JP2012211857A - ステアリングシャフト回転角度検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ステアリングホイール1の操作に伴って回転するステアリングシャフト2の回転角度を検出するステアリングシャフト回転角度検出装置100であって、ドライバによるステアリングホイール1の操舵を補助する電動モータ10と、電動モータ10の回転をステアリングシャフト2に減速して伝達する減速機構11と、電動モータ10の回転軸に取り付けられた回転体21と、回転体21の回転に伴い信号を出力する信号出力器22と、信号出力器22の出力信号に基づいて回転体21の回転角度を演算し、回転角度21と減速機構11の減速比とに基づいてステアリングシャフト2の回転角度を演算するコントローラ13とを備える。
【選択図】図1
Description
本発明の第1の実施の形態に係るステアリングシャフト回転角度検出装置100について説明する。
高分解能センサ23の出力信号(電圧)はコントローラ13に入力され、コントローラ13はその入力された信号に基づいてステアリングシャフト2の回転角度変化量を演算する。具体的に説明すると、コントローラ13のROMには、高分解能センサ23の出力電圧とそれに対応する電動モータ10の電気角との関係が規定されたテーブルが記憶されており、コントローラ13は、そのテーブルを参照することによって電気角の変化量を演算することができる。例えば、テーブルを参照することによって電気角の変化量が5度であった場合には、電動モータ10の1回転当たりの電気角周期数が3であるため、電動モータ10の回転角度の変化量は1.67度(=5/3)と演算される。そして、ステアリングシャフト2と電動モータ10との減速比は1:15であるため、ステアリングシャフト2の回転角度変化量は0.11度(=1.67/15)と演算される。このように、高分解能センサ23の出力信号に基づいて演算された電動モータ10の回転角度の変化量と減速機11の減速比とに基づいて、ステアリングシャフト2の回転角度変化量を演算することができる。
このように、低分解能センサ24の分解能は、高分解能センサ23の分解能と比較して相対的に低い。
次に、本発明の第2の実施の形態に係るステアリングシャフト回転角度検出装置200について説明する。以下では、上記第1の実施の形態と異なる点を中心に説明し、第1の実施の形態と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
また、低分解能センサ24によるステアリングシャフト2の回転角度の分解能は、以下の式のように1度と算出される。
ステアリングシャフト回転角度検出装置200は、上記第1の実施の形態に係るステアリングシャフト回転角度検出装置100と減速比が異なるのみで、ステアリングシャフト2の回転角度の検出方法は同じである。したがって、本第2の実施の形態でも、上記第1の実施の形態と同様の作用効果を奏する。
101 パワーステアリング装置
1 ステアリングホイール
2 ステアリングシャフト
3 出力シャフト
4 トーションバー
7 入力シャフト
10 電動モータ
11 減速機
12 トルクセンサ
13 コントローラ
21 リング磁石
22 角度センサ
23 高分解能センサ
23a 第1高分解能センサ
23b 第2高分解能センサ
24 低分解能センサ
24a 第1低分解能センサ
24b 第2低分解能センサ
25 インデックスセンサ
Claims (17)
- ステアリングホイールの操作に伴って回転するステアリングシャフトの回転角度を検出するステアリングシャフト回転角度検出装置であって、
ドライバによる前記ステアリングホイールの操舵を補助する電動モータと、
前記電動モータの回転を前記ステアリングシャフトに減速して伝達する減速機構と、
前記電動モータの回転軸に取り付けられた回転体と、
前記回転体の回転に伴い信号を出力する信号出力器と、
前記信号出力器の出力信号に基づいて前記回転体の回転角度を演算し、当該回転角度と前記減速機構の減速比とに基づいて前記ステアリングシャフトの回転角度を演算するコントローラと、を備えることを特徴とするステアリングシャフト回転角度検出装置。 - 前記ステアリングシャフトに取り付けられ、前記ステアリングシャフトの基準回転位置を検出する基準回転位置検出器をさらに備え、
前記コントローラは、前記基準回転位置検出器の出力信号に基づいて前記ステアリングシャフトの基準回転角度を設定すると共に、前記回転体の回転角度と前記減速機構の減速比とに基づいて前記ステアリングシャフトの回転角度変化量を演算し、前記基準回転角度に前記回転角度変化量を加算することによって前記ステアリングシャフトの回転角度を演算することを特徴とする請求項1に記載のステアリングシャフト回転角度検出装置。 - 前記基準回転位置検出器は、前記ステアリングシャフトが1回転する毎に1パルスの信号を出力し、
前記コントローラは、前記基準回転位置検出器が出力する前記ステアリングシャフトの中立位置から1つ目のパルス信号の受信に基づいて当該パルス信号に対応する予め設定された基準回転角度を前記ステアリングシャフトの基準回転角度として設定することを特徴とする請求項2に記載のステアリングシャフト回転角度検出装置。 - 前記コントローラは、前記基準回転位置検出器が出力する前記ステアリングシャフトの中立位置から1つ目のパルス信号を受信した際には、前記演算された前記ステアリングシャフトの回転角度と前記予め設定された基準回転角度との偏差が予め設定された許容値以上の場合には、前記基準回転位置検出器の出力信号に基づいて前記ステアリングシャフトの基準回転角度の再設定を行うことを特徴とする請求項3に記載のステアリングシャフト回転角度検出装置。
- 前記基準回転位置検出器は、前記ステアリングシャフトが1回転する毎に1パルスの信号を出力し、
前記コントローラは、前記ステアリングシャフトの回転角度の情報を喪失した場合には、前記基準回転位置検出器が出力する前記ステアリングシャフトの中立位置から1つ目のパルス信号の受信に基づいて当該パルス信号に対応する予め設定された基準回転角度を不揮発性記憶部から読み込み、前記ステアリングシャフトの基準回転角度として設定することを特徴とする請求項2に記載のステアリングシャフト回転角度検出装置。 - 前記信号出力器は、分解能が相対的に高い高分解能出力器と、分解能が相対的に低い低分解能出力器と、を有することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一つに記載のステアリングシャフト回転角度検出装置。
- 前記高分解能出力器は車両のイグニッションスイッチがオンのときに動作し、前記低分解能出力器は車両のイグニッションスイッチがオフのときに動作するように切り換えられることを特徴とする請求項6に記載のステアリングシャフト回転角度検出装置。
- 前記回転体は、回転方向に着磁されたリング磁石であり、
前記高分解能出力器は、前記回転体の回転に応じて90度位相のずれた複数周期の正弦波信号を出力する2つの出力器からなり、
前記コントローラは、前記高分解能出力器の出力信号と前記電動モータの電気角との関係が規定されたテーブルに基づいて電気角の変化量を演算し、前記変化量から前記回転体の回転角度を演算することを特徴とする請求項6又は請求項7に記載のステアリングシャフト回転角度検出装置。 - 前記低分解能出力器は、前記回転体の回転に応じて所定電気角毎に出力変化があるようにパルス信号を出力する2つの出力器からなり、
前記コントローラは、前記低分解能出力器が出力するパルス信号の変化に基づいて、前記電動モータの電気角が前記所定電気角毎に区切られた複数のセクションのうちどこのセクション内にあるかを判定することを特徴とする請求項6から請求項8のいずれか一つに記載のステアリングシャフト回転角度検出装置。 - 車両のイグニッションスイッチがオフのときには、前記コントローラは、前記低分解能出力器が出力するパルス信号の変化の数をカウントして記憶することのみを行う待機状態となり、
車両のイグニッションスイッチがオンになったときには、前記コントローラは、記憶されたパルス信号の変化の数から前記電動モータの電気角が前記所定電気角毎に区切られた複数のセクションのうちどこのセクション内にあるかを判定することを特徴とする請求項9に記載のステアリングシャフト回転角度検出装置。 - 車両のイグニッションスイッチがオフのときには、前記低分解能出力器は前記電動モータの回転の検出を行う一方、前記コントローラは停止状態となり、
前記低分解能出力器が前記電動モータの回転を検出するのに基づいて、前記コントローラは、前記待機状態となることを特徴とする請求項10に記載のステアリングシャフト回転角度検出装置。 - 車両のイグニッションスイッチがオフのときには、前記低分解能出力器は前記電動モータの回転の検出を行う一方、前記コントローラは停止状態となり、
前記低分解能出力器が前記電動モータの回転を検出するのに基づいて、前記低分解能出力器から前記高分解能出力器への検出に切り換えられることを特徴とする請求項6に記載のステアリングシャフト回転角度検出装置。 - 前記コントローラは、車速が所定速度以上である場合において、前記ステアリングシャフトに作用する操舵トルクが所定値以下で、かつ前記信号出力器の出力信号に基づいて演算された前記回転体の回転角度の変化量が所定値以下である場合に、前記ステアリングシャフトが中立位置であると判定することを特徴とする請求項3から請求項12のいずれか一つに記載のステアリングシャフト回転角度検出装置。
- 前記コントローラは、前記基準回転位置検出器が出力するパルス信号の中央位置のときに、前記予め設定された基準回転角度を前記ステアリングシャフトの基準回転角度として設定することを特徴とする請求項3から請求項13のいずれか一つに記載のステアリングシャフト回転角度検出装置。
- 前記ステアリングシャフトは、前記ステアリングホイールの操作に伴って回転する入力シャフトと、トーションバーを介して前記入力シャフトと接続されラック軸に連係する出力シャフトと、を備え、
前記電動モータの回転は前記減速機構を介して前記出力シャフトに伝達され、
前記基準回転位置検出器は前記入力シャフトに取り付けられ、
前記コントローラは、前記ステアリングシャフトのうち前記入力シャフトの回転角度を演算する場合には、前記回転体の回転角度と前記減速機構の減速比とに基づいて前記ステアリングシャフトの回転角度変化量を演算する際に前記回転角度変化量を前記トーションバーの捩れ角度にて補正することを特徴とする請求項2から請求項14のいずれか一つに記載のステアリングシャフト回転角度検出装置。 - 前記ステアリングシャフトは、前記ステアリングホイールの操作に伴って回転する入力シャフトと、トーションバーを介して前記入力シャフトと接続されラック軸に連係する出力シャフトと、を備え、
前記電動モータの回転は前記減速機構を介して前記出力シャフトに伝達され、
前記基準回転位置検出器は前記出力シャフトに取り付けられ、
前記コントローラは、前記ステアリングシャフトのうち前記入力シャフトの回転角度を演算する場合には、前記回転体の回転角度と前記減速機構の減速比とに基づいて前記ステアリングシャフトの回転角度変化量を演算する際に前記回転角度変化量を前記トーションバーの捩れ角度にて補正し、かつ前記基準回転位置検出器の出力信号に基づいて前記ステアリングシャフトの基準回転角度を設定する際に前記基準回転角度を前記トーションバーの捩れ角度にて補正することを特徴とする請求項2から請求項14のいずれか一つに記載のステアリングシャフト回転角度検出装置。 - 前記ステアリングシャフトは、前記ステアリングホイールの操作に伴って回転する入力シャフトと、トーションバーを介して前記入力シャフトと接続されラック軸に連係する出力シャフトと、を備え、
前記電動モータの回転は前記減速機構を介して前記出力シャフトに伝達され、
前記基準回転位置検出器は前記入力シャフトに取り付けられ、
前記コントローラは、前記ステアリングシャフトのうち前記出力シャフトの回転角度を演算する場合には、前記基準回転位置検出器の出力信号に基づいて前記ステアリングシャフトの基準回転角度を設定する際に前記基準回転角度を前記トーションバーの捩れ角度にて補正することを特徴とする請求項2から請求項14のいずれか一つに記載のステアリングシャフト回転角度検出装置。
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