JP5588414B2 - Power steering device - Google Patents

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Description

本発明は、自動車の転舵輪に操舵アシスト力を付与するパワーステアリング装置に関する。   The present invention relates to a power steering device that applies a steering assist force to steered wheels of an automobile.

従来、路面からの逆入力により発生する操舵機構の振動を抑制することで操舵フィーリングを向上するパワーステアリング装置が知られている。例えば、特許文献1に開示されるパワーステアリング装置は、操舵機構の状態を示す信号としてのピニオン角から、上記路面からの逆入力により発生する操舵機構の振動に対応する特定の周波数成分を抽出することにより、上記操舵機構の振動を検出し、この検出結果に基づき操舵アシスト力を補正している。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a power steering device that improves steering feeling by suppressing vibration of a steering mechanism that occurs due to reverse input from a road surface. For example, the power steering device disclosed in Patent Document 1 extracts a specific frequency component corresponding to the vibration of the steering mechanism generated by the reverse input from the road surface from the pinion angle as a signal indicating the state of the steering mechanism. Thus, the vibration of the steering mechanism is detected, and the steering assist force is corrected based on the detection result.

特開2009−90953号公報JP 2009-90953 A

しかし、操舵操作により発生する振動の周波数成分は幅広く、また路面からの逆入力により発生する振動の周波数成分も幅広いため、従来のパワーステアリング装置では、上記特定の周波数成分を抽出することは難しいという問題があった。本発明の目的とするところは、路面からの逆入力により発生する操舵機構の振動をより精度良く検出することができるパワーステアリング装置を提供することにある。   However, since the frequency components of vibrations generated by the steering operation are wide and the frequency components of vibrations generated by reverse input from the road surface are also wide, it is difficult to extract the specific frequency components with the conventional power steering device. There was a problem. An object of the present invention is to provide a power steering device that can detect vibrations of a steering mechanism caused by reverse input from a road surface with higher accuracy.

上記目的を達成するため、本発明のパワーステアリング装置は、好ましくは、入力軸に生じる歪振動を検出する第1歪センサと、出力軸に生じる歪振動を検出する第2歪センサと、を備え、第2歪センサの出力信号である第2歪振動の位相が第1歪センサの出力信号である第1歪振動よりも進んでいるとき、路面から操舵機構に対して逆入力トルクが作用していると判断することとした。   In order to achieve the above object, the power steering apparatus of the present invention preferably includes a first strain sensor that detects strain vibration generated in the input shaft, and a second strain sensor that detects strain vibration generated in the output shaft. When the phase of the second strain vibration that is the output signal of the second strain sensor is ahead of the first strain vibration that is the output signal of the first strain sensor, reverse input torque acts on the steering mechanism from the road surface. It was decided that it was.

よって、路面からの逆入力により発生する操舵機構の振動をより精度良く検出することができる。   Therefore, it is possible to detect the vibration of the steering mechanism caused by the reverse input from the road surface with higher accuracy.

実施例1のパワーステアリング装置のシステム構成図である。1 is a system configuration diagram of a power steering apparatus according to Embodiment 1. FIG. 実施例1の操舵機構の軸方向断面図である。FIG. 3 is an axial sectional view of the steering mechanism according to the first embodiment. 実施例1の歪センサの組立体の概略図である。1 is a schematic view of an assembly of a strain sensor according to Embodiment 1. FIG. 実施例1の歪センサのホイートストンブリッジ回路を表す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a Wheatstone bridge circuit of the strain sensor according to the first embodiment. 実施例1の歪センサの抵抗とダミー抵抗の形状とシリコン基板の結晶方位との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the resistance of the strain sensor of Example 1, the shape of dummy resistance, and the crystal orientation of a silicon substrate. 実施例1のECUの構成を示すブロック線図である。1 is a block diagram illustrating a configuration of an ECU according to a first embodiment. 実施例1の第1歪振動V1と第2歪振動V2の波形の例を示す(正入力時)。The example of the waveform of the 1st distortion vibration V1 of Example 1 and the 2nd distortion vibration V2 is shown (at the time of positive input). 実施例1の第1歪振動V1と第2歪振動V2の波形の例を示す(逆入力時)。The example of the waveform of the 1st distortion vibration V1 of Example 1 and the 2nd distortion vibration V2 is shown (at the time of reverse input). 実施例1のECUにおいて行われる制御処理の概要を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating an outline of control processing performed in the ECU according to the first embodiment. 実施例2のパワーステアリング装置のシステム構成図である。It is a system block diagram of the power steering apparatus of Example 2. 実施例3のECUの構成を示すブロック線図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of an ECU according to a third embodiment. 実施例4のパワーステアリング装置のシステム構成図である。FIG. 6 is a system configuration diagram of a power steering apparatus according to a fourth embodiment. 回転軸にトルクが生じる際に発生するせん断応力を示す図である。It is a figure which shows the shearing stress which generate | occur | produces when a torque arises in a rotating shaft.

以下、本発明のパワーステアリング装置を実現する形態を、図面に基づき説明する。   Hereinafter, embodiments for realizing a power steering apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.

[実施例1]
図1は、実施例1のパワーステアリング装置EPSのシステム構成図である。パワーステアリング装置EPSが設けられる車両の操舵機構(操舵系)は、操作機構とギヤ機構3とリンク機構とから構成される。操作機構は、運転者の操舵力が回転力として入力される操舵力入力手段としてのステアリングホイール(操舵輪)1と、これに接続されて上記回転力が伝達されるステアリングシャフト(操舵軸2)とを備える。ギヤ機構3は、操舵軸2に接続されて上記回転力を変換・増大する。リンク機構は、ギヤ機構3からの動力を転舵力として転舵輪5(例えば左右前輪)に伝達する。操舵軸2は、ステアリングホイール1に接続された第1コラムシャフト20と、第1コラムシャフト20にジョイントを介して連結された第2コラムシャフト(中間シャフト)21と、第2コラムシャフト21にジョイントを介して連結され、ステアリングホイール1の操舵操作に伴い回転する第3コラムシャフト(入力軸)22と、トーションバー23を介して第3コラムシャフト22と接続され、第3コラムシャフト22の回転が伝達されるピニオンシャフト(出力軸)24とを有する。第2コラムシャフト21には、回転変動や振動を抑制するための減衰力を発生する弾性体として、好ましくはゴムまたは樹脂によって形成されたカップリング25が介在されている。ギヤ機構3は、ピニオンシャフト24の回転を転舵輪5の転舵動作に変換する変換機構である。ギヤ機構3は、所謂ラック&ピニオン型であり、ピニオンシャフト24の先端に形成されたピニオン300と、ピニオン300と噛合うようにラック軸31に形成されたラック310とを有する。ラック軸31の軸方向両端には、リンク機構としてのタイロッド4を介して転舵輪5が連結される。運転者がステアリングホイール1を操舵操作すると、操舵軸2(ピニオンシャフト24)が回転駆動され、ギヤ機構3によりラック軸31が軸方向に移動し、タイロッド4を介して転舵輪5を操舵する。
[Example 1]
FIG. 1 is a system configuration diagram of the power steering apparatus EPS according to the first embodiment. A steering mechanism (steering system) of a vehicle provided with the power steering device EPS includes an operation mechanism, a gear mechanism 3 and a link mechanism. The operating mechanism includes a steering wheel (steering wheel) 1 as a steering force input means to which a driver's steering force is input as a rotational force, and a steering shaft (steering shaft 2) connected to the steering wheel (steering shaft 2). With. The gear mechanism 3 is connected to the steering shaft 2 to convert and increase the rotational force. The link mechanism transmits the power from the gear mechanism 3 to the steered wheels 5 (for example, left and right front wheels) as a steered force. The steering shaft 2 includes a first column shaft 20 connected to the steering wheel 1, a second column shaft (intermediate shaft) 21 connected to the first column shaft 20 via a joint, and a joint to the second column shaft 21. The third column shaft (input shaft) 22 is connected to the third column shaft 22 via a torsion bar 23 and is rotated by the steering operation of the steering wheel 1. A pinion shaft (output shaft) 24 to be transmitted is included. The second column shaft 21 includes a coupling 25 preferably formed of rubber or resin as an elastic body that generates a damping force for suppressing rotational fluctuation and vibration. The gear mechanism 3 is a conversion mechanism that converts the rotation of the pinion shaft 24 into the turning operation of the steered wheels 5. The gear mechanism 3 is a so-called rack and pinion type, and includes a pinion 300 formed at the tip of the pinion shaft 24 and a rack 310 formed on the rack shaft 31 so as to mesh with the pinion 300. The steered wheels 5 are coupled to both ends of the rack shaft 31 in the axial direction via tie rods 4 as link mechanisms. When the driver steers the steering wheel 1, the steering shaft 2 (pinion shaft 24) is rotationally driven, the rack shaft 31 is moved in the axial direction by the gear mechanism 3, and the steered wheels 5 are steered via the tie rod 4.

パワーステアリング装置EPS(以下、装置EPSという。)は、運転者の操舵力をアシストする操舵アシスト力を操舵機構に付与する操舵力補助装置としてのEPSアクチュエータ6と、操舵機構の状態を検出する検出手段としての操舵状態センサ7と、操舵状態センサ7から出力される操舵機構の状態を示す信号に基づきEPSアクチュエータ6を駆動制御する操舵補助力制御手段としてのECU(電子制御ユニット)8とを有する。EPSアクチュエータ6は、電動モータ(以下、モータ60という。)と減速機構61を有する。すなわち、装置EPSは、電動パワーステアリング装置である。モータ60は、車両に搭載される電源(バッテリ)から供給される電力により駆動され、例えば3相ブラシレスDCモータを用いることができる。モータ60には、その出力軸の回転角ないし回転位置を検出するレゾルバ等の回転角センサ601が設けられている。減速機構61は、モータ60の回転を減速して操舵軸2に伝達するギヤ機構であり、実施例1ではウォームギヤ機構を用いる。減速機構61は、モータ60の出力軸上に設けられたウォーム610と、操舵軸2のピニオンシャフト24上に設けられ、ウォーム610と噛み合うウォームホイール611とから構成される。モータ60は、減速機構61を介してピニオンシャフト24の回転に対して補助動力を与え、転舵輪5に操舵補助力を付与する。すなわち、装置EPSは、モータ60がギヤを直接駆動して操舵アシスト力を発生する所謂電動直結式(ピニオンアシスト式)である。   The power steering device EPS (hereinafter referred to as device EPS) includes an EPS actuator 6 as a steering force assisting device that applies a steering assist force that assists the steering force of the driver to the steering mechanism, and detection that detects the state of the steering mechanism. A steering state sensor 7 as means, and an ECU (electronic control unit) 8 as steering assist force control means for drivingly controlling the EPS actuator 6 based on a signal indicating the state of the steering mechanism output from the steering state sensor 7. . The EPS actuator 6 includes an electric motor (hereinafter referred to as a motor 60) and a speed reduction mechanism 61. That is, the device EPS is an electric power steering device. The motor 60 is driven by electric power supplied from a power source (battery) mounted on the vehicle, and for example, a three-phase brushless DC motor can be used. The motor 60 is provided with a rotation angle sensor 601 such as a resolver for detecting the rotation angle or rotation position of the output shaft. The reduction mechanism 61 is a gear mechanism that reduces the rotation of the motor 60 and transmits it to the steering shaft 2. In the first embodiment, a worm gear mechanism is used. The speed reduction mechanism 61 includes a worm 610 provided on the output shaft of the motor 60 and a worm wheel 611 provided on the pinion shaft 24 of the steering shaft 2 and meshing with the worm 610. The motor 60 provides auxiliary power to the rotation of the pinion shaft 24 via the speed reduction mechanism 61 and applies steering assist force to the steered wheels 5. That is, the device EPS is a so-called electric direct connection type (pinion assist type) in which the motor 60 directly drives a gear to generate a steering assist force.

図2は、操舵機構の一部の軸方向断面図(操舵軸2の軸心Oを通る平面で切った断面)である。図2に示すように、操舵機構および装置EPSの各部品はハウジング9に収容される。ハウジング9は、センサハウジング90、ギヤハウジング91、モータハウジング、及びECUハウジングから構成される。センサハウジング90には、トルクセンサ70が収容される。ギヤハウジング91には、ギヤ機構3が収容される。モータハウジングには、モータ60が収容される。ECUハウジングには、ECU8が収容される。センサハウジング90とギヤハウジング91が互いに組み合わされることにより1つのEPSユニットを構成する。モータハウジングもギヤハウジング91と一体に組付けられる。更に、ECUハウジングをモータハウジングと一体に設け、所謂機電一体型のユニットとしてもよい。以下、第3コラムシャフト22及びピニオンシャフト24が延びる方向にx軸を設け、ステアリングホイール1の側(上流側)を正方向、ギヤ機構3の側(下流側)を負方向とする。第3コラムシャフト22とピニオンシャフト24は、ハウジング9に回転自在に収容される。第3コラムシャフト22は、センサハウジング90に収容される。ピニオンシャフト24は、トーションバー23を介して第3コラムシャフト22と接続されており、ギヤハウジング91に収容される。   FIG. 2 is a sectional view in the axial direction of a part of the steering mechanism (a section taken along a plane passing through the axis O of the steering shaft 2). As shown in FIG. 2, each part of the steering mechanism and the device EPS is accommodated in a housing 9. The housing 9 includes a sensor housing 90, a gear housing 91, a motor housing, and an ECU housing. A torque sensor 70 is accommodated in the sensor housing 90. The gear mechanism 3 is accommodated in the gear housing 91. The motor 60 is accommodated in the motor housing. An ECU 8 is accommodated in the ECU housing. The sensor housing 90 and the gear housing 91 are combined with each other to constitute one EPS unit. The motor housing is also assembled integrally with the gear housing 91. Furthermore, the ECU housing may be provided integrally with the motor housing, and a so-called electromechanical integrated unit may be provided. Hereinafter, the x-axis is provided in the direction in which the third column shaft 22 and the pinion shaft 24 extend, and the steering wheel 1 side (upstream side) is the positive direction, and the gear mechanism 3 side (downstream side) is the negative direction. The third column shaft 22 and the pinion shaft 24 are rotatably accommodated in the housing 9. The third column shaft 22 is accommodated in the sensor housing 90. The pinion shaft 24 is connected to the third column shaft 22 via the torsion bar 23 and is accommodated in the gear housing 91.

第3コラムシャフト22は有底筒状であり、x軸負方向側に開口する軸方向孔220を有する。軸方向孔220のx軸正方向側の内周にはトーションバー23のx軸正方向端部が設置され、この端部は第3コラムシャフト22の径方向に延びる中立ピン25により第3コラムシャフト22に固定される。第3コラムシャフト22のx軸負方向端部は、ピニオンシャフト24のx軸正方向端部に設けられた凹部240に回転自在に収容される。トーションバー23のx軸負方向端部は、ピニオンシャフト24の凹部240の底部に設けられた嵌合孔241に、圧入等により固定される。第3コラムシャフト22のx軸方向負方向側の外周にはインナリング保持部221が形成され、インナリング保持部221にはインナリング701が設置・保持される。センサハウジング90の内周には、インナリング701と径方向に対向する部位に、センサコイル700が設置される。第3コラムシャフト22は、インナリング保持部221よりもx軸正方向側の部位で、軸受BRG1を介して回転自在にセンサハウジング90に支持されると共に、インナリング保持部221よりもx軸負方向側の端部で、ピニオンシャフト24の凹部240に設置・保持されたニードルベアリングにより回転自在に支持される。第3コラムシャフト22のx軸正方向側はxセンサハウジング90のx軸正方向端の開口から突出する。センサハウジング90のx軸正方向端の開口は、防水ブーツ92により覆われ、塞がれる。   The third column shaft 22 has a bottomed cylindrical shape and has an axial hole 220 that opens to the x-axis negative direction side. An x-axis positive end portion of the torsion bar 23 is installed on the inner periphery of the axial hole 220 on the x-axis positive direction side, and this end portion is formed by a neutral pin 25 extending in the radial direction of the third column shaft 22 in the third column. It is fixed to the shaft 22. The x-axis negative direction end portion of the third column shaft 22 is rotatably accommodated in a recess 240 provided at the x-axis positive direction end portion of the pinion shaft 24. The x-axis negative direction end portion of the torsion bar 23 is fixed to a fitting hole 241 provided in the bottom portion of the concave portion 240 of the pinion shaft 24 by press-fitting or the like. An inner ring holding portion 221 is formed on the outer periphery of the third column shaft 22 on the negative side in the x-axis direction, and an inner ring 701 is installed and held on the inner ring holding portion 221. A sensor coil 700 is installed on the inner periphery of the sensor housing 90 at a portion facing the inner ring 701 in the radial direction. The third column shaft 22 is supported by the sensor housing 90 via the bearing BRG1 so as to be rotatable at a portion on the x-axis positive direction side with respect to the inner ring holding portion 221 and is more negative than the inner ring holding portion 221 on the x axis. At the end on the direction side, it is rotatably supported by a needle bearing installed and held in the recess 240 of the pinion shaft 24. The x-axis positive direction side of the third column shaft 22 protrudes from the opening at the x-axis positive direction end of the x sensor housing 90. The opening of the sensor housing 90 at the positive end in the x-axis direction is covered and closed with a waterproof boot 92.

ピニオンシャフト24の外周には、x軸正方向側からx軸負方向側に向かって順に、アウタリング保持部242と、ウォームホイール設置部243と、第1被支持部244と、ピニオン300と、第2被支持部245とが設けられている。ピニオンシャフト24は、第1、第2被支持部244,245において、それぞれ軸受BRG2,3を介して回転自在にギヤハウジング91に支持される。アウタリング保持部242にはアウタリング702のx軸負方向端が設置・保持され、アウタリング702はセンサコイル700とインナリング701との間に介装される。ウォームホイール設置部243にはウォームホイール611が設置・固定され、ウォームホイール611は、モータ60の出力軸上に設けられギヤハウジング91内に収容されたウォーム610と噛み合う。ピニオンシャフト24のx軸負方向側の外周にはピニオン300が形成されている。ピニオン300は、ギヤハウジング91内に収容されたラック軸31の歯(ラック310)と噛合ってラック&ピニオン機構を構成している。ラック軸31の歯の背面側には、スプリング32の弾性力によりラック軸31をピニオンシャフト24の側に押し付けるリテーナ33が設置されている。   On the outer periphery of the pinion shaft 24, an outer ring holding part 242, a worm wheel installation part 243, a first supported part 244, a pinion 300, in order from the x-axis positive direction side to the x-axis negative direction side, A second supported portion 245 is provided. The pinion shaft 24 is rotatably supported by the gear housing 91 via the bearings BRG2, 3 at the first and second supported portions 244, 245, respectively. The outer ring holding portion 242 is installed and held at the negative end in the x-axis direction of the outer ring 702, and the outer ring 702 is interposed between the sensor coil 700 and the inner ring 701. A worm wheel 611 is installed and fixed on the worm wheel installation section 243, and the worm wheel 611 meshes with a worm 610 provided on the output shaft of the motor 60 and accommodated in the gear housing 91. A pinion 300 is formed on the outer periphery of the pinion shaft 24 on the x-axis negative direction side. The pinion 300 meshes with the teeth (rack 310) of the rack shaft 31 housed in the gear housing 91 to constitute a rack and pinion mechanism. On the back side of the teeth of the rack shaft 31, a retainer 33 that presses the rack shaft 31 against the pinion shaft 24 by the elastic force of the spring 32 is installed.

操舵状態センサ7は、トルクセンサ70と、第1歪センサ71及び第2歪センサ72とを有する。トルクセンサ70は所謂磁歪式であり、センサコイル700と、磁路抵抗可変部材としてのインナリング701及びアウタリング702と、センサ基板703と、を有している。トルクセンサ70は、操舵軸2の回転状態(回転量)を検出し、ECU8に出力する。具体的には、第3コラムシャフト22とピニオンシャフト24との間の相対回転量(すなわちトーションバー23の捻れ量)を、運転者の操舵操作により操舵軸2に生じる操舵トルクとして検出する。   The steering state sensor 7 includes a torque sensor 70, a first strain sensor 71, and a second strain sensor 72. The torque sensor 70 is a so-called magnetostrictive type, and includes a sensor coil 700, an inner ring 701 and an outer ring 702 as magnetic path resistance variable members, and a sensor substrate 703. The torque sensor 70 detects the rotation state (rotation amount) of the steering shaft 2 and outputs it to the ECU 8. Specifically, the relative rotation amount between the third column shaft 22 and the pinion shaft 24 (that is, the twist amount of the torsion bar 23) is detected as a steering torque generated in the steering shaft 2 by the steering operation of the driver.

第1歪センサ71は、第3コラムシャフト22に設けられ、第3コラムシャフト22に生じる歪みを検出する。第1歪センサ71は、防水ブーツ92内に突出する第3コラムシャフト22の(中立ピン25よりもx軸正方向側の)外周に取り付けられ(貼付され)る。第1歪センサ71は、防水ブーツ内92に設置されることで、外部使用環境に対応できるようになっている。第1歪センサ71は、受信側アンテナユニット73を介してECU8との通信が可能に設けられている。受信側アンテナユニット73は、略円環状であり、第1歪センサ71と径方向で対向する位置に、第3コラムシャフト22を取り囲むように設置される。受信側アンテナユニット73には、アンテナが第3コラムシャフト22を取り囲むように設置されている。アンテナは、接続線を介してECU8に接続されており、第1歪センサ71が送信した信号を受信してこれをECU8に送る受信側アンテナとして機能すると共に、ECU8から電力の供給を受けてこれを第1歪センサ71へ送る給電コイルとして機能する。第2歪センサ72は、ピニオンシャフト24に設けられ、ピニオンシャフト24に生じる歪みを検出する。第2歪センサ72は、ギヤハウジング91内に収容されるピニオンシャフト24の(ピニオン300のx軸正方向端の)外周に取り付けられる。第2歪センサ72は、ギヤハウジング91内に設置されることで、外部使用環境に対応できるようになっている。第2歪センサ72と径方向で対向する位置には、受信側アンテナユニット73と同様の受信側アンテナユニット74が設置されている。   The first strain sensor 71 is provided on the third column shaft 22 and detects strain generated in the third column shaft 22. The first strain sensor 71 is attached (applied) to the outer periphery of the third column shaft 22 projecting into the waterproof boot 92 (on the x-axis positive direction side with respect to the neutral pin 25). The first strain sensor 71 is installed in the waterproof boot 92 so that it can cope with the external use environment. The first strain sensor 71 is provided so as to be able to communicate with the ECU 8 via the reception-side antenna unit 73. The reception-side antenna unit 73 has a substantially annular shape, and is installed at a position facing the first strain sensor 71 in the radial direction so as to surround the third column shaft 22. An antenna is installed on the receiving side antenna unit 73 so as to surround the third column shaft 22. The antenna is connected to the ECU 8 via a connection line, and functions as a receiving antenna that receives a signal transmitted from the first strain sensor 71 and sends the signal to the ECU 8, and receives power from the ECU 8 and receives the signal. Functions as a power feeding coil that sends to the first strain sensor 71. The second strain sensor 72 is provided on the pinion shaft 24 and detects strain generated in the pinion shaft 24. The second strain sensor 72 is attached to the outer periphery of the pinion shaft 24 housed in the gear housing 91 (at the x-axis positive direction end of the pinion 300). The second strain sensor 72 is installed in the gear housing 91 so that it can cope with an external use environment. A reception-side antenna unit 74 similar to the reception-side antenna unit 73 is installed at a position facing the second strain sensor 72 in the radial direction.

〔歪センサの構成について〕
以下、歪センサの詳細について、第1歪センサ71を例にとって説明する。図3は、歪センサ71の組立体710の構成を表す概略図である。この組立体710は、同一のシリコン基板711上に、抵抗712aとダミー抵抗712bとを有するホイートストンブリッジ回路712、歪センサアンプ群713、アナログ/デジタルコンバータ714、整流・検波・変復調回路部715、通信制御部716、アンテナ718、及び接着部717を備えている。シリコン基板711はシリコン単結晶により形成されている。以下ではシリコン基板711と、シリコン基板711上に構成した薄膜群を総称してチップと記載する。組立体710は接着部717により第3コラムシャフト22に接着される。すなわち、シリコン基板裏面を第3コラムシャフト22との接着面とする。組立体710は、受信側アンテナユニット73からアンテナ718を介して送られた電力用高周波信号を整流・検波・変復調回路部715で平滑化し、一定電圧の直流電力にしてチップ内の各回路に電源として供給する。ホイートストンブリッジ回路712(抵抗712aとダミー抵抗712b)には、所定の電流が供給される。
[Configuration of strain sensor]
Hereinafter, details of the strain sensor will be described using the first strain sensor 71 as an example. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the configuration of the assembly 710 of the strain sensor 71. This assembly 710 includes a Wheatstone bridge circuit 712 having a resistor 712a and a dummy resistor 712b on the same silicon substrate 711, a strain sensor amplifier group 713, an analog / digital converter 714, a rectification / detection / modulation / demodulation circuit unit 715, a communication A control unit 716, an antenna 718, and an adhesive unit 717 are provided. The silicon substrate 711 is formed of a silicon single crystal. Hereinafter, the silicon substrate 711 and the thin film group formed on the silicon substrate 711 are collectively referred to as a chip. The assembly 710 is bonded to the third column shaft 22 by the bonding portion 717. That is, the back surface of the silicon substrate is used as an adhesive surface with the third column shaft 22. The assembly 710 smoothes the power high-frequency signal sent from the receiving-side antenna unit 73 via the antenna 718 by the rectification / detection / modulation / demodulation circuit unit 715, and converts the DC power to a constant voltage to supply power to each circuit in the chip. Supply as. A predetermined current is supplied to the Wheatstone bridge circuit 712 (the resistor 712a and the dummy resistor 712b).

図4はホイートストンブリッジ回路712を表す回路図であり、図5は抵抗712aとダミー抵抗712bの形状とシリコン基板711の結晶方位との関係を示す図である。ホイートストンブリッジ回路712は、単結晶シリコン基板711の(001)面に、対向する2辺に設けられた一組の抵抗712a、及び対向する他の2辺に設けられた一組のダミー抵抗712bからなる。抵抗712aは、内部に不純物が拡散された拡散抵抗を含むシリコン結晶によって構成され、シリコン結晶は単結晶である。すなわち、抵抗712aは、シリコン基板711中に局所的にP型の不純物層を拡散して形成された、歪量を測定するための素子である。その長手方向(抵抗712aの両端子を結ぶ直線)はシリコン基板711の<−110>方向とほぼ一致するように形成される。ダミー抵抗712bは、抵抗712aと同様、シリコン基板711中に局所的にP型の不純物層を拡散してV字型に形成されている。V字を形成する2つの直線部分の長さは等しく、一方の直線部分の長手方向は<100>方向となり、他方の長手方向は<100>方向に対して90°回転させた方向となるようにする。ダミー抵抗712bは、このようにV字型に形成されることで抵抗値を稼ぎつつ、全体としてみて、抵抗712aの長手方向である<−110>方向に対して90°回転させた<110>方向とほぼ一致するように形成されている。また、抵抗712aとダミー抵抗712bの内部抵抗値はほぼ同じ値となるように形成する。   FIG. 4 is a circuit diagram showing the Wheatstone bridge circuit 712, and FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the shape of the resistor 712a and the dummy resistor 712b and the crystal orientation of the silicon substrate 711. The Wheatstone bridge circuit 712 includes a set of resistors 712a provided on two opposite sides and a set of dummy resistors 712b provided on the other two sides on the (001) plane of the single crystal silicon substrate 711. Become. The resistor 712a is composed of a silicon crystal including a diffused resistor in which impurities are diffused, and the silicon crystal is a single crystal. That is, the resistor 712a is an element for measuring the amount of strain, which is formed by locally diffusing a P-type impurity layer in the silicon substrate 711. The longitudinal direction (a straight line connecting both terminals of the resistor 712a) is formed so as to substantially coincide with the <−110> direction of the silicon substrate 711. Similar to the resistor 712a, the dummy resistor 712b is formed in a V shape by locally diffusing a P-type impurity layer in the silicon substrate 711. The lengths of the two linear portions forming the V-shape are equal, the longitudinal direction of one linear portion is the <100> direction, and the other longitudinal direction is a direction rotated by 90 ° with respect to the <100> direction. To. The dummy resistor 712b is formed in a V shape in this way, and while gaining a resistance value, as a whole, the dummy resistor 712b is rotated by 90 ° with respect to the <−110> direction which is the longitudinal direction of the resistor 712a <110>. It is formed so as to substantially coincide with the direction. In addition, the internal resistance values of the resistor 712a and the dummy resistor 712b are formed to be substantially the same value.

第3コラムシャフト22に歪みが付加される(応力が作用する)と、第3コラムシャフト22からシリコン基板711全体に歪みが伝達される。すなわち、組立体710は、素子形成面に対向したシリコン基板711の裏面に接着部717が配されているため、第3コラムシャフト22の歪みがシリコン基板711全体に接着部717を通して歪みを与える。歪センサ71は、この歪みを計測する。具体的には、シリコン基板711中のホイートストンブリッジ回路712(抵抗712aとダミー抵抗712bの長手方向)に電圧をかけ、所定の電流を供給する。シリコン基板711に歪みが付加される(応力が作用する)と、ホイートストンブリッジ回路712の内部抵抗値がピエゾ抵抗効果に基づき変化する。歪センサ71は、供給される上記所定の電流に対する内部抵抗値の変化に伴う電圧降下量を検出することにより、第3コラムシャフト22の歪みを検出する。検出される電圧降下量(第3コラムシャフト22の歪量に相当)は、歪センサアンプ群713、アナログ/デジタルコンバータ714を通してデジタル信号に変換され、アンテナ718から受信側アンテナユニット73(ECU8)に送信される。実際には、外部からの振動により第3コラムシャフト22に付加される歪みは、所定の周波数と振幅と波形をもった振動として発生する。以下、これを歪振動という。第1歪センサ71は、第3コラムシャフト22に生じる歪振動を検出し、出力する(以下、これを第1歪振動V1という)。   When strain is applied to the third column shaft 22 (stress is applied), strain is transmitted from the third column shaft 22 to the entire silicon substrate 711. That is, in the assembly 710, since the bonding portion 717 is disposed on the back surface of the silicon substrate 711 facing the element formation surface, distortion of the third column shaft 22 applies distortion to the entire silicon substrate 711 through the bonding portion 717. The strain sensor 71 measures this strain. Specifically, a voltage is applied to the Wheatstone bridge circuit 712 (longitudinal direction of the resistor 712a and the dummy resistor 712b) in the silicon substrate 711 to supply a predetermined current. When strain is applied to the silicon substrate 711 (stress is applied), the internal resistance value of the Wheatstone bridge circuit 712 changes based on the piezoresistance effect. The strain sensor 71 detects the distortion of the third column shaft 22 by detecting the amount of voltage drop accompanying the change in the internal resistance value with respect to the predetermined current supplied. The detected voltage drop amount (corresponding to the distortion amount of the third column shaft 22) is converted into a digital signal through the distortion sensor amplifier group 713 and the analog / digital converter 714, and is transmitted from the antenna 718 to the receiving antenna unit 73 (ECU8). Sent. Actually, the strain applied to the third column shaft 22 by external vibration is generated as vibration having a predetermined frequency, amplitude and waveform. Hereinafter, this is referred to as strain vibration. The first strain sensor 71 detects and outputs strain vibration generated in the third column shaft 22 (hereinafter referred to as first strain vibration V1).

不純物拡散層の抵抗値は温度変動の影響を強く受けることから、温度補償回路として、歪みに対して感度を持つアクティブ抵抗としての抵抗712aと、歪みに対して感度を持たないダミー抵抗712bとによってホイートストンブリッジ回路712を構成する。すなわち、シリコン単結晶の場合には、そのピエゾ抵抗効果は結晶方位に依存した直交異方性を有している。よって、第3コラムシャフト22(シリコン基板711)に歪みが付加される際、ホイートストンブリッジ回路712を構成する抵抗712aのみの内部抵抗値がピエゾ抵抗効果に基づき変化し、ダミー抵抗712bの内部抵抗値はピエゾ抵抗効果に基づき変化しないように、歪みの基準となる座標系(第3コラムシャフト22の歪み方向)に対するチップの配置(シリコンの結晶方位と抵抗712a, 712bの配置)を調整する。これにより、シリコン基板711に付加される歪みに対する抵抗712aとダミー抵抗712bの出力の差分を大きくし、ブリッジ回路712の出力の感度を大きくする。以上のように、歪センサ71の処理回路が同一のシリコン基板711中に高集積されるため、コンパクトな構成となる。なお、シリコン基板711の厚さを100μm以下にすることが望ましく、その場合には第3コラムシャフト22の歪みの値と歪センサ71(抵抗712a)の位置での歪みの値をほぼ一致させることができる。すなわち、測定精度を向上できる。   Since the resistance value of the impurity diffusion layer is strongly influenced by temperature fluctuations, the temperature compensation circuit includes a resistor 712a as an active resistor that is sensitive to strain and a dummy resistor 712b that is not sensitive to strain. A Wheatstone bridge circuit 712 is formed. That is, in the case of a silicon single crystal, the piezoresistive effect has orthogonal anisotropy depending on the crystal orientation. Therefore, when strain is applied to the third column shaft 22 (silicon substrate 711), the internal resistance value of only the resistor 712a constituting the Wheatstone bridge circuit 712 changes based on the piezoresistance effect, and the internal resistance value of the dummy resistor 712b. Adjust the chip arrangement (the crystal orientation of silicon and the arrangement of resistors 712a and 712b) with respect to the coordinate system (distortion direction of the third column shaft 22) as a reference for distortion so as not to change based on the piezoresistance effect. As a result, the difference between the outputs of the resistor 712a and the dummy resistor 712b with respect to the strain applied to the silicon substrate 711 is increased, and the sensitivity of the output of the bridge circuit 712 is increased. As described above, since the processing circuit of the strain sensor 71 is highly integrated in the same silicon substrate 711, the configuration is compact. It is desirable that the thickness of the silicon substrate 711 be 100 μm or less. In this case, the strain value of the third column shaft 22 and the strain value at the position of the strain sensor 71 (resistor 712a) should be substantially matched. Can do. That is, the measurement accuracy can be improved.

第2歪センサ72も第1歪センサ71と同様に構成されている。すなわち、第2歪センサ72は、内部に不純物が拡散された拡散抵抗を含むシリコン結晶によって構成され、シリコン結晶は単結晶である。第2歪センサ72は、外部からの振動によってピニオンシャフト24に生じる歪振動を検出し、これを出力する(以下、これを第2歪振動V2という)。第2歪センサ72の内部抵抗値は、ピニオンシャフト24に作用する外部からの振動によって、ピエゾ抵抗効果に基づき変化する。第2歪センサ72は、所定の電流が供給され、この電流に対する内部抵抗値の変化に伴う電圧降下量を検出することにより、第2歪振動V2を検出する。検出された第2歪振動V2は、受信側アンテナユニット74を介してECU8に送信される。   The second strain sensor 72 is configured similarly to the first strain sensor 71. That is, the second strain sensor 72 is constituted by a silicon crystal including a diffused resistor in which impurities are diffused, and the silicon crystal is a single crystal. The second strain sensor 72 detects strain vibration generated in the pinion shaft 24 due to vibration from the outside, and outputs this (hereinafter referred to as second strain vibration V2). The internal resistance value of the second strain sensor 72 changes based on the piezoresistance effect due to external vibration acting on the pinion shaft 24. The second strain sensor 72 is supplied with a predetermined current, and detects a second strain vibration V2 by detecting a voltage drop amount accompanying a change in internal resistance value with respect to this current. The detected second distortion vibration V2 is transmitted to the ECU 8 via the reception-side antenna unit 74.

運転者によりステアリングホイール1が操舵されると、第1〜第3コラムシャフト20〜22を介してピニオンシャフト24に入力される操舵トルクがトルクセンサ70により検出される。検出された操舵トルク信号はECU8に入力される。また、ECU8には、図外の車速センサからの車速信号及び操舵角センサからの操舵角信号が入力される。また、ECU8には、第1、第2歪センサ71,72からの歪振動信号V1,V2が入力される。ECU8は、入力される操舵トルク等の情報に基づき基本となる操舵アシスト量(目標の操舵アシスト力)を演算し、この目標操舵アシスト力及び入力されるモータ回転位置等の信号に基づきモータ60に駆動電流を出力し、モータ60の作動を制御する。ECU8がモータ60に流れる電流(駆動電流)を制御することにより、ピニオンシャフト24の回転に対して適切な補助動力が与えられ、運転者の操舵力がアシストされる。また、ECU8は、入力される歪振動V1,V2の情報に基づき、路面から操舵機構に対して作用する逆入力トルクの有無を判断し、有りと判断すると、逆入力トルクが低減する方向にモータ60の駆動電流を補正する。   When the steering wheel 1 is steered by the driver, the steering torque input to the pinion shaft 24 via the first to third column shafts 20 to 22 is detected by the torque sensor 70. The detected steering torque signal is input to the ECU 8. Further, the ECU 8 receives a vehicle speed signal from a vehicle speed sensor (not shown) and a steering angle signal from a steering angle sensor. In addition, strain vibration signals V1, V2 from the first and second strain sensors 71, 72 are input to the ECU 8. The ECU 8 calculates a basic steering assist amount (target steering assist force) on the basis of information such as the input steering torque, and sends the target steering assist force to the motor 60 on the basis of signals such as the input motor rotation position. A drive current is output and the operation of the motor 60 is controlled. By controlling the current (drive current) flowing through the motor 60 by the ECU 8, an appropriate auxiliary power is given to the rotation of the pinion shaft 24, and the driver's steering force is assisted. Further, the ECU 8 determines the presence or absence of reverse input torque acting on the steering mechanism from the road surface based on the input strain vibrations V1 and V2 information. 60 drive current is corrected.

図6は、ECU8の構成を示すブロック線図である。ECU8は、モータ制御信号を出力するマイコン80と、そのモータ制御信号に基づいてモータ60に駆動電力を供給する駆動回路81とを備える。ECU8には、モータ60に通電される実電流値Iを検出するための電流センサ600及びモータ回転角θmを検出するための回転角センサ601が接続されている。マイコン80は、上記操舵機構の状態を示す信号並びにモータ60の実電流値I及びモータ回転角θmに基づいて、駆動回路81に出力するモータ制御信号を生成する。   FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the ECU 8. The ECU 8 includes a microcomputer 80 that outputs a motor control signal and a drive circuit 81 that supplies drive power to the motor 60 based on the motor control signal. The ECU 8 is connected to a current sensor 600 for detecting an actual current value I energized to the motor 60 and a rotation angle sensor 601 for detecting the motor rotation angle θm. The microcomputer 80 generates a motor control signal to be output to the drive circuit 81 based on the signal indicating the state of the steering mechanism, the actual current value I of the motor 60 and the motor rotation angle θm.

詳述すると、マイコン80は、操舵機構に付与するアシスト力の目標値、すなわち目標アシスト力に対応した電流指令値Iq*を演算する電流指令値演算回路(目標アシスト力演算回路)82と、電流指令値演算回路82により算出された電流指令値Iq*に基づいてモータ制御信号を出力するモータ制御信号出力回路83とを備える。電流指令値演算回路82は、目標アシスト力の基礎的制御成分である基本アシスト制御量Ias*を演算する基本アシスト量演算回路820と、その補償成分として、操舵トルクτの微分値(操舵トルク微分値dτ)に基づくトルク慣性補償量Iti*を演算するトルク慣性補償量演算回路821とを備える。基本アシスト量演算回路820には、操舵トルクτ及び車速Vが入力される。そして、基本アシスト量演算回路820は、これら操舵トルクτ及び車速Vに基づいて、その操舵トルクτが大きいほど、また車速Vが小さいほど、より大きな基本アシスト制御量Ias*を演算する。   More specifically, the microcomputer 80 includes a target value of assist force applied to the steering mechanism, that is, a current command value calculation circuit (target assist force calculation circuit) 82 that calculates a current command value Iq * corresponding to the target assist force, A motor control signal output circuit 83 that outputs a motor control signal based on the current command value Iq * calculated by the command value calculation circuit 82 is provided. The current command value calculation circuit 82 includes a basic assist amount calculation circuit 820 that calculates a basic assist control amount Ias *, which is a basic control component of the target assist force, and a differential value (steering torque differential) of the steering torque τ as its compensation component. A torque inertia compensation amount calculation circuit 821 for calculating a torque inertia compensation amount Iti * based on the value dτ). The basic assist amount calculation circuit 820 receives the steering torque τ and the vehicle speed V. Based on the steering torque τ and the vehicle speed V, the basic assist amount calculation circuit 820 calculates a larger basic assist control amount Ias * as the steering torque τ increases and the vehicle speed V decreases.

一方、トルク慣性補償量演算回路821には、操舵トルク微分値dτに加え、車速Vが入力される。そして、トルク慣性補償量演算回路821は、トルク慣性補償制御を実行するため、これらの各状態量に基づいてトルク慣性補償量Iti*を演算する。尚、「トルク慣性補償制御」は、モータ60やアクチュエータ等、装置EPSの慣性による影響を補償する制御、即ちステアリング操作における「切り始め」時の「引っ掛かり感(追従遅れ)」、及び「切り終わり」時の「流れ感(オーバーシュート)」を抑制するための制御である。そして、このトルク慣性補償制御には、転舵輪5に対する逆入力応力の印加により操舵機構に生じた振動を抑制する効果がある。基本アシスト制御量Ias*及びトルク慣性補償量Iti*(Iti**)は、加算器822に入力される。電流指令値演算回路82は、この加算器822において基本アシスト制御量Ias*にトルク慣性補償量Iti*を重畳することにより、目標アシスト力としての電流指令値Iq*を演算する。電流指令値演算回路82が出力する電流指令値Iq*は、電流センサ600により検出された実電流値I、及び回転角センサ601により検出されたモータ回転角θmとともに、モータ制御信号出力回路83に入力される。そして、モータ制御信号出力回路83は、この目標アシスト力に対応する電流指令値Iq*に実電流値Iを追従させるべくフィードバック制御を実行することによりモータ制御信号を演算する。そして、ECU8は、上記のように生成されたモータ制御信号をマイコン80が駆動回路81に出力し、駆動回路81がモータ制御信号に基づく駆動電力をモータ60に供給することにより、EPSアクチュエータ6の作動を制御する。   On the other hand, the torque inertia compensation amount calculation circuit 821 receives the vehicle speed V in addition to the steering torque differential value dτ. Then, the torque inertia compensation amount calculation circuit 821 calculates the torque inertia compensation amount Iti * based on each of these state amounts in order to execute the torque inertia compensation control. The “torque inertia compensation control” is a control that compensates for the influence of the inertia of the device EPS such as the motor 60, the actuator, etc., that is, “feeling of catching (following delay)” at the time of “start of cutting” and “end of cutting” in steering operation. This is a control for suppressing the “flow feeling (overshoot)”. The torque inertia compensation control has an effect of suppressing vibrations generated in the steering mechanism due to application of reverse input stress to the steered wheels 5. The basic assist control amount Ias * and the torque inertia compensation amount Iti * (Iti **) are input to the adder 822. The current command value calculation circuit 82 calculates the current command value Iq * as the target assist force by superimposing the torque inertia compensation amount Iti * on the basic assist control amount Ias * in the adder 822. The current command value Iq * output from the current command value calculation circuit 82 is supplied to the motor control signal output circuit 83 together with the actual current value I detected by the current sensor 600 and the motor rotation angle θm detected by the rotation angle sensor 601. Entered. The motor control signal output circuit 83 calculates a motor control signal by executing feedback control so that the actual current value I follows the current command value Iq * corresponding to the target assist force. Then, the ECU 8 outputs the motor control signal generated as described above to the drive circuit 81 by the microcomputer 80, and the drive circuit 81 supplies the drive power based on the motor control signal to the motor 60. Control the operation.

マイコン80には、位相判断回路84が設けられている。位相判断回路84には、操舵機構の状態を示す信号として、第1歪センサ71の出力信号である第1歪振動V1と、第2歪センサ72の出力信号である第2歪振動V2とが入力される。第1歪振動V1は、操舵機構を構成する第3コラムシャフト22の振動状態を示し、第2歪振動V2は、操舵機構を構成するピニオンシャフト24の振動状態を示す。位相判断回路84は、所定時間内に検出された第1歪振動V1の所定のピーク値Peak1と第2歪振動V2の所定の(ピーク値Peak1に対応する)ピーク値Peak2を検出し、これらの位相(時間のずれ)を比較することにより、第2歪振動V2の位相が第1歪振動V1よりも進んでいるか否かを判断する。マイコン80は、位相判断回路84により判断された第1、第2歪振動V1,V2の位相差に基づき、操舵機構に生じた振動の発生源を判断する。すなわち、これらの振動が、運転者の操舵操作によりステアリングホイール1に対して印加される正入力応力により生じたものか、それとも路面から転舵輪5に対して印加される逆入力応力により生じたものかを判断する。図7および図8は、所定時間内に検出された第1歪振動V1と第2歪振動V2の波形の例を示す。図7に示すように、第2歪振動V2のピーク値Peak2の位相が、第1歪振動V1のピーク値Peak1の位相よりも遅れていれば、正入力と判断する。図8に示すように、第2歪振動V2のピーク値Peak2の位相が、第1歪振動V1のピーク値Peak1の位相よりも進んでいれば、逆入力と判断する。   The microcomputer 80 is provided with a phase determination circuit 84. The phase determination circuit 84 includes a first strain vibration V1 that is an output signal of the first strain sensor 71 and a second strain vibration V2 that is an output signal of the second strain sensor 72 as signals indicating the state of the steering mechanism. Entered. The first strain vibration V1 indicates the vibration state of the third column shaft 22 constituting the steering mechanism, and the second strain vibration V2 indicates the vibration state of the pinion shaft 24 constituting the steering mechanism. The phase determination circuit 84 detects a predetermined peak value Peak1 of the first strain vibration V1 and a predetermined peak value Peak2 (corresponding to the peak value Peak1) of the second strain vibration V2 detected within a predetermined time, By comparing the phases (time shifts), it is determined whether or not the phase of the second strain vibration V2 is ahead of the first strain vibration V1. The microcomputer 80 determines the generation source of the vibration generated in the steering mechanism based on the phase difference between the first and second strain vibrations V1 and V2 determined by the phase determination circuit 84. That is, these vibrations are caused by the positive input stress applied to the steering wheel 1 by the driver's steering operation, or the reverse input stress applied to the steered wheels 5 from the road surface. Judge whether or not. 7 and 8 show examples of waveforms of the first strain vibration V1 and the second strain vibration V2 detected within a predetermined time. As shown in FIG. 7, if the phase of the peak value Peak2 of the second strain vibration V2 is delayed from the phase of the peak value Peak1 of the first strain vibration V1, it is determined as a positive input. As shown in FIG. 8, if the phase of the peak value Peak2 of the second strain vibration V2 is ahead of the phase of the peak value Peak1 of the first strain vibration V1, it is determined that the input is reverse.

マイコン80は、逆入力と判断した場合には、逆入力応力の印加に起因する操舵機構の振動を抑制すべく、上記トルク慣性補償制御を強化、即ち操舵トルク微分値dτに基づく補償成分であるトルク慣性補償量Iti*を増大させる。上述のように、トルク慣性補償制御には、操舵機構に生じた振動を抑制する効果があり、当該トルク慣性補償制御を強化することで、上記逆入力応力の印加に起因する操舵機構の振動を効果的に抑制することができる。しかしながら、このようなトルク慣性補償制御の強化(トルク慣性補償量Iti*の増大)には、アシストトルクの立ち上がりが過大となりやすいという特徴があり、その濫用は、通常時における操舵フィーリングの悪化(所謂切り始めの「抜け感」)、或いは制御の不安定化(振動)等といった弊害を引き起こすおそれがある。この点を踏まえ、装置EPSでは、上記のように第1、第2歪振動V1,V2の位相差を判断することで、いち早く逆入力応力の印加に起因する振動の発生を検知する。そして、該振動の検知に基づいて、トルク慣性補償制御の強化を実行することにより、トルク慣性補償制御の強化に伴う弊害の発生を回避しつつ、速やかに逆入力応力の印加に起因する振動の抑制を図る。   When the microcomputer 80 determines that the input is reverse, the torque inertia compensation control is strengthened, that is, a compensation component based on the steering torque differential value dτ in order to suppress the vibration of the steering mechanism due to the application of the reverse input stress. Increase the torque inertia compensation amount Iti *. As described above, the torque inertia compensation control has an effect of suppressing the vibration generated in the steering mechanism. By strengthening the torque inertia compensation control, the vibration of the steering mechanism due to the application of the reverse input stress is suppressed. It can be effectively suppressed. However, such enhancement of torque inertia compensation control (increase in torque inertia compensation amount Iti *) has a feature that the rise of assist torque tends to be excessive, and its abuse is a deterioration of steering feeling in normal times ( There is a risk of causing problems such as a so-called “disengagement feeling” at the beginning of cutting or instability of control (vibration). Based on this point, the apparatus EPS detects the occurrence of vibration due to the application of reverse input stress promptly by determining the phase difference between the first and second strain vibrations V1 and V2 as described above. Then, based on the detection of the vibration, the torque inertia compensation control is strengthened, thereby avoiding the adverse effects associated with the strengthening of the torque inertia compensation control and promptly reducing the vibration caused by the application of the reverse input stress. Try to control.

詳述すると、マイコン80の電流指令値演算回路82には、トルク慣性補償制御を強化、即ちトルク慣性補償量Iti*を増大させるための強化ゲインKを設定する強化ゲイン設定回路824が設けられており、位相判断回路84が出力する判断結果は、この強化ゲイン設定回路824に入力される。強化ゲイン設定回路824は、第2歪振動V2の位相が第1歪振動V1よりも進んでいる(遅れていない)との判断結果が入力されると、強化ゲインKを「0」より大きく「1」より小さい所定値に設定する一方、第2歪振動V2の位相が第1歪振動V1よりも遅れているとの判断結果が入力されると、強化ゲインKを「0」に設定する。強化ゲイン設定回路824により設定された強化ゲインKは、加算器825に入力される。そして、加算器825において当該強化ゲインKに「1」が加算されることにより、ゲインK´となる。更に、このゲインK´は、乗算器826に入力され、乗算器826においてトルク慣性補償量Iti*に乗算される。そして、第2歪振動V2の位相が第1歪振動V1よりも進んでいるときは、強化ゲインKに「1」が加算されることにより、少なくとも「1」より大きい値を有するゲインK´となる。このゲインK´がトルク慣性補償量Iti*に乗算されることでトルク慣性補償量Iti*が増大補正され、この増大補正後のトルク慣性補償量Iti**が用いられることで、トルク慣性補償制御の強化が実行される。このようにトルク慣性補償制御の強化が実行されるとき、電流指令値Iq*(モータ駆動電流)は、逆入力トルクが低減する方向に補正される。以上のように、強化ゲイン設定回路824は、第2歪振動V2の位相が第1歪振動V1の位相よりも進んでいると位相判断回路84により判断されたとき、操舵機構に対して路面から作用する逆入力トルクが作用していると判断し、逆入力トルクが低減する方向にモータ60の駆動電流(モータアシスト制御量)を補正する駆動電流補正回路を構成する。   More specifically, the current command value calculation circuit 82 of the microcomputer 80 is provided with an enhanced gain setting circuit 824 that sets the enhanced gain K for enhancing the torque inertia compensation control, that is, increasing the torque inertia compensation amount Iti *. The determination result output from the phase determination circuit 84 is input to the enhancement gain setting circuit 824. When the determination result that the phase of the second distortion vibration V2 is advanced (not delayed) from the first distortion vibration V1 is input to the enhancement gain setting circuit 824, the enhancement gain K is increased from “0” to “ On the other hand, when the determination result that the phase of the second strain vibration V2 is delayed from the first strain vibration V1 is input while being set to a predetermined value smaller than “1”, the reinforcement gain K is set to “0”. The enhancement gain K set by the enhancement gain setting circuit 824 is input to the adder 825. The adder 825 adds “1” to the enhancement gain K to obtain the gain K ′. Further, the gain K ′ is input to the multiplier 826, and is multiplied by the torque inertia compensation amount Iti * in the multiplier 826. When the phase of the second strain vibration V2 is ahead of the first strain vibration V1, the gain K ′ having a value at least greater than “1” is added by adding “1” to the enhancement gain K. Become. By multiplying the torque inertia compensation amount Iti * by this gain K ′, the torque inertia compensation amount Iti * is increased and corrected, and the torque inertia compensation amount Iti ** after this increase correction is used, so that torque inertia compensation control is performed. Strengthening is performed. Thus, when the torque inertia compensation control is strengthened, the current command value Iq * (motor drive current) is corrected in a direction in which the reverse input torque is reduced. As described above, when the phase determination circuit 84 determines that the phase of the second distorted vibration V2 is ahead of the phase of the first distorted vibration V1, the strengthening gain setting circuit 824 makes the steering mechanism from the road surface. A drive current correction circuit that determines that the reverse input torque to be applied is operating and corrects the drive current (motor assist control amount) of the motor 60 in a direction that reduces the reverse input torque is configured.

図9は、ECU8において行われる、逆入力による振動発生の検出処理、及びこの検出結果に基づく振動抑制処理の概要を表すフローチャートである。ステップS1では、トルクセンサ70や車速センサの出力信号(操舵トルクτ及び車速V)を読み込み、これらに基づき電流指令値Iq*(モータ駆動電流)を演算する。その後、ステップS2に移行する。ステップS2では、第1、第2歪センサ71,72の出力信号(第1、第2歪振動V1,V2)を読み込み、ステップS3に移行する。ステップS3では、第2歪振動V2が第1歪振動V1より遅れているか否かを判断し、遅れていると判断すればステップS4に移行し、遅れていない(進んでいる)と判断すればステップS5に移行する。ステップS4では、電流指令値Iq*(モータ駆動電流)を補正せず(強化ゲインKを「0」に設定し)、ステップS6に移行する。ステップS5では、逆入力トルクが低減する方向に電流指令値Iq*(モータ駆動電流)を補正し(強化ゲインKを「0」より大きい値に設定し)、ステップS6に移行する。ステップS6では、電流指令値Iq*(モータ駆動電流)に基づきモータ60を駆動制御する。   FIG. 9 is a flowchart showing an outline of vibration generation detection processing by reverse input and vibration suppression processing based on the detection result performed in the ECU 8. In step S1, output signals (steering torque τ and vehicle speed V) of the torque sensor 70 and the vehicle speed sensor are read, and a current command value Iq * (motor drive current) is calculated based on these signals. Thereafter, the process proceeds to step S2. In step S2, the output signals (first and second strain vibrations V1 and V2) of the first and second strain sensors 71 and 72 are read, and the process proceeds to step S3. In step S3, it is determined whether or not the second strain vibration V2 is delayed from the first strain vibration V1, and if it is determined to be delayed, the process proceeds to step S4, and if it is determined that it is not delayed (advanced). The process proceeds to step S5. In step S4, the current command value Iq * (motor drive current) is not corrected (the enhancement gain K is set to “0”), and the process proceeds to step S6. In step S5, the current command value Iq * (motor drive current) is corrected in the direction in which the reverse input torque is reduced (the enhancement gain K is set to a value larger than “0”), and the process proceeds to step S6. In step S6, drive control of the motor 60 is performed based on the current command value Iq * (motor drive current).

[実施例1の作用]
次に、実施例1の装置EPSの作用を説明する。
第2歪振動V1の位相が第1歪振動V1よりも進んでいるか否かを判断する位相判断回路84を備え、位相判断回路84が、第2歪振動V1の位相が第1歪振動V1の位相よりも進んでいると判断すると、路面から操舵機構に対して逆入力トルクが作用していると判断する。このように、振動の発生源(操舵操作からの正入力か路面からの逆入力か)を一対の歪センサ71,72の出力信号の位相差に基づき検出することにより、路面からの逆入力の検出精度を高めることができる。すなわち、例えば、路面からの逆入力により発生する操舵機構の振動に対応する特定の周波数成分を予め実験等により推定し、操舵機構の状態を示す信号(操舵角等)から上記特定の周波数成分を抽出することにより、路面からの逆入力の有無を判断する方法も考えられる。しかし、実際には、操舵操作により発生する振動の周波数成分は幅広く、また路面からの逆入力により発生する振動の周波数成分も幅広いため、上記特定の周波数成分のみを用いて路面からの逆入力の有無を判断することは難しい。これに対し、実施例1の装置EPSでは、路面からの逆入力の有無を一対の歪センサ71,72の出力信号の位相差に基づき検出するため、路面からの逆入力により発生する操舵機構の振動を、その周波数の如何によらず、精度良く検出することができる。逆入力による振動を精度よく検出することで、基本アシスト制御量Ias*を演算するために用いる操舵トルクτの検出値に対する逆入力による影響を低減し、適切な電流指令値Iq*を作成可能である。よって、運転者の操舵操作を阻害するような操舵アシスト力の発生を抑制することができる。また、路面からの逆入力のダンピング制御(トルク慣性補償制御)の精度を向上させることができる。したがって、操舵フィーリングをより向上することができる。
[Operation of Example 1]
Next, the operation of the apparatus EPS according to the first embodiment will be described.
The phase determination circuit 84 determines whether or not the phase of the second strain vibration V1 is ahead of the first strain vibration V1, and the phase determination circuit 84 has a phase of the second strain vibration V1 of the first strain vibration V1. If it is determined that the phase is ahead of the phase, it is determined that reverse input torque is acting on the steering mechanism from the road surface. Thus, by detecting the vibration source (whether the input is a positive input from the steering operation or the reverse input from the road surface) based on the phase difference between the output signals of the pair of strain sensors 71 and 72, the reverse input from the road surface is detected. Detection accuracy can be increased. That is, for example, a specific frequency component corresponding to the vibration of the steering mechanism generated by reverse input from the road surface is estimated in advance by experiments or the like, and the specific frequency component is calculated from a signal (steering angle or the like) indicating the state of the steering mechanism. A method of determining the presence or absence of reverse input from the road surface by extracting is also conceivable. However, in reality, the frequency component of vibration generated by the steering operation is wide, and the frequency component of vibration generated by reverse input from the road surface is also wide. Therefore, the reverse input from the road surface using only the specific frequency component is used. It is difficult to judge the presence or absence. On the other hand, in the apparatus EPS according to the first embodiment, since the presence or absence of reverse input from the road surface is detected based on the phase difference between the output signals of the pair of strain sensors 71 and 72, the steering mechanism generated by reverse input from the road surface is used. Vibration can be detected with high accuracy regardless of the frequency. By accurately detecting vibration due to reverse input, it is possible to reduce the influence of reverse input on the detected value of steering torque τ used to calculate the basic assist control amount Ias * and to create an appropriate current command value Iq * is there. Therefore, generation | occurrence | production of the steering assist force which inhibits a driver | operator's steering operation can be suppressed. In addition, the accuracy of reverse input damping control (torque inertia compensation control) from the road surface can be improved. Therefore, the steering feeling can be further improved.

なお、実施例1では、トーションバー23の上流側(第3コラムシャフト22)と下流側(ピニオンシャフト24)にそれぞれ歪センサ71,72を設けたが、要は、各歪センサ71,72の出力信号間に検出可能な位相差が発生するような距離だけ一対の歪センサ71,72が離れていればよい。よって、ステアリングホイール1と転舵輪5との間の動力伝達経路(操舵軸2やラック軸31)上の任意の位置に両センサ71,72を配置してもよい。   In the first embodiment, the strain sensors 71 and 72 are provided on the upstream side (third column shaft 22) and the downstream side (pinion shaft 24) of the torsion bar 23, respectively. It is sufficient that the pair of strain sensors 71 and 72 are separated by a distance such that a detectable phase difference is generated between the output signals. Therefore, the sensors 71 and 72 may be arranged at arbitrary positions on the power transmission path (the steering shaft 2 and the rack shaft 31) between the steering wheel 1 and the steered wheels 5.

位相判断回路84は、所定時間内に検出された第1歪振動V1のピーク値Peak1と第2歪振動V2のピーク値Peak2の位相を比較することにより、第2歪振動V2の位相が第1歪振動1の位相よりも進んでいるか否かを判断する。よって、歪振動V1,V2の位相の比較精度を確保しながら、演算回路の演算負荷を低減することができる。   The phase determination circuit 84 compares the phase of the peak value Peak1 of the first strain vibration V1 and the peak value Peak2 of the second strain vibration V2 detected within a predetermined time, so that the phase of the second strain vibration V2 is the first. It is determined whether or not the phase of the strain vibration 1 is advanced. Therefore, the calculation load of the calculation circuit can be reduced while ensuring the phase comparison accuracy of the strain vibrations V1 and V2.

各歪センサ71,72は、第3コラムシャフト22及びピニオンシャフト24のそれぞれに作用する外部からの振動によってピエゾ抵抗効果に基づき変化する内部抵抗値の変化に基づき、それぞれ歪振動V1,V2を検出する。すなわち、シリコンには、応力が作用すると抵抗値が変化するというピエゾ抵抗効果がある。このように、ピエゾ抵抗効果を用いた歪センサ71,72を用いた場合には、抵抗の断面積の変化に起因する抵抗値の変化を利用する歪センサ(例えば金属薄膜細線を用いた抵抗線式歪みゲージ)を用いた場合よりも、歪みによる抵抗値の変化が著しく大きいため、検出精度の高い歪量検出を行うことができる。よって、路面からの逆入力により発生する操舵機構の振動の検出精度を向上することができる。また、各歪センサ71,72は、所定の電流が供給され、この電流に対する内部抵抗値の変化に伴う電圧降下量を検出することにより、それぞれ歪振動V1,V2を検出する。よって、簡便な構成により歪振動を検出することができる。   The strain sensors 71 and 72 detect strain vibrations V1 and V2, respectively, based on changes in internal resistance values that change based on the piezoresistance effect due to external vibrations acting on the third column shaft 22 and the pinion shaft 24, respectively. To do. That is, silicon has a piezoresistive effect in which the resistance value changes when stress is applied. As described above, when the strain sensors 71 and 72 using the piezoresistive effect are used, a strain sensor (for example, a resistance wire using a thin metal thin wire) that uses a change in resistance caused by a change in the cross-sectional area of the resistance. Since the change in resistance value due to strain is significantly greater than when using a strain gauge), strain amount detection with high detection accuracy can be performed. Therefore, it is possible to improve the detection accuracy of the vibration of the steering mechanism generated by the reverse input from the road surface. Each of the strain sensors 71 and 72 is supplied with a predetermined current, and detects strain vibrations V1 and V2, respectively, by detecting a voltage drop amount associated with a change in the internal resistance value with respect to the current. Therefore, distortion vibration can be detected with a simple configuration.

また、各歪センサ71,72は、内部に不純物が拡散された拡散抵抗を含むシリコン結晶によって構成される。よって、高サイクル疲労を起こしやすい抵抗線式歪みゲージを用いた場合に比べ、高精度で信頼性の高い歪センサを得ることができる。すなわち、回転軸の歪み測定のように高サイクルの変形を伴う用途でも、また自動車の操舵軸など高い信頼性が要求される用途に用いる場合でも、降伏強度が大きな半導体結晶を用いることから、高サイクルの負荷に対しても疲労することがない。また、温度補正を行うために複数の抵抗を用いてホイートストンブリッジ回路を構成する場合にも、抵抗の剥離や損傷等の心配がない。したがって、長期間の信頼性を確保することができる。また、シリコン結晶は単結晶である。よって、金属薄膜を用いることで腐食しやすい抵抗線式歪みゲージや、複数の結晶粒界において環境腐食が発生しうる多結晶シリコンを用いた半導体ゲージに比べ、単結晶であり粒界が存在しないことから、腐食環境化や水分のある環境下においても腐食せず、より信頼性が高く検出精度の高い歪センサを得ることができる。また、他の電気回路との整合性がよい、破壊強度が大きい、安価である等のメリットがある。   Each of the strain sensors 71 and 72 is composed of a silicon crystal including a diffused resistor in which impurities are diffused. Therefore, a highly accurate and reliable strain sensor can be obtained as compared with the case where a resistance wire strain gauge that easily causes high cycle fatigue is used. In other words, a semiconductor crystal with a high yield strength is used for applications involving high-cycle deformation such as measurement of rotational shaft distortion, or for applications that require high reliability such as automobile steering shafts. There is no fatigue even with cycle loads. Also, when a Wheatstone bridge circuit is configured using a plurality of resistors for temperature correction, there is no concern about resistance peeling or damage. Therefore, long-term reliability can be ensured. The silicon crystal is a single crystal. Therefore, it is a single crystal and has no grain boundaries compared to resistance wire strain gauges that are easily corroded by using metal thin films and semiconductor gauges that use polycrystalline silicon that can cause environmental corrosion at multiple crystal grain boundaries. Therefore, it is possible to obtain a strain sensor with high reliability and high detection accuracy that does not corrode even in a corrosive environment or in an environment with moisture. In addition, there are advantages such as good consistency with other electric circuits, high breaking strength, and low cost.

[実施例1の効果]
以下、実施例1のパワーステアリング装置EPSが奏する効果を列挙する。
(1)ステアリングホイール1の操舵操作に伴い回転する入力軸(第3コラムシャフト22)と、入力軸とトーションバー23を介して接続され、入力軸の回転が伝達される出力軸(ピニオンシャフト24)と、出力軸の回転を転舵輪5の転舵動作に変換する変換機構(ギヤ機構3)と、から構成される操舵機構と、操舵機構に操舵力を付与する電動モータ60と、入力軸に設けられ、入力軸に生じる歪振動を検出する第1歪センサ71と、出力軸に設けられ、出力軸に生じる歪振動を検出する第2歪センサ72と、第2歪センサ72の出力信号である第2歪振動V2の位相が第1歪センサ71の出力信号である第1歪振動V1よりも進んでいるか否かを判断する位相判断回路84と、位相判断回路84が、第2歪振動V2の位相が第1歪振動V1の位相よりも進んでいると判断するとき、路面から操舵機構に対して作用する逆入力トルクが作用していると判断し、逆入力トルクが低減する方向に電動モータ60の駆動電流を補正する駆動電流補正回路(強化ゲイン設定回路824)と、を有する。
よって、路面からの逆入力により発生する操舵機構の振動をより精度良く検出することができる。
[Effect of Example 1]
The effects achieved by the power steering device EPS according to the first embodiment will be listed below.
(1) An input shaft (third column shaft 22) that rotates in accordance with a steering operation of the steering wheel 1 and an output shaft (pinion shaft 24) that is connected to the input shaft via a torsion bar 23 and transmits the rotation of the input shaft. ), A conversion mechanism (gear mechanism 3) that converts the rotation of the output shaft into a turning operation of the steered wheels 5, an electric motor 60 that applies a steering force to the steering mechanism, and an input shaft The first strain sensor 71 for detecting the strain vibration generated on the input shaft, the second strain sensor 72 for detecting the strain vibration generated on the output shaft, and the output signal of the second strain sensor 72 The phase determination circuit 84 for determining whether or not the phase of the second distortion vibration V2 is higher than the first distortion vibration V1 that is the output signal of the first strain sensor 71, and the phase determination circuit 84 are the second distortion. The phase of vibration V2 is the position of the first strain vibration V1 Drive current for correcting the drive current of the electric motor 60 in a direction in which the reverse input torque is reduced by determining that the reverse input torque acting on the steering mechanism is acting from the road surface. A correction circuit (enhanced gain setting circuit 824).
Therefore, it is possible to detect the vibration of the steering mechanism caused by the reverse input from the road surface with higher accuracy.

(2)位相判断回路84は、所定時間内に検出された第1歪振動V1のピーク値Peak1と第2歪振動V2のピーク値Peak2の位相を比較することにより第2歪振動V2の位相が第1歪振動V1の位相よりも進んでいるか否かを判断する。
このように簡便な構成とすることで、演算回路(位相判断回路84)の演算負荷を低減することができる。
(2) The phase determination circuit 84 compares the phase of the peak value Peak1 of the first strain vibration V1 and the peak value Peak2 of the second strain vibration V2 detected within a predetermined time, thereby determining the phase of the second strain vibration V2. It is determined whether or not it is ahead of the phase of the first strain vibration V1.
With such a simple configuration, it is possible to reduce the calculation load of the calculation circuit (phase determination circuit 84).

(3)第1歪センサ71および第2歪センサ72は、入力軸(第3コラムシャフト22)および出力軸(ピニオンシャフト24)のそれぞれに作用する外部からの振動によってピエゾ抵抗効果に基づき変化する内部抵抗値の変化に基づき第1歪振動V1および第2歪振動V2を検出する。
よって、ピエゾ抵抗効果を用いた歪センサを用いることにより、検出精度を向上することができる。
(3) The first strain sensor 71 and the second strain sensor 72 change based on the piezoresistance effect due to external vibrations acting on the input shaft (third column shaft 22) and the output shaft (pinion shaft 24). Based on the change in the internal resistance value, the first strain vibration V1 and the second strain vibration V2 are detected.
Therefore, detection accuracy can be improved by using a strain sensor using a piezoresistance effect.

(4)第1歪センサ71および第2歪センサ72は、所定の電流が供給され、この電流に対する内部抵抗値の変化に伴う電圧降下量を検出することにより第1歪振動V1および第2歪振動V2を検出する。
よって、構成を簡便化することができる。
(4) The first strain sensor 71 and the second strain sensor 72 are supplied with a predetermined current, and the first strain vibration V1 and the second strain are detected by detecting a voltage drop amount associated with a change in the internal resistance value with respect to the current. Detects vibration V2.
Therefore, the configuration can be simplified.

(5)第1歪センサ71および第2歪センサ72は、内部に不純物が拡散された拡散抵抗を含むシリコン結晶によって構成される。
よって、信頼性を向上しつつ検出精度を向上することができる。
(5) The first strain sensor 71 and the second strain sensor 72 are made of a silicon crystal including a diffused resistor in which impurities are diffused.
Therefore, it is possible to improve detection accuracy while improving reliability.

(6)シリコン結晶は単結晶である。
よって、信頼性を向上しつつ検出精度を向上することができる。
(6) The silicon crystal is a single crystal.
Therefore, it is possible to improve detection accuracy while improving reliability.

[実施例2]
実施例2は、第1、第2歪センサ71,72をそれぞれカップリング25の上流側と下流側に配置した例を示す。
[Example 2]
The second embodiment shows an example in which the first and second strain sensors 71 and 72 are arranged on the upstream side and the downstream side of the coupling 25, respectively.

図10は、実施例2の装置EPSのシステム構成図である。第1歪センサ71は、カップリング25の上流側、すなわちカップリング25とステアリングホイール1との間のコラムシャフト、具体的には第1コラムシャフト20に配置されている。なお、第2コラムシャフト21におけるカップリング25よりも上流側に第1歪センサ71を配置してもよい。第2歪センサ72は、カップリング25の下流側、すなわちカップリング25と転舵輪5との間の動力伝達経路上に配置されている。具体的にはラック軸31に配置されている。なお、カップリング25よりも下流側であれば任意の位置に配置してよく、例えば第2コラムシャフト21におけるカップリング25よりも下流側、第3コラムシャフト22やピニオンシャフト24、またはタイロッド4(実施例4を参照)に第2歪センサ72を配置してもよい。その他の構成、例えば第1、第2歪センサ71,72の構成や、ECU8(位相判断回路84や駆動電流補正回路)の構成は、実施例1と同様である。   FIG. 10 is a system configuration diagram of the apparatus EPS according to the second embodiment. The first strain sensor 71 is arranged on the upstream side of the coupling 25, that is, on the column shaft between the coupling 25 and the steering wheel 1, specifically on the first column shaft 20. Note that the first strain sensor 71 may be disposed upstream of the coupling 25 in the second column shaft 21. The second strain sensor 72 is disposed on the downstream side of the coupling 25, that is, on the power transmission path between the coupling 25 and the steered wheels 5. Specifically, it is arranged on the rack shaft 31. The second column shaft 21 may be disposed at any position as long as it is downstream of the coupling 25. For example, the third column shaft 22, the pinion shaft 24, or the tie rod 4 ( The second strain sensor 72 may be disposed in the fourth embodiment). Other configurations, for example, the configurations of the first and second strain sensors 71 and 72 and the configuration of the ECU 8 (phase determination circuit 84 and drive current correction circuit) are the same as those in the first embodiment.

すなわち、カップリング25を介して接続される入力軸(第1コラムシャフト20)と出力軸(第3コラムシャフト22やピニオンシャフト24)またはラック軸31とにそれぞれ歪センサ71,72が設けられ、これらセンサ71,72が検出した歪振動V1,V2の位相差に基づき逆入力の有無を判断する。よって、各歪センサ71,72間の距離を実施例1よりも大きくすれば、各歪センサ71,72の出力信号(歪振動)の位相差は実施例1よりも増大する。これにより、路面からの逆入力により発生する操舵機構の振動をより精度よく検出することができる。また、各歪センサ71,72の出力信号(歪振動)は、これらの歪センサ71,72が離れている分だけ位相差が発生するだけでなく、所定のダンピング特性を有するカップリング25を介することで、位相差がさらに増大する。具体的には、下流(転舵輪5)側のラック軸31から上流(ステアリングホイール1)側に伝達される振動は、遅れ要素としてのカップリング25を経過すると、減衰すると共に位相が遅れる。同様に、上流側の第1コラムシャフト20から下流(ラック軸31)側に伝達される振動は、カップリング25を経過すると、減衰すると共に位相が遅れる。よって、各歪センサ71,72により検出される歪振動V1,V2間の位相差が増大し、逆入力を判断するためのピーク値Peak1,Peak2間の位相差(入力方向により生じる時間差)も大きくなるため、判断の精度を向上することができる。その他の作用効果は実施例1と同様である。   That is, strain sensors 71 and 72 are provided on the input shaft (first column shaft 20) and the output shaft (third column shaft 22 and pinion shaft 24) or rack shaft 31 connected via the coupling 25, respectively. Based on the phase difference between the strain vibrations V1 and V2 detected by the sensors 71 and 72, the presence or absence of reverse input is determined. Therefore, if the distance between the strain sensors 71 and 72 is made larger than that of the first embodiment, the phase difference between the output signals (distortion vibrations) of the strain sensors 71 and 72 will be larger than that of the first embodiment. Thereby, the vibration of the steering mechanism generated by the reverse input from the road surface can be detected with higher accuracy. Further, the output signals (distortion vibrations) of the strain sensors 71 and 72 not only generate a phase difference by the distance between the strain sensors 71 and 72 but also pass through a coupling 25 having a predetermined damping characteristic. As a result, the phase difference further increases. Specifically, the vibration transmitted from the rack shaft 31 on the downstream (steered wheel 5) side to the upstream (steering wheel 1) side is attenuated and the phase is delayed after passing the coupling 25 as a delay element. Similarly, vibration transmitted from the first column shaft 20 on the upstream side to the downstream (rack shaft 31) side is attenuated and delayed in phase after passing through the coupling 25. Therefore, the phase difference between the strain vibrations V1 and V2 detected by the respective strain sensors 71 and 72 increases, and the phase difference (time difference caused by the input direction) between the peak values Peak1 and Peak2 for determining reverse input is also large. Therefore, the accuracy of determination can be improved. Other functions and effects are the same as those of the first embodiment.

(実施例2の効果)
以下、実施例2から把握される効果を列挙する。
(1)ステアリングホイール1の操舵操作に伴い回転する入力軸(第1コラムシャフト20)と、入力軸とゴムまたは樹脂によって形成されたカップリング25を介して接続され、入力軸の回転が伝達される出力軸(第3コラムシャフト22やピニオンシャフト24)と、出力軸の回転を転舵輪5の転舵動作に変換する変換機構(ギヤ機構3)と、から構成される操舵機構と、操舵機構に操舵力を付与する電動モータ60と、入力軸に設けられ、入力軸に生じる歪振動を検出する第1歪センサ71と、出力軸に設けられ、出力軸に生じる歪振動を検出する第2歪センサ72と、第2歪センサ72の出力信号である第2歪振動V2の位相が第1歪センサ71の出力信号である第1歪振動V1よりも進んでいるか否かを判断する位相判断回路84と、位相判断回路84が、第2歪振動V2の位相が第1歪振動V1の位相よりも進んでいると判断するとき、路面から操舵機構に対して作用する逆入力トルクが作用していると判断し、逆入力トルクが低減する方向に電動モータ60の駆動電流を補正する駆動電流補正回路(強化ゲイン設定回路824)と、を有する。
よって、路面からの逆入力により発生する操舵機構の振動をより精度良く検出することができる。
(Effect of Example 2)
Hereinafter, the effects grasped from Example 2 are listed.
(1) An input shaft (first column shaft 20) that rotates in accordance with the steering operation of the steering wheel 1 is connected to the input shaft via a coupling 25 formed of rubber or resin, and the rotation of the input shaft is transmitted. A steering mechanism comprising: an output shaft (third column shaft 22 and pinion shaft 24) and a conversion mechanism (gear mechanism 3) for converting the rotation of the output shaft into a turning operation of the steered wheels 5. An electric motor 60 for applying a steering force to the input shaft, a first strain sensor 71 provided on the input shaft for detecting strain vibration generated on the input shaft, and a second strain sensor provided on the output shaft for detecting strain vibration generated on the output shaft. Phase determination for determining whether the phase of the strain sensor 72 and the second strain vibration V2 that is the output signal of the second strain sensor 72 is ahead of the first strain vibration V1 that is the output signal of the first strain sensor 71 Circuit 84, and When the phase determination circuit 84 determines that the phase of the second strain vibration V2 is ahead of the phase of the first strain vibration V1, it is determined that reverse input torque acting on the steering mechanism from the road surface is acting. And a drive current correction circuit (enhanced gain setting circuit 824) for correcting the drive current of the electric motor 60 in the direction in which the reverse input torque is reduced.
Therefore, it is possible to detect the vibration of the steering mechanism caused by the reverse input from the road surface with higher accuracy.

(2)変換機構(ギヤ機構3)はラック&ピニオン機構であり、第2歪センサ72は、ラック軸31に設けられ、ラック軸31に生じる歪振動を検出する。
よって、各歪センサ71,72間の距離を大きくとることで、検出精度を向上することができる。
(2) The conversion mechanism (gear mechanism 3) is a rack and pinion mechanism, and the second strain sensor 72 is provided on the rack shaft 31 and detects strain vibration generated in the rack shaft 31.
Therefore, the detection accuracy can be improved by increasing the distance between the strain sensors 71 and 72.

[実施例3]
実施例3は、実施例2と同様、第1、第2歪センサ71,72をそれぞれカップリング25の上流側と下流側に配置した構成において、第1歪振動V1または第2歪振動V2のうち所定の周波数成分を抽出するフィルタ85をECU8に備えた例を示す。
[Example 3]
In the third embodiment, as in the second embodiment, the first and second strain sensors 71 and 72 are arranged on the upstream side and the downstream side of the coupling 25, respectively. An example in which a filter 85 for extracting a predetermined frequency component is provided in the ECU 8 is shown.

図11は、実施例3のECU8の構成を示すブロック線図である。マイコン80は、実施例1の構成に加え、特定周波数抽出回路としてのフィルタ85を備える。フィルタ85は、路面からの逆入力トルクにより発生する操舵機構の振動に対応する特定の周波数成分を予め実験等により設定し、入力される第1歪振動V1または第2歪振動V2のうち上記特定の周波数成分を抽出する。そして、抽出した周波数成分を強化ゲイン設定回路824に出力する。強化ゲイン設定回路824は、フィルタ85により上記特定の周波数成分が抽出され、かつ位相判断回路84が第2歪振動V2の位相が第1歪振動V1の位相よりも進んでいると判断するとき、トルク慣性補償量Iti*を増大させることでトルク慣性補償制御を強化する。すなわち、入力される上記周波数成分が減少するように、電流指令値Iq*(モータ駆動電流)を補正する。なお、フィルタ85は抽出した周波数成分の実効値をパワースペクトルSpとして強化ゲイン設定回路824に出力し、強化ゲイン設定回路824はパワースペクトルSpが所定の閾値以上である場合にトルク慣性補償量Iti*を増大させることとしてもよい。   FIG. 11 is a block diagram illustrating the configuration of the ECU 8 according to the third embodiment. The microcomputer 80 includes a filter 85 as a specific frequency extraction circuit in addition to the configuration of the first embodiment. The filter 85 sets a specific frequency component corresponding to the vibration of the steering mechanism generated by the reverse input torque from the road surface in advance by experiments or the like, and specifies the above-mentioned specific one of the input first strain vibration V1 or second strain vibration V2. The frequency component of is extracted. Then, the extracted frequency component is output to the enhancement gain setting circuit 824. When the enhancement gain setting circuit 824 extracts the specific frequency component by the filter 85 and the phase determination circuit 84 determines that the phase of the second distortion vibration V2 is ahead of the phase of the first distortion vibration V1, The torque inertia compensation control is strengthened by increasing the torque inertia compensation amount Iti *. That is, the current command value Iq * (motor drive current) is corrected so that the input frequency component is reduced. The filter 85 outputs the effective value of the extracted frequency component as a power spectrum Sp to the enhanced gain setting circuit 824, and the enhanced gain setting circuit 824 outputs the torque inertia compensation amount Iti * when the power spectrum Sp is equal to or greater than a predetermined threshold. May be increased.

上記のように構成された実施例2の装置EPSでは、第1歪センサ71と第2歪センサ72の間にカップリング25を介することにより、一方から他方へ伝達される歪振動の周波数が変化(遅延)する。この変化により、逆入力トルクの成分を特定の周波数成分として抽出する精度が向上する。すなわち、抽出される周波数成分中に正入力トルクの成分が混入した場合でも、位相判断回路84の判断結果を介することで、上記混入した成分を誤って逆入力トルクと判断することが抑制される。よって、電流指令値Iq*(モータ駆動電流)の補正制御の制御精度を向上させることができる。他の作用効果は実施例2と同様である。なお、実施例1のように、第1歪センサ71と第2歪センサ72の間にカップリング25を介さない構成としてもよい。   In the apparatus EPS according to the second embodiment configured as described above, the frequency of the strain vibration transmitted from one to the other changes through the coupling 25 between the first strain sensor 71 and the second strain sensor 72. (Delay). This change improves the accuracy of extracting the reverse input torque component as the specific frequency component. That is, even when a positive input torque component is mixed in the extracted frequency component, it is possible to suppress erroneous determination of the mixed component as the reverse input torque through the determination result of the phase determination circuit 84. . Therefore, the control accuracy of the correction control of the current command value Iq * (motor driving current) can be improved. Other functions and effects are the same as those of the second embodiment. As in the first embodiment, the coupling 25 may not be interposed between the first strain sensor 71 and the second strain sensor 72.

(実施例3の効果)
以下、実施例3から把握される効果を列挙する。
(1)第1歪振動V1または第2歪振動V2のうち逆入力トルクに対応した所定の周波数成分を抽出するフィルタ85を備え、駆動電流補正回路(強化ゲイン設定回路824)は、位相判断回路84が第2歪振動V2の位相が第1歪振動V1の位相よりも進んでいると判断するとき、所定の周波数成分が減少するように電動モータ60の駆動電流を補正する。
よって、路面からの逆入力により発生する操舵機構の振動をより精度良く検出することができる。
(Effect of Example 3)
Hereafter, the effects grasped from Example 3 are listed.
(1) A filter 85 that extracts a predetermined frequency component corresponding to the reverse input torque from the first strain vibration V1 or the second strain vibration V2 is provided, and the drive current correction circuit (enhanced gain setting circuit 824) is a phase determination circuit. When 84 determines that the phase of the second strain vibration V2 is ahead of the phase of the first strain vibration V1, the drive current of the electric motor 60 is corrected so that the predetermined frequency component is reduced.
Therefore, it is possible to detect the vibration of the steering mechanism caused by the reverse input from the road surface with higher accuracy.

[実施例4]
実施例4は、実施例2と同様、第1、第2歪センサ71,72をそれぞれカップリング25の上流側と下流側に配置した構成において、第1歪センサ71により操舵トルクτを検出するようにした例を示す。
[Example 4]
In the fourth embodiment, similarly to the second embodiment, the first strain sensor 71 detects the steering torque τ in the configuration in which the first and second strain sensors 71 and 72 are arranged on the upstream side and the downstream side of the coupling 25, respectively. An example of this is shown.

図12は、実施例4の装置EPSのシステム構成図である。第1歪センサ71は、実施例2と同様、第1コラムシャフト20に配置されている。なお、第2コラムシャフト21におけるカップリング25よりも上流側に第1歪センサ71を配置してもよい。第2歪センサ72は、実施例2と異なり、タイロッド4に配置されている。なお、カップリング25よりも下流側であれば任意の位置に配置してよい。また、トーションバー23の捻れ量を検出する磁歪式のトルクセンサ70が省略され、その代わりに、第1歪センサ71が第1コラムシャフト20の歪量に基づき操舵トルクτを検出する。図13に示すように、操舵軸2(第1コラムシャフト20)にトルクが生じる際、軸の両端で回転量に差が発生し、軸にはせん断応力τxyが生じる。第1歪センサ71がせん断応力τxyを歪量として検出することで、操舵軸2(第1コラムシャフト20)に生じるトルク量(操舵トルクτ)を計測することができる。具体的には、第1歪センサ71のホイートストンブリッジ回路712を構成する抵抗712aのみの内部抵抗値がピエゾ抵抗効果に基づき変化し、ダミー抵抗712bの内部抵抗値は変化しないように、歪みの基準となる座標系(図13のxy座標)に対するチップの配置(シリコンの結晶方位と抵抗712a, 712bの配置)を調整する。なお、チップを2枚用いて両者の検出値の組み合わせに基づき操舵トルクτを計測することとしてもよい。また、トルクセンサを構成するチップと第1歪振動V1の検出センサを構成するチップとを、共通化してもよいし、別々に設けてもよい。その他の構成は、実施例2と同様である。   FIG. 12 is a system configuration diagram of the apparatus EPS according to the fourth embodiment. The first strain sensor 71 is disposed on the first column shaft 20 as in the second embodiment. Note that the first strain sensor 71 may be disposed upstream of the coupling 25 in the second column shaft 21. Unlike the second embodiment, the second strain sensor 72 is disposed on the tie rod 4. In addition, you may arrange | position in arbitrary positions if it is a downstream from the coupling 25. FIG. Further, the magnetostrictive torque sensor 70 for detecting the twist amount of the torsion bar 23 is omitted, and instead, the first strain sensor 71 detects the steering torque τ based on the strain amount of the first column shaft 20. As shown in FIG. 13, when torque is generated in the steering shaft 2 (first column shaft 20), a difference in rotational amount occurs between both ends of the shaft, and shear stress τxy is generated in the shaft. When the first strain sensor 71 detects the shear stress τxy as a strain amount, the amount of torque (steering torque τ) generated in the steering shaft 2 (first column shaft 20) can be measured. Specifically, the distortion reference is made so that the internal resistance value of only the resistor 712a constituting the Wheatstone bridge circuit 712 of the first strain sensor 71 changes based on the piezoresistance effect and the internal resistance value of the dummy resistor 712b does not change. The arrangement of the chip (the crystal orientation of silicon and the arrangement of resistors 712a and 712b) is adjusted with respect to the coordinate system (xy coordinates in FIG. 13). In addition, it is good also as measuring steering torque (tau) based on the combination of both detected values using two chips | tips. Further, the chip constituting the torque sensor and the chip constituting the detection sensor for the first strain vibration V1 may be shared or provided separately. Other configurations are the same as those of the second embodiment.

実施例4の装置EPSにあっては、トルクセンサ70を省略し、第1歪センサ71により操舵トルクτを検出するようにしたため、装置EPSの構成を簡素化することができる。他の作用効果は実施例2と同様である。   In the apparatus EPS of the fourth embodiment, the torque sensor 70 is omitted, and the steering torque τ is detected by the first strain sensor 71. Therefore, the configuration of the apparatus EPS can be simplified. Other functions and effects are the same as those of the second embodiment.

[他の実施例]
以上、本発明を実現するための形態を、実施例1〜4に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、装置EPSのギヤ機構3はラック&ピニオン型に限らず、例えば可変ギヤ比型であってもよい。また、装置EPSは、モータ60がピニオンシャフトPSの回転に対して補助動力を与えるピニオンアシスト式であるが、これに限らず、例えばラック軸31にモータ60を取付けてこれを駆動し、ラック軸31の移動に対して補助動力を与えるラックアシスト式であってもよい。
実施例では、逆入力応力の印加により操舵機構に生じる振動を抑制するため、ECU8にトルク慣性補償量演算回路821を設けてトルク慣性補償制御を行い、逆入力有りと判断したときにトルク慣性補償制御を強化することとしたが、実施例のようなトルク慣性補償制御を行わず、位相判断結果に基づき基本アシスト量Ias*を直接補正する駆動電流補正回路を設けることとしてもよい。また、例えばインバースフィルタを用いて逆入力トルクのダンピング制御を行うこととしてもよい。
実施例では、歪センサ71,72のアンテナは、外部接続用の電極パッドを不要として信頼性を向上するためにチップ内に内蔵することとしたが、電力(出力)を稼ぐためにチップの外部にアンテナを形成することとしてもよい。また、チップの外部から歪センサ71,72に電力を供給することとしたが、チップ内に電源(蓄電池)を備えることとしてもよい。また、エネルギ供給及びECU8との通信方法としては、アンテナに誘導電磁界を形成する電磁誘導を用いるもののほか、マイクロ波を受信、復調して用いたものや、光を用いてエネルギ供給及び交信を行なうものでもよい。また、無線形式に限らず、スリップリングや固定ハーネス等を用いた有線形式によるものであってもよい。
シリコンの結晶方位と抵抗712a, 712bの配置は、実施例のものに限らず、任意に調整可能である。例えば以下の組み合わせのいずれかであってもよい。
1)抵抗712aをN型不純物拡散層で<100>方向を長手とし、ダミー抵抗712bをP型不純物拡散層で<100>方向を長手とし、2つの抵抗712a及び2つのダミー抵抗712bが平行配置されているもの
2)抵抗712aをN型不純物拡散層で<100>方向を長手とし、ダミー抵抗712bをN型不純物拡散層で形成し、ダミー抵抗712bはV字形状でV字を形成する直線部分の長手方向が<110>方向とされているもの
3)抵抗712aをP型不純物拡散層で、ダミー抵抗712bをN型不純物拡散層で形成し、抵抗712a及びダミー抵抗712bをともに<110>方向を長手とするように形成し、かつ、2つの抵抗712a及び2つのダミー抵抗712bが平行配置されているもの
[Other embodiments]
As mentioned above, although the form for implement | achieving this invention has been demonstrated based on Examples 1-4, the concrete structure of this invention is not limited to an Example, The range which does not deviate from the summary of invention. Such design changes are included in the present invention.
For example, the gear mechanism 3 of the apparatus EPS is not limited to the rack and pinion type, and may be a variable gear ratio type, for example. The apparatus EPS is a pinion assist type in which the motor 60 provides auxiliary power to the rotation of the pinion shaft PS. However, the apparatus EPS is not limited to this, and for example, the motor 60 is attached to the rack shaft 31 to drive the rack shaft. A rack assist type that gives auxiliary power to the movement of 31 may be used.
In the embodiment, in order to suppress vibration generated in the steering mechanism due to application of reverse input stress, torque inertia compensation amount calculation circuit 821 is provided in ECU 8 to perform torque inertia compensation control, and torque inertia compensation is performed when it is determined that reverse input is present. Although the control is strengthened, it is possible to provide a drive current correction circuit that directly corrects the basic assist amount Ias * based on the phase determination result without performing the torque inertia compensation control as in the embodiment. Further, for example, damping control of reverse input torque may be performed using an inverse filter.
In the embodiment, the antennas of the strain sensors 71 and 72 are built in the chip in order to improve reliability by eliminating the need for electrode pads for external connection. However, in order to increase the power (output), the antennas outside the chip are used. It is good also as forming an antenna in this. In addition, power is supplied to the strain sensors 71 and 72 from the outside of the chip, but a power source (storage battery) may be provided in the chip. The energy supply and communication method with the ECU 8 includes not only electromagnetic induction that forms an induction electromagnetic field in the antenna, but also microwave reception and demodulation, and energy supply and communication using light. It may be done. Moreover, not only a wireless format but a wired format using a slip ring or a fixed harness may be used.
The crystal orientation of silicon and the arrangement of the resistors 712a and 712b are not limited to those of the embodiment, and can be arbitrarily adjusted. For example, any of the following combinations may be used.
1) The resistor 712a is an N-type impurity diffusion layer and the <100> direction is long, the dummy resistor 712b is a P-type impurity diffusion layer and the <100> direction is long, and two resistors 712a and two dummy resistors 712b are arranged in parallel. 2) The resistor 712a is an N-type impurity diffusion layer with the <100> direction as the length, the dummy resistor 712b is formed of an N-type impurity diffusion layer, and the dummy resistor 712b is a V-shaped straight line that forms a V-shape. 3) The resistor 712a is formed of a P-type impurity diffusion layer, the dummy resistor 712b is formed of an N-type impurity diffusion layer, and both the resistor 712a and the dummy resistor 712b are <110>. It is formed so that the direction is long, and two resistors 712a and two dummy resistors 712b are arranged in parallel.

1 ステアリングホイール
22 第3コラムシャフト(入力軸)
23 トーションバー
24 ピニオンシャフト(出力軸)
3 ギヤ機構(変換機構)
5 転舵輪
60 電動モータ
71 第1歪センサ
72 第2歪センサ
84 位相判断回路
824 強化ゲイン設定回路(駆動電流補正回路)
1 Steering wheel 22 Third column shaft (input shaft)
23 Torsion bar 24 Pinion shaft (output shaft)
3 Gear mechanism (conversion mechanism)
5 Steering wheel 60 Electric motor 71 First strain sensor 72 Second strain sensor 84 Phase determination circuit 824 Strengthening gain setting circuit (drive current correction circuit)

Claims (3)

ステアリングホイールの操舵操作に伴い回転する入力軸と、前記入力軸とトーションバーを介して接続され、前記入力軸の回転が伝達される出力軸と、前記出力軸の回転を転舵輪の転舵動作に変換する変換機構と、から構成される操舵機構と、
前記操舵機構に操舵力を付与する電動モータと、
前記入力軸に設けられ、前記入力軸に生じる歪振動を検出する第1歪センサと、
前記出力軸に設けられ、前記出力軸に生じる歪振動を検出する第2歪センサと、
前記第2歪センサの出力信号である第2歪振動の位相が前記第1歪センサの出力信号である第1歪振動よりも進んでいるか否かを判断する位相判断回路と、
前記位相判断回路が、前記第2歪振動の位相が前記第1歪振動の位相よりも進んでいると判断するとき、路面から前記操舵機構に対して作用する逆入力トルクが作用していると判断し、前記逆入力トルクが低減する方向に前記電動モータの駆動電流を補正する駆動電流補正回路と、を有し、
前記位相判断回路は、所定時間内に検出された前記第1歪振動のピーク値と前記第2歪振動のピーク値の位相を比較することにより前記第2歪振動の位相が前記第1歪振動の位相よりも進んでいるか否かを判断する
ことを特徴とするパワーステアリング装置。
An input shaft that rotates in accordance with a steering operation of the steering wheel, an output shaft that is connected to the input shaft via the torsion bar, and that transmits the rotation of the input shaft, and the turning operation of the steered wheels that rotates the output shaft A steering mechanism composed of a conversion mechanism for converting into
An electric motor for applying a steering force to the steering mechanism;
A first strain sensor that is provided on the input shaft and detects strain vibration generated in the input shaft;
A second strain sensor that is provided on the output shaft and detects strain vibration generated on the output shaft;
A phase determination circuit that determines whether the phase of the second strain vibration that is the output signal of the second strain sensor is ahead of the first strain vibration that is the output signal of the first strain sensor;
When the phase determination circuit determines that the phase of the second strain vibration is ahead of the phase of the first strain vibration, a reverse input torque acting on the steering mechanism is acting from the road surface. judges, have a, a drive current correction circuit for correcting the driving current of the electric motor in a direction in which the reverse input torque is reduced,
The phase determination circuit compares the phase of the peak value of the first strain vibration and the peak value of the second strain vibration detected within a predetermined time, thereby determining the phase of the second strain vibration to the first strain vibration. It is judged whether it is ahead of the phase of the power steering device characterized by things.
ステアリングホイールの操舵操作に伴い回転する入力軸と、前記入力軸とゴムまたは樹脂によって形成されたカップリングを介して接続され、前記入力軸の回転が伝達される出力軸と、前記出力軸の回転を転舵輪の転舵動作に変換する変換機構と、から構成される操舵機構と、
前記操舵機構に操舵力を付与する電動モータと、
前記入力軸に設けられ、前記入力軸に生じる歪振動を検出する第1歪センサと、
前記出力軸に設けられ、前記出力軸に生じる歪振動を検出する第2歪センサと、
前記第2歪センサの出力信号である第2歪振動の位相が前記第1歪センサの出力信号である第1歪振動よりも進んでいるか否かを判断する位相判断回路と、
前記位相判断回路が、前記第2歪振動の位相が前記第1歪振動の位相よりも進んでいると判断するとき、路面から前記操舵機構に対して作用する逆入力トルクが作用していると判断し、前記逆入力トルクが低減する方向に前記電動モータの駆動電流を補正する駆動電流補正回路と、を有し、
前記位相判断回路は、所定時間内に検出された前記第1歪振動のピーク値と前記第2歪振動のピーク値の位相を比較することにより前記第2歪振動の位相が前記第1歪振動の位相よりも進んでいるか否かを判断する
ことを特徴とするパワーステアリング装置。
An input shaft that rotates in response to a steering operation of the steering wheel, an output shaft that is connected to the input shaft through a coupling formed of rubber or resin, and that transmits the rotation of the input shaft, and the rotation of the output shaft A steering mechanism composed of a conversion mechanism that converts the steering wheel into a turning operation of the steered wheels,
An electric motor for applying a steering force to the steering mechanism;
A first strain sensor that is provided on the input shaft and detects strain vibration generated in the input shaft;
A second strain sensor that is provided on the output shaft and detects strain vibration generated on the output shaft;
A phase determination circuit that determines whether the phase of the second strain vibration that is the output signal of the second strain sensor is ahead of the first strain vibration that is the output signal of the first strain sensor;
When the phase determination circuit determines that the phase of the second strain vibration is ahead of the phase of the first strain vibration, a reverse input torque acting on the steering mechanism is acting from the road surface. judges, have a, a drive current correction circuit for correcting the driving current of the electric motor in a direction in which the reverse input torque is reduced,
The phase determination circuit compares the phase of the peak value of the first strain vibration and the peak value of the second strain vibration detected within a predetermined time, thereby determining the phase of the second strain vibration to the first strain vibration. Whether it is ahead of the phase of
A power steering device characterized by that.
ステアリングホイールの操舵操作に伴い回転する入力軸と、前記入力軸とゴムまたは樹脂によって形成されたカップリングを介して接続され、前記入力軸の回転が伝達される出力軸と、前記出力軸の回転を転舵輪の転舵動作に変換する変換機構と、から構成される操舵機構と、
前記操舵機構に操舵力を付与する電動モータと、
前記入力軸に設けられ、前記入力軸に生じる歪振動を検出する第1歪センサと、
前記出力軸に設けられ、前記出力軸に生じる歪振動を検出する第2歪センサと、
前記第2歪センサの出力信号である第2歪振動の位相が前記第1歪センサの出力信号である第1歪振動よりも進んでいるか否かを判断する位相判断回路と、
前記位相判断回路が、前記第2歪振動の位相が前記第1歪振動の位相よりも進んでいると判断するとき、路面から前記操舵機構に対して作用する逆入力トルクが作用していると判断し、前記逆入力トルクが低減する方向に前記電動モータの駆動電流を補正する駆動電流補正回路と、
前記第1歪振動または前記第2歪振動のうち前記逆入力トルクに対応した所定の周波数成分を抽出するフィルタと、を有し、
前記駆動電流補正回路は、前記位相判断回路が前記第2歪振動の位相が前記第1歪振動の位相よりも進んでいると判断するとき、前記所定の周波数成分が減少するように前記電動モータの駆動電流を補正する
ことを特徴とするパワーステアリング装置。
An input shaft that rotates in response to a steering operation of the steering wheel, an output shaft that is connected to the input shaft through a coupling formed of rubber or resin, and that transmits the rotation of the input shaft, and the rotation of the output shaft A steering mechanism composed of a conversion mechanism that converts the steering wheel into a turning operation of the steered wheels,
An electric motor for applying a steering force to the steering mechanism;
A first strain sensor that is provided on the input shaft and detects strain vibration generated in the input shaft;
A second strain sensor that is provided on the output shaft and detects strain vibration generated on the output shaft;
A phase determination circuit that determines whether the phase of the second strain vibration that is the output signal of the second strain sensor is ahead of the first strain vibration that is the output signal of the first strain sensor;
When the phase determination circuit determines that the phase of the second strain vibration is ahead of the phase of the first strain vibration, a reverse input torque acting on the steering mechanism is acting from the road surface. A drive current correction circuit that determines and corrects the drive current of the electric motor in a direction in which the reverse input torque is reduced;
A filter that extracts a predetermined frequency component corresponding to the reverse input torque from the first strain vibration or the second strain vibration, and
The drive current correction circuit is configured to reduce the predetermined frequency component when the phase determination circuit determines that the phase of the second distortion vibration is ahead of the phase of the first distortion vibration. A power steering device that corrects the drive current of the motor .
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