(57)【要約】【課題】  簡単な構成で操舵ハンドルの回動操作範囲をスムーズに変更することができる車両の操舵装置を提供すること。【解決手段】  ＣＰＵ１１は、ステップＳ１２にて、目標操舵軸ストップ角度決定ルーチンを実行する。これにより、ラックバー３４のラックストッパ位置Ｒcを決定して操舵軸３３のストップ角度θeが決定する。そして、ステップＳ１３にて操舵角θが所定角度範囲内にあると判定し、ステップＳ２０にて操舵トルクＴの付与方向に変化がないと判定すると、ステップＳ２５にて規制トルクＴrを、操舵トルクＴに関する変数ＴHと角度に関する変数θHを乗算して計算する。そして、ステップＳ２７にて指令電流値Ｉを演算し、電動モータ３０に規制トルクＴrを発生させる。また、ＣＰＵ１１は、ステップＳ２８にて、運転者に対して、操舵ハンドル３１の回動操作状態がエンド位置近傍にあることを報知する。【選択図】  図３
2006281857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者によって回動操作される操舵ハンドルに一体的に組み付けられて同操舵ハンドルの回転を伝達する操舵軸と、この操舵軸によって伝達された前記操舵ハンドルの回転を軸線方向変位に変換して車両の転舵輪に伝達するラックバーと、前記運転者の回動操作に対して所定のトルクを発生して伝達する電動モータと、同電動モータの回転駆動を制御する駆動制御ユニットとを備えた車両の操舵装置において、
前記駆動制御ユニットを、
前記操舵軸の回転角度を検出する回転角度検出手段と、
前記ラックバーの軸線方向への変位可能範囲に基づいて前記操舵軸の回転可能範囲を決定する回転可能範囲決定手段と、
前記回転角度検出手段により検出された回転角度が、前記操舵軸の回転可能範囲を定める回転規制角度から所定の角度範囲内にあるか否かを判定する回転位置判定手段と、
前記回転位置判定手段によって前記回転角度が前記所定の角度範囲内にあると判定すると、前記操舵軸の回転を規制するために前記電動モータが発生する規制トルクを演算する規制トルク演算手段と、
前記規制トルク演算手段により演算された規制トルクに応じて、前記電動モータの回転駆動を制御する回転駆動制御手段とにより構成したことを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項２】
請求項１に記載した車両の操舵装置において、
前記駆動制御ユニットに、さらに、
前記転舵輪と車体を構成する車体とを連結するサスペンションの中立位置からのストローク量を検出するサスペンションストローク量検出手段を設け、
前記回転可能範囲決定手段は、
前記サスペンションストローク量検出手段により検出したストローク量が小さくなるに伴って前記ラックバーの変位可能範囲を連続的に大きく設定し、同設定した変位可能範囲に基づいて前記操舵軸の回転可能範囲を決定することを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項３】
請求項１に記載した車両の操舵装置において、
前記駆動制御ユニットに、さらに、
前記転舵輪と車体を構成する車体構成部品との間のクリアランス量を検出するクリアランス量検出手段を設け、
前記回転可能範囲決定手段は、
前記クリアランス量検出手段により検出したクリアランス量に応じて前記ラックバーの変位可能範囲を設定し、同設定した変位可能範囲に基づいて前記操舵軸の回転可能範囲を決定することを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項４】
請求項１に記載した車両の操舵装置において、
前記駆動制御ユニットに、さらに、
前記操舵軸の回転方向を検出する回転方向検出手段を設け、
前記回転位置判定手段によって前記回転角度が前記所定の角度範囲内にあると判定し、かつ、前記回転方向検出手段により検出された前記操舵軸の回転方向が前記回転規制角度に接近する回転方向であるときに、
前記回転駆動制御手段は、
前記規制トルク演算手段により演算された規制トルクに応じて、前記電動モータの回転駆動を制御することを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項５】
請求項１に記載した車両の操舵装置において、
前記駆動制御ユニットに、さらに、
運転者により、前記操舵ハンドルを介して前記操舵軸に対して付与された操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段を設け、
前記規制トルク演算手段は、
前記電動モータが前記運転者の回動操作に対して発生する所定のトルクと前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクとの差分に応じて一様に変化するトルク変数と、
前記所定の角度範囲内における前記回転角度と回転規制角度との差分に応じて一様に変化する角度変数とを用いて、前記規制トルクを演算することを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項６】
請求項１に記載した車両の操舵装置において、
前記回転駆動制御手段は、
前記回転位置判定手段によって前記回転角度が前記所定の角度範囲内にあると判定すると、
前記電動モータが前記運転者の回動操作に対して発生する所定のトルクを一様に減少させて、前記電動モータの回転駆動を制御することを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項７】
請求項６に記載した車両の操舵装置において、
前記回転駆動制御手段は、
前記所定のトルクを前記操舵軸の回転角度と前記回転規制角度との差分に応じて一様に減少させて、前記電動モータの回転駆動を制御することを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項８】
請求項１に記載した車両の操舵装置において、
前記駆動制御ユニットに、さらに、
前記回転位置判定手段によって前記回転角度が前記所定の角度範囲内にあると判定すると、前記運転者に対して、前記回転角度が前記所定の角度範囲内にあることを報知する報知手段を設けたことを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項９】
前記報知手段は、
音声によって前記回転角度が前記所定の角度範囲内にあることを報知する請求項８に記載した車両の操舵装置。
【請求項１０】
前記報知手段は、
前記回転駆動制御手段に対し、前記規制トルクに応じた前記電動モータの回転を周期的に変動させて同電動モータの回転駆動を制御させることにより、前記回転角度が前記所定の角度範囲内にあることを報知する請求項８に記載した車両の操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転者によって回動操作される操舵ハンドルに一体的に組み付けられて同操舵ハンドルの回転を伝達する操舵軸と、この操舵軸によって伝達された前記操舵ハンドルの回転を軸線方向変位に変換して車両の転舵輪に伝達するラックバーと、前記運転者の回動操作に対して所定のトルクを発生して伝達する電動モータと、同電動モータの回転駆動を制御する駆動制御ユニットとを備えた車両の操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、車両の転舵輪と車体構成部品との干渉を防止するために、転舵輪の転舵可能範囲は、例えば、車両の車高が最も低い状態を基準に固定的に設定される。このため、車高が高い状態にあって転舵輪を大きく転舵できる状況であっても、固定的に設定された転舵可能範囲によって、転舵輪を大きく転舵できず、その結果、車両の最小回転半径が大きくなるという問題がある。
【０００３】
この問題に対して、従来から、例えば、下記特許文献１に記載された車両の前輪補助操舵方法は知られている。この従来の車両の前輪補助操舵方法は、前輪を補助的に操舵するための前輪補助操舵装置を利用する。そして、サスペンションストローク情報および車速情報に基づき、タイヤと車体とのクリアランスに余裕があれば、前輪を切り増しすることにより、車両の最小半径を小さくするようになっている。
【０００４】
また、従来から、例えば、下記特許文献２に記載された車両における操舵装置および産業車両は、知られている。この従来の操舵装置は、操舵輪のタイヤ角がエンド角と一致した場合に、ＰＳモータを停止させて操舵輪をエンド位置に保持するようになっている。また、操舵輪がこのエンド位置から外力などによってずれた場合には、操舵輪をエンド位置に一致させるべく、ＰＳモータを駆動させるようになっている。
【特許文献１】特許第３１４６４９９号公報
【特許文献２】特開２００３−４０１２１号公報
【０００５】
しかしながら、上記従来の車両の前輪補助操舵方法においては、前輪補助操舵装置を設ける必要があり、操舵装置自体の製造コストが増大する場合がある。また、上記従来の車両における操舵装置においては、タイヤ角がエンド角と一致したときに、ＰＳモータの駆動を停止するため、例えば、運転者が操舵ハンドルを回動操作している状況ときに、同操舵ハンドルを介して急激に変化する反力を知覚する場合がある。この急激に変化する反力によって、運転者は、違和感を覚えるとともに、不快感をも覚える場合がある。
【発明の開示】
【０００６】
本発明は、上記した問題に対処するためになされたものであり、その目的は、簡単な構成で操舵ハンドルの回動操作範囲をスムーズに変更することができる車両の操舵装置を提供することにある。
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、運転者によって回動操作される操舵ハンドルに一体的に組み付けられて同操舵ハンドルの回転を伝達する操舵軸と、この操舵軸によって伝達された前記操舵ハンドルの回転を軸線方向変位に変換して車両の転舵輪に伝達するラックバーと、前記運転者の回動操作に対して所定のトルクを発生して伝達する電動モータと、同電動モータの回転駆動を制御する駆動制御ユニットとを備えた車両の操舵装置において、前記駆動制御ユニットを、前記操舵軸の回転角度を検出する回転角度検出手段と、前記ラックバーの軸線方向への変位可能範囲に基づいて前記操舵軸の回転可能範囲を決定する回転可能範囲決定手段と、前記回転角度検出手段により検出された回転角度が、前記操舵軸の回転可能範囲を定める回転規制角度から所定の角度範囲内にあるか否かを判定する回転位置判定手段と、前記回転位置判定手段によって前記回転角度が前記所定の角度範囲内にあると判定すると、前記操舵軸の回転を規制するために前記電動モータが発生する規制トルクを演算する規制トルク演算手段と、前記規制トルク演算手段により演算された規制トルクに応じて、前記電動モータの回転駆動を制御する回転駆動制御手段とにより構成したことにある。
【０００８】
この場合、前記駆動制御ユニットに、さらに、前記転舵輪と車体を構成する車体とを連結するサスペンションのストローク量を検出するサスペンションストローク量検出手段を設け、前記回転可能範囲決定手段は、前記サスペンションストローク量検出手段により検出したストローク量が小さくなるに伴って前記ラックバーの変位可能範囲を連続的に大きく設定し、同設定した変位可能範囲に基づいて前記操舵軸の回転可能範囲を決定するとよい。また、前記駆動制御ユニットに、さらに、前記転舵輪と車体を構成する車体構成部品との間のクリアランス量を検出するクリアランス量検出手段を設け、前記回転可能範囲決定手段は、前記クリアランス量検出手段により検出したクリアランス量に応じて前記ラックバーの変位可能範囲を設定し、同設定した変位可能範囲に基づいて前記操舵軸の回転可能範囲を決定するとよい。
【０００９】
これらによれば、ラックバーの変位可能範囲に基づき、操舵軸の回転可能範囲を決定することができる。このとき、ラックバーの変位可能範囲は、車体構成部品と干渉が生じないように、サスペンションのストローク量に応じて決定したり、転舵輪と車体構成部品とのクリアランス量に応じて決定したりすることができる。これにより、ラックバーの変位可能範囲、言い換えれば、転舵輪の転舵可能範囲を車両の状態に応じて自在に変更して決定することができる。その結果、転舵輪と車体構成部品とのクリアランスを有効に利用して、車両の最小回転半径を小さくすることができる。また、ラックバーの変位可能範囲を自在に変更することができるため、別途、転舵輪を補助的に転舵する装置を設ける必要がなく、車両の操舵装置の製造コストを低減することができる。
【００１０】
そして、操舵軸の回転角度が回転規制角度から所定の角度範囲内となれば、電動モータが操舵軸に対して規制トルクを付与することができる。これにより、操舵軸すなわち操舵ハンドルを回転可能範囲内で確実に規制することができ、ラックバーに対して、予めメカニカル的なストッパを設けておく必要がない。したがって、ラックバーの設計自由度を大きくすることができる。
【００１１】
また、本発明の他の特徴は、前記駆動制御ユニットに、さらに、前記操舵軸の回転方向を検出する回転方向検出手段を設け、前記回転位置判定手段によって前記回転角度が前記所定の角度範囲内にあると判定し、かつ、前記回転方向検出手段により検出された前記操舵軸の回転方向が前記回転規制角度に接近する回転方向であるときに、前記回転駆動制御手段は、前記規制トルク演算手段により演算された規制トルクに応じて、前記電動モータの回転駆動を制御することにもある。これによれば、操舵軸の回転を規制する必要がある場合のみ、電動モータを規制トルクが発生するように回転駆動させることができる。言い換えれば、運転者が、例えば、回転規制角度から離れる方向に操舵ハンドルを回動操作する場合には、電動モータは同回動操作をアシストするための所定のトルクを付与することができるため、回動操作の変化に伴うトルク変動を極めて小さく抑えることができる。
【００１２】
また、本発明の他の特徴は、前記駆動制御ユニットに、さらに、運転者により、前記操舵ハンドルを介して前記操舵軸に対して付与された操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段を設け、前記規制トルク演算手段は、前記電動モータが前記運転者の回動操作に対して発生する所定のトルクと前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクとの差分に応じて一様に変化するトルク変数と、前記所定の角度範囲内における前記回転角度と回転規制角度との差分に応じて一様に変化する角度変数とを用いて、前記規制トルクを演算することにもある。また、前記回転駆動制御手段は、前記回転位置判定手段によって前記回転角度が前記所定の角度範囲内にあると判定すると、前記電動モータが前記運転者の回動操作に対して発生する所定のトルクを一様に減少させて、前記電動モータの回転駆動を制御するとよい。この場合、前記回転駆動制御手段は、前記所定のトルクを前記操舵軸の回転角度と前記回転規制角度との差分に応じて一様に減少させて、前記電動モータの回転駆動を制御するとよい。
【００１３】
これらによれば、操舵軸に付与される規制トルクは、運転者が付与する操舵トルクと操舵軸の回転角度に応じて一様に増加するように付与することができる。したがって、通常制御によって電動モータが操舵軸に対して所定のトルクを付与している状態から、電動モータが操舵軸に対して規制トルクを付与する状態に切り替わっても、急激なトルク変動の発生が防止される。このため、運転者は、操舵ハンドルを介して不快なトルク変動を知覚することがない。したがって、運転者は違和感を覚えることがない。また、トルク変数と角度変数を用いて規制トルクを演算し、同演算した規制トルクを電動モータに発生させることにより、現在の操舵軸の回転角度にて必要な規制トルクを効率よく発生させることができる。これにより、不要な電力消費を低減することができる。
【００１４】
また、本発明に他の特徴は、前記駆動制御ユニットに、さらに、前記回転位置判定手段によって前記回転角度が前記所定の角度範囲内にあると判定すると、前記運転者に対して、前記回転角度が前記所定の角度範囲内にあることを報知する報知手段を設けたことにもある。この場合、前記報知手段は、音声によって前記回転角度が前記所定の角度範囲内にあることを報知するとよい。また、前記報知手段は、前記回転駆動制御手段に対し、前記規制トルクに応じた前記電動モータの回転を周期的に変動させて同電動モータの回転駆動を制御させることにより、前記回転角度が前記所定の角度範囲内にあることを報知するとよい。これらによれば、操舵軸の回転角度が所定の角度範囲内にあるときには、運転者に対して、操舵ハンドルの回動操作状態を報知することができる。したがって、運転者は、操舵ハンドルの回動操作に伴って付与される規制トルクを知覚することと併せて、確実に操舵ハンドルの回動操作位置が規制回転角度近傍にあることを知ることができる。これによっても、運転者は違和感を覚えることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態に係る車両の操舵装置について図面を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略をブロック図により示している。
【００１６】
この電動パワーステアリング装置は、電気制御回路１０と同電気制御回路１０と接続された駆動回路２０とを含んで構成される駆動制御ユニット２５と、駆動回路２０により通電制御される直流電動モータ３０とを備えている。
【００１７】
電動モータ３０は、操舵ハンドル３１の回動操作による左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の操舵に対して所定の回転トルクを付与するものである。このため、電動モータ３０は、減速機構３２を介して操舵軸３３にトルクを伝達可能に取り付けられていて、その回転ストロークに応じて図示省略のピニオンギアを介してラックバー３４を軸線方向に駆動し、同ラックバー３４にタイロッドを介して連結されている左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵する。
【００１８】
次に、図１に示した電動パワーステアリング装置の電気回路の詳細について、図２を用いて説明する。電気制御回路１０は、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）１１と、入力インターフェース１２と、出力インターフェース１３とから構成されている。ＣＰＵ１１は、後述するストロークエンド制御プログラムや各種データなどを記憶しておくための不揮発性のメモリ１１ａを内蔵しており、同記憶したプログラムを実行して電気制御回路１０および駆動回路２０の作動を統括的に制御する。入力インターフェース１２は、バスを介してＣＰＵ１１に接続されるとともに、操舵角センサ４１、操舵トルクセンサ４２およびサスペンションストロークセンサ４３と接続されている。そして、入力インターフェース１２は、ＣＰＵ１１に対し、各センサの検出信号を供給するようになっている。
【００１９】
操舵角センサ４１は、操舵軸３３に組み付けられて、操舵ハンドル３１の回転角すなわち操舵角θを検出して出力するものである。操舵トルクセンサ４２は、運転者の操舵ハンドル３１の回動操作に伴って操舵軸３３に付与される操舵トルクＴを検出して出力するものである。なお、操舵角センサ４１および操舵トルクセンサ４２は、運転者によって操舵ハンドル３１が例えば右方向に回動されたときに検出する操舵角θおよび操舵トルクＴを正の値として出力し、左方向に回動されたときに検出する操舵角θおよび操舵トルクＴを負の値として出力する。サスペンションストロークセンサ４３は、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２と車体とを連結するサスペンション（図示省略）に組み付けられて、同サスペンションの中立位置からのストローク量ｈを検出して出力するものである。なお、サスペンションストロークセンサ４３は、サスペンションが例えば中立位置から伸び方向に変化したときに検出するストローク量ｈを正の値として出力し、中立位置から縮み方向に変化したときに検出するストローク量ｈを負の値として出力する。出力インターフェース１３は、バスを介してＣＰＵ１１に接続されるとともに、駆動回路２０および常開（ノーマリー・オープン）型のリレー２１に接続されている。そして、ＣＰＵ１１からの指令に基づきこれらの導通状態を変更する信号を送出するようになっている。
【００２０】
駆動回路２０は、ゲートが出力インターフェース１３にそれぞれ接続されたＭＯＳＦＥＴからなる４個のスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４と、２つの抵抗２０ａ，２０ｂとを備えている。抵抗２０ａの一端は、バッテリ５０の電源ラインＧに上流側端子が接続されたリレー２１の下流側端子に接続されていて、同抵抗２０ａの他端はスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２の各ソースに接続されている。スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２のドレインは、スイッチング素子Ｔｒ３，Ｔｒ４のソースにそれぞれ接続され、同スイッチング素子Ｔｒ３，Ｔｒ４のドレインは抵抗２０ｂを介して接地されている。また、スイッチング素子Ｔｒ１とＴｒ３との間は電動モータ３０の一側に接続され、スイッチング素子Ｔｒ２とＴｒ４との間は電動モータ３０の他側に接続されている。なお、電動モータ３０の両端は入力インターフェース１２に接続されていて、これにより、ＣＰＵ１１が電動モータ３０のモータ端子間電圧Ｖtを入力するようになっている。また、抵抗２０ｂの上流側も入力インターフェース１２に接続されていて、ＣＰＵ１１が同抵抗２０ｂの両端電圧を検出することで、電動モータ３０のモータ電流値ＩMOTRを検出し得るようになっている。
【００２１】
以上の構成により、駆動回路２０（すなわち、電動モータ３０）はリレー２１がオン（閉成）したときにバッテリ５０から電源の供給を受け得る状態となる。そして、スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ４が選択的に導通状態（オン状態）とされたときには、電動モータ３０に所定の方向のモータ電流値ＩMOTRが印加されて同モータ３０は右回転する。一方、スイッチング素子Ｔｒ２，Ｔｒ３が選択的に導通状態とされたときには、電動モータ３０に前記所定の方向と反対方向のモータ電流値ＩMOTRが印加されて同モータ３０は左回転する。また、リレー２１がオフ（開成）したときには、電動モータ３０の電源供給経路が遮断され、同モータ３０への通電は停止する。
【００２２】
また、バッテリ５０の電源ラインＧには、運転者によりオン（閉成）状態またはオフ（開成）状態に切り換えられるイグニッションスイッチ２２の一端が接続されている。イグニッションスイッチ２２の他端はダイオードＤ１を介してＣＰＵ１１、入力インターフェース１２および出力インターフェース１３に接続されている。また、ダイオードＤ１の下流は、リレー２１の下流側から前記ダイオードＤ１の下流側へ向かう電流のみを許容するダイオードＤ２を介してリレー２１の下流側端子と接続されている。これにより、リレー２１がオン状態とされたときは、イグニッションスイッチ２２の状態にかかわらず、ＣＰＵ１１、入力インターフェース１２および出力インターフェース１３にリレー２１を介して電力が供給されるようになっている。なお、本明細書における以下の説明においては、リレー２１が常にオン状態とされているものとして説明する。
【００２３】
次に、上記のように構成した電動パワーステアリング装置の作動について詳細に説明する。運転者がイグニッションスイッチ２２をオフ状態からオン状態へと変更すると、ＣＰＵ１１は、所定の短時間ごとに、図３に示すストロークエンド制御プログラムを繰り返し実行する。なお、このストロークエンド制御プログラムの実行開始に際して、ＣＰＵ１１は、イニシャルチェックとして、例えば、バッテリ５０の電圧や電動モータ３０の作動状態などをチェックするようになっている。また、このイニシャルチェックに合わせて、ＣＰＵ１１は、ストロークエンド制御プログラムで用いる各種パラメータをリセットする。
【００２４】
ＣＰＵ１１は、ステップＳ１０にて、ストロークエンド制御プログラムの実行を開始し、ステップＳ１１にて、各センサによって検出された検出値を入力する。すなわち、ＣＰＵ１１は、入力インターフェース１２を介して、操舵角センサ４１、操舵トルクセンサ４２およびサスペンションストロークセンサ４３がそれぞれ検出した操舵角θ、操舵トルクＴおよびストローク量ｈを入力する。また、ＣＰＵ１１は、運転者の操舵ハンドル３１の回動操作に対して電動モータ３０が操舵軸３３に付与しているモータアシストトルクＡを演算する。すなわち、ＣＰＵ１１は、電動モータ３０のモータ電流値ＩMOTRを検出し、例えば、モータ電流値ＩMOTRに対する電動モータ３０の発生トルクを表す特性テーブルを参照することにより、操舵軸３３に付与しているモータアシストトルクＡを演算する。そして、ＣＰＵ１１は、各検出値の入力およびモータアシストトルクＡを演算すると、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２においては、ＣＰＵ１１は、操舵軸３３の回転可能範囲を定めるためのストップ角度θeを決定する目標操舵軸ストップ角度決定ルーチンを実行する。以下、この決定ルーチンを、図４に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。
【００２５】
目標操舵軸ストップ角度決定ルーチンは、図４に示すように、その実行がステップＳ１００にて開始される。そして、ＣＰＵ１１は、ステップＳ１０１にて、操舵軸３３とピニオンギアを介して連結されたラックバー３４の軸線方向へのストローク可能範囲を定めるラックストッパ位置Ｒcを、サスペンションのストローク量ｈに基づいて決定する。すなわち、ＣＰＵ１１は、サスペンションのストローク量ｈに対するラックストッパ位置Ｒcが予め実験的に決定された特性マップに基づいて、ラックストッパ位置Ｒcを決定する。ここで、この特性マップについて説明しておく。
【００２６】
一般的に、ラックバー３４のストローク可能範囲、言い換えれば、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵可能範囲は、左右方向に最大角まで転舵された左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２と、車体構成部品（例えば、サスペンション構成部品やホイールハウスなど）とのクリアランスが確保できるように、すなわち、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２と車体構成部品とが干渉しないように決定される。このとき、転舵された左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２と車体構成部品とが干渉するか否かは、車高が変化することによって異なる。このため、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２と車体構成部品との干渉が最も生じやすい状態、例えば、車高が低くなってサスペンションが縮み方向（以下、この方向をリバウンド側という）に変化し、ストローク量ｈが負の値を有する状態を基準として、ラックバー３４のストローク可能範囲が決定される。
【００２７】
このため、本発明の発明者は、車両の車高変化と、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が車体構成部品に干渉しない転舵可能範囲との関係、言い換えれば、サスペンション長の中立位置からのストローク量ｈと、ラックバー３４のストローク可能範囲、より具体的には、ラックストッパ位置Ｒcで定められるストローク可能範囲との関係を実験的に測定した。その結果、サスペンションのストローク量ｈの変化に対して、ラックストッパ位置ＲcをステップＳ１０１に示す特性マップように変化させることにより、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２と車体構成部品との干渉を防止しつつ、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵可能範囲を最適に変更できることを見出した。
【００２８】
より具体的に特性マップを説明する。今、サスペンションのストローク量ｈがリバウンド側へ最大量まで変化したときには、車高が最も低くなっている。このため、ラックストッパ位置Ｒcをラックバー３４の軸線方向中心位置から最も近い位置に決定する。これにより、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の左右方向への最大角が小さくなり、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２と車体構成部品との干渉を防止することができる。このリバウンド側からサスペンションが伸び方向（以下、この方向をバウンド側という）に変化してストローク量ｈが「０」となったときには、車高が比較的高い状態の基準車高となる。したがって、この状態では、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２と車体構成部品との干渉が生じにくくなるため、ラックストッパ位置Ｒcを前記中心位置から最も遠くに決定する。これにより、基準車高においては、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を左右方向へより大きく転舵することができる。
【００２９】
なお、この特性マップにおいては、さらに車高が高くなってサスペンションがバウンド側に変化し、ストローク量ｈが正の値を有する状態で最大量まで変化する場合には、ラックストッパ位置Ｒcを前記中心位置から最も近い位置に決定する。このように、サスペンションが中立位置からリバウンド側へ変化、言い換えれば、車高が基準車高からより高くなる場合には、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２と車体構成部品との干渉がより生じにくくなる。しかしながら、車両の旋回時においては、車両にロール挙動が発生するため、左右のサスペンションのストローク量ｈに差が生じる。すなわち、旋回内側のサスペンションはバウンド側へ変化し、旋回外側のサスペンションはリバウンド側へ変化する。したがって、この状態においても、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２と車体構成部品との干渉が生じることがないように、ストローク量ｈがバウンド側へ変化する場合であっても、ラックストッパ位置Ｒcを前記中心位置から最も近い位置に決定する。
【００３０】
このように決定された特性マップに基づいて、ＣＰＵ１１は、現在の車両の車高状態におけるラックストッパ位置Ｒcを決定する。すなわち、ＣＰＵ１１は、前記ステップＳ１１にて入力したストローク量ｈを用い、特性マップからラックストッパ位置Ｒcを決定する。そして、ＣＰＵ１１は、ラックストッパ位置Ｒcを決定すると、ステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２においては、ＣＰＵ１１は、前記ステップＳ１０１にて決定したラックバー３４のラックストッパ位置Ｒcを用いた下記式１に従い、操舵軸３３のストップ角度θeを演算して決定する。
θe＝Ｒc／Ｎrp  …式１
ただし、前記式１中のＮrpは、操舵軸３３の回転方向へのストローク量とラックバー３４の軸線方向へのストローク量との比を表す係数である。そして、ＣＰＵ１１は、ストップ角度θeを決定すると、ステップＳ１０３に進み、目標操舵軸ストップ角度決定ルーチンの実行を終了する。
【００３１】
ふたたび、図３に示すストロークエンド制御プログラムに戻り、ＣＰＵ１１は、ステップＳ１３において、前記ステップＳ１１にて入力した操舵軸３３の操舵角θについて下記式２に示す関係が成立するか否かに従い、同操舵角θが前記決定したストップ角度θeから所定の角度範囲内にあるか否かを判定する。
｜θ｜≧｜θe｜−θd  …式２
ここで、前記式２中のθdは、操舵軸３３の回転ストロークに対してストロークエンド制御を開始するか否かを判定するために、予め設定された所定の角度範囲を表す定数である。そして、ＣＰＵ１１は、前記式２が成立すれば、すなわち、現在の操舵角θがストップ角度θeから手前側に所定角度範囲θdで表される角度範囲内の値であれば、ストロークエンド制御を開始する必要があるため、「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１４に進む。一方、ＣＰＵ１１は、前記式２が成立しなければ、すなわち、現在の操舵角θがストップ角度θeから手前側に所定角度範囲θdで表される角度範囲内の値でなければ、ストロークエンド制御を開始する必要がないため、「Ｎｏ」と判定して、後述するステップＳ２１に進む。
【００３２】
ステップＳ１４においては、ＣＰＵ１１は、ストロークエンド制御の開始の要否を表すエンド位置判定フラグＦＲＧ＿Ｅを、操舵軸３３がストップ角度θeで表される回転ストロークのエンド位置近傍にあることを表す”１”に設定してステップＳ１５に進む。ステップＳ１５においては、ＣＰＵ１１は、前記ステップＳ１１にて入力した操舵トルクＴが正の値であるか否かを判定して、運転者が付与している操舵トルクの方向を判定する。すなわち、運転者によって操舵ハンドル３１が右方向に回動されていれば、操舵トルクセンサ４２から出力される操舵トルクＴは正の値であるため、ＣＰＵ１１は、「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１６に進む。そして、ＣＰＵ１１は、ステップＳ１６にて、操舵トルクＴの付与方向を表す操舵トルク方向フラグＦＲＧ＿Ｓを、右方向に付与されていることを表す”１”に設定する。一方、運転者によって操舵ハンドル３１が左方向に回動されていれば、操舵トルクセンサ４２から出力される操舵トルクＴは負の値であるため、ＣＰＵ１１は、「Ｎｏ」と判定してステップＳ１７に進む。ステップＳ１７においては、ＣＰＵ１１は、操舵トルク方向フラグＦＲＧ＿Ｓを、左方向に付与されていることを表す”−１”に設定する。このステップＳ１６またはステップＳ１７の処理後、ＣＰＵ１１は、ステップＳ１８に進む。
【００３３】
ステップＳ１８においては、ＣＰＵ１１は、今回のストロークエンド制御プログラムの実行時にストロークエンド制御が継続しているか否かを表す制御継続判定フラグＦＲＧ＿Ｆが、制御継続中であることを表す”１”に設定されているか否かを判定する。すなわち、ＣＰＵ１１は、制御継続判定フラグＦＲＧ＿Ｆが”１”に設定されていれば、「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ２０に進む。一方、ＣＰＵ１１は、制御継続判定フラグＦＲＧ＿Ｆが、制御中でないことを表す”０”に設定されていれば、「Ｎｏ」と判定してステップＳ１９に進む。
【００３４】
ステップＳ１９においては、ＣＰＵ１１は、前記ステップＳ１１にて演算したモータアシストトルクＡ、言い換えれば、ストロークエンド制御の開始時点におけるモータアシストトルクＡを初期モータアシストトルクＡhとして設定する。また、ＣＰＵ１１は、前記ステップＳ１６またはステップＳ１７にて設定した操舵トルク方向フラグＦＲＧ＿Ｓの設定値を初期操舵トルク方向値Ｓhとして設定する。そして、ＣＰＵ１１は、初期モータアシストトルクＡhおよび初期操舵トルク方向値Ｓhを設定すると、ステップＳ２０に進む。
【００３５】
ステップＳ２０においては、ＣＰＵ１１は、前回のストロークエンド制御プログラム実行時から今回のプログラム実行時にかけて、運転者が操舵ハンドル３１を介して操舵軸３３に付与している操舵トルクＴの方向が変化したか否かを判定する。すなわち、ＣＰＵ１１は、現在設定されている初期操舵トルク方向値Ｓhと、前回のストロークエンド制御プログラム実行時に前記ステップＳ１６またはステップＳ１７の処理により設定された操舵トルク方向フラグＦＲＧ＿Ｓの設定値とを比較する。そして、ＣＰＵ１１は、初期操舵トルク方向値Ｓhと操舵トルク方向フラグＦＲＧ＿Ｓの設定値とが一致しなければ、操舵トルクＴの付与方向が変化したと判定する。言い換えれば、ＣＰＵ１１は、ストロークエンド制御の開始時点において運転者が操舵ハンドル３１を回動操作していた方向から、現在、運転者が操舵ハンドル３１を逆方向に回動操作している状態に変化したと判定する。この場合、操舵軸３３の操舵角θは、ストップ角度θeに対して小さくなるように変化する。したがって、ＣＰＵ１１は、現在継続しているエンドストローク制御を一旦中止するために「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ２１に進む。
【００３６】
ステップＳ２１は、前記ステップＳ１３における「Ｎｏ」判定、または、前記ステップＳ２０における「Ｎｏ」判定により実行されるステップである。このため、ステップＳ２１においては、ＣＰＵ１１は、ストロークエンド制御を中止すべく、エンド位置判定フラグＦＲＧ＿Ｅを、操舵角θがストップ角度θeで表される回転ストロークのエンド位置近傍にないことを表す”０”に設定するとともに、制御継続判定フラグＦＲＧ＿Ｆを”０”に設定する。そして、ＣＰＵ１１は、ステップＳ２２にて、周知の方法に基づいて、運転者による操舵ハンドル３１の回動操作に対して電動モータ３０を駆動させ、運転者の回動操作をアシストするための通常制御を実行する。
【００３７】
簡単に説明すると、ＣＰＵ１１は、操舵トルクセンサ４２によって検出される操舵トルクＴや図示しない車速センサからの検出車速の変化に応じて、電動モータ３０を駆動させてアシストさせるためのアシスト電流値Ｉaを設定する。そして、ＣＰＵ１１は、電動モータ３０のモータ電流値ＩMOTRを検出し、同モータ電流値ＩMOTRが設定したアシスト電流値Ｉaになるような駆動制御信号を出力インターフェース１３に出力する。これにより、出力インターフェース１３は、駆動回路２０のスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４のオン・オフを駆動制御信号に応じて制御する。これにより、電動モータ３０はその回転トルクがアシスト電流値Ｉaに比例するように回転制御される。そして、ステップＳ２２の通常制御処理後、ＣＰＵ１１は、ステップＳ２８に進む。
【００３８】
一方、前記ステップＳ２０において、ＣＰＵ１１は、初期操舵トルク方向値Ｓhと操舵トルク方向フラグＦＲＧ＿Ｓの設定値とが一致すれば、操舵トルクＴの付与方向に変化がないと判定する。言い換えれば、ＣＰＵ１１は、ストロークエンド制御の開始時点から引き続いて、運転者による操舵ハンドル３１の回動操作が同一方向であると判定する。この場合、操舵軸３３の操舵角θは、ストップ角度θeに一致するように変化する。したがって、ＣＰＵ１１は、エンドストローク制御を継続するために「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２３に進む。なお、前記ステップＳ１９の設定処理直後においては、初期操舵トルク方向値Ｓhと操舵トルク方向フラグＦＲＧ＿Ｓの設定値とが一致する。したがって、この場合においても、ＣＰＵ１１は、ステップＳ２０にて「Ｙｅｓ」と判定することはいうまでもない。
【００３９】
ステップＳ２３においては、制御継続判定フラグＦＲＧ＿Ｆを”１”に設定する。これは、前記ステップＳ１８にて説明したように、、今回のストロークエンド制御プログラムの実行時点において、制御継続判定フラグＦＲＧ＿Ｆが”０”に設定されている場合があり、次回以降のストロークエンド制御プログラム実行時に、ストロークエンド制御を継続する必要があるためである。なお、前回以前のストロークエンド制御プログラム実行時に制御継続判定フラグＦＲＧ＿Ｆが既に”１”に設定されている場合には、このステップＳ２３にて再設定される。そして、ステップＳ２３のフラグ設定処理後、ＣＰＵ１１は、ステップＳ２４に進む。
【００４０】
ステップＳ２４においては、ＣＰＵ１１は、前記ステップＳ１１にて入力した操舵トルクＴが、前記ステップＳ１９または前回以前のストロークエンド制御プログラム実行時における前記ステップＳ１９の設定処理により設定された初期モータアシストトルクＡhよりも大きいか否かを判定する。すなわち、操舵トルクＴが初期モータアシストトルクＡhよりも大きい場合には、運転者が積極的に操舵ハンドル３１（操舵軸３３）をストップ角度θeの方向に回動操作している。このため、ＣＰＵ１１は、操舵軸３３に対して反力を付与して、運転者によるハンドルの回動操作を規制するために、「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ２５に進む。ステップＳ２５においては、ＣＰＵ１１は、操舵軸３３に所定の反力を付与するために、電動モータ３０が発生すべき規制トルクＴrを下記式３に従って計算する。
Ｔr＝ＴH・θH  …式３
【００４１】
ここで、前記式３中のＴHおよびθHは、図５に示す特性マップに従って変化する変数であり、変数ＴHは操舵トルクＴに関するトルク変数を表し、変数θHは操舵角θに関する角度変数を表す。これらの変数について具体的に説明する。変数ＴHは、図５（ａ）に示す特性マップように、操舵トルクＴの絶対値と初期モータアシストトルクＡhの絶対値とのトルク差が正であれば、このトルク差に対して比例関数的に増加する変数である。これにより、トルク差が大きくなるほど、言い換えれば、運転者が初期モータアシストトルクＡhよりも大きな操舵トルクＴで操舵ハンドル３１を回動操作するほど、変数ＴHは大きくなる。これは、運転者による操舵ハンドル３１の回動操作を確実に規制するために、電動モータ３０に大きな規制トルクＴrを発生させて、操舵軸３３（操舵ハンドル３１）の回転ストロークを規制するためである。なお、トルク差が負であれば、後述するように、電動モータ３０に大きな規制トルクＴrを発生させる必要がないため、変数ＴHは「０」とされる。
【００４２】
また、変数θHは、図５（ｂ）に示す特性マップように、所定角度範囲θdと、ストップ角度θeから検出操舵角θを減算した値の絶対値との角度差に対して比例関数的に増加する変数である。これにより、角度差が大きくなるほど、言い換えれば、検出操舵角θがストップ角度θeに近づくほど、変数θHは大きくなる。これは、操舵軸３３の検出操舵角θがストップ角度θeと一致した時点で、操舵軸３３の回転ストロークを確実に停止させるために、電動モータ３０に大きな規制トルクＴrを発生させるためである。なお、ステップＳ２５は、前記ステップＳ１３における「Ｙｅｓ」判定に基づいて実行されるため、角度差が負となる場合はなく、したがって、変数θHについては、角度差が負となる場合を考慮する必要がない。そして、ＣＰＵ１１は、図５（ａ），（ｂ）にそれぞれ示す特性マップに基づいて決定される変数ＴHおよび変数θHを乗算して規制トルクＴrを計算し、ステップＳ２７に進む。
【００４３】
一方、前記ステップＳ２４にて、操舵トルクＴが初期モータアシストトルクＡhよりも小さい場合には、運転者が積極的に操舵ハンドル３１（操舵軸３３）をストップ角度θeの方向に回動操作していない。このため、電動モータ３０が操舵軸３３（操舵ハンドル３１）の回転ストロークを規制する規制トルクＴrを付与する必要もない。したがって、ＣＰＵ１１は、ステップＳ２４にて「Ｎｏ」と判定し、続くステップＳ２６にて規制トルクＴrを「０」に設定する。そして、ＣＰＵ１１は、規制トルクＴrを「０」に設定すると、ステップＳ２７に進む。
【００４４】
ステップＳ２７においては、前記ステップＳ２５にて演算した規制トルクＴrまたはステップＳ２６にて「０」に設定した規制トルクＴrを電動モータ３０に発生させるために、ＣＰＵ１１は指令電流値Ｉを計算する。この指令電流値Ｉは、下記式４に従って計算される。
Ｉ＝Ｔr／(Ｔo・η)  …式４
ここで、Ｔoは所定のトルク定数であり、ηは減速機構３２の効率を表す定数である。そして、ＣＰＵ１１は、電動モータ３０のモータ電流値ＩMOTRを検出し、同モータ電流値ＩMOTRが計算した指令電流値Ｉになるような駆動制御信号を出力インターフェース１３に出力する。これにより、出力インターフェース１３は、駆動回路２０のスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４のオン・オフを駆動制御信号に応じて制御する。これにより、電動モータ３０はその回転トルクが指令電流値Ｉに比例するように回転制御される。したがって、運転者は、操舵ハンドル３１の回動操作に伴って大きくなる反力を知覚する。そして、操舵軸３３（操舵ハンドル３１）がストップ角度θeまで回動されると、電動モータ３０の規制トルクＴrが最大となり、操舵軸３３（操舵ハンドル３１）の回転ストロークが確実に規制される。そして、ステップＳ２７の演算処理後、ＣＰＵ１１は、ステップＳ２８に進む。
【００４５】
ステップＳ２８においては、ＣＰＵ１１は、運転者に対して、現在、操舵軸３３（操舵ハンドル３１）の回動ストローク位置がストップ角度θeで定められるエンド位置に近づいていることを通知するためのエンド位置報知ルーチンを実行する。以下、エンド位置報知ルーチンを詳細に説明する。
【００４６】
エンド位置報知ルーチンは、図６に示すように、その実行がステップＳ２００にて開始される。そして、ＣＰＵ１１は、ステップＳ２０１にて、エンド位置判定フラグＦＲＧ＿Ｅが”１”であるか否かを判定する。すなわち、ＣＰＵ１１は、操舵軸３３がエンド位置近傍まで回転ストロークしていて、エンド位置判定フラグＦＲＧ＿Ｅが”１”に設定されていれば、「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ２０２に進む。ステップＳ２０２においては、ＣＰＵ１１は、例えば、車両に搭載された図示省略のスピーカを介して、運転者に操舵軸３３（操舵ハンドル３１）がエンド位置近傍まで回動されていることを報知するための音声信号を出力する。これにより、エンド位置近傍まで操舵ハンドル３１が回動されている旨の音声がスピーカから出力される。したがって、運転者は、操舵ハンドル３１の回動操作に伴って大きくなる反力を知覚することと併せて、確実に操舵ハンドル３１の回動操作位置がエンド位置近傍にあることを知ることができる。
【００４７】
そして、ＣＰＵ１１は、前記ステップＳ２０２の音声信号出力処理後、ステップＳ２０３にて、エンド位置報知ルーチンの実行を終了して、ふたたび、図３のストロークエンド制御プログラムに戻る。そして、ＣＰＵ１１は、ステップＳ２９にて、ストロークエンド制御プログラムの実行を一旦終了し、所定の短時間経過後、ステップＳ１０にてプログラムの実行を再開する。
【００４８】
以上の説明からも理解できるように、本実施形態によれば、ラックストッパ位置Ｒcは、ラックバー３４が軸線方向にストロークすることによって左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が転舵したときに、車体構成部品との間に干渉が生じない位置であれば自由に設定することができる。そして、ラックストッパ位置Ｒcは、サスペンションのストローク量ｈを考慮することにより、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２と車体構成部品との間に存在するクリアランスを最小にするように決定することができる。これにより、ラックバー３４のストローク可能範囲、言い換えれば、ラックストッパ位置Ｒcの間隔を自在に大きくすることができ、その結果、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵可能範囲を大きくすることができる。したがって、車両の最小回転半径を小さくすることができる。また、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵可能範囲を変更するために別途装置を設ける必要がなく、電動パワーステアリング装置の製造コストを低減することができる。
【００４９】
また、ストップ角度θeは、ラックストッパ位置Ｒcに基づいて決定することができる。そして、ストロークエンド制御によって、操舵軸３３の操舵角θがストップ角度θeに近づくと、電動モータ３０が一様に増加する規制トルクＴvを操舵軸３３に付与することができる。また、操舵角θがストップ角度θeと一致すると、電動モータ３０がより大きな規制トルクＴvを操舵軸３３に付与することができる。これにより、操舵軸３３（操舵ハンドル３１）の回転ストロークを規制するために、ラックバー３４に対して別途メカニカル的なストッパを設ける必要がなく、ラックバー３４の設計自由度が大きくなる。
【００５０】
また、操舵軸３３に付与される規制トルクＴvは、操舵角θの変化に応じて一様に増加して付与される。これにより、通常制御によって電動モータ３０が操舵軸３３に対してモータアシストトルクＡを付与している状態から、ストロークエンド制御によって電動モータ３０が操舵軸３３に対して規制トルクＴrを付与する状態に切り替わっても、急激なトルク変動の発生が防止される。このため、運転者は、操舵ハンドル３１を介して不快なトルク変動を知覚することがなく、したがって、運転者は違和感を覚えることがない。
【００５１】
上記実施形態における目標操舵軸ストップ角度決定ルーチンは、サスペンションのストローク量ｈと、同ストローク量ｈと所定の関係にあるラックバー３４のラックストッパ位置Ｒcとを用いて、ストップ角度θeを演算して決定するように実施した。これに対して、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２と車体構成部品とのクリアランス量を直接検出し、同検出したクリアランス量からラックバー３４のラックストッパ位置Ｒcを決定して、ストップ角度θeを演算するように実施することも可能である。以下、この第１変形例について説明する。なお、この第１変形例の説明においては、上述した実施形態と同一部分に同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５２】
この第１変形例における電動パワーステアリング装置は、上記実施形態のサスペンションストロークセンサ４３が省略されるとともに、図１および図２にて破線で示すように、ラック位置検出センサ４４とクリアランス量検出センサ４５が設けられている。ラック位置検出センサ４４は、ラックバー３４に組み付けられていて、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の中立位置すなわちラックバー３４の中立位置からのストローク量Ｒを検出して出力するものである。クリアランス量検出センサ４５は、車体側に組み付けられていて、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２と車体構成部品との隙間すなわちクリアランス量Ｌを、例えば、光学的または音響的に検出して出力するものである。そして、ラック位置検出センサ４４およびクリアランス量検出センサ４５は、図２にて破線で示すように、入力インターフェース１２にそれぞれ接続されている。
【００５３】
このように構成された第１変形例に係る電動パワーステアリング装置においても、運転者がイグニッションスイッチ２２をオフ状態からオン状態へと変更すると、ＣＰＵ１１は、所定の短時間ごとに、図３に示すストロークエンド制御プログラムを繰り返し実行する。すなわち、ＣＰＵ１１は、ステップＳ１０にて、ストロークエンド制御プログラムの実行を開始し、ステップＳ１１にて、操舵角センサ４１、操舵トルクセンサ４２、ラック位置検出センサ４４およびクリアランス量検出センサ４５によって検出された検出値を入力する。また、ＣＰＵ１１は、運転者の操舵ハンドル３１の回動操作に対して電動モータ３０が操舵軸３３に付与しているモータアシストトルクＡを演算する。そして、ＣＰＵ１１は、各検出値の入力およびモータアシストトルクＡを演算すると、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２においては、ＣＰＵ１１は、第１変形例における目標操舵軸ストップ角度決定ルーチンを、図７に示すフローチャートに従って実行する。
【００５４】
この第１変形例における目標操舵軸ストップ角度決定ルーチンは、図７に示すように、その実行がステップＳ３００にて開始される。そして、ＣＰＵ１１は、ステップＳ３０１にて、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２と車体構成部品との間のクリアランス量Ｌに対するラックバー３４の許容ストローク量Ｒに関して予め設定された初期設定曲線を用いて、現在のラックバー３４のストローク量Ｒにおける初期設定クリアランス量Ｄを計算する。ここで、初期設定曲線について説明しておく。初期設定曲線は、車両の組み立て時に用いられるタイヤ（以下、このタイヤを標準タイヤという）が装着された左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２と車体構成部品との間の初期設定クリアランス量Ｄに対するラックバー３４の許容ストローク量Ｒを実験的に決定した曲線である。この初期設定曲線によれば、初期設定クリアランス量Ｄが略「０」となるときのラックバー３４の許容ストローク量Ｒ、言い換えれば、ラックバー３４の許容ストローク位置を初期設定ラックストッパ位置Ｒciとして決定することにより、標準タイヤを装着した左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２と車体構成部品との干渉を防ぐことができる。このように決定された初期設定曲線に基づき、ＣＰＵ１１は、前記ステップＳ１１にてラック位置検出センサ４４から入力したストローク量Ｒを用いて、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２と車体構成部品との初期設定クリアランス量Ｄを演算する。
【００５５】
続いて、ＣＰＵ１１は、ステップＳ３０２にて、上述した初期設定曲線を実際のクリアランス量Ｌに対応させるためのシフト量Ｃを演算する。すなわち、初期設定曲線は、上述したように、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２に標準タイヤを装着した場合における、初期設定クリアランス量Ｄと許容ストローク量Ｒとの関係を表す曲線である。このため、運転者によって、例えば、標準タイヤよりも大径のタイヤが左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２に装着されたときには、ラックバー３４が同一量だけストロークした場合であっても、初期設定クリアランス量Ｄが確保できない、より詳しくは、初期設定クリアランス量Ｄよりもクリアランス量が小さくなる。
【００５６】
したがって、ＣＰＵ１１は、クリアランス量検出センサ４５によって検出された左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２と車体構成部品との実際のクリアランス量Ｌを用いて、初期設定曲線を補正するためのシフト量Ｃを演算する。具体的に説明すると、ＣＰＵ１１は、前記ステップＳ１１にてクリアランス量検出センサ４５から入力したクリアランス量Ｌ、すなわち、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２と車体構成部品との間の実際のクリアランス量Ｌと、前記ステップＳ３０１にて演算した初期設定クリアランス量Ｄとを比較する。より具体的には、ＣＰＵ１１は、初期設定クリアランス量Ｄと検出されたクリアランス量Ｌとの差分の絶対値をシフト量Ｃとして演算する。
【００５７】
次に、ステップＳ３０３において、ＣＰＵ１１は、前記ステップＳ３０２にて演算したシフト量Ｃだけ初期設定曲線を平行移動させる。そして、平行移動した初期設定曲線に基づいて、クリアランス量Ｌが略「０」となるときのラックバー３４の許容ストローク量Ｒ、言い換えれば、ストローク位置をラックストッパ位置Ｒcとして決定して、ステップＳ３０４に進む。このように、ラックストッパ位置Ｒcを決定することにより、例えば、運転者によって左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２のタイヤが大径のタイヤに交換された場合であっても、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２と車体構成部品との干渉を確実に防止できる。さらに、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２と車体構成部品との干渉を防止した上で、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵可能範囲を最大とすることができる。
【００５８】
ステップＳ３０４においては、ＣＰＵ１１は、前記ステップＳ３０３にて決定したラックバー３４のラックストッパ位置Ｒcを用いた前記式１に従い、操舵軸３３のストップ角度θeを演算する。そして、ＣＰＵ１１は、ストップ角度θeを演算すると、ステップＳ３０５に進み、目標操舵軸ストップ角度決定ルーチンの実行を終了する。
【００５９】
そして、この第１変形例においても、ふたたび、図３に示すストロークエンド制御プログラムに戻り、上記実施形態と同様に、ステップＳ１３〜ステップＳ２９の処理を実行する。これにより、上記実施形態と同様の効果が期待できることに加えて、操舵軸３３のストップ角度θeをより正確に決定することができる。
【００６０】
また、上記実施形態においては、操舵軸３３がストップ角度θeで表される回転ストロークのエンド位置近傍に回動されたとき、ＣＰＵ１１は、操舵軸３３の回転ストロークに対して所定の反力を付与するための規制トルクＴrを演算し、同規制トルクＴrを発生させるように電動モータ３０を駆動制御するように実施した。ところで、電動パワーステアリング装置においては、例えば、転舵輪と路面との間に発生する摩擦力よりも大きな操舵力が発生するように、運転者の操舵操作に対して電動モータがモータアシストトルクを付与する。言い換えれば、電動モータによってモータアシストトルクが付与されない状況では、操舵ハンドル（操舵軸）の回転ストロークは、前記摩擦力によって規制される。このことに基づき、操舵軸３３がエンド位置近傍にあるときに、電動モータ３０のモータアシストトルクＡを減じて、操舵軸３３の回転ストロークを規制するように実施することも可能である。以下、この第２変形例について説明する。なお、この第２変形例の説明においては、上述した実施形態と同一部分に同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６１】
この第２変形例における電動パワーステアリング装置は、上記実施形態と同様に構成される。そして、この第２変形例におけるストロークエンド制御プログラムは、図８に示すように、上記実施形態のストロークエンド制御プログラムに比して、ステップＳ１１がステップＳ５０に変更されるとともにステップＳ１４〜ステップＳ２１およびステップＳ２３〜ステップＳ２７が省略され、ステップＳ５１〜ステップＳ５３が追加されている。
【００６２】
この第２変形例に係る電動パワーステアリング装置においても、運転者がイグニッションスイッチ２２をオフ状態からオン状態へと変更すると、ＣＰＵ１１は、所定の短時間ごとに、図８に示すストロークエンド制御プログラムを繰り返し実行する。すなわち、ＣＰＵ１１は、ステップＳ１０にて、ストロークエンド制御プログラムの実行を開始し、ステップＳ５１にて、操舵角センサ４１、操舵トルクセンサ４２およびサスペンションストロークセンサ４３によって検出された検出値を入力する。そして、ＣＰＵ１１は、各検出値を入力すると、ステップＳ１２に進み、上記実施形態と同様に、図３に示す目標操舵軸ストップ角度決定ルーチンを実行して操舵軸３３のストップ角度θeを決定する。
【００６３】
続く、ステップＳ１３においても、ＣＰＵ１１は、上記実施形態と同様に、前記式２に示した関係が成立するか否かに従って、操舵軸３３の操舵角θが所定の角度範囲内にあるか否かを判定する。すなわち、現在の操舵角θがストップ角度θeから手前側に所定角度範囲θdで表される角度範囲内の値でなく、前記式２が成立しなければ、ストロークエンド制御を開始する必要がないため、「Ｎｏ」と判定してステップＳ２２に進む。そして、ＣＰＵ１１は、上記実施形態と同様に、運転者による操舵ハンドル３１の回動操作に対して電動モータ３０を駆動させ、運転者の回動操作をアシストするための通常制御を実行する。
【００６４】
このとき、ＣＰＵ１１は、操舵トルクセンサ４２によって検出される操舵トルクＴや図示しない車速センサからの検出車速の変化に応じて、電動モータ３０を駆動させてアシストさせるためのアシスト電流値Ｉaを設定する。そして、ＣＰＵ１１は、電動モータ３０のモータ電流値ＩMOTRを検出し、同モータ電流値ＩMOTRが設定したアシスト電流値Ｉaとなるような駆動制御信号を出力インターフェース１３に出力する。これにより、出力インターフェース１３は、駆動回路２０のスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４のオン・オフを駆動制御信号に応じて制御する。これにより、電動モータ３０は、その回転トルクがアシスト電流Ｉaに比例するように回転制御される。そして、ステップＳ２２の通常制御処理後、ＣＰＵ１１は、ステップＳ２９に進む。
【００６５】
一方、前記ステップＳ１３にて、現在の操舵角θがストップ角度θeから手前側に所定角度範囲θdで表される角度範囲内の値であり、前記式２が成立すれば、ストロークエンド制御を開始する必要があるため、「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ５１に進む。ステップＳ５１においては、ＣＰＵ１１は、操舵軸３３の回転角度位置Ｂを下記式５に従って演算する。
Ｂ＝θe−θd−θ  …式５
ここで、ストップ角度θeは、前記ステップＳ１２にて実行した目標操舵軸ストップ角度決定ルーチンにより決定されるものである。
【００６６】
このように、操舵軸３３の回転角度位置Ｂを演算すると、ＣＰＵ１１は、ステップＳ５２に進み、現在、電動モータ３０が操舵軸３３に対して付与しているモータアシストトルクＡを減ずるために、アシスト電流値Ｉaを補正する補正係数Ｋを演算する。この補正係数Ｋについて詳細に説明する。補正係数Ｋは、電動モータ３０に給電する電流値を表すものであり、回転角度位置Ｂの増大に伴って「０」まで非線形に変化するとともに、回転角度位置Ｂの減少に伴ってアシスト電流値Ｉa以上に非線形に変化する特性を有している。そして、ＣＰＵ１１は、この変化特性を有する補正係数Ｋを、前記計算された回転角度位置Ｂの値を用いて演算して、ステップＳ５３に進む。
【００６７】
ステップＳ５３においては、ＣＰＵ１１は、現在、電動モータ３０が操舵軸３３に付与しているモータアシストトルクＡを減ずるための指令電流値Ｉhを下記式６に従って演算する。
Ｉh＝Ｉa−Ｋ  …式６
ただし、前記式６中の指令電流値Ｉh、アシスト電流値Ｉaおよび補正係数Ｋは、絶対値を表しているものとする。そして、前記式６に従って演算される指令電流値Ｉhは、回転角度位置Ｂが小さくなるに伴って、言い換えれば、操舵角θがストップ角度θeに近づくにつれて、補正係数Ｋが非線形的に増加するために、非線形に小さく変化する。また、回転角度位置Ｂが「０」、すなわち、操舵角θとストップ角度θeとが一致すれば、補正係数Ｋがアシスト電流値Ｉaよりも大きくなるために、指令電流値Ｉhの符号が逆転し、その結果、電動モータ３０は操舵軸３３に対して逆方向に回転トルクを付与し始める。
【００６８】
このように、指令電流値Ｉhが演算されると、ＣＰＵ１１は、電動モータ３０のモータ電流値ＩMOTRを検出し、同モータ電流値ＩMOTRが計算した指令電流値Ｉhとなるような駆動制御信号を出力インターフェース１３に出力する。これにより、出力インターフェース１３は、駆動回路２０のスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４のオン・オフを駆動制御信号に応じて制御する。これにより、電動モータ３０は指令電流値Ｉhに応じた回転トルクが発生するように回転制御される。したがって、操舵軸３３（操舵ハンドル３１）の操舵角θがストップ角度θeに近づくにつれて、電動モータ３０によって付与されるモータアシストトルクＡが非線形的に小さくなるため、運転者は、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２と路面との間の摩擦力に起因する反力を知覚する。さらに、操舵軸３３（操舵ハンドル３１）の操舵角θがストップ角度θeと一致すると、電動モータ３０から逆方向の回転トルクが付与されるため、操舵軸３３（操舵ハンドル３１）の回転ストロークが確実に規制される。
【００６９】
そして、ＣＰＵ１１は、ステップＳ５３の演算処理後、ステップＳ２８にて、上記実施形態と同様に、エンド位置報知ルーチンを実行する。なお、この第２変形例におけるエンド位置報知ルーチンにおいては、ステップＳ２０１が省略されることはいうまでもない。これにより、運転者は、操舵ハンドル３１の回動操作に伴って大きくなる反力を知覚するとともに、スピーカから出力される音声によって、確実に操舵ハンドル３１の回動操作位置がエンド近傍にあることを知ることができる。このように、ＣＰＵ１１は、エンド位置報知ルーチンを実行すると、ふたたび、図８のストロークエンド制御プログラムに戻る。そして、ＣＰＵ１１は、ステップＳ２９にて、ストロークエンド制御プログラムの実行を一旦終了し、所定の短時間経過後、ステップＳ１０にてプログラムの実行を再開する。
【００７０】
以上の説明からも理解できるように、この第２変形例においても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。さらに、この第２変形例によれば、操舵軸３３がストップ角度θeに近づく際に、電動モータ３０の指令電流値Ｉhを減ずることによって、運転者の操舵ハンドル３１の回動操作に対して反力を付与することができる。また、操舵軸３３がストップ角度θeまで回転すると、電動モータ３０を僅かに逆方向に駆動させて、操舵軸３３（操舵ハンドル３１）の回転を確実に規制することができる。このため、操舵軸３３の回転ストロークを規制するための電力消費を大幅に低減することができ、省エネルギーを達成することができる。
【００７１】
また、上記実施形態においては、エンド位置報知ルーチンを実行する際に、例えば、スピーカから音声を出力することにより、運転者に対して、操舵ハンドル３１の回動操作位置がエンド位置近傍にあることを報知するように実施した。しかしながら、この音声報知に代えて、または、加えて、操舵ハンドル３１を介して運転者に報知するように実施することも可能である。以下、この第３実施形態について説明するが、上記実施形態と同一部分に同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。
【００７２】
この第３変形例における電動パワーステアリング装置は、上記実施形態と同様に構成される。そして、この第３変形例におけるストロークエンド制御プログラムは、図１０に示すように、上記実施形態のストロークエンド制御プログラムのステップＳ２７がステップＳ６０に変更されるとともに、ステップＳ２８が省略されている。そして、この第３変形例におけるストロークエンド制御プログラムにおいては、ステップＳ６０にて、ＣＰＵ１１は、前記式４を変形した下記式７に従って、指令電流値Ｉを計算する。
Ｉ＝(Ｔr＋Ｔv)／(Ｔo・η)  …式７
ここで、前記式７におけるＴvは、図１１に示すように、時間の経過に伴って大きさが矩形状に変化する変動トルクである。そして、この式７に従って計算される指令電流値Ｉは、上述した実施形態における前記式４に比して、規制トルクＴrに対して変動トルクＴvが加算されて計算される。なお、この第３変形例においては、変動トルクＴvの大きさを時間の経過に伴って矩形状に変化させて実施するが、その他、例えば、正弦波などのように変動トルクＴvの大きさが時間の経過に伴って変化する波形を採用して実施可能であることはいうまでもない。また、変動トルクＴvの変化周期については、ＣＰＵ１１のプログラム実行時間間隔よりも長く設定しておくとよい。
【００７３】
そして、ＣＰＵ１１は、前記式７に従って演算した指令電流値Ｉとなるような駆動制御信号を出力インターフェース１３に出力することにより、電動モータ３０は指令電流値Ｉに対応した回転トルクを発生するように回転制御される。これにより、運転者は、操舵ハンドル３１の回動操作に伴って大きくなる反力を知覚するとともに、変動トルクＴvによって周期的に変動する反力を知覚することができる。したがって、運転者は、操舵ハンドル３１の回動操作に伴って、確実に回動操作位置がエンド位置近傍であることを知ることができる。したがって、この第３変形例においても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【００７４】
本発明の実施にあたっては、上記実施形態および各変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００７５】
例えば、上記実施形態および各変形例においては、操舵軸３３に対して、減速機構３２を介して電動モータ３０の回転トルクを伝達する電動パワーステアリング装置について説明した。しかしながら、例えば、ラックバー３４にボールねじ機構を介して電動モータ３０を同軸的に組み付け、運転者による操舵ハンドル３１の回動操作に対して、電動モータ３０がラックバー３４に回転トルクを伝達する電動パワーステアリング装置に本発明を適用して実施することも可能である。この場合において、例えば、上記実施形態にて前記式４に従って演算される指令電流値Ｉは、下記式８に従って演算されるとよい。
Ｉ＝Ｔr／(Ｔo・α・β・γ)  …式８
【００７６】
ここで、前記式８中の定数Ｔoは、前記式４と同様に所定のトルク定数である。また、αはボールねじ機構の効率を表す定数であり、βはラックバー３４とピニオンギア（所謂、ラックアンドピニオン機構）の効率を表す定数であり、γはラックアンドピニオン機構と操舵軸３３との間に設けられるインターミディエイトシャフトの捩れを考慮した伝達効率を表す定数である。そして、前記電動パワーステアリング装置においては、前記式８に従って指令電流値Ｉを演算し、同指令電流値Ｉに基づいて電動モータ３０を回転制御することにより、適切な規制トルクＴrをラックバー３４に付与することができる。このため、上記実施形態および各変形例と同様の効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施形態および各変形例に係る車両の電動パワーステアリング装置の構成を示した概略図である。
【図２】図１の駆動制御ユニットを概略的に表すブロック図である。
【図３】図２のＣＰＵによって実行される本発明の実施形態に係るストロークエンド制御プログラムを示すフローチャートである。
【図４】図２のＣＰＵによって実行される本発明の実施形態に係る目標操舵軸ストップ角度決定ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】（ａ）は、操舵トルクに関するトルク変数の変化特性を示すグラフであり、（ｂ）は、操舵角θに関する角度変数の変化特性を示すグラフである。
【図６】図２のＣＰＵによって実行される本発明の実施形態に係るエンド位置報知ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１変形例に係り、図２のＣＰＵによって実行される目標操舵軸ストップ角度決定ルーチンを示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２変形例に係り、図２のＣＰＵによって実行されるストロークエンド制御プログラムを示すフローチャートである。
【図９】本発明の第３変形例に係り、図２のＣＰＵによって実行されるストロークエンド制御プログラムを示すフローチャートである。
【図１０】変動トルクの時間変化特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７８】
１０…電気制御回路、１１…ＣＰＵ、２０…駆動回路、２５…駆動制御ユニット、３０…電動モータ、３１…操舵ハンドル、３３…操舵軸、３４…ラックバー、４１…操舵角センサ、４２…操舵トルクセンサ、４３…サスペンションストロークセンサ、４４…ラック位置検出センサ、４５…クリアランス量検出センサ、ＦＷ１，ＦＷ２…左右前輪
【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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