JP5271007B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両のステアリング系に電動機による操舵補助力を付与するようにした電動パワーステアリング装置に関する。

電動パワーステアリング装置は、電動機が操舵トルクの大きさに応じた補助トルクを発生し、この補助トルクをステアリング系に伝達して、運転者が操舵する操舵力を軽減するものである。

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、ラック軸にラックエンドが、ラック軸を収容するラックハウジング部にはハウジングエンドが設けられ、このラックエンドとハウジングエンドで構成するラックエンド機構によって、操向ハンドルを中立位置から左右にそれぞれ所定の角度まで操舵して、ステアリング用車輪の転舵角が最大転舵角（以下、ラックエンド角と称する）に達すると、左右一方側のラックエンド機構においてラックエンドとハウジングエンドが当接して、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て、ラックエンド角に到達すると、ステアリング用車輪を転舵できないので、運転者は更に大きな操舵トルクを入力する。この操舵トルクに応答して、電動機からステアリング系に大きな操舵補助力が与えられることにより、ステアリング系の一部を構成するラック＆ピニオンギアに大きな過負荷が加わって、大きな衝撃音を発生したり、破損や変形等を生じたりする可能性がある。そして、更に、電動機の慣性モーメントによる回転運動エネルギにより、電動機の回転がオーバーシュートすることでも、大きな過負荷が、ラック＆ピニオンギアに作用するので、ラック＆ピニオンギアに破損や変形等が生じる可能性がある。

このような問題を回避する装置として、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〕に記載の装置では、操向ハンドルの操舵角（操作量）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、ラックエンド機構に大きな過負荷が加わることを防止するようにしている。

しかしながら、〔特許文献１〕に記載の装置では、操向ハンドルがラックエンド角近傍で反対方向へ切り返された場合に、転舵角が所定角度以下になるまでの間、目標電流値に制限が加えられるため、操舵トルクに応じた十分な操舵補助力をステアリング系に与えることができず、操向ハンドルが重くなり、運転者が操作できる実質的なラックエンド角が小さくなり、機械的に設けられたラックエンド角まで操向ハンドルが切れなくなってしまう問題がある。

その対策として、〔特許文献２〕に記載の装置では、ラックエンド角付近の転舵角θ_１以上で、且つモータ回転速度ω_Ｍが設定値ω_１以上の場合に、操舵トルク値Ｔのゲインを下げるようになっている。
また、ラックエンド角付近の操舵角（操作量）以上で、且つ切増し時のみ電動機角速度フィードバックのゲインを上げるようにしている。
特公平６−４４１７号公報 特開２００６−２４８２５２号公報（段落［００３８］，［００４７］参照）

しかしながら、〔特許文献２〕の技術では、モータ回転速度ωの絶対値が設定値｜ω_１｜より小さいときや、速いモータ回転速度ωでラックエンドに突き当てると、電動機の慣性モーメントによる運動エネルギにより、電動機の回転がオーバーシュートし、ラック＆ピニオンギア等に大きな過負荷が発生するという問題は解消されない。そのため、ラックエンドとハウジングエンドが当接状態で更に切増し操作がされても、その過負荷によりステアリング系の機械的な健全性に問題を生じないように、ラック＆ピニオンギア（ラックギア、ピニオンギア）や、軸受けや、ハウジング等の強度を増す必要がある。
そこで、本発明は、前記問題を解決するため、ラック＆ピニオンギアに過負荷を作用させること無く（作用を抑制し）、ラックエンド付近でアシストを制限する電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、少なくとも、操作子からの入力により生じる操舵トルクに応じて、電動機が補助トルクを発生し、補助トルクを前記操舵トルクとともにラックエンドを有するステアリングギアボックスに伝達する電動パワーステアリング装置において、操舵トルクを検出するトルクセンサとステアリングギアボックスに補助トルクを伝達する補助トルク伝達機構との間に、操作子の動作終端を形成する回転終端機構を設け、回転終端機構により規制される最大転舵角は、ラックエンドにより規制される最大転舵角よりも小さく、前記電動機が発生する前記補助トルクはラック軸に伝達することを特徴とする。

請求項１に係る電動パワーステアリング装置によれば、操作子が動作終端に達したときには、回転終端機構が、動作終端において操作子によるそれ以上の回転操作を阻止するだけでなく、トルクセンサに対して補助トルク伝達機構（例えば、減速機構、さらに具体的には、ウォームホイールギア）の側に設けられ補助トルク伝達機構とともに回転するピニオン軸の回転を阻止する。ピニオン軸の回転が阻止できれば、ピニオン軸に設けられるピニオンギアとこのピニオンギアに噛み合うラックギアとを有するラック＆ピニオンギアに、補助トルクを伝達するピニオン軸（ウォームホイール）の回転にともなう過負荷を、作用させることはなくなる。そして、ピニオン軸の回転を阻止する際の転舵角が、ラックエンド角となって、ラックエンド付近でのアシストを制限することができる。
また、操作子さらには電動機の回転がオーバーシュートしても、回転終端機構は、ピニオン軸の回転を阻止することができるので、オーバーシュートによる回転は、ラック＆ピニオンギアに、伝達されず、過負荷を作用させることは無くなる（作用を抑制する）。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、回転終端機構は、減速機構を有し、動作終端によって規制される操作子の許容回転操作範囲を変更することを特徴とする。

請求項２に係る発明によれば、回転終端機構は減速機構により操作子の許容回転操作範囲を変更できるので、運転者に従来と同じ操向ハンドル（操作子）における左右の操舵角（操作量）範囲を与えることができる。

また、回転終端機構は、操作子の回転軸からの回転が伝達される、外歯ギアを有する内軸と、内軸の外歯ギアと噛み合う内歯ギアを有する、外周側に第１の突出部を設けたリングギアと、リングギアを囲む環状の固定部と、からなり、内軸の外歯ギアとリングギアの内歯ギアが減速機構を構成し、固定部の内周側には、第１の突出部に当接して第１の突出部の回動を規制する第２の突出部を設けたものとすることが望ましい。
この、回転終端機構では、内軸の外歯ギアとリングギアの内歯ギアにより、内軸の回転角度に対してリングギアの回転角度を低下できるので、運転者に従来と同じ操向ハンドル（操作子）における左右の操舵角（操作量）範囲を与えることができる。更に、リングギアを交換するだけでラックエンド角に対応する操向ハンドルの操作量を変更でき、さまざまな車種に対応できる。

また、回転終端機構は、減速機構としての遊星歯車減速機ユニットと、遊星歯車減速機ユニットの外輪ギアを固定する固定部と、からなり、遊星歯車減速機ユニットの遊星キャリアに第１の突出部を設け、遊星歯車減速機ユニットの太陽ギアに操作子の回転軸からの回転が伝達され、固定部又は外輪ギアには、第１の突出部に当接して第１の突出部の回動を規制する第２の突出部を設けたものとすることが好ましい。
この、回転終端機構では、遊星歯車減速機ユニットにより、太陽ギアの回転角度に対して遊星キャリアの回転角度を低下できるので、運転者に従来と同じ操向ハンドル（操作子）における左右の操舵角（操作量）範囲を与えることができる。更に、操作子の回転軸と同軸に配置でき、バランスの良い回転終端機構の搭載ができるとともに、第１の突出部と第２の突出部が当接したときに遊星歯車１個当たりに掛かる荷重が、遊星キャリアにより分担され、より大きな荷重に耐えることができる。従って、その分回転終端機構を小型化できる。

また、回転終端機構は、操作子の回転軸からの回転が伝達される、雄ネジを有するネジ部と、ネジ部に固定され、外周側に第１の突出部を設けた環状の第１のストッパと、ネジ部と噛み合う雌ネジを有して、第１のストッパの上方に配置され、その下面側に第１の突出部と当接する第２の突出部を設けた第２のストッパと、ネジ部と噛み合う雌ネジを有して、第１のストッパの下方に配置され、その上面側に第１の突出部に当接する第３の突出部を設けた第３のストッパと、第２及び第３のストッパの回転を阻止して、ネジ部の軸方向に沿って第２及び第３のストッパを移動させるガイド部材と、から構成され、ネジ部、第２のストッパ、第３のストッパ及びガイド部材が減速機構を構成したものとすることが望ましい。

この、回転終端機構では、ネジ部の回転が第２及び第３のストッパの上下移動に変換され、第１のストッパの第１の突出部が、第２のスットパの第２の突出部又は第３のスットパの第３の突出部と当接するまでのネジ部の回転角度が大きくなるので、運転者に従来と同じ操向ハンドル（操作子）における左右の操舵角（操作量）範囲を与えることができる。
更に、この回転終端機構では、操向ハンドルにおける左右の操舵角を大きく、例えば、２回転以上（７２０°以上）に設定することができ、自動車以外の車両にも適用することができるとともに、ギアを有しないので回転終端機構の外径を小さく構成でき、車両への搭載性を一層向上させることができる。
また、本発明は、
少なくとも、操作子からの入力により生じる操舵トルクに応じて、電動機が補助トルクを発生し、該補助トルクを前輪のステアリング系に伝達する電動パワーステアリング装置において、
前記操舵トルクを検出するトルクセンサと前記前輪のステアリング系に前記補助トルクを伝達する補助トルク伝達機構との間に、前記操作子の動作終端を形成する回転終端機構を設け、
前記回転終端機構は、
前記操作子の回転軸からの回転が伝達される、外歯ギアを有する内軸と、
前記内軸の外歯ギアと噛み合う内歯ギアを有する、外周側に第１の突出部を設けたリングギアと、
前記リングギアを囲む環状の固定部と、からなり、
前記内軸の外歯ギアと前記リングギアの内歯ギアが、減速機構を構成し、前記動作終端によって規制される前記操作子の許容回転操作範囲を変更し、
前記固定部の内周側には、前記第１の突出部に当接して前記第１の突出部の回動を規制する第２の突出部を設け、前記電動機が発生する前記補助トルクはラック軸に伝達することを特徴とする。
また、本発明は、
少なくとも、操作子からの入力により生じる操舵トルクに応じて、電動機が補助トルクを発生し、該補助トルクを前輪のステアリング系に伝達する電動パワーステアリング装置において、
前記操舵トルクを検出するトルクセンサと前記前輪のステアリング系に前記補助トルクを伝達する補助トルク伝達機構との間に、前記操作子の動作終端を形成する回転終端機構を設け、
前記回転終端機構は、
前記操作子の回転軸からの回転が伝達される、雄ネジを有するネジ部と、
前記ネジ部に固定され、外周側に第１の突出部を設けた環状の第１のストッパと、
前記ネジ部と噛み合う雌ネジを有して、前記第１のストッパの上方に配置され、その下面側に前記第１の突出部に当接する第２の突出部を設けた第２のストッパと、
前記ネジ部と噛み合う雌ネジを有して、前記第１のストッパの下方に配置され、その上面側に前記第１の突出部に当接する第３の突出部を設けた第３のストッパと、
前記第２及び第３のストッパの回転を阻止して、前記ネジ部の軸方向に沿って前記第２及び第３のストッパを移動させるガイド部材と、から構成され、
前記ネジ部、前記第２のストッパ、前記第３のストッパ及び前記ガイド部材が、減速機構を構成し、前記動作終端によって規制される前記操作子の許容回転操作範囲を変更し、前記電動機が発生する前記補助トルクはラック軸に伝達することを特徴とする。

本発明によれば、操作子が動作終端に達したときには、回転終端機構が動作終端において操作子によるそれ以上の操作を阻止するだけでなく、トルクセンサに対してウォームホイールギアの側に設けられウォームホイールギアとともに回転するピニオン軸の回転を阻止することができ、ラック＆ピニオンギアに過負荷が作用するのを抑制できる。そして、ラック＆ピニオンギア周辺のステアリング系の機械強度を不必要に増加させる必要は無くなり、軽量化できる。また、回転終端機構に電動機の補助トルクが作用しないので、減速機構（補助トルク伝達機構）とラック＆ピニオンギアとの間に回転終端機構を設けた場合と比べて回転終端機構の強度を小さくすることができ、回転終端機構さらには電動パワーステアリング装置を小型化することができる。

《第１の実施形態》
本発明の第１の実施形態を図１から図９を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成図である。
図２は、図１におけるステアリングギアボックスのトルクセンサ及びピニオンギア近傍の側面図である。
図１に示すように、電動パワーステアリング装置１００Ａは、操向ハンドル（操作子）３が設けられたハンドル軸３ａと、シャフト３ｃと、入力軸３ｄとが、２つの自在継ぎ手３ｂによって連結され、入力軸３ｄは、トーションバー１１１を介してピニオン軸７と接続し、又、ピニオン軸７の下端部に設けられたピニオンギア７ａは、車幅方向に往復運動可能なラック軸８のラックギア８ａに噛合し、ラック軸８の両端には、タイロッド９、９を介して左右の前輪１Ｌ、１Ｒが連結されている。

図２に示すように、ラック軸８は、ラックガイド３１によってラックギア８ａの反対側からピニオンギア７ａ側に押すように、且つ左右に摺動可能に支持され、更に圧縮ばね３３を介して調整ボルト３２にて付勢されることでラックギア８ａをピニオンギア７ａに押し付けるものである。３４は調整ボルト３２の緩み止めのロックナットである。

なお、図１に示すように、入力軸３ｄからトーションバー１１１を経たピニオン軸７はその上部、中間部、下部を軸受３ｅ、３ｆ、３ｇを介してステアリングギアボックス１０Ａに支持されている。
ラック軸８の両端にはラックエンド８ｂ，８ｂが設けられている。また、前記したステアリングギアボックス１０Ａのうち、ピニオンギア７ａ、ラック軸８、軸受３ｇを収容するラックハウジング部１１Ａの内部に、ラック軸８を軸方向自在に摺動させる滑り軸受１４を設け、更に左右端部にはハウジングエンド１１ａ，１１ａが設けられている。

しかし、これらのラックエンド８ｂ，８ｂ及びハウジングエンド１１ａ，１１ａは、従来のように最大転舵角（ラックエンド角）を規制するために設けるものでは無く、車両等の製造時等においてステアリングギアボックス１０Ａを単品で組み立てる際のラック軸８の移動のセンタを出すための位置決めのために用いられる。
従って、本実施形態においては、後記する回転終端機構６Ａが設定する左右一杯の操向ハンドル３の操作量（操舵角）において、最大転舵角（ラックエンド角）を規制しており、組み立て時の位置決めのためのラックエンド８ｂとラックハウジング１１ａとは、最大転舵角において当接しないように、余裕を取って設けてある。
以下に説明する本実施形態の回転終端機構６Ａ、後記する本実施形態の変形例の回転終端機構６Ｂ、６Ｂ’、６Ｃ、及び第２の実施形態の回転終端機構６の説明において、「ラックエンド角」とは、回転終端機構６Ａ、６Ｂ、６Ｂ’、６Ｃ、６、が規定する最大転舵角のことを言う。
前記の構成により、電動パワーステアリング装置１００Ａは、操向ハンドル３の操作時に車両の進行方向を変えることができる。なお、ラック軸８、ラックギア８ａ、タイロッド９、９は転舵機構を構成している。

また、電動パワーステアリング装置１００Ａは、操向ハンドル３による操舵力を軽減するための補助操舵力を供給する電動機４を備えており、この電動機４の出力軸に設けられたウォームギア５ａが、ピニオン軸７に設けられたウォームホイールギア５ｂに噛合している。
すなわち、ウォームギア５ａとウォームホイールギア５ｂとで減速機構（補助トルク伝達機構）５Ａが構成されている。また、電動機４の回転子と電動機４に連結されてているウォームギア５ａとウォームホイールギア５ｂとピニオン軸７とラック軸８とラックギア８ａとタイロッド９、９等により、ステアリング系が構成されている。

電動機４は、複数の界磁コイルを備えた固定子（図示せず）とこの固定子の内部で回動する回転子（図示せず）からなる３相ブラシレスモータであり、電力を機械的動力（Ｐ_Ｍ＝ω_ＭＴ_Ｍ）に変換するものである。
ここで、ω_Ｍは電動機４の角速度であり、Ｔ_Ｍは電動機４の発生トルクである。

ここで、操向ハンドル３に加えられる操舵トルクをＴｓ、減速機構を介して倍力された電動機４の発生トルクによりアシストするアシスト量をＡ_Ｈ、アシスト量Ａ_Ｈの係数を、例えば、車速ＶＳの関数として変化するｋ_Ａ（ＶＳ）とする。この場合、Ａ_Ｈ＝ｋ_Ａ（ＶＳ）×Ｔｓであるから、ピニオン軸７に掛かるピニオントルクＴｐは、次式（１）のように表される。
Ｔｐ＝Ｔｓ＋Ａ_Ｈ
＝Ｔｓ＋ｋ_Ａ（ＶＳ）×Ｔｓ ・・・・・・・（１）
これより、操舵トルクＴｓは、次式（２）のように表現される。
Ｔｓ＝Ｔｐ／（１＋ｋ_Ａ（ＶＳ）） ・・・・・・・（２）

したがって、操舵トルクＴｓは、ピニオントルクＴｐ（負荷）の１／｛１＋ｋ_Ａ（ＶＳ）｝倍に軽減される。例えば、車速ＶＳ＝０のときにｋ_Ａ（０）＝２ならば、操舵トルクＴｓは、ピニオントルクＴｐの１／３の軽さに制御され、車速ＶＳ＝１００ｋｍ／ｈのときに、ｋ_Ａ（１００）＝０ならば、操舵トルクＴｓは、ピニオントルクＴｐと等しくなり、マニュアルステアリングと同等のしっかりとした重さの操舵トルクの手応え感に制御される。すなわち、車速ＶＳに応じて操舵トルクＴｓを制御することにより、低速走行時には軽やかに、高速走行時にはしっかりとした安定な操舵トルクの手応え感が付与される。

また、電動パワーステアリング装置１００Ａは、電動機４を駆動する電動機駆動回路２３と、レゾルバ２５と、ピニオン軸７に加えられるピニオントルクＴｐを検出するトルクセンサ１１０と、トルクセンサ１１０の出力を増幅する差動増幅回路２１と、車両の速度（車速）を検出する車速センサＳ_Ｖと、トルクセンサ１１０に入力される操向ハンドル３の動きをラックエンドにおいて規制する回転終端機構６Ａ、電動機４の駆動を制御する操舵制御ＥＣＵ（Elctric Control Unit）２００を備えている。

電動機駆動回路２３は、例えば、３相のＦＥＴブリッジ回路のような複数のスイッチング素子を備え、操舵制御ＥＣＵ２００（図７参照）からのＤＵＴＹ（ＤＵＴＹ Ｕ、ＤＵＴＹ Ｖ、ＤＵＴＹ Ｗ）信号を用いて、矩形波電圧を生成し、電動機４を駆動するものである。
また、電動機駆動回路２３は図示しないホール素子を用いて３相の電動機電流Ｉ（ＩＵ、ＩＶ、ＩＷ）を検出する機能を備えている。

レゾルバ２５は、電動機４の電動機回転角θ_ｍを検出し、角度信号θを出力するものであり、例えば、磁気抵抗変化を検出するセンサを周方向に等間隔の複数の凹凸部を設けた磁性回転体に近接させたものがある。
車速センサＳ_Ｖは、車速を単位時間あたりのパルス数として検出するものであり、車速信号ＶＳを出力する。

（トルクセンサ）
次に図２から図４を参照しながらトルクセンサの構成について説明する。図３は図２におけるＡ−Ａ矢視断面図である。図４は操舵トルクが加わった状態における上部遊動部、下部遊動部及びスライダの変位を説明する図であり、（ａ）はニュートラル状態を示し、（ｂ）は左操舵トルクを掛けて入力軸３ｄに対してピニオン軸７がニュートラル状態から約３０°左回転している状態を示し、（ｃ）は右操舵トルクを掛けて入力軸３ｄに対してピニオン軸がニュートラル状態から約３０°右回転している状態を示す図である。
トルクセンサ１１０は、操向ハンドル３（図１参照）に加えられる操舵トルクＴｓの大きさと方向を検出するものであり、図２に示すように、ラックハウジング部１１Ａ部の上にフランジ接続されたリッド部１３Ａの中に、入力軸３ｄ、ピニオン軸７と一体に組み立てられて、軸受３ｅ，３ｆとともに収容されている。

図２に示すように、トルクセンサ１１０は、軸受３ｅ，３ｆと、入力軸３ｄとピニオン軸７との間に同軸に設けられた図示されない軸受により相対回転可能に支承されるとともに、入力軸３ｄとピニオン軸７がトーションバー１１１により接続されている。そして、トルクセンサ１１０は、トーションバー１１１でピニオン軸７と接続された入力軸３ｄの下端側の上部遊動部１１２と、ピニオン軸７の上端側の下部遊動部１１３と、上部遊動部１１２及び下部遊動部１１３のそれぞれの外周面に固定されたピン１１７Ａ，１１７Ａ，１１７Ｂ，１１７Ｂ（図３参照）と、スライダ１１５、と第１検出コイル１１４Ａ及び第２検出コイル１１４Ｂとを含んで構成されている。

図３に示すように、上部遊動部１１２は、対向する遊動片１１２ａ，１１２ａを有している。下部遊動部１１３は、中心部に中空部１１３ａを有する厚肉の筒状体の形状であり、筒状体の側面が、対向する側面において薄肉となるように形成された薄肉周面部１１３ｂ、１１３ｂと、薄肉でない残りの側面部分の突出周面部１１３ｃ，１１３ｃとを有している。

薄肉周面部１１３ｂの径方向外側に遊動片１１２ａを重ねるように、上部遊動部１１２と下部遊動部１１３が組み合わせられている。このとき薄肉周面部１１３ｂの外周面と遊動片１１２ａの内周面との間に間隙が形成され、所定の相対回転角度、例えば、−５°〜＋５°回動可能になっている。これ以上の相対回転に対しては、遊動片１１２ａの周方向端部と突出周面部１１３ｃの周方向端部とが当接してそれ以上トーションバー１１１が捩じれないようになっている。

なお、上部遊動部１１２の遊動片１１２ａの外周面の径と、下部遊動部１１３の突出周面部１１３ｃの外周面の径は同じである。上部遊動部１１２及び下部遊動部１１３の外周面に摺動可能に筒状体のスライダ１１５がかぶさる。スライダ１１５には、ピン１１７Ａ，１１７Ａが挿通する軸方向に縦長の長孔１１８Ａ、１１８Ａが対向して穿たれ、ピン１１７Ｂ，１１７Ｂが挿通する斜め長孔１１８Ｂ，１１８Ｂが対向して穿たれている。そして、ピン１１７Ａ，１１７Ａ，１１７Ｂ，１１７Ｂを、トーションバー１１１、上部遊動部１１２、下部遊動部１１３を組み合わせてから、長孔１１８Ａ，１１８Ａ及び斜め長孔１１８Ｂ，１１８Ｂそれぞれを通して上部遊動部１１２、下部遊動部１１３に設けられた図示しない前記ピン孔に圧入することで、トルクセンサ１１０は組み立てられている。

スライダ１１５は、磁性コア材でできている。スライダ１１５の外周面に対向するようにリッド部１３Ａの内周面に固定され、ヨーク材で囲まれた第１の検出コイル１１４Ａ、第２の検出コイル１１４Ｂが上下２段に配置されている。
ここで、ピン１１７Ａ，１１７Ａ，ピン１１７Ｂ，１１７Ｂ、長孔１１８Ａ，１１８Ａ、斜め長孔１１８Ｂ，１１８Ｂはカム機構を構成し、上部遊動部１１２と下部遊動部１１３とが捩じれると、図４に示すようにスライダ１１５は長孔１１８Ａと斜め長孔１１８Ｂに誘導されて軸方向上下に移動する。

このような磁性体コアでできたスライダ１１５の上下方向の変位が、第１検出コイル１１４Ａ、第２検出コイル１１４Ｂの周辺に磁束密度の変化を生じさせ、第１検出コイル１１４Ａと第２検出コイル１１４Ｂのインダクタンスは一方が大きくなり、他方が小さくなるようにそれぞれ変化し、第１検出コイル１１４Ａと第２検出コイル１１４Ｂは、それぞれ図５に示すようなトルク検出電圧ＶＴ１，ＶＴ２を出力する。
第１検出コイル１１４Ａ、第２検出コイル１１４Ｂからのトルク検出電圧ＶＴ１，ＶＴ２は、差動増幅回路２１（図２参照）で増幅され、トルク検出電圧（トルク信号）ＶＴ３を操舵制御ＥＣＵ２００（図１参照）に出力する。

（回転終端機構）
次に図６を参照しながらステアリング用車輪の転舵角が最大転舵角に達するラックエンド角において操向ハンドル３の動きを規制する回転終端機構６Ａについて説明する。図６は本実施形態における回転終端機構の模式的な平面断面図である。図６（ａ）は操向ハンドルが左右のラックエンド（ラックエンド角）に対してニュートラル位置に有る場合を示し、図６（ｂ）は、目一杯の左操舵状態（「左ラックエンド」の状態）を示し、図６（ｃ）は、目一杯の右操舵状態（「右ラックエンド」の状態）を示している。

図１に示すように、回転終端機構６Ａは入力軸３ｄの軸方向位置において、トルクセンサ１１０とウォームホイールギア５ｂとの間に設けられ、図６に示すように、ピニオン軸７の外周に固定された、径方向外方側に外周面の一部を突出させた突出部４１ａを有する略筒状体の回転ストッパ４１と、リッド部１３Ａの内周面に固定され、径方向内方側に内周面の一部を突出させた突出部４３ａを有する略筒状体の固定ストッパ４３とでストッパ４０を構成されている。回転ストッパ４１は、固定ストッパ４３の内周側で、操向ハンドル３の許容操作量範囲（許容回転操作範囲）として略１８０°左右に回動可能である。

図６（ａ）に示すように、操向ハンドル３がニュートラル位置の場合、突出部４３ａに対して突出部４１ａが１８０°反対方向に位置している。
ラック軸８が目一杯の左操舵により、「左ラックエンド」のラックエンド角の状態においては、図６（ｂ）に示すように突出部４３ａに突出部４１ａが周方向に逆時計回りに当接し、操向ハンドル３をこれ以上左に回すことができない。

逆にラック軸８が目一杯の右操舵により、「右ラックエンド」のラックエンド角の状態においては、図６（ｃ）に示すように、突出部４３ａに突出部４１ａが周方向に時計回りに当接し、操向ハンドル３をこれ以上右に回すことができない。

（操舵制御ＥＣＵ）
次に図７、図８を参照しながら操舵制御ＥＣＵについて説明する。図７は操舵制御ＥＣＵの機能ブロック図であり、図８（ａ）はベース信号演算部における入力であるトルク信号に対して出力するベース信号の関係を示すデータテーブルであり、図８（ｂ）はダンパ補償信号演算部における入力である電動機の回転速度に対して出力する補償信号の関係を示すデータテーブルである。
操舵制御ＥＣＵ２００は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備えるマイクロコンピュータ及びプログラムからなり、図７の機能ブロック図に記載される機能を実現する。
操舵制御ＥＣＵ２００は、ベース信号演算部２２０と、イナーシャ補償信号演算部２１０と、ダンパ補償信号演算部２２５と、Ｑ軸（トルク軸）ＰＩ制御部２４０と、Ｄ軸（磁極軸）ＰＩ制御部２４５と、２軸３相変換部２６０と、ＰＷＭ変換部２７０と、３相２軸変換部２６５と、電動機速度算出部２８０と、励磁電流生成部２８５とを備える。

３相２軸変換部２６５は、電動機駆動回路２３が検出する、電動機４の３相電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷを、電動機４の回転子の磁極軸であるＤ軸と、このＤ軸に対して電気的に９０度回転した軸であるＱ軸との２軸に変換するものであり、Ｑ軸電流ＩＱは電動機４の発生トルクＴ_Ｍに比例し、Ｄ軸電流ＩＤは励磁電流に比例する。電動機速度算出部２８０は、角度信号θを微分演算して角速度信号ω_Ｍを生成する。励磁電流生成部２８５は、電動機４の励磁電流「０」の目標信号を生成するが、必要に応じＤ軸電流とＱ軸電流とを略等しくすることにより、弱め界磁制御を行うことができる。

ベース信号演算部２２０は、トルク信号ＶＴ３と車速信号ＶＳとから出力トルクＴ_Ｍ’の目標信号ＩＭの基準となるベース信号Ｄ_Ｔを生成する。この信号生成は、予め実験測定等によって設定されたべーステーブル２２０ａをトルク信号ＶＴ３と車速信号ＶＳとで参照することによって行われ、図８の（ａ）にべーステーブル２２０ａに格納されているベース信号Ｄ_Ｔの関数を示す。ベース信号演算部２２０は、トルク信号ＶＴ３の値が小さいときはベース信号Ｄ_Ｔがゼロに設定される不感帯Ｎ１が設けられ、トルク信号ＶＴ３の値がこの不感帯Ｎ１よりも大きくなるとゲインＧ１で直線的に増加する特性を備えている。また、ベース信号演算部２２０は、所定のトルク値で出力はゲインＧ２で増加し、さらにトルク値が増加すると出力が飽和する特性を備えている。

また、一般に車両は、走行速度に応じて路面の負荷（路面反力）が異なるため、車速信号ＶＳによりゲインが調整される。車速ゼロの据え切り操作時が最も負荷が重く中低速では比較的負荷が軽くなる。このため、ベース信号演算部２２０は、車速ＶＳが大きく高速になるにしたがってゲイン（Ｇ１，Ｇ２）を低く、且つ、不感帯Ｎ１を大きく設定して、マニュアルステアリング領域を大きくとって路面情報を運転者に与える。すなわち、車速ＶＳの増大に応じてしっかりとした操舵トルクＴｓの手応え感が付与される。このとき、マニュアルステアリング領域においてもイナーシャ補償がなされることが必要である。

図７に戻り、ダンパ補償信号演算部２２５は、ステアリング系が備える粘性を補償するため、また車両が高速走行時に収斂性が低下する際にこれを補償するステアリングダンパ機能を有するために設けられるものであり、角速度信号ω_Ｍがダンパテーブル２２５ａを参照することによって行われる。図８の（ｂ）は、ダンパテーブル２２５ａの特性関数を示す図であり、電動機４の回転速度ω_Ｍが増加するほど補償値Ｉが直線的に増加し、所定速度で補償値が急激に増加する特性を備えている。
また、車速信号ＶＳの値が高いほど、ゲインを大きくして電動機４の回転速度、すなわち、操舵速度（操舵回転速度）に応じて電動機４の出力トルクＴ_Ｍ’を減衰させている。
言い換えれば、操向ハンドル３を切るときには、電動機４の電流を減じ、逆に戻すときには電動機４に大きな電流が供給される。例えば、操向ハンドル３の切り増し時に、回転速度が速くなると、電動機４の慣性によって直ぐには回転速度が低下しないので、この現象を回避するために、ダンパ補償信号演算部２２５は、電動機４の電流を増大させて供給し、操向ハンドル３の戻り時の回転速度を抑制制御している。

分かり易く言うと、切り増し時には、操向ハンドル３の回転速度が高くなるに従って、電動機４への電流を小さくして操向ハンドル３の操舵感を重くし、操向ハンドル３の戻し時には電動機４への電流を大きくして戻りづらくしている。このステアリングダンパ効果により、操向ハンドル３の収斂性を向上させ、車両特性を安定化させることができる。

再び図７に戻り、加算器２５１は、操向ハンドル３を切っているときは、ベース信号演算部２２０の出力信号Ｄ_Ｔからダンパ補償信号演算部２２５の出力信号を減算するものであり、逆に操向ハンドル３を戻すときにはダンパ補償信号演算部２２５の出力信号を加算する。加算器２５０は、加算器２５１の出力信号とイナーシャ補償信号演算部２１０の出力信号とを加算するものである。なお、ベース信号演算部２２０とダンパ補償信号演算部２２５と加算器２５１とで基本的なアシスト制御が行われる。

イナーシャ補償信号演算部２１０は、ステアリング系の慣性による影響を補償するものであり、トルク信号ＶＴ３がイナーシャテーブル２１０ａを参照することによって演算される。
また、イナーシャ補償信号演算部２１０は、電動機４の回転子の慣性による応答性の低下を補償している。言い換えれば、電動機４は正回転から逆回転に、又は、逆回転から正回転に回転方向を切り替える際、慣性によってその状態を持続させようとするので直ぐには回転方向が切り替わらない。そこで、イナーシャ補償信号演算部２１０は、電動機４の回転方向の切り替わりが操向ハンドル３の回転方向が切り替わるタイミングに一致するように制御している。このようにして、イナーシャ補償信号演算部２１０は、ステアリング系の慣性（や粘性）による操舵の応答遅れを改善してすっきりした操舵感を付与している。
また、ＦＦ（Front engine Front wheel drive）やＦＲ（Front engine Rear wheel drive）車、ＲＶ（Recreation Vehicle）やセダン等の車両特性や車速、路面等の車両状態によって異なる操舵特性に対して、実用上十分な特性が付与される。

加算器２５０の出力信号ＩＭは、電動機４のトルクを規定するＱ軸電流の目標信号であり、加算器２５２は出力信号ＩＭからＱ軸電流ＩＱを減算し、偏差信号ＩＥを生成する。Ｑ軸（トルク軸）ＰＩ制御部２４０は、偏差信号ＩＥが減少するように、Ｐ（比例）制御及びＩ（積分）制御を行う。加算器２５３は、励磁電流生成部２８５の出力信号からＤ軸電流ＩＤを減算するものである。Ｄ軸（磁極軸）ＰＩ制御部２４５は、加算器２５３の出力信号が減少するようにＰＩ帰還制御を行う。

２軸３相変換部２６０は、Ｑ軸（トルク軸）ＰＩ制御部２４０の出力信号ＶＱとＤ軸（磁極軸）ＰＩ制御部２４５の出力信号ＶＤとの２軸信号を３相信号ＵＵ，ＵＶ，ＵＷに変換する。ＰＷＭ変換部２７０は、３相信号ＵＵ，ＵＶ，ＵＷの大きさに比例したパルス幅のＯＮ／ＯＦＦ信号［ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号］であるＤＵＴＹ信号（ＤＵＴＹ Ｕ，ＤＵＴＹ Ｖ，ＤＵＴＹ Ｗ）を生成する。
なお、２軸３相変換部２６０、及び、ＰＷＭ変換部２７０は、電動機４の角度信号θが入力され、回転子の磁極位置に応じた信号が出力される。

（回転終端機構の作用、効果）
次に、図１、図６及び図９を参照しながら本実施形態における回転終端機構６Ａの作用、効果について説明する。
ラック軸８とラックハウジング部１１Ａとの位置関係が、図１において、仮に回転終端機構６Ａが無く、更にラックハウジング部１１Ａの右端のハウジングエンド１１ａとラック軸８のラックエンド８ｂとが係合接触、又は逆にラックハウジング部１１Ａの左端のハウジングエンド１１ａとラック軸８のラックエンド８ｂとが係合接触しているときに、更に右、又は左に操向ハンドル３を回動すると、従来の電動パワーステアリング装置では、前輪１Ｌ、１Ｒからの負荷よりも大きな負担がピニオン軸７からラック軸８に加えられる。
これには、次のような理由がある。

ラック軸８とラックハウジング部１１Ａとの位置関係が終端、つまり、左右いずれかに目一杯前輪１Ｌ，１Ｒを切った状態でない場合には、前輪１Ｌ，１Ｒからの負荷トルクをＴ_Ｌとすると、操舵トルクＴｓとアシスト量Ａ_ＨとピニオントルクＴｐとの間には、次式のような関係にある。
Ｔｓ＋Ａ_Ｈ＝Ｔｐ＝Ｔ_Ｌ ・・・・・（３）

ラックエンド８ｂとハウジングエンド１１ａが当接した瞬間を考える。ここで電動機４の回転角速度をω_Ｍ、回転慣性モーメントをＩ_Ｍとすると、電動機４には次式のように運動エネルギＥ_Ｍが蓄えられている。
ＥＭ＝（１／２）・ＩＭ・ω_Ｍ ^２ ・・・・・（４）
この運動エネルギがウォームギア５ａ、ウォームホイールギア５ｂ、ピニオンギア７ａ、ラックギア８ａ、軸受３ｅ、３ｆ、３ｇやラックエンド８ｂ、ハウジングエンド１１ａ等の弾性変形により吸収され、そのときの過負荷は、ラックエンド角に至っていない通常負荷の１．５倍程度に高くなる。

これら、アシスト量Ａ_Ｈと操舵トルクＴｓや過負荷により、電動機４、ウォームギア５ａ、ウォームホイールギア５ｂ、ピニオンギア７ａ、ラックギア８ａ、軸受３ｅ、３ｆ、３ｇやラックエンド８ｂ、ラックハウジング部１１Ａに通常の負荷の約１．５倍の負荷が掛かり、これらの構成部品の耐久性を確保するには、軸受のサイズを大きくしたり、ギアのモジュールを大きくしてサイズを大きくしたり、ラックハウジング部１１Ａの肉厚を厚くしたり、補強リブを設ける等、構成部品の重さが大きくなる問題があった。

しかし、本実施形態によれば、位置決め用のラックエンド８ｂとハウジングエンド１１ａが当接する前に、回転終端機構６Ａにおいてピニオン軸７がそれ以上切り増しできないように、既に突出部４１ａ，４３ａが当接しており、電動機４の慣性モーメント（運動エネルギ）による衝撃力は、回転終端機構６Ａの突出部４１ａ，４３ａの当接（突出部４１ａと突出部４３ａとの当接）によって吸収され、ピニオン軸７を介して、ピニオンギア７ａやラックギア８ａ、ラック軸８、ラックエンド８ｂ、ハウジングエンド１１ａに伝わることはない。しかも、回転終端機構６Ａは、減速機構（補助トルク伝達機構）５Ａのトルクセンサ側（上流側）に設けられているので、回転終端機構６Ａに電動機４の補助トルクが作用せず、減速機構（補助トルク伝達機構）５Ａのラック＆ピニオンギア側（下流側）に回転終端機構６Ａを設けた場合に比べて回転終端機構６Ａを、具体的には、ストッパ４０を小さくでき、ストッパ４０、回転終端機構６Ａさらには電動パワーステアリング装置１００Ａを小型化することができる。

次に、操向ハンドル３をラックエンド角まで大きく切る操作の場合の転舵角及びトルク信号ＶＴ３の挙動を図９を参照しながら説明する。
図９（ａ）は操向ハンドルの操作量の時間推移を示す図であり、図９（ｂ）は電動機の回転角（実線）と、前輪の転舵角（点線）の変化の時間推移を重ねて示す図であり、図９（ｃ）は前輪の転舵力（トルク）の変化の時間推移を示す図である。

図９（ａ）に示すように大きく操向ハンドル３を切って、左右の「ラックエンド」の状態まで操作すると、トーションバー１１１が捩じれるので、操向ハンドル３の操作量が、時間ｔ_１においてラックエンドに達しても増加し、ラックエンドを越えて収束する。収束するのは回転終端機構６Ａの突出部４１ａ，４３ａが当接しているからである。
そして図９（ｂ）に示すように、電動機４の回転角（実線）と、前輪の転舵角（点線）とは、時間ｔ_１までは、操向ハンドル３の操作量の大きな変化により増加を続けるが、時間ｔ_１において電動機４の回転角と前輪の転舵角とが、ラックエンド角に達するので、回転終端機構６Ａの突出部４１ａ，４３ａが当接する。このため、時間ｔ_１以降、電動機４の回転角と前輪の転舵角とは、オーバーシュート等の増加はせずに、時間ｔによらずラックエンド角で一定になる。

そして図９（ｃ）に示すように前輪ｌＬ，１Ｒの転舵力（トルク）は、時間ｔ_１までは上昇するが、時間ｔ_１以降は、回転終端機構６Ａの突出部４１ａ，４３ａが当接しているので、時間ｔ_１における転舵力（トルク）を越える転舵力（トルク）が生じることはなく、過負荷の発生を防止することができる。そして、電動機４の慣性モーメントの影響、例えば、衝撃力をラック＆ピニオンギアに与えない。

本実施形態によれば前記したように、操向ハンドル３のラックエンド角近傍における切り増し操作の際や、ラックエンド角までの大きな切り回し操作において、ピニオンギア７ａ、ラックギア８ａ、ラック軸８、ラックエンド８ｂ、ハウジングエンド１１ａ、ラックハウジング部１１Ａ、に生じる過負荷が回避できるので、実際にピニオンギア７ａ、ラックギア８ａに伝えられるピニオントルクＴｐはラックエンド角に至っていない通常時の際のピニオントルクＴｐと同程度以下に低減できる。
従って、ピニオンギア７ａ、ラックギア８ａ、軸受３ｅ、３ｆ、３ｇやラックエンド８ｂ、ラックハウジング部１１Ａ等の設計上想定すべき負荷（過負荷）を低減でき、従来これらの構成部品の耐久性を確保するために、軸受のサイズを大きくしたり、ギアのモジュールを大きくしてサイズを大きくしたり、ラックハウジング部１１Ａの肉厚を厚くしたり、補強リブを設ける等、構成部品の重さが大きくなる問題が解消され、構成部品を小型、軽量化でき、車両への搭載性、特に小型車両への搭載性が向上する。

《回転終端機構の変形例》
本発明における回転終端機構は前記実施形態におけるものに限定されるものではなく、例えば、以下のような種々の変形が可能である。
（第１の変形例）
次に回転終端機構の第１の変形例について図１０を参照しながら説明する。図１０は本変形例の回転終端機構の模式的な平面断面図である。（ａ）は操向ハンドルが左右に対してニュートラル位置に有る場合を示し、（ｂ）は、目一杯の左操舵状態（「左ラックエンド」の状態）を示し、（ｃ）は、目一杯の右操舵状態（「右ラックエンド」の状態）を示している。
る。
図１０に示すように回転終端機構６Ｂは、ピニオン軸７の回転終端機構６Ｂにおける部分名称である内軸５１と、その外側に配置された回転ストッパ５３と、更にその外側に配置された固定ストッパ５４から構成されている。

内軸５１には外歯ギア５１ａが設けられ、その外歯ギア５１ａと噛み合う内歯ギア５３ａを内周面に有する略筒状体の回転ストッパ（リングギア）５３が、内軸５１と偏心して設けられている。外歯ギア５１ａと内歯ギア５３ａの歯数は略１：３である。
回転ストッパ５３の外周面には径方向外方側に外周面の一部を突出させた突出部（第１の突出部）５３ｂが設けられている。また、リッド部１３Ａの内周面に固定され、径方向内方側に内周面の一部を突出させた突出部（第２の突出部）５４ａを有する、回転ストッパ５３と同軸の略筒状体の固定ストッパ５４が設けられ、回転ストッパ５３と固定ストッパ５４とでストッパ５０を構成されている。

外歯ギア５１ａと内歯ギア５３ａとは減速機構５５を構成しており、操向ハンドル３をニュートラル状態から左右にそれぞれ約５４０°回転すると、回転ストッパ５３が左右にそれぞれ略１８０°回動して、突出部５３ａが突出部５４ａに周方向から当接するようになっている。
なお、図示省略したが、回転ストッパ５３の上下端部の外周面は全周が円筒周面となっており、その部分と、固定ストッパ５４の上下端に設けた、内周面全周が円筒周面になっている径の小さい部分とで、滑り軸受けを構成し、それにによって回転ストッパ５３の回転が可能となっている。

図１０（ａ）に示すように、操向ハンドル３がニュートラル位置の場合、突出部５４ａに対して突出部５３ａが１８０°反対方向に位置している。
ラック軸８が目一杯の左操舵によりラックエンド８ｂとハウジングエンド１１ａが当接した「左ラックエンド」の状態においては、図１０（ｂ）に示すように、突出部５４ａに突出部５３ａが周方向に逆時計回りに当接し、操向ハンドル３をこれ以上左に回らない。逆にラック軸８が目一杯の右操舵によりラックエンド８ｂとハウジングエンド１１ａが当接した「右ラックエンド」の状態においては、図１０（ｃ）に示すように、突出部５４ａに突出部５３ａが周方向に時計回りに当接し、操向ハンドル３をこれ以上右に回らない。

本変形例の回転終端機構６Ｂによれば、第１の実施形態における回転終端機構６Ａよりも操向ハンドル３のラックエンド角までの許容操作量範囲（許容回転操作範囲）が左右に５４０°となるので、通常の車両における操向ハンドル３の操作量とすることができ、都合が良い。更に、回転ストッパ（リングギア）５３を歯数を変えたものに交換することにより、例えば、許容操作量範囲を４５０°や６００°の範囲に設定できる。つまり、ラックエンド角に対応する操向ハンドルの操作量を変更でき、さまざまな車種に対応できる。

本変形例においても、第１の実施形態と同様に、既にラック軸８がラックエンドの状態から運転者が更に操向ハンドル３を切り増し操作しても、回転終端機構６Ｂの突出部５３ｂ，５４ａが当接して、回転が阻止される。

従って、ピニオンギア７ａ、ラックギア８ａ、軸受３ｅ、３ｆ、３ｇやラックエンド８ｂ、ラックハウジング部１１Ａの設計上想定すべき負荷（過負荷）を低減でき、従来これらの構成部品の耐久性を確保するために、軸受のサイズを大きくしたり、ギアのモジュールを大きくしてサイズを大きくしたり、ラックハウジング部１１Ａの肉厚を厚くしたり、補強リブを設ける等、構成部品の重さが大きくなる問題が解消され、構成部品を小型、軽量化でき、車両への搭載性、特に小型車両への搭載性が向上する。

（第２の変形例）
なお、操向ハンドル３の左右略５４０°の操作量を回転ストッパ５３の左右略１８０°の回転角に減速する減速機構としては第１の変形例における外歯ギア５１ａと内歯ギア５３ａの組み合わせた減速機構５５に限定されるものではない。
次に、図１１を参照しながら第２の変形例の回転終端機構について説明する。図１１は遊星歯車減速ユニットを用いた第２の変形例の回転終端機構の模式的な斜視図である。
図１１に示すように太陽ギア５６、太陽ギア５６に噛み合い太陽ギア５６の周囲を公転する遊星ギア５７、遊星ギア５７に噛み合う内歯を有する外輪ギア５８、遊星ギア５７の軸を連結する遊星キャリア５７ａからなる遊星歯車減速機ユニット５９を用いても良い。

その場合、ピニオン軸７が太陽ギア５６を駆動する形となり、遊星キャリア５７ａが回転ストッパ５３に相当し、例えば、径方向外方側に突出する突出部（第１の突出部）５７ｂを有し、外輪ギア５８が固定ストッパ５４に相当しリッド部１３Ａに固定され、遊星ギア５７と干渉しないように、例えば、外輪ギア５８の端面縁部５８ａの外縁側を軸方向に突出させて突出部（第２の突出部）５８ｂを形成し、突出部５７ｂと係合するようにしている。太陽ギアの歯数ａと外輪ギアの歯数ｃを１：２に選べば、太陽ギア５６の回転角に対して遊星キャリア５７ａの回転角を１／３に減速でき、第１の実施形態の第１の変形例と同様に操向ハンドル３の許容操作量範囲（許容回転操作範囲）左右略５４０°に対し、遊星キャリア５７ａ（回転ストッパ５３）の回転角を左右略１８０°にすることができる。

なお、図１１に示した例では、遊星キャリア５７ａから径方向外方側に突出部５７ｂを設けたが、それに限定されることは無く、軸方向側（図１１では上方側）に突出させて突出部５７ｂを設け、外輪ギア５８の端面縁部５８ａから径方向内方側に突出させて突出部５８ｂを設けても良い。
また、突出部５８ｂを突出部５７ｂと係合するようにリッド部１３Ａの内周面から径方向内方側に突出させて設けても良い。
減速機構５５として遊星歯車減速機ユニットを用いることにより、回転終端機構６Ｂ’がリッド部１３Ａの中心軸と同軸にでき、回転終端機構６Ｂ’の径方向が小さくできる。更に、突出部５７ｂが突出部５８ｂに当接したときに突出部５７ｂに掛かる荷重は、遊星キャリア５７ａにより個々の遊星ギア５７において分担されるので、第２の変形例の回転終端機構６Ｂの場合よりも大きな荷重に耐えることができる。その分、回転終端機構６Ｂ’を小型化できる。

（第３の変形例）
次に回転終端機構の第３の変形例について図１２、図１３を参照しながら説明する。図１２は本変形例の回転終端機構の模式的な平面断面図である。図１２（ａ）は操向ハンドルが左右に対してニュートラル位置に有る場合を示し、図１２（ｂ）は、目一杯の左操舵状態（「左ラックエンド」の状態）を示し、図１２（ｃ）は、目一杯の右操舵状態（「右ラックエンド」の状態）を示している。図１３は第３の変形例の回転終端機構を構成する要素を個別に示した斜視図であり、図１３（ａ）は上ストッパの外形斜視図、図１３（ｂ）はネジ部に固定された回転ストッパの外形斜視図、図１３（ｃ）は下ストッパの外形斜視図、図１３（ｄ）はガイド部材の外形斜視図である。
図１３に示すように回転終端機構６Ｃは、ピニオン軸７の外周に雄ネジ６１ａが切られたネジ部６１と、ネジ部６１の軸方向中央に溶接固定された略筒状体の回転ストッパ（第１のストッパ）６２と、回転ストッパ６２の上下に配置された上ストッパ（第２のストッパ）６３、下ストッパ（第３のストッパ）６５、ガイド部材６７から構成されている。

回転ストッパ６２は、図１３（ｂ）に示すように略筒状体をしており、径方向外方側に外周面の一部を突出させた突出部（第１の突出部）６２ａを有している。
ちなみに、突出部６２ａの径方向最外方端はガイド部材６７の内周面の径より小さくできている。
上ストッパ６３、下ストッパ６５は、図１３（ａ），（ｃ）に示すように略筒状体をしており、内周側に雄ネジ６１ａと適合する雌ネジ６３ａを有し、１８０°対向して径方向外方側に外周面の一部を突出させたガイド片６３ｂと突出部（第２の突出部）６３ｃを有している。このガイド片６３ｂと突出部６３ｃは、ガイド部材６７の後記する軸方向に延びるガイド穴６７ｂと係合し、ネジ部６１の左右の回転により上ストッパ６３はガイド穴６７ｂに誘導されて軸方向上下に移動する。
ガイド片６３ｂは、上ストッパ６３の筒状の本体部と同じ軸方向厚さで面一であるが、突出部６３ｃは、図１３（ａ）に示すように軸方向下側に突出している。
下ストッパ６５は、ものとしては上ストッパ６３と同じものであり、ただ上下を逆にしただけであり、上ストッパ６３と同じ構成である。下ストッパ６５の突出部６５ｃが請求項に記載の第３の突出部に対応する。
回転ストッパ６２、上ストッパ６３及び下ストッパ６５でストッパ６０を構成する。

ガイド部材６７は、筒状体を軸方向に半分に分割した部材６７Ａ，６７Ｂを組み合わせたものであり、それぞれの部材６７Ａ，６７Ｂが外周面には軸方向に延びるセレーション６７ａと、周方向中央において軸方向に延びるガイド穴６７ｂとを有している。セレーション６７ａは、リッド部１３Ａの内周面に設けた図示しないセレーションと噛み合って、ガイド部材６７がリッド部１３Ａ内で周方向に動かないように固定するためのものである。

このようにガイド部材６７が分割構造にしてあるので、ネジ部６１の軸方向両側の外径を、上ストッパ６３及び下ストッパ６５の雌ネジ６３ａ，６５ｂの山の内径よりも小さくしておいて、ネジ部６１に上下方向から組み合わせ、その後にガイド片６３ｂ，６５ｂ及び突出部６３ｃ，６５ｃをそれぞれの部材６７Ａ，６７Ｂのガイド穴６７ｂに嵌めて、一体のガイド部材６７に組み立てることができる。その後、リッド部１３Ａの内周面にガイド部材６７を圧入して固定する。

雄ネジ６１ａ、雌ネジ６３ａ及び雌ネジ６５ａは減速機構を構成しており、操向ハンドル３をニュートラル状態から左右にそれぞれ約５４０°回転すると、回転ストッパ６２が左右にそれぞれ略５４０°回動し、上ストッパ６３及び下ストッパ６５がそれぞれ同一量だけ軸方向に移動し、例えば、左転舵のときは上方向に、右転舵のときは下方向に移動する。そして、回転ストッパ６２が左右にそれぞれ略５４０°回動したときに左転舵のときは突出部６２ａが突出部６５ｃと、右転舵のときは突出部６２ａが突出部６３ｃと周方向から当接するようになっている。
つまり、第１の実施形態の第１の変形例と同様に操向ハンドル３の許容操作量範囲（許容回転操作範囲）左右略５４０°を確保することができる。更に、回転終端機構６Ｃの外形を増大させること無く、例えば、許容操作量範囲を左右にそれぞれ２回転（７２０°）にも設定でき、自動車以外の車両にも適用できる。

図１２（ａ）では操向ハンドル３がニュートラル位置の場合、突出部６３ｃ、６５ｃに対して突出部６２ａが軸方向中央に位置していることを示している。図１２（ｂ）ではラック軸８が目一杯の左操舵によりラックエンド８ｂとハウジングエンド１１ａが当接した「左ラックエンド」の状態において、突出部６５ｃに突出部６２ａが周方向に上から見て逆時計回りに当接し、操向ハンドル３をこれ以上左に回らない。図１２（ｃ）では逆にラック軸８が目一杯の右操舵によりラックエンド８ｂとハウジングエンド１１ａが当接した「右ラックエンド」の状態において、突出部６３ｃに突出部６２ａが周方向に上から見て時計回りに当接し、操向ハンドル３をこれ以上右に回らない。

本変形例においても、第１の実施形態と同様に、既にラック軸８がラックエンドの状態から運転者が更に操向ハンドル３を切り増し操作しても、回転終端機構６Ｃに回転操作が阻止される。

その結果、第１の実施の形態と同様に、ピニオンギア７ａ、ラックギア８ａ、軸受３ｅ、３ｆ、３ｇやラックエンド８ｂ、ラックハウジング部１１Ａの設計上想定すべき負荷（過負荷）を低減でき、従来これらの構成部品の耐久性を確保するために、軸受のサイズを大きくしたり、ギアのモジュールを大きくしてサイズを大きくしたり、ラックハウジング部１１Ａの肉厚を厚くしたり、補強リブを設ける等、構成部品の重さが大きくなる問題が解消され、構成部品を小型、軽量化でき、車両への搭載性、特に小型車両への搭載性が向上する。

第１の実施形態における電動パワーステアリング装置１００Ａは、トルクセンサとして、トーションバー１１１の捩じれ角をスライダ１１５の上下変位量に変換して、その変位量を検出コイル１１４Ａ，１１４Ｂで検出してトルク信号ＶＴ３を出力するものであったがそれに限定されるものではない。

《第２の実施形態》
次に図１４を参照しながら本発明の第２の実施形態に係わる電動パワーステアリング装置について説明する。
図１４は本発明の第２の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成図である。本実施形態の電動パワーステアリング装置１００Ｃは、電動機４によりウォームギア５ａ、ウォームホイールギア５ｂを介してハンドル軸３ａをアシスト駆動するタイプである。
第１の実施形態とは、電動機４がピニオン軸７をウォームギア５ａ及びウォームホイールギア５ｂを介して駆動する代わりに、本実施形態においては、電動機４がウォームギア５ａとウォームホイールギア５ｂで構成された減速機構（補助トルク伝達機構）５Ａを介して、ハンドル軸３ａを駆動するところが異なっている。
また、第１の実施形態におけるトルクセンサ１１０の代わりに、本実施形態では磁歪膜を使用したトルクセンサ１２０としているところが異なる。

電動パワーステアリング装置１００Ｃは、図１５に示すように操向ハンドル３のハンドル軸３ａを収容するコラムハウジング１５と、ステアリングギアボックス１０Ｃのリッド部１３Ｃの上部に突き出ているピニオン軸７との間を、シャフト３ｃと２つの自在継ぎ手３ｂによって連結した構成である。

コラムハウジング１５は、その上端に設けたシール３ｈの下に軸受３ｅを配置して収容し、その下方にトルクセンサ１２０、回転終端機構６、軸受３ｉ、ウォームホイールギア５ｂ、軸受３ｊの順に配置して収容し、コラムハウジング１５の下端から下方に延びるハンドル軸３ａの下端である出力軸３ｋが自在継ぎ手３ｂに連結している。ピニオン軸７の下端部に設けられたピニオンギア７ａは、車幅方向に往復運動可能なラック軸８のラックギア８ａに噛合し、ラック軸８の両端には、タイロッド９、９を介して左右の前輪１Ｌ、１Ｒが連結されている。
第１の実施形態と同じ構成については同一符号を付し、重複する説明を省略する。
なお、減速機構（補助トルク伝達機構）５Ａの配置が第１の実施形態と異なるので、本実施形態のステアリングギアボックス１０Ｃのラックハウジング部１１Ｃ及びリッド部１３Ｃは、第１の実施形態と形状が異なるが機能は略同じである。ただし、リッド部１３Ｃには回転終端機構６は配置されておらず、第１の実施形態におけるような回転終端機構６の保持機能は不要である。

また、本実施形態におけるトルクセンサ１２０はコラムハウジング１５内に収容され、ハンドル軸３ａの外周面上に第１及び第２磁歪膜１２１Ａ，１２１Ｂを形成し、その第１及び第２磁歪膜１２１Ａ，１２１Ｂに微小の空隙を介して図示しない励磁コイル、第１及び第２検出コイル１２４Ａ，１２４Ｂを配置した。

トルクセンサ１２０は、特開２００６−３２２９５２号公報の図１、図２に記載されたものと同じ構成であり、ハンドル軸３ａの外周面に、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ系やＦｅ−Ｃｒ系等正の磁歪定数を示す磁歪材がメッキや蒸着等により、所定の膜厚、例えば、３０ミクロン以下で、周方向全周に亘って、所定の軸方向間隔を設けて軸方向に２ヶ所形成され、第１磁歪膜１２１Ａと第２磁歪膜１２１Ｂを構成している。しかも、それぞれ逆方向の磁気異方性が得られるように、入力軸３ｄに所定のトルクを印加した状態で高周波加熱により加熱し室温に戻し、トルクを取り去ることにより付与している。これにより、磁歪膜１２１Ａ，１２１Ｂに捩りトルクが印加されていない場合においても、常に引っ張り応力がかかっており、引っ張りの歪が加わっているため、逆磁歪特性でのヒステリシスが小さくなっている。また、前記第１の実施形態におけるトルクセンサ１１０と異なって、トーションバー１１１を有せずその捩じれが発生しないので、操向ハンドル３の操舵角と前輪１Ｌ，１Ｒの転舵角とが、捩じれ差が無く対応することになる。その結果、回転終端機構６の決める許容操作量範囲に対して対応する転舵角の範囲も実質的に広くなる。

そして、トルクセンサ１２０における図示しない励磁コイルが第１及び第２磁歪膜１２１Ａ，１２１Ｂに共通に微小の空隙を介して配置され、励磁コイルと周方向に９０°離れた周方向位置に微小の空隙を介して、第１磁歪膜１２１Ａに対しては第１検出コイル１２４Ａが、第２磁歪膜１２１Ｂに対しては第２検出コイル１２４Ｂが、配置されている。
トルクセンサ１２０において、ハンドル軸３ａにトルクが作用したとき、第１及び第２磁歪膜１２１Ａ，１２１Ｂにもトルクが作用し、このトルクに応じて第１及び第２磁歪膜１２１Ａ，１２１Ｂに逆磁歪効果が生じる。図示しない励磁電圧供給源から前記した励磁コイルに高周波の交流電圧（励磁電圧）を供給すると、第１及び第２磁歪膜１２１Ａ，１２１Ｂに掛かっているトルクにもとづく逆磁歪効果による磁界の変化を、第１及び第２検出コイル１２４Ａ，１２４Ｂによりインピーダンスあるいは誘導電圧の変化としてそれぞれ検出することができる。このとき、入力軸３ｄの捩りトルク以外にも常に引っ張り応力が第１及び第２磁歪膜１２１Ａ，１２１Ｂに印加された状態となっているため、ヒステリシスが小さい特性が得られ、このインピーダンスあるいは誘導電圧の変化からハンドル軸３ａに加えられたトルクを検出することができる。
第１及び第２検出コイル１２４Ａ、１２４Ｂそれぞれから出力される信号電圧ＶＴ１，ＶＴ２は差動増幅回路２１に入力され増幅されてトルク信号ＶＴ３として操舵制御ＥＣＵ２００に入力される。

本実施形態においても、回転終端装置６がハンドル軸３ａの軸方向位置において、トルクセンサ１２０とウォームホイールギア５ｂ（減速機構（補助トルク伝達機構）５Ａ）との間に配置される。
なお、図１４において回転終端機構６は、前記した回転終端機構６Ａ，６Ｂ，６Ｃを代表して表示したものであり、いずれの回転終端機構６Ａ，６Ｂ，６Ｃを組み合わせても良い。

本実施形態によれば、第１の実施形態及びその変形例と同様に、既にラック軸８がラックエンドの状態から運転者が更に操向ハンドル３を切り増し操作しても、回転終端機構６に回転操作が阻止される。
また、操向ハンドル３の手元に回転終端機構６が設けられるので、操向ハンドル３のハンドル軸３ａのセンタと回転終端機構６のセンタ合わせの調整をし易い。

従って、ピニオンギア７ａ、ラックギア８ａ、軸受３ｅ、３ｆ、３ｇやラックエンド８ｂ、ラックハウジング部１１Ａの設計上想定すべき負荷（過負荷）を低減でき、従来これらの構成部品の耐久性を確保するために、軸受のサイズを大きくしたり、ギアのモジュールを大きくしてサイズを大きくしたり、ラックハウジング部１１Ａの肉厚を厚くしたり、補強リブを設ける等、構成部品の重さが大きくなる問題が解消され、構成部品を小型、軽量化でき、車両への搭載性、特に小型車両への搭載性が向上する。

本発明の第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成図である。 図１におけるステアリングギアボックスのトルクセンサ及びピニオンギア近傍の側面図である。 トルクセンサの詳細な構成図であり、図２におけるＡ−Ａ矢視断面図である。 操舵トルクが加わった状態における上部遊動部、下部遊動部及びスライダの変位を説明する図であり、（ａ）はニュートラル状態を示し、（ｂ）は左操舵トルクが掛かっている状態を示し、（ｃ）は右操舵トルクが掛かっている状態を示す図である。 トルクセンサからの電圧出力信号ＶＴ１，ＶＴ２と、差動増幅回路で増幅されたトルク検出電圧（トルク信号）ＶＴ３を説明する図である。 本実施形態における回転終端機構の模式的な平面断面図であり、（ａ）は操向ハンドルが左右に対してニュートラル位置に有る場合を示す図であり、（ｂ）は、目一杯の左操舵状態（「左ラックエンド」の状態）を示す図であり、（ｃ）は、目一杯の右操舵状態（「右ラックエンド」の状態）を示す図である。 操舵制御ＥＣＵの機能ブロック図である。 （ａ）はベース信号演算部における入力であるトルク信号に対して出力するベース信号の関係を示すデータテーブルであり、（ｂ）はダンパ補償信号演算部における入力である電動機の回転速度に対して出力する補償信号の関係を示すデータテーブルである。 （ａ）は操向ハンドルの操作量の時間推移を示す図であり、（ｂ）は電動機の回転角と、前輪の転舵角の変化の時間推移を重ねて示す図であり、（ｃ）は前輪の転舵力（トルク）の変化の時間推移を示す図である。 第１の変形例の回転終端機構の模式的な平面断面図であり、（ａ）は操向ハンドルが左右に対してニュートラル位置に有る場合を示鈴であり、（ｂ）は、目一杯の左操舵状態（「左ラックエンド」の状態）を示す図であり、（ｃ）は、目一杯の右操舵状態（「右ラックエンド」の状態）を示す図である。 遊星歯車減速ユニットを用いた第２の変形例の回転終端機構の模式的な斜視図である。 第３の変形例の回転終端機構の模式的な平面断面図であり、（ａ）は操向ハンドルが左右に対してニュートラル位置に有る場合を示鈴であり、（ｂ）は、目一杯の左操舵状態（「左ラックエンド」の状態）を示鈴であり、（ｃ）は、目一杯の右操舵状態（「右ラックエンド」の状態）を示す図である。 第３の変形例の回転終端機構を構成する要素を個別に示した斜視図であり、（ａ）は上ストッパの外形斜視図、（ｂ）はネジ部に固定された回転ストッパの外形斜視図、（ｃ）は下ストッパの外形斜視図、（ｄ）はガイド部材の外形斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成図である。

符号の説明

１Ｌ、１Ｒ 前輪
３ 操向ハンドル（操作子）
３ａ ハンドル軸
３ｄ 入力軸
４ 電動機
５Ａ、５Ｂ 減速機構
５ａ ウォームギア
５ｂ ウォームホイールギア
６Ａ，６Ｂ，６Ｂ’，６Ｃ 回転終端機構
７ ピニオン軸
７ａ ピニオンギア
８ ラック軸
８ａ ラックギア
８ｂ ラックエンド
９ タイロッド
１０Ａ、１０Ｂ，１０Ｃ ステアリングギアボックス
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ ラックハウジング部
１１ａ ハウジングエンド
１３Ａ、１３Ｂ，１３Ｃ リッド部
２１ 差動増幅回路
２３ 電動機駆動回路
４０ ストッパ
４１ 回転ストッパ
４１ａ，４３ａ 突出部
４３ 固定ストッパ
５１ 内軸（入力軸）
５１ａ 外歯ギア
５３ 回転ストッパ（リングギア）
５３ａ 内歯ギア
５３ｂ 突出部（第１の突出部）
５４ 固定ストッパ
５４ａ 突出部（第２の突出部）
５５ 減速機構
５６ 太陽ギア
５７ 遊星ギア
５７ａ 遊星キャリア
５７ｂ 突出部（第１の突出部）
５８ 外輪ギア
５８ｂ 突出部（第２の突出部）
５９ 遊星歯車減速機ユニット（減速機構）
６１ ネジ部
６２ 回転ストッパ（第１のストッパ）
６２ａ 突出部（第１の突出部）
６３ 上ストッパ（第２のストッパ）
６３ｃ 突出部（第２の突出部）
６５ 下ストッパ（第３のストッパ）
６５ｃ 突出部（第３の突出部）
１００Ａ，１００Ｃ 電動パワーステアリング装置
１１０，１２０ トルクセンサ
１１１ トーションバー
２００ 操舵制御ＥＣＵ

Claims (8)

1. 少なくとも、操作子からの入力により生じる操舵トルクに応じて、電動機が補助トルクを発生し、該補助トルクを前記操舵トルクとともにラックエンドを有するステアリングギアボックスに伝達する電動パワーステアリング装置において、
   前記操舵トルクを検出するトルクセンサと前記ステアリングギアボックスに前記補助トルクを伝達する補助トルク伝達機構との間に、前記操作子の動作終端を形成する回転終端機構を設け、
   前記回転終端機構により規制される最大転舵角は、前記ラックエンドにより規制される最大転舵角よりも小さく、前記電動機が発生する前記補助トルクはラック軸に伝達することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記回転終端機構は、減速機構を有し、前記動作終端によって規制される前記操作子の許容回転操作範囲を変更することを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記回転終端機構は、
   前記操作子の回転軸からの回転が伝達される、外歯ギアを有する内軸と、
   前記内軸の外歯ギアと噛み合う内歯ギアを有する、外周側に第１の突出部を設けたリングギアと、
   前記リングギアを囲む環状の固定部と、
   からなり、
   前記内軸の外歯ギアと前記リングギアの内歯ギアが前記減速機構を構成し、
   前記固定部の内周側には、前記第１の突出部に当接して前記第１の突出部の回動を規制する第２の突出部を設けたことを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記回転終端機構は、
   前記減速機構としての遊星歯車減速機ユニットと、
   前記遊星歯車減速機ユニットの外輪ギアを固定する固定部と、からなり、
   前記遊星歯車減速機ユニットの遊星キャリアに前記第１の突出部を設け、
   前記遊星歯車減速機ユニットの太陽ギアに前記操作子の回転軸からの回転が伝達され、
   前記固定部又は前記外輪ギアには、前記第１の突出部に当接して前記第１の突出部の回動を規制する第２の突出部を設けたことを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記回転終端機構は、
   前記操作子の回転軸からの回転が伝達される、雄ネジを有するネジ部と、
   前記ネジ部に固定され、外周側に第１の突出部を設けた環状の第１のストッパと、
   前記ネジ部と噛み合う雌ネジを有して、前記第１のストッパの上方に配置され、その下面側に前記第１の突出部に当接する第２の突出部を設けた第２のストッパと、
   前記ネジ部と噛み合う雌ネジを有して、前記第１のストッパの下方に配置され、その上面側に前記第１の突出部に当接する第３の突出部を設けた第３のストッパと、
   前記第２及び第３のストッパの回転を阻止して、前記ネジ部の軸方向に沿って前記第２及び第３のストッパを移動させるガイド部材と、
   から構成され、
   前記ネジ部、前記第２のストッパ、前記第３のストッパ及び前記ガイド部材が前記減速機構を構成することを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
6. 少なくとも、操作子からの入力により生じる操舵トルクに応じて、電動機が補助トルクを発生し、該補助トルクを前輪のステアリング系に伝達する電動パワーステアリング装置において、
   前記操舵トルクを検出するトルクセンサと前記前輪のステアリング系に前記補助トルクを伝達する補助トルク伝達機構との間に、前記操作子の動作終端を形成する回転終端機構を設け、
   前記回転終端機構は、
   前記操作子の回転軸からの回転が伝達される、外歯ギアを有する内軸と、
   前記内軸の外歯ギアと噛み合う内歯ギアを有する、外周側に第１の突出部を設けたリングギアと、
   前記リングギアを囲む環状の固定部と、
   からなり、
   前記内軸の外歯ギアと前記リングギアの内歯ギアが、減速機構を構成し、前記動作終端によって規制される前記操作子の許容回転操作範囲を変更し、
   前記固定部の内周側には、前記第１の突出部に当接して前記第１の突出部の回動を規制する第２の突出部を設け、前記電動機が発生する前記補助トルクはラック軸に伝達することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
7. 少なくとも、操作子からの入力により生じる操舵トルクに応じて、電動機が補助トルクを発生し、該補助トルクを前輪のステアリング系に伝達する電動パワーステアリング装置において、
   前記操舵トルクを検出するトルクセンサと前記前輪のステアリング系に前記補助トルクを伝達する補助トルク伝達機構との間に、前記操作子の動作終端を形成する回転終端機構を設け、
   前記回転終端機構は、
   前記操作子の回転軸からの回転が伝達される、雄ネジを有するネジ部と、
   前記ネジ部に固定され、外周側に第１の突出部を設けた環状の第１のストッパと、
   前記ネジ部と噛み合う雌ネジを有して、前記第１のストッパの上方に配置され、その下面側に前記第１の突出部に当接する第２の突出部を設けた第２のストッパと、
   前記ネジ部と噛み合う雌ネジを有して、前記第１のストッパの下方に配置され、その上面側に前記第１の突出部に当接する第３の突出部を設けた第３のストッパと、
   前記第２及び第３のストッパの回転を阻止して、前記ネジ部の軸方向に沿って前記第２及び第３のストッパを移動させるガイド部材と、
   から構成され、
   前記ネジ部、前記第２のストッパ、前記第３のストッパ及び前記ガイド部材が、減速機構を構成し、前記動作終端によって規制される前記操作子の許容回転操作範囲を変更し、前記電動機が発生する前記補助トルクはラック軸に伝達することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
8. 前記トルクセンサは、磁歪式トルクセンサであることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置。

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