特許 6048286 オフセット調整装置、電動パワーステアリング装置のセンサ調整方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6048286

(24)【登録日】2016年12月2日

(45)【発行日】2016年12月21日

(54)【発明の名称】オフセット調整装置、電動パワーステアリング装置のセンサ調整方法

(51)【国際特許分類】

   G01M 17/007 20060101AFI20161212BHJP

   B62D 5/04 20060101ALI20161212BHJP

【ＦＩ】

   G01M17/00 Z

   B62D5/04

【請求項の数】6

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-78665(P2013-78665)

(22)【出願日】2013年4月4日

(65)【公開番号】特開2014-202594(P2014-202594A)

(43)【公開日】2014年10月27日

【審査請求日】2015年4月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(72)【発明者】

【氏名】柳沢 知之

【審査官】 萩田 裕介

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０３−２４８９６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２７９２９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１８２６０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｍ １７／００ − １７／１０

Ｂ６２Ｄ ５／００ − ５／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動パワーステアリング装置に備えられたトルクセンサについてオフセット調整するオフセット調整装置であって、
前記電動パワーステアリング装置に回転駆動力を与える駆動部と、
固定端との接続状態を制御するクラッチを含み、前記電動パワーステアリング装置を介して、前記駆動部による回転駆動力が伝達される従動部と、
前記従動部を前記固定端に接続しないフリーの状態において、互いに異なるＣＷ方向及びＣＣＷ方向それぞれについて予め測定された前記従動部のフリクション値を取得するフリクション取得部と、
前記従動部を前記固定端に接続しないフリーの状態において、前記駆動部が前記電動パワーステアリング装置を前記ＣＷ方向に回転させた場合の前記トルクセンサの第１の出力値、及び前記駆動部が前記電動パワーステアリング装置を前記ＣＣＷ方向に回転させた場合の前記トルクセンサの第２の出力値を、前記フリクション取得部が取得した前記フリクション値によって、それぞれ補正する補正部と、
前記トルクセンサの出力値の零点を、前記補正部が補正した前記第１の出力値と前記第２の出力値との平均値に一致させるように調整するオフセット調整部と、
を備えたことを特徴とするオフセット調整装置。

【請求項2】

前記駆動部は、
前記電動パワーステアリング装置を、前記ＣＷ方向又は前記ＣＣＷ方向に回転させる駆動源であるサーボモータと、
前記電動パワーステアリング装置の前記ＣＷ方向又は前記ＣＣＷ方向への回転角度を検出するエンコーダと、
前記サーボモータによる前記ＣＷ方向又は前記ＣＣＷ方向への回転力を、前記電動パワーステアリング装置に伝達するための第１継手と、
を備え、
前記従動部は、
前記サーボモータによる前記ＣＷ方向又は前記ＣＣＷ方向への回転力を計測するためのトルク計と、
前記電動パワーステアリング装置に伝達された、前記サーボモータによる前記ＣＷ方向又は前記ＣＣＷ方向への回転力を、前記トルク計と、前記クラッチとに伝達するための第２継手と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のオフセット調整装置。

【請求項3】

前記補正部は、
前記ＣＷ方向の前記フリクション値の平均値を用いて、前記第１の出力値を補正し、
前記ＣＣＷ方向の前記フリクション値の平均値を用いて、前記第２の出力値を補正することを特徴とする請求項１又は２に記載のオフセット調整装置。

【請求項4】

電動パワーステアリング装置に備えられたトルクセンサについてオフセット調整するオフセット調整装置を用いた、電動パワーステアリング装置のセンサ調整方法であって、
前記オフセット調整装置は、
前記電動パワーステアリング装置に回転駆動力を与える駆動部と、
固定端との接続状態を制御するクラッチを含み、前記電動パワーステアリング装置を介して、前記駆動部による回転駆動力が伝達される従動部と、
を備え、
前記従動部を前記固定端に接続しないフリーの状態において、互いに異なるＣＷ方向及びＣＣＷ方向それぞれについて予め測定された前記従動部のフリクション値を取得する工程と、
前記従動部を前記固定端に接続しないフリーの状態において、前記駆動部が前記電動パワーステアリング装置を前記ＣＷ方向に回転させた場合の前記トルクセンサの第１の出力値、及び前記駆動部が前記電動パワーステアリング装置を前記ＣＣＷ方向に回転させた場合の前記トルクセンサの第２の出力値を前記フリクション値によってそれぞれ補正する工程と、
前記トルクセンサの出力値の零点を、前記フリクション値によってそれぞれ補正された前記第１の出力値と前記第２の出力値との平均値に一致させるように、オフセット調整する工程と、
を含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置のセンサ調整方法。

【請求項5】

前記駆動部は、
前記電動パワーステアリング装置を、前記ＣＷ方向又は前記ＣＣＷ方向に回転させる駆動源であるサーボモータと、
前記電動パワーステアリング装置の前記ＣＷ方向又は前記ＣＣＷ方向への回転角度を検出するエンコーダと、
前記サーボモータによる前記ＣＷ方向又は前記ＣＣＷ方向への回転力を、前記電動パワーステアリング装置に伝達するための第１継手と、
を備え、
前記従動部は、
前記サーボモータによる前記ＣＷ方向又は前記ＣＣＷ方向への回転力を計測するためのトルク計と、
前記電動パワーステアリング装置に伝達された、前記サーボモータによる前記ＣＷ方向又は前記ＣＣＷ方向への回転力を、前記トルク計と、前記クラッチとに伝達するための第２継手と、
を備えたことを特徴とする請求項４に記載の電動パワーステアリング装置のセンサ調整方法。

【請求項6】

前記補正する工程においては、
前記ＣＷ方向の前記フリクション値の平均値を用いて、前記第１の出力値を補正し、
前記ＣＣＷ方向の前記フリクション値の平均値を用いて、前記第２の出力値を補正することを特徴とする請求項４又は５に記載の電動パワーステアリング装置のセンサ調整方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動パワーステアリング装置のトルクセンサのオフセット調整装置、電動パワーステアリング装置のセンサ調整方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、油圧ポンプを動力源に用いたパワーステアリング装置は、エンジンの駆動損失の点で問題がある。その問題を解決するものとして、電動モータを動力源とする電動パワーステアリング装置（Electric Power Steering、以下ＥＰＳと記すことがある）が知られている。ＥＰＳには、電動モータの電源に車載バッテリを用いるために直接的なエンジンの駆動損失が無く、電動モータが操舵アシスト時にのみに起動されるために走行燃費の低下も抑えられる他、電子制御が極めて容易に行える等の特長がある。

【0003】

ＥＰＳでは、ステアリングホイールに印加された操舵トルクに対応して、電動モータから補助操舵トルクを発生して、動力伝達機構（減速機）により減速して操舵機構の出力軸に伝達するようになっている。

【0004】

この動力伝達機構（減速機）として、ウォームギヤ機構を用いたＥＰＳでは、電動モータの駆動軸側のウォームに、ウォームホイールが噛合してあり、このウォームホイールは、操舵機構の出力軸（例えば、ピニオン軸、コラム軸）に嵌合してある。

【0005】

このような電動パワーステアリング装置の一形式においては、ステアリングホイールに連結される入力軸と、操舵機構に連結される出力軸とにそれぞれ連結されたトーションバーを用いて、操舵トルクの検出を行うようになっている。より具体的には、トーションバーは、ステアリングホイールに付与された操舵トルクに応じて変形するので、かかる変形量を検出することにより、操舵トルクを正確に検出することができる。操舵トルクを正確に検出できれば、適切な操舵補助トルクを出力することが可能となる。

【0006】

このような検出装置として、例えば、特許文献１に開示されているものがある。特許文献１に開示されている装置では、付与された操舵トルクに応じて、ハウジングに設けたコイルのインピーダンスを変化させ、それに基づき操舵トルクを検出する。

【0007】

なお、トルクセンサの出力値についてオフセット調整を行う技術が特許文献２に記載されている。特許文献２に開示の技術では、可変抵抗を調整することによって、オフセット調整を行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００７−１９１０５５号公報

【特許文献2】特開２００２−３９８７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

ところで、コラムアシスト式の電動パワーステアリング装置（以下、ＥＰＳコラムと略称することがある）に組み込まれているトルクセンサについて、オフセット調整を行う必要がある。特許文献２に記載されている技術によれば、可変抵抗を調整することによってオフセット調整を行える。しかしながら、ＥＰＳコラムに組み込まれているトルクセンサについてオフセット調整を正しく行うことができない。また、特許文献１には、オフセット調整に関する技術は記載されていない。

【0010】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＥＰＳコラムに組み込まれているトルクセンサについて、オフセット調整を適切に行うことのできる電動パワーステアリング装置のトルクセンサのオフセット調整装置、電動パワーステアリング装置のセンサ調整方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のある態様によるオフセット調整装置は、電動パワーステアリング装置に備えられたトルクセンサについてオフセット調整するオフセット調整装置であって、前記トルクセンサによって、互いに異なる第１の回転方向及び第２の回転方向それぞれについてのフリクション値を取得するフリクション取得部と、前記第１の回転方向及び前記第２の回転方向それぞれによる前記トルクセンサの第１の出力値及び第２の出力値を、前記フリクション取得部が取得したフリクション値によって、それぞれ補正する補正部と、前記トルクセンサの出力値の零点を、前記補正部が補正した前記第１の出力値と前記第２の出力値との平均値に一致させるように調整するオフセット調整部と、を備えたことを特徴とする。この構成によれば、ＥＰＳコラムに組み込まれているトルクセンサについて、オフセット調整を適切に行うことができる。

【0012】

前記補正部は、前記第１の回転方向のフリクション値の平均値を用いて、前記第１の出力値を補正し、前記第２の回転方向のフリクション値の平均値を用いて、前記第２の出力値を補正することが望ましい。フリクション値の平均値を用いることにより、より適切に、オフセット調整を行うことができる。

【0013】

また、前記電動パワーステアリング装置に回転駆動力を与える駆動部と、前記電動パワーステアリング装置を介して、前記駆動部による回転駆動力が伝達される従動部と、をさらに備え、前記フリクション取得部が、前記従動部を固定しないフリーの状態において、前記第１の回転方向及び第２の回転方向それぞれについてのフリクション値を取得することが望ましい。従動側を固定しない状態でフリクション値を取得することにより、より適切に、オフセット調整を行うことができる。

【0014】

なお、前記従動部は、固定端との接続状態を制御するクラッチを含んでいることが好ましい。クラッチによって固定端との接続状態を制御することにより、従動部を固定しない状態でフリクション値を取得し、より適切に、オフセット調整を行うことができる。

【0015】

本発明のある態様による電動パワーステアリング装置のセンサ調整方法は、電動パワーステアリング装置に備えられたトルクセンサについてオフセット調整するセンサ調整方法であって、前記トルクセンサによって、互いに異なる第１の回転方向及び第２の回転方向それぞれについてのフリクション値を取得する工程と、前記第１の回転方向及び前記第２の回転方向それぞれによる前記トルクセンサの第１の出力値及び第２の出力値を前記フリクション値によってそれぞれ補正する工程と、前記トルクセンサの出力値の零点を、前記フリクション値によってそれぞれ補正された前記第１の出力値と前記第２の出力値との平均値に一致させるように、オフセット調整する工程と、を含むことを特徴とする。この方法によれば、ＥＰＳコラムに組み込まれているトルクセンサについて、オフセット調整を適切に行うことができる。

【0016】

前記補正する工程においては、前記第１の回転方向のフリクション値の平均値を用いて、前記第１の出力値を補正し、前記第２の回転方向のフリクション値の平均値を用いて、前記第２の出力値を補正することが望ましい。フリクション値の平均値を用いることにより、より適切に、オフセット調整を行うことができる。

【0017】

前記フリクション値を取得する工程では、前記電動パワーステアリング装置の駆動側に回転駆動力を与え、前記電動パワーステアリング装置を介して前記回転駆動力が伝達される従動側を固定しないフリーの状態において、前記第１の回転方向及び前記第２の回転方向それぞれについてのフリクション値を取得することが望ましい。従動部を固定しない状態でフリクション値を取得することにより、より適切に、オフセット調整を行うことができる。

【0018】

前記フリクション値を取得する工程では、前記従動側と固定端との接続状態を制御することが望ましい。固定端との接続状態を制御することにより、従動部を固定しない状態でフリクション値を取得し、より適切に、オフセット調整を行うことができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、ＥＰＳコラムに組み込まれているトルクセンサについて、オフセット調整を適切に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、ＥＰＳを有する車両の概略構成例を示すブロック図である。

【図2】図２は、電動パワーステアリング装置の縦断面図である。

【図3】図３は、実施形態にかかるオフセット調整装置の構成例を示す図である。

【図4】図４は、回転角度に対するトルクセンサの出力値の変化を示す図である。

【図5】図５は、回転角度に対するトルクセンサの出力値の変化を示す図である。

【図6】図６は、回転角度に対するトルクセンサの出力値の変化を示す図である。

【図7】図７は、回転角度に対するトルクセンサの出力値の変化を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下に、本発明にかかるオフセット調整装置、電動パワーステアリング装置のセンサ調整方法の実施の一形態について詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

【0022】

（ＥＰＳを有する車両の構成例）
まず、ＥＰＳを備えた車両の構成例について、図１を参照して説明する。図１は、ＥＰＳを有する車両の概略構成例を示すブロック図である。車両１は、電動パワーステアリング装置２と、操舵機構３と、コントロールユニット４と、イグニッションスイッチ５と、バッテリ６と、車速センサ７とを有する。なお、車両１は、図１に示す構成要素以外にも、エンジン、車輪等、車両として通常有する各種構成要素を有する。

【0023】

電動パワーステアリング装置２は、操作者に操作されるステアリングホイール１１と、ステアリングホイール１１から入力される回転を伝達するステアリングシャフト１２と、ステアリングシャフト１２に入力されるトルクとステアリングシャフトの回転角とを検出するトルクセンサ１３と、トルクセンサ１３により検出されたトルクに基づいて、ステアリングシャフト１２の回転を補助する補助操舵機構１４と有する。電動パワーステアリング装置２は、ステアリングホイール１１が操作されることでステアリングシャフト１２に発生する操舵トルクをトルクセンサ１３で検出する。さらに、電動パワーステアリング装置２は、その検出信号Ｔに基づいて、コントロールユニット４により電動モータ１６を駆動制御して補助操舵トルクを発生させてステアリングホイール１１の操舵力を補助する。

【0024】

ステアリングホイール１１に連結されたステアリングシャフト１２は、運転者の操舵力が作用する入力軸１２ａと出力軸１２ｂとを有し、入力軸１２ａと出力軸１２ｂとの間にトルクセンサ１３及び減速ギヤボックス１５が介装されている。ステアリングシャフト１２の出力軸１２ｂに伝達された操舵力は、操舵機構３に伝達される。

【0025】

トルクセンサ１３は、ステアリングホイール１１を介して入力軸１２ａに伝達された操舵力を操舵トルクとして検出するものである。

【0026】

補助操舵機構１４は、ステアリングシャフト１２の出力軸１２ｂに連結され、出力軸１２ｂに補助操舵トルクを伝達する。補助操舵機構１４は、出力軸１２ｂに連結された減速ギヤボックス１５と、減速ギヤボックス１５に連結されかつ補助操舵トルクを発生させる電動モータ１６と、を有している。なお、ステアリングシャフト１２、トルクセンサ１３及び減速ギヤボックス１５によりコラムが構成されており、電動モータ１６は、コラムの出力軸１２ｂに補助操舵トルクを与える。すなわち、図１に示す電動パワーステアリング装置は、コラムアシスト式となっている。

【0027】

操舵機構３は、ユニバーサルジョイント２０と、ロアシャフト２１と、ユニバーサルジョイント２２と、ピニオンシャフト２３と、ステアリングギヤ２４と、タイロッド２５とを有する。電動パワーステアリング装置２から操舵機構３に伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント２０を介してロアシャフト２１に伝達され、さらにユニバーサルジョイント２２を介してピニオンシャフト２３に伝達され、ピニオンシャフト２３に伝達された操舵力は、ステアリングギヤ２４を介してタイロッド２５に伝達され、図示していない転舵輪を転舵させる。ステアリングギヤ２４は、ピニオンシャフト２３に連結されたピニオン２４ａと、ピニオン２４ａに噛合するラック２４ｂと、を有するラックアンドピニオン形式として構成され、ピニオン２４ａに伝達された回転運動をラック２４ｂで直進運動に変換している。

【0028】

コントロールユニット（ＥＣＵ、Electronic Control Unit）４は、電動モータ１６、エンジン等、車両１の種々の部分の駆動を制御する。コントロールユニット４には、イグニッションスイッチ５がオンの状態のときに、バッテリ６から電力が供給される。コントロールユニット４は、トルクセンサ１３で検出された操舵トルクＴ及び車速センサ７で検出された走行速度Ｖに基づいてアシスト指令の補助操舵指令値を算出し、その算出された補助操舵指令値に基づいて電動モータ１６への供給電流値を制御する。

【0029】

（電動パワーステアリング装置の例）
図２は、コラムアシスト式の電動パワーステアリング装置（以下、ＥＰＳコラムと略称することがある）の例を示す縦断面図である。

【0030】

電動パワーステアリング装置２では、ステアリングコラムのロアコラム２００に、アッパーコラム１００がテレスコピック摺動自在に嵌合してある。これらアッパーコラム１００、ロアコラム２００内に、テレスコピック摺動自在にスプライン嵌合した中空のアッパーシャフト３００と中実のロアシャフト４０（入力軸）とが回転自在に支持してある。

【0031】

ロアシャフト４０（入力軸）の車両前方側には、出力軸５０が連結してある。この出力軸５０の車両前方側には、自在継手（図示略）を介して中間シャフト（図示略）が連結してある。

【0032】

ロアシャフト４０（入力軸）の車両前方側には、トーションバー６０の基端が圧入固定してある。このトーションバー６０は、中空に形成した出力軸５０の内部を延在して、その先端が出力軸５０の端部に固定してある。

【0033】

出力軸５０の車両後方側には、トルクセンサ部ＴＳが設けてある。即ち、出力軸５０の車両後方側には、トルクセンサ部ＴＳの検出用溝７０が形成してあり、これらの溝７０の径方向外方には、トルクセンサ部ＴＳのスリーブ８０が配置してある。このスリーブ８０は、その車両後方側端部がロアシャフト４０（入力軸）の車両前方側端部に加締め等により固定してある。スリーブ８０の径方向外方には、コイル９０や基板等が設けてある。

【0034】

トルクが入力されていない状態から、運転者がステアリングホイール１１を回転させることによってロアシャフト４０にトルクが入力されると、トーションバー６０の入力側は、ステアリングホイール１１と同様に回転するとともにトーションバー６０自体に入力トルクに応じた捩れが発生する。トルクセンサ部ＴＳは、トーションバー６０に発生した捩れを検出する。

【0035】

出力軸５０には、電動モータ（図示略）の駆動軸に連結したウォーム１１０に噛合したウォームホイール１２０が取付けてある。これらウォーム１１０及びウォームホイール１２０は、後方側ハウジング１３０（ギヤハウジング）と、前方側ハウジング１４０（カバー）とに収納してある。

【0036】

この構成において、運転者がステアリングホイール１１を操舵することにより発生した操舵力は、ロアシャフト４０、トーションバー６０、出力軸５０、及びラックアンドピニオン式ステアリング装置を介して、図示しない転舵輪に伝達される。また、電動モータ（図示略）の回転力は、そのウォーム１１０及びウォームホイール１２０を介して出力軸５０に伝達されるようになっている。電動モータ（図示略）の回転力及び回転方向を適宜制御することにより、出力軸５０に適切な操舵補助トルクを付与できるようになっている。

【0037】

（トルクセンサのオフセット調整）
トルクセンサのオフセット調整は、ＥＰＳコラムに組み込んだ状態で実施する必要がある。ＥＰＳコラムをオフセット調整装置に接続してトルクセンサのオフセットを調整すると、ＥＰＳコラムをオフセット調整装置から外したときに調整がずれてしまう可能性が考えられる。

【0038】

以下、この点について説明する。オフセット調整装置は、後述するように、ＥＰＳコラムの入力側もしくは出力側に接続され、ＥＰＳコラムを回転駆動する装置駆動側の構成と、ＥＰＳコラムの出力側もしくは入力側に接続される装置従動側の構成とを備えている。装置従動側を接続したままオフセット調整した方が、工程のサイクルタイムを短縮できるため、装置従動側を接続した状態でオフセット調整を行いたいという要望があると考えられる。ただし、装置従動側を接続したままオフセット調整を行うと、オフセット調整装置のフリクション量（摩擦量）を含んだ状態でオフセット調整することになり、オフセット調整装置からＥＰＳコラムを外した際に調整したオフセットがずれてしまう可能性がある。

【0039】

そのため、本実施形態では、装置従動側のフリクションを予め測定しておいて、測定値から差し引けば、オフセット調整装置から外した際もオフセットがずれることを抑制できる。ここで、オフセット調整とは、トルクセンサの出力値の零点を、ステアリングホイールをＣＷ（clockwise）方向に回転させた場合のトルクセンサの出力値と、ＣＣＷ（counterclockwise）方向に回転させた場合のトルクセンサの出力値との平均値に一致させるように、調整することをいう。

【0040】

（オフセット調整装置）
図３は、本実施形態にかかるオフセット調整装置の構成例を示す図である。図３において、オフセット調整装置４００は、電動パワーステアリング装置２を着脱できるように構成されている。

【0041】

オフセット調整装置４００は、電動パワーステアリング装置２が装着された状態において、電動パワーステアリング装置２に組み込まれているトルクセンサの出力のオフセットを調整する装置である。オフセット調整装置４００は、サーボモータ３０と、エンコーダ３１と、継手３２ａと、軸受３３ａ及び３３ｂと、継手３２ｂと、軸受３３ｃ及び３３ｄと、トルク計３４と、クラッチ３５とを備えている。

【0042】

サーボモータ３０は、電動パワーステアリング装置２に回転駆動力を与えることにより、電動パワーステアリング装置２を、ＣＷ方向（矢印Ｙの逆方向）又はＣＣＷ方向（矢印Ｙの方向）に回転させる動力源である。
エンコーダ３１は、ＣＷ方向又はＣＣＷ方向への回転角度を検出する機能を有している。エンコーダ３１の出力によって、サーボモータ３０が一周（回転角度＝３６０度）回転したことを検出できる。

【0043】

継手３２ａは、サーボモータ３０によるＣＷ方向又はＣＣＷ方向への回転力を、電動パワーステアリング装置２に伝達するために設けられている。継手３２ｂは、電動パワーステアリング装置２に伝達された、サーボモータ３０によるＣＷ方向又はＣＣＷ方向への回転力を、トルク計３４と、クラッチ３５とに伝達するために設けられている。トルク計３４は、ＣＷ方向又はＣＣＷ方向への回転力を計測するために設けられている。

【0044】

クラッチ３５は、固定端３６とサーボモータ３０からクラッチ３５に至る回動軸との接続状態を制御するものである。すなわち、クラッチ３５は、係合と解放とが切り替えられることによって、サーボモータ３０からのＣＷ方向又はＣＣＷ方向への回転力を、固定端３６へ伝達する状態（すなわち、固定の状態）と、伝達しない状態（すなわち、フリーの状態）とを切り替えるために設けられている。クラッチ３５は図示しない制御信号によって、固定端３６との接続状態が制御される。

【0045】

以下、サーボモータ３０と、エンコーダ３１と、継手３２ａと、軸受３３ａ及び３３ｂとを、駆動側と呼ぶことがある。また、継手３２ｂと、軸受３３ｃ及び３３ｄと、トルク計３４と、クラッチ３５とを従動側と呼ぶことがある。駆動側は、電動パワーステアリング装置２に回転駆動力を与え、電動パワーステアリング装置２を介して従動側へ、回転駆動力が伝達される。つまり、駆動系は、駆動側にサーボモータ３０が、従動側にクラッチ３５が配置されているので、ＥＰＳコラム２の回転軸の両端を接続したままでオフセット調整を行うことができる。

【0046】

オフセット調整装置４００は、フリクション取得部４１と、補正部４２と、オフセット調整部４３と、を備えている。フリクション取得部４１は、トルクセンサＴＳによって、互いに異なるＣＷ方向及びＣＣＷ方向それぞれについてのフリクション値を取得する。

【0047】

補正部４２は、ＣＷ方向及びＣＣＷ方向それぞれによるトルクセンサＴＳの第１の出力値及び第２の出力値を、フリクション取得部４１が取得したフリクション値によって、それぞれ補正する。オフセット調整部４３は、補正部４２が補正した、トルクセンサＴＳの第１の出力値と第２の出力値との平均値を、トルクセンサＴＳの出力値の零点に一致するように調整する。

【0048】

オフセット調整装置４００は、下記の２点を実行できる装置構成になっている。
（１）従動側をフリーの状態とし、駆動側を回転させた際の一周のセンサ出力のキャリブレーションの実施とその後のセンサ特性の取得。
（２）従動側を固定の状態で駆動側を捩った際の、センサ特性の取得（ＥＰＳコラムの剛性の取得）。

【0049】

また、オフセット調整装置４００が、上記（１）と（２）とを実行する場合、従動側をフリーの状態または固定の状態にする必要がある。従動側をフリーの状態または固定の状態にする切り替えには以下の方法が考えられる。
ａ．従動側の固定端３６をフリー回転とする場合は、ＥＰＳコラム２をオフセット調整装置４００から外し、剛性を測定するときは接続する。
ｂ．ＥＰＳコラム２の従動側軸を常にオフセット調整装置４００に接続した状態でクラッチ３５を切り替える。

【0050】

作業の状態工程のサイクルタイムを考えると、上記ｂ．の方法が効率的である。しかしながら、フリーの状態での回転（オフセット調整）のとき、従動側に接続したオフセット調整装置４００側のフリクション（軸受３３ｃ及び３３ｄ、トルク計３４及びクラッチ３５）が余分な負荷としてセンサの出力に上乗せされることになる。このため、本実施形態では、装置従動側のフリクションを予め測定しておき、その測定値をトルクセンサＴＳの出力値から差し引く。この装置従動側のフリクションを差し引いた、トルクセンサＴＳの出力値についてオフセット調整することによって、オフセット調整装置４００から外したＥＰＳコラム２のオフセットがずれることを抑制できる。

【0051】

（センサ調整方法）
上記のオフセット調整装置４００を用いたセンサ調整方法は、以下のように行う。すなわち、クラッチ３５を制御して固定端３６と接続しない従動側フリーの状態で、駆動側をサーボモータ３０でＣＷ方向とＣＣＷ方向とに一周ずつ回転させる。そのときのトルクセンサＴＳの出力値を用いて、電気的にオフセットを調整する。

【0052】

ＥＰＳコラム２のトルクセンサＴＳは、トーションバー６０の一端部と他端部との間の捩れ量を検出する。トルクセンサＴＳは、検出した捩れ量（ｄｅｇ）と既知のトーションバーのばねレート（Ｎｍ／ｄｅｇ）とに基づき、トルク（Ｎｍ）を算出する。トルクセンサＴＳは、算出したトルクＴをＥＣＵ４に渡すことで、トルクＴの値に応じたアシストを行うことができる。

【0053】

上記のトルクセンサＴＳをＥＰＳコラム２に組み込んだ際、トルクセンサＴＳの出力値の零点（ゼロ点）とＥＰＳコラム２の中立位置とが一致していない、すなわちオフセットがずれている場合がある。その場合、オフセットがずれているままＥＰＳコラム２を用いると、静止状態でトーションバー６０は捩れていないのに、トルクセンサＴＳは捩れを検知することになり、結果として不必要なアシストがされる可能性がある。また、オフセットがずれていれば、実際にトーションバー６０が捩れた際に所望のアシストが得られなくなることになる。そのため、ＥＰＳコラム２への組み込み状態でトルクセンサＴＳのオフセットを調整することが重要である。

【0054】

ＥＰＳコラム２の内部には軸受け及びシール部材などの摩擦要素が存在している。トルクセンサＴＳをＥＰＳコラムに組み込んだ状態でオフセットを調整する際、前述した摩擦要素によって、従動側をフリーで回転させたとしてもトーションバー６０に多少の捩れが発生する。このため、図４に示すように、ＣＷ方向及びＣＣＷ方向のセンサ出力は、ヒステリシスを持った形で出力される。そのため、オフセットを調整するには、ＣＷ方向の出力（図中の実線）の平均値ＣＷ−Ａｖｅ（図中の破線）と、ＣＣＷ方向の出力（図中の実線）の平均値ＣＣＷ−Ａｖｅ（図中の破線）との平均｛（ＣＷ−Ａｖｅ）＋（ＣＣＷ−Ａｖｅ）｝／２を算出して、その値を、矢印Ｙ２のように零点に一致させる。図５は、オフセット調整後の状態を示している。このように、ＣＷ方向の出力とＣＣＷ方向の出力との平均を算出し、その値を、トルクセンサの出力値の零点に一致するように、電気的に調整する。なお、図４及び図５において、縦軸はトルクセンサＴＳの出力、横軸は回転角度である。

【0055】

（フリクションの左右方向の差）
オフセット調整を行う際に問題となるのが、オフセット調整装置４００側のフリクションの左右差である。フリクションの左右差とは、ＣＷ方向のフリクションとＣＣＷ方向のフリクションとの差である。例えば、図６において、破線は従動側を接続した状態でのＣＷ方向及びＣＣＷ方向のトルクセンサＴＳの出力値であり、実線はオフセット調整装置４００から外した場合のＣＷ方向及びＣＣＷ方向のトルクセンサＴＳの出力値である。

【0056】

図６に示すように、ＣＷ方向のフリクションの影響による捩れ減少量（矢印Ｙ３）と、ＣＣＷ方向のフリクションの影響による捩れ減少量（矢印Ｙ４）とが異なるため、オフセット調整装置４００側のフリクションの左右差が大きい場合がある。このような場合、従動側接続時はオフセットが調整できているように見えても、オフセット調整装置４００からＥＰＳコラム２を取り外した時に左右のヒステリシスの減り方が異なるため、結果としてオフセットがずれてしまう可能性がある。

【0057】

機械要素によるフリクションの左右差を完全に無くすことは困難である。このため、本実施形態では、オフセット調整装置４００の従動側のＣＷ方向及びＣＣＷ方向のフリクションを予め測定しておく。そして、トルクセンサＴＳ出力値からそのフリクション分を差し引いた状態の波形に対してオフセットを調整する。このようにオフセットを調整することで、オフセット調整装置４００からＥＰＳコラム２を取り外した際にオフセットが変動することを抑制する。

【0058】

（オフセット調整の具体例）
オフセットを調整するにあたり、まず、装置従動側のフリクションを予め測定しておく。フリクションの測定方法及び使用機器などは問わない。本実施形態では、ＣＷ回転方向のフリクションをＡ（Ｎｍ）、ＣＣＷ方向のフリクションをＢ（Ｎｍ）とする。

【0059】

トーションバーの剛性は既知であり、その剛性をＣ（Ｎｍ／ｄｅｇ）とする。すると、Ａ÷Ｃ（ｄｅｇ）又はＢ÷Ｃ（ｄｅｇ）で、装置従動側のフリクションの影響による捩れ角を検出することができる。この捩れ角を、トルクセンサＴＳの出力値から差し引いておけば、従動側を接続しない状態の出力値となるため、その値に対してオフセットを修正すればよい。例えば、図７に示すように、ＣＷ方向のフリクションの影響による捩れ減少量（矢印Ｙ３）と、ＣＣＷ方向のフリクションの影響による捩れ減少量（矢印Ｙ４）とが異なる場合には、実線で示すオフセット修正後の出力値の平均値（図中の破線）に一致させるように、零点を、矢印Ｙ５のように調整する。

【0060】

上記のような方法を実施することで、オフセット調整装置からＥＰＳコラムを取り外した際のオフセットを補償することができるため、性能の安定したＥＰＳコラムを提供することができる。また、演算による処理でオフセットを調整しているため、電動パワーステアリング装置に対するコストを抑制することが可能となる。さらに、従動側も接続した状態で測定できるため、量産工程のサイクルタイム短縮にも貢献することができる。

【0061】

なお、本実施形態で用いるトルクセンサＴＳは、トーションバーの捩れを検出する方式のセンサであれば、特に検出原理やセンサ出力方式などに限定されるものではない。

【0062】

以上のように、本実施形態は、電動パワーステアリング装置のトルクセンサにおいて、コラム従動側を接続したままオフセット調整を実施する際、装置側のフリクションを予め測定し、センサ出力から差し引くことで、装置から取り外した際もオフセットが変動しない。装置従動側のフリクションを予め測定しておき、演算処理で対策を行う。このため、オフセット調整装置に新たなハードウェアを追加するなどが不要になるため、トルクセンサを備えた電動パワーステアリング装置を製造する際のコストの増加を抑制できる。

【符号の説明】

【0063】

１ 車両
２ 電動パワーステアリング装置
３ 操舵機構
４ コントロールユニット
５ イグニッションスイッチ
６ バッテリ
７ 車速センサ
１１ ステアリングホイール
１２ ステアリングシャフト
１２ａ 入力軸
１２ｂ 出力軸
１３ トルクセンサ
１４ 補助操舵機構
１５ 減速ギヤボックス
２０ ユニバーサルジョイント
２１ ロアシャフト
２２ ユニバーサルジョイント
２３ ピニオンシャフト
２４ ステアリングギヤ
２４ａ ピニオン
２４ｂ ラック
３０ サーボモータ
３１ エンコーダ
３２ａ、３２ｂ 継手
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ 軸受
３４ トルク計
３５ クラッチ
３６ 固定端
４０ ロアシャフト
４１ フリクション取得部
４２ 補正部
４３ オフセット調整部
５０ 出力軸
６０ トーションバー
７０ 検出用溝
８０ スリーブ
９０ コイル
１００ アッパーコラム
１１０ ウォーム
１２０ ウォームホイール
１３０ 後方側ハウジング
１４０ 前方側ハウジング
２００ ロアコラム
３００ アッパーシャフト
４００ オフセット調整装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】