JP2009018662A - 操舵反力付加装置 - Google Patents

Abstract

【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保持機構１３とを操舵反力付加装置１０に設ける。保持機構１３には、一対の引き出し部１２ｂのそれぞれが固定される回転プレート２０と、回転プレート２０を一対の引き出し部１２ｂ間の張力差に応じて所定の基準位置から回転できるように支持するねじ軸２２と、回転プレート２０に対して基準位置への復元力を付加するばね２３とを設ける。
【選択図】図２

Description

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。

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。

特開平４−３６８２８６号公報 特開平１０−３５５２１号公報

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もその操舵反力は比較的明瞭に感じ取ることができる。しかも、その操舵反力の立ち上がり特性は操舵感に比較的大きな影響を及ぼす。ところが、従来の摩擦式の操舵反力付加装置では摩擦力を柔軟に変化させることができず、操舵感を適切に発生させることが困難な場合がある。

そこで、本発明は、摩擦を利用しつつ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。

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、を備え、前記帯状部材保持手段には、前記一対の引き出し部のそれぞれが固定される保持部材と、前記保持部材を前記一対の引き出し部間の張力差に応じて所定の基準位置から回転できるように支持する支持手段と、前記保持部材に対して前記基準位置への復元力を付加する復元力付加手段とが設けられることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

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帯と回転体との間に摩擦力が作用する。回転体が静止している状態では、復元力付加手段によって付加される復元力で保持部材が基準位置に保持される。ステアリングホイールの操作に連動して回転体が回転すると、その回転体の回転力が帯状部材と回転体との間に作用する摩擦力に打ち勝つまでは一方の引き出し部が摩擦力によって回転体側に引き込まれ、その摩擦力により保持部材が復元力に抗して回転する。この間は復元力に起因する操舵反力がステアリングホイールに作用し、その操舵反力はステアリングホイールの回転角に比例して増加する。従って、操舵反力の立ち上がり特性には、復元力付加手段が付加する復元力の比例係数（ばね定数等）に応じた適度の勾配を与えることができる。

回転体の回転力が摩擦力に打ち勝つと、摩擦部と回転体との間に滑りが生じ、摩擦部と回転体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に付加される。摩擦部をその両側に連なる引き出し部に作用する張力によって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、回転体と帯状部材との間に作用する摩擦力の意図しない変動が抑えられる。これにより、不所望な変動が少ない安定した操舵反力がステアリングホイールに付加される。このように、本発明によれば、ステアリングホイールの回転初期段階では、保持部材に付加される復元力を利用して操舵反力に適切な勾配を付して立ち上がり特性を改善し、かつ、操舵反力の立ち上がり後は、不所望な変動が少ない安定した操舵反力をステアリングホイールに付加することができる。これらの作用が相俟って良好な操舵感を発生させることができる。

本発明の操舵反力付加装置の一形態においては、前記帯状部材と前記一対の引き出し部との連結位置と前記回転体との距離が変化するように該保持部材を駆動する張力変更駆動手段をさらに備えてもよい（請求項２）。この形態によれば、張力変更駆動手段にて保持部材を駆動して回転体までの距離を変化させることにより、引き出し部に作用する張力を変化させて摩擦部と回転体との間の摩擦力を増減することができる。これにより、操舵反力の設定の自由度を高めることができる。

上記の形態においては、車両の運転状態に応じて前記張力変更駆動手段の動作を制御する張力制御手段をさらに備えてもよい（請求項３）。この形態によれば、車両の運転状態に合わせて操舵反力の設定を変化させることにより、運転状態に適した操舵感を発生させることが可能となる。

さらに、前記張力制御手段は、車速が高いときは低いときよりも前記張力が大きくなるように前記張力変更駆動手段の動作を制御してもよい（請求項４）。この形態によれば、車速が低いときは操舵反力が比較的小さくなり、車速が高いときには操舵反力が増加する。よって低速では軽快な操舵感を発生させ、高速では安定性の高い操舵感を発生させることができる。

本発明の操舵反力付加装置の一形態においては、前記復元力付加手段として、前記保持部材を回転駆動することにより前記復元力を付加する回転駆動手段が設けられてもよい（請求項５）。この形態によれば、回転駆動手段にて保持部材を基準位置に向かって回転駆動することにより、保持部材に復元力を付加することができる。駆動力を変化させることにより、操舵反力の立ち上がり時期における変化特性を多様に変化させることができる。これにより、操舵反力の立ち上がり特性の設定自由度が高まる。

上記の形態においては、車両の運転状態に応じて前記回転駆動手段の動作を制御する復元力制御手段をさらに備えてもよい（請求項６）。この形態によれば、車両の運転状態に合わせて回転駆動動作を適宜に制御することにより、操舵反力の立ち上がり特性を車両の運転状態に応じて多様に変化させ、それにより運転状態に適した操舵感を発生させることが可能となる。

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。

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さらに抑えることができる。

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に巻き掛けて摩擦に基づく操舵反力を発生させるとともに、その帯状部材の引き出し部を保持するための保持部材を回転可能に支持し、かつその保持部材には基準位置への復元力を付加するようにしたので、ステアリングホイールの回転初期段階では復元力に基づく操舵反力を発生させてその立ち上がり特性を適切に設定することができる。また、操舵反力の立ち上がり後は帯状部材と回転体との間の摩擦力を利用して安定した操舵反力をステアリングホイールに付加することができる。これらの作用が相俟って、良好な操舵感を発生させることができる。

［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。

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機構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。

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。

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。

保持機構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保持部材としての回転プレート２０と、その回転プレート２０の中心にピン２１を介して回転自在に取り付けられてドラム１１とは反対側に突出する支持手段としてのねじ軸２２と、回転プレート２０と車体のばね受け部５との間に介装されて回転プレート２０を図中の上方に引き寄せる引張力を発生する一対の引張ばね２３とを備えている。回転プレート２０と引き出し部１２ｂとの連結位置はピン２１を挟んで左右対称である。また、引張ばね２３は左右同一であり、かつそれらの配置も左右対称である。よって、引き出し部１２ｂに作用する張力、言い換えれば、引き出し部１２ｂが回転プレート２０を下方に引き込む力が互いに等しい場合、回転プレート２０は引張ばね２３から与えられる復元力で図中に実線で示す基準位置に保持される。一方、引き出し部１２ｂ間に所定以上の張力差が生じると、回転プレート２０は引張ばね２３に抗して図中に破線で示すようにピン２１を中心に基準位置から傾くように回転する。

また、回転プレート２０は、ねじ軸２２が車体の固定部３に通され、そのねじ軸２２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が幾らか張られた状態で車体の定位置に固定される。これにより、保持機構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２２の固定部３に対する取り付け位置をねじ軸２２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。回転プレート２０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の回転中心線から回転プレート２０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、回転プレート２０を車体に対して上下方向に位置調整可能に取り付けることなく、回転プレート２０の上下方向の位置（ピン２１の位置）を不変としてもよい。

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。

次に、操舵反力付加装置１０の動作を説明する。まず、ドラム１１が静止している状態では、引張ばね２３から付加される復元力（引張力）によって回転プレート２０が基準位置に保持される。ステアリングホイール１が操作され、これに連動してドラム１１が回転を開始した場合の動作は次の通りである。まず、ドラム１１の回転力が帯状部材１２とドラム１１との間の摩擦力に打ち勝つまでは、帯状部材１２の摩擦部１２ａとドラム１１との間に滑りが発生しない。このため、ドラム１１の回転方向に対して後方側に引き出されている引き出し部１２ｂ、例えばドラム１１が図２の時計方向に回転する場合には右側の引き出し部１２ｂ、を介して回転プレート２０にピン２１の回りの回転モーメントが作用する。これにより、回転プレート２０は引張ばね２３の復元力に抗してピン２１を中心に基準位置から回転する。回転プレート２０の回転角と復元力との間には図３に示したようにばね定数をＫとする比例関係が存在し、回転プレート２０の回転角が増加すればこれに比例して復元力も増加する。そして、回転プレート２０の復元力が増加すればドラム１１の回転に対する抵抗も増加する。ドラム１１の回転に対する抵抗によってステアリングホイール１に操舵反力が作用するから、回転プレート２０の回転角が増加すればこれに比例して操舵反力も大きくなる。これにより、ステアリングホイール１の回転初期の段階では操舵反力が勾配を伴って比例的に立ち上がる。図４に、操舵反力付加装置１０の操舵角と操舵反力（操舵トルク）との関係を示すが、図中のａ点からｂ点が復元力に起因して発生する操舵反力を示している。図４のａ点〜ｂ点の勾配はばね定数Ｋに応じて適宜に定めることができる。操舵反力の立ち上がり特性の設定例を図５Ａ〜図５Ｃに示す。これらの図に示すように、復元力に関するばね定数Ｋの大小に応じて、操舵反力の立ち上がり時の勾配を適宜に変化させることができる。

次に、ドラム１１の回転力がドラム１１と摩擦部１２ａとの間の摩擦力に打ち勝つと、摩擦部１２ａとドラム１１との間に滑りが生じ、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。図４のｂ点〜ｃ点はその摩擦力による操舵反力が発生している範囲である。なお、図４のｂ点の縦軸座標、すなわち操舵反力はドラム１１と摩擦部１２ａとの間に作用する摩擦力Ｆによって定まる。また、図４の横軸よりも下方の領域は、ステアリングホイール１の戻し操作時における操舵反力を負の値として示したものである。

本形態の操舵反力付加装置１０においては、摩擦部１２ａをその両側に連なる引き出し部１２ｂに作用する張力によってドラム１１に押し付けているので、摩擦部１２ａをドラム１１の外周１１ｂ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、ドラム１１と帯状部材１２との間に作用する摩擦力の意図しない変動が抑えられる。

摩擦部１２ａに対してドラム１１が滑り始めた場合、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一方の引き出し部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側の引き出し部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。よって、ドラム１１と摩擦部１２ａとの間の摩擦力の意図しない変動がさらに抑えられる。

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の回転初期段階では、回転プレート２０の回転とそれに対する復元力とを利用して所望の勾配で操舵反力を立ち上げることができる。操舵反力が所定レベルに達した後は、帯状部材１２の摩擦部１２ａとドラム１１との間の摩擦力を利用して、不所望な変動が少ない安定した操舵反力を付加することができる。これらの作用が相俟って良好な操舵感を発生させることができる。

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、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。

［第２の形態］
図６は本発明の第２の形態に係る操舵反力付加装置を示す。本形態の操舵反力付加装置１０Ａは、一対の摩擦付加機構３０Ａ、３０Ｂを組み合わせたものである。摩擦付加機構３０Ａ、３０Ｂのそれぞれは上述した第１の操舵反力付加装置１０と同様の構成を有しており、それらの詳細は説明を省略する。但し、ドラム１１及びモータ１５は摩擦付加機構３０Ａ、３０Ｂ間で共用される。

また、摩擦付加機構３０Ａ、３０Ｂの間では、回転プレート２０に与える復元力、及び帯状部材１２の摩擦部１２ａとドラム１１との間に発生させる摩擦力の設定値とがそれぞれ異なっている。例えば、一方の摩擦付加機構３０Ａが発生させる操舵反力と操舵角との関係は図７Ａに示すように設定され、他方の摩擦付加機構３０Ａが発生させる操舵反力と操舵角との関係は図７Ｂに示すように設定される。これらの例では、一方の摩擦付加機構３０Ａが発生させる摩擦力Ｆａよりも他方の摩擦付加機構３０Ｂが発生させる摩擦力Ｆｂが大きく、かつ、一方の摩擦付加機構３０Ａの回転プレート２０に与えられる復元力のばね定数Ｋａよりも他方の摩擦付加機構３０Ｂの回転プレート２０に与えられる復元力のばね定数Ｋｂが小さい。摩擦力の設定値は例えば帯状部材１２に与える張力を変化させ、あるいは帯状部材１２の摩擦部１２ａの摩擦係数を変化させることによって差別化すればよい。張力調整機構１４による押圧力を摩擦付加機構３０Ａ、３０Ｂの間で異なる値に設定してもよい。復元力のばね定数は引張ばね２３を機構３０Ａ、３０Ｂの間で異なるものとすればよい。

図８は操舵反力付加装置１０Ａが発生させる操舵反力と操舵角との関係を示す図であり、図９はその操舵反力の立ち上がり領域を拡大して示す図である。本形態では、摩擦付加機構３０Ａ、３０Ｂのそれぞれが発生させる操舵反力が合成されることにより、第１の形態と比較して操舵反力の立ち上がり特性をさらに多様に設定することができる。すなわち、ステアリングホイール１の操作が開始されたａ点から立ち上がり時期の途中のｂ１点までは操舵反力の勾配がばね定数Ｋａ、Ｋｂの合成値（Ｋａ＋Ｋｂ）によって定まる。ｂ１点の操舵反力は摩擦力Ｆａによって定まる。つまり、摩擦力Ｆａが相対的に小さく設定された摩擦付加機構３０Ａにおいて、ドラム１１と帯状部材１２の摩擦部１２ａとの間に滑りが生じ始める時点がｂ１点である。

一方の摩擦付加機構３０Ａにおいてドラム１１と摩擦部１２ａとの間に滑りが生じた後は、他方の摩擦付加機構３０Ｂにおいてドラム１１と摩擦部１２ａとの間に滑りが生じるｂ２点までは、その他方の摩擦付加機構３０Ｂにおけるばね定数Ｋｂによって操舵反力の勾配が定まる。そして、ｂ２点に達した後は、両摩擦付加機構３０Ａ、３０Ｂが発生する摩擦力Ｆａ、Ｆｂの合力（Ｆａ＋Ｆｂ）に応じた一定の操舵反力が付加される。

なお、上記の形態では一対の摩擦付加機構３０Ａ、３０Ｂを組み合わせたが、さらに多数の摩擦付加機構を組み合わせることにより、操舵反力の立ち上がり特性をさらに多様に変化させてもよい。

［第３の形態］
図１０は本発明の第３の形態に係る操舵反力付加装置１０Ｂを図２に対応させて示した図である。なお、上述した第１の形態の操舵反力付加装置１０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。図１０から明らかなように、本形態では回転プレート２０を支持するためのねじ軸２２を電動モータ４０によって回転駆動することにより、回転プレート２０及びその回転の中心のピン２１を図中の上下方向に位置調整可能としている。つまり、モータ４０にてねじ軸２２を回転駆動することにより、回転プレート２０に対する引き出し部１２ｂの連結位置とドラム１１の中心との距離が変化するように回転プレート４０を駆動している。モータ４０の動作は制御ユニット４１によって制御可能である。制御ユニット４１は車速センサ４２等から入力される情報に基づいてモータ４０の回転を制御する。その他の構成は第１の形態の操舵反力付加装置１０と同様である。

この形態によれば、モータ４０にて回転プレート２０の位置を変化させることにより、帯状部材１２の一対の引き出し部１２ｂにそれぞれ作用する張力を一括して変化させることができる。これにより、図１１に示したように、操舵反力の目標値、つまり、ドラム１１が帯状部材１２の摩擦部１２ａに対して回転するときに発生させるべき操舵反力の値を図中のｂ、ｂ′、ｂ″点で例示したように適宜に変化させることができる。これにより、操舵反力の設定の自由度が高まる。

図１２は、制御ユニット４１による操舵反力の目標値の制御の一例を示す。この例では、車速センサ４２によって検出される車速が所定の閾値Ｖｔｈに達するまでは操舵反力の目標値が一定値Ｆ１に維持される。車速が閾値Ｖｔｈを超えると、車速に比例して操舵反力の目標値が増加するように、制御ユニット４１が回転プレート２０を上方に変位させる。このような変化を与えることにより、低速では軽快な操舵感を発生させ、高速では安定性の高い操舵感を発生させることができる。但し、操舵反力の目標値は図１２の例に限らず、車両の運転状態を示す種々のパラメータに基づいて制御してよい。本形態では、モータ４０が張力変更駆動手段に、制御ユニット４１が張力制御手段にそれぞれ相当する。なお、張力変更手段としては、モータ４０に限らず各種のアクチュエータを用いてよい。

［第４の形態］
図１３は本発明の第４の形態に係る操舵反力付加装置１０Ｃを図１に対応付けて示した図である。なお、図１と共通する部分には同一符号を付して説明を省略する。本形態の操舵反力付加装置１０Ｃでは、第１の形態における引張ばね２３が省略され、これに代わる復元力付加手段（回転駆動手段）として、回転プレート２０をその回転中心（図２のピン２１の位置）の回りに回転駆動する電動モータ５０が設けられている。モータ５０の動作は制御ユニット５１によって制御可能である。制御ユニット５１は車速センサ５２等から入力される情報に基づいてモータ５０の回転を制御する。

本形態によれば、ステアリングホイール１の回転初期段階で、モータ５０から回転プレート２０を基準位置に戻す方向の駆動力（駆動トルク）を出力させることにより、回転プレート２０に復元力を付加することができる。しかも、その復元力は、モータ５０の駆動力を変化させることによって適宜の値に設定することができる。従って、図１４に示したように、ステアリングホイール１の回転初期段階における操舵反力の勾配Ｋを適宜に変化させ、それにより、操舵反力が目標値に達する位置を図中のｂ、ｂ′、ｂ″点で例示したように適宜に変化させることができる。これにより、操舵反力の立ち上がり特性に関する設定の自由度が高まる。操舵反力の立ち上がり領域内で復元力を変化させることにより、図中に破線で示したように操舵反力の勾配を変化させることも可能である。

図１５は、制御ユニット５１による勾配（摩擦勾配）Ｋの制御の一例を示す。この例では、車速センサ５２によって検出される車速が所定の閾値Ｖｔｈに達するまでは摩擦勾配が一定値Ｋ１に維持される。車速が閾値Ｖｔｈを超えた場合には、車速の増加に対して摩擦勾配Ｋ１が一定の比率で低下するように制御ユニット５１がモータ５０の駆動力を減少させる。このような変化を与えることにより、低速では操舵反力を比較的早期に立ち上げ、高速では操舵反力を緩やかに立ち上げることができる。但し、摩擦勾配の制御は図１５の例に限らず、車両の運転状態を示す種々のパラメータに基づいて制御してよい。本形態においては、モータ５０が回転駆動手段として機能し、制御ユニット５１が復元力制御手段として機能する。但し、回転駆動手段としては、モータ５０に限らず各種のアクチュエータを用いてよい。本形態と上述した第３の形態とを組み合わせることにより、図１６に例示したように操舵反力の目標値及び操舵反力の立ち上がり領域における勾配Ｋを様々に変化させてもよい。

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。

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。

帯状部材保持手段の保持部材は回転プレート２０に限らず、フックその他各種の保持部材にて引き出し部１２ｂを保持してよい。支持手段もピン２１による例に限らず、保持部材を回転可能に支持できる限りにおいて種々の構成を利用してよい。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。

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。

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。

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１のII−II線に沿った断面図。 回転プレートの基準位置からの回転角と回転プレートに作用する復元力との関係の一例を示す図。 第１の形態における操舵角と操舵反力との関係の設定例を示す図。 操舵反力の立ち上がり特性の一例を示す図。 操舵反力の立ち上がり特性の他の例を示す図。 操舵反力の立ち上がり特性のさらに他の例を示す図。 本発明の第２の形態に係る操舵反力付加装置の要部を示す図。 一方の摩擦付加機構における操舵角と操舵反力との関係の設定例を示す図。 他方の摩擦付加機構における操舵角と操舵反力との関係の設定例を示す図。 一対の摩擦付加機構を組み合わせたときに得られる操舵角と操舵反力との関係を示す図。 図８における操舵反力の立ち上がり領域を拡大して示す図。 本発明の第３の形態に係る操舵反力付加装置の要部を図２に対応させて示す図。 第３の形態にて操舵反力の目標値を変化させる例を示す図。 操舵反力の目標値を車速に応じて変化させる例を示す図。 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。 第４の形態にて操舵反力の立ち上がり領域の勾配を変化させる例を示す図。 車速に応じて摩擦勾配を変化させる例を示す図。 第３及び第４の形態を組み合わせたときに実現可能な操舵角と操舵反力との関係を示す図。

符号の説明

１ ステアリングホイール
２ ステアリングシャフト
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 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 保持機構（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 回転プレート（保持部材）
２１ ピン
２２ ねじ軸（支持手段）
２３ 引張ばね（復元力付加手段）
３０Ａ、３０Ｂ 摩擦付加機構
４０ 電動モータ（張力変更駆動手段）
４１ 制御ユニット（張力制御手段）
５０ 電動モータ（回転駆動手段）
５１ 制御ユニット（復元力制御手段）

Claims (8)

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、を備え、
   前記帯状部材保持手段には、前記一対の引き出し部のそれぞれが固定される保持部材と、前記保持部材を前記一対の引き出し部間の張力差に応じて所定の基準位置から回転できるように支持する支持手段と、前記保持部材に対して前記基準位置への復元力を付加する復元力付加手段とが設けられている、
   ことを特徴とする操舵反力付加装置。
2. 前記帯状部材と前記一対の引き出し部との連結位置と前記回転体との距離が変化するように該保持部材を駆動する張力変更駆動手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の操舵反力付加装置。
3. 車両の運転状態に応じて前記張力変更駆動手段の動作を制御する張力制御手段をさらに備え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。
4. 前記張力制御手段は、車速が高いときは低いときよりも前記張力が大きくなるように前記張力変更駆動手段の動作を制御す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。
5. 前記復元力付加手段として、前記保持部材を回転駆動することにより前記復元力を付加する回転駆動手段が設けら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。
6. 車両の運転状態に応じて前記回転駆動手段の動作を制御する復元力制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項５に記載の操舵反力付加装置。
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１〜６のいずれか一項に記載の操舵反力付加装置。
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１〜６のいずれか一項に記載の操舵反力付加装置。

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