JP2014108661A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリングロック装置をアンロックし易く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。
【解決手段】車両に設けられたステアリングシャフトの回転に対してアシスト力を付与する電動モータ１１０と、ステアリングシャフトに生じているトルクを検出するトルクセンサ１０９と、車両のイグニッションスイッチ１１がオンとなった後にトルクセンサが検出したトルクおよび車両の移動速度に基づいて電動モータ１１０の駆動を制御する第１モータ制御部４０と、車両のイグニッションスイッチ１１がオンとなる前にトルク検出センサが検出したトルクに基づいて電動モータ１１０の駆動を制御する第２モータ制御部４５と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。

近年、車両のステアリング系に電動モータを備え、電動モータの動力にてドライバの操舵力をアシストする電動パワーステアリング装置が提案されている。そして、電動パワーステアリング装置の電動モータの駆動を制御する制御装置は、操舵トルクや車速などに応じて電動モータに供給する目標電流を設定する。例えば、特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置は、トルクセンサからのトルク信号τと車速センサからの車速信号ｖとを入力し、これらの値に基づいて電流指令値を設定する。

また、駐車時などにおける盗難防止を図るために、ステアリングシャフトを固定するステアリングロック装置を車両に搭載することが提案されている。例えば、特許文献２には、ステアリング操作に連動するステアリングシャフトに対して電動モータの駆動力でロックボルトを作動させて係合または係合解除させることにより、ステアリングをロックまたはアンロックするようにした電動ステアリングロック装置が提案されている。

特開平２−１９３７６８号公報 特開２００５−３４３３７８号公報

例えば特許文献２に記載のステアリングロック装置が設けられた自動車が駐車された際の状況如何によっては、ロックのためにステアリングシャフトに係合されたロックボルトが係合解除せずにアンロックしないおそれがある。例えば、自動車の前輪の接地面が中心位置から傾いた状態（捩れた状態）で駐車されると、ロックボルトがステアリングシャフトに係合した後に前輪が中心位置に戻ろうとする復元力によってステアリングシャフトが徐々に回転し、ロックボルトがステアリングシャフトから荷重を受けるためである。
本発明は、ステアリングロック装置をアンロックし易く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、車両に設けられたステアリングシャフトの回転に対してアシスト力を付与する電動モータと、前記ステアリングシャフトに生じているトルクを検出するトルク検出手段と、前記車両のイグニッションスイッチがオンとなった後に前記トルク検出手段が検出したトルクおよび当該車両の移動速度に基づいて前記電動モータの駆動を制御する第１モータ制御手段と、前記車両のイグニッションスイッチがオンとなる前に前記トルク検出手段が検出したトルクに基づいて前記電動モータの駆動を制御する第２モータ制御手段と、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、前記車両には、前記ステアリングシャフトに形成された凹部にロック部材が嵌合することにより当該ステアリングシャフトの回転を抑制するステアリングロック装置が備えられており、前記第２モータ制御手段は、前記ステアリングロック装置の前記ロック部材が前記ステアリングシャフトから受ける荷重を小さくするように前記電動モータを駆動させるとよい。
また、前記第２モータ制御手段は、前記トルク検出手段が検出したトルクが所定値以上である場合に前記電動モータを駆動させるとよい。

また、前記第２モータ制御手段は、前記トルク検出手段が検出したトルクの値に応じた電流を前記電動モータの目標電流として設定するとよい。
あるいは、前記第２モータ制御手段は、前記トルク検出手段が検出したトルクが所定値以上である場合に予め定めた値の電流を前記電動モータの目標電流として設定するとよい。

前記第１モータ制御手段は前記車両のイグニッションスイッチがオンとなったら前記車両に搭載されたバッテリあるいは発電機により電力が供給され、前記第２モータ制御手段は当該イグニッションスイッチがオンとなる前でもバッテリにより電力が供給されるとよい。

本発明によれば、ステアリングロック装置をアンロックし易くすることができる。

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。 ロック装置における、ステアリングシャフトの軸方向の断面図である。 ロック装置における、ステアリングシャフトの軸方向に直交する方向の断面図である。 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。 第１モータ制御部の概略構成を示す図である。 ロック装置がロック状態であるときにロックボルトが横荷重を受けている状態を示す図である。 第２モータ制御部の概略構成を示す図である。 トルク信号の値と解除電流との対応を示すマップを例示する図である。 解除電流設定部が行う横荷重解除処理の手順を示すフローチャートである。 ロック制御装置が行うロック解除処理の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車両の一例としての自動車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、自動車１の進行方向を変えるために運転者が操作する車輪（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。ステアリングシャフト１０２には、後述するロック装置８のロックボルト８１が嵌合される凹部１０２ａ（図２および図３参照）。が周方向に等間隔に複数形成されている（図３参照）。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（不図示）を介して下部連結シャフト１０８と連結されている。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との相対回転角度に基づいてステアリングホイール１０１の操舵トルクＴを検出するトルクセンサ１０９が設けられている。トルクセンサ１０９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応じた値を出力する。

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。減速機構１１１は、例えば、ピニオンシャフト１０６に固定されたウォームホイール（不図示）と、電動モータ１１０の出力軸に固定されたウォームギヤ（不図示）などから構成される。

また、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、ＥＥＰＲＯＭ(Electrically Erasable & Programmable Read Only Memory)と、を備えている。制御装置１０には、上述したトルクセンサ１０９からの出力信号が入力される。また、制御装置１０には、自動車に搭載される各種の機器を制御するための信号を流す通信を行うネットワーク（ＣＡＮ）を介して、自動車１の移動速度である車速Ｖｃを検出する車速センサ１７０、自動車１の変速機のポジションを検出するシフトポジションセンサ１８０、などからの出力信号が入力される。

以上のように構成されたステアリング装置１００は、自動車１が通常走行しているときには、ステアリングホイール１０１に加えられた操舵トルクＴをトルクセンサ１０９にて検出し、その検出トルクに応じて電動モータ１１０を駆動し、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。

図１に示すように、ステアリング装置１００が適用される自動車１は、ステアリング装置１００の他に、周知の、エンジン５と、このエンジン５の作動を制御するエンジン制御装置６と、イモビライザ制御装置７と、を備えている。また、自動車１は、ステアリングホイール１０１が回転しないようにロックするステアリングロック装置８（以下、単に「ロック装置８」と称する場合もある。）と、ロック装置８の後述するロックモータ９０の作動を制御するロック制御装置９とを備えている。

イモビライザ制御装置７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有し、運転者が携帯しているスマートキー（図示せず）との間で無線通信を行い、スマートキーから送信されたキーＩＤとＲＯＭに記憶したキーＩＤとを照合する。そして、イモビライザ制御装置７は、キーＩＤが一致した場合には、ドアロック解錠許可信号をドアロック制御装置（不図示）に出力する。これにより、運転者は、自動車１のドアハンドル付近に設けられたボタンを押すだけでドアのロックを解除することができる。また、イモビライザ制御装置７は、キーＩＤが一致した場合には、ＩＧオン許可信号を、ロック制御装置９およびエンジン制御装置６に出力する。これにより、運転者は、所定条件下で自動車１に設けられたエンジンスタートボタン（不図示）を押すだけでエンジンの始動を行える。かかる点については後で詳述する。

次に、ステアリングロック装置８について説明する。
図２は、ロック装置８における、ステアリングシャフト１０２の軸方向の断面図である。図３は、ロック装置８における、ステアリングシャフト１０２の軸方向に直交する方向の断面図である。
ロック装置８は、ステアリングホイール１０１と自在継手１０３ａとの間で、ステアリングシャフト１０２と対向するように配置されている。そして、ロック装置８は、ステアリングシャフト１０２の軸心に垂直な方向に移動し、ステアリングシャフト１０２に形成された凹部１０２ａに嵌合するロックボルト８１と、ロックボルト８１の外周に配置されて回転する回転体８２と、を備えている。ロックボルト８１は、円柱状の円柱状部８３と、この円柱状部８３から突出する直方体状の直方体状部８４とを有し、円柱状部８３の外周面には周方向に対して傾斜した傾斜溝８３ａが周方向に等間隔に２つ形成されている。回転体８２の内周部には、周方向に等間隔に回転軸方向に延びる縦溝８２ａが２つ形成されている。傾斜溝８３ａおよび縦溝８２ａの横断面は略半円形であり、これら傾斜溝８３ａと縦溝８２ａとで形成される空間それぞれに、球状のボール部材８５が嵌め込まれている。回転体８２の外周部にはホイール状にウォーム歯車８２ｂが形成されている。ロックボルト８１は、その後端と後述するケース９５との間に配置されたバネ８６によりステアリングシャフト１０２側に向かって付勢されている。

また、ロック装置８は、回転体８２の外周部に形成されたウォーム歯車８２ｂと噛み合うウォームギヤ９１が出力軸に取り付けられたロックモータ９０を有している。ロックモータ９０は、プリント基板９２に固定された端子９３に電気的に接続されており、ロックモータ９０などを覆うケース９５およびカバー９６の側面に突出したコネクタ９４からプリント基板９２および端子９３を介してロック制御装置９により給電されることによって回転駆動される。
また、ロック装置８は、回転体８２の回転位置を検出するための第１検出スイッチ８７および第２検出スイッチ（不図示）を有している。

以上のように構成されたロック装置８においては、ロック制御装置９が、第１検出スイッチ８７がオフ状態になるまでロックモータ９０を一方方向に回転させると、回転体８２が一方方向におよそ１８０度回転し、この回転体８２の回転によってボール部材８５が傾斜溝８３ａに沿って移動する。これにより、ロックボルト８１はバネ８６の付勢力によって回転軸方向に移動して、ステアリングシャフト１０２に形成された凹部１０２ａに嵌り込む。その結果、ステアリングシャフト１０２は回転が規制されてステアリングホイール１０１がロック状態になる。

他方、ロックボルト８１がステアリングシャフト１０２に形成された凹部１０２ａに嵌り込んだ状態から、ロック制御装置９が、第２検出スイッチがオフ状態になるまでロックモータ９０を他方方向に回転させると、回転体８２が他方方向におよそ１８０度回転し、この回転体８２の回転によってボール部材８５が傾斜溝８３ａに沿って移動する。これにより、ロックボルト８１は、バネ８６の付勢力に抗してステアリングシャフト１０２から遠ざかる方向に移動して、ステアリングシャフト１０２に形成された凹部１０２ａから抜ける。その結果、ステアリングシャフト１０２の回転規制が解除されてステアリングホイール１０１がアンロック状態になる。

次に、ステアリング装置１００の制御装置１０について説明する。
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。
図４に示すように、ステアリング装置１００が適用される自動車１は、ステアリング装置１００の他に、周知の、イグニッション（以下、単に「ＩＧ」と称する場合もある。）スイッチ１１と、発電機１２と、バッテリ１３と、を備えている。

ステアリング装置１００の制御装置１０は、ＩＧスイッチ１１がオンである場合にステアリングホイール１０１の操舵トルクＴに基づいて電動モータ１１０の駆動を制御する第１モータ制御部４０を備えている。また、制御装置１０は、ＩＧスイッチ１１がオフである場合に、電動モータ１１０の駆動を制御する第２モータ制御部４５と、イモビライザ制御装置７からＩＧオン許可信号を受信するとともに上述したドアロック制御装置（不図示）から自動車１のドアがアンロックされた旨の信号を受信した場合にイモビライザ制御装置７から受信したキーＩＤとＲＯＭに記憶したキーＩＤとを照合し、キーＩＤが一致した場合には第２モータ制御部４５を起動するキーＩＤ照合部４９とを備えている。これら第１モータ制御部４０、第２モータ制御部４５およびキーＩＤ照合部４９は、主に上述したＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭから構成される。第１モータ制御部４０はＩＧスイッチ１１がオンである場合にバッテリ１３からの電力が供給され、第２モータ制御部４５およびキーＩＤ照合部４９はＩＧスイッチ１１のオン・オフにかかわらずバッテリ１３からの電力が供給される。
また、制御装置１０は、第１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。

先ずは、第１モータ制御部４０について説明する。
図５は、第１モータ制御部４０の概略構成を示す図である。
第１モータ制御部４０は、トルク信号Ｔｄ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、第１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。

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。つまり、ベース電流算出部２１は、位相補償された操舵トルクＴと、車速Ｖｃとに応じたベース電流Ｉｂを算出する。なお、ベース電流算出部２１は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、位相補償された操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）および車速Ｖｃ（車速信号ｖ）とベース電流Ｉｂとの対応を示すマップに、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）および車速Ｖｃ（車速信号ｖ）を代入することによりベース電流Ｉｂを算出する。

イナーシャ補償電流算出部２２は、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。つまり、イナーシャ補償電流算出部２２は、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｄ）と、車速Ｖｃ（車速信号ｖ）とに応じたイナーシャ補償電流Ｉｓを算出する。なお、イナーシャ補償電流算出部２２は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）および車速Ｖｃ（車速信号ｖ）とイナーシャ補償電流Ｉｓとの対応を示すマップに、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）および車速Ｖｃ（車速信号ｖ）を代入することにより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、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。つまり、ダンパー補償電流算出部２３は、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｄ）と、車速Ｖｃ（車速信号ｖ）と、電動モータ１１０の回転速度Ｎｍ（回転速度信号Ｎｍｓ）に応じたダンパー補償電流Ｉｄを算出する。なお、ダンパー補償電流算出部２３は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｄ）、車速Ｖｃ（車速信号ｖ）および回転速度Ｎｍ（回転速度信号Ｎｍｓ）と、ダンパー補償電流Ｉｄとの対応を示すマップに、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｄ）、車速Ｖｃ（車速信号ｖ）および回転速度Ｎｍ（回転速度信号Ｎｍｓ）を代入することによりダンパー補償電流Ｉｄを算出する。

目標電流決定部２５は、ベース電流算出部２１にて算出されたベース電流Ｉｂ、イナーシャ補償電流算出部２２にて算出され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にて算出され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を減算して得た電流を目標電流Ｉｔとして決定する。

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。
偏差演算部３２は、目標電流算出部２０からの出力値である目標電流Ｉｔとモータ電流検出部６０からの出力値である実電流Ｉｍとの偏差の値を偏差信号として出力する。

フィードバック（Ｆ／Ｂ）処理部３３は、目標電流Ｉｔ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を生成・出力する。
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、リレー７２を、通常の使用状態では閉状態（オン）とし、異常時には開状態（オフ）とする。また、リレー作動部３７は、ＩＧスイッチ１１がオフされた場合には、リレー７２を開状態（オフ）とする。
第２モータ制御部４５については後で詳述する。

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。

次に、制御装置１０が備えるその他の部品について説明する。
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、モータ駆動部５０、ひいては電動モータ１１０に流れる電流を通電／遮断するべくモータ駆動部５０に流れる電流の経路を開閉するリレー７２と、を備えている。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などを有している。

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がオンにされると、バッテリ１３からの電力が制御装置１０の第１モータ制御部４０に供給される。また、自動車１のエンジン５が作動すると、発電機１２およびバッテリ１３からの電力が第１モータ制御部４０に供給される。そして、第１モータ制御部４０のリレー作動部３７がリレー７２をオンすることでモータ駆動部５０に電力が供給される。
他方、第２モータ制御部４５およびキーＩＤ照合部４９は、バッテリ１３からの電力が常時供給されている。

次に、第２モータ制御部４５について詳述する。
第２モータ制御部４５は、ロック装置８のアンロック動作を円滑に行うために機能する。
上述したロック装置８が設けられた自動車１が駐車された際の状況如何によっては、ロック状態のためにステアリングシャフト１０２の凹部１０２ａに嵌合されたロックボルト８１がこの凹部１０２ａの側面から過大な荷重を受ける場合がある。例えば、自動車１の前輪１５０の接地面が中心位置から傾いた状態（捩れた状態）で駐車されると、ロックボルト８１が凹部１０２ａに嵌り込んだ後に、前輪１５０が中心位置に戻ろうとする復元力によってステアリングシャフト１０２が徐々に回転し、ロックボルト８１が凹部１０２ａの側面から荷重（以下、「横荷重Ｆ」と称する。）を受ける。そして、駐車時の前輪１５０の捩れ度合いが大きいと前輪１５０の復元力が大きいことから横荷重Ｆが大きくなる。

そして、ロックボルト８１が凹部１０２ａの側面から過大な横荷重Ｆを受けていると、ロックボルト８１と凹部１０２ａとの間の摩擦力が、ロック状態を解除すべくロック装置８のロックモータ９０を他方方向に回転駆動させたとしてもロックボルト８１が凹部１０２ａから抜けないほど高い場合がある。かかる場合、ロック装置８のロックモータ９０の駆動力ではロック装置８によるロック状態が解除されない。その結果、エンジン５も始動されない。これに対しては、ロックモータ９０の駆動力を高めるべくロックモータ９０の体格を上げることによりロックボルト８１の引き抜き力を高めることで対応することができるが、本実施の形態においては、ステアリング装置１００の電動モータ１１０を活用することでロック装置８によるロック状態を解除することを可能とした。

第２モータ制御部４５は、ロックボルト８１が凹部１０２ａの側面から横荷重Ｆを受けないようにするべく、横荷重Ｆが生じている方向とは反対方向に（凹部１０２ａがロックボルト８１から離れる方向に）ステアリングシャフト１０２を回転させるように電動モータ１１０を制御する。
図６は、ロック装置８がロック状態であるときにロックボルト８１が横荷重Ｆを受けている状態を示す図である。なお、図３は、ロック装置８がロック状態であるときにロックボルト８１が横荷重Ｆを受けていない状態を示す図である。図３では、ロックボルト８１の直方体状部８４における横方向の中心と、凹部１０２ａにおける横方向の中心とがほぼ一致した状態を示している。

図７は、第２モータ制御部４５の概略構成を示す図である。
第２モータ制御部４５は、ロック装置８がロック状態であるときにロックボルト８１が横荷重Ｆを受けている状態を解除するべく電動モータ１１０を駆動するための目標電流（以下、単に「解除電流Ｉｋ」と称する場合もある。）を設定する解除電流設定部４６と、解除電流Ｉｋを供給するためのＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部４７と、リレー７２の開閉を制御するリレー作動部４８とを有している。

解除電流設定部４６は、車速Ｖｃが零であり、かつ自動車１のシフトポジションがパーキングであるという横荷重解除条件が成立している場合に、トルクセンサ１０９から出力されたトルク信号Ｔｄに基づいて解除電流Ｉｋを算出することにより解除電流Ｉｋを設定する。つまり、解除電流設定部４６は、トルク信号Ｔｄの値、言い換えればステアリングシャフト１０２に生じているトルクに応じた解除電流Ｉｋを算出することにより解除電流Ｉｋを設定する。なお、解除電流設定部４６は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、トルク信号Ｔｄの値と解除電流Ｉｋとの対応を示すマップに、トルク信号Ｔｄの値を代入することにより解除電流Ｉｋを算出する。
そして、解除電流設定部４６は、解除電流Ｉｋを設定した場合、その解除電流Ｉｋの情報を含んだ信号をＰＷＭ信号生成部４７に出力するとともに、リレー７２を閉状態（オン）とするべき旨の信号をリレー作動部４８に出力する。

図８は、トルク信号Ｔｄの値と解除電流Ｉｋとの対応を示すマップを例示する図である。
解除電流Ｉｋは、ロック装置８がロック状態であるときにロックボルト８１が横荷重Ｆを受けている状態を解除するために電動モータ１１０を回転駆動するのに必要最小限の値に設定されている。この横荷重Ｆは、ステアリングシャフト１０２に生じているトルク、言い換えればピニオンシャフト１０６と下部連結シャフト１０８との相対回転角度、言い換えればトルクセンサ１０９からのトルク信号Ｔｄの値の大きさに比例すると考えられるため、解除電流Ｉｋはトルクセンサ１０９からのトルク信号Ｔｄの値の大きさに比例する値に設定されている。また、解除電流Ｉｋの方向は、横荷重Ｆの方向とは逆方向にステアリングシャフト１０２を回転させる方向に電動モータ１１０を回転させる方向である。
したがって、解除電流設定部４６が設定する解除電流Ｉｋは、トルクセンサ１０９からのトルク信号Ｔｄの値に比例する値であり、その方向は、第１モータ制御部４０が操舵トルクＴの方向に応じて供給する電流の方向と同じである。

以下、フローチャートを用いて、解除電流設定部４６が行う横荷重解除処理について説明する。
図９は、解除電流設定部４６が行う横荷重解除処理の手順を示すフローチャートである。解除電流設定部４６は、起動した後に横荷重解除処理を実行する。
解除電流設定部４６は、横荷重Ｆが零より大きいか否かを判別する（Ｓ９０１）。これは、トルクセンサ１０９からのトルク信号Ｔｄの値の大きさに基づいて判別する処理である。そして、横荷重Ｆが零より大きい場合（Ｓ９０１でＹＥＳ）、上述した横荷重解除条件が成立しているか否かを判別する（Ｓ９０２）。横荷重解除条件が成立している場合（Ｓ９０２でＹＥＳ）、トルクセンサ１０９からのトルク信号Ｔｄの値の大きさに基づいて解除電流Ｉｋを設定する（Ｓ９０３）。その後、解除電流Ｉｋの情報を含んだ信号をＰＷＭ信号生成部４７に出力し（Ｓ９０４）、リレー７２を閉状態（オン）とするべき旨の信号をリレー作動部４８に出力する（Ｓ９０５）。

次に、第２モータ制御部４５が有するＰＷＭ信号生成部４７およびリレー作動部４８について説明する。
ＰＷＭ信号生成部４７は、解除電流設定部４６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４８は、解除電流設定部４６からリレー７２を閉状態（オン）とするべき旨の信号を取得した場合にはリレー７２を閉状態（オン）とする。

以上のように構成された第２モータ制御部４５は、キーＩＤ照合部４９により起動させられると、解除電流設定部４６が、トルクセンサ１０９からのトルク信号Ｔｄの値に基づいて解除電流Ｉｋを設定し、ＰＷＭ信号生成部４７が、設定された解除電流Ｉｋに応じた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。また、解除電流設定部４６からリレー７２を閉状態（オン）とするべき旨の信号を取得したリレー作動部４８が、リレー７２を閉状態（オン）とする。これにより、電動モータ１１０に解除電流Ｉｋが供給されて回転し、それに従ってピニオンシャフト１０６が回転し、ステアリングシャフト１０２に生じていたトルクが零となり、ロックボルト８１に横荷重Ｆが生じなくなる。
なお、第２モータ制御部４５は、上述したドアロック制御装置（不図示）から自動車１のドアがロックされた旨の信号を取得するまで上述した処理を定期的（例えば、１ｍｓ毎）に繰り返し行う。

次に、ロック制御装置９について説明する。
ロック制御装置９は、イモビライザ制御装置７からＩＧオン許可信号を受信し、例えばシフトポジションがパーキングまたはニュートラルでありかつブレーキペダルが踏まれているというロック解除条件が成立している状況下でエンジンスタートボタン（不図示）が押されるとステアリングホイール１０１をアンロック状態にするべくロックモータ９０を上述した他方方向に回転させる。このとき、上述したようにステアリング装置１００の電動モータ１１０の駆動によりロックボルト８１に横荷重Ｆが生じていないのでロックボルト８１がステアリングシャフト１０２の凹部１０２ａから円滑に抜け、ステアリングホイール１０１がアンロック状態となり易くなる。

ロックボルト８１が凹部１０２ａから抜けた後、ロック制御装置９は、エンジン制御装置６に対してエンジンを始動させるべき旨の信号であるエンジン始動信号を出力する。このエンジン始動信号を受信したエンジン制御装置６は、エンジン５を始動させる。

以下、フローチャートを用いて、ロック制御装置９が行うロック解除処理について説明する。
図１０は、ロック制御装置９が行うロック解除処理の手順を示すフローチャートである。ロック制御装置９は、ＩＧオン許可信号を受信した後定期的（例えば、１ｍｓ毎）に、ロック解除処理を実行する。
ロック制御装置９は、先ず、エンジンスタートボタン（不図示）が押されたか否かを判別する（Ｓ１００１）。そして、エンジンスタートボタンが押された場合（Ｓ１００１でＹＥＳ）、上述したロック解除条件が成立しているか否かを判別する（Ｓ１００２）。ロック解除条件が成立している場合（Ｓ１００２でＹＥＳ）、ステアリングホイール１０１をアンロック状態にするべくロックモータ９０を上述した他方方向に回転させる（Ｓ１００３）。その後、第２検出スイッチがオフ状態であるか否かを判別する（Ｓ１００４）。そして、第２検出スイッチがオフ状態である場合（Ｓ１００４でＹＥＳ）、ロックモータ９０の回転を停止し（Ｓ１００５）、エンジン制御装置６に対してエンジン始動信号を出力する（Ｓ１００６）。

以上のように構成されたステアリング装置１００によれば、エンジン５を始動する前に電動モータ１１０が駆動され、ロックボルト８１に横荷重Ｆが生じていない状態にされるので、ステアリングホイール１０１がアンロック状態となり易くなる。また、ロックボルト８１に横荷重Ｆを生じないようにするための電動モータ１１０の駆動をエンジンスタートボタンが押される前に行うので、ロック制御装置９によりロックモータ９０が駆動されるときにはすでに横荷重Ｆは生じていないのでより迅速にステアリングホイール１０１がアンロック状態となりエンジン５が始動することとなる。

また、本実施の形態に係るステアリング装置１００によれば、トルクセンサ１０９からのトルク信号Ｔｄに基づいて電動モータ１１０の駆動が制御され、ロックボルト８１に横荷重Ｆが生じている方向とは反対方向（ロックボルト８１と凹部１０２ａとが離れる方向）にステアリングシャフト１０２が回転する。そのため、かかる構成を採用しない場合と比較するとより迅速にロックボルト８１に横荷重Ｆが生じなくすることができるとともに、横荷重Ｆが生じている方向と同じ方向にステアリングシャフト１０２が回転することに起因してロックボルト８１が破損することを抑制することができる。また、これを、ステアリングシャフト１０２のロックに対するこれまでの防犯基準、安全基準を逸脱することなく実現している。

なお、上述した実施の形態においては、第２モータ制御部４５の解除電流設定部４６が設定する解除電流Ｉｋは、ロックボルト８１が横荷重Ｆを受けている状態を解除するために電動モータ１１０を回転駆動するのに必要最小限の値であるが、特にかかる態様に限定されない。横荷重Ｆを受けていてもその値が小さければロック装置８のロックモータ９０の駆動力にてロック状態を解除することができる。そのため、ロックモータ９０の駆動力にて解除可能な横荷重Ｆの限界値を限界横荷重Ｆｂとして、解除電流設定部４６は、横荷重Ｆが限界横荷重Ｆｂ以上である場合に、横荷重Ｆが限界横荷重Ｆｂとなるまでステアリングシャフト１０２を回転させるために電動モータ１１０を回転駆動するのに必要最小限の電流値を設定してもよい。かかる場合、横荷重Ｆが限界横荷重Ｆｂであるときにトルクセンサ１０９から出力されるトルク信号Ｔｄの値を予め導き出しておき、解除電流設定部４６は、トルクセンサ１０９から出力されたトルク信号Ｔｄの値が予め導き出された値（所定値）以上である場合に横荷重Ｆが限界横荷重Ｆｂ以上であることを把握すればよい。すなわち、解除電流設定部４６は、トルクセンサ１０９から出力されたトルク信号Ｔｄの値が所定値以上である場合に、横荷重Ｆが限界横荷重Ｆｂとなるまでステアリングシャフト１０２を回転させるために電動モータ１１０を回転駆動するのに必要最小限の電流値を設定する。

また、上述した実施の形態においても、第２モータ制御部４５の解除電流設定部４６は、横荷重Ｆが限界横荷重Ｆｂ以上である場合に限って解除電流Ｉｋを設定し、横荷重Ｆが限界横荷重Ｆｂ未満である場合には電動モータ１１０を回転駆動させないようにしてもよい。かかる場合、解除電流設定部４６は、トルクセンサ１０９から出力されたトルク信号Ｔｄの値が所定値以上である場合に解除電流Ｉｋを設定し、トルク信号Ｔｄの値が所定値未満である場合には解除電流Ｉｋを設定しないようにすればよい。

また、これまで解除電流設定部４６はトルクセンサ１０９から出力されたトルク信号Ｔｄの値に応じた（比例する）電流を電動モータ１１０の目標電流と設定しているが特にかかる態様に限定されない。解除電流設定部４６は、横荷重Ｆが零より大きい場合、あるいは横荷重Ｆが限界横荷重Ｆｂ以上である場合、一定電流を電動モータ１１０の目標電流として設定してもよい。ロック装置８のロックボルト８１がステアリングシャフト１０２の凹部１０２ａに嵌り込んだ後に前輪１５０が中心位置に戻ろうとする復元力として考えられる最大値を予め導き出しておけば横荷重Ｆとして考えられる最大値を予め想定することができる。そして、この最大値を零にするため、あるいは限界横荷重Ｆｂにするために電動モータ１１０に供給することが必要な電流を予め導き出しておき、それを解除電流設定部４６が設定する目標電流として固定してもよい。

また、解除電流設定部４６は、起動した後に上述した横荷重解除処理を実行しているが特にかかる態様に限定されない。解除電流設定部４６は、ロック制御装置９から横荷重解除処理を実行すべき旨の信号を受信したら横荷重解除処理を実行するようにしてもよい。
かかる場合、ロック制御装置９は、上述したロック解除処理において、エンジンスタートボタン（不図示）が押され（Ｓ１００１でＹＥＳ）、ロック解除条件が成立している場合（Ｓ１００２でＹＥＳ）、ステアリングホイール１０１をアンロック状態にするべくロック装置８のロックモータ９０を上述した他方方向に回転させる（Ｓ１００３）前に、解除電流設定部４６に対して横荷重解除処理を実行すべき旨の信号を出力するとよい。そして、解除電流設定部４６は、上述した横荷重解除処理におけるＳ９０１以降の処理を、ロック制御装置９から横荷重解除処理を実行すべき旨の信号を取得した場合に行えばよい。

なお、上述した実施の形態におけるイモビライザ制御装置７は、運転者が携帯しているスマートキーとの間で無線通信を行い、スマートキーから送信されたキーＩＤとＲＯＭに記憶したキーＩＤとを照合するが、特にかかる態様に限定されない。例えば、イグニッションキー（不図示）を自動車１に設けられたキーシリンダー（不図示）に差し込むと、イグニッションキーが電力供給を受けて、イグニッションキー内のＩＣがキーＩＤを変調し、変調されたキーＩＤをイモビライザ制御装置７が受信し、ＲＯＭに記憶したキーＩＤと照合してもよい。あるいは、イグニッションキー内のＩＣがキーＩＤをキーセンサ（不図示）に送信し、受信したキーセンサがイモビライザ制御装置７に送信してもよい。

１…自動車、７…イモビライザ制御装置、８…ステアリングロック装置、９…ロック制御装置、１０…制御装置、４０…第１モータ制御部、４５…第２モータ制御部、４６…解除電流設定部、４９…キーＩＤ照合部、８１…ロックボルト、９０…ロックモータ、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、１０２…ステアリングシャフト、１０９…トルクセンサ、１１０…電動モータ

Claims (6)

1. 車両に設けられたステアリングシャフトの回転に対してアシスト力を付与する電動モータと、
   前記ステアリングシャフトに生じているトルクを検出するトルク検出手段と、
   前記車両のイグニッションスイッチがオンとなった後に前記トルク検出手段が検出したトルクおよび当該車両の移動速度に基づいて前記電動モータの駆動を制御する第１モータ制御手段と、
   前記車両のイグニッションスイッチがオンとなる前に前記トルク検出手段が検出したトルクに基づいて前記電動モータの駆動を制御する第２モータ制御手段と、
   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. 前記車両には、前記ステアリングシャフトに形成された凹部にロック部材が嵌合することにより当該ステアリングシャフトの回転を抑制するステアリングロック装置が備えられており、
   前記第２モータ制御手段は、前記ステアリングロック装置の前記ロック部材が前記ステアリングシャフトから受ける荷重を小さくするように前記電動モータを駆動させ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. 前記第２モータ制御手段は、前記トルク検出手段が検出したトルクが所定値以上である場合に前記電動モータを駆動させることを特徴とする請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記第２モータ制御手段は、前記トルク検出手段が検出したトルクの値に応じた電流を前記電動モータの目標電流として設定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. 前記第２モータ制御手段は、前記トルク検出手段が検出したトルクが所定値以上である場合に予め定めた値の電流を前記電動モータの目標電流として設定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. 前記第１モータ制御手段は前記車両のイグニッションスイッチがオンとなったら前記車両に搭載されたバッテリあるいは発電機により電力が供給され、前記第２モータ制御手段は当該イグニッションスイッチがオンとなる前でもバッテリにより電力が供給され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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