(57)【要約】【課題】電動パワーステアリング装置の減速機で発生するラトル音を低減する。【解決手段】ブラシレスモータ１と減速機２を備えた電動パワーステアリング装置に、ブラシレスモータ１の回転軸に取り付け可能な錘としての慣性板８と、慣性板８をブラシレスモータ１の回転軸に取り付けるか否かを切り替えるクラッチ７を設ける。制御部６は、減速機２で発生するラトル音を低減すべき走行状況下では、慣性板８をブラシレスモータ１の回転軸に取り付けるようにクラッチ７を制御する。このように車両の走行状況に応じて必要なときにブラシレスモータ１のイナーシャを増やして、外乱を抑制し、減速機２で発生するラトル音を低減する。【選択図】図１
2008230390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
電動モータと、
前記電動モータで発生した操舵補助力を車両のステアリング機構に伝える減速機と、
前記電動モータの回転軸に取り付け可能な錘と、
前記錘を前記回転軸に取り付けるか否かを切り替える切替手段と、
車両の走行状況に応じて前記切替手段を制御する制御手段とを備えた、電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記減速機で発生するラトル音を低減すべき走行状況下では、前記錘を前記回転軸に取り付けるように前記切替手段を制御することを特徴とする、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記電動モータがブラシレスモータであることを特徴とする、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記切替手段が電磁クラッチであることを特徴とする、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
イナーシャを制御可能なモータであって、
電動モータと、
前記電動モータの回転軸に取り付け可能な錘と、
前記錘を前記回転軸に取り付けるか否かを切り替える切替手段とを備えた、モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータを用いて車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、運転者がハンドル（ステアリングホイール）に加える操舵トルクに応じて電動モータを駆動することにより車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置が用いられている。電動パワーステアリング装置の電動モータには従来からブラシ付きモータが広く使用されているが、信頼性および耐久性の向上やイナーシャ（慣性）の低減などの観点から、近年では高出力でコンパクトなブラシレスモータも使用されている。
【０００３】
最近では、電動パワーステアリング装置は、小型の車両だけでなく、大型の車両にも搭載されている。大型の車両に搭載される電動パワーステアリング装置には、高出力のブラシレスモータが多く使用されている。
【０００４】
なお、本件発明に関連して、特許文献１には、回転体の径方向に添って２つの液室を有するシリンダを設け、各液室に差動液を供給、排出するための配管を設けた可変イナーシャ装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−１８３７４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電動パワーステアリング装置には、電動モータで発生した操舵補助力を車両のステアリング機構に伝えるために、ウォームホイールとウォームギアからなる減速機が設けられる。一般にギアの噛み合いには適度なバックラッシが必要とされるが、ギアが摩耗するとバックラッシが過剰になることがある。減速機を構成するウォームホイールとウォームギアでバックラッシが過剰になると、ウォームホイールとウォームギアが互いに叩き合い、ラトル音（歯打ち音）が発生する。このラトル音は、車内の静粛性を妨げる。
【０００６】
また、同じ出力のブラシ付きモータとブラシレスモータを比較すると、後者のほうがイナーシャが小さい。このため、ブラシレスモータを用いた電動パワーステアリング装置では、ブラシ付きモータを用いた電動パワーステアリング装置よりも、ラトル音が大きくなる。
【０００７】
それ故に、本発明は、電動パワーステアリング装置の減速機で発生するラトル音を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
電動モータと、
前記電動モータで発生した操舵補助力を車両のステアリング機構に伝える減速機と、
前記電動モータの回転軸に取り付け可能な錘と、
前記錘を前記回転軸に取り付けるか否かを切り替える切替手段と、
車両の走行状況に応じて前記切替手段を制御する制御手段とを備える。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、
前記制御手段は、前記減速機で発生するラトル音を低減すべき走行状況下では、前記錘を前記回転軸に取り付けるように前記切替手段を制御することを特徴とする。
【００１０】
第３の発明は、第１の発明において、
前記電動モータがブラシレスモータであることを特徴とする。
【００１１】
第４の発明は、第１の発明において、
前記切替手段が電磁クラッチであることを特徴とする。
【００１２】
第５の発明は、イナーシャを制御可能なモータであって、
電動モータと、
前記電動モータの回転軸に取り付け可能な錘と、
前記錘を前記回転軸に取り付けるか否かを切り替える切替手段とを備える。
【発明の効果】
【００１３】
上記第１の発明によれば、切替手段を用いて、車両の走行状況に応じて電動モータの回転軸に錘を取り付けることができる。したがって、車両の走行状況に応じて必要なときに電動モータのイナーシャを増やして、外乱を抑制し、減速機で発生するラトル音を低減することができる。
【００１４】
上記第２の発明によれば、減速機で発生するラトル音を低減すべき走行状況下では、電動モータの回転軸に錘を取り付けることにより、電動モータのイナーシャを増やし、減速機で発生するラトル音を低減することができる。
【００１５】
上記第３の発明によれば、ブラシ付きモータを用いたときよりも大きなラトル音が発生するブラシレスモータを用いた電動パワーステアリング装置において、車両の走行状況に応じて必要なときに、電動モータのイナーシャを増やし、減速機で発生するラトル音を低減することができる。
【００１６】
上記第４の発明によれば、電磁クラッチを用いることにより、錘を電動モータの回転軸に取り付けるか否かを切り替える切替手段を容易に構成することができる。
【００１７】
上記第５の発明によれば、切替手段を用いて電動モータの回転軸に錘を取り付け、電動モータのイナーシャを変化させることができる。したがって、例えば、車両の走行状況に応じて必要なときに電動モータのイナーシャを増やして、減速機で発生するラトル音を低減できる電動パワーステアリング装置などに利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を、それに関連する車両の構成と共に示す概略図である。図１に示す電動パワーステアリング装置は、ブラシレスモータ１、減速機２、トルクセンサ３、車速センサ４、位置検出センサ５、制御部６、クラッチ７および慣性板８を備えたコラムアシスト型の電動パワーステアリング装置である。
【００１９】
図１に示すように、ステアリングシャフト１２の一端にはハンドル（ステアリングホイール）１１が固着されており、ステアリングシャフト１２の他端はラックピニオン機構１３を介してラック軸１４に連結されている。ラック軸１４の両端は、タイロッドおよびナックルアームからなる連結部材１５を介して車輪１６に連結されている。運転者がハンドル１１を回転させると、ステアリングシャフト１２は回転し、これに伴いラック軸１４は往復運動を行う。ラック軸１４の往復運動に伴い、車輪１６の向きが変わる。
【００２０】
電動パワーステアリング装置は、運転者の負荷を軽減するために、以下に示す操舵補助を行う。トルクセンサ３は、ハンドル１１の操作によってステアリングシャフト１２に加えられる操舵トルクＴを検出する。車速センサ４は、車速Ｓを検出する。位置検出センサ５は、ブラシレスモータ１のロータ（図示せず）の回転位置Ｐを検出する。位置検出センサ５は、例えばレゾルバで構成される。
【００２１】
制御部６は、操舵トルクＴ、車速Ｓおよび回転位置Ｐに基づきモータ制御信号ＭＣを出力することにより、ブラシレスモータ１を駆動する。ブラシレスモータ１は、制御部６によって駆動されると、操舵補助力を発生させる。減速機２は、ブラシレスモータ１とステアリングシャフト１２の間に設けられ、ブラシレスモータ１で発生した操舵補助力をステアリングシャフト１２に伝える。ブラシレスモータ１で発生した操舵補助力は、減速機２を介して、ステアリングシャフト１２を回転させるように作用する。
【００２２】
この結果、ステアリングシャフト１２は、ハンドル１１に加えられる操舵トルクと、ブラシレスモータ１で発生した操舵補助力の両方によって回転する。このように電動パワーステアリング装置は、ブラシレスモータ１で発生した操舵補助力を車両のステアリング機構に与えることにより操舵補助を行う。
【００２３】
図２は、ブラシレスモータ１とその周辺部品を示す一部切欠正面図である。図２に示すように、ブラシレスモータ１は回転軸９を有する。回転軸９の先には、減速機２が設けられる。ブラシレスモータ１において、回転軸９がある側の反対側を「エンド側」という。クラッチ７と慣性板８は、ブラシレスモータ１のエンド側（図２では右側）に設けられる。なお、図２では、クラッチ７を示すために、慣性板８は一部を除去して描かれている。
【００２４】
慣性板８は、円盤状の部材である。クラッチ７は、慣性板８とブラシレスモータ１の回転軸９との間に設けられ、慣性板８と回転軸９を接続するか否かを切り替える。クラッチ７は、例えば、電磁クラッチで構成される。慣性板８は電動モータの回転軸に取り付け可能な錘として機能し、クラッチ７は錘を電動モータの回転軸に取り付けるか否かを切り替える切替手段として機能する。
【００２５】
制御部６は、ブラシレスモータ１を駆動すると共に、クラッチ制御信号ＣＣを用いてクラッチ７を制御する（図１を参照）。クラッチ７を電磁クラッチで構成した場合、クラッチ制御信号ＣＣがある値（以下、１とする）のときに、クラッチ７に電流が流れて、クラッチ７はオンする。このとき、慣性板８は、ブラシレスモータ１の回転軸９に取り付けられる。クラッチ制御信号ＣＣが別の値（以下、０とする）のときには、クラッチ７に電流は流れず、クラッチ７はオフする。このとき、慣性板８は、ブラシレスモータ１の回転軸９から切り離される。
【００２６】
ブラシレスモータ１のイナーシャは、慣性板８がブラシレスモータ１の回転軸９から切り離されているとき（ＣＣ＝０のとき）には小さくなり、慣性板８がブラシレスモータ１の回転軸９に取り付けられているとき（ＣＣ＝１のとき）には大きくなる。このようにクラッチ制御信号ＣＣに応じて、ブラシレスモータ１のイナーシャは変化する。
【００２７】
ブラシレスモータ１のイナーシャが小さいときには、モータの制御応答性が良くなるので、スムーズな操舵補助を行える。これに対して、ブラシレスモータ１のイナーシャが大きいときには、路面の凹凸などにより車両のステアリング機構に加わる外乱を抑制し、減速機２で発生するラトル音を低減することができる。
【００２８】
制御部６は、車両の走行状況に応じて、クラッチ制御信号ＣＣを変化させる。より詳細には、制御部６は、減速機２で発生するラトル音を低減すべき走行状況下では、クラッチ制御信号ＣＣの値を１として、慣性板８をブラシレスモータ１の回転軸９に取り付けるようにクラッチ７を制御する。また、制御部６は、それ以外の走行状況下では、クラッチ制御信号ＣＣの値を０として、慣性板８をブラシレスモータ１の回転軸９から切り離すようにクラッチ７を制御する。
【００２９】
制御部６は、操舵トルクＴ、車速Ｓ、他のセンサ出力、モータ制御信号ＭＣなどに基づき、クラッチ制御信号ＣＣの値を決定する。例えば、減速機２を構成するウォームホイールとウォームギアの歯がしっかりと噛み合っているときには、減速機２で発生するラトル音は小さくなる点を考慮して、制御部６は、操舵トルクＴが小さいときにはＣＣ＝１、操舵トルクＴが大きいときにはＣＣ＝０としてもよい。また、高速走行時にはエンジン音が大きいために、ラトル音はあまり問題にならない点を考慮して、制御部６は、車速Ｓが小さいときにはＣＣ＝１、車速Ｓが大きいときにはＣＣ＝０としてもよい。
【００３０】
減速機２で発生するラトル音を低減すべき走行状況か否かは、車両の構造や電動パワーステアリング装置の特性などによって異なる。したがって、各種の走行状況下におけるクラッチ制御信号ＣＣの値は、車両や電動パワーステアリング装置の設計時などに決定すればよい。
【００３１】
また、車両や電動パワーステアリング装置の設計時には、慣性板８の特性を決定する必要がある。このためには、例えば、ブラシレスモータ１の回転軸９にイナーシャが異なる各種の慣性板を取り付け、それぞれの場合に減速機２で発生するラトル音のレベルを実測あるいはシミュレーションで求め、ラトル音が最小になる慣性板を使用すればよい。
【００３２】
図３は、ブラシレスモータを用いたある電動パワーステアリング装置について、モータのイナーシャとラトル音のレベルとの関係を示す図である。図３には、実測値が実線で、シミュレーション結果が破線で示されている。図３では、ラトル音のレベルは、モータのイナーシャに応じて変化し、イナーシャが３×１０-4ｋｇ・ｍ2 となる付近で最小となる。したがって、この場合には、モータのイナーシャが概ね３×１０-4ｋｇ・ｍ2 となる慣性板を使用すればよい。
【００３３】
以上に示すように、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、ブラシレスモータと、減速機と、ブラシレスモータの回転軸に取り付け可能な慣性板と、慣性板をブラシレスモータの回転軸に取り付けるか否かを切り替えるクラッチと、車両の走行状況に応じてクラッチを制御する制御部とを備えている。したがって、この電動パワーステアリング装置によれば、クラッチを用いて、車両の走行状況に応じてブラシレスモータの回転軸に慣性板を取り付けることができる。よって、車両の走行状況に応じて必要なときにブラシレスモータのイナーシャを増やして、外乱を抑制し、減速機で発生するラトル音を低減することができる。
【００３４】
なお、ここまで、ブラシレスモータを用いたコラムアシスト型の電動パワーステアリング装置について説明してきたが、本発明は、ブラシ付きモータを用いた電動パワーステアリング装置や、ピニオンアシスト型の電動パワーステアリング装置にも適用できる。
【００３５】
また、電動モータと、電動モータの回転軸に取り付け可能な錘と、この錘を電動モータの回転軸に取り付けるか否かを切り替える切替手段とを備えたモータは、モータのイナーシャを変化させる必要がある、電動パワーステアリング装置以外の装置にも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す概略図である。
【図２】図１に示す電動パワーステアリング装置に含まれるブラシレスモータとその周辺部品を示す一部切欠正面図である。
【図３】電動パワーステアリング装置における、モータのイナーシャとラトル音のレベルとの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…ブラシレスモータ、２…減速機、３…トルクセンサ、４…車速センサ、５…位置検出センサ、６…制御部、７…クラッチ、８…慣性板、９…回転軸、１１…ハンドル、１２…ステアリングシャフト、１３…ラックピニオン機構、１４…ラック軸、１５…連結部材、１６…車輪
【図１】
2008230390.tif 000003
【図２】
2008230390.tif 000004
【図３】
2008230390.tif 000005