(57)【要約】【課題】  玉軸受２に回転位置検出器３を組み付けた構造で、回転輪である内輪７の多回転内の絶対位置を検出可能な構造を実現する。【解決手段】  上記回転位置検出器３を構成する円輪状の被検出体１０を保持器９の側面に固定すると共に、検出体１１を静止輪である外輪５に結合したカバー１４に固定する。この様な構成を採用する事により、上記回転位置検出器３によって検出される上記保持器９の１回転内の回転位置に基づいて、上記内輪７の多回転内の絶対位置を検出可能とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止側周面に静止側軌道を有し、使用時にも回転しない静止輪と、回転側周面に回転側軌道を有し、使用時に回転する回転輪と、上記静止側軌道と上記回転側軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、これら各転動体を転動自在に且つ円周方向に関して互いに離隔した状態で保持する円環状の保持器とから成る転がり軸受と、円環状の被検出体に検出体を対向させて成り、この被検出体の１回転内の回転位置を検出可能な回転位置検出器とを備えた回転位置検出器付回転支持装置に於いて、上記被検出体を上記保持器の一部にこの保持器と同心に固定すると共に、上記検出体を使用時にも回転しない部材の一部に支持する事により、上記回転位置検出器による上記被検出体の１回転内の回転位置の検出値に基づいて上記回転輪の多回転内の絶対位置を検出可能とした事を特徴とする回転位置検出器付回転支持装置。
【請求項２】
回転位置検出器として、被検出体の回転位置に対応したｓｉｎ相とｃｏｓ相との２相の信号を生成するものを採用した、請求項１に記載した回転位置検出器付回転支持装置。
【請求項３】
回転位置検出器として、絶対位置検出型エンコーダを採用した、請求項１に記載した回転位置検出器付回転支持装置。
【請求項４】
転がり軸受がラジアル転がり軸受であって、静止輪が外輪、回転輪が内輪であり、複数個の転動体の公転ピッチ径が、これら各転動体の直径の３倍未満である、請求項１〜３の何れかに記載した回転位置検出器付回転支持装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載した回転位置検出器付回転支持装置と、回転部材と、回転原点検出器と、回転位置読取装置とを備え、この回転部材は、この回転位置検出器付回転支持装置を構成する回転輪に支持されており、上記回転原点検出器は、上記回転部材の回転位置のうち少なくとも回転原点を検出自在なものであり、上記回転位置読取装置は、上記回転原点検出器が上記回転原点を検出した事を感知した時点での、上記回転位置検出器付回転支持装置を構成する回転位置検出器による被検出体の１回転内の回転位置の検出値を原点オフセット値として記憶すると共に、それ以後、再度上記回転原点検出器が上記回転原点を検出した事を感知するまでの間、上記回転位置検出器による上記被検出体の１回転内の回転位置の検出値から上記原点オフセット値を減算した結果に基づいて上記回転部材の多回転内の絶対位置を算出するものである、回転装置。
【請求項６】
回転原点検出器は、回転部材の回転位置のうち回転原点のみを検出自在であると共に、この回転原点を検出した時点で原点検出信号を出力するものであり、回転位置読取装置は、この原点検出信号を受信する事により、上記回転原点検出器が上記回転原点を検出した事を感知するものである、請求項５に記載した回転装置。
【請求項７】
回転原点検出器は、回転部材の１回転内の回転位置を検出自在であると共に、この回転位置のうち回転原点を検出した時点で原点検出信号を出力するものであり、回転位置読取装置は、この原点検出信号を受信する事により、上記回転原点検出器が上記回転原点を検出した事を感知するものである、請求項５に記載した回転装置。
【請求項８】
回転原点検出器は、回転部材の１回転内の回転位置を検出自在なものであり、回転位置読取装置は、この回転原点検出器による上記回転位置の検出結果を監視する事により、この回転原点検出器が上記回転部材の回転原点を検出した事を感知するものである、請求項５に記載した回転装置。
【請求項９】
回転原点検出器として、回転部材の回転位置に対応したｓｉｎ相とｃｏｓ相との２相の信号を生成するものを採用した、請求項７〜８の何れかに記載した回転装置。
【請求項１０】
回転原点検出器として、相対位置検出型エンコーダを採用した、請求項７〜８の何れかに記載した回転装置。
【請求項１１】
回転原点検出器として、絶対位置検出型エンコーダを採用した、請求項７〜８の何れかに記載した回転装置。
【請求項１２】
回転部材であるステアリングシャフトを含んで構成する回転装置として、請求項５〜１１の何れかに記載した回転装置を採用したステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、多回転を行なう（使用時の回転角度範囲が３６０度を越える）回転部材を固定の部分に対して回転自在に支持すると共に、この回転部材の多回転内の回転位置情報を得る為の回転位置検出器付回転支持装置と、この回転位置検出器付回転支持装置を含んで構成する回転装置と、この回転装置を含んで構成するステアリング装置との改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両用の電動式パワーステアリング装置では従来から、ステアリングホイールの回転位置情報に基づいて補助動力等の制御を行なっている。ここで、このステアリングホイールは多回転を行なう回転体である為、上記補助動力等の制御を的確に行なえる様にする為には、このステアリングホイールの多回転内の回転位置情報を得られる様にする必要がある。又、上記補助動力等の制御は、電源の立ち上がり直後から的確に行なえる様にする必要がある為、上記ステアリングホイールの多回転内の回転位置情報は、電源の立ち上がり直後から（原点復帰作業を行なう事なく）得られる様にする必要がある。
【０００３】
一方、電動モータの分野では従来から、この電動モータの回転位置制御を行なうべく、この電動モータの回転位置情報を得る為に、回転位置検出器の一種であるレゾルバを使用している。但し、このレゾルバを、例えば上記ステアリングホイールと一体的に回転するステアリングシャフトに組み付けたとしても、それだけでは、上記ステアリングホイールの１回転内の回転位置情報を得られるだけで、多回転内の回転位置情報を得る事はできない。
【０００４】
これに対し、特許文献１には、ステアリングシャフトの数倍の回転速度で回転する電動式パワーステアリング装置用電動モータに内蔵したレゾルバの出力信号と、上記ステアリングシャフトに組み付けたレゾルバの出力信号とに基づき、このステアリングシャフトの多回転内の絶対位置（＝上記ステアリングホイールの多回転内の絶対位置）を、運転時だけでなく、電源の立ち上がり直後にも算出可能とする発明が記載されている。
【０００５】
又、特許文献２には、回転位置を検出すべき入力シャフト（例えば、上記ステアリングシャフト）に外嵌固定自在な入力歯車（高速側）と、出力軸（低速側）とを、減速機構を介して互いに組み合わせる事により、上記出力軸の１回転を上記入力シャフトの多回転に対応させると共に、この出力軸に回転位置センサを取り付けて成る発明が記載されている。この発明によれば、上記出力軸の１回転内の回転位置を上記回転位置センサにより検出する事に基づき、上記入力シャフトの多回転内の絶対位置を、運転時だけでなく、電源の立ち上がり直後にも算出できる。
【０００６】
更に、特許文献３には、レゾルバを構成する輪状ロータの回転軸を、ねじ部を介してハウジングに連結する事により、この輪状ロータが輪状ステータに対して回転する事に伴い、これら輪状ロータと輪状ステータとの軸方向の間隔が変化する様にして、各回転位置毎に上記レゾルバの出力電圧レベルが変化する様にした発明が記載されている。この発明によれば、上記輪状ロータを固定した回転部材（例えば、上記ステアリングシャフト）の多回転内の絶対位置を、運転時だけでなく、電源の立ち上がり直後にも検出できる。
【０００７】
ところが、上述の特許文献１に記載された発明の場合には、ステアリングシャフトと電動モータとの間に減速機構等の回転伝達機構が存在し、これら各機構内部にガタが存在する為、上記ステアリングシャフトの回転位置と上記電動モータの回転位置との正確な対応付けが難しくなり、結果として、絶対位置の検出精度を十分に確保する事が難しくなると言った不都合がある。更には、上記各機構を構成する歯車等の摩耗が進む事により、これら各機構内部のガタが大きくなる為、上記絶対位置の検出精度が低下すると言った不都合もある。又、上述の特許文献２〜３に記載された発明の場合には、歯車を用いた減速機構又はねじ機構を設けている為、上記特許文献１と同様の不都合に加えて、部品コスト及び組み立てコストが嵩むと言った不都合がある。
【０００８】
又、上記特許文献１〜３に記載された発明を実施する場合には、ステアリングシャフトの絶対位置を検出する為の回転位置検出器と、このステアリングシャフトを回転自在に支持する為の転がり軸受とを、別個に設ける必要がある。これに対し、ステアリング装置の小型化を図る観点からは、上記回転位置検出器を上記転がり軸受に組み付けた構造とするのが好ましい。尚、この様に回転位置検出器を組み付けた転がり軸受に就いては、従来から各種知られている（例えば特許文献４〜６参照）。但し、この様に従来から知られている構造は、多回転内の絶対位置を検出可能とするものではない。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−７５１０９号公報
【特許文献２】特開２００４−７７４８３号公報
【特許文献３】特開２００３−２０２２４３号公報
【特許文献４】特開２００３−２２２１５２号公報
【特許文献５】特開２００３−２６９４７５号公報
【特許文献６】特開２００３−３３６６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述の様な事情に鑑み、多回転を行なう回転部材の絶対位置を検出でき、しかも組み立てが容易な回転位置検出器付回転支持装置及び回転装置及びステアリング装置を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のうち、請求項１に記載した回転位置検出器付回転支持装置は、静止側周面に静止側軌道を有し、使用時にも回転しない静止輪と、回転側周面に回転側軌道を有し、使用時に回転する回転輪と、上記静止側軌道と上記回転側軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、これら各転動体を転動自在に且つ円周方向に関して互いに離隔した状態で保持する円環状の保持器とから成る転がり軸受と、円環状の被検出体に検出体を対向させて成り、この被検出体の１回転内の回転位置を検出可能な回転位置検出器とを備える。
特に、請求項１に記載した回転位置検出器付回転支持装置に於いては、上記被検出体を上記保持器の一部に、この保持器と同心に固定している。これと共に、上記検出体を、上記静止輪やこの静止輪を支持するハウジング等の、使用時にも回転しない部材の一部に支持している。これにより、上記回転位置検出器による上記被検出体の１回転内の回転位置の検出値に基づいて、上記回転輪の多回転内の絶対位置を検出可能としている。
【００１２】
又、本発明のうち、請求項５に記載した回転装置は、請求項１に記載した回転位置検出器付回転支持装置と、回転部材と、回転原点検出器と、回転位置読取装置とを備える。
このうちの回転部材は、上記回転位置検出器付回転支持装置を構成する回転輪に支持されている。
又、上記回転原点検出器は、上記回転部材の回転位置のうち少なくとも回転原点を検出自在なものである。
又、上記回転位置読取装置は、上記回転原点検出器が上記回転原点を検出した事を感知した時点での、上記回転位置検出器付回転支持装置を構成する回転位置検出器による被検出体の１回転内の回転位置の検出値を原点オフセット値として記憶すると共に、それ以後、再度上記回転原点検出器が上記回転原点を検出した事を感知するまでの間、上記回転位置検出器による上記被検出体の１回転内の回転位置の検出値から上記原点オフセット値を減算した結果に基づいて、上記回転部材の多回転内の絶対位置を算出するものである。
【００１３】
又、本発明のうち、請求項１２に記載したステアリング装置は、回転部材であるステアリングシャフトを含んで構成する回転装置として、請求項５に記載した回転装置を使用している。
【発明の効果】
【００１４】
上述した様に、本発明のうち、請求項１に記載した回転位置検出器付回転支持装置の場合には、回転位置検出器による上記被検出体の１回転内の回転位置の検出値に基づいて、回転輪の多回転内の絶対位置を検出できる。この理由は、次の通りである。請求項１に記載した発明の場合には、上記被検出体を保持器に固定している為、この被検出体がこの保持器と共に１回転する間に、回転輪が多回転する。この際の被検出体の回転角度θc と回転輪の回転角度θi との関係は、回転輪がラジアル転がり軸受を構成する内輪であり、同じく静止輪が外輪である場合に、次の（１）式で表す事ができる。
θc ＝（１−Ｄ・ｃｏｓα／ｄ）・（θi ／２）  −−−−−（１）
この（１）式中、Ｄは玉等の転動体の直径を、αはこの転動体と各軌道との接触角を、ｄは複数個の転動体の公転ピッチ径（ピッチ円直径）を、それぞれ示している（本発明の実施例１を示す、図１参照）。この様に被検出体と回転輪との間には、上記（１）式で表される回転角度の関係がある。この為、上記回転位置検出器による上記被検出体の１回転内の回転位置の検出値に基づいて、上記回転輪の多回転内の絶対位置を検出する事ができる。
【００１５】
例えば、上記（１）式で、ｃｏｓα≒１（接触角α≒０）、ｄ＝３Ｄの場合には、θi ≒３θc となる。即ち、この場合には、上記被検出体が１回転する間に、上記回転輪（内輪）がほぼ３回転する事になり、この被検出体の１回転の回転角度である３６０度が、この回転輪のほぼ３回転の回転角度である、ほぼ１０８０度に対応する事となる。従って、この場合には、上記回転位置検出器による上記被検出体の１回転内の回転位置の検出値に基づいて、上記回転輪の３回転までの絶対位置（例えば、この回転輪によりステアリングシャフトを支持する場合には、このステアリングシャフトの中立位置を挟み、左右両方向に関して１．５回転ずつの絶対位置）を検出できる事になる。ラジアル転がり軸受で回転輪が外輪である場合、或はスラスト転がり軸受の場合も、各回転角度同士の比は異なるが、ほぼ同様に考えられる。
【００１６】
又、請求項１に記載した発明の場合には、回転位置検出器を転がり軸受に組み付けている為、前述の特許文献１〜３に記載された従来構造の様に、ガタや摩耗により回転輪の絶対位置の検出精度が低下すると言った不都合が生じる事は殆どない。従って、この回転輪の絶対位置の検出精度を長期間良好に維持できる。
【００１７】
尚、この様な請求項１に記載した発明を実施する場合に、上記回転位置検出器として、被検出体の１回転内の絶対位置を検出可能なものを使用すれば、上記回転輪の多回転内の絶対位置を、運転時だけでなく、電源の立ち上がり直後でも（原点復帰作業を行なう事なく）検出できる。
【００１８】
又、請求項５に記載した回転装置の場合には、回転部材が、請求項１に記載した回転位置検出器付回転支持装置を構成する回転輪により支持されている為、この回転輪と一体的に回転する上記回転部材の絶対位置を検出する事に関して、上述した請求項１の発明の場合と同様の効果が得られる。これに加え、請求項５に記載した回転装置の場合には、例えば急激な加減速が行なわれる事により、転がり軸受を構成する複数個の転動体と静止輪及び回転輪との間に円周方向の滑りが生じた場合でも、回転位置読取装置が回転位置検出器による被検出体の１回転内の回転位置の検出値を修正して、回転部材の多回転内の絶対位置を正確に算出できる。
【００１９】
更に、請求項１２に記載したステアリング装置の場合には、ステアリングシャフトを含む回転装置として、請求項５に記載した回転装置を使用している。この為、回転部材であるステアリングシャフトの絶対位置を検出する事に関して、上述した請求項５の発明と同様の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
請求項１に記載した回転位置検出器付回転支持装置を実施する場合には、請求項２に記載した様に、回転位置検出器として、被検出体の回転位置に対応したｓｉｎ相とｃｏｓ相との２相の信号を生成するもの（例えば、レゾルバ等）を採用する事ができる。
或は、請求項３に記載した様に、上記回転位置検出器として、絶対位置検出型エンコーダ（一旦システムの電源を切った後、再び電源を立ち上げた際に被検出体の回転位置を回転原点に戻す等の原点復帰作業を行なう事なく、上記電源の立ち上げ直後から上記被検出体の絶対位置を検出できるもの。例えば、光学式の絶対値エンコーダ等。）を採用する事もできる。
これらの回転位置検出器を採用すれば、当該回転位置検出器により上記被検出体の１回転内の絶対位置を検出できる。この為、回転輪の多回転内の絶対位置を、運転時だけでなく、電源の立ち上がり直後にも検出できる。
【００２１】
更に、請求項１〜３の何れかに記載した回転位置検出器付回転支持装置を実施する場合に、好ましくは、例えば、請求項４に記載した様に、転がり軸受を、内輪の外周面と外輪の内周面との間に複数個の転動体を配置したラジアル転がり軸受とする。又、このうちの内輪を回転輪とし、外輪を静止輪とする。そして、これら各転動体の公転ピッチ径（ピッチ円直径）を、これら各転動体の直径の３倍未満とする。
この様にすれば、転がり軸受を構成する複数個の転動体と静止輪及び回転輪との間で円周方向の滑りが発生するのを防止する為に、上記各転動体に与圧を付与する｛前記（１）式で、ｃｏｓα＜１とする｝場合でも、被検出体の１回転を回転輪（内輪）の３回転に対応させる事ができる。この結果、この回転輪の３回転程度までの絶対位置を検出する事ができる。
【００２２】
又、請求項５に記載した回転装置を実施する場合には、請求項６に記載した様に、回転原点検出器として、回転部材の回転位置のうち回転原点のみを検出自在であると共に、この回転原点を検出した時点で原点検出信号を出力するものを使用し、且つ、回転位置読取装置として、この原点検出信号を受信する事により、上記回転原点検出器が上記回転原点を検出した事を感知するものを使用する事ができる。
【００２３】
又、請求項５に記載した回転装置を実施する場合には、請求項７に記載した様に、回転原点検出器として、回転部材の１回転内の回転位置を検出自在であると共に、この回転位置のうち回転原点を検出した時点で原点検出信号を出力するものを使用し、且つ、回転位置読取装置として、この原点検出信号を受信する事により、上記回転原点検出器が上記回転原点を検出した事を感知するものを使用する事もできる。
或は、請求項８に記載した様に、回転原点検出器として、回転部材の１回転内の回転位置を検出自在なものを使用し、且つ、回転位置読取装置として、この回転原点検出器による上記回転位置の検出結果を監視する事により、この回転原点検出器が上記回転部材の回転原点を検出した事を感知するものを使用する事もできる。
これらの構成を採用すれば、設置スペースが限られている等の関係で、回転位置検出器の検出精度及び分解能を十分に確保できない場合でも、上記回転原点検出器として十分な検出精度及び分解能を有するものを使用する事により、上記回転部材の多回転内の絶対位置を高精度且つ高分解能で検出する事ができる。即ち、上記回転位置検出器の検出精度及び分解能を十分に確保できない場合でも、この回転位置検出器により上記回転部材の回転が何回転目であるかと言う情報さえ得られれば、あとは上記回転原点検出器により検出した上記回転部材の１回転内の回転位置（絶対位置）を利用する事で、この回転部材の多回転内の絶対位置を高精度且つ高分解能で検出できる。
【００２４】
又、請求項７〜８の何れかに記載した回転装置を実施する場合には、請求項９に記載した様に、回転原点検出器として、回転部材の回転位置に対応したｓｉｎ相とｃｏｓ相との２相の信号を生成するものを採用する事ができる。
或は、請求項１０に記載した様に、回転原点検出器として、相対位置検出型エンコーダ（累積回転の情報をスタート地点である回転原点からの積算量で検出するものであり、システムの電源を切ると情報がリセットされる為、再び電源を立ち上げた際に被検出体の回転位置を回転原点に戻す等の原点復帰作業が必要なもの）を採用する事もできる。
或は、請求項１１に記載した様に、回転原点検出器として、絶対位置検出型エンコーダを採用する事もできる。
これらの回転原点検出器を採用する事により、当該回転原点検出器によって上記回転部材の１回転内の絶対位置を高精度且つ高分解能で得られれば、上述した様に、回転位置検出器の検出精度及び分解能を十分に確保できない場合でも、回転部材の多回転内の絶対位置を高精度且つ高分解能で検出する事ができる。
【実施例１】
【００２５】
図１〜５は、請求項１、２、４に対応する、本発明の実施例１を示している。本実施例の回転位置検出器付回転支持装置１は、玉軸受２と、回転位置検出器３とから成る。このうちの玉軸受２は、内周面に外輪軌道４を有する外輪５と、外周面に内輪軌道６を有する内輪７と、これら外輪軌道４と内輪軌道６との間に転動自在に設けられた、それぞれが転動体である複数個の玉８、８と、これら各玉８、８を転動自在に且つ円周方向に関して互いに離隔した状態で保持する円環状の保持器９とから成る。本実施例の場合、使用時には、上記外輪５を図示しないハウジングに内嵌固定する事により、この外輪５を静止輪とする。これと共に、上記内輪７を図示しない回転軸に外嵌固定する事により、この内輪７を回転輪とする。
【００２６】
又、本実施例の場合には、例えば運転時に急激な加減速（内輪７の急な回転開始或は回転停止）が行われた場合にも、上記各玉８、８と上記外輪５及び内輪７との間で円周方向の滑りが生じない様にする為、上述の様に玉軸受２をハウジングと回転軸との間に組み付ける際に、上記各玉８、８に予圧を付与する。但し、この様に予圧を付与した際に、上記各玉８、８と上記各軌道４、６との接触角αが、２１度以下（α≦２１度、ｃｏｓα≧０．９３３）となる様にする。これに伴い、本実施例の場合には、上記各玉８、８の公転ピッチ径ｄと、これら各玉８、８の直径Ｄとの比ｄ／Ｄを、２．８（ｄ／Ｄ＝２．８）としている。これにより、上記保持器９が１回転する間に、上記内輪７が少なくとも３回転する様にしている。
【００２７】
又、上記回転位置検出器３は、被検出体１０と、検出体１１とから成る。このうちの被検出体１０は、永久磁石により円輪状に構成しており、軸方向に着磁している。着磁の向きは、この被検出体１０の直径を挟んだ両側で異ならせている。これにより、図２に示す様に、この被検出体１０の側面にＳ極とＮ極とを、直径を挟んだ両側に２極配置している。更には、図３に実線イで示す様に、上記着磁の強度を、上記被検出体１０の円周方向に関して１周（３６０度）で１周期の正弦波状に変化させている。これにより、この被検出体１０の側面から出入りする磁束の密度を、この被検出体１０の円周方向に関して１周（３６０度）で１周期の正弦波状に変化させている。この様に構成する被検出体１０は、上記保持器９の片側面（図１の下側面）に、この保持器９と同心に接着固定している。
【００２８】
又、上記検出体１１は、円輪状の基板１２の片側面（図１の上側面）に２個のホール素子１３（図１には、１個のみ図示）を実装して成る。この基板１２の片側面に対する２個のホール素子１３の実装位置は、円周方向に関して互いに９０度ずれた位置としている。この様に構成する検出体１１は、上記基板１２の他側面（図１の下側面）を、上記外輪５の端部に外嵌固定した円環状のカバー１４を構成する円輪部１５の内側面（図１の上側面）に接着固定している。そして、この状態で、上記２個のホール素子１３を、それぞれ上記被検出体１０の側面のうち円周方向に関して互いに９０度ずれた位置に、軸方向に関して近接対向させている。
【００２９】
上述の様に構成する本実施例の回転位置検出器付回転支持装置１の場合、運転時には、上記検出体１１を構成する２個のホール素子１３が、図４に示す様な、上記被検出体１０（上記保持器９）の１回転内の回転位置θc に対応した、２相（ｓｉｎ相、ｃｏｓ相）の電圧信号を発生する。これら２相の電圧信号の値の組み合わせは、上記１回転内の各回転位置θc 毎に異なる。そこで、本実施例の場合には、運転時に、上記２相の電圧信号を図示しない変換器に入力する事により、これら２相の電圧信号を、上記被検出体１０の１回転（３６０度）内の回転位置θc を表わすディジタル値に変換する。そして更に、このディジタル値を、図示しない演算器に入力する事により、前記（１）式の計算を行なって、上記内輪７と共に回転する上記回転軸の少なくとも３回転内（例えば、この回転輪によりステアリングシャフトを支持する場合には、このステアリングシャフトの中立位置を挟み、左右両方向に関して１．５回転ずつ）の絶対位置θi を算出する。尚、図５は、上記変換器によって求められる被検出体１０の１回転内の回転位置（実線ロ）と、上記演算器によって求められる回転軸の多回転内の絶対位置（破線ハ）との対応関係を示している。
【００３０】
上述の様に、本実施例の場合には、上記２個のホール素子１３が発生する、上記被検出体１０の１回転内の回転位置θc に対応した２相の電圧信号に基づいて、上記回転軸の少なくとも３回転内の絶対位置θi を算出できる。特に、本実施例の場合、上記２相の電圧信号は、上記被検出体１０の円周方向に関する着磁分布に基づいて発生するものであるから、システムの電源の立ち上がりの際に直ちに得られる。従って、本実施例の場合、上記回転軸の少なくとも３回転内の絶対位置θi は、運転時だけでなく、システムの電源の立ち上がり直後であっても（原点復帰作業を行なう事なく）算出できる。
【００３１】
尚、本発明を実施する場合、回転位置検出器としては、上述の実施例１で使用した様な、被検出体の１回転内の回転位置に対応した２相の電圧信号を発生するものに代えて、この被検出体の１回転内の絶対位置を直接読み取り可能な、光学式の絶対値エンコーダ等の絶対位置検出型エンコーダを使用する事もできる。
【実施例２】
【００３２】
次に、図６〜９は、請求項１、２、４、５、６に対応する、本発明の実施例２を示している。本実施例の回転装置は、回転位置検出器付回転支持装置１ａと、使用時にも回転しないハウジング１７と、使用時に回転する回転部材である回転軸１８と、回転原点検出器１９と、回転位置読取装置２０とを備える。
【００３３】
このうちの回転位置検出器付回転支持装置１ａは、上述の実施例１に示した回転位置検出器付回転支持装置１とほぼ同様の構造を有するが、回転位置検出器としてレゾルバ２１を使用している点で異なる。このレゾルバ２１は、磁性材製で円環状のロータ２２（被検出体）と、励磁巻線及び２相（ｓｉｎ相、ｃｏｓ相）電圧信号発生用の２つの二次巻線を備えた円環状のステータ２３（検出体）とから成る。この様なレゾルバ２１は、上記ロータ２２を保持器９の片側面（図６の右側面）に、この保持器９と同心に接着固定すると共に、上記ステータ２３を、外輪５の端部に外嵌固定したカバー１４を構成する円筒部１６の内周面に接着固定している。そして、この状態で、上記ロータ２２と上記ステータ２３とを全周に亙り径方向に近接対向させている。
【００３４】
上述の様に構成する回転位置検出器付回転支持装置１ａは、図６に示す様に、玉軸受２を構成する外輪５を上記ハウジング１７の端部に内嵌固定すると共に、同じく内輪７を上記回転軸１８の中間部に外嵌固定している。又、この状態で、上記玉軸受２を構成する複数個の玉８、８に適切な予圧を付与している。更に、この状態で、上記レゾルバ２１と上記回転位置読取装置２０とをケーブル３０により接続する事により、これら両装置２１、２０同士の間で電力や信号の送受信を行なえる様にしている。尚、図示の例では、上記レゾルバ２１を上記ハウジング１７の内部空間側に配置する事により、このレゾルバ２１を、塵芥等の異物の多い外部空間から遮断し、保護している。
【００３５】
又、上記回転原点検出器１９は、上記回転位置検出器付回転支持装置１ａに対して軸方向に隣接する部分（図６の右側部分）に設置している。この様な回転原点検出器１９は、上記ハウジング１７の円周方向一部に支持した光センサ２４と、上記回転軸１８の外周面の円周方向一部に付した回転原点マーク２５とから成る。このうちの光センサ２４は、ケーブル３１により上記回転位置読取装置２０に接続すると共に、検出面である先端面（図６の下端面）を、上記回転軸１８の外周面に近接対向させている。又、上記回転原点マーク２５は、上記回転軸１８の外周面のうち、この回転軸１８の多回転内の絶対位置が回転原点となった際に、上記光センサ２４の検出面と対向する位置に付している。これにより、本実施例の場合には、運転中、上記光センサ２４により上記回転原点マーク２５を読み取る事によって、上記回転軸１８の回転原点を検出できる様にしている。尚、上記回転原点マーク２５は、上記回転軸１８の多回転内の回転位置が回転原点±３６０度となった際にも、上記光センサ２４によって読み取られる。但し、この際には、この光センサ２４に付属の判断回路が、（例えば、上記レゾルバ２１の検出信号を利用した判断を行なう事により、）上記回転軸１８の回転位置が回転原点になっていないと判断する。又、本実施例の場合、上記光センサ２４（又はこれに付属の発振回路等）は、上述の様に回転軸１８の回転原点を検出した時点で原点検出信号を出力し、この原点検出信号を上記回転位置読取装置２０に向け、上記ケーブル３１を通じて送信する機能を有する。
【００３６】
又、上記回転位置読取装置２０は、励磁信号発生器２６と、位相検出器２７と、原点補正器２８と、原点オフセットメモリ２９とを備える。
【００３７】
上述の様に構成する本実施例の回転装置の運転時には、上記励磁信号発生器２６で発生した励磁信号（周波数ω／２πの正弦波）により、前記レゾルバ２１を構成するステータ２３の励磁巻線を励磁する。そして、このレゾルバ２１を構成するロータ２２の１回転内の回転位置θc に対応して上記ステータ２３の２つの二次巻線から送られてくる、変調された２相（ｓｉｎ相、ｃｏｓ相）の信号を、上記位相検出器２７で検波する。そして、この様に検波した２相（ｓｉｎ相、ｃｏｓ相）の信号を、上記１回転内の回転位置θc の値に対応するディジタル値に変換する。尚、図８は、上記位相検出器２７で検波される２相の信号｛ｓｉｎ相信号（実線ニ）、ｃｏｓ相信号（破線ホ）｝と、次述する様にして求められる上記回転軸１８の多回転内の絶対位置（破線ヘ）との対応関係を示している。
【００３８】
前述した実施例１では、上述の様にして得られたディジタル値（上記ロータ２２の１回転内の回転位置θc ）に基づいて、直ちに前記（１）式の計算を行なう事により、上記回転軸１８の多回転内の絶対位置θi を算出した。この様にして算出された絶対位置θi は、運転時に前記玉軸受２を構成する複数個の玉８、８と内輪７及び外輪５との間に円周方向の滑りが生じていない（上記ロータ２２の１回転内の回転原点と、上記回転軸１８の多回転内の回転原点とが一致している）場合には、実際の絶対位置を正確に表わすものとなる。これに対し、運転時に急激な加減速等が行なわれる事により、上記滑りが生じた（上記ロータ２２の１回転内の回転原点と、上記回転軸１８の多回転内の回転原点とが互いにずれた）場合には、実際の絶対位置を正確に表わすものとはならなくなる。
【００３９】
そこで、本実施例の場合には、この様な不都合ができるだけ生じない様にする為、運転中、前記回転原点検出器１９が上記回転軸１８の回転原点を検出する度に、上記ロータ２２の１回転内の回転原点を、上記回転軸１８の多回転内の回転原点に一致させる修正処理を行なう。この為に、具体的には、上記回転原点検出器１９により上記回転軸１８の多回転内の回転原点を検出した際に、この回転原点検出器１９から前記回転位置読取装置２０に向け原点検出信号を送信し、前記原点オフセットメモリ２９にこの原点検出信号を受信させる。そして、この原点オフセットメモリ２９に、この原点検出信号を受信した時点での、上記位相検出器２７の読み取り値｛上記ロータ２２の１回転内の回転位置θc の値（ディジタル値）｝を、原点オフセット値θ0 として記憶させる。そして、それ以後、再度上記原点オフセットメモリ２９が上記原点検出信号を受信するまでの間（再度上記回転原点検出器１９により上記回転軸１８の多回転内の回転原点が検出されるまでの間）、上記原点オフセットメモリ２９から前記原点補正器２８に、上記原点オフセット値θ0 を入力する。そして、その間、この原点補正器２８で、上記位相検出器２７の読み取り値から上記原点オフセットθ0 を減算する処理を行ない、その結果｛上記ロータ２２の１回転内の回転原点を、上記回転軸１８の多回転内の回転原点に一致させる処理を行なった状態での、上記ロータ２２の回転位置θc ′（ディジタル値）｝を出力する。上記オフセットメモリ２９が新たな原点検出信号を受信した場合には、上記原点オフセット値θ0 を、当該新たな原点検出信号を受信した時点での、上記位相検出器２７の読み取り値｛上記ロータ２２の１回転内の回転位置θc の値（ディジタル値）｝に置き換える。図９は、この様な修正処理が行なわれる際のタイムチャートの１例を示している。
【００４０】
本実施例の場合、上述の様に原点補正器２８が出力したロータ２２の回転位置θc ′は、図示しない演算器に入力する。そして、この演算器により、このロータ２２の回転位置θc ′に基づいて前記（１）式の計算を行なう｛この（１）式中のθc に、θc ′を代入して計算を行なう｝事により、上記回転軸１８の多回転内の絶対位置θi を算出する。
【００４１】
上述の様にして回転軸１８の多回転内の絶対位置θi を算出する本実施例の場合には、運転時に各玉８、８と内輪７及び外輪５との間に円周方向の滑りが生じた場合でも、その後回転原点に復帰した後には、この滑りによる検出値のずれを修正して、上記回転軸１８の多回転内の絶対位置θi を正確に算出できる。
【００４２】
尚、本発明の回転装置を実施する場合、回転原点検出器としては、上述の実施例２で使用した様な、回転軸の回転位置のうち回転原点のみを検出自在なものに代えて、この回転軸の１回転内の回転位置を検出自在なもの（例えば、この回転軸の回転位置に対応したｓｉｎ相とｃｏｓ相との２相の信号を生成するものや、相対位置検出型エンコーダや、絶対位置検出型エンコーダ等）を採用する事もできる。即ち、この様な回転原点検出器が、上記回転軸の回転原点を検出した際に原点検出信号を出力する機能を備えている場合には、上述の実施例２の場合と同様にして、上記回転軸の多回転内の絶対位置を検出する事ができる。又、原点検出信号を出力する機能を備えていない場合でも、上記回転軸の１回転内の絶対位置を検出できれば、当該回転原点検出器がこの回転軸の回転原点を検出した事を監視する事に基づき、やはり上述の実施例２の場合と同様にして、上記回転軸の多回転での絶対位置を検出する事ができる。
【００４３】
特に、上述の様な回転原点検出器を採用する事により、上記回転軸の１回転内の絶対位置を高精度且つ高分解能で得られれば、回転位置検出器の検出精度及び分解能を十分に確保できない場合でも、上記回転軸の多回転内の絶対位置を高精度且つ高分解能で検出する事ができる。即ち、上記回転位置検出器の検出精度及び分解能を十分に確保できない場合でも、この回転位置検出器により上記回転軸の回転が何回転目であるかと言う情報さえ得られれば、あとは上記回転原点検出器により検出した上記回転軸の１回転内の絶対位置を利用する事で、この回転軸の多回転内の絶対位置を高精度且つ高分解能で検出できる。
【００４４】
尚、図１０は、上述の様な回転原点検出器を使用して、回転軸の３回転内の絶対位置を検出する際の、回転装置の出力特性を示している。図中、±１８０度の範囲の３周期の鋸歯状の実線トは、上記回転原点検出器の出力特性（上記回転軸の１回転内の絶対位置）である。又、±１８０度の範囲の鎖線チは、回転位置検出器の出力特性（被検出体の１回転内の絶対位置）である。又、±５４０度の範囲の破線リは、前記（１）式の計算を行なう演算器の出力特性（上記回転軸の３回転内の絶対位置）を示している。
【００４５】
尚、上述した様な本発明の回転装置は、例えば、回転部材をステアリングシャフトとして、電動式パワーステアリング装置を備えたステアリング装置を構成する為に利用できる。又、これに限らず、回転部材の多回転内の絶対位置を検出する必要がある、各種の機械装置に組み込んで使用する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施例１を示す断面図。
【図２】回転位置検出器を構成する被検出体の側面図。
【図３】被検出体の着磁強度の周方向分布を示す線図。
【図４】検出体を構成する２個のホール素子が発生する２相の電圧信号と、被検出体の１回転内の回転位置との対応関係を示す線図。
【図５】被検出体の１回転内の回転位置と、回転軸の多回転内の回転位置との対応関係を示す線図。
【図６】本発明の実施例２を示す断面図。
【図７】回転位置読取装置の構成を示す略図。
【図８】レゾルバの２相出力信号と回転軸の多回転内での絶対位置との関係を示す線図。
【図９】回転軸の回転原点を検出する度に、レゾルバを構成するロータの回転原点の修正を行なう状況を示す線図。
【図１０】回転軸の３回転内の絶対位置を検出可能な回転装置の出力特性を示す線図。
【符号の説明】
【００４７】
１、１ａ  回転位置検出器付回転支持装置
２    玉軸受
３    回転位置検出器
４    外輪軌道
５    外輪
６    内輪軌道
７    内輪
８    玉
９    保持器
１０    被検出体
１１    検出体
１２    基板
１３    ホール素子
１４    カバー
１５    円輪部
１６    円筒部
１７    ハウジング
１８    回転軸
１９    回転原点検出器
２０    回転位置読取装置
２１    レゾルバ
２２    ロータ
２３    ステータ
２４    光センサ
２５    回転原点マーク
２６    励磁信号発生器
２７    位相検出器
２８    原点補正器
２９    原点オフセットメモリ
３０    ケーブル
３１    ケーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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