(57)【要約】【課題】電動パワーステアリング装置において、ばらつきの少ない衝撃吸収エネルギ量を得ること。【解決手段】操舵補助用の電動モータ１５のモータハウジング１８が、ステアリングシャフト３を回転可能に支持するステアリングコラム２４の一部を構成する。電動モータ１５は、ステアリングシャフト３の出力軸１３と同軸上に一体回転可能なロータ１６と、モータハウジング１８に固定されたステータ１７とを備える。加速度センサ２１により車両の衝突が検出されると、電動モータ１５にロック電流を流す。ロータ１６とステータ１７を磁気吸引力により強固に結合し、両者１６，１７の軸方向相対移動を抑制する。【選択図】図１
2007320537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の衝突を検出する衝突検出手段と、
操舵部材に連なるステアリングシャフトと同軸的に一体回転可能なロータ、およびステアリングシャフトを回転可能に支持するハウジングの内周に設けられたステータを含む操舵補助用の電動モータと、
電動モータを駆動制御する制御部とを備え、
制御部は、衝突検出手段によって衝突が検出されたときに、ロータとステータの軸方向相対移動を抑制するために電動モータにロック電流を流す機能を有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、上記ステアリングシャフトの収縮に伴って衝撃を機械的に吸収するための衝撃吸収機構を備え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、上記制御部は、衝突検出手段による衝突の検出から所定時間経過後に、電動モータへのロック電流の供給を解除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４】
請求項１または２において、上記制御部は、操舵部材への二次衝突が始まる前に、電動モータへのロック電流の供給を解除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】
ステアリングシャフトと同軸に配置さた電動モータが、そのロータによってステアリングシャフトに駆動力を直接伝動するようにした電動パワーステアリング装置において、車両の二次衝突時の衝撃吸収機構を設けることが供されている（例えば特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−１４５４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の電動パワーステアリング装置では、車両の衝突のときに、ステアリングシャフトをこれを支持するハウジングに対して相対移動させて、この相対移動に伴って衝撃を機械的に吸収するようにしている。
しかしながら、機械的な衝撃吸収機構では、衝撃吸収部材の形状のばらつき等の影響で、衝撃吸収エネルギ量がばらつくという問題がある。
【０００４】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、衝撃吸収のときに、ばらつきの少ない衝撃吸収エネルギ量を得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】
上記目的を達成するため、本発明は、車両の衝突を検出する衝突検出手段と、操舵部材に連なるステアリングシャフトと同軸的に一体回転可能なロータ、およびステアリングシャフトを回転可能に支持するハウジングの内周に設けられたステータを含む操舵補助用の電動モータと、電動モータを駆動制御する制御部とを備え、制御部は、衝突検出手段によって衝突が検出されたときに、ロータとステータの軸方向相対移動を抑制するために電動モータにロック電流を流す機能を有することを特徴とするものである。
【０００６】
本発明では、車両が衝突したときに、電動モータにロック電流を流して、電動モータのロータとステータとを磁気吸引力により結合する。これにより、車両の衝突に際して、ステアリングシャフトの収縮に伴って吸収される衝撃エネルギ量を増加させることが可能となる。また、ロータとステータとは非接触であるので、ばらつきの少ない衝撃吸収エネルギ量を得ることができる。
【０００７】
また、上記ステアリングシャフトの収縮に伴って衝撃を機械的に吸収するための衝撃吸収機構を備える場合には（請求項２）、その機械的な衝撃吸収機構の構造を簡素化することが可能となる。衝撃吸収エネルギ全体に対する、機械的な衝撃吸収機構の寄与量を少なくでき、全体としてばらつきの少ない衝撃吸収エネルギ量を得ることができる。
上記制御部は、衝突検出手段による衝突の検出から所定時間経過後に、電動モータへのロック電流の供給を解除する場合には（請求項３）、高負荷なロック電流は一時的にしか流れないので、電動モータの破損を防止することができるうえで好ましい。
【０００８】
上記制御部は、操舵部材への二次衝突が始まる前に、電動モータへのロック電流の供給を解除する場合には（請求項４）、二次衝突のときのステアリングシャフトの収縮を電動モータが妨げることがないので、二次衝突のときの衝撃吸収ストロークを有効に活用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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。
【００１０】
ピニオンシャフト７およびラックバー８により舵取り機構としてのラックアンドピニオン機構Ａが構成されている。ラックバー８は車体に固定されるハウジング９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の両端部はハウジング９の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド１０が結合されている。各タイロッド１０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１１に連結されている。
【００１１】
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１１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１２と、ピニオンシャフト７に連なる出力軸１３と、入力軸１２と出力軸１３とを同軸上に連結するトーションバー１４とを備えている。
【００１２】
入力軸１２は、同軸上に一体回転可能に連結された第１シャフト１２ａと第２シャフト１２ｂとを含んでいる。第１シャフト１２ａの一端に操舵部材２が連結され、第２シャフト１２ｂの一端にトーションバー１４が連結されている。第１シャフト１２ａおよび第２シャフト１２ｂは、通常時には軸方向の相対移動が規制されているが、運転者が操舵部材２に衝突する二次衝突のときには、軸方向に相対移動し、入力軸１２を収縮させるように働く。
【００１３】
電動パワーステアリング装置１は、出力軸１３と同軸的に配置された操舵補助用の電動モータ１５を備えている。電動モータ１５は、出力軸１３と一体回転可能に設けられた環状のロータ１６と、ロータ１６の周囲を取り囲む環状のステータ１７と、このステータ１７を支持する略円筒形のモータハウジング１８とを備えたブラシレス形である。
出力軸１３は、同軸上に一体回転可能に連結された第１シャフト１３ａと第２シャフト１３ｂとを含んでいる。電動モータ１５のロータ１６は、第２シャフト１３ｂと一体回転可能で且つ軸方向相対移動不能に連結されている。第１シャフト１３ａとロータ１６とは、通常時は、軸方向相対移動が規制されているが、車両が前方物体に衝突する一次衝突のときに、軸方向に相対移動できるようになっている。
【００１４】
上記のトーションバー１４を介する入力軸１２および出力軸１３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と、車速を検出する車速センサ２０と、車両が前方物体等に衝突したことを検出する衝突検出手段としての加速度センサ２１とが設けられており、これらのセンサ１９，２０，２１からの信号がマイクロコンピュータ等を含んで構成される制御部２２に与えられるようになっている。
【００１５】
制御部２２では、トルク検出結果や車速検出結果等に基づいて、駆動回路２３を介して操舵補助用の電動モータ１５を駆動制御する。電動モータ１５の出力回転が出力軸１３に直接伝動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、操舵が補助されるようになっている。
ステアリングシャフト３は、筒状のハウジングとしてのステアリングコラム２４によって、図示しない軸受を介して回転自在に支持されている。ステアリングコラム２４は、筒状のアッパジャケット２５と、アッパージャケット２５に所定の摩擦係合力で嵌合された筒状のロワージャケット２６とを備えている。アッパージャケット２５は、二次衝突のときに破断または塑性変形してアッパージャケット２５の軸方向移動を許容する連結部材２７を介して、車体２８に取り付けられている。
【００１６】
また、ステアリングコラム２４は、ロアージャケット２６の一端に固定され、上記のトルクセンサ１９を収容したセンサハウジング２９と、このセンサハウジング２９の一端に固定されたモータハウジング１８とを備えている。モータハウジング１８は、取付部材３０を介して車体２８に取り付けられている。
二次衝突のときには、上記の連結部材２７の破断等に伴ってアッパージャケット２５とロワージャケット２６とが所定の摩擦抵抗を発生しながら軸方向に相対移動することにより、二次衝突の衝撃が吸収される。すなわち、両ジャケット２５，２６を結合する構造によって、二次衝突のための衝撃吸収機構が構成されている。
【００１７】
次いで、図２（ａ）を参照して、ハウジングとしてのステアリングコラム２４の一部を構成するモータハウジング１８は、一対の端壁１８ａ，１８ｂを有している。端壁１８ａに保持された軸受３１を介して、出力軸１３の第１シャフト１３ａが回転可能に支持され、端壁１８ｂに保持された軸受３２を介して、出力軸１３の第２シャフト１３ｂが回転可能に支持されている。また、モータハウジング１８の周壁１８ｃにステータ１７が取り付けられている。    
【００１８】
ロータ１６は軸線方向に延びる凹所１６ａを有しており、その凹所１６ａに、出力軸１３の第１シャフト１３ａがスプライン嵌合されている。
モータハウジング１８の端壁１８ａの内面には、一次衝突のときに、図２（ｂ）に示すように、ロータ１６の端面１６ｂと端壁１８ａとの間に挟持されて、収縮することより、一次衝突の衝撃を吸収するための衝撃吸収機構としての衝撃吸収部材３３が取り付けられている。
【００１９】
衝撃吸収部材３３は衝撃エネルギにより塑性変形することが可能なアルミニウムにより形成されている。衝撃吸収部材３３は環状をなし、その内外周に、環状溝３４，３５を形成することにより、塑性変形を容易にしている。
図３は本発明の電気的構成を示している。トルクセンサ１９、車速センサ２０および加速度センサ２１が制御部２２に接続されており、これらのセンサ１９〜２１からの信号が、制御部２２に入力されるようになっている。
【００２０】
電動モータ１５は、三相ブラシレスモータであり、ｕ相、ｖ相およびｗ相にそれぞれ対応した巻線（電機子巻線）が組み込まれたステータと、界磁束を発生する永久磁石が固定されたロータとを有している。また、電動モータ１５には、ロータに関連して、そのロータの回転位置（モータ角度）に応じた信号を出力するレゾルバ等の回転角センサ３６が設けられている。
【００２１】
回転角センサ３６は制御部２２に接続されており、回転角センサ３６からの信号が制御部２２に入力されるようになっている。また、ｖ相電流検出回路３７およびｕ相電流検出回路３８からの出力信号が、制御部２２に入力されるようになっている。
制御部２２は、駆動回路２３を介して電動モータ１５を制御する。その駆動回路２３は、例えば電力用ＭＯＳトランジスタ等のスイッチング素子を用いて構成されるＰＷＭ電圧形インバータであって、制御部２２から与えられるＰＷＭ(Pulse Width Modulation)信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗによって、各スイッチング素子をオン／オフさせることにより、電動モータ１５に印加すべき各相電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを生成する。
【００２２】
これらの各相電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが電動モータ１５に印加され、この電圧印加に応じて電動モータ１５の各相ｕ、ｖ、ｗのコイルに電流が流れ、電動モータ１５は、その電流に応じて操舵補助のためのトルクＴｍを発生したり、衝撃吸収のために、そのロータとステータとの相対移動をこれらの間の磁気吸引力で抑制したりする。
具体的には、図４のフローチャートに示すように、まず、加速度センサ２１からの検出値Ｇを入力し（ステップＳ１）、同加速度Ｇが所定の加速度Ｇ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ２）。所定の加速度Ｇ１は、車両が前方物体に衝突したときに発生する大きな値に設定されている。したがって、車両が前方物体に衝突しない限り、ステップＳ２にて「ＮＯ」と判定して、通常の操舵補助制御に進む（ステップＳ３）。
【００２３】
車両が前方物体に衝突し、ステップＳ２にて、ＹＥＳと判定されると、ステップＳ４に進んで、衝撃吸収制御を実施する。すなわち、タイマーをスタートさせた（ステップＳ５）後、電動モータ１５に所定のロック電流が流れるように、各相の電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを設定し、これを電動モータ１５に印加する（ステップＳ６）。これにより、図２（ｂ）に示す一次衝突のときの衝撃吸収に、電動モータ１５のロータ１６とステータ１７との間の磁気吸引力が寄与することになり、一次衝突のときの吸収エネルギ量を増大させることができる。
【００２４】
電動モータ１５にロック電流を流すには、例えば、ｖ相とｗ相にプラスの電流を流し、ｕ相にマイナスの電流が流れるようにする。
衝突から所定時間が経過して、タイムアップすると（ステップＳ７）、電動モータ１５へのロック電流の負荷が解除される（ステップＳ８）。上記の所定時間は、車両の衝突の発生から、運転者が操舵部材２に衝突する二次衝突の開始までの時間よりも短く設定されている。すなわち、二次衝突のときには、既にロック電流が解除されているので、二次衝突によるアッパージャケット２５および入力軸１２の第１シャフト１２ａの移動が電動モータ１５によって妨げられることがない。したがって、二次衝突のときの衝撃吸収ストロークを有効に活用することができる。
【００２５】
また、ロック電流は、一次衝突のときに対応して、一時的に負荷されるだけなので、電動モータ１５が焼損したりするおそれはない。
本実施の形態によれば、車両が衝突したときに、操舵補助用の電動モータ１５にロック電流を流して、電動モータ１５のロータ１６とステータ１７とを磁気吸引力により強固に結合する。これにより、ステアリングシャフト３の収縮に伴って吸収される衝撃エネルギ量を増加させたり、あるいは、機械的な衝撃吸収機構の吸収する衝撃エネルギ量を低減して、機械的な衝撃吸収機構の構造を簡素化したりすることが可能となる。
【００２６】
また、電動モータ１５のロータ１６とステータ１７とは非接触であるので、個体ごとのばらつきの少ない衝撃吸収エネルギ量を得ることができる。衝撃吸収エネルギ全体に対する、機械的な衝撃吸収機構の寄与量を少なくでき、全体として、個体ごとのばらつきの少ない衝撃吸収エネルギ量を得ることができる。
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、一次衝突の衝撃を吸収するための衝撃吸収機構としての衝撃吸収部材３３は、衝撃を吸収できれば、どのような部材であってもよい。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】
【００２７】
【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】操舵補助用の電動モータの概略断面図であり、（ａ）は通常の状態を示しており、（ｂ）は一次衝突のときの状態を示している。
【図３】電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】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。
【符号の説明】
【００２８】
１…電動パワーステアリング装置、２…操舵部材、３…ステアリングシャフト、１５…電動モータ、１６…ロータ、１７…ステータ、１８…モータハウジング、２１…加速度センサ（衝突検出手段）、２２…制御部、２３…駆動回路、２４…ステアリングコラム（ハウジング）、３３…衝撃吸収部材（衝撃吸収機構）
【図１】
2007320537.tif 000003
【図２】
2007320537.tif 000004
【図３】
2007320537.tif 000005
【図４】
2007320537.tif 000006