JPH104667A - 電動機および動力舵取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 出力トルクを簡単な構成によって変更できる
電動機、及び、車両走行状態に応じた所定の出力トルク
を操舵出力軸へ出力して最適なパワーアシストを行うこ
とができる動力舵取装置を得る。 【解決手段】 動力舵取装置に備えられたモータ部３４
のプリントコイル３６では、給電ブラシ７６、７８が移
動機構部５０によって変位可能に保持されており、操舵
方向および操舵トルクに応じて回動されてプリントコイ
ル３６に対する接触状態が変更される。給電ブラシ７
６、７８が変位した場合には、磁束の向き及びプリント
コイル３６のコイル線の実質的な有効長さが変更され、
モータ部３４の回転方向及び駆動力が変化する。これに
より、操舵方向および操舵トルクに応じた所定の出力ト
ルクを操舵出力軸へ出力して、最適なパワーアシストを
行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリントコイルと
このプリントコイルに対向して設けられた磁極子とから
成る電動機に関すると共に、自動車等の車両に適用され
る動力舵取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、対向配置された一対の磁極子間に
電機子を配設する電動機においては、実開昭６１−５５
４６０号公報に開示されるように、アキシャルギャップ
型のプリントモータがある。

【０００３】この電動機においては、出力トルクを可変
制御する場合、電機子への電圧（電流）の供給を制御す
ることによって任意の出力トルクを得ることが可能であ
る。しかしながら、電機子（プリントコイル）への電圧
（電流）の供給を制御するためのパワーユニットが必要
となり、高コストとなっていた。

【０００４】一方、電動機を用いた電気式の動力舵取装
置では、操舵トルク及び車速を検出し、これらの検出結
果に基づいて電動機を制御し、補助操舵力を発生させて
操舵力を軽減している（一例として、特開平５−７７７
５６号公報）。

【０００５】しかしながら、この種の動力舵取装置で
は、操舵トルク及び車速に応じた制御電流を電動機に供
給して補助操舵力（パワーアシスト力）すなわち電動機
が発生する出力を制御する構成であるため、複雑な構成
の電流制御装置（モータコントローラ等）が不可欠でコ
スト高であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事実を考
慮し、出力トルクを制御するための高価な電流制御装置
等を用いることなく、出力トルクを簡単な構成によって
変更可能な電動機を得ることが目的であり、また、車両
走行状態に応じた所定の出力トルクを操舵出力軸へ出力
して最適なパワーアシストを行うことができる動力舵取
装置を得ることが目的である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の電
動機は、プリントコイルと前記プリントコイルに対向し
て設けられた磁極子とから成る電動機において、前記プ
リントコイルに接触して所定の電流を供給すると共に、
前記プリントコイル上を変位可能な給電ブラシと、前記
プリントコイル上の前記給電ブラシの中立位置に設けら
れた絶縁部と、を備えたことを特徴としている。

【０００８】請求項１記載の電動機では、プリントコイ
ルに接触して所定の電流を供給する給電ブラシが、プリ
ントコイル上を変位可能となっている。

【０００９】ここで、電動機の不作動状態では、給電ブ
ラシはプリントコイル上の絶縁部に位置している。

【００１０】一方、給電ブラシが絶縁部から離れプリン
トコイル上に位置すると、プリントコイルに通電（給
電）されて電動機が駆動する。この場合、給電ブラシが
絶縁部から離れプリントコイル上を変位すると、給電ブ
ラシのプリントコイルに対する接触状態が変更されプリ
ントコイルへの通電状態が変更される。すなわち、給電
ブラシの接触位置における磁束の向きが変更されて電動
機の回転方向が変更されると共に、プリントコイルの実
質的な有効長さが変更されて駆動力が増減する。すなわ
ち、プリントコイルに供給する電流等を可変制御しなく
ても、単に給電ブラシをプリントコイル上で変位させる
ことにより、電動機の回転方向及び駆動力を制御するこ
とができる。

【００１１】このように、請求項１記載の電動機では、
従来の如きパワーユニット等を必要としない簡単な構造
であり、大幅にコストの低減や小型軽量化を図ることが
できる。

【００１２】請求項２に係る発明の電動機は、請求項１
記載の電動機において、前記給電ブラシの前記プリント
コイルとの接触部位において、外周側の電気抵抗を内周
側の電気抵抗よりも大きくしたことを特徴としている。

【００１３】請求項２記載の電動機では、給電ブラシが
絶縁部から離れプリントコイル上へと変位する際に、電
気抵抗の大きい部位から小さい部位へと次第に接触す
る。したがって、電動機の駆動開始時の突入電流を低減
できる。

【００１４】請求項３に係る発明の動力舵取装置は、請
求項１または請求項２記載の電動機をステアリング操舵
系に連結すると共に、少なくとも操舵トルクに基づいて
前記給電ブラシを前記プリントコイル上で変位させ、前
記プリントコイルへの通電方向の切換え及びパワーアシ
スト力を制御するブラシ変位手段を備えたことを特徴と
している。

【００１５】請求項３記載の動力舵取装置では、プリン
トコイルと磁極子とから成る電動機は、ステアリングホ
イールが取り付けられるステアリング操舵系に連結され
ている。ステアリングホイールが操舵されると、ブラシ
変位手段が作動して給電ブラシがプリントコイル上で変
位され、電動機が駆動される。これにより、電動機の駆
動力が補助駆動力としてステアリング操舵系へ付与され
る。したがって、ステアリングホイールの操舵力が軽減
される。

【００１６】また、ステアリングホイールが左右で切り
換えられた場合には、ブラシ変位手段の作動により給電
ブラシの変位方向が切り換えられてプリントコイルへの
通電状態が変更され、電動機の回転方向が変更されて操
舵方向に対応できる。

【００１７】さらに、この動力舵取装置では、少なくと
も操舵トルクに基づいてブラシ変位手段が作動し、給電
ブラシが変位されてプリントコイルに対する接触状態が
変更される。すなわち、給電ブラシのプリントコイルに
対する接触状態が操舵トルクに応じて変更されることに
より、ステアリング操舵系へ付与されるパワーアシスト
力（電動機の駆動力）が、操舵トルクに対応して増減す
ることになり、従来の油圧式の動力舵取装置と同様に、
操舵トルクに基づいたパワーアシストを行って所定の補
助駆動力を操舵系へ付与することができる。

【００１８】またさらに、給電ブラシの外周側の電気抵
抗を内周側よりも大きくした電動機を適用した場合に
は、電動機の駆動開始時すなわち操舵開始時の突入電流
を低減できる。

【００１９】このように、請求項３記載の動力舵取装置
では、電動機に供給する電流等を可変制御しなくても、
ブラシ変位手段によって単に給電ブラシをプリントコイ
ル上で変位させることにより、電動機の回転方向及び駆
動力を制御して操舵方向及び操舵トルクに応じた電動機
の駆動制御を行っており、操舵力の補助を良好に行うこ
とができる。さらに、従来の如きトルクセンサやモータ
コントローラ等を必要としない簡単な構造であり、大幅
にコストの低減や小型軽量化を図ることができる。

【００２０】請求項４に係る発明の動力舵取装置は、請
求項３記載の動力舵取装置において、前記ブラシ変位手
段は、前記給電ブラシと操舵入力軸とを連結する連結部
材を備え、操舵トルクに応じて左右に揺動する前記操舵
入力軸の前記揺動を伝達して前記給電ブラシを変位させ
ることを特徴としている。

【００２１】請求項４記載の動力舵取装置では、操舵入
力軸の左右の回転に起因する揺動が連結部材を介して伝
達されて、給電ブラシが変位される。すなわち、給電ブ
ラシのプリントコイル上での変位（換言すれば、電動機
の回転方向及び駆動力の制御）は、連結部材によって行
なわれる。したがって、トルクセンサ等を用いることな
く装置を構成することができ、装置の構造を簡素化して
更に低コスト化を図ることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１乃至図３には本発明の実施の
形態に係る動力舵取装置１０の全体構成が概略的に断面
図にて示されている。

【００２３】この動力舵取装置１０は、例えば、車両の
電動パワーステアリング装置として用いられており、入
力軸（操舵軸）１２を備えている。入力軸１２は、操舵
出力軸としてのラック軸２４に略直交する向きに配置さ
れ軸受１９２によってハウジング１９４に支持されてお
り、図示しないステアリングホイールが取り付けられて
いる。入力軸１２を支持する軸受１９２は自動調心型と
されており、入力軸１２はこの軸受１９２を支点として
僅かに揺動可能である。入力軸１２にはピニオン１９６
が設けられており、操舵出力軸としてのラック軸２４の
ラックギヤ１９８に噛み合っている。また、入力軸１２
の先端部には、これに対応して左右に移動可能な保持筒
２００が設けられており、さらにこの保持筒２００に
は、連結部材としてのレバー２０２の一端が連結されて
いる。このため、入力軸１２が軸受１９２を支点として
僅かに揺動した場合には、レバー２０２が長手方向に沿
って移動される構成である。

【００２４】さらに、動力舵取装置１０は、電動機とし
てのモータ部３４を備えている。モータ部３４は所謂プ
リントモータとされており、プリントコイル３６とこの
プリントコイル３６の両側に対向して設けられた第１の
磁極子３８及び第２の磁極子４０とから構成されてい
る。プリントコイル３６の中心にはモータ回転軸４２が
固着されており、このモータ回転軸４２がハウジング１
６に回転自在に支持されている。プリントコイル３６の
モータ回転軸４２にはギヤ２０４が設けられており、さ
らに、減速ギヤ２０６及びピニオン２０８を介してラッ
ク軸２４のラックギヤ２１０に噛み合っている。また、
図４に概略的に示す如く、プリントコイル３６にはリン
グ状に絶縁部５８が設けられている。

【００２５】また、モータ部３４では、プリントコイル
３６に対向して給電ブラシ７６、給電ブラシ７８が配置
されている。図５に示す如く、給電ブラシ７６、給電ブ
ラシ７８は楕円形に形成されており、さらにプリントコ
イル３６との接触部位において、外周側Ａの電気抵抗が
内周側Ｂの電気抵抗よりも大きく設定されている。これ
らの給電ブラシ７６、給電ブラシ７８は、ブラシ変位手
段としての移動機構部５０によって保持されている。こ
こで、図４にはこの移動機構部５０の概略的な構成が正
面図にて示されている。

【００２６】移動機構部５０では、給電ブラシ７６、給
電ブラシ７８がそれぞれホルダ５２によって保持されて
いる。ホルダ５２は、一端部にギヤ６０が設けられてお
り、このギヤ６０の中心を支点として回転可能とされて
いる。このため、給電ブラシ７６、給電ブラシ７８はそ
れぞれホルダ５２と共に回転移動することで、プリント
コイル３６上を変位してプリントコイル３６との接触位
置を変更できる。また、これらのギヤ６０にはギヤ６２
が噛み合っており、さらに、ギヤ６２は前述したレバー
２０２の他端に形成されたラック部２０３に噛み合って
いる。このため、レバー２０２が長手方向に沿って移動
されることにより、ホルダ５２すなわち給電ブラシ７
６、給電ブラシ７８がそれぞれ回転移動され、プリント
コイル３６上を変位してプリントコイル３６に対する接
触状態が変更される構成である。

【００２７】なお、レバー２０２（すなわち、入力軸１
２）の中立状態において、給電ブラシ７６、給電ブラシ
７８がプリントコイル３６の絶縁部５８に位置するよう
に、レバー２０２の長さ寸法等が設定されている。

【００２８】次に本実施の形態の作用を説明する。上記
構成の動力舵取装置１０では、ステアリングホイール
（入力軸１２）の非操舵時（車両直進状態）には、図４
に示す如く、給電ブラシ７６、給電ブラシ７８がプリン
トコイル３６の絶縁部５８に位置しており、このためモ
ータ部３４へは通電されない。

【００２９】ステアリングホイール（入力軸１２）が操
舵されると、操舵トルクに応じてモータ部３４が作動さ
れる。

【００３０】すなわち、入力軸１２が左右何れかの方向
に操舵されると、例えば、図２矢印Ａ方向にて示す如く
右切り時には、入力軸１２の操舵力はピニオン１９６及
びラックギヤ１９８を介してラック軸２４へ伝達され
て、ラック軸２４が軸線方向（矢印Ｄ方向）に駆動され
転舵輪が転舵される。

【００３１】この場合、入力軸１２の操舵直後において
は、ラック軸２４（すなわち、タイヤ側）の抵抗が大き
いためラック軸２４は不動であり、このため入力軸１２
が軸受１９２を支点として僅かに揺動する。このため、
入力軸１２の揺動によりレバー２０２が長手方向に沿っ
て移動され、レバー２０２の移動に伴って図６（Ａ）か
ら図６（Ｂ）に示す如くホルダ５２と共に給電ブラシ７
６、給電ブラシ７８がそれぞれ回転移動される。これに
より、給電ブラシ７６、給電ブラシ７８が絶縁部５８か
ら離脱してプリントコイル３６に接触し、モータ部３４
（プリントコイル３６）へ通電されて、モータ部３４の
プリントコイル３６が回転する。

【００３２】これにより、モータ回転軸４２が連結され
たラック軸２４へモータ部３４の駆動力が作用し、補助
駆動力として付与される。したがって、入力軸１２（ス
テアリングホイール）の操舵力が軽減される。

【００３３】一方、入力軸１２が左方向（図２矢印Ｃ方
向）に操舵されると、入力軸１２の操舵力はピニオン１
９６及びラックギヤ１９８を介してラック軸２４へ伝達
されて、ラック軸２４が軸線方向（矢印Ｂ方向）に駆動
され転舵輪が転舵される。

【００３４】この場合にも、入力軸１２の操舵直後にお
いては、ラック軸２４（すなわち、タイヤ側）の抵抗が
大きいためラック軸２４は不動であり、このため入力軸
１２が軸受１９２を支点として僅かに揺動する。このた
め、入力軸１２の先端部が揺動し、レバー２０２が長手
方向に沿って移動され、レバー２０２の移動に伴って図
７（Ａ）から図７（Ｂ）に示す如くホルダ５２すなわち
給電ブラシ７６、給電ブラシ７８がそれぞれ前述とは逆
向きに回転移動される。これにより、給電ブラシ７６、
給電ブラシ７８が絶縁部５８から離脱してプリントコイ
ル３６に接触し、モータ部３４（プリントコイル３６）
へ通電される。ここでこの場合には、給電ブラシ７６、
給電ブラシ７８の接触位置における磁束の向きが、前述
とは逆向きに変更される。したがって、モータ部３４の
プリントコイル３６が前述とは逆向きに回転する。

【００３５】これにより、モータ回転軸４２が連結され
たラック軸２４へモータ部３４の駆動力が作用し、補助
駆動力として付与される。したがって、入力軸１２（ス
テアリングホイール）の操舵力が軽減される。

【００３６】このように、ステアリングホイール（入力
軸１２）が左右で切り換えられた場合には、レバー２０
２及び移動機構部５０の作動により給電ブラシ７６、給
電ブラシ７８が回転移動され、給電ブラシ７６、給電ブ
ラシ７８の接触位置における磁束の向きが変更されるこ
とによりモータ回転軸４２の回転方向が切り換えられて
入力軸１２の操舵方向に対応できる。したがって、モー
タ部３４のプリントコイル３６への電流の通電方向を切
り換える必要がなく、一定方向の電流をプリントコイル
３６へ通電させればよい。

【００３７】また、動力舵取装置１０では、移動機構部
５０による給電ブラシ７６、給電ブラシ７８の回転移動
（変位）は操舵トルクに対応しており、操舵トルクに応
じて給電ブラシ７６、給電ブラシ７８のプリントコイル
３６に対する接触状態が変更される。すなわち、給電ブ
ラシ７６、給電ブラシ７８のプリントコイル３６に対す
る接触状態が操舵トルクに応じて変更されることによ
り、ラック軸２４へ付与されるパワーアシスト力（モー
タ部３４の駆動力）が、操舵トルクに対応して増減する
ことになり、従来の油圧式の動力舵取装置と同様に、操
舵トルクに基づいたパワーアシストを行って所定の補助
駆動力をラック軸２４へ付与することができる。

【００３８】またさらに、動力舵取装置１０では、給電
ブラシ７６、給電ブラシ７８の外周側の電気抵抗を内周
側よりも大きくしているため、モータ部３４の駆動開始
時すなわち操舵開始時の突入電流を低減できる。

【００３９】このように、動力舵取装置１０では、モー
タ部３４に供給する電流等を可変制御しなくても、ブラ
シ変位手段としての移動機構部５０によって単に給電ブ
ラシ７６、給電ブラシ７８をプリントコイル３６上で変
位させることにより、モータ部３４の回転方向及び駆動
力を制御して操舵方向及び操舵トルクに応じたモータ部
３４の駆動制御を行っており、操舵力の補助を良好に行
うことができる。さらに、従来の如きトルクセンサやモ
ータコントローラ等を必要としない簡単な構造であり、
大幅にコストの低減や小型軽量化を図ることができる。

【００４０】なお、本実施の形態においては、操舵トル
クに応じて移動機構部５０を作動させて給電ブラシ７
６、給電ブラシ７８を変位させプリントコイル３６に対
する接触状態を変更する構成としたが、これに限らず、
操舵角（ラック軸２４のラックストローク）に応じて移
動機構部５０を作動させる構成としてもよい。

【００４１】すなわち、例えば、車両の直進状態（ニュ
ートラル状態）においては、給電ブラシ７６、給電ブラ
シ７８をそれぞれプリントコイル３６の絶縁部５８（あ
るいは、その近傍）に位置する状態とすると共に、操舵
に伴って次第に給電ブラシ７６、給電ブラシ７８がそれ
ぞれプリントコイル３６上を変位するような構成として
もよい。これによれば、車両の直進状態においてはモー
タ部３４の駆動力が小さくなるため、ラック軸２４へ付
与されるパワーアシスト力も小さく、手応え感が増加す
る。一方、操舵に伴ってモータ部３４の駆動力が増加す
るため、ラック軸２４へ付与されるパワーアシスト力も
増加し、入力軸１２（ステアリングホイール）の操舵力
が軽減される。

【００４２】

【発明の効果】以上説明した如く本発明は以下の効果を
有している。

【００４３】請求項１記載の電動機では、従来の如きパ
ワーユニット等を必要としない簡単な構造であり、大幅
にコストの低減や小型軽量化を図ることができる。

【００４４】請求項２記載の電動機では、駆動開始時の
突入電流を低減できる。請求項３記載の動力舵取装置で
は、電動機に供給する電流等を可変制御しなくても、操
舵方向及び操舵トルクに応じた電動機の回転方向及び駆
動力の制御をすることができ、操舵力の補助を良好に行
うことができる。さらに、従来の如きトルクセンサやモ
ータコントローラ等を必要としない簡単な構造であり、
大幅にコストの低減や小型軽量化を図ることができる。

【００４５】請求項４記載の動力舵取装置では、電動機
の回転方向及び駆動力の制御が連結部材によって行なわ
れるため、トルクセンサ等を用いることなく装置を構成
することができ、装置の構造を簡素化して更に低コスト
化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る動力舵取装置の全体
構成を示す正面側から視た断面図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る動力舵取装置の全体
構成を示す背面側から視た断面図である。

【図３】本発明の実施の形態に係る動力舵取装置のモー
タ部の構成を示す図２の３−３線に沿った断面図であ
る。

【図４】本発明の実施の形態に係る動力舵取装置の移動
機構部の構成を示す概略的な正面図である。

【図５】本発明の実施の形態に係る動力舵取装置の給電
ブラシの構成を示す平面図である。

【図６】本発明の実施の形態に係る動力舵取装置の給電
ブラシの変位状態を示す平面図である。

【図７】本発明の実施の形態に係る動力舵取装置の給電
ブラシの変位状態を示す平面図である。

【符号の説明】

１０ 動力舵取装置 １２ 入力軸 ２４ ラック軸 ３４ モータ部（電動機） ３６ プリントコイル ３８ 第１の磁極子 ４０ 第２の磁極子 ４２ モータ回転軸 ５０ 移動機構部（ブラシ変位手段） ５２ ホルダ ５８ 絶縁部 ７６ 給電ブラシ ７８ 給電ブラシ ２０２ レバー（連結部材）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリントコイルと前記プリントコイルに
   対向して設けられた磁極子とから成る電動機において、 前記プリントコイルに接触して所定の電流を供給すると
   共に、前記プリントコイル上を変位可能な給電ブラシ
   と、 前記プリントコイル上の前記給電ブラシの中立位置に設
   けられた絶縁部と、 を備えたことを特徴とする電動機。
2. 【請求項２】前記給電ブラシの前記プリントコイルとの
   接触部位において、外周側の電気抵抗を内周側の電気抵
   抗よりも大きくしたことを特徴とする請求項１記載の電
   動機。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２記載の電動機をス
   テアリング操舵系に連結すると共に、 少なくとも操舵トルクに基づいて前記給電ブラシを前記
   プリントコイル上で変位させ、前記プリントコイルへの
   通電方向の切換え及びパワーアシスト力を制御するブラ
   シ変位手段を備えたことを特徴とする動力舵取装置。
4. 【請求項４】前記ブラシ変位手段は、前記給電ブラシと
   操舵入力軸とを連結する連結部材を備え、操舵トルクに
   応じて左右に揺動する前記操舵入力軸の前記揺動を伝達
   して前記給電ブラシを変位させることを特徴とする請求
   項３記載の動力舵取装置。