JP2007030804A

JP2007030804A - ステアバイワイヤシステム

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Publication number: JP2007030804A
Application number: JP2005220439A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Nakamura; 隆一中村
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2005-07-29
Filing date: 2005-07-29
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2025-07-29
Also published as: JP4678254B2

Abstract

【課題】従来のものより信頼性の高いステアバイワイヤシステムの提供を目的とする。
【解決手段】本発明のステアバイワイヤシステム１０によれば、転舵輪１１が第１のＥＣＵ１２の制御下で転舵されている場合に、クラッチユニット５０に備えた第１系統の電磁コイル６２Ａに異常が生じて第２のＥＣＵ１３による制御に移行しても、残りの正常な第２系統の電磁コイル６２Ｂにより、クラッチＣＬ１が断絶状態（図４の状態）に保持されるので、従来のものよりも信頼性を高めることができる。また、２つの系統の電磁コイル６２Ａ，６２Ｂの両方を励磁してクラッチＣＬ１を断絶状態に保持するようにした場合は、１系統の電磁コイル６２だけで断絶状態に保持するようにした場合に比較して、電磁コイル６２の１つ当たりの負荷を軽減することができ、電磁コイル６２の発熱を抑えることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、通常は、ステアリングと転舵輪との間が機械的に切り離され、操舵角センサが検出したステアリングの操舵角をステアリング制御部が取得しかつその操舵角に応じて転舵駆動源を作動させて転舵輪を転舵するステアバイワイヤシステムに関する。

この種の従来のステアバイワイヤシステムは、ステアリング制御部や操舵角センサ、転舵駆動源等に異常が生じた場合に備えて、ステアリングと転舵輪との間を機械的に連結するためのクラッチを備えていた。このクラッチの駆動源として電磁コイルとバネとが備えられ、通常は、電磁コイルの磁力により断絶状態とされる一方、異常時には、電磁コイルの励磁が停止されてバネの弾発力により連結状態となっていた。
特開２００２−２４０７３０号公報（段落［００４４］〜［００５２］、図１）

しかしながら、上述した従来のステアバイワイヤシステムでは、電磁コイルを１系統しか備えていなかったため、その電磁コイルに異常（例えば、断線等）が生じて励磁が停止すると、転舵輪がステアリング制御部の制御下にあるにも拘わらず、ステアリングと転舵輪との間がクラッチにより連結する虞があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、従来のものより信頼性の高いステアバイワイヤシステムの提供を目的とする。

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、通常は、ステアリングと転舵輪との間が機械的に切り離され、操舵角センサが検出したステアリングの操舵角をステアリング制御部が取得しかつその操舵角に応じて転舵駆動源を作動させて転舵輪を転舵するステアバイワイヤシステムであって、異常時にステアリングと転舵輪との間を機械的に連結可能なクラッチと、通電によりクラッチを断絶状態に保持する電磁コイルと、電磁コイルへの通電停止によりクラッチを連結状態に保持する付勢手段とが備えられたステアバイワイヤシステムにおいて、クラッチ１つに対して、電磁コイルを少なくとも２系統以上設けたところに特徴を有する。

なお、本発明における「連結状態」とは、ステアリングから転舵輪に操舵力を伝達可能な状態をいう。また、「断絶状態」とは、ステアリングから転舵輪に操舵力を伝達不可能な状態をいう。

請求項２の発明は、請求項１に記載のステアバイワイヤシステムにおいて、ステアリング制御部を少なくとも２系統以上設けると共に、それら各ステアリング制御部毎に電磁コイルを１系統ずつ設け、何れか１つのステアリング制御部が対応した１系統の電磁コイルを励磁することにより、クラッチが断絶状態に保持されるように構成したところに特徴を有する。

［請求項１の発明］
請求項１のステアバイワイヤシステムでは、１つのクラッチに対して電磁コイルを少なくとも２系統以上設けたので、転舵輪がステアリング制御部の制御下で転舵されている場合に、何れかの系統の電磁コイルに異常が生じても、残りの正常な系統の電磁コイルによりクラッチが断絶状態に保持され、従来のものより信頼性を高めることができる。

また、機械部品であるクラッチは、電気部品である電磁コイルより信頼性が高いので、本発明のようにクラッチ１つに対して電磁コイルを２系統以上設けると機械部品と電気部品との信頼性のバランスがよくなる。しかも電磁コイル自体はクラッチに比べて小さく安価であるから、大型化、高コスト化を抑えつつ、信頼性を向上させることができる。

さらに、少なくとも２系統以上の電磁コイルを励磁してクラッチを断絶状態に保持するようにすれば、１系統の電磁コイルだけでクラッチを断絶状態に保持する構成に比較して、電磁コイル１つ当たりの負荷が軽減し電磁コイルの発熱を抑えることができる。

［請求項２の発明］
請求項２の発明によれば、何れかの系統のステアリング制御部に異常が生じた場合でも、残りの正常なステアリング制御部により転舵輪を転舵することができる。このとき、正常なステアリング制御部が対応した１つの電磁コイルを励磁することでクラッチを断絶状態に保持することができる。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。
図１には、車両に搭載された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。ステアバイワイヤシステム１０は、ステアリング２１を備えた操舵ユニット２０、１対の転舵輪１１，１１を備えた転舵輪ユニット３０、それら操舵ユニット２０と転舵輪ユニット３０とを電気的に連結してステアリング２１の操舵角に応じて転舵輪１１，１１を転舵させる第１及び第２のＥＣＵ１２，１３（ＥＣＵは、「ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ」の略である）及び、操舵ユニット２０と転舵輪ユニット３０との間を機械的な連結状態と断絶状態とに切り替えるクラッチユニット５０とを備えている。

そして、転舵輪１１，１１がＥＣＵ１２，１３の制御により転舵不能となった場合には、クラッチユニット５０が操舵ユニット２０と転舵輪ユニット３０との間を機械的に連結する。即ち、ステアバイワイヤシステム１０は、ＥＣＵ１２，１３に異常が生じた場合でも、ステアリング２１から転舵輪１１，１１に操舵力を伝達して転舵可能とするフェールセーフ機能を備えている。なお、ＥＣＵ１２，１３は、本発明の「ステアリング制御部」を構成する。

図２に示すように、操舵ユニット２０のうちステアリング２１は、ステアリングシャフト２２の一端に固定されている。ステアリングシャフト２２は、車両本体に固定された円筒ハウジング２３の内部に挿通され、その両端部がベアリングによって回転可能に軸支されている。

ステアリングシャフト２２には、反力発生装置としての反力モータ２５が連結されている。ステアリングシャフト２２と反力モータ２５との連結部分は、所謂、遊星歯車減速機構となっている。即ち、ステアリングシャフト２２の他端には、複数の遊星歯車２４が回転可能に軸支され、円筒ハウジング２３の内周面に形成されたギヤ２３Ｇと噛合している。また、反力モータ２５の出力回転軸２５Ａには太陽歯車２５Ｇが備えられ、その太陽歯車２５Ｇと複数の遊星歯車２４とが噛合している。

これにより、反力モータ２５の出力トルクは、所定の減速比に変更されて、ステアリング２１の回転操作に対する反力としてステアリングシャフト２２に付与される。なお、反力モータ２５は、第１のＥＣＵ１２により通電（励磁）される第１系統のモータ巻線２５Ｂと、第２のＥＣＵ１３により通電（励磁）される第２系統のモータ巻線２５Ｂとを備えている。本実施形態では、通常は、何れか一方のモータ巻線２５Ｂ（例えば、第１系統のモータ巻線２５Ｂ）だけが通電されている。そして、一方のモータ巻線２５Ｂに異常が生じた場合には、そのモータ巻線２５Ｂへの通電が停止され、代わりに、他方のモータ巻線２５Ｂが通電されるようになっている。このように、モータ巻線２５Ｂの異常に備えて予備のモータ巻線２５Ｂが備えられているので、反力モータ２５の信頼性が向上する。

図２に示すように、ステアリングシャフト２２の中間部分には、ステアリング２１の舵角を検出するための操舵角センサ２６が備えられている。また、ステアリングシャフト２２の途中部分にはトーションバー２７が備えられ、そのトーションバー２７の両端寄り部分には、位置センサ２８，２８が備えられている。そして、両位置センサ２８，２８の検出結果の差分に基づいたトーションバー２７の捩れ角とトーションバー２７のバネ剛性とから、ステアリングシャフト２２に実際にかかる操舵反力を検出する。これら操舵角センサ２６及び位置センサ２８，２８の検出結果は、図１に示すように、それぞれ第１及び第２のＥＣＵ１２，１３に取り込まれる。

次に、図３に基づいて転舵輪ユニット３０について詳説する。転舵輪ユニット３０は、１対の転舵輪１１，１１の間に差し渡された転舵シャフト３１を備え、その転舵シャフト３１の両端に連結されたタイロッド３２，３２が各転舵輪１１，１１に連結されている。図示しないが、タイロッド３２と転舵シャフト３１との連結部分は、所謂、ユニバーサルジョイント構造になっている。即ち、タイロッド３２及び転舵シャフト３１は、相対的に傾動自在でありかつ軸回りに回転自在となっている。

転舵シャフト３１は、筒形ハウジング３３の内部に挿通されている。筒形ハウジング３３は、車両の本体に固定されている。また、筒形ハウジング３３の両端部には、筒状のゴムブーツ３３Ｂが嵌合固定され、それらゴムブーツ３３Ｂの先端部分がタイロッド３２に嵌合固定されている。これにより、筒形ハウジング３３の両端開口が閉じられている。

筒形ハウジング３３は、軸方向の中間部分に大径部３３Ｄを備え、その大径部３３Ｄに転舵モータ３４（本発明の「転舵駆動源」に相当する）が備えられている。転舵モータ３４は、筒形ハウジング３３の一部を構成する円筒スリーブ３４Ａの内側に、例えば、２系統のモータ巻線３４Ｂ，３４Ｂを軸方向に並べて備え、それらモータ巻線３４Ｂ，３４Ｂの内側に筒状のロータ３４Ｒが遊嵌されている。ロータ３４Ｒは、軸方向に移動不能になっており、転舵シャフト３１はこのロータ３４Ｒの内側を貫通している。そして、一方のモータ巻線３４Ｂが、第１のＥＣＵ１２に接続されて第１系統のモータ巻線３４Ｂとなり、他方のモータ巻線３４Ｂが第２のＥＣＵ１３に接続されて第２系統のモータ巻線３４Ｂとなっている。これにより、２系統のモータ巻線３４Ｂ，３４Ｂの何れか一方に異常が生じた場合でも、正常なモータ巻線３４Ｂに通電することで転舵モータ３４を駆動することができ信頼性が向上する。

ロータ３４Ｒの軸方向における一端部内面には、ボールナット３５が組み付けられている。また、転舵シャフト３１の軸方向における一端部寄り部分にはボールネジ部３１Ｎが形成されている。これらボールナット３５とボールネジ部３１Ｎとから、所謂、ボールネジ機構３６が構成され、ロータ３４Ｒと共にボールナット３５が回転すると、筒形ハウジング３３に対してボールネジ部３１Ｎが直動し、これにより転舵輪１１，１１が転舵する。

筒形ハウジング３３の大径部３３Ｄには、ロータ３４Ｒの回転位置を検出するための２つの回転位置センサ３７，３７が設けられている。これら回転位置センサ３７，３７は、第１のＥＣＵ１２に接続された第１系統の回転位置センサ３７と、第２のＥＣＵ１３に接続された第２系統の回転位置センサ３７とに分けられる。本実施形態では、通常は、一方の回転位置センサ３７（例えば、第１系統の回転位置センサ３７）によりロータ３４Ｒの回転位置を検出している。そして、一方の回転位置センサ３７に異常が生じた場合には、他方の回転位置センサ３７によりロータ３４Ｒの回転位置を検出するようになっている。即ち、回転位置センサ３７の異常に備えて予備の回転位置センサ３７が備えられている。

転舵シャフト３１のうちボールネジ部３１Ｎとは反対側の端部には、ラック３１Ｇが形成されている。また、筒形ハウジング３３のうち大径部３３Ｄより端部側の小径部３３Ｓには円筒形状のギヤボックス４０が形成されている。ギヤボックス４０には、転舵シャフト３１と直交するように延びて小径部３３Ｓに突入した連結シャフト４１が回転可能に設けられ、その連結シャフト４１の周面に形成されたピニオン４１Ｇが、転舵シャフト３１のラック３１Ｇに噛合している。

連結シャフト４１の軸方向の中間部分には、転舵輪１１，１１の転舵角を検出するための転舵角センサ４３が備えられている。転舵角センサ４３の検出結果は、第１及び第２のＥＣＵ１２，１３のそれぞれに取り込まれる。即ち、第１のＥＣＵ１２と第２のＥＣＵ１３とで、１つの転舵角センサ４３を共有している。また、連結シャフト４１のうち、ギヤボックス４０の内部に配された他端部には、複数の遊星歯車４２が回転可能に軸支され、ギヤボックス４０の内周面に形成されたギヤ４０Ｇと噛合している。そして、複数の遊星歯車４２に出力軸５２に備えられた太陽歯車５２Ｇが噛合して、所謂、遊星歯車減速機が構成されている。これにより、出力軸５２から入力したトルクが、ギヤボックス４０にて所定の減速比に変更されて転舵シャフト３１に付与される。

さて、クラッチユニット５０は以下のようである。図４に示すように、クラッチユニット５０は、車両に固定された円筒ハウジング５１を備え、その円筒ハウジング５１の一端開口５１Ａに操舵ユニット２０と機械的に連結した入力軸５５が挿通され、他端開口５１Ｂに転舵輪ユニット３０（詳細には、ギヤボックス４０）と機械的に連結した出力軸５２が挿通されて、これら入力軸５５と出力軸５２とが同軸上に配置されている。

出力軸５２のうち、円筒ハウジング５１内に配された端部には、クラッチＣＬ１を構成する第１クラッチ体５３が一体形成されている。第１クラッチ体５３は、出力軸５２よりも径の大きい一端有底の円筒構造をなし、開放端の周縁部が側方に張り出している。そして、第１クラッチ体５３の開放端面に噛合面５３Ｃが形成されている。噛合面５３Ｃは、例えば、出力軸５２を中心として放射状に延びた複数の突条を有する。

第１クラッチ体５３の外周面にはベアリング嵌合部５３Ｂが形成され、ここに円筒ハウジング５１の内周面に嵌合したベアリング５４Ａが嵌合している。また、出力軸５２の外周面にもベアリング嵌合部５２Ｂが形成され、ここに円筒ハウジング５１の他端開口５１Ｂの内周面に嵌合したベアリング５４Ｂが嵌合している。これにより、出力軸５２及び第１クラッチ体５３が円筒ハウジング５１に対して相対回転可能となっている。

一方、入力軸５５は、出力軸５２に向かって段付き状に拡径しており、端部が第１クラッチ体５３の中央部に形成された軸受凹所５３Ｅに突入している。入力軸５５のうち、一端開口５１Ａの内側部分の外周面にはベアリング嵌合部５５Ｂ１が形成され、ここに一端開口５１Ａの内周面に嵌合したベアリング５６Ａが嵌合している。また、入力軸５５のうち、軸受凹所５３Ｅに突入した端部外周面にもベアリング嵌合部５５Ｂ２が形成され、ここに軸受凹所５３Ｅの内周面に嵌合したベアリング５６Ｂが嵌合している。これにより、入力軸５５が円筒ハウジング５１に対して相対回転可能となると共に、入力軸５５と出力軸５２とが相対回転可能となっている。ここで、入力軸５５及び出力軸５２は、各ベアリング嵌合部５２Ｂ，５３Ｂ，５５Ｂ１，５５Ｂ２と各ベアリング５４Ａ，５４Ｂ，５６Ａ，５６Ｂとの嵌合により、相互に軸線方向（図４における上下方向）への移動が規制されている。

入力軸５５のうち、第１クラッチ体５３の軸受凹所５３Ｅに突入した部分よりも一端開口５１Ａ寄り部分には、クラッチＣＬ１を構成する第２クラッチ体５７が装着されている。第２クラッチ体５７は、例えば、磁性体で構成されている。

第２クラッチ体５７は、第１クラッチ体５３と軸線方向で対向した扁平リング状のプレート５７Ａを備え、そのプレート５７Ａの中心孔５７Ｂを入力軸５５が貫通すると共に、プレート５７Ａのうち第１クラッチ体５３の噛合面５３Ｃとの対向面に噛合面５７Ｃを備えている。噛合面５７Ｃは、第１クラッチ体５３の噛合面５３Ｃと同様な形状であり、例えば、入力軸５５を中心として放射状に延びた複数の突条を有する。また、入力軸５５の外周面には、軸線方向に延びたガイド突条５５Ｔが形成されており、中心孔５７Ｂの内周面に形成されたガイド溝（図示せず）が、このガイド突条５５Ｔと凹凸係合している。これにより、第２クラッチ体５７は、入力軸５５に対して回転不能でかつ入力軸５５の軸線方向に直動可能となっている。

プレート５７Ａのうち、噛合面５７Ｃとの反対面には、入力軸５５の周面を囲むように円筒壁５７Ｄが形成されている。円筒壁５７Ｄは、プレート５７Ａの外縁部と中心孔５７Ｂの外縁部とのほぼ中間位置から軸線方向に起立している。円筒壁５７Ｄは、内径が軸線方向で一定であるのに対し、外径がプレート５７Ａから離れるに従って縮径している。即ち、円筒壁５７Ｄの外周面はプレート５７Ａから離れるに従って入力軸５５の周面に近づいた円錐面の一部で構成されている。

入力軸５５には、台座盤５８が嵌合固定されている。台座盤５８は扁平なリング状をなし、第１クラッチ体５３との間に、第２クラッチ体５７のプレート５７Ａを挟むように配置されている。また、台座盤５８は、第２クラッチ体５７の円筒壁５７Ｄの内側に配置されている。そして、入力軸５５、プレート５７Ａ、円筒壁５７Ｄ及び台座盤５８で囲まれた環状空間に複数の圧縮コイルばね５９（本発明の「付勢手段」に相当する）が収容されている。

圧縮コイルばね５９は、一端部が台座盤５８に固定され他端部がプレート５７Ａに固定されている。これら圧縮コイルばね５９の付勢力により第２クラッチ体５７は、台座盤５８から離れる方向、即ち、第１クラッチ体５３側に押されている。

円筒ハウジング５１のうち、プレート５７Ａより一端開口５１Ａ側の内周面には、円環状のヨーク６０が嵌合固定されている。ヨーク６０のうち、第２クラッチ体５７側の端部は、第２クラッチ体５７の円筒壁５７Ｄと遊嵌しており、その内径は、円筒壁５７Ｄの外周面に対応してプレート５７Ａに近づくに従って拡径している。即ち、ヨーク６０の第２クラッチ体５７側の端部内周面は円錐面の一部で構成されている。

ヨーク６０には、第２クラッチ体５７側に開放した円環溝６１が形成され、この円環溝６１の内部に、本発明に係る電磁コイル６２が収容されている。電磁コイル６２は、第１のＥＣＵ１２により通電（励磁）される第１系統の電磁コイル６２Ａと、第２のＥＣＵ１３により通電（励磁）される第２系統の電磁コイル６２Ｂとに分けられ、それらが円環溝６１内で軸線方向に重ねて収容されている。本実施形態では、通常、一方の電磁コイル６２（例えば、第１系統の電磁コイル６２Ａ）だけが通電（励磁）され、他方の電磁コイル６２（例えば、第２系統の電磁コイル６２Ｂ）は通電（励磁）されない。そして、一方の電磁コイル６２に異常が生じた場合には、その電磁コイル６２への通電が停止され、代わりに他方の電磁コイル６２に通電されるようになっている。また、第１と第２のＥＣＵ１２，１３の何れかに一方に異常が生じた場合にも、対応する電磁コイルへの通電が停止され、代わりに正常なＥＣＵが対応する電磁コイル６２に通電する。

そして、何れか一方の電磁コイル６２に通電すると、第２クラッチ体５７が圧縮コイルばね５９を押し縮めながらヨーク６０側に引き寄せられて第１クラッチ体５３から離間する（図４の状態）。すると、入力軸５５と出力軸５２とが相対回転可能となる。つまり、ステアリング２１から転舵輪１１，１１に操舵力が伝達不可能となり、操舵ユニット２０と転舵輪ユニット３０との間が機械的に切り離された状態になる。

これに対し、２つの電磁コイル６２Ａ，６２Ｂへの通電が停止されると、第２クラッチ体５７は圧縮コイルばね５９の弾発力によって第１クラッチ体５３側へ押されて、第１クラッチ体５３と第２クラッチ体５７の噛合面５３Ｃ，５７Ｃ同士が噛合する。すると、入力軸５５と出力軸５２とが一体回転可能となる。つまり、ステアリング２１からの操舵力をクラッチＣＬ１を介して転舵輪１１，１１に伝達可能となり、操舵ユニット２０と転舵輪ユニット３０との間が機械的な連結状態に保持される。

ステアバイワイヤシステム１０の構成の説明は以上であり、次に動作を説明する。上記した操舵角センサ２６、位置センサ２８，２８、回転位置センサ３７、転舵角センサ４３等の検出信号は、通常、例えば、第１のＥＣＵ１２に取り込まれる。第１のＥＣＵ１２は検出信号に基づいて転舵輪１１，１１の目標転舵角や反力を演算し、演算結果に応じた電流を転舵モータ３４や反力モータ２５に流す。また、第１のＥＣＵ１２又は、第１のＥＣＵ１２に接続された第１系統のモータ巻線２５Ｂ、回転位置センサ３７、モータ巻線３４Ｂ等に異常が生じた場合には、第２のＥＣＵ１３による制御に切り替わる。即ち、上記センサ等の検出信号は第２のＥＣＵ１３に取り込まれ、第２のＥＣＵ１３により転舵モータ３４（第２系統のモータ巻線３４Ｂ）、反力モータ２５（第２系統のモータ巻線２５Ｂ）に電流を流す。このように、一方のＥＣＵに異常が生じても、別の正常なＥＣＵの制御下で転舵輪１１，１１を転舵させることができる。

ところで、第１のＥＣＵ１２は、上記制御の他に、図５に示したクラッチ制御プログラムＰＧ１を所定周期で実行する。即ち、クラッチユニット５０に備えた第１系統の電磁コイル６２Ａに通電し（Ｓ１）、その電磁コイル６２Ａに、例えば、断線等の異常が生じているか否かをチェックする（Ｓ２）。電磁コイル６２Ａが正常な場合（Ｓ３でＮｏ）には、通常処理（Ｓ４）を行う。即ち、第１系統の電磁コイル６２Ａに通電して励磁させる。すると、第２クラッチ体５７が第１クラッチ体５３から引き離されてクラッチＣＬ１が断絶状態となり（図４の状態）、操舵ユニット２０と転舵輪ユニット３０とを機械的に切り離した状態に保持する。

一方、電磁コイル６２Ａが異常であった場合（Ｓ３のＹｅｓ）には、その電磁コイル６２Ａへの通電を停止する（Ｓ５）と共に、フェールセーフ処理（Ｓ６）を行う。具体的には、第１のＥＣＵ１２による制御から、第２のＥＣＵ１３による制御に切り替わる。すると、第２のＥＣＵ１３に接続された第２系統の電磁コイル６２Ｂに通電されクラッチＣＬ１が断絶状態（図４の状態）に保持され、操舵ユニット２０と転舵輪ユニット３０とが機械的に切り離された状態に保持される。これにより、転舵輪１１が第２のＥＣＵ１３の制御下で転舵されているにも拘わらず、ステアリング２１と転舵輪１１，１１との間がクラッチＣＬ１を介して機械的に連結されることが防止される。なお、このとき、警告ランプや警告音を発して、車両の乗員に電磁コイル６２Ａの異常を報知するようにしてもよい。

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、転舵輪１１が第１のＥＣＵ１２の制御下で転舵されている場合に、クラッチユニット５０に備えた第１系統の電磁コイル６２Ａに異常が生じて第２のＥＣＵ１３による制御に移行しても、残りの正常な第２系統の電磁コイル６２Ｂにより、クラッチＣＬ１が断絶状態（図４の状態）に保持されるので、従来のものよりも信頼性を高めることができる。

また、クラッチユニット５０は２系統の電磁コイル６２を備えつつも、クラッチＣＬ１は１つだけなので、電磁コイルとクラッチとを単に複数個ずつ備えたものに比較してステアバイワイヤシステムが小型化され、車両における搭載スペースの増大を抑えることができる。

さらに、機械部品であるクラッチＣＬ１は、電気部品である電磁コイル６２より信頼性が高いので、１つのクラッチＣＬ１に対して電磁コイルを２系統以上設けると機械部品と電気部品との信頼性のバランスがよくなる。しかも電磁コイル６１自体はクラッチＣＬ１に比べて小さく安価であるから、大型化、高コスト化を抑えつつ、信頼性を向上させることができる。

［第２実施形態］
本実施形態は、ステアバイワイヤシステムの動作が前記第１実施形態とは異なる。具体的には、第１系統の電磁コイル６２Ａと第２系統の電磁コイル６２Ｂとの両方に通電する。以下、第１実施形態と異なる構成に関してのみ説明し、第１実施形態と同一部位は同一符号を付して重複説明は省略する。

本実施形態のステアバイワイヤシステム１０では、通常、２つのＥＣＵ１２，１３により各ユニット２０，３０，５０が制御されている。即ち、反力モータ２５に備えた２つのモータ巻線２５Ｂ，２５Ｂ、転舵モータ３４に備えた２つのモータ巻線３４Ｂ，３４Ｂ及び、クラッチユニット５０に備えた２つの電磁コイル６２Ａ，６２Ｂに通電している。以下、ステアバイワイヤシステム１０の動作を図６のフローチャートを参照しつつ説明する。

ステアバイワイヤシステム１０に備えた各ＥＣＵ１２，１３は、それぞれの系統の電磁コイル６２Ａ，６２Ｂに通電し（Ｓ１１）、対応する電磁コイル６２Ａ，６２Ｂが異常か否かをチェックする（Ｓ１２）。何れの系統の電磁コイル６２，６２も正常である場合（Ｓ１３でＮｏ）には、通常処理（Ｓ１４）を行う。即ち、第１系統の電磁コイル６２Ａと第２系統の電磁コイル６２Ｂとの両方に通電する。すると、クラッチＣＬ１が断絶状態に保持され、操舵ユニット２０と転舵輪ユニット３０とが機械的に切り離された状態となる。

ここで、２つの系統の電磁コイル６２Ａ，６２Ｂの両方を励磁してクラッチＣＬ１を断絶状態に保持するようにした場合は、上記第１実施形態のように、１系統の電磁コイル６２だけで断絶状態に保持するようにした場合に比較して、電磁コイル６２の１つ当たりの負荷を軽減することができる。これにより、電磁コイル６２の発熱を軽減し、電磁コイル６２の信頼性の向上を図ることができる。

上記ステップＳ１３において、電磁コイル６２Ａ，６２Ｂの何れか一方が異常であった場合（Ｓ１３でＹｅｓ）には以下のようである。例えば、第１系統の電磁コイル６２Ａが異常であった場合には、正常な第２系統の電磁コイル６２Ｂに対する作動電圧を約２倍に上昇させる（Ｓ１５）と共に、異常な第１系統の電磁コイル６２Ａへの通電を停止し（Ｓ１６）、フェールセーフ処理（Ｓ１７）を行う。即ち、第２系統の電磁コイル６２Ｂが、単独でクラッチＣＬ１を断絶状態に保持して、操舵ユニット２０と転舵輪ユニット３０とを機械的に切り離した状態に保持する。なお、第２系統の電磁コイル６２Ｂが異常であった場合は、正常な第１系統の電磁コイル６２Ａに対する作動電圧を約２倍に上昇させると共に、第２系統の電磁コイル６２Ｂへの通電を停止する。本実施形態によっても、上記第１実施形態と同等の効果を奏することができる。

［第３実施形態］
本実施形態は、図７に示されており、クラッチユニットの構造が前記第１及び第２実施形態とは異なる。以下、第１及び第２実施形態と異なる構成に関してのみ説明し、第１及び第２実施形態と同一部位は同一符号を付して重複説明は省略する。

図７の（ａ）に示すように、本実施形態のクラッチユニット５００では、入力軸５５の途中部分に、ロックホルダ８０が一体回転可能に固定されている。同図（ｂ）に示すように、ロックホルダ８０はリング状をなし、その周面には複数の凹凸係合部８０Ａが形成されている。そして、出力軸５２の上端面にはロックホルダ８０の凹凸係合部８０Ａに係合して入力軸５５を回り止めするためのロックアーム８１が設けられている。そして、これらロックホルダ８０とロックアーム８１とから本発明に係るクラッチＣＬ２が構成されている。

ロックアーム８１は、出力軸５２の上端面から起立した支柱８２に回動可能に軸支されている。詳細には、支柱８２は、ロックアーム８１の一端寄り位置を貫通しており、ロックアーム８１のうち支柱８２の貫通部分から比較的長く延びた側の先端には、ロックホルダ８０に向けて係止突部８１Ａが突出している。

また、ロックアーム８１には、トーションバネ８４が取り付けられている。トーションバネ８４はコイルバネ構造をなし、そのコイルバネを構成するバネ線材の一端が支柱８２の端面に係止され、他端がロックアーム８１に係止している。このトーションバネ８４の弾発力によりロックアーム８１は、ロック位置に付勢されている。そして、ロックアーム８１がこのロック位置に位置した状態（図７の（ｂ）に示した状態）で、係止突部８１Ａがロックホルダ８０の凹凸係合部８０Ａに係合する（クラッチＣＬ２が連結状態となる）ことで、入力軸５５と出力軸５２とが一体回転可能となる。

トーションバネ８４の弾発力に抗してロックアーム８１をロック解除位置に移動するために、直動駆動源８５（具体的には、ソレノイド）が出力軸５２の上面に設けられている。直動駆動源８５は、第１のＥＣＵ１２により励磁する第１系統の電磁コイル８６Ａと、第２のＥＣＵ１３により励磁する第２系統の電磁コイル８６Ｂとを備え、その何れか一系統又は両系統の励磁によりプランジャ８７を直動させる構成になっている。プランジャ８７の先端部は、ロックアーム８１のうち支柱８２の外側に延びた側の端部に連結されている。そして、電磁コイル８６Ａ，８６Ｂを励磁した場合には、プランジャ８７が電磁コイル８６Ａ，８６Ｂの中空部の奥側に引き込まれるように直動する。これにより、ロックアーム８１が図７の（ｂ）における反時計回り方向に回動する。この結果、ロックアーム８１がロック解除位置に至り、係止突部８１Ａと凹凸係合部８０Ａとの係合が解除されて（クラッチＣＬ２が断絶状態となって）、入力軸５５と出力軸５２とが相対回転可能となり、操舵ユニット２０と転舵輪ユニット３０とが機械的に切り離された状態になる。

一方、両系統の電磁コイル８６Ａ，８６Ｂの励磁を停止した際には、プランジャ８７は電磁コイル８６Ａ，８６Ｂ内を自由に直動可能になり、前記したトーションバネ８４の弾発力によって、ロックアーム８１と共にプランジャ８７が元の位置に戻される。これにより、入力軸５５と出力軸５２とが一体回転可能となり、操舵ユニット２０と転舵輪ユニット３０とが機械的に連結した状態になる。本実施形態によっても、上記第１又は第２実施形態と同等の効果を奏する。

［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、クラッチユニット５０に２系統の電磁コイル６２Ａ，６２Ｂを備えていたが、３系統以上の電磁コイルを備えていてもよい。

（２）前記第１実施形態では、２系統のＥＣＵ１２，１３を備えていたが、１系統のＥＣＵだけでもよいし、３系統以上のＥＣＵを備えていてもよい。また、１系統のＥＣＵで複数系統の電磁コイルを個別に通電（励磁）可能な構成としてもよい。

（３）前記第１実施形態では、第１クラッチ体５３と第２クラッチ体５７の噛合面５３Ｃ，５７Ｃ同士が噛合することでクラッチＣＬ１が連結状態となるように構成されていたが、第１クラッチ５３体と第２クラッチ５７体の対向面同士が摩擦係合することで連結状態となるようにしてもよい。

本発明の第１実施形態に係るステアバイワイヤシステムの概念図操舵ユニットの側断面図転舵輪ユニットの側断面図クラッチユニットの側断面図クラッチ制御プログラムのフローチャート第２実施形態に係るクラッチ制御プログラムのフローチャート（ａ）第３実施形態に係るクラッチユニットの側断面図（ｂ）平断面図

符号の説明

１０ステアバイワイヤシステム
１１転舵輪
１２第１のＥＣＵ（ステアリング制御部）
１３第２のＥＣＵ（ステアリング制御部）
２１ステアリング
２６操舵角センサ
３４転舵モータ（転舵駆動源）
５９圧縮コイルばね（付勢手段）
６２Ａ，６２Ｂ電磁コイル
８０ロックホルダ
８１ロックアーム
８４トーションバネ（付勢手段）
８６Ａ，８６Ｂ電磁コイル
ＣＬ１，ＣＬ２クラッチ

Claims

通常は、ステアリングと転舵輪との間が機械的に切り離され、操舵角センサが検出した前記ステアリングの操舵角をステアリング制御部が取得しかつその操舵角に応じて転舵駆動源を作動させて前記転舵輪を転舵するステアバイワイヤシステムであって、
異常時に前記ステアリングと前記転舵輪との間を機械的に連結可能なクラッチと、通電により前記クラッチを断絶状態に保持する電磁コイルと、前記電磁コイルへの通電停止により前記クラッチを連結状態に保持する付勢手段とが備えられたステアバイワイヤシステムにおいて、
前記クラッチ１つに対して、前記電磁コイルを少なくとも２系統以上設けたことを特徴とするステアバイワイヤシステム。
前記ステアリング制御部を少なくとも２系統以上設けると共に、それら各ステアリング制御部毎に前記電磁コイルを１系統ずつ設け、何れか１つの前記ステアリング制御部が対応した１系統の前記電磁コイルを励磁することにより、前記クラッチが断絶状態に保持されるように構成した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。