JP2017129166A - クラッチ、及び操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアバイワイヤ方式の車両の操舵装置のクラッチにおいて、レバーとロックホイールとの係合を容易にする。
【解決手段】ステアバイワイヤ方式の車両の操舵装置に用いられ、運転者が操舵操作する操舵部材と車輪を転舵する転舵部との間のトルク伝達経路を機械的に接続するか又は遮断するかを切り替えるクラッチでは、レバー（３１）と、レバー（３１）と係合することにより操舵部材と転舵部との間のトルク伝達経路を機械的に接続するロックホイール（３６）とを有し、レバー（３１）は、ロックホイール（３６）に対して磁力により吸引される。
【選択図】図４

Description

本発明は、クラッチ、及び操舵装置に関する。

ステアバイワイヤ（ＳＢＷ：Steer-By-Wire）方式の操舵システムでは、操舵部材と転舵部との間のトルク伝達経路を、機械的に接続するか又は遮断するかを切り替えるクラッチが用いられる。この種のクラッチにおいて、電磁ソレノイドを用いたロック機構を有する噛み合いクラッチが知られている（例えば特許文献１）。

上記ロック機構では、一般に、ロックホイール等の被係合部は、レバー等の係合部が係合することで回転不能となり、これにより操舵部と転舵部との間のトルク伝達経路が機械的に接続される。一方、被係合部は、係合部が係合しない場合には、操舵部または転舵部の動きに伴って回転する。

特開２００８−１８９２６６号公報

ところで、ステアバイワイヤ方式の操舵装置のクラッチにおいて、上述したレバー等の係合部と、ロックホイール等の被係合部とが係合し易いことが望ましい。

本発明は、ステアバイワイヤ方式の操舵装置のクラッチにおいて、係合部と被係合部とが係合し易いクラッチを提供することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明は、ステアバイワイヤ方式の車両の操舵装置に用いられ、運転者が操舵操作する操舵部材と車輪を転舵する転舵部との間のトルク伝達経路を機械的に接続するか又は遮断するかを切り替えるクラッチであって、係合部と、前記係合部と係合することにより前記操舵部材と前記転舵部との間のトルク伝達経路を機械的に接続する被係合部とを有し、前記係合部は、前記被係合部に対して磁力により吸引されるクラッチである。

本発明によれば、ステアバイワイヤ方式の操舵装置のクラッチにおいて、ロック機構の係合部と被係合部とが係合し易い。

本発明の実施形態１に係る操舵装置の要部構成を模式的に示す模式図である。 本発明の実施形態１に係るクラッチの構成例を模式的に示す模式図であり、（ａ）は、クラッチが解放された状態を示し、（ｂ）は、クラッチが結合された状態を示す。 本発明の実施形態１に係るクラッチの別の構成例を模式的に示す模式図であり、（ａ）は、クラッチが解放された状態を示し、（ｂ）は、クラッチが結合された状態を示す。 本発明の実施形態１に係るロック機構の構成例を模式的に示す図であり、（ａ）は、レバーが第一位置に変位した状態を示し、（ｂ）は、レバーが第二位置に変位した状態を示す。 図４において模式的に示したレバー及びロックホイール周辺の外観形状を概略的に示す斜視図であり、（ａ）はレバーに、（ｂ）はロックホイール周辺に対応する。 本発明の実施形態２に係るロックホイール周辺の構成例を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態３に係るロックホイール周辺の構成例を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態４に係るロック機構の構成例を模式的に示す模式図である。 本発明の実施形態５に係るロック機構の構成例を模式的に示す模式図である。 本発明の実施形態６に係るレバーの当接部の当接面、及びロックホイールの表面の構成例を模式的に示す模式図である。 本発明の実施形態７に係るロック機構の構成例を模式的に示す模式図であり、（ａ）は、レバーが第一位置に変位した状態を示し、（ｂ）は、レバーが第二位置に変位した状態を示す。 図１１において模式的に示したレバー及びロックホイール周辺の外観形状を概略的に示す斜視図であり、（ａ）はレバーに、（ｂ）はロックホイール周辺に対応する。

〔実施形態１〕
本実施形態に係る操舵装置およびクラッチについて図１〜図５を参照して説明する。

図１は、操舵装置１の要部構成を模式的に示す模式図である。図１に示すように、操舵装置１は、操舵部１０、転舵部２０、操舵部材２００、及び制御部３００を備えており、運転者による操舵部材２００を介した操舵操作に応じて車輪４００を転舵するために用いられる。

操舵装置１は、（１）操舵部材２００と転舵部２０との間のトルク伝達経路を機械的に接続又は遮断することが可能であり、（２）前記トルク伝達経路が遮断された状態において、操舵部材２００を介した操舵操作に応じて車輪４００の転舵角を電気的に制御可能であるという少なくとも２つの機能を備えたステアバイワイヤ方式の車両の操舵装置である。

なお、操舵部材２００として、図１に示すように、ホイール形状を有するステアリングホイールを例に挙げるが、これは本実施形態を限定するものではなく、運転者による操舵操作を受け付けることができるものであれば他の形状や機構を有するものであってもよい。

（操舵部１０）
操舵部１０は、運転者による操舵部材２００を介した操舵操作を受け付ける機能と、操舵部材２００と転舵部２０との間のトルク伝達経路を機械的に接続又は遮断する機能とを併せ持っている。また、操舵部１０は、操舵操作に対する反力を発生させ、当該反力を操舵部材２００に伝達する機能も有している。

図１に示すように、操舵部１０は、上部ステアリングシャフト１０１、中部ステアリングシャフト１０２、下部ステアリングシャフト１０３、トルクセンサ１２、動力発生部１３、動力伝達シャフト１４、動力伝達部１５、及び、クラッチ３０を備えている。

本実施形態において「ステアリングシャフト」とは、操舵部材２００と後述する第１の自在継手２０１との間に同一軸上に配置されたシャフトのことであり、図１における上部ステアリングシャフト１０１、中部ステアリングシャフト１０２、及び下部ステアリングシャフト１０３のことを指す。

なお、「上端」とは、運転者の操舵操作に応じた操舵力の伝達経路において上流側の端部（すなわち、入力側の端部）のことを指し、「下端」とは、操舵力の伝達経路において下流側の端部（すなわち、出力側の端部）のことを指す（以下同様）。

上部ステアリングシャフト１０１の上端は、操舵部材２００に対してトルク伝達可能に接続されている。ここで、「トルク伝達可能に接続」とは、一方の部材の回転に伴い他方の部材の回転が生じるように接続されていることを指し、例えば、一方の部材と他方の部材とが一体的に成形されている場合、一方の部材に対して他方の部材が直接的又は間接的に固定されている場合、及び、一方の部材と他方の部材とが継手部材等を介して連動するよう接続されている場合を少なくとも含む。

本実施形態では、上部ステアリングシャフト１０１の上端は、操舵部材２００に対して固定されており、操舵部材２００と上部ステアリングシャフト１０１とは一体的に回転する。

上部ステアリングシャフト１０１と中部ステアリングシャフト１０２とはトルク伝達可能かつ弾性的に接続されており、上部ステアリングシャフト１０１と中部ステアリングシャフト１０２との間に生じる捩れをトルクセンサ１２によって検出する。

より具体的には、上部ステアリングシャフト１０１及び中部ステアリングシャフト１０２の内部には空洞が形成されており、当該空洞内に、上部ステアリングシャフト１０１と中部ステアリングシャフト１０２とを弾性的に連結するためのトーションバーが配置されている。運転者が操舵部材２００を介した操舵操作を行うと、上部ステアリングシャフト１０１と中部ステアリングシャフト１０２との間に、操舵操作のトルクＴの大きさに応じた捩れ角θ_Tが生じる。トルクセンサ１２は、この捩れ角θ_Tを検出し、検出結果を示すトルクセンサ信号ＳＬ１２を制御部３００に供給する。なお、操舵部１０は、操舵部材２００の操舵角を検出するための操舵角センサを備え、検出した操舵角又は操舵角速度を示す信号を制御部３００に供給する構成としてもよい。

中部ステアリングシャフト１０２には、動力伝達部１５が、中部ステアリングシャフト１０２に対してトルク伝達可能に接続されている。中部ステアリングシャフト１０２の下端は、クラッチ３０に接続されている。

動力発生部１３は、制御部３００から供給されるトルク制御信号ＳＬ１３に従い、動力伝達シャフト１４に対してトルクを与える。

動力発生部１３は、例えば、モータ本体であり、動力伝達シャフト１４は、例えば、モータ本体に貫入し、モータ本体によって回転駆動されるモータ出力軸である。動力伝達シャフト１４は、モータ出力軸に対してトルク伝達可能に接続された他のシャフトであってもよい。

動力伝達シャフト１４には、動力伝達部１５が、動力伝達シャフト１４に対してトルク伝達可能に接続されている。

動力伝達部１５は、動力伝達シャフト１４および中部ステアリングシャフト１０２の間でトルクを伝達させる動力伝達機構であり、例えば、ギヤドライブ方式、ベルトドライブ方式、チェーンドライブ方式、フリクションドライブ方式、トラクションドライブ方式等の動力伝達機構及びこれらの動力伝達機構の組み合わせを用いることができる。ギヤドライブ方式としては、はすば歯車方式や遊星ギヤ方式、ウォームギヤ・ウォームホイール方式を用いることができる。また、フリクションドライブ方式又はトラクションドライブ方式では、遊星ローラを用いた方式を用いることができる。更に、動力伝達部１５は、減速機を有さなくてもよい。

動力発生部１３が発生させたトルクは、動力伝達シャフト１４および動力伝達部１５を介して、中部ステアリングシャフト１０２に伝達される。

また、動力発生部１３として、汎用の電動モータを用いれば、製造コストを更に抑制することができる。

クラッチ３０は、制御部３００から供給されるクラッチ制御信号ＳＬ３０に従い、操舵部材２００と転舵部２０との間のトルク伝達経路を機械的に接続するか又は遮断するかを切り替えるための構成である。より具体的には、クラッチ３０は、クラッチ制御信号ＳＬ３０に従い、中部ステアリングシャフト１０２の下端と、下部ステアリングシャフト１０３の上端との間のトルク伝達を、機械的に接続するか又は遮断するかを切り替える。クラッチ３０の具体的構成については後述する。

なお、クラッチ３０を設ける位置は、図１に示したものに限定されない。例えば、クラッチ３０は、後述するラック軸２１１付近（例えば、ピニオンシャフト１０５におけるピニオンギヤ２１０の上流側）に設けられていてもよい。

（制御部３００）
制御部３００は、運転者による操舵操作に応じて、転舵力発生部２２０が発生させる転舵力及び動力発生部１３が発生させるトルクを制御する。

より具体的には、制御部３００は、トルクセンサ１２から供給されるトルクセンサ信号ＳＬ１２を参照して、動力発生部１３が発生させるトルクを制御するためのトルク制御信号ＳＬ１３と、転舵力発生部２２０が発生させる転舵力を制御するための転舵力制御信号ＳＬ２２０とを生成し、それぞれ、動力発生部１３と転舵力発生部２２０とに供給する。

制御部３００は、操舵部材２００の操舵角を示す信号、及び車速センサからの車速信号などを更に参照して、トルク制御信号ＳＬ１３及び転舵力制御信号ＳＬ２２０を生成する構成としてもよい。

また、制御部３００は、クラッチ制御信号ＳＬ３０をクラッチ３０に供給することにより、クラッチ３０の接続状態及び遮断状態の切り替えを制御する。

クラッチ３０が遮断状態にあるとき、制御部３００は、運転者による操舵操作に対する反力を発生させるよう動力発生部１３を制御する。より具体的には、制御部３００は、操舵部材２００を介して入力された運転者の操舵トルクとは逆向きの反力トルクがステアリングシャフトに伝達されるように動力発生部１３を制御する。これにより、運転者は、操舵操作に対する操作感を得ることができる。

制御部３００によるクラッチ３０の具体的な制御方法は本実施形態を限定するものではないが、例えば、制御部３００は、操舵装置１に何らかの異常が生じた場合やイグニッションオフ時等に、クラッチ３０を接続状態に切り替える構成とすることができる。このような構成とすれば、異常発生時やイグニッションオフ時等に、運転者は、電気的経路を経由せずとも車輪４００を転舵することができる。

また、制御部３００は、クラッチ３０が接続状態にあるとき、操舵部材２００を介して入力された運転者の操舵トルクと同じ向きのトルクがステアリングシャフトに伝達されるように動力発生部１３を制御する構成としてもよい。これにより、運転者は、クラッチ３０が接続状態であっても、大きな力を要することなく、操舵操作を行うことができる。

（転舵部２０）
転舵部２０は、操舵部１０が受け付けた運転者の操舵操作に応じて、車輪４００を転舵させるための構成である。

図１に示すように、転舵部２０は、第１の自在継手２０１、中間シャフト１０４、第２の自在継手２０２、ピニオンシャフト１０５、ピニオンギヤ２１０、ラック軸２１１、タイロッド２１２、ナックルアーム２１３、及び、転舵力発生部２２０を備えている。

中間シャフト１０４の上端は、第１の自在継手２０１を介して、下部ステアリングシャフト１０３の下端にトルク伝達可能に連結されている。

中間シャフト１０４の下端は、第２の自在継手２０２を介して、ピニオンシャフト１０５の上端にトルク伝達可能に連結されている。

ピニオンシャフト１０５の下端には、ピニオンシャフト１０５に対してトルク伝達可能にピニオンギヤ２１０が接続されている。より具体的には、ピニオンシャフト１０５に対してピニオンギヤ２１０が固定されており、ピニオンシャフト１０５とピニオンギヤ２１０とは一体的に回転する。

ラック軸２１１のピニオンギヤ２１０に対向する側にはピニオンギヤ２１０に噛み合うラックが形成されている。

クラッチ３０が接続状態にあるとき、運転者による操舵部材２００を介した操舵操作により、ピニオンギヤ２１０が回転し、ラック軸２１１が軸方向に変位する。

一方、クラッチ３０が遮断状態にあるとき、転舵力発生部２２０は、制御部３００からの転舵力制御信号ＳＬ２２０に従って転舵力を発生させ、ラック軸２１１を軸方向に変位させる。

ラック軸２１１が軸方向に変位することにより、ラック軸２１１の両端に設けられたタイロッド２１２、及び、タイロッド２１２に連結されたナックルアーム２１３を介して、車輪４００が転舵される。

なお、転舵力発生部２２０の具体的構成は本実施形態を限定するものではないが、例えば、以下の構成例が挙げられる。

（構成例１）
転舵力発生部２２０は、モータと、当該モータの出力軸の回転運動をラック軸２１１の軸方向の直線運動に変換する変換機構とを備える。ここで、変換機構として、例えば、螺旋溝が形成された内周面を有するナットであって、モータによって回転駆動されるナットと、ラック軸の外周面に形成され、ナットの螺旋溝と同じピッチを有する螺旋溝と、ナットの螺旋溝及びラック軸の螺旋溝によって挟持された複数の転動用ボールとによって構成される所謂ボールねじ機構を用いることができる。

更に言えば、転舵力発生部２２０は、ラック軸２１１に沿って配置されたモータの出力軸に対してトルク伝達可能に接続された駆動プーリと、ナットに対してトルク伝達可能に接続された従動プーリと、駆動プーリと従動プーリとに懸架され、駆動プーリから従動プーリにトルクを伝達する懸架部材を備える構成とすることができる。

（構成例２）
転舵力発生部２２０は、ラック軸２１１と同軸に配置された中空モータを備え、当該中空モータによって構成例１におけるナットを回転駆動する構成としてもよい。このような構成とすれば、構成例１における駆動プーリと従動プーリとが不要になるため、省スペース化を図ることができる。

（構成例３）
転舵力発生部２２０は、ボールねじ機構に替えて、モータによって回転駆動される第２のピニオンシャフトと、第２のピニオンシャフトに対してトルク伝達可能に接続されたピニオンギヤであって、ラック軸２１１に形成された第２のラックに噛み合うピニオンギヤとを備える構成としてもよい。

（構成例４）
上記の例では、転舵力発生部２２０は、ラック軸２１１に転舵力を伝達する構成としたが、これは本実施形態を限定するものではない。例えば、転舵力発生部２２０として、モータと、モータによって回転駆動されるウォームと、当該ウォームに噛み合うウォームホイールであって、ピニオンシャフト１０５に対してトルク伝達可能に接続されたウォームホイールを備える構成としてもよい。

（クラッチ３０）
続いて、クラッチ３０の構成例についてより具体的に説明する。クラッチ３０は、第一位置と第二位置との間で変位することによって、操舵部材２００と転舵部２０との間のトルク伝達経路を機械的に接続するか又は遮断するかを切り替えるレバー（係合部）３１を備えている。図２は、このようなレバー３１を備えたクラッチ３０の構成例を模式的に示す模式図であり、（ａ）は、クラッチ３０が解放された状態を示し、（ｂ）は、クラッチ３０が結合された状態を示す。

図２に示すように、クラッチ３０は、同軸で配置された、太陽ギヤ３２、遊星ギヤ３３、内歯ギヤ３４、及びキャリア３５からなる遊星歯車機構、被係合部としてのロックホイール３６、並びにレバー３１を備えている。キャリア３５は、中部ステアリングシャフト１０２（図１参照）に対してトルク伝達可能に接続されている。内歯ギヤ３４は、下部ステアリングシャフト１０３（図１参照）に対してトルク伝達可能に接続されている。太陽ギヤ３２は、ロックホイール３６に対してトルク伝達可能に接続されている。レバー３１は、図２（ａ）に示す第一位置、及び、図２（ｂ）に示す第二位置の間で変位するようになっている。

なお、遊星ギヤ３３の数は特に限定されない。また、各遊星ギヤ３３は、太陽ギヤ３２の外周、且つ、内歯ギヤ３４の内周に、太陽ギヤ３２及び内歯ギヤ３４に噛み合うように配置されている。キャリア３５は、各遊星ギヤ３３を自転及び公転可能に支持している。

図２（ａ）に示すように、レバー３１が第一位置に変位しているとき、レバー３１は、ロックホイール３６から離れており、ロックホイール３６は非ロック状態となる。そのため、ロックホイール３６にトルク伝達可能に接続されている太陽ギヤ３２は空転可能な状態となる。太陽ギヤ３２が空転するため、キャリア３５から内歯ギヤ３４へトルクが伝達されない。そのため、中部ステアリングシャフト１０２と下部ステアリングシャフト１０３との間のトルク伝達経路（すなわち、操舵部材２００（図１参照）と転舵部２０（図１参照）との間のトルク伝達経路）は機械的に遮断される。すなわち、クラッチ３０が解放された状態となる。

一方、図２（ｂ）に示すように、レバー３１が第二位置に変位しているとき、レバー３１は、ロックホイール３６に係合しており、ロックホイール３６はロック状態となる。そのため、ロックホイール３６にトルク伝達可能に接続されている太陽ギヤ３２は固定された状態となる。太陽ギヤ３２が固定されているため、キャリア３５から内歯ギヤ３４へトルクが伝達される。そのため、中部ステアリングシャフト１０２と下部ステアリングシャフト１０３との間のトルク伝達経路（すなわち、操舵部材２００（図１参照）と転舵部２０との間のトルク伝達経路）は機械的に接続される。すなわち、クラッチ３０が結合された状態となる。

なお、本明細書において「係合する」との文言には、「引っ掛かる」「嵌り合う」等に限らず、単に「接触する」ことも含まれる。

図３は、クラッチ３０の別の構成例を模式的に示す模式図であり、（ａ）は、クラッチ３０が解放された状態を示し、（ｂ）は、クラッチ３０が結合された状態を示す。図３に示す構成例では、クラッチ３０は、同軸で配置された、太陽ギヤ３２、遊星ギヤ３３、内歯ギヤ３４、及びキャリア３５からなる遊星歯車機構、並びにレバー３１を備えており、内歯ギヤ３４とロックホイール３６とが一体化している。キャリア３５は、中部ステアリングシャフト１０２に対してトルク伝達可能に接続されている。太陽ギヤ３２は、下部ステアリングシャフト１０３に対してトルク伝達可能に接続されている。

図３（ａ）に示すように、レバー３１が第一位置に変位しているとき、レバー３１は、ロックホイール３６（内歯ギヤ３４）から離れており、ロックホイール３６（内歯ギア３４）は非ロック状態となる。そのため、内歯ギヤ３４は空転可能な状態となる。内歯ギヤ３４が空転するため、キャリア３５から太陽ギヤ３２へトルクが伝達されない。そのため、中部ステアリングシャフト１０２と下部ステアリングシャフト１０３との間のトルク伝達経路（すなわち、操舵部材２００（図１参照）と転舵部２０（図１参照）との間のトルク伝達経路）は機械的に遮断される。すなわち、クラッチ３０が解放された状態となる。

一方、図３（ｂ）に示すように、レバー３１が第二位置に変位しているとき、レバー３１は、ロックホイール３６（内歯ギヤ３４）に噛み合っており、ロックホイール３６（内歯ギア３４）はロック状態となる。そのため、内歯ギヤ３４は固定された状態となる。内歯ギヤ３４が固定されているため、キャリア３５から太陽ギヤ３２へトルクが伝達される。そのため、中部ステアリングシャフト１０２と下部ステアリングシャフト１０３との間のトルク伝達経路（すなわち、操舵部材２００（図１参照）と転舵部２０（図１参照）との間のトルク伝達経路）は機械的に接続される。すなわち、クラッチ３０が結合された状態となる。

以上のように、本実施形態では、ロックホイール３６は、レバー３１が第二位置に変位したとき、レバー３１が噛み込むことによって回転がロックされるようになっている。また、太陽ギヤ３２、キャリア３５及び内歯ギヤ３４からなる三つの要素のうち、一つの要素（第一の要素）を、中部ステアリングシャフト１０２に対してトルク伝達可能に接続し、他の一つの要素（第二の要素）を、下部ステアリングシャフト１０３に対してトルク伝達可能に接続し、最後の要素（第三の要素）を、ロックホイール３６に対してトルク伝達可能に接続するか、又は、ロックホイール３６と一体化する。これにより、レバー３１が第一位置と第二位置との間で変位することによって、中部ステアリングシャフト１０２と、下部ステアリングシャフト１０３との間のトルク伝達経路を機械的に接続するか又は遮断するかを切り替えるクラッチ３０を好適に実現することができる。ただし、本発明は当該構成に限定されず、レバーが第一位置と第二位置との間で変位することによって、中部ステアリングシャフト１０２と、下部ステアリングシャフト１０３との間のトルク伝達経路を機械的に接続するか又は遮断するかを切り替えるように構成されたクラッチであれば、クラッチ３０として使用することができる。

（ロック機構）
続いて、レバー３１によるロックホイール３６のロック機構の詳細について説明する。図４は、本実施形態に係るロック機構５０の構成例を模式的に示す模式図であり、（ａ）は、レバー３１が第一位置に変位した状態を示し、（ｂ）は、レバー３１が第二位置に変位した状態を示す。

本明細書における以下の説明において、「被係合部」とは、「係合部」が係合することによって回転不能となり、操舵部材２００（図１参照）と転舵部２０（図１参照）とのトルク伝達経路を機械的に接続する構成のことを指す。また、被係合部に係合部が係合しない場合には、被係合部は操舵部材２００又は転舵部２０の動きに伴って回転する。

図４に例示するロック機構５０では、ロックホイール３６が被係合部に該当し、レバー３１が係合部に該当する。

レバー３１は、回転軸３７を中心とした回転により、第一位置と第二位置との間で変位する。図４（ａ）に示すように、レバー３１が第一位置に変位したときは、レバー３１は、ロックホイール３６から離れ、ロックホイール３６は非ロック状態であり、操舵部材２００と転舵部２０（いずれも図１参照）との間のトルク伝達経路は機械的に遮断される。一方、図４（ｂ）に示すように、レバー３１が第二位置に変位したときは、レバー３１がロックホイール３６と係合して（図中ロック位置Ａ）、ロックホイール３６の回転をロックし、操舵部材２００と転舵部２０（いずれも図１参照）との間のトルク伝達経路は機械的に接続される。

図４に示すように、クラッチ３０（図１参照）は、電磁ソレノイド３８及びストッパピン（ストッパ）４３を備えている。電磁ソレノイド３８は、プランジャ３９を備えている。図４（ａ）に示すように、電磁ソレノイド３８は、回転軸３７に対してロック位置Ａとは反対側において、プランジャ３９をレバー３１に押し当てることにより、レバー３１を第一位置まで駆動し、レバー３１をロックホイール３６から離れさせる。レバー３１が第一位置まで変位したとき、ストッパピン４３が、レバー３１に当接し、レバー３１がそれ以上変位することを止める。

クラッチ３０（図１参照）は、また、図４に示すように圧縮コイルばねであるコイルばね４０を備えている。コイルばね４０の両端は、コイルばね４０が縮む方向に予圧された状態で第一固定部４１と第二固定部４２との間に固定されている。第一固定部４１は、レバー３１上の、回転軸３７に対してロック位置Ａ側に設けられており、第二固定部４２は、レバー３１に対してロックホイール３６とは反対側に設けられている。このように構成することにより、コイルばね４０は、レバー３１を第二位置に向けて（換言すれば、ロックホイール３６に向けて）付勢するようになっている。

また、本実施形態において、レバー３１は、ロックホイール３６に対して磁力により吸引される構成である。このような構成の例として、例えば、（１）レバー３１及びロックホイール３６の双方の部材が磁化されている構成、及び、（２）レバー３１及びロックホイール３６の一方の部材が磁化されており、他方の部材が鉄などの軟強磁性材料である構成が挙げられる。本実施形態には（１）（２）の何れの場合も含まれる。

また、「ある部材が磁化されている」とは、当該ある部材が残留磁化を有している場合、すなわち、当該ある物質が磁石である場合、及び、当該ある部材がその一部として磁石を含むことにより磁化されている場合を少なくとも含む。

また、本実施形態において、ロックホイール３６及びレバー３１が残留磁化を有するようにする方法は特に限定されない。例えば、軟強磁性材料によって構成されたロックホイール３６に対して、外部磁場等を用いて残留磁化を与えてもよい。また、ロックホイール３６に対して意図的に残留磁化を与える工程を設けなくても、例えば放電加工等の工程を経た結果、ロックホイール３６が残留磁化を有するようになる場合も本実施形態に含まれる。

以上のように構成されたクラッチ３０（図１参照）によれば、図４（ｂ）に示すように、電磁ソレノイド３８がレバー３１を駆動していない場合には、レバー３１とロックホイール３６との間の磁力による吸引、及びコイルばね４０による付勢によって、レバー３１が第二位置まで駆動される。

更に、レバー３１は、第二位置において、レバー３１とロックホイール３６との間の磁力による吸引、及びコイルばね４０による付勢によってロックホイール３６に対してしっかりと係合する。

このように、本実施形態によれば、コイルばね４０による付勢力に加え、レバー３１がロックホイール３６に対して磁力により吸引されるので、レバー３１がロックホイール３６に係合し易い。

また、本実施形態によれば、レバー３１がロックホイール３６に対して磁力により吸引されるので、レバー３１とロックホイール３６とが係合するときに、レバー３１とロックホイール３６とが反発（バウンド）することを抑制することができる。

また、電磁ソレノイド３８が駆動しているときは、操舵部材２００と転舵部２０（いずれも図１参照）との間のトルク伝達経路は機械的に遮断されている状態（クラッチ３０が解放されている状態）となり、転舵部２０における転舵力は、転舵力発生部２２０（図１参照）が発生させる転舵力のみとなる。一方、電磁ソレノイド３８が駆動していないときは、操舵部材２００と転舵部２０との間のトルク伝達経路は機械的に接続されている状態（クラッチ３０が結合されている状態）となり、操舵部材２００に加えられた操舵力が、転舵部２０における転舵力となる。このように、電気系統が故障し、電磁ソレノイド３８及び転舵力発生部２２０の機能が失われたような場面において、操舵部材２００と転舵部２０との間のトルク伝達経路が機械的に接続されるため、安全性を向上させることができる。

なお、レバー３１を付勢するばねとして、コイルばね４０を用いているが、これは本実施形態を限定するものではなく、レバー３１を付勢するばねとして、ねじりばねを用いてもよい。

また、本実施形態において、ロック機構５０に設けられるレバー３１及び電磁ソレノイド３８それぞれの数は特に限定されない。例えば、レバー３１を４つ、電磁ソレノイド３８を２つ設ける構成としてもよいし、それ以下の数であってもよいし、それ以上の数であってもよい。

更に、ロックホイール３６に対するレバー３１の位置は特に限定されず、これらは適宜調整すればよい。

（ロックホイール及びレバーの形状）
続いて、図４に示したレバー３１及びロックホイール３６についてより具体的に説明する。図５は、図４において模式的に示したレバー３１及びロックホイール３６周辺の外観形状を概略的に示す斜視図であり、（ａ）はレバー３１に、（ｂ）はロックホイール３６周辺に対応する。なお、図５（ｂ）に示す例では、ロックホイール３６に対して太陽ギヤ３２が固定されている。

図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、レバー３１は、ロックホイール３６に当接するための当接部５５を備えており、当接部５５においてロックホイール３６に対向する側には当接面５６が形成されている。

また、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、当接面５６は、ロックホイール３６の外周に沿った形状、すなわち円弧状となっている。

レバー３１の当接面５６を上記のような形状とすることにより、レバー３１とロックホイール３６との接触面積を大きくとることができるので、レバー３１がロックホイール３６に対してしっかりと係合する。

このように、本実施形態によれば、レバー３１及びロックホイール３６の形状を複雑化することなく、レバー３１とロックホイール３６との係合を容易にすることができる。そのため、クラッチ３０（図１参照）の製造コストを抑制することができる。

また、本実施形態の構成によれば、レバー３１とロックホイール３６との接触面積を大きくとることができるので、レバー３１とロックホイール３６とが係合するときに、レバー３１とロックホイール３６とが反発（バウンド）することを抑制することができる。

更に、本実施形態の構成によれば、レバー３１及びロックホイール３６の寸法を厳しく管理しなくてよいため、管理性が向上する。

なお、上記の説明では、クラッチ３０が、レバー３１を付勢するばねとしてコイルばね４０やねじりばねを有している構成を例に挙げたが、これは本実施形態を限定するものではない。クラッチ３０は、レバー３１を付勢するばねを備えない構成としてもよい。このような構成であっても、電磁ソレノイド３８がレバー３１を駆動していない場合には、レバー３１とロックホイール３６との間の磁力による吸引によって、レバー３１が第二位置まで駆動される。また、レバー３１は、第二位置において、レバー３１とロックホイール３６との間の磁力による吸引によってロックホイール３６に対してしっかりと係合する。

〔実施形態２〕
本実施形態におけるクラッチが備えるロックホイールについて図６を参照して説明する。本明細書において既に説明した部材には同じ参照符号を付し、以下ではその説明を省略する。

図６は、本実施形態に係るロックホイール６６周辺の構成例を模式的に示す断面図である。ロックホイール６６は、実施形態１において説明したロックホイール３６の具体的な構成の一例である。

本実施形態において、ロックホイール６６は磁化されている。具体的には、ロックホイール６６は、内部に磁石７７が埋め込まれていることで磁化されている。一方で、レバー３１（図５参照）は、例えば鉄等の軟磁性材料から構成されている。

本実施形態の構成によれば、レバー３１はロックホイール６６に対して磁力により吸引される。それゆえ、本実施形態によれば、上述したようにレバー３１が第一位置から第二位置に変位しようとするとき（図４参照）に、レバー３１はロックホイール６６に対して磁力により吸引される。そのため、レバー３１がロックホイール６６に係合し易くなる。

〔実施形態３〕
実施形態３におけるクラッチが備えるロックホイールについて図７を参照して説明する。本明細書において既に説明した部材には同じ参照符号を付し、以下ではその説明を省略する。

図７は、本実施形態に係るロックホイール７６周辺の構成例を模式的に示す断面図である。ロックホイール７６は、実施形態１において説明したロックホイール３６の具体的な構成の一例である。

本実施形態では、ロックホイール７６の周方向に沿って、円環状の磁石７８が埋め込まれていることで、ロックホイール７６は磁石７８を含んだ構成となっている。これにより、ロックホイール７６は磁化されている。一方で、レバー３１（図５参照）は、例えば鉄等の軟磁性材料から構成されている。

本実施形態の構成によれば、レバー３１はロックホイール７６に対して磁力により吸引される。それゆえ、本実施形態によれば、上述したようにレバー３１が第一位置から第二位置に変位しようとするとき（図４参照）に、レバー３１はロックホイール７６に対して磁力により吸引される。そのため、レバー３１がロックホイール７６に係合し易くなる。

〔実施形態４〕
本実施形態におけるレバーについて図８を参照して説明する。本明細書において既に説明した部材には同じ参照符号を付し、以下ではその説明を省略する。

図８は、本実施形態に係るロック機構８０の構成例を模式的に示す模式図である。本実施形態に係るクラッチ（不図示）は、実施形態１に係るロック機構５０に替えて、本実施形態に係るロック機構８０を備える構成としてもよい。

図８に示すように、レバー８１は、ロックホイール３６に当接するための当接部８２を備えており、当接部８２においてロックホイール３６に対向する側には当接面８３が形成されている。また、当接面８３は、ロックホイール３６の外周に沿った形状、すなわち円弧状となっている。

また、レバー８１には、当接部８２の当接面８３は反対側に磁石８４が取り付けられており、磁石８４によってレバー８１は磁化されている。

本実施形態の構成によれば、レバー８１はロックホイール３６に対して磁力により吸引される。それゆえ、本実施形態によれば、上述したようにレバー８１が第一位置に変位しようとするとき（図４参照）に、レバー８１はロックホイール３６に対して磁力により吸引される。

また、本実施形態の構成によれば、レバー８１の当接面８３を上記のような形状とすることにより、レバー８１とロックホイール３６との接触面積を大きくとることができるので、レバー８１がロックホイール３６に対してしっかりと係合する。

さらに、本実施形態の構成によれば、磁石８４を簡便に取り付けることができるので、クラッチの製造コストを抑制することができる。

〔実施形態５〕
本実施形態におけるレバーについて図９を参照して説明する。本明細書において既に説明した部材には同じ参照符号を付し、以下ではその説明を省略する。

図９は、本実施形態に係るロック機構９０の構成例を模式的に示す模式図である。本実施形態に係るクラッチは、実施形態１に係るロック機構５０に替えて、本実施形態に係るロック機構９０を備える構成としてもよい。

図９に示すように、レバー９１は、ロックホイール３６に当接するための当接部９２を備えており、当接部９２においてロックホイール３６に対向する側には当接面９３が形成されている。また、図９に示すように、当接面９３は、ロックホイール３６の外周に沿った形状、すなわち円弧状となっている。

また、レバー９１の当接部９２には、磁石９５が埋め込まれており、磁石９５によってレバー９１は磁化されている。

本実施形成の構成によれば、レバー９１はロックホイール３６に対して磁力により吸引される。それゆえ、本実施形態によれば、上述したようにレバー９１が第一位置から第二位置に変位しようとするとき（図４参照）に、レバー９１はロックホイール３６に対して磁力により吸引される。そのため、レバー９１がロックホイール３６に係合し易くなる。

また、本実施形態の構成によれば、レバー９１の当接面９３を上記のような形状とすることにより、レバー９１とロックホイール３６との接触面積を大きくとることができるので、レバー９１がロックホイール３６に対してしっかりと係合する。

〔実施形態６〕
以下では、実施形態１において説明したレバー３１及びロックホイール３６の接触箇所のより詳細な構成の一例について図１０を参照して説明する。以下に説明するレバー及びロックホイールの構成は、上述した実施形態２〜５に対しても同様に適用することができる。本明細書において、既に説明した部材には同じ参照符号を付し、以下ではその説明を省略する。

図１０は、本実施形態に係るレバー３１（図５参照）における、当接部５５の当接面５６、及びロックホイール３６の表面の構成例を模式的に示す模式図である。

本実施形態では、レバー３１（図５参照）における当接部５５の当接面５６に、第１の凹凸が繰り返し形成されている。また、当接面５６と当接する側のロックホイール３６の表面には、第２の凹凸が繰り返し形成されている。ここで、当接面５６に形成された第１の凹凸の形状は、ロックホイール３６に形成された第２の凹凸に嵌り込む形状となっている。より具体的には、当接面５６に形成された凸部３０１は、鈍角な山形状であり、これに対してロックホイール３６のレバー３１と当接する側の表面に形成された凹部３０６は、鈍角な谷形状である。このように、山形状の凸部３０１は、谷形状の凹部３０６に嵌り込むように形成されている。これにより、レバー３１とロックホイール３６との接触面積が増大するため、レバー３１がロックホイール３６に対して磁力により効率よく吸引される。

なお、本実施形態において、凸部３０１及び凹部３０６各々のピッチ幅（図１０、「Ｗ」で示す）は特に限定されない。

〔実施形態７〕
本実施形態におけるロック機構について図１１を参照して説明する。以下に説明するロック機構の構成は、上述した実施形態２及び３に対しても同様に適用することができる。本明細書において既に説明した部材には同じ参照符号を付し、以下ではその説明を省略する。

図１１は、本実施形態に係るロック機構１００の構成例を模式的に示す模式図であり、（ａ）は、レバー１０１が第一位置に変位した状態を示し、（ｂ）は、レバー１０１が第二位置に変位した状態を示す。本実施形態に係るクラッチ（不図示）は、実施形態１に係るロック機構５０に替えて、本実施形態に係るロック機構１００を備える構成としてもよい。

図１２は、図１１において模式的に示したレバー１０１及びロックホイール３６の周辺の外観形状を概略的に示す斜視図であり、（ａ）はレバー１０１に、（ｂ）はロックホイール３６周辺に対応する。

本実施形態において、レバー１０１は、ロックホイール３６に対して磁力により吸引される構成である。このような構成の例として、例えば、（１）レバー１０１及びロックホイール３６の双方の部材が磁化されている構成、及び、（２）レバー１０１及びロックホイール３６の一部が磁化されており、他の部材が鉄などの軟強磁性材料である構成が挙げられる。本実施形態には（１）（２）の何れの場合も含まれる。

また、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、レバー１０１は、ロックホイール３６に当接するための当接部１０５を備えており、当接部１０５においてロックホイール３６に対向する側には当接面１０６が形成されている。

また、図１１及び図１２に示すように、ロックホイール３６の外周には、周方向に沿って凹部８７及び凸部８８が繰り返し形成されている。凹部８７は、ロックホイール３６の当接部１０５と噛み合う形状を有している。当接部１０５はロックホイール３６の凹部８７と噛み合うことで、当接面１０６がロックホイール３６と当接する。

本実施形態の構成によれば、レバー１０１はロックホイール３６に対して磁力により吸引される。それゆえ、本実施形態によれば、レバー１０１が第一位置（図１１（ａ）を参照）から第二位置（図１１（ｂ）を参照）に変位しようとするとき、レバー１０１はロックホイール３６に対して磁力により吸引される。そのため、レバー１０１がロックホイール３６に係合し易くなる。

また、本実施形態の構成によれば、ロックホイール３６に上記のような凹部８７及び凸部８８を設けることにより、レバー１０１の当接部６５とロックホイール３６とが噛み合うので、レバー１０１がロックホイール３６に対してしっかりと係合する。

なお、本実施形態では、レバー１０１及びロックホイール３６がそれぞれ特定の形状を有する構成について説明したが、本発明はこれに限定されず、他の形状であってもよい。また、凹部８７及び凸部８８は、ロックホイール３６の外周全体に形成されていてもよいし、外周の一部に形成されていてもよい。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 操舵装置
１０ 操舵部
２０ 転舵部
３０ クラッチ
３１，８１，９１，１０１ レバー（係合部）
３２ 太陽ギヤ
３３ 遊星ギヤ
３４ 内歯ギヤ
３５ キャリア
３６，６６，７６ ロックホイール（被係合部）
７７，７８，８４，９５ 磁石
２００ 操舵部材
４００ 車輪

Claims (8)

1. ステアバイワイヤ方式の車両の操舵装置に用いられ、運転者が操舵操作する操舵部材と車輪を転舵する転舵部との間のトルク伝達経路を機械的に接続するか又は遮断するかを切り替えるクラッチであって、
   係合部と、
   前記係合部と係合することにより前記操舵部材と前記転舵部との間のトルク伝達経路を機械的に接続する被係合部とを有し、
   前記係合部は、前記被係合部に対して磁力により吸引されることを特徴とするクラッチ。
2. 前記被係合部は磁化されている請求項１に記載のクラッチ。
3. 前記被係合部は磁石を含んでいる請求項２に記載のクラッチ。
4. 前記係合部は磁化されている請求項１から３の何れか１項に記載のクラッチ。
5. 前記係合部は磁石を含んでいる請求項４に記載のクラッチ。
6. 前記係合部は、前記被係合部の外周に沿った形状を有している請求項１から５の何れか１項に記載のクラッチ。
7. 太陽ギヤ、遊星ギヤ、キャリア及び内歯ギヤを備える遊星歯車機構を更に備え、
   前記係合部は、
   第一位置に変位したとき、前記被係合部から離れ、
   第二位置に変位したとき、前記被係合部に磁力により吸引することによって、前記被係合部の回転をロックし、
   前記太陽ギヤ、前記キャリア及び前記内歯ギヤからなる三つの要素のうち、
   第一の要素は、前記操舵部材に対してトルク伝達可能に接続され、
   第二の要素は、前記転舵部に対してトルク伝達可能に接続され、
   第三の要素は、前記被係合部に対してトルク伝達可能に接続されているか、又は、前記被係合部と一体化している、請求項１から６の何れか１項に記載のクラッチ。
8. 運転者が操舵操作する操舵部材と、
   車輪を転舵する転舵部と、
   クラッチとを備えているステアバイワイヤ方式の操舵装置であって、
   前記クラッチは、前記操舵部材と前記転舵部との間のトルク伝達経路を機械的に接続するか又は遮断するかを切り替えるものあり、係合部と、当該係合部と係合することにより当該操舵部材と当該転舵部との間のトルク伝達経路を機械的に接続する被係合部とを有し、
   前記係合部は、前記被係合部に対して磁力により吸引されることを特徴とする、ステアバイワイヤ方式の操舵装置。

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