(57)【要約】【課題】電動パワーステアリング装置のフェールセーフ機構の提供【解決手段】本発明に係る電動パワーステアリング装置のフェールセーフ機構は、モータ４とステアリングシャフト２との間に装着したクラッチ５の係合子収容空間５８が軸方向の片側に係合子５３が係合する係合位置を備え、反対側に係合子５３の係合が解除される解除位置を備えている。電動パワーステアリング装置の異常時には、異常検知センサ７の検知信号に基づいてコントローラ８により、クラッチ切替え用アクチュエータ９を介してクラッチ５を操作して、クラッチ５の係合子５３を軸方向に移動させて、係合子５３の係合を解除して、モータ４とステアリングシャフト２とを非連結状態にする。【選択図】      図１
2004345600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールと、ステアリングギアと、ステアリングホイールの操舵力をステアリングギアに伝えるステアリングシャフトと、ステアリングシャフトの回転を補助するモータとを備えた電動パワーステアリング装置において、
前記モータの回転トルクが入力される入力部材と、前記ステアリングシャフトに連結された被動部材と、前記入力部材と被動部材との間に形成した係合子収容空間と、前記係合子収容空間に配設され、前記入力部材と被動部材との間で周方向に楔係合可能な係合子と、前記係合子収容空間の軸方向の片側に設けられ、係合子が収容空間の軸方向片側へ移動した際、楔係合可能な位置と、係合子が軸方向反対側へ移動し、非係合状態になる位置とへ係合子を軸方向に移動させる操作手段を備えたクラッチを装着し、
かつ、前記モータに不具合が生じたときに、前記操作手段を介して前記係合子を係合子収容空間の解除位置に移動させて、前記モータとステアリングシャフトとを非連結状態にすることを特徴とする電動パワーステアリング装置のフェールセーフ機構。
【請求項２】
前記係合子がテーパころであり、前記テーパころを保持するとともに、前記入力部材と被動部材との間に軸方向に移動可能に配設した保持器を備え、
前記係合子収容空間が、前記入力部材と被動部材との間で軸方向の片側が狭く、反対側に向けて漸次広くなるように形成されており、係合子収容空間の狭い側にテーパころが周方向に係合可能な係合位置を設け、広い側に前記テーパころの楔係合を解除する解除位置を設けており、
かつ、テーパころの小径端を係合子収容空間の狭い側に向けて、前記テーパころを配設するとともに、前記操作手段が保持器と共にテーパころを軸方向に前後に移動させることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリングのフェールセーフ機構。
【請求項３】
前記保持器が、一端に保持器の周方向の弾性変形を許容する切欠きを形成したものであることを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置のフェールセーフ機構。
【請求項４】
前記入力部材と被動部材の何れか一方に、周方向に係合したクラッチ部材を設け、前記クラッチ部材にテーパころが周方向に楔係合するカム面を形成したことを特徴とする請求項２又は３に記載の電動パワーステアリング装置のフェールセーフ機構。
【請求項５】
前記クラッチ部材に、保持器を軸方向にガイドするガイド部を設けたことを特徴とする請求項４に記載の電動パワーステアリング装置のフェールセーフ機構。
【請求項６】
前記操作手段が、テーパころを保持器と共に係合子収容空間の狭い側に付勢する弾性付勢手段と、前記弾性付勢手段に抗して前記テーパころを保持器と共に係合子収容空間の広い側に移動させ、前記テーパころの楔係合状態を解除する係合状態解除手段とを備えていることを特徴とする請求項２から５の何れかに記載の電動パワーステアリング装置のフェールセーフ機構。
【請求項７】
前記弾性付勢手段が、前記係合子収容空間の広い側において、前記入力部材又は被動部材と、保持器の一端との間に組み込んだばね部材からなることを特徴とする請求項６に記載の電動パワーステアリング装置のフェールセーフ機構。
【請求項８】
前記係合状態解除手段が、前記保持器のテーパころ小径端側の周縁部に軸方向に対向するように配設した押圧部を有する作動部材と、
前記係合子収容空間に対して軸方向に相対的に静止した静止部材と、
前記作動部材を静止部材に対して相対的に所定方向に回動させたときに、作動部材を軸方向に移動させ、前記押圧部で保持器と共にテーパころを押圧移動させるカム機構と、
前記作動部材を回動操作する操作部とを備えていることを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置のフェールセーフ機構。
【請求項９】
前記静止部材が軸受を介して入力部材及び被動部材を回転自在に外装するハウジングであることを特徴とする請求項８に記載の電動パワーステアリング装置のフェールセーフ機構。
【請求項１０】
前記作動部材を静止部材に対して相対的に回動させたときに弾性力を蓄積し、前記作動部材を静止部材に対して逆方向に相対的に回動させたときに、前記作動部材の押圧部を保持器のテーパころ小径端側の周縁部から離隔させる弾性復帰部材を備えていることを特徴とする請求項８又は９に記載の電動パワーステアリング装置のフェールセーフ機構。
【請求項１１】
前記弾性復帰部材が、一端を作動部材に繋止し、他端を静止部材に繋止したコイルばねからなることを特徴とする請求項１０に記載の電動パワーステアリング装置のフェールセーフ機構。
【請求項１２】
前記クラッチを前記モータに内蔵させたことを特徴とする請求項１から１１の何れかに記載の電動パワーステアリング装置のフェールセーフ機構。
【請求項１３】
さらに、前記フェールセーフ機構は、モータの異常を検知する異常検知センサと、前記クラッチを操作するクラッチ切替え用アクチュエータと、前記異常検知センサによる異常検知信号に基づいて前記クラッチ切替え用アクチュエータを操作するコントローラとを備え、
前記異常検知センサから異常検知信号を受信したときに、前記コントローラが前記クラッチ切替え用アクチュエータを介して、前記モータとステアリングシャフトとを非連結状態に切替えるように前記クラッチを操作することを特徴とする請求項１から１２の何れかに記載の電動パワーステアリング装置のフェールセーフ機構。
【請求項１４】
請求項１から１３の何れかに記載されたフェールセーフ機構を備えた電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、モータによりステアリングホイールの操舵を補助する電動パワーステアリング装置のフェールセーフ機構及びフェールセーフ機構を備えた電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置は、舵取り装置の途中に動力装置（主に油圧を動力源としている）を設けることにより、軽いハンドル（ステアリングホイール）操作力で、車両を旋回できるようにしたもので、回転数感応型と車速応動型とがある。前者の回転数感応型は、エンジンの回転数に合わせてオイルの流量をコントロールし、低速では軽く、高速ではある程度パワーを制限して、高速走行安定性を得るようにしている。後者の車速応動型は、車の速度によってコントロールするもので、低速では軽くシャープに、高速ではあまり軽くならないようにして、安定走行性を得るようにしている。
【０００３】
このような電動パワーステアリング装置として、例えば、ステアリングを回転させた場合、その回転トルクを検知してモータを回転させ、モータの回転をウォームホイール及びウォームギア等の減速機構により減速して、モータの駆動力でステアリングの回転を補助するものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−２２１６号公報の図１〜図６
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に記載された電動パワーステアリング装置は、ステアリングシャフトが電動パワーステアリング装置のモータや減速機構に連結されているため、モータの故障や電気系統の故障等電動パワーステアリング装置に不具合が生じた場合に、故障したモータを連れ回すことによる操舵反力が大きくなり、ハンドリングが重くなるなどの問題がある。
【０００６】
本発明は、電動パワーステアリング装置に不具合が生じた場合に、ハンドリングに斯かる不具合の影響を与えないようにするフェールセーフ機構及び斯かるフェールセーフ機構を備えた電動パワーステアリング装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために、ステアリングホイールと、ステアリングギアと、ステアリングホイールの操舵力をステアリングギアに伝えるステアリングシャフトと、ステアリングシャフトの回転を補助するモータとを備えた電動パワーステアリング装置において、モータの回転トルクが入力される入力部材と、ステアリングシャフトに連結された被動部材と、入力部材と被動部材との間に形成した係合子収容空間と、係合子収容空間に配設され、入力部材と被動部材との間で周方向に楔係合可能な係合子と、前記係合子収容空間の軸方向の片側に設けられ、係合子が収容空間の軸方向片側へ移動した際、楔係合可能な位置と、係合子が軸方向反対側へ移動し、非係合状態になる位置とへ係合子を軸方向に移動させる操作手段を備えたクラッチを装着し、かつ、モータに不具合が生じたときに、操作手段を介して係合子を係合子収容空間の解除位置に移動させて、モータとステアリングシャフトとを非連結状態にすることを特徴としている。
【０００８】
上記のクラッチは、操作手段により係合子を係合子収容空間の係合部位に移動させれば被動部材が入力部材に対して従動回転し、モータとステアリングシャフトが連結されるようになっている。また、係合子を係合子収容空間の解除部位に移動させれば被動部材が入力部材に対して従動回転しなくなり、モータとステアリングシャフトとの連結が解除されるようになっている。このクラッチを用いれば、電磁クラッチに比べ小型軽量化及び低価格化が可能であり、また常時通電する必要がないので省力化の点でも有利であり、また電気系統に故障が生じた場合に手動でクラッチを非連結状態にするように構成することもできる。
【０００９】
上記のクラッチは、具体的には、前記係合子をテーパころとし、テーパころを保持するとともに、入力部材と被動部材との間に軸方向に移動可能に配設した保持器を備え、かつ、係合子収容空間を、入力部材と被動部材との間で軸方向の片側が狭く、反対側に向けて漸次広くなるように形成し、係合子収容空間の狭い側にテーパころが周方向に係合可能な係合位置を設け、広い側に前記テーパころの楔係合を解除する解除位置を設け、テーパころの小径端を係合子収容空間の狭い側に向けて配設するとともに、操作手段が保持器と共にテーパころを軸方向に前後に移動させるようにすると良い。
【００１０】
この場合、保持器の一端に、保持器の周方向の弾性変形を許容する切欠きを形成するとよい。これにより、入力された回転トルクを伝達するときや保持器を軸方向に相対移動させたときにおいて、保持器に生じる内部応力を緩和することができ、保持器の破損を防止することができる。
【００１１】
また、入力部材と被動部材の何れか一方に周方向に係合したクラッチ部材を設け、クラッチ部材にテーパころが周方向に楔係合するカム面を形成するとよい。このように、テーパころが楔係合する異形カム面を備えたクラッチ部材を、別部材として設けることにより、カム面の成形など製造が容易になり、低コスト化を図ることができる。
【００１２】
また、クラッチ部材に保持器を軸方向にガイドするガイド部を設けるとよい。これにより保持器を軸方向に真っ直ぐに移動させることができ、テーパころのスキューなどを抑止することができ、これにより保持器に想定外の負荷が掛かるのを防止できる。
【００１３】
また、操作手段は、テーパころを保持器と共に係合子収容空間の狭い側に付勢する弾性付勢手段と、弾性付勢手段に抗してテーパころを保持器と共に係合子収容空間の広い側に移動させ、テーパころの楔係合状態を解除する係合状態解除手段とで構成することができる。
【００１４】
この場合、弾性付勢手段は、係合子収容空間の広い側において、入力部材又は被動部材と、保持器の一端との間に組み込んだばね部材とすることができる。ばね部材としては、例えば、波形断面を有する波形ばねを組み込むことにより、確実な押圧付勢機能を得ることができ、またコンパクト化を図ることができる。
【００１５】
係合状態解除手段は、保持器のテーパころ小径端側の周縁部に軸方向に対向するように配設した押圧部を有する作動部材と、係合子収容空間に対して軸方向に相対的に静止した静止部材と、作動部材を静止部材に対して相対的に所定方向に回動させたときに、作動部材を軸方向に移動させ、押圧部で保持器と共にテーパころを押圧移動させるカム機構と、作動部材を回動操作する操作部とで構成することができる。
【００１６】
静止部材には、軸受を介して入力部材及び被動部材を回転自在に外装するハウジングを適用することができる。
【００１７】
また、作動部材を静止部材に対して相対的に回動させたときに弾性力を蓄積し、作動部材を静止部材に対して逆方向に相対的に回動させたときに、作動部材の押圧部を保持器のテーパころ小径端側の周縁部から離隔させる弾性復帰部材を備えているとよい。
【００１８】
弾性復帰部材は、一端を作動部材に繋止し、他端を静止部材に繋止したコイルばねで構成することができる。このようなコイルばねは、例えば、静止部材としてのハウジングに装着し、一端を作動部材のレバー部に繋止し、他端をハウジングに繋止するとよい。
【００１９】
また、クラッチを前記モータに内蔵させるとよい。例えば、クラッチをモータのウォームホイールの内部に組み込むことができる。
【００２０】
さらに、フェールセーフ機構は、モータの異常を検知する異常検知センサと、クラッチを操作するクラッチ切替え用アクチュエータと、異常検知センサによる異常検知信号に基づいてクラッチ切替え用アクチュエータを操作するコントローラとを備え、異常検知センサから異常検知信号を受信したときに、コントローラがクラッチ切替え用アクチュエータを介して、モータとステアリングシャフトとを非連結状態に切替えるようにクラッチが操作されるようにするとよい。この場合、運転者が異常を感知してからクラッチを手動で操作する場合に比較して、例えば、運転者が異常によりパニック状態に陥ってクラッチの切替え操作が遅れるといった事態が生じることがなく、自動的に短時間で、かつ的確に、フェールセーフ機構が機能するので、電動パワーステアリング装置の安全性を向上させることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係るフェールセーフ機構、及び、フェールセーフ機構を備えた電動パワーステアリング装置を図面に基づいて説明する。
【００２２】
フェールセーフ機構を備えた電動パワーステアリング装置は、図１に示すように、自動車ハンドルであるステアリングホイール１と、このステアリングホイール１の操舵力を後述するステアリングギアに伝達するステアリングシャフト２と、ステアリングギア３と、ステアリングシャフト２の回転を補助するモータ４と、モータ４の駆動軸とステアリングシャフト２を連結または非連結状態に切替えるクラッチ５を備えている。
【００２３】
モータ４の駆動軸は、ウォームホイール及びウォームギアなどによる減速機構とクラッチ５を介してステアリングシャフト２に連結されている。クラッチ５には、適時に、モータ４の駆動軸とステアリングシャフト２とを連結または非連結状態に切替える機構（例えば、クラッチ切替え用アクチュエータ９及びコントローラ）が取り付けられている。
【００２４】
この電動パワーステアリング装置を制御する制御機構は、ステアリングシャフト２の回転トルクを検知する回転トルクセンサ６などの各種センサと、モータ４の異常を検知する異常検知センサ７と、コントローラ（制御装置）８を備えている。回転トルクセンサ６は、例えば、ステアリングシャフト２の近傍位置に設置されており、異常検知センサ７は、例えば、モータ４の回転軸の近傍位置に設置されている。コントローラ８は、回転トルクセンサ６の検知トルクに関する信号、及び、異常検知センサ７の異常検知信号に基づいて、モータ４、クラッチ切替え用アクチュエータ９に制御信号を出力する。そして、クラッチ切替え用アクチュエータ９を介して、適時に、クラッチ５が操作され、モータ４の駆動軸とステアリングシャフト２が連結され又は切り離されるようになっている。
【００２５】
また、異常検知センサ７がモータ４の異常を検知したときは、コントローラ８は、異常検知センサの異常検知信号に基づいて、クラッチ切替え用アクチュエータ９に制御信号を出力する。そして、クラッチ切替え用アクチュエータ９を介して、モータ４の駆動軸とステアリングシャフト２との連結を切り離すように、クラッチ５を切替え操作する。
【００２６】
以下、この電動パワーステアリング装置のフェールセーフ機構に用いられているクラッチ５の構成と動作について説明する。
【００２７】
このクラッチ５は、図２に示すように、ケーシングを兼ねモータ４の回転トルクを入力する入力軸５１と、入力軸５１の円筒状部５１ａの内周面に装着したクラッチ部材５２と、係合子としてのテーパころ５３と、テーパころ５３を保持する保持器５４と、この保持器５４を軸方向に押圧する波形ばね５５と、ステアリングシャフト２に連結された被動部材としての出力軸５６と、クラッチ部材５２と出力軸５６との間に形成される係合子収容空間５８と、操作レバー６０を備えた作動部材５９とを備えている。なお、図２は出力軸５６が入力軸５１に従動して回転し、モータ４とステアリングシャフト２が連結された状態を示している。
【００２８】
クラッチ部材５２は、図３に示すように、入力軸５１の円筒状部５１ａの内周面に装着可能な外径を備えた略円筒形状の部材である。クラッチ部材５２の軸方向片側の周縁部（図中上側の周縁部）には、軸方向に延在した複数の係合片５２ａを周方向に所定の間隔で設けている。また、クラッチ部材５２の内周面には、図４に示すように、後述するテーパころ５３が係合する複数のカム面５２ｂを、保持器５４のポケット５４ａに対応させて周方向に所定の間隔で形成している。このカム面５２ｂは、テーパころ５３が正逆何れの回転方向にも係合するように、中央が深く、中央から回転方向の両側へ徐々に浅くなった形状を備えている。
【００２９】
保持器５４は、図３に示すように、クラッチ部材５２の内周面に装着可能な外径を備えた略円筒形状の部材であり、テーパころ５３を収容する複数のポケット５４ａを周方向に所定の間隔で形成している。この保持器５４は、図５に示すように、例えば、１２個のポケット５４ａを周方向等間隔に形成している。保持器５４の各ポケット５４ａは、周方向に０．１ｍｍ以下の隙間若しくは軽い締めしろでもって、また軸方向に０．２ｍｍ以下の隙間をもって、テーパころ５３を収納することができるようになっている。なお、保持器５４のポケット５４ａは外径側および内径側の少なくとも一方に、ポケット５４ａの内側に向けて突出した突起を設けて、テーパころ５３がポケット５４ａから脱落しないようにすることもできる。
【００３０】
また、保持器５４は、図３に示すように、軸方向片側の端部（図中上側の端部）に、外径方向に突出した複数の係合凸部５４ｂを周方向に所定間隔に備えている。この係合凸部５４ｂは、クラッチ部材５２の係合片５２ａ，５２ａ間に組み込むことができるようになっており、この係合凸部５４ｂとクラッチ部材５２の係合片５２ａとを周方向に交互に係合させて、保持器５４をクラッチ部材５２の内周に組み込む。また、この係合凸部５４ｂの周方向の中央部分には、半径方向に切欠き５４ｃを形成している。
【００３１】
保持器５４は、図３に示すように、クラッチ部材５２の係合片５２ａと保持器５４の係合凸部５４ｂを係合させた状態でクラッチ部材５２の内周に組み込む。保持器５４とクラッチ部材５２は、図２に示すように、アッセンブリ状態で、クラッチ部材５２の係合片５２ａを入力軸５１の円筒状部５１ａの内側面に組み込んで、入力軸５１の内周面に装着する。これにより、保持器５４及びクラッチ部材５２を入力軸５１に取り付けることができる。
【００３２】
このように入力軸５１に組み込まれたクラッチ部材５２は、係合片５２ａが入力軸５１の周方向に係合しているので、入力軸５１と一体的に回転する。また、保持器５４は係合凸部５４ｂがクラッチ部材５２の係合片５２ａに周方向に係合しているので、クラッチ部材５２及び入力軸５１と一体的に回転するとともに、クラッチ部材５２の係合片５２ａにガイドされて軸方向に摺動することができるようになっている。このように、クラッチ部材５２の係合片５２ａは、保持器５４を軸方向にガイドするガイド部としての機能を備えている。
【００３３】
なお、図示は省略するが、取り付け治具を用いて、保持器５４にテーパころ５３を取り付けた状態で、保持器５４を入力軸５１に組み込む。また、入力軸５１、クラッチ部材５２、保持器５４、テーパころ５３のアッセンブリを組み立てるときには、図２に示すように、入力軸５１と保持器５４の係合凸部５４ａとの間に波形ばね５５を組み入れる。
【００３４】
出力軸５６は、図２に示すように、中間部位の外周面に軸方向に拡径したテーパ部５６ａを備えている。テーパ部５６ａの縮径側（図中上側）は３段の段差を設けており、径を段階的に小さくしている。
【００３５】
図２に示す入力軸５１、クラッチ部材５２、保持器５４、テーパころ５３のアッセンブリは、テーパ部５６ａの縮径側の端部から出力軸５６に装着する。出力軸５６の１段目の段差部には、波形ばね５５を組み込み、２段目の段差部はフリ−とし、３段目の段差部は軸受５７を介して入力軸５１に対して回転自在に装着する。
【００３６】
この状態において、出力軸５６のテーパ部５６ａとクラッチ部材５２の内周面との間には、軸方向に片側（図中下側）が徐々に狭くなった係合子収容空間５８が形成されており、保持器５４のポケット５４ａに収容したテーパころ５３を、この係合子収容空間５８に配設している。この係合子収容空間５８の狭い側５８ａは、テーパころ５３がクラッチ部材５２のカム面５２ｂに周方向に楔係合可能な係合位置になっており、係合子収容空間５８の広い側５８ｂは、出力軸５６のテーパ５６ａとクラッチ部材５２の内周面との間隔がテーパころ５３の外径よりも広いために、テーパころ５３の周方向の楔係合状態が解除される解除位置になっている。
【００３７】
作動部材５９は、中央部に出力軸５６に遊装可能な穴５９ａを有する略環状の部材であり、外径方向に延在した操作部としての操作レバー６０を備えている。作動部材５９は、テーパ部５６ａの拡径側の端部から出力軸５６に装着する。作動部材５９の穴５９ａの内径端部およびその近傍は保持器５４を押圧する押圧部５９ｂとして機能する。作動部材５９の反対側の面（保持器５４に対向しない面）には、図６に示すように、周方向（図中、出力軸５６の下端側から作動部材５９を見た場合に右回方向）に徐々に突出した複数の楔突起５９ｃが形成されている。
【００３８】
ハウジングカバー６１は、クラッチ部分を外装するハウジング（入力軸）５１の開口端部を封口する蓋部材であり、入力軸５１とともにハウジングを形成している。入力軸５１の下部とハウジングカバー６１の上部との間には周方向に開口した開口６２を形成しており、この開口６２から作動部材５９の操作レバー６０をハウジング（入力軸）５１、ハウジングカバー６１の外側に延在しており、操作レバー６０を回動操作することができるようになっている。
【００３９】
ハウジングカバー６１は、その内側面６１ａを作動部材５９に対向させて、出力軸５６のテーパ部５６ａの拡径側から装着している。ハウジングカバー６１の内側面６１ａには、図６に示すように、作動部材５９の楔突起５９ｃとは逆方向（図２中、出力軸５６の下側からハウジングカバー６１を見た場合に左回方向）に徐々に突出した楔突起６１ｂを、作動部材５９の楔突起５９ｃに噛み合うように形成している。ハウジングカバー６１に形成した楔突起６１ｂと作動部材５９に形成した楔突起５９ｃは、作動部材５９を軸方向（図上側）に移動させるための一対のカム機構６３を構成している。
【００４０】
ハウジング（入力軸）５１は、前述のとおり、前記出力軸５６の３段目の段差部に介装した軸受５７により出力軸５６に対して回転自在に取り付け、ハウジングカバー６１は、図２に示すように、出力軸５６との間に介装した軸受６４を介して出力軸５６に対して回転自在に取り付け、バーリングで加締めるなどの締結手段で締結する。
【００４１】
上記入力軸５１、クラッチ部材５２、作動部材５９、ハウジングカバー６１は、例えば、冷間プレス加工によって安価に製造することができる。
【００４２】
次に、このクラッチ５の動作を説明する。このクラッチ５は、図７に示すように、作動部材５９の操作レバー６０を右側（実線位置）に回動操作すると、テーパころ５３が楔係合しており、電動パワーステアリング装置のモータ４からステアリングシャフト２に駆動力を与えて、ハンドリングが補助される状態になる。
【００４３】
詳しくは、作動部材５９の操作レバー６０が、図７の右方向（実線で示す位置）に回動されると、作動部材５９は、図８（ａ）及び図９（ａ）に示すように、その楔突起５９ｃがハウジングカバー６１の楔突起６１ｂと離れた位置にあり、保持器５４が、波形ばね５５により係合子収容空間５８の狭い側５８ａに弾性的に付勢され、テーパころ５３は保持器５４と一緒に係合子収容空間５８の狭い側５８ａに押し込まれる。このときテーパころ５３は出力軸５６とクラッチ部材５２の係合面に対し、波形ばね５５によって安定した付勢力が与えられている。保持器５４が係合子収容空間５８の狭い側５８ａにあるときは、出力軸５６とクラッチ部材５２との径方向の隙間が狭くなっているので、入力軸５１に回転トルクが入力されたときに、テーパころ５３がクラッチ部材５２に設けたカム面５２ｂに周方向に楔係合する。
【００４４】
このとき、テーパころ５３がクラッチ部材５２に設けたカム面５２ｂに周方向に楔係合しているので、モータ４から入力軸５１に回転トルクが入力されると、入力軸５１に入力された回転トルクは、クラッチ部材５２、テーパころ５３、保持器５４を介して、出力軸５６に伝達される。この状態では、モータ４の回転力によって、ステアリングシャフト２の回転を補助し、運転者の操舵反力を軽減することができる。
【００４５】
なお、このようにモータ４から入力軸５１に回転トルクが入力されているときは、保持器５４には、テーパころ５３を介して周方向に大きな力が掛かるが、保持器５４の係合凸部５４ｂに形成した切欠き５４ｃ（図３参照）によって、保持器５４の周方向の弾性変形を許容しているので、保持器５４が破損するのを防止することができる。
【００４６】
一方、作動部材５９の操作レバー６０を、図７の左方向（２点鎖線に示す位置）に、反時計方向に回動させると、図８（ｂ）及び図９（ｂ）に示すように、作動部材５９の楔突起５９ｃがハウジングカバー６１の楔突起６１ｂに乗り上がった状態になる。このとき、作動部材５９は軸方向、保持器５４の方向に移動し、作動部材５９の押圧部５９ｂにより保持器５４を係合子収容空間５８の広い側５８ｂに押し込む。そして、波形ばね５５の弾性力に抗して保持器５４とテーパころ５３を一緒に係合子収容空間５８の広い側５８ｂに移動させる。テーパころ５３が係合子収容空間５８の広い側５８ｂに移動すると、出力軸５６とクラッチ部材５２との隙間が広くなっているので、クラッチ部材５２に設けたカム面５２ｂに対するテーパころ５３の周方向の楔係合が解除される。これにより、出力軸５６とクラッチ部材５２の係合状態が解除され、モータ４の駆動軸とステアリングシャフト２の連結が切り離される。
【００４７】
このように、モータ４に連結された入力軸５１と、ステアリングシャフト２に連結された出力軸５６を、連結状態から非連結状態に切替える場合には、操作レバー６０を図７の左側に回動させるとよい。
【００４８】
なお、このクラッチ５は、ハウジング（入力軸）５１と操作レバー６０との間に、戻りばねとしてコイルばね６５を設けており、操作レバー６０を左側に回動させたときに、コイルばね６５に弾性力を蓄積し、操作レバー６０をハウジングカバー６１に対して逆方向に回動させたときに、作動部材５９の押圧部５９ｂを保持器５４のテーパころ小径端側の周縁部から離れた位置にし保持するようにしている。
【００４９】
再び、図１に戻って、電動ステアリング装置、及び、そのフェールセーフ機構の動作を説明する。
【００５０】
この電動パワーステアリング装置は、モータ４が正常に回転している状態では、回転トルクセンサ６などのセンサから入力される入力信号に基づいて、コントローラ８によりクラッチ切替え用アクチュエータ９を介してクラッチ５が操作され、モータ４とステアリングシャフト２が適時に、連結され又は切り離されるようになっている。そして、クラッチ５によりモータ４とステアリングシャフト２が連結されているときは、回転トルクセンサ６でステアリングシャフト２の回転トルクを検知して、コントローラ８によりモータ４を駆動して、ステアリングシャフト２に適当な回転トルクを与えて、ステアリングギア３の操舵を補助するようになっている。
【００５１】
そして、モータの故障や電気系統の故障等により電動パワーステアリング装置に異常発生時には、電動パワーステアリング装置のフェールセーフ機構は、例えば、異常検知センサ７の異常検知信号に基づいて異常を感知し、その検知信号に基づいてコントローラ８の出力でクラッチ切替え用アクチュエータ９に制御信号を送り、クラッチ切替え用アクチュエータ９を介して、クラッチ５を操作し、モータ４の駆動軸とステアリングシャフト２を切り離す。これにより、ハンドリング操作により、ステアリングシャフト２が回転するときに、電動パワーステアリング装置の駆動部が連動しないので、電動パワーステアリング装置の故障によるハンドリング操作への影響を軽減することができる。
【００５２】
なお、クラッチ切替え用アクチュエータ９は、例えば、ソレノイドを使用して構成し、異常を検知したときに、ソレノイドへの電力の供給を遮断し、ばね等の弾性部材によって、操作レバー６０を非連結位置へ操作するようにするとよい。また、上述した電動パワーステアリング装置のフェールセーフ機構は、異常検知センサ７の異常検知信号に基づいて自動的にフェールセーフ機構が機能する構成を例示したが、このクラッチによれば、操作レバー６０を操作する機械的な機構を取り付けて手動でフェールセーフ機構を機能させるようにすることもできる。
【００５３】
以上、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置のフェールセーフ機構、及び、電動パワーステアリング装置について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。
【００５４】
特に、クラッチは、上記実施形態に示したものに限定されず、同様の動作が可能なものであれば、他の構成のものを用いることができる。また、クラッチの係合子もテーパころに限定されず、入力部材（入力軸）と被動部材（出力軸）との間で、周方向に楔係合可能な種々の係合子を適用することができる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明の電動パワーステアリング装置のフェールセーフ機構は、電動パワーステアリング装置のモータの回転トルクが入力される入力部材と、ステアリングシャフトに連結された被動部材と、入力部材と被動部材との間に形成した係合子収容空間と、係合子収容空間に配設され、入力部材と被動部材との間で周方向に楔係合可能な係合子と、係合子収容空間の軸方向の片側に設けられ、係合子が収容空間の軸方向片側へ移動した際、楔係合可能な位置と、係合子が軸方向反対側へ移動し、非係合状態になる位置とへ係合子を軸方向に移動させる操作手段とを備えたクラッチを備え、かつ、モータに不具合が生じたときに、操作手段を介して前記係合子を係合子収容空間の解除位置に移動させて、モータとステアリングシャフトとを非連結状態にするようにした。このクラッチによれば、電動パワーステアリング装置に不具合が生じたときに、モータとステアリングシャフトを非連結状態に切替えて、ステアリングホイールの操舵に、電動パワーステアリング装置の不具合の影響を軽減することができる。特に、このクラッチは、ドグクラッチと異なり、入出力に位相差を問わず連結又は非連結状態に切替えることが可能であり、しかも、電磁クラッチに比べ小型軽量化及び低価格化が可能であり、また、常時通電する必要がないので省電力化の点でも有利である。
【００５６】
また、クラッチの保持器の一端に、保持器の周方向の弾性変形を許容する切欠きを形成することにより、入力された回転トルクを伝達するときや保持器を軸方向に相対移動させたときにおいて、保持器に生じる内部応力を緩和することができ、保持器の破損を防止することができる。
【００５７】
また、入力部材と出力部材の何れか一方に周方向に係合したクラッチ部材を設け、クラッチ部材にテーパころが周方向に楔係合するカム面を形成したので、カム面の成形など製造が容易になり、低コスト化を図ることができる。
【００５８】
また、クラッチ部材に保持器を軸方向にガイドするガイド部を設けたので、保持器を軸方向に真っ直ぐに移動させることができ、テーパころのスキューなどを抑止することができ、これにより保持器に想定外の負荷が掛かるのを防止できる。
【００５９】
また本発明の電動パワーステアリング装置のフェールセーフ機構は、クラッチをモータに内蔵させることができるので、クラッチとモータとを別々に設置する場合に比較して、クラッチの設置スペースや、組み付けが容易である。
【００６０】
また、本発明の電動パワーステアリング装置のフェールセーフ機構は、モータの異常を検知する異常検知センサと、クラッチを操作するクラッチ切替え用アクチュエータと、異常検知センサによる異常検知信号に基づいてクラッチ切替え用アクチュエータを操作するコントローラとを備え、異常検知センサから異常検知信号を受信したときに、コントローラがクラッチ切替え用アクチュエータを介して、モータとステアリングシャフトとを非連結状態に切替えるようにクラッチを操作する構成にすることができる。これにより、運転者が異常を感知してからクラッチを手動で操作する場合に比較して、例えば、運転者が異常発生によりパニック状態に陥ってクラッチの切替え操作が遅れるといった事態が生じることがなく、自動的に短時間でかつ的確にフェールセーフ機構を機能させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成図である。
【図２】本発明の電動パワーステアリング装置に用いる実施形態のクラッチの縦断側面図である。
【図３】図２のクラッチにおけるクラッチ部材及び保持器の分解斜視図である。
【図４】クラッチ部材に形成したカム面を示す要部拡大横断面図である。
【図５】テーパころの配設状態を示す横断面図である。
【図６】作動部材とハウジングとの間のカム機構を示す要部拡大正面図である。
【図７】連結状態での操作レバーの位置を示す下面図である。
【図８】（ａ）は連結状態での作動部材とハウジングカバーとの位置を示す要部拡大縦断面図、
（ｂ）は非連結状態での作動部材とハウジングカバーとの位置を示す要部拡大縦断面図である。
【図９】（ａ）は連結状態での作動部材とハウジングカバーとのカム機構が係合していない状態を示す要部拡大正面図、
（ｂ）は非連結状態での作動部材とハウジングカバーとのカム機構が係合している状態を示す要部拡大正面図である。
【符号の説明】
１  ステアリングホイール
２  ステアリングシャフト
３  ステアリングギア
４  コントローラ
５  クラッッチ
６  回転トルクセンサ
７  異常検知センサ
８  コントローラ
９  クラッチ切替え用アクチュエータ
５３  テーパころ（係合子）
５８  係合子収容空間
５８ａ    係合子収容空間の狭い側（係合位置）
５８ｂ    係合子収容空間の広い側（解除位置）
【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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