車両用操舵装置
【課題】多回転操作される操舵部材の回転角を規制可能な小型の車両用操舵装置を提供。
【解決手段】回転規制機構２１は、操舵軸９の出力軸２４と同軸的に一体回転可能な回転可能要素（ロータコア６３の第２部分６６）と、回転不能要素（ハウジングの端壁３２）との間に、出力軸２４によって同軸的に支持され出力軸２４に対して回転可能で且つ軸方向Ｘ１に移動可能な複数の板要素７１〜７５を備える。隣接する要素間の相対回転量を突起８１と係合溝８２，８３の両端の規制部とによって規制する。出力軸２４の中心軸線Ｌ１に対する板要素７１〜７５の中心軸線の傾きを抑制するように、板要素７１〜７５の軸方向Ｘ１の移動量を所定量以下に規制する軸方向移動規制要素７０１を設けた。
【解決手段】回転規制機構２１は、操舵軸９の出力軸２４と同軸的に一体回転可能な回転可能要素（ロータコア６３の第２部分６６）と、回転不能要素（ハウジングの端壁３２）との間に、出力軸２４によって同軸的に支持され出力軸２４に対して回転可能で且つ軸方向Ｘ１に移動可能な複数の板要素７１〜７５を備える。隣接する要素間の相対回転量を突起８１と係合溝８２，８３の両端の規制部とによって規制する。出力軸２４の中心軸線Ｌ１に対する板要素７１〜７５の中心軸線の傾きを抑制するように、板要素７１〜７５の軸方向Ｘ１の移動量を所定量以下に規制する軸方向移動規制要素７０１を設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１のように、操舵部材（ステアリングホイール）と転舵輪とが機械的に連結された車両用操舵装置では、転舵機構の転舵軸の軸方向移動量がラックストッパによって規制されると、操舵部材が、上記規制による制約を受ける。したがって、操舵部材が、転舵機構の動作限界を超えて、操作されることがない。
一方、ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置では、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）に応じて転舵機構を駆動して転舵輪の向きを変える転舵モータが備えられている。
【０００３】
この種の車両用操舵装置では、転舵機構からの制約を受けない操舵部材が、転舵機構の動作限界を超えて操作されることがないように、操舵部材の操作量を前記動作限界に対応する操作範囲内に規制する規制機構が設けられている。
例えば、特許文献２では、操舵部材の回転軸と一体回転する小径の第１ギヤに、回転軸とは異なる軸回りに回転する大径の第２ギヤを噛合させ、その第２ギヤの回転量を規制することにより、操舵部材の回転量を所定角度以内に規制する車両用操舵装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５６０３８号公報
【特許文献２】特開２００４−１８９０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
操舵部材の回転量を規制するための第１ギヤおよび第２ギヤが、互いに異なる軸によって支持されるので、構造が大型化する。
また、通例、操舵部材は１回転以上の多回転で回転操作されるため、第１ギヤに対して第２ギヤが大型化し、この点からも構造が大型化する。
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、多回転操作される操舵部材の回転角を規制することができる小型の車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、請求項１の発明は、操舵のために多回転操作される操舵部材（２）の回転量を所定角度以下に規制する回転規制機構（２１；２１Ａ）を備え、前記回転規制機構は、前記操舵部材の回転軸（２４）と同軸的に一体回転可能な回転可能要素（６６）と、前記回転可能要素と前記回転軸の軸方向（Ｘ１）に対向する回転不能要素（３２）と、前記回転可能要素および前記回転不能要素間に介在し前記回転軸によって同軸的に支持され前記回転軸に対して回転可能で且つ軸方向に移動可能な複数の環状の板要素（７１〜７５）と、前記回転不能要素、前記複数の板要素および前記回転可能要素のうちの隣接する要素間の相対回転量を規制するように前記隣接する要素間を連結する連結要素（８０）と、前記回転軸の軸線（Ｌ１）に対する前記板要素の軸線（Ｌ２）の傾きを抑制するように、前記板要素の軸方向の移動量を所定量以下に規制する軸方向移動規制要素（７０１；３２１）と、を含み、前記連結要素は、前記隣接する要素の一方に設けられた規制部（８２ａ，８３ａ）と、他方に設けられ前記規制部に係合する突起（８１）と、を含む車両用操舵装置（１）を提供する。
【０００７】
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、前記回転規制機構は、前記回転不能要素と前記板要素との間に介在する押圧板（７０）と、前記押圧板を介して前記板要素を軸方向の一方側へ付勢する付勢部材（６９）と、を含んでいてもよい。
【０００８】
また、請求項３のように、前記押圧板および前記回転不能要素の何れか一方に、前記軸方向移動規制要素としての凸部（７０１；３２１）が設けられ、前記凸部と、前記押圧板および前記回転不能要素の他方との間に、前記所定量に相当する量（Ｓ１）の隙間（Ｓ）が形成されていてもよい。
また、請求項４のように、前記凸部は、前記押圧板に設けられていてもよい。
【０００９】
また、請求項５のように、前記操舵部材と転舵輪（３）との機械的な連結が解除されており、前記回転軸と一体回転するロータ（６１）を含み前記操舵部材に操舵反力を付与する反力モータ（１０）を備え、前記反力モータおよび前記回転規制機構が、同一のハウジング（１１）内に収容されていてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、回転不能要素、板要素および回転可能要素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、回転軸の回転量、ひいては操舵部材の回転量を規制することができる。また、回転軸によって同軸的に支持された板要素の軸方向の両側に、回転不能要素および回転可能要素を配置するので、回転規制機構の要素をコンパクトに配置することができ、小型化を達成することができる。また、回転規制に伴って、板要素が突起または規制部を介して、当該板要素の中心軸線を回転軸の中心軸線に対して傾かせようとする力を受けたときに、軸方向移動規制要素によって、板要素の軸方向の移動量が規制される。これにより、回転軸の中心軸線に対する板要素の中心軸線の傾きを抑制することができるので、板要素がこれを支持する部材に対して、こじれを生じ難く、寿命を長くすることができる。
【００１１】
なお、板要素は、回転軸によって直接支持されていてもよいし、また、回転軸の外周に嵌合された筒状部材を介して回転軸によって間接的に支持されていてもよい。
また、請求項２の発明によれば、付勢部材によって押圧板を介して板要素を軸方向の一方側へ付勢するので、板要素のこじれの発生を抑制することができる。
また、請求項３の発明によれば、凸部の高さの設定によって、隙間の量、ひいては板要素の軸方向の移動量を精度良く設定することができるので、板要素のこじれの発生を確実に防止することができる。
【００１２】
また、請求項４の発明によれば、凸部を押圧板に設けることにより、構造を簡素化することができる。
また、請求項５の発明によれば、反力モータおよび回転規制機構を同一のハウジング内に収容するので、ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置において、構造の簡素化、小型化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】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２】操舵部材の回転量を規制する回転規制機構および反力モータ等を収容したハウジングの断面図である。
【図３】図２の一部を拡大した、回転機構機構周辺の断面図である。
【図４】回転規制機構の分解斜視図である。
【図５】回転規制機構の板要素の断面図である。
【図６】（ａ）は板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り、（ｂ）は回転不能要素としての端壁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。
【図７】回転軸としての、操舵軸の出力軸に対する板要素の倒れを説明する模式図である。
【図８】本発明の別の実施の形態の回転規制機構の要部の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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、回転規制機構２１が収容されている。回転規制機構２１は、操舵のために多回転操作される操舵部材２の回転軸としての、操舵軸９の出力軸２４の回転角を所定角度以下に規制する機能を果たす。本実施の形態のようにステアバイワイヤ式の車両用操舵装置１では、操舵部材２が、転舵機構Ａからの制約を受けない。そこで、操舵部材２が、転舵機構Ａの動作限界を超えて操作されることがないように、回転規制機構２１によって、操舵部材２の回転角を、前記動作限界に対応する前記所定角度内に規制する。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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の一部としての端壁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。
【００２４】
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。
【００２５】
ハウジング１１の一部としての端壁３２と、この端壁３２によって後述する付勢部材６９を介して回転を規制された後述する押圧板７０とが、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。
【００２６】
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Ｘ１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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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Ｘ１の前記一方側へ付勢する。
【００３０】
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。
【００３１】
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としては、例えばホールＩＣ（磁気センサ）を用いたトルクセンサを用いてもよい。ＥＣＵ１９は、トルクセンサ１３からの信号に基づいて、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と一体回転可能に連結されたロータ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、出力軸２４と一体回転可能なロータコア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。
【００３２】
ロータコア６３は、出力軸２４を同心に取り囲む筒状の第１部分６５と、第１部分６５の一端６５ａを出力軸２４に一体回転可能に連結した第２部分６６とを有している。永久磁石６４は、第１部分６５の外周に一体回転可能に連結されている。第２部分６６は、回転規制機構２１の後述する回転可能要素を構成している。
本実施の形態では、第１部分６５および第２部分６６を含むロータコア６３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が出力軸２４に一体に連結されていてもよい。
【００３３】
ハウジング１１内において、第２部分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。
【００３４】
拡大図である図３に示すように、回転機構機構２１の大部分の要素は、ロータ６１のロータコア６３の第１部分６５の径方向内方の空間に配置されている。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、回転不能要素としての、ハウジング１１の端壁３２と、操舵部材２の回転軸としての、操舵軸９の出力軸２４によって同軸的に支持され出力軸２４に対して回転可能で且つ軸方向Ｘ１に移動可能な複数の板要素７１〜７５と、回転可能要素としての、ロータコア６３の第２部分６６とを備えている。回転不能要素としての端壁３２と回転可能要素としての第２部分６６は、板要素７１〜７５の軸方向Ｘ１の両側に配置されている。
【００３５】
また、回転規制機構２１は、回転不能要素（端壁３２）、複数の板要素７１〜７５および回転可能要素（第２部分６６）のうちの、それぞれ対応する隣接する要素間の相対回転量を規制するように前記隣接する要素間をそれぞれ連結する複数の連結要素８０を備えている。また、回転規制機構２１は、前記隣接する要素間の相対回転にそれぞれ摩擦抵抗を付与する複数の摩擦付与要素としての摩擦板９１〜９６と、板要素７１〜７５の倒れを規制するように、板要素７１〜７５の軸方向Ｘ１の移動量を所定量に規制する軸方向移動規制要素としての凸部７０１とを備えている。
【００３６】
板要素７１〜７５の倒れとは、例えば、図７に示すように、出力軸２４の中心軸線Ｌ１に対して、板要素７１〜７５の中心軸線Ｌ２が傾くことである。図７では、一部の板要素７３〜７５を模式的に示し、板要素７３の中心軸線Ｌ２が、出力軸２４の中心軸線Ｌ１に対して傾くことを模式的に示している。図７では、説明のために、傾き角Ｐを模式的に大きく示してあるが、本実施の形態において、生ずるおそれのある傾き角Ｐは実質的にゼロに近いレベル（例えば、０．５度以下）である。
【００３７】
図３および図４に示すように、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軸方向Ｘ１に突出したピン状の突起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。
図６（ａ），（ｂ）に示すように、各突起８１が、対応する係合溝８２，８３の両端である規制部８２ａ，８３ａに係合することにより、隣接する要素間の相対回転量が規制される。
【００３８】
図３および図４を参照して、板要素７１〜７５は共通の環状板からなり、第１部分６５と出力軸２４との間に配置されている。板要素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部材８５（例えばメタルブッシュ等の滑り軸受）の外周８５ａに回転可能に且つ軸方向移動可能に支持されている。板要素７１〜７５は、出力軸２４および第１部分６５に対して相対回転可能である。
【００３９】
各板要素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（回転不能要素）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、対応する板要素７１〜７５と別体で設けられ、対応する板要素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、対応する板要素７１〜７５と単一の材料で一体に形成されていてもよい。各板要素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。
【００４０】
図４に示すように、各受け凹部８７は、対応する摩擦板９２〜９６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のロータコア６３の第２部分６６には、環状の受け凹部８８が設けられている。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。
【００４１】
図３および図４に示すように、第２部分６６（回転可能要素）に設けられた突起８１が、板要素７１に設けられた回転方向Ｃ１に有端の係合溝８２にスライド可能に嵌合する。また、各板要素７１〜７４に設けられた突起８１が、それぞれ隣接する板要素７２〜７５に設けられた係合溝８２にスライド可能に嵌合する。また、板要素７５に設けられた突起８１が、ハウジング１１の端壁３２（回転不能要素）に設けられた係合溝８３にスライド可能に嵌合する。
【００４２】
図６（ａ）に示すように、各板要素７１〜７５の係合溝８２に係合する突起８１の可動範囲（突起８１が係合溝８２の両端の規制部８２ａ間を可動する範囲）が、隣接要素間の相対回転角がδ１となるように、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（回転不能要素）の係合溝８３に係合する突起８１の可動範囲（突起８１が係合溝８３の両端の規制部８３ａ間を可動する範囲）を、隣接要素間の相対回転角がδ２となるように、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。
【００４３】
この場合、操舵軸９の最大回転角δmax は、
δmax ＝δ１×４＋δ２
となるので、操舵軸９の回転量を、所望の多回転範囲に規制することが可能となる。例えばδ１が３０６°でδ２が９０°の場合、操舵軸９の回転量が１６２０°（所定角度）内に規制される。
【００４４】
板要素７１〜７５としては共通のものを用い、端壁３２の係合溝８３の配置範囲を、板要素７１〜７５の係合溝８２の配置範囲と異ならせることで、コストダウンを図りつつ、操舵軸９の回転量の規制範囲を容易に設定することができる。ただし、δ１＝δ２であってもよい。
図３および図４に示すように、各摩擦板９１〜９６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。
【００４５】
例えば、摩擦板９１は、第２部分６６（回転可能要素）と板要素７１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。各摩擦板９２〜９５は、それぞれ隣接する板要素７１，７２；７２，７３；７３，７４；７４，７５間に介在し、各隣接する板要素７１〜７５の相対回転に抗する摩擦抵抗を各隣接する板要素７１〜７５に付与する。また、摩擦板９６は、板要素７５と押圧板７０との間に介在し、板要素７５および押圧板７０の相対回転に抗する摩擦抵抗を、板要素７５および押圧板７０に付与する。
【００４６】
図３に示すように、付勢部材６９および押圧板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。付勢部材６９および押圧板７０は環状をなし、出力軸２４の周囲を取り囲んでいる。付勢部材６９には、例えば波板ばねが用いられる。付勢部材６９は、環状凹部４４の底４４ａと押圧板７０との間に介在している。
【００４７】
押圧板７０は、その外周から軸方向に突出する軸方向移動規制要素としての例えば環状の凸部７０１を単一の材料で一体に形成している。環状の凸部７０１の外周は、環状凹部４４の周壁面４４ｂによって、軸方向Ｘ１に移動可能に支持されている。環状の凸部７０１は、波板ばねからなる付勢部材６９を取り囲んでいる。
付勢部材６９は、押圧板７０を摩擦板９６側へ弾性的に付勢することにより、当該押圧板７０（回転不能要素）とロータ６１の第２部分６６（回転可能要素）との間に、板要素７１〜７５および摩擦抵抗付与要素としての摩擦板９１〜９６を含む積層ユニットを弾性的に挟持する。すなわち、付勢部材６９は、積層ユニットの板要素７１〜７５、摩擦板９１〜９６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。
【００４８】
また、板要素７１〜７５および摩擦抵抗付与要素としての摩擦板９１〜９６を含む積層ユニットが、ロータ６１の第２部分６６側へ押圧された状態で、凸部７０１と端壁３２（具体的には環状凹部４４の底４４ａ）との間に、隙間Ｓが形成されている。その隙間Ｓの量は、所定量Ｓ１（例えばＳ１＝０．１ｍｍ）に設定されている。
本実施の形態によれば、回転不能要素（ハウジング１１の端壁３２）、回転可能要素（ロータコア６３の第２部分６６）および板要素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、操舵部材２が、転舵機構Ａの動作限界を超えて回転操作されることを防止することができる。
【００４９】
操舵部材２の回転軸（出力軸２４）によって同軸的に支持された板要素７１〜７５の軸方向Ｘ１の両側に、回転不能要素（端壁３２）および回転可能要素（第２部分６６）を配置するので、回転規制機構２１の要素をコンパクトに配置することができ、小型化を達成することができる。
また、回転規制機構２１による出力軸２４の回転規制に伴って、板要素７１〜７５が突起８１または係合溝８２，８３を介して倒れ力（板要素７１〜７５の中心軸線Ｌ２を出力軸２４の中心軸線Ｌ１に対して傾かせようとする力）を受けたときに、軸方向移動規制要素としての凸部７０１が端壁３２（環状凹部４４の底４４ａ）に当接することにより、板要素７１〜７５の軸方向Ｘ１の移動量が規制される。
【００５０】
これにより、模式図である図７に示すように、回転軸としての出力軸２４の軸線Ｌ１に対する、板要素７１〜７５の軸線Ｌ２の傾きを抑制することができるので、板要素７１〜７５が回転軸（出力軸２４）に対して、具体的には、出力軸２４に嵌合された筒状部材８５に対して、こじれを生じ難い。したがって、板要素７１〜７５や筒状部材８５にかかる負荷を低減して、これらの部品の寿命を長くすることができる。ひいては車両用操舵装置１の寿命を長くすることができる。
【００５１】
また、付勢部材６９によって押圧板７０を介して板要素７１〜７５を軸方向Ｘ１の一方側へ付勢しているので、この点からも、板要素７１〜７５のこじれの発生を抑制することができる。
また、押圧板７０に設けられた凸部７０１の高さの設定によって、隙間Ｓの量、ひいては板要素７１〜７５の軸方向Ｘ１の移動量を精度良く設定することができるので、板要素７１〜７５のこじれの発生を確実に防止することができる。
【００５２】
また、軸方向移動規制要素としての凸部７０１を押圧板７０に設けているので、構造を簡素化することができる。
また、操舵部材２に操舵反力を付与する反力モータ１０と回転規制機構２１を同一のハウジング１１内に収容することにより、ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置１において、構造の簡素化、小型化を達成することができる。
【００５３】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、前記実施の形態では、板要素７１〜７５の内周を、操舵軸９（出力軸２４）の外周に嵌合された筒状部材８５の外周によって支持したが、これに代えて、操舵軸９（出力軸２４）によって板要素７１〜７５の内周を直接支持してもよい（図示せず）。
また、前記実施の形態では、軸方向移動規制要素としての凸部７０１を押圧板７０に設けていたが、これに代えて、図８に示す回転規制機構２１Ａのように、ハウジング１１の端壁３２に凸部３２１を設けてもよい。凸部３２１は、例えば、環状凹部４４の底４４ａから内周壁４４ｂに沿って、押圧板７０側へ突出する環状の凸部であってもよい。凸部３２１と押圧板７０との間に形成される隙間Ｓの量によって、板要素７１〜７５の移動量が規制される。
【００５４】
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摩擦層（図示せず）を用いてもよい。
また、付勢部材６９および押圧板７０が、回転可能要素としての第２部分６６と板要素７１との間に介在していてもよい（図示せず）。
また、板要素７１〜７５をロータ６１の第１部分６５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。
【００５５】
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。
【符号の説明】
【００５６】
１…車両用操舵装置、２…操舵部材、３…転舵輪、１０…反力モータ、１１…ハウジング、２１；２１Ａ…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（回転不能要素）、３２１…凸部（軸方向移動規制要素）、６１…ロータ、６２…ステータ、６３…ロータコア、６５…第１部分、６５ａ…一端、６６…第２部分（回転可能要素）、６９…付勢部材、７０…押圧板、７０１…凸部（軸方向移動規制要素）、７１〜７５…板要素、８０…連結要素、８１…突起、８２，８３…係合溝、８２ａ，８３ａ…規制部、９１〜９６…摩擦板、Ｘ１…軸方向、Ｃ１…回転方向、Ｓ…隙間、Ｓ１…所定量、Ｌ１…（回転軸としての出力軸の）中心軸線、Ｌ２…（板要素の）中心軸線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１のように、操舵部材（ステアリングホイール）と転舵輪とが機械的に連結された車両用操舵装置では、転舵機構の転舵軸の軸方向移動量がラックストッパによって規制されると、操舵部材が、上記規制による制約を受ける。したがって、操舵部材が、転舵機構の動作限界を超えて、操作されることがない。
一方、ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置では、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）に応じて転舵機構を駆動して転舵輪の向きを変える転舵モータが備えられている。
【０００３】
この種の車両用操舵装置では、転舵機構からの制約を受けない操舵部材が、転舵機構の動作限界を超えて操作されることがないように、操舵部材の操作量を前記動作限界に対応する操作範囲内に規制する規制機構が設けられている。
例えば、特許文献２では、操舵部材の回転軸と一体回転する小径の第１ギヤに、回転軸とは異なる軸回りに回転する大径の第２ギヤを噛合させ、その第２ギヤの回転量を規制することにより、操舵部材の回転量を所定角度以内に規制する車両用操舵装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５６０３８号公報
【特許文献２】特開２００４−１８９０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
操舵部材の回転量を規制するための第１ギヤおよび第２ギヤが、互いに異なる軸によって支持されるので、構造が大型化する。
また、通例、操舵部材は１回転以上の多回転で回転操作されるため、第１ギヤに対して第２ギヤが大型化し、この点からも構造が大型化する。
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、多回転操作される操舵部材の回転角を規制することができる小型の車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、請求項１の発明は、操舵のために多回転操作される操舵部材（２）の回転量を所定角度以下に規制する回転規制機構（２１；２１Ａ）を備え、前記回転規制機構は、前記操舵部材の回転軸（２４）と同軸的に一体回転可能な回転可能要素（６６）と、前記回転可能要素と前記回転軸の軸方向（Ｘ１）に対向する回転不能要素（３２）と、前記回転可能要素および前記回転不能要素間に介在し前記回転軸によって同軸的に支持され前記回転軸に対して回転可能で且つ軸方向に移動可能な複数の環状の板要素（７１〜７５）と、前記回転不能要素、前記複数の板要素および前記回転可能要素のうちの隣接する要素間の相対回転量を規制するように前記隣接する要素間を連結する連結要素（８０）と、前記回転軸の軸線（Ｌ１）に対する前記板要素の軸線（Ｌ２）の傾きを抑制するように、前記板要素の軸方向の移動量を所定量以下に規制する軸方向移動規制要素（７０１；３２１）と、を含み、前記連結要素は、前記隣接する要素の一方に設けられた規制部（８２ａ，８３ａ）と、他方に設けられ前記規制部に係合する突起（８１）と、を含む車両用操舵装置（１）を提供する。
【０００７】
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、前記回転規制機構は、前記回転不能要素と前記板要素との間に介在する押圧板（７０）と、前記押圧板を介して前記板要素を軸方向の一方側へ付勢する付勢部材（６９）と、を含んでいてもよい。
【０００８】
また、請求項３のように、前記押圧板および前記回転不能要素の何れか一方に、前記軸方向移動規制要素としての凸部（７０１；３２１）が設けられ、前記凸部と、前記押圧板および前記回転不能要素の他方との間に、前記所定量に相当する量（Ｓ１）の隙間（Ｓ）が形成されていてもよい。
また、請求項４のように、前記凸部は、前記押圧板に設けられていてもよい。
【０００９】
また、請求項５のように、前記操舵部材と転舵輪（３）との機械的な連結が解除されており、前記回転軸と一体回転するロータ（６１）を含み前記操舵部材に操舵反力を付与する反力モータ（１０）を備え、前記反力モータおよび前記回転規制機構が、同一のハウジング（１１）内に収容されていてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、回転不能要素、板要素および回転可能要素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、回転軸の回転量、ひいては操舵部材の回転量を規制することができる。また、回転軸によって同軸的に支持された板要素の軸方向の両側に、回転不能要素および回転可能要素を配置するので、回転規制機構の要素をコンパクトに配置することができ、小型化を達成することができる。また、回転規制に伴って、板要素が突起または規制部を介して、当該板要素の中心軸線を回転軸の中心軸線に対して傾かせようとする力を受けたときに、軸方向移動規制要素によって、板要素の軸方向の移動量が規制される。これにより、回転軸の中心軸線に対する板要素の中心軸線の傾きを抑制することができるので、板要素がこれを支持する部材に対して、こじれを生じ難く、寿命を長くすることができる。
【００１１】
なお、板要素は、回転軸によって直接支持されていてもよいし、また、回転軸の外周に嵌合された筒状部材を介して回転軸によって間接的に支持されていてもよい。
また、請求項２の発明によれば、付勢部材によって押圧板を介して板要素を軸方向の一方側へ付勢するので、板要素のこじれの発生を抑制することができる。
また、請求項３の発明によれば、凸部の高さの設定によって、隙間の量、ひいては板要素の軸方向の移動量を精度良く設定することができるので、板要素のこじれの発生を確実に防止することができる。
【００１２】
また、請求項４の発明によれば、凸部を押圧板に設けることにより、構造を簡素化することができる。
また、請求項５の発明によれば、反力モータおよび回転規制機構を同一のハウジング内に収容するので、ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置において、構造の簡素化、小型化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】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２】操舵部材の回転量を規制する回転規制機構および反力モータ等を収容したハウジングの断面図である。
【図３】図２の一部を拡大した、回転機構機構周辺の断面図である。
【図４】回転規制機構の分解斜視図である。
【図５】回転規制機構の板要素の断面図である。
【図６】（ａ）は板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り、（ｂ）は回転不能要素としての端壁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。
【図７】回転軸としての、操舵軸の出力軸に対する板要素の倒れを説明する模式図である。
【図８】本発明の別の実施の形態の回転規制機構の要部の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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、回転規制機構２１が収容されている。回転規制機構２１は、操舵のために多回転操作される操舵部材２の回転軸としての、操舵軸９の出力軸２４の回転角を所定角度以下に規制する機能を果たす。本実施の形態のようにステアバイワイヤ式の車両用操舵装置１では、操舵部材２が、転舵機構Ａからの制約を受けない。そこで、操舵部材２が、転舵機構Ａの動作限界を超えて操作されることがないように、回転規制機構２１によって、操舵部材２の回転角を、前記動作限界に対応する前記所定角度内に規制する。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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の一部としての端壁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。
【００２４】
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。
【００２５】
ハウジング１１の一部としての端壁３２と、この端壁３２によって後述する付勢部材６９を介して回転を規制された後述する押圧板７０とが、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。
【００２６】
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Ｘ１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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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Ｘ１の前記一方側へ付勢する。
【００３０】
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。
【００３１】
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としては、例えばホールＩＣ（磁気センサ）を用いたトルクセンサを用いてもよい。ＥＣＵ１９は、トルクセンサ１３からの信号に基づいて、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と一体回転可能に連結されたロータ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、出力軸２４と一体回転可能なロータコア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。
【００３２】
ロータコア６３は、出力軸２４を同心に取り囲む筒状の第１部分６５と、第１部分６５の一端６５ａを出力軸２４に一体回転可能に連結した第２部分６６とを有している。永久磁石６４は、第１部分６５の外周に一体回転可能に連結されている。第２部分６６は、回転規制機構２１の後述する回転可能要素を構成している。
本実施の形態では、第１部分６５および第２部分６６を含むロータコア６３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が出力軸２４に一体に連結されていてもよい。
【００３３】
ハウジング１１内において、第２部分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。
【００３４】
拡大図である図３に示すように、回転機構機構２１の大部分の要素は、ロータ６１のロータコア６３の第１部分６５の径方向内方の空間に配置されている。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、回転不能要素としての、ハウジング１１の端壁３２と、操舵部材２の回転軸としての、操舵軸９の出力軸２４によって同軸的に支持され出力軸２４に対して回転可能で且つ軸方向Ｘ１に移動可能な複数の板要素７１〜７５と、回転可能要素としての、ロータコア６３の第２部分６６とを備えている。回転不能要素としての端壁３２と回転可能要素としての第２部分６６は、板要素７１〜７５の軸方向Ｘ１の両側に配置されている。
【００３５】
また、回転規制機構２１は、回転不能要素（端壁３２）、複数の板要素７１〜７５および回転可能要素（第２部分６６）のうちの、それぞれ対応する隣接する要素間の相対回転量を規制するように前記隣接する要素間をそれぞれ連結する複数の連結要素８０を備えている。また、回転規制機構２１は、前記隣接する要素間の相対回転にそれぞれ摩擦抵抗を付与する複数の摩擦付与要素としての摩擦板９１〜９６と、板要素７１〜７５の倒れを規制するように、板要素７１〜７５の軸方向Ｘ１の移動量を所定量に規制する軸方向移動規制要素としての凸部７０１とを備えている。
【００３６】
板要素７１〜７５の倒れとは、例えば、図７に示すように、出力軸２４の中心軸線Ｌ１に対して、板要素７１〜７５の中心軸線Ｌ２が傾くことである。図７では、一部の板要素７３〜７５を模式的に示し、板要素７３の中心軸線Ｌ２が、出力軸２４の中心軸線Ｌ１に対して傾くことを模式的に示している。図７では、説明のために、傾き角Ｐを模式的に大きく示してあるが、本実施の形態において、生ずるおそれのある傾き角Ｐは実質的にゼロに近いレベル（例えば、０．５度以下）である。
【００３７】
図３および図４に示すように、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軸方向Ｘ１に突出したピン状の突起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。
図６（ａ），（ｂ）に示すように、各突起８１が、対応する係合溝８２，８３の両端である規制部８２ａ，８３ａに係合することにより、隣接する要素間の相対回転量が規制される。
【００３８】
図３および図４を参照して、板要素７１〜７５は共通の環状板からなり、第１部分６５と出力軸２４との間に配置されている。板要素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部材８５（例えばメタルブッシュ等の滑り軸受）の外周８５ａに回転可能に且つ軸方向移動可能に支持されている。板要素７１〜７５は、出力軸２４および第１部分６５に対して相対回転可能である。
【００３９】
各板要素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（回転不能要素）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、対応する板要素７１〜７５と別体で設けられ、対応する板要素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、対応する板要素７１〜７５と単一の材料で一体に形成されていてもよい。各板要素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。
【００４０】
図４に示すように、各受け凹部８７は、対応する摩擦板９２〜９６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のロータコア６３の第２部分６６には、環状の受け凹部８８が設けられている。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。
【００４１】
図３および図４に示すように、第２部分６６（回転可能要素）に設けられた突起８１が、板要素７１に設けられた回転方向Ｃ１に有端の係合溝８２にスライド可能に嵌合する。また、各板要素７１〜７４に設けられた突起８１が、それぞれ隣接する板要素７２〜７５に設けられた係合溝８２にスライド可能に嵌合する。また、板要素７５に設けられた突起８１が、ハウジング１１の端壁３２（回転不能要素）に設けられた係合溝８３にスライド可能に嵌合する。
【００４２】
図６（ａ）に示すように、各板要素７１〜７５の係合溝８２に係合する突起８１の可動範囲（突起８１が係合溝８２の両端の規制部８２ａ間を可動する範囲）が、隣接要素間の相対回転角がδ１となるように、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（回転不能要素）の係合溝８３に係合する突起８１の可動範囲（突起８１が係合溝８３の両端の規制部８３ａ間を可動する範囲）を、隣接要素間の相対回転角がδ２となるように、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。
【００４３】
この場合、操舵軸９の最大回転角δmax は、
δmax ＝δ１×４＋δ２
となるので、操舵軸９の回転量を、所望の多回転範囲に規制することが可能となる。例えばδ１が３０６°でδ２が９０°の場合、操舵軸９の回転量が１６２０°（所定角度）内に規制される。
【００４４】
板要素７１〜７５としては共通のものを用い、端壁３２の係合溝８３の配置範囲を、板要素７１〜７５の係合溝８２の配置範囲と異ならせることで、コストダウンを図りつつ、操舵軸９の回転量の規制範囲を容易に設定することができる。ただし、δ１＝δ２であってもよい。
図３および図４に示すように、各摩擦板９１〜９６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。
【００４５】
例えば、摩擦板９１は、第２部分６６（回転可能要素）と板要素７１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。各摩擦板９２〜９５は、それぞれ隣接する板要素７１，７２；７２，７３；７３，７４；７４，７５間に介在し、各隣接する板要素７１〜７５の相対回転に抗する摩擦抵抗を各隣接する板要素７１〜７５に付与する。また、摩擦板９６は、板要素７５と押圧板７０との間に介在し、板要素７５および押圧板７０の相対回転に抗する摩擦抵抗を、板要素７５および押圧板７０に付与する。
【００４６】
図３に示すように、付勢部材６９および押圧板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。付勢部材６９および押圧板７０は環状をなし、出力軸２４の周囲を取り囲んでいる。付勢部材６９には、例えば波板ばねが用いられる。付勢部材６９は、環状凹部４４の底４４ａと押圧板７０との間に介在している。
【００４７】
押圧板７０は、その外周から軸方向に突出する軸方向移動規制要素としての例えば環状の凸部７０１を単一の材料で一体に形成している。環状の凸部７０１の外周は、環状凹部４４の周壁面４４ｂによって、軸方向Ｘ１に移動可能に支持されている。環状の凸部７０１は、波板ばねからなる付勢部材６９を取り囲んでいる。
付勢部材６９は、押圧板７０を摩擦板９６側へ弾性的に付勢することにより、当該押圧板７０（回転不能要素）とロータ６１の第２部分６６（回転可能要素）との間に、板要素７１〜７５および摩擦抵抗付与要素としての摩擦板９１〜９６を含む積層ユニットを弾性的に挟持する。すなわち、付勢部材６９は、積層ユニットの板要素７１〜７５、摩擦板９１〜９６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。
【００４８】
また、板要素７１〜７５および摩擦抵抗付与要素としての摩擦板９１〜９６を含む積層ユニットが、ロータ６１の第２部分６６側へ押圧された状態で、凸部７０１と端壁３２（具体的には環状凹部４４の底４４ａ）との間に、隙間Ｓが形成されている。その隙間Ｓの量は、所定量Ｓ１（例えばＳ１＝０．１ｍｍ）に設定されている。
本実施の形態によれば、回転不能要素（ハウジング１１の端壁３２）、回転可能要素（ロータコア６３の第２部分６６）および板要素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、操舵部材２が、転舵機構Ａの動作限界を超えて回転操作されることを防止することができる。
【００４９】
操舵部材２の回転軸（出力軸２４）によって同軸的に支持された板要素７１〜７５の軸方向Ｘ１の両側に、回転不能要素（端壁３２）および回転可能要素（第２部分６６）を配置するので、回転規制機構２１の要素をコンパクトに配置することができ、小型化を達成することができる。
また、回転規制機構２１による出力軸２４の回転規制に伴って、板要素７１〜７５が突起８１または係合溝８２，８３を介して倒れ力（板要素７１〜７５の中心軸線Ｌ２を出力軸２４の中心軸線Ｌ１に対して傾かせようとする力）を受けたときに、軸方向移動規制要素としての凸部７０１が端壁３２（環状凹部４４の底４４ａ）に当接することにより、板要素７１〜７５の軸方向Ｘ１の移動量が規制される。
【００５０】
これにより、模式図である図７に示すように、回転軸としての出力軸２４の軸線Ｌ１に対する、板要素７１〜７５の軸線Ｌ２の傾きを抑制することができるので、板要素７１〜７５が回転軸（出力軸２４）に対して、具体的には、出力軸２４に嵌合された筒状部材８５に対して、こじれを生じ難い。したがって、板要素７１〜７５や筒状部材８５にかかる負荷を低減して、これらの部品の寿命を長くすることができる。ひいては車両用操舵装置１の寿命を長くすることができる。
【００５１】
また、付勢部材６９によって押圧板７０を介して板要素７１〜７５を軸方向Ｘ１の一方側へ付勢しているので、この点からも、板要素７１〜７５のこじれの発生を抑制することができる。
また、押圧板７０に設けられた凸部７０１の高さの設定によって、隙間Ｓの量、ひいては板要素７１〜７５の軸方向Ｘ１の移動量を精度良く設定することができるので、板要素７１〜７５のこじれの発生を確実に防止することができる。
【００５２】
また、軸方向移動規制要素としての凸部７０１を押圧板７０に設けているので、構造を簡素化することができる。
また、操舵部材２に操舵反力を付与する反力モータ１０と回転規制機構２１を同一のハウジング１１内に収容することにより、ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置１において、構造の簡素化、小型化を達成することができる。
【００５３】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、前記実施の形態では、板要素７１〜７５の内周を、操舵軸９（出力軸２４）の外周に嵌合された筒状部材８５の外周によって支持したが、これに代えて、操舵軸９（出力軸２４）によって板要素７１〜７５の内周を直接支持してもよい（図示せず）。
また、前記実施の形態では、軸方向移動規制要素としての凸部７０１を押圧板７０に設けていたが、これに代えて、図８に示す回転規制機構２１Ａのように、ハウジング１１の端壁３２に凸部３２１を設けてもよい。凸部３２１は、例えば、環状凹部４４の底４４ａから内周壁４４ｂに沿って、押圧板７０側へ突出する環状の凸部であってもよい。凸部３２１と押圧板７０との間に形成される隙間Ｓの量によって、板要素７１〜７５の移動量が規制される。
【００５４】
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摩擦層（図示せず）を用いてもよい。
また、付勢部材６９および押圧板７０が、回転可能要素としての第２部分６６と板要素７１との間に介在していてもよい（図示せず）。
また、板要素７１〜７５をロータ６１の第１部分６５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。
【００５５】
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。
【符号の説明】
【００５６】
１…車両用操舵装置、２…操舵部材、３…転舵輪、１０…反力モータ、１１…ハウジング、２１；２１Ａ…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（回転不能要素）、３２１…凸部（軸方向移動規制要素）、６１…ロータ、６２…ステータ、６３…ロータコア、６５…第１部分、６５ａ…一端、６６…第２部分（回転可能要素）、６９…付勢部材、７０…押圧板、７０１…凸部（軸方向移動規制要素）、７１〜７５…板要素、８０…連結要素、８１…突起、８２，８３…係合溝、８２ａ，８３ａ…規制部、９１〜９６…摩擦板、Ｘ１…軸方向、Ｃ１…回転方向、Ｓ…隙間、Ｓ１…所定量、Ｌ１…（回転軸としての出力軸の）中心軸線、Ｌ２…（板要素の）中心軸線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵のために多回転操作される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を備え、
前記回転規制機構は、前記操舵部材の回転軸と同軸的に一体回転可能な回転可能要素と、前記回転可能要素と前記回転軸の軸方向に対向する回転不能要素と、前記回転可能要素および前記回転不能要素間に介在し前記回転軸によって同軸的に支持され前記回転軸に対して回転可能で且つ軸方向に移動可能な複数の環状の板要素と、前記回転不能要素、前記複数の板要素および前記回転可能要素のうちの隣接する要素間の相対回転量を規制するように前記隣接する要素間を連結する連結要素と、前記回転軸の中心軸線に対する前記板要素の中心軸線の傾きを抑制するように、前記板要素の軸方向の移動量を所定量以下に規制する軸方向移動規制要素と、を含み、
前記連結要素は、前記隣接する要素の一方に設けられた規制部と、他方に設けられ前記規制部に係合する突起と、を含む車両用操舵装置。
【請求項２】
請求項１において、前記回転規制機構は、前記回転不能要素と前記板要素との間に介在する押圧板と、前記押圧板を介して前記板要素を軸方向の一方側へ付勢する付勢部材と、を含む車両用操舵装置。
【請求項３】
請求項２において、前記押圧板および前記回転不能要素の何れか一方に、前記軸方向移動規制要素としての凸部が設けられ、
前記凸部と、前記押圧板および前記回転不能要素の他方との間に、前記所定量に相当する量の隙間が形成されている車両用操舵装置。
【請求項４】
請求項３において、前記凸部は、前記押圧板に設けられている車両用操舵装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１項において、前記操舵部材と転舵輪との機械的な連結が解除されており、
前記回転軸と一体回転するロータを含み前記操舵部材に操舵反力を付与する反力モータを備え、
前記反力モータおよび前記回転規制機構が、同一のハウジング内に収容されている車両用操舵装置。
【請求項１】
操舵のために多回転操作される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を備え、
前記回転規制機構は、前記操舵部材の回転軸と同軸的に一体回転可能な回転可能要素と、前記回転可能要素と前記回転軸の軸方向に対向する回転不能要素と、前記回転可能要素および前記回転不能要素間に介在し前記回転軸によって同軸的に支持され前記回転軸に対して回転可能で且つ軸方向に移動可能な複数の環状の板要素と、前記回転不能要素、前記複数の板要素および前記回転可能要素のうちの隣接する要素間の相対回転量を規制するように前記隣接する要素間を連結する連結要素と、前記回転軸の中心軸線に対する前記板要素の中心軸線の傾きを抑制するように、前記板要素の軸方向の移動量を所定量以下に規制する軸方向移動規制要素と、を含み、
前記連結要素は、前記隣接する要素の一方に設けられた規制部と、他方に設けられ前記規制部に係合する突起と、を含む車両用操舵装置。
【請求項２】
請求項１において、前記回転規制機構は、前記回転不能要素と前記板要素との間に介在する押圧板と、前記押圧板を介して前記板要素を軸方向の一方側へ付勢する付勢部材と、を含む車両用操舵装置。
【請求項３】
請求項２において、前記押圧板および前記回転不能要素の何れか一方に、前記軸方向移動規制要素としての凸部が設けられ、
前記凸部と、前記押圧板および前記回転不能要素の他方との間に、前記所定量に相当する量の隙間が形成されている車両用操舵装置。
【請求項４】
請求項３において、前記凸部は、前記押圧板に設けられている車両用操舵装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１項において、前記操舵部材と転舵輪との機械的な連結が解除されており、
前記回転軸と一体回転するロータを含み前記操舵部材に操舵反力を付与する反力モータを備え、
前記反力モータおよび前記回転規制機構が、同一のハウジング内に収容されている車両用操舵装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１４２４３（Ｐ２０１３−１４２４３Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４８９５３（Ｐ２０１１−１４８９５３）
【出願日】平成２３年７月５日（２０１１．７．５）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月５日（２０１１．７．５）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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