JP2014047912A - クラッチ装置および操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動作の異常を精度良く検出できるクラッチ装置を提供する。
【解決手段】２つの回転軸の間のトルクの伝達および遮断の切替えを行うクラッチ装置において、第１の回転軸は、内周または外周に複数の溝部が互いに間隔をもって周方向に形成されている。第２の回転軸は、第１の回転軸と同軸に、かつ、一部が重なるように配置されている。複数の係合部は、第２の回転軸の径方向に移動できるように該第２の回転軸に設けられ、互いに間隔をもって該第２の回転軸の周方向に配列されている。進退機構は、複数の係合部を径方向へ進退させる。位置検出手段は、複数の係合部の位置、または、進退機構の位置を検出する。異常検出手段は、位置検出手段が検出した位置情報にもとづいて、係合部の進退動作の異常を検出する。
【選択図】図５

Description

本発明は、クラッチ装置に関し、特に車両操舵装置に用いられるクラッチ装置に関する。

近年、いわゆるステアバイワイヤシステムと称される自動車の操舵に関するシステムが実用化へ向けて種々開発されている。従来の車両は、ステアリングホイールと操舵輪がラックアンドピニオンのような機構を通じて機械的に結合されているものが一般的である。しかし、ステアバイワイヤシステムにおいては、これらの機械的接続はなく、運転者からの入力、例えばトルクや操舵角度をセンサで検出し、また他の車両センサからの情報とあわせて、車両の走行状態に適した舵角を求め、その舵角指令値を操舵用アクチュエータに送り、実際に車輪の転舵を行うものである。

ステアバイワイヤシステムを採用する場合、システムが失陥した場合に操舵性能を確保するため、ステアバイワイヤシステムとは別途にステアリングホイールと操舵輪とを機械的に結合する結合機構または、それに類する機構、いわゆるフェールセーフのための機構を準備しておくことが一般的である。

例えば、特許文献１には、ステアリングホイールと転舵輪とを機械的に接続、切断するバックアップクラッチを備えるステアバイワイヤシステムが開示される。このバックアップクラッチの異常判定方法として、まずバックアップクラッチに接続指令を出し、ステアリングホイール側の操舵反力モータおよび転舵輪側の転舵モータがそれぞれ逆方向に同じ大きさのトルクをバックアップクラッチに付与させる。そしてこれらのトルクが釣り合えばバックアップクラッチが正常であると判定され、トルクが釣り合わなければバックアップクラッチが異常であると判定される。

特開２００９−１７９１８５号公報

しかしながら、特許文献１に記載のクラッチの診断方法では、クラッチの種類によってはクラッチの動作に異常が生じていてもトルクが釣り合って異常を検出できない可能性がある。例えば、クラッチに互いに係合可能な複数のロックバーと複数のロック溝があり、特定の位相にて特定のロックバーのみロック溝に噛み合う構造である場合に、噛み合ってないロックバーの動作に異常が生じても、特定のロックバーが噛み合っていれば、トルクが釣り合うためクラッチの異常を検出できない。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、動作の異常を精度良く検出できるクラッチ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様は、２つの回転軸の間のトルクの伝達および遮断の切替えを行うクラッチ装置であって、内周または外周に複数の溝部が互いに間隔をもって周方向に形成されている第１の回転軸と、第１の回転軸と同軸に、かつ、一部が重なるように配置されている第２の回転軸と、第２の回転軸の径方向に移動できるように該第２の回転軸に設けられ、互いに間隔をもって該第２の回転軸の周方向に配列されている複数の係合部と、複数の係合部を径方向へ進退させる進退機構と、複数の係合部の位置、または、進退機構の位置を検出する位置検出手段と、位置検出手段が検出した位置情報にもとづいて、係合部の進退動作の異常を検出する異常検出手段と、を備える。

この態様によると、複数の係合部の位置を検出して、それぞれの位置情報をもとに動作の異常を検出するため、いずれの係合部の動作に異常が生じてもその異常を検出することができる。

複数の係合部が進退機構によって複数の溝部側に向かって径方向に移動されると、第１の回転軸と第２の回転軸との任意の回転位相において、溝部に入った状態の係合部と溝部に入らない状態の係合部とが存在してもよい。位置検出部は溝部に入らなかった係合部についても位置を検出するため、その位置情報にもとづいて異常を検出することが可能となる。

溝部に入らなかった係合部は、２つの溝部の間の壁部に当接して止まっており、進退機構により退避させられるときには溝部に入った係合部とともに退避させられ、位置検出手段は、進退機構により複数の係合部を退避させた場合に、複数の係合部の位置、または、進退機構の位置が所定の退避位置にあるか検出し、異常検出手段は、位置検出手段により複数の係合部の位置、または、進退機構の位置が所定の退避位置にないと検出された場合に、係合部の進退動作が異常であると検出してもよい。係合部に退避するよう指示すれば全ての係合部が進退機構によって同じように退避するため、位置検出部により係合部の退避の有無を検出することで係合部の動作の異常を容易に検出することができる。

第１の回転軸および第２の回転軸の一方を回転させる駆動手段と、第１の回転軸および第２の回転軸の他方の回転量を検出する回転量検出手段と、を備えてもよい。進退機構は、複数の係合部を複数の溝部側に向かって付勢するバネ部材と、通電した場合に複数の係合部をバネ部材に抗して退避させるように動作するソレノイド装置と、を有してもよい。異常検出手段は、ソレノイド装置への通電が停止された状態で、駆動手段にて所定のトルクを一方の回転軸に付与し、回転量検出手段が他方の回転軸から検出した回転量の情報にもとづいて、複数の係合部の進退動作の異常を検出してもよい。これにより、クラッチ装置を接続した際に、トルクの伝達がなされるか確認できる。

車両を操舵するために回転される操作部材と、操作部材の操作量に応じた情報を検出する検出手段と、車輪を転舵する転舵機構と、転舵機構を駆動する動力源と、クラッチ装置を含む操舵装置であって、クラッチ装置によりトルクが遮断された状態で動力源を駆動し、操作量に応じた情報に基づいて転舵量を制御する制御手段と、を備えてもよい。操作部材は、第１の回転軸および第２の回転軸のいずれか一方と連結されており、転舵機構は、第１の回転軸および第２の回転軸のいずれか他方と連結されており、クラッチ装置は、操作部材と転舵機構との間のトルクが伝達可能な状態で、操作部材の操作に応じて車輪の舵角が変化するように第１の回転軸と第２の回転軸とが機械的に連結されていてもよい。

この態様によると、ステアバイワイヤシステムの操舵装置に含まれるクラッチ装置の動作の異常を精度良く検出できる。

この発明により、動作の異常を精度良く検出できるクラッチ装置を実現することができる。

第１の実施の形態に係る車両操舵装置の概略構成を示す模式図である。 第１の実施の形態に係るクラッチ装置の軸に平行な断面図である。 図２に示すクラッチ装置のＡ−Ａ断面図である。 第１の実施の形態に係るクラッチ装置（クラッチＯＮ状態）の軸に平行な断面図である。 図４に示すクラッチ装置のＣ−Ｃ断面図である。 ロックバーとロック溝の形状を説明するための図である。 図６に示すロックバーとロック溝との関係を直線状に示した模式図である。 ＥＣＵの機能ブロックを示す図である。 接続解除時のロックバーの進退動作の異常検出処理を示すフローチャートである。 接続時のロックバーの進退動作の異常検出処理を示すフローチャートである。 作動電流および保持電流によるプル型ソレノイド装置の吸引力およびバネ部材の反力の関係を説明するための図である。 第２の実施の形態に係るクラッチ装置の断面図である。 第３の実施の形態に係るクラッチ装置の断面図である。 第４の実施の形態に係るクラッチ装置の軸に平行な断面図である。 図１４に示すクラッチ装置のＥ−Ｅ断面図である。 第４の実施の形態に係るクラッチ装置（クラッチＯＮ状態）の軸に垂直な断面図である。 図５に示す状態からハンドル側ハウジングが矢印Ｒ２方向へわずかに回転した位置にあるクラッチ装置の断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。以下の実施の形態で説明するクラッチ装置は、車両の操舵装置に適用することができる。特に、いわゆるステアバイワイヤ型車両操舵装置、すなわち、操舵部に設けられたステアリングホイール等の操作部材に加えられる操舵力によらず、電気的な制御下、転舵部において備える動力源の動力によって、操作部材の操作に応じた車輪の転舵が行われる車両操舵装置に好適である。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る車両操舵装置の概略構成を示す模式図である。車両操舵装置１０は、ハンドル１２と、操舵角度センサ１４と、トルクセンサ１６と、操舵反力モータ１８と、インターミディエイトシャフト２０と、転舵角度センサ２２と、転舵モータ２４と、タイヤ２６と、ＥＣＵ２８と、クラッチ装置２９とを備える。

操舵アクチュエータ３０は、操舵角度センサ１４と、トルクセンサ１６と、操舵反力モータ１８とで構成されている。また、転舵アクチュエータ３２は、転舵角度センサ２２と転舵モータ２４とで構成されている。ＥＣＵ２８は、操舵アクチュエータ３０および転舵アクチュエータ３２が有する各種センサの情報に基づいて、操舵反力モータ１８や転舵モータ２４を制御する。

ハンドル１２は、車室内の運転席側に配置され、運転者が操舵量を入力するために回転させる操舵部材として機能する。

操舵角度センサ１４は、運転者が入力した操舵量としてのハンドル１２の回転角を検出し、この検出値をＥＣＵ２８に対して出力する。操舵角度センサ１４は、ハンドル１２の操作量に応じた情報を検出する検出手段として機能する。

トルクセンサ１６は、ハンドル１２の操舵量に応じたトルクを検出する。操舵反力モータ１８は、ＥＣＵ２８の制御に基づいて、操舵角度センサ１４が検出したハンドル１２の回転角に応じた操舵反力を運転者に感じさせるための反力をハンドル１２に作用させる。操舵反力モータ１８は、ハンドル１２などの操舵側の回転軸を回転させる駆動手段として機能する。

ＥＣＵ２８は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびそれらを相互に接続するデータバスから構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、運転者が入力した操舵量としてのハンドル１２の回転角を検出し、この操舵量に基づいた転舵量を演算して、この転舵量に基づいて、転舵モータ２４を制御してタイヤ２６を転舵する制御を行う制御手段として機能する。

転舵モータ２４は、ＥＣＵ２８の制御に基づいて、タイヤ２６にタイロッドを介して連結される車幅方向に延びるラックバーを車幅方向に動作させる転舵手段を構成する。

転舵角度センサ２２は、転舵手段を構成するラックアンドピニオン機構３４のピニオンの回転角を検出して、この検出値をＥＣＵ２８に対して出力する。転舵角度センサ２２は、インターミディエイトシャフト２０の回転量を検出する回転量検出手段として機能する。

インターミディエイトシャフト２０は、ステアバイワイヤシステムが機能しない場合のバックアップ機構の一部として、操舵アクチュエータ３０から転舵アクチュエータ３２へ操舵力（トルク）を伝達する役割を果たす。メカバックアップ機構は、インターミディエイトシャフト２０、クラッチ装置２９、ラックアンドピニオン機構３４等から構成される。

クラッチ装置２９は、２つの回転軸の間のトルクの伝達および遮断の切替えを行う。クラッチ装置２９の構造の詳細については後述するが、車両操舵装置１０は、システムが正常な場合、クラッチ装置２９により操舵アクチュエータ３０と転舵アクチュエータ３２との接続が分離されており、ステアバイワイヤシステムとして機能する。一方、車両操舵装置１０は、システムが異常な場合、クラッチ装置２９により操舵アクチュエータ３０と転舵アクチュエータ３２とが機械的に連結されることで、ハンドル１２の操作によりタイヤ２６を直接転舵できるようになる。

次に、クラッチ装置２９の構造について詳述する。図２は、第１の実施の形態に係るクラッチ装置２９の軸に平行な断面図である。図３は、図２に示すクラッチ装置２９のＡ−Ａ断面図である。なお、図２は、図３に示すＢ−Ｂ断面に相当する。

クラッチ装置２９は、第１の回転軸である環状のハンドル側ハウジング３６と、第２の回転軸である環状のタイヤ側ハウジング３８と、タイヤ側ハウジング３８の径方向に移動できるようにタイヤ側ハウジング３８に設けられている係合部としての複数のロックバー４０と、を備える。ハンドル側ハウジング３６は、内周面に複数のロック溝４２が互いに間隔をもって周方向の形成されている。タイヤ側ハウジング３８は、ハンドル側ハウジング３６と同軸となるように設けられており、クラッチ装置２９の側方から見て少なくとも一部がハンドル側ハウジング３６と重なるように配置されている。

ハンドル側ハウジング３６は、操舵アクチュエータ３０と連結されており、ハンドル１２の回転に連動して回転する。また、タイヤ側ハウジング３８は、転舵アクチュエータ３２と連結されており、タイヤの転舵に連動して回転する。クラッチ装置２９は、ロックバー４０をロック溝４２側に向って径方向へ進退させる進退機構４４を更に備える。進退機構４４の詳細については後述する。

本実施の形態に係るクラッチ装置２９においては、５つのロックバー４０が放射状にほぼ等間隔に配置されている。各ロックバー４０は、環状のタイヤ側ハウジング３８の周面に形成された開口部３８ａに摺動可能に支持されている。

タイヤ側ハウジング３８の図２に示す右側の開口部近傍には、バネ受け部材４６が固定されている。バネ受け部材４６は、小径部４６ａの外周面に、各ロックバー４０に対応するように複数の凸部４６ｂが放射状にほぼ等間隔で配置されている。凸部４６ｂは、付勢部材であるバネ部材５０がずれないようにその一端を支持する。また、バネ部材５０の他端は、ロックバー４０のバネ受け部材４６と対向する部分に形成されている凹部４０ａにより支持されている。そして、バネ部材５０は、図２や図３に示す状態では圧縮されている。バネ部材５０は、各ロックバー４０をロック溝４２側に向かって付勢する付勢手段として機能する。

進退機構４４は、電気によって駆動するアクチュエータとしてのプル型ソレノイド装置５２と、ロックバー４０をロック溝４２に向かって付勢するバネ部材５０と、ロックバー４０に作用することでロックバー４０の進退を制御するピン５４と、ピン５４が固定されているアダプタ５６と、を有している。

プル型ソレノイド装置５２は、通電時（クラッチ装置ＯＦＦ）には軸５２ａが引き込まれ、非通電時（クラッチ装置ＯＮ）には内部にある戻りバネの作用で軸５２ａが突出するように構成されている。図２は、プル型ソレノイド装置５２の通電時の状態を示している。

ピン５４は、ロックバー４０の中央部に設けられた貫通孔４０ｂに浸入した状態でロックバー４０と係合している。また、ピン５４は、図２に示すクラッチ装置ＯＦＦの状態でロックバー４０の貫通孔４０ｂと当接する第１当接部５４ａと、後述するクラッチ装置ＯＮの状態でロックバー４０の貫通孔４０ｂと当接する第２当接部５４ｂと、第１当接部５４ａと第２当接部５４ｂとを滑らかにつなぐ傾斜部５４ｃと、を有する。第１当接部５４ａおよび第２当接部５４ｂは、回転軸Ａｘに沿っており、傾斜部５４ｃは回転軸Ａｘに対して傾斜する。ピン５４は、第２当接部５４ｂから第１当接部５４ａに向かってクラッチ装置２９の回転軸Ａｘに近づくように屈曲している。すなわち、第１当接部５４ａは、第２当接部５４ｂよりロックバー４０の根元の凹部４０ａに近い。なお、第２当接部５４ｂは、必ずしも貫通孔４０ｂの内周壁と当接しなくてもよい。

アダプタ５６は、プル型ソレノイド装置５２の軸に固定されており、プル型ソレノイド装置５２への通電状態に応じて軸方向へ位置が変化する。その際、ピン５４も軸方向へ位置が変化する。

次に、クラッチ装置の動作を説明する。図２や図３に示すように、クラッチ装置２９がＯＦＦの状態、すなわちプル型ソレノイド装置５２に通電されている状態では、ロックバー４０とロック溝４２とが一切係合しない。そのため、操舵アクチュエータ３０と転舵アクチュエータ３２とは切り離された状態であり、互いの間でトルクは伝達されない。

より詳細には、プル型ソレノイド装置５２に通電されると、プル型ソレノイド装置５２の軸とともにアダプタ５６が引き込まる。その際、ピン５４の第１当接部５４ａが貫通孔４０ｂの内周壁に当接し、クラッチ装置２９がＯＦＦの状態となる位置にロックバー４０が規制され、ロック溝４２から退避した状態にある

図４は、第１の実施の形態に係るクラッチ装置２９（クラッチＯＮ状態）の軸に平行な断面図である。図５は、図４に示すクラッチ装置２９のＣ−Ｃ断面図である。なお、図４は、図５に示すＤ−Ｄ断面に相当する。

クラッチ装置２９は、システムの故障などで通電が解除され非通電な状態となると、プル型ソレノイド装置５２の戻りバネの働きで、それまで引き込まれていたアダプタ５６が図４の右方向へ移動する。その結果、ロックバー４０の貫通孔４０ｂの内部でのピン５４の位置が変化し、ピン５４の第２当接部５４ｂが貫通孔４０ｂの内部に位置することになる。その結果、ピン５４により位置が規制されていたロックバー４０は、ハンドル側ハウジング３６のロック溝４２に向かって移動できるようになる。

このように、各ロックバー４０は、バネ部材５０の付勢力によってハンドル側ハウジング３６のロック溝４２側に向かってタイヤ側ハウジング３８の径方向に移動する力が働くが、図５に示すように、クラッチ装置２９では、すべてのロックバー４０がそのままロック溝４２に入るようには構成されていない。

つまり、各ロックバー４０（以下、適宜ロックバー４０１〜４０５と称する場合がある。）と各ロック溝４２との位置関係、つまりハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８との位置関係によっては、ロック溝４２に入り込むロックバーの組合せは種々変わりうる。図５に示すクラッチ装置２９では、ロック溝４２に入り込むロックバー４０１〜４０３と、ロック溝４２に入り込まずにロック溝４２同士の間の内周壁部４３と当接して止まるロックバー４０４，４０５とが存在することになる。つまり、ハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８との任意の回転位相において、ロック溝４２に入った状態のロックバー４０とロック溝４２に入らない状態のロックバー４０とが存在する。

図５に示す状態は、クラッチ装置２９が完全にクラッチＯＮとなった場合であるが、プル型ソレノイド装置５２への通電が解除されたと同時に、常にこの状態に至る訳ではない。以下では、通常のハンドル１２の操作によってクラッチ装置２９が完全にクラッチＯＮとなるまでの動作について更に詳述する。

図１７は、図５に示す状態からハンドル側ハウジング３６が矢印Ｒ２方向へわずかに回転した位置にあるクラッチ装置の断面図である。例えば、図５に示す状態からハンドル側ハウジング３６が矢印Ｒ２方向へわずかに回転した位置にある場合（タイヤ側ハウジング３８は図５に示す状態のまま）、ロックバー４０１，４０２は、ロック溝４２に入り込むものの、ロックバー４０３，４０４，４０５は、ハンドル側ハウジング３６の内周壁にある突起部４３に当接した状態である。また、この場合には、ロック溝４２に入り込んだロックバー４０１，４０２は、いずれもロック溝４２の側面４２ａ，４２ｂに当接していない。そのため、ハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８との間には、回転方向において遊びが存在している。

そして、この状態からハンドル側ハウジング３６を矢印Ｒ１方向へ回転すると、ロックバー４０１がロック溝４２の一方の側面４２ａに当接し係合した際に、ロックバー４０３がロック溝４２に入り、ロック溝４２の他方の側面４２ｂと係合する。その結果、図５に示すように、ロック溝４２１に入り込んで一方の側面４２ａと係合するロックバー４０１とロック溝４２３に入り込んで他方の側面４２ｂと係合するロックバー４０３とにより、ハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８との間の回転方向の遊びがほぼなくなり（ロック状態）、ハンドル側ハウジング３６の回転力をタイヤ側ハウジング３８へ確実に伝達することができる。

このように、本実施の形態に係るクラッチ装置２９において、複数のロックバー４０は、プル型ソレノイド５２を含む進退機構４４によって複数のロック溝４２に向かって移動した場合、ハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８との回転位相差にかかわらず、複数のロック溝４２のうちいずれか一つの第１溝部であるロック溝４２１に入るロックバー４０１と、ロックバー４０１が、ロック溝４２１に入った状態で左回りの回転方向（図１７に示す矢印Ｒ２方向）へ移動し、ロック溝４２１の２つの側面４２ａ，４２ｂのうち一方の回転方向（矢印Ｒ２方向）側の側面４２ａに係合した際に、ロック溝４２１と異なる第２溝部としてのロック溝４２３に入るロックバー４０３と、を有する。ロックバー４０３は、ロック溝４２３に入った際に、ロック溝４２３の２つの側面４２ａ，４２ｂのうち他方の回転方向（矢印Ｒ１方向）側の側面４２ｂに係合するように構成されている。

これにより、クラッチ装置２９は、進退機構４４により各ロックバー４０をロック溝４２から退避させることで、車両操舵装置１０をハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８とのトルクの伝達がない分離状態にできる。一方、クラッチ装置２９は、進退機構４４によりハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８とが接続されている状態（ロック状態）では、ハンドル側ハウジング３６が一方の回転方向（例えば矢印Ｒ１方向）に回転した場合は、ロックバー４０１がロック溝４２１の２つの側面のうち他方の回転方向（矢印Ｒ２方向）側の側面４２ａに係合しているため、遊びがほとんどない状態でトルクをタイヤ側ハウジング３８に伝達できる。また、ハンドル側ハウジング３６が他方の回転方向（例えば矢印Ｒ２方向）に回転した場合は、ロックバー４０３がロック溝４２３の２つの側面のうち一方の回転方向（矢印Ｒ１方向）側の側面４２ｂに係合しているため、遊びがほとんどない状態でトルクをタイヤ側ハウジング３８に伝達できる。

また、クラッチ装置２９は、プル型ソレノイド装置５２に通電した際の動作によりバネ部材５０の付勢力より大きな力でロックバー４０をロック溝４２から退避させるとともに、プル型ソレノイド装置５２への通電が解除された場合にはバネ部材５０の付勢力によりロックバー４０２やロックバー４０３がロック溝４２に入るように構成されている。これにより、プル型ソレノイド装置５２への通電が行われなくなった非常時には、ロックバー４０２やロックバー４０３がロック溝４２に入ることでハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８との接続が即座に行われる。

次に、ロックバー４０とロック溝４２との好適な関係について説明する。図６は、ロックバー４０とロック溝４２の形状を説明するための図である。図７は、図６に示すロックバーとロック溝との関係を直線状に示した模式図である。

図６、図７に示すように、複数のロック溝４２の数をｎ［個］、ロック溝４２のピッチをＰ、複数のロックバー４０の数をＮ［個］、複数のロック溝４２に入るロックバー４０の数をＮｘ［個］、ロックバー４０の幅をＷ［ｄｅｇ］、ロック溝４２の幅をＢ１［ｄｅｇ］、ロック溝４２と隣接するロック溝４２との距離（内周壁部４３の幅）をＢ２［ｄｅｇ］、ロック溝４２にロックバー４０を係合させる際のズレ角度（接続時ズレ角度）をδ［ｄｅｇ］とすると、本実施の形態に係るクラッチ装置２９における各パラメータは表１に示すように設定されている。

また、各パラメータは
Ｐ＝３６０／ｎ・・・式（１）
Ｂ１≒Ｗ＋（δ×（Ｎｘ−１））・・・式（２）
δ＝Ｐ／Ｎ・・・式（３）
の各式を満たすように設定されている。なお、各式の数値は、設計の自由度や部品の公差などによって多少の誤差は許容される。

これにより、ハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８との相対的な位相がどんな場合でも、少なくとも一つのロックバー４０は常にロック溝４２に入りうる位置になる。また、ハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８との接続（ロック）時のズレ角度δを考慮した設計が可能となる。ここで、接続時のズレ角度δとは、ハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８との相対的な位相がどんな場合であっても、一方を他方に対して接続時ズレ角度δだけ回転させれば、クラッチ装置２９においてクラッチＯＮ状態（ロック状態）が実現される角度を示すパラメータである。つまり、接続時のズレ角度δを小さく設定すれば、システム異常時においてもわずかなハンドル操作で操舵アクチュエータ３０と転舵アクチュエータ３２とが機械的に連結されることとなり、車両操舵装置１０のフェールセーフの応答性の向上が図られる。

前述のように、車両操舵装置１０は、車両を操舵するために回転されるハンドル１２と、ハンドル１２の操作量に応じた情報を検出する操舵角度センサ１４と、タイヤ２６を転舵するラックアンドピニオン機構３４と、ラックアンドピニオン機構３４を駆動する転舵モータ２４と、ハンドル１２とラックアンドピニオン機構３４との間に配置され、ハンドル１２とラックアンドピニオン機構３４との間のトルクの伝達および遮断の切替えを行うクラッチ装置２９と、クラッチ装置２９によりトルクが遮断された状態で転舵モータ２４を駆動し、操作量に応じた情報に基づいて転舵量を制御するＥＣＵ２８と、を備えている。ハンドル１２は、ハンドル側ハウジング３６と連結されており、ラックアンドピニオン機構３４は、タイヤ側ハウジング３８と連結されており、クラッチ装置２９は、ハンドル１２とラックアンドピニオン機構３４との間のトルクが伝達可能な状態で、ハンドル１２の操作に応じて車輪の舵角が変化するようにハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８とが機械的に連結されている。

これにより、クラッチ装置２９によりトルクが遮断された状態で転舵モータ２４を駆動し、ハンドル１２の操作量に応じた情報に基づいて転舵量を制御している場合には、ラックアンドピニオン機構３４からハンドル１２へトルク変動などが伝達されないため、操舵フィーリングを向上できる。

図５に戻る。このようなクラッチ装置２９において、プル型ソレノイド装置５２を通電ＯＦＦにした状態で長期間放置した場合、錆などの原因によりロックバー４０とタイヤ側ハウジング３８の開口部３８ａが固着するおそれがある。ここで図５に示すロックバー４０４やロックバー４０５が開口部３８ａに固着すると、プル型ソレノイド装置５２の通電をＯＮした場合に、最初からロック溝４２に入っておらず、その他のロックバー４０が正常にロック溝４２から退避すれば、クラッチ装置２９の接続が解除される。このように、最初からロック溝４２に入っていないロックバー４０の進退動作に異常が生じても、クラッチ装置２９は正常に動作する場合があり、異常の検出が難しい。

図２および図４に示すように、クラッチ装置２９には、ロックバー４０の位置を検出する位置検出部４７が設けられる。位置検出部４７は、ロックバー４０のそれぞれに設けられる。ロックバー４０は正常に退避すると、図２に示すようにロックバー４０のバネ受け部材４６側の端部が位置検出部４７に接触する。ロックバー４０の端部が位置検出部４７に接触した位置をロックバー４０の退避位置という。

つまり位置検出部４７は、進退機構４４により複数のロックバー４０を退避させた場合に、複数のロックバー４０の位置が退避位置にあるか検出する。位置検出部４７は、ロックバー４０と接触すると、接触したことを示す信号をＥＣＵ２８に送信する。

なお、変形例の位置検出部は、プル型ソレノイド装置５２の軸５２ａが、図２に示すように引いた退避位置にあるか検出してもよい。つまり、変形例の位置検出部は、進退機構４４の位置が退避位置にあるか検出する。また位置検出部は、軸５２ａの位置を検出するに限らず、ピン５４やアダプタ５６の位置が退避位置にあるか検出してもよい。

図８は、ＥＣＵ２８の機能ブロックを示す図である。ＥＣＵ２８は、情報取得部１０２、異常検出部１０４、指示部１０６、異常処理部１０８および操舵制御部１１０を備える。

情報取得部１０２は、位置検出部４７から各ロックバー４０の位置情報を受け取る。情報取得部１０２は、受け取った各ロックバー４０の位置情報を異常検出部１０４に送出する。指示部１０６は、クラッチ装置２９へ接続または解除するよう指示する指示信号を送る。たとえば指示部１０６は、車両のイグニッションスイッチがＯＮとなった場合に、クラッチ装置２９の接続を解除するよう指示する信号をクラッチ装置２９に送り、車両のイグニッションスイッチがＯＦＦとなった場合に、クラッチ装置２９を接続するよう指示する信号をクラッチ装置２９に送る。クラッチ装置２９は、指示部１０６から接続を解除する指示信号を受け取ると、プル型ソレノイド装置５２に通電して各ロックバー４０の退避動作を実行する。進退機構４４は、ロック溝４２に入ったロックバー４０および内周壁部４３に当接しているロックバー４０の全てを同時に退避させる。

異常検出部１０４は、位置検出部４７が検出した位置情報にもとづいて、ロックバー４０の進退動作の異常を検出する。異常検出部１０４は、指示部１０６によりクラッチ装置２９の接続を解除する指示を出した後に、位置検出部４７により複数のロックバー４０の位置、または、進退機構４４の位置が所定の退避位置にないと検出された場合に、ロックバー４０の進退動作が異常であると検出する。これにより、ステアバイワイヤシステムの駆動を開始するときに、クラッチ装置２９のロックバー４０の全ての進退動作を確認できる。

また、異常検出部１０４は、プル型ソレノイド装置５２への通電が停止された状態で、操舵反力モータ１８にて所定のトルクをハンドル側ハウジング３６に付与し、転舵角度センサ２２がタイヤ側ハウジング３８に連結するインターミディエイトシャフト２０から検出したトルクの情報にもとづいて、各ロックバー４０の進退動作の異常を検出する。プル型ソレノイド装置５２への通電が停止された状態とは、例えば車両のイグニションスイッチがＯＦＦされた状態である。プル型ソレノイド装置５２への通電が停止された状態は、正常であればクラッチ装置２９が接続された状態にあるので、一方の回転軸にトルクを付与し、他方の回転軸から付与したトルクが検出できれば、異常検出部１０４は、ロックバー４０の進退動作は正常であるとする。一方の回転軸に付与したトルクが、他方の回転軸から検出できなければ、すなわち一方の回転軸が空転した場合、異常検出部１０４は、ロックバー４０の進退動作が異常であると検出する。このように、クラッチ装置２９を接続した状態において、クラッチ装置２９にトルクを付与してトルクの伝達を確認することで、ロックバー４０の進退動作を確認することができる。

なお、図５に示すように、クラッチ装置２９を接続した状態において、トルクの伝達の確認をした場合に、ロックバー４０１およびロックバー４０３の進退動作が確認できたものの、他のロックバー４０については不明である。しかしながら、少なくともクラッチ装置２９の接続は確認されており、他のロックバー４０については、クラッチ装置２９を解除した際に進退動作を確認すれば各ロックバー４０について進退動作を確認できる。

また、操舵反力モータ１８にて一方の回転軸にトルクを付与してトルクの伝達を確認する方法に限らず、クラッチ装置２９を接続した状態において運転者が操舵した場合に、トルクの伝達を確認してもよい。操舵角度センサ１４が運転者の操舵を検出した場合に、操舵角度センサ１４で検出した操舵角と、転舵角度センサ２２の検出した操舵角を比較してトルクの伝達を確認できる。また転舵モータ２４を駆動してトルクを与え、そのトルクがトルクセンサ１６にて検出されるか確認してもよい。

操舵制御部１１０は、操舵アクチュエータ３０および転舵アクチュエータ３２が有する各種センサの情報に基づいて、操舵反力モータ１８や転舵モータ２４を制御する。操舵制御部１１０は、クラッチ装置２９の接続が解除され、異常検出部１０４によりクラッチ装置２９が異常であると検出されていなければ、ステアバイワイヤシステムによる操舵制御を実行する。異常処理部１０８は、ロックバー４０の進退動作の異常と判定されると、異常時の処理を実行する。異常処理部１０８は、表示装置を介して運転者にクラッチ装置２９の異常を示す。異常処理部１０８は、クラッチ装置２９の異常を検出するとクラッチ装置２９の接続の解除を禁止する。

図９は、接続解除時のロックバー４０の進退動作の異常検出処理を示すフローチャートである。車両のイグニッションスイッチがＯＮされると、指示部１０６は、クラッチ装置２９へ接続を解除する指示信号を送る。クラッチ装置２９は、接続解除を示す指示信号を受け取ると進退機構４４によりロックバー４０の退避動作を実行する。

異常検出部１０４は、指示部１０６からクラッチ装置２９の接続を解除する指示が出たか判定する（Ｓ１０）。クラッチ装置２９の接続を解除する指示が出ていない場合（Ｓ１０のＮ）、本処理を終了する。クラッチ装置２９の接続を解除する指示が出ている場合（Ｓ１０のＹ）、異常検出部１０４は、接続解除指示が出てから所定時間が経過したか確認する（Ｓ１２）。所定時間は、クラッチ装置２９の退避動作が確実に完了する時間であって、数秒以下である。

所定時間経過した後、異常検出部１０４は、位置検出部４７の検出結果を取得し、ロックバー４０が所定の退避位置にあるか判定する（Ｓ１４）。各ロックバー４０が所定の退避位置にあれば（Ｓ１４のＹ）、異常検出部１０４はロックバー４０が正常であると判定する（Ｓ１６）。各ロックバー４０のいずれか１つでも所定の退避位置になければ（Ｓ１４のＮ）、異常検出部１０４はロックバー４０が異常であると判定する（Ｓ１８）。このように、全てのロックバー４０の異常の有無を検出できる。

図１０は、接続時のロックバー４０の進退動作の異常検出処理を示すフローチャートである。運転者が車両を降りるときなど、イグニッションスイッチがＯＦＦされるとステアバイワイヤシステムを終了し、指示部１０６は、クラッチ装置２９を接続する指示信号をクラッチ装置２９に出す。クラッチ装置２９は接続を示す指示信号を受け取ると、プル型ソレノイド装置５２への通電を停止し、バネ部材５０の付勢力によりロックバー４０をロック溝４２に係合させる。

異常検出部１０４は、指示部１０６からクラッチ装置２９を接続する指示信号が出たか判定する（Ｓ２０）。指示部１０６からクラッチ装置２９を接続する指示信号が出ていなけば（Ｓ２０のＮ）、本処理を終了する。

指示部１０６からクラッチ装置２９を接続する指示信号が出ていれば（Ｓ２０のＹ）、操舵制御部１１０は操舵反力モータ１８を駆動させてハンドル側ハウジング３６にトルクを付与する（Ｓ２２）。異常検出部１０４は、転舵角度センサ２２の検出結果を受け取り、インターミディエイトシャフト２０（タイヤ側ハウジング３８）においてトルクが所定値以上検出されたか判定する（Ｓ２４）。なお異常検出部１０４は、転舵角度センサ２２により検出された回転角の変化量からトルクを算出する。この所定値は、操舵反力モータ１８にて付与してトルクの大きさにもとづく。

タイヤ側ハウジング３８において所定値以上のトルクが検出された場合（Ｓ２４のＹ）、異常検出部１０４はクラッチ装置２９が正常に接続されていると判定する（Ｓ２６）。タイヤ側ハウジング３８において所定値以上のトルクが検出されない場合（Ｓ２４のＮ）、異常検出部１０４はクラッチ装置２９の接続が異常であると判定する（Ｓ２８）。このように、クラッチ装置２９の接続時に、正常に接続されているか確認することができる。

次に、ロックバー４０の進退動作に異常が生じた場合には、おのずとクラッチ装置２９が接続された状態となるようにクラッチ装置２９を形成する態様について説明する。まず、プル型ソレノイド装置５２は、指示部１０６から複数のロックバー４０を退避させるよう指示を受けた場合に、複数のロックバー４０を退避する方向に移動させる作動電流と、複数のロックバー４０を退避した状態で保持する保持電流と、にもとづいて動作する。保持電流は、作動電流より小さく設定される。作動電流は、数秒用いる一方、保持電流は車両運転中の長い時間用いられるため、保持電流を作動電流より小さく設定することで電力消費を抑えることができる。

クラッチ装置２９は、作動電流にてプル型ソレノイド装置５２を所定の時間駆動して、バネ部材５０に抗してロックバー４０を退避させた後、プル型ソレノイド装置５２に供給する電流を作動電流から保持電流に切り替え、保持電流にてプル型ソレノイド装置５２を駆動してロックバー４０を退避させた状態を保持する。作動電流は所定の時間だけプル型ソレノイド装置５２に供給される。

このようなクラッチ装置２９において、プル型ソレノイド装置５２は、保持電流にもとづいて動作した場合、所定の退避位置においてバネ部材５０の付勢力に抗してロックバー４０を保持する一方、退避位置より手前の溝部側の所定の非退避位置においては５０の付勢力より係合部を吸引する力が小さくなるように設定される。つまり、ロックバー４０が所定の退避位置まで戻ってない場合に、保持電流をプル型ソレノイド装置５２に印加してもバネ部材５０の付勢力によりロックバー４０がロック溝４２側に移動させられ、クラッチ装置２９が接続された状態になる。このようなクラッチ装置２９であれば、ロックバー４０の進退動作に異常が生じても、クラッチ装置２９が接続された状態となるため、運転者自身の力により操舵できるように設計できる。

図１１は、作動電流および保持電流によるプル型ソレノイド装置５２の吸引力およびバネ部材５０の反力の関係を説明するための図である。図１１の縦軸はプル型ソレノイド装置５２の吸引力およびバネ部材５０の反力、つまりロックバー４０への作用力を示し、横軸はロックバー４０の移動量を示す。ロックバー４０の移動量は、プル型ソレノイド装置５２の軸５２ａの移動量に対応する。なおバネ部材５０の付勢力１２４は各バネ部材５０の付勢力の合わせたものである。

作動電流１２０は保持電流１２２より大きく、図１１に示すように作動電流１２０を印加したときのプル型ソレノイド装置５２の吸引力（以下、作動電流１２０による吸引力という）は、保持電流１２２を印加したときのプル型ソレノイド装置５２の吸引力（以下、保持電流１２２による吸引力という）より大きい。また、作動電流１２０による吸引力は、付勢力１２４より常に大きく、作動電流１２０を印加すればバネ部材５０の付勢力１２４に抗してロックバー４０を退避させることができる。

バネ部材５０の付勢力１２４は、ロックバー４０の移動量が大きくなるにつれて、すなわちロックバー４０が軸心に近づくにつれて強まる。また、プル型ソレノイド装置５２においても、ロックバー４０の移動量が大きくなるにつれて吸引力が強くなる特性を有し、その移動量に対する吸引力の変化はバネ部材５０の付勢力１２４より大きい。

図１１に示すロックバー４０の移動量ｄ１は、ロックバー４０が内周壁部４３に当接した状態であり、移動量ｄ２は、ロックバー４０が所定の退避位置まで退避した状態である。保持電流１２２による吸引力は、ロックバー４０の移動量ｄ２であればバネ部材５０の付勢力１２４より大きい。すなわち、ロックバー４０が所定の退避位置まで退避していれば、保持電流１２２による吸引力が付勢力１２４に抗して、ロックバー４０の退避状態が保持される。

一方、保持電流１２２による吸引力は、ロックバー４０の移動量ｄ１であればバネ部材５０の付勢力１２４より小さい。すなわち、ロックバー４０の少なくとも一つが退避しておらず、ロックバー４０が内周壁部４３に当接した状態であれば、作動電流１２０から保持電流１２２に切り替えた場合、バネ部材５０の付勢力１２４によってロックバー４０が押し戻され、いずれかのロックバー４０がロック溝４２に再び入る。これにより、クラッチ装置２９の接続状態においてロックバー４０がタイヤ側ハウジング３８の開口部３８ａに固着した場合、クラッチ装置２９の接続を解除することができないように構成できる。

異常検出部１０４は、指示部１０６から複数のロックバー４０を退避させる指示を受けて退避動作を実行した後に、クラッチ装置２９が接続された状態にあれば、複数のロックバー４０の進退動作の異常であると検出する。異常検出部１０４は、ハンドル側ハウジング３６およびタイヤ側ハウジング３８の一方の軸にトルクを付与し、ハンドル側ハウジング３６およびタイヤ側ハウジング３８の他方の軸からトルクが検出されれば、クラッチ装置２９が接続された状態にあると判定する。

（第２の実施の形態）
図１２は、第２の実施の形態に係るクラッチ装置の断面図である。図１２に示すクラッチ装置５８は、第１の実施の形態に係るクラッチ装置２９と比較して、ロックバーやロック溝の大きさが異なる点が大きな特徴である。クラッチ装置５８自体の構造や動作は第１の実施の形態に係るクラッチ装置２９とほぼ同じであるため、説明を適宜省略する。

クラッチ装置５８におけるロックバー６０やロック溝６２に関する各種パラメータは、表１に示すとおりである。クラッチ装置２９と比較して、クラッチ装置５８は、ロックバー４０の幅が広く、ロック溝６２の幅が狭くなっている。そして、プル型ソレノイド装置５２への通電が解除された場合に、５つのロックバー６０のうち、いずれかのロック溝６２に確実に入るロックバーの数は１個である（第１の実施の形態に係るクラッチ装置２９では２個）。

そして、この状態からハンドル側ハウジング６４を接続時ズレ角度δまで回転させる間に、もう一つのロックバー６０がロック溝６２に入り込む。これにより、第１の実施の形態に係るクラッチ装置２９と同様の作用効果を奏する。

第２の実施の形態のクラッチ装置５８においても、第１の実施の形態のクラッチ装置２９と同様の方法でロックバー６０の進退動作の異常を検出することができる。また、第１の実施の形態のクラッチ装置２９と同様に、保持電流による吸引力とバネ部材の付勢力との関係を設定することで、クラッチ装置５８の接続状態においてロックバー６０が固着した場合、クラッチ装置５８の接続を解除することができないように構成できる。

（第３の実施の形態）
図１３は、第３の実施の形態に係るクラッチ装置の断面図である。図１３に示すクラッチ装置６６は、第１の実施の形態に係るクラッチ装置２９や第２の実施の形態に係るクラッチ装置５８と比較して、ロックバーやロック溝の数が異なる点が大きな特徴である。クラッチ装置６６自体の構造や動作は第１の実施の形態に係るクラッチ装置２９とほぼ同じであるため、説明を適宜省略する。

クラッチ装置６６におけるロックバー６８やロック溝７０に関する各種パラメータは、表１に示すとおりである。クラッチ装置２９やクラッチ装置５８と比較して、クラッチ装置６６は、ロックバー６８の数が少なく、ロック溝７０の数が多くなっている。そして、プル型ソレノイド装置５２への通電が解除された場合に、４つのロックバー６８のうち、いずれかのロック溝７０に確実に入るロックバーの数は１個である（第１の実施の形態に係るクラッチ装置２９では２個）。

そして、この状態からハンドル側ハウジング７２を接続時ズレ角度δまで回転させる間に、もう一つのロックバー６８がロック溝７０に入り込む。これにより、第１の実施の形態に係るクラッチ装置２９と同様の作用効果を奏する。

第３の実施の形態のクラッチ装置６６においても、第１の実施の形態のクラッチ装置２９と同様の方法でロックバー６０の進退動作の異常を検出することができる。また、第１の実施の形態のクラッチ装置２９と同様に、保持電流による吸引力とバネ部材の付勢力との関係を設定することで、クラッチ装置６６の接続状態においてロックバー６８が固着した場合、クラッチ装置６６の接続を解除することができないように構成できる。

（第４の実施の形態）
図１４は、第４の実施の形態に係るクラッチ装置７４の軸に平行な断面図である。図１５は、図１４に示すクラッチ装置７４のＥ−Ｅ断面図である。なお、図１４は、図１５に示すＦ−Ｆ断面に相当する。

本実施の形態に係るクラッチ装置７４は、アクチュエータとして回転型ソレノイドを備えている点、また、進退機構が、回転型ソレノイドの回転運動を変換してロックバーを進退させる変換機構を備えている点、が第１の実施の形態に係るクラッチ装置２９と大きく異なる。

クラッチ装置７４は、第１の回転軸である環状のハンドル側ハウジング７６と、第２の回転軸である環状のタイヤ側ハウジング７８と、タイヤ側ハウジング７８の径方向に移動できるようにタイヤ側ハウジング７８に設けられている係合部としての複数のロックバー８０と、を備える。ハンドル側ハウジング７６は、内周面に複数のロック溝８２が互いに間隔をもって周方向の形成されている。タイヤ側ハウジング７８は、ハンドル側ハウジング７６と同軸となるように設けられており、クラッチ装置７４の側方から見て少なくとも一部がハンドル側ハウジング７６と重なるように配置されている。

ハンドル側ハウジング７６は、操舵アクチュエータ３０（図１参照）と連結されており、ハンドル１２の回転に連動して回転する。また、タイヤ側ハウジング７８は、転舵アクチュエータ３２（図１参照）と連結されており、タイヤの転舵に連動して回転する。クラッチ装置７４は、ロックバー８０をロック溝８２に向かう方向へ進退させる進退機構８４を更に備える。進退機構８４の詳細については後述する。

本実施の形態に係るクラッチ装置７４においては、６つのロックバーが放射状に配置されている。各ロックバー８０は、環状のタイヤ側ハウジング７８の周面に形成された開口部７８ａに摺動可能に支持されている。

タイヤ側ハウジング７８の図１４に示す右側の開口部近傍には、バネ受け部材８６が固定されている。バネ受け部材８６は、小径部８６ａの外周面に、各ロックバー８０に対応するように複数の凸部８６ｂが放射状に配置されている。凸部８６ｂは、付勢部材であるバネがずれないようにその一端を支持する。また、バネ９０の他端は、ロックバー８０のバネ受け部材８６と対向する部分に形成されている凹部８０ａにより支持されている。そして、バネ９０は、図１４や図１５に示す状態では圧縮されている。

進退機構８４は、電気によって駆動するアクチュエータとしての回転型ソレノイド９２と、ロックバー８０をロック溝８２に向かって付勢するバネ９０と、ロックバー８０に作用することでロックバー８０の進退を制御するピン９４と、ピン９４が固定されている回転盤９６と、を有している。

回転型ソレノイド９２は、通電時（クラッチ装置ＯＦＦ）には軸９２ａが図１５に示す矢印Ｒ３方向に回転し、非通電時（クラッチ装置ＯＮ）には内部にある戻りバネの作用で図１５に示す矢印Ｒ４方向に軸９２ａが回転するように構成されている。図１４は、回転型ソレノイド９２の通電時の状態を示している。

ピン９４は、ロックバー８０の中央部から側面に向かって設けられた切り欠き溝８０ｂに浸入した状態でロックバー８０と係合している。また、ピン９４は、図１４に示すクラッチ装置ＯＦＦの状態でロックバー８０の切り欠き溝８０ｂと当接し、後述するクラッチ装置ＯＮの状態でロックバー８０の切り欠き溝８０ｂから退避する。

回転盤９６は、回転型ソレノイド９２の軸９２ａに固定されており、回転型ソレノイド９２への通電状態に応じて時計回りまたは反時計回りに回転する。その際、ピン５４も時計回りまたは反時計回りに回転し、位置が変化する。

位置検出部９７は、図１４に示すようにロックバー８０が退避位置にあるか検出する。位置検出部９７は、バネ受け部材８６の外周に設けられ、ロックバー８０と接触すればロックバー８０が退避位置にあると検出する。なお、位置検出部は進退機構８４である回転盤９６の回転位置や、ピン９４の回転位置を検出してもよい。

次に、クラッチ装置の動作を説明する。図１４や図１５に示すように、クラッチ装置７４がＯＦＦの状態、すなわち回転型ソレノイド９２に通電されている状態では、ロックバー８０とロック溝８２とが一切係合しない。そのため、操舵アクチュエータ３０（図１参照）と転舵アクチュエータ３２（図１参照）とは切り離された状態であり、互いの間でトルクは伝達されない。

より詳細には、回転型ソレノイド９２に通電されると、回転型ソレノイド９２の軸９２ａとともに回転盤９６が図１１に示す矢印Ｒ３方向に回転する。その際、ピン９４が切り欠き溝８０ｂの側壁８０ｂ１に当接しながら切り欠き溝８０ｂの奥側に浸入することで、ロックバー８０が徐々にタイヤ側ハウジング７８の内側に引き込まれ、最終的にクラッチ装置７４がＯＦＦの状態となる位置にロックバー８０が規制される。

図１６は、第４の実施の形態に係るクラッチ装置７４（クラッチＯＮ状態）の軸に垂直な断面図である。

クラッチ装置７４は、システムの故障などで通電が行われない状態となると、回転型ソレノイド９２の戻りバネの働きで、それまでロックバー８０を規制していた回転盤９６が図１６に示す矢印Ｒ４方向へ回転する。その結果、ロックバー８０の切り欠き溝８０ｂの内部でのピン９４の位置が変化し、ピン９４が切り欠き溝８０ｂの内部から退避することになる。その結果、ピン９４により位置が規制されていたロックバー８０は、ハンドル側ハウジング７６のロック溝８２に向かって移動できるようになる。

このように、各ロックバー８０は、バネ９０の付勢力によってハンドル側ハウジング７６のロック溝８２に向かってタイヤ側ハウジング７８の径方向に移動する力が働くが、図１２に示すように、クラッチ装置７４では、すべてのロックバー８０がそのままロック溝８２に入るようには構成されていない。

つまり、各ロックバー８０（以下、適宜ロックバー８０１〜８０６と称する場合がある。）と各ロック溝８２との位置関係、つまりハンドル側ハウジング７６とタイヤ側ハウジング７８との位置関係によっては、ロック溝８２に入り込むロックバーの組合せは種々変わりうる。図１６に示すクラッチ装置７４では、ロック溝８２に入り込むロックバー８０１〜８０３と、ロック溝８２に入り込まずにロック溝８２同士の間の突起部８３と当接しているロックバー８０４〜８０６とが存在することになる。

図１６に示す状態は、クラッチ装置７４が完全にクラッチＯＮとなった場合であるが、回転型ソレノイド９２への通電が解除されたと同時に、常にこの状態に至る訳ではない。以下では、通常のハンドル１２の操作によってクラッチ装置７４が完全にクラッチＯＮとなるまでの動作について更に詳述する。

例えば、図１６に示す状態からハンドル側ハウジング７６が矢印Ｒ４方向へわずかに回転した位置にある場合（タイヤ側ハウジング７８は図１２に示す状態のまま）、ロックバー８０２，８０３は、ロック溝４２に入り込むものの、ロックバー８０１，８０４〜８０６は、ハンドル側ハウジング７６の内周壁にある突起部８３に当接した状態である。また、この場合には、ロック溝８２に入り込んだロックバー８０２，８０３は、いずれもロック溝８２の側面８２ａ，８２ｂに当接していない。そのため、ハンドル側ハウジング７６とタイヤ側ハウジング７８との間には、回転方向において遊びが存在している。

そして、この状態からハンドル側ハウジング７６を矢印Ｒ３方向へ回転すると、ロックバー８０３がロック溝８２の一方の側面８２ａに当接し係合した際に、ロックバー８０１がロック溝８２に入り、ロック溝８２の他方の側面８２ｂと係合する。その結果、図１６に示すように、ロック溝８２１に入り込んで他方の側面８２ｂと係合するロックバー８０１とロック溝８２３に入り込んで一方の側面８２ａと係合するロックバー８０３とにより、ハンドル側ハウジング７６とタイヤ側ハウジング７８との間の回転方向の遊びがほぼなくなり（ロック状態）、ハンドル側ハウジング７６のトルクをタイヤ側ハウジング７８へ確実に伝達することができる。

このように、本実施の形態に係るクラッチ装置７４において、複数のロックバー８０は、回転型ソレノイド９２を含む進退機構８４によって複数のロック溝８２に向かって移動した場合、ハンドル側ハウジング７６とタイヤ側ハウジング７８との回転位相差にかかわらず、複数のロック溝８２のうちいずれか一つの第１溝部としてのロック溝８２３に入るロックバー８０３と、ロックバー８０３が、ロック溝８２３に入った状態で左回りの回転方向（図１６に示す矢印Ｒ４方向）へ移動し、ロック溝８２３の２つの側面８２ａ，８２ｂのうち一方の回転方向（矢印Ｒ４方向）側の側面８２ａに係合した際に、ロック溝８２３と異なる第２溝部としてのロック溝８２１に入るロックバー８０１と、を有する。ロックバー８０１は、ロック溝８２１に入った際に、ロック溝８２１の２つの側面８２ａ，８２ｂのうち他方の回転方向（矢印Ｒ３方向）側の側面８２ｂに係合するように構成されている。

これにより、クラッチ装置７４は、進退機構８４により各ロックバー８０をロック溝８２から退避させることで、車両操舵装置１０をハンドル側ハウジング７６とタイヤ側ハウジング７８とのトルクの伝達がない分離状態にできる。一方、クラッチ装置７４は、進退機構８４によりハンドル側ハウジング７６とタイヤ側ハウジング７８とが接続されている状態（ロック状態）では、ハンドル側ハウジング７６が一方の回転方向（例えば矢印Ｒ３方向）に回転した場合は、ロックバー８０３がロック溝８２３の２つの側面のうち他方の回転方向（矢印Ｒ４方向）側の側面８２ａに係合しているため、遊びがほとんどない状態でトルクをタイヤ側ハウジング７８に伝達できる。また、ハンドル側ハウジング７６が他方の回転方向（例えば矢印Ｒ４方向）に回転した場合は、ロックバー８０１がロック溝８２１の２つの側面のうち一方の回転方向（矢印Ｒ３方向）側の側面８２ｂに係合しているため、遊びがほとんどない状態でトルクをタイヤ側ハウジング７８に伝達できる。

また、クラッチ装置７４は、回転型ソレノイド９２に通電した際の動作によりバネ９０の付勢力より大きな力でロックバー８０をロック溝８２から退避させるとともに、回転型ソレノイド９２に通電されていない場合にはバネ９０の付勢力によりロックバー８０２やロックバー８０３がロック溝８２に入るように構成されている。これにより、回転型ソレノイド９２への通電が行われなくなった非常時には、ロックバー８０２やロックバー８０３がロック溝８２に入ることでハンドル側ハウジング７６とタイヤ側ハウジング７８との接続が即座に行われる。

また、クラッチ装置７４は、回転型ソレノイド９２の回転運動を変換してロックバー８０を進退させているため、クラッチ装置の軸方向の長さを抑えることができる。

第４の実施の形態のクラッチ装置７４において、ピン９４がロックバー８０に固着すると回転盤９６が回転しなくなり、全てのロックバー８０が退避位置に戻らなくなる。そのため、退避指示に応じてクラッチ装置７４に通電した場合に、位置検出部９７がロックバー８０が退避位置にないと検出すれば、ロックバー８０の進退動作の異常と検出される。このようにロックバー８０の位置検出部９７をもとにロックバー８０の進退動作の異常を検出できる。また、第１の実施の形態のクラッチ装置２９と同様に、保持電流による吸引力とバネ部材の付勢力との関係を設定することで、クラッチ装置７４の接続状態においてロックバー８０が固着した場合、クラッチ装置７４の接続を解除することができないように構成できる。

上述の各実施の形態に例示したように、各クラッチ装置は、アクチュエータへの通電が解除された段階で少なくとも一つのロックバーがロック溝に入り込む。そして、クラッチ装置は、接続時ズレ角度δ以下の回転操作により少なくとも一つのロックバーがロック溝と確実に係合するとともに、そのタイミングでもう一つのロックバーが他のロック溝に入り込むように構成されている。そして、２つのロックバーで異なる２つのロック溝の側面を挟むことで遊びがほとんどないロック状態が実現される。

また、各クラッチ装置は、摩擦式クラッチのように高いトルクで分離状態となることはない。また、各クラッチ装置は、複数のロックバーの移動を一つのアクチュエータの動きに連動させて達成できるため、各ロックバーの同期が容易である。また、各クラッチ装置は、クラッチ解除時（クラッチＯＦＦ）は、アクチュエータですべてのロックバーの位置を拘束することで、ロックバーの安定固定ができる。一方、クラッチ接続時（クラッチＯＮ）は、アクチュエータによるロックバーの位置規制を解除することで、ロックバーがバネにより個々に動かされるため、ロック溝に入るロックバーとロック溝に入らないロックバーとの個別の動きが可能となる。

以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を各実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

上述の各実施の形態では、ハンドル側ハウジングの内周にロック溝が設けられ、タイヤ側ハウジングにロックバーが設けられているクラッチ装置について説明したが、ハンドル側ハウジングにロックバーが設けられ、タイヤ側ハウジングの外周にロック溝が設けられているクラッチ装置であってもよい。

１０ 車両操舵装置、 ２４ 転舵モータ、 ２８ ＥＣＵ、 ２９ クラッチ装置、 ３０ 操舵アクチュエータ、 ３２ 転舵アクチュエータ、 ３６ ハンドル側ハウジング、 ３８ タイヤ側ハウジング、 ３８ａ 開口部、 ４０ ロックバー、 ４０ａ 凹部、 ４０ｂ 貫通孔、 ４２ ロック溝、 ４２ａ，４２ｂ 側面、 ４４ 進退機構、 ４７ 位置検出部、 ５０ バネ部材、 ５２ プル型ソレノイド装置、 ５２ａ 軸、 ５４ ピン、 ５４ａ 第１当接部、 ５４ｂ 第２当接部、 ５４ｃ 傾斜部、 ７４ クラッチ装置、 ７６ ハンドル側ハウジング、 ７８ タイヤ側ハウジング、 ７８ａ 開口部、 ８０ ロックバー、 ８０ａ 凹部、 ８０ｂ 切り欠き溝、 ８２ ロック溝、 ８２ａ，８２ｂ 側面、 ８３ 突起部、 ８４ 進退機構、 ９０ バネ、 ９２ 回転型ソレノイド、 ９２ａ 軸、 ９４ ピン、 ９６ 回転盤。

Claims (5)

1. ２つの回転軸の間のトルクの伝達および遮断の切替えを行うクラッチ装置であって、
   内周または外周に複数の溝部が互いに間隔をもって周方向に形成されている第１の回転軸と、
   前記第１の回転軸と同軸に、かつ、一部が重なるように配置されている第２の回転軸と、
   前記第２の回転軸の径方向に移動できるように該第２の回転軸に設けられ、互いに間隔をもって該第２の回転軸の周方向に配列されている複数の係合部と、
   前記複数の係合部を径方向へ進退させる進退機構と、
   前記複数の係合部の位置、または、前記進退機構の位置を検出する位置検出手段と、
   前記位置検出手段が検出した位置情報にもとづいて、前記係合部の進退動作の異常を検出する異常検出手段と、を備えることを特徴とするクラッチ装置。
2. 前記複数の係合部が前記進退機構によって前記複数の溝部側に向かって径方向に移動されると、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との任意の回転位相において、前記溝部に入った状態の係合部と前記溝部に入らない状態の係合部とが存在することを特徴とする請求項１に記載のクラッチ装置。
3. 前記溝部に入らなかった前記係合部は、２つの前記溝部の間の壁部に当接して止まっており、前記進退機構により退避させられるときには前記溝部に入った前記係合部とともに退避させられ、
   前記位置検出手段は、前記進退機構により前記複数の係合部を退避させた場合に、前記複数の係合部の位置、または、前記進退機構の位置が所定の退避位置にあるか検出し、
   前記異常検出手段は、前記位置検出手段により前記複数の係合部の位置、または、前記進退機構の位置が所定の退避位置にないと検出された場合に、前記係合部の進退動作が異常であると検出することを特徴とする請求項２に記載のクラッチ装置。
4. 前記第１の回転軸および前記第２の回転軸の一方を回転させる駆動手段と、
   前記第１の回転軸および前記第２の回転軸の他方の回転量を検出する回転量検出手段と、を備え、
   前記進退機構は、
   前記複数の係合部を前記複数の溝部側に向かって付勢するバネ部材と、
   通電した場合に前記複数の係合部を前記バネ部材に抗して退避させるように動作するソレノイド装置と、を有し、
   前記異常検出手段は、前記ソレノイド装置への通電が停止された状態で、前記駆動手段にて所定のトルクを一方の回転軸に付与し、前記回転量検出手段が他方の回転軸から検出した回転量の情報にもとづいて、前記複数の係合部の進退動作の異常を検出することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のクラッチ装置。
5. 車両を操舵するために回転される操作部材と、
   前記操作部材の操作量に応じた情報を検出する検出手段と、
   車輪を転舵する転舵機構と、
   前記転舵機構を駆動する動力源と、
   請求項１から４のいずれかに記載のクラッチ装置を含む操舵装置であって、
   前記クラッチ装置によりトルクが遮断された状態で前記動力源を駆動し、前記操作量に応じた情報に基づいて転舵量を制御する制御手段と、を備え、
   前記操作部材は、前記第１の回転軸および前記第２の回転軸のいずれか一方と連結されており、
   前記転舵機構は、前記第１の回転軸および前記第２の回転軸のいずれか他方と連結されており、
   前記クラッチ装置は、前記操作部材と前記転舵機構との間のトルクが伝達可能な状態で、前記操作部材の操作に応じて車輪の舵角が変化するように前記第１の回転軸と前記第２の回転軸とが機械的に連結されていることを特徴とする操舵装置。

Images