JP2010023655A - モータユニット、電動パワーステアリング装置及び車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空転時の慣性による出力側への影響を有効に排除することができる簡素な構成のモータユニット、並びに、これを用いた電動パワーステアリング装置及び車両用操舵装置を提供する。
【解決手段】第１のモータ５と、第２のモータ６と、第１，第２のモータ５，６の回転を共通の出力軸30に減速伝動する減速機７とを共通のハウジング４の内部に収容し、第１，第２のモータ５，６の回転を電磁クラッチ52，62を介してモータ軸50，60に取り出す構成とし，減速機７の側から第１，第２のモータ５，６への伝動を遮断可能とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータと減速機とを一体化してなるモータユニット、並びに、このモータユニットを用いた電動パワーステアリング装置及び車両用操舵装置に関する。

近年多くの自動車に装備されている電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイール等の操舵部材に操舵のために加えられる操舵トルクを検出し、検出された操舵トルクに基づいて目標補助力を求め、この目標補助力を発生させるべく操舵補助用のモータを駆動制御し、該モータの発生力を舵取機構に加えて操舵を補助する構成となっている。

この電動パワーステアリング装置は、操舵トルクと目標補助力との対応関係を、車速、ヨーレート、操舵角度、操舵速度等、操舵に影響を及ぼす走行状態の検出結果に基づいて変更することにより、種々の走行状態に適合した補助力特性が得られるという利点を有する反面、操舵補助のために必要な出力を発生するモータが大型化し、舵取機構の周辺への配設が難しくなるという不具合があり、一般的には、操舵補助用のモータの回転力を減速機を介して舵取機構に伝え、モータの小型化を図るようにしている。

一方電動パワーステアリング装置においては、例えば、操舵部材から手を離して直進状態に復帰する際に、出力側の舵取機構からの逆入力により空転するモータの回転部分の慣性の影響により復帰動作が遅れ、操舵感の低下を招来するという問題がある。前述した減速機を備える電動パワーステアリング装置においては、舵取機構からの逆入力が減速機により逆に増速されてモータに伝わり、該モータの空転速度が増大するため、モータの小型化にも拘らず慣性の影響は助長されることとなる。

この問題に対応するため従来、操舵補助用のモータを２つ（複数）備え、一方のモータをクラッチ機構を介して舵取機構に連結してなる電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。この電動パワーステアリング装置においては、大補助力の必要時には両方のモータを駆動して補助力の不足を解消し、また前述した直進復帰時を含めた大補助力の不要時には、一方のモータを停止すると共に、クラッチ機構の動作により舵取機構から切り離し、空転時の慣性の出力側への影響を軽減している。

また近年、操舵部材と舵取機構とを連絡するステアリング軸の中途に伝達比可変機構を備え、この伝達比可変機構の動作により、操舵部材の操作角に対する車輪の転舵角の比を無段階に変更可能とした車両用操舵装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

前記伝達比可変機構は、操舵部材の側の入力軸と舵取機構の側の出力軸との間に介装された遊星歯車装置と、この遊星歯車装置のリングギヤ、又は遊星ギヤのキャリアを軸周りに回転させる変速モータとを備えている。

この構成によれば、変速モータが非駆動状態にあってリングギヤ又はキャリアが停止している場合、入力軸の回転は、遊星歯車装置に固有の伝達比にて出力軸に伝わり、操舵部材の操舵角と車輪の転舵角との比は所定値に維持される。一方、変速モータを駆動してリングギヤ又はキャリアを回転せしめた場合、入力軸の回転は、リングギヤ又はキャリアの回転速度分だけ減速又は増速されて出力軸に伝わり、入，出力軸間の回転伝達比が変速モータの回転速度に応じて変化し、操舵部材の操作角と車輪の転舵角との比を無段階に変更することができる。
特開平８−２５８７２８号公報 特開２００５−２９７７１８号公報 特開２００５−３４３２０５号公報

ところが、特許文献１、２に開示された電動パワーステアリング装置においては、２つモータと、これらの回転を舵取機構に伝える各別の減速機とが必要であり、電動パワーステアリング装置の構成が複雑となるという問題がある。

特許文献２には、２つのモータが、舵取機構の種々の部位に配置された構成が示されている。これらの構成においては、夫々の部位に減速機及び運動変換機構が必要であり、これらを含めたモータの配設スペースを確保することが難しいという問題がある。

また特許文献３に開示された車両用操舵装置においては、例えば、駆動制御部の誤動作により伝達比可変機構の変速モータが駆動され、操舵部材の操作角と車輪の転舵角との比が誤って変更されることを防止するために、リングギヤ又はキャリアの回転を拘束するロック手段が設けてあるが、このロック手段に大なる拘束力が必要であり、安全、確実なロック状態を実現することが難しいという問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、空転時の慣性による出力側への影響を有効に排除することができる簡素な構成のモータユニット、並びに、これを用いた電動パワーステアリング装置及び車両用操舵装置を提供することを目的とする。

本発明の第１発明に係るモータユニットは、複数のモータと、該複数のモータの回転を共通の出力軸に減速伝動する減速機と、前記複数のモータ及び減速機を収容するハウジングとを備えることを特徴とする。

本発明の第２発明に係るモータユニットは、第１発明における複数のモータと減速機との間に設けてあり、前記モータの夫々と前記減速機との間の伝動を遮断可能とするクラッチ手段を備えることを特徴とする。

本発明の第３発明に係るモータユニットは、第１又は第２発明における減速機が、前記複数のモータの出力端に夫々嵌着されたモータ歯車と、該モータ歯車を周方向の異なる位置に噛合させてある入力歯車と、前記入力歯車と同軸に並設され、前記出力軸に固着してある出力歯車と、該出力歯車に前記入力歯車の回転を伝える伝動歯車とを備えることを特徴とする。

本発明の第４発明に係るモータユニットは、第１〜第３発明における複数のモータが、少なくとも一つのモータに設けた回転位置検出器の検出結果に基づく各別の駆動回路の動作により駆動されるブラシレスモータであることを特徴とする。

本発明の第５発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵部材の操作に応じて駆動される操舵補助モータの回転力を舵取機構に加え、該舵取機構の動作により実行される操舵を補助する電動パワーステアリング装置において、前記操舵補助モータとして、第１〜第４発明のいずれかのモータユニットを用いてあることを特徴とする。

本発明の第６発明に係る車両用操舵装置は、操舵部材の操作に応じて回転する入力軸と舵取機構の動作に連動回転する出力軸との間に、前記入力軸から前記出力軸への回転伝達比を、変速モータからの回転伝動に応じて変更する伝達比可変機構を備える車両用操舵装置において、前記変速モータとして、第１〜第４発明のいずれかのモータユニットを用い、前記減速機の入力側に回転拘束力を加え、前記回転伝達比を変更不可にロックするロック手段を備えることを特徴とする。

第１発明に係るモータユニットにおいては、複数のモータと減速機とを共通のハウジング内に収容し、前記減速機の出力軸の回転を出力として取り出す構成としてあるから、汎用のモータと外見上の相違がない簡素な構成でありながら、複数のモータの選択的な使用により大出力から小出力までを安定して取り出すことができ、多くの産業分野において好便に用いることが可能となる。

第２発明に係るモータユニットにおいては、複数のモータの夫々と減速機との間の伝動を、両者間に設けたクラッチ手段（電磁クラッチ等）により遮断可能としたから、減速機の出力側に連結された負荷からの逆入力による各モータの空転を防止し、これらのモータの慣性が出力側に与える影響を排除することができる。

第３発明に係るモータユニットにおいては、同軸上に並べた出力歯車と入力歯車との間にて伝動歯車により伝動を行わせる減速機を用いたから、該減速機を小型化することができ、また複数のモータを入力軸の周囲に配し、各モータの出力端のモータ歯車を入力歯車の周方向の異なる位置に噛合させた構成としたから、複数のモータと減速機とを備えるモータユニットをコンパクトに構成することが可能となり、小型化と大出力化とを両立することができる。

更に第４発明に係るモータユニットにおいては、複数のモータとしてブラシレスモータを用い、これらのモータを、少なくとも一つのモータの回転位置の検出結果に基づいて駆動するから、駆動回路を含めた構成の簡素化を図ることができる。回転位置の検出は、単独で駆動される可能性があるモータに対して行わせればよい。

また第５発明に係る電動パワーステアリング装置においては、以上の構成を有するモータユニットを操舵補助モータとして用いたから、広範囲に亘って安定した操舵補助力の付加が可能となり、また舵取機構側からの逆入力の作用時における慣性の影響を排除し、良好な操舵感を実現することが可能となる。

更に第６発明に係る車両用操舵装置においては、以上の構成を有するモータユニットを伝達比可変機構の変速モータとして用い、複数のモータの回転を出力軸に減速伝動する減速機の入力側に回転拘束力を加えて伝達比可変機構をロックするように構成したから、小なる拘束力の付加により確実なロック状態を実現することができる等、本発明は優れた効果を奏する。

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の模式図である。本発明に係る電動パワーステアリング装置は、車体の左右に配された操舵用の車輪10，10を転舵させるための舵取機構１と、操舵のために回転操作されるステアリングホイール（操舵部材）２とを備え、ステアリングホイール２の操作と、この操作に応じて駆動される後述するモータユニット３の動作とにより操舵用の車輪10，10を転舵し、ステアリングホイール２の操作に応じた操舵を実現するように構成されている。

舵取機構１は、左右方向に延設された筒形のラックハウジング11の内部に軸長方向への移動自在に支持されたラック軸12と、ラックハウジング11の中途に交叉するピニオンハウジング13の内部に回転自在に支持されたピニオン軸14とを備える公知のラックピニオン式の舵取機構である。

ラックハウジング11の両側から外部に突出するラック軸12の両端は、各別のタイロッド15，15を介して左右の操舵用の車輪10，10に連結されている。またピニオンハウジング13の外部に突出するピニオン軸14の端部は、中間軸16を介してステアリング軸20に連結されている。ピニオンハウジング13の内部に延びるピニオン軸14の半部には、図示しないピニオンが設けてあり、該ピニオンは、ラックハウジング11との交叉部において、ラック軸12の外面に適長に亘って形成されたラックに噛合させてある。

ステアリング軸20は、筒形をなすコラムハウジング21の内部に回転自在に支持され、図示しない車室の内部に前方を下とした傾斜姿勢を保って取り付けてある。ステアリング軸20の上下端は、コラムハウジング21の外側に突出している。コラムハウジング21の後上方へのステアリング軸20の突出端には、ステアリングホイール２が取り付けてあり、同じく前下方へのステアリング軸20の突出端は、前記中間軸16を介してピニオン軸14に連結してある。

以上の構成により、操舵のためにステアリングホイール２が回転操作された場合、この回転操作がステアリング軸20及び中間軸16を介してピニオン軸14に伝達され、該ピニオン軸14が回転する。ピニオン軸14の回転は、ピニオンとラックとの噛合部において運動変換されてラック軸12に伝わり、該ラック軸12が軸長方向に移動せしめられ、この移動が各別のタイロッド15，15により車輪10，10に伝えられ、これらの車輪10，10が転舵される。

ステアリング軸20を回転自在に支持するコラムハウジング21の中途には、ステアリングホイール２の操作によりステアリング軸20に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ22が設けてあり、このトルクセンサ22の下位置に、後述の如く構成された本発明に係るモータユニット３が取付けてある。

トルクセンサ22は、検出対象となるステアリング軸20を捩れ特性が既知のトーションバーにより同軸上に連結された上下の２軸に分割し、これらの２軸間にトーションバーの捩れを伴って生じる相対角変位を検出する公知の構成を有している。モータユニット３は、コラムハウジング21の外側に軸心を略直交させて取り付けてあり、コラムハウジング21の内部に延びるモータユニット３の出力軸30（図２参照）の回転を、コラムハウジング21内部のステアリング軸20に伝えるように構成してある。

図２は、本発明に係るモータユニット３の概略構成を示す縦断面図である。図２に示すようにモータユニット３は、円筒形をなすハウジング４の内部に、第１のモータ５、第２のモータ６及び減速機７を備えている。ハウジング４は、有底円筒の開口側にフランジ板40を周設してなり、ハウジング４の内部は、軸長方向の中央部に設けた隔壁板41により、底面側のモータ室4aと開口側の減速機室4bとに２分割されている。

第１のモータ５及び第２のモータ６は、隔壁板41の一面に固定されてモータ室4aの内部に配してある。第１，第２のモータ５，６には、各別の電磁クラッチ52，62を介して軸長方向の一側に延出されたモータ軸50，60を有している。これらのモータ軸50，60は、隔壁板41の該当位置に設けた各別の通孔を経て減速機室4bの内部に突出しており、夫々の突出端にモータ歯車51，61が嵌着固定されている。モータ歯車51，61は、小径の外歯平歯車であり、図２においては、下位置に示す第２のモータ６のモータ歯車61の取付け部分を断面として示してある。

電磁クラッチ52，62は、励磁電流の給電に応じて係合動作をなす公知のクラッチ手段であり、モータ軸50に固定されたモータ歯車51は、電磁クラッチ52の係合時には、第１のモータ５からの伝動により回転する。一方、電磁クラッチ52が非係合状態にある場合には、第１のモータ５からモータ歯車51への伝動、又は逆方向への伝動が遮断される。モータ軸60に固定されたモータ歯車61は、電磁クラッチ62の係合時には、第２のモータ６からの伝動により回転する一方、電磁クラッチ62が非係合状態にある場合には、第１のモータ６とモータ歯車61との間の逆方向への伝動が遮断される。

第１，第２のモータ５，６は、それぞれ一方向に回転駆動されるモータであり、第１，第２のモータ５，６の回転方向は互いに逆向きとしてある。このような第１，第２のモータ５，６の回転は、電磁クラッチ52，62の係合によりモータ歯車51，61に伝えられる。

減速機７は、ハウジング４の開口側の減速機室4bの内部に、出力軸30、出力歯車71、入力歯車72及び中間歯車73，73…を備えて構成されている。出力軸30は、フランジ板40及び隔壁板41の中心部に嵌着された玉軸受42，43により減速機室4bの軸心上での回転自在に両持ち支持されている。出力軸30の一端部は、フランジ板40の外側に突出させてあり、該出力軸30の回転出力がモータユニット３の出力として外部に取り出されるように構成されている。なお減速機７の段数、大きさは任意であり、モータ５，６の出力に応じて減速比を適宜変更すればよい。

出力歯車71は、大径の外歯平歯車であり、出力軸30のフランジ板40の側の部位に、該出力軸30と一体回転可能に外嵌固定されている。入力歯車72は、図２に示すように、大径の外歯平歯車と小径の外歯平歯車とを同軸上に並設してなる段付き歯車であり、出力軸30の隔壁板41の側の部位に、大径歯車部を隔壁板41の側として玉軸受74を介して外嵌され、該出力軸30を支軸として回転自在に支持されている。該入力歯車72の大径歯車部には、図２に示すように、第１，第２のモータ５，６のモータ歯車51，61が噛合させてある。

図３は、図２の III−III 線による横断面図である。本図に示すように第１のモータ５及び第２のモータ６は、各２つ設けてある。これらのモータ５，６は、ハウジング４の軸心を中心とする所定の円周上に等配してあり、第１のモータ５，５のモータ歯車51，51及び第２のモータ６，６のモータ歯車61，61は、周方向の相異なる位置にて入力歯車72に噛合させてある。

中間歯車73は、入力歯車72と同様、大径の外歯平歯車と小径の外歯平歯車とを同軸上に並設してなる段付き歯車である。このような中間歯車73は、大径歯車部をフランジ板40の側として、フランジ板40の内面に立設された支軸75に玉軸受76を介して回転自在に支持されている。支軸75は、出力軸30と平行をなす軸であり、フランジ板40の軸心を中心とする適宜の円周上に複数等配してあり、夫々の支軸75，75…に中間歯車73，73…が支持されている。このように支持された中間歯車73，73…の大径歯車部は、図２に示すように、入力歯車72の小径歯車部に噛合され、中間歯車73，73…の小径歯車部は、出力歯車71に噛合されており、図２に示す減速機７が構成されている。

このように構成されたモータユニット３において、第１のモータ５，５は、図３中に実線の矢符により示すように同方向に回転駆動される。この回転は、電磁クラッチ52，52の係合時には、モータ歯車51，51を介して入力歯車72に伝えられ、該入力歯車72は、図３中に実線の矢符に示す向きに回転する。入力歯車72の回転は、中間歯車73，73…を介して出力歯車71に減速伝動され、出力歯車71が外嵌固定された出力軸30を介して外部に出力される。このとき入力歯車72に噛合するモータ歯車61，61も回転するが、これらの回転は、電磁クラッチ62，62を非係合状態に保つことにより第２のモータ６，６には伝えずに遮断することができ、第２のモータ６，６は回転しない。

一方第２のモータ６，６は、図３中に破線の矢符により示すように第１のモータ５，５と逆の方向に回転駆動される。この回転も同様に、電磁クラッチ62，62の係合時には、モータ歯車61，61を介して入力歯車72に伝えられ、中間歯車73，73…及び出力歯車71を経て出力軸30に減速伝動されて外部に出力される。このとき入力歯車72は、図３中に破線の矢符に示すように、第１のモータ５，５が回転駆動された場合と逆向きに回転し、出力軸30の回転方向も逆向きとなる。このとき入力歯車72に噛合するモータ歯車51，51も回転するが、この回転は、電磁クラッチ52，52を非係合状態に保つことにより、第１のモータ５，５には伝えずに遮断することができ、第１のモータ５，５は回転しない。

以上のように構成された本発明に係るモータユニット３においては、第１のモータ５，５又は第２のモータ６，６を回転駆動することにより、夫々の回転が減速機７を介して減速されて出力軸30に取り出される。出力軸30の回転方向は、第１のモータ５，５を回転駆動した場合と、第２のモータ６，６を回転駆動した場合とで逆となり、両モータ５，６の選択的な駆動により回転方向を正逆に切り換えることができる。

第１のモータ５，５が回転駆動されている場合、電磁クラッチ62,62 を非係合とすることにより、第２のモータ６，６は非回転状態を保ち、第２のモータ６，６が回転駆動されている場合、電磁クラッチ52,52 を非係合とすることにより第１のモータ５，５は非回転状態を保つ。従って、第１のモータ５，５及び第２のモータ６，６の一方を回転駆動している間に他方の慣性の影響を排除することができ、正逆両方向の回転を、出力軸30が連結された負荷に良好な応答性の下で伝達することができる。

また出力軸30が、負荷側からの逆入力により回転した場合、この回転は、中間歯車73，73…を介して入力歯車72に伝わり、該入力歯車72が回転するが、この回転は、電磁クラッチ52，52及び電磁クラッチ62，62を非係合とすることにより遮断され、第１のモータ５，５及び第２のモータ６，６に伝わらない。従って、第１のモータ５，５及び第２のモータ６，６の慣性が、出力軸30が連結された負荷側の動作に及ぼす影響を排除することができ、本発明に係るモータユニット３は、第１のモータ５，５及び第２のモータ６，６が駆動されていない状態での負荷側の動作を阻害しない。

以上の如く構成されたモータユニット３は、図１に示す電動パワーステアリング装置に前述したように取付け、コラムハウジング21の内部のステアリング軸20に出力軸30の回転を伝え、該ステアリング軸20の回転により前述の如くなされる操舵を補助するように使用される。

モータユニット３は、アシスト制御部８から与えられる制御指令に従って駆動される。アシスト制御部８には、前述したトルクセンサ22から操舵トルクの検出値が与えられており、また車両の適宜部位に配された車速センサ23から、車両の走行速度の検出値が与えられている。

アシスト制御部８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備え、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従うＣＰＵの動作によりモータユニット３を制御対象とするアシスト制御動作を実行するように構成されている。このアシスト制御動作は、トルクセンサ22から与えられる操舵トルクの検出値を予め設定された制御マップに適用して制御量としての目標補助力を定め、この目標補助力を発生すべくモータユニット３に制御指令を発し、該モータユニット３を駆動制御する動作である。

目標補助力の決定に用いる制御マップは、車速に応じて複数準備されており、車速センサ23による車速の検出値に応じて選定して使用される。これにより、車速の高低に応じて補助力特性を異ならせ、例えば、操舵用の車輪10，10に加わる路面反力が小さい高速走行時には、モータユニット３が発生する操舵補助力を小さくしてステアリングホイール２に剛性感を付与し、ふらつきのない安定した走行を実現することができ、逆に、路面反力が大きい停止時及び低速走行時には、操舵補助力を大きくしてステアリングホイール２の操作を軽快に行わせ、操舵に要する運転者の労力負担を軽減することが可能となる。

操舵補助のために用いられるモータユニット３は、前述したように、第１のモータ５，５及び第２のモータ６，６を備えている。アシスト制御部８の制御指令は、これらのモータ５，５，６，６に各別に設けた駆動回路53，53，63，63に与えられており、これらの駆動回路53，53，63，63の動作により第１のモータ５，５及び第２のモータ６，６が回転駆動されるように構成されている。

またアシスト制御部８の制御指令は、各モータの５，５，６，６の夫々に付設された電磁クラッチ52，52，62，62の駆動回路に与えられており、これらの電磁クラッチ52，52，62，62の係断もアシスト制御部８からの制御指令に従って生じるようになしてある。

第１のモータ５，５と第２のモータ６，６とのいずれを駆動するかは、操舵の方向に応じて決定され、アシスト制御部８は、駆動回路53，53及び駆動回路63，63の一方に制御指令を与え、第１のモータ５，５又は第２のモータ６，６を駆動し、同時に対応する電磁クラッチ52，52，62，62のみを係合させる。これによりモータユニット３は、正逆両方向に回転し、この回転により左右両方向の操舵を補助することができる。

２つの第１のモータ５，５は、前述の如く求められる目標補助力の大きさに応じて一方又は両方を駆動すべく設けてある。目標補助力が小さい領域では、一方のモータ５のみを駆動し、該モータ５の駆動電流を増減することにより所望の目標補助力を発生させる。目標補助力が大きい領域では、両方のモータ５，５を駆動する。この場合、一方のモータ５は最大電流で駆動し、他方のモータ５の駆動電流を増減して、両モータ５，５の出力の合力により目標補助力を実現する。

第１のモータ５，５としてブラシレスモータを採用する場合、これらを駆動するためには、夫々の回転位置を検出し、駆動回路53，53にフィードバックする必要がある。ここで２つの第１のモータ５，５は、前述したように、夫々の出力端のモータ歯車51，51を減速機７の入力歯車72に噛合させており、互いに同期して回転する。従って、図１に示すように、一方のモータ５のみに回転位置検出器54を付設し、該回転位置検出器54の検出結果をフィードバック信号として第１のモータ５，５夫々の駆動回路53，53に与えることにより２つのモータ５，５を駆動することができる。この構成により回転位置検出器54の数を減じることができる。

２つの第２のモータ６，６も同様にして駆動されており、これらのモータ６，６としてブラシレスモータを採用する場合、図１に示すように、一方のモータ６に付設した回転位置検出器64の検出結果を両方の駆動回路63，63にフィードバック信号として与え、２つのモータ６，６を駆動する。回転位置検出器54，64としては、レゾルバ等の公知のセンサを用いればよい。また回転位置検出器54，64は、駆動電流を増減制御するモータ５，６に付設するのが望ましい。

図１に示す電動パワーステアリング装置において、運転者がステアリングホイール２から手を離して直進状態に復帰する際に、舵取機構１の復帰動作に伴う逆入力がモータユニット３に加わり出力軸30が回転する。このとき第１のモータ５，５及び第２のモータ６，６は駆動されておらず、電磁クラッチ52，52，62，62は非係合状態にあるから、逆入力の作用による出力軸30の回転は、第１のモータ５，５及び第２のモータ６，６には伝わらずに遮断され、これらのモータは回転しない。従って、第１のモータ５，５及び第２のモータ６，６の慣性が舵取機構１の復帰動作に影響を及ぼさず、良好な操舵感を実現することが可能となる。

なお以上の実施の形態においては、モータユニット３が、第１のモータ５及び第２のモータ６を各２つ備える場合について説明したが、第１のモータ５及び第２のモータ６は、各１つ設けるようにしてもよく、ハウジング４内への配設が可能であれば、各３つ以上の第１のモータ５，５…及び第２のモータ６，６…を設けてもよい。図４は、本発明に係るモータユニット３の他の実施の形態を示す横断面図であり、第１のモータ５及び第２のモータ６を各１つ備える構成を示してある。

本発明に係るモータユニット３は、第１のモータ５及び第２のモータ６の回転を共通の減速機７により減速して出力軸30に取り出す構成としてあり、図２に示すように、第１，第２のモータ５，６が減速機７と共に共通のハウジング４内に収容されたコンパクトな構成を有している。従って、図１に示すように、一般的なモータと同様に電動パワーステアリング装置に装着することができ、多くの配設スペースを必要としない。またモータ５，６としては、電動パワーステアリング装置に広く用いられているモータに比べて小出力の小型モータを使用することができ、コスト及び重量の削減を図ることができる。

図５は、本発明に係る車両用操舵装置の模式図である。図示の車両用操舵装置は、図１に示す電動パワーステアリング装置と同様、車体の左右に配された操舵用の車輪10，10を転舵させるためのラックピニオン式の舵取機構１と、操舵のために回転操作されるステアリングホイール（操舵部材）２とを備え、ステアリングホイール２の操作に応じた舵取機構１の動作により操舵用の車輪10，10を転舵し、ステアリングホイール２の操作に応じた操舵を実現する構成となっている。舵取機構１及びステアリングホイール２の操作を舵取機構１に伝える伝動系の構成及び動作は、図１と同様であり、対応する構成部材に図１と同一の参照符号を付して説明を省略する。

図示の車両用操舵装置において、ステアリング軸20は、コラムハウジング21の内部において、上部の入力軸 20aと下部の出力軸 20bとの２軸に分割されており、両軸の間には、入力軸 20aから出力軸 20bへの回転伝達比を変更する伝達比可変機構９が設けてある。

図６は、伝達比可変機構９の概略構成を示す縦断面図である。ステアリング軸20を構成する入力軸 20aと出力軸 20bとは、図示しない各別の支持部材を介して、同軸上での回転自在に支持されており、入力軸 20aの端部には、サンギヤ91が一体形成されている。このサンギヤ91には、径方向の相対向する位置に２つの遊星ギヤ92，92が噛合させてあり、これらの遊星ギヤ92，92は、出力軸 20bの端部に同軸に固設された円板形のキャリア93に各別の支軸94，94を介して支持されている。

リングギヤ95は、内周面の全周に歯を備える円環形の内歯歯車であり、図示しない支持部材を介して、入力軸 20a及び出力軸 20bと同軸上での回転可能に支持され、２つの遊星ギヤ92，92に外側から噛合させてある。このリングギヤ95の外周には、ウォーム歯 95aが全周に亘って形成されており、該ウォーム歯 95aは、変速モータとしての図２に示すモータユニット３の出力軸30に連設されたウォーム96に噛合させてある。

このように構成された伝達比可変機構９において、ステアリングホイール２が回転操作された場合、入力軸 20aの端部に設けたサンギヤ91が回転し、該サンギヤ91に噛合する入力遊星ギヤ92，92が回転する。遊星ギヤ92，92に噛合するリングギヤ95が非回転状態にある場合、遊星ギヤ92、92は、固定されたリングギヤ95の内周の歯との噛合位置を変えながら回転し、これらの遊星ギヤ92，92を支持するキャリア93に回転力が加わり、該キャリア93が固設された出力軸 20bが回転する。この場合、入力軸 20aから出力軸 20bへの回転伝達は、サンギヤ91、遊星ギヤ92，92及びリングギヤ95の歯数によって定まる固有の比率によりなされる。

一方、変速モータとしてのモータユニット３を駆動した場合、出力軸30に連設したウォーム96が回転し、この回転がウォーム歯 95aを介してリングギヤ95に伝わり、該リングギヤ95が回転する。この場合、遊星ギヤ92，92は、内側に噛合するサンギヤ91の回転と外側に噛合するリングギヤ95の回転との相乗作用によって回転するから、入力軸 20aから出力軸 20bへの回転伝達比は、リングギヤ95の回転速度分だけ変化する。従って、変速モータとしてのモータユニット３の駆動制御によりリングギヤ95の回転速度を変え、入力軸 20aから出力軸 20bへの回転伝達比を変化させ、ステアリングホイール２の操作角に対する操舵用の車輪10，10の転舵角の比を無段階に変更することができる。

図７は、伝達比可変機構９に使用されるモータユニット３の横断面図である。本図に示すモータユニット３は、図４に示すモータユニット３と同様、第１のモータ５及び第２のモータ６を各１つ備え、夫々のモータ軸50，60に固着されたモータ歯車51，61を、図２に示す減速機７の入力歯車72に噛合させてなり、第１，第２のモータ５，６の選択的な駆動により、出力端のウォーム96を正逆両方向に回転させるように構成されている。

このモータユニット３は、更に、モータ歯車51，61と異なる位置にて入力歯車72に噛合するロック歯車31と、該ロック歯車31を出力端に設けたロックアクチュエータ32とを備えている。ロックアクチュエータ32は、伝達比可変機構９の異常時に動作し、ロック歯車31を回転不可に拘束する作用をなすものであり、例えば、励磁電流の通電によりロータをロックさせるロック専用のモータを用いることができる。

ロックアクチュエータ32が動作した場合、ロック歯車31が噛合する減速機７の入力歯車72が回転不可に拘束され、モータユニット３の出力軸30及び該出力軸30に連設されたウォーム96が回転できない状態となる。この場合、伝達比可変機構９の回転伝達比は、サンギヤ91、遊星ギヤ92，92及びリングギヤ95の歯数によって定まる固有の比率に固定され、ステアリングホイール２の操作による操舵用の車輪10，10の転舵に支障を来すことはない。ロックアクチュエータ32は、減速機７の入力側、即ち、減速機７による減速前の部位に回転拘束力を加えるから、小さい力にて確実にロック状態を実現することができる。

なおロック手段は、前述した構成に限らず、例えば、入力歯車72の歯部にソレノイドの出力端を係合させ、該入力歯車72の回転を拘束する構成等、他の適宜の構成を採用することができる。これらの構成においても、減速機７の入力側に回転拘束力を加えることにより、小さい力にて確実にロック状態を実現することが可能となる。

伝達比可変機構９は、更に、入力軸 20aの中途部に嵌着された反力ギヤ97と、該反力ギヤ97に出力ギヤ98を噛合させてなる反力モータ99とを備えている。反力モータ99は、回転伝達比の変更時に駆動され、出力ギヤ98の回転を反力ギヤ97を介して入力軸 20aに加え、該入力軸 20aの上端に取り付けたステアリングホイール２にフィードバックされる反力の変化を補償すべく設けてある。

図５、図６に示すように、モータユニット３及び反力モータ99には、操舵制御部9aから動作指令が各別の駆動回路を介して与えられている。操舵制御部9aは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備え、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従ったＣＰＵの動作により、モータユニット３の回転方向及び回転速度を制御し、また反力モータ99の出力を制御するように構成されている。

操舵制御部9aには、入力軸 20aの回転角度を検出する入力回転角センサ24の検出結果、及び出力軸 20bの回転角度を検出する出力回転角センサ25の検出結果が与えられている。入力回転角センサ24の検出結果は、ステアリングホイール２の操作角に対応し、出力回転角センサ25の検出結果は、操舵用の車輪10，10の転舵角に対応する。また、操舵制御部9aには、車速、ヨーレート、横加速度、前後加速度等、操舵に影響を与える走行状態の検出情報が、車両の各部に設置された走行状態センサ26から与えられている。

操舵制御部9aは、例えば、走行状態センサ26により検出される走行状態に基づいて目標伝達比を与えるための制御マップを選定し、この制御マップに入力回転角センサ24により検出されるステアリングホイール２の操作角を適用して目標伝達比を求め、この目標伝達比を得るべく、変速モータとしてのモータユニット３の回転方向及び回転速度を制御する伝達比制御動作を行う。出力回転角センサ25の検出結果は、車輪10，10の実際の転舵角を示すフィードバック情報として使用される。

また操舵制御部9aは、以上の伝達比制御動作の実行中に、伝達比の変更に伴ってステアリングホイール２に加わる反力の変化を補完するための反力制御動作を行う。この反力制御動作は、伝達比の変更に応じて反力モータ99の出力を増減する出力制御であり、反力モータ99の出力が出力ギヤ98及び反力ギヤ97を介して入力軸 20aに伝えられ、該入力軸 20aの上端に取り付けたステアリングホイール２に反力が加えられる。

更に操舵制御部9aは、以上の伝達比制御動作の実行中に、自身のＣＰＵ、伝達比可変機構９の各部の動作異常の有無を判定し、異常有りと判定された場合、前述したロックアクチュエータ32を制御対象とするロック制御動作を行う。この動作により、前述した如く、伝達比可変機構９の回転伝達比が固有の比率にロックされ、誤った回転伝達比の実現により操舵に違和感が生じることを未然に防止することができる。前述の如く構成されたロックアクチュエータ32は、小さい力にてロック状態を確実に実現することができ、異常発生時の操舵に支障を来す虞れがない。

なお以上の実施の形態においては、電動パワーステアリング装置及び車両用操舵装置へへの適用例について述べたが、本発明に係るモータユニット３は、各種の産業分野において汎用のモータに広く代替使用することができ、負荷側からの逆入力による慣性付加を排除することが可能となる。

本発明に係る電動パワーステアリング装置の模式図である。 本発明に係るモータユニットの概略構成を示す縦断面図である。 図２の III−III 線による横断面図である。 本発明に係るモータユニットの他の実施の形態を示す横断面図である。 本発明に係る車両用操舵装置の模式図である。 伝達比可変機構の概略構成を示す縦断面図である。 伝達比可変機構に使用されるモータユニットの横断面図である。

符号の説明

１ 舵取機構、２ ステアリングホイール（操舵部材）、３ モータユニット、４ ハウジング、５ 第１のモータ、６ 第２のモータ、７ 減速機、９ 伝達比可変機構、
32 ロックアクチュエータ（ロック手段）、50，60 モータ軸（出力端）、51，61 モータ歯車、52，62 電磁クラッチ（クラッチ手段）、53，63 駆動回路、54，64 回転検出器、71 出力歯車、72 入力歯車、73 伝動歯車

Claims (6)

1. 複数のモータと、
   該複数のモータの回転を共通の出力軸に減速伝動する減速機と、
   前記複数のモータ及び減速機を収容するハウジングと
   を備えることを特徴とするモータユニット。
2. 前記複数のモータと前記減速機との間に設けてあり、前記モータの夫々と前記減速機との間の伝動を遮断可能とするクラッチ手段を備える請求項１記載のモータユニット。
3. 前記減速機は、前記複数のモータの出力端に夫々嵌着されたモータ歯車と、該モータ歯車を周方向の異なる位置に噛合させてある入力歯車と、前記入力歯車と同軸に並設され、前記出力軸に固着してある出力歯車と、該出力歯車に前記入力歯車の回転を伝える伝動歯車とを備える請求項１又は請求項２記載のモータユニット。
4. 前記複数のモータは、少なくとも一つのモータに設けた回転位置検出器の検出結果に基づく各別の駆動回路の動作により駆動されるブラシレスモータである請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のモータユニット。
5. 操舵部材の操作に応じて駆動される操舵補助モータの回転力を舵取機構に加え、該舵取機構の動作により実行される操舵を補助する電動パワーステアリング装置において、
   前記操舵補助モータとして、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のモータユニットを用いてあることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
6. 操舵部材の操作に応じて回転する入力軸と舵取機構の動作に連動回転する出力軸との間に、前記入力軸から前記出力軸への回転伝達比を、変速モータからの回転伝動に応じて変更する伝達比可変機構を備える車両用操舵装置において、
   前記変速モータとして、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のモータユニットを用い、前記減速機の入力側に回転拘束力を加え、前記回転伝達比を変更不可にロックするロック手段を備えることを特徴とする車両用操舵装置。

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