JP7135470B2 - ステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車などの車両の操舵輪に舵角を付与するためのステアリング装置に関する。

図２３は、自動車用のステアリング装置の１例を示している。ステアリングホイール１の回転は、ステアリングギヤユニット２の入力シャフト３に伝達され、入力シャフト３の回転に伴って左右１対のタイロッド４が押し引きされて、前車輪に舵角が付与される。ステアリングホイール１は、ステアリングシャフト５の後端部に支持固定されており、ステアリングシャフト５は、ステアリングコラム６の内側を軸方向に挿通し、かつ、ステアリングコラム６に回転自在に支持されている。ステアリングシャフト５の前端部は、第１の自在継手７を介して中間シャフト８の後端部に接続され、中間シャフト８の前端部は、第２の自在継手９を介して、入力シャフト３に接続されている。

上述のようなステアリング装置を備えた自動車が、悪路を走行するなどに伴って、車輪に振動が入力され、この振動が、ステアリング装置を介して、ステアリングホイール１に伝達されると、このステアリングホイール１を操作する運転者に違和感を与える可能性がある。

特開昭６１－２１８４７４号公報には、ステアリングホイールの振動を振動計により検出し、振動計からの検出信号に基づいて、アクチュエータによりステアリングホイールに制振力を付与することで、ステアリングホイールの振動を低減する、ステアリング装置が記載されている。

特開昭６１－２１８４７４号公報

特開昭６１－２１８４７４号公報に記載のステアリング装置は、ステアリングホイールの振動を、より効果的に抑える面からは改良の余地がある。車輪からステアリング装置を介してステアリングホイールに加わる振動の周波数が、ステアリング装置のうち、ステアリングホイールやステアリングシャフトなどを含む上側部分の共振周波数に近いと、当該部分が共振して、ステアリングホイールの振動が大きくなる。このような共振が発生した場合には、アクチュエータによりステアリングホイールに制振力を付与するだけでは、ステアリングホイールの振動を十分に抑えることができない可能性がある。

また、特開昭６１－２１８４７４号公報に記載のステアリング装置は、電動式のアクチュエータにより、ステアリングホイールに制振力を付与しているため、省エネルギ化を図る面からも改良の余地がある。

本発明は、上述のような事情に鑑みて、ステアリングホイールの振動を効果的に抑えることができ、かつ、省エネルギ化を図ることができる、ステアリング装置の構造を実現することを目的としている。

本発明のステアリング装置は、ステアリングシャフトと、中間シャフトと、ステアリングギヤユニットとを備える。
前記ステアリングシャフトは、後端部にステアリングホイールを固定する。
前記中間シャフトは、前記ステアリングシャフトの前端部に、後端部をトルクの伝達を自在に接続している。
前記ステアリングギヤユニットは、前記中間シャフトの前端部に、後端部をトルクの伝達を自在に接続した入力シャフトと、該入力シャフトの回転に伴って軸方向に変位する直動シャフトとを有する。
前記ステアリングシャフトと前記中間シャフトと前記入力シャフトとのうちのいずれか１本のシャフトは、後側のアッパシャフトと、前側のロアシャフトと、前記アッパシャフトと前記ロアシャフトとの間に設置された逆入力遮断クラッチとを備える。
前記逆入力遮断クラッチは、前記アッパシャフトに回転トルクが入力された場合には、前記アッパシャフトに入力された回転トルクを前記ロアシャフトに伝達し、かつ、前記ロアシャフトに回転トルクが逆入力された場合には、前記ロアシャフトに逆入力された回転トルクの一部を前記アッパシャフトに伝達し残部を遮断する。

前記逆入力遮断クラッチは、入力部と、出力部と、被押圧部材と、係合子とを備えることができる。
前記入力部は、前記アッパシャフトと一体的に回転する。
前記出力部は、前記入力部と同軸に配置され、かつ、前記ロアシャフトと一体的に回転する。
前記被押圧部材は、被押圧面を有する。
前記係合子は、前記入力部に回転トルクが入力された場合には、前記入力部との係合に基づき前記被押圧面から離れる方向に移動し、前記出力部と係合することにより、前記入力部に入力された回転トルクを前記出力部に伝達し、かつ、前記出力部に回転トルクが逆入力された場合には、前記出力部との係合に基づき前記被押圧面に近づく方向に移動し、前記被押圧面に対して押し付けられることにより、前記出力部に逆入力された回転トルクの一部を前記入力部に伝達し残部を遮断する。

前記入力部を、該入力部の回転中心から径方向に外れた部分に入力係合凸部を有するものとし、前記出力部を、出力係合カム部を有するものとし、前記係合子を、入力係合孔を有するものとし、かつ、前記被押圧面と前記出力係合カム部との間に配置し、前記入力係合凸部を、前記入力係合孔の内側に、前記被押圧面に対する遠近移動を可能に係合することができる。

前記被押圧面を、円筒凹面状とし、前記係合子を、前記被押圧面に対して押し付けられる、円筒凸面状の押圧面を有するものとすることができる。

前記出力部を、出力係合カム部を有するものとし、前記係合子を、前記出力係合カム部を、前記逆入力遮断クラッチの径方向外側から挟むように１対設置することができる。

前記ステアリングギヤユニットを、ピニオン歯を有する前記入力シャフトと、前記直動シャフトであって、前記ピニオン歯と噛合するラック歯を有するラック軸とを備える、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットとすることができる。

あるいは、前記ステアリングギヤユニットを、前記入力シャフトと、該入力シャフトの回転に伴って回転し、内周面に外径側ボールねじ溝を有するボールナットと、前記直動シャフトであって、外周面に内径側ボールねじ溝を有するボールねじ軸と、前記外径側ボールねじ溝と前記内径側ボールねじ溝との間に転動自在に配置された複数個のボールとを備える、ボールねじ式ステアリングギヤユニットとすることができる。

あるいは、前記ステアリングギヤユニットを、前記入力シャフトと、該入力シャフトの回転に伴って回転し、内周面に雌ねじ溝を有するナットと、前記直動シャフトであって、外周面に雄ねじ溝を有するねじ軸と、前記ナットの内周面と前記ねじ軸の外周面との間に、該ねじ軸の中心軸を中心とする公転および該ねじ軸の中心軸と平行な自身の中心軸を中心とする回転を可能に支持され、かつ、外周面に形成されたローラねじ溝を、前記雌ねじ溝および前記雄ねじ溝に係合させた複数個の遊星ローラとを備える、遊星ローラねじ式ステアリングギヤユニットとすることができる。

前記ステアリングシャフトと前記中間シャフトと前記入力シャフトとのうちで前記逆入力遮断クラッチが設置された部分よりもステアリングホイール側に配置されたシャフトに、電動モータの補助動力を付与する、電動アシスト機構をさらに備えることができる。

本発明のステアリング装置によれば、ステアリングホイールの振動を効果的に抑えることができ、かつ、省エネルギ化を図ることができる。

図１は、本発明の実施の形態の第１例に係るステアリング装置の模式図である。 図２は、逆入力遮断クラッチの設置部分の示す断面図である。 図３は、逆入力遮断クラッチを取り出して示す断面図である。 図４は、逆入力遮断クラッチを取り出して示す斜視図である。 図５は、逆入力遮断クラッチの入力部を取り出して示す斜視図である。 図６は、逆入力遮断クラッチの出力部を取り出して示す斜視図である。 図７は、入力部に回転トルクが入力された逆入力遮断クラッチを示す、断面図である。 図８は、出力部に回転トルクが逆入力された逆入力遮断クラッチを示す、断面図である。 図９は、出力部に回転トルクが逆入力された際に、出力部から係合子に作用する力の関係を示す、図８の部分拡大図である。 図１０は、出力部に回転トルクが逆入力された際に、出力部がロックまたは半ロックする条件を説明するための逆入力遮断クラッチの断面図である。 図１１は、本発明の実施の形態の第２例に係るステアリング装置の模式図である。 図１２は、本発明の実施の形態の第３例に係るステアリング装置の模式図である。 図１３は、本発明の実施の形態の第４例に係るステアリング装置の模式図である。 図１４は、本発明の実施の形態の第５例に係るステアリング装置の模式図である。 図１５は、本発明の実施の形態の第６例に係るステアリング装置の模式図である。 図１６は、本発明の実施の形態の第７例に係るステアリング装置の模式図である。 図１７は、本発明の実施の形態の第８例に係るステアリング装置の模式図である。 図１８は、本発明の実施の形態の第９例に係るステアリング装置の模式図である。 図１９は、本発明の実施の形態の第１０例に係るステアリング装置の模式図である。 図２０は、本発明の実施の形態の第１１例について、逆入力遮断クラッチを取り出して示す断面図である。 図２１は、本発明の実施の形態の第１１例について、逆入力遮断クラッチの設置部分を示す、断面図である。 図２２は、本発明の実施の形態の第１２例について、逆入力遮断クラッチを取り出して示す断面図である。 図２３は、ステアリング装置の従来構造の１例を示す、部分切断側面図である。

［実施の形態の第１例］
図１～図１０は、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例のステアリング装置は、ステアリングシャフト５ａと、中間シャフト８ａと、ステアリングギヤユニット２ａとを備える。

ステアリングシャフト５ａは、後端部にステアリングホイール１ａを支持固定する。ステアリングシャフト５ａは、筒状のステアリングコラム６ａの内側を挿通し、かつ、ステアリングコラム６ａに回転自在に支持される。ステアリングコラム６ａを、支持ブラケットを介して車体に支持固定することにより、ステアリングシャフト５ａは、車体に対し回転自在に支持される。

中間シャフト８ａは、後端部を、ステアリングシャフト５ａの前端部に、第１の自在継手７ａを介して、トルクの伝達を自在に接続する。

ステアリングギヤユニット２ａは、中間シャフト８ａの回転運動を車体の幅方向の直線運動に変換するものである。本例では、ステアリングギヤユニット２ａは、入力シャフト３ａと、直動シャフトであるラック軸１０とを備える、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットである。

入力シャフト３ａは、後端部を、中間シャフト８ａの前端部に、第２の自在継手９ａを介して、トルクの伝達を自在に接続する。入力シャフト３ａは、前端部外周面にピニオン歯１１を有する。

ラック軸１０は、軸方向を車体の幅方向に一致させ、かつ、軸方向の変位を可能に車体に対し支持される。ラック軸１０は、少なくとも軸方向中間部の前側面に、入力シャフト３ａのピニオン歯１１と噛合するラック歯１２を有する。ラック軸１０の軸方向両端部には、タイロッド４ａの基端部が接続され、タイロッド４ａの先端部には、ナックルアーム１３の基端部が支持される。ナックルアーム１３の先端部には、ハブユニット軸受を介して、操舵輪１４が回転自在に支持される。なお、操舵輪１４は、自動車では、通常、前輪である。ただし、フォークリフトなどの特殊車両では、操舵輪を後輪とすることもできる。

本例では、ステアリングシャフト５ａは、後側のアッパシャフト１５と、前側のロアシャフト１６と、アッパシャフト１５とロアシャフト１６との間に設置された逆入力遮断クラッチ１７とを備える。なお、ステアリングシャフトが、インナシャフトとアウタチューブとを組み合わせてなるテレスコピック構造を備える場合には、インナシャフトとアウタチューブとのうちのいずれか一方を、後側のアッパシャフト１５と、前側のロアシャフト１６と、アッパシャフト１５とロアシャフト１６との間に設置された逆入力遮断クラッチ１７とを備えるものとする。

すなわち、アッパシャフト１５は、後端部に、ステアリングホイール１ａを支持固定する。ロアシャフト１６は、後端部を、アッパシャフト１５の前端部に、逆入力遮断クラッチ１７を介して接続し、かつ、前端部を、第１の自在継手７ａを介して、中間シャフト８ａの後端部にトルクの伝達を自在に接続する。

逆入力遮断クラッチ１７は、アッパシャフト１５に回転トルクが入力された場合には、アッパシャフト１５に入力された回転トルクをロアシャフト１６に伝達し、かつ、ロアシャフト１６に回転トルクが逆入力された場合には、ロアシャフト１６に逆入力された回転トルクをアッパシャフト１５に伝達しないか、または、ロアシャフト１６に逆入力された回転トルクの一部をアッパシャフト１５に伝達し残部を遮断する。

本例では、逆入力遮断クラッチ１７は、入力部１８と、出力部１９と、被押圧部材２０と、１対の係合子２１とを備える。

入力部１８は、アッパシャフト１５と一体的に回転する。入力部１８は、入力軸部２２と、１対の入力係合凸部２３とを有する。

入力軸部２２は、アッパシャフト１５の中心軸と同軸の中心軸を有する。１対の入力係合凸部２３はそれぞれ、略楕円柱形状を有し、かつ、入力軸部２２の前端面の径方向反対側２箇所位置から軸方向に伸長している。１対の入力係合凸部２３は、入力部１８の径方向に互いに離隔している。要するに、１対の入力係合凸部２３は、入力軸部２２の前端面のうち、入力軸部２２の中心軸から径方向外方に外れた部分から軸方向に伸長するように形成されている。入力係合凸部２３のそれぞれは、入力軸部２２の前端部外周面を構成する円筒面の輪郭形状と同じ輪郭形状を有する径方向外側面と、円周方向中央部が径方向内方に突出した部分凸円筒面状の径方向内側面とを含む。

例えば、入力部１８は、アッパシャフト１５の前端部に固設する、すなわち、アッパシャフト１５と一体的に形成することができる。あるいは、入力部１８をアッパシャフト１５とは別体に形成し、入力部１８の入力軸部２２の後端部をアッパシャフト１５の前端部に、入力軸部２２の中心軸とアッパシャフト１５の中心軸とが一致し、かつ、入力部１８とアッパシャフト１５とが一体的に回転するように結合固定することができる。

出力部１９は、入力部１８と同軸に配置され、かつ、ロアシャフト１６と一体的に回転する。出力部１９は、出力軸部２４と、出力係合カム２５とを有する。出力軸部２４と出力係合カム２５とは、互いに同軸上に直列に配置されている。

出力軸部２４は、ロアシャフト１６の中心軸と同軸の中心軸を有し、かつ、円柱形状を有する。出力係合カム２５は、略長円柱形状を有し、かつ、出力軸部２４の後端面の中央部から軸方向に伸長している。出力係合カム２５は、互いに平行な１対の平坦面と、１対の部分凸円筒面とからなる外周側面を有する。具体的には、出力係合カム２５の外周側面には、短軸方向両側に１対の平坦面が設けられており、長軸方向両側に１対の部分凸円筒面が設けられている。このため、出力係合カム２５の中心軸から外周側面までの距離は、円周方向に関して変化する。出力係合カム２５は、１対の入力係合凸部２３の間部分に配置される。

被押圧部材２０は、円筒形状を有し、かつ、内周面に、円筒凹面状の被押圧面２６を有する。被押圧部材２０は、入力部１８および出力部１９よりも径方向外側に、入力部１８および出力部１９と同軸に配置され、かつ、回転が阻止されている。具体的には、被押圧部材２０の径方向内側に、１対の入力係合凸部２３および出力係合カム２５が配置される。また、被押圧部材２０は、外周面を、ステアリングコラム６ａの中間部内周面に形成された小径部２７に圧入することにより、ステアリングコラム６ａに固定され、回転が阻止される。なお、被押圧部材２０の外周面にセレーションを形成したり、被押圧部材２０とステアリングコラム６ａの小径部２７とをキー係合させたりするなどして、被押圧部材２０の回転阻止力を確保することもできる。また、被押圧部材をステアリングコラムとし、ステアリングコラムの内周面に被押圧面を直接形成するように構成することもできる。

１対の係合子２１は、入力部１８に回転トルクが入力された場合には、入力部１８との係合に基づき被押圧面２６から離れる方向に移動し、出力部１９と係合することにより、入力部１８に入力された回転トルクを出力部１９に伝達するのに対し、出力部１９に回転トルクが逆入力された場合には、出力部１９との係合に基づき被押圧面２６に近づく方向に移動し、被押圧面２６に対して押し付けられることにより、出力部１９に逆入力された回転トルクを入力部１８に伝達しないか、または、出力部１９に逆入力された回転トルクの一部を入力部１８に伝達し残部を遮断する。

本例では、１対の係合子２１のそれぞれは、略半円形板形状、換言すれば弓形板形状を有し、かつ、被押圧部材２０の径方向内側に配置されている。具体的には、１対の係合子２１は、被押圧面２６と出力係合カム２５との間に、出力係合カム２５をこの出力係合カム２５の短軸方向に相当する径方向両側（図２および図３の上下両側）から挟むように配設されている。１対の係合子２１は、互いに同形および同大の同一部品である。

１対の係合子２１のそれぞれは、被押圧面２６に対向する径方向外側面に、円筒凸面状の押圧面２８を有し、かつ、出力係合カム２５に対向する径方向内側面に、出力係合カム２５と係合可能な底面２９を有する。このため、１対の係合子２１は、押圧面２８を互いに反対側に向け、かつ、底面２９を互いに対向させるようにして、被押圧部材２０の径方向内側に配設されている。１対の係合子２１を、被押圧部材２０の径方向内側に配置した状態では、被押圧面２６と押圧面２８との間部分と、出力係合カム２５と底面２９との間部分との少なくとも一方の間部分に隙間が存在するように、被押圧部材２０の内径寸法および１対の係合子２１の径方向寸法を規制している。

１対の係合子２１のそれぞれは、径方向中間部に、係合子２１を軸方向に貫通した入力係合孔３０を有する。入力係合孔３０は、係合子２１の幅方向に伸長する略矩形の開口形状を有する貫通孔であり、入力係合凸部２３を緩く挿入できる大きさを有する。

なお、係合子２１の幅方向とは、係合子２１の弦に相当する底面２９の伸長方向をいい、出力係合カム２５の長軸方向と略平行である。係合子２１の幅方向は、図３においては左右方向であるが、係合子２１が回転することに伴ってその向きが変化する。また、１対の係合子２１の配設方向、すなわち係合子２１のそれぞれの底面２９に直交する方向を、１対の係合子２１の遠近方向という。１対の係合子２１の遠近方向は、径方向のうちの一方向であり、図３においては上下方向であるが、係合子２１が回転することに伴ってその向きが変化する。本例では、遠近方向に直交する方向が幅方向となる。

入力係合孔３０の内側に入力係合凸部２３を挿入した状態では、入力係合凸部２３と入力係合孔３０との間には、係合子２１の幅方向および該幅方向に直交する方向、すなわち係合子２１の配設方向にそれぞれ隙間が存在する。このため、入力係合凸部２３は、入力係合孔３０に対し、入力部１８の回転方向に関する相対移動が可能であり、入力係合孔３０は、入力係合凸部２３に対し、係合子２１の幅方向に直交する方向の相対移動が可能である。

押圧面２８は、係合子２１のその他の部分に比べて摩擦係数の大きい表面性状を有し、かつ、被押圧面２６の曲率半径と同じ曲率半径、または、被押圧面２６の曲率半径よりも僅かに小さい曲率半径を有する。押圧面２８は、係合子２１の表面によって直接構成しても良いし、係合子２１に貼着や接着などにより固定した摩擦材の径方向外側面によって構成しても良い。押圧面２８の摩擦係数は、出力部１９に逆入力された回転トルクをどの程度遮断するかに応じて決定することができる。

１対の係合子２１の底面２９は、平坦面であって、幅方向中央部に、出力係合カム２５と係合する略矩形状の凹部である出力係合凹部３１を有する。出力係合凹部３１は、内側に、出力係合カム２５の短軸方向の先半部をがたつきなく配置できるだけの大きさおよび形状を有する。具体的には、出力係合凹部３１は、出力係合カム２５の長軸方向に関する寸法とほぼ同じ開口幅を有し、かつ、出力係合カム２５の短軸方向に関する寸法の１／２よりも少しだけ小さい径方向深さを有する。出力係合凹部３１の底部は、底面２９と平行な平坦面である。

逆入力遮断クラッチ１７は、後側に配置した入力部１８の１対の入力係合凸部２３を、１対の係合子２１のそれぞれの入力係合孔３０に軸方向に挿入し、かつ、前側に配置した出力部１９の出力係合カム２５を、１対の出力係合凹部３１同士の間に軸方向に挿入している。

本例のステアリング装置では、運転者がステアリングホイール１ａを操作すると、ステアリングシャフト５ａのアッパシャフト１５に回転トルクが入力され、逆入力遮断クラッチ１７の入力部１８に回転トルクが入力される。

本例の逆入力遮断クラッチ１７では、入力部１８に回転トルクが入力されると、入力部１８の回転方向に関係なく、１対の係合子２１は、被押圧面２６から離れる方向にそれぞれ移動する。そして、入力部１８に入力された回転トルクは、１対の係合子２１を介して、出力部１９に伝達される。

具体的には、入力部１８に回転トルクが入力されると、図７に示すように、入力部１８の回転方向に関係なく、１対の係合子２１は、被押圧面２６から離れる方向にそれぞれ移動する。つまり、１対の係合子２１は、入力係合孔３０と入力係合凸部２３との係合に基づき、遠近方向に関して互いに近づくように径方向内側にそれぞれ移動する（図７の上側に位置する係合子２１は下側に移動し、かつ、図７の下側に位置する係合子２１は上側に移動する）。これにより、１対の係合子２１の底面２９が互いに近づく方向に移動し、１対の出力係合凹部３１が出力係合カム２５を径方向両側から挟持する。すなわち、出力部１９を、出力係合カム２５の長軸方向が出力係合凹部３１の底部と平行になるように回転させつつ、出力係合カム２５と１対の出力係合凹部３１とをがたつきなく係合させる。したがって、入力部１８に入力された回転トルクは、１対の係合子２１を介して、出力部１９に伝達され、さらに、出力部１９からステアリングシャフト５ａのロアシャフト１６に伝達される。

ロアシャフト１６に伝達された回転トルクは、第１の自在継手７ａを介して中間シャフト８ａに伝達され、さらに、中間シャフト８ａの回転トルクは、第２の自在継手９ａを介してステアリングギヤユニット２ａの入力シャフト３ａに伝達される。入力シャフト３ａが回転すると、入力シャフト３ａのピニオン歯１１とラック軸１０のラック歯１２との噛合に基づいて、ラック軸１０が、入力シャフト３ａの回転量に対応する分だけ車体の幅方向に変位する。これにより、１対のタイロッド４ａが押し引きされ、左右１対の操舵輪１４に舵角が付与される。

これに対し、本例のステアリング装置を備えた自動車が、悪路を走行するなどに伴って、操舵輪１４に振動が入力され、この振動に伴ってステアリングギヤユニット２ａのラック軸１０が車体の幅方向に変位する可能性がある。ラック軸１０が車体の幅方向に変位すると、ラック軸１０のラック歯１２と入力シャフト３ａのピニオン歯１１との噛合に基づいて、入力シャフト３ａに回転トルクが逆入力される。入力シャフト３ａに逆入力された回転トルクは、第２の自在継手９ａを介して中間シャフト８ａに伝達され、さらに、中間シャフト８ａの回転トルクは、第１の自在継手７ａを介してステアリングシャフト５ａのロアシャフト１６に伝達される。

ロアシャフト１６に回転トルクが逆入力され、逆入力遮断クラッチ１７の出力部１９に回転トルクが逆入力されると、図８に示すように、出力部１９の回転方向に限らず、１対の係合子２１は、被押圧面２６に近づく方向に移動し、それぞれの押圧面２８を被押圧面２６に押し付ける。すなわち、出力係合カム２５が、１対の出力係合凹部３１同士の内側で回転することに伴って、出力係合カム２５の角部により出力係合凹部３１の底部が径方向外方に向けて押圧され、１対の係合子２１が、被押圧面２６に近づく方向に移動する。換言すれば、１対の係合子２１は、出力係合凹部３１と出力係合カム２５との係合に基づき、互いに離れるように径方向外側にそれぞれ移動する（図８の上側の係合子２１は上側に移動し、図８の下側の係合子２１は下側に移動する）。これにより、１対の係合子２１の押圧面２８が、被押圧面２６に対して押し付けられる。要するに、押圧面２８と被押圧面２６とが、押圧面２８の円周方向に関する全範囲、または、一部、例えば中央部で接触する。

逆入力遮断クラッチ１７は、押圧面２８と被押圧面２６との当接に基づき、出力部１９に逆入力された回転トルクが入力部１８に伝達されないようにするか、または、出力部１９に逆入力された回転トルクの一部のみが伝達され残部が遮断されるように機能する。

出力部１９に逆入力された回転トルクが入力部１８に伝達されないようにする場合には、押圧面２８が被押圧面２６に対して摺動しないように、すなわち１対の係合子２１が被押圧部材２０に対し相対回転しないように、１対の係合子２１を出力係合カム２５と被押圧部材２０との間で突っ張らせ、出力部１９をロックする。これに対し、出力部１９に逆入力された回転トルクのうちの一部のみが入力部１８に伝達され残部が遮断されるようにする場合には、押圧面２８が被押圧面２６に対して摺動するように、１対の係合子２１を出力係合カム２５と被押圧部材２０との間で突っ張らせ、出力部１９を半ロックする。

上述のように出力部１９に回転トルクが逆入力された場合に、出力部１９がロックまたは半ロックする原理および条件について、図９および図１０により説明する。

出力部１９に回転トルクが逆入力されることで、出力係合カム２５の角部が出力係合凹部３１の底部に当接すると、図９に示すように、出力係合カム２５の角部と出力係合凹部３１の底部との当接部Ｘには、出力係合凹部３１の底部に対し垂直方向に法線力Ｆｃが作用する。したがって、出力係合カム２５と出力係合凹部３１の底部との間の摩擦係数をμとすると、当接部Ｘには、出力係合凹部３１の底部と平行な方向に摩擦力μＦｃが作用する。ここで、当接部Ｘに作用する接線力Ｆｔの作用線の方向と出力係合凹部３１の底部との間のくさび角をθとすると、接線力Ｆｔは、次の式（１）により表される。
Ｆｔ＝Ｆｃ・ｓｉｎθ＋μＦｃ・ｃｏｓθ ・・・（１）
このため、法線力Ｆｃは、接線力Ｆｔを用いて、次の（２）式により表される。
Ｆｃ＝Ｆｔ／（ｓｉｎθ＋μ・ｃｏｓθ） ・・・（２）

出力係合カム２５の角部が出力係合凹部３１の底部に当接した際に、出力部１９から係合子２１に伝達されるトルクＴの大きさは、出力部１９の中心軸Ｏから当接部Ｘまでの距離をｒとすると、次の（３）式で表される。
Ｔ＝ｒ・Ｆｔ ・・・（３）

上述したように、当接部Ｘには法線力Ｆｃが作用するため、図１０に示すように、係合子２１の押圧面２８は、被押圧部材２０の被押圧面２６に対して法線力Ｆｃの力で押し付けられる。このため、押圧面２８と被押圧面２６との間の摩擦係数をμ´とし、出力部１９の中心軸Ｏから押圧面２８と被押圧面２６との当接部Ｙまでの距離をＲとすると、係合子２１に作用するブレーキトルクＴ´の大きさは、次の（４）式で表される。
Ｔ´＝μ´ＲＦｃ ・・・（４）
したがって、より大きなブレーキ力を得るには、摩擦係数μ´、距離Ｒ、法線力Ｆｃを大きくすれば良いことが分かる。

出力部１９がロックして、出力部１９に逆入力された回転トルクが入力部１８に伝達されないようにするためには、伝達トルクＴとブレーキトルクＴ´とが、次の（５）式の関係を満たす必要がある。
Ｔ＜Ｔ´ ・・・（５）

上記（５）式に上記（１）式～（４）式を代入すると次の（６）式が得られる。
μ´Ｒ／（ｓｉｎθ＋μ・ｃｏｓθ）＞ｒ ・・・（６）
上記（６）式からは、押圧面２８と被押圧面２６との間の摩擦係数μ´を大きくすれば、距離Ｒを小さくしても、出力部１９をロックさせられることが分かる。

なお、摩擦係数μ及び摩擦係数μ´がそれぞれ０．１であると仮定すると、上記（６）式から次の（７）式が得られる。
Ｒ＞１０ｒ（ｓｉｎθ＋０．１ｃｏｓθ） ・・・（７）
上記（７）式からは、出力部１９の中心軸Ｏから当接部Ｘまでの距離ｒと、出力部１９の中心軸Ｏから当接部Ｙまでの距離Ｒと、接線力Ｆｔの作用線の方向と出力係合凹部３１の底面との間のくさび角θとを適切に設定することで、出力部１９をロックさせられることが分かる。

これに対し、出力部１９が半ロックして、出力部１９に逆入力された回転トルクの一部のみが入力部１８に伝達され残部が遮断されるようにするためには、伝達トルクＴとブレーキトルクＴ´とが、次の（８）式の関係を満たす必要がある。
Ｔ＞Ｔ´ ・・・（８）

上記（６）式からも明らかな通り、出力係合カム２５と出力係合凹部３１の底部との間の摩擦係数μ、押圧面２８と被押圧面２６との間の摩擦係数μ´、中心軸Ｏから当接部Ｘまでの距離ｒ、中心軸Ｏから当接部Ｙまでの距離Ｒ、接線力Ｆｔの作用線の方向と出力係合凹部３１の底部との間のくさび角θをそれぞれ適切に設定することで、出力部１９を半ロックさせることができる。

上述のような本例のステアリング装置では、ステアリングシャフト５ａのアッパシャフト１５とロアシャフト１６との間に、逆入力遮断クラッチ１７を設置している。このため、自動車が悪路を走行するなどに伴って、操舵輪１４に振動が入力されることに基づき、入力シャフト３ａに回転トルクが逆入力された場合でも、この回転トルクがステアリングホイール１ａに伝達されないようするか、または、ステアリングホイール１ａに伝達される回転トルクを低減することができる。

ここで、ロアシャフト１６に回転トルクが逆入力された場合に、逆入力遮断クラッチ１７の出力部１９をロックすることにより、ロアシャフト１６の回転トルクをアッパシャフト１５に伝達しないようにして、入力シャフト３ａに逆入力された回転トルクをステアリングホイール１ａに伝達されないようにすれば、操舵輪１４に振動が入力されることに基づく、ステアリングホイール１ａの振動を防止することができる。この結果、ステアリングホイール１ａを操作する運転者の違和感を解消することができる。

これに対し、ロアシャフト１６に回転トルクが逆入力された場合に、逆入力遮断クラッチ１７の出力部１９を半ロックすることにより、ロアシャフト１６の回転トルクの一部をアッパシャフト１５に伝達し残部を遮断するようにして、入力シャフト３ａに逆入力された回転トルクのうちでステアリングホイール１ａに伝達される回転トルクを低減すれば、操舵輪１４に振動が入力されることに基づく、ステアリングホイール１ａの振動を低減することができる。この結果、ステアリングホイール１ａを操作する運転者の違和感を低減することができ、かつ、運転者が路面の状態をステアリングホイール１ａを通じて知ることを可能にできる。

ロアシャフト１６に回転トルクが逆入力された場合に、逆入力遮断クラッチ１７の出力部１９を半ロックすると、ロアシャフト１６の回転トルクの一部がアッパシャフト１５に伝達され残部が遮断される。このため、自動車を曲線走行から直線走行に戻す際のステアリングホイール１ａの操作を容易に行うことができる。すなわち、自動車を曲線走行させるために、ステアリングホイール１ａを操作して操舵輪１４に舵角を付与すると、操舵輪１４には、路面から舵角を０に戻す方向の反力、すなわち復元力が作用する。したがって、ロアシャフト１６に回転トルクが入力された場合に、ロアシャフト１６の回転トルクの一部がアッパシャフト１５に伝達されるようにすれば、自動車を曲線走行から直線走行に戻す際のステアリングホイール１ａの操作を、前記復元力により補助することができる。

ロアシャフト１６に回転トルクが逆入力された場合に、逆入力遮断クラッチ１７の出力部１９を半ロックするように設定する場合には、出力部１９に逆入力された回転トルクの遮断量を、２０％以上８０％以下とする。前記遮断量を２０％未満とすると、自動車が悪路を走行するなどに伴って、操舵輪１４に振動が入力されることに基づき、入力シャフト３ａに回転トルクが逆入力された場合に、ステアリングホイール１ａに伝達される回転トルクを十分に低減することができなくなる可能性がある。これに対し、前記遮断量を８０％よりも大きくすると、自動車を曲線走行から直線走行に戻す際に、前記復元力に基づくステアリングホイール１ａの操作を補助する力を十分に得られない可能性がある。前記遮断量は、次の（９）式により求めることができる。
（出力部１９に逆入力された回転トルクの遮断量）＝｛（出力部１９に逆入力された回転トルク）－（入力部１８に伝達された回転トルク）｝／（出力部１９に逆入力された回転トルク） ・・・（９）

なお、前記遮断量は、理論的には、出力部１９に逆入力される回転トルクの大きさにかかわらず、一定である。ただし、実際には、出力部１９に逆入力される回転トルクの大きさが所定値以下の場合、押圧面２８と被押圧面２６との当接部の摩擦損失の影響などにより、出力部１９に逆入力された回転トルクが、入力部１８に伝達されない。このことは、操舵輪１４の微細な振動を、ステアリングホイール１に伝達しないようにする面から有利である。

本例では、逆入力遮断クラッチ１７の係合子２１に、入力部１８に入力された回転トルクを出力部１９に伝達する機能と、出力部１９に逆入力された回転トルクを入力部１８に伝達しないようにする、または、出力部１９に逆入力された回転トルクの一部を入力部１８に伝達し残部を遮断する機能との両方の機能を持たせている。このため、両方の機能をそれぞれ別の部材に持たせる場合に比べて、逆入力遮断クラッチ１７の部品点数を抑えることができ、かつ、動作を安定させることができる。例えば、回転トルクを伝達する機能と回転トルクを遮断する機能とを別の部材に持たせる場合、出力部に逆入力される回転トルクの遮断を解除するタイミングと、入力部から出力部に回転トルクの伝達を開始するタイミングとがずれる可能性がある。この場合、回転トルクの遮断を解除してから出力部への回転トルクの伝達を開始するまでの間に出力部に回転トルクが逆入力されると、出力部が再びロックまたは半ロックされてしまう。本例では、係合子２１に、入力部１８に入力された回転トルクを出力部１９に伝達する機能と、出力部１９に逆入力された回転トルクを入力部１８に伝達しないようにする、または、出力部１９に逆入力された回転トルクの一部を入力部１８に伝達し残部を遮断する機能との両方の機能を持たせているため、このような不都合が生じることを防止できる。

また、入力部１８から係合子２１に作用する力の向きと、出力部１９から係合子２１に作用する力の向きとを逆向きにしているため、両方の力の大小関係を規制することで、係合子２１の移動方向を制御できる。このため、出力部１９のロック状態とロック解除状態との切り替え動作、または、半ロック状態と半ロック解除状態との切り替え動作を安定して確実に行うことができる。

逆入力遮断クラッチ１７の入力部１８、出力部１９、被押圧部材２０および係合子２１のそれぞれを構成する材料は、特に限定されず、アッパシャフト１５から入力部１８に入力される回転トルク、および、ロアシャフト１６から出力部１９に逆入力される回転トルクの大きさに応じて適宜選択される。具体的には、例えば、炭素鋼や焼結金属などの硬質金属、もしくは、アルミニウム合金やマグネシウム合金などの軽合金などの金属材料、または、合成樹脂などにより造ることができる。

また、入力部１８、出力部１９、被押圧部材２０および係合子２１のそれぞれは、硬さや摩擦係数を調整するための熱処理や表面処理などを施すことができる。具体的には、例えば、被押圧部材２０および係合子２１は、表面硬度を容易に高めるための熱処理や表面処理を施すことが好ましい。これにより、係合子２１の押圧面２８に摩耗が生じにくくすることができ、係合子２１の耐久性を確保できて、逆入力遮断クラッチ１７の耐久性を確保することができる。

［実施の形態の第２例］
図１１は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例のステアリング装置は、逆入力遮断クラッチ１７の設置位置が、実施の形態の第１例のステアリング装置と異なる。具体的には、実施の形態の第１例では、逆入力遮断クラッチ１７をステアリングシャフト５ａに設置しているのに対し、本例では、逆入力遮断クラッチ１７を中間シャフト８ｂに設置している。

本例のステアリング装置は、ステアリングシャフト５ｂと、中間シャフト８ｂと、ステアリングギヤユニット２ａとを備える。ステアリングシャフト５ｂは、後端部にステアリングホイール１ａを支持固定する。中間シャフト８ｂは、後端部を、ステアリングシャフト５ｂの前端部に、第１の自在継手７ａを介して、トルクの伝達を自在に接続し、かつ、前端部を、ステアリングギヤユニット２ａの入力シャフト３ａの後端部に、第２の自在継手９ａを介して、トルクの伝達を自在に接続する。

中間シャフト８ｂは、後側のアッパシャフト１５ａと、前側のロアシャフト１６ａと、アッパシャフト１５ａとロアシャフト１６ａとの間に設置された逆入力遮断クラッチ１７とを備える。なお、中間シャフトが、インナシャフトとアウタチューブとを組み合わせてなるテレスコピック構造を備える場合には、インナシャフトとアウタチューブとのうちのいずれか一方を、後側のアッパシャフト１５ａと、前側のロアシャフト１６ａと、アッパシャフト１５ａとロアシャフト１６ａとの間に設置された逆入力遮断クラッチ１７とを備えるものとする。

アッパシャフト１５ａは、後端部を、第１の自在継手７ａを介して、ステアリングシャフト５ｂの前端部に、トルクの伝達を自在に接続する。ロアシャフト１６ａは、後端部を、アッパシャフト１５ａの前端部に、逆入力遮断クラッチ１７を介して接続し、かつ、前端部を、第２の自在継手９ａを介して、入力シャフト３ａの後端部にトルクの伝達を自在に接続する。

本例では、逆入力遮断クラッチ１７の入力部１８は、アッパシャフト１５ａと一体的に回転し、かつ、出力部１９は、ロアシャフト１６ａと一体的に回転する。逆入力遮断クラッチ１７は、アッパシャフト１５ａに回転トルクが入力された場合には、アッパシャフト１５ａの回転トルクをロアシャフト１６ａに伝達し、かつ、ロアシャフト１６ａに回転トルクが入力された場合には、ロアシャフト１６ａの回転トルクをアッパシャフト１５ａに伝達しないか、または、ロアシャフト１６ａの回転トルクの一部をアッパシャフト１５ａに伝達し残部を遮断する。

本例では、逆入力遮断クラッチ１７を中間シャフト８ｂに設置しているため、路面から操舵輪１４に振動が入力されることに伴って、ステアリング装置に逆入力される回転トルクの全部または一部を、実施の形態の第１例のステアリング装置よりも路面に近い部分で遮断することができる。このため、ステアリングホイール１ａの振動を、実施の形態の第１例のステアリング装置と比較して、より効果的に防止または低減することができる。その他の部分の構成および作用効果は、実施の形態の第１例と同様である。

［実施の形態の第３例］
図１２は、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例のステアリング装置では、ステアリングギヤユニット２ｂの入力シャフト３ｂに、逆入力遮断クラッチ１７を設置している。

本例のステアリング装置は、ステアリングシャフト５ｂと、中間シャフト８ａと、ステアリングギヤユニット２ｂとを備える。ステアリングシャフト５ｂは、後端部にステアリングホイール１ａを支持固定する。中間シャフト８ａは、後端部を、ステアリングシャフト５ｂの前端部に、第１の自在継手７ａを介して、トルクの伝達を自在に接続し、かつ、前端部を、ステアリングギヤユニット２ｂの入力シャフト３ｂの後端部に、第２の自在継手９ａを介して、トルクの伝達を自在に接続する。

入力シャフト３ｂは、後側のアッパシャフト１５ｂと、前側のロアシャフト１６ｂと、アッパシャフト１５ｂとロアシャフト１６ｂとの間に設置された逆入力遮断クラッチ１７とを備える。アッパシャフト１５ｂは、後端部を、第２の自在継手９ａを介して、中間シャフト８ａの前端部にトルクの伝達を自在に接続する。ロアシャフト１６ｂは、後端部を、アッパシャフト１５ｂの前端部に、逆入力遮断クラッチ１７を介して接続し、かつ、前端部外周面に、ラック軸１０のラック歯１２と噛合するピニオン歯１１を有する。

逆入力遮断クラッチ１７の入力部１８は、アッパシャフト１５ｂと一体的に回転し、かつ、出力部１９は、ロアシャフト１６ｂと一体的に回転する。

本例では、逆入力遮断クラッチ１７をステアリングギヤユニット２ｂの入力シャフト３ｂに設置しているため、路面から操舵輪１４に振動が入力されることに伴って、ステアリング装置に逆入力される回転トルクを、実施の形態の第１例および第２例のステアリング装置よりも路面に近い部分で全部または一部を遮断することができる。このため、ステアリングホイール１ａの振動を、実施の形態の第１例および第２例のステアリング装置と比較して、より効果的に防止または低減することができる。その他の部分の構成および作用効果は、実施の形態の第１例および第２例と同様である。

［実施の形態の第４例］
図１３は、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例のステアリング装置は、ステアリングギヤユニット２ｃの構造が、実施の形態の第３例のステアリング装置と異なる。具体的には、実施の形態の第３例では、ステアリングギヤユニット２ｂを、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットとしているのに対し、本例では、ステアリングギヤユニット２ｃを、ボールねじ式ステアリングギヤユニットとしている。

ステアリングギヤユニット２ｃは、入力シャフト３ｃと、ボールナット３２と、直動シャフトであるボールねじ軸３３と、複数個のボール３４とを備える。

入力シャフト３ｃは、後側のアッパシャフト１５ｃと、前側のロアシャフト１６ｃと、アッパシャフト１５ｃとロアシャフト１６ｃとの間に設置された逆入力遮断クラッチ１７とを備える。アッパシャフト１５ｃは、後端部を、第２の自在継手９ａを介して、中間シャフト８ａの前端部にトルクの伝達を自在に接続する。

ロアシャフト１６ｃは、後端部を、アッパシャフト１５ｃの前端部に、逆入力遮断クラッチ１７を介して接続し、かつ、前端部外周面に、ねじ状のウォーム歯３５を有する。

ボールナット３２は、外周面に、ウォーム歯３５と噛合するホイール歯３６を有し、かつ、内周面に、らせん状の外径側ボールねじ溝３７を有する。例えば、ホイール歯３６は、径方向外方に突出するように固設したフランジ部の外周面に形成することができる。あるいは、外周面にホイール歯３６を有する歯車を、内周面に外径側ボールねじ溝３７を有するナット本体と別体に形成し、かつ、前記歯車を前記ナット本体に一体的に回転するように外嵌固定することにより、ボールナット３２を構成することもできる。

ボールねじ軸３３は、軸方向を車体の幅方向に一致させ、かつ、軸方向の変位を可能に、車体に対し支持される。ボールねじ軸３３は、少なくとも軸方向中間部の外周面に、内径側ボールねじ溝３８を有する。

ボール３４のそれぞれは、ボールナット３２の外径側ボールねじ溝３７とボールねじ軸３３の内径側ボールねじ溝３８との間にらせん状に配置されている。なお、ボールナット３２は、外径側ボールねじ溝３７と内径側ボールねじ溝３８との間を移動するボール３４を循環させるための図示しない循環機構を有する。

運転者がステアリングホイール１ａを操作することに伴い、入力シャフト３ｃのロアシャフト１６ｃが回転すると、ウォーム歯３５とホイール歯３６との噛合に基づいて、ボールナット３２が、ボールねじ軸３３の周囲で回転する。ボールナット３２の回転に伴い、ボール３４のそれぞれが外径側ボールねじ溝３７と内径側ボールねじ溝３８との間を移動すると、ボールねじ軸３３が車体の幅方向に変位する。これにより、１対のタイロッド４ａが押し引きされ、左右１対の操舵輪１４に舵角が付与される。

本例のステアリング装置では、ステアリングギヤユニット２ｃをボールねじ式ステアリングギヤユニットしているため、実施の形態の第１例～第３例のように、ステアリングギヤユニット２、２ａ、２ｂをラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットとした構造と比較して静粛性を向上させやすい。すなわち、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットでは、ピニオン歯とラック歯との噛合部で、バックラッシュに基づく異音が発生する可能性がある。本例では、ステアリングギヤユニット２ｃをボールねじ式ステアリングギヤユニットしているため、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットと比較してバックラッシュを小さく抑えやすく、静粛性を向上させやすい。

また、ステアリングギヤユニット２ｃをボールねじ式ステアリングギヤユニットとしているため、入力シャフト３ｃの回転量に対するボールねじ軸３３の変位量は、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットの入力シャフトの回転量に対するラック軸の変位量と比較して小さい。換言すれば、ボールねじ軸３３により１対のタイロッド４を押し引きする力を、ラック軸により１対のタイロッド４を押し引きする力よりも大きくすることができ、ステアリングホイール１ａを操作するのに要する力を低減することができる。

なお、本例では、ロアシャフト１６ｃとボールナット３２との間でトルクを伝達するために、ロアシャフト１６ｃのウォーム歯３５とボールナット３２のホイール歯３６とを噛合させている。ただし、これに限らず、かさ歯車同士を噛合させることにより、ロアシャフト１６ｃとボールナット３２との間でトルクを伝達するようにしても良い。

また、ステアリングギヤユニットを、内周面に雌ねじ溝を有するナットと、外周面に、雌ねじ溝と螺合する雄ねじ溝を有するねじ軸とを備える、滑りねじ式ステアリングギヤユニットとすることもできる。また、逆入力遮断クラッチ１７を、ステアリングシャフトまたは中間シャフトに設置することもできる。その他の部分の構造および作用効果は、実施の形態の第３例と同様である。

［実施の形態の第５例］
図１４は、本発明の実施の形態の第５例を示している。本例のステアリング装置では、ステアリングギヤユニット２ｄを、遊星ローラねじ式ステアリングギヤユニットとしている。

ステアリングギヤユニット２ｄは、入力シャフト３ｃと、ナット３９と、ねじ軸４０と、複数個の遊星ローラ４１とを備える。

ナット３９は、外周面に、入力シャフト３ｃのロアシャフト１６ｃのウォーム歯３５と噛合するホイール歯３６を有し、かつ、内周面に、らせん状の雌ねじ溝４２を有する。

ねじ軸４０は、軸方向を車体の幅方向に一致させ、かつ、軸方向の変位を可能に、車体に対し支持される。ねじ軸４０は、少なくとも軸方向中間部の外周面に、雄ねじ溝４３を有する。

遊星ローラ４１のそれぞれは、外周面にローラねじ溝４４を有する。遊星ローラ４１のそれぞれは、ローラねじ溝４４を、雌ねじ溝４２と雄ねじ溝４３とに係合させて、ナット３９の内周面とねじ軸４０の外周面との間の円筒状空間の複数箇所に、ねじ軸４０の中心軸を中心とする公転、および、ねじ軸４０の中心軸と平行な自身の中心軸を中心とする自転を可能に支持されている。

運転者がステアリングホイール１ａを操作することに伴い、入力シャフト３ｃのロアシャフト１６ｃが回転すると、ウォーム歯３５とホイール歯３６との噛合に基づいて、ナット３９が、ねじ軸４０の周囲で回転する。ナット３９がねじ軸４０の周囲で回転すると、雌ねじ溝４２とローラねじ溝４４との係合に基づいて、遊星ローラ４１のそれぞれがねじ軸４０の周囲で公転しつつ自転する。遊星ローラ４１のそれぞれがねじ軸４０の周囲で公転しつつ自転すると、ローラねじ溝４４と雄ねじ溝４３との係合に基づいて、ねじ軸４０が車体の幅方向に変位する。これにより、１対のタイロッド４ａが押し引きされ、左右１対の操舵輪１４に舵角が付与される。

本例では、ステアリングギヤユニット２ｄとして、遊星ローラ式ステアリングギヤユニットを使用し、入力シャフト３ｃのロアシャフト１６ｃの回転に伴って回転するナット３９の回転トルクを、複数個の遊星ローラ４１により、ねじ軸４０に伝達するようにしている。要するに、ナット３９からねじ軸４０への回転トルクの伝達経路を複数に分散させることができるため、ステアリングギヤユニット２ｄの耐久性を確保しやすくできる。その他の部分の構成および作用効果については、実施の形態の第３例および第４例と同様である。

［実施の形態の第６例］
図１５は、本発明の実施の形態の第６例を示している。本例のステアリング装置は、実施の形態の第１例のステアリング装置において、運転者がステアリングホイール１ａを操作する力の低減するため、補助動力源である電動モータ４５の出力トルクをステアリングシャフト５ａに付与する、コラムアシスト式の電動アシスト機構４６をさらに備える。具体的には、逆入力遮断クラッチ１７が設置された部分よりもステアリングホイール１ａ側に配置された、ステアリングシャフト５ａのアッパシャフト１５に、電動モータ４５の補助動力を減速機構４７を介して付与するようにしている。換言すれば、逆入力遮断クラッチ１７を、ステアリング装置のうちで電動モータ４５の補助動力が付与される部分よりも、操舵輪１４側に位置する部分に設置している。

電動アシスト機構４６は、トルク測定装置４８により、運転者がステアリングホイール１ａを操作することに伴ってステアリングシャフト５ａのアッパシャフト１５に入力された回転トルクを測定し、その測定値を、制御器（ＥＣＵ）４９に送信する。制御器４９は、前記測定値に基づいて、アッパシャフト１５に付与する補助力を算出し、算出値に基づいて、駆動回路５０を介して電動モータ４５を回転駆動する。電動モータ４５は、出力トルクを、減速機構４７を介してアッパシャフト１５に付与する。これにより、運転者がステアリングホイール１ａを操作する力の低減を図ることができる。

なお、本例では、減速機構４７を、電動モータ４５の出力軸に支持固定された平歯車と、アッパシャフト１５の軸方向中間部に支持固定された平歯車とを噛合する平行軸歯車減速機としている。ただし、減速機構４７は、平行軸歯車減速機に限られない。具体的には、例えば、減速機構４７として、遊星歯車減速機、ベベルギヤ減速機、ウォーム減速機、波動歯車減速機、サイクロイド減速機もしくはウェッジローラトラクション減速機としたり、または、プーリ同士の間にベルトをかけ渡してなる減速機、もしくは、歯車同士の間にチェーンをかけ渡してなる減速機を採用することができる。

本例では、逆入力遮断クラッチ１７を、ステアリング装置のうちで電動モータ４５の補助動力が付与される部分よりも、操舵輪１４側に位置する部分に設置している。このため、路面から操舵輪１４に振動が入力されることに伴って、ステアリング装置に逆入力される回転トルクを電動モータ４５に伝達しないか、あるいは、ステアリング装置に逆入力される回転トルクの一部を遮断して電動モータ４５に逆入力される回転トルクを低減することができる。その他の部分の構成および作用効果は、実施の形態の第１例と同様である。

［実施の形態の第７例］
図１６は、本発明の実施の形態の第７例を示している。本例のステアリング装置は、実施の形態の第２例のステアリング装置において、コラムアシスト式の電動アシスト機構４６をさらに備える。すなわち、本例のステアリング装置では、逆入力遮断クラッチ１７を中間シャフト８ｂに設置し、かつ、電動アシスト機構４６の電動モータ４５の出力トルクを、ステアリングシャフト５ｂに付与するように構成している。その他の部分の構成および作用効果は、実施の形態の第２例および第６例と同様である。

［実施の形態の第８例］
図１７は、本発明の実施の形態の第８例を示している。本例のステアリング装置は、実施の形態の第３例のステアリング装置において、コラムアシスト式の電動アシスト機構４６をさらに備える。すなわち、本例のステアリング装置では、逆入力遮断クラッチ１７をステアリングギヤユニット２ｂの入力シャフト３ｂに設置し、かつ、電動アシスト機構４６の電動モータ４５の出力トルクを、ステアリングシャフト５ｂに付与するように構成している。その他の部分の構成および作用効果は、実施の形態の第３例および第６例と同様である。

［実施の形態の第９例］
図１８は、本発明の実施の形態の第９例を示している。本例のステアリング装置は、逆入力遮断クラッチ１７をステアリングギヤユニット２ｂの入力シャフト３ｂに設置し、かつ、電動アシスト機構４６ａの電動モータ４５ａの出力トルクを、入力シャフト３ｂのアッパシャフト１５ｂに付与するように構成している。すなわち、電動アシスト機構４６ａを、ピニオンアシスト式としている。

具体的には、電動アシスト機構４６ａを、トルク測定装置４８により、ステアリングシャフト５ｂに入力された回転トルクを測定し、かつ、電動モータ４５ａの出力トルクを、平行歯車式減速機である減速機構４７ａを介して、入力シャフト３ｂのアッパシャフト１５ｂに付与するように構成している。その他の部分の構成および作用効果は、実施の形態の第３例および第６例と同様である。

［実施の形態の第１０例］
図１９は、本発明の実施の形態の第１０例を示している。本例のステアリング装置は、実施の形態の第４例の構造と、実施の形態の第９例の構造とを組み合わせたような構造を有する。すなわち、本例のステアリング装置は、逆入力遮断クラッチ１７を、ボールねじ式のステアリングギヤユニット２ｃの入力シャフト３ｃに設置し、かつ、電動アシスト機構４６ａの電動モータ４５ａの出力トルクを、入力シャフト３ｃのアッパシャフト１５ｃに付与するように構成している。その他の部分の構成および作用効果は、実施の形態の第４例および第９例と同様である。

［実施の形態の第１１例］
図２０および図２１は、本発明の実施の形態の第１１例を示している。本例のステアリング装置は、逆入力遮断クラッチ１７ａの構造を、実施の形態の第１例の逆入力遮断クラッチ１７の構造から変更している。

本例では、１対の係合子２１ａは、それぞれの遠近方向外側面のうちで円周方向に離隔した２箇所位置にそれぞれ、被押圧面２６に対して押し付けられる押圧面２８ａを有し、かつ、それぞれの遠近方向外側面のうちで１対の押圧面２８ａ同士の間に挟まれた円周方向中間部に、被押圧面２６に対して押し付けられない平坦面を有する。押圧面２８ａのそれぞれは、被押圧面２６の曲率半径よりも小さな曲率半径を有する部分凸円筒面である。

本例の逆入力遮断クラッチ１７ａでは、出力部１９ａに回転トルクが逆入力され、出力係合カム２５ａにより係合子２１ａが被押圧面２６に押し付けられる際に、くさび効果が発生して、被押圧面２６と押圧面２８ａとの摩擦係合力を大きくすることができる。このため、係合子２１ａに作用するブレーキトルクＴ´を大きくすることができる。したがって、必要なブレーキトルクＴ´を得るための逆入力遮断クラッチ１７ａの径寸法を、実施の形態の第１例の逆入力遮断クラッチ１７と比較して小さくすることができる。

本例では、１対の係合子２１ａは、それぞれの底面２９ａの幅方向中央部に、出力係合カム２５ａを遠近方向両側から挟み込むための、遠近方向外方に凹んだ出力係合凹部３１（図３参照）を有していない。１対の係合子２１ａは、底面２９ａの幅方向中央部に、その幅方向両側に隣接する部分と同一の仮想平面内に存在する平坦面である出力係合面５１を有する。

１対の係合子２１ａのそれぞれは、底面２９ａの幅方向中央部と入力係合孔３０の内面とに開口する、遠近方向に形成されたガイド孔５２を有する。出力部１９ａの出力係合カム２５ａは、出力係合カム２５ａの中心を通り、かつ、出力係合カム２５ａを短軸方向に貫通する挿通孔５３を有する。ガイド部材であるガイド軸５４は、軸方向両端部を、１対の係合子２１ａのそれぞれのガイド孔５２に、径方向のがたつきなく、かつ、軸方向移動を可能に挿入し、軸方向中間部を、出力係合カム２５ａの挿通孔５３に緩く挿通している。

本例では、１対の係合子２１ａのそれぞれのガイド孔５２とガイド軸５４とからなるガイド機構により、１対の係合子２１ａが互いに幅方向に相対移動すること、および、１対の出力係合面５１が非平行になるように１対の係合子２１ａが互いに傾くことを防止して、１対の係合子２１ａが遠近方向に相対移動することのみを許容する。

１対の係合子２１ａのそれぞれは、底面２９ａの幅方向両側部に、底面２９ａに対して垂直方向に凹入した有底円筒状のガイド凹部５５を有する。１対の係合子２１ａのそれぞれの底面２９ａを互いに対向させた状態で、同一直線上に存在する１対のガイド凹部５５の内側に、弾性部材であるコイルばね５６をかけ渡すように配置している。１対のコイルばね５６の弾力により、１対の係合子２１ａを、被押圧面２６に向けて付勢している。したがって、１対の係合子２１ａのそれぞれの姿勢を同期させつつ安定させることができ、１対の係合子２１ａの遠近方向移動を正確に行わせることができる。

本例の逆入力遮断クラッチ１７ａでは、被押圧部材２０は、ステアリングコラム６ａの小径部２７に電子ビーム溶接により固定され、回転が阻止されている。ただし、被押圧部材をステアリングコラムに圧入することで固定することもできるし、被押圧部材をステアリングコラムとし、ステアリングコラムの内周面に被押圧面を直接形成することもできる。その他の部分の構成および作用効果は、実施の形態の第１例と同様である。

［実施の形態の第１２例］
図２２は、本発明の実施の形態の第１２例を示している。本例の逆入力遮断クラッチ１７ｂは、実施の形態の第１１例における逆入力遮断クラッチ１７ａが有するコイルばね５６に加え、出力係合カム２５ａの挿通孔５３の内周面と、ガイド軸５４の軸方向中間部の外周面との間に、１対の係合子２１ｂを被押圧面２６に向けて付勢するためのコイルばね５６ａをさらに備える。１対の係合子２１ｂはそれぞれ、実施の形態の第１例における係合子２１と同様に、遠近方向外側面に、部分凸円筒面である押圧面２８を有し、底面２９の幅方向中央部に、出力係合凹部３１を有する。その他の部分の構成および作用効果は、実施の形態の第１例および第１１例と同様である。

上述した実施の形態の第１例～第１２例の構造は、矛盾を生じない限り、適宜組み合わせて実施することができる。例えば、実施の形態の第５例のように遊星ローラねじ式のステアリングギヤユニット２ｃを備えた構造において、実施の形態の第８例のようにコラムアシスト方式の電動アシスト機構４６を備えたり、実施の形態の第９例のようにピニオンアシスト方式の電動アシスト機構４６ａを備えたりすることもできる。また、実施の形態の第２例～第１０例のステアリング装置における逆入力遮断クラッチ１７を、実施の形態の第１１例の逆入力遮断クラッチ１７ａまたは実施の形態の第１２例の逆入力遮断クラッチ１７ｂに変更することができる。

また、本発明のステアリング装置を備えた自動車の前輪と後輪のうち、操舵輪１４でない方の車輪について、ステアリングホイール１ａの操作を電気信号により送信し、ステアリングホイール１ａの操作量に応じた舵角を付与する、ステアバイワイヤ方式を採用することもできる。

１、１ａ ステアリングホイール
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ ステアリングギヤユニット
３、３ａ、３ｂ、３ｃ 入力シャフト
４、４ａ タイロッド
５、５ａ、５ｂ ステアリングシャフト
６、６ａ ステアリングコラム
７、７ａ 第１の自在継手
８、８ａ、８ｂ 中間シャフト
９、９ａ 第２の自在継手
１０ ラック軸
１１ ピニオン歯
１２ ラック歯
１３ ナックルアーム
１４ 操舵輪
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ アッパシャフト
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ ロアシャフト
１７、１７ａ、１７ｂ 逆入力遮断クラッチ
１８ 入力部
１９、１９ａ 出力部
２０ 被押圧部材
２１、２１ａ、２１ｂ 係合子
２２ 入力軸部
２３ 入力係合凸部
２４ 出力軸部
２５、２５ａ 出力係合カム
２６ 被押圧面
２７ 小径部
２８、２８ａ 押圧面
２９、２９ａ 底面
３０ 入力係合孔
３１ 出力係合凹部
３２ ボールナット
３３ ボールねじ軸
３４ ボール
３５ ウォーム歯
３６ ホイール歯
３７ 外径側ボールねじ溝
３８ 内径側ボールねじ溝
３９ ナット
４０ ねじ軸
４１ 遊星ローラ
４２ 雌ねじ溝
４３ 雄ねじ溝
４４ ローラねじ溝
４５ 電動モータ
４６ 電動アシスト機構
４７ 減速機構
４８ トルク測定装置
４９ 制御器
５０ 駆動回路
５１ 出力係合面
５２ ガイド孔
５３ 挿通孔
５４ ガイド軸
５５ ガイド凹部
５６、５６ａ コイルばね

Claims (9)

1. 後端部にステアリングホイールを固定するステアリングシャフトと、
   前記ステアリングシャフトの前端部に、後端部をトルクの伝達を自在に接続した中間シャフトと、
   前記中間シャフトの前端部に、後端部をトルクの伝達を自在に接続した入力シャフトと、該入力シャフトの回転に伴って軸方向に変位する直動シャフトとを有するステアリングギヤユニットと、
   を備え、
   前記ステアリングシャフトと前記中間シャフトと前記入力シャフトとのうちのいずれか１本のシャフトは、後側のアッパシャフトと、前側のロアシャフトと、前記アッパシャフトと前記ロアシャフトとの間に設置された逆入力遮断クラッチとを備え、
   前記逆入力遮断クラッチは、前記アッパシャフトに回転トルクが入力された場合には、前記アッパシャフトに入力された回転トルクを前記ロアシャフトに伝達し、かつ、前記ロアシャフトに回転トルクが逆入力された場合には、前記ロアシャフトに逆入力された回転トルクの一部を前記アッパシャフトに伝達し残部を遮断する、ステアリング装置。
2. 前記逆入力遮断クラッチは、
   前記アッパシャフトと一体的に回転する入力部と、
   前記入力部と同軸に配置され、かつ、前記ロアシャフトと一体的に回転する出力部と、
   被押圧面を有する被押圧部材と、
   前記入力部に回転トルクが入力された場合には、前記入力部との係合に基づき前記被押圧面から離れる方向に移動し、前記出力部と係合することにより、前記入力部に入力された回転トルクを前記出力部に伝達し、かつ、前記出力部に回転トルクが逆入力された場合には、前記出力部との係合に基づき前記被押圧面に近づく方向に移動し、前記被押圧面に対して押し付けられることにより、前記出力部に逆入力された回転トルクの一部を前記入力部に伝達し残部を遮断する、係合子と、
   を備える、請求項１に記載のステアリング装置。
3. 前記入力部は、該入力部の回転中心から径方向に外れた部分に入力係合凸部を有し、
   前記出力部は、出力係合カム部を有し、
   前記係合子は、入力係合孔を有し、かつ、前記被押圧面と前記出力係合カム部との間に配置されており、
   前記入力係合凸部を、前記入力係合孔の内側に、前記被押圧面に対する遠近移動を可能に係合している、請求項２に記載のステアリング装置。
4. 前記被押圧面が、円筒凹面状であり、
   前記係合子が、前記被押圧面に対して押し付けられる、円筒凸面状の押圧面を有する、請求項２または３に記載のステアリング装置。
5. 前記出力部が、出力係合カム部を有し、
   前記係合子が、前記出力係合カム部を、前記逆入力遮断クラッチの径方向外側から挟むように１対設置されている、請求項２～４のうちのいずれか１項に記載のステアリング装置。
6. 前記ステアリングギヤユニットが、ピニオン歯を有する前記入力シャフトと、前記直動シャフトであって、前記ピニオン歯と噛合するラック歯を有するラック軸とを備える、請求項１～５のうちのいずれか１項に記載のステアリング装置。
7. 前記ステアリングギヤユニットが、前記入力シャフトと、該入力シャフトの回転に伴って回転し、内周面に外径側ボールねじ溝を有するボールナットと、前記直動シャフトであって、外周面に内径側ボールねじ溝を有するボールねじ軸と、前記外径側ボールねじ溝と前記内径側ボールねじ溝との間に転動自在に配置された複数個のボールとを備える、請求項１～５のうちのいずれか１項に記載のステアリング装置。
8. 前記ステアリングギヤユニットが、前記入力シャフトと、該入力シャフトの回転に伴って回転し、内周面に雌ねじ溝を有するナットと、前記直動シャフトであって、外周面に雄ねじ溝を有するねじ軸と、前記ナットの内周面と前記ねじ軸の外周面との間に、該ねじ軸の中心軸を中心とする公転および該ねじ軸の中心軸と平行な自身の中心軸を中心とする自転を可能に支持され、かつ、外周面に形成されたローラねじ溝を、前記雌ねじ溝および前記雄ねじ溝に係合させた複数個の遊星ローラとを備える、請求項１～５のうちのいずれか１項に記載のステアリング装置。
9. 前記ステアリングシャフトと前記中間シャフトと前記入力シャフトとのうちで前記逆入力遮断クラッチが設置された部分よりもステアリングホイール側に配置されたシャフトに、電動モータの補助動力を付与する、電動アシスト機構をさらに備える、請求項１～８のうちのいずれか１項に記載のステアリング装置。

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