JP3763536B2

JP3763536B2 - ステアリング装置

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Publication number: JP3763536B2
Application number: JP2003277501A
Authority: JP
Inventors: 篤彦米田; 尚三好; 康夫清水; 隆司栗林
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-07-22
Filing date: 2003-07-22
Publication date: 2006-04-05
Anticipated expiration: 2023-07-22
Also published as: JP2005045916A

Description

本発明は、自動車のステアリング系に対する電動機の駆動力によって運転者の操舵力の負担を軽減するステアリング装置に関する。

従来、ステアリング装置として、ステアリング系にトルクを付与する電動機と、運転者によるステアリング系への操舵入力を検出するとともに、その検出信号を出力する操舵入力検出手段と、電動機の回転状態を検出するとともに、検出した電動機回転信号を出力する回転検出手段と、操舵入力検出手段からの検出信号及び回転検出手段からの電動機回転信号に基づいて、前記電動機の回転動作を制御する制御手段とを備えたステアリング装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

このようなステアリング装置では、ハンドルが回動することによって、ステアリング系に操舵入力が付与されると、操舵入力検出手段がその操舵入力の検出信号を出力するとともに、制御装置が、その検出信号に基づいて電動機の回転動作を制御する。そして、電動機は、運転者による操舵入力に応じた所定のトルクをステアリング系に付与する。したがって、このステアリング装置によれば、電動機がステアリング系に付与するトルクによって、運転者のハンドルに対する操舵力の負担が軽減される。

また、このステアリング装置では、電動機がステアリング系にトルクを付与する際に、回転検出手段が、電動機の回転角や角速度といった回転状態を検出するとともに、検出した電動機回転信号を出力する。そして、この電動機回転信号に基づいて、制御装置は電動機の回転動作を制御する。このようなステアリング装置によれば、電動機の回転角や角速度といった回転状態に応じて電動機の回転動作が制御されるので、例えば、自動車の高速走行時のように、運転者がゆっくりとハンドルを回動させたとき、あるいは急な進路変更を余儀なくされて素早くハンドルを回動させたときを問わずに、運転者の操舵フィーリングが良好に保たれる。
特開２００１−１８８２２号公報（段落００１２〜００２８、図１）

ところで、このようなステアリング装置では、回転検出手段が、電動機と一体に、あるいは電動機の近傍に配置されているため、回転検出手段が出力する電動機回転信号には、電動機のステータコイルの極数に応じて周期的に発生するノイズが入り込む。つまり、具体的に説明すると、例えば、９極からなるステータコイルを有する電動機と、３極の回転子を有するレゾルバ（回転検出手段）とを備えたステアリング装置では、図９に示すように、ｓｉｎ波出力電圧及びｃｏｓ波出力電圧で構成される３次の電動機回転信号に、電動機のノイズが、４０°×ｎ（ｎは、１〜９の整数）の位置に入り込む。そして、電動機が１回転する間にノイズが発生する最初の位置である回転角（４０°）と、ｓｉｎ波出力電圧の最初の１周期が完了する位置である回転角（１２０°）との公倍数で示される回転角（１２０°、２４０°及び３６０°（０°））、つまり、ｓｉｎ波出力電圧がゼロとなる位置には、常に、電動機のノイズが入り込む。このような位置に入り込んだノイズは、Ｓ／Ｎ比を考慮すると、電動機回転信号に対する影響が最も大きい。したがって、ステアリング装置では、このような特定の位置で強調されるノイズによって、電動機の出力（トルク）が変動するため、運転者の操舵フィーリングが損なわれる。

また、このような電動機のノイズの入り込みを防止するために、電動機回転信号を送信する配線をシールドで被覆したり、電動機と回転検出手段との間にシールド板を配設することも考えられるが、このようなステアリング装置では、その構造が複雑化したり、大型化するという新たな問題が生じる。また、ステアリング装置を構成する部品点数が増加するため、ステアリング装置の製造コストが高くなるという問題をも生じる。

そこで、本発明は、電動機による出力の変動が少なく、良好な操舵フィーリングを保つことができ、しかも小型で安価なステアリング装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、ステアリング系にトルクを付与する電動機と、運転者による前記ステアリング系への操舵入力を検出するとともに、その検出信号を出力する操舵入力検出手段と、前記電動機の回転状態を検出するとともに、検出した電動機回転信号を出力する回転検出手段と、前記操舵入力検出手段からの前記検出信号及び前記回転検出手段からの前記電動機回転信号に基づいて、前記電動機の回転動作を制御する制御手段とを備えたステアリング装置において、前記電動機が、複数の磁石と、３相を１組とした複数のステータコイルとを備え、前記回転検出手段が、複数の極数を有し、かつ前記電動機と同期して回転する回転子と、この回転子の回転角に応じて交流の出力電圧を誘起するコイルとを備えており、前記回転子の前記極数が前記ステータコイルの組数よりも１多い数であることを特徴とする。

このステアリング装置では、電動機が回転する際に、その１回転分の回転角、つまり３６０°をステータコイルの極数で除した回転角の整数倍の位置に、電動機のノイズが入り込む。その一方で、回転検出手段から出力される電動機回転信号、つまり回転検出手段のコイルに誘起される出力電圧の次数は、回転子の極数に等しい。そして、回転検出手段のコイルで出力電圧が誘起される際に、その出力電圧がゼロになる回転子の回転角と、電動機のノイズが入り込む回転角とが一致する。当該回転角は、電動機が１回転する間にノイズが発生する最初の位置である回転角と、出力電圧（電動機回転信号）の最初の１周期が完了する位置である回転角との公倍数で示される回転角である。つまり、このステアリング装置によれば、回転子の極数が、ステータコイルの組数よりも１多い数に設定されているので、出力電圧（電動機回転信号）がゼロになる回転子の回転角と、電動機のノイズが入り込む回転角とが一致する箇所が少なくなる。したがって、このステアリング装置では、電動機回転信号に対するノイズによる外乱が低減される。また、電動機回転信号に対するノイズによる外乱が低減されるので、電動機のノイズの入り込みを防止するために、電動機回転信号を送信する配線をシールドで被覆したり、電動機と回転検出手段との間にシールド板を配設する必要がないか、あるいは、このようなシールド等を簡単なものにすることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のステアリング装置において、前記ステータコイルは、放射状に配置された複数のティース部と、これらティース部に巻回された巻線とで構成されており、当該巻線は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の順番に配置されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、電動機回転信号に対するノイズによる外乱が低減されるので、電動機の出力の変動がなく、良好な操舵フィーリングを保つことができる。また、この発明によれば、前記シールド等を簡単なものにすることができるので、製造コストを安価にすることができるとともに、ステアリング装置の小型化を図ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、電動機を３相の交流電動機で構成することができる。したがって、この発明によれば、消費電力を低減することができるとともに、電動効率を高めることができるので、小型の電動機を使用することができ、延いてはステアリング装置の小型化を図ることができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係るステアリング装置の詳細について説明する。参照する図面において、図１は、本発明の実施の形態に係るステアリング装置を示す概略図、図２は、図１のＡ−Ａ線における断面図、図３は図２のＢ−Ｂ線における断面図、図４は、図１のステアリング装置を構成するブラシレスモータの断面図、図５（ａ）は、図１のステアリング装置を構成するレゾルバの概念図、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すレゾルバの励磁側コイルに印加される励磁電圧並びに出力側コイルに誘起されるｓｉｎ波出力電圧及びｃｏｓ波出力電圧を示す波形図、図６は、図１のステアリング装置を構成する電動機駆動制御手段のブロック図である。

図１に示すように、ステアリング装置Ｍは、ハンドル１から操舵輪ＳＷ，ＳＷに至るステアリング系Ｓに配設されて、運転者がステアリング系Ｓに付与する操舵力の負担を軽減するものである。ここでは、ステアリング装置Ｍを説明するに先立って、まず、ステアリング系Ｓについて説明する。

ステアリング系Ｓは、図１に示すように、ハンドル１と、このハンドル１と一体になるように配設されたステアリング軸２ａと、このステアリング軸２ａに自在継ぎ手２ｃ，２ｄを介して連結されたピニオン軸５ａと、このピニオン軸５ａとラック＆ピニオン機構５を構成して連結されたラック軸５ｃと、このラック軸５ｃの両端にボールジョイントＢＪ，ＢＪを介して連結されるとともに、左右の操舵輪ＳＷ，ＳＷにそれぞれ連結されたタイロッドＴＲ，ＴＲとを備えている。

このステアリング系Ｓでは、運転者がハンドル１を回動させることによって、操舵力が付与（操舵入力）されると、図２を併せて参照すると明らかなように、ギヤボックス６内で軸受けＢ１，Ｂ２によって回転自在に支持されたピニオン軸５ａがその軸周りに回転するようになっている。そして、ピニオン軸５ａの回転運動は、ラック＆ピニオン機構５、つまり、ピニオン軸５ａの先端に取り付けられたピニオンギア５ｂと、これと噛み合うようにラック軸５ｃの周面に形成されたラックギア５ｄとによって、ラック軸５ｃの延びる方向への往復運動に変換されるようになっている。このようなラック軸５ｃの往復運動によって、図１に示すボールジョイントＢＪ，ＢＪ及びタイロッドＴＲ，ＴＲを介して、操舵輪ＳＷ，ＳＷが操舵されるようになっている。

次に、本発明に係るステアリング装置Ｍについて説明する。図１に示すように、ステアリング装置Ｍは、運転者がステアリング系Ｓに付与した操舵入力を検出する操舵入力検出手段ＴＳと、ステアリング系Ｓに補助トルク（補助操舵力）を付与する電動機としてのブラシレスモータ３と、ブラシレスモータ３の回転状態を検出するレゾルバ７と、このステアリング装置Ｍが搭載される車両（図示せず）の車速を検出する車速センサＶＳと、操舵入力検出手段ＴＳ、レゾルバ７及び車速センサＶＳから出力される信号に基づいて、ブラシレスモータ３の回転動作を制御する電動機駆動制御手段８とを備えている。なお、ブラシレスモータ３は、特許請求の範囲にいう「電動機」に相当し、レゾルバ７は、後記するレゾルバデジタル変換手段（以下、ＲＤ変換手段２１（図６参照）という）とともに、特許請求の範囲にいう「回転検出手段」を構成するものである。

本実施の形態では、操舵入力検出手段ＴＳとして、図２に示すように、操舵トルクセンサＴＳ１が使用されている。この操舵トルクセンサＴＳ１は、ピニオン軸５ａ周りに配置されており、運転者がステアリング系Ｓに付与した操舵入力に応じてピニオン軸５ａがその軸周りに回転する際に、ピニオン軸５ａが受けるトルクを検出するものである。そして、その検出信号は、後記する電動機駆動制御手段８に向けて出力されるようになっている。このような操舵トルクセンサＴＳ１としては、例えば、磁歪式トルクセンサが挙げられる。

ブラシレスモータ３は、運転者が手動でステアリング系Ｓに付与する操舵トルクをアシストする補助トルクを発生させるものであり、この補助トルクは、図３に示すように、トルクリミッタＴＬ及び減速機構４を介して、ピニオン軸５ａに伝達されるようになっている。ここでは、トルクリミッタＴＬ、減速機構４及びブラシレスモータ３の順番で説明する。

トルクリミッタＴＬは、ブラシレスモータ３の回転を出力する出力軸３１の一端側にセレーションによって固定されたインナ部材ＴＬ２と、インナ部材ＴＬ２の外周面と接触することによってこのインナ部材ＴＬ２と協働して円錐クラッチを構成するとともに、次に説明する減速機構４を構成するウォーム軸の一端にセレーションによって固定されたアウタ部材ＴＬ１と、インナ部材ＴＬ２をアウタ部材ＴＬ１に向けて付勢する皿ばねＴＬ３とを備えている。このトルクリミッタＴＬは、ブラシレスモータ３の出力軸３１の回転が、減速機構４のウォーム軸４３に伝達される際に、インナ部材ＴＬ２とアウタ部材ＴＬ１とで構成される円錐クラッチによって、トルクリミッタＴＬに所定値以上の大きなトルクが作用すると、インナ部材ＴＬ２とアウタ部材ＴＬ１とが相互にスリップするようになっている。そして、このようにスリップさせることによって、このトルクリミッタＴＬは、ブラシレスモータ３からの補助トルクを制限し、オーバトルクをカットすることができるようになっている。

減速機構４は、ブラシレスモータ３が発生した補助トルクを倍力してピニオン軸５ａに伝達するものであって、一端に前記アウタ部材ＴＬ１が取り付けられるウォーム軸４３と、このウォーム軸４３の中程に取り付けられた金属製のウォーム４１と、このウォーム４１に噛み合うとともに、ピニオン軸５ａに直交する面内に配置されるようにこのピニオン軸５ａ周りに取り付けられた樹脂製のウォームホイール４２とで構成されている。

ブラシレスモータ３は、出力軸３１と、この出力軸３１を回転させる本体部３２とを備えており、これらはモータハウジング６２内に配置されている。本体部３２は、出力軸３１に固定されたロータ３２ａと、モータハウジング６２の内周面に沿うように固定されたステータコイル３２ｂとで構成されている。

ロータ３２ａは、図４に示すように、周方向に８つ（８極）の永久磁石を備えた回転体であり、その周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に並ぶように配列されている。

ステータコイル３２ｂは、ロータ３２ａの周囲を取り囲むように配置される筒状部材３２ｃの外周面から放射状に延びる９個のティース部材３２ｄと、それぞれのティース部材３２ｄに巻回された巻線３２ｅとで構成される電磁石である。これらステータコイル３２ｂは、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相からなる３相を１組とした３組で構成されており、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相は、この順番でロータ３２ａ周りに並ぶように巻線３２ｅが巻回されている。

レゾルバ７は、再び図３を参照すると明らかなように、ブラシレスモータ３の出力軸３１に取り付けられたロータ３２ａの回転角、回転方向及び角速度を検出するセンサであって、出力軸３１の他端側、つまり、前記トルクリミッタＴＬの反対側に配置されている。このレゾルバ７は、ブラシレスモータ３の出力軸３１の他端側に固定された回転子７１と、この回転子７１の周囲を取り囲むように配置されるとともに、モータハウジング６２に取付板７３を介して固定されたコイル７２とで構成されている。

レゾルバ７は、図５（ａ）を併せて参照すると明らかなように、回転子７１が、ブラシレスモータ３の出力軸３１から等間隔で放射状に突出した４つの凸部で構成される突極ＰＰを有している。つまり、回転子７１の極数は、前記したステータコイル３２ｂの組数よりも１多い数に設定されている。

コイル７２は、励磁側コイル７２ａと、第１出力側コイル７２ｂと、第２出力側コイル７２ｃとで構成されている。このようなレゾルバ７は、ブラシレスモータ３が１回転するごとに、励磁側コイル７２ａに、図５（ｂ）に示すような、電圧振幅がｓｉｎ波で構成される励磁電圧が印加されると、第１及び第２出力側コイル７２ｂ，７２ｃのそれぞれで、回転子７１の回転角θに対応して、図５（ｂ）に示すような電圧振幅のエンベロープであるｃｏｓ波出力電圧及びｓｉｎ波出力電圧が誘起されるようになっている。このｃｏｓ波出力電圧及びｓｉｎ波出力電圧は、後記するＲＤ変換手段２１（図６参照）によって検出されるようになっている。なお、第１及び第２出力側コイル７２ｂ，７２ｃは、特許請求の範囲にいう「コイル」に相当する。

車速センサＶＳは、車速を単位時間当たりのパルス数として検出し、検出したパルス数に対応したアナログ電気信号を車速信号として、次に説明する電動機駆動制御手段８に向けて出力するようになっている。この、車速センサＶＳは、ステアリング装置Ｍの専用センサであってもよいし、他のシステムの車速センサであってもよい。

電動機駆動制御手段８は、２相回転磁束座標系（ｄｑ座標系）で記述されるベクトル制御によって、ブラシレスモータ３の制御を行うものである。つまり、運転者によってステアリング系Ｓに付与された操舵トルクを操舵トルクセンサＴＳ１により検出し、この検出した操舵トルクに応じた補助トルク（補助操舵力）が得られるように、ブラシレスモータ３をベクトル制御するものである（図１参照）。

電動機駆動制御手段８は、図６に示すように、目標電流検出手段２０と、ＲＤ変換手段２１と、電動機電流検出手段２２ａ，２２ｂと、加算器２４ａ，２４ｂ，２７ａ，２７ｂと、３相−ｄｑ変換手段２３と、ＰＩ制御手段２５ａ，２５ｂと、非干渉化制御手段２６と、ｄｑ−３相変換手段２８と、電動機駆動手段２９とで構成されている。

目標電流検出手段２０は、操舵トルクセンサＴＳ１が出力する操舵トルク（操舵入力）の検出信号や、後記するＲＤ変換手段２１が出力するブラシレスモータ３の回転状態を示す電動機回転信号（出力軸３１の角速度ω）、車速センサＶＳが出力する車速信号を受信するとともに、これら信号に基づいてこの目標電流検出手段２０に予め設定された所定の関数から、ブラシレスモータ３のｑ軸目標電流及びｄ軸目標電流を演算するように構成されている。

ＲＤ変換手段２１は、レゾルバ７から出力されるｃｏｓ波出力電圧及びｓｉｎ波出力電圧に基づいて、ブラシレスモータ３の回転角θや、角速度ωといったブラシレスモータ３の回転状態に係るパラメータを演算する公知の回路素子で構成されている。なお、演算されたブラシレスモータ３の回転角θや角速度ωの検出信号は、特許請求の範囲にいう「電動機回転信号」に相当する。

電動機電流検出手段２２ａ，２２ｂは、ブラシレスモータ３のステータコイル３２ｂにおける各相の電流の大きさ及び方向を検出するものである。なお、本実施の形態では、電動機電流検出手段２２ａ，２２ｂがステータコイル３２ｂのＵ相の電流Ｉｕと、Ｗ層の電流Ｉｗとを検出するようになっている。これら電動機電流検出手段２２ａ，２２ｂは、例えば、ブラシレスモータ３の各相の巻線に設けられたカレントトランスフォーマで構成することができる。

３相−ｄｑ変換手段２３は、電動機電流検出手段２２ａ，２２ｂで検出されたブラシレスモータ３の相電流や、ＲＤ変換手段２１で演算されたブラシレスモータ３の回転角θに基づいてｄｑ変換を行い、そのときのブラシレスモータ３のｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑとを演算するように構成されている。

加算器２４ａ，２４ｂは、３相−ｄｑ変換手段２３が出力したｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを減衰手段３０ａ，３０ｂを介して受信するとともに、目標電流検出手段２０が出力したｑ軸目標電流及びｄ軸目標電流と、受信したｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑとの偏差をそれぞれ演算するように構成されている。そして、この加算器２４ａ，２４ｂは、演算した電流偏差を、次に説明するＰＩ制御手段２５ａ，２５ｂに出力するようになっている。なお、減衰手段３０は、このようなｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑのフィードバックループに混入する外部からの高周波ノイズを除去するものである。

ＰＩ制御手段２５ａ，２５ｂは、加算器２４ａ，２４ｂから出力された電流偏差に対して、Ｐ（Proportional）制御処理及びＩ（Integral）制御処理を行うことによって、ｄ軸及びｑ軸に対してのそれぞれの指令電圧Ｖ´ｄ、Ｖ´ｑを出力するように構成されている。

非干渉化制御手段２６は、これと繋がる加算器２７ａ，２７ｂと協働して、複数の制御入力と、複数の制御量との間に相互干渉がある場合に、１つの制御入力の影響が、１つの制御量だけに及ぶように相互干渉を絶つ働きをするものである。本実施の形態における非干渉化制御手段２６は、ＲＤ変換手段２１から出力される角速度ωの信号と、３相−ｄｑ変換手段２３から出力されるｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑとのフィードバックループを小さくする（フィードバックループの応答を早くする）ように構成されている。

ｄｑ−３相変換手段２８は、ＰＩ制御手段２５ａ，２５ｂから加算器２７ａ，２７ｂを介して出力される指令電圧Ｖｄ、Ｖｑに対してｄｑ逆変換を行うことによって、ブラシレスモータ３のＵ相、Ｖ相及びＷ相に対するそれぞれの指令電圧Ｖ´ｕ、Ｖ´ｖ、Ｖ´ｗに変換するものである。なお、この指令電圧Ｖ´ｕ、Ｖ´ｖ、Ｖ´ｗは、図示しないＰＷＭ（Pulse Width Modulation）変換ブロックでＰＷＭデュ−ティ信号に変換される。

電動機駆動手段２９は、この電動機駆動手段２９内に設けられたプリドライブ回路及びＦＥＴブリッジ（ともに図示せず）を介することによって、前記ＰＷＭデューティ信号に応じてブラシレスモータ３の各巻線に正弦波電流を供給するように構成されている。

次に、本実施の形態のステアリング装置Ｍの動作について、適宜図面を参照しながら説明する。参照する図面において、図７は、図１のステアリング装置を構成するレゾルバから出力される信号の波形図である。
まず、図１に示すように、このステアリング装置Ｍが搭載される図示しない車両のイグニッションスイッチＩｇがＯＮになると、車両に搭載されたバッテリ９または発電機Ｇからステアリング装置Ｍに向けて電力が供給されて、ステアリング装置Ｍは起動する。その一方で、運転者がハンドル１を回動させることによって、ステアリング系に操舵トルクが付与されると、この操舵トルクは、ステアリング軸２ａ、自在継ぎ手２ｃ，２ｄ及びピニオン軸５ａに伝えられる。そして、ピニオン軸５ａに伝えられた回転運動は、ラック＆ピニオン機構５によって、ラック軸５ｃの延びる方向への往復運動に変換される。このラック軸５ｃの往復運動によって、操舵輪ＳＷ，ＳＷは操舵される。

このようにして操舵輪ＳＷ，ＳＷが操舵される際に、図６に示すように、操舵トルクセンサＴＳ１が、操舵トルク（操舵入力）の検出信号を目標電流検出手段２０に向けて出力するとともに、車速センサＶＳが車速信号を目標電流検出手段２０に向けて出力する。その一方で、レゾルバ７とＲＤ変換手段２１とで構成される回転検出手段は、ブラシレスモータ３の出力軸３１（図３参照）の回転角θや角速度ωといったブラシレスモータ３の回転状態を示す電動機回転信号を出力する。そして、このＲＤ変換手段２１は、目標電流検出手段２０に向けて角速度ωの検出信号を出力する。次いで、目標電流検出手段２０は、受信したこれらの信号に基づいて、ブラシレスモータ３のｑ軸目標電流及びｄ軸目標電流を演算する。

その一方で、３相−ｄｑ変換手段２３は、電動機電流検出手段２２ａ，２２ｂが検出したブラシレスモータ３の相電流Iｕ，Ｉｗや、ＲＤ変換手段２１が演算したブラシレスモータ３の出力軸３１の回転角θに基づいてｄｑ変換を行い、そのときのブラシレスモータ３のｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑとを演算する。

そして、これらｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを受信した加算器２４ａ，２４ｂは、目標電流検出手段２０が出力したｑ軸目標電流及びｄ軸目標電流と、受信したｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑとの偏差をそれぞれ演算するとともに、この演算した電流偏差をＰＩ制御手段２５ａ，２５ｂに出力する。

このような電流偏差を受信したＰＩ制御手段２５ａ，２５ｂは、ＰＩ制御処理を行うことによって、ｄ軸及びｑ軸に対してのそれぞれの指令電圧Ｖ´ｄ、Ｖ´ｑを出力する。これら指令電圧Ｖ´ｄ、Ｖ´ｑは、ｄｑ−３相変換手段２８及びＰＷＭ変換ブロック（図示せず）を経ることによってＰＷＭデュ−ティ信号に変換される。そして、電動機駆動手段２９内に設けられたプリドライブ回路及びＦＥＴブリッジ（ともに図示せず）は、ＰＷＭデューティ信号に応じてブラシレスモータ３の各巻線に正弦波電流を通電する。その結果、ブラシレスモータ３は、ブラシレスモータ３の回転状態に応じてベクトル制御されて、前記した補助トルクを発生する。そして、この補助トルクは、図３に示すように、出力軸３１、トルクリミッタＴＬ及び減速機構４を介してピニオン軸５ａに伝えられる。このピニオン軸５ａに伝えられた補助トルクによって、運転者のハンドル１に対する操舵力の負担が軽減される。

このステアリング装置Ｍでは、ブラシレスモータ３の回転状態に応じて補助トルクを発生するので、例えば、自動車の高速走行時のように、運転者がゆっくりとハンドルを回動させたとき、あるいは急な進路変更を余儀なくされて素早くハンドルを回動させたときを問わずに、運転者の操舵フィーリングが良好に保たれる。

その一方で、このステアリング装置Ｍでは、図４に示すように、ブラシレスモータ３のステータコイル３２ｂが、９極であって、３組のＵ相、Ｖ相及びＷ相を備えており、そして、図５に示すように、レゾルバ７の回転子７１が４つの突極ＰＰを備えている。つまり、レゾルバ７の回転子７１の極数は、ステータコイル３２ｂの組数よりも１多い数に設定されている。したがって、このステアリング装置Ｍでは、図７に示すように、ブラシレスモータ３が１回転する間に、ｓｉｎ波出力電圧及びｃｏｓ波出力電圧で構成される４次の電動機回転信号に、ブラシレスモータ３のノイズが、４０°×ｎ（ｎは、１〜９の整数）の位置に入り込む。

このとき、ｓｉｎ波出力電圧がゼロになる位置と、ノイズが入り込む位置とが一致するのは、ブラシレスモータ３が１回転する間にノイズが発生する最初の位置である回転角（４０°）と、ｓｉｎ波出力電圧の最初の１周期が完了する位置である回転角（９０°）との公倍数で示される当該回転角である。つまり、ブラシレスモータ３が１回転する間におけるこの公倍数で示される回転角は、３６０°（０°）のみとなる。したがって、このステアリング装置Ｍでは、電動機回転信号に対するノイズによる外乱が低減される。その結果、このステアリング装置Ｍによれば、入り込んだノイズによるブラシレスモータ３の出力（トルク）の変動が低減されるので、良好な操舵フィーリングが保たれる。

以上、本発明は、前記実施の形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。
本実施の形態では、ブラシレスモータ３の巻線３２ｅの極数が９つであるとともに、レゾルバ７の回転子７１の極数が４つであるステアリング装置Ｍを例示したが、本発明は、これらの極数に限定されるものではない。つまり、本発明のステアリング装置では、レゾルバ７の回転子７１の極数が、ステータコイル３２ｂの組数よりも１多い数に設定されていればよく、例えば、後記表１に示すように、ブラシレスモータ３の巻線３２ｅの極数とブラシレスモータ３の相数（ここでは３相）とで決定される巻線３２ｅの組数を適宜に変更するとともに、この組数に応じてレゾルバ７の回転子７１の極数を変更したものであってもよい。なお、表１には、ブラシレスモータ３が１回転する間に、ノイズが発生する回転角と、ｓｉｎ波出力電圧がゼロになる回転角とが一致する回転角、つまり、入り込んだノイズが電動機回転信号に影響する回転角を、「ノイズが影響する回転角」として記載した。また、表１には、従来のステアリング装置に使用するレゾルバについても同様に記載した。

このようなステアリング装置では、表１から明らかなように、従来のステアリング装置と比較して、電動機回転信号に入り込んだノイズによる影響が低減されるので、ブラシレスモータの出力（トルク）の変動が少なく、良好な操舵フィーリングが保たれる。

また、本実施の形態では、レゾルバ７の回転子７１として、ブラシレスモータ３の出力軸３１から等間隔で放射状に突出した４つの突極ＰＰを有するものを使用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、突極ＰＰの数に応じて、これら突極ＰＰがブラシレスモータ３の出力軸３１から等間隔で放射状に突出するような回転子７１を使用するものであってもよい。

また、本実施の形態では、電動機駆動制御手段８によってブラシレスモータ３をベクトル制御するように構成したが、本発明はこれに限定するものでなく、例えば、ブラシレスモータ３の相間に矩形波電流を通電するように構成したものや、矩形波が合成された擬似的な正弦波電流を相間に通電するように構成したものであってもよい。

本発明の実施の形態に係るステアリング装置を示す概略図である。図１のＡ−Ａ線における断面図である。図２のＢ−Ｂ線における断面図である。図１のステアリング装置を構成するブラシレスモータの断面図である。（ａ）は、図１のステアリング装置を構成するレゾルバの概念図、（ｂ）は、（ａ）に示すレゾルバの励磁側コイルに印加される励磁電圧並びに出力側コイルで誘起されるｓｉｎ波出力電圧及びｃｏｓ波出力電圧を示す波形図である。図１のステアリング装置を構成する電動機駆動制御手段のブロック図である。図１のステアリング装置を構成するレゾルバから出力される信号の波形図である。（ａ）及び（ｂ）は、本発明の他の実施の形態に係るステアリング装置を構成するレゾルバの回転子の概念図である。従来のステアリング装置を構成するレゾルバから出力される信号の波形図である。

符号の説明

３ブラシレスモータ（電動機）
７レゾルバ（回転検出手段）
８電動機駆動制御手段（制御手段）
２１ＲＤ変換手段（回転検出手段）
３２ｂステータコイル
７１回転子
７２ｂ第１出力側コイル（コイル）
７２ｃ第２出力側コイル（コイル）
Ｍステアリング装置
ＰＰ突極
Ｓステアリング系
ＴＳ操舵入力検出手段
ＴＳ１操舵トルクセンサ

Claims

ステアリング系にトルクを付与する電動機と、
運転者による前記ステアリング系への操舵入力を検出するとともに、その検出信号を出力する操舵入力検出手段と、
前記電動機の回転状態を検出するとともに、検出した電動機回転信号を出力する回転検出手段と、
前記操舵入力検出手段からの前記検出信号及び前記回転検出手段からの前記電動機回転信号に基づいて、前記電動機の回転動作を制御する制御手段とを備えたステアリング装置において、
前記電動機が、複数の磁石と、３相を１組とした複数のステータコイルとを備え、
前記回転検出手段が、複数の極数を有し、かつ前記電動機と同期して回転する回転子と、この回転子の回転角に応じて交流の出力電圧を誘起するコイルとを備えており、
前記回転子の前記極数が前記ステータコイルの組数よりも１多い数であることを特徴とするステアリング装置。
前記ステータコイルは、放射状に配置された複数のティース部と、これらティース部に巻回された巻線とで構成されており、当該巻線は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の順番に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。