(57)【要約】  【課題】  操舵部材に反力モータから付与される反力に含まれるコギングトルクの影響を排除し、良好な操舵感が得られる分離形の車両用操舵装置を提供する。  【解決手段】  車両の舵取機構１から分離して配された操舵部材としてのステアリングホイール２を支えるコラムハウジング21に、誘導モータ又はシンクロナスシラクタンスモータを用いてなる反力モータ４を取付け、コラムハウジング21内部のコラム軸20に伝動構成して、反力モータ４が発生する回転トルクがステアリングホイール２に反力として付与されるようにする。【選択図】        図１
2005178540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の舵取機構から分離して配された操舵部材に、操舵のための操作の方向と逆向きの反力を加える反力モータを付設してある車両用操舵装置において、
前記反力モータとして、誘導モータを用いてあることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
車両の舵取機構から分離して配された操舵部材に、操舵のための操作の方向と逆向きの反力を加える反力モータを付設してある車両用操舵装置において、
前記反力モータとして、シンクロナスリラクタンスモータを用いてあることを特徴とする車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリングホイール等の操舵部材の回転操作に応じて車両を操舵せしめるための車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の操舵は、車室の内部において運転者によりなされる操舵部材の操作（一般的にはステアリングホイールの回転操作）を車室の外部に配された舵取機構に伝えて行われる。このような操舵を行わせるための車両用操舵装置として、近年、車室内部の操舵部材を車室外部の舵取機構から機械的に分離して配すると共に、舵取機構の一部に操舵アクチュエータ（一般的には操舵モータ）を付設し、この操舵アクチュエータを操舵部材の操作方向及び操作量の検出結果に基づいて動作させ、この動作によって操舵を行わせる構成とした分離形の操舵装置、所謂、ステアバイワイヤ（ＳＢＷ）形の操舵装置が種々提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この分離形の操舵装置は、操舵部材の操作量と操舵アクチュエータの動作量との対応関係を機械的な制約を受けずに設定することができ、車速の高低、旋回速度、加減速の有無等、走行状態に応じた操舵特性の変更制御に柔軟に対応し得る上、操舵部材と舵取機構とを連結する連結部材が不要であり、操舵部材の構成及び配置の制限がなく、車室内部のレイアウトの自由度が大きい等、一般的な非分離形の操舵装置では得難い多くの利点を有しており、自動車技術の発展のために有用なものとして注目されている。
【特許文献１】特開２００３−１７５８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
さて以上の如き分離形の操舵装置においては、操舵部材に反力モータを付設し、この反力モータを、操舵に伴って舵取機構に実際に加わる操舵反力の検出結果と、車速、ヨーレート等、操舵に影響を与える走行状態の検出結果とに基づいて駆動制御し、前記操舵部材に回転操作の方向と逆向きの反力を加えて、非分離形の操舵装置と同等の操舵感が得られるようにしている。前記反力モータとしては、制御の容易性を考慮して、ブラシレス又はブラシ付きのＤＣモータが用いられており、このＤＣモータが発生する回転トルクを、適宜の減速手段により減速（増力）して操舵部材に加え、該操舵部材の操作を前記回転トルクに抗して行わせる構成としてある。
【０００５】
ここでＤＣモータは、外周面に複数の磁石が等配をなして並設されたロータと、該ロータの外側を囲繞するステータコイルとを備え、該ステータコイルへの通電により前記ロータを回転させる構成を有するため、ロータの回転中、該ロータに並設された複数の磁石とステータコイルとの相対位置の変化に伴う回転トルクの周期的な変動、所謂、コギングトルクが発生することが避けられず、このコギングトルクが減速により増幅されて操舵部材に伝わり、該操舵部材を操作する運転者に体感されて、操舵感の悪化を招来するという問題があった。
【０００６】
運転者に体感されるコギングトルクは、反力モータから操舵部材への伝動系に介装された減速手段の省略により軽減することができるが、前記減速手段は、反力モータの回転トルクを増力して操舵部材に伝える作用をなしており、減速手段の省略は、所望の反力付与のために必要な反力モータの大型化を伴うこととなり望ましい対策ではない。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、操舵部材に付設される反力モータとして、コギングトルクが発生しない構造を有するモータを使用することにより、コギングトルクの体感による操舵感の悪化を解消し、常に良好な操舵感が得られる車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１発明に係る車両用操舵装置は、車両の舵取機構から分離して配された操舵部材に、操舵のための操作の方向と逆向きの反力を加える反力モータを付設してある車両用操舵装置において、前記反力モータとして、誘導モータを用いてあることを特徴とする。
【０００９】
本発明において反力モータとして使用される誘導モータは、固定子及び回転子に互いに独立した巻線を有し、固定子側のステータ巻線に流れる交番電流によって形成される回転磁界内において回転子側のかご形巻線に発生する誘導電流の作用により連続した回転トルクを発生するモータであり、この回転トルクを反力として操舵部材に加えることにより良好な操舵感を実現する。
【００１０】
本発明の第２発明に係る車両用操舵装置は、車両の舵取機構から分離して配された操舵部材に、操舵のための操作の方向と逆向きの反力を加える反力モータを付設してある車両用操舵装置において、前記反力モータとして、シンクロナスリラクタンスモータを用いてあることを特徴とする。
【００１１】
本発明において反力モータとして使用されるシンクロナスリラクタンスモータは、固定子及び回転子の夫々が突極を有し、固定子の突極に集中巻きされた固定子巻線に回転子の突極が近付くタイミングにて順次電流を流し、磁気吸引力を発生して回転子に連続した回転トルクを発生するモータであり、この回転トルクを反力として操舵部材に加えることにより良好な操舵感を実現する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る車両用操舵装置においては、舵取機構から分離された操舵部材に反力を付与する反力モータとして、コギングトルクを伴わずに滑らかに回転する誘導モータ又はシンクロナスリラクタンスモータを用いたから、操舵部材を操作する運転者にコギングトルクが体感されることがなく、滑らかで良好な操舵感が得られるようになる等、本発明は優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る車両用操舵装置の全体構成を示す模式的ブロック図である。
【００１４】
図示の如く本発明に係る車両用操舵装置は、車体の左右に配された操舵用の車輪（一般的には左右の前輪）10，10を操舵させるための舵取機構１と、該舵取機構１から機械的に分離して配してあり、操舵のために回転操作されるステアリングホイール（操舵部材）２と、舵取機構１に付設された操舵モータ３と、ステアリングホイール２に付設された反力モータ４と、ステアリングホイール２の操作に応じた操舵を実現すべく操舵モータ３を制御すると共に、舵取機構１に加わる操舵反力に対応する反力をステアリングホイール２に加えるべく反力モータ４を制御する操舵制御部５とを備えてなる。
【００１５】
舵取機構１は、車体の左右方向に延設されて軸長方向に移動する操舵軸11の両端部を、操舵用の車輪10，10のナックルアーム12，12に各別のタイロッド13，13を介して連結し、操舵軸11の両方向への移動によりタイロッド13，13を介してナックルアーム12，12を押し引きし、前記車輪10，10を左右に操舵させる構成となっている。
【００１６】
操舵モータ３は、操舵軸11を支承する筒形をなす操舵ハウジング14の中途部に同軸をなして構成されたブラシレスＤＣモータであり、一側に並設されたボールねじ機構等の運動変換機構（図示せず）を介して操舵軸11の中途に伝動構成されている。このように構成された操舵モータ３は、後述の如く、操舵制御部５から駆動回路3aを介して与えられる動作指令に従って駆動制御されるようになしてあり、この駆動制御に応じた操舵モータ３の回転が運動変換機構により操舵軸11の軸長方向の移動に変換され、この移動に応じて前述した操舵が行われる。なお、操舵モータ３の構成及び配設態様は、操舵軸11への伝動構成を含めて、図１に示す以外の適宜の構成にて実現することができる。
【００１７】
このように操舵モータ３のの駆動に応じて操舵される車輪10，10の実舵角は、操舵軸11と一側のタイロッド13との連結部の変位を検出すべく構成された実舵角センサ15により検出され、操舵制御部５に与えられている。また、両側のタイロッド13，13には、これらの軸方向に作用する軸力を検出するタイロッド軸力センサ（反力センサ）16，16が付設されており、これらによる軸力の検出結果は、操舵に伴って舵取機構１に実際に加わる操舵反力を示す信号として操舵制御部５に与えられている。
【００１８】
一方、操舵部材としてのステアリングホイール２は、その回転軸となるコラム軸20を回転自在に支持するコラムハウジング21を介して、図示しない車室内部の適宜部位に配してある。
【００１９】
コラムハウジング21の中途部外側には、これと軸心を直交するように反力モータ４が取り付けてあり、この反力モータ４の出力軸は、コラムハウジング21の内部に延設され、ウォームギヤ減速機構（図示せず）を介してコラム軸20の中途部に伝動構成されている。なお、反力モータ４のコラムハウジング21への取付け態様、同じくコラム軸20への伝動構成は、図１に示す構成に限らず、適宜の構成にて実現することができる。
【００２０】
本発明に係る車両用操舵装置の特徴は、反力モータ４自体の構成にある。図２は、反力モータ４の第１の実施の形態を略示する縦断面図である。本図に示す反力モータ４は、外装ハウジング40の内部に回転自在に支持されたモータ軸41と、モータ軸41の中途部に同軸的に嵌着固定された回転子42と、外装ハウジング40に内嵌保持され、回転子42の外側を囲繞する固定子43とを備えている。回転子42は、導体金属からなるかご形巻線44及び積層鉄心45を備え、また固定子43は、回転子42の外周にわずかなギャップを隔てて対向する筒形のステータ鉄心46及びこれに保持された巻線47を備えている。
【００２１】
以上の構成を有する反力モータ４は、固定子43の巻線47を流れる一次電流（交番電流）によって形成される回転磁界内において、回転子42のかご形巻線43に発生する誘導電流の作用により回転トルクを発生する誘導モータ（インダクションモータ）であり、周期的なトルク変動、所謂、コギングトルクを伴わない滑らかな回転が得られる。
【００２２】
図３は、反力モータ４の第２の実施の形態を略示する縦断面図である。本図に示す反力モータ４は、外装ハウジング 40aの内部に回転自在に支持されたモータ軸 41aと、モータ軸 41aの中途部に同軸的に嵌着固定された回転子 42aと、外装ハウジング 40aに内嵌保持され、回転子 42aの外側を囲繞する固定子 43aとを備えている。回転子 42aの外周には、周方向に等配をなして複数の突極 44aが突設され、これらの突極 44aと夫々の間の凹部との間にインダクタンス差を設けるようにしてある。また固定子 43aの内周には、夫々に巻線 45aが集中巻された複数の突極 46aが突設され、回転子 42aの突極 44aとわずかなギャップを隔てて対向させてある。
【００２３】
以上の構成を有する反力モータ４は、固定子 43aの巻線 45aに回転子 42aの突極 44aが近付くタイミングにて電流を流し、回転子 42aが固定されたモータ軸 41aに、自己インダクタンスと相互インダクタンスとの変化に基づくリラクタンストルクを発生させるように構成されたシンクロナスリラクタンスモータであり、周期的なトルク変動、所謂、コギングトルクを伴わない滑らかな回転が得られる。
【００２４】
このように、誘導モータ又はシンクロナスリラクタンスモータとして構成された反力モータ４は、駆動回路4aに操舵制御部５から後述の如く与えられる動作指令に従って駆動制御されるようになしてあり、この駆動制御に応じて反力モータ４が発生する回転トルクが減速下にてコラム軸20に伝えられ、ステアリングホイール２に反力が付与される。
【００２５】
このような反力に抗して回転操作されるステアリングホイール２の操作角は、コラムハウジング21の中途部に付設された操舵角センサ22により検出されており、この検出結果は操舵制御部５に与えられている。更に操舵制御部５には、車両の各部に設置された走行状態センサ23から、車速、ヨーレート、横加速度、前後加速度等の操舵に影響を与える走行状態の検出結果が与えられている。
【００２６】
操舵制御部５による操舵モータ３の制御は、例えば、操舵角センサ22により検出されるステアリングホイール２の操作角度に所定の制御ゲインを乗じて目標舵角を求め、この目標舵角と、実舵角センサ15により検出される操舵用の車輪10，10の実舵角との偏差に基づくフィードバック制御により操舵モータ３の駆動電流を増減せしめて行われる。
【００２７】
このとき走行状態センサ23により検出される走行状態は、前記制御ゲインの選定に用いられる。この制御ゲインは、例えば、車速の増大に伴って減少し、またヨーレート、横加速度により定まる車両の旋回程度の増大に伴って減少する値として設定されている。これにより前記目標舵角は、高速走行中に小、低速走行中に大となり、また旋回走行中には、急旋回となるに従って小さくなり、このような目標舵角に基づく操舵モータ３の制御により、走行状態に応じた操舵特性が得られる。
【００２８】
また操舵制御部５による反力モータ４の制御は、例えば、タイロッド軸力センサ16，16からの入力に基づいて舵取機構１に加えられている実反力を求め、求められた実反力に所定の制御ゲインを乗じてステアリングホイール２に加えるべき目標反力を算出し、この目標反力に対応する回転トルクを発生させるべく行われるトルク制御であり、このトルク制御は、反力モータ４として図２に示す誘導モータが用いられている場合、駆動回路4a中のインバータの制御により、固定子43の巻線47に流れる一次電流の周波数を増減せしめて行われ、また反力モータ４として図３に示すシンクロナスリラクタンスモータが用いられている場合、駆動回路4a中の電流調整部の制御により、固定子 43aの巻線 45aに流れる電流を増減せしめて行われる。
【００２９】
このとき走行状態センサ23により検出される走行状態は、前記制御ゲインの補正に用いられる。この補正は、例えば、車速及び旋回程度の増大に応じて制御ゲインを大とし、また前後加速度により求められる減速程度の増大に応じて制御ゲインを大とするように行われる。このように補正された目標反力に基づく反力モータ４の前述した制御により、ステアリングホイール２には、舵取機構１に加わる実反力を走行状態に応じて補正してなる反力が加えられることとなり、該ステアリングホイール２を操作する運転者に適正な操舵感を体感させることができる。
【００３０】
更に、本発明に係る車両用操舵装置においては、ステアリングホイール２に反力を加えるべく駆動される反力モータ４として、図２に示す如く構成された誘導モータ、又は図３に示す如く構成されたシンクロナスリラクタンスモータが用いられており、これらのモータは、前述の如く、コギングトルクを伴わない滑らかな回転トルクを発生するから、この反力モータ４により反力付与がなされるステアリングホイール２を操作する運転者に、滑らかで良好な操舵感を体感させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る車両用操舵装置の全体構成を示す模式的ブロック図である。
【図２】反力モータの第１の実施の形態を略示する縦断面図である。
【図３】反力モータの第２の実施の形態を略示する縦断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    舵取機構
２    ステアリングホイール（操舵部材）
４    反力モータ
【図１】
2005178540.tif 000003
【図２】
2005178540.tif 000004
【図３】
2005178540.tif 000005