(57)【要約】【課題】摩擦を利用し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。【解決手段】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たドラム１１と、ドラム１１の外周１１ｂに巻き掛けられる摩擦部１２ａ、及び摩擦部１２ａの両側に連なりかつドラム１１の外周１１ｂから引き出される一対の引き出し部１２ｂを有する帯状部材１２と、一対の引き出し部１２ｂ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しての保持具１３と、コイルばね１４ｂを利用して接触子１４ａを引き出し部１２ｂに押し付ける張力調整機構１４と、ステアリングホイール１の回転操作によって発生する回転運動を、接触子１４と同一方向へのコイルばね１４ｂの変位に変換する変位生成機構２０とを操舵反力付加装置１０に設ける。【選択図】図２
2009018661.tif 000002
【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た回転体と、
前記回転体の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一対の接触子と、
前記ステアリングホイールの回転操作によって発生する回転運動を、前記押し付け力が変化する方向への前記一対の接触子の変位に変換する変位生成機構と、
を備えたことを特徴とする操舵反力付加装置。
【請求項２】
前記変位生成機構は、前記回転体上の周方向の変位が前記一対の接触子の変位に変換されるように、前記回転体と前記一対の接触子のそれぞれとを接続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】
前記変位生成機構は、前記一対の接触子を支持しつつ、前記押し付け力が変化する方向に変位可能な一対の可動支持部材と、前記回転体の所定位置と前記一対の可動部支持材のそれぞれとを接続する一対の変位伝達部材と、前記所定位置の周方向の変位が前記一対の可動支持部材のそれぞれの変位に変換されるように前記一対の変位伝達部材を案内する案内手段と、を備えている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】
前記変位生成機構は、前記ステアリングホイールの回転操作によって発生する回転運動を前記ステアリングホイールの軸線方向への可動部材の直進運動に変換する運動変換部を有し、前記可動部材と前記回転体との前記軸線方向における距離の変化が前記一対の接触子の前記押し付け力が変化する方向への変位に変換されるように前記可動部材と前記一対の接触子のそれぞれとを接続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】
前記変位生成機構は、前記一対の接触子をそれぞれ支持しつつ前記押し付け力が変化する方向に変位可能な一対の可動支持部材と、前記可動部材と前記一対の可動支持部材のそれぞれとを接続する一対の変位伝達部材と、前記可動部材の直進運動が前記一対の可動支持部材のそれぞれの変位に変換されるように前記一対の変位伝達部材を案内する案内手段と、を備えている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】
前記変位生成機構は、前記ステアリングホイールが中立位置から回転操作されるときの回転運動を前記押し付け力が高まる方向への前記一対の接触子のそれぞれの変位に変換す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一対の弾性支持部材を具備し、
前記変位生成機構は、前記ステアリングホイールの回転操作によって生じる回転運動を、前記押し付け力が変化する方向への前記一対の弾性支持部材のそれぞれの変位に変換することを特徴とする請求項１〜６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】
車両の操舵入力軸に反力発生用のモータを接続し、そのモータの出力トルクを制御してステアリングホイールに所望の操舵反力を付加する操舵反力付加装置が知られている（例えば特許文献１参照）。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パワーステアリングのアシスト油圧によっ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も知られている（例えば特許文献２参照）。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３が存在する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１３７１２４号公報
【特許文献２】特開平４−３６８２８６号公報
【特許文献３】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】
車両の操舵機構には、サスペンションボール、ギア機構等に起因する摩擦が存在し、その摩擦はステアリングホイールの操舵反力に影響を与える。パワーステアリング搭載車の場合、摩擦による操舵反力は１Ｎｍ程度の小さい値であるが、ステアリングホイールを操作し始めた回転初期の段階ではこれを比較的明瞭に感じ取ることができる。これに対して、モータによる操舵反力の制御では応答遅れが存在し、ハンチング防止の観点から操舵反力の立ち上がり特性もある程度は緩やかに設定せざるを得ない。よって、上述した摩擦に起因する操舵反力をモータで実現して回転初期段階で自然な操舵感を与えることは難しい。ステアリングシャフト等の回転体に摩擦部材を密着させ、その摩擦部材を背後から回転体に向かって押し込む構造では、押し付け力の偏りで摩擦部材が傾いて接触面間にくさび効果が生じるおそれがある。くさび効果が生じると摩擦力が顕著に増加し、その一方、回転方向が反転したときにはくさび効果が失われて摩擦力が急激に低下する。このため、摩擦力の変動が大きく、その影響が操舵反力にも現れて操舵感が悪化することがある。摩擦を利用して反力を付加する手段としては、他にも、流体クラッチ、パウダーブレーキといった制御機器を利用することが考えられるが、これらの制御機構を用いた場合もモータと同様に応答遅れ等の問題が生じ得る。
【０００５】
そこで、本発明は、摩擦を利用し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た回転体と、前記回転体の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一対の接触子と、前記ステアリングホイールの回転操作によって発生する回転運動を、前記押し付け力が変化する方向への前記一対の接触子の変位に変換する変位生成機構と、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。電子制御に依存することなく、機械的に発生する摩擦力を利用して操舵反力を付加しているので、ステアリング操作に対して遅滞なく操舵反力を立ち上げることができる。しかも、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が抑えられる。
【０００８】
また、ステアリングホイールの回転操作によって発生する回転運動が一対の接触子の変位に変換されることにより、帯状部材の摩擦部を回転体に押し付ける力がステアリングホイールの回転操作に応じて変化する。この押し付け力の変化を利用して、ステアリングホイールの回転角と摩擦力との対応関係を変化させることができる。これにより、操舵反力に多様な変化特性を与えることができる。さらに、一対の接触子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。以上の作用効果が相俟って、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ステアリングホイールに付加しつつ、その操舵反力の変化特性の意図しない変化を抑えて操舵反力の変化特性を安定させることが可能となる。それにより、良好な操舵感を発生させることができる。
【０００９】
本発明の操舵反力付加装置の一形態において、前記変位生成機構は、前記回転体上の周方向の変位が前記一対の接触子の変位に変換されるように前記回転体と前記一対の接触子のそれぞれとを接続してもよい（請求項２）。この形態によれば、回転体の回転に伴って発生する周方向の変位を利用して、一対の接触子のそれぞれを変位させて摩擦部の押し付け力を変化させることができる。回転体の周方向に沿った変位の直線成分を取り出して一対の接触子に伝達することにより、ステアリングホイールの回転角に対して一対の接触子の位置を非線形に変化させることができる。なお、ここでいう接続には、変位生成機構と一対の接触子とを直接に接続する場合に限らず、何らかの部材を介して接続する形態も含まれる。
【００１０】
さらに、上記形態において、前記変位生成機構は、前記一対の接触子を支持しつつ、前記押し付け力が変化する方向に変位可能な一対の可動支持部材と、前記回転体の所定位置と前記一対の可動部支持材のそれぞれとを接続する一対の変位伝達部材と、前記所定位置の周方向の変位が前記一対の可動支持部材のそれぞれの変位に変換されるように前記一対の変位伝達部材を案内する案内手段と、を備えていてもよい（請求項３）。この形態によれば、回転体上の所定位置が周方向に変位すると、その所定位置にて回転体と連結された変位伝達部材が案内手段にて案内されつつ移動して可動支持部材が所定方向に変位する。これにより、可動支持部材に支持された接触子が変位し、その変位に伴って帯状部材の摩擦部の回転体に対する押し付け力が変化する。
【００１１】
本発明の操舵反力付加装置の他の一形態において、前記変位生成機構は、前記ステアリングホイールの回転操作によって発生する回転運動を前記ステアリングホイールの軸線方向への可動部材の直進運動に変換する運動変換部を有し、前記可動部材と前記回転体との前記軸線方向における距離の変化が前記一対の接触子の前記押し付け力が変化する方向への変位に変換されるように前記可動部材と前記一対の接触子のそれぞれとを接続してもよい（請求項４）。この形態によれば、ステアリングホイールの回転操作によって発生する回転運動が、ステアリングホイールの軸線方向への可動部材の直進運動に変換される。可動部材が軸線方向に動作することにより、回転体と可動部材との間の距離がステアリングホイールの回転操作の量に応じて増減する。その距離の変化が接触子の変位へと変換される。回転運動をステアリングホイールの軸線方向への直進運動に変換しているため、ねじ機構等の簡単な運動変換機構を利用することができる。可動部材と接触子との間では、直進運動の方向を変換するだけで足りるので、様々な構成を採用することができる。しかも、運動変換部の構成に応じて、ステアリングホイールの回転角に対する接触子の位置の変化を線形又は非線形に自在に設定することができる。なお、ここでいう接続には、可動部材と一対の接触子とを直接に接続する場合に限らず、何らかの部材を介して接続する形態も含まれる。
【００１２】
さらに、上記の形態において、前記変位生成機構は、前記一対の接触子をそれぞれ支持しつつ前記押し付け力が変化する方向に変位可能な一対の可動支持部材と、前記可動部材と前記一対の可動支持部材のそれぞれとを接続する一対の変位伝達部材と、前記可動部材の直進運動が前記一対の可動支持部材のそれぞれの変位に変換されるように前記一対の変位伝達部材を案内する案内手段と、を備えていてもよい（請求項５）。この形態によれば、可動部材が直進運動すると、その可動部材と連結された変位伝達部材が案内手段にて案内されつつ移動して可動支持部材が所定方向に変位する。これにより、可動支持部材に支持された接触子が変位し、その変位に伴って帯状部材の摩擦部の回転体に対する押し付け力が変化する。
【００１３】
本発明の操舵反力付加装置において、前記変位生成機構は、前記ステアリングホイールが中立位置から回転操作されるときの回転運動を前記押し付け力が高まる方向への前記一対の接触子のそれぞれの変位に変換してもよい（請求項６）。これによれば、ステアリングホイールの回転角の増加に応じて操舵反力も増加するような特性が得られる。
【００１４】
本発明の操舵反力付加装置においては、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一対の弾性支持部材を具備し、前記変位生成機構は、前記ステアリングホイールの回転操作によって生じる回転運動を、前記押し付け力が変化する方向への前記一対の弾性支持部材のそれぞれの変位に変換してもよい（請求項７）。
【００１５】
回転体が摩擦部に対して回転するときには、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緩みが生じることがある。しかしながら、上記形態の操舵反力付加装置によれば、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、摩擦部の押し付け力を高める方向の力が接触子に付加されて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さらに抑えることができる。
【発明の効果】
【００１６】
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、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張力が作用している状態で帯状部材保持手段にて保持することにより帯状部材の摩擦部を回転体の外周に押し付けてそれらの間に摩擦力を発生させ、その摩擦力によりステアリングホイールに操舵反力を付加するようにしたので、ステアリング操作に対して遅滞なく操舵反力を立ち上げることができる。しかも、摩擦部を回転体の外周に対して満遍なく押し付けてくさび効果のような局部的かつ不安定な現象の発生を抑え、これにより、摩擦力の意図しない変動も抑えることができる。さらに、引き出し部を押さえ込む接触子を設けてこれを変位生成機構と組み合わせたことにより、摩擦力の目標値をステアリングホイールの回転角に応じて適宜に変化させつつ、実際に発生する摩擦力の目標値に対する意図しない変動を抑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ステアリングホイールに付加しつつ、その操舵反力の変化特性を安定させて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】
【００１７】
［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。
【００１８】
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帯状部材１２と、その帯状部材１２を保持する帯状部材保持手段としての保持具１３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、張力調整機構１４から帯状部材１２に付加される力をステアリングホイール１の回転量（回転角）に応じて変化させるための変位生成機構２０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。なお、本形態において、ステアリングホイール１の回転角度は、その中立位置（図２に示す位置）を基準として左右に１８０°以内の範囲に設定されている。つまり、ステアリングホイール１を中立位置から１８０°回転させる間に車輪が最大限に操舵されるようにステアリングホイール１の回転角と車輪の角度との対応関係が設定されている。
【００１９】
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の軸線を中心とする円筒面状に形成されている。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、直径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直径のドラム１１がステアリングシャフト２に取り付けられる。
【００２０】
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の外周から略同一方向（図２において上方向）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。
【００２１】
保持具１３は、帯状部材１２の一対の引き出し部１２ｂのそれぞれの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。ねじ軸１３ｂが車体の固定部３に通され、そのねじ軸１３ｂ上の一対のナット１７ａ、１７ｂが固定部３に締め付けられることにより、引き出し部１２ｂが幾らか張った状態で保持具１３が車体の定位置に固定される。つまり、保持具１３は、引き出し部１２ｂのそれぞれを張力が作用している状態で定位置に保持する帯状部材保持手段として機能する。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３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３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３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１３を車体に取り付けるための手段は、ステアリングシャフト２の回転中心線から保持具１３まで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１３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１３を定位置で固定してもよい。
【００２２】
張力調整機構１４は、一対の引き出し部１２ｂのそれぞれに対して外側から接触する一対の接触子１４ａと、それらの接触子１４ａの背面側に配置された弾性支持部材としてのコイルばね１４ｂとを備えている。各コイルばね１４ｂは、接触子１４ａと変位生成機構２０の可動支持部材としてのばね受け２１との間にて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コイルばね１４ｂにて支持されつつ、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１１ｂに押し付ける力が増加する。
【００２３】
図２に詳しく示すように、変位生成機構２０は、張力調整機構１４のコイルばね１４ｂを介して接触子１４ａを支持する板状の一対のばね受け２１と、それらのばね受け２１とドラム１１との間に張り渡される変位伝達部材としての一対のワイヤ２２とを備えている。ワイヤ２２は、車体上のばね支持部１８に取り付けられた案内手段としてのプーリ２３に巻き掛けられている。ワイヤ２２のそれぞれの一端部はドラム１１の端面上の同一位置に共通のピン２４を介して連結される。さらに、ワイヤ２２はピン２４からプーリ２３まで引き回され、さらにプーリ２３から左右方向に沿って互いに行き違いとなるように渡されて左右のばね受け２１とそれぞれ連結される。ばね受け２１とばね支持部１８との間には、ばね受け２１をばね支持部１８に向かって引き寄せる復帰用の引張ばね２５が設けられている。ピン２４はステアリングホイール１が中立位置にあるときにドラム１１の回転中心線の真上に位置している。また、プーリ２３はドラム１１の回転中心線から等距離に位置し、かつ、それらのプーリ２３の回転中心線は、ドラム１１の回転中心線からみて真上方向から４５°ずつ傾いた仮想的な基準線Ｌ１上に配置されている。さらに、ばね受け２１及び引張ばね２５は左右対称に配置されている。張力調整機構１４の接触子１４ａ及びコイルばね１４ｂも左右対称に配置されている。
【００２４】
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。この操舵反力は、電子制御に依存することなく機械的な構成によって与えられる。従って、モータ１５の制御では実現が困難な比較的小さい操舵反力をステアリングホイール１の回転操作に対して遅滞なく立ち上げて回転初期段階から適切な操舵反力を付加することが可能となる。
【００２５】
しかも、本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１３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、摩擦力の意図しない変動も抑えられる。
【００２６】
さらに、引き出し部１２ｂのそれぞれを張力調整機構１４によって押し込みつつ、その張力調整機構１４のコイルばね１４ｂを、変位生成機構２０によって接触子１４ａの変位方向（左右方向）と同一方向に変位可能に支持しているため、ステアリングホイール１の中立位置からの回転量（回転角）に応じて摩擦力を適宜に変化させつつ、摩擦力の目標値からの意図しない変動を抑えることができる。以下、図３及び図４を参照して説明する。
【００２７】
図３は、ステアリングホイール１を中立位置から右方向（時計方向）に９０°回転させたときの状態を示す。なお、図３においてステアリングホイール１が中立位置にあるときの帯状部材１２及びワイヤ２２を破線で示し、９０°回転時のそれらの状態を実線で示している。図３の状態においては、ピン２４がドラム１１の中心から見て右方に移動することにより、左側のプーリ２３に巻き掛けられたワイヤ２２がドラム１１側に引き込まれる。その結果、右側に配置されたばね受け２１は、引張ばね２５に抗して帯状部材１２の引き出し部１２ｂに接近する方向（図中の矢印Ａ方向）に変位する。これにより、右側のばね受け２１に支持されたコイルばね１４ｂが引き出し部１２ｂに向かって押し込まれ、そのコイルばね１４ｂに支持された接触子１４ａが引き出し部１２ｂを押し込む力が増加する。その押し込み力の増加により、引き出し部１２ｂの張力が高まって、ドラム１１に対する帯状部材１２の摩擦部１２ａの押し付け力が増加する。その結果、ドラム１１と帯状部材１２との間に作用する摩擦力も増加する。なお、左側のばね受け２１に関しては、右側のプーリ２３とピン２４との芯間距離がほぼ一定となるために、中立位置の場合とほぼ同一の位置に保持される。
【００２８】
図４は、ステアリングホイール１を図３の位置からさらに右方向（時計方向）に９０°回転させたときの状態を示す。言い換えれば、ステアリングホイール１を中立位置から右方向に１８０°回転させた状態を示している。なお、図４において、ステアリングホイール１が中立位置から右方向に９０°回転したときの帯状部材１２等を破線で示し、１８０°回転時のそれらの状態を実線で示している。図４の状態においては、ピン２４がドラム１１の中心から見て真下に移動する。これにより、図３との比較において、右側のプーリ２３とピン２４との芯間距離が増加し、その右側のプーリ２３に巻き掛けられたワイヤ２２がドラム１１側に引き込まれる。その結果、左側に配置されたばね受け２１が引張ばね２５に抗して帯状部材１２の引き出し部１２ｂに接近する方向（図中の矢印Ｂ方向）に変位する。これにより、左側のばね受け２１に支持されたコイルばね１４ｂが引き出し部１２ｂに向かって押し込まれ、そのコイルばね１４ｂに支持された接触子１４ａが引き出し部１２ｂを押し込む力が増加する。その押し込み力の増加により、引き出し部１２ｂの張力がさらに高まって、ドラム１１に対する帯状部材１２の摩擦部１２ａの押し付け力がさらに大きくなる。その結果、ドラム１１と帯状部材１２との間に作用する摩擦力がさらに増加する。なお、右側のばね受け２１に関しては、左側のプーリ２３とピン２４との芯間距離が図３の場合と比較してほぼ一定となるために、図３の場合とほぼ同一の位置に保持される。中立位置との比較においては、両側のばね受け２１が引き出し部１２ｂに接近する方向に変位し、それらの引き出し部１２ｂが接触子１４ａから押し込まれて張力が高まることになる。
【００２９】
このように、本形態の操舵反力付加装置１０によれば、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張力調整機構１４のコイルばね１４ｂを変位させることにより、帯状部材１２の張力を変化させて摩擦部１２ａのドラム１１に対する押し付け力を変化させ、それにより、ドラム１１と摩擦部１２ａとの間に発生する摩擦力、ひいてはステアリングホイール１に付加される操舵反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適宜に変化させることができる。つまり、ステアリングホイール１を回転操作したときの操舵反力の変化特性を変位生成機構２０によって適宜に設定することができる。
【００３０】
本形態の操舵反力付加装置１０において、摩擦部１２ａに対してドラム１１が回転を開始する場合には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一方の引き出し部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一方の引き出し部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。つまり、変位生成機構２０は、ステアリングホイール１の回転角に応じて摩擦力の目標値を変化させるように機能するのに対して、張力調整機構１４はその変位生成機構２０によって設定された目標値からの摩擦力の意図しない変動を抑えるように作用する。これにより、ステアリングホイール１の回転角に応じた適切な操舵反力をステアリングホイール１に付加しつつ、その操舵反力の変化特性を安定させて良好な操舵感を発生させることができる。
【００３１】
図５は第１の形態の操舵反力付加装置１０によって実現される操舵角と操舵反力（操舵トルク）との関係の概略を示す。このように、本形態では、操舵角が与えられた直後から操舵反力が立ち上がり、その後、まずは一方のばね受け２１が一方の引き出し部１２ｂに向かって変位することにより操舵反力が操舵角の増加に伴って大きくなる。操舵角が略９０°に達した後は、他方のばね受け２１が他方の引き出し部１２ｂに向かって変位を開始することにより、操舵反力がさらに増加する。なお、ピン２４がドラム１１の周方向に変位し、その円運動から取り出される直進成分がワイヤ２２からプーリ２３を介してばね受け２１に伝達されることになるため、操舵角の変化に対して操舵反力は三角関数に従って変化する。つまり、操舵角の変化に対して操舵反力は非線形に変化する。
【００３２】
以上のように、第１の形態では、回転体としてのドラム１１の所定位置に設けられたピン２４の周方向の変位が一対のコイルばね１４ｂの左右方向の変位に変換されるようにドラム１１と一対のコイルばね１４ｂのそれぞれとがワイヤ２２及びばね受け２１を介して接続されている。但し、それらの接続形態は上記の例に限らず、適宜に変更可能である。例えば、ドラム１１とばね受け２１との間にスライダ−リンク機構を設けてドラム１１上の周方向の変位をコイルばね１４ｂの左右方向への変位に変換してもよい。
【００３３】
図６は、第１の形態の変形例を示す。この例では、一対のワイヤ２２を互いに異なるピン２４Ｌ、２４Ｒにてドラム１１と連結した点が図２の形態と異なる。その他の構成は全て同じであり、図２と対応する部分には同一の参照符号を付して説明を省略する。ピン２４Ｌ、２４Ｒは仮想基準線Ｌ１上に配置されている。この場合の操舵角と操舵反力との対応関係を図７に示す。このように、本形態の変位生成機構２０によれば、操舵反力の変化特性を多様に設定することができる。
【００３４】
本形態の操舵反力付加装置１０においては、ドラム１１の直径、保持具１３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８及び図９は本発明の第２の形態に係る操舵反力付加装置１０Ａを示す。本形態の操舵反力付加装置１０Ａは、第１の形態に対して変位生成機構を部分的に変更したものである。よって、図８及び図９において、第１の形態と共通する部分には同一符号を付し、それらの説明は省略する。
【００３６】
図８は第２の形態に係る操舵反力付加装置１０Ａを図３に対応させて示した図、図９は操舵反力付加装置１０Ａの一部を図１と同一方向から見た状態を示す図である。本形態においては、変位生成機構２０Ａが次の通り変更されている。すなわち、変位生成機構２０Ａにおいては、一対のばね受け２１を駆動するためのワイヤ２２が第１ガイド３１のガイド孔３１ａに束ねられて通されている。それらのワイヤ２２はさらに第２ガイド３２のガイド孔３２ａに通された上で、可動部材としてのスライドナット３３と連結されている。スライドナット３３にはねじ孔３３ａが形成されており、そのねじ孔３３ａはステアリングシャフト２上に同軸的に設けられたねじ軸３４と噛み合わされている。スライドナット３３とねじ軸３４とによって、ステアリングシャフト２の回転運動を直進運動に変換する運動変換部３５が構成される。また、第１ガイド３１及び第２ガイド３２が案内手段として機能する。ステアリングホイール１が中立位置にあるときにスライドナット３３はステアリングシャフト２の軸線方向に関してガイド孔３２ａと同一位置で停止するように位置決めされている。変位生成機構２０Ａのその他の部分は第１の形態における変位生成機構２０と同様である。
【００３７】
以上の変位生成機構２０Ａによれば、ステアリングホイール１が回転操作されると、スライドナット３３がねじ軸３４上を移動し、それに伴ってワイヤ２２がスライドナット３３側に引き込まれてばね受け２１が帯状部材１２の引き出し部１２ｂに接近する方向へと変位する。その変位は左右対称である。しかも、ねじ軸３４のピッチが一定であるために、ステアリングホイール１の回転角とスライドナット３３の移動量とは正比例の関係にあり、かつ、スライドナット３３とばね受け２１との間では直進運動の方向を変化させているだけなので、それらの移動量も正比例の関係にある。よって、ばね受け２１の位置はステアリングホイール１の中立位置からの回転角に対して線形、つまり正比例で変化する。よって、操舵角と操舵反力との関係を図１０に示したように設定することができる。
【００３８】
本形態によれば、ねじ軸３４のピッチを変化させることにより、操舵反力の変化量を調整することができる。また、運動変換部３５を可変ギア機構によって構成すれば、図１１に例示したように、操舵反力を操舵角に対して非線形に変化させることも可能である。
【００３９】
以上のように、第２の形態では、ステアリングシャフト２の回転運動を運動変換部３５によってステアリングシャフト２の軸線方向へのスライドナット３３の直進運動に変換し、そのスライドナット３３とドラム１１との軸線方向における距離の変化が一対のコイルばね１４ｂの変位へと変換されるようにスライドナット３３とコイルばね１４ｂとがワイヤ２２及びばね受け２１を介して接続されている。但し、それらの接続形態は上記の例に限らず、適宜に変更可能である。例えば、ステアリングシャフト２に端面カムを接続してその回転運動を軸線方向への直進運動に変換してもよい。
【００４０】
本発明は上述した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。
【００４１】
本形態では一対の引き出し部１２ｂをドラム１１の外周から略同一方向に引き出しているが、これに限らず、引き出し部１２ｂを互いに異なる方向に引き出してもよい。例えば、必要な摩擦力が得られる限りにおいて、摩擦部１２ａの周方向長さをドラム１１の外周１１ｂの１／４周程度に短縮して引き出し部１２ｂを互いに反対方向に引き出し、それらの引き出し部１２ｂを互いに異なる保持具で保持してもよい。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。
【００４２】
帯状部材保持手段も固定プレート１３ａとねじ軸１３ｂとを用いた例に限らず、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弾性支持部材とを有する限りにおいて適宜に変更可能である。弾性支持部材はコイルばねに限らず、ゴム等の弾性体などに変更してよい。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。
【００４３】
さらに、張力調整機構１４のコイルばね１４ｂを省略して、接触子１４ａを変位生成機構２０にて直接的に支持してもよい。例えば、図２において一対の引き出し部１２ｂが内側に適度に押し込まれた位置で接触子１２ａが保持されるように接触子１４ａをばね受け２１に直接的に取り付けてもよい。このように接触子を支持した場合でも、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、接触子を設けた場合には、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。
【００４４】
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】
【００４５】
【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】ステアリングホイールを中立位置から右方向に９０°回転操作したときの状態を示す図。
【図４】ステアリングホイールを中立位置から右方向に１８０°回転操作したときの状態を示す図。
【図５】第１の形態にて実現される操舵角と操舵反力との関係の概略を示す図。
【図６】第１の形態に対する変形例を示す図。
【図７】変形例によって実現される操舵角と操舵反力との関係の概略を示す図。
【図８】本発明の第２の形態に係る操舵反力付加装置を図３と対応させて示す図。
【図９】第２の形態の操舵反力付加装置の一部を図１と同一方向から見た状態を示す図。
【図１０】第２の形態における操舵角と操舵反力との関係の一例を示す図。
【図１１】第２の形態における操舵角と操舵反力との関係の他の例を示す図。
【符号の説明】
【００４６】
１  ステアリングホイール
２  ステアリングシャフト
１０、１０Ａ  操舵反力付加装置
１１  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
１３  保持具（帯状部材保持手段）
１４  張力調整機構
１４ａ  接触子
１４ｂ  コイルばね（弾性支持部材）
２０、２０Ａ  変位生成機構
２１  ばね受け（可動支持部材）
２２  ワイヤ（変位伝達部材）
２３  プーリ（案内手段）
３１  第１ガイド（案内手段）
３２  第２ガイド（案内手段）
３３  スライドナット（可動部材）
３４  ねじ軸
３５  運動変換部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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