(57)【要約】【課題】摩擦を利用して操舵反力を付加する構成を採用しつつ、操舵感の設定に関する制約を従来よりも緩和して良好な操舵感を得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１と一体回転可能に連結されるドラム１１と、ドラム１１の外周１１ｂに押し付けられる摩擦部材としての帯状部材１２と、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ドラム１１を軸線方向に移動させる運動変換機構２０とを操舵反力付加装置に設ける。【選択図】図１
2009018666.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る回転体と、
前記回転体の外周に押し付けられる摩擦部材と、
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、前記回転体を軸線方向に移動させる回転体操作手段と、
を備えたことを特徴とする操舵反力付加装置。
【請求項２】
前記回転体操作手段は、前記ステアリングホイールの操作によって発生する回転運動を前記回転体の前記軸線方向の運動に変換する運動変換機構を備えている、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】
前記回転体は、前記ステアリングホイールと一体に回転する軸部材の外周に、前記軸線方向へ移動可能かつ周方向には該軸部材と一体に回転できるように設けられ、
前記運動変換機構は、前記回転体と周方向及び軸線方向のそれぞれに一体に移動できるようにして前記軸部材の外周に配置され、かつ、前記軸線方向の回りに捩れたカム溝が外周に設けられた円筒カムと、車両の固定部に取り付けられ、前記円筒カムの前記カム溝に嵌り合うカムフォロアと、が設けられ、
前記カム溝は、前記ステアリングホイールが前記中立位置にあるときに前記カムフォロアが噛み合う位置を始点として、前記円筒カムの回りに対称に延びる右回転用溝部と左回転用溝部とを備えている、
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】
前記カム溝の各溝部が前記始点から前記円筒体の回りに左右に１８０°を超えて延びており、前記カムフォロアには、前記カム溝に沿って相対移動する方向の長さが前記カム溝の溝幅よりも大きいヘッド部と、該ヘッド部を前記カム溝内で方向転換できるように回転自在に支持しつつ、前記車両の固定部に取り付けられるヘッド支持部とが設けられている、ことを特徴とする請求項３に記載の操舵反力付加装置。
【請求項５】
前記回転体の外周は、前記軸線方向に沿って該回転体と前記摩擦部材との間に発生する摩擦力を漸次変化させるように構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の操舵反力付加装置。
【請求項６】
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が前記摩擦部材として設けられるとともに、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をさらに備えてい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６に記載の操舵反力付加装置。
【請求項８】
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６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】
従来の操舵反力付加装置では、摩擦部材に対して回転体が周方向にのみ運動するため、操舵感の設定に関して制約が多い。例えば、ステアリングホイールの回転角に応じて操舵感に変化を与える場合、特許文献１に記載の装置のように、回転体の略全周にリング状の摩擦部材を押し付ける構成では、摩擦部材の押し付け力を増減しない限り操舵感を変化させることができない。摩擦部材を回転体の外周の一部に押し付ける構成であれば、摩擦部材の押し付け力を増減させる手法の他に、回転体の外周の摩擦特性を周方向に変化させることによっても操舵感に変化を与えることができる。しかし、回転体が３６０°回転すれば、摩擦部材と回転体との接触位置が回転開始前の元の位置に戻るため、ステアリングホイールの中立位置を基準として左右対称に操舵感を変化させるには、回転体の外周をステアリングホイールの回転方向に応じて左右に最大でも半周ずつの範囲で使い分けて摩擦特性を設定する必要がある。回転体がステアリングシャフト上に設けられているならば、ステアリングホイールが中立位置から左右に最大でも１８０°回転する間でしか操舵感に所望の変化を与えることができないという制約が生じる。
【０００５】
そこで、本発明は、摩擦を利用して操舵反力を付加する構成を採用しつつ、操舵感の設定に関する制約を従来よりも緩和して良好な操舵感を得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る回転体と、前記回転体の外周に押し付けられる摩擦部材と、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、前記回転体を軸線方向に移動させる回転体操作手段と、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】
本発明の操舵反力付加装置によれば、ステアリングホイールを中立位置から回転させると、その回転角に応じて回転体操作手段が回転体をその軸線方向に移動させる。このため、摩擦部材と回転体との接触位置が回転体の回転に伴って周方向のみならず軸線方向にも変化する。この軸線方向における接触位置の変化を利用して操舵感に所望の変化を与えることができる。従って、接触位置の周方向の変化のみに依存して操舵感に変化を与える必要がなくなり、ステアリングホイールの回転方向いずれの側でも、従来より広範囲に亘って摩擦特性等を変化させて所望の操舵感を発生させることができる。これにより、操舵感の設定に関する制約が従来よりも緩和され、良好な操舵感を発生させることが可能となる。
【０００８】
本発明の操舵反力付加装置の一形態において、前記回転体操作手段は、前記ステアリングホイールの操作によって発生する回転運動を前記回転体の前記軸線方向の運動に変換する運動変換機構を備えていてもよい（請求項２）。この形態によれば、ステアリングホイールの操作で発生する回転運動が、運動変換機構により回転体の軸線方向への運動へと機械的に変換される。これにより、ステアリングホイールの操作に連係して回転体を軸線方向に確実に移動させことができる。アクチュエータを電子制御して回転体を軸線方向に移動させる必要がなく、コストダウンを図ることができる。
【０００９】
上述した運動変換機構を設ける場合において、前記回転体は、前記ステアリングホイールと一体に回転する軸部材の外周に、前記軸線方向へ移動可能かつ周方向には該軸部材と一体に回転できるように設けられ、前記運動変換機構は、前記回転体と周方向及び軸線方向のそれぞれに一体に移動できるようにして前記軸部材の外周に配置され、かつ、前記軸線方向の回りに捩れたカム溝が外周に設けられた円筒カムと、車両の固定部に取り付けられ、前記円筒カムの前記カム溝に嵌り合うカムフォロアと、が設けられ、前記カム溝は、前記ステアリングホイールが前記中立位置にあるときに前記カムフォロアが噛み合う位置を始点として、前記円筒カムの回りに対称に延びる右回転用溝部と左回転用溝部とを備えていてもよい（請求項３）。
【００１０】
この形態によれば、ステアリングホイールと一体に軸部材が回転すると、その軸部材上に設けられた回転体及び円筒カムも回転する。これにより、円筒カムのカム溝とカムフォロアとの間に相対的な回転運動が発生し、カム溝の捩れに従って円筒カム及び回転体が軸線方向に移動する。カム溝には円筒カムの回りに対称に延びる一対の溝部が設けられているため、ステアリングホイールを中立位置から回転させると、その回転方向に関わりなく、回転体が軸線方向同一の側に等しく移動する。従って、ステアリングホイールを回転させたときの操舵感を左右対称に設定することができる。
【００１１】
円筒カムを利用する上記の形態においては、前記カム溝の各溝部が前記始点から前記円筒体の回りに左右に１８０°を超えて延びており、前記カムフォロアには、前記カム溝に沿って相対移動する方向の長さが前記カム溝の溝幅よりも大きいヘッド部と、該ヘッド部を前記カム溝内で方向転換できるように回転自在に支持しつつ、前記車両の固定部に取り付けられるヘッド支持部とが設けられてもよい（請求項４）。
【００１２】
この形態によれば、ステアリングホイールが中立位置のとき、カムフォロアのヘッド部が右回転用溝部及び左回転用溝部の始点に位置する。ステアリングホイールが中立位置から左右いずれかに回転すると、その回転方向に応じた方向の溝部にヘッド部が入り込んで当該溝部内を相対移動する。カム溝の各溝部が始点を挟んで左右対称に設けられているため、それらの始点ではカム溝の方向が切り替わるが、ヘッド部がヘッド支持部に対して回転することにより、始点から左右いずれの側の溝部でもヘッド部が入り込むことができる。また、各溝部を始点から円筒カムの回りに左右対称に１８０°を超えて延ばしているため、円筒カムの外周上で左右の溝部が交差する箇所が生じる。しかしながら、ヘッド部の相対移動方向の長さがカム溝の溝幅よりも大きいため、左右の溝部の交差位置でヘッド部が反対側の溝部に移るおそれもない。
【００１３】
本発明の操舵反力付加装置の一形態において、前記回転体の外周は、前記軸線方向に沿って該回転体と前記摩擦部材との間に発生する摩擦力を漸次変化させるように構成されてもよい（請求項５）。この形態によれば、回転体の軸線方向の移動に伴って摩擦力を漸次変化させ、それによりステアリングホイールの回転角に応じた操舵感の変化を与えることができる。
【００１４】
本発明の操舵反力付加装置の一形態においては、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が前記摩擦部材として設けられるとともに、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を操舵反力付加装置がさらに備えていてもよい（請求項６）。
【００１５】
この形態によれば、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する。この張力で摩擦部が回転体の外周に押し付けられて回転体と摩擦部との間に摩擦力が発生し、その摩擦力によりステアリングホイールに操舵反力が付加される。引き出し部に作用する張力によって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。これにより、帯状部材保持手段にて設定される張力と、回転体の外周面の摩擦特性とに対応した摩擦力を回転体と摩擦部との間に確実に作用させることができる。この結果、回転体の軸線方向の移動によって意図した通りの操舵反力をステアリングホイールに付加し、操舵感の不所望な変動を抑えることができる。
【００１６】
本発明の操舵反力付加装置の一形態においては、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７）。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。
【００１７】
本発明の操舵反力付加装置の一形態においては、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いてもよい（請求項８）。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】
【００１８】
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、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回転体を軸線方向に移動させることにより、摩擦部材と回転体との接触位置を回転体の周方向のみならず軸線方向にも変化させるようにしたので、その軸線方向における接触位置の変化を利用して操舵感に所望の変化を与えることができる。従って、接触位置の周方向の変化のみに依存して操舵感に変化を与える必要がなくなり、ステアリングホイールの回転方向いずれの側でも、従来より広範囲に亘って摩擦特性等を変化させて所望の操舵感を発生させることができる。これにより、操舵感の設定に関する制約が従来よりも緩和され、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】
【００１９】
図１は本発明の一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。
【００２０】
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、ステアリングシャフト２の回転運動をドラム１１の軸線方向の直線運動に変換する回転体操作手段としての運動変換機構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。
【００２１】
ドラム１１は外径一定の円柱状であり、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。貫通孔１１ａの内周にはセレーション加工が施され、貫通孔１１ａに嵌り合うステアリングシャフト２の外周にもセレーション加工が施されている。これにより、ドラム１１は、ステアリングシャフト２に対して軸線方向に相対移動可能であり、かつ周方向にはステアリングシャフト２と一体に回転可能である。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。
【００２２】
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。図３は、ドラム１１の外周１１ｂの摩擦係数の分布を、摩擦係数が高いほど濃くなるように濃淡に置き換えて示した図である。この図から明らかなように、ドラム１１の外周１１ｂの摩擦係数はその軸線方向一端１１ｃから他端１１ｄに向かって漸次増加するように定められている。そして、図１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はドラム１１の一端１１ｃ側が帯状部材１２と接している。なお、周方向に関しては摩擦係数は一定である。
【００２３】
図２に戻って説明を続ける。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。
【００２４】
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。これにより、保持具１３Ａ、１３Ｂは帯状部材保持手段として機能する。
【００２５】
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１３Ｂ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１３Ｂを定位置で固定してもよい。
【００２６】
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。
【００２７】
図１に示すように、運動変換機構２０は、ドラム１１の他端１１ｄ、つまり摩擦係数が大きい側の端部に配置された円筒カム２１と、車体の固定部４に取り付けられたカムフォロア２２とを備えている。円筒カム２１はドラム１１と同軸に位置決めされた状態でドラム１１と接合されている。これにより、円筒カム２１はドラム１１と一体的に周方向及び軸線方向に移動する。図４により詳しく示すように、円筒カム２１の外周には当該円筒カム２１の軸線の回りに捩れるカム溝２３が形成されており、そのカム溝２３にカムフォロア２２が嵌め合わされている。図４はステアリングホイール１が中立位置にあるときのカムフォロア２２とカム溝２３との位置関係を示している。カム溝２３は、その中立位置のときのカムフォロア２２の噛み合い位置を始点として、円筒カム２１の回りに対称に延びる右回転用溝部２３Ｒと左回転用溝部２３Ｌとを備えている。それぞれの溝部２３Ｌ、２３Ｒは円筒カム２１の回りに１８０°を超える範囲に亘って延びている。
【００２８】
カムフォロア２２は、カム溝２３に嵌り合うヘッド部２４と、そのヘッド部２４を支持するためのヘッド支持部２５とを備えている。図５に示したように、ヘッド部２４はヘッド支持部２５に対してピン２６を中心として回転自在に連結されている。ヘッド支持部２５は車体の固定部４に固定され、従ってヘッド部２４は車体の固定部４に対してピン２６の回りに回転可能である。溝部２３Ｒ、２３Ｌの始点位置、つまりステアリングホイール１が中立位置にあるときにヘッド部２４が噛み合う位置ではカム溝２３の方向が切り替わるが、ヘッド部２４がヘッド支持部２５に対して回転可能に取り付けられているため、ヘッド部２４は円筒カム２１の回転方向に応じてその方向を転換していずれの溝部２３Ｒ、２３Ｌにも乗り入れることができる。さらに、ヘッド部２４は概略直方体形状に形成され、その幅（短辺の寸法）Ｗｈはカム溝２３の溝幅Ｗｇ（図６参照）より僅かに小さい程度である。ヘッド部２４の長辺の寸法、言い換えればヘッド部２４がカム溝２３に沿って相対移動する方向におけるヘッド部２４の長さＬｈはカム溝２３の溝幅Ｗｇよりも大きい。従って、図６に示したように、カム溝２３の溝部２３Ｒ、２３Ｌの交差部をヘッド部２４が通過する際に、ヘッド部２４が反対側の溝部に乗り移るおそれはない。
【００２９】
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、ドラム１１及び円筒カム２１がステアリングシャフト２と一体的に回転する。このとき、カムフォロア２２のヘッド部２４が円筒カム２１のカム溝２３内を相対的に移動してステアリングシャフト２の回転運動がドラム１１の軸線方向への直線運動へと変換されるため、ドラム１１は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た量だけ周方向及び軸線方向に移動する。図７はステアリングシャフト２が図１の位置から１８０°回転したときのドラム１１の位置を示し、図８はステアリングシャフト２がが図７の位置から同一方向へさらにさらに９０°回転したときのドラム１１の位置を示している。
【００３０】
ドラム１１の外周１１ｂの摩擦係数が図３に示したように一端１１ｃから他端１１ｄに向かって漸次増加するため、ドラム１１の軸線方向の移動に伴ってドラム１１の外周と帯状部材１２の摩擦部１２ａとの間に発生する摩擦力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）が増加するに従って漸次大きくなる。このため、ステアリングホイール１を中立位置から操作するに連れてこれに付加される操舵反力も漸次増加する。よって、ステアリングホイール１の操作開始時点では軽く、その後、徐々に重たくなるような自然な操舵感が得られる。
【００３１】
操舵反力付加装置１０によって実現される操舵角と摩擦力との関係の一例を図９に示す。なお、図９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摩擦力を、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摩擦力をそれぞれ示す。ドラム１１の外周１１ａの摩擦係数の設定を変えることにより、図中に実線及び破線で例示したように摩擦力の傾きを適宜に設定することができる。
【００３２】
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、保持具１３によって設定された張力と、ドラム１１の外周１１ｂに設定した摩擦特性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、ドラム１１を軸線方向に移動させることによって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。
【００３３】
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を張力を高める方向に押し込む。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抑えて操舵感をさらに良好に保つことができる。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。さらに、摩擦部材は帯状部材に限らず、回転体の外周の一部に押し付けられるブレーキシュー状の摩擦部材、あるいはリング状の弾性体を摩擦部材として採用した場合でも、回転体を軸線方向に移動させることによって本発明の作用効果を奏することができる。
【００３９】
回転体と摩擦部材との間に発生する摩擦力を変化させる手法は、摩擦係数を変更する手法に限らず適宜の変更が可能である。例えば、ドラム１１の一端１１ｃから他端１１ｄに向かって徐々に直径を拡大してドラム１１の外周１１ｂをテーパ面状に形成した場合には、摩擦係数の分布が一様であっても摩擦力を漸次変化させることができる。回転体の外径に限らず、回転体外周の表面形状を変更して回転体と摩擦部材との間の接触面積に変化を与えることによって操舵感に変化を生じさせることも可能である。さらに、本発明においては、回転体の外径が一定でかつ摩擦係数も一様な場合でも、摩擦部材と回転体との接触位置を軸線方向に変化させることにより回転体の偏摩耗を防ぐといった作用効果が得られる。
【００４０】
回転体操作手段は円筒カムを利用した例に限らず、回転運動を直線運動に変換するために用いられる各種の型式のカム機構、リンク機構等を回転体操作手段としての運動変換機構として採用してよい。運動変換機構を用いた場合には、アクチュエータや電子制御が不要となり、コストダウンを図ることができる。但し、本発明において、回転体操作手段は、アクチュエータを電子制御して回転体を軸線方向に移動させる構成を排除するものではない。
【００４１】
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】
【００４２】
【図１】本発明の一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】回転体としてのドラムの外周の摩擦係数分布を示す図。
【図４】運動変換機構の詳細を示す斜視図。
【図５】カムフォロアを示す斜視図。
【図６】ドラムの右回転用溝部と左回転用溝部との交差位置にカムフォロアのヘッド部が達した状態を示す図。
【図７】図１の状態からステアリングシャフトが１８０°回転したときのドラムと帯状部材との位置関係を示す図。
【図８】図７の状態からステアリングシャフトがさらに同一方向に９０°回転したときのドラムと帯状部材との位置関係を示す図。
【図９】ドラムと帯状部材との間に発生する摩擦力変化の一例をステアリングホイールの操舵角に対応付けて示した図。
【符号の説明】
【００４３】
１  ステアリングホイール
２  ステアリングシャフト
１０  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（摩擦部材）
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）
２０  運動変換機構
２１  円筒カム
２２  カムフォロア
２３  カム溝
２３Ｌ  左回転用溝部
２３Ｒ  右回転用溝部
２４  ヘッド部
２５  ヘッド支持部
【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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