KR101607424B1

KR101607424B1 - 클러치 장치 및 조타 장치

Info

Publication number: KR101607424B1
Application number: KR1020147029724A
Authority: KR
Inventors: 고이치 이토
Original assignee: 도요타 지도샤（주）
Priority date: 2012-08-27
Filing date: 2012-08-27
Publication date: 2016-03-29
Also published as: KR20140139056A; JP5812203B2; US9393989B2; EP2889503A4; US20150197275A1; WO2014033771A1; CN104508311B; JPWO2014033771A1; EP2889503B1; EP2889503A1; CN104508311A

Abstract

클러치 장치 (29) 는, 내주에 복수의 로크 홈 (42) 이 서로 간격을 두고 둘레 방향으로 형성되어 있는 핸들측 하우징 (36) 과, 타이어측 하우징 (38) 과, 타이어측 하우징 (38) 의 직경 방향으로 이동할 수 있도록 타이어측 하우징 (38) 에 형성되고, 서로 간격을 두고 타이어측 하우징 (38) 의 둘레 방향으로 배열되어 있는 복수의 로크 바 (40) 와, 로크 바 (40) 를 로크 홈 (42) 을 향하는 방향으로 진퇴시키는 진퇴 기구를 구비한다. 복수의 로크 바 (40) 는, 진퇴 기구에 의해서 복수의 로크 홈 (42) 을 향하여 이동했을 경우, 핸들측 하우징 (36) 과 타이어측 하우징 (38) 의 회전 위상차에 관계없이, 복수의 로크 홈 중 로크 홈 (423) 으로 들어가는 로크 바 (403) 와, 로크 홈 (421) 으로 들어가는 로크 바 (401) 를 갖는다.

Description

클러치 장치 및 조타 장치{CLUTCH DEVICE AND STEERING DEVICE}

본 발명은 클러치 장치에 관한 것으로서, 특히 차량 조타 장치에 사용되는 클러치 장치에 관한 것이다.

최근, 이른바 스티어 바이 와이어 시스템이라고 하는 자동차의 조타에 관한 시스템이 실용화를 향하여 다양하게 개발되고 있다. 종래의 차량은 스티어링 휠과 조타륜이 랙 앤드 피니언과 같은 기구를 통해서 기계적으로 결합되어 있는 것이 일반적이다. 그러나, 스티어 바이 와이어 시스템에 있어서는, 이것들의 기계적 접속은 없고, 운전자로부터의 입력, 예를 들어 토크나 조타 각도를 센서로 검출하고, 또 다른 차량 센서로부터의 정보와 합쳐서 차량의 주행 상태에 적절한 타각을 구하고, 그 타각 지령치를 조타용 액추에이터에 보내어 실제로 차륜을 전타하는 것이다.

스티어 바이 와이어 시스템을 채용하는 경우, 시스템이 실함 (失陷) 했을 경우, 조타 성능을 확보하기 위해서, 스티어 바이 와이어 시스템과는 별도로 스티어링 휠과 조타륜을 기계적으로 결합하는 결합 기구, 또는 그것과 유사한 기구, 이른바 페일 세이프를 위한 기구를 준비해 두는 것이 일반적이다. 이와 같은 기구로서, 예를 들어 유성 기어 클러치를 구비한 조타 장치가 알려져 있다 (특허문헌 1 참조).

일본 공개특허공보 2009-040095호

그러나, 특허문헌 1 에 기재된 조타 장치는, 로크부가 개방된 상태여도, 스티어링 휠과 타이어가 유성 기어 클러치를 개재하여 접속되어 있어 노면으로부터의 입력이 스티어링 휠에 전달된다. 그 때문에, 조타시의 필링에는 개선의 여지가 있다.

본 발명은 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는 조타 장치에 있어서의 조타 필링을 향상시킬 수 있는 새로운 클러치 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 어느 양태의 클러치 장치는 2 개의 회전축 사이의 회전력의 전달 및 차단의 전환을 실시하는 클러치 장치로서, 내주 또는 외주에 복수의 홈부가 서로 간격을 두고 둘레 방향으로 형성되어 있는 제 1 회전축과, 상기 제 1 회전축과 동축에, 또한, 적어도 일부가 중첩되도록 배치되어 있는 제 2 회전축과, 상기 제 2 회전축의 직경 방향으로 이동할 수 있도록 그 제 2 회전축에 형성되고, 서로 간격을 두고 그 제 2 회전축의 둘레 방향으로 배열되어 있는 복수의 걸어맞춤부와, 상기 걸어맞춤부를 상기 홈부를 향하는 방향으로 진퇴시키는 진퇴 기구를 구비한다. 상기 복수의 걸어맞춤부는, 상기 진퇴 기구에 의해서 상기 복수의 홈부를 향하여 이동했을 경우, 상기 제 1 회전축과 상기 제 2 회전축의 회전 위상차에 관계없이, 상기 복수의 홈부 중 어느 하나의 제 1 홈부로 들어가는 제 1 걸어맞춤부와, 상기 제 1 걸어맞춤부가, 상기 제 1 홈부로 들어간 상태에서 우회전 또는 좌회전의 어느 일방의 회전 방향으로 이동하고, 그 제 1 홈부의 2 개의 측면 중 일방의 회전 방향측의 측면에 걸어맞추어졌을 때, 상기 제 1 홈부와 상이한 제 2 홈부로 들어가는 제 2 걸어맞춤부를 갖는다. 상기 제 2 걸어맞춤부는, 상기 제 2 홈부로 들어갔을 때, 그 제 2 홈부의 2 개의 측면 중 타방의 회전 방향측의 측면에 걸어맞추어지도록 구성되어 있다.

이 양태에 의하면, 진퇴 기구에 의해서 걸어맞춤부를 홈부로부터 퇴피시킴으로써 제 1 회전축과 제 2 회전축의 회전력의 전달이 없는 분리 상태로 할 수 있다. 한편, 진퇴 기구에 의해서 제 1 회전축과 제 2 회전축이 접속되어 있는 상태에서는, 제 1 회전축이 일방의 회전 방향으로 회전한 경우에는, 제 1 걸어맞춤부가 제 1 홈부의 2 개의 측면 중 타방의 회전 방향측의 측면에 걸어맞추어져 있기 때문에, 틈새가 거의 없는 상태에서 회전력을 제 2 회전축에 전달할 수 있다. 또, 제 1 회전축이 타방의 회전 방향으로 회전된 경우에는, 제 2 걸어맞춤부가 제 2 홈부의 2 개의 측면 중 일방의 회전 방향측의 측면에 걸어맞추어져 있기 때문에, 틈새가 거의 없는 상태에서 회전력을 제 2 회전축에 전달할 수 있다.

상기 진퇴 기구는, 전기에 의해서 구동되는 액추에이터와, 상기 걸어맞춤부를 상기 홈부를 향하여 탄성 지지하는 탄성 지지 부재를 가져도 된다. 상기 액추에이터에 통전시켰을 때의 동작에 의해서 상기 탄성 지지 부재의 탄성 지지력보다 큰 힘으로 상기 걸어맞춤부를 상기 홈부로부터 퇴피시킴과 함께, 상기 액추에이터에 대한 통전이 해제된 경우에는 상기 탄성 지지 부재의 탄성 지지력에 의해서 상기 제 1 걸어맞춤부가 상기 제 1 홈부로 들어가도록 구성되어 있어도 된다. 이로써, 액추에이터에 대한 통전이 해제된 비상시에는, 제 1 걸어맞춤부가 제 1 홈부로 들어감으로써 제 1 회전축과 제 2 회전축의 접속이 즉석에서 행해진다.

상기 액추에이터는 회전형 솔레노이드이고, 상기 진퇴 기구는 상기 회전형 솔레노이드의 회전 운동을 변환시켜 상기 걸어맞춤부를 진퇴시키는 변환 기구를 추가로 구비해도 된다. 이로써, 클러치 장치의 축 방향 길이를 억제할 수 있다.

상기 복수의 홈부의 수를 n, 상기 홈부의 피치를 P, 상기 복수의 걸어맞춤부의 수를 N, 상기 복수의 홈부로 들어가는 걸어맞춤부의 수를 Nx, 상기 걸어맞춤부의 폭을 W, 상기 홈부의 폭을 B1, 상기 홈부와 인접하는 홈부와의 거리를 B2, 상기 홈부에 상기 걸어맞춤부를 걸어맞출 때의 어긋남 각도를 δ 로 하면, 상기 걸어맞춤부 및 상기 홈부는, P ＝ 360/n B1 ≒ W ＋ (δ × (Nx - 1)) δ ＝ P/N 을 만족하도록 형성되어 있어도 된다. 이로써, 예를 들어, 접속시의 어긋남 각도를 고려한 설계가 가능해진다.

본 발명의 다른 양태는 조타 장치이다. 이 장치는, 차량을 조타하기 위해서 회전되는 조작 부재와, 상기 조작 부재의 조작량에 따른 정보를 검출하는 검출 수단과, 차륜을 전타하는 전타 기구와, 상기 전타 기구를 구동시키는 동력원과, 상기 조작 부재와 상기 전타 기구 사이에 배치되고, 상기 조작 부재와 상기 전타 기구 사이의 회전력의 전달 및 차단의 전환을 실시하는 클러치 장치와, 상기 클러치 장치에 의해서 회전력이 차단된 상태에서 상기 동력원을 구동시키고, 상기 조작량에 따른 정보에 기초하여 전타량을 제어하는 제어 수단을 구비하고 있다. 상기 조작 부재는 상기 제 1 회전축 및 상기 제 2 회전축의 어느 일방과 연결되어 있고, 상기 전타 기구는 상기 제 1 회전축 및 상기 제 2 회전축의 어느 타방과 연결되어 있으며, 상기 클러치 장치는 상기 조작 부재와 상기 전타 기구 사이의 회전력이 전달 가능한 상태에서, 상기 조작 부재의 조작에 따라서 차륜의 타각이 변화되도록 상기 제 1 회전축과 상기 제 2 회전축이 기계적으로 연결되어 있다.

이 양태에 의하면, 예를 들어, 클러치 장치에 의해서 회전력이 차단된 상태에서 동력원을 구동시키고, 조작 부재의 조작량에 따른 정보에 기초하여 전타량을 제어하고 있는 경우에는, 전타 기구로부터 조작 부재에 토크 변동 등이 전달되지 않기 때문에 조타 필링을 향상시킬 수 있다.

이 발명에 의해서, 조타 장치에 있어서의 조타 필링을 향상시킬 수 있는 새로운 클러치 장치를 실현할 수 있다.

도 1 은 제 1 실시형태에 관련된 차량 조타 장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2 는 제 1 실시형태에 관련된 클러치 장치의 축에 평행한 단면도이다.
도 3 은 도 2 에 나타내는 클러치 장치의 A-A 단면도이다.
도 4 는 제 1 실시형태에 관련된 클러치 장치 (클러치 ON 상태) 의 축에 평행한 단면도이다.
도 5 는 도 4 에 나타내는 클러치 장치의 C-C 단면도이다.
도 6 은 로크 바와 로크 홈의 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 은 도 6 에 나타내는 로크 바와 로크 홈의 관계를 직선상으로 나타낸 모식도이다.
도 8 은 제 2 실시형태에 관련된 클러치 장치의 단면도이다.
도 9 는 제 3 실시형태에 관련된 클러치 장치의 단면도이다.
도 10 은 제 4 실시형태에 관련된 클러치 장치의 축에 평행한 단면도이다.
도 11 은 도 10 에 나타내는 클러치 장치의 E-E 단면도이다.
도 12 는 제 4 실시형태에 관련된 클러치 장치 (클러치 ON 상태) 의 축에 수직인 단면도이다.
도 13 은 도 5 에 나타내는 상태로부터 핸들측 하우징이 화살표 R2 방향으로 약간 회전된 위치에 있는 클러치 장치의 단면도이다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명을 적절히 생략한다. 이하의 실시형태에서 설명하는 클러치 장치는 차량의 조타 장치에 적용할 수 있다. 특히, 이른바 스티어 바이 와이어형 차량 조타 장치, 즉, 조타부에 형성된 스티어링 휠 등의 조작 부재에 가해지는 조타력에 의하지 않고, 전기적인 제어 하에서, 전타부에 있어서 구비하는 동력원의 동력에 의해서 조작 부재의 조작에 따른 차륜의 전타가 행해지는 차량 조타 장치에 바람직하다.

(제 1 실시형태)

도 1 은 제 1 실시형태에 관련된 차량 조타 장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 차량 조타 장치 (10) 는, 핸들 (12) 과, 조타 각도 센서 (14) 와, 토크 센서 (16) 와, 조타 반력 모터 (18) 와, 인터미디에이트 샤프트 (20) 와, 전타 각도 센서 (22) 와, 전타 모터 (24) 와, 타이어 (26) 와, ECU (28) 와, 클러치 장치 (29) 를 구비한다.

조타 액추에이터 (30) 는 조타 각도 센서 (14) 와, 토크 센서 (16) 와, 조타 반력 모터 (18) 로 구성되어 있다. 또, 전타 액추에이터 (32) 는 전타 각도 센서 (22) 와, 전타 모터 (24) 로 구성되어 있다. ECU (28) 는 조타 액추에이터 (30) 및 전타 액추에이터 (32) 가 갖는 각종 센서의 정보에 기초하여, 조타 반력 모터 (18) 나 전타 모터 (24) 를 제어한다.

핸들 (12) 은 차실 내의 운전석측에 배치되고, 운전자가 조타량을 입력하기 위해서 회전시키는 조타 부재로서 기능한다.

조타 각도 센서 (14) 는 운전자가 입력한 조타량으로서의 핸들 (12) 의 회전각을 검출하고, 이 검출치를 ECU (28) 에 대해서 출력한다. 조타 각도 센서 (14) 는 핸들 (12) 의 조작량에 따른 정보를 검출하는 검출 수단으로서 기능한다.

토크 센서 (16) 는 핸들 (12) 의 조타량에 따른 토크를 검출한다. 조타 반력 모터 (18) 는 ECU (28) 의 제어에 기초하여, 조타 각도 센서 (14) 가 검출한 핸들 (12) 의 회전각에 따른 조타 반력을 운전자에게 느끼게 하기 위한 반력을 핸들 (12) 에 작용시킨다.

ECU (28) 는 예를 들어 CPU, ROM, RAM 및 그것들을 상호 접속하는 데이터 버스로 구성되고, ROM 에 격납된 프로그램에 따라서 운전자가 입력한 조타량으로서의 핸들 (12) 의 회전각을 검출하여, 이 조타량에 기초한 전타량을 연산하고, 이 전타량에 기초하여, 전타 모터 (24) 를 제어하여 타이어 (26) 를 전타하는 제어를 실시하는 제어 수단으로서 기능한다.

전타 모터 (24) 는 ECU (28) 의 제어에 기초하여, 타이어 (26) 에 타이로드를 개재하여 연결되는 차폭 방향으로 연장되는 랙 바를 차폭 방향으로 동작시키는 전타 수단을 구성한다.

전타 각도 센서 (22) 는 전타 수단을 구성하는 랙 앤드 피니언 기구 (34) 의 피니언의 회전각을 검출하고, 이 검출치를 ECU (28) 에 대해서 출력한다.

인터미디에이트 샤프트 (20) 는 스티어 바이 와이어 시스템이 기능하지 않는 경우의 백업 기구의 일부로서, 조타 액추에이터 (30) 로부터 전타 액추에이터 (32) 에 조타력 (회전력) 을 전달하는 역할을 한다. 메카 백업 기구는 인터미디에이트 샤프트 (20), 클러치 장치 (29), 랙 앤드 피니언 기구 (34) 등으로 구성된다.

클러치 장치 (29) 는 2 개의 회전축 사이의 회전력의 전달 및 차단의 전환을 실시한다. 클러치 장치 (29) 구조의 상세한 것에 대해서는 후술하는데, 차량 조타 장치 (10) 는 시스템이 정상인 경우, 클러치 장치 (29) 에 의해서 조타 액추에이터 (30) 와 전타 액추에이터 (32) 의 접속이 분리되어 스티어 바이 와이어 시스템으로서 기능한다. 한편, 차량 조타 장치 (10) 는 시스템이 비정상인 경우, 클러치 장치 (29) 에 의해서 조타 액추에이터 (30) 와 전타 액추에이터 (32) 가 기계적으로 연결됨으로써, 핸들 (12) 의 조작에 의해서 타이어 (26) 를 직접 전타할 수 있게 된다.

다음으로, 클러치 장치 (29) 의 구조에 대해서 상세하게 서술한다. 도 2 는 제 1 실시형태에 관련된 클러치 장치 (29) 의 축에 평행한 단면도이다. 도 3 은 도 2 에 나타내는 클러치 장치 (29) 의 A-A 단면도이다. 또한, 도 2 는 도 3 에 나타내는 B-B 단면에 상당한다.

클러치 장치 (29) 는, 제 1 회전축인 환상의 핸들측 하우징 (36) 과, 제 2 회전축인 환상의 타이어측 하우징 (38) 과, 타이어측 하우징 (38) 이 직경 방향으로 이동할 수 있도록 타이어측 하우징 (38) 에 형성되어 있는 걸어맞춤부로서의 복수의 로크 바 (40) 를 구비한다. 핸들측 하우징 (36) 은 내주면에 복수의 로크 홈 (42) 이 서로 간격을 두고 둘레 방향으로 형성되어 있다. 타이어측 하우징 (38) 은 핸들측 하우징 (36) 과 동축이 되도록 형성되어 있고, 클러치 장치 (29) 의 측방에서 보았을 때 적어도 일부가 핸들측 하우징 (36) 과 중첩되도록 배치되어 있다.

핸들측 하우징 (36) 은 조타 액추에이터 (30) 에 연결되어 있고, 핸들 (12) 의 회전에 연동되어 회전한다. 또, 타이어측 하우징 (38) 은 전타 액추에이터 (32) 와 연결되어 있고, 타이어의 전타에 연동되어 회전한다. 클러치 장치 (29) 는 로크 바 (40) 를 로크 홈 (42) 을 향하는 방향으로 진퇴시키는 진퇴 기구 (44) 를 추가로 구비한다. 진퇴 기구 (44) 의 상세한 것에 대해서는 후술한다.

본 실시형태에 관련된 클러치 장치 (29) 에 있어서는, 5 개의 로크 바 (40) 가 방사상으로 거의 등간격으로 배치되어 있다. 각 로크 바 (40) 는 환상의 타이어측 하우징 (38) 의 둘레면에 형성된 개구부 (38a) 로 슬라이딩할 수 있도록 지지되어 있다.

타이어측 하우징 (38) 의 도 2 에 나타내는 우측의 개구부 근방에는 스프링 받이 부재 (46) 가 고정되어 있다. 스프링 받이 부재 (46) 는 소직경부 (46a) 의 외주면에 각 로크 바 (40) 에 대응하도록 복수의 볼록부 (46b) 가 방사상으로 거의 등간격으로 배치되어 있다. 볼록부 (46b) 는 탄성 지지 부재인 스프링 (50) 이 어긋나지 않도록 그 일단을 지지한다. 또, 스프링 (50) 의 타단은 로크 바 (40) 의 스프링 받이 부재 (46) 에 대향하는 부분에 형성되어 있는 오목부 (40a) 에 의해서 지지되어 있다. 그리고, 스프링 (50) 은 도 2 또는 도 3 에 나타내는 상태에서는 압축되어 있다.

진퇴 기구 (44) 는, 전기에 의해서 구동되는 액추에이터로서의 풀형 솔레노이드 (52) 와, 로크 바 (40) 를 로크 홈 (42) 을 향하여 탄성 지지하는 스프링 (50) 과, 로크 바 (40) 에 작용함으로써 로크 바 (40) 의 진퇴를 제어하는 핀 (54) 과, 핀 (54) 이 고정되어 있는 어댑터 (56) 를 갖고 있다.

풀형 솔레노이드 (52) 는 통전시 (클러치 장치 OFF) 에는 축 (52a) 이 끌어당겨지게 되고, 비통전시 (클러치 장치 ON) 에는 내부에 있는 복귀 스프링의 작용으로 축 (52a) 이 돌출되도록 구성되어 있다. 도 2 는 풀형 솔레노이드 (52) 의 통전시의 상태를 나타낸다.

핀 (54) 은 로크 바 (40) 의 중앙부에 형성된 관통공 (40b) 에 침입한 상태에서 로크 바 (40) 에 걸어맞추어져 있다. 또, 핀 (54) 은 도 2 에 나타내는 클러치 장치의 OFF 상태에서 로크 바 (40) 의 관통공 (40b) 과 맞닿는 제 1 걸어맞춤부 (54a) 와, 후술하는 클러치 장치의 ON 상태에서 로크 바 (40) 의 관통공 (40b) 과 맞닿는 제 2 걸어맞춤부 (54b) 와, 제 1 걸어맞춤부 (54a) 와 제 2 걸어맞춤부 (54b) 를 매끄럽게 연결하는 경사면 (54c) 을 갖는다. 핀 (54) 은 제 2 걸어맞춤부 (54b) 로부터 제 1 걸어맞춤부 (54a) 를 향하여 클러치 장치 (29) 의 회전축 (Ax) 에 가까워지도록 굴곡되어 있다. 또한, 제 2 걸어맞춤부 (54b) 는 반드시 관통공 (40b) 의 내주벽과 맞닿지 않아도 된다.

어댑터 (56) 는 풀형 솔레노이드 (52) 의 축에 고정되어 있고, 풀형 솔레노이드 (52) 에 대한 통전 상태에 따라서 축 방향에 위치가 변화된다. 그 때, 핀 (54) 도 축 방향으로 위치가 변화된다.

다음으로, 클러치 장치의 동작을 설명한다. 도 2 또는 도 3 에 나타내는 바와 같이, 클러치 장치 (29) 가 OFF 인 상태, 즉 풀형 솔레노이드 (52) 에 통전되어 있는 상태에서는, 로크 바 (40) 와 로크 홈 (42) 이 일절 걸어맞추어지지 않는다. 그 때문에, 조타 액추에이터 (30) 와 전타 액추에이터 (32) 는 분리된 상태이고, 서로 간에 회전력은 전달되지 않는다.

보다 상세하게는, 풀형 솔레노이드 (52) 에 통전되면, 풀형 솔레노이드 (52) 의 축과 함께 어댑터 (56) 가 끌어당겨진다. 그 때, 핀 (54) 의 제 1 걸어맞춤부 (54a) 가 관통공 (40b) 의 내주벽에 맞닿고, 클러치 장치 (29) 가 OFF 인 상태가 되는 위치에 로크 바 (40) 가 규제된다.

도 4 는 제 1 실시형태에 관련된 클러치 장치 (29) (클러치 ON 상태) 의 축에 평행한 단면도이다. 도 5 는 도 4 에 나타내는 클러치 장치 (29) 의 C-C 단면도이다. 또한, 도 4 는 도 5 에 나타내는 D-D 단면에 상당한다.

클러치 장치 (29) 는 시스템의 고장 등에 의해서 통전이 해제되어 비통전 상태가 되면, 풀형 솔레노이드 (52) 의 복귀 스프링의 움직임에 의해서, 그때까지 끌어당겨져 있던 어댑터 (56) 가 도 4 의 우방향에 이동한다. 그 결과, 로크 바 (40) 의 관통공 (40b) 의 내부에서의 핀 (54) 의 위치가 변화되어, 핀 (54) 의 제 2 걸어맞춤부 (54b) 가 관통공 (40b) 의 내부에 위치하게 된다. 그 결과, 핀 (54) 에 의해서 위치가 규제되어 있던 로크 바 (40) 는, 핸들측 하우징 (36) 의 로크 홈 (42) 을 향하여 이동할 수 있게 된다.

이와 같이, 각 로크 바 (40) 는, 스프링 (50) 의 탄성 지지력에 의해서 핸들측 하우징 (36) 의 로크 홈 (42) 을 향하여 타이어측 하우징 (38) 의 직경 방향으로 이동하는 힘이 움직이지만, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 클러치 장치 (29) 에서는 모든 로크 바 (40) 가 그대로 로크 홈 (42) 으로 들어가도록은 구성되어 있지 않다.

요컨대, 각 로크 바 (40) (이하, 적절히 로크 바 (401 ∼ 405) 라고 하는 경우가 있다.) 와 각 로크 홈 (42) 의 위치 관계, 요컨대 핸들측 하우징 (36) 과 타이어측 하우징 (38) 의 위치 관계에 따라서는, 로크 홈 (42) 으로 들어가는 로크 바의 조합은 다양하게 변경될 수 있다. 도 5 에 나타내는 클러치 장치 (29) 에서는, 로크 홈 (42) 으로 들어가는 로크 바 (401 ∼ 403) 와, 로크 홈 (42) 으로 들어가지 않고 로크 홈 (42) 끼리의 사이의 돌기부 (43) 에 맞닿아 있는 로크 바 (404, 405) 가 존재하게 된다.

도 5 에 나타내는 상태는 클러치 장치 (29) 가 완전히 클러치 ON 으로 된 경우이지만, 풀형 솔레노이드 (52) 에 대한 통전이 해제됨과 동시에, 항상 이 상태에 있는 것은 아니다. 이하에서는, 통상적인 핸들 (12) 의 조작에 의해서 클러치 장치 (29) 가 완전히 클러치 ON 으로 될 때까지의 동작에 대해서 더욱 상세하게 서술한다.

도 13 은 도 5 에 나타내는 상태로부터 핸들측 하우징 (36) 이 화살표 R2 방향으로 약간 회전된 위치에 있는 클러치 장치의 단면도이다. 예를 들어, 도 5 에 나타내는 상태로부터 핸들측 하우징 (36) 이 화살표 R2 방향으로 약간 회전된 위치에 있을 경우 (타이어측 하우징 (38) 은 도 5 에 나타내는 상태인 채), 로크 바 (401, 402) 는 로크 홈 (42) 으로 들어가기는 하지만, 로크 바 (403, 404, 405) 는 핸들측 하우징 (36) 의 내주벽에 있는 돌기부 (43) 에 맞닿은 상태이다. 또, 이 경우에는, 로크 홈 (42) 으로 들어간 로크 바 (401, 402) 는 모두 로크 홈 (42) 의 측면 (42a, 42b) 에 맞닿아 있지 않다. 그 때문에, 핸들측 하우징 (36) 과 타이어측 하우징 (38) 사이에는 회전 방향에 있어서 틈새가 존재한다.

그리고, 이 상태로부터 핸들측 하우징 (36) 을 화살표 R1 방향으로 회전시키면, 로크 바 (401) 가 로크 홈 (42) 의 일방의 측면 (42a) 에 맞닿아 걸어맞추어졌을 때, 로크 바 (403) 가 로크 홈 (42) 으로 들어가고, 로크 홈 (42) 의 타방의 측면 (42b) 과 걸어맞추어진다. 그 결과, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 로크 홈 (421) 으로 들어가 타방의 측면 (42a) 과 걸어맞추어지는 로크 바 (401) 와, 로크 홈 (423) 으로 들어가 타방의 측면 (42b) 과 걸어맞추어지는 로크 바 (403) 에 의해서, 핸들측 하우징 (36) 과 타이어측 하우징 (38) 사이의 회전 방향의 틈새가 거의 없어져 (로크 상태), 핸들측 하우징 (36) 의 회전력을 타이어측 하우징 (38) 에 확실하게 전달할 수 있다.

이와 같이, 본 실시형태에 관련된 클러치 장치 (29) 에 있어서, 복수의 로크 바 (40) 는, 풀형 솔레노이드 (52) 를 포함하는 진퇴 기구 (44) 에 의해서 복수의 로크 홈 (42) 을 향하여 이동했을 경우, 핸들측 하우징 (36) 과 타이어측 하우징 (38) 의 회전 위상차에 관계없이, 복수의 로크 홈 (42) 중 어느 하나의 제 1 홈부인 로크 홈 (421) 으로 들어가는 로크 바 (401) 와, 로크 바 (401) 가 로크 홈 (421) 으로 들어간 상태에서 좌회전의 회전 방향 (도 13 에 나타내는 화살표 R2 방향) 으로 이동하고, 로크 홈 (421) 의 2 개의 측면 (42a, 42b) 중 일방의 회전 방향 (화살표 R2 방향) 측의 측면 (42a) 에 걸어맞추어졌을 때, 로크 홈 (421) 과 상이한 제 2 홈부로서의 로크 홈 (423) 으로 들어가는 로크 바 (403) 를 갖는다. 로크 바 (403) 는 로크 홈 (423) 으로 들어갔을 때, 로크 홈 (423) 의 2 개의 측면 (42a, 42b) 중 일방의 회전 방향 (화살표 R1 방향) 측의 측면 (42b) 에 걸어맞추어지도록 구성되어 있다.

이로써, 클러치 장치 (29) 는 진퇴 기구 (44) 에 의해서 각 로크 바 (40) 를 로크 홈 (42) 으로부터 퇴피시킴으로써, 차량 조타 장치 (10) 를 핸들측 하우징 (36) 과 타이어측 하우징 (38) 의 회전력이 전달되지 않는 분리 상태로 할 수 있다. 한편, 클러치 장치 (29) 는, 진퇴 기구 (44) 에 의해서 핸들측 하우징 (36) 과 타이어측 하우징 (38) 이 접속되어 있는 상태 (로크 상태) 에서는, 핸들측 하우징 (36) 이 일방의 회전 방향 (예를 들어, 화살표 R1 방향) 으로 회전된 경우에는, 로크 바 (401) 가 로크 홈 (421) 의 2 개의 측면 중 타방의 회전 방향 (화살표 R2 방향) 측의 측면 (42a) 에 걸어맞추어져 있기 때문에, 틈새가 거의 없는 상태에서 회전력을 타이어측 하우징 (38) 에 전달할 수 있다. 또, 핸들측 하우징 (36) 이 타방의 회전 방향 (예를 들어, 화살표 R2 방향) 으로 회전된 경우에는, 로크 바 (403) 가 로크 홈 (423) 의 2 개의 측면 중 일방의 회전 방향 (화살표 R1 방향) 측의 측면 (42b) 에 걸어맞추어져 있기 때문에, 틈새가 거의 없는 상태에서 회전력을 타이어측 하우징 (38) 에 전달할 수 있다.

또, 클러치 장치 (29) 는, 풀형 솔레노이드 (52) 에 통전되었을 때의 동작에 의해서 스프링 (50) 의 탄성 지지력보다 큰 힘으로 로크 바 (40) 를 로크 홈 (42) 으로부터 퇴피시킴과 함께, 풀형 솔레노이드 (52) 에 대한 통전이 해제된 경우에는 스프링 (50) 의 탄성 지지력에 의해서 로크 바 (402) 나 로크 바 (403) 가 로크 홈 (42) 으로 들어가도록 구성되어 있다. 이로써, 풀형 솔레노이드 (52) 에 대한 통전이 이루어지지 않게 된 비상시에는, 로크 바 (402) 나 로크 바 (403) 가 로크 홈 (42) 으로 들어감으로써, 핸들측 하우징 (36) 과 타이어측 하우징 (38) 의 접속이 즉석에서 행해진다.

다음으로, 로크 바 (40) 와 로크 홈 (42) 의 바람직한 관계에 대해서 설명한다. 도 6 은 로크 바 (40) 와 로크 홈 (42) 의 형상을 설명하기 위한 도면이다. 도 7 은 도 6 에 나타내는 로크 바와 로크 홈의 관계를 직선상으로 나타낸 모식도이다.

도 6, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 복수의 로크 홈 (42) 의 수를 n [개], 로크 홈 (42) 의 피치를 P, 복수의 로크 바 (40) 의 수를 N [개], 복수의 로크 홈 (42) 으로 들어가는 로크 바 (40) 의 수를 Nx [개], 로크 바 (40) 의 폭을 W [deg], 로크 홈 (42) 의 폭을 B1 [deg], 로크 홈 (42) 과 인접하는 로크 홈 (42) 의 거리 (돌기부 (43) 의 폭) 를 B2 [deg], 로크 홈 (42) 에 로크 바 (40) 를 걸어맞출 때의 어긋남 각도 (접속시 어긋남 각도) 를 δ [deg] 로 하면, 본 실시형태에 관련된 클러치 장치 (29) 에 있어서의 각 파라미터는 표 1 에 나타내는 바와 같이 설정되어 있다.

또, 각 파라미터는

P ＝ 360/n … 식 (1)

B1 ≒ W ＋ (δ × (Nx - 1)) … 식 (2)

δ ＝ P/N … 식 (3)

의 각 식을 만족하도록 설정되어 있다. 또한, 각 식의 수치는 설계의 자유도나 부품의 공차 등에 의해서 다소의 오차는 허용된다.

이로써, 핸들측 하우징 (36) 과 타이어측 하우징 (38) 의 상대적인 위상이 어떠한 경우여도, 적어도 하나의 로크 바 (40) 는 항상 로크 홈 (42) 으로 들어갈 수 있는 위치가 된다. 또, 핸들측 하우징 (36) 과 타이어측 하우징 (38) 의 접속 (로크) 시의 어긋남 각도 δ 를 고려한 설계가 가능해진다. 여기서, 접속시의 어긋남 각도 δ 란, 핸들측 하우징 (36) 과 타이어측 하우징 (38) 의 상대적인 위상이 어떠한 경우여도, 일방을 타방에 대해서 접속시 어긋남 각도 δ 만 회전시키면, 클러치 장치 (29) 에 있어서 클러치 ON 상태 (로크 상태) 가 실현되는 각도를 나타내는 파라미터이다. 요컨대, 접속시의 어긋남 각도 δ 를 작게 설정하면, 시스템 이상시에 있어서도 약간의 핸들 조작으로 조타 액추에이터 (30) 와 전타 액추에이터 (32) 가 기계적으로 연결되게 되어, 차량 조타 장치 (10) 의 페일 세이프의 응답성이 향상된다.

전술한 바와 같이, 차량 조타 장치 (10) 는, 차량을 조타하기 위해서 회전하는 핸들 (12) 과, 핸들 (12) 의 조작량에 따른 정보를 검출하는 조타 각도 센서 (14) 와, 타이어 (26) 를 전타하는 랙 앤드 피니언 기구 (34) 와, 랙 앤드 피니언 기구 (34) 를 구동시키는 전타 모터 (24) 와, 핸들 (12) 과 랙 앤드 피니언 기구 (34) 사이에 배치되고, 핸들 (12) 과 랙 앤드 피니언 기구 (34) 사이의 회전력의 전달 및 차단의 전환을 실시하는 클러치 장치 (29) 와, 클러치 장치 (29) 에 의해서 회전력이 차단된 상태에서 전타 모터 (24) 를 구동시키고, 조작량에 따른 정보에 기초하여 전타량을 제어하는 ECU (28) 를 구비하고 있다. 핸들 (12) 은 핸들측 하우징 (36) 과 연결되어 있고, 랙 앤드 피니언 기구 (34) 는 타이어측 하우징 (38) 과 연결되어 있으며, 클러치 장치 (29) 는 핸들 (12) 과 랙 앤드 피니언 기구 (34) 사이의 회전력이 전달 가능한 상태에서, 핸들 (12) 의 조작에 따라서 차륜의 타각이 변화되도록 핸들측 하우징 (36) 과 타이어측 하우징 (38) 이 기계적으로 연결되어 있다.

이로써, 클러치 장치 (29) 에 의해서 회전력이 차단된 상태에서 전타 모터 (24) 를 구동시키고, 핸들 (12) 의 조작량에 따른 정보에 기초하여 전타량을 제어하고 있는 경우에는, 랙 앤드 피니언 기구 (34) 로부터 핸들 (12) 에 토크 변동 등이 전달되지 않기 때문에 조타 필링을 향상시킬 수 있다.

(제 2 실시형태)

도 8 은 제 2 실시형태에 관련된 클러치 장치의 단면도이다. 도 8 에 나타내는 클러치 장치 (58) 는, 제 1 실시형태에 관련된 클러치 장치 (29) 와 비교하여 로크 바나 로크 홈의 크기가 상이한 점이 큰 특징이다. 클러치 장치 (58) 자체의 구조나 동작은 제 1 실시형태에 관련된 클러치 장치 (29) 와 거의 동일하기 때문에 설명을 적절히 생략한다.

클러치 장치 (58) 에 있어서의 로크 바 (60) 나 로크 홈 (62) 에 관한 각종 파라미터는 표 1 에 나타낸 대로이다. 클러치 장치 (29) 와 비교하여, 클러치 장치 (58) 는 로크 바 (40) 의 폭이 넓고, 로크 홈 (62) 의 폭이 좁게 되어 있다. 그리고, 풀형 솔레노이드 (52) 에 대한 통전이 해제된 경우에, 5 개의 로크 바 (60) 중에서, 어느 하나의 로크 홈 (62) 으로 확실하게 들어가는 로크 바의 수는 1 개이다 (제 1 실시형태에 관련된 클러치 장치 (29) 에서는 2 개).

그리고, 이 상태로부터 핸들측 하우징 (64) 을 접속시 어긋남 각도 δ 까지 회전시키는 동안, 다른 하나의 로크 바 (60) 가 로크 홈 (62) 으로 들어간다. 이로써, 제 1 실시형태에 관련된 클러치 장치 (29) 와 동일한 작용 효과를 발휘한다.

(제 3 실시형태)

도 9 는 제 3 실시형태에 관련된 클러치 장치의 단면도이다. 도 9 에 나타내는 클러치 장치 (66) 는 제 1 실시형태에 관련된 클러치 장치 (29) 나 제 2 실시형태에 관련된 클러치 장치 (58) 와 비교하여, 로크 바나 로크 홈의 수가 상이한 점이 큰 특징이다. 클러치 장치 (66) 자체의 구조나 동작은 제 1 실시형태에 관련된 클러치 장치 (29) 와 거의 동일하기 때문에 설명을 적절히 생략한다.

클러치 장치 (66) 에 있어서의 로크 바 (68) 나 로크 홈 (70) 에 관한 각종 파라미터는 표 1 에 나타낸 대로이다. 클러치 장치 (29) 나 클러치 장치 (58) 와 비교하여, 클러치 장치 (66) 는 로크 바 (68) 의 수가 적고, 로크 홈 (70) 의 수가 많게 되어 있다. 그리고, 풀형 솔레노이드 (52) 에 대한 통전이 해제된 경우, 4 개의 로크 바 (68) 중에서, 어느 로크 홈 (70) 으로 확실하게 들어가는 로크 바의 수는 1 개이다 (제 1 실시형태에 관련된 클러치 장치 (29) 에서는 2 개).

그리고, 이 상태로부터 핸들측 하우징 (72) 을 접속시 어긋남 각도 δ 까지 회전시키는 동안, 다른 하나의 로크 바 (68) 가 로크 홈 (70) 으로 들어간다. 이로써, 제 1 실시형태에 관련된 클러치 장치 (29) 와 동일한 작용 효과를 발휘한다.

(제 4 실시형태)

도 10 은 제 4 실시형태에 관련된 클러치 장치 (74) 의 축에 평행한 단면도이다. 도 11 은 도 10 에 나타내는 클러치 장치 (74) 의 E-E 단면도이다. 또한, 도 10 은 도 11 에 나타내는 F-F 단면에 상당한다.

본 실시형태에 관련된 클러치 장치 (74) 는 액추에이터로서 회전형 솔레노이드를 구비하고 있는 점, 또, 진퇴 기구가 회전형 솔레노이드의 회전 운동을 변환시켜 로크 바를 진퇴시키는 변환 기구를 구비하고 있는 점이 제 1 실시형태에 관련된 클러치 장치 (29) 와 크게 상이하다.

클러치 장치 (74) 는, 제 1 회전축인 환상의 핸들측 하우징 (76) 과, 제 2 회전축인 환상의 타이어측 하우징 (78) 과, 타이어측 하우징 (78) 의 직경 방향으로 이동할 수 있도록 타이어측 하우징 (78) 에 형성되어 있는 걸어맞춤부로서의 복수의 로크 바 (80) 를 구비한다. 핸들측 하우징 (76) 은 내주면에 복수의 로크 홈 (82) 이 서로 간격을 두고 둘레 방향으로 형성되어 있다. 타이어측 하우징 (78) 은 핸들측 하우징 (76) 과 동축이 되도록 형성되어 있고, 클러치 장치 (74) 의 측방에서 보았을 때 적어도 일부가 핸들측 하우징 (76) 과 중첩되도록 배치되어 있다.

핸들측 하우징 (76) 은 조타 액추에이터 (30) (도 1 참조) 와 연결되어 있고, 핸들 (12) 의 회전에 연동되어 회전한다. 또, 타이어측 하우징 (78) 은 전타 액추에이터 (32) (도 1 참조) 와 연결되어 있고, 타이어의 전타에 연동되어 회전한다. 클러치 장치 (74) 는 로크 바 (80) 를 로크 홈 (82) 을 향하는 방향으로 진퇴시키는 진퇴 기구 (84) 를 추가로 구비한다. 진퇴 기구 (84) 의 상세한 것에 대해서는 후술한다.

본 실시형태에 관련된 클러치 장치 (74) 에 있어서는, 6 개의 로크 바가 방사상으로 배치되어 있다. 각 로크 바 (80) 는 환상의 타이어측 하우징 (78) 의 둘레면에 형성된 개구부 (78a) 로 슬라이딩할 수 있도록 지지되어 있다.

타이어측 하우징 (78) 의 도 10 에 나타내는 우측의 개구부 근방에는 스프링 받이 부재 (86) 가 고정되어 있다. 스프링 받이 부재 (86) 는 소직경부 (86a) 의 외주면에, 각 로크 바 (80) 에 대응하도록 복수의 볼록부 (86b) 가 방사상으로 배치되어 있다. 볼록부 (86b) 는 탄성 지지 부재인 스프링이 어긋나지 않도록 그 일단을 지지한다. 또, 스프링 (90) 의 타단은 로크 바 (80) 의 스프링 받이 부재 (86) 와 대향하는 부분에 형성되어 있는 오목부 (80a) 에 의해서 지지되어 있다. 그리고, 스프링 (90) 은 도 10 이나 도 11 에 나타내는 상태에서는 압축되어 있다.

진퇴 기구 (84) 는, 전기에 의해서 구동되는 액추에이터로서의 회전형 솔레노이드 (92) 와, 로크 바 (80) 를 로크 홈 (82) 을 향하여 탄성 지지하는 스프링 (90) 과, 로크 바 (80) 에 작용함으로써 로크 바 (80) 의 진퇴를 제어하는 핀 (94) 과, 핀 (94) 이 고정되어 있는 회전반 (96) 을 갖고 있다.

회전형 솔레노이드 (92) 는 통전시 (클러치 장치 OFF) 에는 축 (92a) 이 도 11 에 나타내는 화살표 R3 방향으로 회전되고, 비통전시 (클러치 장치 ON) 에는 내부에 있는 복귀 스프링의 작용에 의해서 도 11 에 나타내는 화살표 R4 방향으로 축 (92a) 이 회전하도록 구성되어 있다. 도 10 은 회전형 솔레노이드 (92) 의 통전시의 상태를 나타낸다.

핀 (94) 은 로크 바 (80) 의 중앙부로부터 측면을 향하여 형성된 절결 홈 (80b) 에 침입한 상태에서 로크 바 (80) 와 걸어맞추어져 있다. 또, 핀 (94) 은 도 10 에 나타내는 클러치 장치 OFF 의 상태에서 로크 바 (80) 의 절결 홈 (80b) 과 맞닿고, 후술하는 클러치 장치 ON 의 상태에서 로크 바 (80) 의 절결 홈 (80b) 으로부터 퇴피한다.

회전반 (96) 은 회전형 솔레노이드 (92) 의 축 (92a) 에 고정되어 있고, 회전형 솔레노이드 (92) 에 대한 통전 상태에 따라서 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전한다. 그 때, 핀 (94) 도 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하여, 위치가 변화된다.

다음으로, 클러치 장치의 동작을 설명한다. 도 10 이나 도 11 에 나타내는 바와 같이, 클러치 장치 (74) 가 OFF 인 상태, 즉 회전형 솔레노이드 (92) 에 통전되어 있는 상태에서는, 로크 바 (80) 와 로크 홈 (82) 이 일절 걸어맞추어지지 않는다. 그 때문에, 조타 액추에이터 (30) (도 1 참조) 와 전타 액추에이터 (32) (도 1 참조) 는 분리된 상태이고, 서로 간에 회전력은 전달되지 않는다.

보다 상세하게는, 회전형 솔레노이드 (92) 에 통전되면, 회전형 솔레노이드 (92) 의 축 (92a) 과 함께 회전반 (96) 이 도 11 에 나타내는 화살표 R3 방향으로 회전한다. 그 때, 핀 (94) 이 절결 홈 (80b) 의 측벽 (80b1) 에 맞닿으면서 절결 홈 (80b) 의 안쪽으로 침입함으로써, 로크 바 (80) 가 서서히 타이어측 하우징 (78) 의 내측으로 끌어당겨지게 되고, 최종적으로 클러치 장치 (74) 가 OFF 인 상태로 되는 위치에 로크 바 (80) 가 규제된다.

도 12 는 제 4 실시형태에 관련된 클러치 장치 (74) (클러치 ON 상태) 의 축에 수직인 단면도이다.

클러치 장치 (74) 는, 시스템의 고장 등에 의해서 통전되지 않는 상태가 되면, 회전형 솔레노이드 (92) 의 복귀 스프링의 움직임에 의해서, 그때까지 로크 바 (80) 를 규제하고 있던 회전반 (96) 이 도 12 에 나타내는 화살표 R4 방향으로 회전한다. 그 결과, 로크 바 (80) 의 절결 홈 (80b) 내부에서의 핀 (94) 의 위치가 변화되고, 핀 (94) 이 절결 홈 (80b) 의 내부로부터 퇴피하게 된다. 그 결과, 핀 (94) 에 의해서 위치가 규제되어 있던 로크 바 (80) 는, 핸들측 하우징 (76) 의 로크 홈 (82) 을 향하여 이동할 수 있게 된다.

이와 같이, 각 로크 바 (80) 는, 스프링 (90) 의 탄성 지지력에 의해서 핸들측 하우징 (76) 의 로크 홈 (82) 을 향하여 타이어측 하우징 (78) 의 직경 방향으로 이동하는 힘이 작용하지만, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 클러치 장치 (74) 에서는 모든 로크 바 (80) 가 그대로 로크 홈 (82) 으로 들어가도록은 구성되어 있지 않다.

요컨대, 각 로크 바 (80) (이하, 적절히 로크 바 (801 ∼ 806) 라고 하는 경우가 있다.) 와 각 로크 홈 (82) 의 위치 관계, 요컨대 핸들측 하우징 (76) 과 타이어측 하우징 (78) 의 위치 관계에 따라서는, 로크 홈 (82) 으로 들어가는 로크 바의 조합은 다양하게 바뀔 수 있다. 도 12 에 나타내는 클러치 장치 (74) 에서는, 로크 홈 (82) 으로 들어가는 로크 바 (801 ∼ 803) 와, 로크 홈 (82) 으로 들어가지 않고 로크 홈 (82) 끼리의 사이의 돌기부 (83) 에 맞닿아 있는 로크 바 (804 ∼ 806) 가 존재하게 된다.

도 12 에 나타내는 상태는, 클러치 장치 (74) 가 완전히 클러치 ON 으로 된 경우인데, 회전형 솔레노이드 (92) 에 대한 통전이 해제됨과 동시에, 항상 이 상태에 있는 것은 아니다. 이하에서는, 통상적인 핸들 (12) 의 조작에 의해서 클러치 장치 (74) 가 완전히 클러치 ON 으로 될 때까지의 동작에 대해서 더욱 상세하게 서술한다.

예를 들어, 도 12 에 나타내는 상태로부터 핸들측 하우징 (76) 이 화살표 R4 방향으로 약간 회전된 위치에 있는 경우 (타이어측 하우징 (78) 은 도 12 에 나타내는 상태 그대로), 로크 바 (802, 803) 는 로크 홈 (42) 으로 들어가기는 하지만, 로크 바 (801, 804 ∼ 806) 는 핸들측 하우징 (76) 의 내주벽에 있는 돌기부 (83) 에 맞닿은 상태이다. 또, 이 경우에는, 로크 홈 (82) 으로 들어간 로크 바 (802, 803) 는 모두 로크 홈 (82) 의 측면 (82a, 82b) 에 맞닿아 있지 않다. 그 때문에, 핸들측 하우징 (76) 과 타이어측 하우징 (78) 사이에는 회전 방향에 있어서 틈새가 존재한다.

그리고, 이 상태로부터 핸들측 하우징 (76) 을 화살표 R3 방향으로 회전시키면, 로크 바 (803) 가 로크 홈 (82) 의 일방의 측면 (82a) 에 맞닿아 걸어맞추어졌을 때, 로크 바 (801) 가 로크 홈 (82) 으로 들어가 로크 홈 (82) 의 타방의 측면 (82b) 과 걸어맞추어진다. 그 결과, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 로크 홈 (821) 으로 들어가 타방의 측면 (82b) 과 걸어맞추어지는 로크 바 (801) 와, 로크 홈 (823) 으로 들어가 타방의 측면 (82a) 과 걸어맞추어지는 로크 바 (803) 에 의해서, 핸들측 하우징 (76) 과 타이어측 하우징 (78) 사이의 회전 방향의 틈새가 거의 없어지고 (로크 상태), 핸들측 하우징 (76) 의 회전력을 타이어측 하우징 (78) 에 확실하게 전달할 수 있다.

이와 같이, 본 실시형태에 관련된 클러치 장치 (74) 에 있어서, 복수의 로크 바 (80) 는, 회전형 솔레노이드 (92) 를 포함하는 진퇴 기구 (84) 에 의해서 복수의 로크 홈 (82) 을 향하여 이동한 경우, 핸들측 하우징 (76) 과 타이어측 하우징 (78) 의 회전 위상차에 관계없이, 복수의 로크 홈 (82) 중 어느 하나의 제 1 홈부로서의 로크 홈 (823) 으로 들어가는 로크 바 (803) 와, 로크 바 (803) 가 로크 홈 (823) 으로 들어간 상태에서 좌회전의 회전 방향 (도 12 에 나타내는 화살표 R4 방향) 으로 이동하고, 로크 홈 (823) 의 2 개의 측면 (82a, 82b) 중 일방의 회전 방향 (화살표 R4 방향) 측의 측면 (82a) 에 걸어맞추어졌을 때, 로크 홈 (823) 과 상이한 제 2 홈부로서의 로크 홈 (821) 으로 들어가는 로크 바 (801) 를 갖는다. 로크 바 (801) 는 로크 홈 (821) 으로 들어갔을 때, 로크 홈 (821) 의 2 개의 측면 (82a, 82b) 중 타방의 회전 방향 (화살표 R3 방향) 측의 측면 (82b) 에 걸어맞추어지도록 구성되어 있다.

이로써, 클러치 장치 (74) 는 진퇴 기구 (84) 에 의해서 각 로크 바 (80) 를 로크 홈 (82) 으로부터 퇴피시킴으로써, 차량 조타 장치 (10) 를 핸들측 하우징 (76) 과 타이어측 하우징 (78) 의 회전력 전달이 없는 분리 상태로 할 수 있다. 한편, 클러치 장치 (74) 는, 진퇴 기구 (84) 에 의해서 핸들측 하우징 (76) 과 타이어측 하우징 (78) 이 접속되어 있는 상태 (로크 상태) 에서는, 핸들측 하우징 (76) 이 일방의 회전 방향 (예를 들어, 화살표 R3 방향) 으로 회전한 경우에는, 로크 바 (803) 가 로크 홈 (823) 의 2 개의 측면 중 타방의 회전 방향 (화살표 R4 방향) 측의 측면 (82a) 에 걸어맞추어져 있기 때문에, 틈새가 거의 없는 상태에서 회전력을 타이어측 하우징 (78) 에 전달할 수 있다. 또, 핸들측 하우징 (76) 이 타방의 회전 방향 (예를 들어, 화살표 R4 방향) 으로 회전한 경우에는, 로크 바 (801) 가 로크 홈 (821) 의 2 개의 측면 중 일방의 회전 방향 (화살표 R3 방향) 측의 측면 (82b) 에 걸어맞추어져 있기 때문에, 틈새가 거의 없는 상태에서 회전력을 타이어측 하우징 (78) 에 전달할 수 있다.

또, 클러치 장치 (74) 는, 회전형 솔레노이드 (92) 에 통전되었을 때의 동작에 의해서 스프링 (90) 의 탄성 지지력보다 큰 힘으로 로크 바 (80) 를 로크 홈 (82) 으로부터 퇴피시킴과 함께, 회전형 솔레노이드 (92) 에 통전되어 있지 않은 경우에는 스프링 (90) 의 탄성 지지력에 의해서 로크 바 (802) 또는 로크 바 (803) 가 로크 홈 (82) 으로 들어가도록 구성되어 있다. 이로써, 회전형 솔레노이드 (92) 에 대한 통전을 하지 않게 된 비상시에는, 로크 바 (802) 또는 로크 바 (803) 가 로크 홈 (82) 으로 들어감으로써 핸들측 하우징 (76) 과 타이어측 하우징 (78) 의 접속이 즉석에서 행해진다.

또, 클러치 장치 (74) 는 회전형 솔레노이드 (92) 의 회전 운동을 변환하여 로크 바 (80) 를 진퇴시키고 있기 때문에, 클러치 장치의 축 방향의 길이를 억제할 수 있다.

상기 서술한 각 실시형태에 예시한 바와 같이, 각 클러치 장치는, 액추에이터에 대한 통전이 해제된 단계에서 적어도 하나의 로크 바가 로크 홈으로 들어간다. 그리고, 클러치 장치는 접속시 어긋남 각도 δ 이하의 회전 조작에 의해서 적어도 하나의 로크 바가 로크 홈과 확실하게 걸어맞어짐과 함께, 그 타이밍에서 다른 하나의 로크 바가 다른 로크 홈으로 들어가도록 구성되어 있다. 그리고, 2 개의 로크 바에 의해서 상이한 2 개의 로크 홈의 측면을 사이에 둠으로써 틈새가 거의 없는 로크 상태가 실현된다.

또, 각 클러치 장치는 마찰식 클러치와 같이 높은 토크로 분리 상태가 되는 경우는 없다. 또, 각 클러치 장치는 복수의 로크 바의 이동을 하나의 액추에이터의 움직임에 연동시켜 달성할 수 있기 때문에, 각 로크 바의 동기가 용이하다. 또, 각 클러치 장치는 클러치 해제시 (클러치 OFF) 에는, 액추에이터에 의해서 모든 로크 바의 위치를 구속함으로써 로크 바의 안정 고정이 가능하다. 한편, 클러치 접속시 (클러치 ON) 에는, 액추에이터에 의한 로크 바의 위치 규제를 해제함으로써 로크 바가 스프링에 의해서 개별적으로 움직여지기 때문에, 로크 홈으로 들어가는 로크 바와 로크 홈으로 들어가지 않는 로크 바의 개별적 움직임이 가능해진다.

이상, 본 발명을 상기 서술한 각 실시형태를 참조하여 설명했지만, 본 발명은 상기 서술한 각 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 각 실시형태의 구성을 적절히 조합한 것 또는 치환한 것에 대해서도 본 발명에 포함되는 것이다. 또, 당업자의 지식에 기초하여 각 실시형태에 있어서의 조합이나 처리 순서를 적절히 재편성하거나 각종 설계 변경 등의 변형을 각 실시형태에 가할 수도 있고, 그러한 변형이 가해진 실시형태도 본 발명의 범위에 포함될 수 있다.

상기 서술한 각 실시형태에서는, 핸들측 하우징의 내주에 로크 홈이 형성되고, 타이어측 하우징에 로크 바가 형성되어 있는 클러치 장치에 대해서 설명했지만, 핸들측 하우징에 로크 바가 형성되고, 타이어측 하우징의 외주에 로크 홈이 형성되어 있는 클러치 장치여도 된다.

산업상 이용가능성

본 발명은 클러치 장치에 관한 것으로서, 특히 차량 조타 장치에 사용된다.

10 : 차량 조타 장치,
24 : 전타 모터,
28 : ECU,
29 : 클러치 장치,
30 : 조타 액추에이터,
32 : 전타 액추에이터,
36 : 핸들측 하우징,
38 : 타이어측 하우징,
38a : 개구부,
40 : 로크 바,
40a : 오목부,
40b : 관통공,
42 : 로크 홈,
42a, 42b : 측면,
44 : 진퇴 기구,
50 : 스프링,
52 : 풀형 솔레노이드,
52a : 축,
54 : 핀,
54a : 제 1 걸어맞춤부,
54b : 제 2 걸어맞춤부,
54c : 경사면,
74 : 클러치 장치,
76 : 핸들측 하우징,
78 : 타이어측 하우징,
78a : 개구부,
80 : 로크 바,
80a : 오목부,
80b : 절결 홈,
82 : 로크 홈,
82a, 82b : 측면,
83 : 돌기부,
84 : 진퇴 기구,
90 : 스프링,　
92 : 회전형 솔레노이드,
92a : 축,
94 : 핀,
96 : 회전반.

Claims

2 개의 회전축 사이의 회전력의 전달 및 차단의 전환을 실시하는 클러치 장치로서,
내주 또는 외주에 복수의 홈부가 서로 간격을 두고 둘레 방향으로 형성되어 있는 제 1 회전축과,
상기 제 1 회전축과 동축에, 또한, 적어도 일부가 중첩되도록 배치되어 있는 제 2 회전축과,
상기 제 2 회전축의 직경 방향으로 이동할 수 있도록 그 제 2 회전축에 형성되고, 서로 간격을 두고 그 제 2 회전축의 둘레 방향으로 배열되어 있는 복수의 걸어맞춤부와,
상기 걸어맞춤부를 상기 홈부를 향하는 방향으로 진퇴시키는 진퇴 기구를 구비하고,
상기 복수의 걸어맞춤부는,
상기 진퇴 기구에 의해서 상기 복수의 홈부를 향하여 이동했을 경우, 상기 제 1 회전축과 상기 제 2 회전축의 회전 위상차에 관계없이, 상기 복수의 홈부 중 어느 하나의 제 1 홈부로 들어가는 제 1 걸어맞춤부와,
상기 제 1 걸어맞춤부가, 상기 제 1 홈부로 들어간 상태에서 우회전 또는 좌회전의 어느 일방의 회전 방향으로 이동하고, 그 제 1 홈부의 2 개의 측면 중 일방의 회전 방향측의 측면에 걸어맞추어졌을 때, 상기 제 1 홈부와 상이한 제 2 홈부로 들어가는 제 2 걸어맞춤부를 갖고,
상기 제 2 걸어맞춤부는, 상기 제 2 홈부로 들어갔을 때, 그 제 2 홈부의 2 개의 측면 중 타방의 회전 방향측의 측면에 걸어맞추어지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 클러치 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 진퇴 기구는,
전기에 의해서 구동되는 액추에이터와,
상기 걸어맞춤부를 상기 홈부를 향하여 탄성 지지하는 탄성 지지 부재를 갖고,
상기 액추에이터에 통전되었을 때의 동작에 의해서 상기 탄성 지지 부재의 탄성 지지력보다 큰 힘으로 상기 걸어맞춤부를 상기 홈부로부터 퇴피시킴과 함께, 상기 액추에이터에 대한 통전이 해제된 경우에는 상기 탄성 지지 부재의 탄성 지지력에 의해서 상기 제 1 걸어맞춤부가 상기 제 1 홈부로 들어가도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 클러치 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 액추에이터는 회전형 솔레노이드이고,
상기 진퇴 기구는,
상기 회전형 솔레노이드의 회전 운동을 변환하여 상기 걸어맞춤부를 진퇴시키는 변환 기구를 추가로 구비하는 클러치 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 홈부의 수를 n, 상기 홈부의 피치를 P, 상기 복수의 걸어맞춤부의 수를 N, 상기 복수의 홈부로 들어가는 걸어맞춤부의 수를 Nx, 상기 걸어맞춤부의 폭을 W, 상기 홈부의 폭을 B1, 상기 홈부와 인접하는 홈부의 거리를 B2, 상기 홈부에 상기 걸어맞춤부를 걸어맞출 때의 어긋남 각도를 δ 로 하면,
상기 걸어맞춤부 및 상기 홈부는,
P ＝ 360/n
B1 ≒ W ＋ (δ × (Nx - 1))
δ ＝ P/N
을 만족하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 클러치 장치.
차량을 조타하기 위해서 회전되는 조작 부재와,
상기 조작 부재의 조작량에 따른 정보를 검출하는 검출 수단과,
차륜을 전타하는 전타 기구와,
상기 전타 기구를 구동시키는 동력원과,
상기 조작 부재와 상기 전타 기구 사이에 배치되고, 상기 조작 부재와 상기 전타 기구 사이의 회전력의 전달 및 차단의 전환을 실시하는 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 클러치 장치와,
상기 클러치 장치에 의해서 회전력이 차단된 상태에서 상기 동력원을 구동시키고, 상기 조작량에 따른 정보에 기초하여 전타량을 제어하는 제어 수단을 구비하고,
상기 조작 부재는, 상기 제 1 회전축 및 상기 제 2 회전축의 어느 일방과 연결되어 있고,
상기 전타 기구는, 상기 제 1 회전축 및 상기 제 2 회전축의 어느 타방과 연결되어 있고,
상기 클러치 장치는, 상기 조작 부재와 상기 전타 기구 사이의 회전력이 전달 가능한 상태에서, 상기 조작 부재의 조작에 따라서 차륜의 타각이 변화되도록 상기 제 1 회전축과 상기 제 2 회전축이 기계적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 조타 장치.