JP2012225679A - トルクセンサおよびパワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一対のレゾルバを有するトルクセンサにおいて、上記両レゾルバの特性をトルクセンサとして用いる上で好適なものとする。
【解決手段】トーションバー１０の捩れ変形に基づく入力軸８と出力軸９との相対回転角度範囲をＡ°とし、入力軸８に設けられた入力側レゾルバ１２の軸倍角をｎ₁とし、出力軸９に設けられた出力側レゾルバ１３の軸倍角をｎ₂とした場合に、ｎ₁＜３６０／Ａの関係を満足するように入力側レゾルバ１２を構成する一方、ｎ₂＜３６０／Ａの関係を満足するように出力側レゾルバ１３を構成する。これにより、両レゾルバ１２，１３の出力から得られる電気角同士の差が相対回転角度範囲Ａ内で同じ値をとることがなくなり、トルクの検出精度が高まる。
【選択図】図２

Description

本発明は、トルクセンサおよびパワーステアリング装置に関する。

例えば特許文献１に記載されているように、自動車のパワーステアリング装置では、運転者がステアリングホイールを回転操作する操舵トルクをトルクセンサによって検出し、その操舵トルクに基づいて演算した操舵アシスト力を操舵系に付与するようになっている。特許文献１に記載のトルクセンサは、第１軸と第２軸とをトーションバーを介して連結するとともに、第１軸と第２軸とにそれぞれレゾルバを設け、上記両レゾルバをもって検出される第１軸と第２軸との相対回転量、すなわち上記トーションバーの捩れ量に基づいて、上記トーションバーを介して伝達されるトルクを演算する構成になっている。

特開２０１０−２８６３１０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、上記両レゾルバの特性をトルクセンサに用いる上で好適なものとすることについて考慮されておらず、なおも改善の余地を残している。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、特に、上記両レゾルバの特性を好適なものとしたトルクセンサおよびパワーステアリング装置を提供することを目的としている。

請求項１，４に記載の発明は、特に、トーションバーの捩れ変形に基づく第１軸と第２軸との相対回転角度範囲をＡ°とし、第１軸に設けられた第１レゾルバの軸倍角をｎ₁とし、第２軸に設けられた第２レゾルバの軸倍角をｎ₂とした場合に、上記第１レゾルバがｎ₁＜３６０／Ａの関係を満足している一方、上記第２レゾルバがｎ₂＜３６０／Ａの関係を満足していることを特徴としている。

つまり、請求項１，４に記載の発明では、第１軸と第２軸との相対回転角度が相対回転角度範囲Ａ内で変化する過程で、両レゾルバの出力から得られる両電気角同士の差が同じ値をとることがない。

また、請求項５に記載の発明は、ステアリングホイール側の第１軸と転舵輪側の第２軸とをトーションバーを介して相対回転可能に連結してなる回転軸と、上記転舵輪に操舵アシスト力を付与する電動機と、第１軸の回転位置に応じて第１レゾルバ出力信号を出力する第１レゾルバと、第２軸の回転位置に応じて第２レゾルバ出力信号を出力する第２レゾルバと、第１レゾルバ出力信号および第２レゾルバ出力信号に基づいて上記トーションバーに作用するトルクをマイクロコンピュータによって演算し、そのトルクの情報をトルク検出信号として出力するトルク演算部と、上記第１レゾルバおよび上記第２レゾルバから上記マイクロコンピュータを介して上記電動機駆動部に至るまでの電気回路上に設けられ、当該電気回路上の信号のうち所定のカットオフ周波数以上の周波数成分を除去するローパスフィルタと、を備えたパワーステアリング装置であることを前提としている。その上で、上記第１レゾルバの軸倍角をｎ₁とし、上記第２レゾルバの軸倍角をｎ₂とし、上記マイクロコンピュータのビット長をＢビットとし、上記ローパスフィルタのカットオフ周波数をＦ（Ｈｚ）とした場合に、上記第１レゾルバがｎ₁≧３６０×Ｆ／２^Bの関係を満足している一方、上記第２レゾルバがｎ₂≧３６０×Ｆ／２^Bの関係を満足していることを特徴としている。

つまり、請求項５に記載の発明では、上記トーションバーに作用するトルクが変化したときに、上記マイクロコンピュータによって演算されるトルクは、上記両レゾルバによる回転位置検出の分解能に基づいて段階的に変化することになるが、このトルクの段階的な変化を上記ローパスフィルタによって滑らかなものとすることができる。

請求項１，４に記載の発明によれば、両軸の相対回転角度が相対回転角度範囲Ａ内で変化する過程で、両レゾルバの出力から得られる両電気角同士の差が同じ値をとることがないため、トルクの検出精度を高めることができる。

請求項５に記載の発明によれば、上記両レゾルバによる回転位置検出の分解能に基づく段階的なトルクの変化が上記ローパスフィルタによって滑らかなものとなり、ステアリングフィールを向上させることができる。

本発明の実施の形態としてパワーステアリング装置の概略を示す図。 トルクセンサの概略を示す断面図。 両レゾルバロータの平面図。 トルク検出用ＥＣＵの機能を示す機能ブロック図。 同図（ａ）は入力側レゾルバロータの回転位置と入力側電気角との関係を示すグラフ、同図（ｂ）は出力側レゾルバロータの回転位置と出力側電気角との関係を示すグラフ。 操舵時における両電気角の関係を示す説明図。 両電気角θ₁，θ₂と操舵方向との関係を示す表。 トルク演算部における操舵トルク演算処理の詳細を示すフローチャート 図１〜８に示した実施の形態の変形例を示す図であって、同図（ａ）は入力側レゾルバロータの回転位置と入力側電気角との関係を示すグラフ、同図（ｂ）は出力側レゾルバロータの回転位置と出力側電気角との関係を示すグラフ。

図１は本発明の実施の好適な形態としてパワーステアリング装置の概略を示す図である。

図１に示すパワーステアリング装置は、運転者によってステアリングホイールＳＷが回転操作されると、そのステアリングホイールＳＷの回転がステアリングシャフト１を介して回転軸たるピニオン軸２に伝達されるとともに、そのピニオン軸２の回転運動がラック軸３の直線運動に変換され、ラック軸３の両端に連結された左右の転舵輪Ｗ１，Ｗ２が転舵するようになっている。つまり、ピニオン軸２とラック軸３とをもって手動操舵用の第１ラックピニオン機構４が構成されている。

ラック軸３には、操舵アシスト用ＥＣＵ５および電動機駆動部としてのモータ駆動回路６によって駆動制御される電動機としての電動モータＭが、操舵アシスト用の第２ラックピニオン機構７を介して連係されている。そして、操舵アシスト用ＥＣＵ５は、ピニオン軸２に設けられたトルクセンサＴＳから入力した操舵トルクＴに基づいてモータ駆動回路６へ駆動指令信号を出力し、モータ駆動回路６から電動モータＭへ電力を供給することにより、操舵アシスト力としての電動モータＭの回転駆動力を第２ラックピニオン機構７を介してラック軸３に付与することになる。

図２はトルクセンサＴＳの概略を示す断面図である。

図２に示すように、ピニオン軸２は、ステアリングホイールＳＷの回転が伝達される第１軸としての入力軸８と、ラック軸３と噛合する第２軸としての出力軸９とに軸方向で分割されているとともに、それらの入力軸８と出力軸９は、それぞれ中空状に形成され、両軸８，９の内周側に設けられたトーションバー１０を介して互いに同軸連結されている。そして、図示は省略しているが、トーションバー１０の軸方向両端部は、両軸８，９の内周面に対し、相対回転不能にそれぞれセレーション結合されている。これにより、入力軸８と出力軸９とがトーションバー１０の捩れをもって相対回転可能になっている。

入力軸８の出力軸９に対する相対回転角度範囲は、図示外のストッパ機構によって所定の範囲に規制されているとともに、入力軸８は、トーションバー１０の捩れ量が零のとき、換言すればトーションバー１０の自由状態において、上記相対回転角度範囲の中間位置に位置するようになっている。すなわち上記相対回転角度範囲をＡ°とし、トーションバー１０が自由状態のときにおける出力軸９に対する入力軸８の相対回転位置を零とすれば、入力軸８は、−Ａ／２°からＡ／２°の範囲で出力軸９に対して相対回転可能になっている。本実施の形態では、上記相対回転角度範囲を１２°とし、入力軸８は、トーションバー１０の自由状態から左右にそれぞれ６°の範囲で出力軸９に対して相対回転可能になっている。

ピニオン軸２の外周側には、当該ピニオン軸２の外周側を囲繞するハウジング１１が設けられていて、当該ハウジング１１と入力軸８との間に入力軸８の回転位置を検出する入力側レゾルバ１２が第１レゾルバとして設けられているとともに、出力軸９の回転位置を検出する出力側レゾルバ１３がハウジング１１と出力軸９との間に第２レゾルバとして設けられている。なお、ハウジング１１は車体に固定されている。

両レゾルバ１２，１３は、ステータにのみコイルが設けられ、ロータにはコイルが設けられていない周知の可変リラクタンス（ＶＲ）型のものであって、入力側レゾルバ１２は、入力軸８の外周面に一体的に嵌着された第１レゾルバロータである環状の入力側レゾルバロータ１２ａと、その入力側レゾルバロータ１２ａの外周側に所定の径方向隙間を介して外挿され、ハウジング１１に対して固定された第１レゾルバステータである環状の入力側レゾルバステータ１２ｂと、を有している。一方、出力側レゾルバ１３は、出力軸９の外周面に一体的に嵌着された第２レゾルバロータである環状の出力側レゾルバロータ１３ａと、その出力側レゾルバロータ１３ａの外周側に所定の径方向隙間を介して外挿され、ハウジング１１に対して固定された第２レゾルバステータである環状の出力側レゾルバステータ１３ｂと、を有している。

周知のように、入力側レゾルバステータ１２ｂは、入力側レゾルバロータ１２ａが一回転する毎にｎ₁周期の入力側正弦波信号ｓｉｎθ₁および入力側余弦波信号ｃｏｓθ₁を第１レゾルバ出力信号としてそれぞれ出力する一方、出力側レゾルバステータ１３ｂは、出力側レゾルバロータ１３ａが一回転する毎にｎ₂周期の出力側正弦波信号ｓｉｎθ₂および出力側余弦波信号ｃｏｓθ₂を第２レゾルバ出力信号としてそれぞれ出力することになる。換言すれば、入力側レゾルバ１２は軸倍角がｎ₁となるように構成され、出力側レゾルバ１３は軸倍角がｎ₂となるように構成されている。

図３は、両レゾルバロータ１２ａ，１３ａを示す平面図である。

すなわち、図３に示すように、両レゾルバロータ１２ａ，１３ａの外周面には、両レゾルバ１２，１３の軸倍角ｎ₁，ｎ₂に対応する数の突部１４が周方向で等間隔に形成され、両レゾルバロータ１２ａ，１３ａと両レゾルバステータ１２ｂ，１３ｂとの間のギャップパーミアンスが、両レゾルバロータ１２ａ，１３ａの回転位置に応じて正弦波状に変化するように形成されている。なお、本実施の形態では、両レゾルバロータ１２ａ，１３ａを互いに同一形状のものとし、入力側レゾルバ１２の軸倍角ｎ₁と出力側レゾルバ１３の軸倍角ｎ₂を同一としている。

そして、図２に示すように、両正弦波信号ｓｉｎθ₁，ｓｉｎθ₂および両余弦波信号ｃｏｓθ₁，ｃｏｓθ₂は、ビット長が１２ビットのマイクロコンピュータによって後述する演算を行うトルク検出用ＥＣＵ１５に取り込まれ、トルク検出用ＥＣＵ１５は、両正弦波信号ｓｉｎθ₁，ｓｉｎθ₂および両余弦波信号ｃｏｓθ₁，ｃｏｓθ₂に基づいてトーションバー１０に作用する操舵トルクＴを演算するとともに、その操舵トルクＴの情報をトルク検出信号として出力する。

図４は、トルク検出用ＥＣＵ１５の機能を示す機能ブロック図である。

図４に示すように、トルク検出用ＥＣＵ１５は、両レゾルバ１２，１３に励磁電圧を供給する励磁出力部１６と、入力側正弦波信号ｓｉｎθ₁および入力側余弦波信号ｃｏｓθ₁に基づいて入力軸８の回転位置を示す第１電気角である入力側電気角θ₁を演算する入力側角度演算部１７と、出力側正弦波信号ｓｉｎθ₂および出力側余弦波信号ｃｏｓθ₂に基づいて出力軸９の回転位置を示す第２電気角である出力側電気角θ₂を出力する出力側角度演算部１８と、両電気角θ₁，θ₂に基づいてトーションバー１０に作用する操舵トルクＴを演算するトルク演算部１９と、トーションバー１０の自由状態における両電気角θ₁，θ₂の差に応じて操舵トルクＴを補正する中立補正部２０と、その中立補正部２０にて補正された操舵トルクＴのうち所定のカットオフ周波数Ｆ以上の周波数成分を除去するローパスフィルタ２１と、を備えている。なお、本実施の形態では、ローパスフィルタ２１のカットオフ周波数Ｆを１００Ｈｚに設定している。

入力側角度演算部１７は、入力側正弦波信号ｓｉｎθ₁および入力側余弦波信号ｃｏｓθ₁からアークタンジェントをとることで入力軸８の回転位置である入力側電気角θ₁を演算し、その入力側電気角θ₁を入力側位置検出信号としてトルク演算部１９へ出力する。一方、出力側角度演算部１８は、出力側正弦波信号ｓｉｎθ₂および出力側余弦波信号ｃｏｓθ₂からアークタンジェントをとることで出力軸９の回転位置である出力側電気角θ₂を演算し、その出力側電気角θ₂を出力側位置検出信号としてトルク演算部１９へ出力する。

ここで、入力側レゾルバロータ１２ａの回転位置と入力側電気角θ₁との関係を図５の（ａ）に、出力側レゾルバロータ１３ａの回転位置と出力側電気角θ₂との関係を図５の（ｂ）にそれぞれ示す。なお、図５の（ａ）および（ｂ）における横軸の０°とは、トーションバー１０が自由状態であって、且つ転舵輪Ｗ１，Ｗ２が直進方向を向く位置を意味している。

図５の（ａ）および（ｂ）に示すように、入力側電気角θ₁と出力側電気角θ₂は、トーションバー１０が自由状態のときに、互いに同一の値を示すようになっているとともに、入力側電気角θ₁は、入力側レゾルバロータ１２ａが（３６０／ｎ₁）°回転する毎に同一の値を示すようになっている一方、出力側電気角θ₂は、出力側レゾルバロータ１３ａが（３６０／ｎ₂）°回転する毎に同一の値を示すようになっている。

そして、トルク検出用ＥＣＵ１５を構成するマイクロコンピュータのビット長をＢとした場合、入力側レゾルバ１２は下記の（１）式の関係を満足するように構成されているとともに、出力側レゾルバ１３は下記の（２）式の関係を満足するように構成されている。
３６０００／２^B≦ｎ₁＜３６０／Ａ … （１）
３６０００／２^B≦ｎ₂＜３６０／Ａ … （２）
つまり、本実施の形態では、両軸８，９の相対回転角度範囲Ａが１２°、トルク検出用ＥＣＵ１５を構成するマイクロコンピュータのビット長が１２ビットであるため、両レゾルバ１２，１３は、それらの軸倍角ｎ₁，ｎ₂がそれぞれ９以上であって且つ３０未満となるように構成されており、図３に示す例では両レゾルバ１２，１３の軸倍角ｎ₁，ｎ₂がそれぞれ２５となるように両レゾルバロータを形成している。

上記（１）式および（２）式についてより詳しく説明するに、上記（１）式の３６０００／２^B≦ｎ₁なる条件および上記（２）式の３６０００／２^B≦ｎ₂なる条件は、滑らかな操舵フィーリングを得るべく、入力側レゾルバ１２による回転位置検出の分解能である（３６０／ｎ₁）／２^Bおよび出力側レゾルバ１３による回転位置検出の分解能である（３６０／ｎ₂）／２^Bをそれぞれ０．０１°／ｄｉｇｉｔ以下とするための条件である。なお、操舵フィーリングをより滑らかなものとする上では、上記（１）式および（２）式のうち３６０００／２^Bなる項を６００００／２^Bなる項にそれぞれ置き換え、マイクロコンピュータにおける両レゾルバ１２，１３による回転位置検出の分解能を０．００６°／ｄｉｇｉｔ以下とすることが望ましい。

また、上記（１）式のうちｎ₁＜３６０／Ａなる条件は、第１電気角θ₁の一周期（３６０／ｎ₁）を入力軸８と出力軸９との相対回転角度範囲Ａよりも大きくするための条件であって、（２）式のｎ₂＜３６０／Ａなる条件は、第２電気角θ₂の一周期（３６０／ｎ₂）を入力軸８と出力軸９との相対回転角度範囲Ａよりも大きくするための条件である。したがって、上記（１）式および（２）式の関係を満足するように両レゾルバ１２，１３を構成することにより、入力軸８の出力軸９に対する相対回転角度が−Ａ／２°からＡ／２°まで変化しても、両電気角θ₁，θ₂の位相差がそれら両電気角θ₁，θ₂の一周期を超えることがなく、また、入力軸８の出力軸９に対する相対回転角度が−Ａ／２°からＡ／２°まで変化する過程で、両電気角θ₁，θ₂の差が同じ値をとることがない。

図６は、トーションバー１０が捩れ変形したとき、すなわち操舵時における両電気角θ₁，θ₂の関係を示す説明図、図７は、両電気角θ₁，θ₂と操舵方向との関係を示す表である。

さらに詳細には、図６，７に示すように、トーションバー１０の自由状態、すなわち運転者がステアリングホイールＳＷを操作する操舵トルクが零のときには入力側電気角θ₁と出力側電気角θ₂とが一致する。また、入力軸８が出力軸９に対して左操舵方向に相対回転したときには、θ₁＞θ₂となる回転角度領域Ａ１で｜θ₁−θ₂｜＞１８０となる一方、θ₁＜θ₂となる回転角度領域Ａ２で｜θ₁−θ₂｜＜１８０となる。さらに、入力軸８が出力軸９に対して右操舵方向に相対回転したときには、θ₁＞θ₂となる回転角度領域Ａ３で｜θ₁−θ₂｜＜１８０となる一方、θ₁＜θ₂となる回転角度領域Ａ４で｜θ₁−θ₂｜＞１８０となる。

そして、図４に示すトルク演算部１９は、両電気角θ₁，θ₂から図６に示した表を用いてトーションバー１０に作用する操舵トルクの方向を判定するとともに、両電気角θ₁，θ₂の差の絶対値、すなわちトーションバー１０の捩れ量に当該トーションバー１０のばね定数ｋを乗じることでトーションバー１０に作用する操舵トルクＴの大きさを演算する。

図８は、トルク演算部１９における操舵トルク演算処理の詳細を示すフローチャートである。なお、図８では、左操舵方向の操舵トルクを正とし、右操舵方向の操舵トルクを負としている。

図８に示すように、トルク演算部１９は、まずステップＳ１でθ₁＞θ₂であるか否かを判断し、θ₁＞θ₂である場合にはステップＳ２で｜θ₁−θ₂｜＞１８０であるか否かを判断する。そして、ステップＳ２で｜θ₁−θ₂｜＞１８０である場合には、操舵トルクＴが左操舵方向であると判断し、ステップＳ３でＴ＝ｋ｜θ₁−θ₂｜の式をもって操舵トルクＴを演算し、処理を終了する。一方、ステップＳ２で｜θ₁−θ₂｜＞１８０でない場合、すなわち｜θ₁−θ₂｜＜１８０である場合には、操舵トルクＴが右操舵方向であると判断し、ステップＳ４でＴ＝−ｋ｜θ₁−θ₂｜の式をもって操舵トルクＴを演算し、処理を終了する。

また、ステップＳ１でθ₁＞θ₂でない場合には、ステップＳ５でθ₁＜θ₂であるか否かを判断し、θ₁＜θ₂である場合にはステップＳ６で｜θ₁−θ₂｜＜１８０であるか否かを判断する。そして、ステップＳ６で｜θ₁−θ₂｜＜１８０である場合には、操舵トルクＴが左操舵方向であると判断し、ステップＳ７でＴ＝ｋ｜θ₁−θ₂｜の式をもって操舵トルクＴを算出し、処理を終了する。一方、ステップＳ６で｜θ₁−θ₂｜＜１８０でない場合、すなわち｜θ₁−θ₂｜＞１８０である場合には、操舵トルクＴが右操舵方向であると判断し、ステップＳ８でＴ＝−ｋ｜θ₁−θ₂｜の式をもって操舵トルクＴを算出し、処理を終了する。

さらに、ステップＳ５でθ₁＜θ₂でない場合、すなわちθ₁＝θ₂である場合には、操舵トルクＴを零として処理を終了する。

また、図４に示す中立補正部２０は、トーションバー１０が自由状態のときの両電気角θ₁，θ₂の差に基づく操舵トルク補正値を予め記憶していて、その操舵トルク補正値を操舵トルクＴに加算することで操舵トルクＴを補正する。つまり、両レゾルバロータ１２ａ，１３ａの入力軸８または出力軸９に対する組付誤差のほか、両レゾルバステータ１２ｂ，１３ｂのハウジング１１に対する組付誤差により、トーションバー１０が自由状態のときに両レゾルバ１２，１３から得られる電気角θ₁，θ₂に差が発生し、もってトルク演算部１９にて算出される操舵トルクＴに誤差が生じる虞があるため、この誤差を上記操舵トルク補正値として中立補正部２０に予め記憶させ、上述したような演算を行うことにより、操舵トルクＴの誤差を低減している。

中立補正部２０にて補正された操舵トルクＴは、ローパスフィルタ２１にて所定のカットオフ周波数Ｆを超える周波数成分が除去された上で、図１に示す操舵アシスト用ＥＣＵ５に取り込まれる。なお、本実施の形態におけるローパスフィルタ２１のカットオフ周波数Ｆは１００Ｈｚである。

ここで、トーションバー１０に作用する操舵トルクが変化すると、上記マイクロコンピュータによって演算される操舵トルクＴは、両レゾルバ１２，１３による回転位置検出の分解能に基づいて段階的に変化することになるが、ステアリングホイールＳＷを１°/ｓｅｃ以上の速度で回転操作したとき、すなわち入力軸８と出力軸９とが１°/ｓｅｃ以上の速度で相対回転したときに、操舵トルクＴの段階的な変化を滑らかなものとすべく、下記の（３）式および（４）式の関係をいずれも満足するようにローパスフィルタ２１のカットオフ周波数Ｆを設定している。換言すれば、下記の（５）式の関係を満足するように入力側レゾルバ１２を構成しているとともに、下記の（６）式の関係を満足するように出力側レゾルバ１３を構成している。
Ｆ≦１／（（３６０／ｎ₁）／２^B） … （３）
Ｆ≦１／（（３６０／ｎ₂）／２^B） … （４）
３６０Ｆ／２^B≦ｎ₁ … （５）
３６０Ｆ／２^B≦ｎ₂ … （６）
つまり、本実施の形態では、両レゾルバ１２，１３の軸倍角ｎ₁，ｎ₂が２５、マイクロコンピュータのビット長が１２ビットであるため、ローパスフィルタ２１のカットオフ周波数Ｆは２８４．４Ｈｚ以下であればよい。

そして、図１に示す操舵アシスト用ＥＣＵ５は、上述したように操舵トルクＴに基づく駆動指令信号をモータ駆動回路６に出力し、そのモータ駆動回路６が電動モータＭに電力を供給することにより、ラック軸３に操舵アシスト力を付与することになる。

したがって、本実施の形態によれば、両レゾルバ１２，１３における電気角θ₁，θ₂の一周期を入力軸８と出力軸９との相対回転角度範囲Ａよりもそれぞれ大きくしているため、入力軸８の出力軸９に対する相対回転角度が−Ａ／２°からＡ／２°まで変化する過程で、入力側電気角θ₁と出力側電気角θ₂との差が同じ値をとることがなくなり、操舵トルクＴの誤検出を抑制してその操舵トルクＴの検出精度を向上させることができる。

しかも、トーションバー１０が自由状態のときの両電気角θ₁，θ₂の差に基づいて中立補正部２０が操舵トルクＴを補正するようになっているため、操舵トルクＴの検出精度をより一層向上させることができる。

その上、トーションバー１０が自由状態のときには両電気角θ₁，θ₂が互いに略等しくなるように設定することにより、トーションバー１０に作用する操舵トルクＴに比例して両電気角θ₁，θ₂の差が変化するようになっているため、トルク演算部１９における操舵トルクＴの方向および大きさの演算を容易に行えるようになる。

また、両レゾルバ１２，１３による回転位置検出の分解能が０．０１°／ｄｉｇｉｔ以下もしくは０．００６°／ｄｉｇｉｔ以下となるため、電動モータＭによって発生する操舵アシスト力の変化がより滑らかなものとなり、操舵フィーリングを向上させることができる。

さらに、両レゾルバ１２，１３の回転位置検出の分解能に基づく段階的な操舵トルクＴの変化をローパスフィルタ２１によって滑らかにしているため、電動モータＭによって発生する操舵アシスト力の変化がより一層滑らかなものとなり、操舵フィーリングをさらに向上させることができる。

なお、上述した実施の形態では、図４に示すように、トルク演算部１９とローパスフィルタ２１との間に中立補正部２０を設けているが、かかる中立補正部を他の位置に設けることも可能である。具体的には、入力側角度演算部１７とトルク演算部１９との間および出力側角度演算部１８とトルク演算部１９との間のうち少なくとも一方に中立補正部を設けてもよい。この場合、中立補正部は、両電気角θ₁，θ₂のうち少なくとも一方を、トーションバー１０が自由状態のときに両電気角θ₁，θ₂同士が互いに等しくなるように補正することになる。これにより、上述した実施の形態と同様の効果を得られる。

また、入力側レゾルバ１２と入力側角度演算部１７との間および出力側レゾルバ１３と出力側角度演算部１８との間のうち少なくとも一方に中立補正部を設けてもよい。この場合、中立補正部は、入力側正弦波信号ｓｉｎθ₁と出力側正弦波信号ｓｉｎθ₂のうち少なくとも一方、および入力側余弦波信号ｃｏｓθ₁と出力側余弦波信号ｃｏｓθ₂のうち少なくとも一方を、入力側正弦波信号ｓｉｎθ₁および入力側余弦波信号ｃｏｓθ₁がトーションバー１０が自由状態のときに出力側正弦波信号ｓｉｎθ₂および出力側余弦波信号ｃｏｓθ₂とそれぞれ一致するように補正することになる。これにより、上述した実施の形態と同様の効果が得られる。

他方、上述した実施の形態では、トルク演算部１９にて演算した操舵トルクＴに対してローパスフィルタ２１が作用するようになっているが、両電気角θ₁，θ₂に対してローパスフィルタ２１が作用するように構成しても上述した実施の形態と同様の効果を得られることは言うまでもない。

さらに、上述した実施の形態では、トーションバー１０が自由状態のときに両電気角θ₁，θ₂が一致するように両レゾルバ１２，１３を構成しているが、上述した実施の形態の変形例として図９の（ａ）および（ｂ）に示すように、トーションバー１０が自由状態のときに両電気角θ₁，θ₂が互いに相違するように両レゾルバ１２，１３を構成してもよい。なお、図９の（ａ）および（ｂ）における横軸の０°とは、トーションバー１０が自由状態であって、且つ転舵輪Ｗ１，Ｗ２が直進方向を向く位置を意味している。

図９の（ａ）および（ｂ）に示す変形例は、トーションバー１０が自由状態のときにおける両電気角θ₁，θ₂の位相が機械角でＤ°ずれるように両レゾルバ１２，１３を構成するとともに、下記の（７）式および（８）式の関係を満足するように両レゾルバ１２，１３を構成したものであって、他の部分は上述した実施の形態と同様である。
３６０００／２^B≦ｎ₁＜３６０／（Ａ＋Ｄ） … （７）
３６０００／２^B≦ｎ₂＜３６０／（Ａ＋Ｄ） … （８）
したがって、この変形例では、上述した実施の形態と同様に、入力軸８の出力軸９に対する相対回転角度が−Ａ／２°からＡ／２°まで変化しても、両電気角θ₁，θ₂の位相差がそれら両電気角θ₁，θ₂の一周期を超えることがなく、また、入力軸８の出力軸９に対する相対回転角度が−Ａ／２°からＡ／２°まで変化する過程で、両電気角θ₁，θ₂の差が同じ値をとることがない。つまり、この変形例においても、上述した実施の形態と略同様の効果が得られる。

その上、トーションバー１０が自由状態のときにおける両電気角θ₁，θ₂の位相差Ｄに誤差が生じたとしても、両電気角θ₁，θ₂の大小関係が逆転することを抑制できることから、操舵トルクＴが比較的小さくとも当該操舵トルクＴの方向をより正確に判断できるようになり、操舵トルクＴの検出精度がさらに向上するメリットがある。

ここで、上述した実施の形態から把握される技術的思想であって、特許請求の範囲に記載した以外のものについて、その効果とともに以下に記載する。

（１）上記マイクロコンピュータのビット長をＢビットとした場合に、上記第１レゾルバがｎ₁≧３６０００／２^Bの関係を満足している一方、上記第２レゾルバがｎ₂≧３６０００／２^Bの関係を満足していることを特徴とする請求項１に記載のトルクセンサ。

（１）に記載の技術的思想によれば、両レゾルバによる回転位置検出の分解能がそれぞれ０．０１°／ｄｉｇｉｔ以下となり、トルクの検出精度をより高めることができる。

（２）上記第１レゾルバがｎ₁≧６００００／２^Bの関係を満足している一方、上記第２レゾルバがｎ₂≧６００００／２^Bの関係を満足していることを特徴とする（１）に記載のトルクセンサ。

（２）に記載の技術的思想によれば、両レゾルバによる回転位置検出の分解能がそれぞれ０．００６°／ｄｉｇｉｔ以下となり、トルクの検出精度をさらに高めることができる。

（３）上記第１レゾルバは、上記トーションバーの捩れ量が零のときに、第１レゾルバ出力信号から演算される第１電気角が第２レゾルバ出力信号から演算される第２電気角と等しくなるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のトルクセンサ。

（３）に記載の技術的思想によれば、上記両電気角の差が上記トーションバーに作用するトルクに比例して変化することになるから、トルク演算部におけるトルクの演算を容易に行えるようになる。

（４）上記マイクロコンピュータは、上記トーションバーの捩れ量が零のときにおける第１レゾルバ出力信号と第２レゾルバ出力信号との位相のずれに基づいて、第１レゾルバ出力信号と第２レゾルバ出力信号および演算したトルクのうちいずれかを補正するようになっていることを特徴とする請求項１に記載のトルクセンサ。

（４）に記載の技術的思想によれば、トルクの検出精度をさらに一層高めることができる。

（５）上記第１レゾルバは、上記トーションバーの捩れ量が零のときに、第１レゾルバ出力信号から演算される第１電気角が第２レゾルバ出力信号から演算される第２電気角と相違するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のトルクセンサ。

（５）に記載の技術的思想によれば、上記トーションバーの捩れ量が比較的小さいときに、第１電気角と第２電気角との差を比較的大きくとることができ、トルクの検出精度が一層向上する。

（６）上記トーションバーの捩れ量が零のときにおける第１電気角と第２電気角との位相差をＤ°とした場合に、上記第１レゾルバがｎ₁＜３６０／（Ａ＋Ｄ）の関係を満足している一方、上記第２レゾルバがｎ₂＜３６０／（Ａ＋Ｄ）の関係を満足していることを特徴とする（５）に記載のトルクセンサ。

（６）に記載の技術的思想によれば、第１軸と第２軸とが相対回転角度範囲Ａ内で相対回転しても、上記両電気角の位相差がそれら両電気角の一周期を超えることがなく、トルクの検出精度がさらに一層向上する。

（７）上記マイクロコンピュータのビット長をＢビットとした場合に、上記第１レゾルバがｎ₁≧３６０００／２^Bの関係を満足している一方、上記第２レゾルバがｎ₂≧３６０００／２^Bの関係を満足していることを特徴とする請求項４に記載のパワーステアリング装置。

（７）に記載の技術的思想によれば、両レゾルバによる回転位置検出の分解能がそれぞれ０．０１°／ｄｉｇｉｔ以下となり、トルクの検出精度をより高めることができる。

（８）上記第１レゾルバがｎ₁≧６００００／２^Bの関係を満足している一方、上記第２レゾルバがｎ₂≧６００００／２^Bの関係を満足していることを特徴とする（７）に記載のパワーステアリング装置。

（８）に記載の技術的思想によれば、両レゾルバによる回転位置検出の分解能がそれぞれ０．００６°／ｄｉｇｉｔ以下となり、トルクの検出精度をさらに高めることができる。

（９）上記第１レゾルバおよび上記第２レゾルバから上記マイクロコンピュータを介して上記電動機駆動部に至るまでの電気回路上に設けられ、当該電気回路上の信号のうち所定のカットオフ周波数以上の周波数成分を除去するローパスフィルタをさらに備えていて、
上記ローパスフィルタのカットオフ周波数をＦ（Ｈｚ）とした場合に、上記第１レゾルバがｎ₁≧３６０×Ｆ／２^Bの関係を満足している一方、上記第２レゾルバがｎ₂≧３６０×Ｆ／２^Bの関係を満足していることを特徴とする（８）に記載のパワーステアリング装置。

（９）に記載の技術的思想によれば、上記両レゾルバによる回転位置検出の分解能に基づく段階的なトルクの変化が上記ローパスフィルタによって滑らかなものとなり、ステアリングフィールを向上させることができる。

（１０）上記第１レゾルバは、上記トーションバーの捩れ量が零のときに、第１レゾルバ出力信号から演算される第１電気角が第２レゾルバ出力信号から演算される第２電気角と等しくなるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載のパワーステアリング装置。

（１０）に記載の技術的思想によれば、上記両電気角の差が上記トーションバーに作用するトルクに比例して変化することになるから、トルク演算部におけるトルクの演算を容易に行えるようになる。

（１１）上記第１レゾルバは、上記トーションバーの捩れ量が零のときに、第１レゾルバ出力信号から演算される第１電気角が第２レゾルバ出力信号から演算される第２電気角と相違するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載のパワーステアリング装置。

（１１）に記載の技術的思想によれば、上記トーションバーの捩れ量が比較的小さいときに、第１電気角と第２電気角との差を比較的大きくとることができ、トルクの検出精度が一層向上する。

（１２）上記第１レゾルバは、当該第１レゾルバの軸倍角ｎ₁が上記第２レゾルバｎ₂の軸倍角と等しく、且つ上記トーションバーの捩れ量が零のときに、第１レゾルバ出力信号から演算される第１電気角が第２レゾルバ出力信号から演算される第２電気角と等しくなるように構成されているとともに、
第１軸は、上記トーションバーの捩れ量が零のときに、第２軸に対して左右にそれぞれＡ／２°の範囲で相対回転可能になっていて、
さらに、上記マイクロコンピュータは、第１電気角が第２電気角よりも大きく且つ第１電気角と第２電気角の差の絶対値が１８０°よりも大きいとき、および第１電気角が第２電気角よりも小さく且つ第１電気角と第２電気角の差の絶対値が１８０°よりも小さいときに、第１軸の第２軸に対する相対回転方向が第１の方向であると判断する一方、第１電気角が第２電気角よりも大きく且つ第１電気角と第２電気角の差の絶対値が１８０°よりも小さいとき、および第１電気角が第２電気角よりも小さく且つ第１電気角と第２電気角の差の絶対値が１８０°よりも大きいときに、第１軸の第２軸に対する相対回転方向が上記第１の方向とは逆向きの第２の方向であると判断することを特徴とする請求項４に記載のパワーステアリング装置。

（１２）に記載の技術的思想によれば、上記トーションバーに作用するトルクの方向を容易に判断できるようになる。

（１３）上記トーションバーの捩れ変形に基づく第１軸と第２軸との相対回転角度範囲がＡ°に規制されていて、上記第１レゾルバがｎ₁＜３６０／Ａの関係を満足している一方、上記第２レゾルバがｎ₂＜３６０／Ａの関係を満足していることを特徴とする請求項５に記載のパワーステアリング装置。

（１３）に記載の技術的思想によれば、第１軸の第２軸に対する相対回転角度が相対回転角度範囲Ａ内で変化する過程で、両レゾルバの出力から得られる両電気角同士の差が同じ値をとることがないため、トルクの検出精度を高めることができる。

（１４）上記第１レゾルバは、上記トーションバーの捩れ量が零のときに、第１レゾルバ出力信号から演算される第１電気角が第２レゾルバ出力信号から演算される第２電気角と等しくなるように構成されていることを特徴とする請求項５に記載のパワーステアリング装置。

（１４）に記載の技術的思想によれば、上記両電気角の差が上記トーションバーに作用するトルクに比例して変化することになるから、トルク演算部におけるトルクの演算を容易に行えるようになる。

（１５）上記第１レゾルバは、当該第１レゾルバの軸倍角ｎ₁が上記第２レゾルバｎ₂の軸倍角と等しく、且つ上記トーションバーの捩れ量が零のときに、第１レゾルバ出力信号から演算される第１電気角が第２レゾルバ出力信号から演算される第２電気角と等しくなるように構成されているとともに、
第１軸は、上記トーションバーの捩れ量が零のときに、第２軸に対して左右にそれぞれＡ／２°の範囲で相対回転可能になっていて、
さらに、上記マイクロコンピュータは、第１電気角が第２電気角よりも大きく且つ第１電気角と第２電気角の差の絶対値が１８０°よりも大きいとき、および第１電気角が第２電気角よりも小さく且つ第１電気角と第２電気角の差の絶対値が１８０°よりも小さいときに、第１軸の第２軸に対する相対回転方向が第１の方向であると判断する一方、第１電気角が第２電気角よりも大きく且つ第１電気角と第２電気角の差の絶対値が１８０°よりも小さいとき、および第１電気角が第２電気角よりも小さく且つ第１電気角と第２電気角の差の絶対値が１８０°よりも大きいときに、第１軸の第２軸に対する相対回転方向が上記第１の方向とは逆向きの第２の方向であると判断することを特徴とする請求項５に記載のパワーステアリング装置。

（１５）に記載の技術的思想によれば、上記トーションバーに作用するトルクの方向を容易に判断できるようになる。

２…ピニオン軸（回転軸）
６…モータ駆動回路（電動機駆動部）
８…入力軸（第１軸）
９…出力軸（第２軸）
１０…トーションバー
１２…入力側レゾルバ（第１レゾルバ）
１３…出力側レゾルバ（第２レゾルバ）
１９…トルク演算部
２１…ローパスフィルタ
ＴＳ…トルクセンサ
Ｍ…電動モータ（電動機）
Ｗ１，Ｗ２…転舵輪

Claims (5)

1. 第１軸と第２軸とをトーションバーを介して相対回転可能に連結してなり、上記トーションバーの捩れ変形に基づく第１軸と第２軸との相対回転角度範囲がＡ°に規制された回転軸と、
   第１軸の回転位置に応じて第１レゾルバ出力信号を出力するとともに、軸倍角ｎ₁がｎ₁＜３６０／Ａの関係を満足する第１レゾルバと、
   第２軸の回転位置に応じて第２レゾルバ出力信号を出力するとともに、軸倍角ｎ₂がｎ₂＜３６０／Ａの関係を満足する第２レゾルバと、
   第１レゾルバ出力信号および第２レゾルバ出力信号に基づいて上記トーションバーに作用するトルクをマイクロコンピュータによって演算し、そのトルクの情報をトルク検出信号として出力するトルク演算部と、
   を備えていることを特徴とするトルクセンサ。
2. 上記トルク検出信号のうち所定のカットオフ周波数以上の周波数成分を除去するためのローパスフィルタをさらに備えていて、
   上記ローパスフィルタのカットオフ周波数をＦ（Ｈｚ）とし、上記マイクロコンピュータのビット長をＢビットとした場合に、上記第１レゾルバがｎ₁≧３６０×Ｆ／２^Bの関係を満足している一方、上記第２レゾルバがｎ₂≧３６０×Ｆ／２^Bの関係を満足していることを特徴とする請求項１に記載のトルクセンサ。
3. 上記第１レゾルバは、当該第１レゾルバの軸倍角ｎ₁が上記第２レゾルバｎ₂の軸倍角と等しく、且つ上記トーションバーの捩れ量が零のときに、第１レゾルバ出力信号から演算される第１電気角が第２レゾルバ出力信号から演算される第２電気角と等しくなるように構成されているとともに、
   第１軸は、上記トーションバーの捩れ量が零のときに、第２軸に対して左右にそれぞれＡ／２°の範囲で相対回転可能になっていて、
   さらに、上記マイクロコンピュータは、第１電気角が第２電気角よりも大きく且つ第１電気角と第２電気角の差の絶対値が１８０°よりも大きいとき、および第１電気角が第２電気角よりも小さく且つ第１電気角と第２電気角の差の絶対値が１８０°よりも小さいときに、第１軸の第２軸に対する相対回転方向が第１の方向であると判断する一方、第１電気角が第２電気角よりも大きく且つ第１電気角と第２電気角の差の絶対値が１８０°よりも小さいとき、および第１電気角が第２電気角よりも小さく且つ第１電気角と第２電気角の差の絶対値が１８０°よりも大きいときに、第１軸の第２軸に対する相対回転方向が上記第１の方向とは逆向きの第２の方向であると判断することを特徴とする請求項１に記載のトルクセンサ。
4. ステアリングホイール側の第１軸と転舵輪側の第２軸とをトーションバーを介して相対回転可能に連結してなり、上記トーションバーの捩れ変形に基づく第１軸と第２軸との相対回転角度範囲がＡ°に規制された回転軸と、
   上記転舵輪に操舵アシスト力を付与する電動機と、
   第１軸の回転位置に応じて第１レゾルバ出力信号を出力するとともに、軸倍角ｎ₁がｎ₁＜３６０／Ａの関係を満足する第１レゾルバと、
   第２軸の回転位置に応じて第２レゾルバ出力信号を出力するとともに、軸倍角ｎ₂がｎ₂＜３６０／Ａの関係を満足する第２レゾルバと、
   第１レゾルバ出力信号および第２レゾルバ出力信号に基づいて上記トーションバーに作用するトルクをマイクロコンピュータによって演算し、そのトルクの情報をトルク検出信号として出力するトルク演算部と、
   上記トルク検出信号に基づいて上記電動機への通電を制御する電動機駆動部と、
   を備えていることを特徴とするパワーステアリング装置。
5. ステアリングホイール側の第１軸と転舵輪側の第２軸とをトーションバーを介して相対回転可能に連結してなる回転軸と、
   上記転舵輪に操舵アシスト力を付与する電動機と、
   第１軸の回転位置に応じて第１レゾルバ出力信号を出力する第１レゾルバと、
   第２軸の回転位置に応じて第２レゾルバ出力信号を出力する第２レゾルバと、
   第１レゾルバ出力信号および第２レゾルバ出力信号に基づいて上記トーションバーに作用するトルクをマイクロコンピュータによって演算し、そのトルクの情報をトルク検出信号として出力するトルク演算部と、
   上記第１レゾルバおよび上記第２レゾルバから上記マイクロコンピュータを介して上記電動機駆動部に至るまでの電気回路上に設けられ、当該電気回路上の信号のうち所定のカットオフ周波数以上の周波数成分を除去するローパスフィルタと、
   を備えていて、
   上記第１レゾルバの軸倍角をｎ₁とし、上記第２レゾルバの軸倍角をｎ₂とし、上記マイクロコンピュータのビット長をＢビットとし、上記ローパスフィルタのカットオフ周波数をＦ（Ｈｚ）とした場合に、上記第１レゾルバがｎ₁≧３６０×Ｆ／２^Bの関係を満足している一方、上記第２レゾルバがｎ₂≧３６０×Ｆ／２^Bの関係を満足していることを特徴とするパワーステアリング装置。

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