(57)【要約】【課題】  簡素な構成で磁気センサの故障を判別可能な検出装置を提供する。【解決手段】  「検出装置」としてのトルクセンサ１０１は、出力用磁気検出素子、参照用磁気検出素子及び比較器を含む磁気センサ４１、４２を備える。出力用磁気検出素子４１１、４２１は、通過する磁束密度を検出し仮検出値として一次出力する。参照用磁気検出素子４１２、４２２は、通過する磁束密度を検出し参照値として一次出力する。比較器５１、５２は、仮検出値と参照値との差分である検出偏差を算出し、検出偏差が所定の偏差閾値以下のとき、仮検出値を正式検出値としてＥＣＵ６に二次出力し、検出偏差が所定の偏差閾値を超えたとき、異常判定信号をＥＣＵ６に二次出力する。これにより、トルクセンサ１０１の内部で磁気センサの故障を判別することができる。ＥＣＵ６での判定処理が不要となり、ＥＣＵ６の演算負荷を低減することができる。【選択図】図５
2014115270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界発生手段と、前記磁界発生手段に対して相対移動可能に設けられ前記磁界発生手段が発生する磁界の強さを検出する磁気センサ（４１、４２、４１０、４２０）とを備え、前記磁界発生手段または前記磁気センサのいずれか一方に固定された検出対象の相対変位を検出する検出装置であって、
前記磁気センサは、
通過する磁束密度を検出し仮検出値として一次出力する出力用磁気検出素子（４１１、４２１、４３１、４５１）と、
通過する磁束密度を検出し参照値として一次出力する参照用磁気検出素子（４１２、４２２、４４２、４６２）と、
前記仮検出値と前記参照値との差分である検出偏差を算出し、前記検出偏差が所定の偏差閾値以下のとき、前記仮検出値を正式検出値として二次出力し、前記検出偏差が所定の偏差閾値を超えたとき、異常判定信号を二次出力する比較器（５１、５２）と、
を含むことを特徴とする検出装置（１０１、１０２、１０３）。
【請求項２】
１つの前記磁気センサ（４１、４２）を構成する一式の前記出力用磁気検出素子（４１１、４２１）、前記参照用磁気検出素子（４１２、４２２）、及び前記比較器は、１つのＩＣパッケージ内に収容されていることを特徴とする請求項１に記載の検出装置（１０１、１０２）。
【請求項３】
前記ＩＣパッケージは、幅及び奥行に対し高さが小さい直方体状に形成されており、高さ方向に通る磁界の強さを検出することを特徴とする請求項２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記磁気センサを複数備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の検出装置（１０１、１０３）。
【請求項５】
複数の前記磁気センサの電源線（５３ｐ、５４ｐ）同士、及びグランド線（５３ｇ、５４ｇ）同士は、互いに独立して配線されていることを特徴とする請求項４に記載の検出装置。
【請求項６】
前記正式検出値は、所定の正常範囲内の電圧信号であり、前記異常判定信号は、前記所定の正常範囲から外れた電圧信号であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項７】
前記磁界発生手段または前記磁気センサのいずれか一方に固定された検出対象の、前記磁界発生手段または前記磁気センサの他方に対する相対回転の方向及び回転角を検出することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項８】
請求項７に記載の検出装置が適用されたトルクセンサであって、
第１の軸（１１）と第２の軸（１２）とを同軸上に連結し、前記第１の軸と前記第２の軸との間に加わるトルクを捩じれ変位に変換するトーションバー（１３）と、
前記第１の軸または前記トーションバーの一端側に固定された、前記磁界発生手段としての多極磁石（１４）と、
前記第２の軸または前記トーションバーの他端側に固定され、前記多極磁石が発生する磁界内に磁気回路を形成する一組の磁気ヨーク（３１、３２）と、
前記一組の磁気ヨークから磁束を集磁部（７１、７２）に集める一組の集磁体（７０）と、
前記集磁部間の磁界の強さを検出する前記磁気センサと、
を備えることを特徴とするトルクセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁界発生手段と磁気センサとを備えた検出装置、及びそれが適用されたトルクセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁界発生手段と、磁界発生手段に対して相対移動可能に設けられ磁界発生手段が発生する磁界の強さを検出する磁気センサとを備え、磁界発生手段または磁気センサのいずれか一方に固定された検出対象の相対変位を検出する検出装置が知られている。このような検出装置は、例えば、回転軸の回転に伴う磁界の強さの変化を一組の集磁体間に設けられた磁気センサで検出することで軸トルクを検出するトルクセンサ等に適用される。
【０００３】
また、複数の磁気センサを備え、いずれかの磁気センサが故障したとき、正常な磁気センサの検出値を採用するものがある。例えば、特許文献１に開示されたトルクセンサは、３つの磁気センサを備え、３つの磁気センサの出力をＥＣＵ（コントロールユニット）に送信する。ＥＣＵは、３つの磁気センサの出力を比較し、３つのうち２つの出力が一致すれば、多数決判定によりその出力を正常値として採用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２３２７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の構成は、３つの磁気センサを備えるため回路規模が増大する。
また、一般に１つの磁気センサは１つのＩＣパッケージで構成され、１つのＩＣパッケージには、電源線、グランド線、信号線を含むワイヤハーネスが接続される。したがって、特許文献１の構成では、アナログ出力方式の場合、トルクセンサとＥＣＵとの間に例えば３本の出力用ワイヤハーネスが配線されるため、１つまたは２つの磁気センサを備えたトルクセンサに比べ、配線のスペース及び重量が増加する。
さらに、特許文献１の構成は、故障した磁気センサを判別することができる点で好ましい反面、ＥＣＵの判定処理による演算負荷が増大するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、回路規模や配線を低減しつつ、簡素な構成で磁気センサの故障を判別可能な検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、磁界発生手段と、磁界発生手段が発生する磁界の強さを検出する磁気センサとを備えた検出装置において、磁気センサは、出力用磁気検出素子と、参照用磁気検出素子と、比較器とを含むことを特徴とする。
出力用磁気検出素子は、通過する磁束密度を検出し仮検出値として一次出力する。参照用磁気検出素子は、通過する磁束密度を検出し参照値として一次出力する。
比較器は、仮検出値と参照値との差分である検出偏差を算出し、検出偏差が所定の偏差閾値以下のとき、仮検出値を正式検出値として二次出力し、検出偏差が所定の偏差閾値を超えたとき、異常判定信号を二次出力する。
【０００８】
この構成によれば、検出装置の内部で比較器により磁気センサの故障を判別することができる。そして、磁気センサが正常の場合は正式検出値を、異常の場合は異常判定信号をＥＣＵに二次出力することにより、ＥＣＵでの判定処理は不要となり、ＥＣＵの演算負荷を低減することができる。
【０００９】
ここで、検出装置は、磁気センサを複数備えることが好ましい。例えば、２つの磁気センサのうち１つが故障し、もう１つが正常であるとき、ＥＣＵは、正常な磁気センサの二次出力である正式検出値を選択して制御に用いることができる。
この場合、検出装置とＥＣＵとの間には例えば２本の出力用ワイヤハーネスが配線されるため、特許文献１の構成に比べ、配線のスペース及び重量を低減することができる。
【００１０】
この検出装置は、例えば軸トルクを検出するトルクセンサに適用される。具体的には、トルクセンサは、トーションバー、多極磁石、一組の磁気ヨーク、一組の集磁体、及び磁気センサを備える。
トーションバーは、第１の軸と第２の軸とを同軸上に連結し、第１の軸と第２の軸との間に加わるトルクを捩じれ変位に変換する。磁界発生手段としての多極磁石は、第１の軸またはトーションバーの一端側に固定される。一組の磁気ヨークは、第２の軸またはトーションバーの他端側に固定され、多極磁石が発生する磁界内に磁気回路を形成する。一組の集磁体は、一組の磁気ヨークから集磁部に磁束を集める。磁気センサは、集磁部間の磁界の強さを検出する。
【００１１】
トルクセンサは、例えば車両の電動パワーステアリング装置において、ステアリングシャフトに加えられる操舵トルクを検出する。電動パワーステアリング装置では、省スペースや軽量化等のニーズにより、簡素な構成で磁気センサの故障を判別可能な本発明の効果が特に有効に発揮される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態によるトルクセンサの分解斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるトルクセンサが適用される電動パワーステアリング装置の概略構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるトルクセンサの中立状態を示す（ａ）径方向断面図、（ｂ）正面図である。
【図４】本発明の第１実施形態によるトルクセンサにおいて多極磁石が（ａ）：左方向に回転した状態、（ｂ）：右方向に回転した状態を示す正面図である。
【図５】本発明の第１実施形態によるトルクセンサの磁気センサ部の模式図である。
【図６】本発明の第１実施形態によるトルクセンサの出力特性の例である。
【図７】本発明の第２実施形態によるトルクセンサの磁気センサ部の模式図である。
【図８】本発明の第３実施形態によるトルクセンサの磁気センサ部の模式図である。
【図９】比較例のトルクセンサの磁気センサ部の模式図である。
【図１０】比較例のトルクセンサの出力特性の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の「検出装置」としてのトルクセンサの実施形態を図面に基づいて説明する。複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
図２に示すように、本発明の第１実施形態によるトルクセンサ１０１は、例えば車両のステアリング操作をアシストするための電動パワーステアリング装置に適用される。
【００１４】
図２は、電動パワーステアリング装置９０を備えたステアリングシステムの全体構成を示す。ハンドル９３に接続されたステアリングシャフト９４には操舵トルクを検出するためのトルクセンサ１０１が設置されている。ステアリングシャフト９４の先端にはピニオンギア９６が設けられており、ピニオンギア９６はラック軸９７に噛み合っている。ラック軸９７の両端には、タイロッド等を介して、一対の車輪９８が回転可能に連結されている。ステアリングシャフト９４の回転運動は、ピニオンギア９６によってラック軸９７の直線運動に変換され、一対の車輪９８が操舵される。
【００１５】
トルクセンサ１０１は、ステアリングシャフト９４を構成する入力軸１１と出力軸１２との間に設けられ、ステアリングシャフト９４に加わる操舵トルクを検出してＥＣＵ６に出力する。ＥＣＵ６は、検出された操舵トルクに応じて、モータ９２の出力を制御する。モータ９２が発生した操舵アシストトルクは、減速ギア９５を介して減速され、ステアリングシャフト９４に伝達される。
【００１６】
次に、トルクセンサ１０１の構成について、図１、図３〜図５を参照して説明する。
図１に示すように、トルクセンサ１０１は、トーションバー１３、多極磁石１４、一組の磁気ヨーク３１、３２、「一組の集磁体」としての一組の集磁リング７０、及び、２つの磁気センサ４１、４２等から構成される。
【００１７】
トーションバー１３は、一端側が「第１の軸」としての入力軸１１に、他端側が「第２の軸」としての出力軸１２に、それぞれ固定ピン１５で固定され、入力軸１１と出力軸１２とを回転軸Ｏの同軸上に連結する。トーションバー１３は、棒状の弾性部材であり、ステアリングシャフト９４に加わる操舵トルクを捩じれ変位に変換する。
「磁界発生手段」としての円筒状の多極磁石１４は、入力軸１１に固定され、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に着磁される。例えば本実施形態ではＮ極とＳ極との数は１２対、計２４極である。
【００１８】
一組の磁気ヨーク３１、３２は、軟磁性体からなる環状体であり、多極磁石１４の径外側で出力軸１２に固定される。磁気ヨーク３１、３２は、それぞれ、多極磁石１４のＮ極及びＳ極と同数（本実施形態では１２個）の爪３１５、３２５がリングの内縁に沿って全周に等間隔に設けられる。一方の磁気ヨーク３１の爪３１５と他方の磁気ヨーク３２の爪３２５とは、周方向にずれて交互に配置される。こうして、一方の磁気ヨーク３１と他方の磁気ヨーク３２とは、軸方向にエアギャップを介して対向している。一組の磁気ヨーク３１、３２は、多極磁石１４が発生する磁界内に磁気回路を形成する。
【００１９】
ここで、多極磁石１４と一組の磁気ヨーク３１、３２とは、トーションバー１３に捩じれ変位が生じていない時、すなわち、入力軸１１と出力軸１２との間に操舵トルクが加わっていない時、磁気ヨーク３１、３２の爪３１５、３２５の中心と多極磁石１４のＮ極とＳ極との境界とが一致するように配置されている。
【００２０】
一組の集磁リング７０は、軟磁性体で形成され、本体部７３、及び、本体部７３の径外方向に突出した集磁部７１、７２から構成される。一組の集磁リング７０は、一組の磁気ヨーク３１、３２から集磁部７１、７２に磁束を集める。本実施形態では、本体部７３は、回転軸Ｏを中心として、磁気ヨーク３１、３２の径外方向に環状に設けられる。また、集磁部７１、７２は、２つの磁気センサ４１、４２に対応して２つ形成されている。
【００２１】
磁気センサ４１、４２は、一組の集磁リング７０の集磁部７１、７２の間に搭載され、両集磁部７１、７２の間に発生する磁束密度を検出し、電圧信号に変換して、外部のＥＣＵ６に出力する。本実施形態では、磁気センサ４１、４２は、幅及び奥行に対し高さが小さい直方体状に形成されたＩＣパッケージで構成されており、高さ方向に通る磁界の強さを検出する。また、磁気センサ４１、４２は、ワイヤハーネス５３、５４でＥＣＵ６と接続されている。
磁気センサ４１、４２の詳細な構成については後述する。
【００２２】
ここで、トルクセンサ１０１の作動について、図３、図４を参照して説明する。
図３は、入力軸１１と出力軸１２との間に操舵トルクが加わっておらず、トーションバー１３に捩じれ変位が生じていない中立状態を示す。このとき、図３（ｂ）の多極磁石１４の正面の中央にＳ極が見えている。また、ヨーク３１、３２の爪３１５、３２５の中心が、多極磁石１４のＮ極とＳ極との境界に一致する。
【００２３】
この状態では、ヨーク３１、３２の爪３１５、３２５には、多極磁石１４のＮ極とＳ極から同数の磁力線が出入りするため、一方のヨーク３１と他方のヨーク３２の内部でそれぞれ磁力線が閉ループを形成する。したがって、ヨーク３１とヨーク３２との間のギャップに磁束が漏れることはなく、磁気センサ４１、４２が検出する磁束密度はゼロとなる。
ここで、磁気センサ４１、４２について、図３（ａ）における左右方向を幅、上下方向を奥行、図３（ｂ）における上下方向を高さとする。
【００２４】
入力軸１１と出力軸１２との間に操舵トルクが印加されてトーションバー１３に捩じれ変位が生じると、入力軸１１に固定された多極磁石１４と出力軸１２に固定された一組のヨーク３１、３２との相対位置が周方向に変化する。図４（ａ）、（ｂ）は、中立状態から、多極磁石１４がヨーク３１、３２に対し相対回転した状態を示す。図４（ａ）は、多極磁石１４が正面から見て左方向に７．５°回転した状態を示し、図４（ｂ）は、多極磁石１４が正面から見て右方向に７．５°回転した状態を示している。
【００２５】
図４（ａ）の状態では、ヨーク３１の爪３１５がＮ極と、ヨーク３２の爪３２５がＳ極と対向する。図４（ｂ）の状態では、ヨーク３１の爪３１５がＳ極と、ヨーク３２の爪３２５がＮ極と対向する。そのため、ヨーク３１とヨーク３２には、それぞれ逆の極性を有する磁力線が増加する。
その結果、磁気センサ４１、４２を通過する磁束密度は、トーションバー１３の捩じれ変位量に略比例し、かつトーションバー１３の捩じれ方向に応じて極性が反転する。磁気センサ４１、４２は、図４（ａ）では図の上から下向きに、図４（ｂ）では図の下から上向きに、高さ方向、すなわち集磁部７１、７２の面と直交する方向に通る磁界Ｂの強さを検出する。そして、検出した磁界の強さを電圧信号として出力することで、トルクセンサ１０１は、入力軸１１と出力軸１２との間の操舵トルクを検出する。
このように、トルクセンサ１０１は、「多極磁石１４に固定された入力軸１１の、磁気センサ４１、４２に固定された出力軸１２に対する相対回転の方向及び回転角を検出する検出装置」に相当する。
【００２６】
続いて、本実施形態の特徴的構成である磁気センサ部の構成について、図５を参照して説明する。トルクセンサ１０１は、２つの磁気センサ４１、４２を備えている。磁気センサ４１と磁気センサ４２との構成は同様であるので、磁気センサ４１について説明する。
磁気センサ４１は、２つの磁気検出素子４１１、４１２、及び比較器５１を収容するＩＣパッケージとして構成されている。磁気検出素子４１１、４１２は、通過する磁束密度を検出し電圧信号に変換する。磁気検出素子４１１、４１２として、具体的には、ホール素子、磁気抵抗素子等を使用することができる。
【００２７】
２つの磁気検出素子４１１、４１２は、それぞれ「出力用」、「参照用」として用いられる。出力用磁気検出素子４１１は、その検出値をＥＣＵ６に出力するためのものであり、参照用磁気検出素子４１２は、比較器５１にて出力用磁気検出素子４１１の検出値と比較される「参照値」を出力するためのものである。つまり、出力用磁気検出素子４１１の検出値は、直接ＥＣＵ６に出力されるのではなく、一旦、比較器５１で参照値と比較され、正常と判定されてから、ＥＣＵ６に出力される。
【００２８】
以下、磁気検出素子４１１、４１２から比較器５１への出力を「一次出力」といい、比較器５１からＥＣＵ６の演算器６１への出力を「二次出力」というように区別する。一次出力は、磁気センサ４１の内部で通信される。二次出力は、ワイヤハーネス５３の信号線５３ｓを経由してＥＣＵ６へ送信される。ここで、ワイヤハーネス５３には、電源線５３ｐ、グランド線５３ｇ、信号線５３ｓの３つの線が含まれている。
【００２９】
また、出力用磁気検出素子４１１の検出値について、比較器５１での判定前の値を「仮検出値」といい、比較器５１で正常と判定されＥＣＵ６に送信される値を「正式検出値」というように区別する。
比較器５１は、出力用磁気検出素子４１１が一次出力した仮検出値と、参照用磁気検出素子４１２が一次出力した参照値との差分である「検出偏差」を算出する。そして、検出偏差が所定の偏差閾値以下のとき、仮検出値を正式検出値として二次出力する。一方、検出偏差が所定の偏差閾値を超えたとき、異常判定信号を二次出力する。
【００３０】
以上により、ＥＣＵ６の演算器６１には、比較器５１で判定済みの信号が入力される。したがってＥＣＵ６は、正式検出値が入力されたときは、あらためて判定することなく、磁気センサ４１による正式検出値を制御に用いることができる。一方、異常判定信号が入力されたときは、ＥＣＵ６は、磁気センサ４１が故障したと判断する。
【００３１】
また、磁気センサ４２についても同様に、判定済みの信号が演算器６１に入力される。そこで、磁気センサ４１から異常判定信号が入力され、磁気センサ４２から正式検出値が入力されたとき、演算器６１は、磁気センサ４２の正式検出値を採用し、制御に用いる。
このように、トルクセンサ１０１が２つの磁気センサ４１、４２を備えることにより、一方の磁気センサが故障した場合でも、ＥＣＵ６は、モータ９２の駆動に係る制御を継続することができる。なお、２つの磁気センサ４１、４２が同時に故障する確率は、極めて低いと考えられる。
【００３２】
また、磁気センサ４１、４２とＥＣＵ６との間のワイヤハーネス５３、５４において、電源線５３ｐ、５４ｐ同士、及び、グランド線５３ｇ、５４ｇ同士は互いに独立して配線されている。
【００３３】
比較器５１、５２による比較判定について、図６に示す出力特性の例を参照して具体的に説明する。この出力は電圧信号である。
図６（ａ）で、Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｄ、Ｓｅは、それぞれ、磁気センサ４１の出力用磁気検出素子４１１の出力端ａ、参照用磁気検出素子４１２の出力端ｂ、磁気センサ４２の出力用磁気検出素子４２１の出力端ｄ、参照用磁気検出素子４２２の出力端ｅにおける一次出力である。出力用磁気検出素子４１１、４２１の一次出力は「仮検出値」であり、参照用磁気検出素子４１２、４２２の一次出力は「参照値」である。
【００３４】
この例では、磁気センサ４１の磁気検出素子４１１、４１２の一次出力Ｓａ、Ｓｂと、磁気センサ４２の磁気検出素子４２１、４２２の一次出力Ｓｄ、Ｓｅとは、出力特性が基準出力Ｅ０に対して反対になるように設定されている。
具体的には、例えば、磁気センサ４１、４２のＩＣパッケージの向きを揃えた場合、内部演算時に、磁束に対する電圧出力の傾きの符号を逆にすることで、出力特性を基準出力Ｅ０に対して反対にすることができる。
【００３５】
図６（ｂ）で、Ｓｃ、Ｓｆは、それぞれ、比較器５１の出力端Ｓｃ、比較器５２の出力端Ｓｆにおける二次出力である。比較器５１、５２は、判定回転角θｊ（θｊは制御に使用する任意の角度とする）において、出力用磁気検出素子４１１、４２１の仮検出値Ｓａ、Ｓｄと磁気検出素子４１２、４２２の参照値Ｓｂ、Ｓｅとの差分である検出偏差を算出し、所定の判定閾値ΔＥｔｈと比較する。
【００３６】
磁気センサ４１については、比較器５１が算出した出力用磁気検出素子４１１の仮検出値Ｓａと参照用磁気検出素子４１２の参照値Ｓｂとの検出偏差ΔＥ１は判定閾値ΔＥｔｈ以下である。すなわち、仮検出値Ｓａと参照値Ｓｂとは実質的に一致している。このとき、比較器５１は、出力用磁気検出素子４１１の仮検出値Ｓａを、正常範囲内の電圧信号である正式検出値ＳｃとしてＥＣＵ６の演算器６１に二次出力する。
【００３７】
一方、磁気センサ４２については、比較器５２が算出した出力用磁気検出素子４２１の仮検出値Ｓｄと参照用磁気検出素子４１２の参照値Ｓｅとの検出偏差ΔＥ２は判定閾値ΔＥｔｈを超えている。このとき、比較器５２は、正常範囲から外れた異常範囲の電圧信号である異常判定信号ＳｆをＥＣＵ６の演算器６１に二次出力する。
これにより、ＥＣＵ６は、磁気センサ４１は正常であり、磁気センサ４２は異常であると判断し、磁気センサ４１からの正式検出値Ｓｃを制御に用いる。
【００３８】
次に、本実施形態のトルクセンサ１０１の効果について説明する。
（１）まず、図９、図１０を参照し、特許文献１に記載された従来技術に相当する比較例と本実施形態とを対比する。図９に示す比較例のトルクセンサ１０９は、３つの磁気センサ４７、４８、４９を備えている。３つの磁気センサ４７、４８、４９は、それぞれ、磁気検出素子４７１、４８１、４９１を有しており、ワイヤハーネス５７、５８、５９によってＥＣＵ６に接続されている。
ワイヤハーネス５７、５８、５９は、電源線５７ｐ、５８ｐ、５９ｐ、グランド線５７ｇ、５８ｇ、５９ｇ、及び、信号線５７ｓ、５８ｓ、５９ｓを含む。磁気センサ４７、４８、４９の出力は、信号線５７ｓ、５８ｓ、５９ｓを経由して、ＥＣＵ６内の演算器６９に送信される。
【００３９】
比較例のトルクセンサ１０９の出力特性の例を示す図１０において、Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｚは、それぞれ、磁気検出素子４７１の出力端ｘ、磁気検出素子４８１の出力端ｙ、磁気検出素子４９１の出力端ｚにおける出力である。この例では、磁気検出素子４７１の出力Ｓｘと、磁気検出素子４８１、４９１の出力Ｓｙ、Ｓｚとは、出力特性が基準出力Ｅ０に対して反対になるように設定されている。
【００４０】
判定回転角θｊにおいて、磁気検出素子４７１の出力Ｓｘ、及び磁気検出素子４８１の出力Ｓｙは、基準出力Ｅ０と一致している。これに対し、磁気検出素子４９１の出力Ｓｚは、基準出力Ｅ０からの偏差ΔＥｚが判定閾値ΔＥｔｈを超えている。これより、ＥＣＵ６は、磁気センサ４７、４８を正常と判定し、磁気センサ４９を異常と判定する。そして、磁気センサ４７、４８の出力を正常値として採用し、制御に用いる。
【００４１】
このように、比較例のトルクセンサ１０９は、故障した磁気センサを判別することができる。しかし、３つの磁気センサ４７、４８、４９を備えるため回路規模が増大する。また、トルクセンサ１０９とＥＣＵ６との間に３本の信号線５７、５８、５９が配線されるため、配線のスペース及び重量が増加する。さらに、ＥＣＵ６の演算部６９での判定処理による演算負荷が増大する。
【００４２】
この比較例に対し、本実施形態は、トルクセンサ１０１の内部で比較器５１、５２により磁気センサ４１、４２の故障を判別することができる。そして、磁気センサが正常の場合は正式検出値を、異常の場合は異常判定信号をＥＣＵ６に二次出力するため、ＥＣＵ６での判定処理は不要となり、ＥＣＵ６の演算負荷を低減することができる。
また、トルクセンサ１０１とＥＣＵ６との間には、比較例の３本に対し２本のワイヤハーネス５３、５４が配線されるため、配線のスペース及び重量を低減することができる。
【００４３】
（２）本実施形態のトルクセンサ１０１は、１つの磁気センサを構成する出力用磁気検出素子４１１、参照用磁気検出素子４１２、及び比較器５１が１つのＩＣパッケージ４１内に収容されている。同様に、もう１つの磁気センサを構成する出力用磁気検出素子４２１、参照用磁気検出素子４２２、及び比較器５２が１つのＩＣパッケージ４２内に収容されている。これにより、スペースを集約することができ、また製造時の部品管理等が容易となる。
【００４４】
（３）本実施形態のトルクセンサ１０１は、複数の磁気センサ４１、４２を備えているため、１つの磁気センサが故障したとき、ＥＣＵ６は、他の磁気センサの正式検出値を用いて制御を継続することができる。具体的に電動パワーステアリング装置では、ステアリングシャフト９４に加わっているトルク検出値から操舵アシストトルク指令を演算する。そして、このトルク指令に基づく電流指令を通してインバータの駆動電圧を制御することで、モータ９２の駆動を継続する。これにより、１つの磁気センサが故障したとき、運転者は、操舵アシストトルクを得つつ、ディーラー等まで車両を運転することができる。
【００４５】
（４）本実施形態では、複数の磁気センサ４１、４２は、電源線５３ｐ、５４ｐ同士、及びグランド線５３ｇ、５４ｇ同士が互いに独立して配線されている。ここで、電源電位及びグランド電位は共通であるので、ＥＣＵ６とトルクセンサ１０１との間を共通の電源線及びグランド線で接続し、トルクセンサ１０１の内部で各磁気センサ４１、４２へ分岐する構成も成立する。しかし、磁気センサ毎に電源線及びグランド線を独立して配線することで、電源線またはグランド線が断線した場合でも、断線してない磁気センサを制御に使用でき、制御を継続することができる。
【００４６】
（第２実施形態）
図７に示す第２実施形態のトルクセンサ１０２は、第１実施形態と実質的に同一の磁気センサ４１を１つのみ備えている。例えば、磁気センサ４１が故障したとき、あえて制御を継続する必要がない場合には、このような構成でもよい。ＥＣＵ６は、演算器６１が不要となるため、さらに演算負荷を低減することができる。
【００４７】
（第３実施形態）
図８に示す第３実施形態のトルクセンサ１０３は、第１実施形態に対し、磁気センサの出力用磁気検出素子及び参照用磁気検出素を収容するＩＣパッケージの構成が異なる。
出力用磁気検出素子４３１、４５１は、それぞれ単独でＩＣパッケージ４３、４５に収容されている。同様に、参照用磁気検出素子４４２、４６２は、それぞれ単独でＩＣパッケージ４４、４６に収容されている。また、ＩＣパッケージ４３〜４６とは別に、比較器５１、５２が設けられている。
なお、ＥＣＵ６への配線については、信号線５３ｓ、５４ｓ以外の図示を省略する。
【００４８】
図８に破線で示すように、２つのＩＣパッケージ４３、４４及び比較器５１は、磁気センサ４１０を構成し、２つのＩＣパッケージ４５、４６及び比較器５２は、磁気センサ４２０を構成する。磁気センサ４１０、４２０は、第１実施形態の磁気センサ４１、４２と同等の機能を有する。
【００４９】
ＩＣパッケージ４３〜４６は、それぞれ１つのＩＣパッケージで磁気検出可能であり、従来技術に係る意味での「広義の磁気センサ」をなす。しかし、本発明が定義する「磁気センサ」は、出力用磁気検出素子、参照用磁気検出素子及び比較器を含むものを意味し、この３要素の組合せによって初めて実現されるものであると言える。つまり、ＩＣパッケージ４３〜４６は、単独では本発明の「磁気センサ」を構成しない。第３実施形態では、１つの磁気検出素子を収容した汎用品のＩＣパッケージを利用することができる。
【００５０】
（その他の実施形態）
（ア）上記実施形態では、多極磁石１４が入力軸１１に、一組の磁気ヨーク３１、３２が出力軸１２に固定されるが、逆に、多極磁石１４が出力軸１２に、一組の磁気ヨーク３１、３２が入力軸１１に固定されてもよい。また、多極磁石１４がトーションバー１３の一端側に、一組の磁気ヨーク３１、３２がトーションバー１３の他端側に固定されてもよい。
（イ）集磁リングの形状は、環状に限らず、半円形状等であってもよい。
【００５１】
（ウ）本発明は、電動パワーステアリング装置用のトルクセンサに限らず、互いに相対移動可能な磁界発生手段と磁気センサとを備え、磁界発生手段または磁気センサのいずれか一方に固定された検出対象の相対変位を検出する様々な検出装置に用いることができる。
「磁界発生手段または磁気センサのいずれか一方に固定された検出対象の、磁界発生手段または磁気センサのいずれか他方に対する相対回転の方向及び回転角を検出する検出装置」としては、例えば、トルクセンサからトーションバーを省いた構成で、微小角度センサとして用いてもよい。また、微小角度センサよりも大きな角度範囲で磁気センサが磁界発生手段に対して相対回転する回転角センサとして用いることができる。
或いは、回転運動に限らず、磁気センサが磁界発生手段に対し直線的に相対移動するストロークセンサとして用いることもできる。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１０１、１０２、１０３  ・・・トルクセンサ（検出装置）、
１１  ・・・入力軸（第１の軸）、  １２  ・・・出力軸（第２の軸）、
１３  ・・・トーションバー、      １４  ・・・多極磁石、
３１、３２・・・一組の磁気ヨーク、
４１、４２      ・・・ＩＣパッケージ（磁気センサ）、
４１０、４２０  ・・・磁気センサ、
４１１、４２１、４３１、４５１  ・・・出力用磁気検出素子、
４１２、４２２、４４２、４６２  ・・・参照用磁気検出素子、
５１、５２  ・・・比較器、
７０・・・  集磁リング（集磁体）、７１、７２・・・集磁部。
【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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