(57)【要約】【課題】ステアリングホイールと操舵輪を機械的に連結した従来のものと同様の操舵感を電気の力を用いず運転者に与えること。【解決手段】ステアリングホイール２０の回転に伴い回転するカム７４，カム７４に追従して直動するカムフォロア７５及びカムフォロア７５をカム曲面７４ａに押し付ける弾性部材７６を備え、カム曲面７４ａを、操舵角度を大きくするに従って回転軸７２Ａの軸線とカムフォロア７５への当接面との間の距離が長くなるよう周方向へと左右夫々に湾曲させ且つこの周方向における各部の勾配を同一の操舵角度におけるカム７４の軸線方向の各部にて緩急を付けて形成し、ステアリングホイール２０の切り込みに応じてカムフォロア７５をカム曲面７４ａの急勾配部位７４ｂ1，７４ｃ1へと移動させ、その切り戻しに応じてカムフォロア７５をカム曲面７４ａの緩勾配部位７４ｂ2，７４ｃ2へと移動させるカムフォロア位置調節手段７７を設けること。【選択図】        図３
2007131058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周壁面にカム曲面が形成され、且つ、ステアリングホイールの回転に伴って周方向に回転するカムと、該カムのカム曲面に当接し、且つ、当該カムの回転に追従して直動するカムフォロアと、該カムフォロアを前記カム曲面に押し付ける弾性部材とを備えた操舵装置において、
前記カム曲面は、前記ステアリングホイールのステアリングセンタからの操舵角度を左右夫々に大きくするに従って前記カムの回転軸の軸線と前記カムフォロアとの当接面との間の距離が長くなるよう周方向へと左右夫々に湾曲させ、且つ、該左右夫々の湾曲形状の周方向における各部の勾配を同一の前記操舵角度における前記カムの軸線方向の各部にて緩急を付けて形成し、
前記ステアリングホイールの切り込みに応じて前記カムフォロアを前記カム曲面の急勾配部位へと前記カムの軸線方向に向けて移動させる一方、前記ステアリングホイールの切り戻しに応じて前記カムフォロアを前記カム曲面の緩勾配部位へと前記カムの軸線方向に向けて移動させるカムフォロア位置調節手段を設けたことを特徴とする操舵装置。
【請求項２】
周壁面にカム曲面が形成され、且つ、ステアリングホイールの回転に伴って周方向に回転するカムと、該カムのカム曲面に当接し、且つ、当該カムの回転に追従して直動するカムフォロアと、該カムフォロアを前記カム曲面に押し付ける弾性部材とを備えた操舵装置において、
前記カム曲面は、前記ステアリングホイールのステアリングセンタからの操舵角度を左右夫々に大きくするに従って前記カムの回転軸の軸線と前記カムフォロアとの当接面との間の距離が長くなるよう周方向へと左右夫々に湾曲させて形成し、
前記カムフォロアと前記カム曲面との間の摩擦係数が高くなるよう構成したことを特徴とする操舵装置。
【請求項３】
前記カム曲面の左右夫々における周方向の各端部に突出部を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリングホイールと操舵輪との間に機械的な連結が無いステアバイワイヤ方式の操舵装置に係り、ステアリングホイール操作時の運転者の違和感を解消し得る操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車輌に搭載されている操舵装置の多くはステアリングホイールと操舵輪とが機械的に連結されている。例えば、この種の操舵装置においては、ステアリングホイールを保持するステアリングシャフトがラック＆ピニオン機構を介して転舵軸に連結され、この転舵軸の両端に連結された各々のタイロッドに操舵輪を連結する構成を採っている。これが為、この従来の操舵装置においては、運転者がステアリングホイールを操舵した際の操舵トルクがステアリングシャフトやラック＆ピニオン機構等を介して操舵輪へと直接的に伝達され、これにより、この操舵輪の転舵が行われる。
【０００３】
ここで、かかる操舵装置においては、ラック＆ピニオン機構等の操舵トルクの伝達部位や操舵輪における摩擦力，更には転舵時の操舵輪におけるセルフアライニングトルク等によって、運転者の操舵方向とは逆方向の反力（以下、「操舵反力」という。）が発生し、これがステアリングホイールに伝達される。一方、この操舵装置においては、運転者の操舵に伴って上記の操舵トルクの伝達部位，操舵輪やステアリングホイール自体等にその操舵方向に準じた慣性が発生し、その夫々の慣性が操舵方向と同一方向の慣性力としてステアリングホイールに伝えられる。これが為、運転者は、一旦ステアリングホイールを操舵し始めれば、その慣性力により操舵反力が低下させられるので、過度の操舵トルクをステアリングホイールに与えずとも操舵輪を転舵させることができる。しかしながら、操舵開始時には慣性力が皆無に等しいので、運転者は、大きな操舵トルクでステアリングホイールを操舵しなければならない。
【０００４】
そこで、この操舵装置には、かかる運転者の負担を軽減する為に、運転者による操舵トルクの補助を行う操舵トルク補助手段が設けられている。例えば、その操舵トルク補助手段としては、内燃機関のクランクシャフトの回転に連動して駆動するポンプの油圧を利用したものがある（所謂油圧式パワーステアリング）。この種の操舵トルク補助手段は、そのポンプが発生させた油圧を利用してステアリングシャフトやラック＆ピニオン機構等を作動させ、これにより運転者の操舵トルクを軽減させる。
【０００５】
しかしながら、この種の操舵トルク補助手段においては、そのポンプを常に駆動させているので、内燃機関に常時ポンピングロスが発生してしまい燃費を悪化させていた。
【０００６】
このことから、その油圧の替わりに電動モータの駆動力でステアリングシャフト等を作動させ、これにより、内燃機関のポンピングロスを低減させて燃費の向上を図る操舵トルク補助手段が開発された。例えば、かかる操舵トルク補助手段を備えた操舵装置としては、ステアリングホイールに連結されているステアリングシャフト又はその先に連結されているラック等をステアリングホイールの操舵角に応じて電動モータで駆動する所謂電動パワーステアリングがある。
【０００７】
また、この電動パワーステアリングを更に発展させたものとして、ステアリングホイールと操舵輪との機械的な連結を切り離し、電動モータ及びその駆動力を伝達する駆動力伝達機構を具備する転舵角付与手段によってステアリングホイールの操舵角に応じた転舵角に操舵輪を転舵させる所謂ステアバイワイヤ方式の操舵装置が存在する。
【０００８】
ここで、後者に例示したステアバイワイヤ方式の操舵装置においては、ステアリングホイールと操舵輪とが機械的に連結されていないので、上述したステアリングホイールと操舵輪とが機械的に連結されている従来の操舵装置と同等に得られるであろうと運転者が期待している操舵反力がステアリングホイールに伝わらない。厳密に言えば、このステアバイワイヤ方式の操舵装置では、ステアリングホイール側の摩擦力（ステアリングシャフトの摺動に伴う摩擦力等）に起因する操舵反力はステアリングホイールへと伝えられるが、操舵輪側の摩擦力（転舵角付与手段における摩擦力等）や操舵輪におけるセルフアライニングトルクに起因する操舵反力はステアリングホイール側に伝わらない。これが為、従前のステアリングホイールと操舵輪との機械的な連結がある操舵装置（油圧式パワーステアリングや電動パワーステアリング）よりも操舵反力が大幅に低下してしまい、運転者は、この従来の操舵装置を具備する車輌からステアバイワイヤ方式の操舵装置を搭載した車輌へと乗り換えた際に、ステアリングホイール操舵時の操舵反力が小さいことに違和感を覚える。即ち、このステアバイワイヤ方式の操舵装置においては、従来の操舵装置と同等のステアリングホイール操舵時の実情に沿った大きさの操舵反力を運転者に伝えることができず、この従来の操舵装置と比して操舵感が悪化してしまう。
【０００９】
そこで、かかるステアバイワイヤ方式の操舵装置においては、ステアリングホイールに対して仮想的に操舵反力を付与して上述した低下分を補填する操舵反力発生手段が具備されている。例えば、この操舵反力発生手段としては、ステアリングホイールの動き（操舵角や操舵トルク等）に基づいて電動モータを駆動し、ギアを介してステアリングホイールの操舵方向とは反対方向のトルクをステアリングシャフトに伝えることによって操舵反力を発生させるものがある。
【００１０】
下記の特許文献１には、ステアリングホイールの回転に連動するカムと、車輌直進時にそのカムの原点に当接し、ステアリングホイールの回転に伴って変化するカムのカム曲面の形状変化に応じて直動するカムフォロアと、このカムフォロアの直動に伴って弾性変形する弾性部材（圧縮コイルバネ）と、この弾性部材の弾発力を変更すべくカムフォロアをその直動方向へと移動させる電動モータとを備えた操舵反力発生手段が開示されている。この操舵反力発生手段は、その弾性部材の弾発力によって押圧されたカムを介してステアリングホイールに操舵反力を付与し、この操舵反力の大きさを電動モータでカムフォロアの位置を変えて変化させるものである。
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−３１４７３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記特許文献１に開示されたステアバイワイヤ方式の操舵装置においては、ステアリングホイールと操舵輪とが機械的に連結されている従来の操舵装置と同様の操舵反力を発生させて良好な操舵感を得る為に、ステアリングホイールの操舵に応じて常時電動モータを駆動させているので、ステアリングホイールを操舵する度に蓄電池の放電量が増加してしまう、という不都合があった。
【００１３】
また、その特許文献１に開示された操舵装置においては、ハート形のカムを用いているのでカムフォロアがカム曲面上を移動し続けることができ、操舵輪が最大の転舵角度（転舵限界）に達したときのステアリングホイールの回転終端（以下、「ステアリングエンド」という。）を運転者に感じ取らせることができなかった。これが為、かかる操舵装置においては、運転者が違和感を覚え、運転者に良好な操舵感を与えることができない。
【００１４】
そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、電動モータ等の電気の力を利用せずとも、ステアリングホイールと操舵輪とが機械的に連結されている従来の操舵装置と同様の操舵感を運転者に与えることが可能な操舵装置を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成する為、請求項１記載の発明では、周壁面にカム曲面が形成され、且つ、ステアリングホイールの回転に伴って周方向に回転するカムと、このカムのカム曲面に当接し、且つ、このカムの回転に追従して直動するカムフォロアと、このカムフォロアを前記カム曲面に押し付ける弾性部材とを備えた操舵装置において、カム曲面を、ステアリングホイールのステアリングセンタからの操舵角度を左右夫々に大きくするに従ってカムの回転軸の軸線とカムフォロアとの当接面との間の距離が長くなるよう周方向へと左右夫々に湾曲させ、且つ、この左右夫々の湾曲形状の周方向における各部の勾配を同一の前記操舵角度におけるカムの軸線方向の各部にて緩急を付けて形成し、ステアリングホイールの切り込みに応じてカムフォロアをカム曲面の急勾配部位へとカムの軸線方向に向けて移動させる一方、ステアリングホイールの切り戻しに応じてカムフォロアをカム曲面の緩勾配部位へとカムの軸線方向に向けて移動させるカムフォロア位置調節手段を設けている。
【００１６】
この請求項１記載の操舵装置においては、ステアリングホイールの切り込み時には当該ステアリングホイールの回転に応じてカムフォロアがカム曲面の急勾配部位へと移動し、ステアリングホイールの切り戻し時には当該ステアリングホイールの回転に応じてカム曲面の緩勾配部位へと移動する。これにより、ステアリングホイールの切り込み時には切り戻し時よりも弾性部材の弾発力が大きくなって大きな操舵反力の発生が可能になり、その切り込み時と切り戻し時とで操舵反力の特性を変化させることができる。これが為、この請求項１記載の操舵装置によれば、ステアリングホイールを切り込むか切り戻すかに応じて、ステアリングホイールと操舵輪とが機械的に連結されている従来の操舵装置と同様の実情に沿った操舵反力のヒステリシス特性を電動モータ等の電気の力を利用せずとも持たせることができる。
【００１７】
また、上記目的を達成する為、請求項２記載の発明では、周壁面にカム曲面が形成され、且つ、ステアリングホイールの回転に伴って周方向に回転するカムと、このカムのカム曲面に当接し、且つ、このカムの回転に追従して直動するカムフォロアと、このカムフォロアを前記カム曲面に押し付ける弾性部材とを備えた操舵装置において、カム曲面を、ステアリングホイールのステアリングセンタからの操舵角度を左右夫々に大きくするに従ってカムの回転軸の軸線とカムフォロアとの当接面との間の距離が長くなるよう周方向へと左右夫々に湾曲させて形成し、カムフォロアとカム曲面との間の摩擦係数が高くなるよう構成している。
【００１８】
この請求項２記載の操舵装置においては、ステアリングホイールの切り込み時に、弾性部材の弾発力に伴うトルク成分により発生する操舵反力に加えて、カムフォロアとカム曲面との間の摩擦力に伴うトルク成分によっても操舵反力が発生するので、ステアリングホイールにはこれらを合わせた大きな操舵反力が伝わる。一方、ステアリングホイールの切り戻し時にも弾性部材の弾発力及びカムフォロアとカム曲面との間の摩擦力による操舵反力が発生するが、かかる切り戻し時には、カムフォロアがカム曲面の谷側へと移動するので摩擦力が低下し、これにより、切り込み時よりも操舵反力が小さくなる。これが為、この請求項２記載の操舵装置によれば、カムフォロアとカム曲面との間の摩擦係数によってステアリングホイールの切り込み時と切り戻し時とで操舵反力の特性を変化させることができ、ステアリングホイールと操舵輪とが機械的に連結されている従来の操舵装置と同様の実情に沿った操舵反力のヒステリシス特性を電動モータ等の電気の力を利用せずとも持たせることができる。
【００１９】
また、上記目的を達成する為、請求項３記載の発明では、上記請求項１又は２に記載の操舵装置において、カム曲面の左右夫々における周方向の各端部に突出部を設けている。
【００２０】
この請求項３記載の操舵装置によれば、ステアリングホイールの切り込み時の操舵方向に応じてカムフォロアが各突出部の何れか一方に当接し、これによりカムを係止するので、このカムの回転が止まり、これに伴ってステアリングホイールを同一方向へと切り込むことができなくなる。これが為、運転者は、そのような機械的な構成のみを以て操舵輪が転舵限界に達した際のステアリングエンドを感じ取ることができ、ステアリングホイールと操舵輪とが機械的に連結されている従来の操舵装置と同様の操舵感を得ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る操舵装置は、上述した機械的な構成のみを以て、ステアリングホイールと操舵輪とが機械的に連結されている従来の操舵装置と同様の違和感のない良好な操舵感を運転者に与えることができる。また、この操舵装置は、電動モータ等の電気の力を利用しない簡潔な構成で良好な操舵感を作り出しているので、電力消費量の低下や信頼性の向上にも寄与している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明に係る操舵装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２３】
本発明に係る操舵装置の実施例１を図１から図６に基づいて説明する。
【００２４】
図１の符号１０は本実施例１の操舵装置の全体構成を示しており、本実施例１にあっては、ステアリングホイール２０と車輌の左右の操舵輪１００Ｌ，１００Ｒとの間に機械的な接続が無い所謂ステアバイワイヤ方式のものを表している。
【００２５】
この本実施例１におけるステアバイワイヤ方式の操舵装置１０は、図１に示す如く、ステアリングホイール２０と、このステアリングホイール２０に連結された回転軸（以下、「ステアリングシャフト」という。）２１と、そのステアリングホイール２０の操舵角を検出するステアリング舵角センサ２２と、このステアリング舵角センサ２２の検出信号が入力される制御手段３０と、各操舵輪１００Ｌ，１００Ｒに対する転舵力を発生させて当該各操舵輪１００Ｌ，１００Ｒに制御手段３０からの指令に応じた転舵角を与える転舵角付与手段４０と、この転舵角付与手段４０の転舵力が伝達されて両端に連結された操舵輪１００Ｌ，１００Ｒを転舵させるシャフト５０とを備えている。
【００２６】
先ず、そのステアリング舵角センサ２２としては、例えば、ステアリングシャフト２１上又はステアリングシャフト２１の外周面近傍等に配置され、そのステアリングシャフト２１の回転移動量又は回転角度の検出を行うものを用いる。このステアリング舵角センサ２２の検出信号は制御手段３０に送信され、この制御手段３０によってステアリングホイール２０の操舵角が算出される。
【００２７】
また、制御手段３０は、そのステアリング舵角センサ２２の検出信号の他に車速センサ６１の車速信号やヨーレートセンサ６２のヨー角信号や横加速度センサ６３の横加速度信号等を併せて利用し、夫々の操舵輪１００Ｌ，１００Ｒの最適な転舵角を求めて転舵角付与手段４０に送信する。この制御手段３０は、操舵装置１０専用のものであってもよく、車輌の統合制御や内燃機関の燃焼制御を行う電子制御装置（ＥＣＵ）の一機能として設けたものであってもよい。本実施例１にあっては後者の場合について例示する。
【００２８】
また、本実施例１の転舵角付与手段４０としては、制御手段３０からの転舵角の指令値に基づき電動モータ４１を駆動し、その駆動力によりシャフト５０を車輌の左右方向に直動させて操舵輪１００Ｌ，１００Ｒを転舵させるものを用いる。即ち、この転舵角付与手段４０においては、その電動モータ４１が夫々の操舵輪１００Ｌ，１００Ｒに対しての転舵力を発生させる転舵力発生手段として利用される。例えば、本実施例１の電動モータ４１は管状のロータ４１ａや当該ロータ４１ａの外周側に覆設されたステータ４１ｂ等を備えており、そのロータ４１ａの内部にシャフト５０が挿通されている。
【００２９】
ここで、本実施例１の転舵角付与手段４０には、その電動モータ４１の転舵力をシャフト５０に伝達する転舵力伝達機構４２が設けられている。この転舵力伝達機構４２としては、図２に示す如く、電動モータ４１におけるロータ４１ａの内周面に形成された又は当該ロータ４１ａに取り付けられたボールネジナット４２ａ，シャフト５０の外周面に形成された螺旋状のボールネジ部４２ｂ，及びこれらボールネジナット４２ａとボールネジ部４２ｂとの間に配設された複数のボール４２ｃで構成されたボールネジ機構を用いている。この種の転舵力伝達機構４２は、電動モータ４１の駆動（即ち、ロータ４１ａの回転）に伴ってボールネジナット４２ａが周方向に回転し、その回転方向に応じてシャフト５０を車輌の左方向又は右方向に直動させ、これにより、そのシャフト５０の両端に連結された操舵輪１００Ｌ，１００Ｒを転舵させる。
【００３０】
更に、この転舵角付与手段４０には、操舵輪１００Ｌ，１００Ｒの転舵角を検出する転舵角センサ４３が設けられている。例えば、この転舵角センサ４３としては、図２に示す如くシャフト５０の外周面近傍に配置され、このシャフト５０の回転角又は軸線方向（車輌の左右方向）への移動量を検出するものを用いる。この種の転舵角センサ４３の場合には、その検出信号を受信した制御手段３０がその回転角又は移動量に基づいて転舵角を算出する。
【００３１】
ところで、このようなステアバイワイヤ方式の操舵装置１０においては、その操舵輪１００Ｌ，１００Ｒとステアリングホイール２０とが機械的に連結されていないので、そのステアリングホイール２０に伝わる操舵反力がステアリングホイールと操舵輪とを機械的に連結している従来の操舵装置に対して小さくなってしまう。そして、これが為、その従来の操舵装置に慣れ親しんだ運転者がステアバイワイヤ方式の操舵装置１０を使用する際には、その小さな操舵反力に違和感を覚え、操舵感の悪化を感じてしまう。
【００３２】
そこで、本実施例１にあっては、そのステアリングホイール２０に対して仮想的に操舵反力を付与する操舵反力発生手段７０が設けられている。この操舵反力発生手段７０は、ステアリングシャフト２１上に配備されており、運転者がステアリングホイール２０に与えた操舵トルクに抗するトルクを強制的に発生させ、これを操舵反力として運転者にステアリングホイール２０を介して伝えるものである。以下に、この操舵反力発生手段７０について詳述する。
【００３３】
本実施例１の操舵反力発生手段７０は、一端にステアリングホイール２０が連結されているステアリングシャフト２１の他端に配設する。
【００３４】
先ず、この操舵反力発生手段７０には、図３から図５に示す如く、ステアリングシャフト２１の他端側に回転中心が固定された第１平歯車７１Ａと、この第１平歯車７１Ａに噛合する第２及び第３の平歯車７１Ｂ，７１Ｃとが備えられている。
【００３５】
その第２及び第３の平歯車７１Ｂ，７１Ｃは、各々の回転中心に嵌合した回転軸７２Ａ，７２Ｂの軸線が第１平歯車７１Ａの回転軸（ステアリングシャフト２１）の軸線と共に同一平面内に位置するよう配置し、その夫々の回転軸７２Ａ，７２Ｂを介して図４及び図５に示す筐体７３に対し回転自在となるよう固定する。
【００３６】
また、本実施例１の第２及び第３の平歯車７１Ｂ，７１Ｃは、夫々に第１平歯車７１Ａよりも歯数の多い大歯車として形成する。これが為、第１平歯車７１Ａが回転したとき（例えば、運転者がステアリングホイール２０を操舵した際）には、その回転速度に対して第２平歯車７１Ｂと第３平歯車７１Ｃとが減速して回転させられる。例えば、その第１平歯車７１Ａと第２平歯車７１Ｂとの間及び第１平歯車７１Ａと第３平歯車７１Ｃとの間のギア比は、夫々にステアリングホイール２０の操舵角度に対する下記のカム７４の回転角度，ステアリングホイール２０の操舵角度に対する下記のカムフォロア７５におけるカム７４の軸線方向への移動量等を勘案して実験やシミュレーションの結果に基づき適宜車輌等に応じた最適なものを設定する。
【００３７】
ここで、その第２平歯車７１Ｂの一方の端面には周壁面をカム曲面７４ａとした図３に示すカム７４が一体的に配設されており、本実施例１の操舵反力発生手段７０は、このカム７４と、このカム７４のカム曲面７４ａに当接し、このカム７４が回転した際のカム曲面７４ａの形状変化に応じた作動量で棒状のカムフォロア主体７５ａの軸線方向へと直動するカムフォロア７５と、このカムフォロア７５の先端のローラ７５ｂをカム７４のカム曲面７４ａに押し付けると共に当該カムフォロア７５の直動に伴って伸縮する弦巻バネ等の弾性部材７６とを用いて、ステアリングホイール２０に伝える操舵反力を発生させ、更にその大きさを調節する。尚、図３から図５においては、ステアリングホイール２０が中立位置（以下、「ステアリングセンタ」という。）にあるときのカム７４等の状態を示している。
【００３８】
この操舵反力発生手段７０においては、カム７４がカム輪郭内に軸心としての第２平歯車７１Ｂの回転軸７２Ａを有しており、このカム７４が第２平歯車７１Ｂと一体になって回転することによりカム曲面７４ａの形状変化に応じた作動方向及び作動量でカムフォロア７５をカムフォロア主体７５ａの軸線方向へと直動させる。その際、上記の弾性部材７６の弾発力は、カムフォロア７５が弾性部材７６を圧縮させる方向へと作動するのであればその作動量に応じて大きくなり、カムフォロア７５が弾性部材７６を伸長させる方向へと作動するのであればその作動量に応じて小さくなる。
【００３９】
そして、この操舵反力発生手段７０においては、その弾性部材７６の弾発力に応じた押圧力でカムフォロア７５のローラ７５ｂがカム曲面７４ａに押し付けられ、その押圧力に伴ったカム７４の回転方向とは反対方向のトルクがカム７４に働く。これが為、この操舵反力発生手段７０は、そのトルクを第１平歯車７１Ａ及びステアリングシャフト２１に第２平歯車７１Ｂを介して伝達し、そのステアリングシャフト２１へと掛かるトルク（以下、「操舵反力トルク」という。）に相当する力を操舵反力としてステアリングホイール２０に伝える。
【００４０】
一方、その弾性部材７６の弾発力の大きさはカム７４が回転する際のカム曲面７４ａの形状変化に応じて変化するので、その変化に対応したカムフォロア７５の押圧力がカム７４に働いて、その押圧力に応じた操舵反力トルクがステアリングシャフト２１に掛かる。これが為、この操舵反力発生手段７０においては、カム７４の回転角に応じた（即ち、ステアリングホイール２０の操舵角度に応じた）操舵反力がステアリングシャフト２１を介してステアリングホイール２０に伝達される。
【００４１】
ここで、この操舵反力発生手段７０が発生させる操舵反力は、ステアリングホイール２０をステアリングセンタから左右何れの方向へと操舵しても、そのステアリングセンタからの操舵角度が同じであれば同一の大きさのものを発生させることが良好な操舵感の観点から好ましい。また、同様の観点からみると、この操舵反力は、ステアリングセンタからのステアリングホイール２０の操舵角度が所定の角度に達するまでは操舵角度が大きくなればなるほど大きくなることが好ましい。
【００４２】
一方、車輌を旋回させる際、運転者は、ステアリングホイール２０をコーナー入口で切り込み、コーナー出口で切り戻すが、仮にその切り込み時と切り戻し時におけるステアリングセンタからの操舵角度が同じときに操舵反力発生手段７０が同じ大きさの操舵反力を発生させると、切り込み時の操舵感と切り戻し時の操舵感とに違いが生じるので違和感を覚えてしまう。何故ならば、ステアリングホイールと操舵輪とが機械的に連結されている従来の操舵装置においては、ステアリングホイールの切り込み時にセルフアライニングトルク等により操舵反力が大きく、その一方で、ステアリングホイールの切り戻し時に操舵輪等の慣性により操舵反力が小さくなるからであり、かかる実情に照らし合わせると、ステアリングホイール２０の切り込み時と切り戻し時とで異なる大きさの操舵反力を発生させる必要がある。
【００４３】
そこで、本実施例１のカム７４は、その周壁面にステアリングホイール２０の切り込み時と切り戻し時とで異なる図６に示す操舵反力のヒステリシス特性を作り出すことが可能な３次元曲面を形成し、この３次元曲面をカムフォロア７５のローラ７５ｂが転動するカム曲面７４ａとして利用する。この図６においては、ステアリングホイール２０を右に操舵した際のステアリングセンタからの操舵角度を正とし、その際、ステアリングシャフト２１に掛かっている操舵反力トルクを正として表す。
【００４４】
具体的に、そのカム曲面７４ａを成す３次元曲面は、図３に示す如く、回転軸７２Ａの軸線からカムフォロア７５のローラ７５ｂとの当接面までの距離が、ステアリングホイール２０がステアリングセンタに位置しているときに最も短く、そのステアリングセンタからの左右夫々へのステアリングホイール２０の操舵角度が大きくなるに従って徐々に左右均等に長くなるよう周方向へと左右夫々に湾曲させて形成する。即ち、本実施例１のカム曲面７４ａは、図３から図５に示す２つの湾曲凸面（以下、「第１及び第２の湾曲凸面」という。）７４ｂ，７４ｃにより構成されている。本実施例１にあっては、ステアリングホイール２０がステアリングセンタにあるときにローラ７５ｂを第１及び第２の湾曲凸面７４ｂ，７４ｃの境界点７４ｄに位置させる一方、そのステアリングホイール２０を左へと操舵した際にローラ７５ｂが第１湾曲凸面７４ｂ上を転動し、右へと操舵した際にローラ７５ｂが第２湾曲凸面７４ｃ上を転動する。
【００４５】
また、本実施例１にあっては、ステアリングホイール２０の切り込み時の操舵反力に対して切り戻し時の操舵反力が小さくなるように上述した第１及び第２の湾曲凸面７４ｂ，７４ｃを形成する。例えば、ステアリングセンタからの操舵角度（換言すれば、カム７４の回転角度）が同じであれば、回転軸７２Ａの軸線からカム曲面７４ａにおけるローラ７５ｂとの当接面までの距離はカム曲面７４ａの周方向における勾配が急であるほど長くなり、そこで発生する操舵反力が大きくなる。これが為、本実施例１の第１及び第２の湾曲凸面７４ｂ，７４ｃは、その夫々の周方向における各部の勾配を同一の操舵角度におけるカム７４の軸線方向の各部にて緩急を付ける。即ち、本実施例１の第１及び第２の湾曲凸面７４ｂ，７４ｃは、周方向への勾配変化が異なる複数の曲線（以下、「操舵反力特性曲線」という。）をカム７４の軸線方向に並べて３次元曲面を形成している。
【００４６】
これら第１及び第２の湾曲凸面７４ｂ，７４ｃには図４及び図５に示す如く急勾配部位７４ｂ1，７４ｃ1と緩勾配部位７４ｂ2，７４ｃ2とを設けており、カムフォロア７５のローラ７５ｂを、ステアリングホイール２０の切り込み時には急勾配部位７４ｂ1，７４ｃ1に移動させ、ステアリングホイール２０の切り戻し時には緩勾配部位７４ｂ2，７４ｃ2に移動させる。その第１湾曲凸面７４ｂの急勾配部位７４ｂ1及び緩勾配部位７４ｂ2並びに第２湾曲凸面７４ｃの急勾配部位７４ｃ1及び緩勾配部位７４ｃ2は、夫々に図４及び図５に示す如く、徐々に，即ち滑らかにカム７４の軸線方向へと変化させる。
【００４７】
本実施例１のカム７４においては、第２平歯車７１Ｂ側（即ち、第２平歯車７１Ｂとカム７４の接合面側）に第１湾曲凸面７４ｂの緩勾配部位７４ｂ2と第２湾曲凸面７４ｃの急勾配部位７４ｃ1を配置する。これが為、カムフォロア７５と弾性部材７６は、ステアリングホイール２０を左に切り込むときには第２平歯車７１Ｂから離間する方向へと移動させ、そこから切り戻すときには第２平歯車７１Ｂへと接近する方向に移動させなければならない。その反対に、ステアリングホイール２０を右に切り込むときにはカムフォロア７５と弾性部材７６を第２平歯車７１Ｂに接近する方向へと移動させ、そこから切り戻すときには第２平歯車７１Ｂから離間する方向にカムフォロア７５と弾性部材７６を移動させなければならない。即ち、ステアリングホイール２０の切り込み時と切り戻し時とにおいて同じ位置（ステアリングセンタからの操舵角度が同一の位置）で異なる大きさの操舵反力を発生させる為には、上述したカム曲面７４ａの形状のみならずカムフォロア７５と弾性部材７６をカム７４の軸線方向へと適宜往復移動させる必要がある。
【００４８】
そこで、本実施例１にあっては、そのカムフォロア７５及び弾性部材７６を以下の如く構成すると共に、これらをステアリングホイール２０の切り込み又は切り戻しに伴ってカム７４の軸線方向に向けて移動させ、その切り込み又は切り戻しに応じた大きさに操舵反力を調節して操舵反力の特性を変化させるカムフォロア位置調節手段７７を設ける。
【００４９】
本実施例１のカムフォロア７５は、前述した棒状のカムフォロア主体７５ａと当該カムフォロア主体７５ａの一端側に軸支されたローラ７５ｂとを備えており、そのカムフォロア主体７５ａの他端に、弾性部材（弦巻バネ）７６の一端を保持するバネ受け７５ｃを設けている。このカムフォロア７５のカムフォロア主体７５ａは、その軸線がカム７４の回転軸７２Ａの軸線と直交し、且つ、前述したステアリングシャフト２１及び各回転軸７２Ａ，７２Ｂの軸線を有する同一平面内に位置するよう配置する。
【００５０】
ここで、本実施例１にあっては、上述した３次元曲面からなるカム曲面７４ａ上をカムフォロア７５がカム７４の周方向及び軸線方向に移動するので、その移動時にローラ７５ｂが滑らかにカム曲面７４ａ上を転動し得るよう構成する。例えば、本実施例１にあっては、カムフォロア主体７５ａとローラ７５ｂとの間にキャスター機構７５ｄを介在させ、そのキャスター軸７５ｅを介してローラ７５ｂがカムフォロア主体７５ａの軸線を中心にして回転するよう構成する。これにより、カムフォロア７５がカム７４の周方向及び軸線方向へと移動する際には、そのローラ７５ｂをカム曲面７４ａの形状に応じて滑らかに転動させることができる。
【００５１】
また、本実施例１の操舵反力発生手段７０には、弾性部材７６の他端を保持すると共にカムフォロア７５のバネ受け７５ｃをカムフォロア主体７５ａの軸線方向に案内するカムフォロアガイド部７５ｆが設けられている。このカムフォロアガイド部７５ｆは、一端が閉塞された円筒状のものであり、その開口端からバネ受け７５ｃ及び弾性部材７６を挿通して当該弾性部材７６の一端を保持する一方、その閉塞端の内壁面にて弾性部材７６の他端を保持する。
【００５２】
本実施例１にあっては、そのカムフォロアガイド部７５ｆにカムフォロア位置調節手段７７を配備し、このカムフォロアガイド部７５ｆをカム７４の軸線方向へと往復移動させることによって、カムフォロア７５と弾性部材７６をステアリングホイール２０の切り込み又は切り戻しに応じたカム７４の軸線方向へと往復移動させる。
【００５３】
例えば、本実施例１のカムフォロア位置調節手段７７としては、図３から図５に示すラックギア７７ａとピニオンギア７７ｂとで構成された所謂ラック＆ピニオン機構を利用する。そのピニオンギア７７ｂは、前述した第３平歯車７１Ｃの回転軸７２Ｂに取り付けられており、この回転軸７２Ｂの回転に伴ってラックギア７７ａを当該回転軸７２Ｂの軸線方向（即ち、カム７４の軸線方向）へと往復移動させる。一方、ラックギア７７ａにはカムフォロアガイド部７５ｆが一体的に取り付けられており、これが為、そのカムフォロアガイド部７５ｆは、第３平歯車７１Ｃの回転方向に応じてカム７４の軸線方向へとカムフォロア位置調節手段７７を介して移動する。
【００５４】
ここで、このカムフォロア位置調節手段７７には、上述したラックギア７７ａをカム７４の軸線方向に案内するラックギアガイド部７７ｃが設けられている。このラックギアガイド部７７ｃは、両端が閉塞された筒状のものであり、その内方にラックギア７７ａを配備する。これが為、このラックギアガイド部７７ｃの壁面には、そのラックギア７７ａに固定されたカムフォロアガイド部７５ｆを外方に突出させる一方、このカムフォロアガイド部７５ｆを壁面で係止させずに往復移動させる貫通孔７７ｃ1が形成されている。また、このラックギアガイド部７７ｃの内方で且つラックギア７７ａにおける往復移動方向の両端には、弦巻バネ等の弾性部材７７ｄ，７７ｅが配設されている。
【００５５】
上述した操舵反力発生手段７０においては、そのカムフォロア位置調節手段７７によってカムフォロア７５のローラ７５ｂ及び弾性部材７６をカム７４の軸線方向へと往復移動させ、ステアリングホイール２０の切り込み時又は切り戻し時に応じた大きさの操舵反力を発生させる。その際、この操舵反力発生手段７０においては、ローラ７５ｂがカム曲面７４ａ上をカム７４の周方向に移動しつつ当該カム７４の軸線方向へも移動し、ステアリングホイール２０の切り込み時又は切り戻し時に応じたカム曲面７４ａにおける種々の操舵反力特性曲線上を遷移していく。これが為、ステアリングホイール２０を切り込んでいくときには、ローラ７５ｂがカム曲面７４ａ上を斜め（カム７４の周方向及び軸線方向）に移動しながら様々な操舵反力特性曲線上を遷移して徐々に操舵反力が大きくなる。
【００５６】
しかしながら、そのままステアリングホイール２０を切り込んでいき、ステアリングセンタからの操舵角度がある角度に達すると、大きくなった弾性部材７６の弾発力によりピニオンギア７７ｂの回転が止められてしまうので、それ以上ステアリングホイール２０を切り込むことができなくなってしまう。
【００５７】
即ち、その弾性部材７６の弾発力は、操舵反力を発生させる為のカム曲面７４ａに対する押圧力をカムフォロア７５に発生させる一方、ラックギア７７ａを介して当該ラックギア７７ａとピニオンギア７７ｂとの間の摺動抵抗や摩擦抵抗を増加させる。この弾性部材７６は、カム曲面７４ａの形状変化に応じた圧縮量に依存して弾発力を増減させるものであり、その圧縮量が多くなれば操舵反力を増大させるが、その一方で、ラックギア７７ａとピニオンギア７７ｂとの間の摺動抵抗や摩擦抵抗も圧縮量に応じて増大させるので、そのピニオンギア７７ｂの回転を止めてしまう。そして、これによりラックギア７７ａの動作が止まり、ローラ７５ｂ及び弾性部材７６のカム７４の軸線方向への移動が停止させられるだけでなく、第１及び第２の平歯車７１Ａ，７１Ｂの回転も停止させてしまうので、ステアリングホイール２０をそれ以上切り込むことができなくなってしまう。
【００５８】
そこで、本実施例１にあっては、第３平歯車７１Ｃの回転軸７２Ｂ上にトルクリミッター７８を配備する。このトルクリミッター７８は、回転軸７２Ｂに対して当該回転軸７２Ｂの回転方向とは逆回転方向の過大なトルクが掛かるまでは第３平歯車７１Ｃとピニオンギア７７ｂとを一体になって回転させ、そのような逆回転方向の過大なトルクが回転軸７２Ｂに対して掛かったときに第３平歯車７１Ｃとピニオンギア７７ｂとの間の係合を解除して夫々を別個独立して回転させ得るものである。
【００５９】
例えば、このトルクリミッター７８を作動させる際（第３平歯車７１Ｃとピニオンギア７７ｂとの間の係合を解除する際）の回転軸７２Ｂに掛かる逆回転方向の過大なトルクは、弾性部材７６の弾発力によってピニオンギア７７ｂの回転を停止させてしまったときの回転軸７２Ｂに掛かる逆回転方向のトルクよりも小さい値（以下、「トルクリミッター作動トルク」という。）に設定しておく。これにより、回転軸７２Ｂに当該回転軸７２Ｂの回転方向とは逆回転方向のトルクリミッター作動トルクが掛かったときには、第３平歯車７１Ｃはそのまま回転を続ける一方でピニオンギア７７ｂが回転を止めるので、ステアリングホイール２０を更に操舵させることができると共にカムフォロア７５及び弾性部材７６をかかる位置で停止させることができる。
【００６０】
ところで、トルクリミッター７８の作動後も更にステアリングホイール２０が切り込まれていくと、夫々の操舵輪１００Ｌ，１００Ｒが最大の転舵角度（即ち、転舵限界）まで達する。しかしながら、本実施例１の操舵装置１０は、既述の如くステアリングホイール２０と操舵輪１００Ｌ，１００Ｒとの間に機械的な連結がないので、操舵輪１００Ｌ，１００Ｒが転舵限界になってもステアリングホイール２０が回り続けてしまい好ましくない。
【００６１】
そこで、本実施例１の操舵反力発生手段７０には、操舵輪１００Ｌ，１００Ｒが転舵限界に達したときのステアリングエンドを運転者に伝える機構を設ける。例えば、本実施例１にあっては、カム曲面７４ａの左右夫々における周方向の各端部に図３に示す突出部７４ｅ，７４ｆを設け、左右夫々の転舵限界に達したときに夫々の突出部７４ｅ，７４ｆをカムフォロア７５のローラ７５ｂで係止させる。これにより、カム７４の回転が止められて第１及び第３の平歯車７１Ａ，７１Ｃの回転が停止するので、ステアリングホイール２０をそれ以上切り込むことができなくなり、運転者に左右夫々のステアリングエンドを認識させることができる。
【００６２】
以下に、上述したが如く構成した操舵装置１０の動作について説明する。尚、以下においては、車輌を右旋回させる場合について例に挙げて説明する。
【００６３】
先ず、運転者がステアリングセンタからステアリングホイール２０を右に切り込むと、ステアリングシャフト２１を介して操舵反力発生手段７０の第１平歯車７１Ａが右方向（図３の紙面上の反時計回り）に回転を始める。そして、これに伴い第２及び第３の平歯車７１Ｂ，７１Ｃが左方向（図３の紙面上の時計回り）に回転し、これらと係合しているカム７４とピニオンギア７７ｂも連動して同一方向に回転する。
【００６４】
これに従って、カムフォロア７５は、カム７４に追従するように自身の軸線方向へと直動しつつ、ピニオンギア７７ｂの回転に伴うラックギア７７ａの移動に連動して弾性部材７６と共にカム７４の軸線方向（図５の矢印Ａに示す第２平歯車７１Ｂとの接合面側）へと移動する。その際、このカムフォロア７５は、そのローラ７５ｂが第１及び第２の湾曲凸面７４ｂ，７４ｃの境界点７４ｄから当該第２湾曲凸面７４ｃの急勾配部位７４ｃ1に向けてカム曲面７４ａ上を転動し、この転動に伴って弾性部材７６を徐々に圧縮して弾発力を増加させる。
【００６５】
これにより、この操舵反力発生手段７０においては、弾性部材７６の弾発力に応じた押圧力がカムフォロア７５を介してカム曲面７４ａに掛かり、その押圧力によりカム７４の回転トルクに抗するトルクがカム７４に発生するので、その回転トルクに抗するトルクがステアリングシャフト２１に操舵反力トルクとして伝達され、この操舵反力トルクに相当する操舵反力がステアリングホイール２０に伝わる。
【００６６】
従って、この操舵反力発生手段７０においては、ステアリングホイール２０を切り込むにつれて弾性部材７６の弾発力を増加させていき、ステアリングホイール２０に伝達される操舵反力を徐々に大きくする。
【００６７】
ここで、かかる切り込み後の位置から運転者がステアリングホイール２０を切り戻す場合について説明する。
【００６８】
かかる場合、運転者はステアリングホイール２０を左に操舵する。これに伴って第１平歯車７１Ａが左方向に回転し始めるので、第２及び第３の平歯車７１Ｂ，７１Ｃとこれらに係合しているカム７４及びピニオンギア７７ｂが右方向に回転する。
【００６９】
これにより、操舵反力発生手段７０においては、カムフォロア７５と弾性部材７６がラックギア７７ａと共に上記とは逆の軸線方向（図５の矢印Ｂ）に移動し、そのカムフォロア７５のローラ７５ｂがかかる軸線方向の移動とカム７４の回転に従ってカム曲面７４ａにおける第２湾曲凸面７４ｃの緩勾配部位７４ｃ2に向けて転動する。これが為、この操舵反力発生手段７０においては、ステアリングホイール２０の切り戻しに伴って弾性部材７６が伸長し、その弾発力が低下していくので、ステアリングホイール２０に対して伝達する操舵反力が徐々に小さくなる。
【００７０】
ここで、この切り戻し時には、ラックギア７７ａはステアリングホイール２０の切り込み時に圧縮したカムフォロア位置調節手段７７の弾性部材７７ｄの弾発力により矢印Ｂの方向に押し戻されるので、カムフォロア７５のローラ７５ｂが切り込み時とは異なる経路で緩勾配部位７４ｃ2に向けて種々の操舵反力特性曲線上を転舵していく。これが為、この操舵反力発生手段７０においては、図６に示す如く、ステアリングセンタからの操舵角度が同じであっても、上記の切り込み時よりも小さな操舵反力を発生させる。
【００７１】
尚、その後、ステアリングホイール２０がステアリングセンタまで切り戻されたときには、カムフォロア７５のローラ７５ｂがカム曲面７４ａにおける第１及び第２の湾曲凸面７４ｂ，７４ｃの境界点７４ｄまで戻る。
【００７２】
一方、上述した切り込み位置から運転者が更にステアリングホイール２０を右に切り込んだときには、更にカム７４とピニオンギア７７ｂが左方向に回転し、カムフォロア７５のローラ７５ｂが第２湾曲凸面７４ｃの急勾配部位７４ｃ1における勾配のより急な面へと転動していく。これにより、操舵反力発生手段７０は、更に大きな操舵反力を発生してステアリングホイール２０に伝える。
【００７３】
そして、そのステアリングホイール２０のステアリングセンタからの操舵角度が増していくと、弾性部材７６の弾発力によってラックギア７７ａとピニオンギア７７ｂとの間の摺動抵抗や摩擦抵抗が大きくなり、そのピニオンギア７７ｂを保持する回転軸７２Ｂに当該回転軸７２Ｂの回転方向とは逆回転方向の大きなトルクが掛かる。この操舵反力発生手段７０においては、その逆回転方向のトルクが前述したトルクリミッター作動トルクになったときにトルクリミッター７８が作動し、第３平歯車７１Ｃとピニオンギア７７ｂとの間の係合を解除する。これが為、そのピニオンギア７７ｂの回転が止まり、かかる位置でカムフォロア７５と弾性部材７６のカム７４の軸線方向への移動が停止する。これにより、ステアリングホイール２０が更に切り込まれたときには、そのカムフォロア７５の停止位置における第２湾曲凸面７４ｃの操舵反力特性曲線上をローラ７５ｂが周方向に転動し、更に大きな操舵反力を発生させる。
【００７４】
本実施例１の操舵反力発生手段７０は、かかる位置からステアリングホイール２０が切り戻された際にトルクリミッター７８が第３平歯車７１Ｃとピニオンギア７７ｂとを係合させ、上述した切り戻し時と同様に動作して操舵反力を小さくしていく。
【００７５】
また、更にステアリングホイール２０が右に切り込まれると、カム７４の突出部７４ｆがローラ７５ｂで係止されて当該カム７４や第１及び第３の平歯車７１Ａ，７１Ｃの回転が停止するので、運転者は、ステアリングホイール２０をそれ以上切り込むことができず、これを以てステアリングエンドを認識する。
【００７６】
以上示した如く、本実施例１のステアバイワイヤ方式の操舵装置１０によれば、ステアリングセンタからのステアリングホイール２０の操舵角度が同一であっても、操舵反力発生手段７０によって、切り込み時には大きな操舵反力を発生させ、切り戻し時にはそれよりも小さな操舵反力を発生させることができる。即ち、本実施例１の操舵装置１０は、ステアリングホイール２０に伝える操舵反力に、そのようなステアリングホイールと操舵輪とが機械的に連結されている従来の操舵装置と同様の実情に沿うステアリングホイール２０の切り込み時又は切り戻し時に応じたヒステリシス特性を持たせることができる。これが為、本実施例１の操舵装置１０は、従来の操舵装置が搭載されている車輌から乗り換えた運転者に対して違和感を与えずに良好な操舵感を与えることができる。
【００７７】
また、この操舵装置１０においては、操舵輪１００Ｌ，１００Ｒの転舵限界を知る為のステアリングエンドを演出することができるので、より違和感のない良好な操舵感を得ることができる。
【００７８】
更に、本実施例１の操舵装置１０においては、そのような種々の効果を電動モータ等の電気の力を用いずとも簡潔な機械的構成のみにより実現することができるので、電力消費量の低下が図れ、且つ、信頼性を向上させることができる。
【００７９】
尚、本実施例１にあっては第１から第３の平歯車７１Ａ〜７１Ｃの夫々にステアリングシャフト２１，カム７４及びカムフォロア位置調節手段７７を配備しているが、第３平歯車７１Ｃを設けずに、そのカムフォロア位置調節手段７７の回転軸７２Ｂをステアリングシャフト２１と同軸上に配置して構成してもよい。かかる場合には、ステアリングホイール２０の操舵角度に応じたカム７４の回転角度やカムフォロア位置調節手段７７におけるラックギア７７ａとピニオンギア７７ｂの作動量を上記と同等の関係となるように設定する。
【実施例２】
【００８０】
次に、本発明に係る操舵装置の実施例２を図７及び図８に基づいて説明する。
【００８１】
本実施例２の操舵装置は、前述した実施例１の操舵装置１０と同様の全体構成を有するものであり、その相違は実施例１の操舵反力発生手段７０の構成を一部変更した点にある。
【００８２】
図７の符号１７０は、本実施例２の操舵反力発生手段を示す。この操舵反力発生手段１７０は、実施例１の操舵反力発生手段７０と同様の第１及び第２の平歯車７１Ａ，７１Ｂを備えており、その第１平歯車７１Ａにはステアリングシャフト２１が連結され、その第２平歯車７１Ｂには回転軸７２Ａを共有するカム１７４が一体的に設けられている。
【００８３】
本実施例２のカム１７４には、実施例１のカム７４と同様の２つの突出部１７４ｅ，１７４ｆが周壁面上に設けられており、これら各突出部１７４ｅ，１７４ｆの間の周壁面をカム曲面１７４ａとして利用する。
【００８４】
ここで、本実施例２のカム１７４に設けたカム曲面１７４ａは、実施例１のカム曲面７４ａとは異なり、同一形状の操舵反力特性曲線をカム１７４の軸線方向に並べたが如き曲面として形成する。その操舵反力特性曲線としては、回転軸７２Ａの軸線からカムフォロア１７５のローラ１７５ｂとの当接面までの距離が、ステアリングホイール２０がステアリングセンタに位置しているときに最も短く、そのステアリングセンタからの左右夫々へのステアリングホイール２０の操舵角度が大きくなるに従って徐々に左右均等に長くなるよう周方向へと湾曲させたものを用いる。即ち、本実施例２のカム曲面１７４ａは、カム１７４の軸線と平行な面からなり、且つ、図７に示すステアリングセンタ基準線Ｓｃを中心にして左右対称となる第１及び第２の湾曲凸面１７４ｂ，１７４ｃで構成する。尚、本実施例２にあっても、ステアリングホイール２０がステアリングセンタにあるときにローラ１７５ｂを第１及び第２の湾曲凸面１７４ｂ，１７４ｃの境界点１７４ｄに位置させる一方、そのステアリングホイール２０を左へと操舵した際にローラ１７５ｂを第１湾曲凸面１７４ｂ上で転動させ、右へと操舵した際にローラ１７５ｂを第２湾曲凸面１７４ｃ上で転動させるものとする。
【００８５】
また、本実施例２の操舵反力発生手段１７０には、そのカム１７４のカム曲面１７４ａに当接し、このカム１７４が回転した際のカム曲面１７４ａの形状変化に応じた作動量で棒状のカムフォロア主体１７５ａの軸線方向へと直動するカムフォロア１７５と、このカムフォロア１７５の先端のローラ１７５ｂをカム１７４のカム曲面１７４ａに押し付けると共に当該カムフォロア１７５の直動に伴って伸縮する弦巻バネ等の弾性部材１７６とが設けられている。
【００８６】
本実施例２にあっては、そのカムフォロア１７５を、棒状のカムフォロア主体１７５ａと、このカムフォロア主体１７５ａの一端側に軸支されたローラ１７５ｂと、そのカムフォロア主体１７５ａの他端に設けたバネ受け１７５ｃと、このバネ受け１７５ｃをカムフォロア主体１７５ａの軸線方向に案内するカムフォロアガイド部１７５ｆとで構成する。そして、そのカムフォロアガイド部１７５ｆの開口端からバネ受け１７５ｃ及び弾性部材１７６を挿通し、この弾性部材１７６の夫々の端部をバネ受け１７５ｃとカムフォロアガイド部１７５ｆの閉塞端の内壁面にて圧縮状態で保持する。
【００８７】
ここで、本実施例２のカムフォロアガイド部１７５ｆは、図７に示す如く筐体１７３に固定する。
【００８８】
ところで、本実施例２の操舵反力発生手段１７０においても、実施例１の操舵反力発生手段７０と同様の操舵反力のヒステリシス特性を作り出す。
【００８９】
本実施例２にあっては、カムフォロア１７５のローラ１７５ｂとカム曲面１７４ａとの間の摩擦係数を高くすることによって、ステアリングホイール２０の切り込み時と切り戻し時とで異なる図８に示す操舵反力のヒステリシス特性を作り出す。その図８においては、ステアリングホイール２０を右に操舵した際のステアリングセンタからの操舵角度を正とし、その際、ステアリングシャフト２１に掛かっている操舵反力トルクを正として表す。また、この図８においては、ローラ１７５ｂとカム曲面１７４ａとの間の摩擦係数を高くしていない場合の操舵反力の基本特性を２点鎖線で示している。
【００９０】
即ち、その間の摩擦係数が高ければ、カムフォロア１７５が弾性部材１７６を圧縮するステアリングホイール２０の切り込み時には、ローラ１７５ｂとカム曲面１７４ａとの間に発生する摩擦力がカム１７４に対して逆回転方向のトルクを付与するので、ステアリングシャフト２１に掛かる操舵反力トルクを増加させることができる。一方、弾性部材１７６が伸長するステアリングホイール２０の切り戻し時には、その弾性部材１７６の弾発力とローラ１７５ｂの転動方向によって当該ローラ１７５ｂとカム曲面１７４ａとの間の摩擦力が軽減されるので、ステアリングセンタからの操舵角度が同一であっても切り込み時と比してステアリングシャフト２１に掛かる操舵反力トルクを小さくすることができる。
【００９１】
ここで、ステアリングセンタからの切り込み開始時には右への操舵であるか左への操舵であるかに拘わらず原点（操舵反力トルクが「０」）から操舵反力トルクを増加させ、それ以降は原点を通ることなく上記の特性線上で操舵反力トルクを発生させる特性になっている。また、基本特性の操舵反力トルクに対する切り込み時の操舵反力トルクの増加量と切り戻し時の操舵反力トルクの減少量とについては、各々の操舵角度において略同等となるような特性にする。
【００９２】
そこで、本実施例２にあっては、カムフォロア１７５のローラ１７５ｂにおけるカム曲面１７４ａとの接触面の摩擦係数を高くする。例えば、その接触面に摩擦係数の高い部材を配設又はコーティング等してもよく、ローラ１７５ｂの材質自体を摩擦係数の高いものにしてもよい。
【００９３】
ここで、その摩擦係数は、ステアリングシャフト２１に発生させるべき所望の操舵反力トルクを設定し、弾性部材１７６の弾発力に伴うトルク成分と、ローラ１７５ｂとカム曲面１７４ａとの間の摩擦力に伴うトルク成分とで所望の操舵反力トルクを発生させ得るように定める。従って、この摩擦係数は、弾性部材１７６のバネ定数と所望の操舵反力トルクに応じて適宜最適なものを設定する。
【００９４】
尚、ここではローラ１７５ｂの摩擦係数を高くした場合について例示しているが、これに替えてカム曲面１７４ａの摩擦係数を高くしてもよく、また、ローラ１７５ｂとカム曲面１７４ａの双方の摩擦係数を高くしてもよい。
【００９５】
このように操舵反力発生手段１７０を構成しても、ステアリングホイール２０の操舵角度がステアリングセンタから同一の角度にある場合に、ステアリングホイール２０の切り込み時には大きな操舵反力を発生させ、切り戻し時にはそれよりも小さな操舵反力を発生させることができる。即ち、本実施例２においても、ステアリングホイールと操舵輪とが機械的に連結されている従来の操舵装置と同様の実情に沿った操舵反力のヒステリシス特性を持たせることができる。これが為、本実施例２の操舵装置１０においても、従来の操舵装置が搭載されている車輌から乗り換えた運転者に対して違和感を与えずに良好な操舵感を与えることができる。
【００９６】
また、本実施例２においても、操舵輪１００Ｌ，１００Ｒの転舵限界を知る為のステアリングエンドをカム１７４の突出部１７４ｅ，１７４ｆによって演出することができるので、より違和感のない良好な操舵感を得ることができる。
【００９７】
更に、本実施例２の操舵装置１０においても、そのような種々の効果を電動モータ等の電気の力を用いずとも簡潔な機械的構成のみにより実現することができるので、電力消費量の低下が図れ、且つ、信頼性を向上させることができる。
【００９８】
ここで、上述した本実施例２におけるローラ１７５ｂとカム曲面１７４ａとの間の構成は、前述した実施例１の操舵反力発生手段７０に対しても適用することができる。
【００９９】
これによれば、例えば、ステアリングホイール２０の操舵角度に応じた切り込み時の操舵反力を実施例１と同等の大きさに設定する場合には、カムフォロア１７５のローラ１７５ｂとカム曲面１７４ａとの間の摩擦に伴うトルク成分がステアリングシャフト２１に発生させるべき操舵反力トルクの一部を担うので、弾性部材７６のバネ定数の低下を図ることができる。これが為、実施例１と比して弾性部材７６を滑らかに伸縮させることができるので、実施例１と同様の効果に加えて、その作動時，特にステアリングホイール２０の切り込みと切り戻しの切り替え時の音や振動を低減させることができる。
【０１００】
また例えば、弾性部材７６の弾発力のみでは所望の操舵反力トルクをステアリングシャフト２１に発生させることができない場合には、カムフォロア１７５のローラ１７５ｂとカム曲面１７４ａとの間の摩擦に伴うトルク成分で不足分を補填することができるので、必要以上に弾性部材７６のバネ定数を上げずとも所望の操舵反力トルクをステアリングシャフト２１に発生させることができる。これが為、実施例１と同様の効果に加えて、弾性部材７６の作動時の音や振動の増加を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
以上のように、本発明に係る操舵装置は、ステアリングホイールと操舵輪とが機械的に連結されている従来の操舵装置と同様の操舵感を与える技術として有用であり、特に、かかる操舵感を電動モータ等の電気の力を利用せずとも得ることのできる技術に適している。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明に係る操舵装置の全体構成図である。
【図２】本発明に係る操舵装置の転舵角付与手段について示す部分断面図である。
【図３】実施例１の操舵装置における操舵反力発生手段の構成について示す部分断面図である。
【図４】図３のＸ−Ｘ線からみた実施例１の操舵反力発生手段の部分断面図である。
【図５】図３のＹ−Ｙ線からみた実施例１の操舵反力発生手段の部分断面図である。
【図６】実施例１の操舵反力発生手段が発生させる操舵反力（操舵反力トルク）についての特性をステアリングホイールの操舵角度に応じて示す図である。
【図７】実施例２の操舵装置における操舵反力発生手段の構成について示す部分断面図である。
【図８】実施例２の操舵反力発生手段が発生させる操舵反力（操舵反力トルク）についての特性をステアリングホイールの操舵角度に応じて示す図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１０  操舵装置
２０  ステアリングホイール
２１  ステアリングシャフト
７０  操舵反力発生手段
７１Ａ  第１平歯車
７１Ｂ  第２平歯車
７１Ｃ  第３平歯車
７２Ａ，７２Ｂ  回転軸
７３  筐体
７４  カム
７４ａ  カム曲面
７４ｂ  第１湾曲凸面
７４ｂ1  急勾配部位
７４ｂ2  緩勾配部位
７４ｃ  第２湾曲凸面
７４ｃ1  急勾配部位
７４ｃ2  緩勾配部位
７４ｄ  境界点
７４ｅ，７４ｆ  突出部
７５  カムフォロア
７５ａ  カムフォロア主体
７５ｂ  ローラ
７５ｃ  バネ受け
７５ｄ  キャスター機構
７５ｅ  キャスター軸
７５ｆ  カムフォロアガイド部
７６  弾性部材
７７  カムフォロア位置調節手段
７７ａ  ラックギア
７７ｂ  ピニオンギア
７７ｃ  ラックギアガイド部
７７ｃ1  貫通孔
７７ｄ，７７ｅ  弾性部材
７８  トルクリミッター
１７０  操舵反力発生手段
１７３  筐体
１７４  カム
１７４ａ  カム曲面
１７４ｂ  第１湾曲凸面
１７４ｃ  第２湾曲凸面
１７４ｄ  境界点
１７４ｅ，１７４ｆ  突出部
１７５  カムフォロア
１７５ａ  カムフォロア主体
１７５ｂ  ローラ
１７５ｃ  バネ受け
１７５ｆ  カムフォロアガイド部
１７６  弾性部材
Ｓｃ  ステアリングセンタ基準線
【図１】
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【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】
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【図８】
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