JP2023096708A - 回転伝達装置、及び、回転伝達装置を用いた車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動操舵状態から手動操舵状態への切り替えを円滑にする。【解決手段】電磁クラッチ５０への通電により２方向クラッチ１０を係合解除させて自動操舵状態とし、通電の遮断により２方向クラッチ１０を係合させて手動操舵状態とし、ステアリングホイール側の入力軸３及び転舵部側の出力軸４のいずれか一方に凸部７２が設けられ、他方には凸部７２と対向する凹部７６が設けられ、凸部７２及び凹部７６の間には入力軸３及び出力軸４の回転方向に沿って所定の間隙ｗが設けられて、自動操舵状態では間隙ｗが縮小して凸部７２と外面と凹部７６の内面が当接することで入力軸３から出力軸４へ回転が伝達する回転伝達装置とした。【選択図】図１

Description

この発明は、回転伝達装置、及び、回転伝達装置を用いた車両用操舵装置に関する。

車両用操舵装置として、運転者がステアリングホイールを操作することによって、車輪の操舵を手動で行う手動操舵状態と、運転者がステアリングホイールを操作することなく車輪の操舵を自動で行う自動操舵状態とで、ステアリングシャフトの連結状態を切り替えるクラッチ機構を備えたものがある。

例えば、特許文献１の車両用操舵装置は、ステアリングシャフトとして、ステアリングホイールと連動する第１シャフトと、車輪の操舵部と連動する第２シャフトとを備え、さらに、第１シャフトと連動する第１クラッチ板と、第１クラッチ板と対向して配置され第２シャフトと連動する第２クラッチ板とを備えている。第１クラッチ板に凸部が設けられ、第２クラッチ板には凸部と対向する凹部が設けられている。クラッチ板の凸部と凹部との間には、ステアリングシャフトの回転方向に所定の大きさの間隙が設けられている。また、凸部を有する第１クラッチ板（ステアリングホイール側クラッチ板）の中央の軸挿通孔には雌スプラインが形成されており、軸挿通孔に挿通される支持軸部には雄スプラインが形成されている。

手動操舵状態のときは、クラッチ機構のクラッチ板同士が接触して接状態になるので、第１シャフトと第２シャフトとの連動が許容され、凸部と凹部との間の間隙が機能しない。このため、運転者は、ステアリングホイールを操作して第１シャフト及び第２シャフトを回転させて、車輪を操舵することができる。ここで、第１クラッチ板と支持軸部とはスプライン結合されており、ステアリングホイール側の回転がガタつきなく第１クラッチ板に伝達されるようになっている。

また、自動操舵状態のときには、クラッチ機構のクラッチ板同士を離間させて断状態にし、自動操舵手段（モータ）によって第２シャフトを回転させて車輪を操舵する。このとき、運転者が手動でステアリングホイールを強制的に回転させて凸部と凹部との間に設定された間隙を詰めると、一方のクラッチ板の凸部が他方のクラッチ板の凹部に当接し第２シャフトが第１シャフトに連動する。このため、自動操舵状態での運転中に緊急事態が発生した場合などには、運転者がステアリングホイールを手動で大きく操作することにより、車輪を操舵することができるとされている。

特開２０１８－１２２６８３号公報

自動操舵及び手動操舵に対応した特許文献１のステアリング装置では、自動操舵状態ではクラッチ板同士が離間して断状態となり、手動操舵状態ではクラッチ板同士が接触して接状態となる。しかし、この切り替えは、互いに相対回転するクラッチ板同士を接近させた後、摩擦力によりそれらが一体に回転する状態になるまでに所定の時間を要することとなる。自動操舵と手動操舵の切り替えは、出来る限りスムーズであることが望ましい。

また、特許文献１のステアリング装置では、自動操舵状態においても、一方のクラッチ板の凸部と他方のクラッチ板の凹部とは完全に離脱していない。このため、自動操舵により転舵部が大きく向きを変えると第２シャフトが回転して、クラッチ板の凸部と凹部との間の間隙が詰まることで、第１シャフト及びステアリングホイールが回転する。

ここで、仮に、クラッチ板の凸部と凹部とを完全に離脱させる、あるいは、ステアリングホイール側のクラッチ板と、それを支持する支持軸部とのスプライン結合が解除されれば、自動操舵による転舵部側のシャフトの回転が、ステアリングホイール側には伝達されなくなる。しかし、クラッチ板と支持軸部とのスプライン結合が解除される構成とすると、自動操舵状態から手動操舵状態への切り替えの際に、凸部と凹部がうまく噛み合わず、あるいは、スプラインの歯同士がぶつかり合い、両者がスムーズに嵌合できない場合がある。自動操舵状態から手動操舵状態への切り替えは、できる限りスムーズであることが望ましい。

そこで、この発明の課題は、クラッチが係合解除した状態であっても、入力軸が所定以上回転した際にはその回転をできる限り円滑に出力軸へ伝達することである。すなわち、車両用操舵装置においては、自動操舵状態から手動操舵状態への切り替えを、できる限り円滑にすることである。

上記の課題を解決するために、この発明は、入力軸及び出力軸と、外方部材及び内方部材とその間に配置される係合子を備え前記係合子を介して前記外方部材と前記内方部材とを係合及び係合解除することで前記入力軸と前記出力軸との間に設けられた２方向クラッチと、前記２方向クラッチの係合及び係合解除を制御する電磁クラッチとを備え、前記入力軸及び前記出力軸のいずれか一方に凸部が設けられ、他方には前記凸部と対向する凹部が設けられ、前記凸部及び前記凹部の間には前記入力軸及び前記出力軸の回転方向に沿って所定の間隙が設けられて、前記２方向クラッチが係合解除した状態であっても、前記入力軸の回転により前記間隙が縮小して前記凸部の外面と前記凹部の内面が当接することで前記入力軸から前記出力軸へ回転が伝達する回転伝達装置を採用した。

ここで、前記電磁クラッチの電磁石への通電により前記２方向クラッチが係合解除し、前記電磁石への通電の遮断により前記２方向クラッチが係合する構成を作用することができる。

これらの各態様において、前記２方向クラッチは、前記入力軸に回転自在且つ軸方向移動自在に支持される制御保持器及び回転保持器を有し、前記外方部材の内周と前記内方部材の外周との間に、前記制御保持器及び前記回転保持器のそれぞれに設けられた柱部を周方向に交互に配置し、隣接する柱部同士の間に形成されたポケットに、一対の前記係合子と、一対の前記係合子を互いに離反する方向に付勢して前記外方部材の内周及び前記内方部材の外周に係合する位置にスタンバイさせる弾性部材を組み込んだものである構成を作用することができる。

さらに、前記電磁クラッチは、前記制御保持器に連結されたアーマチュアと、前記入力軸に固定されて前記アーマチュアと軸方向で対向するロータとを有し、前記電磁石への通電により前記制御保持器を軸方向に移動させ、前記制御保持器の軸方向移動を運動変換機構によって前記ポケットの周方向幅が小さくなる方向への前記制御保持器と前記回転保持器の相対回転運動に変換して、一対の前記係合子を係合解除させるものである構成を作用することができる。

これらの各態様からなる回転伝達装置を用い、左右一対の転舵輪の向きが変化するように前記一対の転舵輪にその両端が接続されるラックと、前記ラックを移動可能に収容するラックハウジングとを備え、前記回転伝達装置の前記入力軸はステアリングホイールに通じるシャフトに、前記出力軸は前記ラックへ通じるシャフトに接続され、前記２方向クラッチが係合解除した状態は、運転者が前記ステアリングホイールを操作することなく前記転舵輪の操舵を自動で行う自動操舵状態に対応し、前記２方向クラッチが係合した状態は、前記ステアリングホイールからの入力によって前記転舵輪の操舵を手動で行う手動操舵状態に対応する車両用操舵装置を採用することができる。

この発明によれば、クラッチが係合解除した状態であっても、入力軸が所定以上回転した際にはその回転を即時に出力軸へ伝達できるようになる。このため、この発明を車両用操舵装置に適用すれば、自動操舵状態から手動操舵状態への切り替えを即時にできるようになる。

回転伝達装置の縦断面図 図１の要部拡大図 図１のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図 図３の要部拡大図 図１のＶ－Ｖ断面図 図５のＩＶ－ＩＶ断面図 図１のＶＩＩ－ＶＩＩ断面図 図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ断面図（係合解除状態） 図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ断面図（係合状態） 図２のＩＸ－ＩＸ断面図 変形例を示す要部拡大図 回転伝達装置を用いた車両用操舵装置の全体図

この発明の実施形態を、図１～図１１に基づいて説明する。図１～図９は、この発明の第１の実施形態に係る回転伝達装置１を、図１０は、その回転伝達装置１の変形例を、図１１は、この発明の回転伝達装置１を用いた車両用操舵装置１００（以下、ステアリング装置１００と称する）の一例を示している。

回転伝達装置１は、図１に示すように、入力軸３と、その入力軸３と同軸上に配置された出力軸４と、入力軸３及び出力軸４の軸端部を覆うとともにその両端が開放された筒状のケース２を備えている。出力軸４は、ケース２の軸方向一端側へ突出し、入力軸３は、ケース２の軸方向他端側へ突出している。外部からの回転が入力軸３に入力され、その入力された回転が出力軸４を通じて外部へ出力される。また、回転伝達装置１は、入力軸３と出力軸４との間に設けられた２方向クラッチ１０と、２方向クラッチ１０の係合及び係合解除を制御する電磁クラッチ５０とを備えている。

ステアリング装置１００は、図１１に示すように、左右一対の転舵輪（転舵部）１０７，１０７の向きが変化するように、一対の転舵輪１０７，１０７にその両端が接続されるラック１０４と、ラック１０４を左右に移動可能に収容するラックハウジング１０５とを備えている。また、運転者により操舵されるステアリングホイール（操作部）１０１と、ステアリングホイール１０１の回転を伝達するステアリングシャフト１０３（以下、単にシャフト１０３と称する）、及び、それらの制御装置等を備えている。回転伝達装置１の入力軸３にはシャフト１０３を通じてステアリングホイール１０１が接続され、回転伝達装置１の出力軸４には、シャフト１０３を通じてラック１０４に噛み合うピニオン（図示せず）が接続されている。ラック１０４の両端は、ボールジョイント１０９を介して左右の転舵輪１０７のナックルアーム１０８に接続されており、ラック１０４が左右に移動すると、その移動に応じてナックルアーム１０８が回動し、転舵輪１０７の向きが変化するようになっている。すなわち、回転伝達装置１の入力軸３は、ステアリングホイール１０１に通じるシャフト１０３に接続され、出力軸４はラック１０４へ通じるシャフト１０３に接続されている。シャフト１０３の途中には、適宜の位置にジョイント（ボールジョイント等）１１０が介在しており、そのジョイント１１０を介してシャフト１０３同士が屈曲した状態での回転伝達が可能となっている。

シャフト１０３には、転舵用モータ１０６が取り付けられている。転舵用モータ１０６の取り付け位置は、回転伝達装置１よりも転舵輪１０７側であればよく、例えば、ラック１０４に転舵用モータ１０６をとりつけてもよい。転舵用モータ１０６の駆動により、車体に固定されたラックハウジング１０５に対して、ラック１０４は左右に移動する。進行方向に従って操舵が可能である転舵輪１０７，１０７は、車両の前輪のみに設定される場合もあるし、前輪及び後輪の両方に設定される場合もある。

２方向クラッチ１０は、外方部材１１及び内方部材１３と、その外方部材１１と内方部材１３の間に配置される複数の係合子１５を備えたものである。図１に示すように、外方部材１１は、出力軸４の軸端部に設けられている。外方部材１１の内周１２に、円筒面（以下、円筒面１２と称する）が形成されている。内方部材１３は、入力軸３の軸端部に設けられている。内方部材１３の外周１４に複数のカム面（以下、カム面１４と称する）が形成されている。カム面１４は、対の傾斜面１４ａ，１４ｂが周方向に沿って等間隔に形成されたものである。各カム面１４と円筒面１２との間に、一対の係合子１５が配置されている。この実施形態では、係合子１５としてローラを採用している。以下、係合子１５をローラ１５と称する。ローラ１５に隣接して、そのローラ１５をカム面１４に沿って付勢する弾性部材２０を組み込んでいる。ここでは、弾性部材２０としてコイルバネを組み込んでいるが、弾性部材２０は、コイルバネ以外の他の形態からなるバネや、その他の弾性体であってもよい。以下、弾性部材２０をコイルバネ２０と称する。

ローラ１５は、外方部材１１と内方部材１３との間に配置された保持器１６（制御保持器１６Ａおよび回転保持器１６Ｂ）によって保持されている。そして、入力軸３と一体に回転する内方部材１３が軸回り一方向に回転すると、一対のローラ１５の一方が円筒面１２およびカム面１４に係合した状態で、内方部材１３の回転を外方部材１１に伝達する。また、内方部材１３が軸回り他方向に回転すると、他方のローラ１５が円筒面１２及びカム面１４に係合した状態で、内方部材１３の回転を外方部材１１に伝達するようにしている。

この実施形態では、外方部材１１は出力軸４と一体に形成されている。その外方部材１１の円筒面１２よりも軸方向一端側の内周に設けられた小径の凹部１７に、入力軸３の軸端部を回転自在に支持する軸受１８が組み込まれている。図２に示すように、軸受１８と外方部材１１の段部端面との間には、軸方向の隙間を調整するシム１８ａが介在し、軸受１８と内方部材１３の段部端面との間には、軸方向の隙間を調整するシム１８ｂが介在している。また、出力軸４は、軸受５を介してケース２の軸方向一端に形成された小径の軸受筒２ａに回転自在に支持されている。また、その軸受筒２ａの内周には、軸受５よりも軸方向外側で、出力軸４とケース２との間をシールする密封シール６が圧入されている。図中の符号５ａは、軸受５とケース２の段部端面との間に介在する弾性体である。

また、この実施形態では、内方部材１３は入力軸３と一体に形成されている。その内方部材１３のカム面１４は、周方向に沿って相反する方向に傾斜する一対の傾斜面１４ａ、１４ｂからなり、各傾斜面１４ａ、１４ｂと外方部材１１の円筒面１２との間に、周方向の一側又は他側で狭小となる楔形空間が形成されている。また内方部材１３の一対の傾斜面１４ａ、１４ｂの間には、内方部材１３の接線方向に向く平坦なばね支持面１９が設けられている。そのばね支持面１９によって、コイルバネ２０が支持されている。

コイルバネ２０は、一対のローラ１５の間に配置されて、各ローラ１５を互いに離反する方向に付勢して、外方部材１１の円筒面１２及び内方部材１３のカム面１４に係合する位置にスタンバイさせる機能を発揮する。各ローラ１５は、円筒面１２およびカム面１４に係合するスタンバイ位置（図３に示す位置）に配置され、そのスタンバイ位置と円筒面１２およびカム面１４との係合が解除される係合解除位置（図４に示す位置）との間で周方向に移動可能とされている。また、コイルばね２０は、入力軸３に固定されたばねホルダ４５の外周側に形成されたばね保持片４７によって、外周側への移動が規制された状態で一対のローラ１５の間に保持されている（図４、図５参照）。

保持器１６は、制御保持器１６Ａと回転保持器１６Ｂとからなる。制御保持器１６Ａは、図１に示すように、環状の円板部２１の片面にカム面１４と同数の柱部２２を周方向に等間隔に備えている。また、隣接する柱部２２どうしの間に円弧状の長孔２３を形成し（図７参照）、その外周には柱部２２と反対向きに筒部２４を備えている。回転保持器１６Ｂは、環状の円板部２５の片面にカム面１４と同数の柱部２６を周方向に等間隔に備えている。制御保持器１６Ａの長孔２３内に回転保持器１６Ｂの柱部２６が挿入され、それぞれの柱部２２、２６が周方向に交互に並び、それぞれの柱部２２，２６の先端部が外方部材１１と内方部材１３との間に位置している。制御保持器１６Ａの柱部２２と回転保持器１６Ｂの柱部２６との間には、内方部材１３のカム面１４と径方向で対向するポケット２７が形成されている。一対のローラ１５及びコイルバネ２０は、各ポケット２７に組み込まれている。

円板部２１，２５は、入力軸３の外周に嵌合された支持リング２８と、外方部材１１の軸方向他端側の端部との間に位置するように組込まれている。制御保持器１６Ａの円板部２１及び回転保持器１６Ｂの円板部２５は、入力軸３の外周に形成されたスライド案内面２９に沿って軸方向へスライド自在（移動自在）に支持されている。また、回転保持器１６Ｂの円板部２５と、入力軸３の外周に嵌合された支持リング２８との間には、スラスト軸受３０が組み込まれている。スラスト軸受３０は、回転保持器１６Ｂが電磁クラッチ５０側に移動するのを防止しつつ、回転保持器１６Ｂを、入力軸３及び支持リング２８に対して軸回り回転自在に支持している。

制御保持器１６Ａの円板部２１と回転保持器１６Ｂの円板部２５との間には、トルクカム４０が設けられている。トルクカム４０は、制御保持器１６Ａの軸方向の移動を、制御保持器１６Ａと回転保持器１６Ｂとの相対的な回転運動に変換する運動変換機構として機能する。

トルクカム４０は、図７、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、制御保持器１６Ａの円板部２１と回転保持器１６Ｂの円板部２５の互いの対向面に、周方向の中央部で深く両端に至るに従って次第に浅くなる対向一対のカム溝４１、４２を備え、その対向一対のカム溝４１、４２の間にボール４３が組み込まれた構成となっている。カム溝４１、４２は、ここでは略Ｖ字状の溝を示したが、円弧状の溝であってもよい。図８Ｂに示す状態から、制御保持器１６Ａの円板部２１が回転保持器１６Ｂの円板部２５に接近する方向に制御保持器１６Ａが軸方向移動した際に、図８Ａに示すように、ボール４３がカム溝４１、４２の溝深さの最も深い位置に向けて転がり移動し、制御保持器１６Ａと回転保持器１６Ｂが、ポケット２７の周方向幅を小さくする方向に相対回転するようになっている。

ここで、図５および図６に示すように、入力軸３には、内方部材１３の他端側に形成されたホルダ嵌合面４４に、ばねホルダ４５が相対回転不能かつ軸方向移動不能に嵌合されている。そのばねホルダ４５の外周に、制御保持器１６Ａの柱部２２と回転保持器１６Ｂの柱部２６との間に配置される回り止め片４６が複数形成されている。複数の回り止め片４６は、制御保持器１６Ａと回転保持器１６Ｂとがポケット２７の周方向幅を縮小する方向に相対回転した際に、各保持器１６Ａ、１６Ｂの柱部２２、２６を両側縁で受け止めて相対回転量を規制し、一対のローラ１５を中立位置に保持するようになっている。このため、コイルばね２０は必要以上に収縮することはなく、伸長と収縮が繰り返し行われても疲労によって破損するようなことはない。

電磁クラッチ５０は、図１に示すように、制御保持器１６Ａの筒部２４の端面に軸方向で対向するアーマチュア５１と、そのアーマチュア５１と軸方向で対向するロータ５２と、そのロータ５２に軸方向で対向する電磁石５３とを有している。

アーマチュア５１は、支持リング２８の外周円筒面５４に回転自在に、且つ、軸方向へスライド自在に嵌合されている。また、アーマチュア５１は、その外周部の片面に軸方向へ突出して設けられた連結筒の内周に、制御保持器１６Ａの筒部２４が圧入されて、制御保持器１６Ａと連結一体化されている。これにより、アーマチュア５１は、支持リング２８の外周円筒面５４と、入力軸３の外周のスライド案内面２９の軸方向の２箇所で、軸方向へスライド自在に支持されている。また、支持リング２８は、入力軸３のスライド案内面２９に形成された段部によって軸方向へ位置決めされている。ロータ５２は、入力軸３の外周に嵌合されて、その入力軸３に対して回り止めされている。また、ロータ５２は、支持リング２８との間に組み込まれたシム５６によって、軸方向へ位置決めされている。

電磁石５３は、電磁コイル５３ａと、電磁コイル５３ａを支持するヨーク５３ｂとからなる。ヨーク５３ｂは、入力軸３側であるケース２の大径部２ｂ側の開口の内周に嵌合されて、ケース２に対して止め輪によって抜止めされている。また、電磁石５３は、軸受５７を介して入力軸３と相対的に回転自在である。入力軸３及び電磁石５３の組込みにより、ケース２の大径部２ｂ側の開口が閉塞されて、ケース２内へ異物が侵入しないようになっている。

電磁クラッチ５０の電磁コイル５３ａに対する通電を遮断しているときは、図４に示すように、２方向クラッチ１０のローラ１５は外方部材１１の円筒面１２および内方部材１３のカム面１４に係合する状態にある。このため、入力軸３が一方向に回転すると、その回転は内方部材１３から一対のローラ１５の一方を介して外方部材１１に伝達され、出力軸４が入力軸３と同方向に回転する。また、入力軸３が他方向に回転すると、その回転は内方部材１３から他方のローラ１５を介して外方部材１１及び出力軸４に伝達される。

２方向クラッチ１０の係合状態で電磁クラッチ５０の電磁コイル５３ａに通電すると、アーマチュア５１に吸引力が作用し、アーマチュア５１が軸方向に移動してロータ５２に吸着される。このとき、アーマチュア５１と制御保持器１６Ａとは、連結筒と筒部２４の嵌合によって連結一体化されている。このため、アーマチュア５１の軸方向移動に伴って、制御保持器１６Ａは、その円板部２１が回転保持器１６Ｂの円板部２５に接近する方向へ移動する。制御保持器１６Ａと回転保持器１６Ｂの軸方向相対移動により、トルクカム４０のボール４３が、図８Ｂの状態から図８Ａの状態へ、カム溝４１、４２の溝深さの最も深い位置に向けて転がり移動し、制御保持器１６Ａと回転保持器１６Ｂはポケット２７の周方向幅が小さくなる方向に相対回転する。制御保持器１６Ａと回転保持器１６Ｂの相対回転により、２方向クラッチ１０のローラ１５は、制御保持器１６Ａの柱部２２と回転保持器１６Ｂの柱部２６で押されて、互いに接近する方向に移動する。これにより、図２に示すように、ローラ１５が円筒面１２及びカム面１４に対して係合解除する中立位置に変位し、２方向クラッチ１０が係合解除状態となる。

この係合解除状態において、入力軸３を一方向に回転させると、ばねホルダ４５に形成された回り止め片４６が、制御保持器１６Ａの柱部２２と回転保持器１６Ｂの柱部２６の一方を押圧する。このため、入力軸３とともに制御保持器１６Ａ及び回転保持器１６Ｂが回転するので、各ローラ１５は、保持器１６（制御保持器１６Ａと回転保持器１６Ｂ）のローラ保持力によって係合解除位置に保持される。このため、入力軸３の回転は、ローラ１５を介して出力軸４に伝達されず、直結装置７０により、回転方向ガタを有した状態で伝達されることとなる。

このように、電磁石５３への通電及び通電の遮断により２方向クラッチ１０を制御して、運転者がステアリングホイール１０１を操作することなく転舵輪１０７の操舵を自動で行う自動操舵状態と、ステアリングホイール１０１からの入力によって転舵輪１０７の操舵を手動で行う手動操舵状態とを切り替えできるようになっている。具体的には、電磁石５３への通電により２方向クラッチ１０を係合解除させて自動操舵状態とし、電磁石５３への通電の遮断により２方向クラッチ１０を係合させて手動操舵状態に設定している。

すなわち、このステアリング装置１００は、車両の通常走行時は、回転伝達装置１の電磁石５３への通電状態を保つことで２方向クラッチ１０を係合解除させて、回転伝達装置１は、入力軸３から出力軸４への回転の伝達が直結装置７０により回転方向ガタを有した状態（自動操舵状態）として使用する。一方、電源が喪失したときなどの異常時や手動操舵時は、回転伝達装置１の電磁石１０への通電が遮断（停止）するので２方向クラッチ１０が係合し、回転伝達装置１は、入力軸３から出力軸４にローラ１５を介して回転がガタ無く伝達する締結状態となる。このとき、ステアリングホイール１０１の操作が、シャフト１０３と回転伝達装置１を通じて転舵部側へ機械的に回転ガタ無く伝達され、転舵輪１０７の転舵角を変化させることが可能となる。

ここで、自動操舵状態から手動操舵状態に切り替える場合を想定する。この場合、運転者が行う何等かの操作（例えば、ステアリングホイール１０１を所定角度移動回転させた場合、あるいは、ブレーキペダルを操作した場合等）の信号に基づいて、自動的に自動操舵状態から手動操舵状態に切り替えることとなる。

また、自動操舵状態での運転中に緊急事態が発生した場合等、急な運転条件の変化により運転者がステアリングホイール１０１を急激に、あるいは、大きく操作して転舵を行った場合を想定する。このような場合、回転伝達装置１が備えている直結装置７０を介して、より迅速な自動操舵状態から手動操舵状態へ切り替えが可能である。

直結装置７０の構成を説明すると、図２に示すように、入力軸３及び出力軸４のいずれか一方に凸部７２が設けられ、他方には凸部７２と対向する凹部７８が設けられている。この実施形態では、入力軸３に設けられた係合軸部７１と、出力軸４に設けられた係合凹部７６を備え、凸部７２及び凹部７８の一方は係合軸部７１の外周側面に、他方は係合凹部７６の内周側面に設けられている。凸部７２は、対向する凹部７８内に入り込んで、互いに噛み合った状態となる。

係合軸部７１及び係合凹部７６は、入力軸３及び出力軸４の軸心を中心とする円形断面を基本として、その外周側面及び内周側面に凸部７２又は凹部７８を形成したものとなっている。なお、周方向に隣り合う凹部７８同士の間は、内径方向に突出する凸部７７となっている。また、周方向に隣り合う凸部７２同士の間は、内径方向に凹む凹部７３となっている。凸部７２及び凹部７８は、軸回り方向に沿って少なくとも１組備えていればよいが、この実施形態のように軸回り方向に沿って複数組備えていることが望ましい。

図２の実施形態では、係合軸部７１側に凸部７２を備え（雄嵌合）、係合凹部７６側に凹部７８を備え（雌嵌合）ているが、これを逆にして、係合軸部７１側に凹部７８を備え（雌嵌合）、係合凹部７６側に凸部７２を備え（雄嵌合）てもよい。また、図１０に示す変形例のように、出力軸４に係合軸部７１を、入力軸３に係合凹部７６を備えてもよい。凸部７２としては、ドグ等の各種形状の歯を採用でき、凹部７８はその歯が入り込む凹形状であればよい。

図９に示すように、凸部７２及び凹部７８の間には、入力軸３及び出力軸４の軸回り回転方向に沿って所定の間隙ｗが設けられている。自動操舵状態において、入力軸３が大きく回転すると、その間隙ｗが縮小して凸部７２の外面７２aと凹部７８の内面７８ａが当接することで、その後は、２方向クラッチ１０を介することなく、入力軸３から出力軸４へ直接回転が伝達する。このため、自動操舵状態から手動操舵状態への切り替えが瞬時に可能である。

この発明は、上記のように、電磁クラッチ５０と係合子型の２方向クラッチ１０を組み合せ、電磁クラッチ５０への通電（通電ＯＮ）で２方向クラッチ１０が係合解除状態となり、通電の遮断（通電ＯＦＦ）で２方向クラッチ１０が係合状態となる回転伝達装置１に対し、通電ＯＮ時に、入力軸３及び出力軸４を、その回転方向に沿って所定のガタ（間隙ｗ）を持ってトルク伝達できるようにしたものである。このような直結装置７０を備えたことにより、２方向クラッチ１０が係合解除状態であっても、入力軸３から所定角度以上の回転を入力することで、瞬時に出力軸４への回転の伝達が可能となる。なお、２方向クラッチ１０は、電源が喪失した場合等にも対応できることを前提として、電磁クラッチ５０への通電（通電ＯＮ）で２方向クラッチ１０が係合状態となり、通電の遮断（通電ＯＦＦ）で２方向クラッチ１０が係合解除状態となるように設定してもよい。

また、この発明では、回転伝達装置１として電磁クラッチ５０によって制御される係合子型の２方向クラッチ１０を採用しているので、特許文献１のような接触式クラッチ板を用いた車両用操舵装置に比べて、自動操舵状態から手動操舵状態への切り替えがスムーズである。また、手動操舵状態から自動操舵状態への切り替えも同様である。さらに、係合子としてローラ１５を使用しているため、入力軸３及び出力軸４の回転位相に関係なく、より素早くトルク伝達可能な状態に移行することできる。なお、この実施形態では、２方向クラッチ１０の係合子としてローラ１５を採用したが、スプラグ等の他の係合子を採用してもよい。

上記の実施形態では、この発明の回転伝達装置１を車両用操舵装置１００に適用したが、この発明の回転伝達装置１は車両用操舵装置１００に限定されず、それ以外の他の機器類に採用することもできる。すなわち、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 回転伝達装置
２ ケース
３ 入力軸
４ 出力軸
１０ ２方向クラッチ
１１ 外方部材
１２ 内周（円筒面）
１３ 内方部材
１４ 外周（カム面）
１５ ローラ（係合子）
１６Ａ 制御保持器
１６Ｂ 回転保持器
２０ コイルばね（弾性部材）
２２ 柱部（制御保持器側）
２６ 柱部（回転保持器側）
２７ ポケット
４０ トルクカム（運動変換機構）
５０ 電磁クラッチ
５１ アーマチュア
５２ ロータ
５３ 電磁石

Claims (5)

1. 入力軸（３）及び出力軸（４）と、外方部材（１１）及び内方部材（１３）とその間に配置される係合子（１５）を備え前記係合子（１５）を介して前記外方部材（１１）と前記内方部材（１３）とを係合及び係合解除することで前記入力軸（３）と前記出力軸（４）との間に設けられた２方向クラッチ（１０）と、前記２方向クラッチ（１０）の係合及び係合解除を制御する電磁クラッチ（５０）とを備え、
   前記入力軸（３）及び前記出力軸（４）のいずれか一方に凸部（７２）が設けられ、他方には前記凸部（７２）と対向する凹部（７６）が設けられ、前記凸部（７２）及び前記凹部（７６）の間には前記入力軸（３）及び前記出力軸（４）の回転方向に沿って所定の間隙（ｗ）が設けられて、前記２方向クラッチ（１０）が係合解除した状態であっても、前記入力軸（３）の回転により前記間隙（ｗ）が縮小して前記凸部（７２）の外面と前記凹部（７６）の内面が当接することで前記入力軸（３）から前記出力軸（４）へ回転が伝達する回転伝達装置。
2. 前記電磁クラッチ（５０）の電磁石（５３）への通電により前記２方向クラッチ（１０）は係合解除し、前記電磁石（５３）への通電の遮断により前記２方向クラッチ（１０）は係合する請求項１に記載の回転伝達装置。
3. 前記２方向クラッチ（１０）は、前記入力軸（３）に回転自在且つ軸方向移動自在に支持される制御保持器（１６Ａ）及び回転保持器（１６Ｂ）を有し、前記外方部材（１１）の内周（１２）と前記内方部材（１３）の外周（１４）との間に、前記制御保持器（１６Ａ）及び前記回転保持器（１６Ｂ）のそれぞれに設けられた柱部（２２，２６）を周方向に交互に配置し、隣接する柱部（２２，２６）同士の間に形成されたポケット（２７）に、一対の前記係合子（１５）と、一対の前記係合子（１５）を互いに離反する方向に付勢して前記外方部材（１１）の内周（１２）及び前記内方部材（１３）の外周（１４）に係合する位置にスタンバイさせる弾性部材（２０）を組み込んだものである請求項１又は２に記載の回転伝達装置。
4. 前記電磁クラッチ（５０）は、前記制御保持器（１６Ａ）に連結されたアーマチュア（５１）と、前記入力軸（３）に固定されて前記アーマチュア（５１）と軸方向で対向するロータ（５２）とを有し、前記電磁石（５３）への通電により前記制御保持器（１６Ａ）を軸方向に移動させ、前記制御保持器（１６Ａ）の軸方向移動を運動変換機構によって前記ポケット（２７）の周方向幅が小さくなる方向への前記制御保持器（１６Ａ）と前記回転保持器（１６Ｂ）の相対回転運動に変換して、一対の前記係合子（１５）を係合解除させるものである請求項３に記載の回転伝達装置。
5. 請求項１から４のいずれか一つに記載の回転伝達装置（１）を用い、
   左右一対の転舵輪（１０７）の向きが変化するように前記一対の転舵輪（１０７）にその両端が接続されるラック（１０４）と、前記ラック（１０４）を移動可能に収容するラックハウジング（１０５）とを備え、前記回転伝達装置（１）の前記入力軸（３）はステアリングホイール（１０１）に通じるシャフト（１０３）に、前記出力軸（４）は前記ラック（１０４）へ通じるシャフト（１０３）に接続され、
   前記２方向クラッチ（１０）が係合解除した状態は、運転者が前記ステアリングホイール（１０１）を操作することなく前記転舵輪（１０７）の操舵を自動で行う自動操舵状態に対応し、前記２方向クラッチ（１０）が係合した状態は、前記ステアリングホイール（１０１）からの入力によって前記転舵輪（１０７）の操舵を手動で行う手動操舵状態に対応する車両用操舵装置。

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