JP2018140661A - ステアリング装置及びステアリングセンサシステム - Google Patents

Abstract

【課題】操舵力伝達経路を断続するクラッチからの漏れ磁束のセンサへの影響を効率よく抑制する。【解決手段】ステアリング装置は、ステアリングホイール１０と転舵輪１６との間の操舵力伝達経路に設けられ、通電時に操舵力伝達経路を機械的に切断し、通電していない時に操舵力伝達経路を機械的に接続するクラッチ５０と、操舵力伝達経路における操舵トルク及び舵角の少なくとも一方を検出する上流センサ２１及び下流センサ２２を備える。上流センサ２１及び下流センサ２２の少なくともいずれか一方において、クラッチ５０の通電状態を検出し、クラッチ５０が通電している時に、第１の補正値により操舵トルク及び舵角の少なくとも一方の検出値を補正し、クラッチが通電をしていない時に、第１の補正値とは異なる第２の補正値により操舵トルク及び舵角の少なくとも一方の検出値を補正する。【選択図】図１

Description

本発明は、操舵機構と転舵機構を断続するクラッチを有するステアリング装置、及びそのようなステアリング装置に用いられるステアリングセンサシステムに関する。

車両のステアリング装置では、ステアリングホイールと転舵輪との間の操舵力伝達経路を接続及び切断するクラッチが設けられる場合がある。例えば、ステアバイワイヤでは、ステアリングホイールから転舵輪への機械的な動力伝達をクラッチで切断した状態で、ステアリングホイールに入力された操舵トルクに応じてモータが転舵輪に転舵力を付与する。モータによる駆動系に異常が発生した場合には、クラッチでステアリングホイールと転舵輪との間の操舵力伝達経路を接続する。これにより、ステアリングホイールに入力された操舵トルクが、機械的に、転舵輪へ伝達される。このように、ステアリング装置に設けられるクラッチは、電磁コイルを用いて、機械的に操舵力伝達経路を断続する構成を有することがある。この場合、クラッチからの漏れ磁束が他の部品に影響を与える場合がある。

特開平３−１１８４３５号公報（特許文献１）には、トルクセンサの信号に応じてハンドル操舵力をアシストする永久磁石界磁電動機および減速機を備えるパワーステアリング装置が開示されている。このパワーステアリング装置は、永久磁石界磁電動機と減速機の間のトルク伝達を開閉する電磁クラッチが設けられる。トルクセンサと電磁クラッチとの間に磁気遮蔽板が配置される。磁気遮蔽板により、電磁クラッチからの漏洩磁束が、トルクセンサの磁気抵抗効果素子側の空中へ漏洩しなくなる。

特開２００８−２１６１２９（特許文献２）は、トルク検出装置において、磁界ノイズの影響を低減するための構成を開示している。このトルク検出装置では、多極磁石と軟磁性体それぞれに磁気的に結合される一対の集時リングの間にエアギャップが形成される。エアギャップの磁束密度を検出するホールＩＣと、エアギャップを避けた位置に配置された補正用磁気センサが設けられる。ホールＩＣの出力は、補正用磁気センサの出力に基づいて補正される。

特開平３−１１８４３５号公報 特開２００８−２１６１２９号公報

上記従来技術のように、磁気遮蔽板による漏れ磁束の遮蔽、又は、補正用磁気センサを用いたセンサ出力の補正により、トルクセンサの磁気ノイズによる影響を低減している。しかしながら、動力伝達経路を断続するクラッチを備えるステアリング装置においては、上記従来の構成では、クラッチからの漏れ磁束のセンサへの影響を十分に抑制することが難しい場合がある。さらに、上記従来技術では、磁気遮蔽板や、補正用磁気センサ等の構成を追加する必要がある。

そこで、本願は、ステアリングホイールと転舵輪との間の操舵力伝達経路を断続するクラッチからの漏れ磁束のセンサへの影響を効率よく抑制できるステアリング装置及びステアリングセンサシステムを開示する。

本開示に係るステアリング装置は、ステアリングホイールと転舵輪との間の操舵力伝達経路に設けられ、通電時に前記操舵力伝達経路を機械的に切断し、通電していない時に前記操舵力伝達経路を機械的に接続するクラッチと、前記ステアリングホイールと前記クラッチとの間の前記操舵力伝達経路における操舵トルク及び舵角の少なくとも一方を検出する上流センサと、前記クラッチと前記転舵輪との間の前記操舵力伝達経路における操舵トルク及び舵角の少なくとも一方を検出する下流センサとを備える。前記上流センサ及び前記下流センサの少なくともいずれか一方において、前記クラッチの通電状態を検出し、前記クラッチが前記操舵力伝達経路を機械的に切断するように通電している時に、第１の補正値により前記操舵トルク及び前記舵角の少なくとも一方の検出値を補正し、前記クラッチが前記操舵力伝達経路を機械的に接続するように通電をしていない時に、第１の補正値とは異なる第２の補正値により前記操舵トルク及び前記舵角の少なくとも一方の検出値を補正する。

本開示によれば、ステアリングホイールと転舵輪との間の操舵力伝達経路を断続するクラッチを備えるステアイング装置において、クラッチからの漏れ磁束のセンサへの影響を効率よく抑制できる。

図１は、本実施形態におけるステアリング装置の構成例を示す図である。 図２は、クラッチ５０の構成例を示す断面図である。 図３は、本実施形態におけるステアリングセンサシステムの構成例を示すブロック図である。 図４は、第１の補正値及び第２の補正値の初期設定処理例を示すフローチャートである。 図５は、クラッチ５０の通電状態によって補正値を切り替えて補正する処理の例を示すフローチャートである。

（構成１）
本発明の実施形態の構成１に係るステアリング装置は、ステアリングホイールと転舵輪との間の操舵力伝達経路に設けられ、通電時に前記操舵力伝達経路を機械的に切断し、通電していない時に前記操舵力伝達経路を機械的に接続するクラッチと、前記ステアリングホイールと前記クラッチとの間の前記操舵力伝達経路における操舵トルク及び舵角の少なくとも一方を検出する上流センサと、前記クラッチと前記転舵輪との間の前記操舵力伝達経路における操舵トルク及び舵角の少なくとも一方を検出する下流センサとを備える。前記上流センサ及び前記下流センサの少なくともいずれか一方において、前記クラッチの通電状態を検出し、前記クラッチが前記操舵力伝達経路を機械的に切断するように通電している時に、第１の補正値により前記操舵トルク及び前記舵角の少なくとも一方の検出値を補正し、前記クラッチが前記操舵力伝達経路を機械的に接続するように通電をしていない時に、第１の補正値とは異なる第２の補正値により前記操舵トルク及び前記舵角の少なくとも一方の検出値を補正する。

クラッチ、上流センサ及び下流センサは、いずれも、ステアリングホイールと転舵輪との間の操舵力伝達経路上に設けられる。そのため、クラッチ、上流センサ及び下流センサとの距離が近くなる。その結果、上流センサ及び下流センサは、クラッチの漏れ磁束の影響を受けやすくなる。上記構成１によれば、クラッチが操舵力伝達経路を機械的に切断するよう通電している時と、クラッチが操舵力伝達経路を機械的に接続するよう通電していない時とで、下流センサ又は上流センサの検出値の補正に用いられる補正値が異なる。そのため、クラッチが通電か非通電かによって異なる漏れ磁束のセンサの検出値への影響を、効率良く低減することができる。また、例えば、磁気遮蔽板や、補正用磁気センサ等の構成を追加しなくても、クラッチの漏れ磁束のセンサへの影響を低減することができる。

（構成２）
上記構成１において、前記第１の補正値は、温度に応じて変化し、前記第２の補正値は、温度に応じて変化してもよい。これにより、温度によるセンサの検出値の変化を第１の補正値及び第２の補正値で吸収することができる。

（構成３）
上記構成１又は構成２において、前記第１の補正値及び前記第２の補正値は、前記上流センサで用いられる場合に、前記クラッチに対する前記上流センサの相対位置に応じて変化し、前記第１の補正値及び前記第２の補正値は、前記下流センサで用いられる場合に、前記クラッチに対する前記下流センサの相対位置に応じて変化してもよい。これにより、クラッチとセンサとの相対位置に応じたより適切な補正が可能になる。

（構成４）
本発明の実施形態の構成４に係るステアリングセンサシステムは、クラッチ通電検出部と、センサと、補正部とを備える。前記クラッチ通電検出部は、クラッチの通電の有無を検出する。クラッチは、ステアリングホイールと転舵輪との間の操舵力伝達経路に設けられ、通電時に前記操舵力伝達経路を機械的に切断し、通電していない時に前記操舵力伝達経路を機械的に接続する。前記センサは、前記ステアリングホイールと前記クラッチとの間の前記操舵力伝達経路における操舵トルク及び舵角の少なくとも一方、又は、前記クラッチと前記転舵輪との間の前記操舵力伝達経路における操舵トルク及び舵角の少なくとも一方を検出する。前記補正部は、前記クラッチが前記操舵力伝達経路を機械的に切断するように通電していることが前記クラッチ通電検出部で検出されている時に、第１の補正値により前記操舵トルク及び前記舵角の少なくとも一方の検出値を補正し、前記クラッチが前記操舵力伝達経路を機械的に接続するように通電をしていないことが前記クラッチ通電検出部で検出されている時に、第１の補正値とは異なる第２の補正値により前記操舵トルク及び前記舵角の少なくとも一方の検出値を補正する補正部とを備える。

上記構成４によれば、クラッチが操舵力伝達経路を機械的に切断するよう通電して時と、クラッチが操舵力伝達経路を機械的に接続するよう通電していない時とで、センサの検出値の補正に用いられる補正値が異なる。そのため、クラッチが通電か非通電かによって異なる漏れ磁束のセンサの検出値への影響を、効率良く低減することができる。

上記構成１〜４におけるセンサ、又は、上流センサ及び下流センサは、例えば、操舵力伝達経路において、操舵力を伝達する軸の軸方向まわりの回転又は軸方向の直線運動によって変化する磁界を検出することで、操舵トルク又は舵角を検出する構成とすることができる。上記のセンサ、又は、上流センサ及び下流センサは、例えば、ホールＩＣ、ＭＲ素子等のような磁気的な検出機構を有するものとすることができる。

上記構成１〜３におけるステアリング装置は、例えば、ステアリングホイールとクラッチの間の操舵力伝達経路において操舵力を伝達する第１操舵機構と、クラッチと転舵輪の間の操舵力伝達経路において操舵力を伝達する第２操舵機構とを有することができる。第１操舵機構は、例えば、ステアリングホイールの回転に伴って回転する操舵シャフトを含んでもよい。第２操舵機構は、例えば、操舵シャフトにクラッチを介して接続される連結シャフトと、連結シャフトの回転に伴って軸方向に直線運動することで転舵輪に操舵力を伝達する転舵バーとを含んでもよい。この場合、クラッチは、操舵シャフトと連結シャフトとの機械的な接続と切断とを切り替える。すなわち、クラッチは、第１操舵機構と第２操舵機構を機械的に断続（すなわち、接続及び切断）する。

クラッチが通電している状態は、クラッチに電力が供給されている状態である。クラッチが通電していない状態は、クラッチに電力が供給されていない状態である。

クラッチは、例えば、電磁クラッチである。この場合、電磁クラッチは、電磁コイルを有する。電磁クラッチは、電磁コイルの通電によって発生する力によって操舵力伝達経路を切断し、電磁コイルの非通電時は、操舵力伝達経路を接続するよう構成される。すなわち、電磁コイルが励磁状態の時に電磁クラッチにおいて操舵力伝達経路が接続され、電磁コイルが非励磁状態の時に電磁クラッチにおいて操舵力伝達経路が切断される。

一例として、クラッチは、電磁コイルと、電磁コイルの通電によって発生する力によって移動する移動部材とを有する構成とすることができる。この場合、移動部材は、電磁コイルの通電時すなわち励磁状態の時に、第１操舵機構の操舵シャフトと第２操舵機構の連結シャフトとを切断すなわち切り離す位置に配置される。電磁コイルの非通電時すなわち非励磁状態の時は、移動部材は、第１操舵機構の操舵シャフトと第２操舵機構の連結シャフトとを接続すなわち連結する位置に配置される。

上記構成１〜３のステアリング装置は、ステアバイワイヤのステアリング装置であってもよい。この場合、例えば、第１操舵機構は、上流センサで検出された操舵トルクに応じた操舵力を操舵シャフトに付与する第１アクチュエータを含んでもよい。第２操舵機構は、上流センサで検出された操舵トルクに応じて転舵輪を転舵させる第２アクチュエータ（駆動機構）を含んでもよい。

＜実施形態＞
以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。図中同一及び相当する構成については同一の符号を付し、同じ説明を繰り返さない。説明の便宜上、各図において、構成を簡略化又は模式化して示したり、一部の構成を省略して示したりする場合がある。

図１は、本実施形態におけるステアリング装置の構成例を示す図である。ステアリング装置は、ステアリングホイール１０に接続された操舵シャフト１１と、操舵シャフト１１と同軸に回転可能な連結シャフト１２と、クラッチ５０を備える。クラッチ５０は、操舵シャフト１１と連結シャフト１２を機械的に接続及び切断する。また、ステアリング装置は、操舵輪１６に転舵力を伝達する転舵バー１３を備える。転舵バー１３は、連結シャフト１２の回転に伴って軸方向に直線運動することで操舵輪１６に転舵力を伝達する。転舵バー１３は、ラック軸と称することもできる。

ステアリングホイールからクラッチ５０までの操舵力伝達経路には、操舵シャフト１１が含まれる。クラッチ５０から転舵輪１６までの操舵力伝達経路には、連結シャフト１２及び転舵バー１３が含まれる。言い換えれば、ステアリング装置は、クラッチ５０よりステアリングホイール１０側において操舵力を伝達する第１操舵機構と、クラッチ５０より転舵輪１６側において操舵力を伝達する第２操舵機構とを備える。第１操舵機構は、操舵シャフト１１を有する。第２操舵機構は、連結シャフト１２及び転舵バー１３を有する。クラッチ５０は、第１操舵機構と第２操舵機構とを機械的に接続及び切断する。クラッチ５０は、操舵トルクの伝達及び遮断を行なう。なお、第１操舵機構を操舵機構と称し、第２操舵機構を転舵機構と称することもできる。

図１に示す例では、連結シャフト１２には、ピニオンギヤ１２ａが設けられる。転舵バー１３には、ラックギヤ１４が設けられる。ピニオンギヤ１２ａは、ラックギヤ１４に噛み合わされている。連結シャフト１２の回転運動は、ピニオンギヤ１２ａおよびラックギヤ１４を介して転舵バー１３の軸方向の往復直線運動に変換される。転舵バー１３の両端には、タイロッド１５が連結される。転舵バー１３の往復直線運動は、タイロッド１５を介して左右の転舵輪１６にそれぞれ伝達される。これにより、転舵輪１６の転舵角が変更される。

図１は、ステアリング装置が、ステアバイワイヤのステアリング装置である場合の例である。操舵シャフト１１に操舵力を付与する第１モータ３０を備えている。また、ステアリング装置は、運転者の操舵に応じて、転舵輪１６を転舵させる駆動機構６０を備えている。

第１モータ３０の回転軸には、第１プーリ３１が固定されている。第１プーリ３１の外周には、歯が等間隔に設けられている。操舵シャフト１１の中間部には、第２プーリ１８が固定されている。第２プーリ１８の外周には、歯が等間隔に設けられている。第１プーリ３１と第２プーリ１８との間には、ベルト３２が巻き掛けられている。第１プーリ３１と第２プーリ１８とベルト３２とが減速機として機能する。第１モータ３０の駆動力は減速機を介してステアリングシャフト１１に付与される。第１モータ３０は、クラッチ５０よりステアリングホイール１０側の操舵力伝達経路において、ステアリングホイール１０の回転に対する反力である操舵反力を付与する。すなわち、第１モータ３０は、反力モータである。

駆動機構６０は、転舵力の発生源である転舵モータ６１、転舵モータ６１の回転を減速する減速機（例えばウォーム減速機）６３と、駆動シャフト６５とを備えている。減速機６３は、転舵モータ６１の回転軸に設けられるウォーム６１ａ、およびウォーム６１ａが噛み合うウォームホイール６３ａを有している。ウォームホイール６３ａには、第２ピニオンシャフト６５が固定されている。駆動シャフト６５は、ラック軸１３に設けられた第２ラックギヤ６６に噛み合わせられる第２ピニオンギヤ６５ａを有している。駆動シャフト６５の回転運動は、第２ピニオンギヤ６５ａおよび第２ラックギヤ６６を介して転舵バー１３の軸方向の往復直線運動に変換される。なお、駆動機構６０は、連結シャフト１２、転舵バー１３、およびラックギヤ１４とともに第２操舵機構（転舵機構）の一部を構成する。ここで、減速機、及び、駆動シャフト６５の操舵力伝達経路も、ステアリングホイール１０と転舵輪１６の間における操舵力伝達経路に含まれるものとみなす。

（センサの構成例）
ステアリング装置は、上流センサ２１及び下流センサ２２を備える。上流センサ２１は、ステアリングホイール１０とクラッチ５０との間の操舵力伝達経路における操舵トルク及び舵角の少なくとも一方を検出する。すなわち、上流センサ２１は、第１操舵機構（操舵機構）の操舵トルク及び舵角の少なくとも一方を検出する。下流センサ２２は、クラッチ５０と転舵輪１６との間の操舵力伝達経路における操舵トルク及び舵角の少なくとも一方を検出する。すなわち、下流センサ２２は、第２操舵機構（転舵機構）の操舵トルク及び舵角の少なくとも一方を検出する。

上流センサ２１及び下流センサ２２は、例えば、トルクセンサを含んでもよい。上流センサ２１のトルクセンサは、操舵シャフト１１の回転トルクを検出する。下流センサ２２のトルクセンサは、連結シャフト１２の回転のトルクを検出する。なお、下流センサ２２のトルクセンサは、駆動シャフト６５の回転のトルク又は転舵バー１３の軸方向の力を検出する構成であってもよい。上流センサ２１及び下流センサ２２が設けられるシャフト（操舵シャフト１１、連結シャフト１２、駆動シャフト６５、転舵バー１３のいずれか）には、磁性体が配置される。磁性体は、シャフトを回転させる力（トルク）又は軸方向に直線運動させる力が発生した場合に磁場が変化するよう配置される。上流センサ２１及び下流センサ２２のトルクセンサは、この磁場すなわち磁束密度の変化を検出することで、操舵トルクを検出する。磁場の変化は、例えば、検出用コイル、ホールＩＣ、ＭＲ素子等を用いて検出することができる。

一例として、上流センサ２１及び下流センサ２２が設けられるシャフトの一部は、連結軸（トーションバー）を介して同軸上に相対回転可能に連結された第１軸及び第２軸を含む構成とすることができる。第１軸及び第２軸の少なくとも一方には磁性体が配置され、第１軸に対して第２軸が相対回転して連結軸がねじれると磁束が変化するよう構成される。上流センサ２１及び下流センサ２２のトルクセンサは、第１軸に対する第２軸の相対回転による磁束の変化を検出することで、第１軸及び第２軸を回転させるトルクを検出することができる。

又は、上流センサ２１及び下流センサ２２が設けられるシャフトの一部は、磁歪効果を持つ磁歪材料で構成されてもよい。この場合、シャフトを回転させる力又はシャフトの軸方向の力が働くと磁場が変化する。上流センサ２１及び下流センサ２２が、検出コイルで、磁場の変化を検出することでシャフトのトルクを検出することができる。

上流センサ２１及び下流センサ２２は、例えば、舵角センサを含んでもよい。舵角センサは、例えば、操舵シャフト１１、連結シャフト１２、駆動シャフト６５のいずれかの回転角度、又は転舵バー１３の軸方向の移動量を検出するセンサとすることができる。舵角センサは、例えば、シャフトの回転又はシャフトの軸方向の移動によって変化する磁束を検出することで、舵角を検出する構成とすることができる。

一例として、舵角センサが設けられるシャフトの一部は、シャフトと一体に回転するセンターギヤと、センターギヤに噛み合う２つのアウターギヤを備えてもよい。２つのアウターギヤの少なくとも一方には、磁性体が配置され、２つのアウターギヤが回転すると磁束が変化するよう構成される。舵角センサは、２つのアウターギヤの回転に伴う磁束の変化を検出する。この磁束の変化に基づいてセンターギヤの回転角度、すなわちシャフトの回転角度が計算される。

或いは、舵角センサは、トルクセンサで検出されたシャフトのトルクと、シャフトにトルクを付与する駆動源（モータ３０、又は転舵モータ６１）の出力値から、舵角を検出する構成であってもよい。なお、上流センサ２１及び下流センサ２２の少なくとも一方は、操舵トルクと舵角の両方を検出する一体型のセンサであってもよい。

（クラッチの構成例）
クラッチ５０は、電磁クラッチである。クラッチ５０は、電磁コイルを有する。クラッチ５０は、電磁コイルの通電によって発生する力によって操舵力伝達経路を接続し、電磁コイルの非通電時は、操舵力伝達経路を切断するよう構成される。すなわち、電磁コイルが励磁状態の時にクラッチ５０において操舵力伝達経路が接続され、電磁コイルが非励磁状態の時にクラッチにおいて操舵力伝達経路が切断される。

例えば、クラッチ５０は、電磁コイルと、電磁コイルの通電によって発生する力によって移動する移動部材と、移動部材を電磁コイルの通電によって発生する力と反対向きに付勢する付勢部材とを有する構成とすることができる。この場合、移動部材は、電磁コイルが励起状態となると、電磁コイルに発生する力によって操舵シャフト１１と連結シャフト１２と切断する位置に移動する。電磁コイルが非励磁状態の時は、付勢部材によって押し付けられて移動部材は、操舵シャフト１１と連結シャフト１２とを接続する位置に配置される。

図２は、クラッチ５０の構成例を示す断面図である。図２に示す例では、クラッチ５０は、ハウジング５１を備える。ハウジング５１は、互いに対向する位置に設けられた第１開口５１Ａ及び第２開口５１Ｂを有する。第１開口５１Ａには、入力軸５５が挿入される。第２開口５１Ｂには、出力軸５２が挿入される。入力軸５５と出力軸５２は、同軸に配置される。入力軸５５のハウジング５１内の端部には、第１クラッチ体５７が取り付けられる。出力軸５２のハウジング５１内の端部には、第２クラッチ体５３が一体形成される。第１クラッチ体５７及び第２クラッチ体５３は、入力軸５５及び出力軸５２の軸方向において、互いに対向する。

入力軸５５は、操舵シャフト１１に接続されている。すなわち、入力軸５５は、操舵シャフト１１の回転にともなって回転する。出力軸５２は、連結シャフト１２に接続されている。すなわち、出力軸５２は、連結シャフト１２の回転にともなって回転する。

入力軸５５の端部の外周面には、軸方向に延びるガイド凸条５５Ｔが形成され、第１クラッチ体５７の内周面にはガイド凸条５５Ｔと噛み合うガイド溝（図示せず）が形成される。これにより、第１クラッチ体５７は、入力軸５５に対して軸周りに回転不能で、且つ、入力軸５５に対して軸方向に直線運動可能となっている。第１クラッチ体５７は、移動部材の一例である。第１クラッチ体５７は、例えば、磁性体で構成されている。

第１クラッチ体５７は、扁平リング状のプレート５７Ａを備える。プレート５７Ａの中心孔５７Ｂを入力軸５５が貫通する。プレート５７Ａの第２クラッチ体５３と対向する面は、噛合面５７Ｃを有する。噛合面５７Ｃは、例えば、入力軸５５を中心として放射状に延びた複数の突条を有する。

出力軸５２の端部の第２クラッチ体５３は、出力軸５２よりも径が大きい。第２クラッチ体５３の端面において噛合面５７Ｃと対向する位置に噛合面５３Ｃが形成される。噛合面５３Ｃは、例えば、出力軸５２を中心として放射状に延びた複数の突条を有する。

第２クラッチ体５３の外周面は、ベアリング嵌合部５３Ｂ及びベアリング５４Ａを介してハウジング５１の内周面に支持される。出力軸５２の外周面は、ベアリング嵌合部５２Ｂ及びベアリング５４Ｂを介して、ハウジング５１の第２開口５１Ｂに支持される。これにより、出力軸５２及び第２クラッチ体５３は、ハウジング５１に対して相対回転可能となっている。

入力軸５５の端部は、第２クラッチ体５３の中央部に形成された軸受凹所５３Ｅに突入している。軸受凹所５３Ｅに突入した入力軸５５の端部の外周面は、ベアリング嵌合部５５Ｂ２及びベアリング５６Ｂを介して、軸受凹所５３Ｅの内周面に支持される。また、入力軸５５のうち、第１開口５１Ａの内側部分の外周面にはベアリング嵌合部５５Ｂ１及びベアリング５６Ａを介して第１開口５１Ａの内周面に支持される。これにより、入力軸５５がハウジング５１に対して相対回転可能となるとともに、入力軸５５と出力軸５２とが相対回転可能となっている。

第１クラッチ体５７のプレート５７Ａのうち、噛合面５７Ｃとの反対面には、入力軸５５の周面を囲むように円筒壁５７Ｄが形成されている。円筒壁５７Ｄは、プレート５７Ａのから入力軸５５の軸方向に突出している。円筒壁５７Ｄは、内径が入力軸５５の軸方向で一定であるのに対し、外径がプレート５７Ａから離れるに従って小さくなっている。

入力軸５５には、台座盤５８が固定されている。台座盤５８は扁平なリング状をなす。台座盤５８と、第２クラッチ体５３との間に、第１クラッチ体５７のプレート５７Ａが配置されている。台座盤５８は、第１クラッチ体５７の円筒壁５７Ｄの内側に配置されている。入力軸５５、プレート５７Ａ、円筒壁５７Ｄ及び台座盤５８で囲まれた環状空間に複数のコイルばね５９が収容されている。コイルばね５９は、付勢部材の一例である。

コイルばね５９は、一端部が台座盤５８に固定され、他端部がプレート５７Ａに固定されている。コイルばね５９の付勢力により第１クラッチ体５７は、台座盤５８から離れる方向、すなわち第２クラッチ体５３側に押されている。

ハウジング５１の内周面のうち、プレート５７Ａより第１開口５１Ａ側の部分には、円環状のヨーク７０が固定されている。ヨーク７０のうち、第１クラッチ体５７側の端部は、第１クラッチ体５７の円筒壁５７Ｄと対向している。ヨーク７０の円筒壁５７Ｄと対向する部分の内径は、円筒壁５７Ｄの外周面に対応して、プレート５７Ａに近づくに従って大きくなっている。

ヨーク７０には、第１クラッチ体５７のプレート５７Ａ側に開放した円環溝７１が形成される。円環溝７１の内部に、電磁コイル７２が収容される。電磁コイル７２に電源（図示略）からの電力が供給されることで、電磁コイル７２は、通電（励磁）される。電磁コイル７２に通電すると、第１クラッチ体５７がコイルばね５９を押し縮めながらヨーク７０側に引き寄せられる。その結果、第１クラッチ体５７は、第２クラッチ体５３から離間する（図２の状態）。すると、入力軸５５と出力軸５２とが相対回転可能となる。すなわち、操舵シャフト１１から連結シャフト１２へ操舵力の伝達が不可能となる。これにより、ステアリングホイール１０と転舵輪１６との間の操舵力伝達経路がクラッチ５０において機械的に切断される。第１操舵機構と、第２操舵機構の間がクラッチ５０によって機械的に切り離された状態になる。

電磁コイル７２への通電が停止されると、第１クラッチ体５７はコイルばね５９の弾発力によって第２クラッチ体５３側へ押される。その結果、第２クラッチ体５３の噛合面５３Ｃと第１クラッチ体５７の噛合面５７Ｃとが噛み合う。すると、入力軸５５と出力軸５２とが一体回転可能となる。つまり、すなわち、操舵シャフト１１から連結シャフト１２へ操舵力の伝達が可能となる。これにより、ステアリングホイール１０と転舵輪１６との間の操舵力伝達経路がクラッチ５０において機械的に接続される。第１操舵機構と、第２操舵機構の間がクラッチ５０によって機械的に接続（連結）された状態になる。

再び、図１を参照し、クラッチ５０の通電及び非通電は、ＥＣＵ４０により制御される。上流センサ２１及び下流センサ２２の検出信号は、ＥＣＵ４０に取り込まれる。ＥＣＵ４０は、上流センサ２１及び下流センサ２２の検出信号に基づいて、転舵輪１６の目標転舵角や反力を演算する。ＥＣＵ４０は、演算結果に応じた電流を転舵モータ６１やモータ３０に流す。

ステアリング装置がステアバイワイヤとして機能するときには、ＥＣＵ４０がクラッチ５０に通電して、ステアリングホイール１０と転舵輪１６との間の操舵力伝達経路を切断する。ＥＣＵ４０は、運転者の操作による操舵トルク及び舵角変化の少なくとも一方に応じて反力モータ３０を駆動させることによって操舵反力をステアリングシャフト１１に付与する。また、ＥＣＵ４０は、運転者の操作による操舵トルク及び舵角変化の少なくとも一方に応じて転舵モータ６１を駆動させることにより転舵輪１６を転舵させる。

ＥＣＵ４０は、例えば、駆動機構６０に異常を検出した場合や、ステアリング装置をステアバイワイヤとして機能させない場合等に、クラッチ５０の通電を停止し、ステアリングホイール１０と転舵輪１６との間の操舵力伝達経路を接続する。この場合、運転者は、ステアリングホイール１０を操作して転舵輪１６を転舵させることができる。

また、例えば、転舵輪１６がＥＣＵ４０の制御により転舵不能となった場合には、クラッチ５０が、ステアイングホイール１０と転舵輪１６との動作力伝達経路を機械的に接続する。即ち、ステアバイワイヤシステムは、ＥＣＵ４０に異常が生じた場合でも、ステアリングホイール１０から転舵輪１６に操舵力を伝達して転舵可能とするフェールセーフ機能を備えている。

（ステアリングセンサシステムの構成例）
図３は、本実施形態におけるステアリングセンサシステムの構成例を示すブロック図である。図３に示す例では、ステアリングセンサシステム１００は、上流センサ２１、下流センサ２２、クラッチ通電検出部３、及び補正部４１、４２を備える。

クラッチ通電検出部３は、クラッチ５０が、操舵力伝達経路を機械的に切断するよう通電しているか、操舵力伝達経路を機械的に接続するよう通電していないかを検出する。クラッチ通電検出部３は、例えば、クラッチ５０の電磁コイルの電流又は電圧の少なくとも一方を検出することで、クラッチ５０の通電及び非通電を検出することができる。又は、クラッチ通電検出部３は、クラッチ５０における操舵力伝達経路の機械的な切断又は接続を検出することで、クラッチ５０の通電及び非通電を検出してもよい。

他の例として、クラッチ通電検出部３は、ＥＣＵ４０における、クラッチ５０を制御する信号又はデータを監視することで、クラッチ５０の通電及び非通電を検出してもよい。又は、クラッチ通電検出部３は、クラッチ５０へ電力を共有する電池の状態、若しくは、電池とクラッチ５０との間の電力供給線の電流及び電圧の少なくとも一方を検出することで、クラッチ５０の通電及び非通電を検出してもよい。

上流センサ２１は、上記のように、ステアリングホイール１０とクラッチ５０との間の操舵力伝達経路を構成する第１操舵機構１における操舵トルク及び舵角の少なくとも一方を検出する。下流センサ２２は、クラッチ５０と転舵輪１６との間の操舵力伝達経路を構成する第２操舵機構２における操舵トルク及び舵角の少なくとも一方を検出する。

補正部４１は、クラッチ５０が操舵力伝達経路を機械的に切断するように通電していることがクラッチ通電検出部３で検出されている時に、第１の補正値により上流センサ２１で検出された操舵トルク及び舵角の少なくとも一方の検出値を補正する。また、補正部４１は、クラッチ５０が操舵力伝達経路を機械的に接続するように通電をしていないことがクラッチ通電検出部３で検出されている時に、第１の補正値とは異なる第２の補正値により上流センサ２１で検出された操舵トルク及び舵角の少なくとも一方の検出値を補正する。

補正部４２は、クラッチ５０が操舵力伝達経路を機械的に切断するように通電していることがクラッチ通電検出部３で検出されている時に、第１の補正値により下流センサ２２で検出された操舵トルク及び舵角の少なくとも一方の検出値を補正する。また、補正部４１は、クラッチ５０が操舵力伝達経路を機械的に接続するように通電をしていないことがクラッチ通電検出部３で検出されている時に、第１の補正値とは異なる第２の補正値により下流センサ２２で検出された操舵トルク及び舵角の少なくとも一方の検出値を補正する。

例えば、ステアリングセンサシステム１００が備えるメモリ等の記録装置に、第１の補正値及び第２の補正値が、予め記録される。補正部４１、４２は、上流センサ２１及び下流センサ２２の検出値に対して、予め記録された第１の補正値又は第２の補正値を用いた演算処理を施すことで補正を実行する。例えば、予め決められた第１の補正値を用いた数式又は第２の補正値用いた数式に、上流センサ２１又は下流センサ２２の検出値を代入することにより、補正後の出力値を計算することができる。

一例として、第１の補正値及び第２の補正値は、オフセット補正値とすることができる。この場合、補正部４１は、上流センサ２１の検出値から第１の補正値又は第２の補正値を引いた値を出力値として算出する。補正部４２は、下流センサ２２の検出値から第１の補正値又は第２の補正値を引いた値を出力値として算出する。或いは、第１の補正値及び第２の補正値は、ゲイン補正値としてもよい。この場合、補正部４１は、上流センサ２１の検出値に第１の補正値又は第２の補正値を乗じた値を出力値として算出する。補正部４２は、下流センサ２２の検出値に第１の補正値又は第２の補正値を乗じた値を出力値として算出する。また、補正部４１、４２は、検出値に対して第１の補正値を加える又は減じる演算と第１の補正値を検出値に対して乗じる又は除する演算とを組み合わせた演算により、補正することもできる。同様に、補正部４１、４２は、検出値に対して第２の補正値を加える又は減じる演算と第２の補正値を検出値に対して乗じる又は除する演算とを組み合わせた演算により、補正することもできる。なお、補正部４１、４２の補正演算において、第１の補正値及び第２の補正値に加えて、他の補正値が用いられてもよい。

なお、第１の補正値及び第２の補正値は、それぞれ複数の値であってもよい。例えば、複数の検出値のそれぞれに対応する第１の補正値及び第２の補正値を示す対応データ（例えば、テーブル又はマップ）を、予め記録しておいてもよい。この場合、補正部４１、４２は、対応データを参照して、上流センサ２１の検出値又は下流センサ２２の検出値に応じた第１の補正値及び第２の補正値を決定することができる。

クラッチ通電検出部３及び補正部４１、４２は、例えば、ＥＣＵ４０の一部として構成されてもよい。すなわち、ＥＣＵ４０は、所定のプログラムを実行することにより、クラッチ通電情報を取得して、クラッチ５０の通電及び非通電を判断することで、クラッチ通電検出部３として動作することができる。また、ＥＣＵ４０は、所定のプログラムを実行することにより、上流センサ２１及び下流センサ２２の検出値を、クラッチ通電検出部３の検出結果に応じて補正することで、補正部４１、４２として動作することができる。

或いは、クラッチ通電検出部３及び補正部４１、４２の少なくとも一部の機能は、上流センサ２１又は下流センサ２２に組み込まれた回路又はプロセッサで実現してもよい。

第１の補正値及び第２の補正値は、温度に応じて変化させてよい。この場合、補正部４１、４２は、車載の温度センサ（図示略）から温度を取得する。補正部４１、４２は、温度に応じて第１の補正値及び第２の補正値を決定する。補正部４１、４２は、例えば、予め記録された、温度と第１の補正値との対応を示すデータ、及び、温度と第２の補正値との対応を示すデータを参照して、温度センサから取得した温度に対応した第１の補正値、及び第２の補正値を決定することができる。又は、補正部４１、４２は、第２の補正値に加えて温度に基づく補正値を用いて、上流センサ２１の検出値又は下流センサ２２の検出値を補正してもよい。補正部４１、４２は、第１の補正値に加えて温度に基づく補正値を用いて、上流センサ２１の検出値又は下流センサ２２の検出値を補正してもよい。

第１の補正値及び第２の補正値は、上流センサ２１で用いられる場合に、クラッチ５０に対する上流センサ２１の相対位置に応じて変化してもよい。また、第１の補正値及び第２の補正値は、下流センサ２２で用いられる場合に、クラッチ５０に対する下流センサ２２の相対位置に応じて変化してもよい。

例えば、ステアリング装置の生産ライン又は修理工場において、第１の補正値及び第２の補正値の初期設定を行い、第１の補正値及び第２の補正値をステアリングセンサシステム１００の記録装置に記録することができる。初期設定において、クラッチ５０に対する上流センサ２１の相対位置に応じた第１の補正値及び第２の補正値を、上流センサ２１の補正値として決定し、記録装置に記録することができる。同様に、生産ライン又は修理工場において、クラッチ５０に対する下流センサ２１の相対位置に応じた第１の補正値及び第２の補正値を、下流センサ２２の補正値として決定し、記録装置に記録することができる。

また、ステアリング装置が、クラッチ５０に対する上流センサ２１の相対位置、又は、クラッチ５０に対する下流センサ２１の相対位置が可変な構成の場合は、補正部４１、４２は、相対位置に応じて、補正処理に用いる第１の補正値及び第２の補正値を決定することができる。なお、相対位置は、例えば、クラッチとセンサとの距離とすることができる。なお、クラッチとセンサを支持する部材（コラム又はハウジング等）との距離を、クラッチとセンサの距離とみなしてもよい。

（ステアリングセンサシステムの動作例）
図４は、第１の補正値及び第２の補正値の初期設定処理例を示すフローチャートである。まず、ステアリング装置を、クラッチ５０に通電しておらず、操舵力伝達経路が接続されている状態にする（Ｓ１）。この状態で、既知の操舵トルク及び舵角（既知の入力値）を、第１操舵機構及び第２操舵機構のそれぞれに入力し、上流センサ及び下流センサの出力値を取得する。取得した出力値と既知の入力値の比較結果に基づいて、第１の補正値を決定する。決定した第１の補正値を、初期設定値として、ステアリングセンサシステム１００の記録装置に記録する（Ｓ２）。

ステアリング装置を、クラッチ５０に通電して操舵力伝達経路が切断されている状態にする（Ｓ３）。この状態で、既知の操舵トルク及び舵角（既知の入力値）を、第１操舵機構及び第２操舵機構のそれぞれに入力し、上流センサ及び下流センサの出力値を取得する。取得した出力値と既知の入力値の比較結果に基づいて、第２の補正値の値を決定する。決定した第２の補正値を、初期設定値として、ステアリングセンサシステム１００の記録装置に記録する（Ｓ４）。その後、クラッチ５０の通電を停止する（Ｓ５）。

これにより、第１の補正値及び第２の補正値が初期設定される。この初期設定は、例えば、ステアリング装置の生産ライン又は修理工場で実行することができる。

図５は、クラッチ５０の通電状態によって補正値を切り替えて補正する処理の例を示すフローチャートである。図５に示す例では、クラッチ通電検出部３は、クラッチ５０が通電か否かを判断する（Ｓ１１）。クラッチ通電検出部３が通電（Ｓ１１でＹＥＳ）と判断した場合、補正部４１、４２は、通電オン時の各センサ２１、２２の第１の補正値を、補正値として選択する（Ｓ１２）。具体的には、上流センサ２１及び下流センサ２２の操舵トルクの補正値として、通電オン時の第１の補正値Ｔｏｆｓ＿ｏｆｆが選択される。上流センサ２１及び下流センサ２２の舵角の補正値として、通電オン時の第１の補正値θｏｆｓ＿ｏｆｆが選択される。

クラッチ通電検出部３が非通電（Ｓ１１でＮＯ）と判断した場合、補正部４１、４２は、通電オフ時の各センサ２１、２２の第２の補正値を、補正値として選択する（Ｓ１３）。具体的には、上流センサ２１及び下流センサ２２の操舵トルクの補正値として、通電オフ時の第２の補正値Ｔｏｆｓ＿ｏｎが選択される。上流センサ２１及び下流センサ２２の舵角の補正値として、通電オフ時の第２の補正値θｏｆｓ＿ｏｎが選択される。

補正部４１、４２は、Ｓ１２又はＳ１３で選択された補正値を用いて、上流センサ２１の操舵トルクの検出値Ｔｄ及び舵角の検出値θｄ、及び、下流センサ２２の操舵トルクの検出値Ｔｄ及び舵角の検出値θｄを補正する。一例として、補正部４１、４２は、検出値から補正値を引いた値を出力値として算出する。この場合、通電オンの場合及び通電オフの場合の操舵トルクの出力Ｔｄ及び舵角の出力値θｃは、下記式（１）〜（４）のようになる。
クラッチ通電オフ時の操舵トルク：Ｔｃ＝Ｔｄ−Ｔｏｆｓ＿ｏｆｆ ――――（１）
クラッチ通電オン時の操舵トルク：Ｔｃ＝Ｔｄ−Ｔｏｆｓ＿ｏｎ ――――（２）
クラッチ通電オフ時の舵角：θｃ＝θｄ−θｏｆｓ＿ｏｆｆ ――――（３）
クラッチ通電オン時の舵角：θｃ＝θｄ−θｏｆｓ＿ｏｎ ――――（４）

上記例では、一例として、クラッチ通電オフ時の第１の補正値Ｔｏｆｓ＿ｏｆｆ、θｏｆｓ＿ｏｆｆよりも、クラッチ通電オン時の第２の補正値Ｔｏｆｓ＿ｏｎ、θｏｆｓ＿ｏｎの方が大きくすることができる（Ｔｏｆｓ＿ｏｆｆ＜Ｔｏｆｓ＿ｏｎ、ｏｆｓ＿ｏｆｆ＜θｏｆｓ＿ｏｎ）。

図５に示す処理により、クラッチの電磁コイルの通電又は非通電により漏れ磁束が変化して、センサの補正値を適切に設定できる。なお、Ｓ１２，Ｓ１３の補正値の決定処理において、補正部４１、４２は、その時に温度センサで取得した温度（Ｔｅｍｐ）に応じて第１の補正値Ｔｏｆｓ＿ｏｆｆ、θｏｆｓ＿ｏｆｆ又は第２の補正値Ｔｏｆｓ＿ｏｎ、θｏｆｓ＿ｏｎを決定してもよい。この場合、予め記録された温度と第１の補正値の関数又は温度と第１の補正値の対応を示すデータ（テーブル又はマップ等）を用いて、第１の補正値Ｔｏｆｓ＿ｏｆｆ、θｏｆｓ＿ｏｆｆを決定することができる。同様に、温度と第２の補正値の関数又は温度と第２の補正値の対応を示すデータを用いて、第２の補正値Ｔｏｆｓ＿ｏｎ、θｏｆｓ＿ｏｎを決定することができる。

（変形例）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。例えば、操舵シャフト１１、連結シャフト１２、及び駆動シャフト６５の少なくとも１つは、互いに直列に接続された複数のシャフトを含んでもよい。また、ステアリングホイール１０と転舵輪１６との間の操舵力伝達経路は、上記例以外の部材を含んでもよい。

なお、上流センサ及び下流センサは、上記例のように、磁界の変化を検出する構成のものに限られない。上流センサ及び下流センサは、その他の構成、クラッチの漏れ磁束の影響を受け得る構成とすることができる。

上流センサの検出値のみ第１の補正値及び第２の補正値を用いて補正してもよい。下流センサの検出値のみ第１の補正値及び第２の補正値によって補正してもよい。例えば、上記実施形態のように、上流センサの検出値及び下流センサの検出値の両方を、第１の補正値及び第２の補正値によって補正してもよい。この場合、上流センサの第１の補正値と下流センサの第１の補正値は異なっていてもよいし、同じであってもよい。上流センサの第２の補正値と下流センサの第２の補正値は異なっていてもよいし、同じであってもよい。

上流センサは、トルクセンサ、舵角センサ、又はトルク及び舵角の両方を検出するセンサとすることができる。下流センサは、トルクセンサ、舵角センサ、又はトルク及び舵角の両方を検出するセンサとすることができる。

ステアリング装置は、上記実施形態の構成において、他の部材を有していてもよい。例えば、ステアリング装置は、クラッチの漏れ磁束を遮蔽する磁気遮蔽板や、クラッチの漏れ磁束を検出する補正用磁気センサ等を備えてもよい。

本発明は、上述したステアバイワイヤの電動パワーステアリング装置に限らず、他の操舵力伝達経路にクラッチを設けたステアリング装置に適用できる。

１ 第１操舵機構
２ 第２操舵機構
３ クラッチ通電検出部
２１ 上流センサ
２２ 下流センサ
４１、４２ 補正部
５０ クラッチ

Claims (4)

1. ステアリングホイールと転舵輪との間の操舵力伝達経路に設けられ、通電時に前記操舵力伝達経路を機械的に切断し、通電していない時に前記操舵力伝達経路を機械的に接続するクラッチと、
   前記ステアリングホイールと前記クラッチとの間の前記操舵力伝達経路における操舵トルク及び舵角の少なくとも一方を検出する上流センサと、
   前記クラッチと前記転舵輪との間の前記操舵力伝達経路における操舵トルク及び舵角の少なくとも一方を検出する下流センサとを備え、
   前記上流センサ及び前記下流センサの少なくともいずれか一方において、前記クラッチの通電状態を検出し、前記クラッチが前記操舵力伝達経路を機械的に切断するように通電している時に、第１の補正値により前記操舵トルク及び前記舵角の少なくとも一方の検出値を補正し、前記クラッチが前記操舵力伝達経路を機械的に接続するように通電をしていない時に、第１の補正値とは異なる第２の補正値により前記操舵トルク及び前記舵角の少なくとも一方の検出値を補正する、ステアリング装置。
2. 前記第１の補正値は、温度に応じて変化し、
   前記第２の補正値は、温度に応じて変化する、請求項１に記載のステアリング装置。
3. 前記第１の補正値及び前記第２の補正値は、前記上流センサで用いられる場合に、前記クラッチに対する前記上流センサの相対位置に応じて変化し、前記第１の補正値及び前記第２の補正値は、前記下流センサで用いられる場合に、前記クラッチに対する前記下流センサの相対位置に応じて変化する、請求項１又は２に記載の、ステアリング装置。
4. ステアリングホイールと転舵輪との間の操舵力伝達経路に設けられ、通電時に前記操舵力伝達経路を機械的に切断し、通電していない時に前記操舵力伝達経路を機械的に接続するクラッチの通電の有無を検出するクラッチ通電検出部と、
   前記ステアリングホイールと前記クラッチとの間の前記操舵力伝達経路における操舵トルク及び舵角の少なくとも一方、又は、前記クラッチと前記転舵輪との間の前記操舵力伝達経路における操舵トルク及び舵角の少なくとも一方を検出するセンサと、
   前記クラッチが前記操舵力伝達経路を機械的に切断するように通電していることが前記クラッチ通電検出部で検出されている時に、第１の補正値により前記操舵トルク及び前記舵角の少なくとも一方の検出値を補正し、前記クラッチが前記操舵力伝達経路を機械的に接続するように通電をしていないことが前記クラッチ通電検出部で検出されている時に、第１の補正値とは異なる第２の補正値により前記操舵トルク及び前記舵角の少なくとも一方の検出値を補正する補正部とを備える、ステアリングセンサシステム。

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