(57)【要約】【課題】モータの機能が失陥する事態に対応可能なステアリングシステムにおいて、それの実用化を図る。【解決手段】転舵モータ９０のステータ２００が備える複数の磁極体２１０を、配電系統が互いに別系統となる複数のグループに分割する。いずれかの磁極体２１０のグループが失陥しても、他の系統のグループによりロータ２０２が回転駆動が可能である。また、磁極体２１０のグループを、連続して並ぶ複数の磁極体２１０を含むように構成し、１つのグループの複数の磁極体２１０を、１円周上において偏った部分に偏在させる。この構成により、いずれかの系統のグループの失陥時には転舵モータ９０に振動が発生するため、その振動を利用したモータの異常の検知が可能となる。振動によって音を発する振動起因音発生装置３００を設ければ、その音による異常検知が可能となる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作部材を有する操作部と、その操作部材の操作に応じて車輪の向きを変える転舵部とを備え、前記操作部と前記転舵部との少なくとも一方にモータが配備されたステアリングシステムであって、
前記モータが、(a)それぞれにコイルを有して電流が供給された際に磁気を発生する複数の磁極体を備え、それら磁極体が１円周に沿って並べられたステータと、(b)そのステータに対向し、回転するロータとを備え、前記複数の磁極体が、前記ロータが回転駆動される際に生ずる磁気によって前記ロータに作用する径方向の力が前記ステータ全体として均衡するように配置され、かつ、それぞれが前記磁極体のうちの連続して並ぶ複数のものから構成されて互いに別系統として配電される複数の磁極体グループに分割されたことを特徴とし、
さらに、前記磁極体グループに含まれる磁極体の各々に接続されてその各々に配電するための配電部材を有する配電器を、前記複数の磁極体グループごとに備え、前記配電部材の全てが前記ステータの回転軸線方向における片側に配設されたことを特徴とするステアリングシステム。
【請求項２】
前記複数の磁極体グループの各々が、多相交流が供給されるものであり、正磁極用の磁極体と逆磁極用の磁極体とを同数有し、それら正磁極用の磁極体と逆磁極用の磁極体のうちの同相の電流が供給されるものどうしが対をなして隣り合うように配置された請求項１に記載のステアリングシステム。
【請求項３】
前記モータが、前記複数の磁極体グループのうちの互いに隣り合う２つの磁極体グループが同時期に失陥することを防止するために前記複数の磁極体グループどうしの境界に設けられる同時期失陥防止手段を備える請求項１または請求項２に記載のステアリングシステム。
【請求項４】
当該ステアリングシステムが、
前記複数の磁極体グループのいずれかが失陥した状態で前記ロータが回転駆動される際に、前記モータの振動に起因して音を発生する振動起因音発生装置を備える請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のステアリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用ステアリングシステムに関し、詳しくは、電磁式モータが配備されたステアリングシステムの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用ステアリングシステムには、モータが配備されたシステムが存在する。そのようなシステムの一例として、動力源としての電磁式モータ（以下、単に「モータ」と略す場合がある）を備えて車輪を転舵するための転舵力を発生させる装置が設けられたシステムを挙げることができる。そのようなシステムにおいて、転舵力発生装置が失陥した際には、充分な転舵力を発生させることができなくなるため、転舵力発生装置の失陥に対応する技術として、例えば、下記〔特許文献１，２〕には、モータを２つ備えることが記載されている。具体的に言えば、〔特許文献１〕においては、２つの転舵モータを、それらのモータに共用される１つのモータ軸の軸線方向に直列に配設する技術が、また、〔特許文献２〕においては、転舵モータおよびそれを駆動する回路等を２組備えた技術が開示されている。それら〔特許文献１，２〕に記載されたシステムでは、一方のモータ等が失陥した場合であっても、他方のモータ等による転舵力で車輪の転舵が可能とされている。
【特許文献１】特開２００１−８０５３０号公報
【特許文献２】特開２０００−４３７４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記〔特許文献１，２〕に記載されたシステムは、２つのモータを備えることから、それらの配設するために多くのスペースを必要とするといった問題、比較的コスト高となるといった問題等を抱えており、実用的なシステムとは言えない。本発明は、そういった実情に鑑みてなされたものであり、モータの機能が失陥する事態に対応可能なステアリングシステムの実用化することを課題としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明のステアリングシステムは、操作部材を有する操作部と、その操作部材の操作に応じて車輪の向きを変える転舵部とを備え、操作部と転舵部との少なくとも一方にモータが配備されたシステムにおいて、＜１＞そのモータが、それぞれにコイルを有して電流が供給された際に磁気を発生する複数の磁極体を備えてそれら磁極体が１円周に沿って並べられたステータと、そのステータに対向して回転するロータとを備え、前記複数の磁極体が、前記ロータが回転駆動される際に生ずる磁気によってロータに作用する径方向の力がステータ全体として均衡するように配置され、かつ、それぞれが磁極体のうちの連続して並ぶ複数のものから構成されて互いに別系統として配電される複数の磁極体グループに分割されたことを特徴とし、さらに、＜２＞磁極体グループに含まれる磁極体の各々に接続されてその各々に配電するための配電部材を有する配電器を、複数の磁極体グループごとに備え、それら配電部材の全てがステータの回転軸線方向における片側に配設されたことを特徴とするステアリングシステム。
【発明の作用および効果】
【０００５】
本発明のステアリングシステムは、２つの特徴を有するものである。その１つは、簡単に言えば、ステータが上記構造を有するように多重化されたことである。ステータの有する磁極体を互いに別系統となる複数のグループに分割することで、いずれかのグループが失陥する場合でも、モータの機能が完全に失われることがない。また、いずれかのグループが失陥した場合、ロータに作用する径方向力のバランスが崩れることで、モータは振動する。この振動を利用して、モータに関する異常の検知することが可能である。また、モータ自体を２つ備えるものではないことから、モータを配置するスペースを小さくすることができ、また、コスト的にも安価なシステムが実現する。また、もう１つの特徴は、多重化されたステータへの配電構造が上記構造とされたことである。ステータへの配電がステータの片側において行われることから、モータの小型化が実現し、ひいては、システムにおけるモータの配設スペースをより小さなものとすることが可能となる。なお、本発明のステアリングシステムの各種態様およびそれらの作用および効果については、以下の、〔発明の態様〕の項において詳しく説明する。
【発明の態様】
【０００６】
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。
【０００７】
なお、以下の各項において、(1)項，(2)項および (3)項を合わせたものが請求項１に相当し、請求項１に(4)項の限定を加えたものが請求項２に、請求項１または請求項２に(5)項の限定を加えたものが請求項３に、請求項１ないし請求項３のいずれかに(7)項の限定を加えたものが請求項４に、それぞれ相当する。
【０００８】
（１）操作部材を有する操作部と、その操作部材の操作に応じて車輪の向きを変える転舵部とを備え、前記操作部と前記転舵部との少なくとも一方にモータが配備されたステアリングシステムであって、
前記モータが、(a)それぞれにコイルを有して電流が供給された際に磁気を発生する複数の磁極体を備え、それら磁極体が１円周に沿って並べられたステータと、(b)そのステータに対向し、回転するロータとを備え、前記複数の磁極体が、前記ロータが回転駆動される際に生ずる磁気によって前記ロータに作用する径方向の力が前記ステータ全体として均衡するように配置され、かつ、それぞれが前記磁極体のうちの連続して並ぶ複数のものから構成されて互いに別系統として配電される複数の磁極体グループに分割されたことを特徴とするステアリングシステム。
【０００９】
一般的なパワーステアリングは、運転者によってステアリングホイールへ加えられた操作力を補助する目的で、転舵部に動力源として転舵モータを備えるものが存在する。また、ステアリングホイール等の操作部材に加えられる操作力によらず、システムが転舵部において備える動力源を電気的に制御して車輪の転舵を行うステアリングシステム、つまり、いわゆるステアバイワイヤ型ステアリングシステムも検討されており、そのシステムでも、上記転舵部の動力源として転舵モータを備えるものが存在する。さらに、ステアバイワイヤ型のシステムでは、運転者に適切な操作フィーリングを与えるために、反力発生源としての反力モータを備えて操作部材に反力を付与する装置を設けることも検討されている。本項の態様のステアリングシステムは、上記転舵モータあるいは反力モータに電磁式モータ（以後、「モータ」と略記する場合がある）を採用するステアリングシステムに広く適用することが可能である。
【００１０】
モータは、通常、コイル線や配線等の断線等によって、予定された回転駆動力を発揮することができない状態（全く回転駆動力を発揮できない状態をも含む概念である）となる。そこで、本項の態様のように、ステータが有する複数の磁極体を、互いに別系統として配電される複数のグループに分割されたステータ分割モータ（以後、「分割モータ」と略記する場合がある）を採用することにより、いずれかのグループが失陥しても他のグループの磁極体によってロータを回転駆動することが可能となる。すなわち、本項の態様におけるモータは、多重化されたモータであることから、一部の故障によっても、モータの機能が完全に失われることを回避できる。
【００１１】
上記分割モータにおいて、磁極体のグループは、複数の磁極体のうちの連続して並ぶ複数のものを有するものとされている。すなわち、各グループの磁極体は、１円周に沿って集合した状態となっており、その１円周上において、偏った部分に位置させられている。いずれのグループも失陥していない場合は、全ての磁極体の磁気力に依拠するロータへの径方向の作用力の均衡が保たれた状態となっているが、いずれかのグループが失陥した場合には、磁力を発生する磁極体が１円周上において偏ることとなり、径方向の力の均衡が崩れることになる。その結果、上記分割モータに、ロータの回転に伴う振動が発生することとなる。この振動を利用することで、モータの異常を検出することが可能となる。例えば、センサにより振動を検出して何らかの手段によって運転者への報知すること、その振動を運転者に体感させることで運転者に異常を認識させること等が可能となる。
【００１２】
本項の態様において、磁極体は、例えば、鉄心等のコアとそのコアに巻回されたコイル線とを含んで構成されるものであってもよく、また、コイルを主体としてコアを有しないようなものであってもよい。また、本項の態様において、ステータは、各磁極体が互いに密接したものであることを必ずしも要さず、互いに離間するように配置されるものであってもよい。また、複数の磁極体が分割されたグループの数は、２以上であれば、特に限定されない。さらに、ロータは、例えば、永久磁石，鉄心等の磁性体材料等を含むものとすることができる。さらにまた、分割モータは、交流モータ，直流モータのいずれの形式であってもよく、例えば、交流モータであれば同期モータ，誘導モータ等、直流モータであればブラシレスモータ，ステッピングモータ，スイッチトリラクタンスモータ等の種々の形式のものとすることができる。
【００１３】
なお、本項に記載の態様に含まれる態様ではないが、本発明のステアリングシステムにおいて、各グループに属する複数の磁極体が連続して並んでいないようなモータを採用することもできる。いずれかの磁極体のグループが失陥した際に径方向の力の均衡が崩れるように磁極体が配置されていれば、上記振動の発生という作用は発揮されるため、そのことだけを目的とする場合は、例えば、１のグループの磁極体の間に、他のグループに属する１以上の磁極体が配置されたようなモータを採用することも可能なのである。
【００１４】
（２）前記モータが、前記磁極体グループに含まれる磁極体の各々に接続されてその各々に配電するための配電部材を有する配電器を、前記複数の磁極体グループごとに備える (1)項に記載のステアリングシステム。
【００１５】
本項に記載の態様のように、磁極体グループごとに駆動電力を供給すれば、いずれかのグループが失陥しても、他のグループによってロータを回転駆動することができる。また、例えば、磁極体グループごとに別個の駆動電源を接続すれば、駆動電源のフェールセーフを図ることができる。
【００１６】
（３）前記モータが、自身の回転軸線方向における前記ステータの片側に全ての前記配電部材が配設されたものである (1)項または (2)項に記載のステアリングシステム。
【００１７】
本項に記載の態様のように、配電部材をステータの片側に配設することによって、分割モータの小型化が図れる。その結果として、分割モータをステアリングシステムに配設するためのスペースに関する制約が少ないものとなる。
【００１８】
（４）前記複数の磁極体グループの各々が、多相交流が供給されるものであり、正磁極用の磁極体と逆磁極用の磁極体とを同数有し、それら正磁極用の磁極体と逆磁極用の磁極体のうちの同相の電流が供給されるものどうしが対をなして隣り合うように配置された (1)項ないし (3)項のいずれかに記載のステアリングシステム。
【００１９】
正磁極用の磁極体と逆磁極用の磁極体とには、同相の電流が供給された際に、互いに逆向きの磁気が発生する。そのため、本項に記載の態様によれば、それら対になる磁極体とロータとの間に働く径方向の力がある程度相殺される。いずれかの磁極体グループが失陥した際に、ロータに働く径方向の力の均衡が大きく崩れないため、分割モータに過大な振動が発生しにくく、ロータは、比較的安定した状態で回転することになる。
【００２０】
（５）前記モータが、前記複数の磁極体グループのうちの互いに隣り合う２つの磁極体グループが同時期に失陥することを防止するために前記複数の磁極体グループどうしの境界に設けられる同時期失陥防止手段を備える (1)項ないし (4)項のいずれかに記載のステアリングシステム。
【００２１】
（６）前記同時期失陥防止手段が、前記複数の磁極体グループ間の熱伝達を抑制する熱伝達抑制手段である (5)項に記載のステアリングシステム。
【００２２】
磁極体の失陥は、例えば、発熱により磁極体の温度が過剰に上昇して、コイル線の絶縁被膜であるエナメルが溶けて絶縁性が低くなること等によって生じる。例えば、いずれかの磁極体のコイルが短絡してさらに発熱することや、隣り合う磁極体のコイル間で短絡することに起因して、それらの磁極体が属する磁極体グループが失陥する場合がある。この場合、隣り合う磁極体の各々が、互いに異なる磁極体グループに属するものである場合には、同時期に２つの磁極体グループが失陥してしまう場合がある。上記２つの項に記載の態様は、そういった場合に有効な態様であり、磁極体グループどうしの境界に同時期失陥防止手段を設ければそのような事態が生じにくくなり、前述した多重化のメリットがより確実に得られることになる。同時期失陥防止手段は、例えば、電気的絶縁体によって構成される等して互いに隣り合う磁極体が短絡することを防止する短絡防止手段とすることが望ましい。上記２つの項のうちの後者の態様は、同時期失陥防止手段として、互いに隣り合う磁極体間の熱伝達を抑制する熱伝達抑制手段を採用するものである。その態様によれば、各磁極体グループの発熱の影響を隣り合う磁極体グループに及びにくくすることができる。具体的には、例えば、断熱材等を磁極体間に介在させるような態様が含まれる。
【００２３】
（７）当該ステアリングシステムが、
前記複数の磁極体グループのいずれかが失陥した状態で前記ロータが回転駆動される際に、前記モータの振動に起因して音を発生する振動起因音発生装置を備える (1)項ないし (6)項のいずれかに記載のステアリングシステム。
【００２４】
本項に記載の態様のように、分割モータの振動によって運転者に聞こえるような音が発生するような装置を設ければ、失陥を電気的に検出することなく、失陥を自動的に運転者に報知することができる。また、その音は、分割モータの回転駆動に伴い発生するため、運転者が何に関する異常なのかに気付きやすいというメリットがある。例えば、転舵車輪の向きを変える転舵モータを分割モータとすれば、ステアリング操作に伴って音が発生するため、運転者はステアリングシステムに関する異常であることに気付きやすいのである。また、その音を分割モータの付近で発生させ、音の方向から異常が発生している場所を推測可能な態様とすることも可能である。
【００２５】
（８）前記振動起因音波発生装置が、
前記モータに設けられた第１部材と、その第１部材に近接して設けられた第２部材とを備え、前記モータが発生する振動により前記第１部材と前記第２部材とが互いに当接・離間して衝突を繰り返すように構成された (7)項に記載のステアリングシステム。
【００２６】
本項に記載の態様のように、分割モータの振動によって２つの部材を衝突させれば、簡便に音を発生させることが可能である。第１部材は、分割モータと一体的に振動するものとすることができ、例えば、分割モータのハウジングの一部、あるいは分割モータに固定された部材とすることができる。第２部材は、分割モータの振動時に第１部材との相対距離が変化するものとすることができ、例えば、車体の一部，車体に固定されたものであってもよく，あるいは分割モータに弾性部材等を用いて保持されたものであってもよい。
【００２７】
（９）前記モータが、前記車輪の向きを変える力である転舵力を発生させる動力源として前記転舵部に備えられた (1)項ないし (8)項のいずれかに記載のステアリングシステム。
【００２８】
（１０）当該ステアリングシステムが、前記操作部材に加えられた操作力によらずに前記転舵部が備える動力源が発生する動力によって車輪の向きを変えるものであり、
前記モータが、前記操作部材に操作反力を付与するための反力発生源として前記操作部に備えられた (1)項ないし (9)項のいずれかに記載のステアリングシステム。
【００２９】
上記２つの項は、モータの配備箇所に関する限定を加えた態様である。それらは、代表的なものであり、先に説明したように、それら２つの項に記載の態様を始めとして、種々の目的に応じて、種々の箇所に配備された種々のモータを含んで構成されるステアリングシステムに対して、幅広く適用することが可能である。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明の一実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、決して下記の実施例に限定されるものではなく、下記実施例の他、前記〔発明の態様〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。
【００３１】
１.  ステアリングシステムの概要．
図１に、本発明の一実施例であるステアリングシステム（以後、ステアリングシステムと略記する場合がある。）を模式的に示す。本ステアリングシステムは、操作部１０，転舵部１２および制御部１４を含んで構成されている。また、本ステアリングシステムは、いわゆるステアバイワイヤ型ステアリングシステムであり、操作部１０に設けられたステアリングホイール３０に加えられる操作力によらずに、制御部１４により転舵部１２に備えられた動力源を電気的に制御することによって、ステアリングホイール３０の操作に応じた車輪の転舵を行うステアリングシステムとされている。
【００３２】
２.  操作部．
操作部１０は、操作部材たるステアリングホイール３０と、そのステアリングホイール３０を操作可能に車体に保持させるためのステアリングホイール保持装置３２（以下、単に「ホイール保持装置３２」という場合がある）とを含んで構成されている。ホイール保持装置３２は、一端部にステアリングホイール３０が固定されたステアリングシャフト３４，車体に固定されてそのステアリングシャフト３４を回転可能に保持するコラムチューブ３６とを含んで構成され、さらには、反力モータ４０，減速機４２を備えている。反力モータ４０は、ステアリングホイール３０に操作反力を付与するための動力源として機能する。ホイール保持装置３２は、反力モータ４０の回転力が減速機４２を介してステアリングシャフト３４に伝達される構造とされており、ステアリングホイール３０に対して操作反力を付与する操作反力付与装置として機能するものとなっている。
【００３３】
運転者によってステアリングホイール３０に回転操作がなされると、そのステアリングホイール３０と一体的にステアリングシャフト３４が回転させられ、反力モータ４０も回転させられる。反力モータ４０の回転位置は、ホイール保持装置３２が備えるロータリエンコーダ４６によって検出され、モータの回転位置が検出されることでステアリングホイール３０の回転位置、すなわち操作位置が検出可能とされている。操作部１０によって、その操作位置に応じて回転力となるように反力モータ４０が制御駆動されることで、ステアリングホイール３０に操作反力が付与されるのである。
【００３４】
３.  転舵部．
転舵部１２は、転舵ロッド６０と、転舵のためのアクチュエータとして機能して転舵ロッド６０を車幅方向に移動させるロッド駆動装置６４を備えている。転舵ロッド６０は、自身の両端のそれぞれがタイロッド７０，ナックルアーム７２を介して左右の転舵車輪７６のそれぞれに接続されている。転舵ロッド６０が、ロッド駆動装置６４により軸線方向に移動させられて、左右の転舵車輪７６の向きが変えられる。
【００３５】
図２に、軸線を含む面において切断したロッド駆動装置６４の断面図を示す。ロッド駆動装置６４は車体に固定されるハウジング８０を備えており、転舵ロッド６０は、図示を省略する自身の両端部において、ハウジング８０に軸線方向に移動可能かつ回転不能に支持されている。また、ロッド駆動装置６４はハウジング８０内に転舵モータ９０を備えている。軸線に垂直な面での転舵モータ９０の断面図である図３をも参照して説明すれば、転舵モータ９０は、中空のモータ軸９２を有しており、そのモータ軸９２が軸受９４を介してハウジング８０に軸線方向に移動不能かつ軸線回りに回転可能に保持された構造とされている。転舵ロッド６０は、モータ軸９２の中央を軸線方向に貫通し、かつ、モータ軸９２の内周部と離間する状態で配置されている。
【００３６】
モータ軸９２の一端部にはボールナット９６が固定され、ボールナット９６は、モータ軸９２と一体的に回転するようにされている。一方、転舵ロッド６０は、自身の外周にボールねじが形成されており、ボールナット９６は、そのボールねじと螺合させられている。このような構造により、転舵モータ９０の回転によって、転舵ロッド６０が軸方向に移動させられるのである。
【００３７】
ロッド駆動装置６４には、転舵量に相当する転舵ロッド６０の移動量を検出するリニアエンコーダ１００が設けられている。リニアエンコーダ１００は、転舵量検出器として機能するものであり、光源および光学センサを複数組有する検出部１０４を備えている。検出部１０４が転舵ロッド６０の表面に貼り付けられコードテープ１０８に設けられたラインマークを読み取ることで、リニアエンコーダ１００は、転舵ロッド６０の移動量および移動方向を検出する。また、ロッド駆動装置６４には、また、モータ軸９２の回転位置を検出する回転位置検出装置１２０が設けられている。回転位置検出装置１２０は、モータ軸９２に固定して設けられた一対のパルスロータ１２２，１２４と、ハウジング８０にパルスロータ１２２，１２４にそれぞれ対向して固定された電磁ピックアップ１２６，１２８とを含んで構成され、パルスロータ１２２，１２４の各々の複数の歯が電磁ピックアップ１２６，１２８の各々に検出されることで、モータ軸９２の回転位置および回転方向、すなわちモータ９０の回転位置および回転方向を検出する。
【００３８】
４.  制御部．
制御部１４は、制御ユニット１４０を備えており、その制御ユニット１４０は、コンピュータを主体とした装置であり、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，入出力インタフェースおよびそれらを接続するバスを含んで構成されている。また、制御部１４は、駆動回路１４２，１４４Ａ，Ｂを備え、それらは制御ユニット１４０の入出力インターフェースに接続されている。駆動回路１４２，１４４Ａ，Ｂは、ロータリエンコーダ４６および回転位置検出装置１２０からの信号に基づいて、反力モータ４０および転舵モータ９０等を駆動させる。また、入出力インターフェースには、リニアエンコーダ１００からの信号が入力され、駆動回路１４２を介してロータリエンコーダ４６からの信号が入力されるようになっている。制御ユニット１４は、それらの信号に基づいて、ステアリングホイール３０の操作量に応じて、適切な操作反力を付与するように反力モータ４０を制御し、適切な転舵量となるように転舵モータ９０を制御する。
【００３９】
５.  転舵モータ．
転舵モータ９０は、図２，図３を参照して説明すれば、ハウジング８０の内壁面に、円筒状に設けられたステータ２００，そのステータ２００の内周側に対向するようにモータ軸９２の外周部に円筒状に設けられたロータ２０２，ステータ２００に電流を配電する配電器２０６Ａ，Ｂ等を含んで構成されている。ステータ２００は、複数（本実施例では１２である）の磁極体２１０を含んで構成されており、それら磁極体２１０は、ハウジング８０の内壁面に沿って、つまり１円周に沿って、殆ど隙間なく並べられている。本実施例において、転舵モータ９０は、いわゆる同期モータとして構成されている。
【００４０】
それら磁極体２１０の各々は、コア２１２とコイル２１４とを含んで構成されている。コア２１２は、断面が概してエの字形状の棒状をなすものとされており、軸線方向に延びる状態で配置されている。コイル２１４は、そのコア２１２の断面における両側の凹部をコイル線が通るようにしてコア２１２に巻回されている。一方、ロータ２０２は、複数（本実施例では１４である）の帯状の永久磁石２２０（以下、単に「磁石」と称する場合がある）を含んで構成されており、それら磁石２２０が、モータ軸９２の外周面に沿って殆ど隙間なく並べられている。それらの磁石２２０の外周面は、被覆部材２２２によって被覆されている。それら磁石２２０の各々は、また、ロータ２０２の径方向に沿って着磁されており、互いに隣り合う磁石２２０の着磁の向きが互いに逆になるように配設されている。
【００４１】
本実施例において、ステータ２００を構成する複数の磁極体２１０は、互いに別系統の２つのグループに分割されている。それぞれのクループは、１円周上に配置された磁極体２１０のうちの半周分を占める複数（本実施例では６つ）のものによって構成されている。転舵モータ９０は、三相交流の電力が供給されて駆動するものであり、それぞれのグループを、系統Ａのグループ，系統Ｂのグループとすれば、具体的には、図３に示すように、記号「Ｕ」，「Ｖ」，「Ｗ」で相を示すとことろの、各相２つずつの磁極体２１０を含むものとされている（添え字「ａ」，「ｂ」は、系統を表す）。系統Ａ，Ｂのクループを各々構成する複数の磁極体２１０は、同一グループのものが周方向に連続して配置されており、１円周上において偏在するものとなっている。なお、相を示す記号にバーを付したものは逆相、つまり、バーを付していないものを正磁極用の磁極体２１０とすれば、逆磁極用の磁極体２１０となっている。それら正磁極用の磁極体２１０と逆磁極用の磁極体２１０とは、１つのグループ内において、同相のものが、互いに対をなして隣り合うように配置されている。
【００４２】
ステータ２００への配電は、詳細を後述するところの２つの配電器２０６Ａ，Ｂ（図２）によってなされる。本実施例では、それら配電器２０６Ａ，Ｂの各々が、対応する磁極体２１０のグループに配電するようにされている。ロッド駆動装置６４は２つの外部端子２３０Ａ，Ｂ（図２）を備えており、配電器２０６Ａ，Ｂの各々は、それら外部端子２３０Ａ，Ｂの対応するものと接続されている。外部端子２３０Ａ，Ｂの各々は、電気ケーブルを介して対応する駆動回路１４４Ａ，Ｂに接続されている。つまり、本実施例においては、磁極体２１０のグループに対応して、配電器２０６Ａ，Ｂ、外部端端子２３０Ａ，Ｂ、駆動回路１４４Ａ，Ｂも別系統とされている。このような構造とされていることから、転舵モータ９０は、一方の系統のグループの磁極体２１０のコイル２１４が断線あるいはショートする、一方の駆動回路１４４Ａ，Ｂのいずれかが故障する等して、一方の磁極体２１０のグループが失陥した場合であっても、他方の系統の磁極体２１０のグループから発生する磁気によりロータ２０２を回転駆動することができる。その結果、転舵モータ９０の発生可能な回転トルクは減少するものの、転舵車輪７６の向きを変えることができるのである。つまり、本システムはフェールセーフの観点において優れたシステムとされているのである。
【００４３】
なお、本実施例において、複数の磁極体２１０が系統別のグループに分割されているため、転舵モータ９０は、ステータ２００が系統別に分割されたものと捉えることができる。そして、１つの系統に属する磁極体２１０のグループを１つのステータと考えれば、転舵モータ９０は、系統別の複数のステータ（本実施例において２つ）を備えたものと捉えることもでき、複数のステータが多重化されたものと捉えることもできる。さらに言えば、磁極体２１０のグループの一方が失陥した場合に、他方のグループの存在により、転舵モータ９０の機能が完全に失われるものでないことから、本転舵モータ９０は、冗長化されていると考えることもできる。なお、本転舵モータ９０は、磁極体２１０の構造，配置等を変向することなく、配電態様を変更することにより、通常のモータ同様に作動させることができるため、実質的には、配電系統が分割されたことにより、ステータ２００が分割されたものとなっている。その観点からすれば、転舵モータ９０は、配電系統が分割されたモータと捉えることもできる。
【００４４】
６.  転舵モータの作動．
駆動回路１４４Ａ，Ｂの各々は、制御ユニット１４０の指令に応じて、それぞれ配電器２０６Ａ，Ｂに、互いに同等の駆動電力を供給する。その駆動電力が配電器２０６Ａ，Ｂによって各磁極体２１０に配電されると、各磁極体２１０は配電された電力に応じた磁気を発生し、ロータ２０２が回転駆動される。そのとき、配電されて磁気を発生した磁極体２１０とロータ２０２の磁石２２０との間には斥力あるいは引力である作用力が発生する。その作用力の周方向の成分が回転力となる。一方、作用力の径方向の成分については、通常の状態において、２つの磁極体２１０のグループによる作用力の径方向の成分の均衡が取れており、ロータ２０２は、径方向において殆ど位置変動せずに回転する。
【００４５】
一方の系統の磁極体２１０のグループが失陥した場合、上述の作用力の径方向の成分の均衡が崩れてしまうため、他方の磁極体２１０のグループのみによるロータ２０２の回転駆動の際には、そのグループが発生する磁気の変化に応じてロータ２０２に加わる作用力の径方向の成分が変化する。その場合、ロータ２０２は、僅かながらであるが径方向の位置を素早く変動させながら回転するため、転舵モータ９０に振動が発生する。この振動が車体，ステアリングホイール３０等を介して、運転者が体感できるものであれば、あるいは、体感できるようにすれば、運転者は、転舵モータ９０の異常を認知することが可能となる。
【００４６】
ちなみに、本転舵モータ９０において、上述のように同系統かつ同相の正磁極用の磁極体２１０と逆磁極用の磁極体２１０とが対になって隣り合うように配置されている。そのため、それら対になる磁極体２１０の各々の作用力の径方向の成分がある程度互いに相殺されるため、一方の磁極体２１０のグループのみによってロータ２０２が回転駆動される場合であっても、上述した振動は、ある程度抑制されることになり、転舵モータ９０は、比較的円滑に回転駆動することになる。なお、複数の磁極体２１０の配置を上述の配置とは異なるものとすることで、一方の磁極体２１０のグループの失陥時の振動を、本転舵モータ９０より大きくなるようにすることも可能である。
【００４７】
７.  振動起因音発生装置．
いずれかの磁極体２１０のグループが失陥しても転舵車輪７６の転舵が可能であるため、運転者はその失陥に気付きにくい場合がある。振動が体感できないような場合は、特にそうである。本ステアリングシステムにおいては、いずれかの磁極体２１０のグループが失陥した際に発生する転舵モータ９０の振動に起因する音を発生させる振動起因音発生装置３００が、ロッド駆動装置６４に設けられており（図１，２）、本システムでは、その発生音によって、転舵モータ９０の異常を報知するようにされている。
【００４８】
図４に、振動起因音発生装置３００をロッド駆動装置６４の軸線方向から見た図を示す。振動起因音発生装置３００は、ロッド駆動装置６４のハウジング８０を自身に挿通させる状態で配置されたリング部材３０２と、そのリング部材３０２とハウジング８０とを繋ぐ３つのゴム部材３１０と、それらゴム部材３１０の各々の両端部の各々に接着されてゴム部材３１０をリング部材３０２，ハウジング８０に固定する固定部材３１４，３１６とを含んで構成されている。それら固定部材３１４，３１６は、ビスによってそれぞれリング部材３０２，ハウジング８０に取り付けられる。このような構造により、リング部材３０２は、ハウジング８０に対して揺動可能とされている。リング部材３０２の内周には３つの突起３２０が形成されており、それの先端部がハウジング８０の外周と小さな隙間を挟んで対向するようにされている。いずれかの磁極体２１０のグループが失陥して転舵モータ９０が振動した際に、その振動に起因してリング部材３０２が揺動し、突起３２０とハウジング８０とが互いに当接・離間を繰り返すことにより衝突音が発生するのである。また、ゴム部材３１０のばね定数，リング部材３０２の重量等は、リング部材３０２が転舵モータ９０の振動に共振しやすくなるように調整されている。
【００４９】
振動起因音発生装置３００は、いずれかの磁極体２１０のグループの失陥をセンサ等で検出するといった複雑な手段を用いるものではないため、異常検知装置としては、比較的シンプルな構造とされている。なお、本実施例においては、ハウジング８０の突起３２０と衝突する部分が第１部材として機能し、リング部材３０２の突起３２０が第２部材として機能するものとなっている。
【００５０】
８.  配電器の詳細と磁極体への配線．
図５に配電器２０６Ａ，Ｂをモータ９０の軸線方向から見た図を示す。配電器２０６Ａ，Ｂの各々は、供給された駆動電力を各磁極体２１０に分配するための複数の配電部材３３６と、磁極体２１０ごとに設けられてコイル２１４の一端部と配電部材３３６とを接続するためのコイル接続端子３４０と、それらコイル接続端子３４０の隣り合うものどうしを連結して支持する連結支持部材３５０と、外部端子２３０Ａ，Ｂと配電部材３３６とを接続して配電器２０６Ａ，Ｂに受電するための受電端子３５６とを含んで構成されている。受電端子３５６は、２系統の三相交流を受電するために、６つ（ＵＡ，ＶＡ，ＷＡ，ＵＢ，ＶＢ，ＷＢ）設けられている。
【００５１】
それら６つの受電端子３５６と各コイル接続端子３４０とが配電部材３３６によって電気的に接続されることで磁極体２１０に駆動電力が供給されるのであるが、各コイル接続端子３４０は、駆動回路１４４Ａ，Ｂのうちのいずれかの系統から供給される三相交流のいずれかの相と接続されている。図５においては、各コイル接続端子３４０に接続される三相交流の相と系統とを、図３における記号と同様の記号（Ｕａ，Ｖｂ等）で示しており、図５に示すコイル接続端子３４０と、図３に示す磁極体２１０のコイル２１４の一端部とは、記号の等しいものどうしが接続されているのである。一方、各コイル２１４の他端部は、前述の対をなす同系統かつ同相のコイル２１４の他端部と互いに接続されており、それらの対をなす磁極体２１０のコイル２１４は、直列に連結されることになる。これら２つのコイル２１４は、それらに電流を流した場合に、それぞれのコイル２１４において互いに逆回りに電流が巡回するように結線されているため、それらのコイル２１４の各々を有する２つの磁極体２１０は、正磁極用のものと逆磁極用のものとなる。
【００５２】
図６に、受電端子３５６ＵＡ，ＶＡ，ＷＡ，ＵＢ，ＶＢ，ＷＢとコイル接続端子３４０間の配線図を示す。６つの受電端子３５６に供給された三相交流は、この配線図に示す経路を流れて、配電部材３３６およびコイル接続端子３４０を介して各磁極体２１０に配電される。この図において、コイル接続端子３４０を白丸で、配電部材３３６を実線で、受電端子３５６を黒い四角で表す。また、黒丸は図において交差する配電部材３３６が互いに接続されていることを示す。また、この図において、同系統かつ同相の２つのコイル接続端子３４０の間には、正磁極用のコイル２１４Ｐと逆磁極用のコイル２１４Ｎが直列に接続されていることを模式的に示す。なお、各配電器２０６により３対のコイル２１４はスター結線により接続されており、逆磁極用の磁極体２１０の各々のコイル２１４の上記一端部は中性点となる配電部材３３６Ｙに接続されている。この図に示すように、２つの配電器２０６Ａ，Ｂは、直線３７０を境に２つに分かれており、各配電器２０６Ａ，Ｂの配電部材３３６は半周以内において配設されている。そのことから、本転舵モータ９０では、配電器２０６Ａ，Ｂが２つ配設されるにも拘わらず、それらを、ステータ２００の軸線方向における片側において、通常の１系統のモータにおける配電器と同程度のスペースに配設することが容易なものとなっている。このことは、連続して並ぶ磁極体２１０が１つのグループとされ、各グループに属する磁極体２１０が１円周上において異なる部分に偏在していることに依拠するものであり、転舵モータ９０の小型化に貢献するものとなっている。
【００５３】
なお、各グループに属する磁極体２１０が偏在していない場合、例えば、各グループに属する磁極体２１０が１円周上において概ね均一に配置されている等の場合には、１つのグループに属する磁極体２１０に配電するためには、配電部材３３６をほぼ１円周全体に渡って配設しなければならない。そのような場合においてステータ２００の片側に２つの配電器２０６Ａ，Ｂを配設することは、２つの配電器２０６Ａ，Ｂの各々に属する配電部材３３６の配設が煩雑になるため困難となる。そのため、例えば、図７に示すロッド駆動装置３７４のように、配電器２０６Ａ，Ｂを転舵モータ３７６の回転軸線方向においてステータ２００の両側に１つずつ配設することが必要となる。この場合、転舵モータ３７６の軸線方向の寸法が長くなってしまうのである。繰り返すが、本転舵モータ９０は、２つの配電器２０６Ａ，Ｂの両方をステータ２００の片側に容易に配設できるため、軸線方向の寸法を長くせずに済むのである。
【００５４】
９.  熱伝達抑制手段．
上述したように、転舵モータ９０のステータ２００は、系統Ａ，Ｂの２つの磁極体２１０のグループを有しており、一方の磁極体２１０のグループが失陥した場合でも、他方の磁極体２１０のグループによりロータ２０２を回転駆動することが可能である。しかしながら、例えば、磁極体２１０が発熱し、コイル２１４のコイル線の絶縁被膜であるエナメルが溶けて短絡することにより失陥するような事態もあり得る。そのため本実施例における転舵モータ９０は、２つの磁極体２１０のグループが同時にあるいは連鎖的に失陥しないようにするための手段が設けられている。具体的には、図８に示すように、熱伝達抑制手段としての断熱部材３８０が、２つの磁極体２１０のグループの境界（Ｖａ，Ｗａ間等）に、磁極体２１０の間に介在される状態で設けられている。その断熱部材３８０は、帯状をなして転舵モータ９０の軸線方向において磁極体２１０と同程度の長さとされ、磁極体２１０に接着されている。その断熱部材３８０により、２つの磁極体２１０のグループの境界における熱伝達、例えば、磁極体２１０Ｖａ，Ｗａ間の熱伝達が抑制されて、一方の磁極体２１０における異常な発熱が、他方の磁極体２１０に影響を及ぼすことを抑制しているのである。また、断熱部材３８０は絶縁性を有しており、断熱部材３８０により、２つの磁極体２１０のグループの境界における絶縁性が高くなり、コイル２１４間の短絡が生じにくくなっている。
【００５５】
１０.  反力モータ
詳細は省略するが、本実施例において、反力モータ４０は、概して言えば、径方向寸法と軸線方向寸法との比において転舵モータ９０と異なるものとされているが、転舵モータ９０と同様の構成とされている。反力モータ４０のステータも、転舵モータ９０と同様に２つに分割されており、そのため、一方の磁極体のグループが失陥した場合でも、他方の磁極体のグループによって反力モータ４０を回転駆動させることができる。一方の磁極体のグループが失陥した場合には、反力モータ４０の回転駆動に伴い振動が発生してその振動が直接ステアリングホイール３０に伝わるため、運転者は、容易に反力モータ４０の異常を認知できる。
【００５６】
１１.  変形例．
上記実施例において、２つの駆動回路１４４Ａ，Ｂが、それぞれ配電器２０６Ａ，Ｂに接続されていたが、１つの駆動回路１４４を配電器２０６Ａ，Ｂの両方に接続して転舵モータを回転駆動するようにすることができる。駆動回路１４４が１つであっても、いずれかの磁極体２１０のグループがコイル２１４の断線等により失陥した際には、その他の磁極体２１０のグループによって転舵モータ９０を回転駆動することができる。この変形例に従って、反力モータ４０への給電は、１つの駆動回路１４２から２つの配電器になされる。
【００５７】
上記実施例において、転舵モータ９０は、１２スロット（コイルが１２）、１４極であったが、スロット数および極数を変更することが可能である。その際には、スロット数が磁極体２１０のグループの数の倍数となるようにすることが望ましい。
【００５８】
上記実施例において、ロッド駆動装置６４の態様は転舵モータ９０が転舵ロッド６０と同軸的に設けられる態様であったが、それ以外の態様のロッド駆動装置であってもステータが分割された転舵モータを採用することができる。例えば、いわゆるラックピニオン式のロッド駆動装置において、転舵ロッドのラック部に噛み合うピニオンギヤを回転駆動する転舵モータを、ステータが分割されたモータとすることができる。その転舵モータのステータを、例えば、前述の転舵モータ９０のステータ２００と同様に２分割すれば、一方の磁極体のグループが失陥しても、他方の磁極体のグループによって転舵モータを回転駆動することができる。なお、転舵モータのモータ軸が筒状であることは不可欠ではない。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施例であるステアリングシステムを示す模式図である。
【図２】上記ステアリングシステムのロッド駆動装置の断面図である。
【図３】上記ロッド駆動装置に備えられた転舵モータの断面図である。
【図４】上記ロッド駆動装置に備えられた振動起因音発生装置を示す図である。
【図５】上記転舵モータの配電器を示す図である。
【図６】上記転舵モータのコイルへの配線を模式的に示す図である。
【図７】ステータの両側に配電器が設けられた上記ロッド駆動装置とは別のロッド駆動装置を示す断面図である。
【図８】上記転舵モータの磁極体のグループの境界を拡大した図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０：操作部    １２：転舵部    １４：制御部    ３０：ステアリングホイール（操作部材）    ３２：ステアリングホイール保持装置（操作反力付与装置）    ４０：反力モータ    ６０：転舵ロッド    ６４：ロッド駆動装置    ７６：転舵車輪    ８０：ハウジング    ９０：転舵モータ    ９２：モータ軸      １４０：制御ユニット    １４２：駆動回路    １４４Ａ，Ｂ：駆動回路    ２００：ステータ    ２０２：ロータ    ２０６Ａ，Ｂ：配電器    ２１０：磁極体    ２１２：コア    ２１４：コイル    ２３０Ａ，Ｂ：外部端子    ２４０：コイル接続端子    ３００：振動起因音発生装置    ３０２：リング部材    ３１２：ゴム部材    ３２０：突起    ３３６：配電部材    ３５６：受電端子    ３８０：断熱部材（熱伝達抑制手段）
【図１】
2005237068.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005237068.tif 000007
【図６】
2005237068.tif 000008
【図７】
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【図８】
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