JP2017019443A - 操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操舵角の検出精度の低下を抑制することのできる操舵装置を提供する。【解決手段】操舵装置は、ステアリングホイール１０に連動するラック軸１３と、ラック軸１３を駆動する転舵モータ３０とを備えている。操舵装置は、転舵モータ３０の回転をベルト２６を介してラック軸１３に伝達するとともに、転舵モータ３０の回転を減速する減速機２３と、ベルト２６に張力を付与するとともに、ベルト２６に連動して回転する張力付与プーリ３３とを備えている。操舵装置は、転舵モータ３０の相対回転角度を検出する第１相対角度センサ３２と、張力付与プーリ３３の相対回転角度を検出する第２相対角度センサ３４と、転舵モータ３０の駆動を制御するＥＣＵとを備える。ＥＣＵは、第１相対角度センサ３２を通じて検出される第１相対回転角度と第２相対角度センサ３４と通じて検出される第２相対回転角度とに基づいて転舵モータ３０の絶対回転角度を算出する。【選択図】図１

Description

本発明は、操舵装置に関する。

車両の操舵装置では、ステアリングホイールと転舵輪とが機械的に分離されたステアバイワイヤが知られている。このような操舵装置には、ステアリングホイールから転舵輪への動力伝達を断続するクラッチが設けられたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の操舵装置は、ステアリングホイール側に操舵反力を付与する反力モータと、転舵輪に転舵力を付与する駆動モータとを備えている。また、操舵装置には、ステアリングホイールの操舵角度（絶対角度）を検出する操舵角センサや、操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ等が設けられている。操舵装置の制御装置は、操舵トルク等に応じて反力モータを駆動させてステアリングホイールに反力を付与させるとともに、操舵に合わせて駆動モータを駆動させて転舵動作を行わせている。

特開２０１１−５９３３号公報

ところで、上記のような操舵装置に設けられる操舵角センサは、ステアリングシャフトにおいてステアリングホイールとトルクセンサとの間に設けられている。このため、操舵角センサをステアリングシャフトに装着させるための遊びや取付公差等によって、操舵角度の検出精度が低くなるおそれがある。なお、ステアバイワイヤに限らずステアリングホイールと転舵輪とが機械的に分離されていない操舵装置においても同様のことが懸念される。

本発明の目的は、操舵角の検出精度の低下を抑制することのできる操舵装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について説明する。
上記課題を解決する操舵装置は、ステアリングホイールに連動するシャフトと、前記シャフトに付与される駆動力を発生するモータと、前記モータの回転をベルトを介して前記シャフトに伝達するとともに、前記モータの回転を減速する減速機と、前記ベルトに張力を付与するとともに、前記ベルトに連動して回転する回転体と、前記モータの相対回転角度を検出するモータ相対角度センサと、前記回転体の相対回転角度を検出する回転体相対角度センサと、前記モータの駆動を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記モータ相対角度センサを通じて検出されるモータ相対回転角度と前記回転体相対角度センサと通じて検出される回転体相対回転角度とに基づいて前記モータの絶対回転角度を算出することをその要旨としている。

上記構成によれば、モータの相対回転角度と回転体の相対回転角度とを用いてモータの絶対回転角度を算出することができ、ひいてはシャフトを介してモータと連動するステアリングホイールの絶対回転角度（操舵角）を算出することができる。このため、ステアリングホイールの下部に回転角センサが設けられることなく、操舵角度を算出することができ、操舵角度の検出精度の低下を抑制することができる。

上記操舵装置について、前記モータはモータハウジングを備え、前記回転体は、前記モータハウジングに回転可能に設けられることが好ましい。
上記構成によれば、ベルトに張力を付与する回転体が、モータハウジングに回転可能に設けられる。これにより、回転体を直接調整することなく、モータハウジングを調整することで回転体によるベルトの張力を調整することができる。このため、ベルトの張力の調整作業を簡易とすることができる。

上記操舵装置について、前記シャフトは、前記ステアリングホイールに連動して往復移動することにより転舵輪を転舵させるラック軸であって、前記モータは、前記ラック軸に付与される駆動力を発生する転舵モータであって、前記制御部は、前記モータ相対回転角度と前記回転体相対回転角度とに基づいて前記転舵モータの絶対回転角度を算出することが好ましい。

上記構成によれば、ラック軸を駆動する転舵モータの相対回転角度と回転体の相対回転角度とを用いて転舵モータの絶対回転角度を算出することができ、ひいてはラック軸を介して転舵モータと連動するステアリングホイールの絶対回転角度（操舵角度）を算出することができる。

上記操舵装置について、前記ステアリングホイール、前記シャフトとしてのステアリングシャフト、および前記ステアリングシャフトに付与される操舵反力を発生する前記モータとしての反力モータを有する操舵機構と、駆動力が付与されることにより往復移動して転舵輪を転舵させる転舵シャフトおよび前記転舵シャフトに付与される駆動力を発生する転舵モータを有する転舵機構と、前記操舵機構と前記転舵機構との間を機械的に断続するクラッチと、を備えることが好ましい。

上記構成によれば、操舵機構と転舵機構とが機械的に分離されるステアバイワイヤであっても、ステアリングホイールの下部に操舵角センサが設けられることなく、操舵角度を算出することができる。このため、操舵角度の検出精度の低下を抑制することができる。また操舵角度に基づく転舵制御の精度の維持向上も図られる。

上記操舵装置について、前記シャフトは、前記ステアリングホイールに固定されるステアリングシャフトであって、前記モータは、前記ステアリングシャフトに付与されるアシスト力を発生するアシストモータであって、前記制御部は、前記モータ相対回転角度と前記回転体相対回転角度とに基づいて前記アシストモータの絶対回転角度を算出することが好ましい。

上記構成によれば、ステアリングシャフトを駆動するアシストモータの相対回転角度と回転体の相対回転角度とを用いてアシストモータの絶対回転角度を算出することができ、ひいてはステアリングシャフトを介してアシストモータと連動するステアリングホイールの絶対回転角度（操舵角度）を算出することができる。

本発明によれば、操舵角の検出精度の低下を抑制することができる。

第１の実施形態の操舵装置の概略構成を示す簡略図。 同実施形態の操舵装置のアシスト機構の減速機を示す側面図。 同実施形態の操舵装置の電気的構成を示すブロック図。 同実施形態の操舵装置に設けられる複数の相対角度センサが検出した２種類の相対回転角度とこれら相対回転角度の角度差とを示すグラフ。 第２の実施形態の操舵装置の概略構成を示す簡略図。 同実施形態の操舵装置の電気的構成を示すブロック図。

（第１の実施形態）
以下、操舵装置の第１の実施形態について説明する。操舵装置は、いわゆるラックパラレル型の電動パワーステアリング装置（ＲＰ−ＥＰＳ）である。

図１に示されるように、操舵装置は、運転者により操作されるステアリングホイール１０、およびステアリングホイール１０に固定されるステアリングシャフト１１を備えている。ステアリングシャフト１１におけるステアリングホイール１０とは反対側の端部には、ピニオンシャフト１２が設けられている。ピニオンシャフト１２に設けられたピニオンギヤ１２ａは、ラック軸１３に設けられたラックギヤ１４に噛み合わされている。ピニオンシャフト１２の回転運動は、ピニオンギヤ１２ａおよびラックギヤ１４を介してラック軸１３の軸方向の往復直線運動に変換される。当該往復直線運動がラック軸１３の両端にそれぞれ連結されたタイロッド１５，１５を介して左右の転舵輪１６，１６にそれぞれ伝達されることにより、これら転舵輪１６，１６の転舵角が変更される。ステアリングシャフト１１には、トルクセンサ１９が設けられている。トルクセンサ１９はステアリングシャフト１１に付与される操舵トルクを検出する。なお、ステアリングホイール１０およびステアリングシャフト１１は、操舵機構を構成する。また、ピニオンシャフト１２、ラック軸１３、およびラックギヤ１４は、転舵機構を構成する。

操舵装置は、運転者のステアリング操作を補助するアシスト機構２０を備えている。アシスト機構２０は、アシスト力の発生源である転舵モータ３０と、ラック軸１３に取り付けられたボールねじ機構２１と、転舵モータ３０の回転軸３０ｃの回転力をボールねじ機構２１に伝達する減速機２３とを備えている。アシスト機構２０は、転舵モータ３０の回転軸３０ｃの回転力を減速機２３およびボールねじ機構２１を介してラック軸１３の軸方向の往復直線運動に変換することにより、運転者のステアリング操作を補助する。ここで、ラック軸１３がシャフトに相当する。

ピニオンシャフト１２、ラック軸１３、およびアシスト機構２０は、ラックハウジング１７に収容されている。ラックハウジング１７には、減速機２３の一部を収容する減速機ハウジング１８が設けられている。減速機ハウジング１８は、ラック軸１３の延びる方向に対して、交わる方向（図中の下方）へ突出している。減速機ハウジング１８の外壁（図中の右側の部分）には、転舵モータ３０が固定されている。転舵モータ３０は、モータハウジング３１を有している。モータハウジング３１は減速機ハウジング１８にボルトなどによって固定される。モータハウジング３１の内周壁には筒状のステータ３０ｂが取り付けられている。モータハウジング３１の内部において、ステータ３０ｂの内側にはロータ３０ａが設けられている。ロータ３０ａの周面とステータ３０ｂとの間には隙間が設けられている。ロータ３０ａには回転軸３０ｃが貫通している。回転軸３０ｃはラック軸１３の延びる方向に対して平行となるように配置されている。転舵モータ３０の回転軸３０ｃは、モータハウジング３１を貫通して減速機ハウジング１８の内部に延びている。回転軸３０ｃはモータハウジング３１に軸支されている。モータハウジング３１を減速機ハウジング１８に固定するボルトを緩めた状態において、モータハウジング３１は、転舵モータ３０の回転軸３０ｃを回転中心として回転可能になっている。減速機ハウジング１８において、モータハウジング３１が固定される部分に設けられる長孔に沿ってボルトが移動する。

ボールねじ機構２１は、ラック軸１３に設けられたボールねじ溝に多数の転動体であるボールを介して螺合するナット２２を有している。
減速機２３は、転舵モータ３０の回転軸３０ｃに一体的に取り付けられた駆動プーリ２４と、ボールねじ機構２１のナット２２の外周に一体的に取り付けられた従動プーリ２５と、駆動プーリ２４と従動プーリ２５とに巻き掛けられるベルト２６とを備えている。ベルト２６はたとえば歯付ベルトが採用される。

駆動プーリ２４の外周には、歯が等間隔に設けられている。駆動プーリ２４の歯数は、例えば４３である。従動プーリ２５の外周には、歯が等間隔に設けられている。従動プーリ２５の歯数は、駆動プーリ２４の歯数よりも多く設定されている。従動プーリ２５の歯数は、例えば１３３である。モータハウジング３１、正確には減速機ハウジング１８に固定される側壁には、張力付与プーリ３３が回転可能に設けられている。張力付与プーリ３３は、ベルト２６の歯に噛み合うとともに、ベルト２６に張力を付与する。張力付与プーリ３３の外周には、歯が等間隔に設けられている。張力付与プーリ３３の歯数は、例えば３８である。

張力付与プーリ３３の回転軸３３ａは転舵モータ３０の回転軸３０ｃの延びる方向に対して平行となるように設けられている。回転軸３０ｃはモータハウジング３１の内外を貫通するように延びている。張力付与プーリ３３の回転軸３３ａはモータハウジング３１に軸支されている。なお、張力付与プーリ３３が回転体に相当する。

転舵モータ３０には、転舵モータ３０の回転軸３０ｃの回転角度である第１相対回転角度θ１を検出する第１相対角度センサ３２が設けられている。また、張力付与プーリ３３の回転軸３３ａには、張力付与プーリ３３の回転軸３３ａの回転角度である第２相対回転角度θ２を検出する第２相対角度センサ３４が設けられている。なお、第１相対角度センサ３２がモータ相対角度センサに相当し、第１相対回転角度θ１がモータ相対回転角度に相当する。また第２相対角度センサ３４が回転体相対角度センサに相当し、第２相対回転角度θ２が回転体相対回転角度に相当する。

第１相対角度センサ３２および第２相対角度センサ３４としては、それぞれＭＲセンサ３２ｂ，３４ｂが採用されている。ＭＲセンサ３２ｂ，３４ｂは、回転軸３０ｃ，３３ａの基端に取り付けられた磁石３２ａ，３４ａから発生する磁場を検出する。ＭＲセンサ３２ｂ，３４ｂは、回転軸３０ｃ，３３ａの回転に伴い変化する磁場に応じてｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号の２つのアナログ信号を生成する。ＭＲセンサ３２ｂ，３４ｂは、それぞれ基板に設けられている。

図２に示されるように、減速機２３を転舵モータ３０の回転軸３０ｃの延びる方向から見て、張力付与プーリ３３は、駆動プーリ２４と従動プーリ２５との間であって、環状のベルト２６の内側に位置している。張力付与プーリ３３をベルト２６の内側から外側に当接させることで張力を付与する。また、図２に矢印で示されるように、モータハウジング３１を減速機ハウジング１８に固定するボルトを緩めた状態において、モータハウジング３１が転舵モータ３０の回転軸３０ｃを回転中心として回転されることにより、張力付与プーリ３３のベルト２６に対する接触力が変更される。当該接触力の変更を通じてベルト２６の張力を調整することが可能である。

図３に示されるように、操舵装置は、転舵モータ３０を制御するＥＣＵ４０を備えている。なお、ＥＣＵ４０が操舵装置の制御部として機能する。
ＥＣＵ４０は、第１相対角度センサ３２を通じて検出される第１相対回転角度θ１および第２相対角度センサ３４を通じて検出される第２相対回転角度θ２に基づきステアリングシャフト１１の回転角度である操舵角度（絶対回転角度）を算出する。すなわち、転舵モータ３０の回転軸３０ｃの絶対回転角度に対して操舵角度が対応するので、第１相対回転角度θ１および第２相対回転角度θ２に基づき操舵角度を算出することができる。そして、ＥＣＵ４０は、転舵モータ３０の絶対回転角度に基づいて転舵モータ３０を制御する。なお、図３では、説明の便宜上、第１相対角度センサ３２からの出力に第１相対回転角度を示す符号「θ１」を付し、第２相対角度センサ３４からの出力に第２相対回転角度を示す符号「θ２」を付している。

つぎに、ＥＣＵ４０による絶対回転角度の算出方法を説明する。
ＥＣＵ４０は、第１相対角度センサ３２から取得される２つのアナログ信号からアークタンジェントを求めることにより第１相対回転角度θ１を算出する。ＥＣＵ４０は、第２相対角度センサ３４から取得される２つのアナログ信号からアークタンジェントを求めることにより第２相対回転角度θ２を算出する。

図４に示したグラフの縦軸は第１相対回転角度θ１と第２相対回転角度θ２とを示し、横軸はステアリングシャフト１１の多回転の絶対回転角度φを示している。破線は第１相対回転角度θ１の遷移を示し、実線は第２相対回転角度θ２の遷移を示している。なお、第１相対角度センサ３２の出力信号は軸倍角１倍であって、第２相対角度センサ３４の出力信号は軸倍角２倍である。そして、転舵モータ３０と張力付与プーリ３３との減速比の違いにより、実線の波形の位相および破線の波形の位相が回転とともにずれていく。第１相対回転角度θ１と第２相対回転角度θ２とは、それぞれＭＲセンサの検出範囲の回転角度（０°〜３６０°）である。すなわち、第１相対回転角度θ１および第２相対回転角度θ２のそれぞれからでは、ステアリングシャフト１１の多回転の回転角度である絶対回転角度φを算出することができない。

そこで、ＥＣＵ４０は、これら第１相対回転角度θ１と第２相対回転角度θ２との角度差（｜θ１−θ２｜）を算出する。図４のグラフの太線が角度差を示している。図４に示すように、絶対回転角度φが大きくなるほど、角度差（｜θ１−θ２｜）が絶対回転角度φに比例して大きくなる。このため、ＥＣＵ４０は、角度差（｜θ１−θ２｜）に対する絶対回転角度φを予め把握していることで、角度差（｜θ１−θ２｜）から絶対回転角度φを算出することができる。ＥＣＵ４０は、メモリ４１を有している。メモリ４１には、角度差（｜θ１−θ２｜）に対する絶対回転角度φが予め記憶されている。

次に、上記のように構成した操舵装置の作用について説明する。
ＥＣＵ４０は、操舵トルクに基づき目標アシストトルクを演算する。ＥＣＵ４０は、ステアリングシャフト１１に付与されるアシストトルクが目標アシストトルクとなるように、転舵モータ３０を駆動制御する。また、ＥＣＵ４０は、車両の電源がオンされると、ステアリングホイール１０の操舵角度（絶対回転角度φ）を算出する。ＥＣＵ４０は、第１相対角度センサ３２および第２相対角度センサ３４から得られる第１相対回転角度θ１と第２相対回転角度θ２とを使用して絶対回転角度φを算出する。

上記のような操舵装置によれば、第１相対角度センサ３２および第２相対角度センサ３４から得られる第１相対回転角度θ１および第２相対回転角度θ２によって絶対回転角度φを算出することができるので、操舵角度の検出精度の低下を抑制することができるようになる。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）転舵モータ３０の第１相対回転角度θ１と張力付与プーリ３３の第２相対回転角度θ２とを用いて転舵モータ３０の絶対回転角度を算出することができ、ひいてはラック軸１３を介して転舵モータ３０と連動するステアリングホイール１０の絶対回転角度（操舵角）を算出することができる。このため、ステアリングホイール１０の下部に回転角センサが設けられることなく、操舵角度を算出することができ、操舵角度の検出精度の低下を抑制することができる。

（２）ベルト２６に張力を付与する回転体が、モータハウジング３１に回転可能に設けられる。これにより、張力付与プーリ３３を直接調整することなく、減速機ハウジング１８に対するモータハウジング３１の位置を調整することで張力付与プーリ３３によるベルト２６の張力を調整することができる。このため、ベルト２６の張力の調整作業を簡易とすることができる。

（第２の実施形態）
以下、図５および図６を参照して、操舵装置の第２の実施形態について説明する。この実施形態の操舵装置は、操舵機構と転舵機構とが機械的に分離されるステアバイワイヤである点が上記第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

図５に示されるように、操舵装置は、操舵機構と転舵機構との間を機械的に断続するクラッチ４５を備えている。クラッチ４５は、ステアリングシャフト１１に設けられている。クラッチ４５は、ＥＣＵ４０からの通電が行われることで切断され、ＥＣＵ４０からの通電が停止されることで接続される。クラッチ４５が切断されると、ステアリングホイール１０と転舵輪１６とが機械的に分離される。クラッチ４５が接続されると、ステアリングホイール１０と転舵輪１６とが機械的に連結される。

ステアリングシャフト１１のクラッチ４５よりもラック軸１３側には、ステアリングシャフト１１の絶対回転角度を検出する絶対角度センサ４６が設けられている。
操舵装置は、ステアリングシャフト１１に操舵反力を付与する反力モータ５０を備えている。反力モータ５０は、モータハウジング５１を有している。モータハウジング５１の内周壁には筒状のステータ５０ｂが取り付けられている。モータハウジング５１の内部において、ステータ５０ｂの内側にはロータ５０ａが設けられている。ロータ５０ａの周面とステータ５０ｂのとの間には隙間が設けられている。ロータ５０ａには回転軸５０ｃが貫通している。回転軸５０ｃはステアリングシャフト１１の延びる方向に対して平行となるように配置されている。反力モータ５０の回転軸５０ｃはモータハウジング５１に軸支されている。反力モータ５０は、減速機を介してステアリングシャフト１１に連結されている。

反力モータ５０の回転軸５０ｃには、駆動プーリ５２が固定されている。駆動プーリ５２の外周には、歯が等間隔に設けられている。駆動プーリ５２の歯数は、例えば４３である。ステアリングシャフト１１の中間部には、従動プーリ５３が固定されている。従動プーリ５３の外周には、歯が等間隔に設けられている。従動プーリ５３の歯数は、例えば１３３である。

駆動プーリ５２と従動プーリ５３との間には、ベルト５４が巻き掛けられている。駆動プーリ５２と従動プーリ５３とベルト５４とが減速機として機能する。反力モータ５０の駆動力は減速機を介してステアリングシャフト１１に付与される。ここで、ステアリングシャフト１１がシャフトに相当する。

モータハウジング５１には、ベルト５４の歯に噛み合うとともに、ベルト５４に張力を付与する張力付与プーリ５６が回転可能に設けられている。張力付与プーリ５６の外周には、歯が等間隔に設けられている。張力付与プーリ５６の歯数は、例えば３８である。

張力付与プーリ５６の回転軸５６ａは反力モータ５０の回転軸５０ｃの延びる方向に対して平行となるように設けられている。回転軸５０ｃはモータハウジング５１の内外を貫通するように延びている。張力付与プーリ５６の回転軸５６ａはモータハウジング５１に軸支されている。なお、張力付与プーリ３３が回転体に相当する。図５においてモータハウジング５１等は簡略して記載している。

反力モータ５０には、反力モータ５０の回転軸５０ｃの相対回転角度である第３相対回転角度θ３を検出する第３相対角度センサ５５が設けられている。また、張力付与プーリ５６には、第張力付与プーリ５６の回転軸５６ａの回転角度である第４相対回転角度θ４を検出する第４相対角度センサ５７が設けられている。なお、第３相対角度センサ５５がモータ相対角度センサに相当し、第３相対回転角度θ３がモータ相対回転角度に相当する。また第４相対角度センサ５７が回転体相対角度センサに相当し、第４相対回転角度θ４が回転体相対回転角度に相当する。

第３相対角度センサ５５および第４相対角度センサ５７としては、それぞれＭＲセンサ５５ｂ，５７ｂが採用されている。ＭＲセンサ５５ｂ，５７ｂは、回転軸５０ｃ，５６ａの基端に取り付けられた磁石５５ａ，５７ａから発生する磁場を検出する。ＭＲセンサ５５ｂ，５７ｂは、回転軸５０ｃ，５６ａの回転に伴い変化する磁場に応じてｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号の２つのアナログ信号を生成する。

操舵装置は、運転者の操舵に応じて、転舵輪１６を転舵させるラック駆動機構６０を備えている。ラック駆動機構６０は、転舵力の発生源である転舵モータ６１、転舵モータ６１の回転を減速する減速機（例えばウォーム減速機）６３と、ラック軸１３に噛み合わされる第２ピニオンシャフト６５とを備えている。第２ピニオンシャフト６５は、ラック軸１３に設けられた第２ラックギヤ６６に噛み合わせられる第２ピニオンギヤ６５ａを有している。第２ピニオンシャフト６５の回転運動は、第２ピニオンギヤ６５ａおよび第２ラックギヤ６６を介してラック軸１３の軸方向の往復直線運動に変換される。なお、ラック駆動機構６０は、ピニオンシャフト１２、ラック軸１３、およびラックギヤ１４とともに転舵機構を構成する。

転舵モータ６１には、転舵モータ６１の回転軸の回転角度を検出する第５相対角度センサ６２が設けられている。第５相対角度センサ６２としてはＭＲセンサが採用されている。

減速機６３は、転舵モータ６１の回転軸に設けられるウォーム６１ａ、およびウォーム６１ａが噛み合うウォームホイール６３ａを有している。ウォームホイール６３ａには、第２ピニオンシャフト６５が固定されている。

図６に示されるように、操舵装置は、反力モータ５０と転舵モータ６１とを制御するＥＣＵ４０を備えている。なお、ＥＣＵ４０が操舵装置の制御部として機能する。
ＥＣＵ４０は、第３相対角度センサ５５を通じて検出される第３相対回転角度θ３および第４相対角度センサ５７を通じて検出される第４相対回転角度θ４に基づきステアリングシャフト１１の回転角度である操舵角度（絶対回転角度）を算出する。ＥＣＵ４０は、絶対回転角度に基づいて反力モータ５０を制御する。なお、図６では、説明の便宜上、第３相対角度センサ５５からの出力に第３相対回転角度を示す符号「θ３」を付し、第４相対角度センサ５７からの出力に第４相対回転角度を示す符号「θ４」を付している。

図６に示されるように、ＥＣＵ４０は、絶対角度センサ４６から得られるステアリングシャフト１１の転舵側の絶対回転角度によってフィードバック制御を行いながら、ステアリングホイール１０の操舵に合わせて転舵輪１６が転舵するように転舵モータ６１を駆動制御する。ＥＣＵ４０は、第３相対角度センサ５５および第４相対角度センサ５７を通じて検出される第３相対回転角度θ３と第４相対回転角度θ４とに基づき操舵角を演算し、当該操舵角に基づき転舵輪１６の目標転舵角を演算する。そしてＥＣＵ４０は、転舵モータ６１の回転角に基づき検出される実際の転舵角を目標転舵角に一致させるように、転舵モータ６１を制御する。なお、ステアリングホイール１０が操作された分だけ転舵輪１６を転舵させるようにしてもよい。このときＥＣＵ４０は、実際の転舵角を操舵角に一致させるように転舵モータ６１を制御する。

ＥＣＵ４０は、反力モータ５０の駆動制御を通じて操舵トルクに応じた操舵反力を発生させる反力制御を実行する。すなわち、ＥＣＵ４０はトルクセンサ１９を通じて検出される操舵トルクに基づき目標操舵反力（目標反力トルク）を演算する。そしてＥＣＵ４０は、ステアリングシャフト１１に付与される実際の操舵反力（反力トルク）を目標操舵反力に一致させるように、反力モータ５０を駆動制御する。

次に、上記のように構成した操舵装置の作用について説明する。
クラッチ４５が切断されて、操舵装置がステアバイワイヤとして機能するときには、ＥＣＵ４０は、運転者による操舵に対して反力モータ５０によって操舵反力を付与するとともに、運転者の操舵に応じてラック駆動機構６０の転舵モータ６１を駆動させて転舵輪１６を転舵させる。

すなわち、ＥＣＵ４０は、車両の電源がオンされると、第３相対角度センサ５５および第４相対角度センサ５７から得られる第３相対回転角度θ３と第４相対回転角度θ４とからステアリングホイール１０の操舵角度（絶対回転角度φ）を算出する。そしてＥＣＵ４０は、ステアリングシャフト１１の絶対回転角度φに対応する転舵が行われるように転舵モータ６１を駆動制御する。また、ＥＣＵ４０は、ステアリングシャフト１１に付与される実際の反力トルクが目標反力トルクに一致するように反力モータ５０を駆動制御する。

このように操舵装置がステアバイワイヤとして機能するときには、クラッチ４５によって操舵機構と転舵機構との間の動力伝達経路が機械的に切断されているので、転舵輪１６からの振動等はステアリングホイール１０に伝達されることが抑制される。ステアリングホイール１０の操作に応じて転舵輪１６が転舵されるため、運転者は快適な操舵を行うことができる。

なお、転舵モータ６１に異常が発生したときには、ＥＣＵ４０は、クラッチ４５を接続させることで、操舵機構と転舵機構とを機械的に接続し、ステアリングシャフト１１の回転を転舵輪１６に直接伝達することを可能とする。そして、ＥＣＵ４０は、操舵トルクに応じて反力モータ５０を駆動制御することで、ステアリングシャフト１１にアシスト力を付与する。よって、ステアリングシャフト１１にアシスト力が付与されることで運転者の操舵が補助される。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１の実施形態の（２）の効果に加え、以下の効果を奏することができる。
（３）ステアリングシャフト１１を駆動する反力モータ５０の第３相対回転角度θ３と張力付与プーリ５６の第４相対回転角度θ４とを用いて反力モータ５０の絶対回転角度を算出することができ、ひいてはステアリングシャフト１１を介して反力モータ５０と連動するステアリングホイール１０の絶対回転角度（操舵角度）を算出することができる。

（４）操舵機構と転舵機構とが機械的に分離されるステアバイワイヤであっても、ステアリングホイール１０の下部に操舵角センサが設けられることなく、操舵角度を算出することができる。このため、操舵角度の検出精度の低下を抑制することができる。また操舵角度に基づく転舵制御の精度の維持向上も図られる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態では、第１相対角度センサ３２の出力信号が軸倍角１倍であって、第２相対角度センサ３４の出力信号が軸倍角２倍であるものを用いた。しかしながら、第１相対角度センサ３２および第２相対角度センサ３４の出力信号は任意の軸倍角の組み合わせにしてもよい。例えば、第１相対角度センサ３２および第２相対角度センサ３４の出力信号が同じ軸倍角であるものを用いてもよい。

・上記第１の実施形態では、第１相対角度センサ３２および第２相対角度センサ３４としてＭＲセンサを用いたが、ホールセンサを用いてもよく、レゾルバを用いてもよい。
・上記第２の実施形態では、第３相対角度センサ５５および第４相対角度センサ５７としてＭＲセンサを用いたが、ホールセンサを用いてもよく、レゾルバを用いてもよい。

・上記各実施形態では、張力付与プーリ３３，５６を環状のベルト２６，５４の内側に位置させ内側に当接させたが、張力付与プーリ３３，５６を環状のベルト２６，５４の外側に位置させて外側へ当接させてもよい。

・上記各実施形態において、駆動プーリ２４，５２の歯数、従動プーリ２５，５３の歯数、張力付与プーリ３３，５６の歯数は、減速比の大小関係が維持されれば、任意に設定可能である。

・上記第２の実施形態では、１個のＥＣＵ４０が反力モータ５０および転舵モータ６１を制御したが、反力モータ５０と転舵モータ６１とにＥＣＵをそれぞれ一体に設けてもよい。

・上記各実施形態では、張力付与プーリ３３，５６をモータハウジング３１，５１に設けたが、他の部材に張力付与プーリ３３，５６を設けてもよい。例えば第１の実施形態では、張力付与プーリ３３をラックハウジング１７に設けてもよい。

・上記第２の実施形態では、ステアバイワイヤの操舵装置としたが、ステアバイワイヤの構成（クラッチ４５、絶対角度センサ４６、ラック駆動機構６０）を省略してもよい。すなわち、操舵装置としていわゆるコラムアシスト型の電動パワーステアリング装置（Ｃ−ＥＰＳ）に適用することもできる。このとき反力モータ５０は操舵をアシストするアシストモータとして機能する。このようにしても、操舵角度の検出精度の低下を抑制することができる。また操舵角度に基づく転舵制御の精度の維持向上も図られる。

１０…ステアリングホイール、１１…ステアリングシャフト、１２…ピニオンシャフト、１２ａ…ピニオンギヤ、１３…ラック軸、１４…ラックギヤ、１５…タイロッド、１６…転舵輪、１７…ラックハウジング、１８…減速機ハウジング、１９…トルクセンサ、２０…アシスト機構、２１…ボールねじ機構、２２…ナット、２３…減速機、２４…駆動プーリ、２５…従動プーリ、２６…ベルト、３０…転舵モータ、３０ａ…ロータ、３０ｂ…ステータ、３０ｃ…回転軸、３１…モータハウジング、３２…第１相対角度センサ、３２ａ…磁石、３２ｂ…ＭＲセンサ、３３…張力付与プーリ、３３ａ…回転軸、３４…第２相対角度センサ、３４ａ…磁石、３４ｂ…ＭＲセンサ、４０…ＥＣＵ、４１…メモリ、４５…クラッチ、４６…絶対角度センサ、５０…反力モータ、５０ａ…ロータ、５０ｂ…ステータ、５０ｃ…回転軸、５１…モータハウジング、５２…駆動プーリ、５３…従動プーリ、５４…ベルト、５５…第３相対角度センサ、５５ａ…磁石、５５ｂ…ＭＲセンサ、５６…張力付与プーリ、５６ａ…回転軸、５７…第４相対角度センサ、５７ａ…磁石、５７ｂ…ＭＲセンサ、６０…ラック駆動機構、６１…転舵モータ、６１ａ…ウォーム、６２…第５相対角度センサ、６３…減速機、６３ａ…ウォームホイール、６５…第２ピニオンシャフト、６５ａ…ピニオンギヤ、６６…第２ラックギヤ、θ１…第１相対回転角度、θ２…第２相対回転角度、θ３…第３相対回転角度、θ４…第４相対回転角度、φ…絶対回転角度。

Claims (5)

1. ステアリングホイールに連動するシャフトと、
   前記シャフトに付与される駆動力を発生するモータと、
   前記モータの回転をベルトを介して前記シャフトに伝達するとともに、前記モータの回転を減速する減速機と、
   前記ベルトに張力を付与するとともに、前記ベルトに連動して回転する回転体と、
   前記モータの相対回転角度を検出するモータ相対角度センサと、
   前記回転体の相対回転角度を検出する回転体相対角度センサと、
   前記モータの駆動を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記モータ相対角度センサを通じて検出されるモータ相対回転角度と前記回転体相対角度センサと通じて検出される回転体相対回転角度とに基づいて前記モータの絶対回転角度を算出する
   操舵装置。
2. 前記モータはモータハウジングを備え、
   前記回転体は、前記モータハウジングに回転可能に設けられる
   請求項１に記載の操舵装置。
3. 前記シャフトは、前記ステアリングホイールに連動して往復移動することにより転舵輪を転舵させるラック軸であって、
   前記モータは、前記ラック軸に付与される駆動力を発生する転舵モータであって、
   前記制御部は、前記モータ相対回転角度と前記回転体相対回転角度とに基づいて前記転舵モータの絶対回転角度を算出する
   請求項１または請求項２に記載の操舵装置。
4. 前記ステアリングホイール、前記シャフトとしてのステアリングシャフト、および前記ステアリングシャフトに付与される操舵反力を発生する前記モータとしての反力モータを有する操舵機構と、
   駆動力が付与されることにより往復移動して転舵輪を転舵させる転舵シャフトおよび前記転舵シャフトに付与される駆動力を発生する転舵モータを有する転舵機構と、
   前記操舵機構と前記転舵機構との間を機械的に断続するクラッチと、を備える
   請求項１または請求項２に記載の操舵装置。
5. 前記シャフトは、前記ステアリングホイールに固定されるステアリングシャフトであって、
   前記モータは、前記ステアリングシャフトに付与されるアシスト力を発生するアシストモータであって、
   前記制御部は、前記モータ相対回転角度と前記回転体相対回転角度とに基づいて前記アシストモータの絶対回転角度を算出する
   請求項１または請求項２に記載の操舵装置。