(57)【要約】【課題】簡素な構成にて全舵角範囲に亘る舵角を精度良く求めることができる舵角検出手段を備える電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】ステアリングホイールの操作に応じて操舵補助用のモータ５を駆動し、該モータ５が発生する回転力を舵取機構に加えて操舵を補助する電動パワーステアリング装置において、ステアリング軸３の回転に伴ってウォームホイール６２が１回転するときに、ウォームホイール６２の側面に形成された渦巻き状の溝６２ｄに係合している歯車７０が１歯分回転するように構成してある。この結果、歯車７０の歯数を適切に選定することにより全舵角範囲に対応するステアリング軸３の複数回転を歯車７０の１回転内の回転に変換することができ、この歯車７０の回転位置を検出することにより、簡素な構成にてステアリング軸３の回転角度を複数回転に亘って精度良く求めて全舵角範囲に亘る舵角を精度良く求めることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材の操作に応じて操舵補助用のモータを駆動し、該モータが発生する回転力を舵取機構に加えて操舵を補助する電動パワーステアリング装置において、前記操舵部材の操作に伴って回転する回転部材に同軸をなして設けてある円板と、該円板の側面に前記円板と同心をなして形成された渦巻き状の溝と、前記回転部材の軸長方向及び径方向に交叉する軸回りに回転自在に支持され、外周に設けた歯を前記溝に係合させてあり、前記円板の複数回転に対して１回転内の回転をする歯車と、該歯車の回転位置を検出する回転位置検出手段と、該回転位置検出手段により検出された検出結果に基づいて前記回転部材の複数回転に亘る回転角度を算出する算出手段とを備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記回転部材は前記操舵部材の回転を前記舵取機構に伝える操舵軸であり、前記円板は、前記操舵軸に固定され、前記モータの出力軸に設けられた小歯車に噛合する大歯車である請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記舵取機構は、操舵のために軸長方向に移動するラック軸を備えるラックピニオン式の舵取機構であり、前記回転部材は、前記モータの回転力を前記ラック軸に伝達するように設けられたボールねじ機構のボールナットである請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記操舵部材の操作に伴って回転する操舵軸の１回転内の回転角度を検出する回転角度検出手段を備え、前記算出手段は前記回転位置検出手段及び回転角度検出手段による検出結果に基づいて前記操舵軸の複数回転に亘る回転角度を算出するように構成してある請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記操舵軸は第１，第２軸を同軸的に連結して構成してあり、該第１，第２軸夫々の回転角度を検出して前記操舵部材に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサを備えており、前記回転角度検出手段は前記トルクセンサが兼ねている請求項４記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記モータの回転角度を検出するモータ角度検出手段を備え、前記算出手段は前記回転位置検出手段及びモータ角度検出手段による検出結果に基づいて前記回転部材の複数回転に亘る回転角度を算出するように構成してある請求項１乃至請求項３のいずれかに一つに記載の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵軸の回転角度を複数回転に亘って精度良く求めることができるように構成された舵角検出手段を備える電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の操舵は、ステアリングホイール等の操舵部材の回転操作を、該操舵部材に連結された操舵軸を介して舵取機構に伝え、該舵取機構の動作により操舵用の車輪の向き（以下、舵角という）を変えることにより行われる。このような操舵により実現される舵角は、車両の各種の制御のために重要な情報であり、左右の最大舵角範囲（以下、全舵角範囲という）に亘って精度良く検出することが切望されている。
【０００３】
舵角は、一般的に、操舵軸の回転角度を検出することにより求められる。操舵部材は、全舵角範囲に亘る操舵のために通常３〜５回転するように構成されており、操舵軸の回転角度を複数回転に亘って検出するためには、０°〜１０８０°乃至１８００°の範囲の回転角度を検出することができるように構成された回転角度センサが必要となる。このため従来においては、例えば、操舵軸の複数回転を減速機により１回転以内の回転に変換して、この変換後の回転角度を回転角度センサにより検出するように構成された舵角検出手段が用いられている。この舵角検出手段においては、構成が複雑になるという問題がある。
【０００４】
この問題を解決すべく、簡素な構成にて操舵軸の回転角度を複数回転に亘って求めることができ、全舵角範囲に亘る舵角検出を可能とした舵角検出手段を備える電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１１４６７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の電動パワーステアリング装置は、操舵補助用のモータの回転力をウォーム及びウォームホイールを介して操舵軸に伝えるように構成されており、舵角検出手段は、ウォームホイールの側面に径方向に一定ピッチを有した渦巻き状の溝を形成して、該渦巻き状の溝に回転型ポテンショメータの入力端に基部を取付けた揺動アームの先端を係合させ、ウォームホイールの回転に伴う揺動アームの角変位を回転型ポテンショメータにより検出して、操舵軸の回転角度を複数回転に亘って求めるように構成されている。
【０００６】
ところが特許文献１の電動パワーステアリング装置が備える舵角検出手段においては、渦巻き状の溝の形成範囲にて生じる揺動アームの限られた揺動により、３〜５回転分の操舵軸の回転角度を検出するように構成されているため、検出精度が十分ではないという問題があった。また、操舵軸の回転に伴って揺動アームの揺動角が変化するから、回転型ポテンショメータを取付ける際に、操舵軸の全回転範囲に亘って前記揺動アームが揺動可能な範囲内にあるように該揺動アームを適切に位置あわせをして渦巻き状の溝に係合させる必要があり、取付作業が困難であるという問題があった。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、簡素な構成にて操舵軸の回転角度を複数回転に亘って求めることができ、全舵角範囲に亘る舵角検出が可能であり、取付作業を容易に行うことができる舵角検出手段を備える電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵部材の操作に応じて操舵補助用のモータを駆動し、該モータが発生する回転力を舵取機構に加えて操舵を補助する電動パワーステアリング装置において、前記操舵部材の操作に伴って回転する回転部材に同軸をなして設けてある円板と、該円板の側面に前記円板と同心をなして形成された渦巻き状の溝と、前記回転部材の軸長方向及び径方向に交叉する軸回りに回転自在に支持され、外周に設けた歯を前記溝に係合させてあり、前記円板の複数回転に対して１回転内の回転をする歯車と、該歯車の回転位置を検出する回転位置検出手段と、該回転位置検出手段により検出された検出結果に基づいて前記回転部材の複数回転に亘る回転角度を算出する算出手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、第１発明において、前記回転部材は前記操舵部材の回転を前記舵取機構に伝える操舵軸であり、前記円板は、前記操舵軸に固定され、前記モータの出力軸に設けられた小歯車に噛合する大歯車であることを特徴とする。
【００１０】
第３発明に係る電動パワーステアリング装置は、第１発明において、前記舵取機構は、操舵のために軸長方向に移動するラック軸を備えるラックピニオン式の舵取機構であり、前記回転部材は、前記モータの回転力を前記ラック軸に伝達するように設けられたボールねじ機構のボールナットであることを特徴とする。
【００１１】
第４発明に係る電動パワーステアリング装置は、第１発明乃至第３発明のいずれか一つにおいて、前記操舵部材の操作に伴って回転する操舵軸の１回転内の回転角度を検出する回転角度検出手段を備え、前記算出手段は前記回転位置検出手段及び回転角度検出手段による検出結果に基づいて前記操舵軸の複数回転に亘る回転角度を算出するように構成してあることを特徴とする。
【００１２】
第５発明に係る電動パワーステアリング装置は、第４発明において、前記操舵軸は第１，第２軸を同軸的に連結して構成してあり、該第１，第２軸夫々の回転角度を検出して前記操舵部材に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサを備えており、前記回転角度検出手段は前記トルクセンサが兼ねていることを特徴とする。
【００１３】
第６発明に係る電動パワーステアリング装置は、第１発明乃至第３発明のいずれか一つにおいて、前記モータの回転角度を検出するモータ角度検出手段を備え、前記算出手段は前記回転位置検出手段及びモータ角度検出手段による検出結果に基づいて前記回転部材の複数回転に亘る回転角度を算出するように構成してあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
第１発明によれば、回転部材の回転に伴って円板が１回転するとき、該円板の側面に形成された渦巻き状の溝に係合している歯車が１歯分回転するから、歯車の歯数を適切に選定することにより全舵角範囲に対応する回転部材の複数回転を１回転内の回転に変換することができ、この歯車の回転位置を検出することにより、円板の側面に設けた溝に歯車を係合させて該歯車の回転位置を検出するという簡素な構成にて、回転部材の回転角度を複数回転に亘って求めて全舵角範囲に亘る舵角を求めることができる。また全舵角範囲の舵角に対応して歯車が略１回転するように該歯車の歯数を選択することにより、歯車の略１回転分の回転角度を用いて回転部材から歯車への減速比を小さくすることができるから、回転部材の回転角度を複数回転に亘って精度良く求めることができる。また、前記操舵軸の回転の如何に係わらず前記歯車の径方向位置は不変であるから、前記歯車及び該歯車を検出するセンサを大歯車の側面に取付ける際に位置あわせが不要であり、取付作業を容易に行うことができる。
【００１５】
第２発明によれば、操舵補助用のモータの回転力を操舵軸に伝達する大歯車が前記円板を兼ねているから、専用の円板を別途設ける必要はない。
【００１６】
第３発明によれば、操舵補助用のモータの回転力をラック軸に伝達するボールねじ機構のボールナットに前記円板が設けてある。
【００１７】
第４発明によれば、操舵軸の１回転内の回転角度を検出することができる回転角度検出手段を別途設け、該回転角度検出手段による検出結果と前記回転位置検出手段による検出結果とを組み合わせて、例えば、回転位置検出手段により検出された歯車の回転位置を操舵軸が何回転目の領域にあるかの判定のみに用い、判定された領域内での回転角度の検出に高精度の検出が可能な回転角度検出手段を用いることにより、操舵軸の回転角度を複数回転に亘って求めて全舵角範囲に亘る舵角を更に精度良く求めることができる。
【００１８】
第５発明によれば、操舵軸の１回転以内の回転角度を検出する回転角度検出手段を操舵部材に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサが兼ねているから、専用の回転角度検出手段を別途設ける必要はない。
【００１９】
第６発明によれば、操舵補助用のモータの回転角度を高精度に検出可能である既設のモータ角度検出手段を用い、該モータ角度検出手段による検出結果と前記回転位置検出手段による検出結果とを組み合わせて、例えば、回転位置検出手段により検出された歯車の回転位置を前記モータが何回転目の領域にあるかの判定のみに用い、判定された領域内での回転角度の検出に高精度の検出が可能なモータ角度検出手段を用いることにより、モータの回転角度を複数回転に亘って求めて全舵角範囲に亘る舵角を更に精度良く求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す模式図である。
【００２１】
図示の電動パワーステアリング装置は、車体の左右方向に延設されたラックハウジング１１の内部に軸長方向への移動自在に支持されたラック軸１０と、ラックハウジング１１の中途に交叉するピニオンハウジング２０の内部に回転自在に支持されたピニオン軸２とを有する公知のラックピニオン式の舵取機構１を備えている。
【００２２】
ラックハウジング１１の両側から外部に突出するラック軸１０の両端は、各別のタイロッド１２，１２を介して操舵用車輪としての左右の前輪１３，１３に連結されている。またピニオンハウジング２０から外部に突出するピニオン軸２の上端は、両端にユニバーサルジョイント２１ａ，２１ａを備える中間軸２１及びステアリング軸３を介して操舵部材としてのステアリングホイール３０に連結されている。ピニオンハウジング２０の内部に延びるピニオン軸２の下部には、図示しないピニオンが形成されており、該ピニオンは、ラックハウジング１１との交叉部において、ラック軸１０の外面に適長に亘って形成されたラックに噛合させてある。
【００２３】
ステアリング軸３は、筒形をなすコラムハウジング３１の内部に回転自在に支持され、該コラムハウジング３１を介して、図示しない車室の内部に前方を下とした傾斜姿勢を保って取付けてあり、コラムハウジング３１の下方へのステアリング軸３の突出端に中間軸２１を介してピニオン軸２が連結され、同じく上方への突出端にステアリングホイール３０が固設されている。
【００２４】
以上の構成により、操舵のためのステアリングホイール３０の回転操作によりステアリング軸３が回転し、この回転がピニオン軸２に伝達され、該ピニオン軸２の回転が、ピニオンとラックとの噛合部においてラック軸１０の軸長方向の移動に変換されることとなり、このようなラック軸１０の移動により、左右の前輪１３，１３が各別のタイロッド１２，１２を介して押し引きされて舵取りがなされる。
【００２５】
ステアリング軸３を支持するコラムハウジング３１の中途には、ステアリングホイール３０の回転操作によりステアリング軸３に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ４が設けてあり、該トルクセンサ４よりも下位置に操舵補助用のモータ５が取付けてある。図２は、操舵補助用のモータ５の配設部位近傍を略示する縦断面図であり、図３は、図２の III‐III 線による横断面図である。
【００２６】
トルクセンサ４は、軸倍角（極数の１／２）が異なる２つのレゾルバを備える公知のツインレゾルバ型のトルクセンサである。ステアリング軸３は、上端部がステアリングホイール３０に連結された入力軸３２と下端部が中間軸２１の上部のユニバーサルジョイント２１ａに連結された出力軸３３との２軸に分割され、この２軸３２，３３をトーションバー３４により同軸上に連結して構成されており、これら入，出力軸３２，３３には、レゾルバ４１，４２が夫々取付けてある。これら２つのレゾルバ４１，４２は、入，出力軸３２，３３の回転角度に応じた信号を夫々出力する。これら２つのレゾルバ４１，４２の出力信号は、１回転内に軸倍角と同数の波形が夫々現れる信号として得られるから、この２つの出力信号を組み合わせることにより、トーションバー３４の捩れに応じて入，出力軸３２，３３間に生じる相対角変位を求め、操舵トルクを算出することができる。また、この２つの出力信号を組み合わせることにより、入，出力軸３２，３３夫々の１回転内の回転角度が得られる。
【００２７】
コラムハウジング３１の中途部には、図２及び図３に示すように、トルクセンサ４の配設部よりも下位置を拡径して形成された拡径部３１ａが設けてある。拡径部３１ａの外周には、これと直交するように筒形のウォームハウジング６５が連設してある。ウォームハウジング６５の内部にはウォーム（小歯車）６１が、拡径部３１ａの内部にはウォームホイール（大歯車）６２が夫々配してある。
【００２８】
ウォームホイール６２は、金属製のボス部６２ａと該ボス部６２ａの外側にモールド成形され、外周に歯を有する樹脂製の環状部６２ｂとを備え、図２に示すように、ボス部６２ａを介して出力軸３３の中途に嵌着固定されて、拡径部３１ａの内部に配してある。出力軸３３は、ウォームホイール６２の両側の軸受６３，６４によりコラムハウジング３１に支持されている。
【００２９】
ウォーム６１は、図３に示すように、ウォームハウジング６５の内部に架設された伝動軸６６に同軸をなして一体的に設けてある。伝動軸６６は、ウォーム６１の両側の軸受６７，６８によりウォームハウジング６５に支持されている。ウォーム６１は、ウォームハウジング６５と拡径部３１ａとの連通部においてウォームホイール６２に噛合している。
【００３０】
ウォームハウジング６５は、軸受６８の側に適長延設されている。この延設部には、ウォームハウジング６５を拡径してモータ座６９が形成してあり、モータ座６９には操舵補助用のモータ５が取付けられている。このモータ５の出力軸５０は、ウォームハウジング６５内に突出しており、カップリング５１を介して伝動軸６６に連結されている。以上により、モータ５の回転に伴い、該モータ５の出力軸５０に連結された伝動軸６６が軸回りに回転し、この回転がウォーム６１及びウォームホイール６２を介してステアリング軸３の出力軸３３に伝達される。
【００３１】
このように取付けられた操舵補助用のモータ５は、アシスト制御部８から与えられる制御指令に従って駆動される。アシスト制御部８には、トルクセンサ４による操舵トルクの検出値が与えられている。
【００３２】
以上のような電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイール３０に加えられる操舵トルクをトルクセンサ４により検出し、この検出トルクに基づいてアシスト制御部８により駆動制御される操舵補助用のモータ５の回転を、ウォーム６１及びウォームホイール６２の噛合部において所定の減速比に減速して、コラムハウジング３１内部のステアリング軸３に伝え、前述の如く行われる舵取りを補助する動作をなす。
【００３３】
本発明に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリング軸３と一体回転するウォームホイール６２の回転位置を検出可能なように設けられた回転位置センサ７を備えている。
【００３４】
回転位置センサ７の検出対象であるウォームホイール６２は、前述したように外周に歯を有する環状部６２ｂを備えている。図２及び図３に示すように、環状部６２ｂは、その内周縁からボス部６２ａの一面に沿って軸心に向けて延びる延長部６２ｃを有し、この延長部６２ｃには径方向に一定ピッチを有する渦巻き状の溝６２ｄがウォームホイール６２と同心をなして形成してある。
【００３５】
渦巻き状の溝６２ｄには、以下に示すように取付けられた歯車７０が係合させてある。歯車７０は、例えば、図２及び図３に示すような支持ブラケット７３に取付けてある。支持ブラケット７３は、平板状の基部７３ａと、この基部７３ａの一面に垂直に立設された平板状の支持部７３ｂとを備えており、歯車７０は、支持部７３ｂの先端近傍に基部７３ａと平行をなす軸回りに回転自在に取付けてある。
【００３６】
また、支持ブラケット７３は、支持部７３ｂと対向し、基部７３ａに垂直に立設された平板状の支持部７３ｃを備えている。支持部７３ｃには、歯車７０と対面するように磁気検出部７２が設けてある。この磁気検出部７２と僅かなエアギャップを隔てて対向するように、歯車７０には、これと同軸をなして磁石７１が固定されている。
【００３７】
一方、コラムハウジング３１の拡径部３１ａの周壁には、支持ブラケット７３取付用の開口部３１ｂが設けてあり、この開口部３１ｂを縁取るように座面が形成してある。
【００３８】
歯車７０及び回転位置センサ７を支持する支持ブラケット７３は、この開口部３１ｂに支持部７３ｂ，７３ｃの側をステアリング軸３の軸心に向けて挿入し、歯車７０の歯を渦巻き状の溝６２ｄに係合させつつコラムハウジング３１の開口部３１ｂの座面に基部７３ａにて固定して取付けてある。この結果、歯車７０は、ステアリング軸３の軸長方向及び径方向と直交する軸回りに回転自在にコラムハウジング３１の拡径部３１ａの内部に取付けられることになる。
【００３９】
以上の構成により、ステアリング軸３が１回転した場合、ウォームホイール６２が一体的に回転し、この回転に応じて渦巻き状の溝６２ｄに係合している歯車７０が１歯分回転する。
【００４０】
歯車７０の歯数は、全舵角範囲に対応するステアリング軸３の複数回転を歯車７０の１回転内の回転に変換可能なように適切な数（図において８枚）に設定してある。歯車７０の歯数が８枚の場合、ステアリング軸３が４回転する間に歯車７０は半回転する。
【００４１】
歯車７０の回転位置を検出する磁気検出部７２には、例えば、磁界によって電流の向きが曲げられることにより磁界及び電流の向きに直交する方向に電圧が生じるというホール効果を利用したホール素子を備える公知のホールＩＣ、半導体に磁界を印加したとき半導体内の電流分布がローレンツ力により湾曲し、電流経路が長くなり、抵抗が増加するという磁気抵抗効果を利用した公知の磁気抵抗素子、半導体に代えて強磁性薄膜及び非強磁性薄膜を重ねた多層膜を用い、磁場により変化する抵抗の増加率が大きい巨大磁気抵抗効果を利用したＧＭＲ（Giant Magnetic Resistance）素子等を用いることができる。
【００４２】
このような磁気検出部７２は、磁石７１の回転に応じて直線的に増減する信号を出力する。これら磁石７１及び磁気検出部７２から構成されている回転位置センサ７により、磁石７１が固定してある歯車７０の回転位置を検出することができ、全舵角範囲に対応するステアリング軸３の複数回転（３〜５回転）に亘る回転角度を検出することができる。なお、回転位置センサ７は、電動パワーステアリング装置に取付けられた状態にて、ステアリングホイール３０の直進中立位置に対応する検出値が基準位置になるように設定されている。
【００４３】
本発明に係る電動パワーステアリング装置は、回転位置センサ７と、ステアリング軸３の１回転内の回転角度を検出する回転角度センサとからなる舵角検出手段により、全舵角範囲に亘る舵角を検出するように構成してある。回転角度センサは、前述したようにトルクセンサ４としてツインレゾルバ型のトルクセンサを採用した場合、トルクセンサ４の出力信号からステアリング軸３の１回転内の回転角度が得られるから、この実施の形態においては、トルクセンサ４が回転角度センサを兼ねることができる。なお、トルクセンサ４のレゾルバ４１，４２による検出信号を組み合わせて得られるステアリング軸３の出力軸３３の１回転内の回転角度を、ステアリング軸３の１回転内の回転角度として用いている。
【００４４】
回転位置センサ７による検出結果であるステアリング軸３の複数回転に亘る回転角度は、図１に示すようにアシスト制御部８へ与えられている。また、アシスト制御部８には、回転角度センサによる検出結果であるステアリング軸３の１回転内の回転角度も与えられており、アシスト制御部８は、以下に述べるように、これらの検出結果に基づいてステアリング軸３の回転角度を複数回転に亘って求めている。
【００４５】
以上のように構成された電動パワーステアリング装置において、ステアリングホイール３０の右方向又は左方向の回転操作に応じて、ステアリング軸３が同方向に回転し、この回転がラック軸１０の軸長方向の移動に変換されて、前述したように左右の前輪１３，１３がステアリングホイール３０の操作方向と同方向に舵取りされる。このとき回転角度センサは、ステアリング軸３の出力軸３３の回転角度に比例して増減し、１回転毎に０になる波形の信号を出力する。また同時に、ウォームホイール６２に渦巻き状の溝６２ｄにて係合している歯車７０が図２において時計回り又は反時計回りに回転し、回転位置センサ７は、この歯車７０の回転に応じて増減する信号を出力する。
【００４６】
図４は、このような舵取りがなされる間のステアリング軸３の回転角度と回転角度センサ及び回転位置センサ７の出力値との関係を示す図である。なお、本図は、ステアリングホイール３０が左右各２回転する場合について示しており、横軸の最小値及び最大値は、ステアリング軸３の左右の最大回転角度である−７２０°及び＋７２０°であるが、これに限定されるものではない。図４（ａ）及び（ｂ）の横軸はステアリング軸３の回転角度を、図４（ａ）の縦軸は回転角度センサの出力値を、図４（ｂ）の縦軸は回転位置センサ７の出力値を夫々示している。
【００４７】
図４（ａ）に示すように、回転角度センサは、全舵角範囲内でステアリング軸３の１回転（３６０°）毎に０になる波形が４つ現れる信号を出力する。例えば、回転角度センサの出力値としてＶ1 が与えられた場合、図４（ａ）に示すように、ステアリング軸３の回転角度は、θ1 ，θ2 ，θ3 ，θ4 の４通りある。図４（ａ）では、鋸歯形信号を示しているが、この信号波形はセンサの原信号波形を演算することで得られる信号波形である。センサの原信号波形は、センサの種類により異なり、例えば、ｓｉｎカーブ又は単調な勾配の波形となる。
【００４８】
歯車７０の回転位置を示す回転位置センサ７の出力は、図４（ｂ）に示すように、全舵角範囲に亘って比例的に増減する信号となる。例えば、回転位置センサ７の出力値としてＶ2 が与えられた場合、図に示すようにステアリング軸３の回転角度は、全舵角範囲中の一点となる。全舵角範囲に亘るステアリング軸３の回転角度を、舵角中立点に対応するステアリングホイール３０の直進中立位置を基準位置として、左右の１回転目、２回転目に夫々対応する４つの領域に区分した場合、得られたステアリング軸３の回転角度は、図に示すように右方向の１回転目の領域にあることがわかる。この判定結果と回転角度センサによるステアリング軸３の回転角度とを用いることにより、ステアリング軸３の回転角度は、θ3 の１通りとなり、ステアリング軸３の回転角度を複数回転に亘って求めることができる。
【００４９】
以上のように本発明に係る電動パワーステアリング装置においては、ステアリング軸３と一体的に回転するウォームホイール６２と同心をなしてウォームホイール６２の側面に形成され、径方向に一定ピッチを有する渦巻き状の溝６２ｄに、ステアリング軸３の軸長方向及び径方向に直交する軸回りに歯車７０を係合させて、この歯車７０の回転位置を回転位置センサ７により検出している。ステアリング軸３の回転に伴ってウォームホイール６２が１回転するとき歯車７０が１歯分回転するから、歯車７０の歯数を適切に選定することにより、全舵角範囲に対応するステアリング軸３の複数回転を歯車７０の１回転内の回転に変換することができる。この結果、回転位置センサ７の検出結果によりステアリング軸３が直進中立位置から左右の何回転目の領域にあるかを判定する一方、ステアリング軸３の１回転内の回転角度を回転角度センサにより検出し、この回転角度センサの検出結果により判定された領域内での回転角度を高精度に求めてステアリング軸３の回転角度を複数回転に亘って精度良く求めることができ、全舵角範囲に亘る舵角を精度良く求めることができる。渦巻き状の溝６２ｄに係合する歯車７０の回転位置を磁石７１及び磁気検出部７２からなる回転位置センサ７により検出するという簡素な構成にて、ステアリング軸３の回転角度を複数回転に亘って精度良く求めることができる。
【００５０】
また、全舵角範囲の舵角に対応して歯車７０が略１回転するように歯車７０の歯数を選択することにより、歯車７０の略１回転分の回転角度を用いてステアリング軸３から歯車７０への減速比を小さくすることができるから、ステアリング軸３が何回転目の領域にあるかの判定を高精度に行うことができる。
【００５１】
更に、操舵補助用のモータ５の回転力をステアリング軸３に伝達するウォームホイール６２の側面に渦巻き状の溝６２ｄを形成しているから、渦巻き状の溝６２ｄを形成するための専用の円板を別途設ける必要はない。また、トルクセンサ４が回転角度センサを兼ねているから、ステアリング軸３の１回転内の回転角度をより精度良く検出するために別途センサを設ける必要はない。
【００５２】
なお、図４（ｂ）に示すように、回転位置センサ７による検出結果から全舵角範囲に対応するステアリング軸３の回転角度を複数回転に亘って検出することができるから、舵角検出手段を回転位置センサ７のみにて構成することも可能である。
【００５３】
また、ステアリング軸３の回転の如何に係わらず歯車７０の径方向位置は不変であるから、歯車７０及び該歯車７０の回転位置を検出する回転位置センサ７をウォームホイール６２の側面に取付ける際に位置あわせが不要であり、取付作業を容易に行うことができる。
【００５４】
図５は、本発明の他の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す模式図である。図５に示すように、操舵補助用のモータ５に回転角度を検出するモータ角度センサ５０が設けてあり、該モータ角度センサ５０により検出される回転角度がアシスト制御部８に与えられるように構成されている。本実施の形態においては、操舵補助用のモータ５の回転角度を検出するモータ角度センサ５０をステアリング軸３の１回転内の回転角度を検出するセンサに代えて用いている。その他の構成は、図１に示す実施の形態と同様であるため、対応する構成部材に図１と同一の参照符号を付して、その構成及び動作の詳細な説明を省略する。
【００５５】
本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置においては、ウォームホイール６２の回転に応じて回転する歯車７０の回転位置を検出すると共に、モータ角度センサ５０により操舵補助用のモータ５の回転角度を検出しており、例えば、回転位置センサ７により検出された歯車７０の回転位置からモータ５が何回転目であるかを判定し、モータ角度センサ５０により検出されたモータ５の回転角度からモータ５の１回転内の回転角度を求めることにより、モータ５の回転角度を複数回転に亘って求めてステアリング軸３の回転角度を複数回転に亘って求めている。例えば、レゾルバ等を用いたモータ角度センサ５０は高精度の検出が可能であるから、検出された回転位置及び回転角度に基づいてステアリング軸３の回転角度を複数回転に亘って精度良く求めることができ、全舵角範囲に亘る舵角を精度良く求めることができる。モータ角度センサ５０は操舵補助用のモータ５の駆動制御に必要なセンサであるから、ステアリング軸３の１回転内の回転角度を検出するために専用の回転角度センサを設ける必要はない。
【００５６】
なお、以上の実施の形態においては、渦巻き状の溝６２ｄは、ウォームホイール６２の環状部６２ｂの延長部６２ｃの一面に形成された張出部に設けてあるが、これに限定されず、環状部６２ｂの延長部６２ｃの一面に直接設けてもよい。また、渦巻き状の溝６２ｄの代わりに渦巻き状の凸部を設け、該凸部に歯車７０を係合させるように構成してもよい。
【００５７】
また、以上の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置は、操舵補助用のモータ５をコラムハウジング３１の中途部に取付け、操舵補助用のモータ５の回転を、ウォーム６１及びウォームホイール６２を介してコラムハウジング３１内部のステアリング軸３に伝えて、舵取りを補助するコラムアシスト型の電動パワーステアリング装置として構成してあるが、これに限定されない。例えば、操舵補助用のモータをピニオンハウジング２０に取付け、操舵補助用のモータの回転を、ウォーム及びウォームホイールを介してピニオンハウジング２０内部のピニオン軸２に伝えて、舵取りを補助するピニオンアシスト型の電動パワーステアリング装置として構成してもよい。この場合においても同様に、ウォームホイールの回転に応じて回転する歯車の回転位置を検出することにより、全舵角範囲に亘る舵角を検出することが可能である。
【００５８】
更に、操舵補助用のモータをラックハウジング１１の中途部に取付け、操舵補助用のモータの回転を、ボールねじ機構を介してラック軸１０に伝えて、舵取りを補助するラックアシスト型の電動パワーステアリング装置においても、ステアリングホイール３０の回転操作に応じて回転するボールねじ機構のボールナットの回転角度を複数回転に亘って求めることにより、全舵角範囲に亘る舵角を検出するように構成することが可能である。
【００５９】
図６は、ボールねじ機構近傍のラックハウジング１１の部分断面図である。ラックハウジング１１の中途部の内部には、図示の如く、ボールねじ機構９が収容してある。
【００６０】
ボールねじ機構９は、ラック軸１０の外周に適長に亘って螺旋状に形成されたねじ溝を有するボールねじ部９１と、２つの軸受を介してラックハウジング１１に回転自在に支持され、ボールねじ部９１の形成域の外側を囲繞するボールナット９２とを備えている。ボールナット９２の内周面には、螺旋状のねじ溝が形成してあり、ボールねじ部９１とボールナット９２とは、多数のボール９３，９３…を介して噛み合わされている。ボールナット９２の一側には、従動歯車９４が外嵌されている。
【００６１】
一方、ラックハウジング１１の中途部外側には、操舵補助用のモータ５ａが取付けてある。このモータ５の出力軸５０ａは、ラックハウジング１１の内部に、ラック軸１０と平行をなして延設されており、この出力軸５０ａの延設端には、２つの軸受を介してラックハウジング１１に回転自在に支持されている伝動軸９５の一端が同軸をなして連結してある。この伝動軸９５の他端には、駆動歯車９６が外嵌してあり、駆動歯車９６は従動歯車９４に噛合させてある。以上により、モータ５ａの回転に伴い、該モータ５ａの出力軸５０ａに連結された伝動軸９５が軸回りに回転し、この回転が駆動歯車９６及び従動歯車９４を介してボールナット９２に伝達され、ボールナット９２の回転に伴うボールねじ部９１を軸長方向に移動させることにより、舵取りを補助している。
【００６２】
従動歯車９４の一側面には、径方向に一定ピッチを有する渦巻き状の溝９４ａが従動歯車９４と同心をなして形成してある。この渦巻き状の溝９４ａには、前述した実施の形態と同様に取付けられた歯車７０が係合させてある。更に、図示していないが、前述した実施の形態と同様に、支持ブラケット７３の歯車７０との対向面には磁気検出部が、歯車７０には前記磁気検出部に対向するように磁石が夫々固定されている。
【００６３】
以上の構成により、ボールナット９２が１回転した場合、従動歯車９４が一体的に回転し、この回転に応じて渦巻き状の溝９４ａに係合している歯車７０が１歯分回転する。なお、歯車７０の歯数は、全舵角範囲に対応するボールナット９２の複数回転を歯車７０の１回転内の回転に変換可能なように適切な数（図において８枚）に設定してある。
【００６４】
歯車７０の回転位置を検出して、ステアリングホイール３０の回転操作に応じて回転するボールナット９２の回転角度を複数回転に亘って求めることにより、全舵角範囲に亘る舵角を検出することができる。なお、前述した実施の形態と同様に、トルクセンサ又は操舵補助用のモータのモータ角度センサの出力結果を併せて用いて、全舵角範囲に亘る舵角を検出するように構成してもよい。
【００６５】
なお、図６に示す電動パワーステアリング装置においては、操舵補助用のモータ５ａの出力軸５０ａがラック軸１０と平行をなすようにラックハウジング１１の外側にモータ５ａを設けたラックアシスト型の電動パワーステアリング装置として構成してあるが、これに限定されない。操舵補助用のモータの出力軸がラック軸１０と角度をなすようにラックハウジング１１の外側に前記モータを設けたラックアシスト型の電動パワーステアリング装置として構成してもよいし、ラック軸１０と同軸をなすようにラックハウジング１１の内側に操舵補助用のモータを設けたラックアシスト型の電動パワーステアリング装置として構成してもよい。
【００６６】
なお、本発明は、その他、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内において種々変更した形態にて実施することが可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す模式図である。
【図２】操舵補助用のモータの配設部位近傍を略示する断面図である。
【図３】図２の III‐III 線による横断面図である。
【図４】ステアリング軸の回転角度と回転角度センサ及び回転位置センサの出力値との関係を示す図である。
【図５】本発明の他の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す模式図である。
【図６】本発明の他の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置のボールねじ機構近傍のラックハウジングの部分断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１  舵取機構、３  ステアリング軸（操舵軸）、３０  ステアリングホイール（操舵部材）、４  トルクセンサ（回転角度検出手段）、５  モータ、５０  モータ角度センサ（モータ角度検出手段）、６１  ウォーム（小歯車）、６２  ウォームホイール（大歯車）、６２ｄ  溝、７  回転位置センサ（回転位置検出手段）、７０  歯車、７１  磁石（回転位置検出手段）、７２  磁気検出部（回転位置検出手段）、８  アシスト制御部（算出手段）、９  ボールねじ機構、９２  ボールナット
【図１】
2008308119.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2008308119.tif 000006
【図５】
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【図６】
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