特許 7583941 ステアリング装置

(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】

(24)【登録日】2024-11-06

(45)【発行日】2024-11-14

(54)【発明の名称】ステアリング装置

(51)【国際特許分類】

   B62D 6/00 20060101AFI20241107BHJP

   B62D 5/065 20060101ALI20241107BHJP

   B62D 5/04 20060101ALI20241107BHJP

   B62D 119/00 20060101ALN20241107BHJP

【ＦＩ】

B62D6/00

B62D5/065 B

B62D5/04

B62D119:00

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2023539686

(86)(22)【出願日】2022-06-16

(86)【国際出願番号】 JP2022024113

(87)【国際公開番号】W WO2023013258

(87)【国際公開日】2023-02-09

【審査請求日】2023-11-07

(31)【優先権主張番号】P 2021128260

(32)【優先日】2021-08-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】596148478

【氏名又は名称】クノールブレムゼ商用車システムジャパン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100092613

【弁理士】

【氏名又は名称】富岡 潔

(74)【代理人】

【識別番号】100205682

【弁理士】

【氏名又は名称】高嶋 一彰

(72)【発明者】

【氏名】吉武 敦

(72)【発明者】

【氏名】望月 大樹

【審査官】飯島 尚郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－２０９７３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１５８６２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／１７０５７９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／１２２７８３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６２Ｄ ６／００

Ｂ６２Ｄ ５／０６５

Ｂ６２Ｄ ５／０４

Ｂ６２Ｄ １０１／００－１３７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステアリングホイールからの回転が入力される操舵軸と、
前記操舵軸の回転を転舵輪に伝達する伝達機構と、
前記伝達機構に設けられたピストンおよび該ピストンによって画定された一対の液室を有し、前記転舵輪を操舵させる液圧アシストトルクを付与するパワーシリンダと、
前記操舵軸の回転に応じて作動液を前記一対の液室に選択的に供給するロータリバルブと、
前記操舵軸にモータアシストトルクを付与する電動モータと、
前記操舵軸の回転に応じた操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記操舵トルクと前記モータアシストトルクとを合計したトルクが所定の閾トルクよりも大きいときに前記液室の液圧異常を判断する液圧異常判断部を有し、前記液圧異常判断部が前記液圧異常を判断したときに前記電動モータの前記モータアシストトルクを増加させる制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記合計したトルクの絶対値が５Ｎｍ以下のときに前記電動モータの前記モータアシストトルクを増加させない、
ステアリング装置。

【請求項2】

ステアリングホイールからの回転が入力される操舵軸と、
前記操舵軸の回転を転舵輪に伝達する伝達機構と、
前記伝達機構に設けられたピストンおよび該ピストンによって画定された一対の液室を有し、前記転舵輪を操舵させる液圧アシストトルクを付与するパワーシリンダと、
前記操舵軸の回転に応じて作動液を前記一対の液室に選択的に供給するロータリバルブと、
前記操舵軸にモータアシストトルクを付与する電動モータと、
前記操舵軸の回転に応じた操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記操舵トルクと前記モータアシストトルクとを合計したトルクが所定の閾トルクよりも大きいときに前記液室の液圧異常を判断する液圧異常判断部を有し、前記液圧異常判断部が前記液圧異常を判断したときに前記電動モータの前記モータアシストトルクを増加させる制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記液圧異常判断部が前記液圧異常を判断した後に、エンジン回転数が４００ｒｐｍよりも大きく、かつ、車速が２０ｋｍ／ｈよりも大きく、かつ操舵角の絶対値が３０度よりも大きく、かつ前記操舵トルクの絶対値が５Ｎｍよりも小さく、かつ前記操舵トルクの符合と前記操舵角の符合とが一致したときに、前記液圧異常の判断を解除する、
ステアリング装置。

【請求項3】

前記所定の閾トルクは８Ｎｍであり、前記液圧異常判断部は、前記合計したトルクが８Ｎｍよりも大きく、かつ前記操舵軸の操舵速度の絶対値が９０度／秒よりも小さいときに前記液圧異常を判断する、請求項１または２に記載のステアリング装置。

【請求項4】

前記液圧異常判断部は、自動運転中に前記液圧異常を判断する、請求項１または２に記載のステアリング装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ステアリング装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ステアリング装置として、例えば以下の特許文献１に記載されたステアリング装置が知られている。

【0003】

特許文献１に記載のステアリング装置は、ピストンおよび該ピストンによって画定された一対の液室を有し、転舵輪を操舵させる液圧アシストトルクを付与するパワーシリンダと、操舵軸の回転に応じて作動液を一対の液室に選択的に供給するロータリバルブと、操舵軸にモータアシストトルクを付与する電動モータと、を備えている。また、上記ステアリング装置は、電動モータを制御する制御装置を有しており、該制御装置は、操舵トルクに基づいて液室の液圧異常を判断する異常判断部を備えている。

【0004】

特許文献１に記載のステアリング装置では、操舵トルクに基づいて液室の液圧異常を判断するため、操舵トルクがゼロとなる自動運転時には液室の液圧異常を判断することができない虞があった。

【0005】

本発明は、従来の実情に鑑みて案出されたもので、手動運転時および自動運転時の双方において液室の液圧異常の有無を判断することが可能なステアリング装置を提供することを目的としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０２０－１１５８５号公報

【発明の概要】

【0007】

本発明では、制御装置が、操舵トルクとモータアシストトルクとを合計したトルクが所定の閾トルクよりも大きいときに液室の液圧異常を判断する液圧異常判断部を有し、液圧異常判断部が液圧異常を判断したときに電動モータのモータアシストトルクを増加させる。

【0008】

本発明によれば、手動運転時および自動運転時の双方において液室の液圧異常を判断することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１の実施形態のステアリング装置の縦断面図である。

【図2】図１のステアリング装置の部分的な拡大断面図である。

【図3】第１の実施形態の制御ブロック図である。

【図4】手動運転用付加トルク演算部およびＡＤＡＳ制御用付加トルク演算部に用いられるマップである。

【図5】液圧異常判断部における液圧異常モードの開始手順を示すフローチャートである。

【図6】液圧異常判断部における液圧異常モードの解除手順を示すフローチャートである。

【図7】第５の実施形態のステアリング装置の斜視図である。

【図8】第５の実施形態のステアリング装置の部分的な縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明に適用されるステアリング装置の実施形態を図面に基づき説明する。

【0011】

［第１の実施形態］
（ステアリング装置の構成）
図１は、第１の実施形態のステアリング装置の縦断面図、図２は、図１のステアリング装置の電動モータ２を含む部分の部分的な拡大断面図である。図１では、説明の便宜上、操舵軸７の回転軸Ｚ方向のうち図示せぬステアリングホイールに連係する側（図中の上側）を「一端」とし、ピストン１５に連係する側（図中の下側）を「他端」として説明する。

【0012】

ステアリング装置は、大型車両等に用いられるインテグラル型のステアリング装置であり、ステアリング装置本体１、電動モータ２およびＥＰＳコントローラ（ＥＣＵ）３から主に構成されている。

【0013】

ステアリング装置本体１は、操舵機構４と、セクタシャフト５と、パワーシリンダ６と、を備えている。

【0014】

操舵機構４は、図示せぬステアリングホイールからの回転力の入力に供するものであり、操舵軸７を有している。操舵軸７は、一部がハウジング８内に収容されており、入力軸９、中間軸１０および出力軸１１を備えている。入力軸９は、一端側がステアリングホイールに連係されており、運転者の操舵トルクの入力に供する。入力軸９は、他端部が中間軸１０の一端側に形成された開口凹部１０ａ内に挿入されている。中間軸１０は、一端側が第１トーションバー１２を介して入力軸９と相対回転可能に連結されるとともに、外周に連結される電動モータ２のモータアシストトルクの入力に供する。中間軸１０は、出力軸１１の一端側拡径部に形成された開口凹部１１ａ内に挿入されている。出力軸１１は、一端側が第２トーションバー１３を介して中間軸１０と相対回転可能に連結され、この中間軸１０により入力される操舵トルクを、変換機構であるボールねじ機構１４を介してピストン１５に出力する。

【0015】

ボールねじ機構１４は、他端側の外周部に螺旋溝であるボール溝１４ａが形成されたねじ軸としての上記出力軸１１と、該出力軸１１の外周側に設けられて内周部にボール溝１４ａに対応する螺旋溝であるボール溝１４ｂが形成されたナットとしての上記ピストン１５と、ピストン１５と出力軸１１との間に設けられた複数のボール１４ｃと、から構成されている。

【0016】

中間軸１０と出力軸１１と間には、コントロールバルブとしての周知のロータリバルブ１６が構成されている。ロータリバルブ１６は、中間軸１０および出力軸１１の相対回転角により導き出される第２トーションバー１３の捩れ量および捩れの方向に応じて車両に搭載されたポンプ装置１７により供給される作動液を後述する第１、第２液室（圧力室）Ｐ１，Ｐ２へと選択的に供給する。

【0017】

セクタシャフト５は、セクタギヤ５ａを有し、セクタギヤ５ａが操舵軸７の他端側外周に設けられたピストン１５のラック歯１５ａと噛み合うことにより、ピストン１５の軸方向移動に伴って回動する。セクタシャフト５は、図示せぬピットマンアームを介して転舵輪に連係され、転舵に供する。

【0018】

このように、上記ボールねじ機構１４、セクタシャフト５およびピットマンアームは、操舵軸７に入力された回転力（操舵力）を転舵輪の転舵力へと変換させる伝達機構を構成する。なお、ボールねじ機構１４等を用いずにステアリング装置が構成される場合には、上記伝達機構として、例えばラック＆ピニオン機構を構成するラックバー、ピニオン軸等を用いることができる。

【0019】

パワーシリンダ６は、ハウジング８内において摺動可能に収容された筒状のピストン１５が一対の液室である第１、第２液室Ｐ１，Ｐ２を画定することによって構成されており、操舵トルクを補助する液圧アシストトルクを生成する油圧アクチュエータである。

【0020】

電動モータ（中空モータ）２は、入力軸９に回転トルクを付与する３相交流式のブラシレスモータとして構成されている。電動モータ２は、モータロータ１８ａおよびモータステータ１８ｂから構成されるモータ要素１８と、該モータ要素１８を収容するモータハウジング１９と、を備えている。

【0021】

モータロータ１８ａは、入力軸９の外周部に筒状の結合部材２０を介して一体回転可能に取り付けられている。モータステータ１８ｂは、モータロータ１８ａの外周側に所定の隙間を介して配置されており、かつハウジング８の外部に設けられたＥＰＳコントローラ３に電気的に接続されている。

【0022】

結合部材２０は、該結合部材２０の内周面に形成された溝部２０ａに、中間軸１０の外周部に突出形成されたキー２１を嵌め込んでなる周知のキー接続を介して中間軸１０に固定されている。上記キー接続により、結合部材２０は、中間軸１０と一体に回転し、第１軸受Ｂ１と第２軸受Ｂ２とによって支持されている。

【0023】

モータハウジング１９は、金属材料、例えばアルミニウム合金から形成されている。モータハウジング１９は、モータ要素１８や後述する第１、第２レゾルバ２２，２３を収容する有底筒状のハウジング本体部２４と、電動モータ２側からハウジング本体部２４の開口部を閉塞する第１閉塞部２５と、電動モータ２と反対側から拡張部２４ａの開口部を閉塞する第２閉塞部２６と、を備えている。

【0024】

ハウジング本体部２４は、入力軸９や結合部材２０を挿入可能に形成された概ね円盤状の底部２４ｂと、該底部２４ｂの外周縁部から操舵軸７の他端側に立ち上がる円筒状の筒部２４ｃと、底部２４ｂの外周縁部から操舵軸７の一端側に立ち上がる円筒状の拡張部２４ａと、を有している。

【0025】

筒部２４ｃの開口部は、入力軸９や結合部材２０を挿入可能に形成された概ね円盤状の第１閉塞部２５によって閉塞されている。第１閉塞部２５は、固定部材、例えばボルト２７を介して、筒部２４ｃの開口端面２４ｄに取付固定されている。第１閉塞部２５、底部２４ｂ、筒部２４ｃおよび結合部材２０によって囲まれた空間は、モータ要素１８を収容するモータ収容部２８となっている。また、第１閉塞部２５は、固定部材、例えばボルト２９によってアダプタ部材３０に取付固定されている。すなわち、このアダプタ部材３０を介して、第１閉塞部２５は、ハウジング８に固定されている。

【0026】

さらに、拡張部２４ａの開口部は、入力軸９や結合部材２０を挿入可能に形成された概ね円盤状の第２閉塞部２６によって閉塞されている。第２閉塞部２６は、固定部材、例えばボルト３１を介して、拡張部２４ａの開口端面２４ｅに取付固定されている。第２閉塞部２６、底部２４ｂ、拡張部２４ａおよび入力軸９によって囲まれた空間は、第１トーションバー１２に生じた操舵トルクの演算に供するトルクセンサ３２を収容するトルクセンサ収容部３３となっている。第２閉塞部２６と入力軸９との間は、環状のシール部材３４によって気密にシールされている。

【0027】

トルクセンサ３２は、トルクセンサ収容部３３内において結合部材２０の外周側に設けられた第１レゾルバ２２と、トルクセンサ収容部３３内において入力軸９の外周側に設けられた第２レゾルバ２３と、によって構成されている。

【0028】

第１レゾルバ２２は、結合部材２０の一端側の外周に固定された第１レゾルバロータ２２ａと、該第１レゾルバロータ２２ａの外周側に設けられ、固定部材、例えばねじ部材３５によって底部２４ｂに取付固定された第１レゾルバステータ２２ｂと、を備えている。第１レゾルバステータ２２ｂは、操舵軸７の回転軸Ｚ方向においてセクタシャフト５とオーバーラップする底部２４ｂの厚肉部２４ｆの内周面２４ｇに突き当てられた状態で、ねじ部材３５によって底部２４ｂに取付固定されている。第１レゾルバステータ２２ｂは、図示せぬ出力配線を介してＥＰＳコントローラ３に電気的に接続されている。ＥＰＳコントローラ３には、第１レゾルバ２２によって検出される中間軸１０の後述する中間軸回転角θａが入力される。

【0029】

第２レゾルバ２３は、第１レゾルバステータ２２ｂよりも一端側の位置で入力軸９の外周に固定された第２レゾルバロータ２３ａと、該第２レゾルバロータ２３ａの外周側に設けられ、固定部材、例えばねじ部材３６によってスペーサ３７を介して厚肉部２４ｆに取付固定された第２レゾルバステータ２３ｂと、を備えている。第２レゾルバステータ２３ｂは、第１レゾルバステータ２２ｂと同様に、図示せぬ出力配線を介してＥＰＳコントローラ３に電気的に接続されている。ＥＰＳコントローラ３には、第２レゾルバ２３によって検出される入力軸９の後述する入力軸回転角θｈが入力される。

【0030】

第１、第２レゾルバ２２，２３によって構成されるトルクセンサ３２は、第２レゾルバ２３によって検出される入力軸９の入力軸回転角θｈと、第１レゾルバ２２によって検出される中間軸１０の中間軸回転角θａとの差分に、第１トーションバー１２の捩りバネ定数ｇ１を乗ずることにより、操舵トルクを演算する。

【0031】

なお、第１、第２レゾルバ２２，２３においては、第１、第２レゾルバステータ２２ｂ，２３ｂが「第１レゾルバロータ２２ａの１回転あたりの振幅数Ａｘ＜３６０°／（所定角θｘ×２）」を満足する正弦波信号および余弦波信号を出力し、各出力信号に基づいてＥＰＳコントローラ３において入力軸９および電動モータ２等の回転角を演算する。

【0032】

第１軸受Ｂ１は、底部２４ｂの内周縁部付近から操舵軸７の他端側に突出形成された環状の第１軸受保持部２４ｈの内周面に設けられており、結合部材２０の一端側を回転可能に支持している。

【0033】

同様に、第２軸受Ｂ２は、第１閉塞部２５の内周縁部付近から第１軸受保持部２４ｈと対向するように突出形成された環状の第２軸受保持部２４ｉの内周面に設けられており、結合部材２０の他端側を回転可能に支持している。

【0034】

ＥＰＳコントローラ３は、図示せぬマイクロコンピュータ等の電子部品を備えて構成された制御装置である。ＥＰＳコントローラ３には、トルクセンサ３２によって検出された操舵トルクＴｒと、図示せぬ車速センサによって検出された車速Ｖと、図示せぬ操舵角センサによって検出された操舵角θｒと、エンジン回転数Ｎと、が入力される。また、ＥＰＳコントローラ３は、運転者が自動運転用スイッチをオンにしたときに駐車やレーンキープ等の車両の自動運転（自動操舵）の制御に供するＡＤＡＳコントローラ３８に電気的に接続されている。

【0035】

ＡＤＡＳコントローラ３８は、図外のレーダー（例えばミリ波や赤外線レーザ）からの検出信号や図外のカメラからの映像等に基づいて車両の周囲状況を把握するとともに、ＧＰＳ等からの自車位置情報に基づいて自車位置を把握する。そして、ＡＤＡＳコントローラ３８は、自動操舵時に、例えば車両のレーンキープを行う際に、上記周囲状況および自車位置に基づいて、所定のレーン内に車両を維持するための目標の操舵角となる操舵角指令であるＡＤＡＳ指令Ｃを演算する。また、ＡＤＡＳコントローラ３８は、運転者が自動運転用スイッチをオンにしたときに自動運転要求信号Ｘを生成し、ＣＡＮ通信によりＥＰＳコントローラ３へ送信するようになっている。さらに、ＡＤＡＳコントローラ３８は、付加的な情報、例えば、ＡＤＡＳのオン・オフに供するＡＤＡＳスイッチ信号、ＣＡＮ通信の正確さを判断するメッセージカウンタからの値等を生成し、ＣＡＮ通信によりＥＰＳコントローラ３へ送信するようになっている。

【0036】

ハウジング８は、一端側が開口し他端側が閉塞されてなる筒状を呈し、第１、第２液室Ｐ１，Ｐ２を画定する第１ハウジング３９と、該第１ハウジング３９の一端開口部を閉塞するように設けられ、内部にロータリバルブ１６を収容する第２ハウジング４０と、から構成されている。第１、第２ハウジング３９，４０同士は、これらの外周部に適宜設けられる図示せぬ複数の固定手段、例えばボルトによって締結されている。

【0037】

第１ハウジング３９の内部には、操舵軸７の回転軸Ｚ方向に沿って形成されたパワーシリンダ本体部３９ａと、該パワーシリンダ本体部３９ａと直交するように、かつ、一部がパワーシリンダ本体部３９ａへと臨むように形成されたシャフト収容部３９ｂと、が設けられている。パワーシリンダ本体部３９ａ内には、出力軸１１に連係するピストン１５が収容されることで、ピストン１５をもって一端側の第１液室Ｐ１と他端側の第２液室Ｐ２とが画定されている。また、シャフト収容部３９ｂ内には、軸方向一端側がピストン１５に連係すると共に他端側が図示せぬピットマンアームを介して転舵輪に連係されるセクタシャフト５が収容されている。

【0038】

ピストン１５およびセクタシャフト５の各外周部には、相互に噛み合い可能なラック歯１５ａおよびセクタギヤ５ａが設けられている。ラック歯１５ａおよびセクタギヤ５ａが噛み合うことによりピストン１５の軸方向移動に伴ってセクタシャフト５が回動し、これにより、ピットマンアームが車体幅方向に引っ張られることで、転舵輪の向きが変更される。なお、この際、シャフト収容部３９ｂには、第１液室Ｐ１内の作動液が導かれ、これにより、ラック歯１５ａとセクタギヤ５ａとの間の潤滑が行われる。

【0039】

第２ハウジング４０の内周側には、互いに重なり合う中間軸１０および出力軸１１が挿入される軸挿入孔４０ａが、一端側から他端側へと回転軸Ｚ方向に沿って段差縮径状に貫通している。そして、一端側の大径部には出力軸１１を回転可能に支持する軸受Ｂｎが設けられている。一方、他端側の小径部には、ポンプ装置１７と連通する導入ポート４１と、導入ポート４１により導入された液圧を各液室Ｐ１，Ｐ２に給排する給排ポート４２と、該給排ポート４２を介して各液室Ｐ１，Ｐ２から排出された作動液をリザーバタンク４３へ排出する排出ポート４４と、が設けられている。なお、給排ポート４２は、出力軸１１の一端側拡径部に設けられた第１給排通路Ｌ１を介して第１液室Ｐ１と連通するとともに、第１ハウジング３９内部に設けられた第２給排通路Ｌ２等を介して第２液室Ｐ２と連通している。

【0040】

かかる構成から、ステアリング装置では、運転者がステアリングホイールを操舵すると、ポンプ装置１７により圧送された作動液がロータリバルブ１６を介して操舵方向に応じた一方側の液室Ｐ１，Ｐ２に供給されるとともに、他方側の液室Ｐ１，Ｐ２から供給量に対応する作動液（余剰分）がリザーバタンク４３へと排出される。そして、当該液圧によりピストン１５が駆動される結果、ピストン１５に作用する液圧に基づいた液圧アシストトルクがセクタシャフト５へと付与される。

【0041】

図３は、第１の実施形態の制御ブロック図である。図４は、手動運転用付加トルク演算部５１およびＡＤＡＳ制御用付加トルク演算部５３に用いられるマップである。

【0042】

図３の制御ブロック図は、例えばパワーシリンダ６、ロータリバルブ１６やポンプ装置１７等の故障等に起因する液室Ｐ１，Ｐ２の液圧異常時に、電動モータ２によりモータアシストトルク指令値（以下、「モータアシストトルクＴｍ」と呼ぶ）を増加するブロック図として構成されている。また、図３では、例えば、後述の第２加算器４９Ｂの付近に手動運転モードと自動運転モードとを切り換え可能な図示せぬスイッチを介在させることにより、手動運転モードと自動運転モードとの間でモータアシストトルクＴｍの演算を切り換えるようになっている。

【0043】

ＥＰＳコントローラ３は、基本アシストトルク演算部４５と、付加的制御演算部４６と、総アシストトルク演算部４７と、アシストトルクリミット演算部４８と、第１加算器４９Ａと、第２加算器４９Ｂと、液圧異常判断部５０と、液圧異常時手動運転用付加トルク演算部（以下、「手動運転用付加トルク演算部」と呼ぶ）５１と、ＡＤＡＳ制御トルク演算部５２と、液圧異常時ＡＤＡＳ制御用付加トルク演算部（以下、「ＡＤＡＳ制御用付加トルク演算部」と呼ぶ）５３と、フェイルセーフトルクリミット演算部５４と、を備えている。

【0044】

基本アシストトルク演算部４５は、手動運転モードで用いられ、操舵トルクＴｒおよび車速Ｖに基づいて、操舵トルクＴｒおよび車速Ｖに対する基本アシストトルクＴａを示す所定のマップを作成する。基本アシストトルクＴａは、例えば０Ｎｍ～１Ｎｍであり、総アシストトルク演算部４７へ出力される。

【0045】

付加的制御演算部４６は、例えば、操舵トルクＴｒに基づく補償値Ｍを算出する位相補償用演算部である。この補償値Ｍは、総アシストトルク演算部４７へ出力され、基本アシストトルクＴａに加算されることで、操舵トルクＴｒのトルク変化に対するモータアシスト力の応答性を向上させる。なお、付加的制御演算部４６は位相補償用演算部に限定されるものではなく、所定の戻し角制御に供する戻し角制御用演算部等の他の演算部とすることもできる。

【0046】

総アシストトルク演算部４７は、基本アシストトルクＴａに補償値Ｍを加算することで加算後モータアシストトルクＴｂを生成する。加算後モータアシストトルクＴｂは、アシストトルクリミット演算部４８へ出力される。

【0047】

アシストトルクリミット演算部４８は、基本アシストトルクＴａおよび車速Ｖに基づいて、±１Ｎｍの範囲で加算後モータアシストトルクＴｂをリミット処理し、リミット処理後モータアシストトルクＴｃを生成する。リミット処理後モータアシストトルクＴｃは、第１加算器４９Ａを介して第２加算器４９Ｂへ出力される。

【0048】

液圧異常判断部５０は、ステアリング装置の通常制御中に、以下の第１の異常判断条件または第２の異常判断条件を満足したときに、液室Ｐ１，Ｐ２の液圧異常を判断する。ここで、「通常制御中」は、ＥＰＳコントローラ３に搭載された周知のステイトマシンによって通常制御が示されている状態を意味している。液圧異常判断部５０により液室Ｐ１，Ｐ２の液圧異常が有ると判断された場合には、液圧異常モードへ移行し、手動運転時には手動運転用付加トルク演算部５１において付加トルクＴｘを演算し、一方、自動運転時にはＡＤＡＳ制御用付加トルク演算部５３において付加トルクＴｘを演算する。

【0049】

第１の異常判断条件は、操舵トルクＴｒとモータアシストトルクＴｍの合計トルクＴｒ＋Ｔｍ（油圧ギアに実際に印加されるトルク）の絶対値｜Ｔｒ＋Ｔｍ｜が所定の閾トルク、本実施形態では８Ｎｍよりも大きく、かつ操舵速度Ｖｒの絶対値｜Ｖｒ｜が所定の閾操舵速度、本実施形態では９０度／秒（ｄｅｇ／ｓ）よりも小さいことである。この閾操舵速度は、液室Ｐ１，Ｐ２の液圧異常が無い場合に操舵軸７が８Ｎｍで操舵されたときに生じ得る操舵速度、例えば８００ｄｅｇ／ｓよりも非常に小さく設定されている。閾操舵速度は、液圧が不足していることの参考にはなるが、液圧異常の判断に及ぼす影響は非常に小さい。従って、液圧異常の判断は、閾トルクに大いに依存しており、閾操舵速度は、必須の条件ではなく、液圧異常の判断を僅かに補助する程度である。

【0050】

第２の異常判断条件は、エンジン回転数Ｎが１００ｒｐｍよりも小さいことである。これは、ポンプ装置１７がエンジン回転数Ｎの増加に応じてポンプ出力を増大させるので、エンジン回転数Ｎが１００ｒｐｍよりも小さい状況では、ポンプ出力が、液圧アシストトルクを付与するのに十分なほど増大していないものとして、液室Ｐ１，Ｐ２の液圧異常が有ると判断したものである。

【0051】

手動運転用付加トルク演算部５１は、手動運転モードで用いられ、液圧異常判断部５０により液圧異常が有ると判断されたときに、図４に示す合計トルクＴｒ＋Ｔｍの絶対値｜Ｔｒ＋Ｔｍ｜に対する付加トルクＴｘのマップに基づいて第２加算器４９Ｂへ付加トルクＴｘを出力する。付加トルクＴｘは、液圧異常時の液圧アシストトルクの不足分を補償するのに十分な値に設定されている。

【0052】

図４のマップに示すように、合計トルクＴｒ＋Ｔｍの絶対値｜Ｔｒ＋Ｔｍ｜が０Ｎから５Ｎｍ以下であるときには、付加トルクＴｘが０Ｎｍであり、絶対値｜Ｔｒ＋Ｔｍ｜が５Ｎｍよりも大きく、かつ１０Ｎｍ以下のときには、付加トルクＴｘは０Ｎｍから２Ｎｍまで直線的に増加し、さらに、絶対値｜Ｔｒ＋Ｔｍ｜が１０Ｎｍよりも大きいときには、付加トルクＴｘは２Ｎｍのまま横ばいとなっている。

【0053】

手動運転用付加トルク演算部５１により取得された付加トルクＴｘは、第２加算器４９Ｂにおいてリミット処理後モータアシストトルクＴｃに加算され、これにより、第１付加後モータアシストトルクＴｄが生成される。

【0054】

ＡＤＡＳ制御トルク演算部５２は、自動運転モードで用いられ、ＡＤＡＳ指令Ｃと、付加的な情報、例えば上述のＡＤＡＳスイッチ信号やメッセージカウンタからの値等とに基づいて、ＡＤＡＳ制御トルクＴｅを演算する。ＡＤＡＳ制御トルクＴｅは、第１加算器４９ＡおよびＡＤＡＳ制御用付加トルク演算部５３へ出力される。なお、自動運転時には、運転者による操舵が無く、操舵トルクＴｒがゼロであるため、付加的制御演算部４６とアシストトルクリミット演算部４８との間では演算は行われておらず、第１加算器４９Ａには、ＡＤＡＳ制御トルクＴｅのみが出力されている。第１加算器４９ＡのＡＤＡＳ制御トルクＴｅは、第２加算器４９Ｂへ出力される。

【0055】

ＡＤＡＳ制御用付加トルク演算部５３は、自動運転モードで用いられ、液圧異常判断部５０により液室Ｐ１，Ｐ２の液圧異常が有ると判断されたときに、図４に示す合計トルクＴｒ＋Ｔｍの絶対値｜Ｔｒ＋Ｔｍ｜に対する付加トルクＴｘのマップに基づいて付加トルクＴｘを生成する。この付加トルクＴｘは、第２加算器４９Ｂへ出力され、第２加算器４９ＢにおいてＡＤＡＳ制御トルクＴｅに加算され、これにより、第２付加後モータアシストトルクＴｆが生成される。

【0056】

フェイルセーフトルクリミット演算部５４は、所定のリミット処理条件に基づいて、±４．２Ｎｍの範囲で、付加トルクＴｘが加算された後の付加後モータアシストトルクＴｄ，Ｔｆをリミット処理し、モータアシストトルクＴｍを生成する。所定のリミット処理条件としては、例えばＥＰＳコントローラ３の温度が過度に高くなる等のＥＰＳコントローラ３のハードウェアの異常があることであり、このような場合には、リミットが絞られるようにリミット処理が実行される。モータアシストトルクＴｍは、電動モータ２（図１および図２参照）へ出力されるとともに、液圧異常判断部５０へフィードバックされる。

【0057】

また、液圧異常モードにおいて手動運転用付加トルク演算部５１やＡＤＡＳ制御用付加トルク演算部５３により付加トルク制御を実行しているときに、以下の第１の解除条件または第２の解除条件が８００ｍｓ以上継続した場合には、液圧異常モードを解除する。

【0058】

第１の解除条件は、ＡＨＰＳ（電動パワーステアリング）内部故障が検知されていることである。つまり、第１の解除条件は、例えば図示せぬ電流計や電圧計により電流や電圧の状態を監視することで、電動パワーステアリングの電動モータ２に電気系統等の故障が有る状態が検知されていることである。このように第１の解除条件が設定されるのは、電動モータ２が故障している場合には、そもそも電動モータ２のモータアシストトルクＴｍを増加させることができないからである。

【0059】

第２の解除条件は、エンジン回転数Ｎが４００ｒｐｍよりも大きく、かつ、車速Ｖが２０ｋｍ／ｈよりも大きく、かつ操舵角θｒの絶対値｜θｒ｜が３０度（ｄｅｇ）よりも大きく、かつ操舵トルクＴｒの絶対値｜Ｔｒ｜が５Ｎｍよりも小さく、かつ操舵トルクＴｒの符合と操舵角θｒの符合とが一致することである。このように第２の解除条件が設定されるのは、上記条件を満たすときには、エンジン回転数Ｎが高く、ポンプ装置１７が、液圧アシストトルクを付与するのに十分に作動しているので、付加トルク制御を実行しなくてもステアリング装置を稼動することができるからである。

【0060】

図５は、液圧異常判断部５０における液圧異常モードの開始手順を示すフローチャートである。

【0061】

まず、ステップＳ１において、液圧異常モード中であるか否かを判断する。液圧異常モード中である場合には、ステップＳ７へ移行して継続時間をクリアし、フローを終了する。また、液圧異常モード中でない場合には、ステップＳ２へ移行する。

【0062】

ステップＳ２では、周知のステイトマシンによって通常制御中であるか否かを判断する。通常制御中でない場合には、ステップＳ７へ移行して継続時間をクリアし、フローを終了する。また、通常制御中である場合には、ステップＳ３へ移行する。

【0063】

ステップＳ３では、液圧異常判断部５０により、第１の異常判断条件または第２の異常判断条件が成立するか否かを判断する。即ち、合計トルクＴｒ＋Ｔｍの絶対値｜Ｔｒ＋Ｔｍ｜が８Ｎｍよりも大きく、かつ操舵速度Ｖｒの絶対値｜Ｖｒ｜が９０ｄｅｇ／ｓよりも小さいことか、またはエンジン回転数Ｎが１００ｒｐｍよりも小さいことが成立するか否かを判断する。成立しない場合には、ステップＳ７へ移行して継続時間をクリアし、フローを終了する。また、成立する場合には、ステップＳ４へ移行する。

【0064】

ステップＳ４では、上記成立が継続している継続時間のカウントアップを開始し、ステップＳ５において、継続時間が１００ｍｓよりも小さい場合には、ステップＳ７へ移行して継続時間をクリアし、フローを終了する。また、継続時間が１００ｍｓ以上である場合には、ステップＳ６へ移行する。

【0065】

ステップＳ６では、液圧異常が有るものとして液圧異常モードをオンにし、手動運転用付加トルク演算部５１またはＡＤＡＳ制御用付加トルク演算部５３において、図４のマップを用いて付加トルクＴｘを演算する。

【0066】

図６は、液圧異常判断部５０における液圧異常モードの解除手順を示すフローチャートである。

【0067】

まず、ステップＳ１１において、液圧異常モード中であるか否かを判断する。液圧異常モード中でない場合には、ステップＳ１６へ移行して継続時間をクリアし、フローを終了する。また、液圧異常モード中である場合には、ステップＳ１２へ移行する。

【0068】

ステップＳ１２では、液圧異常モードの第１の解除条件または第２の解除条件が成立するか否かを判断する。つまり、ＡＨＰＳ内部故障が検知されているか、またはエンジン回転数Ｎが４００ｒｐｍよりも大きく、かつ、車速Ｖが２０ｋｍ／ｈよりも大きく、かつ操舵角θｒの絶対値｜θｒ｜が３０度よりも大きく、かつ操舵トルクＴｒの絶対値｜Ｔｒ｜が５Ｎｍよりも小さく、かつ操舵トルクＴｒの符合と操舵角θｒの符合とが一致するかを判断する。成立しない場合には、ステップＳ１６へ移行して継続時間をクリアし、フローを終了する。また、成立する場合には、ステップＳ１３へ移行する。

【0069】

ステップＳ１３では、上記成立が継続している継続時間のカウントアップを開始し、ステップＳ１４において、継続時間が８００ｍｓよりも小さい場合には、ステップＳ１６へ移行して継続時間をクリアし、フローを終了する。また、継続時間が８００ｍｓ以上である場合には、ステップＳ１５へ移行する。

【0070】

ステップＳ１５では、液圧異常が無いものとして液圧異常モードをオフにする。つまり、図４のマップを用いた付加トルクＴｘの演算を中止する。

【0071】

［第１の実施形態の効果］
第１の実施形態では、合計トルクＴｒ＋Ｔｍの絶対値｜Ｔｒ＋Ｔｍ｜が８Ｎｍよりも大きいときに液室Ｐ１，Ｐ２の液圧異常を判断することが可能な液圧異常判断部５０を有し、液圧異常判断部５０が液圧異常を判断したときに、付加トルクＴｘを取得して電動モータ２のモータアシストトルクＴｍが増加される。このため、手動運転時には、付加トルクＴｘが合計トルクＴｒ＋Ｔｍの絶対値｜Ｔｒ＋Ｔｍ｜に基づいて取得され、一方、自動運転時には、操舵トルクＴｒがゼロとなり、合計トルクＴｒ＋Ｔｍの絶対値｜Ｔｒ＋Ｔｍ｜がモータアシストトルクＴｍの値のみとなり、このモータアシストトルクＴｍに基づいて、付加トルクＴｘが取得される。従って、手動運転時および自動運転時の双方において、付加トルクＴｘによってモータアシストトルクＴｍを増加させ、液圧異常時に運転者による操舵を安定化させることができる。

【0072】

また、本実施形態では、合計トルクＴｒ＋Ｔｍの絶対値｜Ｔｒ＋Ｔｍ｜が８Ｎｍよりも大きく、かつ操舵速度Ｖｒの絶対値｜Ｖｒ｜が９０ｄｅｇ／ｓよりも小さいときに、液圧異常判断部５０により液圧異常を判断している。このように絶対値｜Ｔｒ＋Ｔｍ｜に加えて、操舵速度Ｖｒの絶対値｜Ｖｒ｜の条件を加えることで、液圧異常の判断を効率的に行うことができる。

【0073】

さらに、本実施形態では、ＥＰＳコントローラ３は、合計トルクＴｒ＋Ｔｍの絶対値｜Ｔｒ＋Ｔｍ｜が０Ｎｍから５Ｎｍ以下のときには、付加トルクＴｘを生じさせず、電動モータ２のモータアシストトルクＴｍを増加させない。

【0074】

ここで、手動運転モードにおいて、合計トルクＴｒ＋Ｔｍの絶対値｜Ｔｒ＋Ｔｍ｜が０Ｎｍから５Ｎｍ以下であるときに付加トルクＴｘを生じさせないようにしている理由は、人為的操舵の範囲が一般に０Ｎｍから５Ｎｍ以下であり、この範囲で付加トルクＴｘをあえて生じさせる必要がないからである。また、仮に合計トルクＴｒ＋Ｔｍの絶対値｜Ｔｒ＋Ｔｍ｜が０Ｎから５Ｎｍ以下であるときに液圧が十分にあるのに液圧異常が有ると誤って判断してしまったとしても、付加トルクＴｘを生じさせないことで、液圧および電動モータ２による過度のアシストトルクにより運転者に操舵の違和感を与えることを抑制することができる。

【0075】

また、自動運転モードにおいて、合計トルクＴｒ＋Ｔｍの絶対値｜Ｔｒ＋Ｔｍ｜が０Ｎｍから５Ｎｍ以下、つまりＡＤＡＳ制御トルクＴｅが０Ｎｍから５Ｎｍ以下（ＡＤＡＳ制御中は操舵トルクＴｒがゼロ）で付加トルクＴｘがゼロであるのは、そもそもＡＤＡＳ制御中にはこのような範囲では制御を行わないからである。

【0076】

［第２の実施形態］
第２の実施形態では、第１の実施形態とは異なり、液圧異常判断部５０は、操舵軸７の操舵速度Ｖｒの絶対値｜Ｖｒ｜が９０～３６０ｄｅｇ／ｓの間の任意の操舵速度よりも小さいときに液室Ｐ１，Ｐ２の液圧異常を判断する。

【0077】

一般に、液圧の正常時に運転者に必要とされる操舵トルクＴｒは５Ｎｍ以下であるが、正常時であっても、高速操舵（例えば約５００ｄｅｇ／ｓ以上）ではポンプ装置１７によって供給される作動液の量が不足し、操舵トルクＴｒが５Ｎｍを超過する状況（キャッチアップ）が存在する。仮に操舵トルクＴｒが８Ｎｍよりも高い場合には、液圧異常が有ると判断されているのか、または高速操舵により作動液の量が不足しているのかの見極めが困難となる。従って、本実施形態では、高速操舵による作動液の不足が想定される約５００ｄｅｇ／ｓよりも小さい３６０ｄｅｇ／ｓを上限として設け、高速操舵による作動液の不足に伴う誤検知を排除してある。

【0078】

なお、高速操舵時以外の場合には、液圧異常の判断の精度は、閾操舵トルクに依存するところが大きく、操舵速度Ｖｒの絶対値｜Ｖｒ｜にはほとんど依存していない。

【0079】

［第２の実施形態の効果］
第２の実施形態では、操舵軸７の操舵速度Ｖｒの絶対値｜Ｖｒ｜が９０～３６０ｄｅｇ／ｓの間の任意の操舵速度よりも小さいときに液室Ｐ１，Ｐ２の液圧異常を判断する。このため、高速操舵による作動液の不足に伴う誤検知を排除して液室Ｐ１，Ｐ２の液圧異常の判断のみを行えるので、液圧異常の判断の精度を向上させることができる。

【0080】

［第３の実施形態］
第３の実施形態では、第１の実施形態と異なり、液圧異常判断部５０は、合計トルクＴｒ＋Ｔｍの絶対値｜Ｔｒ＋Ｔｍ｜が７Ｎｍ～１２Ｎｍの間の任意のトルクよりも大きいときに液室Ｐ１，Ｐ２の液圧異常を判断する。これは、種々のステアリング装置において異常判断の基準が異なるため、各ステアリング装置の判断基準に柔軟に対応できるように閾トルクに幅を持たせているからである。

【0081】

［第３の実施形態の効果］
第３の実施形態の液圧異常判断部５０によっても、手動運転時および自動運転時の双方において、付加トルクＴｘによってモータアシストトルクＴｍを増加させ、液圧異常時に運転者による操舵を安定化させることができる。

【0082】

［第４の実施形態］
第４の実施形態では、第１の実施形態とは異なり、ＥＰＳコントローラ３は、合計トルクＴｒ＋Ｔｍの絶対値｜Ｔｒ＋Ｔｍ｜が４Ｎｍ～８Ｎｍの間の任意のトルク以下のときには、付加トルクＴｘを生成せず、電動モータ２のモータアシストトルクＴｍを増加させない。これは、種々のステアリング装置において付加トルクＴｘの発生を無効化するための基準が異なるため、各ステアリング装置の無効化基準に柔軟に対応できるように無効化基準に幅を持たせているからである。

【0083】

［第４の実施形態の効果］
第４の実施形態のＥＰＳコントローラ３においても、液圧が十分にあるのに液圧異常が有ると誤って判断してしまったとしても、付加トルクＴｘを生じさせないことで、液圧および電動モータ２による過度のアシストトルクにより運転者に操舵の違和感を与えることを抑制することができる。

【0084】

［第５の実施形態］
図７は、第５の実施形態のステアリング装置の斜視図である。図８は、第５の実施形態のステアリング装置の部分的な縦断面図である。

【0085】

第２の実施形態では、電動モータ２が、中空モータではなく、ウォームシャフト５９とウォームホイール６０とを噛み合わせてなるウォームギヤからなる減速機５５を介して、入力軸９の周囲に設けられた接続軸５６に接続されている。

【0086】

電動モータ２は、ＥＰＳコントローラ３と一体に構成されており、入力軸９等を収容する入力側ハウジング５７と一体に形成されたモータ用ハウジング５８内に収容されている。電動モータ２は、図示せぬモータシャフトを有しており、このモータシャフトの軸方向一端部が、ウォームシャフト５９に接続されている。ウォームシャフト５９の外周には、ウォーム５９ａが一体に形成されており、該ウォーム５９ａは、ウォームホイール６０の斜歯部６０ａと噛み合っている。ウォームホイール６０は、図示せぬキーを介した周知のキー接続によって接続軸５６の外周部に接続されている。接続軸５６は、軸方向一端面に凹部５６ａを有しており、該凹部５６ａ内には、入力軸９の軸方向他端側の一部の領域が嵌め込まれている。また、接続軸５６の軸方向他端部が、雄ねじ部５６ｂを有しており、該雄ねじ部５６ｂは、中間軸１０の軸方向一端面に設けられた開口凹部１０ａの雌ねじ部１０ｂにねじ込まれている。接続軸５６は、軸方向一端側の外周面に設けられた第３軸受Ｂ３と、軸方向他端側の外周面に設けられた第４軸受Ｂ４とによって回転可能に支持されている。

【0087】

トルクセンサ３２Ａは、第１トーションバー１２が環状のトルクセンサ３２Ａの内部を貫通した状態で、入力軸９の外周面に固定された接続軸５６の周囲に設けられている。トルクセンサ３２Ａは、永久磁石６２と、一対の第１、第２ヨーク６３，６４と、一対の第１、第２集磁リング６５，６６と、磁気センサ６７と、から主に構成されている。永久磁石６２、ヨーク６３，６４および集磁リング６５，６６は、いずれも操舵軸７の回転軸Ｚとほぼ同心円上となるように配置されている。

【0088】

永久磁石６２は、磁性材料によりほぼ円筒状に形成され、接続軸５６の一端部外周に取付固定された磁性部材である。永久磁石６２は、該永久磁石６２の周方向に沿ってＮ極とＳ極が交互に配置（着磁）されることで構成されている。

【0089】

一対のヨーク６３，６４は、いずれも軟磁性体によりほぼ円筒状に形成されている。このヨーク６３，６４は、それぞれ中間軸１０側となる一端側が周方向に沿って一列に整列し、永久磁石６２と径方向で対向するように設けられている。一方、他端側は、第１ヨーク６３が内周側に配置され、第２ヨーク６４が外周側に配置されることで、径方向に対向している。

【0090】

一対の集磁リング６５，６６は、両ヨーク６３，６４の他端側へと漏洩した永久磁石６２による磁束を所定の範囲に集約するほぼ円環状のリングであり、ヨーク６３，６４の他端側の径方向間に配置される。集磁リング６５は外周側に配置され、集磁リング６６は内周側に配置されており、両者は径方向に対向している。集磁リング６５，６６の径方向間には、ホール素子６８が配置されている。集磁リング６５の周方向の所定位置には、径方向内側へ押圧されてなる集磁部６５ａが設けられており、一方、集磁リング６６の周方向における集磁部６５ａと対向する位置には、径方向外部へ突出させてなる集磁部６６ａが設けられている。

【0091】

磁気センサ６７は、集磁部６５ａと集磁部６６ａとの間の径方向隙間に収容配置されたホール素子６８と、このホール素子６８をトルクセンサ３２Ａの上方に配置された制御基板６９に接続するための接続端子７０と、から構成されている。磁気センサ６７は、ホール素子６８によるホール効果を利用することでホール素子６８により集磁部６５ａ，６６ａの間を通過する磁束を検出し、この磁束に応じた信号を制御基板６９に出力する。これにより、制御基板６９における入力軸９と中間軸１０との間の相対回転角の演算や、該相対回転角に基づく操舵トルクの演算が行われる。

【0092】

［第５の実施形態の効果］
第５の実施形態では、電動モータ２が、中空モータではなく、減速機および接続軸５６を介して入力軸９に接続されている。

【0093】

このような電動モータ２を有したステアリング装置においても、手動運転時および自動運転時の双方において、付加トルクＴｘによってモータアシストトルクＴｍを増加させ、液圧異常時に運転者による操舵を安定化させることができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】