特開 2023-92017 操舵反力生成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023092017

(43)【公開日】2023-07-03

(54)【発明の名称】操舵反力生成装置

(51)【国際特許分類】

   B62D 5/04 20060101AFI20230626BHJP

   F16H 13/08 20060101ALI20230626BHJP

【ＦＩ】

B62D5/04

F16H13/08 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021206964

(22)【出願日】2021-12-21

(71)【出願人】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】遊佐 広和

【テーマコード（参考）】

3D333

3J051

【Ｆターム（参考）】

3D333CB02

3D333CB29

3D333CB34

3D333CB45

3D333CC06

3D333CC16

3D333CD04

3D333CD05

3D333CD14

3D333CD16

3D333CD21

3D333CD23

3D333CD60

3D333CE05

3D333CE16

3J051AA01

3J051BA03

3J051BB06

3J051BD02

3J051BE04

3J051FA02

(57)【要約】

【課題】騒音を抑制しかつ安定的に制御することができる操舵反力生成装置を提供する。
【解決手段】操舵反力生成装置１０は、ステアリングホイール２の回動軸と同軸のアキシャルギャップ型電動モータ３０と、回動軸と同軸でステアリングホイール２とアキシャルギャップ型電動モータ３０との間に配置されるトラクション減速機２０と、を備え、アキシャルギャップ型電動モータ３０は、モータハウジング３１と、励磁コイル４２を備え、モータハウジング３１に固定されるモータステータ４０と、モータステータ４０と回動軸方向にギャップを介して対向し、励磁コイル４２の励磁状態に応じて回動軸回りに回動するモータロータ５０と、モータロータ５０と連結されてモータロータ５０に連動して回動軸回りに回動するシャフト３２と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステアリングホイールの回動軸と同軸のアキシャルギャップ型電動モータと、
前記回動軸と同軸で前記ステアリングホイールと前記アキシャルギャップ型電動モータとの間に配置されるトラクション減速機と、
を備え、
前記アキシャルギャップ型電動モータは、
モータハウジングと、
励磁コイルを備え、前記モータハウジングに固定されるモータステータと、
前記モータステータと前記回動軸方向にギャップを介して対向し、前記励磁コイルの励磁状態に応じて前記回動軸回りに回動するモータロータと、
前記モータロータと連結されて前記モータロータに連動して前記回動軸回りに回動するシャフトと、
を備える、
操舵反力生成装置。

【請求項2】

前記トラクション減速機は、
前記モータハウジングと連結される減速機ハウジングと、
前記回動軸と同芯になるように前記減速機ハウジングに固定される固定ローラと、
前記固定ローラの内周面側に配置され、前記シャフトに連結されて前記シャフトに連動して前記回動軸回りに回動する太陽ローラと、
前記固定ローラの内周面側と前記太陽ローラの外周面側との間の環状の空間に配置され、前記太陽ローラの回動に伴って前記太陽ローラの回転方向と反対方向に自転しながら前記太陽ローラの回転方向と同じ方向に公転する複数の遊星ローラと、
前記複数の遊星ローラを自転可能に支持するとともに、前記ステアリングホイールに連結されたステアリングシャフトに同軸で連結される遊星キャリアと、
を備える、
請求項１に記載の操舵反力生成装置。

【請求項3】

前記モータステータは、
第１の励磁コイルを備える第１のモータステータと、
前記第１の励磁コイルと別系統で電力が供給される第２の励磁コイルを備える第２のモータステータと、
を含み、
前記モータロータは、
前記第１のモータステータと前記回動軸方向にギャップを介して対向し、前記第１の励磁コイルの励磁状態に応じて前記回動軸回りに回動する第１のモータロータと、
前記第２のモータステータと前記回動軸方向にギャップを介して対向し、前記第２の励磁コイルの励磁状態に応じて前記回動軸回りに回動する第２のモータロータと、
を含む、
請求項１又は２に記載の操舵反力生成装置。

【請求項4】

前記モータステータは、
第１の励磁コイルを備える第１のモータステータと、
前記第１の励磁コイルと別系統で電力が供給される第２の励磁コイルを備える第２のモータステータと、
を含み、
前記モータロータは、
前記回動軸方向の一方の端面が前記第１のモータステータと前記回動軸方向にギャップを介して対向し、
前記回動軸方向の他方の端面が前記第２のモータステータと前記回動軸方向にギャップを介して対向し、
前記第１の励磁コイル及び前記第２の励磁コイルの少なくともいずれか励磁状態に応じて前記回動軸回りに回動する、
請求項１又は２に記載の操舵反力生成装置。

【請求項5】

前記モータステータは、
第１の励磁コイルが巻回される第１のステータコアと、
前記第１の励磁コイルと別系統で電力が供給される第２の励磁コイルが巻回される第２のステータコアと、
が、前記シャフトの周りにおいて環状かつ交互に配置される、
請求項１又は２に記載の操舵反力生成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、操舵反力生成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

運転者が操舵を行う操舵反力生成装置（ＦＦＡ：Force Feedback Actuator）と、車両の舵を切るタイヤ転舵装置（ＲＷＡ：Road Wheel Actuator）とが機械的ではなく電気的に接続され、電気信号によってステアバイワイヤ（ＳＢＷ：Steer By Wire）式のステアリングシステムが開発されている。

【0003】

ＳＢＷ用のＦＦＡでは、減速機を備えることにより、モータトルクを増幅させることができる。減速機は、ウォームギアやベルト等のモータが軸外に配置されるものより、例えば、特許文献１、２、３等のステアリング装置が備える減速機のように同軸状に配置されるものの方が省スペースに寄与する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１０－０５９１９２号公報

【特許文献2】特開平１０－２８７２５０号公報

【特許文献3】特開平１１－１１５７７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、遊星歯車機構等のギア式の減速機は、騒音が発生するため、運転者に近い場所での使用に支障がある。

【0006】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、騒音を抑制しかつ安定的に制御することができる操舵反力生成装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係る操舵反力生成装置は、ステアリングホイールの回動軸と同軸のアキシャルギャップ型電動モータと、前記回動軸と同軸で前記ステアリングホイールと前記アキシャルギャップ型電動モータとの間に配置されるトラクション減速機と、を備え、前記アキシャルギャップ型電動モータは、モータハウジングと、励磁コイルを備え、前記モータハウジングに固定されるモータステータと、前記モータステータと前記回動軸方向にギャップを介して対向し、前記励磁コイルの励磁状態に応じて前記回動軸回りに回動するモータロータと、前記モータロータと連結されて前記モータロータに連動して前記回動軸回りに回動するシャフトと、を備える。

【0008】

このように、ギア式ではなくトラクションドライブ式の減速機を備え、モータにラジアル型ではなくアキシャルギャップ型を備えることで、振動や騒音を抑制することができる。これは、軸受の径方向の間隙を大きくし、モータステータが固定されるモータハウジングに対してシャフトの軸心に位置ズレが生じたとしても、モータステータとモータロータとの距離の変化が振動や騒音に影響しないためである。したがって、アキシャルギャップ型電動モータは、減速機やステアリングホイールとの同軸に設計することが可能となる。また、モータステータとモータロータとのギャップが軸方向であるため、極力狭くすることが可能であり、モータ効率を向上させることができる。また、ギャップが径方向であるラジアル型に対して、軸方向であることで、ギャップのバラつきを抑制でき、回転ムラを起因とする騒音発生や操舵間の低下を抑制できる。また、トラクション減速機を用いることでギヤの噛み合いに起因する振動や騒音を抑制することができる。また、トラクション減速機は、ローラ間の接触部の圧力を均一にするため、軸受の径方向の間隙を大きくして、シャフトの回転時に調心させることも可能になる。

【0009】

本発明の一態様に係る操舵反力生成装置において、前記トラクション減速機は、前記モータハウジングと連結される減速機ハウジングと、前記回動軸と同芯になるように前記減速機ハウジングに固定される固定ローラと、前記固定ローラの内周面側に配置され、前記シャフトに連結されて前記シャフトに連動して前記回動軸回りに回動する太陽ローラと、前記固定ローラの内周面側と前記太陽ローラの外周面側との間の環状の空間に配置され、前記太陽ローラの回動に伴って前記太陽ローラの回転方向と反対方向に自転しながら前記太陽ローラの回転方向と同じ方向に公転する複数の遊星ローラと、前記複数の遊星ローラを自転可能に支持するとともに、前記ステアリングホイールに連結されたステアリングシャフトに同軸で連結される遊星キャリアと、を備える。

【0010】

これにより、トラクション減速機の軸方向の配置スペースを省スペース化することができる。また、トラクション減速機による減速比は、固定ローラの内径と太陽ローラの外径とから決まるため、設計が容易である。

【0011】

本発明の一態様に係る操舵反力生成装置において、前記モータステータは、第１の励磁コイルを備える第１のモータステータと、前記第１の励磁コイルと別系統で電力が供給される第２の励磁コイルを備える第２のモータステータと、を含み、前記モータロータは、前記第１のモータステータと前記回動軸方向にギャップを介して対向し、前記第１の励磁コイルの励磁状態に応じて前記回動軸回りに回動する第１のモータロータと、前記第２のモータステータと前記回動軸方向にギャップを介して対向し、前記第２の励磁コイルの励磁状態に応じて前記回動軸回りに回動する第２のモータロータと、を含む。

【0012】

これにより、第１のモータステータと第２のモータステータとを各々独立して制御することができるので、一方のモータステータが機能しなくなっても、他方のモータステータが機能すれば機能継続が可能である。また、軸方向にモータロータを複数配置することで、トルクを大きくすることができる。

【0013】

本発明の一態様に係る操舵反力生成装置において、前記モータステータは、第１の励磁コイルを備える第１のモータステータと、前記第１の励磁コイルと別系統で電力が供給される第２の励磁コイルを備える第２のモータステータと、を含み、前記モータロータは、前記回動軸方向の一方の端面が前記第１のモータステータと前記回動軸方向にギャップを介して対向し、前記回動軸方向の他方の端面が前記第２のモータステータと前記回動軸方向にギャップを介して対向し、前記第１の励磁コイル及び前記第２の励磁コイルの少なくともいずれか励磁状態に応じて前記回動軸回りに回動する。

【0014】

これにより、第１のモータステータと第２のモータステータとを各々独立して制御することができるので、一方のモータステータが機能しなくなっても、他方のモータステータが機能すれば機能継続が可能である。また、２つのモータステータで１つのモータロータを挟むように配置することで、モータステータとモータロータとを１対１で２組配置する場合と比較して、軸方向の配置スペースを省スペース化することができる。

【0015】

本発明の一態様に係る操舵反力生成装置において、前記モータステータは、第１の励磁コイルが巻回される第１のステータコアと、前記第１の励磁コイルと別系統で電力が供給される第２の励磁コイルが巻回される第２のステータコアと、が、前記シャフトの周りにおいて環状かつ交互に配置される。

【0016】

これにより、第１の励磁コイルと第２の励磁コイルとに各々独立して電力供給することができるので、一方の励磁コイルが機能しなくなっても、他方の励磁コイルが機能すればモータステータの機能継続が可能である。また、１つのモータステータが２系統を有するので、軸方向の配置スペースを省スペース化することができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、騒音を抑制しかつ安定的に制御することができる操舵反力生成装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、第１実施形態に係る操舵反力生成装置の構成例を模式的に示す軸方向断面図である。

【図2】図２は、図１に示すＡ－Ａ線断面図である。

【図3】図３は、図１に示す操舵反力生成装置のアキシャルギャップ型電動モータのモータステータの径方向断面図である。

【図4】図４は、図１に示す操舵反力生成装置を備えるステアリング装置のシステムブロック図である。

【図5】図５は、第２実施形態に係る操舵反力生成装置の構成例を模式的に示す軸方向断面図である。

【図6】図６は、第３実施形態に係る操舵反力生成装置の構成例を模式的に示す軸方向断面図である。

【図7】図７は、変形例に係るモータステータの径方向断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

【0020】

［第１実施形態］
まず、第１実施形態に係る操舵反力生成装置１０の構成について、図１から図４までを参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る操舵反力生成装置１０の構成例を模式的に示す軸方向断面図である。図２は、図１に示すＡ－Ａ線断面図である。図３は、図１に示す操舵反力生成装置１０のアキシャルギャップ型電動モータ３０のモータステータ４０の径方向断面図である。図４は、図１に示す操舵反力生成装置１０を備えるステアリング装置１のシステムブロック図である。なお、これらの図において、発明に係る構成要素以外の構成要素は、適宜省略して図示される。

【0021】

実施形態の操舵反力生成装置１０は、ステアリング装置１に搭載される。図１及び図４に示すように、ステアリング装置１は、ステアリングホイール２と、ステアリングシャフト３と、操舵反力生成装置１０と、タイヤ転舵装置６０と、制御装置（以下、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）という。）７０と、を備える。

【0022】

図１に示すステアリングホイール２は、運転者に操舵される。ステアリングシャフト３は、一方の端部でステアリングホイール２に連結され、他方の端部で舵角センサ１１（図４参照）及びトルクセンサ１２（図４参照）等を介してトラクション減速機２０の遊星キャリア２５に同軸で連結される。なお、同軸とは、同一の回転中心を持つことを意味する。

【0023】

ステアリングシャフト３は、外周面側に軸受Ｂ１が設けられる。軸受Ｂ１は、例えば、転がり軸受を含む。軸受Ｂ１は、外輪がトラクション減速機２０の減速機ハウジング２１に固定され、内輪がステアリングシャフト３に固定される。これにより、ステアリングシャフト３は、軸受Ｂ１を介し減速機ハウジング２１に対して、軸回りに回動可能に支持される。

【0024】

操舵反力生成装置１０は、舵角センサ１１（図４参照）と、トルクセンサ１２（図４参照）と、トラクション減速機２０と、アキシャルギャップ型電動モータ３０と、を備える。舵角センサ１１は、ステアリングホイール２の操舵角θを検出する。舵角センサ１１は、検出した操舵角θを、ＥＣＵ７０に出力する。トルクセンサ１２は、ステアリングホイール２を介してステアリングシャフト３に伝達された運転者の操舵力を操舵トルクＴとして検出する。トルクセンサ１２は、検出した操舵トルクＴを、ＥＣＵ７０に出力する。

【0025】

トラクション減速機２０は、ローラ間の転がり接触による動力伝達装置である。図１及び図２に示すように、トラクション減速機２０は、減速機ハウジング２１と、固定ローラ２２と、太陽ローラ２３と、複数の遊星ローラ２４と、遊星キャリア２５と、トラクションオイル係数が大きい潤滑油又はグリース（不図示）と、を備える。

【0026】

減速機ハウジング２１は、アキシャルギャップ型電動モータ３０のモータハウジング３１と連結されている。減速機ハウジング２１は、固定ローラ２２を固定して収容しているとともに、アキシャルギャップ型電動モータ３０のシャフト３２の一部と、太陽ローラ２３、複数の遊星ローラ２４、及び遊星キャリア２５と、を収容している。

【0027】

固定ローラ２２は、遊星キャリア２５及び後述のアキシャルギャップ型電動モータ３０のシャフト３２と同芯になるように、減速機ハウジング２１に固定されて設けられる。固定ローラ２２の内周面側には、潤滑油を介して複数の遊星ローラ２４が配置される。

【0028】

太陽ローラ２３は、固定ローラ２２の内周側に固定ローラ２２と同芯になるように配置される。すなわち、太陽ローラ２３は、遊星キャリア２５及び後述のアキシャルギャップ型電動モータ３０のシャフト３２と同心である。太陽ローラ２３は、内周面側が後述のアキシャルギャップ型電動モータ３０のシャフト３２の外周側に固定されて設けられる、又はシャフト３２と一体で設けられる。すなわち、太陽ローラ２３は、シャフト３２に直結して、シャフト３２に連動して回動する。太陽ローラ２３の外周面側には、潤滑油を介して複数の遊星ローラ２４が配置される。

【0029】

複数の遊星ローラ２４は、固定ローラ２２の内周面側と太陽ローラ２３の外周面側との間の環状の空間に配置される。遊星ローラ２４は、太陽ローラ２３の回動軸と平行な回動軸回りに自転可能なように、遊星キャリア２５に支持される。

【0030】

遊星キャリア２５は、ステアリングシャフト３に対して同軸に固定されて設けられる。遊星キャリア２５は、ステアリングシャフト３を支持する軸受Ｂ１を介して減速機ハウジング２１に対して軸回りに回動自在である。遊星キャリア２５は、複数の遊星ローラ２４を各々の遊星ローラ２４の軸回りに回動自在に支持する。

【0031】

遊星ローラ２４は、太陽ローラ２３の回動に伴って、太陽ローラ２３の回転方向と反対方向に自転しながら、固定ローラ２２の内周面上及び太陽ローラ２３の外周面上を、太陽ローラ２３の回転方向と同じ方向に転動、すなわち公転する。遊星キャリア２５は、遊星ローラ２４の公転に伴って、太陽ローラ２３の回転から所定の減速比で減速して太陽ローラ２３の回転方向に回転する。なお、減速比は、固定ローラ２２の内径をＤとし、太陽ローラ２３の外径をｄとした場合、（Ｄ＋ｄ）／ｄで表される。

【0032】

アキシャルギャップ型電動モータ３０は、例えばブラシレスモータである。アキシャルギャップ型電動モータ３０は、モータハウジング３１と、シャフト３２と、回転検出装置３３（図４参照）と、モータステータ４０と、モータロータ５０と、を備える。

【0033】

モータハウジング３１は、減速機ハウジング２１と連結されている。モータハウジング３１は、シャフト３２の一部と、モータステータ４０及びモータロータ５０と、を収容している。

【0034】

シャフト３２は、トラクション減速機２０の公転軸と同軸に設けられる。シャフト３２は、外周面側に軸受Ｂ２が設けられる。軸受Ｂ２は、例えば、転がり軸受を含む。軸受Ｂ２は、外輪がモータハウジング３１に固定され、内輪がシャフト３２に固定される。これにより、シャフト３２は、軸受Ｂ２を介し減速機ハウジング２１に対して、軸回りに回動可能に支持される。シャフト３２は、モータロータ５０と直結され、モータロータ５０に連動して回動する。軸受Ｂ２は、径方向の間隙を大きく設定することで、シャフト３２の回転時に自動的に調心を行っている。

【0035】

回転検出装置３３は、シャフト３２の回転を検出する。回転検出装置３３は、例えば、シャフト３２の周りに取り付けられるレゾルバロータと、レゾルバロータとギャップを介して径方向に対向するようにモータハウジング３１に固定されるレゾルバステータと、を含むレゾルバである。レゾルバロータは、シャフト３２の回転と連動して回転する。レゾルバは、レゾルバロータとレゾルバステータとの間のリラクタンスが連続的に変化することでシャフト３２の回転を検出する。回転検出装置３３は、検出した回転情報を、動作情報Ｙ１としてＥＣＵ７０へ出力する。

【0036】

モータステータ４０は、モータハウジング３１の内部に配置され、モータハウジング３１に固定されている。モータステータ４０は、ステータコア４１と、励磁コイル４２と、を有する。ステータコア４１は、電磁鋼板を重ねて形成される積層鉄心、又は粉末にした強磁性体の表面を絶縁皮膜で覆い圧縮して固めた厚粉鉄心を有する。ステータコア４１は、複数のステータコア４１（ステータ磁極）が円周方向に等間隔に並んで、シャフト３２の周りに環状に配置される。励磁コイル４２は、各々のステータコア４１に巻回されている。励磁コイル４２が巻回される方向は、シャフト３２の軸方向と平行な軸回りである。アキシャルギャップ型電動モータ３０は、ＥＣＵ７０によって、励磁コイル４２を介して供給される電力値Ｘ１を調整される。

【0037】

モータロータ５０は、モータハウジング３１の内部に配置され、シャフト３２に固定されている。第１実施形態のモータロータ５０は、軸方向において、トラクション減速機２０とモータステータ４０との間に配置される。モータロータ５０は、ロータコア５１と、マグネット５２と、を有する。

【0038】

ロータコア５１は、電磁鋼板を径方向又は周方向に重ねて形成される中空環状の積層鉄心又は厚粉鉄心を有する。ロータコア５１は、内周面側がシャフト３２の外周面側に固定される。マグネット５２は、ロータコア５１のモータステータ４０に対向する側の面に配置される。マグネット５２は、サマリウムコバルト、ネオジム系磁石等で形成されている。モータロータ５０は、モータステータ４０の励磁コイル４２の励磁状態に応じて発生した磁界により、シャフト３２とともに回動する。

【0039】

タイヤ転舵装置６０は、操舵反力生成装置１０と機械的に分離されているとともに、ＥＣＵ７０を介して電気的に接続されている。すなわち、第１実施形態のステアリング装置１は、ステアバイワイヤ式のステアリングシステムである。図４に示すように、タイヤ転舵装置６０は、ステアリングギア６１と、アキシャルギャップ型電動モータ６２と、回転検出装置６３と、を備える。

【0040】

ステアリングギア６１は、例えば、ピニオンギアと、ピニオンギアと噛み合うラックバーとを有し、ピニオンギアに伝達された回転運動をラックバーで直進運動に変換するラックアンドピニオン式で車両の舵取りを行う歯車装置である。ピニオンギアには、アキシャルギャップ型電動モータ６２が作り出した補助操舵トルクが伝達される。

【0041】

アキシャルギャップ型電動モータ６２は、ＥＣＵ７０による制御に基づいて、ステアリングギア６１を作動させる。回転検出装置６３は、アキシャルギャップ型電動モータ６２の回転を検出する。回転検出装置６３は、検出した回転情報を、動作情報Ｙ１としてＥＣＵ７０へ出力する。アキシャルギャップ型電動モータ６２は、ＥＣＵ７０によって、供給される電力値Ｘ２を調整される。

【0042】

ＥＣＵ７０は、操舵反力生成装置１０の舵角センサ１１、トルクセンサ１２、及びアキシャルギャップ型電動モータ３０と、タイヤ転舵装置６０のアキシャルギャップ型電動モータ６２と、車速センサ７１と、に電気的に接続している。車速センサ７１は、ステアリング装置１が搭載される車両の走行速度（車速）を検出する。車速センサ７１は、車両に備えられ、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信により車速信号ＶをＥＣＵ７０に出力する。

【0043】

ステアリングホイール２に入力された操作者（運転者）の操舵力は、舵角センサ１１及びトルクセンサ１２に伝わる。この時、ＥＣＵ９０は、舵角センサ１１、トルクセンサ１２、及び車速センサ７１のそれぞれから信号を取得する。すなわち、ＥＣＵ７０は、舵角センサ１１から操舵角θを取得し、トルクセンサ１２から操舵トルクＴを取得し、かつ車速センサ７１から車両の車速信号Ｖを取得する。

【0044】

取得した各種信号に基づいて、ＥＣＵ７０は、操舵反力生成装置１０のアキシャルギャップ型電動モータ３０、及びタイヤ転舵装置６０のアキシャルギャップ型電動モータ６２の動作を制御する。アキシャルギャップ型電動モータ６２が作り出した補助操舵トルクは、ステアリングギア６１に伝達される。

【0045】

ＥＣＵ７０は、イグニッションスイッチ７２がオンの状態で、電源装置（例えば車載のバッテリ）７３から電力が供給される。ＥＣＵ７０は、操舵角θ、操舵トルクＴ及び車速信号Ｖとに基づいてアシスト指令の補助操舵指令値を算出する。そして、ＥＣＵ７０は、その算出された補助操舵指令値に基づいてアキシャルギャップ型電動モータ６２へ供給する電力値Ｘ２を調節する。ＥＣＵ７０は、アキシャルギャップ型電動モータ６２から誘起電圧の情報又はアキシャルギャップ型電動モータ６２に設けられたレゾルバ等の回転検出装置６３から出力される情報を動作情報Ｙ２として取得する。

【0046】

ＥＣＵ７０は、動作情報Ｙ２に基づいて、車両の運動状態に応じた反力トルクを演算する。ＥＣＵ７０は、反力トルクに基づいてアキシャルギャップ型電動モータ３０へ供給する電力値Ｘ１を調節する。電力値Ｘ１に応じて、アキシャルギャップ型電動モータ３０が動作し、操作者には、ステアリングホイール２の反力が伝達される。

【0047】

以上説明したように、第１実施形態の操舵反力生成装置１０は、ステアリングホイール２の回動軸と同軸のアキシャルギャップ型電動モータ３０と、回動軸と同軸でステアリングホイール２とアキシャルギャップ型電動モータ３０との間に配置されるトラクション減速機２０と、を備え、アキシャルギャップ型電動モータ３０は、モータハウジング３１と、励磁コイル４２を備え、モータハウジング３１に固定されるモータステータ４０と、モータステータ４０と回動軸方向にギャップを介して対向し、励磁コイル４２の励磁状態に応じて回動軸回りに回動するモータロータ５０と、モータロータ５０と連結されてモータロータ５０に連動して回動軸回りに回動するシャフト３２と、を備える。

【0048】

このように、ギア式ではなくトラクションドライブ式の減速機（トラクション減速機２０）を備え、モータにラジアル型ではなくアキシャルギャップ型（アキシャルギャップ型電動モータ３０）を備えることで、振動や騒音を抑制することができる。これは、軸受Ｂ２の径方向の間隙を大きくし、モータステータ４０が固定されるモータハウジング３１に対してシャフト３２の軸心に位置ズレが生じたとしても、モータステータ４０とモータロータ５０との距離の変化が振動や騒音に影響しないためである。したがって、アキシャルギャップ型電動モータ３０は、減速機やステアリングホイール２との同軸に設計することが可能となる。また、モータステータ４０とモータロータ５０とのギャップが軸方向であるため、極力狭くすることが可能であり、モータ効率を向上させることができる。また、ギャップが径方向であるラジアル型に対して、軸方向であることで、ギャップのバラつきを抑制でき、回転ムラを起因とする騒音発生や操舵間の低下を抑制できる。また、トラクション減速機２０を用いることでギヤの噛み合いに起因する振動や騒音を抑制することができる。また、トラクション減速機２０は、ローラ間の接触部の圧力を均一にするため、軸受Ｂ２の径方向の間隙を大きくして、シャフト３２の回転時に調心させることも可能になる。

【0049】

また、第１実施形態の操舵反力生成装置１０において、トラクション減速機２０は、モータハウジング３１と連結される減速機ハウジング２１と、回動軸と同芯になるように減速機ハウジング２１に固定される固定ローラ２２と、固定ローラ２２の内周面側に配置され、シャフト３２に連結されてシャフト３２に連動して回動軸回りに回動する太陽ローラ２３と、固定ローラ２２の内周面側と太陽ローラ２３の外周面側との間の環状の空間に配置され、太陽ローラ２３の回動に伴って太陽ローラ２３の回転方向と反対方向に自転しながら太陽ローラ２３の回転方向と同じ方向に公転する複数の遊星ローラ２４と、複数の遊星ローラ２４を自転可能に支持するとともに、ステアリングホイール２に連結されたステアリングシャフト３に同軸で連結される遊星キャリア２５と、を備える。

【0050】

これによれば、トラクション減速機２０による減速比は、固定ローラ２２の内径と太陽ローラ２３の外径とから決まるため、設計が容易である。

【0051】

［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る操舵反力生成装置１０Ａの構成について、図５を参照して説明する。図５は、第２実施形態に係る操舵反力生成装置１０Ａの構成例を模式的に示す軸方向断面図である。第２実施形態に係る操舵反力生成装置１０Ａについて、第１実施形態に係る操舵反力生成装置１０と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

【0052】

第２実施形態に係る操舵反力生成装置１０Ａは、第１実施形態に係る操舵反力生成装置１０と比較して、１つのアキシャルギャップ型電動モータ３０の代わりに、２つのアキシャルギャップ型電動モータ３０Ａ、３０Ｂを備える点で異なる。第２実施形態のアキシャルギャップ型電動モータ３０Ａ、３０Ｂは、２つのモータハウジング３１Ａ、３１Ｂと、シャフト３２と、２系統のモータステータ４０Ａ、４０Ｂと、２つのモータロータ５０、５０と、を備える。

【0053】

具体的には、アキシャルギャップ型電動モータ３０Ａは、モータハウジング３１Ａと、モータステータ４０Ａと、一方のモータロータ５０と、を備える。アキシャルギャップ型電動モータ３０Ｂは、モータハウジング３１Ｂと、モータステータ４０Ｂと、他方のモータロータ５０と、を備える。シャフト３２は、モータハウジング３１Ａ及びモータハウジング３１Ｂを貫いて設けられる。

【0054】

モータハウジング３１Ａは、減速機ハウジング２１と連結されている。モータハウジング３１Ａは、シャフト３２の一部と、モータステータ４０Ａ及び一方のモータロータ５０と、を収容している。モータハウジング３１Ｂは、モータハウジング３１Ａと連結されている。モータハウジング３１Ｂは、シャフト３２の一部と、モータステータ４０Ｂ及び他方のモータロータ５０と、を収容している。２系統のモータステータ４０Ａ、４０Ｂと、２つのモータロータ５０、５０と、は、トラクション減速機２０側から、一方のモータロータ５０、モータステータ４０Ａ、他方のモータロータ５０、モータステータ４０Ｂの順に並んで配置される。

【0055】

モータステータ４０Ａ及びモータステータ４０Ｂの基本的な構成は、第１実施形態のモータステータ４０と同様である。モータステータ４０Ａは、ステータコア４１と、励磁コイル４２Ａと、を有する。モータステータ４０Ｂは、ステータコア４１と、励磁コイル４２Ｂと、を有する。励磁コイル４２Ｂは、励磁コイル４２Ａと別系統で電力が供給される。これにより、操舵反力生成装置１０Ａでは、モータステータ４０Ａ及びモータステータ４０Ｂの各々を独立して制御することが可能である。

【0056】

自動車製品では、機能継続の要求よりシステムの冗長系を設計することが実践されている。第２実施形態の操舵反力生成装置１０Ａでは、モータステータ４０Ａ及びモータステータ４０Ｂの各々を独立して制御するので、例えば、一方のモータステータ４０Ａが機能しなくなっても、他方のモータステータ４０Ｂが機能すれば、機能継続が可能である。また、モータロータ５０をシャフト３２の軸方向に複数配置することで、トルクを大きくすることができる。

【0057】

以上説明したように、第２実施形態の操舵反力生成装置１０Ａにおいて、モータステータ４０Ａ、４０Ｂは、第１の励磁コイル４２Ａを備える第１のモータステータ４０Ａと、第１の励磁コイル４２Ａと別系統で電力が供給される第２の励磁コイル４２Ｂを備える第２のモータステータ４０Ｂと、を含み、モータロータ５０、５０は、第１のモータステータ４０Ａと回動軸方向にギャップを介して対向し、第１の励磁コイル４２Ａの励磁状態に応じて回動軸回りに回動する第１のモータロータ５０と、第２のモータステータ４０Ｂと回動軸方向にギャップを介して対向し、第２の励磁コイル４２Ｂの励磁状態に応じて回動軸回りに回動する第２のモータロータ５０と、を含む。

【0058】

これによれば、第１のモータステータ４０Ａと第２のモータステータ４０Ｂとを各々独立して制御することができるので、一方のモータステータ４０Ａ、４０Ｂが機能しなくなっても、他方のモータステータ４０Ｂ、４０Ａが機能すれば機能継続が可能である。また、軸方向にモータロータ５０、５０を複数配置することで、トルクを大きくすることができる。

【0059】

［第３実施形態］
次に、第３実施形態に係る操舵反力生成装置１０Ｂの構成について、図６を参照して説明する。図６は、第３実施形態に係る操舵反力生成装置１０Ｂの構成例を模式的に示す軸方向断面図である。第３実施形態に係る操舵反力生成装置１０Ｂについて、第１実施形態に係る操舵反力生成装置１０又は第２実施形態に係る操舵反力生成装置１０Ａと同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

【0060】

第３実施形態に係る操舵反力生成装置１０Ａは、第１実施形態に係る操舵反力生成装置１０と比較して、アキシャルギャップ型電動モータ３０の代わりに、アキシャルギャップ型電動モータ３０Ｃを備える点で異なる。第３実施形態のアキシャルギャップ型電動モータ３０Ｃは、モータハウジング３１Ｃと、シャフト３２と、２系統のモータステータ４０Ａ、４０Ｂと、１つのモータロータ５０Ｃと、を備える。

【0061】

モータハウジング３１Ｃは、減速機ハウジング２１と連結されている。モータハウジング３１Ｃは、シャフト３２の一部と、モータステータ４０Ａ、４０Ｂ及びモータロータ５０Ｃと、を収容している。２系統のモータステータ４０Ａ、４０Ｂと、モータロータ５０Ｃと、は、トラクション減速機２０側から、モータステータ４０Ａ、モータロータ５０Ｃ、モータステータ４０Ｂの順に並んで配置される。

【0062】

モータステータ４０Ａ及びモータステータ４０Ｂの基本的な構成は、第２実施形態のモータステータ４０Ａ及びモータステータ４０Ｂと同様であるため、説明を省略する。モータロータ５０Ｃは、ロータコア５１と、マグネット５２、５２と、を有する。マグネット５２、５２は、ロータコア５１のモータステータ４０Ａ、４０Ｂの各々に対向する両端面に配置される。

【0063】

操舵反力生成装置１０Ｂでは、第２実施形態の操舵反力生成装置１０Ａと同様に、モータステータ４０Ａ及びモータステータ４０Ｂの各々を独立して制御することが可能である。操舵反力生成装置１０Ｂでは、モータステータ４０Ａ及びモータステータ４０Ｂの各々を独立して制御するので、例えば、一方のモータステータ４０Ａが機能しなくなっても、他方のモータステータ４０Ｂが機能すれば、機能継続が可能である。また、２つのモータステータ４０Ａ、４０Ｂで１つのモータロータ５０Ｃを挟むように配置することで、第２実施形態と比較して、軸方向の配置スペースを省スペース化することができる。

【0064】

以上説明したように、第３実施形態の操舵反力生成装置１０Ｂにおいて、モータステータ４０Ａ、４０Ｂは、第１の励磁コイル４２Ａを備える第１のモータステータ４０Ａと、第１の励磁コイル４２Ａと別系統で電力が供給される第２の励磁コイル４２Ｂを備える第２のモータステータ４０Ｂと、を含み、モータロータ５０は、回動軸方向の一方の端面が第１のモータステータ４０Ａと回動軸方向にギャップを介して対向し、回動軸方向の他方の端面が第２のモータステータ４０Ｂと回動軸方向にギャップを介して対向し、第１の励磁コイル４２Ａ及び第２の励磁コイル４２Ｂの少なくともいずれか励磁状態に応じて回動軸回りに回動する。

【0065】

これによれば、第１のモータステータ４０Ａと第２のモータステータ４０Ｂとを各々独立して制御することができるので、一方のモータステータ４０Ａ、４０Ｂが機能しなくなっても、他方のモータステータ４０Ｂ、４０Ａが機能すれば機能継続が可能である。また、２つのモータステータ４０Ａ、４０Ｂで１つのモータロータ５０を挟むように配置することで、モータステータ４０Ａ、４０Ｂとモータロータ５０とを１対１で２組配置する場合と比較して、軸方向の配置スペースを省スペース化することができる。

【0066】

［変形例］
次に、変形例に係るモータステータ４０Ｃの構成について、図７を参照して説明する。図７は、変形例に係るモータステータ４０Ｃの径方向断面図である。変形例のモータステータ４０Ｃは、第１実施形態のモータステータ４０、第２実施形態及び第３実施形態のモータステータ４０Ａ、４０Ｂに置換することが可能である。変形例のモータステータ４０Ｃについて、第１実施形態に係るモータステータ４０、第２実施形態に係るモータステータ４０Ａ、４０Ｂ、又は第３実施形態に係るモータステータ４０Ａ、４０Ｂと同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

【0067】

変形例のモータステータ４０Ｃは、各実施形態のモータステータ４０、４０Ａ、４０Ｂと比較して、１つのモータステータ４０Ｃに２系統の励磁コイル４２Ａ、４２Ｂを有する点で異なる。モータステータ４０Ｃは、モータステータ４０は、ステータコア４１と、励磁コイル４２Ａ、４２Ｂと、を有する。

【0068】

ステータコア４１は、各実施形態のステータコア４１と同様に、複数のステータコア４１が円周方向に等間隔に並んで、シャフト３２の周りに環状に配置される。各々のステータコア４１には、励磁コイル４２Ａ又は励磁コイル４２Ｂが巻回されている。ここで、励磁コイル４２Ａと励磁コイル４２Ｂとは、円周方向に並ぶ複数のステータコア４１に対して、交互に設けられる。すなわち、励磁コイル４２Ａが巻回されたステータコア４１に隣接するステータコア４１には、励磁コイル４２Ｂが巻回される。

【0069】

励磁コイル４２Ｂは、励磁コイル４２Ａと別系統で電力が供給される。これにより、モータステータ４０Ｃでは、励磁コイル４２Ａ及び励磁コイル４２Ｂの少なくともいずれかに電力が供給されることで機能継続が可能である。また、１つのモータステータ４０Ｃが２系統を有するので、シャフト３２の軸方向の配置スペースを省スペース化することができる。

【0070】

以上説明したように、変形例のモータステータ４０Ｃは、第１の励磁コイル４２Ａが巻回される第１のステータコア４１と、第１の励磁コイル４２Ａと別系統で電力が供給される第２の励磁コイル４２Ｂが巻回される第２のステータコア４１と、が、シャフト３２の周りにおいて環状かつ交互に配置される。

【0071】

これにより、変形例のモータステータ４０Ｃを備える操舵反力生成装置１０、１０Ａ、１０Ｂは、第１の励磁コイル４２Ａと第２の励磁コイル４２Ｂとに各々独立して電力供給することができるので、一方の励磁コイル４２Ａ、４２Ｂが機能しなくなっても、他方の励磁コイル４２Ｂ、４２Ａが機能すればモータステータ４０Ｃの機能継続が可能である。また、１つのモータステータ４０Ｃが２系統を有するので、軸方向の配置スペースを省スペース化することができる。

【0072】

なお、本実施形態は、上記態様に限定されるものではない。即ち、本実施形態の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

【0073】

例えば、トラクション減速機２０は、遊星ローラ２４が公転する実施形態の構成に限定されず、リングローラが公転してトルクを出力する構成でもよい。

【0074】

また、タイヤ転舵装置６０は、実施形態のような、ステアリングギア６１と、アキシャルギャップ型電動モータ６２と、を備える構成に限定されず、また、アキシャルギャップ型電動モータ６２は、単なる駆動モータでもよい。

【0075】

また、実施形態の図４に示すシステム構成は、機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていなくてもよい。すなわち、ステアリング装置１の具体的形態は、図示のものに限られず、ＥＣＵ７０の処理負担や使用状況等に応じて、その全部又は一部を任意の単位で機能的又は物理的に分散又は統合してもよい。ステアリング装置１は、例えば、操舵反力生成装置１０、１０Ａ、１０Ｂの駆動用と、タイヤ転舵装置６０の駆動用と、の２つのＥＣＵ７０を備えて通信で情報をやり取りしてもよいし、操舵反力生成装置１０、１０Ａ、１０Ｂの駆動用と、タイヤ転舵装置６０の駆動用と、算出用と、の３つのＥＣＵ７０を備えてもよい。

【符号の説明】

【0076】

１ ステアリング装置
２ ステアリングホイール
３ ステアリングシャフト
１０、１０Ａ、１０Ｂ 操舵反力生成装置
１１ 舵角センサ
１２ トルクセンサ
２０ トラクション減速機
２１ 減速機ハウジング
２２ 固定ローラ
２３ 太陽ローラ
２４ 遊星ローラ
２５ 遊星キャリア
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ アキシャルギャップ型電動モータ
３１、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ モータハウジング
３２ シャフト
３３ 回転検出装置
４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ モータステータ
４１ ステータコア
４２、４２Ａ、４２Ｂ 励磁コイル
５０、５０Ｃ モータロータ
５１ ロータコア
５２ マグネット
６０ タイヤ転舵装置
６１ ステアリングギア
６２ アキシャルギャップ型電動モータ
６３ 回転検出装置
７０ ＥＣＵ
７１ 車速センサ
７２ イグニッションスイッチ
７３ 電源装置
Ｂ１、Ｂ２ 軸受
θ 操舵角
Ｔ 操舵トルク
Ｖ 車速信号
Ｘ１、Ｘ２ 電力値
Ｙ１、Ｙ２ 動作情報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】