(57)【要約】【課題】逆入力振動の抑制効果を向上させることができる電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】電動パワーステアリング装置１は、ラックシャフト１２と、アシスト力を発生させるモータ４と、アシスト力を伝達させる動力伝達機構５と、動力伝達機構５が収容されるハウジング１６とを備えている。また、電動パワーステアリング装置１は、ハウジング１６に対して動力伝達機構５を回転可能に支持する軸受と、ハウジング１６に対して軸受を弾性支持する第１，第２弾性支持機構と、逆入力がラックシャフト１２に作用する場合に振動抑制制御を実行する制御装置７０と、第１弾性支持機構に作用している作用力Ｆを検出する力センサ８３とを備えている。そして、制御装置７０は、振動抑制制御を実行している場合に、力センサ８３の検出結果に基づき、抑制動力を発生させるための制御量を補正するように構成されている。【選択図】図１
2018154310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に往復移動することによって転舵輪を転舵させる転舵軸と、
前記転舵軸を軸方向に移動させる動力の発生源であるモータと、
前記モータが発生させる前記動力を前記転舵軸に伝達するように前記転舵軸と前記モータとを機械的に接続する動力伝達機構と、
前記動力伝達機構が収容されるハウジングと、
前記ハウジングに対して前記動力伝達機構を回転可能に支持する軸受と、
前記動力伝達機構が前記動力を伝達する際に、前記動力伝達機構が移動可能なように、前記ハウジングに対して前記軸受を弾性支持する弾性支持機構と、
前記転舵輪を介して入力される逆入力が当該転舵軸に作用する場合に、当該逆入力が原因で発生させられる振動を抑制するための抑制動力をモータに発生させる制御である振動抑制制御を実行する制御装置と、
前記弾性支持機構の支持状態に基づき、当該弾性支持機構に作用している力を検出する作用力検出部と、を備え、
前記制御装置は、前記振動抑制制御を実行している場合に、前記作用力検出部の検出結果に基づき、前記抑制動力を発生させるための制御量を補正するように構成されている電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記転舵軸に連結された操舵軸に対する運転者の操舵入力を検出する操舵入力検出部をさらに備え、
前記制御装置は、前記操舵入力検出部の検出結果に基づき、前記逆入力が前記転舵軸に作用していることを判定する場合に、当該検出結果に応じた前記抑制動力を発生させるための制御量を生成し、当該抑制動力を含む前記モータが発生させる前記動力と、前記作用力検出部で検出される力とに基づき、前記抑制動力を発生させるための制御量を補正する請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記抑制動力を発生させるための制御量を生成する際、当該抑制動力から前記作用力検出部で検出される力を減算して得られる減算結果が正値の場合に、当該作用力検出部で検出される力に応じた前記抑制動力を追加して発生させるように制御量を補正する請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記弾性支持機構は、前記転舵軸の軸方向における前記軸受の移動を許容する皿ばねと、前記転舵軸の径方向における前記皿ばねの移動を規制するプレートと、を有し、
前記作用力検出部は、前記弾性支持機構の支持状態として、前記転舵軸の軸方向における前記皿ばねの弾性変形に基づく変位を検出する請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記モータは、その出力軸が前記転舵軸の軸線に対して平行に配置され、
前記動力伝達機構は、前記転舵軸の外周面に形成されたねじ溝に複数のボールを介して螺合された円筒状のナットを有し、
前記ナットは、前記モータの前記出力軸から減速機構を介して付与される前記動力を前記転舵軸の軸方向の力に変換するボールねじ機構を構成するものであり、
前記減速機構は、
前記出力軸に一体的に取り付けられる駆動プーリと、
前記ナットに一体的に取り付けられる従動プーリと、
前記駆動プーリと前記従動プーリとの間に掛け渡されるベルトと、を含んで構成される請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動パワーステアリング装置の一つとして、ラックシャフトの外周に取り付けられるボールねじ機構と、減速機構を介してボールねじ機構に連結されるモータとにより構成されるものがある。この電動パワーステアリング装置では、モータの出力軸の回転が減速機構を介してボールねじ機構に伝達されると、ボールねじ機構がラックシャフトに軸方向の力を付与する。このラックシャフトに付与される軸方向の力がアシスト力となって運転者のステアリング操作が補助される。従来、この種の電動パワーステアリング装置におけるボールねじ機構の支持構造としては、特許文献１に記載の構造がある。
【０００３】
特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置では、ラックシャフトの周囲を覆うハウジングに対してボールねじ機構のボールねじナットが軸受を介して回転可能に支持されている。ラックシャフトの軸方向における軸受とハウジングとの間の隙間には、円環状の金属ばね及びプレートが設置されている。そして、軸受が金属ばねにより軸方向の両側から挟み込まれることによって、ボールねじナットは、軸受を介して金属ばねにより軸方向に弾性支持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２２７０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置のように、ボールねじナットが軸方向に弾性支持される構成では、金属ばねの作用でモータと、ラックシャフトとの力の伝達経路が切り離された状態となり、モータの重さが運転者による操舵の抵抗となることを抑制することができる。しかし、転舵輪を介してラックシャフトに荷重（逆入力）が入力される場合には、この逆入力がラックシャフトを通じて振動となって運転者にダイレクトに伝わる。
【０００６】
これに対処すべく、一般的に、逆入力が原因で発生する振動である逆入力振動を抑制すべく、当該逆入力振動を打ち消すようなトルクを発生させるようにモータを制御する振動抑制制御が実行されている。ただし、モータが発生させるトルクの一部は、金属ばねの弾性変形によって吸収される可能性があり、この場合には逆入力振動の抑制効果が低下する懸念がある。
【０００７】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、逆入力振動の抑制効果を向上させることができる電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する電動パワーステアリング装置は、軸方向に往復移動することによって転舵輪を転舵させる転舵軸と、前記転舵軸を軸方向に移動させる動力の発生源であるモータと、前記モータが発生させる前記動力を前記転舵軸に伝達するように前記転舵軸と前記モータとを機械的に接続する動力伝達機構と、前記動力伝達機構が収容されるハウジングと、前記ハウジングに対して前記動力伝達機構を回転可能に支持する軸受と、前記動力伝達機構が前記動力を伝達する際に、前記動力伝達機構が移動可能なように、前記ハウジングに対して前記軸受を弾性支持する弾性支持機構と、前記転舵輪を介して入力される逆入力が当該転舵軸に作用する場合に、当該逆入力が原因で発生させられる振動を抑制するための抑制動力をモータに発生させる制御である振動抑制制御を実行する制御装置と、前記弾性支持機構の支持状態に基づき、当該弾性支持機構に作用している力を検出する作用力検出部と、を備え、前記制御装置は、前記振動抑制制御を実行している場合に、前記作用力検出部の検出結果に基づき、前記抑制動力を発生させるための制御量を補正するように構成されている。
【０００９】
上記構成によれば、作用力検出部を用いて弾性支持機構に作用している力を検出することができ、振動抑制制御を実行している場合であれば、モータが発生させる抑制動力のうち、弾性支持機構によって吸収される分を演算することができるようになる。これにより、弾性支持機構によって吸収される分の抑制動力を発生させるための制御量を補正することができる。したがって、例えば、モータが発生させる抑制動力のうち、弾性支持機構によって吸収される分を、抑制動力として追加するように補正すれば、逆入力が原因で発生する振動である逆入力振動の抑制効果を向上させることができる。
【００１０】
具体的には、上記電動パワーステアリング装置において、前記転舵軸に連結された操舵軸に対する運転者の操舵入力を検出する操舵入力検出部をさらに備え、前記制御装置は、前記操舵入力検出部の検出結果に基づき、前記逆入力が前記転舵軸に作用していることを判定する場合に、当該検出結果に応じた前記抑制動力を発生させるための制御量を生成し、当該抑制動力を含む前記モータが発生させる前記動力と、前記作用力検出部で検出される力とに基づき、前記抑制動力を発生させるための制御量を補正することが好ましい。
【００１１】
より詳しくは、上記電動パワーステアリング装置において、前記制御装置は、前記抑制動力を発生させるための制御量を生成する際、当該抑制動力から前記作用力検出部で検出される力を減算して得られる減算結果が正値の場合に、当該作用力検出部で検出される力に応じた前記抑制動力を追加して発生させるように制御量を補正することが好ましい。
【００１２】
上記構成のように、抑制動力から作用力検出部で検出される力を減算して得られる減算結果が正値の場合、作用力検出部で検出される力に応じた抑制動力が、弾性支持機構によって吸収されていると判定することができる。そして、この判定に基づき、抑制動力を追加して発生させるように制御量を補正することによって、振動抑制制御に必要な抑制動力を適切に発生させることができ、逆入力振動の抑制効果をより好適に向上させることができる。
【００１３】
上記電動パワーステアリング装置において、前記弾性支持機構は、前記転舵軸の軸方向における前記軸受の移動を許容する皿ばねと、前記転舵軸の径方向における前記皿ばねの移動を規制するプレートと、を有し、前記作用力検出部は、前記弾性支持機構の支持状態として、前記転舵軸の軸方向における前記皿ばねの弾性変形に基づく変位を検出することが好ましい。
【００１４】
上記構成のように、弾性支持機構の弾性支持の作用部として皿ばねを用いる場合、転舵軸の軸方向における皿ばねの弾性変形に基づく変位を検出することができ、皿ばねの弾性係数を用いて弾性支持機構に作用している力を高い精度で演算することができる。この場合、抑制動力を発生させる制御量を高い精度で補正するのに効果的である。
【００１５】
また、上記電動パワーステアリング装置において、前記モータは、その出力軸が前記転舵軸の軸線に対して平行に配置され、前記動力伝達機構は、前記転舵軸の外周面に形成されたねじ溝に複数のボールを介して螺合された円筒状のナットを有し、前記ナットは、前記モータの前記出力軸から減速機構を介して付与される前記動力を前記転舵軸の軸方向の力に変換するボールねじ機構を構成するものであり、前記減速機構は、前記出力軸に一体的に取り付けられる駆動プーリと、前記ナットに一体的に取り付けられる従動プーリと、前記駆動プーリと前記従動プーリとの間に掛け渡されるベルトと、を含んで構成されることが好ましい。
【００１６】
上記構成のような電動パワーステアリング装置では、モータの体格が比較的大きくなる傾向にあるので、軸受を介して弾性支持機構によって転舵軸の軸方向に移動可能なように、ナットを弾性支持することがモータの重さが運転者による操舵の抵抗となることを抑制するのに効果的である。このように、弾性支持機構を備えることが効果的な電動パワーステアリング装置において、逆入力振動の抑制効果を向上させることによって特に大きい効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、逆入力振動の抑制効果を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】電動パワーステアリング装置についてその概略構成を示す断面図。
【図２】同電動パワーステアリング装置についてそのアシスト機構の断面構造を示す断面図。
【図３】同電動パワーステアリング装置についてその電気的構成を示すブロック図。
【図４】同電動パワーステアリング装置についてその制御装置の特に電流指令値演算部の機能を示すブロック図。
【図５】同電動パワーステアリング装置についてその電流指令値演算部の補正制御量演算部が実行する処理を示すフローチャート。
【図６】変形例の電動パワーステアリング装置についてその電流指令値演算部の補正制御量演算部が実行する処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、電動パワーステアリング装置の一実施形態を説明する。本実施形態の電動パワーステアリング装置は、出力軸がラックシャフトの軸線に対して平行に配置されたモータにより操舵機構にアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置である。
【００２０】
図１に示すように、電動パワーステアリング装置１は、運転者のステアリングホイール１０の操作に基づき転舵輪１５を転舵させる操舵機構２、及び運転者のステアリング操作を補助するアシスト機構３を備えている。
【００２１】
操舵機構２は、運転者により操舵されるステアリングホイール１０と、ステアリングホイール１０が固定された操舵軸であるステアリングシャフト１１とを備えている。ステアリングシャフト１１は、ステアリングホイール１０と連結されたコラムシャフト１１ａと、コラムシャフト１１ａの下端部に連結されたインターミディエイトシャフト１１ｂと、インターミディエイトシャフト１１ｂの下端部に連結されたピニオンシャフト１１ｃとを有している。ピニオンシャフト１１ｃの下端部は、ラックアンドピニオン機構１３を介して転舵軸であるラックシャフト１２に連結されている。ラックシャフト１２の両端には、タイロッド１４を介して、左右の転舵輪１５が連結されている。したがって、ステアリングホイール１０、すなわちステアリングシャフト１１の回転運動は、ピニオンシャフト１１ｃ及びラックシャフト１２からなるラックアンドピニオン機構１３を介してラックシャフト１２の軸方向（図１の左右方向）の往復直線運動に変換される。当該往復直線運動が、ラックシャフト１２の両端にそれぞれ連結されたタイロッド１４を介して、左右の転舵輪１５にそれぞれ伝達されることにより、転舵輪１５の転舵角が変化する。
【００２２】
以下の説明において、「軸方向」はラックシャフト１２の軸長方向を意味し、「径方向」は「軸方向」に直交する方向を意味する。
アシスト機構３はラックシャフト１２の周囲に設けられている。アシスト機構３はモータ４及び動力伝達機構５により構成される。例えば、モータ４は、表面磁石同期電動機（ＳＰＭＳＭ）であり、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力に基づいて回転する３相ブラシレスモータである。動力伝達機構５及びラックシャフト１２はハウジング１６により覆われている。ハウジング１６は、動力伝達機構５の付近でラックシャフト１２の軸方向に分割された第１ハウジング１７及び第２ハウジング１８からなり、それらが互いに連結されることで構成される。モータ４は、その出力軸４ａがラックシャフト１２の軸線（中心軸）に対して平行となるようにハウジング１６の外壁にボルト１９により組み付けられている。モータ４の出力軸４ａは、ハウジング１６に設けられた貫通孔１６ａを通じてハウジング１６の内部にまで延びている。動力伝達機構５は、ラックシャフト１２の外周に取り付けられたボールねじ機構６、及びモータ４の出力軸４ａの回転をボールねじ機構６に減速して伝達する減速機構７からなる。
【００２３】
次に、ボールねじ機構６及び減速機構７のそれぞれの構造について説明する。
図２に示すように、ラックシャフト１２の外周面にはねじ溝２０が設けられている。ボールねじ機構６は、複数のボール３２を介してラックシャフト１２のねじ溝２０に螺合されたナット３０を備えている。ナット３０の内周面には、ラックシャフト１２のねじ溝２０に対向する螺旋状のねじ溝３１が設けられている。すなわち、ラックシャフト１２のねじ溝２０とナット３０のねじ溝３１とにより囲まれる螺旋状の空間によりボール３２が転動する転動路Ｒが構成されている。また、ナット３０内には、転動路Ｒの二箇所間を短絡する図示しない環流路が設けられている。したがって、ボール３２は、ナット３０内の環流路を介して転動路Ｒを無限循環することが可能となっている。
【００２４】
ナット３０の軸方向の一端部には円環状のフランジ部３３が設けられている。また、ナット３０の外周面には、フランジ部３３と軸方向に係合するように軸受４０の内輪４１が嵌合されているとともに、この軸受４０の内輪４１に隣接して従動プーリ５１が嵌合されている。例えば、軸受４０は、複列アンギュラ玉軸受（一般的で汎用性のある軸受）である。ナット３０におけるフランジ部３３と反対側の端部外周面には雄ねじ部３４が設けられている。この雄ねじ部３４に従動プーリ５１が螺合されることで、従動プーリ５１がナット３０に対して固定されている。また、従動プーリ５１と、フランジ部３３とにより軸受４０の内輪４１が挟み込まれることで、軸受４０の内輪４１がナット３０に対して固定されている。軸受４０の外輪４２の外周面は、ハウジング１６に対してラックシャフト１２の軸方向に摺動可能に当接している。この軸受４０によりナット３０がハウジング１６に対して回転可能に支持されている。
【００２５】
減速機構７は、モータ４の出力軸４ａに一体的に取り付けられた駆動プーリ５０、従動プーリ５１、及び各プーリ５０，５１に巻き掛けられた無端状のベルト５２を備えている。
【００２６】
このようなボールねじ機構６及び減速機構７からなるアシスト機構３は、モータ４への通電に基づきモータ４の出力軸４ａが回転すると、モータ４の出力軸４ａと一体となって駆動プーリ５０が回転する。これにより、駆動プーリ５０はベルト５２を介して従動プーリ５１及びナット３０を一体回転させる。このときナット３０に付与されるトルクに基づいてボールねじ機構６が駆動する。すなわち、ボールねじ機構６では、ナット３０がラックシャフト１２に対して相対回転すると、ボール３２がナット３０及びラックシャフト１２から負荷（摩擦）を受けて転動路Ｒを無限循環する。このボール３２の無限循環を通じて、ナット３０に付与されたトルクがラックシャフト１２に伝達され、ラックシャフト１２がナット３０に対して軸方向に相対移動する。すなわち、ラックシャフト１２に軸方向の力が付与される。このラックシャフト１２に付与される軸方向の力がアシスト力となって、運転者のステアリング操作が補助される。
【００２７】
一方、軸受４０の外輪４２の一側面４３と第１ハウジング１７との間には第１弾性支持機構６０Ａが設けられている。また、第２ハウジング１８には軸受４０の外輪４２の他側面４４に向かって延びる延設部１８ａが設けられており、当該延設部１８ａと、外輪４２の他側面４４との間に第２弾性支持機構６０Ｂが設けられている。第１弾性支持機構６０Ａ及び第２弾性支持機構６０Ｂは軸受４０の外輪４２を軸方向に弾性支持することにより、間接的にナット３０を軸方向に弾性支持している。次に、第１弾性支持機構６０Ａ及び第２弾性支持機構６０Ｂの構造について詳述する。なお、第１弾性支持機構６０Ａ及び第２弾性支持機構６０Ｂは同一構造からなるため、以下では、便宜上、第１弾性支持機構６０Ａの構造についてのみ説明する。
【００２８】
図２の範囲Ａを拡大して示すように、第１弾性支持機構６０Ａは、プレート６１と、皿ばね６２とを有している。皿ばね６２は、円錐台をなすリング状の金属部材からなる。詳しくは、皿ばね６２は、その内縁部６２ａが軸方向の一端側に突出し、その外縁部６２ｂが軸方向の他端部側に突出する形状をなしている。
【００２９】
プレート６１は、軸方向に直交する断面形状がＬ字をなすリング状の金属部材からなる。すなわち、プレート６１は、軸方向において、断面形状が長方形をなす径方向延伸部６１ａと、断面形状が径方向延伸部６１ａに比べて正方形に近い四角形をなす軸方向延伸部６１ｂとが一体に設けられている。径方向延伸部６１ａは、軸方向における皿ばね６２の移動を規制するようにプレート６１の径方向に延びている。軸方向延伸部６１ｂは、皿ばね６２に対して径方向の内側（内縁部６２ａ）に嵌合されている。すなわち、軸方向延伸部６１ｂは、皿ばね６２を径方向に位置決めする（皿ばね６２の位置ずれを規制する）。また、軸方向延伸部６１ｂは、軸方向における皿ばね６２の撓みを規制するように径方向延伸部６１ａの内周端部からプレート６１の軸方向に延びている（突出している）。
【００３０】
プレート６１は、軸受４０の外輪４２と軸方向に隙間を隔てて配置されている。また、径方向延伸部６１ａにおける皿ばね６２に対向する一側面６１ｃと反対側の他側面６１ｄはハウジング１６と軸方向に当接している。なお、一側面６１ｃから軸受４０に向かって延伸する軸方向延伸部６１ｂに対応する延伸面６１ｅは、軸受４０の外輪４２の一側面４３に対向して配置されている。軸方向延伸部６１ｂの外周には皿ばね６２の内周部分がはめ込まれている。皿ばね６２は、その内縁部６２ａがプレート６１の径方向延伸部６１ａ及び軸方向延伸部６１ｂに接触し、且つ、その外縁部６２ｂが軸受４０の外輪４２に接触するように配置されている。
【００３１】
すなわち、皿ばね６２は径方向延伸部６１ａ（プレート６１）と軸受４０の外輪４２との間に配置されている。第１弾性支持機構６０Ａの皿ばね６２は軸受４０の外輪４２に対して弾性力を付与する弾性支持の作用部である。同様に、第２弾性支持機構６０Ｂの皿ばね６２は軸受４０の外輪４２に対して弾性力を付与する弾性支持の作用部である。これらの第１弾性支持機構６０Ａ及び第２弾性支持機構６０Ｂのそれぞれの弾性力により軸受４０の外輪４２が軸方向に弾性支持される。こうした構造により、ナット３０は、軸受４０を介して第１弾性支持機構６０Ａ及び第２弾性支持機構６０Ｂにより軸方向に弾性支持される。
【００３２】
図１に示すように、モータ４には、当該モータ４の駆動を制御する制御装置７０が接続されている。制御装置７０は、各種のセンサの検出結果に基づき、モータ４の制御量である電流の供給を制御することによって、モータ４の駆動を制御する。各種のセンサとしては、例えば、トルクセンサ８０、回転角センサ８１、車速センサ８２、及び力センサ８３がある。トルクセンサ８０は、ピニオンシャフト１１ｃに設けられている。回転角センサ８１は、モータ４に設けられている。トルクセンサ８０は、運転者の操舵入力によりステアリングシャフト１１に変化を伴って生じる操舵トルクＴｒｑを検出する。回転角センサ８１は、モータ４の出力軸４ａの回転角度θｍを検出する。車速センサ８２は、車両の走行速度である車速Ｖを検出する。力センサ８３は、第１弾性支持機構６０Ａの皿ばね６２に作用している力である作用力Ｆを検出する。本実施形態において、トルクセンサ８０は操舵入力検出部の一例であるとともに、力センサ８３は作用力検出部の一例である。
【００３３】
図２の範囲Ａを拡大して示すように、力センサ８３は、軸受４０の外輪４２の一側面４３に埋め込まれるようにして設けられている。力センサ８３には、周知の電磁誘導を用いる磁気検出式の近接センサが用いられている。
【００３４】
力センサ８３は、第１弾性支持機構６０Ａとの相対距離が変化することによって生じる磁気の変化を検出するように、当該第１弾性支持機構６０Ａと対向するように配置されている。力センサ８３は、第１弾性支持機構６０Ａとの相対距離が変化することによって検出する磁気の変化に基づいた出力信号を出力する。この出力信号は、第１弾性支持機構６０Ａの支持状態として、第１弾性支持機構６０Ａの軸方向の変位に基づいた皿ばね６２の軸方向の変位を示す。そして、出力信号は、皿ばね６２の弾性係数に比例した値である作用力Ｆとして、制御装置７０に対して入力されるように構成されている。
【００３５】
力センサ８３は、電流を流し、第１弾性支持機構６０Ａに磁場を与え、当該第１弾性支持機構６０Ａに生じる渦電流が当該力センサ８３に誘起させる誘起電圧と、第１弾性支持機構６０Ａに磁場を与えるために流す電流に対して生じた電圧との比の変化を、磁気の変化として検出する。このような比は、力センサ８３のインピーダンスであり、プレート６１が近付く等、第１弾性支持機構６０Ａとの相対距離の変化に応じて変化する。
【００３６】
第１弾性支持機構６０Ａにおいて、皿ばね６２は、運転者の操舵入力（操舵トルクＴｒｑ）や、転舵輪１５を介してラックシャフト１２に入力される荷重（以下「逆入力」という）や、モータ４のアシスト力の各種の力が作用することによって軸方向に伸び縮みするように弾性変形する。これにより、操舵入力や、逆入力や、アシスト力の各種の力が作用することによって第１弾性支持機構６０Ａと、力センサ８３との相対距離が変化する。そして、この相対距離の変化は、各種の力が与えられていない場合の第１弾性支持機構６０Ａの状態を基準とする、各種の力が作用することによって皿ばね６２が軸方向に弾性変形した状態の第１弾性支持機構６０Ａ、すなわちプレート６１の軸方向の変位量で規定することができる。なお、図２の範囲Ａを拡大して示す図では、各種の力が作用していない場合の第１弾性支持機構６０Ａの状態を実線で示すとともに、各種の力が作用する場合の第１弾性支持機構６０Ａの状態を二点鎖線で示している。
【００３７】
次に、電動パワーステアリング装置１の電気的構成について説明する。
図３に示すように、制御装置７０は、モータ制御信号Ｓ＿ｍを生成するマイコン（マイクロコンピュータ）７１と、そのモータ制御信号Ｓ＿ｍに基づいてモータ４に電流を供給する駆動回路７２とを有している。マイコン７１は、トルクセンサ８０、回転角センサ８１、車速センサ８２、及び力センサ８３の検出結果や、モータ４の実電流Ｉを取り込む。そして、マイコン７１は、モータ制御信号Ｓ＿ｍを生成し、ＰＷＭ信号として駆動回路７２に対して出力する。
【００３８】
次に、マイコン７１の機能について詳しく説明する。マイコン７１は、図示しない中央処理装置（ＣＰＵ（Central Processing Unit））及びメモリをそれぞれ備えており、メモリに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することによって、モータ４の駆動が制御される。
【００３９】
図３に、マイコン７１が実行する処理の一部を示す。
マイコン７１は、電流指令値演算部７３及び制御信号生成部７４を有している。
電流指令値演算部７３には、操舵トルクＴｒｑ、車速Ｖ、及び作用力Ｆがそれぞれ入力される。電流指令値演算部７３は、操舵トルクＴｒｑ、車速Ｖ、及び作用力Ｆに基づき、モータ４に発生させるべきアシスト力（トルク）に対応した電流量の目標値であるトルク指令値Ｔ＊を演算する。
【００４０】
制御信号生成部７４には、電流指令値演算部７３で演算されたトルク指令値Ｔ＊、回転角度θｍ、及び実電流Ｉがそれぞれ入力される。制御信号生成部７４は、トルク指令値Ｔ＊、回転角度θｍ、及び実電流Ｉに基づき、モータ制御信号Ｓ＿ｍを生成し、ＰＷＭ信号として駆動回路７２に対して出力する。
【００４１】
ここで、電流指令値演算部７３の機能についてさらに詳しく説明する。
図４に示すように、電流指令値演算部７３は、基本アシスト制御量Ｔａ＊を生成するアシスト制御量演算部９０と、振動抑制制御量Ｔｆ＊を生成する振動抑制制御量演算部９１と、補正制御量Ｔｆｒ＊を生成する補正制御量演算部９２とを有している。また、電流指令値演算部７３は、各演算部９０〜９２で生成された、基本アシスト制御量Ｔａ＊と、振動抑制制御量Ｔｆ＊と、補正制御量Ｔｆｒ＊とを加算して得られるトルク指令値Ｔ＊を生成する制御量加算部９３を有している。
【００４２】
アシスト制御量演算部９０には、操舵トルクＴｒｑ及び車速Ｖがそれぞれ入力される。アシスト制御量演算部９０は、操舵トルクＴｒｑ及び車速Ｖに基づき、モータ４に発生させるべきアシスト力の基礎成分である基本アシスト制御量Ｔａ＊を演算して生成する。
【００４３】
振動抑制制御量演算部９１には、操舵トルクＴｒｑが入力される。振動抑制制御量演算部９１において、操舵トルクＴｒｑは、操舵トルクＴｒｑの変化率を示すように、微分器９１ａを通じて微分することにより得られるトルク微分値ｄＴｒｑに変換されて入力される。振動抑制制御量演算部９１は、トルク微分値ｄＴｒｑに基づき、転舵輪１５を介してラックシャフト１２に逆入力が入力される場合に、この逆入力によってステアリングシャフト１１に発生させられる振動である逆入力振動を抑制するようにモータ４に発生させるべき抑制動力の成分である振動抑制制御量Ｔｆ＊を演算して生成する。なお、逆入力振動は、実験等から予めその振動数が求められており、例えば、ステアリングシャフト１１に発生する振動のうち１０〜２０Ｈｚ（ヘルツ）の周波数を有している。この場合、運転者の操舵入力ではなく、転舵輪１５を介してラックシャフト１２に入力される逆入力によって、ステアリングシャフト１１が振動していると判断することができる。
【００４４】
すなわち、振動抑制制御量演算部９１は、トルク微分値ｄＴｒｑに基づき、１０〜２０Ｈｚ（ヘルツ）の周波数を有する逆入力振動を検出する場合、転舵輪１５を介してラックシャフト１２に逆入力が入力されていること、この逆入力がラックシャフト１２を通じて振動となって運転者にダイレクトに伝わっていることを判定する。この場合、振動抑制制御量演算部９１は、トルク微分値ｄＴｒｑから得られる逆入力の周波数や振幅を用いて、振動抑制制御量Ｔｆ＊として零値以外の値を演算する。また、振動抑制制御量演算部９１は、トルク微分値ｄＴｒｑに基づき、１０〜２０Ｈｚ（ヘルツ）の周波数を有する逆入力振動を検出しない場合、転舵輪１５を介してラックシャフト１２に逆入力が入力されていないことを判定する。この場合、振動抑制制御量演算部９１は、振動抑制制御量Ｔｆ＊として零値を演算する。
【００４５】
補正制御量演算部９２には、トルク微分値ｄＴｒｑ、作用力Ｆ、及びトルク指令値Ｔ＊がそれぞれ入力される。補正制御量演算部９２は、トルク微分値ｄＴｒｑ、作用力Ｆ、及びトルク指令値Ｔ＊に基づき、逆入力振動を生じていることを判定する場合に、モータ４に発生させるべき抑制動力の補正成分である補正制御量Ｔｆｒ＊を演算して生成する。これは、マイコン７１において、振動抑制制御を実行している場合、振動抑制制御量Ｔｆ＊のうち、各弾性支持機構６０Ａ，６０Ｂによって吸収される分の力を抑制動力として追加するように補正するための処理である。以下、これについて説明する。
【００４６】
図５に、補正制御量演算部９２の処理手順を示す。図５に示す処理は、マイコン７１のメモリに記憶されたプログラムをＣＰＵが所定周期で繰り返し実行することにより実現される。
【００４７】
図５に示すように、補正制御量演算部９２は、トルク微分値ｄＴｒｑを取り込み（ステップＳ１０）、当該トルク微分値ｄＴｒｑに基づき、逆入力振動を生じているか否かを判定する（ステップＳ１２）。この処理は、逆入力振動を生じているか否か、すなわちマイコン７１において、振動抑制制御を実行しているか否かを判定するためのものである。なお、補正制御量演算部９２は、逆入力振動を生じていないことを判定する場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、マイコン７１において、振動抑制制御を実行していないことを判定し、補正制御量Ｔｆｒ＊として零値（＝０）を演算する（ステップＳ１４）。そして、補正制御量演算部９２は、図５に示す一連の処理を一旦終了する。
【００４８】
一方、補正制御量演算部９２は、逆入力振動を生じていることを判定する場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、マイコン７１において、振動抑制制御を実行していることを判定し、モータ制御量であるトルク指令値Ｔ＊を取り込むとともに（ステップＳ１６）、作用力Ｆを取り込む（ステップＳ１８）。ステップＳ１６にて、補正制御量演算部９２は、取り込んだトルク指令値Ｔ＊に所定の換算係数を乗算して、当該トルク指令値Ｔ＊をラックシャフト１２に作用するトルクの大きさ（絶対値）を示すトルク値ＴＭに換算する。また、ステップＳ１８にて、補正制御量演算部９２は、取り込んだ作用力Ｆに所定の換算係数を乗算して、当該作用力Ｆをラックシャフト１２に作用するトルクの大きさ（絶対値）を示すトルク値ＴＦに換算する。
【００４９】
続いて、補正制御量演算部９２は、トルク値ＴＭと、トルク値ＴＦとの差であるトルク差ΔＴが正値（零値を含まない）であるか否かを判定する（ステップＳ２０）。この処理は、振動抑制制御量Ｔｆ＊に基づきモータ４に発生させる抑制動力が各弾性支持機構６０Ａ，６０Ｂによって吸収されているか否かを判定するための処理である。
【００５０】
例えば、トルク差ΔＴが正値の場合には、抑制動力のうちの一部が作用することによって、各弾性支持機構６０Ａ，６０Ｂに作用力Ｆを発生させること、すなわち抑制動力が各弾性支持機構６０Ａ，６０Ｂによって吸収されていると判定することができる。一方、トルク差ΔＴが負値の場合には、抑制動力のうちの一部が作用することによって、各弾性支持機構６０Ａ，６０Ｂに作用力Ｆを発生させるか否か判定不能とする。
【００５１】
そして、補正制御量演算部９２は、トルク差ΔＴが正値でない負値（零値を含む）であると判定する場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、抑制動力が各弾性支持機構６０Ａ，６０Ｂによって吸収されていることを判定しないで、補正制御量Ｔｆｒ＊として零値（＝０）を演算する（ステップＳ１４）。そして、補正制御量演算部９２は、図５に示す一連の処理を一旦終了する。
【００５２】
一方、補正制御量演算部９２は、トルク差ΔＴが正値であると判定する場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、抑制動力が各弾性支持機構６０Ａ，６０Ｂによって吸収されていることを判定し、作用力Ｆ、すなわちラックシャフト１２に作用するトルク値ＴＦに基づき、当該トルク値ＴＦに応じた補正制御量Ｔｆｒ＊を演算する（ステップＳ２２）。ステップＳ２２にて、補正制御量演算部９２は、トルク指令値Ｔ＊をトルク値ＴＭに換算するのと同様の所定の換算係数を用いて、トルク値ＴＦに当該所定の換算係数を除算して、当該トルク値ＴＦをモータ４に発生させる補正制御量Ｔｆｒ＊に換算する。そして、補正制御量演算部９２は、図５に示す一連の処理を一旦終了する。
【００５３】
以下、本実施形態の作用及び効果を説明する。
（１）本実施形態によれば、力センサ８３を用いて第１弾性支持機構６０Ａに作用している力である作用力Ｆを検出することができ、マイコン７１において、振動抑制制御を実行している場合であれば、モータ４が発生させる抑制動力のうち、各弾性支持機構６０Ａ，６０Ｂによって吸収される分の抑制動力を演算することができるようになる。これにより、各弾性支持機構６０Ａ，６０Ｂによって吸収される分の抑制動力を発生させるための振動抑制制御量Ｔｆ＊を補正することができる。そして、本実施形態では、モータ４が発生させる抑制動力のうち、各弾性支持機構６０Ａ，６０Ｂによって吸収される分を、抑制動力として追加するように補正するので、逆入力振動の抑制効果を向上させることができる。
【００５４】
（２）具体的には、マイコン７１は、トルクセンサ８０の検出結果である操舵トルクＴｒｑに応じたトルク微分値ｄＴｒｑに基づき、逆入力振動を生じていることを判定する場合に、当該トルク微分値ｄＴｒｑに応じた振動抑制制御量Ｔｆ＊を振動抑制制御量演算部９１において生成する。この場合、マイコン７１は、振動抑制制御量Ｔｆ＊を含むトルク指令値Ｔ＊と、作用力Ｆとに基づき、補正制御量Ｔｆｒ＊を演算し、抑制動力、すなわち振動抑制制御量Ｔｆ＊を補正するようにしている。
【００５５】
より詳しくは、補正制御量演算部９２は、振動抑制制御量演算部９１が振動抑制制御量Ｔｆ＊を生成する際、抑制動力を換算して得られるトルク値ＴＭから作用力Ｆを換算して得られるトルク値ＴＦを演算して得られるトルク差ΔＴが正値の場合に、作用力Ｆに応じた抑制動力を追加して発生させるように補正制御量Ｔｆｒ＊を補正する。
【００５６】
このように、トルク差ΔＴが正値の場合には、作用力Ｆに応じた抑制動力が、各弾性支持機構６０Ａ，６０Ｂによって吸収されていると判定することができる。そして、この判定に基づき、抑制動力を追加して発生させるように振動抑制制御量Ｔｆ＊を補正することによって、振動抑制制御に必要な抑制動力を適切に発生させることができ、逆入力振動の抑制効果をより好適に向上させることができる。
【００５７】
（３）本実施形態のように、各弾性支持機構６０Ａ，６０Ｂの弾性支持の作用部として皿ばね６２を用いる場合、ラックシャフト１２の軸方向における皿ばね６２の弾性変形に基づく変位を検出することができ、皿ばね６２の弾性係数を用いて各弾性支持機構６０Ａ，６０Ｂに作用している力を高い精度で演算することができる。この場合、振動抑制制御量Ｔｆ＊を高い精度で補正するのに効果的である。
【００５８】
（４）本実施形態のような出力軸４ａがラックシャフト１２の軸線に対して平行に配置されたモータ４により操舵機構２にアシスト力を付与するラックアシスト型の電動パワーステアリング装置１では、モータ４の体格が、例えば、コラムアシスト型と比べて比較的大きくなる傾向にある。この場合、軸受４０を介して各弾性支持機構６０Ａ，６０Ｂによってラックシャフト１２の軸方向に移動可能なように、ナット３０を弾性支持することがモータ４の重さが運転者による操舵の抵抗となることを抑制するのに効果的である。このように、各弾性支持機構６０Ａ，６０Ｂを備えることが効果的な本実施形態の電動パワーステアリング装置１において、逆入力振動の抑制効果を向上させることによって特に大きい効果を得ることができる。
【００５９】
なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・図６に示すように、図５に示す一連の処理において、補正制御量演算部９２は、ステップＳ１０の処理の替わりに、振動抑制制御量Ｔｆ＊を取り込み（ステップＳ１１）、当該振動抑制制御量Ｔｆ＊に基づき、逆入力振動を生じているか否かを判定する（ステップＳ１２）ようにしてもよい。この場合、ステップＳ１２にて、補正制御量演算部９２は、振動抑制制御量Ｔｆ＊が零値以外の値（≠０）であるか否か、すなわちマイコン７１において、振動抑制制御を実行しているか否かを判定する。本変形例において、補正制御量演算部９２には、トルクセンサ８０の検出結果であるトルク微分値ｄＴｒｑが入力される替わりに、振動抑制制御量Ｔｆ＊が入力されるように構成すればよい。この場合であっても、上記実施形態の作用及び効果を得ることができる。
【００６０】
・力センサ８３では、その検出方法を適宜変更してもよい。例えば、力センサ８３において、発振回路を組み込んで、インピーダンスの変化に応じた発振の振幅や周波数の変化を検出するようにしてもよい。また、力センサ８３には、周知のホール素子（ホールＩＣ）を用いるようにしてもよい。また、力センサ８３には、磁気検出式の近接センサの他、第１弾性支持機構６０Ａとの相対距離が変化することによる静電容量（電荷）の変化を検出する静電容量式の近接センサを用いるようにしてもよいし、周知の歪みセンサ（荷重センサ）を用いるようにしてもよい。歪みセンサは、軸受４０の外輪４２の一側面４３と、第１弾性支持機構６０Ａのプレート６１との間に歪みゲージを架け渡すようにしたり、軸受４０の外輪４２の一側面４３において皿ばね６２が当接する周辺の部位に埋め込まれるようにしたりすればよい。これらの場合であっても、上記実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。
【００６１】
・力センサ８３は、各弾性支持機構６０Ａ，６０Ｂにそれぞれ設けられるようにしてもよい。この場合、力センサ８３の冗長化や、検出結果である作用力Ｆの異常判定を実現することができ、振動抑制制御の信頼性を向上させるのに効果的である。
【００６２】
・第１弾性支持機構６０Ａの支持状態として、第１弾性支持機構６０Ａの弾性変形の状態を直接検出するようにしてもよい。この場合、皿ばね６２に力センサ８３として歪みゲージを埋め込んだり張り付けたりすることによって、皿ばね６２の弾性係数に比例した値である作用力Ｆを検出可能に構成してもよい。
【００６３】
・図５のステップＳ２０の処理では、零値以外の閾値を設定して、当該閾値以上であるか否かを判定するようにしてもよい。例えば、この閾値は、振動抑制制御量Ｔｆ＊に基づきモータ４に発生させる抑制動力が各弾性支持機構６０Ａ，６０Ｂによって吸収されているとして実験的に求められる範囲の値に設定される。
【００６４】
・図５のステップＳ２２の処理では、作用力Ｆ、すなわちトルク値ＴＦを少なくとも用いていればよく、車速Ｖ等、その他の要素を用いるようにしてもよい。
・図５のステップＳ２２の処理では、トルク値ＴＦに基づき、当該トルク値ＴＦ未満のトルクを追加してモータ４に発生させる補正制御量Ｔｆｒ＊を演算したり、トルク値ＴＦ以上のトルクを追加してモータ４に発生させる補正制御量Ｔｆｒ＊を演算したりするようにしてもよい。
【００６５】
・図５のステップＳ２２の処理は、振動抑制制御量Ｔｆ＊に乗算するゲイン（例えば、１よりも大きい）を演算するようにしてもよい。この場合、同図のステップＳ１４の処理は、振動抑制制御量Ｔｆ＊に乗算するゲインとして「１」を演算するようにすればよい。
【００６６】
・基本アシスト制御量Ｔａ＊を演算する際は、操舵トルクＴｒｑを少なくとも用いていればよく、車速Ｖを用いなくてもよい。その他、基本アシスト制御量Ｔａ＊を演算する際は、操舵トルクＴｒｑ及び車速Ｖと、これら以外の要素とを用いるようにしてもよい。また、振動抑制制御量Ｔｆ＊を演算する際は、トルク微分値ｄＴｒｑを少なくとも用いていればよく、車速Ｖ等、その他の要素を用いるようにしてもよい。
【００６７】
・軸方向延伸部６１ｂは、皿ばね６２の径方向の外側、すなわち径方向においてハウジング１６の内側に当接するように構成してもよい。この場合、プレート６１において、軸方向延伸部６１ｂは、皿ばね６２に対して径方向の外側（外縁部６２ｂ）に嵌合される。また、軸方向延伸部６１ｂは、径方向延伸部６１ａの外周端部からプレート６１の軸方向に延びる。この場合、軸方向延伸部６１ｂの内周には皿ばね６２の外周部分がはめ込まれる。すなわち、皿ばね６２は、その外縁部６２ｂがプレート６１の径方向延伸部６１ａ及び軸方向延伸部６１ｂに接触し、且つ、その内縁部６２ａが軸受４０の外輪４２に接触するように配置される。
【００６８】
・上記実施形態の軸受４０は複列アンギュラ玉軸受であったが、軸受４０はこれに限らず、その他の軸受を用いてもよい。
・上記実施形態は、出力軸４ａがラックシャフト１２の軸線に対して平行に配置されたモータ４により操舵機構２にアシスト力を付与するラックアシスト型の電動パワーステアリング装置１に限らず、ボールねじ機構６を要するラックアシスト型の電動パワーステアリング装置であれば適用可能である。なお、これら以外、例えば、コラム型やピニオン型等の電動パワーステアリング装置であっても適用可能である。
【００６９】
・上記各変形例は、互いに組み合わせて適用してもよく、例えば、力センサ８３として周知の歪みセンサを用いて具体化することと、その他の変形例の構成とは、互いに組み合わせて適用してもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１…電動パワーステアリング装置、４…モータ、４ａ…出力軸、５…動力伝達機構、６…ボールねじ機構、７…減速機構、１０…ステアリングホイール、１１…ステアリングシャフト、１２…ラックシャフト、２０…ねじ溝、１５…転舵輪、１６…ハウジング、３０…ナット、３２…ボール、４０…軸受、５０…駆動プーリ、５１…従動プーリ、５２…ベルト、６０Ａ…第１弾性支持機構、６０Ｂ…第２弾性支持機構、６１…プレート、６２…皿ばね、７０…制御装置、７１…マイコン、７３…電流指令値演算部、８０…トルクセンサ、８３…力センサ、９１…振動抑制制御量演算部、９２…補正制御量演算部、Ｆ…作用力、ΔＴ…トルク差、Ｔ＊…トルク指令値、Ｔｆ＊…振動抑制制御量、Ｔｒｑ…操舵トルク、ｄＴｒｑ…トルク微分値、Ｔｆｒ＊…補正制御量。
【図１】
2018154310.tif 000003
【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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