(57)【要約】【課題】  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モータを提供する。【解決手段】  本発明のブラシ付ＤＣモータ５０では、ブラシ保持ハウジング５３が界磁保持ハウジング５２に対して回動することで、界磁５４とブラシ５５，５６との相対位置を変更することができる。そして、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と界磁束Ｂ１とが平行になるから、巻線６２は界磁束Ｂ１による電磁力を受けず、ロータ回転トルクは発生しない。また、ブラシ保持ハウジング５３が中立位置からずれると、巻線磁束Ｂ２と界磁束Ｂ１とが交差した状態になるから、巻線６２は界磁束Ｂ１による電磁力を受け、ロータ回転トルクが発生する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【非特許文献１】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
【非特許文献２】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
【非特許文献３】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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【発明の効果】
【００１３】
［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）。
【００１４】
［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。
【００１５】
［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。
【００１６】
［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。
【００１７】
［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。
【００１８】
［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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
Ｔ＝Ｋ・ΦＭ・ΦＩ・ＳＩＮθ    ・・・・（１）
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
［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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
［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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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）。
【００４９】
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。
【００５０】
Ｒ＝θ２／θ１    ・・・・・・・・・・・・・（２）
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
［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。
【００５７】
（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。
【００５８】
（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。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】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
【図２】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
【図３】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
【図４】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
【図５】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
【図６】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
【図７】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
【図８】第２実施形態のブラシ付ＤＣモータの断面図
【図９】ブラシ付ＤＣモータの概念図
【図１０】第３実施形態のステアバイワイヤシステムの構成図
【図１１】ステアバイワイヤシステムの概念図
【図１２】制御プログラムのフローチャート
【図１３】伝達比を検定するためのデータマップ
【符号の説明】
【００６０】
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
【図１】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図２】
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【図３】
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