JP2007302042A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動パワーステアリング装置において、操舵操作の全範囲で操舵角を高い分解能で検出しつつ当該操舵角検出のためのコストを十分に低減する。
【解決手段】減速ギヤ７を介してステアリングシャフト１０２に結合するブラシレスモータ６のロータの回転角を検出する高分解能のモータ角センサ１２が設けられていると共に、操舵操作の全範囲において操舵角に相当する量を検出する操舵全域センサとしてラック軸の変位量を検出する低分解能のラック変位センサ２１が設けられている。ＥＣＵ５内のモータ制御部は、モータ角センサ１２からのモータ角信号Ｓｒとラック変位センサ２１からの全域操舵量信号Ｓ２とに基づき、操舵操作の全範囲において、ハンドル１００の操作量に相当する操舵角θを求める。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動モータによって車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置に関するものであり、更に詳しくは、ステアリング機構における操舵角の検出に関する。

従来から、運転者がハンドル（ステアリングホイール）に加える操舵トルクに応じて電動モータを駆動することによりステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置が用いられている。この電動パワーステアリング装置では、電動モータに供給すべき電流の目標値（以下「電流目標値」という）は、操舵操作のためにハンドルに加えられる操舵トルクに基づき決定されるが、この電流目標値の決定には、ハンドルの回転量を示す操舵角も考慮される。

車両の操舵操作においてハンドルは１回転以上回転し得るので、操舵操作の全範囲に対応する操舵角を検出するには、ハンドルの回転量すなわちステアリングシャフトの回転量として３６０度以上の角度を検出できる必要がある。このため、従来の舵角センサは、例えば、ステアリングシャフトの回転量を３６０度の範囲内で高精度に検出する第１のセンサ（以下「１回転型舵角センサ」という）と、ステアリングシャフトにギヤを介して連結することで操舵の右端から左端まで操作量を検出可能な第２のセンサとを一体化した構成となっていた。
特開２００３−３０７４１８号公報 特開２００３−１１８５９９号公報 特開平１１−４３０５８号公報

上記のような構成から従来の操舵角センサは高価なものであり、電動パワーステアリング装置のコスト低減を妨げる要因の一つとなっている。一方、コストを低減すべく分解能の低い操舵角センサを使用した場合には、適切な電流目標値を正確に設定できないことから良好な操舵フィーリングが得られない等の問題が生じる。

これに対し、特開２００３−３０７４１８号公報（特許文献１）には、１回転型の舵角センサとタイロッド角センサとを備え、タイロッド角センサによってステアリングシャフトの回転方向及び回転数を判定し、この判定結果に基づき舵角センサからの信号により、ステアリングシャフトの中立位置からの絶対舵角（操舵操作の全範囲に対応する操舵角）を特定するようにした舵角検出装置が開示されている。また、特開２００３−１１８５９９号公報（特許文献２）には、１以上の減速比の減速機構を介してステアリングシャフトに結合された電動モータのロータの回転角を検出するモータ角センサと、ステアリングシャフトの回転角を所定の分解能で検出するシャフト角センサとを備え、モータ角センサおよびシャフト角センサの出力信号に基づいて上記所定分解能よりも高い分解能でステアリングシャフトの回転角を検出するようにした電動パワーステアリング装置が開示されている。

しかし、特許文献１に開示された舵角検出装置では、高分解能の１回転型舵角センサを必要とするので、コスト低減はそれによって制限される。特許文献２に開示された電動パワーステアリング装置で使用されるシャフト角センサは、特許文献１における舵角センサに比べ分解能が低くてもよい。しかし、操舵操作の全範囲において操舵角を検出するには、その全範囲に対応するシャフト角を検出できる必要があるので、そのための構成（例えば減速ギヤを介してシャフト角センサをステアリングシャフトに連結する構成等）によってコスト低減が制限される。

そこで本発明は、操舵操作の全範囲において操舵角を高い分解能で検出しつつ当該操舵角検出のためのコストを十分に低減でき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。

第１の発明は、車両の操舵操作に応じて電動モータを駆動することにより、当該車両における所定車輪の転舵角を変化させるためのステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
前記操舵操作によって回転するステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトの回転に応じてラックピニオン機構により軸方向に移動するラック軸と、
前記操舵操作に応じて前記所定車輪の転舵角が変化するように前記ラック軸を前記所定車輪に連結する連結部材と、
前記電動モータのロータの回転角を検出し当該回転角を示す第１の検出信号を出力する第１の検出手段と、
前記操舵操作による前記ラック軸または前記連結部材の変位量または回転量を検出し、当該変位量または回転量を示す第２の検出信号を出力する第２の検出手段と、
前記第１および第２の検出信号に基づき、前記ステアリングシャフトの中立位置からの回転量に相当する操舵角を求める操舵角決定手段と、
前記操舵角に基づき前記操舵操作に応じて前記電動モータを駆動する駆動制御手段とを備えることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、
前記電動モータはブラシレスモータであり、
前記駆動制御手段は、前記第１の検出信号が示す回転角および前記操舵角決定手段により求められた操舵角に基づき前記操舵操作に応じて前記電動モータを駆動することを特徴とする。

第３の発明は、第１の発明において、
前記第２の検出手段は、前記連結部材を構成するナックルの回転量を検出し当該回転量を示す信号を前記第２の検出信号として出力することを特徴とする。

上記第１の発明によれば、第１の検出信号はモータ角の検出範囲に対応する操舵角の範囲において操舵角を示し、第２の検出信号は操舵操作の全範囲において操舵角を示すことになるので、第１および第２の検出信号に基づき、操舵操作の全範囲において第１の検出手段の分解能で操舵角が得られる。したがって、高分解能でモータ角を検出する第１の検出手段と低コストで操舵操作の全範囲において操舵角に対応する変位量または回転量を検出する第２の検出手段とを組み合わせることにより、操舵操作の全範囲において高分解能かつ低コストで操舵角を求めることができる。

上記第２の発明によれば、ステアリング機構に操舵補助力を与える電動モータとしてブラシレスモータが使用され、そのブラシレスモータの駆動制御のためにモータ角を検出するモータ角センサが設けられているので、このモータ角センサを操舵角を求めるための第１の検出手段として利用することができる。したがって、操舵角を求めるために第１の検出手段を別途設ける必要はない。

上記第３の発明によれば、第２の検出手段は、操舵操作に基づくナックルの回転量を検出するので、簡単な構成で操舵操作の全範囲において操舵角に対応する回転量を検出することができる。したがって、第２の検出手段を低コストで実現することができる。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
＜１．全体構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を、それに関連する車両構成と共に示す概略図である。この電動パワーステアリング装置は、操舵のための操作手段としてのハンドル（ステアリング）１００に一端が固着されるステアリングシャフト１０２と、そのステアリングシャフト１０２の他端に連結されたラックピニオン機構１０４と、ハンドル１００の操作によってステアリングシャフト１０２に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ３と、当該車両の走行速度Ｖを検出する車速センサ４と、ハンドル操作における運転者の負荷を軽減するための操舵補助力を発生する３相のブラシレスモータ６と、そのモータ６のロータの回転角（以下「モータ角」という）を検出するレゾルバ等からなるモータ角センサ１２と、ハンドル１００による操作量に対応する所定部材の変位量または回転量をハンドル１００による操舵操作の全範囲に亘って検出する操舵全域センサ２と、モータ６の発生する操舵補助力をステアリングシャフト１０２に伝達する減速ギヤ７と、車載バッテリ８から電源の供給を受けて、トルクセンサ３、車速センサ４、モータ角センサ１２および操舵全域センサ２からの出力信号に基づきモータ６の駆動を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）５とを備えている。なお本実施形態では、後述のように、操舵全域センサ２として、ラック軸の変位量を検出するラック変位センサ２１またはナックルの回転量を検出するナックル回転センサ２２のいずれかが使用される。

このような電動パワーステアリング装置を搭載した車両において運転者がハンドル１００を操作すると、トルクセンサ３は、その操作による操舵トルクを検出し、操舵トルクを示す操舵トルク信号Ｔｓを出力する。一方、車速センサ４は、車両の走行速度である車速を検出し、車速を示す車速信号Ｖｓを出力する。また、モータ角センサ１２は、モータ６のロータの回転角を示すモータ角信号Ｓｒを出力し、操舵全域センサ２は、ハンドル操舵の全範囲に対応するラック軸の変位量またはナックルの回転量を示す信号を全域操舵量信号Ｓ２として出力する。制御装置としてのＥＣＵ５は、それらの操舵トルク信号Ｔｓ、車速信号Ｖｓ、モータ角信号Ｓｒ、および全域操舵量信号Ｓ２に基づいて、モータ６を駆動する。これによりモータ６は操舵補助力を発生し、この操舵補助力が減速ギヤ７を介してステアリングシャフト１０２に加えられることにより、操舵操作における運転者の負荷が軽減される。すなわち、ハンドル操作によって加えられる操舵トルクと、モータ６の発生する操舵補助力によるトルクとの和が出力トルクとして、ステアリングシャフト１０２を介してラックピニオン機構１０４に与えられる。これによりピニオン軸が回転すると、その回転がラックピニオン機構１０４によってラック軸の往復運動に変換される。ラック軸の両端はタイロッドおよびナックルアームから成る連結部材１０６を介して車輪１０８に連結されており、ラック軸の往復運動に応じて車輪１０８の向きが変わる（以下、このようにハンドル操作に応じて向きを変える車輪を「転舵輪」という）。

＜２. 制御装置の構成＞
図２は、上記電動パワーステアリング装置の制御装置であるＥＣＵ５の構成を示すブロック図である。このＥＣＵ５は、モータ制御部５０と、３相ＰＷＭ変調部５１およびモータ駆動回路５２からなるモータ駆動部と、２個の電流検出器５４，５５とを備えており、ブラシレスモータ６の駆動制御手段として機能する。

上記電動パワーステアリング装置で使用されるモータ６は、ｕ相、ｖ相およびｗ相からなる３相のブラシレスモータ６であり、このモータ６に供給される電流のうちｕ相電流およびｖ相電流は上記２個の電流検出器であるｕ相電流検出器５４およびｖ相電流検出器５５でそれぞれ検出される。これらにより検出されたｕ相電流検出値ｉｕおよびｖ相電流検出値ｉｖは、モータ制御部５０に入力される。また、ＥＣＵ５に入力される上記の車速信号Ｖｓ、操舵トルク信号Ｔｓ、全域操舵量信号Ｓ２、モータ角信号Ｓｒも、モータ制御部５０に与えられる。

モータ制御部５０は、マイクロコンピュータがその内部のメモリに格納された所定のプログラムを実行することによりソフトウェア的に実現されている。このモータ制御部５０は、車速信号Ｖｓ、操舵トルク信号Ｔｓ、モータ角信号Ｓｒおよび全域操舵量信号Ｓ２に基づき、車速、操舵トルクおよび操舵角に応じた適切な操舵補助力としてのトルクＴｍをモータ６によって発生させるべく電流目標値を決定する。このときモータ制御部５０は、後述のように、モータ角信号Ｓｒおよび全域操舵量信号Ｓ２に基づき操舵角を求める。このようにして電流目標値が決定されると、次にモータ制御部５０は、その電流目標値に相当する電流がモータ６に流れるように、モータ角信号Ｓｒとｕ相およびｖ相電流検出値ｉｕ，ｉｖとに基づき、モータ６に印加すべき電圧値を示すｕ相電圧指令値ｖ_u ^*、ｖ相電圧指令値ｖ_v ^*およびｗ相電圧指令値ｖ_w ^*を算出する。これらの電圧指令値ｖ_u ^*、ｖ_v ^*、ｖ_w ^*は、モータ制御部５０から出力されて３相ＰＷＭ変調部５１に入力される。

３相ＰＷＭ変調部５１は、各相の電圧指令値ｖ_u ^*、ｖ_v ^*、ｖ_w ^*にそれぞれ応じたデューティ比のＰＷＭ信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗを生成する。モータ駆動回路５２は、例えば電力用ＭＯＳトランジスタ等のスイッチング素子を用いて構成されるＰＷＭ電圧形インバータであって、各スイッチング素子を上記ＰＷＭ信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗによってオン／オフさせることにより、モータ６に印加すべき各相電圧ｖ_u、ｖ_v、ｖ_wを生成する。これらの各相電圧ｖ_u、ｖ_v、ｖ_wは、ＥＣＵ５から出力されてモータ６に印加される。この電圧印加に応じてモータ６の各相ｕ、ｖ、ｗのコイル（不図示）に電流が流れ、モータ６はその電流に応じて操舵補助のためのトルクＴｍを発生させる。

モータ６に流れる電流のうちｕ相電流とｖ相電流は、既述のように、ｕ相電流検出器５４とｖ相電流検出器５５によってそれぞれ検出され、モータ制御部５０において各相の電圧指令値ｖ_u ^*、ｖ_v ^*、ｖ_w ^*を算出するために使用される。

＜３. 操舵角決定のための構成＞
操舵操作のためのハンドル１００は１回転以上回転し得るので、操舵操作の全範囲に亘って操舵角を取得するには複数回転に相当する角度範囲でハンドル操作の操作量すなわちステアリングシャフト１０２の回転量を検出する必要がある。しかし、ステアリングシャフト１０２の回転量を直接に検出する多回転型の舵角センサは高価である。そこで本実施形態では、ハンドル操作（操舵操作）の操作量を直接に検出するセンサを設ける代わりに、上記のように、モータ角センサ１２からのモータ角信号Ｓｒと操舵全域センサ２からの全域操舵量信号Ｓ２とに基づき操舵角を決定する。以下、このような操舵角決定のための構成を説明する。

モータ角センサ１２は、本来、ブラシレスモータ６の駆動のために当該モータ６のロータの回転角を検出すべく設けられており、モータ６は、減速ギヤ７を介してステアリングシャフト１０２に結合されている。したがって、ハンドル１００を右操舵の限界位置から左操舵の限界値まで操作すると、モータ６のロータは複数回転し、ステアリングシャフト１０２の回転量を示す操舵角θに対し、モータ角信号Ｓｒ（の示すモータ角）は、図３（ａ）に示すように、モータ６のロータの１回転に対応する操舵角変化量Δθ１を１周期として周期的に変化する。

一方、操舵全域センサ２は、ラック軸またはラック軸と転舵輪１０８とを連結する連結部材の変位量または回転量を検出することで、図３（ｂ）に示すように、操舵操作の全範囲に亘って操舵角θに１対１に対応する全域操舵量信号Ｓ２を出力する。この連結部材の変位量または回転量は、ステアリングシャフト１０２の回転量に比べると小さいことから、操舵全域センサ２は、高い分解能を必要としなければ低コストで作製することができる。

モータ角信号Ｓｒの１つの時点の値Ｓｒａに対応する操舵角は複数（図３に示した例ではθａ１〜θａ５の５個）存在しうるが、操舵全域センサ２からの全域操舵量信号Ｓ２の当該時点での値Ｓ２ａに対応する操舵角θａは１つのみである。したがって、１つの時点のモータ角信号値Ｓｒａに対応する複数の操舵角θａ１〜θａ５のうち、当該時点の全域操舵量信号値Ｓ２ａに対応する操舵角θａに最も近い操舵角θａｊを選択すれば、その操舵角θａｊ（図３の例ではθａ４）は、モータ角センサ１２の分解能で実際の操舵角θを示している。このような原理に基づき、モータ角センサ１２からのモータ角信号Ｓｒと操舵全域センサ２からの全域操舵量信号Ｓ２とから、操舵操作の全範囲においてモータ角センサ１２の分解能で操舵角θを求めることができる。

ここで、操舵全域センサ２は、モータ角信号Ｓｒの周期Δθ１毎に現れる上記複数の対応操舵角θａ１〜θａ５のうちいずれか１つを選択できる程度の低い分解能を有するものでよい。一方、モータ角センサ１２は、モータ角すなわち１周期Δθ１内での操舵角の相対値を高い分解能で検出することができ、ブラシレスモータが使用される電動パワーステアリング装置では、元々、モータ角センサ１２を備えている。したがって、モータ角センサ１２からのモータ角信号Ｓｒと操舵全域センサ２からの全域操舵量信号Ｓ２とに基づき、操舵操作の全範囲において高分解能かつ低コストで操舵角θを求めることができる。

＜４. 操舵全域センサの具体例＞
図４は、上記の操舵全域センサ２の一例を示す平面図である。この例では、ラック軸１０４ｂの軸方向の変位量を検出するラック変位センサ２１が操舵全域センサ２として使用される。ラック変位センサ２１の具体的構成としては、例えば、特開平１１−４３０５８号公報（特許文献３）の図２に示されているような構成を採用することができる。以下、図４を参照して、このようなラック変位センサ２１の検出動作について説明する。

ハンドル１００の操作によってステアリングシャフト１０２が回転すると、その回転がラックピニオン機構１０４によってラック軸１０４ｂの軸方向の直線運動に変換される。ラック軸１０４ｂの両端は、インナーボールジョイント（以下「ＩＢＪ」と略する）１０６ａを介してタイロッド１０６ｂの一端に連結され、タイロッド１０６ｂの他端は、アウターボールジョイント（以下「ＯＢＪ」と略記する）１０６ｃを介してナックルアーム１０６ｄの一端に連結され、ナックルアーム１０６ｄの他端は、転舵輪１０８を回転自在に支持するナックル１１６に固定的に結合している。そしてナックル１１６は、不図示のアッパーアーム等にボールジョイント１３１ａによって回動自在に結合している。したがって、ハンドル１００が操作されると、ラック軸１０４ｂが軸方向に変位し、タイロッド１０６ｂやナックルアーム１０６ｄ、ナックル１１６等の連結部材を介してラック軸１０４ｂの両端に連結された左右の転舵輪１０８は、その変位に応じて向き（転舵角）を変える。例えば、転舵輪１０８の向きを、図４（ａ）に示す中立位置に対応する向きから、図４（ｂ）に示す右操舵に対応する向きへと変える。

ラック変位センサ２１は、ラック軸１０４ｂを摺動自在に支持するラックシリンダ１０４ａの一方の端部に配置されており、ラック軸１０４ｂの変位量を検出し、その変位量を示す信号を上記の全域操舵量信号Ｓ２として出力する。操舵操作の全範囲におけるラック軸１０４ｂの変位量は大きなものではないので、本実施形態のように高分解能を必要としない場合には、減速ギヤ等の使用は不要であり、このようなラック変位センサ２１を低コストで実現することができる。

図５（ａ）は、上記の操舵全域センサ２の他の例を示す平面図である。この図５（ａ）は、図４（ａ）で省略されていたアッパーアーム１３１、ロアーアーム１３３、ラジアスアーム１３７およびショックアブソーバ１３５と共にステアリング機構を示している。この例では、ナックル１１６の回転量を検出するナックル回転センサ２２が操舵全域センサ２として使用される。なお、図５（ａ）に示す構成要素のうち図４（ａ）に示す構成要素と同一のものについては、同一の参照符号を付して詳しい説明を省略する。

図５（ｂ）は、このナックル回転センサ２２を使用した場合の（車両進行方向に向かって）左側の転舵輪１０８近傍のステアリング機構等を示す正面図である。転舵輪１０８に取り付けられたナックル１１６は、その下端がロアーアーム１３３に回動自在に結合されると共に、その上端がアッパーアーム１３１に回動自在に結合されている。ナックル回転センサ２２は、このアッパーアーム１３１とナックル１１６との結合部分に設けられている。アッパーアーム１３１は、図５（ａ）に示すように二股形状であって車両内側の端部は車体に支持されている。ロアーアーム１３３の車両内側の端部は車体に支持され、ショックアブソーバ１３５は、その下端がロアーアーム１３３に接続され、その上端は、二股形状のアッパーアーム１３１の内側を通過して車体に支持されている。また、ラジアスアーム１３７は、図５（ａ）に示すように、ロアーアーム１３３と一体的に形成されて車両の前後方向に延び、その後端が車体に支持されている。

図５（ｃ）は、ナックル１１６とアッパーアーム１３１との結合部分を拡大して示す部分断面図である。ナックル回転センサ２２は、アッパーアーム１３１の下面に固定された本体部と、この本体部の下部に含まれる抵抗体としてのリング状部材２２ａに対し円周方向に摺動可能な可動接触子とからなるポテンショメータである。このポテンショメータは、リング状部材２２ａに対し可動接触子としての後述の爪１１６ｃが円周方向に摺動することによって分圧比が変化するように構成されている。ナックル１１６の上端部にはボールジョイント１３１ａがナット１３１ｂで固定されており、このボールジョイント１３１ａはナックル回転センサ２２の中央部を貫通し、ナックル１１６は、このボールジョイント１３１ａによってアッパーアーム１３１と回動自在に結合している。ナックル１１６の上端部には、上方に延びてリング状部材２２ａに摺動可能なようにナックル回転センサ２２の本体部に突き刺さる爪（以下「検知用爪」という）１１６ｃが形成されている。

上記のような構成においても、ハンドル１００の操作によってステアリングシャフト１０２が回転すると、ラックピニオン機構１０４によってラック軸１０４ｂが軸方向に変位する。ラック軸１０４ｂの両端は、タイロッド１０６ｂやナックルアーム１０６ｄ、ナックル１１６等の連結部材を介して左右の転舵輪１０８に連結されており、左右の転舵輪１０８は、ラック軸１０４ｂの変位に応じて向き（転舵角）を変える。このとき、ナックル１１６の上端部は、その変位に応じてボールジョイント１３１ａを中心に回転する。上記構成において検知用爪１１６ｃは、その回転に応じてナックル回転センサ２２のリング状部材２２ａに対し可動接触子として摺動する。これにより、ポテンショメータとしてのナックル回転センサ２２の分圧比が変化し、当該ナックル回転センサ２２は、その分圧比に基づき、ナックル１１６の回転量を示す信号を上記の全域操舵量信号Ｓ２として出力する。

ナックル回転センサ２２は、上記のようにしてナックル１１６の回転量を検出する。操舵操作の全範囲におけるナックル１１６の回転量は大きなものではないので、本実施形態のように高分解能を必要としない場合には、減速ギヤ等の使用は不要であり、このようなナックル回転センサ２２を低コストで実現することができる。

＜５. 効果＞
上記のような本実施形態によれば、モータ角センサ１２からのモータ角信号Ｓｒと操舵全域センサ２（ラック変位センサ２１またはナックル回転センサ２２）からの全域操舵量信号Ｓ２とに基づき、ハンドル１００の操作量に相当する正確な操舵角θを操舵操作の全範囲に亘って取得することができる。上述のように、モータ角センサ１２は、所定周期Δθ１内での操舵角の相対値を正確に検出することができれば、操舵全域センサ２の分解能は低くても、操舵操作の全範囲において操舵角θを高分解能で検出することができる。したがって、高分解能のモータ角センサ１２と安価な操舵全域センサ２とを組み合わせることにより、操舵操作の全範囲において高分解能かつ低コストで操舵角θを取得することができる。しかも、本実施形態のようにブラシレスモータが使用される電動パワーステアリング装置は、当該ブラシレスモータの駆動のためにモータ角センサを備えているので、上記構成によって操舵角θを取得するためにモータ角センサを別途設ける必要はない。

＜６．変形例＞
上記実施形態では、所定の各周期内での操舵角の相対値に相当する量を検出する相対値センサと操舵操作の全範囲で操舵角に相当する量を検出する操舵全域センサとの組み合わせにより、操舵操作の全範囲において高精度で操舵角θが求められ（図３参照）、相対値センサとしてモータ角センサ１２が、操舵全域センサとしてラック変位センサ２１またはナックル回転センサ２２が使用されている。このような構成における相対値センサとして、モータ角センサ１２に代えて、ステアリングシャフトの回転量を高分解能で検出する１回転型の舵角センサを使用することもできる。例えば図６に示す電動パワーステアリング装置のように、ブラシ付きモータ６ｂを使用しモータ角センサ１２の代わりに１回転型の舵角センサ２３を備えると共に、操舵全域センサとしてナックル回転センサ２２を備えた構成の場合には、舵角センサ２３から出力される舵角信号Ｓ１と、ナックル回転センサ２２から出力される全域操舵量信号Ｓ２とに基づき、操舵操作の全範囲において操舵角θを求めることができる。なお、図６に示す電動パワーステアリング装置のうち上記実施形態（図１）と同一の部分には同一の参照符号を付している。図６に示す構成の場合、舵角センサ２３からの舵角信号Ｓ１は、図７に示すように、ステアリングシャフト１０２の１回転に相当する操舵角変化量３６０度を１周期として操舵角θに対し周期的に変化する。したがって、１回転内の舵角を検出する高分解能の相対値センサとしての舵角センサ２３と低分解能の操舵全域センサ２としてのナックル回転センサ２２とを組み合わせることにより、上記実施形態と同様にして（図３参照）、操舵操作の全範囲において高分解能かつ低コストで操舵角θを求めることができる。

上記実施形態では操舵全域センサ２としてラック変位センサ２１またはナックル回転センサ２２が使用されているが、操舵全域センサ２は、これに限定されるものではなく、操舵操作の全範囲において操舵角に相当する量を低コストで検出できるものであればよい。したがって、ハンドル操作に応じて転舵輪１０８の向き（転舵角）が変化するようにラック軸１０４ｂを当該転舵輪１０８に連結する連結部材のいずれかの変位量または回転量を検出するセンサを、操舵全域センサ２として使用することができる。例えば、上記実施形態におけるラック変位センサ２１またはナックル回転センサ２２に代えて、図４に示すＩＢＪ１０６ａまたはＯＢＪ１０６ｃでの回転量を検出するセンサを操舵全域センサ２として設けてもよい。また、特開２００３−３０７４１８号公報（特許文献１）に記載されているようなタイロッド角センサを操舵全域センサ２として使用してもよい。

本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成をそれに関連する車両構成と共に示す概略図である。 上記実施形態に係る電動パワーステアリング装置における制御装置であるＥＣＵの構成を示すブロック図である。 上記実施形態におけるモータ角センサの出力信号を示す信号波形図（ａ）、および、操舵全域センサの出力信号を示す信号波形図（ｂ）である。 上記実施形態における操舵全域センサの一例であるラック変位センサを説明するための平面図である。 上記実施形態における操舵全域センサの他の例であるナックル回転センサを説明するための平面図（ａ）、正面図（ｂ）、および部分拡大図（ｃ）である。 上記実施形態の変形例に係る電動パワーステアリング装置の構成をそれに関連する車両構成と共に示す概略図である。 上記変形例における１回転型の舵角センサの出力信号を示す信号波形図である。

符号の説明

２…操舵全域センサ、５…電子制御ユニット（ＥＣＵ）（駆動制御手段）、６…ブラシレスモータ、１２…モータ角センサ（第１の検出手段）、２１…ラック変位センサ（第２の検出手段）、２２…ナックル回転センサ（第２の検出手段）、２２ａ…リング状部材（抵抗体）、５０…モータ制御部、５１…３相モータ変調部、５２…モータ駆動回路、１００…ハンドル、１０２…ステアリングシャフト、１０４…ラックピニオン機構、１０４ａ…ラックシリンダ、１０４ｂ…ラック軸、１０６ａ…インナーボールジョイント（ＩＢＪ）、１０６ｂ…タイロッド、１０６ｃ…アウターボールジョイント（ＯＢＪ）、１０６ｄ…ナックルアーム、１０８…転舵輪、１１６…ナックル、１１６ｃ…検知用爪、１３１…アッパーアーム、１３１ａ…ボールジョイント、Ｓｒ…モータ角信号（第１の検出信号）、Ｓ２…全域操舵量信号（第２の検出信号）。

Claims (3)

1. 車両の操舵操作に応じて電動モータを駆動することにより、当該車両における所定車輪の転舵角を変化させるためのステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
   前記操舵操作によって回転するステアリングシャフトと、
   前記ステアリングシャフトの回転に応じてラックピニオン機構により軸方向に移動するラック軸と、
   前記操舵操作に応じて前記所定車輪の転舵角が変化するように前記ラック軸を前記所定車輪に連結する連結部材と、
   前記電動モータのロータの回転角を検出し当該回転角を示す第１の検出信号を出力する第１の検出手段と、
   前記操舵操作による前記ラック軸または前記連結部材の変位量または回転量を検出し、当該変位量または回転量を示す第２の検出信号を出力する第２の検出手段と、
   前記第１および第２の検出信号に基づき、前記ステアリングシャフトの中立位置からの回転量に相当する操舵角を求める操舵角決定手段と、
   前記操舵角に基づき前記操舵操作に応じて前記電動モータを駆動する駆動制御手段と
   を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記電動モータはブラシレスモータであり、
   前記駆動制御手段は、前記第１の検出信号が示す回転角および前記操舵角決定手段により求められた操舵角に基づき前記操舵操作に応じて前記電動モータを駆動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. 前記第２の検出手段は、前記連結部材を構成するナックルの回転量を検出し当該回転量を示す信号を前記第２の検出信号として出力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。
   

Images