電動パワーステアリング装置
【課題】端当て回数を計数して管理すると共に、端当て回数に応じた電流制限値を算出してアシストを制限することにより、構成部品の軽量、小型化を図った電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】操舵トルク及び操舵トルクを微分した微分操舵トルクに基づいて端当てを検出し、端当て検出信号を出力する端当て検出手段と、端当て検出手段で検出された端当て回数１を計数する計数手段と、通算端当て回数を記憶して保持している記憶手段と、計数手段からの端当て回数１と記憶手段からの通算端当て回数とを加算した端当て回数２に対応した電流制限値を算出する電流制限値算出手段とを具備し、電流制限値算出手段で算出された電流制限値に基づいて電流指令値を制限する。
【解決手段】操舵トルク及び操舵トルクを微分した微分操舵トルクに基づいて端当てを検出し、端当て検出信号を出力する端当て検出手段と、端当て検出手段で検出された端当て回数１を計数する計数手段と、通算端当て回数を記憶して保持している記憶手段と、計数手段からの端当て回数１と記憶手段からの通算端当て回数とを加算した端当て回数２に対応した電流制限値を算出する電流制限値算出手段とを具備し、電流制限値算出手段で算出された電流制限値に基づいて電流指令値を制限する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の操舵系にモータによる操舵補助力を付与するようにしたコラムタイプの電動パワーステアリング装置に関し、特に中間シャフト（インターミディエイトシャフト）を具備し、ステアリング操作の端当て時に中間シャフト等のステアリング機構に作用する衝撃荷重を低減させるようにした電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のステアリング装置をモータの回転力で補助負荷付勢する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に補助負荷付勢するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、アシストトルク（操舵補助力）を正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、電流指令値とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデュ−ティ比の調整で行っている。
【０００３】
電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図１に示して説明すると、操向ハンドル１のコラム軸（ステアリングシャフト）２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ，６ｂを経て、更にハブユニット７ａ，７ｂを介して操向車輪８Ｌ，８Ｒに連結されている。また、コラム軸２には、操向ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０が設けられており、操向ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット１００には、バッテリ１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット１００は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴと車速センサ１２で検出された車速Ｖとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電流制御値Ｅによってモータ２０に供給する電流を制御する。なお、車速ＶはＣＡＮ（Controller Area Network）等から受信することも可能である。
【０００４】
コントロールユニット１００は主としてＣＰＵ（又はＭＰＵやＭＣＵ）で構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと、図２のようになる。
【０００５】
図２を参照してコントロールユニット１００の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴ及び車速センサ１２からの車速Ｖは電流指令値演算部１０１に入力され、電流指令値演算部１０１において操舵トルクＴ及び車速Ｖに基づいて電流指令値Ｉｒｅｆ１が演算される。操舵トルクＴ、モータ角速度ω及びモータ角加速度ω＊がトルク補償部１１０に入力されてトルク補償値Ｃｍが演算され、電流指令値演算部１０１で演算された電流指令値Ｉｒｅｆ１は操舵系の安定性を高めるための位相補償部１０２で位相補償され、位相補償部１０２で位相補償された電流指令値Ｉｒｅｆ２と、トルク補償部１１０で演算されたトルク補償値Ｃｍとが加算部１０３に入力され、加算部１０３は加算結果である電流指令値Ｉｒｅｆ３を出力する。電流指令値Ｉｒｅｆ３は最大電流値制限部１０４に入力され、最大電流値制限部１０４は最大値を制限した電流指令値Ｉｒｅｆ４を出力する。
【０００６】
電流指令値Ｉｒｅｆ４は減算部１０５に入力され、減算部１０５において電流指令値Ｉｒｅｆ４とフィードバックされているモータ電流値ｉとの偏差（Ｉｒｅｆ４−ｉ）を求め、偏差（Ｉｒｅｆ４−ｉ）はＰＩ制御部（比例積分制御部）１０６でＰＩ制御され、更にＰＷＭ制御部（パルス幅変調制御部）１０７に入力されてデューティ比の調整が行われる。ＰＷＭ制御部１０７は電流制御値Ｅをインバータ１０８に出力し、インバータ１０８は電流制御値Ｅに基づいてモータ２０を制御する。モータ２０のモータ電流値ｉはモータ電流検出手段２１で検出され、減算部１０５に入力されてフィードバックされる。
【０００７】
モータ２０にはレゾルバ等の回転センサ２２が取り付けられており、回転センサ２２からのモータ回転信号θはモータ角速度演算部２３に入力され、モータ角速度演算部２３はモータ２０の回転角速度であるモータ角速度ωを演算する。更に、モータ角速度ωはモータ角加速度演算部２４に入力され、モータ角加速度演算部２４はモータ２０の回転角加速度であるモータ角加速度ω＊を演算して出力する。
【０００８】
トルク補償部１１０は、例えば微分補償部１１２、収れん性制御部１１３、慣性補償部１１４等を具備している。微分補償部１１２は応答速度を高めるために操舵トルクＴを微分した微分操舵トルクＴＡを出力し、収れん性制御部１１３はモータ角速度ωに基づいて収れん性制御値Ｇａを出力し、収れん性制御値Ｇａと微分操舵トルクＴＡは加算部１１６で加算される。また、慣性補償部１１４はモータ角加速度ω＊に基づいて慣性補償値ＩＮａを出力し、慣性補償値ＩＮａと加算部１１６の出力値とが加算部１１７で加算され、加算部１１７は補償値Ｃｍを出力して加算部１０３に入力する。
【０００９】
収れん性制御部１１３は、車両のヨーの収れん性を改善するためにハンドルが振れ回る動作に対してブレーキをかけるためのものであり、慣性補償部１１４は、モータ慣性を加減速させるトルクを操舵トルクＴから排除し、慣性感のない操舵感にするものである。
【００１０】
ここにおいて、最近ステアリング機構の組み立て上の問題、車両走行時に発生する軸方向の変位や振動を吸収するなどの目的のために、ステアリング機構のコラム軸２の中間部に伸縮軸で成る中間シャフト（インターミディエイトシャフト）を配設した中間シャフト機構が用いられている。図３はこのような中間シャフト４を備えたステアリング機構の外観を図１に対応させて示しており、トルクセンサ１０や減速ギア３等を備えた駆動機構部３０にはモータ２０が設けられており、コラム軸２の中間部のユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂの間に、伸縮可能な中間シャフト４が配設されている。
【００１１】
中間シャフト４の詳細は例えば図４に示すような構造になっている。即ち、中間シャフト４は、端部にユニバーサルジョイント４ｂを構成するヨーク４ｂ−１が溶接接合されたアウタチューブ４１と、端部にユニバーサルジョイント４ａを構成するヨーク４ａ−１が溶接接合されたインナシャフト４２とで構成されている。アウタチューブ４１の内周面には雌スプライン４３が形成される一方、インナシャフト４２の先端部４４の外周面には雌スプライン４３に嵌合する雄スプライン４５が形成されている。尚、ユニバーサルジョイント４ｂは、ヨーク４ｂ−１と、ジョイントヨーク４ｂ−２と、スパイダ４ｂ−３とを主要構成部材としている。また、雌スプライン４３の表面、雄スプライン４５の表面の少なくとも一方に、ＰＴＦＥ（四弗化エチレン樹脂）やポリアミド系樹脂の低摩擦の樹脂が層設されている。
【００１２】
上述のような一般的な電動パワーステアリング装置では、一定以上のステアリング用車輪の転舵を阻止するためのラックエンド機構が設けられていて、操向ハンドルを中立位置から左右にそれぞれ所定のラックエンド角まで操舵して、ステアリング用車輪の転舵角（操舵角に対応）が最大転舵角に達すると、それ以上は同方向にステアリング用車輪を転舵できないようになっている。このため、操向ハンドルがラックエンド角近傍まで操舵されているにも拘わらず、操向ハンドルに大きな操舵トルクが加えられたことに応答して、モータからステアリング装置に大きな操舵補助力が与えられると、ステアリング機構に大きな衝撃が加わって、大きな衝撃音を発生したり、ステアリング機構の構成部品の破損や変形などを生じたりする恐れがある。
【００１３】
このような問題を回避する装置として、例えば特公平６−４４１７号公報（特許文献１）に開示されているものがある。特許文献１に記載の装置では、操向ハンドルの操舵角がラックエンド角近傍の所定角度に達した後、目標電流値を転舵角の増加に伴って減少させて行き、転舵角がラックエンド角に達したときに目標電流値を零にすることにより、ステアリング機構に大きな衝撃が加わることを防止するようにしている。即ち、図５の破線で示すように所定角度から操舵エンドである最大操舵角に至る範囲ＡＲ内では、モータの電機子電流Ｉａが次第に減少し、電機子電流Ｉａが０となるように制御され、また、負荷トルクの増大に伴って操舵トルクＬｐは、モータにより付与されるアシストトルクが次第に減少し、操向ハンドルの最大操舵角では手動操作時の操舵トルクＴＭに等しくなり、操向ハンドルのストロークエンド部ではモータが駆動されず、モータの過負荷状態及び発熱の発生を防止できると共に、消費電力を低減することができる。つまり、特許文献１に記載の装置は、操舵角が所定値以上で目標電流値を減少させるようにして、中間シャフト、タイロッド、ピニオンラック機構、ハブユニット等のステアリング機構の耐久性向上やモータの消費電力低減を目的としている。
【００１４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の装置ではアシストトルクを減少させる作用が常に一定であり、ステアリング機構の耐久性が長期的に減退していくことに対しての考慮が全くなされておらず、恒久的な耐久性向上の必要が要請されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特公平６−４４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
操舵アシストした時のラックがストッパに当たったり（端当て）、タイヤが縁石に当たったりした場合、ステアリング装置の応力が高くなる。ステアリング機構はこの応力に耐えるように設計されているが、より大型の車両に電動パワーステアリング装置が搭載されるのに伴い、部品が大型化する傾向にある。部品の大型化はコストアップにもなり車両に好ましくなく、部品を軽量、小型化した上でステアリング機構の耐久性が長期的に減退した場合でも、ステアリング機構を最悪損傷することのない装置の出現が望まれている。
【００１７】
本発明は上述のような事情からなされたものであり、本発明の目的は、端当て回数を計数して管理すると共に、端当て回数に応じた電流制限値を算出してアシストを制限することにより、構成部品の軽量、小型化を図った電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、トルクセンサで検出された操舵トルク及び車速に基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいてモータによるアシスト力を操舵系に付与するようになっている電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、前記操舵トルク及び前記操舵トルクを微分した微分操舵トルクに基づいて端当てを検出し、端当て検出信号を出力する端当て検出手段と、前記端当て検出手段で検出された端当て回数１を計数する計数手段と、通算端当て回数を記憶して保持している記憶手段と、前記計数手段からの前記端当て回数１と前記記憶手段からの通算端当て回数とを加算した端当て回数２に対応した電流制限値を算出する電流制限値算出手段とを具備し、前記電流制限値算出手段で算出された電流制限値に基づいて前記電流指令値を制限することにより達成される。
【００１９】
本発明の上記目的は、前記電流制限値算出手段の出力特性が、前記端当て回数２が所定値１までは一定であり、前記端当て回数２が前記所定値１を超えると徐々に線形的に小さな値となることにより、或いは前記電流制限値算出手段の出力特性が、前記端当て回数２が所定値２までは一定であり、前記端当て回数２が前記所定値２を超えると徐々に非線形で小さな値となることにより、或いは前記電流制限値算出手段の出力特性が、前記端当て回数２が所定値３までは一定であり、前記端当て回数２が前記所定値３を超え所定値４（＞所定値３）以下までは階段状に一定値１に減少し、前記端当て回数２が前記所定値４を超えると階段状に一定値２（＜一定値１）に減少することのより、或いは前記電流制限値算出手段の出力特性が、前記端当て回数２が所定値５を超えると階段状にだ一定値３に減少することにより、或いは前記端当て検出手段が、前記操舵トルクが操舵トルク所定値を超えたことを検出して検出信号１を出力する第１比較部と、前記微分操舵トルクが微分操舵トルク所定値を超えたことを検出して検出信号２を出力する第２比較部と、前記操舵トルク及び前記微分操舵トルクの符号が同一であることを判別して判別信号を出力する符号判別手段と、前記検出信号１及び２、前記判別信号が出力されたときに前記端当て検出信号を出力する出力手段とで構成されていることにより、或いは前記記憶手段が不揮発性メモリであることにより、より効果的に達成される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、ラックがストッパに当たる端当てを電気的に検出し、通算の端当て回数に応じた電流制限値を算出し、算出された電流制限値によって電流指令値、モータ印加電圧等を制限してアシストトルクを低減しているので、ステアリング機構の耐久性が長期的に減退した場合でも、安全な操舵アシストを実現することができる。
【００２１】
また、通算の端当て回数が多くなったときにアシストトルクを低減するようにしているので、構成部品の強度を小さくすることが可能であり、ステアリング機構を軽量、小型化することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】一般的な電動パワーステアリング装置の構成例を示す図である。
【図２】コントロールユニットの一例を示すブロック構成図である。
【図３】中間シャフトを具備した電動パワーステアリング装置の一例を示す機構図である。
【図４】中間シャフトの詳細例を示す機構図である。
【図５】従来装置の動作例を説明するための特性図である。
【図６】Ｓ−Ｎ線図の一例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態の一例を示すブロック構成図である。
【図８】端当て検出部の構成例を示すブロック図である。
【図９】電流制限値算出部の各種特性例を示す図である。
【図１０】本発明の動作例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は電動パワーステアリング装置の軽量、小型化を図り、中間シャフト、タイロッド、ピニオンラック機構、ハブユニット等のステアリング機構の耐久性向上を主要な目的としており、そのためにラックがストッパに当たる端当て回数を計数して管理すると共に、端当て回数に応じた電流制限値を算出してアシストを制限するようにしている。アシストの制限はモータ出力トルクを制限できれば良く、電流指令値の制限、操舵トルクの制限、モータ印加電圧の制限などでも良い。
【００２４】
ステアリング機構の構成部品・材料に用いられる機械用鍛造鋼の寿命疲労特性は一般的にＳ−Ｎ線図で表わされる。Ｓ−Ｎ線図は図６に示すように、高い応力で負荷回数が増加すると疲労破壊を発生させる特性を、繰り返し回数（ｘ軸）及び負荷応力（ｙ軸）で表わしたものである。応力比Ｓは実際の応力Ｓａと引っ張り強さの応力Ｓｕの比であり、Ｓ＝Ｓａ／Ｓｕで表わされる。この特性は一般的に応力が繰返し回数に応じて減少するが、繰返し回数が増加すると応力が安定する（疲労限界）。図６は鋼（炭素鋼、ハイテン鋼（ハイテンション鋼）、クロモリ鋼（クロムモリブデン鋼）など）及びチタンのＳ−Ｎ線図であり、繰返し数が１０６位までは右下がりの応力減少特性となっており、このことは、繰返し数が多くなるほどより小さい応力で疲労を起こすことを意味している。繰返し数が１０６位以上からは繰返し数がいくら多くなっても疲労を起こす応力は変わらないことを表わしている（疲労限界）。疲労限度未満の繰返し応力であれば無限に加えても疲労せず、多くの鋼材の疲労限界は引っ張り強さの５０〜６０％である。
【００２５】
操舵アシストした時のラックがストッパに当たったり（端当て）、タイヤが縁石に当たったりした場合、ステアリング装置の入力系の応力が高くなる。この応力に耐えるように設計されているが、部品が大型化する傾向にある。そのため、本発明では、通算の端当て回数の把握によってステアリング機構が金属疲労を起こさない範囲で、つまりＳ−Ｎ特性に合わせるように端当て回数とアシスト出力を減少させることで、ステアリング操作の端当て時に中間シャフト等のステアリング機構に作用する衝撃荷重を低減させると共に、構成部品の軽量、小型化を図っている。これにより、ステアリング機構の耐久性が長期的に減退した場合でも、安全な操舵アシストを実現することができる。
【００２６】
以下に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００２７】
図７は本発明の実施形態の一例を図２に対応させて示しており、本発明では、ラックがストッパに当たる端当てを検出する端当て検出手段としての端当て検出部１２０と、端当て検出部１２０で検出された端当て検出信号Ｎを計数する計数手段としてのカウンタ１３１と、カウンタ１３１の計数値ＣＮを格納すると共に読み出し可能な記憶手段としてのメモリ１３３と、メモリ１３３から読み出した計数値ＣＮ１とカウンタ１３１の計数値ＣＮを加算する加算部１３２と、加算部１３２で加算された端当て回数ＣＮ２を入力して電流制限値Ｌｖを算出する電流制限値算出部１３０と、電流制限値算出部１３０で算出された電流制限値Ｌｖを電流指令値Ｉｒｅｆ３と乗算し、電流指令値Ｉｒｅｆ３を制限する乗算部１３４とを具備している。なお、電流制限値算出部１３０と加算部１３２とで電流制限値算出手段を構成しており、乗算部１３４で制限された電流指令値Ｉｒｅｆ３ａが最大電流値制限部１０４に入力され、以降の動作は図２の場合と同様である。
【００２８】
端当て検出部１２０は操舵トルクＴ及び微分補償部１１２からの微分操舵トルクＴＡに基づいて端当てを検出するが、その構成例を図８に示して説明する。
【００２９】
端当て検出部１２０は、操舵トルクＴを入力してスレッショルドの所定値Ｔ０と大小を比較し、操舵トルクＴが所定値Ｔ０を超えたときに検出信号Ｔｓを出力する比較部１２１と、微分操舵トルクＴＡを入力してスレッショルドの所定値ＴＡ０と大小を比較し、微分操舵トルクＴＡが所定値ＴＡ０を超えたときに検出信号ＴＡｓを出力する比較部１２２と、操舵トルクＴの符号を判別する符号判別部１２３と、微分操舵トルクＴＡの符号を判別する符号判別部１２４と、符号判別部１２３及び１２４の符号が一致するときに符号一致信号Ｓｓを出力するアンド回路１２５と、検出信号Ｔｓ及びＴＡｓ、符号一致信号Ｓｓが出力されたときに、所定時間経過後に端当て検出信号Ｎを出力するアンド回路１２６とで構成されている。アンド回路１２５及び１２６が出力手段を構成している。つまり、検出信号Ｔｓ及びＴＡｓ、符号一致信号Ｓｓが共に出力されないと、アンド回路１２６から端当て検出信号Ｎは出力されない。
【００３０】
また、電流制限値算出部１３０は端当て回数ＣＮ２に対応した電流制限値Ｌｖを算出して出力するものであり、電流制限値Ｌｖは、図９（Ａ）に示すように端当て回数ＣＮ２が所定値ＣＮ２ａとなるまでは“１．０”と一定であり、端当て回数ＣＮ２が所定値ＣＮ２ａを超えると徐々に線形的に小さな値となり、最終的に約“０．６”に収束する。また、図９（Ｂ）は別の例であり、端当て回数ＣＮ２が所定値ＣＮ２ｂとなるまでは“１．０”と一定であり、端当て回数ＣＮ２が所定値ＣＮ２ｂを超えると徐々に非線形に小さな値となり、最終的に約“０．６”に収束する。更に図９（Ｃ）は階段状に複数回で電流制限値Ｌｖが減少する例（本例は２段階で減少）を示しており、電流制限値Ｌｖは、端当て回数ＣＮ２が所定値ＣＮ２ｃ１となるまでは“１．０”と一定であり、端当て回数ＣＮ２が所定値ＣＮ２ｃ１を超えて所定値ＣＮ２ｃ２となるまでは“０．８”であり、所定値ＣＮ２ｃ２を超えると“０．６”になる。図９（Ｄ）は１段階で電流制限値Ｌｖが階段状に減少する例を示しており、電流制限値Ｌｖは、端当て回数ＣＮ２が所定値ＣＮ２ｄとなるまでは“１．０”と一定であり、端当て回数ＣＮ２が所定値ＣＮ２ｄを超えると“０．６”に減少する。つまり、いずれの場合も端当て回数ＣＮ２が所定値ＣＮ２ａ、ＣＮ２ｂ、ＣＮ２ｃ１、ＣＮ２ｄとなるまでは電流制限値Ｌｖが“１．０”となっているため、乗算部１３４での電流指令値の制限は実施されない。メモリ１２２は例えば不揮発性メモリであり、電源ＯＮ時に端当て回数ＣＮ２を記憶し、格納している端当て回数ＣＮ１を読み出すことができるようになっており、電源ＯＦＦとなっても端当て回数ＣＮ２を消去することなく保持している。
【００３１】
このような構成において、その動作例を図１０のフローチャートを参照して説明する。
【００３２】
電源ＯＮとなり（ステップＳ１）、電動パワーステアリング装置が駆動状態になると図２で説明したような動作が実行されると共に、メモリ１３３に保持されている端当て回数ＣＮ１が読み出されて加算部１３２に入力される（ステップＳ２）。なお、図２と同一の動作については、説明を省略する。
【００３３】
トルクセンサ１２からの操舵トルクＴ及び微分補償部１１２からの微分操舵ＴＡは端当て検出部１２０に入力され、端当て検出部１２０は操舵トルクＴが所定値Ｔ０を超え、微分操舵トルクＴＡが所定値ＴＡ０を超え、かつ操舵トルクＴの符号と微分操舵トルクＴＡの符号が一致したときに端当て検出信号Ｎを出力する（ステップＳ３）。即ち、操舵トルクＴが所定値Ｔ０を超えると比較部１２１は検出信号Ｔｓを出力し、微分操舵トルクＴＡが所定値ＴＡ０を超えると比較部１２２は検出信号ＴＡｓを出力すると共に、操舵トルクＴの符号と微分操舵トルクＴＡの符号が一致している場合には符号判定部１２３及び１２４の出力が同じで、アンド回路１２５から符号一致信号Ｓｓが出力されるので、アンド回路１２６から端当て検出信号Ｎが出力される。
【００３４】
端当て検出信号Ｎはカウンタ１３１で計数され（ステップＳ４）、メモリ１３３から読み出した端当て回数ＣＮ１と加算部１３２で加算され（ステップＳ５）、加算された通算の端当て回数ＣＮ２が電流制限値算出部１３０に入力され、電流制限値算出部１３０は図９の特性に従って電流制限値Ｌｖを算出すると共に（ステップＳ６）、通算の端当て回数ＣＮ２がメモリ１３３に記憶される（ステップＳ７）。
【００３５】
電流制限値算出部１３０は入力される端当て回数ＣＮ２に応じた電流制限値Ｌｖを、例えば図９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）又は（Ｄ）の特性に従って算出する。算出された電流制限値Ｌｖは乗算部１３４に入力され、電流指令値Ｉｒｅｆ３に電流制限値Ｌｖを乗算することにより同一若しくは減少された電流指令値Ｉｒｅｆ３ａを出力して操舵制御する。これにより、端当て回数ＣＮ２に応じたアシストトルクの低減を実現することができる。この場合、端当て回数ＣＮ２が所定値ＣＮ２ａ、ＣＮ２ｂ、ＣＮ２ｃ１、ＣＮ２ｄに達したときに、電動パワーステアリング装置のシステムエラーとしてＥＣＵに記憶し、車両整備においてエラー情報を表示するようにしたり、ドライバに警告するようにしても良い。
【００３６】
なお、上述の実施形態では電流指令値に電流制限値を制限するようにしているが、モータの出力特性を制限できれば、操舵トルクやモータ印加電圧等を制限することも可能である。また、制限の手法は減算処理でも良い。更に制限は端当て検出中のみ実施しても良いし、端当て検出から一定時間実施しても良い。
【００３７】
上述の実施形態では端当ての検出を操舵トルク及び微分操舵トルクを用いて行っているが、舵角速度を検出条件に加え、舵角速度が所定値以下になったことをアンド条件に付加するようにしても良い。
【符号の説明】
【００３８】
１ 操向ハンドル
２ コラム軸（ステアリングシャフト）
３ 減速ギア
４ 中間シャフト（インターミディエイトシャフト）
５ ピニオンラック機構
６ａ、６ｂ タイロッド
７ａ、７ｂ ハブユニット
８Ｌ、８Ｒ 操向車輪
１０ トルクセンサ
１１ イグニションキー
１２ 車速センサ
１４ バッテリ
２０ モータ
２１ モータ電流検出手段
２２ 回転センサ
２３ モータ角速度演算部
２４ モータ角加速度演算部
３０ 駆動機構部
１００ コントロールユニット
１０１ 電流指令値演算部
１０２ 位相補償部
１０３ 加算部
１０４ 最大電流値制限部
１０５ 減算部
１０６ ＰＩ制御部
１０７ ＰＷＭ制御部
１０８ インバータ
１１０ トルク補償部
１１２ 微分補償部
１１３ 収れん性制御部
１１４ 慣性補償部
１２０ 端当て検出部
１３１ カウンタ
１３３ メモリ
１３０ 電流制限値算出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の操舵系にモータによる操舵補助力を付与するようにしたコラムタイプの電動パワーステアリング装置に関し、特に中間シャフト（インターミディエイトシャフト）を具備し、ステアリング操作の端当て時に中間シャフト等のステアリング機構に作用する衝撃荷重を低減させるようにした電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のステアリング装置をモータの回転力で補助負荷付勢する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に補助負荷付勢するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、アシストトルク（操舵補助力）を正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、電流指令値とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデュ−ティ比の調整で行っている。
【０００３】
電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図１に示して説明すると、操向ハンドル１のコラム軸（ステアリングシャフト）２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ，６ｂを経て、更にハブユニット７ａ，７ｂを介して操向車輪８Ｌ，８Ｒに連結されている。また、コラム軸２には、操向ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０が設けられており、操向ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット１００には、バッテリ１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット１００は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴと車速センサ１２で検出された車速Ｖとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電流制御値Ｅによってモータ２０に供給する電流を制御する。なお、車速ＶはＣＡＮ（Controller Area Network）等から受信することも可能である。
【０００４】
コントロールユニット１００は主としてＣＰＵ（又はＭＰＵやＭＣＵ）で構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと、図２のようになる。
【０００５】
図２を参照してコントロールユニット１００の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴ及び車速センサ１２からの車速Ｖは電流指令値演算部１０１に入力され、電流指令値演算部１０１において操舵トルクＴ及び車速Ｖに基づいて電流指令値Ｉｒｅｆ１が演算される。操舵トルクＴ、モータ角速度ω及びモータ角加速度ω＊がトルク補償部１１０に入力されてトルク補償値Ｃｍが演算され、電流指令値演算部１０１で演算された電流指令値Ｉｒｅｆ１は操舵系の安定性を高めるための位相補償部１０２で位相補償され、位相補償部１０２で位相補償された電流指令値Ｉｒｅｆ２と、トルク補償部１１０で演算されたトルク補償値Ｃｍとが加算部１０３に入力され、加算部１０３は加算結果である電流指令値Ｉｒｅｆ３を出力する。電流指令値Ｉｒｅｆ３は最大電流値制限部１０４に入力され、最大電流値制限部１０４は最大値を制限した電流指令値Ｉｒｅｆ４を出力する。
【０００６】
電流指令値Ｉｒｅｆ４は減算部１０５に入力され、減算部１０５において電流指令値Ｉｒｅｆ４とフィードバックされているモータ電流値ｉとの偏差（Ｉｒｅｆ４−ｉ）を求め、偏差（Ｉｒｅｆ４−ｉ）はＰＩ制御部（比例積分制御部）１０６でＰＩ制御され、更にＰＷＭ制御部（パルス幅変調制御部）１０７に入力されてデューティ比の調整が行われる。ＰＷＭ制御部１０７は電流制御値Ｅをインバータ１０８に出力し、インバータ１０８は電流制御値Ｅに基づいてモータ２０を制御する。モータ２０のモータ電流値ｉはモータ電流検出手段２１で検出され、減算部１０５に入力されてフィードバックされる。
【０００７】
モータ２０にはレゾルバ等の回転センサ２２が取り付けられており、回転センサ２２からのモータ回転信号θはモータ角速度演算部２３に入力され、モータ角速度演算部２３はモータ２０の回転角速度であるモータ角速度ωを演算する。更に、モータ角速度ωはモータ角加速度演算部２４に入力され、モータ角加速度演算部２４はモータ２０の回転角加速度であるモータ角加速度ω＊を演算して出力する。
【０００８】
トルク補償部１１０は、例えば微分補償部１１２、収れん性制御部１１３、慣性補償部１１４等を具備している。微分補償部１１２は応答速度を高めるために操舵トルクＴを微分した微分操舵トルクＴＡを出力し、収れん性制御部１１３はモータ角速度ωに基づいて収れん性制御値Ｇａを出力し、収れん性制御値Ｇａと微分操舵トルクＴＡは加算部１１６で加算される。また、慣性補償部１１４はモータ角加速度ω＊に基づいて慣性補償値ＩＮａを出力し、慣性補償値ＩＮａと加算部１１６の出力値とが加算部１１７で加算され、加算部１１７は補償値Ｃｍを出力して加算部１０３に入力する。
【０００９】
収れん性制御部１１３は、車両のヨーの収れん性を改善するためにハンドルが振れ回る動作に対してブレーキをかけるためのものであり、慣性補償部１１４は、モータ慣性を加減速させるトルクを操舵トルクＴから排除し、慣性感のない操舵感にするものである。
【００１０】
ここにおいて、最近ステアリング機構の組み立て上の問題、車両走行時に発生する軸方向の変位や振動を吸収するなどの目的のために、ステアリング機構のコラム軸２の中間部に伸縮軸で成る中間シャフト（インターミディエイトシャフト）を配設した中間シャフト機構が用いられている。図３はこのような中間シャフト４を備えたステアリング機構の外観を図１に対応させて示しており、トルクセンサ１０や減速ギア３等を備えた駆動機構部３０にはモータ２０が設けられており、コラム軸２の中間部のユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂの間に、伸縮可能な中間シャフト４が配設されている。
【００１１】
中間シャフト４の詳細は例えば図４に示すような構造になっている。即ち、中間シャフト４は、端部にユニバーサルジョイント４ｂを構成するヨーク４ｂ−１が溶接接合されたアウタチューブ４１と、端部にユニバーサルジョイント４ａを構成するヨーク４ａ−１が溶接接合されたインナシャフト４２とで構成されている。アウタチューブ４１の内周面には雌スプライン４３が形成される一方、インナシャフト４２の先端部４４の外周面には雌スプライン４３に嵌合する雄スプライン４５が形成されている。尚、ユニバーサルジョイント４ｂは、ヨーク４ｂ−１と、ジョイントヨーク４ｂ−２と、スパイダ４ｂ−３とを主要構成部材としている。また、雌スプライン４３の表面、雄スプライン４５の表面の少なくとも一方に、ＰＴＦＥ（四弗化エチレン樹脂）やポリアミド系樹脂の低摩擦の樹脂が層設されている。
【００１２】
上述のような一般的な電動パワーステアリング装置では、一定以上のステアリング用車輪の転舵を阻止するためのラックエンド機構が設けられていて、操向ハンドルを中立位置から左右にそれぞれ所定のラックエンド角まで操舵して、ステアリング用車輪の転舵角（操舵角に対応）が最大転舵角に達すると、それ以上は同方向にステアリング用車輪を転舵できないようになっている。このため、操向ハンドルがラックエンド角近傍まで操舵されているにも拘わらず、操向ハンドルに大きな操舵トルクが加えられたことに応答して、モータからステアリング装置に大きな操舵補助力が与えられると、ステアリング機構に大きな衝撃が加わって、大きな衝撃音を発生したり、ステアリング機構の構成部品の破損や変形などを生じたりする恐れがある。
【００１３】
このような問題を回避する装置として、例えば特公平６−４４１７号公報（特許文献１）に開示されているものがある。特許文献１に記載の装置では、操向ハンドルの操舵角がラックエンド角近傍の所定角度に達した後、目標電流値を転舵角の増加に伴って減少させて行き、転舵角がラックエンド角に達したときに目標電流値を零にすることにより、ステアリング機構に大きな衝撃が加わることを防止するようにしている。即ち、図５の破線で示すように所定角度から操舵エンドである最大操舵角に至る範囲ＡＲ内では、モータの電機子電流Ｉａが次第に減少し、電機子電流Ｉａが０となるように制御され、また、負荷トルクの増大に伴って操舵トルクＬｐは、モータにより付与されるアシストトルクが次第に減少し、操向ハンドルの最大操舵角では手動操作時の操舵トルクＴＭに等しくなり、操向ハンドルのストロークエンド部ではモータが駆動されず、モータの過負荷状態及び発熱の発生を防止できると共に、消費電力を低減することができる。つまり、特許文献１に記載の装置は、操舵角が所定値以上で目標電流値を減少させるようにして、中間シャフト、タイロッド、ピニオンラック機構、ハブユニット等のステアリング機構の耐久性向上やモータの消費電力低減を目的としている。
【００１４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の装置ではアシストトルクを減少させる作用が常に一定であり、ステアリング機構の耐久性が長期的に減退していくことに対しての考慮が全くなされておらず、恒久的な耐久性向上の必要が要請されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特公平６−４４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
操舵アシストした時のラックがストッパに当たったり（端当て）、タイヤが縁石に当たったりした場合、ステアリング装置の応力が高くなる。ステアリング機構はこの応力に耐えるように設計されているが、より大型の車両に電動パワーステアリング装置が搭載されるのに伴い、部品が大型化する傾向にある。部品の大型化はコストアップにもなり車両に好ましくなく、部品を軽量、小型化した上でステアリング機構の耐久性が長期的に減退した場合でも、ステアリング機構を最悪損傷することのない装置の出現が望まれている。
【００１７】
本発明は上述のような事情からなされたものであり、本発明の目的は、端当て回数を計数して管理すると共に、端当て回数に応じた電流制限値を算出してアシストを制限することにより、構成部品の軽量、小型化を図った電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、トルクセンサで検出された操舵トルク及び車速に基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいてモータによるアシスト力を操舵系に付与するようになっている電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、前記操舵トルク及び前記操舵トルクを微分した微分操舵トルクに基づいて端当てを検出し、端当て検出信号を出力する端当て検出手段と、前記端当て検出手段で検出された端当て回数１を計数する計数手段と、通算端当て回数を記憶して保持している記憶手段と、前記計数手段からの前記端当て回数１と前記記憶手段からの通算端当て回数とを加算した端当て回数２に対応した電流制限値を算出する電流制限値算出手段とを具備し、前記電流制限値算出手段で算出された電流制限値に基づいて前記電流指令値を制限することにより達成される。
【００１９】
本発明の上記目的は、前記電流制限値算出手段の出力特性が、前記端当て回数２が所定値１までは一定であり、前記端当て回数２が前記所定値１を超えると徐々に線形的に小さな値となることにより、或いは前記電流制限値算出手段の出力特性が、前記端当て回数２が所定値２までは一定であり、前記端当て回数２が前記所定値２を超えると徐々に非線形で小さな値となることにより、或いは前記電流制限値算出手段の出力特性が、前記端当て回数２が所定値３までは一定であり、前記端当て回数２が前記所定値３を超え所定値４（＞所定値３）以下までは階段状に一定値１に減少し、前記端当て回数２が前記所定値４を超えると階段状に一定値２（＜一定値１）に減少することのより、或いは前記電流制限値算出手段の出力特性が、前記端当て回数２が所定値５を超えると階段状にだ一定値３に減少することにより、或いは前記端当て検出手段が、前記操舵トルクが操舵トルク所定値を超えたことを検出して検出信号１を出力する第１比較部と、前記微分操舵トルクが微分操舵トルク所定値を超えたことを検出して検出信号２を出力する第２比較部と、前記操舵トルク及び前記微分操舵トルクの符号が同一であることを判別して判別信号を出力する符号判別手段と、前記検出信号１及び２、前記判別信号が出力されたときに前記端当て検出信号を出力する出力手段とで構成されていることにより、或いは前記記憶手段が不揮発性メモリであることにより、より効果的に達成される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、ラックがストッパに当たる端当てを電気的に検出し、通算の端当て回数に応じた電流制限値を算出し、算出された電流制限値によって電流指令値、モータ印加電圧等を制限してアシストトルクを低減しているので、ステアリング機構の耐久性が長期的に減退した場合でも、安全な操舵アシストを実現することができる。
【００２１】
また、通算の端当て回数が多くなったときにアシストトルクを低減するようにしているので、構成部品の強度を小さくすることが可能であり、ステアリング機構を軽量、小型化することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】一般的な電動パワーステアリング装置の構成例を示す図である。
【図２】コントロールユニットの一例を示すブロック構成図である。
【図３】中間シャフトを具備した電動パワーステアリング装置の一例を示す機構図である。
【図４】中間シャフトの詳細例を示す機構図である。
【図５】従来装置の動作例を説明するための特性図である。
【図６】Ｓ−Ｎ線図の一例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態の一例を示すブロック構成図である。
【図８】端当て検出部の構成例を示すブロック図である。
【図９】電流制限値算出部の各種特性例を示す図である。
【図１０】本発明の動作例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は電動パワーステアリング装置の軽量、小型化を図り、中間シャフト、タイロッド、ピニオンラック機構、ハブユニット等のステアリング機構の耐久性向上を主要な目的としており、そのためにラックがストッパに当たる端当て回数を計数して管理すると共に、端当て回数に応じた電流制限値を算出してアシストを制限するようにしている。アシストの制限はモータ出力トルクを制限できれば良く、電流指令値の制限、操舵トルクの制限、モータ印加電圧の制限などでも良い。
【００２４】
ステアリング機構の構成部品・材料に用いられる機械用鍛造鋼の寿命疲労特性は一般的にＳ−Ｎ線図で表わされる。Ｓ−Ｎ線図は図６に示すように、高い応力で負荷回数が増加すると疲労破壊を発生させる特性を、繰り返し回数（ｘ軸）及び負荷応力（ｙ軸）で表わしたものである。応力比Ｓは実際の応力Ｓａと引っ張り強さの応力Ｓｕの比であり、Ｓ＝Ｓａ／Ｓｕで表わされる。この特性は一般的に応力が繰返し回数に応じて減少するが、繰返し回数が増加すると応力が安定する（疲労限界）。図６は鋼（炭素鋼、ハイテン鋼（ハイテンション鋼）、クロモリ鋼（クロムモリブデン鋼）など）及びチタンのＳ−Ｎ線図であり、繰返し数が１０６位までは右下がりの応力減少特性となっており、このことは、繰返し数が多くなるほどより小さい応力で疲労を起こすことを意味している。繰返し数が１０６位以上からは繰返し数がいくら多くなっても疲労を起こす応力は変わらないことを表わしている（疲労限界）。疲労限度未満の繰返し応力であれば無限に加えても疲労せず、多くの鋼材の疲労限界は引っ張り強さの５０〜６０％である。
【００２５】
操舵アシストした時のラックがストッパに当たったり（端当て）、タイヤが縁石に当たったりした場合、ステアリング装置の入力系の応力が高くなる。この応力に耐えるように設計されているが、部品が大型化する傾向にある。そのため、本発明では、通算の端当て回数の把握によってステアリング機構が金属疲労を起こさない範囲で、つまりＳ−Ｎ特性に合わせるように端当て回数とアシスト出力を減少させることで、ステアリング操作の端当て時に中間シャフト等のステアリング機構に作用する衝撃荷重を低減させると共に、構成部品の軽量、小型化を図っている。これにより、ステアリング機構の耐久性が長期的に減退した場合でも、安全な操舵アシストを実現することができる。
【００２６】
以下に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００２７】
図７は本発明の実施形態の一例を図２に対応させて示しており、本発明では、ラックがストッパに当たる端当てを検出する端当て検出手段としての端当て検出部１２０と、端当て検出部１２０で検出された端当て検出信号Ｎを計数する計数手段としてのカウンタ１３１と、カウンタ１３１の計数値ＣＮを格納すると共に読み出し可能な記憶手段としてのメモリ１３３と、メモリ１３３から読み出した計数値ＣＮ１とカウンタ１３１の計数値ＣＮを加算する加算部１３２と、加算部１３２で加算された端当て回数ＣＮ２を入力して電流制限値Ｌｖを算出する電流制限値算出部１３０と、電流制限値算出部１３０で算出された電流制限値Ｌｖを電流指令値Ｉｒｅｆ３と乗算し、電流指令値Ｉｒｅｆ３を制限する乗算部１３４とを具備している。なお、電流制限値算出部１３０と加算部１３２とで電流制限値算出手段を構成しており、乗算部１３４で制限された電流指令値Ｉｒｅｆ３ａが最大電流値制限部１０４に入力され、以降の動作は図２の場合と同様である。
【００２８】
端当て検出部１２０は操舵トルクＴ及び微分補償部１１２からの微分操舵トルクＴＡに基づいて端当てを検出するが、その構成例を図８に示して説明する。
【００２９】
端当て検出部１２０は、操舵トルクＴを入力してスレッショルドの所定値Ｔ０と大小を比較し、操舵トルクＴが所定値Ｔ０を超えたときに検出信号Ｔｓを出力する比較部１２１と、微分操舵トルクＴＡを入力してスレッショルドの所定値ＴＡ０と大小を比較し、微分操舵トルクＴＡが所定値ＴＡ０を超えたときに検出信号ＴＡｓを出力する比較部１２２と、操舵トルクＴの符号を判別する符号判別部１２３と、微分操舵トルクＴＡの符号を判別する符号判別部１２４と、符号判別部１２３及び１２４の符号が一致するときに符号一致信号Ｓｓを出力するアンド回路１２５と、検出信号Ｔｓ及びＴＡｓ、符号一致信号Ｓｓが出力されたときに、所定時間経過後に端当て検出信号Ｎを出力するアンド回路１２６とで構成されている。アンド回路１２５及び１２６が出力手段を構成している。つまり、検出信号Ｔｓ及びＴＡｓ、符号一致信号Ｓｓが共に出力されないと、アンド回路１２６から端当て検出信号Ｎは出力されない。
【００３０】
また、電流制限値算出部１３０は端当て回数ＣＮ２に対応した電流制限値Ｌｖを算出して出力するものであり、電流制限値Ｌｖは、図９（Ａ）に示すように端当て回数ＣＮ２が所定値ＣＮ２ａとなるまでは“１．０”と一定であり、端当て回数ＣＮ２が所定値ＣＮ２ａを超えると徐々に線形的に小さな値となり、最終的に約“０．６”に収束する。また、図９（Ｂ）は別の例であり、端当て回数ＣＮ２が所定値ＣＮ２ｂとなるまでは“１．０”と一定であり、端当て回数ＣＮ２が所定値ＣＮ２ｂを超えると徐々に非線形に小さな値となり、最終的に約“０．６”に収束する。更に図９（Ｃ）は階段状に複数回で電流制限値Ｌｖが減少する例（本例は２段階で減少）を示しており、電流制限値Ｌｖは、端当て回数ＣＮ２が所定値ＣＮ２ｃ１となるまでは“１．０”と一定であり、端当て回数ＣＮ２が所定値ＣＮ２ｃ１を超えて所定値ＣＮ２ｃ２となるまでは“０．８”であり、所定値ＣＮ２ｃ２を超えると“０．６”になる。図９（Ｄ）は１段階で電流制限値Ｌｖが階段状に減少する例を示しており、電流制限値Ｌｖは、端当て回数ＣＮ２が所定値ＣＮ２ｄとなるまでは“１．０”と一定であり、端当て回数ＣＮ２が所定値ＣＮ２ｄを超えると“０．６”に減少する。つまり、いずれの場合も端当て回数ＣＮ２が所定値ＣＮ２ａ、ＣＮ２ｂ、ＣＮ２ｃ１、ＣＮ２ｄとなるまでは電流制限値Ｌｖが“１．０”となっているため、乗算部１３４での電流指令値の制限は実施されない。メモリ１２２は例えば不揮発性メモリであり、電源ＯＮ時に端当て回数ＣＮ２を記憶し、格納している端当て回数ＣＮ１を読み出すことができるようになっており、電源ＯＦＦとなっても端当て回数ＣＮ２を消去することなく保持している。
【００３１】
このような構成において、その動作例を図１０のフローチャートを参照して説明する。
【００３２】
電源ＯＮとなり（ステップＳ１）、電動パワーステアリング装置が駆動状態になると図２で説明したような動作が実行されると共に、メモリ１３３に保持されている端当て回数ＣＮ１が読み出されて加算部１３２に入力される（ステップＳ２）。なお、図２と同一の動作については、説明を省略する。
【００３３】
トルクセンサ１２からの操舵トルクＴ及び微分補償部１１２からの微分操舵ＴＡは端当て検出部１２０に入力され、端当て検出部１２０は操舵トルクＴが所定値Ｔ０を超え、微分操舵トルクＴＡが所定値ＴＡ０を超え、かつ操舵トルクＴの符号と微分操舵トルクＴＡの符号が一致したときに端当て検出信号Ｎを出力する（ステップＳ３）。即ち、操舵トルクＴが所定値Ｔ０を超えると比較部１２１は検出信号Ｔｓを出力し、微分操舵トルクＴＡが所定値ＴＡ０を超えると比較部１２２は検出信号ＴＡｓを出力すると共に、操舵トルクＴの符号と微分操舵トルクＴＡの符号が一致している場合には符号判定部１２３及び１２４の出力が同じで、アンド回路１２５から符号一致信号Ｓｓが出力されるので、アンド回路１２６から端当て検出信号Ｎが出力される。
【００３４】
端当て検出信号Ｎはカウンタ１３１で計数され（ステップＳ４）、メモリ１３３から読み出した端当て回数ＣＮ１と加算部１３２で加算され（ステップＳ５）、加算された通算の端当て回数ＣＮ２が電流制限値算出部１３０に入力され、電流制限値算出部１３０は図９の特性に従って電流制限値Ｌｖを算出すると共に（ステップＳ６）、通算の端当て回数ＣＮ２がメモリ１３３に記憶される（ステップＳ７）。
【００３５】
電流制限値算出部１３０は入力される端当て回数ＣＮ２に応じた電流制限値Ｌｖを、例えば図９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）又は（Ｄ）の特性に従って算出する。算出された電流制限値Ｌｖは乗算部１３４に入力され、電流指令値Ｉｒｅｆ３に電流制限値Ｌｖを乗算することにより同一若しくは減少された電流指令値Ｉｒｅｆ３ａを出力して操舵制御する。これにより、端当て回数ＣＮ２に応じたアシストトルクの低減を実現することができる。この場合、端当て回数ＣＮ２が所定値ＣＮ２ａ、ＣＮ２ｂ、ＣＮ２ｃ１、ＣＮ２ｄに達したときに、電動パワーステアリング装置のシステムエラーとしてＥＣＵに記憶し、車両整備においてエラー情報を表示するようにしたり、ドライバに警告するようにしても良い。
【００３６】
なお、上述の実施形態では電流指令値に電流制限値を制限するようにしているが、モータの出力特性を制限できれば、操舵トルクやモータ印加電圧等を制限することも可能である。また、制限の手法は減算処理でも良い。更に制限は端当て検出中のみ実施しても良いし、端当て検出から一定時間実施しても良い。
【００３７】
上述の実施形態では端当ての検出を操舵トルク及び微分操舵トルクを用いて行っているが、舵角速度を検出条件に加え、舵角速度が所定値以下になったことをアンド条件に付加するようにしても良い。
【符号の説明】
【００３８】
１ 操向ハンドル
２ コラム軸（ステアリングシャフト）
３ 減速ギア
４ 中間シャフト（インターミディエイトシャフト）
５ ピニオンラック機構
６ａ、６ｂ タイロッド
７ａ、７ｂ ハブユニット
８Ｌ、８Ｒ 操向車輪
１０ トルクセンサ
１１ イグニションキー
１２ 車速センサ
１４ バッテリ
２０ モータ
２１ モータ電流検出手段
２２ 回転センサ
２３ モータ角速度演算部
２４ モータ角加速度演算部
３０ 駆動機構部
１００ コントロールユニット
１０１ 電流指令値演算部
１０２ 位相補償部
１０３ 加算部
１０４ 最大電流値制限部
１０５ 減算部
１０６ ＰＩ制御部
１０７ ＰＷＭ制御部
１０８ インバータ
１１０ トルク補償部
１１２ 微分補償部
１１３ 収れん性制御部
１１４ 慣性補償部
１２０ 端当て検出部
１３１ カウンタ
１３３ メモリ
１３０ 電流制限値算出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルクセンサで検出された操舵トルク及び車速に基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいてモータによるアシスト力を操舵系に付与するようになっている電動パワーステアリング装置において、
前記操舵トルク及び前記操舵トルクを微分した微分操舵トルクに基づいて端当てを検出し、端当て検出信号を出力する端当て検出手段と、前記端当て検出手段で検出された端当て回数１を計数する計数手段と、通算端当て回数を記憶して保持している記憶手段と、前記計数手段からの前記端当て回数１と前記記憶手段からの通算端当て回数とを加算した端当て回数２に対応した電流制限値を算出する電流制限値算出手段とを具備し、
前記電流制限値算出手段で算出された電流制限値に基づいて前記電流指令値を制限することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記電流制限値算出手段の出力特性が、前記端当て回数２が所定値１までは一定であり、前記端当て回数２が前記所定値１を超えると徐々に線形的に小さな値となる請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記電流制限値算出手段の出力特性が、前記端当て回数２が所定値２までは一定であり、前記端当て回数２が前記所定値２を超えると徐々に非線形で小さな値となる請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記電流制限値算出手段の出力特性が、前記端当て回数２が所定値３までは一定であり、前記端当て回数２が前記所定値３を超え所定値４（＞所定値３）以下までは階段状に一定値１に減少し、前記端当て回数２が前記所定値４を超えると階段状に一定値２（＜一定値１）に減少する請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記電流制限値算出手段の出力特性が、前記端当て回数２が所定値５を超えると階段状にだ一定値３に減少する請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記端当て検出手段が、前記操舵トルクが操舵トルク所定値を超えたことを検出して検出信号１を出力する第１比較部と、前記微分操舵トルクが微分操舵トルク所定値を超えたことを検出して検出信号２を出力する第２比較部と、前記操舵トルク及び前記微分操舵トルクの符号が同一であることを判別して判別信号を出力する符号判別手段と、前記検出信号１及び２、前記判別信号が出力されたときに前記端当て検出信号を出力する出力手段とで構成されている請求項１乃至５のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記記憶手段が不揮発性メモリである請求項１乃至６のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１】
トルクセンサで検出された操舵トルク及び車速に基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいてモータによるアシスト力を操舵系に付与するようになっている電動パワーステアリング装置において、
前記操舵トルク及び前記操舵トルクを微分した微分操舵トルクに基づいて端当てを検出し、端当て検出信号を出力する端当て検出手段と、前記端当て検出手段で検出された端当て回数１を計数する計数手段と、通算端当て回数を記憶して保持している記憶手段と、前記計数手段からの前記端当て回数１と前記記憶手段からの通算端当て回数とを加算した端当て回数２に対応した電流制限値を算出する電流制限値算出手段とを具備し、
前記電流制限値算出手段で算出された電流制限値に基づいて前記電流指令値を制限することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記電流制限値算出手段の出力特性が、前記端当て回数２が所定値１までは一定であり、前記端当て回数２が前記所定値１を超えると徐々に線形的に小さな値となる請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記電流制限値算出手段の出力特性が、前記端当て回数２が所定値２までは一定であり、前記端当て回数２が前記所定値２を超えると徐々に非線形で小さな値となる請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記電流制限値算出手段の出力特性が、前記端当て回数２が所定値３までは一定であり、前記端当て回数２が前記所定値３を超え所定値４（＞所定値３）以下までは階段状に一定値１に減少し、前記端当て回数２が前記所定値４を超えると階段状に一定値２（＜一定値１）に減少する請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記電流制限値算出手段の出力特性が、前記端当て回数２が所定値５を超えると階段状にだ一定値３に減少する請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記端当て検出手段が、前記操舵トルクが操舵トルク所定値を超えたことを検出して検出信号１を出力する第１比較部と、前記微分操舵トルクが微分操舵トルク所定値を超えたことを検出して検出信号２を出力する第２比較部と、前記操舵トルク及び前記微分操舵トルクの符号が同一であることを判別して判別信号を出力する符号判別手段と、前記検出信号１及び２、前記判別信号が出力されたときに前記端当て検出信号を出力する出力手段とで構成されている請求項１乃至５のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記記憶手段が不揮発性メモリである請求項１乃至６のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２１８５５３（Ｐ２０１２−２１８５５３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８５４７０（Ｐ２０１１−８５４７０）
【出願日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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