JP4414424B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ステアリングホイールとラックアンドピニオン式のステアリングギヤボックスとを接続し、前記ステアリングホイールに入力される操舵トルクを操舵トルクセンサで検出し、検出した操舵トルクに基づいて算出したアシスト電流でステアリングアクチュエータを駆動して運転者のステアリング操作をアシスト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ステアリングギヤボックスを備えた操舵装置にステアリングアクチュエータから操舵トルクを入力して運転者のステアリング操作をアシストする電動パワーステアリング装置において、ステアリングアクチュエータのモータへの指示電流の上限値を制限することにより、過負荷によるモータや制御装置の過熱を防止するものが、下記特許文献１により公知である。

上記モータへの指示電流の上限値の制限はモータの連続使用時間が設定値を超えると開始され、先ず上限値を予め設定した最大値から所定の漸減速度で最小値まで漸減させ、続いて所定の漸増速度で最大値まで増加させる。そして上記モータへの指示電流の上限値の制限条件は、温度センサで検出した雰囲気温度が低いほど緩和される。
特開２００２−２３４４５６号公報

ところで、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤボックスを備えた操舵装置では、ラックバーが左右方向のストロークエンドに達してそれ以上移動できなくなると、操舵トルクセンサで検出される操舵トルクが急激に増加するため、ステアリングアクチュエータのモータに供給されるアシスト電流も急激に増加する。このようなアシスト電流の急激な増加に対応するには従来のアシスト電流の制限では不充分であり、より確実なアシスト電流の制限が必要となる。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、電動パワーステアリング装置のステアリングギヤボックスやステアリングアクチュエータの過負荷を確実に防止することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、ステアリングホイールとラックアンドピニオン式のステアリングギヤボックスとを接続し、前記ステアリングホイールに入力される操舵トルクを操舵トルクセンサで検出し、検出した操舵トルクに基づいて算出したアシスト電流でステアリングアクチュエータを駆動して運転者のステアリング操作をアシストする電動パワーステアリング装置において、前記操舵トルクセンサで検出した操舵トルクの電流換算値と前記アシスト電流との和が制限値となるように前記ステアリングアクチュエータの駆動を制限する過負荷防止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が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、ステアリングホイールとラックアンドピニオン式のステアリングギヤボックスとを接続し、前記ステアリングホイールに入力される操舵トルクを操舵トルクセンサで検出し、検出した操舵トルクに基づいて算出したアシスト電流でステアリングアクチュエータを駆動して運転者のステアリング操作をアシストする電動パワーステアリング装置において、前記アシスト電流のトルク換算値と前記操舵トルクセンサで検出した操舵トルクとの和が制限値となるように前記ステアリングアクチュエータの駆動を制限する過負荷防止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が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記過負荷防止制御は、前記操舵トルクセンサで検出した操舵トルクが第１閾値以上であること、あるいは前記アシスト電流が第２閾値以上であることを条件として行われることを特徴とする電動パワーステアリング装置が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記ステアリングギヤボックスのストロークエンドを検出するストロークエンドセンサを備え、前記アシスト電流が閾値未満で前記ストロークエンドが検出された場合に、前記制限値を小さくして前記過負荷防止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が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項４の構成に加えて、前記ストロークエンドセンサは、前記操舵トルクセンサで検出した操舵トルクを前記ステアリングアクチュエータのモータの回転角で除算した値が閾値以上の場合に前記ストロークエンドを検出することを特徴とする電動パワーステアリング装置が提案される。

また請求項６に記載された発明によれば、請求項１〜請求項５の何れか１項の構成に加えて、前記操舵トルクセンサは磁歪式操舵トルクセンサであることを特徴とする電動パワーステアリング装置が提案される。

請求項１の構成によれば、電動パワーステアリング装置のステアリングアクチュエータで運転者のステアリング操作をアシストする際に、操舵トルクセンサで検出した操舵トルクの電流換算値と、操舵トルクに基づいて算出したアシスト電流との和が制限値となるように過負荷防止制御を行うので、ステアリングギヤボックスがストロークエンドに達したときにアシスト電流が過剰に増加するのを抑制し、ステアリングギヤボックスやステアリングアクチュエータの過負荷による耐久性の低下を防止することができる。

また請求項２の構成によれば、電動パワーステアリング装置のステアリングアクチュエータで運転者のステアリング操作をアシストする際に、アシスト電流のトルク換算値と、操舵トルクセンサで検出した操舵トルクとの和が制限値となるように過負荷防止制御を行うので、ステアリングギヤボックスがストロークエンドに達したときにアシスト電流が過剰に増加するのを抑制し、ステアリングギヤボックスやステアリングアクチュエータの過負荷による耐久性の低下を防止することができる。

また請求項３の構成によれば、過負荷防止制御は、操舵トルクセンサで検出した操舵トルクが第１閾値以上であること、あるいはアシスト電流が第２閾値以上であることを条件として行われるので、操舵トルクの伝達系に過負荷が生じ易いときに過負荷防止制御を行うことができる。

また請求項４の構成によれば、アシスト電流が閾値未満の状態でストロークエンドセンサがステアリングギヤボックスのストロークエンドを検出した場合に前記制限値を小さくして過負荷防止制御を行うので、路面摩擦係数が小さいためにストロークエンドに達したときのアシスト電流が小さくても過負荷防止制御を開始することができ、しかも過負荷防止制御の制限値を小さくして過負荷を一層確実に防止することができる。

また請求項５の構成によれば、ストロークエンドセンサは操舵トルクセンサで検出した操舵トルクをステアリングアクチュエータのモータの回転角で除算した値が閾値以上の場合にストロークエンドを検出するので、ラックバーの位置を検出する位置センサを必要とせずにストロークエンドを検出することができる。

また請求項６の構成によれば、操舵トルクセンサとして磁歪式操舵トルクセンサを用いたので、トーションバーを用いた操舵トルクセンサを用いる場合に比べて、操舵トルクの伝達系の剛性を高めることができるだけでなく、検出可能な操舵トルクの上限値を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１〜図８は本発明の第１の実施の形態を示すもので、図１は電動パワーステアリング装置の全体構造を示す図、図２は図１の要部拡大図、図３は図２の３−３線拡大断図、図４は操舵トルクセンサの要部分解斜視図、図５は操舵トルクセンサの作用説明図、図６は操舵トルクに対するトルク検出信号の変化特性を示す図、図７はステアリングアクチュエータの制御系のブロック図、図８はステアリングアクチュエータの制御を説明するフローチャートである。

図１に示すように、自動車の電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイール１１と一体に回転する上部ステアリングシャフト１２と、上部ステアリングシャフト１２に上部自在継ぎ手１３を介して接続された中間ステアリングシャフト１４と、中間ステアリングシャフト１４に下部自在継ぎ手１５および下部ステアリングシャフト１６を介して接続されたラックアンドピニオン式のステアリングギヤボックス１７と、ステアリングギヤボックス１７に設けられたステアリングアクチュエータ１８とを備える。

ステアリングギヤボックス１７は、ラック１９が形成されたラックバー２０と、このラック１９に噛合するピニオン２１を有するピニオンシャフト２２と、ラックバー２０を左右摺動自在に支持するとともに、ピニオン２１を挟む位置でピニオンシャフト２２を一対のボールベアリング２３，２４を介して支持し、かつ下部ステアリングシャフト１６の上部をボールベアリング２５を介して支持するハウジング２６とを備える。ラックバー２０の左右両端は、左右のボールジョイント２７，２７および左右のタイロッド２８，２８を介して左右の車輪Ｗ，Ｗに接続される。

ステアリングアクチュエータ１８は、ブラシレス型のモータ２９と、モータ２９の出力軸３０に設けたウオーム３１と、ピニオンシャフト２２に設けられて前記ウオーム３１に噛合すウオームホイール３２とを備える。

次に、図２〜図４に基づいて、下部ステアリングシャフト１６の下端およびピニオンシャフト２２の上端間に設けられたトーションバー式の操舵トルクセンサ３３の構造を説明する。

操舵トルクセンサ３３は、下部ステアリングシャフト１６の下端を二股にした一対の第１ガイド部１６ａ，１６ａと、ピニオンシャフト２２の上端の一部を切り欠いた一対の切欠き２２ａ，２２ａと、これらの切欠き２２ａ，２２ａに挟まれた一対の第２ガイド部２２ｂ，２２ｂとを備えており、下部ステアリングシャフト１６の第１ガイド部１６ａ，１６ａをピニオンシャフト２２の切欠き２２ａ，２２ａに嵌合させることで、下部ステアリングシャフト１６の第１ガイド部１６ａ，１６ａおよびピニオンシャフト２２の第２ガイド部２２ｂ，２２ｂとが４個の間隙α（図３参照）を介して円形のガイド面を構成する。ピニオンシャフト２２の中心に形成した孔２２ｃの底部と下部ステアリングシャフト１６の天井面１６ｂとがトーションバー３４で連結される。

前記円形のガイド面に磁性体で構成された円筒状のカラー３５が上下動自在に嵌合する。カラー３５には軸線方向に延びる一対の第１長孔３５ａ，３５ａと、軸線方向に対して傾斜して延びる一対の第２長孔３５ｂ，３５ｂとが形成されており、下部ステアリングシャフト１６の第１ガイド部１６ａ，１６ａに植設した一対の第１ガイドピン３６，３６が前記一対の第１長孔３５ａ，３５ａに係合し、ピニオンシャフト２２の第２ガイド部２２ｂ，２２ｂに植設した一対の第２ガイドピン３７，３７が前記一対の第２長孔３５ｂ，３５ｂに係合する。

カラー３５を囲むように第１コイル３８Ａおよび第２コイル３８Ｂが上下に配置されており、それら第１コイル３８Ａおよび第２コイル３８Ｂは差動増幅回路３９（図１参照）に接続される。

しかして、運転者がステアリングホイール１１に操舵トルクを入力すると、その操舵トルクは上部ステアリングシャフト１２、上部自在継ぎ手１３、中間ステアリングシャフト１４および下部自在継ぎ手１５を介して下部ステアリングシャフト１６に伝達され、下部ステアリングシャフト１６およびピニオンシャフト２２を接続するトーションバー３４が操舵トルクに応じて捩じれ変形する。トーションバー３４の捩じれ変形によりピニオンシャフト２２に対して下部ステアリングシャフト１６が相対回転すると、下部ステアリングシャフト１６の第１ガイド部１６ａ，１６ａに設けた第１ガイドピン３６，３６に第１長孔３５ａ，３５ａを押圧されたカラー３５が、下部ステアリングシャフト１６と共に回転する。すると、カラー３５はピニオンシャフト２２に対して相対回転するため、ピニオンシャフト２２の第２ガイド部２２ｂ，２２ｂに設けた第２ガイドピン３７，３７に第２長孔３５ｂ，３５ｂを案内されたカラー３５は、相対回転の方向に応じて上方あるいは下方に移動する（図５参照）。このとき、第１長孔３５ａ，３５ａが第１ガイドピン３６，３６に沿って移動することで、カラー３５の上下動が許容される。

図６に示すように、操舵トルクに応じてカラー３５が上下動すると、第１コイル３８Ａ第２コイル３８Ｂの磁気特性の変化が第１、第２出力電圧ＶＴ１，ＶＴ２の変化として検出される。差動増幅回路３９は第１、第２出力電圧ＶＴ１，ＶＴ２の差にゲインｋを乗算して第３出力電圧ＶＴ３（トルク検出信号）を算出する。第１出力電圧ＶＴ１は操舵トルクの増加に応じて増加し、第２出力電圧ＶＴ２は操舵トルクの増加に応じて減少するため、第３出力電圧ＶＴ３は操舵トルクの増加に応じて増加する。操舵トルクが０のとき、第３出力電圧ＶＴ３が所定のバイアス電圧Ｖｂ（例えば、２．５Ｖ）となるようにバイアスされる。

ＶＴ３＝ｋ×（ＶＴ１−ＶＴ２）＋Ｖｂ
このようにして第３出力電圧ＶＴ３が算出されると、この第３出力電圧ＶＴ３および車速に基づいて操舵トルクＴがマップ検索される。

図７および図８に示すように、ステップＳ１で操舵トルクセンサ３３で操舵トルクＴを検出し、ステップＳ２で操舵トルクＴをアシスト電流マップ４１に適用してステアリングアクチュエータ１８のモータ２９に供給するアシスト電流Ａを検索する。ステップＳ３でアシスト電流Ａが第２閾値Ａ１未満であり、かつ操舵トルクＴが第１閾値Ｔ１未満であれば、ステップＳ４で前記マップ検索したアシスト電流Ａに基づいてモータ２９の作動を制御（通常の電動パワーステアリング制御）し、前記ステップＳ３でアシスト電流Ａが第２閾値Ａ１以上であるか、あるいは操舵トルクＴが第１閾値Ｔ１以上であれば、ステップＳ５でマップ検索したアシスト電流Ａから算出した特別の過負荷抑制用のアシスト電流Ａに基づいてモータ２９の作動を制御する。

前記ステップＳ４あるいはステップＳ５でアシスト電流Ａが算出されると、ステアリングアクチュエータ１８のモータ２９をＰＩＤフィードバック制御する。即ち、モータ２９の実電流Ｉを電流センサ４２で検出し、減算手段４３でアシスト電流Ａから実電流Ｉを減算した差Ａ−Ｉに基づいて、ＰＩＤ制御手段４４が前記差をＡ−Ｉを０に収束させるようにモータ２９の作動を制御する。

ところで、図８のフローチャートのステップＳ３でアシスト電流Ａが第２閾値Ａ１以上であるか、あるいは操舵トルクＴが第１閾値Ｔ１以上である場合は、ステアリングギヤボックス１７のラックバー２０が左右方向の限界位置（ストロークエンド）まで移動し、それ以上移動できなくなった状態であると推定される。このような場合には、運転者が転舵角を増加させようとしてステアリングホイール１１を強く操作する傾向があるため、操舵トルクセンサ３３で検出される操舵トルクＴが増加する。しかしながら、操舵トルクＴの増加に応じて通常通りにアシスト電流Ａを増加させてしまうと、ラックバー２０が左右方向の限界位置にあってモータ２９が回転できないため、モータ２９に過剰な電流が流れて過熱したり、モータ２９の過剰な出力によってステアリングギヤボックス１７の耐久性に悪影響が及ぶ可能性がある。

以下、アシスト電流Ａが第２閾値Ａ１以上であるか、あるいは操舵トルクＴが第１閾値Ｔ１以上である場合に行われるステアリングアクチュエータ１８の過負荷防止制御の内容を説明する。

過負荷防止制御では、ステアリングアクチュエータ１８のモータ２９のアシスト電流Ａを、
ΔＴ* ＋Ａ＝Ａ１ …（１）
が成立するように制御する。ここで、Ａ１はアシスト電流Ａの第２閾値（図７参照）であり、ΔＴ* は検出された操舵トルクＴが第１閾値Ｔ１（図７参照）を超えた過剰分を電流値に換算した値である。

前記（１）式をアシスト電流Ａについて変形すると、
Ａ＝Ａ１−ΔＴ*
＝Ａ１−（Ｔ* −Ｔ１* ）
＝（Ａ１＋Ｔ１* ）−Ｔ*
＝（制限値）−Ｔ* …（２）
が得られる。ここで、Ｔ* は操舵トルクＴを電流値に換算した値、Ｔ１* は操舵トルクＴの第１閾値Ｔ１を電流値に換算した値である。

上記（２）式は、アシスト電流Ａと、操舵トルクＴの電流換算値Ｔ* との和を一定の制限値（＝Ａ１＋Ｔ１* ）になるように制御することを意味している。（２）式において、操舵トルクＴの電流換算値Ｔ* が増加するとアシスト電流Ａが減少することから、ラックバー２０が左右方向の限界位置に達したときに、ステアリングアクチュエータ１８のモータ２９に過剰な電流が流れたり、ステアリングギヤボックス１７のラック１９およびピニオン２１の噛合部に過剰な荷重が作用したりして耐久性に悪影響を及ぼすのを防止することができる。

例えば、Ａ１＝５０［Ａ］（Ａ１* ＝５０００［ｋｇ・ｍｍ］）であり、Ｔ１＝４００［ｋｇ・ｍｍ］（Ｔ１* ＝４［Ａ］）であるとすると、ラックバー２０が左右方向の限界位置に達してＴ＝１０００［ｋｇ・ｍｍ］（Ｔ* ＝１０［Ａ］）が入力した場合に、前記（２）式より、
Ａ＝（Ａ１＋Ｔ１* ）−Ｔ*
＝（５０＋４）−１０
＝４４［Ａ］ …（３）
となり、アシスト電流を５０［Ａ］から４４［Ａ］へと６［Ａ］減少させて、アシストトルクを６００［ｋｇ・ｍｍ］減少させることができる。

また前記（１）式から明らかなように、この過負荷防止制御により、ΔＴ* ＋Ａが一定値である第２閾値Ａ１に維持されるので、ストロークエンドで操舵トルクＴが増加してもステアリングアクチュエータ１８に供給される電流が変動することがなく、よってハンチングのない良好な操舵フィーリングを得ることができる。

尚、これまで説明した過負荷防止制御では、操舵トルクの関連値を電流値に換算しているが、逆にアシスト電流の関連値を操舵トルクに換算しても同じ制御結果が得られる。

具体的には、ステアリングアクチュエータ１８のモータ２９アシスト電流Ａを、
ΔＡ* ＋Ｔ＝Ｔ１ …（１′）
が成立するように制御する。ここで、Ｔ１は操舵トルクＴの第１閾値（図７参照）であり、ΔＡ* はアシスト電流Ａが第２閾値Ａ１（図７参照）を超えた過剰分をトルク値に換算した値である。

前記（１′）式を操舵トルクＴについて変形すると、
Ｔ＝Ｔ１−ΔＡ*
＝Ｔ１−（Ａ* −Ａ１* ）
＝（Ｔ１＋Ａ１* ）−Ａ*
＝（制限値）−Ａ* …（２′）
が得られる。ここで、Ａ* はアシスト電流Ａをトルク値に換算した値、Ａ１* はアシスト電流Ａの第２閾値Ａ１をトルク値に換算した値である。

上記（２′）式は、操舵トルクＴと、アシスト電流Ａのトルク換算値Ａ* との和を一定の制限値（＝Ｔ１＋Ａ１* ）になるように制御することを意味している。

図９および図１０は本発明の第２の実施の形態を示すもので、図９はストロークエンドセンサの説明図、図１０はステアリングアクチュエータの制御を説明するフローチャートである。

第１の実施の形態では、アシスト電流Ａが第２閾値Ａ１以上であるか、あるいは操舵トルクＴが第１閾値Ｔ１以上である場合に、ステアリングギヤボックス１７がストロークエンドに達したと推定して過負荷防止抑制を行っているが、第２の実施の形態ではストロークエンドンサ５１を用いて実際にストロークエンドを検出している。

図９に示すように、ストロークエンドセンサ５１は、ラックバー２０が滑り軸受け５２に支持されている部分に傾斜したカム面２０ａを形成し、このカム面２０ａに変位センサ５３の検出子５３ａを当接させて構成される。ラックバー２０が左右に移動するとカム面２０ａに当接する検出子５３ａが進退することで変位センサ５３の出力電圧ｖが変化し、出力電圧ｖがｖ１以下あるいはｖ２以上になったときに、ラックバー２０が左右のストロークエンドＥ１，Ｅ２に達したことを検出することができる。

ところで、凍結路や雪路のような摩擦係数の小さい路面では、路面からヤイヤに入力する操舵反力が小さくなるため、操舵トルクセンサ３３で検出される操舵トルクは通常の摩擦係数を有する路面の場合に比べて小さくなる。従って、過負荷防止制御を開始するアシスト電流Ａの第２閾値Ａ１および操舵トルクＴの第１閾値Ｔ１を小さくする必要がある。そこで本実施の形態では、ストロークエンドセンサ５１でステアリングギヤボックス１７のストロークエンドが検出されて過負荷防止制御が開始されるとき、アシスト電流Ａが第２閾値Ａ１未満であり、あるいは操舵トルクＴが第１閾値Ｔ１未満であれば、それらの閾値Ａ１，Ｔ１をそれぞれ閾値Ａ２，Ｔ２に減少させる（図７参照）。

図１０に示すように、ステップＳ１１で操舵トルクセンサ３３で操舵トルクＴを検出するとともに、ストロークエンドセンサ５１でストロークエンドを検出し、ステップＳ１２で操舵トルクＴをアシスト電流マップ４１に適用してステアリングアクチュエータ１８のモータ２９に供給するアシスト電流Ａを検索する。ステップＳ１３でストロークエンドセンサ５１がステアリングギヤボックス１７のストロークエンドを検出しなければ、ステップＳ１４で第１の実施の形態と同じ通常の電動パワーステアリング制御を行う。

一方、前記ステップＳ１３でストロークエンドセンサ５１がストロークエンドを検出したとき、ステップＳ１５でアシスト電流Ａが第２閾値Ａ１未満でもなく、操舵トルクＴが第１閾値Ｔ１未満でもなければ、ステップＳ１７で通常の第２閾値Ａ１および通常の第１閾値Ｔ１に基づいて第１の実施の形態と同じ過負荷防止制御を実行する。前記ステップＳ１５でアシスト電流Ａが第２閾値Ａ１未満であるか、あるいは操舵トルクＴが第１閾値Ｔ１未満であれば、路面摩擦係数が小さい状態であると判断し、ステップＳ１６で通常の閾値Ａ１，Ｔ１をそれぞれ閾値Ａ２，Ｔ２（図７参照）に減少させ、ステップＳ１７で前記減少させた閾値Ａ２，Ｔ２に基づいて過負荷防止制御を実行する。

このように、路面摩擦係数が小さいときに過負荷防止制御用のアシスト電流Ａの第２閾値Ａ１および操舵トルクＴの第１閾値Ｔ１をそれぞれＡ２，Ｔ２に減少させるので、路面摩擦係数が小さいためにストロークエンドに達したときのアシスト電流Ａあるいは操舵トルクＴが小さくても確実に過負荷防止制御を開始することができ、しかも過負荷防止制御の制限値を通常よりも小さくして過負荷を一層確実に防止することができる。

次に、図１１に基づいて本発明の第３の実施の形態を説明する。

第２の実施の形態のストロークエンドセンサ５１はラックバー２０の位置を機械的に検出しているが、第３の実施の形態のストロークエンドセンサ５１は操舵トルクの伝達に関するステアリングギヤボックス１７の剛性に基づいてストロークエンドを検出する。

即ち、操舵トルクの伝達系には操舵トルクセンサ３３のトーションバー３４のばね定数ｋｔｂおよびタイヤのばね定数ｋｔｙが存在するが、ステアリングギヤボックス１７がストロークエンドに達すると、タイヤのばね定数ｋｔｙが実質的に関与しなくなるため、ステアリングアクチュエータ１８のモータ２９に供給するアシスト電流を増加させてもモータ２９の出力軸３０が回転し難くなることで、ストロークエンドを検出することができる。

具体的には、モータ２９の回転角θをレゾルバで検出し、（操舵トルクＴ）／（回転角θ）の値が閾値以上であればステアリングギヤボックス１７の剛性大、つまりステアリングギヤボックス１７がストロークエンドに達したと判断することができる。モータ２９がブラシレスモータであれば、そのモータ２９に設けられた回転制御用のレゾルバを利用することができる。この第３の実施の形態によれば、第２の実施の形態の変位センサ５３が不要になり、コストの削減に寄与することができる。

次に、図１２に基づいて本発明の第４の実施の形態を説明する。

既に説明した操舵トルクセンサ３３はトーションバー３４を用いたものであるが、第４の実施の形態では操舵トルクセンサ３３として磁歪式のものを使用している。

磁歪式の操舵トルクトセンサ３３は、ピニオンシャフト２２の表面を所定幅で覆うように形成された、例えばＮｉ−Ｆｅメッキよりなる第１、第２磁歪膜６１Ａ，６１Ｂと、第１磁歪膜６１Ａを囲む第１コイル３８Ａと、第２磁歪膜６１Ｂを囲む第２コイル３８Ｂとを備えており、第１コイル３８Ａおよび第２コイル３８Ｂには差動増幅回路３９が接続される。

ピニオンシャフト２２に操舵トルクが入力されると第１磁歪膜６１ＡのインダクタンスがＬからＬ＋ΔＬに変化し、第２磁歪膜６１ＢのインダクタンスがＬからＬ−ΔＬに変化し、しかも前記変化量ΔＬが加えられた操舵トルクに比例するので、この変化量ΔＬを第１、第２コイル３８Ａ，３８Ｂで検出する。

図６に示すように、差動増幅回路３９は第１、第２出力電圧ＶＴ１，ＶＴ２の差にゲインｋを乗算して第３出力電圧ＶＴ３（トルク検出信号）を算出する。第１出力電圧ＶＴ１は操舵トルクの増加に応じて増加し、第２出力電圧ＶＴ２は操舵トルクの増加に応じて減少するため、第３出力電圧ＶＴ３は操舵トルクの増加に応じて増加する。操舵トルクが０のとき、第３出力電圧ＶＴ３が所定のバイアス電圧Ｖｂ（例えば、２．５Ｖ）となるようにバイアスされる。

ＶＴ３＝ｋ×（ＶＴ１−ＶＴ２）＋Ｖｂ
このようにして第３出力電圧ＶＴ３が算出されると、この第３出力電圧ＶＴ３および車速に基づいて操舵トルクＴがマップ検索される。

図２〜図４に示すトーションバー３４を用いた操舵トルクセンサ３３では、トーションバー３４の捩じれによって操舵トルクの伝達系の剛性が低下するだけでなく、下部ステアリングシャフト１６の第１ガイド部１６ａ，１６ａとピニオンシャフト２２の第２ガイド部２２ｂ，２２ｂとの間の隙間αの範囲内でしか下部ステアリングシャフト１６およびピニオンシャフト２２が相対回転できないため、検出可能な操舵トルクの上限値が制限される問題があった。しかしながら、磁歪式の操舵トルクセンサ３３はトーションバー３４を用いていないため、操舵トルクの伝達系の剛性が向上し、かつ検出可能な操舵トルクの上限値を拡大することができる。特に、第３の実施の形態のストロークエンドセンサ５１を用いた場合には、上記操舵トルクの伝達系の剛性の向上によりストロークエンドの検出精度を高めることができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態ではステアリングアクチュエータ１８をピニオンシャフト２２に設けているが、それをラックバー２０に設けることができる。

第１の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の全体構造を示す図 図１の要部拡大図 図２の３−３線拡大断図 操舵トルクセンサの要部分解斜視図 操舵トルクセンサの作用説明図 操舵トルクに対するトルク検出信号の変化特性を示す図 ステアリングアクチュエータの制御系のブロック図 ステアリングアクチュエータの制御を説明するフローチャート 第２の実施の形態に係るストロークエンドセンサの説明図 ステアリングアクチュエータの制御を説明するフローチャート 第３の実施の形態に係るストロークエンドセンサの説明図 第４の実施の形態に係る磁歪式の操舵トルクセンサの説明図

１１ ステアリングホイール
１７ ステアリングギヤボックス
１８ ステアリングアクチュエータ
２９ モータ
３３ 操舵トルクセンサ
５１ ストロークエンドセンサ
Ａ アシスト電流
Ａ１ 第２閾値
Ａ２ 第２閾値
Ａ* アシスト電流のトルク換算値
Ｔ 操舵トルク
Ｔ１ 第１閾値
Ｔ２ 第１閾値
Ｔ* 操舵トルクの電流換算値
θ モータの回転角

Claims (6)

1. ステアリングホイール（１１）とラックアンドピニオン式のステアリングギヤボックス（１７）とを接続し、前記ステアリングホイール（１１）に入力される操舵トルク（Ｔ）を操舵トルクセンサ（３３）で検出し、検出した操舵トルク（Ｔ）に基づいて算出したアシスト電流（Ａ）でステアリングアクチュエータ（１８）を駆動して運転者のステアリング操作をアシストする電動パワーステアリング装置において、
   前記操舵トルクセンサ（３３）で検出した操舵トルク（Ｔ）の電流換算値（Ｔ* ）と前記アシスト電流（Ａ）との和が制限値となるように前記ステアリングアクチュエータ（１８）の駆動を制限する過負荷防止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。
2. ステアリングホイール（１１）とラックアンドピニオン式のステアリングギヤボックス（１７）とを接続し、前記ステアリングホイール（１１）に入力される操舵トルク（Ｔ）を操舵トルクセンサ（３３）で検出し、検出した操舵トルク（Ｔ）に基づいて算出したアシスト電流（Ａ）でステアリングアクチュエータ（１８）を駆動して運転者のステアリング操作をアシストする電動パワーステアリング装置において、
   前記アシスト電流（Ａ）のトルク換算値（Ａ* ）と前記操舵トルクセンサ（３３）で検出した操舵トルク（Ｔ）との和が制限値となるように前記ステアリングアクチュエータ（１８）の駆動を制限する過負荷防止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. 前記過負荷防止制御は、前記操舵トルクセンサ（３３）で検出した操舵トルク（Ｔ）が第１閾値（Ｔ１，Ｔ２）以上であること、あるいは前記アシスト電流（Ａ）が第２閾値（Ａ１，Ａ２）以上であることを条件として行われることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記ステアリングギヤボックス（１７）のストロークエンドを検出するストロークエンドセンサ（５１）を備え、前記アシスト電流（Ａ）が閾値（Ａ１）未満で前記ストロークエンドが検出された場合に、前記制限値を小さくして前記過負荷防止制御を行うことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記ストロークエンドセンサ（５１）は、前記操舵トルクセンサ（３３）で検出した操舵トルク（Ｔ）を前記ステアリングアクチュエータ（１８）のモータ（２９）の回転角（θ）で除算した値が閾値以上の場合に前記ストロークエンドを検出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。
6. 前記操舵トルクセンサ（３３）は磁歪式操舵トルクセンサであることを特徴とする、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。

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