JP7190400B2 - 操舵制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、操舵制御装置に関する。

特許文献１には、ステアリングバイワイヤシステムの操舵装置が開示されている。

特開２０１７－８７７７２号公報

しかしながら、特許文献１に記載のステアリングバイワイヤシステムの操舵装置には、反力生成用モータの回転角を検出する回転角センサと操舵角センサとが離れた位置に配置されており、配線取付けを行うことが難しいという課題があった。
本発明の目的の一つは、配線取付けを容易に行うことができる操舵制御装置を提供することにある。

本発明の一実施形態における操舵制御装置は、モータシャフトの1対の端部である第1端部と第２端部のうち、第1端部に設けられ、モータシャフトの回転軸線に関する周方向においてＮ極とＳ極が並んで配置されている第1マグネットと、モータシャフトの回転軸線の方向においてモータロータに対し第1端部と同じ側に設けられ、操舵軸の回転に伴い回転可能であり、第1歯車本体部と、複数の第1の歯を備え、第１の複数の歯は、第1歯車本体部の外周側に設けられている第１歯車と、モータシャフトの回転軸線の方向においてモータロータに対し第1端部と同じ側に設けられ、操舵軸の回転に伴い回転可能であり、第２歯車本体部と、複数の第２の歯を備え、複数の第２の歯は、第２歯車本体部の外周側に設けられており、かつ、前記第1の歯の数と互いに割り切れない数だけ設けられている第２歯車と、第２歯車本体部に設けられ、1対の磁極である第１Ｎ極と第１Ｓ極を有している第２マグネットと、第1マグネットと対向する位置に設けられ、第1マグネットの回転に伴う第1マグネットの磁界の変化に基づき、モータシャフトの回転位置を検出する第1磁気センサと、第２マグネットと対向する位置に設けられ、第２マグネットの回転に伴う第２マグネットの磁界の変化に基づき、前記第２歯車の回転位置を検出する第２磁気センサとを有することを特徴とする。

よって、本発明の操舵制御装置にあっては、配線取付けを容易に行うことができる。

実施形態１の操舵システムの全体構成図である。 実施形態１の操舵負荷制御装置の断面図である。 実施形態１の大歯車、小歯車とバスバとの位置関係を示す平面図である。 実施形態１の操舵負荷生成用コントローラの制御ブロック図である。 実施形態２の操舵負荷制御装置の断面図である。 実施形態２の一部拡大断面図である。 実施形態３の大歯車、２個の小歯車の関係を示す平面図である。 実施形態３の大歯車、２個の小歯車とバスバの位置関係を示す斜視図である。 実施形態４の大歯車、２個の小歯車の関係を示す平面図である。 実施形態５の操舵負荷制御装置の全体構成図である。

以下、本発明を実施するための形態を、図面に基づき説明する。
〔実施形態１〕
図１は、実施形態１の操舵システムの全体構成図である。

（操舵システムの全体構成）
操舵システム６０は、操舵負荷制御装置（操舵制御装置）１と、操舵負荷制御装置１と機械的に分離している操舵駆動制御装置１００から構成されている。
すなわち、操舵システム６０は、クラッチレスのステアリングバイワイヤシステムである。
操舵負荷制御装置１は、ステアリングホイールＳＷと、コラム２に回転自在に支持され、ステアリングホイールＳＷに接続された操舵軸２ａと、操舵軸２ａの下端部には、操舵軸２ａに接続された操舵負荷生成用電動モータ（電動モータ）３と回転角検出用の磁気センサ部５、操舵負荷生成用電動モータ３を制御する操舵負荷生成用コントローラ（コントローラ）５０を備えている。
電動モータ３は、運転者によりステアリングホイールＳＷに入力された磁気センサ部５が検出する操舵角に応じて、操舵負荷生成用コントローラ５０の指示により運転者への操舵負荷を生成する。

操舵駆動制御装置１００は、ハウジング１０６に収容され、軸方向に移動することにより、操舵輪である左前輪ＦＬと右前輪ＦＲを操舵する棒形状のラックバー１０５と、ラックバー５を駆動する操舵駆動機構１１０を備えている。
操舵駆動機構１１０は、操舵駆動用コントローラ１０１と、操舵駆動用電動モータ１０２と、操舵駆動用電動モータ１０２の回転角を検出する回転角センサ１０３と、操舵駆動用電動モータ１０２の回転をラックバー１０５に伝達するボールねじ機構を有する減速機構１０４から構成されている。
操舵駆動用コントローラ１０１は、操舵負荷生成用コントローラ５０からの操舵角信号θ１と、操舵角信号θ１に対応する操舵駆動用電動モータ１０２の目標回転角の差が縮まるようにフィードバック制御を行うことで、操舵制御を行っている。

図２は、実施形態１の操舵負荷制御装置の断面図である。
操舵負荷制御装置１は、ステアリングホイールＳＷに接続された操舵軸２ａを支持するコラム２と、操舵負荷生成用電動モータ３と、回転位置検出部５と、操舵負荷生成用コントローラ５０を備えている。
操舵負荷生成用電動モータ３は、操舵軸２ａと同軸上に設けられて接続され、一対の軸受４１、４２にてモータハウジング３０内に回転自在に支持されたモータシャフト３ｃと、モータシャフト３ｃと一体に回転するモータロータ３ａと、モータハウジング３０内に固定されるステータコイル３ｂとを有している。
操舵軸２ａとモータシャフト３ｃが同軸上に設けられており、操舵軸２ａとモータシャフト３ｃが一体的に回転可能に設けられているため、操舵軸２ａの回転とモータシャフト３ｃの回転の間にずれが少なく、操舵軸２ａの回転の検出精度がよい。
なお、操舵軸２ａとモータシャフト３ｃは一つの部材として形成されてもよい。

モータシャフト３ｃの回転軸線Ｐの図示下方向の第２端部３ｃ２は、操舵軸２ａに接続し一体回転する。
歯車ケース（歯車支持部材）６は、板形状を有し、大歯車挿入穴（第１歯車挿入穴）６ａと小歯車挿入穴６ｂとを備えている
また、モータシャフト３ｃの回転軸線Ｐの図示上方向の第１端部３ｃ１には、歯車ケース６の大歯車挿入穴６ａ内に回転自在に支持され図示上方向に開口する凹部７ｃを有する大歯車（第１歯車）７が一体回転可能に圧入され、さらに、モータシャフト３ｃの第１端部３ｃ１の先端には支持孔３ｃ３が形成されている。
大歯車７は、大歯車本体部（第１歯車本体部）７ａと大歯車本体部７ａの外周側に設けられる複数の歯（第１の歯）７ｂを備えている。
また、磁性材料で形成され、内側にマグネット収容部（第１マグネット収容部）９ｂ１が形成されたマグネットカバー（第１マグネットカバー）９ｂと、マグネットカバー９ｂのマグネット収容部９ｂ１に収容され、モータシャフト３ｃの回転軸線Ｐに関する周方向においてＮ極とＳ極が並んで配置されるマグネット（第１マグネット）９ａと、マグネット９ａに固定され、マグネット９ａの中心を貫通する軸９ｃを有している。
モータシャフト３ｃの第１端部３ｃ１の先端に形成された支持孔３ｃ３に、軸９ｃが圧入されて固着され、マグネット９ａは、大歯車７の凹部７ｃ内に位置している。
このため、大歯車７、マグネット９ａは、モータシャフト３ｃと一体回転する。

さらに、歯車ケース６の小歯車挿入穴６ｂ内に回転自在に支持される小歯車（第２歯車）８が設けられている。
小歯車８は、小歯車本体部（第２歯車本体部）８ａと大歯車７の複数の歯７ｂと噛合う小歯車本体部８ａの外周側に設けられる複数の歯（第２の歯）８ｂを備えている。
小歯車８の複数の歯８ｂは、大歯車７の複数の歯７ｂの数と互いに割り切れない数だけ設けられている。
また、小歯車８の小歯車本体部８ａには、図示上方向に開口する凹部８ｃが形成され、凹部８ｃ内には一対の磁極である第１Ｎ極と第１Ｓ極を有するマグネット（第２マグネット）１０が配置されている。

また、操舵負荷生成用コントローラ５０の単一の部材で構成された制御基板（回路基板）１３には、マグネット９ａと対向する表面位置に、マグネット９ａの回転に伴うマグネット９ａの磁界の変化に基づき、モータシャフト３ｃの回転位置を検出する磁気センサ（第１磁気センサ）１１が、直接搭載されている。
さらに、操舵負荷生成用コントローラ５０の制御基板１３には、マグネット１０と対向する表面位置に、マグネット１０の回転に伴うマグネット１０の磁界の変化に基づき、小歯車８の回転位置を検出する磁気センサ（第２磁気センサ）１２が、直接搭載されている。
このように、モータシャフト３ｃの回転位置を検出する磁気センサ１１と小歯車８の回転位置を検出する磁気センサ１２とが、モータシャフト３ｃの第１端部３ｃ１側に設けられているため、磁気センサ１１と磁気センサ１２への配線を容易に行うことができる。
また、磁気センサ１１と磁気センサ１２のそれぞれを、単一の部材で構成された制御基板１３の表面に直接搭載する構成としているので、制御基板１３とは別に、磁気センサ１１と磁気センサ１２を搭載するための部材を設ける必要がなく、部品点数の増大を抑制することができるし、磁気センサ１１と磁気センサ１２への配線を、さらに容易に行うことができる。
さらに、大歯車７をモータシャフト３ｃに設けたことにより、マグネット９ａの回転位置に関する信号と、小歯車８に設けられたマグネット１０の回転位置に関する信号とに基づき、操舵角θを検出することができ、モータシャフト３ｃの回転位置を検出するマグネットと操舵角を検出するマグネットをマグネット９ａにより兼用することができるので、部品点数の増大を抑制することができる。
なお、単一の部材で構成された制御基板１３の表面に、磁気センサ１１と磁気センサ１２を搭載しているが、制御基板を第１制御基板と第１制御基板とは別体の第２制御基板で構成し、磁気センサ１１を第１制御基板に搭載し、磁気センサ１２を第２制御基板に搭載するようにしてもよい。
また、モータシャフト３ｃの回転位置を検出する磁気センサ１１とは別に、操舵角θを検出するために、マグネット９ａの磁界を検出する磁気センサを設けてもよい。

図３は、実施形態１の大歯車、小歯車とバスバとの位置関係を示す平面図である。
パワー基板１４（図２参照）には、操舵負荷生成用電動モータ３のステータコイル３ｂに電力をバスバ（導電部材）１７を介して供給する電力供給部２０が設けてある。
電力を供給するバスバ１７は、モータシャフト３ｃの回転軸線Ｐと直交する平面上において、モータシャフト３ｃの回転軸線Ｐを挟んで、小歯車８の反対側に設けられている。
これにより、バスバ１７には、ステータコイル３ｂに供給される大電流が流れるため、電流の流れに伴い、電磁ノイズが発生するが、小歯車８をバスバ１７の反対側に設けているので、バスバ１７から発生される電磁ノイズによる磁気センサ１２の検出精度に対する影響を抑制することができる。

図４は、実施形態１の操舵負荷生成用コントローラの制御ブロック図である。
操舵負荷生成用コントローラ５０は、操舵角信号生成部５１、異常判断部５２、カウンタ５３、操舵制御部５４、電力供給部２０を備えている。
操舵角信号生成部５１は、磁気センサ１１の出力信号Ｓ１と磁気センサ１２の出力信号Ｓ２が入力され、両出力信号Ｓ１、Ｓ２に基づき、操舵軸２ａの回転量に関する信号である操舵角信号θ０を生成する。
磁気センサ１１により、モータシャフト３ｃの回転位置を検出するだけでなく、磁気センサ１１と磁気センサ１２により、操舵角信号θ０を取得することができ、磁気センサ１１をモータシャフト３ｃの回転位置検出用と操舵角検出用の両方に利用することで、部品点数の増大を抑制することができる。

異常判断部５２は、磁気センサ１１の出力信号Ｓ１と磁気センサ１２の出力信号Ｓ２が入力され、両出力信号Ｓ１、Ｓ２を比較することにより、磁気センサ１１または磁気センサ１２の異常の有無を判断し、異常があれば、異常信号αを生成する。
なお、操舵軸２ａの回転に合わせて回転するマグネット９ａの磁界を検出する磁気センサ１１の出力信号Ｓ１と操舵軸２ａの回転速度に対し所定の比率の回転速度で回転する小歯車８に設けられたマグネット１０の磁界を検出する磁気センサ１２の出力信号Ｓ２とは、所定の関係が存在し、例えば、一方の出力信号を所定の比率で増幅、または減衰させ、磁気センサ１１、磁気センサ１２が正常であれば、両出力信号の値が一致するようにしてある。
これにより、両信号を比較することにより、容易に磁気センサ１１または磁気センサ１２の異常の有無を判断することができる。

カウンタ５３は、磁気センサ１１の出力信号Ｓ１と磁気センサ１２の出力信号Ｓ２が入力され、操舵軸２ａが所定の回転位置（例えば、中立位置）にある状態のときのモータシャフト３ｃの回転位置を起点として、起点からモータシャフト３ｃの回転方向と累積回転回数をカウントするように構成されている。
例えば、右方向への回転は正、左方向への回転は負として、累積回転回数をカウントするようにしている。
なお、操舵軸２ａが中立位置にあるとは、操舵輪である左前輪ＦＬと右前輪ＦＲの操舵方向が直進方向を向いており、ステアリングホイールＳＷが、左前輪ＦＬと右前輪ＦＲの操舵角に対応した回転位置にある状態である。
カウンタ５３のカウント値Ｔｎから、ステアリングホイールＳＷが左右のどちら方向に何回転した状態であるか知ることができる。
これにより、操舵制御部５４にて、操舵角信号生成部５１に異常が発生した場合に、カウント値Ｔｎを操舵角信号θ０の代替値として用いることができる。
また、操舵制御部５４にて、カウント値Ｔｎから推定した操舵角信号の相当値と操舵角信号θ０を比較することにより、操舵角信号θ０の異常の有無を判断することもできる。
操舵制御部５４は、操舵角信号生成部５１が生成した操舵角信号θ０、異常判断部５２が生成した異常信号α、カウンタ５３からのカウント値Ｔｎが入力され、操舵角信号θ１を生成し、操舵駆動用コントローラ１０１へ出力する。

次に、作用効果を説明する。
実施形態１の操舵負荷制御装置１の作用効果を以下に列挙する。
（１）ステアリングバイワイヤの操舵システム６０に用いられ、ステアリングホイールＳＷの操舵された操舵角信号θ０を検出するとともに、ステアリングホイールＳＷに対して操舵負荷を付与する操舵負荷制御装置１において、モータシャフト３ｃの回転位置を検出する磁気センサ１１と小歯車８の回転位置を検出する磁気センサ１２とが、モータシャフト３ｃの第１端部３ｃ１側に設けるようにした。
よって、磁気センサ１１と磁気センサ１２とが、同じ側に設けられているため、磁気センサ１１と磁気センサ１２への配線を容易に行うことができる。

（２）磁気センサ１１と磁気センサ１２のそれぞれを、単一の部材で構成された制御基板１３の表面に直接搭載する構成とした。
よって、制御基板１３とは別に、磁気センサ１１と磁気センサ１２を搭載するための部材を設ける必要がなく、部品点数の増大を抑制することができるし、磁気センサ１１と磁気センサ１２への配線を、さらに容易に行うことができる。

（３）大歯車７をモータシャフト３ｃに設けるようにした。
よって、マグネット９ａの回転位置に関する信号と、小歯車８に設けられたマグネット１０の回転位置に関する信号とに基づき、操舵角θを検出することができ、モータシャフト３ｃの回転位置を検出するマグネットと操舵角を検出するマグネットをマグネット９ａにより兼用することができるので、部品点数の増大を抑制することができる。

（４）操舵負荷生成用コントローラ５０の操舵角信号生成部５１は、磁気センサ１１の出力信号Ｓ１と磁気センサ１２の出力信号Ｓ２が入力され、両出力信号Ｓ１、Ｓ２に基づき、操舵軸２ａの回転量に関する信号である操舵角信号θ０を生成するようにした。
よって、磁気センサ１１により、モータシャフト３ｃの回転位置を検出するだけでなく、磁気センサ１１と磁気センサ１２により、操舵角信号θ０を取得することができ、磁気センサ１１をモータシャフト３ｃの回転位置検出用と操舵角検出用の両方に利用することで、部品点数の増大を抑制することができる。

（５）電力を供給するバスバ１７は、モータシャフト３ｃの回転軸線Ｐと直交する平面上において、モータシャフト３ｃの回転軸線Ｐを挟んで、小歯車８の反対側に設けるようにした。
よって、バスバ１７には、ステータコイル３ｂに供給される大電流が流れるため、電流の流れに伴い、電磁ノイズが発生するが、小歯車８をバスバ１７の反対側に設けているので、バスバ１７から発生される電磁ノイズによる磁気センサ１２の検出精度に対する影響を抑制することができる。

（６）操舵軸２ａとモータシャフト３ｃを同軸上に設けるようにした。
よって、操舵軸２ａとモータシャフト３ｃが、同軸上で一体的に回転可能に設けられているため、操舵軸２ａの回転とモータシャフト３ｃの回転の間にずれが少なく、操舵軸２ａの回転の検出精度がよい。

（７）操舵軸２ａの回転に合わせて回転するマグネット９ａの磁界を検出する磁気センサ１１の出力信号Ｓ１と操舵軸２ａの回転速度に対し所定の比率の回転速度で回転する小歯車８に設けられたマグネット１０の磁界を検出する磁気センサ１２の出力信号Ｓ２とは、所定の関係が存在し、例えば、一方の出力信号を所定の比率で増幅、または減衰させ、磁気センサ１１、磁気センサ１２が正常であれば、両出力信号の値が一致するようにし、操舵負荷生成用コントローラ５０の異常判断部５２は、磁気センサ１１の出力信号Ｓ１と磁気センサ１２の出力信号Ｓ２が入力され、両出力信号Ｓ１、Ｓ２を比較することにより、磁気センサ１１または磁気センサ１２の異常の有無を判断し、異常があれば、異常信号αを生成するようにした。
よって、両信号を比較することにより、容易に磁気センサ１１または磁気センサ１２の異常の有無を判断することができる。

（８）操舵負荷生成用コントローラ５０のカウンタ５３は、磁気センサ１１の出力信号Ｓ１と磁気センサ１２の出力信号Ｓ２が入力され、操舵軸２ａが所定の回転位置（例えば、中立位置）にある状態のときのモータシャフト３ｃの回転位置を起点として、起点からモータシャフト３ｃの回転方向と累積回転回数をカウントするように構成するようにした。
よって、操舵制御部５４にて、操舵角信号生成部５１に異常が発生した場合に、カウント値Ｔｎを操舵角信号θ０の代替値として用いることができる。
また、操舵制御部５４にて、カウント値Ｔｎから推定した操舵角信号の相当値と操舵角信号θ０を比較することにより、操舵角信号θ０の異常の有無を判断することもできる。

〔実施形態２〕
図５は、実施形態２の操舵負荷制御装置の断面図であり、図６は、実施形態２の一部拡大断面図である。

実施形態２の操舵負荷制御装置の構成を説明する。

実施形態１では、大歯車７とマグネット９ａをモータシャフト３ｃに一体回転可能に別々に取り付けていたが、実施形態２では、マグネット９ａと大歯車７とが一体になり、モータシャフト３ｃに一体回転可能に取り付けるようにしている。
すなわち、マグネット９ａが、マグネットカバー９ｂのマグネット収容部９ｂ１に収容され、マグネット９ａおよびマグネットカバー９ｂは、大歯車７の大歯車本体部７ａにインサートモールドされている。
大歯車７の大歯車本体部７ａは、マグネット保持部（第１マグネット保持部）７ａ１と、大歯車軸部（第１歯車軸部）７ａ２と、大歯車契合部（第１歯車契合部）７ａ３を備えている。
なお、マグネット９ａは、直接、大歯車本体部７ａにインサートモールドされる必要はなく、マグネット９ａがマグネットカバー９ｂのマグネット収容部９ｂ１に保持されており、マグネットカバー９ｂが大歯車本体部７ａにインサートモールドされていればよい。
これにより、マグネットカバー９ｂにより、マグネット９ａが発生する磁界に対する外部磁界の影響を抑制することができる。
さらに、マグネット９ａとマグネットカバー９ｂが、インサートモールドにより、大歯車７の大歯車本体部７ａに固定されるため、大歯車本体部７ａに対するマグネット９ａとマグネットカバー９ｂの高い組付け剛性を得ることができ、モータシャフト３ｃの回転に伴う、マグネット９ａとマグネットカバー９ｂの揺れが抑制され、マグネット９ａの磁界の検出精度を向上することができる。
マグネット保持部７ａ１はモータシャフト３ｃの回転軸線Ｐの方向における大歯車本体部７ａの一対の端部である大歯車本体部第１端部（第１歯車本体部第１端部）７ａａと大歯車本体部第２端部（第１歯車本体部第２端部）７ａｂのうち、大歯車本体部第１端部７ａａに設けられており、大歯車軸部７ａ２は、マグネット保持部７ａ１の側から大歯車本体部第２端部７ａｂに向かって突出する軸形状を有している。
大歯車７は、大歯車軸部７ａ２が大歯車挿入穴６ａに挿入された状態で、歯車ケース６に支持されている。
外周にセレーション等が形成された大歯車契合部７ａ３は、大歯車本体部第２端部７ａｂに設けられている。
モータシャフト３ｃは、内周にセレーション等が形成されたモータシャフト契合部３ｃ４を備え、モータシャフト契合部３ｃ４に大歯車契合部７ａ３が挿入され、セレーション等で契合することにより、モータシャフト３ｃの回転力を大歯車７に伝達可能に構成されている。
これにより、モータシャフト３ｃの回転力を大歯車７に伝達できればよく、モータシャフト３ｃと大歯車７を強固に固定する必要がないので、圧入等によるモータシャフト３ｃと大歯車７の固定作業の省略が可能となり、組み立て作業の効率化を図ることができる。
この点を除き、実施形態１と同じ構成であるため、同じ構成には同一符号を付して説明は省略する。

次に、作用効果を説明する。
実施形態２の操舵負荷制御装置１では、実施形態１の作用効果に加え、以下の作用効果を奏する

（１）マグネット９ａが、マグネットカバー９ｂのマグネット収容部９ｂ１に収容され、大歯車７の大歯車本体部７ａのマグネット保持部７ａ１にインサートモールドするようにした。
よって、マグネットカバー９ｂにより、マグネット９ａが発生する磁界に対する外部磁界の影響を抑制することができる。
さらに、マグネット９ａとマグネットカバー９ｂが、インサートモールドにより、大歯車７の大歯車本体部７ａに固定されるため、大歯車本体部７ａに対するマグネット９ａとマグネットカバー９ｂの高い組付け剛性を得ることができ、モータシャフト３ｃの回転に伴う、マグネット９ａとマグネットカバー９ｂの揺れが抑制され、マグネット９ａの磁界の検出精度を向上することができる。

（２）マグネット９ａをインサートモールドされた大歯車７は、歯車ケース６に回転自在に支持するとともに、モータシャフト契合部３ｃ４に大歯車契合部７ａ３が挿入され、セレーション等で契合することにより、モータシャフト３ｃの回転力を大歯車７に伝達可能とした。
よって、モータシャフト３ｃの回転力を大歯車７に伝達できればよく、モータシャフト３ｃと大歯車７を強固に固定する必要がないので、圧入等によるモータシャフト３ｃと大歯車７の固定作業の省略が可能となり、組み立て作業の効率化を図ることができる。

図７は、実施形態３の大歯車、２個の小歯車の関係を示す平面図であり、図８は、実施形態３の大歯車、２個の小歯車とバスバの位置関係を示す斜視図である。

実施形態３の操舵負荷制御装置の構成を説明する。

実施形態２とは異なり、操舵角検出用の歯車として、操舵軸２ａに直接設けられ、大歯車本体部（第３歯車本体部）７１ａと複数の歯（第３の歯）７１ｂを有する大歯車（第３歯車）７１とは別に、大歯車７１と噛合う小歯車本体部（第１歯車本体部）８１ａと複数の歯（第１の歯）８１ｂを有する小歯車（第１歯車）８１と小歯車８１と噛合う小歯車本体部（第２歯車本体部）８２ａと複数の歯（第２の歯）８２ｂを有する小歯車（第２歯車）８２を用いている。
すなわち、大歯車７１は、モータシャフト３ｃの一端部３ｃ１に設けられ、マグネット（第１マグネット）９ａは、大歯車本体部７１ａにインサートモールドにより設けられている。

小歯車８１は、大歯車７１と噛合うことで、操舵軸２ａの回転に伴い回転可能であり、マグネット（第３マグネット）１２０は、小歯車本体部８１ａに設けられ、一対の磁極である第３Ｎ極と第３Ｓ極を有している。
磁気センサ（第３磁気センサ）１２ａは、マグネット１２０と対向する位置に設けられ、マグネット１２０の回転に伴うマグネット１２０の磁界の変化に基づき、小歯車８１の回転位置を検出する。
小歯車８２は、小歯車８１と噛合うことで、操舵軸２ａの回転に伴い回転可能であり、マグネット（第２マグネット）１３０は、小歯車本体部８２ａに設けられ、一対の磁極である第２Ｎ極と第２Ｓ極を有している。
磁気センサ（第２磁気センサ）１２ｂは、マグネット１３０と対向する位置に設けられ、マグネット１３０の回転に伴うマグネット１３０の磁界の変化に基づき、小歯車８２の回転位置を検出する。
磁気センサ１２ａと磁気センサ１２ｂにより、操舵角信号θ０を取得するようにしている。
この点を除き、実施形態２と同じ構成であるため、同じ構成には同一符号を付して説明は省略する。

次に、作用効果を説明する。
実施形態３の操舵負荷制御装置１では、実施形態２の作用効果に加え、以下の作用効果を奏する

（１）操舵角検出用の歯車として、操舵軸２ａに直接設けられ、大歯車本体部７１ａと複数の歯７１ｂを有する大歯車７１とは別に、大歯車７１と噛合う小歯車本体部（８１ａと複数の歯８１ｂを有する小歯車８１と小歯車８１と噛合う小歯車本体部８２ａと複数の歯８２ｂを有する小歯車８２を用いるようにした。
よって、小歯車８１と小歯車８２の直径や複数の歯８１ｂ、複数の歯８２ｂの数の設定の自由度を向上させることができる。
（２）磁気センサ１１、１２ａ、１２ｂのいずれかの磁気センサが故障したとしても、多数決によりどのセンサが故障したか分かるので、残りの２つの磁気センサの信号により、モータ回転角センサ・舵角センサの動作を、少なくともＩＧＮ－ＯＦＦまで継続させることができる。

図９は、実施形態４の大歯車、２個の小歯車の関係を示す平面図である。

実施形態４の操舵負荷制御装置の構成を説明する。

実施形態３とは異なり、小歯車（第１歯車）８１と小歯車（第２歯車）８２がともに、大歯車（第３歯車）７１と噛合っている。
この点を除き、実施形態３と同じ構成であるため、同じ構成には同一符号を付して説明は省略する。

次に、作用効果を説明する。
よって、実施形態３と同様の作用効果を奏する。

図１０は、実施形態５の操舵負荷制御装置の全体構成図である。

実施形態１－４とは異なり、操舵負荷生成用電動モータ３を操舵軸２ａと同軸上に配置するのではなく、ウォームホイール１８ａとウォーム１８ｂから構成される減速機構（減速機）１８を介して、モータシャフト３ｃから操舵軸２ａに操舵負荷を付与するようにしている。
この点を除き、実施形態３と同じ構成であるため、同じ構成には同一符号を付して説明は省略する。

次に、作用効果を説明する。
実施形態５の操舵負荷制御装置１では、実施形態１の作用効果（６）を除く、実施形態１－４の作用効果に加え、以下の作用効果を奏する

（１）操舵負荷生成用電動モータ３の回転速度が減速されて、操舵軸２ａに伝達されるため、操舵負荷生成用電動モータ３の駆動トルクを小さくすることができて、操舵負荷生成用電動モータ３の小型化を図ることができる。

〔他の実施形態〕
以上、本発明を実施するための実施形態を説明したが、本発明の具体的な構成は実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。

以上説明した実施形態から把握しうる技術的思想について、以下に記載する。
操舵制御装置は、その一つの態様において、操舵軸であって、ステアリングホイールの回転に伴い回転可能に設けられ、操舵輪と機械的に分離されている、前記操舵軸と、電動モータであって、モータロータと、ステータコイルと、モータシャフトと、を含み、前記操舵軸に対し、操舵負荷を付与する、前記電動モータと、第1マグネットであって、前記モータシャフトの1対の端部である第1端部と第２端部のうち、前記第1端部に設けられ、前記モータシャフトの回転軸線に関する周方向においてＮ極とＳ極が並んで配置されている、前記第1マグネットと、第1歯車であって、前記モータシャフトの回転軸線の方向において前記モータロータに対し前記第1端部と同じ側に設けられ、前記操舵軸の回転に伴い回転可能であり、第1歯車本体部と、複数の第1の歯を備え、前記第１の複数の歯は、前記第1歯車本体部の外周側に設けられている、前記第１歯車と、第２歯車であって、前記モータシャフトの回転軸線の方向において前記モータロータに対し前記第1端部と同じ側に設けられ、前記操舵軸の回転に伴い回転可能であり、第２歯車本体部と、複数の第２の歯を備え、複数の前記第２の歯は、前記第２歯車本体部の外周側に設けられており、かつ、前記第1の歯の数と互いに割り切れない数だけ設けられている、前記第２歯車と、第２マグネットであって、前記第２歯車本体部に設けられ、1対の磁極である第１Ｎ極と第１Ｓ極を有している、前記第２マグネットと、第1磁気センサであって、前記第1マグネットと対向する位置に設けられ、前記第1マグネットの回転に伴う前記第1マグネットの磁界の変化に基づき、前記モータシャフトの回転位置を検出する、前記第1磁気センサと、第２磁気センサであって、前記第２マグネットと対向する位置に設けられ、前記第２マグネットの回転に伴う前記第２マグネットの磁界の変化に基づき、前記第２歯車の回転位置を検出する、前記第２磁気センサと、を有する。
より好ましい態様では、上記態様において、更に、回路基板を備え、前記第1磁気センサは、前記回路基板の表面に直接搭載されており、前記第２磁気センサは、前記回路基板の表面に直接搭載されている。
より好ましい態様では、上記態様において、前記回路基板は、単一の部材で構成されており、前記第1磁気センサおよび前記第２磁気センサは、前記回路基板の表面に直接搭載されている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記第1歯車は、前記モータシャフトの前記第1端部に設けられ、前記第1マグネットは、前記第1歯車本体部に設けられている。
より好ましい態様では、上記態様において、更にコントローラを備え、前記コントローラは、操舵角信号生成部を含み、前記操舵角信号生成部は、前記第1磁気センサの出力信号と前記第２磁気センサの出力信号に基づき、前記操舵軸の回転量に関する信号である操舵角信号を生成する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、更に、第３歯車と、第３マグネットと、第３磁気センサを備え、前記第３歯車は、前記モータシャフトの前記第1端部に設けられ、前記第３歯車は、第３歯車本体部と、複数の第３の歯を備え、前記第1マグネットは、前記第３歯車本体部に設けられ、前記第1歯車は、前記第３歯車と噛合うことで、前記操舵軸の回転に伴い回転可能であり、前記第３マグネットは、前記第1歯車本体部に設けられ、1対の磁極である第３Ｎ極と第３Ｓ極を有しており、前記第３磁気センサは、前記第３マグネットと対向する位置に設けられ、前記第３マグネットの回転に伴う前記第３マグネットの磁界の変化に基づき、前記第1歯車の回転位置を検出する。
より好ましい態様では、上記態様において、前記第1マグネットは、前記第３歯車本体部にインサートモールドされている。

さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記第1歯車は、前記モータシャフトの前記第1端部に設けられ、前記第1マグネットは、前記第1歯車本体部にインサートモールドされている。
より好ましい態様では、上記態様において、更に、第1マグネットカバーを備え、前記第1マグネットカバーは、磁性材料で形成され、前記モータシャフトの回転軸線の方向において前記第1端部とは反対側に開口する凹形状を有し、前記第1マグネットカバーの内側に第1マグネット収容部が形成されており、前記第1マグネットは、前記第1マグネット収容部に収容されており、前記第1マグネットおよび前記第1マグネットカバーは、前記第1歯車本体部にインサートモールドされている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、更に、コントローラと、導電部材を備え、前記コントローラは、電力供給部を含み、前記電力供給部は、前記導電部を介して前記ステータコイルに対して電力を供給し、前記導電部は、前記モータシャフトの回転軸線と直交する平面上において、前記モータシャフトの回転軸線を挟んで、前記第２歯車の反対側に設けられている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記モータシャフトは、前記モータシャフトの回転軸線が前記操舵軸の回転軸線と一致しており、前記操舵軸と一体的に回転可能に設けられている。

さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、更に、減速機を備え、前記減速機は、前記電動モータの回転速度が前記操舵軸に対して減速するように、前記操舵軸と前記モータシャフトの間に設けられている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、更に、コントローラを備え、前記コントローラは、異常判断部を備え、前記異常判断部は、前記第1磁気センサの出力信号と前記第２磁気センサの出力信号とを比較することにより、前記第1磁気センサまたは前記第２磁気センサの異常の有無を判断する。
より好ましい態様では、上記態様において、前記コントローラは、操舵角信号生成部と、カウンタを備え、前記操舵角信号生成部は、前記第1磁気センサの出力信号と前記第２磁気センサの出力信号に基づき、前記操舵軸の回転量に関する信号である操舵角信号を生成し、前記カウンタは、前記操舵軸が所定の回転位置にある状態のときの前記モータシャフトの回転位置を起点として、前記起点からの前記モータシャフトの回転方向と累積回転回数をカウントする。

さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、更に、歯車支持部材を備え、前記歯車支持部材は、板形状を有し、第1歯車挿入穴を含み、前記第1歯車本体部は、第1マグネット保持部と、第1歯車軸部と、第1歯車契合部と、を備え、前記第1マグネット保持部は、前記モータシャフトの回転軸線の方向における前記第1歯車本体部の1対の端部である第1歯車本体部第1端部と第1歯車本体部第２端部のうち、前記第1歯車本体部第1端部に設けられており、前記第1歯車軸部は、前記第1マグネット保持部の側から前記第1歯車本体部第２端部に向かって突出する軸形状を有し、前記第1歯車は、前記第1歯車軸部が前記第1歯車挿入穴に挿入された状態で、前記歯車支持部材に支持されており、前記第1歯車契合部は、前記第1歯車本体部第２端部に設けられており、前記モータシャフトは、モータシャフト契合部を備え、前記モータシャフト契合部は、前記第1歯車契合部と契合することで、前記モータシャフトの回転力を前記第1歯車に伝達可能である。

１ 操舵負荷制御装置（操舵制御装置）
２ａ 操舵軸
３ 操舵負荷生成用電動モータ（電動モータ）
３ａ モータロータ
３ｂ ステータコイル
３ｃ モータシャフト
３ｃ１ 第１端部
３ｃ２ 第２端部
３ｃ３ 支持孔
３ｃ４ モータシャフト契合部
６ 歯車ケース（歯車支持部材）
６ａ 大歯車挿入穴（第１歯車挿入穴）
７ 大歯車（第１歯車）
７ａ 大歯車本体部（第１歯車本体部）
７ａ１ マグネット保持部（第１マグネット保持部）
７ａ２ 大歯車軸部（第１歯車軸部）
７ａ３ 大歯車契合部（第１歯車契合部）
７ｂ 複数の歯（複数の第１の歯）
７ａａ 大歯車本体第１端部（第１歯車本体第１端部）
７ａｂ 大歯車本体第２端部（第１歯車本体第２端部）
８ 小歯車（第２歯車）
８ａ 小歯車本体部（第２歯車本体部）
８ｂ 複数の歯（複数の第２の歯）
９ａ マグネット（第１マグネット）
９ｂ マグネットカバー（第１マグネットカバー）
９ｂ１ マグネット収容部（第１マグネット収容部）
１０ マグネット（第２マグネット）
１１ 磁気センサ（第１磁気センサ）
１２ 磁気センサ（第２磁気センサ）
１２ａ 磁気センサ（第３磁気センサ）
１２ｂ 磁気センサ（第２磁気センサ）
１３ 制御基板（回路基板）
１７ バスバ（導電部材）
１８ 減速機構（減速機）
２０ 電力供給部
５０ 操舵負荷生成用コントローラ（コントローラ）
５１ 操舵角信号生成部
５２ 異常判断部
５３ カウンタ
７１ 大歯車（第３歯車）
７１ａ 大歯車本体部（第３歯車本体部）
７１ｂ 複数の歯（複数の第３の歯）
８１ 小歯車（第１歯車）
８１ａ 小歯車本体部（第1歯車本体部）
８１ｂ 複数の歯（複数の第1の歯）
８２ 小歯車（第２歯車）
８２ａ 小歯車本体部（第２歯車本体部）
８２ｂ 複数の歯（複数の第２の歯）
１２０ マグネット（第３マグネット）
１３０ マグネット（第２マグネット）
ＦＬ 左前輪（操舵輪）
ＦＲ 右前輪（操舵輪）
Ｐ モータシャフトの回転軸線
ＳＷ ステアリングホイール
θ０ 操舵角信号

Claims (14)

1. 操舵制御装置であって、
   操舵軸であって、ステアリングホイールの回転に伴い回転可能に設けられ、操舵輪と機械的に分離されている、
   前記操舵軸と、
   電動モータであって、モータロータと、ステータコイルと、モータシャフトと、を含み、前記操舵軸に対し、操舵負荷を付与する、
   前記電動モータと、
   前記モータシャフトであって、前記モータシャフトの回転軸線が前記操舵軸の回転軸線と一致しており、前記操舵軸と一体的に回転可能に設けられている、
   前記モータシャフトと、
   第１マグネットであって、前記モータシャフトの１対の端部である第１端部と第２端部のうち、前記第１端部に設けられ、前記モータシャフトの回転軸線に関する周方向においてＮ極とＳ極が並んで配置されている、
   前記第１マグネットと、
   第１歯車であって、前記モータシャフトの回転軸線の方向において前記モータロータに対し前記第１端部と同じ側に設けられ、前記操舵軸の回転に伴い回転可能であり、第１歯車本体部と、複数の第１の歯を備え、
   前記第１の複数の歯は、前記第１歯車本体部の外周側に設けられている、
   前記第１歯車と、
   第２歯車であって、前記モータシャフトの回転軸線の方向において前記モータロータに対し前記第１端部と同じ側に設けられ、前記操舵軸の回転に伴い回転可能であり、第２歯車本体部と、複数の第２の歯を備え、
   複数の前記第２の歯は、前記第２歯車本体部の外周側に設けられており、かつ、前記第１の歯の数と互いに割り切れない数だけ設けられている、
   前記第２歯車と、
   第２マグネットであって、前記第２歯車本体部に設けられ、１対の磁極である第１Ｎ極と第１Ｓ極を有している、
   前記第２マグネットと、
   第１磁気センサであって、前記第１マグネットと対向する位置に設けられ、前記第１マグネットの回転に伴う前記第１マグネットの磁界の変化に基づき、前記モータシャフトの回転位置を検出する、
   前記第１磁気センサと、
   第２磁気センサであって、前記第２マグネットと対向する位置に設けられ、前記第２マグネットの回転に伴う前記第２マグネットの磁界の変化に基づき、前記第２歯車の回転位置を検出する、
   前記第２磁気センサと、を有する、
   ことを特徴とする操舵制御装置。
2. 請求項１に記載の操舵制御装置であって、
   更に、回路基板を備え、
   前記第１磁気センサは、前記回路基板の表面に直接搭載されており、
   前記第２磁気センサは、前記回路基板の表面に直接搭載されている、
   ことを特徴とする操舵制御装置。
3. 請求項２に記載の操舵制御装置であって、
   前記回路基板は、単一の部材で構成されており、
   前記第１磁気センサおよび前記第２磁気センサは、前記回路基板の表面に直接搭載されている、
   ことを特徴とする操舵制御装置。
4. 請求項１に記載の操舵制御装置であって、
   前記第１歯車は、前記モータシャフトの前記第１端部に設けられ、
   前記第１マグネットは、前記第１歯車本体部に設けられている、
   ことを特徴とする操舵制御装置。
5. 請求項４に記載の操舵制御装置であって、
   更にコントローラを備え、
   前記コントローラは、操舵角信号生成部を含み、
   前記操舵角信号生成部は、前記第１磁気センサの出力信号と前記第２磁気センサの出力信号に基づき、前記操舵軸の回転量に関する信号である操舵角信号を生成する、
   ことを特徴とする操舵制御装置。
6. 請求項１に記載の操舵制御装置であって、
   更に、第３歯車と、第３マグネットと、第３磁気センサを備え、
   前記第３歯車は、前記モータシャフトの前記第１端部に設けられ、前記第３歯車は、第３歯車本体部と、複数の第３の歯を備え、
   前記第１マグネットは、前記第３歯車本体部に設けられ、
   前記第１歯車は、前記第３歯車と噛合うことで、前記操舵軸の回転に伴い回転可能であり、
   前記第３マグネットは、前記第１歯車本体部に設けられ、１対の磁極である第３Ｎ極と第３Ｓ極を有しており、
   前記第３磁気センサは、前記第３マグネットと対向する位置に設けられ、前記第３マグネットの回転に伴う前記第３マグネットの磁界の変化に基づき、前記第１歯車の回転位置を検出する、
   ことを特徴とする操舵制御装置。
7. 請求項６に記載の操舵制御装置であって、
   前記第１マグネットは、前記第３歯車本体部にインサートモールドされている、
   ことを特徴とする操舵制御装置。
8. 請求項１に記載の操舵制御装置であって、
   前記第１歯車は、前記モータシャフトの前記第１端部に設けられ、
   前記第１マグネットは、前記第１歯車本体部にインサートモールドされている、
   ことを特徴とする操舵制御装置。
9. 請求項８に記載の操舵制御装置であって、
   更に、第１マグネットカバーを備え、
   前記第１マグネットカバーは、磁性材料で形成され、前記モータシャフトの回転軸線の方向において前記第１端部とは反対側に開口する凹形状を有し、前記第１マグネットカバーの内側に第１マグネット収容部が形成されており、
   前記第１マグネットは、前記第１マグネット収容部に収容されており、
   前記第１マグネットおよび前記第１マグネットカバーは、前記第１歯車本体部にインサートモールドされている、
   ことを特徴とする操舵制御装置。
10. 請求項１に記載の操舵制御装置であって、
    更に、コントローラと、導電部材を備え、
    前記コントローラは、電力供給部を含み、
    前記電力供給部は、前記導電部材を介して前記ステータコイルに対して電力を供給し、
    前記導電部材は、前記モータシャフトの回転軸線と直交する平面上において、前記モータシャフトの回転軸線を挟んで、前記第２歯車の反対側に設けられている、
    ことを特徴とする操舵制御装置。
11. 請求項１に記載の操舵制御装置であって、
    更に、コントローラを備え、
    前記コントローラは、異常判断部を備え、
    前記異常判断部は、前記第１磁気センサの出力信号と前記第２磁気センサの出力信号とを比較することにより、前記第１磁気センサまたは前記第２磁気センサの異常の有無を判断する、
    ことを特徴とする操舵制御装置。
12. 請求項１１に記載の操舵制御装置であって、
    前記コントローラは、操舵角信号生成部と、カウンタを備え、
    前記操舵角信号生成部は、前記第１磁気センサの出力信号と前記第２磁気センサの出力信号に基づき、前記操舵軸の回転量に関する信号である操舵角信号を生成し、
    前記カウンタは、前記操舵軸が所定の回転位置にある状態のときの前記モータシャフトの回転位置を起点として、前記起点からの前記モータシャフトの回転方向と累積回転回数をカウントする、
    ことを特徴とする操舵制御装置。
13. 請求項１に記載の操舵制御装置であって、
    更に、歯車支持部材を備え、
    前記歯車支持部材は、板形状を有し、第１歯車挿入穴を含み、
    前記第１歯車本体部は、第１マグネット保持部と、第１歯車軸部と、第１歯車契合部と、を備え、
    前記第１マグネット保持部は、前記モータシャフトの回転軸線の方向における前記第１歯車本体部の１対の端部である第１歯車本体部第１端部と第１歯車本体部第２端部のうち、前記第１歯車本体部第１端部に設けられており、
    前記第１歯車軸部は、前記第１マグネット保持部の側から前記第１歯車本体部第２端部に向かって突出する軸形状を有し、
    前記第１歯車は、前記第１歯車軸部が前記第１歯車挿入穴に挿入された状態で、前記歯車支持部材に支持されており、
    前記第１歯車契合部は、前記第１歯車本体部第２端部に設けられており、
    前記モータシャフトは、モータシャフト契合部を備え、
    前記モータシャフト契合部は、前記第１歯車契合部と契合することで、前記モータシャフトの回転力を前記第１歯車に伝達可能である、
    ことを特徴とする操舵制御装置。
14. 操舵制御装置であって、
    操舵軸であって、ステアリングホイールの回転に伴い回転可能に設けられ、操舵輪と機械的に分離されている、
    前記操舵軸と、
    電動モータであって、モータロータと、ステータコイルと、モータシャフト契合部を備えるモータシャフトと、を含み、前記操舵軸に対し、操舵負荷を付与する、
    前記電動モータと、
    第１マグネットであって、前記モータシャフトの１対の端部である第１端部と第２端部のうち、前記第１端部に設けられ、前記モータシャフトの回転軸線に関する周方向においてＮ極とＳ極が並んで配置されている、
    前記第１マグネットと、
    第１歯車であって、前記モータシャフトの回転軸線の方向において前記モータロータに対し前記第１端部と同じ側に設けられ、前記操舵軸の回転に伴い回転可能であり、第１マグネット保持部と、第１歯車軸部と、第１歯車契合部とを有する第１歯車本体部と、複数の第１の歯を備え、
    前記第１マグネット保持部は、前記モータシャフトの回転軸線の方向における前記第１歯車本体部の１対の端部である第１歯車本体部第１端部と第１歯車本体部第２端部のうち、前記第１歯車本体部第１端部に設けられており、
    前記第１歯車軸部は、前記第１マグネット保持部の側から前記第１歯車本体部第２端部に向かって突出する軸形状を有し、
    前記第１歯車契合部は、前記第１歯車本体部第２端部に設けられており、
    前記第１の複数の歯は、前記第１歯車本体部の外周側に設けられ、
    前記第１歯車契合部と前記モータシャフト契合部が契合することで、前記モータシャフトの回転力が伝達可能である、
    前記第１歯車と、
    歯車支持部材であって、板形状を有し、第１歯車挿入穴を有し、前記第１歯車軸部が前記第１歯車挿入穴に挿入された状態で、前記第１歯車を支持する
    前記歯車支持部材と、
    第２歯車であって、前記モータシャフトの回転軸線の方向において前記モータロータに対し前記第１端部と同じ側に設けられ、前記操舵軸の回転に伴い回転可能であり、第２歯車本体部と、複数の第２の歯を備え、
    複数の前記第２の歯は、前記第２歯車本体部の外周側に設けられており、かつ、前記第１の歯の数と互いに割り切れない数だけ設けられている、
    前記第２歯車と、
    第２マグネットであって、前記第２歯車本体部に設けられ、１対の磁極である第１Ｎ極と第１Ｓ極を有している、
    前記第２マグネットと、
    第１磁気センサであって、前記第１マグネットと対向する位置に設けられ、前記第１マグネットの回転に伴う前記第１マグネットの磁界の変化に基づき、前記モータシャフトの回転位置を検出する、
    前記第１磁気センサと、
    第２磁気センサであって、前記第２マグネットと対向する位置に設けられ、前記第２マグネットの回転に伴う前記第２マグネットの磁界の変化に基づき、前記第２歯車の回転位置を検出する、
    前記第２磁気センサと、を有する、
    ことを特徴とする操舵制御装置。

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