(57)【要約】【課題】電動パワーステアリング装置において、低騒音であり、且つエンジン始動後の操舵開始のときの操舵フィーリングを向上すること。【解決手段】イグニッションスイッチ２０がオンされたときに、所定の低温条件（例えば−１０°Ｃ以下）にあることを条件として、電動モータ１４を駆動し、操舵部材２の所定の操作角範囲（例えば左右少なくとも３０°）に対応する動作範囲で、ステアリング機構９に、複数回の往復運動による暖機動作をさせる。ギヤハウジング１８内の潤滑剤を攪拌する。【選択図】図１
2008110729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材の回動操作に応じて操舵補助力を発生する電動モータと、
この電動モータの出力回転を減速してステアリング機構に伝達する歯車を含む減速機と、
この減速機を収容し潤滑剤が充填されたギヤハウジングと、
上記電動モータの動作を制御する制御部とを備え、
この制御部は、運転開始スイッチがオンされたときに、所定の条件が満たされることを条件として、操舵部材の所定の操作角範囲に対応する動作範囲でステアリング機構を少なくとも１回往復運動させるように、電動モータを駆動する暖気運転モードを実行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】
請求項１において、上記ギヤハウジング内の温度またはこれと関連する温度を検出する温度検出手段を備え、
上記所定の条件には、温度検出手段により検出された温度がしきい値以下であることが含まれ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３】
請求項１または２において、上記所定の操作角範囲が左右少なくとも３０度であ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４】
請求項１または２において、上記制御部がステアリング機構を複数回往復運動させ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】
本発明は電動モータによって操舵補助力を発生する電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動モータの出力回転を減速機を介して減速して、ラックアンドピニオン機構等のステアリング機構に伝達する電動パワーステアリング装置がある。
上記の減速機としては、ギヤによるものが一般的であり、減速機を収容するギヤハウジングには、通例、グリースや潤滑油等の潤滑剤が充填されている。
しかし、寒冷地において、エンジンがかかっていない状態で長時間、車両が放置されると、外気温の低下に伴う潤滑剤の温度低下により潤滑剤の粘性抵抗が大きくなり、ギヤの回転を妨げる状態になる。そのような状態で、エンジンが始動されて、操舵が開始されると、潤滑剤の攪拌のために、電動モータの出力トルクの一部が消費される。このため、電動モータからステアリング機構に伝達する出力トルクが低下し、その結果、操舵が重くなる等して操舵フィーリングが悪化するという問題がある。
【０００３】
このような温度による操舵フィーリングの悪化という問題を解決するために、温度により、電動モータによるアシスト量を調整するようにした電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
また、ハンドルを中立位置に戻すときの、電動モータによるアシスト量を低温時に増加させるようにした電動パワーステアリング装置のハンドル復元制御装置が提案されている（特許文献２参照）。
【０００４】
また、所定の低温が検出されたときに、電動モータのロータを駆動することなく、電動モータに発熱用電流を供給し、減速機を加熱するステアリング装置が提案されている（例えば特許文献３参照）。この場合、電動モータが減速機を加熱するための熱源として利用される。
また、電動モータによって駆動される油圧ポンプから、コントロールバルブを介してパワーステアリング流体を供給する電動ポンプ式のパワーステアリング装置において、所要時に加熱手段によってパワーステアリング流体を加熱するパワーステアリング装置が提案されている（例えば特許文献４参照）。
【特許文献１】特開平５−２２９４４５号公報
【特許文献２】特開２００２−５３０５０号公報
【特許文献３】特開２００５−１３８６０６号公報
【特許文献４】特開２００５−３１９９３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
アシスト量を増大させる特許文献１，２において、エンジン始動後の操舵開始のときに操舵フィーリングの悪化を招かないためには、その操舵開始のときに強大なアシストトルクを瞬時に立ち上げる必要があるが、そのためには、モータトルクを増加させるためにモータが大型化したり、あるいはモータ電流を多く流すために制御装置が大型化したりし、車両への搭載性が困難になったり、コストアップしたりしてしまう。
【０００６】
また、加熱手段を用いる特許文献３，４では、潤滑剤やパワーステアリング流体の加熱に時間を要するため、一定時間経過後に操舵フィーリングの悪化は解消されるものの、操舵開始には間に合わない。
ところで、低温時に動粘度の低い潤滑油やちょう度の低いグリースを用い、低温時の減速機の作動抵抗を抑えることも考えられるが、その場合、減速機において、グリースの動粘度やちょう度の低さゆえに、ギヤが歯打ちし易くなり、ギヤの摺動音やラトル音等の騒音が増大するという問題がある。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、ギヤの摺動音やラトル音等の騒音が増大することなく低騒音であり、しかも、エンジン始動後の操舵開始のときの操舵フィーリングを確実に向上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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、操舵部材(2) の回動操作に応じて操舵補助力を発生する電動モータ(14)と、この電動モータの出力回転を減速してステアリング機構(9) に伝達する歯車(16,17) を含む減速機(15)と、この減速機を収容し潤滑剤が充填されたギヤハウジング(18)と、上記電動モータの動作を制御する制御部(30)とを備え、この制御部は、運転開始スイッチ(20)がオンされたときに、所定の条件が満たされることを条件として、操舵部材の所定の操作角範囲に対応する動作範囲でステアリング機構を少なくとも１回往復運動させるように、電動モータを駆動する暖気運転モードを実行することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明では、例えばイグニッションスイッチ等の運転開始スイッチがオンされたときに、ステアリング機構を動作させることで、ステアリング機構が停止した状態で温度が低下することにより、ギヤの回転を妨げる状態になったギヤハウジング内の潤滑剤を攪拌することができ、ギヤの周囲や噛み合い部に潤滑剤をなじませることができる。その結果、操舵を開始するときの起動トルクを低減して操舵フィーリングを向上することができる。ここで、上記の運転開始スイッチとしては、上記のイグニッションスイッチの他、運転者が車両の運転席に着座したことを検出する着座スイッチ、運転者が運転席のドアのロックを車外において解除したことを検出するドアロック解除スイッチ等を用いることが可能である。
【００１０】
上記ギヤハウジング内の温度(t) またはこれと関連する温度を検出する温度検出手段(21)を備え、上記所定の条件には、温度検出手段により検出された温度(t) がしきい値(t1)以下であることが含まれる場合がある（請求項２）。例えばマイナス１０°Ｃ以下というような低温条件のときに、例えばイグニッションスイッチ等の運転開始スイッチのオンに伴って、ステアリング機構を減速機とともに暖気運転させておくことにより、次に操舵を開始するときの起動トルクを確実に低減することができ、操舵フィーリングを向上することができる。
【００１１】
上記所定の操作角範囲が左右少なくとも３０度であれば（請求項３）、操舵開始前のギヤハウジング内の潤滑剤を十分に攪拌でき、操舵が開始されるときの起動トルクを低減して操舵フィーリングを向上することができる。
また、上記制御部がステアリング機構を複数回往復運動させる場合には（請求項４）、潤滑剤をより十分に攪拌でき、操舵を開始するときの起動トルクの増大を確実に防止することができる。
【００１２】
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態の添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態の制御装置が適用された電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ：Electric Power Steering system) １は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結しているステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３に自在継手４を介して連結された中間シャフト５と、中間シャフト５に自在継手６を介して連結されたピニオンシャフト７と、ピニオンシャフト７の端部近傍に設けられたピニオン歯７ａに噛み合うラック歯８ａを有して自動車の左右方向に延びる転舵軸としてのラックバー８とを有している。
【００１４】
ピニオンシャフト７およびラックバー８によりラックアンドピニオン機構からなるステアリング機構９が構成されている。ラックバー８は、車体に固定されるラックハウジング１０内に図示しない複数の軸受を介して直線往復動自在に支持されている。ラックバー８の両端部は、ラックハウジング１０の両側へ突出し、各端部には、それぞれタイロッド１１が結合されている。各タイロッド１１は対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する操向輪１２に連結されている。
【００１５】
操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオン歯７ａおよびラック歯８ａによって、自動車の左右方向に沿ってのラックバー８の直線運動に変換される。これにより、操向輪１２の転舵が達成される。
ステアリングシャフト３は、操舵部材２に連なる入力軸３ａと、ピニオンシャフト７に連なる出力軸３ｂとに分割されており、これら入、出力軸３ａ，３ｂはトーションバー１３を介して同一の軸線上で相対回転可能に互いに連結されている。
【００１６】
電動モータ１４の出力回転が減速機１５を介してピニオンシャフト７に伝達され、さらに、ラックバー８の直線運動に変換されて、操舵が補助されるようになっている。
減速機１５は、電動モータ１４により回転駆動される駆動歯車１６と、この駆動歯車１６に噛み合うと共にピニオンシャフト７に一体回転可能に連結される従動歯車１７とを備える。減速機１５を収容するギヤハウジング１８内において、少なくとも両歯車１６，１７の噛み合い部分には、比較的ちょう度の高いグリースからなる潤滑剤、または、比較的動粘度の高い潤滑油からなる潤滑剤が充填されている。
【００１７】
トーションバー１３を介する入、出力軸３ａ，３ｂ間の相対回転変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ１９が設けられている。このトルクセンサ１９からの検出信号、およびイグニッションキーによるキーシリンダの回転によってエンジンの始動、停止を制御するための運転開始スイッチとしてのイグニッションスイッチ２０からの信号が、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit ）からなる制御部３０に入力されるようになっている。
【００１８】
また、ギヤハウジング１８内の温度を検出するためにギヤハウジング１８に取り付けられた温度検出手段としての温度センサ２１からの検出信号、車両の走行速度を検出する車速センサ２２からの検出信号、および電動モータ１４に設けられているレゾルバ等の回転角センサ２３からの検出信号も制御部３０に入力されるようになっている。
制御部３０は、電動モータ１４の動力により操舵を補助するためのパワーステアリングモードと、例えばエンジン始動時に減速機１５の暖機運転を行うための暖気運転モードとを有している。
【００１９】
制御部３０の動作について、図２および図３のフローチャートに基づいて説明する。
図２に示すように、ステップＳ１において、運転開始スイッチとしてのイグニッションスイッチ２０のオンが検出されると、ステップＳ２において、温度センサ２１からの検出信号に基づき、減速機１５の温度ｔが検出される。
次いで、ステップＳ３において、その検出された温度ｔがしきい値ｔ１以下（例えば−１０°Ｃ以下）であるか否かが判定される。ステップＳ３において、温度ｔがしきい値ｔ１以下である場合には、ステップＳ４の暖機運転モードが出力され、暖機運転モードとなる。
【００２０】
暖機運転モードでは、繰り返しカウンタをスタートし（ステップＳ５）、電動モータ１４に設けられているレゾルバ等の回転角センサ２３からの信号に基づいて、電動モータ１４を正方向（左方向、右方向のどちらであってもよい）に所定の回転量（回転数）だけ回転させ（ステップＳ６）、次いで、逆方向に所定の回転量（回転数）だけ回転させる（ステップＳ７）動作を、予め定める複数回（例えば２〜５回）繰り返すようにする。
【００２１】
ステップＳ８において、繰り返しカウンタがカンウトアップされ、予め定める複数回のステアリング機構９の往復動作が完了すると、ステップＳ９のパワーステアリングモードに移行する。
上記の所定の回転量は、操舵部材２の所定の操作角範囲に対応している。これにより、操舵部材２の所定の操作角範囲に対応する動作範囲で、ステアリング機構９が、予め定める複数回、往復運動させられる。
【００２２】
これにより、操舵開始前のギヤハウジング１８内の潤滑剤を十分に攪拌でき、ギヤの周囲や噛み合い部に潤滑剤をなじませることができるため、操舵が開始されるときの起動トルクを低減して操舵フィーリングを向上することができる。
上記の所定の操作角範囲としては、図４に示すように、暖気動作前の操舵部材２の操作角位置を中心として左右にθ（θ＝３０°〜５０°）であることが好ましい。例えば左右４０°である場合がある。左右少なくとも３０°であれば、操舵開始前のギヤハウジング１８内の潤滑剤を十分に攪拌でき、ギヤの周囲や噛み合い部に潤滑剤をなじませることができるため、操舵が開始されるときの起動トルクを低減して操舵フィーリングを確実に向上することができる。  
【００２３】
一方、ステップＳ３において、温度ｔがしきい値ｔ１よりも高い場合には、ステップＳ９のパワーステアリングモードが出力され、パワーステアリングモードとなる。
そのパワーステアリングモードでは、図３のフローチャートに示すように、ステップＳ１１において、トルクセンサ１９の検出信号に基づき操舵トルクＴが検出されるとともに、車速センサ２２の検出信号に基づき車速Ｖが検出される。
【００２４】
次いで、ステップＳ１２において、検出された操舵トルクＴおよび検出された車速Ｖに基づいて、予め定められた制御マップを用いて目標操舵トルクを決定する。
次いで、ステップＳ１３において、決定された目標操舵トルクに応じて電動モータ１４の目標制御電流を決定し、ステップＳ１４において、駆動回路２４を例えばＰＷＭ制御して、操舵補助用の電動モータ１４を駆動制御する。
【００２５】
これにより、電動モータ１４の出力回転が減速機１５を介して減速されてピニオンシャフト７に伝達され、ラックバー８の直線運動に変換されて、操舵が補助される。
本実施の形態によれば、イグニッションスイッチ２０がオンされたときに、所定の低温条件にあることを条件として、ステアリング機構９を、操舵部材２の所定の操作角範囲に対応する動作範囲で、複数回の往復運動による暖機動作をさせることで、ギヤハウジング１８内の潤滑剤を攪拌することができる。その結果、ギヤの周囲や噛み合い部に潤滑剤をなじませることができるため、エンジン始動直後に操舵を開始するときの起動トルクを低減して操舵フィーリングを向上することができる。
【００２６】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、暖気動作のときのステアリング機構９の往復運動は少なくとも１回行われればよい。
また、上記の実施の形態では、暖気動作のときに、電動モータ１４の回転角センサ２３の出力に基づいて、電動モータ１４の回転動作を制御したが、操舵部材２の操舵角を検出する操舵角センサが設けられる場合には、その操舵角センサの出力に基づいて、電動モータ１４の回転動作を制御するようにしてもよい。
【００２７】
また、上記の運転開始スイッチとして、上記のイグニッションスイッチ２０に代えて、運転者が車両の運転席に着座したことを検出する着座スイッチ、運転者が運転席のドアのロックを車外において解除したことを検出するドアロック解除スイッチ等を用いることができる。
また、温度センサ２１は、ギヤハウジング１８内の温度と相関のある温度を検出できる箇所であれば、ステアリングコラム内、車室内、エンジンルーム内の何れの位置に配置してもよい。予め、車両に温度センサが装備されている場合には、その温度センサの出力を用いることもできる。
【００２８】
その他、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施の形態の電動パワーステアリング装置の模式図である。
【図２】図１の電動パワーステアリング装置における制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】図１の電動パワーステアリング装置のパワーステアリングモードにおける制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】暖気運転のときの操舵部材の操作角を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…電動パワーステアリング装置、２…操舵部材、９…ステアリング機構、１４…電動モータ、１５…減速機、１６…駆動歯車、１７…従動歯車、１８…ギヤハウジング、１９…トルクセンサ、２０…イグニッションスイッチ（運転開始スイッチ）、２１…温度センサ（温度検出手段）、２３…回転角センサ、２４…駆動回路、３０…制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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