JP2004330840A - Steer-by-wire type steering system - Google Patents

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JP2004330840A
JP2004330840A JP2003128225A JP2003128225A JP2004330840A JP 2004330840 A JP2004330840 A JP 2004330840A JP 2003128225 A JP2003128225 A JP 2003128225A JP 2003128225 A JP2003128225 A JP 2003128225A JP 2004330840 A JP2004330840 A JP 2004330840A
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Japan
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steering
steering wheel
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steer
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Application number
JP2003128225A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsunetaro Yamaguchi
恒太郎 山口
Seiji Ogawa
省二 小川
Toshihiro Takahashi
俊博 高橋
Yoshiyuki Shibata
由之 柴田
Takashi Hara
崇 原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyoda Koki KK
Original Assignee
Toyoda Koki KK
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steer-by-wire type steering system simplifying a lock mechanism. <P>SOLUTION: The steer-by-wire type steering system (S) is equipped with a steered drive means (2) steered-driving a steered wheel (4), a steering wheel (1), a steering resistance applying means (19) applying on the steering wheel, and drive control means (20, 23) drive-controlling the steering resistance applying means. The steering resistance applying means consists of a motor (M) and the drive control means has a shortcircuit means (232) which sets an armature coil of the motor into the shortcircuit state when an ignition switch is turned off or the like. Electromagnetic brake is actuated on the motor by the shortcircuit of the armature coil, and locking of the steering wheel is electrically simply performed. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵ハンドルと転舵輪との間が機械的に連結していないステアバイワイヤ式ステアリングシステムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
自動車等の車両のステアリングシステムは、車両の運転者が操舵ハンドルを操舵することによって、車両の前輪等が転舵し、車両の進行方向が変化するようになっている。従来のステアリングシステムの場合、この操舵ハンドルから転舵輪に至る伝達系統が複数のシャフトやリンク等を介して機械的に連結されていた。これは、両者の間にパワーステアリング装置等を介在させた場合でも同様であった。
【0003】
ところが、下記特許文献1、2等にもあるように、操舵ハンドルから転舵輪までを機械的に連結しない、ステアバイワイヤによるステアリングシステムが提案されている。このステアリングシステムは、操舵ハンドルの操舵量を電気的に検出し、この検出信号に基づき制御装置(ECU)が転舵輪の転舵角を算出し、操舵ハンドルとは機械的に独立したアクチュエータを駆動制御して、転舵輪を転舵駆動させるものである。このようなステアバイワイヤを採用した場合、ステアリングシステムを構成する各種装置の配置や設計自由度等が拡大し、全体的なステアリングシステムの小型化等を図り易くなる。
【0004】
【特許文献1】
特開平2001−106111号公報
【特許文献2】
特開平2003−2224号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなステアバイワイヤ式ステアリングシステムを採用した場合、操舵ハンドルと転舵輪とが機械的に連結されていないが故に、車両のメイン電源(自動車のイグニションスイッチ等)をOFF等したとき、操舵ハンドルと転舵輪とはフリーな状態となる。すなわち、転舵輪に対して操舵ハンドルのみが自在に回転し得る状態となる。このため例えば、運転者がイグニションスイッチをOFFして自動車から降りる場合を考えると、転舵輪は路面との間の抵抗によって殆ど変位しないのに対して、操舵ハンドルには反力が作用していないため、運転者が操舵ハンドルに触れただけでも、操舵ハンドルは軽く回転してしまうこととなる。その結果、操舵ハンドルの操舵量と転舵輪の転舵角との対応関係がイグニションスイッチをOFFしたときからズレてしまう。このズレが予め想定した範囲内ならば、イグニションスイッチを再びON等した際に、そのOFF時の状態へ復帰させることも容易である。しかし、上述したように、操舵ハンドルの操舵が軽いために操舵ハンドルのみが大きく回転してしまい、上記ズレが想定範囲を超える事態も予想される。このような事態が生じた後、再び、イグニションスイッチをONした場合、操舵ハンドルのセンタ位置がイグニションスイッチをOFFしたときと異なり、運転者は違和感を覚える。
【0006】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、電源スイッチをOFF状態等にしたときであっても、操舵ハンドルの勝手な回転等を抑制できるステアバイワイヤ式ステアリングシステムを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究した結果、操舵ハンドルに操舵抵抗を付与する駆動モータの電機子コイルを短絡することで、電源をOFF状態等にしたときでも、操舵ハンドルの勝手な回転等を抑制し得ることを思いつき、これを発展させて本発明を完成させるに至ったものである。
すなわち、本発明のステアバイワイヤ式ステアリングシステムは、車両の転舵輪を転舵駆動する転舵駆動手段と、該車両の運転者によって操舵される操舵ハンドルと、少なくとも該車両の運転状況に応じた操舵抵抗を該操舵ハンドルに付与する操舵抵抗付与手段と、該操舵抵抗付与手段を該車両の運転状況に応じて駆動制御する駆動制御手段とを備えたステアバイワイヤ式ステアリングシステムであって、
前記操舵抵抗付与手段は、前記操舵ハンドルの操舵量に連動して回転するモータ主軸と磁界を形成する界磁と該界磁から延出した磁束が鎖交する電機子コイルとを有し、該モータ主軸の回転によって該電機子コイルに鎖交する磁束が変化する駆動モータからなり、前記駆動制御手段は、該電機子コイルを短絡状態にする短絡手段を有し、該操舵抵抗付与手段の駆動制御を終了する際に該短絡手段を作動させることを特徴とする。
【0008】
本発明のステアバイワイヤ式ステアリングシステム(以下、適宜、単に「ステアリングシステム」という。)によると、駆動制御手段の通常作動時(つまり、ON状態時)、操舵抵抗付与手段によって操舵ハンドルには操舵抵抗が付与されている。具体的には、操舵抵抗付与手段を構成する駆動モータが、操舵ハンドルの操舵方向と逆向きに適度の反力(操舵抵抗)を及している。これにより、ステアバイワイヤであっても、車両の運転者は、操舵ハンドルから転舵輪までが機械的に連結された従来のステアリングシステムと同様の操舵フィーリングを得る。そして運転者がこの操舵抵抗に抗して操舵ハンドルを操舵すると、その操舵量に応じて転舵駆動手段が駆動されて、転舵輪は所望の転舵角に変位する。
【0009】
次に、イグニションスイッチ等により電源若しくは制御をOFF状態にして、駆動制御手段による駆動制御を終了させたときを考える。この状態では、上記操舵抵抗は操舵ハンドルに作用しない。しかし、この状態で操舵ハンドルが操舵されると、それと連動したモータ主軸は回転させられる。そして、界磁から出て電機子コイルに鎖交していた鎖交磁束は時間変化し、この時間変化率に応じて電機子コイルには電磁誘導による起電力が発生する。
ここで本発明のステアリングシステムの場合、操舵抵抗付与手段の駆動モータを構成する電機子コイルは短絡手段によって短絡される。このため、電機子コイルには励磁電流が流れ、鎖交磁束の変化を妨げる向きに電磁力が作用する。すなわち、操舵ハンドルの回転等を阻止する向きにブレーキ作用を生じる。
【0010】
このように本発明のステアリングシステムでは、上記駆動制御を終了した場合であっても、操舵ハンドルの回転等によってブレーキ作用が自ずと発生し、操舵ハンドルが転舵輪に対して実質的にロックされた状態に近づき、両者間の位相が予想外にズレたりする事態が回避される。しかも、機械的なロック機構等を付与した場合に比べて小型化や低コスト化が容易に図られる。
【0011】
ところで、上記駆動制御終了時に操舵ハンドルに作用するブレーキは、鎖交磁束の時間変化率が大きい程強力となる。そこで、前記操舵抵抗付与手段は、駆動モータと操舵ハンドルとの間に、駆動モータから操舵ハンドルへ動力を減速して伝達する減速機を有すると好適である。これに操舵ハンドル側から観れば、操舵ハンドルの操舵量に対してモータ主軸の回転量が増速される結果となり、一層大きなブレーキが操舵ハンドルに作用することとなる。勿論、上記ブレーキ作用を高めるために、界磁に希土類磁石等の高性能磁石を使用したり、電機子コイルのターン数を増加させたりしても良い。
【0012】
なお、本発明でいう駆動モータは、直流(DC)モータ、交流(AC)モータを問わない。一例を挙げればブラシレスモータである。モータ主軸と共に回転するロータが界磁の場合、そのステータは電機子となるが、組合わせはその逆でも良い。駆動モータの界磁は、永久磁石には限らず、フィールドコイルによるものでも良い。もっとも、小型化や省電力化等の観点から永久磁石が好ましい。電機子コイルは、駆動モータの種類に応じて単相または三相以上となる。例えば、上記DCブラシレスモータの場合、電機子コイルは三相以上が一般的である。
【0013】
操舵ハンドルは、周知の円形状のステアリングホイールに限らず、往復動するステアリングレバー等でも良い。これに応じて、操舵ハンドルの操舵量は操舵角または直線的な操舵変位等となる。いずれにしても、この操舵量は、方向性をもつ変位である(転舵角等も同様)。操舵量は回転角センサやポテンショメータ等によって検出され、電気的な検出信号が駆動制御手段に送信される。
【0014】
転舵駆動手段は、例えば、ボールねじやラックアンドピニオンを利用したものでも良いし、さらには、油圧アクチュエータを利用したものであっても良い。基本的な構造としては、従来からある電動・油圧のパワーステアリング装置を利用できる。
駆動制御手段は、例えば、電子制御装置(ECU)と、操舵抵抗付与手段の駆動モータを駆動するための駆動回路装置とからなる。車両の運転状態とは、例えば、車速やイグニションスイッチのON/OFF等である。この駆動制御手段は、上記操舵抵抗付与手段のみならず、転舵駆動手段をも制御するものであっても良い。
【0015】
【発明の実施の形態】
実施形態を挙げ、本発明をより詳細に説明する。
本発明の一実施形態であるステアバイワイヤ式ステアリングシステムS(以下、「ステアリングシステムS」という。)の全体構成を図1に示した。
このステアリングシステムSは、ステアリングホイール1(操舵ハンドル)と、このステアリングホイール1にシャフト10を介して反力(操舵抵抗)および復帰力を作用させる操舵用アクチュエータ19(操舵抵抗付与手段)と、この操舵用アクチュエータ19を駆動する操舵用駆動回路23と、その制御を行う電子制御装置(ECU)20と、転舵輪である前輪4を電動パワーステアリングと同様にモータ駆動する転舵用アクチュエータ2(転舵駆動手段)と、前輪4と転舵用アクチュエータ2との間に介在するナックルアーム9、タイロッド8、ステアリングロッド7およびステアリングギヤ3と、ECU20によって制御され転舵用アクチュエータ2を駆動する転舵用駆動回路22とからなる。
【0016】
ECU20および操舵用駆動回路23が本発明でいう駆動制御手段に相当する。このECU20へは、外部の車速センサ14より車速信号が入力され、ステアリングホイール1に取付けられたロータリエンコーダ等からなる転舵角センサ11より転舵角信号が入力され、ステアリングギヤ3のハウジングに取付けられたポテンショメータ等からなる転舵角センサ13より転舵角信号が入力される。ECU20内のコンピュータは、これらの入力信号に基づいて、操舵用アクチュエータ19および転舵用アクチュエータ2を作動させるための指令を操舵用駆動回路23および転舵用駆動回路22に送る。
【0017】
操舵用アクチュエータ19は、駆動モータである三相DCブラシレスモータM(以下、単に「モータM」という。)と、このモータMとステアリングホイール1との間に介在する減速機Gとからなる。
モータMは、その詳細を図示していないが、中央を貫くモータ主軸と、このモータ主軸の周囲に配設された4極の永久磁石(界磁)と、その外周囲に所定のエアギャップを設けて均等に配設された3つの鉄心およびその周囲を巻回するコイル(電機子コイル)とからなる。モータ主軸と永久磁石によってモータMのロータが構成され、鉄心およびコイルによってモータMのステータが形成される。
【0018】
減速機Gはリングギヤ側がハウジングに固定された遊星歯車からなる。この減速機GのサンギヤはモータMのモータ主軸に連結され、減速機Gのプラネタリーギヤを枢支するキャリアはステアリングホイール1側のシャフト10に連結されている。なお、図1からも明らかなように、ステアリングホイール1側の操舵系と、前輪4側の転舵系とは電気的な接続がされているに過ぎず、機械的な接続はされていない。
【0019】
次に、操舵用駆動回路23の回路構成について図2を用いて説明する。
操舵用駆動回路23は、スイッチング素子からなるインバータ回路231と、モータMの各コイル間を短絡させるための短絡回路232とからなる。インバータ回路231は、複数のスイッチング素子の切替えによって、バッテリ等から供給される直流をU相、V相およびW相の三相交流に変換するものである。こうして、モータMの3つの各コイルへは、U相、V相およびW相の励磁電流が供給される。
【0020】
短絡回路232(短絡手段)は、モータMのU相コイルとV相コイルとの間に接続された短絡リレーR1と、V相コイルとW相コイルとの間に接続された短絡リレーR2とからなる。
【0021】
この短絡回路232の作動について以下説明する。
運転者がイグニションスイッチ(IG)をOFFして自動車から降りるときを考える。このとき、ECU20は転舵用駆動回路22に指令を出して短絡リレーR1、R2を作動させてから、操舵用アクチュエータ19の制御を終了する。この制御終了により、モータMの各コイルは短絡リレーR1、R2によって短絡状態とされる。
【0022】
このとき、運転者が不用意にステアリングホイール1を回転等させようとした場合、その回転はシャフト10から減速機Gを介してモータMのモータ主軸へ伝達される。ここで、モータ主軸の各コイルは短絡リレーR1、R2により短絡状態となっている。このため、モータ主軸の回転によって各コイルの鎖交磁束が変化しようとすると、各コイル間には逆起電力が生じて誘導電流が流れ、モータ主軸の回転を妨げる向きの電磁力をモータ主軸に及すこととなる。つまり、運転者がイグニションスイッチをOFFした後に、ステアリングホイール1を回転させようとすると、そこには大きな反力が作用することとなる。しかも、減速機Gの介在により、ステアリングホイール1の回転は増速されてモータ主軸へ伝達されるため、この反力は相当に大きなものとなる。
【0023】
こうして、機械的なロック機構等を介在させるまでもなく、ステアリングホイール1の回転が妨げられる。すなわち、操舵用アクチュエータ19の制御がOFF状態であっても、ステアリングホイール1の操舵角と、前輪4の転舵角との間に大きなズレが生じることが抑止される。なお、このような制御を行う際の各タイミングを図3に参考として示した。図3中にも記載したが、本実施形態では、イグニションスイッチをONする際に、制御ONよりも短絡リレーOFFの方を僅かに遅くしている。このため、その際にステアリングホイール1が回転し難くなる。また、イグニションスイッチをOFFする際に、制御OFFよりも短絡リレーONの方を僅かに早くしている。このため同様に、ステアリングホイール1が回転し難くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る一実施形態であるステアバイワイヤ式ステアリングシステムの全体構成図である。
【図2】その実施形態中の操舵用駆動回路の構成図である。
【図3】その実施形態で、イグニションスイッチをON/OFFしたときのタイミングチャートである。
【符号の説明】
1 ステアリングホイール(操舵ハンドル)
2 転舵用アクチュエータ(転舵駆動手段)
19 操舵用アクチュエータ(操舵抵抗付与手段)
20 ECU(駆動制御手段)
23 操舵用駆動回路(駆動制御手段)
232 短絡回路(短絡手段)
R1、R2 短絡リレー
M 駆動モータ
G 減速機
S ステアバイワイヤ式ステアリングシステム
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a steer-by-wire steering system in which a steering wheel and a steered wheel are not mechanically connected.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In a steering system of a vehicle such as an automobile, when a driver of the vehicle steers a steering wheel, a front wheel or the like of the vehicle is steered, and a traveling direction of the vehicle changes. In the case of a conventional steering system, a transmission system from the steering wheel to the steered wheels is mechanically connected via a plurality of shafts, links, and the like. This is the same even when a power steering device or the like is interposed between the two.
[0003]
However, as disclosed in Patent Documents 1 and 2 and the like, a steering system using a steer-by-wire system that does not mechanically connect a steering wheel to a steered wheel has been proposed. In this steering system, a steering amount of a steering wheel is electrically detected, a control unit (ECU) calculates a steering angle of a steered wheel based on the detection signal, and drives an actuator mechanically independent of the steering wheel. By controlling, the steered wheels are steered. When such a steer-by-wire is employed, the arrangement of various devices constituting the steering system, the degree of freedom in design, and the like are expanded, and it is easy to reduce the size of the entire steering system.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-106111 A [Patent Document 2]
JP-A-2003-2224
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when such a steer-by-wire steering system is employed, the steering wheel and the steered wheels are not mechanically connected, so that when the main power supply of the vehicle (such as an ignition switch of the vehicle) is turned off, the steering operation is performed. The steering wheel and the steered wheels are free. That is, only the steering wheel can freely rotate with respect to the steered wheels. Therefore, for example, when the driver turns off the ignition switch and gets off the vehicle, the steered wheels hardly displace due to the resistance between the steered wheels and the steering wheel, and no reaction force acts on the steering wheel. Therefore, even if the driver only touches the steering wheel, the steering wheel turns slightly. As a result, the correspondence between the steering amount of the steering wheel and the turning angle of the steered wheels is shifted from when the ignition switch is turned off. If this deviation is within a range assumed in advance, it is easy to return to the OFF state when the ignition switch is turned on again. However, as described above, since the steering wheel is lightly steered, only the steering wheel is largely rotated, and a situation in which the above-mentioned deviation exceeds an assumed range is expected. When the ignition switch is turned on again after such a situation has occurred, the driver feels a sense of discomfort unlike the case where the center position of the steering wheel is turned off.
[0006]
The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a steer-by-wire steering system that can suppress unintentional rotation of a steering wheel even when a power switch is turned off or the like. The purpose is to:
[0007]
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention
The inventor of the present invention has conducted intensive studies to solve this problem, and as a result, even when the power is turned off or the like, the steering wheel is free to operate by short-circuiting the armature coil of the drive motor that applies the steering resistance to the steering wheel. The inventors came up with the idea that rotation and the like can be suppressed, and developed this to complete the present invention.
That is, a steer-by-wire steering system according to the present invention includes a steering drive unit that steers the steered wheels of a vehicle, a steering wheel that is steered by a driver of the vehicle, and steering at least in accordance with a driving state of the vehicle. A steer-by-wire steering system comprising: steering resistance applying means for applying resistance to the steering wheel; and drive control means for controlling the driving of the steering resistance applying means in accordance with the driving situation of the vehicle.
The steering resistance applying means includes a motor main shaft that rotates in conjunction with the steering amount of the steering wheel, a field forming a magnetic field, and an armature coil in which a magnetic flux extending from the field is linked. The drive control means comprises a short-circuit means for short-circuiting the armature coil, the drive control means comprising a short-circuit means for changing the magnetic flux linked to the armature coil by rotation of the motor main shaft, and driving the steering resistance applying means. When the control is completed, the short-circuit means is operated.
[0008]
According to the steer-by-wire steering system (hereinafter, simply referred to as “steering system” as appropriate) of the present invention, when the drive control means is normally operated (ie, in the ON state), the steering resistance is applied to the steering wheel by the steering resistance applying means. Is given. Specifically, the drive motor constituting the steering resistance applying means exerts an appropriate reaction force (steering resistance) in the direction opposite to the steering direction of the steering wheel. Thus, even with steer-by-wire, the driver of the vehicle obtains a steering feeling similar to that of a conventional steering system in which the steering wheel to the steered wheels are mechanically connected. When the driver steers the steering wheel against the steering resistance, the steering driving means is driven in accordance with the steering amount, and the steered wheels are displaced to a desired steering angle.
[0009]
Next, it is assumed that the power supply or the control is turned off by an ignition switch or the like, and the drive control by the drive control means is terminated. In this state, the steering resistance does not act on the steering wheel. However, when the steering wheel is steered in this state, the motor main shaft associated therewith is rotated. Then, the linkage magnetic flux that exits from the field and links to the armature coil changes with time, and an electromotive force is generated in the armature coil by electromagnetic induction according to the time change rate.
Here, in the case of the steering system of the present invention, the armature coil constituting the drive motor of the steering resistance applying means is short-circuited by the short-circuit means. For this reason, an exciting current flows through the armature coil, and an electromagnetic force acts in a direction that prevents a change in linkage magnetic flux. That is, a braking action is generated in a direction that prevents rotation of the steering wheel and the like.
[0010]
As described above, in the steering system of the present invention, even when the above-described drive control is completed, the braking action is naturally generated due to the rotation of the steering wheel, and the steering wheel is substantially locked to the steered wheels. , And the situation in which the phase between the two is shifted unexpectedly is avoided. Moreover, miniaturization and cost reduction can be easily achieved as compared with the case where a mechanical lock mechanism or the like is provided.
[0011]
By the way, the brake acting on the steering wheel at the end of the drive control becomes stronger as the time rate of change of the interlinkage magnetic flux is larger. Therefore, it is preferable that the steering resistance applying means includes a speed reducer between the drive motor and the steering wheel for reducing and transmitting the power from the drive motor to the steering wheel. When viewed from the steering wheel side, the rotation amount of the motor main shaft is increased with respect to the steering amount of the steering wheel, so that a larger brake acts on the steering wheel. Of course, in order to enhance the braking action, a high-performance magnet such as a rare earth magnet may be used for the field, or the number of turns of the armature coil may be increased.
[0012]
The drive motor in the present invention may be a direct current (DC) motor or an alternating current (AC) motor. One example is a brushless motor. When the rotor rotating together with the main shaft of the motor is a field, the stator becomes an armature, but the combination may be reversed. The field of the drive motor is not limited to a permanent magnet, but may be a field coil. However, a permanent magnet is preferable from the viewpoint of miniaturization and power saving. The armature coil has a single phase or three or more phases depending on the type of the drive motor. For example, in the case of the DC brushless motor, the armature coil generally has three or more phases.
[0013]
The steering handle is not limited to a well-known circular steering wheel, but may be a reciprocating steering lever or the like. In response to this, the steering amount of the steering wheel becomes the steering angle or the linear steering displacement. In any case, the steering amount is a directional displacement (the steering angle and the like are the same). The amount of steering is detected by a rotation angle sensor, a potentiometer, or the like, and an electrical detection signal is transmitted to the drive control means.
[0014]
The steering drive means may use, for example, a ball screw or a rack and pinion, or may use a hydraulic actuator. As a basic structure, a conventional electric / hydraulic power steering device can be used.
The drive control means includes, for example, an electronic control unit (ECU) and a drive circuit device for driving a drive motor of the steering resistance applying means. The driving state of the vehicle is, for example, vehicle speed, ON / OFF of an ignition switch, and the like. This drive control means may control not only the steering resistance applying means but also the steering drive means.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention will be described in more detail with reference to embodiments.
FIG. 1 shows the overall configuration of a steer-by-wire steering system S (hereinafter, referred to as “steering system S”) according to an embodiment of the present invention.
The steering system S includes a steering wheel 1 (steering handle), a steering actuator 19 (steering resistance applying means) for applying a reaction force (steering resistance) and a returning force to the steering wheel 1 via a shaft 10, and A steering drive circuit 23 that drives a steering actuator 19, an electronic control unit (ECU) 20 that controls the steering drive circuit 23, and a steering actuator 2 (a steering device) that drives the front wheels 4 that are the steered wheels by motor similarly to the electric power steering. Rudder driving means), a knuckle arm 9, a tie rod 8, a steering rod 7, and a steering gear 3 interposed between the front wheel 4 and the steering actuator 2, and a steering controlled by the ECU 20 to drive the steering actuator 2. Drive circuit 22.
[0016]
The ECU 20 and the steering drive circuit 23 correspond to the drive control means in the present invention. A vehicle speed signal is input from an external vehicle speed sensor 14 to the ECU 20, a steering angle signal is input from a steering angle sensor 11 including a rotary encoder or the like attached to the steering wheel 1, and the ECU 20 is attached to a housing of the steering gear 3. A turning angle signal is input from a turning angle sensor 13 including a potentiometer and the like. The computer in the ECU 20 sends a command for operating the steering actuator 19 and the steering actuator 2 to the steering drive circuit 23 and the steering drive circuit 22 based on these input signals.
[0017]
The steering actuator 19 includes a three-phase DC brushless motor M (hereinafter simply referred to as “motor M”) as a drive motor, and a speed reducer G interposed between the motor M and the steering wheel 1.
Although not shown in detail, the motor M has a motor main shaft penetrating the center, a four-pole permanent magnet (field) disposed around the motor main shaft, and a predetermined air gap around the outer periphery. It is composed of three iron cores provided and evenly arranged, and a coil (armature coil) wound therearound. The motor main shaft and the permanent magnet form the rotor of the motor M, and the iron core and the coil form the stator of the motor M.
[0018]
The reduction gear G is composed of a planetary gear whose ring gear side is fixed to the housing. The sun gear of the speed reducer G is connected to the motor main shaft of the motor M, and the carrier that supports the planetary gear of the speed reducer G is connected to the shaft 10 on the steering wheel 1 side. As is clear from FIG. 1, the steering system on the steering wheel 1 side and the turning system on the front wheel 4 side are only electrically connected, and are not mechanically connected.
[0019]
Next, the circuit configuration of the steering drive circuit 23 will be described with reference to FIG.
The steering drive circuit 23 includes an inverter circuit 231 composed of a switching element and a short circuit 232 for short-circuiting each coil of the motor M. The inverter circuit 231 converts a direct current supplied from a battery or the like into a three-phase alternating current of a U-phase, a V-phase, and a W-phase by switching a plurality of switching elements. Thus, the U-phase, V-phase, and W-phase excitation currents are supplied to the three coils of the motor M.
[0020]
The short-circuit 232 (short-circuit means) includes a short-circuit relay R1 connected between the U-phase coil and the V-phase coil of the motor M, and a short-circuit relay R2 connected between the V-phase coil and the W-phase coil. Become.
[0021]
The operation of the short circuit 232 will be described below.
It is assumed that the driver turns off the ignition switch (IG) and gets off the vehicle. At this time, the ECU 20 issues a command to the turning drive circuit 22 to operate the short-circuit relays R1, R2, and then ends the control of the steering actuator 19. Upon completion of this control, each coil of the motor M is brought into a short-circuit state by the short-circuit relays R1, R2.
[0022]
At this time, if the driver tries to rotate the steering wheel 1 carelessly, the rotation is transmitted from the shaft 10 to the motor main shaft of the motor M via the speed reducer G. Here, each coil of the motor main shaft is in a short-circuit state by the short-circuit relays R1 and R2. For this reason, when the flux linkage of each coil changes due to the rotation of the motor main shaft, a back electromotive force is generated between the coils, an induced current flows, and an electromagnetic force in a direction that hinders the rotation of the motor main shaft is applied to the motor main shaft. Will be affected. In other words, when the driver turns the steering wheel 1 after turning off the ignition switch, a large reaction force acts on it. In addition, the rotation of the steering wheel 1 is increased in speed and transmitted to the motor main shaft by the intervention of the speed reducer G, so that the reaction force is considerably large.
[0023]
Thus, the rotation of the steering wheel 1 is hindered without intervening a mechanical lock mechanism or the like. That is, even when the control of the steering actuator 19 is in the OFF state, occurrence of a large deviation between the steering angle of the steering wheel 1 and the turning angle of the front wheels 4 is suppressed. Each timing when such control is performed is shown in FIG. 3 for reference. As described in FIG. 3, in the present embodiment, when the ignition switch is turned ON, the short-circuit relay OFF is slightly later than the control ON. Therefore, at that time, the steering wheel 1 becomes difficult to rotate. When the ignition switch is turned off, the short-circuit relay ON is slightly earlier than the control OFF. Therefore, similarly, the steering wheel 1 becomes difficult to rotate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a steer-by-wire steering system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a steering drive circuit in the embodiment.
FIG. 3 is a timing chart when an ignition switch is turned on / off in the embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Steering wheel (steering wheel)
2 Steering actuator (steering drive means)
19 Steering actuator (steering resistance applying means)
20 ECU (drive control means)
23 Steering drive circuit (drive control means)
232 short circuit (short circuit)
R1, R2 Short-circuit relay M Drive motor G Reducer S Steer-by-wire steering system

Claims (2)

車両の転舵輪を転舵駆動する転舵駆動手段と、
該車両の運転者によって操舵される操舵ハンドルと、
少なくとも該車両の運転状況に応じた操舵抵抗を該操舵ハンドルに付与する操舵抵抗付与手段と、
該操舵抵抗付与手段を該車両の運転状況に応じて駆動制御する駆動制御手段とを備えたステアバイワイヤ式ステアリングシステムであって、
前記操舵抵抗付与手段は、前記操舵ハンドルの操舵量に連動して回転するモータ主軸と磁界を形成する界磁と該界磁から延出した磁束が鎖交する電機子コイルとを有し、該モータ主軸の回転によって該電機子コイルに鎖交する磁束が変化する駆動モータからなり、
前記駆動制御手段は、該電機子コイルを短絡状態にする短絡手段を有し、該操舵抵抗付与手段の駆動制御を終了する際に該短絡手段を作動させることを特徴とするステアバイワイヤ式ステアリングシステム。
Turning drive means for turning the steered wheels of the vehicle;
A steering wheel steered by a driver of the vehicle;
Steering resistance applying means for applying at least a steering resistance according to a driving condition of the vehicle to the steering wheel;
A steer-by-wire steering system, comprising:
The steering resistance applying means has a motor main shaft that rotates in conjunction with a steering amount of the steering wheel, a field forming a magnetic field, and an armature coil in which a magnetic flux extending from the field interlinks. It consists of a drive motor whose magnetic flux linked to the armature coil changes by rotation of the motor main shaft,
The drive control means includes short-circuit means for short-circuiting the armature coil, and activates the short-circuit means when ending the drive control of the steering resistance applying means. .
前記操舵抵抗付与手段は、前記駆動モータと前記操舵ハンドルとの間に、該駆動モータから該操舵ハンドルへ動力を減速して伝達する減速機を有する請求項1に記載のステアバイワイヤ式ステアリングシステム。The steer-by-wire steering system according to claim 1, wherein the steering resistance applying means includes a speed reducer between the drive motor and the steering wheel for reducing and transmitting power from the drive motor to the steering wheel.
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