(57)【要約】【課題】いわゆるステア・バイ・ワイヤ（ＳＢＷ）システムの車両用操舵装置には、回転角センサとして、アナログ式のセンサと、デジタル式のセンサとを併用するものがある。この場合、アナログ式のセンサの出力によりデジタル式のセンサの出力を補正するためには、上記各センサのそれぞれの中点位置に関して、相対誤差を生じないようにすることが重要である。【解決手段】ポテンショメータ１１Ａのロータ部１８の支持体２１を、操舵軸８の外周に嵌合する。エンコーダ１１Ｂのロータ部２７の支持体３０を、上記支持体２１の外周に嵌合する。支持体２１の軸方向の１箇所を、ボルト２３により操舵軸８に一体回転可能に固定する。これにより、各ロータ部１８，２７は、共通の支持体２１を介して操舵軸８に一体回転可能に支持される。【選択図】            図２
2004306669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材に連動して回転する操舵軸と、
ロータ部およびステータ部を含み、操舵部材の絶対回転角を検出するための絶対角検出手段と、
ロータ部およびステータ部を含み、操舵部材の相対回転角を検出するための相対角検出手段とを備え、
絶対角検出手段および相対角検出手段のロータ部が、操舵軸の外周に嵌合し、かつ、固定部材によって操舵軸に一体回転可能に固定された共通の筒状の支持体を介して、操舵軸に一体回転可能に支持されることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
請求項１において、上記固定部材は、上記支持体の軸方向の１箇所を操舵軸に固定することを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項３】
請求項２において、絶対角検出手段および相対角検出手段の何れか一方のロータ部を支持体に一体回転可能に固定する固定手段をさらに備えることを特徴とする車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用操舵装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両用操舵装置において、ステアリングホイール等の操舵部材と、転舵輪の転舵を達成するための舵取機構とを機械的に切り離したシステム（いわゆるステア・バイ・ワイヤ（ＳＢＷ）システム）が提案されている。
この種のシステムは、回転角を検出するセンサ（例えば、特許文献１参照）を用い、この回転角センサにより、操舵部材の回転角を検出している。さらに、検出した回転角に基づいて、舵取機構に操舵アクチュエータからのトルクを与えることにより、転舵輪の転舵を達成している。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３３４９５３号公報。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、操舵部材の回転角の検出精度を向上するために、回転角センサとして、アナログ式のセンサ（例えば、ポテンショメータ）と、デジタル式のセンサ（例えば、ロータリーエンコーダ）とを併用し、アナログ式のセンサの出力によりデジタル式のセンサの出力を補正する構成が考えられる。この場合、上記各センサのそれぞれの中点位置に関して、相対誤差を生じないようにすることが重要である。
【０００５】
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、操舵部材の回転角の検出精度をより向上することができる車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記目的を達成するため、第１の発明は、操舵部材に連動して回転する操舵軸と、ロータ部およびステータ部を含み、操舵部材の絶対回転角を検出するための絶対角検出手段と、ロータ部およびステータ部を含み、操舵部材の相対回転角を検出するための相対角検出手段とを備え、絶対角検出手段および相対角検出手段のロータ部が、操舵軸の外周に嵌合し、かつ、固定部材によって操舵軸に一体回転可能に固定された共通の筒状の支持体を介して、操舵軸に一体回転可能に支持されることを特徴とする車両用操舵装置を提供する。
【０００７】
本発明によれば、絶対角検出手段および相対角検出手段の各ロータ部が、支持体のみを介して互いに位置決めされる。このため、各ロータ部間の相互の位置決め精度が、支持体の操舵軸への取付のガタ等の影響を受けない。したがって、各ロータ部の中点位置の相対誤差を極めて少なくすることができ、操舵部材の回転角の検出精度をより向上することができる。
第２の発明は、第１の発明において、上記固定部材は、上記支持体の軸方向の１箇所を操舵軸に固定することを特徴とする。本発明によれば、第１の発明と同様の効果を奏することができる。さらに、例えば運転者の操舵に起因して操舵軸が捩れても、支持体が捩れることはなく、各ロータ部の中点位置が変化することはない。したがって、各ロータ部の中点位置の相対誤差をより少なくでき、操舵部材の回転角の検出精度をより向上することができる。
【０００８】
第３の発明は、第２の発明において、絶対角検出手段および相対角検出手段の何れか一方のロータ部を支持体に一体回転可能に固定する固定手段をさらに備えることを特徴とする。本発明によれば、第２の発明と同様の効果を奏することができる。さらに、絶対角検出手段および相対角検出手段を予めユニット化した後に、操舵軸に一度に固定でき、組立作業をより効率的に行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施の形態にかかる車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、本車両用操舵装置は、ステアリングホイール等の操舵部材１から舵取用の左右の転舵輪５への操舵伝達系を備え、操舵部材１と転舵輪５との機械的な結合をなくした、いわゆるステア・バイ・ワイヤ（ＳＢＷ）システムとして構成されている。本車両用操舵装置では、操舵部材１の例えば回転操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータ２の動作を、ハウジング３に支持された転舵軸４の車幅方向の直線運動に変換し、この転舵軸４の直線運動を左右の転舵輪５の転舵運動に変換する操舵を達成する。
【００１０】
操舵用アクチュエータ２は、例えばブラシレスモータ等の電動モータを含む構成である。この電動モータの駆動力（出力軸の回転）は、転舵軸４に関連して設けられた運動変換機構（例えばボールねじ機構）により、転舵軸４の軸方向（車幅方向）の直線運動に変換される。この転舵軸４の直線運動は、転舵軸４の両端に設けられたタイロッド６に伝達され、さらに、キングピンＰを介してタイロッド６に連結されたナックルアーム７の回動を引き起こす。これにより、ナックルアーム７に支持された車輪５の転舵が達成される。転舵軸４、タイロッド６およびナックルアーム７等により、転舵輪５を転舵するための舵取機構が構成されている。
【００１１】
操舵部材１は、車体に対して軸線Ｓ回りに回転自在に支持された支軸としての操舵軸８に連結されており、操舵部材１と操舵軸８とは、互いに連動して回転するようになっている。この操舵軸８には、操舵部材１に操作反力を与えるための反力用アクチュエータ９が付設されている。反力用アクチュエータ９は、操舵軸８と一体の出力軸を有するブラシレスモータ等の電動モータ等を含む。
操舵軸８の、操舵部材１とは反対側の端部には、渦巻きばね等からなる弾性部材１０が連結されている。この弾性部材１０は、反力用アクチュエータ９が操舵部材１にトルクを付与していないときに、その弾性力によって操舵部材１を直進操舵位置に復帰させる。
【００１２】
操舵軸８に関連して、操舵部材１の回転角を検出するための回転角センサ１１が設けられている。回転角センサ１１は、操舵部材１の絶対回転角を検出するための絶対角検出手段としてのポテンショメータ１１Ａと、操舵部材１の相対回転角を検出するための相対角検出手段としてのエンコーダ１１Ｂとを含んでいる。
ポテンショメータ１１Ａは、検出した操舵部材１の絶対回転角をアナログ信号で出力するようになっており、エンコーダ１１Ｂは、検出した操舵部材１の相対回転角をデジタル信号で出力するようになっている。これにより、エンコーダ１１Ｂのデジタル信号を、ポテンショメータ１１Ａのアナログ信号により補正することができるようになっている。
【００１３】
また、操舵軸８には、操舵部材１に加えられる操作トルクを検出するためのトルクセンサ１２が設けられている。一方、転舵軸４に関連して、舵取用の転舵輪５の転舵角を検出するための転舵角センサ１３が設けられている。
回転角センサ１１（ポテンショメータ１１Ａおよびエンコーダ１１Ｂ）、トルクセンサ１２および転舵角センサ１３は、マイクロコンピュータを含む構成の制御部としての制御装置１４に接続されている。この制御装置１４には、さらに、車速を検出するための車速センサ１５が接続されている。
【００１４】
制御装置１４は、回転角センサ１１によって検出される回転角、トルクセンサ１２によって検出される操作トルクおよび車速センサ１５によって検出される車速に基づいて、操舵部材１の操作方向と逆方向の適当な反力が発生されるように、駆動回路１６を介して反力用アクチュエータ９を制御する。
また、制御装置１４は、回転角センサ１１によって検出される回転角、転舵角センサ１３によって検出される転舵角、および車速センサ１５によって検出される車速に基づいて、操舵指令値を設定し、この操舵指令値に基づいて、駆動回路１７を介して操舵アクチュエータ２を制御する。
【００１５】
図２は、ポテンショメータ１１Ａおよびエンコーダ１１Ｂの構成について説明するための模式的な断面図である。図２を参照して、ポテンショメータ１１Ａは、操舵軸８に一体回転可能に支持されるロータ部１８および、車体側に固定されるステータ部１９を含む。
ロータ部１８は、操舵軸８の外周に配置される環状体２０と、この環状体２０を支持する支持体２１とを有する。支持体２１は、操舵軸８の形状に略対応する形状、すなわち、筒状に形成されており、操舵軸８の外周に嵌合している。
【００１６】
また、支持体２１の軸方向の１箇所、例えば軸方向一端部２２には、固定部材としてのボルト２３を挿通するためのボルト挿通孔２４が、周方向に沿って例えば１個形成されている。
一方、操舵軸８には、ボルト挿通孔２４の位置に対応する位置、すなわち、軸方向の１箇所にボルト孔２５が形成されており、ボルト挿通孔２４に挿通されるボルト２３をこのボルト孔２５にねじ込むことにより、支持体２１は、操舵軸８に一体回転可能に固定される。このように、ボルト２３は、支持体２１の軸方向の１箇所を操舵軸８に固定する。
【００１７】
環状体２０は、支持体２１の例えば軸方向他端部２６の外周に一体回転可能に固定され、操舵軸８の外周を取り囲んでいる。なお、環状体２０を支持体２１に固定する構成に限らず、例えば、環状体２０と支持体２１とを一体に形成する構成であってもよい。
ステータ部１９は、ロータ部１８の環状体２０に近接して配置されている。このステータ部１９は、環状体２０の絶対回転角を検出し、検出した絶対回転角を制御装置１４に出力する。
【００１８】
エンコーダ１１Ｂは、操舵軸８に一体回転可能に支持されるロータ部２７、および、車体側に固定されるステータ部２８を含む。ロータ部２７は、操舵軸８の外周に配置される環状体２９と、この環状体２９を支持する支持体３０とを有する。支持体３０は、ポテンショメータ１１Ａのロータ部１８の支持体２１の形状に略対応する形状、すなわち、筒状に形成されており、上記支持体２１の外周に例えばルーズフィットで嵌合している。
【００１９】
本実施の形態の特徴とするところは、エンコーダ１１Ｂのロータ部２７の支持体３０を、ポテンショメータ１１Ａのロータ部１８の支持体２１の外周に嵌合し、１つの支持体２１（共通の支持体）を介して、各ロータ部１８，２７を操舵軸８に一体回転可能に支持している点にある。
エンコーダ１１Ｂのロータ部２７の支持体３０の軸方向の１箇所、例えば軸方向一端部３１には、ボルト２３を挿通するためのボルト挿通孔３２が、ポテンショメータ１１Ａのボルト挿通孔２４の位置に対応する位置に形成されている。
【００２０】
ボルト２３は、ボルト挿通孔３２，２４に挿通され、さらに操舵軸８のボルト孔２５にねじ込まれている。これにより、ボルト２３は、エンコーダ１１Ｂのロータ部２７を、ポテンショメータ１１Ａのロータ部１８の支持体２１および操舵軸８に一体回転可能に固定する。
環状体２９は、支持体３０の外周に固定され、操舵軸８の外周を取り囲んでいる。なお、環状体２９を支持体３０の外周に固定する構成に限らず、例えば、環状体２９と支持体３０とを一体に形成する構成であってもよい。
【００２１】
ポテンショメータ１１Ａのロータ部１８の環状体２０と、エンコーダ１１Ｂのロータ部２７の環状体２９とは、それぞれの中点が軸方向Ｓに関して一致するように配置されている。
ステータ部２８は、ロータ部２７の環状体２９に近接して配置されている。このステータ部２８は、環状体２９の相対回転角を検出し、検出した相対回転角を制御装置１４に出力する。
【００２２】
このように、本実施の形態によれば、ポテンショメータ１１Ａおよびエンコーダ１１Ｂの各ロータ部１８，２７が、支持体２１のみを介して互いに位置決めされる。このため、各ロータ部１８，２７間の相互の位置決め精度が、支持体２１の操舵軸８への取付のガタ等の影響を受けない。したがって、上記各ロータ部１８，２７の中点位置の相対誤差を極めて少なくすることができ、操舵部材１の回転角の検出精度をより向上することができる。
【００２３】
また、ボルト２３は、支持体２１の軸方向の１箇所を操舵軸８に固定しており、例えば運転者の操舵に起因して操舵軸８が捩れても、支持体２１が捩れることはなく、各ロータ部１８，２７間の中点位置が変化することはない。したがって、各ロータ部１８，２７の中点位置の相対誤差をより少なくでき、操舵部材１の回転角の検出精度をより向上することができる。
さらに、エンコーダ１１Ｂのロータ部２７およびポテンショメータ１１Ａの支持体２１を、操舵軸８に一度に固定でき、組立作業をより効率的に行うことができる。
【００２４】
本発明は、以上の実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、図２に示すボルト２３に代えて、図３に示すように、エンコーダ１１Ｂのロータ部２７をポテンショメータ１１Ａのロータ部１８の支持体２１に一体回転可能に固定する固定手段としてのボルト３３を設け、さらに、ポテンショメータ１１Ａのロータ部１８の支持体２１と、操舵軸８とを一体回転可能に固定する固定部材としてのボルト３４を設ける構成であってもよい。
【００２５】
この場合、ポテンショメータ１１Ａのロータ部１８の支持体２１の例えば軸方向他端部２６にボルト挿通孔３５を設け、このボルト挿通孔３５にボルト３４を挿通し、操舵軸８のボルト孔２５にねじ込む。これにより、予めポテンショメータ１１Ａのロータ部１８と、エンコーダ１１Ｂのロータ部２７とを組み付けて、ロータ部全体をユニット化した後に、これらロータ部１８，２７を含むユニットを操舵軸８に一度に固定することができる。
【００２６】
また、上記各実施の形態において、ポテンショメータ１１Ａのロータ部１８の支持体２１に代えて、エンコーダ１１Ｂのロータ部２７の支持体３０を共通の支持体としてもよい。この場合、上記支持体３０を操舵軸８に直接嵌合し、その外周に上記支持体２１を嵌合する。
さらに、ポテンショメータ１１Ａのロータ部１８の環状体２０と、エンコーダ１１Ｂのロータ部２７の環状体２９の両方を、共通の支持体（例えば、支持体２１）に直接固定してもよい。さらにまた、各環状体２０，２９および各支持体２１，３０をまとめて一体に形成する構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】ポテンショメータおよびエンコーダの構成について説明するための模式的な断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態にかかるポテンショメータおよびエンコーダの構成について説明するための模式的な断面図である。
【符号の説明】
１          操舵部材
８          操舵軸
１１Ａ      ポテンショメータ（絶対角検出手段）
１１Ｂ      エンコーダ（相対角検出手段）
１８，２７  ロータ部
１９，２８  ステータ部
２１，３０  支持体
２２        軸方向一端部（軸方向の１箇所）
２６        軸方向他端部（軸方向の１箇所）
２３，３４  ボルト（固定部材）
３３        ボルト（固定手段）
【図１】
2004306669.tif 000003
【図２】
2004306669.tif 000004
【図３】
2004306669.tif 000005