JP4254406B2

JP4254406B2 - 車両用操舵装置

Info

Publication number: JP4254406B2
Application number: JP2003277303A
Authority: JP
Inventors: 義博田中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-07-22
Filing date: 2003-07-22
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2023-07-22
Also published as: JP2005041323A

Description

本発明は、車両用操舵装置、特に、転舵機構の内部に少なくとも二つの電気駆動手段が設けられていて、これら各電気駆動手段が操作手段の操作に応答して作動することにより、前記転舵機構が駆動されて、操舵輪が転舵されるように構成した車両用操舵装置に関する。

この種の車両用操舵装置は、例えば下記の特許文献１に開示されていて、この特許文献１に開示された車両用操舵装置では、転舵機構であるステアリングリンクのケーシング内部に、電気駆動手段である二つのサーボモータが設けられており、各サーボモータにて同一の転舵軸を転舵駆動可能とされている。なお、転舵軸の転舵駆動により操舵輪が転舵される。
特開２００１−８０５３０号公報

上記した従来の車両用操舵装置では、例えば防水機能等の防御機能を各サーボモータに施す必要がある。この場合、一般的には、生産性等を考慮して、一方のサーボモータに施される防御機能の設定レベルと他方のサーボモータに施される防御機能の設定レベルとを同一とする。しかし、このような場合には、各サーボモータにほぼ同時に水入り等が生じて、両サーボモータがほぼ同時に失陥するおそれがある。そこで、本発明は、当該車両用操舵装置が備える各電気駆動手段が水入り等によりほぼ同時に失陥することを回避することを主たる課題としている。

本発明は、転舵機構の内部に少なくとも二つの電気駆動手段が設けられていて、これら各電気駆動手段が操作手段の操作に応答して作動することにより、前記転舵機構が駆動されて、操舵輪が転舵されるように構成した車両用操舵装置において、前記電気駆動手段の少なくとも一つと他の前記電気駆動手段とは、錆または水に対する防御機能の設定レベルが互いに異なっていることに特徴がある。

この車両用操舵装置においては、一つの電気駆動手段が有する防御機能の設定レベルが他の電気駆動手段が有する防御機能の設定レベルと異なるため、一つの電気駆動手段の防御機能と他の電気駆動手段の防御機能とがほぼ同時に失陥することはない。したがって、当該車両用操舵装置が備える全ての電気駆動手段が防御機能失陥に起因してほぼ同時に失陥することを回避することが可能である。

また、本発明の実施に際しては、前記電気駆動手段の少なくとも一つが有する前記防御機能が失陥したとき、前記操作手段の操作に応答して、前記防御機能が正常である前記電気駆動手段に通常時に比して大きな駆動電流を通電する失陥時通電手段を設けることも可能である。この場合には、前記防御機能が正常である電気駆動手段に通常時に比して大きな駆動電流を通電することができて、少なくとも一つの電気駆動手段の失陥による駆動力低下の一部を補うことができる。また、電気駆動手段の防御機能が防水機能である場合において、上記通電に伴う発熱により、転舵機構の内部に浸入した水分の蒸散を促進して、防御機能が失陥した電気駆動手段の正常復帰を促すとともに、低温環境下では、転舵機構の内部に浸入した水分の氷結を防止して、転舵機構の動作の安定化を図ることが可能である。

また、本発明の実施に際しては、前記電気駆動手段の少なくとも一つが有する前記防御機能が失陥したとき、前記操作手段の非操作に応答して、前記防御機能が正常である前記電気駆動手段に同電気駆動手段を作動させない非駆動電流を通電する非操作時通電手段を設けることも可能である。この場合には、電気駆動手段の少なくとも一つが有する防御機能が失陥したとき、車両の直進走行時や停車時において、非操作時通電手段が電気駆動手段を作動させない非駆動電流を通電する。このため、この場合にも、電気駆動手段の防御機能が防水機能である場合において、上記通電に伴う発熱により、転舵機構の内部に浸入した水分の蒸散を促進して、防御機能が失陥した電気駆動手段の正常復帰を促すとともに、低温環境下では、転舵機構の内部に浸入した水分の氷結を防止して、転舵機構の動作の安定化を図ることが可能である。

また、本発明の実施に際しては、前記防御機能が失陥しやすい前記電気駆動手段の通電回路に、電気泳動による過電流の有無により同電気駆動手段の正常・異常状態を検出可能な検出手段を設けることも可能である。この場合には、該当する電気駆動手段の異常状態を検出手段にて検出したとき、該当する電気駆動手段への操作手段の操作に応答する通電を遮断して、無駄な通電を避けることが可能である。また、該当する電気駆動手段の正常状態を検出手段にて検出したとき（異常状態から正常状態に復帰した場合も含む）、該当する電気駆動手段への操作手段の操作に応答する通電を許容して、転舵機構を正常に動作させることが可能である。

以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明による車両用操舵装置を示していて、この車両用操舵装置では、ステアリングホイール１０と機械的に連結されていない転舵機構２０が二つの電気モータＭ１，Ｍ２を備えている。なお、ステアリングホイール１０の回転軸１１には、センタリングばね(図示省略)が組付けられるとともに、反力モータＭ３が機械的に連結されている。

転舵機構２０は、ボールねじ機構Ａを用いた転舵機構であり、車体の一部に組付けられるハウジング２１と、このハウジング２１に回転可能に組付けられて各電気モータＭ１，Ｍ２によって回転駆動されるロータ２２と、このロータ２２の回転によってボールねじ機構Ａを介して左右動されるリレーロッド２３と、このリレーロッド２３の図示省略した左右両端部にそれぞれ連結したタイロッドおよびナックルアーム(共に図示省略)等によって構成されている。なお、ハウジング２１の左右両端部とリレーロッド２３間には、通常、防水等を意図してゴムブーツ（図示省略）がそれぞれ設けられている。

この転舵機構２０においては、二つの電気モータＭ１，Ｍ２の少なくとも一方が作動することで、リレーロッド２３が左右動されて、各タイロッドおよびナックルアーム(共に図示省略)を介して転舵輪(図示省略)が転舵される。また、この転舵機構２０においては、ロータ２２の回転角が回転角センサＳにより検出されて、リレーロッド２３の中立位置からの左右動量（転舵位置）が検出されるようになっている。

第１の電気モータＭ１は、三相ブラシレスモータであり、ハウジング２１内に収容固定されて通電によりロータ２２を回転駆動するステータ部２４と、このステータ部２４のコイルにハウジング２１を通して通電するための電送部２５を有していて、ステアリングホイール１０の操舵量（図示省略のセンサによって検出される）に応じて制御装置３０にて作動を制御されるようになっている。また、第１の電気モータＭ１では、ステータ部２４の本体に表面メッキ処理が施されて、防御機能の一つである防錆機能の設定レベルが高くされるとともに、ステータ部２４と電送部２５にポッティング２６が施されていて、防御機能の一つである防水機能の設定レベルが高くされている。

一方、第２の電気モータＭ２は、三相ブラシレスモータであり、ハウジング２１内に収容固定されて通電によりロータ２２を回転駆動するステータ部２７と、このステータ部２７のコイルにハウジング２１を通して通電するための電送部２８を有していて、ステアリングホイール１０の操舵量に応じて制御装置３０にて作動を制御されるようになっている。また、第２の電気モータＭ２では、ステータ部２７と電送部２８にポッティング２６が施されておらず、防水機能の設定レベルが低くされている。このため、水入りに対しては、先ず第２の電気モータＭ２が第１の電気モータＭ１に先行して失陥する。

制御装置３０は、ステアリングホイール１０の回転軸１１に機械的に連結されていない二つの電気モータＭ１，Ｍ２の作動を各別の駆動回路にて制御するとともに、ステアリングホイール１０の回転軸１１に機械的に連結されている反力モータＭ３の作動を上記駆動回路とは別の駆動回路にて制御するものであり、回転角センサＳを含む各種センサ(図示省略)からの信号が入力されるようになっている。

また、この制御装置３０においては、第２の電気モータＭ２の通電回路に図２にて概略的に示したようにシャント抵抗Ｒｃが介装されていて、このシャント抵抗Ｒｃにかかるシャント電圧Ｖｃが電圧センサ３１にて検出されるように構成されている。また、制御装置３０は、シャント電圧Ｖｃを検出する電圧センサ３１からの検出信号から通電電流Ｉを演算する演算回路を有するとともに、この通電電流Ｉと第２の電気モータＭ２の通電回路に供給される供給電圧Ｖから図３に示したマップを参照して第２の電気モータＭ２の正常・異常を判定検出する検出回路を有している。

図３において、通電電流Ｉと供給電圧Ｖの関係が斜線を施した範囲にあるとき、第２の電気モータＭ２が正常であると判定検出され、また、第２の電気モータＭ２への水入りに起因する電気泳動でショートしていて、通電電流Ｉと供給電圧Ｖの関係が例えばポイントＰ１にあるとき（電気泳動による過電流が有るとき）、第２の電気モータＭ２が異常であると判定検出される。なお、第２の電気モータＭ２のコイルが断線しているような異常時には、通電電流Ｉと供給電圧Ｖの関係が斜線を施した範囲外で下方にある。

また、この制御装置３０においては、第２の電気モータＭ２の通電回路において、第２の電気モータＭ２への水入りに起因する電気泳動でショートしていて、通電電流Ｉと供給電圧Ｖの関係が例えば図３のポイントＰ１にあるとき（すなわち、第２の電気モータＭ２の防水機能が失陥したとき）、第２の電気モータＭ２の防水機能失陥を運転者に知らせるための警告灯（図示省略）を点灯させるとともに、ステアリングホイール１０の操作に応答して、正常である第１の電気モータＭ１に通常時の駆動電流（図４の実線参照）に比して大きな駆動電流（図４の仮想線参照）を通電する失陥時通電回路が設けられるとともに、ステアリングホイール１０の非操作に応答して、第１の電気モータＭ１に同電気モータＭ１を作動させない非駆動電流（例えば、図５に示した直流電流）を通電する非操作時通電回路が設けられている。

上記のように構成したこの実施形態においては、転舵機構２０のハウジング２１内部に二つの電気モータＭ１，Ｍ２が設けられていて、第１の電気モータＭ１におけるステータ部２４と電送部２５にポッティング２６が施されることにより、第１の電気モータＭ１の防水機能の設定レベルが第２の電気モータＭ２の防水機能の設定レベルより高くされている。このため、第１の電気モータＭ１の防水機能と第２の電気モータＭ２の防水機能とがほぼ同時に失陥することはない。したがって、当該車両用操舵装置が備える両電気モータＭ１，Ｍ２が防水機能失陥に起因してほぼ同時に失陥することを回避することが可能である。

また、この実施形態においては、制御装置３０に電気モータＭ２の正常・異常を判定検出する検出回路が設けられていて、第２の電気モータＭ２の異常状態が検出されたとき、第２の電気モータＭ２へのステアリングホイール１０の操作に応答する通電を遮断して、第２の電気モータＭ２への無駄な通電を避けることが可能である。また、上記した検出回路にて第２の電気モータＭ２の正常状態が検出されたとき（異常状態から正常状態に復帰した場合も含む）、第２の電気モータＭ２のへのステアリングホイール１０の操作に応答する通電を許容して、転舵機構２０を正常に動作させることが可能である。

また、この実施形態においては、制御装置３０に失陥時通電回路が設けられていて、第２の電気モータＭ２の防水機能が失陥したとき、警告灯（図示省略）が点灯して運転者に注意が促されるとともに、ステアリングホイール１０の操作に応答して、正常である第１の電気モータＭ１に通常時の駆動電流（図４の実線参照）に比して大きな駆動電流（図４の仮想線参照）が通電される。このため、第１の電気モータＭ１への大駆動電流の通電により得られる駆動力にて、第２の電気モータＭ２の失陥による駆動力低下の一部を補うことができる。また、上記通電（第１の電気モータＭ１への大駆動電流の通電）に伴う発熱により、転舵機構２０のハウジング２１内部に浸入した水分の蒸散を促進して、防水機能が失陥した第２の電気モータＭ２の正常復帰を促すとともに、低温環境下では、転舵機構２０のハウジング２１内部に浸入した水分の氷結を防止して、転舵機構２０の動作の安定化を図ることが可能である。

また、この実施形態においては、制御装置３０に非操作時通電回路が設けられていて、第２の電気モータＭ２の防水機能が失陥したとき、ステアリングホイール１０の非操作に応答して、正常である第１の電気モータＭ１に同電気モータＭ１を作動させない非駆動電流（例えば、図５に示した直流電流）が通電される。このため、車両の直進走行時や停車時において、上記通電に伴う発熱により、転舵機構２０のハウジング２１内部に浸入した水分の蒸散を促進して、防水機能が失陥した第２の電気モータＭ２の正常復帰を促すとともに、低温環境下では、転舵機構２０のハウジング２１内部に浸入した水分の氷結を防止して、転舵機構２０の動作の安定化を図ることが可能である。

上記実施形態においては、第２の電気モータＭ２の通電回路に介装したシャント抵抗Ｒｃ、このシャント抵抗Ｒｃにかかるシャント電圧Ｖｃを検出する電圧センサ３１、電圧センサ３１からの検出信号から通電電流Ｉを演算する演算回路、この通電電流Ｉと第２の電気モータＭ２の通電回路に供給される供給電圧Ｖから図３に示したマップを参照して第２の電気モータＭ２の正常・異常を判定検出する検出回路等により、第２の電気モータＭ２の通電回路での電気泳動による過電流の有無を検出して、第２の電気モータＭ２の防水機能失陥を検出するようにしたが、他の検出手段にて第２の電気モータＭ２の防水機能失陥を検出するようにして実施することも可能である。

上記実施形態においては、ステアリングホイール１０（操作手段）と機械的に連結されていない転舵機構２０が二つの電気モータＭ１，Ｍ２（電気駆動手段）を備えている車両用操舵装置に本発明を実施したが、本発明はステアリングホイール１０と機械的に連結されていない転舵機構が三つ以上の電気モータを備えている車両用操舵装置にも、上記実施形態と同様にまたは適宜変更して実施することが可能である。

また、上記実施形態においては、ステアリングホイール１０と転舵機構２０が機械的に連結されておらず、電気接続線にて接続されている車両用操舵装置（ステアバイワイヤ形式の車両用操舵装置）に本発明を実施したが、本発明はステアリングホイール１０と転舵機構２０が機械的に連結されていて、操舵力をアシストする電気モータが少なくとも二つ設けられている車両用操舵装置にも、上記実施形態と同様にまたは適宜変更して実施することが可能である。

本発明による車両用操舵装置の一実施形態を概略的に示す全体構成図である。図１に示した第２の電気モータの正常・異常を判定検出するための検出回路の一部を概略的に示す電気回路図である。図１に示した第２の電気モータへの供給電圧と図２に示したシャント抵抗を流れるシャント電流との関係を示す線図である。図１に示した第２の電気モータが正常・異常であるときにステアリングホイールの操作に応じて第１の電気モータに供給される制御電流を示す線図である。図１に示した第２の電気モータが異常であってステアリングホイールが操作されないときに第１の電気モータに供給される制御電流を示す線図である。

符号の説明

１０…ステアリングホイール、２０…、操舵機構、２１…ハウジング、２２…ロータ、２４…第１の電気モータのステータ部、２５…第１の電気モータの電送部、２６…ポッティング、２７…第２の電気モータのステータ部、２８…第２の電気モータの電送部、３０…制御装置、３１…シャント抵抗、Ｍ１…第１の電気モータ、Ｍ２…第２の電気モータ

Claims

転舵機構の内部に少なくとも二つの電気駆動手段が設けられていて、これら各電気駆動手段が操作手段の操作に応答して作動することにより、前記転舵機構が駆動されて、操舵輪が転舵されるように構成した車両用操舵装置において、前記電気駆動手段の少なくとも一つと他の前記電気駆動手段とは、錆または水に対する防御機能の設定レベルが互いに異なっていることを特徴とする車両用操舵装置。
請求項１に記載した車両用操舵装置において、前記電気駆動手段の少なくとも一つが有する前記防御機能が失陥したとき、前記操作手段の操作に応答して、前記防御機能が正常である前記電気駆動手段に通常時に比して大きな駆動電流を通電する失陥時通電手段を設けたことを特徴とする車両用操舵装置。
請求項１に記載した車両用操舵装置において、前記電気駆動手段の少なくとも一つが有する前記防御機能が失陥したとき、前記操作手段の非操作に応答して、前記防御機能が正常である前記電気駆動手段に同電気駆動手段を作動させない非駆動電流を通電する非操作時通電手段を設けたことを特徴とする車両用操舵装置。
請求項１に記載した車両用操舵装置において、前記防御機能が失陥しやすい前記電気駆動手段の通電回路に、電気泳動による過電流の有無により同電気駆動手段の正常・異常状態を検出可能な検出手段を設けたことを特徴とする車両用操舵装置。