JP2021014140A - 操舵制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の目的の一つは、配線取付けを容易に行うことができる操舵制御装置を提供することにある。
〔実施形態1〕
図1は、実施形態1の操舵システムの全体構成図である。
操舵システム60は、操舵負荷制御装置(操舵制御装置)1と、操舵負荷制御装置1と機械的に分離している操舵駆動制御装置100から構成されている。
すなわち、操舵システム60は、クラッチレスのステアリングバイワイヤシステムである。
操舵負荷制御装置1は、ステアリングホイールSWと、コラム2に回転自在に支持され、ステアリングホイールSWに接続された操舵軸2aと、操舵軸2aの下端部には、操舵軸2aに接続された操舵負荷生成用電動モータ(電動モータ)3と回転角検出用の磁気センサ部5、操舵負荷生成用電動モータ3を制御する操舵負荷生成用コントローラ(コントローラ)50を備えている。
電動モータ3は、運転者によりステアリングホイールSWに入力された磁気センサ部5が検出する操舵角に応じて、操舵負荷生成用コントローラ50の指示により運転者への操舵負荷を生成する。
操舵駆動機構110は、操舵駆動用コントローラ101と、操舵駆動用電動モータ102と、操舵駆動用電動モータ102の回転角を検出する回転角センサ103と、操舵駆動用電動モータ102の回転をラックバー105に伝達するボールねじ機構を有する減速機構104から構成されている。
操舵駆動用コントローラ101は、操舵負荷生成用コントローラ50からの操舵角信号θ1と、操舵角信号θ1に対応する操舵駆動用電動モータ102の目標回転角の差が縮まるようにフィードバック制御を行うことで、操舵制御を行っている。
操舵負荷制御装置1は、ステアリングホイールSWに接続された操舵軸2aを支持するコラム2と、操舵負荷生成用電動モータ3と、回転位置検出部5と、操舵負荷生成用コントローラ50を備えている。
操舵負荷生成用電動モータ3は、操舵軸2aと同軸上に設けられて接続され、一対の軸受41、42にてモータハウジング30内に回転自在に支持されたモータシャフト3cと、モータシャフト3cと一体に回転するモータロータ3aと、モータハウジング30内に固定されるステータコイル3bとを有している。
操舵軸2aとモータシャフト3cが同軸上に設けられており、操舵軸2aとモータシャフト3cが一体的に回転可能に設けられているため、操舵軸2aの回転とモータシャフト3cの回転の間にずれが少なく、操舵軸2aの回転の検出精度がよい。
なお、操舵軸2aとモータシャフト3cは一つの部材として形成されてもよい。
歯車ケース(歯車支持部材)6は、板形状を有し、大歯車挿入穴(第1歯車挿入穴)6aと小歯車挿入穴6bとを備えている
また、モータシャフト3cの回転軸線Pの図示上方向の第1端部3c1には、歯車ケース6の大歯車挿入穴6a内に回転自在に支持され図示上方向に開口する凹部7cを有する大歯車(第1歯車)7が一体回転可能に圧入され、さらに、モータシャフト3cの第1端部3c1の先端には支持孔3c3が形成されている。
大歯車7は、大歯車本体部(第1歯車本体部)7aと大歯車本体部7aの外周側に設けられる複数の歯(第1の歯)7bを備えている。
また、磁性材料で形成され、内側にマグネット収容部(第1マグネット収容部)9b1が形成されたマグネットカバー(第1マグネットカバー)9bと、マグネットカバー9bのマグネット収容部9b1に収容され、モータシャフト3cの回転軸線Pに関する周方向においてN極とS極が並んで配置されるマグネット(第1マグネット)9aと、マグネット9aに固定され、マグネット9aの中心を貫通する軸9cを有している。
モータシャフト3cの第1端部3c1の先端に形成された支持孔3c3に、軸9cが圧入されて固着され、マグネット9aは、大歯車7の凹部7c内に位置している。
このため、大歯車7、マグネット9aは、モータシャフト3cと一体回転する。
小歯車8は、小歯車本体部(第2歯車本体部)8aと大歯車7の複数の歯7bと噛合う小歯車本体部8aの外周側に設けられる複数の歯(第2の歯)8bを備えている。
小歯車8の複数の歯8bは、大歯車7の複数の歯7bの数と互いに割り切れない数だけ設けられている。
また、小歯車8の小歯車本体部8aには、図示上方向に開口する凹部8cが形成され、凹部8c内には一対の磁極である第1N極と第1S極を有するマグネット(第2マグネット)10が配置されている。
さらに、操舵負荷生成用コントローラ50の制御基板13には、マグネット10と対向する表面位置に、マグネット10の回転に伴うマグネット10の磁界の変化に基づき、小歯車8の回転位置を検出する磁気センサ(第2磁気センサ)12が、直接搭載されている。
このように、モータシャフト3cの回転位置を検出する磁気センサ11と小歯車8の回転位置を検出する磁気センサ12とが、モータシャフト3cの第1端部3c1側に設けられているため、磁気センサ11と磁気センサ12への配線を容易に行うことができる。
また、磁気センサ11と磁気センサ12のそれぞれを、単一の部材で構成された制御基板13の表面に直接搭載する構成としているので、制御基板13とは別に、磁気センサ11と磁気センサ12を搭載するための部材を設ける必要がなく、部品点数の増大を抑制することができるし、磁気センサ11と磁気センサ12への配線を、さらに容易に行うことができる。
さらに、大歯車7をモータシャフト3cに設けたことにより、マグネット9aの回転位置に関する信号と、小歯車8に設けられたマグネット10の回転位置に関する信号とに基づき、操舵角θを検出することができ、モータシャフト3cの回転位置を検出するマグネットと操舵角を検出するマグネットをマグネット9aにより兼用することができるので、部品点数の増大を抑制することができる。
なお、単一の部材で構成された制御基板13の表面に、磁気センサ11と磁気センサ12を搭載しているが、制御基板を第1制御基板と第1制御基板とは別体の第2制御基板で構成し、磁気センサ11を第1制御基板に搭載し、磁気センサ12を第2制御基板に搭載するようにしてもよい。
また、モータシャフト3cの回転位置を検出する磁気センサ11とは別に、操舵角θを検出するために、マグネット9aの磁界を検出する磁気センサを設けてもよい。
パワー基板14(図2参照)には、操舵負荷生成用電動モータ3のステータコイル3bに電力をバスバ(導電部材)17を介して供給する電力供給部20が設けてある。
電力を供給するバスバ17は、モータシャフト3cの回転軸線Pと直交する平面上において、モータシャフト3cの回転軸線Pを挟んで、小歯車8の反対側に設けられている。
これにより、バスバ17には、ステータコイル3bに供給される大電流が流れるため、電流の流れに伴い、電磁ノイズが発生するが、小歯車8をバスバ17の反対側に設けているので、バスバ17から発生される電磁ノイズによる磁気センサ12の検出精度に対する影響を抑制することができる。
操舵負荷生成用コントローラ50は、操舵角信号生成部51、異常判断部52、カウンタ53、操舵制御部54、電力供給部20を備えている。
操舵角信号生成部51は、磁気センサ11の出力信号S1と磁気センサ12の出力信号S2が入力され、両出力信号S1、S2に基づき、操舵軸2aの回転量に関する信号である操舵角信号θ0を生成する。
磁気センサ11により、モータシャフト3cの回転位置を検出するだけでなく、磁気センサ11と磁気センサ12により、操舵角信号θ0を取得することができ、磁気センサ11をモータシャフト3cの回転位置検出用と操舵角検出用の両方に利用することで、部品点数の増大を抑制することができる。
なお、操舵軸2aの回転に合わせて回転するマグネット9aの磁界を検出する磁気センサ11の出力信号S1と操舵軸2aの回転速度に対し所定の比率の回転速度で回転する小歯車8に設けられたマグネット10の磁界を検出する磁気センサ12の出力信号S2とは、所定の関係が存在し、例えば、一方の出力信号を所定の比率で増幅、または減衰させ、磁気センサ11、磁気センサ12が正常であれば、両出力信号の値が一致するようにしてある。
これにより、両信号を比較することにより、容易に磁気センサ11または磁気センサ12の異常の有無を判断することができる。
例えば、右方向への回転は正、左方向への回転は負として、累積回転回数をカウントするようにしている。
なお、操舵軸2aが中立位置にあるとは、操舵輪である左前輪FLと右前輪FRの操舵方向が直進方向を向いており、ステアリングホイールSWが、左前輪FLと右前輪FRの操舵角に対応した回転位置にある状態である。
カウンタ53のカウント値Tnから、ステアリングホイールSWが左右のどちら方向に何回転した状態であるか知ることができる。
これにより、操舵制御部54にて、操舵角信号生成部51に異常が発生した場合に、カウント値Tnを操舵角信号θ0の代替値として用いることができる。
また、操舵制御部54にて、カウント値Tnから推定した操舵角信号の相当値と操舵角信号θ0を比較することにより、操舵角信号θ0の異常の有無を判断することもできる。
操舵制御部54は、操舵角信号生成部51が生成した操舵角信号θ0、異常判断部52が生成した異常信号α、カウンタ53からのカウント値Tnが入力され、操舵角信号θ1を生成し、操舵駆動用コントローラ101へ出力する。
実施形態1の操舵負荷制御装置1の作用効果を以下に列挙する。
(1)ステアリングバイワイヤの操舵システム60に用いられ、ステアリングホイールSWの操舵された操舵角信号θ0を検出するとともに、ステアリングホイールSWに対して操舵負荷を付与する操舵負荷制御装置1において、モータシャフト3cの回転位置を検出する磁気センサ11と小歯車8の回転位置を検出する磁気センサ12とが、モータシャフト3cの第1端部3c1側に設けるようにした。
よって、磁気センサ11と磁気センサ12とが、同じ側に設けられているため、磁気センサ11と磁気センサ12への配線を容易に行うことができる。
よって、制御基板13とは別に、磁気センサ11と磁気センサ12を搭載するための部材を設ける必要がなく、部品点数の増大を抑制することができるし、磁気センサ11と磁気センサ12への配線を、さらに容易に行うことができる。
よって、マグネット9aの回転位置に関する信号と、小歯車8に設けられたマグネット10の回転位置に関する信号とに基づき、操舵角θを検出することができ、モータシャフト3cの回転位置を検出するマグネットと操舵角を検出するマグネットをマグネット9aにより兼用することができるので、部品点数の増大を抑制することができる。
よって、磁気センサ11により、モータシャフト3cの回転位置を検出するだけでなく、磁気センサ11と磁気センサ12により、操舵角信号θ0を取得することができ、磁気センサ11をモータシャフト3cの回転位置検出用と操舵角検出用の両方に利用することで、部品点数の増大を抑制することができる。
よって、バスバ17には、ステータコイル3bに供給される大電流が流れるため、電流の流れに伴い、電磁ノイズが発生するが、小歯車8をバスバ17の反対側に設けているので、バスバ17から発生される電磁ノイズによる磁気センサ12の検出精度に対する影響を抑制することができる。
よって、操舵軸2aとモータシャフト3cが、同軸上で一体的に回転可能に設けられているため、操舵軸2aの回転とモータシャフト3cの回転の間にずれが少なく、操舵軸2aの回転の検出精度がよい。
よって、両信号を比較することにより、容易に磁気センサ11または磁気センサ12の異常の有無を判断することができる。
よって、操舵制御部54にて、操舵角信号生成部51に異常が発生した場合に、カウント値Tnを操舵角信号θ0の代替値として用いることができる。
また、操舵制御部54にて、カウント値Tnから推定した操舵角信号の相当値と操舵角信号θ0を比較することにより、操舵角信号θ0の異常の有無を判断することもできる。
図5は、実施形態2の操舵負荷制御装置の断面図であり、図6は、実施形態2の一部拡大断面図である。
すなわち、マグネット9aが、マグネットカバー9bのマグネット収容部9b1に収容され、マグネット9aおよびマグネットカバー9bは、大歯車7の大歯車本体部7aにインサートモールドされている。
大歯車7の大歯車本体部7aは、マグネット保持部(第1マグネット保持部)7a1と、大歯車軸部(第1歯車軸部)7a2と、大歯車契合部(第1歯車契合部)7a3を備えている。
なお、マグネット9aは、直接、大歯車本体部7aにインサートモールドされる必要はなく、マグネット9aがマグネットカバー9bのマグネット収容部9b1に保持されており、マグネットカバー9bが大歯車本体部7aにインサートモールドされていればよい。
これにより、マグネットカバー9bにより、マグネット9aが発生する磁界に対する外部磁界の影響を抑制することができる。
さらに、マグネット9aとマグネットカバー9bが、インサートモールドにより、大歯車7の大歯車本体部7aに固定されるため、大歯車本体部7aに対するマグネット9aとマグネットカバー9bの高い組付け剛性を得ることができ、モータシャフト3cの回転に伴う、マグネット9aとマグネットカバー9bの揺れが抑制され、マグネット9aの磁界の検出精度を向上することができる。
マグネット保持部7a1はモータシャフト3cの回転軸線Pの方向における大歯車本体部7aの一対の端部である大歯車本体部第1端部(第1歯車本体部第1端部)7aaと大歯車本体部第2端部(第1歯車本体部第2端部)7abのうち、大歯車本体部第1端部7aaに設けられており、大歯車軸部7a2は、マグネット保持部7a1の側から大歯車本体部第2端部7abに向かって突出する軸形状を有している。
大歯車7は、大歯車軸部7a2が大歯車挿入穴6aに挿入された状態で、歯車ケース6に支持されている。
外周にセレーション等が形成された大歯車契合部7a3は、大歯車本体部第2端部7abに設けられている。
モータシャフト3cは、内周にセレーション等が形成されたモータシャフト契合部3c4を備え、モータシャフト契合部3c4に大歯車契合部7a3が挿入され、セレーション等で契合することにより、モータシャフト3cの回転力を大歯車7に伝達可能に構成されている。
これにより、モータシャフト3cの回転力を大歯車7に伝達できればよく、モータシャフト3cと大歯車7を強固に固定する必要がないので、圧入等によるモータシャフト3cと大歯車7の固定作業の省略が可能となり、組み立て作業の効率化を図ることができる。
この点を除き、実施形態1と同じ構成であるため、同じ構成には同一符号を付して説明は省略する。
実施形態2の操舵負荷制御装置1では、実施形態1の作用効果に加え、以下の作用効果を奏する
よって、マグネットカバー9bにより、マグネット9aが発生する磁界に対する外部磁界の影響を抑制することができる。
さらに、マグネット9aとマグネットカバー9bが、インサートモールドにより、大歯車7の大歯車本体部7aに固定されるため、大歯車本体部7aに対するマグネット9aとマグネットカバー9bの高い組付け剛性を得ることができ、モータシャフト3cの回転に伴う、マグネット9aとマグネットカバー9bの揺れが抑制され、マグネット9aの磁界の検出精度を向上することができる。
よって、モータシャフト3cの回転力を大歯車7に伝達できればよく、モータシャフト3cと大歯車7を強固に固定する必要がないので、圧入等によるモータシャフト3cと大歯車7の固定作業の省略が可能となり、組み立て作業の効率化を図ることができる。
すなわち、大歯車71は、モータシャフト3cの一端部3c1に設けられ、マグネット(第1マグネット)9aは、大歯車本体部71aにインサートモールドにより設けられている。
磁気センサ(第3磁気センサ)12aは、マグネット120と対向する位置に設けられ、マグネット120の回転に伴うマグネット120の磁界の変化に基づき、小歯車81の回転位置を検出する。
小歯車82は、小歯車81と噛合うことで、操舵軸2aの回転に伴い回転可能であり、マグネット(第2マグネット)130は、小歯車本体部82aに設けられ、一対の磁極である第2N極と第2S極を有している。
磁気センサ(第2磁気センサ)12bは、マグネット130と対向する位置に設けられ、マグネット130の回転に伴うマグネット130の磁界の変化に基づき、小歯車82の回転位置を検出する。
磁気センサ12aと磁気センサ12bにより、操舵角信号θ0を取得するようにしている。
この点を除き、実施形態2と同じ構成であるため、同じ構成には同一符号を付して説明は省略する。
実施形態3の操舵負荷制御装置1では、実施形態2の作用効果に加え、以下の作用効果を奏する
よって、小歯車81と小歯車82の直径や複数の歯81b、複数の歯82bの数の設定の自由度を向上させることができる。
(2)磁気センサ11、12a、12bのいずれかの磁気センサが故障したとしても、多数決によりどのセンサが故障したか分かるので、残りの2つの磁気センサの信号により、モータ回転角センサ・舵角センサの動作を、少なくともIGN−OFFまで継続させることができる。
この点を除き、実施形態3と同じ構成であるため、同じ構成には同一符号を付して説明は省略する。
よって、実施形態3と同様の作用効果を奏する。
この点を除き、実施形態3と同じ構成であるため、同じ構成には同一符号を付して説明は省略する。
実施形態5の操舵負荷制御装置1では、実施形態1の作用効果(6)を除く、実施形態1−4の作用効果に加え、以下の作用効果を奏する
以上、本発明を実施するための実施形態を説明したが、本発明の具体的な構成は実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
操舵制御装置は、その一つの態様において、操舵軸であって、ステアリングホイールの回転に伴い回転可能に設けられ、操舵輪と機械的に分離されている、前記操舵軸と、電動モータであって、モータロータと、ステータコイルと、モータシャフトと、を含み、前記操舵軸に対し、操舵負荷を付与する、前記電動モータと、第1マグネットであって、前記モータシャフトの1対の端部である第1端部と第2端部のうち、前記第1端部に設けられ、前記モータシャフトの回転軸線に関する周方向においてN極とS極が並んで配置されている、前記第1マグネットと、第1歯車であって、前記モータシャフトの回転軸線の方向において前記モータロータに対し前記第1端部と同じ側に設けられ、前記操舵軸の回転に伴い回転可能であり、第1歯車本体部と、複数の第1の歯を備え、前記第1の複数の歯は、前記第1歯車本体部の外周側に設けられている、前記第1歯車と、第2歯車であって、前記モータシャフトの回転軸線の方向において前記モータロータに対し前記第1端部と同じ側に設けられ、前記操舵軸の回転に伴い回転可能であり、第2歯車本体部と、複数の第2の歯を備え、複数の前記第2の歯は、前記第2歯車本体部の外周側に設けられており、かつ、前記第1の歯の数と互いに割り切れない数だけ設けられている、前記第2歯車と、第2マグネットであって、前記第2歯車本体部に設けられ、1対の磁極である第1N極と第1S極を有している、前記第2マグネットと、第1磁気センサであって、前記第1マグネットと対向する位置に設けられ、前記第1マグネットの回転に伴う前記第1マグネットの磁界の変化に基づき、前記モータシャフトの回転位置を検出する、前記第1磁気センサと、第2磁気センサであって、前記第2マグネットと対向する位置に設けられ、前記第2マグネットの回転に伴う前記第2マグネットの磁界の変化に基づき、前記第2歯車の回転位置を検出する、前記第2磁気センサと、を有する。
より好ましい態様では、上記態様において、更に、回路基板を備え、前記第1磁気センサは、前記回路基板の表面に直接搭載されており、前記第2磁気センサは、前記回路基板の表面に直接搭載されている。
より好ましい態様では、上記態様において、前記回路基板は、単一の部材で構成されており、前記第1磁気センサおよび前記第2磁気センサは、前記回路基板の表面に直接搭載されている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記第1歯車は、前記モータシャフトの前記第1端部に設けられ、前記第1マグネットは、前記第1歯車本体部に設けられている。
より好ましい態様では、上記態様において、更にコントローラを備え、前記コントローラは、操舵角信号生成部を含み、前記操舵角信号生成部は、前記第1磁気センサの出力信号と前記第2磁気センサの出力信号に基づき、前記操舵軸の回転量に関する信号である操舵角信号を生成する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、更に、第3歯車と、第3マグネットと、第3磁気センサを備え、前記第3歯車は、前記モータシャフトの前記第1端部に設けられ、前記第3歯車は、第3歯車本体部と、複数の第3の歯を備え、前記第1マグネットは、前記第3歯車本体部に設けられ、前記第1歯車は、前記第3歯車と噛合うことで、前記操舵軸の回転に伴い回転可能であり、前記第3マグネットは、前記第1歯車本体部に設けられ、1対の磁極である第3N極と第3S極を有しており、前記第3磁気センサは、前記第3マグネットと対向する位置に設けられ、前記第3マグネットの回転に伴う前記第3マグネットの磁界の変化に基づき、前記第1歯車の回転位置を検出する。
より好ましい態様では、上記態様において、前記第1マグネットは、前記第3歯車本体部にインサートモールドされている。
より好ましい態様では、上記態様において、更に、第1マグネットカバーを備え、前記第1マグネットカバーは、磁性材料で形成され、前記モータシャフトの回転軸線の方向において前記第1端部とは反対側に開口する凹形状を有し、前記第1マグネットカバーの内側に第1マグネット収容部が形成されており、前記第1マグネットは、前記第1マグネット収容部に収容されており、前記第1マグネットおよび前記第1マグネットカバーは、前記第1歯車本体部にインサートモールドされている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、更に、コントローラと、導電部材を備え、前記コントローラは、電力供給部を含み、前記電力供給部は、前記導電部を介して前記ステータコイルに対して電力を供給し、前記導電部は、前記モータシャフトの回転軸線と直交する平面上において、前記モータシャフトの回転軸線を挟んで、前記第2歯車の反対側に設けられている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記モータシャフトは、前記モータシャフトの回転軸線が前記操舵軸の回転軸線と一致しており、前記操舵軸と一体的に回転可能に設けられている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、更に、コントローラを備え、前記コントローラは、異常判断部を備え、前記異常判断部は、前記第1磁気センサの出力信号と前記第2磁気センサの出力信号とを比較することにより、前記第1磁気センサまたは前記第2磁気センサの異常の有無を判断する。
より好ましい態様では、上記態様において、前記コントローラは、操舵角信号生成部と、カウンタを備え、前記操舵角信号生成部は、前記第1磁気センサの出力信号と前記第2磁気センサの出力信号に基づき、前記操舵軸の回転量に関する信号である操舵角信号を生成し、前記カウンタは、前記操舵軸が所定の回転位置にある状態のときの前記モータシャフトの回転位置を起点として、前記起点からの前記モータシャフトの回転方向と累積回転回数をカウントする。
2a 操舵軸
3 操舵負荷生成用電動モータ(電動モータ)
3a モータロータ
3b ステータコイル
3c モータシャフト
3c1 第1端部
3c2 第2端部
3c3 支持孔
3c4 モータシャフト契合部
6 歯車ケース(歯車支持部材)
6a 大歯車挿入穴(第1歯車挿入穴)
7 大歯車(第1歯車)
7a 大歯車本体部(第1歯車本体部)
7a1 マグネット保持部(第1マグネット保持部)
7a2 大歯車軸部(第1歯車軸部)
7a3 大歯車契合部(第1歯車契合部)
7b 複数の歯(複数の第1の歯)
7aa 大歯車本体第1端部(第1歯車本体第1端部)
7ab 大歯車本体第2端部(第1歯車本体第2端部)
8 小歯車(第2歯車)
8a 小歯車本体部(第2歯車本体部)
8b 複数の歯(複数の第2の歯)
9a マグネット(第1マグネット)
9b マグネットカバー(第1マグネットカバー)
9b1 マグネット収容部(第1マグネット収容部)
10 マグネット(第2マグネット)
11 磁気センサ(第1磁気センサ)
12 磁気センサ(第2磁気センサ)
12a 磁気センサ(第3磁気センサ)
12b 磁気センサ(第2磁気センサ)
13 制御基板(回路基板)
17 バスバ(導電部材)
18 減速機構(減速機)
20 電力供給部
50 操舵負荷生成用コントローラ(コントローラ)
51 操舵角信号生成部
52 異常判断部
53 カウンタ
71 大歯車(第3歯車)
71a 大歯車本体部(第3歯車本体部)
71b 複数の歯(複数の第3の歯)
81 小歯車(第1歯車)
81a 小歯車本体部(第1歯車本体部)
81b 複数の歯(複数の第1の歯)
82 小歯車(第2歯車)
82a 小歯車本体部(第2歯車本体部)
82b 複数の歯(複数の第2の歯)
120 マグネット(第3マグネット)
130 マグネット(第2マグネット)
FL 左前輪(操舵輪)
FR 右前輪(操舵輪)
P モータシャフトの回転軸線
SW ステアリングホイール
θ0 操舵角信号
Claims (15)
- 操舵制御装置であって、
操舵軸であって、ステアリングホイールの回転に伴い回転可能に設けられ、操舵輪と機械的に分離されている、
前記操舵軸と、
電動モータであって、モータロータと、ステータコイルと、モータシャフトと、を含み、前記操舵軸に対し、操舵負荷を付与する、
前記電動モータと、
第1マグネットであって、前記モータシャフトの1対の端部である第1端部と第2端部のうち、前記第1端部に設けられ、前記モータシャフトの回転軸線に関する周方向においてN極とS極が並んで配置されている、
前記第1マグネットと、
第1歯車であって、前記モータシャフトの回転軸線の方向において前記モータロータに対し前記第1端部と同じ側に設けられ、前記操舵軸の回転に伴い回転可能であり、第1歯車本体部と、複数の第1の歯を備え、
前記第1の複数の歯は、前記第1歯車本体部の外周側に設けられている、
前記第1歯車と、
第2歯車であって、前記モータシャフトの回転軸線の方向において前記モータロータに対し前記第1端部と同じ側に設けられ、前記操舵軸の回転に伴い回転可能であり、第2歯車本体部と、複数の第2の歯を備え、
複数の前記第2の歯は、前記第2歯車本体部の外周側に設けられており、かつ、前記第1の歯の数と互いに割り切れない数だけ設けられている、
前記第2歯車と、
第2マグネットであって、前記第2歯車本体部に設けられ、1対の磁極である第1N極と第1S極を有している、
前記第2マグネットと、
第1磁気センサであって、前記第1マグネットと対向する位置に設けられ、前記第1マグネットの回転に伴う前記第1マグネットの磁界の変化に基づき、前記モータシャフトの回転位置を検出する、
前記第1磁気センサと、
第2磁気センサであって、前記第2マグネットと対向する位置に設けられ、前記第2マグネットの回転に伴う前記第2マグネットの磁界の変化に基づき、前記第2歯車の回転位置を検出する、
前記第2磁気センサと、を有する、
ことを特徴とする操舵制御装置。 - 請求項1に記載の操舵制御装置であって、
更に、回路基板を備え、
前記第1磁気センサは、前記回路基板の表面に直接搭載されており、
前記第2磁気センサは、前記回路基板の表面に直接搭載されている、
ことを特徴とする操舵制御装置。 - 請求項2に記載の操舵制御装置であって、
前記回路基板は、単一の部材で構成されており、
前記第1磁気センサおよび前記第2磁気センサは、前記回路基板の表面に直接搭載されている、
ことを特徴とする操舵制御装置。 - 請求項1に記載の操舵制御装置であって、
前記第1歯車は、前記モータシャフトの前記第1端部に設けられ、
前記第1マグネットは、前記第1歯車本体部に設けられている、
ことを特徴とする操舵制御装置。 - 請求項4に記載の操舵制御装置であって、
更にコントローラを備え、
前記コントローラは、操舵角信号生成部を含み、
前記操舵角信号生成部は、前記第1磁気センサの出力信号と前記第2磁気センサの出力信号に基づき、前記操舵軸の回転量に関する信号である操舵角信号を生成する、
ことを特徴とする操舵制御装置。 - 請求項1に記載の操舵制御装置であって、
更に、第3歯車と、第3マグネットと、第3磁気センサを備え、
前記第3歯車は、前記モータシャフトの前記第1端部に設けられ、前記第3歯車は、第3歯車本体部と、複数の第3の歯を備え、
前記第1マグネットは、前記第3歯車本体部に設けられ、
前記第1歯車は、前記第3歯車と噛合うことで、前記操舵軸の回転に伴い回転可能であり、
前記第3マグネットは、前記第1歯車本体部に設けられ、1対の磁極である第3N極と第3S極を有しており、
前記第3磁気センサは、前記第3マグネットと対向する位置に設けられ、前記第3マグネットの回転に伴う前記第3マグネットの磁界の変化に基づき、前記第1歯車の回転位置を検出する、
ことを特徴とする操舵制御装置。 - 請求項6に記載の操舵制御装置であって、
前記第1マグネットは、前記第3歯車本体部にインサートモールドされている、
ことを特徴とする操舵制御装置。 - 請求項1に記載の操舵制御装置であって、
前記第1歯車は、前記モータシャフトの前記第1端部に設けられ、
前記第1マグネットは、前記第1歯車本体部にインサートモールドされている、
ことを特徴とする操舵制御装置。 - 請求項8に記載の操舵制御装置であって、
更に、第1マグネットカバーを備え、
前記第1マグネットカバーは、磁性材料で形成され、前記モータシャフトの回転軸線の方向において前記第1端部とは反対側に開口する凹形状を有し、前記第1マグネットカバーの内側に第1マグネット収容部が形成されており、
前記第1マグネットは、前記第1マグネット収容部に収容されており、
前記第1マグネットおよび前記第1マグネットカバーは、前記第1歯車本体部にインサートモールドされている、
ことを特徴とする操舵制御装置。 - 請求項1に記載の操舵制御装置であって、
更に、コントローラと、導電部材を備え、
前記コントローラは、電力供給部を含み、
前記電力供給部は、前記導電部材を介して前記ステータコイルに対して電力を供給し、
前記導電部材は、前記モータシャフトの回転軸線と直交する平面上において、前記モータシャフトの回転軸線を挟んで、前記第2歯車の反対側に設けられている、
ことを特徴とする操舵制御装置。 - 請求項1に記載の操舵制御装置であって、
前記モータシャフトは、前記モータシャフトの回転軸線が前記操舵軸の回転軸線と一致しており、前記操舵軸と一体的に回転可能に設けられている、
ことを特徴とする操舵制御装置。 - 請求項1に記載の操舵制御装置であって、
更に、減速機を備え、
前記減速機は、前記電動モータの回転速度が前記操舵軸に対して減速するように、前記操舵軸と前記モータシャフトの間に設けられている、
ことを特徴とする操舵制御装置。 - 請求項1に記載の操舵制御装置であって、
更に、コントローラを備え、
前記コントローラは、異常判断部を備え、
前記異常判断部は、前記第1磁気センサの出力信号と前記第2磁気センサの出力信号とを比較することにより、前記第1磁気センサまたは前記第2磁気センサの異常の有無を判断する、
ことを特徴とする操舵制御装置。 - 請求項13に記載の操舵制御装置であって、
前記コントローラは、操舵角信号生成部と、カウンタを備え、
前記操舵角信号生成部は、前記第1磁気センサの出力信号と前記第2磁気センサの出力信号に基づき、前記操舵軸の回転量に関する信号である操舵角信号を生成し、
前記カウンタは、前記操舵軸が所定の回転位置にある状態のときの前記モータシャフトの回転位置を起点として、前記起点からの前記モータシャフトの回転方向と累積回転回数をカウントする、
ことを特徴とする操舵制御装置。 - 請求項1に記載の操舵制御装置であって、
更に、歯車支持部材を備え、
前記歯車支持部材は、板形状を有し、第1歯車挿入穴を含み、
前記第1歯車本体部は、第1マグネット保持部と、第1歯車軸部と、第1歯車契合部と、を備え、
前記第1マグネット保持部は、前記モータシャフトの回転軸線の方向における前記第1歯車本体部の1対の端部である第1歯車本体部第1端部と第1歯車本体部第2端部のうち、前記第1歯車本体部第1端部に設けられており、
前記第1歯車軸部は、前記第1マグネット保持部の側から前記第1歯車本体部第2端部に向かって突出する軸形状を有し、
前記第1歯車は、前記第1歯車軸部が前記第1歯車挿入穴に挿入された状態で、前記歯車支持部材に支持されており、
前記第1歯車契合部は、前記第1歯車本体部第2端部に設けられており、
前記モータシャフトは、モータシャフト契合部を備え、
前記モータシャフト契合部は、前記第1歯車契合部と契合することで、前記モータシャフトの回転力を前記第1歯車に伝達可能である、
ことを特徴とする操舵制御装置。
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2019
- 2019-07-10 JP JP2019128532A patent/JP7190400B2/ja active Active
-
2020
- 2020-06-08 WO PCT/JP2020/022491 patent/WO2021005937A1/ja active Application Filing
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