JP2010221758A - 車両用操舵装置のクラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】内輪カム外周と外輪内周の間に係合子が楔状に噛み込んで係合することにより締結されるクラッチにおいて、内輪カム外周と外輪内周の間に噛み込んでいない状態の係合子が、噛み込む際、例えば、クラッチ締結時の左右切り返しにおいて、内輪カムと外輪の間に噛み込む係合子が切り変わる際に、内輪カム及び外輪と係合子との接触音が発生してしまう。
【解決手段】操舵時、内輪カム１８と外輪１９の間に楔状に噛み込むローラ２０の内輪カム１８との接触面（ローラ接触面１８ｂ）を、ローラ２０が内輪カム１８と外輪１９に接触する位置である接触位置における外輪１９の接線方向に傾斜する傾斜面により形成した。
【選択図】図４

Description

この発明は、ステアバイワイヤ（Ｓｔｅｅｒ−Ｂｙ−Ｗｉｒｅ：ＳＢＷ）システムに備えられる、車両運転者が操作することによって直接操向輪を転舵することができる車両用操舵装置のクラッチに関する。

従来、電気的にステアリング操作を行うステアバイワイヤ（ＳＢＷ）システムが知られている。このステアバイワイヤシステムは、車両運転者によって操作されるステアリングホイール（操舵輪）と操向輪とを機械的に接続又は切断可能なクラッチを備え、クラッチを切断（解放）すると共にステアリングホイールの操舵角に基づいて、操向輪を転舵アクチュエータによって転舵駆動する。

ステアバイワイヤシステムにおいて、システム正常時には、クラッチが開放されて操舵角に応じ転舵アクチュエータにより操向輪が転舵されるが、例えば、転舵モータ異常等のシステム失陥時や電源遮断時等のシステムダウン時には、クラッチが接続（締結）されてステアリングホイールと操向輪が機械的に接続され、運転者が直接ステアリングホイールを操作することにより操向輪を転舵することを可能にしている。

このようなステアバイワイヤシステムとして、ステアリングホイール及び操向輪の、一方に接続した入力軸に連結された内輪カムと、他方に接続した出力軸に連結された外輪の間に、係合子が噛み込むことで内輪カムと外輪を締結し、入力軸と出力軸との間のトルクの伝達を可能とするクラッチを有する、「バイワイヤステアリングシステムのフェールセーフ機構およびバイワイヤステアリングシステム」（特許文献１参照）が知られている。

特開２００５−８０７３号公報

しかしながら、従来の「バイワイヤステアリングシステムのフェールセーフ機構およびバイワイヤステアリングシステム」は、内輪カム外周と外輪内周の間に係合子が楔状に噛み込んで係合することによりクラッチが締結され、内輪カム外周と外輪内周の間の係合子の係合が解除されることによりクラッチが開放される構成を有している。つまり、転舵される方向により、右転舵の場合は入力軸からみて一方側の係合子が噛み込み、左転舵時は他方側の係合子が噛み込むことで、入力軸と出力軸が連結される。

このため、内輪カム外周と外輪内周の間に噛み込んでいない状態の係合子が、噛み込む際、例えば、クラッチ締結時の左右切り返しにおいて、内輪カムと外輪の間に噛み込む係合子が切り変わる際に、内輪カム及び外輪と係合子との接触音が発生してしまう。

この発明に係る車両用操舵装置のクラッチは、操舵時、内輪カムと外輪の間に楔状に噛み込む係合子の内輪カムとの接触面を、係合子が内輪カムと外輪に接触する位置である接触位置における外輪の接線方向に傾斜する傾斜面により形成した。

この発明によれば、内輪カムと外輪の間に噛み込む係合子は、接触位置における外輪の接線方向に傾斜する傾斜面により形成された接触面に接触することにより徐々に噛み込み速度を減少させるので、係合子が内輪カムと外輪に接触する際の衝撃が緩和され、接触音を極力発生させないようにすることができる。

この発明の第１実施の形態に係る車両用操舵装置のクラッチが備えられた車両用操舵装置を示す説明図である。 図１のクラッチの構成を説明する分解構成図である。 図１のクラッチの締結状態を示し、（ａ）は入力軸方向に沿う面から見た説明図、（ｂ）はローラ位置の入力軸半径方向に沿う面から見た説明図である。 内輪カムの外面の脚部側部分を拡大して示す入力軸半径方向に沿う面から見た説明図である。 図１のクラッチの解放状態を示し、（ａ）は入力軸方向に沿う面から見た説明図、（ｂ）はローラ位置の入力軸半径方向に沿う面から見た説明図である。 この発明との比較例として、ステアリングホイール操作による左右転舵時の接触音発生状態を示し、（ａ）は右転舵時の説明図、（ｂ）は左転舵時の説明図である。 この発明の第２実施の形態に係る内輪カムの外面の脚部側部分を拡大して示し、（ａ）は転舵操作開始前の入力軸半径方向に沿う面から見た説明図、（ｂ）は転舵操作開始後の入力軸半径方向に沿う面から見た説明図である。 この発明の第３実施の形態に係る内輪カムの外面の脚部側部分を示し、（ａ）はローラ噛み込み前の入力軸半径方向に沿う面から見た説明図、（ｂ）はローラ噛み込み後の入力軸半径方向に沿う面から見た説明図である。

以下、この発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
（第１実施の形態）
図１は、この発明の第１実施の形態に係る車両用操舵装置のクラッチが備えられた車両用操舵装置を示す説明図である。図１に示すように、車両用操舵装置のクラッチ１０は、車両用操舵装置１１に備えられており、ステアリングホイール（操舵輪）１２と、ステアリングホイール１２により操舵される操向輪１３とを、機械的に接続又は切断することができる。

ステアリングホイール１２の操舵力は、ステアリングコラム軸１４からラック＆ピニオン機構のラックギヤ１５を経て、操向輪１３のタイロッド１６に伝達される。ステアリングコラム軸１４には、ステアリングホイール１２の操舵トルクを検出するトルクセンサ１７が設けられている。

この車両用操舵装置１１は、ステアリングホイール１２の操作情報に基づく電気信号により作動する転舵アクチュエータによって、操向輪１３を転舵駆動するステアバイワイヤ（Ｓｔｅｅｒ−Ｂｙ−Ｗｉｒｅ：ＳＢＷ）システムを構成しており、ＳＢＷシステムにおける、転舵モータ異常等のシステム失陥時や電源遮断等によるシステムダウン時のためのバックアップシステムとして、ステアリングコラム軸１４とラックギヤ１５の間にクラッチ１０が搭載されている。

図２は、図１のクラッチの構成を説明する分解構成図である。図３は、図１のクラッチの締結状態を示し、（ａ）は入力軸方向に沿う面から見た説明図、（ｂ）はローラ位置の入力軸半径方向に沿う面から見た説明図である。
図２及び図３に示すように、クラッチ１０は、内輪カム１８、外輪１９及び複数（一例として、８個を図示）のローラ（係合子）２０を有しており、内輪カム１８の外面（外周面）１８ａと外輪１９の内面（内周面）１９ａとの間にローラ２０が噛み込んで係合することにより締結状態となり、内輪カム１８の外面１８ａと外輪１９の内面１９ａの間に係合していたローラ２０の係合が解除されることにより解放状態となる。

内輪カム１８は、ステアリングホイール１２の操作に連動して軸周方向に回動する入力軸２１に連結されており、入力軸２１の回動時に入力軸２１に連動して一体的に回動する。内輪カム１８を格納する円筒状に形成された外輪１９は、内輪カム１８を覆って内輪カム１８の回りを自在に回動するように配置されており、操向輪１３（図１参照）に外輪１９の回動を伝達する出力軸（図示しない）に連結されている。
内輪カム１８と内輪カム１８を覆う外輪１９との間には、入力軸２１方向に重ねて摺動保持器２２と回転保持器２３が、それぞれの脚部２２ａ，２３ａを交互に位置させて配置されている。両脚部２２ａ，２３ａは何れも、重なり合う内輪カム１８の外面１８ａと外輪１９の内面１９ａの間に形成される空間を自由に移動することができる。

摺動保持器２２は、内輪カム１８が挿通可能な円環部２２ｂと、円環部２２ｂに入力軸２１方向に突設されると共に略等間隔離間する４個の脚部２２ａを有しており、各脚部２２ａは、入力軸２１を挿通させたアーマチュア２４に連結されている。回転保持器２３は、内輪カム１８が挿通可能な円環部２３ｂと、円環部２３ｂに入力軸２１方向に突設されると共に略等間隔離間して４個の脚部２３ａを有している。

摺動保持器２２と回転保持器２３のそれぞれの脚部２２ａ，２３ａは、重なり合う内輪カム１８の外面と外輪１９の内面１９ａとの間に、隣接する脚部２２ａ，２３ａ間距離が長い空間と短い空間が交互に位置するように配置されている。この４箇所の脚部２２ａ，２３ａ間距離が長い空間のそれぞれには、コイルバネ等のバネ部材２５と共にローラ２０，２０が配置されている。各バネ部材２５は、並置された２個一組ずつ、内輪カム１８とアーマチュア２４との間に位置するバネ保持部材２６に位置決め保持されている。

内輪カム１８と外輪１９の間に配置された摺動保持器２２と回転保持器２３の、それぞれの円環部２２ｂ,２３ｂの対向面間には、ボールカム（ボールトルクカム）機構２７が介在している。ボールカム機構２７は、円環部２２ｂと円環部２３ｂのそれぞれの対向面に設けられた円弧状断面のカム溝２７ａ，２７ａと、両カム溝２７ａ，２７ａ間に挟み込まれたボール２７ｂとを有している。
ローラ２０は、例えば、円柱状に形成されて、内輪カム１８の外面１８ａに接触しつつ移動可能に配置されており、バネ部材２５の両側に位置する２個のローラ２０，２０は、バネ部材２５に付勢されて、一方は脚部２２ａに、他方は脚部２３ａに、それぞれ押し当てられている。

各ローラ２０が移動する内輪カム１８の外面１８ａは、各ローラ２０が押し当てられている両脚部２２ａ，２３ａ間の略中央と、各脚部２２ａ，２３ａとを直線状に結ぶ平坦面（平面）により形成されている。この平坦面は、入力軸２１半径方向断面において、内輪カム１８の外面１８ａを円弧とした場合、円弧に対する弦に相当する。つまり、ローラ２０が配置された脚部２２ａ（或いは脚部２３ａ）側へ向かう空間は、外輪１９の内面１９ａ側を上面に、平坦面からなる内輪カム１８の外面１８ａ側を下面にして、脚部２２ａ（或いは脚部２３ａ）に向かうに連れて上下面間距離が狭まった、楔形状空間となる。なお、脚部２２ａと脚部２３ａは、楔形状空間を自由に移動することができる。

また、この楔形状空間を形成する内輪カム１８の外面１８ａの脚部（脚部２２ａ或いは脚部２３ａ）側部分であるローラ（係合子）接触面１８ｂは、傾斜面により形成されている。
図４は、内輪カムの外面の脚部側部分を拡大して示す入力軸半径方向に沿う面から見た説明図である。図４に示すように、内輪カム１８のローラ接触面１８ｂは、内輪カム１８の外面１８ａに対し内輪カム１８の回動中心軸方向に傾斜（外輪の接線方向に傾斜）した、例えば、平坦面からなる傾斜面により形成されている。つまり、ローラ接触面１８ｂが傾斜面により形成されているので、楔形状空間のローラ２０噛み込み部分は、傾斜面でない場合（接触面が、２つのローラ２０、２０に接触する１平面である場合）に比べ、噛み込み先に向かうに連れて狭まる度合いが緩やかになっている。

また、図２及び図３に示すように、アーマチュア２４が回転自在に装着された入力軸２１には、アーマチュア２４の外側（内輪カム１８とは反対側）に隣接して、入力軸２１と一体的に回転するロータ２８が装着されている。アーマチュア２４は、ロータ２８側に突設された複数の脚２４ａを介して、ロータ２８に対し、入力軸２１方向に規制された離反距離のもと接近離反可能に、且つ、入力軸２１を軸心として回動自在に、装着されている。このロータ２８には、電磁コイル２９が内蔵されており、電磁コイル２９の励磁によりコイル吸引力が発生することで、アーマチュア２４がロータ２８に引き寄せられ密着する。

次に、クラッチ１０の動作について説明する。
（クラッチ締結時）
図３に示すように、クラッチ１０は、クラッチ締結時、電磁コイル２９が無励磁状態にあり、各ローラ２０は、バネ部材２５に付勢されて、脚部２２ａ或いは脚部２３ａに押し当てられている。各ローラ２０を介して、脚部２２ａ或いは脚部２３ａにバネ部材２５の付勢力が作用することにより、脚部２２ａと脚部２３ａは、互いに離反するように押し広げられ、摺動保持器２２と回転保持器２３が互いに逆向きに内輪カム１８の回りを移動する。

脚部２２ａと脚部２３ａが押し広げられるのに伴って、バネ部材２５の両側に位置してバネ部材２５に付勢されている両ローラ２０，２０は、外輪１９の内面１９ａと内輪カム１８の外面１８ａとで囲まれ、脚部２２ａ（或いは脚部２３ａ）側が狭まった楔形状空間に入り込むことになる。楔形状空間に入り込んだ両ローラ２０，２０は、各ローラ２０の内輪カム１８と外輪１９との噛み込み位置まで、即ち、アーマチュア２４が外輪１９に接触するまで移動する。

脚部２２ａと脚部２３ａが押し広げられて、摺動保持器２２と回転保持器２３が互いに逆向きに移動するのに伴い、両円環部２２ｂ,２３ｂの対向面間に介在するボールカム機構２７において、ボール２７ｂが両カム溝２７ａ，２７ａから略露出した状態になり、両円環部２２ｂ,２３ｂ間の距離が拡大する。そのとき、円環部２２ｂと共に脚部２２ａが、ロータ２８から離反するように移動し、それに連れて、アーマチュア２４が、ロータ２８から離反し外輪１９のロータ２８対向端面に向かって移動する。

そして、互いに逆向きに回動移動する内輪カム１８と外輪１９との位相差が許容値を超えた時点で、ローラ２０が内輪カム１８と外輪１９の間に楔状に噛み込むことにより、入力軸２１に連結する内輪カム１８と、出力軸に連結する外輪１９が締結状態になる。
（クラッチ解放時）
図５は、図１のクラッチの解放状態を示し、（ａ）は入力軸方向に沿う面から見た説明図、（ｂ）はローラ位置の入力軸半径方向に沿う面から見た説明図である。

図５に示すように、クラッチ１０は、クラッチ解放時、電磁コイル２９が励磁状態になってコイル吸引力が発生し、外輪１９に接触していたアーマチュア２４は、ロータ２８側に引き寄せられる。アーマチュア２４がロータ２８側に引き寄せられるのに伴い、アーマチュア２４と脚部２２ａが連結されている摺動保持器２２もロータ２８側に移動する。摺動保持器２２のロータ２８側への移動時、摺動保持器２２と回転保持器２３の間に介在しているボールカム機構２７において、ボール２７ｂがカム溝２７ａ内に略埋没した状態になるように、摺動保持器２２と回転保持器２３が互いに逆向きに移動する。

摺動保持器２２と回転保持器２３の移動に伴って、脚部２２ａと脚部２３ａがそれぞれバネ部材２５の両側に位置するローラ２０，２０を付勢力に抗して互いに接近させるように、両脚部２２ａ，２３ａが接近移動し、バネ部材２５を押し縮めて圧縮状態にする。この両脚部２２ａ，２３ａの接近移動により、両ローラ２０，２０は、入り込んでいた楔形状空間から押し出され、内輪カム１８と外輪１９との噛み込み位置から離脱する。
そして、両ローラ２０，２０が、内輪カム１８と外輪１９との噛み込み位置から離脱することにより、入力軸２１に連結する内輪カム１８と、出力軸に連結する外輪１９の締結が解除され、解放状態になる。

上述したように、クラッチ１０は、入力軸２１に連結する内輪カム１８と出力軸（図示しない）に連結する外輪１９の間に、ローラ２０が楔状に噛み込み、内輪カム１８と外輪１９が係合することにより、入力軸２１を経て入力した操舵トルクが走行輪１３に伝達される締結状態となり、一方、ローラ２０の噛み込みが解除され、内輪カム１８と外輪１９の係合が解除されることにより、操舵トルクが走行輪１３に伝達されない解放状態となる。

この操舵トルクの伝達に際し、ステアリングホイール１２の操作により転舵される方向が右側となる右転舵の場合は、入力軸２１から見て右側のローラ２０が内輪カム１８と外輪１９の間に楔状に噛み込み、左転舵の場合は入力軸２１から見て左側のローラ２０が内輪カム１８と外輪１９の間に楔状に噛み込む。

つまり、内輪カム１８と外輪１９の重なり空間に配置されたローラ２０は、操舵による入力軸２１の回動時、内輪カム１８の外面１８ａと外輪１９の内面１９ａとの間に楔状に噛み込むが、このときの、内輪カム１８とローラ２０の接触部位は、内輪カム１８の外面１８ａと外輪１９の内面１９ａとからなる間隙、及びローラ２０の外径で決まる。このため、内輪カム１８のローラ接触面１８ｂを回動中心軸方向に傾斜する傾斜面（すなわち外輪の接線方向に傾斜する傾斜面、図４参照）により形成したことで、ローラ２０が入り込む内輪カム１８と外輪１９の間隙への入り込み量（ローラ２０の移動量）に対する、内輪カム１８と外輪１９の間隙の減少量が小さくなり、ローラ２０が噛み込む際の噛み込み度合いが緩和されることになる。

すなわち、内輪カム１８と外輪１９の間隙へローラ２０噛み込む際に、徐々に狭くなる内輪カム１８と外輪１９の間隙によって、ローラ２０の内輪カム１８及び外輪１９に対する相対的な移動速度（以下、移動速度）が徐々に低下し、完全に噛み込む（ローラ２０の移動速度が０となる）直前のローラ２０の移動速度を低減する事ができ、結果としてローラ２０が内輪カム１８及び外輪１９と接触する際の衝撃を緩和することができる。

具体例を示せば、下がり傾斜となる傾斜面を形成しない場合（接触面が、２つのローラ２０、２０に接触する１平面である場合）、ローラ噛み込み時の内輪カム１８と外輪１９の成す角度（楔角度）は、例えば約８度に設定されているが、下がり傾斜となる傾斜面を形成することにより、ローラ２０が噛み込み係合状態になるまで、即ち、楔角度が約８度になるまでの角度変化が緩やかになるので、ローラ２０が内輪カム１８及び外輪１９と接触する際の衝撃を緩和することができる。

この結果、ローラ２０の噛み込みに要する時間が長くなって噛み込み速度が遅く、即ち、噛み込み動作が除々に行われることになるので、クラッチ締結時及び左右切り返し転舵操作時に行われるローラ２０の噛み込みにおいて、ローラ２０が内輪カム１８と外輪１９に接触する際の衝撃が緩和され、接触音を極力発生させないようにすることができる。
これに対し、内輪カム１８の外面１８ａに下がり傾斜となる傾斜面を形成しない場合、ローラ２０が内輪カム１８と外輪１９に接触する際に接触音が発生することが避けられない。つまり、外面１８ａがそのまま延長されていると、ローラ２０が入り込む内輪カム１８と外輪１９の間隙が急に狭くなってローラ２０の噛み込み速度が速く、即ち、噛み込み動作が一気に行われることになる。

図６は、この発明との比較例として、ステアリングホイール操作による左右転舵時の接触音発生状態を示し、（ａ）は右転舵時の説明図、（ｂ）は左転舵時の説明図である。
図６に示すように、ステアリングホイール１２を操作したときの左右転舵方向により、転舵操作に伴って内輪カム１８が回動し、バネ部材２５の両端に設けられたローラ２０，２０がそれぞれ内輪カム１８と外輪１９の間に噛み込む。

このため、この発明に係る車両用操舵装置のクラッチ１０とは異なり、内輪カム１８のローラ接触面１８ｂを下がり傾斜となる傾斜面（図４参照）により形成していない場合、ステアリングホイール１２を操作して左右転舵切り返しを行うと、切り返す毎に各ローラ２０の噛み込みが行われ（（ａ），（ｂ）参照）、その都度、ローラ２０が内輪カム１８と外輪１９に接触する接触音（例えば、金属同士が接触する際の衝撃音）が発生してしまう。

（第２実施の形態）
図７は、この発明の第２実施の形態に係る内輪カムの外面の脚部側部分を拡大して示し、（ａ）は転舵操作開始前の入力軸半径方向に沿う面から見た説明図、（ｂ）は転舵操作開始後の入力軸半径方向に沿う面から見た説明図である。図７に示すように、この第２実施の形態に係る内輪カム１８は、外面１８ａのローラ接触面１８ｂが、内輪カム１８の中心軸に向かう下がり傾斜となる傾斜面により形成されているのに加え、その傾斜面が上向き凸状の曲面により形成されている。その他の構成及び作用は、第１実施の形態に係る内輪カム１８と同様である。

上記構成を有するクラッチ１０を備えた車両用操舵装置１１において、例えば、ステアリングホイール１２を右転舵方向に操作する際、バネ部材２５の左端に設けられたローラ２０が、転舵操作開始前、内輪カム１８と外輪１９の間隙に臨んだ状態（（ａ）参照）から、転舵操作開始後、内輪カム１８の回転により内輪カム１８と外輪１９の間隙に噛み込む（（ｂ）参照）。

このとき、内輪カム１８の外面１８ａのローラ接触面１８ｂが、内輪カム１８の中心軸に向かう下がり傾斜、且つ、上向き凸状の曲面からなる傾斜面（図中、実線参照）により形成されていることから、ローラ２０が入り込む内輪カム１８と外輪１９の間隙の入り込み量に対する減少率が、ローラ接触面１８ｂが曲面からなる傾斜面ではない（破線参照）場合に比べて小さくなる。このため、転舵時に行われるローラ２０の噛み込みにおいて、ローラ２０が内輪カム１８と外輪１９に接触する際の衝撃が緩和され、接触音を極力発生させないようにすることができる。

このローラ接触面１８ｂを形成する曲面は、同一曲率を有する上向き凸状のものに限られず、例えば、噛み込み先に向かうに連れて曲率が大きく、即ち、曲がり度合いがきつくなるように、同一曲率を有していなくても良く、結果的に、噛み込み先に向かうに連れて狭まる度合いが緩やかになる曲面により形成されていれば良い。
このように、ローラ接触面１８ｂが、内輪カム１８の中心軸に向かう下がり傾斜に加え、上向き凸状の曲面からなる傾斜面により形成されていることから、ローラ２０が入り込む内輪カム１８と外輪１９の間隙の入り込み量に対する減少率が、曲面でない傾斜面の場合に比べて更に小さくなり、ローラ２０が噛み込む際の噛み込み度合いが更に緩和されることになる。

（第３実施の形態）
図８は、この発明の第３実施の形態に係る内輪カムの外面の脚部側部分を示し、（ａ）はローラ噛み込み前の入力軸半径方向に沿う面から見た説明図、（ｂ）はローラ噛み込み後の入力軸半径方向に沿う面から見た説明図である。
図８に示すように、この第３実施の形態に係る内輪カム１８は、ローラ２０が内輪カム１８と外輪１９の間隙に入り込み噛み込み状態になる際に、ローラ２０が接触しつつ移動する、少なくとも内輪カム１８の外面１８ａの脚部側部分であるローラ接触面１８ｂに、ローラ噛み込み時に接触音を発生し難くする接触音発生抑制部３０を設けている。その他の構成及び作用は、上記実施の形態に係る内輪カム１８と同様である。

この接触音発生抑制部３０は、例えば、ローラ噛み込み時に発生する接触音を吸収する機能を有する吸音部材等、ローラ２０が内輪カム１８と外輪１９に接触する際の衝撃が緩和され、接触音を極力発生させないようにすることができる部材、具体的には、ローラ２０を形成する部材よりも剛性が低い材質からなる部材により形成されている。
このような部材の一例として、ナイロン６６やポリアミドイミド等の高い強度を有する樹脂部材があり、この樹脂部材を成型して、クラッチ締結時にローラ２０と内輪カム１８が接触するローラ接触面１８ｂを形成するように、内輪カム１８に組み込むことにより、金属同士の接触を防止する。なお、接触音発生抑制部材３０は、少なくとも脚部側部分であるローラ接触面１８ｂに設けられていれば良いが、外面１８ａ全域に設けても良い。

また、この第３実施の形態に係る外輪１９は、少なくとも、内面１９ａのローラ２０が内輪カム１８と外輪１９の間隙に入り込み噛み込み状態になる際にローラ２０が接触しつつ移動する部分に、ローラ噛み込み時に接触音を発生し難くする接触音発生抑制層３１を形成している。その他の構成及び作用は、上記実施の形態に係る外輪１９と同様である。

この接触音発生抑制層３１は、例えば、ローラ噛み込み時に発生する接触音を吸収して消音する機能を有する吸音皮膜等、ローラ２０が内輪カム１８と外輪１９に接触する際の衝撃が緩和され、接触音を極力発生させないようにすることができる皮膜材料（コーティング材料）、具体的には、ローラ２０を形成する部材よりも剛性が低い材質からなる皮膜材料を塗布（コーティング）して形成される。このような皮膜材料の一例として、高弾性で衝撃の吸収に優れ耐摩耗性も高いウレタン樹脂や、フッ素樹脂があり、この皮膜材料を、外輪１９の内面１９ａのローラ接触部位全周に渡って、例えば、微粒子を圧縮性の気体に混合して高速衝突させるＷＰＣ（登録商標）処理を行う。

なお、接触音発生抑制層３１は、外輪１９の内面１９ａの少なくともローラ２０の接触移動部分に塗布されていれば良いが、内面１９ａ全域に設けても良い。
ここでは、接触音発生抑制層３１を外輪１９の内面１９ａに塗布したが、外輪１９の内面１９ａではなく内輪カム１８の外面１８ａに、外輪１９の内面１９ａに塗布するのと同様に塗布しても良い。この場合、少なくとも移動するローラ２０が接触する面を塗布する。このように、接触音発生抑制層３１を内輪カム１８の外面１８ａに塗布しても、外輪１９の内面１９ａに塗布した場合と同様の効果を得ることができる。

また、この第３実施の形態に係るローラ２０は、少なくとも、ローラ２０が内輪カム１８と外輪１９の間隙に入り込み噛み込み状態になる際に外面１８ａと内面１９ａに接触する部分である、接触面に、ローラ噛み込み時に接触音を発生し難くする接触音発生抑制層３２を形成している。その他の構成及び作用は、上記実施の形態に係るローラ２０と同様である。

この接触音発生抑制層３２は、例えば、ローラ噛み込み時に発生する接触音を吸収する機能を有する吸音皮膜等、ローラ２０が内輪カム１８と外輪１９に接触する際の衝撃が緩和され、接触音を極力発生させないようにすることができる皮膜材料（例えば、接触音発生抑制層３１でも良い）、具体的には、内輪カム１８の外面１８ａ及び外輪１９の内面１９ａを形成する部材よりも剛性が低い材質からなる皮膜材料を塗布（コーティング）して形成される。なお、接触音発生抑制層３２は、ローラ２０の少なくとも接触面に形成されているが、ローラ２０の外周面全域に形成しても良い。

上記構成を有するクラッチ１０を備えた車両用操舵装置１１において、ステアリングホイール１２を左右転舵操作する際、バネ部材２５の左端に設けられたローラ２０が、転舵操作開始前、内輪カム１８と外輪１９の間隙に臨んだ状態（（ａ）参照）から、転舵操作開始後、内輪カム１８の回転により内輪カム１８と外輪１９の間隙に噛み込む（（ｂ）参照）。

このとき、内輪カム１８の外面１８ａのローラ接触面１８ｂが接触音発生抑制部材３０により形成され、外輪１９の内面１９ａ（或いは内輪カム１８の外面１８ａ）に接触音発生抑制層３１が形成され、ローラ２０の接触面に接触音発生抑制層３２が形成されていることから、内輪カム１８と外輪１９の間隙に入り込むローラ２０は、接触音発生抑制層３２を介して接触音発生抑制部材３０と接触音発生抑制層３１に接触しつつ移動することになる。

よって、クラッチ締結時及び左右切り返し転舵操作時に行われるローラ２０の噛み込みにおいて、ローラ２０が内輪カム１８と外輪１９に接触する際の衝撃が緩和され、接触音を極力発生させないようにすることができる。
このように、接触音発生抑制部材３０を設けたり、接触音発生抑制層３１や接触音発生抑制層３２を形成したりすることで、クラッチ１０の締結時、何れも金属部材からなるローラ（例えば、機械構造用鋼記号：ＳＵＪ２）と内輪カム（例えば、機械構造用鋼記号：ＳＣｒ４２０）及び外輪（例えば、機械構造用鋼記号：ＳＣｒ４２０）とが直接接触せずに、弾性力を備えた樹脂部材を介在させることになるので、接触音を発生させてしまう金属部材同士の直接接触を防止している。

なお、内輪カム１８が接触音発生抑制部材３０を設けている構成、外輪１９或いは内輪カム１８が接触音発生抑制層３１を形成している構成、及びローラ２０が接触音発生抑制層３２を形成している構成は、全てを同時に適用しても良いが、各構成を個別に或いは任意に組み合わせて選択的に適用しても良い。
上述した第１実施の形態から第３実施の形態において説明した各構成は、必要に応じ、それぞれ個別に或いは任意に組み合わせて選択的に適用しても良く、また、全てを同時に適用しても良い。

この発明は、内輪カムと外輪の間に噛み込む係合子が、内輪カム回動中心軸方向に傾斜する傾斜面により形成された接触面に接触することにより徐々に噛み込み速度を減少させることになり、係合子が内輪カムと外輪に接触する際の衝撃が緩和されて、接触音を極力発生させないようにすることができるので、車両用操舵装置のクラッチに最適である。

１０ クラッチ
１１ 車両用操舵装置
１２ ステアリングホイール
１３ 操向輪
１４ ステアリングコラム軸
１５ ラックギヤ
１６ タイロッド
１７ トルクセンサ
１８ 内輪カム
１８ａ 外面
１８ｂ ローラ接触面
１９ 外輪
１９ａ 内面
２０ ローラ
２１ 入力軸
２２ 摺動保持器
２２ａ，２３ａ 脚部
２２ｂ，２３ｂ 円環部
２３ 回転保持器
２４ アーマチュア
２５ バネ部材
２６ バネ保持部材
２７ ボールカム機構
２７ａ カム溝
２７ｂ ボール
２８ ロータ
２９ 電磁コイル

Claims (6)

1. 操舵輪の操作に連動して軸周方向に回動する入力軸に連結され、前記入力軸に連動して回動する内輪カムと、
   前記内輪カムを覆って前記内輪カムの回りを回動自在に配置され、回動を操向輪へ伝達する外輪と、
   前記内輪カムと前記外輪の重なり空間に配置され、操舵による前記入力軸の回動時、前記内輪カムの外面と前記外輪の内面との間に楔状に噛み込む係合子とを有し、
   前記内輪カムの外面の、前記係合子が噛み込む際に前記外輪の内面との間に挟まれる前記係合子が接触する係合子接触面を、前記係合子が前記内輪カムと前記外輪に接触する位置である接触位置における前記外輪の接線方向に傾斜した傾斜面により形成し、
   前記係合子が噛み込み前記内輪カムと前記外輪が係合することにより、前記入力軸を経て入力した操舵トルクが前記走行輪に伝達される締結状態となり、前記係合子の噛み込みが解除され前記内輪カムと前記外輪の係合が解除されることにより、前記操舵トルクが前記走行輪へ伝達されない解放状態となる車両用操舵装置のクラッチ。
2. 前記係合子接触面は、平面或いは曲面である請求項１に記載の車両用操舵装置のクラッチ。
3. 前記内輪カムの少なくとも前記係合子接触面に、係合子噛み込み時に接触音を発生し難くする接触音発生抑制部を設けた請求項１または２に記載の車両用操舵装置のクラッチ。
4. 前記外輪の内面の少なくとも前記係合子が接触する部分に、係合子噛み込み時に接触音を発生し難くする接触音発生抑制層を形成した請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用操舵装置のクラッチ。
5. 前記係合子の、少なくとも前記係合子が噛み込む際に前記内輪カムの外面と前記外輪の内面に接触する部分に、係合子噛み込み時に接触音を発生し難くする接触音発生抑制層を形成した請求項１から４のいずれか一項に記載の車両用操舵装置のクラッチ。
6. 前記操舵輪の操作情報に基づく電気信号により作動する転舵アクチュエータによって前記操向輪を転舵駆動するステアバイワイヤシステムに備えられる請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用操舵装置のクラッチ。

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