(57)【要約】【課題】構造を複雑にすることなく耳障りな歯打ち音等の発生を抑制する技術を提供する。【解決手段】ステアリングホイールに操舵補助力を与える電動モータと、電動モータの回転駆動力が伝達されるウォームギアと、前輪を転舵させるラック軸を移動させるピニオンシャフトと、ピニオンシャフトと同軸的に連結された下部連結シャフトとの相対回転角度を検出する相対角度検出装置と、ウォームギアと噛み合うことにより電動モータの回転駆動力をピニオンシャフトに伝達するウォームホイールと、相対角度検出装置が検出した相対回転角度に基づいて電動モータの駆動を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、前輪側から外力を受けて相対回転角度が周期的に変化する場合に、ウォームギアの歯とウォームホイールの歯とが衝突する際に生じる歯打ち音の周波数を変更するように電動モータの駆動を制御する。【選択図】図１８
2012210898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールに操舵補助力を与える電動モータと、
前記電動モータの回転駆動力が伝達される第１の歯車と、
転舵輪を転舵させるラック軸を移動させる第１の回転軸と、当該第１の回転軸と同軸的に連結された第２の回転軸との相対回転角度を検出する相対角度検出手段と、
前記第１の歯車と噛み合うことにより前記電動モータの回転駆動力を前記第１の回転軸に伝達する第２の歯車と、
前記相対角度検出手段が検出した前記相対回転角度に基づいて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、前記転舵輪側から外力を受けて前記相対回転角度が周期的に変化する場合に、前記第１の歯車の歯と前記第２の歯車の歯とが衝突する際に生じる歯打ち音の周波数を変更するように前記電動モータの駆動を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。
【請求項２】
前記制御手段は、単位時間あたりに前記第１の歯車の歯と前記第２の歯車の歯とが衝突する回数が増加するように前記電動モータの駆動を制御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、前記相対角度検出手段が検出した前記相対回転角度の周期的な変化の振動数よりも高い振動数で前記第１の歯車の歯が振動するように前記電動モータの駆動を制御することを特徴とする請求項１又は２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】
近年、電動パワーステアリング装置において、電動モータの回転駆動力を操舵系へ伝達するギアにより生じる歯打ち音、歯当り音（ラトル音）等を抑制する技術が提案されている。
例えば、特許文献１に記載のパワーステアリング制御装置は、以下のように構成されている。すなわち、相対角度検出装置とトーションバーとからなるトルク検出装置によってトーションバーの端部間に相対的角度の振動（トルク振動）が生じたことが検出されたとき、モータ駆動制御装置は、ドライバー、アクチュエータを駆動し、ウォームをウォームホィールに向けて偏倚させ、かみ合い軸間距離を短縮させてバックラッシュを除去する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−６３４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された構成のように、機械的にギア間のバックラッシュをなくす構成である場合には、減速機構やその周辺の構造が複雑化してしまう。
本発明は、構造を複雑にすることなく耳障りな歯打ち音、歯当り音等の発生を抑制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、ステアリングホイールに操舵補助力を与える電動モータと、前記電動モータの回転駆動力が伝達される第１の歯車と、転舵輪を転舵させるラック軸を移動させる第１の回転軸と、当該第１の回転軸と同軸的に連結された第２の回転軸との相対回転角度を検出する相対角度検出手段と、前記第１の歯車と噛み合うことにより前記電動モータの回転駆動力を前記第１の回転軸に伝達する第２の歯車と、前記相対角度検出手段が検出した前記相対回転角度に基づいて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、前記転舵輪側から外力を受けて前記相対回転角度が周期的に変化する場合に、前記第１の歯車の歯と前記第２の歯車の歯とが衝突する際に生じる歯打ち音の周波数を変更するように前記電動モータの駆動を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である。
【０００６】
ここで、前記制御手段は、単位時間あたりに前記第１の歯車の歯と前記第２の歯車の歯とが衝突する回数が増加するように前記電動モータの駆動を制御するとよい。
また、前記制御手段は、前記相対角度検出手段が検出した前記相対回転角度の周期的な変化の振動数よりも高い振動数で前記第１の歯車の歯が振動するように前記電動モータの駆動を制御するとよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、構造を複雑にすることなく耳障りな歯打ち音等の発生を抑制することができる。
【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】ステアリングギアボックス内を示す断面図である。
【図３】図２におけるＸ部の拡大図である。
【図４】トルク検出装置の主要部品の概略構成図である。
【図５】トルク検出装置を、図２におけるＹ方向から見た図である。
【図６】下部連結シャフトとピニオンシャフトとが相対変位する前のトルク検出装置の状態を示す図である。
【図７】図５で見た場合に、磁石がヨークに対して時計回転方向に回転した状態を示す図である。
【図８】図５で見た場合に、磁石がヨークに対して反時計回転方向に回転した状態を示す図である。
【図９】磁石とヨークとの相対角度と第１の磁気センサおよび第２の磁気センサが検出する磁束密度との関係を示す図である。
【図１０】操舵トルクと、第１の電圧信号および第２の電圧信号との関係を示す図である。
【図１１】電動パワーステアリング装置の制御装置の概略構成図である。
【図１２】目標電流算出部の概略構成図である。
【図１３】制御部の概略構成図である。
【図１４】ステアリング装置のアシスト特性を示すグラフである。
【図１５】図２におけるＡ−Ａ部の部分断面図であり、ウォームギヤとウォームホイールの歯面同士が衝突する現象を模式的に示す図である。
【図１６】前輪が路面から振動的反力を受けた場合の相対角度検出装置の出力信号を例示する図である。
【図１７】周波数変更部の概略構成図である。
【図１８】図２におけるＡ−Ａ部の部分断面図であり、ウォームギヤの歯面とウォームホイールの歯面との歯打ち音の周波数が所定の周波数領域外となる様子を模式的に示す図である。
【図１９】周波数変更部が行う周波数変更処理の手順を示すフローチャートである。
【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。図２は、ステアリングギアボックス１０７内を示す断面図である。
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、乗り物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自動車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、ドライバが操作する車輪（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。
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アボックス１０７を有している。ピニオンシャフト１０６は、ステアリングギアボックス１０７にてトーションバー１４０（図２参照）を介して上述した下部連結シャフト１０８と連結されている。
【００１２】
図２に示すように、ピニオンシャフト１０６および下部連結シャフト１０８は、ハウジング１２０に回転可能に支持されている。ハウジング１２０は、例えば自動車などの乗り物の本体フレーム（以下、「車体」と称する場合もある。）に固定される部材であり、第１ハウジング１２１と第２ハウジング１２２とが、例えばボルトなどにより結合されて構成される。下部連結シャフト１０８は、軸受を介して第１ハウジング１２１に回転可能に支持され、ピニオンシャフト１０６は、トーションバー１４０を介して下部連結シャフト１０８に同軸的に結合されるとともに軸受を介して第２ハウジング１２２に回転可能に支持されている。
【００１３】
また、ステアリング装置１００は、ステアリングギアボックス１０７に固定された電動モータ１１０と、ピニオンシャフト１０６に固定されたウォームホイール１３０と、を備えている。電動モータ１１０の出力軸に連結されたウォームギヤ１１１とウォームホイール１３０とは噛み合っており、電動モータ１１０の回転力がウォームホイール１３０により減速されてピニオンシャフト１０６に伝達される。電動モータ１１０は、３相ブラシレスモータであることを例示することができる。また、ウォームギヤ１１１とウォームホイール１３０との噛み合い部分には、円滑な噛み合いのために適度なバックラッシュが設定されている。
ステアリングギアボックス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との相対角度に基づいて、言い換えればトーションバー１４０の捩れ量を検出する相対角度検出手段の一例としての相対角度検出装置２０が設けられている。この相対角度検出装置２０については後で詳述する。
ステアリング装置１００は、また、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、上述した相対角度検出装置２０の出力値、自動車の移動速度である車速Ｖを検出する車速センサ１７０の出力値が入力される。
【００１４】
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を相対角度検出装置２０からの出力値に基づいて検出し、検出した操舵トルクＴに応じて制御装置１０が電動モータ１１０を駆動制御し、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。つまり、ピニオンシャフト１０６は、ステアリングホイール１０１の回転によって発生する操舵トルクＴと電動モータ１１０から付与される補助（アシスト）トルクとで回転する。
【００１５】
次に、相対角度検出装置２０について詳述する。
図３は、図２におけるＸ部の拡大図である。図４は、相対角度検出装置２０の主要部品の概略構成図である。図５は、相対角度検出装置２０を、図２におけるＹ方向から見た図である。なお、図４においては、後述するブラケット６０は省略している。
【００１６】
相対角度検出装置２０は、ハウジング１２０に回転可能に支持された下部連結シャフト１０８と、同じくハウジング１２０に回転可能に支持されたピニオンシャフト１０６との相対回転角度（トーションバー１４０の捩れ量）を検出する装置である。
相対角度検出装置２０は、下部連結シャフト１０８に取り付けられる磁石２１と、磁石２１が形成する磁界内に配置されたヨーク３０と、ヨーク３０に生じる磁束密度を検出する磁気センサ４０とを有している。
【００１７】
磁石２１は、円筒状であり、図４に示すように、下部連結シャフト１０８の周方向にＮ極とＳ極とが交互に配置されるとともに周方向に着磁されている。この磁石２１は、カラー２２を介して下部連結シャフト１０８に取り付けられている。つまり、磁石２１がカラー２２に固定されており、カラー２２が下部連結シャフト１０８に固定されている。そして、磁石２１は下部連結シャフト１０８とともに回転する。なお、磁石２１の下部連結シャフト１０８の軸方向の長さは、ヨーク３０の長さよりも長い。
【００１８】
ヨーク３０は、第１のヨーク３１と、第２のヨーク３２と、下部連結シャフト１０８の軸方向に第１のヨーク３１と第２のヨーク３２との間に設けられた、第３のヨーク３３とから構成されている。これら第１のヨーク３１、第２のヨーク３２および第３のヨーク３３は、ピニオンシャフト１０６に取り付けられる。
【００１９】
第１のヨーク３１は、磁石２１の外径よりも大きな径の孔が内側に形成された円板状の第１の円環部３１ａと、この第１の円環部３１ａから下部連結シャフト１０８の軸方向に伸びるように形成された複数の第１の突起部３１ｂとを有している。
第１の突起部３１ｂは、磁石２１のＮ極およびＳ極と同数形成されている。つまり、磁石２１のＮ極およびＳ極がそれぞれ例えば１２個である場合には、第１の突起部３１ｂも１２個形成されている。そして、この第１の突起部３１ｂは、下部連結シャフト１０８の回転半径方向においては、図３，図５に示すように、磁石２１の外周面と対向するようにこの外周面よりもやや外側に配置されており、その第１の突起部３１ｂの磁石２１と対向する面は、下部連結シャフト１０８の回転軸に直交する方向に見ると長方形である。
【００２０】
第２のヨーク３２は、磁石２１の外径よりも大きな径の孔が内側に形成された円板状の第２の円環部３２ａと、この第２の円環部３２ａから下部連結シャフト１０８の軸方向に伸びるように形成された複数の第２の突起部３２ｂとを有している。
第２の突起部３２ｂは、磁石２１のＮ極およびＳ極と同数形成されている。そして、この第２の突起部３２ｂは、下部連結シャフト１０８の回転半径方向においては、図３，図５に示すように、磁石２１の外周面と対向するようにこの外周面よりもやや外側に配置されており、その第２の突起部３２ｂの磁石２１と対向する面は、下部連結シャフト１０８の回転軸に直交する方向に見ると長方形である。
【００２１】
第３のヨーク３３は、磁石２１の外径よりも大きな径の孔が内側に形成された円板状の第３の円環部３３ａと、この第３の円環部３３ａから下部連結シャフト１０８の軸方向に、第１のヨーク３１側へ伸びるように形成された複数の第３の突起部３３ｂと、第２のヨーク３２側へ伸びるように形成された複数の第４の突起部３４ｂとを有している。
第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂは、磁石２１のＮ極およびＳ極と同数形成されている。そして、この第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂは、下部連結シャフト１０８の回転半径方向においては、図３，図５に示すように、磁石２１の外周面と対向するようにこの外周面よりもやや外側に配置されており、その第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂの磁石２１と対向する面は、下部連結シャフト１０８の回転軸に直交する方向に見ると長方形である。
【００２２】
また、第１のヨーク３１の第１の突起部３１ｂと第３のヨーク３３の第３の突起部３３ｂとは、下部連結シャフト１０８の周方向に交互に配置されている。第２のヨーク３２の第２の突起部３２ｂと第３のヨーク３３の第４の突起部３４ｂとは、下部連結シャフト１０８の周方向に交互に配置されている。
なお、本実施の形態に係る第３のヨーク３３においては、第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂは、下部連結シャフト１０８の軸方向に一体的に連続して形成されている。
【００２３】
そして、本実施の形態に係る相対角度検出装置２０においては、トーションバー１４０に捩れが生じていない初期状態のときに、図５に示すように、下部連結シャフト１０８の周方向において、時計回転方向に見た場合に磁石２１のＮ極とＳ極との境界線と第１のヨーク３１の第１の突起部３１ｂの周方向の中心が一致するように配置されている。
【００２４】
第２のヨーク３２の第２の突起部３２ｂは、下部連結シャフト１０８の周方向には、第１のヨーク３１の第１の突起部３１ｂと同じ位置となるように配置されている。つまり、トーションバー１４０に捩れが生じていない初期状態のときに、第１の突起部３１ｂが対向する磁石２１のＮ極とＳ極との境界線と、第２の突起部３２ｂの周方向の中心が一致するように配置されている。すなわち、図５に示すように、時計回転方向に見た場合に磁石２１のＮ極とＳ極との境界線と第２の突起部３２ｂの周方向の中心が一致するように配置されている。そして、トーションバー１４０に操舵トルクＴが加わってトーションバー１４０に捩れが生じ、第１の突起部３１ｂが磁石２１のＮ極あるいはＳ極と対向する場合に、第２の突起部３２ｂは、第１の突起部３１ｂが対向する極性と同じ極性の磁極に対向する。
【００２５】
第３のヨーク３３の第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂは、初期状態のときに、下部連結シャフト１０８の周方向において、図５に示すように、時計回転方向に見た場合に磁石２１のＳ極とＮ極との境界線と第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂの周方向の中心が一致するように配置されている。そして、トーションバー１４０に操舵トルクＴが加わってトーションバー１４０に捩れが生じ、第１の突起部３１ｂが磁石２１のＮ極あるいはＳ極と対向する場合に、第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂは、第１の突起部３１ｂが対向する磁極とは異なる極性の磁極に対向する。
【００２６】
また、本実施の形態に係るヨーク３０においては、図３に示すように、第１のヨーク３１、第２のヨーク３２および第３のヨーク３３は、インサートモールド成形により一体化されている。そして、インサートモールド成形する際にブラケット６０をも一体成形している。ブラケット６０は、ピニオンシャフト１０６の軸方向に伸びる薄肉円筒状の軸方向部位６１と、軸方向部位６１からピニオンシャフト１０６の回転半径方向に伸びる円板状の半径方向部位６２とを有する。そして、ブラケット６０の軸方向部位６１がピニオンシャフト１０６に圧入、溶接あるいはねじ止めされることにより、軸方向部位６１がピニオンシャフト１０６に固定されている。これにより、ヨーク３０は、ピニオンシャフト１０６に固定される。
【００２７】
第１の磁気センサ４１は、ハウジング１２０に固定されており、下部連結シャフト１０８の軸方向において、第１のヨーク３１の第１の円環部３１ａと第３のヨーク３３の第３の円環部３３ａとの間に配置されている。第１の磁気センサ４１は、制御装置１０から電源電圧が供給されることにより作動して、第１のヨーク３１と第３のヨーク３３との間の磁束密度を検出し、検出した磁束密度を電気信号（例えば電圧信号）に変換して出力する。
第２の磁気センサ４２は、ハウジング１２０に固定されており、下部連結シャフト１０８の軸方向において、第２のヨーク３２の第２の円環部３２ａと第３のヨーク３３の第３の円環部３３ａとの間に配置されている。第２の磁気センサ４２は、制御装置１０から電源電圧が供給されることにより作動して、第２のヨーク３２と第３のヨーク３３との間の磁束密度を検出し、検出した磁束密度を電気信号（例えば電圧信号）に変換して出力する。
そして、第１の磁気センサ４１と第２の磁気センサ４２とは、例えば下部連結シャフト１０８の軸方向に同じ向きの磁界が生じている場合には、同じ符号の磁束密度を検出するように配置されている。これら第１の磁気センサ４１および第２の磁気センサ４２としては、磁気抵抗素子、ホールＩＣ、ホール素子などを例示することができる。
【００２８】
以上のように構成された相対角度検出装置２０においては、以下に示すように作用する。
図６は、下部連結シャフト１０８とピニオンシャフト１０６とが相対変位する前の相対角度検出装置２０の状態を示す図である。図６（ａ）は、磁石２１とヨーク３０との関係を、図２におけるＹ方向に見た図である。図６（ｂ）は、磁石２１およびヨーク３０を、（ａ）におけるＺ方向に見た図である。
【００２９】
トーションバー１４０に捩れが生じていない初期状態のときは、図５、図６（ａ）に示すように、下部連結シャフト１０８の周方向において、ヨーク３０の全ての突起部である第１の突起部３１ｂ〜第４の突起部３４ｂの周方向の中心と、磁石２１のＮ極とＳ極との境界線とが一致する。かかる場合、第１の突起部３１ｂ〜第４の突起部３４ｂの各突起部には、磁石２１のＮ極とＳ極とから同数の磁力線が出入りする。そのため、第１のヨーク３１の第１の円環部３１ａと第３のヨーク３３の第３の円環部３３ａとの間、および第２のヨーク３２の第２の円環部３２ａと第３のヨーク３３の第３の円環部３３ａとの間には磁束密度差が生じないので、第１の磁気センサ４１および第２の磁気センサ４２の出力は零となる。
【００３０】
ステアリングホイールに操舵トルクＴが入力されてトーションバー１４０に捩れが生じると、磁石２１とヨーク３０との周方向の相対位置が変化する。
図７は、図５で見た場合に、磁石２１（下部連結シャフト１０８）がヨーク３０（ピニオンシャフト１０６）に対して時計回転方向に回転した状態を示す図である。図８は、図５で見た場合に、磁石２１がヨーク３０に対して反時計回転方向に回転した状態を示す図である。それぞれの図において、（ａ）は磁石２１とヨーク３０との関係を、図２におけるＹ方向から見た図である。（ｂ）は磁石２１およびヨーク３０を、（ａ）におけるＺ方向に見た図である。
また、図９は、磁石２１（下部連結シャフト１０８）とヨーク３０（ピニオンシャフト１０６）との相対角度（トーションバー１４０の捩れ角θ）と第１の磁気センサ４１および第２の磁気センサ４２が検出する磁束密度との関係を示す図である。
【００３１】
図７および図８に示すように、トーションバー１４０が捩れると、下部連結シャフト１０８の周方向において、ヨーク３０の第１の突起部３１ｂ〜第４の突起部３４ｂの周方向の中心と、磁石２１のＮ極とＳ極との境界線とが一致しなくなる。つまり、初期状態に比べて、磁石２１のいずれかの磁極がヨーク３０の第１の突起部３１ｂ〜第４の突起部３４ｂと対向する領域が増加する。
【００３２】
より具体的には、図７の状態においては、第１のヨーク３１の第１の突起部３１ｂおよび第２のヨーク３２の第２の突起部３２ｂは、磁石２１のＮ極と対向する領域が増加し、第３のヨーク３３の第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂは、磁石２１のＳ極と対向する領域が増加する。そのため、磁石２１のＮ極から第１の突起部３１ｂおよび第２の突起部３２ｂに向かう磁力線が、第１の突起部３１ｂおよび第２の突起部３２ｂから磁石２１のＳ極に向かう磁力線よりも増加する。また、第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂから磁石２１のＳ極に向かう磁力線が、磁石２１のＮ極から第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂに向かう磁力線よりも増加する。これにより、第１のヨーク３１の第１の円環部３１ａから第３のヨーク３３の第３の円環部３３ａへ向かう磁束密度が増加するとともに第２のヨーク３２の第２の円環部３２ａから第３のヨーク３３の第３の円環部３３ａへ向かう磁束密度が増加する。
【００３３】
そして、第１のヨーク３１の第１の円環部３１ａから第３のヨーク３３の第３の円環部３３ａへ向かう方向をプラスの方向とすると、初期状態から、図５で見た場合に、磁石２１（下部連結シャフト１０８）がヨーク３０（ピニオンシャフト１０６）に対して時計回転方向に回転するにしたがって、第１の磁気センサ４１が検出する磁束密度Ｂ１がプラスの方向へ大きくなる。他方、第２の磁気センサ４２が検出する磁束密度Ｂ２がマイナスの方向へ大きくなる。以下、図５で見た場合に、初期状態から、磁石２１（下部連結シャフト１０８）がヨーク３０（ピニオンシャフト１０６）に対して時計回転方向に回転するときに、「右方向」の操舵トルクＴが発生しているものとする。
【００３４】
また、図８の状態においては、第１のヨーク３１の第１の突起部３１ｂおよび第２のヨーク３２の第２の突起部３２ｂは、磁石２１のＳ極と対向する領域が増加し、第３のヨーク３３の第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂは、磁石２１のＮ極と対向する領域が増加する。そのため、第１の突起部３１ｂおよび第２の突起部３２ｂから磁石２１のＳ極に向かう磁力線が、磁石２１のＮ極から第１の突起部３１ｂおよび第２の突起部３２ｂに向かう磁力線よりも増加する。また、磁石２１のＮ極から第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂに向かう磁力線が、第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂから磁石２１のＳ極に向かう磁力線よりも増加する。これにより、第３のヨーク３３の第３の円環部３３ａから第１のヨーク３１の第１の円環部３１ａへ向かう磁束密度が増加するとともに第３のヨーク３３の第３の円環部３３ａから第２のヨーク３２の第２の円環部３２ａへ向かう磁束密度が増加する。それゆえ、初期状態から、図５で見た場合に、磁石２１（下部連結シャフト１０８）がヨーク３０（ピニオンシャフト１０６）に対して反時計回転方向に回転するにしたがって、第１の磁気センサ４１が検出する磁束密度Ｂ１がマイナスの方向へ大きくなる。他方、第２の磁気センサ４２が検出する磁束密度Ｂ２がプラスの方向へ大きくなる。以下、図５で見た場合に、初期状態から、磁石２１（下部連結シャフト１０８）がヨーク３０（ピニオンシャフト１０６）に対して反時計回転方向に回転するときに、「左方向」の操舵トルクＴが発生しているものとする。
【００３５】
図９においては、下部連結シャフト１０８とピニオンシャフト１０６とを、両方向に磁極１個（α度）分相対的に回転させた場合の磁束密度の変化を示している。そして、トーションバー１４０が両方向に１／３×α度捩れることを許容する仕様にすることで、第１の磁気センサ４１および第２の磁気センサ４２は、トーションバー１４０の捩れ量（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）に比例する磁束密度の変化を検出することが可能となる。
【００３６】
第１の磁気センサ４１は、検出した磁束密度Ｂ１を、この磁束密度Ｂ１に応じた電圧値を示す第１の電圧信号Ｖ１ｓに変換して出力し、第２の磁気センサ４２は、検出した磁束密度Ｂ２を、この磁束密度Ｂ２に応じた電圧値を示す第２の電圧信号Ｖ２ｓに変換して出力する。トーションバー１４０の捩れ量（下部連結シャフト１０８とピニオンシャフト１０６の相対回転角度）とステアリングホイール１０１の操舵トルクＴとは比例関係にある。つまり、第１の磁気センサ４１および第２の磁気センサ４２は、操舵トルクＴに応じた電圧値を示す第１の電圧信号Ｖ１ｓおよび第２の電圧信号Ｖ２ｓを出力する。
【００３７】
図１０は、操舵トルクＴと、第１の電圧信号Ｖ１ｓおよび第２の電圧信号Ｖ２ｓとの関係を示す図である。
図１０においては、横軸に操舵トルクＴ、縦軸に第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１および第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２を示している。横軸は、操舵トルクＴが零の状態、言い換えれば、トーションバー１４０の捩れ量が零の状態を中点にし、右方向の操舵トルクＴをプラス、左方向の操舵トルクをマイナスとしている。
そして、本実施の形態に係る第１の磁気センサ４１および第２の磁気センサ４２は、図１０に示すように、第１の電圧信号Ｖ１ｓが示す第１の電圧Ｖ１および第２の電圧信号Ｖ２ｓが示す第２の電圧Ｖ２が、最大電圧ＶＨｉと最小電圧ＶＬｏとの間で変化するように構成されている。なお、最大電圧ＶＨｉは、第１の磁気センサ４１,第２の磁気センサ４２が第１の電圧信号Ｖ１ｓ,第２の電圧信号Ｖ２ｓとして出力可能な出力上限値よりわずかに低く、最小電圧ＶＬｏは、出力可能な出力下限値よりわずかに高く設定される。
【００３８】
そして、図１０の実線で示すように、第１の磁気センサ４１が出力する第１の電圧信号Ｖ１ｓは、操舵トルクＴの右方向への大きさが増加（トーションバー１４０の右方向への回転量が増加）するのに伴って電圧が上昇する特性を有する。すなわち、ステアリングホイール１０１が右方向に回転すると第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１が上昇する。また、図１０の破線で示すように、第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２は、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１と同じ最大電圧ＶＨｉと最小電圧ＶＬｏの間で変化するとともに第１の電圧信号Ｖ１ｓと逆の特性（負の相関関係）を有し、操舵トルクＴの右方向への大きさが増加するのに伴って第２の電圧信号Ｖ２ｓが低下する特性を有する。すなわち、ステアリングホイール１０１が右方向に回転すると第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２が低下する。
【００３９】
そして、中点では第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１と第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２とが等しい電圧(以下、「中点電圧Ｖｃ」と称する場合がある)となるように構成されている。中点電圧Ｖｃは、例えば、最大電圧ＶＨｉと最小電圧ＶＬｏの中間の電圧（Ｖｃ＝（ＶＨｉ＋ＶＬｏ）／２)となる。
さらに、操舵トルクＴの変化に対する第１の電圧信号Ｖ１ｓの変化の割合と第２の電圧信号Ｖ２ｓの変化の割合(絶対値)は等しく、同じ操舵トルクＴを示す第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１と第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２を合計した合計電圧Ｖｔ(以下、単に「合計電圧Ｖｔ」と称する場合がある)が常に予め定められた所定電圧となる特性を有する。本実施の形態において、合計電圧Ｖｔは、一定電圧（ＶＨｉ＋ＶＬｏ）となるように構成されており、「ＶＨｉ＋ＶＬｏ＝２Ｖｃ」が所定電圧となる。
【００４０】
例えば、第１の磁気センサ４１，第２の磁気センサ４２が、０〜５〔Ｖ〕の間の電圧値を第１の電圧信号Ｖ１ｓ,第２の電圧信号Ｖ２ｓとして出力可能な性能を有する場合、すなわち、出力下限値が０〔Ｖ〕で出力上限値が５〔Ｖ〕の場合に、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１および第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２の最大電圧ＶＨｉを４．５〔Ｖ〕、最小電圧ＶＬｏを０．５〔Ｖ〕に設定すると、中点電圧Ｖｃは２．５〔Ｖ〕、所定電圧は５〔Ｖ〕になる。
したがって、操舵トルクＴが零の中点では、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１および第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２は共に２．５〔Ｖ〕となり、第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２との合計電圧Ｖｔは常に５〔Ｖ〕となる。そして、操舵トルクＴが右方向に増加すると、第１の電圧Ｖ１は２．５〔Ｖ〕から上昇し、第２の電圧Ｖ２は２．５〔Ｖ〕から低下する。他方、操舵トルクＴが左方向に増加すると、第１の電圧Ｖ１は２．５〔Ｖ〕から低下し、第２の電圧Ｖ２は２．５〔Ｖ〕から上昇する。
【００４１】
次に、制御装置１０について説明する。
制御装置１０は、電動モータ１１０の制御を行う際の演算処理を行うＣＰＵ１１と、ＣＰＵ１１にて実行されるプログラムや各種データ等が記憶されたＲＯＭ１２と、ＣＰＵ１１の作業用メモリ等として用いられるＲＡＭ１３と、ＥＥＰＲＯＭ(Electrically Erasable & Programmable Read Only Memory)１４と、を備えている。
制御装置１０には、上述した相対角度検出装置２０からの出力値、車速センサ１７０にて検出された車速Ｖが出力信号に変換された車速信号ｖなどが入力される。
【００４２】
図１１は、ステアリング装置１００の制御装置１０の概略構成図である。
制御装置１０は、相対角度検出装置２０から入力される信号に基づいて操舵トルクＴを検出するトルク検出部２１０と、トルク検出部２１０にて検出された操舵トルクＴに基づいて電動モータ１１０に供給する目標電流を算出する目標電流算出部２２０と、を備えている。目標電流算出部２２０は、後述する第１の目標電流決定部２２５を有している。
また、制御装置１０は、電動モータ１１０のウォームギヤ１１１とウォームホイール１３０との間の歯打ち音（ラトル音）の周波数を変更する周波数変更部２５０を備えている。周波数変更部２５０は、後述するようにウォームギヤ１１１の歯が高振動数で振動するように電動モータ１１０に供給する目標電流を決定する第２の目標電流決定部２５２を有している。
また、制御装置１０は、第１の目標電流決定部２２５あるいは第２の目標電流決定部２５２が決定した目標電流に基づいてフィードバック制御などを行う制御部２３０と、制御部２３０への入力を第１の目標電流決定部２２５からの出力値と第２の目標電流決定部２５２からの出力値とで切り替える切替部２７０と、を有している。
【００４３】
先ずは、トルク検出部２１０について詳述する。
トルク検出部２１０は、相対角度検出装置２０から入力される信号に基づいて操舵トルクＴを算出し、算出した操舵トルクＴを電気信号に変換したトルク信号Ｔｄを目標電流算出部２２０へ出力する。より具体的には、トルク検出部２１０は、磁気センサ４０の第１の磁気センサ４１が正常である場合には、第１の磁気センサ４１からの第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１に基づいて操舵トルクＴを算出し、算出した操舵トルクＴを電気信号に変換したトルク信号Ｔｄを目標電流算出部２２０へ出力する。
【００４４】
第１の電圧Ｖ１に基づいて操舵トルクＴを算出する手法としては以下を例示することができる。すなわち、先ず、第１の電圧Ｖ１と、操舵トルクＴとの関係を示すマップをＲＯＭ１２に記憶しておき、トルク検出部２１０は、このマップに、第１の電圧Ｖ１を代入することにより操舵トルクＴを算出する。又は、第１の電圧Ｖ１と操舵トルクＴとの関係を示す関数を組み込んでおき、トルク検出部２１０は、この関数に第１の電圧Ｖ１を代入して操舵トルクＴを算出してもよい。
なお、トルク検出部２１０は、磁気センサ４０の第１の磁気センサ４１に異常が生じ、第２の磁気センサ４２のみが正常である場合には、非常用として、第２の磁気センサ４２からの第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２に基づいて操舵トルクＴを算出し、算出した操舵トルクＴを電気信号に変換したトルク信号Ｔｄを目標電流算出部２２０へ出力する。
【００４５】
次に、目標電流算出部２２０について詳述する。
図１２は、目標電流算出部２２０の概略構成図である。
目標電流算出部２２０は、目標電流を設定する上で基準となるベース電流を算出するベース電流算出部２２１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２２２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２２３とを備えている。また、目標電流算出部２２０は、ベース電流算出部２２１、イナーシャ補償電流算出部２２２、ダンパー補償電流算出部２２３などからの出力に基づいて目標電流を決定する第１の目標電流決定部２２５を備えている。さらに、目標電流算出部２２０は、トルク信号Ｔｄの位相補償を行う位相補償部２２６を備えている。
【００４６】
なお、目標電流算出部２２０には、トルク信号Ｔｄと、車速信号ｖと、電動モータ１１０の回転速度Ｎｍが出力信号に変換された回転速度信号Ｎｍｓとが入力される。回転速度信号Ｎｍｓは、例えば３相ブラシレスモータである電動モータ１１０に設けられ、この電動モータ１１０の回転子（ロータ）の回転角度を検出するセンサ（例えば、回転子の回転位置を検出するレゾルバ、ロータリエンコーダ等で構成されるロータ位置検出回路）の出力信号が微分（ω）されることにより得られるものであることを例示することができる。制御装置１０には、車速センサ１７０などからの信号がアナログ信号として入力されるので、図示しないＡ／Ｄ変換部によりアナログ信号をデジタル信号に変換し、目標電流算出部２２０に取り込んでいる。
【００４７】
ベース電流算出部２２１は、位相補償部２２６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を算出し、このベース電流の情報を含むベース電流信号Ｉｍｂを出力する。なお、ベース電流算出部２２１は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭ１２に記憶しておいた、トルク信号Ｔｓおよび車速信号ｖとベース電流との対応を示すマップに、検出されたトルク信号Ｔｓおよび車速信号ｖを代入することによりベース電流を算出する。
【００４８】
イナーシャ補償電流算出部２２２は、トルク信号Ｔｄ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を算出し、この電流の情報を含むイナーシャ補償電流信号Ｉｓを出力する。なお、イナーシャ補償電流算出部２２２は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭ１２に記憶しておいた、トルク信号Ｔｄおよび車速信号ｖとイナーシャ補償電流との対応を示すマップに、トルク信号Ｔｄおよび車速信号ｖを代入することによりイナーシャ補償電流を算出する。
【００４９】
ダンパー補償電流算出部２２３は、トルク信号Ｔｄと、車速信号ｖと、モータ角速度ω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を算出し、この電流の情報を含むダンパー補償電流信号Ｉｄを出力する。なお、ダンパー補償電流算出部２２３は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭ１２に記憶しておいた、トルク信号Ｔｄ、車速信号ｖおよびモータ角速度ωと、ダンパー補償電流との対応を示すマップに、トルク信号Ｔｄと車速信号ｖとモータ角速度ωとを代入することによりダンパー補償電流を算出する。
【００５０】
第１の目標電流決定部２２５は、ベース電流算出部２２１から出力されたベース電流信号Ｉｍｂ、イナーシャ補償電流算出部２２２から出力されたイナーシャ補償電流信号Ｉｓおよびダンパー補償電流算出部２２３から出力されたダンパー補償電流信号Ｉｄに基づいて最終的な目標電流を決定し、この電流の情報を含む目標電流信号ＩＴ１を出力する。第１の目標電流決定部２２５は、例えば、ベース電流に、イナーシャ補償電流を加算するとともにダンパー補償電流を減算して得た補償電流を、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭ１２に記憶しておいた、補償電流と最終的な目標電流との対応を示すマップに代入することにより最終的な目標電流を算出する。
【００５１】
次に、制御部２３０について詳述する。
図１３は、制御部２３０の概略構成図である。
制御部２３０は、電動モータ１１０の作動を制御するモータ駆動制御部２３１と、電動モータ１１０を駆動させるモータ駆動部２３２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２３３とを有している。
モータ駆動制御部２３１は、第１の目標電流決定部２２５にて決定された目標電流又は第２の目標電流決定部２５２にて決定された目標電流と、モータ電流検出部２３３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２４０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２６０とを有している。
【００５２】
フィードバック制御部２４０は、目標電流算出部２２０にて最終的に決定された目標電流とモータ電流検出部２３３にて検出された実電流Ｉｍとの偏差を求める偏差演算部２４１と、その偏差が零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２４２とを有している。
偏差演算部２４１は、目標電流算出部２２０からの出力値である目標電流信号ＩＴとモータ電流検出部２３３からの出力値であるモータ電流信号Ｉｍｓとの偏差の値を偏差信号２４１ａとして出力する。
【００５３】
フィードバック（Ｆ／Ｂ）処理部２４２は、目標電流と実電流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、入力された偏差信号２４１ａに対して、比例要素で比例処理した信号を出力し、積分要素で積分処理した信号を出力し、加算演算部でこれらの信号を加算してフィードバック処理信号２４２ａを生成・出力する。
ＰＷＭ信号生成部２６０は、フィードバック制御部２４０からの出力値に基づいてＰＷＭ信号２６０ａを生成し、生成したＰＷＭ信号２６０ａを出力する。
【００５４】
モータ駆動部２３２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２３３は、モータ駆動部２３２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の値を検出して、検出した実電流Ｉｍをモータ電流信号Ｉｍｓに変換して出力する。
【００５５】
次に、ステアリング装置１００のアシスト特性について説明する。
電動モータ１１０の回転駆動力は、ウォームギヤ１１１を介してウォームホイール１３０に伝達され、運転者がステアリングホイール１０１を介して前輪１５０の向きを変えるために与えた操舵力をアシストする力となる。
図１４は、ステアリング装置１００のアシスト特性を示すグラフである。横軸は操舵トルクＴを示し、零より右側が右方向への操舵トルクＴを表し、零より左側が左方向への操舵トルクＴを表している。縦軸はアシストするために電動モータ１１０に供給する目標電流を示し、零より上側が右方向へのアシストを表し、零より下側が左方向へのアシストを表している。このアシスト特性における目標電流は、目標電流算出部２２０の第１の目標電流決定部２２５にて決定される。
【００５６】
アシスト特性は、操舵トルクＴに対する電動モータ１１０の目標電流を示す。このアシスト特性は、操舵トルクＴの範囲によって分けられたマップの集まりとして考えることができる。例えば、操舵トルクＴの全範囲は、特性上の要所で区切った５つの範囲、Ｒ０〜Ｒ４とすることができる。Ｒ０は、操舵トルクＴ＝零を含むトルクＴ１〜トルクＴ２（トルクＴ１とトルクＴ２は、絶対値は同じで、符号が異なる。）の不感帯領域、Ｒ１は、トルクＴ１とトルクＴ３との間の範囲、Ｒ２は、トルクＴ２とトルクＴ４（トルクＴ３とトルクＴ４は、絶対値は同じで、符号が異なる。）との間の範囲、Ｒ３は、左方向への操舵トルクＴの絶対値が所定値|Ｔ３|より大きい範囲、Ｒ４は、右方向への操舵トルクＴの絶対値が所定値|Ｔ４|より大きい範囲である。
【００５７】
以上のように構成されたステアリング装置１００において、直線走行時など、操舵トルクＴが零かその近辺であるときには、不感帯領域とされ、電動モータ１１０は駆動されておらず、ウォームホィールには駆動力が与えられない状態にある。特にこのような状態にあるとき、路面状態によっては、前輪１５０が路面から受ける力、特に不整路面などの路面状況によって生じる振動的反力が前輪１５０側からウォームホイール１３０に伝達される。振動的反力が伝達されると、ウォームギヤ１１１の歯とウォームホイール１３０の歯との間にバックラッシュがあることによって、ウォームギヤ１１１とウォームホイール１３０との隣り合う歯面間同士が直接衝突を繰り返すような現象が生じる。
【００５８】
図１５は、図２におけるＡ−Ａ部の部分断面図であり、ウォームギヤ１１１とウォームホイール１３０の歯同士が衝突する現象を模式的に示す図である。図１６は、前輪１５０が路面から振動的反力を受けた場合の相対角度検出装置２０の出力信号を例示する図である。なお、以下の説明では、相対角度検出装置２０の出力信号あるいは磁気センサ４０の出力信号は、磁気センサ４０の第１の磁気センサ４１の出力信号を意味するものとする。
【００５９】
電動モータ１１０が駆動されていない状態にあるとき、バックラッシュによりウォームギヤ１１１の歯面とウォームホイール１３０の歯面との間には、図１５（ａ）に示すような隙間がある。この状態のときに、前輪１５０が路面から振動的反力を受けると、この力がラック軸１０５、ピニオンシャフト１０６などを辿ってウォームホイール１３０に伝達され、ウォームホイール１３０が周期的に左右両方向に回転する。その結果、図１５（ｂ）、図１５（ｃ）に示すように、ウォームホイール１３０の隣り合う歯面がウォームギヤ１１１の歯へ繰り返し衝突する。また、相対角度検出装置２０の磁気センサ４０の出力信号が、図１６に示すように、周期的に変化する。歯面の衝突は音として認識され、いわゆる歯打ち音（ラトル音）と言われている。この歯打ち音の周波数が、８００（Ｈｚ）〜１６００（Ｈｚ）である場合に人間にとって耳障りな音として聞こえる場合がある。
【００６０】
かかる事項に鑑み、本実施の形態に係るステアリング装置１００の制御装置１０は、周波数変更部２５０を備え、上述した歯打ち音等が耳障りな音として聞こえるのを抑制する。次に、この周波数変更部２５０について説明する。
図１７は、周波数変更部２５０の概略構成図である。
周波数変更部２５０は、相対角度検出装置２０から入力される信号に基づいて、ウォームホイール１３０の歯面とウォームギヤ１１１の歯面とで生じる歯打ち音（ラトル音）等が耳障りな音として聞こえるか否かを判別する判別部２５１と、この判別部２５１が耳障りな音として聞こえると判定した場合に電動モータ１１０に供給する目標電流を所定の目標電流に決定する第２の目標電流決定部２５２と、を備えている。
【００６１】
判別部２５１は、相対角度検出装置２０の出力信号に基づいて、ウォームホイール１３０の歯面とウォームギヤ１１１の歯面とで生じている歯打ち音の周波数が、所定の周波数領域内であるか否かを判別する。所定の周波数領域としては、８００（Ｈｚ）〜１６００（Ｈｚ）であることを例示することができる。所定の周波数領域内であるか否かを判別するにあたっては、相対角度検出装置２０の出力信号に基づいて歯打ち音の周波数を導出し、導出した周波数と所定の周波数領域とを比較することで判別することを例示することができる。歯打ち音の周波数の導出は、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭ１２に記憶しておいた、磁気センサ４０の出力信号の変化と歯打ち音の周波数との対応を示すマップに、磁気センサ４０の出力信号の変化を代入することにより導出することを例示することができる。その際、磁気センサ４０の出力信号が、例えば、図１６に示すように変化する周期的な出力信号の１周期を出力したときに判別すればよい。
そして、判別部２５１は、ウォームホイール１３０の歯面とウォームギヤ１１１の歯面とで生じる歯打ち音の周波数が所定の周波数領域内であると判定した場合には、制御部２３０への入力を第２の目標電流決定部２５２からの出力値とするように切替部２７０を切り替える。加えて、判別部２５１は、第２の目標電流決定部２５２に対して、導出した歯打ち音の周波数が所定の周波数領域内であるときの相対角度検出装置２０の出力信号の変化と時間とを出力する。
【００６２】
第２の目標電流決定部２５２は、電動モータ１１０の回転が、ウォームギヤ１１１の歯面とウォームホイール１３０の歯面との歯打ち音が所定の周波数領域内であるときの歯打ち音とは異なる周波数となるようにウォームギヤ１１１の歯を変位させる回転となるようにこの電動モータ１１０に供給する目標電流を決定し、この電流の情報を含む目標電流信号ＩＴ２を出力する。周波数を変更する手段として、本実施の形態に係る第２の目標電流決定部２５２は、ウォームギヤ１１１の歯面とウォームホイール１３０の歯面との歯打ち音の周波数が耳障りな音として聞こえない周波数に変わるように電動モータ１１０を回転させるための目標電流に決定する。
【００６３】
図１８は、図２におけるＡ−Ａ部の部分断面図であり、ウォームギヤ１１１の歯面とウォームホイール１３０の歯面との歯打ち音の周波数が所定の周波数領域外となる様子を模式的に示す図である。
第２の目標電流決定部２５２は、歯打ち音の周波数が所定の周波数領域内であるときの相対角度検出装置２０の出力信号の周期的な変化の周波数、言い換えれば前輪１５０側から受ける周期的な力の振動数よりも高い振動数でウォームギヤ１１１の歯が振動するように、電動モータ１１０に供給する目標電流を決定する。図１８（ｂ）、（ｃ）には、このような目標電流が供給され、ウォームギヤ１１１の歯がウォームホイール１３０の歯と逆方向に変位する様子を示している。つまり、図１８（ｂ）に示すように、ウォームホイール１３０が右回転する場合には、ウォームホイール１３０の歯同士の間に介在するウォームギヤ１１１の歯が上側（図２においては奥側）に移動し、図１８（ｃ）に示すように、ウォームホイール１３０が左回転する場合には、ウォームホイール１３０の歯同士の間に介在するウォームギヤ１１１の歯が下側（図２においては手前側）に移動する。
【００６４】
より具体的には、第２の目標電流決定部２５２は、ウォームギヤ１１１の歯の図１８で見た場合の上下方向への移動が、前輪１５０側から受ける外力の振動数よりも高い振動数、例えば、前輪１５０側から受ける周期的な力の振動数の２倍〜４倍の振動数で周期的に行われるように目標電流を決定する。
例えば、予め経験則に基づいて、相対角度検出装置２０の出力信号の変化と、その変化が検出されたときに決定すべき目標電流との対応を示すマップを作成しＲＯＭ１２に記憶しておき、第２の目標電流決定部２５２は、このマップに、相対角度検出装置２０の出力信号の変化を代入することで目標電流を決定すればよい。
【００６５】
次に、フローチャートを用いて、周波数変更部２５０が行う周波数変更処理の手順について説明する。
図１９は、周波数変更部２５０が行う周波数変更処理の手順を示すフローチャートである。周波数変更部２５０は、定期的に、例えば０．１ｍｓ毎に、この周波数変更処理を実行する。
【００６６】
先ず、判別部２５１が相対角度検出装置２０からの出力信号に基づいて、ウォームギヤ１１１の歯面とウォームホイール１３０の歯面との歯打ち音の周波数（検出周波数）が、所定の周波数領域内であるか否かを判別する（ステップ（以下、単に、「Ｓ」と記す。）１９０１）。そして、検出周波数が所定の周波数領域内である場合（Ｓ１９０１でＹｅｓ）、制御部２３０への入力を第２の目標電流決定部２５２からの出力値とするように切替部２７０を切り替える（Ｓ１９０２）。加えて、第２の目標電流決定部２５２に対して、歯打ち音の周波数が所定の周波数領域内であるときの相対角度検出装置２０からの出力信号の変化とその出力信号が得られた時間とを出力する（Ｓ１９０３）。これを取得した第２の目標電流決定部２５２は、ウォームギヤ１１１の歯の図１８で見た場合の上下方向への振動の振動数が、歯打ち音の周波数が所定の周波数領域内であるときの相対角度検出装置２０の出力信号の周期的な変化の振動数、言い換えれば前輪１５０側から受ける周期的な力の振動数よりも高い振動数となるようにこの電動モータ１１０に供給する目標電流を決定する。そして、決定した目標電流の情報を含む目標電流信号ＩＴ２を出力する。
【００６７】
その後、相対角度検出装置２０からの出力信号の波形の周波数が、想定される周波数を中心とする所定の範囲内の周波数から外れたか否かを判別する（Ｓ１９０４）。Ｓ１９０１にて取得した相対角度検出装置２０の出力信号の波形がある特定の波形である場合に、Ｓ１９０３の処理に基づいて第２の目標電流決定部２５２にてある特定の目標電流に決定されることが予め決まっているので、経験則に基づいて、Ｓ１９０１にて取得した相対角度検出装置２０からの出力信号の変化と想定される周波数との対応を示すマップを予め作成しＲＯＭ１２に記憶しておく。Ｓ１９０４においては、このマップに、Ｓ１９０１にて取得した相対角度検出装置２０からの出力信号の変化を代入することで想定される周波数を導出し、今回取得した相対角度検出装置２０からの出力信号の波形の周波数が、この導出された周波数を中心とする所定の範囲内の周波数から外れたか否かを判別する。例えば、想定される周波数が２０００（Ｈｚ）である場合には、２０００−２００（＝２０００の１０％）（Ｈｚ）以上、２０００＋２００（Ｈｚ）以下の周波数であることを例示することができる。
【００６８】
出力信号の波形の周波数が所定の範囲内の周波数から外れた場合（Ｓ１９０４でＹｅｓ）、制御部２３０への入力を第１の目標電流決定部２２５からの出力値とするように切替部２７０を切り替えるとともに、第２の目標電流決定部２５２に対して、出力信号の波形の周波数が所定の範囲内の周波数から外れた旨の信号を出力する（Ｓ１９０５）。これを取得した第２の目標電流決定部２５２は、目標電流信号の出力を終了する。
他方、出力信号の周波数が所定の範囲内の周波数から外れていない場合（Ｓ１９０４でＮｏ）、外れるまで待機する。
一方、歯打ち音の周波数が所定の周波数領域内ではない場合（Ｓ１９０１でＮｏ）、つまり、その周波数が所定の周波数領域外である場合、歯打ち音自体が生じていないとして、この歯打ち音抑制処理を終了する。
【００６９】
周波数変更部２５０が上述したように構成されることで、本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１００においては、歯打ち音等の周波数が耳障りな音として認識され得る所定の周波数領域内である場合には、ウォームギヤ１１１の歯が前輪１５０側から受ける周期的な力の振動数よりも高い振動数で振動するように電動モータ１１０が制御される。その結果、歯打ち音の周波数を変えることができる。それゆえ、本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１００においては、耳障りな歯打ち音等が発生することを抑制することができる。また、耳障りな歯打ち音等の発生の抑制を、電動モータ１１０の回転駆動を制御することで実現しているので、例えば、機械的に、ウォームホイール１３０の歯とウォームギヤ１１１の歯との間のバックラッシュを強制的になくす構成と比べると、より簡易な装置構成とすることができる。さらに、電動モータ１１０の回転駆動を制御することで耳障りな歯打ち音等の発生を抑制することを、通常の制御時における不感帯領域にて行うので、通常の電動モータ１１０の制御に影響を与えることなく実現することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１０…制御装置、２０…相対角度検出装置、２１…磁石、３０…ヨーク、４０…磁気センサ、１００…電動パワーステアリング装置、１０１…ステアリングホイール（ハンドル）、１１０…電動モータ、２１０…トルク検出部、２２０…目標電流算出部、２３０…制御部、２５０…周波数変更部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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