JP7699507B2

JP7699507B2 - Steer-by-wire steering system

Info

Publication number: JP7699507B2
Application number: JP2021152000A
Authority: JP
Inventors: 光司佐藤; 隆英齋藤
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2021-09-17
Filing date: 2021-09-17
Publication date: 2025-06-27
Anticipated expiration: 2041-09-17
Also published as: JP2023044130A

Description

この発明は、ステアリングホイールと機械的に切り離された状態で転舵を行なうステアバイワイヤ式操舵装置に関する。 This invention relates to a steer-by-wire steering device that performs steering while mechanically disconnected from the steering wheel.

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、ステアバイワイヤ式のものが知られている。 Steer-by-wire steering devices are known as steering devices that change the direction of a vehicle's steered wheels (usually the front wheels) or a ship's rudder in response to the driver's rotation of the steering wheel.

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。 A steer-by-wire steering device has a steering sensor that detects the amount of steering wheel operation, and a steering actuator that is mechanically separated from the steering wheel. The steering actuator operates according to the amount of steering wheel operation detected by the steering sensor, and changes the direction of the steering section.

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。 This type of steer-by-wire steering device converts the amount of steering wheel operation by the driver into an electrical signal, and can control the operation of the steering actuator based on that electrical signal. This makes it possible to optimize the correspondence between the amount of steering wheel operation and the amount of steering actuator operation depending on the driving conditions of the vehicle, ship, etc., for example by adjusting the amount of change in the direction of the steering section when the steering wheel is operated depending on the moving speed of the vehicle, ship, etc.

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）。 On the other hand, in a steer-by-wire steering device, the steering wheel that is rotated by the driver is mechanically separated from the steering actuator that changes the direction of the steering part, so even when the direction of the steering part has reached its travel limit (stroke end), the driver can still rotate the steering wheel. For this reason, a steer-by-wire steering device for vehicles has been proposed that allows the driver to sense the situation through the steering wheel when the direction of the steering part has reached the stroke end (Patent Document 1).

特許文献１に開示された車両用ステアバイワイヤ式操舵装置は、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。 The steer-by-wire steering device for vehicles disclosed in Patent Document 1 has a reaction motor that applies a steering reaction force calculated based on the vehicle speed, the amount of steering wheel operation, etc., to the steering wheel, and a reaction controller that controls the reaction motor. When the direction of the steered wheels reaches the stroke end, the reaction controller performs control to correct and increase the magnitude of the steering reaction force generated by the reaction motor. This allows the driver to sense through the steering wheel that the direction of the steered wheels has reached the stroke end.

国際公開２０２０／１９５２２６号公報International Publication No. 2020/195226

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った場合、反力モータの制御が複雑になり、また、あくまでステアリングホイールの操舵反力が大きくなるだけであってステアリングホイールの回転が阻止されるのではないため、運転者によっては、転舵輪の向きがストロークエンドに到達したことに気付かず、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。 If, as in Patent Document 1, control is performed to correct and increase the magnitude of the steering reaction force generated by the reaction motor when the direction of the steered wheels reaches the stroke end, the control of the reaction motor becomes complicated, and since the steering reaction force of the steering wheel only increases and the rotation of the steering wheel is not prevented, some drivers may not realize that the direction of the steered wheels has reached the stroke end and may continue to turn the steering wheel.

そこで、この発明が解決しようとする課題は、転舵部の向きがストロークエンドに到達したときに、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。 The problem that this invention aims to solve is to provide a steer-by-wire steering device that enables the driver to reliably sense the situation through the steering wheel when the direction of the steering part reaches the stroke end.

上記の課題を解決するため、この発明は、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、を備えるステアバイワイヤ式操舵装置において、前記ステアリングホイールと一体に回転するように当該ステアリングホイールに連結された軸と、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励磁作動形電磁ブレーキと、をさらに備える構成を採用した。 In order to solve the above problems, the present invention provides a steer-by-wire steering device that includes a steering wheel, a steering sensor that detects the amount of operation of the steering wheel, and a steering actuator that changes the direction of a steering section according to the amount of operation of the steering wheel detected by the steering sensor, and further includes a shaft connected to the steering wheel so as to rotate together with the steering wheel, an outer ring having an inner circumference arranged around the shaft, an engagement element arranged between the shaft and the inner circumference of the outer ring, a retainer arranged to be movable in the circumferential direction between an engagement position that holds the engagement element and engages the engagement element with the shaft and the inner circumference of the outer ring and a release position that releases the engagement, a centering spring that elastically holds the retainer in the release position and is prevented from rotating by the shaft and the retainer so as to rotate together with the shaft, and an excitation-operated electromagnetic brake that brakes the retainer.

上記構成によると、励磁作動形電磁ブレーキは、無励磁状態にすると、保持器を制動しない状態になる。このとき、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、電磁ブレーキが無励磁状態にあるとき、ステアリングホイールの回転は許容される。一方、励磁作動形電磁ブレーキは、励磁状態にすると、保持器を制動する状態になる。このとき、ステアリングホイールが回転操作されると、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。電磁ブレーキが励磁状態から無励磁状態に切り替わると、センタリングばねの弾性復元力により保持器が解放位置に戻される。したがって、電磁ブレーキ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。 According to the above configuration, when the electromagnetic brake is de-energized, it does not brake the retainer. When the shaft rotates, the centering spring, which is fixed to the shaft so that it rotates together with the shaft, transmits the rotational force of the shaft to the retainer and holds the retainer in a released position relative to the shaft, so that the engaging element cannot engage with the shaft and the inner circumference of the outer ring. In other words, when the electromagnetic brake is in a de-energized state, the rotation of the steering wheel is permitted. On the other hand, when the electromagnetic brake is energized, it brakes the retainer. When the steering wheel is rotated, the retainer, to which the rotational force of the shaft is transmitted from the centering spring, is braked by the electromagnetic brake, so the shaft rotates relative to the retainer. When the retainer, which moves circumferentially relative to the shaft due to this relative rotation, reaches the engagement position against the centering spring, the engaging element engages with the shaft and the inner circumference of the outer ring, reliably preventing further rotation of the shaft. When the electromagnetic brake is switched from an excited state to a de-energized state, the elastic restoring force of the centering spring returns the retainer to the released position. Therefore, by switching the electromagnetic brake from a de-energized state to an excited state, the steering wheel is reliably prevented from rotating beyond the amount of circumferential movement between the released and engaged positions of the retainer, and the driver can reliably sense through the steering wheel that the direction of the steering part has reached the stroke end.

前記励磁作動形電磁ブレーキは、例えば、前記保持器に回り止めされかつ軸方向に移動可能に配置されたアーマチュアと、前記アーマチュアに軸方向に対向する位置に固定された摩擦面部と、前記アーマチュアに軸方向に対向する電磁石と、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及び前記摩擦面部から軸方向に離れた位置に支持しかつ前記電磁石の励磁時に前記電磁石によって前記摩擦面部まで吸引される前記アーマチュアの軸方向移動に応じて蓄勢するように配置された離反ばねと、を有するとよい。このようにすると、電磁石に通電しない無励磁状態のとき、離反ばねの支持でアーマチュアを摩擦面部から離した位置に保って保持器を制動しない状態に保つことができると共に、アーマチュアと電磁石間を所定の磁気ギャップにすることができる。電磁石を無励磁状態から励磁状態に切り替えると、電磁石によってアーマチュアを離反ばねに抗して摩擦面部まで吸引して摩擦面部とアーマチュア間に作動圧力を与え、これにより、保持器を制動して軸に対して周方向移動させることができる。この吸引時のアーマチュアの軸方向移動に応じて離反ばねが蓄勢するため、電磁石を励磁状態から無励磁状態に切り替えると、離反ばねの弾性復元力でアーマチュアを電磁石及び摩擦面部から離して保持器の制動を解放することができる。 The excitation-activated electromagnetic brake may, for example, have an armature that is prevented from rotating by the cage and arranged to be movable in the axial direction, a friction surface portion fixed in a position axially facing the armature, an electromagnet that faces the armature in the axial direction, and a recoil spring that supports the armature in a position axially away from the electromagnet and the friction surface portion when the electromagnet is not excited and is arranged to store energy in response to the axial movement of the armature that is attracted to the friction surface portion by the electromagnet when the electromagnet is excited. In this way, when the electromagnet is in a non-excited state where no current is applied to the electromagnet, the armature can be kept in a position away from the friction surface portion by the support of the recoil spring, and the cage can be kept in a non-braking state, and a predetermined magnetic gap can be created between the armature and the electromagnet. When the electromagnet is switched from a non-excited state to an excited state, the electromagnet attracts the armature to the friction surface against the separation spring, applying operating pressure between the friction surface and the armature, thereby braking the cage and allowing it to move circumferentially relative to the shaft. The separation spring stores energy in response to the axial movement of the armature during this attraction, so when the electromagnet is switched from an excited state to a non-excited state, the elastic restoring force of the separation spring can separate the armature from the electromagnet and the friction surface, releasing the brake on the cage.

前記電磁石は、前記アーマチュアと軸方向に対向するフィールドコアと、前記フィールドコアに巻回されたソレノイドコイルとを有し、前記摩擦面部は、前記フィールドコアに一体に形成されており、前記アーマチュアは、前記電磁石の励磁時に前記フィールドコアの摩擦面部に直接に吸着される可動部材からなるとよい。このようにすると、電磁石とアーマチュア間にアーマチュアの当接相手とするロータを無くすことができ、ひいては、励磁作動形電磁ブレーキのサイズや部品点数を抑えることができる。また、電磁石とアーマチュア間にロータが無いため、ロータがある場合に比して、電磁石とアーマチュア間に磁束が効率よく巡り、アーマチュアに対する電磁石の吸引力を強くして、保持器に対する制動トルクを強くすることができ、ひいては、制動時の保持器と軸の相対回転にセンタリングばねの抵抗を強く設定することができる。したがって、電磁石の励磁直後、ステアリングホイールの回転操作を速やかに通常時よりも重くし、転舵部の向きがストロークエンド付近にあることを運転者に感知させることができる。 The electromagnet has a field core that faces the armature in the axial direction and a solenoid coil wound around the field core, the friction surface portion is formed integrally with the field core, and the armature is preferably a movable member that is directly attracted to the friction surface portion of the field core when the electromagnet is excited. In this way, it is possible to eliminate the rotor that the armature abuts against between the electromagnet and the armature, and thus the size and number of parts of the excitation-operated electromagnetic brake can be reduced. In addition, since there is no rotor between the electromagnet and the armature, magnetic flux circulates more efficiently between the electromagnet and the armature than when there is a rotor, and the attractive force of the electromagnet against the armature can be strengthened, thereby strengthening the braking torque against the retainer, and thus the resistance of the centering spring can be set strong against the relative rotation between the retainer and the shaft during braking. Therefore, immediately after the electromagnet is energized, the steering wheel rotation operation is quickly made heavier than normal, allowing the driver to sense that the direction of the steering part is near the end of the stroke.

より好ましくは、前記転舵部の向きがストロークエンドに到達する前の所定のストローク位置で前記励磁作動形電磁ブレーキを励磁状態に切り替える制御部をさらに備えるとよい。前述のように電磁石を励磁状態に切り替え後にステアリングホイールの回転操作を速やかに重くすることが可能なため、転舵部の向きがストロークエンド近くの所定のストローク位置で電磁石を励磁状態に切り替えると、この切り替え後にステアリングホイールを更に切り込む運転者に対して、ストロークエンドに達するまでにステアリングホイールの回転操作を通常時よりも重くし、転舵部の向きがストロークエンドに近づいていることを運転者に感知させることができる。 More preferably, the steering wheel steering system may further include a control unit that switches the electromagnetic brake to an excited state at a predetermined stroke position before the direction of the steering unit reaches the stroke end. Since it is possible to quickly make the steering wheel rotational force heavier after switching the electromagnet to the excited state as described above, if the electromagnet is switched to the excited state at a predetermined stroke position where the direction of the steering unit is near the stroke end, then for a driver who turns the steering wheel further after this switching, the steering wheel rotational force becomes heavier than normal before the stroke end is reached, allowing the driver to sense that the direction of the steering unit is approaching the stroke end.

前記外輪及び前記励磁作動形電磁ブレーキを収容する筒状のブレーキケースをさらに備え、前記ブレーキケースは、前記外輪とは別体の非磁性体によって形成されており、前記外輪は、前記ブレーキケースに回り止めされているとよい。このようにすると、励磁作動形電磁ブレーキを励磁状態にしたときに、励磁作動形電磁ブレーキから発生する磁束がブレーキケースに漏洩するのを防止することができる。 The device may further include a cylindrical brake case that houses the outer ring and the electromagnetic brake, the brake case being formed of a non-magnetic material separate from the outer ring, and the outer ring being prevented from rotating by the brake case. In this way, when the electromagnetic brake is energized, it is possible to prevent magnetic flux generated from the electromagnetic brake from leaking into the brake case.

また、前記励磁作動形電磁ブレーキを収容する筒状のブレーキケースをさらに備え、前記外輪は、前記ブレーキケースに一体に形成されているとよい。このようにすると、ブレーキケースに対する外輪の軸方向位置決め及び回り止め工程を無くし、また、部品点数を少なくすることができる。 The device may further include a cylindrical brake case that houses the electromagnetic brake, and the outer ring may be integrally formed with the brake case. This eliminates the need for axial positioning and anti-rotation processes for the outer ring relative to the brake case, and also reduces the number of parts.

前記ステアリングホイールに操舵反力を与える反力モータをさらに備え、前記転舵部は、左右一対の転舵輪であり、前記外輪、前記係合子、前記保持器及び前記励磁作動形電磁ブレーキは、前記ステアリングホイールと前記反力モータの間又は前記反力モータに対して前記ステアリングホイールとは軸方向反対側に設けられているとよい。このようにすると、車両用のステアバイワイヤ式操舵装置として、転舵輪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を通じて確実に感知させることができる。 The steering system may further include a reaction motor that applies a steering reaction force to the steering wheel, the steering unit being a pair of left and right steerable wheels, and the outer wheels, the engaging element, the retainer, and the electromagnetic brake may be provided between the steering wheel and the reaction motor, or on the axially opposite side of the steering wheel with respect to the reaction motor. In this way, the steer-by-wire steering device for a vehicle can reliably allow the driver to sense through the steering wheel that the direction of the steered wheels has reached the stroke end.

上述のように、この発明に係るステアバイワイヤ式操舵装置は、上記構成の採用により、転舵部の向きがストロークエンドに到達したときに、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ることができる。 As described above, the steer-by-wire steering device of the present invention employs the above configuration, allowing the driver to reliably sense the situation through the steering wheel when the direction of the steering part reaches the stroke end.

この発明の第一実施形態にかかるステアバイワイヤ式操舵装置に備わる励磁作動形電磁ブレーキ付近の断面図FIG. 1 is a cross-sectional view of an electromagnetic brake and its surroundings provided in a steer-by-wire steering device according to a first embodiment of the present invention; 第一実施形態に係るステアバイワイヤ式操舵装置を模式的に示す図FIG. 1 is a schematic diagram showing a steer-by-wire steering device according to a first embodiment; 図１のIII－III線の断面図Cross-sectional view of line III-III in FIG. 図１のアーマチュア付近の拡大図Enlarged view of the armature area in Figure 1 図３の状態から保持器が移動する途中の様子を示す断面図FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which the cage is moving from the state shown in FIG. 図５の状態から保持器が係合位置に達したときの様子を示す断面図FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which the cage reaches an engagement position from the state shown in FIG. 図１のセンタリングばねトルクと軸の回転角度の関係を模式的に示すグラフ2 is a graph showing the relationship between the centering spring torque and the rotation angle of the shaft in FIG. 1 . この発明の第二実施形態に係る励磁作動形電磁ブレーキ付近の断面図1 is a cross-sectional view of an electromagnetically actuated electromagnetic brake according to a second embodiment of the present invention;

図１、図２に、この発明の一例としての第一実施形態に係るステアバイワイヤ式操舵装置（以下、単に「操舵装置」という。）を示す。 Figures 1 and 2 show a steer-by-wire steering device (hereinafter simply referred to as the "steering device") according to a first embodiment of the present invention.

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、転舵部としての左右一対の転舵輪３の向きを変化させることができるものである。 This steering device converts the amount of steering wheel 1 operated by the driver into an electrical signal, and controls the steering actuator 2 based on that electrical signal, thereby changing the direction of a pair of steered wheels 3 (left and right wheels) that serve as the steering unit.

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に連結された軸４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、無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。 This steering device has a steering wheel 1 that is steered by the driver, a shaft 4 connected to the steering wheel 1, a steering sensor 5 that detects the amount of operation of the steering wheel 1, a reaction motor 6 that applies a steering reaction force to the steering wheel 1, a brake unit 7 that prevents the steering wheel 1 from rotating when in a non-excited state and allows the steering wheel 1 to rotate when in an excited state, a steering actuator 2 that is mechanically separated from the steering wheel 1, and a control unit 8.

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と一体に回転するようにステアリングホイール１に連結されている。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。 The shaft 4 is connected to the steering wheel 1 so as to rotate together with the steering wheel 1 when the steering wheel 1 is steered. The steering sensor 5 is attached to the shaft 4. Examples of the steering sensor 5 include a steering angle sensor that detects the steering angle of the steering wheel 1, and a steering torque sensor that detects the steering torque input to the steering wheel 1 by the driver.

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。 The reaction motor 6 is an electric motor that generates a rotational torque when energized. The reaction motor 6 is connected to the end of the shaft 4. The reaction motor 6 inputs a rotational torque to the shaft 4, thereby applying a steering reaction force to the steering wheel 1 via the shaft 4.

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。 The steering actuator 2 has a steering shaft 10, a steering shaft housing 11, a steering motor 12 that moves the steering shaft 10 in the left-right direction of the vehicle, and a steering sensor 13 that detects the position of the steering shaft 10. The steering shaft 10 is supported by the steering shaft housing 11 so that it can move in the left-right direction of the vehicle. The steering shaft housing 11 accommodates the center of the steering shaft 10 so that both the left and right ends of the steering shaft 10 protrude from the steering shaft housing 11.

転舵モータ１２および転舵センサ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。 The steering motor 12 and steering sensor 13 are attached to the steering shaft housing 11. A motion conversion mechanism (not shown) that converts the rotation output by the steering motor 12 into linear motion of the steering shaft 10 is installed between the steering motor 12 and the steering shaft 10. The left and right ends of the steering shaft 10 are connected to a pair of left and right steered wheels 3 via tie rods 14, so that when the steering shaft 10 moves in the axial direction, the orientation of the pair of left and right steered wheels 3 changes in conjunction with this.

図１に示すように、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。 As shown in FIG. 1, the reaction motor 6 has a motor case 15 and a motor shaft 16 that protrudes from the motor case 15 on the side opposite the steering wheel 1 (the lower side in the figure). The motor shaft 16 is rotatably supported by a rolling bearing (not shown) that is installed inside the motor case 15. The motor shaft 16 is also a component of the shaft 4, and is connected to the shaft portion on the steering column side of the shaft 4 so that it rotates integrally with the steering wheel 1. The motor case 15 is fixed to the vehicle body (not shown) so as not to rotate.

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３参照）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。 The brake unit 7 has an inner ring 20 connected to the motor shaft 16, an outer ring 21 having an inner periphery arranged around the inner ring 20, a plurality of cam surfaces 22 (see FIG. 3) formed on the outer periphery of the inner ring 20, a cylindrical surface 23 formed on the inner periphery of the outer ring 21, engaging elements 24 arranged between each cam surface 22 and the cylindrical surface 23, a retainer 25 that holds the engaging elements 24, a centering spring 26 that is prevented from rotating by the inner ring 20 and the retainer 25, an excitation-operated electromagnetic brake 27 that brakes the retainer 25, and a brake case 28 connected to the motor case 15.

図１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。 The inner ring 20 shown in FIG. 1 is a component of the shaft 4 and is spline-fitted to the outer periphery of the motor shaft 16. This spline-fitting connects the motor shaft 16 to the inner ring 20 with no play so that the motor shaft 16 does not rotate relative to the inner ring 20 at all.

なお、内輪２０の全体は、鍛造で一体に形成されている。内輪２０とモータシャフト１６を別体にしたのは、複数のカム面２２を鍛造で高精度に形成することが容易になるためである。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と内輪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。 The entire inner ring 20 is formed as a single unit by forging. The inner ring 20 and the motor shaft 16 are separate because it is easier to form the multiple cam surfaces 22 with high precision by forging. The shaft 4 may be formed by connecting multiple members such as the inner ring 20, the motor shaft 16, and a steering shaft directly connected to the steering wheel 1 as shown in Figures 1 and 2, or it may be formed as a single unit by forming the motor shaft and steering shaft or the motor shaft and the inner ring as a single unit, or may be formed as a single unit by forming ...

図１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。 The outer ring 21 and brake case 28 shown in FIG. 1 are formed separately from each other. The brake case 28 is a cylindrical member that collectively houses the components of the brake unit 7 (the inner ring 20, the engaging element 24, the retainer 25, the electromagnetic brake 27, etc.). The brake case 28 is formed of a non-magnetic material (aluminum alloy, copper, etc.). A flange portion extending radially outward is formed at one axial end of the brake case 28, and the flange portion is fixed to the axial end face of the motor case 15 with a bolt (not shown).

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。 On the other hand, the outer ring 21 is made of steel. The outer ring 21 is fitted into a cylindrical brake case 28 and is prevented from coming off the brake case 28 by a retaining ring 29 attached to the inner circumference of the brake case 28. A bearing 30 is disposed between the inner circumference of the outer ring 21 and the outer circumference of the inner ring 20 to rotatably support the inner ring 20.

図３に示すように、ブレーキケース２８の内周に形成されたキー溝３１と、外輪２１の外周に形成されたキー溝３２に、共通のキー部材３３が嵌め込まれ、このキー部材３３によって外輪２１がブレーキケース２８に回り止めされている。 As shown in FIG. 3, a common key member 33 is fitted into a key groove 31 formed on the inner circumference of the brake case 28 and a key groove 32 formed on the outer circumference of the outer ring 21, and this key member 33 prevents the outer ring 21 from rotating relative to the brake case 28.

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。 The cam surface 22 on the outer circumference of the inner ring 20 faces radially toward the cylindrical surface 23 on the inner circumference of the outer ring 21. Between the cam surface 22 and the cylindrical surface 23, a wedge space is formed that gradually narrows from the circumferential center toward both ends in the circumferential direction.

保持器２５は、径方向に貫通するポケット３４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３４に係合子２４が収容されている。 The retainer 25 is an annular member with multiple radially penetrating pockets 34 spaced apart in the circumferential direction. Each pocket 34 houses an engagement element 24.

図１に示すように、保持器２５は、内向きのフランジ部３５を有する。フランジ部３５は、内輪２０の外周に取り付けられた止め輪３６と、内輪２０の外周に形成された肩部３７との間に位置する。フランジ部３５、止め輪３６及び肩部３７により、保持器２５の軸方向移動が規制されている。 As shown in FIG. 1, the retainer 25 has an inward flange portion 35. The flange portion 35 is located between a retaining ring 36 attached to the outer periphery of the inner ring 20 and a shoulder portion 37 formed on the outer periphery of the inner ring 20. The flange portion 35, the retaining ring 36, and the shoulder portion 37 restrict the axial movement of the retainer 25.

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。 The engaging element 24 consists of a roller with a circular rolling surface that rotates around the engaging element's central axis.

保持器２５は、図３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。なお、図３では、保持器２５が解放位置にあって、特に係合子２４をカム面２２の周方向中央上に配置する中立解放位置Ａにあるときを示している。 The retainer 25 is supported circumferentially with respect to the inner ring 20 between an engagement position where the engaging element 24 shown in FIG. 3 is moved circumferentially from the circumferential center of the cam surface 22 to engage the engaging element 24 with the cam surface 22 and the cylindrical surface 23, and a release position where the engaging element 24 is moved circumferentially to the circumferential center of the cam surface 22 to release the engaging element 24 from the cam surface 22 and the cylindrical surface 23. Note that FIG. 3 shows the retainer 25 in the release position, and in particular in the neutral release position A where the engaging element 24 is located on the circumferential center of the cam surface 22.

図１、図３に示すセンタリングばね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。センタリングばね２６は、図３に示すように、鋼線をＣ形に巻いたＣ形環状部３８と、Ｃ形環状部３８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３９とからなる。 The centering spring 26 shown in Figures 1 and 3 is an elastic member that elastically holds the retainer 25 in the release position and transmits the rotational force of the shaft 4 to the retainer 25. As shown in Figure 3, the centering spring 26 consists of a C-shaped annular portion 38 made of steel wire wound in a C shape, and a pair of extension portions 39 that extend radially outward from both ends of the C-shaped annular portion 38.

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４０及び径方向溝４１が形成されている。凹部４０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４１は、凹部４０から内輪２０の外周まで径方向外方に貫通している。 A recess 40 and a radial groove 41 for holding the centering spring 26 are formed on the axial end face of the inner ring 20. The recess 40 is an arc-shaped groove extending in the circumferential direction. The radial groove 41 penetrates radially outward from the recess 40 to the outer periphery of the inner ring 20.

センタリングばね２６のＣ形環状部３８は、凹部４０に嵌め込まれている。一対の延出部３９は、径方向溝４１に挿入されている。また、延出部３９は、径方向溝４１の径方向外端から突出しており、その延出部３９の径方向溝４１からの突出部分が、保持器２５に形成された保持器溝４２に挿入されている。径方向溝４１と保持器溝４２は同じ周方向幅をもつように形成されている。延出部３９は、径方向溝４１の周方向両端の溝内面と、保持器溝４２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３９と保持器溝４２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。 The C-shaped annular portion 38 of the centering spring 26 is fitted into the recess 40. A pair of extensions 39 are inserted into the radial groove 41. The extensions 39 protrude from the radial outer end of the radial groove 41, and the protruding portion of the extensions 39 from the radial groove 41 is inserted into the retainer groove 42 formed in the retainer 25. The radial groove 41 and the retainer groove 42 are formed to have the same circumferential width. The extensions 39 contact the inner groove surfaces at both circumferential ends of the radial groove 41 and the inner groove surfaces at both circumferential ends of the retainer groove 42. As a result, the centering spring 26 is prevented from rotating by the inner ring 20 so as to rotate integrally with the inner ring 20, and is also prevented from rotating by the retainer 25, and the retainer 25 can be elastically held in the release position by the circumferential force acting on the contact portion between the extensions 39 and the retainer groove 42.

センタリングばね２６は、図１、図４に示すように、内輪２０の外周に嵌合された環状のカバー部材４３により、凹部４０等から抜け出さないように軸方向に規制されている。内輪２０の外周に取り付けられた止め輪４４と、内輪２０の軸方向端面とにより、カバー部材４３の軸方向移動が規制されている。なお、カバー部材を省略し、保持器にセンタリングばねの抜け出し防止用のフランジ部を形成してもよい。 As shown in Figures 1 and 4, the centering spring 26 is restricted in the axial direction by an annular cover member 43 fitted to the outer periphery of the inner ring 20 so as not to slip out of the recess 40, etc. The axial movement of the cover member 43 is restricted by a retaining ring 44 attached to the outer periphery of the inner ring 20 and the axial end face of the inner ring 20. Note that the cover member may be omitted and a flange portion formed on the retainer to prevent the centering spring from slipping out.

励磁作動形電磁ブレーキ２７は、内輪２０と一体に設けられた内輪軸部５０とブレーキケース２８の内周との間で軸方向に移動可能に配置されたアーマチュア５１と、アーマチュア５１に軸方向に対向する位置に固定された摩擦面部５２と、アーマチュア５１に軸方向に対向する電磁石５３と、アーマチュア５１を電磁石５３及び摩擦面部５２から離すための離反ばね５４と、を有する。 The excitation-actuated electromagnetic brake 27 has an armature 51 arranged to be movable in the axial direction between an inner ring shaft portion 50 that is integral with the inner ring 20 and the inner circumference of the brake case 28, a friction surface portion 52 that is fixed in a position axially facing the armature 51, an electromagnet 53 that axially faces the armature 51, and a separation spring 54 for separating the armature 51 from the electromagnet 53 and the friction surface portion 52.

アーマチュア５１は、内輪軸部５０の外周で軸方向に移動可能に支持されている。アーマチュア５１は、磁性材料（鉄、珪素鋼など）で形成された円盤状の可動部材からなる。なお、内輪軸部５０とブレーキケース２８の内周間には、内輪２０を回転可能に支持する軸受５５が配置されている。 The armature 51 is supported on the outer periphery of the inner ring shaft portion 50 so that it can move in the axial direction. The armature 51 is a disk-shaped movable member made of a magnetic material (iron, silicon steel, etc.). A bearing 55 that rotatably supports the inner ring 20 is disposed between the inner ring shaft portion 50 and the inner periphery of the brake case 28.

アーマチュア５１には、保持器２５側の側面に係合凹部５６が形成されている。保持器２５には係合凹部５６に軸方向に挿入された係合凸部５７が形成されている。係合凸部５７と係合凹部５６は、互いに周方向に係合することができる。これにより、アーマチュア５１は、保持器２５と一体に周方向移動するように保持器２５に回り止めされかつ保持器２５に対して軸方向に移動可能に配置されている。 The armature 51 has an engagement recess 56 formed on its side facing the retainer 25. The retainer 25 has an engagement protrusion 57 that is inserted axially into the engagement recess 56. The engagement protrusion 57 and the engagement recess 56 can engage with each other in the circumferential direction. As a result, the armature 51 is prevented from rotating by the retainer 25 so that it can move circumferentially together with the retainer 25, and is arranged to be movable axially relative to the retainer 25.

なお、図示例ではアーマチュア５１を保持器２５に直接に回り止めしたが、カバー部材を保持器及びアーマチュアに回り止めすることにより、カバー部材を介してアーマチュアを間接的に保持器に回り止めしてもよい。 In the illustrated example, the armature 51 is directly prevented from rotating on the retainer 25, but the armature may be indirectly prevented from rotating on the retainer via the cover member by preventing the cover member from rotating on the retainer and the armature.

電磁石５３は、アーマチュア５１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５８と、フィールドコア５８に巻回されたソレノイドコイル５９とを有する。電磁石５３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５３の軸方向移動を規制するための止め輪６０が取り付けられている。 The electromagnet 53 has an annular field core 58 with a C-shaped cross section that opens axially toward the armature 51, and a solenoid coil 59 wound around the field core 58. The electromagnet 53 is attached to the inside of the brake case 28 so that it cannot move in either the axial or circumferential direction. A retaining ring 60 is attached to the inner circumference of the brake case 28 to restrict the axial movement of the electromagnet 53.

なお、ブレーキケース２８には、ソレノイドコイル５９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。 In addition, the brake case 28 has a through hole through which the lead wire that supplies power to the solenoid coil 59 passes, and a rubber grommet is attached to fill the gap between the lead wire and the inner circumference of the through hole.

摩擦面部５２は、フィールドコア５８と一体に形成されている。摩擦面部５２は、フィールドコア５８のアーマチュア５１側の端部を構成している。電磁石５３をブレーキケース２８に前述のように取り付けることにより、フィールドコア５８の摩擦面部５２は、アーマチュア５１に軸方向に対向する位置に固定されている。 The friction surface portion 52 is formed integrally with the field core 58. The friction surface portion 52 constitutes the end portion of the field core 58 on the armature 51 side. By attaching the electromagnet 53 to the brake case 28 as described above, the friction surface portion 52 of the field core 58 is fixed in a position axially facing the armature 51.

離反ばね５４は、ウェーブワッシャ等の環状のばねからなる。離反ばね５４は、アーマチュア５１の電磁石５３側の端面上で周方向に延びる環状溝部と、フィールドコア５８のアーマチュア５１側の端面との間に配置されている。なお、離反ばね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。 The repulsion spring 54 is an annular spring such as a wave washer. The repulsion spring 54 is disposed between an annular groove extending in the circumferential direction on the end face of the armature 51 facing the electromagnet 53 and the end face of the field core 58 facing the armature 51. The repulsion spring can be replaced with another non-annular spring such as a compression coil spring and can be disposed in multiple locations in the circumferential direction.

ソレノイドコイル５９に非通電のとき、電磁石５３は無励磁状態にある。このとき、離反ばね５４は、アーマチュア５１を摩擦面部５２及び電磁石５３から軸方向に離れた位置に支持する。ソレノイドコイル５９に通電すると、電磁石５３は、フィールドコア５８とアーマチュア５１とを通る磁気回路を生成する励磁状態となり、離反ばね５４に抗してアーマチュア５１をフィールドコア５８の摩擦面部５２まで軸方向に吸引する。この吸引により、静止系である摩擦面部５２にアーマチュア５１を軸方向に吸い付けて両者５１,５２間の摩擦接触部に作動圧力を与えて、保持器２５の回転を制動することができる。また、電磁石５３を無励磁状態から励磁状態に切り替えると、吸引されるアーマチュア５１と静止系であるフィールドコア５８間に挟まれた離反ばね５４は、アーマチュア５１の軸方向移動に応じて弾性的に軸方向に圧縮変形させられるため、摩擦面部５２を含む電磁石５３からアーマチュア５１を軸方向に離す方向のばね力を蓄勢する。電磁石５３を励磁状態から無励磁状態に切り替えると、離反ばね５４の弾性復元力により、アーマチュア５１が摩擦面部５２を含む電磁石５３から軸方向に離されるため、保持器２５の回転を制動することができない状態になる。離反ばね５４に離されるアーマチュア５１は、保持器２５に受け止められてアーマチュア５１と電磁石５３間が所定の磁気ギャップに復帰させられる。 When the solenoid coil 59 is not energized, the electromagnet 53 is in a non-excited state. At this time, the recoil spring 54 supports the armature 51 at a position axially away from the friction surface portion 52 and the electromagnet 53. When the solenoid coil 59 is energized, the electromagnet 53 becomes energized to generate a magnetic circuit passing through the field core 58 and the armature 51, and attracts the armature 51 axially to the friction surface portion 52 of the field core 58 against the recoil spring 54. This attraction attracts the armature 51 axially to the friction surface portion 52, which is a stationary system, and applies operating pressure to the friction contact portion between the two 51, 52, thereby braking the rotation of the cage 25. In addition, when the electromagnet 53 is switched from a non-excited state to an excited state, the repulsion spring 54 sandwiched between the attracted armature 51 and the stationary field core 58 is elastically compressed and deformed in the axial direction in response to the axial movement of the armature 51, storing a spring force in a direction that moves the armature 51 axially away from the electromagnet 53 including the friction surface portion 52. When the electromagnet 53 is switched from an excited state to a non-excited state, the elastic restoring force of the repulsion spring 54 causes the armature 51 to move axially away from the electromagnet 53 including the friction surface portion 52, resulting in a state in which the rotation of the cage 25 cannot be braked. The armature 51 released by the repulsion spring 54 is received by the cage 25, and the gap between the armature 51 and the electromagnet 53 is returned to a predetermined magnetic gap.

図１に示すブレーキユニット７は、励磁作動形電磁ブレーキ２７の電磁石５３に通電しない無励磁状態のとき、内輪２０が外輪２１に対して正逆いずれの回転方向にも自由に回転し得る空転状態となる。すなわち、アーマチュア５１が離反ばね５４の支持でフィールドコア５８の摩擦面部５２から離れた状態にあり、アーマチュア５１と摩擦面部５２によって保持器２５を制動することができない状態にあるとき、内輪２０が正逆いずれに回転しても、保持器２５が、内輪２０と一体に回転するセンタリングばね２６に連れ回され、センタリングばね２６の弾性復元力によって解放位置（通常、図３に示す中立解放位置Ａ）に保持されるので、保持器２５に保持された係合子２４が内輪２０の外周のカム面２２と外輪２１の内周の円筒面２３に係合せず、内輪２０およびモータシャフト１６は正逆両方向に自由に回転することが可能である。 When the brake unit 7 shown in FIG. 1 is in a non-excited state in which the electromagnet 53 of the excitation-activated electromagnetic brake 27 is not energized, the inner ring 20 is in an idling state in which it can rotate freely in either the forward or reverse direction relative to the outer ring 21. In other words, when the armature 51 is separated from the friction surface portion 52 of the field core 58 by the support of the separation spring 54 and the armature 51 and the friction surface portion 52 cannot brake the retainer 25, regardless of whether the inner ring 20 rotates forward or reverse, the retainer 25 is rotated by the centering spring 26 that rotates together with the inner ring 20, and is held in the release position (usually the neutral release position A shown in FIG. 3) by the elastic restoring force of the centering spring 26. Therefore, the engaging element 24 held by the retainer 25 does not engage with the cam surface 22 on the outer circumference of the inner ring 20 and the cylindrical surface 23 on the inner circumference of the outer ring 21, and the inner ring 20 and the motor shaft 16 can rotate freely in both forward and reverse directions.

図５に、保持器２５が図３の中立解放位置Ａから係合位置へ向かう移動途中である中途解放位置Ｂ（係合子２４がカム面２２及び円筒面２３に非係合状態）にあるときを示し、図６に、保持器２５が係合位置Ｃ（係合子２４がカム面２２及び円筒面２３に係合状態）にあるときを示す。 Figure 5 shows the retainer 25 in the intermediate release position B (the engaging element 24 is not engaged with the cam surface 22 and the cylindrical surface 23) which is in the middle of moving from the neutral release position A in Figure 3 toward the engaged position, and Figure 6 shows the retainer 25 in the engaged position C (the engaging element 24 is engaged with the cam surface 22 and the cylindrical surface 23).

ブレーキユニット７は、励磁作動形電磁ブレーキ２７の電磁石５３に通電する励磁状態のとき、外輪２１に対する内輪２０の正逆いずれの回転をも阻止することが可能なロック状態となる。すなわち、電磁石５３に通電して励磁状態に切り替えると、アーマチュア５１が離反ばね５４に抗してフィールドコア５８の摩擦面部５２まで吸引され、摩擦面部５２と摩擦接触状態になる。このとき、図５に示すように、内輪２０が正逆いずれかの方向に回転すると（図５においては、内輪２０が矢線Ｌ方向に回転する場合を例示する。）、これと一体に回転するセンタリングばね２６から保持器２５に内輪２０の回転力が伝わる。しかし、保持器２５に回り止めされたアーマチュア５１（図１参照）と、静止系に属する摩擦面部５２間の摩擦接触による制動力がアーマチュア５１を介して保持器２５に作用するので、保持器２５に対して内輪２０が相対回転する。その結果、内輪２０に対して周方向（図５例において矢線Ｒ方向）に移動する保持器２５は、保持器溝４２の溝内面でセンタリングばね２６の一対の延出部３９の一方を周方向に押して弾性的に撓ませるため、センタリングばね２６に抗して図３の中立解放位置Ａから図５の中途解放位置Ｂへ周方向に移動する。この周方向移動が所定の角度量になると、保持器２５が図６に示す係合位置Ｃに達し、保持器２５に保持された係合子２４が内輪２０の外周のカム面２２と外輪２１の内周の円筒面２３に係合するので、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。 When the electromagnet 53 of the excitation-type electromagnetic brake 27 is energized in an excited state, the brake unit 7 is in a locked state capable of preventing both forward and reverse rotation of the inner ring 20 relative to the outer ring 21. That is, when the electromagnet 53 is energized to switch to an excited state, the armature 51 is attracted to the friction surface portion 52 of the field core 58 against the separation spring 54 and is in frictional contact with the friction surface portion 52. At this time, as shown in FIG. 5, when the inner ring 20 rotates in either the forward or reverse direction (FIG. 5 illustrates the case where the inner ring 20 rotates in the direction of the arrow L), the rotational force of the inner ring 20 is transmitted to the retainer 25 from the centering spring 26 that rotates integrally with the inner ring 20. However, the braking force due to the frictional contact between the armature 51 (see FIG. 1), which is prevented from rotating by the retainer 25, and the friction surface portion 52 belonging to the stationary system acts on the retainer 25 via the armature 51, so that the inner ring 20 rotates relative to the retainer 25. As a result, the retainer 25, which moves in the circumferential direction (the direction of the arrow R in the example of FIG. 5) relative to the inner ring 20, pushes one of the pair of extensions 39 of the centering spring 26 in the circumferential direction with the inner surface of the retainer groove 42, elastically bending it, and moves in the circumferential direction against the centering spring 26 from the neutral release position A in FIG. 3 to the intermediate release position B in FIG. 5. When this circumferential movement reaches a predetermined angle amount, the retainer 25 reaches the engagement position C shown in FIG. 6, and the engaging element 24 held by the retainer 25 engages with the cam surface 22 on the outer circumference of the inner ring 20 and the cylindrical surface 23 on the inner circumference of the outer ring 21, preventing the inner ring 20 from rotating, and preventing the motor shaft 16 connected to the inner ring 20 from rotating.

図２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。 The control unit 8 shown in FIG. 2 controls the reaction motor 6, the brake unit 7, and the steering motor 12. The input side of the control unit 8 is electrically connected to an external sensor 61, a steering sensor 5, and a steering sensor 13. The external sensor 61 is a vehicle speed sensor that detects the traveling speed of the vehicle. The output side of the control unit 8 is electrically connected to the reaction motor 6, the brake unit 7, and the steering actuator 2.

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。 The control unit 8 operates the steering motor 12 in response to the amount of steering wheel 1 operation detected by the steering sensor 5 and the vehicle's running conditions (vehicle speed, etc.) detected by the external sensor 61, and controls the direction of the pair of left and right steered wheels 3 to change. At this time, the control unit 8 also controls the operation of the reaction motor 6 so as to generate a steering reaction force of a magnitude according to the amount of steering wheel 1 operation and the vehicle's running conditions.

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、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５３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、図２に示す転舵輪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５３に通電に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。 Furthermore, the control unit 8 judges whether the orientation of the steered wheels 3 has reached the stroke end based on the position of the steering shaft 10 detected by the steering sensor 13. Here, when it is judged that the orientation of the steered wheels 3 has not reached the stroke end, the electromagnet 53 shown in FIG. 1 is de-energized to put the excitation actuated electromagnetic brake 27 in a non-excited state, and the brake unit 7 is kept in the above-mentioned idling state. On the other hand, when it is judged that the orientation of the steered wheels 3 shown in FIG. 2 has reached the stroke end, the electromagnet 53 shown in FIG. 1 is energized to put the excitation actuated electromagnetic brake 27 in an excited state, and the brake unit 7 is kept in the above-mentioned locked state.

なお、図２例では、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を含むブレーキユニット７を反力モータ６に対してステアリングホイール１とは軸方向の反対側に設けたが、ブレーキユニット７をステアリングホイール１と反力モータ６の間に設けることも可能である。この場合、図１に示すモータシャフト１６を反力モータ６の上側に延ばし、ブレーキケース２８には内輪軸部５０と軸方向に対向する貫通孔を追加し、ブレーキユニット７を反力モータ６のステアリングホイール１の側に図１、図２とは上下を反転した構成で取り付け、内輪軸部５０を軸４のステアリングコラム側のシャフト部に連結すればよいだけのことである。 In the example shown in FIG. 2, the brake unit 7 including the outer ring 21, the engaging member 24, the retainer 25, and the electromagnetic brake 27 is provided on the axially opposite side of the reaction motor 6 from the steering wheel 1, but it is also possible to provide the brake unit 7 between the steering wheel 1 and the reaction motor 6. In this case, the motor shaft 16 shown in FIG. 1 is extended above the reaction motor 6, a through hole is added to the brake case 28 that faces the inner ring shaft portion 50 in the axial direction, the brake unit 7 is attached to the steering wheel 1 side of the reaction motor 6 in a configuration that is upside down from FIG. 1 and FIG. 2, and the inner ring shaft portion 50 is connected to the shaft portion on the steering column side of the shaft 4.

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６参照のこと。）、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。 This steering device is as described above (see Figures 1 to 6 as appropriate below) and is configured as a steer-by-wire steering device including a steering wheel 1, a steering sensor 5 that detects the amount of operation of the steering wheel 1, a steering actuator 2 that changes the direction of the steered wheels 3 as a steering part in accordance with the amount of operation of the steering wheel 1 detected by the steering sensor 5, a shaft 4 connected to the steering wheel 1 so as to rotate integrally with the steering wheel 1, an outer ring 21 having an inner periphery arranged around the shaft 4, an engaging element 24 arranged between the inner periphery of the shaft 4 and the outer ring 21, a retainer 25 arranged to be movable circumferentially relative to the shaft 4 between an engaging position that holds the engaging element 24 and engages the engaging element 24 with the shaft 4 and the inner periphery of the outer ring 21 and a releasing position that releases the engaging element, a centering spring 26 that elastically holds the retainer 25 in the releasing position and is prevented from rotating on the shaft 4 and the retainer 25 so as to rotate integrally with the shaft 4, and an electromagnetically actuated electromagnetic brake 27 that brakes the retainer 25. As a result, when the electromagnetically actuated electromagnetic brake 27 is de-energized to not brake the retainer 25, the centering spring 26, which is prevented from rotating on the shaft 4 so as to rotate integrally with the shaft 4, transmits the rotational force of the shaft 4 to the retainer 25, holding the retainer 25 in a released position relative to the shaft 4, so that the engaging element 24 cannot engage with the shaft 4 and the inner periphery of the outer ring 21, and rotation of the steering wheel 1 is permitted. On the other hand, when the electromagnetically actuated electromagnetic brake 27 is excited to brake the retainer 25, even if the steering wheel 1 is rotated, the retainer 25, to which the rotational force of the shaft 4 is transmitted from the centering spring 26, is braked by the electromagnetically actuated electromagnetic brake 27, so that the shaft 4 rotates relative to the retainer 25, and when the retainer 25, which moves circumferentially relative to the shaft 4, reaches the engaged position against the centering spring 26, the engaging element 24 engages with the shaft 4 and the inner periphery of the outer ring 21, reliably preventing further rotation of the shaft 4. When the excitation-actuated electromagnetic brake 27 switches from an excited state to a de-excited state, the elastic restoring force of the centering spring 26 returns the retainer 25 to the released position.

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。 Therefore, by switching the excitation-actuated electromagnetic brake 27 from a non-excited state to an excited state, this steering device reliably prevents the steering wheel 1 from rotating beyond the amount of circumferential movement of the retainer 25 between the release position and the engagement position, and allows the driver to reliably sense through the steering wheel 1 that the direction of the steered wheels 3 has reached the stroke end.

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。このような場合、転舵輪３の向きがストロークエンドに到達したと制御部８が判定したとき、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も実用上の問題はない。例えば、保持器２５の解放位置と係合位置間の周方向移動量は、保持器２５の解放位置と係合位置間の回転角度で考えて２０°以下に設定することができる。 The amount of circumferential movement of the retainer 25 between the release position and the engagement position can be appropriately set based on the dimensions of the retainer 24, the wedge space formed by the cam surface 22 and the cylindrical surface 23, and the retainer 24. Therefore, if the amount of circumferential movement of the retainer 25 between the release position and the engagement position is small and the brake unit 7 quickly transitions to the locked state, it is possible to make the amount of rotation allowed for the steering wheel 1 small after the control unit 8 switches the excitation actuated electromagnetic brake 27 from a non-excitation state to an excitation state. In such a case, when the control unit 8 determines that the direction of the steered wheels 3 has reached the stroke end, there is no practical problem even if the excitation actuated electromagnetic brake 27 is switched from a non-excitation state to an excitation state. For example, the amount of circumferential movement of the retainer 25 between the release position and the engagement position can be set to 20° or less in terms of the rotation angle between the release position and the engagement position of the retainer 25.

また、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の回転を所定量だけ許容することができる場合、転舵輪３の向きが所定のストローク位置に到達したと制御部８が判定したとき、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もよい。その所定のストローク位置は、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てから保持器２５の解放位置と係合位置間の周方向移動量（図６に示す保持器２５の中立解放位置Ａから係合位置Ｃまでの回転角度θに相当）に対応するステアリングホイール１の所定量の回転を許容し、その許容分のステアリングホイール１の回転操作に応じた転舵輪３の向き変更で転舵輪３の向きがストロークエンドに到達したとき、保持器２５が係合位置に到達するように設定してもよい。 In addition, if the control unit 8 can allow a predetermined amount of rotation of the steering wheel 1 after switching the electromagnetic brake 27 from a non-excited state to an excited state, when the control unit 8 determines that the orientation of the steered wheels 3 has reached a predetermined stroke position, the electromagnetic brake 27 may be switched from a non-excited state to an excited state. The predetermined stroke position may be set so that a predetermined amount of rotation of the steering wheel 1 is allowed corresponding to the amount of circumferential movement between the release position and the engagement position of the retainer 25 (corresponding to the rotation angle θ from the neutral release position A to the engagement position C of the retainer 25 shown in FIG. 6) after switching the electromagnetic brake 27 from a non-excited state to an excited state, and the retainer 25 reaches the engagement position when the orientation of the steered wheels 3 reaches the stroke end due to the change in orientation of the steered wheels 3 in response to the rotation operation of the steering wheel 1 by the allowable amount.

前述のように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時期を転舵輪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、又は所定のストローク位置に到達したと判定したときのいずれに設定するとしても、保持器２５が解放位置から係合位置へ移動する間にセンタリングばね２６を弾性変形させる際の抵抗（センタリングばね２６からの反力）が軸４に与えられることになり、その抵抗は保持器２５が係合位置に接近する程に大きくなる。運転者に対してはステアリングホイール１の回転操作を前述の抵抗増大で重くすることになる。つまり、図５、図６例においては、センタリングばね２６の延出部３９を撓ませるトルク（センタリングばね２６からの反力）が増大し、このトルクは、図２のステアリングホイール１を握る運転者が受けることになる。このため、励磁作動形電磁ブレーキ２７を励磁状態に切り替えると、運転者は、通常のステアリングホイール１の回転操作時（励磁作動形電磁ブレーキ２７の無励磁時）よりもステアリングホイール１の回転操作に要するステアリングトルクが大きくなった、すなわち回転操作が重くなったことを感じる。これにより、転舵輪３の向きがストロークエンド付近にあることを運転者に感知させることができる。 As described above, whether the timing for switching the excitation-actuated electromagnetic brake 27 from a non-excited state to an excited state is set to when it is determined that the direction of the steered wheels 3 has reached the stroke end or when it is determined that the direction has reached a predetermined stroke position, resistance (reaction force from the centering spring 26) caused by elastic deformation of the centering spring 26 while the retainer 25 moves from the release position to the engagement position is applied to the shaft 4, and the resistance becomes larger as the retainer 25 approaches the engagement position. For the driver, the increase in resistance makes the rotation of the steering wheel 1 heavier. In other words, in the examples of Figures 5 and 6, the torque (reaction force from the centering spring 26) that bends the extension portion 39 of the centering spring 26 increases, and this torque is received by the driver holding the steering wheel 1 in Figure 2. Therefore, when the electromagnetic brake 27 is switched to an excited state, the driver feels that the steering torque required to rotate the steering wheel 1 is greater than when the steering wheel 1 is normally rotated (when the electromagnetic brake 27 is not excited), i.e., that the rotation operation is heavier. This allows the driver to sense that the direction of the steered wheels 3 is near the stroke end.

また、この操舵装置は、保持器２５に回り止めされかつ軸方向に移動可能に配置されたアーマチュア５１と、アーマチュア５１に軸方向に対向する位置に固定された摩擦面部５２と、アーマチュア５１に軸方向に対向する電磁石５３と、電磁石５３の無励磁時にアーマチュア５１を電磁石５３及び摩擦面部５２から軸方向に離れた位置に支持しかつ電磁石５３の励磁時に電磁石５３によって摩擦面部５２まで吸引されるアーマチュア５１の軸方向移動に応じて蓄勢するように配置された離反ばね５４と、を有する励磁作動形電磁ブレーキ２７を備えるので、電磁石５３に通電しない無励磁状態のとき、離反ばね５４の支持でアーマチュア５１を摩擦面部５２から離した位置に保って保持器２５を制動しない状態に保つことができると共に、アーマチュア５１と電磁石５３間を所定の磁気ギャップにすることができる。電磁石５３を無励磁状態から励磁状態に切り替えると、電磁石５３によってアーマチュア５１を離反ばね５４に抗して摩擦面部５２まで吸引して摩擦面部５２とアーマチュア５１間に作動圧力を与え、これにより、保持器２５を制動して軸４に対して周方向移動させることができる。この吸引時のアーマチュア５１の軸方向移動に応じて離反ばね５４が蓄勢するため、電磁石５３を励磁状態から無励磁状態に切り替えると、離反ばね５４の弾性復元力でアーマチュア５１を摩擦面部５２及び電磁石５３から離して保持器２５の制動を解放することができる。 This steering device is also equipped with an excitation-operated electromagnetic brake 27 having an armature 51 that is prevented from rotating by the retainer 25 and arranged to be movable in the axial direction, a friction surface portion 52 that is fixed in a position axially opposite the armature 51, an electromagnet 53 that axially faces the armature 51, and a repulsion spring 54 that supports the armature 51 in a position axially away from the electromagnet 53 and the friction surface portion 52 when the electromagnet 53 is not excited, and is arranged to store energy in response to the axial movement of the armature 51 that is attracted to the friction surface portion 52 by the electromagnet 53 when the electromagnet 53 is excited. Therefore, when the electromagnet 53 is in a non-excited state where no current is passed through it, the armature 51 can be held in a position away from the friction surface portion 52 by the support of the repulsion spring 54, thereby maintaining the retainer 25 in an unbraked state, and a predetermined magnetic gap can be created between the armature 51 and the electromagnet 53. When the electromagnet 53 is switched from a non-excited state to an excited state, the electromagnet 53 attracts the armature 51 to the friction surface portion 52 against the separation spring 54, applying operating pressure between the friction surface portion 52 and the armature 51, thereby braking the retainer 25 and allowing it to move in the circumferential direction relative to the shaft 4. Since the separation spring 54 stores energy in response to the axial movement of the armature 51 during this attraction, when the electromagnet 53 is switched from an excited state to a non-excited state, the elastic restoring force of the separation spring 54 can separate the armature 51 from the friction surface portion 52 and the electromagnet 53, releasing the brake on the retainer 25.

また、この操舵装置は、電磁石５３がアーマチュア５１と軸方向に対向するフィールドコア５８と、フィールドコア５８に巻回されたソレノイドコイル５９とを有し、摩擦面部５２がフィールドコア５８に一体に形成されており、アーマチュア５１が電磁石５３の励磁時にフィールドコア５８の摩擦面部５２に直接に吸着される可動部材からなるので、電磁石５３とアーマチュア５１間にアーマチュア５１の当接相手とするロータを無くすことができ、ひいては、励磁作動形電磁ブレーキ２７のサイズや部品点数を抑えることができる。また、電磁石５３とアーマチュア５１間にロータが無いため、ロータが有る場合に比して、電磁石５３とアーマチュア５１間に磁束が効率よく巡る。したがって、ロータが有る場合に比して、ロータが無い場合、アーマチュア５１に対する電磁石５３の吸引力を強くして保持器２５の制動性能を高め、ひいては、制動時の保持器２５と軸４の相対回転に対するセンタリングばね２６の反力を強くしてステアリングトルクを大きくすることができる。 In addition, this steering device has a field core 58 in which the electromagnet 53 faces the armature 51 in the axial direction, and a solenoid coil 59 wound around the field core 58, the friction surface portion 52 is formed integrally with the field core 58, and the armature 51 is a movable member that is directly attracted to the friction surface portion 52 of the field core 58 when the electromagnet 53 is excited, so that a rotor that abuts against the armature 51 between the electromagnet 53 and the armature 51 can be eliminated, and thus the size and number of parts of the excitation-operated electromagnetic brake 27 can be reduced. Also, since there is no rotor between the electromagnet 53 and the armature 51, magnetic flux circulates more efficiently between the electromagnet 53 and the armature 51 than when there is a rotor. Therefore, compared to when there is a rotor, when there is no rotor, the attractive force of the electromagnet 53 against the armature 51 is strengthened, improving the braking performance of the retainer 25, and in turn strengthening the reaction force of the centering spring 26 against the relative rotation of the retainer 25 and the shaft 4 during braking, thereby increasing the steering torque.

ここで、ステアリングホイール１，軸４の回転角度と前述のセンタリングばね２６からの反力であるステアリングトルクの増大との関係を図７に模式的に示す。図７における「センタリングばねトルク発生領域」は、励磁作動形電磁ブレーキ２７を励磁状態に切り替え後、図３の保持器２５が中立解放位置Ａから図６の係合位置Ｃに到達するまで図２のステアリングホイール１を運転者が更に切り込んだときに相当し、図７における「ローラ係合領域」は、図６のように保持器２５が係合位置Ｃに到達した後、図２のステアリングホイール１を運転者が更に切り込もうと回転操作しても係合子２４のカム面２２及び円筒面２３への係合で当該回転操作が阻止されたときに相当する。図７に示すように、図１の励磁作動形電磁ブレーキ２７を励磁状態に切り替え後に運転者がステアリングホイール１を更にストロークエンド側へ切り込む場合（センタリングばねトルク発生領域）、ステアリングホイール１を更に切り込む程にステアリングトルクが大きくなる。この傾向は、ロータの有無を問わずに同様であるが、ロータが有る場合に比して、ロータが無い場合、センタリングばねトルク発生領域におけるステアリングトルクは励磁直後から明らかに大きく、また、回転角度（切り込み量）の増加に対するステアリングトルクの増大率も大きくなる。 Here, the relationship between the rotation angle of the steering wheel 1 and the shaft 4 and the increase in the steering torque, which is the reaction force from the centering spring 26, is shown in FIG. 7. The "centering spring torque generation region" in FIG. 7 corresponds to the time when the driver further turns the steering wheel 1 in FIG. 2 until the retainer 25 in FIG. 3 reaches the engagement position C in FIG. 6 from the neutral release position A after the excitation-operated electromagnetic brake 27 is switched to the excitation state, and the "roller engagement region" in FIG. 7 corresponds to the time when the driver tries to turn the steering wheel 1 in FIG. 2 further after the retainer 25 reaches the engagement position C as shown in FIG. 6, but the engagement of the engagement element 24 with the cam surface 22 and the cylindrical surface 23 prevents the driver from turning the steering wheel 1 further. As shown in FIG. 7, when the driver turns the steering wheel 1 further toward the stroke end side after the excitation-operated electromagnetic brake 27 in FIG. 1 is switched to the excitation state (centering spring torque generation region), the further the steering wheel 1 is turned, the larger the steering torque becomes. This trend is the same whether or not there is a rotor, but compared to when there is a rotor, when there is no rotor, the steering torque in the centering spring torque generation region is clearly larger immediately after excitation, and the rate of increase in steering torque relative to an increase in the rotation angle (cutting depth) is also larger.

したがって、前述のようにロータが無い励磁作動形電磁ブレーキ２７を備えるこの操舵装置は、電磁石５３の励磁直後、ステアリングホイール１の回転操作を速やかに通常時（電磁石５３の無励磁時）よりも重くし、転舵輪３の向きがストロークエンド付近にあることを運転者に感知させることができる。 Therefore, as described above, this steering device equipped with an excitation-actuated electromagnetic brake 27 without a rotor makes the rotation of the steering wheel 1 immediately heavier than normal (when the electromagnet 53 is not excited) immediately after the electromagnet 53 is excited, allowing the driver to sense that the direction of the steered wheels 3 is near the stroke end.

また、この操舵装置は、転舵部としての転舵輪３の向きがストロークエンドに到達する前の所定のストローク位置で励磁作動形電磁ブレーキ２７を励磁状態に切り替える制御部８を備えることにより、転舵輪３の向きがストロークエンド近くの所定のストローク位置で電磁石５３を励磁状態に切り替え、この切り替え後にステアリングホイール１を更に切り込む運転者に対して、転舵輪３の向きがストロークエンドに達するまでにステアリングホイール１の回転操作を速やかに通常時よりも重くし、転舵輪３の向きがストロークエンドに近づいていることを運転者に感知させることができる。 In addition, this steering device is equipped with a control unit 8 that switches the electromagnetic brake 27 to an excited state at a predetermined stroke position before the orientation of the steered wheels 3 as a steering unit reaches the stroke end, thereby switching the electromagnet 53 to an excited state at a predetermined stroke position near the stroke end of the steered wheels 3, and when the driver turns the steering wheel 1 further after this switching, the rotation operation of the steering wheel 1 is quickly made heavier than normal before the orientation of the steered wheels 3 reaches the stroke end, allowing the driver to sense that the orientation of the steered wheels 3 is approaching the stroke end.

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。 In addition, this steering device is equipped with a cylindrical brake case 28 that houses the electromagnetically actuated electromagnetic brake 27 and the outer wheel 21. The brake case 28 is formed of a non-magnetic material separate from the outer wheel 21, and the outer wheel 21 is prevented from rotating by the brake case 28. Therefore, when the electromagnetically actuated electromagnetic brake 27 is in an excited state, the magnetic flux generated from the electromagnetically actuated electromagnetic brake 27 can be prevented from leaking to the brake case 28. This makes it possible to reduce the size of the electromagnetically actuated electromagnetic brake 27.

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がステアリングホイール１と反力モータ６の間又は反力モータ６に対してステアリングホイール１とは軸方向反対側に設けられているので、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。 This steering device also includes a reaction motor 6 that applies a steering reaction force to the steering wheel 1, and the steering portion is a pair of left and right steerable wheels 3. The outer wheel 21, the engaging element 24, the retainer 25, and the electromagnetic brake 27 are provided between the steering wheel 1 and the reaction motor 6 or on the axially opposite side of the reaction motor 6 to the steering wheel 1. As a steer-by-wire steering device for vehicles, this allows the driver to reliably sense through the steering wheel 1 that the direction of the steerable wheels 3 has reached the stroke end.

図８に、この発明の第二実施形態を示す。以下では、第一実施形態との相違点を述べる留め、第一実施形態に対応する構成要素に同一要素名を用いる。 Figure 8 shows the second embodiment of the present invention. In the following, only the differences from the first embodiment will be described, and the same element names will be used for components that correspond to those in the first embodiment.

第二実施形態に係る操舵装置は、外輪７１がブレーキケース７２と一体に形成されている。ブレーキケース７２の内周のうち、外輪７１として機能するのは、係合子７３を係合させるための円筒面を形成する肉部である。軸受７４は、内輪７５とブレーキケース７２の内周間に配置されている。ブレーキケース７２の開口端から電磁石５３までのブレーキケース７２の内周部は、第一実施形態に比して内径を拡大し、その内径拡大に対応して保持器７６、カバー部材７７の外径、係合子７３のピッチ円直径等の各部の寸法を拡大している。これにより、電磁石５３、アーマチュア７８等をブレーキケース７２の開口からブレーキケース７２の内側へ挿入可能にしている。 In the steering device according to the second embodiment, the outer ring 71 is formed integrally with the brake case 72. Of the inner circumference of the brake case 72, the part that functions as the outer ring 71 is a solid part that forms a cylindrical surface for engaging the engaging element 73. The bearing 74 is disposed between the inner ring 75 and the inner circumference of the brake case 72. The inner diameter of the inner circumference of the brake case 72 from the opening end of the brake case 72 to the electromagnet 53 is enlarged compared to the first embodiment, and the dimensions of each part, such as the outer diameter of the retainer 76, the cover member 77, and the pitch circle diameter of the engaging element 73, are enlarged corresponding to the enlargement of the inner diameter. This makes it possible to insert the electromagnet 53, the armature 78, etc. into the inside of the brake case 72 through the opening of the brake case 72.

離反ばね７９は、止め輪６０とアーマチュア７８との間に介在している。 The breakaway spring 79 is interposed between the retaining ring 60 and the armature 78.

保持器７６のアーマチュア７８側の側面に軸方向に凹んだ切り欠き部８０が形成されている。また、アーマチュア７８を軸方向に貫通するスリット部８１が形成されている。カバー部材７７は、切り欠き部８０に周方向に係合可能かつ軸方向に移動可能な状態に挿入された第一の突部８２と、スリット部８１に周方向に係合可能かつ軸方向に移動可能な状態に挿入された第二の突部８３とを有する。アーマチュア７８は、電磁石５３の無励磁状態と励磁状態の切り替えにより、保持器７６及びカバー部材７７に対して軸方向に移動させられるが、第一の突部８２と切り欠き部８０及び第二の突部８３とスリット部８１の周方向係合により、カバー部材７７を介して保持器７６に回り止めされる。 A notch 80 is formed on the side of the retainer 76 facing the armature 78, recessed in the axial direction. A slit 81 is also formed penetrating the armature 78 in the axial direction. The cover member 77 has a first protrusion 82 inserted into the notch 80 so as to be circumferentially engageable and axially movable, and a second protrusion 83 inserted into the slit 81 so as to be circumferentially engageable and axially movable. The armature 78 is moved axially relative to the retainer 76 and the cover member 77 by switching between the de-energized state and the energized state of the electromagnet 53, but is prevented from rotating relative to the retainer 76 via the cover member 77 by the circumferential engagement between the first protrusion 82 and the notch 80 and the second protrusion 83 and the slit 81.

第二実施形態に係る操舵装置は、励磁作動形電磁ブレーキ２７を収容する筒状のブレーキケース７２を備え、外輪７１がブレーキケース７２に一体に形成されているので、ブレーキケース７２に対する外輪７１の止め輪等による軸方向位置決め及びキー等による回り止めの工程を無くし、また、部品点数を少なくすることができる。 The steering device according to the second embodiment is equipped with a cylindrical brake case 72 that houses an electromagnetic brake 27, and the outer ring 71 is formed integrally with the brake case 72, eliminating the need for a stop ring or other device to position the outer ring 71 axially relative to the brake case 72 and a key or other device to prevent rotation, and also reducing the number of parts.

上述の各実施形態では、係合子としてローラを例に挙げて説明したが、係合子としてボールやスプラグを用いることも可能である。 In the above embodiments, rollers have been used as examples of engaging elements, but balls or sprags can also be used as engaging elements.

また、上述の各実施形態では、反力モータのモータケースとブレーキケースを別体に形成したが、両者を一体に形成してもよい。 In addition, in each of the above-described embodiments, the motor case and the brake case of the reaction motor are formed separately, but the two may be formed integrally.

また、上述の各実施形態では、摩擦面部を電磁石のフィールドコアの一部として構成したが、摩擦面部をブレーキケースに取り付けるロータ等の他部材として設けてもよい。 In addition, in each of the above-described embodiments, the friction surface portion is configured as part of the field core of the electromagnet, but the friction surface portion may be provided as another member, such as a rotor, that is attached to the brake case.

また、上述の各実施形態では、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、反力モータをもたず、転舵部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。 In addition, in each of the above-mentioned embodiments, a steer-by-wire operating device for a vehicle is excited, but this invention can also be applied to a steer-by-wire operating device for a ship that does not have a reaction motor and has a rudder as a steering unit.

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およ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。 The embodiments disclosed herein should be considered to be illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is indicated by the claims, not by the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.

１ステアリングホイール
２転舵アクチュエータ
３転舵輪（転舵部）
４軸
５操舵センサ
６反力モータ
８制御部
１６モータシャフト
２０，７５内輪
２１，７１外輪
２２カム面
２３円筒面
２４，７３係合子
２５，７６保持器
２６センタリングばね
２７励磁作動形電磁ブレーキ
２８，７２ブレーキケース
３３キー部材
３９延出部
４１径方向溝
４２保持器溝
５１，７８アーマチュア
５２摩擦面部
５３電磁石
５４，７９離反ばね
５８フィールドコア
５９ソレノイドコイル 1 Steering wheel 2 Steering actuator 3 Steering wheel (steering section)
Reference Signs List 4: Shaft 5: Steering sensor 6: Reaction motor 8: Control unit 16: Motor shaft 20, 75: Inner ring 21, 71: Outer ring 22: Cam surface 23: Cylindrical surface 24, 73: Engagement piece 25, 76: Cage 26: Centering spring 27: Excitation-operated electromagnetic brake 28, 72: Brake case 33: Key member 39: Extension portion 41: Radial groove 42: Cage groove 51, 78: Armature 52: Friction surface portion 53: Electromagnet 54, 79: Repulsion spring 58: Field core 59: Solenoid coil

Claims

A steer-by-wire steering device including a steering wheel, a steering sensor that detects an amount of operation of the steering wheel, and a steering actuator that changes a direction of a steering unit in response to the amount of operation of the steering wheel detected by the steering sensor,
a shaft connected to the steering wheel so as to rotate integrally with the steering wheel;
an outer ring having an inner periphery disposed about the shaft;
an engagement element disposed between the shaft and an inner periphery of the outer ring;
a cage that holds the engaging element and is arranged to be movable in a circumferential direction between an engagement position where the engaging element is engaged with the shaft and an inner periphery of the outer ring and a release position where the engagement is released;
a centering spring that resiliently holds the retainer in the released position and is fixed to the shaft and the retainer so as to rotate together with the shaft;
and an electromagnetic brake that brakes the cage.

The steer-by-wire steering device according to claim 1, wherein the excitation-activated electromagnetic brake comprises an armature that is prevented from rotating by the retainer and arranged to be movable in the axial direction, a friction surface portion fixed at a position facing the armature in the axial direction, an electromagnet that faces the armature in the axial direction, and a recoil spring that supports the armature at a position axially away from the electromagnet and the friction surface portion when the electromagnet is not excited and is arranged to store energy in response to the axial movement of the armature that is attracted to the friction surface portion by the electromagnet when the electromagnet is excited.

The electromagnet has a field core that faces the armature in the axial direction, and a solenoid coil that is wound around the field core,
The friction surface portion is integrally formed with the field core,
3. The steer-by-wire steering system according to claim 2, wherein the armature is a movable member that is directly attracted to a friction surface of the field core when the electromagnet is excited.

The steer-by-wire steering device according to claim 3, further comprising a control unit that switches the electromagnetic brake to an excited state at a predetermined stroke position before the direction of the steering unit reaches the stroke end.

a cylindrical brake case that houses the outer ring and the electromagnetic brake,
the brake case is formed of a non-magnetic material separate from the outer ring,
5. The steer-by-wire steering system according to claim 1, wherein the outer ring is prevented from rotating by the brake case.

The electromagnetic brake is further provided with a cylindrical brake case that houses the electromagnetic brake.
5. The steer-by-wire steering system according to claim 1, wherein the outer ring is integrally formed with the brake case.

a reaction motor for applying a steering reaction force to the steering wheel,
The steering unit is a pair of left and right steering wheels,
7. The steer-by-wire steering device according to claim 1, wherein the outer ring, the engaging element, the retainer and the electromagnetic brake are provided between the steering wheel and the reaction motor or on an axially opposite side of the reaction motor to the steering wheel.