(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のステアリングホイールと一体回転可能に連結される回転体と、
前記回転体の前記外周に巻き掛けられる摩擦部、及び該摩擦部の両側に連なりかつ前記回転体の外周から引き出される一対の引き出し部を有する帯状部材と、
前記一対の引き出し部のそれぞれを張力が作用している状態で保持する帯状部材保持手段と、
前記回転体と前記帯状部材の前記摩擦部との間に作用する摩擦力に、前記ステアリングホイールの中立位置からの回転角に応じた変化を生じさせる摩擦力変更手段と、
を備えたことを特徴とする操舵反力付加装置。
【請求項２】
前記摩擦力変更手段は、前記帯状部材に作用する張力を、前記ステアリングホイールの中立位置からの回転角に応じて変化させることにより、前記摩擦力の変化を実現することを特徴とする請求項１に記載の操舵反力付加装置。
【請求項３】
前記回転体の回転中心から前記外周までの距離を前記回転体の周方向に沿って変化させることにより前記摩擦力変更手段を構成したことを特徴とする請求項２に記載の操舵反力付加装置。
【請求項４】
前記摩擦力変更手段は、前記回転体の外周と前記帯状部材の前記摩擦部との接触面積を、前記ステアリングホイールの中立位置からの回転角に応じて変化させることにより、前記摩擦力の変化を実現することを特徴とする請求項１に記載の操舵反力付加装置。
【請求項５】
前記回転体の外周の軸線方向における幅を当該回転体の周方向に沿って変化させるとともに、前記幅の最小値を前記帯状部材の前記軸線方向における幅よりも小さく設定することにより前記摩擦力変更手段を構成したことを特徴とする請求項４に記載の操舵反力付加装置。
【請求項６】
前記ステアリングホイールと一体に回転する軸部材に前記回転体が設けられ、かつ前記回転体が前記軸部材よりも大径であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の操舵反力付加装置。
【請求項７】
前記軸部材が、前記ステアリングホイールを回転可能に支持するためのステアリングシャフトであることを特徴とする請求項６に記載の操舵反力付加装置。
【請求項８】
車両のステアリングホイールと一体回転可能に連結される回転体と、
前記回転体の回転に対して摩擦を発生させる複数の摩擦付加機構とを具備し、
前記複数の摩擦付加機構のそれぞれには、
前記回転体の前記外周に巻き掛けられる摩擦部、及び該摩擦部の両側に連なりかつ前記回転体の外周から引き出される一対の引き出し部を有する帯状部材と、
前記一対の引き出し部のそれぞれを張力が作用している状態で保持する帯状部材保持手段と、が設けられ、
前記複数の摩擦付加機構のうち、少なくとも一つの摩擦付加機構には、前記回転体と前記帯状部材の前記摩擦部との間に作用する摩擦力に、前記ステアリングホイールの中立位置からの回転角に応じた変化を生じさせる摩擦力変更手段が設けられ、
前記複数の摩擦付加機構のそれぞれが発生させる摩擦力と前記ステアリングホイールの中立位置からの回転角との関係が前記複数の摩擦付加機構間で異なっている、
ことを特徴とする操舵反力付加装置。
【請求項９】
前記ステアリングホイールと前記回転体との間における捩りを許容する捩り許容手段が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の操舵反力付加装置。
【請求項１０】
前記回転体の外周に対する前記摩擦部の押し付け力を高める方向に前記一対の引き出し部のそれぞれを押さえ込む引き出し部支持手段を備えたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の操舵反力付加装置。
【請求項１１】
前記回転体の外周に対する前記摩擦部の押し付け力を高める方向に前記一対の引き出し部のそれぞれと接触する一対の接触子と、前記一対の接触子のそれぞれを前記一対の引き出し部の振れに追従して変位可能な状態で支持しつつ、前記押し付け力を高める方向への力を前記一対の接触子のそれぞれに付加する接触子支持手段とを有する張力調整機構をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の操舵反力付加装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のステアリングホイールに操舵反力を付加する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のステアリングシャフトの外周に弾性体リングを装着し、その弾性体リングを車両に作用する横方向の加速度に応じて締め付けることにより、ステアリングホイールに操舵反力を付加する装置が知られている（例えば特許文献１参照）。その他に、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。
【０００３】
【特許文献１】特開平４−３６８２８６号公報
【特許文献２】特開平１０−３５５２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１の操舵反力付加装置は、車両の横方向に作用する加速度に応じて操舵反力を変化させるに過ぎず、ステアリングホイールの操作と操舵反力との関係については考慮されていない。
【０００５】
そこで、本発明は、ステアリングホイールの操作に応じて操舵反力を変化させて良好な操舵感を発生させることが可能な操舵反力付加装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の操舵反力付加装置は、車両のステアリングホイールと一体回転可能に連結される回転体と、前記回転体の前記外周に巻き掛けられる摩擦部、及び該摩擦部の両側に連なりかつ前記回転体の外周から引き出される一対の引き出し部を有する帯状部材と、前記一対の引き出し部のそれぞれを張力が作用している状態で保持する帯状部材保持手段と、前記回転体と前記帯状部材の前記摩擦部との間に作用する摩擦力に、前記ステアリングホイールの中立位置からの回転角に応じた変化を生じさせる摩擦力変更手段と、を備えることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
本発明の第１の操舵反力付加装置によれば、帯状部材の摩擦部を回転体の外周に巻き掛けつつ、帯状部材の一対の引き出し部を適度に張った状態で帯状部材保持手段にて保持することにより、引き出し部に張力が作用し、その張力で摩擦部が回転体の外周に押し付けられて摩擦部と回転体との間に摩擦力が発生する。ステアリングホイールが操作されると、回転体と摩擦部との間の摩擦力に応じてステアリングホイールに操舵反力が付加される。さらに、摩擦力変更手段が設けられているために、ステアリングホイールの中立位置からの回転角に応じて摩擦力を変化させ、その摩擦力の変化に応じて操舵反力を変化させることができる。これにより、ステアリングホイールの回転角に応じた適切な操舵反力を付加して、ステリングホイールの操作を考慮した良好な操舵感を発生させることが可能となる。
【０００８】
本発明の第１の操舵反力付加装置によれば、摩擦部の両側に連なる引き出し部を張力が作用している状態で保持し、その張力で摩擦部を回転体に押し付けているので、摩擦部を回転体の外周に対して満遍なく押し付けることが可能であり、くさび効果のような局部的かつ不安定な現象が生じ難い。従って、摩擦力の意図しない変動を抑え、摩擦力変更手段によって設定された通りに摩擦力を変化させることができる。
【０００９】
第１の操舵反力付加装置の一形態において、前記摩擦力変更手段は、前記帯状部材に作用する張力を、前記ステアリングホイールの中立位置からの回転角に応じて変化させることにより、前記摩擦力の変化を実現してもよい（請求項２）。帯状部材の張力を変化させることにより、その帯状部材の摩擦部を回転体の外周に押し付ける力も変化する。これにより、回転体と帯状部材の摩擦部との間に作用する摩擦力が変化する。
【００１０】
張力を変化させる形態においては、前記回転体の回転中心から前記外周までの距離を前記回転体の周方向に沿って変化させることにより前記摩擦力変更手段を構成してもよい（請求項３）。この場合、回転体が回転すると、回転体の回転中心から帯状部材の摩擦部までの距離が変化し、それに伴って帯状部材に作用する張力が変化する。これにより、帯状部材の摩擦部と回転体との間に作用する摩擦力をステアリングホイールの中立位置からの回転角に応じて変化させることができる。
【００１１】
第１の操舵反力付加装置の一形態において、前記摩擦力変更手段は、前記回転体の外周と前記帯状部材の前記摩擦部との接触面積を、前記ステアリングホイールの中立位置からの回転角に応じて変化させることにより、前記摩擦力の変化を実現してもよい（請求項４）。回転体と帯状部材の摩擦部との間の接触面積を変化させることにより、それらの間に作用する摩擦力に変化を与えることができる。
【００１２】
接触面積を変化させる形態においては、前記回転体の外周の軸線方向における幅を当該回転体の周方向に沿って変化させるとともに、前記幅の最小値を前記帯状部材の前記軸線方向における幅よりも小さく設定することにより前記摩擦力変更手段を構成してもよい（請求項５）。この場合、回転体が回転すると、帯状部材の摩擦部と回転体の外周との接触部分の幅が漸次変化する。それにより、回転体と帯状部材の摩擦部との間の接触面積をステアリングホイールの中立位置からの回転角に応じて変化させることができる。
【００１３】
第１の操舵反力付加装置の一形態においては、前記ステアリングホイールと一体に回転する軸部材に前記回転体が設けられ、かつ前記回転体が前記軸部材よりも大径であってもよい（請求項６）。この形態によれば、ステアリングホイールに連結される軸部材の形状等を変更することなく、回転体の外径あるいは形状を変化させて摩擦力に変化を与えることができる。
【００１４】
さらに、上記の形態においては、前記軸部材が、前記ステアリングホイールを回転可能に支持するためのステアリングシャフトであってもよい（請求項７）。ステアリングシャフト上に回転体を設けることにより、回転体からステアリングホイールまでに介在する中間部品の点数を減らし、それらの中間部品が操舵感に与える影響を抑えて、さらに良好な操舵感を発生させることができる。
【００１５】
本発明の第２の操舵反力付加装置は、車両のステアリングホイールと一体回転可能に連結される回転体と、前記回転体の回転に対して摩擦を発生させる複数の摩擦付加機構とを具備し、前記複数の摩擦付加機構のそれぞれには、前記回転体の前記外周に巻き掛けられる摩擦部、及び該摩擦部の両側に連なりかつ前記回転体の外周から引き出される一対の引き出し部を有する帯状部材と、前記一対の引き出し部のそれぞれを張力が作用している状態で保持する帯状部材保持手段と、が設けられ、前記複数の摩擦付加機構のうち、少なくとも一つの摩擦付加機構には、前記回転体と前記帯状部材の前記摩擦部との間に作用する摩擦力に、前記ステアリングホイールの中立位置からの回転角に応じた変化を生じさせる摩擦力変更手段が設けられ、前記複数の摩擦付加機構のそれぞれが発生させる摩擦力と前記ステアリングホイールの中立位置からの回転角との関係が前記複数の摩擦付加機構間で異なっている、ものとすることにより、上述した課題を解決する（請求項８）。
【００１６】
本発明の第２の操舵反力付加装置によれば、各摩擦付加機構に設けられた帯状部材の摩擦部を回転体の外周に巻き掛けつつ、帯状部材の一対の引き出し部を適度に張った状態で帯状部材保持手段にて保持することにより、引き出し部に張力が作用し、その張力で各帯状部材の摩擦部が回転体の外周に押し付けられて摩擦部と回転体との間に摩擦力が発生する。ステアリングホイールが操作されると、各摩擦付加機構が発生する摩擦力を合計した摩擦力に見合った操舵反力がステアリングホイールに付加される。少なくとも一つの摩擦付加機構に摩擦力変更手段が設けられているために、ステアリングホイールの中立位置からの回転角に応じて摩擦力を変化させ、その摩擦力の変化に応じて操舵反力を変化させることができる。さらに、複数の摩擦付加機構間において、摩擦力とステアリングホイールの中立位置からの回転角との関係が異なっているため、複数の摩擦付加機構を組み合わせることにより摩擦力とステアリングホイールの回転角との関係を柔軟に変化させることが可能となる。これにより、操舵反力をステアリングホイールの操作に対してより適切に変化させてさらに良好な操舵感を発生させることができる。
【００１７】
第２の操舵反力付加装置においては、前記ステアリングホイールと前記回転体との間における捩りを許容する捩り許容手段が設けられてもよい（請求項９）。捩り許容手段を設けることにより、ステアリングホイールと回転体との間に捩りを生じさせ、その捩りの反力を操舵反力としてステアリングホイールに付加することができる。捩り反力の特性に応じて操舵反力をさらに柔軟に変化させて、より一層良好な操舵感を発生させることができる。
【００１８】
本発明の第１又は第２の操舵反力付加装置においては、前記回転体の外周に対する前記摩擦部の押し付け力を高める方向に前記一対の引き出し部のそれぞれを押さえ込む引き出し部支持手段を備えてもよい（請求項１０）。引き出し部支持手段にて一対の引き出し部を押さえ込むことにより、回転体の外周からの摩擦部の巻き解きを規制して回転体と帯状部材との接触面積の減少を抑え、あるいは帯状部材と回転体との接触面積を増加させることができる。
【００１９】
本発明の第１又は第２の操舵反力付加装置においては、前記回転体の外周に対する前記摩擦部の押し付け力を高める方向に前記一対の引き出し部のそれぞれと接触する一対の接触子と、前記一対の接触子のそれぞれを前記一対の引き出し部の振れに追従して変位可能な状態で支持しつつ、前記押し付け力を高める方向への力を前記一対の接触子のそれぞれに付加する接触子支持手段とを有する張力調整機構をさらに備えてもよい（請求項１１）。回転体が摩擦部に対して回転したときに、その回転方向の前方側に引き出されている一方の引き出し部には緩みが生じることがある。しかしながら、本形態によれば、緩み側となる引き出し部の振れに追従して接触子が変位しつつ、接触子支持手段から付加される力でその接触子が引き出し部を押さえ込む。このため、緩みに起因する張力の低下が緩和又は防止される。これにより、摩擦力の意図しない変動を抑えて操舵感をさらに良好に保つことができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上に説明したように、本発明の操舵反力付加装置によれば、回転体とこれに巻き掛けられた帯状部材の摩擦部との間に摩擦力を発生させ、その摩擦力に基づいてステアリングホイールに操舵反力を付加するとともに、さらに、ステアリングホイールの中立位置からの回転角に応じて摩擦力を変化させるようにしたので、ステアリングホイールの回転角が増加するに従って操舵反力を徐々に大きくするといった変化特性を操舵反力に与えることが可能となる。これにより、ステアリングホイールの回転角に応じた適切な操舵反力を付加して、ステリングホイールの操作を考慮した良好な操舵感を発生させることが可能となる。また、摩擦部の両側に連なる引き出し部を張力が作用している状態で保持し、その張力で摩擦部を回転体に押し付けているので、摩擦部を回転体の外周に対して満遍なく押し付けることが可能となり、それにより、摩擦力の意図しない変動を抑え、摩擦力変更手段によって設定された通りに摩擦力を変化させることができる。さらに、摩擦力とステアリングホイールの回転角との関係が互いに異なる複数の摩擦付加機構を組み合わせた場合には、操舵反力をステアリングホイールの操作に対してより適切に変化させてさらに良好な操舵感を発生させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
［第１の形態］
図１は本発明の第１の形態に係る操舵反力付加装置の要部を示す図、図２は図１のII−II線に沿った断面図である。操舵反力付加装置１０は、ステアリングホイール１と不図示の車輪との間の機械的な連結をなくし、ステアリングホイール１の操作を電気信号に置き換えて車輪の操舵を制御するいわゆるステアバイワイヤ方式の操舵機構に適用される。操舵機構それ自体の構成は公知の機構と同様でよく、その詳細は省略する。
【００２２】
操舵反力付加装置１０は、ステアリングシャフト２上に設けられた回転体としてのドラム１１と、そのドラム１１の外周に巻き掛けられる一対の帯状部材１２と、各帯状部材１２を保持する帯状部材保持手段としての上下一対の保持具１３Ａ、１３Ｂと、帯状部材１２の張力を調整するための張力調整機構１４と、ステアリングシャフト２の先端に連結された反力発生用のモータ１５とを備えている。ステアリングシャフト２はステアリングホイール１と一体回転可能であり、不図示の軸受機構によりその軸線の周りに回転自在に支持される。ステアリングシャフト２はステアリングホイール１を回転自在に支持する軸部材として機能する。モータ１５はステアリングシャフト２を介してステアリングホイール１に擬似的な操舵反力を付加するために設けられている。モータ１５による反力制御は本発明の要旨ではないので詳細な説明は省略する。
【００２３】
ドラム１１は厚さ一定の円盤状であり、その中心にはステアリングシャフト２を通すための貫通孔１１ａが設けられている。ドラム１１はキー１６を介してステアリングシャフト２と周方向に噛み合わされることにより、ステアリングシャフト２と一体回転可能に連結されている。ドラム１１の外周１１ｂは、貫通孔１１ａの軸線方向から見て概略楕円形状の輪郭を描くように形成されている。これにより、ドラム１１の回転中心から外周１１ｂまでの距離はドラム１１の周方向に沿って漸次変化する。なお、ドラム１１の外周１１ｂに与えられた楕円形状の輪郭の短軸及び長軸の交点は貫通孔１１ａの中心と一致する。図２はステアリングホイール１が中立位置にあるときのドラム１１の向きを示している。この状態において、ドラム１１はその短軸方向が車両の左右方向に向けられて帯状部材１２と接触している。ドラム１１の外周１１ｂの摩擦係数は一定である。貫通孔１１ａからステアリングシャフト２を抜き取ることにより、ドラム１１はステアリングシャフト２から取り外し可能である。なお、形状又は大きさが異なる複数種類のドラム１１が予め用意され、それらのドラム群から適当な形状あるいは大きさのドラム１１がステアリングシャフト２に取り付けられてもよい。
【００２４】
各帯状部材１２は一例としてばね鋼にて構成されている。帯状部材１２は、ドラム１１の外周１１ｂに巻き掛けられる摩擦部１２ａと、その摩擦部１２ａの両側に連なりかつドラム１１の外周から概略上下方向に引き出される一対の引き出し部１２ｂとを備えている。帯状部材１２の幅及び厚さは全長に亘って一定である。一対の帯状部材１２はドラム１１を挟んで左右対称に設けられている。
【００２５】
保持具１３Ａ、１３Ｂは、各帯状部材１２の引き出し部１２ｂを張力が作用した状態で保持するために設けられている。上側の保持具１３Ａは、各帯状部材１２の引き出し部１２ｂの上端部が固定される固定プレート１３ａと、その固定プレート１３ａの中心に取り付けられてドラム１１とは反対側に突出するねじ軸１３ｂとを備えている。一方、下側の保持具１３Ｂは、各帯状部材１２の引き出し部１２ｂの下端部が固定される固定プレート１３ａを有しているが、ねじ軸１３ｂは省略されている。下側の保持具１３Ｂは車体の適宜の位置（例えばステアリングコラム内）に存在する固定部３Ａに固定される。一方、上側の保持部１３Ａにおいては、ねじ軸１３ｂが車体の固定部３Ｂに通され、そのねじ軸１３ｂ上の一対のナット１７ａ、１７ｂが固定部３Ｂに締め付けられることにより、その固定部３Ｂに固定される。これにより、帯状部材１２は、保持具１３Ａ、１３Ｂ間にてそれぞれの引き出し部１２ｂが幾らか張られた状態で保持される。このため、保持具１３Ａ、１３Ｂは帯状部材保持手段として機能する。
【００２６】
帯状部材１２の引き出し部１２ｂに作用する張力は、ねじ軸１３ｂの固定部３Ｂに対する取り付け位置をねじ軸１３ｂの軸線方向に変化させることにより適宜に調整することができる。なお、ナット１７ｂに代えて固定部３Ｂにねじ穴が設けられてもよい。あるいは、ねじ軸１３ｂに代えて固定部３Ｂにねじ軸を取り付け、そのねじ軸を固定プレート１３ａにねじ込んでもよい。保持具１３Ａ、１３Ｂを車体に取り付けるための手段は、保持具１３Ａ、１３Ｂ間の距離を変化させて帯状部材１２の張力を調整できるものであればよく、上記の他にも適宜の構成を用いてよい。なお、帯状部材１２に与えるべき張力が決まっていれば、保持具１３Ａを車体に対して位置調整可能に取り付けることなく、保持具１３Ａを定位置で固定してもよい。
【００２７】
張力調整機構１４は、引き出し部１２ｂのそれぞれと１：１で対応付けて設けられ、かつ引き出し部１２ｂに対して外側から接触する接触子１４ａと、それらの接触子１４ａの背面側とばね支持部１８との間に介装されたコイルばね１４ｂとを備えている。コイルばね１４ｂは適度に圧縮された状態で取り付けられている。これにより、各接触子１４ａは引き出し部１２ｂの左右方向の振れに追従して変位できるように支持されつつ、コイルばね１４ｂの反発力で引き出し部１２ｂに向かって押圧される。接触子１４ａにて引き出し部１２ｂが押し込まれることにより、それらの引き出し部１２ｂの張力が高められて摩擦部１２ａをドラム１１の外周面１１ｂに押し付ける力が増加する。ばね支持部１８はコイルばね１４ｂをその反発力に抗して保持できるものであればよい。ばね支持部１８の位置を図中の左右方向に調整可能としてもよい。
【００２８】
以上のように構成された操舵反力付加装置１０においては、帯状部材１２の張力によって摩擦部１２ａがドラム１１の外周１１ｂに押し付けられることにより、これらの摩擦部１２ａとドラム１１との間に摩擦力が作用する。ドライバがステアリングホイール１を左右いずれか一方向に回転操作すると、その摩擦力に抗してドラム１１がステアリングシャフト２と一体的に回転し、ステアリングシャフト２の回転に対して抵抗が生じる。これにより、ドラム１１と摩擦部１２ａとの間の摩擦力に応じた操舵反力がステアリングホイール１に付加される。
【００２９】
ドラム１１の外周１１ｂが非円形であるため、ドラム１１の回転中心から帯状部材１２の摩擦部１２ａまでの距離はステアリングホイール１の中立位置からの回転角（操舵角）に応じて漸次変化する。ステアリングホイール１が中立位置のときにはドラム１１がその短軸方向において帯状部材１２と接触しているため、ステアリングホイール１が中立位置から９０°回転操作されるまでの間はドラム１１の回転中心から帯状部材１２の摩擦部１２ａまでの距離が漸次増加する。これに伴って帯状部材１２に作用する張力も漸次増加する。また、帯状部材１２の摩擦部１２ａとドラム１１の外周１１ｂとの接触面積もステアリングホイール１の操舵角の増加に連れて漸次大きくなる。これらの作用が相俟って、ドラム１１と帯状部材１２の摩擦部１２ａとの間に作用する摩擦力は、ステアリングホイール１の操舵角が増加するに連れて漸次増加する。その結果、ステアリングホイール１に付加される操舵反力は操舵角の増加に伴って徐々に大きくなる。これにより、自然な操舵感が得られる。
【００３０】
図３は、操舵反力付加装置１０によって付加される操舵反力と操舵角との関係の一例を示している。なお、図３において縦軸の右側はステアリングホイール１を右回転させる場合、左側はステアリングホイール１を左回転させる場合にそれぞれ対応する。また、横軸の上方はステアリングホイール１をその中立位置から回転させる場合の操舵反力を、横軸の下方はステアリングホイール１を中立位置に向かって戻す場合の操舵反力をそれぞれ示す。図３では、操舵角に比例して操舵反力を直線的に増加させた例を示しているが、ドラム１の外周１１ｂの形状を変更することにより、操舵角と操舵反力、あるいは摩擦力との対応関係は適宜に変化させることができる。
【００３１】
第１の形態の操舵反力付加装置１０においては、帯状部材１２の摩擦部１２ａをその背後（外側）からばね等によってドラム１１に押し込むのではなく、保持具１３Ａ、１３Ｂにて引き出し部１２ｂを張った状態で保持することにより、帯状部材１２に張力を与えて摩擦部１２ａをドラム１１の外周に押し付けている。このため、摩擦部１２ａをドラム１１の外周に満遍なく押し付けることができ、くさび効果のような局部的かつ不安定な現象も生じ難い。このため、保持具１３Ａ、１３Ｂによって設定された張力と、ドラム１１の外周１１ｂの形状とに対応した摩擦力をドラム１１と摩擦部１２ａとの間に確実に作用させることができる。この結果、意図した通りの操舵反力をステアリングホイール１に付加し、操舵感の不所望な変動を抑えることができる。
【００３２】
摩擦部１２ａに対してドラム１１が回転を始めた場合、それらの間の摩擦が静止摩擦から動摩擦に変化し、その回転方向の前方側に引き出される引き出し部１２ｂ、例えば図２においてドラム１１が時計方向に回転する場合には左上及び右下の引き出し部１２ｂに緩みが生じ得る。あるいは、ドラム１１の回転中でも、スティックスリップ現象が生じて引き出し部１２ｂに緩みが生じ得る。このような場合には、その緩み側の引き出し部１２ｂに配置された接触子１４ａがコイルばね１４ｂの力で押されて引き出し部１２ｂを張力が高まる方向に押し込む。これにより、張力の変動が抑制される。このため、摩擦力の意図しない変動をさらに抑えて操舵感をより良好に保つことができる。
【００３３】
以上から明らかなように、第１の形態では、帯状部材１２の一対の引き出し部１２ｂに作用する張力を、ステアリングホイール１の中立位置からの回転角に応じて変化させるとともに、回転体としてのドラム１１の外周１１ｂと帯状部材１２の摩擦部１２ａとの接触面積を、ステアリングホイール１の中立位置からの回転角に応じて変化させることにより摩擦力変更手段を実現している。
【００３４】
なお、第１の形態の操舵反力付加装置１０においては、ドラム１１の形状あるいは大きさ、保持具１３Ａ、１３Ｂの位置、張力調整機構１４の押圧力又は位置を調整して帯状部材１２の張力を変化させることにより、摩擦力を増減させて操舵反力を適宜に調整することができる。また、上記の手法以外にも、ドラム１１の外周１１ｂの摩擦係数、ドラム１１に対する摩擦部１２ａの接触面の摩擦係数を変化させることによっても、操舵反力を調整することができる。
【００３５】
［第２の形態］
図４は本発明の第２の形態に係る操舵反力付加装置１０Ａを図２に対応させて示した図、図５はその操舵反力付加装置１０Ａを図４の矢印Ｖ方向から見た状態を示す図である。なお、第２の形態の操舵反力付加装置１０Ａは、第１の形態の操舵反力付加装置１０に対して回転体としてのドラムを変更したものであり、その余の構成は第１の形態と同じである。よって、第１の形態の操舵反力付加装置１０と共通する部分には図４及び図５において同一の参照符号を付し、それらの説明は省略する。
【００３６】
図４に示すように、第２の形態の操舵反力付加装置１０Ａでは、ドラム１１Ａの外周１１ｂがドラム１１の軸線方向から見て円形の輪郭を描くように形成されている。図５に示すように、ドラム１１Ａの軸線方向（図５において左右方向）における外周１１ｂの幅（以下、ドラム幅と呼ぶことがある。）は、ドラム１１Ａの周方向に沿って最小部１１ｃから最大部１１ｄに向かうほど漸次増加する。ドラム１１Ａの外周１１ｂには、最小部１１ｃと最大部１１ｄとが９０°ずつ交互に配置されている。ステアリングホイール１が中立位置にあるときには、一対の最小部１１ｃのそれぞれが左右方向に向けられて帯状部材１２の摩擦部１２ａと接触する。さらに、帯状部材１２の摩擦部１２ａの幅は最大部１１ｄの幅と略等しい程度に設定されている。よって、ドラム１１Ａの最小部１１ｃの幅は帯状部材１２の摩擦部１２ａにおける同一方向の幅よりも小さい。
【００３７】
第２の形態によれば、ドラム１１Ａの外周１１ｂの幅を上記の通りに設定したので、ステアリングホイール１の中立位置からの回転角が増加するに従って帯状部材１２とドラム１１Ａとの接触面積が増加する。これにより、ステアリングホイール１が中立位置から９０°回転操作されるまでの間においては、ドラム１１Ａと帯状部材１２との間に作用する摩擦力が操舵角の増加に伴って漸次増加する。その結果、ステアリングホイール１に付加される操舵反力も操舵角の増加に伴って徐々に大きくなる。これにより、自然な操舵感が得られる。
【００３８】
第２の形態ではドラム１１Ａの外周１１ｂが軸線方向から見て円形であるため、帯状部材１２に作用する張力それ自体はドラム１１Ａが回転しても一定に保たれる。つまり、第２の形態は、回転体としてのドラム１１Ａの外周１１ｂと帯状部材１２の摩擦部１２ａとの接触面積を、ステアリングホイール１の中立位置からの回転角に応じて変化させることにより摩擦力変更手段が実現されている。なお、接触面積を変化させるためのドラム１１Ａの外周１１ｂの形状は図５に示した例に限らず、適宜に変更可能である。例えば、ドラム１１Ａの外周１１ｂに周方向の溝部を形成し、その溝部の幅を周方向に沿って変化させることにより帯状部材１２とドラム１１Ａとの接触面積を変化させてもよい。
【００３９】
［第３の形態］
図６は本発明の第３の形態に係る操舵反力付加装置１０Ｂを示している。第３の形態の操舵反力付加装置１０Ｂは、一対の摩擦付加機構２０Ａ、２０Ｂを組み合わせたものである。図中の右方に位置する第１の摩擦付加機構２０Ａは、回転体としてのドラム１１Ｂの構成が異なる点を除き、第１の形態の操舵反力付加装置１０のそれと同一構成である。よって、第１の摩擦付加機構２０Ａのうち、操舵反力付加装置１０と共通する構成要素には図１と共通の参照符号を付して説明を省略する。また、図中の左方に位置する第２の摩擦付加機構２０Ｂは第１の形態において示した操舵反力付加装置１０のそれと同一構成であり、その構成要素には図１と共通の参照符号を付して説明を省略する。
【００４０】
第１の摩擦付加機構２０Ａのドラム１１Ｂは、軸線方向の厚さが一定の円盤状に形成されている。ドラム１１Ｂの外周１１ｂは軸線方向から見て円形の輪郭を有し、かつその外周１１ｂの幅も一定である。さらに、ドラム１１Ｂの外周１１ｂにおける摩擦係数は一定である。従って、図７に破線Ｌａで示すように、第１の摩擦付加機構２０Ａが発生させる操舵反力は操舵角に関わりなく一定である。一方、図７に破線Ｌｂで示すように、第２の摩擦付加機構２０Ｂが発生させる操舵反力は操舵角に比例して増加する。ステアリングホイール１には、これらの摩擦付加機構２０Ａ、２０Ｂのそれぞれが発生させる操舵反力を合計した操舵反力が付加される。その合計値を図７に実線Ｌｃで示す。摩擦付加機構２０Ａ、２０Ｂのそれぞれが発生させる摩擦力と操舵角との関係を適宜に調整することにより、ステアリングホイール１に付加される操舵反力と操舵角との関係を柔軟に変化させることができる。これにより、操舵反力をステアリングホイール１の操作に対してより適切に変化させてさらに良好な操舵感を発生させることができる。
【００４１】
なお、第３の形態ではドラム１１Ｂ、１１を摩擦付加機構２０Ａ、２０Ｂのそれぞれで分けて設けているが、両機構２０Ａ、２０Ｂ間でドラムを共通化してもよい。この場合、機構２０Ａ、２０Ｂ間で共通化されたドラムの外周１１ｂの形状を、第１の摩擦付加機構２０Ａの帯状部材１２と接触する部分と第２の摩擦付加機構２０Ｂの帯状部材１２と接触する部分との間において差別化することにより、摩擦付加機構２０Ａ、２０Ｂ間における摩擦特性、すなわちステアリングホイール１の操舵角と摩擦力との関係を互いに異なるものとすることができる。
【００４２】
［第４の形態］
図８は本発明の第４の形態に係る操舵反力付加装置１０Ｃを示している。第４の形態の操舵反力付加装置１０Ｃは、上述した第３の形態の操舵反力付加装置１０Ｂにおいてステアリングシャフトの構成を変更したものであり、図６と共通する構成要素には同一符号を付して説明を省略する。第４の形態の操舵反力付加装置１０Ｃにおいては、ステアリングシャフト２Ａが、第１の摩擦付加機構２０Ａのドラム１１Ｂを回転自在に支持する第１軸部２１と、第２の摩擦付加機構２０Ｂのドラム１１を回転自在に支持する第２軸部２２と、両軸部２１、２２の間、及び第２軸部２２とモータ１５の出力軸１５ａとの間に設けられた捩り許容手段としての第１トーションバー２３及び第２トーションバー２４とを相互に繋ぎ合わせた組み合わせ軸として構成されている。
【００４３】
第４の形態の操舵反力付加装置１０Ｃによれば、ステアリングホイール１を中立位置から回転させると、そのステアリングホイール１と直結された第１軸部２１が第１の摩擦付加機構２０Ａのドラム１１Ｂを伴って回転し、そのドラム１１Ｂと帯状部材１２の摩擦部１２ａとの間で滑りが生じる。これにより、ドラム１１Ｂと摩擦部１２ａとの間に作用する摩擦力に応じた操舵反力がステアリングホイール１に付加される。また、第１軸部２１が回転すると、第１トーションバー２３に捩りが発生し、その捩りに対する反力もステアリングホイール１に操舵反力として付加される。第１トーションバー２３の捩り反力が第２の摩擦付加機構２０Ｂのドラム１１と帯状部材１２の摩擦部１２ａとの間に作用する静止摩擦力を超えると、第２軸部２２及び第２の摩擦付加機構２０Ｂのドラム１１とが回転し、そのドラム１１と摩擦部１２ａとの間に作用する摩擦力に応じた操舵反力がステアリングホイール１に付加される。さらに、第２軸部２２の回転によって第２トーションバー２４にも捩りが発生し、その捩りに対する反力もステアリングホイール１に操舵反力として付加される。
【００４４】
図９は操舵反力付加装置１０Ｃによって付加される操舵反力とステアリングホイール１の操舵角との関係を示した図である。第４の形態の操舵反力付加装置１０Ｃでは、トーションバー２３、２４の捩りに対する反力が操舵反力としてステアリングホイール１に付加される。よって、図９にＡ部で示したように、トーションバー２３、２４の捩り特性の影響を操舵反力の変化特性に出現させて操舵反力の変化に適宜の勾配を与えることができる。これにより、第３の形態にも増して、ステアリングホイール１に付加される操舵反力と操舵角との関係を柔軟に変化させることができる。これにより、操舵反力をステアリングホイール１の操作に対してさらに適切に変化させて、より一層に良好な操舵感を発生させることができる。
【００４５】
なお、第４の形態では、ステアリングシャフト２Ａの一部にトーションバー２３、２４を設けたが、ステアリングシャフト２Ａの全体を捩り軸にて構成してもよい。捩り許容手段はトーションバーに限らず、ステアリングホイール及び摩擦付加機構の回転体と一体に回転する回転系内に設けられて捩りを許容するものであれば適宜に置換してよい。例えば、ステアリングシャフトを分割構造として、その継ぎ目部分に捩りコイルばねを設けるといった変更が可能である。
【００４６】
本発明は上述した各形態に限ることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、回転体としてのドラム１１はステアリングシャフト２に限らず、ステアリングホイール１と一体に回転可能に連結される限りにおいて適宜の位置に設けてよい。但し、中間部品の介在による遊び、ガタつき、摩擦等の影響を排除するためには、ステアリングホイール１と回転体との間に介在する部品数が少ないほど好ましい。この観点からは、ステアリングシャフト２に回転体を設けることが有利である。
【００４７】
帯状部材１２の材質はばね鋼に限らず適宜に変更してよい。摩擦部１２ａのドラム１１に対する接触面の摩擦係数を高める一方で、引き出し部１２ｂは摩擦部１２ａよりも弾性係数を小さく設定して引き出し部１２ｂを弾性変形し易くする等、摩擦部１２ａと引き出し部１２ｂとの間で物理特性に差を与えてもよい。
【００４８】
帯状部材保持手段も保持具１３Ａ、１３Ｂによる例に限らず、フックその他各種の手段にて引き出し部１２ｂを保持することができる。張力調整機構１４は、ドラム１１の外周に対する摩擦部１２ａの押し付け力を高める方向に一対の引き出し部１２ｂのそれぞれと接触する一対の接触子１４ａと、一対の接触子１４ａのそれぞれを一対の引き出し部１２ｂの振れに追従して変位可能な状態で支持しつつ、摩擦部１２ａの押し付け力を高める方向への力を一対の接触子１４ａのそれぞれに付加する接触子支持手段とを有する限りにおいて適宜に変更可能である。例えば、接触子支持手段は、圧縮に対する反発力を利用して接触子１４ａを押し出す例に限らず、引張ばねを利用して接触子１４ａに力を付加するものでもよい。接触子１４ａの背後に油室を形成し、その油室の内部に油圧を作用させて接触子１４ａに所定方向の力を付加してもよい。各引き出し部１２ｂに対して２以上の接触子１４ａを接触させてもよい。張力調整機構１４がなくても張力変動が許容範囲に止まる場合には、張力調整機構１４を省略してもよい。
【００４９】
上記の形態では、張力調整機構１４が引き出し部支持手段として機能する。しかしながら、引き出し部支持手段は、接触子を引き出し部の触れに追従して変位可能に支持する構成に限らない。例えば、図２において一対の引き出し部１２ｂを内側に適度に押し込んだ位置で接触子を固定することにより、それらの接触子を引き出し部支持手段として機能させてもよい。引き出し部支持手段にて引き出し部を押し込むことにより、ドラム（回転体）に対する摩擦部の巻き解きを規制し、ドラムと帯状部材との間の接触面積の減少を抑えることができる。また、引き出し部支持手段を設けた場合には、これを省略した場合と比較して、帯状部材の回転体に対する接触範囲の周方向長さを拡大し、それにより帯状部材と回転体との接触面積を増加させることができる利点がある。
【００５０】
本発明の操舵反力付加装置は、一対の帯状部材を回転体の外周に巻き掛けて摩擦力を発生させる構成に限定されない。例えば、１本の帯状部材を回転体の外周に巻き掛けてもよい。その一例を図１０に示す。この例では、１本の帯状部材１２が回転体としてのドラム１１Ｂに巻き掛けられ、一対の引き出し部１２ｂが上方に引き出されて共通の保持具１３Ａに固定されている。ドラム１１Ｂは第３の形態の摩擦付加機構２０Ａと同様に厚さ一定の円盤状の構成を有するが、その貫通孔１１ａは外周１１ｂの曲率中心よりも下方、すなわち保持具１３Ａの反対側に偏心した位置に設けられている。この例では、図１０の状態でステアリングホイール１が中立位置にあるならば、ステアリングホイール１を中立位置から回転させることにより、ドラム１１が徐々に下方へと変位し、それにより帯状部材１２に作用する張力が増加する。図１１は中立位置からドラム１１Ｂが９０°回転した様子を、図１２は中立位置からドラム１１Ｂが１８０°回転した様子をそれぞれ示す。これにより、第１の形態と同様に、操舵角が増加するほど摩擦力が増加して操舵反力も徐々に大きくなる。なお、図１３に示すように、ステアリングホイール１が中立位置にあるときに貫通孔１１ａを上方に偏心させた場合には、操舵角が増加するほど帯状部材１２の張力が減少して操舵反力が小さくなるような特性が得られる。
【００５１】
回転体としてのドラムは円形又は楕円形に限らず、例えば図１４に示すような概略三角形状の輪郭を有するドラム１１Ｄを回転体として使用してもよい。ドラム１１Ｄにおいても貫通孔１１ａがその中心（重心位置）から偏心しているが、貫通孔１１ａはドラム１１Ｄの中心上に設けられてもよい。図２に示した概略楕円形状のドラム１１を使用する場合において、図１５に示すように貫通孔１１ａの位置をドラム１１の外周１１ｂに与えられた楕円形状の中心、つまり短軸と長軸の交点に対して偏心させてもよい。その他にも回転体の外周には適宜の形状を与えてよい。すなわち、ドラム１１の形状は上述した楕円形状等に限らず、回転体の回転中心から外周までの距離が徐々に変化している形状であれば、操舵反力を変化させることができる。
【００５２】
本発明の操舵反力付加装置は、ステアバイワイヤ式の操舵機構に限らず、ステアリングホイールと車輪とが機械的に連結された型式の操舵機構にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の形態に係る操舵反力付加装置の要部を示す図。
【図２】図１のII−II線に沿った断面図。
【図３】第１の形態の操舵反力付加装置における操舵角と操舵反力との対応関係を示す図。
【図４】本発明の第２の形態に係る操舵反力付加装置を図２に対応させて示した図。
【図５】本発明の第２の形態に係る操舵反力付加装置を図４の矢印Ｖ方向から見た状態を示す図。
【図６】本発明の第３の形態に係る操舵反力付加装置の要部を示す図。
【図７】第３の形態の操舵反力付加装置における操舵角と操舵反力との対応関係を示す図。
【図８】本発明の第４の形態に係る操舵反力付加装置の要部を示す図。
【図９】第４の形態の操舵反力付加装置における操舵角と操舵反力との対応関係を示す図。
【図１０】回転体の回転中心を偏心させた変形例を示す図。
【図１１】図１０の状態から回転体としてのドラムを９０°回転させた様子を示す図。
【図１２】図１０の状態から回転体としてのドラムを１８０°回転させた様子を示す図。
【図１３】回転体を図１０とは逆方向に偏心させた変形例を示す図。
【図１４】回転体の他の変形例を示す図。
【図１５】回転体のさらなる変形例を示す図。
【符号の説明】
【００５４】
１  ステアリングホイール
２、２Ａ  ステアリングシャフト
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ  操舵反力付加装置
１１、１１Ａ、１１Ｂ  ドラム（回転体）
１１ｂ  ドラムの外周
１２  帯状部材
１２ａ  摩擦部
１２ｂ  引き出し部
１３Ａ、１３Ｂ  保持具（帯状部材保持手段）
１４  張力調整機構（引き出し部支持手段）
１４ａ  接触子
１４ｂ  コイルばね（接触子支持手段）
２０Ａ、２０Ｂ  摩擦付加機構
２３、２４  トーションバー（捩り許容手段）
【図１】
0005056222.tif 000002
【図２】
0005056222.tif 000003
【図３】
0005056222.tif 000004
【図４】
0005056222.tif 000005
【図５】
0005056222.tif 000006
【図６】
0005056222.tif 000007
【図７】
0005056222.tif 000008
【図８】
0005056222.tif 000009
【図９】
0005056222.tif 000010
【図１０】
0005056222.tif 000011
【図１１】
0005056222.tif 000012
【図１２】
0005056222.tif 000013
【図１３】
0005056222.tif 000014
【図１４】
0005056222.tif 000015
【図１５】
0005056222.tif 000016