JPH10194141A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 入力部材３２ｂに対し出力部材３４を相
対的に径方向に移動可能に取付けるとともに、複数組の
クラッチ機構４１…の位置制御部材６４…を互いに離間
しつつ同一円上に配置し、しかも、１組のクラッチ機構
の位置制御部材６４Ａの円弧長を他の位置制御部材６４
…よりも大きく設定し、補助トルクを発生させるべく電
動機を始動させるための操舵トルクを、複数組のクラッ
チ機構の全てが係合状態に切換わるためのトルクより大
きく設定した電動パワーステアリング装置である。 【効果】 クラッチ係合作用時には、他のクラッチ機構
が係合した後に、１組のクラッチ機構が係合する。しか
し、電動機が始動していないので、補助トルクが出力部
材に作用せず、出力部材へ向うトルクは小さく、出力部
材は径方向へほとんど移動せず、係合部材が係合するた
めのくさび角はほとんど変化しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、この補助トルクを機械式クラッチを介し
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、摩擦係合式クラッチを介し
て連結したものである。

【０００３】また、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】第５図によれば、ステ
アリングホイール１０の反転操舵を始めた時点（例え
ば、右操舵状態から左操舵状態へ変え始めた時点）で
は、操舵トルクＴが微小なので電動モータ２４が停止し
ており、補助トルクは摩擦係合式クラッチ機構に伝達さ
れない。このため、摩擦係合式クラッチ機構を解除する
には、コロ２２を係合するための摩擦力よりも大きい解
除力を加える必要がある。しかし、運転者が快適な操舵
感を得るためには、解除力はできるだけ小さいことが好
ましい。一方、電動パワーステアリング装置の摩擦係合
式クラッチ機構は、何等かの理由で電動モータ２４によ
る補助トルクが伝達されている場合であっても、確実に
解除できることが求められる。このときには、通常より
も大きな解除力が必要となり運転者の負担が大きくなる
という不都合がある。

【０００５】そこで本発明の目的は、次の（１）及び
（２）にある。 （１）解除力の小さい摩擦係合式クラッチ機構を備え
た、電動パワーステアリング装置を提供すること。 （２）一層確実に解除できる摩擦係合式クラッチ機構を
備えた、電動パワーステアリング装置を提供すること。

【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、ステアリングハンドルで発
生したステアリング系の操舵トルクを操舵トルク検出手
段で検出し、この検出信号に基づいて制御手段で操舵ト
ルクに応じた補助トルクを電動機にて発生させ、補助ト
ルクを複数組の摩擦係合式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、電動機に連結した入
力部材と操舵輪に連結した出力部材付き出力軸とを、複
数組の摩擦係合式クラッチ機構を介して連結し、これら
のクラッチ機構を、入力・出力部材を係合するべくこれ
ら入力・出力部材間に介在した係合部材と、この係合部
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、この位置制御部材に向って係合部
材を付勢する付勢部材とで構成し、位置制御部材が操舵
トルクに応じて出力部材に対し相対的に回動することに
伴って、係合部材で入力・出力部材を係合・非係合状態
に切換える電動パワーステアリング装置において、入力
部材に対し出力部材を相対的に径方向に移動可能に取付
けるとともに、複数組のクラッチ機構の位置制御部材を
互いに離間しつつ同一円上に配置し、しかも、複数組の
クラッチ機構の内の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ようにするべく、１組の
クラッチ機構の位置制御部材の円弧長を他の位置制御部
材よりも大きく設定し、更に、補助トルクを発生させる
べく電動機を始動させるための操舵トルクを、複数組の
クラッチ機構の全てが係合状態に切換わるためのトルク
より大きく設定したことを特徴とする。

【０００７】入力部材に対し出力部材を相対的に径方向
に移動可能に取付けたので、テーパ状空間部の摩擦係合
面に係合している複数の係合部材の一部が外れると、係
合部材で入力・出力部材を押圧する力のバランスが崩れ
る。このため、入力部材又は出力部材は他の係合部材で
一方に押圧されて、径方向に移動する。この結果、入力
・出力部材と他の係合部材との摩擦力は減少して、係合
が外れる。このように、一部のクラッチ機構が解除する
と、他のクラッチ機構も摩擦力が減少して自動的に解除
する。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、しかも、確実に解除することがで
きる。

【０００８】そして、複数組のクラッチ機構の内の、１
組のクラッチ機構（第１のクラッチ機構）の位置制御部
材の円弧長を大きくしただけの簡単な構成で、第１のク
ラッチ機構だけを早いタイミングで簡単に解除できる。
第１のクラッチ機構が解除されると、他のクラッチ機構
も摩擦力が低下して解除される。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、しか
も、確実に解除できる。

【０００９】第１のクラッチ機構を解除するための解除
力は、クラッチの係合部材が係合するためのくさび角の
影響を受け、くさび角が小さいほど解除力は大きくな
る。くさび角は出力部材の径方向移動量に応じて変化す
るものであり、この径方向移動量を小さく抑えることに
より、くさび角の減少を抑制することができる。

【００１０】ところで、複数組のクラッチ機構のうちの
他のクラッチ機構が係合し、第１のクラッチ機構がまだ
未係合（解除）状態にあると、出力部材は第１のクラッ
チ機構側へ寄ることになり、径方向移動量は出力部材へ
向うトルクに比例する。そこで本発明は、出力部材へ向
うトルクを小さくするために、補助トルクを発生させる
べく電動機を始動させるための操舵トルクを、複数組の
クラッチ機構の全てが係合状態に切換わるためのトルク
より大きく設定した。

【００１１】クラッチ係合作用時には、他のクラッチ機
構が係合した後に、第１のクラッチ機構が係合すること
になるが、このときには、まだ電動機が始動していない
ので、補助トルクが出力部材に作用することはない。こ
の結果、出力部材へ向うトルクは小さいので、出力部材
は径方向へほとんど移動せず、係合部材が係合するため
のくさび角はほとんど変化しない状態で係合が完了す
る。このように、くさび角がほとんど変化せず、すなわ
ち、小さくならないので、第１のクラッチ機構の解除力
は大きくならない。従って、第１のクラッチ機構を含
む、全てのクラッチ機構を小さな解除力で、しかも、一
層確実に解除することができ、操舵感覚（操舵フィーリ
ング）が安定し、車両の商品性も向上する。

【００１２】

【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及び機械式クラッチ４
０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。

【００１３】図２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、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１
２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。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１
５とは同軸上にある。

【００１４】操舵トルク検出手段３は、入・出力軸１
１，１５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。操舵トルク検出
手段（ポテンショメータ）３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
べく回動する棒状の作動子２２とからなる。そして、操
舵トルク検出手段３は、入力軸１１の下部の外周面に検
出本体部２１をボルトで取付け、出力軸１５の上部の外
周面に設けた係合溝１５ａに作動子２２の先端部を係合
することで、入・出力軸１１，１５間の相対ねじれ角を
検出するものである。

【００１５】なお、操舵トルク検出手段３は、作動子２
２を係合溝１５ａの一方の側壁側に付勢するための、ね
じりばね２３を備える。このため、作動子２２は回動方
向への遊びがない。入力軸１１はケーブルリール２４に
複数巻回した（例えば、３巻き程度）電気ケーブル２５
を備え、この電気ケーブル２５の一端を操舵トルク検出
手段３の検出本体部２１に接続し、他端をハウジング２
６側のコネクタ２７に接続したものである。

【００１６】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３
２ｂの内部に配置したものであり、その断面構成は図５
にて詳述する。図中、３６，３７，３８は軸受、３９は
ダストカバーである。

【００１７】図３は図２の３−３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
ォームギヤ機構である。これにより、図２に示す入力部
材３２ｂは電動機５に連結した状態にある。なお、電動
機５はハウジング２６にボルト止めした。従って、図２
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。

【００１８】図４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の下端に、
機械式クラッチ４０の一構成部品である三脚付き環状の
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の下部に３つの位置制御部材６４…（…は複数
を示す。以下同じ。）を備える。このため、位置制御部
材６４…は図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。一方、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。このよ
うな出力軸１５はピニオン７、ラック８ａを介して車輪
９，９（図１参照）に連結したことになる。

【００１９】図５は図２の５−５線断面図であり、本発
明に係る機械式クラッチ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ものであり（ワンウエイクラ
ッチの集合体）、すなわち、複数組の摩擦係合式クラッ
チ機構の集合体である。これらの摩擦係合式クラッチ機
構は、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、矢印
Ｘと逆廻り方向に係合する３組の第２クラッチ機構５１
…である。第１クラッチ機構４１…と第２クラッチ機構
５１…とは、同一円上に交互に並ぶ。

【００２０】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。位置制御部材６４…は操舵トルクに応じ
て、すなわち、入力軸１１と出力軸１５との間で発生す
るトーションバー１３の相対ねじり変位に応じて出力部
材３４に対し相対的に回動するものである。

【００２１】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（回動）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。

【００２２】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、すなわち、第１のク
ラッチ機構４１Ａ，５１Ａ（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、特定第１・第２クラッチ機構４
１Ａ，５１Ａの係合部材６２…の位置決めをなす位置制
御部材６４（以下、「特定位置制御部材６４Ａ」と称す
る。）の円弧長Ｌ₁が、他の位置制御部材６４…の円弧
長Ｌ₂よりも大きい。そして、断面略正三角形である出
力部材３４において、１つの角部に特定位置制御部材６
４Ａを配置し、互いに等角度の２つの角部に他の位置制
御部材６４…を配置したものである。

【００２３】また、上記出力部材３４は、入力部材３２
ｂ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６４
Ａの幅中心位置）に向って移動可能とした。

【００２４】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。

【００２５】さらに、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。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。このた
め、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。

【００２６】図６は本発明に係る制御手段のブロック
図、図７は本発明に係る特性記憶部の特性図である。制
御手段４は特性記憶部８１と指令処理部８２と駆動制御
部８３とからなる。特性記憶部８１は、図７に示すよう
に予め設定した車速信号（低速域Ｖ_L、中速域Ｖ_M、高速
域Ｖ_H）をパラメータとする「操舵トルク信号Ｔ_D−目標
電流信号Ｉ」特性図の特性データを記憶したものであ
り、ＲＯＭ等のメモリからなる。なお、操舵トルク信号
Ｔ_Dとは操舵トルク検出手段３から出力する検出信号で
あり、目標電流信号Ｉとは電動機５に流す電流の目標値
である。目標電流信号Ｉは、操舵トルク信号Ｔ_Dが所定
の不感帯領域−Ｔ_i〜＋Ｔ_iにおいて０である。すなわ
ち、電動機８を停止状態にする。

【００２７】指令処理部８２は、操舵トルク検出手段３
の操舵トルク信号（検出信号）Ｔ_D及び車速検出手段８
５の車速信号を取込み、これらの信号に対応する目標電
流信号Ｉデータを特性記憶部８１の特性データから読み
出し、電動機８の発生する補助トルクの方向と大きさを
制御するものである。駆動制御部８３は、指令処理部８
２から出力された信号に基づいて電動機８に制御信号を
出力するものである。

【００２８】次に、上記構成の機械式クラッチ４０の作
用を、図１、図８〜図１２に基づき説明する。なお、Ｔ
₁，Ｔ₂，Ｔ₃については図１３にて説明する。図８〜図
１２は本発明に係る機械式クラッチの作用図である。

【００２９】 ステアリングハンドル２（図１参照）
を操舵しない場合（操舵トルクＴ＝０）。 この場合は、操舵トルク検出手段３の検出信号が無いの
で、制御装置４はアシスト命令信号（制御信号）を出力
しない。このため、電動機５は停止しており補助トルク
を発生しない。また、図８に示す各第１・第２クラッチ
機構４１…、５１…は、全て解除状態（中立状態）にあ
る。

【００３０】 ステアリングハンドル２を小さい操舵
トルクで操舵した場合（操舵トルクＴ＜Ｔ₁）。 この場合は、操舵トルク検出手段３の検出信号が小さい
ので、制御装置４はアシスト命令信号を出力せず、この
ため、電動機５は停止している。また、入力軸１１（図
２参照）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、図８の反時計回り方
向に若干移動するものの、第１クラッチ機構４１…は係
合するには至らない。このため、出力部材３４は、電動
機５のフリクションやイナーシャの影響を受けず、図２
に示すステアリング系（入力軸１１→トーションバー１
３→出力軸１５）の操舵トルクで回転し、出力軸１５を
駆動する。

【００３１】 ステアリングハンドル２を少し大きい
操舵トルクで操舵した場合（操舵トルクＴ＝Ｔ₁）。 この場合も、操舵トルク検出手段３の検出信号がまだ小
さいので、制御装置４はアシスト命令信号を出力せず、
このため、電動機５は停止している。また、図９のよう
に、位置制御部材６４…（特定位置制御部材６４Ａを含
む）の矢印Ｘ方向への移動量が大きくなるので、これら
位置制御部材６４…と出力部材３４との間の位相がやや
大きく変化する。このため、特定第１クラッチ機構４１
Ａを除く他の第１クラッチ機構４１…の係合部材６２…
は、付勢部材６５…の付勢力で、テーパ状空間部６１…
の周方向端部に移動し、摩擦力にて入力・出力部材３２
ｂ，３４間を係合状態に切換える。

【００３２】ところで、他の第１クラッチ機構４１…が
係合し、特定第１クラッチ機構４１Ａがまだ未係合（解
除）状態にあると、出力部材３４は特定第１クラッチ機
構４１Ａ側へ寄ることになり、径方向移動量は出力部材
３４へ向うトルク（偏荷重）に比例する。クラッチ係合
作用時には、他の第１クラッチ機構４１…が係合した後
に、特定第１クラッチ機構４１Ａが係合することになる
が、このときには、まだ電動機５が始動していないの
で、補助トルクが出力部材３４に作用することはない。
この結果、出力部材３４へ向うトルクは小さい。小さい
トルクは弾性部材３５で吸収されるので、出力部材３４
は径方向へほとんど移動せず、係合部材６２が係合する
ためのくさび角はほとんど変化しない状態で係合が完了
する。

【００３３】 その後、ステアリングハンドル２を更
に大きい操舵トルクで操舵した場合（操舵トルクＴ＝Ｔ
₂）。 この場合も、操舵トルク検出手段３の検出信号がまだ小
さいので、制御装置４はアシスト命令信号を出力せず、
このため、電動機５は停止している。また、図１０のよ
うに、位置制御部材６４…（特定位置制御部材６４Ａを
含む）の矢印Ｘ方向への移動量が一層大きくなるので、
これら位置制御部材６４…と出力部材３４との間の位相
が更に大きく変化する。このため、特定第１クラッチ機
構４１Ａの係合部材６２…は、付勢部材６５の付勢力
で、テーパ状空間部６１…の周方向端部に移動し、摩擦
力にて入力・出力部材３２ｂ，３４間を係合状態に切換
える。この結果、全ての第１クラッチ機構４１…は係合
状態になる。

【００３４】 その後、ステアリングハンドル２をよ
り一層大きい操舵トルクで操舵した場合（操舵トルクＴ
＝Ｔ₃）。 この場合は、操舵トルク検出手段３の検出信号が大きい
ので、制御装置４はアシスト命令信号を出力する。この
ため、電動機５は回転を開始し、操舵トルクに応じた補
助トルクを発生する。この結果、入力部材３２ｂは矢印
Ｘ方向に回転し、第１クラッチ機構４１…を介して出力
部材３２ｂに補助トルクを伝達する。このため、出力部
材３４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が発生
した補助トルクを付加した複合トルクで矢印Ｘ方向に回
転し、出力軸１５を駆動する。

【００３５】 その後、何等かの理由で電動機５によ
る不要な補助トルクが伝達された場合。 この場合、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を逆方向に操舵する
と、図１１に示すように全ての位置制御部材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。

【００３６】ところで、特定第１クラッチ機構４１Ａを
解除するための解除力（特定位置制御部材６４Ａで係合
部材６２Ａを押圧して解除する力）は、クラッチの係合
部材６２Ａが係合するためのくさび角の影響を受け、く
さび角が小さいほど解除力は大きくなる。くさび角は出
力部材３４の径方向移動量に応じて変化するものであ
り、この径方向移動量を小さく抑えることにより、くさ
び角の減少を抑制することができる。上述のように、係
合部材６２Ａが係合するためのくさび角はほとんど変化
せず、すなわち、小さくならないので、特定第１クラッ
チ機構４１Ａの解除力は大きくならない。従って、特定
第１クラッチ機構４１Ａを小さな解除力で、しかも、一
層確実に解除することができる。

【００３７】この時点で、他の位置制御部材６４…は係
合部材６２…と当接していない。従って、他の係合部材
６２…から出力部材３４に継続して、図中の矢印Ｚ₁，
Ｚ₂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Ｚ₃で示す
偏荷重が作用する。その結果、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。

【００３８】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、図１１に示すように元の中立
位置に戻す。その結果、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、中立位置に自動復帰する。この場合、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３２
ｂ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。

【００３９】 一方、図１０の状態から第１クラッチ
機構４１…を通常の解除操作する場合。ステアリングハ
ンドル２を小さい操舵トルクで逆方向に操舵した場合
（操舵トルクＴ＜Ｔ₁）。 この場合は、操舵トルク検出手段３の検出信号が小さい
ので、制御装置４はアシスト命令信号を出力せず、この
ため、電動機５は停止している。また、上記図１１及び
図１２に示す作用と同様の作用で全ての第１クラッチ機
構４１…が解除になる。そして、入力部材３２ｂが停止
しているので、第１クラッチ機構４１…を一層容易に解
除できる。

【００４０】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
８〜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。

【００４１】次に、上記構成の電動パワーステアリング
装置１の作用を、図１３に基づき説明する。図１３
（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る電動パワーステアリング
装置の作用説明図である。（ａ）は横軸をステアリング
ハンドル２で発生したステアリング系の操舵トルクと
し、縦軸を電動機５が発生する補助トルクとした、電動
機５の補助トルク発生作用図であり、上記図７に示す特
性記憶部８１の「操舵トルク信号Ｔ_D−目標電流信号
Ｉ」特性図の特性データに対応する。そして、横軸の右
半分と左半分とは、ステアリングハンドル２の正転時の
特性並びに逆転時の特性である。また、操舵トルク−Ｔ
₃〜＋Ｔ₃は電動機５のトルク不感帯領域（第３不感帯領
域Ａ₃）であり、図７に示す操舵トルク信号Ｔ_Dの不感帯
領域−Ｔ_i〜＋Ｔ_iに対応する。

【００４２】（ｂ）は横軸を前記操舵トルクとし、縦軸
をクラッチ動作とする特定第１・第２クラッチ機構４１
Ａ，５１Ａの作用図である。ＯＦＦはクラッチ解除状
態、ＯＮはクラッチ係合状態を示す。また、操舵トルク
−Ｔ₂〜＋Ｔ₂は特定第１・第２クラッチ機構４１Ａ，５
１Ａのトルク不感帯領域（第２不感帯領域Ａ₂）であ
る。

【００４３】（ｃ）は横軸を前記操舵トルクとし、縦軸
をクラッチ動作とする他の第１・第２クラッチ機構４１
…，５１…の作用図である。ＯＦＦはクラッチ解除状
態、ＯＮはクラッチ係合状態を示す。また、操舵トルク
−Ｔ₁〜＋Ｔ₁は他の第１・第２クラッチ機構４１…，５
１…のトルク不感帯領域（第１不感帯領域Ａ₁）であ
る。

【００４４】上述のように、他の第１クラッチ機構４１
…又は第２クラッチ機構５１…が係合するときの操舵ト
ルクＴ₁よりも、特定第１クラッチ機構４１Ａ又は第２
クラッチ機構５１Ａが係合するときの操舵トルクＴ₂を
大きく設定し、また、この操舵トルクＴ₂よりも電動機
５が補助トルクを発生するべく始動（正転又は逆転）す
るときの操舵トルクＴ₃を大きく設定した（Ｔ₁＜Ｔ₂＜
Ｔ₃）。このため、Ａ₁＜Ａ₂＜Ａ₃の関係になる。従っ
て、他の第１クラッチ機構４１…又は第２クラッチ機構
５１…が係合した後に、特定第１クラッチ機構４１Ａ又
は第２クラッチ機構５１Ａが係合し、更にその後に、電
動機５が補助トルクを発生するべく始動することにな
る。

【００４５】なお、上記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。

【００４６】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６２Ａ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。

【００４７】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、軸片部１５ｂ、弾性押圧部７１
ａに限定するものではなく、例えば、皿ばねでもよい。

【００４８】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５や図１１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３
４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。

【００４９】更に、第１・第２クラッチ機構４１…，５
１…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）。

【００５０】

【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。請求項１記載の発明は、ステアリングハンドルで
発生したステアリング系の操舵トルクを操舵トルク検出
手段で検出し、この検出信号に基づいて制御手段で操舵
トルクに応じた補助トルクを電動機にて発生させ、補助
トルクを複数組の摩擦係合式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、電動機に連結した
入力部材と操舵輪に連結した出力部材付き出力軸とを、
複数組の摩擦係合式クラッチ機構を介して連結し、これ
らのクラッチ機構を、入力・出力部材を係合するべくこ
れら入力・出力部材間に介在した係合部材と、この係合
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、この位置制御部材に向って係合
部材を付勢する付勢部材とで構成し、位置制御部材が操
舵トルクに応じて出力部材に対し相対的に回動すること
に伴って、係合部材で入力・出力部材を係合・非係合状
態に切換える電動パワーステアリング装置において、入
力部材に対し出力部材を相対的に径方向に移動可能に取
付けるとともに、複数組のクラッチ機構の位置制御部材
を互いに離間しつつ同一円上に配置し、しかも、複数組
のクラッチ機構の内の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ようにするべく、１組
のクラッチ機構の位置制御部材の円弧長を他の位置制御
部材よりも大きく設定し、更に、補助トルクを発生させ
るべく電動機を始動させるための操舵トルクを、複数組
のクラッチ機構の全てが係合状態に切換わるためのトル
クより大きく設定したことを特徴とする。

【００５１】入力部材に対し出力部材を相対的に径方向
に移動可能に取付けたので、テーパ状空間部の摩擦係合
面に係合している複数の係合部材の一部が外れると、係
合部材で入力・出力部材を押圧する力のバランスが崩れ
る。このため、入力部材又は出力部材は他の係合部材で
一方に押圧されて、径方向に移動する。この結果、入力
・出力部材と他の係合部材との摩擦力は減少して、係合
が外れる。このように、一部のクラッチ機構が解除する
と、他のクラッチ機構も摩擦力が減少して自動的に解除
する。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、しかも、確実に解除することがで
きる。

【００５２】そして、複数組のクラッチ機構の内の、１
組のクラッチ機構（第１のクラッチ機構）の位置制御部
材の円弧長を大きくしただけの簡単な構成で、第１のク
ラッチ機構だけを早いタイミングで簡単に解除できる。
第１のクラッチ機構が解除されると、他のクラッチ機構
も摩擦力が低下して解除される。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、しか
も、確実に解除できる。

【００５３】第１のクラッチ機構を解除するための解除
力は、クラッチの係合部材が係合するためのくさび角の
影響を受け、くさび角が小さいほど解除力は大きくな
る。くさび角は出力部材の径方向移動量に応じて変化す
るものであり、この径方向移動量を小さく抑えることに
より、くさび角の減少を抑制することができる。

【００５４】ところで、複数組のクラッチ機構のうちの
他のクラッチ機構が係合し、第１のクラッチ機構がまだ
未係合（解除）状態にあると、出力部材は第１のクラッ
チ機構側へ寄ることになり、径方向移動量は出力部材へ
向うトルクに比例する。そこで本発明は、出力部材へ向
うトルクを小さくするために、補助トルクを発生させる
べく電動機を始動させるための操舵トルクを、複数組の
クラッチ機構の全てが係合状態に切換わるためのトルク
より大きく設定した。

【００５５】クラッチ係合作用時には、他のクラッチ機
構が係合した後に、第１のクラッチ機構が係合すること
になるが、このときには、まだ電動機が始動していない
ので、補助トルクが出力部材に作用することはない。こ
の結果、出力部材へ向うトルクは小さいので、出力部材
は径方向へほとんど移動せず、係合部材が係合するため
のくさび角はほとんど変化しない状態で係合が完了す
る。このように、くさび角がほとんど変化せず、すなわ
ち、小さくならないので、第１のクラッチ機構の解除力
は大きくならない。従って、第１のクラッチ機構を含
む、全てのクラッチ機構を小さな解除力で、しかも、一
層確実に解除することができ、操舵感覚（操舵フィーリ
ング）が安定し、車両の商品性も向上する。

【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】本発明に係る電動パワーステアリング装置の要
部拡大断面図

【図３】図２の３−３線断面図

【図４】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５】図２の５−５線断面図

【図６】本発明に係る制御手段のブロック図

【図７】本発明に係る特性記憶部の特性図

【図８】本発明に係る機械式クラッチの作用図

【図９】本発明に係る機械式クラッチの作用図

【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】本発明に係る電動パワーステアリング装置の
作用説明図

【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、３…操舵トルク検出手段、４…制御手段、５…
電動機、６…トルク伝達手段、９…操舵輪（車輪）、１
１…入力軸、１３…弾性部材（トーションバー）、１５
…出力軸、３２ｂ…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、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）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリングハンドルで発生したステア
   リング系の操舵トルクを操舵トルク検出手段で検出し、
   この検出信号に基づいて制御手段で操舵トルクに応じた
   補助トルクを電動機にて発生させ、補助トルクを複数組
   の摩擦係合式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、 前記電動機に連結した入力部材と操舵輪に連結した出力
   部材付き出力軸とを、複数組の摩擦係合式クラッチ機構
   を介して連結し、 これらのクラッチ機構を、前記入力・出力部材を係合す
   るべくこれら入力・出力部材間に介在した係合部材と、
   この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、この位置制御部材に向
   って係合部材を付勢する付勢部材とで構成し、 前記位置制御部材が操舵トルクに応じて出力部材に対し
   相対的に回動することに伴って、係合部材で入力・出力
   部材を係合・非係合状態に切換える電動パワーステアリ
   ング装置において、 前記入力部材に対し前記出力部材を相対的に径方向に移
   動可能に取付けるとともに、前記複数組のクラッチ機構
   の位置制御部材を互いに離間しつつ同一円上に配置し、
   しかも、前記複数組のクラッチ機構の内の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よ
   うにするべく、前記１組のクラッチ機構の位置制御部材
   の円弧長を他の位置制御部材よりも大きく設定し、 更に、補助トルクを発生させるべく前記電動機を始動さ
   せるための操舵トルクを、前記複数組のクラッチ機構の
   全てが係合状態に切換わるためのトルクより大きく設定
   したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。