JP5800182B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用操舵装置に関する。

操舵部材（ハンドル。ステアリングホイール）と転舵輪との機械的な連結が解かれており、操舵部材の操作（ハンドル操作）に応じて転舵輪の向きを変えるための駆動源としての転舵モータを備えたステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置が提案されている（例えば特許文献１，２を参照）。
この種の車両用操舵装置では、転舵輪から操舵部材に路面反力が伝達されないので、運転者に路面反力に応じた適切な操舵感を与えるべく操舵部材に操舵反力を付与する反力モータが設けられている。

特開２０００−５３００８号公報 特開２００４−３５９０１１号公報

ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置では、操舵部材が転舵輪から機械的に切り離されている。このため、転舵輪が最大回転角になっていても、操舵部材が、さらに回転することが可能である。
そこで、特許文献１では、操舵中立位置を基準として操舵部材の回転角を、所定量以下に規制するための規制機構が設けられている。具体的には、操舵部材と一体回転する操舵軸に設けられたねじ部に、回転不能なナット部材が螺合している。操舵部材および操舵軸の回転に伴って、前記ナット部材が軸方向に変位してストッパに当接することにより、操舵部材のそれ以上の回転が規制されている。

しかしながら、運転者が、例えば早い速度で操舵部材を操作した場合、ナット部材が衝撃的にストッパに衝突する。その衝突時の衝撃反力が操舵部材を介して運転者に伝達されるため、運転者の操舵フィーリングが悪くなるとともに、運転者が疲労するおそれがある。また、ナットとストッパとの衝突時に打音が発生し、騒音の原因となる。
ところで、特許文献１，２では、操舵部材を操舵中立位置に保持するための、ねじりコイルばねが設けられており、運転者が操舵部材を操作したときに、ねじりコイルばねによって、運転者に操舵反力が付与されるようになっている。ねじりコイルばねの反力は、操舵中立位置から、操舵部材の回転角が増大するに伴って比例的且つ連続的に増大するため、操舵部材が最大回転角（すなわち回転端）に接近したことに気付き難い。

本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、運転者に操舵部材の回転端の接近を気付かせることができる車両用操舵装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１の発明は、操舵部材（２）と転舵輪（３）との機械的な連結が解除された車両用操舵装置（１）において、ハウジング（１１）と、前記ハウジングに回転可能に軸支されて、前記操舵部材が連結されて、前記操舵部材の回転操作に伴って回転するシャフト（９）と、前記シャフトに連結されて前記シャフトの回転軸線（Ｌ１）と同軸的に設けられて前記回転軸線を中心として回転するロータ（６１）を含み、前記ハウジング内に収容されて、前記シャフトを介して前記操舵部材に操舵反力を付与する反力モータ（１０）と、前記操舵部材の回転量を所定角度以下に規制する回転規制機構（２１）と、を備え、前記回転規制機構は、前記回転軸線と同軸的に設けられて、前記回転軸線を中心として前記ロータと一体に回転する回転可能要素（６６）と、前記回転可能要素と前記回転軸線方向（Ｘ１）に対向配置されて、前記ハウジングまたは前記ハウジングによって回転を規制された部材に設けられた回転不能要素（Ｆ，７０）と、前記回転不能要素および前記回転可能要素の間に前記回転軸線方向に沿って配列されて、前記回転軸線と同軸的に設けられて、前記回転軸線を中心として回転し且つ前記回転軸線方向に移動可能な複数の中間要素（７１〜７５）と、前記回転軸線方向に沿って配列された前記回転可能要素、前記複数の中間要素および前記回転不能要素のうちの隣接要素同士を相対回転可能に連結して、各前記隣接要素間の相対回転量を規制する複数の連結要素（８０）と、それぞれが各前記隣接要素の相対回転に抗する摩擦抵抗を付与して、少なくとも１つ（９６）が他（９１〜９５）に比べて前記摩擦抵抗が大きく設定された複数の摩擦抵抗付与要素（９１〜９６）と、前記隣接要素同士を接近させる方向に予圧する予圧付与部材（６９）と、を含み、前記予圧付与部材は、前記回転不能要素と前記回転可能要素との間に介在し前記複数の中間要素に前記回転軸線方向の一方側から一括して前記回転軸線方向の予圧を与えるように構成されている車両用操舵装置を提供する。

なお、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素等を表すが、このことは、むろん、本発明がそれらの実施形態に限定されるべきことを意味するものではない。以下、この項において同じ。

また、請求項２のように、各前記摩擦抵抗付与要素は、対応する各前記隣接要素間に挟持された摩擦板（９１〜９６）であってもよい。
また、請求項３のように、前記摩擦係数の大きい摩擦抵抗付与要素（９６）の両側の隣接要素が対応する連結要素によって規制される相対回転角（δ２）が、前記他の摩擦抵抗付与要素（９１〜９５）の両側の隣接要素が対応する連結要素によって規制される相対回転角（δ１）よりも小さく設定されていてもよい。

また、請求項４のように、各前記連結要素は、それぞれ対応する隣接要素の一方に設けられ前記回転軸線方向に突出した突起（８１）と、前記突起が係合するようにそれぞれ対応する隣接要素の他方に設けられ、前記ロータの回転方向に延びる有端の係合溝（８２）と、を含んでいてもよい。
また、請求項５のように、前記回転可能要素、各前記中間要素および各前記摩擦抵抗付与要素は、前記シャフトが貫通する環状板であってもよい。

また、請求項６のように、前記ロータは、前記回転軸線と同軸的に配置された筒状部（６３）を含み、前記中間要素としての前記環状板（７１〜７５）は、前記筒状部と前記シャフトとの間に配置され、前記筒状部および前記シャフトの何れか一方に回転可能に支持されていてもよい。

請求項１の発明によれば、前記摩擦係数の大きい摩擦抵抗付与要素に対応する隣接要素は、操舵部材の回転角範囲の終端（回転端）付近の領域において、相対回転する。したがって、操舵部材に付与される摩擦抵抗トルクが、操舵部材の回転角範囲の終端（回転端）付近の領域で高くなるので、運転者に、操舵部材の回転端の接近を気付かせることができる。

また、中間要素および摩擦抵抗付与要素に予圧を与えることにより、操舵部材に付与する摩擦抵抗トルクの大きさを所望に設定することができる。
また、請求項２の発明によれば、対応する隣接要素間にそれぞれ介在する摩擦板を用いて、対応する隣接要素間に摩擦抵抗を付与するので、操舵部材の回転角範囲における摩擦抵抗トルク特性を所望に設定することができる。

また、請求項３の発明によれば、摩擦係数の大きい摩擦抵抗付与要素の両側の隣接要素が規制される相対回転角を、各前記他の摩擦抵抗付与要素の両側の隣接要素が規制される相対回転角よりも小さくした。したがって、摩擦抵抗要素の数を過度に多くすることなく、操舵部材の回転角範囲のなかで、摩擦抵抗トルクが高くされる領域の角度幅を所望の角度幅に設定することができる。

また、請求項４の発明によれば、対応する隣接要素の一方に設けられた突起が、他方に設けられた係合溝の終端と係合することにより、対応する隣接要素間の相対回転量を容易に規制することができる。これにより、ローラの最大回転角の規制を通じて操舵部材の回転量を所定角度以内に容易に規制することができる。
また、請求項５の発明によれば、シャフトの回りに、環状板からなる回転可能要素、中間要素および摩擦抵抗付与要素を回転軸線方向に配列したので、小型化を達成することができる。

また、請求項６の発明によれば、中間要素としての環状板をロータの筒状部とシャフトとの間に配置して用いるので、小型化を達成することができる。

本発明の一実施形態の車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。 反力モータ等を収容したハウジングの断面図である。 図２の一部の拡大図であり、回転規制機構を示している。 回転規制機構の分解斜視図である。 回転規制機構の中間板の断面図である。 （ａ）は中間板の係合溝に係合する突起の可動範囲を説明する概略図であり、（ｂ）は回転不能要素の係合溝に係合する突起の可動範囲を説明する概略図である。 操舵角と摩擦抵抗トルクとの関係を示すグラフ図である。

本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施形態の車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、本車両用操舵装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２と転舵輪３との機械的な連結が解除された、いわゆるステアバイワイヤシステムを構成している。
車両用操舵装置１では、操舵部材２の回転操作に応じて駆動される転舵アクチュエータ４の動作を、ハウジング５に支持された転舵軸６の車幅方向の直線運動に変換するようになっている。この転舵軸６の直線運動は、転舵用の左右の転舵輪３の転舵運動に変換され、これにより車両の転舵が達成される。車両が直進しているときの転舵輪３の位置に対応する操舵部材２の位置が、操舵中立位置として設定されている。

転舵アクチュエータ４は、例えば、電動モータを含んでいる。この電動モータの駆動力（出力軸の回転力）は、転舵軸６に関連して設けられた運動変換機構（ボールねじ装置）により、転舵軸６の軸方向の直線運動に変換される。この転舵軸６の直線運動は、転舵軸６の両端に連結されたタイロッド７に伝達され、ナックルアーム８の回動を引き起こす。これにより、ナックルアーム８に支持された転舵輪３の操向が達成される。

転舵軸６、タイロッド７およびナックルアーム８により、転舵輪３を転舵するための転舵機構Ａが構成されている。転舵軸６を支持するハウジング５は、車体Ｂに固定されている。
操舵部材２は、車体Ｂに回転可能に支持されたシャフトとしての操舵軸９に連結されている。操舵軸９には、路面等から転舵輪３に伝わる反力を、操舵軸９を介して、操舵反力として操舵部材２に与えるための反力モータ１０が取り付けられている。反力モータ１０は、ブラシレスモータ等の電動モータを含む。反力モータ１０は、車体Ｂに固定されたハウジング１１内に収容されている。

車両用操舵装置１には、操舵軸９に関連して、操舵部材２の操舵角θh を検出するための操舵角センサ１２が設けられている。また、操舵軸９には、操舵部材２に加えられた操舵トルクＴを検出するためのトルクセンサ１３が設けられている。操舵角センサ１２およびトルクセンサ１３は、ハウジング１１内に収容されている。
一方、車両用操舵装置１には、転舵軸６に関連して、転舵輪３の転舵角θw （タイヤ角）を検出するための転舵角センサ１４が設けられている。

これらのセンサの他にも、車速Ｖを検出する車速センサ１５と、車体Ｂの上下加速度Ｇｚを検出する悪路状態検出センサとしての上下加速度センサ１６と、車両の横加速度Ｇｙを検出する横加速度センサ１７と、車両のヨーレートγを検出するヨーレートセンサ１８とが設けられている。
前記のセンサ類１２〜１８の各検出信号は、マイクロコンピュータを含む構成の電子制御ユニットである制御装置としてのＥＣＵ１９に入力されるようになっている。

ＥＣＵ１９は、操舵角センサ１２によって検出された操舵角θh および車速センサ１５によって検出された車速Ｖに基づいて、目標転舵角を設定する。そして、この目標転舵角と、転舵角センサ１４によって検出された転舵角θw との偏差に基づいて、駆動回路２０Ａを介し、転舵用アクチュエータ４を駆動制御（転舵制御）する。
一方、ＥＣＵ１９は、センサ類１２〜１８が出力する検出信号に基づいて、操舵部材２が操舵された方向と逆方向を向く適当な反力が操舵部材２に付与されるように、駆動回路２０Ｂを介して、反力モータ１０を駆動制御（反力制御）する。

図２を参照して、操舵軸９は、筒状のハウジング１１によって回転可能に支持されている。ハウジング１１から操舵軸９の一端が突出しており、前記一端に、操舵部材２が一体回転可能に連結されている。ハウジング１１内には、前記の操舵角センサ１２、トルクセンサ１３および反力モータ１０が収容されている。また、ハウジング１１内には、反力モータ１０の最大回転角を規制することにより、操舵部材２の回転量を所定角度以内に規制する回転規制機構２１が収容されている。

操舵軸９は、一端２２ａ（操舵軸９の前記一端に相当）に操舵部材２が一体回転可能に連結された入力軸２２と、入力軸２２とトーションバー２３を介して同軸上にトルク伝達可能に連結された出力軸２４とを備えている。トーションバー２３の一端２３ａは、入力軸２２と一体回転可能に連結されており、トーションバー２３の他端２３ｂは、出力軸２４と一体回転可能に連結されている。

操舵軸９は、ハウジング１１に保持された第１軸受２５、第２軸受２６および第３軸受２７によって回転可能に支持されている。第１軸受２５、第２軸受２６および第３軸受２７は、例えば玉軸受等の転がり軸受からなる。
第１軸受２５は、入力軸２２の軸方向の中間部を回転可能に支持している。第２軸受２６および第３軸受２７は、出力軸２４を回転可能に支持している。具体的には、第２軸受２６は、出力軸２４の一端２４ａ付近を回転可能に支持しており、第３軸受２７は、出力軸２４の他端２４ｂを回転可能に支持している。

また、入力軸２２の他端２２ｂは、出力軸２４に設けられた支持孔２８内に挿入されている。入力軸２２の他端２２ｂは、支持孔２８の内周に、例えば針状ころ軸受等の第４軸受３０を介して回転可能に支持されている。
ハウジング１１は、ハウジング本体３１と端壁３２とを組み合わせて構成されている。ハウジング本体３１は、筒状をなし、一端３１ａおよび他端３１ｂを有している。ハウジング１１の端壁３２は、概ね板状をなし、ハウジング本体３１の他端３１ｂを閉塞している。

具体的には、端壁３２は、その外径部付近から軸方向に突出する筒状部３３を有しており、その筒状部３３は、ハウジング本体３１の他端３１ｂの内周に嵌合されている。筒状部３３の外周に設けられた収容溝に、例えばＯリング等の封止部材３４が収容されており、封止部材３４によって、ハウジング３１本体および筒状部３３の嵌合部における密封性が確保されている。また、端壁３２は、固定ねじ３５等を用いてハウジング本体３１の他端３１ｂに固定されている。

ハウジング１１の端壁３２（具体的には端壁３２の内壁面３２ａ）に、回転規制機構２１の後述する回転不能要素Ｆが一体に形成されている。また、端壁３２によって回転を規制された押圧板７０も、回転規制機構２１の後述する回転不能要素を構成している。
ハウジング本体３１の一端３１ａの内周と、操舵軸９の入力軸２２の外周との間には、両者間を封止する例えばオイルシールからなる環状の封止部材３６が介在している。また、前記第１軸受２５は、ハウジング本体３１の一端３１ａの内周に設けられた軸受保持部３７に保持されている。

第２軸受２６は、ハウジング本体３１の軸方向の中間部に設けられた軸受保持部３８に保持され、出力軸２４の一端２４ａ付近の外周を回転可能に支持している。第２の軸受２６は、軸受保持部３８に嵌合固定された外輪３９と、出力軸２４の外周に一体回転可能に嵌合された内輪４０とを備えている。
第２軸受２６の外輪３９の一端面が、ハウジング本体３１の軸受保持部３８の一端に形成された位置決め段部４１に当接することによって、外輪３９が、出力軸２４の軸方向（シャフトである操舵軸９の回転軸線方向Ｘ１）の一方側（第１軸受２５側）へ移動することが規制されている。また、第２軸受２６の内輪４０の一端面が、出力軸２４の外周に形成された位置決め段部４２に当接することによって、内輪４０が、出力軸２４の軸方向のの他方側（第３軸受２７側）へ移動することが規制されている。

端壁３２の内壁面３２ａには、第１凹部としての円形の中心凹部４３と、中心凹部４３を取り囲む第２凹部としての環状凹部４４とが設けられている。中心凹部４３の深さは、環状凹部４４の深さよりも深くされている。出力軸２４の他端２４ｂは、中心凹部４３内に挿入されている。第３軸受２７は、中心凹部４３の内周に保持され、出力軸２４の他端２４ｂを回転可能に支持している。端壁３２の内壁面３２ａにおいて、回転不能要素Ｆは、中間板７５に対向する部分と、環状凹部４４の底および周壁面とに相当する。

第３軸受２７は、中心凹部４３の内周に回転不能で且つ軸方向移動可能なようにルーズフィットで嵌合された外輪４６と、出力軸２４の他端２４ｂの外周に一体回転可能に嵌合された内輪４７とを備えている。第３軸受２７の内輪４７の一端面が、出力軸２４の外周に形成された位置決め段部４８に当接することにより、内輪４７が、出力軸２４の軸方向（回転軸線方向Ｘ１）の前記一方側（第２軸受２６側）へ移動することが規制されている。

また、中心凹部４３内には、第２軸受２６および第３軸受２７に一括して軸方向の予圧を与える例えば波板ばねからなる弾性部材４９と、弾性部材４９と第３軸受２７との間に介在した予圧付与部材としてのスペーサ５０とが収容されている。
スペーサ５０は、図２に示すような円形板または環状板からなる。スペーサ５０は、出力軸２４の他端２４ｂの端面や第３軸受２７の内輪４７の端面とは接触しないで、外輪４６の端面のみに接触するように、環状突起５１を設けている。弾性部材４９は、スペーサ５０の環状突起５１を介して、第３軸受２７の外輪４６を出力軸２４の軸方向（回転軸線方向Ｘ１）の前記一方側へ付勢する。

この付勢力は、第３軸受２７の外輪４６、第３軸受の内輪４７、出力軸２４の位置決め段部４８、出力軸２４の位置決め段部４２、第２軸受２６の内輪４０、および第２軸受２６の外輪３９を介して、ハウジング本体３１の位置決め段部４１によって受けられる。したがって、第２軸受２６および第３軸受２７に、一括して軸方向の予圧を付与することができる。

トルクセンサ１３は、ハウジング１１内において、第１軸受２５と第２軸受２６との間に配置されている。トルクセンサ１３は、入力軸２２に一体回転可能に連結された多極磁石５２と、多極磁石５２の回りに出力軸２４と一体回転するヨーク組立体５３と、一対の集磁リング５４，５５と、両集磁リング５４，５５に設けられ入力軸２２の軸方向に対向する集磁板５６と、集磁板５６間に配置された一対の磁気センサとしてのホールＩＣ５７（図２では一方のホールＩＣ５７のみを示してある。）とを備えている。

多極磁石５２は、図示していないが、周方向に各複数のＮ極およびＳ極を並べ、これらを樹脂製の保持筒により一体化してなる円筒磁石として構成されている。また、ヨーク組立体５３は、２個一組のヨークリング５８，５９を備えている。ヨーク組立体５３は、両ヨークリング５８，５９を円筒形にモールド成形した保持筒６０によって保持させて構成されている。

ホールＩＣ５７は、集磁リング５４，５５の集磁板５６間に生ずる磁束の密度を検出する。具体的には、ホールＩＣ５７は、集磁板間に生ずる磁束のうち、入力軸２２の軸方向に平行な成分に応じた出力（電位差）を生じるように配置されている。ＥＣＵ１９は、ホールＩＣ５７からの出力信号のレベル、即ちホールＩＣ５７の出力電圧に基づいて、操舵軸９に入力された操舵トルクを算出する構成となっている。

反力モータ１０は、出力軸２４と一体回転可能なロータ６１と、ロータ６１を同心に取り囲み、ハウジング本体３１の内周に固定されたステータ６２とを備えている。ロータ６１は、シャフトとしての操舵軸９の回転軸線Ｌ１と同軸的に設けられて、回転軸線Ｌ１を中心として回転する。ロータ６１は、出力軸２４と一体回転可能な筒状部としてのロータコア６３と、ロータコア６３に一体回転可能に連結された永久磁石６４とを備えている。

ロータコア６３は、操舵軸９の回転軸線Ｌ１と同軸的に設けられて出力軸２４を同心に取り囲む筒状部からなる。筒状のロータコアの一端６３ａと出力軸２４とを一体回転可能に連結した環状板からなる回転可能要素６６（回転規制機構２１の要素の一つ）が設けられている。永久磁石６４は、筒状のロータコア６３の外周に一体回転可能に連結されている。回転可能要素６６は、回転軸線Ｌ１を中心としてロータ６１と一体回転する。

本実施の形態では、筒状のロータコア６３および回転可能要素６６が、出力軸２４と単一の材料で一体に形成されている例に則して説明するが、出力軸２４とは別体に形成されたロータコアや回転可能要素が出力軸２４に一体に連結されていてもよい。
ハウジング１１内において、回転可能要素６６と第２軸受２６との間に、操舵角センサ１２が配置されている。操舵角センサ１２は、例えばレゾルバを用いて構成されている。具体的には、操舵角センサ１２は、出力軸２４と一体回転可能に連結されたレゾルバロータ６７と、ハウジング本体３１の内周に固定され、レゾルバロータ６７を取り囲むレゾルバステータ６８とを備えている。

拡大図である図３に示すように、回転規制機構２１の大部分の要素は、ロータ６１の筒状部としてのロータコア６３の径方向内方の空間内に配置されている。図３および分解斜視図である図４を参照して、回転規制機構２１は、ハウジング１１の端壁３２の回転不能要素Ｆによって予圧付与部材６９を介して回転を規制された回転不能要素としての押圧部材７０と、回転可能要素６６と、中間要素としての例えば５枚の中間板７１〜７５と、複数の連結要素８０と、複数の摩擦抵抗付与要素としての、低摩擦板９１〜９５および高摩擦板９６とを備えている。

回転不能要素としての押圧部材７０と、回転可能要素６６とは、出力軸２４の軸方向（操舵軸９の回転軸線方向Ｘ１）に対向している。中間要素としての中間板７１〜７５は、回転不能要素としての押圧部材７０と、回転可能要素６６との間に、回転軸線方向Ｘ１に並ぶようにして介在している。
各連結要素８０は、ハウジング１１の端壁３２の回転不能要素Ｆ、中間板７１〜７５（中間要素）および回転可能要素６６のうちの、それぞれ対応する隣接要素間の相対回転量をそれぞれ規制するように、それぞれ対応する隣接要素間を連結している。

具体的には、各連結要素８０は、それぞれ対応する隣接要素の一方に設けられ回転軸線方向Ｘ１に突出した突起８１と、突起８１が係合するようにそれぞれ対応する隣接要素の他方に設けられ、回転方向Ｃ１に延びる有端の係合溝８２，８３とにより構成されている。
中間板７１〜７５は共通の環状板からなり、筒状のロータコア６３と出力軸２４との間に配置されている。中間板７１〜７５は、回転軸線Ｌ１と同軸的に設けられており、回転軸線Ｌ１を中心として回転可能である。中間板７１〜７５は、出力軸２４の外周に一体回転可能に嵌合された筒状の滑り軸受８５の外周に回転可能に且つ軸方向移動可能に支持されている。中間板７１〜７５は、出力軸２４およびロータコア６３に対して相対回転可能である。

各中間板７１〜７５は、その一方の端面に突起８１を突出形成し、突起８１を避けた残りの領域に、回転方向Ｃ１に延びるように係合溝８２を形成している。また、ハウジング１１の端壁３２の回転不能要素Ｆは、回転方向Ｃ１に延びる有端の係合溝８３を形成している。
各突起８１は、図５に示すように、対応する中間板７１〜７５と別体で設けられ、対応する中間板７１〜７５の固定孔８６に一部が挿入されて一体に固定されていてもよい。また、図示していないが、各突起８１は、対応する中間板７１〜７５と単一の材料で一体に形成されていてもよい。各中間板７１〜７５の少なくとも一方の端面には（本実施の形態では、突起８１が突出する側の端面）に、環状の受け凹部８７が設けられている。

図４に示すように、各受け凹部８７は、対応する低摩擦板９２〜９５ないし高摩擦板９６を受ける。また、各摩擦板９２〜９６の外周が、対応する受け凹部８７の周壁面によって回転可能に支持される。一方、ロータ３１と一体回転する回転可能要素６６には、環状の受け凹部８８が設けられている。低摩擦板９１の外周が、受け凹部８８の周壁面によって回転可能に支持される。

図３および図４に示すように、回転可能要素６６に設けられた突起８１が、中間板７１に設けられた周方向に有端の係合溝８２にスライド可能に嵌合し、中間板７１に設けられた突起８１が、中間板７２に設けられた係合溝８２にスライド可能に嵌合する。
また、中間板７２に設けられた突起８１が、中間板７３に設けられた係合溝８２にスライド可能に嵌合し、中間板７３に設けられた突起８１が、中間板７４に設けられた係合溝８２にスライド可能に嵌合する。

また、中間板７４に設けられた突起８１が、中間板７５に設けられた係合溝８２にスライド可能に嵌合し、中間板７５に設けられた突起８１が、ハウジング１１の端壁３２の回転不能要素Ｆに設けられた係合溝８３にスライド可能に嵌合する。
図６（ａ）に示すように、各中間板７１〜７４（中間要素）の係合溝８２に係合する突起８１の可動範囲が、回転方向Ｃ１の全領域の例えば８５％（隣接要素間の相対回転角δ１で３０６°に相当）になるように、回転方向Ｃ１に関する係合溝８２の配置範囲を設定してもよい。また、図６（ｂ）に示すように、端壁３２の回転不能要素Ｆの係合溝８３に係合する突起８１の可動範囲を、回転方向Ｃ１の全領域の例えば２５％（隣接要素間の相対回転角δ２で９０°に相当）になるように、回転方向Ｃ１に関する係合溝８３の配置範囲を設定してもよい。

この場合、ロータ６１の最大回転角δmax は、
δmax ＝δ１×５＋δ２
＝３０６°×５＋９０°
＝１６２０°
となるので、ロータ６１および操舵部材２の回転範囲を、４．５回転に規制することが可能となる。

図３および図４に示すように、摩擦抵抗付与要素としての低摩擦板９１〜９５および高摩擦板９６は、それぞれ対応する隣接要素間の相対回転に抗する摩擦抵抗をそれぞれ対応する隣接要素に付与するように、それぞれ対応する隣接要素間に介在している。高摩擦板９６の摩擦係数は、各低摩擦板９１〜９５の摩擦係数よりも大きく設定されている。
具体的には、低摩擦板９１は、回転可能要素６６と中間板７１（中間要素）との間に介在し、両者６６，７１の相対回転に抗する摩擦抵抗を両者６６，７１に与える。低摩擦板９２は、中間板７１と中間板７２との間に介在し、両中間板７１，７２の相対回転に抗する摩擦抵抗を両中間板７１，７２に与える。

また、低摩擦板９３は、中間板７２と中間板７３との間に介在し、両中間板７２，７３の相対回転に抗する摩擦抵抗を両中間板７２，７３に与える。低摩擦板９４は、中間板７３と中間板７４との間に介在し、両中間板７３，７４の相対回転に抗する摩擦抵抗を両中間板７３，７４に与える。
また、低摩擦板９５は、中間板７４と中間板７５との間に介在し、両中間板７４，７５の相対回転に抗する摩擦抵抗を両中間板７４，７５に与える。高摩擦板９６は、中間板７５（中間要素）と押圧部材７０（回転不能要素）との間に介在し、中間板７５および押圧部材７０の相対回転に抗する摩擦抵抗を、中間板７５および押圧部材７０に付与する。

図３に示すように、予圧付与部材６９および押圧部材７０は、ハウジング１１の端壁３２の内壁面３２ａの環状凹部４４内に収容され、保持されている。すなわち、予圧付与部材６９には、例えば１ないし複数の皿ばねが用いられる。予圧付与部材６９は、環状凹部４４の底と押圧部材７０との間に介在している。押圧部材７０は例えば環状板である。
与圧付与部材６９は、押圧部材７０を高摩擦板９６側へ弾性的に付勢することにより、当該押圧部材７０（回転不能要素）と回転可能要素６６との間に、中間要素としての中間板７１〜７５および摩擦抵抗付与要素としての低摩擦板９１〜９５および高摩擦板９６を含む積層ユニットを弾性的に挟持する。すなわち、予圧付与部材６９は、積層ユニットの中間板７１〜７５、低摩擦板９１〜９５および高摩擦板９６に一括して軸方向の予圧を与える。これにより、各摩擦板９１〜９６がこれに接する部材に対して、所要の大きさの摩擦抵抗を付与できるように設定されている。

押圧部材７０は、予圧付与部材６９を介して端壁３２の回転不能要素Ｆによって回転を規制されることにより、回転不能要素を構成しているが、これに限らない、例えば、押圧部材７０の外周に設けられた突起等の係合部（図示せず）を環状凹部４４の内周に設けられた軸方向溝等の被係合部（図示せず）に係合させて、押圧部材７０の回転を端壁３２によって直接規制するようにしてもよい。

本実施の形態によれば、回転不能要素（ハウジング１１と一体の回転不能要素Ｆおよびハウジング１１によって回転規制された押圧部材７０）、回転可能要素６６および中間要素（中間板７１〜７５）のうちの隣接要素間の相対回転量をそれぞれ規制することによって、ロータ６１の最大回転角を規制する。これにより操舵部材２の回転量を所定角度以下に規制することができる。

また、低摩擦板９１〜９５に対応する隣接要素（回転可能要素６６、中間板７１〜７４）が相対回転を終えた後に、高摩擦板９６に対応する隣接要素（中間板７５および回転不能要素としての押圧板７０）が相対回転する。すなわち、高摩擦板９６に対応する隣接要素（中間板７５および押圧板７０）は、操舵部材２の回転端付近の領域において、相対回転する。

したがって、ロータ６１を通じて操舵部材２に付与される摩擦抵抗トルクＲＴが、図７に示すように、操舵部材２の回転角範囲（操舵角θh の範囲）の終端（操舵部材２の回転端）付近の領域（本実施の形態では、図６（ｂ）の相対回転角δ２の領域に相当する、終端から９０°までの間の領域）で高くなるので、操舵部材２を回転操作している運転者に、操舵部材２の回転端が近づいたことを確実に気付かせることができる。

これにより、運転者は、操舵部材２の回転角範囲の終端付近での操舵速度を自然に緩めるようにコントロールするので、終端到達時に回転規制機構２１から運転者が衝撃反力を受けることがない。したがって、操舵フィーリングが向上し、運転者の疲労感を低減することができる。また、回転端到達の回転規制機構２１の衝突打音の発生を抑制することができて低騒音を達成することができるともに、回転規制機構２１の耐久性を向上することができる。

また、対応する隣接要素間にそれぞれ介在する摩擦板（低摩擦板９１〜９５および高摩擦板９６）を用いて、対応する隣接要素間に摩擦抵抗を付与するので、操舵部材２の回転角範囲（操舵角θh の範囲）における摩擦抵抗トルクＲＴの特性を所望に設定することができる。
また、予圧付与部材６９によって、押圧部材７０（回転不能要素）とロータ６１の回転可能要素６６との間で、中間要素としての中間板７１〜７５および摩擦抵抗付与要素としての低摩擦板９１〜９５および高摩擦板９６を含む積層ユニットに軸方向の予圧を与えることにより、操舵部材２に付与する摩擦抵抗トルクＲＴの大きさを所望に設定することができる。

また、摩擦係数の高い高摩擦板９６の両側の隣接要素（ハウジング１１の回転不能要素Ｆおよび押圧部材７０と、中間要素としての中間板７５）が規制される相対回転角δ２を、摩擦係数の低い残りの摩擦抵抗付与要素としての、低摩擦板９１〜９５のそれぞれの両側の隣接要素（回転可能要素６６および中間板７１、中間板７１および中間板７２、中間板７２および中間板７３、中間板７３および中間板７４、中間板７４および中間板７５に相当）が規制される相対回転角δ１よりも小さくした（δ２＜δ１。例えば本実施の形態では、δ１＝３０６°、δ２＝９０°）。

したがって、摩擦板９１〜９６の数を過度に多くすることなく、操舵部材２の回転角範囲（操舵角θh の範囲）のなかで、摩擦抵抗トルクＲＴが高くされる領域の角度幅を所望の角度幅に設定することができる。
また、対応する隣接要素の一方（回転可能要素６６、中間板７１〜７５）に設けられた突起８１が、他方（中間板７１〜７５、ハウジング１１の回転不能要素Ｆ）に設けられた係合溝８２，８３の終端と係合することにより、対応する隣接要素間の相対回転量を容易に規制することができる。これにより、ロータ６１の最大回転角の規制を通じて、操舵部材２の最大回転角を容易に規制することができる。

回転可能要素６６と、中間要素としての中間板７１〜７５と、摩擦抵抗付与要素としての低摩擦板９１〜９５および高摩擦板９６が、シャフトとしての操舵軸９が貫通する環状板からなる。したがって、シャフトとしての操舵軸９の回りに、回転可能要素６６と、中間要素としての中間板７１〜７５と、摩擦抵抗付与要素としての低摩擦板９１〜９５および高摩擦板９６を回転軸線方向に配列して、小型化を達成することができる。

また、中間要素としての環状板からなる中間板７１〜７５をロータ６１の筒状のロータコア６３と出力軸２４との間に配置して用いるので、小型化を達成することができる。
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、高摩擦板９６は何れかの隣接要素間に介在していればよく、例えば、高摩擦板９６が隣接する中間板間に介在していてもよい。また、複数の高摩擦板を設け、各高摩擦板をそれぞれ対応する隣接要素間に介在させてもよい。また、摩擦抵抗付与要素として、隣接要素間の対向面の少なくとも一方に被覆された低摩擦層や高摩擦層を用いてもよい。

また、予圧付与部材６９および押圧部材７０が、回転可能要素６６と中間要素としての中間板７１との間に介在して回転可能要素を構成していてもよい。
また、中間要素としての中間板７１〜７５をロータ６１の筒状のロータコア６３の内周に保持された滑り軸受（図示せず）によって保持してもよい。
その他、請求項記載の範囲で種々の変更を施すことができる。

１…車両用操舵装置、２…操舵部材、３…転舵輪、９…操舵軸（シャフト）、１０…反力モータ、１１…ハウジング、２１…回転規制機構、２２…入力軸、２３…トーションバー、２４…出力軸、３１…ハウジング本体、３２…端壁、Ｆ…回転不能要素（ハウジングに設けられた回転不能要素）、６１…ロータ、６２…ステータ、６３…ロータコア（筒状部）、６６…回転可能要素、６９…予圧付与部材、７０…押圧部材（回転不能要素。ハウジングによって回転を規制された部材）、７１〜７５…中間板（中間要素）、８０…連結要素、８１…突起、８２，８３…係合溝、９１〜９５…低摩擦板（摩擦抵抗付与要素）、９６…高摩擦板（摩擦抵抗付与要素）、Ｌ１…回転軸線、Ｘ１…回転軸線方向、Ｃ１…回転方向、θw …転舵角、δ１…相対回転角（他の摩擦抵抗付与要素の両側の隣接要素が規制される相対回転角）、δ２…相対回転角（摩擦係数の大きい摩擦抵抗付与要素の両側の隣接要素が規制される相対回転角）

Claims (6)

1. 操舵部材と転舵輪との機械的な連結が解除された車両用操舵装置において、
   ハウジングと、
   前記ハウジングに回転可能に軸支されて、前記操舵部材が連結されて、前記操舵部材の回転操作に伴って回転するシャフトと、
   前記シャフトに連結されて前記シャフトの回転軸線と同軸的に設けられて前記回転軸線を中心として回転するロータを含み、前記ハウジング内に収容されて、前記シャフトを介して前記操舵部材に操舵反力を付与する反力モータと、
   前記操舵部材の回転量を所定角度以下に規制する回転規制機構と、
   を備え、
   前記回転規制機構は、
   前記回転軸線と同軸的に設けられて、前記回転軸線を中心として前記ロータと一体に回転する回転可能要素と、
   前記回転可能要素と前記回転軸線方向に対向配置されて、前記ハウジングまたは前記ハウジングによって回転を規制された部材に設けられた回転不能要素と、
   前記回転不能要素および前記回転可能要素の間に前記回転軸線方向に沿って配列されて、前記回転軸線と同軸的に設けられて、前記回転軸線を中心として回転し且つ前記回転軸線方向に移動可能な複数の中間要素と、
   前記回転軸線方向に沿って配列された前記回転可能要素、前記複数の中間要素および前記回転不能要素のうちの隣接要素同士を相対回転可能に連結して、各前記隣接要素間の相対回転量を規制する複数の連結要素と、
   それぞれが各前記隣接要素の相対回転に抗する摩擦抵抗を付与して、少なくとも１つが他に比べて前記摩擦抵抗が大きく設定された複数の摩擦抵抗付与要素と、
   前記隣接要素同士を接近させる方向に予圧する予圧付与部材と、を含み、
   前記予圧付与部材は、前記回転不能要素と前記回転可能要素との間に介在し前記複数の中間要素に前記回転軸線方向の一方側から一括して前記回転軸線方向の予圧を与えるように構成されていることを特徴とする車両用操舵装置。
2. 各前記摩擦抵抗付与要素は、対応する各前記隣接要素間に挟持された摩擦板であることを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵装置。
3. 前記摩擦係数の大きい摩擦抵抗付与要素の両側の隣接要素が対応する連結要素によって規制される相対回転角が、前記他の摩擦抵抗付与要素の両側の隣接要素が対応する連結要素によって規制される相対回転角よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用操舵装置。
4. 各前記連結要素は、それぞれ対応する隣接要素の一方に設けられ前記回転軸線方向に突出した突起と、前記突起が係合するようにそれぞれ対応する隣接要素の他方に設けられ、前記ロータの回転方向に延びる有端の係合溝と、を含む請求項１から３の何れか１項に記載の車両用操舵装置。
5. 前記回転可能要素、各前記中間要素および各前記摩擦抵抗付与要素は、前記シャフトが貫通する環状板であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の車両用操舵装置。
6. 請求項５において、前記ロータは、前記回転軸線と同軸的に配置された筒状部を含み、 前記中間要素としての前記環状板は、前記筒状部と前記シャフトとの間に配置され、前記筒状部および前記シャフトの何れか一方に回転可能に支持されていることを特徴とする車両用操舵装置。

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