JP2015127194A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操舵に係る中立位置付近であっても、車両の挙動を安定させながら快適な操舵フィーリングをもって、操舵ハンドルの操舵を遂行する。
【解決手段】第１の電動パワーステアリング装置１１Ａは、運転者が入力した操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ２５、操舵ハンドル１３の操舵角を検出する操舵角センサ２６、操舵ハンドル１３の操舵に係る補助力を与える操舵補助モータ２７、及び、操舵トルク及び操舵角に基づいて操舵補助モータ２７の駆動制御を行う駆動制御部６３を備える。駆動制御部６３は、操舵角センサ２６により検出される操舵角、及び、操舵角の変化に関連付けられる操舵反力に関するヒステリシス特性に基づいて、操舵補助モータ２７の駆動制御を行う。操舵角センサ２６は、操舵トルクセンサ２５の一部を構成するトーションバー部２０よりも、転舵車輪４１ａ，４１ｂの側に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、運転者による操舵部材の操舵に係る補助力を操舵補助モータの駆動によって与える電動パワーステアリング装置に関する。

従来、運転者が操向ハンドルなどの操舵部材を操舵する際の身体的な負担を軽減するために、運転者による操舵部材の操舵に係る補助力を操舵補助モータの駆動によって与える電動パワーステアリング装置が知られている。

特許文献１に係る電動パワーステアリング装置では、モータ制御手段は、操舵トルクセンサによって検出される操舵トルクを第１所定値（例えばゼロ）となるように制御する第１制御手段と、操舵角センサによって検出される操舵角に基づいて、操舵トルクセンサによって検出される操舵トルクを前記第１所定値よりも大きい第２所定値になるように制御する第２制御手段とを備える。前記モータ制御手段は、前記第１制御手段の出力と前記第２制御手段の出力とに基づいて操舵補助モータの駆動を制御する。

特許文献１に係る電動パワーステアリング装置によれば、操舵感の低下を抑止しつつ、同装置の開発工数を低減させることができる。

特開２０１２−１６２２１０号公報

しかしながら、特許文献１に係る電動パワーステアリング装置では、操舵角が切り増しされている際及び切り戻しされている際の、操舵角の変化に関連付けられる操舵反力に関し、切り増し時及び切り戻し時での軌跡が相互に異なるヒステリシス特性を積極的に付与することについては開示も示唆もない。そのため、特許文献１に係る電動パワーステアリング装置では、操舵に係る中立位置付近において、操舵フィーリングが損なわれると共に車両の挙動が安定せず、運転者に違和感を抱かせるおそれがあった。

本発明は、前記の課題を解決するためになされたものであり、操舵に係る中立位置付近であっても、車両の挙動を安定させながら快適な操舵フィーリングをもって、操舵部材の操舵を遂行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。

上記目的を達成するために、（１）に係る発明は、車両の転舵車輪を転舵する際に運転者により操作される操舵部材と、前記操舵部材に設けた操舵軸に対して運転者が入力した操舵トルクを、当該操舵軸の少なくとも一部を成すトーションバー部の捩れ情報に基づき検出する操舵トルク検出部と、前記操舵部材に係る操舵角を検出する操舵角検出部と、運転者による前記操舵トルクを調整するために前記操舵部材の操舵に係る補助力を与える操舵補助モータと、少なくとも、前記操舵トルク検出部により検出される前記操舵トルク、及び、前記操舵角検出部により検出される前記操舵角に基づいて前記操舵補助モータの駆動制御を行う駆動制御部と、を備える。

前記駆動制御部は、前記操舵角が切り増しされている際及び切り戻しされている際の、当該操舵角の変化に関連付けられる、前記操舵補助モータの駆動により生じる操舵反力に関するヒステリシス特性を記憶する操舵反力特性記憶部を有し、当該操舵角及び前記操舵反力特性記憶部に記憶された前記ヒステリシス特性に基づいて、前記操舵補助モータの駆動制御を行う。

（１）に係る発明によれば、駆動制御部は、操舵角及び操舵反力特性記憶部に記憶されたヒステリシス特性に基づいて操舵補助モータの駆動制御を行うため、操舵に係る中立位置付近であっても、車両挙動の安定性に寄与する特性の操舵反力が与えられる。その結果、車両の挙動を安定させながら快適な操舵フィーリングをもって、操舵部材の操舵を遂行することができる。

ただし、前記のように操舵反力に関するヒステリシス特性を設定しても、前記トーションバー部の捩り剛性が、例えば、車両の安定走行を維持するための基準閾値と比べて低い場合には、前記操舵部材の操舵方向と前記転舵車輪の転舵方向とが逆になる（一致しない）事態を招く懸念が残る。

こうした懸念を払拭するために、（１）に係る発明では、前記操舵角検出部は、前記操舵トルク検出部（トーションバー部）よりも前記転舵車輪の側に近接して設けられている。この場合、前記転舵車輪は、動きにくくなる傾向を示すのに対し、前記操舵部材は、前記トーションバー部の捩り剛性が前記基準閾値と比べて低いため、前記転舵車輪と比べて、その動きにくさが緩和される。

したがって、（１）に係る発明によれば、前記トーションバー部の捩り剛性が前記基準閾値と比べて低い場合であっても、前記操舵部材の操舵方向と前記転舵車輪の転舵方向とが逆になる（一致しない）事態を未然に回避することができるため、車両の挙動を安定させながら快適な操舵フィーリングをもって、操舵部材の操舵を遂行することができる。

（１）に係る発明では、操舵反力に関するヒステリシス特性を設定し、かつ、前記トーションバー部の捩り剛性が前記基準閾値と比べて低い場合において、前記操舵部材の操舵方向と、前記転舵車輪の転舵方向とが一致しない事態を招く懸念を払拭するために、前記操舵角検出部を、前記操舵トルク検出部（トーションバー部）よりも前記転舵車輪の側に近接して設ける構成を採用している。

しかし、例えばレイアウト上の制約などから、（１）に係る発明の構成を採用することができずに、前記操舵角検出部を、前記操舵トルク検出部（トーションバー部）よりも前記操舵部材の側に近接して設ける構成を採用せざるを得ないケースも想定される。かかるケースにおいても、車両挙動の安定化及び操舵フィーリングの快適性を確保することが強く要請される。

そうした観点から、（２）に係る発明は、（１）に係る発明と同様に、車両の転舵車輪を転舵する際に運転者により操作される操舵部材と、前記操舵部材に設けた操舵軸に対して運転者が入力した操舵トルクを、当該操舵軸の少なくとも一部を成すトーションバー部の捩れ情報に基づき検出する操舵トルク検出部と、前記操舵部材に係る操舵角を検出する操舵角検出部と、運転者による前記操舵トルクを調整するために前記操舵部材の操舵に係る補助力を前記操舵軸を介して与える操舵補助モータと、少なくとも、前記操舵トルク検出部により検出される前記操舵トルク、及び、前記操舵角検出部により検出される前記操舵角に基づいて前記操舵補助モータの駆動制御を行う駆動制御部と、を備える。

ただし、（２）に係る発明では、前記操舵角検出部の設けられる位置が、（１）に係る発明とは異なっている。すなわち、（２）に係る発明では、前記操舵角検出部は、前記操舵軸のうち前記操舵トルク検出部が設けられる位置よりも前記操舵部材の側に設けられている。

また、（２）に係る発明は、前記操舵トルク検出部の検出結果に基づいて前記操舵軸の捩れ角を推定し、該推定した前記操舵軸の捩れ角に基づいて、当該操舵軸の捩れ分を相殺するための前記操舵角の補正量を算出し、前記操舵角検出部により検出される前記操舵角、及び、前記算出された前記操舵角の補正量に基づいて、前記操舵軸の捩れ分が相殺された補正後の操舵角を算出する操舵情報処理部をさらに備える。

前記駆動制御部は、前記操舵角が切り増しされている際及び切り戻しされている際の、前記補正後の操舵角の変化に関連付けられる、前記操舵補助モータの駆動により生じる操舵反力に関するヒステリシス特性を記憶する操舵反力特性記憶部を有し、前記補正後の操舵角及び前記操舵反力特性記憶部に記憶された前記ヒステリシス特性に基づいて、前記操舵補助モータの駆動制御を行う。

（２）に係る発明によれば、操舵角検出部が、操舵軸のうち操舵トルク検出部（トーションバー部）が設けられる位置よりも操舵部材の側に設けられ、駆動制御部は、補正後の操舵角及び操舵反力特性記憶部に記憶されたヒステリシス特性に基づいて操舵補助モータの駆動制御を行うため、操舵に係る中立位置付近であっても、車両挙動の安定性に寄与する特性の操舵反力が与えられる。
その結果、操舵角検出部を、操舵トルク検出部（トーションバー部）よりも操舵部材の側に近接して設ける構成を採用した場合であっても、車両の挙動を安定させながら快適な操舵フィーリングをもって、操舵部材の操舵を遂行することができる。

また、（３）に係る発明は、（１）又は（２）に記載の電動パワーステアリング装置であって、前記ヒステリシス特性において、前記操舵角が中立位置にある際に関連付けられる前記操舵反力は、ゼロ以外の値が設定される、ことを特徴とする。

（３）に係る発明によれば、前記ヒステリシス特性において、操舵角が中立位置にある際に関連付けられる操舵反力は、ゼロ以外の値が設定されるため、（１）又は（２）に係る発明が奏する作用効果に加えて、特に、操舵に係る中立位置付近における操舵フィーリングを向上させることができる。

また、（４）に係る発明は、（１）〜（３）のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置であって、前記トーションバー部の捩り剛性は、車両の安定走行を維持するための基準閾値を超えるような高剛性に設定されている、ことを特徴とする。

（４）に係る発明によれば、前記トーションバー部の捩り剛性は、車両の安定走行を維持するための基準閾値を超えるような高剛性に設定されているため、前記操舵部材の操舵方向と、前記転舵車輪の転舵方向とが一致しない事態を招く懸念を確実に払拭することができる。その結果、車両の挙動を安定させながら快適な操舵フィーリングをもって、操舵部材の操舵をより的確に遂行することができる。

また、（５）に係る発明は、（１）〜（４）のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置であって、前記操舵トルク検出部は、前記トーションバー部に設けられて運転者が入力した操舵トルクを該トーションバー部に非接触で検出する磁歪式トルクセンサからなる、ことを特徴とする。

（５）に係る発明によれば、操舵トルク検出部として磁歪式トルクセンサを採用したため、トーションバー部の捩り剛性を、いわゆるトーションバー式のトルクセンサと比べて大きく設定することができる。その結果、車両の挙動を安定させながら快適な操舵フィーリングをもって、操舵部材の操舵を遂行する効果を高いレベルで実現することができる。

本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、操舵に係る中立位置付近であっても、車両の挙動を安定させながら快適な操舵フィーリングをもって、操舵部材の操舵を遂行することができる。

本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置の周辺部を含むブロック構成図である。 本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置の動作説明に供するフローチャート図である。 本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置の動作説明に供する、操向ハンドルに係る操舵角の変化に関連付けられる操舵反力（操舵反力制御電流）の変化を例示的に表したヒステリシス特性線図である。 本発明の第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置の周辺部を含むブロック構成図である。 本発明の第３実施形態に係る電動パワーステアリング装置の周辺部を含むブロック構成図である。

以下、本発明の複数の実施形態に係る電動パワーステアリング装置について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下に示す図において、共通の機能を有する部材間、又は、相互に対応する機能を有する部材間には、原則として共通の参照符号を付するものとする。また、説明の便宜のため、部材のサイズ及び形状は、変形又は誇張して模式的に表す場合がある。

〔第１の電動パワーステアリング装置１１Ａと連係する第１の操舵装置１０Ａの構成〕
はじめに、本発明の第１実施形態に係る第１の電動パワーステアリング装置１１Ａについて説明する。
ただし、第１の電動パワーステアリング装置１１Ａの説明に先だって、第１の電動パワーステアリング装置１１Ａと連係する第１の操舵装置１０Ａの構成について、図１を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る第１の電動パワーステアリング装置１１Ａの周辺部を含むブロック構成図である。

第１の操舵装置１０Ａは、図１に示すように、操向ハンドル（ステアリングホイール）１３、操舵補助装置１５、転舵装置１７を備える。

本発明の“操舵部材”に相当する操向ハンドル１３は、車両（不図示）の進行方向を、運転者が所望の方向に変えようとする際に操作される部材である。操向ハンドル１３の中央部には、操舵軸１９の一方の端部が連結されている。操舵軸１９は、上部筺体２１における下部、中間部、上部のそれぞれに設けた軸受２３ａ，２３ｂ，２３ｃを介して、上部筺体２１に対して回転自在に支持されている。

筺体２１の内部には、操舵軸１９のうちトーションバー部２０を囲むように、磁歪式の操舵トルクセンサ（本発明の“操舵トルク検出部”に相当する。）２５が設けられている。トーションバー部２０は、操舵トルクセンサ２５の一部を構成する。操舵軸１９には、トーションバー部２０の周方向全周を覆うように、例えばＮｉ−Ｆｅメッキよりなる磁歪膜（不図示）が設けられている。操舵トルクセンサ２５は、操向ハンドル１３を介して操舵軸１９のトーションバー部２０に入力される操舵トルクの大きさを、例えばソレノイド型の第１及び第２コイル２５ａ，２５ｂを用いて、操舵軸１９に対し非接触で検出する機能を有する。

ここで、磁歪式の操舵トルクセンサ２５における操舵トルクの検出原理について説明する。操舵トルクが操舵軸１９のトーションバー部２０に入力されると、トーションバー部２０に捩れが生じて、トーションバー部２０の表面には、張力方向（＋45°方向）及び圧縮方向（−45°方向）の歪みが発生する。このとき、張力方向では透磁率が増加する一方、圧縮方向では透磁率が減少する。この現象を“磁歪効果”と呼ぶ。この磁歪効果により生じる透磁率の変化に係る情報（本発明の“操舵軸の捩れ情報”に相当する。）を取得すれば、操舵トルクの相関値を検出することができる。そこで、透磁率が増加する方向に沿って磁束が通過するように、第１コイル２５ａを設ける。一方、透磁率が減少する方向に沿って磁束が通過するように、第２コイル２５ｂを設ける。

すると、透磁率が増加する方向に沿って磁束が通過するように設けた第１コイル２５ａではインダクタンスが増加する一方、透磁率が減少する方向に沿って磁束が通過するように設けた第２コイル２５ｂではインダクタンスが減少する。第１コイル２５ａと第２コイル２５ｂとをブリッジ接続して、差動増幅回路（不図示）において差動電圧を増幅し出力とする。これにより、操舵トルクに比例した出力電圧、すなわち、操舵トルクの相関値（操舵トルク信号）を検出することができる。

操舵トルクセンサ２５で検出された操舵トルク信号は、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）のような通信媒体２４を介して、後記する電動パワーステアリング制御装置（以下、“ＥＰＳ制御装置”と省略する場合がある。）５１に供給される。

また、操舵軸１９には、操向ハンドル１３の操舵角を検出する操舵角センサ（本発明の“操舵角検出部”に相当する。）２６が設けられている。操舵角センサ２６は、図１に示すように、操舵トルクセンサ２５の一部を構成するトーションバー部２０よりも、後記する転舵車輪４１ａ，４１ｂの側に設けられている。操舵角センサ２６で検出された操舵角信号は、通信媒体２４を介して、ＥＰＳ制御装置５１に供給される。

操舵補助装置１５は、運転者による操向ハンドル１３の操舵に係る補助力を与える機能を有する。操舵補助装置１５は、運転者による操向ハンドル１３の操舵トルクを軽減（手応えの調整を含む）するための補助力（操舵反力）を供給する操舵補助モータ２７と、操舵補助モータ２７の出力軸に設けられたウォームギヤ２９に噛合するウォームホイールギヤ３１とを含んで構成されている。

ウォームホイールギヤ３１は、操舵軸１９のうち、操向ハンドル１３が設けられた一方の端部とは反対側の他方の端部の側に、操舵軸１９を回動中心として設けられている。ウォームホイールギヤ３１は、操舵補助モータ２７の回転力を、操舵軸１９を介して操向ハンドル１３に伝えると共に、転舵装置１７を介して転舵車輪４１ａ，４１ｂに伝える役割を果たす。

トーションバー部２０の捩り剛性は、車両の安定走行を維持するための基準閾値を超えるような高剛性に設定されている。前記トーションバー部２０の捩り剛性に係る前記基準閾値としては、例えば、実車を用いた実験や、実車を用いない模擬実験などを通じて適切な値が設定される。具体的には、前記基準閾値としては、特に限定されないが、例えば５６０Ｎｍ／ｒａｄを採用することができる。

操舵軸１９のうち前記他方の端部には、一対の自在継手３３を直列に介して、ピニオン軸３５が連結されている。ピニオン軸３５は、下部筺体３７における下部及び中間部のそれぞれに設けた軸受３９ａ，３９ｂを介して、下部筺体３７に対して回転自在に支持されている。

転舵装置１７は、操向ハンドル１３及び操舵軸１９を介して入力された運転者の操舵力（操舵トルク）を、転舵車輪４１ａ，４１ｂに伝達する機能を有する。転舵装置１７は、ピニオン軸３５に設けられたピニオンギヤ４３と、ピニオンギヤ４３に噛合するラック歯４５を有して車幅方向に往復運動可能なラック軸４７と、ラック軸４７の両端側にそれぞれ設けられるタイロッド４９ａ，４９ｂと、タイロッド４９ａ，４９ｂをそれぞれ介して回転可能に設けられる転舵車輪４１ａ，４１ｂと、を含んで構成されている。

〔第１の電動パワーステアリング装置１１Ａの構成〕
次に、第１の電動パワーステアリング装置１１Ａの構成について、図１を参照して説明する。
第１の電動パワーステアリング装置１１Ａは、操舵補助装置１５及びＥＰＳ制御装置５１を含んで構成されている。ＥＰＳ制御装置５１は、通信媒体２４に接続されている。通信媒体２４には、前記の操舵トルクセンサ２５及び操舵角センサ２６の他に、自車両の速度（車速）を検出する車速センサ５３、ブレーキペダル（不図示）の踏み込みストロークを検出するブレーキセンサ５５、及び、アクセルペダル（不図示）の踏み込みストロークを検出するアクセルセンサ５７がそれぞれ接続されている。

（ＥＰＳ制御装置５１の構成）
ＥＰＳ制御装置５１は、操舵トルクセンサ２５により検出される操舵トルク信号、操舵角センサ２６により検出される操舵角信号、車速センサ５３により検出される車速信号などの各種信号を参照して、第１の電動パワーステアリング装置１１Ａが発揮する操向ハンドル１３の操舵補助力を制御する機能を有する。ＥＰＳ制御装置５１は、演算処理を行うマイクロコンピュータ、及び、操舵補助モータ２７の駆動制御回路を含む各種の周辺回路を含んで構成される。

詳しく述べると、ＥＰＳ制御装置５１は、操舵情報処理部６１及び駆動制御部６３を備える。

操舵情報処理部６１は、操舵トルクセンサ２５により検出される操舵トルク、及び、操舵角センサ２６により検出される操舵角を含む操舵情報に対して、所要の処理を施す機能を有する。具体的には、操舵情報処理部６１は、時々刻々と変化する、操舵角センサ２６により検出される操舵角に係る情報θh を時間微分する演算処理を施し、当該時間微分値dθh ／dtを出力する。前記時間微分値dθh ／dtは、駆動制御部６３へと送られる。

前記操舵角及び前記時間微分値dθh ／dtは、駆動制御部６３において、例えば図３及び表１に示すように、操向ハンドル１３の現在の操舵状況（操向ハンドル１３が右旋回方向に操舵されているか、又は、左旋回方向に操舵されているか、及び、切り増しか、又は、切り戻しか）を割り出すと共に、割り出した現在の操舵状況において、操舵角に対応する操舵反力（操舵反力制御電流）を、後記するヒステリシス特性に基づいて算出する際に参照される。

前記駆動制御部６３は、少なくとも、操舵トルクセンサ２５により検出される操舵トルク、及び、操舵角センサ２６により検出される操舵角に基づいて、操舵補助モータ２７の駆動制御を行う機能を有する。また、駆動制御部６３は、操舵反力特性記憶部６５を備える。

駆動制御部６３の操舵反力特性記憶部６５には、操向ハンドル１３の操舵角θh が切り増し（操向ハンドル１３の中立位置から離れる操作）されている際及び切り戻し（操向ハンドル１３の中立位置に近づく操作）されている際の、操舵角の変化に関連付けられる、操舵補助モータ２７の駆動により生じる操舵反力に関し、例えば図３に示すような、切り増し時及び切り戻し時での軌跡が相互に異なるヒステリシス特性が記憶されている。

図３に示すヒステリシス特性線図７１は、第１の特性線図７３、及び、第２の特性線図７５を有する。第１の特性線図７３は、図３に示すように、第２の特性線図７５に対して、縦軸（操舵反力制御電流）方向に所定のヒステリシス幅７７だけ平行にシフトした位置関係にある。

第１の特性線図７３は、操向ハンドル１３を右旋回方向において切り増し操作した際の特性線図、及び、操向ハンドル１３を左旋回方向において切り戻し操作した際の特性線図同士を、操向ハンドル１３の操舵角が中立位置（操舵角がゼロの位置）となる部分において接続してなる。

一方、第２の特性線図７５は、操向ハンドル１３を左旋回方向において切り増し操作した際の特性線図、及び、操向ハンドル１３を右旋回方向において切り戻し操作した際の特性線図同士を、操向ハンドル１３の操舵角が中立位置となる部分において接続してなる。

図３に示すヒステリシス特性線図７１では、操舵角θh が中立位置にある際に対応する操舵反力（操舵反力制御電流）は、ゼロ以外の値が記憶されている。操舵反力特性記憶部６５に記憶されたヒステリシス特性は、駆動制御部６３において、操舵補助モータ２７の駆動制御を行う際に参照される。

〔第１の電動パワーステアリング装置１１Ａの動作〕
次に、本発明の第１実施形態に係る第１の電動パワーステアリング装置１１Ａの動作について、図２を参照して説明する。図２は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の動作説明に供するフローチャート図である。

図２に示すステップＳ１１において、操舵情報処理部６１は、操舵トルクセンサ２５により検出される操舵トルク、及び、操舵角センサ２６により検出される操舵角を含む操舵情報を取得する。

ステップＳ１２において、操舵情報処理部６１は、操舵角センサ２６により時々刻々と検出される操舵角に係る情報θh を時間微分する演算を行う。操舵情報処理部６１で演算された時間微分値dθh ／dtは、駆動制御部６３へと送られる。

ステップＳ１３において、駆動制御部６３は、ステップＳ１１で取得された操舵角に係る情報θh 、及び、ステップＳ１２で演算された時間微分値dθh ／dtに基づいて、操向ハンドル１３の現在の操舵状況（操向ハンドル１３が右旋回方向に操舵されているか、又は、左旋回方向に操舵されているか、及び、切り増しか、又は、切り戻しか）を割り出す。

ステップＳ１４において、駆動制御部６３は、ステップＳ１３で割り出した現在の操舵状況において、操舵角θh に対応する操舵反力（操舵反力制御電流）を、操舵反力特性記憶部６５に記憶されたヒステリシス特性を参照して算出する。

ステップＳ１５において、駆動制御部６３は、ステップＳ１３で算出された現在の操舵角θh に対応する操舵反力（操舵反力制御電流）を目標として、操舵補助モータ２７の駆動制御（Proportional Integral Derivative Controller：ＰＩＤ制御）を実行する。その後、ＥＰＳ制御装置５１は、処理の流れをステップＳ１１へと戻し、前記の処理を繰り返し実行させる。

〔第１の電動パワーステアリング装置１１Ａが奏する作用効果〕
次に、第１の電動パワーステアリング装置１１Ａが奏する作用効果について説明する。

運転者が操向ハンドル１３を操舵すると、その操舵力が、操舵軸（トーションバー部２０を含む）１９、一対の自在継手３３、ピニオン軸３５、ピニオンギヤ４３、ラック歯４５を有するラック軸４７、及び、タイロッド４９ａ，４９ｂに順次伝達される。その結果、左右の転舵車輪４１ａ，４１ｂが転舵される。

運転者が操向ハンドル１３を操舵した際に、操舵軸１９に対して運転者が入力した操舵トルクは、操舵軸１９のトーションバー部２０周りに設けた磁歪式の操舵トルクセンサ２５によって検出される。ＥＰＳ制御装置５１は、操舵トルクセンサ２５により検出された操舵トルクに応じて、運転者による操舵トルクの肉体的な負担を軽減（手応えの調整を含む）するように、操舵補助モータ２７の駆動制御を行う。

操舵補助モータ２７の駆動により生じた操舵反力に係るトルクは、ウォームギヤ２９及びウォームホイールギヤ３１を介して操舵軸１９に伝えられると共に、ピニオン軸３５にも伝えられる。その結果、運転者による操向ハンドル１３の操舵力（操舵トルク）が、操舵補助モータ２７の補助力（操舵反力）によって適切に調整される。

仮に、トーションバー部２０の捩り剛性が、前記基準閾値の半分以下程度のように比較的低いケース（例えば、トーションバー式の操舵トルクセンサを採用したケース）では、運転者による操向ハンドル１３の操舵方向とは真逆の方向に、操舵補助モータ２７の回転力が、転舵車輪４１ａ，４１ｂに伝えられるおそれがある。かかるケースでは、操舵に係る中立位置付近において、操舵フィーリングが損なわれると共に車両の挙動が安定せず、運転者に違和感を抱かせるおそれがあった。

前記のように操舵方向と転舵方向との間に逆転現象が生じる作用機序について、操舵に係る中立位置付近において、操舵角の変化に対して、操舵補助モータ２７の駆動により生じる操舵反力に関するヒステリシス特性が設定されていない（切り増し時及び切り戻し時での軌跡が共通であって、操舵に係る中立位置付近の操舵反力に係る軌跡が原点を通る：例えば、図３の一点鎖線で示す特性線図７４を参照）例をあげて説明する。

前記のように、トーションバー部２０の捩り剛性が低く、かつ、切り増し時及び切り戻し時での軌跡が相互に異なるヒステリシス特性（例えば図３の実線で示すヒステリシス特性線図７１参照）が設定されていない場合には、操舵に係る中立位置付近において、操舵及び車両挙動が安定しないという課題があった。

そこで、第１の観点（請求項１に対応）に基づく第１の電動パワーステアリング装置１１Ａでは、駆動制御部６３は、操舵角が切り増しされている際及び切り戻しされている際の、当該操舵角の変化に関連付けられる、操舵補助モータ２７の駆動により生じる操舵反力に関するヒステリシス特性を記憶する操舵反力特性記憶部６５を有し、当該操舵角及び前記操舵反力特性記憶部６５に記憶されたヒステリシス特性に基づいて、操舵補助モータ２７の駆動制御を行う、構成を採用することとした。

第１の観点に基づく第１の電動パワーステアリング装置１１Ａによれば、駆動制御部６３は、操舵角及び操舵反力特性記憶部６５に記憶されたヒステリシス特性に基づいて、操舵補助モータ２７の駆動制御を行うため、操舵に係る中立位置付近であっても、車両挙動の安定性に寄与する特性の操舵反力が与えられる。その結果、車両の挙動を安定させながら快適な操舵フィーリングをもって、操舵部材の操舵を遂行することができる。

ところが、前記のように操舵反力に関するヒステリシス特性を設定しても、操舵軸１９の少なくとも一部を成すトーションバー部２０の捩り剛性が、例えば、車両の安定走行を維持するための基準閾値（例えば、５６０Ｎｍ／ｒａｄ程度）と比べて低い場合には、操向ハンドル１３の操舵方向と転舵車輪４１ａ，４１ｂの転舵方向とが逆になる（一致しない）事態を招く懸念が残る。

こうした懸念を除くため、第１の観点に基づく第１の電動パワーステアリング装置１１Ａでは、操舵角センサ（操舵角検出部）２６は、操舵軸１９のうち操舵トルクセンサ（トーションバー部２０）２５が設けられる位置よりも転舵車輪４１ａ，４１ｂの側に近接して設けられている。この場合、転舵車輪４１ａ，４１ｂは、動きにくくなる傾向を示すのに対し、操向ハンドル１３は、トーションバー部２０の捩り剛性が前記基準閾値と比べて低いため、転舵車輪４１ａ，４１ｂと比べて、その動きにくさが緩和される。

したがって、第１の観点に基づく第１の電動パワーステアリング装置１１Ａによれば、操向ハンドル１３の操舵方向と転舵車輪４１ａ，４１ｂの転舵方向とが逆になる（一致しない）事態を未然に回避することができるため、車両の挙動を安定させながら快適な操舵フィーリングをもって、操向ハンドル１３の操舵を遂行することができる。

また、第３の観点（請求項３に対応）に基づく第１の電動パワーステアリング装置１１Ａは、前記ヒステリシス特性において、操舵角が中立位置にある際に関連付けられる操舵反力は、ゼロ以外の値が設定される、構成を採用してもよい。
第３の観点に基づく第１の電動パワーステアリング装置１１Ａによれば、前記ヒステリシス特性において、操舵角θh が中立位置にある際に関連付けられる操舵反力は、ゼロ以外の値が設定される（例えば図３参照）ため、第１の観点（請求項１）に基づく第１の電動パワーステアリング装置１１Ａが奏する作用効果に加えて、特に、操舵に係る中立位置付近における操舵フィーリングを向上させることができる。

また、第４の観点（請求項４に対応）に基づく第１の電動パワーステアリング装置１１Ａでは、トーションバー部２０の捩り剛性は、車両の安定走行を維持するための基準閾値を超えるような高剛性に設定されている、構成を採用してもよい。

第４の観点に基づく第１の電動パワーステアリング装置１１Ａによれば、トーションバー部２０の捩り剛性は、車両の安定走行を維持するための基準閾値を超えるような高剛性に設定されているため、操向ハンドル１３の操舵方向と転舵車輪４１ａ，４１ｂの転舵方向とが逆になる（一致しない）事態を招く懸念を確実に払拭することができる。その結果、車両の挙動を安定させながら快適な操舵フィーリングをもって、操舵部材の操舵をより的確に遂行することができる。

また、第５の観点（請求項５に対応）に基づく第１の電動パワーステアリング装置１１Ａでは、操舵トルクセンサ（操舵トルク検出部）２５は、操舵軸１９に対し非接触で設けられて運転者が入力した操舵トルクを検出する磁歪式トルクセンサからなる、構成を採用してもよい。

第５の観点に基づく第１の電動パワーステアリング装置１１Ａによれば、操舵トルク検出部として磁歪式のトルクセンサ２５を採用したため、トーションバー部２０の捩り剛性を、例えばトーションバー式のトルクセンサと比べて大きく設定することができる。その結果、車両の挙動を安定させながら快適な操舵フィーリングをもって、操舵部材の操舵を遂行する効果を高いレベルで実現することができる。

〔第２の電動パワーステアリング装置１１Ｂの構成〕
次に、本発明の第２実施形態に係る第２の電動パワーステアリング装置１１Ｂについて、第１の電動パワーステアリング装置１１Ａとの相違点に注目し、図４を参照して説明する。図４は、本発明の第２実施形態に係る第２の電動パワーステアリング装置１１Ｂの周辺部を含むブロック構成図である。

第１の電動パワーステアリング装置１１Ａでは、操舵トルク検出手段として、磁歪式の操舵トルクセンサ２５を採用している。これに対し、第２の電動パワーステアリング装置１１Ｂでは、操舵トルク検出手段として、図４に示すように、トーションバー式の操舵トルクセンサ１０１を採用している。トーションバー式の操舵トルクセンサ１０１では、トーションバー部２０の入力側及び出力側間の相対回転動作量をトルクの大きさに変換することで操舵トルクを検出する。

トーションバー式の操舵トルクセンサ１０１としては、例えば、特開２００３−３２７１３９号公報の段落番号００１８〜００２１に示すような構成を採用すればよい。すなわち、トーションバー式の操舵トルクセンサ１０１は、トーションバー部２０に設けられる。操舵トルクセンサ１０１のトルク検出部は、差動変圧器、及び、トーションバー部２０の軸周りに摺動可能に取付けた円筒状のスライド部材（いずれも不図示）を備える。前記スライド部材は、トーションバー部２０の入力側及び出力側間の相対回転動作に比例して軸線方向に移動するように構成されている。差動変圧器は、前記スライド部材のスライド位置を検出することにより、トーションバー部２０の入力側に作用するトルクの大きさとその作用方向に対応した信号を出力するように動作する。

〔第３の電動パワーステアリング装置１１Ｃの構成〕
次に、本発明の第３実施形態に係る第３の電動パワーステアリング装置１１Ｃについて、第１の電動パワーステアリング装置１１Ａとの相違点に注目し、図５を参照して説明する。図５は、本発明の第３実施形態に係る第３の電動パワーステアリング装置１１Ｃの周辺部を含むブロック構成図である。

第１の電動パワーステアリング装置１１Ａでは、操舵角センサ２６は、図１に示すように、操舵トルクセンサ２５の一部を構成するトーションバー部２０よりも、転舵車輪４１ａ，４１ｂの側に設けられている。これに対し、第３の電動パワーステアリング装置１１Ｃでは、操舵角センサ２６は、図５に示すように、操舵トルクセンサ２５の一部を構成するトーションバー部２０よりも、操向ハンドル１３の側に設けられている。

また、第３の電動パワーステアリング装置１１Ｃでは、操舵情報処理部６１は、基本的には、第１の電動パワーステアリング装置１１Ａと同様に、操舵トルクセンサ２５により検出される操舵トルク、及び、操舵角センサ２６により検出される操舵角を含む操舵情報に対して、所要の処理を施す機能を有する。

ただし、第３の電動パワーステアリング装置１１Ｃでは、操舵情報処理部６１は、操舵トルクセンサ２５の検出結果に基づいて操舵軸（トーションバー部２０）１９の捩れ角を推定し、該推定したトーションバー部２０の捩れ角に基づいて、トーションバー部２０の捩れ分を相殺するための操舵角の補正量を算出し、操舵角センサ２６により検出される操舵角、及び、前記算出された前記操舵角の補正量に基づいて、トーションバー部２０の捩れ分が相殺された補正後の操舵角を算出する機能を有する。

具体的には、補正後の操舵角θg＊1は、次式を用いて得ることができる。
Δθhg＝Ｔdet／Ｋs （式１）
θg＊1＝θh―Δθhg （式２）
ただし、Δθhgは、トーションバー部２０の捩れ分を相殺するための操舵角の補正量である。Ｔdetは、操舵トルクセンサ２５により検出される操舵トルクの検出値である。Ｋsは、予め把握可能なトーションバー部２０の捩り剛性である。θhは、操舵角センサ２６により検出される操舵角の検出値である。

第３の電動パワーステアリング装置１１Ｃでは、駆動制御部６３は、操舵角が切り増しされている際及び切り戻しされている際の、前記補正後の操舵角の変化に関連付けられる、操舵補助モータ２７の駆動により生じる操舵反力に関するヒステリシス特性を記憶する操舵反力特性記憶部６５を有し、前記補正後の操舵角及び前記操舵反力特性記憶部６５に記憶された前記ヒステリシス特性に基づいて、操舵補助モータ２７の駆動制御を行う機能を有する。

〔第３の電動パワーステアリング装置１１Ｃが奏する作用効果〕
次に、第３の電動パワーステアリング装置１１Ｃが奏する作用効果について説明する。

第１の電動パワーステアリング装置１１Ａでは、操舵反力に関するヒステリシス特性を設定し、かつ、トーションバー部２０の捩り剛性が車両の安定走行を維持するための基準閾値と比べて低い場合において、操向ハンドル１３の操舵方向と転舵車輪４１ａ，４１ｂの転舵方向とが逆になる（一致しない）事態を招く懸念を払拭するために、操舵角センサ（操舵角検出部）２６を、操舵トルクセンサ（トーションバー部２０）２５よりも転舵車輪４１ａ，４１ｂの側に近接して設ける構成を採用している。

しかし、例えばレイアウト上の制約などから、第１の電動パワーステアリング装置１１Ａの前記構成を採用することができずに、操舵角センサ（操舵角検出部）２６を、操舵トルクセンサ（トーションバー部２０）２５よりも操向ハンドル（操舵部材）１３の側に近接して設ける構成を採用せざるを得ないケースも想定される。かかるケースにおいても、車両挙動の安定化及び操舵フィーリングの快適性を確保することが強く要請される。

そうした観点（第２の観点：請求項２に対応）から、第３の電動パワーステアリング装置１１Ｃは、第１の電動パワーステアリング装置１１Ａと同様の構成の、操向ハンドル（操舵部材）１３と、操舵トルクセンサ（操舵トルク検出部）２５と、操舵角センサ（操舵角検出部）２６と、操舵補助モータ２７と、駆動制御部６３と、をそれぞれ備える。

ただし、第３の電動パワーステアリング装置１１Ｃでは、操舵角センサ（操舵角検出部）２６の設けられる位置が、第１の電動パワーステアリング装置１１Ａとは異なっている。すなわち、第３の電動パワーステアリング装置１１Ｃでは、操舵角センサ（操舵角検出部）２６は、操舵軸１９のうち操舵トルクセンサ（トーションバー部２０を含む）２５が設けられる位置よりも操向ハンドル（操舵部材）１３の側に設けられている。

また、第３の電動パワーステアリング装置１１Ｃでは、操舵情報処理部６１は、操舵トルクセンサ２５の検出結果に基づいて操舵軸（トーションバー部２０を含む）１９の捩れ角を推定し、該推定した操舵軸（トーションバー部２０を含む）１９の捩れ角に基づいて、操舵軸（トーションバー部２０を含む）１９の捩れ分を相殺するための操舵角の補正量を算出し、操舵角センサ２６により検出される操舵角、及び、前記算出された前記操舵角の補正量に基づいて、操舵軸（トーションバー部２０を含む）１９の捩れ分が相殺された補正後の操舵角を算出する。

また、駆動制御部６３は、操舵角が切り増しされている際及び切り戻しされている際の、前記補正後の操舵角の変化に関連付けられる、操舵補助モータ２７の駆動により生じる操舵反力に関するヒステリシス特性を記憶する操舵反力特性記憶部６５を有し、前記補正後の操舵角及び前記操舵反力特性記憶部６５に記憶された前記ヒステリシス特性に基づいて、操舵補助モータ２７の駆動制御を行う。

第２の観点（請求項２に対応）に基づく第３の電動パワーステアリング装置１１Ｃによれば、操舵角センサ（操舵角検出部）２６が、操舵軸１９のうち操舵トルクセンサ（トーションバー部２０を含む）２５が設けられる位置よりも操向ハンドル（操舵部材）１３の側に設けられ、駆動制御部６３は、補正後の操舵角及び操舵反力特性記憶部６５に記憶されたヒステリシス特性に基づいて操舵補助モータ２７の駆動制御を行うため、操舵に係る中立位置付近であっても、車両挙動の安定性に寄与する特性の操舵反力が与えられる。
その結果、操舵角センサ（操舵角検出部）２６を、操舵トルクセンサ（トーションバー部２０）２５よりも操向ハンドル（操舵部材）１３の側に近接して設ける構成を採用した場合であっても、車両の挙動を安定させながら快適な操舵フィーリングをもって、操向ハンドル（操舵部材）１３の操舵を遂行することができる。

また、第３の電動パワーステアリング装置１１Ｃにおいて、第３の観点（請求項３に対応）に基づく発明の構成を適用してもよい。

第３の観点に基づく第３の電動パワーステアリング装置１１Ｃによれば、前記ヒステリシス特性において、操舵角θh が中立位置にある際に関連付けられる操舵反力は、ゼロ以外の値が設定される（例えば図３参照）ため、第２の観点に基づく第３の電動パワーステアリング装置１１Ｃが奏する作用効果に加えて、特に、操舵に係る中立位置付近における操舵フィーリングを向上させることができる。

また、第３の電動パワーステアリング装置１１Ｃにおいて、第４の観点（請求項４に対応）に基づく発明の構成を適用してもよい。

第４の観点に基づく第３の電動パワーステアリング装置１１Ｃによれば、トーションバー部２０の捩り剛性は、車両の安定走行を維持するための基準閾値を超えるような高剛性に設定されているため、操向ハンドル１３の操舵方向と転舵車輪４１ａ，４１ｂの転舵方向とが逆になる（一致しない）事態を招く懸念を確実に払拭することができる。その結果、車両の挙動を安定させながら快適な操舵フィーリングをもって、操舵部材の操舵をより的確に遂行することができる。

また、第３の電動パワーステアリング装置１１Ｃにおいて、第５の観点（請求項５に対応）に基づく発明の構成を適用してもよい。

第５の観点に基づく第３の電動パワーステアリング装置１１Ｃによれば、操舵トルク検出部として磁歪式のトルクセンサ２５を採用したため、トーションバー部２０の捩り剛性を、例えばトーションバー式のトルクセンサと比べて大きく設定することができる。その結果、車両の挙動を安定させながら快適な操舵フィーリングをもって、操舵部材の操舵を遂行する効果を高いレベルで実現することができる。

〔その他の実施形態〕
以上説明した複数の実施形態は、本発明の具現化の例を示したものである。したがって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。

例えば、本発明の実施形態に係る説明において、操舵軸１９に操舵角センサ２６を設ける例をあげて説明したが、本発明はこの例に限定されない。操舵補助モータ２７の回転位置情報（操舵補助モータ２７に内蔵されたレゾルバにより検出される）を、操向ハンドル１３の操舵角に変換して用いる構成を採用してもよい。

前記のように、操舵補助モータ２７の回転位置情報を、操向ハンドル１３の操舵角に変換して用いる構成を採用した場合、操舵角センサ２６を省略してもよい。この場合において、ウォームギヤ２９及びウォームホイールギヤ３１を含む減速機構の剛性に依存して、操舵軸１９の回転角と、操舵補助モータ２７の出力軸の回転角との間に誤差（捩れ角）が不可避的に生じてしまう。このため、操舵角を高精度に検出することができないという課題があった。

前記課題を解決するために、減速機構の剛性に依存して生じる前記捩れ角を推定し、該推定した減速機構の捩れ角に基づいて、捩れ分を相殺するための操舵角の補正量を算出し、操舵補助モータ２７の回転位置情報に基づく操舵角、及び、前記算出された前記操舵角の補正量に基づいて、減速機構の捩れ分が相殺された補正後の操舵角を算出する構成を採用してもよい。

具体的には、補正後の操舵角θg＊2は、次式を用いて得ることができる。
Δθmg＝Ｔm／Ｋw （式３）
θg＊2＝（θm―Δθmg）／ｎM （式４）
ただし、Δθmgは、減速機構の捩れ分を相殺するための操舵角の補正量である。Ｔmは、操舵補助モータ２７の出力トルク推定値である。Ｋwは、予め把握可能な減速機構の捩り剛性である。θmは、操舵補助モータ２７の回転位置情報に基づく操舵角の検出値である。ｎMは、減速機構の減速比である。
なお、操舵補助モータ２７の出力トルク推定値Ｔmは、操舵補助モータ２７に流れるモータ電流検出値及びトルク定数の積などから適宜推定すればよい。

また、本発明の実施形態に係る説明において、操舵軸１９に対して操舵補助モータ２７の補助力を与える構成を例示して説明したが、本発明はこの例に限定されない。例えば、ピニオン軸３５に対して操舵補助モータ２７の補助力を与える構成や、ラック軸４７に対して操舵補助モータ２７の補助力を与える構成を採用してもよい。

１１Ａ 第１の電動パワーステアリング装置
１１Ｂ 第２の電動パワーステアリング装置
１３ 操向ハンドル（操舵部材）
１９ 操舵軸
２０ トーションバー部
２５ 操舵トルクセンサ（操舵トルク検出部）
２６ 操舵角センサ（操舵角検出部）
２７ 操舵補助モータ
６３ 駆動制御部
６５ 操舵反力特性記憶部

Claims (5)

1. 車両の転舵車輪を転舵する際に運転者により操作される操舵部材と、
   前記操舵部材に設けた操舵軸に対して運転者が入力した操舵トルクを、当該操舵軸の少なくとも一部を成すトーションバー部の捩れ情報に基づき検出する操舵トルク検出部と、
   前記操舵部材に係る操舵角を検出する操舵角検出部と、
   運転者による前記操舵トルクを調整するために前記操舵部材の操舵に係る補助力を前記操舵軸を介して与える操舵補助モータと、
   少なくとも、前記操舵トルク検出部により検出される前記操舵トルク、及び、前記操舵角検出部により検出される前記操舵角に基づいて、前記操舵補助モータの駆動制御を行う駆動制御部と、を備え、
   前記駆動制御部は、前記操舵角が切り増しされている際及び切り戻しされている際の、当該操舵角の変化に関連付けられる、前記操舵補助モータの駆動により生じる操舵反力に関するヒステリシス特性を記憶する操舵反力特性記憶部を有し、当該操舵角及び前記操舵反力特性記憶部に記憶された前記ヒステリシス特性に基づいて、前記操舵補助モータの駆動制御を行い、
   前記操舵角検出部は、前記操舵軸のうち前記操舵トルク検出部が設けられる位置よりも前記転舵車輪の側に設けられている
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 車両の転舵車輪を転舵する際に運転者により操作される操舵部材と、
   前記操舵部材に設けた操舵軸に対して運転者が入力した操舵トルクを、当該操舵軸の少なくとも一部を成すトーションバー部の捩れ情報に基づき検出する操舵トルク検出部と、
   前記操舵部材に係る操舵角を検出する操舵角検出部と、
   運転者による前記操舵トルクを調整するために前記操舵部材の操舵に係る補助力を前記操舵軸を介して与える操舵補助モータと、
   少なくとも、前記操舵トルク検出部により検出される前記操舵トルク、及び、前記操舵角検出部により検出される前記操舵角に基づいて前記操舵補助モータの駆動制御を行う駆動制御部と、を備え、
   前記操舵角検出部は、前記操舵軸のうち前記操舵トルク検出部が設けられる位置よりも前記操舵部材の側に設けられており、
   前記操舵トルク検出部の検出結果に基づいて前記操舵軸の捩れ角を推定し、該推定した前記操舵軸の捩れ角に基づいて、当該操舵軸の捩れ分を相殺するための前記操舵角の補正量を算出し、前記操舵角検出部により検出される前記操舵角、及び、前記算出された前記操舵角の補正量に基づいて、前記操舵軸の捩れ分が相殺された補正後の操舵角を算出する操舵情報処理部をさらに備え、
   前記駆動制御部は、前記操舵角が切り増しされている際及び切り戻しされている際の、前記補正後の操舵角の変化に関連付けられる、前記操舵補助モータの駆動により生じる操舵反力に関するヒステリシス特性を記憶する操舵反力特性記憶部を有し、前記補正後の操舵角及び前記操舵反力特性記憶部に記憶された前記ヒステリシス特性に基づいて、前記操舵補助モータの駆動制御を行う
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
3. 請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置であって、
   前記ヒステリシス特性において、前記操舵角が中立位置にある際に関連付けられる前記操舵反力は、ゼロ以外の値が設定される、
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置であって、
   前記トーションバー部の捩り剛性は、車両の安定走行を維持するための基準閾値を超えるような高剛性に設定されている、
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置であって、
   前記操舵トルク検出部は、前記トーションバー部に設けられて運転者が入力した操舵トルクを該トーションバー部に非接触で検出する磁歪式トルクセンサからなる、
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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