JP2007106245A - ステアリング操作装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】操舵角の制約を受けにくく実用性の高いステアリング操作装置を得る。
【解決手段】ステアリング操作装置に、螺旋状のガイド溝126を有するガイドローラ120と、ボールプランジャ機構130とを備えた復帰力発生装置30を設ける。ボール132が、操舵量の増加に応じて円錐台状部124のガイド溝126にガイドされて変位させられると、ハウジング110の側壁に接近させられ、スプリング136が圧縮変形させられて弾性力が増大する。そして、ボール132がガイド溝126に強力に押し付けられてガイドローラ120を回転させる作用が生じる。このような構成によって、本復帰力発生装置30は、設計変更等により、円錐台状部124のガイド溝126の旋回数を変更することができ、容易にステアリングホイール14の最大の操舵角を変更することができる。
【選択図】図5
【解決手段】ステアリング操作装置に、螺旋状のガイド溝126を有するガイドローラ120と、ボールプランジャ機構130とを備えた復帰力発生装置30を設ける。ボール132が、操舵量の増加に応じて円錐台状部124のガイド溝126にガイドされて変位させられると、ハウジング110の側壁に接近させられ、スプリング136が圧縮変形させられて弾性力が増大する。そして、ボール132がガイド溝126に強力に押し付けられてガイドローラ120を回転させる作用が生じる。このような構成によって、本復帰力発生装置30は、設計変更等により、円錐台状部124のガイド溝126の旋回数を変更することができ、容易にステアリングホイール14の最大の操舵角を変更することができる。
【選択図】図5
Description
本発明は、弾性体の弾性力に依拠して操作部材を中立位置に接近させる力を発生させる機構を備えたステアリング操作装置に関する。
ステアリング操作装置は、例えば、車両,航空機,船舶等,あるいはそれらの操縦シミュレーション装置等に設けられる。例えば、車両においては、いわゆるステアバイワイヤ式のステアリングシステムに配設することが検討されている。ステアバイワイヤ式のステアリングシステムは、ステアリングホイール等の操作部材と転舵装置とが機械的に分離した状態で作動するため、車輪の転舵時等に転舵装置が発生する反力が操作部材に伝達されない。そのため、操作部材を中立位置に復帰させる力である中立位置復帰力を発生させる機構である中立位置復帰力発生機構をステアリング操作装置に設けて、運転者が操作部材を中立位置に戻しやすくなるようにし、あるいは、切り増し操作(操舵量が増加する操作)に対する手応えを感じられるようにすることが多い。下記特許文献1,2には、操作反力の一種としての操作部材を中立位置に接近させる力である中立位置復帰力を発生させる中立位置復帰力発生機構を備えたステアリング操作装置が記載されている。
特開2004−314735号公報
特開2001−114118号公報
上記特許文献1,2の中立位置復帰力発生機構は、ハート形のカムを減速機構を介してステアリングホイールと連係させて回転させ、操舵操作に応じて自身が備える弾性体を変形させることによって操舵量に適した大きさの中立位置復帰力を発生させる構造を有している。しかしながら、上記特許文献1,2の中立位置復帰力発生機構は、上記ハート形のカムを回転させるという構造上、ステアリングホイールとカムとの間に減速機構を介在させなければ、ステアリングホイールの操舵量が制限される(例えば、左右合わせて360度以上回転させることができない等)。このような操舵量の制限の存在により、従来の中立位置復帰力発生機構は、利便性が低く、実用性の高いものとは言えない。本発明は、そういった実情を鑑みてなされたものであり、より実用的な中立位置復帰力発生機構を備えたステアリング操作装置を得ることを課題としてなされたものである。
上記課題を解決するために、本発明のステアリング操作装置は、(a)螺旋状の螺旋ガイド部を有するガイド形成体と、(b)螺旋ガイド部にガイドされる被ガイド体と、(c)その被ガイド体を、それの螺旋ガイド部の軸線方向の変位を許容しつつ、かつ、自身との接近・離間を許容する状態で支持するとともに、操舵操作に応じて螺旋ガイド部の軸線を回転軸線として前記ガイド形成体と相対回転させられる支持装置と、(d)被ガイド体と支持装置との接近・離間に応じて変形するように設けられて、変形量に応じて被ガイド体と支持装置とを離間させる向きの弾性力を発生させる弾性体とを備え、(e)操舵量の増加に伴いガイド形成体と支持装置とが軸線を回転軸線として相対回転し、その相対回転によって軸線方向に変位させられる被ガイド体の軸線方向の位置におけるガイド形成体と支持装置との離間距離が減少するように構成されるとともに、(f)前記弾性体の弾性力に依拠して、前記ガイド形成体と前記支持装置とを相対回転させる力を生じさせることにより、中立位置復帰力を発生させる復帰力発生機構を備えたことを特徴とする。
本発明のステアリング操作装置の復帰力発生機構は、螺旋ガイド部の旋回数(螺旋の巻数)を増やせばガイド形成体と支持装置との相対回転可能な量を増加させることができる。そのため、例えば、操作部材の回転量と、ガイド形成体と支持装置との相対回転量とが等しい場合であっても、操舵量が制限されず、例えば、操作部材の回転量を左右合わせて360度以上にすることが可能である。すなわち、本復帰力発生機構は、例えば、螺旋ガイド部の旋回数を変更すること等によって、操舵量を任意に変えることができ、車種や目的の違い等に応じて利用の態様を柔軟に変更することができるようにされている。したがって、本発明のステアリング操作装置は、より実用的な復帰力発生機構を備えたものとされているのである。なお、本発明のステアリング操作装置の各種態様およびそれらの作用および効果については、以下の、〔発明の態様〕の項において詳しく説明する。
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明(以下、「請求可能発明」という場合がある。)の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載,実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から一部の構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。
なお、以下の各項において、(1)項が請求項1に、(4)項が請求項2に、(9)項と(10)項とを合わせたものが請求項3に、それぞれ相当する。
(1)操舵操作によって中立位置からの操舵量が増減させられる操作部材と、
弾性力に依拠して前記操作部材を中立位置に接近させる力である中立位置復帰力を発生させる復帰力発生機構とを備えたステアリング操作装置であって、
前記復帰力発生機構が、
螺旋状の螺旋ガイド部を有するガイド形成体と、
前記螺旋ガイド部にガイドされる被ガイド体と、
その被ガイド体を、それの前記螺旋ガイド部の軸線方向の変位を許容しつつ、かつ、自身との接近・離間を許容する状態で支持するとともに、操舵操作に応じて前記螺旋ガイド部の軸線を回転軸線として前記ガイド形成体と相対回転させられる支持装置と、
前記被ガイド体と前記支持装置との接近・離間に応じて変形するように設けられて、変形量に応じて前記被ガイド体と前記支持装置とを離間させる向きの弾性力を発生させる弾性体とを備え、
操舵量の増加に伴い前記ガイド形成体と前記支持装置とが前記軸線を回転軸線として相対回転し、その相対回転によって前記軸線方向に変位させられる前記被ガイド体の前記軸線方向の位置における前記ガイド形成体と前記支持装置との離間距離が減少するように構成されるとともに、
前記弾性体の弾性力に依拠して、前記ガイド形成体と前記支持装置とを相対回転させる力を生じさせることにより、中立位置復帰力を発生させるものであることを特徴とするステアリング操作装置。
弾性力に依拠して前記操作部材を中立位置に接近させる力である中立位置復帰力を発生させる復帰力発生機構とを備えたステアリング操作装置であって、
前記復帰力発生機構が、
螺旋状の螺旋ガイド部を有するガイド形成体と、
前記螺旋ガイド部にガイドされる被ガイド体と、
その被ガイド体を、それの前記螺旋ガイド部の軸線方向の変位を許容しつつ、かつ、自身との接近・離間を許容する状態で支持するとともに、操舵操作に応じて前記螺旋ガイド部の軸線を回転軸線として前記ガイド形成体と相対回転させられる支持装置と、
前記被ガイド体と前記支持装置との接近・離間に応じて変形するように設けられて、変形量に応じて前記被ガイド体と前記支持装置とを離間させる向きの弾性力を発生させる弾性体とを備え、
操舵量の増加に伴い前記ガイド形成体と前記支持装置とが前記軸線を回転軸線として相対回転し、その相対回転によって前記軸線方向に変位させられる前記被ガイド体の前記軸線方向の位置における前記ガイド形成体と前記支持装置との離間距離が減少するように構成されるとともに、
前記弾性体の弾性力に依拠して、前記ガイド形成体と前記支持装置とを相対回転させる力を生じさせることにより、中立位置復帰力を発生させるものであることを特徴とするステアリング操作装置。
本項に記載の復帰力発生機構は、簡単にいえば、操舵操作に応じてガイド形成体と支持装置とが相対回転し、螺旋ガイド部によって被ガイド体が軸線方向に変位させられることによって、操作部材を中立位置に復帰させる中立位置復帰力の発生源となる弾性体の変形量が変化するように構成されている。本項に記載の螺旋ガイド部は、例えば、螺旋状の溝,レール等によって形成することができる。また、被ガイド体は、例えば、ボール,ローラ等の転動体を含んで構成することができ、それらが滑らかに回転するようにされている場合には、本復帰力発生機構の作動抵抗を比較的小さくすることができる。また、弾性体は、例えば、コイルスプリング等のばね部材,ゴム部材,気体等によって構成することができる。本項に記載のガイド形成体は、例えば、螺旋ガイド部が外周面あるいは内周面に形成されたものとすることができる。そして、例えば、ガイド形成体が概して円柱状をなし、螺旋ガイド部が外周面に形成されている場合は、支持装置をガイド形成体の外周側に位置させることができる。また、例えば、ガイド形成体が概して円筒状をなし、螺旋ガイド部が内周面に形成されている場合は、支持装置はガイド形成体の内周側に位置させることができる。
本項に記載の態様では、ガイド形成体と支持装置とを相対回転させる際に、例えば、ガイド形成体と支持装置との一方を螺旋ガイド部の軸線を中心に回転させ、ガイド形成体と支持装置との他方を車体に固定することができる。また、例えば、ガイド形成体と支持装置との両者を螺旋ガイド部の軸線を中心に回転させることもできる。本項の被ガイド体は、支持装置によって軸線方向の変位を許容された状態で螺旋ガイド部にガイドされる。そのため、ガイド形成体と支持装置とが相対回転した際には、被ガイド体が支持装置とともに相対回転し、被ガイド体が螺旋ガイド部によって軸線方向に変位させられることとなる。そして、操舵量の増加によってガイド形成体と支持装置との相対回転量が増加すると、被ガイド体の変位量が増加させられ、その被ガイド体の軸線方向の位置におけるガイド形成体と支持装置との離間距離、詳しくは、螺旋ガイド部と支持装置の被ガイド体を支持する部分との離間距離が減少し、被ガイド体と支持装置とが接近するようにされている。すなわち、被ガイド体の変位量が増加すると、被ガイド体と支持装置とが接近して弾性体の変形量が増加させられ、その変形量に応じて被ガイド体と支持装置とを離間させる向きの弾性力が発生するのである。その弾性力は、被ガイド体を、支持装置との離間距離が増加する向きに変位させようとするため、ガイド形成体と支持装置とを被ガイド体の変位量が減少する向きに相対回転させる作用が生じる。その作用によって操作部材を中立位置に復帰させる力である中立位置復帰力が発生するのである。なお、中立位置は、例えば、車両が直進する操作位置、つまり、操舵量が0となる位置とすることができる。
ガイド形成体と支持装置との離間距離は、例えば、ガイド形成体の螺旋ガイド部の径を軸線方向における位置によって異ならせることで変化させることができる。具体的には、例えば、ガイド形成体の外周面あるいは内周面をテーパ状にすれば、そのテーパに沿って形成された螺旋ガイド部の径を、被ガイド体の変位量の増加に伴い増加、あるいは減少させることができる。そのテーパに沿う螺旋ガイド部の径の変化率(例えば、増加率、減少率)は一定となるが、螺旋ガイド部の径の変化率を、被ガイド体の変位量に応じて変化させることもできる。具体的には、例えば、ガイド形成体の径の変化率を、操舵量が比較的小さい状態では大きくし、操舵量が比較的大きい状態では小さくすることができる。その場合には、操舵量が比較的小さい状態(中立位置付近)では中立位置復帰力が比較的急速に変化し、操舵量が比較的大きい状態では中立位置復帰力が比較的緩やかに変化する。
また、ガイド形成体と支持装置との離間距離は、例えば、支持装置、詳しくは、支持装置の被ガイド体を支持する部分と軸線との距離を、軸線方向の位置によって異ならせることによって変化させることができる。具体的には、例えば、支持装置に、被ガイド体を支持するとともに軸線方向の変位が許容された変位体(例えば、後述する軸線方向変位体)が、上述の支持装置の被ガイド体を支持する部分として設けられている場合に、その変位体をガイドするガイド部を、変位体の変位に伴い変位体と軸線との距離が変化するように形成することができる。以上のように、本項に記載の復帰力発生機構は、ガイド形成体と支持装置との離間距離に応じて弾性体を変形させることにより、その弾性体の弾性力に依拠して中立位置復帰力を発生させるのである。
本項に記載の復帰力発生機構は、例えば、操作部材の全操舵範囲のうちの、中立位置を挟んで設定された左右の操舵範囲の少なくとも一方の範囲において、中立位置復帰力を発生させるものとすることができる。
(a)例えば、1の復帰力発生機構によって、全操舵範囲において操作部材に操舵量を減少させる中立位置復帰力を発生させることができる。そのためには、例えば、本項に記載のステアリング操作装置を、操作方向に拘わらず、操舵量の増加に伴い1つの向きにガイド形成体と支持装置とを相対回転させるように構成することができ、復帰力発生機構を、被ガイド体の設定された向きの変位量が増加した場合に、被ガイド体と支持装置との離間距離が減少するように構成することができる。
また、1の復帰力発生機構によって全操舵範囲において中立位置復帰力を発生させるために、例えば、本項に記載の復帰力発生機構を、螺旋ガイド部が互いに連続する2つの部分を有し、1の被ガイド体が、左右の操舵方向の一方への操舵操作によって螺旋ガイド部の2つの部分のうちの一方にガイドされ、左右の操舵方向の他方への操舵操作によって螺旋ガイド部の2つの部分のうちの他方にガイドされるとともに、被ガイド体が螺旋ガイド部のいずれの部分にガイドされてもその変位量の増加に伴い被ガイド体と支持装置との離間距離が減少するように構成することができる。
さらにまた、詳細は後述するが、ガイド形成体に本項の螺旋ガイド部と、それとは別の螺旋ガイド部とを形成するとともに、復帰力発生機構に本項の被ガイド体と、それとは別の被ガイド体とを備えることができる。
(b)また、例えば、本項に記載の復帰力発生機構によって、主として上記左右の操舵範囲の一方の範囲において、中立位置復帰力を発生させるものとすることができる。その場合には、上記左右の操舵範囲の他方の範囲において、例えば、後述するように、もう1つ別の復帰力発生機構によって中立位置復帰力を発生させる態様、すなわち、2つの復帰力発生機構によって、左右の操舵範囲において操作部材に中立位置復帰力を発生させる態様とすることができる。
(a)例えば、1の復帰力発生機構によって、全操舵範囲において操作部材に操舵量を減少させる中立位置復帰力を発生させることができる。そのためには、例えば、本項に記載のステアリング操作装置を、操作方向に拘わらず、操舵量の増加に伴い1つの向きにガイド形成体と支持装置とを相対回転させるように構成することができ、復帰力発生機構を、被ガイド体の設定された向きの変位量が増加した場合に、被ガイド体と支持装置との離間距離が減少するように構成することができる。
また、1の復帰力発生機構によって全操舵範囲において中立位置復帰力を発生させるために、例えば、本項に記載の復帰力発生機構を、螺旋ガイド部が互いに連続する2つの部分を有し、1の被ガイド体が、左右の操舵方向の一方への操舵操作によって螺旋ガイド部の2つの部分のうちの一方にガイドされ、左右の操舵方向の他方への操舵操作によって螺旋ガイド部の2つの部分のうちの他方にガイドされるとともに、被ガイド体が螺旋ガイド部のいずれの部分にガイドされてもその変位量の増加に伴い被ガイド体と支持装置との離間距離が減少するように構成することができる。
さらにまた、詳細は後述するが、ガイド形成体に本項の螺旋ガイド部と、それとは別の螺旋ガイド部とを形成するとともに、復帰力発生機構に本項の被ガイド体と、それとは別の被ガイド体とを備えることができる。
(b)また、例えば、本項に記載の復帰力発生機構によって、主として上記左右の操舵範囲の一方の範囲において、中立位置復帰力を発生させるものとすることができる。その場合には、上記左右の操舵範囲の他方の範囲において、例えば、後述するように、もう1つ別の復帰力発生機構によって中立位置復帰力を発生させる態様、すなわち、2つの復帰力発生機構によって、左右の操舵範囲において操作部材に中立位置復帰力を発生させる態様とすることができる。
なお、例えば、操作部材がステアリングホイール等のように回転操作されるものである場合に、本項に記載の復帰力発生機構を、例えば、操作部材の回転量と、ガイド形成体と支持装置との相対回転量とが等しくなるように、操作部材と、ガイド形成体等と支持装置との少なくとも一方を連係させるものとすることができる。具体的には、例えば、単に、ガイド形成体と支持装置との一方を操作部材に固定的に連結し、ガイド形成体と支持装置との他方を車体に固定することができる。また、例えば、操作部材の回転量を減速機構によって減速してガイド形成体と支持装置とを相対回転させてガイド形成体と支持装置との相対回転量を操作部材の回転量よりも少なくすることや、逆に、操作部材の回転量を増速機構(減速機構の逆作用をする)によって増速して、ガイド形成体と支持装置との相対回転量を操作部材の回転量よりも多くすることもできる。
本項に記載の復帰力発生機構は、螺旋ガイド部の旋回数(螺旋の巻数)を増やせばガイド形成体と支持装置との相対回転可能な量を増加させることができる。そのため、例えば、操作部材の回転量と、ガイド形成体と支持装置との相対回転量とが等しい場合や、操作部材の回転量が増速機構によって増速されてガイド形成体と支持装置とが操作部材の回転量よりも多く相対回転する場合であっても、操舵量が制限されず、例えば、操作部材の回転量を左右合わせて360度以上にすることが可能である。すなわち、本項に記載の復帰力発生機構は、例えば、螺旋ガイド部の旋回数を変更すること等によって、操舵量を任意に変えることができ、車種や目的の違い等に応じて利用の態様を柔軟に変更することができるのである。したがって、本ステアリング操作装置は、より実用的な復帰力発生機構を備えたものとされているのである。
なお、操作部材とガイド形成体等との間に減速機構を介在させない場合には、ステアリング操作装置の構造をシンプルにすることができる。さらに付言すれば、操作部材とガイド形成体等との間に減速機構を介在させた場合には、操舵量あたりの弾性体の変形量が少なくなることや、減速機構のバックラッシュ,作動抵抗等が存在すること等により、微少な操舵操作に対する中立位置復帰力の変化が鈍くなるという問題がある。その様な観点においても、本項に記載のステアリング操作装置は、減速機構等の運動変換機構を介在させなくとも任意の操舵量を確保でき、より実用的なステアリング操作装置とされているのである。
(2)前記支持装置が、
前記軸線方向に延びる軸線方向ガイド部を有する支持装置本体と、
前記軸線方向ガイド部にガイドされて軸線方向に変位可能な状態で前記支持装置に取り付けられるとともに、前記被ガイド体を自身と接近・離間可能に支持し、前記弾性体を自身と前記被ガイド体との接近・離間に応じて変形させる軸線方向変位体を備えた(1)項に記載のステアリング操作装置。
前記軸線方向に延びる軸線方向ガイド部を有する支持装置本体と、
前記軸線方向ガイド部にガイドされて軸線方向に変位可能な状態で前記支持装置に取り付けられるとともに、前記被ガイド体を自身と接近・離間可能に支持し、前記弾性体を自身と前記被ガイド体との接近・離間に応じて変形させる軸線方向変位体を備えた(1)項に記載のステアリング操作装置。
本項に記載の態様は、被ガイド体を支持しつつ軸線方向に変位する軸線方向変位体を備えており、比較的容易に被ガイド体を軸線方向の変位を許容した状態で支持することができる。その軸線方向変位体は、被ガイド体を支持装置に対して周方向に移動しないように支持しており、ガイド形成体と支持装置との相対回転により、被ガイド体は螺旋ガイド部と周方向において相対移動し、軸線方向変位体とともに軸線方向に変位させられる。本項の軸線方向変位体は、被ガイド体との接近・離間に応じて弾性体を変形させるようにされている。そのため、操舵量の増加に伴い、被ガイド体と軸線方向変位体とが変位させられると、ガイド形成体と支持装置との離間距離が減少して、被ガイド体と軸線方向変位体とが接近させられ、弾性体の変形量が増大させられて中立位置復帰力が増大するのである。
(3)前記弾性体が、前記被ガイド体と前記軸線方向変位体との間に挟まれた状態で配設された(2)項に記載のステアリング操作装置。
弾性体を被ガイド体と軸線方向変位体との間に挟むことにより、比較的容易に、被ガイド体と軸線方向変位体との接近離間に応じて変形量を増減させることができる。
(4)前記螺旋ガイド部が、前記軸線方向の位置によって径が変化するように形成された(1)項ないし(3)項のいずれかに記載のステアリング操作装置。
螺旋ガイド部の径を、軸線方向の位置によって変化させることにより、被ガイド体の変位量の増加に応じてその被ガイド体の軸線方向の位置におけるガイド形成体と支持装置との離間距離を減少させることができる。
(5)前記操作部材が、操舵操作によって回転させられるものとされ、
前記ガイド形成体と前記支持装置との一方が、前記操作部材に連結されて、その前記操作部材と一体的に回転させられるように構成され、
前記ガイド形成体と前記支持装置との他方が、車体に対して固定的に設けられた(1)項ないし(4)項のいずれかに記載のステアリング操作装置。
前記ガイド形成体と前記支持装置との一方が、前記操作部材に連結されて、その前記操作部材と一体的に回転させられるように構成され、
前記ガイド形成体と前記支持装置との他方が、車体に対して固定的に設けられた(1)項ないし(4)項のいずれかに記載のステアリング操作装置。
本項に記載の態様は、操作部材が、ステアリングホイール等のように回転操作されるものとされ、その操作部材と、ガイド形成体等との間に減速機構等の運動変換機構が介在しない態様である。そのため、ステアリング操作装置の構造をシンプルにすることができる。また、上述の微少な操舵操作に対する中立位置復帰力の変化が鈍くなるという問題を回避することができるといったメリットもある。なお、ガイド形成体に設ける螺旋ガイド部の旋回数を多くすることによって、左右合わせて360度以上の回転量を確保することができる。
(6)前記ガイド形成体が、その外周面に前記螺旋ガイド部としての螺旋溝が形成されたものであり、
前記被ガイド体が、その螺旋溝に沿って転動する転動体と、その転動体を転動可能に保持する転動体保持体を備えた(1)項ないし(5)項のいずれかに記載のステアリング操作装置。
前記被ガイド体が、その螺旋溝に沿って転動する転動体と、その転動体を転動可能に保持する転動体保持体を備えた(1)項ないし(5)項のいずれかに記載のステアリング操作装置。
本項に記載の態様によれば、螺旋溝が転動体を円滑にガイドすることができ、復帰力発生機構の作動抵抗を比較的小さくすることができる。
(7)前記ガイド形成体が、
前記螺旋ガイド部を第1螺旋ガイド部とするとともに、その第1螺旋ガイド部とは別の螺旋ガイド部である第2螺旋ガイド部を有し、
前記復帰力発生機構が、
前記被ガイド体と前記弾性体とをそれぞれ第1被ガイド体と第1弾性体とするとともに、その第1被ガイド体とは別の被ガイド体である第2被ガイド体と、前記第1前記弾性体とは別の弾性体である第2弾性体とを備え、
左右の操舵方向の一方へ操舵操作がなされた場合に前記第1螺旋ガイド部によって前記第1被ガイド体を変位させて前記第1弾性体の弾性力に起因する中立位置復帰力を発生させる一方、前記左右の操舵方向の一方と逆の操舵方向へ操舵操作がなされた場合に前記第2螺旋ガイド部によって前記第2被ガイド体を変位させて前記第2弾性体の弾性力に起因する中立位置復帰力を発生させる(1)項ないし(6)項のいずれかに記載のステアリング操作装置。
前記螺旋ガイド部を第1螺旋ガイド部とするとともに、その第1螺旋ガイド部とは別の螺旋ガイド部である第2螺旋ガイド部を有し、
前記復帰力発生機構が、
前記被ガイド体と前記弾性体とをそれぞれ第1被ガイド体と第1弾性体とするとともに、その第1被ガイド体とは別の被ガイド体である第2被ガイド体と、前記第1前記弾性体とは別の弾性体である第2弾性体とを備え、
左右の操舵方向の一方へ操舵操作がなされた場合に前記第1螺旋ガイド部によって前記第1被ガイド体を変位させて前記第1弾性体の弾性力に起因する中立位置復帰力を発生させる一方、前記左右の操舵方向の一方と逆の操舵方向へ操舵操作がなされた場合に前記第2螺旋ガイド部によって前記第2被ガイド体を変位させて前記第2弾性体の弾性力に起因する中立位置復帰力を発生させる(1)項ないし(6)項のいずれかに記載のステアリング操作装置。
本項に記載の態様は、復帰力発生機構が2つの螺旋ガイド部,2つの被ガイド体,および2つの弾性体を備え、それら2つの被ガイド体が、それぞれ2つの螺旋ガイド部によって個別にガイドされ、2つの弾性体が個別に変形させられる態様である。そのため、比較的容易に左右の操舵方向の全範囲において中立位置復帰力を発生させることができる。具体的には、例えば、左右の操舵方向の一方に操舵操作がなされた場合に、2つの被ガイド体のうちの一方が支持装置に接近させられ、左右の操舵方向の他方に操舵操作がなされた場合に、2つの被ガイド体のうちの他方が支持装置に接近させられるように構成することができる。なお、2つの螺旋ガイド部は、例えば、軸線方向に並べて配設することができる。また、2つの螺旋ガイド部は、互いに点対称となる形状,互いに逆巻の螺旋となる形状等の形状とすることができる。
(8)当該ステアリング操作装置が、前記復帰力発生機構とは別にもう1つの復帰力発生機構を備え、
それら2つの復帰力発生機構の一方によって、左右の操舵方向の一方へ操舵がなされた場合にその左右の操舵方向の一方から中立位置に向かう中立位置復帰力を増大させるとともに、前記2つの復帰力発生機構の他方によって、前記左右の操舵方向の一方と逆の操舵方向に操舵がなされた場合にその逆の操舵方向から中立位置へ向かう中立位置復帰力を増大させるように構成された(1)項ないし(6)項のいずれかに記載のステアリング操作装置。
それら2つの復帰力発生機構の一方によって、左右の操舵方向の一方へ操舵がなされた場合にその左右の操舵方向の一方から中立位置に向かう中立位置復帰力を増大させるとともに、前記2つの復帰力発生機構の他方によって、前記左右の操舵方向の一方と逆の操舵方向に操舵がなされた場合にその逆の操舵方向から中立位置へ向かう中立位置復帰力を増大させるように構成された(1)項ないし(6)項のいずれかに記載のステアリング操作装置。
本項に記載の態様は、左右の操舵範囲をそれぞれ分担する2つの復帰力発生機構を備えた態様である。それら2つの復帰力発生機構は、例えば、互いに等しいものとすることができ、その場合には、左右の操舵操作に対して同様な大きさの中立位置復帰力が発生する。また、例えば、2つの復帰力発生機構が互いに異なるものとすることもできる。
(9)当該ステアリング操作装置が、
前記復帰力発生機構が第1復帰力発生機構とされ、その第1復帰力発生機構によって左右の操舵方向の一方に向かう操舵量の増加に伴い中立位置復帰力を増加させるとともに、その第1復帰力発生機構とは別にもう1つの復帰力発生機構である第2復帰力発生機構を備え、
その第2復帰力発生機構が、
螺旋状の螺旋ガイド部を有するガイド形成体と、
前記螺旋ガイド部にガイドされる被ガイド体と、
その被ガイド体を、それの前記螺旋ガイド部の軸線方向の変位を許容しつつ、かつ、自身との接近・離間を許容するとともに、操舵操作に応じて前記ガイド形成体に対して前記螺旋ガイド部の軸線を回転軸線として相対回転させられる支持装置と、
前記被ガイド体と前記支持装置との接近・離間に応じて変形するように設けられて、変形量に応じて前記被ガイド体と前記支持装置とを離間させる向きの弾性力を発生させる弾性体とを備え、
前記左右の操舵方向の一方とは逆方向の操舵量の増加に伴い、当該第2復帰力発生機構の前記ガイド形成体と前記支持装置とが前記軸線を回転軸線として相対回転し、その相対回転によって前記軸線方向に変位させられる前記被ガイド体の位置における前記ガイド形成体と前記支持装置との離間距離が減少するように構成されるとともに、
前記左右の操舵方向の一方とは逆の操舵方向において、当該第2復帰力発生機構の前記弾性体の弾性力に依拠して、前記ガイド形成体と前記支持装置とを相対回転させる力を生じさせることにより、中立位置復帰力を発生させるものである(1)項ないし(6)項のいずれかに記載のステアリング操作装置。
前記復帰力発生機構が第1復帰力発生機構とされ、その第1復帰力発生機構によって左右の操舵方向の一方に向かう操舵量の増加に伴い中立位置復帰力を増加させるとともに、その第1復帰力発生機構とは別にもう1つの復帰力発生機構である第2復帰力発生機構を備え、
その第2復帰力発生機構が、
螺旋状の螺旋ガイド部を有するガイド形成体と、
前記螺旋ガイド部にガイドされる被ガイド体と、
その被ガイド体を、それの前記螺旋ガイド部の軸線方向の変位を許容しつつ、かつ、自身との接近・離間を許容するとともに、操舵操作に応じて前記ガイド形成体に対して前記螺旋ガイド部の軸線を回転軸線として相対回転させられる支持装置と、
前記被ガイド体と前記支持装置との接近・離間に応じて変形するように設けられて、変形量に応じて前記被ガイド体と前記支持装置とを離間させる向きの弾性力を発生させる弾性体とを備え、
前記左右の操舵方向の一方とは逆方向の操舵量の増加に伴い、当該第2復帰力発生機構の前記ガイド形成体と前記支持装置とが前記軸線を回転軸線として相対回転し、その相対回転によって前記軸線方向に変位させられる前記被ガイド体の位置における前記ガイド形成体と前記支持装置との離間距離が減少するように構成されるとともに、
前記左右の操舵方向の一方とは逆の操舵方向において、当該第2復帰力発生機構の前記弾性体の弾性力に依拠して、前記ガイド形成体と前記支持装置とを相対回転させる力を生じさせることにより、中立位置復帰力を発生させるものである(1)項ないし(6)項のいずれかに記載のステアリング操作装置。
本項に記載の態様は、左右の操舵方向(操舵範囲)をそれぞれ分担する2つの復帰力発生機構を備えた態様であり、上記もう1つの復帰力発生機構(第2復帰力発生機構)の構成を明らかにしたものである。なお、本項に記載の第2復帰力発生機構は、上記(2)項ないし(6)項のいずれかに記載の特徴を採用することが可能である。
(10)前記第1復帰力発生機構のガイド形成体と、前記第2復帰力発生機構のガイド形成体とが一体化された(10)項に記載のステアリング操作装置。
本項に記載の態様は、2つのガイド形成体を、1つの一体化されたガイド形成体と捉えれば、上述のガイド形成体が2つの螺旋ガイド部を有する態様と同様である。本項に記載の態様によれば、2つのガイド形成体が一体化されることにより、その一体化されたガイド形成体を2つの復帰力発生機構に共有させることができ、2つの復帰力発生機構の構成をシンプルにすることができる。
(11)前記第1復帰力発生機構の支持装置と、前記第2復帰力発生機構の支持装置とが一体化された(10)項または(11)項に記載のステアリング操作装置。
本項に記載の態様によれば、2つの支持装置が一体化されることにより、その一体化された支持装置を2つの復帰力発生機構に共有させることができ、2つの復帰力発生機構の構成をシンプルにすることができる。また、2つの支持装置と2つのガイド形成体とが、それぞれ一体化された態様は、2つの復帰力発生機構の構成をさらにシンプルにすることができる。
以下、本発明の実施例およびその変形例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、決して下記の実施例に限定されるものではなく、下記実施例の他、前記〔発明の態様〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。
1. ステアリングシステムの概要.
図1に、請求可能発明の一実施例であるステアリング操作装置を備えたステアリングシステムを概略的に示す。本システムは、いわゆるステアバイワイヤ型のシステムであり、操作部10と、転舵部12とが機械的に分離され、操作部材としてのステアリングホイール14に加えられる操作力によらずに、転舵部12に設けられた動力源の動力によって転舵車輪16(以下、単に「車輪16」という場合がある)を転舵するステアリングシステムである。
図1に、請求可能発明の一実施例であるステアリング操作装置を備えたステアリングシステムを概略的に示す。本システムは、いわゆるステアバイワイヤ型のシステムであり、操作部10と、転舵部12とが機械的に分離され、操作部材としてのステアリングホイール14に加えられる操作力によらずに、転舵部12に設けられた動力源の動力によって転舵車輪16(以下、単に「車輪16」という場合がある)を転舵するステアリングシステムである。
操作部10には、操作部材を構成するステアリングホイール14を備え、そのステアリングホイール14を操作可能に支持するステアリング操作装置20が設けられている。そのステアリング操作装置20には、ステアリングホイール14が取り付けられた回転軸たるシャフト22,そのシャフト22に連結されてステアリングホイール14を中立位置に近づける向きの力である中立位置復帰力を発生させる中立位置復帰力発生装置30,およびシャフト22に駆動力を付与する反力調整モータ36が設けられている。すなわち、ステアリング操作装置20は、中立位置復帰力発生装置30および反力調整モータ36によって、シャフト22を介してステアリングホイール14に操作反力を付与する構造とされているのである。それらの詳細については後述する。
転舵部12には、車輪16を転舵させる転舵装置40が設けられている。その転舵装置40は、転舵ハウジング42と、その転舵ハウジング42を車幅方向に貫通した状態で支持された転舵ロッド44とを備えている。その転舵ロッド44は両端部の各々において、ボールジョイント46を介してタイロッド50と連結されている。そのタイロッド50は、車輪16を回転可能に保持するステアリングナックル52に固定されたナックルアーム54に連結されている。また、転舵装置40は、転舵モータ56を備えており、その転舵モータ56の駆動力によって転舵ロッド44を駆動する。すなわち、転舵装置40は、転舵ロッド44を左右に駆動することによって、ステアリングナックル52を回転させ、車輪16の転舵を行うのである。
本実施例において、転舵装置40には、車輪16の転舵位置を取得するための転舵位置センサ60が設けられている。その転舵位置センサ60は、転舵ロッド44に形成されたラックギヤに噛み合うピニオンギヤの回転位置を検出するものとされている。ピニオンギヤは、転舵ロッド44が軸線方向に移動するのに伴い回転させられるため、そのピニオンギヤの回転位置を取得すれば転舵ロッド44の移動によって転舵させられる車輪16の転舵位置を取得することができるのである。
2. ステアリング操作装置.
図2にステアリング操作装置20の断面を模式的に示す。この図は、上方からの視点における断面図であり、図の上側が車両後方側、つまり運転者側であり、ステアリング操作装置20の後方端部に図示を省略するステアリングホイール14(操作部材)が取り付けられる。具体的には、シャフト22は、後端部である小径部62の外周にセレーションが形成されており、その小径部62が、ステアリングホイール14のボス部と嵌合するようにされている。なお、以下の説明において、車両前方側を「前」,車両後方側を「後」と呼び分けることとする。
図2にステアリング操作装置20の断面を模式的に示す。この図は、上方からの視点における断面図であり、図の上側が車両後方側、つまり運転者側であり、ステアリング操作装置20の後方端部に図示を省略するステアリングホイール14(操作部材)が取り付けられる。具体的には、シャフト22は、後端部である小径部62の外周にセレーションが形成されており、その小径部62が、ステアリングホイール14のボス部と嵌合するようにされている。なお、以下の説明において、車両前方側を「前」,車両後方側を「後」と呼び分けることとする。
本ステアリングシステムは、上述のようにステアバイワイヤ型のシステムとされており、ステアリングホイール14の操舵量である操舵角を検出し、その操舵角に応じて車輪16を転舵するものである。そのステアリングホイール14の操舵角は、ステアリング操作装置20の前方端部に配設された操舵角センサ70によって検出されるシャフト22の回転位置に基づいて取得される。その操舵角センサ70は、回転軸部72を有しており、その回転軸部72は、シャフト22の先端部に接続され、シャフト22とともに回転させられる。操舵角センサ70の本体74は、ステアリング操作装置20に固定されており、本体74に対する回転軸部72の回転位置を検出する光学式のエンコーダを含んで構成されている。
2.1. 反力調整モータ.
反力調整モータ36は、ディスク状の電機子をロータとするいわゆるプリントモータと呼ばれる電磁式モータであり、扁平な形状をなしている。反力調整モータ36は、モータハウジング86を有し、出力軸としての概ね円筒形状をなす短いモータ軸88が、モータハウジング86の中央に形成された軸保持穴90において、軸受92を介して、モータハウジング86に回転可能に保持されている。本反力調整モータ36では、2枚のロータ94が、互いに離間する状態で、モータ軸88の外周部に相対回転不能に固定して設けられている。ロータ94は、一般的なプリントモータが備えるものと同様のものであるため説明は簡単なものに留めるが、コイル線を形成するように打ち抜かれた銅薄板が絶縁板を介して積層され、形成されたコイル線のいくつかのものどうしが電気な導通を確保されることで、平板に形成されたコイルを有する構造とされている。2枚のロータ94の間には、ステータとしての比較的薄い環状をなす永久磁石96が、2つのロータ94のそれぞれと小さい隙間を有する状態で、自身の外周がモータハウジング86に固定されて保持されている。この永久磁石も、通常のプリントモータが備えるものと同様のものである。2枚のロータ94の各々への通電は、各々のロータ94の表面に形成されたコイル線の一部分をコミュテータとして、各々2つのブラシ98によって行われる。
反力調整モータ36は、ディスク状の電機子をロータとするいわゆるプリントモータと呼ばれる電磁式モータであり、扁平な形状をなしている。反力調整モータ36は、モータハウジング86を有し、出力軸としての概ね円筒形状をなす短いモータ軸88が、モータハウジング86の中央に形成された軸保持穴90において、軸受92を介して、モータハウジング86に回転可能に保持されている。本反力調整モータ36では、2枚のロータ94が、互いに離間する状態で、モータ軸88の外周部に相対回転不能に固定して設けられている。ロータ94は、一般的なプリントモータが備えるものと同様のものであるため説明は簡単なものに留めるが、コイル線を形成するように打ち抜かれた銅薄板が絶縁板を介して積層され、形成されたコイル線のいくつかのものどうしが電気な導通を確保されることで、平板に形成されたコイルを有する構造とされている。2枚のロータ94の間には、ステータとしての比較的薄い環状をなす永久磁石96が、2つのロータ94のそれぞれと小さい隙間を有する状態で、自身の外周がモータハウジング86に固定されて保持されている。この永久磁石も、通常のプリントモータが備えるものと同様のものである。2枚のロータ94の各々への通電は、各々のロータ94の表面に形成されたコイル線の一部分をコミュテータとして、各々2つのブラシ98によって行われる。
反力調整モータ36は、復帰力発生装置30に固定されている。詳しく言えば、自身のモータハウジング86と復帰力発生装置30の後方端部の外面とが固定部材99によって接続されることで、復帰力発生装置30に固定されている。一方、モータ軸88には、シャフト22が、相対回転不能な状態で嵌入させられている。このような構造により、反力調整モータ36が回転することで、厳密に言えば、ロータ94が回転することで、シャフト22が回転するようにされている。つまり、反力調整モータ36の回転力は、シャフト22に接続されたステアリングホイール14の回転力として伝達される。運転者のステアリングホイール14の回転操作とは反対の方向に回転力を与えることで、操作反力が付与され、運転者の回転操作と同方向に回転力を与えることで、運転者の操作を助勢することが可能とされるのである。
2.2. 中立位置復帰力発生機構.
2.2.1 構成.
中立位置復帰力発生装置30(以後、「復帰力発生機構」と略記する場合がある)は、両端部が閉塞された概して円筒状のハウジング110を備えている。そのハウジング110は、図示を省略する取付部において車体に固定されている。ハウジング110の前後の端部にはそれぞれ軸穴116が設けられており、それら2つの軸穴116において、軸受を介してシャフト22が回転可能に保持されている。ハウジング110の前方端部には、軸穴116を塞ぐ蓋部材118が固定されている。その蓋部材118に、前述の操舵角センサ70の本体74が固定されている。
2.2.1 構成.
中立位置復帰力発生装置30(以後、「復帰力発生機構」と略記する場合がある)は、両端部が閉塞された概して円筒状のハウジング110を備えている。そのハウジング110は、図示を省略する取付部において車体に固定されている。ハウジング110の前後の端部にはそれぞれ軸穴116が設けられており、それら2つの軸穴116において、軸受を介してシャフト22が回転可能に保持されている。ハウジング110の前方端部には、軸穴116を塞ぐ蓋部材118が固定されている。その蓋部材118に、前述の操舵角センサ70の本体74が固定されている。
ハウジング110内には、概して糸巻き状をなし、外周部にガイド溝を有するガイドローラ120が配設されている。そのガイドローラ120は、シャフト22を貫通させるとともに、そのシャフト22に相対回転不能に固定されており、シャフト22と一体的に回転するようにされている。また、ガイドローラ120は、軸線方向に並べられて一体化された2つの部材を含んで構成されている。それらガイドローラ120を構成する2つの部材は、それぞれが、中央の円柱状部122と、端部側の円錐台状部124とを有している。円柱状部122は、直径が均一にされ、円錐台状部124は、端部に近づくにつれて直径が増加するようにされている。ガイドローラ120の外周部には、それの中央と両端部の各々との間に螺旋状のガイド溝126(螺旋ガイド部たる螺旋溝の一種である)が設けられている。それら2つのガイド溝126は、円柱状部122において径が一定にされ、円錐台状部124において径が一定の割合(つまり、変化率が一定)で増加するようにされている。また、2つのガイド溝126は、螺旋の旋回方向(巻き方向)が互いに同じ方向とされている。以上に述べたように、本実施例において、ガイドローラ120を構成する2つの部材の一方を180度回転させたものが他方となる。すなわち、それら2つの部材は、互いに点対称に配置されているのである。
本実施例において、復帰力発生装置30は、その前方側と後方側とには同様の構成が対称的に配設されており、共通する部分が多い。そのため、同様な構成については、一方を代表的に説明することとする。なお、前後いずれの側の部品かを明確に示すために、部品番号の後に記号F(前方側),R(後方側)を付す場合がある。ハウジング110の側壁には、ボールプランジャ機構130が、軸線方向に変位可能に設けられている。ボールプランジャ機構130は、ガイド溝126に沿って転動する転動体たるボール132と、そのボール132を回転自在に保持するホルダ134と、先端部においてホルダ134を支持する支持ロッド136と、その支持ロッド136をそれの軸方向に移動可能に支持するとともにハウジング110の側壁にシャフト22の軸線方向に移動可能に取り付けられたスライド部材138と、ホルダ134とスライド部材138との間に挟まれた弾性体たる圧縮コイルスプリング140(以後、「スプリング」と略記する場合がある)とを含んで構成されている。
図3に、ボール132が、円錐台状部124のガイド溝126に嵌り、係合している状態(図5参照)を拡大して示す。なお、この図において、ガイドローラ120は、その一部分が断面で示されている。ホルダ134は、半球状の保持穴146を有しており、その保持穴146においてボール132を保持している。その保持穴146は潤滑性が担保されており、ボール132が滑らかに回転するようにされている。なお、ガイドローラ120の円錐台状部124において、ガイド溝126の両側にはそれぞれ、ガイド溝126に沿う凹凸が形成されている。具体的には、ガイド溝126の、ガイドローラ120の端部側(図において上方)の部分は、ホルダ134と干渉しないようにガイド溝126に沿って凹部148が形成され、一方、ガイドローラ120の中央側の部分は、ボール132を確実にガイドするためにガイド溝126に沿って凸部149が形成されている。
図4に、ハウジング110のスライド部材138が取り付けられた部分を示す。スライド部材138は、支持ロッド136を貫通させて支持する円筒状部150と、その円筒状部150の外周に設けられた概して矩形状のフランジ部152とを有している。支持ロッド136は、円筒状部150の貫通穴に適度なクリアランスを保って挿入されている。そのため、支持ロッド136は、円筒状部150により、軸方向に移動可能、かつ、その軸方向と直交する方向(例えば、ハウジング110の周方向)に移動不能に支持されている。すなわち、支持ロッド136の先端部に取り付けられたホルダ134およびそのホルダ134に保持されたボール132は、スライド部材138に対して接近・離間可能に支持されているのである。
ハウジング110の側壁には、厚さ寸法が他の部分よりも薄くされ、スライド部材138を収容するとともに、そのスライド部材138がシャフト22の軸線方向にスライドすることを許容する空間を形成するためのスライド許容部160が設けられている。そのスライド許容部160には、円筒状部150が軸線方向に移動可能に嵌る長穴162と、軸線方向に延びてフランジ部152のスライドを許容する矩形凹部164が設けられている。また、スライド許容部160には、ハウジング110の外側から、スライド部材138の径方向外側への移動を禁止する押さえプレート166が固定されている。その押さえプレート166には、スライド許容部160と同様の、円筒状部150が軸線方向に移動可能に嵌る長穴168が設けられている。そして、スライド部材138のフランジ部152は、スライド許容部160および押さえプレート166との間に、適度なクリアランスを保って挟まれている。そのため、フランジ部152は、矩形凹部164内を軸線方向に滑らかに移動することができるのである。このような構成によって、スライド部材138が、径方向,周方向へ移動することや、回転すること等が禁止されるとともに、軸線方向にスライドすることが許容されている。すなわち、上述のように、スライド部材138に対して接近・離間可能に支持されているホルダ134およびボール132は、スライド部材138とともにシャフト22の軸線方向に移動可能にされているのである。
以上の説明から分かるように、本実施例において、螺旋ガイド部にガイドされる「被ガイド体」が、ボール132,ホルダ134,および支持ロッド136を含んで構成されている。また、被ガイド体を自身と接近・離間可能に支持し、弾性体を自身と被ガイド体との接近・離間に応じて変形させる「軸線方向変位体」が、スライド部材138を含んで構成されている。さらにまた、軸線方向に延びて、スライド部材138をシャフト22の軸線方向にガイドする「軸線方向ガイド部」が、スライド許容部160および押さえプレート166を含んで構成されている。さらにまた、軸線方向に延びる軸線方向ガイド部を有する「支持装置本体」が、軸線方向ガイド部を含んで構成されている。なお、本実施例において、軸線方向ガイド部が2つ別個に設けられているが、それらを周方向において同じ位置に設け、連続した1つの軸線方向ガイド部とすることもできる。
2.2.2 作動.
復帰力発生装置30の作動について説明する。上述のように、ガイドローラ120は、ステアリングホイール14が取り付けられたシャフト22と一体的に回転するようにされている。また、シャフト22を回転可能に保持するハウジング110は車体に固定されている。そして、ガイドローラ120は、操舵操作に応じてステアリングホイール14とともに回転させられ、シャフト22の軸線を回転軸線としてハウジング110と相対回転する。その際の相対回転量は、ステアリングホイール14の回転量と等しくなる。すなわち、本実施例のステアリング操作装置20は、ステアリングホイール14とガイドローラ120等との間に減速機構等の運動変換機構を介在させない態様であり、ガイドローラ120とハウジング110との相対回転量がステアリングホイール14の回転量と等しくなる態様とされている。
復帰力発生装置30の作動について説明する。上述のように、ガイドローラ120は、ステアリングホイール14が取り付けられたシャフト22と一体的に回転するようにされている。また、シャフト22を回転可能に保持するハウジング110は車体に固定されている。そして、ガイドローラ120は、操舵操作に応じてステアリングホイール14とともに回転させられ、シャフト22の軸線を回転軸線としてハウジング110と相対回転する。その際の相対回転量は、ステアリングホイール14の回転量と等しくなる。すなわち、本実施例のステアリング操作装置20は、ステアリングホイール14とガイドローラ120等との間に減速機構等の運動変換機構を介在させない態様であり、ガイドローラ120とハウジング110との相対回転量がステアリングホイール14の回転量と等しくなる態様とされている。
図2は、ステアリングホイール14が中立位置に位置した状態、つまり、車両を直進させる操舵位置に位置した操舵角が0度の状態が示されている。そして、左右いずれかに操舵操作がなされると、ガイドローラ120とハウジング110とが相対回転させられ、ハウジング110とともに相対回転させられるボール132が、ガイドローラ120のガイド溝126にガイドされて、ボールプランジャ機構130全体が軸線方向に変位させられる。例えば、図に矢印で示すように右に操舵された場合には、図5に示すように、前後のボールプランジャ機構130が後方(図において上方)に変位させられる。ここで、後側(図において上側)のボールプランジャ機構130Rは、円錐台状部124Rに形成されたガイド溝126Rにガイドされるため、ステアリングホイール14の操舵角が増加するのに伴い、つまり、ガイドローラ120とハウジング110との相対回転角が増加するのに伴い、ガイド溝126Rのボール132Rが係合する部分の半径が大きくなることにより、ボール132Rおよびホルダ134が径方向に押されてスライド部材138Rに接近させられる。その際には、スプリング140Rが圧縮されて、その変形量が増加する。
スプリング140Rは、変形量の増加に伴い、ボール132Rおよびホルダ134Rと、スライド部材138Rとを離間させる向きの弾性力を増大させる。そして、ボール132Rが、ガイド溝126Rに強力に押し付けられることとなる。円錐台状部124のガイド溝126Rは、ガイドローラ120の軸線方向の中央に近づくほど半径が小さくされており、ボール132Rとガイド溝126Rとは、より半径の小さい位置で係合しようとするため、ガイドローラ120を左に回転させる作用が生じる。すなわち、スプリング140Rの弾性力は、ガイドローラ120を左に回転させる向きに作用する。そのボールプランジャ機構130とガイド溝126との相互作用によって、ステアリングホイール14を中立位置に復帰させる復帰力が発生するのである。
図2の直進状態から、例えば、ステアリングホイール14が右に操舵されると、上述のように、後方側(図において上方)のボールプランジャ機構130Rは、後方へ移動させられ、中立位置復帰力を発生させる。一方、前方側のボールプランジャ機構130Fも後方へ移動させられるが、円柱状部122Fのガイド溝126Fの半径は一定にされているため、スプリング140Fの圧縮変形量は増加せず、また、ガイドローラ120を回転させる作用は生じない。したがって、例えば、図5の状態においては、後方側のボールプランジャ機構130R等に起因する中立位置復帰力が発生し、前方側のボールプランジャ機構130F等に起因する中立位置復帰力は発生しない。すなわち、本復帰力発生装置30は、ステアリングホイール14が右に操舵された場合には、後方側のボールプランジャ機構130R等によって中立位置復帰力を発生させ、左に操舵された場合には、前方側のボールプランジャ機構130F等によって中立位置復帰力を発生させるものとされているのである。
以上の説明から分かるように、本復帰力発生装置30は、左側の操舵範囲を担当する前方側の復帰力発生機構と、右側の操舵範囲を担当する後方側の復帰力発生機構との、2つの復帰力発生機構を備えた態様である。なお、本復帰力発生装置30は、復帰力発生機構が、ガイド形成体、被ガイド体、支持装置、弾性体等を2組備えた態様であると捉えることもできる。
本実施例において、ガイドローラ120は2つの部材が一体化されたものであり、ガイドローラ120を構成する2つの部材の各々を含んで、螺旋状の螺旋ガイド部を有する「ガイド形成体」が構成されている。すなわち、本復帰力発生装置30は、2つのガイド形成体を備えた態様であり、また、2つのガイド形成体が一体化された態様である。なお、ガイドローラ120を含んで1つのガイド形成体が構成されていると捉えることもできる、その場合には、本復帰力発生装置30は、1つのガイド形成体が2つの螺旋ガイド部を備えた態様となる。
また、本実施例において、被ガイド体を、軸線方向の変位を許容し、かつ、自身との接近・離間を許容する状態で支持する「支持装置」が、スライド部材138と軸線方向ガイド部とを含んで構成されている。そして、前方側の支持装置と後方側の支持装置とは、ハウジング110の側壁によってつながっている。すなわち、本復帰力発生装置30は、2つの復帰力発生機構の支持装置が一体化された態様である。そして、スライド部材138と、軸線方向ガイド部と、ハウジング110の側壁、あるいは、ハウジング110とを含んで支持装置が構成されていると捉えることもできる。
図5において、ステアリングホイール14が右側に1.5回転させられた状態が示されている。すなわち、本ステアリング操作装置10は、ステアリングホイール14と復帰力発生装置30との間に減速機構を介在させなくとも、左右合わせて3回転(1080度)させることができ、つまり、360度(1回転)以上回転させることができ、その操舵範囲において中立位置復帰力を発生させることができるのである。それは、例えば、一平面に沿って形成されたカムであれば、物理的に360度回転させると0度の状態と同じになってしまうのであるが、本復帰力発生装置30において、ガイド溝が螺旋状に形成されているため、何回転させてもガイド溝が重なることはなく、設計の自由度が比較的大きいのである。また、本ステアリング操作装置10は、運動変換機構を含んでおらず、比較的シンプルな構成にされている。
3. 電子制御ユニット.
本ステアリングシステムは、自身が備えるステアリング電子制御ユニット200(ステアリングECU、以下、単に「ECU200」という場合がある)によって制御される。ECU200は、コンピュータを主体として、各種モータ,各種電磁アクチュエータ等を駆動する駆動回路等を含んで構成されている。ECU200には、操舵角センサ74,転舵位置センサ60等の各種センサが接続されている。ECU200の駆動回路には、反力調整モータ36、転舵モータ56等が接続されている。
本ステアリングシステムは、自身が備えるステアリング電子制御ユニット200(ステアリングECU、以下、単に「ECU200」という場合がある)によって制御される。ECU200は、コンピュータを主体として、各種モータ,各種電磁アクチュエータ等を駆動する駆動回路等を含んで構成されている。ECU200には、操舵角センサ74,転舵位置センサ60等の各種センサが接続されている。ECU200の駆動回路には、反力調整モータ36、転舵モータ56等が接続されている。
ECU200は、操舵角センサ74の検出信号に基づいてステアリングホイール14の操舵角を取得し、車輪16の実際の転舵位置と、取得された操舵角に応じた目標転舵位置との偏差を減少させるように転舵モータ56を制御する。また、ECU200は、実際の転舵位置と目標転舵位置との偏差の大きさに応じたモータ反力が、ステアリングホイール14に付与されるように反力調整モータ36を制御する。なお、操舵角センサ74の検出信号に基づいてステアリングホイール14の操舵速度を取得し、操舵速度に応じた抵抗力がモータ反力としてステアリングホイール14に付与されるように反力調整モータ36を制御することもできる。また、車速度が大きいほどモータ反力が大きくなるように反力調整モータ36を制御することもできる。以上のようなECU200の制御により、ステアリングホイール14には、中立位置復帰力と、モータ反力とが合わさった操作反力が付与される。
4. 変形例.
上記実施例において、2つのガイド溝126F,Rはそれぞれ別個に形成されていたが、図6に示すように、連続したガイド溝300とすることもできる。また、この復帰力発生装置310では、ガイドローラ320の円柱状部122に形成されたガイド溝300FRが共用されている。また、上記実施例において、復帰力発生装置30が、2つのボールプランジャ機構130を備えていたが、図7に示すように、1つのボールプランジャ機構130を備えた復帰力発生装置350とすることができる。その復帰力発生装置350のガイドローラ360は、2つの円錐台状部124が一体化され、鼓状にされている。また、1のガイド溝370が、2つの部分である前方側ガイド溝370Fと後方側ガイド溝370Rとを含んで構成されている。すなわち、復帰力発生装置350は、1の復帰力発生機構によって全操舵範囲において中立位置復帰力を発生させるために、螺旋ガイド部が連続する2つの部分を有する態様の一例である。上記実施例において、ガイド溝126の断面形状が円弧とされていたが、ガイド溝の断面形状は円弧に限られず、例えば、「コ」の字状、「V」字状等の形状とすることができる。
上記実施例において、2つのガイド溝126F,Rはそれぞれ別個に形成されていたが、図6に示すように、連続したガイド溝300とすることもできる。また、この復帰力発生装置310では、ガイドローラ320の円柱状部122に形成されたガイド溝300FRが共用されている。また、上記実施例において、復帰力発生装置30が、2つのボールプランジャ機構130を備えていたが、図7に示すように、1つのボールプランジャ機構130を備えた復帰力発生装置350とすることができる。その復帰力発生装置350のガイドローラ360は、2つの円錐台状部124が一体化され、鼓状にされている。また、1のガイド溝370が、2つの部分である前方側ガイド溝370Fと後方側ガイド溝370Rとを含んで構成されている。すなわち、復帰力発生装置350は、1の復帰力発生機構によって全操舵範囲において中立位置復帰力を発生させるために、螺旋ガイド部が連続する2つの部分を有する態様の一例である。上記実施例において、ガイド溝126の断面形状が円弧とされていたが、ガイド溝の断面形状は円弧に限られず、例えば、「コ」の字状、「V」字状等の形状とすることができる。
上記実施例において、ガイド溝126の半径が一定の割合で増加させられていたが、その増加割合を操舵量に応じて変化させることもできる。図8、図9に、操舵量に応じてガイド溝の半径の増加割合(変化率の一種である)を変化させた場合の、ボール132の変位を模式的に示す。これらの図は、あくまでも、操舵量に応じてボール132とハウジング110との離間距離がどう変化するのかを分かり易く示す模式図であり、実際にガイドローラがこのような形状をしていなくともよい。例えば、図8のようにガイド溝の半径の増加割合を変化させるために、ガイドローラ400に、図10に示すようなガイド溝410を形成することができる。なお、ガイド溝410は、その断面形状が、「コ」の字状の一種とされ、その側壁が外周に向かって広がるように傾斜したものとされている。
図8のように、中立位置付近のガイド溝の半径の増加割合を大きくし、操舵量が比較的大きくなった状態において増加割合を小さくした場合の、操舵量θと中立位置復帰力Mtとの関係の傾向を図11に例示する。その場合には、中立位置から操舵がなされて操舵量が比較的小さい状態で中立位置復帰力が急速に増大し、一方、操舵量が比較的大きい状態で中立位置復帰力が緩やかに増大する傾向となる。図8とは対照的に、図9のように、中立位置付近のガイド溝の半径の増加割合を小さくし、操舵量がある程度増加した状態で増加割合を大きくすることもでき、その場合の操舵量θと中立位置復帰力Mtとの関係の傾向を図12に例示する。その場合には、中立位置から操舵がなされて操舵量が比較的小さい状態で中立位置復帰力が緩やかに増大し、一方、操舵量がある程度大きくなった状態で中立位置復帰力が比較的急速に増大する傾向となる。
10:操作部 12:転舵部 14:ステアリングホイール(操作部材) 16:転舵車輪 20:ステアリング操作装置 22:シャフト(回転軸) 30:中立位置復帰力発生装置 36:反力調整モータ 40:転舵装置 70:操舵角センサ 110:ハウジング 120:ガイドローラ 122:円柱状部 124:円錐台状部(ガイド形成体) 126:ガイド溝(螺旋ガイド部) 130:ボールプランジャ機構 132:ボール 134:ホルダ 136:支持ロッド 138:スライド部材(軸線方向変位体) 140:圧縮コイルスプリング(弾性体) 160:スライド許容部 166:押さえプレート 200:ECU <変形例> 300:ガイド溝 310:復帰力発生装置 320:ガイドローラ 350:復帰力発生装置 360:ガイドローラ 370:ガイド溝 370F,R:前方側、後方側ガイド溝 400:ガイドローラ 410:ガイド溝
Claims (3)
- 操舵操作によって中立位置からの操舵量が増減させられる操作部材と、
弾性力に依拠して前記操作部材を中立位置に接近させる力である中立位置復帰力を発生させる復帰力発生機構とを備えたステアリング操作装置であって、
前記復帰力発生機構が、
螺旋状の螺旋ガイド部を有するガイド形成体と、
前記螺旋ガイド部にガイドされる被ガイド体と、
その被ガイド体を、それの前記螺旋ガイド部の軸線方向の変位を許容しつつ、かつ、自身との接近・離間を許容するとともに、操舵操作に応じて前記螺旋ガイド部の軸線を回転軸線として前記ガイド形成体と相対回転させられる支持装置と、
前記被ガイド体と前記支持装置との接近・離間に応じて変形するように設けられて、変形量に応じて前記被ガイド体と前記支持装置とを離間させる向きの弾性力を発生させる弾性体とを備え、
操舵量の増加に伴い前記ガイド形成体と前記支持装置とが前記軸線を回転軸線として相対回転し、その相対回転によって前記軸線方向に変位させられる前記被ガイド体の前記軸線方向の位置における前記ガイド形成体と前記支持装置との離間距離が減少するように構成されるとともに、
前記弾性体の弾性力に依拠して、前記ガイド形成体と前記支持装置とを相対回転させる力を生じさせることにより、中立位置復帰力を発生させるものであることを特徴とするステアリング操作装置。 - 前記螺旋ガイド部が、前記軸線方向の位置によって径が変化するように形成された請求項1に記載のステアリング操作装置。
- 当該ステアリング操作装置が、
前記復帰力発生機構が第1復帰力発生機構とされ、その第1復帰力発生機構によって左右の操舵方向の一方に向かう操舵量の増加に伴い中立位置復帰力を増加させるとともに、その第1復帰力発生機構とは別にもう1つの復帰力発生機構である第2復帰力発生機構を備え、
その第2復帰力発生機構が、
螺旋状の螺旋ガイド部を有するガイド形成体と、
前記螺旋ガイド部にガイドされる被ガイド体と、
その被ガイド体を、それの前記螺旋ガイド部の軸線方向の変位を許容しつつ、かつ、自身との接近・離間を許容するとともに、操舵操作に応じて前記ガイド形成体に対して前記螺旋ガイド部の軸線を回転軸線として相対回転させられる支持装置と、
前記被ガイド体と前記支持装置との接近・離間に応じて変形するように設けられて、変形量に応じて前記被ガイド体と前記支持装置とを離間させる向きの弾性力を発生させる弾性体とを備え、
前記第1復帰力発生機構のガイド形成体と、当該第2復帰力発生機構のガイド形成体とが一体化されるとともに、
前記左右の操舵方向の一方とは逆方向の操舵量の増加に伴い、当該第2復帰力発生機構の前記ガイド形成体と前記支持装置とが前記軸線を回転軸線として相対回転し、その相対回転によって前記軸線方向に変位させられる前記被ガイド体の位置における前記ガイド形成体と前記支持装置との離間距離が減少するように構成され、
前記左右の操舵方向の一方とは逆の操舵方向において、当該第2復帰力発生機構の前記弾性体の弾性力に依拠して、前記ガイド形成体と前記支持装置とを相対回転させる力を生じさせることにより、中立位置復帰力を発生させるものである請求項1または2に記載のステアリング操作装置。
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JP2005298877A JP2007106245A (ja) | 2005-10-13 | 2005-10-13 | ステアリング操作装置 |
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- 2005-10-13 JP JP2005298877A patent/JP2007106245A/ja not_active Withdrawn
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