(57)【要約】      （修正有）【課題】  ステアリングの切り込みの状態に関係なく常に操舵性を良好に保ちつつストロークエンドでの衝撃を緩和することができる電動パワーステアリング装置を供する。【解決手段】  ラック・ピニオン式の電動パワーステアリング装置において、モータ回転速度検出手段43と、ラック位置検出手段42と、ラックのストロークエンド近傍におけるモータ回転速度と同モータ回転速度に応じて増大するモータアシスト減少率との予め設定した関係を記憶する記憶手段45と、ラック位置検出手段42がラックのストロークエンド近傍の所定位置を検出したときにモータ回転速度検出手段43が検出したモータ回転速度ｎに対応するモータアシスト減少率ａを記憶手段45が記憶する関係から抽出する抽出手段44と、抽出手段44が抽出したモータアシスト減少率ａに基づきモータ20を減衰制御するモータ減衰制御手段41，44とを備えた電動パワーステアリング装置。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの駆動力をピニオン軸から左右に移動するラックを介して操舵輪に伝達して操舵を補助するラック・ピニオン式の電動パワーステアリング装置において、
前記モータの回転速度を検出するモータ回転速度検出手段と、
前記ラックの位置を検出するラック位置検出手段と、
前記ラックのストロークエンド近傍におけるモータ回転速度と同モータ回転速度に応じて増大するモータアシスト減少率との予め設定した関係を記憶する記憶手段と、
前記ラック位置検出手段が前記ラックのストロークエンド近傍の所定位置を検出したときに前記モータ回転速度検出手段が検出したモータ回転速度に対応するモータアシスト減少率を前記記憶手段が記憶する関係から抽出する抽出手段と、
前記抽出手段が抽出したモータアシスト減少率に基づき前記モータを減衰制御するモータ減衰制御手段とを備えた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】
前記モータの回転速度が所定の回転速度を越えているときにのみ前記抽出手段がモータアシスト減少率を抽出し前記モータ減衰制御手段が同モータアシスト減少率に基づき前記モータを減衰制御することを特徴とする請求項１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、ラック・ピニオン式の電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの駆動力をピニオン軸から左右に移動するラックを介して操舵輪に伝達して操舵を補助するラック・ピニオン式の電動パワーステアリング装置は、そのラック・ピニオン機構が収納されるギアボックスを貫通するラックがストロークエンドでラックのストッパ部分がギアボックスに当接して停止する。
【０００３】
ステアリングの切り込みが強いと、ストロークエンドでラックのストッパ部分がギアボックスに勢いよく衝接し、その大きな衝撃荷重により不快音を発したりギアボックスを傷めたりするとともに、モータ駆動電流に過大電流が流れたりする不具合が生じる。
【０００４】
そこで、ラックがストロークエンド近傍に達したときは、モータ駆動電流を徐々に減少させる例が既に提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】実公平８−８９４３号公報
【０００５】
同特許文献１は、実施例においてラック・エンド近接センサー10を備え、ラックがストロークエンド近傍に移動したときを検出すると、時定数回路28を作動し、減流制御回路29がモータ駆動電流を徐々に減衰させ、その後比較的低レベルの電流値に保持されるよう制御される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ラックがストロークエンド近傍に移動したときラックの移動速度に関係なく、常に時定数回路28により設定される一定の減衰率でモータ駆動電流を減衰させるので、ステアリングの切り込みが強くラックの移動速度が速いときに支障がないように減衰率が設定されているとすると、ステアリングの切り込みが弱くラックの移動速度が遅いときにもストロークエンド近傍で同じ減衰率でモータ駆動電流を減衰し低いレベルの電流値に保持されることになり、よってステアリングが重い状態で操舵しなければならない時間が長くなり操舵性が良くない。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、ステアリングの切り込みの状態に関係なく常に操舵性を良好に保ちつつストロークエンドでの衝撃を緩和することができる電動パワーステアリング装置を供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本請求項１記載の発明は、モータの駆動力をピニオン軸から左右に移動するラックを介して操舵輪に伝達して操舵を補助するラック・ピニオン式の電動パワーステアリング装置において、前記モータの回転速度を検出するモータ回転速度検出手段と、前記ラックの位置を検出するラック位置検出手段と、前記ラックのストロークエンド近傍におけるモータ回転速度と同モータ回転速度に応じて増大するモータアシスト減少率との予め設定した関係を記憶する記憶手段と、前記ラック位置検出手段が前記ラックのストロークエンド近傍の所定位置を検出したときに前記モータ回転速度検出手段が検出したモータ回転速度に対応するモータアシスト減少率を前記記憶手段が記憶する関係から抽出する抽出手段と、前記抽出手段が抽出したモータアシスト減少率に基づき前記モータを減衰制御するモータ減衰制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置とした。
【０００９】
ラックのストロークエンド近傍においてモータ回転速度に対応するモータアシスト減少率に基づきモータを減衰制御するので、ステアリングの切り込みの状態に関係なく常に操舵性を良好に保ちつつストロークエンドでの衝撃を緩和することができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電動パワーステアリング装置において、前記モータの回転速度が所定の回転速度を越えているときにのみ前記抽出手段がモータアシスト減少率を抽出し前記モータ減衰制御手段が同モータアシスト減少率に基づき前記モータを減衰制御することを特徴とする。
【００１１】
モータの回転速度が所定の回転速度に達しないステアリングの切り込みが弱くストロークエンドでの衝撃が殆ど生じないようなときは、モータ減衰制御はする必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態について図１ないし図５に基づき説明する。
本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１の概略全体の後面図を図１に示す。
【００１３】
電動パワーステアリング装置１は、車両の左右方向（図１における左右方向に一致）に指向した略円筒状のラックハウジング２内にラック軸３が左右軸方向に摺動自在に収容されされている。
【００１４】
ラックハウジング２の両端開口から突出したラック軸３の両端部にそれぞれジョイントを介してタイロッド４，４が連結され、ラック軸３の移動によりタイロッド４，４が動かされ、さらに転舵機構を介して車両の転舵輪が転舵される。
【００１５】
ラックハウジング２の右端部にステアリングギアボックス10が設けられている。
ステアリングギアボックス10には、ステアリングホイール（図示せず）が一体に取り付けられたステアリング軸にジョイントを介して連結される入力軸11が軸受を介して回動自在に軸支されており、入力軸11はステアリングギアボックス10内でトーションバー12を介して相対的なねじり可能に操舵ピニオン軸13と連結されている。
【００１６】
この操舵ピニオン軸13のはす歯13ａがラック軸３のラック歯３ａと噛合している。
したがってステアリングホイールの回動操作により入力軸11に伝達された操舵力は、トーションバー12を介して操舵ピニオン軸13を回動して操舵ピニオン軸13のはす歯13ａとラック歯３ａの噛合によりラック軸３を左右軸方向に摺動させる。
【００１７】
ラック軸３は、ラックガイドスプリング14に付勢されたラックガイド15により背後から押圧されている。
なおラックハウジング２の略中央位置には、内部を左右軸方向に摺動するラック軸３の移動位置を検出するためのロータリエンコーダ35が設けられている。
【００１８】
ステアリングギアボックス10の上部にはモータ20が取り付けられ、モータ20の駆動力を減速して操舵ピニオン軸13に伝達するウオーム減速機構25がステアリングギアボックス10内に構成されている。
【００１９】
ウオーム減速機構25は、操舵ピニオン軸13の上部に嵌着されたウオームホイール26にモータ20の駆動軸に同軸に連結されたウオーム27が噛合して構成されている。
【００２０】
モータ20の駆動力をこのウオーム減速機構25を介して操舵ピニオン軸13に作用させて操舵を補助する。
【００２１】
ウオーム減速機構25のさらに上方にトルクセンサ30が設けられている。
トーションバー12を挟んで入力軸11側と操舵ピニオン軸13側にそれぞれ反射ディスク31，32が固着されており、この反射ディスク31，32に各々設けられたバーコードパターン31ａ，32ａを読み取ることができるオプティカルモジュール33が装着されてトルクセンサ30を構成している。
【００２２】
トルクセンサ30は、オプティカルモジュール33が各反射ディスク31，32のバーコードパターン31ａ，32ａを読み取り、その角度差から操舵トルクｔを検出する。
【００２３】
またこのトルクセンサ30は、一方の操舵ピニオン軸13側の反射ディスク32のバーコードパターン32ａを読み取ることにより、操舵ピニオン軸13の固定部材に対する回転位置を検出することができ、操舵ピニオン軸回転位置検出手段の役割も果たしている。
【００２４】
操舵を補助するモータ20は、コンピュータにより駆動制御されており、該制御系の概略ブロック図を図３に示す。
コンピュータのＣＰＵ40は、モータ駆動制御手段41， ラック位置検出手段42，モータ回転速度検出手段43，モータアシスト減少率抽出手段44等の機能を有し、前記トルクセンサ30やロータリエンコーダ35およびモータ電流計22，モータ電圧計23からの検出信号が入力され、モータ駆動制御手段41から制御信号がモータドライバ21に出力されて、モータドライバ21によりモータ20が駆動される。
【００２５】
モータ駆動制御手段41は、一定周期Ｔで電流を流す時間Ｔonの割合（タイムレシオ）ｒ＝Ｔon／Ｔを変えることでモータを駆動制御するＰＷＭ制御を行っており、タイムレシオｒが大きい程モータアシスト量が大きくなる。
【００２６】
なおモータ20に供給される電流を前記モータ電流計22が計測し、モータ20の端子間電圧をモータ電圧計23が計測しており、その計測電流値ｉおよび計測電圧値ｖがＣＰＵ40のモータ回転速度検出手段43に入力される。
その他メモリ45に記憶された情報がモータアシスト減少率抽出手段44に入力される。
【００２７】
モータ回転速度検出手段43は、前記計測電流値ｉとモータ抵抗値よりモータ20に掛けられる電圧を算出し、この電圧を前記計測したモータ端子間電圧ｖから引いて誘起電圧分を求め、この誘起電圧値と誘起電圧定数によりモータ回転速度ｎを推定する。
なおモータ回転速度ｎを求めるのに、モータの回転駆動軸の回転を直接ロータリエンコーダを用いて検出してもよい。
【００２８】
ラック位置検出手段42は、ロータリエンコーダ35の検出信号をカウント処理して左右に移動するラック軸３の中立位置からのラック移動量ｐをラック位置として検出するものであり、同検出ラック移動量（ラック位置）ｐは、モータアシスト減少率抽出手段44に出力される。
【００２９】
メモリ45には、操舵トルクｔと車速に基づいた通常タイムレシオ（モータアシスト量）ｒoを記憶しているとともに、ラック軸３がストロークエンドに近づいたときにモータアシスト量を減少させる最適のモータアシスト減少率ａを、そのときのモータ回転速度ｎに対応して記憶している。
このモータ回転速度ｎに対するモータアシスト減少率ａの関係を図４に示す。
【００３０】
モータアシスト減少率ａは、百分率（％）で表わされ、あるモータ回転速度Ｎｓ以上で０％からモータ回転速度ｎが高速になる程徐々に増加して100％に近づく大きな値となる特性を持つもので、予めモータ回転速度ｎに対して最適値を求めてメモリ45に記憶させたものである。
【００３１】
前記通常タイムレシオｒoにこのモータアシスト減少率ａを作用させると、モータアシスト量を規定するタイムレシオｒはｒo・（１−ａ／100）となり、モータアシスト量を適確に減少させることができる。
【００３２】
モータアシスト減少率抽出手段44は、前記ラック位置検出手段42が検出したラック移動量ｐと前記モータ回転速度検出手段43が算出したモータ回転速度ｎをもとに、前記メモリ45が記憶するモータ回転速度ｎとモータアシスト減少率ａの関係を検索してモータアシスト減少率ａを抽出する手段である。
【００３３】
モータ駆動制御手段41は、前記トルクセンサ30が検出する操舵トルクｔとモータアシスト減少率抽出手段44が抽出するモータアシスト減少率ａをもとにタイムレシオｒを決め、そのタイムレシオｒでモータ20を制御する制御信号をモータドライバ21に出力する。
【００３４】
以上のようなＣＰＵ40の制御系によるモータ制御の手順を図５のフローチャートに従って説明する。
まずトルクセンサ30が検出した操舵トルクｔ，ラック位置検出手段42が検出したラック移動量ｐ，モータ電流計22が検出したモータ電流ｉ，モータ電圧計23が検出したモータ電圧ｖを読込む（ステップ１）。
【００３５】
そして操舵トルクｔと車速から通常タイムレシオｒoをメモリ45に記憶された対応関係を検索して抽出する（ステップ２）。
次いでモータ回転速度検出手段43によりモータ電流ｉとモータ電圧ｖとからモータ回転速度ｎが算出される（ステップ３）。
【００３６】
そして次のステップ４で、算出されたモータ回転速度ｎが、所定回転速度Ｎｓより速いか否かを判別し、モータ回転速度ｎが、所定回転速度Ｎｓより遅い場合は、モータ減衰制御をする必要がなく、ステップ５に飛んでモータアシスト減少率ａを０％としてモータアシスト量を減少させず維持させるようにし、次いでステップ６で制御フラグＦを「０」とし、ステップ11に進む。
【００３７】
一方、ステップ４でモータ回転速度ｎが、所定回転速度Ｎｓより速いときは、ステップ７に進み、ラック移動量ｐがストロークエンド近傍の所定位置を示す所定移動量Ｐｓに至ったか否かが判別される。
ラック移動量ｐがストロークエンド近傍の所定位置Ｐｓに達していないとき（ｐ＜Ｐｓ）は、ステップ５に飛んでモータ減衰制御をしない。
【００３８】
ラック移動量ｐがストロークエンド近傍の所定位置Ｐｓに達したとき（ｐ≧Ｐｓ）、ステップ８に進み、制御フラグＦが「１」か否かを判別し、Ｆ＝１ならばステップ９，10を飛び越えてステップ11に進むが、Ｆ≠１すなわちＦ＝０ならばステップ９に進む。
【００３９】
ステップ９に進むと、メモリ45に記憶された図４のモータ回転速度ｎとモータアシスト減少率ａとの関係に照合して前記ステップ３で算出したモータ回転速度ｎからモータアシスト減少率ａを抽出し、次ぎのステップ10で制御フラグＦに「１」を立てる。
そしてステップ11に進む。
【００４０】
ステップ11では、モータ制御のタイムレシオｒを通常タイムレシオｒoにモータアシスト減少率ａを作用させて、ｒo・（１−ａ／100）を計算して求め、次ぎのステップ12においてこのタイムレシオｒでモータ20を駆動する。
【００４１】
以上のようにモータ回転速度ｎが所定回転速度Ｎｓ以下またはラック移動量ｐがストロークエンド近傍の所定位置に達していないとき（ｐ＜Ｐｓ）は、モータアシスト減少率ａは「０」でタイムレシオｒは通常タイムレシオｒoのままでモータアシストを減少させることはなく実行し、モータ回転速度ｎが所定回転速度Ｎｓを越えていてラック移動量ｐがストロークエンド近傍の所定位置Ｐｓに達したときは、そのときのモータ回転速度ｎからモータアシスト減少率ａを求め、そのモータアシスト減少率ａにより減少されたタイムレシオｒ（＝ｒo・（１−ａ／100））でモータ20を減衰制御し、以後ｐ＞Ｐｓの間そのタイムレシオｒでモータ20は減衰制御される。
【００４２】
ラックがストロークエンド近傍の所定位置に達したとき、そのときのモータ回転速度ｎに応じたモータアシスト減少率ａでモータ20は減衰制御されるので、ステアリングの切り込みの状態に関係なく常に操舵性を良好に保ちつつストロークエンドでの衝撃を緩和することができる。
【００４３】
なお図４に示すようにモータアシスト減少率ａが所定モータ回転速度Ｎｓ以下では０％であると抽出できるように設定しておけば、前記図５のフローチャートにおいてステップ４のモータ回転速度ｎの所定モータ回転速度Ｎｓ以上か否かの判断は不要である。
【００４４】
本実施の形態では、ラック軸３の移動量（位置）をロータリエンコーダ35で検出してラック位置がストロークエンド近傍の所定位置に達したことを検知していたが、ラックハウジングの左右所定位置にリミットスイッチやフォトインタラプタなどを取り付け、ラック端部をストロークエンド近傍で検知するようにしてもよい。
【００４５】
またモータの駆動についてＰＷＭ制御以外の駆動制御を行っている場合にも、モータへの供給電力の減衰制御により本発明は適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、車両のパワーステアリング装置全般に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の概略全体後面図である。
【図２】ギアボックス内の断面図である。
【図３】モータ制御系の概略ブロック図である。
【図４】メモリに記憶されたモータ回転速度ｎに対するモータアシスト減少率ａの関係を示す図である。
【図５】モータ制御の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４８】
１…電動パワーステアリング装置、２…ラックハウジング、３…ラック軸、４…タイロッド、
10…ステアリングギアボックス、11…入力軸、12…トーションバー、13…操舵ピニオン軸、14…ラックガイドスプリング、15…ラックガイド、
20…モータ、21…モータドライバ、22…モータ電流計、23…モータ電圧計、
25…ウオーム減速機構、26…ウオームホイール、27…ウオーム、
30…トルクセンサ、31，32…反射ディスク、33…オプティカルモジュール、35…ロータリエンコーダ、
40…ＣＰＵ、41…モータ駆動制御手段、42…ラック位置検出手段、43…モータ回転速度検出手段、44…モータアシスト減少率抽出手段、45…メモリ。
【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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