JPH111170A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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、操舵
力が小さな領域においては、良好な操舵感覚を得るられ
ること。 【解決手段】 摩擦係合式双方向クラッチ機構４１，５
１は、電動機に連結した入力部材３２ｂと、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３４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６１と、テーパ状空間部に介
在させた係合部材６２と、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６５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６４とからなり、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もので
ある。

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１
２ｂ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Ｔ₁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Ｔ₁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】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。

【０００９】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。

【００１０】請求項３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。

【００１１】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。

【００１２】請求項４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。

【００１３】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。

【００１４】請求項５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６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７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Ｔ
ｓ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。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３
２ｂ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２
６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４
１…，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６
５…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（Ｌ₁＞Ｌ₂）。

【００３１】詳しくは、位置制御部材６４…は、それら
の各中心Ｏ₁〜Ｏ₃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Ｏ₁，Ｏ₂から互いに向い合った方の部分（「長
爪」と称する。）の円弧長Ｌ₁が他方の部分（「短爪」
と称する。）の円弧長Ｌ₂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Ｏ₃から左右両方の円弧長が等しいＬ₂，Ｌ₂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Ｌ₁，Ｌ₂を
設定した。

【００３３】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，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６２，６
２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５１
Ａ）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４
１…、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３
４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Ｐ₁であり、出力側の摩擦係合面３４ｂと係合部材
６２との接点はＰ₂である。

【００３９】上述のように、出力部材３４は入力部材３
２ｂ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３
４ｂ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Ｐ₂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３２
ｂ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Ｐ₁であり、
第１面と係合部材６２との接点はＰ₂である。また、係
合部材６２の当接部におけるくさび角はθ₁である。

【００４２】一方、入力部材３２ｂに対して出力部材３
４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Ｐ₁の位置も
同方向に移動する。このため、接点Ｐ₁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θ₂は小さい。従って、移動後のくさび角θ₂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θ₁より小さくなる。くさび角θ₂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６
２に接するようにし、第２面と入力側の摩擦係合面３２
ｃとの間に係合した係合部材６２のくさび角をθ₃と
し、このくさび角θ₃をくさび角θ₁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６
２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３
２ｂ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６
２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Ｐ₂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４
１，５１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３２
ｂ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，３
４ｂ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Ｑ₁及び点Ｑ₂で係合し、第２係合部材６２Ｒは点Ｑ₃
及び点Ｑ₄で係合する。以下、これらの点Ｑ₁，Ｑ₂，
Ｑ₃，Ｑ₄を「係合点」と言う。出力部材３４の外周面の
回転軌跡を線Ｋ₁で表すことができ、係合点Ｑ₂及び係合
点Ｑ₄の回転軌跡を線Ｋ₂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Ｑ₂及び係合点Ｑ₄において、回転軌跡Ｋ₂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６
１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、Ｔ₁₀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Ｔ₁₀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Ｔ₂₀が伝
わるようにすることにより、補助トルクＴ₂₀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Ｔ₁₀に電動機５の
補助トルクＴ₂₀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Ｔ₁₀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，Ｑ₂，Ｑ₃，Ｑ₄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
Ｑ₁，Ｑ₃に電動機トルクＴ₃₀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Ｔ₃₀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Ｔ₃₀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５
１…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。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３２
ｂ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Ｔ₁₀であり、この切換え
トルクＴ₁₀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→ｂ₀→ｃ₀→ｄ₀→ｅ₀
→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Ｔ₁₀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１
３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８９
ａ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９
４ａ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９４
ｂ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８
８ａ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。

【００８４】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）。

【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】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。

【００８８】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。

【００８９】請求項３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。

【００９０】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。

【００９１】請求項４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。

【００９２】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。

【００９３】請求項５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６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７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，９
６…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）、５１，５１
Ａ…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、６４，６４
Ａ…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 (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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たことを特徴とする電動パワース
   テアリング装置。
2. 【請求項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. 【請求項３】 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ることを特徴とした請求項１又は
   請求項２記載の電動パワーステアリング装置。
4. 【請求項４】 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
   とを特徴とする請求項３記載の電動パワーステアリング
   装置。
5. 【請求項５】 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４記載の電動パワーステアリング装置。
6. 【請求項６】 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４又は請求項５記載の電動パワ
   ーステアリング装置。
7. 【請求項７】 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４、請求項５又は請
   求項６記載の電動パワーステアリング装置。