(57)【要約】【課題】反力を二つの反力モータで制御する操舵反力付与装置において、二つのモータの駆動回路を一つとして製造コストを抑えるとともに、前記二つの反力モータの回転方向を個別に切替えての制御方法を可能とする。【解決手段】この操舵反力付与装置は、ステアリングホイール２により操舵され転舵角を可変とする転舵装置６と、操舵反力を与える反力付与部３と、クラッチ１３とを備える車両用操舵装置１に適用される。反力付与部３は、二つの反力モータ８ａ，８ｂとモータ駆動回路２１とを備える。モータ駆動回路２１は二つの各反力モータ８ａ，８ｂが互いに並列にＨブリッジ回路２６に接続される。いずれか一方の反力モータ８ａ，８ｂの両側に設けられた二つのスイッチＳＷ１，ＳＷ２により反力モータ８ａ，８ｂの接続方向を切り替える切替回路２７を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のステアリングホイールにより操舵され前記車両の車輪の転舵角を可変とする転舵装置と、前記ステアリングホイールに操舵反力を与える反力付与部と、前記反力付与部を制御する制御回路と、を備える車両用操舵装置の操舵反力付与装置において、
前記反力付与部は、二つの反力モータと、これら二つの反力モータを駆動するモータ駆動回路とを備え、
前記モータ駆動回路は、それぞれ前記各反力モータが介在し互いに並列に接続された二つの通電経路と、これら二つの通電経路の並列接続回路の両端に接続されて前記二つの反力モータに通電するＨブリッジ回路と、前記いずれか一方の通電経路に設けられ、この通電経路における前記反力モータの両側にそれぞれ接続された二つのスイッチにより前記反力モータの接続方向を切り替える切替回路とを備える、操舵反力付与装置。
【請求項２】
請求項１に記載の操舵反力付与装置において、前記切替回路は、前記二つの反力モータの一方の回転方向を正転にする経路部と、前記二つの反力モータの前記一方の回転方向を逆転にする経路部とに選択的に前記スイッチを切替える操舵反力付与装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の操舵反力付与装置において、前記ステアリングホイールの操舵動作を前記転舵装置に機械的に伝える連結状態と連結解除状態とに切換えるクラッチを備える操舵反力付与装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ステアリングホイールと転舵輪との間のトルク伝達を機械的に分離した状態の操舵装置、もしくは機械的に連結されていないステアバイワイヤ式操舵装置の、特にその操舵輪に付与する操舵反力を制御する操舵反力付与装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、操舵反力付与装置において、冗長系を構成するため、二つの反力モータを設置することが提案されているが、二つの反力モータのそれぞれに制御回路を配置している（特許文献１）。特許文献２では後輪操舵装置の二つの転舵モータを一つの駆動回路に並列に接続し、一つの制御装置で駆動している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３３８５６３号公報
【特許文献２】特許第３４７６９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、冗長系のモータを含め、二つの反力モータそれぞれに制御回路を配置しているため、制御回路が二つになりコストが増している。
特許文献２では一つの制御装置にて構成され製造コストを抑えているが、モータが共通のＦＥＴブリッジ回路に並列に接続されているため、回転方向が限定され制御方法が限定されてしまう。
【０００５】
この発明の目的は、反力を二つの反力モータで制御する操舵反力付与装置において、二つのモータの駆動回路を一つとし製造コストを抑えるとともに、前記二つの反力モータの回転方向を個別に切替えての制御方法を可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の操舵反力付与装置は、車両のステアリングホイール２により操舵され前記車両の車輪４，４の転舵角を可変とする転舵装置６と、前記ステアリングホイール２に操舵反力を与える反力付与部３と、前記反力付与部３を制御する制御回路１６とを備える車両用操舵装置１の操舵反力付与装置において、
前記反力付与部３は、二つの反力モータ８ａ，８ｂと、これら二つの反力モータ８ａ，８ｂを駆動するモータ駆動回路２１とを備え、
前記モータ駆動回路２１は、それぞれ前記各反力モータ８ａ，８ｂが介在し互いに並列に接続された二つの通電経路２３，２４と、これら二つの通電経路２３，２４の並列接続回路２５の両端に接続されて前記二つの反力モータ８ａ，８ｂに通電するＨブリッジ回路２６と、前記いずれか一方の通電経路２３，２４に設けられ、この通電経路２３，２４における前記反力モータ８ａ，８ｂの両側にそれぞれ接続された二つのスイッチＳＷ１，ＳＷ２により前記反力モータ８ａ，８ｂの接続方向を切り替える切替回路２７とを備える。
【０００７】
この構成によると、反力を二つの反力モータ８ａ，８ｂで制御する操舵反力付与装置において、二つの反力モータ８ａ，８ｂをＨブリッジ回路２６に並列に接続したため、これら二つの反力モータ８ａ，８ｂのオンオフ制御だけでなく、単一のモータ駆動電源２９でこれら二つの反力モータ８ａ，８ｂの回転方向を一緒に切替ることができる。また、いずれか一方の通電経路２３，２４に二つのスイッチＳＷ１，ＳＷ２による切替回路２７を設けたため、前記二つの反力モータ８ａ，８ｂの回転方向を個別に切替えての制御方法が可能となる。このように、二つの反力モータ８ａ，８ｂの回転方向を個別に切替えての制御方法を可能としながら、一つのＨブリッジ回路２６と切替回路２７とで反力モータ駆動回路２１が構成され、一つの制御回路１６で反力付与部３を制御することができるため、製造コストを抑えることができる。
【０００８】
この発明の操舵反力付与装置において、前記切替回路２７は、前記二つの反力モータ８ａ，８ｂの一方の回転方向を正転にする経路部２４ａと、前記二つの反力モータ８ａ，８ｂの前記一方の回転方向を逆転にする経路部２４ｂとに選択的に前記スイッチＳＷ１，ＳＷ２を切替える構成であっても良い。
このように前記切替回路２７を前記正転の経路部２４ａと逆転の経路部２４ｂと前記スイッチスイッチＳＷ１，ＳＷ２とで構成した場合、簡素な構成で前記二つの反力モータ８ａ，８ｂの回転方向の関係を切り替えることができる。
【０００９】
この発明の操舵反力付与装置において、前記ステアリングホイール２の操舵動作を前記転舵装置６に機械的に伝える連結状態と連結解除状態とに切換えるクラッチ１３を備えるようにしても良い。
このようにクラッチ１３を備えると、異常時には機械的に接続して手動による操舵が可能なようにバックアップ機能を得ることができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の操舵反力付与装置は、車両のステアリングホイールにより操舵され前記車両の車輪の転舵角を可変とする転舵装置と、前記ステアリングホイールに操舵反力を与える反力付与部と、前記反力付与部を制御する制御回路と、を備える車両用操舵装置の操舵反力付与装置において、前記反力付与部は、二つの反力モータと、これら二つの反力モータを駆動するモータ駆動回路とを備え、前記モータ駆動回路は、それぞれ前記各反力モータが介在し互いに並列に接続された二つの通電経路と、これら二つの通電経路の並列接続回路の両端に接続されて前記二つの反力モータに通電するＨブリッジ回路と、前記いずれか一方の通電経路に設けられ、この通電経路における前記反力モータの両側にそれぞれ接続された二つのスイッチにより前記反力モータの接続方向を切り替える切替回路とを備えるため、反力を二つの反力モータで制御する反力制御装置において、二つの反力モータの駆動回路を一つとし製造コストを抑えるとともに、前記二つの反力モータの回転方向を個別に切替えての制御方法を可能とできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の一実施形態に係る操舵反力付与装置を備える車両用操舵装置の概念構成を示すブロック図である。
【図２】図１のII部を拡大して示す断面図である。
【図３】図２のIII-III矢視図である。
【図４】同操舵反力付与装置におけるモータ駆動回路の回路図である。
【図５】（Ａ）は同操舵反力付与装置における第一の反力モータが出力する操舵位相差と操舵反力の関係例を示すグラフ、（Ｂ）は同操舵反力付与装置における第二の反力モータが出力する操舵位相差と操舵反力の関係例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
この発明の一実施形態を図面と共に説明する。図１は、この操舵反力付与装置を備える車両用操舵装置の概念構成を示すブロック図である。この車両用操舵装置１は、自動車をステアバイワイヤで操舵するもので、異常時には機械的に接続して手動による操舵が可能なようにバックアップ機能を備える。
【００１３】
この車両用操舵装置１の主な構成は、運転者が操舵するステアリングホイール２と、ステアリングホイール２に入力されたトルクを検出するトルクセンサ等からなる操舵トルク検出器７と、操舵反力を与える反力付与部３と、一対の前輪（転舵輪である車輪）４，４を転舵させる転舵装置６と、異常時に手動による操舵が可能なように、ステアリングホイールの回転力を機械的に転舵装置に伝達するクラッチ１３とから構成される。反力付与部３は、制御回路１６により、トルクセンサ７の検出値や転舵装置６の転舵量、前輪４，４からの荷重、車速の検出信号、および操舵角等を用いて決定された反力付与方向および反力の大きさが制御される。制御回路１６は、電子制御ユニット等からなる。
クラッチ１３には、反力付与部３から伸びる操舵軸１０と、転舵装置６に連結される転舵軸１２とが接続され、連結と非連結の切替を行う。
【００１４】
転舵装置６は、転舵モータ１５と、この転舵モータ１５の回転を直線運動に変換して前記一対の前輪４，４を支持する機構に伝える運動変換機構（図示せず）と、転舵軸の転舵角を検出する回転角検出器１４とを備える。
【００１５】
図２に、反力付与部３の概略構成図を示す。
反力付与部３には、図１のステアリングホイール２と共に回転する操舵軸１０と、二つの反力モータ８ａ，８ｂ（図３参照）を持つ反力生成部８と、前記反力モータ８ａ，８ｂの回転を減速して前記操舵軸１０に伝達する減速機構３１と、前記二つの反力モータ８ａ，８ｂを駆動するモータ駆動回路２１（図４と共に後述する）を備える。
【００１６】
図１において、反力付与部３は、クラッチ１３による非連結状態では、前記制御回路１６の制御により、転舵装置６の転舵量、前輪４，４からの荷重、車速の検出信号、前記トルクセンサ７からの信号、および操舵角等を用いて、定められた演算規則に従って決定される操舵反力を発生させる。転舵装置６は、操舵角および操舵トルク検出器７からの信号等を用いて前記転舵モータ１５が制御されて前輪４，４の転舵を行う。
【００１７】
図３に、反力付与部３のより具体的な構成（図２のIII-III 矢視）を示す。前記２つの反力モータ８ａ，８ｂは、操舵軸１０の軸心に垂直な平面内にモータ軸心が位置するように、互いに平行に、かつ操舵軸１０の両側に位置するように配置されている。前記２つの反力モータ８ａ，８ｂは、いずれか一つだけであっても、運転に支障が発生しない最低限の反力付与が可能な出力を有するものが好ましい。前記２つの反力モータ８ａ，８ｂは、例えばＤＣモータ等からなる。操舵軸１０に、ウォームホイールからなる大歯車３２が設けられ、前記各反力モータ８ａ，８ｂの出力軸にそれぞれ設けられたウォームからなる２つの小歯車３３が噛み合っている。これら大歯車３２と２つの小歯車３３とで、前記減速機構３１が構成される。
【００１８】
前記操舵軸１０は、図２に示すように、ハウジング４１の各分割ハウジング４１ａ，４１ｂに設けられた軸受４２，４３により回転自在に支持されている。前記ウォームからなる小歯車３３は、図３に示すように、前記ハウジング４１（４１ｂ）に軸受４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂによって回転自在に支持されている。
【００１９】
図４に、反力付与部３を構成する前記二つの反力モータ８ａ，８ｂを駆動するモータ駆動回路２１の例を示す。なお、同図において、括弧書きの符号は、同種の構成部品同士を区別する符号である。
前記モータ駆動回路２１は、それぞれ前記二つの各反力モータ８ａ，８ｂが介在し互いに並列に接続された二つの通電経路２３，２４と、これら二つの通電経路２３，２４の並列接続回路２５の両端に接続されて前記二つの反力モータ８ａ，８ｂに通電するＨブリッジ回路２６と、前記いずれか一方の通電経路２３，２４（図示の例では通電経路２４）に設けられ、この通電経路２４における前記反力モータ８ｂの両側にそれぞれ接続された二つのスイッチＳＷ１，ＳＷ２により前記反力モータ８ｂの接続方向を切り替える切替回路２７とを備える。
なお、各反力モータ８ａ，８ｂには、例えばＤＣモータが用いられる。
【００２０】
Ｈブリッジ回路２６は、二つの駆動用素子（駆動用素子(1)(3)）２８，２８が直列に接続された回路部２６ａと、他の二つの駆動用素子（駆動用素子(2)(４)）２８，２８が直列に接続された回路部２６ｂとの間に、前記並列接続回路２５を接続してＨ形とした回路であり、両回路部２６ａ，２６ｂの一端（図の上側端）はモータ駆動電源２９に、他端（図の下側端）は、電流検出回路３０を介してアースに接続されている。前記モータ駆動電源２９は直流電源であり、例えば車載のバッテリとされるが、反力付与専用の直流電源であっても良い。
【００２１】
なお、一般のＨブリッジ回路では、前記並列接続回路２５の代わりに、１台のモータが接続される。この実施形態は、Ｈブリッジ回路において、通常では１台のモータを接続する構成に代えて、２台の反力モータ８ａ，８ｂの前記並列接続回路２５を接続した点に一つの特徴がある。
【００２２】
図４において、前記各駆動用素子２８はスイッチングトランジスタやMOSFET等の半導体スイッチング素子からなり、制御回路１６により開閉の制御が行われる。制御回路１６は、図１に示すトルクセンサ７の検出値や転舵装置６の転舵量、前輪４，４からの荷重、車速の検出信号、および操舵角等を用いて決定された反力付与方向および反力の大きさに応じて各駆動用素子２８と各スイッチＳＷ１，ＳＷ２を、定められた規則に従って制御することで、二つの反力モータ８ａ，８ｂの出力トルクを制御し、結果として操舵トルクを制御する。
【００２３】
図４のＨブリッジ回路で構成されたモータ駆動回路２１において、前記切替回路２７は、前記二つの反力モータ８ａ，８ｂの一方の回転方向を正転にする経路部２４ａと、前記二つの反力モータ８ａ，８ｂの前記一方の回転方向を逆転にする経路部２４ｂとに選択的に前記スイッチＳＷ１，ＳＷ２を切替える構成とされている。
このように前記切替回路２７を前記正転の経路部２４ａと逆転の経路部２４ｂと前記スイッチスイッチＳＷ１，ＳＷ２とで構成した場合、簡素な構成で前記二つの反力モータ８ａ，８ｂの回転方向の関係を切り替えることができる。
【００２４】
図４のＨブリッジ回路で構成されたモータ駆動回路２１は、具体的には、スイッチSW1を接点ｂ側、スイッチSW2を接点ａ側に切替えることで、第２の反力モータ８ｂ（反力モータ(2)）は、第１の反力モータ８ａ（反力モータ(1)）と同じ回転方向になり、反力トルク方向は逆方向になる。また、スイッチSW1を接点ａ側、スイッチSW2を接点ｂ側に切替えることで第１の反力モータ８ａ（反力モータ(1)）と逆回転方向になり、反力トルク方向は同じ方向になる。表１は、反力制御に使用する各駆動素子２８の状態およびスイッチ状態のパターン例である。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
図５は操舵位相差（前輪舵角とステアリング角度の位相差）に対する操舵反力の例を示す。（反力トルク１は反力モータ(1)で、反力トルク２は反力モータ(2)で発生させる。）
反力モータ(1)(2)は、中立位置および転舵位相差が小さい範囲Ａ（ステアリングホイールの遊び程度）の場合は、弱トルクで対向したトルクを発生させる（表１の１のパターンまたは３のパターン）。
転舵位相差が増加した場合Ｂは、反力モータ１がステアリングホイールの回転に対する反力トルク１を発生させ、反力モータ(2)もモータ回転方向を切替え、同方向に反力トルク２を発生させる。（表１の２のパターンまたは４のパターン）
【００２７】
なお、前記実施形態ではクラッチ１３を設けたが、クラッチ１３は必ずしも設けなくても良い。
【００２８】
以上、実施例に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、ここで開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００２９】
１：車両用操舵装置
２：ステアリングホイール
３：反力付与部
４：車輪
６：転舵装置
８ａ，８ｂ：反力モータ
１３：クラッチ
１６：制御回路
２１：モータ駆動回路
２３，２４：通電経路
２４ａ，２４ｂ：経路部
２５：並列接続回路
２７：切替回路
２６：Ｈブリッジ回路
ＳＷ１，ＳＷ２：スイッチ
【図１】
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【図２】
2017121897.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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