JP5092403B2 - Clutch and vehicle steering apparatus using the clutch - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a clutch capable of preventing any torque release when the torque inputting direction is changed, and a vehicular steering system using the same. <P>SOLUTION: The clutch comprises a friction clutch unit A having an inner ring friction plate 31 integrally rotated with an inner ring 30 and an outer ring friction plate 33 integrally rotated with an outer ring 32, a coupling/uncoupling means B for coupling and uncoupling the inner ring 30 with/from the outer ring 32 by switching the clutch coupled state for pressing the inner ring friction plate 31 against the outer ring friction plate 33 so as to be brought into contact with each other and the clutch uncoupled state for releasing the pressed-to-contact state to couple and uncouple the inner ring 30 with/from the outer ring, and a two-way clutch unit C having a roller 35 arranged in a wedge space formed between the inner ring 30 and the outer ring 32 and a neutral spring 36 for biasing the roller 35 at the neutral position of the wedge space. The two-way clutch unit C moves the roller 35 to the wedge engaging position against the biasing force of the neutral spring 36 by the relative rotation of the inner ring friction plate 31 to the outer ring friction plate 33 in the coupled state of the friction clutch unit A, and performs the wedge engagement of the roller 35 between the inner ring 30 and the outer ring 32. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、ステア・バイ・ワイヤシステムのハンドルと操向輪とを断接するバックアップ機構として好適なクラッチおよびそれを用いた車両用操舵装置の技術分野に属する。   The present invention belongs to a technical field of a clutch suitable as a backup mechanism for connecting and disconnecting a steering wheel and a steered wheel of a steer-by-wire system, and a vehicle steering apparatus using the clutch.

従来、ステア・バイ・ワイヤシステムでは、反力アクチュエータが故障した場合、反力制御を中止してハンドルと操向輪とをバックアップ機構であるクラッチで機械的に連結している。ハンドルと操向輪とが機械的に連結されることで、ハンドルの回転がピニオンに伝達され、操向輪を転舵させることが可能となる。このとき、転舵制御では、通常の電動パワーステアリング装置における操舵補助制御と同様に転舵アクチュエータを制御している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２６２９６９号公報 Conventionally, in a steer-by-wire system, when a reaction force actuator fails, reaction force control is stopped and the steering wheel and the steering wheel are mechanically connected by a clutch as a backup mechanism. By mechanically connecting the steering wheel and the steering wheel, the rotation of the steering wheel is transmitted to the pinion, and the steering wheel can be steered. At this time, in the turning control, the turning actuator is controlled in the same manner as the steering assist control in a normal electric power steering device (see, for example, Patent Document 1).
JP 2005-262969 A

従来のステア・バイ・ワイヤシステムでは、バックアップ機構として２方向クラッチを用いており、この２方向クラッチは、締結時の係合部位において、１つの保持器に左右トルク伝達用のローラが各々組み付く構成、またはローラが中立位置から左右くさび係合位置まで移動する構成であるため、左右の係合位置に角度差を生じる。   In the conventional steer-by-wire system, a two-way clutch is used as a backup mechanism. In this two-way clutch, a roller for transmitting left and right torques is assembled to one retainer at an engagement portion at the time of engagement. Since the configuration or the roller moves from the neutral position to the left and right wedge engagement positions, an angular difference is generated between the left and right engagement positions.

したがって、反力制御を中止し、ハンドルと操向輪とをバックアップ機構で連結している際、クラッチ締結指令が継続している場合であっても、くさび空間の中立位置から左右に操舵したとき、一旦くさび係合が外れた状態となって反力抜けが生じる。そのため、操舵のニュートラル位置で操舵が不安定となり、運転者に違和感を与えるという問題があった。   Therefore, when the reaction force control is stopped and the steering wheel and steering wheel are connected by the backup mechanism, even when the clutch engagement command is continued, the steering wheel is steered from the neutral position to the left or right. Once the wedge is disengaged, the reaction force is lost. Therefore, the steering becomes unstable at the neutral position of the steering, and there is a problem that the driver feels uncomfortable.

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、トルク入力方向が変化するときのトルク抜けを防止できるクラッチおよびそれを用いた車両用操舵装置を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to the above problems, and an object thereof is to provide a clutch capable of preventing torque loss when the torque input direction changes, and a vehicle steering apparatus using the clutch. is there.

上記目的を達成するため、本発明では、
内輪と一体に回転する内輪摩擦板と外輪と一体に回転する外輪摩擦板とを有する摩擦クラッチ部と、
前記内輪摩擦板と前記外輪摩擦板とを押圧接触させるクラッチ締結状態と、内輪摩擦板と外輪摩擦板との押圧接触状態を解除するクラッチ開放状態とを切り替え、前記内輪と前記外輪とを断接する断接手段と、
前記内輪と前記外輪との間に形成したくさび空間に配置した係合子と、この係合子をくさび空間の中立位置に付勢する付勢手段とを有する２方向クラッチ部と、
を備え、
前記２方向クラッチ部は、前記係合子を保持する保持器を備え、前記摩擦クラッチ部がクラッチ締結状態のとき、前記内輪摩擦板と前記外輪摩擦板との相対回転によって、前記係合子を前記付勢手段の付勢力に抗して前記くさび空間のくさび係合位置に移動し、前記係合子を前記内輪と前記外輪との間にくさび係合し、
前記断接手段は、
前記外輪摩擦板に面して軸方向移動可能に配置され、クラッチ締結状態のとき外輪摩擦板の方向に移動して外輪摩擦板と前記内輪摩擦板とを押圧接触状態とし、クラッチ開放状態のとき外輪摩擦板から離間する方向に移動して外輪摩擦板と内輪摩擦板との押圧接触状態を解除するアーマチュアと、
このアーマチュアと前記保持器とを連結し、両者を一体に回動させる連結部と、
を備えることを特徴とする。

In order to achieve the above object, in the present invention,
A friction clutch portion having an inner ring friction plate that rotates integrally with the inner ring and an outer ring friction plate that rotates integrally with the outer ring;
Switching between a clutch engagement state in which the inner ring friction plate and the outer ring friction plate are pressed and in contact with each other and a clutch release state in which the pressure contact state between the inner ring friction plate and the outer ring friction plate is released are switched to connect and disconnect the inner ring and the outer ring. Connecting and disconnecting means;
A two-way clutch portion having an engagement element disposed in a wedge space formed between the inner ring and the outer ring, and an urging means for urging the engagement element to a neutral position in the wedge space;
With
The two-way clutch portion includes a cage that holds the engagement element, and when the friction clutch portion is in a clutch engaged state, the engagement element is attached to the engagement member by relative rotation between the inner ring friction plate and the outer ring friction plate. against the biasing force of the energizing means to move the wedge engaging position of said wedge space, and a wedge engaging the engager between the inner ring and the outer ring,
The connecting / disconnecting means includes:
It faces the outer ring friction plate and is axially movable. When the clutch is engaged, it moves in the direction of the outer ring friction plate to bring the outer ring friction plate and the inner ring friction plate into a pressing contact state, and when the clutch is released. An armature that moves in a direction away from the outer ring friction plate and releases the pressing contact state between the outer ring friction plate and the inner ring friction plate;
A connecting portion for connecting the armature and the retainer, and rotating both together;
It is characterized by providing .

よって、本発明では、クラッチ締結状態のとき、内輪または外輪への入力トルクが小さい場合には、摩擦クラッチ部を介して内輪と外輪とのトルク伝達が行われる。このとき、２方向クラッチでは、付勢手段の付勢力により係合子がくさび空間の中立位置に規制されているため、開放状態が維持される。一方、入力トルクが大きくなり、摩擦クラッチ部の最大伝達可能トルクを超えた場合には、摩擦クラッチ部に滑りが発生し、内輪摩擦板と外輪摩擦板とが相対回転する。このとき、２方向クラッチ部では、摩擦クラッチ部の相対回転によって、付勢手段の付勢力に抗して係合子がくさび係合位置に移動し、内輪と外輪との間にくさび係合するため、２方向クラッチ部を介してトルク伝達が可能となる。
すなわち、入力トルクが摩擦クラッチ部の最大伝達トルク以下である場合には、摩擦クラッチ部を介してトルク伝達を行うことで、２方向クラッチの欠点である回転方向変化に伴うガタ成分の発生、すなわち、トルク入力方向の変化に伴うトルク抜けを防止することができる。一方、摩擦クラッチ部に滑りが生じる過大な入力トルクには、２方向クラッチ部で対応でき、確実にトルク伝達を行うことができる。 Therefore, in the present invention, when the input torque to the inner ring or the outer ring is small when the clutch is engaged, torque transmission between the inner ring and the outer ring is performed via the friction clutch portion. At this time, in the two-way clutch, since the engaging element is restricted to the neutral position of the wedge space by the urging force of the urging means, the released state is maintained. On the other hand, when the input torque increases and exceeds the maximum transmittable torque of the friction clutch portion, the friction clutch portion slips, and the inner ring friction plate and the outer ring friction plate rotate relative to each other. At this time, in the two-way clutch portion, due to the relative rotation of the friction clutch portion, the engaging element moves to the wedge engaging position against the urging force of the urging means, and the wedge engages between the inner ring and the outer ring. Torque can be transmitted via the two-way clutch.
That is, when the input torque is less than or equal to the maximum transmission torque of the friction clutch portion, torque transmission is performed via the friction clutch portion, thereby generating a backlash component accompanying a rotational direction change, which is a disadvantage of the two-way clutch, Further, it is possible to prevent torque loss due to a change in the torque input direction. On the other hand, excessive input torque that causes slipping in the friction clutch portion can be handled by the two-way clutch portion, and torque transmission can be reliably performed.

以下、本発明のクラッチおよびそれを用いた車両用操舵装置を実施するための最良の形態を、図面に示す実施例１基づいて説明する。   BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A best mode for carrying out a clutch of the present invention and a vehicle steering apparatus using the clutch will be described below based on a first embodiment shown in the drawings.

まず、構成を説明する。
［全体構成について］
図１は実施例１の車両用操舵装置が適用されたステア・バイ・ワイヤシステム（以下、「SBWシステム」という。）を示す全体構成図である。
実施例１の車両用操舵装置が適用されたSBWシステムは、(1)反力装置、(2)バックアップ装置、(3)転舵装置（転舵機構）、(4)制御コントローラにより構成されている。以下、それぞれの構成を詳しく説明する。 First, the configuration will be described.
[Overall configuration]
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a steer-by-wire system (hereinafter referred to as “SBW system”) to which the vehicle steering apparatus of the first embodiment is applied.
The SBW system to which the vehicle steering device of the first embodiment is applied is composed of (1) reaction force device, (2) backup device, (3) steering device (steering mechanism), and (4) control controller. Yes. Hereinafter, each configuration will be described in detail.

(1)反力装置
反力装置は、舵角センサ１，１と、エンコーダ２と、トルクセンサ３，３と、ホールＩＣ４と、反力モータ５と、を有して構成される。 (1) Reaction force device The reaction force device includes a steering angle sensor 1, an encoder 2, torque sensors 3 and 3, a Hall IC 4, and a reaction force motor 5.

舵角センサ１，１は、ハンドル６の操作角を検出する手段で、後述するケーブルコラム７とハンドル６とを結合するコラムシャフト８に設けられている。ハンドル６の操作角検出系としては、２つの舵角センサ１，１により二重系にて構成されている。そして、舵角センサ１，１は、ハンドル６とトルクセンサ３，３との間に設置されており、トルクセンサ３，３の捩れによる角度変化の影響を受けることなく、操舵角を検出可能である。この舵角センサ１，１には、アブソリュート型レゾルバ等を用いる。   The steering angle sensors 1 and 1 are means for detecting an operation angle of the handle 6 and are provided on a column shaft 8 that couples a cable column 7 and a handle 6 described later. The operation angle detection system of the handle 6 is constituted by a double system by two steering angle sensors 1 and 1. The steering angle sensors 1 and 1 are installed between the handle 6 and the torque sensors 3 and 3, and can detect the steering angle without being affected by an angle change caused by the twist of the torque sensors 3 and 3. is there. The rudder angle sensors 1 and 1 use an absolute resolver or the like.

トルクセンサ３，３は、舵角センサ１と反力モータ５との間に設置されていて、トルクセンサ１とトルクセンサ２との２つのトルクセンサにより二重系にて構成されている。トルクセンサ３，３は、例えば、軸方向に延在するトーションバーと、このトーションバーの一端に連結され、このトーションバーと同軸をなす第１軸と、トーションバーの他端に連結され、トーションバー及び第１軸と同軸を成す第２軸と、第１軸に固定された第１磁性体と、第２軸に固定された第２磁性体と、第１磁性体及び第２磁性体に対面するコイルと、コイルを包囲し、第１磁性体及び第２磁性体と共に磁気回路を形成する第３磁性体とを有して構成される。そして、コイルはトーションバーに作用する捩れに基づく第１磁性体と第２磁性体との相対変位に対応してインダクタンスが変化し、インダクタンスに基づく出力信号によりトルクを検出する。   The torque sensors 3 and 3 are installed between the rudder angle sensor 1 and the reaction force motor 5, and are configured in a double system by two torque sensors of the torque sensor 1 and the torque sensor 2. The torque sensors 3, 3 are connected to, for example, a torsion bar extending in the axial direction, one end of the torsion bar, a first shaft that is coaxial with the torsion bar, and the other end of the torsion bar. A second axis that is coaxial with the bar and the first axis; a first magnetic body that is fixed to the first axis; a second magnetic body that is fixed to the second axis; and the first magnetic body and the second magnetic body. The coil includes a facing coil and a third magnetic body that surrounds the coil and forms a magnetic circuit together with the first magnetic body and the second magnetic body. Then, the inductance of the coil changes corresponding to the relative displacement between the first magnetic body and the second magnetic body based on the twist acting on the torsion bar, and the torque is detected by the output signal based on the inductance.

反力モータ５は、ハンドル６に反力を与える操舵反力アクチュエータであり、コラムシャフト８を回転軸とする１ロータ・１ステータの電動モータで構成されており、そのケーシングが車体の適所に固定されている。この反力モータ５としては、ブラシレスモータが使用され、ブラシレスモータの使用に伴ってエンコーダ２とホールＩＣ４とを追加する。その場合は、ホールＩＣ４のみでもモータトルクを発生するモータ駆動は可能であるが、微細なトルク変動が発生し、操舵反力感が悪い。そこで、より繊細で滑らかな反力制御を行うため、コラムシャフト８の軸上にエンコーダ２を装着し、モータ制御を行うことで、微細なトルク変動を低減し、操舵反力感の向上を達成する。なお、エンコーダ２の代わりにレゾルバを用いても良い。   The reaction force motor 5 is a steering reaction force actuator that applies a reaction force to the handle 6. The reaction force motor 5 is composed of a one-rotor / one-stator electric motor having a column shaft 8 as a rotation axis, and its casing is fixed at an appropriate position on the vehicle body. Has been. As this reaction force motor 5, a brushless motor is used, and an encoder 2 and a Hall IC 4 are added as the brushless motor is used. In that case, motor drive that generates motor torque is possible with only the Hall IC 4, but minute torque fluctuations occur and the feeling of steering reaction force is poor. Therefore, in order to perform more delicate and smooth reaction force control, the encoder 2 is mounted on the axis of the column shaft 8 and motor control is performed to reduce minute torque fluctuations and improve the feeling of steering reaction force. To do. A resolver may be used instead of the encoder 2.

(2)バックアップ装置
反力装置(1)と転舵装置(3)とを機械的に分離・連結を可能とするバックアップ装置は、ケーブルコラム７とバックアップクラッチ９により構成されている。 (2) Backup Device A backup device that can mechanically separate and connect the reaction force device (1) and the steering device (3) includes a cable column 7 and a backup clutch 9.

ケーブルコラム７は、バックアップクラッチ９が締結されるバックアップモード時、反力装置(1)と転舵装置(3)との間に介在する部材との干渉を避けて迂回しながらも、トルクを伝達するコラムシャフト機能を発揮する機械式バックアップ機構である。
ケーブルコラム７は、２つのプーリ７１，７２に、ケーブル端部がプーリ７１，７２に固定された２本のインナーケーブル７３，７４を互いに逆方向へ巻き付け、２つのプーリケーシング７５，７６に２本のインナーケーブル７３，７４を内挿したアウターチューブ７７，７８の両端を固定することにより構成されている。なお、図中、７９はプーリシャフトである。 In the backup mode in which the backup clutch 9 is engaged, the cable column 7 transmits torque while avoiding interference with a member interposed between the reaction force device (1) and the steering device (3). It is a mechanical backup mechanism that demonstrates the column shaft function.
In the cable column 7, two inner cables 73 and 74 whose cable ends are fixed to the pulleys 71 and 72 are wound around the two pulleys 71 and 72 in opposite directions, and two pieces are wound around the two pulley casings 75 and 76. The inner cables 73 and 74 are fixed at both ends of the outer tubes 77 and 78. In the figure, reference numeral 79 denotes a pulley shaft.

(3)転舵装置
転舵装置は、エンコーダ１０，１０、舵角センサ１１，１１、トルクセンサ１２，１２、ホールＩＣ１３、転舵モータ１４，１４、ステアリング機構１５、操向輪１６，１６を有して構成される。 (3) Steering device The steering device includes encoders 10 and 10, rudder angle sensors 11 and 11, torque sensors 12 and 12, Hall IC 13, steered motors 14 and 14, steering mechanism 15, and steered wheels 16 and 16. It is configured.

舵角センサ１１，１１とトルクセンサ１２，１２とは、バックアップクラッチ９が一端に取り付けられ、他端部にピニオンギアが形成されたピニオンシャフト１７の軸上に設けられている。舵角センサ１１，１１としては、上記舵角センサ１，１と同様に二重系を成し、シャフトの回転数を検出するアブソリュート式レゾルバ等が用いられる。また、トルクセンサ１２，１２としては、上記トルクセンサ３，３と同様に二重系を成し、インダクタンスの変化によりトルクを検出するものが用いられる。そして、ピニオンギアを介して下流側に舵角センサ１１，１１を配置し、上流側にトルクセンサ１２，１２を配置することで、舵角センサ１１，１１による転舵角検出に際してトルクセンサ１２，１２の捩りによる角度変化の影響を受けないようにしている。   The rudder angle sensors 11 and 11 and the torque sensors 12 and 12 are provided on an axis of a pinion shaft 17 having a backup clutch 9 attached to one end and a pinion gear formed at the other end. As the rudder angle sensors 11 and 11, an absolute resolver or the like that forms a double system and detects the rotational speed of the shaft is used in the same manner as the rudder angle sensors 1 and 1. Further, as the torque sensors 12, 12, a sensor that forms a double system like the torque sensors 3, 3 and detects torque by a change in inductance is used. The steering angle sensors 11 and 11 are arranged on the downstream side via the pinion gear, and the torque sensors 12 and 12 are arranged on the upstream side. 12 so as not to be affected by the angle change caused by the torsion.

転舵モータ１４，１４は、ピニオンシャフト１７上のバックアップクラッチ９とトルクセンサ１２，１２との中間位置に設けたウォームギアに噛み合うピニオンギアをモータ軸に設けることで、モータ駆動時にピニオンシャフト１７に転舵トルクを付与するように構成されている。この転舵モータ１４，１４は二重系を成し、第一転舵モータ１４と第二転舵モータ１４を構成するブラシレスモータとしている。また、上記反力モータ５と同様に、ブラシレスモータの使用に伴ってエンコーダ１０，１０とホールＩＣ１３とを追加する。   The steered motors 14, 14 are provided on the motor shaft with pinion gears that mesh with worm gears provided at intermediate positions between the backup clutch 9 and the torque sensors 12, 12 on the pinion shaft 17. It is comprised so that a rudder torque may be provided. The steered motors 14 and 14 form a double system and are brushless motors that constitute the first steered motor 14 and the second steered motor 14. Similarly to the reaction force motor 5, the encoders 10 and 10 and the Hall IC 13 are added as the brushless motor is used.

ステアリング機構１５は、ピニオンシャフト１７の回転により左右の操向輪１６，１６を転舵させる舵取り機構であって、ラックチューブ１５ａ内に内挿され、ピニオンシャフト１７のピニオンギアに噛み合うラックギアが形成されたラックシャフト１５ｂと、この車両左右方向に延びるラックシャフト１５ｂの両端部に結合されたタイロッド１５ｃ，１５ｃと、一端がタイロッド１５ｃ，１５ｃに結合され、他端が操向輪１６，１６に結合されたナックルアーム１５ｄ，１５ｄと、を有して構成されている。   The steering mechanism 15 is a steering mechanism that steers the left and right steered wheels 16 and 16 by rotation of the pinion shaft 17. The steering mechanism 15 is inserted into the rack tube 15 a and forms a rack gear that meshes with the pinion gear of the pinion shaft 17. The rack shaft 15b, tie rods 15c, 15c coupled to both ends of the rack shaft 15b extending in the left-right direction of the vehicle, one end coupled to the tie rods 15c, 15c, and the other end coupled to the steered wheels 16, 16 And knuckle arms 15d and 15d.

(4)制御コントローラ
制御コントローラは、電源１８により処理演算等を行う２つの制御コントローラ１９，１９により二重系が構成されている。 (4) Control Controller The control controller is configured as a dual system by two control controllers 19 and 19 that perform processing operations and the like by the power supply 18.

制御コントローラ１９は、反力装置(1)の舵角センサ１，１、エンコーダ２、トルクセンサ３，３、ホールＩＣ４と、転舵装置(3)のエンコーダ１０，１０、舵角センサ１１，１１、トルクセンサ１２，１２、ホールＩＣ１３からの検出値が入力される。   The controller 19 includes the steering angle sensors 1 and 1 of the reaction force device (1), the encoder 2, the torque sensors 3 and 3, the Hall IC 4, the encoders 10 and 10 of the steering device (3), and the steering angle sensors 11 and 11. The detected values from the torque sensors 12, 12 and the Hall IC 13 are input.

通常は、バックアップクラッチ９を切り離し状態として、ハンドル６の操作角である舵角センサ１，１の検出値に応じた操向輪の目標転舵角となるように転舵モータ１４，１４を制御するとともに、トルクセンサ１２，１２の転舵トルクに応じた操舵反力をハンドル６に付与するように反力モータ５を制御するステア・バイ・ワイヤ制御（以下、「SBW制御」という。）を行う。   Normally, the steering motors 14, 14 are controlled so that the steering wheel target steering angle becomes the steering wheel target steering angle according to the detected value of the steering angle sensor 1, 1, which is the operating angle of the steering wheel 6, with the backup clutch 9 disconnected. At the same time, steer-by-wire control (hereinafter referred to as “SBW control”) for controlling the reaction force motor 5 so as to apply a steering reaction force corresponding to the steering torque of the torque sensors 12, 12 to the handle 6 is performed. Do.

例えば、反力装置(1)の異常が発生した場合には、バックアップクラッチ９を連結状態として、ハンドル６の操舵トルクであるトルクセンサ３，３の検出値に応じた運転者の操舵に補助トルクを付与するように転舵モータ１４，１４を制御する電動パワーステアリング制御（以下、「EPS制御」という。）を行う。   For example, when an abnormality occurs in the reaction force device (1), the backup clutch 9 is brought into a connected state, and an auxiliary torque is applied to the driver's steering according to the detected values of the torque sensors 3 and 3 that are the steering torque of the handle 6. Electric power steering control (hereinafter referred to as “EPS control”) for controlling the steered motors 14 and 14 is performed so that

制御コントローラ１９には故障診断部を有し、この故障診断部では、クラッチ切り離しによる「SBW制御」における転舵制御と反力制御の各故障診断と、クラッチ接続による「EPS制御」における故障診断と、故障診断時における「SBW制御」から「EPS制御」への移行制御が診断される。   The controller 19 has a failure diagnosis unit. In this failure diagnosis unit, each failure diagnosis of steering control and reaction force control in “SBW control” by clutch disengagement, and failure diagnosis in “EPS control” by clutch connection, Then, the transition control from “SBW control” to “EPS control” at the time of failure diagnosis is diagnosed.

制御コントローラ１９には、故障診断部以外に、反力指令値演算部、反力モータ駆動部、反力装置電流センサ、転舵指令値演算部、転舵モータ駆動部、転舵装置電流センサ、制御コントローラ診断部をそれぞれ有する。そして、両制御コントローラ１９，１９は、双方向通信線２０を介して情報交換可能に接続されている。   In addition to the failure diagnosis unit, the control controller 19 includes a reaction force command value calculation unit, a reaction force motor drive unit, a reaction force device current sensor, a turning command value calculation unit, a turning motor drive unit, a turning device current sensor, Each has a controller diagnosis unit. Both control controllers 19 and 19 are connected via a bidirectional communication line 20 so that information can be exchanged.

なお、両制御コントローラ１９，１９には、図外のヨーレート／横Ｇセンサ、車速を検出する車速センサ、反力モータ５の温度を検出する反力モータ温度センサ等からのセンサ情報が入力される。   Sensor information from a yaw rate / lateral G sensor (not shown), a vehicle speed sensor that detects the vehicle speed, a reaction force motor temperature sensor that detects the temperature of the reaction force motor 5, and the like is input to the control controllers 19 and 19. .

［バックアップクラッチ構造について］
図２は実施例１のバックアップクラッチ９の斜視図、図３はバックアップクラッチ９の要部分解斜視図、図４はバックアップクラッチ９の径方向断面図、図５はバックアップクラッチの軸方向断面図である。 [About backup clutch structure]
2 is a perspective view of the backup clutch 9 according to the first embodiment, FIG. 3 is an exploded perspective view of main parts of the backup clutch 9, FIG. 4 is a radial sectional view of the backup clutch 9, and FIG. 5 is an axial sectional view of the backup clutch. is there.

バックアップクラッチ９は、内輪３０と一体に回転する２枚の内輪摩擦板３１と、外輪３２と一体に回転する２枚の外輪摩擦板３３とが交互に配置された摩擦クラッチ部Ａと、内輪摩擦板３１と外輪摩擦板３３とを押圧接触させるクラッチ締結状態と、内輪摩擦板３１と外輪摩擦板３３との押圧接触状態を解除するクラッチ開放状態とを切り替え、内輪３０と外輪３２とを断接する断接手段Ｂと、内輪３０と外輪３２との間に形成したくさび空間３４に配置したローラ（係合子）３５と、このローラ３５をくさび空間３４の中立位置３４ａに付勢する中立バネ（付勢手段）３６と、を有する２方向クラッチ部Ｃと、を備えている。   The backup clutch 9 includes a friction clutch portion A in which two inner ring friction plates 31 that rotate integrally with the inner ring 30 and two outer ring friction plates 33 that rotate integrally with the outer ring 32 are alternately arranged, and an inner ring friction The clutch engagement state in which the plate 31 and the outer ring friction plate 33 are pressed and contacted and the clutch release state in which the pressure contact state between the inner ring friction plate 31 and the outer ring friction plate 33 is released are switched, and the inner ring 30 and the outer ring 32 are connected and disconnected. A roller (engagement member) 35 disposed in the wedge space 34 formed between the connection / disconnection means B, the inner ring 30 and the outer ring 32, and a neutral spring (attached) for biasing the roller 35 to the neutral position 34a of the wedge space 34 A two-way clutch portion C having a biasing means 36).

内輪３０は、反力装置(1)のプーリシャフト７９にセレーション嵌合されている。そして、外輪３２は、転舵装置(3)のピニオンシャフト１７にセレーション嵌合されている。外輪３２と外輪摩擦板３３は、軸方向にスプライン嵌合されている。   The inner ring 30 is serrated to the pulley shaft 79 of the reaction force device (1). The outer ring 32 is serrated to the pinion shaft 17 of the steering device (3). The outer ring 32 and the outer ring friction plate 33 are spline-fitted in the axial direction.

内輪３０の外周は、複数のカム面３０ａが設定されている。また、外輪３２の内周面３２ａは円形状に形成されている。くさび空間３４は、各カム面３０ａと、その径方向外側に位置する内周面３２ａとの間にそれぞれ設定されている。   A plurality of cam surfaces 30 a are set on the outer periphery of the inner ring 30. Further, the inner peripheral surface 32a of the outer ring 32 is formed in a circular shape. The wedge space 34 is set between each cam surface 30a and the inner peripheral surface 32a located on the radially outer side.

摩擦クラッチ部Ａには、外輪３２と一体に回転し、断接手段Ｂのアーマチュア３８との間で内輪摩擦板３１と外輪摩擦板３３とを挟み込むギャップ調整ナット５０が設けられている。このギャップ調整ナット５０は、アーマチュア３８との距離を調整するもので、これにより、アーマチュア３８のセット力調整および内輪摩擦板３１・外輪摩擦板３３の位置調整を行うことができる。   The friction clutch portion A is provided with a gap adjusting nut 50 that rotates integrally with the outer ring 32 and sandwiches the inner ring friction plate 31 and the outer ring friction plate 33 with the armature 38 of the connection / disconnection means B. The gap adjusting nut 50 adjusts the distance from the armature 38, whereby the setting force of the armature 38 and the positions of the inner ring friction plate 31 and the outer ring friction plate 33 can be adjusted.

摩擦クラッチ部Ａの最大伝達可能トルク（トルク容量）は、バックアップクラッチ９が締結状態で車両が一定速以上（例えば、20km/h）で走行しているときに、ハンドル６を操舵した場合に、ハンドル６と操向輪１６，１６との間に発生する最大の転舵トルクとなるように設定されている。つまり、最大伝達可能トルクは、低速での据え切りや縁石乗り越え等、転舵トルクが過大となる状況において必要なトルクよりも小さな値となるように設定されている。   The maximum transmittable torque (torque capacity) of the friction clutch portion A is obtained when the steering wheel 6 is steered when the backup clutch 9 is engaged and the vehicle is traveling at a constant speed or higher (for example, 20 km / h). The maximum steering torque generated between the steering wheel 6 and the steering wheels 16 and 16 is set. That is, the maximum transmittable torque is set to be a value smaller than the necessary torque in a situation where the turning torque is excessive, such as stationary driving at low speed or overcoming a curb.

断接手段Ｂは、上述のアーマチュア３８と、クラッチケース４０に固定された電磁コイル４１と、電磁コイル４１のフィールド内に配置されアーマチュア３８に内蔵された永久磁石４２と、外輪３２にセレーション結合されたロータ４３と、離反バネ４４とを備えている。   The connection / disconnection means B is serrated to the outer ring 32 and the armature 38 described above, the electromagnetic coil 41 fixed to the clutch case 40, the permanent magnet 42 disposed in the field of the electromagnetic coil 41 and built in the armature 38. The rotor 43 and the separation spring 44 are provided.

なお、電磁コイル４１のフィールド内に永久磁石４２を配置した構成により、永久磁石４２の磁束に対し、同相もしくは逆相の磁束を電磁コイル４１により付与することが可能である。
離反バネ４４は、ロータ４３とアーマチュア３８との間に配置され、アーマチュア３８を外輪摩擦板３３の方向に付勢している。 In addition, with the configuration in which the permanent magnet 42 is disposed in the field of the electromagnetic coil 41, it is possible to apply in-phase or reverse-phase magnetic flux to the magnetic flux of the permanent magnet 42 by the electromagnetic coil 41.
The separation spring 44 is disposed between the rotor 43 and the armature 38 and biases the armature 38 in the direction of the outer ring friction plate 33.

アーマチュア３８は、外輪摩擦板３３に面して軸方向移動可能に配置され、クラッチ締結状態のとき外輪摩擦板３３の方向に移動して外輪摩擦板３３と内輪摩擦板３１とを押圧接触状態とし、クラッチ開放状態のとき外輪摩擦板３３から離間する方向に移動して外輪摩擦板３３と内輪摩擦板３１との押圧接触状態を解除する。このアーマチュア３８と保持器３７は、両者を一体に回動させる４本の連結部３９で連結されている。   The armature 38 is disposed so as to be movable in the axial direction facing the outer ring friction plate 33, and moves in the direction of the outer ring friction plate 33 when the clutch is engaged to bring the outer ring friction plate 33 and the inner ring friction plate 31 into a pressing contact state. When the clutch is disengaged, the outer ring friction plate 33 moves away from the outer ring friction plate 33 to release the pressing contact state between the outer ring friction plate 33 and the inner ring friction plate 31. The armature 38 and the retainer 37 are connected by four connecting portions 39 that rotate both together.

内輪摩擦板３１には貫通穴３１ａが設けられ、４つの連結部３９は、貫通穴３１ａを貫通して軸方向に配置されている。そして、内輪摩擦板３１に対し保持器３７が相対回転したとき、ローラ３５のくさび空間における中立位置３４ａからくさび係合位置３４ｂまで移動することができるよう、貫通穴３１ａ内の連結部３９の移動が許容されるように、貫通穴３１ａの内径は、ローラ３５の中立位置３４ａとくさび係合位置３４ｂの差に基づいて、大きさを設定されている。また、連結部３９は、その貫通穴３１ａの内周縁と接触する部分が弾性部材で被覆されている。   The inner ring friction plate 31 is provided with a through hole 31a, and the four connecting portions 39 are disposed in the axial direction through the through hole 31a. Then, when the cage 37 rotates relative to the inner ring friction plate 31, the movement of the connecting portion 39 in the through hole 31a so that the roller 35 can move from the neutral position 34a in the wedge space to the wedge engaging position 34b. The inner diameter of the through hole 31a is set based on the difference between the neutral position 34a of the roller 35 and the wedge engaging position 34b. Moreover, the connection part 39 is coat | covered with the elastic member in the part which contacts the inner periphery of the through-hole 31a.

２方向クラッチ部Ｃには、複数のローラ３５を所定間隔に保持する保持器３７が設けられている。この２方向クラッチ部Ｃにおいて、中立バネ３６の付勢トルク（軸周りの付勢力）は、クラッチ締結状態のときアーマチュア３８と外輪摩擦板３３との間に発生する摩擦トルクよりも小さな値に設定されている。   The two-way clutch portion C is provided with a cage 37 that holds the plurality of rollers 35 at a predetermined interval. In the two-way clutch portion C, the biasing torque (biasing force around the shaft) of the neutral spring 36 is set to a value smaller than the friction torque generated between the armature 38 and the outer ring friction plate 33 when the clutch is engaged. Has been.

次に、作用を説明する。
［クラッチ開放時の動作］
バックアップクラッチの開放時には、断接手段Ｂにおいて、電磁コイル４１に対しON指令を出力すると、電磁コイル４１が離反バネ４４に打ち勝つ磁力を出し、離反バネ４４が縮んでアーマチュア３８がロータ４３の方向に移動する。 Next, the operation will be described.
[Operation when clutch is released]
When the backup clutch is released, when the ON / OFF command is output to the electromagnetic coil 41 in the connection / disconnection means B, the magnetic coil 41 generates a magnetic force that overcomes the separation spring 44, the separation spring 44 contracts, and the armature 38 moves in the direction of the rotor 43. Moving.

摩擦クラッチ部Ａでは、アーマチュア３８と外輪摩擦板３３とが離間するため、内輪摩擦板３１と外輪摩擦板３３との間には摩擦力が発生せず、クラッチ開放状態が維持される。また、アーマチュア３８は、連結部３９により内輪３０と一体に回転する保持器３７と連結されているため、内輪３０と一体に回転する。   In the friction clutch portion A, since the armature 38 and the outer ring friction plate 33 are separated from each other, no friction force is generated between the inner ring friction plate 31 and the outer ring friction plate 33, and the clutch is released. Further, since the armature 38 is connected to the retainer 37 that rotates integrally with the inner ring 30 by the connecting portion 39, the armature 38 rotates integrally with the inner ring 30.

２方向クラッチ部Ｃでは、保持器３７が内輪３０と一体に回転し、かつ中立バネ３６の付勢力によりローラ３５がくさび空間３４の中立位置３４ａに維持されるため、クラッチ開放状態が維持される。   In the two-way clutch portion C, the cage 37 rotates integrally with the inner ring 30 and the roller 35 is maintained at the neutral position 34a of the wedge space 34 by the urging force of the neutral spring 36, so that the clutch released state is maintained. .

［クラッチ締結時の動作］
バックアップクラッチ９の締結時には、断接手段Ｂにおいて、電磁コイル４１に対しOFF指令を出力すると、離反バネ４４は反発力により伸張し、アーマチュア３８が外輪摩擦板３３に押し付けられることで、アーマチュア３８とギャップ調整ナット５０との間に挟まれた内輪摩擦板３１と外輪摩擦板３３とが摩擦係合し、内輪３０と外輪３２とでトルク伝達が行われる。 [Operation when clutch is engaged]
When the backup clutch 9 is engaged, when the OFF command is output to the electromagnetic coil 41 in the connection / disconnection means B, the separation spring 44 is expanded by the repulsive force, and the armature 38 is pressed against the outer ring friction plate 33, so that the armature 38 The inner ring friction plate 31 and the outer ring friction plate 33 sandwiched between the gap adjusting nut 50 are frictionally engaged, and torque transmission is performed between the inner ring 30 and the outer ring 32.

ここで、内輪３０または外輪３２に対し、例えば、据え切り等で過大なトルク入力が行われた場合、摩擦クラッチ部Ａにおいて、内輪摩擦板３１と外輪摩擦板３３との間に滑りが発生するため、外輪摩擦板３３とアーマチュア３８とが相対回転することで、アーマチュア３８と一体の保持器３７が内輪３０に対し相対回転する。   Here, when an excessive torque is input to the inner ring 30 or the outer ring 32 by, for example, a stationary stop, slipping occurs between the inner ring friction plate 31 and the outer ring friction plate 33 in the friction clutch portion A. Therefore, the outer ring friction plate 33 and the armature 38 rotate relative to each other, so that the cage 37 integrated with the armature 38 rotates relative to the inner ring 30.

このとき、中立バネ３６の付勢トルクは、クラッチ締結時にアーマチュア３８が外輪摩擦板３３に押し付けられ発生する摩擦トルクよりも小さな値に設定されているため、中立バネ３６の反発力により内輪３０に対する保持器３７の回転が妨げられることはない。   At this time, the biasing torque of the neutral spring 36 is set to a value smaller than the friction torque generated when the armature 38 is pressed against the outer ring friction plate 33 when the clutch is engaged. The rotation of the cage 37 is not hindered.

また、貫通穴３１ａの内径は、内輪摩擦板３１に対し保持器３７が相対回転したとき、ローラ３５のくさび空間における中立位置３４ａからくさび係合位置３４ｂまでの移動量に対応する貫通穴３１ａ内の連結部３９の移動を許容する大きさに設定されているため、滑りが大きくなると、ローラ３５は中立バネ３６の付勢力に抗してくさび空間３４の中立位置３４ａからくさび係合位置３４ｂへと移動し、２方向クラッチ部Ｃが締結状態となる。   Further, the inner diameter of the through hole 31a is such that the inner diameter of the through hole 31a corresponds to the amount of movement of the roller 35 from the neutral position 34a to the wedge engaging position 34b in the wedge space when the cage 37 rotates relative to the inner ring friction plate 31. Therefore, when the slip increases, the roller 35 resists the urging force of the neutral spring 36 from the neutral position 34a of the wedge space 34 to the wedge engaging position 34b. And the two-way clutch C is engaged.

ここで、ローラ３５がくさび係合位置３４ｂに到達した際、連結部３９は貫通穴３１ａの内周縁と接触するが、連結部３９の当該接触部分は弾性部材で被覆されているため、２方向クラッチ部Ｃの締結時に係合ガタ成分を低減できると共に、２方向クラッチＣの締結時に連結部３９が内輪摩擦板３１と接触する際の不快な接触音の発生を防止できる。   Here, when the roller 35 reaches the wedge engaging position 34b, the connecting portion 39 comes into contact with the inner peripheral edge of the through hole 31a. However, since the contact portion of the connecting portion 39 is covered with an elastic member, two directions are provided. The engagement play component can be reduced when the clutch portion C is engaged, and unpleasant contact noise can be prevented from being generated when the connecting portion 39 contacts the inner ring friction plate 31 when the two-way clutch C is engaged.

［２方向クラッチによる反力抜けについて］
従来のバックアップクラッチとしては、図６に示すような２方向クラッチが知られている。この２方向クラッチは、外輪と内輪の対向面の一方に円筒面を、他方にその円筒面との間でくさび空間を形成する複数のカム面を設け、その対向面間に、回転方向に弾性保持された保持器を設定し、その保持器のポケットに外輪と内輪の係合子であるローラを組み込んでいる。また、保持器に対して軸方向のみ移動可能なアーマチュアと、通電・非通電によりアーマチュアを軸方向移動させる電磁コイルを設け、アーマチュアに対向するロータに対しアーマチュアを摩擦接触させることにより、クラッチの締結、非締結を切り替えている。なお、電磁コイルのフィールド内には永久磁石を配置しているため、永久磁石の磁束に対し、同相もしくは逆相の磁束を電磁コイルにより付与することが可能となっている。 [Reaction force release by two-way clutch]
As a conventional backup clutch, a two-way clutch as shown in FIG. 6 is known. This two-way clutch is provided with a cylindrical surface on one of the opposing surfaces of the outer ring and the inner ring and a plurality of cam surfaces forming a wedge space between the other and the cylindrical surface, and elastically rotates between the opposing surfaces. A held cage is set, and a roller which is an engagement member between the outer ring and the inner ring is incorporated in the pocket of the cage. In addition, an armature that can move only in the axial direction with respect to the cage and an electromagnetic coil that moves the armature in the axial direction by energization and de-energization are provided, and the armature is brought into frictional contact with the rotor facing the armature, thereby engaging the clutch. , Switching non-concluding. In addition, since the permanent magnet is arrange | positioned in the field of an electromagnetic coil, it is possible to provide the magnetic flux of an in-phase or a reverse phase with respect to the magnetic flux of a permanent magnet with an electromagnetic coil.

従来の２方向クラッチの動作を説明する。
［クラッチ締結動作］
電磁クラッチOFF時は、電磁コイルの磁力はOFFであり、ロータに組み付く永久磁石がロータとアーマチュアに組み付く離反バネよりも強いため、ロータとアーマチュアとが摩擦力を持ちながら回転する。その摩擦回転において、外輪と内輪とがローラを介してくさび噛み合いになり、トルクが伝達される。 The operation of the conventional two-way clutch will be described.
[Clutch engagement operation]
When the electromagnetic clutch is OFF, the magnetic force of the electromagnetic coil is OFF, and the permanent magnet attached to the rotor is stronger than the separation spring attached to the rotor and the armature, so that the rotor and the armature rotate while having a frictional force. In the frictional rotation, the outer ring and the inner ring are engaged with each other via a roller, and torque is transmitted.

［クラッチ開放動作］
電磁クラッチON時は、電磁コイルが永久磁石の磁力を相殺する磁力を出し、アーマチュアに組み付く離反バネの反発力が永久磁石に打ち勝ち、ロータとアーマチュアとを引き離すことで、ロータとアーマチュアとの間の摩擦力が無くなると、ローラが中立バネのバネ力で中立位置へ戻り、くさび状態が解除される。 [Clutch release operation]
When the electromagnetic clutch is ON, the electromagnetic coil generates a magnetic force that cancels the magnetic force of the permanent magnet. When the frictional force is eliminated, the roller returns to the neutral position by the spring force of the neutral spring, and the wedge state is released.

上記従来の２方向クラッチは、図７に示すように、１つの保持器に左右伝達用の独立したローラを設定しているため、SBW制御からEPS制御への移行後のメカニカル締結時において、ハンドルを右から左に切り返した際、必ず右伝達用ローラを介してのくさび締結から、左伝達用ローラを介したくさび締結となり、その間の伝達トルクが発生しないこと（反力抜け）がステアリングにおける中立感を損なう原因であった。また、ハンドルを左右に切り返す際の操舵反転時には、保持器に組み付くローラとカム面が切り替わるため、接触音が発生し、質感を損なうという問題があった。   As shown in FIG. 7, the conventional two-way clutch described above has an independent roller for left and right transmission in one cage, so that the handle can be used during mechanical engagement after the transition from SBW control to EPS control. When the wheel is turned from right to left, the wedge is always tightened via the right transmission roller, and the wedge is tightened via the left transmission roller. Was the cause of damage. Further, at the time of steering reversal when the steering wheel is turned back and forth, the roller and cam surface assembled to the cage are switched, so that a contact sound is generated and the texture is impaired.

これに対し、実施例１のバックアップクラッチ９では、左右反転時にくさび締結部位が変わらない構造とすることで、上記問題を解消した。図８は実施例１の入力トルクが摩擦クラッチ部Ａの最大伝達可能トルク以下である場合のトルク伝達経路であり、図９は実施例１の入力トルクが摩擦クラッチ部Ａの最大伝達可能トルクを超えた場合のトルク伝達経路である。   On the other hand, in the backup clutch 9 of Example 1, the above problem was solved by adopting a structure in which the wedge fastening portion does not change when the left and right are reversed. FIG. 8 is a torque transmission path when the input torque of the first embodiment is less than or equal to the maximum transmittable torque of the friction clutch portion A, and FIG. 9 shows the maximum transmittable torque of the friction clutch portion A. This is the torque transmission path when exceeding.

図８に示すように、外輪３２への入力トルクが摩擦クラッチ部Ａの最大伝達可能トルク以下であり、内輪摩擦板３１と外輪摩擦板３３との間に滑りが生じていない場合には、アーマチュア３８は外輪摩擦板３３との摩擦力により外輪摩擦板３３と一体に回転するため、２方向クラッチ部Ｃのローラ３５はくさび空間３４の中立位置３４ａに維持されている。よって、外輪３２からの入力トルクは、摩擦クラッチ部Ａを介して内輪３０へと伝達される。   As shown in FIG. 8, when the input torque to the outer ring 32 is equal to or less than the maximum transmittable torque of the friction clutch portion A and no slip occurs between the inner ring friction plate 31 and the outer ring friction plate 33, the armature Since 38 rotates integrally with the outer ring friction plate 33 by the frictional force with the outer ring friction plate 33, the roller 35 of the two-way clutch C is maintained at the neutral position 34 a of the wedge space 34. Therefore, the input torque from the outer ring 32 is transmitted to the inner ring 30 via the friction clutch portion A.

一方、外輪３２への入力トルクが摩擦クラッチ部Ａの最大伝達可能トルクを超えた場合には、内輪摩擦板３１と共に連れ回っていたローラ３５は外輪摩擦板３３との位相ズレによりくさび空間３４のくさび係合位置３４ｂに移動し、２方向クラッチ部Ｃが締結される。これにより、据え切り等で大トルクが入力した場合でも、２方向クラッチ部Ｃを介して確実にトルク伝達可能となる。   On the other hand, when the input torque to the outer ring 32 exceeds the maximum transmittable torque of the friction clutch portion A, the roller 35 that has been rotated together with the inner ring friction plate 31 moves in the wedge space 34 due to a phase shift with the outer ring friction plate 33. It moves to the wedge engaging position 34b and the two-way clutch C is fastened. As a result, even when a large torque is input due to stationary or the like, the torque can be reliably transmitted via the two-way clutch portion C.

つまり、実施例１のバックアップクラッチ９のメリットは、摩擦クラッチ部Ａにおいて許容トルク内でトルクを受けている際は、操舵トルクを摩擦力で伝達できることで、その許容トルク内では、従来の２方向クラッチの問題点であった、左右にトルク伝達させる際の反力抜け・ガタ成分を低減できる点にある。   That is, the merit of the backup clutch 9 of the first embodiment is that when the torque is received within the allowable torque in the friction clutch portion A, the steering torque can be transmitted by the frictional force. The problem is that the reaction force loss and backlash component when transmitting torque to the left and right, which is a problem of the clutch, can be reduced.

ここで、２方向クラッチに代えて、多板クラッチのみで対応した場合を想定する。この場合、反力抜け・ガタ成分の低減を図ることは可能であるが、据え切り等の過大な入力トルクに対応するためには、クラッチの大型化を招き、搭載性が悪化するため、成立が困難である。   Here, it is assumed that only a multi-plate clutch is used instead of the two-way clutch. In this case, it is possible to reduce reaction force loss and backlash components, but in order to cope with excessive input torque such as stationary driving, the size of the clutch is increased, and the mountability deteriorates. Have difficulty.

これに対し、実施例１では、車両が一定速以上（例えば20km/h）で走行しているときに、ハンドル６を操舵した場合に発生する転舵トルクを摩擦クラッチ部Ａに担当させ、低速での据え切りや縁石乗り越え等、過大な転舵トルクが発生した場合にのみ、２方向クラッチＣを締結させる構成としたため、確実なトルク伝達と反力抜け・ガタ成分の低減を共に図りつつ、摩擦クラッチ部Ａの小型化が可能となった。   On the other hand, in the first embodiment, when the vehicle is traveling at a constant speed or higher (for example, 20 km / h), the steering torque generated when the steering wheel 6 is steered is assigned to the friction clutch portion A, and the low speed is reduced. Since the two-way clutch C is engaged only when excessive steering torque is generated, such as overrunning at a car or overcoming curbstones, friction is achieved while ensuring both torque transmission, reaction force loss, and backlash component reduction. The clutch part A can be downsized.

次に、効果を説明する。
実施例１のクラッチにあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。 Next, the effect will be described.
In the clutch of the first embodiment, the effects listed below can be obtained.

(1) 内輪３０と一体に回転する内輪摩擦板３１と外輪３２と一体に回転する外輪摩擦板３３とを有する摩擦クラッチ部Ａと、内輪摩擦板３１と外輪摩擦板３３とを押圧接触させるクラッチ締結状態と、内輪摩擦板３１と外輪摩擦板３３との押圧接触状態を解除するクラッチ開放状態とを切り替え、内輪３０と外輪３２とを断接する断接手段Ｂと、内輪３０と外輪３２との間に形成したくさび空間３４に配置したローラ３５と、このローラ３５をくさび空間３４の中立位置３４ａに付勢する中立バネ３６とを有する２方向クラッチ部Ｃと、を備え、２方向クラッチ部Ｃは、摩擦クラッチ部Ａがクラッチ締結状態のとき、内輪摩擦板３１と外輪摩擦板３３との相対回転によって、ローラ３５を中立バネ３６の付勢力に抗してくさび空間３４のくさび係合位置３４ｂに移動し、ローラ３５を内輪３０と外輪３２との間にくさび係合する。これにより、入力トルクが摩擦クラッチ部Ａの最大伝達トルク以下である場合には、摩擦クラッチ部Ａを介してトルク伝達を行うことで、２方向クラッチの欠点である回転方向変化に伴うガタ成分の発生、すなわち、トルク入力方向の変化に伴うトルク抜けを防止することができる。一方、摩擦クラッチ部Ａに滑りが生じる過大な入力トルクには、２方向クラッチ部Ｃが締結状態となるため、確実なトルク伝達が可能となる。   (1) A friction clutch portion A having an inner ring friction plate 31 that rotates integrally with the inner ring 30 and an outer ring friction plate 33 that rotates integrally with the outer ring 32, and a clutch that presses and contacts the inner ring friction plate 31 and the outer ring friction plate 33. Switching between the engaged state and the clutch disengaged state for releasing the pressing contact state between the inner ring friction plate 31 and the outer ring friction plate 33, the connection / disconnection means B for connecting / disconnecting the inner ring 30 and the outer ring 32, and the inner ring 30 and the outer ring 32 A two-way clutch portion C having a roller 35 disposed in the wedge space 34 formed therebetween and a neutral spring 36 for urging the roller 35 to a neutral position 34a of the wedge space 34. When the friction clutch portion A is in the clutch engagement state, the roller 35 resists the urging force of the neutral spring 36 by the relative rotation of the inner ring friction plate 31 and the outer ring friction plate 33, and the wedge of the wedge space 34. The roller 35 is moved to the engagement position 34 b and is wedge-engaged between the inner ring 30 and the outer ring 32. As a result, when the input torque is less than or equal to the maximum transmission torque of the friction clutch part A, by transmitting torque via the friction clutch part A, the backlash component accompanying the rotational direction change, which is a drawback of the two-way clutch, is reduced. Generation of torque, that is, torque loss associated with change in the torque input direction can be prevented. On the other hand, since the two-way clutch portion C is in the engaged state with an excessive input torque that causes slipping in the friction clutch portion A, reliable torque transmission is possible.

(2) ２方向クラッチ部Ｃは、ローラ３５を保持する保持器３７を備え、断接手段Ｂは、外輪摩擦板３３に面して軸方向移動可能に配置され、クラッチ締結状態のとき外輪摩擦板３３の方向に移動して外輪摩擦板３３と内輪摩擦板３１とを押圧接触状態とし、クラッチ開放状態のとき外輪摩擦板３３から離間する方向に移動して外輪摩擦板３３と内輪摩擦板３１との押圧接触状態を解除するアーマチュア３８と、このアーマチュア３８と保持器３７とを連結し、両者を一体に回動させる連結部３９と、を備える。これにより、一度のON指令（クラッチ締結指令）の出力のみにより、摩擦クラッチ部Ａと、摩擦クラッチ部Ａに滑りが生じた場合の２方向クラッチ部Ｃの締結とを実現する構成が得られる。   (2) The two-way clutch portion C includes a retainer 37 that holds the roller 35, and the connection / disconnection means B is disposed so as to be movable in the axial direction facing the outer ring friction plate 33, and the outer ring friction when the clutch is engaged. The outer ring friction plate 33 and the inner ring friction plate 31 are brought into a pressing contact state by moving in the direction of the plate 33, and are moved away from the outer ring friction plate 33 when the clutch is disengaged to move the outer ring friction plate 33 and the inner ring friction plate 31. The armature 38 that releases the pressing contact state with the armature 38, and the connecting portion 39 that connects the armature 38 and the retainer 37 and rotates them together. Thereby, the structure which implement | achieves the engagement of the friction clutch part A and the two-way clutch part C when a slip arises in the friction clutch part A only by the output of one ON command (clutch fastening instruction | command) is obtained.

(3) 内輪摩擦板３１に、連結部３９を貫通する貫通穴３１ａを設け、連結部３９を、貫通穴３１ａを貫通して配置し、貫通穴３１ａの内径を、内輪摩擦板３１に対し保持器３７が相対回転したとき、ローラ３５のくさび空間３４における中立位置３４ａからくさび係合位置３４ｂまでの移動量に基づいて、貫通穴３１ａ内の連結部３９の移動を許容する大きさに設定した。これにより、ローラ３５が中立位置３４ａからくさび係合位置３４ｂまで移動する際、連結部３９に内輪摩擦板３１が干渉するのを防止でき、摩擦クラッチ部Ａが滑った際、２方向クラッチ部Ｃを確実に締結状態とすることができる。   (3) The inner ring friction plate 31 is provided with a through hole 31a that penetrates the connecting portion 39, the connecting portion 39 is disposed through the through hole 31a, and the inner diameter of the through hole 31a is held with respect to the inner ring friction plate 31. Based on the amount of movement of the roller 35 from the neutral position 34a to the wedge engaging position 34b in the wedge space 34, the size of the roller 37 is set to allow the movement of the connecting portion 39 in the through hole 31a. . Thereby, when the roller 35 moves from the neutral position 34a to the wedge engaging position 34b, it is possible to prevent the inner ring friction plate 31 from interfering with the connecting portion 39, and when the friction clutch portion A slips, the two-way clutch portion C. Can be reliably brought into a fastening state.

(4) 連結部３９は、その貫通穴３１ａ内周縁と接触する部分が弾性部材で被覆されているため、２方向クラッチ部Ｃの締結時に係合ガタ成分を低減できると共に、２方向クラッチＣの締結時に連結部３９が内輪摩擦板３１と接触する際の不快な接触音の発生を防止できる。   (4) Since the connecting portion 39 is covered with an elastic member at the portion that contacts the inner peripheral edge of the through hole 31a, the engagement backlash component can be reduced when the two-way clutch portion C is fastened. Generation of an unpleasant contact sound when the connecting portion 39 contacts the inner ring friction plate 31 at the time of fastening can be prevented.

(5) 中立バネ３６の付勢トルクを、クラッチ締結状態のときアーマチュア３８と外輪摩擦板３３との間に発生する摩擦トルクよりも小さな値に設定したため、中立バネ３６の反発力により内輪３０に対する保持器３７の回転が妨げられるのを防止できる。これにより、摩擦クラッチ部Ａが滑った際、２方向クラッチ部Ｃを確実に締結状態とすることができる。   (5) Since the biasing torque of the neutral spring 36 is set to a value smaller than the friction torque generated between the armature 38 and the outer ring friction plate 33 when the clutch is engaged, the repulsive force of the neutral spring 36 causes the inner ring 30 to It is possible to prevent the rotation of the cage 37 from being hindered. Thereby, when the friction clutch part A slips, the two-way clutch part C can be reliably brought into an engaged state.

(6) 外輪３２と外輪摩擦板３３とを軸方向でスプライン嵌合させたため、外輪３２に対し外輪摩擦板３３を軸方向移動させることができ、摩擦クラッチ部Ａで摩擦トルクを発生させる際に初期時のラジアル方向のガタ成分を低減させることができる。   (6) Since the outer ring 32 and the outer ring friction plate 33 are spline-fitted in the axial direction, the outer ring friction plate 33 can be moved in the axial direction with respect to the outer ring 32, and when the friction clutch portion A generates friction torque. The radial component in the radial direction at the initial stage can be reduced.

(7) 摩擦クラッチ部Ａは、外輪３２と一体に回転し、断接手段Ｂとの間で内輪摩擦板３１と外輪摩擦板３３とを挟み込むギャップ調整ナット５０を備えるため、アーマチュア３８のセット力調整および内輪摩擦板３１・外輪摩擦板３３の位置調整の容易化を図ることができる。   (7) Since the friction clutch portion A includes the gap adjusting nut 50 that rotates integrally with the outer ring 32 and sandwiches the inner ring friction plate 31 and the outer ring friction plate 33 with the connection / disconnection means B, the setting force of the armature 38 Adjustment and position adjustment of the inner ring friction plate 31 and the outer ring friction plate 33 can be facilitated.

(8) 内輪３０と一体に回転する内輪摩擦板３１と外輪３２と一体に回転する外輪摩擦板３３とを有する摩擦クラッチ部Ａと、内輪３０と外輪３２との間に形成したくさび空間３４に配置したローラ３５と、このローラ３５をくさび空間３４の中立位置３４ａに付勢する中立バネ３６とを有する２方向クラッチ部Ｃと、を備え、摩擦クラッチ部Ａの内輪摩擦板３１と外輪摩擦板３３とが所定回転角以上で相対回転した場合、２方向クラッチ部Ｃのローラ３５を中立バネ３６の付勢力に抗してくさび空間３４のくさび係合位置３４ｂに移動させ、内輪３０と外輪３２との間にくさび係合させる。これにより、トルク入力方向の変化に伴うトルク抜けを防止することができる。一方、摩擦クラッチ部Ａに滑りが生じる過大な入力トルクには、２方向クラッチ部Ｃが締結状態となるため、確実なトルク伝達が可能となる。   (8) A friction clutch portion A having an inner ring friction plate 31 that rotates integrally with the inner ring 30 and an outer ring friction plate 33 that rotates integrally with the outer ring 32, and a wedge space 34 formed between the inner ring 30 and the outer ring 32. A two-way clutch portion C having a roller 35 disposed and a neutral spring 36 for urging the roller 35 to a neutral position 34a of the wedge space 34, and an inner ring friction plate 31 and an outer ring friction plate of the friction clutch portion A. When the roller 33 of the two-way clutch C is moved to the wedge engaging position 34b of the wedge space 34 against the urging force of the neutral spring 36, the inner ring 30 and the outer ring 32 are moved. Engage with the wedge. As a result, it is possible to prevent torque loss due to a change in the torque input direction. On the other hand, since the two-way clutch portion C is in the engaged state with an excessive input torque that causes slipping in the friction clutch portion A, reliable torque transmission is possible.

(9) ハンドル６と操向輪１６，１６を転舵する転舵装置(3)とを機械的に断接するバックアップクラッチ９を備えた車両用操舵装置において、バックアップクラッチ９として、図２〜５に示したクラッチを用いたため、操舵時の係合ガタを無くし、ニュートラル位置での操舵安定性を確保でき、操舵反転時の接触音の発生を防止することができる。   (9) In the vehicle steering system including the backup clutch 9 that mechanically connects and disconnects the steering wheel 6 and the steering device (3) that steers the steered wheels 16, 16, the backup clutch 9 is illustrated in FIGS. Since the clutch shown in Fig. 5 is used, the engagement play at the time of steering can be eliminated, the steering stability at the neutral position can be ensured, and the generation of the contact sound at the time of the steering reversal can be prevented.

(10) 摩擦クラッチ部Ａの最大伝達可能トルクを、バックアップクラッチ９が締結状態のとき、据え切り時の転舵トルクよりも小さな値に設定したため、多板クラッチのみを用いた場合と比較して、より小型化を図ることができ、搭載性を向上させることができる。   (10) When the backup clutch 9 is engaged, the maximum transmittable torque of the friction clutch A is set to a value smaller than the steering torque at the time of stationary, compared with the case where only a multi-plate clutch is used. Thus, the size can be further reduced, and the mountability can be improved.

（他の実施例）
以上、本発明のクラッチを実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。 (Other examples)
Although the clutch of the present invention has been described based on the first embodiment, the specific configuration is not limited to these embodiments, and departs from the gist of the invention according to each claim of the claims. Unless otherwise, design changes and additions are permitted.

例えば、実施例１では、内輪摩擦板と外輪摩擦板とを交互に２枚ずつ設けた例を示したが、外輪摩擦板をアーマチュアと対向する位置に配置しさえすれば、摩擦板の枚数は任意に設定できる。   For example, in the first embodiment, an example in which two inner ring friction plates and two outer ring friction plates are alternately provided has been shown. However, as long as the outer ring friction plates are arranged at positions facing the armature, the number of friction plates is as follows. Can be set arbitrarily.

また、実施例１では、断接手段として電磁コイル、永久磁石および離反バネ等を用いたが、断接手段は、内輪摩擦板と外輪摩擦板とを押圧接触させるクラッチ締結状態と、内輪摩擦板と外輪摩擦板との押圧接触状態を解除するクラッチ開放状態とを切り替え可能であれば、断接手段の構造は任意である。さらに、実施例１では、フェールセーフのために電磁コイルONでクラッチ開放、電磁コイルOFFでクラッチ締結としたが、電磁コイルONでクラッチ締結、電磁コイルOFFでクラッチ開放を行う構成としてもよい。   In the first embodiment, an electromagnetic coil, a permanent magnet, a separation spring, and the like are used as the connecting / disconnecting means. However, the connecting / disconnecting means includes a clutch engagement state in which the inner ring friction plate and the outer ring friction plate are pressed and contacted, and an inner ring friction plate. The structure of the connecting / disconnecting means is arbitrary as long as it can be switched between the clutch released state for releasing the pressing contact state between the outer ring and the outer ring friction plate. Further, in the first embodiment, for fail-safe, the clutch is released when the electromagnetic coil is ON and the clutch is engaged when the electromagnetic coil is OFF. However, the clutch may be engaged when the electromagnetic coil is ON and the clutch is released when the electromagnetic coil is OFF.

実施例１の車両用操舵装置が適用されたステア・バイ・ワイヤシステムを示す全体構成図である。1 is an overall configuration diagram illustrating a steer-by-wire system to which a vehicle steering apparatus according to a first embodiment is applied. 実施例１のバックアップクラッチ９の斜視図である。It is a perspective view of the backup clutch 9 of Example 1. FIG. バックアップクラッチ９の要部分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of a main part of a backup clutch 9. バックアップクラッチ９の径方向断面図である。3 is a radial sectional view of the backup clutch 9. FIG. バックアップクラッチ９の軸方向断面図である。2 is an axial sectional view of a backup clutch 9. FIG. 従来の２方向クラッチを示す径方向断面図である。It is radial direction sectional drawing which shows the conventional two-way clutch. 従来の２方向クラッチのローラおよび保持器を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the roller and holder | retainer of the conventional two-way clutch. 実施例１の入力トルクが摩擦クラッチ部Ａの最大伝達可能トルク以下である場合のトルク伝達経路である。This is a torque transmission path when the input torque of the first embodiment is equal to or less than the maximum transmittable torque of the friction clutch portion A. 実施例１の入力トルクが摩擦クラッチ部Ａの最大伝達可能トルクを超えた場合のトルク伝達経路である。This is a torque transmission path when the input torque of the first embodiment exceeds the maximum transmittable torque of the friction clutch portion A.

符号の説明Explanation of symbols

１ 舵角センサ
２，２ エンコーダ
３，３ トルクセンサ
５ 反力モータ
６ ハンドル
７ ケーブルコラム
８ コラムシャフト
９ バックアップクラッチ
１０，１０ エンコーダ
１１，１１ 舵角センサ
１２，１２ トルクセンサ
１４，１４ 転舵モータ
１５ ステアリング機構
１５ａ ラックチューブ
１５ｂ ラックシャフト
１５ｃ，１５ｃ タイロッド
１５ｄ，１５ｄ ナックルアーム
１６，１６ 操向輪
１７ ピニオンシャフト
１８ 電源
１９，１９ 制御コントローラ
２０ 双方向通信線
３０ 内輪
３０ａ カム面
３１ａ 貫通穴
３１ 内輪摩擦板
３２ 外輪
３２ａ 内周面
３３ 外輪摩擦板
３４ くさび空間
３４ａ 中立位置
３４ｂ くさび係合位置
３５ ローラ
３６ 中立バネ
３７ 保持器
３８ アーマチュア
３９ 連結部
４０ クラッチケース
４１ 電磁コイル
４２ 永久磁石
４３ ロータ
４４ 離反バネ
５０ ギャップ調整ナット DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering angle sensor 2, 2 Encoder 3, 3 Torque sensor 5 Reaction force motor 6 Handle 7 Cable column 8 Column shaft 9 Backup clutch 10, 10 Encoder 11, 11 Steering angle sensor 12, 12 Torque sensor 14, 14 Steering motor 15 Steering mechanism 15a Rack tube 15b Rack shafts 15c and 15c Tie rods 15d and 15d Knuckle arms 16 and 16 Steering wheel 17 Pinion shaft 18 Power source 19 and 19 Control controller 20 Bidirectional communication line 30 Inner ring 30a Cam surface 31a Through hole 31 Inner ring friction plate 32 Outer ring 32a Inner peripheral surface 33 Outer ring friction plate 34 Wedge space 34a Neutral position 34b Wedge engagement position 35 Roller 36 Neutral spring 37 Cage 38 Armature 39 Connecting part 40 Clutch case 41 Electromagnetic coil 42 Permanent magnet 43 Data 44 away from the spring 50 gap adjustment nut

Claims (7)

内輪と一体に回転する内輪摩擦板と外輪と一体に回転する外輪摩擦板とを有する摩擦クラッチ部と、
前記内輪摩擦板と前記外輪摩擦板とを押圧接触させるクラッチ締結状態と、内輪摩擦板と外輪摩擦板との押圧接触状態を解除するクラッチ開放状態とを切り替え、前記内輪と前記外輪とを断接する断接手段と、
前記内輪と前記外輪との間に形成したくさび空間に配置した係合子と、この係合子をくさび空間の中立位置に付勢する付勢手段とを有する２方向クラッチ部と、
を備え、
前記２方向クラッチ部は、前記係合子を保持する保持器を備え、前記摩擦クラッチ部がクラッチ締結状態のとき、前記内輪摩擦板と前記外輪摩擦板との相対回転によって、前記係合子を前記付勢手段の付勢力に抗して前記くさび空間のくさび係合位置に移動し、前記係合子を前記内輪と前記外輪との間にくさび係合し、
前記断接手段は、
前記外輪摩擦板に面して軸方向移動可能に配置され、クラッチ締結状態のとき外輪摩擦板の方向に移動して外輪摩擦板と前記内輪摩擦板とを押圧接触状態とし、クラッチ開放状態のとき外輪摩擦板から離間する方向に移動して外輪摩擦板と内輪摩擦板との押圧接触状態を解除するアーマチュアと、
このアーマチュアと前記保持器とを連結し、両者を一体に回動させる連結部と、
を備えることを特徴とするクラッチ。 A friction clutch portion having an inner ring friction plate that rotates integrally with the inner ring and an outer ring friction plate that rotates integrally with the outer ring;
Switching between a clutch engagement state in which the inner ring friction plate and the outer ring friction plate are pressed and in contact with each other and a clutch release state in which the pressure contact state between the inner ring friction plate and the outer ring friction plate is released are switched to connect and disconnect the inner ring and the outer ring. Connecting and disconnecting means;
A two-way clutch portion having an engagement element disposed in a wedge space formed between the inner ring and the outer ring, and an urging means for urging the engagement element to a neutral position in the wedge space;
With
The two-way clutch portion includes a cage that holds the engagement element, and when the friction clutch portion is in a clutch engaged state, the engagement element is attached to the engagement member by relative rotation between the inner ring friction plate and the outer ring friction plate. against the biasing force of the energizing means to move the wedge engaging position of said wedge space, and a wedge engaging the engager between the inner ring and the outer ring,
The connecting / disconnecting means includes:
It faces the outer ring friction plate and is axially movable. When the clutch is engaged, it moves in the direction of the outer ring friction plate to bring the outer ring friction plate and the inner ring friction plate into a pressing contact state, and when the clutch is released. An armature that moves in a direction away from the outer ring friction plate and releases the pressing contact state between the outer ring friction plate and the inner ring friction plate;
A connecting portion for connecting the armature and the retainer, and rotating both together;
Clutch, characterized in that it comprises a. 請求項１に記載のクラッチにおいて、
前記内輪摩擦板に、前記連結部を貫通する貫通穴を設け、
前記連結部を、前記貫通穴を貫通して配置し、
前記貫通穴の内径を、前記内輪摩擦板に対し前記保持器が相対回転したとき、前記係合子のくさび空間における中立位置からくさび係合位置までの移動量に基づいて、貫通穴内の連結部の移動を許容する大きさに設定したことを特徴とするクラッチ。 The clutch according to claim 1, wherein
The inner ring friction plate is provided with a through hole that penetrates the connecting portion,
The connecting portion is disposed through the through hole,
When the cage rotates relative to the inner ring friction plate, the inner diameter of the through hole is determined based on the amount of movement of the engaging element from the neutral position to the wedge engaging position in the wedge space. A clutch that is set to a size that allows movement. 請求項２に記載のクラッチにおいて、
前記連結部は、その前記貫通穴内周縁と接触する部分に弾性部を備えることを特徴とするクラッチ。 The clutch according to claim 2,
The clutch is characterized in that the connecting portion includes an elastic portion at a portion in contact with the inner peripheral edge of the through hole. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のクラッチにおいて、
前記付勢手段の付勢トルクを、クラッチ締結状態のとき前記アーマチュアと前記外輪摩擦板との間に発生する摩擦トルクよりも小さな値に設定したことを特徴とするクラッチ。 In the clutch according to any one of claims 1 to 3 ,
A clutch characterized in that an urging torque of the urging means is set to a value smaller than a friction torque generated between the armature and the outer ring friction plate when the clutch is engaged. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のクラッチにおいて、
前記外輪と前記外輪摩擦板とを軸方向でスプライン嵌合させたことを特徴とするクラッチ。 Clutch according to any one of claims 1 to 4,
A clutch, wherein the outer ring and the outer ring friction plate are spline-fitted in the axial direction. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のクラッチにおいて、
前記摩擦クラッチ部は、前記外輪と一体に回転し、前記断接手段との間で前記内輪摩擦板と前記外輪摩擦板とを挟み込むナットを備えることを特徴とするクラッチ。 In the clutch according to any one of claims 1 to 5,
The friction clutch portion includes a nut that rotates integrally with the outer ring and sandwiches the inner ring friction plate and the outer ring friction plate between the connecting and disconnecting means. ハンドルと操向輪を転舵する転舵機構とを機械的に断接するバックアップクラッチを備えた車両用操舵装置において、In a vehicle steering system including a backup clutch that mechanically connects and disconnects a steering wheel and a steering mechanism that steers steering wheels,
前記バックアップクラッチとして、請求項１ないし請求項６のいずれか１項のクラッチを用いたことを特徴とする車両用操舵装置。A vehicle steering apparatus using the clutch according to any one of claims 1 to 6 as the backup clutch.
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