JP2005354828A - Dc motor with brush - Google Patents

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Yoshiyuki Shibata
由之 柴田
Toshio Takano
寿男 高野
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Toyoda Koki KK
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Toyoda Koki KK
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DC motor fitted with a brush which can vary the rotating torque of a rotor even if there is no current-variable motor driving circuit. <P>SOLUTION: This DC motor 50 with a bush can change the relative position between a field 54 and brushes 55 and 56, by a brush holding housing 53 rotating to a field retaining housing 52. Then, when the brush retaining housing 53 is arranged in a neutral position, winding magnetic flux B2 and field magnetic flux B1 become parallel, so the field 62 is not subjected to the electromagnetic force by the field magnetic flux B1, and rotor rotating torque is not generated. Moreover, when the brush holding housing 53 gets out of the neutral position, the winding magnetic flux B2 and the field magnetic flux B1 are crossed, so the winding 62 is not subjected to the electromagnetic force by the field magnetic flux B1, and rotor rotating torque is generated. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ブラシ付DCモータに関し、特に、自動車の操舵輪を転舵するためのブラシ付DCモータに関する。   The present invention relates to a brushed DC motor, and more particularly to a brushed DC motor for turning a steering wheel of an automobile.

一般にブラシ付DCモータは、ステータに界磁とブラシとを備え、ロータに複数のコイルからなる巻線とそれらコイルの端末部分が接続されたコンミテータとを備えている。そして、ブラシがコンミテータの一部分に接触することで、複数のコイルのうち何れかのコイルが励磁され、その励磁されたコイルが界磁束から受ける電磁力によりロータ回転トルクを得る。また、ロータ回転トルクを効率よく得るために、コイルによる磁束と界磁による界磁束とを直交させるようにブラシとコンミテータとが接触する構成になっていた(非特許文献1〜3参照)。
海老原大樹著「モータ技術実用ハンドブック」日刊工業新聞社出版、2001年3月23日発行、p.33 電気学会「電気機器工学I(改訂版)」株式会社オーム社、1994年11月8日 8版発行、p.9−10 堀洋一、寺谷達夫、正木良三編「自動車用モータ技術」日刊工業新聞社、2003年6月30日発行、p.33−35
In general, a DC motor with a brush includes a field and a brush on a stator, and a rotor including a winding composed of a plurality of coils and a commutator to which end portions of the coils are connected. Then, when the brush contacts a part of the commutator, one of the plurality of coils is excited, and the rotor rotation torque is obtained by the electromagnetic force that the excited coil receives from the field magnetic flux. Further, in order to efficiently obtain the rotor rotational torque, the brush and the commutator are in contact with each other so that the magnetic flux by the coil and the field magnetic flux by the field are orthogonal to each other (see Non-Patent Documents 1 to 3).
Daiki Ebihara “Motor Technology Practical Handbook” published by Nikkan Kogyo Shimbun, published on March 23, 2001, p. 33 The Institute of Electrical Engineers of Japan, “Electrical Equipment Engineering I (Revised Edition)”, Ohm Co., Ltd., published on 8th November 1994, p. 9-10 Yoichi Hori, Tatsuo Teratani, Ryozo Masaki, “Automotive Motor Technology”, published by Nikkan Kogyo Shimbun, June 30, 2003, p. 33-35

ところで、自動車部品、工具、家電等には、所定部位の機械的な操作に応じてモータの出力トルク(ロータ回転トルク)を変化させて用いる場合が多々ある。しかしながら、上記した従来のブラシ付DCモータでは、所定部位の操作に応じてそのモータに流す駆動電流を変更する電流可変のモータ駆動回路が必要であった。   By the way, automobile parts, tools, home appliances, and the like are often used by changing the output torque (rotor torque) of the motor in accordance with a mechanical operation of a predetermined part. However, the conventional brushed DC motor described above requires a current variable motor drive circuit that changes the drive current that flows to the motor in accordance with the operation of a predetermined part.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、電流可変のモータ駆動回路がなくてもロータ回転トルクを変更可能なブラシ付DCモータの提供を目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a brushed DC motor capable of changing the rotor rotational torque without a current variable motor driving circuit.

上記目的を達成するためになされた請求項1の発明に係るブラシ付DCモータは、ステータに備えたブラシと、ロータに備えたコンミテータとを摺接させて、ロータの巻線に通電するブラシ付DCモータにおいて、ステータは、界磁を保持した界磁保持ハウジングに、ブラシを保持したブラシ保持ハウジングを回動可能に連結してなり、ブラシ保持ハウジングの回動可能な範囲には、界磁束と平行な巻線磁束が巻線の励磁により生成されるようにブラシとコンミテータとが接触する中立位置が含められ、ブラシ保持ハウジングが中立位置からずれたときに、界磁束と交差する巻線磁束が巻線の励磁により生成されるようにブラシとコンミテータとが接触するところに特徴を有する。   In order to achieve the above object, a brushed DC motor according to the first aspect of the present invention has a brush with which a brush provided in a stator and a commutator provided in a rotor are brought into sliding contact with each other to energize windings of the rotor. In a DC motor, a stator is configured such that a brush holding housing that holds a brush is rotatably connected to a field holding housing that holds a field. A neutral position where the brush and commutator contact is included so that a parallel winding flux is generated by the excitation of the winding, and when the brush holding housing deviates from the neutral position, the winding flux crossing the field flux is It is characterized in that the brush and the commutator are in contact with each other as generated by the excitation of the winding.

請求項2の発明は、請求項1に記載のブラシ付DCモータにおいて、巻線は、複数のコイルで構成され、巻線磁束は、複数のコイルの磁束を合成してなるところに特徴を有する。   The invention of claim 2 is characterized in that, in the brushed DC motor according to claim 1, the winding is composed of a plurality of coils, and the winding magnetic flux is a combination of the magnetic fluxes of the plurality of coils. .

請求項3の発明は、請求項1又は2に記載のブラシ付DCモータにおいて、ブラシ保持ハウジングを中立位置に向けて付勢する付勢手段を備えたところに特徴を有する。   The invention according to claim 3 is characterized in that in the DC motor with brush according to claim 1 or 2, urging means for urging the brush holding housing toward the neutral position is provided.

請求項4の発明は、請求項1乃至3の何れかに記載のブラシ付DCモータにおいて、ブラシ保持ハウジングの回動可能な範囲には、界磁束と直交する巻線磁束が巻線の励磁により生成されるようにブラシとコンミテータとが接触する磁束直交位置が含められたところに特徴を有する。   According to a fourth aspect of the present invention, in the brushed DC motor according to any one of the first to third aspects, a winding magnetic flux perpendicular to the field magnetic flux is generated by exciting the winding in the rotatable range of the brush holding housing. It is characterized in that the magnetic flux orthogonal position where the brush and the commutator are in contact with each other is included.

請求項5の発明は、請求項4に記載のブラシ付DCモータにおいて、ブラシ保持ハウジングが中立位置から一方側と他方側とにずれて、それぞれ磁束直交位置に至ったときに当接するストッパを設けたところに特徴を有する。   According to a fifth aspect of the present invention, in the brushed DC motor according to the fourth aspect, there is provided a stopper that abuts when the brush holding housing is shifted from the neutral position to one side and the other side and reaches the magnetic flux orthogonal position. It has features.

請求項6の発明は、請求項1乃至5の何れかに記載のブラシ付DCモータにおいて、ブラシ保持ハウジングを中立位置からずれた位置に係止するためのハウジングロック手段を備えたところに特徴を有する。   The invention of claim 6 is characterized in that, in the DC motor with brush according to any one of claims 1 to 5, a housing locking means for locking the brush holding housing at a position shifted from the neutral position is provided. Have.

請求項7の発明は、請求項6に記載のブラシ付DCモータにおいて、ハウジングロック手段は、ブラシ保持ハウジングを磁束直交位置に保持するところに特徴を有する。   According to a seventh aspect of the present invention, in the DC motor with brush according to the sixth aspect, the housing lock means is characterized in that the brush holding housing is held at a position perpendicular to the magnetic flux.

請求項8の発明に係るブラシ付DCモータは、車両に備えた操舵輪を転舵するためのブラシ付DCモータであって、ステータに備えたブラシと、ロータに備えたコンミテータとを摺接させて、ロータの巻線に通電するブラシ付DCモータにおいて、ステータは、界磁を保持した界磁保持ハウジングに、ブラシを保持したブラシ保持ハウジングを回動可能に連結してなりかつ、ブラシ保持ハウジングには、車両に備えたハンドルが中継部材を介して連結されるハンドル連結部が備えられ、ブラシ保持ハウジングの回動可能な範囲には、界磁束と平行な巻線磁束が巻線の励磁により生成されるようにブラシとコンミテータとが接触する中立位置が含められ、ブラシ保持ハウジングが中立位置からずれたときに、界磁束と交差する巻線磁束が巻線の励磁により生成されるようにブラシとコンミテータとが接触するところに特徴を有する。   A brushed DC motor according to an eighth aspect of the invention is a brushed DC motor for turning a steered wheel provided in a vehicle, wherein a brush provided in a stator and a commutator provided in a rotor are brought into sliding contact with each other. In the brushed DC motor for energizing the windings of the rotor, the stator is formed by rotatably connecting the brush holding housing holding the brush to the field holding housing holding the field, and the brush holding housing. Is provided with a handle connecting portion to which a handle provided in the vehicle is connected via a relay member, and a winding magnetic flux parallel to the field magnetic flux is generated by excitation of the winding in a rotatable range of the brush holding housing. A neutral position where the brush and commutator contact as included is included, and when the brush holding housing deviates from the neutral position, the winding flux crossing the field flux is Having characterized in that the brush and the commutator are in contact so as to be generated by magnetic.

[請求項1及び2の発明]
請求項1のブラシ付DCモータでは、ブラシ保持ハウジングを界磁保持ハウジングに対して回動することで、界磁とブラシとの相対位置が変更され、界磁束と巻線磁束とがなす角度も変更される。そして、ブラシ保持ハウジングが中立位置に配置されたときには、巻線磁束と界磁束とが平行になるので、巻線は界磁束による電磁力を受けず、ロータ回転トルクが発生しない。そして、ブラシ保持ハウジングが中立位置からずれると、巻線磁束と界磁束とが交差した状態になるから、巻線は界磁束による電磁力を受け、ロータ回転トルクが発生する。このように本発明のブラシ付DCモータでは、ブラシ保持ハウジングの機械的な回転位置に応じてロータ回転トルクが変わる。即ち、本発明のブラシ付DCモータによれば、電流可変のモータ駆動回路がなくてもロータ回転トルクを変更することができる。なお、巻線磁束は、巻線を構成する複数のコイルの磁束を合成したものであってもよい(請求項2の発明)。
[Inventions of Claims 1 and 2]
In the DC motor with brush according to claim 1, the relative position between the field magnet and the brush is changed by rotating the brush holding housing with respect to the field holding housing, and the angle formed by the field flux and the winding flux is also Be changed. When the brush holding housing is disposed at the neutral position, the winding magnetic flux and the field magnetic flux are parallel to each other. Therefore, the winding does not receive electromagnetic force due to the field magnetic flux, and no rotor rotational torque is generated. When the brush holding housing deviates from the neutral position, the winding magnetic flux and the field magnetic flux intersect each other, so that the winding receives an electromagnetic force due to the field magnetic flux and generates rotor rotational torque. As described above, in the brushed DC motor of the present invention, the rotor rotational torque changes according to the mechanical rotational position of the brush holding housing. That is, according to the brushed DC motor of the present invention, the rotor rotational torque can be changed without a motor drive circuit with variable current. The winding magnetic flux may be a combination of magnetic fluxes of a plurality of coils constituting the winding (invention of claim 2).

[請求項3の発明]
請求項3のブラシ付DCモータによれば、ブラシ保持ハウジングに外部トルクが付与されない限り、付勢手段によりブラシ保持ハウジングが中立位置に保持され、ロータを停止することができる。
なお、付勢手段を弾性部材で構成し、ブラシ保持ハウジングが中立位置から離れるに従って弾発力(付勢力)が大きくなる構成とすれば、ブラシ保持ハウジングに付与される外部トルクの大きさに応じてロータ回転トルクを変更することができる。
[Invention of claim 3]
According to the DC motor with brush of the third aspect, unless the external torque is applied to the brush holding housing, the brush holding housing is held at the neutral position by the urging means, and the rotor can be stopped.
If the urging means is made of an elastic member, and the elastic force (the urging force) increases as the brush holding housing moves away from the neutral position, the urging means is in accordance with the magnitude of the external torque applied to the brush holding housing. Thus, the rotor rotational torque can be changed.

[請求項4の発明]
請求項4のブラシ付DCモータでは、ブラシ保持ハウジングを磁束直交位置にすることで、巻線磁束と界磁束とが直交し、ロータ回転トルクを最大にすることができる。
[Invention of claim 4]
In the DC motor with a brush according to the fourth aspect, by setting the brush holding housing at the magnetic flux orthogonal position, the winding magnetic flux and the field magnetic flux are orthogonal to each other, and the rotor rotational torque can be maximized.

[請求項5の発明]
請求項5のブラシ付DCモータでは、ブラシ保持ハウジングを中立位置から一方又は他方側に限界まで回動したときに、ブラシ保持ハウジングがストッパに当接して磁束直交位置に位置決めすることができる。
[Invention of claim 5]
In the DC motor with brush according to the fifth aspect, when the brush holding housing is rotated from the neutral position to the one side or the other side to the limit, the brush holding housing abuts against the stopper and can be positioned at the magnetic flux orthogonal position.

[請求項6及び7の発明]
請求項6のブラシ付DCモータでは、ブラシ保持ハウジングを中立位置からずれた位置に係止して、通常のブラシ付DCモータとして使用することができる。ここで、請求項7の構成のように、ブラシ保持ハウジングを磁束直交位置に係止すれば、ロータ回転トルクを最大にした状態に保持することができる。
[Inventions of Claims 6 and 7]
In the DC motor with brush according to the sixth aspect, the brush holding housing can be locked at a position shifted from the neutral position and used as a normal DC motor with brush. Here, if the brush holding housing is locked at the position perpendicular to the magnetic flux as in the configuration of the seventh aspect, the rotor rotational torque can be held at the maximum.

[請求項8の発明]
請求項8のブラシ付DCモータでは、ハンドルの回動操作に連動してブラシ保持ハウジングが回動され、このブラシ付DCモータによって操舵輪を転舵することができる。
[Invention of Claim 8]
In the DC motor with brush according to the eighth aspect, the brush holding housing is rotated in conjunction with the turning operation of the handle, and the steering wheel can be steered by the DC motor with brush.

[第1実施形態]
以下、本発明の一実施形態を図1〜図7に基づいて説明する。
図1に示すように、本実施形態のブラシ付DCモータ50は、ステータ51に1対のブラシ55,56を備えている。両ブラシ55,56は、図4(A)に示すように、一直線上に並んで互いに対向しており、一方のブラシ55が直流電源の正極に接続され、他方のブラシ56が負極に接続されている。また、ステータ51に設けられた界磁54は、図4(B)に示すように、例えば、1対の永久磁石73,74を対向配置してなり、これにより界磁束B1が一方の永久磁石73から他方の永久磁石74に向かっている。
[First Embodiment]
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the brushed DC motor 50 of the present embodiment includes a pair of brushes 55 and 56 in a stator 51. As shown in FIG. 4A, both brushes 55 and 56 are aligned with each other and face each other, with one brush 55 connected to the positive electrode of the DC power source and the other brush 56 connected to the negative electrode. ing. Further, as shown in FIG. 4B, the field magnet 54 provided in the stator 51 is formed by, for example, arranging a pair of permanent magnets 73 and 74 so that the field flux B1 is one permanent magnet. 73 toward the other permanent magnet 74.

ロータ60にはブラシ55,56に対応させてコンミテータ63(所謂、整流子)が備えられている。そのコンミテータ63の周面には、図4(A)に示すように、例えば、4つの円弧状のセグメント71が敷設されている。また、ロータ60に設けられた巻線62は、例えば2つのコイル70,70で構成されている。これらコイル70,70は、図2に概念的に示すように、巻回軸が互いに直交するように配置されている。さらに、一方のコイル70の両端末は、互いに対向配置された1対のセグメント71,71に接続され、他方のコイル70の両端末は、互いに対向した残りの1対のセグメント71,71に接続されている。そして、ロータ60の回転位置に応じて各ブラシ55,56が、4つのセグメント71のうち対向した1対のセグメント71,71に選択的に接触し、これにより何れか一方のコイル70が励磁され、巻線62による巻線磁束B2が生成される。   The rotor 60 is provided with a commutator 63 (so-called commutator) corresponding to the brushes 55 and 56. As shown in FIG. 4A, for example, four arc-shaped segments 71 are laid on the peripheral surface of the commutator 63. Further, the winding 62 provided on the rotor 60 is constituted by, for example, two coils 70 and 70. These coils 70 are arranged such that their winding axes are orthogonal to each other, as conceptually shown in FIG. Further, both terminals of one coil 70 are connected to a pair of segments 71 and 71 arranged opposite to each other, and both terminals of the other coil 70 are connected to the remaining pair of segments 71 and 71 opposed to each other. Has been. Then, depending on the rotational position of the rotor 60, the brushes 55 and 56 selectively come into contact with a pair of opposed segments 71 and 71 among the four segments 71, thereby exciting one of the coils 70. The winding magnetic flux B2 is generated by the winding 62.

図1に示すように、ステータハウジング51Hは、界磁54(永久磁石73,74)を保持した界磁保持ハウジング52と、ブラシ55,56を保持したブラシ保持ハウジング53とから構成されている。そして、そのブラシ保持ハウジング53が、界磁保持ハウジング52との間にベアリング51Bを介して回動可能に連結されている。   As shown in FIG. 1, the stator housing 51 </ b> H includes a field holding housing 52 that holds a field 54 (permanent magnets 73 and 74) and a brush holding housing 53 that holds brushes 55 and 56. The brush holding housing 53 is rotatably connected to the field holding housing 52 via a bearing 51B.

このブラシ保持ハウジング53の回動可能範囲は、固定壁65に備えられたストッパ68と、ブラシ保持ハウジング53に備えられた突出部69とにより、180度の範囲で規制されている。固定壁65は、ブラシ保持ハウジング53の側方に隣接しており、例えば、界磁保持ハウジング52に固定又は一体形成されている。そして、その固定壁65にはブラシ保持ハウジング53を回転不能に保持するためのロック装置66(本発明に係る「ハウジングロック手段」に相当する)が設けられている。ロック装置66は、ソレノイド駆動によって係止ピン67を直動する構造をなし、ブラシ保持ハウジング53に形成された係止孔59に係止ピン67を突入させて、ブラシ保持ハウジング53をロックする。   The rotatable range of the brush holding housing 53 is restricted within a range of 180 degrees by a stopper 68 provided on the fixed wall 65 and a protrusion 69 provided on the brush holding housing 53. The fixed wall 65 is adjacent to the side of the brush holding housing 53, and is fixed or integrally formed with the field holding housing 52, for example. The fixed wall 65 is provided with a lock device 66 (corresponding to “housing lock means” according to the present invention) for holding the brush holding housing 53 in a non-rotatable manner. The locking device 66 has a structure in which the locking pin 67 is directly moved by solenoid driving, and the locking pin 67 is inserted into a locking hole 59 formed in the brush holding housing 53 to lock the brush holding housing 53.

また、図1に示すように、ブラシ保持ハウジング53と固定壁65との間には、中立点復帰バネ58(本発明の「付勢手段」に相当する)が設けられている。中立点復帰バネ58は、板バネ材を渦巻き状に巻回してなり、その渦巻きの中心側の端部がブラシ保持ハウジング53の中心付近に固定される一方、渦巻きの外側の端部が固定壁65に固定されている。そして、中立点復帰バネ58は、ブラシ保持ハウジング53を回動可能な範囲における中点に付勢している。   Further, as shown in FIG. 1, a neutral point return spring 58 (corresponding to “biasing means” of the present invention) is provided between the brush holding housing 53 and the fixed wall 65. The neutral point return spring 58 is formed by spirally winding a leaf spring material, and the end of the spiral on the center side is fixed near the center of the brush holding housing 53, while the outer end of the spiral is a fixed wall. It is fixed to 65. The neutral point return spring 58 urges the brush holding housing 53 to a midpoint within a rotatable range.

ブラシ保持ハウジング53の外面中心部には、外力付与軸57が突出している。そして、この外力付与軸57が外部トルクを受けて、ブラシ保持ハウジング53が回動する。   An external force applying shaft 57 projects from the center of the outer surface of the brush holding housing 53. Then, the external force applying shaft 57 receives external torque, and the brush holding housing 53 rotates.

ブラシ保持ハウジング53が回動可能な範囲における両端は、本発明に係る「磁束直交位置」に相当し、回動可能な範囲における中点は、本発明に係る「中立位置」に相当する。そして、ブラシ保持ハウジング53は、ロック装置66により一方の磁束直交位置にロックされる。   Both ends in the range in which the brush holding housing 53 can rotate correspond to the “magnetic flux orthogonal position” according to the present invention, and the midpoint in the rotatable range corresponds to the “neutral position” in the present invention. The brush holding housing 53 is locked at one magnetic flux orthogonal position by the lock device 66.

ブラシ保持ハウジング53が磁束直交位置にロックされると、図2の概念図に示すように、界磁束B1と直交した巻回軸を有するコイル70が接続されたセグメント71,71にブラシ55,56が接触する。これにより、そのコイル70に所定方向の励磁電流が流れて、界磁束B1と直交した巻線磁束B2が生成される。そして、巻線62が界磁束B1による電磁力を受けてロータ回転トルクが発生する。なお、図2には、通電状態のコイル70とセグメント71とが灰色にして示されている。   When the brush holding housing 53 is locked at the magnetic flux orthogonal position, as shown in the conceptual diagram of FIG. 2, the brushes 55, 56 are connected to the segments 71, 71 connected to the coil 70 having the winding axis orthogonal to the field magnetic flux B1. Touch. As a result, an exciting current in a predetermined direction flows through the coil 70, and a winding magnetic flux B2 orthogonal to the field magnetic flux B1 is generated. Then, the winding 62 receives the electromagnetic force generated by the field magnetic flux B1, and the rotor rotational torque is generated. In FIG. 2, the energized coil 70 and the segment 71 are shown in gray.

図4(A)と図4(B)とには、ブラシ保持ハウジング53が磁束直交位置にロックされた状態において、ブラシ付DCモータ50を同一の軸方向から見た断面図が対比して示されている。また、図4(B)には、励磁された一方のコイル70のみが示されている。ここで、図4(B)に示した状態から前記ロータ回転トルクによりロータ60が反時計回り方向に回転すると、これに伴って巻線磁束B2も界磁束B1と直行した状態から反時計回り方向に回転する。そして、ロータ60が機械角で約90度回転したときに、ブラシ55,56が接触するセグメント71,71が切り替わり、今度は他方のコイル70が励磁される。このとき、励磁された他方のコイル70による巻線磁束B2は、界磁束B1から約90度ずれており、ロータ60の回転と共にその巻線磁束B2の方向が界磁束B1と直交する側に移動していく。つまり、巻線磁束B2は、常に、界磁束B1に対して直行した位置を中心として約90度の範囲で変化し、界磁束B1と巻線磁束B2とが常に交差した状態に保持され、ロータ60が回転し続ける。即ち、ブラシ保持ハウジング53が磁束直交位置にロックされた状態では、ブラシ付DCモータ50が通常のブラシ付DCモータとして機能する。   4A and 4B show a cross-sectional view of the brushed DC motor 50 viewed from the same axial direction in a state where the brush holding housing 53 is locked at a position perpendicular to the magnetic flux. Has been. FIG. 4B shows only one excited coil 70. Here, when the rotor 60 is rotated in the counterclockwise direction by the rotor rotational torque from the state shown in FIG. 4B, the winding magnetic flux B2 is also counterclockwise from the state in which the winding magnetic flux B2 is orthogonal to the field magnetic flux B1. Rotate to. When the rotor 60 rotates about 90 degrees in mechanical angle, the segments 71 and 71 with which the brushes 55 and 56 come into contact are switched, and the other coil 70 is excited this time. At this time, the winding magnetic flux B2 generated by the other excited coil 70 is deviated by about 90 degrees from the field magnetic flux B1, and the direction of the winding magnetic flux B2 moves to the side perpendicular to the field magnetic flux B1 as the rotor 60 rotates. I will do it. That is, the winding magnetic flux B2 always changes within a range of about 90 degrees centering on a position orthogonal to the field magnetic flux B1, and the field magnetic flux B1 and the winding magnetic flux B2 are always kept in a state of crossing the rotor. 60 continues to rotate. That is, in a state where the brush holding housing 53 is locked at the magnetic flux orthogonal position, the brushed DC motor 50 functions as a normal brushed DC motor.

ロック装置66のロックが解除されると、中立点復帰バネ58の弾発力によりブラシ保持ハウジング53が中立位置に保持される。すると、図3の概念図に示すように、界磁束B1と平行な巻回軸を有するコイル70が接続されたセグメント71,71にブラシ55,56が接触する。そして、そのコイル70に所定方向の励磁電流が流れることで、界磁束B1と略平行な巻線磁束B2が生成され、巻線62が界磁束B1による電磁力を受けず、ロータ60がステータ51に対して回転不能な状態に保持される。なお、図3には、通電状態のコイル70とセグメント71とが灰色にして示されている。また、図5(A)及び図5(B)には、ブラシ保持ハウジング53が中立位置に保持された状態において、ブラシ付DCモータ50を同一の軸方向から見た断面図が対比して示されている。   When the lock of the lock device 66 is released, the brush holding housing 53 is held at the neutral position by the elastic force of the neutral point return spring 58. Then, as shown in the conceptual diagram of FIG. 3, the brushes 55 and 56 come into contact with the segments 71 and 71 to which the coil 70 having a winding axis parallel to the field magnetic flux B1 is connected. Then, when an exciting current in a predetermined direction flows through the coil 70, a winding magnetic flux B2 substantially parallel to the field magnetic flux B1 is generated, the winding 62 does not receive electromagnetic force due to the field magnetic flux B1, and the rotor 60 is in the stator 51. Against the rotation. In FIG. 3, the energized coil 70 and the segment 71 are shown in gray. 5A and 5B show cross-sectional views of the brushed DC motor 50 viewed from the same axial direction in a state where the brush holding housing 53 is held at the neutral position. Has been.

図5(A)に示された状態のブラシ保持ハウジング53が外力付与軸57に外部トルクを受けると、例えば、図6(A)に示したように、ブラシ保持ハウジング53が、中立位置から反時計回り方向にθ度ずれ、例えばブラシ保持ハウジング53が、中立位置と磁束直交位置との間に配置された状態になる。すると、図6(B)に示すように界磁束B1とθ度で交差する方向を向いた巻線磁束B2が生成される。これにより、巻線62が界磁束B1による電磁力を受け、ロータ60を図6(B)における時計回り方向に回転させるロータ回転トルクを発生する。   When the brush holding housing 53 in the state shown in FIG. 5 (A) receives external torque on the external force applying shaft 57, for example, as shown in FIG. 6 (A), the brush holding housing 53 moves away from the neutral position. A clockwise shift of θ degrees, for example, the brush holding housing 53 is arranged between the neutral position and the magnetic flux orthogonal position. Then, as shown in FIG. 6 (B), a winding magnetic flux B2 is generated that faces in a direction intersecting with the field magnetic flux B1 at θ degrees. As a result, the winding 62 receives the electromagnetic force generated by the field magnetic flux B1, and generates a rotor rotational torque that rotates the rotor 60 in the clockwise direction in FIG. 6B.

ここで、界磁束B1のスカラ値をΦM、巻線磁束B2のスカラ値をΦI、界磁束B1と巻線磁束B2との交差角度をθ(図6(B)参照)、定数をKとすると、ロータ回転トルクTは、次式(1)によって求めることができる。   Here, the scalar value of the field flux B1 is ΦM, the scalar value of the winding flux B2 is ΦI, the crossing angle between the field flux B1 and the winding flux B2 is θ (see FIG. 6B), and the constant is K. The rotor rotational torque T can be obtained by the following equation (1).

T=K・ΦM・ΦI・SINθ ・・・・(1)     T = K ・ ΦM ・ ΦI ・ SINθ ・ ・ ・ ・ (1)

従って、ブラシ保持ハウジング53が中点位置からずれた角度θが90度に近づくに従ってロータ回転トルクTは増加し、ブラシ保持ハウジング53がストッパ68に当接して磁束直交位置になると(図7参照)、ロータ回転トルクTが最大になる。   Accordingly, the rotor rotational torque T increases as the angle θ at which the brush holding housing 53 deviates from the midpoint position approaches 90 degrees, and when the brush holding housing 53 comes into contact with the stopper 68 and reaches the magnetic flux orthogonal position (see FIG. 7). The rotor rotational torque T is maximized.

なお、ブラシ保持ハウジング53が外部トルクを受けて、図6(A)及び図7(A)に示した上記の場合とは逆方向に回動した場合には、上記場合とはロータ回転トルクの方向が逆向きになる。   When the brush holding housing 53 receives external torque and rotates in the opposite direction to the above-described case shown in FIGS. 6A and 7A, the above case does not indicate the rotor rotational torque. The direction is reversed.

このように本実施形態のブラシ付DCモータ50によれば、電流可変のモータ駆動回路がなくても外力付与軸57の機械的な操作に応じてロータ回転トルクを変更することができる。また、ブラシ保持ハウジング53を中立位置に向けて付勢する中立点復帰バネ58を備えたので、外力付与軸57への外部トルクの大きさに応じて、ブラシ付DCモータ50のロータ回転トルクを変更することができる。しかも、ブラシ保持ハウジング53を、ロック装置66により中立位置からずれた位置(具体的には、「磁束直交位置」)にロックすることで、通常のブラシ付DCモータ50として使用することもできる。   As described above, according to the brushed DC motor 50 of the present embodiment, the rotor rotational torque can be changed according to the mechanical operation of the external force applying shaft 57 without a current variable motor drive circuit. In addition, since the neutral point return spring 58 that urges the brush holding housing 53 toward the neutral position is provided, the rotor rotational torque of the brushed DC motor 50 is adjusted according to the magnitude of the external torque applied to the external force applying shaft 57. Can be changed. In addition, the brush holding housing 53 can be used as an ordinary brushed DC motor 50 by locking the brush holding housing 53 to a position shifted from the neutral position (specifically, “magnetic flux orthogonal position”) by the lock device 66.

なお、本実施形態では、巻線62が2つのコイル70で構成されていたが、巻線を構成するコイルは3つ以上であってもよい。上記実施形態では、2つのコイル70で巻線62を構成したので、ブラシ保持ハウジング53を固定した状態で、巻線磁束B2が界磁束B1に対して45度の範囲でばらつくが、巻線を構成するコイル数を増やすことで、界磁束に対する巻線磁束のばらつき範囲を狭くすることができる。また、以下の第2実施形態で説明するように、巻線の巻線磁束は、巻線を構成する複数のコイルの磁束を合成したものであってもよい。   In the present embodiment, the winding 62 is constituted by the two coils 70, but the number of coils constituting the winding may be three or more. In the above embodiment, since the winding 62 is constituted by the two coils 70, the winding magnetic flux B2 varies in the range of 45 degrees with respect to the field magnetic flux B1 with the brush holding housing 53 fixed. By increasing the number of coils to be configured, the variation range of the winding magnetic flux with respect to the field magnetic flux can be narrowed. Further, as described in the second embodiment below, the winding magnetic flux of the winding may be a combination of magnetic fluxes of a plurality of coils constituting the winding.

[第2実施形態]
本実施形態は、図8及び図9に示されており、主としてロータ60’の構造が前記第1実施形態のロータ60と異なる。以下、第1実施形態と異なる構成に関してのみ説明し、第1実施形態と同一部位は同一符号を付して重複説明は省略する。
[Second Embodiment]
This embodiment is shown in FIGS. 8 and 9, and the structure of the rotor 60 ′ is mainly different from the rotor 60 of the first embodiment. Hereinafter, only the configuration different from that of the first embodiment will be described, and the same portions as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

本実施形態のブラシ付DCモータにおけるロータ60’には、図8に示すように、3つのティース72Tを有するロータコア72が備えられている。これらティース72Tは、120度の間隔を空けて配置され、3つのティース72Tにコイル70U,70V,70Wが巻回されている。そして、図9に示すように、コイル70U,70V,70Wがスター結線されて巻線62が構成されている。   As shown in FIG. 8, the rotor 60 ′ in the brushed DC motor of this embodiment includes a rotor core 72 having three teeth 72 </ b> T. The teeth 72T are arranged with an interval of 120 degrees, and coils 70U, 70V, and 70W are wound around the three teeth 72T. As shown in FIG. 9, the coils 70U, 70V, and 70W are star-connected to form a winding 62.

また、ロータ60’に備えたコンミテータ63には、例えば、図9に示すように、6つのセグメント71が備えられ、それら対向したセグメント71同士が導通接続されている。そして、これら3対のセグメントに各コイル70U,70V,70Wの端末が接続されている。   Further, for example, as shown in FIG. 9, the commutator 63 provided in the rotor 60 ′ is provided with six segments 71, and the opposed segments 71 are electrically connected. And the terminal of each coil 70U, 70V, 70W is connected to these three pairs of segments.

図9には、前記第1実施形態で説明したブラシ保持ハウジング53が、磁束直交位置に配置された状態が示されている。この状態では、3つのコイル70U,70V,70Wが共に励磁され、コイル70Uによる磁束B10が界磁束B1と直交してロータ60(図8参照)の中心から遠ざかる方向を向き、コイル70Vによる磁束B11が界磁束B1と30度の角度で交差してロータ60の中心に向かい、コイル70Wによる磁束B12が界磁束B1と120度の角度で交差してロータ60の中心に向かう。そして、巻線62全体の巻線磁束B2は、各コイル70U,70V,70Wによる磁束B10,B11,B12を合成してなり、界磁束B1と直交した状態になる。これにより、ロータ回転トルクが発生してロータ60が回転する。   FIG. 9 shows a state in which the brush holding housing 53 described in the first embodiment is disposed at a position perpendicular to the magnetic flux. In this state, the three coils 70U, 70V, and 70W are all excited, the magnetic flux B10 generated by the coil 70U is directed perpendicular to the field magnetic flux B1 and away from the center of the rotor 60 (see FIG. 8), and the magnetic flux B11 generated by the coil 70V. Crosses the field magnetic flux B1 at an angle of 30 degrees toward the center of the rotor 60, and the magnetic flux B12 generated by the coil 70W intersects the field magnetic flux B1 at an angle of 120 degrees toward the center of the rotor 60. The winding magnetic flux B2 of the entire winding 62 is composed of magnetic fluxes B10, B11, and B12 generated by the coils 70U, 70V, and 70W, and is in a state orthogonal to the field magnetic flux B1. Thereby, a rotor rotational torque is generated and the rotor 60 rotates.

また、本実施形態においても、前記第1実施形態と同様にブラシ保持ハウジング53を回動することで、巻線62全体の巻線磁束B2の向きが変わり、ブラシ保持ハウジング53が中立位置に配置されたときには、巻線磁束B2が界磁束B1と平行になってロータ回転トルクが0になる。   Also in this embodiment, by rotating the brush holding housing 53 as in the first embodiment, the direction of the winding magnetic flux B2 of the entire winding 62 is changed, and the brush holding housing 53 is disposed at the neutral position. When this is done, the winding magnetic flux B2 becomes parallel to the field magnetic flux B1, and the rotor rotational torque becomes zero.

[第3実施形態]
以下、本発明の一実施形態を図10〜図13に基づいて説明する。
図10には、本発明に係るブラシ付DCモータ50を備えたステアバイワイヤシステム10の全体構成が示されている。同図において符号11は、ハンドルであって、ステアリングシャフト12の一端に固定されている。ステアリングシャフト12は、車両本体に回転可能に軸支され、ステアリングシャフト12の他端には反力発生装置13が連結されている。
[Third Embodiment]
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 10 shows the overall configuration of the steer-by-wire system 10 including the brushed DC motor 50 according to the present invention. In the figure, reference numeral 11 denotes a handle, which is fixed to one end of the steering shaft 12. The steering shaft 12 is rotatably supported on the vehicle body, and a reaction force generator 13 is connected to the other end of the steering shaft 12.

反力発生装置13は、例えば図11に示すように、反力モータ14の出力回転軸に固定されたウォームギヤ19をステアリングシャフト12の一端に固定されたウォームホイール20に噛合した構成になっている。そして、反力モータ14の出力トルクを、ハンドル操作に対する反力としてステアリングシャフト12に付与する。   For example, as shown in FIG. 11, the reaction force generator 13 has a configuration in which a worm gear 19 fixed to the output rotation shaft of the reaction force motor 14 is engaged with a worm wheel 20 fixed to one end of the steering shaft 12. . Then, the output torque of the reaction force motor 14 is applied to the steering shaft 12 as a reaction force to the steering wheel operation.

また、反力発生装置13には、反力モータ14が失陥した場合に備えて機械的な反力生成バネ21が備えられている。具体的には、反力生成バネ21は渦巻き構造をなし、その一端がステアリングシャフト12の先端に固定され、他端がクラッチ22の一端に固定されている。また、クラッチ22の他端は車両のボディに固定されており、反力モータ14が失陥したときにクラッチ22が連結状態になり、ステアリングシャフト12が反力生成バネ21を介してボディに固定される。   Further, the reaction force generator 13 is provided with a mechanical reaction force generation spring 21 in case the reaction force motor 14 fails. Specifically, the reaction force generation spring 21 has a spiral structure, one end of which is fixed to the front end of the steering shaft 12 and the other end is fixed to one end of the clutch 22. The other end of the clutch 22 is fixed to the body of the vehicle. When the reaction force motor 14 fails, the clutch 22 is connected, and the steering shaft 12 is fixed to the body via the reaction force generating spring 21. Is done.

ステアリングシャフト12の途中部分にはトーションバー16が備えられ、そのトーションバー16の両端には、回転位置センサ17,17が備えられている。そして、一方の回転位置センサ17によりハンドル11の舵角を検出すると共に、両回転位置センサ17,17の検出結果の差分に基づいたトーションバー16の捩れ角とトーションバー16のバネ剛性とからハンドル11に実際に係る負荷トルクを検出している。   A torsion bar 16 is provided in the middle of the steering shaft 12, and rotational position sensors 17, 17 are provided at both ends of the torsion bar 16. The steering angle of the handle 11 is detected by one rotational position sensor 17, and the handle is determined from the torsion angle of the torsion bar 16 and the spring rigidity of the torsion bar 16 based on the difference between the detection results of the rotational position sensors 17 and 17. 11 actually detects the load torque.

ステアリングシャフト12には、傘歯車23,24、平歯車25,26を介して連動軸27が連結されている。そして、この連動軸27が操舵力伝達クラッチ28の一端に連結され、操舵力伝達クラッチ28の他端にはフレキシブルケーブル29が連結されている。この操舵力伝達クラッチ28は断絶状態になっている。   An interlocking shaft 27 is connected to the steering shaft 12 via bevel gears 23 and 24 and spur gears 25 and 26. The interlocking shaft 27 is connected to one end of the steering force transmission clutch 28, and the flexible cable 29 is connected to the other end of the steering force transmission clutch 28. The steering force transmission clutch 28 is in a disconnected state.

図10に示すように、車両に備えた1対の操舵輪30,30の間には転舵ラック31が差し渡され、その転舵ラック31の両端に連結されたタイロッド32,32が各操舵輪30,30に連結されている。転舵ラック31は、筒形ハウジング80の内部に挿通され、その筒形ハウジング80は、車両の本体に固定されている。そして、ハンドル11は、これら操舵輪30,30に連結された部分からは機械的に切り離されており、ハンドル11に応じて操舵輪30を転舵させるために、筒形ハウジング80における軸方向の中間部分に、第1実施形態で説明したブラシ付DCモータ50が組み付けられている。具体的には、図11に示すように、ブラシ付DCモータ50の回転軸に備えたピニオン33が転舵ラック31に噛合しており、ピニオン33が回転すると転舵ラック31が直動し、これにより操舵輪30,30が転舵する。また、ブラシ付DCモータ50の外力付与軸57には、前記したフレキシブルケーブル29の一端が連結されている。   As shown in FIG. 10, a steering rack 31 is passed between a pair of steering wheels 30, 30 provided in the vehicle, and tie rods 32, 32 connected to both ends of the steering rack 31 are respectively steered. It is connected to the wheels 30, 30. The steerable rack 31 is inserted into the cylindrical housing 80, and the cylindrical housing 80 is fixed to the main body of the vehicle. The handle 11 is mechanically separated from the portions connected to the steering wheels 30, 30, and in order to steer the steering wheel 30 according to the handle 11, the axial direction of the cylindrical housing 80 is determined. The brushed DC motor 50 described in the first embodiment is assembled in the intermediate portion. Specifically, as shown in FIG. 11, the pinion 33 provided on the rotating shaft of the brushed DC motor 50 meshes with the steered rack 31, and when the pinion 33 rotates, the steered rack 31 moves directly, As a result, the steered wheels 30, 30 are steered. One end of the flexible cable 29 is connected to the external force applying shaft 57 of the brushed DC motor 50.

筒形ハウジング80のうちブラシ付DCモータ50から離れた部分には、直動位置センサ37(図10参照)が取り付けられている。この直動位置センサ37は、例えば、転舵ラック31に噛合して連動回転する検出軸を、例えばアブソリュートエンコーダを連結してなる。これにより、転舵ラック31の実際の直動位置を検出することができる。   A linear motion position sensor 37 (see FIG. 10) is attached to a portion of the cylindrical housing 80 away from the brushed DC motor 50. The linear motion position sensor 37 is formed, for example, by connecting a detection shaft that meshes with the steerable rack 31 and rotates in conjunction with an absolute encoder, for example. Thereby, the actual linear motion position of the steerable rack 31 can be detected.

ステアバイワイヤシステム10全体は、ECU35(ECUは、「Electric Control Unit」の略である)によって制御される。ECU35により、通常はロック装置66がロック状態とされ、これにより、ブラシ付DCモータ50のブラシ保持ハウジング53をロックしている。また、クラッチ22及び操舵力伝達クラッチ28はECU35により断絶状態にされている。そして、図12に示した制御プログラムPG1を所定周期で実行することで、反力モータ14、操舵力伝達クラッチ28、ブラシ付DCモータ50及びロック装置66を駆動制御する。具体的には、制御プログラムPG1を実行すると、ECU35は、回転位置センサ17、車速センサ36、直動位置センサ37(図10参照)等の各センサの検出結果を取り込む(S1)。   The entire steer-by-wire system 10 is controlled by an ECU 35 (ECU is an abbreviation for “Electric Control Unit”). Normally, the locking device 66 is locked by the ECU 35, thereby locking the brush holding housing 53 of the DC motor 50 with brush. The clutch 22 and the steering force transmission clutch 28 are disconnected by the ECU 35. Then, the reaction program motor 14, the steering force transmission clutch 28, the brushed DC motor 50, and the lock device 66 are driven and controlled by executing the control program PG 1 shown in FIG. 12 at a predetermined cycle. Specifically, when the control program PG1 is executed, the ECU 35 takes in the detection results of each sensor such as the rotational position sensor 17, the vehicle speed sensor 36, the linear motion position sensor 37 (see FIG. 10) (S1).

次いで、何れかのセンサの値が異常値(即ち、何れかのセンサが失陥した状態)となっているか否かをチェックする(S2)。そして、何れのセンサの値も正常値であった場合には(S2:NO)、ハンドル11と操舵輪30との間の伝達比Rを車速に応じて決定する(S3)。ここで、ハンドル11の操舵角をθ1、操舵輪30の転舵角をθ2とすると、上記した伝達比Rは、次式(2)より求められる。   Next, it is checked whether or not the value of any one of the sensors is an abnormal value (that is, any sensor has failed) (S2). If the values of any of the sensors are normal values (S2: NO), the transmission ratio R between the steering wheel 11 and the steered wheels 30 is determined according to the vehicle speed (S3). Here, when the steering angle of the steering wheel 11 is θ1 and the turning angle of the steered wheels 30 is θ2, the transmission ratio R described above can be obtained from the following equation (2).

R=θ2/θ1 ・・・・・・・・・・・・・(2)     R = θ2 / θ1 (2)

そして、ECU35は、車速に応じて図13に示したマップ42から所定の伝達比Rを取得する。そのマップ42は、車速が大きくなるに従って伝達比Rが小さくなるように設定されている。即ち、車速が比較的低い場合(低速走行時)には、比較的大きな伝達比Rが採用される。これにより、僅かなハンドル11の操作によって車両の旋回をさせることができるようになり、車庫入れ等が容易になる。一方、車速が比較的高い場合(高速走行時)には、比較的小さな伝達比Rが採用され、これにより急ハンドル(急旋回)が防がれ、安定した走行が可能になる。   Then, the ECU 35 acquires a predetermined transmission ratio R from the map 42 shown in FIG. 13 according to the vehicle speed. The map 42 is set so that the transmission ratio R decreases as the vehicle speed increases. That is, when the vehicle speed is relatively low (during low speed traveling), a relatively large transmission ratio R is employed. As a result, the vehicle can be turned by a slight operation of the handle 11, and garage entry or the like is facilitated. On the other hand, when the vehicle speed is relatively high (during high-speed traveling), a relatively small transmission ratio R is adopted, which prevents sudden steering (rapid turning) and enables stable traveling.

ECU35は、決定した伝達比Rとハンドル11の操舵角θ1とから操舵輪30の目標転舵角を求め、その目標転舵角に操舵輪30の舵角を一致させるためのブラシ付DCモータ50の目標回転位置を決定する(S4)。そして、直動位置センサ37の検出結果から演算されるブラシ付DCモータ50の実際の回転位置と目標回転位置との偏差に応じた駆動電流をブラシ付DCモータ50に流す(S5)。このとき、ブラシ付DCモータ50は、ブラシ保持ハウジング53がロック装置66によりロックされているので、通常のブラシ付DCモータとして動作する。   The ECU 35 obtains the target turning angle of the steered wheels 30 from the determined transmission ratio R and the steering angle θ1 of the handle 11, and the brushed DC motor 50 for making the steered angle of the steered wheels 30 coincide with the target turning angle. The target rotation position is determined (S4). Then, a drive current corresponding to the deviation between the actual rotational position of the brushed DC motor 50 calculated from the detection result of the linear motion position sensor 37 and the target rotational position is supplied to the brushed DC motor 50 (S5). At this time, since the brush holding housing 53 is locked by the locking device 66, the brushed DC motor 50 operates as a normal brushed DC motor.

次いで、ECU35は、ブラシ付DCモータ50を転舵させるために必要な駆動電流に基づいて、操舵輪30と路面との間の摩擦による操舵輪30の転舵抵抗を推定する(S6)。そして、推定した転舵抵抗に対してハンドル11の目標操舵反力を決定する(S7)。このとき、高速走行時にはその目標操舵反力を比較的大きな値に決定する一方、低速走行時には目標操舵反力を比較的小さな値に決定する。そして、ハンドル11に実際にかかる操舵反力を舵角兼トルクセンサ15にて検出し、その実際の操舵反力が目標操舵反力と一致するように反力発生装置13の反力モータ14に駆動電流を流し(S8)、この制御プログラムPG1を抜ける。そして、所定周期後に再び制御プログラムPG1を実行する。   Next, the ECU 35 estimates the steering resistance of the steered wheels 30 due to the friction between the steered wheels 30 and the road surface based on the drive current necessary to steer the brushed DC motor 50 (S6). Then, the target steering reaction force of the handle 11 is determined with respect to the estimated steering resistance (S7). At this time, the target steering reaction force is determined to be a relatively large value during high speed traveling, while the target steering reaction force is determined to be a relatively small value during low speed traveling. Then, the steering reaction force actually applied to the steering wheel 11 is detected by the steering angle / torque sensor 15, and the reaction force motor 14 of the reaction force generator 13 is adjusted so that the actual steering reaction force coincides with the target steering reaction force. A drive current is supplied (S8), and the control program PG1 is exited. Then, the control program PG1 is executed again after a predetermined period.

さて、何れかのセンサの値が異常値となっていた場合(センサが失陥していた場合)には(S2:YES)、ロック装置66によるロックを解除すると共に(S9)、クラッチ22及び操舵力伝達クラッチ28を連結状態にする(S10)。詳細には、ロック装置66によるロックを解除し、ブラシ付DCモータ50のブラシ保持ハウジング53を中立点復帰バネ58の弾発力により中立位置に移動させてから、操舵力伝達クラッチ28を連結状態にする。そして、制御プログラムPG1を抜け、制御プログラムPG1の再実行は行わないように処理する。   When the value of any sensor is an abnormal value (when the sensor has failed) (S2: YES), the lock by the lock device 66 is released (S9), and the clutch 22 and The steering force transmission clutch 28 is brought into a connected state (S10). Specifically, the lock by the locking device 66 is released, and the brush holding housing 53 of the brushed DC motor 50 is moved to the neutral position by the resilient force of the neutral point return spring 58, and then the steering force transmission clutch 28 is connected. To. Then, the control program PG1 is exited and processing is performed so that the control program PG1 is not re-executed.

上記した構成により、センサの値が異常になった場合(所謂、失陥時)には、反力モータ14に代わって反力生成バネ21によりハンドル11に操舵反力を付与することができると共に、ハンドル11がフレキシブルケーブル29等を介してブラシ付DCモータ50の外力付与軸57に連結される。これにより、ハンドル11を一方に切った場合には、ブラシ保持ハウジング53が中立位置から一方に回動し、ロータ60と共にピニオン33が一方に回転して操舵輪30が転舵し、ハンドル11を他方に切った場合には、ブラシ保持ハウジング53が中立位置から他方に回動し、ロータ60と共にピニオン33が回転して操舵輪30が逆側に転舵する。このとき、ハンドル11を切った角度が大きいほど、ブラシ保持ハウジング53の回動角度も大きくなり、セルフアライニングトルクに抗して操舵輪30が確実に転舵する。   With the above configuration, when the sensor value becomes abnormal (so-called failure), a steering reaction force can be applied to the handle 11 by the reaction force generation spring 21 instead of the reaction force motor 14. The handle 11 is coupled to the external force applying shaft 57 of the brushed DC motor 50 via the flexible cable 29 or the like. As a result, when the handle 11 is cut to one side, the brush holding housing 53 is rotated to one side from the neutral position, the pinion 33 is rotated to one side together with the rotor 60, the steered wheels 30 are steered, and the handle 11 is turned. When cut to the other side, the brush holding housing 53 is rotated from the neutral position to the other, the pinion 33 is rotated together with the rotor 60, and the steering wheel 30 is steered to the opposite side. At this time, the greater the angle at which the handle 11 is turned, the greater the rotation angle of the brush holding housing 53, and the steered wheels 30 are reliably steered against self-aligning torque.

[他の実施形態]
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
(1)前記第1実施形態のブラシ付DCモータ50では、ブラシ保持ハウジング53に外部トルクを付与する構成であったが、例えば、界磁保持ハウジング52に外部トルクを付与してブラシ保持ハウジング53と界磁保持ハウジング52とを相対的に回動する構成としてもよい。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the embodiments described below are also included in the technical scope of the present invention, and various other than the following are within the scope not departing from the gist. It can be changed and implemented.
(1) The brushed DC motor 50 according to the first embodiment is configured to apply an external torque to the brush holding housing 53. For example, the brush holding housing 53 is configured by applying an external torque to the field holding housing 52. The field holding housing 52 may be relatively rotated.

(2)前記第3実施形態では、ステアバイワイヤシステム10にブラシ付DCモータ50を適用したものを励磁したが、本発明に係るブラシ付DCモータの適用対象は、ステアバイワイヤシステムに限られるものではない。   (2) In the third embodiment, the brush DC motor 50 applied to the steer-by-wire system 10 is excited. However, the application target of the brush DC motor according to the present invention is not limited to the steer-by-wire system. Absent.

(3)前記第3実施形態では、センサが失陥した場合にハンドル11とブラシ付DCモータ50のブラシ保持ハウジング53とを連結する構成であったが、ECU35のうちブラシ付DCモータ50への駆動電流を変更する制御回路が失陥した場合に、ハンドル11とブラシ付DCモータ50のブラシ保持ハウジング53とを連結する構成としてもよい。   (3) In the third embodiment, when the sensor has failed, the handle 11 and the brush holding housing 53 of the brushed DC motor 50 are connected. However, the ECU 35 is connected to the brushed DC motor 50. When the control circuit for changing the drive current fails, the handle 11 and the brush holding housing 53 of the brushed DC motor 50 may be connected.

本発明の第1実施形態に係るブラシ付DCモータの断面図Sectional drawing of the DC motor with a brush which concerns on 1st Embodiment of this invention. ブラシ保持ハウジングを磁束直交位置に配置した状態の概念図Conceptual diagram of the state where the brush holding housing is arranged at the position perpendicular to the magnetic flux ブラシ保持ハウジングを中立位置に配置した状態の概念図Conceptual diagram of the brush holding housing in the neutral position ブラシ保持ハウジングを磁束直交位置に配置した状態のブラシ付DCモータの断面図Sectional view of brushed DC motor with brush holding housing arranged at magnetic flux orthogonal position ブラシ保持ハウジングを中立位置に配置した状態のブラシ付DCモータの断面図Sectional view of brushed DC motor with brush holding housing in neutral position ブラシ保持ハウジングが中立位置からずれた状態のブラシ付DCモータの断面図Sectional view of brushed DC motor with brush holding housing displaced from neutral position ブラシ保持ハウジングが磁束直交位置まで回動した状態のブラシ付DCモータの断面図Sectional view of brushed DC motor with brush holding housing rotated to position perpendicular to magnetic flux 第2実施形態のブラシ付DCモータの断面図Sectional drawing of DC motor with brush of 2nd Embodiment ブラシ付DCモータの概念図Conceptual diagram of DC motor with brush 第3実施形態のステアバイワイヤシステムの構成図The block diagram of the steer-by-wire system of 3rd Embodiment ステアバイワイヤシステムの概念図Conceptual diagram of steer-by-wire system 制御プログラムのフローチャートFlow chart of control program 伝達比を検定するためのデータマップData map for testing transmission ratio

符号の説明Explanation of symbols

10 ステアバイワイヤシステム
11 ハンドル
29 フレキシブルケーブル(中継部材)
30 操舵輪
50 ブラシ付DCモータ
52 界磁保持ハウジング
53 ブラシ保持ハウジング
57 外力付与軸(ハンドル連結部)
58 中立点復帰バネ
60,60’ ロータ
62 巻線
63 コンミテータ
66 ロック装置
70,70U,70V,70W コイル
B1 界磁束
B2 巻線磁束
10 Steer-by-wire system 11 Handle 29 Flexible cable (relay member)
30 Steering wheel 50 DC motor with brush 52 Field holding housing 53 Brush holding housing 57 External force applying shaft (handle connecting portion)
58 Neutral point return spring 60, 60 'Rotor 62 Winding 63 Commutator 66 Locking device 70, 70U, 70V, 70W Coil B1 Field flux B2 Winding flux

Claims (8)

ステータに備えたブラシと、ロータに備えたコンミテータとを摺接させて、前記ロータの巻線に通電するブラシ付DCモータにおいて、
前記ステータは、界磁を保持した界磁保持ハウジングに、前記ブラシを保持したブラシ保持ハウジングを回動可能に連結してなり、
前記ブラシ保持ハウジングの前記回動可能な範囲には、界磁束と平行な巻線磁束が前記巻線の励磁により生成されるように前記ブラシと前記コンミテータとが接触する中立位置が含められ、
前記ブラシ保持ハウジングが前記中立位置からずれたときに、界磁束と交差する巻線磁束が前記巻線の励磁により生成されるように前記ブラシと前記コンミテータとが接触することを特徴とするブラシ付DCモータ。
In a brushed DC motor that energizes the windings of the rotor by bringing the brush provided on the stator into sliding contact with the commutator provided on the rotor,
The stator is formed by rotatably connecting a brush holding housing holding the brush to a field holding housing holding a field,
The rotatable range of the brush holding housing includes a neutral position where the brush and the commutator are in contact with each other so that a winding magnetic flux parallel to a field magnetic flux is generated by excitation of the winding.
The brush and the commutator are in contact with each other so that a winding magnetic flux intersecting a field magnetic flux is generated by excitation of the winding when the brush holding housing is displaced from the neutral position. DC motor.
前記巻線は、複数のコイルで構成され、前記巻線磁束は、前記複数のコイルの磁束を合成してなることを特徴とする請求項1に記載のブラシ付DCモータ。   2. The brushed DC motor according to claim 1, wherein the winding includes a plurality of coils, and the winding magnetic flux is a combination of the magnetic fluxes of the plurality of coils. 前記ブラシ保持ハウジングを前記中立位置に向けて付勢する付勢手段を備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載のブラシ付DCモータ。   The brushed DC motor according to claim 1, further comprising a biasing unit that biases the brush holding housing toward the neutral position. 前記ブラシ保持ハウジングの前記回動可能な範囲には、界磁束と直交する巻線磁束が前記巻線の励磁により生成されるように前記ブラシと前記コンミテータとが接触する磁束直交位置が含められたことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のブラシ付DCモータ。   The rotatable range of the brush holding housing includes a magnetic flux orthogonal position where the brush and the commutator contact so that a winding magnetic flux orthogonal to a field magnetic flux is generated by excitation of the winding. The brushed DC motor according to any one of claims 1 to 3. 前記ブラシ保持ハウジングが前記中立位置から一方側と他方側とにずれて、それぞれ前記磁束直交位置に至ったときに当接するストッパを設けたことを特徴とする請求項4に記載のブラシ付DCモータ。   5. The DC motor with brush according to claim 4, further comprising a stopper that abuts when the brush holding housing is shifted from the neutral position to one side and the other side to reach the magnetic flux orthogonal position. . 前記ブラシ保持ハウジングを前記中立位置からずれた位置に係止するためのハウジングロック手段を備えたことを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載のブラシ付DCモータ。   6. The brushed DC motor according to claim 1, further comprising housing locking means for locking the brush holding housing at a position shifted from the neutral position. 前記ハウジングロック手段は、前記ブラシ保持ハウジングを前記磁束直交位置に保持することを特徴とする請求項6に記載のブラシ付DCモータ。   7. The brushed DC motor according to claim 6, wherein the housing locking means holds the brush holding housing at a position perpendicular to the magnetic flux. 車両に備えた操舵輪を転舵するためのブラシ付DCモータであって、ステータに備えたブラシと、ロータに備えたコンミテータとを摺接させて、前記ロータの巻線に通電するブラシ付DCモータにおいて、
前記ステータは、界磁を保持した界磁保持ハウジングに、前記ブラシを保持したブラシ保持ハウジングを回動可能に連結してなりかつ、前記ブラシ保持ハウジングには、前記車両に備えたハンドルが中継部材を介して連結されるハンドル連結部が備えられ、
前記ブラシ保持ハウジングの前記回動可能な範囲には、界磁束と平行な巻線磁束が前記巻線の励磁により生成されるように前記ブラシと前記コンミテータとが接触する中立位置が含められ、
前記ブラシ保持ハウジングが前記中立位置からずれたときに、界磁束と交差する巻線磁束が前記巻線の励磁により生成されるように前記ブラシと前記コンミテータとが接触することを特徴とするブラシ付DCモータ。
A brushed DC motor for turning a steered wheel provided in a vehicle, wherein a brush provided in a stator and a commutator provided in a rotor are brought into sliding contact with each other to energize a winding of the rotor. In the motor
The stator is configured such that a brush holding housing holding the brush is rotatably connected to a field holding housing holding a field, and a handle provided in the vehicle is connected to the brush holding housing. A handle connecting portion connected via
The rotatable range of the brush holding housing includes a neutral position where the brush and the commutator are in contact with each other so that a winding magnetic flux parallel to a field magnetic flux is generated by excitation of the winding.
The brush and the commutator are in contact with each other so that a winding magnetic flux that intersects a field magnetic flux is generated by excitation of the winding when the brush holding housing is displaced from the neutral position. DC motor.
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