JP2016179760A - 電動パワーステアリング装置、操舵角算出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ回転角度に基づいて精度よく操舵角を算出することができる技術を提供する。
【解決手段】ステアリングホイールと連動して回転する入力軸と、入力軸とトーションバーを介して連結されるとともにピニオンが形成されたハンドル側ピニオン軸と、電動モータの回転により駆動されるとともにピニオンが形成されたアシスト側ピニオン軸と、ハンドル側ピニオン軸及びアシスト側ピニオン軸に形成されたピニオンと噛み合うラック歯が形成されたラック軸と、トーションバーの捩れ角度に基づいてステアリングホイールの操舵トルクを検出するトルク検出装置４０と、電動モータ３０Ｍの回転角度を検出するレゾルバ３５，モータ回転角度算出部１１０と、検出したモータ回転角度βと、トルク検出装置４０からの出力値に基づいて算出したトーションバーの捩れ角度とに基づいてステアリングホイールの回転角度である操舵角αを算出する操舵角算出部１２０とを備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置、操舵角算出方法に関する。

近年、主に自動車のステアリングの回転トルクの検出等に用いられる回転トルク検出装置が提案されている。
例えば、特許文献１に記載の回転トルク検出装置は、ステアリングに連動して回転する略円筒状の第一の回転体と、略円筒状の磁石と、略円筒状の第二の回転体と、第一の磁性体と、第二の磁性体とを有している。磁石は、Ｎ極とＳ極が例えば２０〜４０度前後の角度間隔で交互に形成されており、第一の回転体の外周下端に固着されている。第一の磁性体，第二の磁性体は、内周に複数の突起部が形成されている。第二の回転体が第一の回転体の下方に配置されると共に、第一の磁性体と第二の磁性体がスペーサを介して、磁石に対向して第二の回転体上端に各々固着されている。
また、特許文献１に記載の回転トルク検出装置は、第一の回転体と第二の回転体の側方にほぼ平行に配置された配線基板で、左右面に複数の配線パターンが形成されると共に、磁石との対向面には、第一の磁性体と第二の磁性体の間に配設された、ホール素子等の磁気検出素子が装着されている。配線基板にはマイコン等の電子部品によって、磁気検出素子に接続された制御手段が形成されている。
また、特許文献１に記載の回転トルク検出装置は、第一の回転体と第二の回転体の間には、上端が第一の回転体に、下端が第二の回転体に各々固着されたトーションバー等の略円柱状の連結体が設けられ、第一の回転体と第二の回転体が連結体を介して、固着されている。
そして、このような回転トルク検出装置が、第一の回転体や第二の回転体にステアリング軸が装着されて、自動車のステアリングホイール下方に装着されると共に、制御手段がコネクタやリード線（図示せず）等を通して自動車本体の電子回路（図示せず）に接続される。

また、近年、電動パワーステアリング装置に備えられた電動モータの回転角に基づいてステアリングホイールの回転角度（絶対位置）を検出することが提案されている。
例えば、特許文献２に記載の技術は、Ｓ９００で、トルクセンサによる操舵角θｔを読み込む。次に、Ｓ９０２で、モータ回転角による電気角θｍを読み込む。Ｓ９０８からＳ９２２で、θｔ、θｍ、ハンドルの回転数より、モータ回転数を求め、求めた全てのモータ回転数の中で整数値に一番近いモータ回転数から正しいハンドルの回転数を求める。そして、求めたハンドルの回転数とトルクセンサによる操舵角θｔより絶対位置が求められる。

特開２０１０−１８１３１０号公報 特開２００４−０３７３１２号公報

電動パワーステアリング装置に備えられた操舵をアシストするための電動モータに装着されているレゾルバを用いて検出したモータ回転角度に基づいて操舵角（ステアリングホイールの回転角度）を算出することが可能である。しかしながら、電動モータの出力軸とステアリングホイールとの間にトーションバーが連結されている構成である場合、トーションバーの捩じれ角度の分だけ実際の操舵角とずれが生じてしまう。
本発明は、モータ回転角度に基づいて精度よく操舵角を算出することができる電動パワーステアリング装置、操舵角算出方法を提供することにある。

かかる目的のもと、本発明は、車両のステアリングホイールと連動して回転する回転軸と、前記回転軸とトーションバーを介して連結されるとともにピニオンが形成された第１ピニオン軸と、電動モータの回転により駆動されるとともにピニオンが形成された第２ピニオン軸と、前記第１ピニオン軸に形成されたピニオン及び前記第２ピニオン軸に形成されたピニオンと噛み合うラック歯が形成されたラック軸と、前記トーションバーの捩れ角度に基づいて前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出するトルク検出手段と、前記電動モータの回転角度を検出するモータ回転角度検出手段と、前記モータ回転角度検出手段が検出したモータ回転角度と、前記トルク検出手段からの出力値に基づいて算出した前記トーションバーの捩れ角度とに基づいて前記ステアリングホイールの回転角度である操舵角を算出する操舵角算出手段と、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である。

ここで、前記操舵角算出手段は、前記電動モータの回転角度と前記第２ピニオン軸の回転角度との減速比がＧ１、前記第２ピニオン軸の回転角度と前記ラック軸の移動距離との比がＧ２、前記ラック軸の移動距離と前記第１ピニオン軸の回転角度との比がＧ３であり、前記モータ回転角度検出手段が検出したモータ回転角度がβ、前記トーションバーの捩れ角度がθである場合に、前記操舵角αを、式α＝Ｇ１×Ｇ２×Ｇ３×β＋θに基づいて算出してもよい。
また、前記操舵角検出手段は、前記トーションバーのバネレートがＡ（Ｎｍ／ｄｅｇ）、前記トルク検出手段の電圧ゲインがＫ（Ｖ／Ｎｍ）であり、前記操舵トルクがＴ（Ｎｍ）であるときに前記トルク検出手段が電圧Ｖ（Ｖ）を出力する場合に、前記トーションバーの捩れ角度θ（ｄｅｇ）を、式θ＝Ｖ／（Ａ×Ｋ）に基づいて算出してもよい。

また、他の観点から捉えると、本発明は、車両のステアリングホイールと連動して回転する回転軸と、ラック軸に形成されたラック歯と噛み合うピニオンが形成された第１ピニオン軸とを連結するトーションバーの捩れ角度を算出し、前記ラック軸に形成されたラック歯と噛み合うピニオンが形成された第２ピニオン軸に駆動力を与える電動モータの回転角度を算出し、算出したモータ回転角度と、算出した前記トーションバーの捩れ角度とに基づいて前記ステアリングホイールの回転角度である操舵角を算出することを特徴とする操舵角算出方法である。

ここで、前記電動モータの回転角度と前記第２ピニオン軸の回転角度との減速比がＧ１、前記第２ピニオン軸の回転角度と前記ラック軸の移動距離との比がＧ２、前記ラック軸の移動距離と前記第１ピニオン軸の回転角度との比がＧ３であり、算出したモータ回転角度がβ、算出した前記トーションバーの捩れ角度がθである場合に、前記操舵角αを、式α＝Ｇ１×Ｇ２×Ｇ３×β＋θに基づいて算出してもよい。
また、前記トーションバーのバネレートがＡ（Ｎｍ／ｄｅｇ）、前記トーションバーの捩れ角度に応じた電圧信号を出力するトルク検出手段の電圧ゲインがＫ（Ｖ／Ｎｍ）であり、操舵トルクがＴ（Ｎｍ）であるときに前記トルク検出手段が電圧Ｖ（Ｖ）を出力する場合に、前記トーションバーの捩れ角度θ（ｄｅｇ）を、式θ＝Ｖ／（Ａ×Ｋ）に基づいて算出してもよい。

本発明によれば、モータ回転角度に基づいて精度よく操舵角を算出することができる電動パワーステアリング装置、操舵角算出方法を提供することができる。

本実施形態が適用される電動パワーステアリング装置の全体構成図である。 本実施形態が適用される電動パワーステアリング装置の伝達機構部を説明する構成図であり、図１に示すII−II断面である。 本実施形態が適用される電動パワーステアリング装置のアシスト部を説明する構成図であり、図１に示すIII−III断面である。 トルク検出装置の構成を示す分解斜視図である。 ＥＣＵの概略構成図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
〔パワーステアリング装置の全体構成〕
図１は、本実施形態が適用される電動パワーステアリング装置１の全体構成図である。図２は、本実施形態が適用される電動パワーステアリング装置１の伝達機構部２を説明する構成図であり、図１に示すII−II断面である。図３は、本実施形態が適用される電動パワーステアリング装置１のアシスト部３を説明する構成図であり、図１に示すIII−III断面である。

図１に示すように、本実施形態が適用される電動パワーステアリング装置１は、いわゆるダブルピニオン型のパワーステアリング装置である。電動パワーステアリング装置１は、例えば車体フレーム（不図示）等に固定されるギヤハウジング１０と、ステアリングホイール（不図示）からの操舵力をラック軸２４に伝達する伝達機構部２と、駆動部３０からの操舵補助力をラック軸２４に伝達してラック軸２４の移動をアシストするアシスト部３とを備えている。また、電動パワーステアリング装置１は、アシスト部３の後述する電動モータ３０Ｍを駆動制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００を備えている。

ギヤハウジング１０は、図１に示すように、伝達機構部２を構成するハンドル側ギヤハウジング１０Ａと、アシスト部３を構成するアシスト側ギヤハウジング１０Ｂとを有する。ハンドル側ギヤハウジング１０Ａとアシスト側ギヤハウジング１０Ｂとは、ラック軸２４まわりで連結されてギヤハウジング１０を構成する。
ハンドル側ギヤハウジング１０Ａは、回転軸の一例としての入力軸２１と、出力軸である第１ピニオン軸の一例としてのハンドル側ピニオン軸２３（図２参照）とを回転可能に支持している。入力軸２１は、ステアリングホイール（不図示）に連結されたアッパーシャフト（不図示）と連結しており、ステアリングホイールの回転に連動して回転する。

一方、アシスト側ギヤハウジング１０Ｂは、第２ピニオン軸の一例としてのアシスト側ピニオン軸３３（図３参照）を回転可能に支持している。ラック軸２４の両端部には左右のタイロッド４８Ａ,４８Ｂが連結されている。このタイロッド４８Ａ，４８Ｂはナックルアーム（不図示）を介して被操舵部である例えばタイヤ（不図示）に連結されている。ラック軸２４はハンドル側ギヤハウジング１０Ａの第１ハウジング１１（図２参照）とアシスト側ギヤハウジング１０Ｂの第１ハウジング１７（図３参照）とに設けられた軸受（不図示）によって、図１の左右方向に摺動性を良好に保った状態で支持されている。

〔伝達機構部２〕
図２に示すように、伝達機構部２のハンドル側ギヤハウジング１０Ａは、第１ハウジング１１、第２ハウジング１２および第３ハウジング１３に分割され、これらが組み付けられてハウジングを形成している。これら第１ハウジング１１、第２ハウジング１２および第３ハウジング１３は、それぞれ固定ボルトによって固定されている。

そして、伝達機構部２は、図２に示すように、ステアリングホイール（不図示）に連結される入力軸２１を有している。また、この入力軸２１にトーションバー２２を介して連結されるハンドル側ピニオン軸（出力軸）２３を、入力軸２１と同軸上に有している。
さらに、ハンドル側ピニオン軸２３はピニオン２３Ｐを有しており、このピニオン２３Ｐをラック軸２４のハンドル側ラック２４Ａに噛み合わせている。これにより、ラック軸２４は、ステアリングホイールに加えた操舵トルクに従って直線運動が可能となり、図１に示すギヤハウジング１０の左右方向に移動する。
入力軸２１はハンドル側ギヤハウジング１０Ａの第３ハウジング１３に設けられた軸受２１Ｊにより保持され、ハンドル側ピニオン軸２３はハンドル側ギヤハウジング１０Ａの第１ハウジング１１に設けられた軸受２３Ｊおよび第２ハウジング１２に設けられた軸受２３Ｋにより保持される。

また、ハンドル側ギヤハウジング１０Ａの第１ハウジング１１内には、ラック軸２４のハンドル側ラック２４Ａをハンドル側ピニオン軸２３のピニオン２３Ｐに押付けるとともに、ラック軸２４を摺動自在に支持するラックガイド２５が取り付けられる。このラックガイド２５は、第１ハウジング１１のシリンダ部１４に挿入される。

シリンダ部１４は、このラック軸２４を挟んでハンドル側ピニオン軸２３と相対する部分に設けられている。ラックガイド２５は、シリンダ部１４に埋込ネジ形式により固定されるキャップ２５Ａを有し、ラック軸２４をハンドル側ラック２４Ａの反対側から押圧するばね２５Ｂを備えている。キャップ２５Ａが第１ハウジング１１のシリンダ部１４に締め付けられることで、ばね２５Ｂがラック軸２４を押圧し、ハンドル側ラック２４Ａはピニオン２３Ｐと良好な噛み合いを維持している。

さらに、伝達機構部２は、入力軸２１とハンドル側ピニオン軸（出力軸）２３との相対回転角度に基づいて、言い換えればトーションバー２２の捩れ量に基づいて、ステアリングホイールに加えられた操舵トルクを検出するトルク検出手段の一例としてのトルク検出装置４０を有している。トルク検出装置４０については後で詳述する。

〔アシスト部３〕
アシスト部３は、図３に示すように、アシスト側ギヤハウジング１０Ｂと、アシスト側ピニオン軸３３と、アシスト側ピニオン軸３３に接続するウォームホイール３４と、アシスト側ピニオン軸３３とラック軸２４との接続を案内するラックガイド３８とを有している。さらに、アシスト部３は、図１に示すように、ウォームホイール３４を回転駆動する駆動部３０を備えている。

アシスト側ギヤハウジング１０Ｂは、図３に示すように、第１ハウジング１７と第２ハウジング１８とに分割され、これらが組み付けられてハウジングを形成している。さらに、第２ハウジング１８には、カバー部材１９が組み付けられる。第１ハウジング１７と第２ハウジング１８とは、それぞれ内側に筒状の空間を有する部材である。そして、第１ハウジング１７は、主にアシスト側ピニオン軸３３とラック軸２４との接続部分におけるハウジングを形成する。また、第２ハウジング１８は、主にアシスト側ピニオン軸３３とウォームホイール３４との接続部分におけるハウジングを形成する。

第１ハウジング１７は、第２ハウジング１８との嵌め合い箇所を構成する嵌合い部１７Ｊを有している。また、第２ハウジング１８は、第１ハウジング１７との嵌め合い箇所を構成する嵌合い部１８Ｊを有している。そして、本実施形態では、嵌合い部１８Ｊの外径は、嵌合い部１７Ｊの内径よりも若干大きく形成されている。そして、第１ハウジング１７と第２ハウジング１８とは、シール部材を間に挟んだ状態で、嵌合い部１７Ｊに嵌合い部１８Ｊが挿入されて嵌め合わされる。そして、第１ハウジング１７と第２ハウジング１８とは、固定ボルトによって固定される。
また、カバー部材１９は、図３に示すように、固定ボルト２０によって第２ハウジング１８に固定される。そして、カバー部材１９は、第２ハウジング１８の開口部を覆うように設けられる。

アシスト側ピニオン軸３３は、車両に搭載された状態で、鉛直方向に対して交差配置される。本実施形態では、アシスト側ピニオン軸３３が車両の前後方向に沿うように、概ね水平方向に横置きされる（図１参照）。
アシスト側ピニオン軸３３は、図３に示すように、ピニオン３３Ｐを有している。そして、アシスト側ピニオン軸３３のピニオン３３Ｐがラック軸２４のアシスト側ラック２４Ｂに接続する。なお、本実施形態のアシスト部３では、アシスト側ピニオン軸３３のピニオン３３Ｐとラック軸２４のアシスト側ラック２４Ｂの双方又は少なくとも一方を、それらの歯すじがそれらの中心軸に斜交する斜歯歯車としている。なお、本実施形態のアシスト側ピニオン軸３３は金属製である。
また、アシスト側ピニオン軸３３には、ウォームホイール３４が設けられる。そして、アシスト側ピニオン軸３３は、ウォームホイール３４を介して駆動部３０（図１参照）から回転駆動力を受けて回転する。

アシスト側ピニオン軸３３は、一端側が第１ハウジング１７に設けられる第１軸受３３Ｊに保持され、他端側が第２ハウジング１８に設けられる第２軸受３３Ｋに保持される。
第２軸受３３Ｋの内輪は、アシスト側ピニオン軸３３のハブ３３Ｈとロックナット３６とに挟まれるようにして、アシスト側ピニオン軸３３の外周に取り付けられる。また、第２軸受３３Ｋの外輪は、第２ハウジング１８に形成される保持部１８Ｈとサークリップとの間に挟まれるようにして第２ハウジング１８に固定される。
一方、第１軸受３３Ｊの外輪は第１ハウジング１７に圧入され、アシスト側ピニオン軸３３の一端部は第１軸受３３Ｊの内輪に隙間嵌めされている。

そして、アシスト側ピニオン軸３３は、第１ハウジング１７に圧入される第１軸受３３Ｊに保持されることで、第１ハウジング１７側に向けた方向の移動が制限される。
また、アシスト側ピニオン軸３３は、埋込ネジ形式によりアシスト側ピニオン軸３３に固定されるロックナット３６によって、第２軸受３３Ｋを挟んで第２ハウジング１８の保持部１８Ｈに突き当てられる。これによって、アシスト側ピニオン軸３３は、第２ハウジング１８側に向けた方向の移動が制限される。
以上のようにして、アシスト側ピニオン軸３３は、アシスト側ギヤハウジング１０Ｂにおいて、回転可能に保持されるとともに、軸方向には移動しないように取り付けられる。

ウォームホイール３４は、アシスト側ピニオン軸３３のピニオン３３Ｐが形成される側とは逆側の端部に設けられる。ウォームホイール３４の回転軸は、アシスト側ピニオン軸３３と同軸になるように形成される。そして、ウォームホイール３４は、駆動部３０（図１参照）のウォームギヤ３２（後述）と噛み合う。なお、本実施形態のウォームホイール３４は、この金属製のアシスト側ピニオン軸３３のハブ３３Ｈに一体成形された樹脂成形体で構成される。

ラックガイド３８は、第１ハウジング１７のシリンダ部１７Ａに設けられる。ラックガイド３８は、ラック軸２４を挟んでアシスト側ピニオン軸３３と相対する部分に設けられている。そして、ラックガイド３８は、シリンダ部１７Ａに埋込ネジ形式により固定されるキャップ３８Ａを有し、ラック軸２４をアシスト側ラック２４Ｂの反対側から押圧するばね３８Ｂを備えている。キャップ３８Ａが第１ハウジング１７のシリンダ部１７Ａに締め付けられることで、ばね３８Ｂがラック軸２４を押圧し、アシスト側ラック２４Ｂはピニオン３３Ｐと良好な噛み合いを維持している。
そして、ラックガイド３８は、ラック軸２４のアシスト側ラック２４Ｂをアシスト側ピニオン軸３３のピニオン３３Ｐに押付けるとともに、ラック軸２４を摺動自在に支持する。

駆動部３０は、電動モータ３０Ｍ（図５参照）と、電動モータ３０Ｍを囲うモータケースと、電動モータ３０Ｍの駆動軸に連結するウォームギヤ３２とを有している。モータケースは、第２ハウジング１８に接続されている。電動モータ３０Ｍは、ＥＣＵ１００によって駆動制御される。そして、ウォームギヤ３２は、ウォームホイール３４に接続し、電動モータ３０Ｍの出力トルクをウォームホイール３４に伝達する。本実施形態に係る電動モータ３０Ｍは、電動モータ３０Ｍの回転角度を検出するレゾルバ３５（図５参照）を有する３相ブラシレスモータである。

〔トルク検出装置４０〕
図４は、トルク検出装置４０の構成を示す分解斜視図である。
トルク検出装置４０は、図２、図４に示すように、入力軸２１に固定されるマグネットカラー１２１及び永久磁石１２２と、ハンドル側ピニオン軸２３に固定されるステータユニット１３０とを備えている。また、トルク検出装置４０は、後述する第１ステータ１３１及び第２ステータ１３２で導かれた磁束を集磁して、入力軸２１とハンドル側ピニオン軸２３との間の相対回転角度に応じた電圧信号を出力するセンサユニット１４０を備えている。

永久磁石１２２は、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に並んでリング状に形成され、周方向に着磁されている。本実施の形態における永久磁石１２２は、８個ずつのＮ極、Ｓ極が周方向に等間隔で配置されている。
マグネットカラー１２１は、鉄材によって円筒状に形成されていて、外周面１２１ａに永久磁石１２２が嵌め合わされ、例えば接着によって永久磁石１２２はマグネットカラー１２１に固定される。また、図２に示すように、マグネットカラー１２１の内周面１２１ｂに入力軸２１が挿入されて、圧入、溶接、カシメ等により、マグネットカラー１２１は入力軸２１に固定される。これにより、永久磁石１２２は、入力軸２１と一体的に回転可能である。

（ステータユニット１３０）
ステータユニット１３０は、第１ステータ１３１と、第２ステータ１３２と、ステータホルダ１３３と、ヨーク１３４とを備えている。
第１ステータ１３１及び第２ステータ１３２は、例えばパーマロイ等の軟磁性材料で形成されている。第１ステータ１３１は、図４に示すように、円環状に形成された円環部１３１ｂと、円環部１３１ｂの内周縁から入力軸２１の軸方向に突出して延び、周方向に等間隔に形成された８個のステータ爪１３１ａとを有している。

また、第１ステータ１３１は、円環部１３１ｂの外周縁から入力軸２１の軸方向に突出して延びた３個の突片１３１ｃを有している。これら３個の突片１３１ｃは周方向に等間隔で形成されている。各突片１３１ｃは、工具等によって半径方向内方に押されて塑性変形し、ステータホルダ１３３の位置決め部１３３ｊにカシメられ、第１ステータ１３１はステータホルダ１３３に結合される。

第２ステータ１３２は、第１ステータ１３１を図示の上下を逆にして配置したものと同じであり、円環部１３２ｂ、ステータ爪１３２ａ及び突片１３２ｃは、それぞれ第１ステータ１３１の円環部１３１ｂ、ステータ爪１３１ａ及び突片１３１ｃに対応する。
第２ステータ１３２も第１ステータ１３１と同様に、ステータホルダ１３３の位置決め部１３３ｊに位置決めされてカシメられ、第２ステータ１３２はステータホルダ１３３に結合される。
ステータホルダ１３３に位置決めして固定された第１ステータ１３１のステータ爪１３１ａと第２ステータ１３２のステータ爪１３２ａとは、周方向に等間隔に交互に並ぶ。

ステータホルダ１３３は、非磁性材料によって概略円筒状に形成されている。
ヨーク１３４は、例えば鉄材によって円筒状に形成されていて、インサート成形により、ステータホルダ１３３と一体的に形成されている。
以上のように構成されたステータユニット１３０は、図２に示すように、ヨーク１３４の内周面１３４ｂに、ハンドル側ピニオン軸２３が挿入されて、圧入、溶接、カシメ等によりハンドル側ピニオン軸２３に固定される。

（センサユニット１４０）
センサユニット１４０は、第１コレクタ１４１及び第２コレクタ１４２と、磁気センサ１４３と、基板１４４と、端子１４５と、センサハウジング１４６とを備える。

センサハウジング１４６は、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂材又はポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂材で形成されている。センサハウジング１４６は、図２、図４に示すように、基部１４６ｐと、基部１４６ｐから立ち上がった周壁１４６ｑと、基部１４６ｐを挟んで周壁１４６ｑと反対側に形成された接続部１４６ｒとを有している。

第１コレクタ１４１、第２コレクタ１４２、基板１４４及び端子１４５は、センサハウジング１４６の基部１４６ｐと周壁１４６ｑとにより囲まれた内部に収容され、センサハウジング１４６に保持されている。
センサユニット１４０は、図２に示すように、周壁１４６ｑが第３ハウジング１３に形成された孔に挿入され、基部１４６ｐが、締付部材（不図示）により第３ハウジング１３に固定される。

第１コレクタ１４１は、平板の円弧状に形成された円弧部１４１ａと、円弧部１４１ａの外周縁からそれぞれ外方に延びて形成された複数の突出部１４１ｂとを有する。
円弧部１４１ａは、第１ステータ１３１の円環部１３１ｂの一部である円弧に対応する形状である。円弧部１４１ａは、センサハウジング１４６が第３ハウジング１３に固定された状態で、第１ステータ１３１の円環部１３１ｂとの間に空隙を介して対向して配置され、第１ステータ１３１で導かれた磁束を集磁する。
複数の突出部１４１ｂの内の少なくとも一の突出部１４１ｂは、磁気センサ１４３に接し、円弧部１４１ａで集磁された磁束を磁気センサ１４３に導く。

第２コレクタ１４２は、平板の円弧状に形成された円弧部１４２ａと、円弧部１４２ａの外周縁からそれぞれ外方に延びて形成された複数の突出部１４２ｂとを有する。
円弧部１４２ａは、第２ステータ１３２の円環部１３２ｂの一部である円弧に対応する形状である。円弧部１４２ａは、センサハウジング１４６が第３ハウジング１３に固定された状態で、第２ステータ１３２の円環部１３２ｂとの間に空隙を介して対向して配置され、第２ステータ１３２で導かれた磁束を集磁する。
複数の突出部１４２ｂの内の少なくとも一の突出部１４２ｂは、磁気センサ１４３に接し、円弧部１４２ａで集磁された磁束を磁気センサ１４３に導く。

磁気センサ１４３は、第１コレクタ１４１で導かれた磁束と第２コレクタ１４２で導かれた磁束とに基づいて第１コレクタ１４１と第２コレクタ１４２との間の磁束密度に対応した電圧信号に変換する。磁気センサ１４３は、ＥＣＵ１００から電流が供給されることにより作動して、第１コレクタ１４１と第２コレクタ１４２との間の磁束密度を検出し、検出した磁束密度を電圧信号に変換して出力するセンサであり、磁気抵抗素子、ホールＩＣ、ホール素子などを例示することができる。

基板１４４は処理回路を備えていて、磁気センサ１４３から出力された電圧信号に対して処理回路で処理を施す。
端子１４５は基板１４４から基部１４６ｐを貫通して接続部１４６ｒまで延び、基板１４４の処理回路で処理が施された電圧信号を接続部１４６ｒの側まで導く。
接続部１４６ｒには図示しない電線のコネクタが接続され、基板１４４の処理回路で処理が施された電圧信号は、端子１４５から電線を通じてＥＣＵ１００（図１参照）に入力される。

〔ＥＣＵ１００〕
図５は、ＥＣＵ１００の概略構成図である。
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ(Electrically Erasable & Programmable Read Only Memory)等からなる算術論理演算回路である。
ＥＣＵ１００には、上述したトルク検出装置４０にて検出された操舵トルクが電圧信号に変換されたトルク信号Ｔｄと、レゾルバ３５からの電動モータ３０Ｍのモータ回転角度βに応じた出力信号である回転角度信号βｓなどが入力される。また、ＥＣＵ１００には、自動車に搭載される各種の機器を制御するための信号を流す通信を行うネットワーク（ＣＡＮ）を介して、自動車の移動速度である車速を検出する車速センサからの車速信号などが入力される。

そして、ＥＣＵ１００は、トルク信号Ｔｄ、車速信号、後述する操舵角αなどに基づいて電動モータ３０Ｍがアシスト力を付与するのに必要となる目標電流を算出する目標電流算出部１０１と、目標電流算出部１０１が算出した目標電流に基づいてフィードバック制御などを行う制御部１０２とを備えている。また、ＥＣＵ１００は、レゾルバ３５からの出力信号に基づいて電動モータ３０Ｍのモータ回転角度βを算出するモータ回転角度算出部１１０と、モータ回転角度算出部１１０にて算出されたモータ回転角度βとトルク信号Ｔｄとに基づいて、ステアリングホイールの回転角度である操舵角αを算出する操舵角算出手段の一例としての操舵角算出部１２０とを備えている。レゾルバ３５及びモータ回転角度算出部１１０は、電動モータ３０Ｍの回転角度を検出するモータ回転角度検出手段の一例として機能する。

（操舵角算出部１２０）
操舵角算出部１２０は、ステアリングホイール、入力軸２１、トーションバー２２、ハンドル側ピニオン軸２３、ラック軸２４、アシスト側ピニオン軸３３、電動モータ３０Ｍなどが機械的に連結されているためにステアリングホイールの回転角度である操舵角αと電動モータ３０Ｍのモータ回転角度βとの間に相関関係があることに鑑み、モータ回転角度算出部１１０にて算出されたモータ回転角度β（ｄｅｇ）に基づいて操舵角α（ｄｅｇ）を算出する。また、操舵角算出部１２０は、モータ回転角度βに基づいて操舵角αを算出する際、トーションバー２２の捩れ角度θ（ｄｅｇ）をも考慮する。

より具体的には、操舵角算出部１２０は、モータ回転角度β（ｄｅｇ）とアシスト側ピニオン軸３３の回転角度（ｄｅｇ）との減速比（ウォームギヤ３２とウォームホイール３４との減速比）がＧ１、アシスト側ピニオン軸３３の回転角度とラック軸２４の移動距離との比がＧ２、ラック軸２４の移動距離とハンドル側ピニオン軸２３の回転角度との比がＧ３である場合に、操舵角α（ｄｅｇ）を、下記式（１）に基づいて算出する。
α＝Ｇ１×Ｇ２×Ｇ３×β＋θ・・・（１）

ここで、操舵角算出部１２０は、トーションバー２２のバネレートがＡ（Ｎｍ／ｄｅｇ）、トルク検出装置４０の電圧ゲインがＫ（Ｖ／Ｎｍ）であり、ステアリングホイールの操舵トルクがＴ（Ｎｍ）であるときにトルク検出装置４０が電圧Ｖ（Ｖ）の電圧信号を出力する場合に、トーションバー２２の捩れ角度θを、下記式（２）に基づいて算出する。
θ＝Ｖ／（Ａ×Ｋ）・・・（２）

以上のように構成された操舵角算出部１２０によれば、トーションバー２２の捩れ角度θをも考慮するので、トーションバー２２の捩れ角度θを考慮しない場合よりも精度よく、レゾルバ３５からの出力信号に基づいて操舵角αを算出することができる。

なお、上述した実施の形態においては、操舵角算出部１２０がトーションバー２２の捩れ角度θをも考慮してレゾルバ３５からの出力信号に基づいて操舵角αを算出するのをダブルピニオン型のパワーステアリング装置に適用した場合を例示したが、特にかかる態様に限定されない。
例えば、トーションバーを介して、ステアリングホイールの回転に連動して回転する回転軸と連結されたピニオン軸に、電動モータ３０Ｍの駆動力を付与する、いわゆるシングルピニオン型のパワーステアリング装置である場合には、操舵角算出部１２０は、操舵角α（ｄｅｇ）を、下記式（３）に基づいて算出してもよい。
α＝Ｇ４×β＋θ・・・（３）
なお、モータ回転角度β（ｄｅｇ）とピニオン軸の回転角度（ｄｅｇ）との減速比がＧ４である。

１…電動パワーステアリング装置、２…伝達機構部、３…アシスト部、４０…トルク検出装置、１００…ＥＣＵ、１１０…モータ回転角度算出部、１２０…操舵角算出部

Claims (6)

1. 車両のステアリングホイールと連動して回転する回転軸と、
   前記回転軸とトーションバーを介して連結されるとともにピニオンが形成された第１ピニオン軸と、
   電動モータの回転により駆動されるとともにピニオンが形成された第２ピニオン軸と、
   前記第１ピニオン軸に形成されたピニオン及び前記第２ピニオン軸に形成されたピニオンと噛み合うラック歯が形成されたラック軸と、
   前記トーションバーの捩れ角度に基づいて前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出するトルク検出手段と、
   前記電動モータの回転角度を検出するモータ回転角度検出手段と、
   前記モータ回転角度検出手段が検出したモータ回転角度と、前記トルク検出手段からの出力値に基づいて算出した前記トーションバーの捩れ角度とに基づいて前記ステアリングホイールの回転角度である操舵角を算出する操舵角算出手段と、
   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. 前記操舵角算出手段は、前記電動モータの回転角度と前記第２ピニオン軸の回転角度との減速比がＧ１、前記第２ピニオン軸の回転角度と前記ラック軸の移動距離との比がＧ２、前記ラック軸の移動距離と前記第１ピニオン軸の回転角度との比がＧ３であり、前記モータ回転角度検出手段が検出したモータ回転角度がβ、前記トーションバーの捩れ角度がθである場合に、
   前記操舵角αを、
   式α＝Ｇ１×Ｇ２×Ｇ３×β＋θ
   に基づいて算出する
   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. 前記操舵角検出手段は、前記トーションバーのバネレートがＡ（Ｎｍ／ｄｅｇ）、前記トルク検出手段の電圧ゲインがＫ（Ｖ／Ｎｍ）であり、前記操舵トルクがＴ（Ｎｍ）であるときに前記トルク検出手段が電圧Ｖ（Ｖ）を出力する場合に、
   前記トーションバーの捩れ角度θ（ｄｅｇ）を、
   式θ＝Ｖ／（Ａ×Ｋ）
   に基づいて算出する
   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。
4. 車両のステアリングホイールと連動して回転する回転軸と、ラック軸に形成されたラック歯と噛み合うピニオンが形成された第１ピニオン軸とを連結するトーションバーの捩れ角度を算出し、
   前記ラック軸に形成されたラック歯と噛み合うピニオンが形成された第２ピニオン軸に駆動力を与える電動モータの回転角度を算出し、
   算出したモータ回転角度と、算出した前記トーションバーの捩れ角度とに基づいて前記ステアリングホイールの回転角度である操舵角を算出する
   ことを特徴とする操舵角算出方法。
5. 前記電動モータの回転角度と前記第２ピニオン軸の回転角度との減速比がＧ１、前記第２ピニオン軸の回転角度と前記ラック軸の移動距離との比がＧ２、前記ラック軸の移動距離と前記第１ピニオン軸の回転角度との比がＧ３であり、算出したモータ回転角度がβ、算出した前記トーションバーの捩れ角度がθである場合に、
   前記操舵角αを、
   式α＝Ｇ１×Ｇ２×Ｇ３×β＋θ
   に基づいて算出する
   ことを特徴とする請求項４に記載の操舵角算出方法。
6. 前記トーションバーのバネレートがＡ（Ｎｍ／ｄｅｇ）、前記トーションバーの捩れ角度に応じた電圧信号を出力するトルク検出手段の電圧ゲインがＫ（Ｖ／Ｎｍ）であり、操舵トルクがＴ（Ｎｍ）であるときに前記トルク検出手段が電圧Ｖ（Ｖ）を出力する場合に、
   前記トーションバーの捩れ角度θ（ｄｅｇ）を、
   式θ＝Ｖ／（Ａ×Ｋ）
   に基づいて算出する
   ことを特徴とする請求項５に記載の操舵角算出方法。

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