JP2024015694A - 回転伝達装置及びステアバイワイヤ式操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸の回転限界において急激に回転反力が大きくなるのを防止することができる回転伝達装置を提供する。【解決手段】軸４と、軸４の周囲に配置された内周を有する外輪２１と、軸４と外輪２１の内周間に配置された係合子２４と、係合子２４を保持して軸４と外輪２１の内周に係合子２４を係合させる係合位置と当該係合を解除する解放位置との間を周方向に移動可能に配置された保持器２５と、保持器２５を前記解放位置に弾性的に保持しかつ軸４と一体に回転するように軸４及び保持器２５に回り止めされたセンタリングばね２６と、保持器２５を制動することが可能な電磁ブレーキ２７と、軸４をその中立状態から左右方向に軸周りに回転した際に、その回転量が大きくなるほど回転抵抗を増加させる抵抗発生手段５２と、を有する構成とする。【選択図】図１

Description

この発明は、回転伝達装置、及び、この回転伝達装置を備えたステアバイワイヤ式操舵装置に関する。

運転者によるステアリングホイールの回転操作に応じて車両の転舵輪（一般には前輪）、船舶の舵等の転舵部の向きを変化させる操舵装置として、回転伝達装置を備えたステアバイワイヤ式のものが知られている。

ステアバイワイヤ式操舵装置は、ステアリングホイールの操作量を検知する操舵センサと、ステアリングホイールに対して機械的に切り離して設けられた転舵アクチュエータとを有する。その転舵アクチュエータは、操舵センサで検知されるステアリングホイールの操作量に応じて作動し、転舵部の向きを変化させる。

この種のステアバイワイヤ式操舵装置は、運転者によるステアリングホイールの操作量をいったん電気信号に変換し、その電気信号に基づいて転舵アクチュエータの動作を制御することができる。このため、例えば、ステアリングホイールを操作したときの転舵部の向きの変化量を車両、船舶等の移動速度に応じて調整するといったように、車両、船舶等の運転状態に応じてステアリングホイールの操作量と転舵アクチュエータの動作量の対応関係を適切化することが可能である。

その反面、ステアバイワイヤ式操舵装置は、運転者によって回転操作されるステアリングホイールと、転舵部の向きを変化させる転舵アクチュエータとが機械的に切り離されているので、転舵部の向きがその移動限界（ストロークエンド）に到達したときであっても、運転者がさらにステアリングホイールを回転操作し得る。そのため、転舵部の向きがストロークエンドに到達したとき、その状況を運転者がステアリングホイールを通じて感知することを可能とした車両用ステアバイワイヤ式操舵装置が提案されている（特許文献１）。

特許文献１に開示された操舵制御装置は、車速やステアリングホイールの操作量等に基づいて演算される操舵反力をステアリングホイールに与える反力モータと、反力モータを制御する反力コントローラとを有する。そして、反力コントローラは、転舵輪の向きがストロークエンドに到達したときに、反力モータで発生する操舵反力の大きさを補正して増大させる制御を行なう。これにより、運転者は、転舵輪の向きがストロークエンドに到達したことをステアリングホイールを通じて感知することができる。

特開２０２０－１６８９５２号公報

特許文献１のように、転舵輪の向きがストロークエンドに近付いたときに、反力モータで発生する操舵反力の大きさを補正して増大させる制御を行なった場合、反力モータの制御が複雑になる問題がある。また、ストロークエンドに近付いたときに操舵反力を急激に増大させる制御を行う場合、運転者によっては、転舵輪の向きがストロークエンドに近付いていることに気付かずに、そのままステアリングホイールの回転操作を継続してしまうおそれがある。

そこで、この発明が解決しようとする課題は、回転限界において急激に回転反力が大きくなるのを防止することができる回転伝達装置を提供するとともに、転舵部の向きがストロークエンドに近付いたときに、ステアリングホイールを通じてその状況を運転者に確実に感知させて、電磁ブレーキに電気的失陥が生じた場合において、ストロークエンド近傍での切り増しを防止することができるステアバイワイヤ式操舵装置を提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明では、
軸と、
前記軸の周囲に配置された内周を有する外輪と、
前記軸と前記外輪の内周間に配置された係合子と、
前記係合子を保持して前記軸と前記外輪の内周に前記係合子を係合させる係合位置と当該係合を解除する解放位置との間を周方向に移動可能に配置された保持器と、
前記保持器を前記解放位置に弾性的に保持しかつ前記軸と一体に回転するように前記軸及び前記保持器に回り止めされたセンタリングばねと、
前記保持器を制動することが可能な電磁ブレーキと、
前記軸をその中立状態から左右方向に軸周りに回転した際に、その回転量が大きくなるほど回転抵抗を増加させる抵抗発生手段と、
を有する回転伝達装置を構成した。

このようにすると、電磁ブレーキが保持器を制動しない状態で軸が回転すると、軸と一体に回転するように軸に回り止めされたセンタリングばねが保持器に軸の回転力を伝達し、保持器を軸に対して解放位置に保持するため、係合子が軸と外輪の内周に係合することはできない。すなわち、軸の回転は許容される。一方、電磁ブレーキが保持器を制動する状態で軸が軸周りに回転すると、センタリングばねから軸の回転力を伝達される保持器が電磁ブレーキに制動されているので、保持器に対して軸が相対回転する。この相対回転により、軸に対して周方向に移動する保持器がセンタリングばねに抗して係合位置へ達すると、係合子が軸と外輪の内周に係合するため、それ以上の軸の回転が確実に阻止される。

したがって、電磁ブレーキが保持器を制動する状態に切り替えることにより、保持器の解放位置と係合位置間の周方向移動量以上に軸が回転することを確実に阻止することができる。また、仮に電気的失陥が生じて、電磁ブレーキによって保持器を制動する状態にすることができない場合でも、軸の中立状態からの左右方向への回転量が大きくなるほど回転抵抗が大きくなるので、回転限界において急激に回転反力が大きくなるのを防止することができる。電磁ブレーキが保持器を制動しない状態に切り替えると、センタリングばねの弾性復元力により保持器が解放位置に戻される。

前記構成においては、前記抵抗発生手段が、前記軸と一体に回転するねじ部と、前記外輪に対して回り止めされつつ前記ねじ部の回転に伴って軸方向に移動可能な前記ねじ部にねじ込まれたナットと、前記ナットと当接して該ナットを前記軸の中立位置に対応する軸方向位置に向かって付勢する付勢部材と、を有するのが好ましい。

このようにすると、軸の中立状態からの左右方向への回転量が大きくなるほど、大きな回転抵抗を簡便に生じさせることができる。

前記付勢部材を有する構成においては、前記付勢部材が、不等ピッチのコイルばねであるのが好ましい。

このようにすると、軸の中立状態からの左右方向への回転量が大きくなるほど、回転抵抗の増加率を増すことができる。このため、回転限界における回転反力の増加を緩やかにすることができる。

前記付勢部材を有する各構成においては、前記外輪に対し軸周りに相対回転しない部材に軸方向に延びるガイド溝が形成されているとともに、前記ナットに前記ガイド溝によってガイドされるガイド突起が形成されている構成とすると好ましい。

このようにすると、ナットが軸周りに回転するのを防止しつつ、軸方向にスムーズに案内することができる。

前記ガイド溝が形成されている構成においては、前記電磁ブレーキが、電磁石と、前記電磁石に軸方向に対向するアーマチュアと、前記電磁石の無励磁時に前記アーマチュアを前記電磁石から離反するように付勢する離反ばねと、を有し、前記電磁石に前記ガイド溝が形成されている構成とするのが好ましい。

このようにすると、電磁石に通電した励磁状態とすることにより、電磁石とこの電磁石に吸着されたアーマチュアとの摩擦接触によって、このアーマチュアに対して回り止めされた保持器が制動され、この保持器に対して軸が相対回転する。この相対回転により、軸に対して周方向に移動する保持器がセンタリングばねに抗して係合位置へ達すると、係合子が軸と外輪の内周に係合するため、それ以上の軸の回転が確実に阻止される。一方で、電磁石を非通電とした無励磁状態とすることで、アーマチュアが離反ばねの付勢力によって電磁石に対して自由に回転可能な状態となり、保持器をセンタリングばねの弾性復元力によって解放位置に保持することができるため、軸を自由に回転することができる。また、電磁石にガイド溝を形成することにより、このガイド溝を形成するための部材を別途用意する必要がなく、コストを削減できる可能性がある。

前記ねじ部と前記ナットを有する各構成においては、前記ねじ部と前記ナットとの間にボールが介在するボールねじ機構を採用した構成とすると好ましい。

このようにすると、ねじ部とナットとの間の抵抗が小さくなり、軸をスムーズに回転させることができる。

前記軸と前記ナットを有する各構成においては、前記軸と前記ナットとの間に介在する軸受をさらに有すると好ましい。

このようにすると、軸周りの回転が規制されたナットに当接する付勢部材が、軸の回転抵抗となるのを防止することができ、軸を一層スムーズに回転させることができる。

上記のすべての構成においては、前記電磁ブレーキによる前記保持器の制動によって、前記軸の回転ロックを行う構成とするのが好ましい。

このようにすると、軸を確実にロックすることができるため、この回転伝達装置を採用した装置の高い防犯効果が発揮される。

上記のすべての構成においては、前記軸に連結されたステアリングホイールと、前記ステアリングホイールの操作量を検知する操舵センサと、前記操舵センサで検知される前記ステアリングホイールの操作量に応じて転舵部の向きを変化させる転舵アクチュエータと、上記の各回転伝達装置と、を有するステアバイワイヤ式操舵装置を構成するのが好ましい。

このようにすると、ステアリングホイールを通じて、転舵部の向きがストロークエンドに到達したことを運転者に確実に感知させることができる。また、仮に電気的失陥が生じて、電磁ブレーキによって保持器を制動する状態にすることができない場合でも、ステアリングホイールの中立状態からの左右方向への操作量が大きくなるほど操作抵抗が大きくなるので、運転者が、ストロークエンドに近付いたことを確実に感知することができ、ストロークエンド近傍での切り増しを防止することが可能である。

本発明の回転伝達装置は、上記構成の採用により、軸の中立状態からの左右方向への回転量が大きくなるほど回転抵抗が大きくなるので、回転限界において急激に回転反力が大きくなるのを防止することができる。このため、例えば、この回転伝達装置を採用したステアバイワイヤ式操舵装置において、転舵部の向きがストロークエンドに近付いたときに、ステアリングホイールを通じてその状況を運転者に確実に感知させて、電磁ブレーキに電気的失陥が生じた場合において、ストロークエンド近傍での切り増しを防止することができる。

本発明の一実施形態に係る回転伝達装置の断面図 図１の要部の断面図 本発明に係る回転伝達装置を採用したステアバイワイヤ式操舵装置を模式的に示す図 図２のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図 図２の要部の分解斜視図 図２のＶＩ－ＶＩ線に沿う断面図 図２のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿う断面図 図１に係る回転伝達装置に備わる抵抗発生手段の第一変形例を示す断面図 図１に係る回転伝達装置に備わる抵抗発生手段の第二変形例を示す断面図

本発明の一実施形態に係る回転伝達装置、及び、この回転伝達装置を採用したステアバイワイヤ式操舵装置（以下、単に「操舵装置」という。）を図１から図７に基づいて説明する。

この操舵装置は、運転者によるステアリングホイール１の操作量を電気信号に変換し、その電気信号に基づいて転舵アクチュエータ２を制御することで、転舵部３としての左右一対の転舵輪（以下、転舵部３と同じ符号を付する。）の向きを変化させることができるものである。

この操舵装置は、運転者により操舵されるステアリングホイール１と、ステアリングホイール１の操作量を検知する操舵センサ５と、ステアリングホイール１に操舵反力を与える反力モータ６と、励磁状態のときにステアリングホイール１の回転を阻止しかつ無励磁状態のときにステアリングホイール１の回転を許容するブレーキユニット７と、ステアリングホイール１に対して機械的に切り離して設けられた転舵アクチュエータ２と、制御部８とを有する。

ステアリングホイール１には、軸４が連結されている。この軸４は、ステアリングホイール１を操舵したときに、ステアリングホイール１と一体に回転する。操舵センサ５は、軸４に取り付けられている。操舵センサ５としては、例えば、ステアリングホイール１の操舵角を検知する操舵角センサ、運転者によってステアリングホイール１に入力される操舵トルクを検知する操舵トルクセンサなどが挙げられる。

反力モータ６は、通電により回転トルクを発生する電動モータである。反力モータ６は、軸４の端部に連結されている。反力モータ６は、回転トルクを軸４に入力することで、その軸４を介してステアリングホイール１に操舵反力を付与する。

転舵アクチュエータ２は、転舵軸１０と、転舵軸ハウジング１１と、転舵軸１０を車両の左右方向に移動させる転舵モータ１２と、転舵軸１０の位置を検知する転舵センサ１３とを有する。転舵軸１０は、車両の左右方向に移動可能に転舵軸ハウジング１１で支持されている。転舵軸ハウジング１１は、転舵軸１０の左右両端が転舵軸ハウジング１１から突出した状態となるように転舵軸１０の中央部を収容している。

転舵モータ１２及び転舵センサ１３は、転舵軸ハウジング１１に取り付けられている。転舵モータ１２と転舵軸１０の間には、転舵モータ１２が出力する回転を転舵軸１０の直線運動に変換する運動変換機構（図示せず）が組み込まれている。転舵軸１０の左右両端は、タイロッド１４を介して左右一対の転舵輪３に連結され、転舵軸１０が軸方向に移動するとこれに連動して左右一対の転舵輪３の向きが変化するようになっている。

反力モータ６は、モータケース１５と、モータケース１５からステアリングホイール１の側とは反対側（図では下側）に突出するモータシャフト１６とを有する。モータシャフト１６は、モータケース１５の内部に組み込まれた図示しない転がり軸受で回転可能に支持されている。また、モータシャフト１６は、軸４の構成要素になっており、ステアリングホイール１と一体に回転するように、軸４のステアリングコラム側のシャフト部に連結されている。モータケース１５は、回転しないように車体（図示せず）に固定されている。

ブレーキユニット７は、モータシャフト１６に連結された内輪２０と、内輪２０の周囲に配置された内周を有する外輪２１と、内輪２０の外周に形成された複数のカム面２２（図４参照）と、外輪２１の内周に形成された円筒面２３と、各カム面２２と円筒面２３との間に配置された係合子２４と、それら係合子２４を保持する保持器２５と、内輪２０及び保持器２５に回り止めされたセンタリングばね２６と、保持器２５を制動する励磁作動形電磁ブレーキ２７と、モータケース１５に連結されたブレーキケース２８と、を有する。

図１、図２、図４から図７に示す内輪２０は、軸４の構成要素であり、モータシャフト１６の外周にスプライン嵌合されている。このスプライン嵌合によって、モータシャフト１６は、内輪２０に対してまったく相対回転しないように遊びなく内輪２０に連結されている。

軸４は、図１、図２に示すように内輪２０、モータシャフト１６、ステアリングホイール１に直結されたステアリングシャフト等の複数の部材を連結して構成してもよいし、モータシャフト１６とステアリングシャフトを一体に形成する又はモータシャフト１６と内輪２０を一体に形成する等、適宜に単一又は複数の部材で構成すればよい。

図１、図２に示す外輪２１とブレーキケース２８とは互いに別体に形成されている。ブレーキケース２８は、ブレーキユニット７の構成部材（内輪２０、係合子２４、保持器２５、励磁作動形電磁ブレーキ２７等）を一括して収容する筒状の部材になっている。ブレーキケース２８は、非磁性体（アルミ合金、銅等）で形成されている。ブレーキケース２８の軸方向一端には、径方向外方に延びるフランジ部が形成され、そのフランジ部がモータケース１５の軸方向端面に図示しないボルトで固定されている。

一方、外輪２１は鋼材で形成されている。外輪２１は、筒状のブレーキケース２８に嵌め込まれ、ブレーキケース２８の内周に装着した止め輪２９でブレーキケース２８から抜け止めされている。外輪２１の内周と内輪２０の外周との間には、内輪２０を回転可能に支持する軸受３０が配置されている。外輪２１は、ブレーキケース２８に回り止めされている。

図４に示す内輪２０の外周のカム面２２は、外輪２１の内周の円筒面２３と半径方向に対向している。カム面２２と円筒面２３の間には、周方向中央から周方向両端に向かって次第に狭小となるくさび空間が形成されている。

図４、図５に示すように、保持器２５は、径方向に貫通するポケット３１が周方向に間隔をおいて複数形成された環状部材になっている。その各ポケット３１に係合子２４が収容されている。

図１に示すように、保持器２５は、内向きのフランジ部３２を有する。フランジ部３２は、内輪２０の外周に取り付けられた止め輪３３と、内輪２０の外周に形成された肩部３４との間に位置する。フランジ部３２、止め輪３３及び肩部３４により、保持器２５の軸方向移動が規制されている。

係合子２４は、係合子中心軸回りに一周する円形の転動面をもったローラからなる。

保持器２５は、図４に示す係合子２４をカム面２２の周方向中央から周方向に移動させることでカム面２２と円筒面２３に係合子２４を係合させる係合位置と、係合子２４をカム面２２の周方向中央に移動させることでカム面２２と円筒面２３に対する係合子２４の係合を解除する解放位置との間で、内輪２０に対して周方向に移動可能に支持されている。

センタリングばね２６は、保持器２５を解放位置に弾性的に保持すると共に、軸４の回転力を保持器２５に伝達するための弾性部材である。図４に示すように、センタリングばね２６は、鋼線をＣ形に巻いたＣ形環状部３５と、Ｃ形環状部３５の両端からそれぞれ径方向外方に延出する一対の延出部３６とからなる。

内輪２０の軸方向端面には、センタリングばね２６を保持するための凹部３７及び径方向溝３８が形成されている。凹部３７は、周方向に沿って延びる円孤溝状になっている。径方向溝３８は、凹部３７から内輪２０の外周まで径方向外方に貫通している。

センタリングばね２６のＣ形環状部３５は、凹部３７に嵌め込まれている。一対の延出部３６は、径方向溝３８に挿入されている。また、延出部３６は、径方向溝３８の径方向外端から突出しており、その延出部３６の径方向溝３８からの突出部分が、保持器２５に形成された保持器溝３９に挿入されている。径方向溝３８と保持器溝３９は同じ周方向幅をもつように形成されている。延出部３６は、径方向溝３８の周方向両端の溝内面と、保持器溝３９の周方向両端の溝内面にそれぞれ接触している。これにより、センタリングばね２６は、内輪２０と一体に回転するように内輪２０に回り止めされ、また保持器２５に回り止めされており、その延出部３６と保持器溝３９との接触部分に作用する周方向の力によって保持器２５を解放位置に弾性的に保持することができる。

図１、図２に示すように、励磁作動形電磁ブレーキ２７は、ブレーキケース２８に固定された電磁石４０と、電磁石４０に軸方向に対向するアーマチュア４１と、電磁石４０の無励磁時にアーマチュア４１を電磁石４０から離反するように付勢する離反ばね４２と、アーマチュア４１及び保持器２５に回り止めされた中間プレート４３とを有する。

図１、図２に示すように、電磁石４０は、アーマチュア４１に向かって軸方向に開放するＣ形断面をもつ環状のフィールドコア４４と、フィールドコア４４に巻回されたソレノイドコイル４５とを有する。電磁石４０は、軸方向と周方向のいずれにも移動しないようにブレーキケース２８の内側に取り付けられている。ブレーキケース２８の内周には、電磁石４０の軸方向移動を規制するための止め輪４６が取り付けられている。

なお、ブレーキケース２８には、ソレノイドコイル４５に電力を供給するリード線が通る貫通孔が形成され、リード線と貫通孔の内周間の隙間を埋めるゴム製のグロメットが装着されている。

アーマチュア４１は、内輪２０とブレーキケース２８の内周との間かつ電磁石４０と中間プレート４３の間で軸方向に移動可能に配置されている。アーマチュア４１は、磁性材料（鉄、珪素鋼など）で形成された円盤状の部材である。アーマチュア４１は、内輪２０の一端側に形成された縮径部４７の外周で軸方向に移動可能に支持されている。

離反ばね４２は、ウェーブワッシャ等の環状のばねからなる。離反ばね４２は、図２に示すように、アーマチュア４１の中間プレート４３とは反対側の端面と電磁石４０（フィールドコア４４の端面）との間に配置されている。この離反ばね４２を圧縮コイルばね等の他の非環状ばねに変更し、周方向の複数個所に分散配置することも可能である。

中間プレート４３の外周には、保持器２５に形成された係合凹部４８に係合する係合凸部４９が形成されている。中間プレート４３は、この係合凹部４８と係合凸部４９の係合によって、保持器２５と一体に周方向移動するように保持器２５に回り止めされている。また、中間プレート４３には、アーマチュア４１に向かって軸方向に延びる軸方向突起５０が形成されている。アーマチュア４１には、中間プレート４３の軸方向突起５０が軸方向にスライド可能に挿入される軸方向孔５１が形成されている。中間プレート４３は、この軸方向突起５０と軸方向孔５１の係合によって、アーマチュア４１に対して軸方向移動可能な状態で、アーマチュア４１と一体に周方向移動するようにアーマチュア４１に回り止めされている。また、この中間プレート４３は、センタリングばね２６が、凹部３７及び径方向溝３８から軸方向に抜け出さないように抜け止めする役目も有している。

図１、図２に示すブレーキユニット７は、電磁石４０が非通電の状態では、内輪２０が外輪２１に対して自由に回転することができる空転状態となる。すなわち、電磁石４０が非通電のとき、アーマチュア４１が離反ばね４２の付勢力によって電磁石４０から離反し、アーマチュア４１は、電磁石４０に対して自由に回転可能な状態となる。このとき、保持器２５は、センタリングばね２６の弾性復元力によって解放位置に保持されるので、内輪２０を回転させても、内輪２０の外周のカム面２２と外輪２１の内周の円筒面２３との間に係合子２４は係合せず、内輪２０及びモータシャフト１６は正逆両方向に自由に回転することが可能である。

一方、電磁石４０に通電した状態では、内輪２０の回転が阻止されたロック状態となる。すなわち、電磁石４０に通電したとき、アーマチュア４１は電磁石４０に吸着され、アーマチュア４１が電磁石４０に摩擦接触した状態となる。このとき、内輪２０を回転させると、電磁石４０に摩擦接触するアーマチュア４１が、中間プレート４３を介して保持器２５に回り止めされているので、保持器２５は回転が制限され、その保持器２５に対して内輪２０が相対回転する。その結果、保持器２５がセンタリングばね２６の弾性力に抗し解放位置から係合位置に移動し、内輪２０の外周のカム面２２と外輪２１の内周の円筒面２３との間に係合子２４が係合するので、内輪２０の回転が阻止され、内輪２０に連結されたモータシャフト１６の回転が阻止される。また、このときステアリングホイール１も回転ロックされるため、高い防犯効果が発揮される。

図１、図２に示す回転伝達装置は、ブレーキユニット７と抵抗発生手段５２を備えている。抵抗発生手段５２は、ステアリングホイール１をその中立状態から左右方向に操作した際に、その操作量が大きくなるほど操作抵抗を大きくする機能をもち、軸４を構成する内輪２０と一体に回転するねじ部５３と、外輪２１に対して回り止めされつつねじ部５３の回転に伴って軸方向に移動可能な、ねじ部５３にねじ込まれたナット５４と、ナット５４と当接してこのナット５４をステアリングホイール１の中立位置に対応する軸方向位置に向かって付勢する付勢部材５５と、を有する。

ねじ部５３は、内輪２０と一体に形成されている。ねじ部５３の一端側は、軸受５６を介してブレーキケース２８に回転可能に保持されている。ねじ部５３にねじ込まれたナット５４には、図１、図２、図５、図７に示すように、このナット５４と一体にガイド突起５７が形成されている。

外輪２１に対し軸周りに相対回転しないように設けられた電磁石４０のフィールドコア４４の内面には、軸方向に延びるガイド溝５８が形成されている。ガイド溝５８の終端面には、壁部５９が形成されている。このガイド溝５８にガイド突起５７が嵌まり込むことによって、ステアリングホイール１の操舵に伴って軸４（ねじ部５３）が軸周りに回転した際に、ナット５４がねじ部５３と供回りすることなく軸方向に移動する。

図１、図２に示すように、付勢部材５５は、ナット５４の軸方向両側に設けられている。この実施形態で用いた付勢部材５５は、コイルばねである。ナット５４の内輪２０に臨む軸方向面側には軸受６０としてのスラスト軸受（以下、軸受６０と同じ符号を付する。）が設けられており、一方の付勢部材５５ａは、ナット５４とスラスト軸受６０との間に設けられ、ナット５４を左向きに付勢している。また、他方の付勢部材５５ｂは、ブレーキケース２８とナット５４との間に設けられ、ナット５４を右向きに付勢している。ナット５４に対する両付勢部材５５ａ、５５ｂの付勢力は、ステアリングホイール１の中立位置に対応する軸方向位置において釣り合っている。この実施形態では、スラスト軸受６０としてスラスト玉軸受を採用したが、スラストころ軸受を採用することもできる。

ステアリングホイール１の操作によって、ナット５４が一方の付勢部材５５ａ側に移動すると、一方の付勢部材５５ａによる下向きの付勢力が増大し、ナット５４が他方の付勢部材５５ｂ側に移動すると、他方の付勢部材５５ｂによる上向きの付勢力が増大する。このように、各付勢部材５５ａ、５５ｂによる付勢力が増大すると、ステアリングホイール１の操作抵抗が次第に大きくなるため、運転者は転舵輪３の向きがストロークエンドに近付いていることを感知することが可能となる。

一方の付勢部材５５ａの付勢力に抗してステアリングホイール１の一方向への操作を続けると、一方の付勢部材５５ａ（コイルばね）の隙間が密に詰まった状態でナット５４と一方の付勢部材５５ａが当接する。また、他方の付勢部材５５ｂの付勢力に抗してステアリングホイール１の他方向への操作を続けると、ナット５４がガイド溝５８の終端面に形成された壁部５９に当接する。このように、ナット５４が、隙間が密に詰まった一方の付勢部材５５ａ、又は、壁部５９に当接すると、ねじ部５３の軸周りの回転が妨げられ、ステアリングホイール１の回転抵抗が急激に増大する。

図３に示す制御部８は、反力モータ６、ブレーキユニット７、転舵モータ１２を制御する。制御部８の入力側には、外部センサ６１、操舵センサ５、転舵センサ１３が電気的に接続されている。外部センサ６１は、車両の走行速度を検知する車速センサ等である。制御部８の出力側には、反力モータ６、ブレーキユニット７、転舵アクチュエータ２が電気的に接続されている。

制御部８は、操舵センサ５で検知されるステアリングホイール１の操作量と、外部センサ６１で検知される車両の走行状況（車速等）とに応じて転舵モータ１２を作動させ、左右一対の転舵輪３の向きを変化させる制御を行なう。また、このとき、制御部８は、ステアリングホイール１の操作量と車両の走行状況とに応じた大きさの操舵反力が発生するように反力モータ６を作動させる制御を行なう。

さらに、制御部８は、転舵センサ１３で検知される転舵軸１０の位置に基づいて、転舵輪３の向きがストロークエンドに到達したか否かを判定する。ここで、図３に示す転舵輪３の向きがストロークエンドに到達していないと判定したときは、図１に示す電磁石４０を非通電にすることで励磁作動形電磁ブレーキ２７を無励磁状態とし、ブレーキユニット７を前述の空転状態に保つ。一方、転舵輪３の向きがストロークエンドに到達したと判定したときは、図１に示す電磁石４０に通電することで励磁作動形電磁ブレーキ２７を励磁状態とし、ブレーキユニット７を前述のロック状態に保つ。

さらに、制御部８は、車両キーのオン・オフ状態を判定する。ここで、制御部８が、駐停車時に運転者が車両キーをオン状態からオフ状態に操作したと判定した場合は、電磁石４０の励磁状態を無励磁状態に切り替えるように制御が行われる。

この操舵装置は、上述のようなものであり（以下、適宜に図１～図７参照のこと。）、ステアリングホイール１と、ステアリングホイール１の操作量を検知する操舵センサ５と、操舵センサ５で検知されるステアリングホイール１の操作量に応じて転舵部としての転舵輪３の向きを変化させる転舵アクチュエータ２と、ステアリングホイール１と一体に回転するように当該ステアリングホイール１に連結された軸４と、軸４の周囲に配置された内周を有する外輪２１と、軸４と外輪２１の内周間に配置された係合子２４と、係合子２４を保持して軸４と外輪２１の内周に係合子２４を係合させる係合位置と当該係合を解除する解放位置との間を軸４に対して周方向に移動可能に配置された保持器２５と、保持器２５を解放位置に弾性的に保持しかつ軸４と一体に回転するように軸４及び保持器２５に回り止めされたセンタリングばね２６と、保持器２５を制動することが可能な励磁作動形電磁ブレーキ２７とを備えるステアバイワイヤ式操舵装置に構成されている。これにより、励磁作動形電磁ブレーキ２７を無励磁状態にして保持器２５を制動しない状態にすると、軸４と一体に回転するように軸４に回り止めされたセンタリングばね２６が保持器２５に軸４の回転力を伝達し、保持器２５を軸４に対して解放位置に保持するため、係合子２４が軸４と外輪２１の内周に係合することはできず、ステアリングホイール１の回転は許容される。一方、励磁作動形電磁ブレーキ２７を励磁状態にして保持器２５を制動する状態にすると、ステアリングホイール１が回転操作されても、センタリングばね２６から軸４の回転力を伝達される保持器２５が励磁作動形電磁ブレーキ２７に制動されているので、保持器２５に対して軸４が相対回転し、軸４に対して周方向に移動する保持器２５がセンタリングばね２６に抗して係合位置へ達すると、係合子２４が軸４と外輪２１の内周に係合して、それ以上の軸４の回転が確実に阻止される。励磁作動形電磁ブレーキ２７が励磁状態から無励磁状態に切り替わると、センタリングばね２６の弾性復元力により保持器２５が解放位置に戻される。

したがって、この操舵装置は、励磁作動形電磁ブレーキ２７を無励磁状態から励磁状態に切り替えることにより、保持器２５の解放位置と係合位置間の周方向移動量以上にステアリングホイール１が回転することを確実に阻止し、そのステアリングホイール１を通じて、転舵輪３の向きがストロークエンドに到達したことを運転者に確実に感知させることができる。特に、この操舵装置は、励磁作動形電磁ブレーキ２７に電気的失陥が生じたときでも、抵抗発生手段５２によってステアリングホイール１の操作量に対応した操作抵抗を発生させることができるため、運転者にストロークエンドが近付いたことを確実に感知させることができる。

なお、保持器２５の解放位置と係合位置間の周方向移動量は、係合子２４と、カム面２２と円筒面２３によって形成されるくさび空間と係合子２４の寸法設定に基づいて適宜に設定することが可能である。したがって、保持器２５の解放位置と係合位置間の周方向移動量が少なく、ブレーキユニット７が速やかにロック状態へ移行する場合、制御部８が励磁作動形電磁ブレーキ２７を無励磁状態から励磁状態に切り替えてからステアリングホイール１に許容する回転量を僅かにすることが可能である。

また、この操舵装置は、励磁作動形電磁ブレーキ２７及び外輪２１を収容する筒状のブレーキケース２８を備え、ブレーキケース２８が外輪２１とは別体の非磁性体によって形成されており、外輪２１がブレーキケース２８に回り止めされているので、励磁作動形電磁ブレーキ２７を励磁状態にしたときに、励磁作動形電磁ブレーキ２７から発生する磁束がブレーキケース２８に漏洩するのを防止することができる。このため、励磁作動形電磁ブレーキ２７のサイズを抑えることができる。

また、この操舵装置は、ステアリングホイール１に操舵反力を与える反力モータ６をさらに備え、転舵部が左右一対の転舵輪３であり、外輪２１、係合子２４、保持器２５及び励磁作動形電磁ブレーキ２７が反力モータ６に併設されているので、車両用のステアバイワイヤ式操舵装置として、転舵輪３の向きがストロークエンドに到達したことを運転者にステアリングホイール１を通じて確実に感知させることができる。

上述の抵抗発生手段５２の第一変形例を図８に示す。この抵抗発生手段５２においては、上記の他方の付勢部材５５ｂとして、均等ピッチのコイルばねの代わりに、不等ピッチのコイルばねを採用している。このように、不等ピッチのコイルばねを採用すると、均等ピッチのコイルばねを採用した場合と比較して、ステアリングホイール１の中立状態からの左右方向への操作量が大きくなるほど、操作抵抗の増加率を増すことができ、運転者が、ストロークエンドに近付いたことをより確実に感知することができる。このため、運転者によるステアリングホイール１の切り増しをより確実に防止することができる。

上述の抵抗発生手段５２の第二変形例を図９に示す。この抵抗発生手段５２においては、内輪２０とねじ部５３を別部材で構成するとともに、ねじ部５３とナット５４の間にボール６２が介在するボールねじ機構を採用している。ねじ部５３の一端側には小径ねじ部６３がさらに形成されており、この小径ねじ部６３を内輪２０に形成されたねじ穴にねじ込むことによって、内輪２０とねじ部５３が連結される。内輪２０とねじ部５３を別部材とすれば、内輪２０とねじ部５３のそれぞれに最適な素材を選択することができるとともに、内輪２０とねじ部５３を一体的に加工する場合と比較して、加工精度を向上しつつ加工コストを削減できる可能性がある。また、ボールねじ機構を採用することで、図８に示す通常のねじ（滑りねじ）と比較して、ねじ部５３とナット５４との間の抵抗が小さくなり、ステアリングホイール１の回転操作を一層スムーズに行うことができる。

上述の実施形態では、係合子２４としてローラを例に挙げて説明したが、係合子２４としてボールやスプラグを用いることも可能である。

また、上述の実施形態では、反力モータ６のモータケース１５とブレーキケース２８を別体に形成したが、両者を一体に形成してもよい。

また、上述の実施形態では、車両用のステアバイワイヤ式操作装置を励磁したが、この発明は、転舵部３として舵を備える船舶用のステアバイワイヤ式操作装置に適用することも可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ ステアリングホイール
２ 転舵アクチュエータ
３ 転舵部（転舵輪）
４ 軸
５ 操舵センサ
２１ 外輪
２４ 係合子
２５ 保持器
２６ センタリングばね
２７ 励磁作動形電磁ブレーキ
４０ 電磁石
４１ アーマチュア
４２ 離反ばね
５２ 抵抗発生手段
５３ ねじ部
５４ ナット
５５（５５ａ、５５ｂ） 付勢部材
５７ ガイド突起
５８ ガイド溝
６０ 軸受（スラスト軸受）
６２ ボール

Claims (9)

1. 軸（４）と、
   前記軸（４）の周囲に配置された内周を有する外輪（２１）と、
   前記軸（４）と前記外輪（２１）の内周間に配置された係合子（２４）と、
   前記係合子（２４）を保持して前記軸（４）と前記外輪（２１）の内周に前記係合子（２４）を係合させる係合位置と当該係合を解除する解放位置との間を周方向に移動可能に配置された保持器（２５）と、
   前記保持器（２５）を前記解放位置に弾性的に保持しかつ前記軸（４）と一体に回転するように前記軸（４）及び前記保持器（２５）に回り止めされたセンタリングばね（２６）と、
   前記保持器（２５）を制動することが可能な電磁ブレーキ（２７）と、
   前記軸（４）をその中立状態から左右方向に軸周りに回転した際に、その回転量が大きくなるほど回転抵抗を増加させる抵抗発生手段（５２）と、
   を有する回転伝達装置。
2. 前記抵抗発生手段（５２）が、前記軸（４）と一体に回転するねじ部（５３）と、前記外輪（２１）に対して回り止めされつつ前記ねじ部（５３）の回転に伴って軸方向に移動可能な前記ねじ部（５３）にねじ込まれたナット（５４）と、前記ナット（５４）と当接して該ナット（５４）を前記軸（４）の中立位置に対応する軸方向位置に向かって付勢する付勢部材（５５）と、を有する請求項１に記載の回転伝達装置。
3. 前記付勢部材（５５）が、不等ピッチのコイルばねである請求項２に記載の回転伝達装置。
4. 前記外輪（２１）に対し軸周りに相対回転しないように設けられた部材に軸方向に延びるガイド溝（５８）が形成されているとともに、前記ナット（５４）に前記ガイド溝（５８）によってガイドされるガイド突起（５７）が形成されている請求項２または３に記載の回転伝達装置。
5. 前記電磁ブレーキ（２７）が、電磁石（４０）と、前記電磁石（４０）に軸方向に対向するアーマチュア（４１）と、前記電磁石（４０）の無励磁時に前記アーマチュア（４１）を前記電磁石（４０）から離反するように付勢する離反ばね（４２）と、を有し、前記電磁石（４０）に前記ガイド溝（５８）が形成されている請求項４に記載の回転伝達装置。
6. 前記ねじ部（５３）と前記ナット（５４）との間にボール（６２）が介在するボールねじ機構を採用した請求項２または３に記載の回転伝達装置。
7. 前記軸（４）と前記ナット（５４）との間に介在する軸受（６０）をさらに有する請求項２または３に記載の回転伝達装置。
8. 前記電磁ブレーキ（２７）による前記保持器（２５）の制動によって、前記軸（４）の回転ロックを行う請求項１から３のいずれか１項に記載の回転伝達装置。
9. 前記軸（４）に連結されたステアリングホイール（１）と、前記ステアリングホイール（１）の操作量を検知する操舵センサ（５）と、前記操舵センサ（５）で検知される前記ステアリングホイール（１）の操作量に応じて転舵部（３）の向きを変化させる転舵アクチュエータ（２）と、請求項１から３のいずれか１項に記載の回転伝達装置と、を有するステアバイワイヤ式操舵装置。

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