JP4561971B2 - Steer-by-wire system - Google Patents

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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。   The present invention relates to a steer-by-wire system in which a steered wheel and a handle are mechanically separated and the steered wheel is steered by a brushless motor in accordance with the handle operation.

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)。   In general, this type of steer-by-wire system is configured to detect a steering position of a steering wheel with a position sensor and drive a brushless motor with a motor drive control circuit based on the detection result to steer the steered wheels. For this reason, when the motor drive control circuit and the position sensor fail, the steered wheels cannot be steered according to the steering wheel operation. On the other hand, a steer-by-wire system in which the motor drive control circuit and the position sensor have triple redundancy has been conventionally known (see, for example, Patent Document 1).

特開2003−200840号公報(請求項1、請求項4、図1)JP 2003-200840 A (Claim 1, Claim 4, FIG. 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。   However, in the conventional steer-by-wire system described above, the same configuration is simply provided in triplicate to provide redundancy, and therefore, all the triple configurations may fail due to the same cause. Is low. Further, since the triple redundancy is provided, there arises a problem that the mounting space increases approximately three times.

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。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and even if the motor drive control circuit fails, the steered wheels can be steered according to the steering operation, and the mountability to the vehicle is also excellent. The purpose is to provide a steer-by-wire system.

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、モータ駆動制御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。 The steer-by-wire system according to the invention of claim 1 made to achieve the above object mechanically separates a steering wheel and a steered wheel provided in a vehicle and provides a brushless motor as a drive source for steering the steered wheel. In a steer-by-wire system in which a brushless motor is driven by a motor drive control circuit according to a handle operation to steer a steered wheel, a plurality of segments connected to a plurality of phase circuits of the brushless motor, and the plurality of segments A fixed commutator on the outer peripheral surface, a brush holder that rotates relative to the commutator, and fixed to the brush holder and connected to the positive and negative electrodes of the battery. A mechanical rectifier is composed of a pair of brushes in contact with the brush holder or commutator. Either one of, and linked to interlocked rotate the handle, during normal, electrically severed mechanical rectifier from the battery or a brushless motor, when the motor drive control circuit is defective, the battery and brushless mechanical rectifier It is characterized in that motor power supply switching means for electrical connection to the motor is provided.

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。   According to a second aspect of the present invention, in the steer-by-wire system according to the first aspect, the phase circuit includes three phases of a U phase, a V phase, and a W phase, and the segments are evenly arranged in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the commutator. The width of the brush is set to be larger than the interval between adjacent segments and smaller than the width of each segment, and one brush is in contact with two adjacent segments of the U phase, V phase, and W phase. The other brush is characterized in that it is configured to contact the remaining one-phase segment.

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。   According to a third aspect of the present invention, in the steer-by-wire system according to the second aspect, an odd number of segments is provided for each phase circuit, and a gap between adjacent segments of any one of the U phase, the V phase, and the W phase is provided. On the other hand, it is characterized in that the remaining one-phase segment is arranged at a position opened 180 degrees in the circumferential direction of the commutator.

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。   According to a fourth aspect of the present invention, in the steer-by-wire system according to the third aspect, a total of nine segments are provided for each of the U phase, the V phase, and the W phase, and the nine segments are arranged around the commutator. It is characterized by being arranged in the order of U phase, V phase, W phase, U phase, V phase, W phase, U phase, V phase, and W phase along the direction.

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。   According to a fifth aspect of the present invention, in the steer-by-wire system according to any one of the first to fourth aspects, the brush holder has a cylindrical shape surrounding the commutator, and the pair of brushes are formed on the inner peripheral surface of the brush holder. It has a characteristic where it is placed.

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。   According to a sixth aspect of the present invention, in the steer-by-wire system according to the fifth aspect, the brush holder is coupled so as to rotate in conjunction with the handle, and a pair of slides connected to the brushes are provided on the outer peripheral surface of the brush holder. It is characterized in that a ring is laid and provided with a pair of power supply brushes slidably pressed against each sliding ring and connected to the positive and negative electrodes of the battery.

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。   According to a seventh aspect of the present invention, in the steer-by-wire system according to any one of the first to sixth aspects, the motor power supply switching means is provided between the mechanical rectifier and the brushless motor, or between the mechanical rectifier and the battery. It is characterized in that it is composed of a B contact provided at any one of them and an A contact provided between the motor drive control circuit and the brushless motor or between the motor drive control circuit and the battery.

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。   According to the steer-by-wire system of the first aspect, at the normal time, the steered wheels can be steered by driving the brushless motor by the motor drive control circuit in accordance with the handle operation. When the motor drive control circuit fails, a mechanical rectifier is connected between the brushless motor and the battery, and the brush and commutator of the mechanical rectifier rotate relative to the handle operation to rotate the handle. The brushless motor can be driven to follow. That is, the segment in contact with the brush is switched in conjunction with the handle operation, and the positive and negative electrodes of the battery are switched and connected to each phase circuit of the brushless motor. Thereby, the phase current to the phase circuit of the brushless motor is changed, the brushless motor is driven, and the steered wheels can follow the rotation of the steering wheel to be steered.

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)。   Further, in the present invention, in addition to the motor drive control circuit, a mechanical rectifier having a configuration different from that of the motor drive control circuit is provided. Therefore, there is a possibility that both the mechanical rectifier and the motor drive control circuit are lost. Low and reliability is improved. In addition, when driving a brushless motor with a mechanical rectifier, the position sensor detection result is not required, so there is no need to provide the position sensor with redundancy, and the installation space can be reduced (that is, mountability). Also excellent).

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。   According to the steer-by-wire system of claim 2, when one brush comes into contact with any two adjacent segments, the other brush comes into contact with the remaining one-phase segment. As the brush holder and commutator rotate relative to each other, the combination of the segment and the brush that are in contact with each other is sequentially switched to generate a three-phase alternating current. Thereby, the excitation state of each coil which comprises each phase circuit of a brushless motor changes sequentially, and the rotor of a brushless motor can be rotated.

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)。   Here, in the configuration according to claim 2, if the remaining one-phase segment is arranged at a position opened 180 degrees in the circumferential direction of the commutator with respect to the gap between the adjacent segments of any two phases, it corresponds to this. Thus, the arrangement of the pair of brushes can be arranged symmetrically at a position opened 180 degrees, and the brush holder can have a simple structure as compared with the case where the arrangement is asymmetrical (invention of claim 3).

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。   Furthermore, as in the configuration of claim 4, a total of nine segments are provided for each of the U phase, the V phase, and the W phase, and the nine segments are arranged in the U phase along the circumferential direction of the commutator. , V-phase, W-phase, U-phase, V-phase, W-phase, U-phase, V-phase, W-phase are arranged in order, so that the phase current can be switched smoothly and the motor smoothly Can be rotated.

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。   Further, as in the configuration of claim 5, the contact portion between the brush and the segment is protected by surrounding the commutator with the brush holder and arranging a pair of brushes on the inner peripheral surface of the brush holder. Can do.

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。   Furthermore, according to the structure of Claim 6, it can supply to a mechanical rectifier stably from a battery irrespective of the rotation position of the brush holder which rotates in conjunction with a handle.

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。   According to the configuration of the seventh aspect, the A contact and the B contact can be operated in a normal state. The mechanical rectifier is disconnected from the battery or the phase circuit by the activated B contact, while the motor drive control circuit is connected to the battery and the phase circuit by the activated A contact. As a result, the brushless motor can be driven by the motor drive control circuit during normal operation. On the other hand, in the event of failure where the A contact and the B contact cannot be operated, the mechanical rectifier is connected to the battery and the phase circuit by the B contact, while the motor drive control circuit is disconnected from the battery or the phase circuit by the A contact. . Thus, when the motor drive control circuit fails, the brushless motor can be driven by the mechanical rectifier.

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。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows an overall configuration of a steer-by-wire system 10 according to the present invention. In this steer-by-wire system 10, the handle 11 and the steered wheels 50, 50 are mechanically separated.

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。   First, the part mechanically connected to the steered wheel 50 will be described. A rack 16 is passed between the pair of steered wheels 50, 50, and tie rods 17, 17 coupled to both ends of the rack 16 are coupled to the steered wheels 50, 50. The rack 16 is inserted into the cylindrical housing 18, and the cylindrical housing 18 is fixed to the vehicle body. A gear box 18G is attached to the cylindrical housing 18, and a pinion gear 19 protruding from the gear box 18G into the cylindrical housing 18 is engaged with the rack 16. A worm wheel 19W that rotates integrally with the pinion gear 19 is provided inside the gear box 18G. Further, the stator of the brushless motor 20 is fixed to the outer surface of the gear box 18G, and the worm gear 20W fixed to the rotor rotation shaft 26R of the brushless motor 20 meshes with the worm wheel 19W described above inside the gear box 18G. ing. As a result, when the brushless motor 20 is driven, the rack 16 linearly moves in the cylindrical housing 18 and the steered wheels 50 and 50 are steered.

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。   FIG. 2 shows a cross-sectional view of the brushless motor 20. As shown in the figure, the rotor 26 of the brushless motor 20 has an eight-pole structure in which a plurality of permanent magnets 27 are fixed to the outer peripheral surface, and N and S poles are alternately repeated in the circumferential direction. Yes.

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。   On the other hand, the stator 21 of the brushless motor 20 is provided with, for example, nine teeth 22, and coils 23U, 23V, 23W,. As shown in FIG. 3, the winding 24 of the brushless motor 20 including these coils 23U, 23V, 23W,... Is a three-phase circuit in which three phase circuits 24U, 24V, 24W are star-connected. Three coils are arranged in series for each phase circuit 24U, 24V, 24W. Specifically, the U-phase circuit 23U includes a pair of positive magnetic coils 23U and 23U and one reverse magnetic coil 23u, and the V-phase circuit 23V includes 1 A pair of positive magnetic pole coils 23V and 23V and one reverse magnetic pole coil 23v are provided. Further, the W-phase circuit 23W includes a pair of positive magnetic pole coils 23W and 23W, 1 And two reverse magnetic pole coils 23w. These coils are arranged in the order of coils 23V, 23v, 23U, 23W, 23w, 23V, 23U, 23u, and 23W in the clockwise direction in FIG.

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。   The positive magnetic pole coils 23U, 23V, and 23W and the reverse magnetic pole coils 23u, 23v, and 23w have opposite winding directions with respect to the teeth 22, and have opposite polarities. Yes. Further, the brushless motor 20 is provided with a position sensor 29 (see FIG. 1) for detecting the rotational position of the rotor 26.

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。   Next, the part mechanically connected to the handle 11 will be described. As shown in FIG. 4, the distal end portion of the steering shaft 12 extending from the center of the handle 11 protrudes into the gear box 30, and the worm wheel 12 </ b> W is fixed to the distal end of the steering shaft 12 in the gear box 30. ing. Further, a reaction force motor 31 is fixed to the gear box 30, and a worm gear 31 </ b> W is attached to one end of a rotor rotation shaft 31 </ b> R of the reaction force motor 31. The worm gear 31W and the worm wheel 12W are engaged with each other in the gear box 30. Thereby, the reaction force with respect to the steering of the handle 11 can be appropriately changed by the reaction force motor 31. A position sensor 32 is coupled to the rotor rotation shaft 31R of the reaction force motor 31 in order to detect the steering angle of the handle 11. Further, a torque sensor 33 for detecting a load torque applied to the steering shaft 12, that is, a steering reaction force with respect to the operation of the handle 11 is provided at an intermediate portion of the steering shaft 12.

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。   Now, the rotor rotating shaft 31R of the reaction force motor 31 passes through the position sensor 32 and is connected to the mechanical rectifier 35 according to the present invention. As shown in FIG. 5, the mechanical rectifier 35 includes a brush holder 36 and a commutator 37 that rotate relative to each other. The commutator 37 includes a columnar base portion 38, and, for example, nine segments 39U, 39V, 39W,... Are equally arranged and fixed to the outer peripheral surface on one end side of the base portion 38. . Further, three output lines 40U, 40V, and 40W are led out from the end surface of the commutator 37 opposite to the base portion 38. The three segments 39U, 39U, 39U are commonly connected to the output line 40U, the other three segments 39V, 39V, 39V are commonly connected to the output line 40V, and the remaining three segments 39W, 39W, 39W are further connected. Are commonly connected to the output line 40W. Further, as shown in FIG. 6A, these segments are arranged in the order of segments 39U, 39V, 39W, 39U, 39V, 39W, 39U, 39V, 39W along the clockwise direction of FIG. ing. Note that the commutator 37 is fixed to the vehicle body and is not moved by the operation of the handle 11.

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。   On the other hand, the brush holder 36 has a cylindrical shape with a bottom that covers the periphery of the commutator 37, and the rotor rotation shaft 31 </ b> R described above is connected to a rotation input shaft 36 </ b> J extending from the center of the end surface of the brush holder 36. A bearing 37 </ b> J is fitted between the brush holder 36 and the commutator 37, so that the brush holder 36 can rotate while being centered with respect to the commutator 37.

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。   On the inner peripheral surface of the brush holder 36, a pair of brushes 41 and 42 that can slide on the outer peripheral surface of the commutator 37 are provided. These brushes 41 and 42 have a structure in which sliding members 41C and 42C are provided at the tips of elastic members 41B and 42B (for example, coil springs) that protrude from the inner peripheral surface of the brush holder 36, and the elastic members 41B and 42B are elastic. The force is pressed against the outer peripheral surface of the commutator 37.

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。   As shown in FIG. 6A, both the brushes 41 and 42 are arranged on the inner peripheral surface of the brush holder 36 with an interval of 180 degrees. The width of each brush 41, 42 (see L1 in the figure) is larger than the interval (see L3 in the figure) between adjacent segments 39U, 39V (39V, 39W, or 39W, 39U) and It is set smaller than the width of each segment 39U, 39V, 39W (see L2 in the figure). Further, when one of the brushes 41, 42 contacts any two of the segments 39U, 39V, 39W, the other of the brushes 41, 42 is the remaining one of the segments 39U, 39V, 39W. To come into contact.

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。   By adopting such a configuration, the brush holder 36 can have a simple structure as compared with the case where both the brushes 41 and 42 are arranged asymmetrically.

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。   As shown in FIG. 5, a pair of sliding rings 41 </ b> S and 42 </ b> S are laid on the outer peripheral surface of the brush holder 36. The brush 41 is electrically connected to the sliding ring 41S, and the brush 42 is electrically connected to the sliding ring 42S. Further, for example, a cover 43 is provided so as to cover the periphery of the brush holder 36. The cover 43 has a cylindrical shape with one end, and the bottom wall is fixed to the end exposed from the brush holder 36 in the commutator 37. A pair of power supply brushes 41T and 42T are provided on the inner peripheral surface of the cover 43, and these power supply brushes 41T and 42T are pressed against the sliding rings 41S and 42S. When the brush holder 36 rotates, the power supply brushes 41T and 42T are brought into sliding contact with the sliding rings 41S and 42S.

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。   Thus, in the present embodiment, the cover 43 surrounds the brush holder 36 and protects the contact portions between the power supply brushes 41T and 42T and the sliding rings 41S and 42S. A stable energization state can be ensured between the sliding rings 41S and 42S. Further, the contact portions between the brushes 41 and 42 and the segments 39U, 39V, 39W,... Are also covered and protected by the brush holder 36, so that a stable energized state can be ensured.

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。   The mechanical rectifier 35 is connected in parallel to the battery BT together with the motor drive control circuit 51 provided in the ECU 60 (see FIG. 1, where ECU is an abbreviation for Electric Control Unit). Here, as shown in FIG. 3, the motor drive control circuit 51 is a conventionally known FET three-phase bridge circuit. Specifically, three power supply lines 52 formed by push-pull connection of a pair of FETs 53 and 54 are provided, and an output for supplying power to the brushless motor 20 from a common connection part of both FETs 53 and 54 in each power supply line 52. Lines 55U, 55V, and 55W extend. One end side of the power supply line 52 is commonly connected to the brush 41 and the positive electrode of the battery BT, and the other end side is commonly connected to the brush 42 and the negative electrode of the battery BT.

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。   As shown in FIG. 5, in the mechanical rectifier 35, the positive electrode of the battery BT is connected to one power supply brush 41T, and the negative electrode of the battery BT is connected to the other power supply brush 42T. That is, as shown in FIG. 3, the brush 41 is connected to the positive electrode of the battery BT, and the brush 42 is connected to the negative electrode of the battery BT.

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。   As shown in the figure, the output lines 40U, 40V, 40W of the mechanical rectifier 35 and the output lines 55U, 55V, 55W of the motor drive control circuit 51 are both connected to the motor power switching device 46 ("motor" One of the output lines 40U, 40V, 40W (55U, 55V, 55W) is selectively connected to the phase circuits 24U, 24V, 24W of the brushless motor 20. It has become.

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。   Specifically, the output lines 40U, 40V, 40W of the mechanical rectifier 35 are connected to the phase circuits 24U, 24V, 24W of the brushless motor 20 via the B contact 44 provided in the motor power supply switching device 46, while the motor The output line of the drive control circuit 51 is connected to the phase circuits 24U, 24V, 24W of the brushless motor 20 via the A contact 45 provided in the motor power supply switching device 46. In a normal state, predetermined operating power is applied to the motor power supply switching device 46, the B contact 44 is turned off, and the A contact 45 is turned on. Further, when the ECU 60 and the position sensors 29 and 32 fail, no operating power is applied to the motor power switching device 46, the B contact 44 is turned on, and the A contact 45 is turned off.

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。   In the normal time described above, the ECU 60 controls the FETs 53 and 54 to be turned on and off by a conventionally known method, converts the direct current from the battery BT into a three-phase alternating current, and outputs the three-phase alternating current to each phase circuit 24U, 24V, 24W of the brushless motor 20. Shed. Thereby, the rotor 26 of the brushless motor 20 is rotationally driven. At this time, the ECU 60 executes the control program PG1 shown in FIG. 8 at a predetermined period, thereby controlling the rotational position of the brushless motor 20 according to the driving situation as will be described in detail later.

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。   On the other hand, at the time of the above-described failure, the mechanical rectifier 35 is connected between the brushless motor 20 and the battery BT, and the segments 39U, 39V, and 39W contacting the brushes 41 and 42 in conjunction with the operation of the handle 11 are connected. As will be described in detail later, the phase current flowing in the phase circuits 24U, 24V, 24W of the brushless motor 20 changes and the rotor 26 rotates. As a result, the steered wheels 50 are steered following the handle 11. The

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)。
The configuration of the present embodiment is as described above. Next, the function and effect of the present embodiment will be described.
When the automobile is started, operating power is applied from the ECU 60 to the motor power supply switching device 46, the B contact 44 is turned off, and the A contact 45 is turned on. That is, during normal operation, the motor drive control circuit 51 provided in the ECU 60 is electrically connected to the brushless motor 20, and the mechanical rectifier 35 is disconnected from the brushless motor 20. Then, the ECU 60 controls the rotational position of the brushless motor 20 by the motor drive control circuit 51 according to the driving situation by executing the control program PG1 shown in FIG. 8 at a predetermined cycle. Specifically, when the control program PG1 is executed, the ECU 60 takes in the detection results of the sensors such as the position sensors 29 and 32, the torque sensor 33, the vehicle speed sensor (not shown) (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。   Next, the ECU 60 determines the transmission ratio R between the steering wheel 11 and the steered wheels 50 according to the vehicle speed (S2). Here, when the steering angle of the steering wheel 11 is θ1 and the steering angle of the steered wheels 50 is θ2, the transmission ratio R described above is obtained from the following equation (1).

R=θ2/θ1 ・・・・・・・・・・・・・(1)     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。   Then, the ECU 60 acquires a predetermined transmission ratio R from the map 60M shown in FIG. 9 according to the vehicle speed. The map 60M is set so that the transmission ratio R decreases as the vehicle speed increases. That is, when the vehicle speed is relatively low (during low speed traveling), a relatively large transmission ratio R is employed. As a result, the vehicle can be turned by a slight operation of the handle 11, and garage entry or the like is facilitated. On the other hand, when the vehicle speed is relatively high (during high-speed traveling), a relatively small transmission ratio R is adopted, which prevents sudden steering (rapid turning) and enables stable traveling.

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)。   As shown in FIG. 8, the ECU 60 obtains the target turning angle of the steered wheels 50 from the determined transmission ratio R and the steered angle θ1 of the handle 11, and matches the steered angle of the steered wheels 50 with the target steered angle. The target rotation position of the brushless motor 20 for making it run is determined (S3). Then, a drive current corresponding to the deviation between the actual rotational position of the brushless motor 20 detected by the position sensor 29 and the target rotational position is supplied to the brushless motor 20 (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。   Next, the ECU 60 estimates the steering reaction force between the steered wheels 50 and the road surface based on the drive current necessary to steer the brushless motor 20 (S5). Then, the target steering reaction force of the handle 11 is determined with respect to the estimated steering reaction force (S6). At this time, the target steering reaction force is determined to be a relatively large value during high speed traveling, while the target steering reaction force is determined to be a relatively small value during low speed traveling. Then, the steering reaction force actually applied to the handle 11 is detected by the torque sensor 33, and a drive current is supplied to the reaction force motor 31 of the reaction force generator 13 so that the actual steering reaction force coincides with the target steering reaction force. The control program PG1 is exited (S7).

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。   With the above configuration, while the ECU 60 and the sensors 29 and 32 are operating normally, the turning performance of the vehicle is appropriately changed according to the driving conditions such as the vehicle speed, and the steering reaction force against the steering operation is also increased. It is changed appropriately.

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。   Now, when the ECU 60 or the position sensors 29 and 32 fail, it becomes impossible to steer the steered wheels 50 according to the handle 11. At this time, the operating power is no longer applied from the ECU 60 to the motor power supply switching device 46, the B contact 44 is turned on, and the A contact 45 is turned off. That is, at the time of failure, the motor drive control circuit 51 provided in the ECU 60 is disconnected from the brushless motor 20, and the mechanical rectifier 35 is electrically connected to the brushless motor 20.

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。   In this state, for example, when the handle 11 is rotated in one direction, the segments 39U, 39V, 39W contacting the brushes 41, 42 are switched as shown in the order of FIGS. 6 (A) to 6 (F). Then, as shown in FIG. 7, the phase voltages (Vu, Vv, Vw) and phase currents (Iu, Iv, Iw) applied to the phase circuits 24U, 24V, 24W are switched. Specifically, in the state shown in FIG. 6A, the positive brush 41 is in contact with the segment 39U, and the negative brush 42 is in contact with the segments 39V and 39W. As a result, as shown in FIG. 7A, the terminal side of the phase circuit 24U has the same potential as the positive brush 41, and the terminal side of the phase circuits 24V and 24W has the same potential as the negative brush 42. Then, as indicated by “U → V, W” in the lower column of FIG. 6A, a phase current flows from the U-phase circuit 24U to the V- and W-phase circuits 24V and 24W. The same applies to FIGS. 6B to 6F. In this way, when the handle 11 is rotated in one direction, the three-phase alternating current (Iu, Iv, Iw) shown in FIG. 7 is passed through the brushless motor 20 and the coils 23V-23W, 23u-23w The excitation state changes, and the rotor 26 rotates to follow this. Thereby, the steered wheel 50 is steered in one direction. Further, when the handle 11 is rotated in the reverse direction, the segments 39U, 39V, 39W contacting the brushes 41, 42 are switched in the reverse order as described above, thereby turning the steered wheels 50 in the reverse direction. Is done.

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)。   As described above, according to the steer-by-wire system 10 of the present embodiment, even if the ECU 60 or each of the position sensors 29 and 32 fails during traveling, the steered wheels 50 are moved by the mechanical rectifier 35 according to the operation of the handle 11. It is possible to steer and evacuate the vehicle to the road shoulder. In addition, when the same configuration is simply provided in triplicate as in the prior art, all the triple configurations may be lost due to the same cause, but in the steer-by-wire system 10 of the present embodiment, In addition to the motor drive control circuit 51, a mechanical rectifier 35 having a configuration different from that of the motor drive control circuit 51 is provided. Therefore, it is unlikely that both the mechanical rectifier 35 and the motor drive control circuit 51 are lost. , Improve reliability. Furthermore, when the brushless motor 20 is driven by the mechanical rectifier 35, the detection results of the position sensors 29 and 32 are not required, so that the position sensors 29 and 32 do not need to have redundancy, and the installation space is reduced. (That is, it is excellent in mountability).

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。   Note that, for example, a configuration in which the rotor rotation shaft 26R provided in the brushless motor 20 and the handle 11 are connected by a flexible wire and the handle 11 and the rotor rotation shaft 26R are integrally rotated is possible. Further, by using the electric energy of the battery BT to cause the handle 11 to follow the brushless motor 20, the steering resistance of the handle 11 when turning the steered wheels 50, 50 can be reduced.

[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。
[Second Embodiment]
In the above embodiment, the mechanical rectifier 35 and the brushless motor 20 are provided separately, but in this embodiment, the mechanical rectifier 80 and the brushless motor 70 are integrated as shown in FIG. Yes. Hereinafter, only the configuration different from that of the first embodiment will be described, and the same configuration as that of the first embodiment will be denoted by the same reference numerals and redundant description will be omitted.

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。   A commutator 81 stands from the center of one end surface of the stator 71 provided in the brushless motor 70 of the present embodiment. The brush holder 36 is loosely fitted on the outside of the commutator 81 and is rotatably supported by a bearing 81B. Further, the stator 71 is provided with a cylindrical wall 72 so as to cover the brush holder 36, and power supply brushes 41 </ b> T and 42 </ b> T fixed to the cylindrical wall 72 are attached to the sliding rings 41 </ b> S and 42 </ b> S on the outer peripheral surface of the brush holder 36. It is pressed. Further, the rotation input shaft 36J of the brush holder 36 is connected to the rotor rotation shaft 31R of the reaction force motor 31 by a flexible wire (not shown) so that the brush holder 36 rotates in conjunction with the handle 11.

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。   .. Of the nine segments 39U, 39V, 39W,... Provided in the commutator 81 are connected in parallel to the phase circuits 24U, 24V, 24W of the brushless motor 70. Further, the electric power from the motor drive control circuit can be supplied to the common connection portion of the segments 39U, 39V, 39W,... And the phase circuits 24U, 24V, 24W. Is provided on the outer peripheral surface of the stator 71. Furthermore, a second connector 73 for connecting the power supply brushes 41T and 42T to the positive and negative electrodes of the battery is provided on the outer peripheral surface of the stator 71.

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。   In the present embodiment, a switch (not shown) normally disconnects the battery BT from the mechanical rectifier 80, and the brushless motor 70 is driven by the motor drive control circuit 51. When the motor drive control circuit 51 fails, the battery BT and the mechanical rectifier 80 are brought into conduction, and the brushless motor 70 is driven by the three-phase alternating current from the mechanical rectifier 80. Thereby, there exists an effect similar to 1st Embodiment.

[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。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the embodiments described below are also included in the technical scope of the present invention, and various other than the following can be made without departing from the scope of the invention. It can be changed and implemented.

(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。 (1) In the above-described embodiment, the structure in which the mechanical rectifier 35 includes nine segments 39U, 39V, 39W,... Is illustrated, but the number of segments is not limited to nine.

(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。 (2) Further, the arrangement of the coils 23U, 23V, 23W,... In the brushless motor is not limited to the above embodiment.

(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。 (3) In the above embodiment, the motor power switching device 46 is provided between the mechanical rectifier 35 and the motor drive control circuit 51 and the brushless motor 20, but the mechanical rectifier 35 and the motor drive control circuit 51, You may make it the structure provided with the motor power supply switching device 46 between the batteries BT.

(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。 (4) In the above embodiment, the steering reaction force for the operation of the handle 11 is generated only by the reaction force motor 31. However, a midpoint return spring is attached to a portion interlocked with the handle 11 and the midpoint return spring is elastic. A configuration may be adopted in which the generated force is applied to the handle 11 as a steering reaction force.

(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。 (5) In the above embodiment, the steered wheel 50 is steered by engaging the rack 16 and the pinion 19, but as shown in FIG. 11, a ball screw mechanism passed between the steered wheels 50, 50. The present invention may be applied as a brushless motor according to the present invention in which the steered wheel 50 is steered by 90 and the ball screw member 91 of the ball screw mechanism 90 passes through the center.

(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。 (6) A plurality of brushless motors may be provided regardless of the rack and pinion type or the ball screw type.

(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。 (7) In the embodiment, the brush holder 36 of the mechanical rectifier 35 is connected to the handle 11 so as to be able to rotate together. However, the commutator 37 may be connected to the handle 11 so as to be able to rotate together.

(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。 (8) Although a battery is used in the embodiment, a power supply device may be used.

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The conceptual diagram of the steer-by-wire system which concerns on 1st Embodiment of this invention. ブラシレスモータの断面図Cross section of brushless motor 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Circuit diagram of motor, motor drive control circuit and mechanical rectifier ハンドル周りの構造物の斜視図Perspective view of the structure around the handle 機械式整流器の断面図Cross section of mechanical rectifier ブラシとセグメントとの接触状態を示した断面図Sectional view showing the contact state between the brush and the segment 各相回路に印加される相電圧Phase voltage applied to each phase circuit 制御プログラムのフローチャートFlow chart of control program マップの概念図Conceptual map 第2実施形態のモータ及び機械式整流器の断面図Sectional drawing of the motor and mechanical rectifier of 2nd Embodiment 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Conceptual diagram of steer-by-wire system with ball screw mechanism

符号の説明Explanation of symbols

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
10 Steer-by-wire system 11 Handle 16 Rack 20, 70 Brushless motor 24U, 24V, 24W Phase circuit 35, 80 Mechanical rectifier 36 Brush holder 37, 81 Commutator 40U, 40V, 40W Output line 41, 42 Brush 41S, 42S Sliding ring 41T, 42T Power supply brush 42 Brush 43 Cover 44 B contact 45 A contact 46 Motor power switching device 50 Steering wheel 51 Motor drive control circuit

Claims (7)

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、前記モータ駆動制御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。
A steering wheel and a steered wheel provided in the vehicle are mechanically separated from each other, a brushless motor is provided as a drive source for steering the steered wheel, and the brushless motor is driven by a motor drive control circuit according to a handle operation. In steer-by-wire system that steers steered wheels,
A plurality of segments connected to a plurality of phase circuits of the brushless motor;
A commutator having the plurality of segments fixed to the outer peripheral surface;
A brush holder that rotates relative to the commutator;
A mechanical rectifier comprising a pair of brushes fixed to the brush holder and connected to the positive and negative electrodes of the battery, slidably contacting the outer peripheral surface of the commutator and contacting any of the segments;
Either one of the brush holder or the commutator is coupled to the handle so as to be capable of interlocking rotation,
When normal, the mechanical rectifier is electrically disconnected from the battery or the brushless motor. When the motor drive control circuit fails, the motor rectifier is electrically connected to the battery and the brushless motor. A steer-by-wire system comprising means.
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。
The phase circuit consists of three phases: U phase, V phase, and W phase,
The segments are evenly arranged in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the commutator,
The width of the brush is set larger than the interval between the adjacent segments and smaller than the width of each segment,
When one of the brushes comes into contact with the two adjacent segments of the U phase, V phase, or W phase, the other brush is in contact with the remaining one phase of the segment. The steer-by-wire system according to claim 1.
前記セグメントを前記各相回路毎に奇数個ずつ備え、前記U相、前記V相、前記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に記載のステアバイワイヤシステム。 With each odd pieces of the segments for each of the phase circuit, the U-phase, the V phase, to the gap of the segments adjacent the one or two phases of the W-phase, open 180 degrees in the circumferential direction of the commutator The steer-by-wire system according to claim 2 , wherein the remaining one-phase segment is disposed at a predetermined position. 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。   The segment is provided with a total of nine segments, three for each U phase, V phase, and W phase. These nine segments are arranged along the circumferential direction of the commutator, such as U phase, V phase, W phase, U phase, The steer-by-wire system according to claim 3, wherein the steer-by-wire system is arranged in the order of V phase, W phase, U phase, V phase, and W phase. 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。   5. The brush holder according to claim 1, wherein the brush holder has a cylindrical shape surrounding the commutator, and the pair of brushes are disposed on an inner peripheral surface of the brush holder. Steer-by-wire system. 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。
The brush holder is connected to rotate together with the handle,
On the outer peripheral surface of the brush holder, a pair of sliding rings connected to the brushes are laid,
The steer-by-wire system according to claim 5, further comprising a pair of power supply brushes that are slidably pressed against the sliding rings and connected to positive and negative electrodes of the battery.
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。   The motor power supply switching means includes a B contact provided between the mechanical rectifier and the brushless motor or between the mechanical rectifier and the battery, the motor drive control circuit, and the brushless. The steer-by-wire system according to any one of claims 1 to 6, wherein the steer-by-wire system includes an A contact provided between the motor and the motor drive control circuit and the battery.
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