JP3789791B2 - 絶対位置検出装置及び絶対位置検出方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１回転以上の多回転を行う多回転体、特にステアリングホイールの絶対位置を検出するための絶対位置検出装置及び絶対位置検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ステアリングホイール（以下、ハンドルという）の操舵力を軽減させるために、操舵系に電動モータによるアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置が知られている。そして、この電動パワーステアリング装置における様々な制御において、１回転以上の有限回転数内で回転する前記ハンドルの絶対位置（中立位置から何度にあるかを示す位置）が利用される。なお、前記中立位置とは、車両が直進するようにタイヤが操舵された際のハンドルの位置である。
【０００３】
ハンドルの絶対位置を検出するセンサとしては、ステアリングセンサが公知である。このステアリングセンサは、ハンドルと一体回転するように設けられた、多数のスリットを有するスリット板と、ステアリングコラムに固定状態に設けられた３組のフォトインタラプタとから構成されている。各フォトインタラプタは、発光ダイオードと受光素子とを対向させた構成で、これら発光ダイオードと受光素子との間に挿入されたスリット板が回転して、遮光状態と透光状態とが変化することに基づき各受光素子から信号が出力される。
【０００４】
３組のフォトインタラプタのうち２組のフォトインタラプタは、前記スリット板の回転量と回転方向とを検出するためのものである。残りの１組のフォトインタラプタは、ハンドルの１回転中での中立位置（基準位置）を検出するためのものである。これらの出力信号は、車両の制御装置に出力される。
【０００５】
前記ハンドルの回転操作可能な範囲は、一般に１回転（３６０度）以内ではなく、中立位置を中心として、例えば左方向に２回転（７２０度）と右方向に２回転（７２０度）の、±７２０度となっている。しかし、上記したステアリングセンサ（３組のフォトインタラプタ）からの出力信号のうち、基準位置検出用の前記１組のフォトインタラプタから中立位置の信号があっても、それが何回転目であるかは不明である。このため、ステアリングセンサからの出力信号だけでは、ハンドルの正確な絶対位置（絶対操舵角度）は検出することはできない。
【０００６】
そして、従来は、正確な絶対操舵角度（真の中立位置を基準とした角度）は、イグニッションスイッチがオンされた直後の状態では、絶対操舵角度を検出することはできない。車両が走行し、基準位置検出用の１組のフォトインタラプタが中立位置を検出すると、制御装置では、そのフォトインタラプタからの出力信号と、他の２組のフォトインタラプタからの出力信号に基づき、その中立位置からの回転量及び回転方向（相対的な操舵角度）を検出するようにしている。ただし、そのイグニッションスイッチがオン直後では検出した中立位置は、何回転目であるかは不明となっている。そして、さらに走行し、３組のフォトインタラプタの出力信号と、車速センサ及びヨーレートセンサの検出信号とに基づいて正確な絶対操舵角度を検出し、これに基づき、絶対操舵角度をパラメータとして使用する車両の制御装置を作動可能状態としている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近時おいて、ハンドルの絶対位置（絶対操舵角度）の検出を行う上でコストの低減が求められている。しかしながら、従来では、ハンドルの絶対位置の検出を目的として上記したような複雑な構成であるステアリングセンサを設けなくてはならないという問題があった。また、一方で上記した従来構成では、イグニッションスイッチをオンしてから正確な絶対操舵角度を検出するまでに、ある程度走行する必要があり、早期に絶対操舵角度を検出することはできないという問題があった。
【０００８】
ところで、電動パワーステアリング装置の電動モータには、モータレゾルバが設けられており、又、ハンドルの操舵トルクを検出するトルクセンサが設けられている。これらは、いずれも回転角信号を出力するものであるため、コスト低減のためにこの信号を利用することが考えられる。しかし、電動モータのレゾルバ信号を使って検出しようとしても、ロータが電気角１周期以内でどの位置にあるかしか分からないため、ハンドルの絶対操舵角度を特定することは困難である。
【０００９】
又、トルクセンサのレゾルバは、ハンドルに連結された入力軸と出力軸の間に設けられたトーションバーの捻れを検出するものである。しかし、ハンドルの１回転につき複数の信号が出力されるため、ハンドルの中立位置から何番目の信号であるかは不明である。
【００１０】
従って、これらのレゾルバから出力された信号を単独に使用してもハンドルの絶対操舵角度を検出することはできなかった。
本発明は上記各問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、他の用途に使用される部材を絶対位置検出に兼用することで、コスト低減を実現でき、且つ電力供給直後からハンドル（ステアリングホイール）の正確な絶対位置を検出できる絶対位置検出装置及び絶対位置検出方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記各問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ステアリングホイールの操舵トルクを検出するために設けられ、前記ステアリングホイールの回転角に応じて第１検出信号をリニア出力するトルク検出用の第１の検出手段と、前記ステアリングホイールの回転に応じて駆動されて、同ステアリングホイールの回転をアシストするモータの回転を検出し、前記第１検出信号とは異なる周期を有する第２検出信号をリニア出力する第２の検出手段と、前記第１及び第２検出信号の偏差と、ステアリングホイールの１回転当たりにおける両検出信号の基準偏差に基づいてステアリングホイールの絶対位置を演算する演算手段とを備えたことを要旨とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記第１及び第２の検出手段は、それぞれレゾルバにて構成されていることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２において、前記ステアリングホイールは、第１回転軸と第２回転軸とがトーションバーを介して同軸となるように連結された機構の第１回転軸に連係され、前記機構には、第１回転軸の回転角を検出する第１レゾルバと、第２回転軸の回転角を検出する第２レゾルバとが設けられており、両レゾルバから出力される検出信号に基づいて、ステアリングホイールの操舵トルクを検出可能とし、前記第１の検出手段は、前記第２レゾルバとしたことを要旨とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、ステアリングホイールの操舵トルクを検出するために設けられたトルク検出用の第１の検出手段から、同ステアリングホイールの回転角に応じてリニア出力された第１検出信号と、前記ステアリングホイールの回転に応じて駆動されて、同ステアリングホイールの回転をアシストするモータの回転を検出してリニア出力され、前記第１検出信号とは異なる周期を有する第２検出信号とを用い、第１及び第２検出信号の偏差と、ステアリングホイールの１回転当たりにおける両検出信号の基準偏差に基づいてステアリングホイールの絶対位置を検出することを要旨とする。
【００１４】
（作用）
請求項１の発明によれば、ステアリングホイールの操舵トルクを検出するトルク検出用の第１の検出手段により、前記ステアリングホイールの回転角に応じて第１検出信号がリニア出力される。また、前記ステアリングホイールの回転に応じて駆動されて、同ステアリングホイールの回転をアシストするモータの回転を検出する第２の検出手段により前記第１検出信号とは異なる周期を有する第２検出信号がリニア出力される。そして、演算手段により前記第１及び第２検出信号の偏差と、ステアリングホイールの１回転当たりにおける両検出信号の基準偏差に基づいてステアリングホイールの絶対位置が演算される。
【００１５】
請求項２の発明によれば、トルク検出用のレゾルバとモータの回転検出用のレゾルバからそれぞれ出力される第１及び第２検出信号によりステアリングホイールの絶対位置検出が実現される。
【００１６】
請求項３の発明によれば、ステアリングホイールが連結された第１回転軸とトーションバーを介して連結された第２回転軸の回転角を検出するための第２レゾルバが用いられ、同第２レゾルバから出力される第１検出信号に基づいてステアリングホイールの絶対位置検出が実現される。
【００１７】
請求項４の発明によれば、ステアリングホイールの操舵トルクを検出するために設けられたトルク検出用の第１の検出手段から、同ステアリングホイールの回転角に応じてリニア出力された第１検出信号と、前記ステアリングホイールの回転に応じて駆動されて、同ステアリングホイールの回転をアシストするモータの回転を検出してリニア出力され、前記第１検出信号とは異なる周期を有する第２検出信号とが用いられ、第１及び第２検出信号の偏差と、ステアリングホイールの１回転当たりにおける両検出信号の基準偏差に基づいてステアリングホイールの絶対位置が検出される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を電動パワーステアリング装置におけるステアリングホイールの絶対回転角度（以下、「絶対位置」という）を検出するための絶対位置検出装置及び絶対位置検出方法に具体化した一実施形態を図１〜図８に従って説明する。
【００１９】
図１に電動パワーステアリング装置１１を示す。中空円筒状の第１ラックハウジング１２と中空円筒状の第２ラックハウジング１３と、前記両ラックハウジングに同軸的に結合された中空円筒状のモータハウジング１４とが、図示しない車両のボディに、第１ラックハウジング１２に形成された取付部１５を介して、ねじ止めされて支持されている。
【００２０】
第１ラックハウジング１２には、ピニオンシャフト１６を有するピニオンハウジング１７が結合されている。ピニオンシャフト１６は、ステアリングホイール（以下、「ハンドル」という）１８側から延びるステアリングシャフト１８ａに連結されており、ハンドル１８が回転操作されることにより、ピニオンシャフト１６も連動する。
【００２１】
図２に示すように、ピニオンシャフト１６は、ベアリング１９ａ，１９ｂを介して、ピニオンハウジング１７に対して回動自在に支持されている。ピニオンシャフト１６は、入力軸１６ａと出力軸１６ｂとから構成されており、出力軸１６ｂの先端側には、ピニオンギア１６ｃが設けられている。
【００２２】
前記入力及び出力軸１６ａ，１６ｂ内には、トーションバー２０が内装されており、両軸１６ａ，１６ｂは、トーションバー２０を介して一体回転可能に連結されている。トーションバー２０における入力軸側端部は、入力軸１６ａに対してピン２１で結合されており、トーションバー２０の出力軸側端部は、出力軸１６ｂに対してスプライン結合されている。また、このトーションバー２０は、入力軸１６ａと出力軸１６ｂとが互いに相対回転した際に、捻り方向の弾性を生じるようになっている。そして、前記入力軸１６ａが第１回転軸に、出力軸１６ｂが第２回転軸に相当し、ピニオンシャフト１６が第１及び第２回転軸とが同軸となるように連結された機構に相当する。
【００２３】
前記入力軸１６ａ及び出力軸１６ｂの外周側には、トルクセンサ２２が設けられている。トルクセンサ２２は、第１レゾルバ２３及び第２レゾルバ２４を備えている。
【００２４】
図３に示すように、第１レゾルバ２３は、第１〜第４ヨーク５１〜５４と第１〜第４コイル５５〜５８とから構成されている。第１ヨーク５１はピニオンハウジング１７の内周に沿って環状に形成されており、当該ピニオンハウジング１７に固定されている。そして、第１ヨーク５１の内周部には第１コイル５１が巻回されている。また、前記第１ヨーク５１と対向するように、入力軸１６ａの外周には、環状の第２ヨーク５２が入力軸１６ａと一体回転可能に固定されている。そして同第２ヨーク５２の外周部には、第２コイル５６が巻回されている。
【００２５】
さらに、前記入力軸１６ａには、その外周上に第３ヨーク５３が一体回転可能に固定されており、この第３ヨーク５３の周囲には、第３コイル５７が巻回されている。この第３コイル５７は、位相を９０度ずらした２種類のコイルから構成され、前記第２コイル５６に接続されている（図４参照）。そして、前記第３ヨーク５３と対向するように、ピニオンハウジング１７の内周には、第４ヨーク５４が固定されており、同第４ヨーク５４には第４コイル５８が巻回されている。この第４コイルも、位相を９０度ずらした２種類のコイルから構成されている（図４参照）。
【００２６】
次に、第２レゾルバ２４について説明する。なお、その詳細については上記した第１レゾルバ２３とほぼ同様であるため、第１レゾルバ２３のヨーク５１〜５４及びコイル５５〜５８と同一符号を用いる。そして、異なる所のみを説明し、重複説明を省略する。
【００２７】
さて、第２レゾルバ２４は、第１〜第４ヨーク５１〜５４と第１〜第４コイル５５〜５８とから構成されており、第１，第４ヨーク５１，５４及び第１，第４コイル５５，５８は、ピニオンハウジング１７に設けられている。また、第２，第３ヨーク５２，５３及び第２，第３コイル５６，５７は出力軸１６ｂに設けられており、その他の構成については、第１レゾルバ２３と同様とされている。
【００２８】
次に、第１及び第２レゾルバ２３，２４に基づいたトルク検出について説明する。
ハンドル１８が操舵され、入力軸１６ａが回転角θ１で回転した場合に、図４に示すように、第１コイル５５に交流電圧Ｅ１を加えると、その電圧に応じて第１ヨーク５１及び第２ヨーク５２に磁束が発生する。そして、そのときの磁束に応じて第２コイル５６には交流電圧が誘起される。第２コイル５６は第３コイル５７に接続しているため、当該第３コイル５７にも交流電圧が発生する。このとき第３コイル５７は９０度位相をずらした２種類のコイルから構成されているため、その発生電圧も９０度位相がずれたものになる。そして、第３コイル５７に発生した交流電圧によって、第４コイル５８には交流電圧が誘起されて、交流電圧Ｅ２，Ｅ３が出力される。このとき、２種類のコイルから構成された第４コイル５８からは、位相の異なる２種類の交流電圧Ｅ２，Ｅ３が出力され、これらは次の式（ａ）及び式（ｂ）の関係を満たす。
【００２９】
Ｅ２＝ｋ・Ｅ１×ｃｏｓθ …（ａ）
Ｅ３＝ｋ・Ｅ１×ｓｉｎθ …（ｂ）
なお、ｋは変圧比を示す。このとき、上記式（ａ）及び式（ｂ）からθを算出することができ、この角度θが入力軸１６ａの回転角θ１となる。
【００３０】
一方、入力軸１６ａが回転すると、トーションバー２０を介して連結された出力軸１６ｂも回転する。そして、出力軸１６ｂ側に設けられた第２レゾルバ２４から前記式（ａ），（ｂ）に基づいて、出力軸１６ｂの回転角θ２も算出される。
【００３１】
ここで、入力軸１６ａと出力軸１６ｂの回転に際して、トーションバー２０の捻れにより、両軸１６ａ，１６ｂの間で相対回転角度差Δθ（＝θ１−θ２）が生じる。その結果、このトーションバー２０の捻れ角度である相対回転角差Δθとトーションバー２０の剛性とから操舵トルクは算出（検出）される。
【００３２】
そして、この操舵トルクに応じて操舵力をアシストするための公知のアシスト制御が行われ、後述する電動モータ３９によって、操舵力はアシストされ、好適にステアリングホイール１８の操舵が可能になる。
【００３３】
図１及び図５に示すように、前記第１ラックハウジング１２と第２ラックハウジング１３とモータハウジング１４とから構成された筒状体内には、回転不能かつ軸線方向に移動可能にラックシャフト２７が内蔵されている。ラックシャフト２７の両端部には図示しないタイロッドを介して左右の前輪が連結されている。そのラックシャフト２７には、図２に示すように、ピニオンシャフト１６のピニオンギア１６ｃと噛合する噛み合い部（ラック）２７ｂが形成され、ラックアンドピニオン機構を形成している。
【００３４】
前記モータハウジング１４の内周には巻線が施されたステータ２９が嵌合され、ラックシャフト２７の軸線方向の中間部には中空円筒状にモータシャフト２８が同軸的にラックシャフト２７の外側に遊嵌されている。
【００３５】
モータシャフト２８は、第１及び第２ベアリング３０，３１を介してモータハウジング１４に対して支持されており、前記モータシャフト２８には永久磁石３７が外設して固定されている。
【００３６】
モータシャフト２８内にはボールねじナット３６が同軸的に内嵌されており、同ボールねじナット３６の内周面には螺旋状のボールねじ溝３６ａが設けられている。また、ラックシャフト２７の外周面には軸線方向の所定範囲に螺旋状のボールねじ溝２７ａが設けられており、ボールねじ溝２７ａとボールねじ溝３６ａとの間には、図示しない多数のボールが転動可能に受容されている。そして、両ボールねじ溝２７ａ，３６ａ等から構成されるボールねじ機構により、モータシャフト２８の正逆回転の回転トルクをラックシャフト２７の軸線方向における往復動のアシスト力に変換する。その後、このアシスト力はラックアンドピニオン機構をなすピニオンシャフト１６を介してハンドル１８の操舵力を軽減するようになっている。そして、上記したモータシャフト２８、ステータ２９等により、モータとしての電動モータ３９が構成され、この電動モータ３９は、前記ハンドル１８の回転に応じて駆動される。
【００３７】
モータシャフト２８の外周側には、モータ回転角センサとしてのモータレゾルバ４１が設けられている。モータレゾルバ４１の詳細については、図３及び図４に示す第１レゾルバ２３とほぼ同様であるため、第１レゾルバ２３のヨーク５１〜５４及びコイル５５〜５８と同一符号を用いる。そして、異なる所のみを説明し、重複説明を省略する。
【００３８】
さて、モータレゾルバ４１は、第１〜第４ヨーク５１〜５４と第１〜第４コイル５５〜５８とから構成されており、第１，第４ヨーク５１，５４及び第１，第４コイル５５，５８は、モータハウジング１４に設けられている。また、第２，第３ヨーク５２，５３及び第２，第３コイル５６，５７はモータシャフト２８に設けられており、その他の構成については、第１レゾルバ２３と同様とされている。
【００３９】
ここで、モータシャフト２８の回転角（以下、「モータ回転角」という）の検出について簡単に説明する。
モータシャフト２８がある回転角で回転した場合に、第１コイル５５に交流電圧Ｅ１を加えると、その電圧に応じて第１ヨーク５１及び第２ヨーク５２に磁束が発生し、第２コイル５６には交流電圧が誘起される。このとき、第２コイル５６に接続された第３コイル５７にも交流電圧が発生し、この第３コイル５７に発生した交流電圧に基づいて、第４コイル５８に交流電圧が誘起され、交流電圧Ｅ２，Ｅ３が出力される。そして、印加された交流電圧Ｅ１と出力された交流電圧Ｅ２，Ｅ３とから、前述した式（ａ）及び式（ｂ）によりモータ回転角は算出（検出）される。このようにして検出されたモータ回転角は、電動パワーステアリング装置１１における様々な制御に用いられる。
【００４０】
次に、上記のように構成された電動パワーステアリング装置におけるハンドル１８の絶対位置検出装置について説明する。
図６に示すように、トルクセンサ２２を構成した第２レゾルバ２４と、モータ回転角を検出するモータレゾルバ４１は演算手段としてのＥＣＵ（電子制御装置）４３に電気的に接続されている。そして、本実施形態では、前記第２レゾルバ２４、モータレゾルバ４１、及びＥＣＵ４３から絶対位置検出装置が構成されている。前記第２レゾルバ２４からは、ピニオンシャフト１６の出力軸１６ｂの回転角に応じてリニア出力された検出信号Ｒｔが、ＥＣＵ４３に入力されるようになっている。また、モータレゾルバ４１からは、モータシャフト２８の回転角に応じてリニア出力された検出信号ＲｍがＥＣＵ４３に入力されるようになっている。前記各検出信号Ｒｔ，Ｒｍは、第２レゾルバ２４及びモータレゾルバ４１を構成する第４コイル５８から出力される交流電圧（Ｅ２又はＥ３）に相当し、本実施形態では、各レゾルバ２４，４１の第４コイル５８を構成する２つのコイルのうち共に交流電圧Ｅ２を出力するコイルからの出力を示す。なお、交流電圧Ｅ２を出力するコイルに換えて交流電流Ｅ３を出力するコイルからの出力を用いてもよい。
【００４１】
そして、ＥＣＵ４３は入力された両検出信号Ｒｔ，Ｒｍに基づいて、ハンドル１８の絶対位置を検出するようになっている。なお、本実施形態において、絶対位置とは、中立位置から何度離れているかを示すものとし、中立位置とは、車両が直進するように前輪が配置された際のハンドル１８の位置である。検出信号Ｒｔが第１検出信号に相当し、検出信号Ｒｍが第２検出信号に相当する。
【００４２】
次に、ＥＣＵ４３において、絶対位置検出を行うための演算式について説明する。
本実施形態では、ハンドル１８は、±１．０回転（±３６０°）の範囲内で回転するものとして説明する。＋は、中立位置から時計回り方向への回転を示し、−は中立位置から反時計回り方向への回転を示す。
【００４３】
まず、本実施形態において、ハンドル１８の１回転の操舵に対して、トルクセンサ２２の第２レゾルバ２４における検出信号Ｒｔの周期Ｔｔは、Ｔｔ＝３２周期とされている。また、電動モータ３９（モータシャフト２８）の１回転に対するモータレゾルバ４１からの検出信号Ｒｍの周期Ｔｍ１は、Ｔｍ１＝４周期とされている。なお、各レゾルバ２４，４１からの検出信号Ｒｔ，Ｒｍは、図８（ａ），（ｂ）に示すように、横軸と直角をなすように形成された直角三角形が複数連なったノコギリ刃状の波形として現われる。そして、前記各検出信号Ｒｔ，Ｒｍの周期Ｔｔ，Ｔｍ１の１周期は、それぞれ１山分の波形となる。また、図８（ａ），（ｂ）において、縦軸は、検出信号Ｒｔ，Ｒｍの電圧のレベルを示し、横軸は、ハンドル１８の回転角を示す。
【００４４】
一方、ハンドル１８（ピニオンシャフト１６の出力軸１６ｂ）が１回転する間におけるラックシャフト２７の移動距離は、Ｓ＝５０ｍｍとしている。このＳはラックアンドピニオン機構の比ストロークＳという。また、ラックシャフト２７及びモータシャフト２８におけるボールねじ溝２７ａ，３６ａの１回転分のリードＬは、Ｌ＝６．１７ｍｍとしている。この結果、ラックシャフト２７が５０ｍｍ移動する間に、モータシャフト２８は、８．１（＝Ｓ／Ｌ＝５０／６．１７）回転することになり、これは、ハンドル１８（ピニオンシャフト１６）が１回転する間に、モータシャフト２８が、８．１回転することになる。従って、ハンドル１８（ピニオンシャフト１６）の１回転に対するモータレゾルバ４１からの検出信号Ｒｍの周期Ｔｍ２は、Ｔｍ２＝３２．４（＝Ｔｍ１×８．１＝４×８．１）周期となる。
【００４５】
上記の結果により，ハンドル１８が１回転する間に、トルクセンサ２２における第２レゾルバ２４の検出信号Ｒｔとモータレゾルバ４１における検出信号Ｒｍの周期Ｔｔ，Ｔｍ２間には、０．４周期（Ｔｍ２−Ｔｔ＝３２．４−３２）の差が生じる。
【００４６】
このように、第２レゾルバ２４からの検出信号Ｒｔと、モータレゾルバ４１からの検出信号Ｒｍの周期は異なっており、その間には、図８（ｃ）に示すように、所定量の差（以下、周期ズレＩという）が生じるという特性がある。そして、ハンドル１８（ピニオンシャフト１６）の中立位置をその周期ズレＩが０の位置として、検出信号Ｒｔ，Ｒｍの波形を一山毎に見ていくと、ハンドル１８が中立位置から時計回り方向又は反時計回り方向へ操舵されるに従い、その周期ズレＩは累積されて大きくなる。
【００４７】
そして、レゾルバ２４，４１からの検出信号Ｒｔと検出信号Ｒｍの波形は共に直角三角形が連なった形状であり、この直角三角形の斜辺の傾きは、周期ズレＩを発生させるために互いに異っているため、以下のことがいえる。即ち、図８（ｃ）に示すように、前記検出信号Ｒｔと検出信号Ｒｍの偏差（Ｒｍ−Ｒｔ）は、桁下がり箇所ｋ１を除いて、ハンドル１８の回転角の＋方向への増加に伴って、リニアに増加する。また、前記偏差（Ｒｍ−Ｒｔ）は、桁上がり箇所ｋ２を除いて、ハンドル１８の回転角の−方向への増加に伴って、リニアに減少する。
【００４８】
なお、前記桁下がり箇所ｋ１とは、検出信号Ｒｍの出力値が出力フルスケールＦＳから０へ急激な変化をした回転位置から、検出信号Ｒｔの出力値が出力フルスケールＦＳから０へ急激な変化をする回転位置までの間をいう。また、桁上がり箇所ｋ２とは、検出信号Ｒｍの出力値が０から出力フルスケールＦＳへ急激な変化をした回転位置から、検出信号Ｒｔの出力値が０から出力フルスケールＦＳへ急激な変化をする回転位置までの間をいう。また、図８（ｃ）において、縦軸は、検出信号Ｒｔ，Ｒｍの偏差（Ｒｍ−Ｒｔ）の電圧のレベルを示し、横軸は、ハンドル１８の回転角を示す。また、図８（ｃ）において、桁上がり又は桁下がり箇所における偏差（Ｒｍ−Ｒｔ）の波形は、説明の便宜上、誇張して描いてある。
【００４９】
ここで、両検出信号Ｒｔ，Ｒｍの出力フルスケールＦＳ（分解能）をＦＳ＝２５６とした場合、ハンドル１８が１回転した場合の周期ズレＩ（周期Ｔｔ，Ｔｍ２の差＝０．４周期）を検出信号Ｒｔ，Ｒｍの偏差ΔＲｓに変換すると、ΔＲｓ＝２５６×０．４＝１０２．４と表される。そして、この偏差ΔＲｓは、ハンドル１８の絶対位置を検出に当たって、基準となる値とされるため、以下、「基準偏差」という。
【００５０】
従って、ハンドル１８が１回転する間における第２レゾルバ２４の検出信号Ｒｔとモータレゾルバ４１の検出信号Ｒｍの基準偏差ΔＲｓ（１０２．４）と、両レゾルバ２４，４１から出力される検出信号Ｒｔ，Ｒｍの偏差（Ｒｍ−Ｒｔ）とを比較すれば、ハンドル１８の絶対位置が検出できると考えられる。このため、ハンドル１８の絶対位置θを演算する以下の演算式（１）が導き出される。
【００５１】

なお、Ｒｔ，Ｒｍは、検出信号Ｒｔ，Ｒｍの出力フルスケールＦＳをＦＳ＝２５６とした場合の信号値（図８（ａ），図８（ｂ）において縦軸に示す値）である。
【００５２】
このとき、本実施形態では、ハンドル１８の回転範囲は±３６０°とされているため、偏差（Ｒｍ−Ｒｔ）の範囲は、−１０２．４（＝−０．４×２５６）＜（Ｒｍ−Ｒｔ）＜１０２．４（＝０．４×２５６）とされる。しかし、前記桁下がり箇所ｋ１及び桁上がり箇所ｋ２においては、検出信号Ｒｍと検出信号Ｒｔとが異なる回転位置で急激な変化をするため、｜Ｒｍ−Ｒｔ｜＞１０２．４（０．４×２５６）となってしまう。
【００５３】
このため、（Ｒｍ−Ｒｔ）＞１０２．４の場合（桁上がり箇所ｋ２）は、偏差（Ｒｍ−Ｒｔ）をリニアな値とするために、検出信号Ｒｔ，Ｒｍの偏差（Ｒｍ−Ｒｔ）から出力フルスケールＦＳ（２５６）を引き、絶対位置θを演算するために、以下の演算式（２）が導き出される。
【００５４】

また、（Ｒｍ−Ｒｔ）＜−１０２．４の場合（桁下がり箇所ｋ１）は、偏差（Ｒｍ−Ｒｔ）をリニアな値とするために、検出信号Ｒｔ，Ｒｍの偏差（Ｒｍ−Ｒｔ）に出力フルスケールＦＳ（２５６）を足し、絶対位置θを演算するために、以下の演算式（３）が導き出される。
【００５５】

次に、ＥＣＵ４３にて行われるハンドル１８の絶対位置の検出方法について、図７に示すフローチャートに従って説明する。
【００５６】
このフローチャートは、定時的な割込みにより起動する。
まず、Ｓ１１において、検出信号Ｒｔ，Ｒｍの偏差の絶対値| Ｒｍ−Ｒｔ |が、閾値（１０２．４）より小さいか否かを判定する。前記閾値（１０２．４）は、検出信号Ｒｔ，Ｒｍの偏差（Ｒｍ−Ｒｔ）が桁下がり箇所ｋ１又は桁上がり箇所ｋ２の値でないかを判断するための値である。上記したように本実施形態では、ハンドル１８の回転範囲は、±３６０°であり、検出信号Ｒｔ，Ｒｍの偏差（Ｒｍ−Ｒｔ）の範囲は−１０２．４＜Ｒｍ−Ｒｔ＜＋１０２．４となるため、前記閾値は、１０２．４と設定されている。
【００５７】
そして、ＥＣＵ４３が、検出信号Ｒｔ，Ｒｍの偏差の絶対値| Ｒｍ−Ｒｔ |が閾値よりも小さいと判断した場合は（Ｓ１１がＹｅｓ）、Ｓ１２へ移行する。そして、前記検出信号Ｒｔ，Ｒｍの偏差（Ｒｍ−Ｒｔ）が桁下がり箇所ｋ１及び桁上がり箇所ｋ２の値ではないため、前記演算式（１）によって、ハンドル１８の絶対位置θが検出される（Ｓ１２）。
【００５８】
また、検出信号Ｒｔ，Ｒｍの偏差の絶対値| Ｒｍ−Ｒｔ |が閾値よりも大きいと判断した場合は（Ｓ１１がＮＯ）、桁下がり箇所ｋ１及び桁上がり箇所ｋ２であるとしてＳ１３に進む。そして、検出信号Ｒｔ，Ｒｍの偏差（Ｒｍ−Ｒｔ）が正か負かを判定し、ハンドル１８の操舵の方向を確定する。前記偏差（Ｒｍ−Ｒｔ）が正であった場合は（Ｓ１３がＹｅｓ）、桁上がり箇所ｋ２と判断され、前記演算式（２）によって、ハンドル１８の絶対位置θが検出される（Ｓ１４）。なお、前記演算式（２）が用いられる場合はハンドル１８が中立位置から反時計回り方向（−方向）に操舵されているときである。
【００５９】
一方、前記偏差（Ｒｍ−Ｒｔ）が負であった場合は（Ｓ１３がＮＯ）、桁下がり箇所ｋ１と判断され、前記演算式（３）によって、ハンドル１８の絶対位置θが検出される（Ｓ１５）。なお、前記演算式（３）が用いられる場合はハンドル１８が中立位置から時計回り方向（＋方向）に操舵されているときである。
【００６０】
この結果、ＥＣＵ４３は、第２レゾルバ２４及びモータレゾルバ４１から検出信号Ｒｔ，Ｒｍが入力されると、前記演算式（１）〜（３）により、中立位置からのハンドル１８の絶対位置θが検出可能になる。
【００６１】
また、第２レゾルバ２４及びモータレゾルバ４１からの検出信号Ｒｔ，Ｒｍの偏差（Ｒｍ−Ｒｔ）は、該検出信号Ｒｔ，Ｒｍの特性であるため、常に発生する。従って、ステアリングセンサを用いて、ハンドル１８の絶対位置を検出する従来と異なり、イグニッションスイッチをオンしてから正確な絶対操舵角度を検出するまでに、ある程度走行する必要がなく、イグニッションスイッチをオンした後、ハンドル１８が操舵されると、ハンドル１８の絶対位置θが早期に検出される。
【００６２】
そして、上記したような方法で、ハンドル１８の絶対位置θを検出することにより、公知のアシスト制御、ハンドル戻り制御等を好適に行うことができる。
従って、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００６３】
（１）上記実施形態では、ハンドル１８の回転により発生する操舵トルクを検出するためのトルクセンサ２２の第２レゾルバ２４と、ハンドル１８の回転に応じて駆動される電動モータ３９のモータ回転角を検出するためのモータレゾルバ４１と各レゾルバ２４，４１から出力される検出信号Ｒｔ，Ｒｍを演算処理するＥＣＵ４３とで、絶対位置検出装置を構成した。そして、ＥＣＵ４３では、各レゾルバ２４，４１から出力される検出信号Ｒｔ，Ｒｍ間の偏差（Ｒｍ−Ｒｔ）を、ハンドル１８の１回転当たりの基準偏差ΔＲｓ（１０２．４）で割ることにより、ハンドル１８の絶対位置θを検出した。従って、絶対位置θを検出するために、操舵トルクを検出するための第２レゾルバ２４とモータ回転角を検出するためのモータレゾルバ４１を絶対位置検出検出装置として兼用しているため、従来と異なり、別途ステアリングセンサを設ける必要がなく、コストの低減を図ることができ、好適に絶対位置θの検出ができる。
【００６４】
（２）上記実施形態では、第２レゾルバ２４からの検出信号Ｒｔと、モータレゾルバ４１からの検出信号Ｒｍの間に、特性として常に発生する周期ズレＩを利用して、ハンドル１８の絶対位置θを検出している。このため、ステアリングセンサを用いて、絶対位置を検出する場合と異なり、イグニッションスイッチをオンした後、早期に絶対操舵角度を検出することができる。
【００６５】
（３）上記実施形態では、トルクセンサ２２の第２レゾルバ２４とモータレゾルバ４１の両方を利用して、絶対位置検出装置を構成した。例えば、モータレゾルバ４１のみを使用して、ハンドル１８の絶対位置検出を行うことを想定すると、検出信号ＲｍだけではＥＣＵ４３は、ロータたるモータシャフト２８が検出信号Ｒｍにて形成される波形の一周期以内でどの位置にあるかしか判断できない。このため、ハンドル１８の絶対位置θを特定することは困難である。また、トルクセンサ２２の第２レゾルバ２４からの検出信号Ｒｔのみを用いて、ハンドル１８の回転角の検出は可能であるが、ＥＣＵ４３は、中立位置の特定、及び検出信号Ｒｔの波形の山が中立位置から何番目のものであるかは、判別できない。このため、第２モータレゾルバ４１のみを使用してもハンドル１８の絶対位置検出は困難である。
【００６６】
これに対して、トルクセンサ２２の第２レゾルバ２４とモータレゾルバ４１の両方を用いて、ハンドル１８の絶対位置検出を行った本実施形態においては、好適にハンドル１８の絶対位置検出ができる。
【００６７】
（４）上記実施形態では、絶対位置θを検出するために用いるトルクセンサ２２からの検出信号Ｒｔを、ピニオンシャフト１６の出力軸１６ｂの回転角を検出する第２レゾルバ２４から得た。例えば、入力軸１６ａ側の第１レゾルバ２３を用いた場合を考えると、入力軸１６ａは、弾性部材であるトーションバー２０を介して、ラックシャフト２７側と結合されているため、前記トーションバー２０による捻れを考慮にいれて、絶対位置検出を行わなければならない。従って、ピニオンシャフト１６の出力軸１６ｂは、弾性部材を介すことなくモータシャフト２８と連動するため、第２レゾルバ２４を用いたことにより、第１レゾルバ２３を用いる場合と比較して正確に絶対位置検出を行うことができる。
【００６８】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、ハンドル１８の絶対位置は、中立位置から何度離れているかを示したが、基準を中立位置とすることなく、所定角度操舵された位置としてもよい。
【００６９】
・上記実施形態では、ハンドル１８は、±１．０回転（±３６０°）の範囲内で回転するものとしたが、±２．０回転とする等、適宜変更してもよい。この場合、Ｓ１１で用いた閾値（１０２．４）もハンドル１８の回転範囲に対応させて変更される。
【００７０】
・上記実施形態において、出力フルスケールＦＳ、ラックアンドピニオン機構の比ストロークＳ、ボールねじ溝２７ａのリードＬ、検出信号Ｒｔ，Ｒｍに関する周期Ｔｔ、Ｔｍ１は、上記した値に限定することなく、適宜定めてよい。
【００７１】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果と共に以下に記載する。
（１）請求項４に記載の絶対位置検出方法において、前記第１及び第２検出信号は、ステアリングホイール及びモータシャフトの回転に対応した回転角を検出するためのレゾルバからそれぞれ出力されていることを特徴とする絶対位置検出方法。このようにすれば、レゾルバから出力された検出信号を用いて、ステアリングホイールの絶対位置検出を好適に実現できる。
【００７２】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１の発明によれば、他の用途に使用される部材を絶対位置検出に兼用することで、コスト低減を実現でき、且つ電力供給直後からハンドル（ステアリングホイール）の正確な絶対位置を検出できる。
【００７３】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、レゾルバから出力される第１及び第２検出信号によりステアリングホイールの絶対位置検出を好適に実現できる。
【００７４】
請求項３の発明によれば、請求項２の発明の効果に加えて、第２レゾルバから出力される第１検出信号に基づいてステアリングホイールの絶対位置検出を正確に検出できる。
【００７５】
請求項４の発明によれば、請求項１と同様の効果を奏す。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態における電動パワーステアリング装置を示す正面概略図。
【図２】電動パワーステアリング装置におけるトルクセンサを備えた部位を示す要部断面図。
【図３】第１レゾルバを示す要部断面図。
【図４】第１レゾルバを示す回路図。
【図５】電動パワーステアリング装置における電動モータを備えた部位を示す要部断面図。
【図６】絶対位置検出装置の電気的構成を示すブロック図。
【図７】絶対位置検出方法を示すフローチャート。
【図８】（ａ）はトルクセンサの第２レゾルバからの検出信号の波形を示す図、（ｂ）はモータレゾルバからの検出信号の波形を示す図、（ｃ）は第２レゾルバからの検出信号とモータレゾルバからの検出信号の偏差を示す図。
【符号の説明】
Ｒｔ…検出信号（第１検出信号）、Ｒｍ…検出信号（第２検出信号）、Ｒｍ−Ｒｔ…偏差（第１及び第２検出信号の偏差）、ΔＲｓ…基準偏差、
１６…ピニオンシャフト（第１及び第２回転軸とが同軸となるように連結された機構）、１６ａ…入力軸（第１回転軸）、１６ｂ…出力軸（第２回転軸）、１８…ステアリングホイール、２０…トーションバー、２４…第２レゾルバ（第１の検出手段）４１…モータレゾルバ（第２の検出手段）、４３…ＥＣＵ（演算手段）、３９…電動モータ（モータ）。

Claims (4)

1. ステアリングホイールの操舵トルクを検出するために設けられ、前記ステアリングホイールの回転角に応じて第１検出信号をリニア出力するトルク検出用の第１の検出手段と、
   前記ステアリングホイールの回転に応じて駆動されて、同ステアリングホイールの回転をアシストするモータの回転を検出し、前記第１検出信号とは異なる周期を有する第２検出信号をリニア出力する第２の検出手段と、
   前記第１及び第２検出信号の偏差と、ステアリングホイールの１回転当たりにおける両検出信号の基準偏差に基づいてステアリングホイールの絶対位置を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする絶対位置検出装置。
2. 前記第１及び第２の検出手段は、それぞれレゾルバにて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の絶対位置検出装置。
3. 前記ステアリングホイールは、第１回転軸と第２回転軸とがトーションバーを介して同軸となるように連結された機構の第１回転軸に連係され、
   前記機構には、第１回転軸の回転角を検出する第１レゾルバと、第２回転軸の回転角を検出する第２レゾルバとが設けられており、両レゾルバから出力される検出信号に基づいて、ステアリングホイールの操舵トルクを検出可能とし、
   前記第１の検出手段は、前記第２レゾルバとしたことを特徴とする請求項２に記載の絶対位置検出装置。
4. ステアリングホイールの操舵トルクを検出するために設けられたトルク検出用の第１の検出手段から、同ステアリングホイールの回転角に応じてリニア出力された第１検出信号と、
   前記ステアリングホイールの回転に応じて駆動されて、同ステアリングホイールの回転をアシストするモータの回転を検出してリニア出力され、前記第１検出信号とは異なる周期を有する第２検出信号とを用い、
   第１及び第２検出信号の偏差と、ステアリングホイールの１回転当たりにおける両検出信号の基準偏差に基づいてステアリングホイールの絶対位置を検出することを特徴とする絶対位置検出方法。

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