(57)【要約】【課題】操舵フィーリングを悪化させることなく、衝撃緩衝部材を設けないようにすることができる技術を提供する。【解決手段】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車輪の一方方向の転動力として伝達する伝達機構と、伝達機構を介して、一方方向の回転駆動力が車輪の一方方向の転動力として加えられる電動モータ１１０と、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１１０の駆動を制御する制御装置１０と、を備え、制御装置１０は、一方方向の回転操作力がステアリングホイールに加えられたとしても、ラック軸の変位量および移動速度に応じて電動モータ１１０の一方方向の回転駆動力を減少する。【選択図】図２
2015123807.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、前記ラック軸の変位量および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
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記制御手段は、さらに前記ラック軸の移動加速度をも加味して前記電動モータの一方方向の回転を減少する
ことを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記ステアリングホイールの回転操作を補助するための電流に、前記ラック軸の変位量および移動速度に応じるとともに当該回転操作を補助する方向とは反対方向の電流を加算することにより得た電流を前記電動モータに供給する目標電流とする
ことを特徴とする請求項１または２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、前記ラック軸の変位量が予め定められた閾値を超えて変位するとともに前記車輪を前記一方方向に転動させる方向への移動速度がプラスである場合に、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
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１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】
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】
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。
本発明は、操舵フィーリングを悪化させることなく、衝撃緩衝部材を設けないようにす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、前記ラック軸の変位量および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ことを特徴とする電動パワーステアリング装置である。
【０００６】
ここで、前記制御手段は、さらに前記ラック軸の移動加速度をも加味して前記電動モータの一方方向の回転を減少してもよい。
また、前記制御手段は、前記ステアリングホイールの回転操作を補助するための電流に、前記ラック軸の変位量および移動速度に応じるとともに当該回転操作を補助する方向とは反対方向の電流を加算することにより得た電流を前記電動モータに供給する目標電流としてもよい。
また、前記制御手段は、前記ラック軸の変位量が予め定められた閾値を超えて変位するとともに前記車輪を前記一方方向に転動させる方向への移動速度がプラスである場合に、前記電動モータの前記一方方向の回転駆動力を減少してもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、操舵フィーリングを悪化させることなく、衝撃緩衝部材を設けないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【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】操舵トルクＴおよび車速Ｖｃとベース電流Ｉｂとの対応を示す制御マップの概略図である。
【図５】制御部の概略構成図である。
【図６】（ａ）は、ラック軸が基準位置から右方向（プラス方向）に移動した場合の、変位量ｘと反力Ｆとの関係を示すモデル図である。（ｂ）は、ラック軸が基準位置から左方向に移動した場合の、変位量ｘと反力Ｆとの関係を示すモデル図である。
【図７】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の概略図である。
【図８】減衰係数Ｄ、バネ係数Ｋおよび閾位置ｘｔｈの設定と反力Ｆとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
また、ステアリング装置１００は、転動輪としての左右の前輪１５０の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の回転操作力を前輪１５０の転動力として伝達する伝達機構として機能する。
【００１２】
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（不図示）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の捩れ量に基づいてステアリングホイール１０１の操舵トルクＴを検出するトルクセンサ１０９が設けられている。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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、自動車の移動速度である車速Ｖｃを検出する車速センサ１７０などからの出力信号が入力される。
【００１６】
以上のように構成されたステアリング装置１００は、ステアリングホイール１０１に加えられた操舵トルクＴをトルクセンサ１０９にて検出し、その検出トルクに応じて電動モータ１１０を駆動し、電動モータ１１０の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力をアシストする。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
図４は、操舵トルクＴおよび車速Ｖｃとベース電流Ｉｂとの対応を示す制御マップの概略図である。
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との対応を示す図４に例示した制御マップに、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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
次に、制御部３０について詳述する。
図５は、制御部３０の概略構成図である。
制御部３０は、図５に示すように、電動モータ１１０の作動を制御するモータ駆動制御部３１と、電動モータ１１０を駆動させるモータ駆動部３２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３３とを有している。
モータ駆動制御部３１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３３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４０と、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６０とを有している。
【００２６】
フィードバック制御部４０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３３にて検出された実電流Ｉｍとの偏差を求める偏差演算部４１と、その偏差がゼロとなるようにフィードバック処理を行うフィードバック（Ｆ／Ｂ）処理部４２とを有している。
【００２７】
フィードバック（Ｆ／Ｂ）処理部４２は、目標電流Ｉｔと実電流Ｉｍとが一致するようにフィードバック制御を行うものであり、例えば、偏差演算部４１にて算出された偏差に対して、比例要素で比例処理し、積分要素で積分処理し、加算演算部でこれらの値を加算する。
ＰＷＭ信号生成部６０は、フィードバック制御部４０からの出力値に基づいて電動モータ１１０をＰＷＭ（パルス幅変調）駆動するためのＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号を出力する。
【００２８】
モータ駆動部３２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３３は、モータ駆動部３２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。
【００２９】
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。
【００３０】
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の駆動を制御するが、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。
【００３１】
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、ラック軸１０５の基準位置からの変位量ｘ（位置ｐと基準位置との差）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。
【００３２】
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。
【００３３】
先ず、ラック軸１０５の基準位置からの変位量ｘ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前輪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前輪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の変位量ｘの符号をプラス、左方向に移動した場合の変位量ｘの符号をマイナスとする。
【００３４】
図６（ａ）は、ラック軸１０５が基準位置から右方向（プラス方向）に移動した場合の、変位量ｘと反力Ｆとの関係を示すモデル図である。図６（ｂ）は、ラック軸１０５が基準位置から左方向に移動した場合の、変位量ｘと反力Ｆとの関係を示すモデル図である。図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、本実施の形態においては、バネ・ダンパ系の衝撃吸収機構のモデルを用いている。
【００３５】
操舵反力補償電流算出部２７は、ラック軸１０５が基準位置から右方向に移動した場合（ｘ＞０である場合）、ラック軸１０５の変位量ｘにおける閾位置をｘｔｈ（ｘｔｈは正の値）として、ｘ−ｘｔｈ＞０（ｘ＞ｘｔｈ）であり、かつラック軸１０５の移動速度が零より大きい（ｄｘ／ｄｔ＞０）場合は下記式（１ａ）を用いて算出した値を反力Ｆとして設定する。他方、ｘ−ｘｔｈ≦０（ｘ≦ｘｔｈ）の場合やラック軸１０５の移動速度が零以下（ｄｘ／ｄｔ≦０）の場合は反力Ｆを零に設定する。
Ｆ＝Ｍ・ｄ２ｘ／ｄｔ２＋Ｄ・ｄｘ／ｄｔ＋Ｋ・（ｘ−ｘｔｈ）…（１ａ）
ここで、Ｍはラック軸１０５の質量、Ｄは減衰係数、Ｋはバネ係数である。
【００３６】
一方、操舵反力補償電流算出部２７は、ラック軸１０５が基準位置から左方向（マイナス方向）に移動した場合（ｘ＜０である場合）、ラック軸１０５の変位量ｘにおける閾位置をｘｔｈ（ｘｔｈは正の値）として、ｘ≧−ｘｔｈ（ｘ＋ｘｔｈ≧０）である場合やラック軸１０５の移動速度が零以上（ｄｘ／ｄｔ≧０）である場合は反力Ｆを零に設定する。他方、ｘ＜−ｘｔｈ（ｘ＋ｘｔｈ＜０）であり、かつラック軸１０５の移動速度が零より小さい（ｄｘ／ｄｔ＜０）場合は下記式（１ｂ）を用いて算出した値を反力Ｆとして設定する。
Ｆ＝Ｍ・ｄ２ｘ／ｄｔ２＋Ｄ・ｄｘ／ｄｔ＋Ｋ・（ｘ＋ｘｔｈ）…（１ｂ）
なお、操舵反力補償電流算出部２７は、ラック軸位置検出部８０から出力されたラック軸位置信号Ｐｓに基づいてラック軸１０５の位置ｐを把握するとともに、この位置ｐに基づいて、変位量ｘ、ラック軸１０５の移動速度（ｄｘ／ｄｔ）、ラック軸１０５の移動加速度（ｄ２ｘ／ｄｔ２）を算出することを例示することができる。
【００３７】
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（２）を用いて算出する。
−Ｔｒ＝−Ｆ・ｒ…（２）
ここで、ｒはピニオン１０６ａの回転半径である。
【００３８】
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。
図７は、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の概略図である。図７に示した制御マップにおいては、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。
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との対応を示す図７に例示した制御マップに、式（２）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。
なお、ラック軸１０５の質量Ｍ、減衰係数Ｄ、バネ係数Ｋ、閾位置ｘｔｈ、式（１ａ）、式（１ｂ）、式（２）、ピニオン１０６ａの回転半径ｒなどは、予めＲＯＭに記憶しておけばよい。
【００３９】
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、自然な減衰フィーリングが実現される。
【００４０】
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。
【００４１】
次に、減衰係数Ｄ、バネ係数Ｋ、閾位置ｘｔｈの設定について説明する。
図６（ａ）および図６（ｂ）に示したバネ・ダンパ系の衝撃吸収機構のモデルにおいては、減衰係数Ｄ、バネ係数Ｋおよび閾位置ｘｔｈ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８は、減衰係数Ｄ、バネ係数Ｋおよび閾位置ｘｔｈの設定と反力Ｆとの関係を示す図である。
例えば、減衰係数Ｄ、バネ係数Ｋおよび閾位置ｘｔｈを小さな値にすることで、変位量ｘに応じて図８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に衝突する前の早い段階からアシスト量が減少するものの、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。
【００４２】
逆に、減衰係数Ｄ、バネ係数Ｋおよび閾位置ｘｔｈを大きな値にすることで、変位量ｘに応じて図８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に衝突する直前になってアシスト量が減少する。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に衝突する直前になってアシスト量が減少することにより、例えば、車庫入れ時など、ステアリングホイール１０１を最大操舵角近辺まで（閾位置ｘｔｈに至る前まで）回転させたとしても所望のアシスト力を維持することができる。
【００４３】
また、減衰係数Ｄ、バネ係数Ｋおよび閾位置ｘｔｈを、設定１と設定２との間の中間的な値にすることで、変位量ｘに応じて図８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。
【００４４】
このように、減衰係数Ｄ、バネ係数Ｋおよび閾位置ｘｔｈ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に記憶する減衰係数Ｄ、バネ係数Ｋおよび閾位置ｘｔｈ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。
【００４５】
なお、上述した実施の形態において、反力Ｆを算出するのに、ラック軸１０５の変位量ｘ、移動速度、移動加速度を加味した式（１ａ）、（１ｂ）を用いているが、特にかかる式に限定されない。例えば、ラック軸１０５の変位量ｘおよび移動速度のみを加味した式を用いてもよい。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。
【符号の説明】
【００４６】
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、８０…ラック軸位置検出部、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】
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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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