(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸と出力軸とを連結した連結軸の変位を、電気信号の変化として検出することにより、前記入力軸に加わるトルクを検出するトルクセンサにおいて、
前記電気信号又は該電気信号に基づく信号に含まれ、時系列的な変化の程度が所定値より小さい成分を除去する除去手段と、該除去手段が出力した信号に、前記入力軸にトルクが加わらないときの前記電気信号である所定の信号を加える手段とを備えることを特徴とするトルクセンサ。
【請求項２】
入力軸と出力軸とを連結した連結軸の変位を、電気信号の変化として検出することにより、前記入力軸に加わるトルクを検出するトルクセンサにおいて、
前記電気信号又は該電気信号に基づく信号に含まれ、時系列的な変化の程度が第１所定値より小さい成分及び第１所定値より大きい第２所定値より大きい成分を除去する除去手段と、該除去手段が出力した信号に、前記入力軸にトルクが加わらないときの前記電気信号である所定の信号を加える手段とを備えることを特徴とするトルクセンサ。
【請求項３】
操舵輪に繋がる入力軸と、該操舵輪に加わる操舵トルクに基づき駆動制御される操舵補助用の電動モータと、該電動モータに連動する出力軸と、請求項１又は２記載のトルクセンサとを備えてなることを特徴とする舵取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はステアリングホイールに加わる操舵トルク等を検出するトルクセンサ及びこのトルクセンサの検出結果に基づいて電動モータを駆動し、操舵補助力を発生させる舵取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の舵取装置に電動モータを駆動して操舵補助を行ない、運転者の負担を軽減するものがある。図１０は、従来の舵取装置の構成を示す縦断面図である。この舵取装置は、上端部に操舵輪１００が取付けられる上部軸１０１の下端部に、第１ダウエルピン１０３を介して筒状の入力軸１０４及びこれの内側に挿入される連結軸１０５の上端部が連結されている。連結軸１０５の下端部には、第２ダウエルピン１０６を介して、筒状の出力軸１０７が連結されている。
出力軸１０７の上端部は入力軸１０４の下端部に挿嵌されており、上部軸１０１及び出力軸１０７がころがり軸受１０８，１０９を介して、また、入力軸１０４がニードル軸受１１０を介してハウジング１１１内にそれぞれ支持されている。
【０００３】
このハウジング１１１内には、連結軸１０５を介して連結される入力軸１０４及び出力軸１０７の相対変位量により、操舵トルクを検出するトルクセンサ１１２と、トルクセンサ１１２の検出結果に基づいて駆動される操舵補助用の電動モータ１１３の回転を減速して、出力軸１０７に伝達する減速機構１１４とを備え、操舵輪１００の回転に応じた舵取機構の動作を、電動モータ１１３の回転により補助し、舵取りのための運転者の労力負担を軽減するように構成されている。
出力軸１０７の下端部は、ユニバーサルジョイントを介してラックピニオン式の舵取機構に連結されている。
【０００４】
トルクセンサ１１２には、例えば特公平０７−０２１４３３号公報に開示されているようなものが用いられている。このトルクセンサ１１２では、入力軸１０４及び出力軸１０７にそれぞれ固定される磁性体製リング１１２ａ，１１２ｂが、連結軸１０５の周囲のハウジング１１１内に固着されているトルク検出コイル１１２ｃの内側に配置されている。
磁性体製リング１１２ａ，１１２ｂの対向する端面には、複数の矩形状の歯部がそれぞれ同ピッチで全周に亘って形成されており、連結軸１０５の捩れに対応して、入力軸１０４側の磁性体製リング１１２ａと出力軸１０７側の磁性体製リング１１２ｂとが相対回転したときに、歯部の対向面積が変化して、トルク検出コイル１１２ｃのインピーダンスが変化し、このインピーダンスの変化によって操舵トルクを検出する非接触式センサが用いられている。
【０００５】
また、このトルクセンサ１１２では、トルク検出コイル１１２ｃの第１ダウエルピン１０３側に隣接して、トルク検出コイル１１２ｃと同様に、温度補償コイル１１２ｆが連結軸１０５の周囲のハウジング１１１内に固着され、温度補償コイル１１２ｆの内側に、入力軸１０４に固定される磁性体製リング１１２ｄ，１１２ｅが配置されている。
【０００６】
磁性体製リング１１２ｄ，１１２ｅは、磁性体製リング１１２ａ，１１２ｂと同様に、その対向する端面に複数の矩形状の歯部がそれぞれ同ピッチで全周に亘って形成されているが、一緒に回転するので、歯部の対向面積は変化しない。従って、温度補償コイル１１２ｆのインピーダンスは、操舵トルクが加えられていないときのトルク検出コイル１１２ｃのインピーダンスと等しく、温度によってのみ変化する。この温度補償コイル１１２ｆのインピーダンスの変化を、トルク検出コイル１１２ｃのインピーダンスの変化から差し引くことにより、操舵トルク信号の温度補償が行われる。
【０００７】
図１１は、トルクセンサ１１２の電気回路の構成を示すブロック図である。このトルクセンサ１１２の電気回路は、一方の出力端子が固定電位に接続された発振器１０の他方の出力端子に、抵抗１１，１２のそれぞれの一方の端子が接続されている。
抵抗１１の他方の端子は、一方の端子が固定電位に接続されたトルク検出コイル１１２ｃの他方の端子と、差動増幅器１３の非反転入力端子とに接続されている。抵抗１２の他方の端子は、一方の端子が固定電位に接続された温度補償コイル１１２ｆの他方の端子と、差動増幅器１３の反転入力端子とに接続されている。
差動増幅器１３の出力端子は、ＡＣ／ＤＣ変換部１８を介して、電動モータ１１３（図１０）を回転制御する制御部１４の入力端子に接続されている。
【０００８】
このような構成のトルクセンサ１１２では、操舵輪１００が操作され、その操舵トルクにより、連結軸１０５に捩れが生じる。この捩れにより、入力軸１０４側の磁性体製リング１１２ａと出力軸１０７側の磁性体製リング１１２ｂとが相対回転したときに、歯部の対向面積が変化して、トルク検出コイル１１２ｃのインピーダンスが変化し、このインピーダンスの変化が電圧の変化となって、差動増幅器１３に与えられる。
【０００９】
一方、磁性体製リング１１２ｄ，１１２ｅは相対回転せず、歯部の対向面積は変化しない。従って、温度補償コイル１１２ｆのインピーダンスは、操舵トルクが０のときのトルク検出コイル１１２ｃのインピーダンスと等しく、そのときの温度によるインピーダンスが電圧信号として、差動増幅器１３に与えられる。差動増幅器１３は、温度補償コイル１１２ｆからの電圧信号を、トルク検出コイル１１２ｃからの電圧信号から差し引くことにより、温度補償された操舵トルク信号を求める。差動増幅器１３が求めた操舵トルク信号は、制御部１４に与えられ、制御部１４は、与えられた操舵トルク信号に基づき、電動モータ１１３（図１０）を回転制御する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の舵取装置では、温度補償コイル１１２ｆ及び磁性体製リング１１２ｄ，１１２ｅにより、温度補償を行っているが、温度補償コイル及び磁性体製リングの量産時のバラツキにより、温度補償に不足を生じるものがあり、検出信号の中点電圧を変動させていた。
また、過大なトルクが加えられたときにも、コイル及び磁性体製リングの相対位置が微妙に変化し、検出信号の中点電圧を変動させる可能性がある。
【００１１】
このような問題に対する技術としては、電磁気的変量の経時的変化を基準とすることで、温度が変化した場合における電磁気的変量の経時的変化と伝達トルクが変化した場合における電磁気的変量の経時的変化とを識別し、温度の影響のない伝達トルクに応じた信号を出力するトルクセンサが、特開平７−２５３３６６号公報に開示されている。
本発明は上述したような事情に鑑みてなされたものであり、検出信号の中点電圧が変動せず、磁界の変化をコイルに生じた電気信号としてトルクを検出するトルクセンサにおいては、温度補償用のコイル及び磁性体製リングを省くことも出来、部品コストの削減及び小型化を図ることが出来る舵取装置及びトルクセンサを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係るトルクセンサは、入力軸と出力軸とを連結した連結軸の変位を、電気信号の変化として検出することにより、前記入力軸に加わるトルクを検出するトルクセンサにおいて、前記電気信号又は該電気信号に基づく信号に含まれ、時系列的な変化の程度が所定値より小さい成分を除去する除去手段と、該除去手段が出力した信号に、前記入力軸にトルクが加わらないときの前記電気信号である所定の信号を加える手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
このトルクセンサでは、入力軸と出力軸とを連結した連結軸の変位を、電気信号の変化として検出することにより、入力軸に加わるトルクを検出する。除去手段は、電気信号又は電気信号に基づく信号に含まれ、時系列的な変化の程度が所定値より小さい成分を除去する。加える手段が、除去手段が出力した信号に、入力軸にトルクが加わらないときの電気信号である所定の信号を加える。
これにより、検出信号の中点電圧が変動せず、磁界の変化をコイルに生じた電気信号としてトルクを検出するトルクセンサにおいては、温度補償用のコイル及び磁性体製リングを省くことも出来、部品コストの削減及び小型化を図ることが出来る。
【００１４】
第２発明に係るトルクセンサは、入力軸と出力軸とを連結した連結軸の変位を、電気信号の変化として検出することにより、前記入力軸に加わるトルクを検出するトルクセンサにおいて、前記電気信号又は該電気信号に基づく信号に含まれ、時系列的な変化の程度が第１所定値より小さい成分及び第１所定値より大きい第２所定値より大きい成分を除去する除去手段と、該除去手段が出力した信号に、前記入力軸にトルクが加わらないときの前記電気信号である所定の信号を加える手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
このトルクセンサでは、入力軸と出力軸とを連結した連結軸の変位を、電気信号の変化として検出することにより、入力軸に加わるトルクを検出する。除去手段は、電気信号又は電気信号に基づく信号に含まれ、時系列的な変化の程度が第１所定値より小さい成分及び第１所定値より大きい第２所定値より大きい成分を除去する。加える手段が、除去手段が出力した信号に、入力軸にトルクが加わらないときの電気信号である所定の信号を加える。
これにより、検出信号の中点電圧が変動せず、磁界の変化をコイルに生じた電気信号としてトルクを検出するトルクセンサにおいては、温度補償用のコイル及び磁性体製リングを省くことも出来、部品コストの削減及び小型化を図ることが出来ると共に、電気信号に含まれる比較的高周波のノイズを除去することが出来る。
【００１８】
第３発明に係る舵取装置は、操舵輪に繋がる入力軸と、前記操舵輪に加わる操舵トルクに基づき駆動制御される操舵補助用の電動モータと、該電動モータに連動する出力軸と、請求項１又は２記載のトルクセンサとを備えてなることを特徴とする。
【００１９】
この舵取装置では、入力軸が操舵輪に繋がり、操舵補助用の電動モータが、操舵輪に加わる操舵トルクに基づき駆動制御され、出力軸が電動モータに連動し、請求項１又は２記載のトルクセンサが、入力軸に加わるトルクを検出する。これにより、検出信号の中点電圧が変動せず、磁界の変化をコイルに生じた電気信号としてトルクを検出するトルクセンサにおいては、温度補償用のコイル及び磁性体製リングを省くことも出来、部品コストの削減及び小型化を図ることが出来る。
【００２０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るトルクセンサ及び舵取装置の実施の形態の要部構成を示す縦断面図である。このトルクセンサ及び舵取装置は、上端部に操舵輪１００が取付けられる上部軸１０１の下端部に、第１ダウエルピン１０３を介して筒状の入力軸１０４及びこれの内側に挿入される連結軸１０５の上端部が連結されている。連結軸１０５の下端部には、第２ダウエルピン１０６を介して、筒状の出力軸１０７が連結されている。
出力軸１０７の上端部は入力軸１０４の下端部に挿嵌されており、上部軸１０１及び出力軸１０７がころがり軸受１０８，１０９を介して、また、入力軸１０４がニードル軸受１１０を介してハウジング１１１内にそれぞれ支持されている。
【００２１】
このハウジング１１１内には、連結軸１０５を介して連結される入力軸１０４及び出力軸１０７の相対変位量により、操舵トルクを検出するトルクセンサ１１２ｇと、トルクセンサ１１２ｇの検出結果に基づいて駆動される操舵補助用の電動モータ１１３の回転を減速して、出力軸１０７に伝達する減速機構１１４とを備え、操舵輪１００の回転に応じた舵取機構の動作を、電動モータ１１３の回転により補助し、舵取りのための運転者の労力負担を軽減するように構成されている。
出力軸１０７の下端部は、ユニバーサルジョイントを介してラックピニオン式の舵取機構に連結されている。
【００２２】
トルクセンサ１１２ｇには、入力軸１０４及び出力軸１０７にそれぞれ固定される磁性体製リング１１２ａ，１１２ｂが、連結軸１０５の周囲のハウジング１１１内に固着されているトルク検出コイル１１２ｃの内側に配置されている。
磁性体製リング１１２ａ，１１２ｂの対向する端面には、複数の矩形状の歯部がそれぞれ同ピッチで全周に亘って形成されており、連結軸１０５の捩れに対応して、入力軸１０４側の磁性体製リング１１２ａと出力軸１０７側の磁性体製リング１１２ｂとが相対回転したときに、歯部の対向面積が変化して、トルク検出コイル１１２ｃのインピーダンスが変化し、このインピーダンスの変化によって操舵トルクを検出する。
【００２３】
図２は、トルクセンサ１１２ｇの電気回路の構成を示すブロック図である。このトルクセンサ１１２ｇの電気回路は、一方の出力端子が固定電位に接続された発振器１０の他方の出力端子に、抵抗１１の一方の端子が接続されている。
抵抗１１の他方の端子は、一方の端子が固定電位に接続されたトルク検出コイル１１２ｃの他方の端子と、ＡＣ／ＤＣ変換部１８を介して、トルク検出コイル１１２ｃが出力した電気信号に含まれる、時系列的な変化の程度が所定値より小さい成分を除去する除去手段であるハイパスフィルタ１５の入力端子とに接続されている。
【００２４】
ハイパスフィルタ１５の出力端子は、加算器１７の一方の入力端子に接続され、加算器１７の他方の入力端子は、入力軸１０４にトルクが加わらないときに、トルク検出コイル１１２ｃが出力する電気信号である所定の信号を出力する定電圧回路１６（加える手段）の出力端子が接続されている。
加算器１７の出力端子は、電動モータ１１３（図１）を回転制御する制御部１４ａの入力端子に接続されている。
【００２５】
以下に、このような構成のトルクセンサ１１２ｇの動作を、それを示す図３の波形図を参照しながら説明する。
操舵輪１００が操作され、その操舵トルクにより、連結軸１０５に捩れが生じる。この捩れにより、入力軸１０４側の磁性体製リング１１２ａと出力軸１０７側の磁性体製リング１１２ｂとが相対回転したときに、歯部の対向面積が変化して、トルク検出コイル１１２ｃのインピーダンスが変化し、このインピーダンスの変化が電圧の変化となった電圧信号がハイパスフィルタ１５に与えられる。この電圧信号は、入力軸１０４にトルクが加わらないときの中点電圧（例えば２．５Ｖ）のバイアスが掛けられた交流信号である。
【００２６】
ハイパスフィルタ１５は、図３（ａ）に示すように、過大なトルク、ホーン電流及び衝撃等による半永久的なずれ（オフセット）が、与えられた電圧信号に加わっていれば、そのような直流電圧及び長周期の電圧（時系列的な変化の程度が所定値より小さい成分）を中点電圧と共に除去し、ずれがなく、中点電圧のバイアスが掛かっていない交流信号を加算器１７に与える。加算器１７は、与えられた交流信号に、定電圧回路１６からの定電圧（２．５Ｖ）のバイアスを中点電圧として掛け、補正後の操舵トルク信号として制御部１４ａに与える。
【００２７】
また、ハイパスフィルタ１５は、図３（ｂ）に示すように、温度変化により緩慢に変化するドリフトが、与えられた電圧信号に加わっていれば、そのような直流電圧及び長周期の電圧（時系列的な変化の程度が所定値より小さい成分）を中点電圧と共に除去し、ドリフト及び中点電圧のバイアスが掛かっていない交流信号を加算器１７に与える。加算器１７は、与えられた交流信号に、定電圧回路１６からの定電圧（２．５Ｖ）のバイアスを中点電圧として掛け、補正後の操舵トルク信号として制御部１４ａに与える。
制御部１４ａは、与えられた操舵トルク信号に基づき、電動モータ１１３（図１）を回転制御する。
【００２８】
実施の形態２．
図４は、本発明に係るトルクセンサの実施の形態の電気回路の構成を示すブロック図である。このトルクセンサ及びこのトルクセンサを使用した舵取装置の構成を示す縦断面図は、上述した従来の舵取装置の縦断面図（図１０）と同様であり、実施の形態１で説明した図１のトルクセンサ１１２ｇにおいて、トルク検出コイル１１２ｃの第１ダウエルピン１０３側に隣接して、トルク検出コイル１１２ｃと同様に、温度補償コイル１１２ｆが連結軸１０５の周囲のハウジング１１１内に固着され、温度補償コイル１１２ｆの内側に、入力軸１０４に固定される磁性体製リング１１２ｄ，１１２ｅが配置されている。
【００２９】
磁性体製リング１１２ｄ，１１２ｅは、磁性体製リング１１２ａ，１１２ｂと同様に、その対向する端面に複数の矩形状の歯部がそれぞれ同ピッチで全周に亘って形成されているが、一緒に回転するので、歯部の対向面積は変化しない。従って、温度補償コイル１１２ｆのインピーダンスは、操舵トルクが加えられていないときのトルク検出コイル１１２ｃのインピーダンスと等しく、温度によってのみ変化する。この温度補償コイル１１２ｆのインピーダンスの変化を、トルク検出コイル１１２ｃのインピーダンスの変化から差し引くことにより、操舵トルク信号の温度補償が行われる。その他の構成は、実施の形態１で説明した図１のトルクセンサ及び舵取装置と同様であるので、説明を省略する。
【００３０】
図４に示すトルクセンサの電気回路は、一方の出力端子が固定電位に接続された発振器１０の他方の出力端子に、抵抗１１，１２のそれぞれの一方の端子が接続されている。
抵抗１１の他方の端子は、一方の端子が固定電位に接続されたトルク検出コイル１１２ｃの他方の端子と、差動増幅器１３の非反転入力端子とに接続されている。抵抗１２の他方の端子は、一方の端子が固定電位に接続された温度補償コイル１１２ｆの他方の端子と、差動増幅器１３の反転入力端子とに接続されている。
差動増幅器１３の出力端子は、ＡＣ／ＤＣ変換部１８を介して、差動増幅器１３が出力した電気信号に含まれる、時系列的な変化の程度が所定値より小さい成分を除去する除去手段であるハイパスフィルタ１５の入力端子に接続されている。
【００３１】
ハイパスフィルタ１５の出力端子は、加算器１７の一方の入力端子に接続され、加算器１７の他方の入力端子は、入力軸１０４にトルクが加わらないときに、差動増幅器１３が出力する電気信号と同じ信号を出力する定電圧回路１６の出力端子が接続されている。
加算器１７の出力端子は、電動モータ１１３（図１０）を回転制御する制御部１４ａの入力端子に接続されている。
【００３２】
以下に、このような構成のトルクセンサ１１２（図１０）の動作を説明する。
操舵輪１００が操作され、その操舵トルクにより、連結軸１０５に捩れが生じる。この捩れにより、入力軸１０４側の磁性体製リング１１２ａと出力軸１０７側の磁性体製リング１１２ｂとが相対回転したときに、歯部の対向面積が変化して、トルク検出コイル１１２ｃのインピーダンスが変化し、このインピーダンスの変化が電圧の変化となって、差動増幅器１３に与えられる。
【００３３】
一方、磁性体製リング１１２ｄ，１１２ｅは相対回転せず、歯部の対向面積は変化しない。従って、温度補償コイル１１２ｆのインピーダンスは、操舵トルクが０のときのトルク検出コイル１１２ｃのインピーダンスと等しく、そのときの温度によるインピーダンスが電圧信号として、差動増幅器１３に与えられる。差動増幅器１３は、温度補償コイル１１２ｆからの電圧信号を、トルク検出コイル１１２ｃからの電圧信号から差し引くことにより、温度補償を行う。
【００３４】
差動増幅器１３が温度補償した電圧信号は、ハイパスフィルタ１５に与えられる。ハイパスフィルタ１５は、与えられた電圧信号に、温度補償コイル１１２ｆ及び磁性体製リング１１２ｄ，１１２ｅの量産時のバラツキにより、温度補償が不足していたり、また、与えられた電圧信号に、過大なトルク、ホーン電流及び衝撃等による半永久的なずれ（オフセット）が加わっていれば、実施の形態１（図３）と同様に、そのような直流電圧及び長周期の電圧（時系列的な変化の程度が所定値より小さい成分）を除去する。
【００３５】
ハイパスフィルタ１５は、直流電圧及び長周期の電圧を除去した、ずれがなく、中点電圧のバイアスが掛かっていない交流信号を加算器１７に与える。加算器１７は、与えられた交流信号に、定電圧回路１６からの定電圧（２．５Ｖ）のバイアスを中点電圧として掛け、補正後の操舵トルク信号として制御部１４ａに与える。
制御部１４ａは、与えられた操舵トルク信号に基づき、電動モータ１１３（図１０）を回転制御する。
【００３６】
実施の形態３．
図５は、本発明に係るトルクセンサ及び舵取装置の実施の形態３の要部構成を示す縦断面図である。この舵取装置は、上部軸４２の上端部に操舵輪３１が取付けられ、上部軸４２の下端部には第１ダウエルピン３４を介して筒状の入力軸３５及びこれの内側に挿入される連結軸（トーションバー）３６の上端部が連結されており、連結軸３６の下端部に第２ダウエルピン３７を介して筒状の出力軸３８が連結され、上部軸３２、入力軸３５及び出力軸３８が軸受３９，４０，４１を介してハウジング４２内に夫々回転可能に支持されている。
【００３７】
このハウジング４２内には、連結軸３６を介して連結される入力軸３５及び出力軸３８の相対変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ４３と、トルクセンサ４３の検出結果に基づいて駆動される操舵補助用の電動モータ４４の回転を減速して出力軸３８に伝達する減速機構４５とを備え、操舵輪３１の回転に応じた舵取機構の動作を電動モータ４４の回転により補助し、舵取のための運転者の労力負担を軽減するように構成されている。また、出力軸３８の下端部は、ユニバーサルジョイントを介してラックピニオン式の舵取機構に連結されている。
【００３８】
トルクセンサ４３は、入力軸３５に軸長方向に移動可能として第１かさ歯車４３ａが取付けられており、出力軸３８に第２かさ歯車４３ｂが固定されている。第１及び第２かさ歯車４３ａ，４３ｂは、歯部側を夫々対向させた状態で適宜距離を隔てて配置されている。３つの第３かさ歯車４３ｃ，４３ｃ，４３ｃが、第１及び第２かさ歯車４３ａ，４３ｂの周方向に１２０°ずつ隔ててこれらと噛合している。これら３つの第３かさ歯車４３ｃ，４３ｃ，４３ｃは、リング状の保持器４３ｄによって、連結軸３６の軸心回りに転動可能であり、また回転中心回りに回転も可能であるように前記転動の半径方向外側の回転軸を回転可能に片持ち支持された状態で保持されている。
【００３９】
１つの第３かさ歯車４３ｃには、その回転軸に両端部が円弧面となっている一方向に長い板状のカム４３ｅが、第３かさ歯車４３ｃの回転軸の保持器４３ｄによる保持部分より外側に、その一端部を回転中心として取付けられている。カム４３ｅの上側では円環状のスライダ４３ｆが入力軸３５に遊嵌されている。
【００４０】
このスライダ４３ｆは、ハウジング４２の内部で、スライダ４３ｆに対向して設けられたばね座との間に介装された第１コイルばね４３ｇによって、その上端面を付勢されていて、下端面がカム４３ｅに常に押し付けられるようになっている。スライダ４３ｆの外周には磁性体製の小片４３ｊが取り付けられており、ハウジング４２に固定されているトルクセンサ４３の基板４３ｋの、磁性体製の小片４３ｊに対向する位置には、磁気抵抗素子４３ｉ（ＭＲＥ）が設けられている。
【００４１】
図６は、トルクセンサ４３の基板４３ｋ上に設けられた電気回路の構成例を示すブロック図である。この電気回路は、入力軸３５に加わったトルクに応じた磁性体製の小片４３ｊの変位により生じる磁界の変化に応じた磁気抵抗素子４３ｉの出力電圧をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータ５１と、Ａ／Ｄコンバータ５１が変換したデジタル信号に応じたデジタル信号を出力するように、マトリクスに構成されているＥＰＲＯＭ５２（Erasable and Programmable ROM ）と、ＥＰＲＯＭ５２が出力したデジタル信号をＤ／Ａ変換するＤ／Ａコンバータ５３とを備えている。
【００４２】
この電気回路は、また、Ｄ／Ａコンバータ５３がＤ／Ａ変換したアナログ信号に含まれる、時系列的な変化の程度が所定値より小さい成分を除去する除去手段であるハイパスフィルタ５４と、ハイパスフィルタ５４が出力した電気信号と定電圧回路５５（加える手段）からの電気信号とを加算する加算器１７と、加算器１７が出力した電気信号により、電動モータ４４（図５）を回転制御する制御部１４ａとを備えている。定電圧回路５５は、入力軸３５にトルクが加わらないときに、磁気抵抗素子４３ｉが出力する電気信号である所定の信号を出力する。
【００４３】
図８（ａ）に示すように、入力軸３５に加わったトルクに対して、トルクセンサ４３の検出信号（電気信号）の特性が目標特性（実線）のようになるべき場合に、磁気抵抗素子４３ｉの出力電圧の特性が、例えば、実機特性（破線）のようになる場合、ＥＰＲＯＭ５２は、Ａ／Ｄ変換された磁気抵抗素子４３ｉの出力電圧値（実機特性）に対して、目標特性に従う電圧値を出力するように、マトリクスに構成されている。つまり、ＥＰＲＯＭ５２は、Ａ／Ｄ変換された磁気抵抗素子４３ｉの出力電圧値をアドレスとして、そのアドレスに記憶した目標特性に従う電圧値を出力するように、トルクセンサ４３の組立時に設定され、トルクセンサ４３の、入力軸３５に加わったトルクに対する検出信号の特性としては、図８（ｂ）に示すように、目標特性と略等しくなるようになっている。
【００４４】
尚、図５において、第１、第２、及び第３かさ歯車４３ａ，４３ｂ，４３ｃ間のバックラッシを減じ、またスライダ４３ｆが常に入力軸３５の中心軸と平行に動作するように、第１かさ歯車４３ａ及びスライダ４３ｆの間に第２コイルばね４３ｈが配置されている。
また、スライダ４３ｆ付近のハウジング４２の一部には開口部が設けられており、この開口部を塞ぐように矩形板状の基板受け４６がその四隅をネジ止めされることによってハウジング４２に固定されている。
【００４５】
図７は、実施の形態３の舵取装置の動作を説明する為の説明図である。連結軸３６が捩れずに入力軸３５及び出力軸３８が回転する場合には、第１及び第２かさ歯車４３ａ，４３ｂの回転差がない為、第３かさ歯車４３ｃは回転せず、入力軸３５、出力軸３８、及び連結軸３６は一体的に回転する。
【００４６】
連結軸３６が捩れて入力軸３５及び出力軸３８が回転する場合には、第１及び第２かさ歯車４３ａ，４３ｂに回転差が生じる。この為、第３かさ歯車４３ｃが連結軸３６の捩れ相当量だけ回転して、保持器４３ｄと共に連結軸３６の軸心回りに転動する。このとき、第３かさ歯車４３ｃと共にカム４３ｅも回転し、回転量に応じてスライダ４３ｆが移動する。スライダ４３ｆが移動すると、磁性体製の小片４３ｊも同様に移動し、この移動による磁気抵抗素子４３ｉ周辺の磁界の変化により、磁気抵抗素子４３ｉの抵抗値が変化する。この抵抗値の変化が磁気抵抗素子４３ｉの出力電圧の変化となって出力される。
【００４７】
磁気抵抗素子４３ｉが出力した電圧は、Ａ／Ｄコンバータ５１によりＡ／Ｄ変換され、変換されたデジタル信号はアドレスとしてＥＰＲＯＭ５２に与えられる。ＥＰＲＯＭ５２は与えられたアドレスに記憶してある値を出力する。この出力されたデジタル信号の値は、Ｄ／Ａコンバータ５３によりＤ／Ａ変換され、アナログの電圧信号として出力される。
Ｄ／Ａコンバータ５３が出力した電圧信号は、ハイパスフィルタ５４に与えられる。ハイパスフィルタ５４は、与えられた電圧信号に、過大なトルク、ホーン電流及び衝撃等による半永久的なずれ（オフセット）が加わっていれば、実施の形態１（図３）と同様に、そのような直流電圧及び長周期の電圧（時系列的な変化の程度が所定値より小さい成分）を除去する。
【００４８】
ハイパスフィルタ５４は、直流電圧及び長周期の電圧を除去した、ずれがなく、中点電圧のバイアスが掛かっていない交流信号を加算器１７に与える。加算器１７は、与えられた交流信号に、定電圧回路１６からの定電圧（２．５Ｖ）のバイアスを中点電圧として掛け、補正後の操舵トルク信号として制御部１４ａに与える。
制御部１４ａは、与えられた操舵トルク信号に基づき、電動モータ４４（図５）を回転制御する。
【００４９】
実施の形態４．
図９は、本発明に係るトルクセンサ及び舵取装置の実施の形態４における、入力軸３５に加わったトルクに対するトルクセンサ４３の検出信号の目標特性であり、トルクセンサ４３のＥＰＲＯＭ５２に記憶してある。ＥＰＲＯＭ５２は、磁気抵抗素子４３ｉの出力電圧特性に対して、同一トルクのときは、例えば、図９（ａ），（ｂ）又は（ｃ）に示すような電圧値を出力するように、マトリクスに構成されている。
【００５０】
トルクセンサ４３は、（ａ）の場合は、実施の形態３と同様に、トルク値に対して比例関係の検出信号を出力する。（ｂ）の場合は、トルク値の０付近に不感帯を有する検出信号を出力する。（ｃ）の場合は、トルク値に対して非直線関係の検出信号を出力する。その他の構成及び動作は、実施の形態３で説明したトルクセンサ及び舵取装置の構成及び動作と同様であるので、説明を省略する。
【００５１】
尚、上述したハイパスフィルタ１５，５４をバンドパスフィルタに置き換えて、電気信号に含まれる比較的高周波のノイズをも除去するようにしても良い。
また、上述したハイパスフィルタ１５，５４、定電圧回路１６，５５及び加算器１７は、Ａ／Ｄ変換器及びディジタル信号をソフトウェアにより処理する手段に置き換えることも可能である。
【００５２】
【発明の効果】
第１発明に係るトルクセンサによれば、検出信号の中点電圧が変動せず、磁界の変化をコイルに生じた電気信号としてトルクを検出するトルクセンサにおいては、温度補償用のコイル及び磁性体製リングを省くことも出来、部品コストの削減及び小型化を図ることが出来る。
【００５３】
第２発明に係るトルクセンサによれば、検出信号の中点電圧が変動せず、磁界の変化をコイルに生じた電気信号としてトルクを検出するトルクセンサにおいては、温度補償用のコイル及び磁性体製リングを省くことも出来、部品コストの削減及び小型化を図ることが出来ると共に、電気信号に含まれる比較的高周波のノイズを除去することが出来る。
【００５５】
第３発明に係る舵取装置によれば、検出信号の中点電圧が変動せず、磁界の変化をコイルに生じた電気信号としてトルクを検出するトルクセンサにおいては、温度補償用のコイル及び磁性体製リングを省くことも出来、部品コストの削減及び小型化を図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトルクセンサ及び舵取装置の実施の形態の要部構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明に係るトルクセンサの電気回路の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係るトルクセンサの動作を示す波形図である。
【図４】本発明に係るトルクセンサの電気回路の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明に係るトルクセンサ及び舵取装置の実施の形態の要部構成を示す縦断面図である。
【図６】トルクセンサの基板上に設けられた電気回路の構成例を示すブロック図である。
【図７】本発明に係るトルクセンサ及び舵取装置の動作を説明する為の説明図である。
【図８】本発明に係るトルクセンサの動作を説明する為の説明図である。
【図９】本発明に係るトルクセンサの動作を説明する為の説明図である。
【図１０】トルクセンサ及び舵取装置の構成例を示す縦断面図である。
【図１１】従来のトルクセンサの電気回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０  発振器
１１，１２  抵抗
１３  差動増幅器
１４ａ  制御部
１５，５４  ハイパスフィルタ（除去手段）
１６  定電圧回路（加える手段）
１７  加算器（加える手段）
３１，１００  操舵輪
３２，１０１  上部軸
３５，１０４  入力軸
３６，１０５  連結軸
３８，１０７  出力軸
４３，１１２ｇ  トルクセンサ
４３ａ  第１かさ歯車
４３ｂ  第２かさ歯車
４３ｃ  第３かさ歯車
４３ｅ  カム
４３ｆ  スライダ
４３ｇ  第１コイルばね
４３ｈ  第２コイルばね
４３ｉ  磁気抵抗素子
４３ｊ  磁性体製の小片
４３ｋ  基板
４４，１１３  電動モータ
５１  Ａ／Ｄコンバータ
５２  ＥＰＲＯＭ
５３  Ｄ／Ａコンバータ
１０５  連結軸
１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｄ，１１２ｅ  磁性体製リング
１１２ｃ  トルク検出コイル
１１２ｆ  温度補償コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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