(57)【要約】【課題】特別な機構を必要とせず、したがって組立コストが嵩むことなくコンパクトに製作が可能な多回転の絶対位置情報を発生する回転位置検出部付軸受を提供する。【解決手段】転がり軸受部３の回転軌道輪７及び保持器８の回転数を、夫々円周方向に周期的に変化する磁気特性を有する磁気特性形成部１１及び１２と、これらに対向して前記磁気特性を検出する磁気特性検出部１８及び１９とで検出する場合に、前記回転軌道輪７の回転数を検出したい絶対回転角範囲に相当する回転数と等しいか当該回転数より大きい最も近い整数としたときに、前記保持器８の回転数を、回転軌道輪回転数／保持器回転数が２を超え３未満となり、且つ前記回転軌道輪の前記整数以下のどの整数回転の位置においても整数又は整数の近傍値の何れでもない値に選定した。【選択図】図１
2007205762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軌道輪及び固定軌道輪間に保持器で保持された転動体を介装した転がり軸受部と、前記回転軌道輪に固着され、円周方向に周期的に変化する磁気特性を有する第１の磁気特性形成部と、該第１の磁気特性形成部と対向して前記磁気特性を検出する第１の磁気特性検出部と、前記保持器に固着され、円周方向に周期的に変化する磁気特性を有する第２の磁気特性形成部と、該第２の磁気特性形成部と対向して、前記磁気特性を検出する第２の磁気特性検出部とを備え、
前記回転軌道輪の回転数を検出したい絶対回転角範囲に相当する回転数と等しいか当該回転数より大きい最も近い整数としたときに、前記保持器の回転数を、回転軌道輪回転数／保持器回転数が２を超え３未満となり、且つ前記回転軌道輪の前記整数以下のどの整数回転の位置においても整数又は整数の近傍値の何れでもない値に選定したことを特徴とする回転位置検出部付軸受。
【請求項２】
回転部と該回転部を支承する請求項１に記載の回転位置検出部付軸受と、該回転位置検出部付軸受の保持器側回転位置のスリップ角度を検出して記憶し、以後の回転位置検出部付軸受における保持器側回転位置の読取値を前記スリップ角度を用いて補正した補正スリップ角度に基づいて前記回転部の多回転位置を算出する回転位置読取装置とを有することを特徴とする回転装置。
【請求項３】
ステアリングホイールと車輪を転舵させるステアリング機構部とを連結するステアリンクシャフトと、該ステアリングシャフトを支承する請求項１に記載の回転位置検出部付軸受と、該回転位置検出部付軸受の保持器側回転位置のスリップ角度を検出して記憶し、以後の回転位置検出部付軸受における保持器側回転位置の読取値を前記スリップ角度を用いて補正した補正スリップ角度に基づいて前記ステアリングシャフトの多回転位置を算出する回転位置読取装置とを有することを特徴とするステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軌道輪の多回転の絶対位置を検出可能な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に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、モータとロータリエンコーダとからなる回転制御装置のコンパクト化と低コスト化を目的として、モータ内の軸受にエンコーダ機能を付加した回転位置検出部付軸受が各種提案されている。
例えば回転位置を検出するレゾルバを組込んだ回転位置検出部付軸受が提案されているが、レゾルバでは、３６０°を超える多回転の絶対回転位置情報を得ることはできない。実際に、ステアリングホイールの操舵力をアシストする電動パワーステアリング装置においては、ステアリングホイールの多回転の絶対回転位置を検出することが必要であり、しかも装置電源の立ち上がり直後における未操舵状態時の回転位置も、多回転の絶対回転位置として検出されなければならない。
【０００３】
モータの回転位置制御に使用するロータリエンコーダやレゾルバを、ステアリングホイールと車輪を転舵させるステアリング機構部とを連結するステアリングシャフトに取付けても１回転３６０°での回転位置は検出できるが、複数回転目であるか否かは検出することはできない。
この問題に対して、単一の回転センサとして多回転位置センサを実現した従来例がある。これは入力シャフトに歯車を外装し、この歯車より歯数の大きい第２の歯車を前者に組み合わせて第２のシャフトに回転センサを取付ければ、第２のシャフトの１回転が入力シャフトの多回転に対応するようにできる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、レゾルバの輪状ロータの回転軸をネジ部を介してハウジングに螺合させ、回転による輪状ステータと輪状ロータとの軸方向の相対位置の変化に伴う出力電圧レベルの変化を検出することにより多回転の絶対位置を得るようにしたレゾルバ構造及び多回転アブソリュートデジタル信号出力方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
さらに、軸受の保持器に一体に組み付けられた回転位置センサにより回転輪の正負２．５回転の絶対位置を検出することができる回転センサ付軸受も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−７７４８３号公報（第１頁、図２）
【特許文献２】特開２００３−２０２２４３号公報（第１頁、図１、図２）
【特許文献３】特開２００４−３０８７２４号公報（第１頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１及び２に記載の従来例にあっては、歯車又はネジの機構を用いて、異なる回転軸を持つ歯車と組み合わせて構成しているため、径方向の寸法が大きくなると共に、これら機構及び組立にコストが嵩むという未解決の課題がある。
また、特許文献３に記載の従来例にあっては、転動体が回転輪に対して相対的に滑らないように予圧をかけているので、転動体の公転に伴って回転する保持器は回転輪に対して相対的にずれないとしているが、転動体の滑りは起こり得る現象であって、一旦滑りがおこれば、特許文献３に記載されている回転輪側の位置データと保持器側の位置データをもとに多回転の位置テーブルを参照する方法では、最早正確な位置は検出できなくなると共に、正負２．５回転を超えて絶対角度位置を得ようとするとき、正負２．５回転位置を超えた角度位置では絶対角度位置を確定することができないという未解決の課題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、特別な機構を必要とせず、したがって組立コストが嵩むことなくコンパクトに製作が可能な多回転の絶対位置情報を発生することができる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を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に係る回転位置検出部付軸受は、回転軌道輪及び固定軌道輪間に保持器で保持された転動体を介装した転がり軸受部と、前記回転軌道輪に固着され、円周方向に周期的に変化する磁気特性を有する第１の磁気特性形成部と、該第１の磁気特性形成部と対向して前記磁気特性を検出する第１の磁気特性検出部と、前記保持器に固着され、円周方向に周期的に変化する磁気特性を有する第２の磁気特性形成部と、該第２の磁気特性形成部と対向して、前記磁気特性を検出する第２の磁気特性検出部とを備え、
前記回転軌道輪の回転数を検出したい絶対回転角範囲に相当する回転数と等しいか当該回転数より大きい最も近い整数としたときに、前記保持器の回転数を、回転軌道輪回転数／保持器回転数が２を超え３未満となり、且つ前記回転軌道輪の前記整数以下のどの整数回転の位置においても整数又は整数の近傍値の何れでもない値に選定したことを特徴としている。
【０００９】
また、請求項２に係る回転装置は、回転部と該回転部を支承する請求項１に記載の回転位置検出部付軸受と、該回転位置検出部付軸受の保持器側回転位置のスリップ角度を検出して記憶し、以後の回転位置検出部付軸受における保持器側回転位置の読取値を前記スリップ角度を用いて補正した補正スリップ角度に基づいて前記回転部の多回転位置を算出する回転位置読取装置とを有することを特徴としている。
【００１０】
さらに、請求項３に係るステアリング装置は、ステアリングホイールと車輪を転舵させるステアリング機構部とを連結するステアリンクシャフトと、該ステアリングシャフトを支承する請求項１に記載の回転位置検出部付軸受と、該回転位置検出部付軸受の保持器側回転位置のスリップ角度を検出して記憶し、以後の回転位置検出部付軸受における保持器側回転位置の読取値を前記スリップ角度を用いて補正した補正スリップ角度に基づいて前記ステアリングシャフトの多回転位置を算出する回転位置読取装置とを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、回転軌道輪の回転位置を第１の磁気特性形成部及び第１の磁気特性検出部によって検出すると共に、保持器の回転位置を第２の磁気特性形成部及び第２の磁気特性検出部によって検出し、さらに回転軌道輪及び保持器の回転数比を少なくとも一方が整数以外の値となるように設定することにより、多回転を正確に検出することができるという効果が得られる。
また、保持器側回転位置のスリップ角度を検出して記憶し、このスリップ角度に基づいて保持器側回転位置の読取値を補正した補正スリップ角度に基づいて回転部の多回転位置を算出することにより、保持器のスリップにかかわらず正確な多回転位置を算出することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態を示す全体構成図であって、図中、１は中心開口２を有する固定部であって、この中心開口２内に転がり軸受３を介して回転軸４が回転自在に支持されている。
転がり軸受３は、固定部１の中心開口２の内周面に嵌合される固定軌道輪５と、この固定軌道輪５の内周面側に多数の転動体としてのボール６を介して回転自在に保持された回転軌道輪７と、各ボール６を円周方向に所定間隔を保って保持する保持器８とを備えたラジアル軸受構成を有する。
【００１３】
そして、回転軌道輪７の底面に第１の磁気特性形成部１１が配設されていると共に、保持器８の底面に第２の磁気特性形成部１２が配設されている。
これら第１の磁気特性形成部１１及び第２の磁気特性形成部１２の夫々は、図２に示すように、偏平なリング状に形成された磁性体リング１３の下面をその半周分をＮ極に他の半周分をＳ極に着磁されて、図３に示すように、１回転で１周期のｓｉｎ波を磁気的に形成する着磁パターンとされている。
【００１４】
ここで、保持器８としては、磁性粉体を含有するプラスチックを円筒形のリング状に成形し、その平坦な円環状端面を図２に示すように着磁することにより構成しても上記と同様の着磁パターンを得ることができ、このように構成すると、保持器８の軸方向の長さに余裕ができるので、設計上都合がよく、さらに固着された磁石のように剥がれることがないので、長期の使用を可能として信頼性を向上させることができる。
【００１５】
一方、固定軌道輪５の外周側下面に円筒部１５と、その底面から内方に延長して第１及び第２の磁気特性形成部１１及び１２と対向するフランジ部１６とで断面凹字状に形成された支持体１７が固定され、この支持体１７の第１及び第２の磁気特性形成部１１及び１２と対向する上面上の回転軸４の中心軸を中心として９０°離間した位置に夫々、磁気特性形成部１１及び１２との間に所定距離を保って対向する２つの磁気センサで構成される第１及び第２の磁気特性検出部１８及び１９が配設されている。
【００１６】
ここで、第１及び第２の磁気特性形成部１１及び１２と、第１及び第２の磁気特性検出部１８及び１９とは、例えば回転軌道輪７及び保持器８が共に絶対角度０°である状態で、Ｎ極領域及びＳ極領域が互い一致するように第１及び第２の磁気特性形成部１１及び１２が配設されていると共に、第１の磁気特性検出部１８及び第２の磁気特性検出部１９における一方の磁気センサ１８ａ及び１９ａが第１の磁気特性形成部１１のＮ極領域及びＳ極領域の一方の境界位置Ｐ１と対向するように配設され、第１の磁気特性検出部１８及び第２の磁気特性検出部１９における他方の磁気センサ１８ｂ及び１９ｂが磁気センサ１８ａ及び１９ａに対して半時計方向に９０°ずれて第１の磁気特性形成部１１のＮ極領域の中央部に対向する位置に配設されている。
【００１７】
そして、図４に示すように、第１の磁気特性検出部１８の磁気センサ１８ａ及び１８ｂから出力されるｓｉｎθ及びｃｏｓθがこれらに基づいてディジタル信号の軌道輪回転角θを算出する変換器３０に入力され、第２の磁気特性検出部１９の磁気センサ１９ａ及び１９ｂから出力されるｓｉｎφ及びｃｏｓφがこれらに基づいてディジタル信号の保持器回転角φを算出する変換器３１に入力され、これら変換器３０及び３１から出力される軌道輪回転角θ及び保持器回転角φが例えばマイクロコンピュータで構成される演算処理装置３２に入力され、この演算処理装置３２で１０回転の絶対角θｎ*が算出される。なお、演算処理装置３２には、演算処理プログラム等を格納するＲＯＭ３３、演算結果等を記憶するＲＡＭ３４及び不揮発性メモリ３５が接続されている。
【００１８】
ここで、回転軌道輪７と保持器８との回転数比は、通常の転がり軸受で実現できる回転軌道輪と保持器の回転数比はスラスト軸受に相当する２から大きくても３の間の値であり、回転軌道輪７の１０回転以上の絶対角度を検出可能とするには、前記回転数比は２、３、５／２＝２．５、７／３＝２．３３、８／３＝２．６７、９／４＝２．２５中の何れにも一致若しくは近づいてはならない。このため、本実施形態では、回転軌道輪７と保持器８との回転数比が、例えば上記の値とは異なり、５／２と８／３の間の値として２．６＝１３／５となるように設定されている。このように、上記回転数比が２．６となる転がり軸受を設計し、製作したとすれば、回転軌道輪７の回転角φに対応して変換器３０及び３１からは軌道輪回転角θ及び保持器回転角φが図５に示すように出力される。
【００１９】
この図４で、横軸は回転軌道輪７の正負５回転（全１０回転）以内即ち±１８００度（全３６００度）の範囲の角度位置であり、回転軌道輪回転角θは、回転軌道輪７の回転角の３６０度毎に＋１８０と−１８０度の間で急角度の鋸歯状に変化する。他方、保持器回転角φは、回転軌道輪７の回転角の２．６分の１の割合で＋１８０度と−１８０度の間で緩い角度の鋸歯状に変化する。
このように、２つの変換器３０及び３１から回転軌道輪７の回転角度に対応して一対の角度（φ，θ）が得られることになるが、保持器回転角φを横軸に、回転軌道輪回転角θを縦軸として、両者の関係をグラフにすると図６に示すようになる。
【００２０】
この図６において、点Ｏは回転軌道輪７の回転の中央位置であり、点Ａが中央位置から−５回転した回転角度に対応し、点Ｂが中央位置から＋５回転した回転角度に対応している。点Ａから正方向に回転するに従って保持器回転角φは右方向へ進み、回転軌道輪回転角θは上方向に進む様子が分かる。そして、回転軌道輪回転角θは上端の＋１８０度に達すると下端の−１８０度に遷移する。同様に保持器回転角φは右端の＋１８０度に達すると左端の−１８０度に遷移する。このような遷移を繰り返しながら中央位置である点Ｏを通り、そして、＋５回転の点Ｂに達する。このように、回転軌道輪７が−５回転の回転角から＋５回転までの回転角における全ての絶対回転角を得るには、図６における各斜線同士が何れも重ならず、また接近していないことが必要条件となる。すなわち、回転軌道輪の回転数に対する前記保持器の回転数を、当該絶対回転角範囲±１８００°内で、回転軌道輪及び前記保持器の両回転角位置の組み合わせパターンが全て異なるように選定したことになる。
【００２１】
このようにして、回転軌道輪７の回転角度θ(n)及び保持器８の回転角度φ(n)を検出することにより、検出した対の回転角度（φ(n)，θ(n)）に基づいて回転軌道輪７の真の回転角度θ(n)*を算出することができる。
すなわち、変数ｋ及びｐを適当な整数とすると、回転軌道輪７の回転角度θ(n)と保持器８の回転角度φ(n)と真の回転角度θ(n)*との間には下記（１）式の関係が成り立つ。
θ(n)*＝θ(n)＋３６０×ｋ(n)＝Ｒ（φ＋３６０×ｐ−γ）    …………（１）
ここで、Ｒは回転軌道輪７の回転数と保持器８の回転数との比であり、γは初期位相であり、これらは予め例えば不揮発性メモリ３５の所定記憶領域に記憶されている。
この（１）式を用いて、同時に得られる回転軌道輪７の回転角度θ(n)と保持器８の回転角度φ(n)とから一意に回転軌道輪７の真の回転角度θ(n)*を算出することができる。
この場合、ｋ(n)は０，±１，±２，±３，±４又は±５であり、ｐ(n)は、０，±１又は±２である。
【００２２】
前述した図５及び図６では、説明を簡単にするために初期位相γを“０”に設定している。図６では点Ａから点Ｏまで遷移するどの直線も重なったり交差したりしないので、ある回転角度θ(n)に対応する回転角度φ(n)は必ず１つだけ存在する。このため、前述した（４）式を満足するｋ(n)及びｐ(n)は一組しかなく、またそうなるように前記回転数の比の値Ｒを決めている。
【００２３】
例えば、回転軌道輪７の真の回転角度θ(n)*が＋１３００°であるときに、回転角度θ＝−１４０°となり、回転角度φ＝＋１４０°となる。
このとき、前記（１）式より、
−１４０＋３６０×ｋ＝２．６（１４０＋３６０×ｐ）
が成り立つのは、初期位相γを零とすると、前記の範囲内の変数ｋ(n)及びｐ(n)では、ｋ＝４，ｐ＝１のみであることがわかる。このようにして得られたｋの値を前記式（１）に代入することによって、回転軌道輪７の真の回転角度θ*を下記（２）に示すように正確に算出することができる。
θ(n)*＝θ＋３６０ｋ＝−１４０＋３６０×４＝１３００    …………（２）
【００２４】
図７はこのようにして得られる回転軌道輪７の回転位置θ(n)*と対の回転角度（φ，θ）をプロットしたものである。
このように±５回転まで正確に検出できている。しかし、測定値である対の回転角度（φ，θ）は雑音等の影響により必ずしも上記（１）式のように等号が成り立つように得られるものではない。このような場合、上記（１）式の後の等号は≒となるので、実用的には、少々の許容幅εを設けて次式を満足するｋ(n)及びｐ(n)を見つけるのが好ましい。
−ε＜θ＋３６０×ｋ(n)−Ｒ（φ＋３６０×ｐ−γ）＜ε      …………（３）
ここで、許容幅εは、例えば１°程度の小さい値とする。
【００２５】
次に、軸受の転動体が軌道輪との間で相対的にスリップして保持器８の位置が少々ずれても内輪の回転位置θ(n)*を正確に算定する方法をγが“０”でない場合を含めて説明する。いまある時点で対の回転角度（φ，θ）が得られるべきところ、保持器８がδ度だけずれて対の角度（φ′＝φ＋δ，θ）が得られたとする。
この場合に上記（３）式に準じて下記（４）式を満足するｋ(n)とｐ(n)とを見つければよい。
−ε′＜θ＋３６０×ｋ(n)−Ｒ（φ′＋３６９×ｐ(n)−γ）＜＋ε′    ……（４）
【００２６】
実際、軸受は予圧をかけて使用するので、転動体のスリップは一時的に発生しても微小量である。したがって、別の許容幅を考慮した小さい値のε′に対して前記（４）式を満足するｋ(n)とｐ(n)は必ず存在するので、前例と同様に回転軌道輪７の真の回転角度をθ(n)*＝θ＋３６０×ｋ(n)として正確に算出することができる。このとき、同時に初期位相をγの代りにγ−δに更新するのが望ましい。真の回転角度θ*と、φ′を用いた計算値Ｒ（φ′＋３６０×ｐ(n)−γ）との差をΔとすると、Δ＝−Ｒδとなるから、新しい初期位相γ−δは下記（５）式のように算出できる。
γ−δ＝γ＋Δ／Ｒ      …………（５）
このγ＋Δ／Ｒをγに置き換えて不揮発性メモリ３５に記憶することにより、以後の真の回転角度θ*の計算では前回の保持器８のずれ量δの影響を除去することができる。
【００２７】
このため、演算処理装置３２では、図８に示す絶対回転角演算処理を実行する。この絶対回転角演算処理は、先ず、ステップＳ１で、変換器３０及び３１から入力される回転軌道輪回転角θ(n)及び保持器回転角φ(n)′を読込む。ここで、保持器回転角φ(n)′は、回転軌道輪７に対して保持器８の回転位置ズレが生じていないときの保持器回転角φ(n)に保持器８の回転位置ズレ量δを加算した値として表され、φ(n)′＝φ(n)＋δとなる。
【００２８】
次いで、ステップＳ２に移行して、不揮発性メモリ３５の所定記憶領域に記憶された回転軌道輪７の回転数と保持器８の回転数の比Ｒ、許容値±ε′及び初期位相γを用いて前記（４）式の不等式を満足する整数の変数ｋ(n)及びｐ(n)を算出する。
次いで、ステップＳ３に移行して、上記（４）式の不等式を満足する整数の変数ｋ(n)及びｐ(n)が存在するか否かを判定し、整数の変数ｋ(n)及びｐ(n)が存在しない場合には、ステップＳ４に移行して、演算エラーを表すエラーフラグＦｅを“１”にセットしてから処理を終了し、整数の変数ｋ(n)及びｐ(n)の対が存在する場合にはステップＳ５に移行する。
【００２９】
このステップＳ５では、今回の測定値θ(n)と算出したｋ(n)とに基づいて下記（６）式の演算を行って回転軌道輪７の真の回転角θ*を算出すると共に、算出した回転角θ*を回転位置として出力する。
θ*＝θ(n)＋３６０×ｋ(n)        …………（６）
次いで、ステップＳ６に移行して、下記（７）式の演算を行って保持器回転角φ(n)′に基づく比較用回転角θ(n)′を算出する。
θ(n)′＝Ｒ（φ(n)′＋３６０×ｐ(n)−γ(n)）    …………（７）
【００３０】
次いで、ステップＳ７に移行して、下記（８）式の演算を行って真の回転角θ*と比較用回転角θ(n)′との偏差Δを算出する。
Δ＝θ(n)*−θ(n)′      …………（８）
次いで、ステップＳ８に移行して、算出した偏差Δと不揮発性メモリ３５に記憶されている初期位相γ(n)とに基づいて下記（９）式の演算を行って次回の初期位相γ(n+1)を算出する。
γ(n+1)＝γ(n)＋Δ／Ｒ      …………（９）
次いで、ステップＳ９に移行して、算出した次回の初期位相γ(n+1)をγ(n)として不揮発性メモリ３５に形成された初期位相記憶領域に更新記憶してからステップＳ１０に移行し、エラーフラグＦｅを“０”にリセットしてから前記ステップＳ１に戻る。
【００３１】
次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。
今、回転軸４が停止しているものとすると、この停止状態でも、第１の磁気特性検出部１８の磁気センサ１８ａ及び１８ｂは第１の磁気特性形成部１１に対向し、第２の磁気特性検出部１９の磁気センサ１９ａ及び１９ｂは第２の磁気特性形成部１２に対向しているので、各磁気センサ１８ａ，１８ｂ及び１９ａ，１９ｂから夫々ｓｉｎθ，ｃｏｓθ及びｓｉｎφ，ｃｏｓφの検出信号が変換器３０及び３１に供給される。このため、各変換器３０及び３１でｓｉｎθ／ｃｏｓθ及びｓｉｎφ／ｃｏｓφを演算してｔａｎθ及びｔａｎφを算出し、これらｔａｎθ及びｔａｎφから軌道輪回転角θ(n)及び保持器回転角φ(n)がディジタル値として演算処理装置３２に入力される。
【００３２】
このため、演算処理装置３２で、図８の絶対回転角演算処理が実行されて、軌道輪回転角θ(n)及び保持器回転角φ(n)を読込み（ステップＳ１）、次いで読込んだ軌道輪回転角θ(n)、保持器回転角φ(n)と、予め設定された許容幅±ε′、回転数比Ｒ、初期位相γ(n)とに基づいて前述した（４）式を満足する変数ｋ(n)及びｐ(n)を算出する。
このとき、例えば回転軸が絶対回転角０°にあるものとすると、軌道輪回転角θ(n)及び保持器回転角φ(n)′が共に“０”となっており、前記（４）式を満足する変数ｋ(n)及びｐ(n)は共に“０”となる。
【００３３】
このように、（４）式を満足する変数ｋ(n)及びｐ(n)が存在するので、前記（６）式に従って真の回転角θ(n)*を算出すると、この回転角θ(n)*も“０”となる。
このとき、真の回転角θ(n)*と変換器３０から入力された軌道輪回転角θ(n)とが一致しているので、前記（８）式に従って算出される偏差Δも“０”となり、前記（９）に従って算出される初期位相γ(n+1)も本来の初期位相γのみとなり、これがγ(n)として不揮発性メモリ３５に形成された初期位相記憶領域に更新記憶される。
【００３４】
この回転軸４の絶対角度０°での停止状態から回転軸４を正転させると、これに応じて第１の磁気特性検出部１８の磁気センサ１８ａ及び１８ｂで検出されるｓｉｎθ及びｃｏｓθに基づいて変換器３０で算出される軌道輪回転角θが図５に示すように正方向に増加し、これと同時に第２の磁気特性検出部１９の磁気センサ１９ａ及び１９ｂで検出されるｓｉｎφ及びｃｏｓφに基づいて変換器３１で算出される保持器回転角φが図５で点線図示のように正方向に軌道輪回転角θに対して緩やかに増加する。
【００３５】
この状態では、軌道輪回転角θが１８０°に達していないので、ｋ＝０，ｐ＝０が維持され、真の回転角θ*は図７に示すように軌道輪回転角θの増加に応じて増加すると共に、初期位相γ(n)が順次更新記憶されて保持器８のスリップの影響が除去される。
その後、回転軸４の回転角が１８０°を超えて例えば１８１°になると、軌道輪回転角θが−１７９°となるため、変数ｋが“１”となり、変数ｐについては“０”を維持する。
【００３６】
このため、前記（６）に従って算出される真の回転角θ*は−１７９°＋３６０×１＝１８１°となり、回転軸４の回転角に正確に対応した値となる。
その後、回転軸４の回転角が５００°近傍となって、保持器回転角φが１８０°を超えて−１７９°となると、前記（４）を満足する変数ｐが“１”となり、対の変数ｋ(n)＝１、ｐ(n)＝１が存在することを継続し、前記（６）式による真の回転角θ*の算出が継続される。
【００３７】
このようにして、順次軌道輪回転角θ(n)′の符号が反転する毎に、変数ｋが“１”だけ増加し、同様に保持器回転角φ(n)の符号が反転する毎に変数ｐが“１”だけ増加することにより、真の回転角θ*は図７に示すように回転軸４の正転が５回転するまで正確に検出することができる。
また、回転軸４が逆転した場合も、上記と同様に、軌道輪回転角θ(n)′の符号が負から正に反転する毎に変数ｋが“−１”だけ減少し、保持器回転角φ(n)が負から正に反転する毎に変数ｐが“−１”だけ減少されて、図７に示すように、回転軸４の真の回転角θ*を正確に検出することができる。
【００３８】
なお、（４）式を満足する変数ｋ及びｐを求めることができない場合には、ステップＳ３からステップＳ４に移行して、エラーフラグＦｅが“１”にセットされて、回転角検出エラーが報知される。
このように、上記実施形態によると、回転軌道輪７の回転数と保持器８の回転数との比Ｒを例えば２．６＝１３／５に設定した軸受３を製作することにより、この軸受３を使用して、回転軸４の回転角θ*を検出したい±５回転の範囲内で正確に検出することができる。
【００３９】
しかも、真の回転数θ(n)*から保持器回転角φ(n)′に基づく比較用回転角θ(n)′を減算して偏差Δを算出し、これに基づいて前記（９）式の演算を行って次回の初期位相γ(n+1)を算出し、これを初期位相γ(n)として記憶するようにしたので、常時、保持器８の回転ずれ量を監視して、その回転ずれ量を補正するので、保持器８の回転ずれ量にかかわらず真の回転角θ(n)*を正確に算出することができる。
【００４０】
なお、上記第１の実施形態においては、回転軌道輪７の回転数と保持器８の回転数との比Ｒを２．６に設定した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、比Ｒを２．１（＝２１／１０）、２．２（＝１１／５）、２．３（＝２３／１０）、２．７（２７／１０）の何れか又はその近傍の有理数又は無理数の値に設定しても、±５回転の間で図６における軌道輪回転角θ及び保持器回転角φの特性線が重ならないようにすることができ、上記と同様の正確な回転角検出を行うことができる。
また、上記第１の実施形態においては、内輪が回転する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、外輪が回転する場合にも本発明を適用することができる。
【００４１】
次に、本発明を電動パワーステアリング装置に適用した場合の第２の実施形態を図９について説明する。
この第２の実施形態では、ステアリングホイール（図示せず）が装着されるロアーシャフト１０１（入力軸）の車両前方側には、出力軸１０２（ピニオン軸）が連結してある。この出力軸１０２（ピニオン軸）には、ステアリングギヤのラック１０３が噛合してある。ラック１０３は、弾性体１０４等により出力軸（ピニオン軸）１０２に向けて弾性的に付勢して常時押圧してある。
【００４２】
出力軸１０２には、トーションバー１０６の基端が圧入固定してあり、このトーションバー１０６は、中空に形成した入力軸１０１の内部を延在して、その先端が入力軸１０１の端部に固定してある。
入力軸１０１の車両前方側には、トルクセンサ検出用の溝１０７が形成してあり、これらの溝１０７の径方向外方には、トルクセンサのスリーブ１０８が配置してある。スリーブ１０８の径方向外方には、コイル１０９や基板等が設けてある。
【００４３】
出力軸１０２には、電動モータ１１０の駆動軸であるウォーム１１１に噛合したウォームホイール１１２が嵌合してある。
したがって、運転者がステアリングホイール（図示略）を操舵することにより発生した操舵力は、入力軸１０１、トーションバー１０６、出力軸１０２、ラックアンドピニオン機構及びタイロッド等を介して、図示しない転舵輪に伝達される。
【００４４】
また、電動モータ１１０の回転力は、そのウォーム１１１及びウォームホイール１１２を介して出力軸１０２に伝達されるようになっており、電動モータ１１０の回転力及び回転方向を適宜制御することにより、出力軸１０２に適切な操舵補助トルクを付与できるようになっている。
本実施の形態においては、ウォームギヤ減速機構では、入力軸１０１側を被覆するハウジング１２１と、出力軸１０２、ウォーム１１１及びウォームホイール１１２を被覆するハウジング１２２とが合体して構成してある。
これらハウジング１２１，１２２は、例えば、アルミダイキャストなどの鋳造法により製作され、ハウジング１２１の内周面に前述した第１の実施形態と同様の構成を有する多回転センサ付き軸受３を介して入力軸１０１が回転自在に支持されている。
【００４５】
そして、ハウジング１２１に内装された前述した第１の実施形態における演算処理装置３２から出力される真の回転角θ(n)*を操舵角検出値として電動モータ１１０を駆動制御する同様にハウジング１２１に内装されたマイクロコンピュータを含んで構成される操舵補助制御装置１３０に入力することにより、この操舵補助制御装置１３０でトルクセンサから入力される操舵トルク検出値、図示しない車速センサから入力される車速検出値及び操舵角検出値に基づいて操舵補助力を発生させる操舵補助演算処理を行って、電動モータ１１０で入力される操舵トルクに応じた操舵補助力を発生させるモータ電流指令値を算出し、このモータ電流指令値を電動モータ１１０に出力することにより、電動モータ１１０で操舵補助力を発生させ、この操舵補助力をウォーム減速機構を介して出力軸１０２に伝達することにより、ステアリングホイールを軽く操舵することができる。
【００４６】
この第２の実施形態によると、図示しないステアリングホイールが、直進走行が可能な中立位置にある状態で、軸受３に設けられた第１の磁気特性検出部１８の磁気センサ１８ａ及び１８ｂで検出されるｓｉｎθ及びｃｏｓθに基づいて算出される軌道輪回転角θ(n)と第２の磁気特性検出部１９の磁気センサ１９ａ及び１９ｂで検出されるｓｉｎφ及びｃｏｓφに基づいて算出される保持器回転角φ(n)′とに基づいて算出される真の回転角θ*が０°となるように設定することにより、ステアリングホイールを例えば右切りしたときに入力軸１０１が正転し、左切りしたときに入力軸１０１が逆転するものとすると、前述した第１の実施形態と同様に、ステアリングホイールの右切り及び左切りの夫々において５回転までの範囲で正確に操舵角を検出することができる。
【００４７】
この場合、ハウジング１２１の内周面に固定された入力軸１０１を回転自在に支持する軸受３の軸方向の幅が磁気特性検出部１８及び１９を形成した分広くなるだけで、入力軸１０１の回転角即ち操舵角をコンパクトに省スペースで検出することができ、左右２回転以上の多回転位置を容易且つ正確に検出することができる。
なお、上記第２の実施形態では、本発明をピニオンアシスト式電動パワーステアリング装置に適用した場合について説明したが、これに限定されず、他の型式の電動パワーステアリング装置にも適用することができる。
【００４８】
また、上記第２の実施形態では、演算処理装置３２及び操舵補助制御装置１３０をハウジング１２１に内装した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、別途ケースに内装してハウジング１２１又は１２２に取付けるようにしてもよく、さらに、演算処理装置３２を省略して操舵補助制御装置１３０を構成するマイクロコンピュータで図８の処理を実行するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】磁気特性形成部を示す平面図である。
【図３】磁気特性検出部の出力特性を示す特性線図である。
【図４】第１の実施形態の演算処理部を示すブロック図である。
【図５】回転軸の回転角度と軌道輪回転角θ及び保持器回転角φとの関係を示す特性線図である。
【図６】軌道輪回転角θと保持器回転角φとの関係を示す特性線図である。
【図７】回転軸の回転角と軌道輪回転角θ、保持器回転角φ及び真の回転角θ*との関係を示す特性線図である。
【図８】演算処理装置で実行する絶対角演算処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図９】本発明を電動パワーステアリング装置に適用した場合の第２の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…固定部、２…中心開口、３…軸受、４…回転軸、５…固定軌道輪、６…ボール、７…回転軌道輪、８…保持器、１１…第１の磁気特性形成部、１２…第２の磁気特性形成部、１３…磁性体リング、１８…第１の磁気特性検出部、１８ａ，１８ｂ…磁気センサ、１９…第２の磁気特性検出部、１９ａ，１９ｂ…磁気センサ、３０，３１…変換器、３２…演算処理装置、３５…不揮発性メモリ、１０１…入力軸、１０２…出力軸、１０６…トーションバー、１１０…電動モータ、１２１，１２２…ハウジング、１３０…操舵補助制御装置
【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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