(57)【要約】【課題】電源又は制御回路が失陥したときにもハンドルの操舵により操舵輪を転舵させることが可能なステアバイワイヤシステムを提供する。【解決手段】本発明のステアバイワイヤシステム１０では、スイッチ素子４５がオフしているときには、転舵用回転機３１及び反力用回転機４０が回転機駆動回路２１，２２から電力を受けて駆動される。そして、スイッチ素子４５がオンしたときには、転舵用回転機３１及び反力用回転機４０は、一方が発電機をなしかつ他方がその発電機によって駆動される電動機となすので、外部から電力を受けずに連動状態を保持することができる。これにより、電源４６が失陥したときにも、転舵用回転機３１及び反力用回転機４０によりハンドル１１と操舵輪３０、３０とを連動させることができ、車両を走向させることが可能になる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドルと操舵輪とを機械的に切り離し、
前記操舵輪を転舵するための転舵用回転機と、
前記ハンドルに連動回転するハンドル用回転機とを備え、
前記転舵用回転機及び前記ハンドル用回転機の電力ライン同士を接続して、前記転舵用回転機及び前記ハンドル用回転機の一方が発電機をなしかつ他方がその発電機によって駆動される電動機となるように構成したことを特徴とするステアバイワイヤシステム。
【請求項２】
ハンドルと操舵輪とを機械的に切り離し、
前記操舵輪を転舵するための転舵用回転機と、
前記ハンドルに連動回転するハンドル用回転機とを備え、
前記転舵用回転機及び前記ハンドル用回転機のそれぞれに２系統の電力ラインを設け、前記転舵用回転機の一方の系統の電力ラインと前記ハンドル用回転機の一方の系統の電力ラインとをスイッチ素子により接続可能に構成すると共に、前記転舵用回転機の他方の系統の電力ラインと前記ハンドル用回転機と他方の系統の電力ラインとを回転機駆動回路に接続し、
前記スイッチ素子をオフしたときに、前記転舵用回転機及び前記ハンドル用回転機を電動機として前記回転機駆動回路により駆動する一方、
前記スイッチ素子をオンしたときに、前記転舵用回転機及び前記ハンドル用回転機の一方が発電機をなしかつ他方がその発電機によって駆動される電動機となるように構成したことを特徴とするステアバイワイヤシステム。
【請求項３】
ハンドルと操舵輪とを機械的に切り離し、
前記ハンドルに連動回転するハンドル用回転機と、
前記ハンドル用回転機との間で電力ラインを互いに接続した転舵用回転機と、
前記転舵用回転機の出力回転を増幅させて前記操舵輪を転舵するパワステ用アクチュエータとを備え、
前記転舵用回転機及び前記ハンドル用回転機の一方が発電機をなしかつ他方がその発電機によって駆動される電動機となるように構成したことを特徴とするステアバイワイヤシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアバイワイヤシステムに関する。
【０００２】
【関連技術】
一般に、ステアバイワイヤシステムでは、ハンドルと操舵輪とが機械的に切り離され、転舵用モータがハンドルの舵角に応じて操舵輪を転舵し、反力発生用モータがハンドルに操舵反力を付与する構成になっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３７１１２号公報（［０００２］、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のステアバイワイヤシステムでは、転舵用モータ又は反力発生用モータの制御回路又は電源（バッテリー）が失陥したときに、ハンドルで操舵輪を操作することが不可能になり、車両を停車する以外の対処方法をとることができなかった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、電源又は制御回路が失陥してもハンドルにより操舵輪を転舵させることが可能なステアバイワイヤシステムの提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
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、ハンドルと操舵輪とを機械的に切り離し、操舵輪を転舵するための転舵用回転機と、ハンドルに連動回転するハンドル用回転機とを備え、転舵用回転機及びハンドル用回転機の電力ライン同士を接続して、転舵用回転機及びハンドル用回転機の一方が発電機をなしかつ他方がその発電機によって駆動される電動機となるように構成したところに特徴を有する。
【０００７】
請求項２の発明に係るステアバイワイヤシステムは、ハンドルと操舵輪とを機械的に切り離し、操舵輪を転舵するための転舵用回転機と、ハンドルに連動回転するハンドル用回転機とを備え、転舵用回転機及びハンドル用回転機のそれぞれに２系統の電力ラインを設け、転舵用回転機の一方の系統の電力ラインとハンドル用回転機の一方の系統の電力ラインとをスイッチ素子により接続可能に構成すると共に、転舵用回転機の他方の系統の電力ラインとハンドル用回転機と他方の系統の電力ラインとを回転機駆動回路に接続し、スイッチ素子をオフしたときに、転舵用回転機及びハンドル用回転機を電動機として回転機駆動回路により駆動する一方、スイッチ素子をオンしたときに、転舵用回転機及びハンドル用回転機の一方が発電機をなしかつ他方がその発電機によって駆動される電動機となるように構成したところに特徴を有する。
【０００８】
請求項３の発明に係るステアバイワイヤシステムは、ハンドルと操舵輪とを機械的に切り離し、ハンドルに連動回転するハンドル用回転機と、ハンドル用回転機との間で電力ラインを互いに接続した転舵用回転機と、転舵用回転機の出力回転を増幅させて操舵輪を転舵するパワステ用アクチュエータとを備え、転舵用回転機及びハンドル用回転機の一方が発電機をなしかつ他方がその発電機によって駆動される電動機となるように構成したところに特徴を有する。
【０００９】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１の発明＞
請求項１のステアバイワイヤシステムに備えた転舵用回転機及びハンドル用回転機は、一方が発電機をなしかつ他方がその発電機によって駆動される電動機となって互いに連動するので、外部から電力及び制御信号が付与されなくても連動状態が維持される。これにより、電源及び制御回路が失陥しても、転舵用回転機及びハンドル用回転機によりハンドルと操舵輪とを連動させることができ、車両を走向させることが可能になる。
【００１０】
＜請求項２の発明＞
請求項２のステアバイワイヤシステムでは、スイッチ素子がオフしているときには、転舵用回転機及びハンドル用回転機は、回転機駆動回路から電力を受けて駆動される。そして、スイッチ素子がオンしたときには、転舵用回転機及びハンドル用回転機は、一方が発電機をなしかつ他方がそのその発電機によって駆動される電動機となって互いに連動するので、外部から電力及び制御信号が付与されなくても連動状態が維持される。これにより、電源及び制御回路が失陥しても、転舵用回転機及びハンドル用回転機によりハンドルと操舵輪とを連動させることができ、車両を走向させることが可能になる。
【００１１】
なお、スイッチ素子をＢ接点にすれば、電源失陥時に転舵用回転機及びハンドル用回転機の電力ライン同士が確実に接続され、電源失陥時の対応が容易になる。また、電源失陥時に手動により、転舵用回転機及びハンドル用回転機で電力ライン同士を接続してもよい。
【００１２】
＜請求項３の発明＞
請求項３のステアバイワイヤシステムでは、転舵用回転機及びハンドル用回転機の一方が発電機をなしかつ他方がその発電機によって駆動される電動機となるので、それら転舵用回転機及びハンドル用回転機は、外部から制御信号を受けずに連動状態が保持される。そして、転舵用回転機の出力回転がパワステ用アクチュエータによって増幅されて操舵輪が転舵される。これにより、制御回路が失陥したときにも、転舵用回転機及びハンドル用回転機によりハンドルと操舵輪とを連動させることができ、車両を走向させることが可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の一実施形態を図１及び図２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と操舵輪３０，３０とが機械的に切り離されており、ハンドル１１の中心から延びたステアリングシャフト１２の先端部分に反力発生装置１３が連結されている。
【００１４】
反力発生装置１３には、図２に示すように、ステアリングシャフト１２と直交した回転軸を有するハンドル用回転機４０が備えられ、ハンドル用回転機４０の回転軸に固定したウォームギヤ４１をステアリングシャフト１２の回転軸に固定したウォームホイール４２に噛合した構成になっている。
【００１５】
図１に示すように、ステアリングシャフト１２の中間部分には、ハンドル１１の舵角を検出するための舵角センサ１６と、ステアリングシャフト１２にかかる操舵反力を検出するためのトルクセンサ１７とが備えられている。
【００１６】
左右の操舵輪３０，３０の間には、転舵装置３３が備えられている。転舵装置３３は、転舵用回転機３１を内蔵したボールネジ機構となっており、ボールネジナット３４Ｎ（図２参照）を転舵用回転機３１により回転させて、ボールネジシャフト３４を車両の左右方向に直動させる構成になっている。そして、このボールネジシャフト３４の両端部に操舵輪３０，３０が連結され、転舵装置３３の駆動によって操舵輪３０，３０が転舵される。また、転舵装置３３には、操舵輪３０，３０の転舵角を検出するための転舵角センサ３２が備えられている。
【００１７】
さて、転舵用回転機３１及びハンドル用回転機４０には、図１に示すように、それぞれ２系統の電力ラインが設けられている。そして、転舵用回転機３１の第１の電力ラインＰ１０とハンドル用回転機４０の第１の電力ラインＰ２０とが、スイッチ素子４５にて接続可能に配線されている。
【００１８】
スイッチ素子４５は、例えば、Ｂ接点となっている。これにより、ＥＣＵ２０又は電源４６（バッテリー）が失陥したときには、スイッチ素子４５がオンされて、転舵用回転機３１とハンドル用回転機４０の第１の電力ラインＰ１０，Ｐ２０同士が接続されて所謂ダイナモが構成される。
【００１９】
転舵用回転機３１の第２の電力ラインＰ１１は、ＥＣＵ２０に備えた転舵用の回転機駆動回路２２に接続される一方、ハンドル用回転機４０の第２の電力ラインＰ２１は、ＥＣＵ２０に備えた反力発生用の回転機駆動回路２１に接続されている。ＥＣＵ２０は、スイッチ素子４５がオフの状態では、舵角センサ１６が検出したハンドル１１の舵角に対応させて転舵用回転機３１を駆動する。そして、路面状況に応じた操舵輪３０の転舵抵抗をハンドル１１への操舵反力に反映させるために、転舵用回転機３１への駆動電流に対応させて、ハンドル用回転機４０に駆動電流を流す。また、転舵抵抗とは別に、高速運転時には操舵反力を増加させるようにハンドル用回転機４０を駆動する一方、低速運転時には操舵反力を減少させるようにハンドル用回転機４０を駆動する。
【００２０】
次に、上記構成からなる本実施形態のステアバイワイヤシステム１０の作用効果を説明する。車両走行時には、通常、ＥＣＵ２０がスイッチ素子４５をオフ状態の保持し、舵角センサ１６が検出したハンドル１１の舵角に応じて転舵用回転機３１が駆動される。このとき、転舵用回転機３１とハンドル用回転機４０の駆動電流を対応させるように、各回転機駆動回路２１，２２から駆動電流が流され、路面状況に応じた操舵反力をハンドル１１に付与することできる。また、高速運転時には操舵反力を増加し、低速運転時には操舵反力を減少させるようにハンドル用回転機４０が駆動され、運転状況に応じた操舵フィーリングを提供することができる。
【００２１】
さて、走行中に電源４６、回転機駆動回路２１，２２又はＥＣＵ２０の制御回路が失陥した場合には、スイッチ素子４５がオンする。すると、転舵用回転機３１及びハンドル用回転機４０の電力ラインＰ１０，Ｐ２０同士が接続された状態になり、転舵用回転機３１及びハンドル用回転機４０の一方が発電機をなしかつ他方がその発電機によって駆動される電動機となる。これにより、転舵用回転機３１及びハンドル用回転機４０は、外部から電力及び制御信号を受けずに連動状態を維持することができる。
【００２２】
具体的には、転舵用回転機３１及びハンドル用回転機４０の電力ラインＰ１０，Ｐ２０同士が接続された状態で、運転者がハンドル１１を操舵したときには、ハンドル用回転機４０のローターがハンドル１１の回転に伴って回転して発電を行い、その電力を受けて転舵用回転機３１が駆動される。これにより、ハンドル１１に伴って操舵輪３０，３０が転舵される。また、路面の溝等によって操舵輪３０，３０の向きを変更する外力を受けた場合には、転舵用回転機３１のローターに外部負荷トルクがかかる。しかしながら、運転者がハンドル１１を保持していれば、ハンドル用回転機４０が、転舵用回転機３１のローターの回転を規制する負荷となって、操舵輪３０，３０が外力に抗した一定の切れ角に保持される。
【００２３】
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、電源４６が失陥しても、転舵用回転機３１及びハンドル用回転機４０によりハンドル１１と操舵輪３０，３０とを連動させることが可能になり、所定の場所まで車両を走向して移動することができる。
【００２４】
＜第２実施形態＞
本実施形態は、図３に示されており、反力発生装置７０及び転舵装置７１の構成が前記第１実施形態と異なる。以下、第１実施形態と異なる構成に関してのみ説明する。
【００２５】
本実施形態の反力発生装置７０では、ステアリングシャフト１２とハンドル用回転機４０の回転軸とを一直線上に並べて直接結合した構成になっている。また、転舵装置７１は、所謂、油圧式のパワステ用アクチュエータ６０の入力部に転舵装置７１を連結した構造をなしている。より詳細には、パワステ用アクチュエータ６０はシリンダ６１を貫通したラック６２を備え、そのラック６２に転舵装置７１の回転軸に固定した入力ギヤを噛合してなる。そして、ラック６２の直動位置に応じて、図示しない弁の開度が変化し、油圧ポンプ６３からパワステ用アクチュエータ６０に油圧が付与される。そして、この油圧と転舵用回転機３１の出力トルクとを合わせた合力によって操舵輪を転舵させることができる。また、本実施形態では、ハンドル用回転機４０及び転舵用回転機３１を駆動制御するためのＥＣＵは備えられていない。
【００２６】
本実施形態のステアバイワイヤシステムにおいても、転舵用回転機３１及びハンドル用回転機４０は、一方が発電機をなしかつ他方がその発電機によって駆動される電動機となるので、外部から制御信号を受けずに連動する。そして、転舵用回転機３１の出力回転がパワステ用アクチュエータ６０によって増幅されて操舵輪が転舵される。これにより、制御回路が失陥したときにも転舵用回転機３１及びハンドル用回転機４０によりハンドルと操舵輪とを連動させることができ、車両を走向させることが可能になる。
【００２７】
＜他の実施形態＞
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）前記第１実施形態では、ウォームギヤ４１及びウォームホイール４２によってステアリングシャフト１２とハンドル用回転機４０の回転軸とを連結していたが、これらステアリングシャフトとハンドル用回転機の回転軸とを平歯車で連結してもよいし、図４に示すように傘歯車４８，４９で連結してもよい。
【００２８】
（２）前記第２実施形態では、油圧式のパワステ用アクチュエータ６０に転舵用回転機３１を連結した構造を示したが、電動式のパワステ用アクチュエータに転舵用回転機を連結した構成にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のステアバイワイヤシステムの概念図
【図２】転舵用回転機とハンドル用回転機とを接続した状態を示す斜視図
【図３】第２実施形態のステアバイワイヤシステムの概念図
【図４】他の実施形態に係るステアバイワイヤシステムの概念図
【符号の説明】
１０…ステアバイワイヤシステム
１１…ハンドル
２１，２２…回転機駆動回路
３０…操舵輪
３１…転舵用回転機
４０…ハンドル用回転機
４５…スイッチ素子
４６…電源
６０…パワステ用アクチュエータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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