(57)【要約】【課題】転舵モータ制御装置に異常が生じた場合においても、転舵モータに対して常時必要かつ十分な電力を供給する手段を提供すること。【解決手段】ベース４３ｂは円筒形をしており、その軸は上記のｚ軸に一致している。Ｕ，Ｖ，Ｗの各相に接続された各分配子（３９Ｕ，３９Ｖ，３９Ｗ）はそれぞれ、ｚ軸周りに、４０°×ｍ回転に対する回転対称形を構成する様に同心円状に配置されている。各分配子の間に設けられたスリットＳのスリット幅は、それぞれ何れもｚ軸に近づくにつれて広がっている。平面α上における各分配子の平面形状が等脚台形になっているが、各分配子間のスリット幅がｚ軸からの距離ｒに対して単調減少するような設定になっていれば、各分配子の平面形状は任意で良い。ガイドＢＧ１，ＢＧ２は、内部空間３６Ｒの側壁面上に固定されていて、各摺動子４１，４２をそれぞれ動径方向に案内する。【選択図】図５
2007314142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に備えた操舵ハンドルと転舵輪とを機械的に切り離し、転舵モータ制御装置により前記操舵ハンドルの操作に応じて転舵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、
前記操舵ハンドルの回転角に応じて前記転舵モータへの各相電流を発生する分配子と、前記分配子に対して摺動接触し、前記操舵ハンドルの回転と共に回転しその回転による遠心力に応じて径方向に摺動可能に配設され、直流電源に接続される少なくとも一対の摺動子とから成る転舵モータ転流手段と、
前記転舵モータ制御装置の異常時に、該転舵モータ制御装置を前記転舵モータから電気的に切り離し、その代わりに前記転舵モータ転流手段を前記転舵モータに電気的に接続する接続切替手段と、
を有し、
前記摺動子の前記分配子に対する径方向の位置が増大するに連れて、前記各相電流を大きくするように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】
前記転舵モータ転流手段は、
前記摺動子と共に回転し、前記摺動子を前記径方向へ摺動可能に案内するガイドと、
前記遠心力に抗する弾性抗力を前記摺動子に与える抗力付与手段と
を有する
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。
【請求項３】
前記分配子の各相間のスリット幅は、
前記径方向の位置が増大するに連れて減少する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のステアバイワイヤシステム。
【請求項４】
前記ガイドは、前記摺動子の径方向の位置に応じて、該摺動子と接触する複数の接点を有し、前記各接点を介して、前記摺動子は前記直流電源に接続されることを特徴とする請求項２に記載のステアバイワイヤシステム。
【請求項５】
前記接点は、前記摺動子の径方向の位置が大きくなるにしたがって、前記摺動子と接触する前記接点の数が多くなるように配設されていることを特徴とする請求項４に記載のステアバイワイヤシステム。
【請求項６】
前記ガイドは、前記摺動子の径方向の位置に応じて、該摺動子と接触する面積が増大する接点を有し、前記接点を介して、前記摺動子は前記直流電源に接続されることを特徴とする請求項２に記載のステアバイワイヤシステム。
【請求項７】
前記接点と、前記直流電源との間には、前記各相電流の大きさを制御する回路を有することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のステアバイワイヤシステム。
【請求項８】
前記各接点には、その径方向の配設位置が増大するほど、高電圧の直流電源に接続されていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のステアバイワイヤシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に備えた操舵ハンドルと転舵輪とを機械的に切り離し、前記操舵ハンドルの操作に応じて転舵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関し、特に、転舵モータを駆動制御する転舵モータ制御装置に異常が生じた場合にも、代替的な制御手段と転舵モータによって転舵輪を電気的に駆動制御する緊急避難的な転舵手段を有するステアバイワイヤシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば下記の特許文献１などにも記載されているが、上記の様な緊急避難に足る転舵手段を備えるために、モータ駆動制御回路及び位置センサを３重に具備したステアバイワイヤシステムが従来から知られている。
しかし、この特許文献１の従来のステアバイワイヤシステムでは、単に同じ構成の装置（モータ駆動制御回路及び位置センサ）を３重に設けて冗長性をもたせているだけであり、よって、３重装備された各装置が同一の原因により同時に同様の異常を来す恐れが払拭できない。したがって、この様な装置構成に従う限り、当該システムにおいて高い信頼性を確保することは難しい。また、これらの３重化によって、モータ駆動制御回路や位置センサなどの搭載スペースも約３倍必要となるため、緊急避難手段に関する搭載性の面でも不利である。
【０００３】
これらの問題を解決する技術として、本願発明の出願人は先に、下記の特許文献２に記載の発明について既に特許出願している。この従来技術は、緊急避難時にモータ電源切替装置を用いて転舵モータへの給電経路を切り替えると共に、操舵ハンドルと連動する機械式整流器を使って、転舵モータに対する駆動制御（３相制御）を、操舵操作に基づいてメカニカルに実現する点に大きな特徴がある。
【０００４】
本願発明は、特許文献２に記載した上記の従来技術に対する更なる拡張、改良、または変形に相当するものである。
【特許文献１】特開２００３−２００８４０号公報
【特許文献２】特開２００６−２１５５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献２のステアバイワイヤシステムにおいては、バッテリの電圧がそのまま常時転舵モータに印加される。即ち、運転者が操舵を行っていない状態においても転舵輪に対して外乱が作用した場合にもその目標位置を極力維持するために、転舵モータ（ブラシレス直流モータ）には常時大きな電流が通電される。このため、上記のステアバイワイヤシステムにおいては、バッテリの消耗が早い。また、これによって、転舵モータが過熱する恐れも生じる。
【０００６】
これらの問題を幾らか緩和するために転舵モータへの給電電圧を幾らか下げる選択肢も考えられる。しかしながら、その場合には、転舵モータのトルク不足によって、ラックが操舵操作に追従できないまま停止してしまうことがある。
例えば、操舵速度が大きくなると、転舵モータの大きな角速度に伴って転舵モータの各コイルに発生する逆起電圧も脈動しながら大きくなるが、この様な場合には、その逆起電圧に対して給電電圧が過渡的に不十分となる状態が生じて、転舵モータに電流が流れなくなり、ラックが停止してしまうことがあった。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、転舵モータ制御装置に異常が生じた場合においても、転舵モータに対して常時必要かつ十分な電力を供給する手段を提供することにより、ステアバイワイヤシステムにおける過剰な電力消費や発熱を抑制するとともに、操舵操作に対する転舵モータの追従性能を常時確保することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するためには、以下の手段が有効である。
即ち、本発明の第１の手段は、車両に備えた操舵ハンドルと転舵輪とを機械的に切り離し、転舵モータ制御装置により操舵ハンドルの操作に応じて転舵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、操舵ハンドルの回転角に応じて転舵モータへの各相電流を発生する分配子と、この分配子に対して摺動接触し操舵ハンドルの回転と共に回転しその回転による遠心力に応じて径方向に摺動可能に配設され直流電源に接続される少なくとも一対の摺動子とから成る転舵モータ転流手段と、上記の転舵モータ制御装置の異常時に該転舵モータ制御装置を転舵モータから電気的に切り離しその代わりに転舵モータ転流手段を転舵モータに電気的に接続する接続切替手段とを有し、摺動子の分配子に対する径方向の位置が増大するに連れて各相電流を大きくすることである。
【０００９】
ただし、上記の摺動子の回転運動は、操舵ハンドルの回転軸周りの回転運動に限定されるものではなく、操舵操作に基づいて動作する例えば加減速機などが有する任意の回転軸周りの回転運動であっても良い。また、特に、その回転運動の回転軸を略鉛直方向に設定した場合には、重力の向きが上記の遠心力の向きと略垂直になるので、遠心力などの遠心方向（動径方向）の力が、回転軸から等距離に位置する各部または各部品の間で略均等に作用すると言う利点を得ることもできる。
【００１０】
また、本発明の第２の手段は、上記の第１の手段の転舵モータ転流手段において、上記の摺動子と共に回転しその摺動子を径方向へ摺動可能に案内するガイドと、遠心力に抗する弾性抗力を摺動子に与える抗力付与手段とを備えることである。
【００１１】
また、本発明の第３の手段は、上記の第１または第２の手段において、上記の分配子の各相間のスリット幅を、径方向の位置が増大するに連れて減少させることである。
【００１２】
また、本発明の第４の手段は、上記の第２の手段において、摺動子の径方向の位置に応じて該摺動子と接触する複数の接点を上記のガイドに設け、これらの各接点を介して上記の摺動子を直流電源に接続することである。
【００１３】
また、本発明の第５の手段は、上記の第４の手段において、摺動子の径方向の位置が大きくなるにしたがって、摺動子と接触する接点の数が多くなるように、上記の各接点を配設することである。
【００１４】
また、本発明の第６の手段は、上記の第２の手段において、摺動子の径方向の位置に応じて該摺動子と接触する面積が増大する接点を上記のガイドに設け、その接点を介して摺動子を直流電源に接続することである。
【００１５】
また、本発明の第７の手段は、上記の第４または第５の手段において、上記の接点と直流電源との間に、各相電流の大きさを制御する回路を設けることである。
【００１６】
また、本発明の第８の手段は、上記の第４または第５の手段において各接点に、その径方向の配設位置が増大するほど高電圧の直流電源に接続することである。
以上の本発明の手段により、前記の課題を効果的、或いは合理的に解決することができる。
【発明の効果】
【００１７】
回転する上記の摺動子に作用する遠心力Ｆは、次式（１）によって与えられる。
（遠心力Ｆ）
Ｆ  ＝  ｍｒω2 ＝（ｍ／ｒ）ｖ2                                     …（１）
ここで、ｍは回転する摺動子の質量、ωはその回転軸周りの回転角速度、ｒはその回転軸周りの回転半径であり、摺動子に作用する遠心力Ｆはこの様に、操舵ハンドルを操舵操作する際の操舵速度ｖ（＝ｒω）の２乗に比例する。
【００１８】
そして、上記の摺動子は遠心方向（動径方向）にスライド自在に摺動するため、この摺動子に作用する上記の遠心力が大きな時ほど、その回転軸から遠い所に摺動子を配置することができる。したがって、この摺動子の遠心方向へのスライド作用を用いて、これらの摺動子と上記の分配子との接触状態（即ち通電状態）を可変制御すれば、上記の転舵モータ転流手段においては、直流電源に各相を選択的に接続する転流作用と、当該摺動子自身を流れる電流の大小を、操舵ハンドルの回転速度に応じて調節する通電電流調整作用の双方を同時に得ることができる。
【００１９】
このため、本発明の第１の手段によれば、上記の転舵モータ転流手段が転舵モータに電気的に接続された際に、その転舵モータへの給電電流を操舵速度ｖの大きさに対して単調増加させることができ、その時の操舵速度に見合った適量の電流を、上記の転舵モータ転流手段を介して上記の転舵モータに常時通電させることができる。
したがって、本発明の第１の手段によれば、転舵モータ制御装置に異常が生じた場合においても、ステアバイワイヤシステムにおける過剰な電力消費や発熱を抑制するとともに、操舵操作に対する転舵モータの追従性能を常時確保することができる。
【００２０】
また、本発明の第２の手段によれば、操舵ハンドルの回転速度の変化に伴って遠心方向（動径方向）に移動する摺動子が、上記の遠心力とそれに抗する上記の弾性抗力との均衡点上に配置されるため、この摺動子をガイドに沿った所定の移動経路上に、乱れることなく安定かつ円滑に位置付けることができる。したがって、操舵操作に連動したこの様な摺動子の安定した位置変動作用を利用すれば、この摺動子をも含めた上記の機械的な構成によって、転舵モータへの給電電流を操舵速度の変化に応じて安定的に変化させることが可能となる。
【００２１】
より具体的には、例えば本発明の第２の手段に本発明の第３の手段を適用した場合、上記の遠心力が大きな時ほど、摺動子が分配子と接触する部位での分配子の各相間でのスリット幅が安定的に単調減少し、これによって、各相のデッドタイム（非通電時間）の長さが自動的に調節される。したがって、この場合には、操舵速度が大きな場合ほどそれに応じた適当な大きさの電流実効値を安定的に得ることが可能となる。
【００２２】
また、本発明の第４の手段によれば、摺動子と上記の各接点との接触状態（ｏｎ／ｏｆｆ状態の組み合わせ）に基づいて、転舵モータに対する給電電流を可変制御することが可能となる。より具体的には、例えば、本発明の第５の手段によると、摺動子に電気的に接続される電流路の本数を、摺動子に作用する遠心力の増大に応じて増加させることができるので、転舵モータに対する給電電流をこの遠心力の大きさに対して段階的に可変制御することが可能となる。
【００２３】
また、本発明の第６の手段によると、摺動子と上記の接点との接触面積を、遠心力の増大に応じて増加させることができるので、遠心力の大きさに対して連続的に、転舵モータに対する給電電流を可変制御することが可能となる。
【００２４】
また、本発明の第７の手段によれば、上記の回路と各接点を含めて可変抵抗回路を構成することができ、摺動子と直流電源との間に配設されるこの可変抵抗回路の抵抗値を上記の遠心力が大きな場合ほど小さくすることができる。このため、転舵モータにおいては、操舵速度が大きな場合ほどそれに応じた大きな通電電流を得ることができる。
【００２５】
また、本発明の第８の手段によれば、摺動子に作用する遠心力が大きな場合ほど、転舵モータに対する給電電圧を大きくすることができるため、遠心力の大きさに対して段階的に、転舵モータに対する給電電流を可変制御することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は、本願発明に係わるステアバイワイヤシステムの主要構成を例示するシステム構成図である。ラック１６の両端に連結された１対のタイロッド１７，１７は、各転舵輪５０，５０に連結されている。ラック１６が挿通された筒形ハウジング１８には、ブラシレス直流モータ２０（転舵モータ）によって駆動されるギヤボックス１８Ｇが取り付けられており、このギヤボックス１８Ｇから突出したピニオンギヤ１９は、ラック１６と噛合している。ブラシレス直流モータ２０の回転位置は位置センサ２９によって検出されて、モータ駆動制御回路５１を有する転舵モータ制御装置６０に入力される。
【００２７】
ハンドル１１を回転自在に支持するステアリングシャフト１２には、トルクセンサ３３が取り付けられており、このステアリングシャフト１２は、ギヤボックス３０を介して反力モータ３１に接続されている。この反力モータ３１は、運転者の操舵操作に対して操舵反力を与えるためのトルクを発生するブラシ付き直流モータであり、転舵モータ制御装置６０によって駆動制御される。位置センサ３２は反力モータ３１のロータの回転角を検出する。また、転舵モータ制御装置６０は、反力モータ３１に対する制御機能をも有しており、位置センサ３２によって検出された反力モータ３１のロータの回転角や、トルクセンサ３３が検出した操舵トルクなどの各種の制御パラメータに基づいて、反力モータ３１の駆動制御を実行する。
【００２８】
これらの構成により、モータ駆動制御回路５１の出力ラインＬ２がモータ電源切替装置４６（接続切替手段）によってブラシレス直流モータ２０に接続されている場合、即ち、転舵モータ制御装置６０の正常時には、モータ駆動制御回路５１によってブラシレス直流モータ２０が駆動制御されて、各転舵輪５０，５０が転舵される。
【００２９】
一方、機械式整流器３５（転舵モータ転流手段）の出力ラインＬ１がモータ電源切替装置４６によってブラシレス直流モータ２０（転舵モータ）に接続されている場合、即ち、転舵モータ制御装置６０の異常時には、転舵モータ制御装置６０がモータ２０、３１の駆動制御系統から切り離され、機械式整流器３５によってブラシレス直流モータ２０が駆動制御されて各転舵輪５０，５０が転舵される。この機械式整流器３５は、例えば後述の実施例１や、或いは実施例２の中で例示する様に構成することができる。そして、この機械式整流器３５によって、ハンドル１１に対する操舵操作に応じた位相を有する３相矩形波交流電圧を、バッテリーＢＴから供給される適当な直流電圧から生成して、ブラシレス直流モータ２０に印加することができる。
【００３０】
図２に、このステアバイワイヤシステム１０の操舵系の機械的な構成を示す。ステアリングシャフト１２の先端には、ギヤボックス３０の内部に位置するウォームホイール１２Ｗが固定されており、このウォームホイール１２Ｗは、反力モータ３１のロータ３１Ｒの先端に固定されたウォームギヤ３１Ｗと噛合している。これによって、ロータ３１Ｒとハンドル１１とが互いに機械的に回転自在に連動され、例えば転舵モータ制御装置６０の正常時は、転舵モータ制御装置６０の反力モータ３１に対する駆動制御に基づいて、ハンドル１１に適度な反力が与えられる。
なお、上記の出力ラインＬ１（図１）は、本図２に記載されている様に機械式整流器３５から出ている３本（３相）の出力配線４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗから構成されている。
【００３１】
図３に、上記の機械式整流器３５の論理的な構成と、電気的な接続形態を例示する。機械式整流器３５の出力ラインＬ１を構成する３相の出力配線４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗは、モータ電源切替装置４６に備えた接点４４を介して、ブラシレス直流モータ２０の各相回路２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗに接続されており、一方、モータ駆動制御回路５１の出力ラインＬ２を構成する出力配線５５Ｕ，５５Ｖ，５５Ｗは、モータ電源切替装置４６に備えた接点４５を介して、ブラシレス直流モータ２０の各相回路２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗに接続されている。
【００３２】
転舵モータ制御装置６０の正常動作時には、モータ電源切替装置４６に出力される所定の制御信号に基づいて、接点４５がＯＮ状態に、接点４４がＯＦＦ状態になる。逆に、転舵モータ制御装置６０に異常が生じた場合には、上記の制御信号の出力が抑止されて、接点４５がＯＦＦ状態に、接点４４がＯＮ状態になるため、この時より、機械式整流器３５は、ブラシレス直流モータ２０に対して３相交流電流を給電することができる。
【００３３】
また、転舵モータ制御装置６０の異常時に機械式整流器３５は、後から実施例１や実施例２においてより具体的に説明する様に、ハンドル１１の回転動作に対して機械的に連動する。この時、各摺動子４１，４２に接触する分配子３９Ｕ，３９Ｖ，３９Ｗが、操舵操作に同期して随時適正に切り替わり、それによって、ブラシレス直流モータ２０の各相回路２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗに流される相電流が変化するため、機械式整流器３５に印加される直流電圧は、操舵操作に同期した３相矩形波交流電圧に変換される。したがって、これらの作用の結果、転舵輪５０，５０は、ハンドル１１に追従して転舵される。
【００３４】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
ただし、本発明の実施形態は、以下に示す個々の実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００３５】
図４は、本実施例１における機械式整流器３５の機械的な構造を示す断面図である。本図４に示す様に、機械式整流器３５は、回転入力軸３６Ｊの回転軸であるｚ軸の周りを回転する摺動子ホルダ３６と、回転しない非回転体４３とを備えている。非回転体４３は、カバー４３ａとベース４３ｂとからなる。ベース４３ｂは、車両に固定されており、このベース４３ｂには、一端有底の円筒形のカバー４３ａが固定されている。そして、このベース４３ｂの円形底面には、金属片からなる分配子３９Ｕ，分配子３９Ｖ，分配子３９Ｗが回転方向にこの順で３周期、合計９つの分配子が等間隔に固定されている。合計３つの分配子３９Ｕは、何れも出力配線４０Ｕに接続されている。勿論、他の分配子も同様である。
【００３６】
回転運動する一端有底の円筒形の摺動子ホルダ３６の底面には、回転入力軸３６Ｊが固定されており、これらは一体となって上記のｚ軸の周りを回転する。したがって、これらは前述のロータ３１Ｒ（図２）の回転動作に伴って回転する。ベアリングＢＲは、ベース４３ｂの周りを摺動子ホルダ３６が、滑らかに回転するのを回転自在に支持する。カバー４３ａの内側面には、１対の給電ブラシ４１Ｔ，４２Ｔが配設されており、これらはそれぞれ、摺動子ホルダ３６の外側面に固定された薄板リング状の金属リング４１Ｓ，４２Ｓに接触している。したがって、回転入力軸３６Ｊが回転すると、金属リング４１Ｓは給電ブラシ４１Ｔに対して擦れながらその接触を維持しつつ回転する。このため、摺動子４１は、配線ＬＬ１を介して常時、バッテリＢＴの正電極側に電気的に接続された状態を維持することができる。同様に、摺動子４２は、配線ＬＬ２を介して常時、バッテリＢＴの負電極側に電気的に接続された状態を維持することができる。
【００３７】
摺動子ホルダ３６の内部には、これと同軸の円筒形の内部空間３６Ｒが形成されており、バネＳＰＺ１は摺動子４１をこの内部空間３６Ｒの円形底面３６ｂ上に接続している。また、バネＳＰＲ１は摺動子４１を内部空間３６Ｒの側壁面３６ａ上に接続している。摺動子４１は、これらの接続によって、動径方向（遠心方向）に揺動可能に支持されている。また、摺動子４２についても同様に、バネＳＰＲ２，ＳＰＺ２によって動径方向に揺動可能に支持されている。バネＳＰＲ１とバネＳＰＲ２は、ｚ軸に対して垂直な遠心方向（動径方向）を向いており、摺動子ホルダ３６の回転速度に応じてこの方向に適度に伸縮する。即ち、このバネＳＰＲ１とバネＳＰＲ２によって、本願発明の抗力付与手段が具現されている。
【００３８】
また、バネＳＰＺ１は、摺動子４１を各分配子（３９Ｕ，３９Ｖ，３９Ｗ）に対して適度に押しつける働きを奏する。同様に、バネＳＰＺ２は、摺動子４２を各分配子（３９Ｕ，３９Ｖ，３９Ｗ）に対して適度に押しつける働きを奏する。したがって、各摺動子４１，４２は、摺動子ホルダ３６の回転により、ベース４３ｂに固定された各分配子（３９Ｕ，３９Ｖ，３９Ｗ）に対して擦れながらその接触を維持しつつ回転する。
【００３９】
以上の機械式整流器３５の機械的な構成により、１対の給電ブラシ４１Ｔ，４２Ｔの間に供給される直流電流を、回転入力軸３６Ｊの回転に同期した位相を有する３相矩形波交流電流に変換して、出力配線４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗ（図１、図２の出力ラインＬ１）から出力することができる。
そして、この時、以下に例示する電流可変機構（給電電流変更手段）に基づいて、その電流の実効値は、回転入力軸３６Ｊの回転速度に応じて適当に加減される。
【００４０】
図４に示すｚ軸に垂直な平面αを見た時の平面図を図５に示す。ベース４３ｂは円筒形をしており、その軸は上記のｚ軸に一致している。Ｕ，Ｖ，Ｗの各相に接続された各分配子（３９Ｕ，３９Ｖ，３９Ｗ）はそれぞれ、ｚ軸周りに、４０°×ｍ回転（ｍは任意整数）に対する回転対称形を構成する様に、同心円状に配置されている。摺動子と接触するこれらの各分配子の接触面は、全てｚ軸に垂直な同一平面上にある。互いに隣り合う各分配子の間に設けられたスリットＳのスリット幅は、それぞれ何れもｚ軸に近づくにつれて広がっている。本図５では、平面α上における各分配子の平面形状が等脚台形になっているが、各分配子間のスリット幅がｚ軸からの距離ｒに対して単調減少するような設定になっていれば、各分配子の平面形状は任意で良い。
【００４１】
ガイドＢＧ１，ＢＧ２は、内部空間３６Ｒの側壁面上に固定されていて、各摺動子４１，４２をそれぞれ動径方向に案内する。これらの構成により、各摺動子は、分配子の接触面との接触を維持しつつ、回転各方向にも遠心方向（動径方向）にもそれぞれ独立に摺動自在に運動することができる。
したがって、この構成によれば、各相の電流は電気角３６０°当りの非通電期間（デッドタイム）の割合が変わるので、それによって電流の実効値が変化する。その様子を図６のグラフに例示する。
【００４２】
例えば、操舵速度が低い時には、摺動子４１，４２に作用する遠心力が小さいため、動径方向のバネＳＰＲ１とバネＳＰＲ２により摺動子４１，４２がそれぞれ何れもｚ軸寄りに配置される。このため、各摺動子４１，４２はそれぞれ何れもスリット幅が広い位置で回転することになる。その結果、各相の電流については、電気角３６０°当りの非通電期間の割合が大きくなり、各相の電流の実効値は小さくなる。したがって、この構成によれば、操舵速度が低い時には、過剰な電力消費や過熱が抑制される。
【００４３】
また、操舵速度が高い時には、摺動子４１，４２に作用する遠心力と、バネＳＰＲ１、バネＳＰＲ２の各弾性反力との釣り合いの位置がそれぞれｚ軸から遠のくので、摺動子４１，４２はそれぞれ外側に配置されてスリット幅が狭い位置で回転する様になる。そのため、各相の電流の実効値は大きくなる。
したがって、各バネのバネ係数を適当に調整すれば、必要な実効値の電流が流れるように最適化することができる。
【００４４】
即ち、本実施例１の機械式整流器３５を図１のステアバイワイヤシステム１０に搭載すれば、転舵モータ制御装置６０の異常時においても、操舵速度に見合った電流を常時、機械式整流器３５（転舵モータ転流手段）を経由して転舵モータ（ブラシレス直流モータ２０）に給電することができ、これによって、転舵モータ制御装置に異常が生じた場合においても、該システムにおける過剰な電力消費や発熱を抑制するとともに、操舵操作に対する転舵モータの追従性能を常時確保することができる。
【実施例２】
【００４５】
本実施例２の機械式整流器３５′では、各分配子間のスリット幅が占めるｚ軸周りの角度をｚ軸からの距離によらず一定とし、その代わりに、機械的に可変制御される可変抵抗回路（以下の並列抵抗回路）を用いて、所望の給電電流変更手段を実現する。
図７に本実施例２の機械式整流器３５′の断面図を示す。バッテリＢＴの正電極側は、３つの抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を有してなる並列抵抗回路を介して、摺動子４１に接続される。言い換えれば、この並列抵抗回路は、各抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に対してそれぞれ順次直列接続される各給電ブラシ（４１Ｔ１，４１Ｔ２，４１Ｔ３）や各金属リング（４１Ｓ１，４１Ｓ２，４１Ｓ３）や各配線（ＬＬ１１，ＬＬ１２，ＬＬ１３）や後述の各給電セグメント（ＳＧ１，ＳＧ２，ＳＧ３）から成る３重並列の並列接続回路によって構成されている。
【００４６】
図８に、摺動子４１の周辺の斜視図を模式的に示す。本図８における摺動子４１の配置及び配向は、図７における摺動子４１に合わせて記載されており、これらの各図中には同一の方向を示すｘｙｚ座標軸が描かれている。摺動子４１，４２の摺動面４１ａは常時、図７中の平面β上に配置されている。以下、この平面βをｘｙ平面に選び、かつ、このｘｙ平面をｒθ極座標で表した円筒座標系を用いて説明する場合がある（図８）。
【００４７】
図８に示す様に摺動子４１は、サブホルダＳＨＬの中に配置されており、このサブホルダＳＨＬの上面ＳＨＬａは、図７の摺動子ホルダ３６の内部空間３６Ｒを構成する側壁面３６ａ上に接着固定されている。このサブホルダＳＨＬは、下記の各バネと共に、本願発明のガイドを構成するものである。
このサブホルダＳＨＬの４方の側壁はそれぞれ略平板状であり、これらは互いに接合されて角張った筒状に形成されている。ｘ軸方向に張られたバネＳＰＲ１の一端は、このサブホルダＳＨＬの上側の内壁面上に接続されている。また、ｚ軸方向に張られたバネＳＰＺ１の一端Ｑは、図７と図８に示す様に、内部空間３６Ｒの円形底面３６ｂ上に接続されている。また、回転方向、即ちθ方向に張られたバネＳＰΘの一端は、このサブホルダＳＨＬの左側の内壁面上に接続されている。このバネＳＰΘは、摺動子４１の接触面４１ｂを各給電セグメント（ＳＧ１，ＳＧ２，ＳＧ３）に対して適度に押しつける働きを奏する。摺動子４１の接触面４１ａは、各分配子（３９Ｕ，３９Ｖ，３９Ｗ）に接触する面である。これらの接続によって、摺動子４１はｒ軸方向（動径方向）に揺動可能に支持されている。
【００４８】
サブホルダＳＨＬの右側の側壁の一部を構成する各給電セグメントＳＧ１，ＳＧ２，ＳＧ３は、それぞれ１片の金属板から形成されており、ｒ軸方向の正の向きに、給電セグメントＳＧ１，ＳＧ２，ＳＧ３の順に並べられている。これらは、摺動子４１の径方向の位置に応じて摺動子４１と接触するもの（接点）であり、互いに隣り合う各給電セグメントの間には、スリットが設けられている。そして、給電セグメントＳＧ１は配線ＬＬ１１に、給電セグメントＳＧ２は配線ＬＬ１２に、給電セグメントＳＧ３は配線ＬＬ１３にそれぞれ電気的に接続されている。即ち、配線ＬＬ１１は金属リング４１Ｓ１と給電セグメントＳＧ１とを電気的に接続し、配線ＬＬ１２は金属リング４１Ｓ２と給電セグメントＳＧ２とを電気的に接続し、配線ＬＬ１３は金属リング４１Ｓ３と給電セグメントＳＧ３とを電気的に接続している。
【００４９】
以下、図９−Ａ，−Ｂ，−Ｃを用いて、本実施例２における給電電流変更手段について説明する。本実施例２においては、バネＳＰＲ１によって、本願発明の抗力付与手段が具現されている。
即ち、例えば、操舵速度が低い時には、摺動子４１に作用する遠心力が小さいため、ｒ軸方向（動径方向）に作用するバネＳＰＲ１の弾性反力とこの遠心力との均衡点はｚ軸寄りの内側に位置し、よって摺動子４１は、最も内側の給電セグメントＳＧ１にだけ接触する。このため、バッテリＢＴの正電極と摺動子４１は、１つの抵抗Ｒ１のみを介して電気接続される。したがって、バッテリＢＴから摺動子４１に流れる電流は小さくなる。その結果、過剰な電力消費や過熱が抑制される。
【００５０】
一方、操舵速度が高い時には、摺動子４１に作用する遠心力が大きくなるため、摺動子４１が外側に移動し、その結果、摺動子４１は複数の給電用セグメント（ＳＧ１とＳＧ２、或いは、ＳＧ１とＳＧ２とＳＧ３）と接触する。そのため、バッテリＢＴと摺動子４１の間には複数の抵抗（Ｒ１とＲ２、或いは、Ｒ１とＲ２とＲ３）が並列に介在することになり、当該並列抵抗回路の全抵抗値は操舵速度の増大に伴って小さくなる。
したがって、摺動子４１に対する給電電流は、操舵速度の増大に伴って大きくなる。この時、常時必要な大きさの電流が流れる様に、各抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の抵抗値をそれぞれ最適化しておけば、ステアバイワイヤシステム１０の緊急避難時にも、所望の追従性能を確保することができる。
なお、上記の可変抵抗回路（並列抵抗回路）における抵抗の並列度は、２以上の任意数に構成することが可能である。
【００５１】
以上の構成によっても、転舵モータ制御装置６０の異常時に、操舵速度に見合った電流を常時、機械式整流器３５′（転舵モータ転流手段）を経由して転舵モータ（ブラシレス直流モータ２０）に給電することができる。したがって、本実施例２の機械式整流器３５′を備えたステアバイワイヤシステム１０を用いれば、転舵モータ制御装置に異常が生じた場合においても、該システムにおける過剰な電力消費や発熱を抑制するとともに、操舵操作に対する転舵モータの追従性能を常時確保することができる。
【００５２】
なお、以上の実施例２では、転舵モータへの給電電流を可変制御するために、給電セグメントＳＧ１，ＳＧ２，ＳＧ３をサブホルダＳＨＬに配設したが、これらの給電セグメントは任意数設けることができる。また、給電セグメントと摺動子との接触面積の大きさによって給電電流が変化するように構成しても良い。
【００５３】
例えば、図１０−Ａに例示する様に、１１個の抵抗を並列に接続した可変抵抗回路Ｒ０を構成し、各抵抗の一端にはそれぞれ、摺動子４１と接触する給電セグメントＳＧ１〜ＳＧ１１を接続する。この可変抵抗回路Ｒ０の抵抗値は、遠心力を受ける摺動子４１のｒ軸方向における摺動によって状態制御される、摺動子４１の各給電セグメントに対する接触状態によって変化する。そして、その接触状態は、摺動子４１の上面４１ｃの位置を表す動径方向座標ｒの可動範囲Ａ（ｒmin ≦ｒ≦ｒmax ）で一意に示すことができ、各給電セグメントＳＧ１〜ＳＧ１１に接続する上記の各抵抗の抵抗値（Ｒ１〜Ｒ１１）を、例えば次式（２）に例示する様に設定すれば、ｒ軸方向に作用する遠心力が大きい時ほど摺動子４１に大きな電流を通電させることができる。
（抵抗値Ｒ１〜Ｒ１１）
Ｒ１≧Ｒ２≧Ｒ３≧Ｒ４≧Ｒ５≧Ｒ６≧・・・≧Ｒ１１，
Ｒｉ＞Ｒｉ＋５                                                      …（２）
【００５４】
また、例えば、図１０−Ｂに例示する様に、給電セグメントＳＧ１と摺動子４１との接触面積Ｓを、摺動子４１に作用する遠心力に基づいて可変制御する様にしても良い。これは、両者間の接触面積が大きくなるほど、給電経路上における両者間の接触抵抗が小さくなることを利用した構成であり、当該構成に従えば、摺動子と上記の接点との接触面積を、遠心力の増大に応じて増加させることができるので、遠心力の大きさに対して連続的に、転舵モータに対する給電電流を可変制御することが可能となる。
【００５５】
また、これらの給電セグメントの接触面は、例えば図１０−Ｃに例示する様に、ｒ軸方向に離散的に配置しても良い。この場合、給電セグメントＳＧ１と摺動子４１との接触面積Ｓ１と、給電セグメントＳＧ２と摺動子４１との接触面積Ｓ２と、給電セグメントＳＧ３と摺動子４１との接触面積Ｓ３の和Ｓ（＝Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３）が、給電経路上における接触抵抗の大小を決定するパラメータとなる。
また、この場合、転舵モータへの給電電流は、摺動子４１に対する給電経路の本数によって、段階的にも変化する。
【実施例３】
【００５６】
また、各給電セグメント（接点）に、その径方向の配設位置が増大するほど高電圧の直流電源に接続することができる。図１１に、本実施例３の機械式整流器３５″の機械的な構造を示す。この機械式整流器３５″は、図７の機械式整流器３５′において、カバー４３ａの外部に配置される、給電回路の部分のみを変更したものである。即ち、本実施例３の機械式整流器３５″においては、給電部の抵抗の並列接続を廃止し、その代わりに２つのダイオードＤ１，Ｄ２の並列接続などに基づいて、給電電圧が遠心力に応じて変化する様に設定されている。
【００５７】
例えばこの様な給電部の回路構成によっても、摺動子に作用する遠心力が大きな場合ほど、転舵モータに対する給電電圧を大きくすることができるため、遠心力の大きさに対して段階的に、転舵モータに対する給電電流を可変制御することが可能となる。
【００５８】
〔その他の変形例〕
本発明の実施形態は、上記の形態に限定されるものではなく、その他にも以下に例示される様な変形を行っても良い。この様な変形や応用によっても、本発明の作用に基づいて本発明の効果を得ることができる。
（変形例１）
例えば、上記の実施例１や実施例２では、給電ブラシ４２ＴとバッテリＢＴの負電極とを直接接続したが、給電ブラシとバッテリとの間には、例えば図１２に例示する様な付加的な発電手段を追加挿入しても良い。図中の４つのダイオードから成るブリッジｂｒｇは、本願発明の発電電力供給手段を構成するものであり、この時、図１、図２の反力モータ３１は、本願発明の発電手段の作用を奏する。
【００５９】
この様な手段を追加すれば、反力モータ３１が生成する発電電圧を更に転舵モータ２０に印加することによって得られる給電電圧の昇圧作用により、転舵動作の追従性を更に改善することができる。また、これにより、転舵モータ制御装置６０が緊急停止されている場合においても、運転者の操舵操作に対して適度な操舵抵抗（操舵反力）を与えることも同時に可能となるので、操舵に伴う操舵速度の過剰な上昇を抑制する効果も同時に得られる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、操舵ハンドルと転舵輪とを機械的に切り離し、前記操舵ハンドルの操作に応じて転舵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関し、このステアバイワイヤ方式を採用する、路面走行可能な任意の移動体に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】実施例１のステアバイワイヤシステム１０の論理的なシステム構成図
【図２】ステアバイワイヤシステム１０の操舵系の機械的な構成を示す斜視図
【図３】機械式整流器３５の電気的な接続形態を例示する回路図
【図４】機械式整流器３５の機械的な構造を示す断面図
【図５】分配子における摺動子との接触面の形状を例示する平面図
【図６】電気角に対する各相の電位変化を示すグラフ
【図７】実施例２の機械式整流器３５′の機械的な構造を示す断面図
【図８】機械式整流器３５′を構成する摺動子４１周辺の斜視図
【図９−Ａ】摺動子４１周辺の接触状態を例示する断面図
【図９−Ｂ】摺動子４１周辺の接触状態を例示する断面図
【図９−Ｃ】摺動子４１周辺の接触状態を例示する断面図
【図１０−Ａ】接点の変形例を例示する接点の回路図
【図１０−Ｂ】接点の変形例を例示する接点の回路図
【図１０−Ｃ】接点の変形例を例示する接点の回路図
【図１１】実施例３の機械式整流器３５″の機械的な構造を示す断面図
【図１２】変形例１を説明する給電回路の回路図
【符号の説明】
【００６２】
１０  ：  ステアバイワイヤシステム
１１  ：  操舵ハンドル
２０  ：  転舵モータ
３５  ：  機械式整流器
３５′：  機械式整流器
３５″：  機械式整流器
３６  ：  摺動子ホルダ
３９Ｕ：  分配子
４１  ：  摺動子
６０  ：  転舵モータ制御装置
ＢＧ１  ：  ガイド
ＳＰＲ１  ：  バネ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９−Ａ】
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【図９−Ｂ】
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【図９−Ｃ】
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【図１０−Ａ】
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【図１０−Ｂ】
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【図１０−Ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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