(57)【要約】【課題】多回転の絶対角を精度よく検出できる回転角度検出装置を提供する。【解決手段】第１および第２のレゾルバ３，４は、入力軸５および出力軸６の回転にともなって第１および第２のロータ７，８が軸方向に一定の間隔を有して軸方向に移動するように構成されている。入力軸５および出力軸６と第１および第２のロータ支持部１１，１２とが可動部１４，１５を構成し、スプラインによりトルク伝達可能に締結され連動する。円筒状の第１のロータ支持部１１の上端外周面には、ねじが螺刻され、ハウジング１６上部のトーションバー２が挿入される挿通穴の内周面には、円筒状のねじ溝が螺刻され可動部１５を構成し、互いに螺合されている。第１および第２のロータ支持部１１，１２、トーションバー２、ならびに第１および第２のロータ７，８が一体固定されたロータ本体１３が入力軸５の回転にともなって軸方向に摺動可能に取付けられている。【選択図】図１
2016038255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連結部材の一端に連結された第１の回転軸とともに一体回転する第１のロータと、前記第１のロータの外側に配置される第１のステータと、を有する第１のレゾルバと、
前記連結部材の他端に連結された第２の回転軸とともに一体回転する第２のロータと、前記第２のロータの外側に配置される第２のステータとを有する第２のレゾルバと、を備え、
前記第１および第２のロータが軸方向に一定の間隔を有して配置された状態で、前記第１のレゾルバは、前記第１の回転軸の回転に応じて、前記第１のロータと前記第１のステータとの間の軸方向の第１の相対位置が変化するように構成され、
前記第２のレゾルバは、前記第２の回転軸の回転に応じて、前記第２のロータと前記第２のステータとの間の軸方向の第２の相対位置が変化するように構成されることを特徴とする回転角度検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転角度検出装置において、
前記第１および第２の相対位置を変化させる可動部が前記第１および第２の回転軸に設けられ、前記第１および第２の回転軸の回転に応じて、前記第１および第２のロータが所定の軸方向に移動することを特徴とする回転角度検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の回転角度検出装置において、
前記第１および第２の相対位置を変化させる可動部が前記第１および第２の回転軸の何れか一方に設けられ、前記第１および第２の回転軸の回転に応じて、前記第１および第２のステータが所定の軸方向に移動することを特徴とする回転角度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転角度検出装置に関し、特に、多回転の絶対角を検出するための回転角度検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、レゾルバを用いた回転角度検出装置が知られており、例えば電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）においてステアリングホイールの操舵角（ハンドル回転角）を検出するための装置として使用されている。レゾルバ式の回転角度検出装置は、ステアリングシャフトの入力軸と出力軸とがトーションバーを介して同軸上に連結されるとともに、入力軸の回転角度を検出する第１のレゾルバ、および出力軸の回転角度を検出する第２のレゾルバを備えている。そして、第１および第２のレゾルバから出力される信号によって、演算にてステアリングシャフトの1回転以上の絶対角（多回転絶対角）を検出している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３４５４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１によれば、電動パワーステアリング装置用のトルク検出装置と一体に具体化された回転角度検出装置において、ステアリングシャフトの回転に応じてトーションバーの出力側に設けられた第２のレゾルバのロータのみが軸方向に移動可能に構成されている。そのため、第２のレゾルバのステータとロータとの間の軸方向の相対位置が変化することで、第２のレゾルバの変圧比が変化する。その変圧比の変化比率を検出することにより、ステアリングシャフトの1回転以上の多回転量の演算が可能となる。
【０００５】
しかしながら、上記構成においては、トーションバーの出力側の下部軸にねじやスプラインなどの可動部を設ける必要があるため、トーションバーのばね定数の変化による剛性や位置精度の低下を招き、角度検出精度に影響する場合がある。また、複数（例えば、３箇所）の可動部を同軸、同心上に配置する必要があるため、省スペース化には不利となる。さらに、第２のレゾルバのロータが軸方向に移動することにより、第１および第２のレゾルバの起電力（出力電圧）の間に位相ずれ、すなわち位相差が生じ、検出位置のずれが発生する可能性がある。このため、出力電圧の位相差により精度の高い角度検出ができないおそれがある。そして、第２のレゾルバのロータがステータの中心に対し軸方向に上下の領域に移動可能な場合には、ステアリングシャフトを回転させないと第２のロータの位置が上下どちらの領域にあるかの認識ができない。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、多回転の絶対角を精度よく検出できる回転角度検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、回転角度検出装置において、連結部材の一端に連結された第１の回転軸とともに一体回転する第１のロータと、前記第１のロータの外側に配置される第１のステータと、を有する第１のレゾルバと、前記連結部材の他端に連結された第２の回転軸とともに一体回転する第２のロータと、前記第２のロータの外側に配置される第２のステータと、を有する第２のレゾルバと、を備え、前記第１および第２のロータが軸方向に一定の間隔を有して配置された状態で、前記第１のレゾルバは、前記第１の回転軸の回転に応じて、前記第１のロータと前記第１のステータとの間の軸方向の第１の相対位置が変化するように構成され、前記第２のレゾルバは、前記第２の回転軸の回転に応じて、前記第２のロータと前記第２のステータとの間の軸方向の第２の相対位置が変化するように構成されることを要旨とする。
【０００８】
上記構成によれば、連結部材（例えば、トルク検出装置におけるトーションバー）によって連結された第１および第２の回転軸に固定された第１および第２のロータと、第１および第２のロータの外周面に近接して配設された第１および第２のステータとから第１および第２のレゾルバが構成される。第１および第２のロータ間の軸方向距離は一定に保持され、第１および第２の回転軸の回転に応じて、第１のロータと第１のステータ間の軸方向の第１の相対位置、ならびに第２のロータと第２のステータ間の軸方向の第２の相対位置が変化するように可動部が設けられている。
【０００９】
このため、第１および第２のステータに出力される起電力（出力電圧）からロータの回転角度を演算するとともに、軸方向移動による相対位置、すなわち距離の変化によって第１および第２の回転軸の１回転以上の回転回数を検出することができる。これにより、第１および第２の回転軸の１回転以上の絶対角が検出可能となる。また、第１および第２のレゾルバのそれぞれの相対位置は同期して変化するので、第１および第２のレゾルバの出力電圧の位相差が生じ難く、高い精度の角度検出を行うことができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回転角度検出装置において、前記第１および第２の相対位置を変化させる可動部が前記第１および第２の回転軸に設けられ、前記第１および第２の回転軸の回転に応じて、前記第１および第２のロータが所定の軸方向に移動することを要旨とする。
【００１１】
上記構成によれば、第１および第２の回転軸に設けられた可動部により第１および第２の回転軸の回転に応じて、第１および第２のロータが軸方向の所定方向に同時に移動する。第１のロータおよび第１のステータ間の第１の相対位置、ならびに第２のロータおよび第２のステータ間の第２の相対位置は同期して変化するので、第１および第２のステータに出力される出力電圧は、同位相となり、高い精度で角度検出できる。また、連結部材にスプラインなどの可動部が同軸、同心上に２箇所以上は配置されない構成のため、連結部材の剛性アップ、位置精度の向上が可能となる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の回転角度検出装置において、前記第１および第２の相対位置を変化させる可動部が前記第１および第２の回転軸の何れか一方に設けられ、前記第１および第２の回転軸の回転に応じて、前記第１および第２のステータが所定の軸方向に移動することを要旨とする。
【００１３】
上記構成によれば、第１および第２の回転軸の何れか一方に設けられた可動部により第１および第２の回転軸の回転に応じて、第１および第２のステータが軸方向の所定方向に同時に移動する。第１のロータおよび第１のステータ間の第１の相対位置、ならびに第２のロータおよび第２のステータ間の第２の相対位置は同期して変化するので、第１および第２のステータに出力される出力電圧は、同位相となり、高い精度で角度検出できる。また、連結部材に可動部が同軸、同心上に２箇所以上は配置されない構成のため、連結部材の剛性アップ、位置精度の向上が可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、多回転の絶対角を精度よく検出できる回転角度検出装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るトルク検出装置の概略構成を示す断面図。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、図１のレゾルバの作用を説明するための図。
【図３】（ａ）は、図２のロータの移動量とレゾルバ出力の波高値との関係を示すグラフ、（ｂ）は、操舵位置と中立のレゾルバ出力波高値との差分との関係を示すグラフ。
【図４】（ａ）は、レゾルバの電圧、電流波形、（ｂ）、（ｃ）は、図２のロータとステータとの相対位置におけるレゾルバの励磁コイルの電圧および電流の位相の関係を示す図。
【図５】(ａ)、（ｂ）、（ｃ）は、図１のレゾルバの他の作用を説明するための第１の実施形態の変形例を示す図。
【図６】（ａ）は、図５のロータの移動量とレゾルバ出力の波高値、（ｂ）は、操舵位置とレゾルバ出力波高値の差分、との関係を示すグラフ。
【図７】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図５のロータとステータとの相対位置におけるレゾルバの励磁コイルの電圧および電流の位相の関係を示す図。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るトルク検出装置の概略構成を示す断面図。
【図９】多回転絶対角を検出するレゾルバの出力波形を示す図。
【図１０】多回転絶対角を算出する処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）用のトルク検出装置に一体に具体化した実施の形態を図に基づいて説明する。
【００１７】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係るトルク検出装置（以下、トルクセンサという）１の概略構成を示す断面図である。
トルクセンサ１は、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の回転を操舵機構（ラックアンドピニオン機構）に伝達するステアリングシャフト（ともに図示せず）に設けられている。ステアリングシャフトは、ステアリングホイール側の入力軸（第１の回転軸）５と操舵機構側の出力軸（第２の回転軸）６とからなる。図１に示すように、トルクセンサ１は、トーションバー（連結部材）２と、第１のレゾルバ３と、第２のレゾルバ４とを備え、入力軸５および出力軸６の間に設けられている。
【００１８】
トーションバー２は、一端が入力軸５に固定されるとともに、他端が出力軸６に固定されている。そして、第１および第２のレゾルバ３，４は、このトーションバー２を挟むように、第１のレゾルバ３が入力軸５に設けられ、第２のレゾルバ４が出力軸６に設けられている。入力軸５および出力軸６の互いに対向する２つの端部には、それぞれ円筒状の第１のロータ支持部１１および第２のロータ支持部１２が連結されている。
【００１９】
第１のレゾルバ３は、入力軸５とともに一体回転する第１のレゾルバロータ（以下、第１のロータという）７と、第１のロータ７を囲むように第１のロータ７の外周面に近接して外側に配設された環状の第１のレゾルバステータ（以下、第１のステータという）９とを備えている。また、第２のレゾルバ４は、出力軸６とともに一体回転する第２のレゾルバロータ（以下、第２のロータという）８と、第２のロータ８を囲むように第２のロータ８の外周面に近接して外側に配設された環状の第２のレゾルバステータ（以下、第２のステータという）１０とを備えている。そして、第１および第２のステータ９，１０は、トルクセンサ１の円筒状のハウジング１６の内周面に回転不能に固定されている。
【００２０】
本実施形態の第１および第２のレゾルバ３，４は、第１および第２のロータ７，８が、それぞれ両端が開口した円筒状に電磁鋼板（例えば、珪素鋼板）を積層して形成され、第１および第２のステータ９，１０が、円筒状に電磁鋼板（例えば、珪素鋼板）を積層して形成されている。第１のロータ７および第１のステータ９の軸方向の積厚、ならびに第のロータ８および第２のステータ１０の軸方向の積厚は、それぞれ軸方向に同じ寸法に形成されている。
【００２１】
第１のロータ７は、トーションバー２が挿通された状態で、第１のロータ支持部１１の入力軸５とは反対側の側面に固定されている。第２のロータ８は、トーションバー２が挿通された状態で、第２のロータ支持部１２の出力軸６とは反対側の側面に固定されている。第１および第２のロータ７，８は、外周面形状がそれらの周方向に沿って複数の凸部が形成された回転体であり、本実施形態では第１のロータ７には合計５つの凸部が、第２のロータ８には合計４つの凸部が形成されている。
【００２２】
第１および第２のステータ９，１０には、周方向に等しい間隔をおいて形成された複数のティースに１相の励磁コイル（図示せず）と２相（ｓｉｎ相、ｃｏｓ相）の出力コイル（検出コイル、図示せず）とが、それぞれ所定の位置に変圧器を構成するように巻回されている。
【００２３】
本実施形態の第１および第２のレゾルバ３，４は、いわゆるＶＲ（可変リラクタンス）型レゾルバである。レゾルバを構成する各励磁コイルに所定の振幅を有する励磁信号（正弦波交流電圧）ｖが入力されることにより励磁されと、ロータ形状により磁路中に設けたギャップが回転角度に対して周期的に変化する。そして、各出力コイルには励磁信号の振幅に比例した振幅を有する２相の出力信号（電圧）ｅが誘起され、その電圧を読み取ることにより回転角度を検出できる（図４（ａ）参照）。ここで、出力コイルの起電力（出力電圧）ｅは、磁束φを近似した励磁コイルに流れる電流ｉを微分することにより得られる。第１および第２のレゾルバ３，４の励磁コイルおよび出力コイルは、コネクタ部１７を介して外部の制御装置（図示せず）に接続されている。制御装置は、励磁信号を出力するとともに、各出力コイルから入力される出力信号に基づいて後述する入力軸５の回転角度θｔ１および出力軸６の回転角度θｔ２を検出する。
【００２４】
また、第１および第２のレゾルバ３，４は、入力軸５および出力軸６の回転にともなって第１および第２のロータ７，８が軸方向に一定の間隔を有して軸方向（図中、矢印実線で示す）に移動するように構成されている。入力軸５および出力軸６と第１および第２のロータ支持部（ボス側）１１，１２とが可動部１４を構成し、スプラインによりトルク伝達可能に締結され連動する。円筒状の第１のロータ支持部１１の上端外周面には、ねじが螺刻され、ハウジング１６上部のトーションバー２が挿入される挿通穴の内周面には、円筒状のねじ溝が螺刻されて可動部１５を構成し、互いに螺合されている。なお、可動部１５は、ボールねじを介して結合されていてもよい。そして、第１および第２のロータ支持部１１，１２、トーションバー２、ならびに第１および第２のロータ７，８が一体固定されたロータ本体１３が入力軸５の回転にともなって軸方向上下に摺動可能に取付けられている。このときのステアリングホイール1回転当たりの移動量は、入力軸５のＣＷおよびＣＣＷ回転に対し一定となる。
【００２５】
次に、図２（ａ）、（ｂ）は、図１のレゾルバの作用を説明するための図、図３(a)は、図２のロータの移動量とレゾルバ出力の波高値との関係を示すグラフ、図３（ｂ）は、操舵位置と中立のレゾルバ出力波高値との差分との関係を示すグラフである。なお、以下において、軸方向の入力軸５側を上、出力軸６側を下として説明する。
【００２６】
第１および第２のレゾルバ３，４は、軸方向にそれぞれ第１のステータ９と第２のステータ１０との間の距離Ａ、第１のロータ７と第２のロータ８との間の距離Ｂを有して配置されている。ここで、距離Ａ，Ｂは、等間隔（Ａ＝Ｂ）であり、第１および第２のステータ９，１０は、移動不能に固定され、第１および第２のロータ７，８は移動可能に配設されている。図２（ａ），（ｂ）に示すように、入力軸５（図１参照）の回転にともなって、第１および第２のロータ７，８は、軸方向に移動する。これにより、第１のロータ７と第１のステータ９間の第１の相対位置、および第２のロータ８と第２のステータ１０間の第２の相対位置がそれぞれ変化する。
【００２７】
図３（ａ）に示すように、第１および第２のステータ９，１０の出力電圧（２相出力の何れか一方の出力電圧）Ｓ１，Ｓ２の波高値（振幅）は、それぞれ第１および第２のロータ７，８の軸方向の移動量に応じて直線状に同期して変化する。例えば、第１および第２のロータ７，８が軸方向上端部から下方に移動した場合、第１および第２のロータ７，８の移動量が大きくなるにともない出力電圧Ｓ１，Ｓ２の波高値は直線的に大きくなる。このため、車両の運転開始時に、入力軸５（図１参照）を回転させなくても角度検出が可能となる。
【００２８】
そして、図３（ｂ）に示すように、出力電圧Ｓ１，Ｓ２の波高値と中立位置の出力波高値（基準値）との差分は、操舵位置に応じて直線状に変化する。例えば、第１および第２のロータ７，８の位置が軸方向上端部にあるときを右エンド部（右端部）とすると、操舵にともない出力波高値の差分は、中立位置を経て左エンド部（左端部）へ向かうにつれて大きくなる。これにより、予め設定された中立位置の出力波高値との差分の値からステアリングホイールの多回転の回数を検出することができる。
【００２９】
次に、図４（ａ）は、レゾルバの電圧、電流波形を示す図、（ｂ）、（ｃ）は、図２のロータとステータとの相対位置におけるレゾルバの励磁コイルの電圧および電流の位相の関係を示す図である。なお、横軸に時間を示す。
図４（ａ）に、励磁コイルの励磁電圧ｖ（図中、実線で示す）、励磁電流ｉ（図中、破線で示す）および出力コイルの出力電圧ｅ（図中、一点鎖線で示す）の位相の関係を示す。出力電圧ｅは、磁束φが励磁電流ｉに等しい（ｉ≒φ）と近似して励磁電流ｉを微分することにより求められる。また、θ（ｔ）は、励磁電圧ｖと励磁電流ｉとの間の位相差を示す。
【００３０】
図４（ｂ）には、図２（ａ）における第１および第２のステータ９，１０の各励磁コイルに印加される電圧ｖ（図中、実線で示す）、電流ｉ（図中、破線で示す）、および各電流ｉの位相の関係を示す。また、同じく図４（ｃ）には、図２（ｂ）における第１および第２のステータ９，１０の各励磁コイルに印加される電圧ｖ、電流ｉおよび各電流ｉの位相の関係を示す。ここで、図４（ｃ）は図４（ｂ）と比較して、レゾルバの自己インダクタンスが大きくなるので、電圧ｖと電流ｉとの間の位相差が大きくなるが、第１および第２のロータ７，８は同期して移動するため、電流ｉ間の位相差は発生しない。
【００３１】
次に、図５(ａ)、（ｂ）、（ｃ）は、図１のレゾルバの他の作用を説明するための第１の実施形態の変形例を示す図、図６（ａ）は、図５のロータの移動量とレゾルバ出力の波高値、図６（ｂ）は、操舵位置とレゾルバ出力波高値の差分との関係を示すグラフである。
【００３２】
第１および第２のレゾルバ３，４は、軸方向にそれぞれ第１のステータ９と第２のステータ１０との間の距離Ａ、第１のロータ７と第２のロータ８との間の距離Ｂを有して配置されている。ここで、距離Ａ，Ｂは、等間隔ではなくＡ＜Ｂであり、第１および第２のステータ９，１０は、移動不能に固定され、第１および第２のロータ７，８は移動可能に配設されている。図５（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、入力軸５（図１参照）の回転にともなって、第１および第２のロータ７，８は、軸方向に移動する。これにより、第１のロータ７と第１のステータ９間の第１の相対位置、および第２のロータ８と第２のステータ１０間の第２の相対位置がそれぞれ変化する。
【００３３】
図６（ａ）に示すように、第１および第２のステータ９，１０の出力電圧（２相出力の何れか一方の出力電圧）Ｓ１，Ｓ２の波高値（振幅）は、それぞれ第１および第２のロータ７，８の移動量に応じて直線状に同期して変化する。例えば、第１および第２のロータ７，８が軸方向上端部から下方に移動した場合、第１および第２のロータ７，８の移動量が大きくなるにともない、一方の第１のステータ９の出力電圧Ｓ１の波高値は直線的に大きくなり、他方の第２のステータ１０の出力電圧Ｓ２の波高値は直線的に小さくなる。このため、車両の運転開始時に入力軸５（図１参照）を回転させなくても角度検出が可能となる。
【００３４】
そして、図６（ｂ）に示すように、出力波高値の差分Ｓ２−Ｓ１は、操舵位置に応じて直線状に変化する。例えば、第１および第２のロータ７，８の位置が軸方向上端部にある右エンド部からの操舵にともない出力波高値の差分Ｓ２−Ｓ１は、右方向へ中立位置を経て左エンド部へ向かうにつれて小さくなる。これにより、予め設定された出力波高値の差分Ｓ２−Ｓ１の値からステアリングホイールの多回転回数を検出することができる。
【００３５】
次に、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）は、図５のロータとステータとの相対位置におけるレゾルバの励磁コイルの電圧および電流の位相の関係を示す図である。
図７（ａ）に、図５（ａ）における第１および第２のステータ９，１０の各励磁コイルに印加される電圧ｖ（図中、実線で示す）、電流ｉ（図中、破線で示す）、および各電流ｉの位相の関係を示す。また、同じく図７（ｂ），（ｃ）に、図５（ｂ），（ｃ）における第１および第２のステータ９，１０の各励磁コイルに印加される電圧ｖ、電流ｉおよび各電流ｉの位相の関係をそれぞれ示す。ここで、図７（ａ）の右エンド部では、第２のステータ１０の電流波形に進み、第１のステータ９の電流波形に遅れが生じて位相がずれ、電流ｉの位相差が発生する。図７（ｂ）の中立位置では、両ステータ９，１０の電流ｉは同位相となり、位相差は発生しない。また、図７（ｃ）の左エンド部では、第１のステータ９の電流波形に進み、第２ステータ１０の電流波形に遅れが生じて位相がずれ、電流ｉの位相差が発生する。これにより、この位相差を判別することで第１および第２のロータ７，８の位置を検出することも可能となる。
【００３６】
＜第２の実施形態＞
図８は、本発明の第２の実施形態に係るトルクセンサ１の概略構成を示す断面図である。
以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００３７】
図８に示すように、第１および第２のレゾルバ３，４の第１および第２のロータ７，８は、それぞれ入力軸５および出力軸６の外周面に移動不能に固定されている。第１および第２のレゾルバ３，４は、入力軸５および出力軸６の回転にともなって第１および第２のステータ９，１０が軸方向（図中、矢印実線で示す）に移動するように構成されている。円筒状の入力軸５の外周面には、ねじが螺刻され、円筒状のステータ支持部１８の入力軸５が挿入される挿通穴の内周面には、円筒状のねじ溝が螺刻されて可動部１５を構成し、互いに螺合されている。なお、可動部１５は、ボールねじを介して結合されていてもよい。また、ステータ支持部１８とハウジング１６との間にねじ（またはボールねじ）からなる可動部１９が設けられている。そして、ステータ支持部１８、第１および第２のステータ９，１０、ならびにコネクタ部１７が一体固定されたステータ本体２０が入力軸５の回転にともなって軸方向に摺動可能に取付けられている。なお、ステータ支持部１８は、出力軸９側に設けられて出力軸９の回転にともなって軸方向に移動する構造であってもよい。
【００３８】
以上のように、本実施形態において、第１の実施形態との相違点は、ステータ本体２０が軸方向に移動することにあり、第１および第２のレゾルバ３，４は、第１の実施形態と同様に作用する。
【００３９】
次に、レゾルバによる角度検出動作について説明する。
本実施形態の第１および第２のレゾルバ３，４は、ロータの回転角によってステータとロータ間のギャップを変化させ、磁気抵抗変化を検出する。正弦波状の励磁電圧が励磁コイルに供給され、出力コイルは、その磁気抵抗の変化に応じた正弦波状の２相の電気信号（出力電圧）を生成する。
【００４０】
図９は、多回転絶対角を検出するレゾルバの出力波形を示す図である。
図９に示すように、第１および第２の実施形態では、入力軸５が１回転する間に、第１のステータ９の出力コイルでは５周期分の電気信号が生成される。すなわち、入力軸５の回転角（機械角）に対する電気信号の電気角の比である軸倍角は５倍角（５Ｘ）とされている。また、出力軸６が１回転する間に、第２のステータ１０の出力コイルでは４周期分の電気信号が生成される。すなわち、出力軸６の回転角（機械角）に対する電気信号の電気角の比である軸倍角は４倍角（４Ｘ）とされている。軸倍角は、第１および第２のロータ７，８の凸部の数により決定される。
【００４１】
上記レゾルバ５Ｘ出力（入力軸回転角度）θｔ１およびレゾルバ４Ｘ出力（出力軸回転角度）θｔ２から、ステアリングホイールの１回転内における操舵角出力θｔが演算される。図９には、例えば４回転（左右２回転、±７２０°）の絶対角度を示している。そして、多回転絶対角（図中、レゾルバ出力）θｍとして、４回転のハンドル回転角（図中、Ｎ１〜Ｎ４）における絶対角が検出される。
【００４２】
次に、前述のように構成されたトルクセンサ１による入力軸８および出力軸９の回転角度の検出処理手順を説明する。
図１０は、多回転絶対角を算出する処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、制御装置のＣＰＵに記憶された制御プログラムに基づき、定められた制御周期で実行される。
まず、ＣＰＵは、車両のＩＧスイッチ（イグニッションスイッチ）の操作によるオン・オフ状態を常時読み込み、ＩＧスイッチからのＩＧ信号がオンされたか否かを判別する（ステップＳ０１）。
【００４３】
そして、ＩＧ信号がオンしていると判定されたとき（ステップＳ０１：ＹＥＳ）、ステップＳ０２に移行して回転角度の検出処理を開始する。一方、ＩＧ信号がオフと判定されたとき（ステップＳ０１：ＮＯ）、フローを抜ける。
ＣＰＵは、第１のステータ９の出力コイルにおいて生成される電気信号を取り込み（ステップＳ０２）、５Ｘ出力θｔ１を演算し（ステップＳ０３）、電気角として抽出する。
【００４４】
続いて、ＣＰＵは、第２のステータ１０の出力コイルにおいて生成される電気信号を取り込み（ステップＳ０４）、４Ｘ出力θｔ２を演算し（ステップＳ０４）、電気角として抽出する。そして、５Ｘ出力θｔ１および４Ｘ出力θｔ２に基づいて、操舵角出力θｔを演算する（ステップＳ０６、1回転角度検出処理）。
【００４５】
次に、ＣＰＵは、ステップＳ０２〜Ｓ０６の演算結果を使用して、多回転数および絶対角を演算する。
ＣＰＵは、第１および第２のステータ９，１０の各出力コイルの電圧値を読み込み、最小２乗法を用いて出力信号の振幅（変圧比）を演算する（ステップＳ０７）。そして、振幅から算出されたレゾルバ出力波高値の差分（図３（ｂ），図６（ｂ）参照）に基づいて、図９に示すハンドル回転角の多回転領域Ｎ１〜Ｎ４のいずれかにある多回転位置が判別され、多回転回数Ｎが決定される（ステップＳ０８）。
そして、多回転回数Ｎの多回転領域において、図９の操舵角出力θｔの値から操舵位置としてハンドル回転角（°）が決定される（ステップＳ０９）。
これにより、多回転絶対角（レゾルバ出力）θｍを算出することができる（多回転角度検出処理）。
【００４６】
次に、上記のように構成された本発明の実施形態に係る回転角度検出装置の作用および効果について説明する。
【００４７】
上記第１および第２の実施形態によれば、トルクセンサ１のトーションバー２によって連結された入力軸５および出力軸６に第１および第２のロータ７，８が固定され、第１および第２のロータ７，８の外周面に近接して第１および第２のステータ９，１０が配設される。そして、第１および第２のロータ７，８と、第１および第２のステータ９，１０とから第１および第２のレゾルバ３，４が構成される。ここで、第１および第２のロータ７，８間の軸方向距離は一定に保持される。ねじやスプラインなどからなる可動部１４，１５，１９が設けられ、入力軸５および出力軸６の回転に応じて、第１のロータ７と第１のステータ９間の軸方向の第１の相対位置、ならびに第２のロータ８と第２のステータ１０間の軸方向の第２の相対位置が変化する。
【００４８】
このため、第１および第２のステータ９，１０に出力される起電力（出力電圧）から第１および第２のロータ７，８の回転角度を演算するとともに、軸方向移動による相対位置、すなわち距離の変化によって入力軸５および出力軸６の１回転以上の回転回数を検出できる。これにより、入力軸５および出力軸６の１回転以上の絶対角が検出可能となる。また、第１および第２のレゾルバ３，４のそれぞれの相対位置は同期して変化するので、第１および第２のレゾルバ３，４の位相差が生じ難く、高い精度の角度検出を行うことができる。
【００４９】
上記第１の実施形態によれば、入力軸５および出力軸６の回転に応じて、入力軸５および出力軸６に設けられたスプラインやねじによる可動部１４，１５により第１および第２のロータ７，８が軸方向の所定方向に同時に移動する。このため、第１のロータ７および第１のステータ９間の第１の相対位置、ならびに第２のロータ８および第２のステータ１０間の第２の相対位置は同期して変化する。これにより、第１および第２のステータ９，１０の出力電圧は、同位相となり、高い精度で角度検出できる。また、トーションバー２にはスプラインなどの可動部が同軸、同心上に２箇所以上は配置されない構成のため、トーションバー２の剛性アップ、位置精度の向上が可能となる。
【００５０】
また、上記第２の実施形態によれば、入力軸５および出力軸６の回転に応じて、ステータ支持部１８を介して入力軸５に設けられた可動部１５、およびステータ支持部１８を介してハウジング１６に設けられた可動部１９により第１および第２のステータ９，１０が軸方向の所定方向に同時に移動する。このため、第１のロータ７および第１のステータ９間の第１の相対位置、ならびに第２のロータ８および第２のステータ１０間の第２の相対位置は同期して変化する。これにより、第１および第２のステータ９，１０の出力電圧は、同位相となり、高い精度で角度検出できる。また、トーションバー２にはスプラインなどの可動部が同軸、同心上に２箇所以上は配置されない構成のため、トーションバー２の剛性アップ、位置精度の向上が可能となる。
【００５１】
以上のように、本発明の実施形態によれば、多回転の絶対角を精度よく検出できる回転角度検出装置を提供できる。
【００５２】
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明はさらに他の形態で実施することも可能である。
【００５３】
上記実施形態では、ステータに対するロータの位置が軸方向に対し一方の側のみにずれた（上側、図２（ａ）参照）場合について例を示したが、これに限定されるものでなく、反対側（下側）にずれた場合についても適用可能である。すなわち、ロータの移動量に対するレゾルバ出力の波高値は、図２（ｂ）の位置関係にあるときを頂点としてロータの移動量が大きくなる場合、小さくなる場合ともに直線的に減少する山型のグラフとなり、多回転検出が可能となるとともに出力電圧の位相差も発生しない。
【００５４】
上記実施形態では、２相出力（ｓｉｎ、ｃｏｓ信号）の出力コイルを有するステータから回転角度を演算する例を挙げて説明したが、これに限定されるものでなく、３相出力（例えば、同じ位相からなるｓｉｎ、ｓｉｎ１２０、ｓｉｎ２４０信号）の出力コイルを有するステータからなるＶＲ型レゾルバに適用してもよい。
【００５５】
上記実施形態では、第１および第２のロータ７，８の軸倍角は、異なる５Ｘ，４Ｘの組み合わせの場合について説明したが、これに限定されるものでなく、他の軸倍角の組み合わせに適宜変更してもよい。また、同じ軸倍角の組み合わせ（例えば、４Ｘ，４Ｘ、または５Ｘ，５Ｘなど）であっても検出可能である。
【００５６】
上記実施形態では、電動パワーステアリング装置のトルクセンサ１を例に挙げて説明したが、トルクセンサ１は、電動パワーステアリング装置以外の装置に適用することも可能である。また、トーションバー２を用いないトルクセンサ１以外のレゾルバを使用した回転角度検出装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１：トルクセンサ（トルク検出装置）、２：トーションバー、３：第１のレゾルバ、
４：第２のレゾルバ、５：入力軸（第１の回転軸）、６：出力軸（第２の回転軸）、
７：第１のレゾルバロータ、８：第２のレゾルバロータ、９：第１のレゾルバステータ、１０：第２のレゾルバステータ、１１：第１のロータ支持部、
１２：第２のロータ支持部、１３：ロータ本体、１４，１５，１９：可動部、
１６：ハウジング、１７：コネクタ部、１８：ステータ支持部、２０：ステータ本体、
Ｓ１，Ｓ２：レゾルバ出力、θ：位相差、θｔ１：入力軸回転角度（５Ｘ）、
θｔ２：出力軸回転角度（４Ｘ）、θｔ：操舵角、θｍ：多回転絶対角
【図１】
2016038255.tif 000003
【図２】
2016038255.tif 000004
【図３】
2016038255.tif 000005
【図４】
2016038255.tif 000006
【図５】
2016038255.tif 000007
【図６】
2016038255.tif 000008
【図７】
2016038255.tif 000009
【図８】
2016038255.tif 000010
【図９】
2016038255.tif 000011
【図１０】
2016038255.tif 000012