JP2014166769A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動モータが位置検出器を有していない場合でも、操舵エンド状態を精度よく検出することが可能な電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】電動パワーステアリング装置１は、車両のステアリングホイール１０に連結されたピニオンシャフト２３及びラック軸３を有する操舵機構と、ラック軸３の一部を収容してラック軸３の軸方向移動を規制するラックハウジング３０と、操舵機構に操舵補助力を付与する電動モータ４０と、電動モータ４０を制御するＥＣＵ５とを備え、ＥＣＵ５は、ラック軸３の軸方向移動が規制された操舵エンド状態であることを検知する操舵エンド状態判定部５０６を有し、操舵エンド状態を検知したとき、電動モータ４０に供給する電流を低減する。操舵エンド状態判定部５０６は、操舵トルクの時間当たりの増加量が所定値以上となった後、所定時間継続してステアリングホイール１０の操舵速度が所定値以下であることを条件として、操舵エンド状態を検知する。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両の操舵系に電動モータによる操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置に関し、特に、ラックアンドピニオン機構のラック軸がラックエンドにあることを検知して電動モータを制御する電動パワーステアリング装置に関する。

ラックアンドピニオン式の操舵機構を備えたステアリング装置では、運転者がステアリングホイールに与える操舵トルクに基づくステアリングシャフトの回転運動をラックハウジング内部におけるラック軸の軸方向の直線運動に変換し、ラック軸の両端に固定されたタイロッドを介して転舵輪に伝達する。ステアリングホイールが最大操舵角まで操舵されると、例えばタイロッドのソケット部がラックハウジングの開口端面に当接し、さらなるラック軸の軸方向移動が規制される。

電動パワーステアリング装置では、運転者がステアリングホイールに与える操舵トルクをトルクセンサによって検出し、検出された操舵トルクに応じて電動モータに電流を供給することで、操舵機構に操舵補助力を付与する。このような電動パワーステアリング装置には、ステアリングホイールが最大操舵角まで操舵されてラックエンドに達した操舵エンド状態（エンド当て状態）を検出したとき、電動モータに供給する電流を所定値以下に抑制するものがある（特許文献１参照）。

特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置は、回転角センサによって検出した電動モータの回転角の変化がなく、かつ操舵トルクが所定値以上である状態が所定時間継続した場合に、電動モータに供給する電流を所定値以下に抑制するように制御系が構成されている。これにより、操舵エンド状態において電動モータに流れる電流によって電動モータが発熱してしまうことや、不必要な電力消費を抑制することが可能となる。

特開２００３−７２５８１号公報

ところで、装置の低コスト化のため、電動モータの電機子（回転子）の回転位置を検出する位置検出器（例えばレゾルバ，インクリメンタルエンコーダ，アブソリュートエンコーダ等）を有しないセンサレスモータを電動パワーステアリング装置に適用することがある。この場合には、例えば電動モータの電機子と固定子側の永久磁石との相対回転によって電機子の巻線に作用する逆起電力を電動モータに供給される電流と電圧との関係に基づいて算出し、算出した逆起電力に応じて電動モータの回転速度を推定し、この回転速度の推定値によって操舵エンド状態を検出することが考えられる。つまり、電動モータの回転速度の推定値が所定値以下であり、かつ操舵トルクが所定値以上である状態が所定時間継続した場合に、操舵エンド状態であると判定することが考えられる。

しかし、このような操舵エンド状態の検出方法では、位置検出器を用いる場合に比較して電動モータの回転速度の検出精度が低いため、例えば車両が停止した状態でステアリングホイールが回転操作される据え切り時において、実際にはステアリングホイールが最大操舵角まで操舵されていないのに、誤って操舵エンド状態であると判定され、電動モータに供給される電流が抑制されてしまうことがある。つまり、電動モータが緩やかに回転していても、電動モータの回転角の変化がないと判断され、操舵エンド状態であると判定されてしまうことがある。

このような場合には、電動モータによる操舵補助力が十分に得られず、実際にはさらに転舵輪を転舵する余地があるにもかかわらず、最大操舵角までステアリングホイールを操舵することができないこととなり得る。

そこで、本発明は、電動モータが位置検出器を有していない場合でも、操舵エンド状態を精度よく検出することが可能な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。

本発明は、上記目的を達成するために、［１］〜［３］の電動パワーステアリング装置を提供する。

［１］車両のステアリングホイールに連結されたピニオン軸、及び前記ピニオン軸のピニオン歯に噛み合うラック歯を有するラック軸を有する操舵機構と、前記ラック軸の一部を収容し、前記ラック軸の端部に固定された当接部材との軸方向の当接によって前記ラック軸の軸方向移動を規制する筒状のラックハウジングと、前記ステアリングホイールに加わる操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記操舵機構に操舵補助力を付与する電動モータと、前記操舵トルクに基づいて前記電動モータを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記当接部材の当接により前記ラック軸の軸方向移動が規制された操舵エンド状態であることを検知する検知手段を有し、前記検知手段によって前記操舵エンド状態を検知したとき、前記電動モータに供給する電流を低減し、前記検知手段は、前記トルクセンサによって検出される操舵トルクの時間当たりの増加量が所定値以上となった後、所定時間継続して前記ステアリングホイールの操舵速度が所定値以下であることを条件として、前記操舵エンド状態を検知する電動パワーステアリング装置。

［２］前記検知手段は、前記トルクセンサによって検出される操舵トルクの時間当たりの増加量が所定値以上となった後、所定時間継続して前記トルクセンサによって検出される操舵トルクが所定値以上であることをさらなる条件として、前記操舵エンド状態を検知する、［１］に記載の電動パワーステアリング装置。

［３］車速が所定値以下であることをさらなる条件として、前記操舵エンド状態を検知する、［１］又は［２］に記載の電動パワーステアリング装置。

本発明によれば、電動モータが回転角センサを有していない場合でも、操舵エンド状態を精度よく検出することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置及びその周辺の構成例を示す模式図である。 ＥＣＵの構成例を示すブロック図である。 ＥＣＵの機能ブロック図である。 ステアリングホイールを左右に操舵エンド状態まで操舵した際の操舵角と操舵トルク値との関係を示すグラフである。 ＣＰＵが操舵エンド状態検出部として実行する処理の具体的な一例を示すフローチャートである。

[実施の形態]
本発明の実施の形態について図１〜図５を参照して説明する。

（電動パワーステアリング装置の全体構成）
図１は、本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１及びその周辺の構成例を示す模式図である。電動パワーステアリング装置１は、運転者が回転操作するステアリングホイール１０が相対回転不能に連結されたステアリングシャフト２と、ステアリングシャフト２から伝達される回転力により直線運動するラック軸３と、ステアリングシャフト２に操舵補助力を付与する操舵補助機構４と、操舵補助機構４の電動モータ４０を制御する制御部としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）５とを備えている。

ステアリングシャフト２は、ステアリングホイール１０が一端部に固定されるコラムシャフト２１と、ラック軸３と共にラックアンドピニオン機構１ａを構成するピニオン軸としてのピニオンシャフト２３と、コラムシャフト２１とピニオンシャフト２３とを連結する中間シャフト２２とを有している。コラムシャフト２１と中間シャフト２２とは、自在継手２０１によって連結されている。中間シャフト２２とピニオンシャフト２３とは、自在継手２０２によって連結されている。

ラック軸３には、その軸方向に沿ってラック歯３１が形成され、このラック歯３１がピニオンシャフト２３のピニオン歯２３１に噛み合っている。ラック軸３の両端部には、ボールジョイントソケット３２，３２が固定され、このボールジョイントソケット３２，３２に連結されたタイロッド１１，１１が、図示しないナックルアームを介して左右の転舵輪１００，１００に連結されている。また、ボールジョイントソケット３２，３２の外周側には、蛇腹状のゴムや樹脂等からなるブーツ１２，１２が配置されている。

ステアリングホイール１０が回転操作されると、このステアリングホイール１０にコラムシャフト２１及び中間シャフト２２を介して連結されたピニオンシャフト２３が回転し、ピニオン歯２３１とラック歯３１との噛み合いによってラック軸３がその軸方向に直線運動する。このラック軸３の直線運動により、タイロッド１１，１１を介して転舵輪１００，１００が転舵される。ステアリングシャフト２及びラック軸３は、操舵機構を構成する。

ラック軸３は、その両端部を除いて、筒状のラックハウジング３０に軸方向移動可能に収容されている。ラックハウジング３０は、その軸方向の両端部３０ａ，３０ａとボールジョイントソケット３２，３２との軸方向の当接により、ラック軸３の軸方向移動を規制する。つまり、ステアリングホイール１０が右方向に最大舵角まで操舵された場合には、ラック軸３の左側の端部に固定されたボールジョイントソケット３２がラックハウジング３０の左側の端部３０ａに当接することにより、さらなるラック軸３の軸方向移動が規制される。また、ステアリングホイール１０が左方向に最大操舵角まで操舵された場合には、ラック軸３の右側の端部に固定されたボールジョイントソケット３２がラックハウジング３０の右側の端部３０ａに当接することにより、さらなるラック軸３の軸方向移動が規制される。

なお、ここで、「左」及び「右」とは、車両の前進方向に対する左右をいい、図１における左右とは逆となっている。以下、ステアリングホイール１０が最大操舵角まで操舵され、ラック軸３の軸方向移動が規制された状態を「操舵エンド状態」という。

ボールジョイントソケット３２は、ラック軸３よりも大径に形成され、ラックハウジング３０の端部３０ａに当接してラック軸３の軸方向移動を規制する当接部材として機能する。なお、ラック軸３の外周に、ボールジョイントソケット３２とラックハウジング３０の端部３０ａとの間に介在する緩衝材を配置してもよい。また、ブーツ１２，１２の一部を内方に突出させて、ラックハウジング３０の端部３０ａとボールジョイントソケット３２との間に介在させてもよい。

操舵補助機構４は、電動モータ４０と、電動モータ４０の出力軸に設けられたウォーム４０１に噛み合うウォームホイール４１とを有して構成されている。ウォーム４０１の回転に対するウォームホイール４１の回転の減速比は、例えば１３〜１５である。本実施の形態では、ウォームホイール４１がコラムシャフト２１に固定されている。ただし、ウォームホイール４１をピニオンシャフト２３に固定してもよい。電動モータ４０は、ＥＣＵ５から電流の供給を受け、そのトルクによって操舵機構に操舵補助力を付与する。この電動モータ４０は、例えば位置検出器を有しないブラシ付き直流モータである。

ＥＣＵ５は、ステアリングシャフト２に設けられたトルクセンサ２４によって検出した操舵トルクに基づいて電動モータ４０を制御する。本実施の形態では、トルクセンサ２４がコラムシャフト２１に設けられ、運転者がステアリングホイール１０に加える操舵トルクを検出する。トルクセンサ２４は、コラムシャフト２１に設けられたトーションバー２１１の捩じれを磁界の変化によって検出し、操舵トルクに応じた信号をＥＣＵ５に出力する。

また、ＥＣＵ５には、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）等の車載通信網によって、車速センサ１０１によって検出された車速を示す信号が入力される。

（ＥＣＵ５の構成）
図２は、ＥＣＵ５の構成例を示すブロック図である。ＥＣＵ５は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）５０と、ＲＯＭ５１と、ＥＥＰＲＯＭ５２と、各種のデータを一時的に格納するワークメモリとして使用されるＲＡＭ５３と、モータ駆動回路５４とを備えている。ＣＰＵ５０と、ＲＯＭ５１，ＥＥＰＲＯＭ５２，ＲＡＭ５３，及びモータ駆動回路５４とは、内部バス５００によって接続されている。

モータ駆動回路５４は、例えばバッテリーから供給される直流電圧をＰＷＭ制御によってスイッチングし、電動モータ４０にモータ電流として供給する。電動モータ４０に供給されるモータ電流の電流値は、例えばホールＩＣを用いた電流センサ５５によって検出される。電流センサ５５の出力信号は、内部バス５００によってＣＰＵ５０に送られる。

ＲＯＭ５１には、電動モータ４０を制御するためにＣＰＵ５０が実行する処理の手順を示すモータ制御プログラム５１０が記憶されている。このモータ制御プログラム５１０には、操舵エンド状態を検出するための操舵エンド状態検出プログラム５１１が含まれる。また、ＥＥＰＲＯＭ５２には、トルクセンサ２４によって検出される操舵トルクと電動モータ４０が発生すべきトルクとの関係を示すアシストマップ５２０が記憶されている。アシストマップ５２０には、例えば操舵トルクに比例して電動モータ４０に供給すべき電流が増大する特性情報が記録されている。

内部バス５００には、図略のインタフェース回路を介してトルクセンサ２４の出力信号及び車速センサ１０１の出力信号が供給される。また、内部バス５００には、モータ駆動回路５４でスイッチングされる電源電圧（例えばバッテリーの電圧）を測定する電源電圧センサ５６の出力信号が図略のインタフェース回路を介して供給される。

ＣＰＵ５０は、モータ制御プログラム５１０に従って動作し、トルクセンサ２４によって検出される操舵トルク、及び電源電圧センサ５６によって検出される電源電圧等に基づいて電動モータ４０に供給すべき電流指令値を演算し、この電流指令値に応じた信号をモータ駆動回路５４に出力する。また、ＣＰＵ５０は、電流センサ５５によって検出されるモータ電流の電流値をモニタし、電流指令値に応じたモータ電流が電動モータ４０に供給されるよう、フィードバック制御を行う。

図３は、ＥＣＵ５の機能ブロック図である。ＥＣＵ５は、モータ制御プログラム５１０を実行することにより、電流指令値演算部５０１，電流制限部５０２，減算部５０３，ＰＩ制御部５０４，操舵速度推定部５０５，及び操舵エンド状態検出部５０６として機能する。

トルクセンサ２４から出力された信号によって検出された操舵トルク値Ｔは、電流指令値Ｉ_ｒｅｆを演算する電流指令値演算部５０１に入力される。電流指令値演算部５０１は、入力された操舵トルク値Ｔに基づいてＥＥＰＲＯＭ５２に記憶されたアシストマップ５２０を参照し、電動モータ４０に供給する電流の制御目標値である電流指令値Ｉ_ｒｅｆを算出する。

電流制限部５０２は、後述する操舵エンド状態検出部５０６の検出結果に基づいて、操舵エンド状態検出部５０６が操舵エンド状態を検出した場合に電流指令値Ｉ_ｒｅｆを低減補正する。電流指令値Ｉ_ｒｅｆは減算部５０３に入力され、減算部５０３にて電流センサ５５によって検出されるモータ電流値Ｉｍと電流制限部５０２から出力される電流指令値Ｉ_ｒｅｆとの偏差ΔＩが演算される。

この偏差ΔＩは、ＰＩ制御部５０４に入力され、ＰＩ制御部５０４において偏差ΔＩを比例積分処理した電圧補償量Ｖ_ｒｅｆが演算される。この電圧補償量Ｖ_ｒｅｆは、モータ駆動回路５４に入力され、モータ駆動回路５４においてＰＷＭ制御されたモータ電流が電動モータ４０に供給される。電動モータ４０に供給されるモータ電流のモータ電流値Ｉｍは、電流センサ５５で検出されて減算部５０３にフィードバックされる。

操舵速度推定部５０５は、電源電圧センサ５６によって検出した電源電圧値Ｖｍ，モータ駆動回路５４に入力される電圧補償量Ｖ_ｒｅｆ，及びモータ電流値Ｉｍに基づいて、ステアリングホイール１０の操舵速度ωを推定する。この推定は、例えば電動モータ４０の回転に伴って電機子の巻線に作用する逆起電力を演算することによって行うことができる。つまり、ステアリングホイール１０の操舵速度ωは、電動モータ４０の回転速度に比例し、電動モータ４０の電機子には、電動モータ４０の回転速度に応じた逆起電力が作用するので、電動モータ４０の巻線に印加する電圧（実効値）に対してモータ電流値Ｉｍが小さい場合には、電動モータ４０の回転速度に応じた逆起電力が発生しているとみなすことができる。すなわち、電源電圧値Ｖｍ，電圧補償量Ｖ_ｒｅｆ，及びモータ電流値Ｉｍの相互の関係に基づいて、ステアリングホイール１０の操舵速度ωを推定することができる。

操舵エンド状態検出部５０６は、ステアリングホイール１０の操舵速度ω（推定値），操舵トルク値Ｔ，及び車速センサ１０１によって検出された車速Ｖに基づいて、操舵エンド状態を検出する。操舵エンド状態検出部５０６は、操舵エンド状態を検出すると、検出信号ＤＳを電流制限部５０２に出力する。電流制限部５０２は、検出信号ＤＳが入力されると、電流指令値Ｉ_ｒｅｆを低減補正する。すなわち、ＥＣＵ５は、操舵エンド状態検出部５０６によって操舵エンド状態を検出したとき、電動モータ４０に供給する電流を低減する。操舵エンド状態検出部５０６は、本発明の検知手段の一例である。

操舵エンド状態検出部５０６は、トルクセンサ２４によって検出される操舵トルク値Ｔの時間当たりの増加量が所定値以上となった後、所定時間継続して、次に述べる第１〜第３の条件が満たされることを条件として操舵エンド状態を検出する。第１の条件は、ステアリングホイール１０の操舵速度ωが所定値以下であることである。第２の条件は、トルクセンサ２４によって検出される操舵トルク値Ｔが所定値以上であることである。また、第３の条件は、車速が所定値以下であることである。

ここで、操舵トルク値Ｔの時間当たりの増加量が所定値以上となった後に所定時間継続して第１〜第３の条件が満たされることを条件とする意義、及び第１〜第３の条件の意義について、図４を参照して説明する。

図４は、ステアリングホイール１０を中立位置から右方向に操舵エンド状態まで操舵し、その後左方向に操舵エンド状態まで操舵し、その後さらに右方向に操舵エンド状態まで操舵した際の操舵角と操舵トルク値Ｔとの関係を示すグラフである。

このグラフに示すように、ステアリングホイール１０を右方向又は左方向に操舵すると、特に操舵トルク値Ｔの大きさがグラフの縦軸に示すＴ_１，Ｔ_２以上となった後において、操舵角が実質的に変化していないにもかかわらず、操舵トルク値Ｔが急激に増大している。つまり、操舵エンド状態となったとき、操舵トルク値Ｔの絶対値が急激に大きくなる。これは、運転者がステアリングホイール１０の回転操作してラック軸３が軸方向移動している最中にボールジョイントソケット３２がラックハウジング３０の左側の端部３０ａに当接し、運転者が操舵トルクをステアリングホイール１０に加えているにもかかわらず、ステアリングホイール１０が回転しなくなるためである。よって、本実施の形態では、操舵エンド状態であることを検出するにあたり、操舵トルク値Ｔの時間当たりの増加量が所定値以上であることを１つの必須条件としている。

ただし、操舵トルク値Ｔの絶対値が急激に大きくなる現象は、例えば運転者が危険回避のために急ハンドルを切った場合にも発生し得るため、本実施の形態では、操舵トルク値Ｔの時間当たりの増加量が所定値以上となった後、所定時間継続して第１〜第３の条件が満たされることを条件として操舵エンド状態を検出している。

上記の第１の条件は、操舵エンド状態ではさらなるステアリングホイール１０の回転操作を行うことができないので、ステアリングホイール１０の操舵速度ωが所定値以下であることを操舵エンド状態であると判定するための条件としたものである。なお、ステアリングホイール１０の操舵速度ωが所定値以下であることは、電動モータ４０の回転速度が所定値以下であることと同義である。

上記の第２の条件は、所定値以上の操舵トルクがステアリングシャフト２に加わっているにもかかわらずステアリングホイール１０が回転していない場合に限り操舵エンド状態であると判定すべく、トルクセンサ２４によって検出される操舵トルク値Ｔが所定値以上であることを条件としたものである。

なお、トルクセンサ２４によって検出される操舵トルク値Ｔが所定値以上であることを、電流指令値演算部５０１で演算される電流指令値Ｉ_ｒｅｆあるいは電流センサ５５で検出される電流値が許容される最大電流値であることによって操舵トルク値Ｔが所定値以上であると判定してもよい。ここで、許容される最大電流値とは、その時点において電動モータ４０に供給することができる最大の電流値であり、例えば電動モータ４０の温度等によって変動し得る値である。

つまり、操舵補助機構４がステアリングシャフト２に付与する操舵補助力は、トルクセンサ２４によって検出される操舵トルク値Ｔに略比例するので、電流指令値演算部５０１で演算される電流指令値Ｉ_ｒｅｆ、又は電流センサ５５で検出される電流値を指標値として、第２の条件が満たされているか否かを判断してもよい。

上記の第３の条件は、操舵エンド状態までステアリングホイール１０が操舵されるのは、通常、駐車スペースからの出し入れ等の低速時であるため、車速が所定値以下であることを条件としたものである。

これにより、例えば運転者が危険回避のために急ハンドルを切った場合等に誤って操舵エンド状態であると判定し、操舵補助力を低減してしまうことを回避することが可能となる。

なお、第２及び第３の条件を設けることによって、より正確に操舵エンド状態を検出することが可能となるが、第２及び第３の条件は必ずしも必須ではなく、これら両条件の一方又は両方を省略してもよい。つまり、操舵トルク値Ｔの時間当たりの増加量が所定値以上となった後、所定時間継続して第１の条件が満たされている場合に、操舵エンド状態であると判定してもよい。あるいは、操舵トルク値Ｔの時間当たりの増加量が所定値以上となった後、所定時間継続して第１の条件及び第２の条件が満たされている場合に、操舵エンド状態であると判定してもよい。もしくは、操舵トルク値Ｔの時間当たりの増加量が所定値以上となった後、所定時間継続して第１の条件及び第３の条件が満たされている場合に、操舵エンド状態であると判定してもよい。

以下、ＣＰＵ５０が操舵エンド状態検出部５０６として実行する処理について、具体例を挙げてより詳細に説明する。

図５は、ＣＰＵ５０が操舵エンド状態検出部５０６として実行する処理（操舵エンド状態検出プログラム５１１）の具体的な一例を示すフローチャートである。ＣＰＵ５０は、このフローチャートに示す処理を所定の制御周期（本実施の形態では４ｍｓ）ごとに繰り返し実行する。なお、以下に述べる各フラグ及び変数は、ＥＣＵ５の立ち上がり時（例えばイグニッションオン時）に初期化（フラグはオフ状態、変数は０に設定）されているものとする。

ＣＰＵ５０は、まず、第２フラグＦ_２がオフ状態であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。第２フラグＦ_２は、前述の第１〜第３の条件が所定時間継続して満たされているかを判定しているときに後述する処理でオン状態に設定されるフラグである。

第２フラグＦ_２がオフ状態である場合（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ５０は、トルクセンサ２４によって検出された操舵トルク値Ｔと、前回の制御周期における操舵トルク値Ｔを示す前回値Ｔａとの差の絶対値を演算し、この演算結果を変数ΔＴに代入する（ステップＳ１１）。このΔＴは、操舵トルク値Ｔの微分値に相当する。

次に、ＣＰＵ５０は、操舵トルク値Ｔを前回値Ｔａに代入し（ステップＳ１２）、ΔＴが所定値Ｔ_ｒｅｆ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。ΔＴが所定値ΔＴ_ｒｅｆ以上である場合（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ５０は、第１フラグＦ_１がオン状態であるか否かを判定し（ステップＳ１４）、第１フラグＦ_１がオン状態でない場合（Ｓ１４：Ｎｏ）には、第１フラグＦ_１をオン状態にする（ステップＳ１５）。ここで、所定値ΔＴ_ｒｅｆは、ステアリングホイール１０が最大操舵角まで操舵されてラック軸３の端部に固定されたボールジョイントソケット３２がラックハウジング３０の端部３０ａに当接した際に発生し得る１制御周期あたりのΔＴに対応する値である。

次に、ＣＰＵ５０は、第１カウンタＣＴ_１に１を加算（インクリメント）し（ステップＳ１６）、第１カウンタＣＴ_１が所定値ＣＴ_１ｒｅｆであるか否かを判定する（ステップＳ１７）。第１カウンタＣＴ_１が所定値ＣＴ_１ｒｅｆである場合（Ｓ１７：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ５０は、第２フラグＦ_２をオン状態にする（ステップＳ１８）。

ここで、所定値ＣＴ_１ｒｅｆは、第２フラグＦ_２をオン状態にするにあたり、ΔＴが所定値Ｔ_ｒｅｆ以上である状態が継続する時間を規定するものである。つまり、本実施の形態では、ΔＴが所定値Ｔ_ｒｅｆ以上である状態が所定時間（例えば０．１秒）継続した場合に、第２フラグＦ_２をオン状態とするようにしている。例えば前述のように制御周期が４ｍｓである場合には、所定値ＣＴ_１ｒｅｆを「２５」とすることにより、ΔＴが所定値Ｔ_ｒｅｆ以上である状態が０．１秒間（＝４ｍｓ×２５）継続した場合に、第２フラグＦ_２がオン状態となる。ただし、ΔＴが１回でも所定値Ｔ_ｒｅｆ以上となった場合に第２フラグＦ_２をオン状態とするようにしてもよい。

また、ＣＰＵ５０は、第１カウンタＣＴ_１が所定値ＣＴ_１ｒｅｆでない場合（ステップＳ１７：Ｎｏ）、又はステップＳ１８の処理の後、操舵エンド状態検出部５０６としての処理を一旦終了する。

一方、ステップＳ１３の判定処理でΔＴが所定値Ｔ_ｒｅｆ以上でない場合（Ｓ１３：Ｎｏ）、ＣＰＵ５０は、第１フラグＦ_１がオン状態であるか否かを判定する（ステップＳ１９）。第１フラグＦ_１がオン状態である場合（Ｓ１９：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ５０は、第１カウンタＣＴ_１を０にリセットし（ステップＳ２０）、第１フラグＦ_１をオフ状態にする（ステップＳ２１）。このステップＳ２０，Ｓ２１の処理は、例えばΔＴが所定値Ｔ_ｒｅｆ以上である状態が所定時間継続する前に、ΔＴが所定値Ｔ_ｒｅｆ未満となった場合に実行される処理である。

また、ＣＰＵ５０は、ステップＳ１９の判定処理で第１フラグＦ_１がオフ状態である場合（Ｓ１９：Ｎｏ）、又はステップＳ２１の処理の後、操舵エンド状態検出部５０６としての処理を一旦終了する。

ＣＰＵ５０は、ステップＳ１０の判定処理で第２フラグＦ_２がオン状態である場合（Ｓ１０：Ｎｏ）、ステアリングホイール１０の操舵速度ωが所定値ω_ｒｅｆ以下であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。この所定値ω_ｒｅｆは、操舵エンド状態におけるステアリングホイール１０の操舵速度ωに対応した値であり、実質的にステアリングホイール１０及び電動モータ４０が停止している場合にステップＳ２２の判定結果がＹｅｓとなる値である。ただし、電動モータ４０の電機子の巻線に作用する逆起電力に基づいてステアリングホイール１０の操舵速度ωを推定する場合には、操舵速度ωの誤差を見込んで、例えば電動モータ４０の角速度が６０ｒａｄ／秒以下である場合に、ステップＳ２２の判定結果がＹｅｓとなるように所定値ω_ｒｅｆを設定するとよい。このステップＳ２２の判定条件は、前述の第１の条件に対応するものである。

ステアリングホイール１０の操舵速度ωが所定値ω_ｒｅｆ以下である場合（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ５０は、操舵トルク値Ｔが所定値Ｔ_ｒｅｆ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。ここで、所定値Ｔ_ｒｅｆは、ステアリングホイール１０が最大操舵角まで操舵されてラック軸３の端部に固定されたボールジョイントソケット３２がラックハウジング３０の端部３０ａに当接した際に発生し得る操舵トルク値Ｔに相当し得る値であり、例えば図４の縦軸に示すＴ_１，Ｔ_２の絶対値を所定値Ｔ_ｒｅｆとすることができる。このステップＳ２３の判定条件は、前述の第２の条件に対応するものである。

操舵トルク値Ｔが所定値Ｔ_ｒｅｆ以上である場合（Ｓ２３：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ５０は、車速Ｖが所定値Ｖ_ｒｅｆ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。ここで、所定値Ｖ_ｒｅｆは、車両の駐車スペースからの出し入れ等の低速時における車速Ｖに相当する値であり、例えば時速１０ｋｍに設定することができる。このステップＳ２４の判定条件は、前述の第３の条件に対応するものである。

車速Ｖが所定値Ｖ_ｒｅｆ以上である場合（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ５０は、第２カウンタＣＴ_２に１を加算（インクリメント）し（ステップＳ２５）、第２カウンタＣＴ_２が所定値ＣＴ_２ｒｅｆであるか否かを判定する（ステップＳ２６）。第２カウンタＣＴ_２が所定値ＣＴ_２ｒｅｆである場合（Ｓ２６：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ５０は、電流制限部５０２（図３に示す）に付与する検出信号ＤＳをオン状態にする。これにより、電流制限部５０２は、電流指令値Ｉ_ｒｅｆを低減補正する。この電流指令値Ｉ_ｒｅｆを低減補正は、例えば電流指令値Ｉ_ｒｅｆを予め定められた所定値以下に制限することにより行われる。また、例えば補正前の電流指令値Ｉ_ｒｅｆに１未満の係数を乗じて補正後の電流指令値Ｉ_ｒｅｆとしてもよい。

ここで、所定値ＣＴ_２ｒｅｆは、検出信号ＤＳをオン状態にするにあたり、ステップＳ２２〜Ｓ２４の条件（前述の第１〜第３の条件）が満たされている状態が継続する時間を規定するものである。つまり、本実施の形態では、ステップＳ２２〜Ｓ２４の条件が全て満たされている状態が所定時間（例えば０．５秒）継続した場合に、検出信号ＤＳをオン状態とするようにしている。例えば前述のように制御周期が４ｍｓである場合には、所定値ＣＴ_２ｒｅｆを「１２５」とすることにより、ステップＳ２２〜Ｓ２４の条件が全て満たされている状態が０．５秒間（＝４ｍｓ×１２５）継続した場合に、検出信号ＤＳをオン状態となり、電流制限部５０２によって電流指令値Ｉ_ｒｅｆが低減補正される。すなわち、電動モータ４０に供給される電流が低減される。

一方、ＣＰＵ５０は、第２カウンタＣＴ_２が所定値ＣＴ_２ｒｅｆでない場合（Ｓ２６：Ｎｏ）、検出信号ＤＳをオン状態にすることなく操舵エンド状態検出部５０６としての処理を一旦終了する。

また、ＣＰＵ５０は、ステップＳ２２〜Ｓ２４の何れかの判定の結果がＮｏであった場合、第２カウンタＣＴ_２を０にリセットし（ステップＳ２８）、第２フラグＦ_２をオフ状態にして（ステップＳ２９）、操舵エンド状態検出部５０６としての処理を一旦終了する。このステップＳ２８，Ｓ２９の処理は、ステップＳ２２〜Ｓ２４の条件が全て満たされている状態が０．５秒間継続する前に、ステップＳ２２〜Ｓ２４の何れかの条件が満たされなくなった場合に実行される処理である。

以上の処理により、操舵トルク値Ｔの時間当たりの増加量が所定値以上となった後、所定時間継続して第１〜第３の条件が満たされることを条件として操舵エンド状態が検出される。

[実施の形態の効果]
以上説明した実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。

（１）ラック軸３の端部に固定されたボールジョイントソケット３２がラックハウジング３０の端部３０ａに当接した際に特徴的に表れる操舵トルク値Ｔの急激な増加を条件として操舵エンド状態を検出するので、精度よく操舵エンド状態を検出することができる。

（２）ステアリングホイール１０の操舵速度ωが所定値以下であることをさらなる条件として操舵エンド状態を検出するので、さらに精度よく操舵エンド状態を検出することができる。

（３）操舵トルクが所定値以上であることをさらなる条件として操舵エンド状態を検出するので、より精度よく操舵エンド状態を検出することができる。

（４）車速が所定値以下であることをさらなる条件として操舵エンド状態を検出するので、より一層精度よく操舵エンド状態を検出することができる。

以上、本発明の電動パワーステアリング装置を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。

１…電動パワーステアリング装置、１ａ…ラックアンドピニオン機構、２…ステアリングシャフト、３…ラック軸、４…操舵補助機構、１０…ステアリングホイール、１１…タイロッド、１２…ブーツ、２１…コラムシャフト、２２…中間シャフト、２３…ピニオンシャフト、２４…トルクセンサ、３０…ラックハウジング、３０ａ…端部、３１…ラック歯、３２…ボールジョイントソケット、４０…電動モータ、４１…ウォームホイール、５４…モータ駆動回路、５５…電流センサ、５６…電源電圧センサ、１００…転舵輪、１０１…車速センサ、２０１，２０２…自在継手、２１１…トーションバー、２３１…ピニオン歯、４０１…ウォーム、５００…内部バス、５０１…電流指令値演算部、５０２…電流制限部、５０３…減算部、５０４…ＰＩ制御部、５０５…操舵速度推定部、５０６…操舵エンド状態検出部、５１０…モータ制御プログラム、５１１…操舵エンド状態検出プログラム、５２０…アシストマップ

Claims (3)

1. 車両のステアリングホイールに連結されたピニオン軸、及び前記ピニオン軸のピニオン歯に噛み合うラック歯を有するラック軸を有する操舵機構と、
   前記ラック軸の一部を収容し、前記ラック軸の端部に固定された当接部材との軸方向の当接によって前記ラック軸の軸方向移動を規制する筒状のラックハウジングと、
   前記ステアリングホイールに加わる操舵トルクを検出するトルクセンサと、
   前記操舵機構に操舵補助力を付与する電動モータと、
   前記操舵トルクに基づいて前記電動モータを制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記当接部材の当接により前記ラック軸の軸方向移動が規制された操舵エンド状態であることを検知する検知手段を有し、前記検知手段によって前記操舵エンド状態を検知したとき、前記電動モータに供給する電流を低減し、
   前記検知手段は、前記トルクセンサによって検出される操舵トルクの時間当たりの増加量が所定値以上となった後、所定時間継続して前記ステアリングホイールの操舵速度が所定値以下であることを条件として、前記操舵エンド状態を検知する
   電動パワーステアリング装置。
2. 前記検知手段は、前記トルクセンサによって検出される操舵トルクの時間当たりの増加量が所定値以上となった後、所定時間継続して前記トルクセンサによって検出される操舵トルクが所定値以上であることをさらなる条件として、前記操舵エンド状態を検知する、
   請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記制御部は、前記トルクセンサによって検出される操舵トルクの時間当たりの増加量が所定値以上となった後、所定時間継続して車速が所定値以下であることをさらなる条件として、前記操舵エンド状態を検知する、
   請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。

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