JP2009269467A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置において、操舵部材と転舵機構とが機械的に連結されているときの操舵フィーリングをより向上すること。
【解決手段】ステアリングシャフト４と操舵側プーリ２６とを解除可能に連結するためのクラッチ２３が設けられている。クラッチ２３は、タウメル機構３５を含んでいる。タウメル機構３５は、アウターリング３７と、筒状部材３８と、インナーリング３９と、各リング３７，３９を互いにロックするための一対の円弧状のロック部材４１，４２とを含む。各ロック部材４１，４２の基端部間に挿入可能な軸９３と、この軸９３を軸方向Ｘ２の一方Ｘ２ａ付勢する付勢部材７１とをさらに備えている。軸９３の先端部９３ｂには、各ロック部材４１，４２の基端部に係止可能な先細り状のテーパ部９４が形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用操舵装置に関する。

ステアリングホイール等の操舵部材と転舵機構との間の機械的な連結を解除可能なステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−２２４６０号公報

このような車両用操舵装置において、操舵部材と転舵機構とが機械的に連結されているときの、操舵フィーリングの更なる向上が要請されている。本発明は、この課題を解決することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、操舵部材（２）と転舵輪（１０）との機械的な連結を解除可能な車両用操舵装置（１）において、操舵部材および転舵機構（３）の何れか一方に連なる第１の回転部材（４）および他方に連なる第２の回転部材（２６）と、第１の回転部材のトルクが伝達されるトルク伝達部材（５６）と、上記トルク伝達部材のトルク（Ｔ１，Ｔ２）を第２の回転部材に伝達するためのタウメル機構（３５）と、を備え、上記タウメル機構は、内歯部（４４）を有し第２の回転部材と同行回転可能なアウターリング（３７）と、アウターリングの内側に配置されアウターリングと同行回転可能な筒状部材（３８）と、内歯部に噛み合う外歯部（４７）および筒状部材の外周面（３８ａ）を取り囲む内周面（３９ａ）を有し筒状部材に対して偏心配置されたインナーリング（３９）と、筒状部材の外周面およびインナーリングの内周面の双方に接触可能に配置され筒状部材およびインナーリングを互いにロックするための一対の円弧状のロック部材（４１，４２）と、を含み、各上記ロック部材は、筒状部材の周方向（Ｃ１）に沿って互いに離れるほど先細りとなるようにくさび状に形成されることにより、相対的に太い基端部（５１）と、相対的に細い先端部（５３）とを有するとともに、この太い基端部には、テーパ状部（９１，９２）を有する凹部（５２）が形成されており、上記トルク伝達部材は、一対のロック部材の基端部間に軸方向（Ｘ２）に沿って挿入可能な軸（９３）を含み、上記軸を各上記基端部間に挿入する方向（Ｘ２ａ）に付勢する付勢部材（７１）をさらに備え、上記軸の端部（９３ｂ）には、上記一対のロック部材の太い基端部に形成された凹部のテーパ状部に係止可能な先細り状のテーパ部（９４）が形成されていることを特徴とするものである（請求項１）。

本発明によれば、トルク伝達部材が一対の基端部間に挿入されることで、一対のロック部材間の間隔が拡がるようにされている。これにより、トルク伝達部材の軸からトルクを伝達されたロック部材が、筒状部材の外周面およびインナーリングの内周面にくさびとして係合する。その結果、筒状部材とインナーリングとのロック、すなわち、アウターリングとインナーリングとの互いのロックが達成される。これにより、第１の回転部材のトルクは、トルク伝達部材、ロック部材、筒状部材およびアウターリングを介して第２の回転部材に伝達可能となり、操舵部材と転舵輪とが機械的に連結される。

このとき、トルク伝達部材からトルクを伝達されたロック部材は、筒状部材の外周面およびインナーリングの内周面に噛み込んでいき、反対側のロック部材から離れる方向に変位することがある。このとき、一対のロック部材の基端部間の間隔は拡がる。しかしながら、トルク伝達部材が付勢部材によって付勢されており、且つ、トルク伝達部材のうちのテーパ部が一対のロック部材の基端部のテーパ状部に係止可能とされていることにより、一対のロック部材の基端部間の間隔の拡大に拘わらず、テーパ部とこれらの基端部のテーパ状部のそれぞれとの係止を維持することができる。これにより、トルク伝達部材と各ロック部材との間に、がたつきが生じることを防止できる。すなわち、トルク伝達部材とロック部材との間のトルクの伝達遅れの原因となるがたつきが生じることを防止できるので、トルク伝達部材のトルクをロック部材に遅れなく伝達することができる。これにより、トルク伝達部材等を介した第１および第２の回転部材間のトルクの伝達に遅れが生じることを防止でき、操舵部材の操舵に対する転舵輪の応答遅れを防止できる。かかる応答遅れが生じないようにされているので、運転者は、応答遅れを予見した操舵を行う必要がなく、運転者の操舵フィーリングを格段に向上できる。

なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施の形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る車両用操舵装置１の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、本実施の形態に係る車両用操舵装置１は、操舵部材２と転舵輪１０との機械的な連結を解除可能なステアバイワイヤ式の車両用操舵装置であり、ステアリングホイール等の操舵部材２と、ラックアンドピニオン機構を含む転舵機構３とを備えている。

操舵部材２は、図示しない車体に回転可能に支持された第１の回転部材としてのステアリングシャフト４の一端に連結されている。ステアリングシャフト４の途中部には、電動モータからなる反力用アクチュエータ５が設けられている。反力用アクチュエータ５は、所定の操舵反力を操舵部材２に付与するためのものである。
転舵機構３は、車両の左右方向に延びる転舵軸としてのラック軸６と、ラック軸６に形成されたラック６ａに噛み合うピニオン７ａが一端に連結されたピニオン軸７と、ラック軸６に転舵力を付与するための電動モータからなる転舵用アクチュエータ８とを含む。

ラック軸６は、車体に固定された図示しないハウジング内で軸方向移動可能に支持されている。また、ラック軸６の両端部にはそれぞれタイロッド９が結合されている。各タイロッド９はナックルアーム（図示せず）を介して転舵輪１０に連結されている。転舵用アクチュエータ８の出力回転は、この出力回転をラック軸６の軸方向移動に変換するための変換機構（図示せず）を介して、ラック軸６に伝達される。変換機構として、ボールねじ機構等のねじ機構を例示することができる。

車両用操舵装置１には、操舵部材２の操舵角θｗを検出するための操舵角センサ１１、運転者等から操舵部材２に付与された操舵トルクＴｗを検出するためのトルクセンサ１２、転舵輪１０の転舵角θｔを検出するための転舵角センサ１３、車速Ｖを検出するための車速センサ１４、車両の横加速度Ｇｓを検出するための横加速度センサ１５、車両のヨーレートγを検出するためのヨーレートセンサ１６が設けられている。

操舵角θｗは、操舵部材２の操舵中立位置からの回転角として表される。
転舵角θｔは、ピニオン軸７の回転角を用いて表されるものであり、ピニオン軸７の操舵中立位置からの回転角として表される。
上記操舵角θｗに関する信号および操舵トルクＴｗに関する信号は、反力制御部１８に入力される。反力制御部１８は、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを含む電子制御ユニット（Electronic Control Unit）であり、操舵部材２に付与される操舵反力を制御するために設けられている。反力制御部１８は、反力用アクチュエータ５に接続されている。反力制御部１８は、検出された操舵角θｗおよび操舵トルクＴｗ等に基づいて、図示しない駆動回路を介して反力用アクチュエータ５の駆動を制御する。

また、上記操舵角θｗに関する信号、操舵トルクＴｗに関する信号、転舵角θｔに関する信号、車速Ｖに関する信号、横加速度Ｇｓに関する信号およびヨーレートγに関する信号は、転舵制御部１９に入力される。
転舵制御部１９は、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを含む電子制御ユニット（Electronic Control Unit）であり、転舵用アクチュエータ８から転舵機構３に付与される転舵力を制御する。転舵制御部１９は転舵用アクチュエータ８に接続されている。

反力用アクチュエータ５の電流Ｉ１は、第１の電流センサ２１によって検出される。検出された電流Ｉ１に関する信号は、転舵制御部１９に入力される。同様に、転舵用アクチュエータ８の電流Ｉ２は、第２の電流センサ２２によって検出される。検出された電流Ｉ２に関する信号は、転舵制御部１９に入力される。
転舵制御部１９は、検出された操舵角θｗ、操舵トルクＴｗ、転舵角θｔ、車速Ｖ、横加速度Ｇｓ、ヨーレートγ、反力用アクチュエータ５の電流Ｉ１および転舵用アクチュエータ８の電流Ｉ２等に基づいて、転舵用アクチュエータ８の駆動を、図示しない駆動回路を介して制御する。転舵制御部１９と反力制御部１８とは双方向に通信可能に接続されている。通常時には、操舵部材２と転舵輪１０とは機械的に連結されていない。

車両用操舵装置１は、フェール時に操舵部材２と転舵輪１０とを機械的に連結するための構成を有している。フェール時とは、例えば、転舵用アクチュエータ８の故障により、第２の電流センサ２２によって検出される電流Ｉ２が異常値を示しているときをいう。車両用操舵装置１は、転舵制御部１９によって制御されるクラッチ２３と、クラッチ２３に連なる伝達機構２４とを備えている。

クラッチ２３は、ステアリングシャフト４と伝達機構２４との機械的な連結、および機械的な連結を解除するためのものである。伝達機構２４は、ステアリングシャフト４と転舵機構３のピニオン軸７とを連結するためのものである。
図２は、車両用操舵装置１の要部の模式的な拡大図である。図１および図２を参照して、伝達機構２４は、操舵側ハウジング２５内に回転可能に保持された第２の回転部材としての操舵側プーリ２６と、転舵側ハウジング２７内に回転可能に保持された転舵側プーリ２８と、一対の伝達ケーブル３１，３２とを有している。

転舵側プーリ２８は、ピニオン軸７の他端に同行回転可能に連結されている。
一対の伝達ケーブル３１，３２は、それぞれ、可撓性を有しており、アウターチューブ３３と、アウターチューブ３３内を移動可能に挿通するインナーケーブル３４とを有している。各伝達ケーブル３１，３２のアウターチューブ３３は、一端が操舵側ハウジング２５に接続され、他端が転舵側ハウジング２７に接続されている。

各伝達ケーブル３１，３２のインナーケーブル３４は、金属製のワイヤーや合成樹脂製のワイヤー等を用いて形成されている。各伝達ケーブル３１，３２のインナーケーブル３４の一端は、操舵側プーリ２６に固定されている。
一方の伝達ケーブル３１のインナーケーブル３４と、他方の伝達ケーブル３２のインナーケーブル３４とは、操舵側プーリ２６に互いに逆方向に巻き付けられている。

各伝達ケーブル３１，３２のインナーケーブル３４の他端は、転舵側プーリ２８に固定されている。一方の伝達ケーブル３１のインナーケーブル３４と、他方の伝達ケーブル３２のインナーケーブル３４とは、転舵側プーリ２８に互いに逆方向に巻きつけられている。
図３は、クラッチ２３周辺の要部の断面図である。図４（Ａ）は、図３のＩＶＡ−ＩＶＡ線に沿う断面図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＩＶＢ−ＩＶＢ線に沿う断面図である。図３および図４（Ａ）を参照して、ステアリングシャフト４と操舵側プーリ２６とは、同軸的に配置されている。クラッチ２３は、第１の回転部材としてのステアリングシャフト４と第２の回転部材としての操舵側プーリ２６とをトルク伝達可能に連結するためのタウメル機構３５と、タウメル機構３５を操作するための操作機構３６とを備えている。

タウメル機構３５は、後述するトルク伝達部材としての第１の操作部材５６のトルクを操舵側プーリ２６に伝達することが可能とされている。タウメル機構３５は、アウターリング３７と、アウターリング３７と同軸的且つ同行回転可能に連なる筒状部材３８と、インナーリング３９と、一対のロック部材４１，４２とを含んでいる。
なお、一対のロック部材４１，４２は、図示しないリング状バネのバネ力によって、ロックする位置に付勢されている。

アウターリング３７は、環状の内歯車を用いて形成されており、ステアリングシャフト４と同軸的に配置されている。このアウターリング３７の一側面３７ａには、環状の溝４３が形成されている。環状の溝４３の一側面には、内歯部４４が全周に亘って形成されている。環状の溝４３の内側に筒状部材３８が形成されている。アウターリング３７と筒状部材３８とは単一の部材を用いて一体に形成されている。

アウターリング３７には、操舵側プーリ２６が固定されている。アウターリング３７と操舵側プーリ２６とは、ステアリングシャフト４の中心軸線４６の回りを同行回転可能である。
インナーリング３９は、環状の外歯車を用いて形成されており、アウターリング３７の環状の溝４３内に配置されている。このインナーリング３９は、アウターリング３７に対して偏心配置されている。インナーリング３９の外周面には、外歯部４７が全周に亘って形成されており、内歯部４４の一部と噛み合っている。インナーリング３９の内周面３９ａは、筒状部材３８の外周面３８ａと互いに偏心して対向している。

環状の溝４３のうち、インナーリング３９の内周面３９ａと筒状部材３８の外周面３８ａとの間には、一対のロック部材４１，４２を収容するための収容空間４８が区画されている。収容空間４８は、環状に区画されており、筒状部材３８の周方向Ｃ１（以下、単に周方向Ｃ１ともいう）に沿って幅が連続的に変化している。
一対のロック部材４１，４２は、筒状部材３８の外周面３８ａおよびインナーリング３９の内周面３９ａの双方に摩擦係合することにより、筒状部材３８とインナーリング３９とを互いにロックするものである。筒状部材３８とインナーリング３９との互いのロックにより、アウターリング３７とインナーリング３９とが互いにロックされることとなる。

ステアリングシャフト４の軸方向Ｘ１（以下、単に軸方向Ｘ１ともいう）に沿って見たとき、一対のロック部材４１，４２は、それぞれ、円弧状に形成されているとともに、筒状部材３８の周方向Ｃ１に沿って互いに離れるほど先細りとなるくさび状をなしている。各ロック部材４１，４２の基端部５１は、筒状部材３８の径方向に相対的に太く、各ロック部材４１，４２の先端部５３は、筒状部材３８の径方向に相対的に細い。

各ロック部材４１，４２は、内側面４９と、外側面５０とを含んでいる。
各ロック部材４１，４２の内側面４９は、筒状部材３８の外周面３８ａと概ね等しい曲率半径を有する円弧状に形成されており、当該外周面３８ａに当接している。
各ロック部材４１，４２の外側面５０は、インナーリング３９の内周面３９ａと概ね等しい曲率半径を有する円弧状に形成されており、当該内周面３９ａに当接している。

各ロック部材４１，４２の基端部５１には、操作機構３６の後述する第１の操作部材５６と係合するための係合凹部５２がそれぞれ形成されている。各係合凹部５２は、対応するロック部材４１，４２の先端部５３側に向けて窪んでおり、軸方向Ｘ１から見て、例えば半円形形状に形成されている。図３、図４（Ａ）および図４（Ｂ）を参照して、軸方向Ｘ１から見て、ロック部材４１の係合凹部５２のうち、筒状部材３８の径方向に関する一対の端部には、テーパ状部９１，９２がそれぞれ形成されている。各テーパ状部９１，９２は、第１の操作部材５６の後述するテーパ部９４に面接触するためのものであり、円錐面の一部を含む形状をなしている。

軸方向Ｘ１から見て、筒状部材３８の径方向に関するロック部材４２の係合凹部５２の一対の端部にも、上記と同様のテーパ状部９１，９２がそれぞれ形成されている。
各ロック部材４１，４２の先端部５３は、周方向Ｃ１に沿って滑らかに凸湾曲しており、操作機構３６の後述する第２の操作部材５７と滑らかに係合することが可能とされている。

図３を参照して、操作機構３６は、ステアリングシャフト４と同行回転可能な主体部５４と、主体部５４に設けられたソレノイド５５と、トルク伝達部材としての第１の操作部材５６と、主体部５４に設けられた第２の操作部材５７と、主体部５４に設けられた芯合わせ部５８と、を含んでいる。
主体部５４は、第１、第２および第３の部分６１，６２，６３を有しており、軸方向Ｘ１に沿って第１、第２および第３の部分６１，６２，６３がこの順に並んでいる。第１の部分６１は、円板状に形成されており、ステアリングシャフト４の他端に同行回転可能に連結されている。第２の部分６２は、第１の部分６１と比べて厚肉に形成された円板状の部材であり、ソレノイド５５を保持するための保持孔６４が形成されている。保持孔６４は、ステアリングシャフト４の中心軸線４６に対して偏心して配置されている。第３の部分６３は、筒状に形成されており、第１の操作部材５６を収容している。芯合わせ部５８は、第３の部分６３から軸方向Ｘ１に沿って延設されて環状をなしている。この芯合わせ部５８は、筒状部材３８に遊嵌されているとともに、操舵側プーリ２６に形成された挿通孔６５に遊嵌されている。

ソレノイド５５は、第１の操作部材５６を軸方向Ｘ１に沿って変位させるためのものであり、ソレノイドハウジング６６と、固定子６７と、可動子６８とを含んでいる。ソレノイドハウジング６６は、主体部５４の第２の部分６２の保持孔６４に収容されており、この第２の部分６２にボルトを用いて固定されている。
固定子６７および可動子６８は、ソレノイドハウジング６６内に収容されている。固定子６７は、ソレノイドハウジング６６に固定されているとともに、転舵制御部１９に接続されている。可動子６８は、固定子６７に対して、ステアリングシャフト４の軸方向Ｘ１に移動可能となっている。固定子６７および可動子６８の互いの対向面は、例えば断面多角形形状に形成されており、固定子６７および可動子６８が可動子６８の中心軸線の回りを回動しないようにされている。

図３および図４（Ａ）を参照して、可動子６８のうち、ソレノイドハウジング６６から突出している先端部には、接続部材７０が固定されている。この接続部材７０には、第１の操作部材５６が固定されている。
第１の操作部材５６は、一対のロック部材４１，４２による、筒状部材３８（アウターリング３７）およびインナーリング３９の互いのロックを達成させるためのものである。この第１の操作部材５６は、柱状の小片部材としての軸９３を含んでいる。軸９３は、当該軸９３の軸方向Ｘ２（以下、単に軸方向Ｘ２ともいう）に沿って、一対のロック部材４１，４２の基端部５１間に挿入可能とされている。軸９３は、接続部材７０に固定されている基端部９３ａと、基端部９３ａとは反対側に位置する先端部９３ｂとを含んでいる。軸９３の先端部９３ｂは、タウメル機構３５の一対のロック部材４１，４２の基端部５１，５１間の空間と、軸方向Ｘ２に沿って対向している。ステアリングシャフト４のトルクは、主体部５４、ソレノイド５５および接続部材７０を介して、第１の操作部材５６に伝達される。

図５（Ａ）は、軸９３の先端部９３ｂの斜視図である。図５（Ｂ）は、軸９３の先端部９３ｂのうち軸方向Ｘ２とは直交する断面を示す図である。図４（Ａ）、図５（Ａ）および図５（Ｂ）を参照して、軸９３の先端部９３ｂには、先細り状のテーパ部９４が形成されている。テーパ部９４は、一対のロック部材４１，４２の基端部５１の各テーパ状部９１，９２とそれぞれ係止するためのものである。このテーパ部９４は、円錐台形状をなしており、軸方向Ｘ２の一方Ｘ２ａに進むに従い、直径ｄが小さくなっている。

図３および図４（Ａ）を参照して、接続部材７０の近傍には、第１の操作部材５６の軸９３をタウメル機構３５側に付勢するための付勢部材７１が設けられている。この付勢部材７１は、例えばコイルばねを用いて形成されており、一端が接続部材７０に固定され、他端がソレノイドハウジング６６に固定されている。付勢部材７１は、接続部材７０を介して、軸９３を、軸方向Ｘ２の一方Ｘ２ａに付勢している。軸方向Ｘ２の一方Ｘ２ａは、軸９３を一対のロック部材４１，４２の基端部５１間に挿入する方向に相当する。

第２の操作部材５７は、一対のロック部材４１，４２による、筒状部材３８（アウターリング３７）およびインナーリング３９の互いのロックを解除するためのものである。この第２の操作部材５７は、主体部５４の第３の部分６３とはステアリングシャフト４の中心軸線４６の回りを同行回転可能である。
第２の操作部材５７は、断面円弧形形状に形成されており、第１の操作部材５６とは周方向Ｃ１に関して位相が約１８０°ずらされている。第２の操作部材５７は、収容空間４８に配置されており、周方向Ｃ１に関して、一対のロック部材４１，４２の先端部５３，５３間に位置している。周方向Ｃ１に関して、第２の操作部材５７の一端部５７ａと一方のロック部材４１の先端部５３との間に所定の隙間７２が設けられている。同様に、周方向Ｃ１に関して、第２の操作部材５７の他端部５７ｂと他方のロック部材４２の先端部５３との間に所定の隙間７３が設けられている。

操舵側ハウジング２５は、第１〜第５の部分７４〜７８を含んでいる。操舵側ハウジング２５の第１の部分７４は、操舵側ハウジング２５の一端壁を形成する環状の板部材である。第２の部分７５〜第４の部分７７は、操舵側ハウジング２５の胴部であり、それぞれ円筒状をなして並んでいる。第５の部分７８は、操舵側ハウジング２５の他端壁を形成する環状の板部材である。

第１の部分７４に形成された挿通孔７９からステアリングシャフト４が突出している。第２および第３の部分７５，７６は、操作機構３６の主体部５４、ソレノイド５５、接続部材７０および第１の操作部材５６を収容している。第４の部分７７は、タウメル機構３５を収容している。第４および第５の部分７７，７８は、協働して操舵側プーリ２６を収容している。第５の部分７８には、操舵側プーリ２６の挿通孔８２に挿通する環状部材８３が設けられている。環状部材８３は、軸受８４を介して、操舵側プーリ２６を回転自在に支持している。

図１および図３を参照して、以上の概略構成を有する車両用操舵装置１において、通常の走行時には、ステアリングシャフト４と操舵側プーリ２６とは機械的に連結されておらず、操舵部材２の操舵トルクは、操舵側プーリ２６や転舵機構３には伝わらない。
具体的には、ソレノイド５５の可動子６８は、転舵制御部１９の制御によって、ソレノイドハウジング６６内に退避した位置に保持されている。これにより、操作機構３６の第１の操作部材５６は、図３および図４（Ａ）に示すように、一対のロック部材４１，４２の基端部５１，５１間には配置されていない。一方、第２の操作部材５７は、収容空間４８において、一対のロック部材４１，４２の先端部５３，５３間に配置されている。操舵部材２の回転に伴いステアリングシャフト４が中心軸線４６の回りを周方向Ｃ１の一方Ｃ１ａに沿って回転すると、ステアリングシャフト４に同行して第２の操作部材５７が回転する。

第２の操作部材５７が回転すると、この第２の操作部材５７は、図６に示すように、ロック部材４２の先端部５３を押圧し、一対のロック部材４１，４２の基端部５１，５１間の距離を狭める。これにより、一対のロック部材４１，４２の基端部５１，５１同士が互いに当接する。この状態でステアリングシャフト４がさらに回転すると、第２の操作部材５７が周方向Ｃ１の一方Ｃ１ａに同行回転し、図示しないリング状ばねによってロック位置に付勢された一対のロック部材４１，４２も上記リング状ばねの付勢力によって周方向Ｃ１の一方Ｃ１ａに回転する。その結果、各ロック部材４１，４２は、筒状部材３８の外周面３８ａとインナーリング３９の内周面３９ａ双方に対してすべり接触し、筒状部材３８とインナーリング３９とをロックしない。インナーリング３９は、アウターリング３７と噛み合い位置を変えながら、アウターリング３７に対して空転する。

図３および図６を参照して、なお、ステアリングシャフト４が周方向Ｃ１の他方Ｃ１ｂに回転したときも、周方向Ｃ１の一方Ｃ１ａに回転したときと同様である。すなわち、インナーリング３９は、アウターリング３７と噛み合い位置を変えながら、アウターリング３７に対して空転する。したがって、ステアリングシャフト４が周方向Ｃ１の何れに回転したときも、ステアリングシャフト４のトルクは操舵側プーリ２６に伝達されない。

図１および図３を参照して、一方、転舵用アクチュエータ８の故障を転舵制御部１９が検出した等の、フェール時には、ステアリングシャフト４と操舵側プーリ２６とは機械的に連結され、操舵部材２の操舵トルクは、ステアリングシャフト４、クラッチ２３および伝達機構２４を介して転舵機構３に伝わる。
具体的には、転舵制御部１９がソレノイド５５の固定子６７への通電を遮断することで、固定子６７による可動子６８の保持が解除される。これにより、可動子６８は、付勢部材７１の付勢力によって、ソレノイドハウジング６６から突出するように軸方向Ｘ２の一方Ｘ２ａに沿って変位される。これにより、第１の操作部材５６の軸９３の先端部９３ｂは、図７、図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示すように、一対のロック部材４１，４２の基端部５１，５１間に挿入される。

なお、第２の操作部材５７がロック部材４１，４２の先端部５３，５３間に常時挿入されていることから、第２の操作部材５７と一対のロック部材４１，４２とは中心軸線４６の回りに連動回転する。よって、周方向Ｃ１に関して、第１の操作部材５６と一対のロック部材４１，４２との位相は、概ね一定に保たれており、第１の操作部材５６の軸９３の先端部９３ｂは、上記基端部５１間にスムーズに入ることができる。

第１の操作部材５６の軸９３の先端部９３ｂは、一対のロック部材４１，４２の基端部５１間に配置され、これら基端部５１，５１間の間隔を拡げる。より具体的には、軸９３の先端部９３ｂのテーパ部９４の一部が、各ロック部材４１，４２の各テーパ状部９１，９２（図８（Ｂ）において、テーパ状部９１のみを図示）のそれぞれに面接触する。
このとき、各ロック部材４１，４２は、第２の操作部材５７とは当接していない。より具体的には、図９（Ａ）を参照して、第１の操作部材５６にトルクが作用していないとき、一方のロック部材４１の先端部５３と第２の操作部材５７の一端部５７ａとは、周方向Ｃ１に関する隙間長さＳ１が所定値Ｓ_０とされている。また、他方のロック部材４２の先端部５３と第２の操作部材５７の他端部５７ｂとは、周方向Ｃ１に関する隙間長さＳ２が所定値Ｓ_０とされている。

また、付勢部材７１は、第１の操作部材５６を所定の付勢力Ｆ１で軸方向Ｘ２の一方Ｘ２ａに付勢している。軸方向Ｘ２に関する付勢部材７１の全長Ｌ１（ばね長）は、所定値Ｌ１_０とされており、一対のロック部材４１，４２のテーパ状部９１間の間隔Ｄ１は、所定値Ｄ１_０とされている。
この状態から、図７および図９（Ｂ）に示すように、操舵部材２が例えば周方向Ｃ１の一方Ｃ１ａに操作されることにより、操舵トルクＴ１がステアリングシャフト４に伝達されると、この操舵トルクＴ１は、操作機構３６の主体部５４、ソレノイド５５および接続部材７０を介して、第１の操作部材５６の軸９３に伝達される。第１の操作部材５６の軸９３に伝達された操舵トルクＴ１により、第１の操作部材５６の軸９３は、一方のロック部材４１の基端部５１を周方向Ｃ１の一方Ｃ１ａに押圧する。これにより、一方のロック部材４１は、筒状部材３８の外周面３８ａおよびインナーリング３９の内周面３９ａの双方に摩擦係合する。

このとき、一方のロック部材４１は、くさびとして機能し、筒状部材３８およびインナーリング３９を互いにロックする。その結果、一方のロック部材４１によってインナーリング３９とアウターリング３７が互いにロックされ、一方のロック部材４１に係合する第１の操作部材５６に連なるステアリングシャフト４と、アウターリング３７に連なる操舵側プーリ２６とが周方向Ｃ１の一方Ｃ１ａに同行回転可能となる。

これにより、操舵部材２の操舵トルクは、ステアリングシャフト４、主体部５４、ソレノイド５５、接続部材７０、第１の操作部材５６、ロック部材４１、筒状部材３８およびアウターリング３７を介して、操舵側プーリ２６に伝達され、操舵側プーリ２６が回転する。操舵側プーリ２６の回転により、対応するインナーケーブル３４が巻き取られ、これにより、転舵側プーリ２８および転舵側プーリ２８に連結されたピニオン軸７（図２参照）が回転する。図１を参照して、ピニオン軸７の回転は、ラック軸６の軸方向移動に変換され、これにより、各転舵輪１０が操向される。すなわち、操舵部材２と転舵輪１０とが機械的に連結される。

このとき、図９（Ｂ）に示すように、第１の操作部材５６の軸９３から周方向Ｃ１の一方Ｃ１ａへのトルクＴ１を伝達されたロック部材４１は、筒状部材３８の外周面３８ａおよびインナーリング３９の内周面３９ａに噛み込んでいき、周方向Ｃ１の一方Ｃ１ａに沿って、反対側のロック部材４２から離れる。これにより、隙間長さＳ１は所定値Ｓ_０からＳ_１に狭まり、一対のロック部材４１，４２の基端部５１間の間隔Ｄ１はＤ１_０からＤ１_１に拡がる。

しかしながら、第１の操作部材５６の軸９３が付勢部材７１によって軸方向Ｘ２の一方Ｘ２ａに付勢されており、且つ、軸９３のうちのテーパ部９４が一対のロック部材４１，４２の各テーパ状部９１，９２に係止可能とされている。
これにより、一対のロック部材４１，４２の基端部５１，５１間の間隔Ｄ１の拡大に拘わらず、テーパ部９４とテーパ状部９１，９２のそれぞれとの係止が維持される。具体的には、一対のロック部材４１，４２の基端部５１，５１間の間隔Ｄ１がＤ１_０からＤ１_１へ拡大することに伴い、軸９３は、軸方向Ｘ２の一方Ｘ２ａに移動し、テーパ部９４と各テーパ状部９１，９２との面接触がそれぞれ維持される。このとき、付勢部材７１の全長Ｌ１は、Ｌ１_０からＬ１_１に伸びる。

図７および図９（Ｃ）を参照して、一方、操舵部材２（ステアリングシャフト４）が例えば周方向Ｃ１の他方Ｃ１ｂに操作されることにより、第１の操作部材５６に周方向Ｃ１の他方Ｃ１ｂへのトルクＴ２が伝達された場合は、第１の操作部材５６に係合するロック部材４２がくさびとして機能する。これにより、ロック部材４２が、筒状部材３８およびインナーリング３９を互いにロックする。その結果、ロック部材４２によって、インナーリング３９とアウターリング３７が互いにロックされ、ロック部材４２に係合する第１の操作部材５６に連なるステアリングシャフト４と、アウターリング３７に連なる操舵側プーリ２６とが周方向Ｃ１の他方Ｃ１ｂに同行回転可能となる。

このとき、図９（Ｃ）に示すように、第１の操作部材５６の軸９３から周方向Ｃ１の他方Ｃ１ｂへのトルクＴ２を伝達されたロック部材４２は、筒状部材３８の外周面３８ａおよびインナーリング３９の内周面３９ａに噛み込んでいき、周方向Ｃ１の他方Ｃ１ｂに沿って、反対側のロック部材４１から離れる。これにより、隙間長さＳ２はＳ_０からＳ_１に狭まり、一対のロック部材４１，４２の基端部５１，５１間の間隔Ｄ１はＤ１_１からＤ１_２に拡がる。

しかしながら、第１の操作部材５６の軸９３が付勢部材７１によって軸方向Ｘ２の一方Ｘ２ａに付勢されており、且つ、軸９３のうちのテーパ部９４が一対のロック部材４１，４２の各テーパ状部９１，９２に係止可能とされている。
これにより、一対のロック部材４１，４２の基端部５１，５１間の間隔Ｄ１の拡大に拘わらず、テーパ部９４とテーパ状部９１，９２のそれぞれとの係止が維持される。具体的には、一対のロック部材４１，４２の基端部５１，５１間の間隔Ｄ１がＤ１_１からＤ１_２へ拡大することに伴い、軸９３は、軸方向Ｘ２の一方Ｘ２ａに移動し、テーパ部９４と各テーパ状部９１，９２との面接触がそれぞれ維持される。このとき、付勢部材７１の全長Ｌ１は、Ｌ１_１からＬ１_２に伸びる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、第１の操作部材５６の軸９３のトルクが対応するロック部材４１，４２に伝わることで、当該対応するロック部材４１，４２が、筒状部材３８とインナーリング３９とを互いにロックする。すなわち、当該対応するロック部材４１，４２が、アウターリング３７とインナーリング３９とを互いにロックする。これにより、ステアリングシャフト４のトルクは、主体部５４、ソレノイド５５、接続部材７０、第１の操作部材５６、対応するロック部材４１，４２、筒状部材３８およびアウターリング３７を介して、操舵側プーリ２６に伝わる。その結果、操舵部材２と転舵輪１０とが機械的に連結される。

このとき、第１の操作部材５６から対応するロック部材４１，４２にトルクが伝わることで、当該対応するロック部材４１，４２が筒状部材３８の外周面３８ａおよびインナーリング３９の内周面３９ａに噛み込んでいき、反対側のロック部材４２，４１から離れる方向に変位することがある。
この場合、一対のロック部材４１，４２の基端部５１，５１間の間隔Ｄ１は拡がる。しかしながら、軸９３が付勢部材７１によって軸方向Ｘ２の一方Ｘ２ａに変位可能に付勢されており、且つ、軸９３のテーパ部９４が一対のロック部材４１，４２のテーパ状部９１，９２に係止可能とされている。これにより、一対のロック部材４１，４２の基端部５１間の間隔Ｄ１の拡大に拘わらず、テーパ部９４と各テーパ状部９１，９２との係止を維持することができる。

これにより、第１の操作部材５６と各ロック部材４１，４２との間に、がたつきが生じることを防止できる。すなわち、軸９３と各ロック部材４１，４２との間のトルクの伝達遅れの原因となるがたつきが生じることを防止できるので、軸９３のトルクを対応するロック部材４１，４２に遅れなく伝達することができる。
これにより、軸９３等を介したステアリングシャフト４と操舵側プーリ２６との間のトルクの伝達に遅れが生じることを防止でき、操舵部材２の操舵に対する転舵輪１０の応答遅れを防止できる。かかる応答遅れが生じないようにされているので、運転者は、応答遅れを予見した操舵を行う必要がなく、運転者の操舵フィーリングを格段に向上できる。

本発明は、以上の実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、上記実施の形態において、クラッチ２３は、伝達機構２４と転舵機構３との間に配置されてもよい。

本発明の一実施の形態に係る車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。 車両用操舵装置の要部の模式的な拡大図である。 クラッチ周辺の要部の断面図である。 （Ａ）は、図３のＩＶＡ−ＩＶＡ線に沿う断面図であり、（Ｂ）は、図４（Ａ）のＩＶＢ−ＩＶＢ線に沿う断面図である。 （Ａ）は、第１の操作部材の軸の先端部の斜視図であり、（Ｂ）は、軸の先端部のうち軸方向とは直交する断面を示す図である。 操作機構によるタウメル機構の操作について説明するための要部の断面図である。 操作機構によるタウメル機構の操作について説明するための要部の断面図である。 （Ａ）は、図７のＶＩＩＩＡ−ＶＩＩＩＡ線に沿う断面図であり、（Ｂ）は、図８（Ａ）のＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ線に沿う断面図である。 第１の操作部材と一対のロック部材との間にがたつきが生じないようにする作用を説明するための要部の断面図であり、（Ａ）は、第１の操作部材にトルクが作用していない状態を示しており、（Ｂ）は、第１の操作部材に周方向の一方を向くトルクが作用した状態を示しており、（Ｃ）は、第１の操作部材に周方向の他方を向くトルクが作用した状態を示している。

符号の説明

１…車両用操舵装置、２…操舵部材、３…転舵機構、４…ステアリングシャフト（第１の回転部材）、１０…転舵輪、２６…操舵側プーリ（第２の回転部材）、３５…タウメル機構、３７…アウターリング、３８…筒状部材、３８ａ…（筒状部材の）外周面、３９…インナーリング、３９ａ…（インナーリングの）内周面、４１，４２…ロック部材、４４…内歯部、４７…外歯部、５１…基端部、５２…係合凹部（凹部）、５３…先端部、５６…第１の操作部材（トルク伝達部材）、７１…付勢部材、９１，９２…テーパ状部、９３…軸、９３ｂ…（軸の）先端部、９４…テーパ部、Ｃ１…筒状部材の周方向、Ｔ１，Ｔ２…トルク、Ｘ２…（軸の）軸方向、Ｘ２ａ…軸方向の一方（軸を各基端部間に挿入する方向）。

Claims (1)

1. 操舵部材と転舵輪との機械的な連結を解除可能な車両用操舵装置において、
   操舵部材および転舵機構の何れか一方に連なる第１の回転部材および他方に連なる第２の回転部材と、
   第１の回転部材のトルクが伝達されるトルク伝達部材と、
   上記トルク伝達部材のトルクを第２の回転部材に伝達するためのタウメル機構と、を備え、
   上記タウメル機構は、内歯部を有し第２の回転部材と同行回転可能なアウターリングと、アウターリングの内側に配置されアウターリングと同行回転可能な筒状部材と、内歯部に噛み合う外歯部および筒状部材の外周面を取り囲む内周面を有し筒状部材に対して偏心配置されたインナーリングと、筒状部材の外周面およびインナーリングの内周面の双方に接触可能に配置され筒状部材およびインナーリングを互いにロックするための一対の円弧状のロック部材と、を含み、
   各上記ロック部材は、筒状部材の周方向に沿って互いに離れるほど先細りとなるようにくさび状に形成されることにより、相対的に太い基端部と、相対的に細い先端部とを有するとともに、この太い基端部には、テーパ状部を有する凹部が形成されており、
   上記トルク伝達部材は、一対のロック部材の基端部間に軸方向に沿って挿入可能な軸を含み、
   上記軸を各上記基端部間に挿入する方向に付勢する付勢部材をさらに備え、
   上記軸の端部には、上記一対のロック部材の太い基端部に形成された凹部のテーパ状部に係止可能な先細り状のテーパ部が形成されていることを特徴とする車両用操舵装置。
   

Images