6561646 回転角度検出装置および操舵装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6561646

(24)【登録日】2019年8月2日

(45)【発行日】2019年8月21日

(54)【発明の名称】回転角度検出装置および操舵装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 21/22 20060101AFI20190808BHJP

   G01D 5/12 20060101ALI20190808BHJP

   B62D 5/04 20060101ALI20190808BHJP

   B62D 6/00 20060101ALI20190808BHJP

   G01B 7/30 20060101ALN20190808BHJP

   B62D 113/00 20060101ALN20190808BHJP

   B62D 119/00 20060101ALN20190808BHJP

【ＦＩ】

   G01B21/22

   G01D5/12 G

   B62D5/04

   B62D6/00

   !G01B7/30 H

   B62D113:00

   B62D119:00

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-139942(P2015-139942)

(22)【出願日】2015年7月13日

(65)【公開番号】特開2017-20951(P2017-20951A)

(43)【公開日】2017年1月26日

【審査請求日】2018年6月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】中浦 俊介

(72)【発明者】

【氏名】山野 尚紀

【審査官】 川村 大輔

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−３２５１８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０４２８２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２７９９６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２２５７３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２３７７８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／００９２６９６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ ２１／００ − ２１／３２

Ｂ６２Ｄ １／００ − １／２８

Ｂ６２Ｄ ５／００ − ６／１０

Ｂ６２Ｄ ９／００ − １５／０２

Ｇ０１Ｂ ７／００ − ７／３４

Ｇ０１Ｄ ５／００ − ５／２５２

Ｇ０１Ｄ ５／３９ − ５／６２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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。

【請求項2】

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3】

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。

【請求項4】

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5】

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。

【請求項6】

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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転角度検出装置および操舵装置に関する。

【背景技術】

【0002】

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）。

【0003】

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。操舵装置の制御装置は、操舵角度に対する転舵角度の比である舵角比を可変に制御している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−５９３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

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、操舵装置の操舵角センサに限らずシャフトに装着される回転角センサであれば同様のことが懸念される。

【0006】

本発明の目的は、回転角度の検出精度の低下を抑制することのできる回転角度検出装置および操舵装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について説明する。
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。

【0008】

上記構成によれば、異なる減速比で連結された複数のモータの相対回転角度を用いてシャフトの絶対回転角度を算出することができる。これにより、シャフトに回転角センサが設けられることなく、シャフトの回転角度を算出することができるので、当該回転角度の検出精度の低下を抑制することができる。

【0009】

上記回転角度検出装置について、前記複数のモータは、それぞれベルトを介して前記シャフトに動力伝達可能に連結されることが好ましい。
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。

【0010】

上記課題を解決する操舵装置は、上記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ことをその要旨としている。

【0011】

上記構成によれば、操舵補助を行う操舵装置であっても、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（絶対角度）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、複数の操舵側モータを有するので回転角度検出装置、ひいては操舵装置の冗長性が高まる。

【0012】

上記操舵装置について、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上記操舵装置であって、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ことが好ましい。

【0013】

上記構成によれば、自動操舵時に減速比がより小さい操舵側モータを駆動させ、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操舵側モータ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。

【0014】

上記課題を解決する操舵装置は、上記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ことをその要旨としている。

【0015】

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。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。

【0016】

上記操舵装置について、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ことが好ましい。

【0017】

上記構成によれば、転舵側モータに異常が発生したとき、クラッチによって操舵機構と転舵機構とを機械的に接続して、転舵側モータに代わって複数の操舵側モータによって転舵機構を駆動させることで、駆動力を確保することができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、回転角度の検出精度の低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】第１の実施形態の操舵装置の概略構成を示す簡略図。

【図2】同実施形態の操舵装置の電気的構成を示すブロック図。

【図3】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。

【図4】第２の実施形態の操舵装置の概略構成を示す簡略図。

【図5】同実施形態の操舵装置の電気的構成を示すブロック図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

（第１の実施形態）
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。

【0021】

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。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。ここで、ステアリングシャフト１１が回転検出対象であるシャフトに相当する。

【0022】

操舵装置は、ステアリングシャフト１１に操舵力を付与する第１操舵側モータ２０および第２操舵側モータ３０を備えている。第１操舵側モータ２０および第２操舵側モータ３０は、それぞれ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。

【0023】

第１操舵側モータ２０の回転軸には、第１プーリ２１が固定されている。第１プーリ２１の外周には、歯が等間隔に設けられている。第１プーリ２１の歯数は、例えば４３である。第２操舵側モータ３０の回転軸には、第２プーリ３１が固定されている。第２プーリ３１の外周には、歯が等間隔に設けられている。第２プーリ３１の歯数は、第１プーリ２１の歯数よりも多く設定されている。第２プーリ３１の歯数は、例えば４５である。ステアリングシャフト１１の中間部には、第３プーリ１８が固定されている。第３プーリ１８の外周には、歯が等間隔に設けられている。第３プーリ１８の歯数は、例えば１３３である。

【0024】

第１プーリ２１と第３プーリ１８との間には、第１ベルト２２が巻き掛けられている。第１プーリ２１と第３プーリ１８と第１ベルト２２とが第１減速機として機能する。第１操舵側モータ２０の駆動力は、第１減速機を介してステアリングシャフト１１に付与される。

【0025】

第２プーリ３１と第３プーリ１８との間には、第２ベルト３２が巻き掛けられている。第２プーリ３１と第３プーリ１８と第２ベルト３２とが第２減速機として機能する。第２操舵側モータ３０の駆動力は、第２減速機を介してステアリングシャフト１１に付与される。

【0026】

第１操舵側モータ２０には、第１操舵側モータ２０の回転軸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２３が設けられている。また、第２操舵側モータ３０には、第２操舵側モータ３０の回転軸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３３が設けられている。第１相対角度センサ２３および第２相対角度センサ３３としては、それぞれＭＲセンサが採用されている。ＭＲセンサは、回転軸の回転に応じてｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号の２つのアナログ信号を生成する。

【0027】

ステアリングシャフト１１において、第３プーリ１８とステアリングホイール１０との間には、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。

【0028】

図２に示されるように、操舵装置は、第１操舵側モータ２０と第２操舵側モータ３０とを制御するＥＣＵ４０を備えている。なお、ＥＣＵ４０が回転角度検出装置の演算部および操舵装置の制御部として機能する。

【0029】

ＥＣＵ４０は、第１相対角度センサ２３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３３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。ＥＣＵ４０は、絶対回転角度に基づいて第１操舵側モータ２０と第２操舵側モータ３０とをそれぞれ制御する。なお、図２では、説明の便宜上、第１相対角度センサ２３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３３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。

【0030】

ここで、図３を参照して、ＥＣＵ４０による絶対回転角度の算出を説明する。
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。

【0031】

図３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。実線は第１相対回転角度θ１の遷移を示し、破線は第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２３および第２相対角度センサ３３の出力信号はそれぞれ軸倍角１倍である。そして、第１操舵側モータ２０と第２操舵側モータ３０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。

【0032】

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３のグラフの太線が角度差を示している。図３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。

【0033】

ＥＣＵ４０は、車載される自動操舵制御装置４５と接続されている。自動操舵制御装置４５は、車載される各種のセンサを通じて取得される各種の情報（車速、ヨーレートなど）に基づき目標操舵角を演算する。ＥＣＵ４０は、自動操舵および操舵アシストを行うために、第１操舵側モータ２０および第２操舵側モータ３０をそれぞれ制御する。操舵装置の動作モードとして、自動操舵モードと操舵アシストモードとは切替可能である。自動操舵と操舵アシストとの切り替えは、例えば車載されるスイッチなどの操作を通じて行うことも可能である。

【0034】

ＥＣＵ４０は、自動操舵制御の実行時、自動操舵制御装置４５により演算される目標操舵角に実際の操舵角（実操舵角）を一致させるように、第１操舵側モータ２０および第２操舵側モータ３０を制御する。

【0035】

ＥＣＵ４０は、操舵アシスト制御の実行時、第１操舵側モータ２０および第２操舵側モータ３０を駆動させることにより、ステアリングシャフト１１にアシスト力を付与する。また、ＥＣＵ４０は、自動制御操舵の実行中にたとえば運転者による介入操舵が検出されるとき、自動操舵制御の実行を停止して操舵アシスト制御を実行開始する。

【0036】

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。
（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。

【0037】

なおこのとき、第１操舵側モータ２０は駆動制御されない。第２操舵側モータ３０の駆動に伴うステアリングシャフト１１の回転は、第３プーリ１８および第１ベルト２２を介して第１操舵側モータ２０に伝達される。これにより第１操舵側モータ２０はステアリングシャフト１１と連れ回りする。

【0038】

（操舵アシスト）
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。

【0039】

なおこのとき、第２操舵側モータ３０は駆動制御されない。第１操舵側モータ２０の駆動に伴うステアリングシャフト１１の回転は、第３プーリ１８および第２ベルト３２を介して第２操舵側モータ３０に伝達される。これにより、第２操舵側モータ３０はステアリングシャフト１１と連れ回りする。

【0040】

（自動操舵→操舵アシスト）
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。

【0041】

（ストッパ機能）
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。

【0042】

上記のような操舵装置によれば、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。

【0043】

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）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。

【0044】

（２）第１操舵側モータ２０および第２操舵側モータ３０はそれぞれ第１ベルト２２および第２ベルト３２を介してステアリングシャフト１１に連結される。ベルトを利用した減速機は、複数の歯車が噛み合う歯車減速機に比べて作動音が小さい。このため、自動操舵時または操舵アシスト時の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。

【0045】

（３）２個の第１操舵側モータ２０および第２操舵側モータ３０を有するので冗長性が高まる。フェールセーフの観点から、自動操舵を行う装置においては、特に好適である。
（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。

【0046】

（第２の実施形態）
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。

【0047】

図４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５０を備えている。クラッチ５０は、ステアリングシャフト１１の第３プーリ１８が設けられている位置よりも転舵輪１６側に設けられている。クラッチ５０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５０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５０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。

【0048】

第１操舵側モータ２０および第２操舵側モータ３０は、それぞれステアリングシャフト１１におけるクラッチ５０よりもステアリングホイール１０側の部分に反力を付与する反力モータとして機能する。

【0049】

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側モータ６１、転舵側モータ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。ラック軸１３が転舵シャフトに相当する。

【0050】

転舵側モータ６１には、転舵側モータ６１の回転軸の回転角度を検出する第３相対角度センサ６２が設けられている。第３相対角度センサ６２としてはＭＲセンサが採用されている。

【0051】

減速機６３は、転舵側モータ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。

【0052】

図５に示されるように、ＥＣＵ４０は、第３相対角度センサ６２から得られる転舵側モータ６１の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側モータ６１を駆動制御する。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を通じて検出される第１相対回転角度θ１と第２相対回転角度θ２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、転舵側モータ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、転舵側モータ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側モータ６１を制御する。

【0053】

ＥＣＵ４０は、第２操舵側モータ３０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、第２操舵側モータ３０を駆動制御する。

【0054】

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。
（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。

【0055】

すなわち、ＥＣＵ４０は、車両の電源がオンされると、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側モータ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、第２操舵側モータ３０を駆動制御する。

【0056】

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５０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。

【0057】

なお、転舵側モータ６１に異常が発生したときには、ＥＣＵ４０は、クラッチ５０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、第１操舵側モータ２０および第２操舵側モータ３０をそれぞれ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。

【0058】

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（１）および（２）の効果に加え、以下の効果を奏することができる。
（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。

【0059】

（６）転舵側モータ６１に異常が発生したときにクラッチ５０によって操舵機構と転舵機構とを機械的に接続して、転舵側モータ６１に代わって第１操舵側モータ２０および第２操舵側モータ３０によって転舵機構を駆動させることで、ラック軸１３を移動させるための駆動力（転舵力）を確保することができる。この駆動力は、操舵を補助するアシスト力としてステアリングシャフト１１に作用させることもできる。

【0060】

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。

【0061】

・上記各実施形態では、第１操舵側モータ２０および第２操舵側モータをそれぞれ第１ベルト２２および第２ベルト３２を介してステアリングシャフト１１に連結した。しかし第１操舵側モータ２０および第２操舵側モータ３０をそれぞれベルトに代えてギヤを介してステアリングシャフト１１に連結してもよい。

【0062】

・上記各実施形態において、第１プーリ２１の歯数、第２プーリ３１の歯数、第３プーリ１８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。

【0063】

・上記第２の実施形態では、ＥＣＵ４０と自動操舵制御装置４５とを別々に設けたが、ＥＣＵと自動操舵制御装置とを１つにまとめた制御装置として設けてもよい。
・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。

【0064】

・上記第２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、転舵側モータ６１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と転舵側モータ６１とにＥＣＵ４０をそれぞれ一体に設けてもよい。

【0065】

・上記第２の実施形態において、ウォームホイール６３ａに相対角度センサ６４を設けてもよい。相対角度センサ６４はウォームホイール６３ａ（ひいては第２ピニオンシャフト６５）の回転角度を検出する。ＥＣＵ４０は、相対角度センサ６４を通じて検出されるウォームホイール６３ａの回転角度に基づき実際の転舵角を演算するようにしてもよい。

【0066】

・第１の実施形態では、自動操舵制御の実行時、第２操舵側モータ３０を使用して操舵力を発生させたが、第１操舵側モータ２０により操舵力を発生させてもよい。また、第１操舵側モータ２０および第２操舵側モータ３０の両方を使用して操舵力を発生させてもよい。

【0067】

・第２の実施形態では、第２操舵側モータ３０を使用して操舵反力を発生させたが、第１操舵側モータ２０により操舵反力を発生させてもよい。また、第１操舵側モータ２０および第２操舵側モータ３０の両方を使用して操舵反力を発生させてもよい。

【0068】

・上記各実施形態では、回転角検出装置によりステアリングシャフト１１の回転角度（操舵角）を検出する例を挙げたが、他のシャフトの回転角度を求めるために使用してもよい。また、車載用途に限らない。

【符号の説明】

【0069】

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、１８…第３プーリ、１９…トルクセンサ、２０…第１操舵側モータ、２１…第１プーリ、２２…第１ベルト、２３…第１相対角度センサ、３０…第２操舵側モータ、３１…第２プーリ、３２…第２ベルト、３３…第２相対角度センサ、４０…ＥＣＵ、４１…メモリ、４５…自動操舵制御装置、５０…クラッチ、６０…ラック駆動機構、６１…転舵側モータ、６１ａ…ウォーム、６２…第３相対角度センサ、６３…減速機、６３ａ…ウォームホイール、６４…相対角度センサ、６５…第２ピニオンシャフト、６５ａ…第２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、φ…絶対回転角度。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】