JP2006231973A - ステアリング操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリングホイールの操舵角を減少させる弾性反力の変化勾配が操舵角の大きさによって異なる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、操舵操作に応じて変位するスライド部材１３２と、そのスライド部材１３２の変位量を減少させる弾性反力を発生する左右１対の弾性反力発生機構１７０とを設ける。それら弾性反力発生機構１７０の各々は、メインスプリング１５２と調節用スプリング１５４とを有しており、メインスプリング１５２によってスライド部材１３２の変位量を減少させる弾性力を発生させ、スライド部材１３２の変位量がＳｔ１以下の状態で調節用スプリング１５４によってメインスプリング１５２の弾性力と逆向きの弾性力を発生させる。そのことにより、変位量がＳｔ１以下の状態の弾性反力の変化勾配が、Ｓｔ１を超えた状態の弾性反力の変化勾配よりも大きくなる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、弾性反力を操作部材に付与する弾性反力を発生する弾性反力発生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、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、ステアリング操作装置に反力付与機構を設けることによって操舵操作に対する操作反力を付与し、操舵操作の手応えを運転者が感じられるようにすることが多い。下記特許文献には、弾性反力付与装置を備えたステアリング操作装置が記載されている。弾性反力付与装置は、操作部材と連係して作動し、操舵操作に応じて自身が備える弾性体が変形することによって弾性反力を発生させる構造を有しており、その弾性反力が操作部材に伝達されて操作反力として付与される。
特開平１０−７１９５７号公報 特開２０００−５３００８号公報

上記特許文献１には、操舵操作に応じて左右に変位させられるピストンと、そのピストンの左右の弾性体たるコイルスプリングが圧縮変形させられて弾性反力を発生する弾性反力付与装置が記載されている。その弾性反力付与装置は、駆動電力を消費しないというメリットがある反面、コイルスプリングのばね定数は全ての操作位置において等しくされており、目的に応じた反力付与特性を得ることが難しいという問題がある。そのような問題は、ステアリング操作装置の操作性を向上させること等、実用性を向上させる上で障害となり得る問題の一例であり、弾性反力付与装置を備えたステアリング操作装置には種々の観点からの改良の余地がある。すなわち、弾性反力付与装置を備えたステアリング操作装置に種々の改良を施すことによって、ステアリング操作装置の実用性を向上させることができる。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、操作部材の操舵量を減少させる弾性反力を発生する弾性反力発生機構を備え、その弾性反力発生機構が、主たる弾性反力源として設けられた主弾性体と、その主弾性体の弾性力と逆向きの弾性力を発生させることによって弾性反力の大きさを調節する調節用弾性体とを含んで構成され、操作部材の操舵量が設定量以下の状態において、主弾性体の弾性力と調節用弾性体の弾性力とに基づく弾性反力を発生させるとともに、前記操作部材の操舵量が設定量を超えた状態において、主弾性体の弾性力に基づく弾性反力を発生させる構造とされたことを特徴とする。

本発明のステアリング操作装置は、弾性反力発生機構によって、操舵量が０から設定量以下の状態において、主弾性体の弾性力のうちの調節用弾性体の弾性力を超えた分の力によって弾性反力を発生させ、操舵量が設定量を超えた状態において、主弾性体の弾性力によって弾性反力を発生させる。そのことにより、本発明のステアリング操作装置は、操舵量が０から設定量以下の状態と、設定量を超えた状態とでは、弾性反力の特性を異ならせることができる。つまり、操舵量が設定量以下の状態では、主弾性体と調節用弾性体とが発生させる弾性力に基づいた反力特性となり、設定量を超えた状態では、主弾性体が発生させる弾性力に基づいた反力特性となるのである。すなわち、本発明のステアリング操作装置は、弾性反力の特性を異ならせることによって、より適切な弾性反力を操舵量に応じて発生させることができ、より実用的な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。

発明の態様

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、(5)項と(7)項とを合わせたものが請求項２に、(9)項が請求項３に、(12)項が請求項４に、(14)項が請求項５に、(15)項が請求項６に、(16)項が請求項７に、(17)項が請求項８に、それぞれ相当する。

（１）操舵操作によって操舵量が増減させられる操作部材と、
前記操作部材の操舵量を減少させる弾性反力を発生させる弾性反力発生機構とを備えたステアリング操作装置であって、
前記弾性反力発生機構が、
主たる弾性反力源として設けられ、前記操作部材の操舵量の増加に伴い変形量が増加させられるとともに、その変形量に応じた大きさの弾性力を発生させる主弾性体と、
前記操作部材の操舵量の増加に伴い変形量が減少させられるとともに、その変形量の減少に応じて大きさが減少しかつ前記主弾性体の弾性力と逆向きの弾性力を発生させることにより、弾性反力の大きさを調節する調節用弾性体とを含んで構成され、
前記操作部材の操舵量が設定量以下の状態において、前記主弾性体の弾性力と前記調節用弾性体の弾性力とに基づく弾性反力を発生させるとともに、前記操作部材の操舵量が設定量を超えた状態において、前記主弾性体の弾性力に基づく弾性反力を発生させる構造とされたことを特徴とするステアリング操作装置。

本項に記載のステアリング操作装置は、例えば、１つの弾性反力発生機構によって、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、操作部材にその操舵量を減少させる弾性反力を付与するものとすることができる。例えば、本項に記載のステアリング操作装置が、操舵方向に拘わらず、操作部材の操舵量の増減に伴い設定された向きに変位させられる変位体を備えている場合には、その変位体の変位量を減少させる弾性反力を１つの弾性反力発生機構によって発生させることにより、全操舵範囲において操作部材に操舵量を減少させる弾性反力を付与することができる。また、例えば、本項に記載のステアリング操作装置が、１つの弾性反力発生機構によって、上記左右の操舵範囲の一方の範囲において操作部材に操作反力を付与す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、もう１つ別の弾性反力発生機構によって操作部材に弾性反力を付与する態様、すなわち、２つの弾性反力発生機構によって、左右の操舵範囲の各々において操作部材に操舵量を減少させる弾性反力を付与する態様とすることができる。

なお、本項に記載のステアリング操作装置は、例えば、弾性反力発生機構が発生させた弾性反力を操作部材に機械的に伝達することにより、操作部材に弾性反力を付与する構造とすることができる。その場合に、本項に記載のステアリング操作装置を、例えば、弾性反力発生機構が発生させた弾性反力を減速機構等によって増減して操作部材に付与する態様とすることや、弾性反力発生機構が発生させた弾性反力を直接的に操作部材に付与する態様とすることができる。

本項に記載の弾性反力発生機構は、主弾性体と調節用弾性体とを備えている。主弾性体は、例えば、少なくとも一方の操舵範囲において、操舵量が０から最大量に至るまで、その操舵量の増加に伴い変形量が増加させられて弾性力を発生させるものとすることができる。その主弾性体は、変形量を減少させる向きの弾性力を発生させ、その弾性力の作用によって弾性反力が操作部材に付与される。一方、調節用弾性体は、例えば、少なくとも一方の操舵範囲において、操舵量が０から設定量に至るまで、その操舵量の増加に伴い変形量が減少させられ、発生させる弾性力が減少するものとすることができる。その調節用弾性体の弾性力は、主弾性体の弾性力と逆向きとされ、主弾性体の変形量を増加させる向きに作用して、弾性反力発生機構が発生する弾性力の大きさを減少させて調節する。

すなわち、本項に記載の弾性反力発生機構は、操舵量が０から設定量以下の状態において、主弾性体の弾性力のうちの調節用弾性体の弾性力を超えた分の力によって、弾性反力を発生させるのである。また、本項に記載の弾性反力発生機構は、操舵量が設定量を超えた状態において、主弾性体の弾性力によって、弾性反力を発生させるのである。そのことにより、本項に記載の弾性反力発生機構は、操舵量が０から設定量以下の状態と、設定量を超えた状態とでは、弾性反力の特性を異ならせることができる。つまり、操舵量が設定量以下の状態では、主弾性体と調節用弾性体とが発生させる弾性力に基づいた反力特性となり、設定量を超えた状態では、主弾性体が発生させる弾性力に基づいた反力特性となる。すなわち、本項に記載の弾性反力発生機構は、操舵量によって弾性反力の特性を異ならせることによって、より適切な弾性反力を操舵量に応じて発生させることができ、ステアリング操作装置の実用性を向上することができるのである。

上述の反力特性の１つとして、例えば、操舵量の変化に対する弾性反力の変化勾配が挙げられる。具体的に説明する。上記主弾性体の弾性力は操舵量が減少するのに伴い減少するのに対し、上記調節用弾性体の弾性力は操舵量が減少するのに伴い増加するため、操舵量が設定量以下の状態では、操舵量の減少に伴う弾性反力の減少量が多くなる。そのため、例えば、主弾性体および調節用弾性体のばね定数が操舵量の変化に拘わらず一定であるとすると、調節用弾性体の弾性力によって弾性反力が減少させられることにより、操舵量が０から設定量以下の状態での弾性反力の変化勾配は、設定量を超えた状態での弾性反力の変化勾配よりも大きくなる。すなわち、本項に記載の弾性反力発生機構は、例えば、操舵量が設定量以下の状態では弾性反力の変化勾配を比較的大きく、操舵量が設定量を超えた状態での弾性反力の変化勾配を比較的小さくすることができるのである。

なお、操舵量が０の状態、すなわち、操作部材が中立位置に位置した状態において、主弾性体の弾性力と調節用弾性体の弾性力とが釣り合うことは必要不可欠ではなく、例えば、主弾性体の弾性力が調節用弾性体の弾性力よりも大きい状態であってもよい。その様な場合には、例えば、先に述べたように、本項に記載の弾性反力発生機構を２つ備えた態様において、操作部材が中立位置に位置した状態で、それら２つの弾性反力発生機構を互いの弾性力が釣り合うように配設することができる。その様な場合には、後に説明するように、例えば、本項の弾性反力発生機構を、主弾性体の変形量が、主弾性体の弾性力と調節用弾性体の弾性力とが釣り合う状態での変形量よりも小さくならない構造とすることができる。つまり、例えば、本項の弾性反力発生機構は、主弾性体の変形量が、主弾性体の弾性力と調節用弾性体の弾性力とが釣り合う状態での変形量よりも大きい状態においてのみ、弾性反力を発生させる構造とすることができる。

本項に記載の主弾性体および調節用弾性体は、例えば、ばね材，ゴム材（天然ゴム，合成ゴム等），気体等によって構成することができる。また、主弾性体と調節用弾性体とが異なる材質の部材であってもよい。例えば、主弾性体をばね部材、調節用弾性体をゴム部材で構成することができる。また、ばね部材の形状は、コイル状、板状、円弧状、螺旋状等、弾性反力発生機構の態様に応じて種々の形状のものを採用することができる。なお、本項に記載の弾性反力発生機構は、例えば、主弾性体を複数備えることや、調節用弾性体を複数備えることができる。

（２）前記弾性反力発生機構が、前記操作部材の操舵量が前記設定量となった状態において、前記調節用弾性体の変形量が零になるように構成された(1)項に記載のステアリング操作装置。

本項に記載の弾性反力発生機構の弾性反力の特性は、操舵量が設定量となる前後の状態で異なっている。そのため、操舵量が設定量となった状態において、調節用弾性体の変形量が零となるようにすることにより、例えば、操舵量が設定量を超えて変化する際に弾性反力の大きさが急激に変化することを防止することができる。なお、主弾性体と調節用弾性体との操舵量の変化量に対する変形量の変化量が同じ場合には、例えば、操舵量が０の状態における調節用弾性体の変形量が、操舵量が最大量の状態における主弾性体の変形量よりも小さくなるようにすることにより、本項に記載の態様を容易に実現することができる。

（３）前記弾性反力発生機構が、前記調節用弾性体のばね定数が、前記主弾性体のばね定数よりも大きくされた(1)項または(2)項に記載のステアリング操作装置。

操舵量が設定量以下の状態において、調節用弾性体のばね定数を大きくするほど、弾性反力の変化勾配も大きくなる。すなわち、本項に記載の態様は、操舵量が設定量以下の状態での弾性反力の変化勾配を大きくしたい場合に好適である。例えば、弾性反力が小さい中立位置付近において弾性反力の変化勾配を大きくすることができる。

（４）前記弾性反力発生機構が、前記操作部材が中立位置に位置する状態において、前記主弾性体の弾性力が前記調節用弾性体の弾性力以上になるように、前記主弾性体が変形させられている構造とされた(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。

本項に記載の弾性反力発生機構は、操作部材が中立位置に位置する状態、つまり、操舵量が０の状態において、主弾性体の弾性力が調節用弾性体の弾性力以上になるようにされており、前述の少なくとも一方の操舵範囲において操作部材の操舵量を減少させる向きの弾性力を発生させることができる。

（５）当該ステアリング操作装置が、変位体を有して前記操作部材の操舵量の増減に応じて前記変位体の変位量を増減させる変位体変位機構を備えた(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。

変位体変位機構によって操作部材の操舵量の変化に応じて変位体を変位させることにより、例えば、変位体によってその変位量の増加に伴い主弾性体の変形量を増加させることができる。すなわち、操舵量の増減に応じて主弾性体の変形量を増減させることができるのである。その場合には、主弾性体の弾性力は変位体の変位量を減少させる向きに作用し、主弾性体の弾性力（あるいは、主弾性体の弾性力のうちの調節用弾性体の弾性力を超えた分の力）によって、変位体変位機構を介して操作部材に弾性反力が付与されるように構成することができる。

変位体変位機構は、例えば、変位体を直線的に変位させるものとすることや、変位体を回転変位させるもの等とすることができる。変位体が直線的に変位させられる場合には、例えば、主弾性体にゴム部材，圧縮（あるいは、引張）コイルスプリング等を使用し、変位体の直線変位によってゴム部材，コイルスプリング等を圧縮（あるいは、伸長）変形させることができる。また、変位体が回転変位させられる場合には、例えば、主弾性体として渦巻きばね，捩りコイルスプリング等を使用し、変位体の回転変位によって渦巻きばね，捩りコイルスプリング等を捩り変形させることができる。また、変位体変位機構は、例えば、操作部材の回転操作に応じて変位体を回転変位させる等、変位体に操作部材になされた操作と同様な動きをさせるものとすることができる。また、例えば、操作部材の回転操作に応じて変位体を直線的に変位させる等、変位体に操作部材になされた操作と異なる動きをさせるものとにすることができる。

（６）当該ステアリング操作装置が、一端部に前記操作部材が取り付けられた回転軸を備え、前記変位体変位機構が、前記回転軸の回転を前記変位体の直線的な変位に変換する運動変換機構を備えた(5)項に記載のステアリング操作装置。

操作部材が、例えば、ステアリングホイールとされた場合には、操作部材が回転操作される。その場合には、変位体変位機構が、例えば、ボールナット機構やラック＆ピニオン機構等の機構によって、操作部材の回転に応じて変位体を直線的に変位させることができる。そのことにより、例えば、主弾性体に、汎用性の高い圧縮（あるいは、引張り）コイルスプリングやゴム部材等を使用することができる。

（７）前記弾性反力発生機構が、前記変位体の変位量の増加に伴い前記主弾性体の変形量が増加させられるように構成された(5)項または(6)項に記載のステアリング操作装置。

本項の態様において、例えば、主弾性体が、変位体に直接係合するようにすることができる。例えば、主弾性体が圧縮コイルスプリングである場合は、変位体と弾性反力発生機構本体とに挟まれて圧縮変形させられるように配設することができる。また、例えば、主弾性体が、何らかの部材等を介して変位体と間接的に係合するようにすることもできる。具体的には、例えば、本項に記載の弾性反力発生機構が変位体と係合する係合体（後の態様に記載）を備えている場合は、主弾性体が、その係合体と係合するようにすることができる。

（８）前記弾性反力発生機構が、前記変位体の変位量が前記操作部材の操舵量が前記設定量以下となる状態においてのみ、前記変位体の変位量の増加に伴い前記調節用弾性体の変形量が減少させられるように構成された(5)項ないし(7)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、変位体の変位量の増加に伴い調節用弾性体の変形量が減少させられることにより、操舵量の増加に伴い調節用弾性体の変形量を減少させることができる。なお、操舵量が前記設定量以下となる状態において、変位体には、主弾性体の弾性力のうちの調節用弾性体の弾性力を超えた分の力が、変位量を減少させる向きに作用する。本項の態様は、例えば、調節用弾性体が主弾性体に直接係合するように構成することができる。具体的には、例えば、主弾性体が変位体と係合する係合部を有する場合には、その係合部に調節用弾性体が係合して調節用弾性体の弾性力の作用によって主弾性体の変形量を増加させるように構成することができる。逆に、調節用弾性体の変形量が、主弾性体の弾性力によって増加させられると捉えることもできる。また、具体的には、例えば、主弾性体が、何らかの部材等（例えば、後の態様に記載の係合体等）を介して変位体と間接的に係合する場合には、その部材等に調節用弾性体の弾性力が主弾性体の弾性力と逆向きに作用するように、その部材等に調節用弾性体を係合させることができる。

（９）前記弾性反力発生機構が、
前記変位体と係合してその変位体の変位量の増加に伴い移動させられるとともに、前記主弾性体と係合しかつ前記変位体の変位量が設定変位量以下の状態においてのみ前記調節用弾性体と係合する係合体を備え、
その係合体の移動量の増加に伴い前記主弾性体の変形量を増加させるとともに、前記変位体の変位量が設定変位量以下の状態においてのみ前記係合体の移動量の増加に伴いその調節用弾性体の変形量を減少させることにより、前記変位体の変位量が設定変位量以下の状態において前記主弾性体の弾性力と前記調節用弾性体の弾性力との合力を前記変位体に作用させる一方、前記変位体の変位量が設定変位量を超えた状態において前記主弾性体の弾性力を前記変位体に作用させるように構成された(5)項ないし(8)項のいずれかに記載のステアリング操作装置。

本項に記載の弾性反力発生機構は、変位体によって移動させられる係合体を備えた態様である。本項に記載の態様のように、係合体に主弾性体と調節用弾性体とを係合させることにより、主弾性体の弾性力と調節用弾性体の弾性力との合力、つまり、主弾性体の弾性力のうちの調節用弾性体の弾性力を超えた分の力を係合体から変位体に作用させることができる。係合体は、例えば、変位体の変位方向に移動可能に保持されたものとすることができる。例えば、主弾性体および調節用弾性体が圧縮変形させられて弾性力を発生させるものである場合には、係合体の変位体と反対側の位置に主弾性体を配設し、係合体が変位体に押されて移動するのに伴って主弾性体の圧縮変形量が増加するようにすることができる。一方、係合体の変位体側の位置に調節用弾性体を配設し、係合体が変位体に押されて移動するのに伴って調節用弾性体の圧縮変形量が減少するようにすることができる。

（１０）前記変位体が、設定された変位方向に直線的に変位させられるものであり、
前記係合体が、前記変位体の前記変位方向に延びるロッド部とそのロッド部の両端部の各々に設けられた２つの鍔部とを有するとともに自身の両端部の一方において前記変位体と係合する鍔付ロッドによって構成され、
前記弾性反力発生機構が、前記２つの鍔部の間の位置に配設された支持体を備えるとともに、その鍔付ロッドの軸方向の移動に伴い前記２つの鍔部の各々と前記支持体との間隔が増減する構造とされ、
前記主弾性体が、前記操作部材が中立位置に位置する際に圧縮変形させられた状態で、前記鍔付ロッドの前記変位体側の鍔部と前記支持体とに挟まれて配設され、
前記調節用弾性体が、前記操作部材が中立位置に位置する際に圧縮変形させられた状態で、前記鍔付ロッドの前記変位体とは反対側の鍔部と前記支持体とに挟まれて配設され、かつ、前記操作部材が中立位置に位置する際の変形量が前記変位体によって前記鍔付ロッドが移動させられることが可能な量に比較して小さくされた(9)項に記載のステアリング操作装置。

（１１）前記変位体が、設定された変位方向に直線的に変位させられるものであり、
前記係合体が、前記変位体と当接することにより係合する面である変位体側係合面を有して前記変位体によって前記変位体側係合面を押されて前記変位体の変位方向に移動させられる移動体によって構成されるとともに、
前記弾性反力発生機構が、軸線方向において前記移動体の前記変位体側係合面の反対側にその移動体と設定距離離間して設けられた第１支持体と、前記移動体の前記変位体側係合面の側にその移動体と設定距離離間して設けられた第２支持体とを備え、
前記主弾性体が、前記操作部材が中立位置に位置する際に圧縮変形させられた状態で、軸線方向において前記移動体の前記変位体側係合面の反対側の面と前記第１支持体とに挟まれて配設されたものであり、
前記調節用弾性体が、前記操作部材が中立位置に位置する際に圧縮変形させられた状態で、前記移動体と第２支持体との間に挟まれて配設され、かつ、前記操作部材が中立位置に位置する際の変形量が前記変位体によって前記移動体が移動させられることが可能な量に比較して小さくされた(9)項に記載のステアリング操作装置。

上記２つの項に記載の態様は、前述の係合体の具体的な構成を示す態様である。

（１２）前記変位体変位機構が、操舵方向に拘わらず、前記操作部材の操舵量の増減に伴い前記変位体の設定された向きの変位量を増減させる構造とされ、
前記弾性反力発生機構が、前記変位体の変位量の増加に伴い前記主弾性体の変形量が増加させられることにより、前記操作部材の全ての操舵範囲において前記弾性反力を発生させるように構成された(5)項ないし(11)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、１つの弾性反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弾性反力を付与する態様である。変位体変位機構は、例えば、操舵量の増減に応じて変位体の設定された向きへの直線的な移動量，あるいは回転量を増減させるものとすることができる。

（１３）前記弾性反力発生機構が、前記操作部材が中立位置に位置する状態において、前記主弾性体の弾性力と前記調節用弾性体の弾性力とが釣り合う構造とされた(1)項ないし(12)項のいずれかに記載のステアリング操作装置。

本項に記載の弾性反力発生機構は、主弾性体の弾性力と調節用弾性体の弾性力とが釣り合うことにより、中立位置に位置する操作部材に、主弾性体の弾性力が作用しないようにされた態様である。

（１４）当該ステアリング操作装置が、左右旋回操舵の各々に対応する中立位置を挟む左右の操舵範囲の一方を分担範囲とし、その分担範囲において前記弾性反力発生機構が前記操作部材に弾性反力を付与する構造とされ、
前記弾性反力発生機構が、前記変位体が前記分担範囲に対応する変位区間に位置する場合に、前記変位体の変位量の増加に伴い前記主弾性体の変形量が増加させられるように構成された(5)項ないし(11)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、左右の操舵範囲のうちの一方を１つの弾性反力発生機構が分担する態様である。例えば、右方向の操舵範囲を分担範囲とすれば、右方向に操舵量が増加した際に、右方向の分担範囲に対応する変位区間に位置する変位体の変位量を減少させる弾性反力を発生することによって、操作部材に操舵量を減少させる弾性反力を付与するのである。なお、本項に記載の弾性反力発生機構を、操舵量が０の状態において、例えば、主弾性体の弾性力と調節用弾性体の弾性力とが釣り合うように、あるいは主弾性体の弾性力が調節用弾性体の弾性力よりも大きくなるように構成することができる。

（１５）当該ステアリング操作装置が、前記弾性反力発生機構を２つ備え、
それら２つの弾性反力発生機構が対をなすとともに、それらの各々が、前記変位体が前記分担範囲に対応する変位区間に位置する場合に、前記主弾性体がその変位体と係合してその変位体の変位量に応じて変形量が増加させられるように配設された(14)項に記載のステアリング操作装置。

本項に記載の態様は、１対の弾性反力発生機構を備え、左右の操舵範囲のうちの一方の範囲を一方の弾性反力発生機構が分担するとともに、他方の操舵範囲を他方の弾性反力発生機構が分担するようにされた態様である。なお、１対の弾性反力発生機構が互いに同一の構成とされた場合には、例えば、左右いずれに操作されても同じ特性の弾性反力を付与することができる。

（１６）前記２つの弾性反力発生機構の各々が、前記操作部材が中立位置に位置した状態において、前記主弾性体の弾性力が前記調節用弾性体の弾性力よりも大きくなる構造とされた(15)項に記載のステアリング操作装置。

本項に記載の弾性反力発生機構は、主弾性体の弾性力のうち、調節用弾性体の弾性力を超えた分の力によって弾性反力を発生させるものである。本項の態様は、中立位置に位置した操作部材に、調節用弾性体の弾性力を超えた主弾性体の弾性力が作用する。しかしながら、その弾性力は、自身が分担しない方の操舵範囲を受け持つ他の弾性反力発生機構によって打ち消されるようにすることができる。

（１７）前記２つの弾性反力発生機構の各々が、前記分担範囲とそれと中立位置を挟んで連続する前記分担範囲と対向する前記操舵範囲である対向範囲の一部の範囲とを合わせた範囲に対応する変位区間に前記変位体が位置する場合に、その変位体が前記分担範囲において操舵量が増加する際の変位方向に変位することによって前記主弾性体の変形量が増加させられるとともに、前記変位体が前記対向範囲に属する側の終端位置に位置する状態において、前記主弾性体の弾性力と前記調節用弾性体の弾性力とが釣り合う構造とされた(15)項または(16)項に記載のステアリング操作装置。

本項に記載の態様は、分担範囲だけでなく、分担範囲と対向範囲（分担範囲ではない方の操舵範囲であり、「非分担範囲」と称することもできる）の一部の範囲とを合わせた範囲において、主弾性体が変位体によって変形させられるものである。主弾性体は、変位体を分担範囲に対応する区間から対向範囲の一部の範囲に対応する区間に変位させる向きの弾性力を発生させる。つまり、本項に記載の態様では、操作部材が分担範囲に位置する場合には、主弾性体の弾性力（あるいは、主弾性体の弾性力のうちの調節用弾性体を超える力）が、操作部材を中立位置に近づける向きの弾性反力として作用するが、操作部材が分担範囲ではない方の前記操舵範囲に位置する場合には、主弾性体の弾性力のうちの調節用弾性体を超える力が、操作部材を中立位置から遠ざける向きに作用する。しかしながら、２つの弾性反力発生機構の各々の弾性反力は、互いに逆向きであり、一方の弾性反力発生機構の分担範囲においては、その一方の弾性反力発生機構が発生させる弾性反力が他方の弾性反力発生機構の弾性反力よりも大きいため、全体としては左右いずれの操舵範囲においても、操作部材を中立位置に近づける向きの弾性反力が付与されるのである。

なお、一方の弾性反力発生機構の弾性反力は、他方の弾性反力発生機構の弾性反力によって減少させられることとなり、その範囲において、一方の弾性反力発生機構の弾性反力の変化勾配が大きくなる。それは、他方の弾性反力発生機構が調節用弾性体と同様な作用を果たすからである。後の実施例で説明するように、その現象を調節用弾性体の作用と合わせて積極的に活用すれば、例えば、分担範囲における弾性反力の特性の違いの程度を大きくすることができる。また、分担範囲における弾性反力の特性を、例えば、３段階に異ならせること等ができる。

（１８）前記２つの弾性反力発生機構の各々が、操舵操作が前記対向範囲側になされて操舵量が前記設定量を超えた状態において、前記変位体が前記対向範囲に属する側の前記終端位置に位置する構造とされた(17)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つの弾性反力発生機構の両者が弾性反力を発生させる範囲である重複範囲を規定するものである。例えば、重複範囲を操舵量が設定量以下の範囲とすることもできる。それに対して、本項に記載の態様は、重複範囲を操舵量が設定量を超えた範囲としており、比較的広い範囲において２つの弾性反力発生機構の両者が弾性反力を発生させる態様である。本項に記載の態様が、例えば、主弾性体および調節用弾性体のばね定数が変形量に拘わらず一定である場合は、操舵量によって弾性力を発生させる弾性体の数を異ならせることにより、例えば、弾性反力の変化勾配を３段階に異ならせることができる。具体的には、例えば、(i)操舵量が０から設定量まで、(ii)操舵量が設定量から、設定量と最大量との間の量まで、(iii)設定量と最大量との間の量から最大量まで、の３つの範囲において弾性反力の変化勾配が順次小さくなるようにすることができる。

（１９）前記２つの弾性反力発生機構が、前記操作部材が中立位置に位置する状態において、互いの弾性反力が釣り合うように配設された(15)項ないし(18)項のいずれかに記載のステアリング操作装置。

操作部材が中立位置に位置する状態において、２つの弾性反力発生機構の各々の弾性反力が釣り合うことにより、操舵操作がなされなければ弾性反力によって操作部材を中立位置に位置させることができる。

（２０）前記弾性反力発生機構が、前記操作部材が中立位置に位置する状態において、前記主弾性体の弾性力と前記調節用弾性体の弾性力とが釣り合う構造とされた(14)項または(15)項に記載のステアリング操作装置。

主弾性体の弾性力と調節用弾性体の弾性力とが釣り合うことにより、中立位置に位置する操作部材に、主弾性体の弾性力が作用しないようにされた態様である。

以下、本発明のいくつか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。

操作部１０には、操作部材た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反力を付与する中立方向反力付与装置３０，シャフト２２を回転可能に支持するシャフト保持機構３４，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、中立方向反力付与装置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、図の右側が車両後方側、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、後方端部を除き中空とされており、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。

2.1. シャフト保持機構．
シャフト保持機構３４は、一体として形成されたシャフト保持機構本体６４（以下、単に「本体６４」という場合がある）を有しており、シャフト２２は、その本体６４に回転可能に保持される。詳しく言えば、本体６４に形成された保持穴６６の内周面の後端部および前端部付近のそれぞれに軸受６８が保持されており、シャフト２２の前端部および中間部が、それぞれ、軸受６８を介して保持されているのである。また、本体６４の下部にはフランジ７０が設けられており、そのフランジ７０には締結穴７２が形成されている。シャフト保持機構３４は、そのフランジ７０において車体（具体的には、インストゥルメントパネルのリインフォースメントに設けられた支持部材）に締結されているのである。また、シャフト保持機構３４には、中立方向反力付与装置３０と反力調整モータ３６とが連結されており、ステアリング操作装置２０はシャフト保持機構３４において車体に固定されている。

シャフト保持機構３４の内部には、ステアリングホイール１４の操舵角（操舵量の一種である）を取得するための操舵角センサ７４が設けられている。操舵角センサ７４は、回転位置を表すコードが周上に設けられた円板状の回転コード板７６と、その回転コード板７６のコードを検出する光センサ７８とを備えている。回転コード板７６は、シャフト２２の外周に嵌められてそのシャフト２２と一体的に回転するようにされており、光センサ７８の検出結果に基づいてシャフト２２の回転位置を取得することができ、その回転位置に基づいてステアリングホイール１４の操舵角を取得することができるのである。

2.2. 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、シャフト保持機構３４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とシャフト保持機構３４の前端部の外面とが固定部材９９によって接続されることで、シャフト保持機構３４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、運転者の操作が助勢されるのである。

本反力調整モータ３６は、ロータ９４がコアを有していないため、比較的イナーシャが小さく、また、ロータ９４への非通電時において永久磁石９６の磁力がロータ９４に作用することがなく、ステアリング操作におけるフィーリングに殆ど悪影響を与えない。また、２つのロータ９４は、互いのトルクリップルが打ち消されるように位相をずらして設けられているため、円滑な回転が担保されている。つまり、本反力調整モータ３６を用いることにより、操作フィーリングが良好な操作装置が実現するのである。さらに、本反力調整モータ５６は、２つのロータ９４が冗長化された状態にあり、一方の失陥によっても、モータの機能を喪失することがなく、信頼性が高いモータとされている。

2.3. 中立方向反力付与装置．
2.3.1 構成．
図３に、中立方向反力付与装置３０の断面を示す。中立方向反力付与装置３０は、概して円筒状をなすハウジング１００を備えており、そのハウジング１００は車幅方向に延びた状態で、先に述べたシャフト保持機構３４の前方側に接続されている。具体的には、ハウジング１００の後方には締結部１０２が設けられており、中立方向反力付与装置３０は、締結部１０２においてシャフト保持機構３４に締結されているのである（図２参照）。ハウジング１００の中央上部は半円筒形状にされ、その内部にピニオンギヤ１０４が配設されている。そのピニオンギヤ１０４を相対回転不能に保持するピニオン軸１０６が、シャフト保持機構３４に保持されるシャフト２２の前端部に相対回転不能に嵌入されて固定されている。そのピニオン軸１０６は、中立方向反力付与装置３０内まで延び出しており、そのピニオン軸１０６の先端部がハウジング１００に軸受１０８を介して回転可能に保持されている（図２参照）。

ハウジング１００の両端部には、各々の端部を閉塞する端部閉塞部材１２６が固定して設けられている。ハウジング１００の内部には、両端の各々が端部閉塞部材１２６に支持されることで、断面が菱形をなすガイドロッド１２８が挿通させられている。ハウジング１００の内部の中央には、外形断面形状が矩形をなして、長手方向に設けられた貫通穴１３０を有して、その貫通穴１３０を挿通したガイドロッド１２８にガイドされて摺動することによって変位体として機能するスライド部材１３２が、配設されている。スライド部材１３２の貫通穴１３０は、その断面が菱形をなし、その内面の表面には、低摩擦係数材料からなる減摩パッド１３４がライニングされている。減摩パッド１３４の表面とガイドロッド１２８の外表面とが摺接する構造とされることで、スライド部材１３２は、ガイドロッド１２８によって自身の回転が禁止されるとともに、ガイドロッド１２８に沿った左右方向への直線的な移動、すなわち、軌道形成部材としてのガイドロッド１２８によって定められた軌道上の移動が許容されている。

スライド部材１３２の上部には、ラック１３６が形成されており、ピニオンギヤ１０４は、そのラック１３６と噛合するものとされている。ピニオン軸１０６は、ステアリングホイール１４の操作に応じて回転する回転軸として機能し、ステアリングホイール１４の操作によって、スライド部材１３２が、それの操舵角に応じた位置まで、ガイドロッド１２８によって規定された軌道に沿って移動させられる。本実施例において、回転軸たるシャフト２２の回転を変位体たるスライド部材１３２の直線的な変位に変換する「運動変換機構」が、ピニオンギヤ１０４とラック１３６とを含んで構成されている。また、その運動変換機構，ピニオン軸１０６，ガイドロッド１２８を含んで、ステアリングホイール１４の操舵量の増減に応じて前記変位体の変位量を増減させる「変位体変位機構」が構成されている。

なお、図は、ステアリングホイール１４が操作の中立位置に位置する状態、すなわち、車両を直進させる操舵角が０の状態を示している。その状態では、スライド部材１３２は、ハウジング１００の中央に位置しているが、車両が右旋回するようにステアリングホイール１４が操作された場合は、スライド部材１３２は、図における位置から右方向に移動し（図４参照）（車両の左側へ向かう方向であるが、中立方向反力付与装置３０の説明においては、特に断りのない限り、スライド部材１３２の移動方向、各種構成要素の位置等は図における左右で表現するものとする）、逆に、左旋回するように操作された場合は、左方向に移動する。

ハウジング１００内には、スライド部材１３２と左右の端部閉塞部材１２６の各々との間に、円筒状のロッド部１４０とそのロッドの両端部の各々に設けられた２つの鍔部１４２，１４４とを含んで構成された係合体たる鍔付ロッド１４６が配設されている。スライド部材１３２の両端部には比較的薄いゴムシート１４８が接着されており、スライド部材１３２はその板ゴム１４８を介して２つの鍔付ロッド１４６の各々と接している。２つの鍔部１４２，１４４の各々は、ハウジング１００の内周面と設定されたクリアランスを保って摺接しており、鍔付ロッド１４６は軸方向に容易に移動できるようにされている。ハウジング１００の内周部には、左右に配設された鍔付ロッド１４６の各々の２つの鍔部１４２の間に、それぞれ環状の区画壁１５０が設けられている。その区画壁１５０の中央を鍔付ロッド１４６のロッド部１４０が設定されたクリアランスを保って貫通させられており、鍔付ロッド１４６は軸方向に容易に移動できるようにされている。

なお、スライド部材１３２の両側は、同じ構成（左右対称）とされているため、以下の構成についての説明は、片側のみについて行うことにする。また、左右の区別を明確にするために、符号の後に記号「Ｌ」または「Ｒ」を付す場合がある。スライド部材１３２側の鍔部１４２と区画壁１５０との間には、主弾性体としてのメイン圧縮コイルスプリング（以下、単に「メインスプリング」と略す場合がある）１５２が配設されている。一方、端部側の鍔部１４４と区画壁１５０との間には、調節用弾性体としての調節用圧縮コイルスプリング（以下、単に「調節用スプリング」と略す場合がある）１５４が配設されている。その調節用スプリング１５４は、本実施例において、メインスプリング１５２よりも長さ寸法が小さく、ばね定数が大きいものとされている。それらメインスプリング１５２，調節用スプリング１５４は、この図において、それぞれ圧縮変形させられ、２つの鍔部１４２，１４４の各々を区画壁１５０から遠ざかる向きに付勢した状態にされている。

2.3.2 中立方向反力付与装置の作動．
図４に、中立方向反力付与装置３０の構成を模式的に表し、作動を説明する。例えば、右旋回方向の操舵操作がなされてスライド部材１３２が図において右向きに変位させられると、そのスライド部材１３２に右側の鍔付ロッド１４６Ｒが押されて右方向に移動させられる。そのスライド部材１３２の右方向への移動により、スライド部材１３２側の鍔部１４２と区画壁１５０との間隔が減少して右側のメインスプリング１５２Ｒが圧縮されるとともに、端部側の鍔部１４４と区画壁１５０との間隔が増大して右側の調節用スプリング１５４Ｒが伸長する。すなわち、右旋回方向の操舵量の増加に伴い、スライド部材１３２の右方向の変位量が増加して、メインスプリング１５２Ｒの圧縮変形量が増加させられるとともに、調節用スプリング１５４Ｒの圧縮変形量が減少させられるのである。本実施例において、区画壁１５０が、２つの鍔部１４２，１４４の間の位置に配設された「支持体」として機能し、２つのスプリング１５２，１５４の各々の一端部を支持しているのである。

本実施例において、スライド部材１３２の変位量は、操舵角に比例するようにされており、ステアリングホイール１４の操舵角をスライド部材１３２の変位量Ｓｔで表すものとする。また、スライド部材１３２と鍔付ロッド１４６とが係合している状態において、スライド部材１３２の変位量の変化量と、スプリング１５２Ｒ，１５４Ｒの変形量の変化量とは等しくされており、スライド部材１３２の変位量Ｓｔを用いてスプリング１５２Ｒ，１５４Ｒの変形量を表すことができる。操舵角が０の状態、つまり、変位量Ｓｔ＝０の状態での調節用スプリング１５４Ｒの圧縮変形量はＳｔ１（第１設定変位量）とされており（図５参照）、右旋回方向の操舵によって変位量がＳｔ１を超えると調節用スプリング１５４Ｒの圧縮変形量が零となり、調節用スプリング１５４Ｒと鍔付ロッド１４６Ｒとの係合が解消される。すなわち、本実施例において、調節用スプリング１５４Ｒは、右旋回方向の操舵範囲において、変位量が０〜Ｓｔ１未満の状態においてのみ、変形させられており、操舵量の増加に伴い圧縮変形量が減少させられるのである。なお、本実施例において、変位量が０〜Ｓｔ１未満の状態が、主弾性体の弾性力と調節用弾性体の弾性力とに基づく弾性反力を発生させる「操作部材の操舵量が設定量以下の状態」の一例である。

一方、スライド部材１３２の右向きの変位に伴い、左側の鍔付ロッド１４６Ｌが、左側のメインスプリング１５２Ｌの弾性力のうちの調節用スプリング１５４Ｌの弾性力を超えた分の力によって、スライド部材１３２を押しながら右方向へ移動する。その鍔付ロッド１４６Ｌの右方向への移動により、左側のメインスプリング１５２Ｌが伸長するとともに、そのメインスプリング１５２Ｌの弾性力によって左側の調節用スプリング１５４Ｌが圧縮される。そして、変位量がＳｔ２になると、メインスプリング１５２Ｌの弾性力と調節用スプリング１５４Ｌの弾性力とが釣り合うため、鍔付ロッド１４６Ｌはスライド部材１３２に追随して移動せずに停止する。そのため、変位量がＳｔ２を超える際に鍔付ロッド１４６Ｌとスライド部材１３２との係合が解消される。すなわち、調節用スプリング１５４Ｌの弾性力の作用によって、メインスプリング１５２Ｌの変形量の減少が禁止され、鍔付ロッド１４６Ｌとスライド部材１３２との係合が解消されるのである。なお、本実施例において、メインスプリング１５２Ｌの弾性力と調節用スプリング１５４Ｌの弾性力とが釣り合った状態におけるメインスプリング１５２Ｌの変形量が、メインスプリング１５２Ｌの最少変形量となる。すなわち、本実施例において、主弾性体の変形量が、主弾性体の弾性力と調節用弾性体の弾性力とが釣り合う状態での変形量よりも小さくならない構造とされているのである。

2.3.3 各スプリングの弾性力について．
図５に、スライド部材１３２の変位量Ｓｔと、各スプリングの弾性力との関係を模式的に示す。また、図６に、変位量Ｓｔと、左右それぞれにおけるメインスプリング１５２の弾性力と調節用スプリング１５４の弾性力との合力である弾性反力との関係を示す。図５において、右側のスプリング１５２Ｒ（図においてＲｍ），１５４Ｒ（Ｒｃ）を太線で示し、左側のスプリング１５２Ｌ（Ｌｍ），１５４Ｌ（Ｌｃ）を二重線で示した。また、各スプリングの弾性力は、スライド部材１３２を左方向に変位させる向きの弾性力が正となるように表されている。この図から、左右それぞれにおいて、メインスプリング１５２と調節用スプリング１５４とは、互いに逆向きの弾性力を発生していることが分かる。また、調節用スプリング１５４ＬＲは、左右の操舵範囲のうちのそれぞれが分担する分担範囲にステアリングホイール１４が位置する状態において、すなわち、それぞれが配設された方向にスライド部材１３２が変位し、変位量がＳｔ１以上になった状態において、その弾性力が０になるようにされている。また、メインスプリング１５２と調節用スプリング１５４とは、左右の操舵範囲のうちの分担範囲と対向する範囲である対向範囲（分担しない方の範囲であり、「非分担範囲」と称することもできる）にステアリングホイール１４が位置する状態において、すなわち、それぞれが配設された方向と逆の方向にスライド部材１３２が変位し、変位量がＳｔ２になった状態において、釣り合うようにされており、メインスプリング１５２の変形量はその状態での変形量より小さくならないようにされている。本実施例の弾性反力発生機構１７０は、主弾性体の変形量が、主弾性体の弾性力と調節用弾性体の弾性力とが釣り合う状態での変形量よりも大きい状態においてのみ、弾性反力を発生させる構造とされているのである。

右方向の変位量がＳｔ１以下の状態において、右側のメインスプリング１５２Ｒおよび調節用スプリング１５４Ｒは、それぞれの変形量に応じた互いに逆向きの弾性力を発生させ、それぞれ鍔付ロッド１４６Ｒを左または右向きに付勢する。その状態において、図５に示したように、メインスプリング１５２Ｒの弾性力の方が調節用スプリング１５４Ｒの弾性力よりも大きくされており、鍔付ロッド１４６Ｒにはメインスプリング１５２Ｒの弾性力のうちの調節用スプリング１５４Ｒの弾性力を超えた分の力、つまり、それらスプリング１５２Ｒ，１５４Ｒの合力が作用する。その合力は、図６に示すように、左向き（グラフの上側）であり、鍔付ロッド１４６Ｒが左向きに付勢される。一方、変位量がＳｔ１を超えた状態においても、メインスプリング１５２Ｒの弾性力によって鍔付ロッド１４６Ｒが左向きに付勢される。そして、左向きに付勢された鍔付ロッド１４６Ｒは、スライド部材１３２を左向きに押すことによってステアリングホイール１４に弾性反力が付与されるのである。すなわち、本実施例において、右側のメインスプリング１５２Ｒの弾性力（あるいは、メインスプリング１５２Ｒの弾性力のうちの調節用スプリング１５４Ｒの弾性力を超えた分の力）に基づいて発生した弾性反力が、スライド部材１３２を介してステアリングホイール１４に付与されるのである。

本実施例において、メインスプリング１５２Ｒ，調節用スプリング１５４Ｒ，鍔付ロッド１４６Ｒ，および区画壁１５０Ｒを含んで、ステアリングホイール１４の操舵量を減少させる弾性反力を発生させる右側の弾性反力発生機構１７０Ｒが構成されている。また、本実施例において、右側の弾性反力発生機構１７０Ｒは、中立位置を挟んで設定された左右の操舵範囲のうち、右の操舵範囲を分担範囲とするとともに、左の操舵範囲を対向範囲としている。そして、弾性反力発生機構１７０Ｒは、分担範囲と対向範囲の一部の範囲（変位体たるスライド部材１３２の左方向への変位量がＳｔ２以下となる範囲）を合わせた範囲に対応する変位区間、つまり、変位体たるスライド部材１３２の右方向への変位量が最大量以下で左方向への変位量がＳｔ２以下となる変位区間にスライド部材１３２が位置する場合に、スライド部材１３２を左方向に変位させる弾性反力を発生させるのである。上記変位区間に位置するスライド部材１３２が右方向に変位する際に、弾性反力発生機構１７０Ｒのメインスプリング１５２Ｒの圧縮変形量が増加させられ、弾性力を発生させるのである。また、本実施例において、スライド部材１３２の左方向への変位量がＳｔ２となる状態が、変位区間の対向範囲に属する側の終端位置に変位体たるスライド部材１３２が位置する状態に該当し、その状態においてメインスプリング１５２Ｒの弾性力と調節用スプリング１５４Ｒの弾性力とが釣り合うようにされている。

なお、左側の弾性反力発生機構１７０Ｌの構成等についても、左右が異なる以外は右側の弾性反力発生機構１７０Ｒと同様である。また、本実施例の弾性反力発生機構１７０は、ステアリングホイール１４が直進位置である中立位置に位置した状態、つまり、操舵角が０の状態において、メインスプリング１５２の弾性力が調節用スプリング１５４の弾性力よりも大きくされた態様とされている。

なお、図５において、記号δ１は、メインスプリング１５２の変形量を示しており、δ１ｍｉｎは、メインスプリング１５２の弾性力と調節用スプリング１５４の弾性力とが釣り合った状態の変形量、δ１ｍａｘは、最大変形量、δ１ｍａ０は、ステアリングホイール１４が中立位置に位置した状態の変形量、をそれぞれ示している。同様に、記号δ２ｍａｘは、調節用スプリング１５４の最大変形量を示している。記号Ｐ１は、メインスプリング１５２が発生する弾性力を示しており、Ｐ１ｍｉｎは、メインスプリング１５２の弾性力と調節用スプリング１５４の弾性力とが釣り合った状態の弾性力、Ｐ１ｍａｘは最大弾性力、Ｐ１ｍａ０は、ステアリングホイール１４が中立位置に位置した状態の弾性力、をそれぞれ示している。同様に、記号Ｐ２ｍａｘは、調節用スプリング１５４の最大弾性力を示している。なお、｜Ｐ１ｍｉｎ｜＝｜Ｐ２ｍａｘ｜となる。また、δ２ｍａｘ＝Ｓｔ１＋Ｓｔ２、Ｓｔ１＝δ１ｍｉｎ＋δ２ｍａｘ−δ１ｍａ０、Ｓｔ２＝δ２ｍａｘ−Ｓｔ１、Ｓｔｍａｘ＝δ１ｍａｘ−δ１ｍａ０となる。なお、本実施例において、操舵量が０の状態における調節用スプリング１５４の変形量Ｓｔ１は、操舵量が最大となる状態におけるメインスプリング１５２の最大変形量δ１ｍａｘよりも大幅に小さくされている（例えば、１５分の１以下）。

図６において、右側のスプリング１５２Ｒ，１５４Ｒを例にして、メインスプリング１５２の弾性力と調節用スプリング１５４の弾性力との合力について説明する。左旋回方向への操舵によって、スライド部材１３２の左方向への変位量がＳｔ２になった状態においてメインスプリング１５２Ｒの弾性力と調節用スプリング１５４Ｒの弾性力とが釣り合うことにより、合力は０となる。その状態から右方向へ操舵がなされると、メインスプリング１５２Ｒの弾性力は増加し、調節用スプリング１５４Ｒの弾性力は減少する。そのため、メインスプリング１５２の弾性力の変化勾配であるばね定数をＫ１、調節用スプリング１５４の弾性力の変化勾配であるばね定数をＫ２とすると、左方向の変位量Ｓｔ２から右方向の変位量Ｓｔ１までの区間のスプリング１５２Ｒ，１５４Ｒの合力の変化勾配である見掛けのばね定数は「Ｋ１＋Ｋ２」となる。すなわち、調節用スプリング１５４の弾性力を、メインスプリング１５２の変形量を増加させる向きに作用させることにより、つまり、調節用スプリング１５４の弾性力によってメインスプリング１５２の弾性力を減少させることにより、メインスプリング１５２だけの場合よりも、弾性反力の変化勾配を大きくすることができるのである。そのため、本実施例の弾性反力発生機構１７０は、メインスプリング１５２の変形量が設定変形量以下の状態で変化勾配が大きく、設定変形量よりも大きい状態で変化勾配が小さくなるように、弾性反力の特性を変化させることができるのである。なお、上記設定変形量は、図５において、「δ１ｍｉｎ＋δ２ｍａｘ」で表される。

本実施例において、右側の弾性反力発生機構１７０Ｒは、それの分担範囲である右の操舵範囲において、右方向の操舵角を減少させる弾性反力を発生させる一方、対向範囲である左側の操舵範囲の一部（変位量Ｓｔが０からＳｔ２の区間に対応する範囲）において、ステアリングホイール１４の操舵角を増加させる弾性反力を発生させる。その一方で、右側の弾性反力発生機構１７０Ｒの対向範囲となる左の操舵範囲は、左側の弾性反力発生機構１７０Ｌの分担範囲に該当し、その左の操舵範囲において弾性反力発生機構１７０Ｌがステアリングホイール１４の操舵角を減少させる弾性反力を発生させている。左の操舵範囲において、左側の弾性反力発生機構１７０Ｌの弾性反力が右側の弾性反力発生機構１７０Ｒの弾性反力よりも大きいため、左右の弾性反力発生機構１７０ＬＲの弾性反力を合わせると、左の操舵範囲において操舵角を減少させる弾性反力がステアリングホイール１４に付与されるのである。その際に、弾性反力発生機構１７０Ｒの弾性反力は、弾性反力発生機構１７０Ｌの弾性反力を減少させるように作用し、調節用スプリング１５４の弾性力と同様に、ステアリングホイール１４に付与される弾性反力の変化勾配を増加させる。そのため、調節用スプリング１５４の作用と合わせれば、変位量がＳｔ１とＳｔ２とにおいて、グラフが屈曲し（図７参照）、操舵角の増加に伴い変化勾配が順次減少するように変化させることができるのである。

図７に、スライド部材１３２の変位量Ｓｔと４つのスプリング１５２，１５４の合力によって発生する弾性反力との関係を模式的に示す。この図において、左右の操舵範囲の各々において、弾性反力の変化勾配が３段階に変化している。具体的には、次の各変位区間において、弾性力を発生させているスプリングのばね定数（メインスプリング１５２：ばね定数Ｋ１、調節用スプリング１５４：ばね定数Ｋ２）を合計すればよい。すなわち、右旋回操作を例にすると、（ａ）右方向の変位量が０からＳｔ１の変位区間において（操舵量が０から設定量までの操舵範囲に該当する）、４つのスプリング１５２ＬＲ，１５４ＬＲが弾性力を発生させているため、変化勾配が［２Ｋ１＋２Ｋ２］となり、（ｂ）右方向の変位量がＳｔ１からＳｔ２の変位区間において（操舵量が設定量から、設定量と最大量との間の量までの操舵範囲に該当する）、３つのスプリング１５２ＬＲ，１５４（ＬＲのいずれか一方）が弾性力を発生させているため、変化勾配が［２Ｋ１＋Ｋ２］となり、（ｃ）右方向の変位量がＳｔ２を超えた変位区間において（操舵量が設定量と最大量との間の量から最大量までの操舵範囲に該当する）、１つのメインスプリング１５２（ＬＲのいずれか一方）が弾性力を発生させているため、変化勾配が［Ｋ１］となるのである。また、変位量Ｓｔの増加に伴い、変化勾配が順次減少する（ａ：２Ｋ１＋２Ｋ２ ＞ｂ：２Ｋ１＋Ｋ２ ＞ｃ：Ｋ１）。

上述のように、弾性反力の変化勾配が変位量の増加に伴い３段階に変化するのは、図６に示したように、左右の弾性反力発生機構１７０の各々が、左右の操舵範囲のうちの分担範囲だけでなく、対向範囲の一部の範囲においても、弾性反力を発生する構造とされているからである。弾性反力の変化勾配は、上述のように、各変位区間において弾性力を発生させているスプリングのばね定数を合計すれば得られる。そのため、変位量の増加に伴い、弾性力を発生させるスプリングの個数を順次減少させればよいのである。すなわち、本実施例において、各変位区間において弾性力を発生させているスプリングの個数を変化させることにより、弾性反力の変化勾配を変化させているのである。具体的には、本実施例の弾性反力発生機構１７０の各々は、対向範囲において、スライド部材１３２の位置が、他方の弾性反力発生機構１７０の調節用スプリング１５４の弾性力が０になる状態の変位量Ｓｔ１よりも大きな変位量Ｓｔ２となる位置に位置する際に、メインスプリング１５２の弾性力と調節用スプリング１５４の弾性力とが釣り合うようにされている。

なお、スライド部材１３２が、その変位量が左方向のＳｔ２となる位置と右方向の最大変位量となる位置との間の変位区間に位置している場合に、右側の鍔付ロッド１４６Ｒがスライド部材１３２と係合し、スライド部材１３２の右方向の変位によってメインスプリング１５２Ｒの変形量が増加させられる。すなわち、上記変位区間が、弾性反力発生機構１７０Ｒの分担範囲と対向範囲の一部の範囲とを合わせた範囲に対応する変位区間の一例である。また、スライド部材１３２の変位量が左方向のＳｔ２となる位置は、上記変位区間の対向範囲に属する側の終端位置に該当する。なお、図７において、以下の関係が成り立つ。(a)Ｆｍａ０＝Ｐ１ｍａ０ ，(b)Ｆ１＝２（Ｋ１＋Ｋ２）・Ｓｔ１ ，(c)Ｆ２＝Ｋ１（Ｓｔ２＋δ１ｍａ０） ，(d)Ｆｍａｘ＝Ｐ１ｍａｘ ．

なお、本実施例とは異なるが、図８に示すように、２つの弾性反力発生機構１７０の各々が、対向範囲において、他方の弾性反力発生機構１７０の調節用スプリング１５４の弾性力が０になる状態の変位量よりも小さな変位量で、メインスプリング１５２の弾性力と調節用スプリング１５４の弾性力とが釣り合うようにしても、弾性反力の変化勾配が変位量の増加に伴い３段階に変化させることができる。

また、例えば、図９に示すように、変位量Ｓｔが０の状態において、メインスプリング１５２の弾性力と調節用スプリング１５４の弾性力とが釣り合うようにすれば、弾性反力の変化勾配を２段階（Ｋ１と、Ｋ１＋Ｋ２）に変化させることができる。さらに、例えば、図１０に示すように、一方の弾性反力発生機構１７０の調節用スプリング１５４の弾性力が０になる状態において、他方のメインスプリング１５２の弾性力と調節用スプリング１５４の弾性力とが釣り合うようにすれば、弾性反力の変化勾配を２段階（Ｋ１と、２Ｋ１＋２Ｋ２）に変化させることができる。その場合には、前者の例よりも、変化勾配の違いが大きくなる。

本実施例のステアリング操作装置２０は、対をなす２つの弾性反力発生機構１７０ＬＲを備えた態様である。本実施例のステアリング操作装置２０は、対をなす２つの弾性反力発生機構１７０ＬＲによって弾性反力の変化勾配を変位量の増加に伴い３段階に変化させることができ、ステアリングホイール１４に、より適切な弾性反力を付与することができる。具体的には、例えば、図１１に示すように、ステアリングホイール１４を中立位置に近づけるための反力は、中立位置付近において、操舵角の増加に伴い反力の変化量が減少していく特性が望ましいとされている。その様な場合に、本実施例の中立方向反力付与装置３０の弾性反力は、操舵角の増加に伴い弾性反力の変化勾配が減少していく特性を実現することができ、適切な特性に近い特性を実現することができるのである（図１２）。

なお、変位量Ｓｔ１は、例えば、操舵角が０度よりも大きく、操舵角が１２度以下の値に対応する変位量であることが望ましく、操舵角が８度以下の値に対応する変位量であることがさらに望ましい本実施例において、変位量Ｓｔ２は、例えば、変位量Ｓｔ１より大きく、操舵角が３０度以下の値に対応する変位量であることが望ましく、操舵角が２０度以下の値に対応する変位量であることがさらに望ましい

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。

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、弾性反力と、モータ反力とが合わさった操作反力が付与される。

４. 第２実施例
上記実施例において、変位体変位機構が、シャフト２２の回転を変位体たるスライド部材１３２の左右方向への直線的な変位に変換する軸交差方向変位型の運動変換機構を有するものであった。その変位体変位機構を、シャフト２２の回転をシャフト２２の軸方向への変位体の直線的な変位に変換する軸方向変位型の運動変換機構を有するものとすることもできる。図１３に、軸方向変位型の運動変換機構を有するステアリング操作装置３００を備えたステアリングシステムを概略的に示す。本ステアリングシステムは、ステアリング操作装置３００を除き、上記実施例のものと同様であるため、同じ符号を付して説明を省略する。図１４に、ステアリング操作装置３００の断面を示す。この図において、上方側が車両後方側であり、そのステアリング操作装置３００のシャフト２２の後端部の小径部６２にステアリングホイール１４が取り付けられる。ステアリング操作装置３００は、ステアリングホイール１４にそれを中立位置に近づける向きの反力を付与する中立方向反力付与装置３１０と、流体によって粘性抵抗力を発生させる流体ダンパ３１２とを備えている。

4.1. 流体ダンパ．
流体ダンパ３１２は、シャフト２２の回転速度に応じた粘性抵抗力、つまりステアリングホイール１４になされた操舵操作の速度に応じた粘性抵抗力を発生する機構であり、中立方向反力付与装置３１０の車両後方側端部に固定されている。流体ダンパ３１２は、シャフト２２に相対回転不能に固定された円板状の回転板３２０，回転板３２０を覆うダンパ・ハウジング３２２，およびそのダンパ・ハウジング３２２内に充填された抵抗力発生流体たるシリコンオイル３２４を含んで構成されている。ダンパ・ハウジング３２２は、外形形状が概ね短円筒状をなし、固定部材３１６によって中立方向反力付与装置３１０に相対回転不能に固定されている。そのダンパ・ハウジング３２２の中央に設けられた軸方向の軸穴を挿通させられたシャフト２２が、軸受３３０を介して回転可能に保持される構造となっている。なお、軸穴には、内周面に沿って環状のシールリング３３４が嵌められており、ダンパ・ハウジング３２２の内部が液密に保たれている。回転板３２０は、内周部がボス部とされ、そのボス部においてシャフト２２に外嵌する状態でシャフト２２に固定されている。

回転板３２０は、シャフト２２と一体的に回転し、操作時にダンパ・ハウジング３２２に対して相対回転するようにされている。すなわち、回転板３２０は、シャフト２２を介して間接的にステアリングホイール１４に連結され、ステアリングホイール１４と連係して動くようにされているのである。すなわち、流体ダンパ３１２は、ステアリングホイール１４と一体的に回転する回転板３２０と、車体に固定されたダンパ・ハウジング３２２との相対回転によってシリコンオイル３２４の粘性抵抗力を発生させる機構である。

4.2. 中立方向反力付与装置．
中立方向反力付与装置３１０は、両端部が閉塞された概して円筒状のハウジング３５０を備えている。そのハウジング３５０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３５０内には、円板状の仕切壁３５２，３５４が軸方向（図において上下方向）に並べられてハウジング３５０に相対移動不能に配設されている。シャフト２２は、ハウジング３５０内に挿入され、ハウジング３５０の後方端部と、後方側に配設された仕切壁３５２とを貫通した状態で、軸受３５６を介して回転可能に保持されている。そのシャフト２２の前方端部には、自身の外周部にベアリングボールが嵌り込む雄ねじ３５８が形成されてボールねじとして機能するボールねじ軸３６０が相対回転不能に連結されている。そのボールねじ軸３６０は、前方端部が小径にされ、その前方端部が仕切壁３５４を貫通した状態で、軸受３６２を介して回転可能に保持されている。すなわち、ボールねじ軸３６０は、シャフト２２と一体的に回転するようにされているのである。

ボールねじ軸３６０の先端部には、ボールねじ軸３６０の回転位置を検出する操舵角センサ３６６の回転軸部が接続されている。その操舵角センサ３６６は、ハウジング３５０の前方端部の内壁面に固定されており、ハウジング３５０に対する回転軸部の回転位置を検出するアブソリュートエンコーダによって構成されている。

中立方向反力付与装置３１０は、ボールねじ軸３６０の回転によって、軸線方向に変位させられる変位体たるスライド部材３７０を備えている。そのスライド部材３７０は、中央のボールナット部３７２と、外周の円板部３７４とを含んで構成されている。ボールナット部３７２は、概して円柱形状をなし、その中央に軸方向の貫通穴３７６が設けられている。その貫通穴３７６の内周部には、ねじ溝に沿って周回するベアリングボールが保持されており、ボールナット部３７２は、ボールナットとして機能するものとされている。そのボールナット部３７２は、ベアリングボールを介してボールねじ軸３６０と噛み合っており、ボールねじ軸３６０の回転に伴い軸方向に変位させられるのである。本実施例において、ボールねじ軸３６０とボールナット部３７２とを含んで、運動変換機構の一例であるボールねじ機構が構成されている。

ボールナット部３７２の外周には、円板部３７４が設けられている。その円板部３７４の外周部には、軸方向の溝３８０が形成されている。一方、ハウジング３５０の内壁面には、２つの仕切壁３５２，３５４の間の位置に、軸方向に延びたレール部材３８２が固定されている。そのレール部材３８２に円板部３７４の溝３８０が緩やかに嵌められることで、円板部３７４は、その回転が禁止されるとともに、軸方向の変位が許容される。本実施例において、ボールねじ軸３６０，スライド部材３７０，レール部材３８２を含んで変位体変位機構が構成されている。

円板部３７４をシャフト２２の軸方向において挟んだ両側の各々には、軸方向に延びるロッド部３９０とそのロッドの両端部の各々に設けられた２つの鍔部３９２，３９４とを含んで構成された係合体たる鍔付ロッド３９６が複数配設されている。円板部３７４の後方側に配設された鍔付ロッド３９６は、ロッド部３９０が仕切壁３５２に設けられた支持穴４００を貫通した状態で、軸方向に移動可能に支持されている。また、支持穴４００には、ロッド部３９０との摺動抵抗を低下させるための樹脂環４０２（例えば、フッ素樹脂製）が設けられており、鍔付ロッド３９６は軸方向に滑らかに移動することができる。

中央側の鍔部３９２と仕切壁３５２との間には、図において上方側のメイン圧縮コイルスプリング４１０（以後、「メインスプリング」と略記する）が配設され、端部側の鍔部３９４と仕切壁３５２との間には、調節用圧縮コイルスプリング４１２（以後、「調節用スプリング」と略記する）が配設されている。それらメインスプリング４１０，調節用スプリング４１２は、第１実施例と同様に、ステアリングホイール１４が中立位置に位置する状態において、圧縮変形させられ、２つの鍔部３９２，３９４の各々を仕切壁３５２から遠ざかる向きに付勢した状態にされている。複数の鍔付ロッド３９６は、図１５に模式的に示すように、ボールねじ軸３６０を中心とする一円周上に等角度間隔に配置されている。なお、図１６に示すように、複数の鍔付ロッド３９６を複数（図において２つ）の円周上に分けて配置することもできる。

以後、円板部３７４の前方・後方を図の上下方向で区別するために、符号の後にＴ（上方）、Ｂ（下方）を付す場合がある。円板部３７４の下方に配設された鍔付ロッド３９６Ｂは、円板部３７４の上方に配設された鍔付ロッド３９６Ｔとは逆向きに配設され、下方側の仕切壁３５４に支持されている。その他については、それら鍔付ロッド３９６は円板部３７４の上方・下方（車両において前方・後方）に拘わらず同様であるため説明を省略する。

図１７に、ステアリングホイール１４が中立位置に位置する状態を図の左半分に、右旋回方向に操舵された状態を右半分に示す。車両が右旋回するようにステアリングホイール１４が操作された場合は、スライド部材３７０は、図における位置から上方向に移動し（車両の後方側へ向かう方向）、逆に、左旋回するように操作された場合は、下方向に移動する。

右旋回方向の操舵によってボールねじ軸３６０が回転させられ、そのボールねじ軸３６０と螺合するスライド部材３７０が軸方向の上方に変位させられる。そのスライド部材３７０の変位に伴い、変位体たる円板部３７４にその上方側の鍔付ロッド３９６Ｔが押されて上方に移動させられるとともに、下方側の鍔付ロッド３９６Ｂが円板部３７４に追随してスライド部材３７０を押しながら上方に変位量Ｓｔ２だけ移動する。そして、上方側のメインスプリング４１０Ｔの圧縮変形量が増加するとともに、調節用スプリング４１２Ｔの圧縮変形量（Ｓｔ１）が減少して０になる。一方、下方側のメインスプリング４１０Ｂの圧縮変形量が減少して、調節用スプリング４１２Ｒの圧縮変形量が増加することにより、変位量がＳｔ２になった際に、それらスプリング４１０Ｂ，４１２Ｂの弾性力が釣り合うことによって、鍔付ロッド３９６Ｂが円板部３７４に追随して移動しなくなる。そのため、変位量がＳｔ２を超えると、鍔付ロッド３９６Ｂと円板部３７４との係合が解消する。スライド部材３７０の変位量と弾性反力等との関係は、第１実施例の図５〜図７に示したものと同様である。すなわち、本実施例の中立方向反力付与装置３１０によっても、操舵角の増加に伴い、弾性反力の変化勾配が順次小さくなるように３段階に変化させることができるのである。

本実施例において、円板部３７４の上方側に配設された複数の鍔付ロッド３９６Ｔ，複数のメインスプリング４１０Ｔ，複数の調節用スプリング４１２Ｔ，および仕切壁３５２を含んで、上方側の弾性反力発生機構４２０Ｔが構成されている。また、円板部３７４の下方側の弾性反力発生機構４２０Ｂについても、上下が異なる以外は同様である。さらに、上方側の弾性反力発生機構４２０と、下方側の弾性反力発生機構４２０とは対をなしており、本実施例のステアリング操作装置３００は、対をなす２つの弾性反力発生機構４２０を備えた態様である。なお、仕切壁３５２，３５４のロッド部３９０を支持する部分を含んで、２つの鍔部３９２，３９４の間の位置に配設された「支持体」が構成されている。なお、鍔付ロッド３９６，メインスプリング４１０，調節用スプリング４１２，および仕切壁３５２の鍔付ロッド３９６を支持する部分を含んで１の弾性反力発生機構４２０が構成されていると捉えることもできる。その場合は、円板部３７４の上下の各々の位置に、複数（図において、６つ）の弾性反力発生機構４２０が配設されていることとなる。

4.3. 操作反力について．
本実施例において、ステアリングホイール１４には、中立方向反力付与装置３１０の弾性反力と流体ダンパ３１２の粘性反力とが付与される。流体ダンパ３１２の粘性反力は、中立方向反力付与装置３１０の弾性反力と異なり、ステアリングホイール１４の角速度の大きさに応じて、回転方向と逆向きに付与される。そのため、中立方向反力付与装置３１０と流体ダンパ３１２とによってステアリングホイール１４に付与される操作反力は、図１８に模式的に示すように、切り増し時と切り戻し時の操作反力の大きさが異なることとなる。ステアリングホイール１４と転舵装置とが機械的に連結されたステアリングシステムでは、タイヤの捩れ等の抵抗によって、切り増し時と切り戻し時の反力の大きさが異なることから、流体ダンパ３１２を設けることにより、中立方向反力付与装置３１０だけで操作反力を付与する場合よりも、自然な手応えを得ることができるのである。

なお、流体ダンパ３１２によってステアリングホイール１４に付与される粘性反力と、流体ダンパ３１２の回転板３２０の回転速度（360deg/sec）との関係は、次式で表すことができる。
［式１］ 粘性反力＝Ａ×回転速度
係数Ａは、単位回転速度あたりの流体ダンパ３１２の粘性抵抗力である粘性定数Ｂに、粘性抵抗力をステアリングホイール１４の反力に換算するための係数である操舵特性変換係数ｎを乗じた係数である粘性抵抗力変換係数である。その粘性抵抗力変換係数Ａの大きさを、例えば、０＜Ａ≦３［N/(360deg/sec)］とすることにより、粘性反力の大きさを適度なものとすることができる。

５. 第３実施例．
上記２つの実施例において、係合体が鍔付ロッド１４６，３９６によって構成されていた。その係合体を平板状のものとすることもできる。図１９に、環状板型の係合体と軸方向変位型の運動変換機構を有するステアリング操作装置４４０を示す。なお、本実施例のステアリング操作装置４４０を備えたステアリングシステムは、第２実施例のステアリングシステム（図１３参照）とほぼ同様であるため図示を省略する。また、本実施例のステアリング操作装置４４０は、第２実施例のステアリング操作装置３００と同様な箇所をいくつか有しており、それらについては、ステアリング操作装置３００の符号と同じ符号を付して説明を省略する。本実施例において、ステアリング操作装置４４０は、中立方向反力付与装置４５０と、第２実施例と同様の流体ダンパ３１２とを備えている。

中立方向反力付与装置４５０は、概して円筒状のハウジング４５２を備えている。ハウジング４５２は、円筒部材４５４とその円筒部材４５４の両端を閉塞する２つの閉塞部材４５６とを備えている。２つの閉塞部材４５６の各々は、概して円板状をなすとともに、自身の中央からハウジング４５２内部に向かって軸方向に延び出してシャフト２２およびボールねじ軸３６０を回転可能かつ移動不能に保持する円筒状の部分である軸保持部４５８を有している。なお、下側（車両前方側）の閉塞部材４５６には、軸保持部４５８に配置された操舵角センサ３６６を固定する固定部材４５９が取り付けられている。

ハウジング４５２内には、ボールねじ軸３６０の回転に伴い軸方向に変位させられる変位体たるスライド部材４６０，そのスライド部材４６０の変位に伴い移動させられる係合体たる２つの環状板４６２（移動体の一種である），それら環状板４６２の各々のハウジング４５２の端部側への移動に伴い圧縮変形量が増加するメイン圧縮コイルスプリング４６４（以後、「メインスプリング」と略記する場合がある），その移動に伴い圧縮変形量が減少する弾性力調節用ウレタン部材４６６（以後、「調節用ウレタン」と略記する場合がある）が設けられている。また、ハウジング４５２内には、スライド部材４６０の回転を係止する係止ロッド４７０，２つの環状板４６２を貫通してその移動をガイドするガイドロッド４７２，ガイドロッド４７２の中央部に固定されて調節用ウレタン４６６を支持する中央支持体４７４，２つの閉塞部材４５６の各々の内壁面に固定されてガイドロッド４７２とメインスプリング４６４とを支持する端部側支持体４７６が設けられている。なお、図においてスライド部材４６０の上側（車両後方側）および下側（車両前方側）は、同様な構成が上下対称に配設されているため、以下の説明は、一方の構成について代表的に行うこととする。なお、スライド部材４６０の図における上側・下側を表すために、符号の後にＴ，Ｂを付す場合がある。

図２０に、ハウジング４５２内部の一部断面を示す。また、図２１に、スライド部材４６０等のＢ−Ｂ断面（図２０参照）を示す。スライド部材４６０は、ボールナット部３７２と軸方向の中央に形成された大径部４８０とを有している。ボールナット部３７２は、シャフト２２と一体的に回転するボールねじ軸３６０とベアリングボールを介して螺合している。そのため、スライド部材４６０はボールねじ軸３６０の回転に伴い軸方向（図において上下方向）に変位させられる。大径部４８０には、軸方向に延びる係止溝４８２が複数設けられており、その係止溝４８２に係止ロッド４７０がわずかなクリアランスを保って挟まれている。そのため、係止ロッド４７０によってスライド部材４６０の回転が禁止されるとともに、軸方向の変位が許容されているのである。なお、係止溝４８２の側面には摺動摩擦を低減するシート（例えば、フッ素樹脂シート）が貼付されており、スライド部材４６０と係止ロッド４７０との摩擦抵抗が低減されている。また、大径部４８０の軸方向の上側および下側の面にはゴムシートが貼付されており、そのゴムシートによって大径部４８０と環状板４６２とが当接する際の衝撃が小さくなるようにされている。

図２２に、環状板４６２を軸方向から眺めた図を示す。環状板４６２の内径は、ボールナット部３７２の外径よりも若干大きくされている。そのため、環状板４６２は内周部において、大径部４８０の側面と係合している。なお、環状板４６２の内周部には、複数の切欠４８６が設けられており、係止ロッド４７０と干渉しないようにされている。また、環状板４６２には、ガイドロッド４７２を挿通させる挿通穴４８８が、ガイドロッド４７２の配設位置に合わせて設けられている。その挿通穴４８８には、摩擦を低減する樹脂リング４９０（例えば、フッ素樹脂製のリング）が設けられており、環状板４６２は軸方向に滑らかに移動することが可能にされている。環状板４６２は、ハウジング４５２の端部側の面において、メインスプリング４６４の一端部と係合するとともに、大径部４８０側の面において、調節用ウレタン４６６の一端部と係合している。メインスプリング４６４は、環状板４６２と端部側支持体４７６との間に配設されており、調節用ウレタン４６６は、環状板４６２と中央支持体４７４との間に配設されている。なお、調節用ウレタン４６６は、合成ゴム（熱可塑性エラストマー）によって環状に形成されている。

図２３に、ステアリングホイール１４が中立位置に位置する状態を図の左半分に、右旋回方向に操舵された状態を右半分に示す。右旋回方向の操舵によってボールねじ軸３６０が回転させられ、そのボールねじ軸３６０と螺合するスライド部材４６０が軸方向の図の上方（車両後方）に変位させられる。その変位体たるスライド部材４６０の変位に伴い、その上方側の環状板４６２Ｔが大径部４８０に押されて上方に移動させられるとともに、下方側の環状板４６２Ｂが大径部４８０を上方に押しながら変位量Ｓｔ２だけ追随して移動する。そして、上方側のメインスプリング４６４Ｔの圧縮変形量が増加するとともに、調節用ウレタン４６６Ｔの圧縮変形量（Ｓｔ１）が減少して０になる。一方、下方側のメインスプリング４６４Ｂの圧縮変形量が減少して、調節用ウレタン４６６Ｂの圧縮変形量が増加することにより、変位量がＳｔ２になった際に、それらメインスプリング４６４Ｂ，調節用ウレタン４６６Ｂの弾性力が釣り合うことによって、環状板４６２Ｂが環状板４６２Ｂに追随して移動しなくなる。そのため、変位量がＳｔ２を超えると、環状板４６２Ｂと大径部４８０との係合が解消する。なお、左旋回方向に操舵がなされた場合は、スライド部材４６０が下方（車両前方）に変位する。

スライド部材４６０の変位量と弾性反力等との関係は、第１実施例の図５〜図７に示したものと同様である。すなわち、本実施例の中立方向反力付与装置４５０によっても、操舵角の増加に伴い、弾性反力の変化勾配が順次小さくなるように３段階に変化させることができるのである。なお、本実施例において、上側の環状板４６２Ｔ，複数のメインスプリング４６４Ｔ，および複数の調節用ウレタン４６６Ｔを含んで上側の弾性反力発生機構４９４Ｔが構成されている。また、下側の弾性反力発生機構４９４Ｂについても、上下が逆になるだけで、同様である。すなわち、本実施例のステアリング操作装置４４０は、対をなす２つの弾性反力発生機構４９４を備えた態様である。なお、１つのメインスプリング４６４Ｔ，１つの調節用ウレタン４６６Ｔ，および環状板４６２Ｔのメインスプリング４６４Ｔ等を支持する部分を部分を含んで１の弾性反力発生機構４９４Ｔが構成されていると捉えることもできる。

本実施例において、環状板４６２（移動体の一種である）の大径部４８０と接する面が、変位体と当接することにより係合する面である「変位体側係合面」として機能している。本実施例において、端部側支持体４７６が、移動体の変位体と反対側に移動体と設定距離離間して設けられた「第１支持体」として機能している。また、中央側支持体４７４が、移動体の変位体側係合面の側に移動体と設定距離離間して設けられた「第２支持体」として機能している。なお、端部側支持体４７６を設けずに、ガイドロッド４７２，メインスプリング４６４がハウジング４５２の閉塞部材４５６に支持されるようにすることもできる。その場合には、ハウジング４５２のメインスプリング４６４等を支持する部分が第１支持体として機能することとなる。

６. 第４実施例．
上記３つの実施例のステアリング操作装置において、弾性反力発生機構が係合体（鍔付ロッド，環状板）を有し、主弾性体（メインスプリング）が係合体によって変形させられるものであった。しかし、ステアリング操作装置を、弾性反力発生機構の主弾性体が変位体と直接係合して変形させられるように構成することもできる。図２４に、直接係合型のステアリング操作装置６００を備えたステアリングシステムを示す。この図において、ステアリング操作装置６００以外は、第１実施例と同様であるため説明を省略する。

図２５にステアリング操作装置６００の内部を示す。また、図２６にＣ−Ｃ断面を示す。ステアリング操作装置６００は、流体ダンパ３１２と中立方向反力付与装置６１０を備えている。なお、流体ダンパ３１２は、第２実施例のものと同様である。中立方向反力付与装置６１０は、両端部が閉塞された概して円筒状のハウジング６１２，シャフト２２に相対回転不能に固定されて軸線と交差する方向（本実施例において直角方向）に延びるクランク６１４，そのクランク６１４の先端部に固定されて図の下方（車両前方）に延びる変位体たるクランクシャフト６１６を備えている。そのクランクシャフト６１６は、シャフト２２を中心に、クランク６１４の長さに応じた半径の一円周上を回動させられる。図２５，図２６は、ステアリングホイール１４が中立位置に位置した状態を示している。なお、ステアリングホイール１４が右旋回操作された状態のクランク６１４およびクランクシャフト６１６を二点鎖線で示した。なお、本実施例において、クランク６１４とクランクシャフト６１６を含んで「変位体変位機構」が構成されている。

また、中立方向反力付与装置６１０は、クランクシャフト６１６によって捩り変形量が増加させられる２つの渦巻きばね６２０（主弾性体の一種である），それら渦巻きばね６２０の各々を保持する渦巻きばね保持器６２２を備えている。２つの渦巻きばね６２０の各々は、外周端部が径方向の外側に延びるように折り曲げられて形成された係合部６２４を有しており、その係合部６２４においてクランクシャフト６１６と周方向に当接して係合している。また、それら渦巻きばね６２０は、互いに逆向きに上下に並んで配置されており、クランクシャフト６１６がいずれかの向きに回動した際にいずれか一方の渦巻きばね６２０の変形量が増加させられるようにされている。図２５，図２６には、右旋回操作されて下方の渦巻きばね６２０の変形量が増加させられた状態を二点鎖線で示した。なお、本実施例の中立方向反力付与装置６１０は、２つの渦巻きばね６２０をはじめ、互いに同様な構成が、上下に互いに逆向きに配置されている。そのため、上下の一方の構成を代表的に説明することとする。なお、上下を明確に表すために、符号の後にＴ（上），Ｂ（下）を付す場合がある。

さらに、中立方向反力付与装置６１０は、渦巻きばね６２０と逆向きの弾性力を発生させて弾性反力を調節する調節用弾性体たる調節用圧縮コイルスプリング６３０（以後、「調節用スプリング」と略記する場合がある）と、その調節用スプリング６３０を伸縮可能に保持する調節用スプリング保持機構６３２とを備えている。その調節用スプリング保持機構６３２は、調節用スプリング６３０の一端部に固定されたプランジャ６３４，そのプランジャ６３４に一端部が固定されるとともに調節用スプリング６３０を挿通して支持する支持ロッド６３６，およびその支持ロッド６３６を軸方向に移動可能に支持する支持体６３８を備えている。なお、図２５において、渦巻きばね６２０の手前に位置する調節用スプリング６３０の一部を点線で示し、図２６において、上方の調節用スプリング６３０Ｔ，調節用スプリング保持機構６３２Ｔ等を点線で示した。

渦巻きばね６２０の係合部６２４は、クランクシャフト６１６よりも外周側の位置まで延びており、プランジャ６３４は、その係合部６２４のクランクシャフト６１６側に、クランクシャフト６１６よりも外周側の部分と係合している。調節用スプリング６３０は、クランクシャフト６１６よりも外周側の位置であって、操舵角が０の状態においてクランクシャフト６１６が位置する位置を挟んで係合部６２４の反対側に配設され、プランジャ６３４を渦巻きばね６２０の変形量が増加する向きに付勢するようにされている。

支持体６３８は、ハウジング６１２の側壁に固定され、調節用スプリング６３０の他端部を支持している。すなわち、調節用スプリング６３０は、プランジャ６３４と支持体６３８とに挟まれて圧縮変形させられるのである。支持ロッド６３６は、支持体６３８を貫通するとともに、プランジャ６３４とともに軸方向に移動させられる。また、支持ロッド６３６の他端部には、支持ロッド６３６が支持体６３８から抜けないようにするストッパ部材が設けられている。なお、ハウジング６１２には、支持ロッド６３６の他端部が挿通可能な挿通穴６４０が設けられており、支持ロッド６３６とハウジング６１２とが干渉しないようにされている。

図２７に、中立方向反力付与装置６１０の中央部分の断面を示す。なお、この図において、右旋回操舵がなされてクランクシャフト６１６が図において左側に回動変位させられた状態が示されている。ハウジング６１２の下方の中央には、シャフト２２の先端部を回転可能に支持するシャフト支持体６５０が配設されている。そのシャフト支持体６５０は、下側の円筒軸部６５４と、上側の軸受け部６５６とを有している。その円筒軸部６５４は、ハウジング６１２の下方端部壁に設けられた支持部６５２に固定されている。軸受部６５６には、上方に開口した軸穴６６０が形成されており、その軸穴６６０においてシャフト２２の先端部が、軸受６６２を介して回転可能に支持されているのである。

シャフト支持体６５０には、渦巻きばね保持器６２２が固定されている。渦巻きばね保持器６２２は、軸方向に配設された円筒状の筒部材６７０と、その筒部の両端部から鍔状に広がって渦巻きばね６２０を上下（車両において前後）からそれぞれ保持する円板状の保持板６７２と、下方の保持板６７２の下側に設けられて当該渦巻きばね保持器６２２をハウジング６１２に相対移動不能かつ相対回転不能に固定する環状部材６７４とを備えている。上下の渦巻きばね保持器６２２の各々は、環状部材６７４が、シャフト支持体６５０の軸受部６５６またはハウジング６１２の下方端部壁の支持部６５２に固定されることによって、ハウジング６１２に固定されているのである。なお、渦巻きばね保持器６２２は、筒部材６７０において、渦巻きばね６２４の内周端部を固定している（図２６参照）。

ハウジング６１２の図において左右の側壁には、クランクシャフト６１６の回動を係止する係止体６８０が設けられている。その係止体６８０のクランクシャフト６１６に当接する面、詳しくは、渦巻きばね６２４と当接する面にはゴムシート６８２が貼付されており、クランクシャフト６１６が係止体６８０に当接する際の衝撃を緩和するようにされている。

6.1. 作動．
図２８に、ステアリングホイール１４が中立位置に位置する状態の上下の渦巻きばね６２０を左側に、右旋回操舵された状態の上下の渦巻きばね６２０を右側に模式的に示し、作動を説明する。ステアリングホイール１４が右旋回操舵されると、クランクシャフト６１６は図において反時計回りに回動する。その際には、上側の渦巻きばね６２０Ｔの係合部６２４Ｔは、渦巻きばね６２０Ｔの弾性力によってクランクシャフト６１６を押しながら変位量Ｓｔ２だけ移動する。その係合部６２４Ｔの移動によって上側の渦巻きばね６２０Ｔの変形量が減少するとともに、上側の調節用スプリング６３０Ｔの変形量が増加する。そして、係合部６２４Ｔの移動量がＳｔ２以上になると、渦巻きばね６２０Ｔの弾性力と調節用スプリング６３０Ｔの弾性力とが釣り合う状態となり、係合部６２４Ｔはクランクシャフト６１６に追随して移動しなくなり、係合が解消する。

一方、下側の渦巻きばね６２０Ｂの係合部６２４Ｔは、クランクシャフト６１６によって反時計回りに回動変位させられる。その係合部６２４Ｂの移動によって下側の渦巻きばね６２０Ｂの変形量が増加するとともに、下側の調節用スプリング６３０Ｂの変形量が減少する。そして、係合部６２４Ｂの移動量が変位量Ｓｔ１に対応する移動量以上になると、調節用スプリング６３０Ｂは伸びきって変形量が０になり、調節用スプリング６３０Ｂと係合部６２４Ｂとの係合が解消する。本実施例において、上記３つの実施例と同様に、ステアリングホイール１４が中立位置に位置する状態において、調節用スプリング６３０はクランクシャフト６１６の変位量Ｓｔ１だけ圧縮変形した状態にされているのである。なお、Ｓｔ１＜Ｓｔ２となるようにされている。

以上のような作動によって、本実施例のステアリング操作装置６１０は、図７に示した弾性反力と同様な、操舵角の増加に伴い変化勾配が３段階に順次減少して変化する弾性反力をステアリングホイール１４に付与することができるのである。また、操舵量と渦巻きばね６２０，調節用スプリング６３０の弾性力等との関係は、図５，図６と同様である。なお、流体ダンパ３１２の効果については第２実施例と同様である。

本実施例において、上側の弾性反力発生機構６９０Ｔが、渦巻きばね６２０Ｔ，渦巻きばね保持器６２２Ｔ，調節用スプリング６３０Ｔ，調節用スプリング保持機構６３２Ｔを含んで構成されている。また、下側の弾性反力発生機構６９０Ｂについても、上下を逆にすれば同様の構成となる。なお、本実施例の中立方向反力付与装置６１０は、上下で対をなす２つの弾性反力発生機構６９０を備えた態様である。

７. 第５実施例．
上記全ての実施例において、ステアリング操作装置が対をなす２つの弾性反力発生機構を備えていた。しかし、１つの弾性反力発生機構によって、全ての操舵範囲においてステアリングホイール１４に弾性反力を付与することもできる。図２９に弾性反力発生機構単独型のステアリング操作装置８００の断面を示す。また、図３０にＦ−Ｆ断面を示す。そのステアリング操作装置８００は、流体ダンパ３１２と中立方向反力付与装置８１０とを備えており、流体ダンパ３１２については、第２実施例のものと同様である。また、本実施例の中立方向反力付与装置８１０は、第４実施例の中立方向反力付与装置６１０と似ており、共通の構成については同じ符号を付して説明を省略する。

本実施例の中立方向反力付与装置８１０は、両端部が閉塞された概して円筒状のハウジング８１２と、シャフト２２の回転方向を逆向きにする回転方向変換機構８２０と、その回転方向変換機構８２０に接続されてシャフト２２と逆向きに回転させられる逆回転軸８２２とを備えている。なお、回転方向変換機構８２０については後に詳述する。また、中立方向反力付与装置８１０は、２つのクランク８３０，８３２と、それらクランク８３０，８３２の先端部に固定されてそれぞれ図において下方または上方（車両前方または後方）に延びるクランクシャフト８３４，８３６とを備えている。上方のクランク８３０は、シャフト２２の軸線と交差する方向（本実施例において直角方向）に延びる状態でシャフト２２に相対回転不能に固定されている。下方のクランク８３２は、操舵角が０の状態において、図に示すように上方のクランク８３０と同じ向きに延びる状態で逆回転軸８２２に相対回転不能に固定されている。すなわち、本実施例において、シャフト２２が回転した際に、上方のクランク８３０と下方のクランク８３２とが互いに逆向きに回転することにより、上方のクランクシャフト８３４と下方のクランクシャフト８３６とが互いに逆向きに回動変位させられる構造とされているのである。

中立方向反力付与装置８１０は、シャフト２２の軸線回りに螺旋状に巻かれた主弾性体としての渦巻きばね８４０を備えている。その渦巻きばね８４０は、それの外周端部が曲げられて外周方向に延びるように形成された係合部８４２を有している。渦巻きばね８４０は、その係合部８４２においてクランクシャフト８３４，８３６と周方向に当接するようにして係合しており、シャフト２２の回転に伴いクランクシャフト８３４，８３６のうちのいずれかが図３０において反時計回りに回動変位させられることによってその捩り変形量が増加させられる。

中立方向反力付与装置８１０は、渦巻きばね８４０を上下から保持する２つの保持板８４６，８４８を備えている。それら保持板８４６，８４８の各々は、図においてシャフト２２の右側に延びてハウジング８１２に固定されている。また、保持板８４６，８４８の各々とハウジング８１２の上方または下方との間には支持壁８５０が設けられており、その支持壁８５０によって保持板８４６，８４８の各々がより強固にハウジング８１２に固定されている。それら保持板８４６，８４８の間には、円筒状の筒部材８５２が固定されており、その筒部材８５２に渦巻きばね８４０の内周端部が固定されている。また、保持板８４６，８４８の各々は軸穴８５４，８５６を有しており、その軸穴８５４，８５６において、それぞれシャフト２２の下方端部（車両前方端部）、逆回転軸８２２の上方端部を軸受を介して回転可能に保持している。なお、逆回転軸８２２の下方端部は、ハウジング８１２に設けられた軸保持部８５８に軸受を介して回転可能に保持されている。

先に述べた回転方向変換機構８２０は、シャフト２２に相対回転不能に固定されてシャフト２２の回転が入力されるカサ歯車である入力歯車８６０と、逆回転軸８２２に相対回転不能に固定されてシャフト２２と逆の回転を出力するカサ歯車である出力歯車８６２と、入力歯車８６０および出力歯車８６２と交差する方向に設けられてそれらを連結する２つの連結歯車８６４とを備えている。それら連結歯車８６４は、保持板８４６，８４８の間に固定された環状の支持部材８６６に軸受を介して互いに回転自在に設けられており、入力歯車８６０の回転を出力歯車８６２に伝達して逆回転させるのである。このような、回転方向変換機構８２０によって、シャフト２２が左右のいずれの旋回方向に操舵されても、クランクシャフト８３４，８３６のいずれかが図３０において反時計回りに回動変位させられるのである。

本実施例の中立方向反力付与装置８１０は、調節用弾性体として、コイル径が比較的大きくされた第１調節用圧縮コイルスプリング８７０（以下、「第１調節用スプリング」と略記する）およびコイル径が比較的小さくされた第２調節用スプリング８７２（以下、「第２調節用スプリング」と略記する）を備えている。また、中立方向反力付与装置８１０は、第１，第２調節用スプリング８７０，８７２を伸縮可能に保持する調節用スプリング保持機構８７４を備えている。その調節用スプリング保持機構８７４は、第４実施例の調節用スプリング保持機構６３２と寸法や配設角度が異なるが、それ以外は同様であるため、調節用スプリング保持機構８７４の構成については第４実施例の調節用スプリング保持機構６３２の構成と同じ符号を付して説明を省略する。その調節用スプリング保持機構８７４において、プランジャ６３４は、渦巻きばね８４０の係合部８４２と、渦巻きばね８４０の変形量の減少を妨げる方向から当接するように係合している。この図において、第１，第２調節用スプリング８７０，８７２は、その調節用スプリング保持機構８７４に圧縮変形させられた状態で保持されており、伸長する向きの弾性力によってプランジャ６３４を渦巻きばね８４０の変形量を増加させる向きに付勢している。つまり、第１，第２調節用スプリング８７０，８７２は、渦巻きばね８４０の弾性力と逆向きの弾性力を発生させているのである。

図３１に、クランクシャフト８３４，８３６の反時計回りの変位量Ｓｔと、渦巻きばね８４０と第１，第２調節用スプリング８７０，８７２の弾性力との関係を模式的に示す。第１，第２調節用スプリング８７０，８７２は、変位量が０の状態において、それぞれＳｔ１，Ｓｔ２だけ圧縮変形させられており、渦巻きばね８４０と逆向きの弾性力を発生している。また、変位量が０の状態において、渦巻きばね８４０の弾性力と、第１，第２調節用スプリング８７０，８７２の弾性力の合力とが釣り合うようにされている。第１，第２調節用スプリング８７０，８７２は、変位量の増加に伴い、その圧縮変形量が減少させられ、変位量がＳｔ１以上となる状態において第１調節用スプリング８７０の変形量が０となり、変位量がＳｔ２以上となる状態において第２調節用スプリング８７２の変形量が０となる。

渦巻きばね８４０のばね定数をＫ１，第１調節用スプリング８７０のばね定数をＫ２，第２調節用スプリング８７２のばね定数をＫ３とすると、変位量が０からＳｔ１の間の各スプリングの弾性力の合力の変化勾配は［Ｋ１＋Ｋ２＋Ｋ３］となり、変位量がＳｔ１からＳｔ２の間の各スプリングの弾性力の合力の変化勾配は［Ｋ１＋Ｋ３］となり、変位量がＳｔ２を超えた状態の各スプリングの弾性力の合力の変化勾配は［Ｋ１］となる。すなわち、渦巻きばね８４０の弾性力と第１，第２調節用スプリング８７０，８７２の弾性力との合力は、図３１に一部を二点鎖線で示すように、変位量の増加に伴い弾性反力の変化勾配を３段階に順次減少するように変化させることができるのである。

なお、調節用弾性体を３つ以上配設することもでき、その場合は、弾性反力の変化勾配を４段階以上に順次減少するように変化させることができる。また、第１調節用スプリング８７０を省略することも可能であり、その場合は、変位量の増加に伴い弾性反力の変化勾配を２段階に順次減少するように変化させることができる。さらに、上記第１〜第４実施例において、本実施例と同様に調節用弾性体を２つ以上配設することができる。

本実施例において、渦巻きばね８４０と、第１，第２調節用スプリング８７０，８７２と、調節用スプリング保持機構８７４とを含んで弾性反力発生機構８８０が構成されている。その弾性反力発生機構８８０は、ステアリングホイール１４が中立位置に位置する状態において、主弾性体たる渦巻きばね８４０の弾性力と、調節用弾性体たる第１，第２調節用スプリング８７０，８７２の弾性力とが釣り合うようにされた態様である。なお、本実施例において、渦巻きばね８４０の係合部８４２が、変位体として機能している。そして、上下のクランク８３０，８３２と、上下のクランクシャフト８３４，８３６と、回転方向変換機構８２０と、逆回転軸８２２と、係合部８４２とを含んで、操舵方向に拘わらず、操舵角の増減に伴い変位体の設定された向きの変位量を増減させる構造とされた変位体変位機構が構成されている。

請求可能発明の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の概略を示す図である。 上記ステアリング操作装置を構成するシャフト保持装置および反力調整モータを示す断面図である。 上記ステアリング操作装置を構成する中立方向反力付与装置の断面を示す図である。 上記中立方向反力付与装置の作動を模式的に示す図である。 ステアリングホイールの操舵角と上記中立方向反力付与装置が備えた４つのスプリングの弾性力との関係を示す図である。 上記中立方向反力付与装置が備えた左右各々のメインスプリングの弾性力と調節用スプリングの弾性力との合力の大きさを示す図である。 上記中立方向反力付与装置が備えた４つのスプリングの弾性力の合力の大きさを示す図である。 上記中立方向反力付与装置とは別の態様の中立方向反力付与装置において、操舵角と４つのスプリングの弾性力との関係を示す図である。 上記中立方向反力付与装置とは別の態様の中立方向反力付与装置において、操舵角と、左右各々のメインスプリングと調節用スプリングとの合力との関係を示す図である。 上記中立方向反力付与装置とは別の態様の中立方向反力付与装置において、操舵角と、左右各々のメインスプリングと調節用スプリングとの合力との関係を示す図である。 ステアリングホイールに付与することが望ましい操舵角を減少させる操作反力の大きさを示す図である。 ステアリングホイールに付与することが望ましい操舵角を減少させる操作反力と、上記中立方向反力付与装置によって付与される弾性反力とを比較して示す図である。 第２実施例のステアリング操作装置を備えたステアリングシステムの概略を示す図である。 上記ステアリング操作装置を構成する中立方向反力付与装置および流体ダンパの断面を示す図である。 上記中立方向反力付与装置のＡ−Ａ断面を示す図である。 上記中立方向反力付与装置のＡ−Ａ断面の上記とは別の態様を示す図である。 上記中立方向反力付与装置の作動を示す図である。 上記中立方向反力付与装置および流体ダンパによってステアリングホイールに付与される操作反力を模式的に示す図である。 第３実施例のステアリング操作装置の断面を示す図である。 上記ステアリング操作装置の中立方向反力付与装置内部の断面を示す図である。 上記中立方向反力付与装置のＢ−Ｂ断面を示す図である。 上記中立方向反力付与装置の環状板の平面形状とその周辺の部分を示す図である。 上記中立方向反力付与装置の作動を示す図である。 第４実施例のステアリング操作装置を備えたステアリングシステムの概略を示す図である。 上記ステアリング操作装置を構成する中立方向反力付与装置および流体ダンパの断面を示す図である。 上記中立方向反力付与装置のＣ−Ｃ断面を示す図である。 上記中立方向反力付与装置の中心部の構造を示す断面図である。 上記中立方向反力付与装置の作動を模式的に示す図である。 第５実施例のステアリング操作装置の断面を示す図である。 上記ステアリング操作装置に設けられた中立方向反力付与装置のＤ−Ｄ断面を示す図である。 ステアリングホイールの操舵角と上記中立方向反力付与装置が備えた３つのスプリングの弾性力との関係を模式的に示す図である。

符号の説明

＜第１実施例＞ 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：中立方向反力 １０４：ピニオンギヤ １０６：ピニオン軸 １３２：スライド部材（変位体） １３６：ラック １４０：ロッド部 １４２，１４４：鍔部 １４６：鍔付ロッド（係合体） １５０：区画壁（支持体） １５２：メインスプリング（主弾性体） １５４：調節用スプリング（調節用弾性体） １７０：弾性反力発生機構 ２００：ＥＣＵ ＜第２実施例＞ ３００：ステアリング操作装置 ３１０：中立方向反力付与装置 ３１２：流体ダンパ ３５０：ハウジング ３５２，３５４：仕切壁 ３６０：ボールねじ軸 ３７０：スライド部材（変位体） ３７２：ボールナット部 ３７４：円板部 ３９０：ロッド部 ３９２，３９４：鍔部 ３９６：鍔付ロッド（係合体） ４１０：メイン圧縮コイルスプリング（主弾性体） ４１２：調節用圧縮コイルスプリング（調節用弾性体） ４２０：弾性反力発生機構 ＜第３実施例＞ ４４０：ステアリング操作装置 ４５０：中立方向反力付与装置 ４５２：ハウジング ４６０：スライド部材（変位体） ４６２：環状板（係合体） ４６４：メイン圧縮コイルスプリング（主弾性体） ４６６：弾性力調節用ウレタン部材（調節用弾性体） ４７４：中央側支持体（第１支持体） ４７６：端部側支持体（第２支持体） ４８０：大径部 ４９４：弾性反力発生機構 ＜第４実施例＞ ６００：ステアリング操作装置 ６１０：中立方向反力付与装置 ６１２：ハウジング ６１４：クランク ６１６：クランクシャフト（変位体） ６２０：渦巻きばね（主弾性体） ６３０：調節用圧縮コイルスプリング（調節用弾性体） ６９０：弾性反力発生機構 ＜第５実施例＞ ８００：ステアリング操作装置 ８１０：中立方向反力付与装置 ８１２：ハウジング ８２０：回転方向変換機構 ８３０，８３２：クランク ８３４，８３６：クランクシャフト ８４０：渦巻きばね（主弾性体） ８４２：係合部（変位体） ８７０：第１調節用圧縮コイルスプリング（調節用弾性体） ８７２：第２調節用圧縮コイルスプリング（調節用弾性体）

Claims (8)

1. 操舵操作によって操舵量が増減させられる操作部材と、
   前記操作部材の操舵量を減少させる弾性反力を発生させる弾性反力発生機構とを備えたステアリング操作装置であって、
   前記弾性反力発生機構が、
   主たる弾性反力源として設けられ、前記操作部材の操舵量の増加に伴い変形量が増加させられるとともに、その変形量に応じた大きさの弾性力を発生させる主弾性体と、
   前記操作部材の操舵量の増加に伴い変形量が減少させられるとともに、その変形量の減少に応じて大きさが減少しかつ前記主弾性体の弾性力と逆向きの弾性力を発生させることにより、弾性反力の大きさを調節する調節用弾性体とを含んで構成され、
   前記操作部材の操舵量が設定量以下の状態において、前記主弾性体の弾性力と前記調節用弾性体の弾性力とに基づく弾性反力を発生させるとともに、前記操作部材の操舵量が設定量を超えた状態において、前記主弾性体の弾性力に基づく弾性反力を発生させる構造とされたことを特徴とするステアリング操作装置。
2. 当該ステアリング操作装置が、変位体を有して前記操作部材の操舵量の増減に応じて前記変位体の変位量を増減させる変位体変位機構を備え、
   前記弾性反力発生機構が、前記変位体の変位量の増加に伴い前記主弾性体の変形量が増加させられるように構成された請求項１に記載のステアリング操作装置。
3. 前記弾性反力発生機構が、
   前記変位体と係合してその変位体の変位量の増加に伴い移動させられるとともに、前記主弾性体と係合しかつ前記変位体の変位量が設定変位量以下の状態においてのみ前記調節用弾性体と係合する係合体を備え、
   その係合体の移動量の増加に伴い前記主弾性体の変形量を増加させるとともに、前記変位体の変位量が設定変位量以下の状態においてのみ前記係合体の移動量の増加に伴いその調節用弾性体の変形量を減少させることにより、前記変位体の変位量が設定変位量以下の状態において前記主弾性体の弾性力と前記調節用弾性体の弾性力との合力を前記変位体に作用させる一方、前記変位体の変位量が設定変位量を超えた状態において前記主弾性体の弾性力を前記変位体に作用させるように構成された請求項２に記載のステアリング操作装置。
4. 前記変位体変位機構が、操舵方向に拘わらず、前記操作部材の操舵量の増減に伴い前記変位体の設定された向きの変位量を増減させる構造とされ、
   前記弾性反力発生機構が、前記変位体の変位量の増加に伴い前記主弾性体の変形量が増加させられることにより、前記操作部材の全ての操舵範囲において前記弾性反力を発生させるように構成された請求項２または３に記載のステアリング操作装置。
5. 当該ステアリング操作装置が、左右旋回操舵の各々に対応する中立位置を挟む左右の操舵範囲の一方を分担範囲とし、その分担範囲において前記弾性反力発生機構が前記操作部材に弾性反力を付与する構造とされ、
   前記弾性反力発生機構が、前記変位体が前記分担範囲に対応する変位区間に位置する場合に、前記変位体の変位量の増加に伴い前記主弾性体の変形量が増加させられるように構成された請求項２または３に記載のステアリング操作装置。
6. 当該ステアリング操作装置が、前記弾性反力発生機構を２つ備え、
   それら２つの弾性反力発生機構が対をなすとともに、それらの各々が、前記変位体が前記分担範囲に対応する変位区間に位置する場合に、前記主弾性体がその変位体と係合してその変位体の変位量に応じて変形量が増加させられるように配設された請求項５に記載のステアリング操作装置。
7. 前記２つの弾性反力発生機構の各々が、前記操作部材が中立位置に位置した状態において、前記主弾性体の弾性力が前記調節用弾性体の弾性力よりも大きくなる構造とされた請求項６に記載のステアリング操作装置。
8. 前記２つの弾性反力発生機構の各々が、前記分担範囲とそれと中立位置を挟んで連続する前記分担範囲と対向する前記操舵範囲である対向範囲の一部の範囲とを合わせた範囲に対応する変位区間に前記変位体が位置する場合に、その変位体が前記分担範囲において操舵量が増加する際の変位方向に変位することによって前記主弾性体の変形量が増加させられるとともに、前記変位体が前記対向範囲に属する側の終端位置に位置する状態において、前記主弾性体の弾性力と前記調節用弾性体の弾性力とが釣り合う構造とされた請求項６または７に記載のステアリング操作装置。
   

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