JP6561646B2 - 回転角度検出装置および操舵装置 - Google Patents
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Description
上記課題を解決する回転角度検出装置は、回転検出対象であるシャフトに対して異なる減速比で連結されて前記シャフトに連動して回転する複数のモータと、前記複数のモータの相対回転角度を検出する複数の相対角度センサと、前記複数の相対角度センサを通じて検出される複数の相対回転角度のうち少なくとも2つに基づいて前記シャフトの絶対回転角度を算出する演算部と、を備えることをその要旨としている。
上記構成によれば、複数のモータがそれぞれベルトを介してシャフトに連結される。このため、複数のモータとシャフトとがギヤによって連結される場合に比べて作動音を抑制することができる。また、減速比の設定を比較的容易に行うことができる。
以下、図1〜図3を参照して、回転角度検出装置を備えた操舵装置の第1の実施形態について説明する。本実施形態の操舵装置は、自動操舵および操舵アシストを行うことが可能である。
ECU40は、第1相対角度センサ23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33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。
(自動操舵)
ECU40は、自動操舵制御の実行時、自動操舵制御装置45の指示に応じて自動操舵を実行する。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23および第2相対角度センサ33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。ECU40は、算出される実際の絶対回転角度φが目標操舵角に応じた絶対回転角度となるように、第1操舵側モータ20よりも減速比が小さい第2操舵側モータ30を駆動制御する。第2操舵側モータ30の回転制御によってステアリングシャフト11の回転速度および回転角度(絶対回転角度)が制御される。
ECU40は、操舵アシスト制御の実行時、車速および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、第2操舵側モータ30よりも減速比が大きい第1操舵側モータ20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23および第2相対角度センサ33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。
また、自動操舵中に運転者によってステアリングホイール10が操作されたときには、ECU40は、第2操舵側モータ30の駆動制御を停止して、第1操舵側モータ20の駆動制御を行うことで、操舵をアシストする。このとき、減速比の大きい第1操舵側モータ20が駆動制御されることで、手動操舵の介入操作が優先されるようになっている。
さらに、ステアリングホイール10の絶対回転角度φが所定角度以上となるとステアリングロールコネクタの配線に負荷が掛かることで断線するおそれがある。そこで、ステアリングホイール10の絶対回転角度φが所定角度以上となるおそれがある場合には、ECU40は、第1操舵側モータ20と第2操舵側モータ30との両方を駆動させて、ステアリングホイール10の回転方向と反対方向へ向けた操舵反力を高めることでステアリングシャフト11の回転を規制する。第1操舵側モータ20と第2操舵側モータ30との両方を駆動させることで、ステアリングシャフト11が所定角度以上回転することを、より確実に規制することができるようになる。
(1)異なる減速比で接続された第1操舵側モータ20および第2操舵側モータ30を通じて得られる第1相対回転角度θ1と第2相対回転角度θ2とを用いてステアリングシャフト11の絶対回転角度φを算出することができる。ステアリングシャフト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ので、操舵角度(絶対回転角度φ)の検出精度の低下を抑制することができる。
(4)自動操舵時に減速比がより小さい第2操舵側モータ30を駆動させ、自動操舵中に手動操舵があったときに減速比がより大きい第1操舵側モータ20を駆動させることで、手動操舵における駆動力が勝り、手動操舵を容易に優先させることができる。
以下、図4および図5を参照して、回転角度検出装置を備えた操舵装置の第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。
(ステアバイワイヤ)
クラッチ50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第1操舵側モータ20および第2操舵側モータ30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の転舵側モータ61を駆動させて転舵輪16を転舵させる。
(5)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、ステアリングシャフト11に操舵角センサが設けられることなく、絶対回転角度φを検出することができる。このため、絶対回転角度φの検出精度の低下を抑制することができる。
・上記各実施形態では、第1相対角度センサ23および第2相対角度センサ33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。第2の実施形態の第3相対角度センサ62についても同様である。
・上記各実施形態では、ステアリングシャフト11に設けられる操舵側モータを2個設けたが、操舵側モータを3個以上設けてもよい。この場合、上記各実施形態と同様に3個以上の操舵側モータをステアリングシャフト11に連結し、3個以上の操舵側モータのうち少なくとも2個の操舵側モータの回転角度差から絶対回転角度φを算出するようにしてもよい。
・上記第1の実施形態では、1個のECU40が第1操舵側モータ20、第2操舵側モータ30を制御したが、各第1操舵側モータ20と第2操舵側モータ30とにECU40をそれぞれ一体に設けてもよい。
Claims (6)
- 回転検出対象であるステアリングシャフトに対して異なる減速比となるように構成された減速機を介して連結されて前記ステアリングシャフトに連動して回転する複数のモータと、
前記複数のモータの相対回転角度を検出する複数の相対角度センサと、
前記複数の相対角度センサを通じて検出される複数の相対回転角度のうち少なくとも2つに基づいて前記ステアリングシャフトの絶対回転角度を算出する演算部と、を備える
回転角度検出装置。 - 前記複数のモータは、それぞれベルトを介して前記ステアリングシャフトに動力伝達可能に連結される
請求項1に記載の回転角度検出装置。
- 請求項1または請求項2に記載の回転角度検出装置と、
ステアリングホイールおよび前記回転検出対象であるステアリングシャフトを有する操舵機構と、
前記回転角度検出装置を通じて検出される前記ステアリングシャフトの絶対回転角度に応じて転舵動作を行う転舵機構と、
前記複数のモータである複数の操舵側モータの駆動をそれぞれ制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記複数の操舵側モータのうち少なくとも一つの駆動力を操舵力として前記ステアリングシャフトに付与する制御を実行する
操舵装置。 - 前記制御部が前記複数の操舵側モータのうち少なくとも一つの駆動力を操舵力として前記ステアリングシャフトに付与する自動操舵制御を実行する請求項3に記載の操舵装置であって、
前記制御部は、前記自動操舵制御を実行するときには、前記複数の操舵側モータのうち減速比がより小さい前記操舵側モータを駆動させ、
前記自動操舵制御中に手動操舵があったときには、前記複数の操舵側モータのうち減速比がより大きい前記操舵側モータを駆動させる
操舵装置。 - 請求項1または請求項2に記載の回転角度検出装置と、
ステアリングホイールおよび前記回転検出対象であるステアリングシャフトを有する操舵機構と、
転舵シャフトおよび前記転舵シャフトの駆動源である転舵側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、
前記複数のモータである複数の操舵側モータ、前記転舵側モータの駆動および前記クラッチの断接をそれぞれ制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記クラッチによって前記操舵機構と前記転舵機構とを機械的に切断しているとき、前記複数の操舵側モータのうち少なくとも一つの駆動力を操舵反力として前記ステアリングシャフトに付与するとともに、
前記回転角度検出装置を通じて検出される前記ステアリングシャフトの絶対回転角度に応じて前記転舵側モータの駆動力を転舵力として前記転舵シャフトに付与する
操舵装置。 - 前記制御部は、前記転舵側モータに異常が発生したとき、前記クラッチによって前記操舵機構と前記転舵機構とを機械的に接続して、前記ステアリングホイールの操舵に応じて前記複数の操舵側モータのうち少なくとも一つの駆動力を操舵力として前記ステアリングシャフトに付与する
請求項5に記載の操舵装置。
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