック溝、  ４２ａ，４２ｂ  側面、  ４４  第１の進退機構、  ４５  第２の進退機構、  ４６  第１バネ、  ４７  第２バネ、  ５２，５８  プッシュ型ソレノイド、  ６４  クラッチ装置。
【図１】
2015090189.tif 000004
【図２】
2015090189.tif 000005
【図３】
2015090189.tif 000006
【図４】
2015090189.tif 000007
【図５】
2015090189.tif 000008
【図６】
2015090189.tif 000009
【図７】
2015090189.tif 000010
【図８】
2015090189.tif 000011
【図９】
2015090189.tif 000012
【図１０】
2015090189.tif 000013
【図１１】
2015090189.tif 000014