JP2010047158A

JP2010047158A - Vehicular steering device

Info

Publication number: JP2010047158A
Application number: JP2008214098A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Kuromaru; 善和九郎丸
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2008-08-22
Filing date: 2008-08-22
Publication date: 2010-03-04

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive vehicular steering device capable of detecting an absolute rotation angle of a steering member with high accuracy. <P>SOLUTION: An electric power steering device 1 has a ball screw mechanism 25 for converting the rotation of a ball nut 36 driven by an electric motor 23 through a speed reduction mechanism 24 to the axial movement of a rack shaft 10; a resolver 41 for detecting a rotation angle of an output shaft 29 of the electric motor 23; an encoder 42 for detecting a rotation angle of a driven gear 38 of the speed reduction mechanism 24; and an absolute angle detection device 43 for detecting an absolute rotation angle of the steering member 2 based on the output of the resolver 41 and the encoder 42. When the least common multiple of the tooth number Zp of the drive gear 26 and the tooth number Zr of the driven gear 28 is made to LCM(Zp, Zr), the maximum value of the number of revolution of the steering member 2 is made to N, a stroke amount of the rack shaft 10 per one rotation of the steering member 2 is made to L and a lead of the screw shaft 37 of the ball screw mechanism 25 is made to R, an expression of LCM(Zp, Zr)>(N×L×Zr/R) is satisfied. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、車両用操舵装置に関する。 The present invention relates to a vehicle steering apparatus.

車両用操舵装置が、操舵部材の絶対回転角を検出するための回転角検出装置を有し、検出された絶対回転角を用いて、電動モータの駆動制御を行う場合がある（たとえば、特許文献１参照）。
また、特許文献１では、操舵部材の絶対回転角を求めるために、回転角検出装置が、操舵部材と連動する転舵軸を駆動する電動モータの出力軸の回転角を、減速機を介して検出することが提案されている。
特開２００５−５３４１６号公報 A vehicle steering device may include a rotation angle detection device for detecting an absolute rotation angle of a steering member, and drive control of an electric motor may be performed using the detected absolute rotation angle (for example, Patent Documents). 1).
Further, in Patent Document 1, in order to obtain the absolute rotation angle of the steering member, the rotation angle detection device determines the rotation angle of the output shaft of the electric motor that drives the steered shaft that is linked to the steering member via a reduction gear. It has been proposed to detect.
JP 2005-53416 A

しかし、特許文献１では、電動モータの出力軸の多回転の回転角度を、回転角検出装置の測定範囲内の回転角度（１回転以内）に、減速機により縮小している。その結果、検出された操舵部材の絶対回転角の分解能が低下し、検出精度が悪くなる。また、回転角度検出用に専用の減速機を用いるので、構造が複雑になる。その結果、車両用操舵装置が高価になる。 However, in Patent Document 1, the multi-rotation rotation angle of the output shaft of the electric motor is reduced to a rotation angle (within one rotation) within the measurement range of the rotation angle detection device by the speed reducer. As a result, the resolution of the detected absolute rotation angle of the steering member is lowered, and the detection accuracy is deteriorated. Further, since a dedicated speed reducer is used for detecting the rotation angle, the structure becomes complicated. As a result, the vehicle steering device becomes expensive.

そこで、本発明の目的は、操舵部材の絶対回転角を高精度に検出できて安価な車両用操舵装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an inexpensive vehicle steering apparatus that can detect the absolute rotation angle of a steering member with high accuracy.

本発明の車両用操舵装置（１）は、電動モータ（２３）によって減速機構（２４，２４Ａ）を介して駆動されるボールナット（３６）の回転を車両の左右方向（Ｘ）に延びる転舵軸（１０）の軸方向移動に変換するボールねじ機構（２５）と、上記電動モータの出力軸（２９）の回転角度を検出する第１の角度検出器（４１）と、第２の角度検出器（４２）と、上記第１および第２の角度検出器の出力に基づいて、操舵部材（２）の絶対回転角を検出する絶対角検出装置（４３）とを備え、上記減速機構は、上記電動モータの上記出力軸とは同軸に設けられた駆動体（２６，６０）と、上記ボールナットとは同軸に設けられた被動体（２８，６１）とを含み、上記第２の角度検出器は、上記被動体の回転角度を検出し、上記駆動体の歯数Ｚｐおよび上記被動体の歯数Ｚｒの最小公倍数をＬＣＭ（Ｚｐ，Ｚｒ）とし、上記転舵軸の両ストロークエンド間に対応する上記操舵部材の回転回数をＮとし、上記操舵部材の１回転当たりの上記転舵軸のストローク量をＬとし、上記ボールねじ機構のねじ軸（３７）のリードをＲとしたときに、下記式１を満たすことを特徴とする。
ＬＣＭ（Ｚｐ，Ｚｒ）＞（Ｎ×Ｌ×Ｚｒ／Ｒ）・・・（式１）
本発明によれば、上述の式１を満たすので、第１および第２の角度検出器により検出される回転角度の組み合わせと、転舵軸の両ストロークエンド間に対応する操舵部材の絶対回転角とが、一対一で対応する。その結果、第１および第２の角度検出器の出力の組み合わせに基づいて、操舵部材の絶対回転角を、高精度に検出することができる。しかも、操舵部材の絶対回転角の検出のために、もともと必要な動力伝達用の上述の減速機構およびボールねじ機構を利用するので、絶対回転角の検出専用の減速機を用いる従来の車両用操舵装置と比較して、構造を簡素化できる。その結果、車両用操舵装置を安価にできる。 The vehicle steering apparatus (1) according to the present invention is a steerer that extends the rotation of a ball nut (36) driven by an electric motor (23) via a speed reduction mechanism (24, 24A) in the left-right direction (X) of the vehicle. A ball screw mechanism (25) for converting the axial movement of the shaft (10), a first angle detector (41) for detecting the rotation angle of the output shaft (29) of the electric motor, and a second angle detection And an absolute angle detector (43) for detecting the absolute rotation angle of the steering member (2) based on the outputs of the first and second angle detectors, and the speed reduction mechanism comprises: The second angle detection includes a driving body (26, 60) provided coaxially with the output shaft of the electric motor and a driven body (28, 61) provided coaxially with the ball nut. The device detects the rotation angle of the driven body, and the number of teeth Zp of the driving body LCM (Zp, Zr) is the least common multiple of the number of teeth Zr of the driven body, N is the number of rotations of the steering member corresponding to both stroke ends of the steered shaft, and When the stroke amount of the steered shaft is L and the lead of the screw shaft (37) of the ball screw mechanism is R, the following formula 1 is satisfied.
LCM (Zp, Zr)> (N × L × Zr / R) (Formula 1)
According to the present invention, since the above equation 1 is satisfied, the combination of the rotation angles detected by the first and second angle detectors and the absolute rotation angle of the steering member corresponding to both stroke ends of the steered shaft Correspond one-on-one. As a result, the absolute rotation angle of the steering member can be detected with high accuracy based on the combination of the outputs of the first and second angle detectors. In addition, since the above-described reduction mechanism and ball screw mechanism for transmitting the necessary power are originally used for detecting the absolute rotation angle of the steering member, conventional vehicle steering using a reduction gear dedicated to the detection of the absolute rotation angle. Compared with the device, the structure can be simplified. As a result, the vehicle steering device can be made inexpensive.

ここで、上述の駆動体および被動体としては、例えば、互いに噛み合わされるギヤを用いてもよいし、ベルトを介して連結される歯付きのプーリを用いてもよい。
なお、上記括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を示すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。 Here, as the above-mentioned driving body and driven body, for example, a gear meshed with each other may be used, or a toothed pulley connected via a belt may be used.
In addition, although the alphanumeric characters in the parentheses indicate reference signs of corresponding components in the embodiments described later, the scope of the claims is not limited by these reference signs.

以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置の概略構成の模式図である。図１を参照して、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ：Electric Power Steering System）１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結しているステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３に第１の自在継手４を介して連結された中間シャフト５と、中間シャフト５に第２の自在継手６を介して連結されたピニオンシャフト７と、ピニオンシャフト７の端部近傍に設けられたピニオン歯８に噛み合うラック歯９を有して自動車の左右方向Ｘに延びる転舵軸としてのラック軸１０とを有している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a schematic configuration of an electric power steering apparatus as a vehicle steering apparatus according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, an electric power steering system (EPS) 1 includes a steering shaft 3 connected to a steering member 2 such as a steering wheel, and a first universal joint 4 attached to the steering shaft 3. An intermediate shaft 5 connected via a pin, a pinion shaft 7 connected to the intermediate shaft 5 via a second universal joint 6, and a rack tooth 9 meshing with a pinion tooth 8 provided near the end of the pinion shaft 7. And a rack shaft 10 as a turning shaft extending in the left-right direction X of the automobile.

ピニオンシャフト７およびラック軸１０によりラックアンドピニオン機構からなるステアリングギヤ１１が構成されている。ラック軸１０は、車体１２に固定されるハウジング１３内に、複数の軸受（図示せず）を介して直線往復可能に支持されている。ラック軸１０には、一対のタイロッド１４が結合されている。各タイロッド１４は対応するナックルアーム１５を介して対応する転舵輪１６に連結されている。 The pinion shaft 7 and the rack shaft 10 constitute a steering gear 11 composed of a rack and pinion mechanism. The rack shaft 10 is supported in a housing 13 fixed to the vehicle body 12 so as to be linearly reciprocable via a plurality of bearings (not shown). A pair of tie rods 14 are coupled to the rack shaft 10. Each tie rod 14 is connected to a corresponding steered wheel 16 via a corresponding knuckle arm 15.

操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオン歯８およびラック歯９によって、自動車の左右方向Ｘに沿ってのラック軸１０の直線運動に変換される。これにより、転舵輪１６の転舵が達成される。
ピニオンシャフト７は、操舵部材２に連なる入力軸１７と、ピニオン歯８に連なる出力軸１８とに分割されている。これら入力軸１７および出力軸１８はトーションバー１９を介して同一の軸線上で互いに連結されている。入力軸１７に操舵トルクが入力されたときに、トーションバー１９が弾性ねじり変形し、これにより、入力軸１７および出力軸１８が相対回転するようになっている。 When the steering member 2 is operated and the steering shaft 3 is rotated, this rotation is converted by the pinion teeth 8 and the rack teeth 9 into a linear motion of the rack shaft 10 along the left-right direction X of the automobile. Thereby, the turning of the steered wheels 16 is achieved.
The pinion shaft 7 is divided into an input shaft 17 connected to the steering member 2 and an output shaft 18 connected to the pinion teeth 8. The input shaft 17 and the output shaft 18 are connected to each other on the same axis via a torsion bar 19. When steering torque is input to the input shaft 17, the torsion bar 19 is elastically torsionally deformed, whereby the input shaft 17 and the output shaft 18 are rotated relative to each other.

トーションバー１９を介する入力軸１７および出力軸１８の間の相対回転変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ２０が設けられている。また、車速を検出するための車速センサ２１が設けられている。また、制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit ：電子制御ユニット）２２が設けられている。操舵補助力を発生させるための電動モータ２３と、この電動モータ２３の出力回転を伝達するとともに減速する減速機構２４と、減速機構２４の出力回転をラック軸１０の軸方向移動に変換する運動変換機構としてのボールねじ機構２５とが設けられている。 A torque sensor 20 that detects a steering torque based on the amount of relative rotational displacement between the input shaft 17 and the output shaft 18 via the torsion bar 19 is provided. A vehicle speed sensor 21 for detecting the vehicle speed is also provided. An ECU (Electronic Control Unit) 22 is provided as a control device. An electric motor 23 for generating a steering assist force, a reduction mechanism 24 that transmits and decelerates the output rotation of the electric motor 23, and a motion conversion that converts the output rotation of the reduction mechanism 24 into an axial movement of the rack shaft 10. A ball screw mechanism 25 as a mechanism is provided.

トルクセンサ２０および車速センサ２１からの検出信号が、ＥＣＵ２２に入力されるようになっている。ＥＣＵ２２は、トルク検出結果や車速検出結果等に基づいて、操舵補助用の電動モータ２３を制御する。電動モータ２３の出力回転は、減速機構２４により減速され、ボールねじ機構２５により直線移動に変換される。この直線移動が、ラック軸１０に伝達される。これにより、操舵が補助されるようになっている。 Detection signals from the torque sensor 20 and the vehicle speed sensor 21 are input to the ECU 22. The ECU 22 controls the steering assisting electric motor 23 based on the torque detection result, the vehicle speed detection result, and the like. The output rotation of the electric motor 23 is decelerated by the speed reduction mechanism 24 and converted into linear movement by the ball screw mechanism 25. This linear movement is transmitted to the rack shaft 10. Thereby, steering is assisted.

図２は、図１の電動パワーステアリング装置１の要部の拡大図である。図２を参照して、減速機構２４は、電動モータ２３により駆動される駆動体としての駆動ギヤ２６と、この駆動ギヤ２６に噛み合うアイドルギヤとしての中間ギヤ２７と、この中間ギヤ２７に噛み合う被動体としての従動ギヤ２８とを有している。
駆動ギヤ２６と、中間ギヤ２７と、従動ギヤ２８とは、順次に噛み合っており、平行軸歯車機構を構成している。また、減速機構２４は、駆動ギヤ２６を支持した第１の軸３１と、中間ギヤ２７を支持した第２の軸３２とを有している。 FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the electric power steering apparatus 1 of FIG. Referring to FIG. 2, the speed reduction mechanism 24 includes a drive gear 26 as a drive body driven by the electric motor 23, an intermediate gear 27 as an idle gear that meshes with the drive gear 26, and a driven gear that meshes with the intermediate gear 27. And a driven gear 28 as a body.
The drive gear 26, the intermediate gear 27, and the driven gear 28 are sequentially meshed to constitute a parallel shaft gear mechanism. The speed reduction mechanism 24 includes a first shaft 31 that supports the drive gear 26 and a second shaft 32 that supports the intermediate gear 27.

駆動ギヤ２６は、斜歯歯車からなり、金属、例えば鋼により略円柱形状に形成されている。駆動ギヤ２６の外周に複数の動力伝達用ギヤ歯が形成されている。駆動ギヤ２６と第１の軸３１とは、互いに同行回転できるように、互いに固定されている。具体的には、駆動ギヤ２６と第１の軸３１とは単一部材により単一部品として一体に形成されている。
駆動ギヤ２６は、両持ち状態でハウジング１３に第１の軸３１および一対の軸受を介して回動可能に支持されている。駆動ギヤ２６は、第１の軸３１および電動モータ２３の出力軸２９とは同軸に配置されている。第１の軸３１は、電動モータ２３の出力軸２９に軸継手３３を介して連結されている。 The drive gear 26 is a bevel gear and is formed in a substantially cylindrical shape from metal, for example, steel. A plurality of power transmission gear teeth are formed on the outer periphery of the drive gear 26. The drive gear 26 and the first shaft 31 are fixed to each other so that they can rotate together. Specifically, the drive gear 26 and the first shaft 31 are integrally formed as a single component by a single member.
The drive gear 26 is rotatably supported by the housing 13 via the first shaft 31 and a pair of bearings in a both-end supported state. The drive gear 26 is disposed coaxially with the first shaft 31 and the output shaft 29 of the electric motor 23. The first shaft 31 is connected to the output shaft 29 of the electric motor 23 via a shaft coupling 33.

中間ギヤ２７は、斜歯歯車からなり、例えば合成樹脂部材により略円柱形状に形成されている。中間ギヤ２７の外周に複数の動力伝達用ギヤ歯が形成されている。中間ギヤ２７と第２の軸３２とは、互いに同行回転できるように、互いに固定されている。なお、中間ギヤ２７が、金属、例えば、鋼により形成され、中間ギヤ２７と第２の軸３２とが単一部材により単一部品として一体に形成されてもよい。また、中間ギヤ２７は、両持ち状態でハウジング１３に第２の軸３２および一対の軸受を介して回動可能に支持されている。 The intermediate gear 27 is a helical gear, and is formed in a substantially cylindrical shape by a synthetic resin member, for example. A plurality of power transmission gear teeth are formed on the outer periphery of the intermediate gear 27. The intermediate gear 27 and the second shaft 32 are fixed to each other so that they can rotate together. The intermediate gear 27 may be formed of metal, for example, steel, and the intermediate gear 27 and the second shaft 32 may be integrally formed as a single component by a single member. Further, the intermediate gear 27 is rotatably supported by the housing 13 via the second shaft 32 and a pair of bearings in a both-end supported state.

従動ギヤ２８は、斜歯歯車からなり、金属、例えば鋼により環状に形成されている。従動ギヤ２８の外周に複数の動力伝達用ギヤ歯が形成されている。
従動ギヤ２８と、ボールねじ機構２５の後述するボールナット３６とは、互いに同行回転できるように、互いに固定されている。従動ギヤ２８は、両持ち状態で、ハウジング１３にボールナット３６および一対の軸受を介して回動可能に支持されている。 The driven gear 28 is a bevel gear, and is formed in an annular shape from metal, for example, steel. A plurality of power transmission gear teeth are formed on the outer periphery of the driven gear 28.
The driven gear 28 and a ball nut 36 (to be described later) of the ball screw mechanism 25 are fixed to each other so that they can rotate together. The driven gear 28 is rotatably supported by the housing 13 via a ball nut 36 and a pair of bearings in a both-sided state.

ボールねじ機構２５は、内周面に螺旋状のボール転動溝を有するボールナット３６と、ラック軸１０の一部に形成されており外周面に螺旋状のボール転動溝を有するねじ軸３７と、このねじ軸３７のボール転動溝およびボールナット３６のボール転動溝が対向して形成される軌道内を転動する複数のボール３８とを有している。各ボール３８は、ボールナット３６のボール転動溝の一端部と他端部とをつなぐ循環路により、無限循環するようになっている。 The ball screw mechanism 25 includes a ball nut 36 having a spiral ball rolling groove on the inner peripheral surface, and a screw shaft 37 formed on a part of the rack shaft 10 and having a spiral ball rolling groove on the outer peripheral surface. And a plurality of balls 38 that roll in a track formed so that the ball rolling groove of the screw shaft 37 and the ball rolling groove of the ball nut 36 are opposed to each other. Each ball 38 is infinitely circulated by a circulation path that connects one end and the other end of the ball rolling groove of the ball nut 36.

ボールナット３６は、ハウジング１３に一対の軸受を介して回転可能に支持されている。また、ボールナット３６は、ラック軸１０の軸方向Ｓ３に関してハウジング１３に対する相対移動を規制されている。ボールナット３６と従動ギヤ２８とは、互いに同心に配置されており、互いに同行回転するように互いに固定されている。ボールナット３６は、従動ギヤ２８により駆動される。 The ball nut 36 is rotatably supported by the housing 13 via a pair of bearings. Further, the ball nut 36 is restricted from moving relative to the housing 13 in the axial direction S3 of the rack shaft 10. The ball nut 36 and the driven gear 28 are disposed concentrically with each other, and are fixed to each other so as to rotate together. The ball nut 36 is driven by the driven gear 28.

ねじ軸３７は、ボールナット３６により複数のボール３８を介して駆動され、直線移動部材として機能する。ねじ軸３７は、ラック軸１０に、単一材料により一体に形成されている。
ラック軸１０、ねじ軸３７、ボールナット３６、および従動ギヤ２８は、互いに同心に配置されている。ボールねじ機構２５のボールナット３６は、電動モータ２３によって減速機構２４を介して駆動され、これによりラック軸１０の中心軸線の回りに回転する。これに伴って、ボールナット３６の回転がラック軸１０の軸方向に関するねじ軸３７の直線移動に変換される。 The screw shaft 37 is driven by a ball nut 36 via a plurality of balls 38 and functions as a linear moving member. The screw shaft 37 is integrally formed with the rack shaft 10 from a single material.
The rack shaft 10, the screw shaft 37, the ball nut 36, and the driven gear 28 are disposed concentrically with each other. The ball nut 36 of the ball screw mechanism 25 is driven by the electric motor 23 via the speed reduction mechanism 24, and thereby rotates around the central axis of the rack shaft 10. Accordingly, the rotation of the ball nut 36 is converted into a linear movement of the screw shaft 37 in the axial direction of the rack shaft 10.

このように、電動モータ２３の出力軸２９の回転中心軸線と、駆動ギヤ２６の回転中心軸線とが互いに同心に配置されている。これとともに、駆動ギヤ２６の回転中心軸線と、中間ギヤ２７の回転中心軸線と、従動ギヤ２８の回転中心軸線とが互いに平行に配置されている。また、電動モータ２３の出力軸２９は、ラック軸１０の軸方向Ｓ３に平行に配置されている。電動モータ２３の出力軸２９とラック軸１０との間に所定距離が隔てられている。この所定距離は、電動モータ２３の外形に応じた最小値またはこの値に近似した値に設定されている。これにより、所要の減速比を実現しつつ、従動ギヤ２８の大型化を抑制することができる。ひいては、ステアリングギヤ１１、減速機構２４、およびボールねじ機構２５の外形を小型化することができる。 Thus, the rotation center axis of the output shaft 29 of the electric motor 23 and the rotation center axis of the drive gear 26 are arranged concentrically with each other. At the same time, the rotation center axis of the drive gear 26, the rotation center axis of the intermediate gear 27, and the rotation center axis of the driven gear 28 are arranged in parallel to each other. Further, the output shaft 29 of the electric motor 23 is arranged in parallel to the axial direction S3 of the rack shaft 10. A predetermined distance is separated between the output shaft 29 of the electric motor 23 and the rack shaft 10. The predetermined distance is set to a minimum value corresponding to the outer shape of the electric motor 23 or a value approximate to this value. Thereby, the enlargement of the driven gear 28 can be suppressed while realizing a required reduction ratio. As a result, the external shape of the steering gear 11, the speed reduction mechanism 24, and the ball screw mechanism 25 can be reduced in size.

本実施形態の電動パワーステアリング装置１は、電動モータ２３の出力軸２９の回転角度を検出する第１の角度検出器としてのレゾルバ４１と、被動体としての従動ギヤ２８の回転角度を検出する第２の角度検出器としてのエンコーダ４２と、レゾルバ４１およびエンコーダ４２の出力に基づいて操舵部材２の絶対回転角を検出する絶対角検出装置４３とを有している。 The electric power steering apparatus 1 of the present embodiment detects a rotation angle of a resolver 41 as a first angle detector that detects a rotation angle of an output shaft 29 of an electric motor 23 and a driven gear 28 as a driven body. And an absolute angle detector 43 that detects the absolute rotation angle of the steering member 2 based on the outputs of the resolver 41 and the encoder 42.

ここで、操舵部材２の絶対回転角は、予め定める基準の回転角度位置、例えば操舵部材２が中立状態のときの操舵部材２の回転角度位置に対する回転角度位置である。操舵部材２の絶対回転角は、操舵部材２が多回転（３６０°以上）するときの操舵部材２の回転角度位置を含む。
出力軸２９の回転角度は、予め定める基準の回転角度位置、例えば操舵部材２が中立状態のときの出力軸２９の回転角度位置に対する回転角度位置である。出力軸２９の回転角度は、出力軸２９が１回転の範囲内（３６０°未満）で回転するときの出力軸２９の回転角度位置を示す。出力軸２９が多回転するときには、出力軸２９が１回転するごとに、出力軸２９の回転角度は周期的に変化する。 Here, the absolute rotation angle of the steering member 2 is a predetermined reference rotation angle position, for example, a rotation angle position with respect to the rotation angle position of the steering member 2 when the steering member 2 is in a neutral state. The absolute rotation angle of the steering member 2 includes the rotation angle position of the steering member 2 when the steering member 2 makes multiple rotations (360 ° or more).
The rotation angle of the output shaft 29 is a predetermined reference rotation angle position, for example, a rotation angle position with respect to the rotation angle position of the output shaft 29 when the steering member 2 is in a neutral state. The rotation angle of the output shaft 29 indicates the rotation angle position of the output shaft 29 when the output shaft 29 rotates within the range of one rotation (less than 360 °). When the output shaft 29 rotates many times, the rotation angle of the output shaft 29 changes periodically every time the output shaft 29 rotates once.

従動ギヤ２８の回転角度は、予め定める基準の回転角度位置、例えば操舵部材２が中立状態のときの従動ギヤ２８の回転角度位置に対する回転角度位置である。従動ギヤ２８の回転角度は、従動ギヤ２８が１回転の範囲内（３６０°未満）で回転するときの従動ギヤ２８の回転角度位置を示す。従動ギヤ２８が多回転するときには、従動ギヤ２８が１回転するごとに、従動ギヤ２８の回転角度は周期的に変化する。 The rotation angle of the driven gear 28 is a rotation angle position with respect to a predetermined reference rotation angle position, for example, a rotation angle position of the driven gear 28 when the steering member 2 is in a neutral state. The rotation angle of the driven gear 28 indicates the rotation angle position of the driven gear 28 when the driven gear 28 rotates within the range of one rotation (less than 360 °). When the driven gear 28 makes multiple rotations, the rotation angle of the driven gear 28 changes periodically every time the driven gear 28 makes one rotation.

レゾルバ４１は、電動モータ２３の通電を制御するために、出力軸２９の回転角度を検出する。
電動モータ２３は、モータハウジング４５と、このモータハウジング４５に回動可能に支持された出力軸２９と、この出力軸２９に同行回転する永久磁石を含むロータ４６と、複数のコイルを含みモータハウジング４５に固定されたステータ４７とを有している。ステータ４７とロータ４６とが、ブラシレスモータを構成している。このような電動モータ２３では、ステータ４７の励磁タイミングの制御を、ステータ４７に対するロータ４６の磁極の位置に応じてなしている。 The resolver 41 detects the rotation angle of the output shaft 29 in order to control the energization of the electric motor 23.
The electric motor 23 includes a motor housing 45, an output shaft 29 rotatably supported by the motor housing 45, a rotor 46 including a permanent magnet that rotates along with the output shaft 29, and a plurality of coils. And a stator 47 fixed to 45. The stator 47 and the rotor 46 constitute a brushless motor. In such an electric motor 23, the excitation timing of the stator 47 is controlled according to the position of the magnetic pole of the rotor 46 with respect to the stator 47.

レゾルバ４１は、モータハウジング４５の内部に配置されている。レゾルバ４１は、固定部としての環状のレゾルバステータ４９と、可動部であり且つ検出用ロータとしての環状のレゾルバロータ５０とを有している。レゾルバ４１は、レゾルバステータ４９に対するレゾルバロータ５０の回転角度を検出することができ、出力軸２９の回転角度を出力する。レゾルバ４１は、１回転以内の回転角を検出するアブソリュート形の変位センサである。 The resolver 41 is disposed inside the motor housing 45. The resolver 41 includes an annular resolver stator 49 as a fixed portion, and an annular resolver rotor 50 as a movable portion and as a detection rotor. The resolver 41 can detect the rotation angle of the resolver rotor 50 with respect to the resolver stator 49 and outputs the rotation angle of the output shaft 29. The resolver 41 is an absolute displacement sensor that detects a rotation angle within one rotation.

エンコーダ４２は、１回転以内の回転角を検出するアブソリュート形の磁気式の変位センサである。エンコーダ４２は、固定部５２と、検出用ロータとしての環状の可動部５３とを有している。固定部５２は、例えば、磁気抵抗素子を含む。可動部５３は、磁石を含む。固定部５２と可動部５３との相対位置に応じて、固定部５２からの出力信号が異なるようになっている。可動部５３は、従動ギヤ２８に同行回転可能に従動ギヤ２８に固定されている。固定部５２は、ハウジング１３に固定されている。エンコーダ４２は、固定部５２に対する可動部５３の回転角度を検出でき、従動ギヤ２８の回転角度を出力する。 The encoder 42 is an absolute magnetic displacement sensor that detects a rotation angle within one rotation. The encoder 42 has a fixed portion 52 and an annular movable portion 53 as a detection rotor. The fixed part 52 includes, for example, a magnetoresistive element. The movable part 53 includes a magnet. Depending on the relative position between the fixed portion 52 and the movable portion 53, the output signal from the fixed portion 52 is different. The movable portion 53 is fixed to the driven gear 28 so as to be able to rotate along with the driven gear 28. The fixed part 52 is fixed to the housing 13. The encoder 42 can detect the rotation angle of the movable portion 53 with respect to the fixed portion 52 and outputs the rotation angle of the driven gear 28.

本実施形態では、駆動ギヤ２６の歯数Ｚｐおよび従動ギヤ２８の歯数Ｚｒの最小公倍数をＬＣＭ（Ｚｐ，Ｚｒ）とし、ラック軸１０の両ストロークエンド間に対応する操舵部材２の回転回数をＮとし、操舵部材２の１回転当たりのラック軸１０のストローク量をＬとし、ボールねじ機構２５のねじ軸３７のリードをＲとしたときに、式１：ＬＣＭ（Ｚｐ，Ｚｒ）＞（Ｎ×Ｌ×Ｚｒ／Ｒ）を満たしている。 In the present embodiment, the least common multiple of the number of teeth Zp of the drive gear 26 and the number of teeth Zr of the driven gear 28 is LCM (Zp, Zr), and the number of rotations of the steering member 2 corresponding to both stroke ends of the rack shaft 10 is determined. When N is N, the stroke amount of the rack shaft 10 per rotation of the steering member 2 is L, and the lead of the screw shaft 37 of the ball screw mechanism 25 is R, Equation 1: LCM (Zp, Zr)> (N × L × Zr / R).

具体的な数値の一例としては、下記である。すなわち、駆動ギヤ２６の歯数Ｚｐ＝１９（枚）。従動ギヤ２８の歯数Ｚｒ＝６４（枚）。これらの最小公倍数ＬＣＭ（Ｚｐ，Ｚｒ）＝１２１６。ラック軸１０の両ストロークエンド間に対応する操舵部材２の回転回数Ｎ＝２．９３（回転）。操舵部材２の１回転当たりのラック軸１０のストローク量Ｌ＝５３．７（ｍｍ）。ボールねじ機構２５のねじ軸３７のリードＲ＝８．５（ｍｍ）。上述の式１の右辺の値（Ｎ×Ｌ×Ｚｒ／Ｒ）＝１１８４．６。従って、ＬＣＭ（Ｚｐ，Ｚｒ）＞（Ｎ×Ｌ×Ｚｒ／Ｒ）を満たしている。 An example of specific numerical values is as follows. That is, the number of teeth Zp of the drive gear 26 is 19 (sheets). The number of teeth of the driven gear 28 is Zr = 64 (sheets). These least common multiple LCM (Zp, Zr) = 1216. The number of rotations N of the steering member 2 corresponding to between both stroke ends of the rack shaft 10 is 2.93 (rotation). Stroke amount L of the rack shaft 10 per rotation of the steering member 2 = 53.7 (mm). The lead R of the screw shaft 37 of the ball screw mechanism 25 is 8.5 (mm). Value (N × L × Zr / R) = 1184.6 on the right side of Equation 1 above. Therefore, LCM (Zp, Zr)> (N × L × Zr / R) is satisfied.

出力軸２９および従動ギヤ２８の回転角度の組み合わせと上述の式１との関係を具体的に説明する。駆動ギヤ２６と従動ギヤ２８とは互いに連動する。これに伴い、レゾルバ４１により検出された駆動ギヤ２６の回転角度と、エンコーダ４２により検出された従動ギヤ２８の回転角度との組み合わせは、例えば、従動ギヤ２８が所定回転数で回転するのに応じて、周期的に変動する。 The relationship between the combination of the rotation angles of the output shaft 29 and the driven gear 28 and the above equation 1 will be specifically described. The drive gear 26 and the driven gear 28 are interlocked with each other. Accordingly, the combination of the rotation angle of the drive gear 26 detected by the resolver 41 and the rotation angle of the driven gear 28 detected by the encoder 42 corresponds to, for example, that the driven gear 28 rotates at a predetermined rotation speed. Fluctuates periodically.

上述の従動ギヤ２８の所定回転数（従動ギヤ２８の回転に対して上述の値の組み合わせが変化するときの、その変化の周期に相当する値）は、例えば、上述の式１の左辺［最小公倍数ＬＣＭ（Ｚｐ，Ｚｒ）］を値Ｚｒで割った値に相当する。一方、上述の式１の右辺を値Ｚｒで割った値は、ラック軸１０の両ストロークエンド間（操舵部材２の全操作角度範囲に相当する）に対応する従動ギヤ２８の回転数に相当する。 The predetermined rotation speed of the driven gear 28 described above (a value corresponding to the period of change when the combination of the values described above changes with respect to the rotation of the driven gear 28) is, for example, the left side of the above equation 1 [minimum It corresponds to a value obtained by dividing the common multiple LCM (Zp, Zr)] by the value Zr. On the other hand, the value obtained by dividing the right side of Equation 1 above by the value Zr corresponds to the rotation speed of the driven gear 28 corresponding to the distance between both stroke ends of the rack shaft 10 (corresponding to the entire operation angle range of the steering member 2). .

従って、上述の式１を満たすときには、操舵部材２を全操作角度範囲で回動したときのレゾルバ４１およびエンコーダ４２の両出力の組み合わせに、同じ組み合わせは出現しない。絶対角検出装置４３により、操舵部材２の絶対回転角を正確に検出できる。
絶対角検出装置４３には、レゾルバ４１およびエンコーダ４２が接続され、レゾルバ４１の出力およびエンコーダ４２の出力が入力されている。絶対角検出装置４３では、レゾルバ４１により検出された出力軸２９の回転角度およびエンコーダ４２によって検出された従動ギヤ２８の回転角度に基づいて、操舵部材２の絶対回転角を演算する。 Therefore, when satisfying the above formula 1, the same combination does not appear in the combination of both the outputs of the resolver 41 and the encoder 42 when the steering member 2 is rotated in the entire operation angle range. The absolute angle detection device 43 can accurately detect the absolute rotation angle of the steering member 2.
A resolver 41 and an encoder 42 are connected to the absolute angle detection device 43, and the output of the resolver 41 and the output of the encoder 42 are input. The absolute angle detection device 43 calculates the absolute rotation angle of the steering member 2 based on the rotation angle of the output shaft 29 detected by the resolver 41 and the rotation angle of the driven gear 28 detected by the encoder 42.

絶対角検出装置４３は、プログラムと、これを実行するためのＣＰＵとにより実現されている。絶対角検出装置４３は、具体的には、ＥＣＵ２２と一体的に構成されており、絶対角検出装置４３のプログラムは、ＥＣＵ２２のＲＯＭにより記憶されている。また、絶対角検出装置４３のＣＰＵは、ＥＣＵ２２のＣＰＵにより兼用されている。
図３は、図１に示すレゾルバ４１およびエンコーダ４２の出力としての従動ギヤ２８および出力軸２９の回転角度と操舵部材２の絶対回転角との関係を示すグラフである。図３のグラフの横軸には、操舵部材２の絶対回転角を示す。図３のグラフの縦軸には、従動ギヤ２８および出力軸２９の回転角度（０〜３６０°）を示す。図２および図３を参照して、例えば、出力軸２９の回転角度が値Ａ１をとり且つ従動ギヤ２８の回転角度が値Ｂ１をとるときには、操舵部材２の絶対回転角は、値Ｃ１に決まる。また、出力軸２９の回転角度が値Ａ１をとり且つ従動ギヤ２８の回転角度が値Ｂ２をとるときには、操舵部材２の絶対回転角は、値Ｃ２に決まる。 The absolute angle detection device 43 is realized by a program and a CPU for executing the program. Specifically, the absolute angle detection device 43 is configured integrally with the ECU 22, and the program of the absolute angle detection device 43 is stored in the ROM of the ECU 22. The CPU of the absolute angle detection device 43 is also used by the CPU of the ECU 22.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the rotation angle of the driven gear 28 and the output shaft 29 as the outputs of the resolver 41 and the encoder 42 shown in FIG. 1 and the absolute rotation angle of the steering member 2. The horizontal axis of the graph of FIG. 3 shows the absolute rotation angle of the steering member 2. The vertical axis of the graph of FIG. 3 shows the rotation angle (0 to 360 °) of the driven gear 28 and the output shaft 29. 2 and 3, for example, when the rotation angle of the output shaft 29 takes the value A1 and the rotation angle of the driven gear 28 takes the value B1, the absolute rotation angle of the steering member 2 is determined by the value C1. . When the rotation angle of the output shaft 29 takes the value A1 and the rotation angle of the driven gear 28 takes the value B2, the absolute rotation angle of the steering member 2 is determined to be the value C2.

このように、出力軸２９の回転角度の値と従動ギヤ２８の回転角度の値との組み合わせは、多数ある。多数の組み合わせのそれぞれに、操舵部材２の絶対回転角が、一義的に対応して決まっている。出力軸２９の回転角度の値と従動ギヤ２８の回転角度の値との組み合わせ、および操舵部材２の絶対回転角の関係は、予め定められており、絶対角検出装置４３にデータテーブルとして記憶されている。このデータテーブルに、出力軸２９の回転角度の値と従動ギヤ２８の回転角度の値との組み合わせを照らし合わせる。これにより、出力軸２９の回転角度の値と従動ギヤ２８の回転角度の値との組み合わせから、操舵部材２の絶対回転角を決めることができる。 Thus, there are many combinations of the rotation angle value of the output shaft 29 and the rotation angle value of the driven gear 28. The absolute rotation angle of the steering member 2 is uniquely determined for each of the many combinations. The relationship between the value of the rotation angle of the output shaft 29 and the value of the rotation angle of the driven gear 28 and the relationship of the absolute rotation angle of the steering member 2 are determined in advance and stored in the absolute angle detection device 43 as a data table. ing. This data table is compared with the combination of the rotation angle value of the output shaft 29 and the rotation angle value of the driven gear 28. Thereby, the absolute rotation angle of the steering member 2 can be determined from the combination of the rotation angle value of the output shaft 29 and the rotation angle value of the driven gear 28.

図２を参照して、ＥＣＵ２２は、マイクロコンピュータ等を含んでいる。このマイクロコンピュータは、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を含んでいる。また、マイクロコンピュータは、計時するためのタイマを内蔵し、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムやデータ等に基づいて、例えば、電動モータ２３の制御を行う。また、ＥＣＵ２２は、絶対角検出装置４３と接続され、絶対角検出装置４３の出力に基づいて、電動モータ２３を制御する。 Referring to FIG. 2, ECU 22 includes a microcomputer and the like. This microcomputer includes a CPU, a RAM, a ROM, and the like. In addition, the microcomputer has a built-in timer, and controls the electric motor 23, for example, based on a program or data stored in a ROM or the like. The ECU 22 is connected to the absolute angle detection device 43 and controls the electric motor 23 based on the output of the absolute angle detection device 43.

例えば、ＥＣＵ２２は、操舵部材２の戻り時の操舵性を向上させるための戻し制御機能を有する。または、ＥＣＵ２２は、操舵部材２の戻り時にハンドルが所定の中立位置を超えて回転することを防止する収斂制御機能（ダンピング制御）を有している。戻し制御機能または収斂制御機能のいずれの機能を有するかは、車両の特性に応じて決められる。
戻し制御は、車輪が直進方向に戻ろうとする力（「セルフアライニングトルク」と呼ばれる）が小さい車両、すなわちハンドルの戻りが悪い車両において行われる。例えば、絶対回転角が所定範囲内（例えば、中立位置から所定角度で離れた位置）にあるときであり、且つ操舵トルクが所定範囲内（例えば、操舵トルクが所定値以下）にあるときに、操舵部材２が中立位置に戻るように、電動モータ２３が駆動される。 For example, the ECU 22 has a return control function for improving the steering performance when the steering member 2 returns. Alternatively, the ECU 22 has a convergence control function (damping control) that prevents the steering wheel from rotating beyond a predetermined neutral position when the steering member 2 returns. Which of the return control function and the convergence control function is determined according to the characteristics of the vehicle.
The return control is performed in a vehicle having a small force (referred to as “self-aligning torque”) in which the wheel tries to return in the straight direction, that is, a vehicle in which the steering wheel returns poorly. For example, when the absolute rotation angle is within a predetermined range (for example, a position away from the neutral position by a predetermined angle), and when the steering torque is within the predetermined range (for example, the steering torque is not more than a predetermined value), The electric motor 23 is driven so that the steering member 2 returns to the neutral position.

戻し制御により、操舵部材２が速く中立位置に戻るため、ハンドルが中立位置に戻らないで止まった状態での舵角（残留舵角）が大きくなることを防止することができる。
また、収斂制御は、セルフアライニングトルクが大きい車両、すなわちハンドルの戻りがきつい車両において行われる。操舵部材２の絶対回転角に基づきハンドルが所定の中立位置を超えて回転しないように行われる。 Since the steering member 2 quickly returns to the neutral position by the return control, it is possible to prevent the steering angle (residual steering angle) from increasing when the steering wheel stops without returning to the neutral position.
In addition, the convergence control is performed in a vehicle having a large self-aligning torque, that is, a vehicle with a tight steering wheel return. Based on the absolute rotation angle of the steering member 2, the handle is prevented from rotating beyond a predetermined neutral position.

図２を参照して、以上説明したように、本実施形態の車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置１は、電動モータ２３によって減速機構２４を介して駆動されるボールナット３６の回転を車両の左右方向Ｘに延びる転舵軸としてのラック軸１０の軸方向移動に変換するボールねじ機構２５と、電動モータ２３の出力軸２９の回転角度を検出する第１の角度検出器としてのレゾルバ４１と、第２の角度検出器としてのエンコーダ４２と、レゾルバ４１の出力およびエンコーダ４２の出力に基づいて、操舵部材２の絶対回転角を検出する絶対角検出装置４３とを備えている。減速機構２４は、電動モータ２３の出力軸２９とは同軸に設けられた駆動体としての駆動ギヤ２６と、ボールナット３６とは同軸に設けられた被動体としての従動ギヤ２８とを含んでいる。エンコーダ４２は、従動ギヤ２８の回転角度を検出する。 As described above with reference to FIG. 2, the electric power steering apparatus 1 as the vehicle steering apparatus of the present embodiment rotates the ball nut 36 driven by the electric motor 23 via the speed reduction mechanism 24. A ball screw mechanism 25 that converts the axial movement of the rack shaft 10 as a steered shaft extending in the left-right direction X, and a resolver 41 as a first angle detector that detects the rotation angle of the output shaft 29 of the electric motor 23. And an encoder 42 as a second angle detector, and an absolute angle detector 43 that detects the absolute rotation angle of the steering member 2 based on the output of the resolver 41 and the output of the encoder 42. The speed reduction mechanism 24 includes a drive gear 26 as a drive body provided coaxially with the output shaft 29 of the electric motor 23 and a driven gear 28 as a driven body provided coaxially with the ball nut 36. . The encoder 42 detects the rotation angle of the driven gear 28.

この構成において、駆動ギヤ２６の歯数Ｚｐおよび従動ギヤ２８の歯数Ｚｒの最小公倍数をＬＣＭ（Ｚｐ，Ｚｒ）とし、ラック軸１０の両ストロークエンド間に対応する操舵部材２の回転回数をＮとし、操舵部材２の１回転当たりのラック軸１０のストローク量をＬとし、ボールねじ機構２５のねじ軸３７のリードをＲとしたときに、式１：ＬＣＭ（Ｚｐ，Ｚｒ）＞（Ｎ×Ｌ×Ｚｒ／Ｒ）を満たすようにしている。 In this configuration, the least common multiple of the number of teeth Zp of the drive gear 26 and the number of teeth Zr of the driven gear 28 is LCM (Zp, Zr), and the number of rotations of the steering member 2 corresponding to both stroke ends of the rack shaft 10 is N. When the stroke amount of the rack shaft 10 per rotation of the steering member 2 is L and the lead of the screw shaft 37 of the ball screw mechanism 25 is R, Formula 1: LCM (Zp, Zr)> (N × L × Zr / R).

本実施形態によれば、上述の式１を満たすので、レゾルバ４１およびエンコーダ４２により検出される回転角度の組み合わせと、ラック軸１０の両ストロークエンド間に対応する操舵部材２の絶対回転角とが、一対一で対応する。その結果、レゾルバ４１の出力およびエンコーダ４２の出力の組み合わせに基づいて、操舵部材２の絶対回転角を、高精度に検出することができる。しかも、操舵部材２の絶対回転角の検出のために、もともと必要な動力伝達用の上述の減速機構２４およびボールねじ機構２５を利用するので、絶対回転角の検出専用の減速機構を用いる従来の車両用操舵装置と比較して、構造を簡素化できる。その結果、車両用操舵装置１を安価にできる。 According to the present embodiment, since the above Expression 1 is satisfied, the combination of the rotation angle detected by the resolver 41 and the encoder 42 and the absolute rotation angle of the steering member 2 corresponding to both stroke ends of the rack shaft 10 are obtained. One-to-one correspondence. As a result, the absolute rotation angle of the steering member 2 can be detected with high accuracy based on the combination of the output of the resolver 41 and the output of the encoder 42. In addition, since the above-described reduction mechanism 24 and the ball screw mechanism 25 for power transmission that are necessary for detecting the absolute rotation angle of the steering member 2 are used, the conventional reduction mechanism dedicated to the detection of the absolute rotation angle is used. Compared with a vehicle steering device, the structure can be simplified. As a result, the vehicle steering device 1 can be made inexpensive.

また、操舵部材２の絶対回転角の検出を、上述のレゾルバ４１の出力およびエンコーダ４２の出力に基づいてなすようにしているので、操舵部材２の絶対回転角を検出するために操舵部材２に設けられた従来の角度検出器を廃止したり簡素化したりできる。
また、レゾルバ４１は、ブラシレスモータからなる電動モータ２３への通電を制御するためのステータに対するロータの相対回転角度の検出用と、出力軸２９の絶対回転角（絶対舵角）の検出用とを兼用している。これにより、構造を簡素化できる。 Further, since the absolute rotation angle of the steering member 2 is detected based on the output of the resolver 41 and the output of the encoder 42, the steering member 2 is used to detect the absolute rotation angle of the steering member 2. The conventional angle detector provided can be eliminated or simplified.
The resolver 41 detects the relative rotation angle of the rotor with respect to the stator and controls the absolute rotation angle (absolute steering angle) of the output shaft 29 for controlling the energization of the electric motor 23 composed of a brushless motor. I also use it. Thereby, the structure can be simplified.

また、操舵部材２の絶対回転角を検出するためのレゾルバ４１およびエンコーダ４２がともに、ステアリングシャフト３および操舵部材２から離れているので、ステアリングシャフト３および操舵部材２の近傍において、衝撃吸収のためのスペースを確保し易い。
例えば、図１を参照して、ステアリングシャフト３を回動可能に支持するステアリングコラム５５が、車両衝突時に衝撃エネルギーを吸収できるように構成されている。操舵部材２と、ステアリングシャフト３およびステアリングコラム５５の少なくとも一部とが、所定の保持力で、ブラケット５６を介して車体に保持されている。車両衝突時に、操舵部材２と、ステアリングシャフト３およびステアリングコラム５５の少なくとも一部とが、所定の保持力以上の衝撃力を受けると、車体に対して車両前方に向けて相対移動できるようになっている。衝撃吸収するときの操舵部材２の移動量を長くできる。 Further, since both the resolver 41 and the encoder 42 for detecting the absolute rotation angle of the steering member 2 are separated from the steering shaft 3 and the steering member 2, in order to absorb the impact in the vicinity of the steering shaft 3 and the steering member 2. It is easy to secure the space.
For example, referring to FIG. 1, a steering column 55 that rotatably supports the steering shaft 3 is configured to absorb impact energy in the event of a vehicle collision. The steering member 2 and at least a part of the steering shaft 3 and the steering column 55 are held on the vehicle body via the bracket 56 with a predetermined holding force. In the event of a vehicle collision, when the steering member 2 and at least a part of the steering shaft 3 and the steering column 55 receive an impact force that exceeds a predetermined holding force, the steering member 2 can move relative to the vehicle body toward the front of the vehicle. ing. The amount of movement of the steering member 2 when absorbing shock can be increased.

また、本実施形態について、以下のような変形例を考えることができる。以下の説明では、上述の実施形態と異なる点を中心に図示して、この点を主に説明する。他の構成については、説明を省略するが、上述の実施形態と同様であり、同一符号を付してある。
例えば、図４は、本発明の第２の実施形態の車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置１の概略構成の要部の拡大図である。第２の実施形態の電動パワーステアリング装置１は、図２に示す減速機構２４に代えて、図４に示す減速機構２４Ａを有している。図２の減速機構２４と、図４の減速機構２４Ａとは、以下の点で異なり、他の構成については同じとされている。 Moreover, the following modifications can be considered about this embodiment. In the following description, the difference from the above-described embodiment will be mainly illustrated, and this point will be mainly described. Although explanation is omitted about other composition, it is the same as that of the above-mentioned embodiment, and attaches the same numerals.
For example, FIG. 4 is an enlarged view of a main part of a schematic configuration of an electric power steering apparatus 1 as a vehicle steering apparatus according to a second embodiment of the present invention. The electric power steering apparatus 1 according to the second embodiment has a speed reduction mechanism 24A shown in FIG. 4 instead of the speed reduction mechanism 24 shown in FIG. The speed reduction mechanism 24 of FIG. 2 and the speed reduction mechanism 24A of FIG. 4 are different in the following points, and the other configurations are the same.

減速機構２４Ａは、図２の駆動ギヤ２６および従動ギヤ２８に代えて、図４の駆動体としての駆動プーリ６０および被動体としての従動プーリ６１を有している。減速機構２４Ａは、図２の中間ギヤ２７に代えて、図４の動力伝達部材としての無端状の歯付きベルト６２を有している。
駆動プーリ６０は、第１の軸３１と同行回転可能に固定されている。駆動プーリ６０は、歯付きプーリからなる。駆動プーリ６０の外周には、複数の動力伝達用の歯が形成されている。従動プーリ６１は、ボールナット３６と同行回転可能に固定されている。従動プーリ６１は、歯付きプーリからなる。従動プーリ６１の外周には、複数の動力伝達用の歯が形成されている。歯付きベルト６２は、複数の動力伝達用の歯を有している。 The speed reduction mechanism 24A has a driving pulley 60 as a driving body and a driven pulley 61 as a driven body in FIG. 4 instead of the driving gear 26 and the driven gear 28 in FIG. The speed reduction mechanism 24A has an endless toothed belt 62 as a power transmission member in FIG. 4 instead of the intermediate gear 27 in FIG.
The drive pulley 60 is fixed so as to be able to rotate along with the first shaft 31. The drive pulley 60 is a toothed pulley. A plurality of power transmission teeth are formed on the outer periphery of the drive pulley 60. The driven pulley 61 is fixed so as to be able to rotate along with the ball nut 36. The driven pulley 61 is a toothed pulley. A plurality of teeth for power transmission are formed on the outer periphery of the driven pulley 61. The toothed belt 62 has a plurality of power transmission teeth.

歯付きベルト６２は、駆動プーリ６０および従動プーリ６１に巻き掛けられている。駆動プーリ６０の歯と、歯付きベルト６２の歯とが、互いに噛み合っている。従動プーリ６１の歯と、歯付きベルト６２の歯とが、互いに噛み合っている。これにより、駆動プーリ６０と従動プーリ６１とは、連動可能且つ動力伝達可能に連結されている。その結果、駆動プーリ６０の回転が、減速されて、従動プーリ６１の回転として出力される。 The toothed belt 62 is wound around the drive pulley 60 and the driven pulley 61. The teeth of the drive pulley 60 and the teeth of the toothed belt 62 mesh with each other. The teeth of the driven pulley 61 and the teeth of the toothed belt 62 mesh with each other. Thereby, the drive pulley 60 and the driven pulley 61 are connected so as to be able to be interlocked and transmit power. As a result, the rotation of the drive pulley 60 is decelerated and output as the rotation of the driven pulley 61.

エンコーダ４２は、従動プーリ６１の回転角度を検出する。エンコーダ４２の可動部５３が、従動プーリ６１に同行回動するように固定されている。
本実施形態では、上述の式１において、駆動ギヤの歯数に代えて歯付きの駆動プーリ６０の歯数を用い、従動ギヤの歯数に代えて歯付きの従動プーリ６１の歯数を用いたときに、式１を満たしている。 The encoder 42 detects the rotation angle of the driven pulley 61. The movable portion 53 of the encoder 42 is fixed so as to rotate along with the driven pulley 61.
In the present embodiment, the number of teeth of the toothed drive pulley 60 is used instead of the number of teeth of the drive gear, and the number of teeth of the toothed driven pulley 61 is used instead of the number of teeth of the driven gear. When satisfied, Formula 1 is satisfied.

従って、第１の実施形態で説明した効果、すなわち、操舵部材２の絶対回転角が高精度に検出され、しかも、電動パワーステアリング装置１の製造コストを安価にできる。
また、上述の第１の実施形態において、中間ギヤ２７が廃止される場合も考えられる。この場合、駆動ギヤ２６と従動ギヤ２８とが直接に噛み合う。また、各ギヤ２６，２７，２８は、斜歯歯車であったが、これには限定されず、例えば、平歯車であってもよいし、かさ歯車、ハイポイドギヤを用いることも考えられる。また、上述の第２の実施形態において、動力伝達部材としての歯付きベルト６２に代えてチェーン（図示せず）を用いることも考えられる。要は、上述の減速機構は、直接にまたはアイドルギヤを介して互いに噛み合う一対の歯車か、または動力伝達部材を介して連動する一対の歯付きプーリを含んでいればよい。また、上述の式１の歯数としては、歯車のギヤ歯の数または歯付きプーリの動力伝達用歯の数である。 Therefore, the effect described in the first embodiment, that is, the absolute rotation angle of the steering member 2 is detected with high accuracy, and the manufacturing cost of the electric power steering apparatus 1 can be reduced.
In the first embodiment described above, the intermediate gear 27 may be eliminated. In this case, the drive gear 26 and the driven gear 28 mesh directly. The gears 26, 27, and 28 are bevel gears. However, the present invention is not limited to this. For example, spur gears, bevel gears, and hypoid gears may be used. In the second embodiment described above, it is also conceivable to use a chain (not shown) instead of the toothed belt 62 as the power transmission member. In short, the speed reduction mechanism described above may include a pair of gears that mesh with each other directly or via an idle gear, or a pair of toothed pulleys that interlock with each other via a power transmission member. Further, the number of teeth in the above-described formula 1 is the number of gear teeth of a gear or the number of teeth for power transmission of a toothed pulley.

また、上述の各実施形態では、電動モータ２３がブラシレスモータである場合について説明したが、これに限らず、ブラシレスモータ以外のモータ、例えば、直流モータであってもよい。
また、第１の角度検出器として、電動モータ２３の通電制御用の角度検出器とは別の角度検出器を用いることも考えられる。また、第１の角度検出器としては、レゾルバ４１に限定されず、例えば、磁気式の変位センサ、ポテンショメータ、光電式の変位センサ等の公知の構成を利用できる。また、第２の角度検出器としては、磁気式のエンコーダ４２に限定されず、例えば、レゾルバ、ポテンショメータ、光電式の変位センサ等の公知の構成を利用できる。 Moreover, although each above-mentioned embodiment demonstrated the case where the electric motor 23 was a brushless motor, not only this but motors other than a brushless motor, for example, a DC motor, may be sufficient.
Moreover, it is also conceivable to use an angle detector different from the angle detector for energization control of the electric motor 23 as the first angle detector. Further, the first angle detector is not limited to the resolver 41, and for example, a known configuration such as a magnetic displacement sensor, a potentiometer, a photoelectric displacement sensor, or the like can be used. Further, the second angle detector is not limited to the magnetic encoder 42, and a known configuration such as a resolver, a potentiometer, a photoelectric displacement sensor, or the like can be used.

また、上述の実施形態では、本発明が、電動モータ２３の出力を操舵補助力として出力する電動パワーステアリング装置１に適用された例について説明したが、これに限らない。例えば、操舵部材の操舵角に対する転舵輪の転舵角の比を変更可能な伝達比可変機構を備え、伝達比可変機構を駆動するために電動モータの出力を用いる伝達比可変式の車両用操舵装置や、操舵部材と転舵輪との機械的な連結が解除され、転舵輪を電動モータの出力で操向するステア・バイ・ワイヤ式の車両用操舵装置等に、本発明を適用してもよい。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で種々の変更を施すことができる。 In the above-described embodiment, the example in which the present invention is applied to the electric power steering apparatus 1 that outputs the output of the electric motor 23 as the steering assist force has been described, but the present invention is not limited thereto. For example, a transmission ratio variable mechanism that includes a transmission ratio variable mechanism capable of changing a ratio of a steered wheel turning angle to a steering angle of a steering member, and that uses an output of an electric motor to drive the transmission ratio variable mechanism, is used for vehicle steering Even if the present invention is applied to a device, a steer-by-wire type vehicle steering device in which the mechanical connection between the steering member and the steered wheel is released and the steered wheel is steered by the output of the electric motor, etc. Good. In addition, various changes can be made within the scope of the matters described in the claims.

本発明の第１の実施形態の車両用操舵装置の概略構成の模式図である。It is a mimetic diagram of a schematic structure of a steering device for vehicles of a 1st embodiment of the present invention. 図１の要部の拡大図である。It is an enlarged view of the principal part of FIG. 図１に示す出力軸と従動ギヤの回転角度と操舵部材の絶対回転角との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the output shaft shown in FIG. 1, the rotation angle of a driven gear, and the absolute rotation angle of a steering member. 本発明の第２の実施形態の車両用操舵装置の概略構成の要部の拡大図である。It is an enlarged view of the principal part of schematic structure of the steering apparatus for vehicles of the 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１…電動パワーステアリング装置（車両用操舵装置）、２…操舵部材、１０…ラック軸（転舵軸）、２３…電動モータ、２４，２４Ａ…減速機構、２５…ボールねじ機構、２６…駆動ギヤ（駆動体）、２８…従動ギヤ（被動体）、２９…電動モータの出力軸、３６…ボールナット、３７…ねじ軸、４１…レゾルバ（第１の角度検出器）、４２…エンコーダ（第２の角度検出器）、４３…絶対角検出装置、６０…駆動プーリ（駆動体）、６１…従動プーリ（被動体）、Ｌ…操舵部材の１回転当たりのラック軸のストローク量、Ｎ…ラック軸の両ストロークエンド間に対応する操舵部材の回転回数、Ｒ…ねじ軸のリード。Ｘ…車両の左右方向、Ｚｐ…駆動体の歯数、Ｚｒ…被動体の歯数。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric power steering device (vehicle steering device), 2 ... Steering member, 10 ... Rack shaft (steering shaft), 23 ... Electric motor, 24, 24A ... Deceleration mechanism, 25 ... Ball screw mechanism, 26 ... Drive gear (Driving body), 28 ... driven gear (driven body), 29 ... output shaft of electric motor, 36 ... ball nut, 37 ... screw shaft, 41 ... resolver (first angle detector), 42 ... encoder (second) Angle detector), 43 ... absolute angle detector, 60 ... driving pulley (driving body), 61 ... driven pulley (driven body), L ... stroke amount of rack shaft per rotation of steering member, N ... rack shaft The number of rotations of the steering member corresponding to between both stroke ends, R ... lead of the screw shaft. X: Left-right direction of vehicle, Zp: Number of teeth of driving body, Zr: Number of teeth of driven body.

Claims

電動モータによって減速機構を介して駆動されるボールナットの回転を車両の左右方向に延びる転舵軸の軸方向移動に変換するボールねじ機構と、
上記電動モータの出力軸の回転角度を検出する第１の角度検出器と、
第２の角度検出器と、
上記第１および第２の角度検出器の出力に基づいて、操舵部材の絶対回転角を検出する絶対角検出装置とを備え、
上記減速機構は、上記電動モータの上記出力軸とは同軸に設けられた駆動体と、上記ボールナットとは同軸に設けられた被動体とを含み、
上記第２の角度検出器は、上記被動体の回転角度を検出し、
上記駆動体の歯数Ｚｐおよび上記被動体の歯数Ｚｒの最小公倍数をＬＣＭ（Ｚｐ，Ｚｒ）とし、上記転舵軸の両ストロークエンド間に対応する上記操舵部材の回転回数をＮとし、上記操舵部材の１回転当たりの上記転舵軸のストローク量をＬとし、上記ボールねじ機構のねじ軸のリードをＲとしたときに、下記式１を満たすことを特徴とする車両用操舵装置。
ＬＣＭ（Ｚｐ，Ｚｒ）＞Ｎ×Ｌ×Ｚｒ／Ｒ・・・式１。 A ball screw mechanism that converts rotation of a ball nut driven by an electric motor through a speed reduction mechanism into axial movement of a steered shaft extending in the left-right direction of the vehicle;
A first angle detector for detecting a rotation angle of the output shaft of the electric motor;
A second angle detector;
An absolute angle detector that detects the absolute rotation angle of the steering member based on the outputs of the first and second angle detectors,
The speed reduction mechanism includes a driving body provided coaxially with the output shaft of the electric motor, and a driven body provided coaxially with the ball nut.
The second angle detector detects a rotation angle of the driven body,
The least common multiple of the number of teeth Zp of the driving body and the number of teeth Zr of the driven body is LCM (Zp, Zr), the number of rotations of the steering member corresponding to both stroke ends of the steered shaft is N, and A steering apparatus for a vehicle that satisfies the following formula 1 where L is a stroke amount of the steered shaft per rotation of the steering member and R is a lead of the screw shaft of the ball screw mechanism.
LCM (Zp, Zr)> N × L × Zr / R Formula 1