(57)【要約】【課題】  磁歪式トルクセンサの故障を誤検出するのを防止する。【解決手段】  ステアリングシャフト１に設けられた磁気異方性を互いに異にする第１磁歪膜３１と第２磁歪膜３２の磁気特性の変化に基づいてステアリングシャフト１に入力されるトルクを検出する磁歪式トルクセンサ３０であって、第１磁歪膜３１に対向配置された第１検出コイル３３および第２検出コイル３４と、第２磁歪膜３２に対向配置された第３検出コイル３５および第４検出コイル３６と、を備え、第１検出コイル３３の出力と、第２検出コイル３４の出力と、第３検出コイル３５の出力と、第４検出コイル３６の出力と、に基づいて磁歪式トルクセンサ３０の故障を検出する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトに設けられた磁気異方性を互いに異にする第１磁歪膜と第２磁歪膜の磁気特性の変化に基づいて前記シャフトに入力されるトルクを検出する磁歪式トルクセンサであって、
前記第１磁歪膜に対向配置された第１検出コイルおよび第２検出コイルと、前記第２磁歪膜に対向配置された第３検出コイルおよび第４検出コイルと、を備え、
前記第１検出コイルの出力と、前記第２検出コイルの出力と、前記第３検出コイルの出力と、前記第４検出コイルの出力と、
に基づいて自身の故障を検出することを特徴とする磁歪式トルクセンサ。
【請求項２】
操舵トルクを磁歪式トルクセンサによって検出し、検出した操舵トルクに応じて電動機を駆動して車両を転舵させる電動ステアリング装置において、
前記磁歪式トルクセンサは請求項１に記載の磁歪式トルクセンサであることを特徴とする電動ステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、磁歪に起因する磁気特性の変化に基づいてトルクを検出する磁歪式トルクセンサと、これを備えた電動ステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非接触式トルクセンサとして、磁歪に起因する磁気特性の変化に基づいてトルクを検出する磁歪式トルクセンサが知られている。磁歪式トルクセンサは、車両用ステアリング装置の操舵トルク検出用などに用いられている（特許文献１参照）。
この種の磁歪式トルクセンサには、図６に示すように、磁気異方性を異にする２つの磁歪膜９１，９２を回転シャフト９９に設けるとともに、各磁歪膜９１，９２に対向してそれぞれ検出コイル９３，９４を配置して構成されたものがある（特許文献２参照）。この磁歪式トルクセンサ９０の原理は、回転シャフト９９にトルクが加えられると磁歪膜９１，９２の透磁率が変化し、これに応じて検出コイル９３，９４のインダクタンスが変化するので、この変化に基づいてトルクを検出する。
【０００３】
ところで、この種の磁歪式トルクセンサを用いる場合、トルクを検出する際に該トルクセンサの故障検出を行う必要がある。
前述した２つの磁歪膜９１，９２を備えた磁歪式トルクセンサ９０の場合においては、トルクを検出するときには一方の検出コイル９３の検出出力（以下、第１検出出力ＶＴ１と称す）と他方の検出コイル９４の検出出力（以下、第２検出出力ＶＴ２と称す）の差に基づいてトルク検出出力ＶＴ３を算出し、故障を検出するときには第１検出出力ＶＴ１と第２検出出力ＶＴ２の和に基づいて故障検出出力ＶＴＦを算出し閾値との比較から故障を検出している。
【０００４】
図７は（１）式に基づいてトルク検出出力ＶＴ３を算出した場合の出力特性図であり、図８は（２）式に基づいて故障検出出力ＶＴＦを算出した場合の出力特性図である。なお、（１）式、（２）式において、ｋ、Ｖ０，Ｃは定数である。
ＶＴ３＝ｋ・（ＶＴ１−ＶＴ２）＋Ｖ０      ・・・    （１）式
ＶＴＦ＝｜ＶＴ１＋ＶＴ２｜−Ｃ      ・・・    （２）式
【特許文献１】特開２００２−３１６６５８号公報
【特許文献２】特開昭５９−１６４９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、一般に、磁歪膜は、温度が高いほど透磁率が増加する温度特性を有している。そのため、前記磁歪式トルクセンサ９０においては、温度変化により磁歪膜９１，９２の透磁率が変化すると、各検出コイル９３，９４の第１検出出力ＶＴ１、第２検出出力ＶＴ２も変化することとなる。このときに、温度変化により第１検出出力ＶＴ１と第２検出出力ＶＴ２が図７において点線で示すように変化した場合には、トルク検出出力ＶＴ３は第１検出出力ＶＴ１と第２検出出力ＶＴ２の差動出力であることから、温度変化による影響を殆ど受けない。したがって、この場合には、温度変化があってもトルク検出出力ＶＴ３は正しい値となる。
【０００６】
しかしながら、故障検出出力ＶＴＦは第１検出出力ＶＴ１と第２検出出力ＶＴ２の和動出力であることから、温度変化により第１検出出力ＶＴ１と第２検出出力ＶＴ２が図８において点線で示すように変化すると、故障検出出力ＶＴＦも温度変化による影響を受けることとなり、場合によっては図８において破線で示されるように故障検出出力ＶＴＦが故障検出Ａから外れてしまい、トルクセンサが正常であるにも関わらず故障とみなされてしまう。
【０００７】
また、前述した磁歪式トルクセンサを車両に搭載して用いた場合であって、例えば、路面に磁石が設置してあったり、あるいは、スタータモータなどのアクチュエータを大電流で起動したときなどに、車室内に磁場変化が発生すると、第１検出出力ＶＴ１および第２検出出力ＶＴ２が変化する場合がある。このときに、磁場変化により第１検出出力ＶＴ１と第２検出出力ＶＴ２が図９において点線で示すように変化した場合には、トルク検出出力ＶＴ３は第１検出出力ＶＴ１と第２検出出力ＶＴ２の差動出力であることから、磁場変化による影響を殆ど受けない。したがって、この場合には、磁場変化があってもトルク検出出力ＶＴ３は正しい値となる。
【０００８】
しかしながら、故障検出出力ＶＴＦは第１検出出力ＶＴ１と第２検出出力ＶＴ２の和動出力であることから、磁場変化により第１検出出力ＶＴ１と第２検出出力ＶＴ２が図１１において点線で示すように変化すると、故障検出出力ＶＴＦも磁場変化による影響を受けることとなり、場合によっては図１０、図１１に示されるように故障検出出力ＶＴＦが故障検出閾値Ａから外れてしまい、トルクセンサが正常であるにも関わらず故障とみなされてしまう虞がある。
そこで、この発明は、温度変化や磁場変化による影響を受けずに故障検出が可能な磁歪式トルクセンサと、これを備えた信頼性の高い電動ステアリング装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、シャフト（例えば、後述する実施例におけるステアリングシャフト１）に設けられた磁気異方性を互いに異にする第１磁歪膜（例えば、後述する実施例における第１磁歪膜３１）と第２磁歪膜（例えば、後述する実施例における第２磁歪膜３２）の磁気特性の変化に基づいて前記シャフトに入力されるトルクを検出する磁歪式トルクセンサであって、前記第１磁歪膜に対向配置された第１検出コイル（例えば、後述する実施例における第１検出コイル３３）および第２検出コイル（例えば、後述する実施例における第２検出コイル３４）と、前記第２磁歪膜に対向配置された第３検出コイル（例えば、後述する実施例における第３検出コイル３５）および第４検出コイル（例えば、後述する実施例における第４検出コイル３６）と、を備え、前記第１検出コイルの出力と、前記第２検出コイルの出力と、前記第３検出コイルの出力と、前記第４検出コイルの出力と、に基づいて（例えば（１）第１検出コイルの出力と第２検出コイルの出力との差が故障検出閾値Ａから外れるかどうか、第３検出コイルの出力と第４検出コイルの出力との差が故障検出閾値Ａから外れるかどうか、（２）第１検出コイルの出力と第３検出コイルの出力との和が故障検出閾値Ａから外れるかどうか、第２検出コイルの出力と第４検出コイルの出力との和が故障検出閾値Ａから外れるかどうか）自身の故障を検出することを特徴とする磁歪式トルクセンサ（例えば、後述する実施例における磁歪式トルクセンサ３０）である。
このように構成すると、温度変化や磁場変化に起因する磁気特性の変化を相殺することができ、その結果、温度変化や磁場変化の影響を受けずに高精度で故障検出を行うことができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、操舵トルクを磁歪式トルクセンサによって検出し、検出した操舵トルクに応じて電動機（例えば、後述する実施例における電動機１１）を駆動して車両を転舵させる電動ステアリング装置（例えば、後述する実施例における電動パワーステアリング装置１００）において、前記磁歪式トルクセンサは請求項１に記載の磁歪式トルクセンサ（例えば、後述する実施例における磁歪式トルクセンサ３０）であることを特徴とする。
このように構成することにより、電動ステアリング装置の操舵トルクを検出するための磁歪式トルクセンサが、正常であるにもかかわらず温度変化や磁場変化に起因して故障であると誤検出するのを防止することができる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、温度変化や磁場変化の影響を受けずに高精度で磁歪式トルクセンサの故障検出を行うことができ、その結果、磁歪式トルクセンサの信頼性が向上する。
請求項２に係る発明によれば、電動ステアリング装置の操舵トルクを検出するための磁歪式トルクセンサが、正常であるにもかかわらず温度変化や磁場変化に起因して故障であると誤検出するのを防止することができ、電動ステアリング装置の信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明に係る磁歪式トルクセンサとこれを備えた電動ステアリング装置の実施例を図１から図５の図面を参照して説明する。
図１に示すように、車両用電動パワーステアリング装置（電動ステアリング装置）１００はハンドル（操舵手段）２に連結されたステアリングシャフト１を備えている。ステアリングシャフト１は、ハンドル２に一体結合されたメインステアリングシャフト３と、ラック＆ピニオン機構のピニオン７が設けられたピニオン軸５とが、ユニバーサルジョイント４によって連結されて構成されている。
ピニオン軸５はその下部、中間部、上部を軸受６ａ，６ｂ，６ｃによって支持されており、ピニオン７はピニオン軸５の下端部に設けられている。ピニオン７は、車幅方向に往復動し得るラック軸８のラック歯８ａに噛合し、ラック軸８の両端には、タイロッド９，９を介して転舵輪としての左右の前輪１０，１０が連結されている。この構成により、ハンドル２の操舵時に通常のラック＆ピニオン式の転舵操作が可能であり、前輪１０，１０を転舵させて車両の向きを変えることができる。ここで、ラック軸８、ラック８ａ、タイロッド９，９は転舵機構を構成する。
【００１３】
また、電動パワーステアリング装置１００は、ハンドル２による操舵力を軽減するための補助操舵力を供給する電動機１１を備えており、この電動機１１の出力軸に設けられたウォームギヤ１２が、ピニオン軸５において中間部の軸受６ｂの下側に設けられたウォームホイールギヤ１３に噛合している。
【００１４】
また、ピニオン軸５において中間部の軸受６ｂと上部の軸受６ｃとの間には、磁歪に起因する磁気特性の変化に基づいてトルクを検出する磁歪式トルクセンサ３０が配置されている。
磁歪式トルクセンサ３０は、ピニオン軸５の外周面に周方向全周に亘って環状に設けられた第１磁歪膜３１および第２磁歪膜３２と、第１磁歪膜３１に対向配置された第１検出コイル３３および第２検出コイル３４と、第２磁歪膜３２に対向配置された第３検出コイル３５および第４検出コイル３６と、第１、第２、第３、第４検出コイル３３，３４，３５，３６にそれぞれ接続された検出回路３７，３８，３９，４０を主要構成としている。
第１、第２磁歪膜３１，３２は、歪みに対して透磁率の変化が大きい素材からなる金属膜であり、例えば、ピニオン軸５の外周にメッキ法で形成したＮｉ−Ｆｅ系の合金膜からなる。
【００１５】
第１磁歪膜３１は、ピニオン軸５の軸線に対して約４５度傾斜した方向に磁気異方性を備えるように構成されており、第２磁歪膜３２は、第１磁歪膜３１の磁気異方性の方向に対して約９０度傾斜した方向に磁気異方性を備えるように構成されている。すなわち、２つの磁歪膜３１，３２の磁気異方性は互いに約９０度位相を異にしている。
第１検出コイル３３および第２検出コイル３４は、第１磁歪膜３１の周囲にこれと所定の隙間を有した状態で同軸状に配置されており、ピニオン軸５の軸線方向に互いにずらして配置されている。
第３検出コイル３５および第４検出コイル３６は、第２磁歪膜３２の周囲にこれと所定の隙間を有した状態で同軸状に配置されており、ピニオン軸５の軸線方向に互いにずらして配置されている。
【００１６】
第１、第２磁歪膜３１，３２の磁気異方性を前述のように設定したことにより、ピニオン軸５にトルクが作用した状態では、磁歪膜３１，３２の一方に圧縮力が作用し、他方に引っ張り力が作用するようになり、その結果、一方の磁歪膜の透磁率が増加し、他方の磁歪膜の透磁率が減少する。そして、これに応じて一方の磁歪膜の周囲に配置された２つの検出コイルのインダクタンスが増加し、他方の磁歪膜の周囲に配置された２つの検出コイルのインダクタンスが減少する。
第１、第２、第３、第４検出コイル３３，３４，３５，３６は、それぞれ変換回路を備えた検出回路３７，３８，３９，４０に接続されており、これら検出回路３７〜４０において各検出コイル３３〜３６のインダクタンス変化は電圧変化に変換されて電子制御装置（ＥＣＵ）５０に出力される。
【００１７】
ＥＣＵ５０は、検出回路３７〜４０からの出力電圧に基づいて、ピニオン軸５に作用する操舵トルクの検出と、磁歪式トルクセンサ３０の故障検出を実行する。以下、この実施例におけるトルク検出電圧ＶＴ３と故障検出電圧ＶＴＦ３の算出方法を説明する。
いま、検出回路３７の出力電圧をＶＴ１１、検出回路３８の出力電圧をＶＴ１２、検出回路３９の出力電圧をＶＴ２１、検出回路４０の出力電圧をＶＴ２２とする。
【００１８】
トルク検出電圧ＶＴ３を算出する場合には、まず、次の（３）式および（４）式により差動電圧ＶＴ３１，ＶＴ３２を、または（３）式および（５）式により差動電圧ＶＴ３１，ＶＴ３３を算出する。ここで、ｋ１１、ｋ１２、ｋ２１、ｋ２２は比例定数、Ｖ０は一定数、Ｔは操舵トルクである。
ＶＴ３１＝ＶＴ１１−ＶＴ２１＋Ｖ０＝ｋ１１・Ｔ−（−ｋ２１・Ｔ）＝（ｋ１１＋ｋ２１）Ｔ      ・・・    （３）式
ＶＴ３２＝ＶＴ１２−ＶＴ２２＋Ｖ０＝ｋ１２・Ｔ−（−ｋ２２・Ｔ）＝（ｋ１２＋ｋ２２）Ｔ      ・・・    （４）式
ＶＴ３３＝ＶＴ２２−ＶＴ１２＋Ｖ０＝−ｋ２２・Ｔ−（ｋ１２・Ｔ）＝−（ｋ１２＋ｋ２２）Ｔ      ・・・    （５）式
つまり、差動電圧ＶＴ３１は、第１磁歪膜３１に対向配置された第１検出コイル３３と第２磁歪膜３２に対向配置された第３検出コイル３５の差動電圧（差動出力）であり、差動電圧ＶＴ３２と差動電圧ＶＴ３３は、第１磁歪膜３１に対向配置された第２検出コイル３４と第２磁歪膜３２に対向配置された第４検出コイル３６の差動電圧（差動出力）である。
【００１９】
そして、トルク検出電圧ＶＴ３は、ＶＴ３１かＶＴ３２のどちらかを使用するので、（３）式から、ｋ１１とｋ１２はほぼ等しいので、ＶＴ３１は、操舵トルクＴに対してＶＴ１１やＶＴ１２より約２倍のゲインとなる。また同様に（４）式においてもｋ１２とｋ２２はほぼ等しいのでＶＴ３２は、操舵トルクに対してＶＴ１２やＶＴ２２より約２倍のゲインとなるので、感度は２倍となる。
また別の方法として、次の（６）式により、差動電圧ＶＴ３１とＶＴ３３の差からトルク検出電圧ＶＴ３を算出する。
ＶＴ３＝ＶＴ３１−ＶＴ３３＋Ｖ０＝（ｋ１１＋ｋ１２＋ｋ２１＋ｋ２２）Ｔ      ・・・    （６）式
（６）式より、ＶＴ３３は、ＶＴ１１〜ＶＴ２２より感度を約４倍に向上させることができる効果を有する。
【００２０】
次に、故障検出電圧ＶＴＦを算出する場合には、まず、次の（７）式および（８）式により差動電圧ＶＴＦ１，ＶＴＦ２を算出する。
ＶＴＦ１＝ＶＴ１１−ＶＴ１２      ・・・    （７）式
ＶＴＦ２＝ＶＴ２１−ＶＴ２２      ・・・    （８）式
つまり、差動電圧（第１差動信号）ＶＴＦ１は、第１磁歪膜３１に対向配置された第１検出コイル３３と第２検出コイル３４の差動電圧（差動出力）であり、差動電圧（第２差動信号）ＶＴＦ２は、第２磁歪膜３２に対向配置された第３検出コイル３５と第４検出コイル３６の差動電圧（差動出力）である。
そして、ＶＴＦ１とＶＴＦ２のうち少なくとも何れか一方が故障検出閾値Ａから外れたときには故障と判定する。
また、別の方法として、次の（９）式、または（１０）式により、差動電圧ＶＴＦ１，ＶＴＦ２の和、または差から故障検出電圧ＶＴＦ３を算出する。
ＶＴＦ３＝ＶＴＦ１＋ＶＴＦ２      ・・・    （９）式
ＶＴＦ３＝ＶＴＦ１−ＶＴＦ２      ・・・    （１０）式
そして、ＶＴＦ３が故障検出閾値Ａから外れたときには故障と判定する。
【００２１】
ＥＣＵ５０は、検出されたトルク検出電圧ＶＴ３１、またはＶＴ３２、またはＶＴ３３に応じて電動機１１の目標電流を設定し、該目標電流によって電動機１１を駆動して補助操舵力を発生させ、車両を転舵させる。また、ＥＣＵ５０は、故障検出出力ＶＴＦ１、またはＶＴＦ２、またはＶＴＦ３が所定の閾値Ａを超えたときに磁歪式トルクセンサ３０が故障であると判定する。
【００２２】
ところで、第１磁歪膜３１と第２磁歪膜３２は、温度が高いほど透磁率が増加する温度特性を有しているため、ピニオン軸５に同じトルクが加えられているときであっても、温度変化によって、各検出回路３７，３８，３９，４０の出力電圧ＶＴ１，ＶＴ２，ＶＴ３，ＶＴ４が変化する。
図２は、第１磁歪膜３１の第１、第２検出コイル３３，３４に対応する検出回路３７，３８の出力電圧ＶＴ１１，ＶＴ１２の出力特性図であり、温度２０゜Ｃのときを実線で、温度８０゜Ｃのときを破線で示している。
図３は、第２磁歪膜３２の第３、第４検出コイル３５，３６に対応する検出回路３９，４０の出力電圧ＶＴ２１，ＶＴ２２の出力特性図であり、温度２０゜Ｃのときを実線で、温度８０゜Ｃのときを破線で示している。
【００２３】
図４は、トルク検出電圧ＶＴ３１、ＶＴ３２、ＶＴ３の出力特性図であり、出力電圧ＶＴ１１，ＶＴ１２と出力電圧ＶＴ２１，ＶＴ２２も重ねて示している。この出力特性図からわかるように、出力電圧ＶＴ１１，ＶＴ１２，ＶＴ２１，ＶＴ２２は温度によって変化するが、出力電圧ＶＴ１１，ＶＴ２１の差動電圧ＶＴ３１、および、出力電圧ＶＴ１２，ＶＴ２２の差動電圧ＶＴ３２は温度にかかわらず同じ値になる。したがって、これら差動電圧ＶＴ３１，ＶＴ３２であるトルク検出電圧も、また差動電圧ＶＴ３１，ＶＴ３２との差動電圧であるＶＴ３も温度にかかわらず同じ値になる。その結果、この電動パワーステアリング装置１００においては、温度変化による磁気特性の変化の影響を受けることなく、ピニオン軸５に作用するトルクを高精度で検出することができる。
【００２４】
また、図２から明らかなように、出力電圧ＶＴ１１，ＶＴ１２は温度によって変化するが、これら２つの出力電圧ＶＴ１１，ＶＴ１２の差動電圧ＶＴＦ１は温度にかかわらず同じ値にある。さらに、図３から明らかなように、出力電圧ＶＴ２１，ＶＴ２２は温度によって変化するが、これら２つの出力電圧ＶＴ２１，ＶＴ２２の差動電圧ＶＴＦ２は温度にかかわらず同じ値になる。したがって、図５に示すように、これら差動電圧である故障検出電圧ＶＴＦ１，ＶＴＦ２も温度にかかわらず同じ値になる。また、差動電圧ＶＴＦ１とＶＴＦ２の和または差から算出した故障検出電圧ＶＴＦ３も同様に温度にかかわらず同じ値になる。その結果、この電動パワーステアリング装置１００においては、温度変化による磁気特性の変化の影響を受けることなく、磁歪式トルクセンサ３０の故障検出を高精度で行うことができ、磁歪式トルクセンサ３０が正常であるにも関わらず温度変化に起因して故障と判断されるのを防止することができる。
【００２５】
なお、磁場変化による影響を受けて検出回路３７〜４０の検出電圧ＶＴ１１，ＶＴ１２，ＶＴ２１，ＶＴ２２が変化した場合も温度変化による場合と同様の作用・効果があり、前述した（３）、または（４）、または（６）式に基づいてトルク検出電圧ＶＴ３１、またはＶＴ３２、またはＶＴ３を算出し、（７）、または（８）、または（９）、または（１０）式に基づいて故障検出電圧ＶＴＦ１、またはＶＴＦ２、またはＶＴＦ３を算出するので、磁場変化による影響を受けることなく、ピニオン軸５に作用するトルクを高精度で検出することができるとともに、磁歪式トルクセンサ３０の故障検出を高精度で行うことができ、磁歪式トルクセンサ３０が正常であるにも関わらず磁場変化に起因して故障と判断されるのを防止することができる。
【００２６】
この実施例では、故障検出電圧ＶＴＦ１を算出する際に、検出電圧ＶＴ１１，ＶＴ１２の差（差動）として求め、故障検出電圧ＶＴＦ２を検出電圧ＶＴ２１，ＶＴ２２の差（差動）として求め、さらに故障検出電圧ＶＴＦ３をこれら差動電圧ＶＴＦ１，ＶＴＦ２の和または差から求めたが、これらに代えて、検出電圧ＶＴ１１，ＶＴ１２の比（ＶＴ１１／ＶＴ１２）、および、検出電圧ＶＴ２１，ＶＴ２２の比（ＶＴ２１／ＶＴ２２）を求め、これら２つの比の積を故障検出出力とし、この故障検出出力に基づいて磁歪式トルクセンサ３０の故障検出を行うことも可能である。
【００２７】
また、第１磁歪膜３１をピニオン軸５の軸線方向に２分割して、その一方を第１検出コイル３３に専用の磁歪膜、他方を第２検出コイル３４に専用の磁歪膜とし、第２磁歪膜３２をピニオン軸５の軸線方向に２分割して、その一方を第３検出コイル３５に専用の磁歪膜、他方を第２検出コイル３６に専用の磁歪膜として、４つの磁歪膜で構成することも可能である。
【００２８】
さらに、磁歪式トルクセンサ３０の故障検出出力の算出方法としては、前述した（３）式、（４）式で求めた差動電圧ＶＴ３１，ＶＴ３２に基づいて、次の（１１）式により、ＶＴ３１とＶＴ３２の差から故障検出電圧ＶＴＦ４を算出し、この故障検出電圧ＶＴＦ４が所定の閾値Ｂを超えたときに磁歪式トルクセンサ３０が故障であると判定することも可能である。
ＶＴＦ４＝ＶＴ３１−ＶＴ３２      ・・・    （１１）式
この故障検出電圧ＶＴＦ４に基づいて故障検出を行った場合も、温度変化や磁場変化による磁気特性の変化の影響を受けることなく、磁歪式トルクセンサ３０の故障検出を高精度で行うことができる。
なお、前述したように、差動電圧ＶＴ３１は、第１磁歪膜３１に対向配置された第１検出コイル３３と第２磁歪膜３２に対向配置された第３検出コイル３５の差動電圧であり、差動電圧ＶＴ３２は、第１磁歪膜３１に対向配置された第２検出コイル３４と第２磁歪膜３２に対向配置された第４検出コイル３６の差動電圧である。
【００２９】
〔他の実施例〕
この発明は、前述した実施例の電動パワーステアリング装置への適用に限るものではなく、ステアリング・バイ・ワイヤ・システムの車両用ステアリング装置にも適用可能である。ステアリング・バイ・ワイヤ・システムとは、操舵手段と転舵機構とが機械的に分離されていて、操舵手段に作用する操舵トルクに応じて、転舵機構に設けられたステアリングモータを駆動して車両の転舵輪を転舵させる操舵システムであり、この操舵手段に作用する操舵トルクの検出にこの発明に係る磁歪式トルクセンサを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明に係る磁歪式トルクセンサを備えた車両用電動パワーステアリング装置の概略構成図である。
【図２】前記磁歪式トルクセンサの第１，第２検出コイルの出力特性図である。
【図３】前記磁歪式トルクセンサの第３，第４検出コイルの出力特性図である。
【図４】前記磁歪式トルクセンサのトルク検出時の出力特性図である。
【図５】前記磁歪式トルクセンサの故障検出時の出力特性図である。
【図６】従来の磁歪式トルクセンサによるトルク検出と故障検出を説明する図である。
【図７】従来の磁歪式トルクセンサにおけるトルク検出時の出力特性図であり、温度変化による影響を説明するための図である。
【図８】従来の磁歪式トルクセンサにおける故障検出時の出力特性図であり、温度変化による影響を説明するための図である。
【図９】従来の磁歪式トルクセンサにおけるトルク検出時の出力特性図であり、磁場変化による影響を説明するための図である。
【図１０】従来の磁歪式トルクセンサにおいて磁場変化時の出力変化の一例を示す図である。
【図１１】従来の磁歪式トルクセンサにおいて故障検出時の出力特性図であり、磁場変化による影響を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３１】
５  ピニオン軸（シャフト）
１１  電動機
３０  磁歪式トルクセンサ
３１  第１磁歪膜
３２  第２磁歪膜
３３  第１検出コイル
３４  第２検出コイル
３５  第３検出コイル
３６  第４検出コイル
１００  電動パワーステアリング装置（電動ステアリング装置）
【図１】
2006064445.tif 000003
【図２】
2006064445.tif 000004
【図３】
2006064445.tif 000005
【図４】
2006064445.tif 000006
【図５】
2006064445.tif 000007
【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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【手続補正書】
【提出日】平成17年7月21日(2005.7.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
ＥＣＵ５０は、検出回路３７〜４０からの出力電圧に基づいて、ピニオン軸５に作用する操舵トルクの検出と、磁歪式トルクセンサ３０の故障検出を実行する。以下、この実施例におけるトルク検出電圧ＶＴ３と故障検出電圧ＶＴＦの算出方法を説明する。
いま、検出回路３７の出力電圧をＶＴ１１、検出回路３８の出力電圧をＶＴ１２、検出回路３９の出力電圧をＶＴ２１、検出回路４０の出力電圧をＶＴ２２とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
そして、トルク検出電圧ＶＴ３は、ＶＴ３１かＶＴ３２のどちらかを使用するので、（３）式においてｋ１１とｋ２１はほぼ等しいので、ＶＴ３１は、操舵トルクＴに対してＶＴ１１やＶＴ２１より約２倍のゲインとなる。また同様に（４）式においてもｋ１２とｋ２２はほぼ等しいのでＶＴ３２は、操舵トルクに対してＶＴ１２やＶＴ２２より約２倍のゲインとなるので、感度は２倍となる。
また別の方法として、次の（６）式により、差動電圧ＶＴ３１とＶＴ３３の差からトルク検出電圧ＶＴ３を算出する。
ＶＴ３＝ＶＴ３１−ＶＴ３３＋Ｖ０＝（ｋ１１＋ｋ１２＋ｋ２１＋ｋ２２）Ｔ      ・・・    （６）式
（６）式より、ＶＴ３は、ＶＴ１１〜ＶＴ２２より感度を約４倍に向上させることができる効果を有する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
図４は、トルク検出電圧ＶＴ３１、ＶＴ３２、ＶＴ３の出力特性図であり、出力電圧ＶＴ１１，ＶＴ１２と出力電圧ＶＴ２１，ＶＴ２２も重ねて示している。この出力特性図からわかるように、出力電圧ＶＴ１１，ＶＴ１２，ＶＴ２１，ＶＴ２２は温度によって変化するが、出力電圧ＶＴ１１，ＶＴ２１の差動電圧ＶＴ３１、および、出力電圧ＶＴ１２，ＶＴ２２の差動電圧ＶＴ３２は温度にかかわらず同じ値になる。したがって、差動電圧ＶＴ３１もしくは差動電圧ＶＴ３２であるトルク検出電圧ＶＴ３も、あるいは差動電圧ＶＴ３１，ＶＴ３２との差動電圧であるトルク検出電圧ＶＴ３も、温度にかかわらず同じ値になる。その結果、この電動パワーステアリング装置１００においては、温度変化による磁気特性の変化の影響を受けることなく、ピニオン軸５に作用するトルクを高精度で検出することができる。