JP2006021550A - ステアバイワイヤシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 モータ駆動制御回路が失陥してもハンドル操作に応じて転舵輪を転舵することが可能でありかつ車両への搭載性にも優れたステアバイワイヤシステムを提供する。
【解決手段】 本発明のステアバイワイヤシステム１０によれば、走行中に、ＥＣＵ６０又は各位置センサ２９，３２が失陥しても、ハンドル１１の操作に応じて機械式整流器３５により転舵輪５０を転舵させて、路肩等に車両を避難させることが可能になる。しかも、機械式整流器３５にてブラシレスモータ２０を駆動する際には、位置センサ２９，３２の検出結果を必要としないので位置センサ２９，３２に冗長性を持たせる必要がなく、設置スペースを削減することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、転舵輪とハンドルとを機械的に切り離し、ハンドル操作に応じてブラシレスモータにより転舵輪を転舵するステアバイワイヤシステムに関する。

一般に、この種のステアバイワイヤシステムは、ハンドルの操舵位置を位置センサで検出し、その検出結果に基づきモータ駆動制御回路にてブラシレスモータを駆動して転舵輪を転舵する構成になっている。このため、モータ駆動制御回路及び位置センサが失陥するとハンドル操作に応じて転舵輪を転舵することができなくなる。これに対し、モータ駆動制御回路及び位置センサに３重の冗長性を持たせたステアバイワイヤシステムが従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２００８４０号公報（請求項１、請求項４、図１）

しかしながら、上記した従来のステアバイワイヤシステムでは、単に同じ構成のものを３重に設けて冗長性を持たせたので、同じ原因で３重の構成の全てが失陥する可能性があり、信頼性が低い。また、３重の冗長性を持たせたために、搭載スペースが概ね３倍に増加するという問題が生じる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、モータ駆動制御回路が失陥してもハンドル操作に応じて転舵輪を転舵することが可能でありかつ車両への搭載性にも優れたステアバイワイヤシステムの提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係るステアバイワイヤシステムは、車両に備えたハンドルと転舵輪とを機械的に切り離すと共に、転舵輪を転舵する駆動源としてブラシレスモータを設け、ハンドル操作に応じてモータ駆動制御回路によりブラシレスモータを駆動して、転舵輪を転舵するステアバイワイヤシステムにおいて、ブラシレスモータの複数の各相回路に接続された複数のセグメントと、それら複数のセグメントを外周面に固定して備えたコンミテータと、コンミテータに対して相対回転するブラシホルダと、ブラシホルダに固定されかつバッテリの正負の電極に接続され、コンミテータの外周面に摺接して何れかのセグメントに接触する１対のブラシとから機械式整流器を構成し、ブラシホルダ又はコンミテータの何れか一方を、ハンドルに連動回転可能に連結し、正常時には、機械式整流器をバッテリ又はブラシレスモータから電気的に断絶し、モータ駆動回路が失陥したときには、機械式整流器をバッテリ及びブラシレスモータに電気接続するモータ電源切替手段を設けたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のステアバイワイヤシステムにおいて、相回路は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相からなり、セグメントは、コンミテータの外周面の周方向に均等に配置され、ブラシの幅は、隣り合ったセグメント同士の間隔より大きくかつ各セグメントの幅より小さく設定され、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の何れか２相の隣り合ったセグメントに一方のブラシが接触したときに、他方のブラシは残りの１相のセグメントに接触するように構成したところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項２に記載のステアバイワイヤシステムにおいて、セグメントを各相回路毎に奇数個ずつ備え、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の何れか２相の隣り合ったセグメントの隙間に対し、コンミテータの周方向で１８０度開いた位置に残りの１相のセグメントを配置したところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項３に記載のステアバイワイヤシステムにおいて、セグメントは、各Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相毎に３個ずつ計９つ備えられ、それら９つのセグメントは、コンミテータの周方向に沿ってＵ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順番に並べられたところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載のステアバイワイヤシステムにおいて、ブラシホルダは、コンミテータの周りを囲む筒状をなし、１対のブラシは、ブラシホルダの内周面に配置されたところに特徴を有する。

請求項６の発明は、請求項５に記載のステアバイワイヤシステムにおいて、ブラシホルダは、ハンドルと連動回転するように連結され、ブラシホルダの外周面には、各ブラシに導通した１対の摺動リングが敷設され、各摺動リングに摺動可能に押し付けられかつバッテリの正負の電極に接続された１対の給電ブラシを設けたところに特徴を有する。

請求項７の発明は、請求項１乃至６の何れかに記載のステアバイワイヤシステムにおいて、モータ電源切替手段は、機械式整流器とブラシレスモータとの間、又は、機械式整流器とバッテリとの間の何れかに設けられたＢ接点と、モータ駆動制御回路とブラシレスモータとの間、又は、モータ駆動制御回路とバッテリとの間の何れかに設けられたＡ接点とからなるところに特徴を有する。

請求項１のステアバイワイヤシステムによれば、正常時には、ハンドル操作に応じてモータ駆動制御回路によりブラシレスモータを駆動して転舵輪を転舵することができる。そして、モータ駆動制御回路の失陥時には、機械式整流器がブラシレスモータとバッテリとの間に接続され、ハンドル操作に連動して機械式整流器のブラシとコンミテータとが相対回転し、そのハンドルの回転に追従するようにブラシレスモータを駆動させることができる。即ち、ハンドル操作に連動してブラシが接触するセグメントが切り替わり、ブラシレスモータの各相回路にバッテリの正負の電極が切り替わって接続される。これにより、ブラシレスモータの相回路への相電流が変更されてブラシレスモータが駆動され、ハンドルの回転に転舵輪を追従させて転舵させることができる。

また、本発明では、モータ駆動制御回路に加えて、そのモータ駆動制御回路とは異なる構成の機械式整流器を備えたので、これら機械式整流器とモータ駆動制御回路とが共に失陥する可能性は低く、信頼性が向上する。また、機械式整流器にてブラシレスモータを駆動する際には位置センサの検出結果を必要としないので位置センサに冗長性を持たせる必要がなく、設置スペースを削減することができる（即ち、搭載性にも優れる）。

請求項２のステアバイワイヤシステムによれば、何れか２相の隣り合ったセグメントに一方のブラシが接触したときに、他方のブラシは残りの１相のセグメントに接触する。そして、ブラシホルダとコンミテータとの相対回転に伴って、これら互いに接触するセグメントとブラシとの組み合わせが順次切り替わり、３相交流電流が生成される。これにより、ブラシレスモータの各相回路を構成する各コイルの励磁状態が順次変化し、ブラシレスモータのロータを回転させることができる。

ここで、上記請求項２の構成において、何れか２相の隣り合ったセグメントの隙間に対し、コンミテータの周方向で１８０度開いた位置に残りの１相のセグメントを配置すれば、これに対応して１対のブラシの配置も１８０度開いた位置に対称配置にすることができ、非対称配置した場合に比べてブラシホルダを単純な構造にすることができる（請求項３の発明）。

さらに、請求項４の構成のように、各Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相毎に３個ずつ計９つのセグメントを備え、それら９つのセグメントを、コンミテータの周方向に沿ってＵ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順番の並べられた構成とすることで、相電流の切り替えがスムーズに行われ、モータをスムーズに回転させることができる。

また、請求項５の構成にように、ブラシホルダにてコンミテータの周りを囲み、そのブラシホルダの内周面に１対のブラシを配置したことで、ブラシとセグメントとの接触部分を保護することができる。

さらに、請求項６の構成によれば、ハンドルと連動して回転するブラシホルダの回転位置に関係なく、安定してバッテリから機械式整流器に給電することができる。

請求項７の構成によれば、正常時にはＡ接点及びＢ接点を作動させることができる。そして、その作動したＢ接点によって機械式整流器がバッテリ又は相回路から切り離される一方、作動したＡ接点によってモータ駆動制御回路がバッテリ及び相回路に接続される。これにより、正常時にはモータ駆動制御回路によってブラシレスモータを駆動することができる。一方、Ａ接点及びＢ接点を作動させることができなくなる失陥時には、Ｂ接点によって機械式整流器がバッテリ及び相回路に接続される一方、Ａ接点によりモータ駆動制御回路がバッテリ又は相回路から切り離される。これにより、モータ駆動制御回路が失陥したときには機械式整流器によってブラシレスモータを駆動することができる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図９に基づいて説明する。図１には、本発明に係るステアバイワイヤシステム１０の全体構成が示されている。このステアバイワイヤシステム１０では、ハンドル１１と転舵輪５０，５０とが機械的に切り離されている。

まず、転舵輪５０に機械的に連結された部位に関して説明する。１対の転舵輪５０，５０の間には、ラック１６が差し渡され、そのラック１６の両端に連結されたタイロッド１７，１７が各転舵輪５０，５０に連結されている。ラック１６は、筒形ハウジング１８の内部に挿通され、その筒形ハウジング１８が車両の本体に固定されている。筒形ハウジング１８には、ギヤボックス１８Ｇが取り付けられ、そのギヤボックス１８Ｇから筒形ハウジング１８内に突出したピニオンギヤ１９がラック１６に噛合している。また、ギヤボックス１８Ｇの内部には、ピニオンギヤ１９と一体回転するウォームホイール１９Ｗが設けられている。さらに、ギヤボックス１８Ｇの外面には、ブラシレスモータ２０のステータが固定され、そのブラシレスモータ２０のロータ回転軸２６Ｒに固定されたウォームギヤ２０Ｗが、ギヤボックス１８Ｇの内部で前記したウォームホイール１９Ｗに噛合している。これにより、ブラシレスモータ２０が駆動されると、筒形ハウジング１８内をラック１６が直動して転舵輪５０，５０が転舵される。

図２にはブラシレスモータ２０の断面図が示されている。同図に示すように、ブラシレスモータ２０のロータ２６は、外周面に複数の永久磁石２７を固定して備え、周方向にＮ極とＳ極とが交互に繰り返された８極構造になっている。

一方、ブラシレスモータ２０のステータ２１には例えば９つのティース２２が備えられ、各ティース２２にコイル２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗ，・・・が巻回されている。図３に示すように、これらコイル２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗ，・・・を含むブラシレスモータ２０の巻線２４は、３つの相回路２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗをスター結線した３相回路になっている。そして、各相回路２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗ毎に３つずつのコイルが直列に配置されている。具体的には、Ｕ相の相回路２３Ｕには、１対の正磁極用のコイル２３Ｕ，２３Ｕと、１つの逆磁極用のコイル２３ｕとが備えられ、Ｖ相の相回路２３Ｖには、１対の正磁極用のコイル２３Ｖ，２３Ｖと、１つの逆磁極用のコイル２３ｖとが備えられ、さらに、Ｗ相の相回路２３Ｗには、１対の正磁極用のコイル２３Ｗ，２３Ｗと、１つの逆磁極用のコイル２３ｗとが備えられている。そして、これらコイルは、図２における時計回り方向に、コイル２３Ｖ，２３ｖ，２３Ｕ，２３Ｗ，２３ｗ，２３Ｖ，２３Ｕ，２３ｕ，２３Ｗの順番に配置されている。

なお、上記した正磁極用のコイル２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗと逆磁極用のコイル２３ｕ，２３ｖ，２３ｗとは、ティース２２に対する巻回方向が互いに逆になっており、互いに反転した極性を有している。また、ブラシレスモータ２０には、ロータ２６の回転位置を検出するための位置センサ２９（図１参照）が備えられている。

次に、ハンドル１１に機械的に連結された部位に関して説明する。図４に示すようにハンドル１１の中心から延びたステアリングシャフト１２の先端部は、ギヤボックス３０の内部に突入しており、そのギヤボックス３０内においてステアリングシャフト１２の先端にウォームホイール１２Ｗが固定されている。また、ギヤボックス３０には、反力モータ３１が固定されており、その反力モータ３１のロータ回転軸３１Ｒの一端にウォームギヤ３１Ｗが取り付けられている。そして、ギヤボックス３０内でこれらウォームギヤ３１Ｗとウォームホイール１２Ｗとが噛合している。これにより、ハンドル１１の操舵に対する反力を、反力モータ３１により適宜変更することが可能になっている。また、ハンドル１１の舵角を検出するために反力モータ３１のロータ回転軸３１Ｒには、位置センサ３２が連結されている。さらに、ステアリングシャフト１２の中間部分には、ステアリングシャフト１２にかかる負荷トルク、即ち、ハンドル１１の操作に対する操舵反力を検出するためのトルクセンサ３３が備えられている。

さて、反力モータ３１のロータ回転軸３１Ｒは、位置センサ３２を貫通して本発明に係る機械式整流器３５に連結されている。機械式整流器３５は、図５に示すように、互いに相対回転するブラシホルダ３６とコンミテータ３７とを備えている。コンミテータ３７は、円柱状のベース部３８を備えており、そのベース部３８の一端側の外周面には、例えば９つのセグメント３９Ｕ，３９Ｖ，３９Ｗ，・・・が均等配置して固定されている。また、コンミテータ３７のベース部３８と反対側の端面からは、３つの出力ライン４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗが導出されている。そして、３つのセグメント３９Ｕ，３９Ｕ，３９Ｕが出力ライン４０Ｕに共通接続され、別の３つのセグメント３９Ｖ，３９Ｖ，３９Ｖが出力ライン４０Ｖに共通接続され、さらに、残りの３つのセグメント３９Ｗ，３９Ｗ，３９Ｗが出力ライン４０Ｗに共通接続されている。また、これらセグメントは、図６（Ａ）に示すように、同図の時計回りの方向に沿って、セグメント３９Ｕ，３９Ｖ，３９Ｗ，３９Ｕ，３９Ｖ，３９Ｗ，３９Ｕ，３９Ｖ，３９Ｗの順番に並べられている。なお、コンミテータ３７は、車両本体に固定され、ハンドル１１の操作では動かないようになっている。

一方、ブラシホルダ３６は、コンミテータ３７の周りを覆う一端有底の円筒状をなし、そのブラシホルダ３６の端面の中心から延びた回転入力軸３６Ｊに前記したロータ回転軸３１Ｒが連結されている。また、ブラシホルダ３６とコンミテータ３７との間にはベアリング３７Ｊが嵌合され、これにより、ブラシホルダ３６がコンミテータ３７に対して芯だしされた状態で回転可能となっている。

ブラシホルダ３６の内周面には、コンミテータ３７の外周面に摺接可能な１対のブラシ４１，４２が設けられている。これらブラシ４１，４２は、ブラシホルダ３６の内周面から突出した弾性部材４１Ｂ，４２Ｂ（例えばコイルバネ）の先端に摺動部材４１Ｃ，４２Ｃを備えた構造をなし、弾性部材４１Ｂ，４２Ｂの弾発力によってコンミテータ３７の外周面に押しつけられている。

両ブラシ４１，４２は、図６（Ａ）に示すように、ブラシホルダ３６の内周面に１８０度の間隔を開けて配置されている。また、各ブラシ４１，４２の幅（同図のＬ１参照）は、隣り合ったセグメント３９Ｕ，３９Ｖ（３９Ｖ，３９Ｗ、又は、３９Ｗ，３９Ｕ）同士の間隔（同図のＬ３参照）より大きくかつ前記各セグメント３９Ｕ，３９Ｖ，３９Ｗの幅（同図のＬ２参照）より小さく設定されている。さらに、両ブラシ４１，４２の一方が、セグメント３９Ｕ，３９Ｖ，３９Ｗのうちの何れか２つに接触したときには、両ブラシ４１，４２の他方が、セグメント３９Ｕ，３９Ｖ，３９Ｗのうち残りの１つに接触するようになっている。

このような構成にしたことで、両ブラシ４１，４２を非対称配置した場合に比べてブラシホルダ３６を単純な構造にすることができる。

図５に示すように、ブラシホルダ３６の外周面には１対の摺動リング４１Ｓ，４２Ｓが敷設されている。そして、摺動リング４１Ｓにブラシ４１が電気接続され、摺動リング４２Ｓにブラシ４２が電気接続されている。また、例えば、ブラシホルダ３６の周りを覆うようにカバー４３が設けられている。カバー４３は、一端有底の円筒状をなし、その底壁がコンミテータ３７においてブラシホルダ３６から露出した端部に固定されている。カバー４３の内周面には、１対の給電ブラシ４１Ｔ，４２Ｔが備えられ、これら給電ブラシ４１Ｔ，４２Ｔが各摺動リング４１Ｓ，４２Ｓに押しつけられている。そして、ブラシホルダ３６が回転したときには、給電ブラシ４１Ｔ，４２Ｔが各摺動リング４１Ｓ，４２Ｓに摺接する。

このように、本実施形態では、カバー４３にてブラシホルダ３６の周りを囲み、給電ブラシ４１Ｔ，４２Ｔと摺動リング４１Ｓ，４２Ｓとの接触部分を保護しているので、給電ブラシ４１Ｔ，４２Ｔと摺動リング４１Ｓ，４２Ｓとの間に安定した通電状態を確保することができる。また、上記したブラシ４１，４２と各セグメント３９Ｕ，３９Ｖ，３９Ｗ，・・・との接触部分に関してもブラシホルダ３６にて覆われて保護されているので安定した通電状態を確保することができる。

さて、機械式整流器３５は、ＥＣＵ６０（図１参照。ＥＣＵは、Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔの略である。）に備えたモータ駆動制御回路５１と共に、バッテリＢＴに並列接続されている。ここで、モータ駆動制御回路５１は、図３に示すように、従来より公知のＦＥＴの三相ブリッジ回路となっている。具体的には、１対のＦＥＴ５３，５４をプッシュプル接続してなる３つの給電ライン５２を備え、各給電ライン５２のうち両ＦＥＴ５３，５４の共通接続部からブラシレスモータ２０に給電するための出力ライン５５Ｕ，５５Ｖ，５５Ｗが延びている。そして、それら給電ライン５２の一端側が、ブラシ４１とバッテリＢＴの正極とに共通接続され、他端側がブラシ４２とバッテリＢＴの負極とに共通接続されている。

図５に示すように、機械式整流器３５は、一方の給電ブラシ４１ＴにバッテリＢＴの正極が接続され、他方の給電ブラシ４２ＴにバッテリＢＴの負極が接続されている。即ち、図３に示すように、ブラシ４１はバッテリＢＴの正極に接続され、ブラシ４２はバッテリＢＴの負極に接続された状態となっている。

同図に示すように、機械式整流器３５の出力ライン４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗと、モータ駆動制御回路５１の出力ライン５５Ｕ，５５Ｖ，５５Ｗとは、共にモータ電源切替装置４６（本発明に係る「モータ電源切替手段」に相当する）に接続され、何れか一方の出力ライン４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗ（５５Ｕ，５５Ｖ，５５Ｗ）が選択的にブラシレスモータ２０の相回路２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗに接続されるようになっている。

詳細には、機械式整流器３５の出力ライン４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗは、モータ電源切替装置４６に備えたＢ接点４４を介してブラシレスモータ２０の相回路２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗに接続され、一方、モータ駆動制御回路５１の出力ラインはモータ電源切替装置４６に備えたＡ接点４５を介してブラシレスモータ２０の相回路２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗに接続されている。そして、通常時には、モータ電源切替装置４６に所定の作動用電力が付与され、Ｂ接点４４がオフ状態になる一方、Ａ接点４５がオン状態になる。また、ＥＣＵ６０及び各位置センサ２９，３２の失陥時には、モータ電源切替装置４６に作動用電力が付与されなくなり、Ｂ接点４４がオン状態になる一方、Ａ接点４５がオフ状態になる。

上記した通常時には、ＥＣＵ６０は、ＦＥＴ５３，５４を従来から公知の方法でオンオフ制御し、バッテリＢＴからの直流電流を３相交流電流に変換してブラシレスモータ２０の各相回路２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗに流す。これにより、ブラシレスモータ２０のロータ２６が回転駆動される。このとき、ＥＣＵ６０は、図８に示した制御プログラムＰＧ１を所定周期で実行することで、後に詳説するように運転状況に応じてブラシレスモータ２０の回転位置を制御する。

一方、上記した失陥時には、機械式整流器３５がブラシレスモータ２０とバッテリＢＴとの間に接続され、ハンドル１１の操作に連動して、各ブラシ４１，４２に接触するセグメント３９Ｕ，３９Ｖ，３９Ｗが切り替わり、後に詳説するように、ブラシレスモータ２０の相回路２４Ｕ,２４Ｖ，２４Ｗに流される相電流が変化してロータ２６が回転し、この結果、ハンドル１１に追従して転舵輪５０が転舵される。

本実施形態の構成は以上であり、次に、本実施形態の作用効果について説明する。
自動車を起動すると、ＥＣＵ６０からモータ電源切替装置４６に作動用電力が付与され、Ｂ接点４４がオフ状態になる一方、Ａ接点４５がオン状態になる。即ち、通常時には、ＥＣＵ６０に備えたモータ駆動制御回路５１がブラシレスモータ２０に電気接続され、機械式整流器３５は、ブラシレスモータ２０から切り離された状態になる。そして、ＥＣＵ６０は、図８に示した制御プログラムＰＧ１を所定周期で実行することで、運転状況に応じてモータ駆動制御回路５１によりブラシレスモータ２０の回転位置を制御する。具体的には、制御プログラムＰＧ１を実行すると、ＥＣＵ６０は、位置センサ２９，３２、トルクセンサ３３、車速センサ（図示せず）等の各センサの検出結果を取り込む（Ｓ１）。

次いで、ＥＣＵ６０は、ハンドル１１と転舵輪５０との間の伝達比Ｒを車速に応じて決定する（Ｓ２）。ここで、ハンドル１１の転舵角をθ１、転舵輪５０の転舵角をθ２とすると、上記した伝達比Ｒは、次式（１）より求められる。

Ｒ＝θ２／θ１ ・・・・・・・・・・・・・（１）

そして、ＥＣＵ６０は、車速に応じて図９に示したマップ６０Ｍから所定の伝達比Ｒを取得する。そのマップ６０Ｍは、車速が大きくなるに従って伝達比Ｒが小さくなるように設定されている。即ち、車速が比較的低い場合（低速走行時）には、比較的大きな伝達比Ｒが採用される。これにより、僅かなハンドル１１の操作によって車両の旋回をさせることができるようになり、車庫入れ等が容易になる。一方、車速が比較的高い場合（高速走行時）には、比較的小さな伝達比Ｒが採用され、これにより急ハンドル（急旋回）が防がれ、安定した走行が可能になる。

図８に示すように、ＥＣＵ６０は、決定した伝達比Ｒとハンドル１１の転舵角θ１とから転舵輪５０の目標転舵角を求め、その目標転舵角に転舵輪５０の舵角を一致させるためのブラシレスモータ２０の目標回転位置を決定する（Ｓ３）。そして、位置センサ２９が検出したブラシレスモータ２０の実際の回転位置と目標回転位置との偏差に応じた駆動電流をブラシレスモータ２０に流す（Ｓ４）。

次いで、ＥＣＵ６０は、ブラシレスモータ２０を転舵させるために必要な駆動電流に基づいて、転舵輪５０と路面との間の転舵反力を推定する（Ｓ５）。そして、推定した転舵反力に対してハンドル１１の目標操舵反力を決定する（Ｓ６）。このとき、高速走行時にはその目標操舵反力を比較的大きな値に決定する一方、低速走行時には目標操舵反力を比較的小さな値に決定する。そして、ハンドル１１に実際にかかる操舵反力をトルクセンサ３３にて検出し、その実際の操舵反力が目標操舵反力と一致するように反力発生装置１３の反力モータ３１に駆動電流を流して（Ｓ７）、制御プログラムＰＧ１を抜ける。

以上の構成により、ＥＣＵ６０及び各センサ２９，３２等が正常に作動している間には、車速等の運転状況に応じて、車両の旋回性が適宜変更されると共に、ハンドル操作に対する操舵反力も適宜変更される。

さて、ＥＣＵ６０又は各位置センサ２９，３２が失陥すると、ハンドル１１に応じて転舵輪５０を転舵することが不可能になる。このとき、ＥＣＵ６０からモータ電源切替装置４６に作動用電力が付与されなくなり、Ｂ接点４４がオン状態になる一方、Ａ接点４５がオフ状態になる。即ち、失陥時には、ＥＣＵ６０に備えたモータ駆動制御回路５１がブラシレスモータ２０から切り離され、機械式整流器３５がブラシレスモータ２０に電気接続される。

この状態で、例えば、ハンドル１１を一方向に回転操作すると、各ブラシ４１，４２に接触するセグメント３９Ｕ，３９Ｖ，３９Ｗが図６（Ａ）〜図６（Ｆ）の順番に示すように切り替わる。すると、図７に示すように、各相回路２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗに印加される相電圧（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）及び相電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）が切り替わる。具体的には、図６（Ａ）に示した状態では、正極のブラシ４１がセグメント３９Ｕに接触し、負極のブラシ４２がセグメント３９Ｖ，３９Ｗに接触する。これにより、図７の（ａ）に示すように、相回路２４Ｕの末端側が正極のブラシ４１と同じ電位になり、相回路２４Ｖ，２４Ｗの末端側が負極のブラシ４２と同じ電位になる。そして、図６（Ａ）の下欄に「Ｕ→Ｖ，Ｗ」と示したように、Ｕ相の相回路２４ＵからＶ，Ｗ相の相回路２４Ｖ，２４Ｗに相電流が流れる。以下、図６（Ｂ）〜図６（Ｆ）に関しても同様である。このようにして、ハンドル１１を一方向に回転操作した場合には、図７に示した３相交流電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）がブラシレスモータ２０に流され、コイル２３Ｖ〜２３Ｗ，２３ｕ〜２３ｗの励磁状態が変化し、これに追従するようにロータ２６が回転する。これにより、転舵輪５０が一方向に転舵される。また、ハンドル１１を逆方向に回転操作した場合は、上記した場合と逆の順序で各ブラシ４１，４２に接触するセグメント３９Ｕ，３９Ｖ，３９Ｗが切り替わり、これにより転舵輪５０が逆方向に転舵される。

このように本実施形態のステアバイワイヤシステム１０によれば、走行中に、ＥＣＵ６０又は各位置センサ２９，３２が失陥しても、ハンドル１１の操作に応じて機械式整流器３５により転舵輪５０を転舵させて、路肩等に車両を避難させることが可能になる。また、従来のように単に同じ構成のものを３重に設けた場合には、同じ原因で３重の構成の全てが失陥する可能性があるが、本実施形態のステアバイワイヤシステム１０では、モータ駆動制御回路５１に加えて、そのモータ駆動制御回路５１とは異なる構成の機械式整流器３５を備えたので、これら機械式整流器３５とモータ駆動制御回路５１とが共に失陥する可能性は低く、信頼性が向上する。さらに、機械式整流器３５にてブラシレスモータ２０を駆動する際には、位置センサ２９，３２の検出結果を必要としないので位置センサ２９，３２に冗長性を持たせる必要がなく、設置スペースを削減することができる（即ち、搭載性にも優れる）。

なお、例えば、ブラシレスモータ２０に備えたロータ回転軸２６Ｒとハンドル１１とをフレキシブルワイヤで連結して、ハンドル１１とロータ回転軸２６Ｒとを一体回転させる構成も可能であるが、本実施形態のようにバッテリＢＴの電気エネルギーを用いてハンドル１１にブラシレスモータ２０を追従させる構成とすることで、転舵輪５０，５０を転舵させる際のハンドル１１の操舵抵抗を軽くすることができる。

［第２実施形態］
前記実施形態では、機械式整流器３５とブラシレスモータ２０とが分離して設けられていたが、本実施形態では、図１０に示すように、機械式整流器８０とブラシレスモータ７０とが一体化されている。以下、第１実施形態と異なる構成に関してのみ説明し、第１実施形態と同様の構成に関しては同一符号を付して重複した説明は省略する。

本実施形態のブラシレスモータ７０に備えたステータ７１の一端面には、その中心からコンミテータ８１が起立している。コンミテータ８１の外側には、ブラシホルダ３６が遊嵌されかつベアリング８１Ｂによって回転可能に軸支されている。また、ステータ７１には、ブラシホルダ３６を覆うように筒壁７２が設けられ、その筒壁７２に固定された給電ブラシ４１Ｔ，４２Ｔが、ブラシホルダ３６の外周面の摺動リング４１Ｓ，４２Ｓに押し付けられている。さらに、ブラシホルダ３６の回転入力軸３６Ｊは、図示しないフレキシブルワイヤによって反力モータ３１のロータ回転軸３１Ｒに連結され、ハンドル１１と連動してブラシホルダ３６が回動するようになっている。

また、コンミテータ８１に備えた９つのセグメント３９Ｕ，３９Ｖ，３９Ｗ，・・・・のうち３つずつのセグメントがブラシレスモータ７０の各相回路２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗに並列接続されている。また、セグメント３９Ｕ，３９Ｖ，３９Ｗ，・・・・と各相回路２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗとの共通接続部分に、モータ駆動制御回路からの電力を供給可能となっており、そのための第１コネクタ７４がステータ７１の外周面に設けられている。さらに、ステータ７１の外周面には、給電ブラシ４１Ｔ，４２Ｔをバッテリの正負の電極に接続するための第２コネクタ７３が設けられている。

本実施形態では、図示しないスイッチにより、通常時には、バッテリＢＴと機械式整流器８０との間を断絶し、モータ駆動制御回路５１によってブラシレスモータ７０を駆動する。そして、モータ駆動制御回路５１が失陥したときには、バッテリＢＴと機械式整流器８０との間を導通状態にして、機械式整流器８０からの三相交流電流によってブラシレスモータ７０を駆動する。これにより、第１実施形態と同様の効果を奏する。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）前記実施形態では、機械式整流器３５に９つのセグメント３９Ｕ，３９Ｖ，３９Ｗ，・・・を備えた構造を例示したが、セグメントの数は９つに限定するものではない。

（２）また、ブラシレスモータにおけるコイル２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗ，・・・の配置に関しても、前記実施形態に限定されるものではない。

（３）前記実施形態では、機械式整流器３５及びモータ駆動制御回路５１と、ブラシレスモータ２０との間にモータ電源切替装置４６を備えていたが、機械式整流器３５及びモータ駆動制御回路５１と、バッテリＢＴとの間にモータ電源切替装置４６を備えた構成にしてもよい。

（４）前記実施形態では、反力モータ３１のみでハンドル１１の操作に対する操舵反力を発生させていたが、ハンドル１１に連動する部分に中点復帰バネを取り付け、その中点復帰バネの弾発力を操舵反力としてハンドル１１に付与する構成としてもよい。

（５）前記実施形態では、ラック１６とピニオン１９とを噛合させて転舵輪５０を転舵していたが、図１１に示すように、転舵輪５０，５０の間に差し渡されたボールネジ機構９０によって転舵輪５０を転舵し、そのボールネジ機構９０のボールネジ部材９１が中心を貫通したモータ９２を本発明に係るブラシレスモータとして本発明を適用してもよい。

（６）また、ブラシレスモータは、ラックアンドピニオンタイプ、ボールネジタイプに拘わらず複数設けてもよい。

（７）前記実施形態では、機械式整流器３５のうちブラシホルダ３６をハンドル１１と連動回転可能に連結したが、コンミテータ３７をハンドル１１と連動回転可能に連結してもよい。

（８）前記実施形態ではバッテリを使用していたが、電源装置でもよい。

本発明の第１実施形態に係るステアバイワイヤシステムの概念図 ブラシレスモータの断面図 モータ及びモータ駆動制御回路及び機械式整流器の回路図 ハンドル周りの構造物の斜視図 機械式整流器の断面図 ブラシとセグメントとの接触状態を示した断面図 各相回路に印加される相電圧 制御プログラムのフローチャート マップの概念図 第２実施形態のモータ及び機械式整流器の断面図 ボールネジ機構を備えたステアバイワイヤシステムの概念図

符号の説明

１０ ステアバイワイヤシステム
１１ ハンドル
１６ ラック
２０，７０ ブラシレスモータ
２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗ 相回路
３５，８０ 機械式整流器
３６ ブラシホルダ
３７，８１ コンミテータ
４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗ 出力ライン
４１，４２ ブラシ
４１Ｓ，４２Ｓ 摺動リング
４１Ｔ，４２Ｔ 給電ブラシ
４２ ブラシ
４３ カバー
４４ Ｂ接点
４５ Ａ接点
４６ モータ電源切替装置
５０ 転舵輪
５１ モータ駆動制御回路

Claims (7)

1. 車両に備えたハンドルと転舵輪とを機械的に切り離すと共に、前記転舵輪を転舵する駆動源としてブラシレスモータを設け、ハンドル操作に応じてモータ駆動制御回路により前記ブラシレスモータを駆動して、前記転舵輪を転舵するステアバイワイヤシステムにおいて、
   前記ブラシレスモータの複数の各相回路に接続された複数のセグメントと、
   それら複数のセグメントを外周面に固定して備えたコンミテータと、
   前記コンミテータに対して相対回転するブラシホルダと、
   前記ブラシホルダに固定されかつバッテリの正負の電極に接続され、前記コンミテータの外周面に摺接して何れかの前記セグメントに接触する１対のブラシとから機械式整流器を構成し、
   前記ブラシホルダ又は前記コンミテータの何れか一方を、前記ハンドルに連動回転可能に連結し、
   正常時には、前記機械式整流器を前記バッテリ又は前記ブラシレスモータから電気的に断絶し、前記モータ駆動回路が失陥したときには、前記機械式整流器を前記バッテリ及び前記ブラシレスモータに電気接続するモータ電源切替手段を設けたことを特徴とするステアバイワイヤシステム。
2. 前記相回路は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相からなり、
   前記セグメントは、前記コンミテータの外周面の周方向に均等に配置され、
   前記ブラシの幅は、隣り合った前記セグメント同士の間隔より大きくかつ前記各セグメントの幅より小さく設定され、
   Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の何れか２相の隣り合った前記セグメントに一方の前記ブラシが接触したときに、他方の前記ブラシは残りの１相の前記セグメントに接触するように構成したことを特徴とする請求項１に記載のステアバイワイヤシステム。
3. 前記セグメントを前記各相回路毎に奇数個ずつ備え、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の何れか２相の隣り合った前記セグメントの隙間に対し、前記コンミテータの周方向で１８０度開いた位置に残りの１相の前記セグメントを配置したことを特徴とする請求項１に記載のステアバイワイヤシステム。
4. 前記セグメントは、各Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相毎に３個ずつ計９つ備えられ、それら９つのセグメントは、前記コンミテータの周方向に沿ってＵ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順番に並べられたことを特徴とする請求項３に記載のステアバイワイヤシステム。
5. 前記ブラシホルダは、前記コンミテータの周りを囲む筒状をなし、前記１対のブラシは、前記ブラシホルダの内周面に配置されたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のステアバイワイヤシステム。
6. 前記ブラシホルダは、前記ハンドルと連動回転するように連結され、
   前記ブラシホルダの外周面には、前記各ブラシに導通した１対の摺動リングが敷設され、
   前記各摺動リングに摺動可能に押し付けられかつ前記バッテリの正負の電極に接続された１対の給電ブラシを設けたことを特徴とする請求項５に記載のステアバイワイヤシステム。
7. 前記モータ電源切替手段は、前記機械式整流器と前記ブラシレスモータとの間、又は、前記機械式整流器と前記バッテリとの間の何れかに設けられたＢ接点と、前記モータ駆動制御回路と前記ブラシレスモータとの間、又は、前記モータ駆動制御回路と前記バッテリとの間の何れかに設けられたＡ接点とからなることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のステアバイワイヤシステム。
   

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