JP3986389B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電動パワーステアリング装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ステアリングハンドルの操舵力を軽減して快適な操舵感を与えるために、電動パワーステアリング装置が多用され、大型車両にも採用されるようになってきた。しかしながら、大型車両に電動パワーステアリング装置を採用した場合には、電動モータによる補助トルクが増大する。このため、大型の電動モータが必要である。大型電動モータを車両の狭いスペースに配置するには限界がある。しかも、大容量のモータ駆動回路を用いる必要があるので、コストアップの要因となる。
【０００３】
このような点を改良する技術として、１個の大型電動モータから２個の小型電動モータに変更した、電動パワーステアリング装置が開発されてきた。この種の電動パワーステアリング装置としては、例えば特開平５−１５５３４３号公報「電動式パワーステアリング装置」（以下、「従来の技術」と言う。）が知られている。以下、上記従来の技術の概要を説明する。
【０００４】
図９は従来の電動パワーステアリング装置の概要図であり、特開平５−１５５３４３号公報の図１の要部を再掲する。なお、符号は振り直した。
【０００５】
従来の電動パワーステアリング装置６００は、ステアリングハンドル６０１の操舵トルクをステアリングギヤ６０２を介してラック軸６０３に伝達するとともに、操舵トルクセンサ６０４で検出した操舵トルクに応じてコントロール装置６０５が２個の補助モータ６０６，６０７を駆動制御し、２個の補助モータ６０６，６０７が操舵トルクに応じた補助トルクを発生し、これらの補助トルクをそれぞれステアリングギヤ６０８，６０９を介してラック軸６０３に伝達することで、ラック軸６０３によって左右の車輪６１１，６１１を操舵するというものである。６１２は車速センサである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、２個の補助モータ６０６，６０７の駆動制御をするには、種々の方法が考えられる。例えば、操舵トルクが小さいときには、補助トルクも小さくてすむので、２個の補助モータ６０６，６０７のうち、一方だけを駆動させるようにしてもよい。
【０００７】
この場合に、一方の補助モータ６０６は、停止している他方の補助モータ６０７における慣性の影響を受けるので、操舵トルクに対する応答性を確保するための配慮が必要となる。補助モータ６０６の応答性が低下すると、電動パワーステアリング装置としてのシステムの応答性も低下するからである。
しかも、２個の補助モータ６０６，６０７は、各々ステアリングギヤ６０８，６０９を介してラック軸６０３に連結したものである。一方の補助モータ６０６は、停止している他方の補助モータ６０７の慣性に加えて、他方のステアリングギヤ６０９における逆伝動効率（負荷側から駆動側へ力を伝達するときの伝動効率）の影響をも受けるので、応答性がより低下する要因となり得る。
このようなことから、さらなる改良の余地がある。
【０００８】
そこで本発明の目的は、２個の電動モータを備えた電動パワーステアリング装置における、システムの応答性を十分に確保することができる技術を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、ステアリングハンドルから操舵車輪へ至るステアリング系に第１電動モータ並びに第２電動モータを備え、これら第１・第２電動モータの動力を操舵車輪へ伝達するようにした電動パワーステアリング装置において、
ステアリング系が、ステアリングハンドルと、このステアリングハンドルに連結されたピニオン軸と、このピニオン軸にラックアンドピニオン機構を介して連結されたラック軸と、このラック軸に連結された操舵車輪とからなり、
第１電動モータの動力が、第１ウォームギヤ機構を介してピニオン軸に伝達され、このピニオン軸からラックアンドピニオン機構を介してラック軸に伝達されるように構成され、
第２電動モータの動力が、第２ウォームギヤ機構を介して補助ピニオン軸に伝達され、この補助ピニオン軸から補助ラックアンドピニオン機構を介してラック軸に伝達されるように構成され、
第１電動モータが、第２電動モータよりも先に回転を開始するものであり、この第２電動モータのモータ軸からステアリング系へ至る伝動経路にクラッチを備え、
このクラッチが、第２電動モータからステアリング系へ動力を伝えるようにするとともに、ステアリング系から第２電動モータへ力が伝わらぬようにする、一方向クラッチであることを特徴とする。
【００１０】
第１電動モータを第２電動モータよりも先に回転させるようにしたので、先に第１電動モータの動力を操舵車輪へ伝達し、更に大動力が必要なときには、第２電動モータをも回転させて動力を操舵車輪へ伝達することができる。
第１電動モータよりも後で回転を開始する、第２電動モータのモータ軸からステアリング系へ至る伝動経路にクラッチを備えた。さらにクラッチを、ステアリング系から第２電動モータへ力が伝わらぬようにする一方向クラッチとした。このため、回転を開始した第１電動モータは、停止している第２電動モータの慣性の影響を受けない。従って、２個の電動モータを備えたにもかかわらず、第１電動モータだけを回転させたときに、モータ制御信号に対する応答性を高めることができる。従って、電動パワーステアリング装置としてのシステムの応答性を、十分に確保することができる。
【００１１】
請求項１は、第２電動モータが、第１電動モータよりも大容量のモータであることを特徴とする。
第１電動モータよりも後で回転を開始する第２電動モータを、第１電動モータよりも大容量モータとしたので、第２電動モータの慣性が第１電動モータの慣性よりも大きい。操舵車輪を操舵する動力が小さくてすむときには、慣性が小さい第１電動モータだけを回転させることで、電動パワーステアリング装置としてのシステムの応答性を、より高めることができる。
しかも、慣性が大きい第２電動モータ側に一方向クラッチを設けることになる。第１電動モータだけを回転させたときに、停止している第２電動モータの、大きい慣性の影響を排除して、モータ制御信号に対する応答性を、より高めることができる。
【００１２】
請求項２は、第１電動モータのモータ軸からステアリング系へ至る伝動経路にクラッチを備え、
このクラッチが、第１電動モータからステアリング系へ動力を伝えるようにするとともに、ステアリング系から第１電動モータへ力が伝わらぬようにする、一方向クラッチであることを特徴とする。
【００１３】
第１電動モータのモータ軸からステアリング系へ至る第１伝動経路、及び、第２電動モータのモータ軸からステアリング系へ至る第２伝動経路に、各々一方向クラッチを備えたので、第１・第２電動モータのうちの一方を他方よりも先に回転させたときに、回転を開始した一方の電動モータが、停止している他方の電動モータの慣性の影響を受けない。従って、２個の電動モータを備えたにもかかわらず、一方の電動モータだけを回転させたときに、モータ制御信号に対する応答性を高めることができる。従って、電動パワーステアリング装置としてのシステムの応答性を、十分に確保することができる。
さらには、一方の電動モータが故障した場合には、正常な他方の電動モータで最低限必要な動力を確保することができる。
【００１４】
さらにまた、第１・第２電動モータは各クラッチによって、ステアリング系から振動が絶縁された状態にある。従って、操舵車輪からラック軸に伝わった振動は、その振動方向にかかわらず、第１・第２電動モータで減衰されることなく、ほとんどがステアリングハンドルに伝わる。このため、運転者は操舵車輪からステアリングハンドルに伝わる微振動の変化を手で感じとることによって、ステアリングハンドルを通じて路面状況（路面情報）を常に確実に把握することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図面に基づいて以下に説明する。なお、先にクラッチについて説明し、次に、このクラッチを採用した電動パワーステアリング装置について説明する。また、図面は符号の向きに見るものとする。
【００１６】
図１は本発明に係るクラッチの断面図であり、このクラッチ１０は、入力側の筒状の内輪２０と、出力側の円筒状の外輪３０と、これらの内輪２０と外輪３０との間に介在する複数のローラ４０・・・（図では２個だけを示す。また、・・・は複数を示す。以下同じ。）と、ローラ４０・・・を保持する円筒状の保持器（リテーナ）５０と、保持器５０を回転方向の中立位置に保持する複数のセンタリングばね６０・・・と、保持器５０の回転運動を緩慢にするように嵌合する固定リング７０と、からなる。
【００１７】
内輪２０、外輪３０、保持器５０及び固定リング７０は、互いに同心上に設定されることになる。
ローラ４０は、内・外輪２０，３０に対して平行に配置した円柱状部材であり、自転可能なように、保持器５０のガイド孔５１に嵌合したものである。
【００１８】
保持器５０の端部から内輪２０の軸方向に沿って延長部５２を延ばし、この延長部５２を固定リング７０の嵌合凹部７１に嵌合するとともに、この嵌合凹部７１と延長部５２との間の隙間に粘性流体７２を封入することで、粘性流体７２によって、保持器５０の回転運動を緩慢にすることができる。粘性流体７２は、高粘度の流体（例えば、ゲル）である。
【００１９】
図２（ａ），（ｂ）は本発明に係るクラッチの構成図であり、（ａ）は上記図１の２−２線断面でのクラッチ１０の一部を表し、（ｂ）は（ａ）のセンタリングばね６０付近を斜視図として表したものである。
内輪２０の外周面は、内輪２０の中心と同心の正多角形状を呈する。外輪３０の内周面は、外輪３０の中心と同心の円形状を呈する。複数のローラ４０・・・は、内輪２０の外周面における多角形の角数に応じた数量で、内輪２０の周方向に一定ピッチで配列したものである。
【００２０】
このようにして、内輪２０の多角形外周面における各平坦面（以下、「外周平坦面」と言う。）２１・・・と外輪３０の円形内周面３１との間に、テーパ状空間部３２・・・を形成することができる。テーパ状空間部３２・・・は、狭部としての周方向端部がテーパ形状を呈する空間部である。各テーパ状空間部３２・・・に１個ずつローラ４０を介在させることになる。
【００２１】
センタリングばね６０は、ばね用線材を略コ字状に折曲げ形成した部材である。一方、内輪２０及び保持器５０は端部に、径方向に開放した掛け溝２２・・・，５３・・・を有する。これらの掛け溝２２・・・，５３・・・にセンタリングばね６０の両端部６１，６１を掛け止めることで、保持器５０が回転運動をしたときに中立位置に戻すことができる。
【００２２】
次に、上記構成のクラッチ１０の作用について、図２及び図３に基づき説明する。
図２はクラッチ１０がオフ状態（開状態）にあることを示す。このオフ状態においては、内輪２０の外周平坦面２１における中央位置Ｌ１にローラ４０がくるように、内輪２０と保持器５０とをセンタリングばね６０で弾発している。従って、ローラ４０は外周平坦面２１の中央位置Ｌ１に保持されることになる。
【００２３】
外周平坦面２１の中央位置Ｌ１から外輪３０の円形内周面３１までの間隔は、ローラ４０の径よりも大きい。このため、外輪３０の円形内周面３１とローラ４０との間には隙間３３を有する。このオフ状態において、外輪３０が時計回り又は反時計回りのどちらに回転しても、ローラ４０を介して内輪２０を回転させることはできない。外輪３０は空転するだけである。
なお、この状態における外周平坦面２１の中央位置Ｌ１は、ローラ４０の中立位置Ｌ２と一致する。
【００２４】
その後、内輪２０を時計回り（矢印Ｒ１方向）に回転させると、センタリングばね６０を介して保持器５０も同方向へ回転しようとする。しかし、粘性流体７２（図２参照）によって、保持器５０の回転運動は抑制されている。このため、保持器５０並びにローラ４０は元の位置に止まろうとする。ローラ４０に対して、外周平坦面２１の位相は変化する。この結果を図３に示す。
【００２５】
図３（ａ），（ｂ）は本発明に係るクラッチの作用図であり、（ａ）は上記図２（ａ）に対応し、（ｂ）は上記図２（ｂ）に対応する。
ローラ４０の中立位置Ｌ２に対して、外周平坦面２１の中央位置Ｌ１は変位する。このため、ローラ４０の中立位置Ｌ２において、外周平坦面２１から外輪３０の円形内周面３１までの間隔が狭まる。ローラ４０は、外周平坦面２１及び円形内周面３１に接触して、くさび作用をなすことで、内輪２０と外輪３０とをロックする。この結果、クラッチ１０はオン（接状態）になる。このようにして、内輪２０から外輪３０へ力を伝えて、外輪３０を時計回りに回転させることができる。
【００２６】
その後、内輪２０を反時計回り（矢印Ｒ１と反対方向）に回転させると、上記図２に示すようにローラ４０の中立位置Ｌ２において、外周平坦面２１から外輪３０の円形内周面３１までの間隔が拡がる。このため、外輪３０の円形内周面３１とローラ４０との間に隙間３３ができるので、内輪２０と外輪３０とのロック状態は解除になる。この結果、クラッチ１０はオフ（開状態）になる。このようにして、内輪２０から外輪３０への力の伝達を解除することができる。
【００２７】
なお、内輪２０を反時計回りに回転させた場合も同様に、クラッチ１０はオン（接状態）になり、内輪２０から外輪３０へ力を伝えて、外輪３０を反時計回りに回転させることができる。
【００２８】
以上の説明から明らかなように、クラッチ１０は、外輪３０に対する内輪２０の相対回転数の差を利用したものであり、内輪２０の回転数が外輪３０の回転数を上回ったときにオンとなり、内輪２０の回転数が外輪３０の回転数を下回ったとき（内輪２０が停止したときを含む）にオフとなる。
このようなクラッチ１０は、入力側の内輪２０から出力側の外輪３０へ力を伝えるようにするとともに、外輪３０から内輪２０へ力が伝わらぬようにする、一方向クラッチ（不可逆クラッチ）であると、言うことができる。
【００２９】
次に、上記クラッチ１０を搭載した電動パワーステアリング装置の第１実施例について、図４に基づき説明する。
図４は本発明に係る電動パワーステアリング装置（第１実施例）の模式図である。第１実施例の電動パワーステアリング装置１００は、車両のステアリングハンドル１１１から操舵車輪１１９，１１９に至るステアリング系１１０と、このステアリング系１１０に補助トルクを加える補助トルク機構１２０とからなる。この電動パワーステアリング装置１００は、ラック軸１１６の両端から操舵トルクを取り出すようにしたエンドテイクオフ型操舵装置である。
【００３０】
ステアリング系１１０は、ステアリングハンドル１１１にステアリング軸１１２及び自在軸継手１１３・・・を介してピニオン軸１１４を連結し、ピニオン軸１１４にラックアンドピニオン機構１１５を介してラック軸１１６を連結し、ラック軸１１６の両端に左右のタイロッド１１７，１１７及びナックル１１８，１１８を介して左右の操舵車輪１１９，１１９を連結したものである。
ラックアンドピニオン機構１１５は、ピニオン軸１１４に形成したピニオン１１５ａと、ラック軸１１６に形成したラック１１５ｂとからなる。
【００３１】
運転者がステアリングハンドル１１１を操舵することで、この操舵トルクによりラックアンドピニオン機構１１５、ラック軸１１６及び左右のタイロッド１１７，１１７を介して、左右の操舵車輪１１９，１１９を操舵することができる。
【００３２】
補助トルク機構１２０は、ステアリングハンドル１１１に加えたステアリング系１１０の操舵トルクを操舵トルクセンサ１２１で検出し、この検出信号に基づき制御部１２２でモータ制御信号を発生し、このモータ制御信号に基づき操舵トルクに応じた補助トルク（動力）を第１電動モータ１３１並びに第２電動モータ１４１で発生し、これら第１・第２電動モータ１３１，１４１の動力を操舵車輪１１９，１１９へ伝達するようにしたものである。このように、ステアリング系１１０に第１電動モータ１３１並びに第２電動モータ１４１を備えるようにした。
【００３３】
詳しく説明すると、補助トルク機構１２０は、操舵トルクセンサ１２１と制御部１２２と第１補助トルク機構１３０と第２補助トルク機構１４０とからなる。操舵トルクセンサ１２１は磁歪式トルクセンサである。
【００３４】
第１補助トルク機構１３０は、第１電動モータ１３１と、第１電動モータ１３１の補助トルクをピニオン軸１１４に伝達するトルク伝達部材としての第１ウォームギヤ機構１３２とからなる。
第１ウォームギヤ機構１３２は、第１ウォーム軸１３３に形成した第１ウォーム１３４と、ピニオン軸１１４に結合した第１ウォームホイール１３５とを組合わせた倍力機構である。第１電動モータ１３１のモータ軸１３１ａにカップリング１３６を介して第１ウォーム軸１３３を連結した。
【００３５】
第２補助トルク機構１４０は、第２電動モータ１４１に第２ウォームギヤ機構１４２、補助ピニオン軸１４６、及び、補助ラックアンドピニオン機構１４７を介してラック軸１１６を連結したものである。補助ラックアンドピニオン機構１４７は、補助ピニオン軸１４６に形成したピニオン１４７ａと、ラック軸１１６に形成したラック１４７ｂとからなる。
第２ウォームギヤ機構１４２は、第２ウォーム軸１４３に形成した第２ウォーム１４４と、補助ピニオン軸１４６に結合した第２ウォームホイール１４５とを組合わせた倍力機構である。第２電動モータ１４１のモータ軸１４１ａに上記クラッチ１０（以下「クラッチ１０Ｂ」と言う。）を介して第２ウォーム軸１４３を連結した。
【００３６】
第２電動モータ１４１の補助トルクを、クラッチ１０Ｂ、トルク伝達部材としての第２ウォームギヤ機構１４２、第２ウォームギヤ機構１４２に連結した補助ピニオン軸１４６、補助ラックアンドピニオン機構１４７を介して、ラック軸１１６に伝達することができる。
【００３７】
第１電動モータ１３１は、第２電動モータ１４１よりも先に回転を開始するモータである。第２電動モータ１４１は、第１電動モータ１３１よりも大容量のモータである。
以上の説明から明らかなように、第１実施例は、第２電動モータ１４１のモータ軸１４１ａからステアリング系１１０へ至る伝動経路１５２に、上記クラッチ１０Ｂを備えたことを特徴とする。ここで、伝動経路１５２とは、第２電動モータ１４１のモータ軸１４１ａからラック軸１１６までの補助トルク伝達経路のことである。
【００３８】
次に、上記第１実施例の電動パワーステアリング装置１００の作用について説明する。
第１電動モータ１３１を第２電動モータ１４１よりも先に回転させるようにしたので、先に第１電動モータ１３１の動力を操舵車輪１１９，１１９へ伝達し、更に大動力が必要なとき、例えば停車中にステアリングハンドル１１１で操舵車輪１１９，１１９を操舵するとき（いわゆる、据え切り時）には、第２電動モータ１４１をも回転させて動力を操舵車輪１１９，１１９へ伝達することができる。
【００３９】
さらに電動パワーステアリング装置１００は、第１電動モータ１３１よりも後で回転を開始する、第２電動モータ１４１のモータ軸１４１ａからステアリング系１１０へ至る伝動経路１５２にクラッチ１０Ｂを備える。このクラッチ１０Ｂによれば、第２電動モータ１４１からステアリング系１１０へ動力を伝えるようにするとともに、ステアリング系１１０から第２電動モータ１４１へ力が伝わらぬようにすることができる。
【００４０】
このため、回転を開始した第１電動モータ１３１は、停止している第２電動モータ１４１の慣性の影響を受けない。従って、２個の電動モータ１３１，１４１を備えたにもかかわらず、第１電動モータ１３１だけを回転させたときに、制御部１２２のモータ制御信号に対する応答性を高めることができる。従って、電動パワーステアリング装置１００としてのシステムの応答性を、十分に確保することができる。
【００４１】
さらには、第１電動モータ１３１よりも後で回転を開始する第２電動モータ１４１を、第１電動モータ１３１よりも大容量モータとしたので、第２電動モータ１４１の慣性が第１電動モータ１３１の慣性よりも大きい。操舵車輪１１９，１１９を操舵する動力が小さくてすむときには、慣性が小さい第１電動モータ１３１だけを回転させることで、電動パワーステアリング装置１００としてのシステムの応答性を、より高めることができる。
【００４２】
しかも、慣性が大きい第２電動モータ１４１側にクラッチ１０Ｂを設けることになる。第１電動モータ１３１だけを回転させたときに、停止している第２電動モータ１４１の、大きい慣性の影響を排除して、モータ制御信号に対する応答性を、より高めることができる。
【００４３】
次に、上記クラッチ１０を搭載した電動パワーステアリング装置の第２実施例について、図５及び図６に基づき説明する。
図５は本発明に係る電動パワーステアリング装置（第２実施例）の模式図である。第２実施例の電動パワーステアリング装置２００は、第１電動モータ１３１のモータ軸１３１ａからステアリング系１１０へ至る第１伝動経路１５１に上記クラッチ１０（以下「第１クラッチ１０Ａ」と言う。）を備えるとともに、第２電動モータ１４１のモータ軸１４１ａからステアリング系１１０へ至る第２伝動経路１５２にも上記クラッチ１０（以下「第２クラッチ１０Ｂ」と言う。）を備えたことを特徴とする。
他の構成については上記図４に示す第１実施例の電動パワーステアリング装置１００と同じであり、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００４４】
ここで、第１伝動経路１５１とは、第１電動モータ１３１のモータ軸１３１ａからピニオン軸１１４まで又はラック軸１１６までの補助トルク伝達経路のことである。第２伝動経路１５２とは、第２電動モータ１４１のモータ軸１４１ａからラック軸１１６までの補助トルク伝達経路のことである。
【００４５】
具体的には、第１電動モータ１３１のモータ軸１３１ａに第１クラッチ１０Ａを介して第１ウォーム軸１３３を連結した。また、第２電動モータ１４１のモータ軸１４１ａに第２クラッチ１０Ｂを介して第２ウォーム軸１４３を連結した。
【００４６】
第１クラッチ１０Ａによれば、第１電動モータ１３１からステアリング系１１０へ動力を伝えるようにするとともに、ステアリング系１１０から第１電動モータ１３１へ力が伝わらぬようにすることができる。
一方、第２クラッチ１０Ｂによれば、第２電動モータ１４１からステアリング系１１０へ動力を伝えるようにするとともに、ステアリング系１１０から第２電動モータ１４１へ力が伝わらぬようにすることができる。
【００４７】
次に、上記構成の第２実施例の電動パワーステアリング装置２００の作用を図５及び図６に基づき説明する。
図５において、第１電動モータ１３１のモータ軸１３１ａからステアリング系１１０へ至る第１伝動経路１５１、及び、第２電動モータ１４１のモータ軸１４１ａからステアリング系１１０へ至る第２伝動経路１５２に、各々一方向クラッチ（第１・第２クラッチ１０Ａ，１０Ｂ）を備えたので、第１・第２電動モータ１３１，１４１のうちの一方を他方よりも先に回転させたときに、回転を開始した一方の電動モータ１３１が、停止している他方の電動モータ１４１の慣性の影響を受けない。従って、２個の電動モータ１３１，１４１を備えたにもかかわらず、一方の電動モータ１３１だけを回転させたときに、モータ制御信号に対する応答性を高めることができる。従って、電動パワーステアリング装置２００としてのシステムの応答性を、十分に確保することができる。
【００４８】
さらには、一方の電動モータ１３１又は１４１が故障した場合には、正常な他方の電動モータ１４１または１３１によって、最低限必要な動力を確保することができる。
【００４９】
図６（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る電動パワーステアリング装置（第２実施例）の作用図であり、（ａ）及び（ｂ）は本発明の電動パワーステアリング装置２００を示し、（ｃ）は比較例の電動パワーステアリング装置５００を示す。
【００５０】
（ｃ）に示す比較例の電動パワーステアリング装置５００は、第１電動モータ１３１のモータ軸１３１ａに第１ウォーム軸１３３を直接取付けるとともに、第２電動モータ１４１のモータ軸１４１ａに第２ウォーム軸１４３を直接取付けたものである。
車両を走行させると、路面の状況に応じて操舵車輪１１９，１１９に振動が発生し、その振動はラック軸１１６を介してピニオン軸１１４及び補助ピニオン軸１４６に伝わる。
【００５１】
ピニオン軸１１４に伝わった振動は、更にステアリングハンドル１１１に伝わるほかに、第１ウォームホイール１３５→第１ウォーム１３４→第１ウォーム軸１３３の経路で第１電動モータ１３１のモータ軸１３１ａにも伝わる。一方、補助ピニオン軸１４６に伝わった振動は、更に第２ウォームホイール１４５→第２ウォーム１４４→第２ウォーム軸１４３の経路で第２電動モータ１４１のモータ軸１４１ａにも伝わる。この結果、ラック軸１１６に伝わった振動は、第１・第２電動モータ１３１，１４１で減衰され得る。
【００５２】
特に、第１・第２電動モータ１３１，１４１が停止しているときには、次のような現象が発生する。
第１ウォーム１３４や第２ウォーム１４４を回転させる方向の振動は、第１・第２電動モータ１３１，１４１のモータ軸１３１ａ，１４１ａに設けたロータ（図示せず）を回そうとする。これに対して、第１・第２電動モータ１３１，１４１が停止中には、モータ軸１３１ａ，１４１ａ並びにロータは慣性により常に停止し続けようとする。この結果、第１ウォーム１３４や第２ウォーム１４４を回転させる方向の振動を第１・第２電動モータ１３１，１４１が打ち消して減衰させることになる。このようにして、ラック軸１１６に伝わった振動が第１・第２電動モータ１３１，１４１で減衰される。ラック軸１１６に伝わった振動は、第１・第２電動モータ１３１，１４１で減衰される分だけ、ステアリングハンドル１１１に伝わりにくくなる。
【００５３】
これに対して、（ａ）に示すように第２実施例の電動パワーステアリング装置２００は、第１電動モータ１３１のモータ軸１３１ａに上記構成の第１クラッチ１０Ａを介して第１ウォーム軸１３３を連結するとともに、第２電動モータ１４１のモータ軸１４１ａに上記構成の第２クラッチ１０Ｂを介して第２ウォーム軸１４３を連結したものである。
【００５４】
このため、▲１▼ステアリングハンドル１１１からピニオン軸１１４に加えた操舵トルクＴ１と、▲２▼第１電動モータ１３１から第１クラッチ１０Ａ並びに第１ウォームギヤ機構１３２を介してピニオン軸１１４に加えた補助トルクＴ２と▲３▼第２電動モータ１４１から第２クラッチ１０Ｂ並びに第２ウォームギヤ機構１４２を介して補助ピニオン軸１４６に加えた補助トルクＴ３とによって、操舵車輪１１９，１１９を操舵することができる。
【００５５】
このような電動パワーステアリング装置２００であるから、（ｂ）に示すように、停止中の第１・第２電動モータ１３１，１４１は第１・第２クラッチ１０Ａ，１０Ｂによって、ピニオン軸１１４や補助ピニオン軸１４６から、振動が絶縁された状態にある。従って、操舵車輪１１９，１１９からラック軸１１６に伝わった振動は、その振動方向にかかわらず、第１・第２電動モータ１３１，１４１で減衰されることなく、ほとんどがステアリングハンドル１１１に伝わる。このため、運転者は操舵車輪１１９，１１９からステアリングハンドル１１１に伝わる微振動の変化を手で感じとることによって、ステアリングハンドル１１１を通じて路面状況（路面情報）を常に確実に把握することができる。
【００５６】
ところで、本発明は、操舵トルクセンサ１２１として磁歪式トルクセンサを採用したものである。磁歪式トルクセンサは、磁歪特性を有するピニオン軸１１４に作用した操舵トルクに応じて生じる磁歪効果を電気コイルにて電気磁気的に検出するものである。従って、従来のように、操舵トルクを検出するためにピニオン軸１１４を長手方向に二分割して、これら分割軸間をトーションバーにて連結する必要がない。ピニオン軸１１４の途中にトーションバーを設けないので、ラック軸１１６からピニオン軸１１４に伝わった振動を、トーションバーで減衰することなくステアリングハンドル１１１に伝えることができる。
【００５７】
次に、上記クラッチ１０を搭載した電動パワーステアリング装置の第３実施例について、図７に基づき説明する。
図７は本発明に係る電動パワーステアリング装置（第３実施例）の模式図である。第３実施例の電動パワーステアリング装置３００は、上記図４に示す第１実施例のステアリング系１１０における、ステアリング軸１１２からピニオン軸１１４を分離、独立させたことを特徴とする。
他の構成については上記図４に示す第１実施例の電動パワーステアリング装置１００と同じであり、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００５８】
第３実施例のステアリング軸１１２は、操舵車輪１１９，１１９を直接操舵することはない。このままでは、ステアリングハンドル１１１を操舵しても空転するだけであり、路面反力が無いので、操舵感覚（操舵フィーリング）が劣る。
これに対応するために第３実施例は、操舵反力を付加するための電動モータ、すなわち反力付加モータ３１１をステアリング系１１０に備え、反力付加モータ３１１のモータ軸３１１ａにギヤ機構３１２を介してステアリング軸１１２を連結したものである。
【００５９】
より具体的には、操舵角センサ３１３によってステアリング軸１１２の操舵角及び角速度（操舵速度）を検出し、この検出信号に基づき制御部１２２で制御信号を発生し、この制御信号に基づき操舵角及び角速度に応じた操舵反力を反力付加モータ３１１で発生し、反力付加モータ３１１の動力をステアリング軸１１２へ伝達するようにしたものである。操舵角センサ３１３は磁歪式トルクセンサである。
【００６０】
このようにして、反力付加モータ３１１で路面反力に相当する疑似的な反力を発生し、ステアリング軸１１２に付加することにより、ステアリングハンドル１１１の手応え感を増し、操舵感覚を高めることができる。
この場合には、運転者がステアリングハンドル１１１を操舵することで、操舵トルクを操舵トルクセンサ１２１で検出し、この検出信号に基づき制御部１２２でモータ制御信号を発生し、このモータ制御信号に基づき操舵トルクに応じて第１・第２電動モータ１３１，１４１が発生したトルク（動力）をピニオン軸１１４及び補助ピニオン軸１４６を介してラック軸１１６に伝達し、ラック軸１１６で操舵車輪１１９，１１９を操舵することができる。
さらには、上記図４に示す第１実施例の電動パワーステアリング装置１００と同様の作用、効果をなすことができる。
【００６１】
次に、上記クラッチ１０を搭載した電動パワーステアリング装置の第４実施例について、図８に基づき説明する。
図８は本発明に係る電動パワーステアリング装置（第４実施例）の模式図である。第４実施例の電動パワーステアリング装置４００は、上記図５に示す第２実施例のステアリング系１１０における、ステアリング軸１１２からピニオン軸１１４を分離、独立させたことを特徴とする。
【００６２】
すなわち、上記図５に示す第２実施例の電動パワーステアリング装置２００のうち、ステアリング系１１０の構成を、上記図７に示す第３実施例のステアリング系１１０に変更したものである。
上記図５及び図６に示す第２実施例の電動パワーステアリング装置２００と同様の作用、効果をなすことができる。
他の構成については上記図５に示す第２実施例の電動パワーステアリング装置２００と同じであり、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００６３】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１は、第１・第２電動モータの駆動を開始させるときに第１電動モータを第２電動モータよりも常に先に回転させるようにしたので、先に第１電動モータの動力を操舵車輪へ伝達し、更に大動力が必要なときには、第２電動モータをも回転させて動力を操舵車輪へ伝達することができる。
第１電動モータよりも後で回転を開始する、第２電動モータのモータ軸からステアリング系へ至る伝動経路にクラッチを備えた。さらにクラッチを、ステアリング系から第２電動モータへ力が伝わらぬようにする一方向クラッチとした。このため、回転を開始した第１電動モータは、停止している第２電動モータの慣性の影響を受けない。従って、２個の電動モータを備えたにもかかわらず、第１電動モータだけを回転させたときに、モータ制御信号に対する応答性を高めることができる。従って、電動パワーステアリング装置としてのシステムの応答性を、十分に確保することができる。
【００６４】
請求項１は、第１電動モータよりも後で回転を開始する第２電動モータを、第１電動モータよりも大容量モータとしたので、第２電動モータの慣性が第１電動モータの慣性よりも大きい。操舵車輪を操舵する動力が小さくてすむときには、慣性が小さい第１電動モータだけを回転させることで、電動パワーステアリング装置としてのシステムの応答性を、より高めることができる。
しかも、慣性が大きい第２電動モータ側に一方向クラッチを設けることになる。第１電動モータだけを回転させたときに、停止している第２電動モータの、大きい慣性の影響を排除して、モータ制御信号に対する応答性を、より高めることができる。
【００６５】
請求項２は、第１電動モータのモータ軸からステアリング系へ至る第１伝動経路、及び、第２電動モータのモータ軸からステアリング系へ至る第２伝動経路に、各々一方向クラッチを備えたので、第１・第２電動モータのうちの一方を他方よりも常に先に回転させたときに、回転を開始した一方の電動モータが、停止している他方の電動モータの慣性の影響を受けない。従って、２個の電動モータを備えたにもかかわらず、一方の電動モータだけを回転させたときに、モータ制御信号に対する応答性を高めることができる。従って、電動パワーステアリング装置としてのシステムの応答性を、十分に確保することができる。
さらには、一方の電動モータが故障した場合には、正常な他方の電動モータで最低限必要な動力を確保することができる。
【００６６】
さらにまた、第１・第２電動モータは各クラッチによって、ステアリング系から振動が絶縁された状態にある。従って、操舵車輪からラック軸に伝わった振動は、その振動方向にかかわらず、第１・第２電動モータで減衰されることなく、ほとんどがステアリングハンドルに伝わる。このため、運転者は操舵車輪からステアリングハンドルに伝わる微振動の変化を手で感じとることによって、ステアリングハンドルを通じて路面状況（路面情報）を常に確実に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るクラッチの断面図
【図２】本発明に係るクラッチの構成図
【図３】本発明に係るクラッチの作用図
【図４】本発明に係る電動パワーステアリング装置（第１実施例）の模式図
【図５】本発明に係る電動パワーステアリング装置（第２実施例）の模式図
【図６】本発明に係る電動パワーステアリング装置（第２実施例）の作用図
【図７】本発明に係る電動パワーステアリング装置（第３実施例）の模式図
【図８】本発明に係る電動パワーステアリング装置（第４実施例）の模式図
【図９】従来の電動パワーステアリング装置の概要図
【符号の説明】
１０，１０Ａ，１０Ｂ…クラッチ（一方向クラッチ）、１００，２００，３００，４００…電動パワーステアリング装置、１１０…ステアリング系、１１１…ステアリングハンドル、１１９…操舵車輪、１３１…第１電動モータ、１３１ａ…第１電動モータのモータ軸、１４１…第２電動モータ、１４１ａ…第２電動モータのモータ軸、１５１，１５２…伝動経路。
【発明の属する技術分野】
本発明は電動パワーステアリング装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ステアリングハンドルの操舵力を軽減して快適な操舵感を与えるために、電動パワーステアリング装置が多用され、大型車両にも採用されるようになってきた。しかしながら、大型車両に電動パワーステアリング装置を採用した場合には、電動モータによる補助トルクが増大する。このため、大型の電動モータが必要である。大型電動モータを車両の狭いスペースに配置するには限界がある。しかも、大容量のモータ駆動回路を用いる必要があるので、コストアップの要因となる。
【０００３】
このような点を改良する技術として、１個の大型電動モータから２個の小型電動モータに変更した、電動パワーステアリング装置が開発されてきた。この種の電動パワーステアリング装置としては、例えば特開平５−１５５３４３号公報「電動式パワーステアリング装置」（以下、「従来の技術」と言う。）が知られている。以下、上記従来の技術の概要を説明する。
【０００４】
図９は従来の電動パワーステアリング装置の概要図であり、特開平５−１５５３４３号公報の図１の要部を再掲する。なお、符号は振り直した。
【０００５】
従来の電動パワーステアリング装置６００は、ステアリングハンドル６０１の操舵トルクをステアリングギヤ６０２を介してラック軸６０３に伝達するとともに、操舵トルクセンサ６０４で検出した操舵トルクに応じてコントロール装置６０５が２個の補助モータ６０６，６０７を駆動制御し、２個の補助モータ６０６，６０７が操舵トルクに応じた補助トルクを発生し、これらの補助トルクをそれぞれステアリングギヤ６０８，６０９を介してラック軸６０３に伝達することで、ラック軸６０３によって左右の車輪６１１，６１１を操舵するというものである。６１２は車速センサである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、２個の補助モータ６０６，６０７の駆動制御をするには、種々の方法が考えられる。例えば、操舵トルクが小さいときには、補助トルクも小さくてすむので、２個の補助モータ６０６，６０７のうち、一方だけを駆動させるようにしてもよい。
【０００７】
この場合に、一方の補助モータ６０６は、停止している他方の補助モータ６０７における慣性の影響を受けるので、操舵トルクに対する応答性を確保するための配慮が必要となる。補助モータ６０６の応答性が低下すると、電動パワーステアリング装置としてのシステムの応答性も低下するからである。
しかも、２個の補助モータ６０６，６０７は、各々ステアリングギヤ６０８，６０９を介してラック軸６０３に連結したものである。一方の補助モータ６０６は、停止している他方の補助モータ６０７の慣性に加えて、他方のステアリングギヤ６０９における逆伝動効率（負荷側から駆動側へ力を伝達するときの伝動効率）の影響をも受けるので、応答性がより低下する要因となり得る。
このようなことから、さらなる改良の余地がある。
【０００８】
そこで本発明の目的は、２個の電動モータを備えた電動パワーステアリング装置における、システムの応答性を十分に確保することができる技術を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、ステアリングハンドルから操舵車輪へ至るステアリング系に第１電動モータ並びに第２電動モータを備え、これら第１・第２電動モータの動力を操舵車輪へ伝達するようにした電動パワーステアリング装置において、
ステアリング系が、ステアリングハンドルと、このステアリングハンドルに連結されたピニオン軸と、このピニオン軸にラックアンドピニオン機構を介して連結されたラック軸と、このラック軸に連結された操舵車輪とからなり、
第１電動モータの動力が、第１ウォームギヤ機構を介してピニオン軸に伝達され、このピニオン軸からラックアンドピニオン機構を介してラック軸に伝達されるように構成され、
第２電動モータの動力が、第２ウォームギヤ機構を介して補助ピニオン軸に伝達され、この補助ピニオン軸から補助ラックアンドピニオン機構を介してラック軸に伝達されるように構成され、
第１電動モータが、第２電動モータよりも先に回転を開始するものであり、この第２電動モータのモータ軸からステアリング系へ至る伝動経路にクラッチを備え、
このクラッチが、第２電動モータからステアリング系へ動力を伝えるようにするとともに、ステアリング系から第２電動モータへ力が伝わらぬようにする、一方向クラッチであることを特徴とする。
【００１０】
第１電動モータを第２電動モータよりも先に回転させるようにしたので、先に第１電動モータの動力を操舵車輪へ伝達し、更に大動力が必要なときには、第２電動モータをも回転させて動力を操舵車輪へ伝達することができる。
第１電動モータよりも後で回転を開始する、第２電動モータのモータ軸からステアリング系へ至る伝動経路にクラッチを備えた。さらにクラッチを、ステアリング系から第２電動モータへ力が伝わらぬようにする一方向クラッチとした。このため、回転を開始した第１電動モータは、停止している第２電動モータの慣性の影響を受けない。従って、２個の電動モータを備えたにもかかわらず、第１電動モータだけを回転させたときに、モータ制御信号に対する応答性を高めることができる。従って、電動パワーステアリング装置としてのシステムの応答性を、十分に確保することができる。
【００１１】
請求項１は、第２電動モータが、第１電動モータよりも大容量のモータであることを特徴とする。
第１電動モータよりも後で回転を開始する第２電動モータを、第１電動モータよりも大容量モータとしたので、第２電動モータの慣性が第１電動モータの慣性よりも大きい。操舵車輪を操舵する動力が小さくてすむときには、慣性が小さい第１電動モータだけを回転させることで、電動パワーステアリング装置としてのシステムの応答性を、より高めることができる。
しかも、慣性が大きい第２電動モータ側に一方向クラッチを設けることになる。第１電動モータだけを回転させたときに、停止している第２電動モータの、大きい慣性の影響を排除して、モータ制御信号に対する応答性を、より高めることができる。
【００１２】
請求項２は、第１電動モータのモータ軸からステアリング系へ至る伝動経路にクラッチを備え、
このクラッチが、第１電動モータからステアリング系へ動力を伝えるようにするとともに、ステアリング系から第１電動モータへ力が伝わらぬようにする、一方向クラッチであることを特徴とする。
【００１３】
第１電動モータのモータ軸からステアリング系へ至る第１伝動経路、及び、第２電動モータのモータ軸からステアリング系へ至る第２伝動経路に、各々一方向クラッチを備えたので、第１・第２電動モータのうちの一方を他方よりも先に回転させたときに、回転を開始した一方の電動モータが、停止している他方の電動モータの慣性の影響を受けない。従って、２個の電動モータを備えたにもかかわらず、一方の電動モータだけを回転させたときに、モータ制御信号に対する応答性を高めることができる。従って、電動パワーステアリング装置としてのシステムの応答性を、十分に確保することができる。
さらには、一方の電動モータが故障した場合には、正常な他方の電動モータで最低限必要な動力を確保することができる。
【００１４】
さらにまた、第１・第２電動モータは各クラッチによって、ステアリング系から振動が絶縁された状態にある。従って、操舵車輪からラック軸に伝わった振動は、その振動方向にかかわらず、第１・第２電動モータで減衰されることなく、ほとんどがステアリングハンドルに伝わる。このため、運転者は操舵車輪からステアリングハンドルに伝わる微振動の変化を手で感じとることによって、ステアリングハンドルを通じて路面状況（路面情報）を常に確実に把握することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図面に基づいて以下に説明する。なお、先にクラッチについて説明し、次に、このクラッチを採用した電動パワーステアリング装置について説明する。また、図面は符号の向きに見るものとする。
【００１６】
図１は本発明に係るクラッチの断面図であり、このクラッチ１０は、入力側の筒状の内輪２０と、出力側の円筒状の外輪３０と、これらの内輪２０と外輪３０との間に介在する複数のローラ４０・・・（図では２個だけを示す。また、・・・は複数を示す。以下同じ。）と、ローラ４０・・・を保持する円筒状の保持器（リテーナ）５０と、保持器５０を回転方向の中立位置に保持する複数のセンタリングばね６０・・・と、保持器５０の回転運動を緩慢にするように嵌合する固定リング７０と、からなる。
【００１７】
内輪２０、外輪３０、保持器５０及び固定リング７０は、互いに同心上に設定されることになる。
ローラ４０は、内・外輪２０，３０に対して平行に配置した円柱状部材であり、自転可能なように、保持器５０のガイド孔５１に嵌合したものである。
【００１８】
保持器５０の端部から内輪２０の軸方向に沿って延長部５２を延ばし、この延長部５２を固定リング７０の嵌合凹部７１に嵌合するとともに、この嵌合凹部７１と延長部５２との間の隙間に粘性流体７２を封入することで、粘性流体７２によって、保持器５０の回転運動を緩慢にすることができる。粘性流体７２は、高粘度の流体（例えば、ゲル）である。
【００１９】
図２（ａ），（ｂ）は本発明に係るクラッチの構成図であり、（ａ）は上記図１の２−２線断面でのクラッチ１０の一部を表し、（ｂ）は（ａ）のセンタリングばね６０付近を斜視図として表したものである。
内輪２０の外周面は、内輪２０の中心と同心の正多角形状を呈する。外輪３０の内周面は、外輪３０の中心と同心の円形状を呈する。複数のローラ４０・・・は、内輪２０の外周面における多角形の角数に応じた数量で、内輪２０の周方向に一定ピッチで配列したものである。
【００２０】
このようにして、内輪２０の多角形外周面における各平坦面（以下、「外周平坦面」と言う。）２１・・・と外輪３０の円形内周面３１との間に、テーパ状空間部３２・・・を形成することができる。テーパ状空間部３２・・・は、狭部としての周方向端部がテーパ形状を呈する空間部である。各テーパ状空間部３２・・・に１個ずつローラ４０を介在させることになる。
【００２１】
センタリングばね６０は、ばね用線材を略コ字状に折曲げ形成した部材である。一方、内輪２０及び保持器５０は端部に、径方向に開放した掛け溝２２・・・，５３・・・を有する。これらの掛け溝２２・・・，５３・・・にセンタリングばね６０の両端部６１，６１を掛け止めることで、保持器５０が回転運動をしたときに中立位置に戻すことができる。
【００２２】
次に、上記構成のクラッチ１０の作用について、図２及び図３に基づき説明する。
図２はクラッチ１０がオフ状態（開状態）にあることを示す。このオフ状態においては、内輪２０の外周平坦面２１における中央位置Ｌ１にローラ４０がくるように、内輪２０と保持器５０とをセンタリングばね６０で弾発している。従って、ローラ４０は外周平坦面２１の中央位置Ｌ１に保持されることになる。
【００２３】
外周平坦面２１の中央位置Ｌ１から外輪３０の円形内周面３１までの間隔は、ローラ４０の径よりも大きい。このため、外輪３０の円形内周面３１とローラ４０との間には隙間３３を有する。このオフ状態において、外輪３０が時計回り又は反時計回りのどちらに回転しても、ローラ４０を介して内輪２０を回転させることはできない。外輪３０は空転するだけである。
なお、この状態における外周平坦面２１の中央位置Ｌ１は、ローラ４０の中立位置Ｌ２と一致する。
【００２４】
その後、内輪２０を時計回り（矢印Ｒ１方向）に回転させると、センタリングばね６０を介して保持器５０も同方向へ回転しようとする。しかし、粘性流体７２（図２参照）によって、保持器５０の回転運動は抑制されている。このため、保持器５０並びにローラ４０は元の位置に止まろうとする。ローラ４０に対して、外周平坦面２１の位相は変化する。この結果を図３に示す。
【００２５】
図３（ａ），（ｂ）は本発明に係るクラッチの作用図であり、（ａ）は上記図２（ａ）に対応し、（ｂ）は上記図２（ｂ）に対応する。
ローラ４０の中立位置Ｌ２に対して、外周平坦面２１の中央位置Ｌ１は変位する。このため、ローラ４０の中立位置Ｌ２において、外周平坦面２１から外輪３０の円形内周面３１までの間隔が狭まる。ローラ４０は、外周平坦面２１及び円形内周面３１に接触して、くさび作用をなすことで、内輪２０と外輪３０とをロックする。この結果、クラッチ１０はオン（接状態）になる。このようにして、内輪２０から外輪３０へ力を伝えて、外輪３０を時計回りに回転させることができる。
【００２６】
その後、内輪２０を反時計回り（矢印Ｒ１と反対方向）に回転させると、上記図２に示すようにローラ４０の中立位置Ｌ２において、外周平坦面２１から外輪３０の円形内周面３１までの間隔が拡がる。このため、外輪３０の円形内周面３１とローラ４０との間に隙間３３ができるので、内輪２０と外輪３０とのロック状態は解除になる。この結果、クラッチ１０はオフ（開状態）になる。このようにして、内輪２０から外輪３０への力の伝達を解除することができる。
【００２７】
なお、内輪２０を反時計回りに回転させた場合も同様に、クラッチ１０はオン（接状態）になり、内輪２０から外輪３０へ力を伝えて、外輪３０を反時計回りに回転させることができる。
【００２８】
以上の説明から明らかなように、クラッチ１０は、外輪３０に対する内輪２０の相対回転数の差を利用したものであり、内輪２０の回転数が外輪３０の回転数を上回ったときにオンとなり、内輪２０の回転数が外輪３０の回転数を下回ったとき（内輪２０が停止したときを含む）にオフとなる。
このようなクラッチ１０は、入力側の内輪２０から出力側の外輪３０へ力を伝えるようにするとともに、外輪３０から内輪２０へ力が伝わらぬようにする、一方向クラッチ（不可逆クラッチ）であると、言うことができる。
【００２９】
次に、上記クラッチ１０を搭載した電動パワーステアリング装置の第１実施例について、図４に基づき説明する。
図４は本発明に係る電動パワーステアリング装置（第１実施例）の模式図である。第１実施例の電動パワーステアリング装置１００は、車両のステアリングハンドル１１１から操舵車輪１１９，１１９に至るステアリング系１１０と、このステアリング系１１０に補助トルクを加える補助トルク機構１２０とからなる。この電動パワーステアリング装置１００は、ラック軸１１６の両端から操舵トルクを取り出すようにしたエンドテイクオフ型操舵装置である。
【００３０】
ステアリング系１１０は、ステアリングハンドル１１１にステアリング軸１１２及び自在軸継手１１３・・・を介してピニオン軸１１４を連結し、ピニオン軸１１４にラックアンドピニオン機構１１５を介してラック軸１１６を連結し、ラック軸１１６の両端に左右のタイロッド１１７，１１７及びナックル１１８，１１８を介して左右の操舵車輪１１９，１１９を連結したものである。
ラックアンドピニオン機構１１５は、ピニオン軸１１４に形成したピニオン１１５ａと、ラック軸１１６に形成したラック１１５ｂとからなる。
【００３１】
運転者がステアリングハンドル１１１を操舵することで、この操舵トルクによりラックアンドピニオン機構１１５、ラック軸１１６及び左右のタイロッド１１７，１１７を介して、左右の操舵車輪１１９，１１９を操舵することができる。
【００３２】
補助トルク機構１２０は、ステアリングハンドル１１１に加えたステアリング系１１０の操舵トルクを操舵トルクセンサ１２１で検出し、この検出信号に基づき制御部１２２でモータ制御信号を発生し、このモータ制御信号に基づき操舵トルクに応じた補助トルク（動力）を第１電動モータ１３１並びに第２電動モータ１４１で発生し、これら第１・第２電動モータ１３１，１４１の動力を操舵車輪１１９，１１９へ伝達するようにしたものである。このように、ステアリング系１１０に第１電動モータ１３１並びに第２電動モータ１４１を備えるようにした。
【００３３】
詳しく説明すると、補助トルク機構１２０は、操舵トルクセンサ１２１と制御部１２２と第１補助トルク機構１３０と第２補助トルク機構１４０とからなる。操舵トルクセンサ１２１は磁歪式トルクセンサである。
【００３４】
第１補助トルク機構１３０は、第１電動モータ１３１と、第１電動モータ１３１の補助トルクをピニオン軸１１４に伝達するトルク伝達部材としての第１ウォームギヤ機構１３２とからなる。
第１ウォームギヤ機構１３２は、第１ウォーム軸１３３に形成した第１ウォーム１３４と、ピニオン軸１１４に結合した第１ウォームホイール１３５とを組合わせた倍力機構である。第１電動モータ１３１のモータ軸１３１ａにカップリング１３６を介して第１ウォーム軸１３３を連結した。
【００３５】
第２補助トルク機構１４０は、第２電動モータ１４１に第２ウォームギヤ機構１４２、補助ピニオン軸１４６、及び、補助ラックアンドピニオン機構１４７を介してラック軸１１６を連結したものである。補助ラックアンドピニオン機構１４７は、補助ピニオン軸１４６に形成したピニオン１４７ａと、ラック軸１１６に形成したラック１４７ｂとからなる。
第２ウォームギヤ機構１４２は、第２ウォーム軸１４３に形成した第２ウォーム１４４と、補助ピニオン軸１４６に結合した第２ウォームホイール１４５とを組合わせた倍力機構である。第２電動モータ１４１のモータ軸１４１ａに上記クラッチ１０（以下「クラッチ１０Ｂ」と言う。）を介して第２ウォーム軸１４３を連結した。
【００３６】
第２電動モータ１４１の補助トルクを、クラッチ１０Ｂ、トルク伝達部材としての第２ウォームギヤ機構１４２、第２ウォームギヤ機構１４２に連結した補助ピニオン軸１４６、補助ラックアンドピニオン機構１４７を介して、ラック軸１１６に伝達することができる。
【００３７】
第１電動モータ１３１は、第２電動モータ１４１よりも先に回転を開始するモータである。第２電動モータ１４１は、第１電動モータ１３１よりも大容量のモータである。
以上の説明から明らかなように、第１実施例は、第２電動モータ１４１のモータ軸１４１ａからステアリング系１１０へ至る伝動経路１５２に、上記クラッチ１０Ｂを備えたことを特徴とする。ここで、伝動経路１５２とは、第２電動モータ１４１のモータ軸１４１ａからラック軸１１６までの補助トルク伝達経路のことである。
【００３８】
次に、上記第１実施例の電動パワーステアリング装置１００の作用について説明する。
第１電動モータ１３１を第２電動モータ１４１よりも先に回転させるようにしたので、先に第１電動モータ１３１の動力を操舵車輪１１９，１１９へ伝達し、更に大動力が必要なとき、例えば停車中にステアリングハンドル１１１で操舵車輪１１９，１１９を操舵するとき（いわゆる、据え切り時）には、第２電動モータ１４１をも回転させて動力を操舵車輪１１９，１１９へ伝達することができる。
【００３９】
さらに電動パワーステアリング装置１００は、第１電動モータ１３１よりも後で回転を開始する、第２電動モータ１４１のモータ軸１４１ａからステアリング系１１０へ至る伝動経路１５２にクラッチ１０Ｂを備える。このクラッチ１０Ｂによれば、第２電動モータ１４１からステアリング系１１０へ動力を伝えるようにするとともに、ステアリング系１１０から第２電動モータ１４１へ力が伝わらぬようにすることができる。
【００４０】
このため、回転を開始した第１電動モータ１３１は、停止している第２電動モータ１４１の慣性の影響を受けない。従って、２個の電動モータ１３１，１４１を備えたにもかかわらず、第１電動モータ１３１だけを回転させたときに、制御部１２２のモータ制御信号に対する応答性を高めることができる。従って、電動パワーステアリング装置１００としてのシステムの応答性を、十分に確保することができる。
【００４１】
さらには、第１電動モータ１３１よりも後で回転を開始する第２電動モータ１４１を、第１電動モータ１３１よりも大容量モータとしたので、第２電動モータ１４１の慣性が第１電動モータ１３１の慣性よりも大きい。操舵車輪１１９，１１９を操舵する動力が小さくてすむときには、慣性が小さい第１電動モータ１３１だけを回転させることで、電動パワーステアリング装置１００としてのシステムの応答性を、より高めることができる。
【００４２】
しかも、慣性が大きい第２電動モータ１４１側にクラッチ１０Ｂを設けることになる。第１電動モータ１３１だけを回転させたときに、停止している第２電動モータ１４１の、大きい慣性の影響を排除して、モータ制御信号に対する応答性を、より高めることができる。
【００４３】
次に、上記クラッチ１０を搭載した電動パワーステアリング装置の第２実施例について、図５及び図６に基づき説明する。
図５は本発明に係る電動パワーステアリング装置（第２実施例）の模式図である。第２実施例の電動パワーステアリング装置２００は、第１電動モータ１３１のモータ軸１３１ａからステアリング系１１０へ至る第１伝動経路１５１に上記クラッチ１０（以下「第１クラッチ１０Ａ」と言う。）を備えるとともに、第２電動モータ１４１のモータ軸１４１ａからステアリング系１１０へ至る第２伝動経路１５２にも上記クラッチ１０（以下「第２クラッチ１０Ｂ」と言う。）を備えたことを特徴とする。
他の構成については上記図４に示す第１実施例の電動パワーステアリング装置１００と同じであり、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００４４】
ここで、第１伝動経路１５１とは、第１電動モータ１３１のモータ軸１３１ａからピニオン軸１１４まで又はラック軸１１６までの補助トルク伝達経路のことである。第２伝動経路１５２とは、第２電動モータ１４１のモータ軸１４１ａからラック軸１１６までの補助トルク伝達経路のことである。
【００４５】
具体的には、第１電動モータ１３１のモータ軸１３１ａに第１クラッチ１０Ａを介して第１ウォーム軸１３３を連結した。また、第２電動モータ１４１のモータ軸１４１ａに第２クラッチ１０Ｂを介して第２ウォーム軸１４３を連結した。
【００４６】
第１クラッチ１０Ａによれば、第１電動モータ１３１からステアリング系１１０へ動力を伝えるようにするとともに、ステアリング系１１０から第１電動モータ１３１へ力が伝わらぬようにすることができる。
一方、第２クラッチ１０Ｂによれば、第２電動モータ１４１からステアリング系１１０へ動力を伝えるようにするとともに、ステアリング系１１０から第２電動モータ１４１へ力が伝わらぬようにすることができる。
【００４７】
次に、上記構成の第２実施例の電動パワーステアリング装置２００の作用を図５及び図６に基づき説明する。
図５において、第１電動モータ１３１のモータ軸１３１ａからステアリング系１１０へ至る第１伝動経路１５１、及び、第２電動モータ１４１のモータ軸１４１ａからステアリング系１１０へ至る第２伝動経路１５２に、各々一方向クラッチ（第１・第２クラッチ１０Ａ，１０Ｂ）を備えたので、第１・第２電動モータ１３１，１４１のうちの一方を他方よりも先に回転させたときに、回転を開始した一方の電動モータ１３１が、停止している他方の電動モータ１４１の慣性の影響を受けない。従って、２個の電動モータ１３１，１４１を備えたにもかかわらず、一方の電動モータ１３１だけを回転させたときに、モータ制御信号に対する応答性を高めることができる。従って、電動パワーステアリング装置２００としてのシステムの応答性を、十分に確保することができる。
【００４８】
さらには、一方の電動モータ１３１又は１４１が故障した場合には、正常な他方の電動モータ１４１または１３１によって、最低限必要な動力を確保することができる。
【００４９】
図６（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る電動パワーステアリング装置（第２実施例）の作用図であり、（ａ）及び（ｂ）は本発明の電動パワーステアリング装置２００を示し、（ｃ）は比較例の電動パワーステアリング装置５００を示す。
【００５０】
（ｃ）に示す比較例の電動パワーステアリング装置５００は、第１電動モータ１３１のモータ軸１３１ａに第１ウォーム軸１３３を直接取付けるとともに、第２電動モータ１４１のモータ軸１４１ａに第２ウォーム軸１４３を直接取付けたものである。
車両を走行させると、路面の状況に応じて操舵車輪１１９，１１９に振動が発生し、その振動はラック軸１１６を介してピニオン軸１１４及び補助ピニオン軸１４６に伝わる。
【００５１】
ピニオン軸１１４に伝わった振動は、更にステアリングハンドル１１１に伝わるほかに、第１ウォームホイール１３５→第１ウォーム１３４→第１ウォーム軸１３３の経路で第１電動モータ１３１のモータ軸１３１ａにも伝わる。一方、補助ピニオン軸１４６に伝わった振動は、更に第２ウォームホイール１４５→第２ウォーム１４４→第２ウォーム軸１４３の経路で第２電動モータ１４１のモータ軸１４１ａにも伝わる。この結果、ラック軸１１６に伝わった振動は、第１・第２電動モータ１３１，１４１で減衰され得る。
【００５２】
特に、第１・第２電動モータ１３１，１４１が停止しているときには、次のような現象が発生する。
第１ウォーム１３４や第２ウォーム１４４を回転させる方向の振動は、第１・第２電動モータ１３１，１４１のモータ軸１３１ａ，１４１ａに設けたロータ（図示せず）を回そうとする。これに対して、第１・第２電動モータ１３１，１４１が停止中には、モータ軸１３１ａ，１４１ａ並びにロータは慣性により常に停止し続けようとする。この結果、第１ウォーム１３４や第２ウォーム１４４を回転させる方向の振動を第１・第２電動モータ１３１，１４１が打ち消して減衰させることになる。このようにして、ラック軸１１６に伝わった振動が第１・第２電動モータ１３１，１４１で減衰される。ラック軸１１６に伝わった振動は、第１・第２電動モータ１３１，１４１で減衰される分だけ、ステアリングハンドル１１１に伝わりにくくなる。
【００５３】
これに対して、（ａ）に示すように第２実施例の電動パワーステアリング装置２００は、第１電動モータ１３１のモータ軸１３１ａに上記構成の第１クラッチ１０Ａを介して第１ウォーム軸１３３を連結するとともに、第２電動モータ１４１のモータ軸１４１ａに上記構成の第２クラッチ１０Ｂを介して第２ウォーム軸１４３を連結したものである。
【００５４】
このため、▲１▼ステアリングハンドル１１１からピニオン軸１１４に加えた操舵トルクＴ１と、▲２▼第１電動モータ１３１から第１クラッチ１０Ａ並びに第１ウォームギヤ機構１３２を介してピニオン軸１１４に加えた補助トルクＴ２と▲３▼第２電動モータ１４１から第２クラッチ１０Ｂ並びに第２ウォームギヤ機構１４２を介して補助ピニオン軸１４６に加えた補助トルクＴ３とによって、操舵車輪１１９，１１９を操舵することができる。
【００５５】
このような電動パワーステアリング装置２００であるから、（ｂ）に示すように、停止中の第１・第２電動モータ１３１，１４１は第１・第２クラッチ１０Ａ，１０Ｂによって、ピニオン軸１１４や補助ピニオン軸１４６から、振動が絶縁された状態にある。従って、操舵車輪１１９，１１９からラック軸１１６に伝わった振動は、その振動方向にかかわらず、第１・第２電動モータ１３１，１４１で減衰されることなく、ほとんどがステアリングハンドル１１１に伝わる。このため、運転者は操舵車輪１１９，１１９からステアリングハンドル１１１に伝わる微振動の変化を手で感じとることによって、ステアリングハンドル１１１を通じて路面状況（路面情報）を常に確実に把握することができる。
【００５６】
ところで、本発明は、操舵トルクセンサ１２１として磁歪式トルクセンサを採用したものである。磁歪式トルクセンサは、磁歪特性を有するピニオン軸１１４に作用した操舵トルクに応じて生じる磁歪効果を電気コイルにて電気磁気的に検出するものである。従って、従来のように、操舵トルクを検出するためにピニオン軸１１４を長手方向に二分割して、これら分割軸間をトーションバーにて連結する必要がない。ピニオン軸１１４の途中にトーションバーを設けないので、ラック軸１１６からピニオン軸１１４に伝わった振動を、トーションバーで減衰することなくステアリングハンドル１１１に伝えることができる。
【００５７】
次に、上記クラッチ１０を搭載した電動パワーステアリング装置の第３実施例について、図７に基づき説明する。
図７は本発明に係る電動パワーステアリング装置（第３実施例）の模式図である。第３実施例の電動パワーステアリング装置３００は、上記図４に示す第１実施例のステアリング系１１０における、ステアリング軸１１２からピニオン軸１１４を分離、独立させたことを特徴とする。
他の構成については上記図４に示す第１実施例の電動パワーステアリング装置１００と同じであり、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００５８】
第３実施例のステアリング軸１１２は、操舵車輪１１９，１１９を直接操舵することはない。このままでは、ステアリングハンドル１１１を操舵しても空転するだけであり、路面反力が無いので、操舵感覚（操舵フィーリング）が劣る。
これに対応するために第３実施例は、操舵反力を付加するための電動モータ、すなわち反力付加モータ３１１をステアリング系１１０に備え、反力付加モータ３１１のモータ軸３１１ａにギヤ機構３１２を介してステアリング軸１１２を連結したものである。
【００５９】
より具体的には、操舵角センサ３１３によってステアリング軸１１２の操舵角及び角速度（操舵速度）を検出し、この検出信号に基づき制御部１２２で制御信号を発生し、この制御信号に基づき操舵角及び角速度に応じた操舵反力を反力付加モータ３１１で発生し、反力付加モータ３１１の動力をステアリング軸１１２へ伝達するようにしたものである。操舵角センサ３１３は磁歪式トルクセンサである。
【００６０】
このようにして、反力付加モータ３１１で路面反力に相当する疑似的な反力を発生し、ステアリング軸１１２に付加することにより、ステアリングハンドル１１１の手応え感を増し、操舵感覚を高めることができる。
この場合には、運転者がステアリングハンドル１１１を操舵することで、操舵トルクを操舵トルクセンサ１２１で検出し、この検出信号に基づき制御部１２２でモータ制御信号を発生し、このモータ制御信号に基づき操舵トルクに応じて第１・第２電動モータ１３１，１４１が発生したトルク（動力）をピニオン軸１１４及び補助ピニオン軸１４６を介してラック軸１１６に伝達し、ラック軸１１６で操舵車輪１１９，１１９を操舵することができる。
さらには、上記図４に示す第１実施例の電動パワーステアリング装置１００と同様の作用、効果をなすことができる。
【００６１】
次に、上記クラッチ１０を搭載した電動パワーステアリング装置の第４実施例について、図８に基づき説明する。
図８は本発明に係る電動パワーステアリング装置（第４実施例）の模式図である。第４実施例の電動パワーステアリング装置４００は、上記図５に示す第２実施例のステアリング系１１０における、ステアリング軸１１２からピニオン軸１１４を分離、独立させたことを特徴とする。
【００６２】
すなわち、上記図５に示す第２実施例の電動パワーステアリング装置２００のうち、ステアリング系１１０の構成を、上記図７に示す第３実施例のステアリング系１１０に変更したものである。
上記図５及び図６に示す第２実施例の電動パワーステアリング装置２００と同様の作用、効果をなすことができる。
他の構成については上記図５に示す第２実施例の電動パワーステアリング装置２００と同じであり、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００６３】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１は、第１・第２電動モータの駆動を開始させるときに第１電動モータを第２電動モータよりも常に先に回転させるようにしたので、先に第１電動モータの動力を操舵車輪へ伝達し、更に大動力が必要なときには、第２電動モータをも回転させて動力を操舵車輪へ伝達することができる。
第１電動モータよりも後で回転を開始する、第２電動モータのモータ軸からステアリング系へ至る伝動経路にクラッチを備えた。さらにクラッチを、ステアリング系から第２電動モータへ力が伝わらぬようにする一方向クラッチとした。このため、回転を開始した第１電動モータは、停止している第２電動モータの慣性の影響を受けない。従って、２個の電動モータを備えたにもかかわらず、第１電動モータだけを回転させたときに、モータ制御信号に対する応答性を高めることができる。従って、電動パワーステアリング装置としてのシステムの応答性を、十分に確保することができる。
【００６４】
請求項１は、第１電動モータよりも後で回転を開始する第２電動モータを、第１電動モータよりも大容量モータとしたので、第２電動モータの慣性が第１電動モータの慣性よりも大きい。操舵車輪を操舵する動力が小さくてすむときには、慣性が小さい第１電動モータだけを回転させることで、電動パワーステアリング装置としてのシステムの応答性を、より高めることができる。
しかも、慣性が大きい第２電動モータ側に一方向クラッチを設けることになる。第１電動モータだけを回転させたときに、停止している第２電動モータの、大きい慣性の影響を排除して、モータ制御信号に対する応答性を、より高めることができる。
【００６５】
請求項２は、第１電動モータのモータ軸からステアリング系へ至る第１伝動経路、及び、第２電動モータのモータ軸からステアリング系へ至る第２伝動経路に、各々一方向クラッチを備えたので、第１・第２電動モータのうちの一方を他方よりも常に先に回転させたときに、回転を開始した一方の電動モータが、停止している他方の電動モータの慣性の影響を受けない。従って、２個の電動モータを備えたにもかかわらず、一方の電動モータだけを回転させたときに、モータ制御信号に対する応答性を高めることができる。従って、電動パワーステアリング装置としてのシステムの応答性を、十分に確保することができる。
さらには、一方の電動モータが故障した場合には、正常な他方の電動モータで最低限必要な動力を確保することができる。
【００６６】
さらにまた、第１・第２電動モータは各クラッチによって、ステアリング系から振動が絶縁された状態にある。従って、操舵車輪からラック軸に伝わった振動は、その振動方向にかかわらず、第１・第２電動モータで減衰されることなく、ほとんどがステアリングハンドルに伝わる。このため、運転者は操舵車輪からステアリングハンドルに伝わる微振動の変化を手で感じとることによって、ステアリングハンドルを通じて路面状況（路面情報）を常に確実に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るクラッチの断面図
【図２】本発明に係るクラッチの構成図
【図３】本発明に係るクラッチの作用図
【図４】本発明に係る電動パワーステアリング装置（第１実施例）の模式図
【図５】本発明に係る電動パワーステアリング装置（第２実施例）の模式図
【図６】本発明に係る電動パワーステアリング装置（第２実施例）の作用図
【図７】本発明に係る電動パワーステアリング装置（第３実施例）の模式図
【図８】本発明に係る電動パワーステアリング装置（第４実施例）の模式図
【図９】従来の電動パワーステアリング装置の概要図
【符号の説明】
１０，１０Ａ，１０Ｂ…クラッチ（一方向クラッチ）、１００，２００，３００，４００…電動パワーステアリング装置、１１０…ステアリング系、１１１…ステアリングハンドル、１１９…操舵車輪、１３１…第１電動モータ、１３１ａ…第１電動モータのモータ軸、１４１…第２電動モータ、１４１ａ…第２電動モータのモータ軸、１５１，１５２…伝動経路。
Claims (2)
- ステアリングハンドルから操舵車輪へ至るステアリング系に第１電動モータ並びに該第１電動モータよりも大容量の第２電動モータを備え、これら第１・第２電動モータの動力を前記操舵車輪へ伝達するようにした電動パワーステアリング装置において、
前記ステアリング系は、前記ステアリングハンドルと、このステアリングハンドルに連結されたピニオン軸と、このピニオン軸にラックアンドピニオン機構を介して連結されたラック軸と、このラック軸に連結された前記操舵車輪とからなり、
前記第１電動モータの動力が、第１ウォームギヤ機構を介して前記ピニオン軸に伝達され、このピニオン軸から前記ラックアンドピニオン機構を介して前記ラック軸に伝達されるように構成され、
前記第２電動モータの動力が、第２ウォームギヤ機構を介して補助ピニオン軸に伝達され、この補助ピニオン軸から補助ラックアンドピニオン機構を介して前記ラック軸に伝達されるように構成され、
前記第１・第２電動モータの駆動を開始させるときに前記第１電動モータは、前記第２電動モータよりも常に先に回転を開始するものであり、少なくとも第２電動モータのモータ軸から前記ステアリング系へ至る伝動経路にクラッチを備え、
このクラッチは、前記第２電動モータから前記ステアリング系へ動力を伝えるようにするとともに、ステアリング系から第２電動モータへ力が伝わらぬようにする、一方向クラッチであることを特徴とした電動パワーステアリング装置。 - 前記第１電動モータのモータ軸から前記ステアリング系へ至る伝動経路にクラッチを備え、
このクラッチは、前記第１電動モータから前記ステアリング系へ動力を伝えるようにするとともに、ステアリング系から第１電動モータへ力が伝わらぬようにする、一方向クラッチであることを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
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