JP3751418B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電動パワーステアリング装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ステアリングハンドルの操舵力を軽減して快適な操舵感を与えるために、電動パワーステアリング装置が多用されてきた。この種の電動パワーステアリング装置は、電動機で操舵トルクに応じた補助トルクを発生し、この補助トルクを摩擦係合式双方向クラッチを介してステアリング系に伝達するものであって、例えば特開平１−２１８９７３号「電動パワーステアリング装置」の技術がある。
この技術は、その公報の第２図によれば、電動モータ２４（番号は公報に記載されたものを引用した。以下同じ。）にギヤ機構を介して連結した円筒状のアウタースリーブ２３と、操舵輪に連結した６角部１２ｂ付き出力軸１２とを、摩擦係合式双方向クラッチを介して連結したものである。すなわち、電動モータ２４からなるアシスト系とステアリング系とを摩擦係合式双方向クラッチで連結した。
【０００３】
また、公報の第３ａ図及び第３ｂ図によれば、同一円上に配置された複数組の摩擦係合式双方向クラッチ機構は、アウタースリーブ２３の内面と６角部１２ｂの外面との間にコロ２２・・・を介在したものであり、これらのコロ２２・・・は入力軸１１の大径部１１ｂの移動に伴って、アウタースリーブ２３と６角部１２ｂとを係合・非係合に選択的に切換える（クラッチを係合・解除する）ものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
公報の第５図によれば、操舵トルクＴが一定値Ｔ_１以下の場合に、摩擦係合式双方向クラッチ機構が解除になり、上記アシスト系をステアリング系から分離する構造である。摩擦係合式双方向クラッチ機構が解除された状態は、クラッチの中立状態である。操舵トルクがＴ_１以下の場合には、電動モータ２４の慣性や摩擦抵抗の影響がないので、ステアリングハンドルは良好な操舵感覚が得られる。しかし、ステアリングハンドルから手を離している状態では、アシスト系からステアリング系へ補助トルクを伝達することはない。
【０００５】
ところで、近年、クラッチの中立状態であっても、ステアリング系をより積極的に制御する要求が高まってきた。例えば、クラッチの中立状態で、ステアリング系を自動操舵制御できるようにしたい。
そこで本発明の目的は、（１）クラッチの中立状態であっても、ステアリング系を積極的に駆動制御することができ、しかも、（２）上記従来の技術と同様に操舵力が小さな領域においては、良好な操舵感覚（操舵フィーリング）を得ることができる電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、電動機で操舵トルクに応じた補助トルクを発生し、この補助トルクを摩擦係合式双方向クラッチ機構を介してステアリング系に伝達するものであって、
摩擦係合式双方向クラッチ機構を、電動機に連結した入力部材と、この入力部材に対して同軸上に配列しステアリング系に連結した出力部材と、入力部材の内周面と出力部材の外周面との間に形成したテーパ状空間部と、このテーパ状空間部に介在させた係合部材と、この係合部材をテーパ状空間部のテーパ方向に付勢する付勢部材と、係合部材の位置決めをなすためにステアリングハンドルに連結した位置制御部材とで構成し、この位置制御部材の回動に伴ってテーパ状空間部の摩擦係合面にくさび作用により係合又は非係合する係合部材で、入力・出力部材を係合・非係合状態に切換える形式の電動パワーステアリング装置において、
摩擦係合式双方向クラッチ機構の位置制御部材を、クラッチの中立状態では、係合部材から離れた位置に配置することで、中立状態の入力・出力部材を係合状態にする構成としたことを特徴とする。
【０００７】
クラッチの中立状態では、位置制御部材は係合部材から離れた位置にある。すべての係合部材は、付勢部材で押されてテーパ状空間部の摩擦係合面に係合し、入力・出力部材を係合状態にする。
このような中立状態から、ステアリングハンドルで出力部材を回して摩擦係合式双方向クラッチ機構を解除するための操舵トルクは、係合部材を外すだけの小さいトルクである。このとき、電動機は停止しており、摩擦係合式双方向クラッチ機構は係合しているので、ステアリングハンドルには電動機の慣性や摩擦抵抗の影響による反力を受ける。しかし、その影響の最大値はクラッチ解除のための操舵トルク以上にはならない。従って、電動機の慣性や摩擦抵抗の影響は、クラッチを介在しない電動機直結方式と比べて極めて小さい。この結果、ステアリングハンドルの操舵力が小さな領域において良好な操舵感覚（操舵フィーリング）を得ることができる。
また、摩擦係合式双方向クラッチ機構は中立状態であっても、電動機の駆動トルク（補助トルク）をステアリング系に伝達することができる。従って、クラッチの中立状態でステアリング系を自動操舵制御するなど、より積極的に操舵制御することができる。
【０００８】
さらに請求項１記載の発明は、摩擦係合式双方向クラッチ機構を同一円上に配置された複数組とし、これら複数組の摩擦係合式双方向クラッチ機構の内の少なくとも１組を、他のクラッチ機構よりも早いタイミングで非係合状態になる早期解除クラッチとしたことを特徴とする。
【０００９】
１組のクラッチ機構だけを早いタイミングで解除すると、他のクラッチ機構は力のバランスが崩れて解除の方向に合力が作用するので摩擦力が低下し、小さな解除力で解除になる。従って、一度に全てのクラッチ機構を解除するよりも小さな解除力で、確実に解除することができる。
【００１０】
さらに請求項１記載の発明は、ステアリング系に出力軸を設け、この出力軸に出力部材を径方向移動可能に取付けたことを特徴とする。
【００１１】
出力軸に出力部材を径方向移動可能に取付けたので、出力部材に係合している複数の係合部材の一部が外れると、係合部材で出力部材を押す力のバランスが崩れる。バランスが崩れると、出力部材は他の係合部材で一方に押されて、径方向に移動する。この結果、出力部材と他の係合部材との摩擦力は低下して、より一層安定して係合が外れる。このように、一部のクラッチ機構が解除になると、他のクラッチ機構もより一層安定して解除になるので、電動機が何等かの理由で回転したような時でも、一度にすべてのクラッチ機構を解除するよりも小さな解除力で、確実に解除することができる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、摩擦係合式双方向クラッチ機構とステアリング系との間に減速機構を介在することにより、電動機の補助トルクを摩擦係合式双方向クラッチ機構、減速機構、ステアリング系の順に伝達するようにしたことを特徴とする。
【００１３】
減速機構の後に摩擦係合式双方向クラッチ機構を連結した場合と比べて、摩擦係合式双方向クラッチ機構に伝達する補助トルクは、減速機構の減速比に反比例した極めて小さいトルクですむ。補助トルクが小さいのでクラッチの伝達容量を小さくすることができ、この結果、摩擦係合式双方向クラッチ機構を小型で軽量にすることができる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、出力部材を出力軸へ押圧する弾性部材を備えることにより、出力軸に対して出力部材に移動方向への予圧を付与したことを特徴とする。
【００１５】
径方向移動した出力部材を、すべてのクラッチ機構が解除した後に、弾性部材の弾発力で元の中立位置に自動復帰させることができる。このため、クラッチ機構を何度でも小さな解除力で、しかも、確実に解除できるので、クラッチ機能の安定化を図ることができ、商品性が高まる。
【００１６】
請求項４記載の発明は、出力部材の径方向移動に伴って、テーパ状空間部における係合部材の位置が変わっても、係合部材の当接部におけるくさび角がほぼ一定となるように、摩擦係合面にテーパ角補正部を形成したことを特徴とする。
【００１７】
何等かの理由で、入力部材に対し出力部材が偏心し、この偏心に伴ってテーパ状空間部における係合部材の位置が変わっても、テーパ角補正部は、摩擦係合面と係合部材との間のくさび角がほぼ一定となるように補正する。この結果、出力部材の偏心に伴って、テーパ状空間部における係合部材の位置が変わっても、くさび角はほぼ一定であり、くさび作用も変わらない。このため、テーパ状空間部から係合部材を解除するための解除力は増すことがなく、常に適正な解除力を維持できる。
【００１８】
請求項５記載の発明は、テーパ状空間部の一部を拡げて、非係合時に係合部材を摩擦係合面から分離できるようにしたことを特徴とする。
【００１９】
テーパ状空間部の一部を拡げたので、この拡げた部分と非係合時の係合部材との間の隙間は大きい。このため、非係合時の係合部材を摩擦係合面から確実に分離することができるので、出力部材の径方向移動量を大きくすることができ、この結果、クラッチ機構を確実に解除することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図面に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る電動パワーステアリング装置の全体構成図であり、電動パワーステアリング装置１は、ステアリングハンドル２で発生したステアリング系の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段３と、この操舵トルク検出手段３の検出信号に基づいて制御信号を発生する制御手段４と、この制御手段４の制御信号に基づいて操舵トルクに応じた補助トルクを発生する電動機５と、この電動機５の補助トルクをステアリング系に伝達するトルク伝達手段６並びに機械式クラッチ４０とからなり、ピニオン７、ラック８ａを介して車輪（操舵輪）９，９を転舵するものである。
【００２１】
図２は本発明に係る制御手段の構成図であり、制御手段４は、操舵トルク検出手段３からの信号Ｔｓに基づき電動機５が発生すべき目標補助トルクＴａを決定する目標補助トルク決定手段４ａと、目標補助トルク決定手段４ａからの信号Ｔａに基づき電動機５を駆動する制御信号を発生する制御信号発生手段４ｂと、制御信号発生手段４ｂの信号に基づいて電動機５を駆動するための電動機駆動部４ｃとからなる。
【００２２】
図３は本発明に係る電動パワーステアリング装置の要部拡大断面図であり、電動パワーステアリング装置１は、上記ステアリングハンドル２（図１参照）に連結した管状の入力軸１１と、この入力軸１１内に挿通し且つ入力軸１１に上部をピン１２で結合したトーションバー（弾性部材）１３と、このトーションバー１３の下部にピン１４で結合し下部に上記ピニオン７を刻設した出力軸１５とで、主たるステアリング系を構成したものである。
トーションバー１３は、文字通りトルクに対して正確にねじれ角が発生するメンバーであって、入力軸１１と出力軸１５との間での相対ねじり変位を発生する。
【００２３】
操舵トルク検出手段３は、入・出力軸１１，１５間の相対ねじれ角を検出することにより、ステアリング系の操舵トルクを検出するものであり、本実施の形態ではポテンショメータを用いた。ポテンショメータは、図示せぬ抵抗素子及び抵抗素子に沿って移動する摺動接点を内蔵した検出本体部２１と、この検出本体部２１内の摺動接点を作動するべく回転可能な棒状の作動子２２と、この作動子２２を回転方向の一方に付勢するねじりばね２３とからなる。ポテンショメータは、入力軸１１の下部外周面に検出本体部２１をボルト止めし、出力軸１５の上部外周面の係合溝１５ａに作動子２２の先端部を掛けて使用するものである。作動子２２は、ねじりばね２３にて係合溝１５ａの一方の側壁に常に押し付けられるので、回転方向への遊びがない。
検出本体部２１は電気ケーブル２４を備え、この電気ケーブル２４は、入力軸１１側のケーブルリール２５に複数巻回した（例えば、３巻き程度）後、ハウジング２６側のコネクタ２７に接続したものである。
【００２４】
後述するトルク伝達手段６のホイール３２は、ブッシュ３３を介して出力軸１５の上部に回転自在に支承した厚肉の円筒部材であり、この円筒部材に、ギヤ部３２ａと入力部材３２ｂとを軸方向に下から順に形成したものである。
機械式クラッチ４０は、入力部材３２ｂの内部に配置したものであり、その断面構成は図６にて詳述する。
なお、ラック８ａは、この図の表裏方向に延びたラック軸８に刻設したものである。また、入力軸１１とトーションバー１３と出力軸１５とは同軸上にある。
図中、３６，３７，３８は軸受、３９はダストカバーである。
【００２５】
図４は図３の４−４線断面図であり、トルク伝達手段６の断面構造を示す。
トルク伝達手段６は、電動機５の電動軸（電動機の出力軸）５ａに結合したウォーム３１と、出力軸１５に回転自在に支承したホイール３２とからなるウォームギヤ減速機構である。これにより、図３に示す入力部材３２ｂは電動機５に連結した状態にある。
従って、図３においてステアリング系（入力軸１１→トーションバー１３→出力軸１５）の操舵トルクに、電動機５からの補助トルクを付加した複合トルクで、ピニオン７を介してラック８ａを駆動する。
なお、電動機５はハウジング２６にボルト止めした。
【００２６】
図５は本発明に係る電動パワーステアリング装置の要部分解斜視図である。
入力軸１１は下端に、機械式クラッチ４０の一構成部品である環状の位置制御手段６３をセレーション嵌合し、この位置制御手段６３は、下方に延びる３つの位置制御部材６４・・・（・・・は複数を示す。以下同じ。）を一体に形成したものである。このため、位置制御部材６４・・・は入力軸１１を介して、図１に示すステアリングハンドル２に連結したことになる。
出力軸１５は基部上端に出力部材３４を連結したものであり、この出力部材３４は入力部材３２ｂに対して同軸上に配列した部材である。
【００２７】
図６は図３の６−６線断面図であり、機械式クラッチ４０の断面構成を示す。なお、ハウジング２６は省略した。
機械式クラッチ４０は、上記電動機５（図３参照）の補助トルクの作用方向がステアリング系の操舵方向と一致した場合のみ、電動機５の補助トルクをステアリング系に伝達する複数組の摩擦係合式クラッチ機構の集合体である。
詳しくは、機械式クラッチ４０は、入力部材３２ｂの矢印Ｘ方向（図反時計回り方向）に係合する３組の第１クラッチ機構４１・・・と、逆廻り方向に係合する３組の第２クラッチ機構５１・・・とを、同一円上に交互に並べたものであり、これら第１・第２クラッチ機構４１・・・，５１・・・は摩擦係合式クラッチ機構からなるワンウエイクラッチである。
互いに隣接する第１クラッチ機構４１と第２クラッチ機構５１の組合せは、１組の摩擦係合式双方向クラッチ機構の構成となり、合計３組の摩擦係合式双方向クラッチ機構がある。
【００２８】
更に詳しくは、第１・第２クラッチ機構４１・・・，５１・・・は、上記入力・出力部材３２ｂ，３４間に形成したテーパ状空間部６１・・・と、これらのテーパ状空間部６１・・・に介在して入力部材３２ｂと出力部材３４とを係合する円柱状の係合部材６２・・・と、これらの係合部材６２・・・の位置決めをなすための位置制御部材６４・・・と、これらの位置制御部材６４・・・に向って係合部材６２・・・を付勢する（テーパ状空間部６１・・・のテーパ方向に係合部材６２・・・を付勢する）付勢部材としての圧縮ばね６５・・・とからなる。
【００２９】
出力部材３４は、概ねおむすび形断面形状（角部を切り落とした正三角形断面の３つの辺を円弧状とした形状）を呈する。
テーパ状空間部６１・・・は、入力部材３２ｂの円形内周面と出力部材３４の多角形外周面との間に形成した、周方向端部がテーパ形状を呈する空間部である。
位置制御部材６４・・・は、互いに離間しつつ、入力部材３２ｂと出力部材３４との間の同一円上に等ピッチで、回動可能に配置された部材である。
このような構成の機械式クラッチ４０は、位置制御部材６４・・・の移動（回転）に伴って、テーパ状空間部６１・・・の摩擦係合面にくさび作用により係合又は非係合する係合部材６２・・・で、入力部材３２ｂと出力部材３４とを係合・非係合に選択的に切換えて、電動機５からの補助トルクを出力軸１５に伝達するものである。
【００３０】
ところで、第１・第２クラッチ機構４１・・・，５１・・・のうち、特定の各１組（以下、「特定第１・第２クラッチ機構４１Ａ，５１Ａ」と称する。）は、他の組よりも早いタイミングで非係合状態になる早期解除クラッチである。
具体的には、位置制御部材６４・・・は、同一円上に等ピッチで配置するが、特定第１・第２クラッチ機構４１Ａ，５１Ａ側の爪が他のクラッチ機構４１・・・，５１・・・側の爪よりも長い（Ｌ_１＞Ｌ_２）。
【００３１】
詳しくは、位置制御部材６４・・・は、それらの各中心Ｏ_１〜Ｏ_３を断面略正三角形である出力部材３４の各角部に合致させたものである。そして、２つの位置制御部材６４・・・（特定位置制御部材６４Ａ，６４Ａ）は、中心Ｏ_１，Ｏ_２から互いに向い合った方の部分（「長爪」と称する。）の円弧長Ｌ_１が他方の部分（「短爪」と称する。）の円弧長Ｌ_２よりも大きい。長爪は特定第１・第２クラッチ機構４１Ａ，５１Ａの係合部材６２・・・の位置決めをなす。他の１つの位置制御部材６４は、中心Ｏ_３から左右両方の円弧長が等しいＬ_２，Ｌ_２であり、前記短爪の円弧長と同一である。
【００３２】
そして、すべての位置制御部材６４・・・は、第１・第２クラッチ機構４１・・・，５１・・・の中立状態では、係合部材６２・・・から離れた位置に配置することで、中立状態の入力・出力部材３２ｂ，３４間を係合状態にする構成としたものである。詳しくは、この図に示すクラッチ中立状態では、すべての位置制御部材６４・・・の端が係合部材６２・・・から離れるように、円弧長Ｌ_１，Ｌ_２を設定した。
【００３３】
また、上記出力部材３４は、入力部材３２ｂに対し相対的に径方向に移動可能に取付けたものである。具体的には、出力部材３４を出力軸１５に径方向移動可能に取付けたものであり、さらに具体的には、出力部材３４を、特定第１クラッチ機構４１Ａと特定第２クラッチ機構５１Ａとの中間位置（特定位置制御部材６４Ａ，６４Ａ間の中間位置）に向って移動可能とした。
【００３４】
詳しくは、出力部材３４に長円若しくは楕円の貫通孔３４ａを開け、この貫通孔３４ａに円形の出力軸１５を嵌合し、且つ、貫通孔３４ａの長手軸上にピン１４を通し、このピン１４に弾性部材（圧縮ばね等）３５を介設して、この弾性部材３５で出力部材３４の貫通孔３４ａを出力軸１５に相対的に押圧する構成にした。
すなわち、出力軸１５の外周面と貫通孔３４ａの長手軸方向の面との間に弾性部材３５を介在し、この弾性部材３５の弾性方向を出力部材３４の移動方向（貫通孔３４ａの長手軸方向）に合致させ、出力部材３４を出力軸１５へ押圧する構成にした。これにより、出力軸１５に対して出力部材３４に移動方向への予圧を付与することができる。
【００３５】
さらに、１組のクラッチ機構（特定第１クラッチ機構４１Ａ及び特定第２クラッチ機構５１Ａ）のテーパ状空間部６１・・・の一部を拡げて、非係合時に係合部材６２・・・を摩擦係合面から分離できるようにした。
詳しくは、出力部材３４の多角形外周面のうちの、係合面３４ｂの一部に逃げ凹部３４ｃを形成し、特定第１・特定第２クラッチ機構４１Ａ，５１Ａの係合部材６２，６２を摩擦係合面から分離できるようにした。
【００３６】
さらにまた、１組のクラッチ機構（特定第１クラッチ機構４１Ａ又は特定第２クラッチ機構５１Ａ）のみ解除した際に、出力部材３４を径方向移動自在となすべく、他のクラッチ機構４１・・・，５１・・・の係合部材６２・・・と係合する出力部材３４の多角形外周面を抜け勾配とした。すなわち、出力部材３４が径方向へ移動するときに、多角形外周面が係合部材６２・・・から離れ易い形状とした。
このため、１組を解除した場合に、出力部材３４は何等規制されることなく径方向に移動できる。従って、１組のクラッチ機構を解除するだけで、他のクラッチ機構をも確実に解除できる。
【００３７】
図７は図６の７部詳細図であり、特定第１クラッチ機構４１Ａのテーパ状空間部６１の摩擦係合面を拡大した図である。
なお、第１・第２クラッチ機構４１・・・、５１・・・におけるテーパ状空間部６１・・・の摩擦係合面とは、「入力部材３２ｂの内周面３２ｃ（以下、「入力側の摩擦係合面３２ｃ」と称する。）と、出力部材３４の多角形外周面のうちの係合面３４ｂ（以下、「出力側の摩擦係合面３４ｂ」と称する。）」を指す。
【００３８】
入力部材３２ｂに対して出力部材３４が同軸上にあるとき、係合部材６２はテーパ状空間部６１の摩擦係合面に、図の想像線で示す位置で係合する。このときの入力側の摩擦係合面３２ｃと係合部材６２との接点はＰ_１であり、出力側の摩擦係合面３４ｂと係合部材６２との接点はＰ_２である。
【００３９】
上述のように、出力部材３４は入力部材３２ｂに対して相対的に径方向に移動可能であるが、出力部材３４の戻り不良により、あるいは、各部材の製造誤差により、テーパ状空間部６１における係合部材６２の位置が変わる。これに対応するために、特定第１クラッチ機構４１Ａのテーパ状空間部６１における摩擦係合面に、テーパ角補正部３４ｄを形成したものであり、このテーパ角補正部３４ｄは、係合部材６２の位置が変わっても、係合部材６２の当接部におけるくさび角θがほぼ一定となるように作用するものである。
【００４０】
具体的には、出力側の平坦な摩擦係合面３４ｂに、テーパ状空間部６１のテーパが広がる方向（この図の右方向）に傾斜する斜面を形成し、好ましくはこの斜面は所定の曲率半径ｒの円弧面である。円弧面の基端は、上記接点Ｐ_２からテーパ方向と逆方向に若干変位した位置である。また、円弧面は円弧中心位置及び係合部材６２の径が変わっても（寸法公差や摩耗等により変化しても）、係合部材６２の当接部におけるくさび角θがほぼ一定となるように、適宜設定したものである。すなわち、上記円弧面をテーパ角補正部３４ｄとした。
特定第２クラッチ機構５１Ａも同様に、摩擦係合面にテーパ角補正部３４ｄを有する。
【００４１】
次に、上記構成のテーパ角補正部の作用を、図８に基づき説明する。
図８（ａ）〜（ｃ）は本発明に係るテーパ角補正部の作用図であり、特定第１クラッチ機構４１Ａ及びテーパ角補正部３４ｄを模式的に示したものである。
（ａ）は比較例であり、入力部材３２ｂに対して出力部材３４が同軸上にあるとき、出力部材３４の平坦な第１面（出力側の摩擦係合面３４ｂ）は太い実線で示す下位レベルにある。このときの入力側の摩擦係合面３２ｃと係合部材６２との接点はＰ_１であり、第１面と係合部材６２との接点はＰ_２である。また、係合部材６２の当接部におけるくさび角はθ_１である。
【００４２】
一方、入力部材３２ｂに対して出力部材３４が相対的に径方向に移動することにより、第１面は細い実線で示す上位レベルまで移動する。この結果、係合部材６２がテーパ状空間部６１のテーパ方向と逆方向（この図の右方向）に移動するので、接点Ｐ_１の位置も同方向に移動する。このため、接点Ｐ_１位置で入力側の摩擦係合面３２ｃに接する接線の傾斜角は小さくなる。傾斜角が小さいので、係合部材６２の当接部におけるくさび角θ_２は小さい。従って、移動後のくさび角θ_２は、出力部材３４が径方向へ移動した距離に応じて、元の位置でのくさび角θ_１より小さくなる。くさび角θ_２が小さくなるとくさび作用が強まり、テーパ状空間部６１から係合部材６２を解除するための解除力は増す。
【００４３】
（ｂ）は本実施の形態の基本理論を示し、上記（ａ）を改良したものである。
移動後の第１面に対して、テーパ状空間部６１のテーパが広がる方向（この図の右方向）の第２面を設け、この第２面を係合部材６２に接するようにし、第２面と入力側の摩擦係合面３２ｃとの間に係合した係合部材６２のくさび角をθ_３とし、このくさび角θ_３をくさび角θ_１と同一角度になるようにした。従って、第１面が移動したにもかかわらず、くさび角は変わらない。くさび角が変わらないのでくさび作用も変わらず、テーパ状空間部６１から係合部材６２を解除するための解除力は増すことがない。
【００４４】
（ｃ）は本実施の形態を示し、上記（ｂ）を具体化したものである。
出力側の平坦な第１面の途中に、テーパ状空間部６１のテーパが広がる方向に傾く円弧面を形成し、この円弧面を第２面とした。
入力部材３２ｂに対して出力部材３４が相対的に径方向（この図の上方）に移動した場合に、この相対移動に伴い、テーパ状空間部６１における係合部材６２の位置が変わる。第２面は、係合部材６２の位置が変わっても、係合部材６２の当接部におけるくさび角がほぼ一定となるような円弧面である。この円弧面の基端は、上記接点Ｐ_２からテーパ方向と逆方向に若干変位した位置である。
【００４５】
このように、入力部材３２ｂに対して出力部材３４が相対的に径方向に移動しても、くさび角が常にほぼ一定なので、くさび作用も変わらず、テーパ状空間部６１から係合部材６２を解除するための解除力は増すことがなく、常に適正な解除力を維持できる。
本実施の形態では、前記第２面をテーパ角補正部３４ｄとしたものであり、このテーパ角補正部３４ｄは、特定第１クラッチ機構４１Ａのクラッチ解除力を常に適正な解除力に維持することができる。
なお、特定第２クラッチ機構５１Ａも同様の作用をなす。
【００４６】
次に、上記構成の機械式クラッチ４０において、中立状態からの切換え原理を図９に基づき説明する。
図９（ａ）〜（ｄ）は機械式クラッチの切換え原理図である。
なお、説明の便宜上、この図では第１クラッチ機構４１の係合部材を「第１係合部材６２Ｆ」と言い、第２クラッチ機構５１の係合部材を「第２係合部材６２Ｒ」と言う。
【００４７】
先ず、ステアリングハンドル２（図１参照）の操舵トルクにより、第１・第２クラッチ機構４１，５１を切換える原理を説明する。
上記図６及び図７でも説明したように、入力側の摩擦係合面３２ｃは円形であり、一方、出力側の摩擦係合面３４ｂは、角部を切り落とした正三角形断面の３つの辺からなる概ね偏平状の面である。入力・出力側の摩擦係合面３２ｃ，３４ｂ間に形成したテーパ状空間部６１は、周方向中央が広幅であって、周方向の両端部がテーパ形状を呈する空間部である。
【００４８】
（ａ）において、第１・第２クラッチ機構４１，５１は、共に係合した中立状態にある。電動機５（図３参照）は停止しており、このため、入力部材３２ｂもほぼ停止した状態にある。
この中立状態においては、第１・第２係合部材６２Ｆ，６２Ｒは圧縮ばね６５の弾発力により、入力・出力側の摩擦係合面３２ｃ，３４ｂにくさび作用で係合する。すなわち、入力・出力側の摩擦係合面３２ｃ，３４ｂに、第１係合部材６２Ｆは点Ｑ_１及び点Ｑ_２で係合し、第２係合部材６２Ｒは点Ｑ_３及び点Ｑ_４で係合する。以下、これらの点Ｑ_１，Ｑ_２，Ｑ_３，Ｑ_４を「係合点」と言う。
出力部材３４の外周面の回転軌跡を線Ｋ_１で表すことができ、係合点Ｑ_２及び係合点Ｑ_４の回転軌跡を線Ｋ_２で表すことができる。そして、出力側の摩擦係合面３４ｂは概ね偏平であるため、係合点Ｑ_２及び係合点Ｑ_４において、回転軌跡Ｋ_２と交差する。
【００４９】
ステアリングハンドル２の操舵トルクにより、出力部材３４を矢印Ｘ方向に回すとき、テーパ状空間部６１は、第１係合部材６２Ｆに対しては、回転に伴って広幅になる。このとき、第１係合部材６２Ｆは、テーパ状空間部６１の先から広幅方向へ逃げる方向なので、出力部材３４からの操舵トルクを入力部材３２ｂに伝達することはできない。
【００５０】
また、ステアリングハンドル２により、出力部材３４を矢印Ｘ方向に回すとき、テーパ状空間部６１は、第２係合部材６２Ｒに対しては、回転に伴って狭幅になる。すなわち、出力側の摩擦係合面３４ｂは、第２係合部材６２Ｒがくい込む方向に回転することになる。このため、第２係合部材６２Ｒの係合は外れない。この結果、第２係合部材６２Ｒは、出力部材３４からの操舵トルクを伝達することができる。
ところで、電動機５と入力部材３２ｂとは、トルク伝達手段６（図３参照）で連結したものである。トルク伝達手段６はウォームギヤ減速機構からなるので、摩擦抵抗が極めて大きい。よって電動機５が停止中には、第２係合部材６２Ｒがロックするので、出力部材３４は回らない。このときのトルク伝達手段６の摩擦抵抗に伴う反力は、出力部材３４を介してステアリングハンドル２に作用する。
【００５１】
その後、ステアリングハンドル２の操舵トルクを増すと、位置制御部材６４は、矢印Ｘ方向への変位角が大きくなる。そして、（ｂ）において図の右端にある位置制御部材６４が、第２係合部材６２Ｒを矢印Ｘ方向へ押出して、係合を解除する。このときの操舵トルク（切換えトルク）は、Ｔ_１０である。この時点で、ステアリングハンドル２の操舵トルクＴ_１０により、出力部材３４を回すことができる。
【００５２】
その直後に、（ｃ）において、電動機５から入力部材３２ｂへ、矢印Ｘ方向の補助トルクＴ_２０が伝わるようにすることにより、補助トルクＴ_２０は入力部材３２ｂ→第１係合部材６２Ｆ→出力部材３４の経路で作用する。従って、出力部材３４及び出力軸１５（図６参照）は、ステアリング系の操舵トルクＴ_１０に電動機５の補助トルクＴ_２０を付加した複合トルクによって、矢印Ｘ方向に回転する。
【００５３】
以上の説明から明らかなように、電動機５は停止した状態なので、ステアリングハンドル２を操作している運転者は機械式クラッチ４０を介して電動機５やトルク伝達手段６の慣性・粘性抵抗・摩擦抵抗の影響に伴う反力を受けるものの、その反力の最大値は、第１・第２クラッチ機構４１，５１の一方だけを解除させるのに必要な、操舵トルクＴ_１０以上にはならない。従って、電動機５やトルク伝達手段６の慣性や摩擦抵抗の影響は、クラッチを介在しない電動機直結方式と比べて極めて小さい。この結果、ステアリングハンドル２の操舵力が小さな領域において良好な操舵感覚（操舵フィーリング）を得ることができる。
【００５４】
次に、電動機５の電動機トルクにより、第１・第２クラッチ機構４１，５１を自動的に切換える原理を説明する。
（ｄ）において、第１・第２クラッチ機構４１，５１は係合した中立状態にある。この中立状態においては、上記（ａ）に示す操舵トルクによる切換え原理図と同様に、第１・第２係合部材６２Ｆ，６２Ｒは入力・出力側の摩擦係合面３２ｃ，３４ｂに、係合点Ｑ_１，Ｑ_２，Ｑ_３，Ｑ_４で係合する。
【００５５】
この状態で、電動機５から入力部材３２ｂへ、矢印Ｘ方向の電動機トルクを伝えると、係合点Ｑ_１，Ｑ_３に電動機トルクＴ_３０が作用する。
第２係合部材６２Ｒが入・出力側の摩擦係合面３２ｃ，３４ｂから外れるためには、第２係合部材６２Ｒが矢印Ｘ方向に若干変位する必要がある。しかし、第１係合部材６２Ｆが係合状態にあるので、第２係合部材６２Ｒは変位できない。
ところで、入力部材３２ｂを矢印Ｘ方向に回転させたとき、テーパ状空間部６１は、第２係合部材６２Ｒに対しては、回転に伴って広幅になる。このとき、第２係合部材６２Ｒは、テーパ状空間部６１の先から広幅方向へ逃げる方向なので、出力部材３４に電動機トルクを伝達することができない。
この結果、電動機トルクＴ_３０は入力部材３２ｂ→第１係合部材６２Ｆの経路で出力部材３４に作用する。従って、出力部材３４及び出力軸１５（図６参照）は、電動機５の電動機トルクＴ_３０によって、矢印Ｘ方向に回転する。
【００５６】
次に、上記構成の機械式クラッチ４０の作用を、図１、図１０〜図１３に基づき説明する。
図１０〜図１３は本発明に係る機械式クラッチの作用図である。
図１において、ステアリングハンドル２を操舵しない場合、操舵トルク検出手段３の信号が無いので、制御装置４は制御信号（アシスト命令信号）を出力しない。このため、電動機５は電動機トルク（補助トルク）を発生しない状態である。この状態では、図１０に示すすべての位置制御部材６４・・・は係合部材６２・・・から離れており、このため、第１・第２クラッチ機構４１・・・，５１・・・は、すべて係合した中立状態にある。すなわち、すべての係合部材６２・・・は、圧縮ばね６５・・・でテーパ状空間部６１・・・の摩擦係合面に押されただけの係合状態にある。
【００５７】
次に、ステアリングハンドル２の操舵トルクが小さく、電動機５が電動機トルク（補助トルク）を発生しない場合、入力軸１１（図３参照）に連結した位置制御部材６４・・・と出力部材３４との間の位相は、ほとんど変化しない。この場合には、各位置制御部材６４・・・が、例えば、この図の反時計回り方向に若干移動するものの、係合部材６２・・・を押すことはない。
【００５８】
その後、ステアリングハンドル２の操舵トルクが一定以上になると、第１クラッチ機構４１・・・及び第２クラッチ機構５１・・・は、上記図９（ｂ），（ｃ）で説明した原理に基づいて作用する。すなわち、図１１に示すように位置制御部材６４・・・が、例えば、矢印Ｘ方向に移動して、第２クラッチ機構５１・・・の係合部材６２・・・の係合を解除する。このときには、操舵トルクが大きいので電動機５は補助トルクを発生する。電動機５が回転することで入力部材３２ｂは矢印Ｘ方向に回転する。
第１クラッチ機構４１・・・が係合しているので、電動機５からの電動機トルク（補助トルク）は入力部材３２ｂ→第１クラッチ機構４１・・・→出力部材３４→ピン１４→出力軸１５の経路でステアリング系に伝わる。
この結果、出力軸１５は、ステアリング系（入力軸１１→トーションバー１３→出力軸１５）の操舵トルクに電動機５の補助トルクを付加した複合トルクによって、矢印Ｘ方向に回転する。
【００５９】
その後、何等かの理由で電動機５による補助トルクの伝達が継続している場合に、第１クラッチ機構４１・・・は次のようにして解除される。
ステアリングハンドル２を逆方向に急速操舵すると、図１２に示すようにすべての位置制御部材６４・・・は入力部材３２ｂの回転方向と反対方向（矢印Ｙ方向）に回る。そして、特定位置制御部材６４Ａは、他の位置制御部材６４・・・よりも先に、右隣の係合部材６２（便宜的に「係合部材６２Ａ」と称する。）に当接し、摩擦力及び付勢力に抗して押出す。このため、係合部材６２Ａは特定第１クラッチ機構４１Ａの係合を解除する。
【００６０】
ところで、ステアリングハンドル２を逆方向に急速操舵した瞬間には、すべての第２クラッチ機構５１・・・の係合部材６２・・・は、この図のようにまだ解除状態にある。急速転舵時でなくても、第２クラッチ機構５１・・・の係合部材６２・・・は、摩擦力により入力部材３２ｂの回転方向Ｘに引きづられており、やはり、第２クラッチ機構５１・・・は非係合状態にある。また、他の位置制御部材６４・・・は係合部材６２・・・と当接していない。
この時点では、他の係合部材６２・・・から出力部材３４へ継続して、図中の矢印Ｚ_１，Ｚ_２で示すベクトルが作用しており、これらのベクトルの合力に基づき、出力部材３４に図中の矢印Ｚ_３で示す偏荷重が作用する。この結果、出力部材３４は弾性部材３５の弾発力に抗し、ピン１４を案内として特定位置制御部材６４Ａ側に僅かに移動する。従って、他の係合部材６２・・・の係合力が弱まる。
その直後に、他の位置制御部材６４・・・も係合部材６２・・・と当接して、係合を解除する。
【００６１】
この結果、他の第１クラッチ機構４１・・・も解除される。出力部材３４は弾性部材３５の弾発力により、図１０に示す中立位置に自動復帰する。
この場合、他の係合部材６２・・・には摩擦力が発生しないので、他の位置制御部材６４・・・で押圧する解除力は、付勢部材６５・・・の付勢力に抗するだけの小さいものですむ。
このように、入力部材３２ｂの回転が持続しているにもかかわらず、３組の第１クラッチ機構４１・・・の係合を解除するのに、最大１組分の小さい解除力ですみ、しかも、確実に解除できる。
【００６２】
なお、第２クラッチ機構５１・・・は、上記第１クラッチ機構４１・・・と逆作動をするものであり、ステアリングハンドル２を逆方向に操舵した場合に、上記図１０〜図１２にて説明した作用と同様の操作で、係合・非係合に切換えることができる。
【００６３】
また、図１２に示すように、出力部材３４の外周面と係合部材６２Ａとの間の隙間は、凹部３４ｃの深さ分だけ大きい。このため、係合部材６２Ａを摩擦係合面から確実に分離することができるので、その分だけ出力部材３４の径方向移動量を大きくすることができる。従って、第１・第２クラッチ機構４１・・・，５１・・・を、より一層速やかに且つ確実に解除することができる。
【００６４】
ところで、第１・第２クラッチ機構４１・・・，５１・・・が、図１０に示すように中立状態にあるとき、ステアリング系を上記図９（ｄ）で説明した原理に基づいて自動操舵制御することができる。
すなわち、不図示の制御手段により制御されて、電動機５が電動機トルクを発生させると、図１３に示すように入力部材３２ｂは、例えば矢印Ｘ方向に回転する。上記図９（ｄ）で説明した原理により、第２クラッチ機構５１・・・は電動機トルクを伝達できない。このため、電動機５からの電動機トルクは入力部材３２ｂ→第１クラッチ機構４１・・・→出力部材３４→ピン１４→出力軸１５の経路でステアリング系に伝わる。この結果、出力軸１５は、電動機５の補助トルクによって、矢印Ｘ方向に回転する。
【００６５】
この状態で、電動機５の電動機トルクを概ね零にすると、第１・第２クラッチ機構４１・・・，５１・・・は、図１０に示す状態に復帰する。
また、電動機５から逆向きの電動機トルクを発生させることにより、第１・第２クラッチ機構４１・・・，５１・・・を上記図１０に示す中立状態から上記図１３と逆作動に切換えて、出力軸１５を矢印Ｘと反対方向に回転させることができる。
このように、第１・第２クラッチ機構４１・・・，５１・・・の中立状態でステアリング系を自動操舵制御するなど、より積極的に操舵制御することができる。
【００６６】
図１４は本発明に係る電動パワーステアリング装置の電動機トルクと補助トルクの関係を示すグラフであり、（ａ）は電動機系とステアリング系とを常に連結した比較例１、（ｂ）は操舵トルクが所定以下の場合に解除となるクラッチを備えた比較例２、（ｃ）は本発明の実施例を示し、いずれも横軸は電動機５の発生トルク（電動機トルク）ＴM、縦軸はステアリング系に付加する補助トルクＴAである。
電動機５やトルク伝達手段６の慣性・粘性抵抗・摩擦抵抗の影響をαとすると、ＴA＝ＴM−αとなる。
【００６７】
（ａ）において、グラフの第１・３象限をステアリング方向右と左とすると、ＴM≧０の領域では、ａ→ｂ→ｃの直線（ＴA＝ＴM−α）となる。ＴM＜０の領域では、前記直線の原点０に対する点対称の直線（ｄ→ｅ→ｆ）となる。
ステアリングハンドルを右操舵トルク状態から左操舵トルク状態へと切り返すと、ａ→ｂ→ｃ→ｄ→ｅ→ｆの順にＴAが変化するが、ｂ→ｃの範囲のＴAはマイナスとなり、ハンドルが重くなる。ｄ→ｅの範囲も同様である。
グラフにハッチングを施した領域は、操舵頻度が最も高いところなので、ハンドルが重くなることは好しくない。
【００６８】
また、（ｂ）において、ＴMとＴAの関係は、ａ→ｂ→ｅ→ｆとなる。すなわち、電動機５やトルク伝達手段６の慣性や摩擦などに伴うαの成分がカットされたことになり、ｂ→ｅの範囲でハンドルが重くなることはない。
しかし、クラッチ機構の中立状態でステアリング系を自動操舵制御することはできない。
【００６９】
一方、（ｃ）においては、上記図９及び図１０で詳しく説明した通りに、第１・第２クラッチ機構４１・・・，５１・・・は、操舵トルクが所定値より小さい場合に中立状態となり、また、操舵トルクが所定値以上になると、一方が解除状態へ移行する。第１・第２クラッチ機構４１・・・，５１・・・が、中立状態から一方を解除した状態へ移行するまでの切換えトルク（操舵トルク）は、上記図９（ａ）で説明した通りのＴ_１０であり、この切換えトルクＴ_１０はｃ点のＴAや、ｄ点のＴAよりも小さい。
この結果、ＴMとＴAの関係はａ→ｂ→ｂ_０→ｃ_０→ｄ_０→ｅ_０→ｅ→ｆとなる。すなわち、ｂ→ｅの範囲におけるハンドルの重さは、切換えトルクＴ_１０分だけですむ。このため、上記（ａ）に比べて、ｂ→ｅの範囲でハンドル操作力は極めて小さくてすみ、従って、ハンドルは軽い。
しかも、第１・第２クラッチ機構４１・・・，５１・・・が両方とも係合した中立状態にあるので、ステアリング系を自動操舵制御するなど、より積極的に操舵制御することができる。
【００７０】
次に、本発明の他の実施の形態を、図１５〜図２１に基づき説明する。なお、上記実施の形態と同じ構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
図１５は本発明に係る電動パワーステアリング装置（他の実施の形態）の全体構成図であり、電動パワーステアリング装置７１は、ステアリングハンドル２で発生したステアリング系の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段７３と、この操舵トルク検出手段７３の検出信号に基づいて制御信号を発生する制御手段４と、この制御手段４の制御信号に基づいて操舵トルクに応じた補助トルクを発生する電動機７５と、この電動機７５の補助トルクをステアリング系に伝達する機械式クラッチ４０並びにトルク伝達手段７６とからなり、ピニオン７、ラック８ａを介して車輪（操舵輪）９，９を転舵するものである。
【００７１】
図１６は本発明に係る電動パワーステアリング装置（他の実施の形態）の要部断面構成図であり、入・出力軸線Ｌから左半分を入・出力軸線Ｌに沿って断面し、入・出力軸線Ｌから右半分を、この図の手前側にある電動機７５の軸線に概ね沿って断面した姿を示す。
電動パワーステアリング装置７１のステアリング系は、上記ステアリングハンドル２（図１５参照）に連結した管状の入力軸１１と、この入力軸１１内に挿通し且つ入力軸１１に上部をピン１２で結合したトーションバー１３と、このトーションバー１３の下部にセレーション結合し下部に上記ピニオン７を設けた出力軸１５とを、主要な構成要素としたものである。
【００７２】
図１７は本発明に係る電動パワーステアリング装置（他の実施の形態）の要部拡大図である。
操舵トルク検出手段７３は、入・出力軸１１，１５間の相対ねじれ角を検出することによりステアリング系の操舵トルクを検出するものであり、スライダ８１と可変インダクタンス式センサ８２とからなる。スライダ８１は、側壁に傾斜溝８１ａと縦長のストレート溝８１ｂとを備えた円筒体であり、前記入力軸１１と出力軸１５との間に掛け渡すことで、相対ねじり変位に応じて軸方向へ変位するものである。スライダ８１の軸方向への変位量はトルクに比例する。センサ８２はスライダ８１の変位量を電気信号に変換するものである。
図中、８３は圧縮ばねである。
【００７３】
図１８は図１７の１８−１８線断面図であり、機械式クラッチ機構４０とステアリング系との間にトルク伝達手段７６を介在することにより、電動機７５の補助トルクを機械式クラッチ機構４０、トルク伝達手段７６、ステアリング系の順に伝達するようにしたことを示す。
電動機７５は、ハウジング２６にボルト止めしたケース８４とステータ８５とロータ８６と電動軸（電動機の出力軸）８７とからなる。
【００７４】
トルク伝達手段７６は、電動機７５の電動軸８７に連結したウォーム８８と、出力軸１５に結合したホイール８９とからなるウォームギヤ減速機構である。ホイール８９は、出力軸１５に結合したボス部８９ａに一体的に設けたものである。ウォーム８８はウォーム軸８８ａを一体に形成し、このウォーム軸８８ａの一端を電動軸８７の先端に回転可能に支持されるようにした構成である。
図中、９１，９２は電動軸用軸受、９３はウォーム軸用軸受である。
【００７５】
ここで一旦、図１７に戻って説明すると、スライダ８１は下端外周に周溝８１ｃを形成したものである。また、ウォーム軸８８ａは円筒状の位置制御手段９４を回転可能に嵌合し、この位置制御手段９４は、ウォーム軸８８ａに備えたピン８８ｂが貫通する傾斜孔９４ａと、外周の周溝９４ｂとを形成したものである。
ハウジング２６は側面視Ｌ字状のリンク９５の中央支持部９５ａを上下回転可能に支持し、リンク９５は一端のピン部９５ｂをスライダ８１の周溝８１ｃに掛けるとともに、他端のピン部９５ｃを位置制御手段９４の周溝９４ｂに掛けた組合せ構成である。このため、位置制御手段９４は図１５に示すステアリングハンドル２に連結したことになる。
【００７６】
図１９は本発明に係る機械式クラッチ機構廻り（他の実施の形態）の断面図である。
電動軸８７は、先端部に入力部材９６を結合し、さらに、入力部材９６を貫通した端部に且つ同心上に、ニードルベアリング９７を介してウォーム軸８８ａの一端を回転可能に支持したものである。入力部材９６は、電動軸用軸受９２を介してハウジング２６で回転可能に支持される構成である。
この図に示す機械式クラッチ４０は入力部材９６の内部に配置したものであり、詳しくは、ウォーム軸８８ａと、位置制御手段９４に備えた３つの位置制御部材６４・・・とを、入力部材９６の内部に配置した構成である。機械式クラッチ４０の断面構成は図２０にて詳述する。
なお、入力軸としての電動軸８７と出力軸としてのウォーム軸８８ａとの間にトーションバーを介在していない。
【００７７】
図２０は図１９の２０−２０線断面図であり、本発明に係る機械式クラッチ４０（他の実施の形態）の断面構成を示す。
なお、ハウジング２６は省略した。
他の実施の形態における機械式クラッチ４０は、上記図６〜図７に示す機械式クラッチ４０と同一構成である。この構成において、ウォーム軸８８ａは機械式クラッチ４０の出力軸の役割を果たすことになる。
また、機械式クラッチ４０は上記図８〜図１４に示す作用をなすものであり、説明を省略する。
【００７８】
図２１は本発明に係るスライダ及び位置制御部（他の実施の形態）の作用図である。
スライダ８１は、ステアリングハンドル２の操舵トルクに基づき、図１７に示す入力軸１１と出力軸１５との間の相対ねじり変位に応じて軸方向（矢印１方向）に変位する。これに伴い、リンク９５は一端のピン部９５ｂが周溝８１ｃにて引上げられるので矢印２方向に揺動する。位置制御手段９４は周溝９４ｂが他端のピン部９５ｃにて押圧されるので矢印３方向に移動する。この場合、位置制御手段９４はピン８８ｂと傾斜溝９４ａとの係合により周方向（矢印４方向）に変位にする。これに伴い、機械式クラッチ４０は上記図１０〜図１３に示す係合作用、解除作用をする。
【００７９】
他の実施の形態では、機械式クラッチ４０とステアリング系との間にトルク伝達手段（減速機構）７６を介在することにより、電動機７５の補助トルクを機械式クラッチ４０、トルク伝達手段７６、ステアリング系の順に伝達するようにしたので、上記図１及び図３に示す構成と比べて、機械式クラッチ４０に伝達する補助トルクは、トルク伝達手段７６の減速比に反比例した極めて小さいトルクですむ。補助トルクが小さいのでクラッチの伝達容量を小さくすることができ、この結果、機械式クラッチ４０を小型で軽量にすることができる。
【００８０】
なお、上記実施の形態及び他の実施の形態において、弾性部材１３は、操舵トルクに比例して入力軸１１と出力軸１５との間での相対ねじり変位を発生させるものであればよく、トーションバーに限定するものではない。
第１・第２クラッチ機構４１・・・，５１・・・の数量は、３組ずつに限定するものではなく、任意に設定可能である。
【００８１】
出力部材３４は、入力部材３２ｂに対し相対的に径方向に移動可能に取付けるものであればよく、出力部材３４を径方向に移動可能にする他に、入力部材３２ｂを径方向に移動可能にする構成であってもよい。
テーパ状空間部６１は、非係合時に係合部材６２を摩擦係合面から分離できるように、一部を拡げるようにしたものであればよく、例えば、入力部材３２ｂの内周面に凹部を設けた構成であってもよい。
【００８２】
出力部材３４は、一部の係合部材６２が外れた際に、他の係合部材６２・・・で押圧されて、径方向移動するものであればよく、移動方向を問わない。出力部材３４を他の係合部材６２・・・で押圧して移動させれば、これら他の係合部材６２・・・と出力部材３４との摩擦係合力を減少させることができるからである。
出力部材３４の径方向移動を案内する部材は、ピン１４に限定するものではない。
出力軸１５に出力部材３４を押圧する弾性部材は、圧縮ばね３５に限定するものではなく、例えば、皿ばねでもよい。
【００８３】
テーパ状空間部６１は、入力部材３２ｂの内周面と出力部材３４の外周面との間に形成するものであればよく、出力部材３４の外周面（摩擦係合面）の形状も図６や図２０に示すものに限定しない。そして、入力部材３２ｂの内周面を所定の多角形とし、出力部材３４の外周面を円形としてもよい。
係合部材６２は、テーパ状空間部６１の周方向端部と係合・非係合の切換えができるものであればよく、円柱状の他に、例えば球状でもよい。
機械式クラッチ４０の付勢部材は圧縮ばね６５に限定せず、例えば、硬質ゴム材や板ばね等で構成してもよい。
【００８４】
更に、第１・第２クラッチ機構４１・・・，５１・・・は、摩擦係合式クラッチの構成であればよく、例えば、周知のスプラグ式クラッチでもよい。
スプラグ式クラッチとは、円筒状の内周係合面を有する外方部材（入力部材３２ｂに相当）と、円筒状の外周係合面を有する内方部材（出力部材３４に相当）とを同心に配置し、これらの両係合面を対向させ、その間の隙間に、複数のスプラグ（くさび作用をするこま）と、これらのスプラグの位置決めをなすためにステアリングハンドルに連結した部材（位置制御部材６４に相当）と、スプラグを前記両係合面に向ってくさび係合させるように付勢するばねとを介在したものである（特開平１−１８８７２７号に示すクラッチ装置など）。
【００８５】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、電動機で操舵トルクに応じた補助トルクを発生し、この補助トルクを摩擦係合式双方向クラッチ機構を介してステアリング系に伝達するものであって、
摩擦係合式双方向クラッチ機構を、電動機に連結した入力部材と、この入力部材に対して同軸上に配列しステアリング系に連結した出力部材と、入力部材の内周面と出力部材の外周面との間に形成したテーパ状空間部と、このテーパ状空間部に介在させた係合部材と、この係合部材をテーパ状空間部のテーパ方向に付勢する付勢部材と、係合部材の位置決めをなすためにステアリングハンドルに連結した位置制御部材とで構成し、この位置制御部材の回動に伴ってテーパ状空間部の摩擦係合面にくさび作用により係合又は非係合する係合部材で、入力・出力部材を係合・非係合状態に切換える形式の電動パワーステアリング装置において、
摩擦係合式双方向クラッチ機構の位置制御部材を、クラッチの中立状態では、係合部材から離れた位置に配置することで、中立状態の入力・出力部材を係合状態にする構成としたことを特徴とする。
【００８６】
クラッチの中立状態では、位置制御部材は係合部材から離れた位置にある。すべての係合部材は、付勢部材で押されてテーパ状空間部の摩擦係合面に係合し、入力・出力部材を係合状態にする。
このような中立状態から、ステアリングハンドルで出力部材を回して摩擦係合式双方向クラッチ機構を解除するための操舵トルクは、係合部材を外すだけの小さいトルクである。このとき、電動機は停止しており、摩擦係合式双方向クラッチ機構は係合しているので、ステアリングハンドルには電動機の慣性や摩擦抵抗の影響による反力を受ける。しかし、その影響の最大値はクラッチ解除のための操舵トルク以上にはならない。従って、電動機の慣性や摩擦抵抗の影響は、クラッチを介在しない電動機直結方式と比べて極めて小さい。この結果、ステアリングハンドルの操舵力が小さな領域において良好な操舵感覚（操舵フィーリング）を得ることができる。
また、摩擦係合式双方向クラッチ機構は中立状態であっても、電動機の駆動トルク（補助トルク）をステアリング系に伝達することができる。従って、クラッチの中立状態でステアリング系を自動操舵制御するなど、より積極的に操舵制御することができる。
【００８７】
さらに請求項１記載の発明は、摩擦係合式双方向クラッチ機構を同一円上に配置された複数組とし、これら複数組の摩擦係合式双方向クラッチ機構の内の少なくとも１組を、他のクラッチ機構よりも早いタイミングで非係合状態になる早期解除クラッチとしたことを特徴とする。
【００８８】
１組のクラッチ機構だけを早いタイミングで解除すると、他のクラッチ機構は力のバランスが崩れて解除の方向に合力が作用するので摩擦力が低下し、小さな解除力で解除になる。従って、一度に全てのクラッチ機構を解除するよりも小さな解除力で、確実に解除することができる。
【００８９】
さらに請求項１記載の発明は、ステアリング系に出力軸を設け、この出力軸に出力部材を径方向移動可能に取付けたことを特徴とする。
【００９０】
出力軸に出力部材を径方向移動可能に取付けたので、出力部材に係合している複数の係合部材の一部が外れると、係合部材で出力部材を押す力のバランスが崩れる。バランスが崩れると、出力部材は他の係合部材で一方に押されて、径方向に移動する。この結果、出力部材と他の係合部材との摩擦力は低下して、より一層安定して係合が外れる。このように、一部のクラッチ機構が解除になると、他のクラッチ機構もより一層安定して解除になるので、電動機が何等かの理由で回転したような時でも、一度にすべてのクラッチ機構を解除するよりも小さな解除力で、確実に解除することができる。
【００９１】
請求項２記載の発明は、摩擦係合式双方向クラッチ機構とステアリング系との間に減速機構を介在することにより、電動機の補助トルクを摩擦係合式双方向クラッチ機構、減速機構、ステアリング系の順に伝達するようにしたことを特徴とする。
【００９２】
減速機構の後に摩擦係合式双方向クラッチ機構を連結した場合と比べて、摩擦係合式双方向クラッチ機構に伝達する補助トルクは、減速機構の減速比に反比例した極めて小さいトルクですむ。補助トルクが小さいのでクラッチの伝達容量を小さくすることができ、この結果、摩擦係合式双方向クラッチ機構を小型で軽量にすることができる。
【００９３】
請求項３記載の発明は、出力部材を出力軸へ押圧する弾性部材を備えることにより、出力軸に対して出力部材に移動方向への予圧を付与したことを特徴とする。
【００９４】
径方向移動した出力部材を、すべてのクラッチ機構が解除した後に、弾性部材の弾発力で元の中立位置に自動復帰させることができる。このため、クラッチ機構を何度でも小さな解除力で、しかも、確実に解除できるので、クラッチ機能の安定化を図ることができ、商品性が高まる。
【００９５】
請求項４記載の発明は、出力部材の径方向移動に伴って、テーパ状空間部における係合部材の位置が変わっても、係合部材の当接部におけるくさび角がほぼ一定となるように、摩擦係合面にテーパ角補正部を形成したことを特徴とする。
【００９６】
何等かの理由で、入力部材に対し出力部材が偏心し、この偏心に伴ってテーパ状空間部における係合部材の位置が変わっても、テーパ角補正部は、摩擦係合面と係合部材との間のくさび角がほぼ一定となるように補正する。この結果、出力部材の偏心に伴って、テーパ状空間部における係合部材の位置が変わっても、くさび角はほぼ一定であり、くさび作用も変わらない。このため、テーパ状空間部から係合部材を解除するための解除力は増すことがなく、常に適正な解除力を維持できる。
【００９７】
請求項５記載の発明は、テーパ状空間部の一部を拡げて、非係合時に係合部材を摩擦係合面から分離できるようにしたことを特徴とする。
【００９８】
テーパ状空間部の一部を拡げたので、この拡げた部分と非係合時の係合部材との間の隙間は大きい。このため、非係合時の係合部材を摩擦係合面から確実に分離することができるので、出力部材の径方向移動量を大きくすることができ、この結果、クラッチ機構を確実に解除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る電動パワーステアリング装置の全体構成図
【図２】 本発明に係る制御手段の構成図
【図３】 本発明に係る電動パワーステアリング装置の要部拡大断面図
【図４】 図３の４−４線断面図
【図５】 本発明に係る電動パワーステアリング装置の要部分解斜視図
【図６】 図３の６−６線断面図
【図７】 図６の７部詳細図
【図８】 本発明に係るテーパ角補正部の作用図
【図９】 機械式クラッチの切換え原理図
【図１０】 本発明に係る機械式クラッチの作用図
【図１１】 本発明に係る機械式クラッチの作用図
【図１２】 本発明に係る機械式クラッチの作用図
【図１３】 本発明に係る機械式クラッチの作用図
【図１４】 本発明に係る電動パワーステアリング装置の電動機トルクと補助トルクの関係を示すグラフ
【図１５】 本発明に係る電動パワーステアリング装置（他の実施の形態）の全体構成図
【図１６】 本発明に係る電動パワーステアリング装置（他の実施の形態）の要部断面構成図
【図１７】 本発明に係る電動パワーステアリング装置（他の実施の形態）の要部拡大図
【図１８】 図１７の１８−１８線断面図
【図１９】 本発明に係る機械式クラッチ機構廻り（他の実施の形態）の断面図
【図２０】 図１９の２０−２０線断面図
【図２１】 本発明に係るスライダ及び位置制御部（他の実施の形態）の作用図
【符号の説明】
１…電動パワーステアリング装置、２…ステアリングハンドル、５，７５…電動機、６，７６…減速機構としてのトルク伝達手段、９…操舵輪（車輪）、１１…入力軸、１３…トーションバー、１５…出力軸、３２ｂ，９６…入力部材、３２ｃ…入力部材の内周面（入力側の摩擦係合面）、３４…出力部材、３４ａ…貫通孔、３４ｂ…出力部材の係合面（出力側の摩擦係合面）、３４ｃ…逃げ凹部、３４ｄ…テーパ角補正部、３５…弾性部材（圧縮ばね）、４０…機械式クラッチ、４１，４１Ａ…摩擦係合式クラッチ（第１クラッチ機構）、５１，５１Ａ…摩擦係合式クラッチ（第２クラッチ機構）、６１…テーパ状空間部、６２，６２Ａ…係合部材、６４，６４Ａ…位置制御部材、６５…付勢部材（圧縮ばね）、８７…入力軸としての電動軸、８８ａ…出力軸としてのウォーム軸。

Claims (5)

1. 電動機で操舵トルクに応じた補助トルクを発生し、この補助トルクを摩擦係合式双方向クラッチ機構を介してステアリング系に伝達するものであって、
   前記摩擦係合式双方向クラッチ機構を、電動機に連結した入力部材と、この入力部材に対して同軸上に配列しステアリング系に連結した出力部材と、入力部材の内周面と出力部材の外周面との間に形成したテーパ状空間部と、このテーパ状空間部に介在させた係合部材と、この係合部材を前記テーパ状空間部のテーパ方向に付勢する付勢部材と、前記係合部材の位置決めをなすためにステアリングハンドルに連結した位置制御部材とで構成し、この位置制御部材の回動に伴って前記テーパ状空間部の摩擦係合面にくさび作用により係合又は非係合する前記係合部材で、入力・出力部材を係合・非係合状態に切換える形式の電動パワーステアリング装置において、
   前記摩擦係合式双方向クラッチ機構の位置制御部材を、クラッチの中立状態では、前記係合部材から離れた位置に配置することで、中立状態の前記入力・出力部材を係合状態にする構成とし、
   前記摩擦係合式双方向クラッチ機構は同一円上に配置された複数組あり、これら複数組の摩擦係合式双方向クラッチ機構の内の少なくとも１組が、他のクラッチ機構よりも早いタイミングで非係合状態になる早期解除クラッチであり、
   前記ステアリング系に出力軸を設け、この出力軸に前記出力部材を径方向移動可能に取付けたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記摩擦係合式双方向クラッチ機構とステアリング系との間に減速機構を介在することにより、前記電動機の補助トルクを摩擦係合式双方向クラッチ機構、減速機構、ステアリング系の順に伝達するようにしたことを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記出力部材を前記出力軸に押圧する弾性部材を備えることにより、前記出力軸に対して前記出力部材に移動方向への予圧を付与したことを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記出力部材の径方向移動に伴って、前記テーパ状空間部における前記係合部材の位置が変わっても係合部材の当接部におけるくさび角がほぼ一定となるように、前記摩擦係合面にテーパ角補正部を形成したことを特徴とする請求項１又は請求項３記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記テーパ状空間部の一部を拡げて、非係合時に前記係合部材を前記摩擦係合面から分離できるようにしたことを特徴とする請求項１、請求項３又は請求項４記載の電動パワーステアリング装置。

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