JP7380412B2 - steering device - Google Patents

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Description

本発明は、ステアリング装置に関する。 The present invention relates to a steering device.

従来、電動パワーステアリング装置において、操舵角が所定量を超えたときエンド当てにより発生する機械装置への負荷を低減する技術が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an electric power steering device, a technique is known for reducing the load on a mechanical device caused by end contact when the steering angle exceeds a predetermined amount.

例えば特許文献1に開示された操舵制御装置は、転舵輪の転舵角が限界角に到達したと判定される場合、操舵アシストモータを駆動する電流指令値の大きさを制限する。つまり、操舵アシストモータの出力をエンド付近で絞ることで、エンド当てにより発生する機械装置の負荷を下げている。 For example, the steering control device disclosed in Patent Document 1 limits the magnitude of the current command value for driving the steering assist motor when it is determined that the turning angle of the steered wheels has reached the limit angle. In other words, by reducing the output of the steering assist motor near the end, the load on the mechanical device caused by hitting the end is reduced.

特開2018-30533号公報JP 2018-30533 Publication

本明細書では、操舵アシストモータの上位概念の用語として、モータ以外を含む「操舵アシストアクチュエータ」を用いる。特許文献1による電気的な出力制限の技術に対し、操舵角のエンド付近でステアリングを機械的に規制することで機械装置の負荷を下げる技術が考えられる。この技術では、ステアリングがロックされた状態でドライバがトルクを加えると、そのトルクに対してアシストトルクを生成しようとする制御が働き、操舵アシストアクチュエータの出力が大きくなる。そのため、機械的に規制する装置に強度が必要で大型化する。また、機械的に規制する装置を動かすアクチュエータや駆動回路が必要になるとともに、操舵アシストアクチュエータに拮抗する出力を出す必要があり、アクチュエータや駆動回路が大型化するという問題がある。 In this specification, a "steering assist actuator" that includes other than a motor is used as a generic term for the steering assist motor. In contrast to the electrical output limiting technique disclosed in Patent Document 1, a technique can be considered that reduces the load on the mechanical device by mechanically regulating the steering near the end of the steering angle. In this technology, when the driver applies torque while the steering is locked, control is activated to generate assist torque in response to the torque, increasing the output of the steering assist actuator. Therefore, the mechanical regulating device needs to be strong and large in size. Further, an actuator and a drive circuit for moving the mechanically regulating device are required, and it is also necessary to output an output that competes with the steering assist actuator, resulting in a problem that the actuator and drive circuit become larger.

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、操舵角のエンド付近でステアリングを機械的にロックするステアリング装置において、アクチュエータや駆動回路の小型化を図るステアリング装置を提供することにある。 The present invention was created in view of these points, and its purpose is to provide a steering device that mechanically locks the steering wheel near the end of the steering angle, in which the actuator and drive circuit are miniaturized. Our goal is to provide the following.

本発明のステアリング装置は、操舵量センサ(94)と、操舵アシストアクチュエータ(800)と、ロック装置(20)と、ロックアクチュエータ(710)と、第1の回路(68、681、682)と、第2の回路(67)と、制御部(30)と、を備える。 The steering device of the present invention includes a steering amount sensor (94), a steering assist actuator (800), a lock device (20), a lock actuator (710), a first circuit (68, 681, 682), It includes a second circuit (67) and a control section (30).

操舵量センサは、ドライバのステアリング操舵において発生する量を検出する。例えば操舵量センサは、ドライバの操舵トルクを検出するトルクセンサである。操舵アシストアクチュエータは、操舵量センサの検出値に応じてドライバのステアリング操舵を電気的にアシストする。ロック装置は、操舵量センサよりもドライバ側に配置され、ステアリングの回転を機械的に規制する。ロックアクチュエータは、ロック装置を駆動する。 The steering amount sensor detects the amount generated when the driver turns the steering wheel. For example, the steering amount sensor is a torque sensor that detects the driver's steering torque. The steering assist actuator electrically assists the driver in steering according to the detected value of the steering amount sensor. The locking device is arranged closer to the driver than the steering amount sensor, and mechanically restricts rotation of the steering wheel. A lock actuator drives a locking device.

第1の回路は、操舵アシストアクチュエータに通電する。第2の回路は、ロックアクチュエータに通電する。制御部は、第1の回路及び第2の回路を操作し、操舵アシストアクチュエータ及びロックアクチュエータの動作を制御する。 The first circuit energizes the steering assist actuator. A second circuit energizes the lock actuator. The control unit operates the first circuit and the second circuit to control operations of the steering assist actuator and the lock actuator.

制御部は、第1の回路の動作中に、操舵角相当値の絶対値が閾値より大きいときロック装置をロック状態とするように第2の回路によりロックアクチュエータに通し、操舵角相当値の絶対値が閾値以下のときロック装置を解除状態とするように第2の回路によりロックアクチュエータに通電する。例えば操舵アシストアクチュエータはモータであり、操舵角相当は、操舵アシストアクチュエータの回転角から演算された値である。 During operation of the first circuit, the control unit energizes the lock actuator through the second circuit so as to lock the locking device when the absolute value of the steering angle equivalent value is larger than the threshold value, and controls the steering angle equivalent value. When the absolute value of is less than or equal to the threshold value, the second circuit energizes the lock actuator so as to release the lock device . For example, the steering assist actuator is a motor, and the steering angle equivalent value is a value calculated from the rotation angle of the steering assist actuator.

ロック装置は操舵量センサよりもドライバ側に配置されているため、ロック状態でドライバがトルクを加えてもそのトルクが操舵量センサに伝わらない。したがって、操舵量センサの検出値に応じて演算される操舵アシストアクチュエータの最大出力を下げることができる。よって、アクチュエータや駆動回路を小型化することができる。 Since the locking device is arranged closer to the driver than the steering amount sensor, even if the driver applies torque in the locked state, the torque is not transmitted to the steering amount sensor. Therefore, the maximum output of the steering assist actuator, which is calculated according to the detected value of the steering amount sensor, can be lowered. Therefore, the actuator and drive circuit can be downsized.

本実施形態のステアリング装置が適用されるコラムタイプEPSシステムの図。FIG. 1 is a diagram of a column type EPS system to which the steering device of this embodiment is applied. 同上のラックタイプEPSシステムの図。A diagram of the rack type EPS system same as above. モータ駆動回路の回路構成例1の図。FIG. 2 is a diagram of circuit configuration example 1 of a motor drive circuit. モータ駆動回路の回路構成例2の図。FIG. 2 is a diagram of a second circuit configuration example of a motor drive circuit. モータ駆動回路の回路構成例3の図。FIG. 3 is a diagram of circuit configuration example 3 of a motor drive circuit. 三相二重巻線回転機の構成を示す模式図。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a three-phase double-winding rotating machine. 本実施形態のステアリング装置の制御ブロック図。FIG. 3 is a control block diagram of the steering device according to the present embodiment. 各実施形態のロック装置の全体構成を示す模式図。FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a locking device according to each embodiment. 図8のIX-IX線断面模式図。A schematic cross-sectional view taken along the line IX-IX in FIG. 8. ロック装置の動作制御を示すフローチャート。5 is a flowchart showing operation control of the locking device. 第1実施形態のロック装置の被係止体の模式図。FIG. 2 is a schematic diagram of a locked body of the locking device according to the first embodiment. 第1実施形態のロック装置において(a)可動部の突起が被係止体の凸部の径方向外壁に当接した状態、(b)突起が凹部に嵌入した状態を示す模式図。FIG. 2 is a schematic diagram showing (a) a state in which the protrusion of the movable part is in contact with the radially outer wall of the convex part of the locked object, and (b) a state in which the protrusion is fitted into the recess in the locking device of the first embodiment. 第2実施形態のロック装置の(a)中立位置付近、(b)エンド付近における被係止体の模式図。FIG. 6 is a schematic diagram of a locked object near the (a) neutral position and (b) near the end of the locking device of the second embodiment. 第3実施形態のロック装置の(a)中立位置付近、(b)エンド付近における被係止体の模式図。FIG. 7 is a schematic diagram of a locked object near the (a) neutral position and (b) near the end of the locking device of the third embodiment. 図2のラックタイプEPSシステムの変形例の図。FIG. 3 is a diagram of a modification of the rack type EPS system of FIG. 2;

以下、本発明のステアリング装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。各実施形態のステアリング装置は、車両の電動パワーステアリングシステム(以下「EPSシステム」)に適用され、操舵角のエンド付近でステアリングの回転を機械的に規制するものである。 Hereinafter, a plurality of embodiments of the steering device of the present invention will be described based on the drawings. The steering device of each embodiment is applied to an electric power steering system (hereinafter referred to as "EPS system") of a vehicle, and mechanically restricts the rotation of the steering wheel near the end of the steering angle.

[システム構成]
最初に図1、図2を参照し、「ステアリング装置」が適用されるEPSシステム901について説明する。そのうち、図1にはコラムタイプのEPSシステムを示し、図2にはラックタイプのEPSシステムを示す。区別する場合、コラムタイプのEPSシステムの符号を901C、ラックタイプのEPSシステムの符号を901Rと記す。図1、図2においてタイヤ99は片側のみを図示し、反対側のタイヤの図示を省略する。
[System configuration]
First, an EPS system 901 to which a "steering device" is applied will be described with reference to FIGS. 1 and 2. Among them, FIG. 1 shows a column type EPS system, and FIG. 2 shows a rack type EPS system. To distinguish between them, the column type EPS system is designated by the code 901C, and the rack type EPS system is designated by the code 901R. In FIGS. 1 and 2, only one side of the tire 99 is shown, and illustration of the tire on the opposite side is omitted.

図1、図2に示すように、EPSシステム901は、「ステアリング」としてのステアリングホイール91、ステアリングシャフト92、インターミディエイトシャフト95、ステアリングラック97等を含む。ステアリングシャフト92はステアリングコラム93に内包されており、一端にステアリングホイール91が接続され、他端にインターミディエイトシャフト95が接続されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the EPS system 901 includes a steering wheel 91 as a "steering", a steering shaft 92, an intermediate shaft 95, a steering rack 97, and the like. The steering shaft 92 is enclosed in a steering column 93, and has one end connected to the steering wheel 91 and the other end connected to an intermediate shaft 95.

インターミディエイトシャフト95のステアリングホイール91と反対側の端部には、ラックアンドピニオン機構により回転を往復運動に変換して伝達するステアリングラック97が設けられている。ステアリングラック97が往復すると、タイロッド98及びナックルアーム985を介してタイヤ99が転舵される。また、インターミディエイトシャフト95の途中にはユニバーサルジョイント961、962が設けられている。 A steering rack 97 is provided at the end of the intermediate shaft 95 opposite to the steering wheel 91, which uses a rack and pinion mechanism to convert rotation into reciprocating motion and transmit the same. When the steering rack 97 reciprocates, the tires 99 are steered via the tie rods 98 and knuckle arms 985. Moreover, universal joints 961 and 962 are provided in the middle of the intermediate shaft 95.

ステアリング装置200は、トルクセンサ94、操舵アシストアクチュエータ800、ロック装置20、ロックアクチュエータ710、「第1の回路」としての三相インバータ回路68、「第2の回路」としてのHブリッジ回路67、及び、制御部30等を備える。トルクセンサ94は、「ドライバのステアリング操舵において発生する量を検出する操舵量センサ」の一形態として、ドライバの操舵トルクTsを検出する。操舵アシストアクチュエータ800は、操舵トルクTsに応じてドライバのステアリング操舵を電気的にアシストする。 The steering device 200 includes a torque sensor 94, a steering assist actuator 800, a lock device 20, a lock actuator 710, a three-phase inverter circuit 68 as a "first circuit," an H-bridge circuit 67 as a "second circuit," and , a control section 30, etc. The torque sensor 94 detects the driver's steering torque Ts as a form of "a steering amount sensor that detects the amount generated in the driver's steering operation." The steering assist actuator 800 electrically assists the driver in steering according to the steering torque Ts.

ロック装置20は、トルクセンサ94よりもドライバ側、すなわちステアリングホイール91側に配置され、ステアリングの回転を機械的に規制する。ロックアクチュエータ710は、ロック装置20を駆動してステアリングシャフト92の回転を機械的に規制することで、ラックエンドを超えてステアリングホイール91が操舵されることを防止する。 The locking device 20 is disposed closer to the driver than the torque sensor 94, that is, closer to the steering wheel 91, and mechanically restricts rotation of the steering wheel. The lock actuator 710 drives the lock device 20 to mechanically restrict rotation of the steering shaft 92, thereby preventing the steering wheel 91 from being steered beyond the rack end.

本実施形態では、操舵アシストアクチュエータ800は三相モータで構成されており、ロックアクチュエータ710は直流モータで構成されている。「第1の回路」としての三相インバータ回路68は操舵アシストアクチュエータ800に通電する。「第2の回路」としてのHブリッジ回路67はロックアクチュエータ710に通電する。「第1の回路」である三相インバータ回路68と「第2の回路」であるHブリッジ回路67とを合わせて「モータ駆動回路」という In this embodiment, the steering assist actuator 800 is configured with a three-phase motor, and the lock actuator 710 is configured with a DC motor. The three-phase inverter circuit 68 serving as the "first circuit" energizes the steering assist actuator 800. The H-bridge circuit 67 as a "second circuit" energizes the lock actuator 710. The three-phase inverter circuit 68, which is the "first circuit," and the H-bridge circuit 67, which is the "second circuit," are collectively referred to as a "motor drive circuit . "

制御部30は、マイコン、駆動回路等で構成され、図示しないCPU、ROM、RAM、I/O、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備え、ROM等の実体的なメモリ装置(すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体)に予め記憶されたプログラムをCPUで実行することによるソフトウェア処理や、専用の電子回路によるハードウェア処理による制御を実行する。 The control unit 30 is composed of a microcomputer, a drive circuit, etc., and includes a CPU (not shown), a ROM, a RAM, an I/O, a bus line connecting these components, etc., and a physical memory device such as a ROM (i.e. , a readable non-temporary tangible recording medium) by executing a program stored in advance on a CPU, or control by hardware processing using a dedicated electronic circuit.

制御部30は、トルクセンサ94が検出した操舵トルクTsや車速センサ14が検出した車速Vに基づいて三相インバータ回路68を操作し、操舵アシストアクチュエータ800の駆動を制御する。そして制御部30は、操舵アシストアクチュエータ800に所望の操舵アシストトルクを出力させる。 The control unit 30 operates the three-phase inverter circuit 68 based on the steering torque Ts detected by the torque sensor 94 and the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 14, and controls the drive of the steering assist actuator 800. The control unit 30 then causes the steering assist actuator 800 to output a desired steering assist torque.

また制御部30は、Hブリッジ回路67を操作し、ロックアクチュエータ710の動作を制御する。詳しくは、制御部30は、操舵角θsに応じてHブリッジ回路67によりロックアクチュエータ710に通電し、ロック装置20を動作させる。ここで、操舵角θsは操舵角センサの検出値に限らず、種々の「操舵角相当」が含まれる。例えば操舵アシストアクチュエータ800の回転角から演算された値が操舵角θsとして制御部30に取得される。 The control unit 30 also operates the H-bridge circuit 67 and controls the operation of the lock actuator 710. Specifically, the control unit 30 energizes the lock actuator 710 through the H-bridge circuit 67 in accordance with the steering angle θs to operate the lock device 20. Here, the steering angle θs is not limited to the value detected by the steering angle sensor, but includes various “steering angle equivalent values ”. For example, a value calculated from the rotation angle of the steering assist actuator 800 is acquired by the control unit 30 as the steering angle θs.

本実施形態では、三相インバータ回路68、Hブリッジ回路67及び制御部30はECU(詳しくはEPS-ECU)10に含まれる。ECU10は、車両スイッチ11のON/OFF信号等により起動する。なお、車両スイッチ11は、エンジン車ではイグニッションスイッチに相当し、ハイブリッド車や電気自動車ではプッシュスイッチに相当する。ECU10への各信号は、CANやシリアル通信等を用いて通信されるか、アナログ電圧信号で送られる。 In this embodiment, the three-phase inverter circuit 68, the H-bridge circuit 67, and the control unit 30 are included in the ECU (specifically, the EPS-ECU) 10. The ECU 10 is activated by an ON/OFF signal from the vehicle switch 11 or the like. Note that the vehicle switch 11 corresponds to an ignition switch in an engine vehicle, and corresponds to a push switch in a hybrid vehicle or an electric vehicle. Each signal to the ECU 10 is communicated using CAN, serial communication, etc., or sent as an analog voltage signal.

また、本実施形態において三相インバータ回路68及びHブリッジ回路67、すなわちモータ駆動回路は、同一の筐体600内に設けられている。さらに図1、図2の例では、モータ駆動回路と共に制御部30が同一の筐体600内に設けられている。これにより、ステアリング装置200を小型化することができ、また、ハーネスやコネクタ等の配線部品を減らすことができる。なお、後述する回路構成例1、3(図3、図5参照)において、電源Btの正極及び負極と電気的に接続するためのハーネスやコネクタ等は一つでも二つでもよい。 Furthermore, in this embodiment, the three-phase inverter circuit 68 and the H-bridge circuit 67, that is, the motor drive circuit, are provided in the same housing 600. Furthermore, in the examples shown in FIGS. 1 and 2, the control unit 30 and the motor drive circuit are provided in the same housing 600. Thereby, the steering device 200 can be downsized, and the number of wiring components such as harnesses and connectors can be reduced. In circuit configuration examples 1 and 3 (see FIGS. 3 and 5) to be described later, the number of harnesses, connectors, etc. for electrical connection to the positive and negative electrodes of the power source Bt may be one or two.

図1に示すコラムタイプのEPSシステム901Cでは、操舵アシストアクチュエータ800及びロック装置20は、ともにステアリングコラム93に配置される。操舵アシストアクチュエータ800の出力トルクはステアリングシャフト92に伝達される。トルクセンサ94は、ステアリングシャフト92の途中に設けられ、トーションバーの捩れ変位に基づき、ドライバの操舵トルクTsを検出する。ロック装置20は、トルクセンサ94よりもドライバ側に配置されている。 In the column type EPS system 901C shown in FIG. 1, the steering assist actuator 800 and the locking device 20 are both arranged on the steering column 93. The output torque of steering assist actuator 800 is transmitted to steering shaft 92. The torque sensor 94 is provided in the middle of the steering shaft 92 and detects the driver's steering torque Ts based on the torsional displacement of the torsion bar. The lock device 20 is arranged closer to the driver than the torque sensor 94.

図2に示すラックタイプのEPSシステム901Rでは、操舵アシストアクチュエータ800及びロック装置20は、ともにステアリングラック97に配置される。操舵アシストアクチュエータ800の出力トルクによりステアリングラック97の往復運動がアシストされる。トルクセンサ94は、ステアリングラック97に伝達されるドライバの操舵トルクTsを検出する。ロック装置20は、トルクセンサ94よりもドライバ側に配置されている。 In the rack-type EPS system 901R shown in FIG. 2, the steering assist actuator 800 and the locking device 20 are both arranged in the steering rack 97. The reciprocating movement of the steering rack 97 is assisted by the output torque of the steering assist actuator 800. The torque sensor 94 detects the driver's steering torque Ts transmitted to the steering rack 97. The lock device 20 is arranged closer to the driver than the torque sensor 94.

このように、コラムタイプ、ラックタイプのEPSシステム901C、901Rに共通に、ロック装置20はトルクセンサ94よりもドライバ側に配置されている。そのため、ロックした状態でドライバがステアリングホイール91にトルクを加えてもそのトルクがトルクセンサ94に伝わらない。したがって、トルクセンサ94の検出値に応じて演算される操舵アシストアクチュエータ800の最大出力が抑制される。 In this way, the lock device 20 is disposed closer to the driver than the torque sensor 94 in common to the column type and rack type EPS systems 901C and 901R. Therefore, even if the driver applies torque to the steering wheel 91 in the locked state, the torque is not transmitted to the torque sensor 94. Therefore, the maximum output of steering assist actuator 800, which is calculated according to the detected value of torque sensor 94, is suppressed.

[モータ駆動回路の構成例]
続いて図3~図6を参照し、モータ駆動回路の3通りの回路構成例について説明する。まず、三相インバータ回路68の駆動対象である操舵アシストアクチュエータ800に関し、三相巻線組と当該巻線組に対応する三相インバータ回路とを含む単位を「系統」という。図3、図4に示す回路構成例1、2は一系統構成であり、図5に示す回路構成例3は二系統構成である。図6に示すように、二系統構成では、「第1の回路」68は二つの三相インバータ回路681、682からなる。
[Example of configuration of motor drive circuit]
Next, three circuit configuration examples of the motor drive circuit will be described with reference to FIGS. 3 to 6. First, regarding the steering assist actuator 800 that is driven by the three-phase inverter circuit 68, a unit including a three-phase winding set and a three-phase inverter circuit corresponding to the winding set is referred to as a "system." Circuit configuration examples 1 and 2 shown in FIGS. 3 and 4 are single-system configurations, and circuit configuration example 3 shown in FIG. 5 is a two-system configuration. As shown in FIG. 6, in the two-system configuration, the "first circuit" 68 consists of two three-phase inverter circuits 681 and 682.

一系統構成の三相巻線組は、U相、V相、W相の巻線811、812、813が中性点Nで接続されて構成されている。各相の巻線811、812、813には、三相インバータ回路68から電圧が印加される。各相には、回転数と位相のsin値との積に比例した逆起電圧が発生する。各相に発生する逆起電圧は、電圧振幅A、回転数ω、位相θに基づき、例えば式(1.1)~(1.3)により表される。 A three-phase winding set having a single system configuration includes U-phase, V-phase, and W-phase windings 811, 812, and 813 connected at a neutral point N. A voltage is applied from the three-phase inverter circuit 68 to the windings 811, 812, and 813 of each phase. A back electromotive force proportional to the product of the rotation speed and the sine value of the phase is generated in each phase. The back electromotive force generated in each phase is expressed by, for example, equations (1.1) to (1.3) based on voltage amplitude A, rotation speed ω, and phase θ.

Eu=-Aωsinθ ・・・(1.1)
Ev=-Aωsin(θ-120) ・・・(1.2)
Ew=-Aωsin(θ+120) ・・・(1.3)
Eu=-Aωsinθ...(1.1)
Ev=-Aωsin(θ-120)...(1.2)
Ew=-Aωsin(θ+120)...(1.3)

二系統構成の操舵アシストアクチュエータ800は二組の三相巻線組801、802を有する。第1系統の三相巻線組801は、U1相、V1相、W1相の巻線811、812、813が中性点N1で接続されて構成されている。第1系統の三相巻線組801の各相の巻線811、812、813には、第1系統の三相インバータ回路681から電圧が印加される。 A steering assist actuator 800 with a two-system configuration has two three-phase winding sets 801 and 802. The three-phase winding set 801 of the first system includes windings 811, 812, and 813 of U1 phase, V1 phase, and W1 phase connected at neutral point N1. A voltage is applied from the first system three-phase inverter circuit 681 to the windings 811, 812, and 813 of each phase of the first system three-phase winding set 801.

第2系統の三相巻線組802は、U2相、V2相、W2相の巻線821、822、823が中性点N2で接続されて構成されている。第2系統の三相巻線組802の各相の巻線821、822、823には、第2系統の三相インバータ回路682から電圧が印加される。 The three-phase winding set 802 of the second system is configured by windings 821, 822, and 823 of U2 phase, V2 phase, and W2 phase connected at neutral point N2. A voltage is applied to the windings 821, 822, and 823 of each phase of the three-phase winding set 802 of the second system from the three-phase inverter circuit 682 of the second system.

図6に示すように、二系統構成の操舵アシストアクチュエータ800は、二組の三相巻線組801、802が同軸に設けられた二重巻線回転機をなしている。二組の三相巻線組801、802は電気的特性が同等であり、例えば共通のステータに、互いに電気角30[deg]ずらして配置されている。その場合、第1系統及び第2系統の各相に発生する逆起電圧は、電圧振幅A、回転数ω、位相θに基づき、例えば式(2.1)~(2.3)、(2.4a)~(2.6a)により表される。 As shown in FIG. 6, the two-system steering assist actuator 800 is a double-winding rotating machine in which two three-phase winding sets 801 and 802 are coaxially provided. The two three-phase winding sets 801 and 802 have the same electrical characteristics, and are arranged, for example, on a common stator with an electrical angle of 30[deg] shifted from each other. In that case, the back electromotive force generated in each phase of the first system and the second system is based on the voltage amplitude A, the rotation speed ω, and the phase θ, for example, equations (2.1) to (2.3), (2 .4a) to (2.6a).

Eu1=-Aωsinθ ・・・(2.1)
Ev1=-Aωsin(θ-120) ・・・(2.2)
Ew1=-Aωsin(θ+120) ・・・(2.3)
Eu2=-Aωsin(θ+30) ・・・(2.4a)
Ev2=-Aωsin(θ-90) ・・・(2.5a)
Ew2=-Aωsin(θ+150) ・・・(2.6a)
Eu1=-Aωsinθ...(2.1)
Ev1=-Aωsin(θ-120)...(2.2)
Ew1=-Aωsin(θ+120)...(2.3)
Eu2=-Aωsin(θ+30)...(2.4a)
Ev2=-Aωsin(θ-90)...(2.5a)
Ew2=-Aωsin(θ+150)...(2.6a)

なお、二系統の位相関係を逆にした場合、例えばU2相の位相(θ+30)は(θ-30)となる。その場合、第2系統の各相に発生する逆起電圧は、式(2.4a)~(2.6a)に代えて式(2.4b)~(2.6b)で表される。さらに、30[deg]と等価な位相差は、一般化して(30±60×k)[deg](kは整数)と表される。或いは第2系統が第1系統と同位相に配置されてもよい Note that when the phase relationship of the two systems is reversed, for example, the phase of the U2 phase (θ+30) becomes (θ−30). In that case, the back electromotive force generated in each phase of the second system is expressed by equations (2.4b) to (2.6b) instead of equations (2.4a) to (2.6a). Furthermore, a phase difference equivalent to 30[deg] is generalized and expressed as (30±60×k)[deg] (k is an integer). Alternatively, the second system may be arranged in the same phase as the first system .

Eu2=-Aωsin(θ-30) ・・・(2.4b)
Ev2=-Aωsin(θ+90) ・・・(2.5b)
Ew2=-Aωsin(θ-150) ・・・(2.6b)
Eu2=-Aωsin(θ-30)...(2.4b)
Ev2=-Aωsin(θ+90)...(2.5b)
Ew2=-Aωsin(θ-150)...(2.6b)

Hブリッジ回路67の駆動対象であるロックアクチュエータ710は巻線714により構成される。ロックアクチュエータ710への通電時、回転数ω1に比例した逆起電圧E1が発生する。比例定数をEとすると、逆起電圧E1は、式「E1=-Eω1」で表される。また、ロックアクチュエータ710に通電される直流電流をI1と記す。 A lock actuator 710 that is driven by the H-bridge circuit 67 is composed of a winding 714 . When the lock actuator 710 is energized, a back electromotive force E1 proportional to the rotational speed ω1 is generated. When the proportionality constant is E, the back electromotive force E1 is expressed by the formula "E1=-Eω1". Further, the direct current applied to the lock actuator 710 is denoted as I1.

次に回路構成例1~3について順に説明する。図3に示す回路構成例1のECU101では、共通の電源Btに対し、三相インバータ回路68及びHブリッジ回路67が独立して設けられている。三相インバータ回路68及びHブリッジ回路67は、高電位線Lpを介して電源Btの正極と接続され、低電位線Lgを介して電源Btの負極と接続されている。電源Btは、例えば基準電圧12[V]のバッテリである。電源Btから三相インバータ回路68に入力される直流電圧を「入力電圧Vri」と記し、Hブリッジ回路67に入力される直流電圧を「入力電圧Vrd」と記す。 Next, circuit configuration examples 1 to 3 will be explained in order. In the ECU 101 of circuit configuration example 1 shown in FIG. 3, a three-phase inverter circuit 68 and an H-bridge circuit 67 are independently provided for a common power source Bt. The three-phase inverter circuit 68 and the H bridge circuit 67 are connected to the positive electrode of the power source Bt via the high potential line Lp, and to the negative electrode of the power source Bt via the low potential line Lg. The power source Bt is, for example, a battery with a reference voltage of 12 [V]. The DC voltage input from the power supply Bt to the three-phase inverter circuit 68 is referred to as "input voltage Vri," and the DC voltage input to the H-bridge circuit 67 is referred to as "input voltage Vrd."

三相インバータ回路68は、ブリッジ接続された高電位側及び低電位側の複数のインバータスイッチング素子IUH、IUL、IVH、IVL、IWH、IWLの動作により電源Btの直流電力を三相交流電力に変換し、操舵アシストアクチュエータ800に通電する。三相インバータ回路68の電源Bt側には高電位線Lpと低電位線Lgとの間にコンデンサCiが設けられている。 The three-phase inverter circuit 68 converts the DC power of the power source Bt into three-phase AC power through the operation of a plurality of bridge-connected high-potential side and low-potential side inverter switching elements IUH, IUL, IVH, IVL, IWH, and IWL. Then, the steering assist actuator 800 is energized. On the power supply Bt side of the three-phase inverter circuit 68, a capacitor Ci is provided between the high potential line Lp and the low potential line Lg.

詳しくは、インバータスイッチング素子IUH、IVH、IWHは、それぞれU相、V相、W相の高電位側に設けられる上アーム素子であり、インバータスイッチング素子IUL、IVL、IWLは、それぞれU相、V相、W相の低電位側に設けられる下アーム素子である。以下、同相の上アーム素子と下アーム素子とをまとめて、符号を「IUH/L、IVH/L、IWH/L」と記す。また、直列接続された一組の高電位側及び低電位側のスイッチング素子を「レッグ」とする。「IUH/L」はU相レッグの符号に相当する。 Specifically, inverter switching elements IUH, IVH, and IWH are upper arm elements provided on the high potential side of U phase, V phase, and W phase, respectively, and inverter switching elements IUL, IVL, and IWL are upper arm elements provided on the high potential side of U phase, V phase, and W phase, respectively. This is a lower arm element provided on the low potential side of the W phase and the W phase. Hereinafter, the upper arm element and lower arm element of the same phase will be collectively referred to as "IUH/L, IVH/L, and IWH/L." Further, a set of switching elements on the high potential side and the low potential side connected in series is referred to as a "leg". "IUH/L" corresponds to the code of the U-phase leg.

三相インバータ回路68の各相の下アーム素子IUL、IVL、IWLと低電位線Lgとの間には、各相を流れる相電流Iu、Iv、Iwを検出する電流センサSAU、SAV、SAWが設置されている。電流センサSAU、SAV、SAWは、例えばシャント抵抗で構成される。 Between the lower arm elements IUL, IVL, and IWL of each phase of the three-phase inverter circuit 68 and the low potential line Lg, there are current sensors SAU, SAV, and SAW that detect phase currents Iu, Iv, and Iw flowing through each phase. is set up. The current sensors SAU, SAV, and SAW are composed of shunt resistors, for example.

電源BtとコンデンサCiとの間の電流経路において、電源Bt側に電源リレーPir、コンデンサCi側に逆接保護リレーPiRが直列接続されている。電源リレーPir及び逆接保護リレーPiRは、MOSFET等の半導体スイッチング素子もしくは機械式リレー等により構成され、オフ時に電源Btから三相インバータ回路68への通電を遮断可能である。電源リレーPirは、電源Btの電極が正規の向きに接続されたときに流れる方向の電流を遮断する。逆接保護リレーPiRは、電源Btの電極が正規の向きとは逆向きに接続されたときに流れる方向の電流を遮断する。 In the current path between the power supply Bt and the capacitor Ci, a power supply relay Pir is connected in series on the power supply Bt side, and a reverse connection protection relay PiR is connected in series on the capacitor Ci side. The power supply relay Pir and the reverse connection protection relay PiR are constituted by semiconductor switching elements such as MOSFETs, mechanical relays, and the like, and are capable of cutting off current from the power supply Bt to the three-phase inverter circuit 68 when turned off. The power relay Pir interrupts the current flowing in the direction when the electrodes of the power source Bt are connected in the normal direction. The reverse connection protection relay PiR blocks current flowing when the electrodes of the power source Bt are connected in a direction opposite to the normal direction.

Hブリッジ回路67は四つのスイッチング素子からなる二つのレッグを含む。片側のレッグは高電位側スイッチング素子1Ha及び低電位側スイッチング素子1Laにより構成され、反対側のレッグは高電位側スイッチング素子1Hb及び低電位側スイッチング素子1Lbにより構成されている。各レッグの中間点同士の間にロックアクチュエータ710が接続されている。 H-bridge circuit 67 includes two legs consisting of four switching elements. One leg is composed of a high potential side switching element 1Ha and a low potential side switching element 1La, and the other leg is composed of a high potential side switching element 1Hb and a low potential side switching element 1Lb. A lock actuator 710 is connected between the midpoints of each leg.

ロックアクチュエータ710において、例えば、スイッチング素子1Ha及び1Lbをオンしたときに通電される電流I1の方向を正方向とし、スイッチング素子1Hb及び1Laをオンしたときに通電される電流I1の方向を方向とする。ロックアクチュエータ710は、正方向に通電されたとき正転し、負方向に通電されたとき逆転する。例えばロックアクチュエータ710が正転したときロック装置20がロックされ、ロックアクチュエータ710が逆転したときロック装置20のロックが解除される。 In the lock actuator 710, for example, the direction of the current I1 that is energized when the switching elements 1Ha and 1Lb are turned on is the positive direction, and the direction of the current I1 that is energized when the switching elements 1Hb and 1La are turned on is the negative direction. do. The lock actuator 710 rotates in the normal direction when it is energized in the positive direction, and rotates in the reverse direction when it is energized in the negative direction. For example, when the lock actuator 710 rotates in the normal direction, the lock device 20 is locked, and when the lock actuator 710 rotates in the reverse direction, the lock device 20 is unlocked.

各レッグの低電位側スイッチング素子1La、1Lbと低電位線Lgとの間には、直流電流I1を検出する電流センサSA1a、SA1bが設置されている。電流センサSA1a、SA1bは、例えばシャント抵抗で構成される。電流センサSA1a、SA1bは、高電位側スイッチング素子1Ha、1Hbと高電位線Lpとの間に設置されてもよい。Hブリッジ回路67の電源Bt側には高電位線Lpと低電位線Lgとの間にコンデンサCdが設けられている。電源BtとコンデンサCdとの間の電流経路には、電源リレーPdr及び逆接保護リレーPdRが直列接続されている。 Current sensors SA1a and SA1b that detect the direct current I1 are installed between the low potential side switching elements 1La and 1Lb of each leg and the low potential line Lg. Current sensors SA1a and SA1b are configured with shunt resistors, for example. The current sensors SA1a and SA1b may be installed between the high potential side switching elements 1Ha and 1Hb and the high potential line Lp. On the power supply Bt side of the H-bridge circuit 67, a capacitor Cd is provided between the high potential line Lp and the low potential line Lg. A power supply relay Pdr and a reverse connection protection relay PdR are connected in series in the current path between the power supply Bt and the capacitor Cd.

三相インバータ回路68の各相インバータスイッチング素子IUH/L、IVH/L、IWH/L、及び、Hブリッジ回路67の各スイッチング素子は、例えばMOSFETである。その他、スイッチング素子は、MOSFET以外の電界効果トランジスタやIGBT等であってもよい。ここで、ロックアクチュエータ710に通電される電流は、操舵アシストアクチュエータ800に流れる相電流よりも小さい。そのため、Hブリッジ回路67の各スイッチング素子は、インバータスイッチング素子IUH/L、IVH/L、IWH/Lよりも電流容量が小さいスイッチが使用されてもよい。また、ロック及び解除ができればよいため、高速スイッチングは必要なく、オン時間が遅いスイッチや機械リレーでもよい。 Each phase inverter switching element IUH/L, IVH/L, IWH/L of the three-phase inverter circuit 68 and each switching element of the H bridge circuit 67 is, for example, a MOSFET. In addition, the switching element may be a field effect transistor, IGBT, or the like other than MOSFET. Here, the current flowing through the lock actuator 710 is smaller than the phase current flowing through the steering assist actuator 800. Therefore, each switching element of the H-bridge circuit 67 may be a switch having a smaller current capacity than the inverter switching elements IUH/L, IVH/L, and IWH/L. Further, since it is sufficient to be able to lock and release, high-speed switching is not necessary, and a switch or mechanical relay with a slow on time may be used.

図4に示す回路構成例2のECU102では、Hブリッジ回路67の片側のレッグが三相インバータ回路68のU相レッグと共有されている。図示の都合上、符号「67」は、非共有側レッグを指しているように見えるが、実際には、三相インバータ回路68のU相レッグと非共有側レッグとを合わせた部分を指している。回路構成例2では、回路構成例1に比べスイッチング素子の数を減らすことができる。 In the ECU 102 of circuit configuration example 2 shown in FIG. 4, one leg of the H-bridge circuit 67 is shared with the U-phase leg of the three-phase inverter circuit 68. For convenience of illustration, the symbol "67" appears to refer to the non-shared leg, but in reality it refers to the combined portion of the U-phase leg and the non-shared leg of the three-phase inverter circuit 68. There is. In the circuit configuration example 2, the number of switching elements can be reduced compared to the circuit configuration example 1.

このように、三相インバータ回路68の一相(例えばU相)のレッグと、Hブリッジ回路67の片側のレッグとが共有されて構成される電力変換回路を、本明細書では「統合電力変換回路」という。回路構成例2では、一系統の三相インバータ回路68とHブリッジ回路67とが「統合電力変換回路650」をなしている。制御部30は、三相インバータ回路68及びHブリッジ回路67を個別に動作させるのでなく、統合電力変換回路650を総合的に動作させる。 In this specification, a power conversion circuit configured by sharing one phase (for example, U-phase) leg of the three-phase inverter circuit 68 and one leg of the H-bridge circuit 67 is referred to as an "integrated power conversion circuit". "circuit". In circuit configuration example 2, one system of three-phase inverter circuit 68 and H-bridge circuit 67 constitutes an "integrated power conversion circuit 650." The control unit 30 does not operate the three-phase inverter circuit 68 and the H-bridge circuit 67 individually, but operates the integrated power conversion circuit 650 as a whole.

Hブリッジ回路67の非共有側レッグは、直流モータ端子M1を介して直列接続された高電位側のスイッチング素子MU1H、及び、低電位側のスイッチング素子MU1Lにより構成される。以下、非共有側のレッグを構成する一組のスイッチング素子を「直流モータ用スイッ」と称する。インバータスイッチング素子と同様に、高電位側及び低電位側のスイッチをまとめて、直流モータ用スイッチング素子の符号を「MU1H/L」と記す。直流モータ用スイッMU1H/Lは、インバータスイッIUH/L、IVH/L、IWH/Lよりも電流容量が小さいスイッチが使用されてもよい。 The non-shared leg of the H-bridge circuit 67 includes a switching element MU1H on the high potential side and a switching element MU1L on the low potential side, which are connected in series via the DC motor terminal M1. Hereinafter, a set of switching elements constituting the non-shared leg will be referred to as a "DC motor switch ." Similar to the inverter switching element, the high-potential side and low-potential side switches are collectively referred to as "MU1H/L" for the DC motor switching element. As the DC motor switch MU1H/L, a switch having a smaller current capacity than the inverter switches IUH/L, IVH/L, and IWH/L may be used.

三相巻線組のU相電流経路の分岐点Juには、ロックアクチュエータ710の一端である第1端子T1が接続されている。ロックアクチュエータ710の第1端子T1とは反対側の端部である第2端子T2は、直流モータ用スイッチMU1H/Lの間の直流モータ端子M1に接続されている。直流モータ用スイッチMU1H/Lはロックアクチュエータ710を介してU相巻線811に接続されている。直流モータ用スイッチの符号「MU1H/L」の「U」はU相を意味し、「1」は直流モータの番号である。 A first terminal T1, which is one end of the lock actuator 710, is connected to a branch point Ju of the U-phase current path of the three-phase winding set. A second terminal T2, which is an end of the lock actuator 710 opposite to the first terminal T1, is connected to a DC motor terminal M1 between the DC motor switch MU1H/L. DC motor switch MU1H/L is connected to U-phase winding 811 via lock actuator 710. The "U" in the code "MU1H/L" of the DC motor switch means U phase, and "1" is the number of the DC motor.

回路構成例2において、三相インバータ回路68に流れる相電流Iu、Iv、Iwに対し、三相巻線組に通電される相電流をIu#、Iv#、Iw#と記す。図4の例ではU相電流経路の分岐点Juにおいて相電流Iuの一部が直流モータ電流I1として分かれる。分岐点Juの三相インバータ回路68側に流れるインバータ相電流Iu、Iv、Iwと、分岐点Juの操舵アシストアクチュエータ800側に通電されるモータ相電流Iu#、Iv#、Iw#との関係は、式(3.1)~(3.4)により表される。 In circuit configuration example 2, with respect to the phase currents Iu, Iv, and Iw flowing through the three-phase inverter circuit 68, the phase currents flowing through the three-phase winding set are expressed as Iu#, Iv#, and Iw#. In the example of FIG. 4, a part of the phase current Iu is separated as a DC motor current I1 at a branch point Ju of the U-phase current path. The relationship between the inverter phase currents Iu, Iv, Iw flowing to the three-phase inverter circuit 68 side at the branch point Ju and the motor phase currents Iu#, Iv#, Iw# flowing to the steering assist actuator 800 side at the branch point Ju is as follows. , expressed by equations (3.1) to (3.4).

Iu#=-Iv-Iw ・・・(3.1)
Iv#=Iv ・・・(3.2)
Iw#=Iw ・・・(3.3)
I1=Iu-Iu# ・・・(3.4)
Iu#=-Iv-Iw...(3.1)
Iv#=Iv...(3.2)
Iw#=Iw...(3.3)
I1=Iu-Iu#...(3.4)

ロックアクチュエータ710において、第1端子T1から第2端子T2に向かう電流I1の方向を正方向とし、第2端子T2から第1端子T1に向かう電流I1の方向を負方向とする。ロックアクチュエータ710の第1端子T1と第2端子T2との間には電圧Vxが印加される。ロックアクチュエータ710は、正方向に通電されたとき正転し、負方向に通電されたとき逆転する。 In the lock actuator 710, the direction of the current I1 flowing from the first terminal T1 to the second terminal T2 is defined as a positive direction, and the direction of the current I1 flowing from the second terminal T2 toward the first terminal T1 is defined as a negative direction. A voltage Vx is applied between the first terminal T1 and the second terminal T2 of the lock actuator 710. The lock actuator 710 rotates in the normal direction when it is energized in the positive direction, and rotates in the reverse direction when it is energized in the negative direction.

図5に示す回路構成例3のECU103では、操舵アシストアクチュエータ800に通電する「第1の回路」68(符号は図6参照)が二系統の三相インバータ回路681、682により構成される。第1系統の三相インバータ回路681は、三相巻線組801のU1相、V1相、W1相の巻線811、812、813に接続されている。第2系統の三相インバータ回路682は、三相巻線組802のU2相、V2相、W2相の巻線821、822、823に接続されている。 In the ECU 103 of circuit configuration example 3 shown in FIG. 5, a "first circuit" 68 (see FIG. 6 for the reference numeral) that energizes the steering assist actuator 800 is composed of two three-phase inverter circuits 681 and 682. The first system three-phase inverter circuit 681 is connected to the U1 phase, V1 phase, and W1 phase windings 811, 812, and 813 of the three-phase winding set 801. The second system three-phase inverter circuit 682 is connected to the U2 phase, V2 phase, and W2 phase windings 821, 822, and 823 of the three-phase winding set 802.

第1系統の三相インバータ回路681には、インバータスイッチング素子IU1H/L、IV1H/L、IW1H/L、及び、各相電流Iu1、Iv1、Iw1を検出する電流センサSAU1、SAV1、SAW1が設けられている。三相インバータ回路681の電源Bt側にはコンデンサC1が設けられている。また、電源Btと三相インバータ回路681との間に、電源リレーP1r及び逆接保護リレーP1Rが設けられている。電源Btから三相インバータ回路681に入力される直流電圧を「入力電圧Vr1」と記す。三相巻線組801には相電流Iu1#、Iv1#、Iw1#が通電される。 The first system three-phase inverter circuit 681 is provided with inverter switching elements IU1H/L, IV1H/L, IW1H/L, and current sensors SAU1, SAV1, and SAW1 that detect phase currents Iu1, Iv1, and Iw1. ing. A capacitor C1 is provided on the power supply Bt side of the three-phase inverter circuit 681. Further, a power supply relay P1r and a reverse connection protection relay P1R are provided between the power supply Bt and the three-phase inverter circuit 681. The DC voltage input from the power supply Bt to the three-phase inverter circuit 681 is referred to as "input voltage Vr1." Phase currents Iu1#, Iv1#, and Iw1# are applied to the three-phase winding set 801.

第2系統の構成要素の符号及び電流の記号は、第1系統の構成要素の符号及び電流の記号の「1」を「2」に置き換えて表される。また、第2系統の構成要素について、第1系統の構成要素についての説明が援用される。 The symbols of the components of the second system and the symbols of the currents are represented by replacing "1" in the symbols of the components and currents of the first system with "2". Furthermore, the explanation regarding the components of the first system is used for the components of the second system.

第1系統の三相巻線組801のU1相電流経路の分岐点Juには、回路構成例2と同様にロックアクチュエータ710の一端である第1端子T1が接続されている。ロックアクチュエータ710の第1端子T1とは反対側の端部である第2端子T2は、直流モータ用スイッチMU1H/Lの間の直流モータ端子M1に接続されている。図5の構成では、第2系統の三相巻線組802に他の直流モータは接続されていない。 The first terminal T1, which is one end of the lock actuator 710, is connected to the branch point Ju of the U1 phase current path of the three-phase winding set 801 of the first system, as in the second circuit configuration example. A second terminal T2, which is an end of the lock actuator 710 opposite to the first terminal T1, is connected to a DC motor terminal M1 between the DC motor switch MU1H/L. In the configuration of FIG. 5, no other DC motor is connected to the three-phase winding set 802 of the second system.

また、Hブリッジ回路67の片側のレッグは第1系統の三相インバータ回路681のU1相レッグと共有されている。このように回路構成例3では、二系統の三相インバータ回路681、682とHブリッジ回路67とが「統合電力変換回路660」をなしている。制御部30は、統合電力変換回路660を総合的に動作させる。 Further, one leg of the H bridge circuit 67 is shared with the U1 phase leg of the first system three-phase inverter circuit 681. In this manner, in circuit configuration example 3, the two systems of three-phase inverter circuits 681 and 682 and the H-bridge circuit 67 constitute an "integrated power conversion circuit 660." The control unit 30 operates the integrated power conversion circuit 660 in a comprehensive manner.

[アクチュエータの駆動制御]
次に図7を参照し、操舵アシストアクチュエータ800及びロックアクチュエータ710の駆動制御について説明する。図1、図2の説明でも触れた通り、制御部30は、車速センサ14から車速Vを取得し、トルクセンサ94から操舵トルクTsを取得する。また制御部30は、操舵角(相当)θsを取得する。制御部30は、車速V及び操舵トルクTsに基づき、「第1の回路」である三相インバータ回路68を操作して操舵アシストアクチュエータ800の動作を制御する。
[Actuator drive control]
Next, drive control of the steering assist actuator 800 and the lock actuator 710 will be described with reference to FIG. 7. As mentioned in the description of FIGS. 1 and 2, the control unit 30 acquires the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 14 and the steering torque Ts from the torque sensor 94. The control unit 30 also obtains the steering angle (equivalent value ) θs. The control unit 30 controls the operation of the steering assist actuator 800 by operating the three-phase inverter circuit 68, which is a "first circuit", based on the vehicle speed V and the steering torque Ts.

制御部30は、三相インバータ回路68の動作中に、操舵角(相当)θsに応じてHブリッジ回路67によりロックアクチュエータ710に通電し、ロック装置20を動作させる。ロック装置20の動作によりドライバによるステアリングの回転が機械的に規制される。次に、ロック装置20の機械的構成及び作用効果について説明する。 During operation of the three-phase inverter circuit 68, the control unit 30 energizes the lock actuator 710 through the H-bridge circuit 67 in accordance with the steering angle (equivalent value ) θs to operate the lock device 20. The operation of the lock device 20 mechanically restricts the rotation of the steering wheel by the driver. Next, the mechanical configuration and effects of the locking device 20 will be explained.

[ロック装置の機械的構成]
まず図8~図10を参照し、各実施形態に共通するロック装置20の全体構成について説明する。図8に示すように、ロック装置20は可動部21と被係止体25とを有する。可動部21は、ロックアクチュエータ710により往復移動する。被係止体25は、例えばステアリングホイール91と同軸に回転可能に設けられている。
[Mechanical configuration of locking device]
First, with reference to FIGS. 8 to 10, the overall configuration of the locking device 20 common to each embodiment will be described. As shown in FIG. 8, the lock device 20 has a movable part 21 and a locked body 25. The movable part 21 is reciprocated by a lock actuator 710. The locked body 25 is rotatably provided coaxially with the steering wheel 91, for example.

被係止体25は、一つ以上の凸部27及び一つ以上の凹部28が周方向に配置され、ステアリングに追従してRs方向に回転する。なお、図8には被係止体25の代表として、第1実施形態の被係止体の形状を図示する。第2、第3実施形態では、被係止体の形状が置き換わる。 The locked body 25 has one or more convex portions 27 and one or more concave portions 28 disposed in the circumferential direction, and rotates in the Rs direction following the steering. Note that FIG. 8 shows the shape of the locked object of the first embodiment as a representative of the locked object 25. As shown in FIG. In the second and third embodiments, the shapes of the locked objects are replaced.

可動部21の構成例として図8、図9には、モータであるロックアクチュエータ710の回転軸Azと、可動部21の回転及び往復移動の軸Axとが直交して配置される例を示す。ロックアクチュエータ710のモータ出力軸715は、回転軸Azを中心としてRz方向に正逆回転する。モータ出力軸715と可動部21のドリブンギア部215とはウォームギアを構成しており、ドリブンギア部215は、モータ出力軸715の回転に伴って回転軸Axを中心としてRx方向に正逆回転する。 As an example of the configuration of the movable part 21, FIGS. 8 and 9 show an example in which the rotation axis Az of the lock actuator 710, which is a motor, and the axis Ax of rotation and reciprocation of the movable part 21 are arranged orthogonal to each other. The motor output shaft 715 of the lock actuator 710 rotates forward and backward in the Rz direction about the rotation axis Az. The motor output shaft 715 and the driven gear section 215 of the movable section 21 constitute a worm gear, and the driven gear section 215 rotates forward and backward in the Rx direction about the rotation axis Ax as the motor output shaft 715 rotates. .

ドリブンギア部215が回転すると、同軸に固定された雄ねじ部216が回転し、雄ねじ部216と螺合するナット部217がLx方向に往復移動する。ナット部217の先端側には弾性部22を介して棒状の突起23が連結されている。突起23に外力が作用しない状態では、突起23はナット部217と共にLx方向に往復移動する。 When the driven gear section 215 rotates, the coaxially fixed male threaded section 216 rotates, and the nut section 217 that is screwed into the male threaded section 216 reciprocates in the Lx direction. A rod-shaped projection 23 is connected to the distal end side of the nut portion 217 via the elastic portion 22 . When no external force is applied to the protrusion 23, the protrusion 23 reciprocates in the Lx direction together with the nut portion 217.

弾性部22は、コイルばね等で構成され、弾性力により突起23をナット部217から離れる方向に付勢する。したがって、突起23をナット部217側に押す外力が作用したとき弾性部22は圧縮される。なお、突起23が弾性部22を介して軸Ax上を直進するように案内するガイド構造等の図示を省略する。 The elastic portion 22 is composed of a coil spring or the like, and urges the protrusion 23 in a direction away from the nut portion 217 by elastic force. Therefore, when an external force that pushes the protrusion 23 toward the nut portion 217 is applied, the elastic portion 22 is compressed. Note that illustration of a guide structure and the like for guiding the protrusion 23 to move straight on the axis Ax via the elastic portion 22 is omitted.

被係止体25の回転軸Oは、可動部21の軸Axの延長線に直交するように配置されている。被係止体25の回転位置に応じて、凸部27又は凹部28の径方向外壁が突起23の先端面に対向する。ここで、突起23が被係止体25に近づくことを前進、突起23が被係止体25から遠ざかることを後退と定義する。つまり上述の弾性部22は、弾性力により突起23を前進方向に付勢する。制御部30は、Hブリッジ回路67によりロックアクチュエータ710に通電して可動部210に形成された突起23を被係止体25に対して前進又は後退させる。 The rotation axis O of the locked body 25 is arranged to be perpendicular to the extension line of the axis Ax of the movable part 21. Depending on the rotational position of the locked body 25, the radially outer wall of the convex portion 27 or the concave portion 28 faces the tip surface of the protrusion 23. Here, moving the protrusion 23 closer to the locked object 25 is defined as forward movement, and moving away from the locked object 25 as the protrusion 23 moves backward. In other words, the above-mentioned elastic portion 22 urges the protrusion 23 in the forward direction by its elastic force. The control unit 30 energizes the lock actuator 710 using the H-bridge circuit 67 to move the protrusion 23 formed on the movable unit 210 forward or backward relative to the locked body 25 .

突起23が前進したとき、突起23が被係止体25の凸部27もしくは凹部28に当接する、又は、突起23が隣接する凸部27同士の間もしくは凹部28に嵌入する「ロック状態」となる。なお、「隣接する凸部27同士の間」と「凹部28」とは、実質的にほぼ同じ意味であるが、後述のように凸部27及び凹部28の解釈の違いを考慮して二通りの表現を併記する。このとき、少なくともエンドに向かう方向のステアリングホイール91の回転が機械的に規制される。突起23が後退したとき、突起23が被係止体25から離間する「解除状態」となる。このとき、ステアリングホイール91は自由に回転可能となる。 When the protrusion 23 moves forward, the protrusion 23 contacts the convex portion 27 or the concave portion 28 of the locked object 25, or the protrusion 23 fits between adjacent convex portions 27 or into the concave portion 28, which is a “locked state”. Become. Note that “between adjacent convex portions 27” and “concave portion 28” have substantially the same meaning, but as will be described later, there are two different interpretations of convex portions 27 and concave portions 28 in consideration of differences in interpretation. Also include the expression. At this time, rotation of the steering wheel 91 at least in the direction toward the end is mechanically restricted. When the protrusion 23 retreats, the protrusion 23 becomes separated from the locked body 25, which is a "released state". At this time, the steering wheel 91 becomes freely rotatable.

図10のフローチャートに、制御部30によるロック装置20の動作制御を示す。記号「S」はステップを示す。S1で制御部30は、操舵角θsを取得する。上述の通り操舵角θsは、「操舵角相当」を意味し、操舵角センサの検出値や操舵アシストアクチュエータ800の回転角から演算された値等を含む。図8に参照されるように操舵角θsは、ステアリングホイール91の中立位置に対する回転方向に応じて、例えば右回転方向が正、左回転方向が負と定義される。 The flowchart in FIG. 10 shows operation control of the locking device 20 by the control unit 30. The symbol "S" indicates a step. In S1, the control unit 30 obtains the steering angle θs. As described above, the steering angle θs means a “steering angle equivalent value ” and includes a value calculated from a detection value of a steering angle sensor, a rotation angle of the steering assist actuator 800, and the like. As shown in FIG. 8, the steering angle θs is defined depending on the rotation direction of the steering wheel 91 with respect to the neutral position, for example, a clockwise rotation direction is defined as positive, and a counterclockwise rotation direction is defined as negative.

S2で制御部30は、操舵角の絶対値|θs|がエンド近傍に設定された閾値より大きいか判断する。S2でYESと判断された場合、S3で制御部30は、ロック装置20における可動部21の突起23を被係止体25に対して前進させることで、ロック状態とする。S2でNOと判断された場合、S4で制御部30は、可動部21の突起23を被係止体25から後退させることで、解除状態とする。 In S2, the control unit 30 determines whether the absolute value |θs| of the steering angle is larger than a threshold value set near the end. If YES is determined in S2, the control unit 30 moves the protrusion 23 of the movable part 21 of the locking device 20 forward relative to the locked body 25 in S3, thereby setting the locking state. If NO is determined in S2, the control unit 30 moves the protrusion 23 of the movable part 21 back from the locked body 25 in S4, thereby setting it in the released state.

各実施形態のロック装置20は、被係止体25の形状が異なる。以下、各実施形態の被係止体の符号として、「25」に続く3桁目に実施形態の番号を付して区別する。各実施形態の図において可動部21については、突起23のみ、又は、突起23と弾性部22の部分のみを図示する。各実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。 In the locking devices 20 of each embodiment, the shape of the locked body 25 is different. Hereinafter, as the code for the locked body of each embodiment, the third digit following "25" is given the number of the embodiment to distinguish it. In the drawings of each embodiment, regarding the movable part 21, only the protrusion 23 or only the protrusion 23 and the elastic part 22 are illustrated. Substantially the same configurations in each embodiment are given the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

(第1実施形態)
図11、図12を参照し、第1実施形態について説明する。第1実施形態の被係止体251は、回転対称形の一般的な歯車形状を呈している。つまり被係止体251は、基筒部29の周囲に複数の凸部27及び複数の凹部28が周方向に交互に配置されている。
(First embodiment)
The first embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 12. The locked object 251 of the first embodiment has a rotationally symmetric general gear shape. That is, in the locked body 251, a plurality of convex portions 27 and a plurality of concave portions 28 are arranged alternately around the base cylinder portion 29 in the circumferential direction.

本明細では、基筒部29の外周をつなぐ小仮想円φiを基準とする見方により、「凸部27は小仮想円φiから径方向に相対的に突出している」と表現し、「小仮想円φiに沿って形成された凹部28は径方向に相対的に凹んでいる」と表現する。この場合、凸部27と凹部28とを接続する周方向側壁275は、凸部27の外側壁とみなされる。本実施形態の説明では基本的にこの見方を採用する。 In this specification , from a perspective based on the small virtual circle φi that connects the outer periphery of the base cylinder portion 29, the convex portion 27 is expressed as “relatively projecting in the radial direction from the small virtual circle φi” and “the small virtual circle φi” is used as a reference point. The concave portion 28 formed along the virtual circle φi is relatively concave in the radial direction. In this case, the circumferential side wall 275 connecting the convex portion 27 and the concave portion 28 is considered to be an outer wall of the convex portion 27 . The description of this embodiment basically adopts this viewpoint.

一方、凸部27の径方向外壁274をつなぐ大仮想円φoを基準とする見方では、「凹部28は大仮想円φoから径方向に相対的に凹んでいる」と表現し、「大仮想円φoに沿って形成された凸部27は径方向に相対的に突出している」と表現することもできる。この場合、凸部27と凹部28とを接続する周方向側壁275は、凹部28の内側壁とみなされる。 On the other hand, when viewed based on the large imaginary circle φo that connects the radial outer wall 274 of the convex portion 27, it is expressed as ``the recess 28 is recessed in the radial direction relative to the large imaginary circle φo,'' and ``the large imaginary circle It can also be expressed as "the protrusion 27 formed along φo relatively protrudes in the radial direction". In this case, the circumferential side wall 275 connecting the convex portion 27 and the concave portion 28 is considered to be the inner wall of the concave portion 28 .

このように、一般に歯車形状の凸部27と凹部28とは径方向の位置関係において相対的な解釈が可能である。本実施形態の解釈にあたっては、本明細書に直接的に用いられた表現に限らず、見方を変えた場合に用いられる可能性がある表現にも基づいて解釈されるものとする。 In this way, generally speaking, the gear-shaped convex portion 27 and the concave portion 28 can be interpreted relative to each other in terms of their radial positional relationship. In interpreting this embodiment, it shall be interpreted not only based on expressions directly used in this specification but also expressions that may be used when viewed from a different perspective.

被係止体251が図の時計回り方向に回転するように操舵されている場合を想定する。この場合、被係止体251の回転方向について時計回り方向を進み方向といい、反時計回り方向を戻し方向という。操舵角θsがエンドに近づいたとき、制御部30が可動部21の突起23を前進させると、突起23が被係止体251の周方向側壁275に当接し、被係止体251の進み方向の回転を制限する。これによりエンドに向かう方向のステアリングホイール91の回転が規制される。 Assume that the locked body 251 is being steered to rotate clockwise in the figure. In this case, regarding the direction of rotation of the locked body 251, the clockwise direction is referred to as the advancing direction, and the counterclockwise direction is referred to as the returning direction. When the steering angle θs approaches the end, when the control section 30 moves the protrusion 23 of the movable section 21 forward, the protrusion 23 comes into contact with the circumferential side wall 275 of the locked object 251, and the direction of movement of the locked object 251 is changed. limit the rotation of. This restricts the rotation of the steering wheel 91 in the direction toward the end.

このとき、ステアリングホイール91は、エンドから離れる戻し方向には回転可能であることが求められる。そして、突起23の位置から戻し方向に隣接する周方向側壁275までの回転角度範囲が「戻し方向の余裕Mret」となる。切り戻しの操舵を阻害しないため、制御部30は、戻し方向の余裕Mret内で突起23を後退させる必要がある。 At this time, the steering wheel 91 is required to be rotatable in the return direction away from the end. The rotation angle range from the position of the protrusion 23 to the circumferential side wall 275 adjacent in the return direction becomes the "return direction margin Mret." In order not to impede the steering for turning back, the control unit 30 needs to retreat the protrusion 23 within the margin Mret in the returning direction.

また、図12(a)に示すように、突起23が前進するタイミングによって、突起23が凸部27の径方向外壁274に当接する可能性がある。このとき、ナット部217の前進に伴って可動部21の弾性部22が圧縮されることで、突起23の破損が防止される。そして、図12(a)の位置から被係止体251が回転し、図12(b)に示すように、突起23と凹部28との位置が一致したとき、弾性部22の付勢力により突起23が前進して、隣接する凸部27同士の間もしくは凹部28に嵌入する。これにより被係止体251がロックされる。 Furthermore, as shown in FIG. 12A, depending on the timing at which the protrusion 23 moves forward, the protrusion 23 may come into contact with the radial outer wall 274 of the convex portion 27. At this time, the elastic part 22 of the movable part 21 is compressed as the nut part 217 moves forward, thereby preventing the protrusion 23 from being damaged. When the locked body 251 rotates from the position shown in FIG. 12(a) and the projections 23 and the recesses 28 are aligned, the urging force of the elastic portion 22 causes the projections to rotate. 23 moves forward and fits between adjacent protrusions 27 or into recesses 28. As a result, the locked body 251 is locked.

(効果)
本実施形態では、制御部30は、「第1の回路」68の動作中に、操舵角(相当)θsに応じて「第2の回路」67によりロックアクチュエータ730に通電し、ロック装置20を動作させる。ここで、ロック装置20はトルクセンサ94よりドライバ側に配置されているため、ロック状態でドライバがトルクを加えてもそのトルクがトルクセンサ94に伝わらない。したがって、トルクセンサ94の検出値に応じて演算される操舵アシストアクチュエータ800の最大出力を下げることができる。よって、ロック装置20のアクチュエータや駆動回路、規制する機械を小型化することができる。
(effect)
In the present embodiment, the control unit 30 energizes the lock actuator 730 through the "second circuit" 67 according to the steering angle (equivalent value ) θs while the "first circuit" 68 is operating, and make it work. Here, since the locking device 20 is disposed closer to the driver than the torque sensor 94, even if the driver applies torque in the locked state, the torque is not transmitted to the torque sensor 94. Therefore, the maximum output of steering assist actuator 800 calculated according to the detected value of torque sensor 94 can be lowered. Therefore, the actuator and drive circuit of the locking device 20 and the regulating machine can be downsized.

本実施形態では、「第1の回路」である三相インバータ回路68、及び「第2の回路」であるHブリッジ回路67は同一の筐体600内に設けられる。これにより、ステアリング装置200を小型化することができ、また、ハーネスやコネクタ等の配線部品を減らすことができる。 In this embodiment, the three-phase inverter circuit 68 that is the "first circuit" and the H bridge circuit 67 that is the "second circuit" are provided in the same housing 600. Thereby, the steering device 200 can be downsized, and the number of wiring components such as harnesses and connectors can be reduced.

本実施形態のロック装置20は、ロックアクチュエータ710により往復移動する可動部21により、簡易な構成で、被係止体251の回転を機械的に規制することができる。特に第1実施形態の被係止体251は回転対称形の一般的な歯車形状であり、ステアリングホイール91の中立位置に合わせて回転初期位置を調整する必要がないため、組付けが容易である。 The locking device 20 of this embodiment can mechanically restrict the rotation of the locked body 251 with a simple configuration using the movable part 21 that is reciprocated by the lock actuator 710. In particular, the locked body 251 of the first embodiment has a rotationally symmetric general gear shape, and there is no need to adjust the initial rotational position to match the neutral position of the steering wheel 91, so assembly is easy. .

(第2実施形態)
次に図13を参照し、第2実施形態について説明する。第1実施形態では「戻し方向の余裕Mret」が小さく、突起23の前進後退に使用できる時間が短い。そのため、可動部21の突起23を高速で移動させるように、制御応答性やロックアクチュエータ710及び可動部21の追従性を高める必要がある。そこで第2実施形態では、「戻し方向の余裕Mret」を大きく確保できる構成とする。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. 13. In the first embodiment, the "return direction margin Mret" is small, and the time available for moving the protrusion 23 forward and backward is short. Therefore, it is necessary to improve control responsiveness and followability of the lock actuator 710 and the movable part 21 so that the protrusion 23 of the movable part 21 moves at high speed. Therefore, in the second embodiment, a configuration is adopted in which a large "margin Mret in the return direction" can be ensured.

第2実施形態の被係止体252は、第1実施形態の被係止体251に対し周方向の一部で凸部が二段構造となっている。つまり、大仮想円φoに沿って周方向に連続して形成された連続凸部270、及び、連続凸部270のさらに径方向外側に突出する外凸部26が形成されている。外凸部26は連続凸部270の周方向略中央に配置されている。また、詳細構造の図示を省略するが、可動部21は、突起23のストロークを少なくとも二段階に切り替えることができるように構成されている。 The locked body 252 of the second embodiment has a convex portion in a two-stage structure in a part of the circumferential direction, compared to the locked body 251 of the first embodiment. That is, a continuous convex portion 270 is formed continuously in the circumferential direction along the large imaginary circle φo, and an outer convex portion 26 that protrudes further radially outward from the continuous convex portion 270 is formed. The outer convex portion 26 is arranged approximately at the circumferential center of the continuous convex portion 270. Furthermore, although illustration of the detailed structure is omitted, the movable portion 21 is configured so that the stroke of the protrusion 23 can be switched in at least two stages.

図13(a)に示すように、中立位置付近で可動部21の突起23は、回転軸Oを挟んで外凸部26とは反対側の凹部28に対向している。三相インバータ回路68の停止中、例えば停車中等にステアリングホイール91を中立位置で保持するとき、突起23が前進し、被係止体252の隣接する凸部27同士の間もしくは凹部28に嵌入してロック状態となる。 As shown in FIG. 13(a), near the neutral position, the protrusion 23 of the movable part 21 faces the recess 28 on the opposite side of the outer convex part 26 with the rotation axis O in between. When the three-phase inverter circuit 68 is stopped, for example, when the steering wheel 91 is held at a neutral position while the steering wheel 91 is stopped, the projection 23 moves forward and fits between the adjacent projections 27 of the locked body 252 or into the recess 28. and becomes locked.

図13(b)に示すように、三相インバータ回路68の動作中、操舵角θsがエンドに近づいたとき、突起23が前進し、被係止体252の外凸部26の周方向側壁265に当接してロック状態となる。このとき、外凸部26を除く一周弱の角度範囲が「戻し方向の余裕Mret」となる。 As shown in FIG. 13(b), when the steering angle θs approaches the end during operation of the three-phase inverter circuit 68, the protrusion 23 moves forward, and the circumferential side wall 265 of the outer convex portion 26 of the locked body 252 moves forward. It comes into contact with and becomes locked. At this time, the angular range of a little less than one circumference excluding the outer convex portion 26 becomes the "return direction margin Mret."

したがって第2実施形態では、「戻し方向の余裕Mret」を大きく確保することができ、突起23の前進後退に使用できる時間が長くなる。よって、制御応答性やロックアクチュエータ710及び可動部21の追従性を下げることができるため、設計自由度が大きくなる。 Therefore, in the second embodiment, a large "return direction margin Mret" can be secured, and the time available for moving the protrusion 23 forward and backward becomes longer. Therefore, the control responsiveness and followability of the lock actuator 710 and the movable part 21 can be lowered, and the degree of freedom in design is increased.

(第3実施形態)
次に図14を参照し、第3実施形態について説明する。第2実施形態では「戻し方向の余裕Mret」が大きくなる反面、突起23のストロークを二段階に切り替える必要があり、可動部21の機構や駆動回路の構成と動かし方が複雑になる。そこで第3実施形態では、第2実施形態を改良し、「戻し方向の余裕Mret」を大きく確保しつつ、突起23のストローク切り替えが不要な構成とする。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. 14. In the second embodiment, although the "return direction margin Mret" is increased, it is necessary to switch the stroke of the protrusion 23 into two stages, which complicates the structure and movement of the mechanism and drive circuit of the movable part 21. Therefore, in the third embodiment, the second embodiment is improved, and a configuration is adopted in which switching of the stroke of the protrusion 23 is not necessary while ensuring a large "return direction margin Mret".

第3実施形態の被係止体253は、第1実施形態の被係止体251に対し一部の凸部27が取り除かれた歯抜け構造となっている。つまり、一つの孤立凸部27Sから周方向両方に隣接する二つの凸部27までの間に、比較的間隔の長い連続凹部280が形成されている。図14の例では、回転軸Oを挟んで孤立凸部27Sとはちょうど反対側の位置に他の凸部27が設けられているが、孤立凸部27Sとはちょうど反対側の位置に凹部28が形成されるようにしてもよい。 The locked body 253 of the third embodiment has a hollow structure in which some of the convex portions 27 are removed compared to the locked body 251 of the first embodiment. That is, continuous recesses 280 with relatively long intervals are formed between one isolated convex portion 27S and two adjacent convex portions 27 in both circumferential directions. In the example of FIG. 14, another convex portion 27 is provided at a position just opposite to the isolated convex portion 27S across the rotation axis O, but a concave portion 28 is provided at a position exactly opposite to the isolated convex portion 27S. may be formed.

図14(a)に示すように、中立位置付近で可動部21の突起23は、回転軸Oを挟んで孤立凸部27Sとはほぼ反対側の凹部28に対向している。三相インバータ回路68の停止中、例えば停車中等にステアリングホイール91を中立位置で保持するとき、突起23が前進し、被係止体253の隣接する凸部27同士の間もしくは凹部28に嵌入してロック状態となる。図14(b)に示すように、操舵角θsがエンドに近づいたとき、突起23が前進し、被係止体253の孤立凸部27Sの周方向側壁275に当接してロック状態となる。このとき、連続凹部280の角度範囲が「戻し方向の余裕Mret」となる。 As shown in FIG. 14(a), in the vicinity of the neutral position, the protrusion 23 of the movable portion 21 faces the recess 28 on the opposite side of the isolated protrusion 27S with the rotation axis O in between. When the three-phase inverter circuit 68 is stopped, for example, when the steering wheel 91 is held in the neutral position while the steering wheel 91 is stopped, the protrusion 23 moves forward and fits between the adjacent protrusions 27 of the locked body 253 or into the recess 28. and becomes locked. As shown in FIG. 14(b), when the steering angle θs approaches the end, the protrusion 23 moves forward and comes into contact with the circumferential side wall 275 of the isolated convex portion 27S of the locked body 253, resulting in a locked state. At this time, the angular range of the continuous recessed portion 280 becomes the "return direction margin Mret."

被係止体253の凸部27、27S及び凹部28の周方向位置と可動部21の突起23の位置との相対関係は、ステアリングホイール91の操舵角θsに応じて変化する。ステアリングホイール91が中立位置に近づいたとき、突起23が凹部28に近づく。ステアリングホイール91が中立位置から離れたとき、突起23が孤立凸部27Sに近づく。 The relative relationship between the circumferential positions of the convex portions 27 and 27S and the concave portion 28 of the locked body 253 and the position of the protrusion 23 of the movable portion 21 changes depending on the steering angle θs of the steering wheel 91. When the steering wheel 91 approaches the neutral position, the protrusion 23 approaches the recess 28. When the steering wheel 91 leaves the neutral position, the protrusion 23 approaches the isolated convex portion 27S.

第3実施形態では、第1実施形態に比べて「戻し方向の余裕Mret」を大きく確保することができ、突起23の前進後退に使用できる時間が長くなるため、制御応答性やロックアクチュエータ710及び可動部21の追従性を下げることができる。また、第2実施形態に比べて突起23のストローク切り替えが不要であるため、構成が簡単になる。 In the third embodiment, it is possible to secure a larger "margin Mret in the return direction" than in the first embodiment, and the time available for advancing and retracting the protrusion 23 becomes longer, which improves control responsiveness and lock actuator 710 and The followability of the movable part 21 can be lowered. Furthermore, compared to the second embodiment, since there is no need to change the stroke of the protrusion 23, the configuration becomes simpler.

(その他の実施形態)
(a)本発明における「操舵量センサ」は、操舵トルクTsを検出するトルクセンサ94に限らず、ドライバのステアリング操舵において発生する何らかの量を検出するものであればよい。つまり、操舵量センサの検出値からドライバがどの程度のステアリング操舵を行ったかを制御部30が認識し、それに応じて操舵アシストアクチュエータ800の動作が制御されればよい。例えば、操舵量センサとして舵角センサが用いられてもよい。
(Other embodiments)
(a) The "steering amount sensor" in the present invention is not limited to the torque sensor 94 that detects the steering torque Ts, but may be any sensor that detects some amount generated in the driver's steering operation. In other words, the control unit 30 may recognize the degree of steering performed by the driver from the detected value of the steering amount sensor, and control the operation of the steering assist actuator 800 accordingly. For example, a steering angle sensor may be used as the steering amount sensor.

(b)ステアリングホイール91の操舵角θsは、上述の通り、操舵角センサの検出値や操舵アシストアクチュエータ800の回転角から演算された値等を含む。その他、操舵角θsは、ラックストロークやタイヤの転舵角等、相関関係を有するどのような相当値が用いられてもよい。また、ドライバが操舵する「ステアリング」には、ステアリングホイール91に限らず、各種形状の操舵桿が含まれる。 (b) As described above, the steering angle θs of the steering wheel 91 includes a value calculated from the detection value of the steering angle sensor, the rotation angle of the steering assist actuator 800, and the like. In addition, any corresponding value having a correlation, such as a rack stroke or a tire turning angle, may be used for the steering angle θs. Furthermore, the "steering" that the driver steers includes not only the steering wheel 91 but also various shapes of steering sticks.

(c)図15に、図2の変形例に相当するラックタイプEPSシステム901RCを示す。図15のEPSシステム901RCでは、操舵アシストアクチュエータ800及びトルクセンサ94は、図2のEPSシステム901Rと同様にステアリングラックに97に配置される。一方、ロック装置20はステアリングコラム93に配置される。すなわち、ロック装置20はトルクセンサ94よりもドライバ側に配置されており、上記実施形態と同様の効果が得られる。 (c) FIG. 15 shows a rack type EPS system 901RC corresponding to a modification of FIG. 2. In the EPS system 901RC of FIG. 15, the steering assist actuator 800 and the torque sensor 94 are arranged at 97 on the steering rack similarly to the EPS system 901R of FIG. On the other hand, the locking device 20 is arranged on the steering column 93. That is, the locking device 20 is disposed closer to the driver than the torque sensor 94, and the same effects as in the embodiment described above can be obtained.

(d)操舵アシストアクチュエータ800は三相モータ等の多相モータに限らず、直流モータやモータ以外のアクチュエータで構成されてもよい。同様にロックアクチュエータ710は、直流モータに限らず、リニアシリンダ等、モータ以外のアクチュエータで構成されてもよい。 (d) The steering assist actuator 800 is not limited to a multi-phase motor such as a three-phase motor, but may be composed of a DC motor or an actuator other than a motor. Similarly, the lock actuator 710 is not limited to a DC motor, and may be configured with an actuator other than a motor, such as a linear cylinder.

(e)ロックアクチュエータ710とロック装置20の可動部21との相対配置や動力伝達に関する構成は図8、図9に例示されものに限らない。例えばロックアクチュエータ710のモータ出力軸とロック装置20の可動部21の軸とが平行に配置され、平行ギアにより動力伝達されてもよい。或いは、ロックアクチュエータ710がリニアアクチュエータで構成される場合、ロックアクチュエータ710の往復運動出力軸が可動部21の軸に直接連結されてもよい。 (e) The relative arrangement of the lock actuator 710 and the movable part 21 of the lock device 20 and the configuration regarding power transmission are not limited to those illustrated in FIGS. 8 and 9. For example, the motor output shaft of the lock actuator 710 and the axis of the movable part 21 of the lock device 20 may be arranged in parallel, and the power may be transmitted by a parallel gear. Alternatively, when the lock actuator 710 is configured as a linear actuator, the reciprocating motion output shaft of the lock actuator 710 may be directly connected to the axis of the movable part 21.

(f)可動部21の突起23と被係止体25の回転軸Oとの相対配置は図8に例示されたものに限らない。例えば可動部21の軸と被係止体25の回転軸Oとが平行に配置され、突起23が軸方向から凹部28に嵌入してロック状態となるようにしてもよい。 (f) The relative arrangement of the protrusion 23 of the movable part 21 and the rotation axis O of the locked body 25 is not limited to that illustrated in FIG. 8 . For example, the axis of the movable part 21 and the rotation axis O of the locked body 25 may be arranged in parallel, and the protrusion 23 may be fitted into the recess 28 from the axial direction to be in the locked state.

(g)図13、図14を参照する第2、第3実施形態では、わかりやくするため、ステアリングホイール91が中立位置から略180度又は略540度回転する位置がエンドとなる前提で説明した。しかし、中立位置からエンドまでの回転角度は180度や540度に限定されるものでなく、実施形態の思想に合わせて凸部27や凹部28を配置することで、エンドまでのステアリングホイール91の可動範囲に応じて戻し方向の余裕Mretを大きく確保することができる。 (g) In the second and third embodiments with reference to FIGS. 13 and 14, for the sake of clarity, the explanation was made on the assumption that the end is a position where the steering wheel 91 rotates approximately 180 degrees or approximately 540 degrees from the neutral position. . However, the rotation angle from the neutral position to the end is not limited to 180 degrees or 540 degrees, and the rotation angle of the steering wheel 91 from the neutral position to the end is not limited to 180 degrees or 540 degrees. A large margin Mret in the return direction can be secured depending on the movable range.

(h)図3~図5に示した回路構成例に対し、三相モータリレーや直流モータリレーが追加されたり、入力部にLCフィルタ回路が追加されたりしてもよい。また、第1の回路と第2の回路とが共通の電源Btに接続されるのでなく個別の電源に接続されてもよい。回路構成例2、3では、ロックアクチュエータ710以外の直流モータが、ロックアクチュエータ710と同じ相、又は、ロックアクチュエータ710と同一系統の異なる相もしくは別の系統の一相以上に接続されてもよい。 (h) A three-phase motor relay or a DC motor relay may be added to the circuit configuration examples shown in FIGS. 3 to 5, or an LC filter circuit may be added to the input section. Further, the first circuit and the second circuit may not be connected to a common power source Bt but may be connected to separate power sources. In circuit configuration examples 2 and 3, a DC motor other than the lock actuator 710 may be connected to the same phase as the lock actuator 710, a different phase of the same system as the lock actuator 710, or one or more phases of another system.

本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。 The present invention is not limited to such embodiments, and can be implemented in various forms without departing from the spirit thereof.

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。 The control unit and the method described in the present disclosure are implemented by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by a computer program. may be done. Alternatively, the controller and techniques described in this disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by a processor configured with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the control unit and the method described in the present disclosure may be implemented using a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor configured by one or more hardware logic circuits. It may be implemented by one or more dedicated computers configured. The computer program may also be stored as instructions executed by a computer on a computer-readable non-transitory tangible storage medium.

200・・・ステアリング装置、
20・・・ロック装置、
30・・・制御部、
67・・・Hブリッジ回路(第2の回路)、
68(681、682)・・・三相インバータ回路(第1の回路)、
710・・・ロックアクチュエータ、
800・・・操舵アシストモータ(操舵アシストアクチュエータ)、
91・・・ステアリングホイール(ステアリング)、
94・・・トルクセンサ(操舵量センサ)。
200... Steering device,
20...lock device,
30...control unit,
67...H bridge circuit (second circuit),
68 (681, 682)... three-phase inverter circuit (first circuit),
710...lock actuator,
800... Steering assist motor (steering assist actuator),
91...Steering wheel (steering),
94...Torque sensor (steering amount sensor).

Claims (11)

ドライバのステアリング操舵において発生する量を検出する操舵量センサ(94)と、
前記操舵量センサの検出値に応じてドライバのステアリング操舵を電気的にアシストする操舵アシストアクチュエータ(800)と、
前記操舵量センサよりもドライバ側に配置され、ステアリングの回転を機械的に規制するロック装置(20)と、
前記ロック装置を駆動するロックアクチュエータ(710)と、
前記操舵アシストアクチュエータに通電する第1の回路(68、681、682)と、
前記ロックアクチュエータに通電する第2の回路(67)と、
前記第1の回路及び前記第2の回路を操作し、前記操舵アシストアクチュエータ及び前記ロックアクチュエータの動作を制御する制御部(30)と、
を備え、
前記制御部は、前記第1の回路の動作中に、操舵角相当値の絶対値が閾値より大きいとき前記ロック装置をロック状態とするように前記第2の回路により前記ロックアクチュエータに通電し、前記操舵角相当値の絶対値が前記閾値以下のとき前記ロック装置を解除状態とするように前記第2の回路により前記ロックアクチュエータに通電するステアリング装置。
a steering amount sensor (94) that detects the amount generated in the driver's steering;
a steering assist actuator (800) that electrically assists the driver in steering according to the detected value of the steering amount sensor;
a locking device (20) that is placed closer to the driver than the steering amount sensor and mechanically restricts rotation of the steering wheel;
a lock actuator (710) that drives the lock device;
a first circuit (68, 681, 682) that energizes the steering assist actuator;
a second circuit (67) that energizes the lock actuator;
a control unit (30) that operates the first circuit and the second circuit to control operations of the steering assist actuator and the lock actuator;
Equipped with
The control unit energizes the lock actuator through the second circuit so as to place the lock device in a locked state when the absolute value of the steering angle equivalent value is larger than a threshold value while the first circuit is operating; A steering device in which the second circuit energizes the lock actuator so that the lock device is released when the absolute value of the steering angle equivalent value is equal to or less than the threshold value.
前記操舵量センサは、ドライバの操舵トルクを検出するトルクセンサである請求項1に記載のステアリング装置。 The steering device according to claim 1, wherein the steering amount sensor is a torque sensor that detects a driver's steering torque. 前記操舵アシストアクチュエータはモータであり、
前記操舵角相当は、前記操舵アシストアクチュエータの回転角から演算された値である請求項1または2に記載のステアリング装置。
The steering assist actuator is a motor,
The steering device according to claim 1 or 2, wherein the steering angle equivalent value is a value calculated from a rotation angle of the steering assist actuator.
前記ロック装置は、
前記ロックアクチュエータにより往復移動する可動部(21)と、
径方向に相対的に突出した一つ以上の凸部(27)、及び、径方向に相対的に凹んだ一つ以上の凹部(28)が周方向に配置され、ステアリングに追従して回転する被係止体(25)と、を有し、
前記制御部は、前記第2の回路により前記ロックアクチュエータに通電して前記可動部に形成された突起(23)を前記被係止体に近づくよう前進、又は、前記被係止体から遠ざかるよう後退させ、
前記突起が前進したとき、前記突起が前記被係止体の前記凸部もしくは前記凹部に当接する、又は、前記突起が隣接する前記凸部同士の間もしくは前記凹部に嵌入するロック状態となり、
前記突起が後退したとき、前記突起が前記被係止体から離間する解除状態となる請求項1~3のいずれか一項に記載のステアリング装置。
The locking device includes:
a movable part (21) that reciprocates by the lock actuator;
One or more convex portions (27) relatively protruding in the radial direction and one or more concave portions (28) relatively concave in the radial direction are arranged in the circumferential direction and rotate following the steering wheel. It has a locked body (25),
The control unit energizes the lock actuator using the second circuit to move the protrusion (23) formed on the movable part forward toward the locked object or away from the locked object. retreat,
When the protrusion moves forward, the protrusion comes into contact with the convex part or the concave part of the locked object, or the protrusion enters a locked state between adjacent convex parts or into the concave part,
The steering device according to any one of claims 1 to 3, wherein when the protrusion retreats, the protrusion is in a released state in which it is separated from the locked object.
前記可動部は、弾性力により前記突起を前進方向に付勢する弾性部(22)を有し、
前記突起が前記凸部の径方向外壁(274)に当接した位置から前記被係止体が回転し、前記突起と前記凹部との位置が一致したとき、前記弾性部の付勢力により、前記突起が隣接する前記凸部同士の間もしくは前記凹部に嵌入する請求項4に記載のステアリング装置。
The movable part has an elastic part (22) that urges the protrusion in the forward direction by elastic force,
When the to-be-locked body rotates from the position where the protrusion abuts the radial outer wall (274) of the convex portion and the protrusion and the concave portion are aligned, the biasing force of the elastic portion causes the The steering device according to claim 4, wherein the protrusion fits between the adjacent convex portions or into the concave portion.
前記第1の回路の動作中に前記突起が前進したとき、前記突起が前記凸部もしくは前記凹部の周方向側壁(275、265)に当接して前記ロック状態となり、
前記第1の回路の停止中に前記突起が前進したとき、前記突起が隣接する前記凸部同士の間もしくは前記凹部に嵌入して前記ロック状態となる請求項4に記載のステアリング装置。
When the protrusion moves forward during operation of the first circuit, the protrusion comes into contact with a circumferential side wall (275, 265) of the convex part or the concave part and enters the locked state,
5. The steering device according to claim 4, wherein when the projection moves forward while the first circuit is stopped, the projection fits between the adjacent projections or into the recess to enter the locked state.
前記被係止体の前記凸部及び前記凹部の周方向位置と前記可動部の前記突起の位置との相対関係は、ステアリング(91)の操舵角に応じて変化し、
ステアリングが中立位置に近づいたとき、前記突起が前記凹部に近づき、
ステアリングが中立位置から離れたとき、前記突起が前記凸部に近づく請求項4に記載のステアリング装置。
The relative relationship between the circumferential position of the convex part and the concave part of the locked body and the position of the protrusion of the movable part changes depending on the steering angle of the steering wheel (91),
When the steering wheel approaches the neutral position, the protrusion approaches the recess;
The steering device according to claim 4, wherein the protrusion approaches the convex portion when the steering wheel leaves the neutral position.
前記第1の回路及び前記第2の回路は同一の筐体(600)内に設けられる請求項1~7のいずれか一項に記載のステアリング装置。 The steering device according to any one of claims 1 to 7, wherein the first circuit and the second circuit are provided in the same casing (600). 前記操舵アシストアクチュエータ及び前記ロック装置は、ともにステアリングコラム(93)に配置される請求項1~8のいずれか一項に記載のステアリング装置。 The steering device according to any one of claims 1 to 8, wherein the steering assist actuator and the locking device are both arranged on a steering column (93). 前記操舵アシストアクチュエータ及び前記ロック装置は、ともにステアリングラック(97)に配置される請求項1~8のいずれか一項に記載のステアリング装置。 The steering device according to any one of claims 1 to 8, wherein the steering assist actuator and the locking device are both arranged in a steering rack (97). 前記操舵アシストアクチュエータはステアリングラックに(97)に配置され、前記ロック装置はステアリングコラム(93)に配置される請求項1~8のいずれか一項に記載のステアリング装置。 Steering device according to any one of the preceding claims, wherein the steering assist actuator is arranged on a steering rack (97) and the locking device is arranged on a steering column (93).
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