(57)【要約】【課題】  ブッシュ７０の剛性を自在に変更することができ、振動抑制と操縦安定性とを良好に両立させる。【解決手段】  ラックバー２１を収納支持するギヤハウジング３０と車体８０とのあいだにブッシュ７０を介在させ、ブッシュ７０に挿通された取付ボルト９０を締め付けることによりギヤハウジング３０を車体８０に取り付ける構造において、取付ボルト９０に挿通されるワッシャ１にピエゾ素子３を組み込み、ピエゾ素子３への通電制御によりワッシャ１の厚さを可変してブッシュ７０の剛性を変更する。【選択図】  図３
2009023401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵操作に応じて軸線方向に変位し車輪に転舵力を伝達する転舵軸と、
上記転舵軸を軸線方向に変位自在に支持するギヤハウジングと、
上記ギヤハウジングと車体との間に中空筒状のブッシュを介在させ、上記ブッシュを貫通するボルトを締め付けて上記ギヤハウジングを車体に取り付ける取付部と
を備えたステアリング装置において、
上記ボルトに挿通されるワッシャの厚さをピエゾ素子への通電により変更して上記ブッシュの剛性を変化させる剛性可変手段を備えたことを特徴とするステアリング装置。
【請求項２】
上記ワッシャの少なくとも一部がピエゾ素子で構成されることを特徴とする請求項１記載のステアリング装置。
【請求項３】
上記取付部は、上記ギヤハウジングと車体の一方に上記ブッシュが嵌め込まれるブッシュ取付孔を、他方にボルト貫通孔を形成し、上記ブッシュの軸芯に形成されるブッシュ内貫通孔と上記ボルト貫通孔とに上記ボルトを挿通し上記ボルト先端にナットを螺合することで上記ギヤハウジングを車体に取り付ける構造であり、
上記ワッシャは、上記ブッシュの軸線方向の少なくとも一方端側に設けられ、上記ブッシュを軸線方向に押圧することを特徴とする請求項２記載のステアリング装置。
【請求項４】
車速を検出する車速検出手段と、
上記検出した車速に基づいて、上記剛性可変手段を制御して車速の増大に伴って上記ブッシュの剛性を増大させる側に変化させる剛性制御手段と
を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか一項記載のステアリング装置。
【請求項５】
操舵操作に応じて駆動される電動モータを上記ギヤハウジング内に備え、上記電動モータの回転運動をボールねじ機構を介して上記転舵軸の軸線方向の運動に変換することにより転舵力を付与する請求項１ないし請求項４の何れか一項記載のステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪を転舵するステアリング装置に関し、特に、ラックバーなどの転舵軸を収納支持するギヤハウジングを車体に取り付ける取付技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両のステアリング装置においては、操舵ハンドルに連結されたステアリングシャフトの回転運動をラック・アンド・ピニオン機構によりラックバー（転舵軸）の軸線方向運動に変換し、ラックバーの両端に連結されたタイロッドを介して車輪のナックルに転舵力を付与して車輪を転舵する。こうしたステアリング装置においては、ラックバーがギヤハウジング内に収納される。ラックバーは、その両端がギヤハウジングの両端開口から突出しており、ボールジョイントを介してタイロッドを揺動可能に連結する。また、電動パワーステアリング装置においては、このラックバーに減速機としてボールねじ機構を形成し、ラックバーと同軸状に設けた電動モータによりボールナットを回転させることにより、ラックバーを軸線方向に駆動するように構成されているものも知られている。
【０００３】
こうしたステアリング装置においては、ギヤハウジングがブッシュを介して車体に取り付けられる。ブッシュは、円筒状のゴム体を備え、ギヤハウジングの内部で発生する振動が車体に伝達されることを防止する。ブッシュの硬度を低くすると振動伝達の抑制には効果的ではあるが逆に操縦安定性が悪化する。そこで、例えば、特許文献１に提案されたギヤハウジングの支持装置においては、低硬度弾性部材と高硬度弾性部材とをグロメットの外周に軸方向に並べて設ける。そして、ギヤハウジングに生じる軸方向力が所定値未満のときに高硬度弾性部材を介してギヤハウジングと車体とを連結し、ギヤハウジングに生じる軸方向力が所定値以上のときに低硬度弾性部材を介してギヤハウジングと車体とを連結するような構成を採用している。
【特許文献１】特開平８−１３３１０３号
【発明の開示】
【０００４】
しかしながら、上述の支持装置においては、あくまでもギヤハウジングに生じる軸方向の力の大きさに依存して、バネ常数の異なる弾性部材を切り替えるものであって、自在にバネ定数を変えることができない。従って、振動抑制と操縦安定性との両立が難しい。
【０００５】
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、ブッシュの剛性を自在に変更することができ、振動抑制と操縦安定性とを良好に両立させることを目的とする。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、操舵操作に応じて軸線方向に変位し車輪に転舵力を伝達する転舵軸と、上記転舵軸を軸線方向に変位自在に支持するギヤハウジングと、上記ギヤハウジングと車体との間に中空筒状のブッシュを介在させ、上記ブッシュを貫通するボルトを締め付けて上記ギヤハウジングを車体に取り付ける取付部とを備えたステアリング装置において、上記ボルトに挿通されるワッシャの厚さをピエゾ素子への通電により変更して上記ブッシュの剛性を変化させる剛性可変手段を備えたことにある。
この場合、上記ワッシャの少なくとも一部がピエゾ素子で構成されるとよい。
【０００７】
この発明においては、転舵軸を軸線方向（車幅方向）に変位自在に支持するギヤハウジングを備える。ギヤハウジングは、中空筒状の弾性を有するブッシュを介在させて車体に取り付けられる。この場合、ブッシュを貫通するボルトを締め付けることによりギヤハウジングが車体に取り付けられる。例えば、ボルトと、ボルトに螺合するナットとの締め付けにより、ギヤハウジングが車体に取り付けられる。転舵軸としては、例えば、操舵操作力によりピニオンギヤを介して軸線方向に変位するラックバーが代表的であるが、操舵操作力を用いずに電気アクチュエータによりハンドル操舵角に応じて転舵軸を軸線方向に変位させるものであってもよい。
【０００８】
ボルトにはワッシャが挿通される。このワッシャの厚さ（ボルト軸方向の寸法）は、ピエゾ素子に通電することにより変更される。例えば、ワッシャの少なくとも一部をピエゾ素子で構成し、このピエゾ素子に通電することによりワッシャの厚さを変更する。剛性可変手段は、このピエゾ素子への通電によりワッシャの厚さを変化させることによりブッシュへの軸線方向の締め代を変化させて剛性を変更する。この場合、ワッシャは、ブッシュの軸線方向の両側に設けても片側に設けてもよい。
【０００９】
ワッシャの厚みを増大側に変化させるとブッシュは強く挟圧されて剛性が高くなり、車両の操縦安定性が向上する。逆に、ワッシャの厚みを減少側に変化させるとブッシュは挟圧が緩んで剛性が低くなり、ギヤハウジング内で発生した振動や異音を吸収してそれらが車体に伝達されることを抑制する。しかも、ピエゾ素子を用いているため、通電に対してレスポンスよくワッシャの厚さが変化し、また、印加電圧に応じてその厚さが適切に調整される。従って、本発明によれば、ピエゾ素子への通電によりブッシュの剛性をレスポンスよく自在に変更することができ、振動抑制と操縦安定性とを良好に両立させることが可能となる。また、ワッシャの少なくとも一部をピエゾ素子で構成するため、ワッシャの厚さの変更が容易である。
【００１０】
本発明の他の特徴は、上記取付部は、上記ギヤハウジングと車体の一方に上記ブッシュが嵌め込まれるブッシュ取付孔を、他方にボルト貫通孔を形成し、上記ブッシュの軸芯に形成されるブッシュ内貫通孔と上記ボルト貫通孔とに上記ボルトを挿通し上記ボルト先端にナットを螺合することで上記ギヤハウジングを車体に取り付ける構造であり、上記ワッシャは、上記ブッシュの軸線方向の少なくとも一方端側に設けられ、上記ブッシュを軸線方向に押圧するようにすることにある。
【００１１】
この発明においては、ギヤハウジングと車体の一方にはブッシュ取付孔が形成され、そのブッシュ取付孔にブッシュが嵌め込まれる。ギヤハウジングと車体の他方側には、ボルト貫通孔が形成される。そして、ブッシュの軸芯に形成されるブッシュ内貫通孔とボルト貫通孔とを同一直線状に配置して、両者（ブッシュ内貫通孔とボルト貫通孔）にボルトを挿通し、ボルトにナットを螺合して締め付けることでギヤハウジングが車体に取り付けられる。この場合、ボルトにはワッシャが挿通される。ワッシャは、ブッシュの軸線方向の少なくとも一方端側に設けられる。従って、ブッシュは、ワッシャを介してボルト／ナット間の締め付けにより挟圧され、この締め付け力に応じてブッシュのボルト軸方向の厚みが変化することによって剛性が調整される。
【００１２】
ワッシャは、少なくともその一部がピエゾ素子で構成されており、通電によりその厚み（ボルト軸方向の寸法）が変化する。剛性可変手段は、ピエゾ素子への通電によりワッシャの厚みを変化させて、ブッシュに付与する軸線方向の挟圧力を変化させて剛性を変更する。従って、本発明によれば、ピエゾ素子への通電によりブッシュの剛性をレスポンスよく自在に変更することができ、振動抑制と操縦安定性とを良好に両立させることが可能となる。
【００１３】
本発明の他の特徴は、車速を検出する車速検出手段と、上記検出した車速に基づいて、上記剛性可変手段を制御して車速の増大に伴って上記ブッシュの剛性を増大させる側に変化させる剛性制御手段とを備えたことにある。
【００１４】
この発明においては、車速検出手段が車両の走行速度を検出し、検出した車速に基づいて剛性制御手段が剛性可変手段を制御する。剛性制御手段は、車速の増大に伴ってブッシュの剛性を増大させる側に変更するように剛性可変手段を制御する。例えば、車速の増大に伴ってワッシャの厚さを増大させ、車速の減少に伴ってワッシャの厚さを減少させる。従って、低速走行中においては、ブッシュの剛性が低く設定されギヤハウジング内で発生した振動や異音が良好に吸収される。一方、高速走行中においては、ブッシュの剛性が高く設定され操縦安定性が向上する。高速走行時においては、もともと比較的騒音が大きく、運転者にとってギヤハウジング内で発生する異音や振動はあまり感じられない。従って、振動抑制と操縦安定性とを両立させることができる。
【００１５】
本発明の他の特徴は、操舵操作に応じて駆動される電動モータを上記ギヤハウジング内に備え、上記電動モータの回転運動をボールねじ機構を介して上記転舵軸の軸線方向の運動に変換することにより転舵力を付与することにある。
【００１６】
この発明においては、電動モータの回転トルクをボールねじ機構を介して転舵軸に伝達し転舵力を付与する。こうしたボールねじ機構を備えている場合、特に、ボールねじ機構から異音や振動を発生しやすいため、本発明を適用して振動抑制と操縦安定性とを両立させることは特に有効となる。
尚、この発明は、運転者が行った操舵操作を電動モータによりアシストする電動パワーステアリング装置はもちろんのこと、操舵ハンドルと転舵軸とを機械的に切り離し、操舵操作に応じて作動する電動モータの力だけで転舵軸を軸線方向に変位させるバイワイヤ方式のステアリング装置にも適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明のステアリング装置に係る一実施形態としての電動パワーステアリング装置について図面を用いて説明する。本実施形態の電動パワーステアリング装置は、パワーアシスト機能を備えたラック・アンド・ピニオン式のステアリング装置であって、図１の概略構成図に示すように、操作部１０と、操作部１０の操作により車輪を転舵する転舵部２０と、ステアリング電子制御ユニット１００（以下、ステアリングＥＣＵ１００と呼ぶ）とを備える。操作部１０は、運転者が操舵操作するための操舵ハンドル１１と、操舵ハンドル１１を一端に連結し他端にピニオンギヤ１３を固着したステアリングシャフト１２を備える。ステアリングシャフト１２には、その途中にトーションバーが設けられ、操舵操作によるトーションバーの捻れ角により操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ１４が設けられる。
【００１８】
転舵部２０は、図２に示すように、ピニオンギヤ１３に噛合するラック歯２２を形成したラックバー２１（本発明の転舵軸に相当する）と、このラックバー２１を収納する中空円筒状のギヤハウジング３０を備える。ギヤハウジング３０は、右車輪側の第１ハウジング３１、左車輪側の第２ハウジング３２と、これらのハウジング３１，３２の間に設けられたヨークハウジング３３とからなり、これらハウジング３１，３２，３３を同軸的に連結して構成される。
【００１９】
ラックバー２１は、ギヤハウジング３０内に軸線方向に移動可能に収納される。ギヤハウジング３０の両端は開放され、その開口部からラックバー２１の先端（両端）が露出する。ラックバー２１の左右の先端には、それぞれラックエンドソケット２３Ｒ，２３Ｌが固着される。ラックエンドソケット２３Ｒ，２３Ｌには、左右のタイロッド２４Ｒ，２４Ｌの一端に設けたボールジョイント２５Ｒ，２５Ｌが揺動可能に収納される。タイロッド２４Ｒ，２４Ｌは、車輪に固定したナックル（図示略）とラックバー２１とを連結する連結軸を構成するもので、その一端に設けたボールジョイント２５Ｒ，２５Ｌをラックエンドソケット２３Ｒ，２３Ｌ内に収納することで、ラックバー２１に対して揺動可能に連結される。
【００２０】
また、ギヤハウジング３０の両端開口部には、異物がギヤハウジング３０内に（異物が）侵入しないようにラックブーツ２６Ｒ，２６Ｌが装着される。このラックブーツ２６Ｒ，２６Ｌは、ゴムあるいは弾性を有する合成樹脂により蛇腹管を構成したもので、一端がギヤハウジング３０の先端外周面に密着して取り付けられ、他端がタイロッド２４Ｒ，２４Ｌの中間部の外周面に密着して取り付けられる。ラックブーツ２６Ｒ，２６Ｌの取り付けは、両端ともに例えばバンドを利用して径方向内側に締め付けることで行われる。
【００２１】
このようなラック・アンド・ピニオン式のステアリング装置においては、運転者が操舵ハンドル１１を回動操作すると、この操作力によりステアリングシャフト１２が回転し、この回転運動がピニオンギヤ１３を介してラックバー２１の軸線方向（車幅方向）の直線運動に変換される。これによりタイロッド２４Ｒ，２４Ｌが車輪に設けられたナックルを引っ張り方向へ回動、あるいは、押し出し方向へ回転させて転舵が行われる。
【００２２】
第１ハウジング３１には、ラックバー２１を挟んでピニオンギヤ１３と対向する位置にシリンダ穴３７がラックバー２１の軸線と直交する方向に形成され、このシリンダ穴３７にラックバーの周面に接合するラックガイド３８が摺動可能に収納されている。ラックガイド３８には、その背面側に設けられたスプリング３９の付勢力により、ラックバー２１をピニオンギヤ１３に押圧している。
【００２３】
ヨークハウジング３３内には、ラックバー２１の周りに電動モータ４０が設けられる。この電動モータ４０は、ブラシレスＤＣモータであり、固定子となる駆動ステータ４１と、回転子となるモータシャフト４２とを備える。駆動ステータ４１は、鉄心にコイルを巻回して構成され、ヨークハウジング３３の内周面に固定されている。モータシャフト４２は、中空円筒状をなし、ラックバー２１の周りに同軸的に遊嵌されている。モータシャフト４２の外周面には、駆動ステータに向かい合って永久磁石４３が周方向に等間隔で固定されている。電動モータ４０には、モータシャフト４２の回転角を検出する回転角センサ４４が設けられる。この回転角センサ４４により検出される検出角は、車輪の転舵角に比例するものであるため、回転角センサ４４を転舵角センサとして兼用される。
【００２４】
モータシャフト４２は、その一端が第１ハウジング３１内まで延出しており、スラストベアリング３４により第１ハウジング３１に回動可能に支持され、他端がヨークハウジング３３と第２ハウジング３２との接続部まで延出しており、ラジアルベアリング３５によりヨークハウジング３３に回転可能に支持されている。また、これによりモータシャフト４２は、ギヤハウジング３０に対して軸線方向に相対移動不能になっている。
【００２５】
モータシャフト４２とラックバー２１との間には、ボールねじ機構５０が設けられている。ボールねじ機構５０は、モータシャフト４２の一端部に相対回転不能に固定されるボールナット５１と、ラックバー２１の外周面に形成したボールねじ５２と、ボールナット５１とボールねじ５２との間に転動可能に設けられる複数の転動ボール５３とを含んで構成される。
【００２６】
このボールねじ機構５０においては、電動モータ４０に通電されるとモータシャフト４２がラックバー２１の周囲を所定のトルクで回転する。このときモータシャフト４２に連結固定されたボールナット５１もモータシャフト４２とともに回転する。これにより、ボールナット５１の回転力が転動ボール５３を介してラックバー２１の軸線方向の移動力に変換される。こうしてラックバー２１の軸線方向の移動により、タイロッド２４Ｒ，２４Ｌが車輪のナックルを引っ張り方向へ回動、あるいは、押し出し方向へ回動させる。これにより、左右の車輪が転舵される。尚、ボールナット５１と転動ボール５３との間には、摩擦力を軽減するために若干の隙間が設けられる。
【００２７】
ギヤハウジング３０は、車幅方向に離れた２カ所において車体（サスペンションメンバー）に取り付けられる。本実施形態においては、第１ハウジング３１と第２ハウジング３２のそれぞれ車幅方向における外側部分の下方位置に、第１車体取付部６１と第２車体取付部６２とがそれぞれ一体的に形成される。第１車体取付部６１と第２車体取付部６２とは同一の構成であるため、以下の説明においては、両者を単に車体取付部６０と呼ぶ。
【００２８】
図３は、ギヤハウジング３０と車体との取付構造を表し、図２におけるＡ−Ａ線断面図である。図示するように、車体取付部６０は、中空筒状に形成され、中央に穿設されたブッシュ取付孔６３がブッシュ７０の嵌め込まれる部分となっている。ブッシュ取付孔６３は、その軸線方向が車両前後方向に対してやや斜め横方向に向けられている。このため、図２においては、ブッシュ取付孔６３の外形が楕円形状で表されているが、径方向断面は円形である。
【００２９】
ブッシュ７０は、金属製（剛体）の内筒部７１と、ゴム筒部７２とから構成される。ゴム筒部７２は、内筒部７１の外周面を密着して覆うように設けられる。ゴム筒部７２の軸方向両端には、径方向に延びたフランジ部７３が一体形成される。ブッシュ７０は、車体取付部６０に穿設されたブッシュ取付孔６３に嵌め込まれる。ブッシュ７０は、ブッシュ取付孔６３に嵌め込まれると、ゴム筒部７２の外周面がブッシュ取付孔６３の内周面に密着し、かつ、両端のフランジ部７３の向かい合う面がブッシュ取付孔６３の外周縁を挟む。ブッシュ７０の内筒部７１の中心には、取付ボルト９０を挿通するためのブッシュ内貫通孔７４が穿設されている。
【００３０】
車体（サスペンションメンバー）には、左右の車体取付部６０と向かい合う位置にそれぞれハウジング支持部８０が形成されている。ハウジング支持部８０は、車体取付部６０の車両後方側に設けられ、ブッシュ７０のブッシュ内貫通孔７４と向かい合う位置にボルト貫通孔８１が穿設されている。ボルト貫通孔８１は、ブッシュ内貫通孔７４と同径で、かつ、同一直線上に形成される。また、ハウジング支持部８０は、車体取付部６０と向かい合う面８２がブッシュ７０の端面と平行に平坦に形成される。
【００３１】
ギヤハウジング３０は、その車体取付部６０を車体のハウジング支持部８０に向かい合わせ、ブッシュ内貫通孔７４とボルト貫通孔８１とに取付ボルト９０を貫通し、ハウジング支持部８０の反対側（図面右側）に突出した取付ボルト９０の先端にナット９１を螺合し、取付ボルト９０とナット９１とを締め付けることにより車体に連結される。この場合、ボルト頭部９２とブッシュ７０との間、および、ブッシュ７０とハウジング支持部８０との間に、それぞれリング状のワッシャ１Ａ，１Ｂが取付ボルト９０に挿通されて設けられる。従って、ブッシュ７０は、その両端に設けたワッシャ１Ａ，１Ｂにより軸線方向に挟圧される。尚、取付ボルト９０は、ナット９１を螺合する部分となる先端側にのみ雌ねじが形成されている。以下、ワッシャ１Ａ，１Ｂについて説明するが、これらは同一の構成であるため、特別に区別する必要がない限りワッシャ１と総称する。
【００３２】
ワッシャ１は、金属リング板部２とピエゾ素子３とから構成される。金属リング板部２は、図４に示すように、平坦なリング板の片側面にリング状の凹部４を形成したものである。この凹部４は、金属リング板部２の径方向中央部から外終端にわたって形成され、この凹部４に平坦リング板状のピエゾ素子３が嵌め込まれる。ピエゾ素子３は、その内径がブッシュ７０のゴム筒部７２の内径と同一であり、外形が金属リング板部２の外形と同一に形成される。また、ピエゾ素子３の厚さは、非通電状態において凹部４の深さと同一である。従って、ワッシャ１は、その片側面にピエゾ素子３を一体的に備えた平坦なリング板となっている。
【００３３】
ワッシャ１Ａ，１Ｂは、それぞれピエゾ素子３がブッシュ７０のゴム筒部７２の両端と向き合うように、ボルト頭部９２とブッシュ７０との間、および、ブッシュ７０とハウジング支持部８０との間に配置される。
【００３４】
ピエゾ素子３は、電圧を印加すると印加電圧にほぼ比例した伸長寸法で形状変化をおこす特性を有し、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛などの多結晶質セラミックが用いられる。本実施形態においては、このピエゾ素子３に通電することにより、図４の二点鎖線で示すように、ピエゾ素子３の板厚を変化させて、ワッシャ１の厚さＤを変更する。ピエゾ素子３には、電圧を印加するための図示しない電線が接続される。電線の他端は、ステアリングＥＣＵ１００に接続される。ステアリングＥＣＵ１００は、電動パワーステアリング機能による操舵アシスト制御を行うとともに、ピエゾ素子３への印加電圧を調整してブッシュ７０の剛性制御を行う。尚、操舵アシスト制御を行う制御回路と、ブッシュの剛性制御を行う制御回路とを別々のＥＣＵに設けてもよい。
【００３５】
ステアリングＥＣＵ１００は、図１に示すように、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを主要部として備えた演算部１０１と、電動モータ４０を駆動制御するのに必要なモータ駆動回路１０２と、ピエゾ印加電圧調整回路１０３とを備えている。モータ駆動回路１０２は、例えば、３相インバータ回路やＨブリッジ回路等により構成される。また、モータ駆動回路１０２には、電動モータ４０に流れる電流を測定し、その検出値を演算部１０１に出力する電流センサ（図示略）も備えている。
【００３６】
ピエゾ印加電圧調整回路１０３は、ピエゾ素子３へ通電するとともに、その印加電圧を調整する回路であり、例えば、車載バッテリの出力電圧を昇圧する昇圧回路により構成することができる。この場合、昇圧回路の出力電圧（昇圧電圧）を電圧センサ（図示略）により検出し、出力電圧が設定電圧になるように昇圧制御することによりピエゾ素子３に印加する電圧を調整する。また、車載バッテリに代えて専用の電源装置を搭載し、この電源装置の出力電圧の電圧調整回路を設けた構成であってもよい。
【００３７】
ステアリングＥＣＵ１００は、操舵アシスト制御および剛性制御を行うために、操舵トルクセンサ１４、回転角センサ（転舵角センサ）４４、車速センサ１１０といったセンサ類を接続している。
【００３８】
次に、ステアリングＥＣＵ１００により実行される操舵アシスト制御について説明する。この操舵アシスト制御については、本発明の特徴部分を構成するものでないため簡単な説明に留める。ステアリングＥＣＵ１００は、ＲＯＭに記憶された操舵アシスト制御プログラムにしたがって操舵アシスト制御を実施する。操舵アシスト制御が開始されると、ステアリングＥＣＵ１００は、操舵トルクセンサ１４および車速センサ１１０からの検出信号を読み込み、検出した操舵トルクおよび車速に対応した目標アシストトルク値を演算する。続いて、目標アシストトルクが得られるために必要な電動モータ４０の目標電流値を演算し、目標電流値を実電流値（電流センサにて検出した電動モータ４０に流れている電流値）でフィードバックすることにより、目標電流値と実電流値との偏差に応じた電動モータ４０の目標駆動電圧を設定する。そして、この目標駆動電圧に応じたモータ制御信号（例えば、ＰＷＭ制御信号）によりモータ駆動回路１０２を制御する。この結果、運転者の操舵操作状態および車速に応じて電動モータ４０が駆動制御され、最適な操舵アシストトルクが得られる。
【００３９】
次に、ステアリングＥＣＵ１００により実行されるブッシュの剛性制御について説明する。図５は、ステアリングＥＣＵ１００が実行する剛性制御ルーチンを表すフローチャートである。この剛性制御ルーチンは、演算部１０１のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶され、図示しないイグニッションスイッチがオン状態とされると起動して所定の短い周期で繰り返される。
【００４０】
剛性制御ルーチンが起動すると、ステアリングＥＣＵ１００は、ステップＳ１１において、車速センサ１１０によって検出されている車速Ｓｘを読み込む。続いて、ステップＳ１２において、検出した車速Ｓｘからピエゾ素子３に印加する設定電圧Ｖ０を算出する。この設定電圧Ｖ０は、例えば、図６に示すような、車速Ｓｘと設定電圧Ｖ０との対応関係を設定した対応マップをＲＯＭ内に記憶しておき、この対応マップを用いて算出することができる。あるいは、設定電圧Ｖ０を車速Ｓｘの関数として表した関数をＲＯＭ内に記憶しておき、この関数を用いて算出するようにしてもよい。この場合、設定電圧Ｖ０は、車速Ｓｘの増大に従って増加するように設定される。
【００４１】
続いて、ステアリングＥＣＵ１００は、ステップＳ１３において、ピエゾ印加電圧調整回路１０３の出力電圧が、ステップＳ１２において算出された設定電圧Ｖ０となるように昇圧制御し、昇圧制御された電圧をピエゾ素子３に印加する。例えば、ピエゾ印加電圧調整回路１０３の出力ラインに電圧センサを設け、電圧センサにて検出される出力電圧Ｖｘが設定電圧Ｖ０に近づくように出力電圧（昇圧電圧）をフィードバック制御する。これにより、ピエゾ素子３には設定電圧Ｖ０と等しい電圧が印加されることになる。この場合、ピエゾ印加電圧調整回路１０３内に昇圧制御専用のコントローラを設け、このコントローラにより出力電圧Ｖｘと設定電圧Ｖ０とに基づくフィードバック制御を行うようにする。従って、演算部１０１にてステップＳ１１，Ｓ１２の処理を行い、演算部１０１で算出された設定電圧Ｖ０での印加指令をピエゾ印加電圧調整回路１０３に与えることにより、ピエゾ印加電圧調整回路１０３にてステップＳ１３の処理を行うようにする。
【００４２】
ステアリングＥＣＵ１００は、ステップＳ１３の処理を行うと、一旦、この剛性制御ルーチンを終了する。剛性制御ルーチンは、短い周期で繰り返される。この場合、ステップＳ１３にて行うピエゾ素子３への通電は、制御周期のあいまにおいてもそのまま維持される。そして、再び剛性制御ルーチンが開始されると、再開時における車速Ｓｘに応じた設定電圧Ｖ０があらたに算出され、これに基づいてピエゾ印加電圧調整回路１０３の昇圧電圧Ｖｘが調整されてピエゾ素子３に設定電圧Ｖ０と等しい電圧が印加される。
【００４３】
この剛性制御ルーチンによれば、車速Ｓｘに応じてピエゾ素子３に印加する設定電圧Ｖ０が調整され、図４に示すように、ワッシャ１（１Ａ，１Ｂ）の厚さＤが設定電圧Ｖ０に応じた寸法に変更される。ワッシャの伸張量は、印加された電圧にほぼ正比例する。ワッシャ１の厚さＤが変更されると、取付ボルト９０とナット９１とにより軸方向に締め付けられているブッシュ７０のゴム筒部７２の絞め代が変化する。これにより、ブッシュ７０の剛性が変化する。つまり、車速Ｓｘが速いほどピエゾ素子３への印加電圧が高くなりワッシャ１の厚さＤが厚くなる。これにより、ブッシュ７０は、ワッシャ１Ａ，１Ｂ間に強く挟圧されて剛性が高く設定される。逆に、車速Ｓｘが遅いほどピエゾ素子３への印加電圧が低くなりワッシャ１の厚さＤが薄くなる。これにより、ブッシュ７０は、ワッシャ１Ａ，１Ｂ間の挟圧が緩んで剛性が低く設定される。
【００４４】
悪路走行中においては、路面の凹凸などによってタイヤに入力された振動は、ナックル、タイロッド２４Ｒ，２４Ｌを経由してラックバー２１に伝わり、ボールねじ機構５０において異音を発生させることがある。これは、ラックバー２１の振動により、ボールねじ機構５０におけるボールナット５１と転動ボール５３、あるいは、転動ボール５３とボールねじ５２が衝突するためである。また、据え切り操作時においても、転動ボール５３が移動するときに振動が発生することがある。こうした異音、振動は、モータシャフト４２、ベアリング３４，３５、ギヤハウジング３０、サスペンションメンバ（車体の一部）を経由して車体から乗員に伝わる。
【００４５】
ブッシュ７０は、こうした異音、振動を吸収することによって乗員に与える不快感を低減するために設けられる。この場合、ブッシュ７０の剛性を低く設定すれば振動伝達を良好に緩和できるものの、操縦安定性が損なわれてしまう。また、ギヤハウジング３０内での異音、振動は、おもに悪路走行時や据え切り操作時に発生しやすい。悪路を走行する場合には低速走行となる。そこで、低速走行時においては、ワッシャ１の厚さを薄くしてブッシュ７０の剛性を低く設定し、異音、振動をブッシュ７０で吸収する。
【００４６】
一方、高速走行中においては、特に、操縦安定性が要求される。また、高速走行中においては、比較的騒音が大きく、運転者にとってギヤハウジング３０内で発生する異音、振動が感じられにくい。そこで、高速走行時においては、ワッシャ１の厚さを厚くしてブッシュ７０の剛性を高く設定し、操縦安定性を向上させる。
【００４７】
これらの結果、本実施形態のステアリング装置によれば、振動抑制と操縦安定性とを良好に両立することができる。また、こうしたブッシュ７０の剛性の調整は、ワッシャ１の一部を構成するピエゾ素子３への印加電圧制御により行うため、非常に応答速度が速い。しかも、印加電圧に応じてワッシャ１の厚さがリニアに変化するため、きめ細かな剛性制御を行うことができる。
【００４８】
以上、本実施形態のステアリング装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００４９】
例えば、本実施形態においては、ワッシャ１の一部をピエゾ素子３にて構成しているが、ワッシャ全体をピエゾ素子にて形成してもよい。この場合、図３，図４に示す内筒部７１の軸線方向の長さを、ゴム筒部７２に軸線方向の長さよりも短くして、内筒部７１がストッパとならないようにする必要がある。また、本実施形態においては、厚さの可変できるワッシャ１をブッシュ７０の両側に設けているが、ブッシュ７０のいずれか片側に設けた構成であってもよい。また、本実施形態においては、ピエゾ素子３への印加電圧を車速Ｓｘに応じてリニアに設定しているが、複数段階（２段階以上）に設定するようにしてもよい。
【００５０】
また、本実施形態においては、車体取付部６０にブッシュ７０を嵌め込んでいるが、ハウジング支持部８０側にブッシュ７０を嵌め込む構成であってもよい。つまり、ハウジング支持部８０にブッシュ取付孔を形成してブッシュ７０を嵌め込み、車体取付部６０にボルト挿通孔を穿設する。そして、取付ボルト９０をボルト挿通孔とブッシュ内貫通孔７４とにわたって挿通して取付ボルト９０とナット９１とを締め付けることにより車体取付部６０をハウジング支持部８０に固定するように構成してもよい。この場合においても、ブッシュ７０の端部にワッシャ１を設け、ピエゾ素子３への通電によりワッシャの厚さＤを変更してブッシュ７０の剛性を変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】実施形態の電動パワーステアリング装置の概略構成図である。
【図２】実施形態の電動パワーステアリング装置における転舵部の正面断面図である。
【図３】実施形態の電動パワーステアリング装置におけるブッシュの取付部の断面図である（図２のＡ−Ａ線断面図）。
【図４】ワッシャ部分の拡大図である。
【図５】ステアリングＥＣＵの実施する剛性制御ルーチンを表すフローチャートである。
【図６】車速と設定電圧との関係を表す特性図である。
【符号の説明】
【００５２】
１（１Ａ，１Ｂ）…ワッシャ、２…金属リング板部、３…ピエゾ素子、４…凹部、１０…操作部、１１…操舵ハンドル、１２…ステアリングシャフト、２０…転舵部、２１…ラックバー（転舵軸）、２２…ラック歯、３０…ギヤハウジング、３１…第１ハウジング、３２…第２ハウジング、３３…ヨークハウジング、４０…電動モータ、５０…ボールねじ機構、５１…ボールナット、５２…ボールねじ、５３…転動ボール、６０…車体取付部、６１…第１車体取付部、６２…第２車体取付部、６３…ブッシュ取付孔、７０…ブッシュ、７１…内筒部、７２…ゴム筒部、７３…フランジ部、７４…ブッシュ内貫通孔、８０…ハウジング支持部、８１…ボルト貫通孔、９０…取付ボルト、９１…ナット、９２…ボルト頭部、１００…ステアリング電子制御ユニット、１０１…演算部、１０２…モータ駆動回路、１０３…ピエゾ印加電圧調整回路、１１０…車速センサ。
【図１】
2009023401.tif 000003
【図２】
2009023401.tif 000004
【図３】
2009023401.tif 000005
【図４】
2009023401.tif 000006
【図５】
2009023401.tif 000007
【図６】
2009023401.tif 000008