JP5557109B2 - 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。

ステアリングホイール等の操舵部材と、転舵輪を操向するための転舵機構との間の機械的な連結が解除された、ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。このような車両用操舵装置では、運転者によって操舵部材が回転操作されると、操舵部材に連結された操舵軸が回転する。この回転をセンサで検出し、操舵部材の操作に対応する量だけ、転舵機構に設けられたアクチュエータが作動する。これにより、転舵輪の向きが変わる。また、操舵軸には、操舵部材に反力を与えるための反力モータが取り付けられている。反力モータは、路面から転舵輪に伝わる反力等に対応する反力を、操舵軸を介して操舵部材に付与する。

特開２０００−５３００８号公報 特開２００４−３５９０１１号公報

前述したように、ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置では、操舵部材と転舵機構とが機械的に連結されていないので、操舵部材は、操舵軸の軸線回りを制限なく回転することが可能である。そこで、特許文献１では、車両直進状態のときの操舵部材の位置を基準とした操舵部材の回転量を、一定量以下に規制するための構成が設けられている。
特許文献１では、操舵軸と螺合したナット部材が設けられており、このナット部材が軸方向に変位してストッパに接触することで、操舵部材のそれ以上の回転が規制されている。これにより、操舵部材は、転舵輪が車両直進位置から最も転舵されたときの対応する位置よりも多く回転することを規制されている。

また、特許文献１，２では、操舵部材に連結されたねじりコイルばねを有している。操舵部材が操作されていないとき、このねじりコイルばねの弾性復元力によって、操舵部材が操舵中立位置に維持されている。また、このねじりコイルばねによって、操舵部材を操作する運転者に操舵反力が付与される。これにより、例えば、操舵部材が操舵中立位置にある場合であって、操舵部材の操作が開始されたことに応答して反力モータが動作を開始するまでの間にも、運転者に抵抗力を付与できるので、より自然な操舵フィーリングを付与できる。

しかしながら、操舵部材の回転を規制するためのストッパや、操舵部材に抵抗力を与えるねじりコイルばねが反力モータから離れた位置に配置されている。このため、反力モータ周辺の構造が大型化してしまう。
ここで、操舵部材の回転を規制するために、操舵部材の操舵中立位置からの回転量が所定量に達したときに、反力モータの出力を高くすることで、操舵部材がそれ以上回転されることを規制することにより、上記ストッパやコイルばねを省略することが考えられる。しかしながら、この場合、操舵部材の回転を規制できるほどの大きなトルクを反力モータで発生する必要がある結果、反力モータが大型化してしまう。

本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、優れた操舵フィーリングを実現でき、且つ、小型化を達成することのできる車両用操舵装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、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、前記操舵部材に連結されたロータ（５８）を含み前記操舵部材に反力を付与するための反力付与モータ（１０）と、この反力付与モータを収容するハウジング（１１）と、前記転舵輪の転舵角（δｗ）が最大のときに前記操舵部材の回転を規制するための規制機構（７０）と、前記操舵部材の回転に摩擦抵抗を付与するための摩擦抵抗付与部材（７５）と、を備え、前記規制機構および前記摩擦抵抗付与部材は、前記ハウジング内に配置され、前記ロータは、筒状部（６３）を含み、前記規制機構の少なくとも一部は、前記筒状部の内側に配置されていることを特徴とする（請求項１）。

本発明によれば、規制機構が設けられている。これにより、転舵輪の転舵角が最大のときには、操舵部材がそれ以上転舵角を増す方向に回転しないようにされている。したがって、転舵角が最大であるにも拘わらず操舵部材がさらに回転する違和感が生じることを抑制でき、自然な操舵フィーリングを実現できる。また、摩擦抵抗付与部材は、操舵部材の回転に摩擦抵抗を付与している。これにより、反力付与モータが駆動指令を受けてから駆動を開始するまでの間も、操舵部材に操舵反力（摩擦抵抗）を付与できる。また、通常、操舵部材が操舵中立位置を基準として微小な角度範囲にある間、操舵部材の操作に拘わらず転舵輪が転舵されないようにされている（不感帯領域が設けられている）。このような不感帯領域においても、摩擦抵抗付与部材による操舵部材への摩擦抵抗が付与されている。したがって、不感帯領域においても、操舵部材が転舵機構と機械的に連結されているような自然な操舵フィーリングを運転者に与えることができる。このように、自然な操舵フィーリングを実現するための規制機構および摩擦抵抗付与部材が、反力付与モータのハウジング内に配置されている。すなわち、１つのハウジング内に、反力付与モータ、規制機構および摩擦抵抗付与部材が配置されている。したがって、これら反力付与モータ、規制機構および摩擦抵抗付与部材を別々のハウジングに収容する必要がなく、車両用操舵装置の小型化を達成できる。しかも、反力付与モータの出力を高くすることで、操舵部材の回転を規制する構成ではない。これにより、操舵部材の回転を規制できるほどの大きなトルクを反力付与モータで発生する必要がないので、反力付与モータを小型にでき、且つ、反力付与モータのトルクを増幅する減速機も必要ない。したがって、反力モータをより小型化できる。

また、規制機構の少なくとも一部は、反力付与モータのロータの筒状部の内部に配置されているので、規制機構の位置とロータの位置とがロータの軸方向に重なるように配置されている。これにより、操舵部材の周辺の部材をロータの軸方向に短くでき、車両用操舵装置の更なる小型化を達成できる。

また、本発明において、前記規制機構は、前記ロータに設けられた第１結合部（７１）と、前記ハウジングに設けられた第２結合部（７２）と、前記第１結合部と前記第２結合部との間に配置された中間体（７６）と、を含み、この中間体は、前記第１結合部に結合可能な第３結合部（７３）と、前記第２結合部に結合可能な第４結合部（７４）と、を含み、前記ロータの軸線（Ｌ１）回りに関して、前記第３結合部および前記第４結合部が、所定角度（θ１）以下の範囲で相対回転可能である場合がある（請求項２）。

この場合、第１結合部と第３結合部とが結合し、且つ、第２結合部および第４結合部が結合した状態で、中間体が所定角度ねじれたときに、ロータの回転力は、第１結合部、中間部および第２結合部を介してハウジングに受けられ、ロータの回転が規制される。これにより、ロータの回転を確実に規制することができる。
また、本発明において、前記ロータと一体回転可能な軸部（３８）をさらに備え、前記中間体は、前記軸部に軸受（３５）を介して相対回転可能に支持されている場合がある（請求項３）。この場合、中間体の軸線がロータの軸線に対してずれること（芯ずれ）を抑制できる。その結果、中間体のねじれ運動をよりスムーズにできる。さらに、軸受を設けることで、中間体のねじれ運動をスムーズにできるので、摩擦抵抗付与部材に起因して中間体内でのねじれ運動の抵抗力が変動することを抑制できる。なお、前記軸受は、合成樹脂製であることが好ましい。

また、本発明において、前記摩擦抵抗付与部材は、前記ハウジングと前記中間体との間に配置され前記中間体を前記ロータ側に弾性的に押圧する弾性部材（８５）を含んでいる場合がある（請求項４）。
この場合、弾性部材が中間体を弾性的に押圧することにより、中間体を介して反力付与モータのロータに摩擦抵抗を付与できる。その結果、操舵部材が操舵中立位置付近に位置しているとき等に、ロータを介して操舵軸に、自然な回転抵抗を付与できる。したがって、自然な操舵フィーリングをより確実に実現できる。しかも、中間体がロータに対して微小振動を起こしてがたつき音（ラトル音）が生じることを抑制できる。これにより、反力付与モータの静粛性を向上できる。

また、本発明において、前記中間体は、前記ロータの軸方向（Ｓ１）に並ぶ複数の部材（８１〜８４）を含み、隣り合う部材の一方には前記軸方向に延びる突起（８１ｃ，８２ｃ，８３ｃ）が設けられ、他方には、前記ロータの周方向（Ｃ１）に延び前記突起を挿通された有端環状の溝（８２ｂ，８３ｂ，８４ｂ）が形成され、前記突起が前記溝に対して前記周方向に変位することにより、前記第３結合部と前記第４結合部との相対位置を変更可能とされ、前記突起が前記溝の端部（８２ｄ，８２ｅ，８３ｄ，８３ｅ，８４ｄ，８４ｅ）に接触することにより、前記第３結合部と前記第４結合部との相対回転を規制可能とされている場合がある（請求項５）。

この場合、突起を溝の端部に接触させることにより、中間体のねじれを確実に規制できるので、第３結合部と第４結合部との相対回転量を、確実に所定角度以下に規制できる。したがって、自然な操舵フィーリングをより確実に実現できる。また、突起を溝に対して変位させるという簡易な構成により、中間体のねじり運動を実現できる。さらに、突起を溝の端部に接触させるという簡易な構成により、中間体ねじれ運動を規制し、第３結合部と第４結合部との相対回転量を、確実に所定角度以下に規制できる。このように、中間体を簡易な構成で実現できる。

なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

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。 ハウジングの周辺の断面図である。 図２の反力付与モータ周辺の拡大図である。 軸方向と直交する切断面であって、（Ａ）は、図３のＩＶＡ−ＩＶＡ線に沿う第１部材の断面図であり、（Ｂ）は、図３のＩＶＢ−ＩＶＢ線に沿う第２部材の断面図であり、（Ｃ）は、図３のＩＶＣ−ＩＶＣ線に沿う第３部材の断面図であり、（Ｄ）は、図３のＩＶＤ−ＩＶＤ線に沿う第４部材の断面図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ、規制機構によるロータの回転規制を説明するための主要部の断面図である。

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との機械的な結合が解除された、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用アクチュエータ４の動作を、転舵軸ハウジング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規定されている。
転舵用アクチュエータ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５０が構成されている。転舵軸６を支持する転舵軸ハウジング５は、車体５１に支持されている。
操舵部材２は、車体５１に回転可能に支持された操舵軸９に連結されている。この操舵軸９には、路面等から転舵輪３に伝わる反力を操作反力として操舵部材２に与えるための反力付与モータ１０が取り付けられている。反力付与モータ１０は、ブラシレスモータ等の電動モータを含む。反力付与モータ１０は、ハウジング１１内に収容されている。ハウジング１１は、車体５１に取り付けられている。

車両用操舵装置１には、操舵部材２、操舵軸９および反力付与モータ１０の回転方向の位置（回転位置）を検出するための操舵角センサ１２が設けられている。この操舵角センサ１２の検出信号は、操舵部材２の操舵角θｈとして出力される。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、転舵軸６に関連して、転舵輪３の転舵角δｗ（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５１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。

上記のセンサ類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（ＥＣＵ）からなる車両制御手段としての制御装置１９に入力されるようになっている。
制御装置１９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δｗ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、制御装置１９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、反力付与モータ１０を駆動制御（反力制御）する。
図２は、ハウジング１１の周辺の断面図である。図２を参照して、ハウジング１１は、アルミニウム合金等の金属材料を用いて形成されている。ハウジング１１は、一端部２１ａおよび他端部２１ｂを有する円筒形形状に形成されたメインハウジング２１と、メインハウジング２１の他端部２１ｂを塞ぐカバーハウジング２２と、を含んでいる。

カバーハウジング２２は、固定ねじ２３等を用いて、メインハウジング２１の他端部２１ｂに固定されている。カバーハウジング２２の外径部には、環状凸部２２ｂが形成されている。環状凸部２２ｂは、メインハウジング２１の他端部２１ｂの内周面に嵌合されている。環状凸部２２ｂの外周面には、環状の溝が形成されており、この溝に、封止部材としてのＯリング２４が配置されている。

このＯリング２４によって、カバーハウジング２２とメインハウジング２１との間から、雨水や埃等の異物がハウジング１１内に侵入することが抑制されている。また、後述するように、メインハウジング２１と操舵軸９との間には、シール部材２５が配置されている。このように、ハウジング１１内への異物の侵入を抑制する構造が採用されていることにより、ハウジング１１を、外部に開放された空間に配置することが可能となる。

例えば、車両用操舵装置１を、フォークリフト等の荷役車両の車体に搭載した場合、ハウジング１１は、外部に露出される。このため、ハウジング１１には、雨水や、荷役車両を洗車する際の水分が直接降り注がれる。しかしながら、ハウジング１１内への水分等の異物の侵入が抑制されているので、異物がハウジング１１内に侵入することに起因する故障の発生を確実に抑制できる。したがって、車両用操舵装置１は、ハウジング１１を車室内のダッシュボード下に配置する四輪乗用車に限らず、ハウジング１１を外部に露出した荷役車両にも好適である。

操舵軸９は、反力付与モータ１０と操舵部材２とを連結しており、一部がハウジング１１から突出している。操舵軸９は、玉軸受等の転がり軸受からなる第１軸受３１、第２軸受３２および第３軸受３３を介して、ハウジング１１に回転可能に支持されている。
操舵軸９は、同軸に並ぶ第１軸３７および第２軸（軸部）３８と、第１および第２軸３７，３８を連結するトーションバー３９と、を含んでいる。第１軸３７の一端部には、操舵部材２が一体回転可能に連結されている。第１軸３７の中間部とメインハウジング２１の一端部２１ａとの間には、シール部材２５が配置されている。シール部材２５は、メインハウジング２１の一端部２１ａと、第１軸３７との間を液密的に封止している。

第１軸３７の中間部は、第１軸受３１を介して、メインハウジング２１の一端部２１ａの第１軸受保持孔４１に回転可能に支持されている。第１軸３７の他端部は、第２軸３８に挿通されており、針状ころ軸受からなる第４軸受３４を介して第２軸３８に回転可能に支持されている。
第２軸３８の一端部３８ａおよび第１軸３７の中間部には、それぞれ、操舵軸９の軸方向Ｓ１に隣接して対向する対向部３８ｇ，３７ｂを有している。これら対向部３８ｇ，３７ｂに、トルクセンサ１３が配置されている。

第１軸３７と第２軸３８との間にトルクが作用したとき、トーションバー３９は、このトルクの大きさに応じて微小な角度範囲内でねじれることが可能となっている。このときの第１軸３７と第２軸３８との相対回転量をトルクセンサ１３が検出することで、操舵軸９に付与されているトルクＴを検出することが可能となっている。
第２軸３８の中間部３８ｃには、第２軸受３２の内輪３２ａが圧入固定されている。第２軸３８は、第２軸受３２を介してメインハウジング２１の第２軸受保持孔４２に回転可能に支持されている。また、第２軸３８の他端部３８ｂは、カバーハウジング２２の一側面２２ａに形成された第３軸受保持孔４３を挿通している。第２軸３８の他端部３８ｂは、第３軸受３３を介して第３軸受保持孔４３に回転可能に支持されている。

これら第２軸受３２および第３軸受３３には、予圧が付与されている。具体的には、カバーハウジング２２と第３軸受３３との間に、予圧付与部材４６および受け部材４７が配置されている。予圧付与部材４６は、例えば、波板ばねを用いて形成された弾性部材である。受け部材４７は、円板形形状に形成されている。受け部材４７は、第３軸受３３の外輪３３ｂと軸方向Ｓ１に並び、この外輪３３ｂに接触している。第３軸受３３の外輪３３ｂは、第３軸受保持孔４３に対して、操舵軸９の軸方向Ｓ１に相対移動可能に嵌合されている。第３軸受３３の内輪３３ａは、第２軸３８の他端部３８ｂに圧入固定されている。

また、第２軸受３２の内輪３２ａは、第２軸３８の中間部３８ｃに圧入固定されている。第２軸受３２の外輪３２ｂは、第２軸受保持孔４２に対して、軸方向Ｓ１に相対移動可能に嵌合されている。外輪３２ｂの一側面は、メインハウジング２１に受けられている。
上記の構成により、予圧付与部材４６の圧縮による弾性反発力は、受け部材４７、第３軸受３３の外輪３３ｂ、内輪３３ａ、第２軸３８、第２軸受３２の内輪３２ａ、および外輪３２ｂを介して、メインハウジング２１に受けられる。これにより、第２軸受３２および第３軸受３３に予圧が付与されている。

トルクセンサ１３は、第１軸受３１と第２軸受３２との間に配置されている。トルクセンサ１３は、第１軸３７の対向部３７ｂに固定された永久磁石からなる多極磁石５３と、第２軸３８の対向部３８ｇに固定された第１リングユニット５４と、ハウジング１１に固定された第２リングユニット５５とを含んでいる。
第１リングユニット５４は、第２軸３８の対向部３８ｇに固定された環状の合成樹脂部材５４ａと、この合成樹脂部材５４ａに埋設され、且つ、多極磁石５３の磁界内に配置された一対の環状の磁気ヨーク５４ｂ，５４ｂと、を含んでいる。

第２リングユニット５５は、第１リングユニット５４を取り囲む環状に形成されている。第２リングユニット５５は、メインハウジング２１に固定された合成樹脂部材５５ａと、この合成樹脂部材５５ａに埋設された一対の集磁リング５５ｂ，５５ｂおよびホールＩＣ（図示せず）と、を含んでいる。
反力付与モータ１０、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。図３は、図２の反力付与モータ１０周辺の拡大図である。図３を参照して、反力付与モータ１０は、メインハウジング２１の他端部２１ｂ寄りに配置されており、カバーハウジング２２に隣接している。これにより、カバーハウジング２２をメインハウジング２１から取り外したときに、反力付与モータ１０の略全部がメインハウジング２１の他端部２１ｂの開口に露出する。したがって、反力付与モータ１０をメインハウジング２１内に装着する作業や、反力付与モータ１０のメンテナンス作業が行い易い。

反力付与モータ１０は、筒状のステータ５７と、ステータ５７を取り囲むロータ５８と、を含んでいる。ロータ５８の軸方向、径方向および周方向は、操舵軸９の軸方向Ｓ１，径方向Ｒ１および周方向Ｃ１と一致している。ステータ５７の外周面は、メインハウジング２１の内周面に焼きばめ等によって固定されている。
ロータ５８は、操舵軸９を介して操舵部材２に一体回転可能に連結されている。ロータ５８は、軸方向Ｓ１に延びる筒状のロータコア６１と、ロータコア６１の外周面に固定された永久磁石６２とを含んでいる。

ロータコア６１は、操舵軸９の第２軸３８と単一の材料を用いて一体に形成されている。ロータコア６１は、操舵軸９の径方向Ｒ１の外方に配置された筒状部６３と、この筒状部６３の一端部から径方向Ｒ１の内方に延びる端壁部６４と、端壁部６４から第２軸３８の一端部３８ａ側（トルクセンサ１３側）に延びる延設部６５と、を含んでいる。
延設部６５は、第２軸３８の中間部３８ｃに一体的に形成されている。端壁部６４は、環状の板状に形成されており、第４軸受３４の一部を取り囲んでいる。

ステータ５７とロータ５８との磁気作用によって反力付与モータ１０に生じるトルクは、端壁部６４を介して第２軸３８に伝達される。ここで、端壁部６４は、第４軸受３４と軸方向Ｓ１に関して略重なるように配置されているので、端壁部６４が第１軸３７に対して芯ずれ（互いの中心軸線がずれる現象）が生じることを抑制できる。
筒状部６３の他端部は、カバーハウジング２２の一側面２２ａに隣接している。筒状部６３は、ステータ５７に取り囲まれている。また、筒状部６３は、第２軸３８の中間部３８ｃを取り囲んでいる。上記の構成により、筒状部６３と、端壁部６４と、第２軸３８とによって囲まれた収容溝部６６が形成されている。収容溝部６６は、円環状の溝部であり、カバーハウジング２２側に開放されている。

ロータコア６１の筒状部６３の外周面に永久磁石６２が固定されている。収容溝部６６と並ぶように操舵角センサ１２が配置されている。操舵角センサ１２は、レゾルバを用いて形成されており、レゾルバステータ６７と、レゾルバロータ６８とを含んでいる。レゾルバステータ６７は、軸方向Ｓ１に関して、端壁部６４と第２軸受３２との間に配置されており、メインハウジング２１に固定されている。レゾルバロータ６８は、レゾルバステータ６７に取り囲まれている。レゾルバロータ６８は、ロータコア６１の延設部６５に固定されている。

ハウジング１１内には、規制機構７０および摩擦抵抗付与部材７５が配置されている。車両が右旋回するとき、および左旋回するときのそれぞれにおける転舵輪３（図１参照）の直進位置からの転舵角δｗが最大のときに、規制機構７０が操舵部材２の回転を規制するようになっている。摩擦抵抗付与部材７５は、ロータ５８および操舵軸９の回転に摩擦抵抗を付与することにより、操舵部材２の回転操作に抵抗感を与えるために設けられている。

規制機構７０の少なくとも一部は、筒状部６３の内側、すなわち収容溝部６６内に配置されている。
規制機構７０は、ロータ５８の端壁部６４に設けられた第１結合部７１と、カバーハウジング２１に設けられた第２結合部７２と、第１および第２結合部７１，７２の間に配置された中間体７６と、を含んでいる。

第１結合部７１は、収容溝部６６の底面に形成されている。第１結合部７１は、端壁部６４と別部材を用いて端壁部６４に固定された軸部材であり、軸方向Ｓ１に延びている。なお、第１結合部７１を端壁部６４と単一部材で形成してもよい。
第２結合部７２は、カバーハウジング２２の一側面２２ａに形成されている。第２結合部７２は、カバーハウジング２２と別部材を用いてカバーハウジング２２に固定された軸部材であり、軸方向Ｓ１に延びている。なお、第２結合部７２をカバーハウジング２２と単一部材で形成してもよい。第２結合部７２の一部は、筒状部６３の内側（収容溝部６６内）に配置されている。

第１結合部７１と第２結合部７２とは、周方向Ｃ１に関する位置が揃えられている。なお、第１結合部７１と第２結合部７２とは、周方向Ｃ１に関する位置が異なっていてもよい。
中間体７６は、第１結合部７１に結合可能な第３結合部７３と、第２結合部７２に結合可能な第４結合部７４と、を含んでおり、ねじれることが可能となっている。ロータ５８の中心軸線Ｌ１回り（周方向Ｃ１）に関して、第３結合部７３および第４結合部７４が、第１所定角度θ１以下の範囲で相対回転可能となるように中間体７６が形成されている。第１所定角度θ１は、例えば、操舵部材２のロックトゥロックの回転数（約３回転）に相当する１１００°程度である。

中間体７６は、収容溝部６６内に配置されている。中間体７６は、複数の部材としての第１部材８１、第２部材８２、第３部材８３および第４部材８４を含んでいる。第１〜第４部材８１〜８４は、軸方向Ｓ１に並んでいる。第１〜第４部材８１〜８４は、それぞれ、焼結金属や、合成樹脂部材を用いて形成された剛体部材である。
第１〜第４部材８１〜８４は、それぞれ、中空の板状（円環状）に形成されている。第１〜第４部材８１〜８４（中間体７６）は、第２軸３８の中間部３８ｃに固定された滑り軸受からなる第５軸受３５を介して、第２軸３８の中間部３８ｃに相対回転可能に嵌合されている。第５軸受３５は、例えば、合成樹脂製であり、摩擦係数が低くされている。第５軸受３５は、円筒状の部材であり、単一部材によって構成されている。なお、第５軸受３５は、周方向Ｃ１に複数（例えば、２つ）に分割された部材を互いに組み合わせることで構成されていてもよい。この場合、第５軸受３５を第２軸３８に組み付け易くできる。

第１〜第４部材８１〜８４のうち、軸方向Ｓ１に隣り合う部材の一方には、軸方向Ｓ１に延びる突起８１ｃ，８２ｃ，８３ｃが設けられ、他方には、周方向Ｃ１（ロータの周方向）に延び対応する突起８１ｃ，８２ｃ，８３ｃを挿通された有端環状の溝８２ｂ，８３ｂ，８４ｂが形成されている。そして、各突起８１ｃ，８２ｃ，８３ｃが対応する溝８２ｂ，８３ｂ，８４ｂに対して周方向Ｃ１に変位することにより、第３結合部７３と第４結合部７４との相対回転位置が変更可能とされている。さらに、各突起８１ｃ，８２ｃ，８３ｃが対応する溝８２ｂ，８３ｂ，８４ｂに受けられることにより、第３結合部７３と第４結合部７４との相対回転を規制可能となっている。

以下、第１〜第４部材８１〜８４について、より具体的に説明する。
図４（Ａ）は、図３のＩＶＡ−ＩＶＡ線に沿う第１部材８１の断面図であり、軸方向Ｓ１と直交する切断面を示している。図３および図４（Ａ）を参照して、第１部材８１は、第５軸受３５が嵌合された内周面８１ａと、この内周面８１ａの径方向外方に配置された有端環状の第１溝８１ｂと、第１溝８１ｂに隣接する第１突起８１ｃと、を含んでいる。

第１溝８１ｂは、第３結合部７３を兼ねている。すなわち、第１溝８１ｂが形成されている部分が第３結合部７３でもある。第１溝８１ｂ（第３結合部７３）には、端壁部６４に固定された第１結合部７１が挿通されている。これにより、第１結合部７１は、第１溝８１ｂ（第３結合部７３）に対して、周方向Ｃ１に第２所定角度θ２相対回転可能である。初期状態（工場出荷時の状態）において、第１結合部７１は、周方向Ｃ１に関する第１溝８１ｂの中央に配置されている。第１突起８１ｃは、軸方向Ｓ１に沿って延びる突起である。第１突起８１ｃは、第１溝８１ｂの一端部８１ｄと他端部８１ｅとの間に配置されている。

図４（Ｂ）は、図３のＩＶＢ−ＩＶＢ線に沿う第２部材８２の断面図であり、軸方向Ｓ１と直交する切断面を示している。図３および図４（Ｂ）を参照して、第２部材８２は、第５軸受３５が嵌合された内周面８２ａと、この内周面８２ａの径方向外方に配置された有端環状の第２溝８２ｂと、第２溝８２ｂに隣接する第２突起８２ｃと、を含んでいる。
第２溝８２ｂには、第１部材８１の第１突起８１ｃが挿通されている。これにより、第１突起８１ｃは、第２溝８２ｂに対して、周方向Ｃ１に第２所定角度θ２相対回転可能である。初期状態において、第１突起８１ｃは、周方向Ｃ１に関する第２溝８２ｂの中央に配置されている。第２突起８２ｃは、軸方向Ｓ１に沿って延びる突起である。第２突起８２ｃは、第２溝８２ｂの一端部８２ｄと他端部８２ｅとの間に配置されている。

図４（Ｃ）は、図３のＩＶＣ−ＩＶＣ線に沿う第３部材８３の断面図であり、軸方向Ｓ１と直交する切断面を示している。図３および図４（Ｃ）を参照して、第３部材８３は、第５軸受３５が嵌合された内周面８３ａと、この内周面８３ａの径方向外方に配置された有端環状の第３溝８３ｂと、第３溝８３ｂに隣接する第３突起８３ｃと、を含んでいる。
第３溝８３ｂには、第２突起８２ｃが挿通されている。これにより、第２突起８２ｃは、第３溝８３ｂに対して、周方向Ｃ１に第２所定角度θ２相対回転可能である。初期状態において、第２突起８２ｃは、周方向Ｃ１に関する第３溝８３ｂの中央に配置されている。第３突起８３ｃは、軸方向Ｓ１に沿って延びる突起である。第３突起８３ｃは、第３溝８３ｂの一端部８３ｄと他端部８３ｅとの間に配置されている。

図４（Ｄ）は、図３のＩＶＤ−ＩＶＤ線に沿う第４部材８４の断面図であり、軸方向Ｓ１と直交する切断面を示している。図３および図４（Ｄ）を参照して、第４部材８４は、第５軸受３５が嵌合された内周面８４ａと、この内周面８４ａの径方向外方に配置された有端環状の第４溝８４ｂと、第４溝８４ｂに隣接する第４結合部７４と、を含んでいる。
第４溝８４ｂには、第３突起８３ｃが挿通されている。これにより、第３突起８３ｃは、第４溝８４ｂに対して、周方向Ｃ１に第２所定角度θ２相対回転可能である。初期状態において、第３突起８３ｃは、周方向Ｃ１に関する第４溝８４ｂの中央に配置されている。第４結合部７４は、第４溝８４ｂの一端部８４ｄと他端部８４ｅとの間に配置されている。

第４結合部７４は、第４部材８４に形成された固定孔であり、軸方向Ｓ１に延びている。第４結合部７４には、カバーハウジング２２に固定された第２結合部７２が挿通されており、この第４結合部７４に圧入等により固定されている。これにより、第４部材８４の回転が規制されている。
図３を参照して、摩擦抵抗付与部材７５は、弾性部材８５と、摩擦部材８６とを含んでいる。

弾性部材８５は、中間体７６を端壁部６４側に弾性的に押圧することにより、中間体７６をロータ５８に摩擦部材８６を介して摩擦接触させ、これにより、ロータ５８および操舵部材２の回転に摩擦抵抗を付与するために設けられている。弾性部材８５は、カバーハウジング２２の一側面２２ａに形成された環状凹部２２ｃ内に配置されており、カバーハウジング２２と中間体７６の第４部材８４の間に位置している。

弾性部材８５は、例えば、複数の板ばねを重ねた構成を有しており、一端が環状のワッシャ８７に受けられ、他端が環状凹部２２ｃの底面に受けられている。摩擦部材８６は、複数設けられている。摩擦部材８６は、端壁部６４および第１〜第４部材８１〜８４と摩擦接触している。
摩擦部材８６は、端壁部６４の一側面６４ａと第１部材８１との間、第１部材８１と第２部材８２との間、第２部材８２と第３部材８３との間、第３部材８３と第４部材８４との間、および、第４部材８４とワッシャ８７との間に、それぞれ、配置されている。

弾性部材８５の弾性反発力（付勢力）は、ワッシャ８７、摩擦部材８６、中間体７６の第４部材８４、摩擦部材８６、第３部材８３、摩擦部材８６、第２部材８２、摩擦部材８６、第１部材８１および摩擦部材８６の順に伝わる。これにより、端壁部６４に摩擦抵抗が付与されている。ワッシャ８７は、環状凹部２２ｃの周面（カバーハウジング２２）と滑り接触していることにより、環状凹部２２ｃから外れてしまうことがないようにされている。

以上が車両用操舵装置１の概略構成である。次に、車両用操舵装置１の動作の一例を説明する。
図３および図４（Ａ）〜図４（Ｄ）に示すように、操舵部材２が操舵中立位置に位置しているとき、第１結合部７１、第１突起８１ｃ、第２突起８２ｃおよび第３突起８３ｃは、それぞれ、対応する第１〜第４溝８１ｂ，８２ｂ，８３ｂ，８４ｂに対する回転が規制されていない。この状態から、例えば、車両を右旋回させて車庫に入れる際に、運転者が操舵部材２を操舵中立位置から時計回りに最大角度回転させる場合を考える。なお、以下では、回転方向をいうときは、運転者から操舵部材２みたときの回転方向をいうものとする。

この場合、運転者は、操舵部材２を操舵中立位置から時計回りに例えば約１．５回転（約５４０°）回転させる。これにより、操舵軸９および反力付与モータ１０のロータ５８が、操舵部材２と連動して時計回りに回転する。
このとき、第１結合部７１は、第１溝８１ｂ内を時計回りに回転する。このとき、図５（Ａ）〜図５（Ｄ）に示すように、第１結合部７１は、第１溝８１ｂの一端部８１ｄに接触する。これにより、第１部材８１が時計回りに回転し、第１突起８１ｃが第２溝８２ｂの一端部８２ｄに接触する。これにより、第２部材８２が時計回りに回転し、第２突起８２ｃが第３溝８３ｂの一端部８３ｄに接触する。これにより、第３部材８３が時計回りに回転し、第３突起８３ｃが第４溝８４ｂの一端部８４ｄに接触する。第４部材８４は、第２結合部７２によって回転が規制されている。上記の動作により、第３部材８３、第２部材８２、第１部材８１および第１結合部７１（ロータ５８）のそれ以上の時計回り方向への回転が機械的に規制される。

なお、車両を左旋回させるために操舵部材２を反時計回りに回転させたときも、上記と同様にして、操舵部材２の回転が規制される。すなわち、第１結合部７１および第１〜第３突起８１ｃ，８２ｃ，８３ｃが第１溝〜第４溝８１ｂ，８２ｂ，８３ｂ，８４ｂの対応する他端部８１ｅ，８２ｅ，８３ｅ，８４ｅに接触することにより、ロータ５８および操舵部材２の反時計回りの回転が規制される。

以上説明したように、本実施形態によれば、規制機構７０が設けられている。これにより、転舵輪３の転舵角δｗが最大のときには、操舵部材２は、それ以上転舵角δｗを増す方向に回転しないようにされている。したがって、転舵角δｗが最大であるにも拘わらず操舵部材２がさらに回転する違和感が生じることを抑制でき、自然な操舵フィーリングを実現できる。

また、摩擦抵抗付与部材７５は、操舵部材２の回転に摩擦抵抗を付与している。これにより、反力付与モータ１０が駆動信号を受けてから駆動を開始するまでの間も、操舵部材２に操舵反力（摩擦抵抗）を付与できる。
また、通常、操舵部材２が操舵中立位置を基準として微小な角度範囲にある間、操舵部材２の操作に拘わらず転舵輪３が転舵されないようにされている（不感帯領域が設けられている）。このような不感帯領域においても、摩擦抵抗付与部材７５による操舵部材２への摩擦抵抗が付与されている。したがって、不感帯領域においても、操舵部材２が転舵機構５０と機械的に連結されているような自然な操舵フィーリングを運転者に与えることができる。

このように、自然な操舵フィーリングを実現するための規制機構７０および摩擦抵抗付与部材７５が、反力付与モータのハウジング１１内に配置されている。すなわち、１つのハウジング１１内に、反力付与モータ１０、規制機構７０および摩擦抵抗付与部材７５が配置されている。したがって、これら反力付与モータ１０、規制機構７０および摩擦抵抗付与部材７５を別々のハウジングに収容する必要がなく、車両用操舵装置１の小型化を達成できる。

しかも、反力付与モータ１０の出力を高くすることで、操舵部材２の回転を規制する構成ではない。これにより、操舵部材２の回転を規制できるほどの大きなトルクを反力付与モータ１０で発生する必要がないので、反力付与モータ１０を小型にでき、且つ、反力付与モータ１０のトルクを増幅する減速機も必要ない。したがって、反力付与モータ１０をより小型化できる上に、省エネも実現できる。

また、反力付与モータ１０の制御によって、操舵中立位置にあるときの操舵部材２に微小な反力を付与する構成ではないので、反力付与モータ１０の制御を簡易な構成にできる。
さらに、規制機構７０の中間体７６は、筒状部６３の内側の収容溝部６５に配置されている。すなわち、規制機構７０の大部分が反力付与モータ１０のロータ５８の内部に配置されているので、規制機構７０の位置とロータ５８の位置とが軸方向Ｓ１に重なるように配置されている。これにより、操舵部材２の周辺の部材を軸方向Ｓ１に短くでき、車両用操舵装置１の更なる小型化を達成できる。

また、第１結合部７１と第３結合部７３（第１溝８１ｂ）とが結合し、且つ、第２結合部７２および第４結合部７４が結合した状態で、中間体７６が第１所定角度θ１ねじれたときに、ロータ５８の回転力は、第１結合部７１、中間体７６および第２結合部７２を介してハウジング１１に受けられ、ロータ５８の回転が規制される。これにより、ロータ５８の回転を確実に規制することができる。

また、中間体７６は、第５軸受３５を介して第２軸３８に相対回転可能に支持されている。これにより、中間体７６の軸線がロータの中心軸線Ｌ１に対してずれること（芯ずれ）を抑制できる。その結果、中間体７６のねじれ運動をよりスムーズにできる。さらに、第５軸受３５を設けることで、中間体７６のねじれ運動をスムーズにできるので、摩擦抵抗付与部材７５に起因して中間体７６内でのねじれ運動の抵抗が変動することを抑制できる。

さらに、弾性部材８５が中間体７６を弾性的に押圧することにより、弾性部材８５は、中間体７６を介して反力付与モータ１０のロータ５８に摩擦抵抗を付与できる。その結果、操舵部材２が操舵中立位置付近に位置しているとき等に、ロータ５８を介して操舵軸９に、自然な回転抵抗を付与できる。したがって、自然な操舵フィーリングをより確実に実現できる。しかも、中間体７６がロータ５８に対して微小振動を起こしてがたつき音（ラトル音）が生じることを、弾性部材８５の付勢力によって抑制できる。これにより、反力付与モータ１０の静粛性を向上できる。

また、第１結合部７１および第１〜第３突起８１ｃ，８２ｃ，８３ｃを第１〜第４溝８１ｂ，８２ｂ，８３ｂ，８４ｂの対応する端部８１ｄ，８２ｄ，８３ｄ，８４ｄ；８１ｅ，８２ｅ，８３ｅ，８４ｅに接触させることにより、中間体７６のねじれを確実に規制できる。したがって、第３結合部７３と第４結合部７４との相対回転量を、確実に第１所定角度θ１以下に規制できる。これにより、自然な操舵フィーリングをより確実に実現できる。

また、第１結合部７１および第１〜第３突起８１ｃ，８２ｃ，８３ｃを対応する第１〜第４溝８１ｂ，８２ｂ，８３ｂ，８４ｂに対して変位させるという簡易な構成により、中間体７６のねじり運動を実現できる。さらに、第１結合部７１および第１〜第３突起８１ｃ，８２ｃ，８３ｃを対応する第１〜第４溝８１ｂ，８２ｂ，８３ｂ，８４ｂの端部８１ｄ，８２ｄ，８３ｄ，８４ｄ；８１ｅ，８２ｅ，８３ｅ，８４ｅに接触させるという簡易な構成により、中間体７６のねじれ運動を規制し、第３結合部７３と第４結合部７４との相対回転量を、確実に第１所定角度θ１以下に規制できる。このように、中間体７６のねじれの規制を簡易な構成で実現できる。

本発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、第１結合部７１を突起とし、第３結合部７３を溝としたけれども、これに限定されない。例えば、第１結合部を溝とし、第３結合部をこの溝に挿通された突起としてもよい。また、第２結合部７２を突起とし、第４結合部７４を孔部としたけれども、これに限定されない。例えば、第２結合部を孔部または有端環状の溝とし、第４結合部を上記孔部に固定された突起または上記溝に挿通された突起としてもよい。また、第４結合部７４を有端環状の溝としてもよい。

さらに、ロータ５８の筒状部６３を軸方向Ｓ１により長く延ばすこと等により、規制機構７０の全部、および摩擦抵抗付与部材７５の全部を筒状部６３内に配置してもよい。
また、摩擦部材８６を、各第１〜第４溝８１ｂ，８２ｂ，８３ｂ，８４ｂ内に配置してもよい。

１…車両用操舵装置、２…操舵部材、３…転舵輪、１０…反力付与モータ、１１…ハウジング、３５…第５軸受（軸受）、３８…第２軸（軸部）、５８…ロータ、６３…筒状部、７０…規制機構、７１…第１結合部、７２…第２結合部、７３…第３結合部、７４…第４結合部、７５…摩擦抵抗付与部材、７６…中間体、８１〜８４…部材、８１ｃ，８２ｃ，８３ｃ…突起、８２ｂ，８３ｂ，８４ｂ…溝、８２ｄ，８２ｅ，８３ｄ，８３ｅ，８４ｄ，８４ｅ…溝の端部、８５…弾性部材、Ｃ１…周方向、Ｌ１…中心軸線、Ｓ１…軸方向、δｗ…転舵角、θ１…第１所定角度（所定角度）。

Claims (5)

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、
   前記操舵部材に連結されたロータを含み前記操舵部材に反力を付与するための反力付与モータと、
   この反力付与モータを収容するハウジングと、
   前記転舵輪の転舵角が最大のときに前記操舵部材の回転を規制するための規制機構と、 前記操舵部材の回転に摩擦抵抗を付与するための摩擦抵抗付与部材と、を備え、
   前記規制機構および前記摩擦抵抗付与部材は、前記ハウジング内に配置され、
   前記ロータは、筒状部を含み、
   前記規制機構の少なくとも一部は、前記筒状部の内側に配置されていることを特徴とする車両用操舵装置。
2. 請求項１において、前記規制機構は、前記ロータに設けられた第１結合部と、 前記ハウジングに設けられた第２結合部と、前記第１結合部と前記第２結合部との間に配置された中間体と、を含み、
   この中間体は、前記第１結合部に結合可能な第３結合部と、前記第２結合部に結合可能な第４結合部と、を含み、前記ロータの軸線回りに関して、前記第３結合部および前記第４結合部が、所定角度以下の範囲で相対回転可能であることを特徴とする車両用操舵装置。
3. 請求項２において、前記ロータと一体回転可能な軸部をさらに備え、前記中間体は、前記軸部に軸受を介して相対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。
4. 請求項２または３において、前記摩擦抵抗付与部材は、前記ハウジングと前記中間体との間に配置され前記中間体を前記ロータ側に弾性的に押圧する弾性部材を含んでいることを特徴とする車両用操舵装置。
5. 請求項２〜４の何れか１項において、前記中間体は、前記ロータの軸方向に並ぶ複数の部材を含み、隣り合う部材の一方には前記軸方向に延びる突起が設けられ、他方には、前記ロータの周方向に延び前記突起を挿通された有端環状の溝が形成され、前記突起が前記溝に対して前記周方向に変位することにより、前記第３結合部と前記第４結合部との相対位置を変更可能とされ、前記突起が前記溝の端部に接触することにより、前記第３結合部と前記第４結合部との相対回転を規制可能とされていることを特徴とする車両用操舵装置。

Images