(57)【要約】【課題】操舵部材の回転位置が、操舵部材が回転し得る範囲の限界位置に近いことを運転者に知覚しやすいステアリング装置を提供する。【解決手段】ステアリング装置の操舵機構は、ステアリングシャフト１１と、ステアリングホイールの回転位置を中立位置に復帰させるための反力付与機構２０とを有している。反力付与機構２０は、ナット４０を有し、ステアリングシャフト１１の回転をナット４０のステアリングシャフト１１の軸方向への移動に変換するボールねじ機構３０と、ナット４０に取り付けられ、ナット４０の移動にともない弾性変形することにより反力をナット４０に付与する圧縮コイルばね２３と、ナット４０との間で摩擦力を発生させる粗面部５３，５７とを有する。【選択図】図２
2015155265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材が取り付けられるステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトに連結されたナットを、前記ステアリングシャフトのトルクに基づいて軸方向に移動させる運動変換機構と、
前記ナットの軸方向に作用する反力を前記ナットに与えることにより、前記操舵部材の回転位置が中立位置に近づく方向に前記ステアリングシャフトを回転させるトルクである反力トルクを前記ステアリングシャフトに作用させる弾性体と、
前記ステアリングシャフトと機械的に連結されず、転舵輪の転舵角を変化させる転舵機構と
を含むステアリング装置であって、
前記ステアリングシャフトに対して前記ナットが移動し得る範囲のうちの端を含む一部の範囲である所定範囲において、前記ナットの軸方向に作用する反力を前記ナットに与える副弾性体と、前記所定範囲において、前記ナットに固定された付加部材または前記ナットと接触することにより摩擦力を発生する摩擦部との少なくとも一方を含む
ステアリング装置。
【請求項２】
前記ステアリング装置は、前記付加部材または前記ナットと接触し得る接触面が形成され、摩擦係数が互いに異なる複数の種類の面が前記接触面に形成され、前記付加部材または前記ナットの軸方向への移動を案内する案内部材をさらに含み、
前記摩擦部は、前記複数の種類の面のうちの相対的に摩擦係数が大きい面である
請求項１に記載のステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵部材に反力トルクを与えるステアバイワイヤ方式のステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステアバイワイヤ方式のステアリング装置は、転舵輪に作用する反力がステアリングシャフトおよび操舵部材に作用しない。このため、操舵部材の回転位置を中立位置に復帰させるための機構を有している。
【０００３】
特許文献１は、そのようなステアリング装置の一例を開示している。このステアリング装置は、操舵部材が取り付けられるステアリングシャフト、ステアリングシャフトに連結されたナットを軸方向に移動させる運動変換機構、軸方向に作用する反力をナットに与えるように配置された圧縮コイルばね、および、ステアリングシャフトに反力トルクを与える反力モータを有している。
【０００４】
運動変換機構は、操舵部材が操作されることによりステアリングシャフトに作用するトルクに基づいて、ナットをステアリングシャフトに対して軸方向に移動させる。これにともない圧縮コイルばねの圧縮変形量が増加し、ナットに作用する反力が増加する。運動変換機構は、この反力に基づいて、操舵部材の回転位置が中立位置に近づく方向に作用する反力トルクをステアリングシャフトに作用させる。この反力トルクは、ステアリングシャフトを介して操舵部材にも作用する。このため、操舵部材の回転位置が中立位置から離れるにつれて、運動変換機構に基づいて操舵部材に作用する反力トルクが大きくなる。
【０００５】
また、反力モータが駆動しているとき、運動変換機構に基づく反力トルクに加えて、反力モータに基づく反力トルクが、ステアリングシャフトに作用する。このため、操舵部材に作用する反力トルクは、反力モータが駆動していないときよりも大きくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−５３００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のステアリング装置によれば、上記のとおり、運動変換機構に基づいて操舵部材に作用する反力トルクが操舵部材の回転位置に応じて変化する。このため、操舵部材の回転位置が、操舵部材が回転し得る範囲の限界位置に向けて変化していること、または、中立位置に向けて変化していることを運転者に知覚させることができる。一方、操舵部材の回転位置に対する運動変換機構の反力トルクは、特許文献１の図５に示されるとおり、単調な変化傾向を有する。
【０００８】
このため、反力モータが駆動していない場合、または、反力モータが駆動している場合であってもその出力が一定のときには、操舵部材に作用する反力トルクが、操舵部材の回転位置に応じて単調に変化する。このため、例えば、運転者は、そのときの操舵部材の回転位置が、操舵部材が回転し得る範囲の限界位置に近いことを、操舵部材に作用する反力トルクから知覚しにくい。
【０００９】
本発明の目的は、操舵部材の回転位置が、操舵部材が回転し得る範囲の限界位置に近いことを運転者に知覚しやすいステアリング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
〔１〕本ステアリング装置の独立した一形態によれば、操舵部材が取り付けられるステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトに連結されたナットを、前記ステアリングシャフトのトルクに基づいて軸方向に移動させる運動変換機構と、前記ナットの軸方向に作用する反力を前記ナットに与えることにより、前記操舵部材の回転位置が中立位置に近づく方向に前記ステアリングシャフトを回転させるトルクである反力トルクを前記ステアリングシャフトに作用させる弾性体と、前記ステアリングシャフトと機械的に連結されず、転舵輪の転舵角を変化させる転舵機構とを含むステアリング装置であって、前記ステアリングシャフトに対して前記ナットが移動し得る範囲のうちの端を含む一部の範囲である所定範囲において、前記ナットの軸方向に作用する反力を前記ナットに与える副弾性体と、前記所定範囲において、前記ナットに固定された付加部材または前記ナットと接触することにより摩擦力を発生する摩擦部との少なくとも一方を含む。
【００１１】
本ステアリング装置によれば、操舵部材の回転位置が、操舵部材が回転し得る範囲の限界位置に近づくことにより、ステアリングシャフトに対するナットの位置が所定範囲外から所定範囲内に変化する。このため、反力トルクの大きさが少なくとも副弾性体の反力に依存する場合、ステアリングシャフトの回転角度の変化量に対する反力トルクの変化量が増加する。また、反力トルクの大きさが副弾性体の反力に依存せず、かつ、摩擦部の摩擦力に依存する場合、ステアリングシャフトに対するナットの位置が所定範囲に含まれない場合と比較して、摩擦部の摩擦力に応じて反力トルクが大きくなる。このため、運転者は、そのような反力トルクの変化量の変化に基づいて、操舵部材の回転位置が、操舵部材が回転し得る範囲の限界位置に近いことを知覚できる。
【００１２】
〔２〕前記ステアリング装置に従属した一形態によれば、前記ステアリング装置は、前記付加部材または前記ナットと接触し得る接触面が形成され、摩擦係数が互いに異なる複数の種類の面が前記接触面に形成され、前記付加部材または前記ナットの軸方向への移動を案内する案内部材をさらに含み、前記摩擦部は、前記複数の種類の面のうちの相対的に摩擦係数が大きい面である。
【００１３】
本ステアリング装置によれば、付加部材またはナットが案内部材の接触面と接触することにより、ステアリングシャフトに対するナットの移動が案内部材により案内される。また、付加部材またはナットと、接触面に形成された複数の種類の面との関係は、ステアリングシャフトに対するナットの位置に応じて変化する。このため、ナットに作用する反力の大きさ、および、ステアリングシャフトに作用する反力トルクの大きさが、ステアリングシャフトに対するナットの位置に応じて変化する。
【００１４】
一例として、ステアリングシャフトに対するナットの位置が所定範囲に含まれないとき、付加部材またはナットが、接触面のうちの摩擦部以外の面に接触し、かつ、摩擦部に接触していない。このとき、弾性体の反力、および、摩擦部以外の面の摩擦力が、ナットに作用する。このため、反力トルクの大きさは、弾性体の反力、および、摩擦部以外の面の摩擦力に依存する。なお、ステアリング装置が副弾性体を含む場合、副弾性体の反力が反力トルクの大きさに影響を及ぼす。
【００１５】
そして、ナットがステアリングシャフトに対して移動したことにより、ステアリングシャフトに対するナットの位置が所定範囲に含まれるとき、付加部材またはナットが接触面のうちの摩擦部に接触する。このとき、弾性体の反力、および、摩擦部の摩擦力が、ナットに作用する。このため、ステアリングシャフトに対するナットの位置が所定範囲に含まれない場合と比較して、摩擦部の摩擦力に応じて反力トルクが大きくなる。
【発明の効果】
【００１６】
本ステアリング装置によれば、操舵部材の回転位置が、操舵部材が回転し得る範囲の限界位置に近いことを運転者に知覚しやすい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態のステアリング装置の構成図。
【図２】（ａ）は反力付与機構の縦断面図、（ｂ）は（ａ）の破線円Ｘの拡大図、（ｃ）は（ａ）の破線円Ｙの拡大図。
【図３】ステアリングホイールが左方向に操作された状態における反力付与機構の縦断面図。
【図４】ステアリングホイールが右方向に操作された状態における反力付与機構の縦断面図。
【図５】実施形態の反力付与機構による反力トルクと操舵角との関係を示すグラフ。
【図６】変形例の反力付与機構の第１ストッパおよびその周辺の断面図。
【図７】変形例の反力付与機構の第１ストッパおよびその周辺の断面図。
【図８】変形例の反力付与機構の断面図。
【図９】変形例の反力付与機構による反力トルクと操舵角との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１を参照して、ステアリング装置１の構成について説明する。
ステアリング装置１は、車両（図示略）に搭載され、操舵部材としてのステアリングホイール１１０の操作に基づいて転舵輪１００を転舵させる。ステアリング装置１は、ステアリングホイール１１０と転舵輪１００とが機械的に連結されていないステアバイワイヤシステムを構成している。ステアリング装置１は、ステアリングホイール１１０の回転位置が中立位置に近づく方向にステアリングホイール１１０を回転させるトルク（以下、「反力トルク」）をステアリングホイール１１０に付与する操舵機構１０、転舵輪１００を転舵させる転舵機構６０、ならびに、操舵機構１０および転舵機構６０を制御する制御装置７０を有している。
【００１９】
操舵機構１０は、ステアリングホイール１１０に接続されたステアリングシャフト１１、ステアリングシャフト１１に反力トルクを出力させる反力モータ１２、および、ステアリングホイール１１０の回転位置を中立位置に近づける力をステアリングシャフト１１に付与する反力付与機構２０を有している。なお、中立位置は、車両が直進しているときのステアリングホイール１１０の回転位置を示す。
【００２０】
転舵機構６０は、操舵機構１０と機械的に連結されていない。転舵機構６０は、転舵輪１００を転舵させるラックシャフト６１、ラックシャフト６１の長手方向の両端部に連結されたタイロッド６２、および、ラックシャフト６１の長手方向においてラックシャフト６１を移動させる転舵駆動部６３を有している。
【００２１】
転舵駆動部６３は、転舵モータ６４およびボールねじ機構６５を有している。転舵モータ６４は、ラックシャフト６１と同軸に配置されている。転舵モータ６４のロータ（図示略）は、ボールねじ機構６５と接続されている。この転舵機構６０によれば、転舵モータ６４のロータの回転は、ボールねじ機構６５によりラックシャフト６１の長手方向の移動に変換される。そして、ラックシャフト６１は、ラックシャフト６１の長手方向に移動することによりタイロッド６２を介して転舵輪１００を転舵させる。
【００２２】
制御装置７０は、操舵機構１０および転舵機構６０を制御する。制御装置７０には、反力モータ１２、転舵モータ６４、操舵角センサ１３、トルクセンサ１４、変位センサ６６、および、車速センサ１２０が電気的に接続されている。
【００２３】
操舵角センサ１３は、ステアリングシャフト１１の回転角度（以下、「操舵角θｓ」）に応じた信号を制御装置７０に出力する。トルクセンサ１４は、ステアリングシャフト１１に付与されたトルク（以下、「操舵トルク」）に応じた信号を制御装置７０に出力する。変位センサ６６は、ラックシャフト６１の変位量に応じた信号を制御装置７０に出力する。車速センサ１２０は、車速に応じた信号を制御装置７０に出力する。
【００２４】
制御装置７０には、操舵角θｓ、車速、および、目標反力トルクの関係を示すマップＭＰ１（図示略）、ならびに、操舵角θｓと目標転舵角との関係を示すマップＭＰ２（図示略）が記憶されている。マップＭＰ１は、操舵角θｓの絶対値が大きくなるにつれて目標転舵角が大きくなる関係を示す。マップＭＰ２は、操舵角θｓおよび車速が大きくなるにつれて、目標反力トルクが大きくなる関係を示す。
【００２５】
制御装置７０は、マップＭＰ１を用いて、操舵角θｓおよび車速から目標反力トルクを算出する。そして制御装置７０は、操舵トルクが目標反力トルクとなるように反力モータ１２を制御する。
【００２６】
制御装置７０は、ラックシャフト６１の変位量に基づいて転舵輪１００の実転舵角を算出する。制御装置７０は、マップＭＰ１を用いて、操舵角θｓから目標転舵角を算出する。そして制御装置７０は、転舵輪１００の実転舵角が目標転舵角となるように転舵モータ６４を制御する。
【００２７】
図２を参照して、反力付与機構２０およびその周辺の詳細な構成について説明する。図２は、ステアリングホイール１１０の回転位置が中立位置のときの反力付与機構２０を示している。
【００２８】
反力付与機構２０は、ステアリングシャフト１１においてステアリングホイール１１０とは反対側の端部に取り付けられている。反力付与機構２０は、ステアリングシャフト１１に連結されたナット４０を、ステアリングシャフト１１のトルクに基づいて図中の一点鎖線により示される軸方向に移動させる運動変換機構としてのボールねじ機構３０、ステアリングシャフト１１を支持する軸受２２、および、ボールねじ機構３０を収容するハウジング２１を有している。また反力付与機構２０は、ナット４０の移動にともないナット４０に対して相対移動する第１スライダ２４および第２スライダ２５、ならびに、ナット４０に対する各スライダ２４，２５の相対移動により圧縮される弾性体としての圧縮コイルばね２３を有している。また反力付与機構２０は、ナット４０の移動を案内し、かつ、各スライダ２４，２５およびナット４０の移動を制限する案内部材としての第１ストッパ５１および第２ストッパ５５を有している。
【００２９】
ハウジング２１は、円筒形状に形成されている。ハウジング２１においてステアリングホイール１１０側の端部には、ケース１５が嵌め合わせられている。ケース１５は、ステアリングシャフト１１において反力付与機構２０よりもステアリングホイール１１０側の部分、および、反力モータ１２（図１参照）を収容している。ケース１５には、ステアリングシャフト１１を支持する軸受１６が取り付けられている。軸受１６の一例は、玉軸受である。
【００３０】
ボールねじ機構３０は、ステアリングシャフト１１のうちのステアリングホイール１１０とは反対側の端部に形成されたボールスクリューシャフト１１Ａ、ボールスクリューシャフト１１Ａのねじに配置された複数個のボール３１を有している。ナット４０は、これらボール３１を介してボールスクリューシャフト１１Ａに挿入されている。
【００３１】
ナット４０は、複数個のボール３１と接触している。ナット４０には、第１スライダ２４の移動を制限する付加部材としての第１ガイド４１、および、第２スライダ２５の移動を制限する付加部材としての第２ガイド４２が固定されている。
【００３２】
第１ガイド４１は、筒状に形成されている。第１ガイド４１は、ステアリングシャフト１１との間に隙間を介してステアリングシャフト１１を取り囲んでいる。第１ガイド４１においてステアリングホイール１１０側の端部には、フランジ４１Ａが形成されている。第１ガイド４１の内周部分には、ナット４０および抜止部材４３が圧入されている。ナット４０は、円筒状に形成されている。ナット４０のステアリングホイール１１０側の端面は、第１ガイド４１と接触している。抜止部材４３は、ナット４０のステアリングホイール１１０側とは反対側の端面に接触している。第２ガイド４２は、第１ガイド４１においてステアリングホイール１１０側とは反対側の端部に形成されたねじ部４１Ｂにねじ込まれている。第２ガイド４２には、フランジ４２Ａが形成されている。フランジ４１Ａ，４２Ａの外側面は、一例として、ステアリングシャフト１１の平面視においてＤ形状に形成されている。
【００３３】
第１スライダ２４は、円筒状に形成されている。第１スライダ２４は、第１ガイド４１においてステアリングホイール１１０側の外周部分に挿入されている。第１スライダ２４においてステアリングホイール１１０側の端部には、フランジ２４Ａが形成されている。第１スライダ２４は、第１ガイド４１のフランジ４１Ａに接触している。第２スライダ２５は、第１スライダ２４と同一形状である。第２スライダ２５は、第１ガイド４１のうちのステアリングホイール１１０側とは反対側の外周部分に挿入されている。第２スライダ２５のフランジ２５Ａは、ステアリングホイール１１０側とは反対側の端部に形成されている。第２スライダ２５は、第２ガイド４２に接触している。
【００３４】
圧縮コイルばね２３は、第１ガイド４１の外周部分に挿入されている。圧縮コイルばね２３は、第１スライダ２４のフランジ２４Ａおよび第２スライダ２５のフランジ２５Ａの間に配置されて、両フランジ２４Ａ，２５Ａを押し付けている。
【００３５】
第１ストッパ５１は、有底円筒状に形成されている。第１ストッパ５１は、一部材として形成され、第１スライダ２４の移動を制限する外側ストッパ５２、および、第１ガイド４１の移動を制限する内側ストッパ５４を有している。外側ストッパ５２は、ハウジング２１に圧入されている。外側ストッパ５２において接触面としての内側面５２Ａは、一例として、ステアリングシャフト１１の平面視においてＤ形状に形成されている。外側ストッパ５２の内側面５２Ａは、第１ガイド４１のフランジ４１Ａの外側面と接触している。外側ストッパ５２においてステアリングホイール１１０側とは反対側の端面５２Ｂは、第１ガイド４１のフランジ４１Ａにおいてステアリングホイール１１０側とは反対側の端面４１Ｃと面一となる。内側ストッパ５４は、外側ストッパ５２においてステアリングホイール１１０側の端部から内側に延びている。内側ストッパ５４は、ハウジング２１においてステアリングホイール１１０側の端部に接触している。
【００３６】
第２ストッパ５５は、有底円筒状に形成されている。第２ストッパ５５は、一部材として形成され、第２スライダ２５の移動を制限する外側ストッパ５６、および、第２ガイド４２の移動を制限する内側ストッパ５８を有している。外側ストッパ５６は、ハウジング２１においてステアリングホイール１１０側とは反対側の端部に圧入されている。外側ストッパ５６において接触面としての内側面５６Ａは、第１ストッパ５１の外側ストッパ５２の内側面５２Ａと同形状である。外側ストッパ５６の内側面５６Ａは、第２ガイド４２のフランジ４２Ａの外側面と接触している。外側ストッパ５６においてステアリングホイール１１０側の端面５６Ｂは、第２ガイド４２においてステアリングホイール１１０側の端面４２Ｂと面一となる。内側ストッパ５８は、外側ストッパ５６においてステアリングホイール１１０側とは反対側の端部から内側に延びている。内側ストッパ５８の内周部分には、軸受２２が取り付けられている。
【００３７】
次に、本ステアリング装置の特徴部分である第１ストッパ５１および第２ストッパ５５の詳細な構成について説明する。
図２（ｂ）に示されるように、第１ストッパ５１の外側ストッパ５２の内側面５２Ａのうちのステアリングホイール１１０側の部分には、摩擦部としての粗面部５３が形成されている。粗面部５３は、外側ストッパ５２の内側面５２Ａのうちの粗面部５３以外の部分よりも面が粗い第１粗面部５３Ａ、および、第１粗面部５３Ａよりも面が粗い第２粗面部５３Ｂを有している。このため、第２粗面部５３Ｂの摩擦係数は、第１粗面部５３Ａの摩擦係数よりも大きい。第１粗面部５３Ａおよび第２粗面部５３Ｂは、軸方向において連続して形成されている。第２粗面部５３Ｂは、粗面部５３において第１粗面部５３Ａよりもステアリングホイール１１０側に形成されている（図２（ａ）参照）。
【００３８】
図２（ｃ）に示されるように、第２ストッパ５５の外側ストッパ５６の内側面５６Ａのうちのステアリングホイール１１０側とは反対側の部分には、摩擦部としての粗面部５７が形成されている。粗面部５７は、外側ストッパ５６の内側面５６Ａのうちの粗面部５７以外の部分よりも面が粗い第１粗面部５７Ａ、および、第１粗面部５７Ａよりも面が粗い第２粗面部５７Ｂを有している。このため、第２粗面部５７Ｂの摩擦係数は、第１粗面部５７Ａの摩擦係数よりも大きい。また、第１粗面部５７Ａの面の粗さは、第１ストッパ５１の第１粗面部５３Ａの面の粗さと等しい。第２粗面部５７Ｂの面の粗さは、第１ストッパ５１の第２粗面部５３Ｂの面の粗さと等しい。第１粗面部５７Ａおよび第２粗面部５７Ｂは、軸方向において連続して形成されている。第２粗面部５７Ｂは、粗面部５７において第１粗面部５７Ａよりもステアリングホイール１１０側とは反対側に形成されている（図２（ａ）参照）。
【００３９】
なお、粗面部５３，５７において、面が粗いとは表面粗さが大きいことを示す。表面粗さは、一例として、日本工業規格ＪＩＳ  Ｂ０６０１の十点平均粗さにより規定される。表面粗さが大きいとは、十点平均粗さの値が大きいことを示す。また、面の粗さが等しいとは、十点平均粗さの値が等しい、または、誤差の範囲内であり実質的に等しいことを示す。
【００４０】
図２〜図５を参照して、反力付与機構２０の動作および作用について説明する。
図２に示されるように、ステアリングホイール１１０の回転位置が中立位置のとき、圧縮コイルばね２３の反力により第１スライダ２４が第１ガイド４１のフランジ４１Ａの端面４１Ｃと第１ストッパ５１の外側ストッパ５２の端面５２Ｂとを押している。このため、圧縮コイルばね２３の反力が第１ガイド４１をステアリングホイール１１０側に移動させるように第１スライダ２４および第１ガイド４１に作用する。また、圧縮コイルばね２３の反力により第２スライダ２５が第２ガイド４２のフランジ４２Ａの端面４２Ｂと第２ストッパ５５の外側ストッパ５６の端面５６Ｂとを押している。このため、圧縮コイルばね２３の反力が第２スライダ２５および第２ガイド４２をステアリングホイール１１０側とは反対側に移動させるように第２スライダ２５および第２ガイド４２に作用する。このため、図５に示されるように、ステアリングホイール１１０（図１参照）の回転位置が中立位置のとき、すなわち、操舵角θｓが「０°」のとき、反力付与機構２０による反力トルクが「０」よりも大きい。
【００４１】
図３に示されるように、ステアリングホイール１１０の回転位置が中立位置から左方向に操作されたとき、ステアリングシャフト１１の回転にともない、ナット４０をステアリングシャフト１１に対してステアリングホイール１１０とは反対側に移動させる力がナット４０に作用する。このため、ステアリングホイール１１０が左方向に回転することによりナット４０がステアリングホイール１１０側とは反対側に移動する。これにより、第１ガイド４１のフランジ４１Ａが第１スライダ２４を押すため、第１スライダ２４が第１ガイド４１（ナット４０）と一体的に移動する。一方、第２スライダ２５は、第２ストッパ５５によりステアリングホイール１１０側とは反対側への移動が制限されている。このため、第１スライダ２４が第２スライダ２５に接近する。これにより、第１スライダ２４のフランジ２４Ａおよび第２スライダ２５のフランジ２５Ａの間の軸方向の距離が小さくなり、圧縮コイルばね２３が圧縮される。圧縮コイルばね２３の圧縮変形量が増加するにつれて反力が大きくなる。反力の増加にともない第１スライダ２４をステアリングホイール１１０側に押す力が増加する。この圧縮コイルばね２３の反力がナット４０をステアリングホイール１１０側とは反対側に移動させることを妨げる力となる。また、第２ガイド４２のフランジ４２Ａの外側面が第２ストッパ５５の外側ストッパ５６の内側面５６Ａと接触することにより、ナット４０のステアリングホイール１１０側とは反対側への移動が案内される。このとき、第２ガイド４２のフランジ４２Ａと第２ストッパ５５の外側ストッパ５６の内側面５６Ａとの間の摩擦力もナット４０をステアリングホイール１１０側とは反対側に移動させることを妨げる力となる。このように、反力付与機構２０による反力トルクは、圧縮コイルばね２３の反力と、第２ガイド４２のフランジ４２Ａと第２ストッパ５５の外側ストッパ５６の内側面５６Ａの粗面部５７以外の部分との間の摩擦力とに依存する。このため、図５の操舵角θｓの範囲Ｌ１に示されるように、操舵角θｓの左方向への増加にともない反力付与機構２０による反力トルクが増加する。また、操舵角θｓの変化量に対する反力付与機構２０による反力トルクの変化量は、圧縮コイルばね２３の反力と、第２ガイド４２のフランジ４２Ａと第２ストッパ５５の外側ストッパ５６の内側面５６Ａの粗面部５７以外の部分との間の摩擦力とに基づく大きさを取る。このように、運転者は、ステアリングホイール１１０に作用する反力トルクの変化に基づいて、ステアリングホイール１１０の回転位置が変化していることを知覚できる。
【００４２】
そして、図３に示されるように、第２ガイド４２のフランジ４２Ａが第２ストッパ５５の第１粗面部５７Ａに位置するとき、第２ガイド４２と第１粗面部５７Ａとの間の摩擦力が第２ガイド４２と外側ストッパ５６の内側面５６Ａにおいて粗面部５７以外の部分との間の摩擦力よりも大きくなる。また、第１スライダ２４のフランジ２４Ａおよび第２スライダ２５のフランジ２５Ａの間の軸方向の距離がさらに小さくなるため、圧縮コイルばね２３の反力が増加する。このように、圧縮コイルばね２３の圧縮変形量の増加にともなう反力の増加に加え、第２ガイド４２のフランジ４２Ａと第２ストッパ５５の第１粗面部５７Ａとの間の摩擦力が大きくなる。これにより、反力付与機構２０による反力トルクは、圧縮コイルばね２３の反力と、第２ガイド４２と第１粗面部５７Ａとの間の摩擦力とに依存する。このため、図５の操舵角θｓの範囲Ｌ２に示されるように、第２ガイド４２のフランジ４２Ａが第２ストッパ５５の第１粗面部５７Ａに位置したとき、第２ガイド４２と第１粗面部５７Ａとの間の摩擦力に応じて反力付与機構２０による反力トルクが増加する。また、第２ガイド４２のフランジ４２Ａが第１粗面部５７Ａに位置したときの第２ガイド４２と第１粗面部５７Ａとの間の摩擦力は一定である。このため、図５の操舵角θｓの範囲Ｌ２に示されるように、グラフの傾きすなわち操舵角θｓの左方向への増加量に対する反力付与機構２０による反力トルクの増加量は変化しない。
【００４３】
そして、図３に示されるように、第２ガイド４２のフランジ４２Ａが第２ストッパ５５の第２粗面部５７Ｂに位置するとき、第２ガイド４２と第２粗面部５７Ｂとの間の摩擦力が第２ガイド４２と第１粗面部５７Ａとの間の摩擦力よりも大きくなる。また、第１スライダ２４のフランジ２４Ａおよび第２スライダ２５のフランジ２５Ａの間の軸方向の距離がさらに小さくなるため、圧縮コイルばね２３の反力が増加する。このように、圧縮コイルばね２３の圧縮変形量の増加にともなう反力の増加に加え、第２ガイド４２のフランジ４２Ａと第２ストッパ５５の第２粗面部５７Ｂとの間の摩擦力が大きくなる。これにより、反力付与機構２０による反力トルクは、圧縮コイルばね２３の反力と、第２ガイド４２と第２粗面部５７Ｂとの間の摩擦力とに依存する。このため、図５の操舵角θｓの範囲Ｌ３に示されるように、第２ガイド４２のフランジ４２Ａが第２ストッパ５５の第２粗面部５７Ｂに位置したとき、第２ガイド４２と第２粗面部５７Ｂとの間の摩擦力に応じて反力付与機構２０による反力トルクが増加する。また、第２ガイド４２のフランジ４２Ａが第２粗面部５７Ｂに位置したときの第２ガイド４２と第２粗面部５７Ｂとの間の摩擦力は一定である。このため、図５の操舵角θｓの範囲Ｌ３に示されるように、操舵角θｓの左方向への増加量に対する反力付与機構２０による反力トルクの増加量は変化しない。なお、粗面部５７に対応する範囲である範囲Ｌ２，Ｌ３は「ステアリングシャフトに対してナットが移動し得る範囲のうちの端を含む一部の範囲である所定範囲」に相当する。
【００４４】
そして、図３に示されるように、第２ガイド４２が内側ストッパ５８に接触したとき、第２ガイド４２のステアリングホイール１１０側とは反対側への移動が規制されるため、ステアリングシャフト１１の左方向の回転が規制される。このとき、ステアリングホイール１１０は、ステアリングホイール１１０が操作し得る範囲のうちの左方向の限界位置に達する。
【００４５】
図４に示されるように、ステアリングホイール１１０（図１参照）の回転位置が中立位置から右方向に操作されたとき、ステアリングシャフト１１の回転によりナット４０がステアリングホイール１１０側に移動する。これにより、第２ガイド４２のフランジ４２Ａが第２スライダ２５を押すため、第２スライダ２５が第２ガイド４２（ナット４０）と一体的に移動する。一方、第１スライダ２４は、第１ストッパ５１によりステアリングホイール１１０側への移動が制限されている。このため、第２スライダ２５が第１スライダ２４に接近する。これにより、ステアリングシャフト１１の軸方向における第１スライダ２４のフランジ２４Ａおよび第２スライダ２５のフランジ２５Ａの間の距離が小さくなり、圧縮コイルばね２３が圧縮される。反力付与機構２０による反力トルクの変化は、ステアリングホイール１１０が左方向の操舵角θｓの範囲Ｌ１（図５参照）において操作されたときと同様である。このため、図５の操舵角θｓの範囲Ｒ１に示されるように、操舵角θｓの右方向への増加にともない反力付与機構２０の反力トルクが増加する。
【００４６】
そして、図４に示されるように、第１ガイド４１のフランジ４１Ａが第１ストッパ５１の第１粗面部５３Ａに位置するとき、第１ガイド４１と第１粗面部５３Ａとの間の摩擦力が第１ガイド４１と外側ストッパ５２の内側面５２Ａにおいて粗面部５３以外の部分との間の摩擦力よりも大きくなる。このため、図５の操舵角θｓの範囲Ｒ２に示されるように、反力付与機構２０による反力トルクの変化は、ステアリングホイール１１０が左方向の操舵角θｓの範囲Ｌ２において操作されたときと同様である。
【００４７】
そして、図４に示されるように、第１ガイド４１のフランジ４１Ａが第１ストッパ５１の第２粗面部５３Ｂに位置するとき、第１ガイド４１と第２粗面部５３Ｂとの間の摩擦力が第１ガイド４１と第１粗面部５３Ａとの間の摩擦力よりも大きくなる。このため、図５の操舵角θｓの範囲Ｒ３に示されるように、反力付与機構２０による反力トルクの変化は、ステアリングホイール１１０が左方向の操舵角θｓの範囲Ｌ３において操作されたときと同様である。なお、粗面部５３に対応する範囲である範囲Ｒ２，Ｒ３は「ステアリングシャフトに対してナットが移動し得る範囲のうちの端を含む一部の範囲である所定範囲」に相当する。
【００４８】
そして、図４に示されるように、第１ガイド４１が内側ストッパ５４に接触したとき、第１ガイド４１のステアリングホイール１１０側への移動が規制されるため、ステアリングシャフト１１の右方向の回転が規制される。このとき、ステアリングホイール１１０は、ステアリングホイール１１０が操作し得る範囲のうちの右方向の限界位置に達する。
【００４９】
本実施形態のステアリング装置１によれば、以下の効果を奏する。
（１）図５の二点鎖線のグラフにより示されるように、操舵角θｓの範囲Ｒ２，Ｒ３，Ｌ２，Ｌ３において、操舵角θｓの増加にともない反力付与機構２０による反力トルクが単調に増加する場合、運転者は、ステアリングホイール１１０の回転位置が、ステアリングホイール１１０が回転し得る範囲の限界位置に近いことを知覚しにくい。
【００５０】
そこで、本実施形態の反力付与機構２０によれば、ステアリングホイール１１０の回転位置が、ステアリングホイール１１０が回転し得る範囲の限界位置に近づくことにより、各ガイド４１，４２がストッパ５１，５５の粗面部５３，５７以外の部分から粗面部５３，５７に移動する。このため、各ガイド４１，４２と粗面部５３，５７との間の摩擦力に応じて反力付与機構２０による反力トルクが増加する。このため、運転者は、そのような反力トルクの変化に基づいて、ステアリングホイール１１０の回転位置が、ステアリングホイール１１０が回転し得る範囲の限界位置に近いことを知覚できる。
【００５１】
（２）ステアリングホイール１１０の回転位置が中立位置のとき、圧縮コイルばね２３の反力により第１スライダ２４が第１ガイド４１を押し、第２スライダ２５が第２ガイド４２を押している。第１スライダ２４が第１ガイド４１を押す力は、ステアリングシャフト１１の左方向の回転によるナット４０の移動を妨げる力となる。第２スライダ２５が第２ガイド４２を押す力は、ステアリングシャフト１１の右方向の回転によるナット４０の移動を妨げる力となる。このため、ステアリングホイール１１０が中立位置から操作開始されるときの反力付与機構２０による反力トルクが「０」よりも大きい。このため、ステアリングホイール１１０の回転位置が中立位置に保持されやすい。
【００５２】
なお、本ステアリング装置が取り得る具体的形態は、上記実施形態に示された内容に限定されない。本ステアリング装置は、例えば、以下に示される上記実施形態の変形例の形態を取り得る。
【００５３】
・変形例の粗面部５３は、第１粗面部５３Ａおよび第２粗面部５３Ｂの一方の粗面部により構成される。なお、変形例の粗面部５７についても同様である。
・変形例の粗面部５３は、第１粗面部５３Ａおよび第２粗面部５３Ｂに加え、第２粗面部５３Ｂよりも表面粗さが大きい第３粗面部が形成される。要するに、粗面部５３は、３種類以上の表面粗さの粗面部により形成されてもよい。なお、変形例の粗面部５７についても同様である。
【００５４】
・変形例の粗面部５３は、第１ストッパ５１の外側ストッパ５２においてステアリングホイール１１０側に向かうにつれて表面粗さが徐々に大きくなる。この構成によれば、図５に示される操舵角θｓの範囲Ｒ２，Ｒ３において、グラフの傾きすなわち操舵角θｓの変化量に対する反力付与機構２０による反力トルクの変化量が大きくなる。
【００５５】
・変形例の粗面部５７は、第２ストッパ５５の外側ストッパ５６においてステアリングホイール１１０側とは反対側に向かうにつれて表面粗さが徐々に大きくなる。この構成によれば、図５に示される操舵角θｓの範囲Ｌ２，Ｌ３において、グラフの傾きすなわち操舵角θｓの変化量に対する反力付与機構２０による反力トルクの変化量が大きくなる。
【００５６】
・変形例の第１ストッパ５１は、図６に示されるように、摩擦部として、粗面部５３に代えて、ラバーシート８０が第１ストッパ５１の外側ストッパ５２の内側面５２Ａに取り付けられる。ラバーシート８０と第１ガイド４１との間の摩擦力は、外側ストッパ５２の内側面５２Ａにおいてラバーシート８０以外の部分と第１ガイド４１との間の摩擦力よりも大きい。要するに、摩擦部は、外側ストッパ５２の内側面５２Ａと第１ガイド４１との間の摩擦力よりも大きい摩擦力を発生するように外側ストッパ５２の内側面５２Ａの一部の材料を変更する。なお、変形例の第２ストッパ５５についても同様である。
【００５７】
・変形例の第１ストッパ５１の外側ストッパ５２の内側面５２Ａは、図７に示されるように、内側面５２Ａにおいてステアリングホイール１１０側とは反対側の部分である第１内側面５２Ｃと、内側面５２Ａにおいてステアリングホイール１１０側の部分である第２内側面５２Ｄとを有する。第１内側面５２Ｃと第１ガイド４１のフランジ４１Ａの外側面との間には、隙間が形成される。一方、第２内側面５２Ｄは、第１ガイド４１のフランジ４１Ａの外側面と接触する。変形例の外側ストッパ５２の内側面５２Ａには、粗面部５３が形成されていない。なお、変形例の第２ストッパ５５についても同様である。
【００５８】
この構成によれば、第１ガイド４１のフランジ４１Ａが外側ストッパ５２の第１内側面５２Ｃに位置するとき、反力付与機構２０による反力トルクが圧縮コイルばね２３の圧縮変形量による反力に基づく反力トルクのみとなる。一方、第１ガイド４１のフランジ４１Ａが外側ストッパ５２の第２内側面５２Ｄに位置するとき、反力付与機構２０による反力トルクが圧縮コイルばね２３の反力と第１ガイド４１と外側ストッパ５２との間の摩擦力とに基づく反力トルクとなる。このため、第１ガイド４１と外側ストッパ５２との間の摩擦力に応じて反力トルクが増加する。
【００５９】
・変形例の反力付与機構２０は、図８に示されるように、第１ストッパ５１の内側ストッパ５４に固定された副弾性体としての圧縮コイルばね９１、および、第２ストッパ５５の内側ストッパ５８に固定された副弾性体としての圧縮コイルばね９２を有する。圧縮コイルばね９１と第１ガイド４１のフランジ４１Ａとの間には隙間が形成されている。圧縮コイルばね９２と第２ガイド４２のフランジ４２Ａとの間には隙間が形成されている。圧縮コイルばね９１，９２は、等ピッチのコイルばねであり、線形のばね特性を有する。なお、ばね特性は、圧縮コイルばね９１，９２に加えられた荷重と、圧縮コイルばね９１，９２の圧縮変形量との関係を示す。また、圧縮コイルばね９１のばね特性は、圧縮コイルばね９２のばね特性と等しい。
【００６０】
この構成によれば、第１ストッパ５１が圧縮コイルばね９１を圧縮しないとき、圧縮コイルばね２３の反力が第１ストッパ５１に作用し、圧縮コイルばね９１の反力が第１ストッパ５１に作用しない。このため、反力付与機構２０による反力トルクの大きさは、圧縮コイルばね２３の反力に依存し、圧縮コイルばね９１の反力に依存しない。このため、図９の操舵角θｓの範囲Ｒ１に示されるように、操舵角θｓの変化量に対する反力付与機構２０による反力トルクの変化量は、圧縮コイルばね２３の反力に基づく大きさを取る。
【００６１】
一方、第１ストッパ５１が圧縮コイルばね９１を圧縮するとき、圧縮コイルばね２３の反力と圧縮コイルばね９１の反力とが第１ストッパ５１に作用する。このため、反力トルクの大きさは、圧縮コイルばね２３の反力および圧縮コイルばね９１の反力に依存する。このため、図９に示されるように、圧縮コイルばね９１の反力が第１ストッパ５１に作用する操舵角θｓの範囲Ｒ４におけるグラフの傾きすなわち操舵角θｓの変化量に対する反力トルクの変化量は、圧縮コイルばね９１の反力が第１ストッパ５１に作用しない操舵角θｓの範囲Ｒ１における操舵角θｓの変化量に対する反力トルクの変化量よりも大きい。
【００６２】
このため、第１ストッパ５１が圧縮コイルばね９１を圧縮しない位置から圧縮する位置に移動したとき、または、その反対に移動したとき、運転者は、反力トルクの変化に基づいて、ステアリングホイール１１０の回転位置が、ステアリングホイール１１０が回転し得る範囲の限界位置に近いことを知覚できる。なお、第２ストッパ５５および圧縮コイルばね９２についても、図９に示されるように、圧縮コイルばね９２の反力が第２ストッパ５５に作用する操舵角θｓの範囲Ｌ４のグラフの傾きが圧縮コイルばね９２の反力が第２ストッパ５５に作用しない操舵角θｓの範囲Ｌ１のグラフの傾きよりも大きい。このため、第１ストッパ５１および圧縮コイルばね９１による上記効果と同様の効果を奏する。なお、範囲Ｒ４，Ｌ４は、「ステアリングシャフトに対してナットが移動し得る範囲のうちの端を含む一部の範囲である所定範囲」に相当する。
【００６３】
・図８に示される上記変形例の各ストッパ５１，５５の副弾性体は、等ピッチのコイルばねに代えて、不等ピッチコイルばね、または、テーパコイルばねを有する。
・図８に示される上記変形例の各ストッパ５１，５５の副弾性体は、圧縮コイルばね９１，９２に代えて、圧縮変形量が大きくなるにつれて、圧縮変形量の増加量に対する反力の増加量が大きくなる特性を有するゴム等のばね以外の弾性体である。
【００６４】
・変形例の第１ガイド４１のフランジ４１Ａの外側面の一部には、摩擦部としての粗面部が形成される。粗面部の表面粗さは、フランジ４１Ａの外側面の粗面部以外の面の表面粗さよりも大きい。なお、変形例の第２ガイド４２のフランジ４２Ａの外側面についても同様である。
【００６５】
・変形例のナット４０および第１ガイド４１は、１つの部材により形成される。この場合、抜止部材４３を省略してもよい。
・変形例のステアリングシャフト１１は、ボールスクリューシャフト１１Ａがステアリングシャフト１１とは個別に形成される。ボールスクリューシャフト１１Ａは、ステアリングシャフト１１と連結される。
【００６６】
・変形例の弾性体は、圧縮コイルばね２３に代えて、不等ピッチコイルばね、テーパコイルばね等の非線形のばね特性を有するばねである。
・変形例の弾性体は、圧縮コイルばね２３に代えて、圧縮変形量が大きくなるにつれて、圧縮変形量の増加量に対する反力の増加量が大きくなる特性を有するゴム等のばね以外の部材である。
【００６７】
・変形例の操舵機構１０は、反力モータ１２を有していない。この構成によれば、反力モータ１２を有していなくても反力付与機構２０による反力トルクにより、ステアリングホイール１１０に作用する反力トルクの変化に基づいて、ステアリングホイール１１０の回転位置を知覚することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１…ステアリング装置、１１…ステアリングシャフト、１１Ａ…ボールスクリューシャフト、２０…反力付与機構、２３…圧縮コイルばね（弾性体）、３０…ボールねじ機構（運動変換機構）、４０…ナット、４１…第１ガイド（付加部材）、４２…第２ガイド（付加部材）、５１…第１ストッパ（案内部材）、５２Ａ…内側面（接触面）、５３…粗面部（摩擦部）、５３Ａ…第１粗面部、５３Ｂ…第２粗面部、５５…第２ストッパ（案内部材）、５６Ａ…内側面（接触面）、５７…粗面部（摩擦部）、５７Ａ…第１粗面部、５７Ｂ…第２粗面部、６０…転舵機構、８０…ラバーシート（摩擦部）、９１…圧縮コイルばね（副弾性体）、９２…圧縮コイルばね（副弾性体）、１００…転舵輪、１１０…ステアリングホイール（操舵部材）。
【図１】
2015155265.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015155265.tif 000009
【図８】
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【図９】
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