(57)【要約】【課題】  車両搭載性が向上できる操舵制御装置を提供すること。【解決手段】  操舵入力手段に接続された操舵入力軸と、操舵入力軸とトーションバーを介して接続される操舵出力軸と、操舵出力軸に接続されるギヤ入力軸と、このギヤ入力軸と組合されるギヤ出力軸とを備える減速機と、円筒状に形成され、内部に前記トーションバーを収容すると共に、前記ギヤ出力軸と接続される円筒軸と、円筒状に形成され、円筒軸の外周側に設けられると共に、この円筒軸を回転駆動する中空モータと、トーションバーに生じるトルクを検出するトルクセンサと、転舵輪を転舵するアクチュエータと、トルクセンサの検出するトルクに基づき、アクチュエータを駆動制御するアクチュエータ制御手段と、転舵輪の転舵量に基づき、中空モータを駆動制御する中空モータ制御手段と、を備えた。【選択図】      図２
2006290043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵入力手段に接続された操舵入力軸と、
前記操舵入力軸とトーションバーを介して接続される操舵出力軸と、
前記操舵出力軸に接続されるギヤ入力軸と、このギヤ入力軸と組合されるギヤ出力軸とを備える減速機と、
円筒状に形成され、内部に前記トーションバーを収容すると共に、前記ギヤ出力軸と接続される円筒軸と、
円筒状に形成され、前記円筒軸の外周側に設けられると共に、この円筒軸を回転駆動する中空モータと、
前記トーションバーに生じるトルクを検出するトルクセンサと、
転舵輪を転舵するアクチュエータと、
前記トルクセンサの検出するトルクに基づき、前記アクチュエータを駆動制御するアクチュエータ制御手段と、
前記転舵輪の転舵量に基づき、前記中空モータを駆動制御する中空モータ制御手段と、
を備えることを特徴とする操舵制御装置。
【請求項２】
操舵入力手段に接続された操舵入力軸と、
前記操舵入力軸に設けられ、この操舵入力軸の回転角を検出する操舵角センサと、
前記操舵入力軸とトーションバーを介して接続される操舵出力軸と、
前記操舵出力軸に接続されるギヤ入力軸と、このギヤ入力軸と組合されるギヤ出力軸とを備える減速機と、
円筒状に形成され、内部に前記トーションバーを収容すると共に、前記ギヤ出力軸と接続される円筒軸と、
円筒状に形成され、前記円筒軸の外周側に設けられると共に、この円筒軸を回転駆動する中空モータと、
前記減速機と前記中空モータとの間であって、前記円筒軸の設けられ、この中空モータのロータの回転位置を検出するモータ回転センサと、
前記操舵角センサのセンサ出力値と前記モータ回転センサのセンサ出力値とに基づいて、前記トーションバーに生じるトルクを演算するトルク演算手段と、
転舵輪を転舵するアクチュエータと、
前記トルク演算手段によって演算されたトルクに基づき、前記アクチュエータを駆動制御するアクチュエータ制御手段と、
前記転舵輪の転舵量に基づき、前記中空モータを駆動制御する中空モータ制御手段と、
を備えることを特徴とする操舵制御装置。
【請求項３】
操舵入力手段に接続された操舵入力軸と、
前記操舵入力軸とトーションバーを介して接続される操舵出力軸と、
前記操舵出力軸に接続されるギヤ入力軸と、このギヤ入力軸と組合わされるギヤ出力軸とを備える減速機と、
円筒状に形成され、内部に前記トーションバーを収容すると共に、前記ギヤ出力軸と接続される円筒軸と、
円筒状に形成され、前記円筒軸の外周側に設けられると共に、この円筒軸を回転駆動する中空モータと、
前記トーションバーに生じるトルクを検出するトルクセンサと、
前記トルクセンサの検出するトルクに基づき、前記中空モータの駆動制御する中空モータ駆動手段と、
を備えることを特徴とする操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電動機等によって操舵トルクのアシストトルクを制御する車両用操舵制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術としては、電動式パワーステアリングにおいて、電動モータの出力シャフトを中空に形成し、この出力シャフトの中空部にステアリングホイールと連結されたステアリングシャフトが挿入され、出力シャフトとステアリングシャフトは遊星ローラ減速機を介して接続されたものが開示されている。また、ステアリングシャフトの電動モータよりステアリングホイール側にはトルクセンサが設けられ、このトルクセンサが検出する操舵トルクに応じて、電動モータはステアリングシャフトに補助トルクを付与している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−１８３３５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来技術にあっては、ステアリングシャフトの軸線上にステアリングホイール側から順に、トルクセンサ、電動モータ、遊星ローラ減速機が設けられているので、電動式パワーステアリングの装置の軸方向寸法が大きくなる。よって車両搭載性が悪化する虞があるといった問題があった。
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、車両搭載性が向上できる電動式パワーステアリングといった操舵制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため、本発明では、操舵入力手段に接続された操舵入力軸と、操舵入力軸とトーションバーを介して接続される操舵出力軸と、操舵出力軸に接続されるギヤ入力軸と、このギヤ入力軸と組合されるギヤ出力軸とを備える減速機と、円筒状に形成され、内部に前記トーションバーを収容すると共に、前記ギヤ出力軸と接続される円筒軸と、円筒状に形成され、円筒軸の外周側に設けられると共に、この円筒軸を回転駆動する中空モータと、トーションバーに生じるトルクを検出するトルクセンサと、転舵輪を転舵するアクチュエータと、トルクセンサの検出するトルクに基づき、アクチュエータを駆動制御するアクチュエータ制御手段と、転舵輪の転舵量に基づき、中空モータを駆動制御する中空モータ制御手段と、を備えた。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の操舵制御装置にあっては、車両搭載性が向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の操舵制御装置を実現する最良の形態を、図面に基づき説明する。
【実施例１】
【０００７】
まず、本実施例における操舵制御装置の構成を説明する。
【０００８】
［操舵制御装置のシステム構成］
図１は、本実施例における操舵制御装置のシステム構成図であり、ステアリングホイール１と転舵輪６とを機械的に連結することなく、ステアリングホイール１に入力された操舵トルクに応じて転舵輪６の舵角を変化させるステアバイワイヤの装置である。
【０００９】
操舵制御装置は、操舵入力手段であるステアリングホイール１と接続する操舵入力軸２に入力された操舵角を検出する操舵角センサ３と、操舵力に対する操舵反力を付与する操舵反力発生装置４と、転舵輪６を転舵させる転舵角アクチュエータ５と、操舵反力発生装置４や転舵角アクチュエータ５等を制御する操舵制御ECU７とを有する。
【００１０】
操舵制御ECU７はCANバス８によって、操舵角センサ３、関連ある他のECU２６等と接続する。また、操舵制御ECU７はハーネス１０によって操舵反力発生装置４及び転舵角アクチュエータ５と接続し、信号の授受を行う。操舵制御ECU７は、イグニッション１１がONになるとバッテリ２５からの電流を各センサ等の情報に基づいて指令電流に変換して、操舵反力発生装置４、転舵角アクチュエータ５の制御を行う。なお、上記CANバス８は車内LANを形成する通信手段の一例であって、必ずしもCANバスに限定されない。
【００１１】
［操舵反力発生装置の構成］
図２は操舵入力軸２、操舵角センサ３、及び操舵反力発生装置４の部分断面図である。
【００１２】
操舵反力発生装置４は、操舵入力軸２の所定角以上の回転を規制する規制手段１２と、中空部内に操舵入力軸２、トーションバー１５、操舵出力軸１６を収容する円筒軸２３と、円筒軸２３上設けられ操舵反力を発生させる中空モータ１３と、中空モータ１３が発生するトルクを増大する減速機１４とを有する。
【００１３】
操舵入力軸２にはステアリングホイール１側から順に、操舵角センサ３、規制手段１２が設けられ、ステアリングホイール１側と反対側の端部はトーションバー１５を介して操舵出力軸１６の一端と接続される。操舵出力軸１６の他端には減速機１４が設けられる。操舵入力軸２と操舵出力軸１６とはトーションバー１５のねじれの範囲で相対回転可能に接続される。
【００１４】
規制手段１２は、後述するように操舵入力軸２と同軸上に設けられ、操舵入力軸２と一体に回転する第１歯車１２ａと、第１歯車１２ａと噛合い、第１歯車１２ａの歯数よりも多くの歯数を有する第２歯車１２ｂとから構成される。
【００１５】
減速機１４は、ギヤ入力軸としての第１サンギヤ１７と、この第１サンギヤ１７と噛合う第１遊星ギヤ１８と、第２サンギヤ１９と、第２サンギヤ１９と噛合う第２遊星ギヤ２０と、第１、第２遊星ギヤ１８、２０の公転と共に回転するギヤ出力軸としてのキャリア２１から構成される。
【００１６】
第１サンギヤ１７は操舵出力軸１６と接続し、一体に回転する。第２サンギヤ１９は第３ハウジング２２ｃに回転不能に固定される。
【００１７】
第１遊星ギヤ１８と第２遊星ギヤ２０とは連結されて一体に回転する。キャリア２１は第１遊星ギヤ１８と第２遊星ギヤ２０との両方に連結して、第１、第２遊星ギヤ１８、２０の公転と共に回転する。
【００１８】
円筒軸２３は中空円筒状に形成され、その中空部に操舵入力軸２、トーションバー１５、及び操舵出力軸１６を収容する。この構成により本実施例では操舵反力発生装置４の軸方向の小型化を図っている。円筒軸２３の一端はキャリア２１と接続され、一体に回転するように形成される。円筒軸２３の軸方向略中央部には中空モータ１３のロータ１３ａが設けられ、第２ハウジング２２ｂ側にはステータ１３ｂが設けられ円筒軸２３に回転トルクを与える。また、円筒軸２３の中空モータ１３とキャリア２１との間には、モータ回転センサ２４が設けられ、円筒軸２３の回転角度を検出する。
【００１９】
本実施例では、減速機１４を遊星歯車組によって構成し、また円筒軸２３の中空部内に操舵入力軸２、トーションバー１５、及び操舵出力軸１６を収容した。この構成により、操舵入力軸２から円筒軸２３への動力伝達経路を逆コの字状に形成することができ、中空モータ１３及びモータ回転センサ２４を減速機１４に対してステアリングホイール１側に配置した。よって、操舵角センサ３、中空モータ１３及びモータ回転センサ２４の電気系部品を減速機１４に対してステアリングホイール１側にまとめて配置することができた。
【００２０】
また、中空モータ１３で発生した操舵反力は、減速機１４でトルクを増大してステアリングホイール１側へ伝達されるので、中空モータ１３を小型化できる。
【００２１】
［規制機構の構成］
本実施例の操舵制御装置はステアリングホイール１と転舵輪６とを機械的に分離している。そのため、転舵輪６の最大転舵角に対応するステアリングホイール１の操舵角において、転舵輪６側からステアリングホイール１側へ直接機械的な回転規制がかかることがない。よって、転舵輪６の最大転舵角に対応するステアリングホイール１の操舵角以上にステアリングホイール１を操舵することも可能である。
【００２２】
しかし、転舵輪６の最大転舵角に対応するステアリングホイール１の操舵角以上にステアリングホイール１の操舵を許可してしまうと、各部材の許容以上の操舵角により、操舵制御装置に異常が発生する虞がある。そこで、本実施例では規制手段１２を設けてステアリングホイール１の操舵角範囲を規制することとした。
【００２３】
規制手段１２は、操舵入力軸２と同軸上に設けられ、操舵入力軸２と一体に回転する第１歯車１２ａと、第１歯車１２ａと噛合う第２歯車１２ｂとから構成され、第２歯車１２ｂの歯数は第１歯車１２ａの歯数よりも多く形成される。
【００２４】
第２歯車１２ｂの軸方向表面にはステアリングホイール１側に凸状の第１規制部１２ｃが、第２歯車１２ｂの半径上の一部に形成される。第２規制部１２ｄは、第１ハウジング２２ａにステアリングホイール１と反対側に凸状に形成され、第１規制部１２ｃと当接することで第２歯車の略一回転以上の回転を規制する。
【００２５】
図３は規制手段１２を軸方向にステアリングホイール１側から見た図である。
【００２６】
第２歯車１２ｂの歯数は第１歯車１２ａの歯数よりも多く形成されているので、第２歯車１２ｂが１回転するには第１歯車１２ａは１回転以上する必要がある。ステアリングホイール１を右に操舵して第１規制部１２ｃと第２規制部１２ｄとが当接している状態から、ステアリングホイール１を左に操舵して第２歯車１２ｂが略１回転を行い、再び第１規制部１２ｃと第２規制部１２ｄとが当接するとステアリングホイール１の操舵が規制される。例えば、第２歯車１２ｂの歯数を第１歯車１２ａの２倍に形成した場合には、ステアリングホイール１（操舵入力軸２）を右に１回転弱、左に１回転弱の回転が可能となるとなる。この構成により最大右操舵状態から最大左操舵状態へはステアリングホイール１（操舵入力軸２）の1回転以上の回転を可能にしつつ、各部材の許容以上の操舵角を規制することができる。
【００２７】
［制御ブロック図］
本実施例の操舵制御装置はステアリングホイール１と転舵輪６とを機械的に連結することなく、ステアリングホイール１に入力された操舵トルクに応じて転舵輪６の舵角を変化させるステアバイワイヤの装置である。よって、本実施例では操舵トルクの検出が必要になるが、図２に示すように操舵トルクセンサといった直接操舵トルクを検出する手段は設けていない。そこで、操舵トルクの入力に応じてトーションバー１５のねじれ量を検出することで、操舵トルクを検出するようにした。本実施例では、操舵角センサ３が検出する操舵角検出値と、モータ回転センサ２４が検出する転舵アクチュエータ回転角検出値とからトーションバー１５のねじれ量を検出して、操舵トルクを演算により求めるようにした。
【００２８】
以下、演算により求められた操舵トルク、及び各情報を基に操舵反力発生装置４及び転舵角アクチュエータ５への指令電流を制御する操舵制御ECU７の制御ブロックについて、図４を用いて説明する。
【００２９】
操舵制御ECU７は図示しない車速センサ、横Gセンサ、ヨーレートセンサ等から車速情報、横G情報、ヨーレート情報等の車両状態情報を入力する。また、操舵角センサ３、転舵角アクチュエータ５、モータ回転センサ２４等から、操舵角検出値、転舵アクチュエータ回転角検出値、モータ回転角検出値、モータ電流検出値、転舵アクチュエータ電流検出値等を入力する。
【００３０】
まず、上記の入力情報を基に操舵反力発生装置４への指令電流を演算する制御ブロックについて説明する。
【００３１】
反力MAP部７１は、車速情報、横G情報、ヨーレート情報等の車両状態情報、操舵角検出値、転舵アクチュエータ回転角検出値の各情報に対する反力トルクを設定した反力MAP情報を保持し、各情報に対応した反力トルクを出力する。
【００３２】
操舵トルク算出処理部７２では、操舵角検出値及びモータ回転角検出値から操舵トルク値を算出する。
【００３３】
図５は操舵トルク算出処理部７２内の制御ブロック図である。
【００３４】
乗算器７２ａでは、操舵角検出値にギヤ比換算係数K1を乗じた値を出力する。ギヤ比換算係数K1はトーションバー１５の操舵入力軸２側の回転角度を算出するための係数で、本実施例では操舵角センサ３とトーションバー１５との間にギヤは設けられていないのでK1=1となる。
【００３５】
乗算器７２ｂでは、モータ回転角検出値にギヤ比換算係数K2を乗じた値を出力する。ギヤ比換算係数K2はトーションバー１５の操舵出力軸１６側の回転角度を算出するための係数で、本実施例ではモータ回転センサ２４とトーションバー１５との間にギヤは減速機１４が設けられているので、ギヤ比換算係数K2は減速機１４の減速比となる。
【００３６】
加減算器７２ｃでは、トーションバー１５の操舵入力軸２側の回転角度から操舵出力軸１６側の回転角度を減じた値を出力する。
【００３７】
乗算器７２ｅでは、乗算器７２ｄから入力した値にトーションバー剛性Kを乗じて、操舵トルク値として出力する。
【００３８】
この操舵トルク算出処理部７２により、操舵トルクセンサを設けることなく操舵トルクを算出することができる。
【００３９】
加減算器７３では、反力トルクから操舵トルクを減じた値を出力する。
【００４０】
操舵反力発生装置指令トルク演算部７４では、操舵反力発生装置４に発生させる反力トルクを演算して、操舵反力発生装置指令トルクを出力する。
【００４１】
操舵反力発生装置電流制御演算部７５では、操舵反力発生装置指令トルクと、モータ回転角検出値と、モータ電流検出値を入力して、操舵反力発生装置４への指令電流である操舵反力発生装置指令電流を演算する。
【００４２】
次に、転舵角アクチュエータ５への指令電流を演算する制御ブロックについて述べる。
【００４３】
目標転舵角演算部７６は、車両状態情報、操舵角検出値を入力して、車両状態及び操舵角に応じた転舵輪６の目標転舵角を演算する。
【００４４】
加減算器７７では、目標転舵角から転舵アクチュエータ回転検出値を減じた値を出力する。
【００４５】
転舵アクチュエータ回転位置制御演算部７８では、転舵輪６を転舵量に応じた転舵アクチュエータ回転位置を演算する。
【００４６】
転舵アクチュエータ電流制御演算部７９では、転舵アクチュエータ回転位置に対応した転舵角アクチュエータ５への指令電流を演算する。
【００４７】
本実施例の構成及び作用によって次の以下のことが達成できる。
【００４８】
円筒軸２３は中空円筒状に形成され、その中空部に操舵入力軸２、トーションバー１５、及び操舵出力軸１６を収容したので、操舵反力発生装置４の軸方向寸法を小型化できる。
【００４９】
また、中空モータ１３及びモータ回転センサ２４を減速機１４に対してステアリングホイール１側に配置した。この構成により操舵角センサ３、中空モータ１３及びモータ回転センサ２４の電気系部品を減速機１４に対してステアリングホイール１側にまとめて配置することができる。
【００５０】
また規制手段１２は、操舵入力軸２と同軸上に設けられ、操舵入力軸２と一体に回転する第１歯車１２ａと、第１歯車１２ａと噛合う第２歯車１２ｂとから構成され、第２歯車１２ｂの歯数は第１歯車１２ａの歯数よりも多く形成される。よって、最大右操舵状態から最大左操舵状態へはステアリングホイール１（操舵入力軸２）の1回転以上の回転を可能にしつつ、各部材の許容以上の操舵角を規制することができる。
【００５１】
また、操舵制御ECU７の操舵トルク算出処理部７２において、操舵角センサ３及びモータ回転センサ２４からの、操舵入力軸２の回転角情報及び円筒軸２３の回転角情報から操舵トルクを算出ようにした。よって、操舵トルクセンサ等の操舵トルク検出手段を設けることなく、操舵トルクを算出することができる。
【００５２】
なお、本実施例では操舵トルクセンサを設けず、操舵トルクは操舵制御ECU７の操舵トルク算出処理部７２において、操舵角センサ３及びモータ回転センサ２４からの、操舵入力軸２の回転角情報及び円筒軸２３の回転角情報から操舵トルクを算出ようにした。しかし、操舵反力発生装置４に操舵トルクセンサを設けても良い。
【００５３】
操舵トルクセンサを設けた場合には、操舵制御ECU７の制御ブロックは図６に示すように、操舵トルク検出値を直接加減算器７３へ入力する。
【００５４】
［実施例１の効果］
操舵反力発生装置４において円筒軸２３は中空円筒状に形成され、その中空部に操舵入力軸２、トーションバー１５、及び操舵出力軸１６を収容したので、操舵反力発生装置４の軸方向寸法を小型化できる。よって、操舵反力発生装置４の車両搭載性を向上することができる（請求項１に対応）。
【００５５】
また、操舵制御ECU７の操舵トルク算出処理部７２において、操舵角センサ３及びモータ回転センサ２４からの、操舵入力軸２の回転角情報及び円筒軸２３の回転角情報から操舵トルクを算出ようにした。よって、操舵トルクセンサ等の操舵トルク検出手段を設けることなく、操舵トルクを算出することができる。したがって、操舵反力発生装置４の小型化、製造コストの低減を図ることができる（請求項２に対応）。
【００５６】
操舵反力発生装置４において、中空モータ１３の出力軸である円筒軸２３を、減速機１４を介して操舵出力軸１６と接続したので、中空モータ１３で発生した操舵反力トルクは減速機１４でトルクを増大してステアリングホイール１側へ伝達されるので、中空モータ１３を小型化できる。よって、操舵反力発生装置４の小型化を図ることができる。
【実施例２】
【００５７】
実施例２における操舵制御装置は、実施例１のステアバイワイヤの装置と異なり、ステアリングホイール１と転舵輪６とを機械的に連結して、ステアリングホイール１の操舵トルクを電動モータによって補助をする電動パワーステアリング装置である。
【００５８】
以下、本実施例における操舵制御装置の構成について説明するが、実施例１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００５９】
［操舵制御装置のシステム構成］
図７は本実施例における操舵制御装置のシステム構成図である。
【００６０】
本実施例における操舵制御装置は、ステアリングホイール１と接続する操舵入力軸２に入力された操舵角を検出する操舵角センサ３と、操舵トルクに補助トルクを加えて転舵輪を転舵させるシャフト同軸型EPS２７と、シャフト同軸型EPS２７等を制御するEPS ECU７とを有する。
【００６１】
EPS ECU９はCANバス８によって、操舵角センサ３、関連ある他のECU２６等と接続する。また、EPS ECU９はハーネス１０によってシャフト同軸型EPS２７と接続し、信号の授受を行う。EPS ECU９は、イグニッション１１がONになるとバッテリ２５からの電流を各センサ等の情報に基づいて指令電流に変換して、シャフト同軸型EPS２７の制御を行う。なお、上記CANバス８は車内LANを形成する通信手段の一例であって、必ずしもCANバスに限定されない。
【００６２】
［シャフト同軸型EPSの構成］
図８は操舵入力軸２、操舵角センサ３、及びシャフト同軸型EPS２７の部分断面図である。
【００６３】
シャフト同軸型EPS２７は、中空部内に操舵入力軸２、トーションバー１５、操舵出力軸１６を収容する円筒軸２３と、円筒軸２３上設けられ操舵トルクの補助トルクを発生させる中空モータ１３と、中空モータ１３が発生するトルクを増大する減速機３０とを有する。
【００６４】
操舵入力軸２には操舵角センサ３、ステアリングホイール１側と反対側の端部はトーションバー１５を介して操舵出力軸１６の一端と接続される。操舵出力軸１６は、シャフト同軸型EPS２７内で減速機３０を介して、中空モータ１３に接続する。この構成により、操舵出力軸１６にはドライバの操舵力に中空モータ１３からのアシスト力を加えることができる。また、操舵出力軸１６は、シャフト同軸型EPS２７を転舵輪１６側へ貫通して、シャフト同軸型EPS２７の外部で、図示しなしラック&ピニオン機構等を介して転舵輪６と接続する。操舵入力軸２と操舵出力軸１６とはトーションバー１５のねじれの範囲で相対回転可能に接続される。
【００６５】
減速機３０は、ギヤ出力軸としてのサンギヤ３１と、サンギヤ３１と噛合う遊星ギヤ３２と、遊星ギヤ３２と噛合い第３ハウジング２２ｃと一体に形成されるリングギヤ３４と、遊星ギヤ３２の公転と共に回転するギヤ入力軸としてのキャリア３３とから構成される。このキャリア３３は操舵出力軸１６にも接続し、一体に回転する。また、サンギヤ３１は中空に形成されており、この中空部を操舵出力軸１６が貫通する。
【００６６】
円筒軸２３は中空円筒状に形成され、その中空部に操舵入力軸２、トーションバー１５、及び操舵出力軸１６を収容する。この構成により本実施例ではシャフト同軸型EPS２７の軸方向の小型化を図っている。円筒軸２３の一端はサンギヤ３１と接続され、一体に回転するように形成される。円筒軸２３の軸方向略中央部には中空モータ１３のロータ１３ａが設けられ、第２ハウジング２２ｂ側に設けられたステータ１３ｂに電流が供給されると円筒軸２３は回転を行う。また、円筒軸２３の中空モータ１３とキャリア２１との間には、モータ回転センサ２４が設けられ、円筒軸２３の回転角度を検出する。
【００６７】
本実施例では、減速機３０を遊星歯車組によって構成し、また円筒軸２３の中空部内に操舵入力軸２、トーションバー１５、及び操舵出力軸１６を収容した。この構成により、操舵入力軸２から円筒軸２３への動力伝達経路を逆コの字状に形成することができ、中空モータ１３及びモータ回転センサ２４を減速機３０に対してステアリングホイール１側に配置した。よって、操舵角センサ３、中空モータ１３及びモータ回転センサ２４の電気系部品を減速機３０に対してステアリングホイール１側にまとめて配置することができた。
【００６８】
また、中空モータ１３で発生したアシスト力は、減速機３０でトルクを増大して転舵輪６側へ伝達されるので、中空モータ１３を小型化できる。
【００６９】
［制御ブロック図］
本実施例の操舵制御装置は実施例１と異なりステアリングホイール１と転舵輪６とを機械的に連結して、ステアリングホイール１の操舵トルクを電動モータによって補助をする電動パワーステアリング装置である。本実施例でも実施例１と同様に操舵トルクの検出が必要になるが、図８に示すように操舵トルクセンサといった直接操舵トルクを検出する手段は設けていない。そこで、操舵トルクの入力に応じてトーションバー１５のねじれ量を検出することで、操舵トルクを検出するようにした。本実施例でも実施例１と同様に、操舵角センサ３が検出する操舵角検出値と、モータ回転センサ２４が検出する転舵アクチュエータ回転角検出値とからトーションバー１５のねじれ量を検出して、操舵トルクを演算により求めるようにした。
【００７０】
以下、演算により求められた操舵トルク、及び各情報をシャフト同軸型EPS２７の指令電流を制御するEPS ECU９の制御ブロックについて、図９を用いて説明する。
【００７１】
EPS ECU９は図示しない車速センサから車速情報を入力する。また、操舵角センサ３、モータ回転センサ２４等から、操舵角検出値、モータ電流検出値等を入力する。
【００７２】
操舵トルク算出処理部９０では、操舵角検出値及びモータ回転角検出値から操舵トルク値を算出してフィルタ部９１及び位相補償部９２に送信する。操舵トルク算出処理部７２内の処理については実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００７３】
フィルタ部９１では、操舵トルク値の信号に乗っているノイズを除去する。
【００７４】
アシストMAP部９３では、操舵トルク値に対するアシストトルクを設定したアシストトルク情報を保持し、操舵トルク値に対応したアシストトルクを演算する。
【００７５】
位相補償部９２では、メカ伝達系の位相遅れ補償量を算出し、またイナーシャ補償演算部９５では、モータイナーシャの位相遅れ補償量を算出し、制御系の安定化を図る位相補償制御量を算出する。
【００７６】
モータ回転数演算部９６では、モータ回転角検出値よりモータ回転数を演算する。
【００７７】
収斂性補償演算部９７では、車速情報と、モータ回転数情報を入力して、モータトルクの振動補償量を演算して、モータトルクの一定値への収斂を図る収斂補償制御量を算出する。
【００７８】
加減算器９４では、アシストトルク情報に位相補償制御量を加えて、収斂補償制御量を減じた値を出力する。
【００７９】
モータ指令トルク演算部９８では、シャフト同軸EPS２７の内のモータに発生を指令するモータトルクを演算する。
【００８０】
電流制御演算部９９では、モータ指令トルク、モータ回転角検出値、モータ電流検出値を入力して、シャフト同軸EPS２７の内のモータへ送電する電流量を演算する。
【００８１】
本実施例の構成及び作用によって次の以下のことが達成できる。
【００８２】
シャフト同軸型EPS２７において、円筒軸２３は中空円筒状に形成され、その中空部に操舵入力軸２、トーションバー１５、及び操舵出力軸１６を収容したので、シャフト同軸型EPS２７の軸方向寸法を小型化できる。
【００８３】
また、シャフト同軸型EPS２７において、中空モータ１３及びモータ回転センサ２４を減速機３０に対してステアリングホイール１側に配置した。この構成により操舵角センサ３、中空モータ１３及びモータ回転センサ２４の電気系部品を減速機３０に対してステアリングホイール１側にまとめて配置することができる。
【００８４】
また、操舵制御ECU７の操舵トルク算出処理部７２において、操舵角センサ３及びモータ回転センサ２４からの、操舵入力軸２の回転角情報及び円筒軸２３の回転角情報から操舵トルクを算出ようにした。よって、操舵トルクセンサ等の操舵トルク検出手段を設けることなく、操舵トルクを算出することができる。
【００８５】
なお、本実施例では操舵トルクセンサを設けず、操舵トルクはEPS ECU９の操舵トルク算出処理部９０において、操舵角センサ３及びモータ回転センサ２４からの、操舵入力軸２の回転角情報及び円筒軸２３の回転角情報から操舵トルクを算出ようにした。しかし、シャフト同軸型EPS２７に操舵トルクセンサを設けても良い。
【００８６】
操舵トルクセンサを設けた場合には、EPS ECU９の制御ブロックは図１０に示すように、操舵トルク検出値を直接フィルタ９１へ入力する。
【００８７】
［実施例２の効果］
シャフト同軸型EPS２７において、円筒軸２３は中空円筒状に形成され、その中空部に操舵入力軸２、トーションバー１５、及び操舵出力軸１６を収容したので、シャフト同軸型EPS２７の軸方向寸法を小型化できる。よって、シャフト同軸型EPS２７の車両搭載性を向上することができる（請求項３に対応）。
【００８８】
また、EPS ECU９の操舵トルク算出処理部９０において、操舵角センサ３及びモータ回転センサ２４からの、操舵入力軸２の回転角情報及び円筒軸２３の回転角情報から操舵トルクを算出ようにした。よって、操舵トルクセンサ等の操舵トルク検出手段を設けることなく、操舵トルクを算出することができる。したがって、シャフト同軸型EPS２７の小型化、製造コストの低減を図ることができる。
【００８９】
シャフト同軸型EPS２７において、中空モータ１３の出力軸である円筒軸２３を、減速機３０を介して操舵出力軸１６と接続したので、中空モータ１３で発生した操舵アシストトルクは減速機３０でトルクを増大して転舵輪６側へ伝達されるので、中空モータ１３を小型化できる。よって、シャフト同軸型EPS２７の小型化を図ることができる。
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１及び実施例２に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
【００９０】
更に、上記実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。
【００９１】
（イ）請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の操舵制御装置において、
前記減速機は、
前記ギヤ入力軸であって、歯数の異なる複数個の歯車を軸方向に備えるサンギヤと、
前記サンギヤの複数個の歯車と夫々噛合う複数個の歯車を備え、この複数個の歯車の回転軸が、前記サンギヤの回転軸を中心に回転する遊星ギヤと、
前記ギヤ出力軸であって、前記円筒軸に設けられ、前記遊星ギヤと回転自在に支持するキャリアと、
から構成されることを特徴とする操舵制御装置。
【００９２】
操舵入力軸及び操舵出力軸と、円筒軸とが減速機に対して同一側に配置できる、よって、操舵入力軸及び操舵出力軸と円筒軸の軸上に配置される操舵角センサ、モータ回転センサ、中空モータといった電気系部品も減速機に対して同一側に配置できる。したがって、電気配線の取り回しが容易となり、製造工数の削減できる。
【００９３】
（ロ）請求項１又は請求項２に記載の操舵制御装置において、
前記操舵入力軸に設けられた第１歯車と
前記第１歯車と噛合うと共に、この第１歯車の歯数よりも歯数の多い第２歯車と、
前記第２歯車の所定角以上の回転を規制する規制手段と、
を備えることを特徴とする操舵制御装置。
【００９４】
第２歯車は第１歯車よりも歯数が多いので、例えば第２歯車が略１回転以上の回転を規制された場合、第１歯車は１回転以上の回転が可能となる。よって、最大右操舵状態から最大左操舵状態へ1回転以上の回転を可能にしつつ、各部材の許容以上の操舵角を規制することができる。
【００９５】
（ハ）請求項３に記載の操舵制御装置において、
前記トルクセンサは、
前記操舵入力軸に設けられ、この操舵入力軸の回転角を検出する操舵角センサ部と、
前記円筒軸に設けられ、前記中空モータのロータの回転位置を検出するモータ回転角センサと、
から構成されることを特徴とする操舵制御装置。
【００９６】
操舵トルクセンサ等の操舵トルク検出手段を設けることなく、操舵トルクを算出することができる。したがって、操舵制御装置の小型化、製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】実施例１における操舵制御装置のシステム構成図である。
【図２】実施例１における操舵反力発生装置の軸方向断面図である。
【図３】実施例１における規制手段の構成図である。
【図４】実施例１における操舵制御ECUの制御ブロック図である。
【図５】実施例１における操舵制御ECUの操舵トルク算出処理部内の制御ブロック図である。
【図６】実施例２における操舵反力制御装置に操舵トルクセンサを設けたときの操舵制御ECUの制御ブロック図である
【図７】実施例２におけるシャフト同軸型ECUのシステム構成図である。
【図８】実施例２におけるシャフト同軸型ECUの軸方向断面図である。
【図９】実施例２におけるEPS ECUの制御ブロック図である。
【図１０】実施例２におけるシャフト同軸型ECUに操舵トルクセンサを設けたときの操舵制御ECUの制御ブロック図である
【符号の説明】
【００９８】
１  ステアリングホイール
２  操舵入力軸
３  操舵角センサ
４  操舵反力発生装置
５  転舵角アクチュエータ
６  転舵輪
７  操舵制御ECU
１２  規制手段
１３  中空モータ
１４  減速機
１５  トーションバー
１６  操舵出力軸
１７  第１サンギヤ
１８  第１遊星ギヤ
１９  第２サンギヤ
２０  第２遊星ギヤ
２１  キャリア
２３  円筒軸
２４  モータ回転センサ
３０  転舵軸
７２  操舵トルク算出処理部
９０  操舵トルク算出処理部
【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】
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【図１０】
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