JP3846049B2

JP3846049B2 - By-wire switching device

Info

Publication number: JP3846049B2
Application number: JP21595198A
Authority: JP
Inventors: 耕造藤田; 貴大古平; 章▲吉▼ 塩澤; 国仁佐藤; 耕一澤田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-07-30
Filing date: 1998-07-30
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2018-07-30
Also published as: JP2000047746A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バイワイヤ切り替え装置に係り、特に、電気信号に基づいてアクチュエータを駆動する所謂バイワイヤ方式で構成されたシステムを作動状態から非作動状態に切り替えるバイワイヤ切り替え装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば実開平５−２２２３４号に開示される如く、電気信号に基づいてブレーキアクチュエータを駆動させる、所謂バイワイヤ方式で構成されたブレーキ装置が知られている。上記のブレーキ装置は、ブレーキペダルの踏力またはストロークを検出するセンサを備えている。また、上記のブレーキ装置は、ブレーキアクチュエータを駆動するモータを備えている。上記のブレーキ装置において、上記のセンサの出力信号に応じてモータ電流がモータに供給される。従って、上記のブレーキ装置によれば、ブレーキペダルの踏力またはストロークに応じて電気的にブレーキアクチュエータを駆動することができる。
【０００３】
また、同様に、電気信号に基づいてスロットルバルブを開閉する、バイワイヤ方式で構成されたアクセル装置が知られている。上記のアクセル装置は、アクセルポジションを検出するセンサを備えている。また、上記のアクセル装置は、スロットルバルブを開閉駆動するモータを備えている。従って、上記のアクセル装置によれば、センサの出力信号に応じてモータ電流をモータに供給することで、アクセルポジションに応じて電気的にスロットルバルブを開閉駆動することができる。
【０００４】
更に、同様に、電気信号に基づいて車両を操舵させる、バイワイヤ方式で構成された操舵装置が知られている。上記の操舵装置は、ステアリングホイールの操作量を検出するセンサを備えている。また、上記の操舵装置は、ステアリングアクチュエータを作動させるモータを備えている。従って、上記の操舵装置によれば、センサの出力信号に応じてモータ電流をモータに供給することで、ステアリングホイールの操作量に応じて電気的にステアリングアクチュエータを作動させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如く、バイワイヤ方式で構成された各装置は、電気信号に基づいて各アクチュエータの制御を実行している。このため、上記のバイワイヤ方式によれば、運転者の操作以外に、車両の運動状態に応じて各アクチュエータを制御する、例えばアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ），トラクションコントロールシステム（ＴＲＣ），ビークルスタビリティコントロール（ＶＳＣ）等の制御を容易に行うことができる。
【０００６】
しかし、バイワイヤシステムで構成された装置においては、運転者が操作するブレーキペダル，アクセルペダル，ステアリングホイールと、各アクチュエータとが機械的に連結されていない。このため、上記の装置では、ブレーキペダル，アクセルペダル，ステアリングホイールの操作量を検知するセンサの故障やセンサの配線の断線等が生じた場合に、各アクチュエータを適切に制御することができない事態が生ずる。
【０００７】
センサの故障やセンサの配線の断線等が生じた場合でも運転者が操作する操作対象物の操作量に応じてアクチュエータを適切に駆動するためには、操作対象物とアクチュエータとを機械的に連結することが有効である。また、一のアクチュエータにおいてセンサの故障やセンサの配線の断線等が生じた場合には、他のアクチュエータにおいても同様の事態が波及する可能性が高い。従って、この場合には、車両が搭載するバイワイヤシステムで構成された装置のすべてにおいて、操作対象物とアクチュエータとを機械的に連結させることが適切である。
【０００８】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、バイワイヤ方式で構成された駆動装置が複数搭載されている場合にすべての駆動装置を一斉に非作動状態とすると共に、それらの駆動装置をリンク機構に切り替えるバイワイヤ切り替え装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、車両の走行状態を変化させるべく運転者が操作する操作対象物と、前記操作対象物の操作量に応じて供給される電気信号に基づいてアクチュエータを駆動する第１の駆動手段と、を備える駆動装置を複数備え、該複数の駆動装置の各第１の駆動手段がそれぞれ同一の電力源を用いてアクチュエータを駆動し得るバイワイヤ切り替え装置において、複数の駆動装置のうち少なくとも一の駆動装置が電気的な異常を検知した場合に、該駆動装置の第１の駆動手段を作動状態から非作動状態に切り替えると共に、該駆動装置から他の駆動装置に異常信号を送信して、該他の駆動装置のうち少なくとも一の駆動装置の第１の駆動手段を作動状態から非作動状態に切り替える切替手段を備えることを特徴とするバイワイヤ切り替え装置により達成される。
【００１０】
本発明において、車両の走行状態を変化させるための複数の駆動装置はそれぞれ、運転者が操作する操作対象物の操作量に応じて供給される電気信号に基づいてアクチュエータを駆動する。この際、各アクチュエータは、同一の電力源を用いて駆動される。本発明において、複数の駆動装置のうち少なくとも一の駆動装置が電気的な異常を検知した場合、その駆動装置の第１の駆動手段が作動状態から非作動状態に切り替わると共に、その駆動装置から他の駆動装置に異常信号が送信されて、他の駆動装置のうち少なくとも一の駆動装置の第１の駆動手段が作動状態から非作動状態に切り替わる。このため、本発明によれば、一の駆動装置に電気的な異常が発生した場合でも、他の駆動装置に異常が生じるのを回避することができる。尚、「駆動装置」としては、操舵装置、ブレーキ装置、スロットル装置、およびシフト装置等があり、「操作対象物」としては、ステアリングホイール、ブレーキペダル、アクセルペダル、およびシフトノブ等がある。
【００１１】
上記の目的は、請求項２に記載する如く、請求項１記載のバイワイヤ切り替え装置において、
前記駆動装置は、前記第１の駆動手段が非作動状態とされた場合に前記アクチュエータと前記操作対象物とを機械的に連結させるクラッチ機構と、
前記操作対象物の操作量に応じて前記クラッチ機構を介して前記アクチュエータを駆動する第２の駆動手段と、
を備えることを特徴とするバイワイヤ切り替え装置により達成される。
【００１２】
本発明において、駆動装置は、操作対象物とアクチュエータとが機械的に連結することによってもアクチュエータを駆動する。従って、車両には、機械的かつ電気的にアクチュエータを駆動する駆動装置が複数搭載されている。第１の駆動手段が非作動状態に切り替わると、第２の駆動手段が作動状態に切り替わることで、アクチュエータが駆動し始める。このため、本発明によれば、一の駆動装置に電気的な異常が発生した場合でも、他の駆動装置に異常が生じるのを回避すると共に、駆動装置を機械式に切り替えることができる。従って、本発明によれば、アクチュエータの駆動を確保することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例のバイワイヤ切り替え装置を搭載する車両が備える操舵装置１０の構成図を示す。操舵装置１０は、ラックバー１２、および、ラックバー１２に連結するナックルアーム１４を備えている。ナックルアーム１４には、車輪１６，１７が取付けられたホイールが固定されている。操舵装置１０は、ラックバー１２を車両の車幅方向に変位させることで、車輪を転舵させるように構成されている。
【００１４】
操舵装置１０は、また、ステアリングホイール１８を備えている。ステアリングホイール１８には、ステアリングシャフト２０が固定されている。ステアリングシャフト２０は、ステアリングホイール１８が回転することに伴って回転する。
本実施例において、操舵装置１０は、ステアリング電子制御ユニット（以下、ステアＥＣＵと称す）２２を備えている。また、上記のステアリングシャフト２０には、操舵角センサ２４が配設されている。操舵角センサ２４は、ステアリングホイール１８の操舵角に応じた電気信号を出力する。操舵角センサ２４の出力信号は、ステアＥＣＵ２２に供給されている。ステアＥＣＵ２２は、操舵角センサ２４の出力信号に基づいてステアリングホイール１８の操舵角を検出する。
【００１５】
ステアＥＣＵ２２には、ドライバ２５が接続されている。ドライバ２５には、バッテリ２６の正極端子が接続されている。また、ドライバ２５には、操舵用モータ２７が接続されている。ドライバ２５は、バッテリ２６を電力供給源として、操舵用モータ２７を駆動する回路である。ドライバ２５は、ステアＥＣＵ２２から供給される指令信号に応じて操舵用モータ２７を制御する。
【００１６】
操舵用モータ２７は、ラックバー１２に配設されている。操舵用モータ２７は、ドライバ２５から供給されるモータ電流に応じてラックバー１２を車幅方向に変位させる。従って、上記の構成によれば、ラックバー１２とステアリングホイール１８とを機械的に連結させることなく、ラックバー１２を車幅方向に変位させることができる。このため、本実施例のブレーキ装置１０によれば、電気的にラックバー１２を変位させることで、車輪を転舵させることができる。
【００１７】
また、本実施例において、操舵装置１０は、操舵用クラッチ機構２８を備えている。操舵用クラッチ機構２８は、後述する所定の条件が成立する場合に、ステアリングホイール１８に固定されたステアリングシャフト２０と、ラックバー１２に配設された操舵用モータ２７とが機械的に連結するように構成されている。操舵用クラッチ機構２８が作動した場合、ステアリングシャフト２０の回転に伴って操舵用モータ２７の作動軸が機械的に回転する。
【００１８】
このため、上記の構成によれば、所定の場合に操舵用モータ２７の作動軸とステアリングホイール１８とを機械的に連結させることで、ステアリングホイール１８の操作量に応じてラックバー１２を車幅方向に変位させることができる。従って、本実施例の操舵装置１０によれば、機械的にラックバー１２を変位させることでも、車輪を転舵させることができる。
【００１９】
図２は、本実施例のバイワイヤ切り替え装置を搭載する車両が備えるブレーキ装置３０の構成図を示す。ブレーキ装置３０は、車輪と共に回動するディスクロータ３２、および、ディスクロータ３２の外周部に配設されたキャリパ３４を備えている。キャリパ３４は、ディスクロータ３２の表面に対向するように配置されたブレーキパッド３６，３７を備えている。ブレーキ装置３０は、ブレーキパッド３６，３７をディスクロータ３２に押圧することで、車両を停止させる制動力を発生する。
【００２０】
ブレーキ装置３０は、また、ブレーキペダル３８を備えている。ブレーキペダル３８には、作動軸４０が連結されている。作動軸４０は、ブレーキペダル３８の操作に伴って作動する。
本実施例において、ブレーキ装置３０は、ブレーキ電子制御ユニット（以下、ブレーキＥＣＵと称す）４２を備えている。また、作動軸４０には、ストロークセンサ４４が配設されている。ストロークセンサ４４は、ペダルストロークに応じた電気信号を出力する。ストロークセンサ４４の出力信号は、ブレーキＥＣＵ４２に供給されている。ブレーキＥＣＵ４２は、ストロークセンサ３８の出力信号に基づいてペダルストロークを検出する。
【００２１】
ブレーキＥＣＵ４２には、ドライバ４５が接続されている。ドライバ４５には、上記のバッテリ２６の正極端子が接続されている。また、ドライバ４５には、ブレーキ用モータ４６が接続されている。ドライバ４５は、バッテリ２６を電力供給源として、ブレーキ用モータ４６を駆動する回路である。ドライバ４５は、ブレーキＥＣＵ４２から供給される指令信号に応じてブレーキ用モータ４６を制御する。
【００２２】
ブレーキ用モータ４６は、キャリパ３４に配設されている。ブレーキ用モータ４６は、ドライバ４５から供給されるモータ電流に応じて、キャリパ３４に設けられたブレーキパッド３６，３７をディスクロータ３２に向けて変位させる。従って、上記の構成によれば、キャリパ３４とブレーキペダル４０とを機械的に連結させることなく、ブレーキパッド３６，３７をディスクロータ３２に押圧させることができる。このため、本実施例のブレーキ装置３０によれば、電気的にブレーキパッド３６，３７をディスクロータ３２に押圧させることで、車両を停止させる制動力を発生させることができる。
【００２３】
また、本実施例において、ブレーキ装置３０は、ブレーキ用クラッチ機構４８を備えている。ブレーキ用クラッチ機構４８は、後述する所定の条件が成立する場合に、ブレーキペダル３８に連結した作動軸４０と、キャリパ３４内に配設されたブレーキ用モータ４６とがブレーキケーブル４９を介して機械的に連結するように構成されている。ブレーキ用クラッチ機構４８が作動した場合、ブレーキペダル３８の操作量に応じてブレーキ用モータ４６の作動軸が機械的に回転する。
【００２４】
このため、上記の構成によれば、所定の場合にブレーキ用モータ４６の作動軸とブレーキペダル３８に連結する作動軸４０とを機械的に連結させることで、ブレーキペダル３８の操作量に応じてブレーキパッド３６，３７をディスクロータ３２に押圧させることができる。従って、本実施例のブレーキ装置３０によれば、機械的にブレーキパッド３６，３７を変位させることでも、車両を停止させる制動力を発生させることができる。
【００２５】
図３は、本実施例のバイワイヤ切り替え装置を搭載する車両が備えるスロットル装置５０の構成図を示す。スロットル装置５０は、内燃機関に吸入される吸入空気が流通する吸気管５２、および、吸気管５２の内部に設けられたスロットルバルブ５４を備えている。スロットルバルブ５４は、内燃機関に流通させる吸入空気量を調整する役割を有している。スロットル装置５０は、スロットルバルブ５４を開閉することで、適切な量の吸入空気を内燃機関に供給する。
【００２６】
スロットル装置５０は、また、アクセルペダル５６を備えている。アクセルペダル５６には、作動軸５８が連結されている。作動軸５８は、アクセルペダル５６の操作に伴って作動する。
本実施例において、スロットル装置５０は、スロットル電子制御ユニット（以下、スロットルＥＣＵと称す）６０を備えている。また、作動軸５８には、アクセルポジションセンサ６２が配設されている。アクセルポジションセンサ６２は、アクセルペダル５６の操作量に応じた電気信号を出力する。アクセルポジションセンサ６２の出力信号は、スロットルＥＣＵ６０に供給されている。スロットルＥＣＵ６０は、アクセルポジションセンサ６２の出力信号に基づいてアクセルペダル５６の操作量を検出する。
【００２７】
スロットルＥＣＵ６０には、ドライバ６３が接続されている。ドライバ６３には、上記のバッテリ２６の正極端子が接続されている。また、ドライバ６３には、スロットル用モータ６４が接続されている。ドライバ６３は、バッテリ２６を電力供給源として、スロットル用モータ６４を駆動する回路である。ドライバ６３２は、スロットルＥＣＵ６０から供給される指令信号に応じてスロットル用モータ６４を制御する。
【００２８】
スロットル用モータ６４は、その作動軸がスロットルバルブ５４の回転軸と同軸となるように構成されている。スロットル用モータ６４は、ドライバ６３から供給されるモータ電流に応じて、スロットルバルブ５４を開閉させる。従って、上記の構成によれば、スロットルバルブ５４とアクセルペダル５６とを機械的に連結させることなく、スロットルバルブ５４を開閉することができる。このため、本実施例のスロットル装置５０によれば、電気的にスロットルバルブ５４を開閉することで、適切な量の吸入空気を内燃機関に供給することができる。
【００２９】
また、本実施例において、スロットル装置５０は、スロットル用クラッチ機構６６を備えている。スロットル用クラッチ機構６６は、後述する所定の条件が成立する場合に、アクセルペダル５６に連結した作動軸５８と、スロットルバルブ５４の作動軸に連結されたスロットル用モータ６４とが機械的に連結するように構成されている。スロットル用クラッチ機構６６が作動した場合、アクセルペダル５６の操作量に応じて、スロットル用モータ６４の作動軸が機械的に回転する。
【００３０】
このため、上記の構成によれば、所定の場合にスロットル用モータ６４の作動軸とアクセルペダル５６に連結する作動軸５８とを機械的に連結させることで、アクセルペダル５６の操作量に応じてスロットルバルブ５４を開閉させることができる。従って、本実施例のスロットル装置５０によれば、機械的にスロットルバルブ５４を開閉することでも、適切な量の吸入空気を内燃機関に供給することができる。
【００３１】
ところで、本実施例の操舵装置１０、ブレーキ装置３０、およびスロットル装置５０において、車幅方向へのラックバー１２の変位、ディスクロータ３２へのキャリパ３４の変位、スロットルバルブ５４の開閉は、通常、電気的に行われる。しかし、各装置が電気的に駆動される状況下では、ステアリングホイール１８，ブレーキペダル３８，アクセルペダル５６の操作量を検知するセンサの故障やセンサの配線の断線等が生じた場合に、車幅方向へのラックバー１２の変位、ディスクロータ３２へのキャリパ３４の変位、スロットルバルブ５４の開閉を適切に実行することができない事態が生じ得る。
【００３２】
本実施例において、操舵装置１０、ブレーキ装置３０、およびスロットル装置５０は、上述の如く、ラックバー１２の変位、キャリパ３４の変位、およびスロットルバルブ５４の開閉がそれぞれ機械的にも行われるように構成されている。上記の構成によれば、電気的に異常が生じた場合でも、各装置の機能を確保することが可能となる。
【００３３】
また、上述の如く、本実施例において、ドライバ２５，４５，６３は、同一のバッテリ２６を電力源として、各モータ２７，４６，６４を駆動する回路である。このため、バッテリ２６の故障に起因して、操舵装置１０、ブレーキ装置３０、およびスロットル装置５０のうち一の装置が適切に駆動しない場合には、他の装置においても同様の事態が生じる可能性が高い。従って、この場合には、操舵装置１０、ブレーキ装置３０、およびスロットル装置５０のすべての駆動装置を、一斉に機械式に切り替えることが望ましい。
【００３４】
本実施例は、同一のバッテリ２６を電力源として駆動されている駆動装置を、一斉に機械式に切り替える点に特徴を有している。以下、図４を参照して、本実施例の特徴部について説明する。
図４は、本実施例のバイワイヤ切り替え装置の電気ブロック図を示す。操舵装置１０、ブレーキ装置３０、およびスロットル装置５０のうち一の装置が適切に駆動しない場合、運転者は、その装置が適切に作動していないと判断できる。本実施例のバイワイヤ切り替え装置は、バイワイヤ解除スイッチ７０を備えている。バイワイヤ解除スイッチ７０は、運転者の意思に応じて操作されるように、車両の運転席に配設されている。バイワイヤ解除スイッチ７０は、運転者が操作することによりオン信号を出力する。
【００３５】
バイワイヤ解除スイッチ７０には、ステアＥＣＵ２２、ブレーキＥＣＵ４２、およびスロットルＥＣＵ６０が接続されている。バイワイヤ解除スイッチ７０の出力信号は、各ＥＣＵに供給されている。各ＥＣＵは、バイワイヤ解除スイッチ７０から出力信号が供給されているか否かを判断する。そして、バイワイヤ解除スイッチ７０から出力信号が供給されていると判断する場合、ドライバ２５，４５，６３への指令信号の供給を停止する。上記の構成によれば、ドライバ２５，４５，６３による各モータの駆動を停止することができる。
【００３６】
また、バイワイヤ解除スイッチ７０には、操舵用クラッチ機構２８、ブレーキ用クラッチ機構４８、およびスロットル用クラッチ機構６６が接続されている。バイワイヤ解除スイッチ７０の出力信号は、各クラッチ機構に供給されている。操舵用クラッチ機構２８は、バイワイヤ解除スイッチ７０から出力信号が供給された場合、ステアリングシャフト２０と操舵用モータ２７とを機械的に連結させる。また、ブレーキ用クラッチ機構４８は、バイワイヤ解除スイッチ７０から出力信号が供給された場合、ブレーキ用モータ４６の作動軸とブレーキペダル３８に連結する作動軸４０とを機械的に連結させる。更に、スロットル用クラッチ機構６６は、バイワイヤ解除スイッチ７０から出力信号が供給された場合、スロットルバルブ５４とアクセルペダル５６とを機械的に連結させる。
【００３７】
従って、上記の構成によれば、バイワイヤ解除スイッチ７０から出力信号が供給された場合、ラック軸１２の変位、キャリパ３４の変位、およびスロットルバルブ５４の開閉を、電気的に駆動するシステムから機械的に駆動するシステムに一斉に切り替えることができる。このため、本実施例によれば、電気的に異常が生じた場合でも、ラック軸１２の変位、キャリパ３４の変位、およびスロットルバルブ５４の開閉を確保することができる。従って、本実施例のバイワイヤ切り替え装置によれば、車輪の転舵、車両の制動、および内燃機関への吸入空気の供給を適切に行うことができる。
【００３８】
尚、上記の実施例においては、ステアリングホイール１８、ブレーキペダル３８、またはアクセルペダル５６が前記請求項１記載の「操作対象物」に、バイワイヤ解除スイッチ７０が前記請求項１記載の「第１の切り替え手段」および前記請求項２記載の「第２の切り替え手段」に、操舵装置１０、ブレーキ装置３０、またはスロットル装置５０が前記請求項１記載の「駆動装置」に、クラッチ機構２８、４８、または６６が前記請求項２記載の「クラッチ機構」に、それぞれ相当している。
【００３９】
また、上記の実施例においては、モータ電流が供給された操舵用モータ２７によってラックバー１２が変位すること、モータ電流が供給されたブレーキ用モータ４６によってキャリパ３４が変位すること、あるいは、モータ電流が供給されたスロットル用モータ６４によってスロットルバルブ５４が開閉することにより前記請求項１記載の「第１の駆動手段」が、ステアリングホイール１８の操作によって機械的にラックバー１２が変位すること、ブレーキペダル３８の操作によって機械的にキャリパ３４が変位すること、あるいは、アクセルペダル５６の操作によって機械的にスロットルバルブ５４が開閉することにより前記請求項２記載の「第２の駆動手段」が、それぞれ実現されている。
【００４０】
ところで、上記の実施例においては、バイワイヤ解除スイッチ７０を運転者がオンさせることによってバイワイヤシステムを一斉に解除することにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、操舵装置１０、ブレーキ装置３０、またはスロットル装置５０の各ＥＣＵが異常を検知した場合に他の装置に異常信号を送信して、すべての装置のバイワイヤシステムを一斉に解除することとしてもよい。
【００４１】
また、上記の実施例においては、操舵装置１０、ブレーキ装置３０、およびスロットル装置５０の３つの装置に関するバイワイヤシステムを一斉に解除することにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、シフト装置等を加えて３つ以上の装置に関して適用することとしてもよい。
更に、上記の実施例においては、バイワイヤ解除スイッチ７０からオン信号が出力された場合に各ＥＣＵがそれぞれドライバへの指令信号の供給を停止することで、バイワイヤシステムを一斉に解除することにしているが、バイワイヤシステムを一斉に解除する手法はこれに限定されるものではなく、例えば、ドライバ２５，４５，６３に内蔵されるリレーユニットを遮断状態とすることで解除することとしてもよいし、バッテリ２６とドライバ２５，４５，６３との間にリレーユニットを配設し、そのリレーユニットを遮断状態とすることで解除することとしてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１記載の発明によれば、バイワイヤ方式で構成されている複数の駆動装置のうち一の駆動装置に電気的な異常が発生した場合でも、他の駆動装置に異常が生じるのを回避することができる。
また、請求項２記載の発明によれば、バイワイヤ方式で構成されている駆動装置のうち一の駆動装置に電気的な異常が発生した場合でも、当該駆動装置を含む複数の駆動装置を機械式に切り替えることができる。このため、本発明によれば、アクチュエータの駆動を適切に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のバイワイヤ切り替え装置を搭載する車両が備えるステアリング装置の構成図である。
【図２】本発明の一実施例のバイワイヤ切り替え装置を搭載する車両が備えるブレーキ装置の構成図である。
【図３】本発明の一実施例のバイワイヤ切り替え装置を搭載する車両が備えるスロットル装置の構成図である。
【図４】本発明の一実施例のバイワイヤ切り替え装置の電気ブロック図である。
【符号の説明】
１０ステアリング電子制御ユニット（ステアＥＣＵ）
１８ステアリングホイール
２７操舵用モータ
２８操舵用クラッチ機構
３０ブレーキ電子制御ユニット（ブレーキＥＣＵ）
３８ブレーキペダル
４６ブレーキ用モータ
４８ブレーキ用クラッチ機構
５０スロットル電子制御ユニット（スロットルＥＣＵ）
５６アクセルペダル
６４スロットル用モータ
６６スロットル用クラッチ機構
７０バイワイヤ解除スイッチ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a by-wire switching device, and more particularly, to a by-wire switching device that switches a system configured by a so-called by-wire system that drives an actuator based on an electrical signal from an operating state to a non-operating state.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as disclosed in, for example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-22234, a brake device configured by a so-called by-wire system that drives a brake actuator based on an electric signal is known. The brake device includes a sensor that detects a depression force or a stroke of the brake pedal. The brake device includes a motor that drives a brake actuator. In the above brake device, a motor current is supplied to the motor in accordance with the output signal of the sensor. Therefore, according to the above brake device, the brake actuator can be electrically driven according to the depression force or stroke of the brake pedal.
[0003]
Similarly, an accelerator device configured by a by-wire system that opens and closes a throttle valve based on an electric signal is known. The accelerator device includes a sensor that detects an accelerator position. The accelerator apparatus includes a motor that drives the throttle valve to open and close. Therefore, according to the accelerator device described above, the throttle valve can be electrically driven to open and close according to the accelerator position by supplying the motor current to the motor according to the output signal of the sensor.
[0004]
Further, similarly, a steering device configured by a by-wire system that steers a vehicle based on an electric signal is known. The steering apparatus includes a sensor that detects an operation amount of the steering wheel. Further, the steering device includes a motor that operates a steering actuator. Therefore, according to the above-described steering device, the steering actuator can be electrically operated according to the operation amount of the steering wheel by supplying the motor current to the motor according to the output signal of the sensor.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, each device configured by the by-wire system executes control of each actuator based on an electric signal. Therefore, according to the above-described by-wire system, each actuator is controlled in accordance with the movement state of the vehicle in addition to the driver's operation, for example, an anti-lock brake system (ABS), a traction control system (TRC), vehicle stability. Control such as control (VSC) can be easily performed.
[0006]
However, in a device configured by a by-wire system, a brake pedal, an accelerator pedal, a steering wheel, and each actuator that are operated by a driver are not mechanically connected. For this reason, in the above-described device, when the sensor for detecting the operation amount of the brake pedal, the accelerator pedal, or the steering wheel is broken or the wiring of the sensor is disconnected, the actuators cannot be appropriately controlled. Arise.
[0007]
In order to properly drive the actuator according to the amount of operation of the operation object operated by the driver even when a sensor failure or sensor wiring breakage occurs, the operation object and the actuator are mechanically connected. It is effective to do. Further, when a sensor failure or disconnection of the sensor wiring occurs in one actuator, there is a high possibility that the same situation will spread to other actuators. Therefore, in this case, it is appropriate to mechanically connect the operation target and the actuator in all the devices configured by the by-wire system mounted on the vehicle.
[0008]
The present invention has been made in view of the above points, and when a plurality of drive devices configured by a by-wire system are mounted, all the drive devices are simultaneously inactivated, and the drive devices. It is an object of the present invention to provide a by-wire switching device for switching between a switch and a link mechanism.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The above object is to provide a first driving means for driving an actuator based on an operation object that is operated by a driver to change a traveling state of the vehicle and an electric signal supplied in accordance with an operation amount of the operation object. When, a plurality of driving devices comprising, in the by-wire switching device that obtained by driving the actuator with the first drive means the same power source each of the plurality of driving devices, at least one of the plurality of driving devices When the driving device detects an electrical abnormality, the first driving means of the driving device is switched from the operating state to the non-operating state, and an abnormal signal is transmitted from the driving device to another driving device, the-wire switching device, characterized in that it comprises a first toggle its sWITCHING means deactivates the drive means from the operating state of the at least one drive unit among the other driving device Ri is achieved.
[0010]
In the present invention, each of the plurality of driving devices for changing the traveling state of the vehicle drives the actuator based on an electric signal supplied in accordance with the operation amount of the operation target operated by the driver. At this time, each actuator is driven using the same power source. In the present invention, if at least one drive unit among the plurality of driving devices detects an electrical abnormality, switches from the first drive means operating state of the drive device inoperative Rutotomoni, the driving device An abnormal signal is transmitted to the other driving device, and the first driving means of at least one of the other driving devices is switched from the operating state to the non-operating state. Therefore, according to the present invention, even when an electrical abnormality occurs in one drive device, it is possible to avoid the occurrence of an abnormality in another drive device. The “drive device” includes a steering device, a brake device, a throttle device, and a shift device, and the “operation object” includes a steering wheel, a brake pedal, an accelerator pedal, and a shift knob.
[0011]
The above-described object is as described in claim 2, in the by-wire switching device according to claim 1,
The drive device includes a clutch mechanism that mechanically connects the actuator and the operation target when the first drive unit is in an inoperative state.
Second driving means for driving the actuator via the clutch mechanism in accordance with an operation amount of the operation object;
It is achieved by the by-wire switching device characterized by comprising.
[0012]
In the present invention, the drive device also drives the actuator by mechanically connecting the operation object and the actuator. Therefore, a plurality of drive devices that mechanically and electrically drive the actuator are mounted on the vehicle. When the first driving means is switched to the non-operating state, the actuator starts to be driven by the second driving means being switched to the operating state. Therefore, according to the present invention, even when an electrical abnormality occurs in one drive device, it is possible to avoid the occurrence of an abnormality in another drive device and to switch the drive device to a mechanical type. Therefore, according to the present invention, driving of the actuator can be ensured.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a configuration diagram of a steering device 10 provided in a vehicle equipped with a by-wire switching device according to an embodiment of the present invention. The steering device 10 includes a rack bar 12 and a knuckle arm 14 connected to the rack bar 12. A wheel to which wheels 16 and 17 are attached is fixed to the knuckle arm 14. The steering device 10 is configured to steer the wheels by displacing the rack bar 12 in the vehicle width direction of the vehicle.
[0014]
The steering device 10 also includes a steering wheel 18. A steering shaft 20 is fixed to the steering wheel 18. The steering shaft 20 rotates as the steering wheel 18 rotates.
In this embodiment, the steering apparatus 10 includes a steering electronic control unit (hereinafter referred to as a steer ECU) 22. The steering shaft 20 is provided with a steering angle sensor 24. The steering angle sensor 24 outputs an electrical signal corresponding to the steering angle of the steering wheel 18. The output signal of the steering angle sensor 24 is supplied to the steer ECU 22. The steer ECU 22 detects the steering angle of the steering wheel 18 based on the output signal of the steering angle sensor 24.
[0015]
A driver 25 is connected to the steer ECU 22. A positive terminal of a battery 26 is connected to the driver 25. A steering motor 27 is connected to the driver 25. The driver 25 is a circuit that drives the steering motor 27 using the battery 26 as a power supply source. The driver 25 controls the steering motor 27 in accordance with a command signal supplied from the steer ECU 22.
[0016]
The steering motor 27 is disposed on the rack bar 12. The steering motor 27 displaces the rack bar 12 in the vehicle width direction according to the motor current supplied from the driver 25. Therefore, according to the above configuration, the rack bar 12 can be displaced in the vehicle width direction without mechanically connecting the rack bar 12 and the steering wheel 18. For this reason, according to the brake apparatus 10 of a present Example, a wheel can be steered by displacing the rack bar 12 electrically.
[0017]
In the present embodiment, the steering device 10 includes a steering clutch mechanism 28. The steering clutch mechanism 28 mechanically connects the steering shaft 20 fixed to the steering wheel 18 and the steering motor 27 disposed on the rack bar 12 when a predetermined condition described later is satisfied. It is configured. When the steering clutch mechanism 28 is operated, the operating shaft of the steering motor 27 is mechanically rotated with the rotation of the steering shaft 20.
[0018]
For this reason, according to the above-described configuration, the rack bar 12 is adjusted in the vehicle width according to the operation amount of the steering wheel 18 by mechanically connecting the operating shaft of the steering motor 27 and the steering wheel 18 in a predetermined case. Can be displaced in the direction. Therefore, according to the steering apparatus 10 of the present embodiment, the wheels can be steered by mechanically displacing the rack bar 12.
[0019]
FIG. 2 is a configuration diagram of a brake device 30 included in a vehicle on which the by-wire switching device according to the present embodiment is mounted. The brake device 30 includes a disk rotor 32 that rotates together with the wheels, and a caliper 34 disposed on the outer periphery of the disk rotor 32. The caliper 34 includes brake pads 36 and 37 disposed so as to face the surface of the disc rotor 32. The brake device 30 generates a braking force that stops the vehicle by pressing the brake pads 36 and 37 against the disc rotor 32.
[0020]
The brake device 30 also includes a brake pedal 38. An operating shaft 40 is connected to the brake pedal 38. The operating shaft 40 operates in accordance with the operation of the brake pedal 38.
In this embodiment, the brake device 30 includes a brake electronic control unit (hereinafter referred to as a brake ECU) 42. A stroke sensor 44 is disposed on the operating shaft 40. The stroke sensor 44 outputs an electrical signal corresponding to the pedal stroke. The output signal of the stroke sensor 44 is supplied to the brake ECU 42. The brake ECU 42 detects the pedal stroke based on the output signal of the stroke sensor 38.
[0021]
A driver 45 is connected to the brake ECU 42. The driver 45 is connected to the positive terminal of the battery 26 described above. A brake motor 46 is connected to the driver 45. The driver 45 is a circuit that drives the brake motor 46 using the battery 26 as a power supply source. The driver 45 controls the brake motor 46 in accordance with a command signal supplied from the brake ECU 42.
[0022]
The brake motor 46 is disposed in the caliper 34. The brake motor 46 displaces the brake pads 36 and 37 provided on the caliper 34 toward the disc rotor 32 in accordance with the motor current supplied from the driver 45. Therefore, according to the above configuration, the brake pads 36 and 37 can be pressed against the disc rotor 32 without mechanically connecting the caliper 34 and the brake pedal 40. For this reason, according to the brake device 30 of the present embodiment, the braking force for stopping the vehicle can be generated by electrically pressing the brake pads 36 and 37 against the disc rotor 32.
[0023]
In the present embodiment, the brake device 30 includes a brake clutch mechanism 48. The brake clutch mechanism 48 includes an operating shaft 40 connected to the brake pedal 38 and a brake motor 46 disposed in the caliper 34 via a brake cable 49 when a predetermined condition described later is satisfied. It is comprised so that it may connect. When the brake clutch mechanism 48 is operated, the operating shaft of the brake motor 46 is mechanically rotated according to the operation amount of the brake pedal 38.
[0024]
Therefore, according to the above configuration, the operating shaft of the brake motor 46 and the operating shaft 40 connected to the brake pedal 38 are mechanically connected to each other according to the operation amount of the brake pedal 38 in a predetermined case. The brake pads 36 and 37 can be pressed against the disc rotor 32. Therefore, according to the brake device 30 of the present embodiment, the braking force for stopping the vehicle can be generated even by mechanically displacing the brake pads 36 and 37.
[0025]
FIG. 3 is a configuration diagram of a throttle device 50 provided in a vehicle on which the by-wire switching device according to this embodiment is mounted. The throttle device 50 includes an intake pipe 52 through which intake air taken into the internal combustion engine flows, and a throttle valve 54 provided inside the intake pipe 52. The throttle valve 54 has a role of adjusting the amount of intake air that is circulated to the internal combustion engine. The throttle device 50 supplies an appropriate amount of intake air to the internal combustion engine by opening and closing the throttle valve 54.
[0026]
The throttle device 50 is also provided with an accelerator pedal 56. An operating shaft 58 is connected to the accelerator pedal 56. The operating shaft 58 operates in accordance with the operation of the accelerator pedal 56.
In the present embodiment, the throttle device 50 includes a throttle electronic control unit (hereinafter referred to as a throttle ECU) 60. An accelerator position sensor 62 is disposed on the operating shaft 58. The accelerator position sensor 62 outputs an electrical signal corresponding to the operation amount of the accelerator pedal 56. The output signal of the accelerator position sensor 62 is supplied to the throttle ECU 60. The throttle ECU 60 detects the operation amount of the accelerator pedal 56 based on the output signal of the accelerator position sensor 62.
[0027]
A driver 63 is connected to the throttle ECU 60. The positive terminal of the battery 26 is connected to the driver 63. In addition, a throttle motor 64 is connected to the driver 63. The driver 63 is a circuit that drives the throttle motor 64 using the battery 26 as a power supply source. The driver 632 controls the throttle motor 64 in accordance with a command signal supplied from the throttle ECU 60.
[0028]
The throttle motor 64 is configured such that its operating shaft is coaxial with the rotation shaft of the throttle valve 54. The throttle motor 64 opens and closes the throttle valve 54 in accordance with the motor current supplied from the driver 63. Therefore, according to the above configuration, the throttle valve 54 can be opened and closed without mechanically connecting the throttle valve 54 and the accelerator pedal 56. Therefore, according to the throttle device 50 of this embodiment, an appropriate amount of intake air can be supplied to the internal combustion engine by electrically opening and closing the throttle valve 54.
[0029]
In the present embodiment, the throttle device 50 includes a throttle clutch mechanism 66. The throttle clutch mechanism 66 mechanically connects the operating shaft 58 connected to the accelerator pedal 56 and the throttle motor 64 connected to the operating shaft of the throttle valve 54 when a predetermined condition described later is satisfied. It is configured as follows. When the throttle clutch mechanism 66 is operated, the operating shaft of the throttle motor 64 is mechanically rotated according to the operation amount of the accelerator pedal 56.
[0030]
Therefore, according to the above configuration, the operating shaft of the throttle motor 64 and the operating shaft 58 connected to the accelerator pedal 56 are mechanically connected to each other according to the operation amount of the accelerator pedal 56 in a predetermined case. The throttle valve 54 can be opened and closed. Therefore, according to the throttle device 50 of the present embodiment, an appropriate amount of intake air can be supplied to the internal combustion engine by mechanically opening and closing the throttle valve 54.
[0031]
Incidentally, in the steering device 10, the brake device 30, and the throttle device 50 of this embodiment, the displacement of the rack bar 12 in the vehicle width direction, the displacement of the caliper 34 to the disk rotor 32, and the opening and closing of the throttle valve 54 are usually It is done electrically. However, under the situation where each device is electrically driven, the vehicle width is reduced when a sensor that detects the operation amount of the steering wheel 18, the brake pedal 38, or the accelerator pedal 56 fails, or the sensor wiring is disconnected. There may be a situation in which the displacement of the rack bar 12 in the direction, the displacement of the caliper 34 to the disk rotor 32, and the opening and closing of the throttle valve 54 cannot be performed properly.
[0032]
In the present embodiment, the steering device 10, the brake device 30, and the throttle device 50 are mechanically performed so that the displacement of the rack bar 12, the displacement of the caliper 34, and the opening and closing of the throttle valve 54 are performed mechanically as described above. It is configured. According to the above configuration, it is possible to ensure the functions of each device even when an abnormality occurs electrically.
[0033]
As described above, in the present embodiment, the drivers 25, 45, and 63 are circuits that drive the motors 27, 46, and 64 using the same battery 26 as a power source. For this reason, if one of the steering device 10, the brake device 30, and the throttle device 50 does not drive properly due to the failure of the battery 26, the same situation may occur in other devices. Is expensive. Therefore, in this case, it is desirable to switch all the drive devices of the steering device 10, the brake device 30, and the throttle device 50 to the mechanical type at the same time.
[0034]
The present embodiment is characterized in that drive devices driven by using the same battery 26 as a power source are switched to a mechanical system all at once. Hereinafter, with reference to FIG. 4, the characteristic part of a present Example is demonstrated.
FIG. 4 shows an electrical block diagram of the by-wire switching device of the present embodiment. When one of the steering device 10, the brake device 30, and the throttle device 50 is not driven appropriately, the driver can determine that the device is not operating properly. The by-wire switching device according to the present embodiment includes a by-wire release switch 70. The by-wire release switch 70 is disposed in the driver's seat of the vehicle so as to be operated according to the driver's intention. The by-wire release switch 70 outputs an ON signal when operated by the driver.
[0035]
A steer ECU 22, a brake ECU 42, and a throttle ECU 60 are connected to the by-wire release switch 70. The output signal of the by-wire release switch 70 is supplied to each ECU. Each ECU determines whether an output signal is supplied from the by-wire release switch 70. When determining that the output signal is supplied from the by-wire release switch 70, the supply of the command signal to the drivers 25, 45, 63 is stopped. According to said structure, the drive of each motor by driver 25,45,63 can be stopped.
[0036]
The by-wire release switch 70 is connected to the steering clutch mechanism 28, the brake clutch mechanism 48, and the throttle clutch mechanism 66. The output signal of the by-wire release switch 70 is supplied to each clutch mechanism. The steering clutch mechanism 28 mechanically connects the steering shaft 20 and the steering motor 27 when an output signal is supplied from the by-wire release switch 70. The brake clutch mechanism 48 mechanically connects the operating shaft of the brake motor 46 and the operating shaft 40 connected to the brake pedal 38 when an output signal is supplied from the by-wire release switch 70. Further, the throttle clutch mechanism 66 mechanically connects the throttle valve 54 and the accelerator pedal 56 when an output signal is supplied from the by-wire release switch 70.
[0037]
Therefore, according to the above configuration, when an output signal is supplied from the by-wire release switch 70, the displacement of the rack shaft 12, the displacement of the caliper 34, and the opening and closing of the throttle valve 54 are mechanically driven from the system that electrically drives. It can be switched to the system that drives all at once. For this reason, according to the present embodiment, it is possible to ensure the displacement of the rack shaft 12, the displacement of the caliper 34, and the opening and closing of the throttle valve 54 even when an electrical abnormality occurs. Therefore, according to the by-wire switching device of the present embodiment, it is possible to appropriately perform wheel steering, vehicle braking, and supply of intake air to the internal combustion engine.
[0038]
In the above embodiment, the steering wheel 18, the brake pedal 38, or the accelerator pedal 56 is the “operation object” according to the first aspect, and the by-wire release switch 70 is the “first object” according to the first aspect. In the “switching means” and the “second switching means” in the second aspect, the steering device 10, the brake device 30 or the throttle device 50 is included in the “driving device” in the first aspect. The clutch mechanisms 28, 48, Or 66 corresponds to the “clutch mechanism” according to claim 2.
[0039]
In the above embodiment, the rack bar 12 is displaced by the steering motor 27 to which the motor current is supplied, the caliper 34 is displaced by the brake motor 46 to which the motor current is supplied, or the motor current. The throttle valve 54 is opened and closed by the throttle motor 64 supplied with the "first drive means" according to claim 1, wherein the rack bar 12 is mechanically displaced by the operation of the steering wheel 18, the brake The "second drive means" according to claim 2, wherein the caliper 34 is mechanically displaced by the operation of the pedal 38, or the throttle valve 54 is mechanically opened and closed by the operation of the accelerator pedal 56, respectively. It has been realized.
[0040]
By the way, in the above embodiment, the driver turns on the by-wire release switch 70 to release the by-wire system all at once. However, the present invention is not limited to this, and the steering device 10, When each ECU of the brake device 30 or the throttle device 50 detects an abnormality, an abnormality signal may be transmitted to another device, and the by-wire system of all the devices may be released at once.
[0041]
In the above embodiment, the by-wire system related to the three devices of the steering device 10, the brake device 30, and the throttle device 50 is released all at once. However, the present invention is not limited to this. Further, the present invention may be applied to three or more devices by adding a shift device or the like.
Further, in the above-described embodiment, when an on signal is output from the by-wire release switch 70, each ECU stops supplying the command signal to the driver, thereby releasing the by-wire system all at once. However, the method of simultaneously releasing the by-wire system is not limited to this. For example, the relay unit built in the drivers 25, 45, and 63 may be released and the battery unit may be released. It is good also as releasing it by arrange | positioning a relay unit between 26 and the drivers 25, 45, and 63, and making the relay unit into a cutoff state.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, even when an electrical abnormality occurs in one of the plurality of driving apparatuses configured by the by-wire system, an abnormality occurs in another driving apparatus. Can be avoided.
According to the second aspect of the present invention, even when an electrical abnormality occurs in one of the drive devices configured by the by-wire system, a plurality of drive devices including the drive device are mechanically arranged. You can switch to For this reason, according to this invention, the drive of an actuator can be ensured appropriately.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a steering device provided in a vehicle equipped with a by-wire switching device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a brake device provided in a vehicle equipped with a by-wire switching device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of a throttle device provided in a vehicle equipped with a by-wire switching device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an electrical block diagram of a by-wire switching device according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Steering electronic control unit (steer ECU)
18 Steering wheel 27 Steering motor 28 Steering clutch mechanism 30 Brake electronic control unit (brake ECU)
38 Brake pedal 46 Brake motor 48 Brake clutch mechanism 50 Throttle electronic control unit (throttle ECU)
56 Accelerator pedal 64 Throttle motor 66 Throttle clutch mechanism 70 By-wire release switch

Claims

車両の走行状態を変化させるべく運転者が操作する操作対象物と、前記操作対象物の操作量に応じて供給される電気信号に基づいてアクチュエータを駆動する第１の駆動手段と、を備える駆動装置を複数備え、該複数の駆動装置の各第１の駆動手段がそれぞれ同一の電力源を用いてアクチュエータを駆動し得るバイワイヤ切り替え装置において、
複数の駆動装置のうち少なくとも一の駆動装置が電気的な異常を検知した場合に、該駆動装置の第１の駆動手段を作動状態から非作動状態に切り替えると共に、該駆動装置から他の駆動装置に異常信号を送信して、該他の駆動装置のうち少なくとも一の駆動装置の第１の駆動手段を作動状態から非作動状態に切り替える切替手段を備えることを特徴とするバイワイヤ切り替え装置。Drive comprising: a manipulation object driver to vary the traveling state of the vehicle is operated, and a first driving means for driving the actuator based on the electrical signal supplied in accordance with the operation amount of the operation target a plurality of devices, in the by-wire switching device that obtained by driving the actuator with each respective first drive means of said plurality of drive same power source,
When at least one of the plurality of driving devices detects an electrical abnormality, the first driving means of the driving device is switched from the operating state to the non-operating state, and from the driving device to another driving device. transmits an abnormality signal to, by-wire switching device characterized by comprising a first toggle its sWITCHING means deactivates the drive means from the operating state of the at least one drive unit among the other drive.

請求項１記載のバイワイヤ切り替え装置において、
前記駆動装置は、前記第１の駆動手段が非作動状態とされた場合に前記アクチュエータと前記操作対象物とを機械的に連結させるクラッチ機構と、
前記操作対象物の操作量に応じて前記クラッチ機構を介して前記アクチュエータを駆動する第２の駆動手段と、
を備えることを特徴とするバイワイヤ切り替え装置。The by-wire switching device according to claim 1,
The drive device includes a clutch mechanism that mechanically connects the actuator and the operation target when the first drive unit is in an inoperative state.
Second driving means for driving the actuator via the clutch mechanism in accordance with an operation amount of the operation object;
A by-wire switching device comprising: