JP2023117695A - Rotation transmission device and vehicle steering device of steer-by-wire type - Google Patents

Abstract

To restrict rotation of an input at a predetermined position and deal with rapid input in an opposite direction in the restriction state.SOLUTION: A rotation transmission device includes an electromagnetic clutch unit 7 which includes an inner ring 20 and an outer ring 21 and an engagement element 24 assembled between an outer periphery of the inner ring 20 and an inner periphery of the outer ring 21 and switches between an engagement state where the inner ring 20 and the outer ring 21 are engaged through the engagement element 24 and an engagement release state where engagement between the inner ring 20 and the outer ring 21 is released. The inner ring 20 is connected to input side shafts 4, 16. The outer ring 21 is fixed and the inner ring 20 includes a cam ring 71 and an intermediate shaft 72 which are formed by components different from each other and supported so as to rotate relative to each other. When the cam ring 71 and the intermediate shaft 72 rotate relative to each other by a predetermined angle, the cam ring 71 and the intermediate shaft 72 integrally rotate.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、回転伝達装置及びその回転伝達装置を用いたステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置に関する。 The present invention relates to a rotation transmission device and a steer-by-wire vehicle steering system using the rotation transmission device.

運転者によるステアリングホイールの回転操作に応じて車両の転舵輪（一般には前輪）の向きを変化させる車両用操舵装置として、ステアバイワイヤ方式のものが知られている。ステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置は、ステアリングホイールの操作量を検知する操舵センサと、ステアリングホイールに対して機械的に切り離して設けられた転舵アクチュエータとを有し、その転舵アクチュエータが、操舵センサで検知されるステアリングホイールの操作量に応じて作動し、左右一対の転舵輪の向きを変化させる。 A steer-by-wire system is known as a vehicle steering system that changes the direction of steered wheels (generally, front wheels) of a vehicle in accordance with a driver's turning operation of a steering wheel. A steer-by-wire vehicle steering system includes a steering sensor that detects the amount of operation of a steering wheel, and a steering actuator that is mechanically separated from the steering wheel. It operates according to the amount of operation of the steering wheel detected by a sensor, and changes the direction of a pair of left and right steered wheels.

このステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置は、運転者によるステアリングホイールの操作量をいったん電気信号に変換し、その電気信号に基づいて転舵アクチュエータの動作を制御するので、例えば、ステアリングホイールを操作したときの転舵輪の向きの変化量を車両の走行速度に応じて調整するといったように、車両の走行状態に応じてステアリングホイールの操作量と転舵アクチュエータの動作量の対応関係を最適化することが可能であり、車両の走行安定性や運動性能の向上を可能とするものとして期待されている。 This steer-by-wire type vehicle steering system temporarily converts the operation amount of the steering wheel by the driver into an electric signal, and controls the operation of the steering actuator based on the electric signal. Optimizing the correspondence relationship between the operation amount of the steering wheel and the operation amount of the steering actuator according to the running state of the vehicle, such as adjusting the amount of change in the direction of the steered wheels according to the running speed of the vehicle. It is expected that it will be possible to improve the running stability and dynamic performance of the vehicle.

ところで、ステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置においては、運転者によって回転操作されるステアリングホイールと、左右一対の転舵輪の向きを変化させる転舵アクチュエータとが機械的に切り離されている。そのため、運転者が、車両停車中にステアリングホイールを操作して転舵輪の向きがその移動限界（ストロークエンド）に到達したときにも、運転者は、さらにステアリングホイールを回転操作することが可能である。そのため、転舵輪の向きがストロークエンドに到達しているにもかかわらず、運転者は、転舵輪の向きがストロークエンドに到達していることに気付かないという問題が生じる。 In a steer-by-wire vehicle steering system, a steering wheel that is rotatably operated by a driver is mechanically separated from a steering actuator that changes the direction of a pair of left and right steered wheels. Therefore, even when the driver operates the steering wheel while the vehicle is stopped and the direction of the steered wheels reaches its travel limit (stroke end), the driver can further rotate the steering wheel. be. Therefore, although the direction of the steered wheels has reached the stroke end, the driver does not notice that the direction of the steered wheels has reached the stroke end.

そこで、転舵輪の向きがストロークエンドに到達したときに、その状況を、運転者がステアリングホイールを通じて感知することを可能としたステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置として、特許文献１のものが提案されている。 Therefore, Patent Document 1 proposes a steer-by-wire vehicle steering system that enables the driver to sense the situation through the steering wheel when the direction of the steered wheels reaches the end of the stroke. ing.

特許文献１の車両用操舵装置は、車速やステアリングホイールの操作量等に基づいて演算される操舵反力をステアリングホイールに与える反力モータと、反力モータを制御する反力コントローラとを有する。そして、反力コントローラは、転舵輪の向きがストロークエンドに到達したときに、反力モータで発生する操舵反力の大きさを補正して増大させる制御を行なう。これにより、運転者は、転舵輪の向きがストロークエンドに到達したことをステアリングホイールを通じて感知することが可能となる。 The vehicle steering system disclosed in Patent Document 1 has a reaction force motor that applies a steering reaction force to the steering wheel, which is calculated based on the vehicle speed, the amount of operation of the steering wheel, and the like, and a reaction force controller that controls the reaction force motor. Then, the reaction force controller corrects and increases the magnitude of the steering reaction force generated by the reaction force motor when the direction of the steered wheels reaches the stroke end. As a result, the driver can sense through the steering wheel that the direction of the steered wheels has reached the end of the stroke.

国際公開２０２０／１９５２２６号公報International publication 2020/195226

特許文献１のように、転舵輪の向きがストロークエンドに到達したときに、反力モータで発生する操舵反力の大きさを補正して増大させる制御を行なった場合、あくまでステアリングホイールの操舵反力が大きくなるだけであり、ステアリングホイールの回転が阻止されるのではないため、運転者によっては、転舵輪の向きがストロークエンドに到達したことに気付かず、そのままステアリングホイールの回転操作を継続してしまうおそれがある。 As in Patent Document 1, when control is performed to correct and increase the magnitude of the steering reaction force generated by the reaction force motor when the direction of the steered wheels reaches the end of the stroke, the steering reaction force of the steering wheel remains unchanged. Since this only increases the force and does not prevent the rotation of the steering wheel, some drivers may not notice that the direction of the steered wheels has reached the end of the stroke, and may continue to turn the steering wheel. There is a risk of

そのような事態を防止するため、特許文献１の車両用操舵装置の反力モータを大型化する方法が考えられる。反力モータを大型化すれば、反力モータで発生可能な操舵反力の大きさも大きくなるので、転舵輪の向きがストロークエンドに到達したときに、どのような運転者でも確実に気づく程度に大きな操舵反力を発生させることが可能となる。しかしながら、反力モータを大型化すると、周辺のスペースが狭くなり、またコスト高である。また、転舵輪の向きがストロークエンドに到達して反力が付加された後、急激な反対方向への回転の入力に対して、反力の解放が即時にできないという問題もある。 In order to prevent such a situation, a method of increasing the size of the reaction force motor of the vehicle steering system disclosed in Patent Document 1 is conceivable. If the size of the reaction motor is increased, the magnitude of the steering reaction force that can be generated by the reaction motor also increases. It is possible to generate a large steering reaction force. However, increasing the size of the reaction motor reduces the space around it and increases the cost. Moreover, after the direction of the steered wheels reaches the end of the stroke and the reaction force is applied, there is also the problem that the reaction force cannot be released immediately in response to a sudden input of rotation in the opposite direction.

この発明が解決しようとする課題は、回転の入力に対して所定の位置でその回転を規制できるようにするとともに、その規制状態での急激な反対方向への入力に対しても対応できるようにすることである。 The problem to be solved by the present invention is to make it possible to regulate the rotation at a predetermined position with respect to the input of rotation, and to cope with the sudden input in the opposite direction in the regulation state. It is to be.

上記の課題を解決するため、この発明は、内輪及び外輪と前記内輪の外周と前記外輪の内周との間に組み込まれた係合子を備え前記係合子を介して前記内輪と前記外輪とを係合させる係合状態と前記内輪と前記外輪との係合を解除する係合解除状態との間で切り替える電磁クラッチユニットを備え、前記内輪は入力側のシャフトに連結され、前記外輪は固定であり、前記内輪は別体の部品で構成され互いに相対回転するように支持されたカムリング及び中間軸を備え、前記カムリングと前記中間軸が所定の角度だけ相対回転すると前記カムリングと前記中間軸は一体となって回転する回転伝達装置を採用した。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention includes an inner ring, an outer ring, and an engaging element incorporated between the outer circumference of the inner ring and the inner circumference of the outer ring. An electromagnetic clutch unit is provided for switching between an engaged state for engagement and an disengaged state for disengaging the inner ring and the outer ring, wherein the inner ring is connected to an input-side shaft and the outer ring is fixed. wherein the inner ring comprises a cam ring and an intermediate shaft which are constructed of separate parts and supported so as to rotate relative to each other, and when the cam ring and the intermediate shaft rotate relative to each other by a predetermined angle, the cam ring and the intermediate shaft are united. A rotation transmission device that rotates as

ここで、前記電磁クラッチユニットは、前記係合子を保持し、前記内輪と前記外輪とを係合状態とする前記係合子の係合位置と、前記内輪と前記外輪とを係合解除状態とする前記係合子の係合解除位置との間で周方向に移動可能に支持された係合子保持器と、軸方向に移動可能に支持されたアーマチュアと、通電により前記アーマチュアを吸引して軸方向に移動させる電磁石と、前記アーマチュアの移動に応じて、前記係合子保持器を前記係合位置と前記係合解除位置のうち一方から他方に周方向移動させる動作変換機構とを備えている構成を採用できる。 Here, the electromagnetic clutch unit holds the engaging element, engages the engaging element at an engaging position where the inner ring and the outer ring are engaged, and disengages the inner ring and the outer ring. an engager retainer supported so as to be circumferentially movable between the disengagement position of the engager; an armature supported so as to be axially movable; and a movement converting mechanism for circumferentially moving the engaging element retainer from one of the engaging position and the disengaging position to the other in accordance with the movement of the armature. can.

また、前記カムリングと前記中間軸は、前記カムリングに対する前記中間軸の所定の角度範囲内での相対回転を許容し、前記カムリングに対する前記中間軸の前記所定の角度範囲を超える相対回転は阻止するように前記所定の角度範囲の遊びをもって連結され、前記カムリングと前記中間軸との間には、前記カムリングと前記中間軸が前記所定の角度範囲の中央位置にある状態から相対回転したときに前記カムリングと前記中間軸を前記所定の角度範囲の中央位置に向けて付勢する弾性部材が設けられている構成を採用できる。 Further, the cam ring and the intermediate shaft allow relative rotation of the intermediate shaft with respect to the cam ring within a predetermined angular range, and prevent relative rotation of the intermediate shaft with respect to the cam ring beyond the predetermined angular range. with play in the predetermined angular range, and between the cam ring and the intermediate shaft, when the cam ring and the intermediate shaft are relatively rotated from the central position in the predetermined angular range, the cam ring and an elastic member that biases the intermediate shaft toward the central position of the predetermined angular range.

ここで、前記中間軸は、非円形の断面をもつ非円形軸部を有し、前記カムリングは、前記非円形軸部に周方向の隙間をもって嵌合する非円形穴部を有し、前記弾性部材は、一端が前記中間軸の中心に形成された嵌合穴に嵌合して回り止めされ、他端が前記カムリングに回り止めされたトーションバーである構成を採用できる。 Here, the intermediate shaft has a non-circular shaft portion having a non-circular cross section, the cam ring has a non-circular hole portion that fits into the non-circular shaft portion with a gap in the circumferential direction, and the elastic The member may be a torsion bar, one end of which is fitted into a fitting hole formed in the center of the intermediate shaft to prevent rotation, and the other end of which is prevented from rotating by the cam ring.

また、前記中間軸は、非円形の断面をもつ非円形軸部を有し、前記カムリングは、前記非円形軸部に周方向の隙間をもって嵌合する非円形穴部を有し、前記弾性部材は、前記非円形軸部と前記非円形穴部の間に周方向に挟み込んで設けられた板ばねである構成を採用できる。 The intermediate shaft has a non-circular shaft portion having a non-circular cross section, the cam ring has a non-circular hole portion that fits into the non-circular shaft portion with a circumferential gap, and the elastic member is a plate spring that is sandwiched between the non-circular shaft portion and the non-circular hole portion in the circumferential direction.

また、前記中間軸は、非円形の断面をもつ非円形軸部を有し、前記カムリングは、前記非円形軸部に周方向の隙間をもって嵌合する非円形穴部を有し、前記弾性部材は、前記非円形軸部と前記非円形穴部の間に圧縮して組み込まれた圧縮コイルばねである構成を採用できる。 The intermediate shaft has a non-circular shaft portion having a non-circular cross section, the cam ring has a non-circular hole portion that fits into the non-circular shaft portion with a circumferential gap, and the elastic member is a compression coil spring that is compressed and incorporated between the non-circular shaft portion and the non-circular hole portion.

これらの各態様において、前記動作変換機構は、前記電磁石の通電時に、前記係合子保持器を前記係合解除位置から前記係合位置に周方向移動させ、前記電磁石の非通電時に、前記係合子保持器を前記係合位置から前記係合解除位置に周方向移動させる構成を採用できる。 In each of these aspects, the motion converting mechanism moves the engaging element retainer from the disengaged position to the engaging position in the circumferential direction when the electromagnet is energized, and moves the engaging element when the electromagnet is not energized. A configuration can be adopted in which the retainer is circumferentially moved from the engagement position to the disengagement position.

これらの各態様において、前記電磁石と前記アーマチュアとを収容する筒状のクラッチケースを更に有し、前記外輪は、前記クラッチケースに一体に形成されている構成を採用できる。 In each of these aspects, it is possible to employ a configuration in which a tubular clutch case is further provided to accommodate the electromagnet and the armature, and the outer ring is formed integrally with the clutch case.

これらの各態様において、前記電磁石と前記アーマチュアとを収容する筒状のクラッチケースを更に有し、前記クラッチケースは、非磁性体で形成され、前記外輪は、前記クラッチケースとは別体に形成され、前記クラッチケースに回り止めされている構成を採用できる。 Each of these aspects further includes a cylindrical clutch case that houses the electromagnet and the armature, the clutch case is formed of a non-magnetic material, and the outer ring is formed separately from the clutch case. and is detented by the clutch case.

これらの各態様からなる回転伝達装置を用い、ステアリングホイールと、前記ステアリングホイールの操作量を検知する操舵センサと、前記ステアリングホイールに対して機械的に切り離して設けられ、前記操舵センサで検知される前記ステアリングホイールの操作量に応じて左右一対の転舵輪の向きを変化させる転舵アクチュエータと、を有し、前記シャフトは、前記ステアリングホイールと一体に回転するステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置を採用することができる。 Using the rotation transmission device having each of these aspects, a steering wheel, a steering sensor for detecting an operation amount of the steering wheel, and a steering sensor are provided mechanically separated from the steering wheel and detected by the steering sensor. a steering actuator that changes the direction of a pair of left and right steered wheels according to the amount of operation of the steering wheel, and the shaft adopts a steer-by-wire type vehicle steering device that rotates together with the steering wheel. can do.

この発明は、回転の入力に対して所定の位置でその回転を規制するとともに、その規制状態での急激な反対方向への入力に対しても対応できるようになる。 According to the present invention, rotation input is restricted at a predetermined position, and it is possible to cope with sudden input in the opposite direction in the restricted state.

この発明の第１実施形態にかかるステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置を模式的に示す図1 is a diagram schematically showing a steer-by-wire vehicle steering system according to a first embodiment of the present invention; FIG. 図１の電磁クラッチユニットの近傍の断面図Cross-sectional view of the vicinity of the electromagnetic clutch unit in FIG. 図２の動作変換機構の近傍を拡大して示す図The figure which expands and shows the vicinity of the motion conversion mechanism of FIG. 図２のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図Sectional view along IV-IV line in FIG. 図２のＶ－Ｖ線に沿った断面図Cross-sectional view along line VV in FIG. 非円形軸部と非円形穴部と弾性部材の分解斜視図FIG. 2 is an exploded perspective view of a non-circular shaft portion, a non-circular hole portion, and an elastic member; 非円形軸部と非円形穴部の係合状態を示す断面図Sectional view showing the engagement state of the non-circular shaft portion and the non-circular hole portion 非円形軸部と非円形穴部の係合状態を示す断面図Sectional view showing the engagement state of the non-circular shaft portion and the non-circular hole portion 非円形軸部と非円形穴部の係合状態を示す断面図Sectional view showing the engagement state of the non-circular shaft portion and the non-circular hole portion

図１に、この発明の第１実施形態にかかるステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置を示す。この車両用操舵装置は、運転者によるステアリングホイール１の操作量を電気信号に変換し、その電気信号に基づいて転舵アクチュエータ２を制御することで、左右一対の転舵輪３の向きを変化させるステアバイワイヤ方式のものである。 FIG. 1 shows a steer-by-wire vehicle steering system according to a first embodiment of the present invention. This vehicle steering system converts the amount of operation of a steering wheel 1 by a driver into an electrical signal, and controls a steering actuator 2 based on the electrical signal to change the direction of a pair of left and right steered wheels 3. It is of the steer-by-wire system.

車両用操舵装置は、運転者により操舵されるステアリングホイール１と、ステアリングホイール１に連結されたステアリングシャフト４と、ステアリングホイール１の操作量を検知する操舵センサ５と、ステアリングホイール１に操舵反力を与える反力モータ６と、通電と非通電の切り替えによりステアリングホイール１の回転を阻止するステアリングロック状態とステアリングホイール１の回転を許容するステアリングロック解除状態とを切り替える電磁クラッチユニット７と、ステアリングホイール１に対して機械的に切り離して設けられた転舵アクチュエータ２と、制御部８とを有する。 The vehicle steering system includes a steering wheel 1 steered by a driver, a steering shaft 4 connected to the steering wheel 1, a steering sensor 5 for detecting the amount of operation of the steering wheel 1, and a steering reaction force applied to the steering wheel 1. an electromagnetic clutch unit 7 that switches between a steering lock state that prevents rotation of the steering wheel 1 and a steering lock release state that allows rotation of the steering wheel 1 by switching between energization and non-energization, and a steering wheel It has a steering actuator 2 mechanically separated from 1 and a control unit 8 .

ステアリングシャフト４は、ステアリングホイール１を操舵したときに、ステアリングホイール１と一体に回転するようにステアリングホイール１に連結されている。操舵センサ５は、ステアリングシャフト４に取り付けられている。操舵センサ５としては、例えば、ステアリングホイール１の操舵角を検知する操舵角センサ、運転者によってステアリングホイール１に入力される操舵トルクを検知する操舵トルクセンサなどが挙げられる。 The steering shaft 4 is connected to the steering wheel 1 so as to rotate together with the steering wheel 1 when the steering wheel 1 is steered. A steering sensor 5 is attached to the steering shaft 4 . Examples of the steering sensor 5 include a steering angle sensor that detects the steering angle of the steering wheel 1 and a steering torque sensor that detects steering torque input to the steering wheel 1 by the driver.

ステアリングシャフト４には反力モータ６が取り付けられている。反力モータ６は、通電により回転トルクを発生する電動モータである。反力モータ６は、ステアリングシャフト４の端部に連結されている。反力モータ６は、回転トルクをステアリングシャフト４に入力することで、そのステアリングシャフト４を介してステアリングホイール１に操舵反力を付与する。 A reaction force motor 6 is attached to the steering shaft 4 . The reaction motor 6 is an electric motor that generates rotational torque when energized. The reaction force motor 6 is connected to the end of the steering shaft 4 . The reaction force motor 6 applies a steering reaction force to the steering wheel 1 via the steering shaft 4 by inputting rotational torque to the steering shaft 4 .

転舵アクチュエータ２は、転舵軸１０と、転舵軸ハウジング１１と、転舵軸１０を車両の左右方向に移動させる転舵モータ１２と、転舵軸１０の位置を検知する転舵センサ１３とを有する。転舵軸１０は、車両の左右方向に移動可能に転舵軸ハウジング１１で支持されている。転舵軸ハウジング１１は、転舵軸１０の左右両端が転舵軸ハウジング１１から突出した状態となるように転舵軸１０の中央部を収容している。 The steering actuator 2 includes a steering shaft 10 , a steering shaft housing 11 , a steering motor 12 that moves the steering shaft 10 in the lateral direction of the vehicle, and a steering sensor 13 that detects the position of the steering shaft 10 . and The steering shaft 10 is supported by a steering shaft housing 11 so as to be movable in the lateral direction of the vehicle. The steered shaft housing 11 accommodates the central portion of the steered shaft 10 so that both left and right ends of the steered shaft 10 protrude from the steered shaft housing 11 .

転舵モータ１２および転舵センサ１３は、転舵軸ハウジング１１に取り付けられている。転舵モータ１２と転舵軸１０の間には、転舵モータ１２が出力する回転を転舵軸１０の直線運動に変換する運動変換機構（図示せず）が組み込まれている。転舵軸１０の左右両端は、タイロッド１４を介して左右一対の転舵輪３に連結され、転舵軸１０が軸方向に移動するとこれに連動して左右一対の転舵輪３の向きが変化するようになっている。 The steering motor 12 and the steering sensor 13 are attached to the steering shaft housing 11 . Between the steered motor 12 and the steered shaft 10 is incorporated a motion conversion mechanism (not shown) that converts the rotation output by the steered motor 12 into linear motion of the steered shaft 10 . Both left and right ends of the steered shaft 10 are connected to a pair of left and right steered wheels 3 via tie rods 14, and when the steered shaft 10 moves in the axial direction, the directions of the pair of left and right steered wheels 3 change in conjunction with this movement. It's like

図２に示すように、反力モータ６は、モータケース１５と、モータケース１５からステアリングホイール１（図１参照）の側とは反対側に突出するモータシャフト１６とを有する。以下、ステアリングホイール１の側を軸方向一端、その反対側を軸方向他端と称する。モータシャフト１６は、モータケース１５の内部に組み込まれた図示しない転がり軸受で回転可能に支持されている。また、モータシャフト１６は、ステアリングホイール１およびステアリングシャフト４（図１参照）と一体に回転するように、ステアリングシャフト４に連結されている。モータケース１５は、回転しないように車体（図示せず）に固定されている。 As shown in FIG. 2, the reaction motor 6 has a motor case 15 and a motor shaft 16 protruding from the motor case 15 on the opposite side of the steering wheel 1 (see FIG. 1). Hereinafter, the steering wheel 1 side is referred to as one axial end, and the opposite side is referred to as the other axial end. The motor shaft 16 is rotatably supported by a rolling bearing (not shown) incorporated inside the motor case 15 . Further, the motor shaft 16 is connected to the steering shaft 4 so as to rotate together with the steering wheel 1 and the steering shaft 4 (see FIG. 1). The motor case 15 is fixed to the vehicle body (not shown) so as not to rotate.

電磁クラッチユニット７は、モータシャフト１６に連結して設けられた内輪２０と、モータケース１５に対して固定して設けられた外輪２１と、内輪２０の外周に形成された複数のカム面２２と、外輪２１の内周に形成された円筒面２３と、各カム面２２と円筒面２３との間に組み込まれたローラからなる係合子２４（以下、ローラ２４と称する）とを有する２方向クラッチを備えている。また、電磁クラッチユニット７は、それらのローラ２４を保持する係合子保持器２５と、軸方向に移動可能に支持されたアーマチュア２６と、通電によりアーマチュア２６を吸引して軸方向に移動させる電磁石２７と、アーマチュア２６の移動に応じて係合子保持器２５を周方向移動させる動作変換機構２８を備えている。 The electromagnetic clutch unit 7 includes an inner ring 20 connected to the motor shaft 16, an outer ring 21 fixed to the motor case 15, and a plurality of cam surfaces 22 formed on the outer circumference of the inner ring 20. , a cylindrical surface 23 formed on the inner circumference of the outer ring 21, and an engaging member 24 (hereinafter referred to as a roller 24) composed of a roller incorporated between each cam surface 22 and the cylindrical surface 23. It has The electromagnetic clutch unit 7 includes an engaging element retainer 25 that retains the rollers 24, an armature 26 that is supported so as to be axially movable, and an electromagnet 27 that attracts the armature 26 by energization and moves it in the axial direction. and a motion converting mechanism 28 for moving the engaging element retainer 25 in the circumferential direction according to the movement of the armature 26 .

外輪２１は、モータケース１５に固定されたクラッチケース２９と一体に形成されている。すなわち、外輪２１はモータケース１５に対して固定（不動）である。クラッチケース２９は、電磁クラッチユニット７の構成部材（内輪２０、ローラ２４、係合子保持器２５、アーマチュア２６、電磁石２７等）を一括して収容する筒状の部材である。クラッチケース２９の軸方向一端には、径方向外方に延びるフランジ部３０が形成され、そのフランジ部３０がモータケース１５の軸方向端面に図示しないボルトで固定されている。外輪２１（クラッチケース２９）には、内輪２０を回転可能に支持する軸受３１が組み込まれている。なお、この実施形態では、外輪２１をクラッチケース２９と一体に形成しているので、部品点数が少なく製造コストを低減することが可能であるが、これを別部材で構成してそれを一体に固定することも可能である。なお、クラッチケース２９と外輪２１を別部材とした場合、クラッチケース２９の素材を非磁性体とすることが、磁界の漏出を抑える上で有効である。 The outer ring 21 is formed integrally with a clutch case 29 fixed to the motor case 15 . That is, the outer ring 21 is fixed (immovable) with respect to the motor case 15 . The clutch case 29 is a cylindrical member that collectively houses the constituent members of the electromagnetic clutch unit 7 (the inner ring 20, the rollers 24, the engaging element retainer 25, the armature 26, the electromagnet 27, etc.). A radially outwardly extending flange portion 30 is formed at one axial end of the clutch case 29 , and the flange portion 30 is fixed to the axial end surface of the motor case 15 with bolts (not shown). A bearing 31 that rotatably supports the inner ring 20 is incorporated in the outer ring 21 (clutch case 29). In this embodiment, since the outer ring 21 is formed integrally with the clutch case 29, the number of parts is small and the manufacturing cost can be reduced. It can also be fixed. When the clutch case 29 and the outer ring 21 are formed as separate members, it is effective to use a non-magnetic material for the clutch case 29 in order to suppress magnetic field leakage.

内輪２０は、互いに別体の部品で構成されたカムリング７１及び中間軸７２を備えている。内輪２０のカム面２２は、カムリング７１の外周に形成されている。カムリング７１と中間軸７２は、互いに相対回転するように軸受１７で支持されている。中間軸７２は、モータシャフト１６の外周にスプライン嵌合している。このスプライン嵌合によって、モータシャフト１６は、中間軸７２に対して全く相対回転しないように遊びなくその中間軸７２に連結されている。また、中間軸７２は、クラッチケース２９に対して軸受１８を介して相対回転可能に支持されている。軸受１８は、中間軸７２とモータシャフト１６とがスプライン嵌合した部分を、その外径側から支持している。 The inner ring 20 includes a cam ring 71 and an intermediate shaft 72 which are separate parts. A cam surface 22 of the inner ring 20 is formed on the outer circumference of the cam ring 71 . The cam ring 71 and the intermediate shaft 72 are supported by bearings 17 so as to rotate relative to each other. The intermediate shaft 72 is spline-fitted to the outer circumference of the motor shaft 16 . By this spline fitting, the motor shaft 16 is connected to the intermediate shaft 72 without play so as not to rotate relative to the intermediate shaft 72 at all. Also, the intermediate shaft 72 is rotatably supported relative to the clutch case 29 via a bearing 18 . The bearing 18 supports the portion where the intermediate shaft 72 and the motor shaft 16 are spline-fitted from the outer diameter side.

中間軸７２は、非円形の断面をもつ非円形軸部６０を有する。また、カムリング７１には、中間軸７２の非円形軸部６０が周方向の隙間をもって嵌合する非円形穴部６１が形成されている（図５参照）。非円形軸部６０と非円形穴部６１との間に設定された軸回り方向の隙間（ガタ）により、カムリング７１と中間軸７２は、互いに所定の角度だけ相対回転すると、その後はカムリング７１と中間軸７２は一体となって回転するようになっている。 The intermediate shaft 72 has a non-circular shaft portion 60 with a non-circular cross-section. Further, the cam ring 71 is formed with a non-circular hole portion 61 into which the non-circular shaft portion 60 of the intermediate shaft 72 is fitted with a circumferential gap (see FIG. 5). When the cam ring 71 and the intermediate shaft 72 rotate relative to each other by a predetermined angle due to a gap (backlash) set between the non-circular shaft portion 60 and the non-circular hole portion 61, the cam ring 71 and the intermediate shaft 72 then rotate. The intermediate shaft 72 rotates together.

回転ストッパ面６２は、中間軸７２がカムリング７１に対して相対回転したときに、非円形穴部６１の内周に直接接触して受け止められる面である。この回転ストッパ面６２は、非円形軸部６０の周方向一方側と周方向他方側の両側に形成されている。すなわち、中間軸７２がカムリング７１に対して周方向の一方に相対回転したときは、周方向一方側の回転ストッパ面６２が非円形穴部６１の内周に直接接触して受け止められ、また、中間軸７２がカムリング７１に対して周方向の他方に相対回転したときは、周方向他方側の回転ストッパ面６２が非円形穴部６１の内周に直接接触して受け止められるようになっている。 The rotation stopper surface 62 is a surface that directly contacts and receives the inner circumference of the non-circular hole portion 61 when the intermediate shaft 72 rotates relative to the cam ring 71 . The rotation stopper surface 62 is formed on both sides of the non-circular shaft portion 60 in the circumferential direction one side and the circumferential direction other side. That is, when the intermediate shaft 72 rotates in one direction in the circumferential direction relative to the cam ring 71, the rotation stopper surface 62 on the one side in the circumferential direction is received by being in direct contact with the inner circumference of the non-circular hole portion 61. When the intermediate shaft 72 rotates in the other circumferential direction relative to the cam ring 71, the rotation stopper surface 62 on the other circumferential side is in direct contact with the inner circumference of the non-circular hole portion 61 to receive it. .

非円形軸部６０と非円形穴部６１は、カムリング７１に対する中間軸７２の所定の角度範囲内での相対回転を許容し、カムリング７１に対する中間軸７２の所定の角度範囲を超える相対回転は阻止するように、所定の角度範囲の遊びをもってカムリング７１と中間軸７２を連結している。 The non-circular shaft portion 60 and the non-circular hole portion 61 allow relative rotation of the intermediate shaft 72 with respect to the cam ring 71 within a predetermined angular range, and prevent relative rotation of the intermediate shaft 72 with respect to the cam ring 71 beyond a predetermined angular range. The cam ring 71 and the intermediate shaft 72 are connected with play in a predetermined angular range.

電磁クラッチユニット７は、ローラ２４を介して内輪２０のカムリング７１と外輪２１とを係合させる係合状態と、内輪２０のカムリング７１と外輪２１との係合を解除する係合解除状態との間で切り替える機能を備えている。係合子保持器２５は、ローラ２４を周方向に沿って保持する。図４に示すように、内輪２０の外周のカム面２２は、外輪２１の内周の円筒面２３と半径方向に対向している。カム面２２と円筒面２３の間には、周方向中央から周方向両端に向かって次第に狭小となるくさび空間が形成されている。係合子保持器２５には、径方向に貫通するポケット３２が周方向に間隔をおいて複数形成され、その各ポケット３２にローラ２４が収容されている。係合子保持器２５は、ローラ２４をカム面２２（図４参照）の周方向中央から周方向に移動させることでカム面２２と円筒面２３の間にローラ２４を係合させる係合位置と、ローラ２４をカム面２２の周方向中央に移動させることでカム面２２と円筒面２３の間へのローラ２４の係合を解除する係合解除位置との間で、内輪２０に対して周方向に移動可能に支持されている。 The electromagnetic clutch unit 7 has an engagement state in which the cam ring 71 of the inner ring 20 and the outer ring 21 are engaged via the roller 24 and an engagement disengagement state in which the cam ring 71 of the inner ring 20 and the outer ring 21 are disengaged. It has the ability to switch between The engaging element retainer 25 retains the roller 24 along the circumferential direction. As shown in FIG. 4 , the cam surface 22 on the outer circumference of the inner ring 20 radially faces the cylindrical surface 23 on the inner circumference of the outer ring 21 . Between the cam surface 22 and the cylindrical surface 23, a wedge space is formed that gradually narrows from the center in the circumferential direction toward both ends in the circumferential direction. A plurality of pockets 32 penetrating in the radial direction are formed in the engaging element retainer 25 at intervals in the circumferential direction, and the rollers 24 are accommodated in each of the pockets 32 . The engaging element retainer 25 has an engagement position where the roller 24 is engaged between the cam surface 22 and the cylindrical surface 23 by moving the roller 24 from the center in the circumferential direction of the cam surface 22 (see FIG. 4) in the circumferential direction. , and an engagement release position where the roller 24 is disengaged between the cam surface 22 and the cylindrical surface 23 by moving the roller 24 to the center of the cam surface 22 in the circumferential direction. It is supported so as to be movable in the direction.

アーマチュア２６は、内輪２０の中間軸７２の外周で軸方向に移動可能に支持されている。アーマチュア２６は、磁性材料（鉄、珪素鋼など）で形成された円盤状の部材である。電磁石２７は、アーマチュア２６と軸方向に対向して配置されている。電磁石２７は、軸方向と周方向のいずれにも移動しないようにクラッチケース２９に固定されている。アーマチュア２６と電磁石２７の間には、アーマチュア２６を電磁石２７から離反する方向に付勢する離反ばね３４が組み込まれている。電磁石２７は、アーマチュア２６に向かって軸方向に開放するＣ形断面をもつ環状のフィールドコア３５と、フィールドコア３５に巻回されたソレノイドコイル３６とを有する。ソレノイドコイル３６に通電すると、フィールドコア３５とアーマチュア２６とを通る磁気回路が形成され、アーマチュア２６はフィールドコア３５に吸引される。クラッチケース２９には、ソレノイドコイル３６に電力を供給するリード線３７が通る貫通孔３８が形成されている。貫通孔３８には、貫通孔３８の内周とリード線３７の外周の間の隙間を埋めるゴム製のグロメット３９が装着されている。 The armature 26 is axially movably supported on the outer circumference of the intermediate shaft 72 of the inner ring 20 . The armature 26 is a disk-shaped member made of a magnetic material (iron, silicon steel, etc.). The electromagnet 27 is arranged to face the armature 26 in the axial direction. The electromagnet 27 is fixed to the clutch case 29 so as not to move in either the axial direction or the circumferential direction. A separating spring 34 is installed between the armature 26 and the electromagnet 27 to urge the armature 26 in a direction away from the electromagnet 27 . The electromagnet 27 has an annular field core 35 with a C-shaped cross section that opens axially toward the armature 26 and a solenoid coil 36 wound around the field core 35 . When the solenoid coil 36 is energized, a magnetic circuit is formed through the field core 35 and the armature 26 , and the armature 26 is attracted to the field core 35 . The clutch case 29 is formed with a through hole 38 through which a lead wire 37 for supplying electric power to the solenoid coil 36 passes. A rubber grommet 39 is attached to the through hole 38 to fill the gap between the inner circumference of the through hole 38 and the outer circumference of the lead wire 37 .

動作変換機構２８は、図３に示すように、アーマチュア２６に対して軸方向に相対移動可能な状態でアーマチュア２６に回り止めされ、且つ、係合子保持器２５に回り止めされた中間プレート４０と、係合子保持器２５を係合解除位置に弾性的に保持するセンタリングばね４１とを備えている。動作変換機構２８は、電磁石２７への通電によりアーマチュア２６が軸方向へ移動すると、そのアーマチュア２６の移動に応じて、係合子保持器２５を係合位置と係合解除位置のうち一方から他方に周方向移動させる機能を発揮する。 As shown in FIG. 3 , the motion conversion mechanism 28 includes an intermediate plate 40 that is detented by the armature 26 and detented by the retainer 25 so as to be axially movable relative to the armature 26 . , and a centering spring 41 that elastically retains the engaging element retainer 25 in the disengaged position. When the armature 26 moves in the axial direction by energizing the electromagnet 27, the motion conversion mechanism 28 shifts the engaging element holder 25 from one of the engaged position and the disengaged position to the other in accordance with the movement of the armature 26. It exhibits the function of moving in the circumferential direction.

中間プレート４０の外周には、係合子保持器２５に形成された係合凹部４２に係合する係合凸部４３が形成されている。中間プレート４０は、この係合凸部４３と係合凹部４２の係合によって、係合子保持器２５と一体に周方向移動するように係合子保持器２５に回り止めされている。また、中間プレート４０には、アーマチュア２６に向かって軸方向に延びる軸方向突起４４が形成されている。アーマチュア２６には、中間プレート４０の軸方向突起４４が軸方向にスライド可能に挿入される軸方向孔４５が形成されている。中間プレート４０は、この軸方向突起４４と軸方向孔４５の係合によって、アーマチュア２６に対して軸方向移動可能な状態で、アーマチュア２６と一体に周方向移動するようにアーマチュア２６に回り止めされている。 An engagement projection 43 that engages with an engagement recess 42 formed in the retainer 25 is formed on the outer periphery of the intermediate plate 40 . The intermediate plate 40 is prevented from rotating by the engaging element retainer 25 by the engagement of the engaging protrusion 43 and the engaging recess 42 so as to move circumferentially together with the engaging element retainer 25 . Further, the intermediate plate 40 is formed with an axial projection 44 extending axially toward the armature 26 . The armature 26 is formed with an axial hole 45 into which the axial projection 44 of the intermediate plate 40 is axially slidably inserted. The intermediate plate 40 is axially movable with respect to the armature 26 by engagement between the axial projection 44 and the axial hole 45, and is prevented from rotating by the armature 26 so as to move circumferentially together with the armature 26. ing.

図４に示すように、センタリングばね４１は、鋼線をＣ形に巻いたＣ形環状部４６と、Ｃ形環状部４６の両端からそれぞれ径方向外方に延出する一対の延出部４７とからなる。Ｃ形環状部４６は、内輪２０の軸方向端面に形成された円形のばね収容凹部４８に嵌め込まれている。一対の延出部４７は、ばね収容凹部４８から径方向外方に貫通するように内輪２０の軸方向端面に形成された径方向溝４９に挿入されている。センタリングばね４１の延出部４７は、径方向溝４９の径方向外端から突出しており、その延出部４７の径方向溝４９からの突出部分が、係合子保持器２５に形成された保持器溝５０に挿入されている。径方向溝４９と保持器溝５０は同じ周方向幅をもつように形成されている。センタリングばね４１の延出部４７は、径方向溝４９の内面と、保持器溝５０の内面にそれぞれ接触しており、その接触部分に作用する周方向の力によって係合子保持器２５を係合解除位置に弾性保持している。 As shown in FIG. 4, the centering spring 41 includes a C-shaped annular portion 46 formed by winding a steel wire in a C-shape, and a pair of extension portions 47 extending radially outward from both ends of the C-shaped annular portion 46, respectively. Consists of The C-shaped annular portion 46 is fitted into a circular spring accommodating recess 48 formed in the axial end face of the inner ring 20 . The pair of extensions 47 are inserted into radial grooves 49 formed in the axial end face of the inner ring 20 so as to penetrate radially outward from the spring housing recess 48 . The extending portion 47 of the centering spring 41 projects from the radially outer end of the radial groove 49 , and the projecting portion of the extending portion 47 from the radial groove 49 is formed in the retainer retainer 25 . It is inserted into the instrument groove 50 . The radial grooves 49 and the retainer grooves 50 are formed to have the same circumferential width. The extending portion 47 of the centering spring 41 is in contact with the inner surface of the radial groove 49 and the inner surface of the retainer groove 50, respectively, and the engaging element retainer 25 is engaged by the circumferential force acting on the contact portions. It is elastically held in the released position.

電磁クラッチユニット７は、電磁石２７が非通電の状態では、内輪２０のカムリング７１が外輪２１に対して自由に回転することができる空転状態となる。すなわち、電磁石２７が非通電のとき、アーマチュア２６が離反ばね３４の付勢力によって電磁石２７から離反し、アーマチュア２６は、電磁石２７に対して自由に回転可能な状態となる。このとき、係合子保持器２５は、センタリングばね４１の弾性復元力によって係合解除位置に保持されるので、カムリング７１を回転させても、カムリング７１の外周のカム面２２と外輪２１の内周の円筒面２３との間にローラ２４は係合せず、カムリング７１に連結された中間軸７２及びモータシャフト１６は正逆両方向に自由に回転することが可能である。 The electromagnetic clutch unit 7 is in an idling state in which the cam ring 71 of the inner ring 20 can freely rotate with respect to the outer ring 21 when the electromagnet 27 is not energized. That is, when the electromagnet 27 is not energized, the armature 26 is separated from the electromagnet 27 by the urging force of the separation spring 34 , and the armature 26 becomes freely rotatable with respect to the electromagnet 27 . At this time, the engaging element retainer 25 is held at the disengaged position by the elastic restoring force of the centering spring 41. Therefore, even if the cam ring 71 is rotated, the cam surface 22 on the outer circumference of the cam ring 71 and the inner circumference of the outer ring 21 are displaced. The intermediate shaft 72 connected to the cam ring 71 and the motor shaft 16 can freely rotate in both forward and reverse directions.

一方、電磁石２７に通電した状態では、カムリング７１の回転が阻止されたロック状態となる。すなわち、電磁石２７に通電したとき、アーマチュア２６は電磁石２７に吸着され、アーマチュア２６が電磁石２７に摩擦接触した状態となる。このとき、内輪２０を回転させると、電磁石２７に摩擦接触するアーマチュア２６が、中間プレート４０を介して係合子保持器２５に回り止めされているので、係合子保持器２５は回転が制限され、その係合子保持器２５に対して内輪２０が相対回転する。その結果、係合子保持器２５が、センタリングばね４１の弾性力に抗し係合解除位置から係合位置に移動し、内輪２０の外周のカム面２２と外輪２１の内周の円筒面２３との間にローラ２４が係合するので、カムリング７１の回転が阻止され、カムリング７１に連結された中間軸７２及びモータシャフト１６の回転が阻止される。 On the other hand, when the electromagnet 27 is energized, the cam ring 71 is locked from rotating. That is, when the electromagnet 27 is energized, the armature 26 is attracted to the electromagnet 27 and the armature 26 is in frictional contact with the electromagnet 27 . At this time, when the inner ring 20 is rotated, the armature 26 that is in frictional contact with the electromagnet 27 is prevented from rotating by the engaging element retainer 25 via the intermediate plate 40, so that the rotation of the engaging element retainer 25 is restricted. The inner ring 20 rotates relative to the engaging element retainer 25 . As a result, the engaging element retainer 25 moves from the disengaged position to the engaged position against the elastic force of the centering spring 41, and the cam surface 22 on the outer circumference of the inner ring 20 and the cylindrical surface 23 on the inner circumference of the outer ring 21 are engaged. Since the roller 24 is engaged between them, the cam ring 71 is prevented from rotating, and the intermediate shaft 72 and the motor shaft 16 connected to the cam ring 71 are prevented from rotating.

図１に示すように、反力モータ６、電磁クラッチユニット７、転舵モータ１２は、制御部８で制御される。制御部８の入力側には、外部センサ５１、操舵センサ５、転舵センサ１３が電気的に接続されている。外部センサ５１は、車両の走行速度を検知する車速センサ等である。制御部８の出力側には、反力モータ６、電磁クラッチユニット７、転舵アクチュエータ２が電気的に接続されている。 As shown in FIG. 1 , the reaction force motor 6 , the electromagnetic clutch unit 7 and the steering motor 12 are controlled by the controller 8 . An input side of the control unit 8 is electrically connected to the external sensor 51 , the steering sensor 5 and the turning sensor 13 . The external sensor 51 is a vehicle speed sensor or the like that detects the running speed of the vehicle. The reaction force motor 6 , the electromagnetic clutch unit 7 , and the steering actuator 2 are electrically connected to the output side of the control section 8 .

制御部８は、操舵センサ５で検知されるステアリングホイール１の操作量と、外部センサ５１で検知される車両の走行状況（車速等）とに応じて転舵モータ１２を作動させ、左右一対の転舵輪３の向きを変化させる制御を行なう。また、このとき、制御部８は、ステアリングホイール１の操作量と車両の走行状況とに応じた大きさの操舵反力が発生するように反力モータ６を作動させる制御を行なう。さらに、制御部８は、転舵センサ１３で検知される転舵軸１０の位置に基づいて、転舵輪３の向きがストロークエンドに到達したか否かを判定する。そして、転舵輪３の向きがストロークエンドに到達していないと判定したときは、電磁クラッチユニット７の電磁石２７を非通電とすることで、係合子保持器２５を係合解除位置に保持する。一方、転舵輪３の向きがストロークエンドに到達したと判定したときは、電磁クラッチユニット７の電磁石２７に通電することで、係合子保持器２５を係合解除位置から係合位置に移動させる。 The control unit 8 operates the steering motor 12 according to the amount of operation of the steering wheel 1 detected by the steering sensor 5 and the running condition (vehicle speed, etc.) of the vehicle detected by the external sensor 51, Control is performed to change the direction of the steered wheels 3 . At this time, the control unit 8 controls the reaction force motor 6 so as to generate a steering reaction force corresponding to the operation amount of the steering wheel 1 and the running condition of the vehicle. Further, based on the position of the steered shaft 10 detected by the steered sensor 13, the controller 8 determines whether or not the direction of the steered wheels 3 has reached the stroke end. When it is determined that the direction of the steered wheels 3 has not reached the stroke end, the electromagnet 27 of the electromagnetic clutch unit 7 is de-energized, thereby holding the engaging element retainer 25 at the disengagement position. On the other hand, when it is determined that the direction of the steered wheels 3 has reached the stroke end, the electromagnet 27 of the electromagnetic clutch unit 7 is energized to move the engaging element retainer 25 from the disengaged position to the engaged position.

このステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置によれば、電磁石２７の通電と非通電の切り替えにより、係合子保持器２５を係合解除位置から係合位置に移動させ、これにより、ステアリングホイール１の回転を許容するステアリングロック解除状態から、ステアリングホイール１の回転を阻止するステアリングロック状態に切り替えることが可能である。すなわち、励磁タイプのブレーキ型電磁式係合子クラッチを用いることで、ステアリングホイール１がストロークエンドに達した時に電源ＯＮすることで、確実に又瞬時にステアリングホイール１の回転を止めることが可能となる。ここで、係合子保持器２５が係合位置に移動したとき、内輪２０（カムリング７１及び中間軸７２）と外輪２１との間にローラ２４が物理的に係合することによって、内輪２０の回転が阻止される。このため、内輪２０に対してモータシャフト１６及びステアリングシャフト４を介して連結されたステアリングホイール１の回転が確実に阻止される。したがって、転舵輪３の向きがストロークエンドに到達したときに電磁石２７の通電と非通電を切り替えることにより、ステアリングホイール１がそれ以上に回転するのを確実に阻止し、そのステアリングホイール１を通じて運転者に、転舵輪３の向きがストロークエンドに到達したことを確実に感知させることができる。 According to this steer-by-wire vehicle steering system, by switching between energization and non-energization of the electromagnet 27, the engaging element retainer 25 is moved from the disengaged position to the engaged position, thereby rotating the steering wheel 1. It is possible to switch from the steering unlocked state that allows the rotation of the steering wheel 1 to the steering locked state that prevents the rotation of the steering wheel 1 . That is, by using an excitation type brake-type electromagnetic engager clutch, turning on the power supply when the steering wheel 1 reaches the end of its stroke makes it possible to stop the rotation of the steering wheel 1 reliably and instantaneously. . Here, when the engaging element retainer 25 moves to the engaging position, the rollers 24 are physically engaged between the inner ring 20 (the cam ring 71 and the intermediate shaft 72) and the outer ring 21, thereby rotating the inner ring 20. is blocked. Therefore, the rotation of the steering wheel 1, which is connected to the inner ring 20 via the motor shaft 16 and the steering shaft 4, is reliably prevented. Therefore, by switching between energization and non-energization of the electromagnet 27 when the direction of the steered wheels 3 reaches the end of the stroke, the steering wheel 1 is reliably prevented from rotating further, and the driver can move through the steering wheel 1. In addition, it is possible to reliably sense that the direction of the steered wheels 3 has reached the stroke end.

ここで、仮に、転舵輪３の向きがストロークエンドに到達し、運転者がステアリングホイール１を通じてその状況を感知し、急にステアリングホイール１を逆向き（転舵輪３の向きがストロークエンドから戻る方向）に回転させようとした場合に、ステアリングホイール１がロックして動かない事態を防止することが可能である。 Here, if the direction of the steered wheels 3 reaches the stroke end, the driver senses the situation through the steering wheel 1, and suddenly turns the steering wheel 1 in the opposite direction (the direction in which the steered wheels 3 return from the stroke end). ), it is possible to prevent the steering wheel 1 from locking and not moving.

すなわち、図１に示す転舵輪３の向きがストロークエンドに到達したときに、ステアリングロック解除状態からステアリングロック状態に切り替えると、ステアリングホイール１はそれ以上回転させることができなくなり、運転者は、そのステアリングホイール１を通じて、転舵輪３の向きがストロークエンドに到達したことを感知する。ここで、運転者が、急にステアリングホイール１を逆向きに回転させようとした場合、ステアリングホイール１の回転を許容するために、即座に電磁石２７の通電と非通電を切り替えて、ステアリングロック状態からステアリングロック解除状態に切り替える必要があるが、このとき、従来のように、モータシャフト１６が内輪２０に対して全く相対回転しないように遊びなくその内輪２０に連結されていると、ステアリングロック状態からステアリングロック解除状態に切り替える動作が間に合わず、運転者がステアリングホイール１を逆向きに回転させることができないおそれがある。 That is, when the direction of the steered wheels 3 shown in FIG. 1 reaches the end of the stroke, if the steering lock release state is switched to the steering lock state, the steering wheel 1 cannot be rotated any further, and the driver cannot turn the steering wheel 1 any further. Through the steering wheel 1, it is sensed that the direction of the steered wheels 3 has reached the stroke end. Here, when the driver suddenly tries to turn the steering wheel 1 in the opposite direction, the electromagnet 27 is immediately switched between energization and non-energization in order to allow the rotation of the steering wheel 1, and the steering is locked. At this time, if the motor shaft 16 is connected to the inner ring 20 without play so as not to rotate relative to the inner ring 20 at all, as in the conventional art, the steering lock state will occur. There is a possibility that the driver cannot turn the steering wheel 1 in the opposite direction because the operation to switch from the steering lock release state to the steering lock release state is not done in time.

この問題に対し、この発明では、内輪２０を、外輪２１の円筒面２３に対向するカム面２２を備えたカムリング７１と、モータシャフト１６と一体に回転するように接続された中間軸７２という２つの部材で構成するとともに、中間軸７２が、カムリング７１に対して所定の角度範囲で相対回転を許容するように遊びをもって、そのカムリング７１に連結されるようにしたものである。これにより、ステアリングホイール１の正逆両方向のうちの一方向の回転が阻止されたときに、ステアリングホイール１は、正逆両方向のうちの他方向に、カムリング７１と中間軸７２の間に設けられた遊びに相当する角度の分、回転させることが可能である。そのため、転舵輪３の向きがストロークエンドに到達したことを運転者がステアリングホイール１を通じて感知し、急にステアリングホイール１を逆向きに回転させようとした場合に、そのステアリングホイール１の回転を許容するためにステアリングロック状態からステアリングロック解除状態に切り替える動作を行なう時間を確保することが可能であり、ステアリングホイール１がロックして動かない事態を防止することが可能である。 In order to address this problem, the present invention proposes to replace the inner ring 20 with two components: a cam ring 71 having a cam surface 22 facing the cylindrical surface 23 of the outer ring 21, and an intermediate shaft 72 connected to the motor shaft 16 so as to rotate integrally therewith. The intermediate shaft 72 is connected to the cam ring 71 with play so as to allow relative rotation with respect to the cam ring 71 within a predetermined angular range. As a result, when rotation of the steering wheel 1 in one of the forward and reverse directions is blocked, the steering wheel 1 is provided between the cam ring 71 and the intermediate shaft 72 in the other of the forward and reverse directions. It is possible to rotate by the angle corresponding to the play. Therefore, when the driver senses through the steering wheel 1 that the direction of the steered wheels 3 has reached the stroke end and suddenly tries to rotate the steering wheel 1 in the opposite direction, the rotation of the steering wheel 1 is allowed. Therefore, it is possible to secure time for switching from the steering lock state to the steering lock release state, and prevent the steering wheel 1 from being locked and not moving.

また、この実施形態では、カムリング７１と中間軸７２との間に、カムリング７１と中間軸７２が中立位置、すなわち、所定の角度範囲の中央位置にある状態から相対回転したときに、カムリング７１と中間軸７２を中立位置に向けて付勢する弾性部材６４が設けられている。このため、外力が入力されていない状態で、カムリング７１と中間軸７２とを常に中立位置に保持することができる。 Further, in this embodiment, when the cam ring 71 and the intermediate shaft 72 rotate relative to each other from the neutral position, that is, the central position of the predetermined angular range, the cam ring 71 and the intermediate shaft 72 rotate. An elastic member 64 is provided to bias the intermediate shaft 72 toward the neutral position. Therefore, the cam ring 71 and the intermediate shaft 72 can always be held at the neutral position in a state where no external force is applied.

ここで、この実施形態では、弾性部材６４としてトーションバー７３を採用している。トーションバー７３は、図２に示すように、その一端が中間軸７２の中心に形成された嵌合穴７２ａに嵌合して回り止めされている。また、その他端がカムリング７１の中心に形成された嵌合孔７１ａに嵌合して回り止めされている。トーションバー７３の両端の嵌合はスプライン結合とされているが、両者が回り止めされていればよく、それ以外にも例えば、キー及びキー溝を用いた嵌合構造、２面幅を用いた嵌合構造等、非円形断面を用いた各種の嵌合構造を用いてもよい。トーションバー７３は、カムリング７１と中間軸７２が、軸回りに所定のガタ分だけ相対回転する間に回転抵抗を与える部材として機能する。 Here, in this embodiment, a torsion bar 73 is employed as the elastic member 64 . As shown in FIG. 2, one end of the torsion bar 73 is fitted into a fitting hole 72a formed in the center of the intermediate shaft 72 to prevent rotation. The other end is fitted into a fitting hole 71a formed in the center of the cam ring 71 to prevent rotation. Both ends of the torsion bar 73 are spline-coupled, but it suffices if both are detented. Various mating structures with non-circular cross-sections may be used, such as mating structures. The torsion bar 73 functions as a member that provides rotational resistance while the cam ring 71 and the intermediate shaft 72 rotate relative to each other around the shaft by a predetermined backlash.

ここで、モータシャフト１６が回転すると、中間軸７２も同時に回転を開始する。電磁石２７への通電が無ければクラッチはロックせず、カムリング７１にはトルクが作用しない。このため、トーションバー７３は捩れず、モータシャフト１６及び中間軸７２とともにカムリング７１も同時に回転を始める。ここで、電磁石２７へ通電を行うとクラッチがロックし、カムリング７１が固定されその回転が停止する。カムリング７１が固定されるとトーションバー７３が軸回りに捩れはじめ、徐々にトルクが上昇する。非円形軸部６０と非円形穴部６１とが互いの間隔を詰めるように相対回転すると、すなわち、カムリング７１に対して中間軸７２が相対回転すると、やがて間隔が詰まりカムリング７１と中間軸７２が機械的に固定され、完全に中間軸７２及びモータシャフト１６の回転が停止する。このため、クラッチのロックが解除されれば、トーションバー７３は、カムリング７１と中間軸７２を中立位置へ復帰させることができる。 Here, when the motor shaft 16 rotates, the intermediate shaft 72 also starts rotating at the same time. If the electromagnet 27 is not energized, the clutch will not be locked and no torque will act on the cam ring 71 . Therefore, the torsion bar 73 is not twisted, and the cam ring 71 starts rotating together with the motor shaft 16 and the intermediate shaft 72 at the same time. Here, when the electromagnet 27 is energized, the clutch is locked, the cam ring 71 is fixed, and its rotation is stopped. When the cam ring 71 is fixed, the torsion bar 73 begins to twist around its axis, and the torque gradually increases. When the non-circular shaft portion 60 and the non-circular hole portion 61 rotate relative to each other so as to reduce the distance between them, that is, when the intermediate shaft 72 rotates relative to the cam ring 71, the distance between the cam ring 71 and the intermediate shaft 72 closes. It is mechanically fixed, and rotation of the intermediate shaft 72 and the motor shaft 16 is completely stopped. Therefore, when the clutch is unlocked, the torsion bar 73 can return the cam ring 71 and the intermediate shaft 72 to their neutral positions.

上記の実施形態では、弾性部材６４としてトーションバー７３を採用したが、これに代えて、あるいはこれに加えて、弾性部材６４として板ばね７４を採用することもできる。弾性部材６４として板ばね７４を採用した構成を、図６及び図７Ａ～図７Ｃに示す。 Although the torsion bar 73 is used as the elastic member 64 in the above embodiment, a leaf spring 74 can be used as the elastic member 64 instead of or in addition to this. A configuration employing a leaf spring 74 as the elastic member 64 is shown in FIGS. 6 and 7A to 7C.

図６に示すように、非円形軸部６０の外周には、回転ストッパ面６２と弾性部材保持部６３とが軸方向に並んで形成されている。弾性部材保持部６３は、弾性部材６４としての板ばね７４を保持する部分である。弾性部材６４は、弾性部材保持部６３の周方向の一方を向く面６５ａとその面６５ａと周方向に対向する非円形穴部６１の内面６６ａとの間で周方向に挟み込まれる第１の板ばね部分６７ａと、弾性部材保持部６３の周方向の他方を向く面６５ｂとその面６５ｂと周方向に対向する非円形穴部６１の内面６６ｂとの間で周方向に挟み込まれる第２の板ばね部分６７ｂとを有する。この弾性部材６４は、第２の板ばね部分６７ｂで非円形軸部６０を周方向の一方に付勢すると同時に、第１の板ばね部分６７ａで非円形軸部６０を周方向の他方に付勢し、その両方の付勢力がつり合うことで中間軸７２を弾性保持している。 As shown in FIG. 6, on the outer periphery of the non-circular shaft portion 60, a rotation stopper surface 62 and an elastic member holding portion 63 are formed side by side in the axial direction. The elastic member holding portion 63 is a portion that holds a leaf spring 74 as the elastic member 64 . The elastic member 64 is a first plate sandwiched in the circumferential direction between a surface 65a of the elastic member holding portion 63 facing one direction in the circumferential direction and an inner surface 66a of the non-circular hole portion 61 facing the surface 65a in the circumferential direction. A second plate sandwiched in the circumferential direction between the spring portion 67a, the surface 65b of the elastic member holding portion 63 facing the other in the circumferential direction, and the inner surface 66b of the non-circular hole portion 61 facing the surface 65b in the circumferential direction. and a spring portion 67b. The elastic member 64 urges the non-circular shaft portion 60 in one circumferential direction with the second leaf spring portion 67b, and urges the non-circular shaft portion 60 in the other circumferential direction with the first leaf spring portion 67a. The intermediate shaft 72 is elastically held by balancing the biasing forces.

図７Ｃに示すように、弾性部材保持部６３は、回転ストッパ面６２が非円形穴部６１の内周に受け止められる位置まで中間軸７２がカムリング７１に対して相対回転したときに、弾性部材６４が過度に圧縮されて永久変形しないように、回転ストッパ面６２よりも周方向に後退した位置に面６５ａ、６５ｂをもつように形成されている。 As shown in FIG. 7C , the elastic member holding portion 63 holds the elastic member 64 when the intermediate shaft 72 rotates relative to the cam ring 71 to a position where the rotation stopper surface 62 is received by the inner periphery of the non-circular hole portion 61 . are formed to have surfaces 65a and 65b at positions recessed in the circumferential direction from the rotation stopper surface 62 so that the rotation stopper surface 62 is not permanently deformed due to excessive compression.

非円形軸部６０と非円形穴部６１は、カムリング７１に対する中間軸７２の所定の角度範囲内での相対回転を許容し、カムリング７１に対する中間軸７２の所定の角度範囲を超える相対回転は阻止するように、所定の角度範囲の遊びをもってカムリング７１と中間軸７２を連結している。また、弾性部材６４（第１の板ばね部分６７ａおよび第２の板ばね部分６７ｂ）は、図７Ｂや図７Ｃに示すように、カムリング７１と中間軸７２が所定の角度範囲の中央位置（中立位置）にある状態から相対回転したときに弾性変形し、その弾性復元力によって、内輪２０とモータシャフト１６を所定の角度範囲の中央位置（図７Ａの位置）に向けて付勢する。 The non-circular shaft portion 60 and the non-circular hole portion 61 allow relative rotation of the intermediate shaft 72 with respect to the cam ring 71 within a predetermined angular range, and prevent relative rotation of the intermediate shaft 72 with respect to the cam ring 71 beyond a predetermined angular range. The cam ring 71 and the intermediate shaft 72 are connected with play in a predetermined angular range. 7B and 7C, the elastic member 64 (the first leaf spring portion 67a and the second leaf spring portion 67b) is positioned so that the cam ring 71 and the intermediate shaft 72 are at the center position (neutral position) within a predetermined angle range. position), the elastic restoring force urges the inner ring 20 and the motor shaft 16 toward the central position (position shown in FIG. 7A) of the predetermined angular range.

上記の実施形態では、ステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置を例に、この発明の回転伝達装置の構成を説明したが、この実施形態には限定されず、この発明の回転伝達装置は、ステアバイワイヤ方式以外の各種の車両用操舵装置、あるいは、車両用操舵装置以外の各種の装置にも使用できる。また、上記の実施形態では、電磁クラッチユニット７が備える２方向クラッチの係合子２４としてローラを採用したが、スプラグ等の他の係合子２４を採用してもよい。 In the above-described embodiment, the configuration of the rotation transmission device of the present invention has been described by taking the steer-by-wire type vehicle steering system as an example, but the rotation transmission device of the present invention is not limited to this embodiment. It can also be used for various types of vehicle steering systems other than the system, or various types of devices other than vehicle steering systems. Further, in the above embodiment, rollers are used as the engaging elements 24 of the two-way clutch provided in the electromagnetic clutch unit 7, but other engaging elements 24 such as sprags may be used.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the scope and meaning of equivalents of the scope of the claims.

１ ステアリングホイール
５ 操舵センサ
４ ステアリングシャフト
７ 電磁クラッチユニット
１６ モータシャフト
７０ 中間シャフト
２０ 内輪
２１ 外輪
２４ 係合子（ローラ）
２５ 係合子保持器
２６ アーマチュア
２７ 電磁石
２８ 動作変換機構
２９ クラッチケース
６４ 弾性部材
６０ 非円形軸部
６１ 非円形穴部
７１ カムリング
７２ 中間軸
７３ トーションバー
７４ 板ばね 1 steering wheel 5 steering sensor 4 steering shaft 7 electromagnetic clutch unit 16 motor shaft 70 intermediate shaft 20 inner ring 21 outer ring 24 engaging element (roller)
25 engaging element retainer 26 armature 27 electromagnet 28 motion conversion mechanism 29 clutch case 64 elastic member 60 non-circular shaft portion 61 non-circular hole portion 71 cam ring 72 intermediate shaft 73 torsion bar 74 leaf spring

Claims (10)

内輪（２０）及び外輪（２１）と前記内輪（２０）の外周と前記外輪（２１）の内周との間に組み込まれた係合子（２４）を備え前記係合子（２４）を介して前記内輪（２０）と前記外輪（２１）とを係合させる係合状態と前記内輪（２０）と前記外輪（２１）との係合を解除する係合解除状態との間で切り替える電磁クラッチユニット（７）を備え、
前記内輪（２０）は入力側のシャフト（４，１６）に連結され、前記外輪（２１）は固定であり、前記内輪（２０）は別体の部品で構成され互いに相対回転するように支持されたカムリング（７１）及び中間軸（７２）を備え、前記カムリング（７１）と前記中間軸（７２）が所定の角度だけ相対回転すると前記カムリング（７１）と前記中間軸（７２）は一体となって回転する回転伝達装置。 An inner ring (20) and an outer ring (21), and an engaging element (24) incorporated between the outer circumference of the inner ring (20) and the inner circumference of the outer ring (21) are provided through the engaging element (24). An electromagnetic clutch unit ( 7),
The inner ring (20) is connected to the input side shaft (4, 16), the outer ring (21) is fixed, and the inner ring (20) is composed of separate parts and supported so as to rotate relative to each other. When the cam ring (71) and the intermediate shaft (72) relatively rotate by a predetermined angle, the cam ring (71) and the intermediate shaft (72) are united. A rotation transmission device that rotates by 前記電磁クラッチユニット（７）は、
前記係合子（２４）を保持し、前記内輪（２０）と前記外輪（２１）とを係合状態とする前記係合子（２４）の係合位置と、前記内輪（２０）と前記外輪（２１）とを係合解除状態とする前記係合子（２４）の係合解除位置との間で周方向に移動可能に支持された係合子保持器（２５）と、
軸方向に移動可能に支持されたアーマチュア（２６）と、
通電により前記アーマチュア（２６）を吸引して軸方向に移動させる電磁石（２７）と、
前記アーマチュア（２６）の移動に応じて、前記係合子保持器（２５）を前記係合位置と前記係合解除位置のうち一方から他方に周方向移動させる動作変換機構（２８）と、を備えている請求項１に記載の回転伝達装置。 The electromagnetic clutch unit (7) is
an engaging position of the engaging element (24) that holds the engaging element (24) and brings the inner ring (20) and the outer ring (21) into an engaged state; ) and the disengagement position of the engager (24), the retainer (25) being circumferentially movably supported;
an armature (26) supported for axial movement;
an electromagnet (27) that attracts and moves the armature (26) in the axial direction when energized;
a motion converting mechanism (28) for circumferentially moving the engaging element retainer (25) from one of the engaging position and the disengaging position to the other in accordance with movement of the armature (26). The rotation transmission device according to claim 1. 前記カムリング（７１）と前記中間軸（７２）は、前記カムリング（７１）に対する前記中間軸（７２）の所定の角度範囲内での相対回転を許容し、前記カムリング（７１）に対する前記中間軸（７２）の前記所定の角度範囲を超える相対回転は阻止するように前記所定の角度範囲の遊びをもって連結され、
前記カムリング（７１）と前記中間軸（７２）との間には、前記カムリング（７１）と前記中間軸（７２）が前記所定の角度範囲の中央位置にある状態から相対回転したときに前記カムリング（７１）と前記中間軸（７２）を前記所定の角度範囲の中央位置に向けて付勢する弾性部材（６４）が設けられている請求項１又は２に記載の回転伝達装置。 The cam ring (71) and the intermediate shaft (72) allow relative rotation of the intermediate shaft (72) with respect to the cam ring (71) within a predetermined angular range, and the intermediate shaft (72) with respect to the cam ring (71). 72) are connected with play in the predetermined angular range so as to prevent relative rotation exceeding the predetermined angular range;
Between the cam ring (71) and the intermediate shaft (72), there is a gap between the cam ring (71) and the intermediate shaft (72) when the cam ring (71) and the intermediate shaft (72) rotate relative to each other from the central position of the predetermined angle range. 3. The rotation transmission device according to claim 1, further comprising an elastic member (64) that biases the intermediate shaft (71) and the intermediate shaft (72) toward the central position of the predetermined angular range. 前記中間軸（７２）は、非円形の断面をもつ非円形軸部（６０）を有し、
前記カムリング（７１）は、前記非円形軸部（６０）に周方向の隙間をもって嵌合する非円形穴部（６１）を有し、
前記弾性部材（６４）は、一端が前記中間軸（７２）の中心に形成された嵌合穴に嵌合して回り止めされ、他端が前記カムリング（７１）に回り止めされたトーションバー（７３）である請求項３に記載の回転伝達装置。 said intermediate shaft (72) having a non-circular shank (60) with a non-circular cross-section;
The cam ring (71) has a non-circular hole (61) fitted to the non-circular shaft (60) with a circumferential gap,
The elastic member (64) has one end fitted into a fitting hole formed in the center of the intermediate shaft (72) to prevent rotation, and the other end to the cam ring (71) to prevent rotation. 73). 前記中間軸（７２）は、非円形の断面をもつ非円形軸部（６０）を有し、
前記カムリング（７１）は、前記非円形軸部（６０）に周方向の隙間をもって嵌合する非円形穴部（６１）を有し、
前記弾性部材（６４）は、前記非円形軸部（６０）と前記非円形穴部（６１）の間に周方向に挟み込んで設けられた板ばね（７４）である請求項３に記載の回転伝達装置。 said intermediate shaft (72) having a non-circular shank (60) with a non-circular cross-section;
The cam ring (71) has a non-circular hole (61) fitted to the non-circular shaft (60) with a circumferential gap,
4. The rotating shaft according to claim 3, wherein the elastic member (64) is a leaf spring (74) provided circumferentially sandwiched between the non-circular shaft portion (60) and the non-circular hole portion (61). transmission device. 前記中間軸（７２）は、非円形の断面をもつ非円形軸部（６０）を有し、
前記カムリング（７１）は、前記非円形軸部（６０）に周方向の隙間をもって嵌合する非円形穴部（６１）を有し、
前記弾性部材（６４）は、前記非円形軸部（６０）と前記非円形穴部（６１）の間に圧縮して組み込まれた圧縮コイルばねである請求項３に記載の回転伝達装置。 said intermediate shaft (72) having a non-circular shank (60) with a non-circular cross-section;
The cam ring (71) has a non-circular hole (61) fitted to the non-circular shaft (60) with a circumferential gap,
The rotation transmission device according to claim 3, wherein the elastic member (64) is a compression coil spring that is compressed and incorporated between the non-circular shaft (60) and the non-circular hole (61). 前記動作変換機構（２８）は、前記電磁石（２７）の通電時に、前記係合子保持器（２５）を前記係合解除位置から前記係合位置に周方向移動させ、前記電磁石（２７）の非通電時に、前記係合子保持器（２５）を前記係合位置から前記係合解除位置に周方向移動させる構成のものである請求項１から６のいずれか一つに記載の回転伝達装置。 When the electromagnet (27) is energized, the motion converting mechanism (28) circumferentially moves the engaging element retainer (25) from the disengagement position to the engagement position to disengage the electromagnet (27). 7. The rotation transmission device according to any one of claims 1 to 6, wherein the engaging element retainer (25) is circumferentially moved from the engaging position to the disengaging position when energized. 前記電磁石（２７）と前記アーマチュア（２６）とを収容する筒状のクラッチケース（２９）を更に有し、
前記外輪（２１）は、前記クラッチケース（２９）に一体に形成されている、
請求項１から７のいずれか一つに記載の回転伝達装置。 further comprising a cylindrical clutch case (29) that houses the electromagnet (27) and the armature (26);
The outer ring (21) is integrally formed with the clutch case (29),
The rotation transmission device according to any one of claims 1 to 7. 前記電磁石（２７）と前記アーマチュア（２６）とを収容する筒状のクラッチケース（２９）を更に有し、
前記クラッチケース（２９）は、非磁性体で形成され、
前記外輪（２１）は、前記クラッチケース（２９）とは別体に形成され、前記クラッチケース（２９）に回り止めされている、
請求項１から７のいずれか一つに記載の回転伝達装置。 further comprising a cylindrical clutch case (29) that houses the electromagnet (27) and the armature (26);
The clutch case (29) is made of a non-magnetic material,
The outer ring (21) is formed separately from the clutch case (29) and is prevented from rotating by the clutch case (29).
The rotation transmission device according to any one of claims 1 to 7. 請求項１から９のいずれか一つに記載の回転伝達装置を用い、
ステアリングホイール（１）と、
前記ステアリングホイール（１）の操作量を検知する操舵センサ（５）と、
前記ステアリングホイール（１）に対して機械的に切り離して設けられ、前記操舵センサ（５）で検知される前記ステアリングホイール（１）の操作量に応じて左右一対の転舵輪（３）の向きを変化させる転舵アクチュエータ（２）と、を有し、
前記シャフト（４，１６）は、前記ステアリングホイール（１）と一体に回転するステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置。 Using the rotation transmission device according to any one of claims 1 to 9,
a steering wheel (1);
a steering sensor (5) for detecting the amount of operation of the steering wheel (1);
The direction of a pair of left and right steered wheels (3) is mechanically separated from the steering wheel (1) according to the amount of operation of the steering wheel (1) detected by the steering sensor (5). a changing steering actuator (2),
A steer-by-wire vehicle steering system in which the shaft (4, 16) rotates integrally with the steering wheel (1).

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