JP6343240B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。

従来、電動パワーステアリング装置のラック・ピニオン等に過大な衝撃荷重がかかることを抑制するために、ラック軸の両端それぞれにゴム等の緩衝弾性部材を設けている。
例えば、特許文献１に記載のラック・ピニオン式パワーステアリング装置においては、ラック軸は、その左右の両端のボールジョイント部に隣接する位置にそれぞれ所定幅の合成樹脂やゴム等からなる環状のストッパラバーを備えている。ストッパラバーは、ラック軸の左右方向への進退動のストロークにおける左方への移動の移動端においては、ギヤハウジングの右方延出筒状ハウジングの内周部に嵌入されるストッパピース端に、また、右方への移動の移動端においては左方ハウジングの左方端にそれぞれ当接する。これにより、ラック軸がハウジングに突き当たることに起因してラック・ピニオン等に過大な衝撃荷重が生じることを抑制する。このように、ストッパラバーは、ステアリングホイール（ハンドル）の回転操作力を車輪に伝達するラック・ピニオン等の伝達機構（減速ギヤ機構）を保護する役目を果たしている。

特開２００６−１１７２２１号公報

軽量化、コスト削減という観点からは、ストッパラバーなどのラック軸がハウジングに突き当たる時の衝撃緩衝部材を設けていないことが望ましい。
本発明は、衝撃緩衝部材を設けなくてもステアリングホイールの回転操作力を車輪に伝達する伝達手段を保護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。

かかる目的のもと、本発明は、車両のステアリングホイールと連動して回転するステアリングシャフトと、直線的に移動することで車輪を転動させるラック軸と、当該ラック軸に形成されたラックとラック・ピニオンを構成するピニオンシャフトとを有して、前記ステアリングホイールの回転操作力を前記車両の車輪の転動力として伝達する伝達手段と、前記ステアリングシャフトと前記ピニオンシャフトとの間に生じる回転トルクを検出するトルク検出手段と、回転駆動力が前記ラック軸を移動させる力として加えられる電動モータと、前記車両に設けられたイグニッションスイッチがオフである場合に前記トルク検出手段が検出した回転トルクに基づいて前記ラック軸の移動を抑制するように前記電動モータの駆動を制御する抑制手段と、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である。

ここで、前記抑制手段は、前記電動モータを短絡することで前記ラック軸の移動を抑制するとよい。
また、前記抑制手段は、前記ラック軸が反対方向に移動するように前記電動モータを回転させる電流を供給することで当該ラック軸の移動を抑制するとよい。

また、前記抑制手段は、前記トルク検出手段が検出した回転トルクの値である検出トルク値が予め定められた限界値以上となったら前記ラック軸の移動を抑制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、前記抑制手段は、前記トルク検出手段が検出した回転トルクの値である検出トルク値の変化量が予め定められた限界値以上となったら前記ラック軸の移動を抑制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、前記抑制手段は、前記イグニッションスイッチがオフである場合に前記トルク検出手段に電力を供給するとよい。

本発明によれば、別途衝撃緩衝部材を設けなくてもステアリングホイールの回転操作力を車輪に伝達する伝達手段を保護することができる。

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。 トルクセンサの構成を示す分解斜視図である。 トルクセンサの配置を示す断面図である。 ステアリング装置が適用される自動車の概略構成とステアリング装置の制御装置の概略構成を示す図である。 モータ制御部の概略構成を示す図である。 衝撃抑制部が行う衝撃抑制制御の処理手順を示すフローチャートである。

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。
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、車両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１に適用した構成を例示している。

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。

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。ラック軸１０５およびピニオンシャフト１０６は、ステアリングホイール１０１の回転操作力を前輪１５０の転動力として伝達する伝達手段の一例として機能する。

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ヤボックス１０７を有している。ピニオンシャフト１０６は、ステアリングギヤボックス１０７内にてトーションバー１１２（図３参照）を介して下部連結シャフト１０８と連結されている。そして、ステアリングギヤボックス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との相対回転角度に基づいて、言い換えればトーションバー１１２（図３参照）の捩れ量に基づいてステアリングホイール１０１の操舵トルクを検出するトルク検出手段の一例としてのトルクセンサ１０９が設けられている。

ステアリングギヤボックス１０７内に、ラック軸１０５の中央部に形成されたラック歯１０５ａが入っており、ラック軸１０５の両端部は、それぞれステアリングギヤボックス１０７から突出している。そして、ラック軸１０５の両端部には、それぞれ、ステアリングギヤボックス１０７における図１で見た場合の左右方向の両端面の開口部よりも大きな外形の突出部１０５ｂが設けられている。そして、この突出部１０５ｂがステアリングギヤボックス１０７の左右方向の端面に突き当たることで、ラック軸１０５の移動量が規制される。

また、ステアリング装置１００は、ステアリングギヤボックス１０７に支持された電動モータ１１０と、電動モータ１１０の駆動力を減速してピニオンシャフト１０６に伝達する減速機構１１１とを有している。本実施の形態に係る電動モータ１１０は、３相ブラシレスモータである。

そして、ステアリング装置１００は、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は、電動モータ１１０の制御を行う際の演算処理を行うＣＰＵと、ＣＰＵ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ＲＯＭと、ＣＰＵの作業用メモリ等として用いられるＲＡＭとを備えている。

ＣＰＵは、メインＣＰＵとサブＣＰＵとを有する。ＲＯＭは、メインＣＰＵ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メインＲＯＭと、サブＣＰＵ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サブＲＯＭとを有する。ＲＡＭは、メインＣＰＵの作業用メモリとして用いられるメインＲＡＭと、サブＣＰＵの作業用メモリとして用いられるサブＲＡＭとを有する。

制御装置１０には、上述したトルクセンサ１０９にて検出された操舵トルクが出力信号に変換されたトルク信号Ｔｄと、自動車１に設けられた車速センサ１７０にて検出された、自動車１の移動速度である車速Ｖｃが出力信号に変換された車速信号ｖなどが入力される。

以上のように構成されたステアリング装置１００は、ステアリングシャフト１０２とピニオンシャフト１０６との間に生じている回転トルク（例えばステアリングホイール１０１に加えられた運転者の操舵トルク）をトルクセンサ１０９にて検出し、その検出トルクに応じて制御装置１０が電動モータ１１０を駆動制御する。そして、電動モータ１１０の発生トルクがピニオンシャフト１０６に伝達されることにより、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。

＜トルクセンサ１０９の構成＞
図２は、トルクセンサ１０９の構成を示す分解斜視図である。図３は、トルクセンサ１０９の配置を示す断面図である。
トルクセンサ１０９は、図２に示すように、下部連結シャフト１０８に固定されるマグネットカラー１２１及び永久磁石１２２と、ピニオンシャフト１０６に固定されるステータユニット１３０とを備えている。また、トルクセンサ１０９は、後述する第１ステータ１３１及び第２ステータ１３２で導かれた磁束を集磁して、下部連結シャフト１０８とピニオンシャフト１０６との間の相対回転角度に応じた電気信号を出力するセンサユニット１４０を備えている。

永久磁石１２２は、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に並んでリング状に形成され、周方向に着磁されている。本実施の形態における永久磁石１２２は、８個ずつのＮ極、Ｓ極が周方向に等間隔で配置されている。
マグネットカラー１２１は、鉄材によって円筒状に形成されていて、外周面１２１ａに永久磁石１２２が嵌め合わされ、例えば接着によって永久磁石１２２はマグネットカラー１２１に固定される。また、図３に示すように、マグネットカラー１２１の内周面１２１ｂに下部連結シャフト１０８が挿入されて、圧入、溶接、カシメ等により、マグネットカラー１２１は下部連結シャフト１０８に固定される。これにより、永久磁石１２２は、下部連結シャフト１０８と一体的に回転可能である。

（ステータユニット１３０）
ステータユニット１３０は、第１ステータ１３１と、第２ステータ１３２と、ステータホルダ１３３と、ヨーク１３４とを備えている。
第１ステータ１３１及び第２ステータ１３２は、例えばパーマロイ等の軟磁性材料で形成されている。第１ステータ１３１は、図２に示すように、円環状に形成された円環部１３１ｂと、円環部１３１ｂの内周縁から下部連結シャフト１０８の軸方向に突出して延び、周方向に等間隔に形成された８個のステータ爪１３１ａとを有している。

また、第１ステータ１３１は、円環部１３１ｂの外周縁から下部連結シャフト１０８の軸方向に突出して延びた３個の突片１３１ｃを有している。これら３個の突片１３１ｃは周方向に等間隔で形成されている。各突片１３１ｃは、工具等によって半径方向内方に押されて塑性変形し、ステータホルダ１３３の位置決め部１３３ｊにカシメられ、第１ステータ１３１はステータホルダ１３３に結合される。

第２ステータ１３２は、第１ステータ１３１を図示の上下を逆にして配置したものと同じであり、円環部１３２ｂ、ステータ爪１３２ａ及び突片１３２ｃは、それぞれ第１ステータ１３１の円環部１３１ｂ、ステータ爪１３１ａ及び突片１３１ｃに対応する。
第２ステータ１３２も第１ステータ１３１と同様に、ステータホルダ１３３の位置決め部１３３ｊに位置決めされてカシメられ、第２ステータ１３２はステータホルダ１３３に結合される。
ステータホルダ１３３に位置決めして固定された第１ステータ１３１のステータ爪１３１ａと第２ステータ１３２のステータ爪１３２ａとは、周方向に等間隔に交互に並ぶ。

ステータホルダ１３３は、非磁性材料によって概略円筒状に形成されている。
ヨーク１３４は、例えば鉄材によって円筒状に形成されていて、インサート成形により、ステータホルダ１３３と一体的に形成されている。
以上のように構成されたステータユニット１３０は、図３に示すように、ヨーク１３４の内周面１３４ｂに、ピニオンシャフト１０６が挿入されて、圧入、溶接、カシメ等によりピニオンシャフト１０６に固定される。

（センサユニット１４０）
センサユニット１４０は、第１コレクタ１４１及び第２コレクタ１４２と、磁気センサ１４３と、基板１４４と、端子１４５と、センサハウジング１４６とを備える。

センサハウジング１４６は、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂材又はポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂材で形成されている。センサハウジング１４６は、図２，図３に示すように、基部１４６ｐと、基部１４６ｐから立ち上がった周壁１４６ｑと、基部１４６ｐを挟んで周壁１４６ｑと反対側に形成された接続部１４６ｒとを有している。

第１コレクタ１４１、第２コレクタ１４２、基板１４４及び端子１４５は、センサハウジング１４６の基部１４６ｐと周壁１４６ｑとにより囲まれた内部に収容され、センサハウジング１４６に保持されている。
センサユニット１４０は、図３に示すように、周壁１４６ｑがステアリングギヤボックス１０７に形成された孔１０７ａに挿入され、基部１４６ｐが、締付部材（不図示）によりステアリングギヤボックス１０７に固定される。

第１コレクタ１４１は、平板の円弧状に形成された円弧部１４１ａと、円弧部１４１ａの外周縁からそれぞれ外方に延びて形成された複数の突出部１４１ｂとを有する。
円弧部１４１ａは、第１ステータ１３１の円環部１３１ｂの一部である円弧に対応する形状である。円弧部１４１ａは、センサハウジング１４６がステアリングギヤボックス１０７に固定された状態で、第１ステータ１３１の円環部１３１ｂとの間に空隙を介して対向して配置され、第１ステータ１３１で導かれた磁束を集磁する。
複数の突出部１４１ｂの内の少なくとも一の突出部１４１ｂは、磁気センサ１４３に接し、円弧部で集磁された磁束を磁気センサ１４３に導く。

第２コレクタ１４２は、平板の円弧状に形成された円弧部１４２ａと、円弧部１４２ａの外周縁からそれぞれ外方に延びて形成された複数の突出部１４２ｂとを有する。
円弧部１４２ａは、第２ステータ１３２の円環部１３２ｂの一部である円弧に対応する形状である。円弧部１４２ａは、センサハウジング１４６がステアリングギヤボックス１０７に固定された状態で、第２ステータ１３２の円環部１３２ｂとの間に空隙を介して対向して配置され、第２ステータ１３２で導かれた磁束を集磁する。
複数の突出部１４２ｂの内の少なくとも一の突出部１４２ｂは、磁気センサ１４３に接し、円弧部１４２ａで集磁された磁束を磁気センサ１４３に導く。

磁気センサ１４３は、第１コレクタ１４１で導かれた磁束と第２コレクタ１４２で導かれた磁束とに基づいて第１コレクタ１４１と第２コレクタ１４２との間の磁束密度に対応した電気信号に変換する。磁気センサ１４３は、制御装置１０から電流が供給されることにより作動して、第１コレクタ１４１と第２コレクタ１４２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センサであり、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。

基板１４４は処理回路を備えていて、磁気センサ１４３から出力された電気信号に対して処理回路で処理を施す。
端子１４５は基板１４４から基部１４６ｐを貫通して接続部１４６ｒまで延び、基板１４４の処理回路で処理が施された電気信号を接続部１４６ｒの側まで導く。
接続部１４６ｒには図示しない電線のコネクタが接続され、基板１４４の処理回路で処理が施された電気信号は、端子１４５から電線を通じて制御装置１０（図１参照）に入力される。

＜制御装置１０の構成＞
図４は、ステアリング装置１００が適用される自動車１の概略構成とステアリング装置１００の制御装置１０の概略構成を示す図である。
自動車１は、ステアリング装置１００の他に、周知の、イグニッション（ＩＧ）スイッチ１１と、発電機１２と、バッテリ１３とを備えている。
制御装置１０は、電動モータ１１０の駆動を制御するモータ制御部４０と、モータ制御部４０からの制御信号に基づいて電動モータ１１０を駆動させるモータ駆動部５０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６０とを有している。

また、制御装置１０は、図４に示すように、電動モータ１１０に流れる電流のリップル成分を吸収するための大容量のコンデンサ７１と、電流を通電したり遮断したりする各種のリレー７２とを備えている。リレー７２は、モータ駆動部５０への電流を通電・遮断するパワーリレー７２１と、３つの経路が並列に配置されたモータ端子の内の２つの経路に各々直列に接続されて、モータ駆動部５０から電動モータ１１０に供給される電流を通電・遮断するモータリレー７２２とを有する。
その他、制御装置１０は、安定した電流制御を行うために、図４に示すように、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、抵抗Ｒ１、Ｒ２およびスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２を有している。

先ずは、モータ制御部４０について説明する。
図５は、モータ制御部４０の概略構成を示す図である。
モータ制御部４０は、トルク信号Ｔｄ（操舵トルク）に基づいて目標補助トルクを算出し、この目標補助トルクを電動モータ１１０が供給するのに必要となる目標電流ＩＴを算出する目標電流算出部２０と、目標電流算出部２０が算出した目標電流に基づいて電動モータ１１０の駆動を制御するモータ駆動制御部３０とを有している。

また、モータ制御部４０は、後述するリレー７２を作動させる、つまりリレー７２をオフ（開状態）からオン（閉状態）へ切り替えたり、オンからオフへ切り替えたりするリレー作動部３７を有している。
また、モータ制御部４０は、ラック軸１０５の突出部１０５ｂがステアリングギヤボックス１０７の端面に突き当たるときの衝撃を抑制する衝撃抑制部３８を有している。

本実施の形態に係るモータ制御部４０においては、メインＣＰＵが、メインＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、目標電流算出部２０、モータ駆動制御部３０およびリレー作動部３７の機能を実現する。また、サブＣＰＵが、サブＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、衝撃抑制部３８の機能を実現する。
そして、モータ制御部４０は、イグニッションスイッチ１１がオフである場合にトルクセンサ１０９が検出した回転トルクに基づいてラック軸１０５の移動を抑制するように電動モータ１１０の駆動を制御する抑制手段の一例として機能する。

目標電流算出部２０は、目標電流を設定する上で基準となるベース電流Ｉｂを算出するベース電流算出部２１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であるイナーシャ補償電流Ｉｓを算出するイナーシャ補償電流算出部２２と、モータの回転を制限する電流であるダンパー補償電流Ｉｄを算出するダンパー補償電流算出部２３とを備えている。また、目標電流算出部２０は、ベース電流算出部２１、イナーシャ補償電流算出部２２、ダンパー補償電流算出部２３などからの出力に基づいて目標電流ＩＴを決定する目標電流決定部２５を備えている。さらに、目標電流算出部２０は、トルク信号Ｔｄの位相補償を行う位相補償部２６を備えている。

なお、目標電流算出部２０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。

ベース電流算出部２１は、位相補償部２６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Ｉｂを算出する。
イナーシャ補償電流算出部２２は、トルク信号Ｔｓ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Ｉｓを算出する。
ダンパー補償電流算出部２３は、トルク信号Ｔｓと、車速信号ｖと、電動モータ１１０の回転速度信号Ｎｍｓ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Ｉｄを算出する。

目標電流決定部２５は、ベース電流算出部２１が算出したベース電流Ｉｂ、イナーシャ補償電流算出部２２が算出したイナーシャ補償電流Ｉｓおよびダンパー補償電流算出部２３が算出したダンパー補償電流Ｉｄに基づいて目標電流ＩＴを決定する。目標電流決定部２５は、例えば、ベース電流Ｉｂに、イナーシャ補償電流Ｉｓを加算するとともにダンパー補償電流Ｉｄ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ＲＯＭに記憶しておいた、補償電流と目標電流ＩＴとの対応を示すマップに代入することにより目標電流ＩＴを算出する。

モータ駆動制御部３０は、目標電流算出部２０にて最終的に決定された目標電流ＩＴと、モータ電流検出部６０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３１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３５とを有している。

フィードバック制御部３１は、目標電流算出部２０にて最終的に決定された目標電流ＩＴとモータ電流検出部６０にて検出された実電流Ｉｍとの偏差を求める偏差演算部３２と、その偏差がゼロ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３３とを有している。
ＰＷＭ信号生成部３５は、フィードバック制御部３１からの出力値に基づいてＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号をモータ駆動部５０に向けて出力する。

リレー作動部３７は、ＩＧスイッチ１１がオンである場合には、リレー７２を、通常時にはオンとし、異常時にはオフとする。また、リレー作動部３７は、ＩＧスイッチ１１がオフである場合には、リレー７２をオフとする。

衝撃抑制部３８は、トルクセンサ１０９に対して電力を供給してトルクセンサ１０９を駆動するとともに、トルクセンサ１０９にて検出されたトルクを用いてラック軸１０５の突出部１０５ｂがステアリングギヤボックス１０７の端面に突き当たるときの衝撃を抑制する衝撃抑制制御を行う。衝撃抑制制御については後で詳述する。なお、トルクセンサ１０９に対して電力を供給するとは、トルクセンサ１０９の磁気センサ１４３に電流を供給することであることを例示することができる。

次に、モータ駆動部５０について説明する。
モータ駆動部５０は、所謂インバータであり、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。

次に、モータ電流検出部６０について説明する。
モータ電流検出部６０は、モータ駆動部５０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をモータ電流信号に変換して出力する。

以上のように構成されたステアリング装置１００においては、ＩＧスイッチ１１がオフである場合には、バッテリ１３からの電力が制御装置１０のサブＣＰＵ，サブＲＯＭ，サブＲＡＭには供給され、メインＣＰＵ，メインＲＯＭ，メインＲＡＭには供給されないように構成されている。ＩＧスイッチ１１がオンとなり、自動車１のエンジン（不図示）が作動すると、発電機１２およびバッテリ１３からの電力がメインＣＰＵ，メインＲＯＭ，メインＲＡＭにも供給されるように構成されている。メインＣＰＵなどにも電力が供給されるようになると、モータ制御部４０のリレー作動部３７がパワーリレー７２１をオンすることでモータ駆動部５０に電力が供給される。また、リレー作動部３７がモータリレー７２２をオンにすることで、モータ駆動部５０の作動により電動モータ１１０に電流が供給され、電動モータ１１０が駆動され得る状態となる。

ＩＧスイッチ１１がオフである場合にもバッテリ１３からの電力がサブＣＰＵ，サブＲＯＭ，サブＲＡＭに供給されることで、衝撃抑制部３８は、ＩＧスイッチ１１がオフである場合に衝撃抑制制御を行う。衝撃抑制制御は、ラック軸１０５の突出部１０５ｂがステアリングギヤボックス１０７の端面に突き当たるときの衝撃を抑制する制御である。

以下に、衝撃抑制部３８が行う衝撃抑制制御について説明する。
衝撃抑制部３８は、トルクセンサ１０９にて検出されたトルクが出力信号に変換されたトルク信号を取得する。そして、衝撃抑制部３８は、取得したトルク信号に基づいて、ステアリングシャフト１０２とピニオンシャフト１０６との間に生じている回転トルクを把握する。以下、把握した回転トルクの値を検出トルク値と称す。

衝撃抑制部３８は、検出トルク値が予め定められた所定基準値以上になった場合には、リレー７２をオンにし、モータ駆動部５０に電力を供給する。モータ駆動部５０に電力が供給されると、モータ駆動部５０の作動により電動モータ１１０に電流が供給され得る状態となる。

そして、衝撃抑制部３８は、検出トルク値が予め定められた所定限界値以上である場合には、モータ駆動部５０に設けられたトランジスタ（ＦＥＴ）全てをオンにして電動モータ１１０を短絡する。所定限界値は、上述した所定基準値よりも大きな値であり、ラック軸１０５がステアリングギヤボックス１０７に突き当たることに起因して、ラック・ピニオンに過大な衝撃が加わりラック歯１０５ａまたはピニオン１０６ａに伝達異常が生じる許容上限トルク値よりも低い値であることを例示することができる。

次に、フローチャートを用いて、衝撃抑制部３８が行う衝撃抑制制御の処理手順について説明する。
図６は、衝撃抑制部３８が行う衝撃抑制制御の処理手順を示すフローチャートである。衝撃抑制部３８は、ＩＧスイッチ１１がオフであるときに、この衝撃抑制制御処理を予め定めた期間毎に繰り返し実行する。

衝撃抑制部３８は、先ず、トルクセンサ１０９にて検出された検出トルク値が所定基準値以上であるか否かを判別する（ステップ（以下、単に、「Ｓ」と記す。）１０１）。そして、検出トルク値が所定基準値以上である場合（Ｓ１０１でＹｅｓ）、衝撃抑制部３８は、リレー７２を、オン（閉状態）とする（Ｓ１０２）。他方、検出トルク値が所定基準値未満である場合（Ｓ１０１でＮｏ）、リレー７２を、オフ（開状態）とする（Ｓ１０３）。

リレー７２を、閉状態（オン）とした後、衝撃抑制部３８は、検出トルク値が所定限界値以上であるか否かを判別する（Ｓ１０４）。そして、検出トルク値が所定限界値以上である場合（Ｓ１０４でＹｅｓ）、衝撃抑制部３８は、モータ駆動部５０に設けられたトランジスタ（ＦＥＴ）全てをオンにして電動モータ１１０を短絡する（Ｓ１０５）。他方、検出トルク値が所定限界値未満である場合（Ｓ１０４でＮｏ）、本処理の実行を終了する。

モータ制御部４０の衝撃抑制部３８が上述した衝撃抑制制御を行うことで、例えば、前輪１５０を交換するときや整備するときなどに、車体を浮かせ前輪１５０の向きを変えるために前輪１５０を持って回転させる場合でも、ラック軸１０５がステアリングギヤボックス１０７に突き当たるときの衝撃を回避することができるか、抑制することができる。

すなわち、ＩＧスイッチ１１がオフであり自動車１のエンジン（不図示）が作動していない状態で、車体を浮かせて前輪１５０が強制的に回転させられると、前輪１５０の慣性モーメントの影響により、相当な勢いで前輪１５０が回転し、ラック軸１０５が勢いよく移動することがある。かかる場合においても、トルクセンサ１０９にて検出された検出トルク値が所定限界値以上になった場合には、モータ駆動部５０に設けられたトランジスタ（ＦＥＴ）全てがオンにされ、相間が短絡されるので、電動モータ１１０回転時に発生する逆起電圧で電動モータ１１０が瞬時に停止する。これにより、電動モータ１１０と機械的に連結されたピニオンシャフト１０６の回転が急停止し、ラック軸１０５の移動も瞬時に停止する。その結果、ラック軸１０５がステアリングギヤボックス１０７に突き当たることを回避することができるか、突き当たったとしてもそのときの衝撃力（速度）を抑制することができる。これにより、ラック軸１０５がステアリングギヤボックス１０７に突き当たることに起因して、ラック軸１０５に形成されたラック歯１０５ａおよびピニオンシャフト１０６に形成されたピニオン１０６ａ等に過大な衝撃荷重が入力されることを抑制できる。

以上、説明したように本実施の形態に係る制御装置１０によれば、ＩＧスイッチ１１がオフのときに、例えば前輪１５０が持たれて回転させられた場合でも、ラック軸１０５がステアリングギヤボックス１０７に突き当たることに起因してラック歯１０５ａおよびピニオン１０６ａ等に過大な衝撃が生じることが抑制される。それゆえ、ステアリング装置１００は、ラック軸１０５がステアリングギヤボックス１０７に突き当たる時の衝撃を和らげる為に、合成樹脂やゴム等からなるストッパラバーなどの弾性部材を備えている必要がない。言い換えれば、ラック軸１０５がステアリングギヤボックス１０７に突き当たる時の衝撃緩衝部材を設けなくても、ラック歯１０５ａおよびピニオン１０６ａ等に過大な衝撃荷重が生じることを抑制することができる。その結果、ステアリングホイール１０１の回転操作力を前輪１５０の転動力として伝達する伝達機構の一例としての、ラック歯１０５ａおよびピニオン１０６ａ等を有するラック・ピニオン駆動連結部を保護することができる。

また、上述した実施の形態に係る制御装置１０においては、ＩＧスイッチ１１がオフである場合にはバッテリ１３からの電力が供給されるサブＣＰＵが、サブＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、衝撃抑制部３８の機能を実現する。そして、ＩＧスイッチ１１がオフである場合にはメインＣＰＵにバッテリ１３からの電力が供給されない。それゆえ、上述した実施の形態に係る制御装置１０によれば、ＩＧスイッチ１１がオフである場合にもメインＣＰＵに電力が供給される構成と比べて消費電力を大幅に削減することができる。

なお、上述した実施の形態に係る制御装置１０においては、衝撃抑制部３８が、トルクセンサ１０９にて検出された検出トルク値が所定限界値以上になった場合に電動モータ１１０を短絡することを、ＩＧスイッチ１１がオフされているときに行うことについて述べたが、特にかかる態様に限定されない。ＩＧスイッチ１１がオンにされモータ駆動部５０に電力が供給されているときに、衝撃抑制部３８が、トルクセンサ１０９にて検出された検出トルク値が所定限界値以上になった場合にモータ駆動部５０に設けられたトランジスタ（ＦＥＴ）全てをオンにしてもよい。

また、上述した制御装置１０によれば、ラック軸１０５がステアリングギヤボックス１０７に突き当たる時の衝撃を和らげるために、衝撃抑制部３８は、モータ駆動部５０に設けられたトランジスタ（ＦＥＴ）全てをオンにして短絡する制御を行っているが、特にかかる態様に限定されない。例えば、衝撃抑制部３８は、モータ駆動部５０に設けられたトランジスタ（ＦＥＴ）全てをオンとし、その後オフとし、再度オンとするように繰り返しオンとオフとを切り替えてもよい。かかる態様でも、ラック軸１０５の勢いを抑制することができるので、衝撃緩衝部材を設けなくても、ラック歯１０５ａおよびピニオン１０６ａ等に過大な衝撃荷重が生じることを抑制することができる。

また、衝撃抑制部３８は、例えば、ラック軸１０５を、移動している方向とは逆方向に移動させるような電流を電動モータ１１０に供給するように制御してもよい。つまり、衝撃抑制部３８は、電動モータ１１０が、現在のラック軸１０５の移動に伴って回転している方向とは逆方向に回転駆動するような電流を電動モータ１１０に供給するように制御してもよい。例えば、衝撃抑制部３８は、現在のラック軸１０５の移動に伴って回転している方向とは逆方向に回転させるための予め定められた電流量を電動モータ１１０に供給するように制御することを例示することができる。あるいは、衝撃抑制部３８は、例えば、電動モータ１１０の回転速度が大きいほど電流量を大きくするなど、電動モータ１１０の回転速度に応じた量であってもよい。また、トルクセンサ１０９にて検出された検出トルク値に応じた量であってもよい。

このように、移動している方向とは逆方向にラック軸１０５を移動させるような電流を電動モータ１１０に供給することで、電動モータ１１０の回転速度が減速され、ラック軸１０５の移動速度が小さくなる。その結果、ラック軸１０５がステアリングギヤボックス１０７に突き当たることを回避することができるか、突き当たったとしてもそのときの衝撃力を抑制することができる。これにより、ラック軸１０５がステアリングギヤボックス１０７に突き当たることに起因してラック歯１０５ａおよびピニオン１０６ａ等に過大な衝撃荷重が生じることを抑制することができる。したがって、ラック軸１０５がステアリングギヤボックス１０７に突き当たる時の衝撃緩衝部材を別途設けなくても、ラック歯１０５ａおよびピニオン１０６ａ等に過大な衝撃力が生じることを抑制することができ、ラック・ピニオン等の伝達機構を保護することができる。

また、衝撃抑制部３８は、トルクセンサ１０９にて検出された検出トルク値が所定基準値以上になった場合にリレー７２をオン（閉状態）とし、検出トルク値が所定限界値以上になった場合にラック軸１０５の勢いを抑制するために電動モータ１１０を短絡することや逆方向にラック軸１０５を移動させるようなモータ電流を供給することについて述べたが、特にかかる態様に限定されない。
例えば、検出トルク値の微分値または２回微分値が、予め定められた所定の基準値以上となった場合にリレー７２をオン（閉状態）としてもよい。また、検出トルク値の微分値または２回微分値が、予め定められた所定の限界値以上となった場合にラック軸１０５の勢いを抑制するために電動モータ１１０を短絡制御することや逆方向にラック軸１０５を移動させるようなモータ駆動電流を供給してもよい。
なお、電動モータ１１０の配置は、本実施例に限定されずラックアシスト式、デュアルピニオン式であっても適応可能である。

１…自動車、１０…制御装置、２０…目標電流算出部、３０…モータ駆動制御部、３７…リレー作動部、３８…衝撃抑制部、４０…モータ制御部、５０…モータ駆動部、７２…リレー、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）、１０５…ラック軸、１０６…ピニオンシャフト、１０９…トルクセンサ、１１０…電動モータ

Claims (6)

1. 車両のステアリングホイールと連動して回転するステアリングシャフトと、
   直線的に移動することで車輪を転動させるラック軸と、当該ラック軸に形成されたラックとラック・ピニオンを構成するピニオンシャフトとを有して、前記ステアリングホイールの回転操作力を前記車両の車輪の転動力として伝達する伝達手段と、
   前記ステアリングシャフトと前記ピニオンシャフトとの間に生じる回転トルクを検出するトルク検出手段と、
   回転駆動力が前記ラック軸を移動させる力として加えられる電動モータと、
   前記車両に設けられたイグニッションスイッチがオフである場合に前記トルク検出手段が検出した回転トルクに基づいて前記ラック軸の移動を抑制するように前記電動モータの駆動を制御する抑制手段と、
   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。
2. 前記抑制手段は、前記電動モータを短絡することで前記ラック軸の移動を抑制する
   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。
3. 前記抑制手段は、前記ラック軸が反対方向に移動するように前記電動モータを回転させる電流を供給することで当該ラック軸の移動を抑制する
   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。
4. 前記抑制手段は、前記トルク検出手段が検出した回転トルクの値である検出トルク値が予め定められた限界値以上となったら前記ラック軸の移動を抑制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から３のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記抑制手段は、前記トルク検出手段が検出した回転トルクの値である検出トルク値の変化量が予め定められた限界値以上となったら前記ラック軸の移動を抑制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から３のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
6. 前記抑制手段は、前記イグニッションスイッチがオフである場合に前記トルク検出手段に電力を供給する
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置。

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