WO2021230163A1 - ステアリング装置 - Google Patents

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WO2021230163A1
WO2021230163A1 PCT/JP2021/017559 JP2021017559W WO2021230163A1 WO 2021230163 A1 WO2021230163 A1 WO 2021230163A1 JP 2021017559 W JP2021017559 W JP 2021017559W WO 2021230163 A1 WO2021230163 A1 WO 2021230163A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
steering
circuit
protrusion
actuator
lock
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/017559
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
崇志 鈴木
秀樹 株根
敏博 藤田
邦彦 松田
春樹 天野
Original Assignee
株式会社デンソー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社デンソー filed Critical 株式会社デンソー
Publication of WO2021230163A1 publication Critical patent/WO2021230163A1/ja

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits

Definitions

  • This disclosure relates to a steering device.
  • the steering control device disclosed in Patent Document 1 limits the magnitude of the current command value for driving the steering assist motor when it is determined that the steering angle of the steering wheel has reached the limit angle. That is, by reducing the output of the steering assist motor near the end, the load of the mechanical device generated by the end contact is reduced.
  • steering assist actuator including other than the motor is used as a term of a superordinate concept of the steering assist motor.
  • a technique of reducing the load of the mechanical device by mechanically regulating the steering near the end of the steering angle can be considered.
  • the mechanically regulated device requires strength and becomes large.
  • an actuator and a drive circuit for moving a device that is mechanically regulated are required, and an output that antagonizes the steering assist actuator is required, which causes a problem that the actuator and the drive circuit become large.
  • An object of the present disclosure is to provide a steering device for reducing the size of an actuator and a drive circuit in a steering device that mechanically locks the steering near the end of the steering angle.
  • the steering device of the present disclosure includes a steering amount sensor, a steering assist actuator, a lock device, a lock actuator, a first circuit, a second circuit, and a control unit.
  • the steering amount sensor detects the amount generated in the steering steering of the driver.
  • the steering amount sensor is a torque sensor that detects the steering torque of the driver.
  • the steering assist actuator electrically assists the driver's steering steering according to the detection value of the steering amount sensor.
  • the lock device is arranged on the driver side of the steering amount sensor and mechanically regulates the rotation of the steering. The lock actuator drives the locking device.
  • the first circuit energizes the steering assist actuator.
  • the second circuit energizes the lock actuator.
  • the control unit operates the first circuit and the second circuit to control the operation of the steering assist actuator and the lock actuator.
  • the control unit energizes the lock actuator by the second circuit according to the steering angle equivalent value or the estimated value, and operates the lock device.
  • the steering assist actuator is a motor
  • the steering angle equivalent value or the estimated value is a value calculated from the rotation angle of the steering assist actuator.
  • the lock device Since the lock device is located on the driver side of the steering amount sensor, even if the driver applies torque in the locked state, the torque is not transmitted to the steering amount sensor. Therefore, it is possible to reduce the maximum output of the steering assist actuator calculated according to the detection value of the steering amount sensor. Therefore, the actuator and the drive circuit can be miniaturized.
  • FIG. 1 is a diagram of a column type EPS system to which the steering device of each embodiment is applied.
  • FIG. 2 is a diagram of a rack type EPS system to which the steering device of each embodiment is applied.
  • FIG. 3 is a diagram of a circuit configuration example 1 of a motor drive circuit.
  • FIG. 4 is a diagram of circuit configuration example 2 of the motor drive circuit.
  • FIG. 5 is a diagram of circuit configuration example 3 of the motor drive circuit.
  • FIG. 6 is a schematic view showing the configuration of a three-phase double winding rotary machine.
  • FIG. 7 is a control block diagram of the steering device of the present embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram of a column type EPS system to which the steering device of each embodiment is applied.
  • FIG. 2 is a diagram of a rack type EPS system to which the steering device of each embodiment is applied.
  • FIG. 3 is a diagram of a circuit configuration example 1 of a motor drive circuit.
  • FIG. 4 is a diagram of circuit configuration
  • FIG. 8 is a schematic view showing the overall configuration of the locking device of each embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view taken along the line IX-IX of FIG.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the operation control of the lock device.
  • FIG. 11 is a schematic view of a locked body of the locking device of the first embodiment.
  • FIG. 12A is a schematic view showing a state in which the protrusion of the movable portion abuts on the radial outer wall of the convex portion of the locked body in the locking device of the first embodiment.
  • FIG. 12B is a schematic view showing a state in which the protrusion of the movable portion is fitted into the recess of the locked body in the locking device of the first embodiment.
  • FIG. 13A is a schematic view of the locked body in the vicinity of the neutral position of the locking device of the second embodiment.
  • FIG. 13B is a schematic view of the locked body near the end of the locking device of the second embodiment.
  • FIG. 14A is a schematic view of the locked body in the vicinity of the neutral position of the locking device of the third embodiment.
  • FIG. 14B is a schematic view of the locked body near the end of the locking device of the third embodiment.
  • FIG. 15 is a modification of the rack type EPS system of FIG. 2.
  • the steering device of each embodiment is applied to an electric power steering system (hereinafter referred to as "EPS system") of a vehicle, and mechanically regulates the rotation of the steering near the end of the steering angle.
  • EPS system electric power steering system
  • FIG. 1 shows a column-type EPS system
  • FIG. 2 shows a rack-type EPS system.
  • the code of the column type EPS system is described as 901C
  • the code of the rack type EPS system is described as 901R.
  • FIGS. 1 and 2 only one side of the tire 99 is shown, and the tire on the opposite side is not shown.
  • the EPS system 901 includes a steering wheel 91 as "steering", a steering shaft 92, an intermediate shaft 95, a steering rack 97, and the like.
  • the steering shaft 92 is included in the steering column 93, and the steering wheel 91 is connected to one end and the intermediate shaft 95 is connected to the other end.
  • a steering rack 97 that converts rotation into reciprocating motion by a rack and pinion mechanism and transmits it is provided.
  • the tire 99 is steered via the tie rod 98 and the knuckle arm 985.
  • universal joints 961 and 962 are provided in the middle of the intermediate shaft 95.
  • the steering device 200 includes a torque sensor 94, a steering assist actuator 800, a lock device 20, a lock actuator 710, a three-phase inverter circuit 68 as a "first circuit”, an H-bridge circuit 67 as a “second circuit”, and an H-bridge circuit 67. ,
  • the control unit 30 and the like are provided.
  • the torque sensor 94 detects the steering torque Ts of the driver as a form of the "steering amount sensor that detects the amount generated in the steering steering of the driver”.
  • the steering assist actuator 800 electrically assists the driver's steering steering according to the steering torque Ts.
  • the lock device 20 is arranged on the driver side of the torque sensor 94, that is, on the steering wheel 91 side, and mechanically regulates the rotation of the steering wheel.
  • the lock actuator 710 drives the lock device 20 to mechanically regulate the rotation of the steering shaft 92, thereby preventing the steering wheel 91 from being steered beyond the rack end.
  • the steering assist actuator 800 is composed of a three-phase motor
  • the lock actuator 710 is composed of a DC motor.
  • the three-phase inverter circuit 68 as the "first circuit” energizes the steering assist actuator 800.
  • the H-bridge circuit 67 as the “second circuit” energizes the lock actuator 710.
  • the three-phase inverter circuit 68, which is the "first circuit” and the H-bridge circuit 67, which is the "second circuit” are collectively referred to as a "motor drive circuit".
  • the control unit 30 is composed of a microcomputer, a drive circuit, etc., includes a CPU (not shown), a ROM, a RAM, an I / O, a bus line connecting these configurations, and a substantial memory device such as a ROM (that is,). , Software processing by executing a program stored in advance in a readable non-temporary tangible recording medium by the CPU, and control by hardware processing by a dedicated electronic circuit are executed.
  • the control unit 30 operates the three-phase inverter circuit 68 based on the steering torque Ts detected by the torque sensor 94 and the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 14, and controls the drive of the steering assist actuator 800. Then, the control unit 30 causes the steering assist actuator 800 to output a desired steering assist torque.
  • control unit 30 operates the H-bridge circuit 67 to control the operation of the lock actuator 710. Specifically, the control unit 30 energizes the lock actuator 710 by the H-bridge circuit 67 according to the steering angle ⁇ s, and operates the lock device 20.
  • the steering angle ⁇ s is not limited to the detection value of the steering angle sensor, but includes various “steering angle equivalent values or estimated values”. For example, a value calculated from the rotation angle of the steering assist actuator 800 is acquired by the control unit 30 as the steering angle ⁇ s.
  • the three-phase inverter circuit 68, the H-bridge circuit 67, and the control unit 30 are included in the ECU (specifically, EPS-ECU) 10.
  • the ECU 10 is activated by an ON / OFF signal of the vehicle switch 11.
  • the vehicle switch 11 corresponds to an ignition switch in an engine vehicle, and corresponds to a push switch in a hybrid vehicle or an electric vehicle.
  • Each signal to the ECU 10 is communicated by using CAN, serial communication, or the like, or is sent as an analog voltage signal.
  • the three-phase inverter circuit 68 and the H-bridge circuit 67 that is, the motor drive circuit are provided in the same housing 600.
  • the control unit 30 is provided in the same housing 600 together with the motor drive circuit.
  • the steering device 200 can be miniaturized, and wiring parts such as harnesses and connectors can be reduced.
  • circuit configuration examples 1 and 3 see FIGS. 3 and 5) described later, one or two harnesses, connectors, and the like for electrically connecting the positive and negative electrodes of the power supply Bt may be used.
  • the steering assist actuator 800 and the locking device 20 are both arranged in the steering column 93.
  • the output torque of the steering assist actuator 800 is transmitted to the steering shaft 92.
  • the torque sensor 94 is provided in the middle of the steering shaft 92, and detects the steering torque Ts of the driver based on the torsional displacement of the torsion bar.
  • the lock device 20 is arranged on the driver side of the torque sensor 94.
  • the steering assist actuator 800 and the locking device 20 are both arranged in the steering rack 97.
  • the reciprocating motion of the steering rack 97 is assisted by the output torque of the steering assist actuator 800.
  • the torque sensor 94 detects the steering torque Ts of the driver transmitted to the steering rack 97.
  • the lock device 20 is arranged on the driver side of the torque sensor 94.
  • the lock device 20 is arranged on the driver side of the torque sensor 94 in common with the column type and rack type EPS systems 901C and 901R. Therefore, even if the driver applies torque to the steering wheel 91 in the locked state, the torque is not transmitted to the torque sensor 94. Therefore, the maximum output of the steering assist actuator 800 calculated according to the detected value of the torque sensor 94 is suppressed.
  • the one-system configuration three-phase winding set consists of U-phase, V-phase, and W-phase windings 811, 812, and 813 connected at the neutral point N.
  • a voltage is applied to the windings 811, 812, and 813 of each phase from the three-phase inverter circuit 68.
  • a counter electromotive voltage proportional to the product of the rotation speed and the sin value of the phase is generated.
  • the counter electromotive force generated in each phase is represented by, for example, equations (1.1) to (1.3) based on the voltage amplitude A, the rotation speed ⁇ , and the phase ⁇ .
  • the steering assist actuator 800 having a two-system configuration has two sets of three-phase winding sets 801 and 802.
  • the three-phase winding set 801 of the first system is configured by connecting the U1 phase, V1 phase, and W1 phase windings 811, 812, and 813 at the neutral point N1.
  • a voltage is applied to the windings 811, 812, and 813 of each phase of the three-phase winding set 801 of the first system from the three-phase inverter circuit 681 of the first system.
  • the second system three-phase winding set 802 is configured by connecting U2 phase, V2 phase, and W2 phase windings 821, 822, and 823 at the neutral point N2. A voltage is applied to the windings 821, 822, and 823 of each phase of the three-phase winding set 802 of the second system from the three-phase inverter circuit 682 of the second system.
  • the steering assist actuator 800 having a two-system configuration is a double-winding rotary machine in which two sets of three-phase winding sets 801 and 802 are coaxially provided.
  • the two sets of three-phase winding sets 801 and 802 have the same electrical characteristics, and are arranged, for example, on a common stator with an electrical angle of 30 [deg] offset from each other.
  • the counter electromotive voltage generated in each phase of the first system and the second system is based on the voltage amplitude A, the rotation speed ⁇ , and the phase ⁇ , for example, equations (2.1) to (2.3), (2). It is represented by .4a) to (2.6a).
  • phase ( ⁇ + 30) of the U2 phase becomes ( ⁇ -30).
  • the counter electromotive voltage generated in each phase of the second system is represented by the equations (2.4b) to (2.6b) instead of the equations (2.4a) to (2.6a).
  • the phase difference equivalent to 30 [deg] is generally expressed as (30 ⁇ 60 ⁇ k) [deg] (k is an integer).
  • the second system may be arranged in phase with the first system.
  • the lock actuator 710 which is the drive target of the H-bridge circuit 67, is composed of winding 714.
  • a counter electromotive voltage E1 proportional to the rotation speed ⁇ 1 is generated.
  • E the proportionality constant
  • I1 the direct current applied to the lock actuator 710
  • circuit configuration examples 1 to 3 will be described in order.
  • a three-phase inverter circuit 68 and an H-bridge circuit 67 are independently provided for a common power supply Bt.
  • the three-phase inverter circuit 68 and the H-bridge circuit 67 are connected to the positive electrode of the power supply Bt via the high potential line Lp and connected to the negative electrode of the power supply Bt via the low potential line Lg.
  • the power supply Bt is, for example, a battery having a reference voltage of 12 [V].
  • the DC voltage input from the power supply Bt to the three-phase inverter circuit 68 is referred to as “input voltage Vri”, and the DC voltage input to the H-bridge circuit 67 is referred to as “input voltage Vrd”.
  • the three-phase inverter circuit 68 converts the DC power of the power supply Bt into three-phase AC power by the operation of a plurality of bridge-connected inverter switching elements IUH, IUL, IVH, IVL, IWH, and IWL on the high potential side and the low potential side. Then, the steering assist actuator 800 is energized.
  • a capacitor Ci is provided between the high potential line Lp and the low potential line Lg on the power supply Bt side of the three-phase inverter circuit 68.
  • the inverter switching elements IUH, IVH, and IWH are upper arm elements provided on the high potential side of the U phase, V phase, and W phase, respectively, and the inverter switching elements IUL, IVL, and IWL are U phase and V, respectively. It is a lower arm element provided on the low potential side of the phase and the W phase.
  • the upper arm element and the lower arm element of the same phase are collectively referred to as "IUH / L, IVH / L, IWH / L".
  • a set of high-potential side and low-potential side switching elements connected in series is referred to as a "leg".
  • "IUH / L" corresponds to the sign of the U-phase leg.
  • phase current sensors SAU, SAV, SAW for detecting the phase currents Iu, Iv, Iw flowing in each phase are provided. is set up.
  • the current sensors SAU, SAV, and SAW are composed of, for example, a shunt resistor.
  • the power supply relay Pir is connected in series on the power supply Bt side, and the reverse connection protection relay PiR is connected in series on the capacitor Ci side.
  • the power supply relay Pir and the reverse connection protection relay PiR are composed of a semiconductor switching element such as a MOSFET, a mechanical relay, or the like, and can cut off the energization from the power supply Bt to the three-phase inverter circuit 68 when the power supply Bt is turned off.
  • the power relay Pil cuts off the current in the flowing direction when the electrodes of the power Bt are connected in the normal direction.
  • the reverse connection protection relay PiR cuts off the current in the flowing direction when the electrodes of the power supply Bt are connected in the direction opposite to the normal direction.
  • the H-bridge circuit 67 includes two legs consisting of four switching elements. One leg is composed of a high potential side switching element 1Ha and a low potential side switching element 1La, and the other leg is composed of a high potential side switching element 1Hb and a low potential side switching element 1Lb. A lock actuator 710 is connected between the midpoints of each leg.
  • the direction of the current I1 energized when the switching elements 1Ha and 1Lb are turned on is the positive direction
  • the direction of the current I1 energized when the switching elements 1Hb and 1La are turned on is the negative direction. do.
  • the lock actuator 710 rotates forward when energized in the positive direction and reverses when energized in the negative direction. For example, when the lock actuator 710 rotates normally, the lock device 20 is locked, and when the lock actuator 710 reverses, the lock device 20 is unlocked.
  • Current sensors SA1a and SA1b for detecting the direct current I1 are installed between the low-potential side switching elements 1La and 1Lb of each leg and the low-potential line Lg.
  • the current sensors SA1a and SA1b are composed of, for example, a shunt resistor.
  • the current sensors SA1a and SA1b may be installed between the high potential side switching elements 1Ha and 1Hb and the high potential line Lp.
  • a capacitor Cd is provided between the high potential line Lp and the low potential line Lg on the power supply Bt side of the H bridge circuit 67.
  • a power supply relay Pdr and a reverse connection protection relay PdR are connected in series to the current path between the power supply Bt and the capacitor Cd.
  • Each phase inverter switching element of the three-phase inverter circuit 68 IUH / L, IVH / L, IWH / L, and each switching element of the H-bridge circuit 67 are, for example, MOSFETs.
  • the switching element may be a field effect transistor other than the MOSFET, an IGBT, or the like.
  • the current energized in the lock actuator 710 is smaller than the phase current flowing in the steering assist actuator 800. Therefore, as each switching element of the H-bridge circuit 67, a switch having a current capacity smaller than that of the inverter switching elements IUH / L, IVH / L, and IWH / L may be used. Further, as long as it can be locked and unlocked, high-speed switching is not required, and a switch or a mechanical relay having a slow on-time may be used.
  • one leg of the H-bridge circuit 67 is shared with the U-phase leg of the three-phase inverter circuit 68.
  • the reference numeral "67" seems to indicate the non-shared side leg, but actually, it refers to the portion where the U-phase leg and the non-shared side leg of the three-phase inverter circuit 68 are combined. There is.
  • the number of switching elements can be reduced as compared with the circuit configuration example 1.
  • the power conversion circuit configured by sharing the leg of one phase (for example, U phase) of the three-phase inverter circuit 68 and the leg of one side of the H-bridge circuit 67 is described in the present specification as “integrated power conversion”. It is called “circuit”.
  • circuit configuration example 2 one system of three-phase inverter circuit 68 and H-bridge circuit 67 form an "integrated power conversion circuit 650".
  • the control unit 30 does not operate the three-phase inverter circuit 68 and the H-bridge circuit 67 individually, but operates the integrated power conversion circuit 650 comprehensively.
  • the non-shared side leg of the H bridge circuit 67 is composed of a switching element MU1H on the high potential side and a switching element MU1L on the low potential side connected in series via the DC motor terminal M1.
  • a set of switching elements constituting the non-shared leg will be referred to as a “DC motor switch”.
  • the switches on the high potential side and the low potential side are collectively referred to as "MU1H / L" for the DC motor switch.
  • MU1H / L As the switch MU1H / L for the DC motor, a switch having a current capacity smaller than that of the inverter switching elements IUH / L, IVH / L, and IWH / L may be used.
  • the first terminal T1 which is one end of the lock actuator 710 is connected to the branch point Ju of the U-phase current path of the three-phase winding set.
  • the second terminal T2 which is the end opposite to the first terminal T1 of the lock actuator 710, is connected to the DC motor terminal M1 between the DC motor switches MU1H / L.
  • the DC motor switch MU1H / L is connected to the U-phase winding 811 via the lock actuator 710.
  • the "U” in the code "MU1H / L" of the DC motor switch means the U phase, and "1" is the DC motor number.
  • phase currents energized in the three-phase winding set are referred to as Iu #, Iv #, and Iw # with respect to the phase currents Iu, Iv, and Iw flowing in the three-phase inverter circuit 68.
  • a part of the phase current Iu is separated as the DC motor current I1 at the branch point Ju of the U phase current path.
  • Iu # -Iv-Iw ... (3.1)
  • Iv # Iv ... (3.2)
  • Iw # Iw ... (3.3)
  • I1 Iu-Iu # ... (3.4)
  • the direction of the current I1 from the first terminal T1 to the second terminal T2 is the positive direction
  • the direction of the current I1 from the second terminal T2 to the first terminal T1 is the negative direction
  • a voltage Vx is applied between the first terminal T1 and the second terminal T2 of the lock actuator 710.
  • the lock actuator 710 rotates forward when energized in the positive direction and reverses when energized in the negative direction.
  • the "first circuit” 68 (see FIG. 6 for reference numerals) that energizes the steering assist actuator 800 is composed of two three-phase inverter circuits 681 and 682.
  • the three-phase inverter circuit 681 of the first system is connected to the U1 phase, V1 phase, and W1 phase windings 811, 812, and 813 of the three-phase winding set 801.
  • the three-phase inverter circuit 682 of the second system is connected to the U2-phase, V2-phase, and W2-phase windings 821, 822, and 823 of the three-phase winding set 802.
  • the three-phase inverter circuit 681 of the first system is provided with inverter switching elements IU1H / L, IV1H / L, IW1H / L, and current sensors SAU1, SAV1, and SAW1 for detecting the phase currents Iu1, Iv1, and Iw1. ing.
  • a capacitor C1 is provided on the power supply Bt side of the three-phase inverter circuit 681.
  • a power supply relay P1r and a reverse connection protection relay P1R are provided between the power supply Bt and the three-phase inverter circuit 681.
  • the DC voltage input from the power supply Bt to the three-phase inverter circuit 681 is referred to as "input voltage Vr1". Phase currents Iu1 #, Iv1 #, and Iw1 # are energized in the three-phase winding set 801.
  • the sign of the component of the second system and the symbol of the current are represented by replacing "1" of the sign of the component of the first system and the symbol of the current with "2". Further, regarding the components of the second system, the description of the components of the first system is incorporated.
  • the first terminal T1 which is one end of the lock actuator 710 is connected to the branch point Ju of the U1 phase current path of the three-phase winding set 801 of the first system as in the circuit configuration example 2.
  • the second terminal T2 which is the end opposite to the first terminal T1 of the lock actuator 710, is connected to the DC motor terminal M1 between the DC motor switches MU1H / L. In the configuration of FIG. 5, no other DC motor is connected to the three-phase winding set 802 of the second system.
  • the leg on one side of the H-bridge circuit 67 is shared with the U1 phase leg of the three-phase inverter circuit 681 of the first system.
  • the two-system three-phase inverter circuits 681 and 682 and the H-bridge circuit 67 form the "integrated power conversion circuit 660".
  • the control unit 30 comprehensively operates the integrated power conversion circuit 660.
  • the control unit 30 acquires the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 14 and the steering torque Ts from the torque sensor 94. Further, the control unit 30 acquires the steering angle (equivalent value or estimated value) ⁇ s.
  • the control unit 30 operates the three-phase inverter circuit 68, which is the “first circuit”, to control the operation of the steering assist actuator 800 based on the vehicle speed V and the steering torque Ts.
  • the control unit 30 energizes the lock actuator 710 by the H bridge circuit 67 according to the steering angle (equivalent value or estimated value) ⁇ s, and operates the lock device 20.
  • the operation of the lock device 20 mechanically regulates the rotation of the steering by the driver.
  • the locking device 20 has a movable portion 21 and a locked body 25.
  • the movable portion 21 reciprocates by the lock actuator 710.
  • the locked body 25 is provided so as to be rotatable coaxially with, for example, the steering wheel 91.
  • the locked body 25 has one or more convex portions 27 and one or more concave portions 28 arranged in the circumferential direction, and rotates in the Rs direction following the steering.
  • FIG. 8 shows the shape of the locked body of the first embodiment as a representative of the locked body 25. In the second and third embodiments, the shape of the locked body is replaced.
  • FIGS. 8 and 9 show an example in which the rotation axis Az of the lock actuator 710, which is a motor, and the rotation and reciprocating movement axes Ax of the movable portion 21 are arranged orthogonally to each other.
  • the motor output shaft 715 of the lock actuator 710 rotates forward and backward in the Rz direction about the rotation shaft Az.
  • the motor output shaft 715 and the driven gear portion 215 of the movable portion 21 form a worm gear, and the driven gear portion 215 rotates forward and reverse in the Rx direction about the rotation shaft Ax as the motor output shaft 715 rotates. ..
  • a rod-shaped protrusion 23 is connected to the tip end side of the nut portion 217 via an elastic portion 22. When no external force acts on the protrusion 23, the protrusion 23 reciprocates in the Lx direction together with the nut portion 217.
  • the elastic portion 22 is composed of a coil spring or the like, and the protrusion 23 is urged in a direction away from the nut portion 217 by an elastic force. Therefore, the elastic portion 22 is compressed when an external force that pushes the protrusion 23 toward the nut portion 217 is applied. It should be noted that the illustration of the guide structure and the like for guiding the protrusion 23 so as to travel straight on the shaft Ax via the elastic portion 22 is omitted.
  • the rotation axis O of the locked body 25 is arranged so as to be orthogonal to the extension line of the axis Ax of the movable portion 21.
  • the radial outer wall of the convex portion 27 or the concave portion 28 faces the tip surface of the protrusion 23.
  • the protrusion 23 approaches the locked body 25 as forward, and the protrusion 23 moves away from the locked body 25 as backward. That is, the elastic portion 22 described above urges the protrusion 23 in the forward direction by the elastic force.
  • the control unit 30 energizes the lock actuator 710 by the H-bridge circuit 67 to advance or retract the protrusion 23 formed on the movable unit 210 with respect to the locked body 25.
  • the flowchart of FIG. 10 shows the operation control of the lock device 20 by the control unit 30.
  • the symbol "S" indicates a step.
  • the control unit 30 acquires the steering angle ⁇ s.
  • the steering angle ⁇ s means a “steering angle equivalent value or an estimated value”, and includes a value calculated from the detection value of the steering angle sensor and the rotation angle of the steering assist actuator 800.
  • the steering angle ⁇ s is defined as, for example, positive in the right rotation direction and negative in the left rotation direction, depending on the rotation direction with respect to the neutral position of the steering wheel 91.
  • the control unit 30 determines whether the absolute value
  • the lock device 20 of each embodiment has a different shape of the locked body 25.
  • the code of the locked body of each embodiment the number of the embodiment is added to the third digit following "25" to distinguish them.
  • the movable portion 21 only the protrusion 23 or only the portion of the protrusion 23 and the elastic portion 22 is shown.
  • substantially the same configuration is designated by the same reference numeral and the description thereof will be omitted.
  • the first embodiment will be described with reference to FIGS. 11, 12A, and 12B.
  • the locked body 251 of the first embodiment exhibits a general rotation-symmetrical gear shape. That is, in the locked body 251, a plurality of convex portions 27 and a plurality of concave portions 28 are alternately arranged in the circumferential direction around the base cylinder portion 29.
  • the convex portion 27 is relatively protruding in the radial direction from the small virtual circle ⁇ i” and is “small”.
  • the recess 28 formed along the virtual circle ⁇ i is relatively recessed in the radial direction.
  • the circumferential side wall 275 connecting the convex portion 27 and the concave portion 28 is regarded as the outer wall of the convex portion 27. This view is basically adopted in the description of this embodiment.
  • the concave portion 28 is relatively concave in the radial direction from the large virtual circle ⁇ o” and “the large virtual circle”.
  • the convex portion 27 formed along ⁇ o protrudes relatively in the radial direction.
  • the circumferential side wall 275 connecting the convex portion 27 and the concave portion 28 is regarded as the inner side wall of the concave portion 28.
  • the convex portion 27 and the concave portion 28 of the gear shape can be relatively interpreted in the positional relationship in the radial direction.
  • the interpretation of this embodiment shall be based not only on the expressions directly used in the present specification but also on the expressions that may be used when the viewpoint is changed.
  • the locked body 251 is steered so as to rotate in the clockwise direction in the figure.
  • the direction of rotation of the locked body 251 is referred to as the traveling direction in the clockwise direction, and the counterclockwise direction is referred to as the returning direction.
  • the steering angle ⁇ s approaches the end, when the control unit 30 advances the protrusion 23 of the movable portion 21, the protrusion 23 abuts on the circumferential side wall 275 of the locked body 251 and the traveling direction of the locked body 251. Limit the rotation of. This regulates the rotation of the steering wheel 91 in the direction toward the end.
  • the steering wheel 91 is required to be rotatable in the return direction away from the end. Then, the rotation angle range from the position of the protrusion 23 to the circumferential side wall 275 adjacent in the return direction becomes the "margin Mret in the return direction". In order not to hinder the steering of turning back, the control unit 30 needs to retract the protrusion 23 within the margin Mret in the returning direction.
  • the protrusion 23 may come into contact with the radial outer wall 274 of the convex portion 27 depending on the timing at which the protrusion 23 advances.
  • the elastic portion 22 of the movable portion 21 is compressed as the nut portion 217 advances, so that the protrusion 23 is prevented from being damaged.
  • the protrusion 23 advances due to the urging force of the elastic portion 22. It is fitted between adjacent convex portions 27 or into a concave portion 28. As a result, the locked body 251 is locked.
  • the control unit 30 energizes the lock actuator 730 by the “second circuit” 67 according to the steering angle (equivalent value or estimated value) ⁇ s during the operation of the “first circuit” 68. Operate the lock device 20.
  • the lock device 20 since the lock device 20 is arranged on the driver side of the torque sensor 94, the torque is not transmitted to the torque sensor 94 even if the driver applies torque in the locked state. Therefore, the maximum output of the steering assist actuator 800 calculated according to the detected value of the torque sensor 94 can be reduced. Therefore, the actuator, drive circuit, and regulated machine of the lock device 20 can be miniaturized.
  • the three-phase inverter circuit 68 which is the "first circuit”
  • the H-bridge circuit 67 which is the "second circuit”
  • the steering device 200 can be miniaturized, and wiring parts such as harnesses and connectors can be reduced.
  • the lock device 20 of the present embodiment can mechanically regulate the rotation of the locked body 251 with a simple configuration by the movable portion 21 that reciprocates by the lock actuator 710.
  • the locked body 251 of the first embodiment has a general rotation-symmetrical gear shape, and it is not necessary to adjust the initial rotation position according to the neutral position of the steering wheel 91, so that it is easy to assemble. ..
  • the "margin Mret in the return direction" is small, and the time that can be used for advancing and retreating the protrusion 23 is short. Therefore, it is necessary to improve the control responsiveness and the followability of the lock actuator 710 and the movable portion 21 so that the protrusion 23 of the movable portion 21 is moved at high speed. Therefore, in the second embodiment, the configuration is such that a large "margin Mret in the return direction" can be secured.
  • the locked body 252 of the second embodiment has a two-stage structure with a convex portion in a part in the circumferential direction with respect to the locked body 251 of the first embodiment. That is, a continuous convex portion 270 formed continuously in the circumferential direction along the large virtual circle ⁇ o, and an outer convex portion 26 protruding outward in the radial direction of the continuous convex portion 270 are formed.
  • the outer convex portion 26 is arranged substantially in the center of the continuous convex portion 270 in the circumferential direction.
  • the movable portion 21 is configured so that the stroke of the protrusion 23 can be switched in at least two stages.
  • the protrusion 23 of the movable portion 21 faces the concave portion 28 on the opposite side of the outer convex portion 26 with the rotation shaft O interposed therebetween near the neutral position.
  • the protrusion 23 advances and fits between the adjacent convex portions 27 of the locked body 252 or into the concave portion 28. It becomes locked.
  • the second embodiment it is possible to secure a large "margin Mret in the return direction", and the time that can be used for advancing and retreating the protrusion 23 becomes longer. Therefore, the control responsiveness and the followability of the lock actuator 710 and the movable portion 21 can be lowered, so that the degree of freedom in design is increased.
  • the locked body 253 of the third embodiment has a toothless structure in which a part of the convex portion 27 is removed from the locked body 251 of the first embodiment. That is, a continuous concave portion 280 having a relatively long interval is formed between one isolated convex portion 27S and two convex portions 27 adjacent to each other in the circumferential direction.
  • another convex portion 27 is provided at a position just opposite to the isolated convex portion 27S across the rotation axis O, but the concave portion 28 is provided at a position just opposite to the isolated convex portion 27S. May be formed.
  • the protrusion 23 of the movable portion 21 faces the concave portion 28 on the side substantially opposite to the isolated convex portion 27S with the rotation axis O interposed therebetween near the neutral position.
  • the protrusion 23 advances and fits between the adjacent convex portions 27 of the locked body 253 or into the concave portion 28. It becomes locked.
  • FIG. 14B when the steering angle ⁇ s approaches the end, the protrusion 23 advances and comes into contact with the circumferential side wall 275 of the isolated convex portion 27S of the locked body 253 to be in a locked state. At this time, the angle range of the continuous recess 280 becomes the "margin Mret in the return direction".
  • the relative relationship between the circumferential position of the convex portions 27, 27S and the concave portion 28 of the locked body 253 and the position of the protrusion 23 of the movable portion 21 changes according to the steering angle ⁇ s of the steering wheel 91.
  • the protrusion 23 approaches the recess 28.
  • the protrusion 23 approaches the isolated convex portion 27S.
  • the "margin Mret in the return direction" can be secured to be larger than that in the first embodiment, and the time that can be used for the forward / backward movement of the protrusion 23 becomes longer, so that the control responsiveness and the lock actuator 710 and the lock actuator 710 and The followability of the movable portion 21 can be reduced. Further, since it is not necessary to switch the stroke of the protrusion 23 as compared with the second embodiment, the configuration becomes simple.
  • the "steering amount sensor" in the present disclosure is not limited to the torque sensor 94 that detects the steering torque Ts, and may detect any amount generated in the steering steering of the driver. That is, the control unit 30 may recognize how much steering is steered by the driver from the detection value of the steering amount sensor, and the operation of the steering assist actuator 800 may be controlled accordingly.
  • a steering angle sensor may be used as the steering amount sensor.
  • the steering angle ⁇ s of the steering wheel 91 includes the detection value of the steering angle sensor, the value calculated from the rotation angle of the steering assist actuator 800, and the like.
  • any equivalent value having a correlation such as a rack stroke or a steering angle of a tire may be used, or an estimated value calculated from any parameter having a correlation is used. It may be used.
  • the "steering" steered by the driver is not limited to the steering wheel 91, and includes steering sticks of various shapes.
  • FIG. 15 shows a rack type EPS system 901RC corresponding to a modified example of FIG.
  • the steering assist actuator 800 and the torque sensor 94 are arranged in the steering rack 97 in the same manner as the EPS system 901R of FIG.
  • the lock device 20 is arranged in the steering column 93. That is, the lock device 20 is arranged on the driver side of the torque sensor 94, and the same effect as that of the above embodiment can be obtained.
  • the steering assist actuator 800 is not limited to a multi-phase motor such as a three-phase motor, and may be composed of a DC motor or an actuator other than the motor.
  • the lock actuator 710 is not limited to the DC motor, and may be configured by an actuator other than the motor such as a linear cylinder.
  • the configurations related to the relative arrangement and power transmission between the lock actuator 710 and the movable portion 21 of the lock device 20 are not limited to those illustrated in FIGS. 8 and 9.
  • the motor output shaft of the lock actuator 710 and the shaft of the movable portion 21 of the lock device 20 may be arranged in parallel, and power may be transmitted by parallel gears.
  • the lock actuator 710 is composed of a linear actuator, the reciprocating motion output shaft of the lock actuator 710 may be directly connected to the shaft of the movable portion 21.
  • the relative arrangement between the protrusion 23 of the movable portion 21 and the rotation axis O of the locked body 25 is not limited to that illustrated in FIG.
  • the shaft of the movable portion 21 and the rotation shaft O of the locked body 25 may be arranged in parallel, and the protrusion 23 may be fitted into the recess 28 from the axial direction to be in a locked state.
  • the steering wheel 91 is approximately 180 degrees or approximately 540 degrees from the neutral position for the sake of clarity.
  • the explanation is based on the assumption that the position of rotation is the end.
  • the rotation angle from the neutral position to the end is not limited to 180 degrees or 540 degrees, and by arranging the convex portion 27 and the concave portion 28 according to the idea of the embodiment, the steering wheel 91 to the end A large margin Mret in the return direction can be secured according to the movable range.
  • a three-phase motor relay or a DC motor relay may be added to the circuit configuration examples shown in FIGS. 3 to 5, or an LC filter circuit may be added to the input unit. Further, the first circuit and the second circuit may be connected to individual power supplies instead of being connected to a common power supply Bt. In circuit configuration examples 2 and 3, a DC motor other than the lock actuator 710 may be connected to the same phase as the lock actuator 710, or to a different phase of the same system as the lock actuator 710 or one or more phases of another system.
  • the controls and methods thereof described in the present disclosure are realized by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by a computer program. May be done.
  • the controls and methods thereof described in the present disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by configuring the processor with one or more dedicated hardware logic circuits.
  • the controls and techniques described herein are by a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor configured by one or more hardware logic circuits. It may be realized by one or more dedicated computers configured.
  • the computer program may be stored in a computer-readable non-transitional tangible recording medium as an instruction executed by the computer.

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Abstract

操舵アシストアクチュエータ（８００）は、操舵量センサ（９４）の検出値に応じてドライバのステアリング操舵を電気的にアシストする。ロック装置（２０）は、操舵量センサ（９４）よりもドライバ側に配置され、ステアリングの回転を機械的に規制する。ロックアクチュエータ（７１０）は、ロック装置（２０）を駆動する。第１の回路（６８）は、操舵アシストアクチュエータ（８００）に通電する。第２の回路（６７）は、ロックアクチュエータ（７１０）に通電する。制御部（３０）は、第１の回路（６８）及び第２の回路（６７）を制御する。制御部（３０）は、第１の回路（６８）の動作中に、操舵角相当値又は推定値に応じて第２の回路（６７）によりロックアクチュエータ（７１０）に通電し、ロック装置（２０）を動作させる。

Description

ステアリング装置 関連出願の相互参照
　本出願は、２０２０年５月１２日に出願された特許出願番号２０２０－０８３９１５号に基づくものであり、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、ステアリング装置に関する。
　従来、電動パワーステアリング装置において、操舵角が所定量を超えたときエンド当てにより発生する機械装置への負荷を低減する技術が知られている。例えば特許文献１に開示された操舵制御装置は、転舵輪の転舵角が限界角に到達したと判定される場合、操舵アシストモータを駆動する電流指令値の大きさを制限する。つまり、操舵アシストモータの出力をエンド付近で絞ることで、エンド当てにより発生する機械装置の負荷を下げている。
特開２０１８－３０５３３号公報
　本明細書では、操舵アシストモータの上位概念の用語として、モータ以外を含む「操舵アシストアクチュエータ」を用いる。特許文献１による電気的な出力制限の技術に対し、操舵角のエンド付近でステアリングを機械的に規制することで機械装置の負荷を下げる技術が考えられる。この技術では、ステアリングがロックされた状態でドライバがトルクを加えると、そのトルクに対してアシストトルクを生成しようとする制御が働き、操舵アシストアクチュエータの出力が大きくなる。そのため、機械的に規制する装置に強度が必要で大型化する。また、機械的に規制する装置を動かすアクチュエータや駆動回路が必要になるとともに、操舵アシストアクチュエータに拮抗する出力を出す必要があり、アクチュエータや駆動回路が大型化するという問題がある。
　本開示の目的は、操舵角のエンド付近でステアリングを機械的にロックするステアリング装置において、アクチュエータや駆動回路の小型化を図るステアリング装置を提供することにある。
　本開示のステアリング装置は、操舵量センサと、操舵アシストアクチュエータと、ロック装置と、ロックアクチュエータと、第１の回路と、第２の回路と、制御部と、を備える。
　操舵量センサは、ドライバのステアリング操舵において発生する量を検出する。例えば操舵量センサは、ドライバの操舵トルクを検出するトルクセンサである。操舵アシストアクチュエータは、操舵量センサの検出値に応じてドライバのステアリング操舵を電気的にアシストする。ロック装置は、操舵量センサよりもドライバ側に配置され、ステアリングの回転を機械的に規制する。ロックアクチュエータは、ロック装置を駆動する。
　第１の回路は、操舵アシストアクチュエータに通電する。第２の回路は、ロックアクチュエータに通電する。制御部は、第１の回路及び第２の回路を操作し、操舵アシストアクチュエータ及びロックアクチュエータの動作を制御する。
　制御部は、第１の回路の動作中に、操舵角相当値又は推定値に応じて第２の回路によりロックアクチュエータに通電し、ロック装置を動作させる。例えば操舵アシストアクチュエータはモータであり、操舵角相当値又は推定値は、操舵アシストアクチュエータの回転角から演算された値である。
　ロック装置は操舵量センサよりもドライバ側に配置されているため、ロック状態でドライバがトルクを加えてもそのトルクが操舵量センサに伝わらない。したがって、操舵量センサの検出値に応じて演算される操舵アシストアクチュエータの最大出力を下げることができる。よって、アクチュエータや駆動回路を小型化することができる。
　本開示についての上記目的及びその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、各実施形態のステアリング装置が適用されるコラムタイプＥＰＳシステムの図であり、 図２は、各実施形態のステアリング装置が適用されるラックタイプＥＰＳシステムの図であり、 図３は、モータ駆動回路の回路構成例１の図であり、 図４は、モータ駆動回路の回路構成例２の図であり、 図５は、モータ駆動回路の回路構成例３の図であり、 図６は、三相二重巻線回転機の構成を示す模式図であり、 図７は、本実施形態のステアリング装置の制御ブロック図であり、 図８は、各実施形態のロック装置の全体構成を示す模式図であり、 図９は、図８のＩＸ－ＩＸ線断面模式図であり、 図１０は、ロック装置の動作制御を示すフローチャートであり、 図１１は、第１実施形態のロック装置の被係止体の模式図であり、 図１２Ａは、第１実施形態のロック装置において可動部の突起が被係止体の凸部の径方向外壁に当接した状態を示す模式図であり、 図１２Ｂは、第１実施形態のロック装置において可動部の突起が被係止体の凹部に嵌入した状態を示す模式図であり、 図１３Ａは、第２実施形態のロック装置の中立位置付近における被係止体の模式図であり、 図１３Ｂは、第２実施形態のロック装置のエンド付近における被係止体の模式図であり、 図１４Ａは、第３実施形態のロック装置の中立位置付近における被係止体の模式図であり、 図１４Ｂは、第３実施形態のロック装置のエンド付近における被係止体の模式図であり、 図１５は、図２のラックタイプＥＰＳシステムの変形例の図である。
　以下、本開示のステアリング装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。各実施形態のステアリング装置は、車両の電動パワーステアリングシステム（以下「ＥＰＳシステム」）に適用され、操舵角のエンド付近でステアリングの回転を機械的に規制するものである。
　［システム構成］
　最初に図１、図２を参照し、「ステアリング装置」が適用されるＥＰＳシステム９０１について説明する。そのうち、図１にはコラムタイプのＥＰＳシステムを示し、図２にはラックタイプのＥＰＳシステムを示す。区別する場合、コラムタイプのＥＰＳシステムの符号を９０１Ｃ、ラックタイプのＥＰＳシステムの符号を９０１Ｒと記す。図１、図２においてタイヤ９９は片側のみを図示し、反対側のタイヤの図示を省略する。
　図１、図２に示すように、ＥＰＳシステム９０１は、「ステアリング」としてのステアリングホイール９１、ステアリングシャフト９２、インターミディエイトシャフト９５、ステアリングラック９７等を含む。ステアリングシャフト９２はステアリングコラム９３に内包されており、一端にステアリングホイール９１が接続され、他端にインターミディエイトシャフト９５が接続されている。
　インターミディエイトシャフト９５のステアリングホイール９１と反対側の端部には、ラックアンドピニオン機構により回転を往復運動に変換して伝達するステアリングラック９７が設けられている。ステアリングラック９７が往復すると、タイロッド９８及びナックルアーム９８５を介してタイヤ９９が転舵される。また、インターミディエイトシャフト９５の途中にはユニバーサルジョイント９６１、９６２が設けられている。
　ステアリング装置２００は、トルクセンサ９４、操舵アシストアクチュエータ８００、ロック装置２０、ロックアクチュエータ７１０、「第１の回路」としての三相インバータ回路６８、「第２の回路」としてのＨブリッジ回路６７、及び、制御部３０等を備える。トルクセンサ９４は、「ドライバのステアリング操舵において発生する量を検出する操舵量センサ」の一形態として、ドライバの操舵トルクＴｓを検出する。操舵アシストアクチュエータ８００は、操舵トルクＴｓに応じてドライバのステアリング操舵を電気的にアシストする。
　ロック装置２０は、トルクセンサ９４よりもドライバ側、すなわちステアリングホイール９１側に配置され、ステアリングの回転を機械的に規制する。ロックアクチュエータ７１０は、ロック装置２０を駆動してステアリングシャフト９２の回転を機械的に規制することで、ラックエンドを超えてステアリングホイール９１が操舵されることを防止する。
　本実施形態では、操舵アシストアクチュエータ８００は三相モータで構成されており、ロックアクチュエータ７１０は直流モータで構成されている。「第１の回路」としての三相インバータ回路６８は操舵アシストアクチュエータ８００に通電する。「第２の回路」としてのＨブリッジ回路６７はロックアクチュエータ７１０に通電する。「第１の回路」である三相インバータ回路６８と「第２の回路」であるＨブリッジ回路６７とを合わせて「モータ駆動回路」という。
　制御部３０は、マイコン、駆動回路等で構成され、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備え、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置（すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体）に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理や、専用の電子回路によるハードウェア処理による制御を実行する。
　制御部３０は、トルクセンサ９４が検出した操舵トルクＴｓや車速センサ１４が検出した車速Ｖに基づいて三相インバータ回路６８を操作し、操舵アシストアクチュエータ８００の駆動を制御する。そして制御部３０は、操舵アシストアクチュエータ８００に所望の操舵アシストトルクを出力させる。
　また制御部３０は、Ｈブリッジ回路６７を操作し、ロックアクチュエータ７１０の動作を制御する。詳しくは、制御部３０は、操舵角θｓに応じてＨブリッジ回路６７によりロックアクチュエータ７１０に通電し、ロック装置２０を動作させる。ここで、操舵角θｓは操舵角センサの検出値に限らず、種々の「操舵角相当値又は推定値」が含まれる。例えば操舵アシストアクチュエータ８００の回転角から演算された値が操舵角θｓとして制御部３０に取得される。
　本実施形態では、三相インバータ回路６８、Ｈブリッジ回路６７及び制御部３０はＥＣＵ（詳しくはＥＰＳ－ＥＣＵ）１０に含まれる。ＥＣＵ１０は、車両スイッチ１１のＯＮ／ＯＦＦ信号等により起動する。なお、車両スイッチ１１は、エンジン車ではイグニッションスイッチに相当し、ハイブリッド車や電気自動車ではプッシュスイッチに相当する。ＥＣＵ１０への各信号は、ＣＡＮやシリアル通信等を用いて通信されるか、アナログ電圧信号で送られる。
　また、本実施形態において三相インバータ回路６８及びＨブリッジ回路６７、すなわちモータ駆動回路は、同一の筐体６００内に設けられている。さらに図１、図２の例では、モータ駆動回路と共に制御部３０が同一の筐体６００内に設けられている。これにより、ステアリング装置２００を小型化することができ、また、ハーネスやコネクタ等の配線部品を減らすことができる。なお、後述する回路構成例１、３（図３、図５参照）において、電源Ｂｔの正極及び負極と電気的に接続するためのハーネスやコネクタ等は一つでも二つでもよい。
　図１に示すコラムタイプのＥＰＳシステム９０１Ｃでは、操舵アシストアクチュエータ８００及びロック装置２０は、ともにステアリングコラム９３に配置される。操舵アシストアクチュエータ８００の出力トルクはステアリングシャフト９２に伝達される。トルクセンサ９４は、ステアリングシャフト９２の途中に設けられ、トーションバーの捩れ変位に基づき、ドライバの操舵トルクＴｓを検出する。ロック装置２０は、トルクセンサ９４よりもドライバ側に配置されている。
　図２に示すラックタイプのＥＰＳシステム９０１Ｒでは、操舵アシストアクチュエータ８００及びロック装置２０は、ともにステアリングラック９７に配置される。操舵アシストアクチュエータ８００の出力トルクによりステアリングラック９７の往復運動がアシストされる。トルクセンサ９４は、ステアリングラック９７に伝達されるドライバの操舵トルクＴｓを検出する。ロック装置２０は、トルクセンサ９４よりもドライバ側に配置されている。
　このように、コラムタイプ、ラックタイプのＥＰＳシステム９０１Ｃ、９０１Ｒに共通に、ロック装置２０はトルクセンサ９４よりもドライバ側に配置されている。そのため、ロックした状態でドライバがステアリングホイール９１にトルクを加えてもそのトルクがトルクセンサ９４に伝わらない。したがって、トルクセンサ９４の検出値に応じて演算される操舵アシストアクチュエータ８００の最大出力が抑制される。
　［モータ駆動回路の構成例］
　続いて図３～図６を参照し、モータ駆動回路の３通りの回路構成例について説明する。まず、三相インバータ回路６８の駆動対象である操舵アシストアクチュエータ８００に関し、三相巻線組と当該巻線組に対応する三相インバータ回路とを含む単位を「系統」という。図３、図４に示す回路構成例１、２は一系統構成であり、図５に示す回路構成例３は二系統構成である。図６に示すように、二系統構成では、「第１の回路」６８は二つの三相インバータ回路６８１、６８２からなる。
　一系統構成の三相巻線組は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線８１１、８１２、８１３が中性点Ｎで接続されて構成されている。各相の巻線８１１、８１２、８１３には、三相インバータ回路６８から電圧が印加される。各相には、回転数と位相のｓｉｎ値との積に比例した逆起電圧が発生する。各相に発生する逆起電圧は、電圧振幅Ａ、回転数ω、位相θに基づき、例えば式（１．１）～（１．３）により表される。
　　Ｅｕ＝－Ａωｓｉｎθ　　　　　　　・・・（１．１）
　　Ｅｖ＝－Ａωｓｉｎ（θ－１２０）　・・・（１．２）
　　Ｅｗ＝－Ａωｓｉｎ（θ＋１２０）　・・・（１．３）
　二系統構成の操舵アシストアクチュエータ８００は二組の三相巻線組８０１、８０２を有する。第１系統の三相巻線組８０１は、Ｕ１相、Ｖ１相、Ｗ１相の巻線８１１、８１２、８１３が中性点Ｎ１で接続されて構成されている。第１系統の三相巻線組８０１の各相の巻線８１１、８１２、８１３には、第１系統の三相インバータ回路６８１から電圧が印加される。
　第２系統の三相巻線組８０２は、Ｕ２相、Ｖ２相、Ｗ２相の巻線８２１、８２２、８２３が中性点Ｎ２で接続されて構成されている。第２系統の三相巻線組８０２の各相の巻線８２１、８２２、８２３には、第２系統の三相インバータ回路６８２から電圧が印加される。
　図６に示すように、二系統構成の操舵アシストアクチュエータ８００は、二組の三相巻線組８０１、８０２が同軸に設けられた二重巻線回転機をなしている。二組の三相巻線組８０１、８０２は電気的特性が同等であり、例えば共通のステータに、互いに電気角３０［ｄｅｇ］ずらして配置されている。その場合、第１系統及び第２系統の各相に発生する逆起電圧は、電圧振幅Ａ、回転数ω、位相θに基づき、例えば式（２．１）～（２．３）、（２．４ａ）～（２．６ａ）により表される。
　　Ｅｕ１＝－Ａωｓｉｎθ　　　　　　　・・・（２．１）
　　Ｅｖ１＝－Ａωｓｉｎ（θ－１２０）　・・・（２．２）
　　Ｅｗ１＝－Ａωｓｉｎ（θ＋１２０）　・・・（２．３）
　　Ｅｕ２＝－Ａωｓｉｎ（θ＋３０）　　・・・（２．４ａ）
　　Ｅｖ２＝－Ａωｓｉｎ（θ－９０）　　・・・（２．５ａ）
　　Ｅｗ２＝－Ａωｓｉｎ（θ＋１５０）　・・・（２．６ａ）
　なお、二系統の位相関係を逆にした場合、例えばＵ２相の位相（θ＋３０）は（θ－３０）となる。その場合、第２系統の各相に発生する逆起電圧は、式（２．４ａ）～（２．６ａ）に代えて式（２．４ｂ）～（２．６ｂ）で表される。さらに、３０［ｄｅｇ］と等価な位相差は、一般化して（３０±６０×ｋ）［ｄｅｇ］（ｋは整数）と表される。或いは第２系統が第１系統と同位相に配置されてもよい。
　　Ｅｕ２＝－Ａωｓｉｎ（θ－３０）　　・・・（２．４ｂ）
　　Ｅｖ２＝－Ａωｓｉｎ（θ＋９０）　　・・・（２．５ｂ）
　　Ｅｗ２＝－Ａωｓｉｎ（θ－１５０）　・・・（２．６ｂ）
　Ｈブリッジ回路６７の駆動対象であるロックアクチュエータ７１０は巻線７１４により構成される。ロックアクチュエータ７１０への通電時、回転数ω１に比例した逆起電圧Ｅ１が発生する。比例定数をＥとすると、逆起電圧Ｅ１は、式「Ｅ１＝－Ｅω１」で表される。また、ロックアクチュエータ７１０に通電される直流電流をＩ１と記す。
　次に回路構成例１～３について順に説明する。図３に示す回路構成例１のＥＣＵ１０１では、共通の電源Ｂｔに対し、三相インバータ回路６８及びＨブリッジ回路６７が独立して設けられている。三相インバータ回路６８及びＨブリッジ回路６７は、高電位線Ｌｐを介して電源Ｂｔの正極と接続され、低電位線Ｌｇを介して電源Ｂｔの負極と接続されている。電源Ｂｔは、例えば基準電圧１２［Ｖ］のバッテリである。電源Ｂｔから三相インバータ回路６８に入力される直流電圧を「入力電圧Ｖｒｉ」と記し、Ｈブリッジ回路６７に入力される直流電圧を「入力電圧Ｖｒｄ」と記す。
　三相インバータ回路６８は、ブリッジ接続された高電位側及び低電位側の複数のインバータスイッチング素子ＩＵＨ、ＩＵＬ、ＩＶＨ、ＩＶＬ、ＩＷＨ、ＩＷＬの動作により電源Ｂｔの直流電力を三相交流電力に変換し、操舵アシストアクチュエータ８００に通電する。三相インバータ回路６８の電源Ｂｔ側には高電位線Ｌｐと低電位線Ｌｇとの間にコンデンサＣｉが設けられている。
　詳しくは、インバータスイッチング素子ＩＵＨ、ＩＶＨ、ＩＷＨは、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の高電位側に設けられる上アーム素子であり、インバータスイッチング素子ＩＵＬ、ＩＶＬ、ＩＷＬは、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の低電位側に設けられる下アーム素子である。以下、同相の上アーム素子と下アーム素子とをまとめて、符号を「ＩＵＨ／Ｌ、ＩＶＨ／Ｌ、ＩＷＨ／Ｌ」と記す。また、直列接続された一組の高電位側及び低電位側のスイッチング素子を「レッグ」とする。「ＩＵＨ／Ｌ」はＵ相レッグの符号に相当する。
　三相インバータ回路６８の各相の下アーム素子ＩＵＬ、ＩＶＬ、ＩＷＬと低電位線Ｌｇとの間には、各相を流れる相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検出する電流センサＳＡＵ、ＳＡＶ、ＳＡＷが設置されている。電流センサＳＡＵ、ＳＡＶ、ＳＡＷは、例えばシャント抵抗で構成される。
　電源ＢｔとコンデンサＣｉとの間の電流経路において、電源Ｂｔ側に電源リレーＰｉｒ、コンデンサＣｉ側に逆接保護リレーＰｉＲが直列接続されている。電源リレーＰｉｒ及び逆接保護リレーＰｉＲは、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチング素子もしくは機械式リレー等により構成され、オフ時に電源Ｂｔから三相インバータ回路６８への通電を遮断可能である。電源リレーＰｉｒは、電源Ｂｔの電極が正規の向きに接続されたときに流れる方向の電流を遮断する。逆接保護リレーＰｉＲは、電源Ｂｔの電極が正規の向きとは逆向きに接続されたときに流れる方向の電流を遮断する。
　Ｈブリッジ回路６７は四つのスイッチング素子からなる二つのレッグを含む。片側のレッグは高電位側スイッチング素子１Ｈａ及び低電位側スイッチング素子１Ｌａにより構成され、反対側のレッグは高電位側スイッチング素子１Ｈｂ及び低電位側スイッチング素子１Ｌｂにより構成されている。各レッグの中間点同士の間にロックアクチュエータ７１０が接続されている。
　ロックアクチュエータ７１０において、例えば、スイッチング素子１Ｈａ及び１Ｌｂをオンしたときに通電される電流Ｉ１の方向を正方向とし、スイッチング素子１Ｈｂ及び１Ｌａをオンしたときに通電される電流Ｉ１の方向を負方向とする。ロックアクチュエータ７１０は、正方向に通電されたとき正転し、負方向に通電されたとき逆転する。例えばロックアクチュエータ７１０が正転したときロック装置２０がロックされ、ロックアクチュエータ７１０が逆転したときロック装置２０のロックが解除される。
　各レッグの低電位側スイッチング素子１Ｌａ、１Ｌｂと低電位線Ｌｇとの間には、直流電流Ｉ１を検出する電流センサＳＡ１ａ、ＳＡ１ｂが設置されている。電流センサＳＡ１ａ、ＳＡ１ｂは、例えばシャント抵抗で構成される。電流センサＳＡ１ａ、ＳＡ１ｂは、高電位側スイッチング素子１Ｈａ、１Ｈｂと高電位線Ｌｐとの間に設置されてもよい。Ｈブリッジ回路６７の電源Ｂｔ側には高電位線Ｌｐと低電位線Ｌｇとの間にコンデンサＣｄが設けられている。電源ＢｔとコンデンサＣｄとの間の電流経路には、電源リレーＰｄｒ及び逆接保護リレーＰｄＲが直列接続されている。
　三相インバータ回路６８の各相インバータスイッチング素子ＩＵＨ／Ｌ、ＩＶＨ／Ｌ、ＩＷＨ／Ｌ、及び、Ｈブリッジ回路６７の各スイッチング素子は、例えばＭＯＳＦＥＴである。その他、スイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴ以外の電界効果トランジスタやＩＧＢＴ等であってもよい。ここで、ロックアクチュエータ７１０に通電される電流は、操舵アシストアクチュエータ８００に流れる相電流よりも小さい。そのため、Ｈブリッジ回路６７の各スイッチング素子は、インバータスイッチング素子ＩＵＨ／Ｌ、ＩＶＨ／Ｌ、ＩＷＨ／Ｌよりも電流容量が小さいスイッチが使用されてもよい。また、ロック及び解除ができればよいため、高速スイッチングは必要なく、オン時間が遅いスイッチや機械リレーでもよい。
　図４に示す回路構成例２のＥＣＵ１０２では、Ｈブリッジ回路６７の片側のレッグが三相インバータ回路６８のＵ相レッグと共有されている。図示の都合上、符号「６７」は、非共有側レッグを指しているように見えるが、実際には、三相インバータ回路６８のＵ相レッグと非共有側レッグとを合わせた部分を指している。回路構成例２では、回路構成例１に比べスイッチング素子の数を減らすことができる。
　このように、三相インバータ回路６８の一相（例えばＵ相）のレッグと、Ｈブリッジ回路６７の片側のレッグとが共有されて構成される電力変換回路を、本明細書では「統合電力変換回路」という。回路構成例２では、一系統の三相インバータ回路６８とＨブリッジ回路６７とが「統合電力変換回路６５０」をなしている。制御部３０は、三相インバータ回路６８及びＨブリッジ回路６７を個別に動作させるのでなく、統合電力変換回路６５０を総合的に動作させる。
　Ｈブリッジ回路６７の非共有側レッグは、直流モータ端子Ｍ１を介して直列接続された高電位側のスイッチング素子ＭＵ１Ｈ、及び、低電位側のスイッチング素子ＭＵ１Ｌにより構成される。以下、非共有側のレッグを構成する一組のスイッチング素子を「直流モータ用スイッ」と称する。インバータスイッチング素子と同様に、高電位側及び低電位側のスイッチをまとめて、直流モータ用スイッチの符号を「ＭＵ１Ｈ／Ｌ」と記す。直流モータ用スイッチＭＵ１Ｈ／Ｌは、インバータスイッチング素子ＩＵＨ／Ｌ、ＩＶＨ／Ｌ、ＩＷＨ／Ｌよりも電流容量が小さいスイッチが使用されてもよい。
　三相巻線組のＵ相電流経路の分岐点Ｊｕには、ロックアクチュエータ７１０の一端である第１端子Ｔ１が接続されている。ロックアクチュエータ７１０の第１端子Ｔ１とは反対側の端部である第２端子Ｔ２は、直流モータ用スイッチＭＵ１Ｈ／Ｌの間の直流モータ端子Ｍ１に接続されている。直流モータ用スイッチＭＵ１Ｈ／Ｌはロックアクチュエータ７１０を介してＵ相巻線８１１に接続されている。直流モータ用スイッチの符号「ＭＵ１Ｈ／Ｌ」の「Ｕ」はＵ相を意味し、「１」は直流モータの番号である。
　回路構成例２において、三相インバータ回路６８に流れる相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗに対し、三相巻線組に通電される相電流をＩｕ＃、Ｉｖ＃、Ｉｗ＃と記す。図４の例ではＵ相電流経路の分岐点Ｊｕにおいて相電流Ｉｕの一部が直流モータ電流Ｉ１として分かれる。分岐点Ｊｕの三相インバータ回路６８側に流れるインバータ相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗと、分岐点Ｊｕの操舵アシストアクチュエータ８００側に通電されるモータ相電流Ｉｕ＃、Ｉｖ＃、Ｉｗ＃との関係は、式（３．１）～（３．４）により表される。
　　Ｉｕ＃＝－Ｉｖ－Ｉｗ　・・・（３．１）
　　Ｉｖ＃＝Ｉｖ　・・・（３．２）
　　Ｉｗ＃＝Ｉｗ　・・・（３．３）
　　Ｉ１＝Ｉｕ－Ｉｕ＃　・・・（３．４）
　ロックアクチュエータ７１０において、第１端子Ｔ１から第２端子Ｔ２に向かう電流Ｉ１の方向を正方向とし、第２端子Ｔ２から第１端子Ｔ１に向かう電流Ｉ１の方向を負方向とする。ロックアクチュエータ７１０の第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２との間には電圧Ｖｘが印加される。ロックアクチュエータ７１０は、正方向に通電されたとき正転し、負方向に通電されたとき逆転する。
　図５に示す回路構成例３のＥＣＵ１０３では、操舵アシストアクチュエータ８００に通電する「第１の回路」６８（符号は図６参照）が二系統の三相インバータ回路６８１、６８２により構成される。第１系統の三相インバータ回路６８１は、三相巻線組８０１のＵ１相、Ｖ１相、Ｗ１相の巻線８１１、８１２、８１３に接続されている。第２系統の三相インバータ回路６８２は、三相巻線組８０２のＵ２相、Ｖ２相、Ｗ２相の巻線８２１、８２２、８２３に接続されている。
　第１系統の三相インバータ回路６８１には、インバータスイッチング素子ＩＵ１Ｈ／Ｌ、ＩＶ１Ｈ／Ｌ、ＩＷ１Ｈ／Ｌ、及び、各相電流Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ１を検出する電流センサＳＡＵ１、ＳＡＶ１、ＳＡＷ１が設けられている。三相インバータ回路６８１の電源Ｂｔ側にはコンデンサＣ１が設けられている。また、電源Ｂｔと三相インバータ回路６８１との間に、電源リレーＰ１ｒ及び逆接保護リレーＰ１Ｒが設けられている。電源Ｂｔから三相インバータ回路６８１に入力される直流電圧を「入力電圧Ｖｒ１」と記す。三相巻線組８０１には相電流Ｉｕ１＃、Ｉｖ１＃、Ｉｗ１＃が通電される。
　第２系統の構成要素の符号及び電流の記号は、第１系統の構成要素の符号及び電流の記号の「１」を「２」に置き換えて表される。また、第２系統の構成要素について、第１系統の構成要素についての説明が援用される。
　第１系統の三相巻線組８０１のＵ１相電流経路の分岐点Ｊｕには、回路構成例２と同様にロックアクチュエータ７１０の一端である第１端子Ｔ１が接続されている。ロックアクチュエータ７１０の第１端子Ｔ１とは反対側の端部である第２端子Ｔ２は、直流モータ用スイッチＭＵ１Ｈ／Ｌの間の直流モータ端子Ｍ１に接続されている。図５の構成では、第２系統の三相巻線組８０２に他の直流モータは接続されていない。
　また、Ｈブリッジ回路６７の片側のレッグは第１系統の三相インバータ回路６８１のＵ１相レッグと共有されている。このように回路構成例３では、二系統の三相インバータ回路６８１、６８２とＨブリッジ回路６７とが「統合電力変換回路６６０」をなしている。制御部３０は、統合電力変換回路６６０を総合的に動作させる。
　［アクチュエータの駆動制御］
　次に図７を参照し、操舵アシストアクチュエータ８００及びロックアクチュエータ７１０の駆動制御について説明する。図１、図２の説明でも触れた通り、制御部３０は、車速センサ１４から車速Ｖを取得し、トルクセンサ９４から操舵トルクＴｓを取得する。また制御部３０は、操舵角（相当値又は推定値）θｓを取得する。制御部３０は、車速Ｖ及び操舵トルクＴｓに基づき、「第１の回路」である三相インバータ回路６８を操作して操舵アシストアクチュエータ８００の動作を制御する。
　制御部３０は、三相インバータ回路６８の動作中に、操舵角（相当値又は推定値）θｓに応じてＨブリッジ回路６７によりロックアクチュエータ７１０に通電し、ロック装置２０を動作させる。ロック装置２０の動作によりドライバによるステアリングの回転が機械的に規制される。次に、ロック装置２０の機械的構成及び作用効果について説明する。
　［ロック装置の機械的構成］
　まず図８～図１０を参照し、各実施形態に共通するロック装置２０の全体構成について説明する。図８に示すように、ロック装置２０は可動部２１と被係止体２５とを有する。可動部２１は、ロックアクチュエータ７１０により往復移動する。被係止体２５は、例えばステアリングホイール９１と同軸に回転可能に設けられている。
　被係止体２５は、一つ以上の凸部２７及び一つ以上の凹部２８が周方向に配置され、ステアリングに追従してＲｓ方向に回転する。なお、図８には被係止体２５の代表として、第１実施形態の被係止体の形状を図示する。第２、第３実施形態では、被係止体の形状が置き換わる。
　可動部２１の構成例として図８、図９には、モータであるロックアクチュエータ７１０の回転軸Ａｚと、可動部２１の回転及び往復移動の軸Ａｘとが直交して配置される例を示す。ロックアクチュエータ７１０のモータ出力軸７１５は、回転軸Ａｚを中心としてＲｚ方向に正逆回転する。モータ出力軸７１５と可動部２１のドリブンギア部２１５とはウォームギアを構成しており、ドリブンギア部２１５は、モータ出力軸７１５の回転に伴って回転軸Ａｘを中心としてＲｘ方向に正逆回転する。
　ドリブンギア部２１５が回転すると、同軸に固定された雄ねじ部２１６が回転し、雄ねじ部２１６と螺合するナット部２１７がＬｘ方向に往復移動する。ナット部２１７の先端側には弾性部２２を介して棒状の突起２３が連結されている。突起２３に外力が作用しない状態では、突起２３はナット部２１７と共にＬｘ方向に往復移動する。
　弾性部２２は、コイルばね等で構成され、弾性力により突起２３をナット部２１７から離れる方向に付勢する。したがって、突起２３をナット部２１７側に押す外力が作用したとき弾性部２２は圧縮される。なお、突起２３が弾性部２２を介して軸Ａｘ上を直進するように案内するガイド構造等の図示を省略する。
　被係止体２５の回転軸Ｏは、可動部２１の軸Ａｘの延長線に直交するように配置されている。被係止体２５の回転位置に応じて、凸部２７又は凹部２８の径方向外壁が突起２３の先端面に対向する。ここで、突起２３が被係止体２５に近づくことを前進、突起２３が被係止体２５から遠ざかることを後退と定義する。つまり上述の弾性部２２は、弾性力により突起２３を前進方向に付勢する。制御部３０は、Ｈブリッジ回路６７によりロックアクチュエータ７１０に通電して可動部２１０に形成された突起２３を被係止体２５に対して前進又は後退させる。
　突起２３が前進したとき、突起２３が被係止体２５の凸部２７もしくは凹部２８に当接する、又は、突起２３が隣接する凸部２７同士の間もしくは凹部２８に嵌入する「ロック状態」となる。なお、「隣接する凸部２７同士の間」と「凹部２８」とは、実質的にほぼ同じ意味であるが、後述のように凸部２７及び凹部２８の解釈の違いを考慮して二通りの表現を併記する。このとき、少なくともエンドに向かう方向のステアリングホイール９１の回転が機械的に規制される。突起２３が後退したとき、突起２３が被係止体２５から離間する「解除状態」となる。このとき、ステアリングホイール９１は自由に回転可能となる。
　図１０のフローチャートに、制御部３０によるロック装置２０の動作制御を示す。記号「Ｓ」はステップを示す。Ｓ１で制御部３０は、操舵角θｓを取得する。上述の通り操舵角θｓは、「操舵角相当値又は推定値」を意味し、操舵角センサの検出値や操舵アシストアクチュエータ８００の回転角から演算された値等を含む。図８に参照されるように操舵角θｓは、ステアリングホイール９１の中立位置に対する回転方向に応じて、例えば右回転方向が正、左回転方向が負と定義される。
　Ｓ２で制御部３０は、操舵角の絶対値｜θｓ｜がエンド近傍に設定された閾値より大きいか判断する。Ｓ２でＹＥＳと判断された場合、Ｓ３で制御部３０は、ロック装置２０における可動部２１の突起２３を被係止体２５に対して前進させることで、ロック状態とする。Ｓ２でＮＯと判断された場合、Ｓ４で制御部３０は、可動部２１の突起２３を被係止体２５から後退させることで、解除状態とする。
　各実施形態のロック装置２０は、被係止体２５の形状が異なる。以下、各実施形態の被係止体の符号として、「２５」に続く３桁目に実施形態の番号を付して区別する。各実施形態の図において可動部２１については、突起２３のみ、又は、突起２３と弾性部２２の部分のみを図示する。各実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
　（第１実施形態）
　図１１、図１２Ａ、図１２Ｂを参照し、第１実施形態について説明する。第１実施形態の被係止体２５１は、回転対称形の一般的な歯車形状を呈している。つまり被係止体２５１は、基筒部２９の周囲に複数の凸部２７及び複数の凹部２８が周方向に交互に配置されている。
　本明細書では、基筒部２９の外周をつなぐ小仮想円φｉを基準とする見方により、「凸部２７は小仮想円φｉから径方向に相対的に突出している」と表現し、「小仮想円φｉに沿って形成された凹部２８は径方向に相対的に凹んでいる」と表現する。この場合、凸部２７と凹部２８とを接続する周方向側壁２７５は、凸部２７の外側壁とみなされる。本実施形態の説明では基本的にこの見方を採用する。
　一方、凸部２７の径方向外壁２７４をつなぐ大仮想円φｏを基準とする見方では、「凹部２８は大仮想円φｏから径方向に相対的に凹んでいる」と表現し、「大仮想円φｏに沿って形成された凸部２７は径方向に相対的に突出している」と表現することもできる。この場合、凸部２７と凹部２８とを接続する周方向側壁２７５は、凹部２８の内側壁とみなされる。
　このように、一般に歯車形状の凸部２７と凹部２８とは径方向の位置関係において相対的な解釈が可能である。本実施形態の解釈にあたっては、本明細書に直接的に用いられた表現に限らず、見方を変えた場合に用いられる可能性がある表現にも基づいて解釈されるものとする。
　被係止体２５１が図の時計回り方向に回転するように操舵されている場合を想定する。この場合、被係止体２５１の回転方向について時計回り方向を進み方向といい、反時計回り方向を戻し方向という。操舵角θｓがエンドに近づいたとき、制御部３０が可動部２１の突起２３を前進させると、突起２３が被係止体２５１の周方向側壁２７５に当接し、被係止体２５１の進み方向の回転を制限する。これによりエンドに向かう方向のステアリングホイール９１の回転が規制される。
　このとき、ステアリングホイール９１は、エンドから離れる戻し方向には回転可能であることが求められる。そして、突起２３の位置から戻し方向に隣接する周方向側壁２７５までの回転角度範囲が「戻し方向の余裕Ｍｒｅｔ」となる。切り戻しの操舵を阻害しないため、制御部３０は、戻し方向の余裕Ｍｒｅｔ内で突起２３を後退させる必要がある。
　また、図１２Ａに示すように、突起２３が前進するタイミングによって、突起２３が凸部２７の径方向外壁２７４に当接する可能性がある。このとき、ナット部２１７の前進に伴って可動部２１の弾性部２２が圧縮されることで、突起２３の破損が防止される。そして、図１２Ａの位置から被係止体２５１が回転し、図１２Ｂに示すように、突起２３と凹部２８との位置が一致したとき、弾性部２２の付勢力により突起２３が前進して、隣接する凸部２７同士の間もしくは凹部２８に嵌入する。これにより被係止体２５１がロックされる。
　（効果）
　本実施形態では、制御部３０は、「第１の回路」６８の動作中に、操舵角（相当値又は推定値）θｓに応じて「第２の回路」６７によりロックアクチュエータ７３０に通電し、ロック装置２０を動作させる。ここで、ロック装置２０はトルクセンサ９４よりドライバ側に配置されているため、ロック状態でドライバがトルクを加えてもそのトルクがトルクセンサ９４に伝わらない。したがって、トルクセンサ９４の検出値に応じて演算される操舵アシストアクチュエータ８００の最大出力を下げることができる。よって、ロック装置２０のアクチュエータや駆動回路、規制する機械を小型化することができる。
　本実施形態では、「第１の回路」である三相インバータ回路６８、及び「第２の回路」であるＨブリッジ回路６７は同一の筐体６００内に設けられる。これにより、ステアリング装置２００を小型化することができ、また、ハーネスやコネクタ等の配線部品を減らすことができる。
　本実施形態のロック装置２０は、ロックアクチュエータ７１０により往復移動する可動部２１により、簡易な構成で、被係止体２５１の回転を機械的に規制することができる。特に第１実施形態の被係止体２５１は回転対称形の一般的な歯車形状であり、ステアリングホイール９１の中立位置に合わせて回転初期位置を調整する必要がないため、組付けが容易である。
　（第２実施形態）
　次に図１３Ａ、図１３Ｂを参照し、第２実施形態について説明する。第１実施形態では「戻し方向の余裕Ｍｒｅｔ」が小さく、突起２３の前進後退に使用できる時間が短い。そのため、可動部２１の突起２３を高速で移動させるように、制御応答性やロックアクチュエータ７１０及び可動部２１の追従性を高める必要がある。そこで第２実施形態では、「戻し方向の余裕Ｍｒｅｔ」を大きく確保できる構成とする。
　第２実施形態の被係止体２５２は、第１実施形態の被係止体２５１に対し周方向の一部で凸部が二段構造となっている。つまり、大仮想円φｏに沿って周方向に連続して形成された連続凸部２７０、及び、連続凸部２７０のさらに径方向外側に突出する外凸部２６が形成されている。外凸部２６は連続凸部２７０の周方向略中央に配置されている。また、詳細構造の図示を省略するが、可動部２１は、突起２３のストロークを少なくとも二段階に切り替えることができるように構成されている。
　図１３Ａに示すように、中立位置付近で可動部２１の突起２３は、回転軸Ｏを挟んで外凸部２６とは反対側の凹部２８に対向している。三相インバータ回路６８の停止中、例えば停車中等にステアリングホイール９１を中立位置で保持するとき、突起２３が前進し、被係止体２５２の隣接する凸部２７同士の間もしくは凹部２８に嵌入してロック状態となる。
　図１３Ｂに示すように、三相インバータ回路６８の動作中、操舵角θｓがエンドに近づいたとき、突起２３が前進し、被係止体２５２の外凸部２６の周方向側壁２６５に当接してロック状態となる。このとき、外凸部２６を除く一周弱の角度範囲が「戻し方向の余裕Ｍｒｅｔ」となる。
　したがって第２実施形態では、「戻し方向の余裕Ｍｒｅｔ」を大きく確保することができ、突起２３の前進後退に使用できる時間が長くなる。よって、制御応答性やロックアクチュエータ７１０及び可動部２１の追従性を下げることができるため、設計自由度が大きくなる。
　（第３実施形態）
　次に図１４Ａ、図１４Ｂを参照し、第３実施形態について説明する。第２実施形態では「戻し方向の余裕Ｍｒｅｔ」が大きくなる反面、突起２３のストロークを二段階に切り替える必要があり、可動部２１の機構や駆動回路の構成と動かし方が複雑になる。そこで第３実施形態では、第２実施形態を改良し、「戻し方向の余裕Ｍｒｅｔ」を大きく確保しつつ、突起２３のストローク切り替えが不要な構成とする。
　第３実施形態の被係止体２５３は、第１実施形態の被係止体２５１に対し一部の凸部２７が取り除かれた歯抜け構造となっている。つまり、一つの孤立凸部２７Ｓから周方向両方に隣接する二つの凸部２７までの間に、比較的間隔の長い連続凹部２８０が形成されている。図１４の例では、回転軸Ｏを挟んで孤立凸部２７Ｓとはちょうど反対側の位置に他の凸部２７が設けられているが、孤立凸部２７Ｓとはちょうど反対側の位置に凹部２８が形成されるようにしてもよい。
　図１４Ａに示すように、中立位置付近で可動部２１の突起２３は、回転軸Ｏを挟んで孤立凸部２７Ｓとはほぼ反対側の凹部２８に対向している。三相インバータ回路６８の停止中、例えば停車中等にステアリングホイール９１を中立位置で保持するとき、突起２３が前進し、被係止体２５３の隣接する凸部２７同士の間もしくは凹部２８に嵌入してロック状態となる。図１４Ｂに示すように、操舵角θｓがエンドに近づいたとき、突起２３が前進し、被係止体２５３の孤立凸部２７Ｓの周方向側壁２７５に当接してロック状態となる。このとき、連続凹部２８０の角度範囲が「戻し方向の余裕Ｍｒｅｔ」となる。
　被係止体２５３の凸部２７、２７Ｓ及び凹部２８の周方向位置と可動部２１の突起２３の位置との相対関係は、ステアリングホイール９１の操舵角θｓに応じて変化する。ステアリングホイール９１が中立位置に近づいたとき、突起２３が凹部２８に近づく。ステアリングホイール９１が中立位置から離れたとき、突起２３が孤立凸部２７Ｓに近づく。
　第３実施形態では、第１実施形態に比べて「戻し方向の余裕Ｍｒｅｔ」を大きく確保することができ、突起２３の前進後退に使用できる時間が長くなるため、制御応答性やロックアクチュエータ７１０及び可動部２１の追従性を下げることができる。また、第２実施形態に比べて突起２３のストローク切り替えが不要であるため、構成が簡単になる。
　（その他の実施形態）
　（ａ）本開示における「操舵量センサ」は、操舵トルクＴｓを検出するトルクセンサ９４に限らず、ドライバのステアリング操舵において発生する何らかの量を検出するものであればよい。つまり、操舵量センサの検出値からドライバがどの程度のステアリング操舵を行ったかを制御部３０が認識し、それに応じて操舵アシストアクチュエータ８００の動作が制御されればよい。例えば、操舵量センサとして舵角センサが用いられてもよい。
　（ｂ）ステアリングホイール９１の操舵角θｓは、上述の通り、操舵角センサの検出値や操舵アシストアクチュエータ８００の回転角から演算された値等を含む。その他、操舵角θｓは、ラックストロークやタイヤの転舵角等、相関関係を有するどのような相当値が用いられてもよく、或いは、相関関係を有するどのようなパラメータから演算された推定値が用いられてもよい。また、ドライバが操舵する「ステアリング」には、ステアリングホイール９１に限らず、各種形状の操舵桿が含まれる。
　（ｃ）図１５に、図２の変形例に相当するラックタイプＥＰＳシステム９０１ＲＣを示す。図１５のＥＰＳシステム９０１ＲＣでは、操舵アシストアクチュエータ８００及びトルクセンサ９４は、図２のＥＰＳシステム９０１Ｒと同様にステアリングラックに９７に配置される。一方、ロック装置２０はステアリングコラム９３に配置される。すなわち、ロック装置２０はトルクセンサ９４よりもドライバ側に配置されており、上記実施形態と同様の効果が得られる。
　（ｄ）操舵アシストアクチュエータ８００は三相モータ等の多相モータに限らず、直流モータやモータ以外のアクチュエータで構成されてもよい。同様にロックアクチュエータ７１０は、直流モータに限らず、リニアシリンダ等、モータ以外のアクチュエータで構成されてもよい。
　（ｅ）ロックアクチュエータ７１０とロック装置２０の可動部２１との相対配置や動力伝達に関する構成は図８、図９に例示されものに限らない。例えばロックアクチュエータ７１０のモータ出力軸とロック装置２０の可動部２１の軸とが平行に配置され、平行ギアにより動力伝達されてもよい。或いは、ロックアクチュエータ７１０がリニアアクチュエータで構成される場合、ロックアクチュエータ７１０の往復運動出力軸が可動部２１の軸に直接連結されてもよい。
　（ｆ）可動部２１の突起２３と被係止体２５の回転軸Ｏとの相対配置は図８に例示されたものに限らない。例えば可動部２１の軸と被係止体２５の回転軸Ｏとが平行に配置され、突起２３が軸方向から凹部２８に嵌入してロック状態となるようにしてもよい。
　（ｇ）図１３Ａ、図１３Ｂを参照する第２実施形態、及び、図１４Ａ、図１４Ｂを参照する第３実施形態では、わかりやくするため、ステアリングホイール９１が中立位置から略１８０度又は略５４０度回転する位置がエンドとなる前提で説明した。しかし、中立位置からエンドまでの回転角度は１８０度や５４０度に限定されるものでなく、実施形態の思想に合わせて凸部２７や凹部２８を配置することで、エンドまでのステアリングホイール９１の可動範囲に応じて戻し方向の余裕Ｍｒｅｔを大きく確保することができる。
　（ｈ）図３～図５に示した回路構成例に対し、三相モータリレーや直流モータリレーが追加されたり、入力部にＬＣフィルタ回路が追加されたりしてもよい。また、第１の回路と第２の回路とが共通の電源Ｂｔに接続されるのでなく個別の電源に接続されてもよい。回路構成例２、３では、ロックアクチュエータ７１０以外の直流モータが、ロックアクチュエータ７１０と同じ相、又は、ロックアクチュエータ７１０と同一系統の異なる相もしくは別の系統の一相以上に接続されてもよい。
　本開示はこのような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
　本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
　本開示は実施形態に準拠して記述された。しかしながら、本開示は当該実施形態および構造に限定されるものではない。本開示は、様々な変形例および均等の範囲内の変形をも包含する。また、様々な組み合わせおよび形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせおよび形態も本開示の範疇および思想範囲に入るものである。

Claims (11)

  1. 　ドライバのステアリング操舵において発生する量を検出する操舵量センサ（９４）と、
    　前記操舵量センサの検出値に応じてドライバのステアリング操舵を電気的にアシストする操舵アシストアクチュエータ（８００）と、
    　前記操舵量センサよりもドライバ側に配置され、ステアリングの回転を機械的に規制するロック装置（２０）と、
    　前記ロック装置を駆動するロックアクチュエータ（７１０）と、
    　前記操舵アシストアクチュエータに通電する第１の回路（６８、６８１、６８２）と、
    　前記ロックアクチュエータに通電する第２の回路（６７）と、
    　前記第１の回路及び前記第２の回路を操作し、前記操舵アシストアクチュエータ及び前記ロックアクチュエータの動作を制御する制御部（３０）と、
    　を備え、
    　前記制御部は、前記第１の回路の動作中に、操舵角相当値又は推定値に応じて前記第２の回路により前記ロックアクチュエータに通電し、前記ロック装置を動作させるステアリング装置。
  2. 　前記操舵量センサは、ドライバの操舵トルクを検出するトルクセンサである請求項１に記載のステアリング装置。
  3. 　前記操舵アシストアクチュエータはモータであり、
    　前記操舵角相当値又は推定値は、前記操舵アシストアクチュエータの回転角から演算された値である請求項１または２に記載のステアリング装置。
  4. 　前記ロック装置は、
    　前記ロックアクチュエータにより往復移動する可動部（２１）と、
    　径方向に相対的に突出した一つ以上の凸部（２７）、及び、径方向に相対的に凹んだ一つ以上の凹部（２８）が周方向に配置され、ステアリングに追従して回転する被係止体（２５）と、を有し、
    　前記制御部は、前記第２の回路により前記ロックアクチュエータに通電して前記可動部に形成された突起（２３）を前記被係止体に近づくよう前進、又は、前記被係止体から遠ざかるよう後退させ、
    　前記突起が前進したとき、前記突起が前記被係止体の前記凸部もしくは前記凹部に当接する、又は、前記突起が隣接する前記凸部同士の間もしくは前記凹部に嵌入するロック状態となり、
    　前記突起が後退したとき、前記突起が前記被係止体から離間する解除状態となる請求項１～３のいずれか一項に記載のステアリング装置。
  5. 　前記可動部は、弾性力により前記突起を前進方向に付勢する弾性部（２２）を有し、
    　前記突起が前記凸部の径方向外壁（２７４）に当接した位置から前記被係止体が回転し、前記突起と前記凹部との位置が一致したとき、前記弾性部の付勢力により、前記突起が隣接する前記凸部同士の間もしくは前記凹部に嵌入する請求項４に記載のステアリング装置。
  6. 　前記第１の回路の動作中に前記突起が前進したとき、前記突起が前記凸部もしくは前記凹部の周方向側壁（２７５、２６５）に当接して前記ロック状態となり、
    　前記第１の回路の停止中に前記突起が前進したとき、前記突起が隣接する前記凸部同士の間もしくは前記凹部に嵌入して前記ロック状態となる請求項４に記載のステアリング装置。
  7. 　前記被係止体の前記凸部及び前記凹部の周方向位置と前記可動部の前記突起の位置との相対関係は、ステアリング（９１）の操舵角に応じて変化し、
    　ステアリングが中立位置に近づいたとき、前記突起が前記凹部に近づき、
    　ステアリングが中立位置から離れたとき、前記突起が前記凸部に近づく請求項４に記載のステアリング装置。
  8. 　前記第１の回路及び前記第２の回路は同一の筐体（６００）内に設けられる請求項１～７のいずれか一項に記載のステアリング装置。
  9. 　前記操舵アシストアクチュエータ及び前記ロック装置は、ともにステアリングコラム（９３）に配置される請求項１～８のいずれか一項に記載のステアリング装置。
  10. 　前記操舵アシストアクチュエータ及び前記ロック装置は、ともにステアリングラック（９７）に配置される請求項１～８のいずれか一項に記載のステアリング装置。
  11. 　前記操舵アシストアクチュエータはステアリングラックに（９７）に配置され、前記ロック装置はステアリングコラム（９３）に配置される請求項１～８のいずれか一項に記載のステアリング装置。
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