(57)【要約】【課題】衝撃緩衝部材を設けない場合であっても、衝撃緩衝部材を設けたときの操舵フィーリングの再現性を高めることができるとともに、衝撃緩衝部材を設けた場合であっても衝撃緩衝部材の高寿命化を図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１００は、伝達機構と、電動モータ１１０と、制御装置１０と、を備える。電動モータ１１０は、伝達機構を介して、一方方向の回転駆動力が車輪１５０の一方方向の転動力として加えられる。制御装置１０は、ステアリングホイール１０１に対して一方方向の回転操作力が加えられた場合に一方方向の回転駆動力を生じるように電動モータ１１０の駆動を制御する。さらに制御装置１０は、この回転操作力がステアリングホイール１０１に加えられたときに、ラック軸１０５の移動端からの変位量の２乗に反比例する逆２乗則に応じて電動モータ１１０の回転駆動力を減少する。【選択図】図１
2019130986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線移動によって車輪を転舵させるラック軸を有し、ステアリングホイールの一方方向の回転操作力を前記車輪の一方方向の転動力として伝達する伝達機構と、
前記伝達機構を介して、一方方向の回転駆動力が前記車輪の一方方向の転動力として加えられる電動モータと、
前記ステアリングホイールに対して前記一方方向の回転操作力が加えられた場合に前記一方方向の回転駆動力を生じるように前記電動モータの駆動を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記一方方向の回転操作力が前記ステアリングホイールに加えられたとしても、前記ラック軸の移動端からの変位量の２乗に反比例する逆２乗則に応じて前記電動モータの前記一方方向の回転駆動力を減少する電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記逆２乗則は、クーロンの法則に基づく式により表される請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記クーロンの法則に基づく式は、磁気力を表すクーロンの法則における第１の磁気量を、前記ラック軸の車輪側に関する質量である第１の質量とみなすとともに、第２の磁気量を、ステアリングギヤボックスに関する質量である第２の質量とみなしたものである請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記逆２乗則は、さらに透磁率を軸力に関する係数とみなしたものである請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記制御手段は、さらに前記ラック軸のフリクションに応じて前記電動モータの前記一方方向の回転駆動力を減少する請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記ラック軸のフリクションは、摩擦係数と前記ラック軸の移動速度とを乗算した式により表される請求項５に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記制御手段は、さらに前記ラック軸の移動速度に応じて前記電動モータの前記一方方向の回転駆動力を減少する請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項８】
前記制御手段は、さらに前記ラック軸の移動加速度に応じた値で前記電動モータの前記一方方向の回転駆動力を減少する請求項５または７に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項９】
前記ラック軸の移動加速度に応じた値は、前記ラック軸の車輪側に関する質量である第１の質量と前記ラック軸の移動加速度とを乗算した値である請求項８に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記ラック軸が、前記移動端と前記移動端から予め定められた距離に設定された制御開始点との間に位置するときは、前記電動モータの前記一方方向の回転駆動力を減少する制御を行ない、他に位置するときは、行なわない請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１１】
前記移動端は、前記ラック軸の突出部とステアリングギヤボックス端面とが接触する箇所である請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１２】
ステアリングホイールに対して一方方向の回転操作力が加えられた場合に前記一方方向の回転駆動力を生じるように電動モータを駆動させる仮の目標電流として仮目標電流を決定する仮目標電流決定部と、
直線移動によって車輪を転舵させるラック軸の移動端からの変位量の２乗に反比例する逆２乗則に応じて前記一方方向の回転駆動力とは反対方向の力である反力を発生する電流として操舵反力補償電流を算出する操舵反力補償電流算出部と、
前記仮目標電流および前記操舵反力補償電流に基づいて、前記電動モータを駆動させる最終的な目標電流として最終目標電流を決定する最終目標電流決定部と、
を備える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】
従来、電動パワーステアリング装置のラック・ピニオン等に過大な衝撃荷重がかかることを抑制するために、ラック軸の両端それぞれにゴム等の緩衝弾性部材を設けている。
例えば、特許文献１に記載のラック・ピニオン式パワーステアリング装置においては、ラック軸は、その左右の両端のボールジョイント部に隣接する位置にそれぞれ所定幅の合成樹脂やゴム等からなる環状のストッパラバーを備えている。ストッパラバーは、ラック軸の左右方向への進退動のストロークにおける左方への移動の移動端においては、ギヤハウジングの右方延出筒状ハウジングの内周部に嵌入されるストッパピース端に、また、右方への移動の移動端においては左方ハウジングの左方端にそれぞれ当接する。これにより、ラック軸がハウジングに突き当たることに起因してラック・ピニオン等に過大な衝撃荷重が生じることを抑制する。このように、ストッパラバーは、ステアリングホイール（ハンドル）の回転操作力を車輪に伝達するラック・ピニオン等の伝達機構（減速ギヤ機構）を衝撃荷重から保護する役目を果たしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１１７２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、小型化、軽量化、コスト削減、耐久信頼性という観点からは、ストッパラバーなどのラック軸がハウジングに突き当たる時の衝撃緩衝部材を設けていないことが望ましい。ただし、衝撃緩衝部材を設ける代わりに、ラック軸がハウジングに突き当たる時の衝撃を小さくするために、突き当たる前にステアリングホイールの回転操作にアシスト力を付与する電動モータの出力を低下させることも考えられる。しかしながら、かかる場合には、特にステアリングホイールの操舵角が大きいときにアシスト力が小さくなってしまうなど操舵フィーリングが悪化するおそれがある。また衝撃緩衝部材を設けた場合でも、電動モータの出力を低下させれば、衝撃緩衝部材がハウジングに突き当たる際に作用する力が低減し、高寿命化を図ることができる。
本発明は、衝撃緩衝部材を設けない場合であっても、衝撃緩衝部材を設けたときの操舵フィーリングの再現性を高めることができるとともに、衝撃緩衝部材を設けた場合であっても衝撃緩衝部材の高寿命化を図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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる目的のもと、本発明は、直線移動によって車輪を転舵させるラック軸を有し、ステアリングホイールの一方方向の回転操作力を当該車輪の一方方向の転動力として伝達する伝達機構と、前記伝達機構を介して、一方方向の回転駆動力が前記車輪の一方方向の転動力として加えられる電動モータと、前記ステアリングホイールに対して前記一方方向の回転操作力が加えられた場合に前記一方方向の回転駆動力を生じるように前記電動モータの駆動を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記一方方向の回転操作力が前記ステアリングホイールに加えられたとしても、前記ラック軸の移動端からの変位量の２乗に反比例する逆２乗則に応じて前記電動モータの前記一方方向の回転駆動力を減少する電動パワーステアリング装置である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、衝撃緩衝部材を設けない場合であっても、衝撃緩衝部材を設けたときの操舵フィーリングの再現性を高めることができるとともに、衝撃緩衝部材を設けた場合であっても衝撃緩衝部材の高寿命化を図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ができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図である。
【図２】制御装置の概略構成図である。
【図３】目標電流算出部の概略構成図である。
【図４】ラック軸が左方向（マイナス方向）に移動した場合の、距離と反力との関係を示すモデル図である。
【図５】第１の質量、第２の質量、比例定数および摩擦係数の設定と反力との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１００の概略構成を示す図である。
電動パワーステアリング装置１００（以下、単に「ステアリング装置１００」と称する場合もある。）は、車両の進行方向を任意に変えるためのかじ取り装置であり、本実施の形態においては車両の一例としての自動車１に適用した構成を例示している。なお、図１は、自動車１を前方から見た図である。
【０００９】
ステアリング装置１００は、自動車１の進行方向を変えるために運転者が操作する車輪（ホイール）状のステアリングホイール（ハンドル）１０１と、ステアリングホイール１０１に一体的に設けられたステアリングシャフト１０２とを備えている。また、ステアリング装置１００は、ステアリングシャフト１０２と自在継手１０３ａを介して連結された上部連結シャフト１０３と、この上部連結シャフト１０３と自在継手１０３ｂを介して連結された下部連結シャフト１０８とを備えている。下部連結シャフト１０８は、ステアリングホイール１０１の回転に連動して回転する。
【００１０】
また、ステアリング装置１００は、転動輪としての左右の車輪１５０それぞれに連結されたタイロッド１０４と、タイロッド１０４に連結されたラック軸１０５とを備えている。また、ステアリング装置１００は、ラック軸１０５に形成されたラック歯１０５ａとともにラック・ピニオン機構を構成するピニオン１０６ａを備えている。ピニオン１０６ａは、ピニオンシャフト１０６の下端部に形成されている。これらラック軸１０５、ピニオンシャフト１０６などが、ステアリングホイール１０１の回転操作力を車輪１５０の転動力として伝達する伝達機構として機能する。
【００１１】
また、ステアリング装置１００は、ピニオンシャフト１０６を収納するステアリングギヤボックス１０７を有している。ピニオンシャフト１０６は、ステアリングギヤボックス１０７内にてトーションバー１１２を介して下部連結シャフト１０８と連結されている。そして、ステアリングギヤボックス１０７の内部には、下部連結シャフト１０８とピニオンシャフト１０６との相対回転角度に基づいて、言い換えればトーションバー１１２の捩れ量に基づいて、ステアリングホイール１０１に加えられた操舵トルクＴを検出するトルクセンサ１０９が設けられている。
【００１２】
ステアリングギヤボックス１０７内に、ラック軸１０５の中央部に形成されたラック歯１０５ａが入っており、ラック軸１０５の両端部は、それぞれステアリングギヤボックス１０７から突出している。そして、ラック軸１０５の両端部には、それぞれ、ステアリングギヤボックス１０７における図１で見た場合の左右方向の両端面１０７ａの開口部よりも大きな外形の突出部（ラックエンド）１０５ｂが設けられている。そして、この突出部１０５ｂがステアリングギヤボックス１０７の左右方向の端面１０７ａに突き当たることで、ラック軸１０５の移動量が規制される。
【００１３】
また、ステアリング装置１００は、ステアリングギヤボックス１０７に支持された電動モータ１１０と、電動モータ１１０の駆動力を減速してピニオンシャフト１０６に伝達する減速機構１１１とを有している。本実施の形態に係る電動モータ１１０は、３相ブラシレスモータである。減速機構１１１は、例えば、ピニオンシャフト１０６に固定されたウォームホイール（不図示）と、電動モータ１１０の出力軸に固定されたウォームギヤ（不図示）などから構成される。
【００１４】
また、ステアリング装置１００は、電動モータ１１０の作動を制御する制御手段の一例としての制御装置１０を備えている。制御装置１０には、上述したトルクセンサ１０９からの出力信号が入力される。また、制御装置１０には、自動車１に搭載される各種の機器を制御するための信号を流す通信を行うネットワーク（ＣＡＮ）を介して、自動車１の移動速度である車速Ｖｃを検出する車速センサ１７０からの出力信号ｖなどが入力される。
【００１５】
以上のように構成されたステアリング装置１００は、トルクセンサ１０９が検出した操舵トルクＴに基づいて電動モータ１１０を駆動し、電動モータ１１０の駆動力（発生トルク）をピニオンシャフト１０６に伝達する。これにより、電動モータ１１０の駆動力（発生トルク）が、ステアリングホイール１０１に加える運転者の操舵をアシストする。このように、電動モータ１１０は、運転者のステアリングホイール１０１の操舵に対してアシスト力（補助力）を付与する。
【００１６】
〔制御装置〕
次に、制御装置１０について説明する。
図２は、制御装置１０の概略構成図である。
制御装置１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等からなる算術論理演算回路である。
制御装置１０には、上述したトルクセンサ１０９にて検出された操舵トルクＴが出力信号に変換されたトルク信号Ｔｄと、車速センサ１７０にて検出された車速Ｖｃが出力信号に変換された車速信号ｖなどが入力される。
【００１７】
そして、制御装置１０は、トルク信号Ｔｄおよび車速信号ｖに基づいて目標補助トルクを算出し、この目標補助トルクを電動モータ１１０が供給するのに必要となる目標電流Ｉｔを算出する目標電流算出部２０と、目標電流算出部２０が算出した目標電流Ｉｔに基づいてフィードバック制御などを行う制御部３０とを有している。
また、制御装置１０は、電動モータ１１０の回転速度Ｎｍを算出するモータ回転速度算出部７０と、ラック軸１０５の位置を検出するラック軸位置検出部８０と、を備えている。モータ回転速度算出部７０は、３相ブラシレスモータである電動モータ１１０の回転子（ロータ）の回転位置を検出するレゾルバからの出力信号を基に電動モータ１１０の回転速度Ｎｍを算出し、その回転速度Ｎｍが出力信号に変換された回転速度信号Ｎｍｓを出力する。ラック軸位置検出部８０は、レゾルバからの出力信号を基に電動モータ１１０の回転位置を把握し、減速機構１１１およびピニオンシャフト１０６を介して電動モータ１１０の回転駆動力が機械的に伝達されるラック軸１０５の位置ｐを検出し、ラック軸１０５の位置ｐが出力信号に変換されたラック軸位置信号Ｐｓを出力する。
【００１８】
〔目標電流算出部〕
次に、目標電流算出部２０について詳述する。
図３は、目標電流算出部２０の概略構成図である。
目標電流算出部２０は、目標電流を設定する上で基準となるベース電流Ｉｂを算出するベース電流算出部２１と、電動モータ１１０の慣性モーメントを打ち消すための電流を算出するイナーシャ補償電流算出部２２と、モータの回転を制限する電流を算出するダンパー補償電流算出部２３とを備えている。また、目標電流算出部２０は、ベース電流算出部２１、イナーシャ補償電流算出部２２、ダンパー補償電流算出部２３にて算出された値に基づいて仮の目標電流である仮目標電流Ｉｔｆを決定する仮目標電流決定部２５を備えている。また、目標電流算出部２０は、ラック軸１０５の位置や移動状態に基づいて操舵反力を電動モータ１１０に与えるための電流である操舵反力補償電流Ｉｒを算出する操舵反力補償電流算出部２７と、仮目標電流決定部２５にて決定された仮目標電流Ｉｔｆおよび操舵反力補償電流算出部２７にて算出された操舵反力補償電流Ｉｒに基づいて最終的に目標電流Ｉｔを決定する最終目標電流決定部２８と、を備えている。
なお、目標電流算出部２０には、トルク信号Ｔｄ、車速信号ｖ、回転速度信号Ｎｍｓ、ラック軸位置信号Ｐｓなどが入力される。
【００１９】
ベース電流算出部２１は、位相補償部２６（図３参照）にてトルク信号Ｔｄが位相補償されたトルク信号Ｔｓと、車速センサ１７０からの車速信号ｖとに基づいてベース電流Ｉｂを算出する。つまり、ベース電流算出部２１は、位相補償された操舵トルクＴと、車速Ｖｃとに応じたベース電流Ｉｂを算出する。なお、ベース電流算出部２１は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、位相補償された操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）および車速Ｖｃ（車速信号ｖ）とベース電流Ｉｂとの対応を示す制御マップに、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）および車速Ｖｃ（車速信号ｖ）を代入することによりベース電流Ｉｂを算出する。
【００２０】
イナーシャ補償電流算出部２２は、トルク信号Ｔｓと、車速信号ｖとに基づいて電動モータ１１０およびシステムの慣性モーメントを打ち消すためのイナーシャ補償電流Ｉｓを算出する。つまり、イナーシャ補償電流算出部２２は、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）と、車速Ｖｃ（車速信号ｖ）とに応じたイナーシャ補償電流Ｉｓを算出する。なお、イナーシャ補償電流算出部２２は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）および車速Ｖｃ（車速信号ｖ）とイナーシャ補償電流Ｉｓとの対応を示す制御マップに、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）および車速Ｖｃ（車速信号ｖ）を代入することによりイナーシャ補償電流Ｉｓを算出する。
【００２１】
ダンパー補償電流算出部２３は、トルク信号Ｔｓと、車速信号ｖと、電動モータ１１０の回転速度信号Ｎｍｓとに基づいて、電動モータ１１０の回転を制限するダンパー補償電流Ｉｄを算出する。つまり、ダンパー補償電流算出部２３は、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）と、車速Ｖｃ（車速信号ｖ）と、電動モータ１１０の回転速度Ｎｍ（回転速度信号Ｎｍｓ）に応じたダンパー補償電流Ｉｄを算出する。なお、ダンパー補償電流算出部２３は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）、車速Ｖｃ（車速信号ｖ）および回転速度Ｎｍ（回転速度信号Ｎｍｓ）と、ダンパー補償電流Ｉｄとの対応を示す制御マップに、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）、車速Ｖｃ（車速信号ｖ）および回転速度Ｎｍ（回転速度信号Ｎｍｓ）を代入することによりダンパー補償電流Ｉｄを算出する。
【００２２】
仮目標電流決定部２５は、ベース電流算出部２１にて算出されたベース電流Ｉｂ、イナーシャ補償電流算出部２２にて算出されたイナーシャ補償電流Ｉｓおよびダンパー補償電流算出部２３にて算出されたダンパー補償電流Ｉｄに基づいて仮目標電流Ｉｔｆを決定する。仮目標電流決定部２５は、例えば、ベース電流Ｉｂに、イナーシャ補償電流Ｉｓを加算するとともにダンパー補償電流Ｉｄを減算して得た電流を仮目標電流Ｉｔｆとして決定する。
操舵反力補償電流算出部２７については後で詳述する。
【００２３】
最終目標電流決定部２８は、仮目標電流決定部２５にて決定された仮目標電流Ｉｔｆおよび操舵反力補償電流算出部２７にて算出された操舵反力補償電流Ｉｒに基づいて最終的に目標電流Ｉｔを決定する。本実施の形態に係る最終目標電流決定部２８は、仮目標電流決定部２５にて決定された仮目標電流Ｉｔｆに操舵反力補償電流算出部２７にて算出された操舵反力補償電流Ｉｒを加算して得た電流を目標電流Ｉｔとして決定する。
【００２４】
〔制御部〕
制御部３０は、電動モータ１１０の作動を制御するモータ駆動制御部（不図示）と、電動モータ１１０を駆動させるモータ駆動部（不図示）と、電動モータ１１０に実際に流れる実電流Ｉｍを検出するモータ電流検出部（不図示）とを有している。
【００２５】
モータ駆動制御部は、目標電流算出部２０にて最終的に決定された目標電流Ｉｔと、モータ電流検出部にて検出された電動モータ１１０へ供給される実電流Ｉｍとの偏差に基づいてフィードバック制御を行うフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御部（不図示）を有している。また、モータ駆動制御部は、電動モータ１１０をＰＷＭ駆動するためのＰＷＭ（パルス幅変調）信号を生成するＰＷＭ信号生成部（不図示）を有している。
【００２６】
モータ駆動部は、所謂インバータであり、例えば、スイッチング素子として６個の独立したトランジスタ（ＦＥＴ）を備え、６個の内の３個のトランジスタは電源の正極側ラインと各相の電気コイルとの間に接続され、他の３個のトランジスタは各相の電気コイルと電源の負極側（アース）ラインと接続されている。そして、６個の中から選択した２個のトランジスタのゲートを駆動してこれらのトランジスタをスイッチング動作させることにより、電動モータ１１０の駆動を制御する。
モータ電流検出部は、モータ駆動部に接続されたシャント抵抗の両端に生じる電圧から電動モータ１１０に流れる実電流Ｉｍの値を検出する。
【００２７】
〔操舵反力補償電流算出部〕
次に、操舵反力補償電流算出部２７について詳述する。
上述した本実施の形態に係る最終目標電流決定部２８は、仮目標電流決定部２５にて決定された仮目標電流Ｉｔｆと操舵反力補償電流算出部２７にて算出された操舵反力補償電流Ｉｒとに基づいて目標電流Ｉｔを決定する。これは、ラック軸１０５の突出部（ラックエンド）１０５ｂがステアリングギヤボックス１０７の端面１０７ａに突き当たる前に操舵トルクＴに基づいて行うアシストを低減・停止させることで、突き当たるときの衝撃を緩和するとともに、自然な操舵フィーリングを実現する意図である。つまり、ステアリングギヤボックス１０７におけるラック軸１０５の突出部１０５ｂが突き当たる部位に衝撃緩和のためのストッパラバー（ブッシュ）が存在することをステアリング装置１００で疑似的に再現することで、あたかもラック軸１０５の突出部１０５ｂがストッパラバーに突き当たったかのような自然なフィーリング（反力）を具現化する意図である。
【００２８】
より具体的には、制御装置１０は、基本的には、ステアリングホイール１０１に対して一方方向の回転操作力が加えられた場合に一方方向の回転駆動力を生じるように電動モータ１１０の駆動を制御する。ただし制御装置１０は、ラック軸１０５の位置ｐやラック軸１０５の移動速度によっては、一方方向の回転操作力がステアリングホイール１０１に加えられたとしても、電動モータ１１０の一方方向の回転駆動力を減少補正する場合がある。
【００２９】
それゆえ、操舵反力補償電流算出部２７は、ラック軸１０５の位置ｐや移動状態に基づいて操舵反力補償電流Ｉｒを算出する。
操舵反力補償電流算出部２７は、位置ｐにより求まるラック軸１０５の突出部（ラックエンド）１０５ｂとステアリングギヤボックス１０７の端面１０７ａとの距離ｒに基づいて、疑似的に本実施の形態においては存在しないストッパラバーに突き当たったかのような反力Ｆを設定するとともに、この反力Ｆに起因してピニオンシャフト１０６に生じる反力トルクＴｒを算出する。そして、ピニオンシャフト１０６にこの反力トルクＴｒを与えるのに必要な操舵反力補償電流Ｉｒを設定する。なお距離ｒは、ラック軸１０５の移動端からの変位量であると言うこともできる。つまりラック軸１０５の移動端は、この場合、ラック軸１０５の突出部（ラックエンド）１０５ｂであり、この突出部１０５ｂが、ステアリングギヤボックス１０７の端面１０７ａと接触する。ラック軸１０５の移動端からの変位量は、突出部１０５ｂと端面１０７ａとが接触した状態からラック軸１０５が移動した際の、突出部１０５ｂと端面１０７ａとの距離である距離ｒとなる。
【００３０】
ここで、反力Ｆとは、ラック軸１０５の突出部（ラックエンド）１０５ｂがステアリングギヤボックス１０７の端面１０７ａに突き当たった場合に、ラック軸１０５がステアリングギヤボックス１０７から受ける力であり、突き当たる直前に移動している方向とは反対方向の力である。また、反力トルクＴｒとは、ピニオンシャフト１０６に対して、ステアリングホイール１０１の回転操作によるアシスト方向とは反対方向のトルクである。
【００３１】
先ず、距離ｒに基づいて反力Ｆを設定する手法について説明する。
なお、以下の説明において、ステアリングホイール（ハンドル）１０１が右回転された場合にラック軸１０５が図１で見た場合の右方向に移動して車輪１５０が右回転し、ステアリングホイール（ハンドル）１０１が左回転された場合にラック軸１０５が図１で見た場合の左方向に移動して車輪１５０が左回転するものとする。そして、ラック軸１０５が図１で見た場合の右方向に移動した場合をプラス方向とし、左方向に移動した場合をマイナス方向とする。
【００３２】
図４は、ラック軸１０５が左方向（マイナス方向）に移動した場合の、距離ｒと反力Ｆとの関係を示すモデル図である。この場合、ステアリングギヤボックス１０７は、固定とし、ラック軸１０５が左方向（マイナス方向）に移動する場合を考える。このとき反力Ｆは、アシスト力とは逆方向に作用する。そして本実施の形態では、反力Ｆを下記式（１）により算出する。
【００３３】
Ｆ＝（距離ｒの２乗に反比例する逆２乗則により求まる力）＋（ラック軸１０５のフリクション）＋（ラック軸１０５の移動加速度に応じて求まる力）  …（１）
【００３４】
式（１）において、第１項の「距離ｒの２乗に反比例する逆２乗則」は、例えば、クーロンの法則であり、例えば、下記式（２）の磁気力を表すクーロンの法則に基づく式である。本実施の形態では、下記式（２）の磁気力を表すクーロンの法則に基づく式を反力Ｆを表す第１成分とする。また式（２）は、磁気力を表すクーロンの法則に基づく式により求まる力であると言うこともできる。
【００３５】
【数１】
2019130986.tif 000003
【００３６】
本実施の形態では、式（２）において、磁気力を表すクーロンの法則における第１の磁気量ｍ１を、ラック軸１０５の車輪１５０側に関する質量である第１の質量ｍ１とみなすとともに、第２の磁気量ｍ２を、ステアリングギヤボックス１０７に関する質量である第２の質量ｍ２とみなす。
【００３７】
この場合、ラック軸１０５の車輪１５０側に関する質量は、ラック軸１０５に対し車輪１５０側に作用する部材により定まる質量である。つまりラック軸１０５より先の車輪１５０側には、ラック軸１０５と車輪１５０とを繋ぐリンクや車輪１５０等が存在し、ラック軸１０５と路面との間にこれらの部材が有する質量が存在すると考えることができる。またステアリングギヤボックス１０７に関する質量は、ステアリングギヤボックス１０７自体の質量としてもよく、ステアリングギヤボックス１０７の質量に加え、例えば、ステアリングギヤボックス１０７が固定される取り付け部の質量などを含めてもよい。ラック軸１０５の車輪１５０側に関する質量である第１の質量ｍ１や、ステアリングギヤボックス１０７に関する質量である第２の質量ｍ２は、予め定めておく定数とすることができる。
【００３８】
式（２）は、距離ｒがより小さいほどより大きくなり、距離ｒがより大きいほどより小さくなる。疑似的にストッパラバーに突き当たったかのような反力Ｆを再現するためには、距離ｒがより小さくなるほど反力Ｆをより大きくなるようにした方がよいため、このような設定にすることが好ましい。
また式（２）は、第１の質量ｍ１や第２の質量ｍ２がより小さいほどより小さくなり、第１の質量ｍ１や第２の質量ｍ２がより大きいほどより大きくなる量としている。第１の質量ｍ１や第２の質量ｍ２を慣性質量であると捉えると、疑似的にストッパラバーに突き当たったかのような反力Ｆを再現するためには、このように慣性質量を反映させ、慣性質量がより大きくなるほど反力Ｆをより大きくした方が好ましい。
【００３９】
また磁気力を表すクーロンの法則では、式（２）の比例定数ｋｍは、以下の式（３）で表すことができる。本実施の形態では、この式（３）中の透磁率μ０を軸力に関する係数μ０であるとみなす。この軸力は、ラック軸１０５に付与される軸方向の力である。軸力は、例えば、アシスト力が含まれる。また例えば、運転者のステアリングホイール１０１を操舵するときにラック軸１０５に伝達される力が含まれる。さらに車輪１５０からの力であり、車輪１５０からラック軸１０５に伝達される力が含まれる。車輪１５０からの力は、例えば、セルフアライメントトルク（ＳＡＴ）に路面の摩擦係数（路面μ）を乗算した値（路面μ×ＳＡＴ）として表すことができる。路面μやＳＡＴは、周知の技術により求めることができる。またＳＡＴは、ステアリングホイール１０１の操舵角に応じた設定値としてもよい。ただし軸力に関する係数μ０は、これらの力を基に予め定めておく定数とすることができる。そのため比例定数ｋｍも定数とすることができる。
【００４０】
【数２】
2019130986.tif 000004
【００４１】
式（１）の第１項は、軸力に関する係数μ０がより小さいほどより大きくなり、軸力に関する係数μ０がより大きいほどより小さくなる。この軸力は、この場合、図中左方向（マイナス方向）に働き、そして軸力がより大きいほど、図中右方向（プラス方向）に働く反力Ｆは小さくてすむため、このような設定とすることが好ましい。
【００４２】
また式（１）において、第２項の「ラック軸１０５のフリクション」は、例えば、下記式（４）で表すことができる。本実施の形態では、ラック軸１０５のフリクションを、反力Ｆを表す第２成分とする。式（４）において、ｋは、摩擦係数を表し、ｄｒ／ｄｔは、ラック軸１０５の移動速度を表す。ラック軸１０５のフリクションは、摩擦係数ｋがより小さいほどより小さくなり、摩擦係数ｋがより大きいほどより大きくなる。またラック軸１０５のフリクションは、速度依存性があり、ラック軸１０５の移動速度ｄｒ／ｄｔがより小さいほどラック軸１０５のフリクションはより小さくなり、ラック軸１０５の移動速度ｄｒ／ｄｔがより大きいほどラック軸１０５のフリクションはより大きくなる。よってラック軸１０５のフリクションは、摩擦係数ｋとラック軸１０５の移動速度とを乗算した式（４）により表すことができる。また式（４）は、ラック軸１０５の移動速度ｄｒ／ｄｔに応じて求まる力であると言うこともできる。
【００４３】
【数３】
2019130986.tif 000005
【００４４】
式（４）は、ラック軸１０５のフリクションであるため、このフリクションがより小さいほど、疑似的にストッパラバーに突き当たったかのような反力Ｆを再現するために、これに対抗する力（式（４）で表される力）は、より小さくてよい。対してこのフリクションがより大きいほど、疑似的にストッパラバーに突き当たったかのような反力Ｆを再現するために、これに対抗する力（式（４）で表される力）は、より大きくする必要がある。式（４）は、疑似的にストッパラバーに突き当たったかのような反力Ｆを再現するために、ラック軸１０５のフリクションに対抗する力を表すと言うこともできる。
【００４５】
また式（１）において、第３項の「ラック軸１０５の移動加速度に応じて求まる力」は、例えば、下記式（５）で表すことができる。式（５）において、ｍ１は、ラック軸１０５の車輪１５０側に関する質量である第１の質量ｍ１を表し、ｄ２ｒ／ｄｔ２は、ラック軸１０５の移動加速度を表す。そして式（５）は、ラック軸１０５の車輪１５０側に関する質量である第１の質量ｍ１とラック軸１０５の移動加速度とを乗算した値として表される。本実施の形態では、式（５）のラック軸１０５の移動加速度に応じて求まる力を、反力Ｆを表す第３成分とする。
【００４６】
【数４】
2019130986.tif 000006
【００４７】
式（５）は、第１の質量ｍ１やラック軸１０５の移動加速度ｄ２ｒ／ｄｔ２がより小さいほどより小さくなり、第１の質量ｍ１やラック軸１０５の移動加速度ｄ２ｒ／ｄｔ２がより大きいほどより大きくなる。慣性質量である第１の質量ｍ１やラック軸１０５の移動加速度がより大きくなるほど、本実施の形態では存在しないストッパラバーにラック軸１０５の突出部１０５ｂが突き当たるときの力は大きくなると考えられる。よって疑似的にストッパラバーに突き当たったかのような反力Ｆを再現するためには、これに応じ、反力Ｆをより大きくなるようにした方がよいため、このような設定にすることが好ましい。また式（５）は、疑似的にストッパラバーに突き当たったかのような反力Ｆを再現するために、第１の質量ｍ１が移動加速度ｄ２ｒ／ｄｔ２を有するために生じる力に対抗する力を表すと言うこともできる。
【００４８】
なお式（１）を式（２）〜（５）により表した場合、以下の式（６）となる。
【００４９】
【数５】
2019130986.tif 000007
【００５０】
なお反力Ｆを表すのに、式（１）における第１項である第１成分が最も重要な役割を果たす。また反力Ｆを表すのに、第２項である第２成分が次に重要な役割を果たす。よって反力Ｆを表すのに、第１項だけを使用し、第２項および第３項は使用しなくてもよく、第１項および第２項だけ使用し、第３項は使用しなくてもよい。
【００５１】
また反力Ｆを表すのに、式（１）における第２項は、ラック軸１０５のフリクションを表す式（４）としたが、これに限られるものではない。例えば、上述したように、式（４）は、ラック軸１０５の移動速度ｄｒ／ｄｔに応じて求まる力であると言うこともできる。よって第２項を、ラック軸１０５の移動速度ｄｒ／ｄｔに応じて求まる力を表す他の式としてもよい。例えば、第２項を、下記式（７）としてもよい。式（７）でＤは、減衰係数である。この場合、Ｄは、定数とすることができる。
【００５２】
【数６】
2019130986.tif 000008
【００５３】
さらに反力Ｆを表すのに、式（１）における第３項は、ラック軸１０５の移動加速度に応じて求まる力を、上述した式（５）で表したが、これに限られるものではない。例えば、第３項を、下記式（８）としてもよい。式（８）でＭは、ラック軸１０５の質量である。この場合、Ｍは、定数とすることができる。
【００５４】
【数７】
2019130986.tif 000009
【００５５】
また上述した例では、ラック軸１０５が左方向（マイナス方向）に移動した場合の、距離ｒと反力Ｆとの関係について説明したが、ラック軸１０５が右方向（プラス方向）に移動した場合もほぼ同様である。つまりラック軸１０５が右方向（プラス方向）に移動したときは、図１中の左側に位置する方のラック軸１０５の突出部１０５ｂが、図１中の左側に位置する方のステアリングギヤボックス１０７の端面１０７ａに突き当たる場合となる。この場合も反力Ｆを、同様にして求めることができる。ただし反力Ｆの向きは、図４の場合とは逆側になり、図中左方向（マイナス方向）になる。
【００５６】
また上述した例では、距離ｒの２乗に反比例する逆２乗則として、磁気力を表すクーロンの法則を基にしたが、これに限られるものではない。式（２）の形をしていれば、他の逆２乗則であってもよい。
【００５７】
例えば、静電気力を表すクーロンの法則を基にしてもよい。静電気力を表すクーロンの法則は、下記式（９）で表すことができる。そして式（９）においてｑ１は、第１の電荷量、ｑ２は、第２の電荷量である。そして第１の電荷量ｑ１を、ラック軸１０５の車輪１５０側に関する質量である第１の質量ｑ１とみなすとともに、第２の電荷量ｑ２を、ステアリングギヤボックス１０７に関する質量である第２の質量ｑ２とみなすことで、磁気力を表すクーロンの法則の場合と同様に扱うことができる。
【００５８】
【数８】
2019130986.tif 000010
【００５９】
また比例定数ｋ０は、以下の式（１０）で表すことができる。本実施の形態では、この式（１０）中の誘電率ε０を軸力に関する係数ε０であるとみなすことで、磁気力を表すクーロンの法則の場合と同様に扱うことができる。
【００６０】
【数９】
2019130986.tif 000011
【００６１】
次に、反力Ｆに起因してピニオンシャフト１０６に生じる反力トルクＴｒを算出する手法について説明する。
反力トルクＴｒは下記式（１１）を用いて算出する。
−Ｔｒ＝−Ｆ・Ｒ  …（１１）
ここで、Ｒはピニオン１０６ａの回転半径である。
【００６２】
次に、操舵反力補償電流Ｉｒを設定する手法について説明する。
操舵反力補償電流算出部２７は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、反力トルクＴｒと操舵反力補償電流Ｉｒとの対応を示す制御マップに、式（１１）を用いて算出した反力トルクＴｒを代入することにより操舵反力補償電流Ｉｒを算出する。反力トルクＴｒと操舵反力補償電流Ｉｒとの関係は、例えば、反力トルクＴｒがプラス方向に大きくなるに従って操舵反力補償電流Ｉｒがマイナス方向に大きくなる関係となる。
なお、上述した第１の質量ｍ１、第２の質量ｍ２、比例定数ｋｍ、摩擦係数ｋ、回転半径Ｒなどは、予めＲＯＭに記憶しておけばよい。
【００６３】
以上のように構成された目標電流算出部２０においては、仮目標電流決定部２５にて決定された操舵トルクＴに基づく仮目標電流Ｉｔｆに、本実施の形態では存在しないストッパラバーにラック軸１０５の突出部１０５ｂが突き当たったかのような反力Ｆを疑似的に与える操舵反力補償電流Ｉｒを加算して得た電流を目標電流Ｉｔとして決定する。これにより、ラック軸１０５の突出部１０５ｂがステアリングギヤボックス１０７の端面１０７ａに突き当たる前にアシストを低減・停止させることで突き当たるときの衝撃が緩和される。また、ラック軸１０５の突出部１０５ｂがステアリングギヤボックス１０７の端面１０７ａに突き当たる前に、電動モータ１１０の出力を低下させると不自然な操舵フィーリングとなるが、本実施の形態においては、実在しないストッパラバーにラック軸１０５の突出部１０５ｂが突き当たったかのような反力Ｆに相当する荷重分の電動モータ１１０の出力が低下させられるので、このときの操舵フィーリングの再現性が高まり、自然な減衰フィーリングが実現される。また本実施の形態では、ラック軸１０５より先の車輪１５０側も考慮して反力Ｆを算出する。つまりラック軸１０５の車輪１５０側に関する質量、セルフアライメントトルク（ＳＡＴ）、路面の摩擦係数（路面μ）を考慮に入れ反力Ｆを算出する。よって路面や車輪１５０からの力により運転者が感じる操舵フィーリングまでも再現できる。よって運転者にとっては、さらに自然な操舵フィーリングが得られる。
【００６４】
それゆえ、自然な操舵フィーリングを実現しつつ、ラック軸１０５の突出部１０５ｂがステアリングギヤボックス１０７の端面１０７ａに衝突する際の衝撃を緩和するストッパラバー（弾性ブッシュ）などの部材を設ける必要をなくすことができる。また、ラック軸１０５が端面１０７ａに衝突する際の衝撃に備えるために、ステアリング装置１００の強度を上げる必要をなくすことができるので、ステアリング装置１００の小型化や部品点数削減やコスト削減を図ることができる。
【００６５】
次に、第１の質量ｍ１、第２の質量ｍ２、比例定数ｋｍ、摩擦係数ｋの設定について説明する。
図４に示したモデルにおいては、第１の質量ｍ１、第２の質量ｍ２、比例定数ｋｍ、摩擦係数ｋなどのパラメータを任意に設定することで様々なフィーリングを実現することができる。
図５は、第１の質量ｍ１、第２の質量ｍ２、比例定数ｋｍおよび摩擦係数ｋの設定と反力Ｆとの関係を示す図である。
例えば、第１の質量ｍ１、第２の質量ｍ２、比例定数ｋｍおよび摩擦係数ｋを小さな値にすることで、距離ｒに応じて図５に示した設定１のような反力Ｆにすることができる。これにより、ラック軸１０５が端面１０７ａに衝突したことに起因してステアリングホイール１０１に伝わる衝撃力は小さくなる。
【００６６】
逆に、第１の質量ｍ１、第２の質量ｍ２、比例定数ｋｍおよび摩擦係数ｋを大きな値にすることで、距離ｒに応じて図５に示した設定２のような反力Ｆにすることができる。これにより、ラック軸１０５が端面１０７ａに衝突したことに起因してステアリングホイール１０１に伝わる衝撃力は大きくなる。
【００６７】
また、第１の質量ｍ１、第２の質量ｍ２、比例定数ｋｍおよび摩擦係数ｋを、設定１と設定２との間の中間的な値にすることで、距離ｒに応じて図５に示した設定３のような反力Ｆにすることができる。これにより、アシスト量が減少開始する位置およびラック軸１０５の突出部１０５ｂがステアリングギヤボックス１０７の端面１０７ａに衝突したことに起因してステアリングホイール１０１に伝わる衝撃力も、設定１と設定２との間の中間的な特性となる。
【００６８】
このように、第１の質量ｍ１、第２の質量ｍ２、比例定数ｋｍおよび摩擦係数ｋなどのパラメータを任意に設定することで、仕様（用途）に応じた様々なフィーリングを実現することができる。言い換えれば、仕様を変更するのに、ＲＯＭに記憶する第１の質量ｍ１、第２の質量ｍ２、比例定数ｋｍおよび摩擦係数ｋなどの値を変更するだけであるので、簡易に仕様変更を行うことができる。
【００６９】
またここでは、ラック軸１０５が、移動端（距離ｒが０の位置）と移動端から予め定められた距離（距離ｒ０の位置）に設定された制御開始点との間に位置するときは、電動モータ１１０の一方方向の回転駆動力を減少する制御を行ない、他に位置するときは、行なわないようにしている。これによりラック軸１０５が移動端の近傍にある際に、疑似的にストッパラバーに突き当たったかのような反力Ｆを再現することができ、より自然なフィーリングが得られる。
【００７０】
なお、上記実施の形態では、ラックピニオン式を例示したが、その他のラックアシスト式、ディアルピニオン式等にも同様に採用できる。
また上述した例では、ストッパラバー等の衝撃緩衝部材を設けない場合について説明を行なったが、設ける場合でも同様に適用が可能である。この場合、例えば、ラック軸１０５の突出部１０５ｂの一部としてストッパラバー等の衝撃緩衝部材を設け、この衝撃緩衝部材がステアリングギヤボックス１０７の端面１０７ａに突き当たるようにする。このとき上述したような制御を行なえば、突き当たる際に衝撃緩衝部材に作用する力が減少し、その結果、衝撃緩衝部材の劣化が抑制され高寿命化を図ることができる。
【００７１】
また、上述した各実施形態における制御装置１０の構成要素は、ハードウェアによって実現されていても良いし、ソフトウェアによって実現されていても良い。また、本発明の構成要素の一部または全部がソフトウェアで実現される場合には、そのソフトウェア（コンピュータープログラム）は、コンピューター読み取り可能な記録媒体に格納された形で提供することができる。「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭのような携帯型の記録媒体に限らず、各種のＲＡＭやＲＯＭ等のコンピューター内の内部記憶装置や、ハードディスク等の外部記憶装置も含む。
【符号の説明】
【００７２】
１０…制御装置、２０…目標電流算出部、２１…ベース電流算出部、２２…イナーシャ補償電流算出部、２３…ダンパー補償電流算出部、２５…仮目標電流決定部、２７…操舵反力補償電流算出部、２８…最終目標電流決定部、３０…制御部、１００…電動パワーステアリング装置、１０５…ラック軸、１０７…ステアリングギヤボックス、１１０…電動モータ
【図１】
2019130986.tif 000012
【図２】
2019130986.tif 000013
【図３】
2019130986.tif 000014
【図４】
2019130986.tif 000015
【図５】
2019130986.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月27日(2018.4.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線移動によって車輪を転舵させるラック軸を有し、ステアリングホイールの一方方向の回転操作力を前記車輪の一方方向の転動力として伝達する伝達機構と、
前記伝達機構を介して、一方方向の回転駆動力が前記車輪の一方方向の転動力として加えられる電動モータと、
前記ステアリングホイールに対して前記一方方向の回転操作力が加えられた場合に前記一方方向の回転駆動力を生じるように前記電動モータの駆動を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記一方方向の回転操作力が前記ステアリングホイールに加えられたとしても、前記ラック軸の移動端からの変位量の２乗に反比例する逆２乗則により求まる力と、前記ラック軸のフリクションと、前記ラック軸の移動加速度に応じて求まる力とを加算した値に応じて前記電動モータの前記一方方向の回転駆動力を減少し、
前記逆２乗則は、下記式（Ａ）に示すクーロンの法則に基づく式により表される電動パワーステアリング装置。
【数１】
2019130986.tif 000017
（式（Ａ）中、前記クーロンの法則における第１の磁気量ｍ１を、前記ラック軸と路面との間に存在する部材の質量である第１の質量ｍ１とみなすとともに、前記クーロンの法則における第２の磁気量ｍ２を、ステアリングギヤボックスの質量である第２の質量ｍ２とみなす。また前記クーロンの法則における透磁率μ０を軸力に関する係数とみなす。さらにｒは、ラック軸の突出部と前記ステアリングギヤボックスの端面との距離である。）
【請求項２】
前記軸力は、セルフアライメントトルクに路面の摩擦係数を乗算した値が含まれる請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記ラック軸のフリクションは、摩擦係数と前記ラック軸の移動速度とを乗算した式により表される請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記ラック軸の移動加速度に応じて求まる力は、前記ラック軸と路面との間に存在する部材の質量である第１の質量と前記ラック軸の移動加速度とを乗算した値である請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記ラック軸が、前記移動端と前記移動端から予め定められた距離に設定された制御開始点との間に位置するときは、前記電動モータの前記一方方向の回転駆動力を減少する制御を行ない、他に位置するときは、行なわない請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記移動端は、前記ラック軸の突出部とステアリングギヤボックス端面とが接触する箇所である請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項７】
ステアリングホイールに対して一方方向の回転操作力が加えられた場合に前記一方方向の回転駆動力を生じるように電動モータを駆動させる仮の目標電流として仮目標電流を決定する仮目標電流決定部と、
直線移動によって車輪を転舵させるラック軸の移動端からの変位量の２乗に反比例する逆２乗則により求まる力と、前記ラック軸のフリクションと、前記ラック軸の移動加速度に応じて求まる力とを加算した値に応じて前記一方方向の回転駆動力とは反対方向の力である反力を発生する電流として操舵反力補償電流を算出する操舵反力補償電流算出部と、
前記仮目標電流および前記操舵反力補償電流に基づいて、前記電動モータを駆動させる最終的な目標電流として最終目標電流を決定する最終目標電流決定部と、
を備え、
前記逆２乗則は、下記式（Ａ）に示すクーロンの法則に基づく式により表される電動パワーステアリング装置。
【数２】
2019130986.tif 000018
（式（Ａ）中、前記クーロンの法則における第１の磁気量ｍ１を、前記ラック軸と路面との間に存在する部材の質量である第１の質量ｍ１とみなすとともに、前記クーロンの法則における第２の磁気量ｍ２を、ステアリングギヤボックスの質量である第２の質量ｍ２とみなす。また前記クーロンの法則における透磁率μ０を軸力に関する係数とみなす。さらにｒは、ラック軸の突出部とステアリングギヤボックスの端面との距離である。）
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
かかる目的のもと、本発明は、直線移動によって車輪を転舵させるラック軸を有し、ステアリングホイールの一方方向の回転操作力を当該車輪の一方方向の転動力として伝達する伝達機構と、前記伝達機構を介して、一方方向の回転駆動力が前記車輪の一方方向の転動力として加えられる電動モータと、前記ステアリングホイールに対して前記一方方向の回転操作力が加えられた場合に前記一方方向の回転駆動力を生じるように前記電動モータの駆動を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記一方方向の回転操作力が前記ステアリングホイールに加えられたとしても、前記ラック軸の移動端からの変位量の２乗に反比例する逆２乗則により求まる力と、前記ラック軸のフリクションと、前記ラック軸の移動加速度に応じて求まる力とを加算した値に応じて前記電動モータの前記一方方向の回転駆動力を減少し、前記逆２乗則は、下記式（Ａ）に示すクーロンの法則に基づく式により表される電動パワーステアリング装置である。
【数１】
2019130986.tif 000019
（式（Ａ）中、前記クーロンの法則における第１の磁気量ｍ１を、前記ラック軸と路面との間に存在する部材の質量である第１の質量ｍ１とみなすとともに、前記クーロンの法則における第２の磁気量ｍ２を、ステアリングギヤボックスの質量である第２の質量ｍ２とみなす。また前記クーロンの法則における透磁率μ０を軸力に関する係数とみなす。さらにｒは、ラック軸の突出部とステアリングギヤボックスの端面との距離である。）
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
【数２】
2019130986.tif 000020
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
【数３】
2019130986.tif 000021
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
【数４】
2019130986.tif 000022
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
【数５】
2019130986.tif 000023
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
【数６】
2019130986.tif 000024
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
【数７】
2019130986.tif 000025
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
【数８】
2019130986.tif 000026
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
【数９】
2019130986.tif 000027
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
【数１０】
2019130986.tif 000028
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月1日(2018.8.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線移動によって車輪を転舵させるラック軸を有し、ステアリングホイールの一方方向の回転操作力を前記車輪の一方方向の転動力として伝達する伝達機構と、
前記伝達機構を介して、一方方向の回転駆動力が前記車輪の一方方向の転動力として加えられる電動モータと、
前記ステアリングホイールに対して前記一方方向の回転操作力が加えられた場合に前記一方方向の回転駆動力を生じるように前記電動モータの駆動を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記一方方向の回転操作力が前記ステアリングホイールに加えられたとしても、前記ラック軸の移動端からの変位量の２乗に反比例する逆２乗則により求まる力と、前記ラック軸のフリクションと、前記ラック軸の移動加速度に応じて求まる力とを加算した値に応じて前記電動モータの前記一方方向の回転駆動力を減少し、
前記逆２乗則は、下記式（Ａ）に示すクーロンの法則に基づく式により表される電動パワーステアリング装置。
【数１】
2019130986.tif 000029
（式（Ａ）中、前記クーロンの法則における第１の磁気量ｍ１を、前記ラック軸と路面との間に存在する部材の質量である第１の質量ｍ１とみなすとともに、前記クーロンの法則における第２の磁気量ｍ２を、ステアリングギヤボックスの質量である第２の質量ｍ２とみなす。また前記クーロンの法則における透磁率μ０は軸力に関する係数であって、当該軸力は、セルフアライメントトルクに路面の摩擦係数を乗算した値であり、かつ、当該軸力がより大きいほど透磁率μ０が大きい関係となる。さらにｒは、ラック軸の突出部と前記ステアリングギヤボックスの端面との距離である。）
【請求項２】
前記ラック軸のフリクションは、摩擦係数と前記ラック軸の移動速度とを乗算した式により表される請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記ラック軸の移動加速度に応じて求まる力は、前記ラック軸と路面との間に存在する部材の質量である第１の質量と前記ラック軸の移動加速度とを乗算した値である請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記ラック軸が、前記移動端と前記移動端から予め定められた距離に設定された制御開始点との間に位置するときは、前記電動モータの前記一方方向の回転駆動力を減少する制御を行ない、他に位置するときは、行なわない請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記移動端は、前記ラック軸の突出部とステアリングギヤボックス端面とが接触する箇所である請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
ステアリングホイールに対して一方方向の回転操作力が加えられた場合に一方方向の回転駆動力を生じるように電動モータを駆動させる仮の目標電流として仮目標電流を決定する仮目標電流決定部と、
直線移動によって車輪を転舵させるラック軸の移動端からの変位量の２乗に反比例する逆２乗則により求まる力と、前記ラック軸のフリクションと、前記ラック軸の移動加速度に応じて求まる力とを加算した値に応じて前記一方方向の回転駆動力とは反対方向の力である反力を発生する電流として操舵反力補償電流を算出する操舵反力補償電流算出部と、
前記仮目標電流および前記操舵反力補償電流に基づいて、前記電動モータを駆動させる最終的な目標電流として最終目標電流を決定する最終目標電流決定部と、
を備え、
前記逆２乗則は、下記式（Ａ）に示すクーロンの法則に基づく式により表される電動パワーステアリング装置。
【数２】
2019130986.tif 000030
（式（Ａ）中、前記クーロンの法則における第１の磁気量ｍ１を、前記ラック軸と路面との間に存在する部材の質量である第１の質量ｍ１とみなすとともに、前記クーロンの法則における第２の磁気量ｍ２を、ステアリングギヤボックスの質量である第２の質量ｍ２とみなす。また前記クーロンの法則における透磁率μ０は軸力に関する係数であって、当該軸力は、セルフアライメントトルクに路面の摩擦係数を乗算した値であり、かつ、当該軸力がより大きいほど透磁率μ０が大きい関係となる。さらにｒは、ラック軸の突出部とステアリングギヤボックスの端面との距離である。）
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
かかる目的のもと、本発明は、直線移動によって車輪を転舵させるラック軸を有し、ステアリングホイールの一方方向の回転操作力を当該車輪の一方方向の転動力として伝達する伝達機構と、前記伝達機構を介して、一方方向の回転駆動力が前記車輪の一方方向の転動力として加えられる電動モータと、前記ステアリングホイールに対して前記一方方向の回転操作力が加えられた場合に前記一方方向の回転駆動力を生じるように前記電動モータの駆動を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記一方方向の回転操作力が前記ステアリングホイールに加えられたとしても、前記ラック軸の移動端からの変位量の２乗に反比例する逆２乗則により求まる力と、前記ラック軸のフリクションと、前記ラック軸の移動加速度に応じて求まる力とを加算した値に応じて前記電動モータの前記一方方向の回転駆動力を減少し、前記逆２乗則は、下記式（Ａ）に示すクーロンの法則に基づく式により表される電動パワーステアリング装置である。
【数１】
2019130986.tif 000031
（式（Ａ）中、前記クーロンの法則における第１の磁気量ｍ１を、前記ラック軸と路面との間に存在する部材の質量である第１の質量ｍ１とみなすとともに、前記クーロンの法則における第２の磁気量ｍ２を、ステアリングギヤボックスの質量である第２の質量ｍ２とみなす。また前記クーロンの法則における透磁率μ０は軸力に関する係数であって、当該軸力は、セルフアライメントトルクに路面の摩擦係数を乗算した値であり、かつ、当該軸力がより大きいほど透磁率μ０が大きい関係となる。さらにｒは、ラック軸の突出部とステアリングギヤボックスの端面との距離である。）