JP5311102B2 - Vehicle steering system - Google Patents

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Description

本発明は車両用操舵装置に関するものである。   The present invention relates to a vehicle steering apparatus.

車両用操舵装置として、近年、車室内部のステアリングホイール等の操舵部材を車室外部の転舵機構から機械的に分離して配し、この操舵部材の操作方向及び操作量の検出結果に基づいて、転舵機構のための転舵モータを駆動制御し、転舵機構に動作力を加えて操舵を行わせる構成とした操舵装置、いわゆるステアバイワイヤ式の操舵装置が提案されている。   As a vehicle steering device, in recent years, a steering member such as a steering wheel inside a vehicle compartment is mechanically separated from a steering mechanism outside the vehicle compartment, and based on the detection result of the operation direction and the operation amount of the steering member. Thus, there has been proposed a so-called steer-by-wire type steering device that drives and controls a steering motor for the steering mechanism and applies steering force to the steering mechanism to perform steering.

このようなステアバイワイヤ式の操舵装置においては、操舵部材と転舵機構との機械的な連結が絶たれていることから、転舵機構に設けられる転舵モータのフェイルセーフ対策が不可欠である。そこで、転舵機構に２つの転舵モータを設け、一方の転舵モータに異常が生じたとき、他方の転舵モータを単独にて駆動して補助的な操舵を行わせ得るようにしている（例えば、特許文献１，２，３を参照）。
特開２００１−８０５３０号公報 特開２００６−３４７２０８号公報 特開２００６−３４７２０９号公報 In such a steer-by-wire type steering device, since the mechanical connection between the steering member and the steering mechanism is broken, a fail-safe measure for the steering motor provided in the steering mechanism is indispensable. Therefore, two steering motors are provided in the steering mechanism, and when an abnormality occurs in one of the steering motors, the other steering motor can be driven alone to perform auxiliary steering. (See, for example, Patent Documents 1, 2, and 3).
JP 2001-80530 A JP 2006-347208 A JP 2006-347209 A

しかし、この種の車両用操舵装置において、システムのオフのときに、操舵部材と転舵機構の位置関係にずれを生ずると、次回のシステムのオンのときに、転舵機構の位置検出に誤差を生ずる。
したがって、システムのオンのときに、転舵機構の絶対位置を検出する必要がある。ポテンショメータや光学式センサなどの位置検出センサを用いて絶対位置を検出する場合、構造が複雑になり、製造コストが高くなる。 However, in this type of vehicle steering device, if the positional relationship between the steering member and the steering mechanism is shifted when the system is off, an error is detected in the position detection of the steering mechanism when the system is turned on the next time. Is produced.
Therefore, it is necessary to detect the absolute position of the steering mechanism when the system is on. When the absolute position is detected using a position detection sensor such as a potentiometer or an optical sensor, the structure becomes complicated and the manufacturing cost increases.

一方、操舵部材の操舵入力（例えば操舵角）に対する転舵機構の転舵出力（例えば転舵軸としてのラック軸の軸方向位置）を可変する差動式の伝達比可変機構を備えた車両用操舵装置においても、同様の課題がある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、構造が簡単で安価に操舵軸の絶対位置を検出することができる車両用操舵装置を提供することを目的とする。 On the other hand, for vehicles equipped with a differential transmission ratio variable mechanism that varies a steering output (for example, the axial position of a rack shaft as a steering shaft) of a steering mechanism with respect to a steering input (for example, a steering angle) of a steering member. There is a similar problem in the steering device.
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a vehicle steering apparatus that is simple in structure and capable of detecting the absolute position of the steering shaft at low cost.

上記目的を達成するため、本発明は、操舵軸（５；１６）をそれぞれ対応する第１および第２の伝達機構（６，７；４１，４２）を介して駆動する第１および第２のモータ（１１，１２；１３１，１３２）と、上記第１および第２の伝達機構並びに第１および第２のモータを収容したハウジングと、上記第１および第２のモータの回転角をそれぞれ検出する第１および第２の回転角検出手段（２１，２２；５１，５２）と、上記第１および第２の回転角検出手段の検出結果を参照して、操舵軸の絶対位置を求める手段（１４）とを備え、各回転角検出手段は、対応するモータの駆動力を伝達する回転部材（２６，２７）に同行回転するように取り付けられたロータ（３３）と、上記ハウジングに固定されたステータ（３２）とを含み、上記第１および第２の回転角検出手段の電気角１回転当たりの操舵軸の移動量（Ｓ１，Ｓ２）を互いに異ならせてあり、第１回転角検出手段の電気角１回転当たりの操舵軸の移動量（Ｓ１）と第２回転角検出手段の電気角１回転当たりの操舵軸の移動量（Ｓ２）との最小公倍数（ＬＣＭ）が、操舵軸の移動量の上限値（Ｓｍａｘ）よりも大きくされていることを特徴とするものである。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a first and second driving mechanism for driving the steering shaft (5; 16) via the corresponding first and second transmission mechanisms (6, 7; 41, 42), respectively. The motors (11, 12; 131, 132), the first and second transmission mechanisms, the housings containing the first and second motors, and the rotation angles of the first and second motors are detected, respectively. Means (14) for obtaining the absolute position of the steering shaft with reference to the detection results of the first and second rotation angle detection means (21, 22; 51, 52) and the first and second rotation angle detection means. ), And each of the rotation angle detecting means includes a rotor (33) attached to a rotating member (26, 27) for transmitting a driving force of a corresponding motor, and a stator fixed to the housing. (32) and a, the second And the movement amount of the steering shaft of the electric angle per rotation of the second rotation angle detecting means (S1, S2) the Yes varied from one another, the amount of movement of the steering shaft of the electric angle per rotation of the first rotation angle detecting means The least common multiple (LCM) of (S1) and the movement amount (S2) of the steering shaft per one electrical angle rotation of the second rotation angle detection means is made larger than the upper limit value (Smax) of the movement amount of the steering shaft. It is characterized by being.

本発明では、第１および第２の回転角検出手段の電気角１回転当たりの操舵軸の移動量が互いに異なるようにしてある。例えば、第１および第２の伝達機構の伝達比を互いに異ならせることにより、両回転角検出手段の電気角１回転当たりの操舵軸の移動量の最小公倍数（ＬＣＭ）を容易に調整することができる。すなわち、最小公倍数の値が、操舵軸の実際の移動量の上限値（Ｓｍａｘ）よりも大きくなるように、両者の値の関係を容易に調整することができ、操舵軸の絶対位置を検出することが可能となる。各モータに通常備えられている回転角検出手段を用いて操舵軸の絶対位置を検出するので、別途に操舵軸の絶対位置を検出するセンサを設ける必要がなく、構造の簡素化と小型化を達成することができる。   In the present invention, the movement amounts of the steering shaft per one electrical angle rotation of the first and second rotation angle detecting means are different from each other. For example, by making the transmission ratios of the first and second transmission mechanisms different from each other, it is possible to easily adjust the least common multiple (LCM) of the amount of movement of the steering shaft per one electrical angle rotation of both rotation angle detection means. it can. That is, the relationship between both values can be easily adjusted so that the value of the least common multiple is larger than the upper limit value (Smax) of the actual movement amount of the steering shaft, and the absolute position of the steering shaft is detected. It becomes possible. Since the absolute position of the steering shaft is detected using the rotation angle detection means normally provided in each motor, there is no need to provide a separate sensor for detecting the absolute position of the steering shaft, thereby simplifying the structure and reducing the size. Can be achieved.

また、上記第１および第２の伝達機構は、第１および第２のモータとしての第１および第２の転舵モータの出力回転を、操舵軸としての転舵軸（５）の軸方向（Ｘ１）の移動にそれぞれ変換する第１および第２のボールねじ機構（６，７）を含み、上記第１および第２のボールねじ機構は、転舵軸と同軸上で転舵軸の軸方向に離隔する第１および第２のねじ軸（３６，３７）と、上記第１および第２のねじ軸とそれぞれ螺合し、上記第１および第２の転舵モータ（１１，１２）によってそれぞれ回転駆動される第１および第２のボールナット（３４，３５）とを含み、各回転角検出手段のロータが取り付けられる回転部材は、各ボールナットとそれぞれ一体回転する部材（２６，２７）であり、上記第１および第２の回転角検出手段の検出結果を参照して、転舵軸の軸方向の絶対位置が求められ、第１および第２の回転角検出手段の電気角１回転当たりの転舵軸の軸方向の移動量（Ｓ１，Ｓ２）を互いに異ならせてあり、第１回転角検出手段の電気角１回転当たりの転舵軸の移動量と第２回転角検出手段の電気角１回転当たりの転舵軸の移動量との最小公倍数が、転舵軸の移動量の上限値よりも大きくされている場合がある（請求項２）。 Further, the first and second transmission mechanisms are configured so that output rotations of the first and second steered motors as the first and second motors are transmitted in the axial direction of the steered shaft (5) as a steering shaft ( X1) includes first and second ball screw mechanisms (6, 7) that respectively convert the movement, and the first and second ball screw mechanisms are coaxial with the steered shaft and are axial with respect to the steered shaft. The first and second screw shafts (36, 37) separated from each other and the first and second screw shafts are respectively screwed together, and the first and second steering motors (11, 12) respectively. Rotating members including first and second ball nuts (34, 35) that are driven to rotate and to which the rotor of each rotation angle detecting means is attached are members (26, 27) that rotate integrally with the respective ball nuts. There, the detection binding of the first and second rotation angle detecting means , The absolute position of the steered shaft in the axial direction is obtained, and the axial movement amount (S1, S2) of the steered shaft per one electrical angle rotation of the first and second rotational angle detecting means is obtained. Ri Oh so different from each other, the least common multiple of the amount of movement of the steered shaft of the electric angle per rotation of the movement amount and the second rotation angle detecting means of the steered shaft of the electric angle per rotation of the first rotation angle detecting means but there is a case that is larger than the maximum value of the amount of movement of the steered shaft (claim 2).

この場合、例えば、第１のねじ軸および第１のボールナットの間の伝達比と、第２のねじ軸および第２のボールナットの間の伝達比とを互いに異ならせることにより、両回転角検出手段の電気角１回転当たりの転舵軸の軸方向の移動量の最小公倍数（ＬＣＭ）を容易に調整することができる。すなわち、最小公倍数の値が、転舵軸の実際の移動量の上限値（Ｓｍａｘ）よりも大きくなるように、両者の値の関係を容易に調整することができ、転舵軸の絶対位置を検出することが可能となる。各転舵モータに通常備えられている回転角検出手段を用いて転舵軸の絶対位置を検出するので、別途に転舵軸の軸方向の絶対位置を検出するセンサを設ける必要がなく、構造の簡素化と小型化を達成することができる。   In this case, for example, by making the transmission ratio between the first screw shaft and the first ball nut different from the transmission ratio between the second screw shaft and the second ball nut, both rotation angles are obtained. The least common multiple (LCM) of the axial movement amount of the steered shaft per one electrical angle rotation of the detection means can be easily adjusted. That is, the relationship between the two values can be easily adjusted so that the value of the least common multiple is larger than the upper limit value (Smax) of the actual movement amount of the steered shaft, and the absolute position of the steered shaft can be adjusted. It becomes possible to detect. Since the absolute position of the steered shaft is detected using the rotation angle detecting means normally provided in each steered motor, there is no need to provide a separate sensor for detecting the absolute position of the steered shaft in the axial direction. Simplification and miniaturization can be achieved.

また、上記第１および第２の回転角検出手段のそれぞれはレゾルバ（２１，２２）を含み、第１および第２の伝達機構の伝達比（Ｒ１，Ｒ２）が互いに異なること、並びに、第１および第２の回転角検出手段としてのレゾルバの対極数（Ｎ１，Ｎ２）が互いに異なることの少なくとも一方が達成されている場合がある（請求項３）。
例えば、第１および第２の伝達機構がボールねじ機構である場合、両ボールねじ機構のねじ軸のリード（Ｌ１，Ｌ２）が互いに異なること、並びに、第１および第２の回転角検出手段としてのレゾルバの対極数が互いに異なることの何れか一方が達成されていればよい。 Each of the first and second rotation angle detecting means includes a resolver (21, 22), the transmission ratios (R1, R2) of the first and second transmission mechanisms are different from each other, and the first In some cases, at least one of the counter electrode numbers (N1, N2) of the resolver serving as the second rotation angle detecting means is different from each other (claim 3).
For example, when the first and second transmission mechanisms are ball screw mechanisms, the screw shaft leads (L1, L2) of both ball screw mechanisms are different from each other, and the first and second rotation angle detection means It suffices that either one of the counter electrodes of the resolver is different from each other.

なお、上記において、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、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。   In the above description, the alphanumeric characters in parentheses represent reference numerals of corresponding components in the embodiments described later, but the scope of the claims is not limited by these reference numerals.

本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の第１実施の形態の車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、本実施の形態では、車両用操舵装置１が、ステアリングホイール等の操舵部材２と転舵機構３との機械的な結合をなくした、いわゆるステア・バイ・ワイヤ（ＳＢＷ）システムである場合に則して説明するが、本発明は、これに限らず、例えば、操舵部材と転舵輪との間に、操舵部材の操舵角に対する転舵輪の転舵角の比である伝達比を可変する差動機構などの伝達比可変機構が介在する車両用操舵装置に適用することもできる。 Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a vehicle steering apparatus according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, in the present embodiment, the vehicle steering apparatus 1 is a so-called steer-by-wire (SBW) in which mechanical coupling between a steering member 2 such as a steering wheel and a steering mechanism 3 is eliminated. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention is a ratio of the turning angle of the steered wheel to the steering angle of the steered member between the steered member and the steered wheel. The present invention can also be applied to a vehicle steering apparatus in which a transmission ratio variable mechanism such as a differential mechanism that varies the transmission ratio is interposed.

転舵機構３は、車両の左右方向に延びハウジング４によって軸方向Ｘ１に移動可能に支持された操舵軸としての転舵軸５と、転舵軸５とは同軸に設けられ転舵軸５の軸方向Ｘ１に離隔する第１およひ第２の伝達機構としての第１および第２のボールねじ機構６，７と、一対のタイロッド８と、一対のナックルアーム９と、一対の転舵輪１０とを備えている。   The steered mechanism 3 extends in the left-right direction of the vehicle and is supported by the housing 4 so as to be movable in the axial direction X1. The steered shaft 5 and the steered shaft 5 are provided coaxially. First and second ball screw mechanisms 6 and 7 as first and second transmission mechanisms that are separated in the axial direction X1, a pair of tie rods 8, a pair of knuckle arms 9, and a pair of steered wheels 10 And.

転舵軸５の一対の端部に、それぞれ対応するタイロッド８が連結されており、各タイロッド８は、対応するナックルアーム９を介して、対応する転舵輪１０に連結されている。 車両用操舵装置１は、転舵機構３の第１および第２のボールねじ機構６，７に対してそれぞれ転舵のための動作力を加える第１および第２の転舵モータ１１，１２と、操舵部材２に操舵反力を加えるための反力モータ１３と、第１および第２の転舵モータ１１，１２に対する転舵制御動作および反力モータ１３に対する反力制御動作をなす制御装置１４とを備えている。   Corresponding tie rods 8 are coupled to a pair of ends of the steered shaft 5, and each tie rod 8 is coupled to a corresponding steered wheel 10 via a corresponding knuckle arm 9. The vehicle steering apparatus 1 includes first and second turning motors 11 and 12 that apply operating force for turning to the first and second ball screw mechanisms 6 and 7 of the turning mechanism 3, respectively. , A reaction force motor 13 for applying a steering reaction force to the steering member 2, and a control device 14 that performs a turning control operation for the first and second turning motors 11, 12 and a reaction force control operation for the reaction force motor 13. And.

第１および第２の転舵モータ１１，１２の出力回転は、それぞれ、第１および第２のボールねじ機構６，７を介して、転舵軸５の軸方向移動に変換され、転舵が達成される。
操舵部材２は、車体に固定されたステアリングコラム１５によって、回転可能に支持されたステアリングシャフト１６に同行回転可能に連結されている。このステアリングコラム１５の側部には、上記の反力モータ１３が連結されている。反力モータ１３は、例えば減速のための伝達機構としてのウォームギヤ機構４０を介してステアリングシャフト１６にトルク伝達可能に連結されている。 The output rotations of the first and second steered motors 11 and 12 are converted into axial movements of the steered shaft 5 via the first and second ball screw mechanisms 6 and 7, respectively. Achieved.
The steering member 2 is connected to a steering shaft 16 rotatably supported by a steering column 15 fixed to the vehicle body so as to be able to rotate together. The reaction force motor 13 is connected to a side portion of the steering column 15. The reaction force motor 13 is connected to the steering shaft 16 through a worm gear mechanism 40 as a transmission mechanism for deceleration, for example, so that torque can be transmitted.

第１および第２のボールねじ機構６，７、並びに、第１および第２の転舵モータ１１，１２は、ハウジング４の一部を大径として構成されたモータハウジング１７の内部に収容されている。
また、ステアリングシャフト１６に関連して、操舵部材２の操舵角を検出するための操舵角センサ１８が設けられている。反力モータ１３には、反力モータ１３のロータの回転角を検出する回転角センサ１９が設けられている。転舵軸５の一側のタイロッド８には、タイロッド８の軸力を検出するタイロッド軸力センサ２０が設けられている。 The first and second ball screw mechanisms 6 and 7 and the first and second steered motors 11 and 12 are accommodated in a motor housing 17 configured with a part of the housing 4 having a large diameter. Yes.
Further, a steering angle sensor 18 for detecting the steering angle of the steering member 2 is provided in association with the steering shaft 16. The reaction force motor 13 is provided with a rotation angle sensor 19 that detects the rotation angle of the rotor of the reaction force motor 13. The tie rod 8 on one side of the steered shaft 5 is provided with a tie rod axial force sensor 20 that detects the axial force of the tie rod 8.

また、第１の転舵モータ１１のロータの回転角を検出するための第１の回転角検出手段としての第１のレゾルバ２１と、第２の転舵モータ１２のロータの回転角を検出するための第２の回転角検出手段としての第２のレゾルバ２２とが設けられている。
操舵角センサ１８、反力モータ１７の回転角を検出する回転角センサ１９、タイロッド軸力センサ２０、第１および第２の転舵モータ１１，１２の回転角をそれぞれ検出する第１および第２のレゾルバ２１，２２、並びに、走行状態センサ２３からの信号が、制御装置１４に与えられるようになっている。 Further, the first resolver 21 as the first rotation angle detecting means for detecting the rotation angle of the rotor of the first steered motor 11 and the rotation angle of the rotor of the second steered motor 12 are detected. And a second resolver 22 as a second rotation angle detecting means.
A steering angle sensor 18, a rotation angle sensor 19 that detects the rotation angle of the reaction force motor 17, a tie rod axial force sensor 20, and first and second rotation angles that detect the rotation angles of the first and second steered motors 11 and 12, respectively. Signals from the resolvers 21 and 22 and the running state sensor 23 are provided to the control device 14.

走行状態センサ２３は、例えば、車速、ヨーレート、横加速度、前後加速度等、操舵に影響を与える走行状態を検出するためのセンサである。
制御装置１４は、演算処理部としてのＣＰＵ、制御プログラムを記憶させてあるＲＯＭおよび演算処理の過程においてワークエリアとして使用されるＲＡＭを備える電子制御ユニット（ＥＣＵ）として構成されている。制御装置１４の出力は、第１および第２の転舵モータ１１，１２と、反力モータ１３とに、図示しない各別の駆動回路を介して与えられる。 The traveling state sensor 23 is a sensor for detecting a traveling state that affects steering such as a vehicle speed, a yaw rate, a lateral acceleration, and a longitudinal acceleration.
The control device 14 is configured as an electronic control unit (ECU) including a CPU as an arithmetic processing unit, a ROM that stores a control program, and a RAM that is used as a work area in the course of arithmetic processing. The output of the control device 14 is given to the first and second steered motors 11 and 12 and the reaction force motor 13 via separate drive circuits (not shown).

制御装置１４による第１および第２の転舵モータ１１，１２の駆動制御としては、種々可能である。例えば、通常操舵時は、第１および第２の転舵モータ１１，１２の何れか一方のみを用い、その一方の転舵モータにフェールが発生したときに、他方の転舵モータを操舵に用いるようにしてもよい。
また、通常操舵時において、左操舵と右操舵で第１および第２の転舵モータ１１，１２を使い分け、第１および第２の転舵モータ１１，１２の何れか一方にフェールが発生したときに、他方の転舵モータによって左右の操舵を達成するようにしてもよい。 Various driving controls of the first and second steered motors 11 and 12 by the control device 14 are possible. For example, during normal steering, only one of the first and second steered motors 11 and 12 is used, and when one of the steered motors fails, the other steered motor is used for steering. You may do it.
Further, during normal steering, when the first and second steered motors 11 and 12 are selectively used for left steering and right steering and a failure occurs in one of the first and second steered motors 11 and 12. In addition, left and right steering may be achieved by the other steering motor.

制御装置１４による反力モータ１３の反力制御は、タイロッド軸力センサ２０により検出される実際の転舵反力に応じて、反力モータ１３に操舵反力を発生させることにより達成される。
図２を参照して、第１および第２の転舵モータ１１，１２は、モータハウジング１７内にそれぞれ対応する軸受２４，２５を介して転舵軸５と同軸上に回転可能に支持された筒状のロータ２６，２７と、ロータ２６，２７の外周に設けられた磁極２８，２９と、磁極２８，２９に対向するようにモータハウジング１７の内周に固定された筒状のステータ３０，３１とを備えている。 The reaction force control of the reaction force motor 13 by the control device 14 is achieved by causing the reaction force motor 13 to generate a steering reaction force according to the actual turning reaction force detected by the tie rod axial force sensor 20.
Referring to FIG. 2, first and second steered motors 11 and 12 are rotatably supported coaxially with steered shaft 5 via corresponding bearings 24 and 25 in motor housing 17, respectively. Cylindrical rotors 26, 27, magnetic poles 28, 29 provided on the outer periphery of the rotors 26, 27, and a cylindrical stator 30 fixed to the inner periphery of the motor housing 17 so as to face the magnetic poles 28, 29 31.

上記の軸受２４，２５は、モータハウジング１７に対して、対応するロータ２６，２７の軸方向移動を規制している。
各磁極２８，２９は、対応するロータ２６，２７の周方向に交互に配置された複数対のＮ極およびＳ極により構成されている。図示していないが、各ステータ３０，３１には、複数の励磁相からなるコイルが設けられており、各転舵モータ１１，１２は、対応するステータコイルへの通電に応じて、対応するロータ２６，２７に回転力を発生する三相ブラシレスモータとして機能する。 The bearings 24 and 25 restrict the axial movement of the corresponding rotors 26 and 27 with respect to the motor housing 17.
Each of the magnetic poles 28 and 29 is composed of a plurality of pairs of N poles and S poles alternately arranged in the circumferential direction of the corresponding rotors 26 and 27. Although not shown, each of the stators 30 and 31 is provided with a coil having a plurality of excitation phases, and each of the steered motors 11 and 12 corresponds to a corresponding rotor according to energization of the corresponding stator coil. It functions as a three-phase brushless motor that generates rotational force at 26 and 27.

また、第１および第２の転舵モータ１１，１２には、ロータ２６，２７の回転位置（回転角）検出するために、上記第１および第２のレゾルバ２１，２２が、それぞれ設けられている。各レゾルバ２１，２２は、モータハウジング１７に固定されたレルゾバステータ３２と、対応するロータ２６，２７とは同行回転するレゾルバロータ３３とを備えている。各レゾルバステータ３２には、各レゾルバロータ３２の回転位置に応じて、所定の電圧が誘起されるので、この電圧を測定することにより、各レゾルバロータ３２すなわちロータ２６，２７の回転位置（位相）を判断できる。   The first and second steered motors 11 and 12 are provided with the first and second resolvers 21 and 22, respectively, for detecting the rotational positions (rotation angles) of the rotors 26 and 27. Yes. Each of the resolvers 21 and 22 includes a Lerzo bar stator 32 fixed to the motor housing 17 and a resolver rotor 33 that rotates along with the corresponding rotors 26 and 27. Since a predetermined voltage is induced in each resolver stator 32 according to the rotational position of each resolver rotor 32, the rotational position (phase) of each resolver rotor 32, that is, rotors 26 and 27, is measured by measuring this voltage. Can be judged.

各レゾルバ２１，２２から出力される各ロータ２６，２７の回転位置（位相）に基づいて、制御装置１４は、各転舵モータ１１，１２のステータ３０，３１の回転方向に分割された各ステータコイル（図示せず）の励磁相に順次電流を供給分配し、その結果、ブラシレスモータからなる各転舵モータ１１，１２が所定の回転出力を発生するよう駆動制御される。   Based on the rotational positions (phases) of the rotors 26 and 27 output from the resolvers 21 and 22, the control device 14 divides the stators divided in the rotational direction of the stators 30 and 31 of the steered motors 11 and 12. A current is sequentially supplied and distributed to the excitation phase of a coil (not shown), and as a result, each of the steered motors 11 and 12 including a brushless motor is driven and controlled to generate a predetermined rotational output.

第１および第２の転舵モータ１１，１２のロータ２６，２７には、互いに対向する側に向けて第１および第２のボールナット３４，３５が一体に延設されている。第１および第２のボールナット３４，３５は、転舵軸５とは同軸に形成された第１および第２のねじ軸３６，３７の周囲をそれぞれ取り囲んでおり、第１および第２のボールナット３４，３５は、それぞれ、第１および第２のねじ軸３６，３７に、再循環可能なボール３８を介して螺合している。   First and second ball nuts 34 and 35 are integrally extended on the rotors 26 and 27 of the first and second steered motors 11 and 12 toward opposite sides. The first and second ball nuts 34 and 35 surround the first and second screw shafts 36 and 37 that are formed coaxially with the steered shaft 5, respectively. The nuts 34 and 35 are screwed to the first and second screw shafts 36 and 37 through recirculating balls 38, respectively.

第１および第２のレゾルバ２１，２２を用いて、転舵軸５の軸方向Ｘ１の絶対位置を検出するために、本実施の形態では、第１および第２のレゾルバ２１，２２の電気角Ａ１，Ａ２の１回転当たりの転舵軸５の軸方向の移動量Ｓ１，Ｓ２が、互いに異なるようにしてある。
具体的には、第１のねじ軸３６のリードをＬ１とし、第２のねじ軸のリードをＬ２とし、第１のレゾルバ２１の対極数をＮ１とし、第２のレゾルバ２２の対極数をＮ２としたときに、各レゾルバ２１，２２の電気角１回転当たりの、転舵軸５の移動量Ｓ１，Ｓ２は、制御装置１４のＡＤ変換の分解能が８ビットで２５６段階のデジタル値を出力するものとして、下記式（１）、（２）で表される。 In this embodiment, in order to detect the absolute position of the steered shaft 5 in the axial direction X1 using the first and second resolvers 21 and 22, the electrical angles of the first and second resolvers 21 and 22 are used. The axial movement amounts S1 and S2 of the steered shaft 5 per rotation of A1 and A2 are made different from each other.
Specifically, the lead of the first screw shaft 36 is L1, the lead of the second screw shaft is L2, the counter electrode number of the first resolver 21 is N1, and the counter electrode number of the second resolver 22 is N2. As for the movement amounts S1 and S2 of the steered shaft 5 per one rotation of the electrical angle of each resolver 21 and 22, the AD conversion resolution of the control device 14 is 8 bits and a 256-step digital value is output. As a thing, it represents with following formula (1), (2).

Ｓ１＝Ｌ１／Ｎ１／２５６ …（１）
Ｓ２＝Ｌ２／Ｎ２／２５６ …（２）
例えば、第１のねじ軸３６のリードＬ１が５．１ｍｍであり、第２のねじ軸３７のリードＬ２が８．３ｍｍであり、各レゾルバ２１，２２の対極数Ｎ１，Ｎ２がそれぞれ４である場合、各移動量Ｓ１，Ｓ２は、それぞれ下記となる。 S1 = L1 / N1 / 256 (1)
S2 = L2 / N2 / 256 (2)
For example, the lead L1 of the first screw shaft 36 is 5.1 mm, the lead L2 of the second screw shaft 37 is 8.3 mm, and the number of counter electrodes N1, N2 of each resolver 21, 22 is 4, respectively. In this case, the movement amounts S1 and S2 are as follows.

Ｓ１＝０．００４９８（ｍｍ）
Ｓ２＝０．００８１０５（ｍｍ）
したがって、両移動量Ｓ１，Ｓ２の最小公倍数ＬＣＭは、下記となる。
ＬＣＭ＝２１１．６５（ｍｍ）
すなわち、下記の表１に示すように、転舵軸５の絶対位置が２１１．６５ｍｍである場合、リードＬ１が５．１ｍｍである第１のねじ軸３６を有する第１のボールねじ機構６と組み合わされた第１の転舵モータ１１の回転角は４１．５になるとともに、リードＬ２が８．３ｍｍである第２のねじ軸３７を有する第２のボールねじ機構７と組み合わされた第２の転舵モータ１２の回転角は２５．５になる。 S1 = 0.00498 (mm)
S2 = 0.008105 (mm)
Therefore, the least common multiple LCM of both movement amounts S1 and S2 is as follows.
LCM = 211.65 (mm)
That is, as shown in Table 1 below, when the absolute position of the steered shaft 5 is 211.65 mm, the first ball screw mechanism 6 having the first screw shaft 36 whose lead L1 is 5.1 mm; The rotation angle of the combined first turning motor 11 is 41.5, and the second combined with the second ball screw mechanism 7 having the second screw shaft 37 whose lead L2 is 8.3 mm. The rotation angle of the steering motor 12 is 25.5.

Figure 0005311102
Figure 0005311102

また、対極数Ｎ１が４である第１のレゾルバ２１の電気角Ａは５９７６０になるとともに、対極数Ｎ２が４である第２のレゾルバ２２の電気角Ｂは３６７２０になり、両レゾルバ２１，２２の出力に対応するデジタル値はともに０に戻ることになる。
最小公倍数ＬＣＭの値と転舵軸５の実際の移動量の上限値Ｓｍａｘとの関係を、最小公倍数ＬＣＭの値（例えば２１１．６５ｍｍ）が上記上限値Ｓｍａｘ（例えば１５０ｍｍ）よりも大きくなるように、容易に調整することができる。したがって、表１に示されるような両レゾルバ２１，２２の出力するデジタル値の比較に基づいて、転舵軸５の絶対位置を検出することが可能となる。そのために、制御装置１４では、両レゾルバ２１，２２のデジタル値と転舵軸５の絶対位置との関係を予め記憶したテーブルマップを参照するようにする。つまり、第１のレゾルバ２１のデジタル値と第２のレゾルバ２２のデジタル値との組み合わせから、転舵軸５の絶対位置が一意に定められるようになっている。 The electrical angle A of the first resolver 21 having the counter electrode number N1 of 4 is 59760, and the electrical angle B of the second resolver 22 having the counter electrode number N2 of 4 is 36720. Both of the digital values corresponding to the outputs will return to zero.
The relationship between the value of the least common multiple LCM and the upper limit value Smax of the actual movement amount of the steered shaft 5 is set so that the value of the least common multiple LCM (for example, 211.65 mm) is larger than the upper limit value Smax (for example, 150 mm). Can be adjusted easily. Therefore, the absolute position of the steered shaft 5 can be detected based on a comparison of digital values output from both resolvers 21 and 22 as shown in Table 1. For this purpose, the control device 14 refers to a table map in which the relationship between the digital values of the resolvers 21 and 22 and the absolute position of the steered shaft 5 is stored in advance. That is, the absolute position of the steered shaft 5 is uniquely determined from the combination of the digital value of the first resolver 21 and the digital value of the second resolver 22.

本実施の形態によれば、第１および第２の転舵モータ１１，１２に通常備えられている第１および第２のレゾルバ２１，２２を用いて、転舵軸５の軸方向Ｘ１の絶対位置を検出するので、別途に転舵軸５の軸方向の絶対位置を検出するセンサを設ける必要がなく、車両用操舵装置１の構造の簡素化と小型化を達成することができる。また、製造コストを安くすることができる。   According to the present embodiment, the first and second resolvers 21 and 22 that are normally provided in the first and second steered motors 11 and 12 are used to obtain the absolute value in the axial direction X1 of the steered shaft 5. Since the position is detected, there is no need to separately provide a sensor for detecting the absolute position of the steered shaft 5 in the axial direction, and the simplification and miniaturization of the structure of the vehicle steering device 1 can be achieved. Further, the manufacturing cost can be reduced.

また、両レゾルバ２１，２２を用いて転舵軸５の絶対位置を検出するにあたっては、第１および第２のレゾルバ２１，２２の電気角Ａ１，Ａ２の１回転当たりの転舵軸５の軸方向Ｘ１の移動量Ｓ１，Ｓ２を互いに異ならせ、両移動量Ｓ１，Ｓ２の最小公倍数ＬＣＭが、転舵軸５の実際の移動量の上限値Ｓｍａｘよりも大きくなるように、上記の移動量Ｓ１，Ｓ２を適宜に設定すればよい。   In detecting the absolute position of the steered shaft 5 using both resolvers 21 and 22, the shaft of the steered shaft 5 per rotation of the electrical angles A1 and A2 of the first and second resolvers 21 and 22 is used. The movement amounts S1 and S2 in the direction X1 are made different from each other so that the least common multiple LCM of the movement amounts S1 and S2 is larger than the upper limit value Smax of the actual movement amount of the steered shaft 5. , S2 may be set appropriately.

そのためには、上述したように、第１および第２のボールねじ機構６，７の各伝達比Ｒ１，Ｒ２（各ボールナット３４，３５の回転角に対する、対応するねじ軸３６，３７の移動量の比）に相当する第１および第２のねじ軸３６，３７のリードＬ１，Ｌ２を互いに異ならせてもよい。また、第１および第２のねじ軸３６，３７のリードＬ１，Ｌ２を互いに等しくし、電気角に関連する第１および第２のレゾルバ２１，２２の対極数Ｎ１，Ｎ２を互いに異ならせてもよい。さらに、第１および第２のねじ軸３６，３７のリードＬ１，Ｌ２を互いに異ならせ、且つ第１および第２のレゾルバ２１，２２の対極数Ｎ１，Ｎ２を互いに異ならせてもよい。   For this purpose, as described above, the transmission ratios R1 and R2 of the first and second ball screw mechanisms 6 and 7 (the movement amounts of the corresponding screw shafts 36 and 37 with respect to the rotation angles of the ball nuts 34 and 35). May be different from each other. Further, the leads L1 and L2 of the first and second screw shafts 36 and 37 may be equal to each other, and the counter electrode numbers N1 and N2 of the first and second resolvers 21 and 22 related to the electrical angle may be different from each other. Good. Furthermore, the leads L1 and L2 of the first and second screw shafts 36 and 37 may be different from each other, and the counter electrode numbers N1 and N2 of the first and second resolvers 21 and 22 may be different from each other.

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、図３に示すように、操舵部材２に操舵反力を与えるために第１およひ第２の反力モータ１３１，１３２が設けられ、第１および第２の反力モータ１３１，１３２が、それぞれ、第１および第２の伝達機構としての第１および第２ウォームギヤ機構４１，４２を介して、操舵軸としてのステアリングシャフト１６に操舵反力を与える場合にも、上記第１および第２の反力モータ１３１，１３２に設けられた第１および第２の回転角検出手段としての第１および第２のレゾルバ５１，５２を用いて、絶対操舵角を求めることが可能である。   The present invention is not limited to the above embodiment. For example, as shown in FIG. 3, the first and second reaction force motors 131 and 131 are used to apply a steering reaction force to the steering member 2. 132, and the first and second reaction force motors 131 and 132 are respectively operated as steering shafts via first and second worm gear mechanisms 41 and 42 as first and second transmission mechanisms. Even when a steering reaction force is applied to the shaft 16, the first and second resolvers 51, which serve as the first and second rotation angle detection means provided in the first and second reaction force motors 131 and 132, respectively. 52 can be used to determine the absolute steering angle.

第１および第２のウォームギヤ機構４１，４２は、第１および第２の反力モータ１３１，１３２によって回転駆動されるウォーム軸４３，４４と、ステアリングシャフト１６と同軸に同行回転可能な従動ギヤとしてのウォームホイール４５，４６とを有している。なお、図３において、図１の実施の形態と共通する構成については同じ参照符号を付してある。   The first and second worm gear mechanisms 41, 42 are worm shafts 43, 44 that are rotationally driven by the first and second reaction force motors 131, 132, and driven gears that can be rotated coaxially with the steering shaft 16. Worm wheels 45 and 46. In FIG. 3, the same reference numerals are given to the components common to the embodiment of FIG. 1.

第１および第２のウォームギヤ機構４１，４２の伝達比Ｒ１，Ｒ２を互いに異ならせること、および、第１および第２のレゾルバ５１，５２の対極数Ｎ１，Ｎ２を互いに異ならせることの少なくとも一方が達成されることにより、第１および第２のレゾルバ５１，５２の電気角１回転当たりのステアリングシャフト１６の移動量としての回転角を互いに異ならせてある
図３の実施の形態によれば、第１および第２の反力モータ１３１，１３２に通常備えられている第１および第２のレゾルバ５１，５２を用いて、操舵軸としてのステアリングシャフト１６の回転方向Ｙ１の絶対位置を検出するので、別途にステアリングシャフト１６の回転角に相当する絶対操舵角を検出する操舵角センサを設ける必要がなく、車両用操舵装置１の構造の簡素化と小型化を達成することができる。また、製造コストを安くすることができる。 At least one of making the transmission ratios R1 and R2 of the first and second worm gear mechanisms 41 and 42 different from each other and making the numbers of counter electrodes N1 and N2 of the first and second resolvers 51 and 52 different from each other; As a result, the rotation angle as the movement amount of the steering shaft 16 per rotation of the electrical angle of the first and second resolvers 51 and 52 is made different from each other, according to the embodiment of FIG. Since the first and second resolvers 51 and 52 that are normally provided in the first and second reaction force motors 131 and 132 are used to detect the absolute position in the rotational direction Y1 of the steering shaft 16 as the steering shaft, There is no need to separately provide a steering angle sensor for detecting an absolute steering angle corresponding to the rotation angle of the steering shaft 16, and the structure of the vehicle steering device 1 is simplified. And miniaturization can be achieved. Further, the manufacturing cost can be reduced.

その他、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。   In addition, various modifications can be made within the scope of the claims of the present invention.

本発明の一実施の形態の車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing a schematic structure of a steering device for vehicles of one embodiment of the present invention. 転舵軸を収容するハウジングの断面図である。It is sectional drawing of the housing which accommodates a steering shaft. 本発明の別の実施の形態の車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the steering apparatus for vehicles of another embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１…車両用操舵装置、２…操舵部材、３…転舵機構、５…転舵軸（操舵軸）、６…第１のボールねじ機構（第１の伝達機構）、７…第２のボールねじ機構（第２の伝達機構）、１０…転舵輪、１１…第１の転舵モータ（第１のモータ）、１２…第２の転舵モータ（第２のモータ）、１３…反力モータ、１４…制御装置、１５…ステアリングコラム、１６…ステアリングシャフト（操舵軸）、２１…第１のレゾルバ（第１の回転角検出手段）、２２…第２のレゾルバ（第２の回転角検出手段）、２６，２７…ロータ、３０，３１…ステータ、３２…レゾルバステータ、３３…レゾルバロータ、３４…第１のボールナット、３５…第２のボールナット、３６…第１のねじ軸、３７…第２のねじ軸、Ｘ１…軸方向、１３１…第１の反力モータ（第１のモータ）、１３２…第２の反力モータ（第２のモータ）、４１…第１のウォームギヤ機構（第１の伝達機構）、４２…第２のウォームギヤ機構（第２の伝達機構）、５１…第１のレゾルバ（第１の回転角検出手段）、５２…第２のレゾルバ（第２の回転角検出手段）、Ｙ１…回転方向   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vehicle steering device, 2 ... Steering member, 3 ... Steering mechanism, 5 ... Steering shaft (steering shaft), 6 ... 1st ball screw mechanism (1st transmission mechanism), 7 ... 2nd ball | bowl Screw mechanism (second transmission mechanism), 10 ... steered wheels, 11 ... first steered motor (first motor), 12 ... second steered motor (second motor), 13 ... reaction force motor , 14 ... control device, 15 ... steering column, 16 ... steering shaft (steering shaft), 21 ... first resolver (first rotation angle detection means), 22 ... second resolver (second rotation angle detection means) , 26, 27 ... rotor, 30, 31 ... stator, 32 ... resolver stator, 33 ... resolver rotor, 34 ... first ball nut, 35 ... second ball nut, 36 ... first screw shaft, 37 ... Second screw shaft, X1... Axial direction, 131... First reaction force motor (first Motor), 132 ... second reaction force motor (second motor), 41 ... first worm gear mechanism (first transmission mechanism), 42 ... second worm gear mechanism (second transmission mechanism), 51 ... First resolver (first rotation angle detecting means), 52... Second resolver (second rotation angle detecting means), Y1.

Claims (3)

操舵軸をそれぞれ対応する第１および第２の伝達機構を介して駆動する第１および第２のモータと、
上記第１および第２の伝達機構並びに第１および第２のモータを収容したハウジングと、
上記第１および第２のモータの回転角をそれぞれ検出する第１および第２の回転角検出手段と、
上記第１および第２の回転角検出手段の検出結果を参照して、操舵軸の絶対位置を求める手段とを備え、
各回転角検出手段は、対応するモータの駆動力を伝達する回転部材に同行回転するように取り付けられたロータと、上記ハウジングに固定されたステータとを含み、
上記第１および第２の回転角検出手段の電気角１回転当たりの操舵軸の移動量を互いに異ならせてあり、
第１回転角検出手段の電気角１回転当たりの操舵軸の移動量と第２回転角検出手段の電気角１回転当たりの操舵軸の移動量との最小公倍数が、操舵軸の移動量の上限値よりも大きくされていることを特徴とする車両用操舵装置。 First and second motors that drive the steering shaft via corresponding first and second transmission mechanisms, respectively;
A housing containing the first and second transmission mechanisms and the first and second motors;
First and second rotation angle detecting means for detecting rotation angles of the first and second motors, respectively;
Means for obtaining an absolute position of the steering shaft with reference to detection results of the first and second rotation angle detection means,
Each rotation angle detection means includes a rotor attached so as to rotate along with a rotating member that transmits a driving force of a corresponding motor, and a stator fixed to the housing.
Ri Oh so different from each other the amount of movement of the steering shaft of the electric angle per rotation of the first and second rotation angle detecting means,
The least common multiple of the movement amount of the steering shaft per one electrical angle rotation of the first rotation angle detecting means and the movement amount of the steering shaft per one electrical angle rotation of the second rotation angle detecting means is the upper limit of the movement amount of the steering shaft. vehicle steering apparatus characterized that you have been greater than the value. 請求項１において、上記第１および第２の伝達機構は、第１および第２のモータとしての第１および第２の転舵モータの出力回転を、操舵軸としての転舵軸の軸方向の移動にそれぞれ変換する第１および第２のボールねじ機構を含み、
上記第１および第２のボールねじ機構は、転舵軸と同軸上で転舵軸の軸方向に離隔する第１および第２のねじ軸と、上記第１および第２のねじ軸とそれぞれ螺合し、上記第１および第２の転舵モータによってそれぞれ回転駆動される第１および第２のボールナットとを含み、
各回転角検出手段のロータが取り付けられる回転部材は、各ボールナットとそれぞれ一体回転する部材であり、
上記第１および第２の回転角検出手段の検出結果を参照して、転舵軸の軸方向の絶対位置が求められ、
第１および第２の回転角検出手段の電気角１回転当たりの転舵軸の軸方向の移動量を互いに異ならせてあり、
第１回転角検出手段の電気角１回転当たりの転舵軸の移動量と第２回転角検出手段の電気角１回転当たりの転舵軸の移動量との最小公倍数が、転舵軸の移動量の上限値よりも大きくされていることを特徴とする車両用操舵装置。 The first and second transmission mechanisms according to claim 1, wherein output rotations of the first and second steered motors as the first and second motors are output in an axial direction of the steered shaft as the steering shaft. Including first and second ball screw mechanisms that respectively convert to movement;
The first and second ball screw mechanisms include first and second screw shafts that are coaxial with the steered shaft and spaced apart in the axial direction of the steered shaft, and the first and second screw shafts, respectively. Including first and second ball nuts that are rotated by the first and second steering motors, respectively.
The rotating member to which the rotor of each rotation angle detecting means is attached is a member that rotates integrally with each ball nut ,
With reference to the detection results of the first and second rotation angle detection means, the absolute position of the steered shaft in the axial direction is obtained,
Ri Oh so different from each other amount of axial movement of the steered shaft of the electric angle per rotation of the first and second rotation angle detecting means,
The least common multiple of the amount of movement of the turning shaft per one electrical angle rotation of the first rotation angle detecting means and the amount of movement of the turning shaft per one electrical angle rotation of the second rotation angle detecting means is the movement of the turning shaft. the amount of the upper limit vehicle steering apparatus characterized that you have been greater than. 請求項１または２において、上記第１および第２の回転角検出手段のそれぞれはレゾルバを含み、
第１および第２の伝達機構の伝達比が互いに異なること、並びに、第１および第２の回転角検出手段としてのレゾルバの対極数が互いに異なることの少なくとも一方が達成されていることを特徴とする車両用操舵装置。 In Claim 1 or 2, each of said 1st and 2nd rotation angle detection means contains a resolver,
The transmission ratio of the first and second transmission mechanisms is different from each other, and at least one of the counter electrodes of the resolver as the first and second rotation angle detecting means being different from each other is achieved. A vehicle steering device.
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