(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵補助をする電動機の動力を操舵機構に伝達する経路に、前記電動機の出力軸と前記操舵機構との間の一定の有限な動作範囲の機械的な遊びによって、前記電動機の出力軸の回転角度位置と前記操舵機構の状態とが、互いに力がほぼ作用しない、前記動作範囲内では、前記動力の伝達をほぼ切断する状態である、機械的な遊びによる前記動力の伝達をほぼ切断する不感帯を生じさせる機構と、その前記不感帯を生じさせる機構の機械的な遊びの状態を検出する不感帯センサとを備えて、操舵補助をするときには、制御装置が、前記電動機の出力軸の回転角度位置を操舵補助をする方向に応じた所定の方向に変化させて、前記不感帯を生じさせる機構を前記動作範囲の所定の側の端部となる状態にして、前記動力の伝達を接続すると共に、操舵力や車速に応じたトルクを前記電動機の出力軸に出力することにより、前記操舵機構の操舵補助を行い、また、操舵補助をしないときには、前記不感帯を生じさせる機構が前記動力の伝達をほぼ切断している状態から、前記動作範囲の端部の前記動力の伝達を接続する状態になろうとする変化に対して、制御装置が、前記不感帯センサからの信号を用いて、前記電動機の出力軸の回転角度位置を変えて、前記不感帯を生じさせる機構が前記動力の伝達をほぼ切断する状態を保つように制御することを特徴とす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、電動機を用いて操舵補助をする電動パワーステアリング装置に関し、操舵補助をしないときに操舵補助機構が操舵機構の動きを妨げないようにする、操舵補助機構の構造と制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来の電動パワーステアリング装置における操舵補助機構の操舵補助をする電動機の動力を操舵機構に伝達する機構は、微小な動きも双方向に伝達するように構成されているため、操舵補助をしないときに制御装置が電動機の駆動電流を止めている状態では、操舵機構の僅かな動きでも操舵機構が操舵補助機構を動かすようになるが、操舵補助機構の内部には摺動する部分があるので摩擦力が働いて、操舵補助機構は操舵機構の動きを止めるように作用する。【０００３】  そのため、操舵補助をしないときに、その摩擦力によって運転者の操舵力が大きくなるだけでなく、車両を旋回状態から直進状態に戻す操舵では、車両が自ら直進に戻ろうとするセルフアライニングトルクだけでは操舵機構が直進位置まで戻らないとか、車両がほぼ直進するなど、操舵補助が不要で、しかも、操舵機構の動きが緩慢で時には停止することもある操舵では、操舵補助機構の内部の摺動する部分が動摩擦になったり静止摩擦になったりして摩擦力が変わるため、運転者が操舵力に不自然な変化を感じるなど、操舵補助機構を持たないマニュアルの操舵機構のように自然で滑らかな操舵フィーリングを得ることは困難であった。【０００４】  そこで、これらを解決するために、［特許文献１］、［特許文献２］では、操舵補助機構の内部に複数ある摩擦力の中でも、特に操舵補助をする電動機の内部の摩擦力は、動力を伝達する機構での摩擦力を大きくさせ、さらに減速する機構で倍力されて、大きな力で操舵機構を止めるように作用するので、操舵補助をする電動機の出力軸に摩擦式クラッチ機構を設けて、操舵補助が不要なときには、摩擦式クラッチ機構により電動機との動力の伝達を切断して、操舵補助機構が操舵機構を止めようとする力を小さくするようにしている。
【先行技術文献】
【０００５】
【特許文献１】  特開昭６１−３７５８１号公報
【特許文献２】  特開平１１−５９４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  しかしながら、従来の操舵補助をする電動機の出力軸に摩擦式クラッチ機構を設けて、動力の伝達を接続や切断をする技術は、動力の伝達を切断しているときの操舵フィーリングは改善されるものの、動力の伝達を接続や切断をするときに、電動機と摩擦式クラッチ機構という２つの要素を正確に制御して、運転者が操舵力に不自然な変化を感じない程度の滑らかさで動力の伝達を接続や切断をすることは困難である。そのため、様々な状況で良好な操舵フィーリングは得られなかった。【０００７】  本発明は、上述のような事情に鑑み、操舵補助をする状態と操舵補助をしない状態を滑らかに切り換えることが可能で、操舵補助をするときには、操舵力が小さくて快適な、従来の電動パワーステアリング装置と同等の操舵フィーリングが得られ、操舵補助をしないときには、操舵補助機構を持たないマニュアルの操舵機構とほぼ同等の滑らかで自然な操舵フィーリングが得られる電動パワーステアリング装置を実現することを目的にするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明による電動パワーステアリング装置は、上記の課題を解決するために、操舵補助をする電動機の動力を操舵機構に伝達する経路に、前記電動機の出力軸と前記操舵機構との間の一定の有限な動作範囲の機械的な遊びによって、前記電動機の出力軸の回転角度位置と前記操舵機構の状態とが、互いに力がほぼ作用しない、前記動作範囲内では、前記動力の伝達をほぼ切断する状態である、機械的な遊びによる前記動力の伝達をほぼ切断する不感帯を生じさせる機構と、その前記不感帯を生じさせる機構の機械的な遊びの状態を検出する不感帯センサとを備えて、操舵補助をするときには、制御装置が、前記電動機の出力軸の回転角度位置を操舵補助をする方向に応じた所定の方向に変化させて、前記不感帯を生じさせる機構を前記動作範囲の所定の側の端部となる状態にして、前記動力の伝達を接続すると共に、操舵力や車速に応じたトルクを前記電動機の出力軸に出力することにより、前記操舵機構の操舵補助を行い、また、操舵補助をしないときには、前記不感帯を生じさせる機構が前記動力の伝達をほぼ切断している状態から、前記動作範囲の端部の前記動力の伝達を接続する状態になろうとする変化に対して、制御装置が、前記不感帯センサからの信号を用いて、前記電動機の出力軸の回転角度位置を変えて、前記不感帯を生じさせる機構が前記動力の伝達をほぼ切断する状態を保つように制御するものである。【０００９】  また、前記不感帯を生じさせる機構が前記動力の伝達をほぼ切断する状態を保つ前記制御において、操舵トルクの方向と大きさ及び車速に応じて前記不感帯を生じさせる機構の機械的な遊びの制御目標状態を変化させるものである。【００１０】  そして、前記不感帯を生じさせる機構の前記動力の伝達を接続および切断をする部分には弾性部材を備えて、前記弾性部材を圧縮することにより前記動力の伝達を接続して操舵補助を行うものである。
【発明の効果】
【００１１】  本発明によれば、操舵補助をするときには、制御装置が、不感帯センサからの信号に関わりなく、従来の電動パワーステアリング装置と同様に、操舵補助をする電動機の出力トルクを制御して操舵補助を行うことにより、不感帯を生じさせる機構が動力の伝達を接続する状態になり、操舵力が小さくて快適な、従来の電動パワーステアリング装置と同等の操舵フィーリングが得られ、また、操舵補助をしないときには、制御装置が、不感帯センサからの信号を用いて、操舵機構の動きに応じて操舵補助をする電動機の出力軸の回転角度位置を変えることにより、不感帯を生じさせる機構が動力の伝達をほぼ切断する状態を保つように制御するので、操舵機構は操舵補助機構に殆ど妨げられずに動くことが出来るようになり、操舵補助機構を持たないマニュアルの操舵機構とほぼ同等の自然で滑らかな操舵フィーリングが得られるようになる。【００１２】  また、不感帯を生じさせる機構が動力の伝達をほぼ切断する状態を保つ制御において、操舵トルクの方向と大きさ及び車速に応じて不感帯を生じさせる機構の機械的な遊びの制御目標状態を変化させて、不感帯を生じさせる機構の動力の伝達を接続および切断する部分での衝撃を小さくするように制御するので、操舵補助をする状態と操舵補助をしない状態は滑らかに切り換えられるようになる。【００１３】  そして、不感帯を生じさせる機構が動力の伝達を接続および切断をする部分には弾性部材を備えて、その弾性部材を圧縮や膨張させることにより操舵補助をする力を徐々に増大や減少させるので、上記の効果に加え、操舵補助をする状態と操舵補助をしない状態は更に滑らかに切り換えられるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】  本発明を用いた操舵補助機構１００をステアリング軸２０の軸方向から見た一部断面の図である。
【図２】  ウオーム１１０の軸方向の位置が２個の軸受１６０Ｒ、１６０Ｌの間の中央付近にある状態の主要部品の位置関係を説明する図である。
【図３】  ウオーム１１０を時計方向ＣＷに回転させてステアリング軸２０を時計方向ＣＷに操舵補助を開始する状態の図である。
【図４】  ウオーム１１０を反時計方向ＣＣＷに回転させてステアリング軸２０を反時計方向ＣＣＷに操舵補助を開始する状態の図である。
【図５】  ウオーム１１０が右Ｒの軸方向に移動した状態のウオーム１１０とフォトインタラプタ６０との関係を説明する図である。
【図６】  ウオーム１１０が左Ｌの軸方向に移動した状態のウオーム１１０とフォトインタラプタ６０との関係を説明する図である。
【図７】  本発明の操舵補助制御と不感帯制御の基本特性と関係を説明する図である。
【図８】  本発明の演算部４１における制御処理の概略を示すフローチャートである。
【図９】  本発明を用いた電動パワーステアリング装置の全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】  以下、本発明の実施の形態の一例を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】  図９は、本発明を用いた電動パワーステアリング装置の全体構成図である。電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイール１０を回転させると転舵輪９０Ｒ、９０Ｌが転舵されるマニュアルの操舵機構に操舵補助装置が取り付けられている。操舵補助装置を取り付ける位置は、ステアリング軸２０のステアリングホイール１０に近い側にトルクセンサ３０が、遠い側に操舵補助機構１００が取り付けられている。そして、これらの外部に制御装置４０が取り付けられている。制御装置４０の内部には演算部４１と駆動部４２とがあって、演算部４１にはプログラムを実行するマイクロプロセッサを中心に各種センサからの入力インターフェース、Ａ／Ｄ変換器、メモリー等の周辺ＬＳＩおよび駆動部４２への出力インターフェースを備えている。演算部４１の入力インターフェースにはトルクセンサ３０からの操舵トルク信号ＶＴ、不感帯センサ２００からの不感帯信号ＶＤ、車速センサ５０からの車速信号ＶＳが入力されている。そして、演算部４１は、それらの入力信号に応じて処理した結果により、電動機７０の回転方向と電流の大きさを指示する信号を出力インターフェースから駆動部４２へ出力する。駆動部４２は、演算部４１からの指示に応じたＰＷＭ方式の駆動電流Ｉを電動機７０に出力することにより操舵補助を行うようになっている。
【００１７】  図１は、本発明を用いた操舵補助機構１００をステアリング軸２０の軸方向から見た一部断面の図である。操舵補助機構１００は、電動機７０、ウオーム１１０とウオームホイール１２０とで構成される減速して動力を伝達する機構、不感帯センサ２００などから構成され、それらはハウジング１０１に取り付けられて一体となっている。
【００１８】  ウオームホイール１２０は、ハウジング１０１に取り付けられた図示しない軸受により回転可能に支持されているステアリング軸２０に取り付けられ、ステアリング軸２０と一体となって回転する。
【００１９】  ウオーム１１０の歯部１１０ｚの軸方向の両側にはフランジ部１１０ｃ、１１０ｅがあり、それに続いて軸部１１０ｂ、１１０ｆがある。そして、その軸部１１０ｂ、１１０ｆには、弾性リング１４０がフランジ部１１０ｃ、１１０ｅに接するように嵌められており、さらに、その外側に軸受１６０Ｒ、１６０Ｌが嵌め合わされている。２個の軸受１６０Ｒ、１６０Ｌは、外輪部が止め輪１０４と押さえネジ１０６および固定ナット１０８でハウジング１０１に固定されていて、ウオーム１１０の歯部１１０ｚとウオームホイール１２０の歯部１２０ｚが噛み合う位置に、ウオーム１１０を軸中心周りに回転可能に支持している。
【００２０】  図２は、ウオーム１１０の軸方向の位置が２個の軸受１６０Ｒ、１６０Ｌの間の中央付近にある状態の主要部品の位置関係を示す図である。ウオーム１１０の軸部１１０ｂ、１１０ｆと軸受１６０Ｒ、１６０Ｌの内径部およびウオーム１１０の端部１１０ａと図１に示す電動機７０の出力軸７１の内径部７１ａとは、いずれも小さい摩擦力で擦れ合う隙間嵌めとなっており、さらに、２個の軸受１６０Ｒ、１６０Ｌの内側の距離である長さＭ１は、２個の弾性リング１４０がウオーム１１０のフランジ部１１０ｃ、１１０ｅに接しているときの外側の長さＭ２よりも長いため、弾性リング１４０と軸受１６０Ｒ、１６０Ｌの間には隙間ＧＲ、ＧＬがある。そのため、ウオーム１１０は、軸中心周りの回転だけでなく、隙間ＧＲ＝０または隙間ＧＬ＝０になるまでは軸方向にも容易に移動可能となっている。
【００２１】  また、図１で示すように、ウオーム１１０の端部１１０ａの外径部と電動機７０の出力軸７１の内径部７１ａは、断面が歯車形のスプライン方式で嵌め合わされているため、ウオーム１１０が軸方向の移動可能な範囲内のどこに移動してもウオーム１１０と電動機７０の出力軸７１は一体となって回転する。
【００２２】  そして、このウオーム１１０の軸方向の位置は、不感帯センサ２００として用いているフォトインタラプタ６０により検出される。図１に示すように、フォトインタラプタ６０は、回路基板２０１に取り付けられて、さらに、支持部材２０２によりハウジング１０１に固定されている。そして、このフォトインタラプタ６０は、図５、図６で示すように、発光素子６２と受光素子６３の一対がコの字形の断面のケース６１に納められたもので、発光素子６２から幅が幅Ｗの検出光６４がケース６１に開けられた出射スリット６１ａから出て、ケース６１のコの字形の内側の検出部を通り、ケース６１に開けられた入射スリット６１ｂに入り受光素子６３に到達するようになっている。そして、ウオーム１１０の端部１１０ｓは検出光６４の一部を遮る位置に配置されているため、ウオーム１１０の軸方向の位置が変化すると受光素子６３に到達する検出光６４の幅が変化する。図５のように、ウオーム１１０が右Ｒの軸方向に移動すると受光素子６３に到達する検出光６４の幅は幅ＷＲであるが、図６のように、ウオーム１１０が左Ｌの軸方向に移動すると受光素子６３に到達する検出光６４の幅は幅ＷＬとなり減少する。そして、この受光素子６３に到達する検出光６４の幅の変化は、受光素子６３の受光量の変化となり、さらに受光素子６３を通る電流の変化となるから、この電流の値によりウオーム１１０の軸方向の位置を知ることが出来る。後述するように、本発明の実施の形態では、ウオーム１１０の軸方向の位置によって動力の伝達に不感帯を生じさせる機構の機械的な遊びの状態を検出することができるから、この電流を不感帯信号ＶＤとして制御装置４０に出力する。
【００２３】  次に、上述のようにウオーム１１０が軸方向に移動可能となっている操舵補助機構１００のウオーム１１０とウオームホイール１２０の動きについて、図２のように、ウオーム１１０の軸方向の位置が隙間ＧＲ＞０且つ隙間ＧＬ＞０の状態から、電動機７０の出力軸７１を回転させる場合と、ステアリング軸２０を回転させる場合について説明する。
【００２４】  先ず、図２のように、ウオーム１１０の軸方向の位置が隙間ＧＲ＞０且つ隙間ＧＬ＞０の状態から、ウオーム１１０がＸ−Ｘ断面の時計方向ＣＷに回転する方向に電動機７０の出力軸７１を回転させると、ウオーム１１０の歯部１１０ｚとウオームホイール１２０の歯部１２０ｚは噛み合っており、さらに、ウオーム１１０は軸方向にも容易に移動可能となっているから、初めにウオーム１１０は回転しながら螺旋状の歯部１１０ｚをウオームホイール１２０の歯部１２０ｚに沿わせて左Ｌの軸方向に移動する。そして、図３のように、隙間ＧＬ＝０になってから更にウオーム１１０がＸ−Ｘ断面の時計方向ＣＷに回転する方向に電動機７０の出力軸７１を回転させると、ウオーム１１０は更に左Ｌの軸方向に移動しようとするが、軸受１６０Ｌはハウジング１０１に固定されているので、ウオーム１１０のフランジ部１１０ｅと軸受１６０Ｌとの間で弾性リング１４０を圧縮するようになる。そして、そのときの弾性リング１４０を圧縮する反力でウオーム１１０の歯部１１０ｚがウオームホイール１２０を時計方向ＣＷに回転させてステアリング軸２０を時計方向ＣＷに操舵補助をするようになる。
【００２５】  同様に、図２のように、ウオーム１１０の軸方向の位置が隙間ＧＲ＞０且つ隙間ＧＬ＞０の状態から、ウオーム１１０がＸ−Ｘ断面の反時計方向ＣＣＷに回転する方向に電動機７０の出力軸７１を回転させると、初めにウオーム１１０は回転しながら螺旋状の歯部１１０ｚをウオームホイール１２０の歯部１２０ｚに沿わせて右Ｒの軸方向に移動する。そして、図４のように、隙間ＧＲ＝０になってから更にウオーム１１０がＸ−Ｘ断面の反時計方向ＣＣＷに回転するように電動機７０の出力軸７１を回転させると、ウオーム１１０は更に右Ｒの軸方向に移動しようとするが、軸受１６０Ｒはハウジング１０１に固定されているので、ウオーム１１０のフランジ部１１０ｃと軸受１６０Ｒとの間で弾性リング１４０を圧縮するようになる。そして、そのときの弾性リング１４０を圧縮するする反力でウオーム１１０の歯部１１０ｚがウオームホイール１２０を反時計方向ＣＣＷに回転させてステアリング軸２０を反時計方向ＣＣＷに操舵補助をするようになる。
【００２６】  尚、上述のように、ステアリング軸２０を操舵補助をするときは、電動機７０の出力軸７１がウオーム１１０をＸ−Ｘ断面の時計方向ＣＷまたは反時計方向ＣＣＷに回転させて行うが、いずれの方向に操舵補助をするときも弾性リング１４０はウオーム１１０のフランジ部１１０ｃ、１１０ｅと軸受１６０Ｒ、１６０Ｌの間で大きな力で圧縮され、その反力が操舵補助をする力となる。そのため、弾性リング１４０は、大きな力で圧縮されても永久変形しない構造になっている。図５で示すように、弾性リング１４０はゴムなどの比較的柔らかい弾性材１４１と金属製の保持器１４２から構成され、それらは外れないように一体となっている。そして、図５のように、隙間ＧＬ＞０のときの弾性リング１４０は厚さＴ０であるが、ウオーム１１０が左Ｌの軸方向に移動すると、先ず、弾性材１４１が軸受１６０Ｌに接触して隙間ＧＬ＝０になり、更にウオーム１１０が左Ｌの軸方向に移動すると、フランジ部１１０ｅは弾性材１４１を厚さ方向に圧縮を始める。この圧縮するときの弾性リング１４０の反力は、弾性材１４１の断面形状が山型であるため、圧縮の始めは小さく、徐々に大きくなる。そして、図６のように、保持器１４２の厚さとほぼ同じ厚さＴ１となり、更にウオーム１１０を左Ｌの軸方向に移動させようとする大きな力は、弾性材１４１が永久変形する前に、金属製の保持器１４２が受け止めるようになっている。
【００２７】  次に、図２のように、ウオーム１１０の軸方向の位置が隙間ＧＲ＞０且つ隙間ＧＬ＞０の状態から、ステアリング軸２０を時計方向ＣＷに回転させると、ステアリング軸２０と一体となって回転するウオームホイール１２０の歯部１２０ｚとウオーム１１０の歯部１１０ｚは噛み合っており、さらに、ウオーム１１０は軸方向にも容易に移動可能となっているから、初めにウオームホイール１２０はウオーム１１０を右Ｒの軸方向に移動させる。そして、隙間ＧＲ＝０になってから更にステアリング軸２０を時計方向ＣＷに回転させると、ウオームホイール１２０はウオーム１１０を更に右Ｒの軸方向に移動させようとするが、軸受１６０Ｒはハウジング１０１に固定されているので、ウオーム１１０のフランジ部１１０ｃが弾性リング１４０を少し圧縮した後は、ウオームホイール１２０は、ウオーム１１０を軸方向に移動させることが出来なくなり、歯部１２０ｚをウオーム１１０の歯部１１０ｚの螺旋に沿って移動させて、ウオーム１１０と電動機７０の出力軸７１をＸ−Ｘ断面の時計方向ＣＷに回転させるようになる。
【００２８】  同様に、図２のように、ウオーム１１０の軸方向の位置が隙間ＧＲ＞０且つ隙間ＧＬ＞０の状態から、ステアリング軸２０を反時計方向ＣＣＷに回転させると、ステアリング軸２０と一体となって回転するウオームホイール１２０は、初めにウオーム１１０を左Ｌの軸方向に移動させる。そして、隙間ＧＬ＝０になってから更にステアリング軸２０を反時計方向ＣＣＷに更に回転させると、ウオームホイール１２０はウオーム１１０を更に左Ｌの軸方向に移動させようとするが、軸受１６０Ｌはハウジング１０１に固定されているので、ウオーム１１０のフランジ部１１０ｅが弾性リング１４０を少し圧縮した後は、ウオームホイール１２０は、ウオーム１１０を軸方向に移動させることが出来なくなり、歯部１２０ｚをウオーム１１０の歯部１１０ｚの螺旋に沿って移動させて、ウオーム１１０と電動機７０の出力軸７１をＸ−Ｘ断面の反時計方向ＣＣＷに回転させるようになる。
【００２９】  以上の説明のように、ウオーム１１０の軸方向の位置が隙間ＧＲ＞０且つ隙間ＧＬ＞０の状態から、電動機７０の出力軸７１またはステアリング軸２０のどちらを回転させても、最初にウオーム１１０が軸方向に移動を始める。そして、ウオーム１１０がフランジ部１１０ｃ、１１０ｅで弾性リング１４０を圧縮しない状態で軸方向に移動するときには、ウオーム１１０が他の部品と摺動する部分での摩擦力や、ウオーム１１０の軸方向の移動や軸中心周りの回転が加速や減速をするときの慣性力など、電動機７０の出力軸７１とステアリング軸２０との間には互いの動きに影響を与える僅かな力は作用するが、電動機７０の出力軸７１またはステアリング軸２０の回転角度位置の変化は殆どウオーム１１０を軸方向に移動させるだけの遊びで、どちらからの動力の伝達もほぼ切断する不感の状態である。そのため、本実施の形態では、ウオーム１１０が軸方向に移動できることが操舵補助をする電動機７０の動力の伝達をほぼ切断する不感帯を生じさせる機構となっている。以後、図２のように、ウオーム１１０の軸方向の位置が隙間ＧＲ＞０且つ隙間ＧＬ＞０の状態を「ウオーム１１０が不感帯の中に位置する」と表現する。
【００３０】  次に、このように構成された、本発明を用いた電動パワーステアリング装置の制御装置４０による操舵補助制御と不感帯制御について説明する。
【００３１】  図７は、本発明の操舵補助制御と不感帯制御の基本特性と関係を説明する図である。先ず、操舵補助制御は、操舵トルクＴＳが図７（１）操舵補助制御で示す不感帯制御範囲Ｆの外側となっている、操舵トルクＴＳが大きくて操舵補助が必要なときに、操舵補助トルクＴＡを制御することにより行う。方法としては、従来の電動パワーステアリング装置と同様に電動機７０の駆動電流Ｉの増減で行い、操舵補助特性曲線Ａｃｗ、Ａｃｃｗのように、操舵トルクＴＳが大きくなるに従い操舵補助トルクＴＡを増大させ、操舵トルクＴＳがある程度以上になると操舵補助トルクＴＡを予め設定された最大値にする。そして、この操舵補助制御のときは、ウオーム１１０の軸方向の位置は制御しないで、操舵補助をする方向により定まる移動に任せるが、図７（２）不感帯制御の破線で描かれた曲線Ｈｃｗ、Ｈｃｃｗのように、操舵補助トルクＴＡが大きくなるに従い、ウオーム１１０は操舵補助を開始する隙間ＧＲ＝０または隙間ＧＬ＝０となる位置から更に弾性リング１４０の最大の変形量ｔ（＝厚さＴ０−厚さＴ１）となるＲｍａｘまたはＬｍａｘの位置まで移動する。また、図示しないが、この操舵補助制御の特性は車速によっても変化させる。車速が遅いときは、不感帯制御範囲Ｆを狭くし、操舵補助トルクＴＡも急峻に増大させて最大値も大きくする。車速が速くなると、不感帯制御範囲Ｆを拡げて、操舵補助トルクＴＡも緩やかに増大させ最大値も小さくする。尚、図７の何れの記号の添え字もｃｗは時計方向でｃｃｗは反時計方向である。
【００３２】  次に、不感帯制御は、操舵トルクＴＳが図７（１）操舵補助制御で示す不感帯制御範囲Ｆの内側となっている、操舵トルクＴＳが小さくて操舵補助が不要なときに、図７（２）不感帯制御で示すように、操舵トルクＴＳに応じてウオーム１１０の軸方向の位置を制御することにより行う。上述のように、ウオーム１１０が不感帯の中に位置するときは、どちらからの動力の伝達もほぼ切断する不感の状態であるので、操舵補助機構１００を取り付けたことによるステアリング軸２０を回転させる操舵トルクＴＳの増加は僅かなため、操舵機構の動きは操舵補助機構１００に殆ど妨げられず、あたかも操舵補助機構１００を持たないマニュアルの操舵機構の車両とほぼ同じとなる。しかし、図２のように、ウオーム１１０が弾性リング１４０を圧縮しないで軸方向に移動できる動作範囲Ｄ（＝長さＭ１−長さＭ２）は、例えば１ｍｍ以下と狭いので、そのままでは、ウオーム１１０が不感帯の中に位置する状態でのウオームホイール１２０が回転できる角度は非常に小さい。そこで、不感帯制御では、ウオーム１１０が軸中心周りに回転してもウオーム１１０は軸方向に移動することを利用して、ウオームホイール１２０の回転に応じて、ウオーム１１０が常に不感帯の中に位置するように、電動機７０を用いてウオーム１１０の軸中心周りの回転角度位置を変えることにより、ウオームホイール１２０とウオームホイール１２０に取り付けられたステアリング軸２０が操舵補助機構１００に殆ど妨げられずに回転できる角度の制限を無くすように制御するものである。
【００３３】  不感帯制御の方法としては、図２のように、ウオーム１１０が不感帯の中に位置する状態から、ステアリング軸２０を時計方向ＣＷに回転させると、ウオームホイール１２０がウオーム１１０を右Ｒの軸方向に移動させるが、そのウオーム１１０の軸方向の位置の変化は不感帯センサ２００で検出されるので、制御装置４０は、電動機７０の出力軸７１でウオーム１１０の回転角度位置をＸ−Ｘ断面の時計方向ＣＷに変えて、ウオーム１１０が右Ｒの軸方向に移動した距離だけウオーム１１０を左Ｌの軸方向に移動させる。同様に、ステアリング軸２０を反時計方向ＣＣＷに回転させるとウオームホイール１２０がウオーム１１０を左Ｌの軸方向に移動させるが、制御装置４０は、電動機７０の出力軸７１でウオーム１１０の回転角度位置をＸ−Ｘ断面の反時計方向ＣＣＷに変えて、ウオーム１１０が左Ｌの軸方向に移動した距離だけウオーム１１０を右Ｒの軸方向に移動させる。このように、不感帯制御は、ウオームホイール１２０が回転してウオーム１１０が軸方向に移動しても、そのウオーム１１０の軸方向の移動を打ち消す方向に電動機７０の出力軸７１によりウオーム１１０の回転角度位置を変えて、常にウオーム１１０を不感帯の中に位置するように制御する。
【００３４】  さらに、不感帯制御では、ステアリング軸２０が操舵補助機構１００に殆ど妨げられないで回転できるようにするだけでなく、不感帯制御と操舵補助制御を切り換えるときに、ウオーム１１０に取り付けられた弾性リング１４０が軸受１６０Ｒ、１６０Ｌに激しく衝突すること無く、滑らかに切り換えられるように、操舵トルクＴＳの方向と大きさに応じて不感帯内のウオーム１１０の軸方向の位置を図７（２）不感帯制御の実線で描かれた目標位置曲線Ｃのように制御する。先ず、操舵トルクＴＳが小さくて操舵方向が不明な範囲Ｆ０の内側のときは、ウオーム１１０の軸方向の目標位置をウオーム１１０が軸方向に移動できる動作範囲Ｄの中央となるように隙間ＧＲ＝隙間ＧＬにする。そして、操舵トルクＴＳが範囲Ｆ０の外側になって操舵方向が明確になると、続いて行う操舵補助に備えて、操舵トルクＴＳの大きさに応じて、ウオーム１１０の軸方向の位置を動力の伝達を接続する部分となる側の隙間ＧＲまたは隙間ＧＬが狭くなるように徐々に変化させる。尚、この制御を行っている間も操舵補助機構１００の内部の摺動する部分は動摩擦になったり静止摩擦になったり変化するため、高精度の位置制御は困難であるので、現実にはウオーム１１０の軸方向の位置制御は目標位置曲線Ｃに対して位置偏差が大きい制御となるが、不感帯制御では高精度の位置制御は不要で、ウオーム１１０が不感帯の中に位置していれば、操舵補助機構１００はステアリング軸２０の回転に対して殆ど影響を与えない。
【００３５】  そして、不感帯制御から操舵補助制御への切り換えは、図７（１）操舵補助制御に示すように、操舵トルクＴＳが不感帯制御範囲Ｆの最大値となるＢｃｗまたはＢｃｃｗのところで行うが、不感帯を生じさせる機構による動力の伝達の接続は、摩擦式クラッチ機構のように速度が異なるものの滑りを伴う接触による方式とは異なり、動力の伝達を接続する部分に滑りは無く、動力の伝達を接続する部分が接触すると直ぐに動力の伝達が接続されるが、不感帯制御をしている間も不感帯を生じさせる機構は、操舵機構の動きに応じて互いに付かず離れず常に動いているので、動力の伝達を接続して操舵補助を開始するときのウオーム１１０の軸中心周りの回転速度の変化が小さいことに加え、上述のように、不感帯制御では、操舵トルクＴＳの増大に応じて、ウオーム１１０の軸方向の位置を徐々に変えて、動力の伝達を接続する側となる隙間ＧＲまたは隙間ＧＬを狭くするので、弾性リング１４０が軸受１６０Ｒ、１６０Ｌに接触するときの衝撃も小さく、さらに、弾性リング１４０を圧縮しながら操舵補助トルクＴＡを徐々に増大させるので、滑らかに動力の伝達が接続されて操舵補助制御が開始される。
【００３６】  同様に、操舵補助制御から不感帯制御への切り換えは、操舵トルクＴＳの減少に従って操舵補助トルクＴＡを減少させると、弾性リング１４０は反力を弱めながら徐々に膨張し、膨張が終わって弾性リング１４０が軸受１６０Ｒ、１６０Ｌから離れると、動力の伝達がほぼ切断されて操舵補助が終了する。このように操舵補助は滑らかに終了し、続いて不感帯制御が開始される。
【００３７】  次に、本発明の演算部４１における制御処理の概略を図８のフローチャートに基づいて説明する。
【００３８】  先ず、制御装置４０に電源が投入されると、演算部４１のマイクロプロセッサは入出力インターフェースやメモリーを初期化して制御を開始する（ステップＳ０）。
【００３９】  次に、マイクロプロセッサは、トルクセンサ３０からの操舵トルク信号ＶＴにより操舵トルク測定（ステップＳ１１）と車速センサ５０からの車速信号ＶＳにより車速測定（ステップＳ１２）を行い、図７（１）操舵補助制御の操舵補助特性と比較して操舵補助が必要かどうかの判断（ステップＳ１３）をする。
【００４０】  操舵補助が必要な場合（ステップＳ１３でＹＥＳ）は、操舵トルクと車速に応じた操舵補助トルクＴＡを発生させる駆動電流Ｉを電動機７０に出力するように駆動部４２に指示（ステップＳ１４）をしてから操舵トルク測定（ステップＳ１１）に戻る。
【００４１】  操舵補助が不要な場合（ステップＳ１３でＮＯ）は、不感帯センサ２００からの不感帯信号ＶＤによりウオーム位置測定（ステップＳ２１）を行い、現在のウオーム１１０の軸方向の位置と図７（２）不感帯制御の制御目標位置を比較して修正が必要かどうの判断（ステップＳ２２）をする。修正が必要（ステップＳ２２でＹＥＳ）であれば、ウオーム１１０の軸方向の位置を不感帯内の目標位置に移動させる駆動電流Ｉを電動機７０に出力するように駆動部４２に指示（ステップＳ２３）をしてから操舵トルク測定（ステップＳ１１）に戻る。修正が不要（ステップＳ２２でＮＯ）であれば、何もせずに操舵トルク測定（ステップＳ１１）に戻る。
【００４２】  以上のように、本実施の形態の電動パワーステアリング装置は、電源が切断されるまで無限ループとして操舵補助制御と不感帯制御を切り換えて実行する。
【００４３】  本発明は、上記の実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内において種々変更した形態にて実施することが可能である。例えば、操舵補助機構１００の取り付け位置は、図９に示す、ピニオン歯車２１の近くやラック軸８０に取り付けるなど、様々な取付位置や各種の方式の操舵補助機構で実現可能である。また、機械的な遊びの機構は、操舵補助機構の回転部の軸周りの遊びや、チェーンやベルトの緩みによる遊びなど、各種の仕組みで実現可能である。さらに、不感帯制御は、操舵補助をする電動機そのものを駆動して出力軸の回転角度位置を変えるのではなく、不感帯制御のために追加された専用の電動機によって操舵補助をする電動機の出力軸の回転角度位置を変えることによっても実現可能である。そして、不感帯センサは、磁気センサ、差動トランスなど、様々な方式のセンサでも実現可能である。
【符号の説明】
【００４４】  １０  ステアリングホイール
２０  ステアリング軸
３０  トルクセンサ
４０  制御装置
５０  車速センサ
６０  フォトインタラプタ
７０  電動機
７１  出力軸
１００  操舵補助機構
１１０  ウオーム
１２０  ウオームホイール
１４０  弾性リング
１６０Ｌ、１６０Ｒ  軸受
２００  不感帯センサ
【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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