WO2012132751A1 - ステアリングシャフト回転角度検出装置 - Google Patents

ステアリングシャフト回転角度検出装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2012132751A1
WO2012132751A1 PCT/JP2012/055212 JP2012055212W WO2012132751A1 WO 2012132751 A1 WO2012132751 A1 WO 2012132751A1 JP 2012055212 W JP2012055212 W JP 2012055212W WO 2012132751 A1 WO2012132751 A1 WO 2012132751A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotation angle
steering shaft
detection device
output
shaft
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/055212
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
小木曽　好典
Original Assignee
カヤバ工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by カヤバ工業株式会社 filed Critical カヤバ工業株式会社
Priority to ES12763537.3T priority Critical patent/ES2588580T3/es
Priority to CN201280015433.3A priority patent/CN103459973B/zh
Priority to US14/009,082 priority patent/US9193380B2/en
Priority to EP12763537.3A priority patent/EP2693163B1/en
Publication of WO2012132751A1 publication Critical patent/WO2012132751A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/021—Determination of steering angle
    • B62D15/0235—Determination of steering angle by measuring or deriving directly at the electric power steering motor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains

Definitions

  • the present invention relates to a device for detecting a rotation angle of a steering shaft of a vehicle or the like.
  • a vehicle that performs various controls based on the steering angle is equipped with a device that detects the steering angle (see JPH03-120419A).
  • an apparatus for detecting a steering angle an apparatus in which an optical rotary encoder or a magnetic rotary encoder is provided on a steering shaft is known.
  • the resolution of a conventional rotary encoder depends on the number of slits of a rotating disk in an optical rotary encoder and the number of N poles and S poles in a magnetic rotary encoder. Therefore, in order to increase the resolution, it is necessary to increase the size of the rotary encoder. In this case, there is a problem that a space for installing the rotary encoder in the vehicle cannot be secured.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a steering shaft rotation angle detection device that can detect the rotation angle of the steering shaft with high resolution and has a simple structure.
  • a steering shaft rotation angle detection device that detects a rotation angle of a steering shaft that rotates in accordance with an operation of the steering wheel, and an electric motor that assists the steering of the steering wheel by a driver;
  • a speed reduction mechanism for reducing and transmitting the rotation of the electric motor to the steering shaft;
  • a rotating body attached to a rotating shaft of the electric motor;
  • a signal output device for outputting a signal along with the rotation of the rotating body;
  • a steering shaft rotation comprising: a controller that calculates a rotation angle of the rotating body based on an output signal of the signal output device, and calculates a rotation angle of the steering shaft based on the rotation angle and a reduction ratio of the speed reduction mechanism.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a steering shaft rotation angle detection device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the ring magnet.
  • (A) is a figure which shows the change of the magnetic force which a ring magnet generate
  • (B) is a figure which shows the output signal of a 1st high resolution sensor (upper figure) and a 2nd high resolution sensor (lower figure).
  • (C) is a figure which shows the output signal of a 1st low resolution sensor (upper figure) and a 2nd low resolution sensor (lower figure).
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an output signal of the index sensor with respect to the rotation angle of the steering shaft.
  • FIG. 5 is a configuration diagram of a steering shaft rotation angle detection device according to the second embodiment of the present invention.
  • the steering shaft rotation angle detection device 100 is a device that detects an absolute rotation angle (hereinafter simply referred to as “rotation angle”) of the steering shaft 2 that rotates in accordance with the operation of the steering wheel 1 of the vehicle.
  • rotation angle an absolute rotation angle
  • the system of the power steering device 101 that assists the steering force applied to the wheel 1 is used.
  • the steering angle of the steering wheel 1 is detected by detecting the rotation angle of the steering shaft 2 by the steering shaft rotation angle detecting device 100. Is obtained.
  • the power steering device 101 includes an input shaft 7 that rotates in accordance with the operation of the steering wheel 1 by a driver, and an output shaft that is connected to the input shaft 7 via the torsion bar 4 and that is linked to the rack shaft 5. 3, and the wheel 6 is steered by moving in the axial direction a rack shaft 5 that meshes with a pinion 3 a provided at the lower end of the output shaft 3.
  • the steering shaft 2 is constituted by the input shaft 7 and the output shaft 3.
  • the power steering device 101 includes an electric motor 10 that assists the steering of the steering wheel 1 by the driver, a speed reducer 11 that decelerates and transmits the rotation of the electric motor 10 to the steering shaft 2, and an input shaft 7 and an output shaft 3.
  • a torque sensor 12 that detects a steering torque that acts on the torsion bar 4 by relative rotation, and a controller 13 that controls the driving of the electric motor 10 based on the detection result of the torque sensor 12 are provided.
  • the reduction gear 11 includes a worm shaft connected to the output shaft of the electric motor 10 and a worm wheel 11a connected to the output shaft 3 and meshing with the worm shaft.
  • the reduction ratio of the reduction gear 11 is 1:15. That is, when the steering shaft 2 rotates once, the electric motor 10 rotates 15 times.
  • the torque output by the electric motor 10 is transmitted from the worm shaft to the worm wheel 11a and applied to the output shaft 3 as auxiliary torque.
  • the torque output by the electric motor 10 is calculated based on the steering torque detected by the torque sensor 12.
  • the steering shaft rotation angle detection device 100 includes an electric motor 10, a speed reducer 11, a ring magnet 21 (see FIG. 2) as a rotating body attached to a rotation shaft of the electric motor 10, and the rotation of the ring magnet 21. And an angle sensor 22 (see FIG. 2) as a signal output device for outputting a signal.
  • the controller 13 calculates the rotation angle of the ring magnet 21, that is, the electric motor 10 based on the output signal of the angle sensor 22, and determines the rotation angle of the steering shaft 2 based on the rotation angle and the reduction ratio of the speed reducer 11. Calculate.
  • the speed reducer 11 corresponds to the speed reduction mechanism of the present invention.
  • the steering shaft rotation angle detection device 100 also includes an index sensor 25 as a reference rotation position detector that detects the reference rotation position of the steering shaft 2.
  • the controller 13 includes a CPU that controls operations of the steering shaft rotation angle detection device 100 and the power steering device 101, a ROM that stores control programs and setting values necessary for processing operations of the CPU, a torque sensor 12, and an angle sensor. 22 and a RAM that temporarily stores information detected by various sensors such as the index sensor 25.
  • the ROM is a non-volatile memory (non-volatile storage unit) that retains memory even when the power supply to the controller 13 is interrupted.
  • the RAM stores data when the power supply to the controller 13 is interrupted. It is a lost volatile memory (volatile storage unit).
  • the index sensor 25 is a magnetic sensor including a magnetism generating unit that is fixed to the input shaft 7 and generates magnetism, and a detection unit that is fixed to a non-rotating unit such as a steering column and detects magnetism generated by the magnetism generating unit.
  • the index sensor 25 outputs a one-pulse signal every time the steering shaft 2 makes one rotation, and the output signal is input to the controller 13.
  • the steering shaft 2 is configured to rotate about two turns to the left and right with reference to a neutral state in which the wheels 6 are directed straight. Therefore, as shown in FIG. 4, the index sensor 25 outputs five pulse signals (pulses a to e) as the steering shaft 2 rotates.
  • the steering shaft 2 is rotated left and right from the neutral position of the steering shaft 2 (the position at the steering angle of 0 degrees) where the wheels 6 are directed straight, and the index sensor 25 outputs a pulse signal. Measurement of the left and right rotation angles until the first output is performed.
  • the measured value of the rotation angle until the index sensor 25 outputs the first pulse signal (pulse c) is 10 degrees. It is assumed that when the shaft 2 is rotated counterclockwise from the neutral position, the measured value of the rotation angle until the index sensor 25 outputs the first pulse signal (pulse b) is ⁇ 350 degrees.
  • the left and right measured values (10 degrees and ⁇ 350 degrees) are stored in the ROM of the controller 13 as the reference rotation angle of the steering shaft 2 corresponding to the first pulse signal (pulses c and b) of the index sensor 25. .
  • the reference rotation angle of the steering shaft 2 is set in advance when the vehicle is assembled or when the power steering apparatus 101 is assembled.
  • the rotation angle of the steering shaft 2 is indicated by a plus sign for right rotation and a minus sign for left rotation based on the neutral position.
  • the index sensor 25 may be configured by an optical sensor including a light emitting unit and a light receiving unit.
  • the ring magnet 21 is an annular permanent magnet that is magnetized in the rotational direction.
  • the ring magnet 21 is attached by fitting the inner peripheral surface thereof to the outer peripheral surface of the rotating shaft of the electric motor 10 and rotates integrally with the rotating shaft of the electric motor 10. To do.
  • the angle sensor 22 includes two types, a high resolution sensor 23 as a high resolution output device having a relatively high resolution and a low resolution sensor 24 as a low resolution output device having a relatively low resolution. It has a magnetic sensor. Basically, the high resolution sensor 23 operates when the vehicle ignition switch is on, and the low resolution sensor 24 operates when the vehicle ignition switch is off. Thus, the high resolution sensor 23 and the low resolution sensor 24 are switched by turning on and off the ignition switch of the vehicle. The high resolution sensor 23 and the low resolution sensor 24 are fixed to the non-rotating part and output signals according to the rotation of the ring magnet 21.
  • the high-resolution sensor 23 includes a first high-resolution sensor 23a and a second high-resolution sensor 23b that are arranged at a predetermined angle facing the outer periphery of the ring magnet 21.
  • the first high resolution sensor 23a and the second high resolution sensor 23b are the same sensor, and output a sine wave signal (voltage) according to the rotation of the ring magnet 21, as shown in FIG.
  • the first high resolution sensor 23a and the second high resolution sensor 23b are arranged so that the phases of the respective sine wave signals are shifted by 90 degrees. Since the ring magnet 21 has six magnetic poles, when the electric motor 10 rotates once, the first high resolution sensor 23a and the second high resolution sensor 23b output signals for three sine waves. That is, the number of electrical angular cycles of the electric motor 10 is 3.
  • the resolution of the high resolution sensor 23 will be described.
  • the high resolution sensor 23 has a 360 resolution (1 degree resolution) for an electrical angle of 360 degrees.
  • the number of electrical angular cycles per revolution of the electric motor 10 is 3.
  • the reduction ratio between the steering shaft 2 and the electric motor 10 is 1:15. Therefore, the resolution of the rotation angle of the steering shaft 2 by the high resolution sensor 23 is calculated as 0.022 degrees as in the following equation.
  • the rotation angle change amount of the steering shaft 2 is calculated based on the change amount of the rotation angle of the electric motor 10 calculated based on the output signal of the high resolution sensor 23 and the reduction ratio of the speed reducer 11. Can do.
  • the controller 13 can identify the rotation direction of the steering shaft 2 by the phase of the sine wave signals output from the first high resolution sensor 23a and the second high resolution sensor 23b being shifted by 90 degrees.
  • the electrical angle of the electric motor 10 is ⁇ (output voltage of the first high resolution sensor 23a: a)
  • the first high resolution sensor 23a When the output voltage changes from a to b, the first high-resolution sensor 23a alone cannot determine whether the electrical angle of the electric motor 10 has changed from ⁇ to ⁇ 1 or ⁇ 2. That is, the rotation direction of the steering shaft 2 cannot be identified.
  • the low resolution sensor 24 includes a first low resolution sensor 24 a and a second low resolution sensor 24 b which are arranged at a predetermined angle facing the outer periphery of the ring magnet 21.
  • the first low-resolution sensor 24a and the second low-resolution sensor 24b are the same sensor.
  • a pulse signal (voltage) is generated when facing the S pole according to the rotation of the ring magnet 21. Output.
  • the first low-resolution sensor 24a and the second low-resolution sensor 24b are arranged so that there is a change in the output of the pulse signal every quarter electrical angle period, that is, every 90 electrical angles.
  • the resolution of the low resolution sensor 24 will be described.
  • the low-resolution sensor 24 has four resolutions (90-degree resolution) with respect to an electrical angle of 360 degrees because there is a change in the output of the pulse signal every quarter electrical angle period.
  • the number of electrical angular cycles per revolution of the electric motor 10 is 3.
  • the reduction ratio between the steering shaft 2 and the electric motor 10 is 1:15. Therefore, the resolution of the rotation angle of the steering shaft 2 by the low resolution sensor 24 is calculated as 2 degrees as in the following equation.
  • the resolution of the low resolution sensor 24 is relatively lower than the resolution of the high resolution sensor 23.
  • the output signal (voltage) of the low resolution sensor 24 is input to the controller 13. Since the output signal of the low resolution sensor 24 is a pulse signal, the controller 13 cannot calculate the rotation angle change amount of the steering shaft 2 based on the input signal. However, since the pulse signal output from the low resolution sensor 24 changes every 90 electrical angles, the controller 13 determines the current electrical angle of the electric motor 10 based on the change in the pulse signal output from the low resolution sensor 24. It can be determined in which section of the 12 sections divided every 90 degrees. Further, the controller 13 can identify the rotational direction of the steering shaft 2 from the change in the pulse signal output from the low resolution sensor 24.
  • the low resolution sensor 24 operates when the ignition switch is off. When the ignition switch is off, the vehicle engine is stopped, so that it is not necessary to accurately detect the rotation angle of the steering shaft 2. However, since the steering wheel 1 may be steered even when the vehicle engine is stopped, the controller 13 determines which range of the electrical angle of the electric motor 10 is currently based on the detection result of the low resolution sensor 24. It is determined whether it is in.
  • the switching of the high resolution sensor 23 and the low resolution sensor 24 by turning on / off the ignition switch will be described.
  • the rotation angle of the steering shaft 2 and the electrical angle of the electric motor 10 at that time are stored in the controller 13, and the detection is switched from the high resolution sensor 23 to the low resolution sensor 24.
  • the controller 13 determines in which range the electrical angle of the electric motor 10 is currently based on the change of the pulse signal output from the low resolution sensor 24. To do.
  • the controller 13 determines the electrical angle when the ignition switch is turned on based on the range of the electrical angle determined based on the output signal of the low resolution sensor 24 and the output signal of the high resolution sensor 23. Specifically, referring to FIG. 3B, when the output voltage of the first high-resolution sensor 23a is c and the output voltage of the second high-resolution sensor 23b is d when the ignition switch is on. There are three corresponding electrical angles.
  • the controller 13 determines that the electrical angle of the electric motor 10 when the ignition switch is on is within a range of, for example, ⁇ 3 to ⁇ 4, based on the change of the pulse signal output from the low resolution sensor 24 with the ignition switch off. Since it is possible, it can be determined that the electrical angle when the ignition switch is on is ⁇ 5 out of three points.
  • the controller 13 calculates the amount of change between the electrical angle when the ignition switch is on and the electrical angle stored in the controller 13 when the ignition switch is off. Then, as described above, the amount of change in the rotation angle of the steering shaft 2 is calculated from the amount of change in the electrical angle, and the amount of change in the rotation angle is stored in the controller 13 and the steering shaft 2 when the ignition switch is turned off. To calculate the rotation angle of the steering shaft 2 when the ignition switch is turned on. In this way, when the ignition switch is turned on, the detection of the rotation angle of the steering shaft 2 is resumed.
  • the controller 13 calculates the amount of change in the rotation angle of the steering shaft 2 based on the output signal of the high resolution sensor 23, and calculates the rotation angle of the steering shaft 2 based on that.
  • the controller 13 determines only in which range the electrical angle of the electric motor 10 is. Therefore, the power consumption of the controller 13 during the operation of the high resolution sensor 23 is larger than the power consumption of the controller 13 during the operation of the low resolution sensor 24. For this reason, if the high resolution sensor 23 is operated even when the ignition switch is turned off, the battery may rise. Therefore, when the ignition switch is turned off, the low resolution sensor 24 that consumes less power from the high resolution sensor 23. Can be switched to.
  • the controller 13 stops the process of determining the range of the electrical angle of the electric motor 10 and puts the controller 13 in a standby state. It is desirable. In the standby state, the controller 13 only counts the number of changes in the pulse signal output from the low resolution sensor 24 and stores it in the RAM. When the ignition switch is turned on, the controller 13 determines in which range the electrical angle of the electric motor 10 is currently based on the number of changes in the pulse signal stored in the RAM. Therefore, the power supply to the controller 13 when the ignition switch is turned off needs to be performed only to the RAM as a minimum.
  • the controller 13 when the ignition switch is turned off, only the detection by the low resolution sensor 24 may be performed and the controller 13 may be stopped. In this case, based on the low resolution sensor 24 detecting the rotation of the electric motor 10, that is, based on the low resolution sensor 24 outputting a pulse signal, the controller 13 switches from the stop state to the standby state. Change. Thereafter, as described above, the controller 13 only counts the number of changes in the pulse signal output from the low resolution sensor 24 and stores it in the RAM. As another method, the detection may be switched from the low resolution sensor 24 to the high resolution sensor 23 based on the detection of the rotation of the electric motor 10 by the low resolution sensor 24.
  • the rotation angle of the steering shaft 2 may be calculated based on the low resolution sensor 24 detecting the rotation of the electric motor 10.
  • 10 degrees and ⁇ 350 degrees are stored in advance in the ROM of the controller 13 as the reference rotation angles of the steering shaft 2 corresponding to the first pulse signals c and b of the index sensor 25, respectively.
  • the controller 13 determines the neutral position of the steering shaft 2, that is, the vehicle is in a straight traveling state. Specifically, when the vehicle speed is equal to or higher than a predetermined speed, for example, 25 km / h or higher, the controller 13 determines that the steering torque acting on the steering shaft 2 detected by the torque sensor 12 is equal to or lower than a predetermined value. And when the variation
  • this condition continues for a predetermined time or longer, for example, 5 seconds or longer, it is determined that the vehicle is in a straight traveling state.
  • a predetermined time or longer for example, 5 seconds or longer
  • the steering torque is less than or equal to a predetermined value
  • the steering wheel 1 is returned after a right turn or a left turn, the steering wheel 1 is not steered and the steering torque is small. Therefore, as a condition for determining the neutral position of the steering shaft 2, the change in the rotation angle of the electric motor 10 is changed.
  • the condition that the amount is below a predetermined value is also required.
  • the controller 13 determines that the vehicle is traveling straight, the controller 13 identifies the rotational direction of the steering shaft 2 based on the output signal of the high resolution sensor 23, and starts from the neutral position of the steering shaft 2 output by the index sensor 25.
  • the first pulse signal pulse c or b in FIG. 4
  • the current rotation angle of the steering shaft 2 is determined by reading the reference rotation angle from the ROM. Specifically, when the rotation direction of the steering shaft 2 is identified as the right direction and the output signal (pulse c) of the index sensor 25 is received, the rotation angle of the steering shaft 2 is determined to be 10 degrees.
  • the rotation angle of the steering shaft 2 is determined to be ⁇ 350 degrees.
  • the reference absolute rotation angle of the steering shaft 2 can be set based on the output signal of the index sensor 25.
  • the controller 13 Since the pulse signal output from the index sensor 25 has a length corresponding to a predetermined rotation angle as shown in FIG. 4, it is desirable that the controller 13 reads the reference rotation angle from the ROM when the pulse signal is at the center position. . This is because, in the case of a magnetic sensor, the width of the pulse signal may change due to temperature change or secular change, and when the end of the pulse signal is used as a reference, an accurate reference rotation angle cannot be set. . If the center position of the pulse signal is used as a reference, the reference rotation angle can be accurately set even if the magnetic force of the magnetic sensor is lowered or the sensitivity is lowered.
  • the reference rotation angle of the steering shaft 2 based on the output signal of the index sensor 25 may be set every time the controller 13 determines the straight traveling state of the vehicle, or only once after the ignition switch is turned on. It may be.
  • the reference rotation angle of the steering shaft 2 may be reset based on the output signal of the index sensor 25.
  • the rotation angle of the steering shaft 2 is detected to be shifted due to noise or the like during the operation of the steering shaft rotation angle detection device 100, the rotation of the steering shaft 2 based on the output signal of the index sensor 25 is detected. The angle can be reset.
  • the change amount of the rotation angle of the electric motor 10 calculated based on the output signal of the high resolution sensor 23 and the deceleration of the speed reducer 11
  • the rotation angle change amount of the steering shaft 2 is calculated based on the ratio, and the rotation angle of the steering shaft 2 is calculated by adding the rotation angle change amount to the reference rotation angle.
  • the switching between the high resolution sensor 23 and the low resolution sensor 24 by turning on and off the ignition switch is as described above.
  • the rotation angle of the steering shaft 2 can be calculated.
  • the calculated rotation angle of the steering shaft 2 is corrected by the torsion angle of the torsion bar 4.
  • the rotation angle change amount is the rotation angle change amount of the output shaft 3 and not the rotation angle change amount of the input shaft 7, that is, the steering wheel 1.
  • the correction value is calculated as 2 degrees.
  • the rotation angle change amount of the output shaft 3 is calculated, and the rotation angle change amount is calculated as the steering shaft 2.
  • the steering angle of the steering wheel 1 can be obtained by adding to the reference rotation angle.
  • the amount of change in the rotation angle of the electric motor 10 is It is necessary to correct the amount of change in the rotation angle of the steering shaft 2 (output shaft 3) calculated from the reduction ratio of the speed reducer 11 with the twist angle of the torsion bar 4.
  • the reference rotation angle is corrected by the torsion angle of the torsion bar 4 when setting the reference rotation angle of the steering shaft 2 based on the output signal of the index sensor 25. There is no need.
  • the controller 13 determines the steering shaft based on the output signal of the index sensor 25. By reading the reference rotation angle of 2 from the ROM, the reference rotation angle of the steering shaft 2 can be reset. Therefore, the rotation angle of the steering shaft 2 can be recalculated. As described above, since the reference rotation angle of the steering shaft 2 is stored in the ROM which is a nonvolatile memory, the rotation angle of the steering shaft 2 can be automatically recalculated even after the vehicle battery is replaced. It becomes.
  • the rotation angle of the steering shaft 2 is calculated based on the rotation angle of the electric motor 10 calculated based on the output signal of the angle sensor 22 and the reduction ratio of the speed reducer 11, a sensor provided on the steering shaft 2 is used. Compared with the case where the rotation angle of the steering shaft 2 is detected, the rotation angle of the steering shaft 2 can be detected with high resolution. Further, since the angle sensor 22 outputs a signal with the rotation of the ring magnet 21 attached to the rotating shaft of the electric motor 10, the structure is also simple.
  • the reference rotation angle of the steering shaft 2 is automatically read from the non-volatile memory based on the first pulse signal from the neutral position of the steering shaft 2 output by the index sensor 25. Recalculation of the rotation angle of the steering shaft 2 is performed.
  • the steering shaft rotation angle detection device 200 is such that the torque output from the electric motor 10 is applied as auxiliary torque to the rack shaft 5 via the gear mechanism 30 and the ball screw mechanism 40, and thus the steering shaft according to the first embodiment. Different from the rotation angle detection device 100. The same is true in that the torque output from the electric motor 10 is calculated based on the steering torque detected by the torque sensor 12.
  • the gear mechanism 30 includes a drive pulley 31 connected to the output shaft of the electric motor 10 and a driven pulley 33 connected to the drive pulley 31 via a belt 32.
  • the rotation of the electric motor 10 is transmitted to the driven pulley 33 via the driving pulley 31 and the belt 32.
  • the diameter of the driven pulley 33 is larger than the diameter of the driving pulley 31, and the rotational torque of the electric motor 10 is amplified and transmitted to the driven pulley 33.
  • the ball screw mechanism 40 includes a spiral groove 41 formed on the outer periphery of the rack shaft 5 and a ball nut 42 formed in a cylindrical shape covering the outer periphery of the rack shaft 5 and having a spiral groove that meshes with the spiral groove 41 on the inner periphery.
  • the ball nut 42 is connected to the driven pulley 33, and the rotation of the driven pulley 33 is converted into movement of the rack shaft 5 in the axial direction by the ball screw mechanism 40.
  • a rack 5a is formed on the rack shaft 5, and a pinion 3a provided at the lower end of the output shaft 3 meshes with the rack 5a.
  • the rack shaft 5 and the steering shaft 2 are connected via the rack and pinion mechanism 45 configured by the rack 5a and the pinion 3a.
  • the rotation of the electric motor 10 is decelerated and transmitted to the steering shaft 2 via the gear mechanism 30, the ball screw mechanism 40, and the rack and pinion mechanism 45.
  • the gear mechanism 30, the ball screw mechanism 40, and the rack and pinion mechanism 45 correspond to the reduction mechanism of the present invention.
  • the speed reduction ratio of this speed reduction mechanism will be explained.
  • the reduction ratio of the drive pulley 31 and the driven pulley 33 is 1: 3. Since the movement amount of the rack shaft 5 per rotation of the ball nut 42 is 7 mm and the movement amount of the rack shaft 5 per rotation of the steering shaft 2 is 70 mm, the reduction ratio of the ball nut 42 and the steering shaft 2 is 1:10. From this, the reduction ratio of the reduction mechanism is 1:30. That is, when the steering shaft 2 rotates once, the electric motor 10 rotates 30 times.
  • the resolution of the rotation angle of the steering shaft 2 by the high resolution sensor 23 is calculated to be 0.011 degrees as in the following equation.
  • the resolution of the rotation angle of the steering shaft 2 by the low resolution sensor 24 is calculated as 1 degree as in the following equation.
  • the steering shaft rotation angle detection device 200 differs from the steering shaft rotation angle detection device 100 according to the first embodiment only in the reduction ratio, and the detection method of the rotation angle of the steering shaft 2 is the same. Therefore, the second embodiment also has the same effects as the first embodiment.
  • the numerical value of the resolution of the rotation angle of the steering shaft 2 by the high resolution sensor 23 and the low resolution sensor 24 shown in the above embodiment is an example, and can be freely adjusted.
  • the rotation angle of the electric motor 10 is calculated based on the signal of the angle sensor 22 output with the rotation of the ring magnet 21.
  • an optical sensor using a rotating body provided with a radial slit and attached to the rotating shaft of the electric motor 10 and an optical sensor composed of a light emitting section and a light receiving section fixed so as to sandwich the rotating body is used. Even if the rotation angle of the electric motor 10 is calculated based on the above signal, the same effects as those of the above embodiment can be obtained.
  • the index sensor 25 is described as being provided on the input shaft 7.
  • the index sensor 25 may be provided on the output shaft 3.
  • the torsion is performed when the reference rotation angle of the steering shaft 2 is set based on the output signal of the index sensor 25. It is necessary to correct the reference rotation angle by the twist angle of the bar 4.
  • the correction value calculation method is as described above.
  • the steering angle of the steering wheel 1 can be obtained based on the calculated rotation angle of the steering shaft 2.
  • the turning angle of the wheel 6 can also be calculated based on the calculated rotation angle of the steering shaft 2.
  • the turning angle of the wheel 6 is a turning angle from a neutral state in which the wheel 6 is directed straight. As the steering shaft 2 rotates, the rack shaft 5 moves in the axial direction and the wheel 6 is steered. Therefore, the turning angle of the wheel 6 can be calculated based on the rotation angle of the steering shaft 2.
  • the amount of change in the rotation angle of the steering shaft 2 calculated from the amount of change in the rotation angle of the electric motor 10 is set in the torsion bar 4. There is no need to correct by the twist angle.
  • the worm wheel 11 a of the speed reducer 11 is connected to the output shaft 3 of the steering shaft 2. It is because it has been.
  • the reference rotation angle is set by the torsion angle of the torsion bar 4. It is necessary to correct. However, if the index sensor 25 is provided on the output shaft 3, the reference rotation angle is set by the twist angle of the torsion bar 4 when setting the reference rotation angle of the steering shaft 2 based on the output signal of the index sensor 25. There is no need to correct.
  • the steering shaft rotation angle detection device can be used in a vehicle that performs various controls based on the rotation angle of the steering shaft.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Abstract

　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、ドライバによるステアリングホイールの操舵を補助する電動モータと、電動モータの回転をステアリングシャフトに減速して伝達する減速機構と、電動モータの回転軸に取り付けられた回転体と、回転体の回転に伴い信号を出力する信号出力器と、信号出力器の出力信号に基づいて回転体の回転角度を演算し、回転角度と減速機構の減速比とに基づいて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。

Description

ステアリングシャフト回転角度検出装置
　本発明は、車両等のステアリングシャフトの回転角度を検出する装置に関するものである。
　従来から、ステアリング角度を基に各種の制御を行う車両では、ステアリング角度を検出する装置が搭載されている（ＪＰＨ０３－１２０４１９Ａ参照）。
　ステアリング角度を検出する装置として、光学式ロータリエンコーダや磁気式ロータリエンコーダをステアリングシャフトに設けるものが知られている。
　従来のロータリエンコーダの分解能は、光学式ロータリエンコーダでは回転円板のスリットの数、磁気式ロータリエンコーダではＮ極とＳ極の数に依存する。したがって、分解能を高くするためにはロータリエンコーダを大型化する必要があり、その場合には、車両へのロータリエンコーダの設置スペースが確保できないという問題点がある。
　本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ステアリングシャフトの回転角度を高分解能で検出でき、かつ構造が簡便なステアリングシャフト回転角度検出装置を提供することを目的とする。
　本発明のある態様によれば、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、を備えるステアリングシャフト回転角度検出装置が提供される。
　本発明の実施形態及び利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るステアリングシャフト回転角度検出装置の構成図である。 図２はリング磁石の平面図である。 （ａ）はリング磁石が発生する磁力の変化を示す図である。（ｂ）は第１高分解能センサ（上図）と第２高分解能センサ（下図）の出力信号を示す図である。（ｃ）は第１低分解能センサ（上図）と第２低分解能センサ（下図）の出力信号を示す図である。 図４は、ステアリングシャフトの回転角度に対するインデックスセンサの出力信号を示す図である。 図５は、本発明の第２実施形態に係るステアリングシャフト回転角度検出装置の構成図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
　（第１実施形態）
　本発明の第１実施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。
　ステアリングシャフト回転角度検出装置１００は、車両の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の絶対回転角度（以下、単に「回転角度」と称する。）を検出する装置であり、ドライバがステアリングホイール１に加える操舵力を補助するパワーステアリング装置１０１のシステムを利用するものである。
　ステアリングシャフト２の絶対回転角度とステアリングホイール１の操舵絶対角度であるステアリング角度とは等しいため、ステアリングシャフト回転角度検出装置１００によってステアリングシャフト２の回転角度を検出することによって、ステアリングホイール１のステアリング角度が得られる。
　図１に示すように、パワーステアリング装置１０１は、ドライバによるステアリングホイール１の操作に伴って回転する入力シャフト７と、トーションバー４を介して入力シャフト７と接続されラック軸５に連係する出力シャフト３とを有し、出力シャフト３の下端に設けられるピニオン３ａと噛合するラック軸５を軸方向に移動させることで車輪６を操舵するものである。入力シャフト７と出力シャフト３とによってステアリングシャフト２が構成される。
　パワーステアリング装置１０１は、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１１と、入力シャフト７と出力シャフト３との相対回転によってトーションバー４に作用する操舵トルクを検出するトルクセンサ１２と、トルクセンサ１２の検出結果を基に電動モータ１０の駆動を制御するコントローラ１３とを備える。
　減速機１１は、電動モータ１０の出力軸に連結されるウォームシャフトと、出力シャフト３に連結されウォームシャフトに噛み合うウォームホイール１１ａとからなる。減速機１１の減速比は１：１５である。つまり、ステアリングシャフト２が１回転すると電動モータ１０は１５回転する。
　電動モータ１０が出力するトルクは、ウォームシャフトからウォームホイール１１ａに伝達されて出力シャフト３に補助トルクとして付与される。電動モータ１０が出力するトルクは、トルクセンサ１２にて検出された操舵トルクに基づいて演算される。
　ステアリングシャフト回転角度検出装置１００は、電動モータ１０と、減速機１１と、電動モータ１０の回転軸に取り付けられた回転体としてのリング磁石２１（図２参照）と、リング磁石２１の回転に伴い信号を出力する信号出力器としての角度センサ２２（図２参照）とを備える。コントローラ１３は、角度センサ２２の出力信号に基づいて、リング磁石２１、つまり電動モータ１０の回転角度を演算し、その回転角度と減速機１１の減速比とに基づいてステアリングシャフト２の回転角度を演算する。減速機１１が本発明の減速機構に該当する。
　また、ステアリングシャフト回転角度検出装置１００は、ステアリングシャフト２の基準回転位置を検出する基準回転位置検出器としてのインデックスセンサ２５も備える。
　コントローラ１３は、ステアリングシャフト回転角度検出装置１００及びパワーステアリング装置１０１の動作を制御するＣＰＵと、ＣＰＵの処理動作に必要な制御プログラムや設定値等が記憶されたＲＯＭと、トルクセンサ１２，角度センサ２２，及びインデックスセンサ２５等の各種センサが検出した情報を一時的に記憶するＲＡＭとを備える。ＲＯＭは、コントローラ１３への電力の供給が遮断されても記憶を保持する不揮発性メモリ（不揮発性記憶部）であり、ＲＡＭは、コントローラ１３への電力の供給が遮断された場合には記憶が喪失する揮発性メモリ（揮発性記憶部）である。
　まず、図１及び図４を参照して、インデックスセンサ２５について詳しく説明する。インデックスセンサ２５は、入力シャフト７に固定され磁気を発生する磁気発生部と、ステアリングコラム等の非回転部に固定され磁気発生部が発生する磁気を検出する検出部とからなる磁気センサである。インデックスセンサ２５は、ステアリングシャフト２が１回転する毎に１パルスの信号を出力し、その出力信号はコントローラ１３に入力される。
　一般的に、ステアリングシャフト２は、車輪６が直進方向を向く中立状態を基準として左右にそれぞれ２回転程度するように構成される。したがって、図４に示すように、インデックスセンサ２５は、ステアリングシャフト２の回転に伴って５つのパルス信号（パルスａ～ｅ）を出力することになる。車両の組み立て時或いはパワーステアリング装置１０１の組み立て時には、車輪６が直進方向を向くステアリングシャフト２の中立位置（ステアリング角度０度の位置）からステアリングシャフト２を左右に回転させ、インデックスセンサ２５がパルス信号を最初に出力するまでの左右の回転角度の測定が行われる。ここでは、仮に、ステアリングシャフト２を中立位置から右回転させた場合に、インデックスセンサ２５が１つ目のパルス信号（パルスｃ）を出力するまでの回転角度の測定値が１０度であり、ステアリングシャフト２を中立位置から左回転させた場合に、インデックスセンサ２５が１つ目のパルス信号（パルスｂ）を出力するまでの回転角度の測定値が－３５０度であったとする。この左右の測定値（１０度と－３５０度）は、インデックスセンサ２５の１つ目のパルス信号（パルスｃ，ｂ）に対応するステアリングシャフト２の基準回転角度としてコントローラ１３のＲＯＭに記憶される。このように、ステアリングシャフト２の基準回転角度は、車両の組み立て時或いはパワーステアリング装置１０１の組み立て時に予め設定される。ステアリングシャフト２の回転角度は、中立位置を基準として、右回転を＋の符号、左回転を－の符号にて示す。
　以上では、インデックスセンサ２５が磁気センサである場合について説明したが、インデックスセンサ２５を発光部と受光部とからなる光センサにて構成するようにしてもよい。
　次に、図１～図３を参照して、電動モータ１０の回転軸に取り付けられたリング磁石２１及びリング磁石２１の回転に伴い信号を出力する角度センサ２２について詳しく説明する。
　リング磁石２１は、回転方向に着磁された環状の永久磁石であり、内周面が電動モータ１０の回転軸の外周面に嵌まることによって取り付けられ、電動モータ１０の回転軸と一体に回転する。
　図２に示すように、リング磁石２１には、６個の磁極が周方向にわたって等間隔に形成される。つまり、３個のＮ極と３個のＳ極が周方向に交互に配設される。したがって、図３（ａ）に示すように、電動モータ１０が１回転する間に、リング磁石２１が発生する磁力は正弦波３周期分変化する。
　図２に示すように、角度センサ２２は、分解能が相対的に高い高分解能出力器としての高分解能センサ２３と、分解能が相対的に低い低分解能出力器としての低分解能センサ２４との２つの磁気センサを有する。基本的には、高分解能センサ２３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、低分解能センサ２４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。このように、高分解能センサ２３と低分解能センサ２４は、車両のイグニッションスイッチのオンオフによって切り換えられる。高分解能センサ２３及び低分解能センサ２４は非回転部に固定され、リング磁石２１の回転に応じて信号を出力する。
　高分解能センサ２３は、リング磁石２１の外周に対峙して所定角度離れて配置された第１高分解能センサ２３ａと第２高分解能センサ２３ｂとからなる。第１高分解能センサ２３ａと第２高分解能センサ２３ｂは同じセンサであり、図３（ｂ）に示すように、リング磁石２１の回転に応じて正弦波信号（電圧）を出力する。第１高分解能センサ２３ａと第２高分解能センサ２３ｂは、それぞれの正弦波信号の位相が９０度ずれるように配置される。リング磁石２１は６個の磁極を有するため、電動モータ１０が１回転すると、第１高分解能センサ２３ａと第２高分解能センサ２３ｂは正弦波３周期分の信号を出力する。つまり、電動モータ１０の電気角周期数は３である。
　高分解能センサ２３の分解能について説明する。高分解能センサ２３は電気角３６０度に対して３６０分解能（１度分解能）を有する。また、電動モータ１０の１回転当たりの電気角周期数は３である。さらに、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。したがって、高分解能センサ２３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０．０２２度と算出される。
　高分解能センサによるステアリングシャフト２の回転角度の分解能＝３６０／３６０／３／１５＝０．０２２度
　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。
　また、第１高分解能センサ２３ａと第２高分解能センサ２３ｂが出力する正弦波信号の位相が９０度ずれていることによって、コントローラ１３はステアリングシャフト２の回転方向を識別することができる。図３（ｂ）を参照して具体的に説明すると、例えば、電動モータ１０の電気角がθ（第１高分解能センサ２３ａの出力電圧：ａ）である場合において、第１高分解能センサ２３ａの出力電圧がａからｂに変化した場合、第１高分解能センサ２３ａのみでは、電動モータ１０の電気角がθからθ１に変化したのかθ２に変化したのかが判別できない。つまり、ステアリングシャフト２の回転方向を識別することができない。しかし、第２高分解能センサ２３ｂでは、電気角θ１とθ２の出力電圧が異なるため、第２高分解能センサ２３ｂの出力電圧の変化から電動モータ１０の電気角がθからθ１に変化したのかθ２に変化したのかが判別できる。つまり、ステアリングシャフト２の回転方向を識別することができる。
　図２に示すように、低分解能センサ２４は、リング磁石２１の外周に対峙して所定角度離れて配置された第１低分解能センサ２４ａと第２低分解能センサ２４ｂとからなる。第１低分解能センサ２４ａと第２低分解能センサ２４ｂは同じセンサであり、図３（ｃ）に示すように、リング磁石２１の回転に応じてＳ極に対峙した場合にパルス信号（電圧）を出力する。第１低分解能センサ２４ａと第２低分解能センサ２４ｂは、１／４電気角周期毎、つまり電気角９０度毎にパルス信号の出力変化があるように配置される。
　低分解能センサ２４の分解能について説明する。低分解能センサ２４は、上述のように１／４電気角周期毎にパルス信号の出力変化があるため、電気角３６０度に対して４分解能（９０度分解能）を有する。また、電動モータ１０の１回転当たりの電気角周期数は３である。さらに、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。したがって、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２度と算出される。
　低分解能センサによるステアリングシャフト２の回転角度の分解能＝３６０／４／３／１５＝２度
　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。
　低分解能センサ２４の出力信号（電圧）はコントローラ１３に入力される。低分解能センサ２４の出力信号はパルス信号であるため、コントローラ１３は、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ことはできない。しかし、低分解能センサ２４が出力するパルス信号は電気角９０度毎に変化するため、コントローラ１３は、低分解能センサ２４が出力するパルス信号の変化に基づいて、現在の電動モータ１０の電気角が９０度毎に区切られた１２のセクションのうちどこのセクション内にあるかは判定することができる。また、コントローラ１３は、低分解能センサ２４が出力するパルス信号の変化からステアリングシャフト２の回転方向を識別することもできる。
　低分解能センサ２４はイグニッションスイッチがオフのときに動作するものである。イグニッションスイッチがオフのときは車両のエンジンが停止しているため、ステアリングシャフト２の回転角度を正確に検出する必要がない。しかし、車両のエンジンが停止している場合でも、ステアリングホイール１が操舵される可能性もあるため、コントローラ１３は、低分解能センサ２４の検出結果に基づいて現在電動モータ１０の電気角がどの範囲にあるかを判定する。
　イグニッションスイッチのオンオフによる高分解能センサ２３と低分解能センサ２４の切り替えについて説明する。イグニッションスイッチがオフになると、その時点でのステアリングシャフト２の回転角度及び電動モータ１０の電気角がコントローラ１３に記憶されると共に、高分解能センサ２３から低分解能センサ２４への検出に切り換えられる。イグニッションスイッチのオフ時にステアリングホイール１が操舵された場合には、コントローラ１３は、低分解能センサ２４が出力するパルス信号の変化に基づいて、現在電動モータ１０の電気角がどの範囲にあるかを判定する。
　イグニッションスイッチがオンになると、低分解能センサ２４から高分解能センサ２３への検出に切り換えられる。コントローラ１３は、低分解能センサ２４の出力信号に基づいて判定した電気角の範囲及び高分解能センサ２３の出力信号に基づいて、イグニッションスイッチオン時の電気角を判定する。図３（ｂ）を参照して具体的に説明すると、イグニッションスイッチオン時の第１高分解能センサ２３ａの出力電圧がｃであり、第２高分解能センサ２３ｂの出力電圧がｄであった場合には対応する電気角は３点存在する。しかし、コントローラ１３は、イグニッションスイッチオフの状態で低分解能センサ２４が出力したパルス信号の変化に基づいて、イグニッションスイッチオン時の電動モータ１０の電気角が例えばθ３からθ４の範囲内にあると判定可能であるため、イグニッションスイッチオン時の電気角が３点のうちθ５であると判定することができる。
　次に、コントローラ１３は、イグニッションスイッチオン時の電気角とコントローラ１３に記憶されたイグニッションスイッチオフ時の電気角との変化量を演算する。そして、上記にて説明したように、その電気角の変化量からのステアリングシャフト２の回転角度変化量を演算し、その回転角度変化量をコントローラ１３に記憶されたイグニッションスイッチオフ時のステアリングシャフト２の回転角度に加算することによって、イグニッションスイッチオン時のステアリングシャフト２の回転角度を演算する。このようにして、イグニッションスイッチがオンとなった場合にはステアリングシャフト２の回転角度の検出が再開される。
　高分解能センサ２３の動作時には、コントローラ１３は、高分解能センサ２３の出力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し、それを基にしてステアリングシャフト２の回転角度を演算する。これに対して、低分解能センサ２４の動作時には、コントローラ１３は、電動モータ１０の電気角がどの範囲にあるかのみを判定する。したがって、高分解能センサ２３の動作時のコントローラ１３の消費電力は、低分解能センサ２４の動作時のコントローラ１３の消費電力と比較して大きい。そのため、イグニッションスイッチのオフ時においても高分解能センサ２３を動作させるようにすれば、バッテリあがりが発生するおそれがあるため、イグニッションスイッチのオフ時には、高分解能センサ２３から消費電力の小さい低分解能センサ２４に切り換えられる。
　低分解能センサ２４の動作時の消費電力を低減するため、イグニッションスイッチのオフ時には、コントローラ１３による電動モータ１０の電気角がどの範囲にあるかの判定処理を停止させ、コントローラ１３を待機状態とすることが望ましい。コントローラ１３は、待機状態では、低分解能センサ２４が出力するパルス信号の変化の数をカウントしてＲＡＭに記憶することのみを行う。そして、イグニッションスイッチがオンになったときに、コントローラ１３は、ＲＡＭに記憶されたパルス信号の変化の数から現在電動モータ１０の電気角がどの範囲にあるかを判定する。したがって、イグニッションスイッチのオフ時のコントローラ１３への電源供給は、最低限ＲＡＭに対してのみ行われていればよい。
　また、さらなる消費電力の低減のため、イグニッションスイッチのオフ時には、低分解能センサ２４による検出のみを行い、コントローラ１３を停止状態としてもよい。この場合には、低分解能センサ２４が電動モータ１０の回転を検出するのに基づいて、つまり低分解能センサ２４がパルス信号を出力するのに基づいて、コントローラ１３が停止状態から上記待機状態に切り換わる。その後は、上述のように、コントローラ１３は、低分解能センサ２４が出力するパルス信号の変化の数をカウントしてＲＡＭに記憶することのみを行う。また、他の方法として、低分解能センサ２４が電動モータ１０の回転を検出するのに基づいて、低分解能センサ２４から高分解能センサ２３への検出に切り換えるようにしてもよい。つまり、イグニッションスイッチのオフ時であっても、低分解能センサ２４が電動モータ１０の回転を検出するのに基づいて、ステアリングシャフト２の回転角度を演算するようにしてもよい。この場合、高分解能センサ２３が立ち上がるまでの時間を考慮して、低分解能センサ２４が電動モータ１０の回転を検出した後、所定時間経過後に高分解能センサ２３による検出に切り換えるのが望ましい。つまり、高分解能センサ２３が立ち上がって検出が安定した後に、低分解能センサ２４から高分解能センサ２３に切り換えるのが望ましい。
　次に、ステアリングシャフト回転角度検出装置１００によるステアリングシャフト２の回転角度の検出動作について説明する。
　図４に示すように、コントローラ１３のＲＯＭに、インデックスセンサ２５の１つ目のパルス信号パルスｃ，ｂに対応するステアリングシャフト２の基準回転角度として、それぞれ１０度と－３５０度が予め記憶されているとする。
　まず、イグニッションスイッチがオンのときの通常状態について説明する。コントローラ１３は、ステアリングシャフト２の中立位置、つまり車両が直進状態であることを判定する。具体的には、コントローラ１３は、車速が所定速度以上、例えば２５ｋｍ／ｈ以上である場合において、トルクセンサ１２にて検出される操舵トルクであるステアリングシャフト２に作用する操舵トルクが所定値以下で、かつ高分解能センサ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が所定値以下である場合に、車両が直進状態であると判定する。好ましくは、この条件が所定時間以上、例えば５秒以上継続された場合に車両が直進状態であると判定する。操舵トルクが所定値以下である場合には、ステアリングホイール１が操舵されておらずステアリングシャフト２が中立位置である可能性が高い。しかし、右折又は左折後にステアリングホイール１を戻す際にはステアリングホイール１が操舵されず操舵トルクが小さい状態となるため、ステアリングシャフト２の中立位置を判定する条件として、電動モータ１０の回転角度の変化量が所定値以下という条件も必要となる。
　コントローラ１３は、車両が直進状態であると判定した場合には、高分解能センサ２３の出力信号に基づいてステアリングシャフト２の回転方向を識別し、インデックスセンサ２５が出力するステアリングシャフト２の中立位置から１つ目のパルス信号（図４のパルスｃ又はｂ）を受信した場合には、ＲＯＭから基準回転角度を読み込むことによって現在のステアリングシャフト２の回転角度を判定する。具体的には、ステアリングシャフト２の回転方向が右方向であると識別し、インデックスセンサ２５の出力信号（パルスｃ）を受信した場合には、ステアリングシャフト２の回転角度が１０度と判定する。また、ステアリングシャフト２の回転方向が左方向であると識別し、インデックスセンサ２５の出力信号（パルスｂ）を受信した場合には、ステアリングシャフト２の回転角度が－３５０度と判定する。このように、インデックスセンサ２５の出力信号に基づいて、ステアリングシャフト２の基準絶対回転角度を設定することができる。
　インデックスセンサ２５が出力するパルス信号は、図４に示すように、所定回転角度分の長さを有するため、コントローラ１３は、パルス信号の中央位置のときにＲＯＭから基準回転角度を読み込むのが望ましい。これは、磁気センサの場合、温度変化や経年変化によってパルス信号の幅が変わる可能性があり、パルス信号の端部を基準とした場合には、正確な基準回転角度の設定ができないためである。パルス信号の中央位置を基準とすれば、磁気センサの磁力が低下したり感度が低下したりしても正確に基準回転角度を設定することができる。
　インデックスセンサ２５の出力信号に基づくステアリングシャフト２の基準回転角度の設定は、コントローラ１３が車両の直進状態を判定する毎に行ってもよいし、イグニッションスイッチがオンになった後１回だけ行うようにしてもよい。
　さらには、インデックスセンサ２５が出力するステアリングシャフト２の中立位置から１つ目のパルス信号を受信した際において、演算されたステアリングシャフト２の回転角度とＲＯＭに記憶された基準回転角度（１０度又は－３５０度）との偏差が予め設定された許容値以上の場合に、インデックスセンサ２５の出力信号に基づくステアリングシャフト２の基準回転角度の再設定を行うようにしてもよい。これにより、ステアリングシャフト回転角度検出装置１００の動作中に、ノイズ等によってステアリングシャフト２の回転角度がずれて検出された場合であっても、インデックスセンサ２５の出力信号に基づいてステアリングシャフト２の回転角度を再設定することができる。
　ステアリングシャフト２の基準回転角度が設定された後は、上記にて説明したように、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し、その回転角度変化量を基準回転角度に加算することによってステアリングシャフト２の回転角度を演算する。
　イグニッションスイッチのオンオフによる高分解能センサ２３と低分解能センサ２４の切り替えについては、上述したとおりである。
　以上のようにして、ステアリングシャフト２の回転角度を演算することができる。ここで、演算されたステアリングシャフト２の回転角度を基に、ステアリングホイール１のステアリング角度を得たい場合には、演算されたステアリングシャフト２の回転角度をトーションバー４の捩れ角度の分だけ補正する必要がある。これは、減速機１１のウォームホイール１１ａは、ステアリングシャフト２の出力シャフト３に連結されているため、電動モータ１０の回転角度の変化量と減速機１１の減速比とから演算されるステアリングシャフト２の回転角度変化量は、出力シャフト３の回転角度変化量であり、入力シャフト７、つまりステアリングホイール１の回転角度変化量ではない。入力シャフト７と出力シャフト３はトーションバー４の捩れ角度の分だけ相対回転するため、その相対回転分を補正する必要がある。補正方法について説明すると、例えば、トーションバー４のばね定数が２Ｎｍ／ｄｅｇであり、トルクセンサ１２の検出値である操舵トルクが４Ｎｍであった場合には、入力シャフト７と出力シャフト３との間の捩れ角度は２度となる。つまり、補正値は２度と算出される。
　電動モータ１０の回転角度の変化量から演算される出力シャフト３の回転角度変化量に補正値を加えることによって、入力シャフト７の回転角度変化量が算出され、その回転角度変化量をステアリングシャフト２の基準回転角度に加算することによってステアリングホイール１のステアリング角度を得ることができる。
　このように、ステアリングホイール１のステアリング角度を得たい場合には、ステアリングシャフト２のうち入力シャフト７の回転角度を演算する必要があり、その場合には、電動モータ１０の回転角度の変化量と減速機１１の減速比とから演算されるステアリングシャフト２（出力シャフト３）の回転角度変化量をトーションバー４の捩れ角度にて補正する必要がある。
　一方、インデックスセンサ２５は入力シャフト７に設けられるため、インデックスセンサ２５の出力信号に基づいてステアリングシャフト２の基準回転角度を設定する際に、トーションバー４の捩れ角度にて基準回転角度を補正する必要はない。
　次に、車両のバッテリが取り外された場合について説明する。バッテリが取り外されると、コントローラ１３のＲＡＭに記憶されたステアリングシャフト２の回転角度の情報が喪失してしまう。しかし、ステアリングシャフト回転角度検出装置１００では、イグニッションスイッチがオンとなって、上述のように車両が直進状態であると判定されれば、コントローラ１３は、インデックスセンサ２５の出力信号に基づいてステアリングシャフト２の基準回転角度をＲＯＭから読み込むことによって、ステアリングシャフト２の基準回転角度を再設定することができる。したがって、ステアリングシャフト２の回転角度を再演算することができる。このように、ステアリングシャフト２の基準回転角度が不揮発性メモリであるＲＯＭに記憶されていることによって、車両のバッテリ交換後においても、自動でステアリングシャフト２の回転角度の再演算を行うことが可能となる。
　以上の実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。
　ステアリングシャフト２の回転角度は角度センサ２２の出力信号に基づいて演算された電動モータ１０の回転角度と減速機１１の減速比とに基づいて演算されるため、ステアリングシャフト２に設けられるセンサにてステアリングシャフト２の回転角度を検出する場合と比較して、ステアリングシャフト２の回転角度を高分解能で検出することができる。また、角度センサ２２は、電動モータ１０の回転軸に取り付けられたリング磁石２１の回転に伴い信号を出力するものであるため、構造も簡便である。
　また、車両のバッテリ交換後においても、インデックスセンサ２５が出力するステアリングシャフト２の中立位置から１つ目のパルス信号に基づいてステアリングシャフト２の基準回転角度を不揮発性メモリから読み込むことによって、自動でステアリングシャフト２の回転角度の再演算が行われる。
　（第２実施形態）
　次に、本発明の第２実施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実施形態と異なる点を中心に説明し、第１実施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。
　ステアリングシャフト回転角度検出装置２００は、電動モータ１０が出力するトルクが歯車機構３０及びボールねじ機構４０を介してラック軸５に補助トルクとして付与される点で、上記第１実施形態に係るステアリングシャフト回転角度検出装置１００と異なる。電動モータ１０が出力するトルクがトルクセンサ１２にて検出された操舵トルクに基づいて演算される点は同様である。
　歯車機構３０は、電動モータ１０の出力軸に連結される駆動プーリ３１と、駆動プーリ３１とベルト３２を介して連結される従動プーリ３３とを備える。従動プーリ３３には、駆動プーリ３１及びベルト３２を介して電動モータ１０の回転が伝達される。従動プーリ３３の径は駆動プーリ３１の径より大きく、従動プーリ３３には電動モータ１０の回転トルクが増幅して伝達される。
　ボールねじ機構４０は、ラック軸５の外周に形成された螺旋溝４１と、ラック軸５の外周を覆う円筒状に形成され、内周に螺旋溝４１と噛み合う螺旋溝が形成されたボールナット４２とを備える。ボールナット４２は従動プーリ３３に連結して設けられ、従動プーリ３３の回転はボールねじ機構４０によってラック軸５の軸方向への移動へと変換される。
　ラック軸５にはラック５ａが形成され、ラック５ａには出力シャフト３の下端に設けられるピニオン３ａが噛合する。このように、ラック軸５とステアリングシャフト２は、ラック５ａとピニオン３ａにて構成されるラックピニオン機構４５を介して連結される。
　以上のように、電動モータ１０の回転は、歯車機構３０、ボールねじ機構４０、及びラックピニオン機構４５を介してステアリングシャフト２に減速して伝達される。歯車機構３０、ボールねじ機構４０、及びラックピニオン機構４５が本発明の減速機構に該当する。
　この減速機構の減速比について説明する。駆動プーリ３１と従動プーリ３３の減速比は１：３である。ボールナット４２の１回転当たりのラック軸５の移動量は７ｍｍであり、ステアリングシャフト２の１回転当たりのラック軸５の移動量は７０ｍｍであるため、ボールナット４２とステアリングシャフト２の減速比は１：１０である。このことから、減速機構の減速比は１：３０である。つまり、ステアリングシャフト２が１回転すると電動モータ１０は３０回転する。
　以上より、ステアリングシャフト回転角度検出装置２００では、高分解能センサ２３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０．０１１度と算出される。
　高分解能センサによるステアリングシャフト２の回転角度の分解能＝３６０／３６０／３／３０＝０．０１１度
　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。
　低分解能センサによるステアリングシャフト２の回転角度の分解能＝３６０／４／３／３０＝１度
　ステアリングシャフト回転角度検出装置２００は、上記第１実施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実施形態でも、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
　本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
　例えば、上記実施形態に示した高分解能センサ２３及び低分解能センサ２４によるステアリングシャフト２の回転角度の分解能の数値は一例であり、自由に調整することができる。
　また、上記実施形態では、リング磁石２１の回転に伴い出力される角度センサ２２の信号に基づいて電動モータ１０の回転角度が演算されると説明した。この構成に代わり、放射状のスリットが設けられ電動モータ１０の回転軸に取り付けられた回転体と、その回転体を挟むようにして固定された発光部と受光部とからなる光センサとを用い、光センサの信号に基づいて電動モータ１０の回転角度を演算するようにしても、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。
　また、上記実施形態では、インデックスセンサ２５は入力シャフト７に設けられると説明した。これに代えて、インデックスセンサ２５を出力シャフト３に設けるようにしてもよい。この場合において、演算されたステアリングシャフト２の回転角度を基にステアリングホイール１のステアリング角度を得るには、インデックスセンサ２５の出力信号に基づいてステアリングシャフト２の基準回転角度を設定する際に、トーションバー４の捩れ角度の分だけ基準回転角度を補正する必要がある。補正値の算出方法は上述したとおりである。
　また、上記実施形態では、演算されたステアリングシャフト２の回転角度を基に、ステアリングホイール１のステアリング角度が得られると説明した。これに加えて、演算されたステアリングシャフト２の回転角度を基に、車輪６の切れ角を算出することもできる。車輪６の切れ角とは、車輪６が直進方向を向く中立状態からの転舵角である。ステアリングシャフト２が回転することによってラック軸５が軸方向に移動して車輪６が転舵されるため、ステアリングシャフト２の回転角度を基に車輪６の切れ角を算出することが可能となる。
　演算されたステアリングシャフト２の回転角度を基に車輪６の切れ角を得たい場合には、電動モータ１０の回転角度の変化量から演算されるステアリングシャフト２の回転角度変化量をトーションバー４の捩れ角度にて補正する必要はない。これは、車輪６の切れ角を得たい場合には、ステアリングシャフト２のうち出力シャフト３の回転角度を演算する必要があり、減速機１１のウォームホイール１１ａはステアリングシャフト２の出力シャフト３に連結されているためである。一方、インデックスセンサ２５は入力シャフト７に設けられるため、インデックスセンサ２５の出力信号に基づいてステアリングシャフト２の基準回転角度を設定する際には、トーションバー４の捩れ角度の分だけ基準回転角度を補正する必要がある。しかし、インデックスセンサ２５を出力シャフト３に設けるようにすれば、インデックスセンサ２５の出力信号に基づいてステアリングシャフト２の基準回転角度を設定する際に、トーションバー４の捩れ角度にて基準回転角度を補正する必要がない。
　本願は２０１１年３月３１日に日本国特許庁に出願された特願２０１１－０７８１６６に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。
　本発明に係るステアリングシャフト回転角度検出装置は、ステアリングシャフトの回転角度を基に各種の制御を行う車両に利用することができる。

Claims (17)

  1. 　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、
    を備えるステアリングシャフト回転角度検出装置。
  2. 　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であって、
    　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ステアリングシャフト回転角度検出装置。
  3. 　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であって、
    　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ステアリングシャフト回転角度検出装置。
  4. 　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であって、
    　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ステアリングシャフト回転角度検出装置。
  5. 　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であって、
    　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ステアリングシャフト回転角度検出装置。
  6. 　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であって、
    　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、を有するステアリングシャフト回転角度検出装置。
  7. 　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であって、
    　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ステアリングシャフト回転角度検出装置。
  8. 　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であって、
    　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ステアリングシャフト回転角度検出装置。
  9. 　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であって、
    　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ステアリングシャフト回転角度検出装置。
  10. 　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であって、
    　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ステアリングシャフト回転角度検出装置。
  11. 　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であって、
    　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ステアリングシャフト回転角度検出装置。
  12. 　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であって、
    　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ステアリングシャフト回転角度検出装置。
  13. 　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であって、
    　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ステアリングシャフト回転角度検出装置。
  14. 　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であって、
    　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ステアリングシャフト回転角度検出装置。
  15. 　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であって、
    　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ステアリングシャフト回転角度検出装置。
  16. 　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であって、
    　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ステアリングシャフト回転角度検出装置。
  17. 　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であって、
    　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ステアリングシャフト回転角度検出装置。
PCT/JP2012/055212 2011-03-31 2012-03-01 ステアリングシャフト回転角度検出装置 WO2012132751A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES12763537.3T ES2588580T3 (es) 2011-03-31 2012-03-01 Dispositivo para detectar el ángulo de rotación de un eje de dirección
CN201280015433.3A CN103459973B (zh) 2011-03-31 2012-03-01 转向轴旋转角度检测装置
US14/009,082 US9193380B2 (en) 2011-03-31 2012-03-01 Steering-shaft-rotation-angle detection device
EP12763537.3A EP2693163B1 (en) 2011-03-31 2012-03-01 Device for detecting steering shaft rotation angle

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011-078166 2011-03-31
JP2011078166A JP5822108B2 (ja) 2011-03-31 2011-03-31 ステアリングシャフト回転角度検出装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012132751A1 true WO2012132751A1 (ja) 2012-10-04

Family

ID=46930498

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/055212 WO2012132751A1 (ja) 2011-03-31 2012-03-01 ステアリングシャフト回転角度検出装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9193380B2 (ja)
EP (1) EP2693163B1 (ja)
JP (1) JP5822108B2 (ja)
CN (1) CN103459973B (ja)
ES (1) ES2588580T3 (ja)
WO (1) WO2012132751A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103727874A (zh) * 2013-11-18 2014-04-16 青岛盛嘉信息科技有限公司 一种方向盘转角检测方法
JPWO2014148087A1 (ja) * 2013-03-19 2017-02-16 日立オートモティブシステムズ株式会社 パワーステアリング装置およびパワーステアリング装置の制御装置
CN114777639A (zh) * 2022-04-28 2022-07-22 安百拓（南京）建筑矿山设备有限公司 在限定角度内的旋转区域检测装置及转向控制方法

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015040708A (ja) * 2013-08-20 2015-03-02 株式会社ジェイテクト 回転角センサおよび回転角検出装置
JP6419426B2 (ja) * 2013-12-19 2018-11-07 日本電産エレシス株式会社 電動パワーステアリング用電子制御ユニット
JP6128013B2 (ja) * 2014-02-27 2017-05-17 株式会社デンソー 回転角検出装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置
JP5958572B2 (ja) * 2014-02-27 2016-08-02 株式会社デンソー 回転角検出装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置
KR102159555B1 (ko) * 2014-05-07 2020-09-24 주식회사 만도 후륜 조향각 판단방법
BR112016003522B1 (pt) * 2014-09-02 2022-04-05 Nsk Ltd. Aparelho de direção elétrica assistida
CN104457553B (zh) * 2014-10-31 2017-04-19 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种大跨距天线主轴扭转度的检测装置及其检测方法
CN106068219B (zh) * 2015-02-19 2018-01-30 日本精工株式会社 车辆用转向角检测装置及搭载了该车辆用转向角检测装置的电动助力转向装置
JP6305956B2 (ja) 2015-03-31 2018-04-04 アズビル株式会社 回転弁
JP6693065B2 (ja) * 2015-08-05 2020-05-13 株式会社ジェイテクト 操舵制御装置
CN105180883B (zh) * 2015-09-29 2017-12-12 安徽江淮汽车集团股份有限公司 循环球式转向器的自由间隙检测方法及自由间隙检测装置
JP2017067585A (ja) 2015-09-30 2017-04-06 アズビル株式会社 流量演算装置、流量演算方法および流量制御装置
JP6292208B2 (ja) * 2015-11-05 2018-03-14 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両
KR102021461B1 (ko) * 2015-12-18 2019-09-16 한국원자력연구원 모터 제어 장치 및 방법
US10053109B2 (en) * 2016-02-26 2018-08-21 Honda Motor Co., Ltd. Systems and methods for controlling a vehicle including friction control device
US10103657B2 (en) * 2016-05-13 2018-10-16 Nsk, Ltd. Motor drive control apparatus, electric power steering apparatus, and vehicle
JP7076683B2 (ja) * 2016-06-27 2022-05-30 Smc株式会社 位置検出装置
CN106225732B (zh) * 2016-08-25 2018-08-31 贵州华昌汽车电器有限公司 一种钥匙挡位角度检测装置及检测方法
JP6481800B2 (ja) * 2016-08-26 2019-03-13 日本精工株式会社 電動パワーステアリング装置の制御装置
CN109641618A (zh) * 2016-08-26 2019-04-16 日本精工株式会社 电动助力转向装置的控制装置
EP3642097B1 (en) * 2017-06-23 2022-06-29 thyssenkrupp Presta AG Steer-by-wire steering system with multi-turn steering wheel angle determination
SE541620C2 (en) * 2017-07-03 2019-11-12 Allied Motion Stockholm Ab Steering wheel sensor unit comprising a ring magnet
US10523142B2 (en) 2017-12-21 2019-12-31 Mitsubishi Electric Corporation Motor control apparatus
EP3626584B1 (en) * 2018-09-18 2022-03-23 KNORR-BREMSE Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Steering system for a vehicle
CN109738211B (zh) * 2019-02-24 2024-04-16 苏州埃尔迪菲智能机器人有限公司 Eps检测装置
AT522260B1 (de) * 2019-03-11 2021-08-15 Avl List Gmbh Verfahren und Regelungseinrichtung zur Regelung einer Drehzahl
KR20200144973A (ko) 2019-06-20 2020-12-30 주식회사 만도 스티어 바이 와이어식 조향장치
CN110497965B (zh) * 2019-08-12 2020-06-26 北京智行者科技有限公司 一种转向系统自动校正方法
CN111186491B (zh) * 2020-01-23 2021-06-08 中国公路车辆机械有限公司 Eps转角传感器角度映射方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62291516A (ja) * 1986-06-12 1987-12-18 Tadashi Iizuka 回転エンコ−ダ−
JPH03120419A (ja) 1989-10-04 1991-05-22 Fuji Heavy Ind Ltd 車両用舵角センサの消費電力低減方法
JPH0662322U (ja) * 1993-02-04 1994-09-02 株式会社三協精機製作所 アブソリュートエンコーダ装置
JP2005181094A (ja) * 2003-12-19 2005-07-07 Toyota Motor Corp トルクセンサ装置および同装置の補正値検出方法
JP2007248172A (ja) * 2006-03-15 2007-09-27 Jtekt Corp 回転位置センサ、複合回転位置センサ及び電動パワーステアリング装置
JP2007302042A (ja) * 2006-05-09 2007-11-22 Jtekt Corp 電動パワーステアリング装置
JP2008151762A (ja) * 2006-11-20 2008-07-03 Nsk Ltd 絶対舵角検出装置
JP2008215998A (ja) * 2007-03-02 2008-09-18 Minebea Co Ltd 回転軸の絶対回転角検出装置
JP2010023697A (ja) * 2008-07-22 2010-02-04 Toyota Motor Corp 車両の操舵装置
JP2010162954A (ja) * 2009-01-13 2010-07-29 Jtekt Corp 電動パワーステアリング装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0662305U (ja) 1993-01-29 1994-09-02 日本精工株式会社 回転角度検出装置付転がり軸受
US6364050B1 (en) * 1999-01-15 2002-04-02 Trw Lucas Varity Electric Steering Ltd. Electrical power assisted steering assemblies
GB9902438D0 (en) * 1999-02-05 1999-03-24 Trw Lucas Varity Electric Improvements relating to electric power assisted steering assemblies
JP3623399B2 (ja) * 1999-06-16 2005-02-23 カルソニックカンセイ株式会社 操舵角検出装置
JP4407120B2 (ja) * 2002-01-08 2010-02-03 トヨタ自動車株式会社 車両用操舵装置
JP2005043224A (ja) * 2003-07-22 2005-02-17 Yazaki Corp 舵角検出装置
JP4600653B2 (ja) * 2004-10-28 2010-12-15 株式会社ジェイテクト 操舵制御装置
US7295907B2 (en) * 2005-06-14 2007-11-13 Trw Automotive U.S. Llc Recovery of calibrated center steering position after loss of battery power
US20080119986A1 (en) 2006-11-20 2008-05-22 Nsk Ltd. Absolute steering angle detecting device
JP5273929B2 (ja) 2007-03-06 2013-08-28 株式会社ジェイテクト 電動パワーステアリング装置
JP4899952B2 (ja) * 2007-03-09 2012-03-21 株式会社安川電機 磁気式絶対値エンコーダ装置
JP5193110B2 (ja) 2009-03-31 2013-05-08 日立電線株式会社 トルク・インデックスセンサ

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62291516A (ja) * 1986-06-12 1987-12-18 Tadashi Iizuka 回転エンコ−ダ−
JPH03120419A (ja) 1989-10-04 1991-05-22 Fuji Heavy Ind Ltd 車両用舵角センサの消費電力低減方法
JPH0662322U (ja) * 1993-02-04 1994-09-02 株式会社三協精機製作所 アブソリュートエンコーダ装置
JP2005181094A (ja) * 2003-12-19 2005-07-07 Toyota Motor Corp トルクセンサ装置および同装置の補正値検出方法
JP2007248172A (ja) * 2006-03-15 2007-09-27 Jtekt Corp 回転位置センサ、複合回転位置センサ及び電動パワーステアリング装置
JP2007302042A (ja) * 2006-05-09 2007-11-22 Jtekt Corp 電動パワーステアリング装置
JP2008151762A (ja) * 2006-11-20 2008-07-03 Nsk Ltd 絶対舵角検出装置
JP2008215998A (ja) * 2007-03-02 2008-09-18 Minebea Co Ltd 回転軸の絶対回転角検出装置
JP2010023697A (ja) * 2008-07-22 2010-02-04 Toyota Motor Corp 車両の操舵装置
JP2010162954A (ja) * 2009-01-13 2010-07-29 Jtekt Corp 電動パワーステアリング装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2693163A4

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2014148087A1 (ja) * 2013-03-19 2017-02-16 日立オートモティブシステムズ株式会社 パワーステアリング装置およびパワーステアリング装置の制御装置
CN103727874A (zh) * 2013-11-18 2014-04-16 青岛盛嘉信息科技有限公司 一种方向盘转角检测方法
CN114777639A (zh) * 2022-04-28 2022-07-22 安百拓（南京）建筑矿山设备有限公司 在限定角度内的旋转区域检测装置及转向控制方法
CN114777639B (zh) * 2022-04-28 2024-04-09 安百拓（南京）建筑矿山设备有限公司 在限定角度内的旋转区域检测装置及转向控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103459973B (zh) 2016-10-12
US9193380B2 (en) 2015-11-24
EP2693163B1 (en) 2016-08-10
JP2012211857A (ja) 2012-11-01
JP5822108B2 (ja) 2015-11-24
ES2588580T3 (es) 2016-11-03
CN103459973A (zh) 2013-12-18
EP2693163A1 (en) 2014-02-05
US20140019009A1 (en) 2014-01-16
EP2693163A4 (en) 2015-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5822108B2 (ja) ステアリングシャフト回転角度検出装置
JP4490401B2 (ja) 車両用操舵装置
US6901816B2 (en) Apparatus and method for detecting absolute position using difference between detection signals of two detectors
JP3856690B2 (ja) 電動パワーステアリング装置
US20180154926A1 (en) Relative Angle Detection Device, Torque Sensor, Electric Power Steering Device and Vehicle
US11698421B2 (en) Off-axis magnetic angular sensor using a magnetic sensing probe and multi-pole magnet array
EP3423333B1 (en) Ripple minimization by proper as/ts magnet arrangement in electric power assisted steering apparatus
JP2000055752A (ja) トルク検出装置
JP2003269953A (ja) 車両用操舵装置
JP2000203443A (ja) 電動パワ―ステアリングシステム
JP2002098507A (ja) 回転部材の絶対角度位置を決定するための装置
US20130113471A1 (en) Rotation angle detection device and torque sensor
US8810239B2 (en) Angle sensor
JP5267031B2 (ja) 電動パワーステアリング装置
WO2017195601A1 (ja) モータ駆動制御装置、電動パワーステアリング装置及び車両
US7076352B2 (en) Electric power steering apparatus and angle compensating method therefor
US9658050B2 (en) Rotation angle detection device
JP2002340619A (ja) 回転角度検出装置
KR20040038766A (ko) 회전각검출장치 및 토크검출장치
JP4451631B2 (ja) 電動パワーステアリング装置
JP2003214845A (ja) 自動車ハンドルのステアリング角決定装置
JP2005195363A (ja) 回転角度検出装置及びトルク検出装置
US20030042064A1 (en) Steering rotation angle detecting apparatus of power steering system
JP2007263693A (ja) 舵角検出装置
JP2007205762A (ja) 回転位置検出部付軸受、これを使用した回転装置及びステアリング装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12763537

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14009082

Country of ref document: US

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2012763537

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012763537

Country of ref document: EP