JP6279443B2 - 電動パワーステアリング装置及び電動パワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車に適用される電動パワーステアリング装置及び電動パワーステアリング装置の制御装置に関する。

従来の電動パワーステアリング装置としては、例えば以下の特許文献に記載されたものが知られている。

すなわち、この特許文献に記載の電動パワーステアリング装置では、ラックエンド近傍になると、電動モータの出力を制限したり、操舵トルクと反対方向にアシストトルクを付与したりすることにより、ラックエンド到達時におけるラックストッパの当接音を軽減している。

特開２００８−２９０５２５号公報

しかしながら、前記従来の電動パワーステアリング装置では、入力軸と出力軸との相対回転量を規制するメカストッパについて何らの考慮もされていないため、前記電動モータの出力制限などラックバーの移動が制限された状態にて運転者がさらに切り込み方向へと操舵した場合に、該ラックバーの移動が制限されていることでトーションバーがより捩れやすく、その結果、メカストッパの当接音を招来してしまうおそれがあった。

本発明は、かかる技術的課題に鑑みて案出されたものであり、メカストッパとラックストッパの双方の当接音を低減し得る電動パワーステアリング装置等を提供することを目的としている。

本発明は、とりわけ、運転者による操舵トルクに基づいた前記電動モータへの指令信号である基本アシスト信号を演算する基本アシスト信号演算部と、前記舵角信号が第１所定角以上であって、かつ前記ステアリングホイールが切り込み方向へ操舵操作されているときに、該切り込み方向の前記電動モータの操舵アシスト力の減衰に供する第１ダンピング信号を演算する第１ダンピング信号演算部と、前記トーションバー捩れ量信号が第２所定角以上であって、かつ前記ステアリングホイールが切り込み方向へ操舵操作されているときに、該切り込み方向の前記電動モータの操舵アシスト力の減衰に供する第２ダンピング信号を演算する第２ダンピング信号演算部と、前記舵角信号又は該舵角信号に基づいて演算される第１制御量と、前記トーションバー捩れ量信号又は該トーションバー捩れ量信号に基づいて演算される第２制御量とに基づいて、前記第１ダンピング信号及び第２ダンピング信号による前記基本アシスト信号の補正量であるダンピング補正量を演算するダンピング補正量演算部と、前記基本アシスト信号と前記ダンピング補正量とに基づいて前記電動モータへの指令信号を出力するモータ指令信号出力部と、を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、第１ダンピング信号によりラックストッパ側のダンピング補正を考慮しつつ、第２ダンピング信号により第１軸と第２軸のメカストッパ側のダンピング補正を考慮してモータ指令信号を演算するようにしたことから、ラックストッパの当接音を低減しつつ、メカストッパの当接音についても低減することができる。

本発明に係る電動パワーステアリング装置のシステム構成図である。 図１に示す入力軸と出力軸の連結部近傍の拡大縦断面図である。 図１に示すコントロールユニットの制御ブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る操舵アシストトルクの減衰補正制御のフローチャートである。 本発明の第１実施形態の第１変形例に係る操舵アシストトルクの減衰補正制御のフローチャートである。 本発明の第１実施形態の第２変形例に係る操舵アシストトルクの減衰補正制御のフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る操舵アシストトルクの減衰補正制御の制御ブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る操舵アシストトルクの減衰補正制御のフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る操舵アシストトルクの減衰補正制御のフローチャートである。

以下、本発明に係る電動パワーステアリング装置等の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、下記の各実施形態では、本発明に係る電動パワーステアリング装置等を、従来と同様に、自動車の電動パワーステアリング装置に適用すると共に、外乱の原因として横断勾配路の走行を例に説明する。

図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置のシステム構成の概略を説明するための当該装置の概略図である。

図示の電動パワーステアリング装置は、一端側がステアリングホイールＳＷと一体回転可能に連係される第１軸としての入力軸１と、一端側がトーションバー（図示外）を介して入力軸１の他端側に相対回転可能に連結され、他端側がラック・ピニオン機構ＲＰを介して転舵輪ＷＬ，ＷＲに連係される第２軸としての出力軸２と、入力軸１と出力軸２との相対回転変位量から操舵トルクを検出するトルクセンサＴＳや図示外の車速センサ等の検出結果に基づき運転者の操舵トルクに応じた操舵アシストトルクを後述するラックバー３に付与するモータユニットＭＵと、該モータユニットＭＵの出力（回転力）を減速しつつ後述するラック軸３の軸方向移動力に変換して伝達する伝達機構ＲＧと、から主として構成されている。なお、前記入力軸１、前記出力軸２及び前記ラック・ピニオン機構ＲＰにより、本発明の操舵機構が構成されている。

前記ラック・ピニオン機構ＲＰは、出力軸２の一端部外周に形成されたピニオン歯２ａとほぼ直交するかたちで配置される棒状のラックバー３の所定の軸方向範囲に形成されるラック歯３ａとが噛合することによって構成され、出力軸２の回転方向に応じてラックバー３が軸方向に移動するようになっている。そして、このラックバー３の両端部は、それぞれタイロッド４，４及び図示外のナックルアームを介して転舵輪ＷＲ，ＷＬに連係され、当該ラックバー３の軸方向移動に伴ってタイロッド４，４を介して前記図示外のナックルアームが引っ張られることで、転舵輪ＷＲ，ＷＬの向きが変更されるようになっている。 この際、前記ラックバー３の両端部には、それぞれラックハウジングＨＧの両端部の開口部内径よりも拡大形成された図示外のラックエンドが設けられていて、該各ラックエンドとラックハウジングＨＧの各端面とによっていわゆるラックストッパが構成され、ラックバー３の移動方向反対側のラックエンドがラックハウジングＨＧの端面に当接することで該ラックバー３のそれ以上の軸方向移動が規制されるようになっている。なお、前記各ラックエンドの当接部には、緩衝材としてのブッシュが介装されていて、該各ブッシュによりラックエンドの各端部とラックハウジングＨＧの各端面との当接が緩衝されるようになっている。

前記モータユニットＭＵは、後述する入力プーリ５を回転駆動することによって伝達機構ＲＧを介してラックバー３へと操舵アシストトルクを付与する電動モータ７と、該電動モータ７の他端側に付設され、操舵トルクや車両速度等の所定のパラメータに応じて電動モータ７を駆動制御する制御装置としての電子コントロールユニット８と、が一体的に構成されたものである。

前記伝達機構ＲＧは、電動モータ７のモータ出力軸７ａの外周側に一体回転可能に設けられ、該モータ出力軸７ａの軸線Ｌ１を中心に回転する入力プーリ５と、ラックバー３の外周側に相対回転可能に設けられ、入力プーリ５の回転力に基づきラックバー３の軸線Ｌ２を中心に回転する出力プーリ６と、該出力プーリ６とラックバー３との間に介装され、出力プーリ６の回転を減速しつつラックバー３の軸方向運動へと変換するボールねじ機構（図示外）と、前記両プーリ５，６間に跨って巻回され、入力プーリ５の回転を出力プーリ６へと伝達することによって前記両プーリ５，６の同期回転に供するベルト９と、から主として構成されている。

図２は、トルクセンサＴＳ直上の入力軸１と出力軸２の連結部近傍の横断面図である。

図示のように、前記入力軸１の他端部には、横断面ほぼ矩形状に形成された第１軸側規制部としての複数の入力側規制部１ｂがほぼ放射状に突設されると共に、前記出力軸２の一端部にも、それぞれが前記各入力側規制部１ｂに対応するかたちで該各入力側規制部１ｂと係合可能な矩形凹状に形成された第２軸側規制部としての複数の出力側規制部２ｂが凹設されている。

この際、前記入力側規制部１ｂと前記出力側規制部２ｂとにより、入力軸１と出力側２の相対回転量を規制するいわゆるメカストッパが構成されていて、該メカストッパによって入力軸１と出力軸２とを連結するトーションバーＴＢの破損が抑制されている。具体的には、入力側規制部１ｂの周方向幅に対して出力側規制部２ｂの周方向幅が大きく設定されることにより、該両規制部１ｂ，２ｂ間の周方向範囲内で入力軸１と出力軸２との相対回転が許容され、入力側規制部１ｂの周方向端面がそれぞれ対応する出力側規制部２ｂの周方向端面に当接することで、入力軸１と出力軸２との相対回転が規制されるようになっている。

〔第１実施形態〕
図３は、本発明の第１実施形態に係る操舵アシストトルクの減衰補正制御の制御ブロック図である。

図示のように、前記電子コントロールユニット８は、トルクセンサＴＳによって検出された操舵トルク信号Ｔｓを受信する操舵トルク信号受信部１０ａと、図示外の舵角センサによって検出された舵角信号θｓを受信する舵角信号受信部１０ｂと、を備えている。

そして、前記操舵トルク信号Ｔｓに基づいて、基本アシスト信号演算部１１により操舵アシストトルクのベースとなる基本アシスト信号Ｉｂが演算されると共に、位相補償演算部１２により操舵トルク信号Ｔｓに対しての位相補償に供する位相補償信号Ｉｔが演算される。

一方、前記舵角信号θｓに基づいて舵角速度演算部１８により舵角信号θｓが微分演算され舵角速度信号ωｓが演算されると共に、該舵角速度信号ωｓに基づいてダンピング処理部１３により舵角速度信号ωｓに応じて操舵アシスト制御特性の変更に供するダンピング処理信号Ｉｄが出力される。

また、前記操舵トルク信号Ｔｓと前記舵角速度信号ωｓとに基づいて、切り込み判断部１５によりステアリングホイールが切り込み方向に操舵されているか、又は切り戻し方向に操舵されているかが判断される。

そして、この判断結果と前記舵角信号θｓ及び舵角速度信号ωｓに基づいて、ラック側減衰補正量演算部２１により本発明の第１ダンピング信号に相当するラック側減衰補正信号Ｄｒが演算されると共に、ラックエンド到達時間演算部２２において本発明の第１制御量に相当するラックエンド到達時間信号Ｔｒが演算される。

また、前記操舵トルク信号Ｔｓに基づいて、ＴＢ捩れ角演算部１６においてトーションバーの捩れ角に係る本発明のトーションバー捩れ量信号に相当するＴＢ捩れ角信号θｔが演算されると共に、ＴＢ捩れ角速度演算部１７においてトーションバーの捩れ角速度に係るＴＢ捩れ角速度信号ωｔが演算される。

そして、前記切り込み判断部１５による判断結果と、上述の演算に係るＴＢ捩れ角信号θｔ及びＴＢ捩れ角速度信号ωｔとに基づいて、メカ側減衰補正量演算部２３により本発明の第２ダンピング信号に相当するメカ側減衰補正信号Ｄｍが演算されると共に、メカエンド到達時間演算部２４により本発明の第２制御量に相当するメカエンド到達時間信号Ｔｍが演算される。

ここで、前記ラック側減衰補正信号Ｄｒ及びメカ側減衰補正信号Ｄｍについては、それぞれ後述する所定の条件に基づいて、重み付け処理部２５において前記ラックエンド到達時間信号Ｔｒ及びメカエンド到達時間信号Ｔｍに基づき該各信号Ｔｒ，Ｔｍに所定のゲインをかけることにより重み付けされたラック側減衰増補正信号Ｄｒ’及びメカ側減衰増補正信号Ｄｍ’が演算される。なお、図３中に符号２６で示すモータ指令信号出力部１４直前の加算器によって、本発明に係るダンピング補正量演算部が構成されている。

また、上述の重み付けによる前記ラック側減衰増補正信号Ｄｒ’及びメカ側減衰増補正信号Ｄｍ’の大きさの割合については、０対１００から１００対０の割合の間で可変とするようになっている。

そして、前記基本アシスト信号Ｉｂと、上述の演算に係る前記ラック側減衰補正信号Ｄｒ及びメカ側減衰補正信号Ｄｍ（ラック側減衰増補正信号Ｄｒ’及びメカ側減衰増補正信号Ｄｍ’）とに基づいて、モータ指令信号出力部１４において電動モータ７に対して基本アシスト信号Ｉｂを前記ラック側減衰補正信号Ｄｒ及びメカ側減衰補正信号Ｄｍにより補正した減衰補正後の指令信号Ｉをモータ指令信号Ｉｏとして出力する。

図４は、本発明の第１実施形態に係る操舵アシストトルクの減衰補正制御のフローチャートである。

図示のように、まず、トルクセンサにより検出された操舵トルク信号Ｔｓを読み込み（ステップＳ１０１）、さらに舵角センサにより検出された舵角信号θｓを読み込む（ステップＳ１０２）。続いて、先ほど読み込んだ操舵トルク信号Ｔｓを基にＴＢ捩れ角信号θｔを演算すると共に（ステップＳ１０３）、ＴＢ捩れ角速度信号ωｔを演算し（ステップＳ１０４）、その後、先ほど読み込んだ舵角信号θｓを基に舵角速度信号ωｓを演算する（ステップＳ１０５）。

次に、先ほど読み込んだ舵角信号θｓが所定値Ｘｓ以上であるか否かを判断し（ステップＳ１０６）、Ｎｏと判断された場合には、基本アシスト信号Ｉｂをモータ指令信号Ｉｏとして出力することによって、本プログラムが終了する。（ステップＳ１０７）。一方、前記ステップＳ１０６にてＹｅｓと判断された場合には、操舵トルク信号Ｔｓと舵角速度ωｓの符号が一致するか否かを判断し（ステップＳ１０８）、Ｎｏと判断された場合には、前記ステップＳ１０７に進んで、基本アシスト信号Ｉｂをモータ指令信号Ｉｏとして出力する。

また、前記ステップＳ１０８においてＹｅｓと判断された場合には、ラック側減衰補正信号Ｄｒを演算した後に（ステップＳ１０９）、ＴＢ捩れ角θｔが所定値Ｘｔ以上であるか否かを判断する（ステップＳ１１０）。ここで、Ｎｏと判断された場合には、基本アシスト信号Ｉｂにラック側減衰補正信号Ｄｒを加算することにより補正した減衰補正後の指令信号Ｉｒをモータ指令信号Ｉｏとして出力する（ステップＳ１１１）。

一方、前記ステップＳ１０９においてＹｅｓと判断された場合には、メカ側減衰補正信号Ｄｍを演算した後（ステップＳ１１２）、ラックエンド到達時間Ｔｒを演算すると共に（ステップＳ１１３）、メカエンド到達時間Ｔｍを演算する（ステップＳ１１４）。その後、ラックエンド到達時間Ｔｒがメカ側到達時間Ｔｍ以上であるか否かを判断する（ステップＳ１１５）。

ここで、Ｎｏと判断された場合には、ラック側減衰補正信号Ｄｒにゲインをかけて当該ラック側減衰補正信号Ｄｒの重み付けを増大してなるラック側減衰増補正信号Ｄｒ’を演算する一方（ステップＳ１１６）、Ｙｅｓと判断された場合には、メカ側減衰補正信号Ｄｍにゲインをかけて当該メカ側減衰補正信号Ｄｍの重み付けを増大してなるメカ側減衰増補正信号Ｄｍ’を演算する（ステップＳ１１７）。そして、かかる重み付け後、前記ステップＳ１２０に進んで、基本アシスト信号Ｉｂにラック側減衰補正信号Ｄｒ（ラック側減衰増補正信号Ｄｒ’）及びメカ側減衰補正信号Ｄｍ（メカ側減衰増補正信号Ｄｍ’）を加算することにより補正した減衰補正後の指令信号Ｉｍをモータ指令信号Ｉｏとして出力する。

以上のことから、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置（電子コントロールユニット８）によれば、ラックエンド到達時間Ｔｒに基づいてラック側減衰補正信号Ｄｒを演算することでラックストッパ側の補正を考慮しながら、メカエンド到達時間Ｔｒに基づいてメカ側減衰補正信号Ｄｍを演算することでメカストッパ側の補正も考慮してモータ指令信号を演算する構成としたため、ラックエンドの当接音を低減しつつ、メカストッパである入力側規制部１ｂと出力側規制部２ｂとの当接音についても低減することができる。

特に、まずは、最初に当接しうるラックストッパ側について、ラック側減衰補正信号Ｄｒの演算条件に基づいてラック側減衰補正信号Ｄｒを演算した後、メカ側減衰補正信号Ｄｍの演算条件に基づいてメカ側減衰補正信号Ｄｍを演算するようにしたことで、必要に応じた段階的な補正が可能となり、前記両信号Ｄｒ，Ｄｍの演算条件を満たした場合には該両信号Ｄｒ，Ｄｍを基に減衰補正を行うため、より適切な減衰補正に供される。

なお、前記ラックストッパと前記メカストッパとは、いずれを先に当接させてもよい。すなわち、ラックストッパに対してメカストッパを先に当接させることにより、当該ラックストッパに設けられる緩衝材（ブッシュ）の耐久性を向上できるメリットがある。他方、メカストッパに対してラックストッパを先に当接させることにより、入力軸１と出力軸２の間に設けられたトルクセンサＴＳ等の構成部品への衝撃を抑制できるメリットがある。

また、前記モータ指令信号Ｉｏの減衰補正にあたり、ラック側減衰補正信号Ｄｒとメカ側減衰補正信号Ｄｍとについて重み付けを行うことで該両信号Ｄｒ，Ｄｍの大きさの割合を可変にするようにしたことで、操舵状況に応じた適切な減衰補正量を算出することができる。

ここで、本実施形態では、前記両減衰補正信号Ｄｒ，Ｄｍのうち一方の減衰補正信号について重み付けを増大させるものを例示しているが、当該重み付けについては、例えば図５のステップＳ１１８、Ｓ１１９に示すように、一方の減衰補正信号の重み付けを増大させると共に、他方の減衰補正信号の重み付けを減少させる構成とすることも可能である。かかる構成とした場合には、より適切な減衰補正制御が可能になるメリットがある。

なお、上記重み付けによる前記両減衰補正信号Ｄｒ，Ｄｍの大きさの割合は０対１００から１００対０の割合の間で可変とすることで、ラック側減衰補正信号Ｄｒのみ、又はメカ側減衰補正信号Ｄｍのみといった可変制御についても可能としたことから、より緊急性の高い側の重み付けを大きくすることができ、より適切な当接音の低減に供される。

また、前記両減衰補正信号Ｄｒ，Ｄｍの重み付けについて、操舵トルク信号ＴｓとＴＢ捩れ角信号θｔとに基づいて該両減衰補正信号Ｄｒ，Ｄｍの大きさの割合を可変にするようにしたことで、操舵アシストの減衰制御を行っている間に操舵状態が変化した場合であっても、該操舵状態に応じて減衰補正信号の大きさの割合を可変にでき、該操舵状態に応じたより適切なダンピング補正量を算出することができるメリットもある。

さらに、本実施形態では、前記両減衰補正信号Ｄｒ，Ｄｍの重み付けに際し、ラックエンド到達時間Ｔｒとメカエンド到達時間Ｔｍとを比較して、より早くストロークエンドに到達する側、すなわち到達時間の短い側の減衰補正信号が大きくなるようにするため、ラックストッパ側又はメカストッパ側のどちらか一方でも当接の頻度を低減することが可能となっている。

なお、本実施形態では、前記両減衰補正信号Ｄｒ，Ｄｍの重み付けについて、ラックエンド到達時間Ｔｒとメカエンド到達時間Ｔｍとを比較することで行うものを例示したが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば図６のステップＳ１１３、Ｓ１１４に示すように、各ストッパにおける当接までの残舵角θｒ，θｍを演算して、該両残舵角θｒ，θｍの比較によって前記両減衰補正信号Ｄｒ，Ｄｍの重み付けを行うこととしてもよく、当該比較に係るパラメータについては装置の仕様等に応じて適宜変更することができる。

また、前記重み付けを含む減衰補正制御は、所定の周期で繰り返されるため、早くストロークエンドに到達する側が入れ替わったときは、その入れ替わりに応じて前記両減衰補正信号Ｄｒ，Ｄｍの大きさの割合を逆転させるため、状況に応じた当接音の低減にも供される。

〔第２実施形態〕
図７、図８は、本発明に係る電動パワーステアリング装置等の第２実施形態を示し、前記第１実施形態の制御内容について車速Ｖを考慮したものである。なお、各図において、前記第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付すことにより、詳細な説明を省略する。

図７は、本発明の第２実施形態に係る操舵アシストトルクの減衰補正制御の制御ブロック図である。

図示のように、本実施形態に係る電子コントロールユニット８は、前記第１実施形態の構成に加えて、図示外の車速センサによって検出された車速信号Ｖを受信する車速信号受信部１０ｃを備えていて、該車速信号受信部１０ｃにて受信された車速信号Ｖがラック側減衰補正量演算部２１及びメカ側減衰補正量演算部２３に入力される構成となっている。

図８は、本発明の第２実施形態に係る操舵アシストトルクの減衰補正制御のフローチャートである。

図示のように、まず、トルクセンサにより検出された操舵トルク信号Ｔｓを読み込んだ後（ステップＳ２０１）、舵角センサによって検出された舵角信号θｓを読み込み（ステップＳ２０２）、さらに車速センサによって検出された車速信号Ｖを読み込む（ステップＳ２０３）。続いて、先ほど読み込んだ操舵トルク信号Ｔｓを基にＴＢ捩れ角信号θｔを演算した後（ステップＳ２０４）、ＴＢ捩れ角速度信号ωｔを演算し（ステップＳ２０５）、その後、先ほど読み込んだ舵角信号θｓを基に舵角速度信号ωｓを演算する（ステップＳ２０６）。

次に、前記舵角信号θｓが所定値Ｘｓ以上であって、かつ前記車速信号Ｖが所定値Ｘｖ以下か否かを判断し（ステップＳ２０７）、Ｎｏと判断された場合には、基本アシスト信号Ｉｂをモータ指令信号Ｉｏとして出力することで、本プログラムが終了する。（ステップＳ２０８）。一方、前記ステップＳ２０７にてＹｅｓと判断された場合には、操舵トルク信号Ｔｓと舵角速度ωｓの符号が一致するか否かを判断し（ステップＳ２０９）、Ｎｏと判断された場合には、前記ステップＳ２０８に進んで、基本アシスト信号Ｉｂをモータ指令信号Ｉｏとして出力する。

また、前記ステップＳ２０９においてＹｅｓと判断された場合には、ラック側減衰補正信号Ｄｒを演算した後に（ステップＳ２１０）、ＴＢ捩れ角θｔが所定値Ｘｔ以上であるか否かを判断する（ステップＳ２１１）。ここで、Ｎｏと判断された場合には、基本アシスト信号Ｉｂにラック側減衰補正信号Ｄｒを加算することにより補正した減衰補正後の指令信号Ｉをモータ指令信号Ｉｏとして出力する（ステップＳ２１２）。

一方、前記ステップＳ２１１においてＹｅｓと判断された場合には、メカ側減衰補正信号Ｄｍを演算した後（ステップＳ２１３）、ラックエンド到達時間Ｔｒを演算すると共に（ステップＳ２１４）、メカエンド到達時間Ｔｍを演算する（ステップＳ２１５）。その後、ラックエンド到達時間Ｔｒがメカ側到達時間Ｔｍ以上であるか否かを判断する（ステップＳ２１６）。

ここで、Ｎｏと判断された場合は、ラック側減衰補正信号Ｄｒに増大ゲインをかけて該ラック側減衰補正信号Ｄｒの重み付けを増大させたラック側減衰増補正信号Ｄｒ’を演算すると共に（ステップＳ２１７）、メカ側減衰補正信号Ｄｍに減少ゲインをかけて該メカ側減衰補正信号Ｄｍの重み付けを減少させたメカ側減衰減補正信号Ｄｍ”を演算する一方（ステップＳ２１８）、前記ステップＳ２１６においてＹｅｓと判断された場合は、メカ側減衰補正信号Ｄｍに増大ゲインをかけて該メカ側減衰補正信号Ｄｍの重み付けを増大させたメカ側減衰増補正信号Ｄｍ’を演算すると共に（ステップＳ２１９）、ラック側減衰補正信号Ｄｒに減少ゲインをかけて該ラック側減衰補正信号Ｄｒの重み付けを減少させたラック側減衰減補正信号Ｄｒ”を演算する（ステップＳ２２０）。

その後、前記ラック側減衰増補正信号Ｄｒ’及びメカ側減衰増補正信号Ｄｍ’につき、車速信号Ｖに応じて、すなわち車速信号Ｖが大きいほどラック側減衰増補正信号Ｄｒ’又はラック側減衰減補正信号Ｄｒ”が大きくなるように、該ラック側減衰増補正信号Ｄｒ’ 又はラック側減衰減補正信号Ｄｒ”の重み付けを増大させたラック側減衰補正信号Ｄｒ＊を演算する（ステップＳ２２１）。

そして、かかる重み付け後、前記ステップＳ２２２に進んで、基本アシスト信号Ｉｂにラック側減衰補正信号Ｄｒ（ラック側減衰増補正信号Ｄｒ’或いはラック側減衰増補正信号Ｄｒ”）及びメカ側減衰補正信号Ｄｍ（メカ側減衰増補正信号Ｄｍ’）を加算することによって補正した減衰補正後の指令信号Ｉをモータ指令信号Ｉｏとして出力する。

以上のように、車速が高くなるほど路面抵抗が低下して各ストッパの当接に至りやすくなることから、本実施形態では、車速信号Ｖが大きいほどラック側減衰補正信号Ｄｒやメカ側減衰補正信号Ｄｍが大きくなるように構成したことで、車速に応じた適切な減衰補正信号を算出することが可能となっている。

ここで、車速が高くなるほど路面抵抗が低下してラックバー３がストロークエンドへと到達しやすくなるため、本実施形態では、車速信号Ｖが大きいほどラック側減衰補正信号Ｄｒが相対的に大きくなるように構成して、このラックストッパ側の重み付けを大きくするようにしたことで、前記各ラックエンドのラックハウジングＨＧとの当接を抑制できるメリットがある。

一方、車速が所定以上のときには操舵アシストトルク自体もほとんどゼロの状態となるため、本実施形態では、所定車速Ｘｖ以上のときは減衰補正信号をゼロとしてモータ指令信号Ｉｏを出力することで、過剰な操舵アシストの抑制にも供される。

〔第３実施形態〕
図９は、本発明に係る電動パワーステアリング装置等の第２実施形態を示し、前記第１実施形態の制御内容について操舵速度ωｓを考慮したものであって、前記第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付すことにより、詳細な説明は省略する。

図９は、本発明の第３実施形態に係る操舵アシストトルクの減衰補正制御のフローチャートである。

図示のように、まず、トルクセンサにより検出された操舵トルク信号Ｔｓを読み込み（ステップＳ３０１）、さらに舵角センサにより検出された舵角信号θｓを読み込む（ステップＳ３０２）。続いて、先ほど読み込んだ操舵トルク信号Ｔｓを基にＴＢ捩れ角信号θｔを演算すると共に（ステップＳ３０３）、ＴＢ捩れ角速度信号ωｔを演算し（ステップＳ３０４）、その後、先ほど読み込んだ舵角信号θｓを基に舵角速度信号ωｓを演算する（ステップＳ３０５）。

次に、先ほど読み込んだ舵角信号θｓが所定値Ｘｓ以上であるか否かを判断し（ステップＳ３０６）、Ｎｏと判断された場合には、基本アシスト信号Ｉｂをモータ指令信号Ｉｏとして出力することによって、本プログラムが終了する。（ステップＳ３０７）。一方、前記ステップＳ３０６にてＹｅｓと判断された場合には、操舵トルク信号Ｔｓと舵角速度ωｓの符号が一致するか否かを判断し（ステップＳ３０８）、Ｎｏと判断された場合には、前記ステップＳ３０７に進んで、基本アシスト信号Ｉｂをモータ指令信号Ｉｏとして出力する。

また、前記ステップＳ３０８においてＹｅｓと判断された場合は、舵角速度ωｓが所定値Ｘω以上であるか否かを判断して（ステップＳ３０９）、Ｎｏと判断された場合には、続いて操舵トルクＴｓが所定値Ｘｒ以上であるか否かを判断する（ステップＳ３１０）。ここで、Ｙｅｓと判断された場合には、前周期ジョブにおいて行われたラック側減衰補正制御を維持する一方（ステップＳ３１１）、Ｎｏと判断された場合には、前記ステップＳ３０７に進んで、基本アシスト信号Ｉｂをモータ指令信号Ｉｏとして出力する。

また、前記ステップＳ３０９においてＹｅｓと判断された場合には、ラック側減衰補正信号Ｄｒを演算した後に（ステップＳ３１２）、ＴＢ捩れ角θｔが所定値Ｘｔ以上であるか否かを判断する（ステップＳ３１３）。ここで、Ｎｏと判断された場合には、基本アシスト信号Ｉｂにラック側減衰補正信号Ｄｒを加算することにより補正した減衰補正後の指令信号Ｉｒをモータ指令信号Ｉｏとして出力する（ステップＳ３１４）。

一方、前記ステップＳ３１３においてＹｅｓと判断された場合には、メカ側減衰補正信号Ｄｍを演算した後（ステップＳ３１５）、ラックエンド到達時間Ｔｒを演算すると共に（ステップＳ３１６）、メカエンド到達時間Ｔｍを演算する（ステップＳ３１７）。その後、ラックエンド到達時間Ｔｒがメカ側到達時間Ｔｍ以上であるか否かを判断する（ステップＳ３１８）。

ここで、Ｎｏと判断された場合は、ラック側減衰補正信号Ｄｒに増大ゲインをかけて該ラック側減衰補正信号Ｄｒの重み付けを増大させたラック側減衰増補正信号Ｄｒ’を演算すると共に（ステップＳ３１９）、メカ側減衰補正信号Ｄｍに減少ゲインをかけて該メカ側減衰補正信号Ｄｍの重み付けを減少させたメカ側減衰減補正信号Ｄｍ”を演算する一方（ステップＳ３２０）、前記ステップＳ３１８においてＹｅｓと判断された場合は、メカ側減衰補正信号Ｄｍに増大ゲインをかけて該メカ側減衰補正信号Ｄｍの重み付けを増大させたメカ側減衰増補正信号Ｄｍ’を演算すると共に（ステップＳ３２１）、ラック側減衰補正信号Ｄｒに減少ゲインをかけて該ラック側減衰補正信号Ｄｒの重み付けを減少させたラック側減衰減補正信号Ｄｒ”を演算する（ステップＳ３２２）。

その後、前記ラック側減衰増補正信号Ｄｒ’及びメカ側減衰増補正信号Ｄｍ’につき、操舵速度信号ωｓに応じて、すなわち操舵速度信号ωｓが大きいほどラック側減衰増補正信号Ｄｒ’及びメカ側減衰減補正信号Ｄｍ’が大きくなるように、これらラック側減衰増補正信号Ｄｒ’及びメカ側減衰減補正信号Ｄｍ’の重み付けを増大させたラック側減衰補正信号Ｄｒ＊及びメカ側減衰補正信号Ｄｍ＊を演算する（ステップＳ３２３）。

そして、かかる重み付け後、前記ステップＳ３２４に進んで、基本アシスト信号Ｉｂにラック側減衰補正信号Ｄｒ（ラック側減衰増補正信号Ｄｒ’或いはラック側減衰増補正信号Ｄｒ”）及びメカ側減衰補正信号Ｄｍ（メカ側減衰増補正信号Ｄｍ’）を加算することによって補正した減衰補正後の指令信号Ｉｍをモータ指令信号Ｉｏとして出力する。

以上のように、操舵速度が高いほどラックストッパ又はメカストッパの当接に至りやすくなることから、本実施形態では、操舵速度信号ωｓが大きいほどラック側減衰補正信号Ｄｒやメカ側減衰補正信号Ｄｍが大きくなるように構成したことにより、操舵状態に応じた適切な減衰補正信号を算出することが可能となっている。

一方、操舵速度信号ωｓが低い場合、ラックストッパやメカストッパの当接に至る可能性は低いものの、操舵トルクＴｓが大きい場合には、減衰補正信号により操舵アシストトルクが制限されることによって操舵トルクが大きくなる結果、操舵速度信号ωｓが低下してしまっている場合がある。すると、かかる場合において当該減衰補正制御を停止してしまうと、この停止によって前記各ラックエンドがラックハウジングＨＧの両端面に到達してしまう可能性があることから、所定の条件が揃った場合には前記減衰補正制御を継続させることで、前記各ラックエンドのラックハウジングＨＧへの当接を抑制することもできる。

本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、適用対象たる電動パワーステアリング装置の仕様等に応じて自由に変更することができる。

前記電子コントロールユニット８では、操舵トルク信号受信部１０ａによりトルクセンサＴＳで検出された操舵トルク信号Ｔｓを直接受信する構成を例示して説明したが、該操舵トルクＴｓについては、例えば入力軸１と出力軸２の回転角に基づいて演算したものを受信する構成としてもよい。

また、操舵角（舵角θｓ）についても、前記舵角センサからの舵角信号θｓを直接受信する構成のほか、トルクセンサＴＳの出力軸２側（ピニオン軸側）の回転角信号や電動モータ７の回転角センサの回転角信号により検出又は演算してもよい。

以下、前記各実施形態から把握される特許請求の範囲に記載した以外の技術的思想について説明する。

（ａ）請求項３に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記ダンピング補正量演算部は、前記ラックバー並びに前記第１軸側規制部及び第２軸側規制部のうち、早くストロークエンドに到達する側のダンピング補正量が大きくなるように前記第１ダンピング信号と前記第２ダンピング信号の大きさの割合を可変制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置。

このように、早く当接する方のダンピング補正量を大きくすることで、どちらか一方でも当接する頻度を低減することができる。

（ｂ）請求項３に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記ダンピング補正量演算部は、前記第１ダンピング信号と前記第２ダンピング信号の割合を、０対１００から１００対０の割合の間で可変制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置。

このように、第１ダンピング補正量のみ、又は第２ダンピング補正量のみといった可変制御についても可能とすることで、より緊急性の高い側の重み付けを大きくすることができ、より適切な当接音の低減に供される。

（ｃ）請求項３に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記モータ指令信号出力部が前記基本アシスト信号と前記ダンピング補正量とに基づいて前記電動モータへの指令信号を出力しているとき、
前記ダンピング補正量演算部は、前記舵角信号と前記トーションバー捩れ量信号とに基づいて前記第１ダンピング信号と前記第２ダンピング信号の大きさの割合を可変制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置。

かかる構成とすることにより、当接音の低減を図るダンピング制御を行っている間に操舵状態が変化した場合には、その操舵状態に応じてダンピング補正量の大きさの割合を可変にすることができ、操舵状態に応じたより適切なダンピング補正量を算出することができる。

（ｄ）請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記ダンピング補正量演算部は、前記ラックバーがストロークエンドに到達するよりも先に前記第１軸側規制部と前記第２軸側規制部とが当接するように、前記第１ダンピング信号と前記第２ダンピング信号の大きさの割合を可変制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置。

このように、メカストッパを先に当接させることにより、ラックストッパに設けられる緩衝材の耐久性を向上できるメリットがある。

（ｅ）請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記ダンピング補正量演算部は、前記第１軸側規制部と前記第２軸側規制部とが当接するよりも先に前記ラックバーがストロークエンドに到達するように、前記第１ダンピング信号と前記第２ダンピング信号の大きさの割合を可変制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置。

このように、ラックストッパを先に当接させることにより、操舵軸に設けられたトルクセンサ等の構成部品への衝撃を抑制できるメリットがある。

（ｆ）請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記モータ指令信号出力部は、前記車両速度信号が所定値以上のとき、前記ダンピング補正量を０としてモータ指令信号を出力することを特徴とする電動パワーステアリング装置。

所定車速以上のときは操舵アシスト力自体もほとんど０の状態であるため、ダンピング補正量についても０とすることで、過剰なアシストを抑制することができる。

（ｇ）前記（ｆ）に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記ダンピング補正量演算部は、前記車両速度信号が大きいほど前記第２ダンピング信号に対する前記第１ダンピング信号の割合が大きくなるように、前記第１ダンピング信号と前記第２ダンピング信号の大きさの割合を可変制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置。

車速が高くなるほど路面抵抗が低下してラックバーがストロークエンドに到達しやすくなるため、このラックバー側の重み付けを大きくすることでラックストッパの当接を抑制することができる。

（ｈ）請求項８に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置において、
前記ダンピング補正量演算部は、前記舵角信号が前記第１所定角以上であって、かつ前記トーションバー捩れ量信号が前記第２所定角以上のときに、前記第１ダンピング信号と前記第２ダンピング信号とに基づいて前記ダンピング補正量を演算することを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。

こうして、第１、第２所定角を共に超えた場合には、第１、第２ダンピング信号の両信号を同時に基いることで、ラックストッパとメカストッパの両ダンピング制御を同時に実施することができる。

（ｉ）前記（ｈ）に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置において、
前記ダンピング補正量演算部は、前記基本アシスト信号に加算する前記第１ダンピング信号と前記第２ダンピング信号の大きさの割合を可変制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。

このように、第１ダンピング信号と第２ダンピング信号の割合を可変にすることで、操舵状況に応じた適切なダンピング補正量を算出することができる。

（ｊ）前記（ｉ）に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置において、
前記ダンピング補正量演算部は、前記ラックバー並びに前記第１軸側規制部及び第２軸側規制部のうち、早くストロークエンドに到達する側のダンピング補正量が大きくなるように前記第１ダンピング信号と前記第２ダンピング信号の大きさの割合を可変制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。

このように、早く当接する方のダンピング補正量を大きくすることで、どちらか一方でも当接する頻度を低減することができる。

（ｋ）請求項８に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置において、
前記制御装置は、前記ステアリングホイールの操舵速度の受信に供する操舵速度受信部をさらに備え、
前記第１ダンピング信号演算部及び第２ダンピング信号演算部は、それぞれ前記操舵速度が高いほど前記第１ダンピング信号及び第２ダンピング信号が大きくなるように演算し、
前記操舵速度が所定値以下であって、前記操舵トルク信号の大きさが所定値以上であって、前記舵角信号が前記第１所定角以上であって、かつ前記ステアリングホイールが切り込み方向へと操舵操作されているときは、前記第１ダンピング信号演算部は、前記第１ダンピング信号を演算すると共に、前記モータ指令信号出力部は、前記第１ダンピング信号を含む前記電動モータの指令信号を出力することを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。

操舵速度が高いほど各ストッパの当接に至る可能性が高くなるため、ダンピング補正量を大きくすることで、操舵状態に応じた適切なダンピング補正量を算出することができるメリットがある。

一方、操舵速度が低い場合、各ストッパの当接に至る可能性は低いものの、操舵トルクが大きい場合には、ダンピング補正量により操舵アシスト力が制限されて操舵トルクが大きくなった結果、操舵速度が低下している場合がある。かかる場合にダンピング補正を停止してしまうと、この停止によりラックバーがストロークエンドに到達してしまう可能性あることから、上記条件が揃った場合にはダンピング補正を継続することで、前記ラックストッパへの当接を抑制することができる。

ＴＢ…トーションバー
ＳＷ…ステアリングホイール
１…入力軸（第１軸）
１ｂ…入力側規制部（第１軸側規制部）
２ａ…ピニオン歯
２…出力軸（第２軸）
２ｂ…出力側規制部（第２軸側規制部）
３…ラックバー
３ａ…ラック歯
７…電動モータ
８…電子コントロールユニット（制御装置）
Ｔｓ…操舵トルク信号
１０ａ…操舵トルク信号受信部
θｓ…舵角信号
１０ｂ…舵角信号受信部
Ｉｂ…基本アシスト信号
１１…基本アシスト信号演算部
Ｉｏ…モータ指令信号（指令信号）
１４…モータ指令信号出力部
θｔ…ＴＢ捩れ角信号（トーションバー捩れ量信号）
１６…ＴＢ捩れ角演算部（トーションバー捩れ量信号受信部）
Ｘｓ…所定値（第１所定角）
Ｄｒ…ラック側減衰補正信号（第１ダンピング信号）
２１…ラック側減衰補正信号演算部（第１ダンピング信号演算部）
Ｘｔ…所定値（第２所定角）
Ｄｍ…メカ側減衰補正信号（第２ダンピング信号）
２３…メカ側減衰補正信号演算部（第２ダンピング信号演算部）
Ｔｒ…ラックエンド到達時間（第１制御量）
Ｔｍ…メカエンド到達時間（第２制御量）
２６…加算器（ダンピング補正量演算部）

Claims (8)

1. トーションバーを介して相対回転可能に接続された第１軸と第２軸からなる操舵軸と、該操舵軸に連係するピニオン軸のピニオン歯と噛合するラック歯を介してステアリングホイールの操舵操作に伴う前記操舵軸の回転に基づいて転舵輪を転舵させるラックバーとから構成される操舵機構と、
   前記第１軸及び第２軸に設けられ、前記トーションバーの捩れ変形に伴って前記第１軸と前記第２軸とが相対回転したときに互いに当接することによって前記第１軸と前記第２軸の所定角度以上の相対回転量を規制する第１軸側規制部及び第２軸側規制部と、
   前記操舵機構に操舵アシスト力を付与する電動モータと、
   車両運転状態に基づいて前記電動モータを駆動制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記操舵機構に生じた操舵トルク信号の受信に供する操舵トルク信号受信部と、
   前記転舵輪の舵角信号の受信に供する舵角信号受信部と、
   前記第１軸と前記第２軸の相対回転量に係るトーションバー捩れ量信号の受信に供するトーションバー捩れ量信号受信部と、
   運転者による操舵トルクに基づいた前記電動モータへの指令信号である基本アシスト信号を演算する基本アシスト信号演算部と、
   前記舵角信号が第１所定角以上であって、かつ前記ステアリングホイールが切り込み方向へ操舵操作されているときに、該切り込み方向の前記電動モータの操舵アシスト力の減衰に供する第１ダンピング信号を演算する第１ダンピング信号演算部と、
   前記トーションバー捩れ量信号が第２所定角以上であって、かつ前記ステアリングホイールが切り込み方向へ操舵操作されているときに、該切り込み方向の前記電動モータの操舵アシスト力の減衰に供する第２ダンピング信号を演算する第２ダンピング信号演算部と、
   前記舵角信号又は該舵角信号に基づいて演算される第１制御量と、前記トーションバー捩れ量信号又は該トーションバー捩れ量信号に基づいて演算される第２制御量とに基づいて、前記第１ダンピング信号及び第２ダンピング信号による前記基本アシスト信号の補正量であるダンピング補正量を演算するダンピング補正量演算部と、
   前記基本アシスト信号と前記ダンピング補正量とに基づいて前記電動モータへの指令信号を出力するモータ指令信号出力部と、
   を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記ダンピング補正量演算部は、前記舵角信号が前記第１所定角以上であって、かつ前記トーションバー捩れ量信号が前記第２所定角以上のときに、前記第１ダンピング信号と前記第２ダンピング信号とに基づいて前記ダンピング補正量を演算す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. 前記ダンピング補正量演算部は、前記基本アシスト信号に加算する前記第１ダンピング信号と前記第２ダンピング信号の大きさの割合を可変制御する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. 前記ダンピング補正量演算部は、前記ラックバーがストロークエンドに到達する時間と、前記第１軸側規制部と前記第２軸側規制部が当接する時間のうち、短い側のダンピング補正量が大きくなるように前記第１ダンピング信号と前記第２ダンピング信号の大きさの割合を可変制御することを特徴とする請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記ダンピング補正量演算部は、早くストロークエンドに到達する側が入れ替わったとき、前記第１ダンピング信号と前記第２ダンピング信号の大きさの割合を逆転させ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. 前記制御装置は、車両速度信号の受信に供する車速信号受信部を備え、
   前記ダンピング補正量演算部は、前記車両速度信号が大きいほど前記ダンピング補正量が大きくなるように、該ダンピング補正量を演算す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。
7. 前記制御装置は、前記ステアリングホイールの操舵速度の受信に供する操舵速度受信部をさらに備え、
   前記第１ダンピング信号演算部及び第２ダンピング信号演算部は、それぞれ前記操舵速度が高いほど前記第１ダンピング信号及び第２ダンピング信号が大きくなるように演算し、
   前記操舵速度が所定値以下であって、前記操舵トルク信号の大きさが所定値以上であって、前記舵角信号が前記第１所定角以上であって、かつ前記ステアリングホイールが切り込み方向へと操舵操作されているときは、前記第１ダンピング信号演算部は、前記第１ダンピング信号を演算すると共に、前記モータ指令信号出力部は、前記第１ダンピング信号を含む前記電動モータの指令信号を出力す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。
8. トーションバーを介して相対回転可能に接続された第１軸と第２軸からなる操舵軸と、該操舵軸に連係するピニオン軸のピニオン歯と噛合するラック歯を介してステアリングホイールの操舵操作に伴う前記操舵軸の回転に基づいて転舵輪を転舵させるラックバーとから構成される操舵機構と、
   前記第１軸及び第２軸に設けられ、前記トーションバーの捩れ変形に伴って前記第１軸と前記第２軸とが相対回転したときに互いに当接することによって前記第１軸と前記第２軸の所定角度以上の相対回転量を規制する第１軸側規制部及び第２軸側規制部と、
   前記操舵機構に操舵アシスト力を付与する電動モータと、
   を備えた電動パワーステアリング装置の制御装置であって、
   前記操舵機構に生じた操舵トルク信号の受信に供する操舵トルク信号受信部と、
   前記転舵輪の舵角信号の受信に供する舵角信号受信部と、
   前記第１軸と前記第２軸の相対回転量に係るトーションバー捩れ量信号の受信に供するトーションバー捩れ量信号受信部と、
   運転者による操舵トルクに基づいた前記電動モータへの指令信号である基本アシスト信号を演算する基本アシスト信号演算部と、
   前記舵角信号が第１所定角以上であって、かつ前記ステアリングホイールが切り込み方向へ操舵操作されているときに、該切り込み方向の前記電動モータの操舵アシスト力の減衰に供する第１ダンピング信号を演算する第１ダンピング信号演算部と、
   前記トーションバー捩れ量信号が第２所定角以上であって、かつ前記ステアリングホイールが切り込み方向へ操舵操作されているときに、該切り込み方向の前記電動モータの操舵アシスト力の減衰に供する第２ダンピング信号を演算する第２ダンピング信号演算部と、
   前記舵角信号又は該舵角信号に基づいて演算される第１制御量と、前記トーションバー捩れ量信号又は該トーションバー捩れ量信号に基づいて演算される第２制御量とに基づいて、前記第１ダンピング信号及び第２ダンピング信号による前記基本アシスト信号の補正量であるダンピング補正量を演算するダンピング補正量演算部と、
   前記基本アシスト信号と前記ダンピング補正量とに基づいて前記電動モータへの指令信号を出力するモータ指令信号出力部と、
   を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。

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