(57)【要約】【課題】解放トルクを低減可能なクラッチを提供する。【解決手段】周方向両側にそれぞれ連通する楔状の噛み合い部Ｒ２を有する係合子収容空間Ｒ内に２つのローラ２２を収容し、クラッチ締結時には押しバネ３３によって２つのローラ２２をそれぞれ左右の噛み合い部Ｒ２に向けて付勢してトルク伝達が可能となるクラッチである。負荷側ローラ２２ａが噛み込む噛み合い部Ｒ２ａが、もう一方のローラ２２ｂが噛み込む噛み合い部Ｒ２ｂよりも相対的に広くなるように設定した。【選択図】        図３
2009036355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１回転部材と、第２回転部材と、その第１回転部材及び第２回転部材の間に形成された係合子収容空間と、係合子収容空間に収容される係合子と、係合子を係合子収容空間に保持すると共に上記第１回転部材と共に回転する保持器と、を備え、
上記係合子収容空間を、係合子が周方向に移動可能な解除位置部と、その解除位置部の周方向両側にそれぞれ連通する楔状の噛み合い部とから構成すると共に、各係合子収容空間にそれぞれ周方向に並んで２個の係合子を収容し、
さらに、各係合子収容空間の２個の係合子をそれぞれ左右の噛み合い部に向けて付勢する弾性部材を備え、
締結時には、２個の係合子がそれぞれ噛み合い部に向けて付勢されて左右の噛み合い部に位置し、第１回転部材に対する第２回転部材の回転方向に応じて、２個の係合子のうちの一方の係合子側である負荷側係合子を介して主として第１回転部材と第２回転部材との間のトルク伝達がなされるクラッチであって、
各係合子収容空間において、上記負荷側係合子が噛み込む噛み合い部を、もう一方の係合子が位置する噛み合い部よりも相対的に広くなるように設定したことを特徴とするクラッチ。
【請求項２】
上記第１回転部材及び第２回転部材の少なくとも一方の回転部材は、トルク伝達の際に負荷側係合子から受ける荷重によって、負荷側係合子が位置する噛み合い部が、もう一方の係合子が位置する噛み合い部よりも隙間が広くなるように弾性変形することを特徴とする請求項１に記載したクラッチ。
【請求項３】
上記第１回転部材及び第２回転部材の少なくとも一方の回転部材は、周方向に沿って複数の空洞部が形成されることで部分的な弾性変形が発生し易くなっていることを特徴とする請求項２に記載したクラッチ。
【請求項４】
上記第１回転部材と第２回転部材は、入れ子状に配置された内輪部材と外輪部材とから構成され、その内輪部材と外輪部材との径方向で対向する面間に、上記係合子収容空間が形成されるクラッチにおいて、
上記外輪部材は、負荷側係合子からトルク伝達時に受ける荷重によって、当該負荷側係合子が位置する噛み込み部側での内外輪部材間の隙間が大きく且つもう一方の係合子が位置する噛み合い部側での内外輪部材間の隙間が小さくなるように弾性変形することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載したクラッチ。
【請求項５】
上記係合子収容空間は、周方向に沿って複数形成され、その係合子収容空間は、周方向に沿って等間隔に配置されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載したクラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力の伝達及び遮断に使用されるクラッチに係り、特にステアバイワイヤシステム（ＳＢＷシステム）のバックアップ機構への適用に好適なクラッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
操舵装置で使用されるクラッチとしては、例えば特許文献１に記載の装置がある。このクラッチは、内輪部材と外輪部材との間にローラ（係合子）が配置されると共に、そのローラを保持する保持器を備える。そして、上記内輪部材及び外輪部材の一方に入力軸が連結し、他方に出力軸が連結する。
また、各係合子収容空間（円周方向両側に楔状の噛み合い部がある空間）に対し、それぞれ２個のローラを配置すると共に、その２個のローラの間には、両ローラを共に噛み合い部に付勢してクラッチ締結状態にするための弾性部材が配置されている。
【０００３】
そしてクラッチ締結時には、弾性部材の付勢力によって２つのローラがそれぞれ左右の噛み合い部に噛み込むことで、当該ローラを介したトルク伝達が可能となる。
また、上記弾性部材が圧縮するように上記対を成す２つのローラが接近する方向に押すような解除力によって、各ローラの円周方向位置を係合子収容空間の中央部側（解除位置部）に変化させてクラッチ開放状態とする。
【特許文献１】特開２００５−４２８９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
クラッチ締結状態では、対を成す２つのローラは左右両側に同じだけ移動して共に噛み合い部に位置する。この状態で、内外輪部材の一方に負荷トルクが入力されてトルク伝達が行われると、負荷トルクの向きによって決定される負荷側のローラが、回転しながら噛み合い部に食い込むように噛み込むことで、負荷トルクに応じた径方向の荷重を内外輪部材に負荷する。この負荷によって、例えば円筒面を形成する外輪部材の内径面全体が拡径して、非負荷側のローラが配置される噛み合い部も隙間が広くなる結果、弾性部材で付勢されている非負荷側のローラが広くなった噛み合い部に移動して入り込む。
【０００５】
このため、伝達トルクが小さくなったり伝達トルクが除去されたりしたときに、負荷側ローラによる緊縛力が、深噛み状態の他方の非負荷側ローラ側にも分散されて、当該非負荷側ローラと噛み合い部との間に上記負荷トルクに応じた残留トルクが発生する。
クラッチ開放時には、その残留トルクに打ち勝つだけの解放トルクを与える必要があり、上記残留トルクが大きいほど、大きな解放トルクを発生する手段が必要となる。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、解放トルクを低減可能なクラッチを提供することを課題としている。
【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、本発明は、周方向両側にそれぞれ連通する楔状の噛み合い部を有する係合子収容空間内に２つの係合子を収容し、クラッチ締結時には弾性部材によって２つの係合子をそれぞれ左右の噛み合い部に向けて付勢してトルク伝達が可能となるクラッチであって、
負荷側係合子が噛み込む噛み合い部が、もう一方の係合子が噛み込む噛み合い部よりも相対的に広くなるように設定した。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、クラッチ締結時における、負荷側係合子とは反対側のローラの噛み合い部への噛み込み量を低減可能となる。この結果、その分、クラッチ締結により発生する残留トルクが減少する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に、本件発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
本実施形態は、ステアバイワイヤシステムの車両用操舵装置におけるバックアップ機構を作動・切り離しを制御するクラッチとして、本件発明のクラッチを適用したものである。
（全体構成）
図１は、ステアバイワイヤシステムの概要構成図であり、運転者が操作するステアリングホイール１と、そのステアリングホイール１に接続されて操舵トルクが入力されるステアリングシャフト２と、を備える。上記ステアリングシャフト２には、操舵角を検出する操舵角センサ３、及び操舵トルクを検出する操舵側トルクセンサ４が設けられる。また、上記ステアリングシャフト２には、上記操舵角センサ３及び操舵側トルクセンサ４よりも下流側に、ステアリングホイール１に操舵反力を付与する反力モータ５が設けられている。そのステアリングシャフト２の下流端部は、電磁クラッチ６及びバックアップ機構７を介してピニオンシャフト８に接続可能となっている。また、そのピニオンシャフト８が回転することでステアリングラック９が車両幅方向に変位して左右の操向輪１０が転舵する。
【０００９】
上記ステアリングシャフト２の下流端部は、上記バックアップ機構７の入力軸７ａに対し、電磁クラッチ６を介して連結されていて、その電磁クラッチ６によって、ステアリングシャフト２とバックアップ機構７の間の締結・開放を制御可能となっている。その電磁クラッチ６については、後述する。なお、図１中、符号３１は、ステアリングシャフト２に連結した外輪部材を、符号３２はバックアップ機構７の入力軸７ａに連結された内輪部材を示している。
【００１０】
バックアップ機構７として、図１にはケーブル式コラムの場合が例示されていて、一端が入力軸７ａに連結するステアリング側ケーブルプーリ７ｂと、一端がピニオンシャフト８に接続された操向輪側ケーブルプーリ７ｃと、両ケーブルプーリ７ｂ、７ｃのそれぞれ互いに逆方向に巻き付けられた状態で連結する２本のケーブル７ｄ、７ｅを有する。そして、電磁クラッチ６が開放されている状態では、ステアリングシャフト２の回転をピニオンシャフト８へ伝達することはない。一方、電磁クラッチ６が締結されている状態で、ステアリングホイール１を１方向に回転させると、２本のケーブル７ｄ、７ｅのうち、一方のケーブルが運転者から入力される操舵トルクを伝達し、他方のケーブルが操向輪１０から入力される反力トルクを伝達することで、コラムシャフトと同等の機能を発揮するよう構成されている。もっとも、バックアップ機構７は、コラムシャフトであっても良い。
【００１１】
また、上記操向輪１０を転舵する転舵手段としてのピニオンシャフト８には、転舵モータ１１、転舵側トルクセンサ１２が設けられている。転舵モータ１１は、ピニオンシャフト８に転舵トルクを出力する。転舵側トルクセンサ１２は、転舵モータよりも下流側に設けられ、ピニオンシャフト８のトルクを検出する。またピニオンシャフト８の下流端部側には、図示しないラック&ピニオン機構が設けられ、ステアリングラック９を軸方向に移動することで操向輪１０の転舵を行うよう構成されている。
【００１２】
また、上記各モータ５，１１及びクラッチ６を制御するコントローラ１９を備える。コントローラ１９は、上位の制御部からの指令等に基づき、クラッチ６によるステアリングシャフト２とピニオンシャフト８との連結を解除して、ステアリングホイール１の舵角によらず、モータ１１を介してピニオンシャフト８の操舵角を操作すると共に、モータ１１で操舵反力を制御可能な状態にする。また、コントローラ１９は、バッテリが上がった場合やモータ等が故障した場合などの異常を検知すると、フェイルセーフとして、クラッチ６に制御信号を送信して、クラッチ６を締結状態にする。また、異常が一時的な通信エラーの場合には、エラーが無くなった時点で、クラッチ６は締結状態が開放状態に制御される。
【００１３】
また、大転舵などのよって操舵トルクが大きく転舵モータ１１の負荷が大きくなる場合には、クラッチ６を一時的に締結状態とすることでクラッチ６を介しての操舵トルクの伝達も可能として、転舵モータ１１の小型化を可能としている。
このように、クラッチ６は締結状態から開放状態に制御される。
【００１４】
（クラッチ６の構成）
次に、上記電磁クラッチ６の構成について説明する。
このクラッチ６は、図２及び模式図である図３に示すように、ステアリングシャフト２の下端部に連結する内輪部材２０と、バックアップ機構７の入力軸７ａに連結する外輪部材２１と、を備える。内輪部材２０の先端部には小径の内輪部材端部がある。そして内輪部材２０の外径面と、外輪部材２１の内径面とが径方向で対向するように配置され、その外径面と内径面との間に、複数の係合子としてのローラ２２が配置されている。
【００１５】
ここで、上記内輪部材２０及び外輪部材２１は、クラッチ６のケース２３に軸回転可能に支持されている。
そして、本実施形態では、図３に示すように、上記外輪部材２１の内径面２１ａが円筒面となっていると共に、内輪部材２０本体の外径面には、円周方向に沿って所定の等間隔おきにカム面２０ａが形成されている。これによって、上記カム面２０ａと外輪部材２１の内径面２１ａとの間がそれぞれ係合子収容空間Ｒを形成する。なお、各係合子収容空間Ｒは、中央部分が、ローラ２２が円周方向に移動可能な解除位置部Ｒ１をなし、その解除位置部Ｒ１の円周方向左右両側に楔状の空間である噛み合い部Ｒ２が連通する。図３には、係合子収容空間Ｒが円周方向に沿って等間隔で６箇所設ける場合が例示されている。
【００１６】
その各係合子収容空間Ｒに対し、それぞれ２個のローラ２２が配置されている。その２個のローラ２２は、円周方向に並んで配置されている。すなわち、各係合子収容空間Ｒ内に、対をなす２個のローラ２２がそれぞれ収容されている。
また、上記各ローラ２２を対応する係合子収容空間Ｒに保持する保持器２８を備える。保持器２８は、上記内輪部材２０の外径面と外輪部材２１の内径面２１ａとの間に介挿された円筒状の部材であって、上記各係合子収容空間Ｒの位置に、上記対をなす２個のローラ２２を収容して保持するポケットがそれぞれ形成されている。すなわち、保持器２８は、隣り合う係合子収容空間Ｒの間で、それぞれ軸方向に延びる複数の柱部２５と、その複数の柱部２５の両端部をそれぞれ連結する２つの円環状部材２６，２７とから構成される。そして、各柱部２５の両側面は、それぞれローラ２２と円周方向で対向し、その隣り合う柱部２５間の空間が、上記対をなす２個のローラ２２を収容するポケットとなる。
【００１７】
上記保持器２８は、軸方向の途中位置で分割されている。すなわち、各柱部２５が、軸方向途中位置で、かつ軸方向に対して傾いた斜めの傾斜面（分割面）で分割されている。これによって、保持器２８は、ステアリングシャフト２側の摺動保持器２９と、ステアリングシャフト２から離れた側の回転保持器３０との２つの部品とで構成される。その分割面は、軸方向に対して傾いた傾斜面となるように設定されている。
【００１８】
ここで、各保持器２８の柱部２５は、上記傾斜面で分離されることで、１つの柱部２５について着目すると、回転保持器３０側の柱側部分２５ｂと、摺動保持器２９側の柱側部分２５ａとから成り、その各柱側部分２５ｂ，２５ａは、それぞれ異なるローラ２２と対向するように構成される。
上記回転保持器３０は、内輪部材２０の内輪部材端部に軸回転自在に支持されている。また、摺動保持器２９は、内輪部材２０に対して回転自在かつ軸方向に移動可能に支持されている。
【００１９】
また、各係合子収容空間Ｒの円周方向中央部には、軸方向に延びる柱状の押しバネ取付け部３１が配置される。その複数の押しバネ取付け部３１は、円板状部材３２を介して内輪部材２０に固定されている。
各押しバネ取付け部３１とローラ２２との間には、図５に示すように、押しバネ３３が円周方向に軸を向けて配置されている。各押しバネ３３は、一端部を上記押しバネ取付け部３１に固定される。この結果、各押しバネ３３は、押しバネ取付け部３１に反力を取って、各ローラ２２を噛み合い部Ｒ２に向けて付勢している。
【００２０】
上記摺動保持器３０よりもステアリングシャフト２側には、可動部３５が、内輪部材２０に対し同軸に支持されている。その可動部３５は、内輪部材２０に対して軸回転可能且つ軸方向へ移動可能に配置されている。上記可動部３５は、上記摺動保持器２９に固定されている。
また、上記可動部３５よりもステアリングシャフト２側には、円筒状のロータ３６（内部に電磁コイルが配置される。）が内輪部材２０と同軸に配置されている。ロータ３６は、上記円板状の可動部３５と所定の間隔をあけて対向配置した状態で、上記ケース２３に固定されている。そのロータ３６と可動部３５との間には、離反バネ３７が配置されている。これによって、離反バネ３７は、ロータ３６に反力を取って、可動部３５及び摺動保持器３０を回転保持器２９側に付勢している。
【００２１】
また、ロータ３６の可動部３５本体側における、上記離反バネ３７の取付け部には、永久磁石３８が設けられている。この永久磁石３８の磁力は、離反バネ３７のバネ力よりも強い力を有している。
更に、本実施形態では、クラッチ締結状態となり、上記ステアリングホイールの操舵によってクラッチ６に負荷されると想定される平均の負荷トルクを実験若しくは計算で求める。その求めた負荷トルクが負荷された際に、負荷側のローラ２２から噛み合い部Ｒ２を形成する内外輪部材に入力する荷重を求める。その荷重が外輪部材２１に負荷されたときに噛み合い部Ｒ２の空間が所定量だけ部分的に広がるように変形するように、当該外輪部材２１の輪郭が変わるように、当該外輪部材２１の厚さや外輪部材２１の材質、ローラ２２の径を選定して使用する。
ここで、内輪部材２０が第１回転部材を、外輪部材２１が第２回転部材を構成する。ローラ２２が係合子を構成する。押しバネ３３が弾性部材を構成する。
【００２２】
（クラッチ６の動作）
まず、締結原理について説明する。
電磁クラッチがＯＮ状態から電磁クラッチがＯＦＦ状態（締結状態）になると、ロータ３６の電磁コイルは、永久磁石３８の磁力を相殺する磁力を発生しない。このため、ロータ３６に設けた永久磁石３８の磁力によって、可動部３５及びその可動部３５が固定された摺動保持器２９が、離反バネ３７のバネ力に抗して、ロータ３６側に向けて軸方向変位する。すなわち、回転保持器３０から摺動保持器２９が離れる方向に軸方向変位する。
【００２３】
このとき、各係合子収容空間Ｒに配置された対をなす２個のローラ２２についてみると、後述のように、電磁クラッチがＯＮ状態では、保持器のポケットの円周方向の寸法が小さくなるように、回転保持器３０の柱側部分２５と摺動保持器２９の柱側部分２５とが接近していることで、係合子収容空間Ｒに配置された対を成す各ローラ２２は、圧縮した押しバネ３３のバネ力によって各柱部２５に押し付けられている（図５参照）。この結果、係合子収容空間Ｒでは、回転保持器３０の柱側部分２５ｂと摺動保持器２９の柱側部分２５ｂとは、係合子収容空間Ｒの円周方向中央を中心として、左右対称に離れる方向に付勢されている。
【００２４】
このため、摺動保持器２９が、上述のように回転保持器３０から離れる方向に軸方向変位するにつれて、互いに傾斜面に沿って滑りながら、当該摺動保持器２９及び回転保持器３０が円周方向に回動変位する。つまり、係合子収容空間Ｒ位置では、保持器２８のポケットの円周方向の寸法が大きくなるように、回転保持器３０の柱側部分２５ｂと摺動保持器２９の柱側部分２５ａとが離れていく。
【００２５】
これによって、押しバネ３３で押される対をなす各ローラ２２は、係合子収容空間Ｒにおける左右の噛み合い部Ｒ２に移動する（図６及び図７参照）。
この状態で、入出力軸に負荷トルクが入力されると、内輪に対して外輪が相対的に回転変位し、それにつれて負荷側のローラ２２ａが噛み合い部Ｒ２ａの空間に回転しながら食い込むように噛み込むことで、ローラ２２ａを介して内輪部材２０と外輪部材２１との間のトルク伝達が行われる。
【００２６】
次に、開放原理について説明する。
電磁クラッチをＯＦＦ状態からＯＮ状態に変更すると、ロータ３６の電磁コイルが永久磁石３８の磁力を相殺する磁力を発生する。これによって、離反バネ３７のバネ力によって、可動部３５及び摺動保持器２９は、回転保持器３０に接近する方向に軸方向変位する。このとき、相対的に、回転保持器３０の柱側部分２５ａの傾斜面（分割面）に沿って、摺動保持器２９の柱側部分２５ｂの傾斜面が相対的に案内されることで、回転保持器３０及び摺動保持器２９は円周方向に回転変位して、係合子収容空間Ｒ位置では、当該回転保持器３０の柱側部分２５ａと、摺動保持器２９の柱側部分２５ｂとが接近する方向に変位する結果、押しバネ３３のバネ力に抗して、各ローラ２２を噛み合い部Ｒ２から中央の解除位置部Ｒ１に向けて移動させて、トルク伝達が解除される。
なお、各係合子収容空間Ｒの位置において、各押しバネ３３の端部が部材３２によって常に中央位置に固定されているので、上記回転保持器３０及び摺動保持器２９の円周方向に回転変位は、同期をとって行われる。このため、対を成す２個のローラ２２の位置が、解放状態では、対称となる位置に復帰する。
【００２７】
（作用効果）
ステアリングバイワイヤで操向輪１０を操舵する場合では、上記ロータ３６の電磁コイルを通電状態に制御することで、バックアップ機構７の入力軸２７ａとステアリングシャフト２との間の動力伝達が切断された状態となる。
この状態で、操舵トルク負荷が所定以上の負荷状態になったことなどを検知すると、上記ロータ３６の電磁コイルが非通電状態に制御されて、上述のようにクラッチ６が締結状態に変更されてバックアップ機構７を介した操舵が可能となる。
更に、上記ロータ３６の電磁コイルを通電状態に戻すと、再び、バックアップ機構７の入力軸２７ａとステアリングシャフト２との間の動力伝達が切断された状態となる。
【００２８】
（上記クラッチ６の作用効果）
（１）クラッチ締結時には、上述のように、対をなす各ローラ２２はそれぞれ噛み合い部Ｒ２の位置に移動する（図７参照）。この状態で、負荷トルクがクラッチ６に入力されると、内輪部材２０に対して相対的に外輪部材２１が回転変位し、負荷側のローラ２２ａが回転して噛み合い部Ｒ２に食い込むように噛み込む。図７では、外輪部材２１側が半時計回りに回転変位してトルク伝達可能な状態となる場合であって、左側のローラ２２が負荷側ローラ２２ａとなる。
【００２９】
負荷トルクが入力される状態では、楔状の噛み合い部Ｒ２ａにローラ２２ａが噛み込むことで、負荷トルクに応じて、内外輪部材２０，２１間の径方向隙間を大きくするような荷重が、当該内輪部材２０のカム面２０ａ及び外輪部材２１の内径面２１ａに負荷される。
このとき、外輪部材２１の剛性が高い場合には、上記トルク伝達状態で受ける負荷によって、円円周方向で見て、外輪部材２１の内径面２１ａ全体が拡径するように当該外輪部材２１が弾性変形することから、図８のように、負荷側とは反対側の噛み合い部Ｒ２ｂの空間が広がるため、押しバネ３３で付勢されている非負荷側のローラ２２ｂが滑って移動する。これによって、対をなす２つのローラ２２間の距離が広がる。
【００３０】
この状態で、負荷トルクが無くなると、内外輪部材２０，２１間の隙間を広げようとする負荷側のローラ２２ａが発生していた緊縛力は、非負荷側のローラ２２ｂにも分散されて、非負荷側のローラ２２ｂが所定のトルクをもって噛み合い部Ｒ２に対し深噛み込み状態となる。
以上の機序によって、２つのローラ２２に対して残留トルクＴｓが発生する。
【００３１】
ここで、残留トルクＴｓとは、負荷トルクの除去によって、噛み合い部Ｒ２に食い込んだローラ２２を噛み合い部Ｒ２から引き抜くのに要するトルクである。
これに対し、本実施形態では、外輪部材２１の剛性を下げて、ローラ２２から所定以上の荷重に対して部分的に弾性変形するように設計している。
このため、上述のように、負荷トルクが入力される状態では、楔状の噛み合い部Ｒ２ａにローラ２２ａが噛み込むことで、負荷トルクに応じて、負荷側ローラ２２ａが噛み込んだ噛み合い部Ｒ２ａの位置付近で部分的に大きく弾性変形するので、図９に示すように、負荷側の噛み合い部Ｒ２ａの隙間が大きく変形するが、非負荷側の噛み合い部Ｒ２ｂでは隙間が広がらないか隙間の広がり量が小さい。
【００３２】
このため、負荷トルクが入力したときに、非負荷側のローラ２２ｂでは、上記外輪部材２１の剛性が高い場合に比べ噛み合い部Ｒ２ｂ側への移動は、無いか小さい。すなわち非負荷側の噛み合い部Ｒ２が小さくなる。
この結果、非負荷側のローラ２２ｂが深噛み込みすることが防止される。
そして、クラッチ６が締結状態となり、上記のように、負荷トルクが負荷された後で、クラッチ６を開放状態に移行する場合を考えると、非負荷側のローラ２２ｂの残留トルクＴｓが低減される。
このため、クラッチ締結状態からクラッチ開放状態に移動する際に、噛み合い部Ｒ２からローラ２２を抜くための解除力を小さく設定出来る。このように、外輪部材２１の剛性が高い場合に比べて設定する解除力を小さく出来るので、ロータ３６の電磁コイルをより小型化することが可能となる。
【００３３】
（２）ここで、外輪部材２１の剛性が高く、負荷トルクによって外輪が全体的に拡径するように変形する場合には、残留トルクＴｓの大きさは、次の近似式で表す事が出来る。
残留トルクＴｓ  ≒  ２×Ｔ×｛（μ／tanθ）−１｝・・・（１）
ここで、
Ｔ：負荷側のローラ２２に掛かる負荷トルク
θ：スラスト角
μ：内外輪部材２０，２１とローラ２２との間の摩擦係数
である。
上記（１）式は、図１０（ａ）のように２つのローラ２２に均等に緊縛力が分散して２つのローラ２２で同じだけの残留トルクＴｓＦが発生した場合の例である。
そして、図１０（ｂ）のように、（Ｆ／２）の分力として、垂直力Ｎと摩擦力ｆを考える。
【００３４】
ローラ２２を噛み合い部Ｒ２から引き抜くためには、抜くために力Ｘを加えて、下記式の関係となるように、設定しなければならない。
（ｆ＋Ｘ）÷Ｎ  ＞  μ
ここで、力Ｘにおける、内輪部材２０成分Ｘｉ及び外輪部材２１成分Ｘｏは、次の式で表される。
Ｘｉ≒Ｘｏ≒Ｆ×sinθ×｛（μ／tanθ）−１｝となる。
従って、Ｘ＝Ｘｉ＋Ｘｏ  ≒２×Ｆ×sinθ×｛（μ／tanθ）−１｝となる。
さらに力Ｘをトルクに換算すると、上記（１）式となり、このトルクが、片側のローラ２２を引き抜くための抜きトルクつまり残留トルクＴｓとなる。
【００３５】
なお、厳密には、内輪部材２０成分Ｘｉの補正と、抜き力半径の補正を加える必要がある。
上記残留トルクＴｓは、噛み合い部Ｒ２の隙間の変形量（拡大方向を正とする。）に影響し、負荷トルクによる負荷側の隙間の広がり変形量に対する非負荷側の隙間の広がり変形量に影響する。このため、下記式で示す形状係数Ｋを考える。
【００３６】
Ｋ  ≒（Ａ＋Ｂ）／２Ａ
ここで、
Ａ：負荷側の隙間の広がり変形量
Ｂ：非負荷側の隙間の広がり変形量
である。
そして、残留トルクＴｓはこの形状係数Ｋに比例するものと考えられるので、上記（１）式は、下記（２）の補正式で表すことが出来る。
残留トルクＴｓ  ≒  ２×Ｔ×Ｋ×｛（μ／tanθ）−１｝・・・（２）
この（２）式から分かるように、負荷トルクを受けたときに、非負荷側の噛み合い部Ｒ２ｂが広がらない場合（Ｂ＝０）には、Ｋ＝０．５となって、残留トルクＴｓが負荷トルクＴの半分に低減することが分かる。
なお、負荷トルクによって負荷側と共に非負荷側も隙間が広がっても、その広がりが負荷側よりも非負荷側が小さければ、その分残留トルクＴｓは小さくなる。
【００３７】
（３）ここで、負荷トルクを受けたときに、負荷側の噛み合い部Ｒ２ａ付近での外輪部材２１の部分的な弾性変形を大きく設定して、図１１に示すように、非負荷側の噛み合い部Ｒ２では隙間が逆に小さくなるように設定すると良い。
非負荷側の噛み合い部Ｒ２ｂが狭くなった場合（Ｂ＜０）には、負荷トルクが掛かった時に、非負荷側ローラ２２ｂは解除位置部Ｒ１側に逆に戻される。このため、負荷トルクが除去され場合に、非負荷側の噛み合い部Ｒ２ｂが元の径まで広がることで、非負荷側では残留トルクＴｓは残らない。
つまり、解除トルクをより小さく設定可能となる。
【００３８】
（４）なお、（１）式から分かるように、残留トルクＴｓは、スラスト角を大きくすると減少し、特にｔａｎθ＝μの場合にはゼロとなる。しかし、ローラ２２クラッチは、通常ｔａｎθ＜μとなるように設計するので、スラスト角を大きくするには限度がある。
（５）また、負荷側のローラ２２は、深噛み込み状態となるが、その残留トルクＴｓには大きな変動はない。
【００３９】
（応用）
（１）負荷トルクの入力によってローラ２２から外輪部材２１に加わる荷重の方向は、に外径方向であり、荷重が加わった位置で部分的に弾性変形すると、外輪部材２１の輪郭が変形する。図１２に、負荷側ローラ２２を３つとした場合を示す。この場合には、図１３のように外輪部材２１が変形する。このように、負荷側ローラ２２の数、つまり、係合子収容空間Ｒの数が小さいほど、外輪部材２１が変形し易くなって、上記効果をより得ることが可能となる。
【００４０】
（２）また、対を成すローラ２２を、図１２に示すように、つまり係合子収容空間Ｒを等間隔に配置することが好ましい。
等間隔にすることで、各負荷側ローラ２２間の円周方向の間隔を大きく設定出来て、同じ外輪部材２１を使用しても、より外輪部材２１の変形量が大きくなって、上記効果が大きくなる。
【００４１】
（３）上記説明では、例えば外輪部材２１の肉を薄くすることで上記のような部分的な弾性変形を発生し易くしているが、これに限定されない。
この他にも、外輪部材２１に対して、円周方向に沿って所定間隔毎に空洞部を形成したり、円周方向に沿った肉厚を波打つように変化させたりすることで、外輪部材２１の円周方向に沿った径方向への荷重に対する剛性を周期的に変化させるなどして、外輪部材２１を部分的に弾性変形し易くしても良い。例えば、その間隔を、一つの係合子収容空間Ｒにおいて、負荷側の剛性に比べて非負荷側が剛性が低くなるように、若しくは逆となるように設定する。負荷側位置で径方向外方に向かう力が負荷されると、剛性が低いところで大きく変形する。例えば、相対的に剛性が高い位置が負荷側となった場合、非負荷側で外輪部材２１の径が小さくなるように変形することで、上記効果を得る。
【００４２】
（４）また、上記実施形態では、内輪部材２０側にカム面２０ａを設けて内輪部材２０を第１回転部材とする場合で説明しているが、外輪部材２１側にカム面２０ａを設けて外輪部材２１を一方の回転部材となるように構成しても良い。この場合には、ローラ２２から負荷が掛かる場合が予め分かるので、その部分に空洞部を形成したり、肉厚を薄くしたりして部分的な弾性変形をより精度良く望んだ変形に設計し易くなる。
【００４３】
（第２実施形態）
次に、本件発明に係る第２実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記第１実施形態と同様な部品については同一の符号を付して説明する。
（構成）
本実施形態の基本構成は、上記第１実施形態と同様であるが、内輪部材２０の構成が異なる。
一般に、内輪部材２０は軸部材で拘束される傾向にあるため、外輪部材２１の方が、内輪部材２０に比べて径方向に弾性変形し易い。このため、上記説明では、第２回転部材を構成する外輪部材２１の方を変形させることで、上記効果を得る場合を例示している。
これに対し、本実施形態では、上記のように外輪部材２１を弾性変形し易くすると共に、若しくは外輪部材２１を弾性変形し易くする代わりに、内輪部材２０の剛性を下げることで上記効果を得るものである。
すなわち、図１４に示すように、カム面２０ａを形成する内輪部材２０に対して、円周方向に沿って所定間隔毎に空洞部２０ｂを形成したものである。空洞部２０ｂは、カム面２０ａと径方向で対向する位置に設ける。
【００４４】
（作用効果）
負荷トルクが入力されて、負荷側ローラ２２ａを介してトルク伝達が行われる際に、負荷側トルクからの荷重によって、負荷側トルクを食い込んだ噛み合い部Ｒ２ａのカム面２０ａ部分が弾性変形して、当該噛み合い部Ｒ２ａが広くなる。このとき、非負荷側では噛み合い部Ｒ２ｂは変形しないか、その変形は小さい。
これによって、上記第１実施形態と同様の作用効果を得る。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に基づく実施形態に係る車両用操舵装置の概要構成図である。
【図２】本発明に基づく第１実施形態に係るクラッチ（開放状態）を示す部分的に切断した側面図である。
【図３】本発明に基づく第１実施形態に係るクラッチを示す模式的平面図である。
【図４】押しバネ取付け部を示す斜視図である。
【図５】本発明に基づく第１実施形態に係るクラッチ（開放状態）を示す部分拡大図である。
【図６】本発明に基づく第１実施形態に係るクラッチ（締結状態）を示す部分拡大図である。
【図７】クラッチ締結の際を説明する模式図である。
【図８】外輪部材の剛性が高い場合を例示した模式図である。
【図９】本発明に基づく第１実施形態に係る負荷トルクが掛かった場合を示す模式図である。
【図１０】残留トルクを説明するための図である。
【図１１】本発明に基づく第１実施形態に係る別の例の負荷トルクが掛かった場合を示す模式図である。
【図１２】負荷ローラが３箇所の場合の例を示す模式図である。
【図１３】外輪部材の変形例を示す図である。
【図１４】本発明に基づく第２実施形態に係る内輪を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４６】
１    ステアリングホイール
２    ステアリングシャフト
６    クラッチ
７    バックアップ機構
７ａ  入力軸
１１  転舵モータ
２０ａ      カム面
２０ｂ      空洞部
２０  内輪部材
２１  外輪部材
２１ａ      内径面
２２  ローラ
２２ａ      負荷側ローラ
２２ｂ      非負荷側ローラ
２５  柱部
２５ｂ，２５ａ    柱側部分
２９  回転保持器
２９  摺動保持器
３３  押しバネ（弾性部材）
３５  可動部
３６  ロータ
３７  離反バネ
３８  永久磁石
Ｋ    形状係数
Ｒ    係合子収容空間
Ｒ１  解除位置部
Ｒ２  噛み合い部
Ｔｓ  残留トルク
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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