JP2003200840A - 三重の冗長性を有する車両用電動ステアリング装置 - Google Patents

三重の冗長性を有する車両用電動ステアリング装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 三重冗長を用いた、車両用電気的ステアリン
グ。 【解決方法】 操舵車輪1と、操縦ハンドル20と、操舵
車輪のステアリング角度を変えるための並列して作用す
る3つの電気モータ31、32、33から成る電気的アクチュ
エータと、並列して動作する3つの制御装置61、62、63
と、3つの電気的制御チャネルを互いに接続する相互接
続バス8と、電気的制御チャネルの状態の相違を他の2つ
の電気的制御チャネルに対して検出し、相違がある場合
には誤動作警報を出し且つ劣化モードで運転を維持する
手段とを有し、各制御装置は位置センサに接続されたス
テアリング角度の電気的制御チャネルの一部を成し、各
電気的チャネルの制御装置は3つの電気信号の中の１つ
を受け、電気モータを駆動してステアリング角度を与
え、通常運転では各モータの出したトルクが合計され
る、車両用ステアリングシステム。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車のステアリン
グ装置、特に、操舵車輪とハンドルとの間に機械的リン
ク機構が無い電気的なステアリングシステム（以下「電
動ステアリング装置またはシステム」とよぶ）に関する
ものである。この形式のステアリング装置は一般に「ワ
イヤ ステアリング（steer by wire）」とよばれてい
る。
【０００２】
【従来の技術】電気的なステアリング装置では操舵車輪
とハンドルとの間に存在する従来の機械的および／また
は液圧式のステアリングシステム（パワーステアリング
の場合も含めて）の代わりに下記のような駆動系統を用
いられる。すなわち、車輪の所に電気的なアクチュエー
タが存在し、好ましくは各操舵車輪毎に独立しして存在
する。この電気的アクチュエータの目的は各操舵車輪に
正しいステアリング角度を与えることにある。車両のド
ライバが利用可能なステアリング手段はハンドル、レバ
ー（ジョイスティック等）、その他の任意の適当な装置
である。車両のドライバによってステアリング装置に出
された命令は電気的なリンクを介してアクチュエータに
送られる。システム全体はアクチュエータを正しくパイ
ロットすることができるプログラムを有するコンピュー
タの制御下にある。
【０００３】この技術の利点の1つはエレクトロニクス
と理想的に結合できる点にある。すなわち、エレクトロ
ニクス技術の進歩によってより複雑なフィードバック制
御が可能になり、操舵車輪のステアリング角度の設定を
手動制御下に行うことができるだけでなく、安全システ
ムの監視下に行うことができることにある。例えば、車
両のドライバからの命令だけでなく、車両で観測された
動的パラメータを考慮に入れて、操舵車輪のステアリン
グ角度を設定することができる。
【０００４】従って、電子的ステアリングを用いること
によって車両軌道の安定性に関するさらに大きな可能性
が開かれる。例えば、現在の車両の自動軌道修正システ
ムでは、一つの車輪のみのブレーキを用いて修正用横揺
れ（yaw）モーメントを伝えているが、車両の各種機能
を電気的制御に変えることによって車両の各操舵車輪の
ステアリング角度を変え、車両の軌道を修正することが
できる。
【０００５】しかし、車両のステアリングはブレーキと
同様に、必須かつ安全に不可欠な機能であるため、現在
のほとんど全ての車両で使用されている機械的ステアリ
ング装置（パワーステアリングの場合でも）にとって代
わるためには、電気的ステアリングシステムは非常に信
頼の高いものであることが重要である。従って、電気的
システムは故障時に重大な結果を招かないように一般に
冗長に設計されている。しかし、冗長システムを複雑に
することよって故障の危険性が生じ、最終的な安全性の
向上を妨げてはならない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、極め
て信頼性の高い動作をする簡単な電気的ステアリングシ
ステムを提供することにある。本発明はさらに、本発明
の電気的ステアリングシステムに適した、車両の操舵車
輪のステアリングを制御するための電気的アクチュエー
タを提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明ステアリングシス
テムは使用する全ての電気部品に対して冗長な構造をし
ている。本発明のアクチュエータは基準端と、互いに並
列して作動する少なくとも3つの電気モータによって基
準端に対して変位した制御端とを有し、各電気モータは
残りの他の電気モータの電気的接続から独立したそれ自
身の電気的接続を有している。冗長化原理は所定の部品
を三重にすることである。実際には、位置センサ、電気
モータ、必須の制御装置およびこれらの各種部品を接続
する電気的ラインを三重にする。そうすることによって
互いに並列に作動する3つの制御チャネルにすることが
できる。
【０００８】より正確には、上記3つの制御チャネルは
同時に動作させ（ソフトウェアが異なる場合には必ずし
も同様にする必要はない）、異常がない限りは同一結果
を生じさせる。このアクティブな冗長性を利用すること
によって3つのチャネルのどれに欠陥があるかを高い信
頼性で知ることができ、車両、特にその乗客の安全性が
維持される領域へ車両が少なくとも戻るまで実質的に劣
化ではない状態で2つの制御チャネルを作動させ続ける
ことができる。
【０００９】本発明の車両用ステアリングシステムは下
記の（a）〜（g）を有する： (a) 操縦可能な少なくとも１つの操舵車輪、(b) 方向
転換が要求された時に同じ情報を運ぶ3つの電気信号を
出す方向転換を命令する命令手段、(c) 基準端とこの
基準端に対して変位可能な命令端とを有し、基準端に対
して命令端を変位させる互いに並列に作動する3つの電
気モータを有し且つ操舵車輪(1)に接続された、各操舵
車輪毎に操舵車輪のステアリング角度を変えるための電
気的アクチュエータ、(d) 各電気的アクチュエータ毎
に基準端に対する制御端の相対位置を検出する３つの位
置センサ、(e) ステアリング角度の電気的制御チャネ
ルの一部を成す、互いに並列して動作する3つの制御装
置であって、各チャネルは3つの電気信号の中の１つを
受け、３つの位置センサの中の１つに接続され且つ３つ
の電気モータの中の１つを駆動してステアリング角度を
与え、通常運転時には各モータが出すトルクが合計され
る制御装置、(f) 3つの電気的制御チャネルを互いに接
続する少なくとも１つの相互接続バス、(g) 1つの電気
的制御チャネルの状態の相違を残り2つの電気的制御チ
ャネルに対して検出し、相違がある場合には劣化モード
（downgraded mode）での運転に変更する手段。以下、
添付図面を参照して本発明を説明する。
【００１０】
【実施例】［図1］には車両を操縦するための命令手段
（操縦手段）2が示してある。この命令手段2は既に述べ
たように車両のドライバが利用可能な適切な任意の形式
にすることができ、操縦ハンドル20にすることができる
が、他の任意の操縦レバー、例えばジョイスティックや
英国特許第2,314,910号に記載のレバーにすることもで
きる。操縦ハンドル20と操舵車輪との間には機械的なリ
ンク機構は存在しない。ドライバが設定した操縦ハンド
ル20の角度を３つのセンサ21、22、23で測定する。各セ
ンサ21、22、23は電気的チャネルの一部を成し、方向転
換に関する要求した情報を運ぶ電気信号の１つを送り出
す。
【００１１】［図1］には１つの操舵車輪1AvGと電気的
アクチュエータ3Aとが示してある。電気的アクチュエー
タ3Aの一端は車両11の本体またはシャシに連結され、他
端は連接ロッド10AvGに連結されている。この連接ロッ
ド10AvGは車輪取付部（図示せず）の一部を成すレバー1
2AvGに連結されて、操舵車輪1AvGのステアリング角度を
制御する。電気的アクチュエータ3Aは他の用途もある
（例えば、他の電気的ステアリングシステムにも使用で
きる）が、少なくとも３つの平行して作動する電気モー
タを備えている（モータに関しては図2〜図5の参照番号
31、32、33と以下の説明を参照されたい）。各電気モー
タはそれ自身の電気的接続線661（662または663）を有
し、この接続線は他の電気モータの接続線から独立して
いて、各電気モータを特定の制御装置に接続している。
以下で説明するように、この特定の制御装置は同一のア
クチュエータの他のモータをパイロットする制御装置と
は違っている。
【００１２】操舵車輪のステアリング制御は中央処理ユ
ニット６によって行われる。操舵車輪は任意の数にする
ことができる。［図1］には中央処理ユニット6を操舵車
輪1AvGおよびアクチュエータ3AvGを含むグループに接続
する電線の束65AvGが示してある。図を繁雑にしないた
めに、中央処理ユニット6と操舵車輪およびそのアクチ
ュエータを含む他のグループ（図示せず）とを接続する
電線の束は省略してある。３つの制御チャネルが存在す
る。実際には、故障の確率をさらに減らすために各アク
チュエータ3は完全に独立した3つの電線の束またはケー
ブル（１つの制御チャネルに対して１つ）を介して中央
処理ユニット6に電気的に接続されている。これらの電
線の束の経路はできるだけ離す。
【００１３】便宜上、特定の位置に関係のない場合に各
グループの部品を引用する時には、参照番号のみで示
し、特定の操舵車輪のために使用される部品を引用する
場合には、同じ参照番号の後に車両上の関連位置を示す
記号を付けた参照番号で示す。本明細書および図面では
「AvG」は前方左側位置を示し、「AvD」は前方右側位置
を示し、「ArG」は後方左側位置を、「ArD」は後方右側
位置を示す。複数の操舵車輪を備えた車両における本発
明ステアリングシステムでは、各制御装置が各操舵車輪
のアクチュエータの電気モータの１つを駆動し、各制御
装置が車両における操舵車輪の位置、車両速度および要
求された方向転換量または修正量の少なくとも一つの関
数で各操舵車輪に適したステアリング角度を選択的に与
える。
【００１４】既に述べたように、操舵車輪は任意の数に
することができる。例えば、単一ステアリング車軸で2
つの操舵車輪を制御することができる。この場合にはス
テアリング車軸が2つの部品グループを有し、各グルー
プは1つの操舵車輪と1つのアクチュエータとを有する。
変形例では、ステアリング車軸が２つの操舵車輪の間に
ステアリングラックのような機械的リンク機構を有し、
このステアリングラックの摺動運動を単一のアクチュエ
ータ3で制御することができる。一般に、このような部
品グループを任意の数だけ設けることができる。例え
ば、4輪駆動の車輪では各車輪の操舵を各々のアクチュ
エータで行うことができる。以下、この例を選択して本
発明をさらに詳細に説明する。
【００１５】［図2］〜［図5］から分かるように、各ア
クチュエータ3は機械の位置の基準端として使用される
ケーシング40と、この基準端に対して直線状に延びたロ
ッド41とを有する。図示した実施例ではロッド41はケー
シング40に対して可動である。図にはアクチュエータ３
を駆動する3つの回転電気モータ31、32、33が見える。
３つの電気モータ31、32、33は互いに平行に配置されて
一つの回転スクリュー53に力を加える。スクリュー53の
回転運動は以下で詳細に説明するようにロッド41の直線
運動に変換される。機能上の安全のために、各モータは
各モータで必要なトルクだけを伝達できるような大きさ
になっている。しかし、通常モードで運転している間
は、必要なトルクは３つの各電気モータに分配される。
そうすることによって各電気モータが受ける応力および
加熱量が減り、寿命が延び、電気的アクチュエータの信
頼性が高くなる。
【００１６】電気モータの回転運動はスクリュー／ナッ
ト系によって直線運動に変換される。電気モータ31、3
2、33の各出力シャフト310、320、330は歯車52と噛み合
うピニオン311,321,331を有する。ロッド41はシース56
によって取り囲まれている。このシース56の端部はロッ
ド41を摺動案内する軸受を形成している。歯車52は上記
スクリュー53が形成されたシャフトに固定されている。
このシャフトの一方の端部は回転ベアリング51に取り付
けられ、反対側はロッド41と一体なベアリングに取り付
けられている。回転ベアリング51の外側ケージは電気的
アクチュエータのケーシング40に固定されている。上記
スクリュー53にはナット54が係合している。上記シース
56はケーシング40に固定されている。モータのケーシン
グ40とロッド41との間の部分には保護ベロー30が取り付
けられている。
【００１７】［図4］から分るように、各ピニオン311、
321、331は歯車52の周りに互いに120°だけズレて星型
に取り付けられている。本発明がこの配置に限定される
ものではないことは理解できよう。特に、3つのモータ
をロッドと同心に並べ、スクリュー／ナットによってロ
ッドが駆動することもできる。
【００１８】［図3］および［図5］から分かるように、
ロッド41は隆起部分410を有し、この隆起部分410はシー
ス56に形成された溝560と係合している。従って、ロッ
ド41はその軸線周りに回転しないようになっており、ス
クリュー53の回転運動はナット54を介して直線運動に変
換され、ナット54がスクリュー53に沿って移動する。
【００１９】［図2］および［図3］に示すように、制御
端すなわちロッド41の基準端に対する変位量を示すため
の位置センサ71、72、73が使用される。位置センサ71の
本体710はシース56（従って、アクチュエータ3のケーシ
ング40）に固定されている。ロッド41にはスライダ711
が固定され、このスライダ711はロッド41と一緒に移動
する。位置センサ71と同様な2つの位置センサ（すなわ
ち位置センサ72および73）は同じ部品74と一体である。
各位置センサ71、72、73は異なる電気的チャネルの一部
を成す。
【００２０】中央処理ユニット6は3つの制御装置61、6
2、63（［図１］参照）を備え、これらの制御装置は通
常の運転モードでは互いに平行かつ同時に動作するが、
劣化モードすなわち欠陥発生後（このときシステムは信
号、例えば誤動作警報を作動させる信号を送ることがで
きる）では、以下で説明するように動作する。各制御装
置61、62、63は操舵車輪のステアリング角度を指定する
電気的制御チャネルの一部を成す。各操舵車輪は3つの
電気的制御チャネルによって制御される。複数の操舵車
輪が存在するときには、各制御装置61（または62または
63）が全ての操舵車輪のステアリング角度を制御する。
各制御装置61（または62または63）はステアリングハン
ドルの角度を検知するセンサ21（または22または23）の
１つから来る情報を電気的ラインS1（またはS2またはS
3）を介して得る。さらに、各制御装置61（または62ま
たは63）は各操舵車輪用の各電気的アクチュエータ3の
モータ31（または32または33）をラインL1(またはL2ま
たはL3)を介して駆動し、各操舵車輪1のための位置セン
サ71（または72または73）から来た電気的アクチュエー
タ3の位置に関する情報（すなわち、実際には操舵車輪
のステアリング角度に関する情報）を電気的ラインC1
（またはC2またはC3）を介して受ける。さらに、各制御
装置61（または62または63）には各操舵車輪で各電気的
アクチュエータに組み込まれた電気モータの電流センサ
からの情報も送られる。
【００２１】要約すると、各制御装置61（または62また
は63）は全ての操舵車輪を制御し、従って、各操舵車輪
は並列して作動される3つの制御装置の制御下に置かれ
る。これらの制御装置自身は冗長性を強くするために互
いに異なるもの、例えば異なる形式および／または異な
る型式のものにするのが好ましい。同様に冗長性を強く
するために各制御装置（型式／形式が同じか、異なるも
の）に異なるソフトウェア（異なる一連の命令、異なる
書込み言語、異なるプログラマ）を入れる。なお、異な
るソフトウェアを入れた場合でも、最終的には全て同じ
目的を達成するようにする。換言すれば、別々のソフト
ウェアコードを書き込んだ場合でも、各モータで同一の
動作を得ることができるようにする。このようなソフト
ウェアの冗長性を用いることによって、テストしていな
いパラメータの組合せでの誤動作（バグ）の発生の危険
を減すことができる。
【００２２】３つの制御装置61、62、63は少なくとも１
つのバス8によって互いに接続され、各制御チャネルの
電気的および機械的状態を記述するのに有用な全てのデ
ータをリアルタイムで交換する。本発明の電気的ステア
リングシステムは各制御チャネルの全ての同じパラメー
タが同一値（許容範囲内）にである限り通常モードで作
動される。例えば、各ステアリング車輪の角度センサ2
1、22、23が同一の信号をラインS1、S2、S3へ送り出し
ている時には3つのセンサが全て正確に動作していると
断定できる。また、3つの制御装置61、62、63を各アク
チュエータ3の3つの電気モータ31、32、33へ接続する各
ラインL1、L2、L3の電流が同一値（許容範囲内）である
限り、全ての電気モータは正確に動作していると断定で
き、位置センサ71、72、73が電気的ラインC1、C2、C3で
同一信号（許容範囲内）を送り出している限り、3つの
全てのセンサは正確に動作していると断定できる。要す
るに、3つの電気的制御チャネルが正確に動作している
と断定される。従って、動作は通常モードである。
【００２３】劣化モードで作動するようになる可能性は
種々考えられるが、3つの制御チャネルが存在する場合
には先ず第1に、1つのチャネルの複数のパラメータの中
の１つの値が他の2つの電気的チャネルにおける同じパ
ラメータの値と異なった時に、そのパラメータは欠陥の
ある電気的チャネルの相違する値のパラメータであると
見なすことができる。この場合には、制御チャネルでの
欠陥が確認された操舵車輪のステアリング角度を、同じ
状態にある2つのチャネル（すなわちパラメータ値が同
じ許容範囲内に維持された2つのチャネル）によってパ
イロットされるようにする。具体的には、異常が検出さ
れた制御チャネルの電気モータはフリー回転させる（非
駆動にする）。他の操舵車輪には何の変化も起きない。
【００２４】三重の電気的チャネルではなく、二重の電
気的チャネルの場合、値に相違があるときにどの電気的
チャネルが通常運転状態にあるのかを直接知ることがで
きないが、この場合には例えば種々のパラメータを比較
し、そのパラメータの時間的な変化を分析することによ
って予測分析を行うことができるということは理解でき
よう。この方法は本発明の電気的ステアリングシステム
で可能性のある第2の劣化モードに対処する方法であ
る。この種の分析法は一般に全ての車両に適用できる。
他の操舵車輪の同一の各パラメータを比較することによ
って劣化運転モードにあるものを決定することができ
る。従って、電気的ステアリングシステムが2つの電気
的チャネルのみしか機能していないときに異常が発生し
た場合も、本発明の電気的ステアリングシステムは第2
の劣化モードで運転できるということは理解できよう。
この場合も、異常が検出された制御チャネルの電気モー
タはフリー回転にセットされる。
【００２５】さらに、電気的ステアリングシステムは電
源に欠陥が生じたときでも動作可能でなければならな
い。そのために、中央処理ユニット6は車両の主電池90
が切れた時または主電池90と制御装置6との間の供給ラ
イン92に欠陥が生じた時に、自動的に主電池から切り替
わるバックアップバッテリ91を備えている。すなわち、
通常の電源が切れたときには電気的ステアリングシステ
ム用のバックアップ電源から供給され、警告が出され
る。補助バッテリは通常運転時に充電されるか、主電池
90からエネルギーを供給してフル充電状態に維持され
る。バックアップ用のバッテリ91容量は、少なくとも危
険な場所から離れ、十分に安全な状態で車両を停止でき
るまでに必要な最短安全時間の間、車両のステアリング
操作を可能にするのに十分なエネルギーが蓄積できるよ
うな大きさにする。各制御装置61、62、63は別々に保護
された独立した回路を有するバックアップ用バッテリか
らのバックアップ電源を有する。
【００２６】電気的ステアリングシステムの上記原理は
ステアリング命令手段の形式とは無関係に実行できる。
ステアリング命令手段（方向転換装置）はステアリング
ハンドル、ジョイスティック、その他の任意の装置にす
ることができる。電気的ステアリングシステムは車両の
方向安定性を自動制御するシステムとの適合性が極めて
高い。この場合、各操舵車輪用に与えられるステアリン
グ角度は車両のドライバの命令手段（操縦手段）によっ
て決定されるだけでなく、車両の安定性を制御するシス
テムから来る修正値を考慮に入れ決められ、安定制御シ
ステムが車両の方向を安全な状態に維持するように、ド
ライバの所望値に対して加算または減算したステアリン
グ角度を与える。
【００２７】［図6］および［図7］は４輪駆動システム
に適用した例を示している。電気的ステアリングは車両
の前後移動の速度に容易に適合できる。超低速で操作し
たときには、車両の機動性を高くするために［図6］に
示すように後方の操舵車輪を前方の操舵車輪とは反対方
向にきるのが有効である。［図6］では速度v1で車両が
左を向き、左後方操舵車輪はステアリング角度α
ArG(vl)になることを示している。操作速度がさらに増
加したときには、後方操舵車輪を前方操舵車輪と同じ方
向にきり、しかも、車両の安定性を良好に維持するため
に角度を小さくするのが有効であるということが知られ
ている。これは［図7］に示した状態で、車両は速度v2
で左を向き、左後方操舵車輪はステアリング角度α
ArG(v2)になることが示されている（角度は実際の状況
を表すものではない）。
【００２８】一般に、車両のドライバが設定したステア
リング角度と車両の前後移動速度とに基づいて操舵車輪
毎にステアリング角度を選択的に決定することによって
車両にとって理想的な瞬間的回転中心を決めることがで
きる。この瞬間的回転中心は［図6］および［図7］の点
Ωである。この瞬間的回転中心を選択し、各操舵車輪の
中心に合せることによって各操舵車輪のステアリング角
度を計算することができ、それによって操舵車輪の平面
を各操舵車輪の中心と車両の瞬間的回転中心Ωとを結ぶ
線に対して直角な方向へ向けることができる。車両はタ
イヤのスリップ範囲内で上記瞬間的回転中心Ωを中心と
して方向転換する。車両の瞬間的回転中心Ωは駆動条件
（車両速度、偏揺速度等）の関数で連続的かつ動的に計
算される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の車両用ステアリングシステムの概念
図。
【図２】 本発明の電気的アクチュエータを示す［図
3］のDD線による断面図。
【図３】 ［図2］のAA線による断面図。
【図４】 ［図2］のBB線による断面図。
【図５】 ［図3］のCC線による断面図。
【図６】 ４つの操舵車輪を備えた乗用車へ本発明ステ
アリングシステムを適用した場合の例を示す線図。
【図７】 ［図6］とは異なる速度で移動する［図6］と
同じ車両の図。
【符号の説明】
１ 操舵車輪 ２ 方向転換命令手段 ３ 電気的アクチュエータ ８ 相互接続バス ３１，３２，３３ 電気モータ ６１，６２，６３ 制御装置 ７１，７２，７３ 位置センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャン−ジャック シャロドー スイス国 1741 コタン ルゥト デュ ロッシ ２ (72)発明者 ピエール ヴァレンヌ スイス国 1740 ネイルス ルゥト デ シモン ３ Ｆターム(参考） 3D033 CA02 CA03 CA21 5H607 BB01 BB14 BB26 CC01 CC03 DD03 DD19 EE53

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 下記の（a）〜（g）を有することを特徴
    とする車両用ステアリングシステム： (a) 操縦可能な少なくとも１つの操舵車輪(1)、(b)
    方向転換が要求された時に同じ情報を運ぶ3つの電気信
    号を出す方向転換を命令する命令手段(2)、(c) 基準端
    とこの基準端に対して変位可能な命令端とを有し、基準
    端に対して命令端を変位させる互いに並列に作動する3
    つの電気モータ（31、32、33）を有し且つ操舵車輪(1)
    に接続された、各操舵車輪毎に操舵車輪のステアリング
    角度を変えるための電気的アクチュエータ(3)、(d) 各
    電気的アクチュエータ（3）毎に基準端に対する制御端
    の相対位置を検出する３つの位置センサ（71、72、7
    3）、(e) ステアリング角度の電気的制御チャネルの一
    部を成す、互いに並列して動作する3つの制御装置（6
    1、62、63）であって、各チャネルは3つの電気信号の中
    の１つを受け、３つの位置センサの中の１つに接続され
    且つ３つの電気モータの中の１つを駆動してステアリン
    グ角度を与え、通常運転時には各モータが出すトルクが
    合計される制御装置（61、62、63）、(f) 3つの電気的
    制御チャネルを互いに接続する少なくとも１つの相互接
    続バス（8）、(g) 1つの電気的制御チャネルの状態の
    相違を残り2つの電気的制御チャネルに対して検出し、
    相違がある場合には劣化モードでの運転に変更する手
    段。
  2. 【請求項２】 劣化モードで誤動作警報を出す請求項１
    に記載のステアリングシステム。
  3. 【請求項３】 劣化モードでは同じ状態にある2つの電
    気的チャネルによってステアリング制御が行われる請求
    項１に記載のステアリングシステム。
  4. 【請求項４】 命令手段（2）の位置を求めるための3つ
    のセンサ（21、22、23）を有し、各センサは上記電気的
    チャネルの一部を成し且つ３つの電気信号の中の1つを
    送る、車両のドライバによって操縦される操縦装置を有
    する請求項１に記載のステアリングシステム。
  5. 【請求項５】 通常の電源を供給する主蓄電池（90）
    と、通常運転時にこの主電池によって自動的に充電され
    るバックアップ電源（91）とを有し、バックアップ電源
    （91）は通常の電源が故障した時には自動的にステアリ
    ングシステムのバックアップ電源となり且つ警告を出す
    請求項１に記載のステアリングシステム。
  6. 【請求項６】 複数の操舵車輪を有し、各制御装置が、
    車両における操舵車輪の位置、車両速度および要求され
    た方向転換値の中の少なくとも一つを関数として、各操
    舵車輪に適したステアリング角度を選択的に与えるよう
    に、各操舵車輪のアクチュエータの各電気モータを駆動
    する請求項１に記載のステアリングシステム。
  7. 【請求項７】 基準端と、互いに並列して作動する少な
    くとも3つの電気モータ（31、32、33）によって基準端
    に対して変位した制御端とを有する電気的アクチュエー
    タ（3）であって、各電気モータが他の電気モータの電
    気的接続手段から独立したそれ自身の電気的接続手段を
    有する電気的アクチュエータ（3）。
  8. 【請求項８】 制御端が基準端に対して直線的に変位す
    るロッド(41)によって与えられ、電気モータは回転モー
    タで、この電気モータの回転運動がスクリュー／ナット
    機構を介して直線運動に変換される請求項７に記載の電
    気的アクチュエータ。
  9. 【請求項９】 基準端に対する制御端の変位量を測定す
    るための少なくとも３つの位置センサを有する請求項７
    に記載の電気的アクチュエータ。
  10. 【請求項１０】 請求項７〜９のいずれか一項に記載の
    電気的アクチュエータを有する請求項１〜６のいずれか
    一項に記載のステアリングシステム。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006027494A (ja) * 2004-07-20 2006-02-02 Toyoda Mach Works Ltd ステアバイワイヤシステム
JP2007163207A (ja) * 2005-12-12 2007-06-28 Toshiba Corp 放射線モニタ装置
DE102008034790A1 (de) 2007-08-02 2009-02-05 Denso Corp., Kariya-shi Lenkunterstützungssystem für ein Fahrzeug
DE102008049065A1 (de) 2007-09-27 2009-04-02 Denso Corporation, Kariya Fahrzeuglenkvorrichtung
US7637331B2 (en) 2005-05-17 2009-12-29 Jtekt Corporation Steering device for vehicle

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3847702B2 (ja) 2002-12-02 2006-11-22 株式会社ジェイテクト 車両の操舵制御装置
JP2004291877A (ja) * 2003-03-27 2004-10-21 Toyoda Mach Works Ltd 車両用操舵装置
DE10352495A1 (de) * 2003-11-11 2005-06-09 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Ansteuern einer Kupplungseinheit
US7190096B2 (en) * 2004-06-04 2007-03-13 The Boeing Company Fault-tolerant electro-mechanical actuator having motor armatures to drive a ram and having an armature release mechanism
DE102004034126A1 (de) * 2004-07-15 2006-02-02 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Straßenfahrzeug mit Steer-by-Wire-System
US20060042858A1 (en) * 2004-08-24 2006-03-02 Trw Automotive U.S. Llc Steer-by-wire steering apparatus with redundant electric motor drive systems
FR2883827B1 (fr) * 2005-04-01 2007-05-18 Conception & Dev Michelin Sa Commande de direction de vehicule sans liaison mecanique entre volant et roues directrices
FR2883828B1 (fr) * 2005-04-01 2007-05-25 Conception & Dev Michelin Sa Commande de direction de vehicule sans liaison mecanique entre volant et roues directrices
GB0604131D0 (en) * 2006-03-01 2006-04-12 Airbus Uk Ltd Jam-tolerant actuator
FR2898706B1 (fr) * 2006-03-17 2008-06-13 Alstom Transport Sa Dispositif de commande securise a diversification d'un systeme ferroviaire
EP2001700A1 (fr) * 2006-03-23 2008-12-17 Michelin Recherche et Technique S.A. Système de freinage électrique d'un véhicule routier, à contrôle totalement électrique
GB0616730D0 (en) * 2006-08-23 2006-10-04 Airbus Uk Ltd Jam-tolerant actuator
CN100440079C (zh) * 2007-01-16 2008-12-03 北京航空航天大学 直接驱动式三余度无刷直流力矩电机有限转角驱动控制器
US7634340B2 (en) * 2007-02-27 2009-12-15 Gm Global Technology Operations, Inc. Secure control mode transition methods for an active front steer system
WO2008146372A1 (ja) * 2007-05-30 2008-12-04 Mitsubishi Electric Corporation 車両用操舵装置
US8060278B2 (en) * 2007-10-15 2011-11-15 GM Global Technology Operations LLC Methods and systems for controlling steering in a vehicle using a primary active steering functionality and a supplemental active steering functionality
DE102008000365A1 (de) * 2008-02-21 2009-08-27 Zf Friedrichshafen Ag Steer by Wire Lenkung für ein Kraftfahrzeug
US8070094B2 (en) * 2008-07-16 2011-12-06 Hamilton Sundstrand Corporation Aircraft landing gear actuator
NL1037274C2 (nl) * 2009-09-11 2011-03-14 Advanced Public Transp Systems B V Stuurinrichting voor een vooraf gedefinieerd traject verplaatsbaar voertuig, automatisch gestuurd en via tenminste een eerste as , alsmede een voertuig voorzien van een dergelijke stuurinrichting.
NL1037276C2 (nl) * 2009-09-11 2011-03-14 Advanced Public Transp Systems B V Stuurinrichting voor een via tenminste een eerste as automatisch gestuurd en tijdens bedrijf langs een vooraf gedefinieerd traject verplaatsbaar voertuig, alsmede een voertuig voorzien van een dergelijke stuurinrichting.
US8840507B2 (en) * 2009-10-05 2014-09-23 Hamilton Sunstrand Corporation Dual redundant linear EMA with hard stop compliant driveline
GB2475888A (en) * 2009-12-04 2011-06-08 Meritor Heavy Vehicle Sys Ltd Differential lock actuator
DE102014201450A1 (de) * 2013-02-21 2014-08-21 Ford Global Technologies, Llc Kraftfahrzeug-Lenkvorrichtung und Verfahren zum Erfassen eines Lenkmoments
DE102014012006A1 (de) * 2014-08-12 2016-02-18 Liebherr-Werk Bischofshofen Gmbh Fahrzeugsteuerung für eine mobile Arbeitsmaschine
DE102015203411A1 (de) 2015-02-26 2016-09-01 Zf Friedrichshafen Ag Aktuator für Luftfahrtanwendungen
US10167015B2 (en) * 2015-05-11 2019-01-01 GM Global Technology Operations LLC System for retrofitting vehicle automation
CN104991477B (zh) * 2015-07-24 2018-02-13 厦门理工学院 一种载人平衡车控制方法及一种载人平衡车
FR3042329B1 (fr) 2015-10-12 2018-04-20 Whylot Direction assistee de vehicule automobile avec un moteur electromagnetique a flux magnetique axial
JP6535572B2 (ja) * 2015-10-26 2019-06-26 日立オートモティブシステムズ株式会社 車両制御装置、車両制御システム
CN106020078B (zh) * 2016-05-20 2018-08-28 清华大学 一种用于双余度转向机的余度控制器电路
CN107499374B (zh) * 2017-07-10 2019-04-02 清华大学 一种双余度线传转向系统
US11535266B2 (en) 2017-07-13 2022-12-27 Danfoss Power Solutions Ii Technology A/S Electromechanical controller for vehicles having a main processing module and a safety processing module
US10752282B2 (en) * 2017-10-04 2020-08-25 Steering Solutions Ip Holding Corporation Triple redundancy failsafe for steering systems
KR20190045468A (ko) * 2017-10-24 2019-05-03 주식회사 만도 세이프티 향상을 위해 센서의 신호 개수를 증가한 전동식 조향 장치
DE102017219816B4 (de) * 2017-11-08 2022-12-08 Volkswagen Aktiengesellschaft Elektromechanisches Lenkantriebssystem zum Bereitstellen einer Lenkunterstützung für ein Lenksystem
WO2021213618A1 (en) * 2020-04-20 2021-10-28 Thyssenkrupp Presta Ag Degradation concept for a steer-by-wire steering system
CN117615953A (zh) 2021-07-09 2024-02-27 日立安斯泰莫株式会社 电动动力转向装置、电动动力转向装置的控制方法以及转向控制装置

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3679956A (en) * 1970-02-02 1972-07-25 Ltv Electrosystems Inc Multiple servomotor actuator
US3735228A (en) * 1972-01-03 1973-05-22 E Systems Inc Non-electronic servo actuator
US4179944A (en) * 1977-06-27 1979-12-25 United Technologies Corporation Fail safe redundant actuator
US4215592A (en) * 1978-08-04 1980-08-05 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Redundant motor drive system
US4304375A (en) * 1979-05-17 1981-12-08 Textron Inc. Electrically controlled elevator
WO1983002141A1 (en) * 1981-12-18 1983-06-23 Hans Fickler Linear drive device with two motors
US4521707A (en) * 1983-12-12 1985-06-04 The Boeing Company Triple redundant electromechanical linear actuator and method
US4637272A (en) * 1985-10-28 1987-01-20 Sundstrand Corporation Ballscrew actuator
US4834319A (en) * 1987-10-05 1989-05-30 Allied-Signal Inc. Differentially coupled dual channel actuator
US4858491A (en) * 1988-01-21 1989-08-22 Plessey Incorporated Fail-free actuator assembly
JPH04133861A (ja) * 1990-09-25 1992-05-07 Honda Motor Co Ltd 車輌用操舵装置の制御方法
US5152381A (en) * 1991-09-30 1992-10-06 Rockwell International Corporation Multiple fail operational rotary actuator with series mounted motor stages
JPH0662508A (ja) * 1992-08-05 1994-03-04 Nissan Motor Co Ltd 電気自動車の動力制御方法および制御装置
US5670856A (en) * 1994-11-07 1997-09-23 Alliedsignal Inc. Fault tolerant controller arrangement for electric motor driven apparatus
DE19625500C2 (de) 1996-06-26 1999-10-14 Daimler Chrysler Ag Bedienelementanordnung zur Steuerung der Längs- und der Querbewegung eines Kraftfahrzeuges
JP3577190B2 (ja) * 1997-03-19 2004-10-13 トヨタ自動車株式会社 操舵制御装置
DE19941474A1 (de) * 1999-09-01 2001-03-15 Bosch Gmbh Robert Elektromotorischer Antrieb, insbesondere für automatische Schaltgetriebe in Nutzkraftwagen
DE29915559U1 (de) 1999-09-03 2000-01-13 Trw Fahrwerksyst Gmbh & Co Lenksystem für ein Fahrzeug
DE19946073A1 (de) * 1999-09-25 2001-05-10 Volkswagen Ag System zur Steuerung von Fahrzeugkomponenten nach dem "Drive By Wire"-Prinzip
FR2804647B1 (fr) * 2000-02-04 2002-06-07 Renault Vehicules Ind Dispositif de servodirection de vehicule automobile
US6548969B2 (en) * 2000-12-29 2003-04-15 Delphi Technologies, Inc. Redundant steer-by-wire system
US6913106B2 (en) * 2002-08-30 2005-07-05 Nissan Motor Co., Ltd. Vehicle steering system

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006027494A (ja) * 2004-07-20 2006-02-02 Toyoda Mach Works Ltd ステアバイワイヤシステム
JP4506956B2 (ja) * 2004-07-20 2010-07-21 株式会社ジェイテクト ステアバイワイヤシステム
US7637331B2 (en) 2005-05-17 2009-12-29 Jtekt Corporation Steering device for vehicle
JP2007163207A (ja) * 2005-12-12 2007-06-28 Toshiba Corp 放射線モニタ装置
DE102008034790A1 (de) 2007-08-02 2009-02-05 Denso Corp., Kariya-shi Lenkunterstützungssystem für ein Fahrzeug
DE102008034790B4 (de) 2007-08-02 2019-05-16 Denso Corporation Lenkunterstützungssystem für ein Fahrzeug
DE102008049065A1 (de) 2007-09-27 2009-04-02 Denso Corporation, Kariya Fahrzeuglenkvorrichtung

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