JP2008058026A

JP2008058026A - 回転角検出装置

Info

Publication number: JP2008058026A
Application number: JP2006232462A
Authority: JP
Inventors: Kaname Aoki; 要青木; Yasushi Norifuji; 安司則藤
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2006-08-29
Filing date: 2006-08-29
Publication date: 2008-03-13

Abstract

【課題】回転軸の回転角を複数回転に亘って精度良く検出することができる回転角検出装置を提供する。
【解決手段】ステアリング軸３の回転角を複数回転に亘って検出する回転角検出装置において、ステアリング軸３の回転を遊星歯車減速機７によりキャリア７３に減速伝達し、レゾルバ４５によりステアリング軸３の回転に応じて周期的に変化する信号を出力し、レゾルバ６によりキャリア７３の回転に応じて周期的に変化する信号を出力するように構成してある。この結果、遊星歯車減速機７の減速比を適宜選定することにより、レゾルバ４５，６の出力信号に基づいて、ステアリング軸３の回転角を複数回転に亘って算出することができ、全舵角範囲に亘る舵角を求めることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転軸の回転角を複数回転に亘って精度良く検出することが可能な回転角検出装置に関する。

車両の操舵は、ステアリングホイール等の操舵部材の回転操作を、該操舵部材に連結されたステアリング軸（回転軸）を介して舵取機構に伝え、該舵取機構の動作により操舵用の車輪の向きを変えることにより行われる。この操舵によって変化する操舵用の車輪の向き（以下、舵角という）は、車両の各種の制御のために重要な情報であり、左右の最大舵角範囲（以下、全舵角範囲という）に亘って精度良く検出することが切望されている。

車両の舵角は、一般的に、操舵部材の操作に応じて複数回転するステアリング軸の回転角を全舵角範囲に亘って検出することにより求められる。操舵部材は、全舵角範囲に亘って操舵するために、通常３〜５回転（片側１．５〜２．５回転）するように構成されており、回転角検出装置は、１０８０°〜１８００°の範囲の回転角を検出できるように構成されることが望ましい。

ステアリング軸の回転角を全舵角範囲に亘って検出する回転角検出装置は、従来、種々提案されており、そのうちの一つとして、操舵補助用のモータの回転力をウォーム及びウォームホイールを介してステアリング軸に伝える構成とした電動パワーステアリング装置において、ウォームホイールの側面に径方向に一定ピッチを有した渦巻き状の溝を形成して、回転型ポテンショメータの入力端に基部を取付けた揺動アームの先端を前記溝に係合させ、ウォームホイールの回転に伴う揺動アームの角変位を検出して、ステアリング軸の回転角を全舵角範囲に亘って求めるように構成された回転角検出装置がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−１１４６７６号公報

ところが特許文献１の回転角検出装置においては、渦巻き状の溝の径方向の形成範囲にて生じる揺動アームの限られた揺動により、３〜５回転分のステアリング軸の回転角を検出するように構成されているため、検出精度が十分ではないという問題があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、回転軸の回転角を複数回転に亘って精度良く検出することが可能な回転角検出装置を提供することを目的とする。

第１発明に係る回転角検出装置は、回転軸の回転角を複数回転に亘って検出する回転角検出装置において、前記回転軸と同軸的に回転する回転体と、前記回転軸の回転を前記回転体に減速伝達する減速手段と、前記回転軸及び回転体夫々の回転に応じて周期的な信号を各出力する第１，第２出力手段と、該第１，第２出力手段の出力信号に基づいて前記回転軸の回転角を複数回転に亘って算出する算出手段とを備えることを特徴とする。

第２発明に係る回転角検出装置は、前記回転軸の複数回転に亘る回転角と前記第１，第２出力手段の出力値との対応関係を夫々示す第１，第２参照テーブルを備え、前記算出手段は、前記第１，第２出力手段の出力値を前記第１，第２参照テーブルに夫々適用して複数の第１，第２候補角度を求め、求めた第１，第２候補角度が一致する角度を前記回転軸の回転角として決定することを特徴とする。

第３発明に係る回転角検出装置は、前記第１，第２出力手段は、レゾルバであることを特徴とする。

第４発明に係る回転角検出装置は、前記減速手段は、前記回転軸に周設されたサンギヤと、該サンギヤと同軸をなし、内面に歯を有する固定リングギヤと、該固定リングギヤ及び前記サンギヤに夫々噛合する遊星ギヤとを備える遊星歯車減速機であり、前記回転体は、前記遊星ギヤのキャリアであることを特徴とする。

第１発明によれば、回転軸の回転を減速手段により回転体に減速伝達し、第１出力手段により回転軸の回転に応じて周期的に変化する信号を出力し、第２出力手段により回転体の回転に応じて周期的に変化する信号を出力するように構成してあるから、減速比を適宜選定することにより、第１，第２出力手段の出力信号に基づいて、回転軸の回転角を複数回転に亘って検出することができる。

第２発明によれば、第１，第２出力手段の出力値を第１，第２参照テーブルに夫々適用して、回転軸の複数回転に亘る回転角の範囲内における複数の第１，第２候補角度を求め、求めた第１，第２候補角度が一致する角度を前記回転軸の回転角として決定しているから、減速比を適宜選定することにより、回転軸の回転角を複数回転に亘って検出することができる。

第３発明によれば、第１，第２出力手段にレゾルバを用いているから、これらの出力信号に基づいて回転軸の回転角を高精度に検出することができる。

第４発明によれば、回転体に回転軸の回転を減速伝達するための減速手段として、回転軸に周設されたサンギヤと、該サンギヤと同軸をなす固定リングギヤと、これらに夫々噛合する遊星ギヤとを備える遊星歯車減速機を採用しているから、安定した減速が可能となり、回転軸の回転角を複数回転に亘って安定して高精度に検出することができる。また装置構成がコンパクトになる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る回転角検出装置を舵角検出のために備える電動パワーステアリング装置の構成を示す模式図である。

図示の電動パワーステアリング装置はラックピニオン式の舵取機構を備える。ラックピニオン式の舵取機構は、図示しない車体の左右方向に延設されたラックハウジング１０の内部に軸長方向への移動自在に支持されたラック軸１と、ラックハウジング１０の中途に交叉するピニオンハウジング２０の内部に回転自在に支持されたピニオン軸２とを備える公知の構成を有している。

ラックハウジング１０の両側から外部に突出するラック軸１の両端は、各別のタイロッド１１，１１を介して操舵輪としての左右の前輪１２，１２に連結され、またピニオンハウジング２０の一側から外部に突出するピニオン軸２の上端は、ステアリング軸３を介して操舵部材としてのステアリングホイール３０に連結されている。またピニオンハウジング２０の内部に延びるピニオン軸２の中途には、図示しないピニオンが形成されており、該ピニオンは、ラックハウジング１０との交叉部において、ラック軸１の外面に適長に亘って形成されたラック歯に噛合させてある。

ステアリング軸３は、筒形をなすコラムハウジング３１の内部に回転自在に支持され、該コラムハウジング３１を介して、図示しない車室の内部に前方を下とした傾斜姿勢を保って取付けてあり、コラムハウジング３１の下方へのステアリング軸３の突出端にピニオン軸２が連結され、同じく上方への突出端にステアリングホイール３０が固設されている。

以上の構成により、操舵のためにステアリングホイール３０が回転操作された場合、この回転がステアリング軸３を介してピニオン軸２に伝達され、該ピニオン軸２の回転が、ピニオンとラック歯との噛合部においてラック軸１の軸長方向の移動に変換されることとなり、このようなラック軸１の移動により、左右の前輪１２，１２が各別のタイロッド１１，１１を介して押し引きされて舵取りがなされる。

ステアリング軸３を支持するコラムハウジング３１の中途には、ステアリングホイール３０の回転操作によりステアリング軸３に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ４が設けてあり、該トルクセンサ４よりも下位置に操舵補助用のモータ５が取付けてある。トルクセンサ４は、レゾルバ４０及びレゾルバ４５から構成されている。

図２は、コラムハウジング３１の中途部近傍の構成を示す縦断面図である。コラムハウジング３１に支持されるステアリング軸３は、入力軸３ａと、出力軸３ｂと、入力軸３ａ及び出力軸３ｂを同軸的に連結するトーションバー３２とからなり、入力軸３ａ及び出力軸３ｂ夫々には、軸倍角（極数の１／２）が異なるレゾルバ４０及びレゾルバ４５が夫々取付けてある。

レゾルバ４０は、入力軸３ａの回転に伴って回転する回転子４１と、回転子４１と軸長方向に整合するようにコラムハウジング３１に固定された固定子４２とを備えている。レゾルバ４０の回転子４１は、入力軸３ａの中途部に外嵌固定されている。

同様に、レゾルバ４５は、出力軸３ｂの回転に伴って回転する回転子４６と、回転子４６と軸長方向に整合するようにコラムハウジング３１に固定された固定子４７とを備えている。レゾルバ４５の回転子４６は、出力軸３ｂの中途部に外嵌固定されている。

レゾルバ４０，４５は、励磁巻線と出力巻線とを有し、回転子４１，４６の回転に応じて、固定子４２，４７に設けられた出力巻線により回転子４１，４６の回転角の正弦に比例した信号及び余弦に比例した信号を出力するそれ自体公知の構成を有している。

レゾルバ４０，４５により出力される信号は、入力軸３ａ及び出力軸３ｂの１回転内に軸倍角と同数の波が夫々周期的に現れる信号となる。ステアリング軸３に加わる操舵トルクは、レゾルバ４０，４５の出力信号を用いて後述の如く求められる。

操舵補助用のモータ５は、コラムハウジング３１の外側に該モータ５の軸心をコラムハウジング３１の軸方向に略直交させて取付けてあり、例えば、コラムハウジング３１の内部に延びるモータ５の出力端に固着されたウォームをステアリング軸３に外嵌固定されたウォームホイールに噛合させ、モータ５の回転を、ウォーム及びウォームホイールにより減速してステアリング軸３に伝えるように伝動構成されている。

このような操舵補助用のモータ５を備える電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイール３０に加えられる操舵トルクをレゾルバ４０，４５の出力信号により求め、求めた操舵トルクに基づいて駆動制御される操舵補助用のモータ５の回転力を、ステアリング軸３を介してピニオン軸２に伝え、前述の如く行われる舵取りを補助する構成となっている。

図３は、図２のIII−III線による横断面図であり、減速手段である遊星歯車減速機７の概略構成を示している。図３に示すように、遊星歯車減速機７は、サンギヤ７０と、固定リングギヤ７１と、両ギヤ７０，７１に夫々噛合する複数、例えば３つ又は４つ（図においては４つ）の遊星ギヤ７２，７２…とを備えている。

サンギヤ７０は、出力軸３ｂに嵌着されており、出力軸３ｂと一体的に回転する。固定リングギヤ７１は、内周面に歯が形成された内歯歯車であり、サンギヤ７０と同軸をなして、コラムハウジング３１に固設されている。サンギヤ７０と固定リングギヤ７１とは、出力軸３ｂの軸長方向に整合するように配してある。遊星ギヤ７２，７２…は、円板形をなすキャリア７３の周方向に３等配又は４等配（図においては４等配）されて、各別の軸回りに回転自在に取付けられている。

キャリア７３は、該キャリア７３の内周縁に連続し、軸長方向に同軸をなして延びる円筒部７３ａを備えている。円筒部７３ａには、レゾルバ６の回転子６０が外嵌固定してある。

レゾルバ６は、回転子６０と、この回転子６０と軸長方向に整合するようにコラムハウジング３１に固定された固定子６１とを備えている。レゾルバ６は、励磁巻線と出力巻線とを有し、回転子６０の回転に応じて、固定子６１に設けられた出力巻線により回転子６０の回転角の正弦に比例した信号及び余弦に比例した信号を出力するそれ自体公知の構成を有している。

以上の構成により、出力軸３ｂが回転すると、遊星ギヤ７２，７２…は、夫々の軸回りに自転しつつ、固定リングギヤ７１が固定されていることにより、サンギヤ７０の周りを公転する。この結果、キャリア７３は、遊星ギヤ７２，７２…の公転と同じ角速度にて出力軸３ｂ周りを回転する。サンギヤ７０の歯数をＳ₁とし、固定リングギヤ７１の歯数をＳ₂としたとき、キャリア７３は回転子６０と共に、サンギヤ７０が１回転する間に、Ｓ₁／（Ｓ₁＋Ｓ₂）回転する。

本発明に係る回転角検出装置は、前述したようなレゾルバ４５（第１出力手段）及びレゾルバ６（第２出力手段）により構成されている。なお、この実施の形態においては、レゾルバ４５をトルクセンサ４と回転角検出装置とが共有するように構成しているが、これに限定されない。また第１出力手段は、ステアリング軸３の回転に直接的に対応して周期的な信号を出力する手段であればよく、レゾルバに限定されない。

レゾルバ４０，４５，６により出力される信号は、図１に示すように算出部８へ与えられている。算出部８は、レゾルバ４０，４５，６により出力される信号を、検出精度を均一化するために鋸歯形の信号波形に変換する変換回路を有している。算出部８は、これらの変換された出力信号に基づいてステアリング軸３に加わる操舵トルクを算出し、またステアリング軸３の回転角を複数回転に亘って算出する動作をなす。

図４は、ステアリング軸３の回転角とレゾルバ４０，４５の出力値との関係を示す図である。図４（ａ）の横軸は入力軸３ａの回転角を、縦軸はレゾルバ４０の出力値を夫々示しており、図４（ｂ）の横軸は出力軸３ｂの回転角を、縦軸はレゾルバ４５の出力値を夫々示している。算出部８による操舵トルクの算出は、これらの出力値を用いて行われる。

レゾルバ４０により出力される信号は、図４（ａ）に示すように、回転子４１が固定された入力軸３ａの１回転内に、レゾルバ４０に設定された軸倍角と同数（図においては６つ）の波が周期的に現れる信号となる。レゾルバ４５により出力される信号は、図４（ｂ）に示すように、回転子４６が固定された出力軸３ｂの１回転内に、レゾルバ４５に設定された軸倍角と同数（図においては５つ）の波が周期的に現れる信号となる。

算出部８は、図４（ａ）に示すような入力軸３ａの回転角とレゾルバ４０の出力値との関係を示す入力軸角度マップと、図４（ｂ）に示すような出力軸３ｂの回転角とレゾルバ４５の出力値との関係を示す出力軸角度マップとを有している。算出部８は、レゾルバ４０，４５により出力される出力値を所定のサンプリング周期にて取込み、取込んだ出力値を入力軸角度マップ及び出力軸角度マップに夫々適用して入力軸３ａの回転角と出力軸３ｂの回転角を求め、入力軸３ａの回転角と出力軸３ｂの回転角との差を算出する。図４（ａ），（ｂ）において求められる入力軸３ａ及び出力軸３ｂの回転角は複数組存在し、入力，出力軸３ａ，３ｂ間の回転角差も複数存在する。算出部８は、トーションバー３２の所定の捩れ角度（例えば、±６°）の範囲内にある入力，出力軸３ａ，３ｂ間の回転角差を用いて操舵トルクを算出する。

図５は、ステアリング軸３の出力軸３ｂの回転角とレゾルバ４５の出力値Ｖ_aより求めたステアリングホイール３０の１回転内の回転角Ｖ₁及びレゾルバ６の出力値Ｖ_bとの関係を示す図である。図５（ａ）の横軸は出力軸３ｂの回転角を、縦軸はステアリングホイール３０の１回転内の回転角Ｖ₁を夫々示しており、図５（ｂ）の横軸は出力軸３ｂの回転角を、縦軸はレゾルバ６の出力値Ｖ_bを夫々示している。算出部８によるステアリング軸３の回転角の算出は、これらの回転角Ｖ₁及び出力値Ｖ_bを用いて行われる。

レゾルバ４５の出力信号より求められるステアリングホイール３０の回転角信号は、図５（ａ）に示すように、回転子４６が固定された出力軸３ｂの１回転（３６０°）内に1つの波が周期的に現れる信号となる。レゾルバ６により出力される信号は、遊星歯車減速機７により出力軸３ｂの回転を減速伝達されたキャリア７３の回転に応じて生じる周期的な信号である。例えば、サンギヤ７０の外径を３５ｍｍに、固定リングギヤ７１の内径を６５ｍｍに設定した場合、遊星歯車減速機７の減速比は２．８５７になる。この結果、図５（ｂ）に示すように、回転子６０が固定されたキャリア７３の１回転（１０２８．５７°）内に、レゾルバ６に設定された軸倍角と同数（図においては５つ）の波が周期的に現れる信号となり、出力軸３ｂの１回転内に、軸倍角の数を遊星歯車減速機７の減速比により除算した数と同数（１．７５）の波が現れる信号となる。

なお、レゾルバ４５の出力信号より求められるステアリングホイール３０の回転角信号の周期とレゾルバ６の出力信号の周期との最小公倍数が、ステアリング軸３の複数回転に亘る全検出範囲（本実施の形態においては１４４０°）以上になるように、レゾルバ４５，６の軸倍角及び遊星歯車減速機７の減速比が設定されている。従って、レゾルバ４５及びレゾルバ６の出力値Ｖ_a，Ｖ_bの組合せ、即ち回転角Ｖ₁及びレゾルバ６の出力値Ｖ_bにより夫々求められる第１，第２候補角度のうち一致する回転角は、ステアリング軸３の複数回転に亘る全検出範囲において複数は存在しない。

また、レゾルバ４５，６は、ステアリング軸３の中立位置において、夫々Ｚ点が検出されるように位置決めして取付けられている。なお、回転角Ｖ₁及びレゾルバ６の出力値Ｖ_bにより夫々求めた第１，第２候補角度が一致するか否かは、第１候補角度と第２候補角度との角度差が、レゾルバ４５，６の検出誤差を考慮して決められた適宜の値以内であるか否かにより判断する。また、レゾルバ４５，６の検出誤差を小さくするために、レゾルバ４５，６の出力信号の周期は、可能な限り短い方が望ましい。

図４（ｂ）より求められたステアリングホイール３０の１回転内の回転角Ｖ₁としてＶ_1oが与えられた場合、図５（ａ）に示すように、ステアリング軸３の出力軸３ｂの回転角は、全舵角範囲中にθ₁，θ₂，…，θ₄（第１候補角度）の４通りある。このときレゾルバ６の出力値としてＶ_boが与えられると、図５（ｂ）に示すように、第１候補角度と一致する角度は、θ₂の一つであり、ステアリング軸３の回転角は、全舵角範囲中の一点であるθ₂であると特定できる。即ち、図５（ａ），（ｂ）に示すように現れる回転角信号及びレゾルバ６の出力信号を組み合わせることにより、全舵角範囲におけるステアリング軸３の回転角を算出することができる。

なお、図４及び図５の横軸の回転角は、４回転目まで示しているが、これに限定されるものではない。また、図４及び図５では、鋸歯形の信号波形を示しているが、この信号波形は、センサの原信号波形を変換することで得られる波形であり、鋸歯形に限定されるわけではない。センサの原信号波形は、センサの種類により異なり、例えば、正弦波又は単調な勾配の波形となる。

算出部８は、図５（ａ）に示すような出力軸３ｂの複数回転に亘る回転角とレゾルバ４５の出力値Ｖ_aより求めたステアリングホイール３０の１回転内の回転角Ｖ₁との対応関係を示す第１出力軸角度マップ（第１参照テーブル）と、図５（ｂ）に示すような出力軸３ｂの複数回転に亘る回転角とレゾルバ６の出力値Ｖ_bとの対応関係を示す第２出力軸角度マップ（第２参照テーブル）とを有している。第１，第２出力軸角度マップには、出力軸３ｂの回転角に夫々対応する回転角Ｖ₁及びレゾルバ６の出力値Ｖ_bが、ステアリング軸３の全舵角範囲（本実施の形態においては４回転）に亘って記憶されている。

図６は、全舵角範囲に亘るステアリング軸３の回転角を算出する算出部８の処理手順を示すフローチャートである。算出部８は、レゾルバ４５，６の出力値Ｖ_a，Ｖ_bを所定のサンプリング周期にて夫々取込む（ステップＳ１，２）。

算出部８は、レゾルバ４５の出力値Ｖ_aよりステアリングホイール３０の１回転内の回転角Ｖ₁を求め、求めたＶ₁を第１出力軸角度マップに適用して第１候補角度θ_a（Ｍ）を求める（ステップＳ３）。第１候補角度θ_a（Ｍ）はｐ個のデータからなる（Ｍ＝１，２，…，ｐ）。次に、レゾルバ６の出力値Ｖ_bを第２出力軸角度マップに適用して第２候補角度θ_b（Ｎ）を求める（ステップＳ４）。第２候補角度θ_b（Ｎ）は、ｑ個のデータからなる（Ｎ＝１，２，…，ｑ）。なお、ｐ，ｑは整数値であり、前述した実施の形態の場合、ｐ＝４，ｑ＝７である。

次に、算出部８は、Ｎ及びＭを夫々初期化し（Ｎ＝１，Ｍ＝１：ステップＳ５，６）、第１候補角度θ_a（Ｍ）と第２候補角度θ_b（Ｎ）との差Δθを算出する（ステップＳ７）。

算出部８は、Δθが所定値Ｃ以下か否かを判定し（ステップＳ８）、Δθが所定値Ｃ以下である場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、このときの第１候補角度θ_a（Ｍ）を出力軸３ｂの回転角、即ちステアリング軸３の回転角として決定する（ステップＳ９）。一方、Δθが所定値Ｃ以下でない場合（ステップＳ８：ＮＯ）、Ｍがｐと等しいか否かを判定する（ステップＳ１０）。なお、ステップＳ８の判定に用いる所定値Ｃは、レゾルバ４５，６の検出誤差を考慮して決められた適宜の値である。

Ｍがｐより小さい場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、Ｍに１を加算して（ステップＳ１１）、ステップＳ７に戻って一連の動作を繰り返す。一方、Ｍがｐに等しい場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、Ｎがｑと等しいか否かを判定する（ステップＳ１２）。Ｎがｑより小さい場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、Ｎに１を加算して（ステップＳ１３）、ステップＳ６に戻って一連の動作を繰り返す。Ｎがｑと等しい場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、算出部８は、異常を報せる信号を出力して（ステップＳ１４）、出力軸３ｂの回転角を決定せずに終了する。

以上のように、算出部８は、複数の第１候補角度θ_a（Ｍ）と複数の第２候補角度θ_b（Ｎ）とを相互に比較して、両者が一致する角度を出力軸３ｂの回転角、即ちステアリング軸３の回転角として決定する。

また、本実施の形態においては、出力軸３ｂの回転角とレゾルバ４５の出力値Ｖ_aより求めたステアリングホイール３０の１回転内の回転角Ｖ₁との対応関係を示す第１出力軸角度マップを用いて、出力軸３ｂの第１候補角度θ_a（Ｍ）を求めているが、これに限定されず、出力軸３ｂの回転角をレゾルバ４５の出力値Ｖ_aより求めたステアリングホイール３０の１回転内の回転角Ｖ₁を変数とする関数により表し、この関数により出力軸３ｂの第１候補角度θ_a（Ｍ）を求めてもよい。出力軸３ｂの第２候補角度θ_b（Ｎ）についても同様に、マップではなく関数により求めるよう構成してもよい。

このように本発明に係る回転角検出装置においては、ステアリング軸３の回転を遊星歯車減速機７によりキャリア７３に減速伝達し、レゾルバ４５によりステアリング軸３の回転に応じて周期的に変化する信号を出力し、レゾルバ６によりキャリア７３の回転に応じて周期的に変化する信号を出力するように構成してある。レゾルバ４５の出力値Ｖ_aより求めたステアリングホイール３０の１回転内の回転角Ｖ₁及びレゾルバ６の出力値Ｖ_bを第１，第２出力軸角度マップに夫々適用して、出力軸３ｂの複数回転に亘る回転角の範囲内における複数の第１，第２候補角度θ_a（Ｍ），θ_b（Ｎ）を求め、求めた第１，第２候補角度θ_a（Ｍ），θ_b（Ｎ）が一致する角度を出力軸３ｂの回転角として決定しているから、遊星歯車減速機７の減速比を適宜選定することにより、ステアリング軸３の回転角を複数回転に亘って算出することができ、全舵角範囲に亘る舵角を求めることができる。

更に、第１，第２出力手段としてレゾルバ４５，６を用いているから、高精度の検出が可能である。また、レゾルバ４５，６として、径方向に軸倍角に基づいて決定された突極形状を有する回転子と、励磁巻線及び出力巻線を有する固定子とを備えるＶＲ（Variable Reactance）レゾルバを用いることにより、低コスト化を図ることができる共に、軸方向長さを短縮することができる。

また、キャリア７３にステアリング軸３の回転を減速伝達するための減速手段として、遊星歯車減速機７を採用しているから、安定した減速が可能となり、ステアリング軸３の回転角を複数回転に亘って安定して高精度に検出することができ、また装置構成がコンパクトになる。

更に、前述した実施の形態においては、出力軸３ｂの回転角を求めているが、これに限定されず、入力軸３ａの回転角を求めてもよい。この場合、遊星歯車減速機７及びレゾルバ６を入力軸３ａに取付け、レゾルバ４０とレゾルバ６の出力信号を用いて入力軸３ａの回転角を求める構成となる。

なお、以上の実施の形態においては、ステアリング軸３の回転角を検出する用途への適用例を示しているが、本発明に係る回転角検出装置は、回転軸の回転角を複数回転に亘って検出することが要求される用途全般に適用可能であり、その他、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内において種々変更した形態にて実施することが可能であることは言うまでもない。

本発明に係る回転角検出装置を舵角検出のために備える電動パワーステアリング装置の構成を示す模式図である。コラムハウジングの中途部近傍の構成を示す縦断面図である。図２のIII−III線による横断面図である。ステアリング軸の回転角とレゾルバの出力値との関係を示す図である。ステアリング軸の出力軸の回転角とステアリングホイールの１回転内の回転角及びレゾルバの出力値との関係を示す図である。ステアリング軸の回転角を算出する算出部の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

３ステアリング軸（回転軸）、３ａ入力軸、３ｂ出力軸、４トルクセンサ、４０レゾルバ、４５レゾルバ（第１出力手段）、６レゾルバ（第２出力手段）、７遊星歯車減速機（減速手段）、７０サンギヤ、７１固定リングギヤ、７２遊星ギヤ、７３キャリア（回転体）、８算出部（算出手段）

Claims

回転軸の回転角を複数回転に亘って検出する回転角検出装置において、前記回転軸と同軸的に回転する回転体と、前記回転軸の回転を前記回転体に減速伝達する減速手段と、前記回転軸及び回転体夫々の回転に応じて周期的な信号を各出力する第１，第２出力手段と、該第１，第２出力手段の出力信号に基づいて前記回転軸の回転角を複数回転に亘って算出する算出手段とを備えることを特徴とする回転角検出装置。
前記回転軸の複数回転に亘る回転角と前記第１，第２出力手段の出力値との対応関係を夫々示す第１，第２参照テーブルを備え、前記算出手段は、前記第１，第２出力手段の出力値を前記第１，第２参照テーブルに夫々適用して複数の第１，第２候補角度を求め、求めた第１，第２候補角度が一致する角度を前記回転軸の回転角として決定する請求項１記載の回転角検出装置。
前記第１，第２出力手段は、レゾルバである請求項１又は請求項２記載の回転角検出装置。
前記減速手段は、前記回転軸に周設されたサンギヤと、該サンギヤと同軸をなし、内面に歯を有する固定リングギヤと、該固定リングギヤ及び前記サンギヤに夫々噛合する遊星ギヤとを備える遊星歯車減速機であり、前記回転体は、前記遊星ギヤのキャリアである請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の回転角検出装置。