JP2022182491A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】乗員に違和感を与えることなく、劣化判定を精度よく行う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】ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、運転支援制御（操舵制御）が実行されている走行中であって、且つ、タッチセンサ３６によってステアリングホイール５５に対するドライバの把持が検出されていないとき、操舵制御により電動モータ２８による操舵方向が反転し操舵トルクセンサ３２によって操舵トルクの急変を検出してから操舵トルクの急変を再度検出するまでの間の電動モータ２８の回転角θＡをモータ回転角センサ３７の出力に基づいて取得し、回転角θＡと予め設定された基準値θ０の差を劣化角度｜Δθ｜として算出し、劣化角度｜Δθ｜が予め設定された第１の角度閾値θｔｈ１異常であるとき、ギヤ対７０，６１は劣化していると判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、電動モータを用いて操舵トルクを発生させる電動パワーステアリング装置に関する。

従来、自動車等の車両に搭載されるパワーステアリング装置においては、操舵輪が連結された転舵軸を左右に動作させる転舵機構に、電動モータを用いて操舵トルク（モータ操舵トルク）を付与する電動パワーステアリング装置が知られている。この電動パワーステアリング装置は、操舵トルクセンサによってドライバの操舵トルク（ドライバ操舵トルク）が検出されると、ドライバ操舵トルクに応じたモータ操舵トルクを電動モータによりアシストトルクとして発生させる。また、電動パワーステアリング装置は、例えば、車両の運転支援制御を行うための走行制御ユニット等から制御指示値である目標トルクが入力されると、目標トルクに応じたモータ操舵トルクを電動モータにより発生させる。

このような電動パワーステアリング装置では、電動モータに対する良好な制御性を維持するため、経時劣化によるガタ等の異常を検出することが望ましい。劣化による異常を検出するための技術として、例えば、特許文献１には、車両が走行中でなく、車両が停止信号に起因することなく駐車している状態であって、メインスイッチがオン状態にあり、且つ、操舵部材が操舵されていないことを条件として、電動パワーステアリング装置の異常検出を行う技術が開示されている。この特許文献１に開示された技術では、上述の条件を満たす場合に、車輪の路面への接地状態が維持されている範囲内の転舵軸（ラック軸）の移動量の範囲内において、電動モータの回転角と転舵軸の移動量との関係が検出される。そして、転舵軸の移動量が設定移動量である場合の電動モータの回転角が閾値よりも大きい場合には、電動パワーステアリング装置の伝達装置が異常である（劣化している）と判定される。

特開２０１９－１０４４８８号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された劣化判定は、停車中に電動モータを動作させる必要があるため、モータ駆動音等により乗員に違和感を与える虞がある。また、上述の特許文献１に開示された劣化判定は、車輪の路面への接地状態が維持されていることを前提として転舵軸の移動量を計測するため、例えば、低μ路面に車両が停車している場合等には劣化判定を精度よく行うことが困難となる虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、乗員に違和感を与えることなく、劣化判定を精度よく行う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。

本発明の一態様による電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールに入力されたドライバ操舵トルクを転舵軸に伝達する転舵機構と、モータ操舵トルクを発生させる電動モータと、前記モータ操舵トルクを前記転舵軸に伝達するギヤ対と、前記電動モータに対する駆動制御を通じて、ドライバによる前記ステアリングホイールの把持を必要としない操舵制御を実行可能な操舵制御手段と、前記転舵機構に入力されたドライバ操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、ドライバによる前記ステアリングホイールの把持状態を検出する把持状態検出手段と、前記電動モータの回転角を検出するモータ回転角検出手段と、前記ギヤ対の劣化を判定する劣化判定手段と、を備え、前記劣化判定手段は、前記操舵制御が実行されている走行中であって、且つ、前記把持状態検出手段によって前記ステアリングホイールに対する前記ドライバの把持か検出されていないとき、前記操舵制御による前記電動モータによる切り戻しにより操舵方向が反転し前記操舵トルク検出手段によって前記操舵トルクの急変を検出してから前記操舵トルクの急変を再度検出するまでの間の前記電動モータの回転角を前記モータ回転数検出手段の出力に基づいて取得し、前記回転角と予め設定された基準値との差を劣化角度として算出し、前記劣化角度が予め設定された第１の閾値以上であるとき、前記ギヤ対は劣化していると判定するものである。

本発明の電動パワーステアリング装置によれば、乗員に違和感を与えることなく、劣化判定を精度よく行うことができる。

運転支援装置の全体構成図 車両に搭載した運転支援装置の概略構成図 電動パワーステアリング装置の概略構成図 電動モータの操舵トルクと基本電流値の特性の一例を示す説明図 車両の目標経路に対する実走行軌跡の説明図 劣化角度を示す説明図 モータ操舵トルクの伝達系の劣化判定ルーチンを示すフローチャート モータ駆動制御ルーチンを示すフローチャート

以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係り、図１は走行制御システムの全体構成図、図２は車両に搭載した運転支援装置の概略構成図である。先ず、図１，２を参照して、電動パワーステアリング装置５０が搭載される車両（自車両）１の運転支援装置１０について説明する。

運転支援装置１０は、車外の走行環境を認識するためのユニットとして、カメラユニット１１と、ロケータユニット１２と、を有する。また、運転支援装置１０は、走行制御ユニット（以下、「走行＿ＥＣＵ」と称す）２１と、エンジン制御ユニット（以下、「Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ」と称す）２２と、パワーステアリング制御ユニット（以下、「ＰＳ＿ＥＣＵ」と称す）２３と、ブレーキ制御ユニット（以下、「ＢＫ＿ＥＣＵ」と称す）２４と、警報制御ユニット（以下、「警報＿ＥＣＵ」と称す）２５と、を有する。これら各制御ユニット２１～２５は、カメラユニット１１及びロケータユニット１２と共に、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の車内通信回線を介して接続されている。

カメラユニット１１は、例えば、車室内前部の上部中央に固定されている。このカメラユニット１１は、撮像手段であるメインカメラ１１ａおよびサブカメラ１１ｂからなる車載カメラ（ステレオカメラ）と、画像処理ユニット（ＩＰＵ）１１ｃと、第１の走行環境認識部１１ｄと、を有している。

メインカメラ１１ａ及びサブカメラ１１ｂは、例えば、自車両１の前方の実空間（走行環境）をセンシングする自律センサである。これらメインカメラ１１ａ及びサブカメラ１１ｂは、例えば、車幅方向中央を挟んで左右対称な位置に配置され、自車両１の前方領域の走行環境画像を異なる視点からステレオ撮像する。

ＩＰＵ１１ｃは、両カメラ１１ａ，１１ｂで撮像した自車両１の前方走行環境画像情報を所定に画像処理し、対応する対象の位置のズレ量から求めた距離情報を含む前方走行環境画像情報（距離画像情報）を生成する。

第１の走行環境認識部１１ｄは、ＩＰＵ１１ｃから受信した距離画像情報などに基づき、自車両１の周辺の道路を区画する車線区画線を求める。

また、第１の走行環境認識部１１ｄは、自車両１が走行する走行路（自車走行レーン）の左右を区画する区画線の道路曲率[１/ｍ]、および左右区画線間の幅（車線幅）を求める。この道路曲率、および車線幅の求め方は種々知られているが、例えば、第１の走行環境認識部１１ｄは、道路曲率を前方走行環境画像情報に基づき輝度差による二値化処理にて、左右の区画線を認識し、最小二乗法による曲線近似式などにて左右区画線の曲率を所定区間毎に求める。

また、第１の走行環境認識部１１ｄは、距離画像情報に対して所定のパターンマッチングなどを行い、道路に沿って存在するガードレール、縁石、および、自車両１の周辺の道路上に存在する歩行者、二輪車、二輪車以外の車両等の立体物の認識を行う。ここで、第１の走行環境認識部１１ｄにおける立体物の認識では、例えば、立体物の種別、立体物までの距離、立体物の速度、立体物と自車両１との相対速度などの認識が行われる。

ロケータユニット１２は、道路地図上の自車位置を推定するものであり、自車位置を推定するロケータ演算部１３を有している。このロケータ演算部１３の入力側には、自車両１の前後加速度を検出する加速度センサ１４、前後左右各車輪の回転速度を検出する車輪速センサ１５、自車両の角速度または角加速度を検出するジャイロセンサ１６、複数の測位衛星から発信される測位信号を受信するＧＮＳＳ受信機１７など、自車両１の位置（自車位置）を推定するに際して必要とするセンサ類が接続されている。

また、ロケータ演算部１３には、高精度道路地図データベース１８が接続されている。高精度道路地図データベース１８は、ＨＤＤなどの大容量記憶媒体であり、高精度な道路地図情報（ダイナミックマップ）が記憶されている。

ロケータ演算部１３は、地図情報取得部１３ａと、第２の走行環境認識部１３ｂと、を備えている。

地図情報取得部１３ａは、例えばドライバが自動運転に際してセットした目的地に基づき、現在地から目的地までのルート地図情報を高精度道路地図データベース１８に格納されている地図情報から取得する。

また、地図情報取得部１３ａは、取得したルート地図情報（ルート地図上の車線データ）を第２の走行環境認識部１３ｂへ送信する。第２の走行環境認識部１３ｂは、ＧＮＳＳ受信機１７で受信した測位信号に基づいて取得した自車両１の位置座標をルート地図情報上にマップマッチングして、道路地図上の自車位置を推定する。

また、第２の走行環境認識部１３ｂは、トンネル内走行などのようにＧＮＳＳ受信機１７の感度低下により測位衛星からの有効な測位信号を受信することができない環境において、車輪速センサ１５で検出した車輪速に基づき求めた車速、ジャイロセンサ１６で検出した角速度、及び前後加速度センサ１４で検出した前後加速度に基づいて自車位置を推定する自律航法に切換えて、道路地図上の自車位置を推定する。

さらに、第２の走行環境認識部１３ｂは、推定した自車位置を中心とする設定範囲の道路地図情報を、第２の走行環境情報として認識する。この第２の走行環境情報には、例えば、自車走行路（走行車線）を区画する左右の車線区画線、走行車線中央の道路曲率、道路種別等の各種情報が含まれる。

走行＿ＥＣＵ２１は、カメラユニット１１の第１の走行環境認識部１１ｄで認識した第１の走行環境情報、及び、ロケータユニット１２の第２の走行環境認識部１３ｂで認識した第２の走行環境情報などを読み込む。

また、走行＿ＥＣＵ２１の入力側には、モード切換スイッチ３１、操舵トルク検出手段と仕手の操舵トルクセンサ３２、ブレーキセンサ３３、アクセルセンサ３４、ヨーレートセンサ３５、把持状態検出手段としてのタッチセンサ３６等の各種のスイッチ類及びセンサ類が接続されている。

モード切換スイッチ３１は、ドライバが運転支援制御のオン／オフ切換等を行うためのスイッチである。操舵トルクセンサ３２は、ドライバによる運転操作量としての操舵トルクを検出する。ブレーキセンサ３３は、ドライバによる運転操作量としてのブレーキペダルの踏込量を検出する。アクセルセンサ３４は、ドライバによる運転操作量としてのアクセルペダルの踏込量を検出する。ヨーレートセンサ３５は、自車両１に作用するヨーレートを検出する。タッチセンサ３６は、例えば、ステアリングホイール５５に配置されたシート状の感圧センサ、圧力センサ、或いは、容量センサ等によって構成され（図３参照）、ドライバによるステアリングホイール５５の把持状態を検出する。

走行＿ＥＣＵ２１には、運転モードとして、手動運転モードと、運転支援制御のためのモードである第１の運転支援モード及び第２の運転支援モードと、退避モードと、が設定されている。

ここで、手動運転モードとは、ドライバによる保舵（ステアリングホイール５５の把持）を必要とする運転モードであり、例えば、ドライバによるステアリング操作、アクセル操作およびブレーキ操作などの運転操作に従って、自車両１を走行させる運転モードである。

また、第１の運転支援モードも同様に、ドライバによる保舵を必要とする運転モードである。すなわち、第１の運転支援モードは、ドライバによる運転操作を反映しつつ、主として、先行車追従制御（ＡＣＣ：Adaptive Cruise Control）と、現在の走行車線の走行を維持させる車線中央維持（ＡＬＫＣ：Active Lane Keep Centering）制御および車線逸脱抑制（Active Lane Keep Bouncing）制御と、を適宜組み合わせて行う運転モードである。すなわち、第１の運転支援モードは、例えば、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２２、ＰＳ＿ＥＣＵ２３、ＢＫ＿ＥＣＵ２４、警報＿ＥＣＵ２５などの制御を通じて、自車両１を目標走行経路に沿って走行させる、いわば半自動運転モードである。

また、第２の走行制御モードは、ドライバによる保舵、アクセル操作およびブレーキ操作を必要とすることなく、主として、先行車追従制御と、車線中央維持制御および車線逸脱抑制制御とを適宜組み合わせて行う運転モードである。すなわち、第２の運転支援モードは、例えば、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２２、ＰＳ＿ＥＣＵ２３、ＢＫ＿ＥＣＵ２４などの制御を通じて、自車両１を目標ルート（ルート地図情報）に従って走行させる自動運転モードである。

退避モードは、例えば、第２の走行制御モードによる走行中に、当該モードによる走行が継続不能となり、且つ、ドライバに運転操作を引き継ぐことができなかった場合（すなわち、手動運転モード、または、第１の走行制御モードに遷移できなかった場合）に、自車両１を路側帯などに自動的に停止させるためのモードである。

Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２２の出力側には、スロットルアクチュエータ２７が接続されている。このスロットルアクチュエータ２７は、エンジンのスロットルボディに設けられている電子制御スロットルのスロットル弁を開閉動作させるものである。スロットルアクチュエータ２７は、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２２からの駆動信号によりスロットル弁を開閉動作させて吸入空気流量を調整することで、所望のエンジン出力を発生させる。

ＰＳ＿ＥＣＵ２３の出力側には、後述する電動パワーステアリング装置５０を駆動するための電動モータ２８が接続されている。また、ＰＳ＿ＥＣＵ２３の入力側には、電動モータ２８の回転角を検出するためのモータ回転角検出手段としてのモータ回転角センサ３７が接続されている。電動モータ２８は、ＰＳ＿ＥＣＵ２３からの駆動信号によって駆動制御されることにより、後述する転舵機構５１に対し、モータ回転力による操舵トルク（モータ操舵トルク）を付与する。

例えば、操舵トルクセンサ３２においてドライバ操舵トルクが検出されると、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、予め設定されたマップ等（例えば、図４参照）に基づき、ドライバ操舵トルクＴｄと自車速Ｖに応じた制御電流Ｉｐｓｂを駆動信号として算出する。そして、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、算出した制御電流Ｉｐｓｂを電動モータ２８に出力する。これにより、電動モータ２８は、ドライバ操舵トルクに応じたモータ操舵トルクを発生させる。

また、例えば、第１，第２の運転支援モードの選択時等において、走行＿ＥＣＵ２１から目標ヨーレート等の制御信号が入力されると、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、制御信号に応じた目標トルクを算出する。そして、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、算出した目標トルクに応じた制御電流Ｉｐｓｂを、駆動信号として電動モータ２８に出力する。これにより、電動モータ２８は、車線中央維持制御および車線逸脱抑制制御等を行うためのモータ操舵トルクを発生させる。ここで、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、制御電流Ｉｐｓｂの算出に際し、周知のフィードバック制御を行う。そして、このようなフィードバック制御が行われることにより、電動モータ２８は、操舵方向を緩やかに繰り返し反転させながら、自車両１を目標経路に沿って走行させる（例えば、図５参照）。

ＢＫ＿ＥＣＵ２４の出力側には、ブレーキアクチュエータ２９が接続されている。このブレーキアクチュエータ２９は、各車輪に設けられているブレーキホイールシリンダに対して供給するブレーキ油圧を調整するものである。ブレーキアクチュエータ２９は、ＢＫ＿ＥＣＵ２４からの駆動信号により駆動されると、ブレーキホイールシリンダにより各車輪に対してブレーキ力を発生させ、自車両１を強制的に減速させる。

警報＿ＥＣＵ２５の出力側には、警報装置３０が接続されている。この警報装置３０は、例えば、スピーカ及びディスプレイを備えて構成されている。そして、警報装置３０は、警報＿ＥＣＵ２５からの駆動信号によりスピーカやディスプレイを動作させることで、音声や表示によってドライバに対する各種の警報を行う。

このような運転支援機能を備えた車両１に搭載される本実施形態の電動パワーステアリング装置５０は、例えば、図３に示すように、ドライバによる操舵入力（ドライバ操舵トルク）を転舵輪に伝達するための転舵機構５１を有する。

転舵機構５１は、エンジンルーム内に配設されたステアリングギヤボックス５７を備えて構成されている。

ステアリングギヤボックス５７には、車幅方向に延在する転舵軸５８と、転舵軸５８に対して交差する方向に延在するピニオン軸５９と、が支持されている。

転舵軸５８は、車幅方向に往復移動可能な状態にて、ステアリングギヤボックス５７に挿通支持されている。この転舵軸５８の中途には、ラックギヤ６２が設けられている。

また、転舵軸５８の左右両端は、ステアリングギヤボックス５７の外部に各々突出されている。これら転舵軸５８の左右端部には、転舵輪である左右前輪５６Ｌ，５６Ｒを回動自在に支持するフロントナックル６０が連設されている。各フロントナックル６０は、図示しないキングピンを介して車体フレームに転舵自在に支持されている。これにより、転舵軸５８が左右方向に移動すると、各フロントナックル６０がキングピンを中心に回動され、左右前輪５６Ｌ，５６Ｒが左右方向へ転舵される。

ピニオン軸５９は、回動可能な状態にて、ステアリングギヤボックス５７に支持されている。このピニオン軸５９の先端部には、転舵軸５８のラックギヤ６２に噛合するピニオンギヤ６３が設けられている。

また、ピニオン軸５９の基端部には、中間軸６５の先端部が、ユニバーサルジョイント６６を介して接続されている。さらに、中間軸６５の基端部には、ステアリング軸６７の先端部が、ユニバーサルジョイント６８を介して接続されている。

ステアリング軸６７は、ステアリングコラム６９を介して車体フレーム（図示せず）に回動自在に支持されている。このステアリング軸６７の基端側は、車室内に突出されている。そして、車室内に突出されたステアリング軸６７の基端部にはステアリングホイール５５が固設されている。

これにより、本実施形態の転舵機構５１において、ステアリングホイール５５に対するドライバの操舵入力（ドライバ操舵トルク）は、ステアリング軸６７及び中間軸６５を介してピニオン軸５９に伝達され、さらに、ピニオンギヤ６３とラックギヤ６２とからなるギヤ対６１を介して、転舵軸５８に伝達される。

このように構成された電動パワーステアリング装置５０の転舵機構５１において、ピニオンギヤ６３の先端部には、ウォームホイールギヤ７１が取り付けられている。このウォームホイールギヤ７１には、電動モータ２８のモータ軸２８ａに固設されたウォームギヤ７２が噛合されている。

これにより、電動モータ２８において発生した回転力（モータ操舵トルク）は、ウォームギヤ７２とウォームホイールギヤ７１とからなるギヤ対７０を介してピニオン軸５９に伝達され、さらに、ピニオンギヤ６３とラックギヤ６２とからなるギヤ対６１を介して、転舵軸５８に伝達される。

ここで、電動モータ２８には、モータ軸２８ａの回転角を検出するモータ回転角センサ３７が連設されている。

また、ピニオン軸５９の中途には、トーションバー５９ａが介装されている。このトーションバー５９ａの外周には操舵トルクセンサ３２が設けられている。操舵トルクセンサ３２はトーションバー５９ａの捩れによってピニオン軸５９の軸周りに生じる先端側と基端側との変位を検出することにより、転舵機構５１のピニオン軸５９に入力された操舵トルクを検出することが可能となっている。

ところで、このように構成された電動パワーステアリング装置５０において、各ギヤ対６１，７０を構成するピニオンギヤ６３とラックギヤ６２との歯面間、及び、ウォームギヤ７２とウォームホイールギヤ７１との歯面間には、歯面同士の干渉を防止するための所定の隙間（バックラッシ）が設定されている。

これらギヤ対６１，７０の歯面間の隙間は摩耗等の経時劣化によって拡大し、その結果、モータ操舵トルクの伝達系のガタが増大する等の異常が発生する。このような劣化に対して、好適な操舵制御性を確保するため、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、モータ操舵トルクの伝達系の劣化判定を行う。そして、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、モータ操舵トルクの伝達系が予め設定された第１の劣化レベルに達していると判断した場合、電動モータ２８に対する駆動制御を通じて、ギヤ対６１，７０に対する劣化補償（所謂、ガタ詰め）を行う。

さらに、モータ操舵トルクの伝達系が、第１の劣化レベルよりもガタが増大した第２の劣化レベルに達した場合、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、第２の運転支援モードによる操舵制御を禁止すると共に、警報＿ＥＣＵ２５を通じて、乗員に対する警報を行う。

このように、本実施形態において、走行＿ＥＣＵ２１、及び、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、操舵制御手段としての機能を有する。また、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、劣化判定手段としての機能を有する。さらに、警報＿ＥＣＵ２５は、警報手段としての機能を有する。

次に、モータ操舵トルク伝達系の劣化判定について、図７に示す劣化判定ルーチンのフローチャートに従って説明する。このルーチンは、ＰＳ＿ＥＣＵ２３において定期的に実行されるものである。すなわち、劣化判定ルーチンは、例えば、前回の劣化判定が行われた後に、自車両１が予め設定された距離（例えば、数百ｋｍ）を走行する毎、或いは、予め設定された期間（例えば、数ヶ月）を経過する毎に実行される。

ルーチンがスタートすると、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、ステップＳ１０１において、現在の自車両１が第２の運転支援モードによる走行中であるか否か、すなわち、ドライバによるステアリングホイール５５の把持を必要としない自動運転モードによる走行中であるか否かを調べる。

そして、ステップＳ１０１において、現在の運転モードが自動運転モードでないと判定した場合、すなわち、現在の運転モードが手動運転モード或いは第１の運転支援モード等であると判定した場合、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、そのまま待機する。

一方、ステップＳ１０１において、現在の運転モードが自動運転モードであると判定した場合、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、ステップＳ１０２に進み、自動運転の操舵制御により、電動モータ２８による操舵方向が反転した直後であるか否かを調べる。

そして、ステップＳ１０２において、電動モータ２８による操舵方向が反転した直後でないと判定した場合、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、ステップＳ１０１に戻る。

一方、ステップＳ１０２において、電動モータ２８による操舵方向が反転した直後であると判定した場合、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、ステップＳ１０３に進み、操舵トルクセンサ３２において所定の操舵トルクの変化が検出されたか否かを調べる。すなわち、操舵制御おいて、電動モータ２８による操舵方向が切り戻しにより反転されると、各ギヤ対６１，７０の噛み合いが解放されて操舵トルクがモータ回転角θに対して急変する。その後、電動モータ２８による反転方向の操舵が進むと、各ギヤ対６１，７０の反対側の歯面が噛み合うことにより再び操舵トルクが変化（急変）する。ステップＳ１０３において、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、このように操舵トルクが再び急変したか否かを判定する。なお、操舵トルクの急変は、操舵トルクの実測値に基づいて判定することも可能であるが、例えば、モータ回転角θに対する操舵トルクの微分値が予め設定された閾値以上であるか否かにより判定することが可能である。

そして、ステップＳ１０３において、所定の操舵トルクの変化が検出されていないと判定した場合、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、そのまま待機する。

一方、ステップＳ１０３において、所定の操舵トルクの変化が検出されたと判定した場合、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、ステップＳ１０４に進み、操舵方向が反転されてから所定の操舵トルクの変化が検出されるまでの間、ドライバによるステアリングホイール５５の把持が行われていなかったか否かを調べる。

そして、ステップＳ１０４において、ドライバによるステアリングホイール５５の把持が行われていたと判定した場合、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、ステップＳ１０１に戻る。

一方、ステップＳ１０４において、ドライバによるステアリングホイール５５の把持が行われていないと判定した場合、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、ステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５において、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、モータ回転角センサからの信号に基づき、電動モータ２８による操舵方向が切り戻しにより反転し、操舵トルクセンサ３２により操舵トルクの急変を検出してから所定の操舵トルクの急変が再度検出されるまでの間の電動モータ２８の回転角θＡを取得する。

すなわち、例えば、図６に示すように、電動モータ２８による操舵方向が切り戻しにより反転されると、各ギヤ対７０，６１における歯面間の噛合は解放され、操舵トルクセンサ３２において検出される操舵トルクがモータ回転角θに対して急変する。その後、電動モータ２８による反転方向の操舵が進むと、各ギヤ対７０，６１がバックラッシを経て、従前の歯面間とは反対側の歯面間の噛合が開始される。このとき、操舵トルクセンサ３２において検出される操舵トルクは、再度急変する。これらのことからも明らかなように、電動モータ２８による操舵方向が反転して操舵トルクが急変してから操舵トルクが再度急変するまでの回転角θＡは、ギヤ対６１，７０における現在の歯面間の間隔（バックラッシ）を示すパラメータとなる。なお、回転角θＡの算出に際しては、走行条件（例えば、車速や操舵速度等）毎に予め実験やシミュレーション等に基づいて設定されたマップ等を参照して回転角θＡを適宜補正するようにしてもよい。

ここで、回転角θＡの精度を向上するため、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、ステップＳ１０１からステップＳ１０５に至る処理を複数回（設定回数）繰り返して行い、複数回取得した回転角の平均値を最終的な回転角θＡとすることも可能である。例えば、回転角θＡを取得する走行シーンを、操舵方向がフィードバック制御によって緩やかに繰り返し反転される直進路の走行時に限定し、このような走行シーンにおいてステップＳ１０１からステップＳ１０５に至る処理を繰り返すことにより、精度のよい回転角θＡを取得することが可能となる。

ステップＳ１０５からステップＳ１０６に進むと、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、取得した回転角θＡに基づいて劣化角度｜Δθ｜を算出する。すなわち、ＰＳ＿ＥＣＵ２３には劣化前の正常時（例えば、出荷時等）における回転角の基準値θ０が予め設定されており、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、回転角θＡと基準値θ０との差の絶対値｜Δθ｜を劣化角度として算出する。

ステップＳ１０６からステップＳ１０７に進むと、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、劣化角度｜Δθ｜が予め設定された第１の角度閾値θｔｈ１以上であるか否かを調べる。ここで、角度閾値θｔｈ１は、予め実験やシミュレーション等に基づいて設定されるものであり、例えば、操舵制御を適正に行うためには所定の角度補償を必要とするレベル（第１の劣化レベル）まで各ギヤ対７０，６１が劣化していることを判定するための閾値である。

そして、ステップＳ１０７において、劣化角度｜Δθ｜が第１の角度閾値θｔｈ１未満であると判定した場合、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、各ギヤ対７０，６１が劣化状態にないと判定し、そのままルーチンを抜ける。

一方、ステップＳ１０７において、劣化角度｜Δθ｜が第１の角度閾値θｔｈ１以上であると判定した場合、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、ステップＳ１０８に進み、劣化角度｜Δθ｜が予め設定された第２の角度閾値θｔｈ２以上であるか否かを調べる。ここで、角度閾値θｔｈ２は、予め実験やシミュレーション等に基づいて設定されるものであり、例えば、所定の角度補償を行ったとしても操舵制御を適切に行うことが困難なレベル（第２の劣化レベル）まで各ギヤ対７０，６１が劣化していることを判定するための閾値である。このため、第２の角度閾値θｔｈ２は、第１の角度閾値θｔｈ１よりも大きな値に設定される。

そして、ステップＳ１０８において、劣化角度｜Δθ｜が第２の角度閾値θｔｈ２未満であると判定した場合、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、ステップＳ１０９に進み、各ギヤ対７０，６１は、第１の劣化レベルまで劣化していると判定した後、ルーチンを抜ける。

一方、ステップＳ１０８において、劣化角度｜Δθ｜が第２の角度閾値θｔｈ２以上であると判定した場合、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、ステップＳ１１０に進み、各ギヤ対７０，６１は、第２の劣化レベルまで劣化していると判定した後、ルーチンを抜ける。

次に、電動モータ２８に対して行われるモータ駆動制御について、図８に示すモータ駆動制御ルーチンのフローチャートに従って説明する。このルーチンは、ＰＳ＿ＥＣＵ２３において、設定時間毎に繰り返し実行されるものである。

ルーチンがスタートすると、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、ステップＳ２０１において、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、ギヤ対７０，６１が第２の劣化レベルまで劣化しているか否かを調べる。

そして、ステップＳ２０１において、ギヤ対７０，６１が第２の劣化レベルまで劣化していないと判定した場合、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、ステップＳ２０４に進む。

一方、ステップＳ２０１において、ギヤ対７０，６１が第２の劣化レベルまで劣化していると判定した場合、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、ステップＳ２０２に進み、運転支援制御を禁止する。すなわち、ギヤ対７０，６１が第２の劣化レベルまで劣化している場合、適切な操舵制御を行うことが困難であるため、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、走行＿ＥＣＵ２１において運転モードとして第１，第２の運転支援モード等が選択されている場合にも、これらの運転支援モードによる制御を禁止する。

続くステップＳ２０３において、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、警報＿ＥＣＵ２５を通じて、警報出力を行う。この警報では、例えば、操舵系の劣化による異常により、適切な操舵制御が困難である旨の通知、及び、ディーラ等において操舵系の修理を促す旨の通知等が行われる。

ステップＳ２０１或いはステップＳ２０３からステップＳ２０４に進むと、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、モータ基本電流値を設定する。例えば、運転モードとして手動運転モードが選択されている場合、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、ドライバ操舵トルクに応じたモータ基本電流値を算出する。また、例えば、運転モードとして第１，第２の運転支援モード等が選択されている場合、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、ドライバ操舵トルク及び目標ヨーレート等に応じたモータ基本電流値を算出する。

続くステップＳ２０５において、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、フィードバック電流値を算出する。すなわち、例えば、運転モードとして第１，第２の運転支援モードが設定されている場合、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、ヨーレートセンサ３５で検出されたヨーレートと目標ヨーレートとの差に基づいてフィードバック電流値を算出する。

そして、ステップＳ２０５からステップＳ２０６に進むと、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、ギヤ対７０，６１が第１の劣化レベルの劣化状態にあるか否かを調べる。

そして、ステップＳ２０６において、第１の劣化レベルの劣化状態にあると判定された場合、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、ステップＳ２０８に進む。

一方、ステップＳ２０６において、第１の劣化レベルの劣化状態にないと判定された場合、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、ステップＳ２０７に進み、ギヤ対７０，６１が第２の劣化レベルの劣化状態にあるか否かを調べる。

そして、ステップＳ２０７において、第２の劣化レベルの劣化状態にないと判定した場合、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、ステップＳ２１０に進む。

一方、ステップＳ２０７において、第２の劣化レベルの劣化状態にあると判定した場合、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、ステップＳ２０８に進む。

ステップＳ２０６或いはステップＳ２０７からステップＳ２０８に進むと、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、ドライバ操舵トルク及びモータ操舵トルクの方向に基づいて、現在、転舵機構５１の操舵方向が切り戻しにより反転した直後であるか否かを調べる。

そして、ステップＳ２０８において、操舵方向が反転した直後でないと判定した場合、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、ステップＳ２１０に進む。

一方、ステップＳ２０８において、操舵方向が反転した直後であると判定した場合、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、各ギヤ対７０，６１の劣化に対する角度補償電流値を算出した後、ステップＳ２１０に進む。すなわち、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、操舵方向が反転した際には、各ギヤ対７０，６１の劣化によるガタの増加分だけ、新たな操舵方向に電動モータ２８を予め回転させるための電流値を算出する。この角度補償電流値は、例えば、上述の劣化判定ルーチンにおいて算出された直近の劣化角度｜Δθ｜に基づいて算出される。或いは、角度補償電流値は、例えば、劣化レベルに応じて予め設定された固定値であってもよい。

ステップＳ２０７、ステップＳ２０８、或いは、ステップＳ２０９からステップＳ２１０に進むと、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、上述の各電流値を合算することにより、電動モータ２８に対する駆動電流値を算出し、算出した駆動電流値によって電動モータ２８を駆動させた後、ルーチンを抜ける。すなわち、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、フィードバック電流値、及び、角度補償電流値が算出されている場合には、適宜、これらの電流値をモータ基本電流値に加算することにより駆動電流値を算出する。

このような実施形態によれば、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、運転支援制御（操舵制御）が実行されている走行中であって、且つ、タッチセンサ３６によってステアリングホイール５５に対するドライバの把持が検出されていないとき、操舵制御により電動モータ２８による操舵方向が反転し操舵トルクセンサ３２によって操舵トルクの急変を検出してから操舵トルクの急変を再度検出するまでの間の電動モータ２８の回転角θＡをモータ回転角センサ３７の出力に基づいて取得し、回転角θＡと予め設定された基準値θ０の差を劣化角度｜Δθ｜として算出し、劣化角度｜Δθ｜が予め設定された第１の角度閾値θｔｈ１異常であるとき、ギヤ対７０，６１は劣化していると判定することにより、乗員に違和感を与えることなく、劣化判定を精度よく行うことができる。

すなわち、運転支援制御（操舵制御）が実行されている走行中であって、且つ、タッチセンサ３６によってステアリングホイール５５に対するドライバの把持が検出されていないことを条件とすることにより、操舵トルクセンサ３２によってモータ操舵トルクのみが検出されている状態にて劣化判定を行うことができる。従って、自車両１の停止中に劣化判定のための操舵が行われることがなく、乗員に違和感を与えることなく劣化判定を実現することができる。

また、操舵制御により電動モータ２８による操舵方向が反転し操舵トルクセンサ３２によって操舵トルクの急変を検出してから操舵トルクの急変を再度検出するまでの間の電動モータ２８の回転角θＡを取得し、回転角θＡと基準値θ０との差を劣化角度｜Δθ｜として算出し、算出した劣化角度｜Δθ｜に基づいて各ギヤ対７０，６１の劣化判定を行うので、車輪の路面への設置状態が維持されていることを前提とする必要がなく、劣化判定を精度よく実現することができる。

この場合において、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、ギヤ対７０，６１が第１の劣化レベルにあるとき、電動モータ２８の回転角に対し、劣化角度｜Δθ｜を打ち消すための角度補正（角度補償）を行うことにより、操舵制御の制御性を高いレベルで維持することができる。

より具体的には、ＰＳ＿ＥＣＵ２３は、電動モータ２８による操舵方向を反転させたとき角度補正を行うことにより、経時劣化によるガタ詰めを適切に行った状態にて操舵制御を行うことができる。

また、ギヤ対７０，６１が、第１の劣化レベルよりもさらに劣化が進んだ第２の劣化レベルとなった場合には、操舵制御を禁止するとともに、乗員に対して警報を行うことにより、操舵制御の信頼性を高いレベルで維持することができる。

ここで、上述の実施形態において、カメラユニット１１の第１の走行環境認識部１１ｄ、ロケータユニット１２、走行＿ＥＣＵ２１、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２２、ＰＳ＿ＥＣＵ２３、ＢＫ＿ＥＣＵ２４、警報＿ＥＣＵ２５等は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ、不揮発性記憶部等を備える周知のマイクロコンピュータ、及びその周辺機器で構成されており、ＲＯＭにはＣＰＵで実行するプログラムやデータテーブル等の固定データ等が予め記憶されている。なお、プロセッサの全部若しくは一部の機能は、論理回路あるいはアナログ回路で構成してもよく、また各種プログラムの処理を、ＦＰＧＡなどの電子回路により実現するようにしてもよい。

以上の実施の形態に記載した発明は、その形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。

１ … 車両（自車両）
１０ … 運転支援装置
１１ … カメラユニット
１１ａ … メインカメラ
１１ｂ … サブカメラ
１１ｃ … ＩＰＵ
１１ｄ … 第１の走行環境認識部
１２ … ロケータユニット
１３ … ロケータ演算部
１３ａ … 地図情報取得部
１３ｂ … 第２の走行環境認識部
１４ … 加速度センサ
１４ … 前後加速度センサ
１５ … 車輪速センサ
１６ … ジャイロセンサ
１７ … ＧＮＳＳ受信機
１８ … 高精度道路地図データベース
２１ … 走行＿ＥＣＵ
２２ … Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ
２３ … ＰＳ＿ＥＣＵ
２４ … ＢＫ＿ＥＣＵ
２５ … 警報＿ＥＣＵ
２７ … スロットルアクチュエータ
２８ … 電動モータ
２８ａ … モータ軸
２９ … ブレーキアクチュエータ
３０ … 警報装置
３１ … モード切換スイッチ
３２ … 操舵トルクセンサ
３３ … ブレーキセンサ
３４ … アクセルセンサ
３５ … ヨーレートセンサ
３６ … タッチセンサ
３７ … モータ回転角センサ
５０ … 電動パワーステアリング装置
５１ … 転舵機構
５５ … ステアリングホイール
５６Ｌ，５６Ｒ … 左右前輪
５７ … ステアリングギヤボックス
５８ … 転舵軸
５９ … ピニオン軸
５９ａ … トーションバー
６０ … フロントナックル
６１ … ギヤ対
６２ … ラックギヤ
６３ … ピニオンギヤ
６５ … 中間軸
６６ … ユニバーサルジョイント
６７ … ステアリング軸
６８ … ユニバーサルジョイント
６９ … ステアリングコラム
７０ … ギヤ対
７１ … ウォームホイールギヤ
７２ … ウォームギヤ

Claims (5)

1. ステアリングホイールに入力されたドライバ操舵トルクを転舵軸に伝達する転舵機構と、
   モータ操舵トルクを発生させる電動モータと、
   前記モータ操舵トルクを前記転舵軸に伝達するギヤ対と、
   前記電動モータに対する駆動制御を通じて、ドライバによる前記ステアリングホイールの把持を必要としない操舵制御を実行可能な操舵制御手段と、
   前記転舵機構に入力されたドライバ操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
   ドライバによる前記ステアリングホイールの把持状態を検出する把持状態検出手段と、
   前記電動モータの回転角を検出するモータ回転角検出手段と、
   前記ギヤ対の劣化を判定する劣化判定手段と、を備え、
   前記劣化判定手段は、前記操舵制御が実行されている走行中であって、且つ、前記把持状態検出手段によって前記ステアリングホイールに対する前記ドライバの把持か検出されていないとき、前記操舵制御による前記電動モータによる切り戻しにより操舵方向が反転し前記操舵トルク検出手段によって前記操舵トルクの急変を検出してから前記操舵トルクの急変を再度検出するまでの間の前記電動モータの回転角を前記モータ回転数検出手段の出力に基づいて取得し、前記回転角と予め設定された基準値との差を劣化角度として算出し、前記劣化角度が予め設定された第１の閾値以上であるとき、前記ギヤ対は劣化していると判定することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記操舵制御手段は、前記劣化判定手段において前記ギヤ対が劣化していると判定されているとき、前記電動モータの回転角に対し、前記劣化角度を打ち消すための角度補正を行う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. 前記操舵制御手段は、前記電動モータによる操舵方向を反転させたとき、前記角度補正を行うことを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記操舵制御手段は、前記劣化角度が前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値以上となったとき、前記操舵制御を禁止することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記劣化角度が前記第２の閾値以上となったとき、乗員に対して警報を行う警報手段を有することを特徴とする請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。

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