(57)【要約】  【課題】ステアリングホィールの操作フィーリングが悪くなるのを防止する。  【解決手段】  ステアリングホィール２と車輪１０との間に設けられる電磁クラッチ８を、電磁クラッチ８を構成する接続シャフト１３と出力プーリ１５との一方の端面に結合された内周面形成部材１７と、該内周面形成部材１７の内周面を転動すると共に該内周面形成部材１７の内周寸法よりも短い外周寸法を有する外周面形成部材１８と、両者の間に形成された円環状空間３１に設けられた一対のくさび２０と、他方の端面に突出形成され一対のくさび２０の先端部間に挿入されている駆動部１３ａと、一対のくさび２０の基端部間へ付勢され電磁石２６により拘束されるロックピン２３とで構成し、一対のくさび２０の基端部に、位置決め用ギャップを形成する位置決め用端面２０ａと、第１ギャップを形成する第１端面２０ｂと、第２ギャップを形成する第２端面２０ｃとを段階的に形成した。  【選択図】図１
2008239112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転操作するための操作部材を設け、該操作部材の回転数を検出して得た検出値と対応した量だけ駆動する操舵アクチュエータを設け、該操舵アクチュエータを車体左右方向へ往復移動自在なラックに連結し、該ラックの両端を車輪に連結する一方、前記操作部材に機械的な連結と切り離しとを行うクラッチを介してピニオン軸を連結し、該ピニオン軸に設けたピニオンを前記ラックに噛合させ、
前記クラッチには、端面どうしが対向配置され前記操作部材に連結された入力軸または前記ピニオン軸に連結された出力軸とのいずれか一方の端面に結合された内周面形成部材と、該内周面形成部材の内周面を転動する外周面を有すると共に該内周面形成部材の内周寸法よりも短い外周寸法を有する外周面形成部材と、前記内周面形成部材の中心部に一体に設けられた筒部と前記外周面形成部材の中心部に形成された円形孔との間に形成された円環状空間と、該円環状空間に設けられ幅広の基端部どうしが対向配置された一対のくさびと、該一対のくさびの基端部どうしを相互に引き離す方向へ付勢する第１付勢手段と、前記入力軸または前記出力軸の他方の端面に突出形成され前記円環状空間の内部であって円周方向での前記一対のくさびの先端部どうしの間に挿入されている駆動部と、前記入力軸または前記出力軸の他方の端面に突出形成され前記円環状空間の内部であって前記一対のくさびの基端部どうしの間へ進退自在に設けられたロックピンと、該ロックピンを前進する方向へ付勢する第２付勢手段と、該第２付勢手段の付勢力に抗して前記ロックピンを拘束する拘束手段とが設けられている車両用操舵装置において、
前記第２付勢手段の付勢力により前進する前記ロックピンの先端が入り込む第１ギャップを前記一対のくさびの基端部どうしの間に形成する第１端面と、前記一対のくさびの基端部どうしが相互に離れる方向へ移動したときに前記ロックピンが更に前進して前記ロックピンの先端が入り込む第Ｎギャップを前記一対のくさびの基端部どうしの間に形成する第Ｎ端面とを、前記一対のくさびの基端部に前記ロックピンの軸方向に沿って段階的に形成したことを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用操舵装置において、
前記内周面形成部材と前記外周面形成部材とが、前記内周面に対して前記外周面が転がり接触する内周面回転体と外周面回転体とであることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項３】
請求項１に記載の車両用操舵装置において、
前記内周面形成部材と前記外周面形成部材とが、前記内周面に対して前記外周面が噛み合い接触する内歯歯車と外歯歯車とであることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の車両用操舵装置において、
前記一対のくさびの基端部どうしの間に、前記ロックピンの先端が入り込んで前記一対のくさびの基端部に対する前記ロックピンの位置決めを行う位置決め用ギャップを形成するための位置決め用端面を、前記一対のくさびの基端部の夫々における前記第１端面よりも前記ロックピンの基端部側に形成したことを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の車両用操舵装置において、
前記ロックピンの先端が前記一対のくさびの基端部どうしの間を通過したときに入り込む直結用凹部を、前記内周面形成部材の円周方向に沿って略等間隔に複数形成したことを特徴とする車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作部材であるステアリングホィールと、該ステアリングホィールの回転運動を往復運動に変換する操舵機構との機械的連結を切り離した状態で、ステアリングホィールの回転数を電気信号に変換し、該電気信号に基づいて操舵機構のピニオン軸を駆動して車輪を操舵する、いわゆるステアバイワイヤ（ＳＢＷ）方式を採用した車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステアバイワイヤ（ＳＢＷ）方式を採用した従来の車両用操舵装置として、特許文献１に開示されたものがある。車両用操舵装置１は、運転者により回転操作されるステアリングホィール２と、該ステアリングホィール２の回転方向および回転数を電気信号として検出する舵角センサ３と、該舵角センサ３の電気信号に基づいて図示しない操舵モータを回転駆動制御するステアバイワイヤ制御部９と、操舵モータの回転運動を往復運動に変換して車輪を操舵する操舵機構としての車輪角度変換機構６と、ステアリングホィール２と車輪角度変換機構６との接続・切り離しを機械的に行う電磁クラッチ機構８とを備えている。
【０００３】
該電磁クラッチ機構８は、図１〜図４に示すように、ステアリングホィール２に連結された図２の上部のシャフト１３とケーブル７を介して車輪角度変換機構６に連結された図２の下部の出力プーリ１５とを、その接合部において接続・切り離しを行うものであり、出力プーリ１５の上面に結合された内周歯車体１７の内周歯部１７ａと浮遊状態の外周歯車体１８の外周歯部１８ａとが円周の一箇所で噛み合い、リング状ばね２１により開く方向へ付勢される一対のロック片２０ａをシャフト１３から軸方向下方へ突出する駆動突起１６により回転駆動するときは内周歯車体１７に対して外周歯車体１８が空転するだけで電磁クラッチ機構８が切り離し状態となり、シャフト１３からスプール２３が軸方向下方へ突出すると一対のロック片２０ａのくさびの作用により一対のロック片２０ａと外周歯車体１８と内周歯車体１７とが一体になり、これらが駆動突起１６により回転駆動され、結果としてシャフト１３と出力プーリ１５とが接続され電磁クラッチ機構８が接続状態となる。
【０００４】
通常時は、ステアバイワイヤ制御部９の制御により電磁クラッチ機構８の電磁コイル２７に通電されているため、バネ２５の付勢力に抗して電磁コイル２７がスプール２３を引っ張って電磁クラッチ機構８が切り離し状態となり、ステアリングホィール２と車輪角度変換機構６とが切り離されている。そして、ステアリングホィール２が回転操作されると、ステアバイワイヤ制御部９は、舵角センサ３が検出したステアリングホィール２の回転数に応じて操舵モータを回転駆動し、該操舵モータの回転運動が車輪角度変換機構６により往復運動に変換され、図示しない車輪が操舵される。
【０００５】
ステアバイワイヤ制御部９により、操舵モータが故障したと判断された場合には、ステアバイワイヤ制御部９により、電磁コイル２７への通電が止められるためバネ２５の付勢力によりスプール２３が一対のロック片２０ａの間へ前進する。このため、電磁クラッチ機構８が接続状態となる一方、舵角センサ３が検出した電気量による操舵モータの駆動が止められる。これにより、ステアリングホィール２の操作力が電磁クラッチ機構８を介して車輪角度変換機構６へ伝達され、該車輪角度変換機構６により回転運動が往復運動に変換され、図示しない車輪が操舵される。
【０００６】
このように、ステアバイワイヤ（ＳＢＷ）方式の車両用操舵装置では、システム故障時には電磁クラッチ機構８が接続状態になり、万が一のことがあっても車輪の操舵を行うことができる。
【特許文献１】特開２００７−２２４６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、例えば操舵モータが故障した場所から自宅までの距離が遠くて長時間の運転が必要になるような場合には、電磁クラッチ機構８が接続された状態でステアリングホィール２を左へ回したり右へ回したりして自動車の運転を継続することになり、図４においてスプール２３が一対のロック片２０ａの一方を左へ押圧したり他方を右へ押圧したりを繰り返すと、部品公差のばらつきや押圧の際の変形により、ロック片２０ａの食い込みが深くなる場合がある。従って、一対のロック片２０ａの基端部どうしの間隔が大きくなってスプール２３の遊びが大きくなり、ステアリングホィール２を操作する際の操作フィーリングが悪くなる。
【０００８】
そこで、本発明は、斯かる問題を解決し、スプールの遊びの量が所定の値以上に大きくならない車両用操舵装置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】
【０００９】
請求項１に係る発明は、回転操作するための操作部材を設け、該操作部材の回転数を検出して得た検出値と対応した量だけ駆動する操舵アクチュエータを設け、該操舵アクチュエータを車体左右方向へ往復移動自在なラックに連結し、該ラックの両端を車輪に連結する一方、前記操作部材に機械的な連結と切り離しとを行うクラッチを介してピニオン軸を連結し、該ピニオン軸に設けたピニオンを前記ラックに噛合させ、前記クラッチには、端面どうしが対向配置され前記操作部材に連結された入力軸または前記ピニオン軸に連結された出力軸とのいずれか一方の端面に結合された内周面形成部材と、該内周面形成部材の内周面を転動する外周面を有すると共に該内周面形成部材の内周寸法よりも短い外周寸法を有する外周面形成部材と、前記内周面形成部材の中心部に一体に設けられた筒部と前記外周面形成部材の中心部に形成された円形孔との間に形成された円環状空間と、該円環状空間に設けられ幅広の基端部どうしが対向配置された一対のくさびと、該一対のくさびの基端部どうしを相互に引き離す方向へ付勢する第１付勢手段と、前記入力軸または前記出力軸の他方の端面に突出形成され前記円環状空間の内部であって円周方向での前記一対のくさびの先端部どうしの間に挿入されている駆動部と、前記入力軸または前記出力軸の他方の端面に突出形成され前記円環状空間の内部であって前記一対のくさびの基端部どうしの間へ進退自在に設けられたロックピンと、該ロックピンを前進する方向へ付勢する第２付勢手段と、該第２付勢手段の付勢力に抗して前記ロックピンを拘束する拘束手段とが設けられている車両用操舵装置において、前記第２付勢手段の付勢力により前進する前記ロックピンの先端が入り込む第１ギャップを前記一対のくさびの基端部どうしの間に形成する第１端面と、前記一対のくさびの基端部どうしが相互に離れる方向へ移動したときに前記ロックピンが更に前進して前記ロックピンの先端が入り込む第Ｎギャップを前記一対のくさびの基端部どうしの間に形成する第Ｎ端面とを、前記一対のくさびの基端部に前記ロックピンの軸方向に沿って段階的に形成したことを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、通常の使用状態であるステアバイワイヤモードでは、操作部材の回転数が検出され、該検出による検出値と対応した量だけ操舵アクチュエータが駆動し、該操舵アクチュエータの駆動によりラックが車体左右方向へ往復移動し、該ラックにより車輪が操舵される。このとき、クラッチは切り離し状態となっている。異常時に拘束手段によるロックピンの拘束が解除されると、ロックピンは第２付勢手段に付勢され前進して一対のくさびの基端部どうしの間に形成された第１ギャップに入り込む。すると、一対のくさびのくさび効果によって一対のくさびと内周面形成部材と外周面形成部材とが相対回転できないロック状態となる。このため、回転するロックピンが内周面形成部材を回転駆動することになり、クラッチの入力軸と出力軸とが一体回転することからクラッチを接続した状態となる。つまり、操作部材とピニオン軸とが機械的に直結された直結モードとなり、直結モードにより操舵アクチュエータを介することなく、操作部材によりピニオン軸が回転駆動され、ピニオン軸の回転運動がラックの往復運動に変換され車輪が操舵される。
【００１１】
そして、直結モードで運転することにより一対のくさびの基端部の第１端面をロックピンが交互に押圧し、一対のくさびが夫々食い込んで相互に離れる方向へ移動すると、第１ギャップが大きくなってロックピンの遊びも大きくなる。このとき、第２ギャップも順次に大きくなり、第１ギャップの内部で円周方向へ往復移動するロックピンが第２付勢手段により付勢されて第２ギャップに入り込むと、遊びがなくなる。ロックピンは第ＮギャップまでＮ段階まで前進することが可能なので、ロックピンの遊びの量が大きく拡大することはなく、操舵フィーリングの悪化が抑制される。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の車両用操舵装置において、前記内周面形成部材と前記外周面形成部材とが、前記内周面に対して前記外周面が転がり接触する内周面回転体と外周面回転体とであることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、内周面回転体と外周面回転体とが転がり接触し該接触部で回転を伝達する構成にしたので、歯車加工を要しない分だけ製造コストが安い。また、歯車どうしの噛み合い接触の場合は噛み合いが外れる際に引っ掛かりが生じないように精度が要求されるが、転がり接触なので精度が要求されない。更に、噛み合い接触の場合は精度が要求されるため内歯車と外歯車との偏心量の大きさが制限されるが、内周面回転体と外周面回転体との場合は精度が要求されないため、偏心量の大きさが制限されることはなく、偏心量を小さくしてくさびの角度を小さくすることにより伝達トルクを大きくすることもでき、設計の自由度が高い。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の車両用操舵装置において、前記内周面形成部材と前記外周面形成部材とが、前記内周面に対して前記外周面が噛み合い接触する内歯歯車と外歯歯車とであることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、内歯歯車と外歯歯車との噛み合いによって外歯歯車が内歯歯車の内部を転動するので、内歯歯車と外歯歯車との間に滑りが生じることによるクラッチの入力軸と出力軸との間の滑りが回避される。
【００１６】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の車両用操舵装置において、前記一対のくさびの基端部どうしの間に、前記ロックピンの先端が入り込んで前記一対のくさびの基端部に対する前記ロックピンの位置決めを行う位置決め用ギャップを形成するための位置決め用端面を、前記一対のくさびの基端部の夫々における前記第１端面よりも前記ロックピンの基端部側に形成したことを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、一対のくさびの基端部の位置決め用端面どうしの間に形成される位置決め用ギャップの内部にロックピンの先端が遊嵌されて位置決めされているので、拘束手段によるロックピンの拘束が解除されて第２付勢手段の付勢力によりロックピンが前進すると、ロックピンの先端は前記第１端面により形成された第１ギャップへ確実に入り込む。
【００１８】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の車両用操舵装置において、前記ロックピンの先端が前記一対のくさびの基端部どうしの間を通過したときに入り込む直結用凹部を、前記内周面形成部材の円周方向に沿って略等間隔に複数形成したことを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、ロックピンの先端が一対のくさびの基端部どうしの間を通過した場合には、ロックピンの先端が内周面形成部材の底面に形成した直結用凹部へ入り込むので、前記ロックピンを介してクラッチの入力軸と出力軸とが直結され、クラッチの入力軸と出力軸との間の滑りが確実に阻止される。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１に係る車両用操舵装置によれば、第２付勢手段の付勢力により前進するロックピンの先端が入り込む第１ギャップを一対のくさびの基端部どうしの間に形成する第１端面と、一対のくさびの基端部どうしが相互に離れる方向へ移動したときにロックピンが更に前進してロックピンの先端が入り込む第Ｎギャップを一対のくさびの基端部どうしの間に形成する第Ｎ端面とを、一対のくさびの基端部にロックピンの軸方向に沿って段階的に形成したので、異常時にロックピンが第１ギャップに入り込みクラッチが接続された直結モードの状態で運転することにより、一対のくさびの基端部の第１端面をロックピンが交互に押圧し、一対のくさびが夫々食い込んで相互に離れる方向へ移動してロックピンの遊びが大きくなると、第２付勢手段の付勢力によりロックピンが第２ギャップに入り込み、更に順次に第Ｎギャップまで前進する。従って、ロックピンの遊びの量が大きく拡大することはなく、操舵フィーリングの悪化が抑制される。
【００２１】
請求項２に係る車両用操舵装置によれば、内周面形成部材と外周面形成部材とを歯を有しない内周面回転体と外周面回転体とにしたので、歯車加工を要しない分だけ製造コストが安い。更に、歯車どうしの噛み合い接触の場合は噛み合いが外れる際に引っ掛かりが生じないように精度が要求されるが、ころがり接触なので精度が要求されない。また更に、噛み合い接触の場合はこのように精度が要求されるため内歯車と外歯車との偏心量の大きさが制限されるが、内周面回転体と外周面回転体との場合は精度が要求されないため、偏心量の大きさが制限されることはなく、偏心量を小さくしてくさびの角度を小さくすることにより伝達トルクを大きくすることもでき、設計の自由度が高い。
【００２２】
請求項３に係る車両用操舵装置によれば、内周面形成部材と外周面形成部材とを歯を有する内歯歯車と外歯歯車にしたので、内周面形成部材と外周面形成部材とが噛み合い接触し、滑りが生じない。
【００２３】
請求項４に係る車両用操舵装置によれば、一対のくさびの基端部の位置決め用端面どうしの間に形成される位置決め用ギャップの内部にロックピンの先端が遊嵌されているので、拘束手段によるロックピンの拘束が解除されて第２付勢手段の付勢力によりロックピンが前進すると、該ロックピンの先端は位置決めされていることから、第１端面により形成される第１ギャップに確実に入り込む。
【００２４】
請求項５に係る車両用操舵装置によれば、ロックピンの先端が一対のくさびの基端部どうしの間を通過した場合には、ロックピンの先端が内周面形成部材の底面に形成した直結用凹部へ入り込むので、ロックピンを介してクラッチの入力軸と出力軸とが直結され、クラッチの入力軸と出力軸との間の滑りが確実に阻止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明による車両用操舵装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（ａ）実施の形態１
まず、実施の形態１について説明する。
【００２６】
図４は車両用操舵装置の概略構成図、図５は電磁クラッチの切り離し状態の断面図、図６は電磁クラッチの接続状態の断面図、図７は電磁クラッチの斜視図、図８は図５のＡ−Ａ矢視図、図９は図６のＢ−Ｂ矢視図、図１０は内周面回転体に係り、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面断面図である。
【００２７】
図４に示すように、車両用操舵装置１は運転者により回転操作される操作部材としてのステアリングホィール２と、該ステアリングホィール２に結合されたステアリングシャフト２ａと、該ステアリングシャフト２ａの回転操作量を検出して舵角信号ａを発する操作量検出手段としての舵角センサ３と、該ステアリングシャフト２ａの回転トルクを検出して操舵トルク信号ｂを発するトルクセンサ４と、ステアリングシャフト２ａに反力を付与する操舵反力機構５と、前記舵角センサ３の舵角信号ａと対応した回転数だけピニオン軸６ａを回転駆動する図示しない舵角アクチュエータと、該舵角アクチュエータにより駆動されるピニオン軸６ａの回転運動を該ピニオン軸に設けた図示しないピニオンとラック６ｃとの噛み合いによりを該ラック６ｃの往復運動に変換して車輪１０を操舵するための操舵機構としての車輪角度変換機構６と、ステアリングシャフト２ａと車輪角度変換機構６のピニオン軸６ａとを機械的に接続・切り離しするクラッチとしての電磁クラッチ８と、前記舵角信号ａ，前記操舵トルク信号ｂを入力し、更に車内ＬＡＮ信号Ｓとして車速（Ｖ），ヨーレート（ω），横加速度（Ｇ）等の各信号を入力し、車輪角度変換機構６，操舵反力機構５，電磁クラッチ８を制御するステアバイワイヤ制御部（ＳＢＷ制御部）９と、を備えている。なお、１１はバッテリである。
【００２８】
通常に運転する際には、ステアリングホィール２を回転操作すると、ステアリングシャフト２ａの回転操作量が舵角センサ３により検出され、該舵角センサ３の舵角信号ａに基づいてステアバイワイヤ制御部９が車輪角度変換機構６に制御信号Ａを出す。これにより、車輪角度変換機構６に設けられている図示しない操舵アクチュエータがステアリングホィール２の回転操作量に応じて駆動され、操舵アクチュエータの回転運動が車輪角度変換機構６のピニオン軸６ａに伝達され、車輪角度変換機構６では該ピニオン軸６ａの回転運動がラック６ｃの往復運動に変換され、ラック６ｃの往復運動により車輪１０が操舵される。このように、ステアリングホィール２の回転を操舵アクチュエータの回転に変換するステアバイワイヤモードでは、トルクセンサ４が操舵トルクを検出し、該トルクセンサ４の操舵トルク信号ｂに基づいてステアバイワイヤ制御部９が操舵反力機構５に制御信号Ｂを出力し、ステアリングホィール２を適切なトルクで操作できるようにする。
【００２９】
一方、車両電装系の異常やステアバイワイヤシステムの異常等によってステアバイワイヤモードを正常に実行できないと判断される場合には、ステアバイワイヤ制御部９が電磁クラッチ８に制御信号Ｃを出し、電磁クラッチ８を切り離し状態から接続状態に切り換え、直結モードにする。これにより、接続状態になった電磁クラッチ８を介して、ステアリングシャフト２ａが車輪角度変換機構６のピニオン軸６ａに機械的に接続される。
【００３０】
次に、前記電磁クラッチ８の構成を説明する。図５に示すように、筒形状のハウジング１１が設けられ、該ハウジング１１の上部には入力軸としての接続シャフト１３が軸受１２を介して回転自在に設けられ、下部には出力軸としての出力プーリ１５が軸受１４を介して回転自在に設けられている。上部の接続シャフト１３は、図４に示すステアリングシャフト２ａに連結される一方、下部の出力プーリ１５は、車輪角度変換機構６のピニオン軸６ａに連結されている。出力プーリ１５とピニオン軸６ａとは、出力プーリ１５とピニオン軸６ａに設けたプーリ６ｂとの間に巻回されたケーブル７を介して連結されている。
【００３１】
図５のように端面どうしが上下方向で対向する接続シャフト１３と出力プーリ１５との間に、これらの２軸を連結して一体回転させたり切り離して回転を伝えないようにするための連結機構３０が設けられている。該連結機構３０は、図５，図６，図８，図９に示すように、下方の出力プーリ１５の上部端面に結合された内周面形成部材としての内周面回転体１７と、該内周面回転体１７の内周面１７ａを転動する外周面１８ａを有する外周面形成部材としての外周面回転体１８と、一対のくさび２０と、上方の接続シャフト１３から軸方向の下方へ突出する駆動部１３ａと、上方の接続シャフト１３から軸方向の下方へ進退するロックピン２３とから構成されている。図５，図６に示すように、内周面回転体１７には円盤の内部をプレスで半抜きすることにより円形凹部が形成され、内周面回転体１７は複数のボルト２９を介して下方の出力プーリ１５の上端面に結合されている。そして、円形凹部の内周面１７ａには細かな凹凸が形成されている。また、内周面回転体１７の中心部には円形凹部から軸方向上方へ立ち上がるように筒部１７ｂが一体成形されている。内周面回転体１７の内周面１７ａと筒部１７ｂとの間がリング状の溝となっており、該溝の部分には、外周面回転体１８が遊嵌されている。該外周面回転体１８の外周面１８ａにも細かな凹凸が形成されており、内周面回転体１７の内周寸法よりも外周面回転体１８の外周寸法が短くなっている。内周面１７ａおよび外周面１８ａの細かな凹凸は、ローレット加工等により形成される。図５，図６に示すように、外周面回転体１８の中央部には円形孔が形成されており、該円形孔には滑りを円滑にするための金属メタルが貼り付けられ摺動内周面１８ｂを構成している。
【００３２】
前記のように構成された内周面回転体１７の内周面１７ａには外周面回転体１８の外周面１８ａがころがり接触しており、偏心転動体機構３３を構成している。そして、内周面回転体１７の筒部１７ｂと外周面回転体１８の前記摺動内周面１８ｂとの間には円環状空間３１が形成されている。該円環状空間３１には、一対のくさび２０が収容されている。該一対のくさび２０は、幅広の基端部どうしが対向配置され、該一対のくさび２０を相互に引き離す方向へ付勢する付勢力の小さな第１付勢手段としてのばね２１が設けられている。該ばね２１は略円形に形成され、その両端部を軸方向の同一方向へ屈曲させてばね掛け部が形成され図８，図９に示すように該ばね掛け部が一対のくさび２０の基端部に形成されたばね受け孔２２に夫々係合されている。
【００３３】
次に、くさび２０の構成を説明する。図１に示すように、くさび２０の基端部には位置決め用端面２０ａ，第１端面２０ｂ，第２端面２０ｃが上から順に３段に形成されている。位置決め用端面２０ａは、図２（ａ），図３（ａ）に示すように一対のくさび２０の基端部どうしの間に、ロックピン２３の先端が遊嵌されて一対のくさび２０の基端部に対するロックピン２３の位置決めを行う位置決め用ギャップＧを形成するために設けられている。第１端面２０ｂはロック用端面であり、図２（ｂ），図３（ｂ）に示すように一対のくさび２０の基端部どうしの間に、ロックピン２３の先端が入り込んでロックする第１ギャップＧ１を形成するために設けられている。第２端面２０ｃもロック用端面であり、図２（ｃ），図３（ｃ）に示すように一対のくさび２０の基端部どうしの間に、ロックピン２３の先端が入り込んでロックする第２ギャップＧ２を形成するために設けられている。これらの位置決め用端面２０ａ，第１端面２０ｂ，第２端面２０ｃは、図３に示すようにロックピン２３の外周面と対応する部分が円弧状に形成されており、図２（ａ），図３（ａ）に示すように位置決め用端面２０ａとロックピン２３との間には隙間ｇが形成されるようになっている。
【００３４】
一方、図５，図６において偏心転動体機構３３と対向する上方の接続シャフト１３の下方の端面の軸芯位置には、センタリング軸部１３ｂが突出形成されている。該センタリング軸部１３ｂは、前記内周面回転体１７の筒部１７ｂに回転自在に挿通されている。また、接続シャフト１３の下方の端面の偏心した位置に、駆動部１３ａが突出形成されている。該駆動部１３ａは図８，図９に示すように円筒の一部を形成する形状であり、前記円環状空間３１の内部であって前記一対のくさび２０の先端部どうしの間に介装されている。ここで、円周方向で対向する一対のくさび２０の先端部と駆動部１３ａの端面との間には隙間が形成されている。
【００３５】
また、上方の接続シャフト１３の下方の端面から軸方向下方へ向かって進退可能にロックピン２３が設けられている。該ロックピン２３は、一対のくさび２０の基端部どうしの間であって図２（ａ）に示すように位置決め用ギャップＧに遊嵌されている状態から、図２（ｂ）に示すように第１ギャップＧ１へ入り込ませるようになっている。該ロックピン２３は、円弧上の前記駆動部１３ａの円弧を１８０度反対側へ延長した偏心位置であって、駆動部１３ａの両端から略同じ距離の位置に配置されている。
【００３６】
次に、前記駆動部１３ａと前記ロックピン２３と一対のくさび２０との関係を説明する。接続シャフト１３から下方へ突出する駆動部１３ａが円環状空間３１内の一対のくさび２０の先端部どうしの間に介装されていることにより、一対のくさび２０と接続シャフト１３との円周方向での相対的な位置が固定されており、従って上方の接続シャフト１３が回転していても、該接続シャフト１３から突出するロックピン２３の位置は、常に一対のくさび２０の基端部どうしの間となる。
【００３７】
ロックピン２３の先端には、ロックピン２３が位置決め用ギャップＧから第１ギャップＧ１へ容易に挿入されるように、また第１ギャップＧ１から第２ギャップＧ２へ容易に挿入されるように、円弧部２３ａが形成されている。ロックピン２３が後述する復帰ばね２５により軸方向へ押圧されると、この円弧部２３ａが存在することと図２のように位置決め用端面２０ａ，第１端面２０ｂ，第２端面２０ｃの境界部分等にアールが形成されていることとの協働によって、ロックピン２３は位置決め用ギャップＧ→第１ギャップＧ１→第２ギャップＧ２へと容易に入り込むことができる。
【００３８】
前記ロックピン２３を接続シャフト１３の端面から下方へ向かって進退させるための機構について説明する。図５，図６に示すように、接続シャフト１３は、前記センタリング軸部１３ｂを有する軸端部材１３ｃと、筒状部材１３ｄと、軸端部材１３ｆとを、ボルト１３ｅを介して結合することによって構成されている。接続シャフト１３の内部には電磁ソレノイド機構１６が収容されている。該電磁ソレノイド機構１６は、ロックピン２３を前進する方向へ付勢する第２付勢手段としての復帰ばね２５と、ロックピン２３を後退する方向へ吸引して拘束する拘束手段としての電磁石２６とによって構成されている。電磁石２６は、コイル２７と、該コイル２７の内部に移動自在に設けられた可動鉄心２８とによって構成されている。可動鉄心２８の先端には、可動鉄心２８に対して直角な円板３２が中央のねじ２４を介して結合され、該円板３２の偏心した位置に形成された嵌合孔に前記ロックピン２３が嵌合固定されている。該ロックピン２３は、軸端部材１３ｃに形成された軸方向孔１３ｇに移動自在に挿通されている。前記復帰ばね２５は、電磁石２６と円板３２との間に設けられている。
【００３９】
電磁クラッチ８の接続状態において、図２（ｃ）のようにロックピン２３が第２ギャップＧ２の位置まで前進し、電磁クラッチ８の入力軸である接続シャフト１３から大きなトルクが作用した場合には、一対のくさび２０が更に食い込んで、ロックピン２３に遊びが生じたり、あるいは内周面回転体１７と外周面回転体１８とがロックされずに一対のくさび２０に滑りを生じる虞がある。
【００４０】
このため、ロックピン２３の遊びや一対のくさび２０の滑りを確実に防止するための構成が採用されている。ここでは、ロックピン２３が一対のくさび２０の第１端面２０ｂにより形成される第１ギャップＧ１に入り込み、更に第２端面２０ｃにより形成される第２ギャップＧ２に入り込り込み、一対のくさび２０の基端部どうしの間を通過した場合に、ロックピン２３の先端が入り込む直結用凹部１７ｃが、内周面回転体１７に形成されている。つまり、ロックピン２３を介して接続シャフト１３と内周面回転体１７とを直結させることにより、接続シャフト１３と出力プーリ１５とを一体回転させるように構成されている。即ち、図１０に示すように、ロックピン２３の先端部を内周面回転体１７に係合させるための直結用凹部１７ｃが、内周面回転体１７の底面１７ｇに形成されている。内周面回転体１７には、内周面１７ａと筒部１７ｂとの間がリング状の溝となっており、その溝の底面１７ｇに円周方向に沿って隙間なく略等間隔に本実施の形態では１２個の直結用凹部１７ｃが形成されている。凹部１７ｃの底面には、前記ロックピン２３の先端部の円弧部２３ａと対応する形状の円弧部１７ｄが形成されている。
【００４１】
次に、車両用操舵装置の作用を説明する。
【００４２】
図５のロック解除状態では、ロックピン２３が一対のくさび２０の位置決め用端面２０ａにより形成される位置決め用ギャップＧの位置に遊嵌されており、この場合はロックピン２３が一対のくさび２０を押圧することがなく、図８のように一対のくさび２０がくさびとして機能しないので、駆動部１３ａが前記一対のくさび２０を押圧しながら内周面回転体１７および外周面回転体１８に対して空転し、クラッチ切り離し状態となる。一方、図６ように、ロックピン２３が一対のくさび２０の第１端面２０ｂにより形成される第１ギャップＧ１に入り込んでロック状態になると、ロックピン２３が一対のくさび２０の一方を押圧するようになるため、図９のように一対のくさび２０が広げられてくさび効果を生じ、一体化された一対のくさび２０と内周面回転体１７と外周面回転体１８とをロックピン２３が円周方向へ押圧して回転駆動することから、クラッチ接続状態となる。
【００４３】
通常状態であるステアバイワイヤモード時には、電磁石２６のコイル２７に通電される。このため、図５のように電磁石２６が可動鉄心２８を待機位置へ吸引し、円板３２およびロックピン２３が復帰ばね２５の付勢力に抗して拘束されており、後退位置を占める。後退位置では図２（ａ），図３（ａ）に示すようにロックピン２３は位置決め用ギャップＧの位置に遊嵌されて位置決めされている。このため、図８に示すようにロック解除状態であり、一対のくさび２０はばね２１により相互に離反する方向へ弱い力で付勢されつつ基端部どうしが離間した状態を保持する。この状態でステアリングホィール２を回転させると、ステアリングシャフト２ａを介して接続シャフト１３が回転し、図８に示すように該接続シャフト１３から突出している駆動部１３ａが円環状空間３１の内部で一対のくさび２０を一方側から円周方向に沿って例えば時計方向へ押圧する。このため一対のくさび２０は、駆動部１３ａに押されながら円環状空間３１の内部を移動する。一対のくさび２０が円環状空間３１を移動することにより、外周面回転体１８が内周面回転体１７に対して偏心して転がりその接触部が時計回りに円周方向へ移動し、駆動部１３ａの１回転に付き外周面回転体１８が駆動部１３ａの回転方向とは逆方向の反時計方向へ、内周面回転体１７の全周と外周面回転体１８の全周との長さの差分だけ僅かに回転することを繰り返す。このとき、一対のくさび２０はばね２１の作用により相互に離れる方向へ常に付勢された状態で回転するので、内周面回転体１７と外周面回転体１８との間にガタは生じない。駆動部１３ａの回転により一対のくさび２０が回転し、それに伴って内周面回転体１７の内周面１７ａを外周面回転体１８が転がるが、接続シャフト１３の駆動部１３ａの回転が内周面回転体１７に伝わることはない。つまり、駆動部１３ａは円環状空間３１の内部で一対のくさび２０と共にいずれの方向へも自由に回転するが、空回りするだけであり、接続シャフト１３の回転は出力プーリ１５には伝わらない。
【００４４】
このように接続シャフト１３の回転は出力プーリ１５には伝わらないので、電磁クラッチ８は切り離された状態であり、ステアリングホィール２と車輪角度変換機構６とが機械的に切り離されている。この状態でステアリングホィール２が操作されると、舵角センサ３が検出した舵角信号ａに基づいてステアバイワイヤ制御部９が車輪角度変換機構６に制御信号Ａを出し、車輪角度変換機構６の図示しない操舵アクチュエータが駆動され、車輪１０が操舵される。
【００４５】
一方、車両電装系の異常やステアバイワイヤシステムの異常等によってステアバイワイヤモードが正常に実行できず、異常であるとステアバイワイヤ制御部９が判断した場合には、電磁コイル２７への通電が止められる。すると、可動鉄心２８への吸引力が作用しなくなり、復帰ばね２５の付勢力が円板３２に作用して円板３２および可動鉄心２８と共にロックピン２３が軸方向の下方へ向かって突出するので、図６のようになる。ロックピン２３が下方へ突出する前は、図２（ａ），図３（ａ）に示すようにロックピン２３の位置は、一対のくさび２０の基端部どうしの間であって位置決め用ギャップＧの位置に遊嵌されて常に位置決めされており、第１端部２０ａと第２端部２０ｂとの境界の角部は円弧状に形成されてアールがついてかつロックピン２３の先端には円弧部２３ａが形成されているので、駆動部１３ａにより一対のくさび２０が押されて回転している状態においても、ばね２１に付勢されるロックピン２３は図２（ｂ），図３（ｂ）に示すように一対のくさび２０の基端部どうしの間であって第１ギャップＧ１の位置へ容易に入り込む。この入り込みにより、駆動部１３ａが一方のくさび２０の先端を押圧するよりも先にロックピン２３が他方のくさび２０の基端部を押圧するため、図９に示すように一対のくさび２０が相互に離反する方向へ移動してくさび効果が生じる。このくさび効果により一対のくさび２０と外周面回転体１８と内周面回転体１７とが相対回転できないロック状態になり、この状態でロックピン２３が内周面回転体１７，外周面回転体１８を回転駆動することになる。これにより、接続シャフト１３と出力プーリ１５とが連結され、電磁クラッチ８が接続された直結モードとなる。
【００４６】
このような電磁クラッチ８の接続状態では、舵角センサ３の検出した舵角信号ａに基づく車輪角度変換機構６への制御信号Ａが止められる。そして、ステアリングホィール２の操作力が電磁クラッチ８から直接に車輪角度変換機構６のピニオン軸６ａに伝達され、車輪１０が操舵される。
【００４７】
ロックピン２３が一対のくさび２０の基端部どうしの間であって第１ギャップＧ１の位置へ入り込んで一対のくさび２０と外周面回転体１８と内周面回転体１７とが相対回転できないロック状態になった後に、更に車両の運転を継続してステアリングホィールを右や左に回転させ、図９においてロックピン２３を一対のくさび２０の夫々の基端部に押圧することが繰り返されると、部品公差のばらつきや押圧の際の変形等により、一対のくさび２０の基端部の間隔が大きくなってロックピン２３の遊びが増える。一対のくさび２０の基端部の間隔が更に大きくなると、図２（ｃ）図３（ｃ）に示すようにロックピン２３が第１ギャップＧ１から第２ギャップＧ２まで入り込む。これにより、ロックピン２３の遊びが再びなくなる。
【００４８】
ロックピン２３が図２（ｃ）図３（ｃ）に示すように第２ギャップＧ２まで入り込んだ後は、復帰ばね２５の付勢力により付勢されるロックピン２３の先端は図１０に示す内周面回転体１７の前記直結用凹部１７ｃに嵌まり込む。ロックピン２３の先端が直結用凹部１７ｃに嵌まり込むと、ロックピン２３を介して接続シャフト１３と出力プーリ１５とが連結される。このため、両者間の滑りが確実に阻止された状態となる。
【００４９】
この発明によれば、通常の使用状態であるステアバイワイヤモードでは、ステアリングホィール２の回転数が検出され、該検出による検出値と対応した量だけ操舵アクチュエータが駆動し、該操舵アクチュエータの駆動によりラック６ｃが車体左右方向へ往復移動し、該ラック６ｃにより車輪１０が操舵される。このとき、電磁クラッチ８は切り離し状態となっている。異常時に電磁石２６によるロックピン２３の拘束が解除されると、ロックピン２３は復帰ばね２５に付勢され前進して一対のくさび２０の基端部どうしの間に形成された第１ギャップＧ１に入り込む。すると、ロックピン２３と一対のくさび２０のくさび効果によって一対のくさび２０と内周面形成部材１７と外周面形成部材１８とが相対回転できないロック状態となる。このため、回転するロックピン２３が内周面形成部材１７を回転駆動することになり、電磁クラッチ８の接続シャフト１３と出力プーリ１５とが一体回転することから電磁クラッチ８を接続した状態となる。つまり、ステアリングホィール２とピニオン軸６ａとが機械的に直結された直結モードとなり、直結モードにより操舵アクチュエータを介することなく、ステアリングホィール２によりピニオン軸６ａが回転駆動され、ピニオン軸６ａの回転運動がラック６ｃの往復運動に変換され車輪が操舵される。
【００５０】
そして、直結モードの状態で運転することにより一対のくさび２０の基端部の第１端面２０ｂをロックピン２３が交互に押圧し、一対のくさび２０が夫々食い込んで相互に離れる方向へ移動すると、第１ギャップＧ１が大きくなって遊びも大きくなる。このとき、第２ギャップＧ２も順次に大きくなり、第１ギャップＧ１の内部で円周方向へ往復移動するロックピン２３が復帰ばね２５により付勢されて第２ギャップＧ２に入り込むと、ロックピン２３の遊びがなくなる。ロックピン２３は第ＮギャップＧＮまでＮ段階まで前進することが可能なので、ロックピン２３の遊びの量が大きく拡大することはなく、操舵フィーリングの悪化が抑制される。
【００５１】
この発明によれば、内周面回転体１７と外周面回転体１８とが転がり接触し該接触部で回転を伝達する構成にしたので、歯車加工を要しない分だけ製造コストが安い。また、歯車どうしの噛み合い接触の場合は噛み合いが外れる際に引っ掛かりが生じないように精度が要求されるが、転がり接触なので精度が要求されない。更に、噛み合い接触の場合は精度が要求されるため内歯車と外歯車との偏心量の大きさが制限されるが、内周面回転体１７と外周面回転体１８との場合は精度が要求されないため、偏心量の大きさが制限されることはなく、偏心量を小さくしてくさび２０の角度を小さくすることにより伝達トルクを大きくすることもでき、設計の自由度が高い。
【００５２】
この発明によれば、一対のくさび２０の基端部の位置決め用端面２０ａどうしの間に形成される位置決め用ギャップＧの内部にロックピン２３の先端が遊嵌されて位置決めされているので、電磁石２６によるロックピン２３の拘束が解除されて復帰ばね２５の付勢力によりロックピン２３が前進すると、ロックピン２３の先端は第１端面２０ｂにより形成された第１ギャップＧ１へ確実に入り込む。
【００５３】
この発明によれば、ロックピン２３の先端が一対のくさび２０の基端部どうしの間を通過した場合には、前記ロックピン２３の先端が内周面形成部材１７の底面１７ｇに形成した直結用凹部１７ｃへ入り込むので、前記ロックピン２３を介して電磁クラッチ８の接続シャフト１３と出力プーリ１５とが直結され、電磁クラッチ８の接続シャフト１３と出力プーリ１５との間の滑りが確実に阻止される。
（ｂ）実施の形態２
次に、実施の形態２について説明する。
【００５４】
この実施の形態は、実施の形態１の一部を変更したものなので、同一部分の説明を省略し異なる部分のみを説明する。
【００５５】
実施の形態１における図９（ａ）と対応する部分の図面を図１１に示す。実施の形態１では、図９（ａ）に示すように内周面形成体としての内周面回転体１７と外周面形成体としての外周面回転体１８とを設け、内周面回転体１７の内周面１７ａを外周面回転体１８が転がるように構成したものであるが、実施の形態２では図１１に示すように内周面形成体としての内歯歯車１７ｐと外周面形成体としての外歯歯車１８ｐとを設け、内歯歯車１７ｐの内歯１７ｑと外歯歯車１８ｐの外歯１８ｑとが噛み合いながら外歯歯車１８ｐが内歯歯車１７ｐの内部を転がるように構成したものである。外歯１８ｑの歯数が内歯１７ｑの歯数よりも１または２だけ少なく構成されている。
【００５６】
その他の構成作用は実施の形態１と同じなので、説明を省略する。
【００５７】
この発明によれば、内歯歯車１７ｐと外歯歯車１８ｐとの噛み合いによって外歯歯車１８ｐが内歯歯車１７ｐの内部を転動するので、内歯歯車１７ｐと外歯歯車１８ｐとの間に滑りが生じることによる電磁クラッチ８の接続シャフト１３と出力プーリ１５との間の滑りが回避される。
【００５８】
なお、実施の形態１，２ではクラッチを構成する出力軸の端面に内周面回転体あるいは内歯歯車を結合し、入力軸の端面に駆動部を突出形成したが、出力軸と入力軸とを逆にしてもよい。また、一対のくさびの基端部どうしが相互に離れる方向へ移動したときにロックピンが更に前進してロックピンの先端が入り込む第２ギャップを一対のくさびの基端部どうしの間であってロックピンの軸方向に沿って基端部から先端部へ向かって形成して第１端面と第２端面とからなる２段階にしたが、３段階以上にすることも可能である。但し、くさびの厚さが制限されているので、現実には２段にし、位置決め用端面を含めて３段にするのが好適である。このほか、直結用凹部や位置決めギャップを設けない構成にしてもよい。また、操舵モータの回転運動を操舵機構によりラックの往復運動に変換したが、操舵モータの回転運動を操舵機構を介することなく直接にラックの往復運動に変換する構成を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】くさびの斜視図（実施の形態１）。
【図２】一対のくさびとロックピンとの関係に係り、（ａ）はロックピンが位置決め用ギャップＧに遊嵌されている状態を示す断面図、（ｂ）はロックピンが第１ギャップＧ１に入り込んでいる状態を示す断面図、（ｃ）はロックピンが第２ギャップＧ２に入り込んでいる状態を示す断面図（実施の形態１）。
【図３】図２と対応しており、（ａ）はロックピンが位置決め用ギャップＧに遊嵌されている状態を示す平面図、（ｂ）はロックピンが第１ギャップＧ１に入り込んでいる状態を示す平面図、（ｃ）はロックピンが第２ギャップＧ２に入り込んでいる状態を示す平面図（実施の形態１）。
【図４】車両用操舵装置の全体構成を示す構成図（実施の形態１）。
【図５】電磁クラッチの切り離し状態の断面図（実施の形態１）。
【図６】電磁クラッチの接続状態の断面図（実施の形態１）。
【図７】電磁クラッチの斜視図（実施の形態１）。
【図８】連結機構のロック解除状態に係り、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面断面図（実施の形態１）。
【図９】連結機構のロック状態に係り、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面断面図（実施の形態１）。
【図１０】内周面回転体に係り、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面断面図（実施の形態１）。
【図１１】電磁クラッチの連結機構を示す平面図（実施の形態２）。
【符号の説明】
【００６０】
１…車両用操舵装置
２…ステアリングホィール（操作部材）
６…車輪角度変換機構（操舵機構）
６ａ…ピニオン軸
６ｃ…ラック
８…電磁クラッチ（クラッチ）
１０…車輪
１３…接続シャフト（入力軸）
１３ａ…駆動部
１５…出力プーリ（出力軸）
１７…内周面回転体（内周面形成部材）
１７ａ…内周面
１７ｂ…筒部
１７ｃ…直結用凹部
１７ｐ…内歯歯車（内周面形成部材）
１７ｑ…内歯
１８…外周面回転体（外周面形成部材）
１８ａ…外周面
１８ｂ…摺動内周面
１８ｐ…外歯歯車（外周面形成部材）
１８ｑ…外歯
２０…くさび
２０ａ…位置決め用端面
２０ｂ…第１端面
２０ｃ…第２端面
２１…ばね（第１付勢手段）
２３…ロックピン
２５…復帰ばね（第２付勢手段）
２６…電磁石（拘束手段）
３１…円環状空間
Ｇ…位置決め用ギャップ
Ｇ１…第１ギャップ
Ｇ２…第２ギャップ
【図１】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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