(57)【要約】【課題】歯車機構の噛み合わせにより生じる振動によって乗員に不快感を与えることを抑制できる操舵制御装置を提供する。【解決手段】ハンドル角θhにおいてハンドルを操舵することによる歯車機構の振動により生じる振動トルクを取得する（Ｓ３０３、Ｓ３０６）。取得された振動トルクを差分トルクｔmpとし（Ｓ３０４、Ｓ３０７）、ＥＰＳモータ電流指令値Ｉcを差分トルクｔmpに基づいて補正し、補正ＥＰＳモータ電流指令値Ｉcaを算出する（Ｓ３０９）。これにより、歯車機構にて生じるガタや振動が入力軸を経由してハンドルへ伝達されるのを抑制することができ、運転者の不快感を低減することができる。また、歯車機構にて生じるガタや振動を、ＥＰＳモータの駆動制御により補正可能であるので、加工時の精度管理を緩和することができる。これにより、加工コストを低減することができる。【選択図】  図１８
2011255776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乗員により操舵される操舵部材に連結される入力軸と、
前記入力軸と相対回転可能に設けられ、前記操舵部材に加えられた操舵力を操舵輪側へ伝達するトルク伝達経路をなす出力軸と、
前記入力軸の回転を前記出力軸へ伝達する歯車機構および前記歯車機構を駆動する第１のモータを有し、前記入力軸の回転角度と前記出力軸との回転角度との比を可変にする操舵比可変部と、
第２のモータを有し、前記第２のモータを駆動することで生じるトルクにより乗員による前記操舵部材の操舵を補助するパワーステアリング部と、
前記操舵部材を操舵することによる前記歯車機構の振動により生じる振動トルクを取得する振動トルク取得手段と、
前記振動トルク取得手段により取得された前記振動トルクに基づき、乗員による前記操舵部材の操舵の補助に係る補助トルクを補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された前記補助トルクが出力されるように前記第２のモータの駆動を制御する駆動制御手段と、
を備えることを特徴とする操舵制御装置。
【請求項２】
前記操舵部材が操舵された方向を取得する操舵方向取得手段をさらに備え、
前記操舵方向取得手段により取得された前記操舵部材の操舵方向が右方向である場合、
前記振動トルク取得手段は、前記操舵部材を右方向に操舵することによる前記歯車機構の振動により生じる右操舵時振動トルクを取得し、
前記補正手段は、前記右操舵時振動トルクに基づき、前記補助トルクを補正し、
前記操舵方向取得手段により取得された前記操舵部材の操舵方向が左方向である場合、
前記振動トルク取得手段は、前記操舵部材を左方向に操舵することによる前記歯車機構の振動により生じる左操舵時振動トルクを取得し、
前記補正手段は、前記左操舵時振動トルクに基づき、前記補助トルクを補正することを特徴とする請求項１に記載の操舵制御装置。
【請求項３】
前記歯車機構は、少なくとも１組の曲がり歯歯車を有することを特徴とする請求項１または２に記載の操舵制御装置。
【請求項４】
前記トルク伝達経路は、前記入力軸および前記出力軸を有するコラム軸、および前記コラム軸の回転運動を直線運動に変換するラックアンドピニオン機構からなり、
前記操舵比可変部および前記パワーステアリング部は、前記コラム軸に設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の操舵制御装置。
【請求項５】
前記操舵比可変部および前記パワーステアリング部は、一体にモジュール化されていることを特徴とする請求項４に記載の操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵輪の操舵を制御する操舵制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、操舵部材の操舵角に対する操舵輪の舵角の比を変更可能な操舵比可変（Variable Gear Ratio Steering、以下「ＶＧＲＳ」という。）装置が知られている。例えば、特許文献１では、差動歯車機構、および差動歯車機構を駆動するギア比制御モータを有するギア比可変ユニットが、操舵部材としてのステアリングホイールの軸に直結されている。また、近年では、車両のステアリング操作を補助する機構として、電動式でトルクを発生させる電動パワーステアリング（Electric Power Steering）装置が、ＶＧＲＳ装置とともに用いられることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２７３３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＶＧＲＳ装置の歯車機構において、歯車の噛み合わせの製造公差により振動が生じることがある。ＶＧＲＳ装置がステアリングホイールの軸に設けられている場合、歯車の噛み合わせにより生じる振動がステアリングホイールに直接伝達されるため、運転者が不快に感じる虞がある。しかしながら、特許文献１では、ＶＧＲＳ装置の歯車機構の噛み合わせにより生じる振動に関しては、何ら考慮されていなかった。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、歯車機構の噛み合わせにより生じる振動によって乗員に不快感を与えることを抑制できる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】
【０００５】
請求項１に記載の操舵制御装置は、入力軸と、出力軸と、操舵比可変部と、パワーステアリング部と、振動トルク取得手段と、補正手段と、駆動制御手段と、を備える。入力軸は、乗員により操舵される操舵部材に連結される。出力軸は、入力軸と相対回転可能に設けられ、操舵部材に加えられた操舵力を操舵輪側へ伝達するトルク伝達経路をなす。操舵比可変部は、入力軸の回転を出力軸へ伝達する歯車機構および歯車機構を駆動する第１のモータを有し、入力軸の回転角度と出力軸の回転角度との比を可変にする。パワーステアリング部は、第２のモータを有し、第２のモータを駆動することで生じるトルクにより乗員による操舵部材の操舵を補助する。
【０００６】
振動トルク取得手段は、操舵部材を操舵することによる歯車機構の振動により生じる振動トルクを取得する。補正手段は、振動トルク取得手段により取得された振動トルクに基づき、乗員による操舵部材の操舵の補助に係る補助トルクを補正する。駆動制御装置は、補正手段により補正された補助トルクが出力されるように第２のモータの駆動を制御する。
【０００７】
歯車機構において、例えば加工公差による寸法誤差等により振動が生じることがある。本発明では、歯車機構における振動により生じる振動トルクに基づき、パワーステアリング部にて発生させる補助トルクを補正している。例えば、歯車機構にて生じる振動トルクが相殺されるように補正した補助トルクをパワーステアリング部にて発生させるように、パワーステアリング部の第２のモータの駆動を制御している。これにより、歯車機構にて生じるガタや振動が入力軸を経由して操舵部材へ伝達されるのを抑制することができ、運転者の不快感を低減することができる。また、歯車機構にて生じるガタや振動を、第２モータの駆動制御により補正可能であるので、加工時の精度管理を緩和することができる。これにより、加工コストを低減することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、操舵部材が操舵された方向を取得する操舵方向取得手段をさらに備える。操舵方向取得手段により取得された操舵部材の操舵方向が右方向である場合、振動トルク取得手段は、操舵部材を右方向に操舵することによる歯車機構の振動により生じる右操舵時振動トルクを取得し、補正手段は、右操舵時振動トルクに基づき補助トルクを補正する。また、操舵方向取得手段により取得された操舵部材の操舵方向が左方向である場合、振動トルク取得手段は、操舵部材を左方向に操舵することによる歯車機構の振動により生じる左操舵時振動トルクを取得し、補正手段は、左操舵時振動トルクに基づき、補助トルクを補正する。
これにより、歯車機構にて生じる振動トルクが操舵方向によって異なる場合であっても、操舵方向に応じて適切に補助トルクを補正することができるので、運転者の不快感をより低減することができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、歯車機構は、少なくとも１組の曲がり歯歯車を有する。歯車機構が曲がり歯歯車を有する場合、寸法誤差等によりスラスト方向の力が発生する。このスラスト方向の力は、回転方向により正負逆転する。したがって、歯車の噛み合わせにより生じる振動トルクが操舵方向によって異なる。そのため、請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の構成を採用することが特に好ましい。
【００１０】
請求項４に記載の発明では、トルク伝達経路は、入力軸および出力軸を有するコラム軸、およびコラム軸の回転運動を直線運動に変換するラックアンドピニオン機構からなる。また、操舵比可変部およびパワーステアリング部は、コラム軸に設けられる。請求項５に記載の発明では、操舵比可変部およびパワーステアリング部は、一体にモジュール化されている。請求項４、５に記載の発明によれば、操舵制御装置全体の体格を小型化することができる。これにより、従来、搭載スペースの制約が大きく、ＶＧＲＳの適用が困難であった小型車にも搭載することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態による操舵制御システムの全体構成を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態による操舵制御装置の断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態によるＶＧＲＳ ＥＣＵを説明するブロック図である。
【図５】本発明の第１実施形態によるＥＰＳ ＥＣＵを説明するブロック図である。
【図６】本発明の第１実施形態におけるＶＧＲＳ部の制御演算処理を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態におけるＶＧＲＳモータ回転角指令値演算処理を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の第１実施形態におけるＶＧＲＳモータ回転角制御演算処理を説明するフローチャートである。
【図９】本発明の第１実施形態におけるＶＧＲＳ部におけるＰＷＭ指令値演算処理を説明するフローチャートである。
【図１０】本発明の第１実施形態における車速と増速比とが対応づけられたマップを説明する説明図である。
【図１１】本発明の第１実施形態におけるＥＰＳ部の制御演算処理を説明するフローチャートである。
【図１２】本発明の第１実施形態におけるＥＰＳモータ電流指令値演算処理を説明するフローチャートである。
【図１３】本発明の第１実施形態におけるＥＰＳモータ電流制御演算処理を説明するフローチャートである。
【図１４】本発明の第１実施形態におけるＥＰＳ部におけるＰＷＭ指令値演算処理を説明するフローチャートである。
【図１５】本発明の第１実施形態における操舵トルクおよび車速とＥＰＳモータ電流指令値とが対応付けられたマップを説明する説明図である。
【図１６】歯車が曲がり歯でない場合におけるトルク脈動を説明する説明図である。
【図１７】歯車が曲がり歯である場合におけるトルク脈動を説明する説明図である。
【図１８】本発明の第１実施形態における補助トルク補正処理を説明するフローチャートである。
【図１９】本発明の第２実施形態における補助トルク補正処理を説明するフローチャートである。
【図２０】本発明の他の実施形態による操舵制御システムの全体構成を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明による実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による操舵制御装置を図１〜図１９に基づいて説明する。
まず、操舵システム１００の概略構成を図１に基づいて説明する。図１に示すように、操舵システム１００は、操舵制御装置１、コラム軸２、ラックアンドピニオン機構６、操舵輪７、操舵部材としてのハンドル８等を備えている。本実施形態では、コラム軸２およびラックアンドピニオン機構６が「トルク伝達経路」を構成している。
【００１３】
操舵制御装置１は、入力軸１０の回転角度と出力軸２０の回転角度の比を可変にする操舵比可変部３、および運転者によるハンドル８の操舵を補助する補助トルクを発生するパワーステアリング部としての電動パワーステアリング部５等を備える。以下、操舵比可変部を「ＶＧＲＳ部」といい、電動パワーステアリング部を「ＥＰＳ部」という。本実施形態では、ＶＧＲＳ部３およびＥＰＳ部５は、コラム軸２周りに配置され、ハウジング１２に収容されている。これにより、ＶＧＲＳ部３およびＥＰＳ部５は、一体にモジュール化されているといえる。なお、操舵制御装置１の詳細は、図２等に基づいて後述する。
【００１４】
コラム軸２は、入力軸１０、出力軸２０、ユニバーサルジョイント９、シャフト２４を有している。入力軸１０は、運転者により操舵されるハンドル８と連結されている。入力軸１０には、ハンドル８が操舵された操舵角であるハンドル角θhを検出するハンドル角センサ９２が設けられている。
【００１５】
出力軸２０は、入力軸１０と同軸に設けられ、入力軸１０と相対回転可能に設けられる。なお、ＶＧＲＳ部３のディファレンシャルギアの作用により、入力軸１０と出力軸２０の回転方向が逆転する。出力軸２０は、運転者がハンドル８を操舵することにより生じた操舵トルクを、ユニバーサルジョイント９、シャフト２４、ラックアンドピニオン機構６を経由して操舵輪７へ伝達する。また、出力軸２０には、ピニオン角を検出するピニオン角センサ９６が設けられている。
【００１６】
ラックアンドピニオン機構６は、ステアリングピニオン６０およびステアリングラックバー６１等を備え、左右の操舵輪７の回転中心を結ぶ直線（図１中において、記号Ｌで示す）よりも車両後方に設けられている。
円形歯車であるステアリングピニオン６０は、コラム軸２のハンドル８と反対側の端部に設けられ、出力軸２０およびシャフト２４と共に正逆回転する。ステアリングラックバー６１は、車両の左右方向に移動可能に設けられる。ステアリングラックバー６１に設けられるラック歯がステアリングピニオン６０と噛み合うことにより、ステアリングピニオン６０の回転運動がステアリングラックバー６１の車両左右方向の直線運動に変換される。すなわち、ラックアンドピニオン機構６は、コラム軸２の回転運動を直線運動に変換している。
【００１７】
ステアリングラックバー６１の両端には、図示しないタイロッドおよびナックルアームが設けられ、このタイロッドおよびナックルアームを介してステアリングラックバー６１と左右の操舵輪７とが接続される。これにより、左右の操舵輪７は、ステアリングラックバー６１の移動量に応じて操舵される。
【００１８】
なお、本実施形態では、左右の操舵輪７の回転中心を結ぶ直線Ｌとステアリングピニオン６０との間の距離Ａは、左右の操舵輪７の回転中心を結ぶ直線Ｌとステアリングラックバー６１との距離Ｂよりも長くなっている。
本実施形態では、入力軸１０と出力軸２０との間に設けられるディファレンシャルギアの作用により出力軸２０は入力軸１０の回転方向と反対方向に回転するので、ハンドル８が左方向に操舵されると、ユニバーサルジョイント９側から見てステアリングピニオン６０が右回りに回転し、ステアリングラックバー６１は右方向に移動し、車両が左方向へ進行するように操舵７の舵角が変更される。
また、ハンドル８が右方向に操舵されると、ユニバーサルジョイント９側から見てステアリングピニオン６０が左回りに回転し、ステアリングラックバー６１は左方向に移動し、車両が右方向へ進行するように操舵輪７の舵角が変更される。
【００１９】
このように、左右の操舵輪７の回転中心を結ぶ直線Ｌとステアリングピニオン６０との間の距離Ａを左右の操舵輪７の回転中心を結ぶ直線Ｌとステアリングラックバー６１との距離Ｂよりも長くする、すなわちＡ＞Ｂとすることにより、出力軸２０、シャフト２４、およびステアリングピニオン６０の回転方向とは反対方向に操舵輪７が操舵され、ハンドル８の回転方向と操舵輪の舵角の向きを整合させている。
【００２０】
次に、図２および図３に基づいて、操舵制御装置１について説明する。なお、図２は図３のＩＩ−ＩＩ線断面に対応する図であり、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面に対応する図である。
操舵制御装置１は、ハウジング１２、入力軸１０、出力軸２０、ＶＧＲＳ部３、ＥＰＳ部５等を備える。
ハウジング１２は、ハウジング本体１２１およびフレームエンド１２２と有する。ハウジング本体１２１とフレームエンド１２２とは、ねじ１２３により固定されている。ハウジング１２には、歯車機構３０が収容されるとともに、入力軸１０および出力軸２０が挿通される。ハウジング本体１２１の反フレームエンド１２２側には、第１軸受部１３が設けられる。また、フレームエンド１２２には、第２軸受部１４が設けられる。
【００２１】
出力軸２０は、第１出力軸２１および第２出力軸２２から構成される。第１出力軸２１および第２出力軸２２は、中空のパイプ状に形成され、内部にトーションバー７０が挿通される。第１出力軸２１は、第２出力軸２２よりも入力軸１０側に設けられる。第１出力軸２１は、入力軸１０と反対側に内径の大きい大径部２１１を有している。また、第２出力軸２２は、第１出力軸２１側に大径部２１１の内径よりも外径が小さい小径部２２１を有している。第２出力軸２２の小径部２２１が第１出力軸２１の大径部２１１に挿入される。
【００２２】
トーションバー７０は、第１出力軸２１および第２出力軸２２の径方向内側に形成される空間に挿通される。トーションバー７０の入力軸１０側の端部には、セレーション７０１が形成されている。このセレーション７０１は、第１出力軸２１の径方向内側の内壁に形成されたセレーションっと噛み合っている。また、トーションバー７０の反入力軸１０側の端部は、ピン７０２によって出力軸２２に接続されている。これにより、第１出力軸２１と第２出力軸２２とは、トーションバー７０により相対回転可能に接続される。なお、トーションバー７０は、第１出力軸２１と第２出力軸２０とが相対回転することにより捩れトルクが加わると、一定の弾性率で軸周りに捩れが生じる。したがって、第１出力軸２１と第２出力軸２２との間に加わるトルクは、トーションバー７０の捩れ変位として変換される。トーションバー７０の捩れ変位は、操舵トルク検出部４により検出される。
【００２３】
操舵トルク検出部４は、トーションバー７０の捩れ変位を検出することにより操舵トルクを検出する。操舵トルク検出部４は、多極磁石７１、一組の磁気ヨーク７２、７３、一組の集磁リング７５、７６、およびトルクセンサ９４（図５等参照）を備える。操舵トルク検出部４は、軸方向において、後述する出力ギア２３と僅かに隙間を開けて設けられる。
【００２４】
多極磁石７１は、円環状に形成され、第１出力軸２１に嵌合する。これにより、多極磁石７１は、第１出力軸２１と共に回転する。なお、多極磁石７１は、軸方向において、第１出力軸２１に嵌合する出力ギア２３よりも反入力軸１０側に配置される。また、多極磁石７１は、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に着磁されている。
【００２５】
一組の磁気ヨーク７２、７３は、多極磁石７１の径方向外側であって、多極磁石７１によって形成される磁界内において、軸方向に向き合う一組の円環部からそれぞれ軸方向に延びる爪が周方向に交互にずれて配置されている。磁気ヨーク７２、７３は、モールド樹脂７４に一体にモールドされている。モールド樹脂７４は、図示しないカラーを介して第２出力軸２２の径方向外側に嵌合している。これにより、磁気ヨーク７２、７３は、第２出力軸２２と共に回転する。
【００２６】
一組の集磁リング７５、７６は、それぞれ円環状に形成され、磁気ヨーク７２、７３をモールドするモールド樹脂７４の径方向外側にて、モールド樹脂７４と相対回転可能に設けられる。軸方向において、一方の集磁リング７５は、一方の磁気ヨーク７２と対応する位置に設けられる。また、軸方向において、他方の集磁リング７６は、他方の磁気ヨーク７３と対応する位置に設けられる。一方の集磁リング７５と他方の集磁リング７６との間には、図示しないエアギャップが形成される。トルクセンサ９４は、エアギャップ内に設けられ、エアギャップに生じる磁束密度を検出する。
【００２７】
ここで、トルクセンサ９４による操舵トルクの検出方法を説明する。
出力軸２０に操舵トルクが入力されていない場合、トーションバー７０における捩れ変位が生じていない。このとき、磁気ヨーク７２、７３の爪の中心と多極磁石７１のＮ極およびＳ極の境界線とが一致している。ここで、磁気ヨーク７２、７３の爪には、多極磁石７１のＮ極およびＳ極から同数の磁力線が出入りするので、一方の磁気ヨーク７２の内部の磁力線と、他方の磁気ヨーク７３の内部の磁力線とが、それぞれ閉じた状態となる。したがって、集磁リング７５、７６の間に形成されるエアギャップに磁束が漏れることがなく、トルクセンサ９４の検出する磁束密度は０となる。
【００２８】
一方、出力軸２０に操舵トルクが入力された場合、トーションバー７０において捩れ変位が生じる。このとき、多極磁石７１と磁気ヨーク７２、７３との相対位置が周方向に偏かする。これにより、磁気ヨーク７２、７３の爪の中心と、多極磁石７１のＮ極およびＳ極の境界線とが一致しなくなる。ここで、一方の磁気ヨーク７２と他方の磁気ヨーク７３とに、それぞれＮ極またはＳ極の極性を有する磁力線が増加する。このため、集磁リング７５、７６の間に形成されるエアギャップに磁束が漏れ、トルクセンサ９４の検出する磁束密度は、０でなくなる。トルクセンサ９４により検出される磁束密度は、トーションバー７０の捩れ変位量に略比例し、かつトーションバー７０の捩れ方向に応じて極性が反転する。これにより、トーションバー７０の捩れ変位が検出される。なお、上述の通り、第１出力軸２１と第２出力軸２２との間に生じるトルクは、トーションバー７０の捩れ変位に変換される。したがって、操舵トルク検出部４は、エアギャップに生じる磁束密度を検出することにより、第１出力軸２１と第２出力軸２２との間に生じるトルクを検出している。
【００２９】
ＶＧＲＳ部３は、歯車機構３０、および歯車機構３０を駆動する第１のモータとしてのＶＧＲＳモータ５２を有している。
歯車機構３０は、入力ギア１１、出力ギア２３、ピニオンギア４１、ウォームホイール５０、およびウォーム５１から構成される。なお、入力ギア１１、出力ギア２３、およびピニオンギア４１が「ディファレンシャルギア」に対応し、ウォームホイール５０およびウォーム５１が「ウォームギア」に対応している。
【００３０】
入力ギア１１は、入力軸１０のハンドル８と反対側に設けられる。入力ギア１１は、ピニオンギア４１と噛み合うかさ歯車であり、金属または樹脂で形成されている。入力ギア１１は、筒状の筒部１１１と、筒部１１１の径方向外側に設けられる傘状のギア部１１２とを有する。筒部１１１には、入力軸１０が圧入されている。また、筒部１１１は、ハウジング本体１２１に設けられた第１軸受部１３により、ハウジング本体１２１に回転可能に支持される。これにより、入力軸１０および入力ギア１１は、ハウジング１２に回転可能に支持されている。
入力ギア１１の径方向内側には、第１出力軸２１の入力軸１０側の端部が挿入される。入力ギア１１と第１出力軸２１との間には、ニードル軸受１１３が設けられる。これにより、第１出力軸２１は、入力ギア１１に回転可能に支持されている。
【００３１】
出力ギア２３は、ピニオンギア４１を挟んで入力ギア１１のギア部１１２と向かい合うように設けられている。出力ギア２３は、ピニオンギア４１と噛み合うかさ歯車であり、金属または樹脂で形成されている。出力ギア２３には、出力軸２０の第１出力軸２１が圧入されている。なお、出力ギア２３は、軸方向において、ニードル軸受１１３よりも反入力軸１０側に設けられる。
【００３２】
入力ギア１１と出力ギア２３との間には、複数のピニオンギア４１が設けられる。ピニオンギア４１は、入力ギア１１および出力ギア２３に噛み合うかさ歯車である。
ここで、入力ギア１１、出力ギア２３、およびピニオンギア４１の関係性について述べておく。ピニオンギア４１の歯数は偶数である。一方、入力ギア１１および出力ギア２３は、歯数が同一であって、その歯数は奇数である。これにより、入力ギア１１とピニオンギア４１との歯当たりの位置が回転に伴って入れ替わる。同様に、出力ギア２３とピニオンギア４１との歯当たりの位置が回転に伴って入れ替わる。したがって、特定の歯の摩耗が進行することがなく、偏摩耗によって耐久寿命を損なうことがない。なお、入力ギア１１、出力ギア２３、およびピニオンギア４１は、その歯が曲がり歯となっており、入力ギア１１とピニオンギア４１との噛み合い率、および、出力ギア２３とピニオンギア４１との噛み合い率を高くしている。
また、入力ギア１１および出力ギア２３が金属で形成される場合、ピニオンギア４１は樹脂で形成される。入力ギア１１および出力ギア２３が樹脂で形成される場合、ピニオンギア４１は金属で形成される。
【００３３】
ピニオンギア４１は、その回転軸が入力軸１０および出力軸２０の回転軸と直交するように、第１出力軸２１の径方向外側に配置される。ピニオンギア４１には軸孔が形成され、この軸孔にピニオンギア軸部材４３が挿通される。なお、ピニオンギア４１に形成される軸孔は、ピニオンギア軸部材４３の外径よりもわずかに大きく形成される。
【００３４】
ピニオンギア４１と第１出力軸２１との間には、第３軸受１５および内側リング部材４０が設けられる。第３軸受１５は、軸方向においてニードル軸受１１３と出力ギア２３との間であって、径方向において第１出力軸２１と内側リング部材４０との間に設けられる。これにより、第３軸受１５は、第１出力軸２１の径方向外側において内側リング部材４０を回転可能に支持する。
【００３５】
内側リング部材４０は、第１出力軸２１の回転軸に直交する方向に貫通する第１孔４０１が形成される。第１孔４０１は、内側リング部材４０の周方向に等間隔で複数形成されている。第１孔４０１には、ピニオンギア４１に挿通されるピニオンギア軸部材４３の一方の端部が嵌合している。
【００３６】
外側リング部材４２は、ピニオンギア４１を挟んで内側リング部材４０の径方向外側に設けられる。外側リング部材４２は、第１出力軸２１の回転軸に直交する方向に貫通する第２孔４２１が形成される。第２孔４２１は、外側リング部材４２の周方向に等間隔であって、内側リング部材４０の第１孔４０１と対応する箇所に複数形成されている。第２孔４２１には、ピニオンギア４１に挿通されるピニオンギア軸部材４３の端部であって、第１孔４０１と反対側の端部が嵌合している。すなわち、ピニオンギア４１は、内側リング部材４０と外側リング部材４２との間に配置され、内側リング部材４０および外側リング部材４２とで保持されるピニオンギア軸部材４３の軸周りに可能に設けられている。
【００３７】
外側リング部材４２の径方向外側には、ウォームホイール５０が嵌合している。すなわち、径方向内側から、第１出力軸２１、第３軸受１５、内側リング部材４０、ピニオンギア４１、外側リング部材４２、ウォームホイール５０が、この順で配列されている。また、内側リング部材４０、外側リング部材４２、ピニオンギア軸部材４３、およびウォームホイール５０は、一体となって回転する。さらにまた、第３軸受１５は、内側リング部材４０、外側リング部材４２、ピニオンギア軸部材４３、およびウォームホイール５０を、第１出力軸２１の径方向外側において回転可能に支持している。
【００３８】
図３に示すように、ウォームホイール５０の径方向外側には、ウォーム５１が噛み合っている。また、ウォーム５１は、ハウジング１２に設けられた第４軸受１６および第５軸受１７により回転可能に支持されている。
ウォームホイール５０およびウォーム５１のリード角は、進み角が摩擦角よりも小さく設定されている。これにより、ウォームホイール５０とウォーム５１とをセルフロック可能にしている。すなわち、ウォームホイール５０とウォーム５１のリード角は、セルフロック可能な角度に設定されている。
【００３９】
ウォーム５１の第５軸受１７側には、ＶＧＲＳモータ５２が設けられている。本実施形態のＶＧＲＳモータは、ブラシつきモータである。ＶＧＲＳモータ５２は、通電によりウォーム５１を正逆回転駆動する。ＶＧＲＳモータ５２がウォーム５１を正回転し、これに伴ってウォームホイール５０が入力軸１０の回転方向と同じ方向に回転すると、入力軸１０の回転が減速されて出力軸２０へ伝達される。一方、ＶＧＲＳモータ５２がウォーム５１を逆回転し、これに伴ってウォームホイール５０が入力軸１０の回転方向とは逆方向に回転すると、入力軸１０の回転か増速されて出力軸２０へ電圧される。これにより、入力軸１０の回転角度と出力軸２０の回転角度とが可変となる。
【００４０】
ＥＰＳ部５は、入力軸１０および出力軸２０を挟んでＶＧＲＳモータ５２と反対側に設けられる。ＥＰＳ５は、ＥＰＳウォームホイール８０、ＥＰＳウォーム８１、および第２のモータとしてのＥＰＳモータ８２を備える。ＥＰＳウォームホイール８０およびＥＰＳウォーム８１は、ハウジング１２内に収容されている。
【００４１】
ＥＰＳウォームホイール８０は、樹脂または金属で形成される。ＥＰＳウォームホイール８０は、第２出力軸２２に嵌合し、第２出力軸２２と一体となって回転する。
ＥＰＳウォームホイール８０の径方向外側には、ＥＰＳウォーム８１が噛み合っている。ＥＰＳウォーム８１は、ハウジング１２に設けられた第６軸受１８および第７軸受１９により回転可能に支持されている。なお、本実施形態では、ＥＰＳウォームホイールの歯筋が回転軸と平行に形成されている。また、ＥＰＳウォームホイール８０の歯底が円弧面ではなく、平面で形成されている。これにより、加工公差よりＥＰＳウォームホイール８０の設置位置が第２出力軸２２の軸方向にずれたとしても、ＥＰＳウォームホイール８０とＥＰＳウォーム８１との歯当たりの状態を、正回転時と逆回転時とで同様に保つことができる。
【００４２】
ＥＰＳウォーム８１の第７軸受１９側には、ＥＰＳモータ８２が設けられている。本実施形態では、ＥＰＳモータは、ブラシレスの三相モータである。ＥＰＳモータ８２は、通電によりＥＰＳウォーム８１を正逆回転駆動する。これにより、ＥＰＳウォーム８１に噛み合うＥＰＳウォームホイール８０が第２出力軸２２に操舵補助トルクを付与することにより、操舵がアシストされる。
【００４３】
ここで、ＶＧＲＳモータ５２の駆動を制御するＶＧＲＳ電子制御装置（以下、「ＶＧＲＳ ＥＣＵ」という。）、およびＥＰＳモータ８２の駆動を制御するＥＰＳ電子制御装置（以下、「ＥＰＳ ＥＣＵ」という。）について図４および図５に基づいて説明する。図４は、ＶＧＲＳ ＥＣＵ５５を説明するブロック図であり、図４は、ＥＰＳ ＥＣＵ８５を説明するブロック図である。
【００４４】
図４に示すように、ＶＧＲＳ ＥＣＵ５５は、ＶＧＲＳ制御部５６およびＶＧＲＳインバータ５７を有している。ＶＧＲＳ制御部５６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ及びこれらを接続するバスラインを備えたコンピュータとして構成されており、ＶＧＲＳモータの駆動制御を司る。また、ＶＧＲＳ制御部５６には、車両の走行速度を検出する車速センサ９１、ハンドル８の回転角度を検出するハンドル角センサ９２、およびＶＧＲＳモータ５２の回転角度を検出するＶＧＲＳモータ回転角センサ９３等が接続されている。
【００４５】
ＶＧＲＳインバータ５７は、複数のスイッチング素子からなり、ＶＧＲＳモータ５２への通電を切り替える。ＶＧＲＳインバータ５７を構成するスイッチング素子は、車速、ハンドル角、ＶＧＲＳモータ回転角に基づき、ＶＧＲＳ制御部５６によりオン／オフの切り替えが制御される。すなわち、ＶＧＲＳ制御部５６は、車速、ハンドル角、ＶＧＲＳモータ回転角に基づいてＶＧＲＳインバータ５７を制御することにより、ＶＧＲＳモータ５２の駆動を制御している。
【００４６】
図５に示すように、ＥＰＳ ＥＣＵ８５は、ＥＰＳ制御部８６およびＥＰＳインバータ８７を有している。ＥＰＳ制御部８６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ及びこれらを接続するバスラインを備えたコンピュータとして構成されており、ＥＰＳモータの駆動制御を司る。また、ＥＰＳ制御部８６には、車速センサ９１、ハンドル角センサ９２、ハンドル８の操舵トルクを検出するトルクセンサ９４、ＥＰＳモータ８２に通電されるモータ電流を検出するＥＰＳモータ電流センサ９５が接続されている。
【００４７】
ＥＰＳインバータ８７は、複数のスイッチング素子からなり、ＥＰＳモータ８２への通電を切り替える。ＥＰＳインバータ８７を構成するスイッチング素子は、車速、操舵トルク、巻線電流等に基づき、ＥＰＳ制御部８６によりオン／オフの切り替えが制御される。すなわち、ＥＰＳ制御部８６は、車速、操舵トルク、モータ電流に基づいてＥＰＳインバータ８７を制御することにより、ＥＰＳモータ８２の駆動を制御している。
【００４８】
続いて、ＶＧＲＳ制御部５６におけるＶＧＲＳ部３の制御処理を図６〜図９に基づいて説明する。
ＶＧＲＳ制御部５６におけるＶＧＲＳ部３の制御演算処理のメインフローを図６に示す。
【００４９】
最初のステップＳ１００（以下、「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」で示す）では、車速センサ９１により検出される車速センサ値を読み込み、車両の走行速度である車速を取得する。また、ハンドル角センサ９２により検出されるハンドル角センサ値を読み込み、ハンドル８の操舵角を取得する。さらにまた、ＶＧＲＳモータ回転角センサ９３により検出されるＶＧＲＳモータ回転角センサ値を読み込み、ＶＧＲＳモータ回転角を取得する。
Ｓ１１０では、ＶＧＲＳモータ回転角指令値演算処理を行う。
Ｓ１２０では、ＶＧＲＳモータ回転角制御演算処理を行う。
Ｓ１３０では、ＶＧＲＳモータにおけるＰＷＭ指令値演算処理を行う。
Ｓ１４０では、Ｓ１３０で算出されたＰＷＭ指令値に基づき、ＶＧＲＳインバータ５７を構成するスイッチング素子のオン／オフを切り替えることにより、ＶＧＲＳモータ５２の駆動を制御する。
【００５０】
ここで、ＶＧＲＳモータ回転角指令値演算処理を図７に基づいて説明する。
Ｓ１１１では、車速センサ９１により検出される車速センサ値を読み込み、車両の走行速度である車速を取得する。また、ハンドル角センサ９２により検出されるハンドル角センサ値を読み込み、ハンドル８の操舵角を取得する。
【００５１】
Ｓ１１２では、Ｓ１１１にて取得された車速に基づき、増速比を取得する。なお、増速比は、入力軸１０の回転角度と出力軸２０の回転角度との比であり、本実施形態では、出力軸２０の回転角度を入力軸１０の回転角度で除した値とする。また、増速比が１であるとき、入力軸１０の回転角度と出力軸２０の回転角度との比が一致している。なお本実施形態では、ディファレンシャルギアの作用により、入力軸１０の回転方向と出力軸２０の回転方向とが反対方向となるので、例えば増速比が１のとき、ハンドル８側から見て入力軸１０が右方向にθh回転したとすると、出力軸２０は左方向にθh回転する。また、本実施形態では、ハンドル８を右方向に操舵した場合の回転角度を正とし、ハンドル８を左方向に操舵した場合の回転角度を負とする。車速と増速比との関係は、予めマップ等に記憶されている。本実施形態では、車速と増速比との関係が、図１０に示すマップとして記憶されている。すなわち、図１０に示すように、車速が所定値よりも小さい場合、増速比は、車速の増加に伴って大きくなる。また、車速が所定値以上である場合、増速比は、車速の増加に伴って小さくなる。
【００５２】
図７に戻り、続くＳ１１３では、ＶＧＲＳモータ回転角指令値θcを算出し、本処理を終了する。ハンドル角をθh、増速比をｚ、ウォームギアの減速比をｉとすると、ＶＧＲＳモータ回転角指令値θcは、以下の式（１）により算出される。
θc＝θh×（ｚ−１）×ｉ×０．５      …（１）
【００５３】
続いて、ＶＧＲＳモータ回転角制御演算処理を図８に基づいて説明する。
Ｓ１２１では、図７中のＳ１１３で算出されたＶＧＲＳモータ回転角指令値θcを取得する。また、ＶＧＲＳモータ回転角センサ９３により検出されるＶＧＲＳモータ回転角センサ値を読み込み、ＶＧＲＳモータ回転角θmを取得する。
Ｓ１２２では、角度差分値θdを算出する。角度差分値θdは、以下の式（２）により算出される。
θd＝θc−θm      …（２）
【００５４】
Ｓ１２３では、ＶＧＲＳモータ電圧指令値Ｖvcを算出し、本処理を終了する。なお、ＶＧＲＳモータ電圧指令値Ｖvcは、ＰＩ制御によりフィードバック制御される。ここで、ＶＧＲＳモータにおける比例ゲインをＫＰvとし、積分ゲインをＫＩvとすると、ＶＧＲＳモータ電圧指令値Ｖvcは、以下の式（３）により算出される。
【００５５】
【数１】
2011255776.tif 000003
【００５６】
続いて、ＶＧＲＳモータにおけるＰＷＭ指令値演算処理を図９に基づいて説明する。
Ｓ１３１では、図８中のＳ１２３で算出されたＶＧＲＳモータ電圧指令値Ｖvcを取得する。
Ｓ１３２では、ＶＧＲＳモータＰＷＭ指令値Ｐvを算出する。バッテリ電圧をＶbとすると、Ｐvは、以下の式（４）により算出される。
Ｐv＝Ｖvc／Ｖb×１００      …（４）
【００５７】
ＶＧＲＳ制御部５６は、上記式（４）により算出されたＶＧＲＳモータＰＷＭ指令値Ｐvに基づき、ＶＧＲＳインバータ５７を構成するスイッチング素子のオン／オフのタイミングを制御することにより、ＶＧＲＳモータ５２の駆動を制御する。
【００５８】
次に、ＥＰＳ制御部８６におけるＥＰＳ部５の制御処理を図１１〜図１４に基づいて説明する。
ＥＰＳ制御部８６におけるＥＰＳ部５の制御演算処理のメインフローを図１１に示す。
最初のＳ２００では、車速センサ９１により検出される車速センサ値を読み込み、車両の走行速度である車速を取得する。また、トルクセンサ９４のセンサ値を読み込み、乗員によりハンドル８が操舵されることにより生じる操舵トルクを取得する。さらにまた、ＥＰＳモータ電流センサ９５により検出される電流センサ値を読み込み、ＥＰＳモータ８２に通電されるモータ電流を取得する。
【００５９】
Ｓ２１０では、ＥＰＳモータ電流指令値演算処理を行う。
Ｓ２２０では、ＥＰＳモータ電流制御演算を行う。
Ｓ２３０では、ＰＷＭ指令値演算処理を行う。
Ｓ２４０では、Ｓ２３０で算出されたＰＷＭ指令値に基づき、ＥＰＳインバータ８７を構成するスイッチング素子のオン／オフを切り替えることにより、ＥＰＳモータ８２の駆動を制御する。
【００６０】
ここで、ＥＰＳモータ電流指令値演算処理を図１２に基づいて説明する。
Ｓ２１１では、車速センサ９１により検出される車速センサ値を読み込み、車両の走行速度である車速を取得する。また、トルクセンサ９４のセンサ値を読み込み、乗員によりハンドル８が操舵されることにより生じる操舵トルクを取得する。
【００６１】
Ｓ２１２では、Ｓ２１１にて取得された車速および操舵トルクに基づき、ＥＰＳモータ電流指令値Ｉcを算出し、本処理を終了する。なお、各車速における操舵トルクとＥＰＳモータ電流指令値Ｉcとの関係は、予めマップ等に記憶されている。本実施形態では、操舵トルクとＥＰＳモータ電流指令値Ｉcとの関係が、車速ごとに図１５に示すマップとして記憶されている。すなわち、図１５に示すように、ＥＰＳモータ電流指令値Ｉcは、操舵トルクの増加に伴って大きくなる。また、操舵トルクが同じである場合、車速が大きいほど、ＥＰＳモータ電流指令値Ｉcは小さい。
【００６２】
続いて、ＥＰＳモータ電流指令制御演算処理を図１３に基づいて説明する。
Ｓ２２１では、図１１中のＳ１１２で算出されたＥＰＳモータ電流指令値Ｉcを取得する。また、ＥＰＳモータ電流センサ９５により検出される電流センサ値を読み込み、ＥＰＳモータ８２に通電されるモータ電流Ｉmを取得する。
Ｓ２２２では、電流差分値Ｉdを算出する。電流差分値Ｉdは、以下の式（５）により算出される。
Ｉd＝Ｉc−Ｉm      …（５）
【００６３】
Ｓ２２３では、ＥＰＳモータ電圧指令値Ｖecを算出し、本処理を終了する。なお、ＥＰＳモータ電圧指令値Ｖecは、ＰＩ制御によりフィードバック制御される。ここで、ＥＰＳモータにおける比例ゲインをＫＰeとし、積分ゲインをＫＩeとすると、ＥＰＳモータ電圧指令値Ｖecは、以下の式（６）により算出される。
【００６４】
【数２】
2011255776.tif 000004
【００６５】
続いて、ＥＰＳモータＰＷＭ指令値演算処理を図１４に基づいて説明する。
Ｓ２３１では、図１３中のＳ２２３で算出されたＥＰＳモータ電圧指令値Ｖecを取得する。
Ｓ２３２では、ＥＰＳモータＰＷＭ指令値Ｐeを算出する。バッテリ電圧をＶbとすると、Ｐeは、以下の式（７）により算出される。
Ｐe＝Ｖec／Ｖb×１００      …（７）
【００６６】
ＥＰＳ制御部８６は、上記式（７）により算出されたＥＰＳモータＰＷＭ指令値Ｐeに基づき、ＥＰＳインバータ８７を構成するスイッチング素子のオン／オフのタイミングを制御することにより、ＥＰＳモータ８２の駆動を制御する。
【００６７】
ところで、歯車機構３０を構成する歯車において、製造公差等により寸法誤差がある場合、歯車のがたからトルク脈動が発生する。ここで、歯車のがたにより生じるトルク脈動について図１６および図１７に基づいて説明する。図１６（ａ）および図１７（ａ）は、ピニオンギア４１および出力ギア２３を模式的に示した図である。なお、本実施形態では、ピニオンギア４１および出力ギア２３の歯は曲がり歯であるが、図１６（ａ）においては、説明のため、ピニオンギア４１および出力ギア２３の歯が曲がり歯でない場合を図示している。
【００６８】
まず、図１６に基づいて、ピニオンギア４１および出力ギア２３の歯が曲がり歯でない場合におけるトルク脈動について説明する。
ピニオンギア４１の歯数をＮ１、出力ギア２３の歯数をＮ２とする。そして、矢印Ｘ１で示すようにピニオンギア４１を回転させると、ピニオンギア４１の回転に伴い、矢印Ｘ２で示すように出力ギア２３が回転し、ピニオンギア４１に入力されたトルクが出力ギア２３へ伝達される。ピニオンギア４１から出力ギア２３へのトルク伝達効率をηとすると、ピニオンギア４１を一定の入力トルクＴ１で回転させた場合に出力ギア２３に伝達される出力トルクＴ２は、以下の式（８）で表される。
Ｔ２＝Ｎ２／Ｎ１×η×Ｔ１      …（８）
【００６９】
ピニオンギア４１および出力ギア２３に寸法誤差がなく、理想的なギアの場合、ηは一定値となる。しかしながら、ピニオンギア４１および出力ギア２３に寸法誤差がある場合、噛み合う歯の組み合わせ毎にトルク伝達効率ηが変動する。そのため、実際に出力される出力トルクＴ２は、図１６（ｂ）に示すように、ギアの歯の組み合わせ毎にトルク脈動が発生する。
【００７０】
本実施形態のピニオンギア４１および出力ギア２３の歯は、曲がり歯である。そこで、図１７に基づいてピニオンギア４１および出力ギア２３の歯が曲がり歯である場合におけるトルク脈動について説明する。
図１７（ａ）に示すように、出力ギア２３およびピニオンギア４１に曲がり歯歯車を用いた場合、回転に伴い、矢印ＴＨで示すように、スラスト方向の力が発生する。このスラスト方向の力は、ギアの回転方向によって正負が逆転する。これにより、ギアが曲がり歯歯車である場合であって、寸法誤差がある場合、噛み合う歯の組み合わせ、および回転方向毎にトルク伝達効率ηが変動する。そのため、曲がり歯歯車において、実際に出力される出力トルクＴ３、Ｔ４は、図１７（ｂ）に示すように、ギアの歯の組み合わせ毎にトルク脈動が発生する。また、回転方向により正負が反対となるスラスト方向の力が生じるので、回転方向毎に異なるトルク脈動となる。図１７に示す例では、ギアが左方向に回転したとき、曲がり歯歯車でない場合と比較して出力トルクＴ３が相対的に小さくなる。また、ギアが右方向に回転したとき、曲がり歯歯車でない場合と比較して出力トルクＴ４が相対的に大きくなる。
このようなトルクの脈動は、入力ギア１１およびピニオンギア４１においても同様である。
【００７１】
図１６および図１７に基づいて説明したように、歯車に寸法誤差がある場合、出力トルクＴ２は脈動する。歯車に寸法誤差がなく理想的な歯車である場合に出力される理論出力トルクＴtと、実際に出力される出力トルクＴ２との差分を「振動トルク」とする。本実施形態では、理論出力トルクＴtから実際に出力される出力トルクＴ２を減算した値を、振動トルクＴpとする。振動トルクＴpは、噛み合う歯の組み合わせによって決まる。とすれば、歯車機構３０を組み付けた後、歯車機構３０を駆動して振動トルクＴpを測定しておけば、ハンドル８の操舵角であるハンドル角θhに基づき、振動トルクＴpを特定することができる。
【００７２】
本実施形態は、振動トルクＴpをハンドル角θhと対応づけて予めマップ等に記憶しておき、この振動トルクＴpに基づいてＥＰＳモータ８２において発生するトルクを補正する点に特徴を有している。なお、本実施形態では、入力ギア１１、出力ギア２３、およびピニオンギア４１の歯が曲がり歯であるので、ハンドル８を右方向に操舵した場合と、左方向に操舵した場合とで、ハンドル８の操舵により歯車機構３０にて生じる振動トルクが異なる。そこで本実施形態では、ハンドル８を右方向に操舵した場合におけるハンドル角θhと振動トルクＴpとを対応づけた右操舵時振動トルクマップ、および、ハンドル８を左方向に操舵した場合におけるハンドル角θhと振動トルクＴpとを対応づけた左操舵時振動トルクマップが、予め記憶されているものとする。さらにまた、本実施形態では、入力ギア１１および出力ギア２３の歯数とピニオンギア４１の歯数とでは、一方が奇数であり、他方が偶数である。したがって、ハンドル８における１回転目と２回転目とでは、噛み合う歯が異なるため、振動トルクが異なる。そこで本実施形態では、ハンドル角θhの角度範囲を０°≦｜θh｜＜７２０°とし、ハンドル角θhと振動トルクＴpとが対応づけて記憶されている。
【００７３】
そこで、補助トルク補正処理を図１８に基づいて説明する。図１８に示す補助トルク補正処理は、ＥＰＳ制御部８６にて実行される処理である。
最初のＳ３０１では、ハンドル角センサ９２により検出されるハンドル角センサ値を読み込み、ハンドル角θhを取得する。また、ハンドル角速度を取得する。本実施形態では、ハンドル角速度は、ハンドル角θhを微分することにより算出される。また、ハンドル８が右方向に操舵された場合のハンドル角速度を正、ハンドル８が左方向に操舵された場合のハンドル角速度を負とする。
【００７４】
Ｓ３０２では、ハンドル角速度が０より大きいか否かを判断する。ハンドル角速度が０以下である場合（Ｓ３０２：ＮＯ）、Ｓ３０５へ移行する。ハンドル角速度が０より大きい場合（Ｓ３０２：ＹＥＳ）、すなわちハンドル８が右方向に操舵された場合、Ｓ３０３へ移行する。
【００７５】
Ｓ３０３では、右操舵時振動トルクマップを参照し、ハンドル角θhに応じた右操舵時振動トルクを取得する。
Ｓ３０４では、Ｓ３０３にて取得された右操舵時振動トルクに基づき、差分トルクｔmpを算出する。本実施形態では、Ｓ３０３にて取得された右操舵時振動トルクを差分トルクｔmpとする。
【００７６】
ハンドル角速度が０以下である場合（Ｓ３０２：ＮＯ）に移行するＳ３０５では、ハンドル角速度が０未満であるか否かを判断する。ハンドル角速度が０未満ではない場合（Ｓ３０５：ＮＯ）、すなわちハンドル角速度が０である場合、Ｓ３０８へ移行する。ハンドル角速度が０未満である場合（Ｓ３０５：ＹＥＳ）、すなわちハンドル８が左方向に操舵された場合、Ｓ３０６へ移行する。
【００７７】
Ｓ３０６では、左操舵時振動トルクマップを参照し、ハンドル角θhに応じた左操舵時振動トルクを取得する。
Ｓ３０７では、Ｓ３０６にて取得された左操舵時振動トルクに基づき、差分トルクｔmpを算出する。本実施形態では、Ｓ３０６にて取得された左操舵時振動トルクを差分トルクｔmpとする。
ハンドル角速度が０である場合（Ｓ３０５：ＮＯ）に移行するＳ３０８では、差分トルクｔmp＝０とする。
【００７８】
Ｓ３０９では、差分トルクｔmpに基づき、ＥＰＳモータ８２にて発生する補助トルクを補正する。具体的には、歯車機構３０の寸法誤差等により生じる振動トルクが相殺されるように、差分トルクｔmpに基づいてＥＰＳモータ電流指令値Ｉc（図１２参照）を補正し、補正ＥＰＳモータ電流指令値Ｉcaを算出する。トルク−電流変換係数をＫtmとすると、補正ＥＰＳモータ電流指令値Ｉcaは、以下の式（９）により算出される。
Ｉca＝Ｉc＋ｔmp×Ｋtm      …（９）
【００７９】
なお本実施形態では、図１３および図１４におけるＥＰＳ部５の駆動制御に係る処理では、ＥＰＳモータ電流指令値Ｉcに替えて、Ｓ３０９にて算出された補正ＥＰＳモータ電流指令値Ｉcaを用いて各処理を実行する。これにより、ＥＰＳモータ８２において、歯車機構３０にて生じる振動トルクを相殺するように補正された補正補助トルクが出力される。
【００８０】
ここで、操舵制御装置１が発揮する効果について説明する。
（１）入力軸１０は、乗員により操舵されるハンドル８に連結される。出力軸２０は、入力軸１０と相対回転可能に設けられ、ハンドル８に加えられた操舵力を操舵輪７側へ伝達するトルク伝達経路をなしている。ＶＧＲＳ部３は、入力軸１０の回転を出力軸２０側へ伝達する歯車機構３０、および歯車機構３０を駆動するＶＧＲＳモータ５２を有し、入力軸１０の回転角度と出力軸２０の回転角度との比を可変にする。ＥＰＳ部５は、ＥＰＳモータ８２を有し、ＥＰＳモータ８２を駆動することにより生じるトルクにより乗員によるハンドル８の操舵を補助する。
【００８１】
また、ハンドル角θhを取得し（図８中のＳ３０１）、取得されたハンドル角θhにおいてハンドル８を操舵することによる歯車機構３０の振動により生じる振動トルクを取得する（Ｓ３０３、Ｓ３０６）。取得された振動トルクを差分トルクｔmpとし（Ｓ３０４、Ｓ３０７）、ＥＰＳモータ電流指令値Ｉcを差分トルクｔmpに基づいて補正し、補正ＥＰＳモータ電流指令値Ｉcaを算出する（Ｓ３０９）。本実施形態では、Ｓ３０９で算出された補正ＥＰＳモータ電流指令値Ｉcaに基づいてＰＷＭ指令値を算出し（図１１中のＳ２２０、Ｓ２３０）、算出されたＰＷＭ指令値に基づいてＥＰＳモータ８２の駆動を制御する（Ｓ２４０）。
【００８２】
歯車機構３０において、例えば加工公差による寸法誤差等により振動が生じることがある。本実施形態では、歯車機構３０における振動により生じる振動トルクに基づき、ＥＰＳ部５において発生させる補助トルクを補正している。歯車機構３０にて生じる振動トルクが相殺されるように補正した補助トルクをＥＰＳ部５にて発生させるように、ＥＰＳ部５のＥＰＳモータ８２の駆動を制御している。これにより、歯車機構３０にて生じるガタや振動が入力軸１０を経由してハンドル８へ伝達されるのを抑制することができ、運転者の不快感を低減することができる。また、歯車機構３０にて生じるガタや振動を、ＥＰＳモータ８２の駆動制御により補正可能であるので、加工時の精度管理を緩和することができる。これにより、加工コストを低減することができる。
【００８３】
（２）また、本実施形態では、歯車機構３０を構成する入力ギア１１、出力ギア２３、およびピニオンギア４１は、曲がり歯歯車である。そのため、寸法誤差等によりスラスト方向の力が発生する。このスラスト方向の力は、回転方向により正負逆転する。したがって、歯車の噛み合わせにより生じる振動トルクは、操舵方向によって異なる。
【００８４】
そこで、本実施形態では、以下の構成を採用している。すなわち、ハンドル角速度を取得し（図１８中のＳ３０１）、ハンドル８の操舵方向が右方向である場合、ハンドル角θhにおいて、ハンドル８を右方向に操舵することによる歯車機構３０の振動により生じる右方向操舵時振動トルクを取得し（Ｓ３０３）、取得された右操舵時振動トルクに基づいて差分トルクｔmpを算出する（Ｓ３０４）。また、ハンドル８の操舵方向が左方向である場合、ハンドル角θhにおいて、ハンドル８を左方向に操舵することによる歯車機構３０の振動により生じる左方向操舵時振動トルクを取得し（Ｓ３０６）、取得された左操舵時振動トルクに基づいて差分トルクｔmpを算出する（Ｓ３０７）。そして、ＥＰＳモータ電流指令値Ｉcを差分トルクｔmpに基づいて補正し、補正ＥＰＳモータ電流指令値Ｉcaを算出する（Ｓ３０９）。これにより、歯車機構３０にて生じる振動トルクが操舵方向によって異なる場合であっても、操舵方向に応じて適切に補助トルクを補正することができるので、運転者の不快感をより低減することができる。
【００８５】
（３）本実施形態のトルク伝達経路は、入力軸１０および出力軸２０を有するコラム軸２、およびコラム軸２の回転運動を直線運動に変換するラックアンドピニオン機構６からなる。本実施形態では、ＶＧＲＳ部３およびＥＰＳ部５は、いずれもコラム軸２に設けられる。また、ＶＧＲＳ部３およびＥＰＳ部５は、一体にモジュール化されている。これにより、従来、搭載スペースの制約が大きく、ＶＧＲＳの適用が困難であった小型車にも搭載可能となる。
【００８６】
なお、本実施形態では、ＥＰＳ制御部８６が「振動トルク取得手段」、「補正手段」、「駆動制御手段」、「操舵方向取得手段」を構成する。また、図１８中のＳ３０３およびＳ３０６が「振動トルク取得手段」の機能としての処理に相当し、Ｓ３０９が「補正手段」の機能としての処理に相当し、図１１中のＳ２４０が「駆動制御手段」の機能としての処理に相当する。また、図１８中のＳ３０１が「操舵方向取得手段」の機能としての処理に相当する。
【００８７】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による補助トルク補正処理を図１９に基づいて説明する。なお、本実施形態の操舵制御装置１は、歯車機構３０を構成する入力ギア１１、出力ギア２３、ピニオンギア４１がいずれも図１６（ａ）に示すような曲がり歯でない歯車である点を除き、上記第１実施形態と同様の構成であり、ＥＰＳ制御部８６にて実行される補助トルク補正処理のみが異なっている。そのため、本実施形態では、補助トルク補正処理のみを説明し、全体構成や補助トルク補正処理以外の制御処理についての説明は省略する。
【００８８】
本実施形態では、歯車機構３０が曲がり歯歯車でないので、歯車の寸法誤差等があってもスラスト方向の力が生じず、ハンドル８を右方向に操舵した場合に発生する振動トルクと左方向に操舵した場合に発生する振動トルクとは、略同じである。そのため、本実施形態では、ハンドル８の操舵方向に関わらず、ハンドル角θhと振動トルクＴpとを対応づけた振動トルクマップが予め記憶されているものとする。
【００８９】
最初のＳ４０１では、ハンドル角センサ９２により検出されるハンドル角センサ値を読み込み、ハンドル角θhを取得する。
Ｓ４０２では、振動トルクマップを参照し、ハンドル角θhに応じた振動トルクＴpを取得する。また、取得された振動トルクＴpに基づき、差分トルクｔmpを算出する。なお、本実施形態では、取得された振動トルクＴpを差分トルクｔmpとする。
【００９０】
Ｓ４０３では、差分トルクｔmpに基づき、ＥＰＳモータ８２にて発生する補助トルクを補正する。具体的には、歯車機構３０の寸法誤差等により生じる振動トルクが相殺されるように、差分トルクｔmpに基づいてＥＰＳモータ電流指令値Ｉc（図１２参照）を補正し、補正ＥＰＳモータ電流指令値Ｉcaを算出する。トルク−電流変換係数をＫtmとすると、補正ＥＰＳモータ電流指令値Ｉcaは、上記式（９）により算出される。
【００９１】
なお本実施形態では、上記第１実施形態と同様、図１３および図１４における処理では、ＥＰＳモータ電流指令値Ｉcに替えて、Ｓ４０３にて算出された補正ＥＰＳモータ電流指令値Ｉcaを用いて各処理を実行する。これにより、ＥＰＳモータ８２において、歯車機構３０にて生じる振動トルクを相殺するように補正された補正補助トルクが出力される。
【００９２】
本実施形態では、上記（１）、（３）と同様の効果を奏する。
また、本実施形態では、歯車機構３０が曲がり歯歯車ではないので、ハンドル８の操舵方向によらず、ハンドル角θhに応じた振動トルクＴpに基づき、ＥＰＳモータ８２により発生する補助トルクを補正している。これにより、より容易に補助トルクを補正することができる。
なお、本実施形態では、図１９中のＳ４０２が「振動トルク取得手段」の機能としての処理に相当し、Ｓ４０３が「補正手段」の機能としての処理に相当する。
【００９３】
（他の実施形態）
上記実施形態では、ハンドルを操舵することにより歯車機構において生じる振動トルクがマップとして予め記憶されていた。上記実施形態では、入力ギア１１および出力ギア２３の歯数とピニオンギア４１の歯数とでは、一方が奇数であり、他方が偶数であったため、ハンドル角θhの角度範囲を０°≦θh＜７２０°とし、ハンドル角θhと振動トルクＴpとが対応づけて記憶されていた。他の実施形態では、ハンドルの回転ごとに噛み合う歯が変わらない場合、ハンドル角の角度範囲を０°≦θh＜３６０°とし、ハンドル角θhと振動トルクＴpとが対応づけて記憶されているようにしてもよい。また例えば、振動トルクが、ハンドル角に応じた関数（例えば正弦波関数）に近似できる場合、振動トルクを算出する関数を設定しておき、この関数を用いて振動トルクを算出してもよい。
さらにまた、上記実施形態では、歯車機構において生じる振動トルクがマップとして記憶されていたが、振動トルクに基づいてＥＰＳ部の補正に係る補正トルクを予め算出しておき、この補正トルクをマップとして記憶しておいてもよい。
【００９４】
上記実施形態では、ＶＧＲＳ部およびＥＰＳ部は、一体にモジュール化されてコラム軸に設けられていた。他の実施形態では、ＶＧＲＳ部とＥＰＳ部とは、一体にモジュール化されていなくてもよい。また、ＶＧＲＳ部をコラム軸に設け、ＥＰＳ部をラック軸に設ける、といった具合に、別々の場所に設けてもよい。
【００９５】
また、上記実施形態では、ＶＧＲＳ ＥＣＵとＥＰＳ ＥＣＵとが別々に設けられていたが、１つのＥＣＵがＶＧＲＳ部およびＥＰＳ部を制御するように構成してもよい。
上記実施形態では、ＶＧＲＳ部は、ＶＧＲＳモータの回転角に基づいてＶＧＲＳモータ電圧指令値を算出して制御されていたが、ＶＧＲＳモータの回転角に替えて、ピニオン角センサにより検出されるピニオン角に基づいて制御してもよい。
【００９６】
上記実施形態の操舵制御装置では、ラックアンドピニオン機構は、左右の操舵輪の回転中心を結ぶ直線よりも車両後方側に設けられていた。ここで、他の実施形態における操舵制御装置を図２０に示す。なお、上記実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
図２０に示す操舵システム２００のように、ラックアンドピニオン機構６は、左右の操舵輪７の回転中心を結ぶ直線Ｌよりも車両前方側に設けてもよい。図２０に示す例において、左右の操舵輪７の回転中心を結ぶ直線Ｌとステアリングピニオン６０との間の距離Ａは、左右の操舵輪７の回転中心を結ぶ直線Ｌとステアリングラックバー６１との距離Ｂよりも長くなっている。
【００９７】
図２０に示す例においても、入力軸１０と出力軸２０との間に設けられるディファレンシャルギアの作用により出力軸２０は入力軸１０の回転方向と反対方向に回転するので、ハンドル８が左方向に操舵されると、ユニバーサルジョイント９側から見てステアリングピニオン６０が右回りに回転し、ステアリングラックバー６１は左方向に移動し、車両が左方向へ進行するように操舵輪７の舵角が変更される。
また、ハンドル８が右方向に操舵されると、ユニバーサルジョイント９側から見てステアリングピニオン６０が左回りに回転し、ステアリングラックバー６１は右方向に移動し、車両が右方向に進行するように操舵輪７の舵角が変更される。
【００９８】
このように、上記実施形態と同様、左右の操舵輪７の回転中心を結ぶ直線Ｌとステアリングピニオン６０との間の距離Ａを左右の操舵輪７の回転中心を結ぶ直線Ｌとステアリングラックバー６１との距離Ｂよりも長くする、すなわちＡ＞Ｂとすることにより、出力軸２０、シャフト２４、およびステアリングピニオン６０の回転方向とは反対方向に操舵輪７が操舵され、ハンドル８の回転方向と操舵輪の舵角の向きを整合させている。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００９９】
１・・・操舵制御装置
２・・・コラム軸
３・・・操舵比可変部
５・・・電動パワーステアリング部（パワーステアリング部）
６・・・ラックアンドピニオン機構
７・・・操舵輪
８・・・ハンドル（操舵部材）
１０・・・入力軸
１１・・・入力ギア
２０・・・出力軸
２３・・・出力ギア
３０・・・歯車機構
４１・・・ピニオンギア
５２・・・ＶＧＲＳモータ（第１のモータ）
５５・・・ＶＧＲＳ ＥＣＵ
５６・・・ＶＧＲＳ制御部
５７・・・ＶＧＲＳインバータ
８２・・・ＥＰＳモータ（第２のモータ）
８５・・・ＥＰＳ ＥＣＵ
８６・・・ＥＰＳ制御部（振動トルク取得手段、補正手段、駆動制御手段、操舵方向取得手段）
８７・・・ＥＰＳインバータ
１００・・・操舵システム
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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