試験装置
【課題】パワーステアリング装置の耐久試験を効率良く行える試験装置を提供する。
【解決手段】試験装置１００は、ステアリングホイール２０に回転力を入力するモータ１０と、ピニオン２６に作用する捩りトルクを検出するトルクセンサ１１と、モータ１０の回転角を検出する角度センサ１２と、ステアリングホイール２０が、右に切られ、捩りトルクが右側第１トルクとなった場合の回転角を右の第１角度として記憶し、左に切られ、捩りトルクが左側第１トルクとなった場合の回転角を左の第１角度として記憶し、更に右に切られ、捩りトルクが右側第２トルクとなった場合の回転角を右の第２角度として記憶し、更に左に切られ、捩りトルクが左側第２トルクとなった場合の回転角を左の第２角度として記憶する試験条件設定部４０と、モータ１０の回転角を右の第２角度と左の第２角度とに亘って繰り返し変更して耐久試験を行う試験実行部５０と、を備える。
【解決手段】試験装置１００は、ステアリングホイール２０に回転力を入力するモータ１０と、ピニオン２６に作用する捩りトルクを検出するトルクセンサ１１と、モータ１０の回転角を検出する角度センサ１２と、ステアリングホイール２０が、右に切られ、捩りトルクが右側第１トルクとなった場合の回転角を右の第１角度として記憶し、左に切られ、捩りトルクが左側第１トルクとなった場合の回転角を左の第１角度として記憶し、更に右に切られ、捩りトルクが右側第２トルクとなった場合の回転角を右の第２角度として記憶し、更に左に切られ、捩りトルクが左側第２トルクとなった場合の回転角を左の第２角度として記憶する試験条件設定部４０と、モータ１０の回転角を右の第２角度と左の第２角度とに亘って繰り返し変更して耐久試験を行う試験実行部５０と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラック・アンド・ピニオン式のパワーステアリング装置が有するラックを、当該ラックの可動範囲を規制する左右の規制部材に押し当てて、パワーステアリング装置の耐久試験を行う試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の乗員による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が知られている（例えば特許文献１）。このような電動パワーステアリング装置の中には、ラックとピニオンとを用いたラック・アンド・ピニオン式の電動パワーステアリング装置がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１９０８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなラック・アンド・ピニオン式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の操舵範囲を規制するために、ラックの可動範囲を規制する規制部材が用いられる。このような規制部材はラックの可動範囲を規制すべく当該可動範囲の両端に設けられ、ラックが規制部材に当たることで機械的に規制される。電動パワーステアリング装置が開発されると、このような規制部材にラックを押し当てて、電動パワーステアリング装置の耐久試験が行われる。
【０００５】
詳細は省略するが、このような耐久試験では、パラメータとしてラックを規制部材に押し付けた際に当該ピニオンに作用する捩りトルクが必要となる。従来、このような捩りトルクは実際に作業者が操作した際に得られるデータを解析して導出していた。このようなデータは、信頼性を高めるために、数十人の作業者に例えば百回以上のステアリング操作を行わせて取得していたので、非常に効率が悪いものであった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記問題に鑑み、電動パワーステアリング装置の耐久試験を効率良く行うことが可能な試験装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための第１発明に係る試験装置の特徴は、ラック・アンド・ピニオン式のパワーステアリング装置が有するラックを、当該ラックの可動範囲を規制する左右の規制部材に押し当てて、前記パワーステアリング装置の耐久試験を行うために、ステアリングホイールに回転力を入力するモータと、前記パワーステアリング装置が有するピニオンに作用する捩りトルクを検出するトルクセンサと、前記モータの回転角を検出する角度センサと、を備え、前記モータからの入力に基づき前記ステアリングホイールが右に切られた際に、前記捩りトルクが予め設定された右側第１トルクとなった場合の前記モータの回転角を右の第１角度として記憶しておくと共に、前記モータからの入力に基づき前記ステアリングホイールが左に切られた際に、前記捩りトルクが予め設定された左側第１トルクとなった場合の前記モータの回転角を左の第１角度として記憶し、前記モータの回転角を前記右の第１角度より更に右方向に大きくした際に、前記捩りトルクが前記右側第１トルクよりも大きい予め設定された右側第２トルクとなった場合の前記モータの回転角を右の第２角度として記憶しておくと共に、前記モータの回転角を前記左の第１角度よりも更に左方向に大きくした際に、前記捩りトルクが前記左側第１トルクよりも大きい予め設定された左側第２トルクとなった場合の前記モータの回転角を左の第２角度として記憶する試験条件設定部と、前記モータの回転角を前記右の第２角度と前記左の第２角度とに亘って繰り返し変更して前記耐久試験を行う試験実行部と、を備える点にある。
【０００８】
ここで、右側第１トルク及び左側第１トルクとは、ステアリングホイールが切られた際に、ラック及びピニオンが他の機構と当たって損傷を受けない程度のトルクであり、その時のモータの回転角が、夫々右の第１角度及び左の第１角度に相当する（ラックが規制部材にあたるまで運転者がステアリングホイールを切り操作した状態に対応）。また、右側第２トルク及び左側第２トルクとは、ラック及びピニオンが他の機構と当たって損傷を受けず、且つ、各部の遊びや緩衝部材を押し込むことが可能なトルクであり、その時のモータの回転角が、それぞれ右の第２角度及び左の第２角度に相当する（ラックが規制部材にあたってから運転者がステアリングホイールを更に切り操作しようとした状態に対応）。
【０００９】
上記第１発明の特徴によれば、耐久試験を行う範囲に相当するモータの回転角を容易に検出することができ、当該検出された回転角に基づき適切に耐久試験を行うことができる。したがって、耐久試験を効率良く行うことが可能となる。このため、パワーステアリング装置の開発コストを低減すると共に、パワーステアリング装置の開発期間を短くすることができる。ここで、パワーステアリング装置は、耐久試験の他に、据え切り耐久性を評価する据え切り耐久試験が行われる場合がある。このような据え切り耐久試験は、右の第１角度より小さい角度と左の第１角度より小さい角度とで規定される範囲内で行われる。したがって、耐久試験に使用されるモータの回転角の範囲内に、パワーステアリング装置の据え切り耐久性を評価する据え切り耐久試験に使用されるモータの回転角の範囲が含まれるので、耐久試験を行うことで据え切り耐久試験も同時に行うことができる。
【００１０】
また、第２発明に係る試験装置の特徴は、前記モータは、所定の回転数での運転後、所定の時定数で緩停止させる運転プログラムで制御され、前記右の第２角度は、前記運転プログラムで制御されるモータの回転角を複数回に亘って徐々に広げていき、前記モータが緩停止した際に前記右側第２トルクが検出された場合の前記角度センサの出力であり、前記左の第２角度は、前記運転プログラムで制御されるモータの回転角を複数回に亘って徐々に広げていき、前記モータが緩停止した際に前記左側第２トルクが検出された場合の前記角度センサの出力である点にある。
【００１１】
上記第２発明の特徴によれば、右の第２角度よりも小さい角度及び左の第２角度よりも小さい角度で運転プログラムを開始するので、耐久試験に使用されるモータの回転角の範囲を適切に設定することができる。したがって、効率良く耐久試験の試験条件を設定することができると共に、設定された試験条件に基づき効果的に耐久試験を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】試験装置の概略構成を模式的に示した図である。
【図２】第１角度の設定について模式的に示す図である。
【図３】運転プログラムを模式的に示す図である。
【図４】第２角度の設定について模式的に示す図である。
【図５】試験条件の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。本発明に係る試験装置は、ラック・アンド・ピニオン式のパワーステアリング装置が有するラックを、当該ラックの可動範囲を規制する左右の規制部材に押し当てて、パワーステアリング装置の耐久試験を行う機能を備えている。本実施形態では、パワーステアリング装置が、車両に備えられる電動パワーステアリング装置であるとして説明する。図１には、本発明に係る試験装置１００を模式的に示したブロック図が示される。また、図１には、耐久試験の対象となる電動パワーステアリング装置２００の概略構成を模式的に示した図も示される。
【００１４】
１．電動パワーステアリング装置
上述のように、電動パワーステアリング装置２００は車両（図示せず）に搭載される。本実施形態では、図１の左部分に示されるように、電動パワーステアリング装置２００は、所謂ラック・アンド・ピニオン式からなり、ステアリングホイール２０、ステアリングシャフト２１、トルクセンサ２２、モータ２３、減速機２４、モータ制御部２５、ピニオン２６、ラック２７を備えて構成される。
【００１５】
ステアリングホイール２０は、運転者により操舵される。本実施形態では、運転者による操舵をステアリング操作と称して説明する。ステアリングホイール２０には、ステアリングシャフト２１が連結される。ステアリングシャフト２１は、入力側シャフト２１ａ及び出力側シャフト２１ｂを備えて構成される。入力側シャフト２１ａは、ステアリング操作に応じた操舵力が入力される。入力側シャフト２１ａと出力側シャフト２１ｂとの間には、トルクセンサ２２が設けられる。また、出力側シャフト２１ｂには、減速機２４が設けられる。入力側シャフト２１ａの回転トルクはトルクセンサ２２により検出される。トルクセンサ２２による検出結果は、後述するモータ制御部２５に伝達される。
【００１６】
モータ制御部２５は、トルクセンサ２２から伝達される入力側シャフト２１ａの回転トルクと、車両の速度を示す車速信号とに基づいて、モータ２３の回転を制御する。車速信号は、車輪（本実施形態では「操舵輪３１」が相当）の回転速度を検出する車輪速センサ（図示しない）から伝達する構成とすることができる。係る場合、車輪速センサの検出結果が車速信号となる。モータ制御部２５は、入力側シャフト２１ａの回転トルクと車速信号とに基づいてモータ２３が有するコイル（図示しない）に供給する電流を制御し、モータ２３の出力トルクを調節する。
【００１７】
モータ２３の回転軸２３ａには、減速機２４が連結される。減速機２４は、モータ２３の回転軸２３ａの回転数を所定の回転数に減速する。このような減速機２４は、モータ２３の回転軸２３ａと一体回転可能に設けられる入力ギヤ２４ａと、当該入力ギヤ２４ａと嵌合し出力側シャフト２１ｂと一体回転可能に設けられる出力ギヤ２４ｂとを備えて構成される。減速機２４は、出力側シャフト２１ｂが連結される。これにより、ステアリング操作をモータ２３の回転力で運転者によるステアリング操作をアシストすることが可能となる。
【００１８】
出力側シャフト２１ｂには、ユニバーサルジョイント２８を介してピニオン２６が連結される。したがって、ピニオン２６は出力側シャフト２１ｂと一体的に回転する。ピニオン２６は、当該ピニオン２６の回転を伝達可能にラック２７が連結される。ラック２７は、タイロッド２９及びナックルアーム（図示しない）を介して操舵輪３１に連結される。
【００１９】
また、電動パワーステアリング装置２００には、ラック２７の左右の可動範囲を規制する左右の規制部材３０が備えられる。ここで、本実施形態では、ラック２７は、運転者のステアリング操作に応じて水平方向に移動する。規制部材３０は、ラック２７に設けられる被規制部２７ａから水平方向に所定の間隔を有して設けられる右の規制部材３０ａと、ラック２７に設けられる被規制部２７ｂから水平方向に所定の間隔を有して設けられる左の規制部材３０ｂとから構成される。この所定の間隔が、ステアリングホイール２０を中立にした状態からのラック２７が移動可能な量に相当する。したがって、ステアリング操作に応じて水平方向に移動するラック２７が予め設定された量以上、移動しないようにすることができる。このような規制部材３０は、ラック２７が収納される図示しないケースと一体的に設けても良いし、ボディに付設して設けても良い。電動パワーステアリング装置２００は、このような構成からなる。
【００２０】
２．試験装置
上述の電動パワーステアリング装置２００は、車種毎に設計される。係る場合、車種毎に、電動パワーステアリング装置２００の耐久試験が行われる。本発明に係る試験装置１００によれば、電動パワーステアリング装置２００の耐久試験を適切に、且つ、効率良く行うことができる。
【００２１】
図１の右部分には、本発明に係る試験装置１００の概略構成を示すブロック図が示される。試験装置１００は、モータ１０、トルクセンサ１１、角度センサ１２、モータ制御部１３、試験条件設定部４０、試験実行部５０の各機能部を備えて構成される。このような試験装置１００は、ＣＰＵを中核部材として電動パワーステアリング装置２００の耐久試験に関する種々の動作を行うための機能部をハードウェア又はソフトウェア或いはその両方で構築されている。
【００２２】
モータ１０は、ステアリングホイール２０に回転力を入力する。すなわち、耐久試験においては、作業者がステアリング操作を行うことはなく、モータ１０によりステアリング操作が行われる。このようなステアリング操作は、モータ１０の回転力を用いて行われる。ステアリングホイール２０に対するモータ１０の回転力の入力は、モータ１０の回転力を直接ステアリングホイール２０に入力しても良いし、例えば入力側シャフト２１ａ等に入力しても良い。いずれであっても、モータ１０の回転力を利用して、適切にステアリングホイール２０を回転させることができる。
【００２３】
トルクセンサ１１は、電動パワーステアリング装置２００が有するピニオン２６に作用する捩りトルクを検出する。図１では図示の便宜上、トルクセンサ１１はピニオン２６から離れた位置に記載しているが、実際にはピニオン２６の近傍に設けられる。ピニオン２６に作用する捩りトルクとは、モータ１０によりステアリング操作が行われた際にピニオン２６に作用するトルクである。トルクセンサ１１は、このような捩りトルクを検出し、後述する試験条件設定部４０に伝達される。
【００２４】
角度センサ１２は、モータ１０の回転角を検出する。モータ１０の回転角とは、モータ１０の回転軸が回転する角度に相当する。このような回転角は、例えばホールＩＣ等を用いて構成することが可能である。係る場合には、モータ１０が有する回転体（例えば回転軸）に設けられる永久磁石からの磁束に基づき回転角を検出することが可能である。もちろん、他の方法により回転角を検出することも当然に可能である。角度センサ１２により検出された検出結果は、後述するモータ制御部１３及び試験条件設定部４０に伝達される。
【００２５】
モータ制御部１３は、モータ１０の回転を制御する。このような回転は、上述のモータ制御部２５と同様に、印加電圧により制御しても良いし、通電される電流により制御しても良い。モータ制御部１３は、後述する試験条件設定部４０及び試験実行部５０から伝達される第１トルク、第２トルク、第１角度、及び第２角度や、角度センサ１２の検出結果に応じてモータ１０の回転を制御する。なお、第１トルク、第２トルク、第１角度、及び第２角度、については後述する。
【００２６】
試験条件設定部４０は、第１トルク記憶部４１、第２トルク記憶部４２、第１角度記憶部４３、及び第２角度記憶部４４を備えて構成される。第１トルク記憶部４１は、予め設定される右側第１トルク及び予め設定される左側第１トルクが記憶される。右側第１トルクは、ステアリングホイール２０が右に切られ、例えばラック２７の被規制部２７ａが右の規制部材３０ａにあたった際に当該ラック２７及びピニオン２６が損傷を受けない程度のトルクとすると好適である。また、左側第１トルクは、ステアリングホイール２０が左に切られ、例えばラック２７の被規制部２７ｂが左の規制部材３０ｂにあたった際に当該ラック２７及びピニオン２６が損傷を受けない程度のトルクとすると好適である。これら２つの右側第１トルク及び左側第１トルクは、例えば１Ｎｍ以下とすると好適であるが、適宜、ユーザ（試験を行う者）により変更することが可能である。なお、本実施形態では、右側第１トルク及び左側第１トルクが同じ値で設定された第１トルクであるとし、当該第１トルクは符号Ｔ１を付して説明する。
【００２７】
第２トルク記憶部４２は、上述の右側第１トルクよりも大きい予め設定される右側第２トルク及び上述の左側第１トルクよりも大きい予め設定される左側第２トルクが記憶される。右側第２トルクは、例えばラック２７の被規制部２７ａが右の規制部材３０ａにあたった際に当該ラック２７及びピニオン２６が損傷を受けず、且つ、各部の遊びや緩衝部材を押し込むことが可能なトルクとすると好適である。また、左側第２トルクは、例えばラック２７の被規制部２７ｂが左の規制部材３０ｂにあたった際に当該ラック２７及びピニオン２６が損傷を受けず、且つ、各部の遊びや緩衝部材を押し込むことが可能なトルクとすると好適である。これら２つの右側第２トルク及び左側第２トルクは、例えば１０Ｎｍ以下とすると好適であるが、適宜、ユーザ（試験を行う者）により変更することが可能である。なお、本実施形態では、右側第２トルク及び左側第２トルクが同じ値で設定された第２トルクであるとし、当該第２トルクは符号Ｔ２を付して説明する。ここで、上述のように本実施形態では、右側第１トルク及び左側第１トルクは、第１トルクＴ１である。また、右側第２トルク及び左側第２トルクは、第２トルクＴ２である。したがって、第２トルクＴ２は第１トルクＴ１よりも大きい値で設定される。
【００２８】
以上のように、第１トルクＴ１及び第２トルクＴ２を設定することにより、耐久試験を行う前に電動パワーステアリング装置２００に必要以上の荷重をかけることがないので、当該電動パワーステアリング装置２００の各部の損傷を防止することができる。したがって、信頼性の高い耐久試験を行うことができる。
【００２９】
第１角度記憶部４３は、モータ１０からの入力に基づきステアリングホイール２０が右に切られた際に、捩りトルクが第１トルクＴ１になった場合のモータ１０の回転角を右の第１角度として自動的に記憶しておく。モータ１０からの入力とは、モータ１０からステアリングホイール２０に入力される回転力である。このような回転力によりステアリングホイール２０が右に切られると、当該回転力に応じて、ラック２７も右方向に移動する。これにより、ラック２７の被規制部２７ａが右の規制部材３０ａにあたることで、ピニオン２６に捩りトルクが作用する。この捩りトルクが上述のトルクセンサ１１により検出可能とされると共に、この際のモータ１０の回転角が角度センサ１２により検出可能とされる。
【００３０】
試験条件設定部４０は、ステアリングホイール２０が右に切られ、捩りトルクが第１トルクＴ１になった場合のモータの回転角１０を右の第１角度として第１角度記憶部４３に記憶させる。これにより、試験条件設定部４０は、ステアリングホイール２０が右に切られた際にラック２７が右の規制部材３０ａにあたる位置を認識することが可能となる。なお、以下では、右の第１角度は符号Ｒ１を付して説明する。
【００３１】
また、第１角度記憶部４３は、モータ１０からの入力に基づきステアリングホイール２０が左に切られた際に、捩りトルクが第１トルクＴ１になった場合のモータ１０の回転角を左の第１角度として自動的に記憶しておく。モータ１０からステアリングホイール２０に入力される回転力によりステアリングホイール２０が左に切られると、当該回転力に応じて、ラック２７も左方向に移動する。これにより、ラック２７の被規制部２７ｂが左の規制部材３０ｂにあたることで、ピニオン２６に捩りトルクが作用する。この捩りトルクが上述のトルクセンサ１１により検出可能とされると共に、この際のモータ１０の回転角が角度センサ１２により検出可能とされる。
【００３２】
試験条件設定部４０は、ステアリングホイール２０が左に切られ、捩りトルクが第１トルクＴ１になった場合のモータ１０の回転角を左の第１角度として第１角度記憶部４３に記憶させる。これにより、試験条件設定部４０は、ステアリングホイール２０が左に切られた際にラック２７が左の規制部材３０ｂにあたる位置を認識することが可能となる。なお、以下では、左の第１角度は符号Ｌ１を付して説明する。
【００３３】
第２角度記憶部４４は、モータ１０の回転角を右の第１角度Ｒ１より更に右方向に大きくした際に、捩りトルクが第２トルクＴ２となった場合のモータ１０の回転角を右の第２角度として自動的に記憶しておく。右の第１角度Ｒ１とは、上述のようにステアリングホイール２０が右に切られた際にラック２７の被規制部２７ａが右の規制部材３０ａにあたる場合のモータ１０の回転角である。したがって、モータ１０の回転角を右の第１角度Ｒ１より更に右方向に大きくするとは、ステアリングホイール２０を右に切り、ラック２７が右の規制部材３０ａにあたる位置から更に、ステアリングホイール２０を右に切ることを示す。これにより、ラック２７の被規制部２７ｂが右の規制部材３０ａにあたると共に、各部の遊びや緩衝部材（図示しない）を更に押し込みつつ、ピニオン２６に作用する捩りトルクが大きくなる。この捩りトルクは、上述の第１角度の検出と同様に、トルクセンサ１１により検出可能とされると共に、この際のモータ１０の回転角が角度センサ１２により検出可能とされる。
【００３４】
試験条件設定部４０は、右の第１角度Ｒ１に相当する位置から更にステアリングホイール２０が右に切られ、捩りトルクが第２トルクＴ２になった場合のモータの回転角１０を右の第２角度として第２角度記憶部４４に記憶させる。これにより、試験条件設定部４０は、ステアリングホイール２０が目一杯、右に切られた際にラック２６が移動する位置を認識することが可能となる。このような位置は、機構上の端部（右のメカ端点）に相当する。なお、以下では、右の第２角度は符号Ｒ２を付して説明する。
【００３５】
第２角度記憶部４４は、モータ１０の回転角を左の第１角度Ｌ１より更に左方向に大きくした際に、捩りトルクが第２トルクＴ２となった場合のモータ１０の回転角を左の第２角度として自動的に記憶しておく。左の第１角度Ｌ１とは、上述のようにステアリングホイール２０が左に切られた際にラック２７が左の規制部材３０ｂにあたる場合のモータ１０の回転角である。したがって、モータ１０の回転角を左の第１角度Ｌ１より更に左方向に大きくするとは、ステアリングホイール２０を左に切り、ラック２７が左の規制部材３０ｂにあたる位置から更に、ステアリングホイール２０を左に切ることを示す。これにより、ラック２７が左の規制部材３０ｂにあたると共に、各部の遊びや緩衝部材（図示しない）を更に押し込みつつ、ピニオン２６に作用する捩りトルクが大きくなる。この捩りトルクは、上述の第１角度の検出と同様に、トルクセンサ１１により検出可能とされると共に、この際のモータ１０の回転角が角度センサ１２により検出可能とされる。
【００３６】
試験条件設定部４０は、左の第１角度Ｌ１に相当する位置から更にステアリングホイール２０が左に切られ、捩りトルクが第２トルクＴ２になった場合のモータの回転角１０を左の第２角度として第２角度記憶部４４に記憶させる。これにより、試験条件設定部４０は、ステアリングホイール２０が目一杯、左に切られた際にラック２６が移動する位置を認識することが可能となる。このような位置は、機構上の端部（左のメカ端点）に相当する。なお、以下では、左の第２角度は符号Ｌ２を付して説明する。
【００３７】
このようにして、試験条件設定部４０は、試験対象となる電動パワーステアリング装置２００における、右の第１角度Ｒ１、左の第１角度Ｌ１、右の第２角度Ｒ２、及び左の第２角度Ｌ２を容易に特定するとことが可能となる。これらは、後述する試験実行部５０により適宜参照され、電動パワーステアリング装置２００の耐久試験に利用される。
【００３８】
試験実行部５０は、モータ１０の回転角を右の第２角度Ｒ２と左の第２角度とＬ２とに亘って自動的に繰り返し変更して電動パワーステアリング装置２００の耐久試験を行う。右の第２角度Ｒ２と左の第２角度Ｌ２とは、夫々、第１角度記憶部４３及び第２角度記憶部４４に記憶され、モータ１０の回転角がこの間で往復するように複数回に亘って動作するよう、モータ制御部１３に命令する。これに伴って、モータ１０の回転力により、ステアリングホイール２０が左右夫々に対して目一杯切られ、耐久試験を行うことができる。
【００３９】
３．第１角度の設定
第１角度とは、右の第１角度Ｒ１と左の第１角度Ｌ１とが相当し、第１角度記憶部４３に記憶される。ここでは、図２を用いて、右の第１角度Ｒ１及び左の第１角度Ｌ１の設定について図面を用いて説明する。図２は、縦軸がトルク、横軸が回転角を示している。試験条件設定部４０は、右の第１角度Ｒ１及び左の第１角度Ｌ１を検出する前は、ステアリングホイール２０をどれだけ切った場合にラック２７が規制部材３０にあたるか認識していない。このため、試験条件設定部４０は、モータ制御部１３に対して予め設定された第１回転数Ｎ１でモータ１０を回転させる。ここで、第１回転数Ｎ１は、試験条件設定部４０により予め記憶されており、ステアリングホイール２０が切られ、ラック２７が規制部材３０にあたった場合にラック２７及び規制部材３０が損傷する程の荷重を与えない程度の回転数である。例えば、１ｒａｄ／ｓｅｃ以下とすると好適である。
【００４０】
試験条件設定部４０は、ステアリングホイール２０を右に切るために、モータ制御部１３に第１回転数Ｎ１でモータ１０を回転させつつ（例えば時計方向とする）、トルクセンサ１１及び角度センサ１２から夫々の検出結果を取得する。トルクセンサ１１からの検出結果が、第１トルク記憶部４１に記憶されている第１トルクＴ１になれば、その際の回転角を右の第１角度Ｒ１として第１角度記憶部４３に自動的に記憶すると共に、モータ制御部１３に対してモータ１０を停止させる。
【００４１】
同様に、試験条件設定部４０は、ステアリングホイール２０を左に切るために、モータ制御部１３に第１回転数Ｎ１でモータ１０を回転させつつ（例えば半時計方向とする）、トルクセンサ１１及び角度センサ１２から夫々の検出結果を取得する。トルクセンサ１１からの検出結果が、第１トルク記憶部４１に記憶されている第１トルクＴ１になれば、その際の回転角を左の第１角度Ｒ１として第１角度記憶部４３に自動的に記憶すると共に、モータ制御部１３に対してモータ１０を停止させる。
【００４２】
なお、図２においては、時計方向にモータ１０を回転させた際に検出されたトルクを正の値とし、反時計方向にモータ１０を回転させた際に検出されたトルクを負の値として示している。検出結果が第１トルクＴ１になったか否かは、夫々のトルクの絶対値を参照して判断される。このように、右の第１角度Ｒ１及び左の第１角度Ｌ１は、所定の回転数である予め設定された第１回転数Ｎ１でモータ１０を制御した場合に第１トルクＴ１が検出された際の角度センサ１２の出力が相当する。
【００４３】
４．第２角度の設定
第２角度とは、本実施形態では、右の第２角度Ｒ２と左の第２角度Ｌ２とが相当し、第２角度記憶部４４に記憶される。試験条件設定部４０は、右の第２角度Ｒ２及び左の第２角度Ｌ２を設定するにあたり、モータ１０を所定の回転数での運転後、所定の時定数で緩停止させる運転プログラムで制御する。このような制御プログラムの一例が図３に示される。図３は、縦軸をモータ１０の回転数とし、横軸を回転角としている。また、図３（ａ）はＡ点を始点としてＢ点を終点とした場合の例であり、図３（ｂ）はＢ点を始点としてＡ点を終点とした場合の例である。
【００４４】
所定の回転数とは、予め設定された第２回転数Ｎ２が相当し、例えば数ｒａｄ／ｓｅｃとすると好適である。所定の時定数とは、例えば数十ｍｓｅｃとすると好適である。図３においてはτｅで示される。モータ１０は、第２回転数Ｎ２で運転後、モータ制御部１３から停止命令があってから数十ｍｓｅｃの間で回転数を低下させて停止する。また、起動も所定の時定数で緩起動される。係る時定数は、例えば百ｍｓｅｃ程度とすると好適である。図３においてはτｓで示される。
【００４５】
ここで、右の第２角度Ｒ２及び左の第２角度Ｌ２を設定する前には、右の第１角度Ｒ１及び左の第１角度Ｌ１は第１角度記憶部４３に記憶されている。試験条件設定部４０は、右の第１角度Ｒ１と左の第１角度Ｌ１との間の回転角よりも小さい所定の回転角を設定する。この設定される回転角は、例えば右の第１角度Ｒ１と左の第１角度Ｌ１との間の回転角の９０％程度とすると好適である。すなわち、右の第１角度Ｒ１の９０％程度である角度と左の第１角度Ｌ１の９０％程度である角度とを設定する。夫々、角度Ｒ０及び角度Ｌ０とする。
【００４６】
まず、試験条件設定部４０は、緩起動及び緩停止を含む上述の運転プログラムを角度Ｒ０と角度Ｌ０との間に含まれるように設定し、モータ制御部１３にモータ１０を制御させる。
【００４７】
試験条件設定部４０は、運転プログラムで制御されるモータ１０の回転角を複数回に亘って徐々に広げていく。このような形態が、図４に示される。まず、図４において（ａ）に示されるように、モータ１０の回転数をＮ２として角度Ｒ０と角度Ｌ０との間において上述の運転プログラムで制御する。この運転プログラムは、図３（ａ）及び図３（ｂ）の双方が用いられる。係る場合、第２トルクＴ２は検出されないので、試験条件設定部４０は、モータ１０の回転数をＮ２で運転する回転角を広げる。このように回転角を広げた形態が（ｂ）に示される。（ｂ）で示されるように、係る場合においても、第２トルクＴ２は検出されない。このように試験条件設定部４０は、回転数Ｎ２で運転するモータ１０の回転角を徐々に広げていく（図４の（ｃ）及び（ｄ）参照）。
【００４８】
回転数Ｎ２で運転するモータ１０の回転角を自動的に徐々に広げて運転プログラムで運転した際、すなわち、モータ１０が緩停止した際に、図４の（ｅ）のように、第２トルクＴ２が検出された場合の角度センサ１２の出力が、右の第２角度Ｒ２及び左の第２角度Ｌ２となる。このような、右の第２角度Ｒ２及び左の第２角度Ｌ２が第２角度記憶部４４に自動的に記憶される。なお、回転数Ｎ２で運転するモータ１０の回転数を徐々に広げて運転プログラムを実行するが、予め設定された回数、或いは予め設定された時間が経過しても、右の第２角度Ｒ２及び左の第２角度Ｌ２を設定することができない場合には、試験条件の設定を中断するように構成すると好適である。
【００４９】
５．試験用運転プログラム
試験実行部４１は、上述のように求められた右の第２角度Ｒ２と左の第２角度Ｌ２との間で自動的にモータ１０を繰り返し制御して評価試験を行う。このような評価試験で得られた捩りトルクが、図５に示される。
【００５０】
このように、本試験装置１００によれば、耐久試験を行う範囲に相当するモータ１０の回転角を容易に検出することができ、当該検出された回転角に基づき適切に耐久試験を行うことができる。したがって、耐久試験を効率良く行うことが可能となる。このため、電動パワーステアリング装置２００の開発コストを低減すると共に、電動パワーステアリング装置２００の開発期間を短くすることができる。また、耐久試験に使用されるモータ１０の回転角の範囲内に、電動パワーステアリング装置２００の据え切り耐久性を評価する据え切り耐久試験に使用されるモータの回転角の範囲が含まれる場合には、耐久試験を行うことで据え切り耐久試験も同時に行うことができる。
【００５１】
〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、右側第１トルクと左側第１トルクが、同じ値で設定された第１トルクＴ１であるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。右側第１トルクと左側第１トルクとを、夫々別の値で設定することも当然に可能である。係る場合でも、右側第１トルクに対応する左の第１角度、及び左側第１トルクに対応する左の第１角度を設定することは当然に可能である。
【００５２】
上記実施形態では、右側第２トルクと左側第２トルクが、同じ値で設定された第２トルクＴ２であるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。右側第２トルクと左側第２トルクとを、夫々別の値で設定することも当然に可能である。係る場合でも、右側第２トルクに対応する左の第２角度、及び左側第２トルクに対応する左の第２角度を設定することは当然に可能である。
【００５３】
上記実施形態では、本試験装置１００が、電動パワーステアリング装置２００の耐久試験を行う場合の例を挙げて説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。本試験装置１００によれば、油圧式のパワーステアリング装置の耐久試験を行うことも可能であるし、パワーステアリング装置を有しないステアリング装置の耐久試験を行うことも当然に可能である。
【００５４】
上記実施形態では、本試験装置１００が、右の第２角度Ｒ２と左の第２角度Ｌ２とに亘ってモータ１０の回転角を変更して、電動パワーステアリング装置２００の耐久試験を行うとして説明した。電動パワーステアリング装置２００が開発された場合には、耐久試験の他に、ステアリングホイール２０の据え切り耐久性を評価する据え切り試験を行う場合がある。ここで、右の第２角度Ｒ２と左の第２角度Ｌ２とを設定する際には、右の第１角度Ｒ１と左の第１角度Ｌ１とが設定される。据え切り試験では、このような右の第１角度Ｒ１と左の第１角度Ｌ１とで規定される回転角よりも狭い角度で行われるので、本試験装置１００によれば、耐久試験と据え切り試験とを同時又は個別に行うことが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、ラック・アンド・ピニオン式のパワーステアリング装置が有するラックを、当該ラックの可動範囲を規制する左右の規制部材に押し当てて、パワーステアリング装置の耐久試験を行う試験装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１０：モータ
１１：トルクセンサ
１２：角度センサ
２０：ステアリングホイール
２６：ピニオン
２７：ラック
３０：規制部材
３０ａ：右の規制部材
３０ｂ：左の規制部材
４０：試験条件設定部
５０：試験実行部
１００：試験装置
２００：電動パワーステアリング装置
Ｔ１：第１トルク
Ｔ２：第２トルク
Ｒ１：右の第１角度
Ｒ２：右の第２角度
Ｌ１：左の第１角度
Ｌ２：左の第２角度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラック・アンド・ピニオン式のパワーステアリング装置が有するラックを、当該ラックの可動範囲を規制する左右の規制部材に押し当てて、パワーステアリング装置の耐久試験を行う試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の乗員による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が知られている（例えば特許文献１）。このような電動パワーステアリング装置の中には、ラックとピニオンとを用いたラック・アンド・ピニオン式の電動パワーステアリング装置がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１９０８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなラック・アンド・ピニオン式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の操舵範囲を規制するために、ラックの可動範囲を規制する規制部材が用いられる。このような規制部材はラックの可動範囲を規制すべく当該可動範囲の両端に設けられ、ラックが規制部材に当たることで機械的に規制される。電動パワーステアリング装置が開発されると、このような規制部材にラックを押し当てて、電動パワーステアリング装置の耐久試験が行われる。
【０００５】
詳細は省略するが、このような耐久試験では、パラメータとしてラックを規制部材に押し付けた際に当該ピニオンに作用する捩りトルクが必要となる。従来、このような捩りトルクは実際に作業者が操作した際に得られるデータを解析して導出していた。このようなデータは、信頼性を高めるために、数十人の作業者に例えば百回以上のステアリング操作を行わせて取得していたので、非常に効率が悪いものであった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記問題に鑑み、電動パワーステアリング装置の耐久試験を効率良く行うことが可能な試験装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための第１発明に係る試験装置の特徴は、ラック・アンド・ピニオン式のパワーステアリング装置が有するラックを、当該ラックの可動範囲を規制する左右の規制部材に押し当てて、前記パワーステアリング装置の耐久試験を行うために、ステアリングホイールに回転力を入力するモータと、前記パワーステアリング装置が有するピニオンに作用する捩りトルクを検出するトルクセンサと、前記モータの回転角を検出する角度センサと、を備え、前記モータからの入力に基づき前記ステアリングホイールが右に切られた際に、前記捩りトルクが予め設定された右側第１トルクとなった場合の前記モータの回転角を右の第１角度として記憶しておくと共に、前記モータからの入力に基づき前記ステアリングホイールが左に切られた際に、前記捩りトルクが予め設定された左側第１トルクとなった場合の前記モータの回転角を左の第１角度として記憶し、前記モータの回転角を前記右の第１角度より更に右方向に大きくした際に、前記捩りトルクが前記右側第１トルクよりも大きい予め設定された右側第２トルクとなった場合の前記モータの回転角を右の第２角度として記憶しておくと共に、前記モータの回転角を前記左の第１角度よりも更に左方向に大きくした際に、前記捩りトルクが前記左側第１トルクよりも大きい予め設定された左側第２トルクとなった場合の前記モータの回転角を左の第２角度として記憶する試験条件設定部と、前記モータの回転角を前記右の第２角度と前記左の第２角度とに亘って繰り返し変更して前記耐久試験を行う試験実行部と、を備える点にある。
【０００８】
ここで、右側第１トルク及び左側第１トルクとは、ステアリングホイールが切られた際に、ラック及びピニオンが他の機構と当たって損傷を受けない程度のトルクであり、その時のモータの回転角が、夫々右の第１角度及び左の第１角度に相当する（ラックが規制部材にあたるまで運転者がステアリングホイールを切り操作した状態に対応）。また、右側第２トルク及び左側第２トルクとは、ラック及びピニオンが他の機構と当たって損傷を受けず、且つ、各部の遊びや緩衝部材を押し込むことが可能なトルクであり、その時のモータの回転角が、それぞれ右の第２角度及び左の第２角度に相当する（ラックが規制部材にあたってから運転者がステアリングホイールを更に切り操作しようとした状態に対応）。
【０００９】
上記第１発明の特徴によれば、耐久試験を行う範囲に相当するモータの回転角を容易に検出することができ、当該検出された回転角に基づき適切に耐久試験を行うことができる。したがって、耐久試験を効率良く行うことが可能となる。このため、パワーステアリング装置の開発コストを低減すると共に、パワーステアリング装置の開発期間を短くすることができる。ここで、パワーステアリング装置は、耐久試験の他に、据え切り耐久性を評価する据え切り耐久試験が行われる場合がある。このような据え切り耐久試験は、右の第１角度より小さい角度と左の第１角度より小さい角度とで規定される範囲内で行われる。したがって、耐久試験に使用されるモータの回転角の範囲内に、パワーステアリング装置の据え切り耐久性を評価する据え切り耐久試験に使用されるモータの回転角の範囲が含まれるので、耐久試験を行うことで据え切り耐久試験も同時に行うことができる。
【００１０】
また、第２発明に係る試験装置の特徴は、前記モータは、所定の回転数での運転後、所定の時定数で緩停止させる運転プログラムで制御され、前記右の第２角度は、前記運転プログラムで制御されるモータの回転角を複数回に亘って徐々に広げていき、前記モータが緩停止した際に前記右側第２トルクが検出された場合の前記角度センサの出力であり、前記左の第２角度は、前記運転プログラムで制御されるモータの回転角を複数回に亘って徐々に広げていき、前記モータが緩停止した際に前記左側第２トルクが検出された場合の前記角度センサの出力である点にある。
【００１１】
上記第２発明の特徴によれば、右の第２角度よりも小さい角度及び左の第２角度よりも小さい角度で運転プログラムを開始するので、耐久試験に使用されるモータの回転角の範囲を適切に設定することができる。したがって、効率良く耐久試験の試験条件を設定することができると共に、設定された試験条件に基づき効果的に耐久試験を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】試験装置の概略構成を模式的に示した図である。
【図２】第１角度の設定について模式的に示す図である。
【図３】運転プログラムを模式的に示す図である。
【図４】第２角度の設定について模式的に示す図である。
【図５】試験条件の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。本発明に係る試験装置は、ラック・アンド・ピニオン式のパワーステアリング装置が有するラックを、当該ラックの可動範囲を規制する左右の規制部材に押し当てて、パワーステアリング装置の耐久試験を行う機能を備えている。本実施形態では、パワーステアリング装置が、車両に備えられる電動パワーステアリング装置であるとして説明する。図１には、本発明に係る試験装置１００を模式的に示したブロック図が示される。また、図１には、耐久試験の対象となる電動パワーステアリング装置２００の概略構成を模式的に示した図も示される。
【００１４】
１．電動パワーステアリング装置
上述のように、電動パワーステアリング装置２００は車両（図示せず）に搭載される。本実施形態では、図１の左部分に示されるように、電動パワーステアリング装置２００は、所謂ラック・アンド・ピニオン式からなり、ステアリングホイール２０、ステアリングシャフト２１、トルクセンサ２２、モータ２３、減速機２４、モータ制御部２５、ピニオン２６、ラック２７を備えて構成される。
【００１５】
ステアリングホイール２０は、運転者により操舵される。本実施形態では、運転者による操舵をステアリング操作と称して説明する。ステアリングホイール２０には、ステアリングシャフト２１が連結される。ステアリングシャフト２１は、入力側シャフト２１ａ及び出力側シャフト２１ｂを備えて構成される。入力側シャフト２１ａは、ステアリング操作に応じた操舵力が入力される。入力側シャフト２１ａと出力側シャフト２１ｂとの間には、トルクセンサ２２が設けられる。また、出力側シャフト２１ｂには、減速機２４が設けられる。入力側シャフト２１ａの回転トルクはトルクセンサ２２により検出される。トルクセンサ２２による検出結果は、後述するモータ制御部２５に伝達される。
【００１６】
モータ制御部２５は、トルクセンサ２２から伝達される入力側シャフト２１ａの回転トルクと、車両の速度を示す車速信号とに基づいて、モータ２３の回転を制御する。車速信号は、車輪（本実施形態では「操舵輪３１」が相当）の回転速度を検出する車輪速センサ（図示しない）から伝達する構成とすることができる。係る場合、車輪速センサの検出結果が車速信号となる。モータ制御部２５は、入力側シャフト２１ａの回転トルクと車速信号とに基づいてモータ２３が有するコイル（図示しない）に供給する電流を制御し、モータ２３の出力トルクを調節する。
【００１７】
モータ２３の回転軸２３ａには、減速機２４が連結される。減速機２４は、モータ２３の回転軸２３ａの回転数を所定の回転数に減速する。このような減速機２４は、モータ２３の回転軸２３ａと一体回転可能に設けられる入力ギヤ２４ａと、当該入力ギヤ２４ａと嵌合し出力側シャフト２１ｂと一体回転可能に設けられる出力ギヤ２４ｂとを備えて構成される。減速機２４は、出力側シャフト２１ｂが連結される。これにより、ステアリング操作をモータ２３の回転力で運転者によるステアリング操作をアシストすることが可能となる。
【００１８】
出力側シャフト２１ｂには、ユニバーサルジョイント２８を介してピニオン２６が連結される。したがって、ピニオン２６は出力側シャフト２１ｂと一体的に回転する。ピニオン２６は、当該ピニオン２６の回転を伝達可能にラック２７が連結される。ラック２７は、タイロッド２９及びナックルアーム（図示しない）を介して操舵輪３１に連結される。
【００１９】
また、電動パワーステアリング装置２００には、ラック２７の左右の可動範囲を規制する左右の規制部材３０が備えられる。ここで、本実施形態では、ラック２７は、運転者のステアリング操作に応じて水平方向に移動する。規制部材３０は、ラック２７に設けられる被規制部２７ａから水平方向に所定の間隔を有して設けられる右の規制部材３０ａと、ラック２７に設けられる被規制部２７ｂから水平方向に所定の間隔を有して設けられる左の規制部材３０ｂとから構成される。この所定の間隔が、ステアリングホイール２０を中立にした状態からのラック２７が移動可能な量に相当する。したがって、ステアリング操作に応じて水平方向に移動するラック２７が予め設定された量以上、移動しないようにすることができる。このような規制部材３０は、ラック２７が収納される図示しないケースと一体的に設けても良いし、ボディに付設して設けても良い。電動パワーステアリング装置２００は、このような構成からなる。
【００２０】
２．試験装置
上述の電動パワーステアリング装置２００は、車種毎に設計される。係る場合、車種毎に、電動パワーステアリング装置２００の耐久試験が行われる。本発明に係る試験装置１００によれば、電動パワーステアリング装置２００の耐久試験を適切に、且つ、効率良く行うことができる。
【００２１】
図１の右部分には、本発明に係る試験装置１００の概略構成を示すブロック図が示される。試験装置１００は、モータ１０、トルクセンサ１１、角度センサ１２、モータ制御部１３、試験条件設定部４０、試験実行部５０の各機能部を備えて構成される。このような試験装置１００は、ＣＰＵを中核部材として電動パワーステアリング装置２００の耐久試験に関する種々の動作を行うための機能部をハードウェア又はソフトウェア或いはその両方で構築されている。
【００２２】
モータ１０は、ステアリングホイール２０に回転力を入力する。すなわち、耐久試験においては、作業者がステアリング操作を行うことはなく、モータ１０によりステアリング操作が行われる。このようなステアリング操作は、モータ１０の回転力を用いて行われる。ステアリングホイール２０に対するモータ１０の回転力の入力は、モータ１０の回転力を直接ステアリングホイール２０に入力しても良いし、例えば入力側シャフト２１ａ等に入力しても良い。いずれであっても、モータ１０の回転力を利用して、適切にステアリングホイール２０を回転させることができる。
【００２３】
トルクセンサ１１は、電動パワーステアリング装置２００が有するピニオン２６に作用する捩りトルクを検出する。図１では図示の便宜上、トルクセンサ１１はピニオン２６から離れた位置に記載しているが、実際にはピニオン２６の近傍に設けられる。ピニオン２６に作用する捩りトルクとは、モータ１０によりステアリング操作が行われた際にピニオン２６に作用するトルクである。トルクセンサ１１は、このような捩りトルクを検出し、後述する試験条件設定部４０に伝達される。
【００２４】
角度センサ１２は、モータ１０の回転角を検出する。モータ１０の回転角とは、モータ１０の回転軸が回転する角度に相当する。このような回転角は、例えばホールＩＣ等を用いて構成することが可能である。係る場合には、モータ１０が有する回転体（例えば回転軸）に設けられる永久磁石からの磁束に基づき回転角を検出することが可能である。もちろん、他の方法により回転角を検出することも当然に可能である。角度センサ１２により検出された検出結果は、後述するモータ制御部１３及び試験条件設定部４０に伝達される。
【００２５】
モータ制御部１３は、モータ１０の回転を制御する。このような回転は、上述のモータ制御部２５と同様に、印加電圧により制御しても良いし、通電される電流により制御しても良い。モータ制御部１３は、後述する試験条件設定部４０及び試験実行部５０から伝達される第１トルク、第２トルク、第１角度、及び第２角度や、角度センサ１２の検出結果に応じてモータ１０の回転を制御する。なお、第１トルク、第２トルク、第１角度、及び第２角度、については後述する。
【００２６】
試験条件設定部４０は、第１トルク記憶部４１、第２トルク記憶部４２、第１角度記憶部４３、及び第２角度記憶部４４を備えて構成される。第１トルク記憶部４１は、予め設定される右側第１トルク及び予め設定される左側第１トルクが記憶される。右側第１トルクは、ステアリングホイール２０が右に切られ、例えばラック２７の被規制部２７ａが右の規制部材３０ａにあたった際に当該ラック２７及びピニオン２６が損傷を受けない程度のトルクとすると好適である。また、左側第１トルクは、ステアリングホイール２０が左に切られ、例えばラック２７の被規制部２７ｂが左の規制部材３０ｂにあたった際に当該ラック２７及びピニオン２６が損傷を受けない程度のトルクとすると好適である。これら２つの右側第１トルク及び左側第１トルクは、例えば１Ｎｍ以下とすると好適であるが、適宜、ユーザ（試験を行う者）により変更することが可能である。なお、本実施形態では、右側第１トルク及び左側第１トルクが同じ値で設定された第１トルクであるとし、当該第１トルクは符号Ｔ１を付して説明する。
【００２７】
第２トルク記憶部４２は、上述の右側第１トルクよりも大きい予め設定される右側第２トルク及び上述の左側第１トルクよりも大きい予め設定される左側第２トルクが記憶される。右側第２トルクは、例えばラック２７の被規制部２７ａが右の規制部材３０ａにあたった際に当該ラック２７及びピニオン２６が損傷を受けず、且つ、各部の遊びや緩衝部材を押し込むことが可能なトルクとすると好適である。また、左側第２トルクは、例えばラック２７の被規制部２７ｂが左の規制部材３０ｂにあたった際に当該ラック２７及びピニオン２６が損傷を受けず、且つ、各部の遊びや緩衝部材を押し込むことが可能なトルクとすると好適である。これら２つの右側第２トルク及び左側第２トルクは、例えば１０Ｎｍ以下とすると好適であるが、適宜、ユーザ（試験を行う者）により変更することが可能である。なお、本実施形態では、右側第２トルク及び左側第２トルクが同じ値で設定された第２トルクであるとし、当該第２トルクは符号Ｔ２を付して説明する。ここで、上述のように本実施形態では、右側第１トルク及び左側第１トルクは、第１トルクＴ１である。また、右側第２トルク及び左側第２トルクは、第２トルクＴ２である。したがって、第２トルクＴ２は第１トルクＴ１よりも大きい値で設定される。
【００２８】
以上のように、第１トルクＴ１及び第２トルクＴ２を設定することにより、耐久試験を行う前に電動パワーステアリング装置２００に必要以上の荷重をかけることがないので、当該電動パワーステアリング装置２００の各部の損傷を防止することができる。したがって、信頼性の高い耐久試験を行うことができる。
【００２９】
第１角度記憶部４３は、モータ１０からの入力に基づきステアリングホイール２０が右に切られた際に、捩りトルクが第１トルクＴ１になった場合のモータ１０の回転角を右の第１角度として自動的に記憶しておく。モータ１０からの入力とは、モータ１０からステアリングホイール２０に入力される回転力である。このような回転力によりステアリングホイール２０が右に切られると、当該回転力に応じて、ラック２７も右方向に移動する。これにより、ラック２７の被規制部２７ａが右の規制部材３０ａにあたることで、ピニオン２６に捩りトルクが作用する。この捩りトルクが上述のトルクセンサ１１により検出可能とされると共に、この際のモータ１０の回転角が角度センサ１２により検出可能とされる。
【００３０】
試験条件設定部４０は、ステアリングホイール２０が右に切られ、捩りトルクが第１トルクＴ１になった場合のモータの回転角１０を右の第１角度として第１角度記憶部４３に記憶させる。これにより、試験条件設定部４０は、ステアリングホイール２０が右に切られた際にラック２７が右の規制部材３０ａにあたる位置を認識することが可能となる。なお、以下では、右の第１角度は符号Ｒ１を付して説明する。
【００３１】
また、第１角度記憶部４３は、モータ１０からの入力に基づきステアリングホイール２０が左に切られた際に、捩りトルクが第１トルクＴ１になった場合のモータ１０の回転角を左の第１角度として自動的に記憶しておく。モータ１０からステアリングホイール２０に入力される回転力によりステアリングホイール２０が左に切られると、当該回転力に応じて、ラック２７も左方向に移動する。これにより、ラック２７の被規制部２７ｂが左の規制部材３０ｂにあたることで、ピニオン２６に捩りトルクが作用する。この捩りトルクが上述のトルクセンサ１１により検出可能とされると共に、この際のモータ１０の回転角が角度センサ１２により検出可能とされる。
【００３２】
試験条件設定部４０は、ステアリングホイール２０が左に切られ、捩りトルクが第１トルクＴ１になった場合のモータ１０の回転角を左の第１角度として第１角度記憶部４３に記憶させる。これにより、試験条件設定部４０は、ステアリングホイール２０が左に切られた際にラック２７が左の規制部材３０ｂにあたる位置を認識することが可能となる。なお、以下では、左の第１角度は符号Ｌ１を付して説明する。
【００３３】
第２角度記憶部４４は、モータ１０の回転角を右の第１角度Ｒ１より更に右方向に大きくした際に、捩りトルクが第２トルクＴ２となった場合のモータ１０の回転角を右の第２角度として自動的に記憶しておく。右の第１角度Ｒ１とは、上述のようにステアリングホイール２０が右に切られた際にラック２７の被規制部２７ａが右の規制部材３０ａにあたる場合のモータ１０の回転角である。したがって、モータ１０の回転角を右の第１角度Ｒ１より更に右方向に大きくするとは、ステアリングホイール２０を右に切り、ラック２７が右の規制部材３０ａにあたる位置から更に、ステアリングホイール２０を右に切ることを示す。これにより、ラック２７の被規制部２７ｂが右の規制部材３０ａにあたると共に、各部の遊びや緩衝部材（図示しない）を更に押し込みつつ、ピニオン２６に作用する捩りトルクが大きくなる。この捩りトルクは、上述の第１角度の検出と同様に、トルクセンサ１１により検出可能とされると共に、この際のモータ１０の回転角が角度センサ１２により検出可能とされる。
【００３４】
試験条件設定部４０は、右の第１角度Ｒ１に相当する位置から更にステアリングホイール２０が右に切られ、捩りトルクが第２トルクＴ２になった場合のモータの回転角１０を右の第２角度として第２角度記憶部４４に記憶させる。これにより、試験条件設定部４０は、ステアリングホイール２０が目一杯、右に切られた際にラック２６が移動する位置を認識することが可能となる。このような位置は、機構上の端部（右のメカ端点）に相当する。なお、以下では、右の第２角度は符号Ｒ２を付して説明する。
【００３５】
第２角度記憶部４４は、モータ１０の回転角を左の第１角度Ｌ１より更に左方向に大きくした際に、捩りトルクが第２トルクＴ２となった場合のモータ１０の回転角を左の第２角度として自動的に記憶しておく。左の第１角度Ｌ１とは、上述のようにステアリングホイール２０が左に切られた際にラック２７が左の規制部材３０ｂにあたる場合のモータ１０の回転角である。したがって、モータ１０の回転角を左の第１角度Ｌ１より更に左方向に大きくするとは、ステアリングホイール２０を左に切り、ラック２７が左の規制部材３０ｂにあたる位置から更に、ステアリングホイール２０を左に切ることを示す。これにより、ラック２７が左の規制部材３０ｂにあたると共に、各部の遊びや緩衝部材（図示しない）を更に押し込みつつ、ピニオン２６に作用する捩りトルクが大きくなる。この捩りトルクは、上述の第１角度の検出と同様に、トルクセンサ１１により検出可能とされると共に、この際のモータ１０の回転角が角度センサ１２により検出可能とされる。
【００３６】
試験条件設定部４０は、左の第１角度Ｌ１に相当する位置から更にステアリングホイール２０が左に切られ、捩りトルクが第２トルクＴ２になった場合のモータの回転角１０を左の第２角度として第２角度記憶部４４に記憶させる。これにより、試験条件設定部４０は、ステアリングホイール２０が目一杯、左に切られた際にラック２６が移動する位置を認識することが可能となる。このような位置は、機構上の端部（左のメカ端点）に相当する。なお、以下では、左の第２角度は符号Ｌ２を付して説明する。
【００３７】
このようにして、試験条件設定部４０は、試験対象となる電動パワーステアリング装置２００における、右の第１角度Ｒ１、左の第１角度Ｌ１、右の第２角度Ｒ２、及び左の第２角度Ｌ２を容易に特定するとことが可能となる。これらは、後述する試験実行部５０により適宜参照され、電動パワーステアリング装置２００の耐久試験に利用される。
【００３８】
試験実行部５０は、モータ１０の回転角を右の第２角度Ｒ２と左の第２角度とＬ２とに亘って自動的に繰り返し変更して電動パワーステアリング装置２００の耐久試験を行う。右の第２角度Ｒ２と左の第２角度Ｌ２とは、夫々、第１角度記憶部４３及び第２角度記憶部４４に記憶され、モータ１０の回転角がこの間で往復するように複数回に亘って動作するよう、モータ制御部１３に命令する。これに伴って、モータ１０の回転力により、ステアリングホイール２０が左右夫々に対して目一杯切られ、耐久試験を行うことができる。
【００３９】
３．第１角度の設定
第１角度とは、右の第１角度Ｒ１と左の第１角度Ｌ１とが相当し、第１角度記憶部４３に記憶される。ここでは、図２を用いて、右の第１角度Ｒ１及び左の第１角度Ｌ１の設定について図面を用いて説明する。図２は、縦軸がトルク、横軸が回転角を示している。試験条件設定部４０は、右の第１角度Ｒ１及び左の第１角度Ｌ１を検出する前は、ステアリングホイール２０をどれだけ切った場合にラック２７が規制部材３０にあたるか認識していない。このため、試験条件設定部４０は、モータ制御部１３に対して予め設定された第１回転数Ｎ１でモータ１０を回転させる。ここで、第１回転数Ｎ１は、試験条件設定部４０により予め記憶されており、ステアリングホイール２０が切られ、ラック２７が規制部材３０にあたった場合にラック２７及び規制部材３０が損傷する程の荷重を与えない程度の回転数である。例えば、１ｒａｄ／ｓｅｃ以下とすると好適である。
【００４０】
試験条件設定部４０は、ステアリングホイール２０を右に切るために、モータ制御部１３に第１回転数Ｎ１でモータ１０を回転させつつ（例えば時計方向とする）、トルクセンサ１１及び角度センサ１２から夫々の検出結果を取得する。トルクセンサ１１からの検出結果が、第１トルク記憶部４１に記憶されている第１トルクＴ１になれば、その際の回転角を右の第１角度Ｒ１として第１角度記憶部４３に自動的に記憶すると共に、モータ制御部１３に対してモータ１０を停止させる。
【００４１】
同様に、試験条件設定部４０は、ステアリングホイール２０を左に切るために、モータ制御部１３に第１回転数Ｎ１でモータ１０を回転させつつ（例えば半時計方向とする）、トルクセンサ１１及び角度センサ１２から夫々の検出結果を取得する。トルクセンサ１１からの検出結果が、第１トルク記憶部４１に記憶されている第１トルクＴ１になれば、その際の回転角を左の第１角度Ｒ１として第１角度記憶部４３に自動的に記憶すると共に、モータ制御部１３に対してモータ１０を停止させる。
【００４２】
なお、図２においては、時計方向にモータ１０を回転させた際に検出されたトルクを正の値とし、反時計方向にモータ１０を回転させた際に検出されたトルクを負の値として示している。検出結果が第１トルクＴ１になったか否かは、夫々のトルクの絶対値を参照して判断される。このように、右の第１角度Ｒ１及び左の第１角度Ｌ１は、所定の回転数である予め設定された第１回転数Ｎ１でモータ１０を制御した場合に第１トルクＴ１が検出された際の角度センサ１２の出力が相当する。
【００４３】
４．第２角度の設定
第２角度とは、本実施形態では、右の第２角度Ｒ２と左の第２角度Ｌ２とが相当し、第２角度記憶部４４に記憶される。試験条件設定部４０は、右の第２角度Ｒ２及び左の第２角度Ｌ２を設定するにあたり、モータ１０を所定の回転数での運転後、所定の時定数で緩停止させる運転プログラムで制御する。このような制御プログラムの一例が図３に示される。図３は、縦軸をモータ１０の回転数とし、横軸を回転角としている。また、図３（ａ）はＡ点を始点としてＢ点を終点とした場合の例であり、図３（ｂ）はＢ点を始点としてＡ点を終点とした場合の例である。
【００４４】
所定の回転数とは、予め設定された第２回転数Ｎ２が相当し、例えば数ｒａｄ／ｓｅｃとすると好適である。所定の時定数とは、例えば数十ｍｓｅｃとすると好適である。図３においてはτｅで示される。モータ１０は、第２回転数Ｎ２で運転後、モータ制御部１３から停止命令があってから数十ｍｓｅｃの間で回転数を低下させて停止する。また、起動も所定の時定数で緩起動される。係る時定数は、例えば百ｍｓｅｃ程度とすると好適である。図３においてはτｓで示される。
【００４５】
ここで、右の第２角度Ｒ２及び左の第２角度Ｌ２を設定する前には、右の第１角度Ｒ１及び左の第１角度Ｌ１は第１角度記憶部４３に記憶されている。試験条件設定部４０は、右の第１角度Ｒ１と左の第１角度Ｌ１との間の回転角よりも小さい所定の回転角を設定する。この設定される回転角は、例えば右の第１角度Ｒ１と左の第１角度Ｌ１との間の回転角の９０％程度とすると好適である。すなわち、右の第１角度Ｒ１の９０％程度である角度と左の第１角度Ｌ１の９０％程度である角度とを設定する。夫々、角度Ｒ０及び角度Ｌ０とする。
【００４６】
まず、試験条件設定部４０は、緩起動及び緩停止を含む上述の運転プログラムを角度Ｒ０と角度Ｌ０との間に含まれるように設定し、モータ制御部１３にモータ１０を制御させる。
【００４７】
試験条件設定部４０は、運転プログラムで制御されるモータ１０の回転角を複数回に亘って徐々に広げていく。このような形態が、図４に示される。まず、図４において（ａ）に示されるように、モータ１０の回転数をＮ２として角度Ｒ０と角度Ｌ０との間において上述の運転プログラムで制御する。この運転プログラムは、図３（ａ）及び図３（ｂ）の双方が用いられる。係る場合、第２トルクＴ２は検出されないので、試験条件設定部４０は、モータ１０の回転数をＮ２で運転する回転角を広げる。このように回転角を広げた形態が（ｂ）に示される。（ｂ）で示されるように、係る場合においても、第２トルクＴ２は検出されない。このように試験条件設定部４０は、回転数Ｎ２で運転するモータ１０の回転角を徐々に広げていく（図４の（ｃ）及び（ｄ）参照）。
【００４８】
回転数Ｎ２で運転するモータ１０の回転角を自動的に徐々に広げて運転プログラムで運転した際、すなわち、モータ１０が緩停止した際に、図４の（ｅ）のように、第２トルクＴ２が検出された場合の角度センサ１２の出力が、右の第２角度Ｒ２及び左の第２角度Ｌ２となる。このような、右の第２角度Ｒ２及び左の第２角度Ｌ２が第２角度記憶部４４に自動的に記憶される。なお、回転数Ｎ２で運転するモータ１０の回転数を徐々に広げて運転プログラムを実行するが、予め設定された回数、或いは予め設定された時間が経過しても、右の第２角度Ｒ２及び左の第２角度Ｌ２を設定することができない場合には、試験条件の設定を中断するように構成すると好適である。
【００４９】
５．試験用運転プログラム
試験実行部４１は、上述のように求められた右の第２角度Ｒ２と左の第２角度Ｌ２との間で自動的にモータ１０を繰り返し制御して評価試験を行う。このような評価試験で得られた捩りトルクが、図５に示される。
【００５０】
このように、本試験装置１００によれば、耐久試験を行う範囲に相当するモータ１０の回転角を容易に検出することができ、当該検出された回転角に基づき適切に耐久試験を行うことができる。したがって、耐久試験を効率良く行うことが可能となる。このため、電動パワーステアリング装置２００の開発コストを低減すると共に、電動パワーステアリング装置２００の開発期間を短くすることができる。また、耐久試験に使用されるモータ１０の回転角の範囲内に、電動パワーステアリング装置２００の据え切り耐久性を評価する据え切り耐久試験に使用されるモータの回転角の範囲が含まれる場合には、耐久試験を行うことで据え切り耐久試験も同時に行うことができる。
【００５１】
〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、右側第１トルクと左側第１トルクが、同じ値で設定された第１トルクＴ１であるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。右側第１トルクと左側第１トルクとを、夫々別の値で設定することも当然に可能である。係る場合でも、右側第１トルクに対応する左の第１角度、及び左側第１トルクに対応する左の第１角度を設定することは当然に可能である。
【００５２】
上記実施形態では、右側第２トルクと左側第２トルクが、同じ値で設定された第２トルクＴ２であるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。右側第２トルクと左側第２トルクとを、夫々別の値で設定することも当然に可能である。係る場合でも、右側第２トルクに対応する左の第２角度、及び左側第２トルクに対応する左の第２角度を設定することは当然に可能である。
【００５３】
上記実施形態では、本試験装置１００が、電動パワーステアリング装置２００の耐久試験を行う場合の例を挙げて説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。本試験装置１００によれば、油圧式のパワーステアリング装置の耐久試験を行うことも可能であるし、パワーステアリング装置を有しないステアリング装置の耐久試験を行うことも当然に可能である。
【００５４】
上記実施形態では、本試験装置１００が、右の第２角度Ｒ２と左の第２角度Ｌ２とに亘ってモータ１０の回転角を変更して、電動パワーステアリング装置２００の耐久試験を行うとして説明した。電動パワーステアリング装置２００が開発された場合には、耐久試験の他に、ステアリングホイール２０の据え切り耐久性を評価する据え切り試験を行う場合がある。ここで、右の第２角度Ｒ２と左の第２角度Ｌ２とを設定する際には、右の第１角度Ｒ１と左の第１角度Ｌ１とが設定される。据え切り試験では、このような右の第１角度Ｒ１と左の第１角度Ｌ１とで規定される回転角よりも狭い角度で行われるので、本試験装置１００によれば、耐久試験と据え切り試験とを同時又は個別に行うことが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、ラック・アンド・ピニオン式のパワーステアリング装置が有するラックを、当該ラックの可動範囲を規制する左右の規制部材に押し当てて、パワーステアリング装置の耐久試験を行う試験装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１０：モータ
１１：トルクセンサ
１２：角度センサ
２０：ステアリングホイール
２６：ピニオン
２７：ラック
３０：規制部材
３０ａ：右の規制部材
３０ｂ：左の規制部材
４０：試験条件設定部
５０：試験実行部
１００：試験装置
２００：電動パワーステアリング装置
Ｔ１：第１トルク
Ｔ２：第２トルク
Ｒ１：右の第１角度
Ｒ２：右の第２角度
Ｌ１：左の第１角度
Ｌ２：左の第２角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラック・アンド・ピニオン式のパワーステアリング装置が有するラックを、当該ラックの可動範囲を規制する左右の規制部材に押し当てて、前記パワーステアリング装置の耐久試験を行う試験装置であって、
ステアリングホイールに回転力を入力するモータと、
前記パワーステアリング装置が有するピニオンに作用する捩りトルクを検出するトルクセンサと、
前記モータの回転角を検出する角度センサと、を備え、
前記モータからの入力に基づき前記ステアリングホイールが右に切られた際に、前記捩りトルクが予め設定された右側第１トルクとなった場合の前記モータの回転角を右の第１角度として記憶しておくと共に、前記モータからの入力に基づき前記ステアリングホイールが左に切られた際に、前記捩りトルクが予め設定された左側第１トルクとなった場合の前記モータの回転角を左の第１角度として記憶し、前記モータの回転角を前記右の第１角度より更に右方向に大きくした際に、前記捩りトルクが前記右側第１トルクよりも大きい予め設定された右側第２トルクとなった場合の前記モータの回転角を右の第２角度として記憶しておくと共に、前記モータの回転角を前記左の第１角度よりも更に左方向に大きくした際に、前記捩りトルクが前記左側第１トルクよりも大きい予め設定された左側第２トルクとなった場合の前記モータの回転角を左の第２角度として記憶する試験条件設定部と、
前記モータの回転角を前記右の第２角度と前記左の第２角度とに亘って繰り返し変更して前記耐久試験を行う試験実行部と、
を備える試験装置。
【請求項２】
前記モータは、所定の回転数での運転後、所定の時定数で緩停止させる運転プログラムで制御され、
前記右の第２角度は、前記運転プログラムで制御されるモータの回転角を複数回に亘って徐々に広げていき、前記モータが緩停止した際に前記右側第２トルクが検出された場合の前記角度センサの出力であり、
前記左の第２角度は、前記運転プログラムで制御されるモータの回転角を複数回に亘って徐々に広げていき、前記モータが緩停止した際に前記左側第２トルクが検出された場合の前記角度センサの出力である請求項１に記載の試験装置。
【請求項１】
ラック・アンド・ピニオン式のパワーステアリング装置が有するラックを、当該ラックの可動範囲を規制する左右の規制部材に押し当てて、前記パワーステアリング装置の耐久試験を行う試験装置であって、
ステアリングホイールに回転力を入力するモータと、
前記パワーステアリング装置が有するピニオンに作用する捩りトルクを検出するトルクセンサと、
前記モータの回転角を検出する角度センサと、を備え、
前記モータからの入力に基づき前記ステアリングホイールが右に切られた際に、前記捩りトルクが予め設定された右側第１トルクとなった場合の前記モータの回転角を右の第１角度として記憶しておくと共に、前記モータからの入力に基づき前記ステアリングホイールが左に切られた際に、前記捩りトルクが予め設定された左側第１トルクとなった場合の前記モータの回転角を左の第１角度として記憶し、前記モータの回転角を前記右の第１角度より更に右方向に大きくした際に、前記捩りトルクが前記右側第１トルクよりも大きい予め設定された右側第２トルクとなった場合の前記モータの回転角を右の第２角度として記憶しておくと共に、前記モータの回転角を前記左の第１角度よりも更に左方向に大きくした際に、前記捩りトルクが前記左側第１トルクよりも大きい予め設定された左側第２トルクとなった場合の前記モータの回転角を左の第２角度として記憶する試験条件設定部と、
前記モータの回転角を前記右の第２角度と前記左の第２角度とに亘って繰り返し変更して前記耐久試験を行う試験実行部と、
を備える試験装置。
【請求項２】
前記モータは、所定の回転数での運転後、所定の時定数で緩停止させる運転プログラムで制御され、
前記右の第２角度は、前記運転プログラムで制御されるモータの回転角を複数回に亘って徐々に広げていき、前記モータが緩停止した際に前記右側第２トルクが検出された場合の前記角度センサの出力であり、
前記左の第２角度は、前記運転プログラムで制御されるモータの回転角を複数回に亘って徐々に広げていき、前記モータが緩停止した際に前記左側第２トルクが検出された場合の前記角度センサの出力である請求項１に記載の試験装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−９３３２７（Ｐ２０１２−９３３２７Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４３０４９（Ｐ２０１０−２４３０４９）
【出願日】平成２２年１０月２９日（２０１０．１０．２９）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【出願人】（０００１２７５７０）株式会社エー・アンド・デイ (136)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２９日（２０１０．１０．２９）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【出願人】（０００１２７５７０）株式会社エー・アンド・デイ (136)
【Ｆターム（参考）】
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