CN109562779A - 电动助力转向装置 - Google Patents

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Abstract

电动助力转向装置包括设置于车辆的前轮并具有前轮用转向电动机来作为驱动源的前轮用转向机构、以及设置于车辆的后轮并具有后轮用转向电动机来作为驱动源的后轮用转向机构，后轮用转向电动机构成为具有两组三相绕组、以及独立地驱动各自的三相绕组的两组逆变器的双逆变器型三相双工电动机，因此，即使后轮用转向机构的转向电动机发生故障，也能继续后轮用转向机构的功能，能确保车辆的动作稳定性。

Description

电动助力转向装置
技术领域
本发明涉及将转向机构分别设置于车辆的前轮和后轮的电动助力转向装置。
背景技术
将转向机构分别设置于前轮和后轮的现有车辆的电动助力转向装置中，构成为当设置于后轮的转向机构(以下，称为后轮用转向机构)的转向电动机发生故障时停止后轮用转向机构的功能(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2010－159002号公报(参照[0046]等)
发明内容
发明所要解决的技术问题
在专利文献1所记载的现有车辆的电动助力转向装置中，存在下述问题：当后轮用转向机构的转向电动机发生故障时停止后轮用转向机构的功能，因此车辆的动作稳定性下降。
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于获得一种电动助力转向装置，即使后轮用转向机构的转向电动机发生故障，也能继续后轮用转向机构的功能，能确保车辆的动作稳定性。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明中的电动助力转向装置包括：前轮用转向机构，该前轮用转向机构设置于车辆的前轮，具有前轮用转向电动机来作为驱动源；以及后轮用转向机构，该后轮用转向机构设置于车辆的后轮，具有后轮用转向电动机来作为驱动源，后轮用转向电动机构成为双逆变器型三相双工电动机，该双逆变器型三相双工电动机具有两组三相绕组、以及独立地驱动各自的三相绕组的两组逆变器。
发明效果
根据本发明，能获得一种电动助力转向装置，即使后轮用转向机构的转向电动机发生故障，也能继续后轮用转向机构的功能，能确保车辆的动作稳定性。
附图说明
图1是表示本发明施方式1中的电动助力转向装置的系统结构图。
图2是表示本发明实施方式1中的分别适用于前轮用转向电动机以及后轮用转向电动机的双逆变器型三相双工电动机的结构的电路图。
图3是表示本发明实施方式2中的电动助力转向装置的系统结构图。
图4是表示本发明实施方式3中的电动助力转向装置的系统结构图。
图5是表示本发明实施方式4中的电动助力转向装置的系统结构图。
图6是表示本发明实施方式5中的电动助力转向装置的系统结构图。
图7是表示本发明实施方式6中的电动助力转向装置的系统结构图。
图8是表示本发明实施方式7中的电动助力转向装置的系统结构图。
图9是表示本发明实施方式8中的电动助力转向装置的系统结构图。
图10是表示本发明实施方式9中的电动助力转向装置的系统结构图。
具体实施方式
以下，基于优选实施方式利用附图对本发明所涉及的电动助力转向装置进行说明。另外，在附图的说明中，对同一部分或相当部分标注同一标号，并省略重复的说明。
实施方式1.
图1是表示本发明实施方式1中的电动助力转向装置的系统结构图。另外，在图1中，举例示出了在包括前轮2a、2b及后轮3a、3b的车辆1中搭载有电动助力转向装置的情况。
本实施方式1中的电动助力转向装置包括转向输入机构4、前轮用转向机构5、后轮用转向机构6以及控制装置7。
转向输入机构4具有方向盘41、转向轴42、转向传感器43以及反作用力电动机44。
方向盘41由车辆1的驾驶员进行操作。转向轴42与方向盘41相连结。转向传感器43安装于转向轴42，对驾驶员的转向角进行检测。反作用力电动机44安装于转向轴42，对驾驶员的转向施加转向反作用力。
前轮用转向机构5设置于车辆1的前轮2a、2b，具有前轮用转向节臂51a、51b、前轮用连接杆52a、52b、前轮用齿条轴53以及作为驱动源的前轮用转向电动机54a。
与转向轮即前轮2a、2b相连接的前轮用转向节臂51a、51b连接有与前轮用齿条轴53相连结的前轮用连接杆52a、52b。经由前轮用连接杆52a、52b以及前轮用转向节臂51a、51b，将前轮用齿条轴53的动作传递到前轮2a、2b，由此前轮2a、2b发生转向。
前轮用齿条轴53安装有前轮用转向电动机54a，前轮用转向电动机54a的输出成为使前轮用齿条轴53动作的动力。
后轮用转向机构6设置于车辆1的后轮3a、3b，具有后轮用转向节臂61a、61b、后轮用连接杆62a、62b、后轮用齿条轴63以及作为驱动源的后轮用转向电动机64a。
与后轮3a、3b相连接的后轮用转向节臂61a、61b连接有与后轮用齿条轴63相连结的后轮用连接杆62a、62b。经由后轮用连接杆62a、62b以及后轮用转向节臂61a、61b，将后轮用齿条轴63的动作传递到后轮3a、3b，由此后轮3a、3b发生转向。
后轮用齿条轴63安装有后轮用转向电动机64a，后轮用转向电动机64a的输出成为使后轮用齿条轴63动作的动力。
前轮用转向电动机54a以及后轮用转向电动机64a分别构成为双逆变器型三相双工电动机。此处，双逆变器型三相双工电动机是指具有两组三相绕组以及独立地驱动各自的三相绕组的两组逆变器、且构成为当故障产生时也不完全失去作为电动机的功能的电动机。另外，双逆变器型三相双工电动机的结构的详细说明将在后文中进行。
转向输入机构4和前轮用转向机构5未进行机械性连结，控制装置7基于来自转向传感器43等的输入信号对前轮用转向电动机54a、反作用力电动机44以及后轮用转向电动机64a各自的动作进行适当控制。
通过如上述那样构成电动助力转向装置，从而能实现可进行与驾驶员的操作相对应的转向的电动助力转向装置、即所谓的线控转向型的电动助力转向装置。
接着，参照图2对双逆变器型三相双工电动机的结构进行说明。图2是表示本发明的实施方式1中的分别适用于前轮用转向电动机54a以及后轮用转向电动机64a的双逆变器型三相双工电动机的结构的电路图。
如图2所示，双逆变器型三相双工电动机包括：第一系统8a，该第一系统8a具有三相绕组81a、CPU82a、FET驱动电路83a、逆变器84a、旋转传感器85a、输入电路86a及电源电路87a；以及第二系统8b，该第二系统8b具有三相绕组81b、CPU82b、FET驱动电路83b、逆变器84b、旋转传感器85b、输入电路86b及电源电路87b。
第一系统8a的三相绕组81a的连接端子U1、V1、W1与由CPU82a及FET驱动电路83a来进行控制的逆变器84a相连接。同样地，第二系统8b的三相绕组81b的连接端子U2、V2、W2与由CPU82b及FET驱动电路83b来进行控制的逆变器84b相连接。
将检测电动机转子的旋转的旋转传感器85a的信号输入至第一系统8a的输入电路86a，用于电动机的控制。由电源电路87a向CPU82a、FET驱动电路83a以及输入电路86a提供电力。逆变器84a与车辆1的电源9相连接，以提供对电动机进行驱动的电力。
同样地，将旋转传感器85b的信号输入至第二系统8b的输入电路86b，用于电动机的控制。由电源电路87b向CPU82b、FET驱动电路83b以及输入电路86b提供电力。逆变器84b与车辆1的电源9相连接，以提供对电动机进行驱动的电力。
输入电路86a及输入电路86b与控制装置7相连接，控制装置7构成为与其它车辆系统相协调地来控制电动机。
接着，对应用了双逆变器型三相双工电动机的后轮用转向电动机64a发生故障时的动作进行说明。另外，此处例示出后轮用转向电动机64a的第二系统8b产生了故障的情况来进行说明。
若CPU82b检测到第二系统8b的故障，则CPU82b停止FET驱动电路83b的驱动，并将第二系统8b的三相绕组81b的驱动电流设为0。因此，第二系统8b所发挥出的转矩变为0。其结果是，虽然发生故障时的后轮用转向机构6整体的输出转矩变为正常时的二分之一，但仍能继续进行转向，而并非完全失去功能。此处，CPU82b经由输入电路86b将故障信息发送给控制装置7，并适当地利用控制装置7来对车辆1进行控制。
此外，控制装置7停止第二系统8b的驱动，与此同时，进行使第一系统8a的三相绕组81a的驱动电流增加为正常时的两倍的控制。因此，第一系统8a所发挥出的转矩变为正常时的2倍，对本该由第二系统8b发挥出的那一部分的转矩进行了补充。其结果是，能使后轮用转向机构6整体的输出转矩与正常时相同。
以上，根据本实施方式1，后轮用转向机构的后轮用转向电动机构成为双逆变器型三相双工电动机。此外，前轮用转向机构的前轮用转向电动机构成为双逆变器型三相双工电动机。
由此，即使后轮用转向机构的后轮用转向电动机发生故障，后轮用转向机构的功能也能得到维持，因此能避免像以往那样在发生故障时后轮在处于转向的状态下停止从而导致车辆的动作稳定性下降的情况，其结果是，能进一步提高车辆的安全性。即，即使后轮用转向机构的转向电动机产生故障，也能继续后轮用转向机构的功能，能确保车辆的动作稳定性。
另外，在本实施方式1中，例示出了将本发明应用于转向机构的形式为线控转向型的电动助力转向装置的情况，但转向机构的形式并不限于此，对于将方向盘和前轮用转向机构进行机械性连结的现有转向机构形式的电动助力转向装置也能应用本发明。
并且，在本实施方式1中，作为双逆变器型三相双工电动机的结构，例示出将CPU设为2个的结构，但也可以采用将CPU设为1个的结构，并且，电动机并不局限于三相型。
实施方式2.
在本发明的实施方式2中，对具备后轮用转向机构6的电动助力转向装置进行说明，相对于上述实施方式1的结构，所述后轮用转向机构6具有应用了单逆变器型三相电动机的两个后轮用转向电动机65a、65b以代替后轮用转向电动机64a。另外，在本实施方式2中，省略与上述实施方式1相同的点的说明，以与上述实施方式1不同的点为中心进行说明。
图3是表示本发明实施方式2中的电动助力转向装置的系统结构图。本实施方式2中的电动助力转向装置包括转向输入机构4、前轮用转向机构5、后轮用转向机构6以及控制装置7。
后轮用转向机构6设置于车辆1的后轮3a、3b，具有后轮用转向节臂61a、61b、后轮用连接杆62a、62b、后轮用齿条轴63以及作为驱动源的两个后轮用转向电动机65a、65b。
后轮用齿条轴63安装有后轮用转向电动机65a、65b，后轮用转向电动机65a、65b的输出成为使后轮用齿条轴63动作的动力。
前轮用转向电动机54a与上述的实施方式1相同，构成为双逆变器型三相双工电动机。后轮用转向电动机65a、65b分别构成为单逆变器型三相电动机。此处，单逆变器型三相电动机是指具有一组三相绕组以及对该三相绕组进行驱动的一组逆变器的电动机。
控制装置7基于来自转向传感器43等的输入信号，对前轮用转向电动机54a、反作用力电动机44及后轮用转向电动机65a、65b各自的动作进行适当控制。
接着，对应用了单逆变器型三相电动机的后轮用转向电动机65a、65b发生故障时的动作进行说明。另外，此处例示出后轮用转向电动机65b产生了故障的情况来进行说明。
若后轮用转向电动机65b的CPU(未图示)检测到故障，则上述CPU将电动机的驱动电流设为0并使电动机的驱动停止。因此，由后轮用转向电动机65b所发挥出的转矩变为0。其结果是，虽然发生故障时的后轮用转向机构6整体的输出转矩变为正常时的二分之一，但仍能继续进行转向，而并非完全失去功能。此处，后轮用转向电动机65b的CPU将故障信息发送给控制装置7，并适当地利用控制装置7来对车辆1进行控制。
此外，控制装置7停止后轮用转向电动机65b的驱动，与此同时，进行使后轮用转向电动机65a的驱动电流增加到正常时的两倍的控制。因此，后轮用转向电动机65a所发挥出的转矩变为正常时的两倍，对本该由后轮用转向电动机65b发挥出的那一部分转矩进行了补充。其结果是，能使后轮用转向机构6整体的输出转矩与正常时相同。
以上，根据本实施方式2，后轮用转向机构的两个的后轮用转向电动机分别构成为单逆变器型三相电动机。另外，前轮用转向机构的前轮用转向电动机构成为双逆变器型三相双工电动机。
由此，即使在后轮用转向电动机发生故障时，其功能也能得到维持，因此能避免像以往那样在发生故障时后轮在处于转向的状态下停止从而导致车辆的动作稳定性下降的情况，其结果是，能进一步提高车辆的安全性。
另外，在本实施方式2中，例示出了将本发明应用于转向机构的形式为线控转向型的电动助力转向装置的情况，但转向机构的形式并不限于此，对于将方向盘和前轮用转向机构进行机械性连结的现有转向机构形式的电动助力转向装置也能应用本发明。并且，在本实施方式2中，电动机并不局限于三相型。
实施方式3.
在本发明的实施方式3中，相对于上述实施方式1的结构，对具备后轮用转向机构6的电动助力转向装置进行说明，所述后轮用转向机构6具有应用了双逆变器型三相双工电动机的两个后轮用转向电动机64a、64b。另外，在本实施方式3中，省略与上述的实施方式1相同的点的说明，以与上述实施方式1不同的点为中心进行说明。
图4是表示本发明实施方式3中的电动助力转向装置的系统结构图。本实施方式3中的电动助力转向装置包括转向输入机构4、前轮用转向机构5、后轮用转向机构6以及控制装置7。
后轮用转向机构6设置于车辆1的后轮3a、3b，具有后轮用转向节臂61a、61b、后轮用连接杆62a、62b、后轮用齿条轴63以及作为驱动源的两个后轮用转向电动机64a、64b。
后轮用齿条轴63安装有后轮用转向电动机64a、64b，后轮用转向电动机64a、64b的输出成为使后轮用齿条轴63动作的动力。
前轮用转向电动机54a与上述的实施方式1相同，构成为双逆变器型三相双工电动机。后轮用转向电动机64a、64b分别构成为双逆变器型三相双工电动机。
控制装置7基于来自转向传感器43等的输入信号，对前轮用转向电动机54a、反作用力电动机44以及后轮用转向电动机64a、64b各自的动作进行适当控制。
接着，参照之前的图2来对应用了双逆变器型三相双工电动机的后轮用转向电动机64a、64b发生故障时的动作进行说明。另外，此处例示出后轮用转向电动机64a的第二系统8b产生了故障的情况来进行说明。
若CPU82b检测到第二系统8b的故障，则CPU82b停止FET驱动电路83b的驱动，并将第二系统8b的三相绕组81b的驱动电流设为0。因此，第二系统8b所发挥出的转矩变为0。其结果是，虽然发生故障时的后轮用转向电动机64a的输出转矩变为正常时的二分之一，但另一个正常的后轮用转向电动机64b将发挥出正常的转矩。
因此，若将第二系统8b发生了故障的后轮用转向电动机64a的输出与正常的后轮用转向电动机64b的输出相组合，则在后轮用转向机构6整体中能发挥出正常时75％的输出，从而能发挥出与正常时几乎相同的功能来继续进行转向。此处，CPU82b经由输入电路86b将故障信息发送给控制装置7，并适当地利用控制装置7来对车辆1进行控制。
本实施方式3中，在后轮用转向电动机64a、64b中，即使在四个系统中一个系统发生了故障的情况下，也能发挥出接近于正常时的功能，而不使其余系统的驱动电流增加。因此，能抑制因驱动电流的增加而导致的发热增大，并且无需随着其发热增大而对转向继续时间进行限制，其结果是，能进一步提高装置的冗余性、安全性。
以上，根据本实施方式3，后轮用转向机构的两个后轮用转向电动机构成为双逆变器型三相双工电动机。此外，前轮用转向机构的前轮用转向电动机构成为双逆变器型三相双工电动机。
由此，即使在后轮用转向电动机发生故障时，其功能也能得到维持，因此能避免像以往那样在发生故障时后轮在处于转向的状态下停止从而导致车辆的动作稳定性下降的情况，其结果是，能进一步提高车辆的安全性。
另外，在本实施方式3中，例示出将本发明应用于转向机构的形式为线控转向型的电动助力转向装置的情况的示例，但转向机构的形式并不限于此，对于将方向盘和前轮用转向机构进行机械性连结的现有转向机构形式的电动助力转向装置也能应用本发明。
并且，在本实施方式3中，作为双逆变器型三相双工电动机的结构，例示出将CPU设为两个的结构，但也可以采用将CPU设为一个的结构，并且，电动机并不局限于三相型。
实施方式4.
图5是表示本发明实施方式4中的电动助力转向装置的系统结构图。另外，在本实施方式4中，省略与上述的实施方式1相同的点的说明，以与上述实施方式1不同的点为中心进行说明。
在本实施方式4中，如图5所示，相对于上述实施方式1的结构，前轮用转向机构5构成为具有应用了单逆变器型三相电动机的两个前轮用转向电动机55a、55b。前轮用转向电动机55a、55b安装于前轮用齿条轴53。
以上，根据本实施方式4，相对于上述实施方式1的结构，即使在前轮用转向机构的两个前轮用转向电动机分别构成为单逆变器型三相电动机的情况下，也能得到与上述实施方式1相同的效果。
实施方式5.
图6是表示本发明实施方式5中的电动助力转向装置的系统结构图。另外，在本实施方式5中，省略与上述的实施方式2相同的点的说明，以与上述实施方式2不同的点为中心进行说明。
在本实施方式5中，如图6所示，相对于上述实施方式2的结构，前轮用转向机构5构成为具有应用了单逆变器型三相电动机的两个前轮用转向电动机55a、55b。前轮用转向电动机55a、55b安装于前轮用齿条轴53。
以上，根据本实施方式5，相对于上述实施方式2的结构，即使在前轮用转向机构的两个前轮用转向电动机分别构成为单逆变器型三相电动机的情况下，也能得到与上述实施方式2相同的效果。
实施方式6.
图7是表示本发明实施方式6中的电动助力转向装置的系统结构图。另外，在本实施方式6中，省略与上述的实施方式3相同的点的说明，以与上述实施方式1不同的点为中心进行说明。
在本实施方式6中，如图7所示，相对于上述实施方式3的结构，前轮用转向机构5构成为具有应用了单逆变器型三相电动机的两个前轮用转向电动机55a、55b。前轮用转向电动机55a、55b安装于前轮用齿条轴53。
以上，根据本实施方式6，相对于上述实施方式3的结构，即使在前轮用转向机构的两个前轮用转向电动机分别构成为单逆变器型三相电动机的情况下，也能得到与上述实施方式3相同的效果。
实施方式7.
图8是表示本发明实施方式7中的电动助力转向装置的系统结构图。另外，在本实施方式7中，省略与上述的实施方式1相同的点的说明，以与上述实施方式1不同的点为中心进行说明。
在本实施方式7中，如图8所示，相对于上述实施方式1的结构，前轮用转向机构5构成为具有应用了双逆变器型三相双工电动机的两个前轮用转向电动机54a、54b。前轮用转向电动机54a、54b安装于前轮用齿条轴53。
以上，根据本实施方式7，相对于上述实施方式1的结构，即使在前轮用转向机构的两个前轮用转向电动机构成为双逆变器型三相双工电动机的情况下，也能得到与上述实施方式1相同的效果。
实施方式8.
图9是表示本发明实施方式8中的电动助力转向装置的系统结构图。另外，在本实施方式8中，省略与上述的实施方式2相同的点的说明，以与上述实施方式2不同的点为中心进行说明。
在本实施方式8中，如图9所示，相对于上述实施方式2的结构，前轮用转向机构5构成为具有应用了双逆变器型三相双工电动机的两个前轮用转向电动机54a、54b。前轮用转向电动机54a、54b安装于前轮用齿条轴53。
以上，根据本实施方式8，相对于上述实施方式2的结构，即使在前轮用转向机构的两个前轮用转向电动机构成为双逆变器型三相双工电动机的情况下，也能得到与上述实施方式2相同的效果。
实施方式9.
图10是表示本发明实施方式9中的电动助力转向装置的系统结构图。另外，在本实施方式9中，省略与上述的实施方式3相同的点的说明，以与上述实施方式3不同的点为中心进行说明。
在本实施方式9中，如图10所示，相对于上述实施方式3的结构，前轮用转向机构5构成为具有应用了双逆变器型三相双工电动机的两个前轮用转向电动机54a、54b。前轮用转向电动机54a、54b安装于前轮用齿条轴53。
以上，根据本实施方式9，相对于上述实施方式3的结构，即使在前轮用转向机构的两个前轮用转向电动机构成为双逆变器型三相双工电动机的情况下，也能得到与上述实施方式3相同的效果。

Claims (6)

1.一种电动助力转向装置，包括：
前轮用转向机构，该前轮用转向机构设置于车辆的前轮，具有前轮用转向电动机来作为驱动源；以及
后轮用转向机构，该后轮用转向机构设置于所述车辆的后轮，具有后轮用转向电动机来作为驱动源，所述电动助力转向装置的特征在于，
所述后轮用转向电动机
构成为双逆变器型三相双工电动机，该双逆变器型三相双工电动机具有两组三相绕组、以及独立地驱动各自的所述三相绕组的两组逆变器。
2.一种电动助力转向装置，包括：
前轮用转向机构，该前轮用转向机构设置于车辆的前轮，具有前轮用转向电动机来作为驱动源；以及
后轮用转向机构，该后轮用转向机构设置于所述车辆的后轮，具有两个后轮用转向电动机来作为驱动源，所述电动助力转向装置的特征在于，
所述后轮用转向电动机
构成为单逆变器型三相电动机，该单逆变器型三相电动机具有一组三相绕组、以及驱动所述三相绕组的一组逆变器。
3.如权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于，
所述后轮用转向机构具有两个所述后轮用转向电动机。
4.如权利要求1至3的任一项所述的电动助力转向装置，其特征在于，
所述前轮用转向电动机
构成为双逆变器型三相双工电动机，该双逆变器型三相双工电动机具有两组三相绕组、以及独立地驱动各自的所述三相绕组的两组逆变器。
5.如权利要求1至3的任一项所述的电动助力转向装置，其特征在于，
所述前轮用转向机构具有两个所述前轮用转向电动机，
所述前轮用转向电动机
构成为单逆变器型三相电动机，该单逆变器型三相电动机具有一组三相绕组、以及驱动所述三相绕组的一组逆变器。
6.如权利要求4所述的电动助力转向装置，其特征在于，
所述前轮用转向机构具有两个所述前轮用转向电动机。
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