JP4083728B2 - 電動ステアリング装置 - Google Patents

Description

この発明は、電動ステアリング装置に関するものである。

車両用操舵装置として電動式パワーステアリング装置が知られている。電動式パワーステアリング装置は、ステアリングホイールに結合されたステアリングシャフトと転舵輪を転舵させる転舵機構とが機械的に連結されるとともに、操舵力を補助するためのモータが前記転舵機構に連係されて構成されており、一般に、ステアリングホイールに加えられる運転者の操舵入力（例えば、操舵トルク）が大きいほど操舵補助力が大きくなるように前記モータの駆動電流を制御している。
この電動ステアリング装置では、ステアリングホイールの操舵回転速度に応じてステアリングシャフトにダンピングを付与するように、前記モータの駆動電流を制御するものもある（例えば、特許文献１参照）。

ところで、前記転舵機構にラックアンドピニオン式を採用している場合、図１および図２に示すように、ステアリングギヤボックスのラックハウジング２１の端部開口からラック８の先部が突出し、このラック８の先端に取り付けられたラックエンド８ｂにタイロッド９が連結されているのが一般的である。この転舵機構では、ステアリングホイールをいっぱいに回転させたときに、ラックエンド８ｂの内側に設けたストッパ１３がラックハウジング２１の係止部２２に突き当たってステアリングホイールの回転が規制され、ハンドル最大回転角となる。
特開平５−２４５４６号公報

しかしながら、このように構成された転舵機構では、ハンドルが最大回転角に到達したときにストッパ１３がラックエンド８ｂとラックハウジング２１の係止部２２に挟まれて圧縮変形し、その結果、ラックエンド８ｂがラックハウジング２１の開口端２１ａに突き当たって異音が発生する場合があった。また、この突き当たり時には、ラックエンド８ｂとラックハウジング２１の開口端２１ａや、ピニオン７とラック軸８のラック歯８ａの噛合うラック＆ピニオン機構や、このラック＆ピニオン機構を支持する軸受やハウジングに衝撃荷重が作用する場合があった。
そこで、この発明は、ハンドル最大回転角のときに衝撃荷重を低減させ、異音発生を防止して、商品性の高い電動ステアリング装置を提供するものである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、ステアリング系に入力される操舵入力を検出する操舵入力検出手段（例えば、後述する実施例における操舵トルクセンサ３０）と、前記ステアリング系の操舵速度を検出する操舵速度検出手段（例えば、後述する実施例における回転速度算出部５５）と、を備え、前記操舵入力検出手段で検出した操舵入力に基づいて目標電流を算出し、この目標電流にしたがってモータ（例えば、後述する実施例におけるモータ１１）を駆動して前記ステアリング系に操舵力を付与し、前記操舵速度検出手段で検出した操舵速度に基づいて前記ステアリング系にダンピングを付与する電動ステアリング装置（例えば、後述する実施例における電動パワーステアリング装置１００）において、操舵速度が所定値以上のときの前記ダンピングのダンパゲインの増加率を、操舵速度が前記所定値未満のときのダンパゲインの増加率よりも増大させることを特徴とする。
このように構成することにより、操舵速度が所定値以上になるとダンピングのダンパゲインが急激に大きくなるので、運転者は操舵が急激に重く感じられるようになり、運転者が操作する操舵速度を遅くすることができる。

請求項２に係る発明は、ステアリング系に入力される操舵入力を検出する操舵入力検出手段（例えば、後述する実施例における操舵トルクセンサ３０）と、前記ステアリング系の操舵速度を検出する操舵速度検出手段（例えば、後述する実施例における回転速度算出部５５）と、を備え、前記操舵入力検出手段で検出した操舵入力に基づいて目標電流を算出し、この目標電流にしたがってモータ（例えば、後述する実施例におけるモータ１１）を駆動して前記ステアリング系に操舵力を付与し、前記操舵速度検出手段で検出した操舵速度に基づいて前記ステアリング系にダンピングを付与する電動ステアリング装置（例えば、後述する実施例における電動パワーステアリング装置１００）において、操舵速度が所定値以上のときの前記ダンピングのダンパゲインを、操舵速度が前記所定値未満のときのダンパゲインよりも大きい一定値にステップ的に増大させることを特徴とする。
このように構成することにより、操舵速度が所定値以上になるとダンピングのダンパゲインが急激に大きくなるので、運転者は操舵が急激に重く感じられるようになり、運転者が操作する操舵速度を遅くすることができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、車速の増大にともなって前記ダンパゲインを大きくすることを特徴とする。
このように構成することにより、車速が大きいほどダンピングのダンパゲインを大きくすることができる。

請求項４に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記ステアリング系の操舵角を検出する操舵角検出手段を備え、該操舵角検出手段で検出した操舵角が所定値以上のときに、前記ダンパゲインの増加率の増大を実行することを特徴とする。
このように構成することにより、操舵角が所定値以上のとき（例えばハンドル最大回転角に近い操舵角）に限定して、ダンパゲインを急増させることができる。
請求項５に係る発明は、請求項２に記載の発明において、前記ステアリング系の操舵角を検出する操舵角検出手段を備え、該操舵角検出手段で検出した操舵角が所定値以上のときに、前記ダンパゲインのステップ的な増大を実行することを特徴とする。
このように構成することにより、操舵角が所定値以上のとき（例えばハンドル最大回転角に近い操舵角）に限定して、ダンパゲインを急増させることができる。

請求項６に係る発明は、ステアリング系に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段（例えば、後述する実施例における操舵トルクセンサ３０）と、前記ステアリング系の操舵速度を検出する操舵速度検出手段（例えば、後述する実施例における回転速度算出部５５）と、を備え、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて目標電流を算出し、この目標電流にしたがってモータ（例えば、後述する実施例におけるモータ１１）を駆動して前記ステアリング系に操舵力を付与する電動ステアリング装置（例えば、後述する実施例における電動パワーステアリング装置１００）において、前記操舵速度検出手段で検出した操舵速度が所定値未満のときには、該操舵速度に基づいて前記ステアリング系にダンピングを付与し、前記操舵速度が前記所定値以上のときには、操舵速度が前記所定値のときの操舵トルクと、操舵速度に応じて設定した操舵トルク増加分とを加算した値を目標操舵トルクとして設定し、前記操舵トルク検出手段で検出される操舵トルクが前記目標操舵トルクと一致するように前記モータの目標電流を制御することを特徴とする。
このように構成することにより、操舵速度が所定値以上になると操舵トルクが急激に大きくなるので、運転者は操舵が急激に重く感じられるようになり、運転者が操作する操舵速度を遅くすることができる。

請求項７に係る発明は、請求項６に記載の発明において、前記ステアリング系の操舵角を検出する操舵角検出手段を備え、該操舵角検出手段で検出した操舵角が所定値以上のときであって前記操舵速度が前記所定値以上のときに、操舵速度が前記所定値のときの操舵トルクと、操舵速度に応じて設定した操舵トルク増加分とを加算した値を目標操舵トルクとして設定し、前記操舵トルク検出手段で検出される操舵トルクが前記目標操舵トルクと一致するように前記モータの目標電流を制御することを特徴とする。
このように構成することにより、操舵角が所定値以上のとき（例えばハンドル最大回転角に近い操舵角）に限定して、操舵トルクを急増させることができる。

請求項１または請求項２に係る発明によれば、操舵速度が所定値以上になると、運転者は操舵が急激に重く感じられるようになり、運転者が操作する操舵速度を遅くできるので、ハンドル最大回転角のときに突き当たる部材の速度を遅くすることができ、前記部材の突き当たりによる異音発生を抑制することができるとともに、ハンドル最大回転角のときの衝撃荷重を低減することができる。

請求項３に係る発明によれば、車速が大きいほどダンピングのダンパゲインを大きくすることができるので、低速走行から高速走行時にも運転者が操作する操舵速度を遅くできるので、ハンドル最大回転角のときに突き当たる部材の速度を遅くすることができる。
請求項４および請求項５に係る発明によれば、操舵角が所定値以上のとき（例えばハンドル最大回転角に近い操舵角）に限定して、ダンパゲインを急増させることができるので、ハンドル最大回転角のときに部材の突き当たりによる異音発生を確実に抑制することができるとともに、ハンドル最大回転角のときの衝撃荷重を確実に低減することができる。

請求項６に係る発明によれば、操舵速度が所定値以上になると、運転者は操舵が急激に重く感じられるようになり、運転者が操作する操舵速度を遅くできるので、ハンドル最大回転角のときに突き当たる部材の速度を遅くすることができ、前記部材の突き当たりによる異音発生を抑制することができるとともに、ハンドル最大回転角のときの衝撃荷重を低減することができる。
請求項７に係る発明によれば、操舵角が所定値以上のとき（例えばハンドル最大回転角に近い操舵角）に限定して、操舵トルクを急増させることができるので、ハンドル最大回転角のときに部材の突き当たりによる異音発生を確実に抑制することができるとともに、ハンドル最大回転角のときの衝撃荷重を確実に低減することができる。

以下、この発明に係る電動ステアリング装置の実施例を図１〜図１０の図面を参照して説明する。
＜実施例１＞
初めに、この発明の実施例１を図１〜図５の図面を参照して説明する。
図１に示すように、車両用電動パワーステアリング装置（電動ステアリング装置）１００はステアリングホイール（操舵手段）２に連結されたステアリングシャフト１を備えている。
ステアリングシャフト１は、ステアリングホイール２に一体結合されたメインステアリングシャフト３と、ラック＆ピニオン機構のピニオン７が設けられたピニオン軸５とが、ユニバーサルジョイント４によって連結されて構成されている。
ピニオン軸５はその下部、中間部、上部を軸受６ａ，６ｂ，６ｃによって支持されており、ピニオン７はピニオン軸５の下端部に設けられている。ピニオン７は車幅方向に往復動し得るラック軸８のラック歯８ａに噛合し、ラック軸８の両端に設けられたラックエンド８ｂにそれぞれタイロッド９が連結され、タイロッド９に転舵輪としての前輪１０が連係されている。この構成により、ステアリングホイール２の操舵時に通常のラック＆ピニオン式の転舵操作が可能であり、前輪１０，１０を転舵させて車両の向きを変えることができる。ここで、ラック軸８、タイロッド９は転舵機構を構成する。

また、電動パワーステアリング装置１００は、ステアリングホイール２による操舵力を軽減するための操舵補助力を発生させるブラシレスモータ（以下、モータと略す）１１を備えており、モータ１１で発生したトルク（アシストトルク）は、減速装置１２によって倍力されてピニオン軸５に伝達される。なお、減速装置１２は、モータ１１の出力軸に設けられたウォームギヤ１２ａと、ピニオン軸５に設けられウォームギヤ１２ａに噛合するウォームホイールギヤ１２ｂとからなる。

例えば、ステアリングホイール２から入力される操舵トルクをＴｓ、操舵補助力ＡＨの係数をＫＡ（一定値）とすると、負荷であるピニオン軸５のトルクＴｐは（１）式で表される。
Ｔｐ＝Ｔｓ＋ＡＨ＝Ｔｓ＋ＫＡ・Ｔｓ ・・・ （１）式
したがって、操舵トルクＴｓは（２）式で表される。
Ｔｓ＝Ｔｐ／（１＋ＫＡ） ・・・ （２）式
その結果、操舵トルクＴｓはピニオン軸５のトルクＴＰの１／（１＋ＫＡ）に軽減することができる。
モータ１１は、回転角を検出するためのレゾルバ１４を備えており、レゾルバ１４はモータ１１の回転角に対応する電気信号をステアリング電子制御装置（ＥＣＵ）５０に出力する。

また、ピニオン軸５において中間部の軸受６ｂと上部の軸受６ｃとの間には、磁歪に起因する磁気特性の変化に基づいて操舵トルクを検出する磁歪式の操舵トルクセンサ（操舵トルク検出手段、操舵入力検出手段）３０が配置されている。
操舵トルクセンサ３０は、ピニオン軸５の外周面に設けられた２つの磁歪膜３１，３２と、各磁歪膜３１，３２に対向配置された２つの検出コイル３３，３４と、各検出コイル３３，３４にそれぞれ接続された検出回路３５，３６を備え、検出回路３５，３６は、磁歪に起因して生じる各検出コイル３３，３４のインダクタンスの変化を電圧変化に変換してＥＣＵ５０に出力する。ＥＣＵ５０は各検出回路３５，３６の出力に基づいてステアリングシャフト１に作用する操舵トルクを算出する。

ラック８は、ピニオン軸５、モータ１１、減速装置１２とともにステアリングギヤボックス２０に収容されており、特に、ラック８はステアリングギヤボックス２０におけるラックハウジング２１に収容されている。図２に示すように、ラックハウジング２１の両端は開口していて、その開口からラック８の両端部が突出しており、ラックエンド８ｂは常にラックハウジング２１の外側に位置している。ラックエンド８ｂの車幅方向内側の面にはリング状のストッパ１３が取り付けられており、このストッパ１３が、ラックハウジング２１の端部近傍に形成された係止部２２に突き当たることで、ステアリングホイール２の回転が規制され、このときにハンドル最大回転角となる。
ラックハウジング２１の端部には、蛇腹状をなす伸縮可能なラックエンドカバー２３が取り付けられており、このラックエンドカバー２３内にラックエンド８ｂが移動可能に収容され、タイロッド９はラックエンドカバー２３を貫通して外方に突出している。

また、車体の適所には車速を検出する車速センサ１５が取り付けられており、車速センサ１５は車速に対応した電気信号をＥＣＵ５０に出力する。
そして、ＥＣＵ５０は、レゾルバ１４、車速センサ１５、操舵トルクセンサ３０などからの入力信号を処理して得られる制御信号によりモータ１１に供給すべき目標電流を決定し、モータ１１に流れる電流が目標電流と一致するようにＰＩＤ制御を行うことにより、モータ１１の出力トルクを制御し、操舵補助力を制御する。

次に、図３の制御ブロック図を参照して、実施例１におけるモータ１１に対する電流制御を説明する。
ＥＣＵ５０は、ベース電流算出部５１、イナーシャ補償電流算出部５２、ダンパ補償電流算出部５３、フィルタ５４、回転速度算出部５５、駆動回路５６を備えている。
ベース電流算出部５１は、操舵トルクセンサ３０で検出された操舵トルクおよび車速センサ１５で検出された車速に基づき、ベース電流テーブル（図示略）を参照して、操舵トルクと車速に応じたベース電流を算出する。この実施例のベース電流テーブルでは、操舵トルクが大きくなるにしたがってベース電流のゲインが大きくなるように設定されており、また、車速が高くなるにしたがってベース電流のゲインが小さく且つ不感帯が大きくなるように設定されている。これにより、車速の増大に応じてしっかりとした操舵トルクの手応え感を付与している。

また、操舵トルクセンサ３０で検出された操舵トルクはフィルタ５４において時間微分され、操舵トルクの時間微分値が算出される。
イナーシャ補償電流算出部５２は、フィルタ５４から出力される操舵トルクの時間微分値と車速センサ１５で検出された車速に基づき、イナーシャ補償電流テーブル（図示略）を参照して、操舵トルクの時間微分値と車速に応じたイナーシャ補償電流を算出する。このイナーシャ補償電流は、モータ１１およびステアリングシステムの慣性モーメントを打ち消すためにモータ１１に流す電流である。この実施例のイナーシャ補償電流テーブルでは、車速が高くなるにしたがってイナーシャ補償電流のゲインが小さくなるように設定されている。

レゾルバ１４で検出されたモータ１１の回転角は、回転速度算出部（操舵速度検出手段）５５において時間微分され、回転角の時間微分値すなわちモータ１１の回転速度Ｓが算出される。なお、この電動パワーステアリング装置１００ではモータ１１の出力軸とステアリングシャフト１は減速装置１２（ウォームギヤ１２ａとウォームホイールギヤ１２ｂ）によって接続されているので、ステアリングホイール２の操舵回転速度はモータ１１の回転速度に比例する。

ダンパ補償電流算出部５３は、回転速度算出部５５で算出されたモータ１１の回転速度Ｓと車速センサ１５で検出された車速に基づいて、図４に示すダンパ補償電流テーブルを参照して、モータ１１の回転速度Ｓと車速に応じたダンパ補償電流を算出する。この実施例のダンパ補償電流テーブルでは、モータ１１の回転速度Ｓが大きくなるにしたがってダンパ補償電流のゲイン（以下、ダンパゲインと略す）が大きくなるように設定されており、特に、回転速度Ｓが所定値Ｓ１以上のときのダンパゲインの増加率が、回転速度Ｓが所定値Ｓ１未満のときのダンパゲインの増加率よりも急激に増大するように設定されている。換言すると、操舵速度が所定値以上のときのダンパゲインの増加率が、操舵速度が前記所定値未満のときのダンパゲインの増加率よりも増大している。また、このダンパ補償電流テーブルでは、回転速度Ｓが所定値Ｓ１よりもさらに大きい所定値Ｓ２（Ｓ３）以上になると、ダンパゲインが最大値Ｄｍａｘで一定になるように設定されている。
さらに、このダンパ補償電流テーブルでは、車速が高くなるにしたがってダンパゲインが大きくなるように設定されている。なお、図４では、図示の都合上、低速と高速の２つの車速域に対するテーブルしか記載していないが、車速を細かく区分して多数の車速あるいは車速域毎にテーブルを用意してもよいことは勿論である。

そして、ＥＣＵ５０は、ベース電流算出部５１で算出したベース電流と、イナーシャ補償電流算出部５２で算出したイナーシャ補償電流を加算し、ダンパ補償電流算出部５３で算出したダンパ補償電流を減算して目標電流を算出し、この目標電流を駆動回路５６に入力する。また、電流センサ６０によって検出されるモータ１１に流れる電流が駆動回路５６に入力され、ＥＣＵ５０は、電流センサ６０によって検出される電流が前記目標電流と一致するようにＰＩＤ制御を行って、モータ１１の出力トルクを制御し、操舵補助力を制御する。
このように、ダンパ補償電流はステアリング系にダンピングを付与して操舵補助力を減じる要素であり、車速が高いほど且つモータの回転速度Ｓが大きいほどダンパ補償電流が大きくなり、ステアリングホイール２の収斂性を向上させ、高速走行時の操舵安定性を向上させている。

しかも、この実施例におけるダンパ補償電流テーブルは、前述したように、モータ１１の回転速度Ｓが所定値Ｓ１以上になると所定値Ｓ１未満のときに比べてダンパゲインが急激に増大するように設定されているので、回転速度Ｓが所定値Ｓ１以上になると（すなわち、操舵速度が所定値以上になると）ダンパ補償電流が急激に増大する結果、操舵補助力が急激に減少し、ステアリングホイール２の回転速度を維持するには、操舵補助力が減少した分だけ操舵トルクを急激に増大させなければならない。換言すると、操舵補助力が減少した分だけ操舵トルクを急激に増大させることができないときには、回転速度Ｓを所定値Ｓ１以上に維持することができなくなり、結果的に回転速度Ｓは所定値Ｓ１以下に低下せしめられるようになる。

これはステアリングホイール２をハンドル最大回転角に回転するときも同じであり、ハンドル最大回転角の近傍においてステアリングホイール２の操舵速度の高い操舵入力があっても、モータ１１の回転速度Ｓが所定値Ｓ１以上になると（すなわち、操舵速度が所定値以上になると）操舵補助力が急激に減少し、回転速度Ｓが所定値Ｓ１以下に低下せしめられるので、ラック軸８の車幅方向への移動速度も低減せしめられる。
その結果、ハンドル最大回転角においてストッパ１３がラックハウジング２１の係止部２２に係合する時のラック軸８の移動速度を遅くすることができるので、ストッパ１３がラックエンド８ｂと係止部２２に挟まれたときの圧縮変形を抑制することができ、また、ストッパ１３が圧縮変形してラックエンド８ｂがラックハウジング２１の開口端２１ａに突き当たったとしても、そのときの異音発生を抑制することができる。また、ハンドル最大回転角になる前にラック軸８の移動速度を遅くすることができるので、ハンドル最大回転角になるときにラック８ａとピニオン７の噛み合い部やこのラック８ａとピニオン７を支持する軸受６ａ，６ｂやハウジング２０に作用する衝撃的な負荷を低減することができる。

これを運動エネルギの観点から解析すると次のようになる。
モータ１１の慣性モーメントをＩＭ、ステアリングホイール２の慣性モーメントをＩＨ、回転角速度をｗとすると、ステアリングホイール２やモータ１１の慣性による運動エネルギＫＤは（３）式で表される。
ＫＤ＝（ＩＭ＋ＩＨ）ｗ^２／２ ・・・ （３）式
つまり、運動エネルギＫＤは、ステアリングホイール２とモータ１１の回転角速度ｗの２乗に比例して増大するので、回転角速度ｗを低下させてラック軸８の移動速度を低下させることにより運動エネルギＫＤを大幅に減少することができる。その結果、ハンドル最大回転角のときの異音発生を抑制することができるだけでなく、ラック８ａとピニオン７の噛み合い部やこのラック８ａとピニオン７を支持する軸受６ａ，６ｂやハウジング２０に作用する衝撃的な負荷を低減することができる。
さらに、これに加えて、モータ１１の回転速度を低減することができるので、モータ１１の回転時の作動音を低くすることができ、電動パワーステアリング装置１００の静粛性が向上する。

なお、モータ１１の回転速度Ｓが所定値Ｓ１以上のときにダンパゲインを急増させるときの態様は図４に示されるダンパ補償電流テーブルのパターンに限るものではなく、例えば、図５に示すダンパ補償電流テーブルのように、モータ１１の回転速度Ｓが所定値Ｓ１以上になるとダンパゲインを一度にステップ的に最大値Ｄｍａｘまで増加させるようにしてもよい。このようにして、操舵速度が所定値以上のときのダンパゲインを、操舵速度が前記所定値未満のときのダンパゲインよりも大きい一定値にステップ的に増加させた場合にも、前述した実施例１と同様、ハンドル最大回転角のときの異音発生を抑制することができ、ラック８ａとピニオン７の噛み合い部に作用する負荷を低減することができる。

また、操舵速度が所定値以上のときにダンパゲインの増加率を増大させたり、前記一定値にステップ的に増大させる処理は、ステアリングホイール２の操舵角が所定値以上のときに限って実行することも可能である。このようにすると、操舵角がハンドル最大回転角に近くなったときに限定して、ラック軸８の移動速度を遅くすることができ、その結果、ハンドル最大回転角のときの異音発生を確実に抑制することができる。なお、操舵角を検出する操舵角検出手段は、ステアリングホイール２の回転角を検出する操舵角センサにより構成してもよいし、あるいは、ステアリングホイール２の回転角はモータ１１の回転角に比例することから、前述した実施例１におけるレゾルバ１４で検出したモータ１１の回転角に基づいて算出するようにしてもよい。

＜実施例２＞
次に、この発明の実施例２を図６から図１０の図面を参照して説明する。
実施例２における電動パワーステアリング装置１００のハードウェアについては実施例１のものと同じであるので、図１および図２を援用して説明を省略する。
実施例２と実施例１の相違点はモータ１１に対する目標電流設定方法にある。図６の制御ブロック図を参照して、実施例２におけるモータ１１に対する電流制御を説明する。

ＥＣＵ５０は、ベース電流算出部５１、イナーシャ補償電流算出部５２、ダンパ補償電流算出部５３、フィルタ５４、回転速度算出部５５、駆動回路５６、目標操舵トルク算出部５７、目標電流算出部５８、スイッチング手段５９を備えている。
スイッチング手段５９は、モータ１１の回転速度Ｓに応じて、モータ１１の目標電流の算出処理を切り換える手段であり、モータ１１の回転速度Ｓが所定値Ａ未満のときにａ接点をＯＮしてｂ接点をＯＦＦにし、回転速度Ｓが前記所定値Ａ以上のときにｂ接点をＯＮしてａ接点をＯＦＦにする。

初めに、モータ１１の回転速度Ｓが所定値Ａ未満のときのモータ１１の目標電流算出処理を説明する。
ベース電流算出部５１、イナーシャ補償電流算出部５２、フィルタ５４、回転速度算出部５５については、実施例１のものと全く同じであるので説明を省略する。
実施例２におけるダンパ補償電流算出部５３は、回転速度算出部５５で算出されたモータ１１の回転速度Ｓと車速センサ１５で検出された車速に基づいて、ダンパ補償電流テーブルを参照して、モータ１１の回転速度Ｓと車速に応じたダンパ補償電流を算出するという点では、実施例１のものと同じであるが、使用するダンパ補償電流テーブルが実施例１のものと異なる。実施例２におけるダンパ補償電流テーブルでは、図７に示すように、モータ１１の回転速度Ｓが大きくなるにしたがってダンパ補償電流のゲイン（以下、ダンパゲインと略す）が１次関数的に大きくなるように設定されており、ダンパゲインの増加率が一定にされている。なお、実施例１の場合と同様に、実施例２におけるダンパ補償電流テーブルにおいても、車速が高くなるにしたがってダンパゲインが大きくなるように設定されている。

ＥＣＵ５０は、ベース電流算出部５１で算出したベース電流とイナーシャ補償電流算出部５２で算出したイナーシャ補償電流を加算し、これにダンパ補償電流算出部５３で算出したダンパ補償電流を減算して目標電流を算出し、この目標電流をスイッチング手段５９のａ接点に出力する。これは、従来からある目標電流の算出方法と同じである。

次に、モータ１１の回転速度Ｓが所定値Ａ以上のときのモータ１１の目標電流算出処理を説明する。
目標操舵トルク算出部５７は、回転速度算出部５５で算出されたモータ１１の回転速度Ｓが所定値Ａとなったときに操舵トルクセンサ３０で検出された操舵トルク（以下、規定操舵トルクという）Ｔａを記憶し、図８に示す加算操舵トルクテーブルを参照して回転速度Ｓに応じた操舵トルクの増大分（以下、加算操舵トルクという）Ｔｚを算出する。そして、規定操舵トルクＴａに加算操舵トルクＴｚを加算して目標操舵トルクＴ０を算出する（Ｔ０＝Ｔａ＋Ｔｚ）。
この実施例２において、加算操舵トルクテーブルは、回転速度Ｓが所定値Ａ未満では加算操舵トルクＴｚ＝０であり、回転速度Ｓが所定値Ａ以上になると、回転速度Ｓが増加するにしたがって加算操舵トルクＴｚが徐々に増大するようになっており、且つ、回転速度Ｓが増大するにしたがって加算操舵トルクＴｚの増加率が大きくなるように設定されている。

目標電流算出部５８は、電動ステアリング装置１の現在の負荷トルクＴＬに対して、操舵トルクセンサ３０で検出される操舵トルク（すなわち、実操舵トルク）ＴＳが目標操舵トルクＴ０となるように、モータ１１の目標電流を算出する。換言すると、実操舵トルクＴＳが目標操舵トルクＴ０になるように、モータ１１によるアシストトルク（操舵補助力）Ｔａｓを設定するのである。
負荷トルクＴＬと実操舵トルクＴｓとモータ１１によるアシストトルクＴａｓとの間には、ＴＬ＝Ｔｓ＋Ｔａｓの関係がある。したがって、負荷トルクＴＬが一定の場合、実操舵トルクＴｓを増大すると、アシストトルクＴａｓが減少することになる。換言すると、アシストトルクＴａｓを減少させると、実操舵トルクＴｓを増大しなければ同じ負荷トルクＴＬに対抗することができないので、運転者は操舵が重く感じられるようになる。

この実施例では、次の手順でモータ１１の目標電流を算出する。まず、図９に示す基準目標電流テーブルを参照して、モータ１１の回転速度Ｓが所定値Ａとなったときの操舵トルク（すなわち、規定操舵トルク）Ｔａに対応する基準目標電流Ｉｂを算出する。図９に示す基準目標電流テーブルでは、規定操舵トルクＴａ＝０のときに基準目標電流Ｉｂ＝０で、規定操舵トルクＴａが大きくなるにしたがって基準目標電流Ｉｂが一次関数的に増大する。
次に、図１０に示す減算目標電流テーブルを参照して、回転速度Ｓに応じた操舵トルクの増大分（すなわち、加算操舵トルク）Ｔｚに対応する減算目標電流Ｉｇを算出する。図１０に示す減算目標電流テーブルでは、加算操舵トルクＴｚ＝０のときに減算目標電流Ｉｇ＝０で、加算操舵トルクＴｚが大きくなるにしたがって減算目標電流Ｉｇが一次関数的に減少する。
そして、基準目標電流Ｉｂと減算目標電流Ｉｇを加算し、その和を目標電流とする。したがって、この目標電流は基準目標電流Ｉｂよりも小さくなる。この目標電流をスイッチング手段５９のｂ接点に出力する。

そして、電流センサ６０によって検出されるモータ１１に流れる電流が駆動回路５６に入力され、ＥＣＵ５０は、電流センサ６０によって検出される電流が目標電流と一致するようにＰＩＤ制御を行って、モータ１１の出力トルクを制御し、アシストトルク（操舵補助力）を制御する。

このように構成された実施例２の電動パワーステアリング装置１００では、モータ１１の回転速度Ｓが所定値Ａ以上のときには、モータ１１の目標電流を、モータ１１の回転速度Ｓが所定値Ａとなったときの操舵トルク（規定操舵トルク）Ｔａに対応する基準目標電流Ｉｂよりも小さくすることができるので、モータ１１によるアシストトルクＴａｓを減少させることができる。前述したように、アシストトルクＴａｓを減少させると、実操舵トルクＴｓを増大しなければ同じ負荷トルクに対抗することはできないので、運転者は操舵が重く感じられるようになる。

これはステアリングホイール２をハンドル最大回転角に回転するときも同じであり、ハンドル最大回転角の近傍においてステアリングホイール２の操舵速度の高い操舵入力があっても、モータ１１の回転速度Ｓが所定値Ａ以上になると（すなわち、操舵速度が所定値以上になると）モータ１１によるアシストトルクが急激に減少し、回転速度Ｓを低下せしめることができるので、ラック軸８の車幅方向への移動速度を低減することができる。
その結果、ハンドル最大回転角においてストッパ１３がラックハウジング２１の係止部２２に係合する時のラック軸８の移動速度を遅くすることができるので、ストッパ１３がラックエンド８ｂと係止部２２に挟まれたときの圧縮変形を抑制することができ、また、ストッパ１３が圧縮変形してラックエンド８ｂがラックハウジング２１の開口端２１ａに突き当たったとしても、そのときの異音発生を抑制することができる。また、ハンドル最大回転角になる前にラック軸８の移動速度を遅くすることができるので、ハンドル最大回転角になるときにラック８ａとピニオン７の噛み合い部やこのラック８ａとピニオン７を支持する軸受６ａ，６ｂやハウジング２０に作用する衝撃的な負荷を低減することができる。

また、操舵速度が所定値以上のときの目標操舵トルク算出部５７および目標電流算出部５８による目標電流算出処理は、ステアリングホイール２の操舵角が所定値以上のときに限って実行することも可能である。このようにすると、操舵角がハンドル最大回転角に近くなったときに限定して、ラック軸８の移動速度を遅くすることができ、その結果、ハンドル最大回転角のときの異音発生を確実に抑制することができる。

なお、実施例２では、目標操舵トルクＴ０を算出した後、目標電流算出部５８で基準目標電流Ｉｂと減算目標電流Ｉｇから目標電流を算出しているが、これに限定されるものではなく、例えば、目標操舵トルクＴ０一致するように操舵速度に応じてベース電流を減算する構成としてもよい。

〔他の実施例〕
なお、この発明は前述した実施例に限られるものではない。
例えば、この発明に係る電動ステアリング装置は、前述した実施例の電動パワーステアリング装置への適用に限るものではなく、ステアリング・バイ・ワイヤ・システムのステアリング装置にも適用可能である。
なお、ステアリング・バイ・ワイヤ・システムとは、ステアリングホイールなどの操作子と転舵機構とが機械的に分離されていて、操作子に反力を作用させる反力モータと、転舵機構に設けられて転舵輪を転舵させる力を発生させるステアリングモータとを備えた操舵システムである。

この発明に係る電動ステアリング装置の構成図である。 前記電動ステアリング装置のラックエンド周りの拡大断面図である。 実施例１における前記電動ステアリング装置のモータに対する電流制御のブロック図である。 実施例１におけるダンパ補償電流テーブルの一例を示す図である。 実施例１におけるダンパ補償電流テーブルの他の例を示す図である。 実施例２における前記電動ステアリング装置のモータに対する電流制御のブロック図である。 実施例２におけるダンパ補償電流テーブルの一例を示す図である。 実施例２における加算操舵トルクテーブルの一例を示す図である。 実施例２における基準目標電流テーブルの一例を示す図である。 実施例２における減算目標電流テーブルの一例を示す図である。

符号の説明

１１ モータ
３０ 操舵トルクセンサ（操舵入力検出手段）
５５ 回転速度算出部（操舵速度検出手段）
１００ 電動パワーステアリング装置（電動ステアリング装置）

Claims (7)

1. ステアリング系に入力される操舵入力を検出する操舵入力検出手段と、
   前記ステアリング系の操舵速度を検出する操舵速度検出手段と、を備え、
   前記操舵入力検出手段で検出した操舵入力に基づいて目標電流を算出し、この目標電流にしたがってモータを駆動して前記ステアリング系に操舵力を付与し、前記操舵速度検出手段で検出した操舵速度に基づいて前記ステアリング系にダンピングを付与する電動ステアリング装置において、
   操舵速度が所定値以上のときの前記ダンピングのダンパゲインの増加率を、操舵速度が前記所定値未満のときのダンパゲインの増加率よりも増大させることを特徴とする電動ステアリング装置。
2. ステアリング系に入力される操舵入力を検出する操舵入力検出手段と、
   前記ステアリング系の操舵速度を検出する操舵速度検出手段と、を備え、
   前記操舵入力検出手段で検出した操舵入力に基づいて目標電流を算出し、この目標電流にしたがってモータを駆動して前記ステアリング系に操舵力を付与し、前記操舵速度検出手段で検出した操舵速度に基づいて前記ステアリング系にダンピングを付与する電動ステアリング装置において、
   操舵速度が所定値以上のときの前記ダンピングのダンパゲインを、操舵速度が前記所定値未満のときのダンパゲインよりも大きい一定値にステップ的に増大させることを特徴とする電動ステアリング装置。
3. 車速の増大にともなって前記ダンパゲインを大きくすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動ステアリング装置。
4. 前記ステアリング系の操舵角を検出する操舵角検出手段を備え、該操舵角検出手段で検出した操舵角が所定値以上のときに、前記ダンパゲインの増加率の増大を実行することを特徴とする請求項１に記載の電動ステアリング装置。
5. 前記ステアリング系の操舵角を検出する操舵角検出手段を備え、該操舵角検出手段で検出した操舵角が所定値以上のときに、前記ダンパゲインのステップ的な増大を実行することを特徴とする請求項２に記載の電動ステアリング装置。
6. ステアリング系に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
   前記ステアリング系の操舵速度を検出する操舵速度検出手段と、を備え、
   前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて目標電流を算出し、この目標電流にしたがってモータを駆動して前記ステアリング系に操舵力を付与する電動ステアリング装置において、
   前記操舵速度検出手段で検出した操舵速度が所定値未満のときには、該操舵速度に基づいて前記ステアリング系にダンピングを付与し、
   前記操舵速度が前記所定値以上のときには、操舵速度が前記所定値のときの操舵トルクと、操舵速度に応じて設定した操舵トルク増加分とを加算した値を目標操舵トルクとして設定し、前記操舵トルク検出手段で検出される操舵トルクが前記目標操舵トルクと一致するように前記モータの目標電流を制御することを特徴とする電動ステアリング装置。
7. 前記ステアリング系の操舵角を検出する操舵角検出手段を備え、該操舵角検出手段で検出した操舵角が所定値以上のときであって前記操舵速度が前記所定値以上のときに、操舵速度が前記所定値のときの操舵トルクと、操舵速度に応じて設定した操舵トルク増加分とを加算した値を目標操舵トルクとして設定し、前記操舵トルク検出手段で検出される操舵トルクが前記目標操舵トルクと一致するように前記モータの目標電流を制御することを特徴とする請求項６に記載の電動ステアリング装置。

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