(57)【要約】【課題】トルク検出装置が一定以上の外部磁場の影響を受けていることを、容易に且つ確実に判断できること。【解決手段】トルク検出装置４１は、トルク検出部７２と機械的なストッパ６４とを含んでいる。前記トルク検出部７２は、回転部２４に加えられるトルクＴｒに応じた磁気的な変化として検出し、その検出値に基づいてトルク信号Ｖｒを出力する。前記トルク信号Ｖｒは、前記トルクＴｒの第１下限値ＴＬ１に応じた第１の信号下限値ＶＬ１と、前記トルクＴｒの第１上限値ＴＨ１に応じた第１の信号上限値ＶＨ１と、の間の信号である。前記ストッパ６４は、前記回転部２４に加えられる前記トルクＴｒを、前記第１下限値ＴＬ１よりも大きい第２下限値ＴＬ２と、前記第１上限値ＴＨ１よりも小さい第２上限値ＴＨ２と、の間に制限する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転部に加えられるトルクに応じた磁気的な変化として検出され、その検出値に基づいて出力されるトルク信号であって、前記トルクの第１下限値に応じた第１の信号下限値と、前記トルクの第１上限値に応じた第１の信号上限値と、の間の前記トルク信号を出力することが可能なトルク検出部と、
前記回転部に加えられる前記トルクを、前記第１下限値よりも大きい第２下限値と、前記第１上限値よりも小さい第２上限値と、の間に制限する機械的なストッパと、
を含んでいることを特徴とするトルク検出装置。
【請求項２】
前記トルク検出部から出力された前記トルク信号が、前記トルクの前記第２下限値に応じた第２の信号下限値を下回った、又は、前記トルクの前記第２上限値に応じた第２の信号上限値を上回った、と判断するトルク信号判断部を、更に有していることを特徴とする請求項１記載のトルク検出装置。
【請求項３】
前記トルク検出部は、ホールＩＣによって構成されている、ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のトルク検出装置。
【請求項４】
前記回転部は、第１軸と、前記第１軸に対して相対回転が可能な第２軸と、前記第１軸と前記第２軸とを連結するトーションバーと、から成ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のトルク検出装置。
【請求項５】
前記ストッパは、前記第１軸と前記第２軸のいずれか一方に設けられた凸部と、前記第１軸と前記第２軸のいずれか他方に設けられて前記凸部が嵌合可能な凹部と、から成り、
前記凸部と前記凹部との間には、前記第１軸と前記第２軸との間で相対回転が可能な範囲の間隙を有しており、
前記間隙の大きさは、前記回転部に加えられる前記トルクを前記第２下限値と前記第２上限値と、の間に制限することが可能な大きさに設定されている、ことを特徴とする請求項４記載のトルク検出装置。
【請求項６】
車両のステアリングホイールの操舵によって回転可能な第１軸と、
前記第１軸に対して相対回転が可能な第２軸と、
前記第１軸と前記第２軸とを連結するトーションバーと、
前記ステアリングホイールの操舵によって前記第１軸と前記第２軸との間に加えられるトルクに応じた磁気的な変化として検出され、その検出値に基づいて出力されるトルク信号であって、前記トルクの第１下限値に応じた第１の信号下限値と、前記トルクの第１上限値に応じた第１の信号上限値と、の間の前記トルク信号を出力することが可能なトルク検出部と、
前記第１軸と前記第２軸との間に加えられる前記トルクを、前記第１下限値よりも大きい第２下限値と、前記第１上限値よりも小さい第２上限値と、の間に制限する機械的なストッパと、
前記トルクに応じた補助トルクを発生する電動モータと、
前記補助トルクを、前記ステアリングホイールから車輪に至るステアリング系に付加する補助トルク伝達機構と、
を含んでいることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルク検出装置及びこれを用いた電動パワーステアリング装置の改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、運転者がステアリングホイールを操舵することによって生じる操舵トルクを検出するトルク検出装置、及び、このトルク検出装置によって検出された操舵トルクに応じて発生した補助トルクによって運転者の操舵トルクを軽減する電動パワーステアリング装置が、一般に知られている（例えば特許文献１）。
【０００３】
特許文献１で知られているトルク検出装置は、ステアリングホイールの操舵によって回転可能な第１軸と、この第１軸にトーションバーを介して連結された第２軸と、の間に加えられる操舵トルクに応じた磁気的な変化（磁束密度の変化）として検出し、その検出値に基づいてトルク信号を出力する。つまり、トルク検出装置は、操舵トルクの下限値に応じた信号下限値と、操舵トルクの上限値に応じた信号上限値と、の間のトルク信号を出力することが可能である。このトルク検出装置は、磁気抵抗素子、ホールＩＣ、ホール素子等の磁気センサによって構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２１４１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、トルク検出装置の周囲には、種々の外部磁場が存在することが多い。例えば、特許文献１で知られているトルク検出装置を用いた電動パワーステアリング装置は、車両に搭載される。このため、トルク検出装置は、車両に搭載されている他の装置が発生する磁場の影響を受ける。つまり、トルク検出装置は、操舵トルクに応じた磁力の他に、外部磁場が発生した磁力（ノイズ）をも検出してしまい、本来の操舵トルクを検出したときと同様に、トルク信号として出力することがあり得る。これは、トルク信号とは異なる、ノイズ信号にすぎない。
【０００６】
本発明は、トルク検出装置が一定以上の外部磁場の影響を受けていることを、容易に且つ確実に判断することができる技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、トルク検出装置は、
回転部に加えられるトルクに応じた磁気的な変化として検出され、その検出値に基づいて出力されるトルク信号であって、前記トルクの第１下限値に応じた第１の信号下限値と、前記トルクの第１上限値に応じた第１の信号上限値と、の間の前記トルク信号を出力することが可能なトルク検出部と、
前記回転部に加えられる前記トルクを、前記第１下限値よりも大きい第２下限値と、前記第１上限値よりも小さい第２上限値と、の間に制限する機械的なストッパと、
を含んでいることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、トルク検出部は、トルクの第１下限値に応じた第１の信号下限値から、第１上限値に応じた第１の信号上限値までの、範囲のトルク信号を出力することが可能である。これに対してストッパは、回転部に加えられるトルクを、第１下限値よりも大きい第２下限値と、第１上限値よりも小さい第２上限値と、の間に機械的に制限する。従って、回転部には、第２下限値から第２上限値までの狭い範囲のトルクしか、発生し得ない。つまり、第１下限値から第２下限値までの範囲と、第１上限値から第２上限値までの範囲は、トルク検出部の通常の使用状態では、トルク検出装置がトルク信号を出力し得ない、出力制限範囲である。
【０００９】
しかし、トルク検出部は、周囲に存在する外部磁場の影響を受けて、出力制限範囲に相当する磁気的な変化（ノイズ）を検出し、疑似的なトルク信号（ノイズ信号）を出力することがあり得る。この場合には、トルク検出部から出力されたトルク信号が疑似的なトルク信号であること、つまり、トルク検出部が一定以上の外部磁場の影響を受けていることを、容易に且つ確実に判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明によるトルク検出装置を用いた電動パワーステアリング装置の模式図である。
【図２】図１に示された入力軸及びトルク検出装置周りの断面図である。
【図３】図２の３−３線に沿った断面図である。
【図４】図２に示されたトルク検出部の出力特性を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明を実施するための形態を添付図に基づいて以下に説明する。
【００１２】
図１に示されるように、車両用ステアリング装置１０は、車両のステアリングホイール２１から車輪３１，３１（操舵用車輪３１，３１）に至るステアリング系２０と、このステアリング系２０に補助トルクを付加する補助トルク機構４０と、から成る。
【００１３】
ステアリング系２０は、ステアリングホイール２１と、このステアリングホイール２１に連結されたステアリング軸２２と、このステアリング軸２２に自在軸継手２３によって連結された入力軸２４と、この入力軸２４に第１伝動機構２５によって連結された転舵軸２６と、この転舵軸２６の両端にボールジョイント２７，２７とタイロッド２８，２８とナックル２９，２９とを介して連結された左右（車幅方向両側）の車輪３１，３１と、から成る。
【００１４】
第１伝動機構２５は、例えばラックアンドピニオン機構によって構成される。このラックアンドピニオン機構２５（第１伝動機構２５）は、入力軸２４に設けられたピニオン２５ａと、転舵軸２６に設けられたラック２５ｂとからなる。転舵軸２６は、軸方向（車幅方向）へ移動可能である。
【００１５】
ステアリング系２０によれば、運転者がステアリングホイール２１を操舵することによって、操舵トルクにより第１伝動機構２５と転舵軸２６と左右のタイロッド２８，２８とを介して、左右の車輪３１，３１を転舵することができる。
【００１６】
補助トルク機構４０は、トルク検出装置４１と制御部４２と電動モータ４３と第２伝動機構４４とから成る。トルク検出装置４１は、ステアリングホイール２１に加えられたステアリング系２０の操舵トルクを検出する。制御部４２は、トルク検出装置４１のトルク検出信号に基づいて制御信号を発生する。電動モータ４３は、制御部４２の制御信号に基づき、前記操舵トルクに応じたモータトルク（補助トルク）を発生する。第２伝動機構４４は、電動モータ４３が発生した補助トルクを前記転舵軸２６に伝達するものであり、例えばベルト伝動機構４５とボールねじ４６とから成る。なお、第２伝動機構４４は、ベルト伝動機構４５とボールねじ４６の組み合わせに限定されず、例えばウォームギヤ機構によって構成することも可能である。
【００１７】
このように、第２伝動機構４４は、ステアリング系２０に補助トルクを伝達するので、適宜「補助トルク伝達機構４４」と言い換えることにする。
【００１８】
車両用ステアリング装置１０によれば、運転者による操舵トルクに電動モータ４３が発生した補助トルクを加えた複合トルクにより、転舵軸２６によって車輪３１，３１を転舵することができる。
【００１９】
第１伝動機構２５と第２伝動機構４４は、ハウジング５１に収納されている。
【００２０】
図２に示されるように、入力軸２４は、第１軸６１と、この第１軸６１に対して相対回転が可能な第２軸６２と、これらの第１軸６１と第２軸６２とを連結するトーションバー６３と、から成る、回転部の一種である。以下、入力軸２４のことを、適宜「回転部２４」と言い換えることにする。
【００２１】
トーションバー６３は、文字通りトルクに対して正確にねじれ角が発生するメンバーであって、第１軸６１と第２軸６２との間での相対ねじり変位を発生する。第１軸６１と第２軸６２とトーションバー６３とは、同心上に位置している。
【００２２】
図２及び図３に示されるように、第１軸６１の一端部と第２軸６２の一端部とは、互いに相対回転が可能に嵌合されている。例えば、第１軸６１の一端部の端面から第２軸６２へ向かって、嵌合軸６１ａが延びている。第２軸６２の一端部の端面は、嵌合孔６２ａを有している。嵌合軸６１ａは、嵌合孔６２ａに回転可能に嵌合している。
【００２３】
嵌合軸６１ａの外周面には、径外方へ突出した１つ又は複数（好ましくは３つ）の凸部６１ｂが設けられている。嵌合孔６２ａの内周面には、内周面から窪んだ１つ又は複数（好ましくは３つ）の凹部６２ｂが設けられている。凸部６１ｂは凹部６２ｂに嵌合可能である。凸部６１ｂと凹部６２ｂとの組み合わせ構造によって、ストッパ６４が構成されている。このように、機械的なストッパ６４は、第１軸６１と第２軸６２のいずれか一方に設けられた凸部６１ｂと、第１軸６１と第２軸６２のいずれか他方に設けられて凸部６１ｂが嵌合可能な凹部６２ｂと、から成る。
【００２４】
図３に示されるように、凸部６１ｂと凹部６２ｂとの間には、第１軸６１と第２軸６２との相対回転を一定範囲だけ許容するとともにそれ以上を規制するための、間隙６５，６６が設けられている。これらの間隙６５，６６は、凸部６１ｂ及び凹部６２ｂの、正転方向と逆転方向の両側に位置している。以下、凸部６１ｂの回転方向一端面６１ｂ１と凹部６２ｂの回転方向一端面６２ｂ１との間の間隙６５を「第１の間隙６５」という。凸部６１ｂの回転方向他端面６１ｂ２と凹部６２ｂの回転方向他端面６２ｂ２との間の間隙６６を「第２の間隙６６」という。
【００２５】
ステアリングホイール２１（図１参照）が中立位置にあるとき、つまりトーションバー６３が捩れていないときに、第１の間隙６５の大きさδ１と、第２の間隙６６の大きさδ２とは、同一である（δ１＝δ２）。第１軸６１と第２軸６２との間に加えられるトルクＴｒ（操舵トルクＴｒ）に応じて、トーションバー６３が捩れる。第１軸６１に対して、第２軸６２が一定の角度だけ相対的に変位、つまりトーションバー６３が一定の捩れ角だけ捩れた場合に、凸部６１ｂと凹部６２ｂとは互いに当たる。凸部６１ｂと凹部６２ｂとが当たることによって、第１軸６１と第２軸６２との相対回転が規制される。この結果、第１軸６１と第２軸６２との間に加えることが可能なトルクＴｒの範囲が、制限される。
【００２６】
ここで、運転者がステアリングホイール２１（図１参照）を中立位置から操舵角の増大方向へ操舵することを、「切り増し操作」という。ステアリングホイール２１を右へ切り増し操作（右操舵）した場合に、第１軸６１と第２軸６２は右方向（矢印Ｒ１方向）へ回転する。ステアリングホイール２１を左へ切り増し操作（左操舵）した場合に、第１軸６１と第２軸６２は左方向（矢印Ｒ２方向）へ回転する。
【００２７】
トルク検出装置４１は、前記ストッパ６４と磁気回路部７１とトルク検出部７２とトルク信号判断部７３とを含む。
【００２８】
磁気回路部７１は、例えば上記特許文献１に示されているように周知の構成なので、概要のみを説明する。この磁気回路部７１は、第１軸６１の全周にわたって設けられた磁石７１ａと、第２軸６２に設けられた一対のヨーク７１ｂ，７１ｂとを含む。磁石７１ａは、第１軸６１の周方向にＮ極とＳ極とが交互に配置されるとともに、周方向に着磁されている。一対のヨーク７１ｂ，７１ｂは、磁石７１ａの外周面を囲った環状の部材であり、周方向に櫛歯状に並び且つ軸方向に延びた複数の凸片を有している。この各ヨーク７１ｂ，７１ｂの複数の凸片同士は、互いに相手の凸片間の溝に嵌り込むように位置している。
【００２９】
トルク検出部７２は、一対のヨーク７１ｂ，７１ｂの径外方に配置されており、一対のヨーク７１ｂ，７１ｂの間の磁束密度を検出し、この検出した磁束密度を電気信号（例えば電圧信号）に変換し、この電気信号をトルク信号として出力することが可能である。つまり、トルク信号は、入力軸２４（回転部２４）に加えられるトルクに応じた磁気的な変化として検出され、その検出値に基づいて出力される信号である。
【００３０】
トルク検出部７２は、磁気抵抗素子、ホール素子、ホールＩＣ等の磁気センサによって構成されている。トルク検出部７２は、好ましくはホールＩＣによって構成され、より好ましくはリニアホールＩＣによって構成される。本実施例では、トルク検出部７２は、例えば２つのホールＩＣ７２ａ，７２ｂ（リニアホールＩＣ）によって構成されている。２つのホールＩＣ７２ａ，７２ｂを採用すれば、この各ホールＩＣ７２ａ，７２ｂが出力するトルク信号同士を比較することによって、トルク検出部７２の故障を検出することができる。以下、２つのホールＩＣ７２ａ，７２ｂを区別して説明するときには、第１ホールＩＣ７２ａと第２ホールＩＣ７２ｂと言うことにする。なお、トルク検出部７２は、１つ又は３つ以上のホールＩＣによって構成することも可能である。
【００３１】
トルク信号判断部７３については後述する。
【００３２】
次に、トルク検出部７２の特性について、図２及び図４に基づき説明する。図４（ａ）は、比較例のトルク検出部の特性図である。図４（ｂ）は、実施例のトルク検出部７２の特性図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、横軸を入力軸２４（回転部２４）に加えられるトルクＴｒ（操舵トルクＴｒ）とし、縦軸をトルク検出部７２が出力するトルク信号Ｖｒとして、２つのホールＩＣ７２ａ，７２ｂの、トルクＴｒに対するトルク信号Ｖｒ（例えば電圧信号）の関係、つまり出力特性を示している。
【００３３】
図４（ａ）に示される比較例では、第１ホールＩＣ７２ａの出力特性Ｔ１は右肩上がりの特性であり、第２ホールＩＣ７２ｂの出力特性Ｔ２は左肩上がりの特性である。第１ホールＩＣ７２ａの出力特性Ｔ１と第２ホールＩＣ７２ｂの出力特性Ｔ２とには、一定の相互関係があり、トルクＴｒ＝０の中立点で互いにクロスするＸ字状の特性であって、左右の対称性、トルク信号Ｖｒの中立点Ｖｃから見た上下の対称性を有した特性である。
【００３４】
各出力特性Ｔ１，Ｔ２は、絶対値が所定のトルクＴｒ、つまり第１下限値ＴＬ１から第１上限値ＴＨ１までは直線的にトルク信号Ｖｒが変化し、所定のトルクを超えるとトルク信号Ｖｒは飽和する。一方の出力特性Ｔ１に対して、他方の出力特性Ｔ２が取る値は決まっており、トルク換算値は同じである。
【００３５】
なお、横軸のトルクＴｒは、第１ホールＩＣ７２ａの出力特性Ｔ１を基準として、ステアリングホイール２１が中点（中立位置）にあるときに０（零）とし、ステアリングホイール２１を中点から右操舵した場合に符号をプラスとし、中点から左操舵した場合に符号をマイナスとして表している。
【００３６】
以下、第１ホールＩＣ７２ａの出力特性Ｔ１を代表して説明する。第２ホールＩＣ７２ｂの出力特性Ｔ２は、上述のように第１ホールＩＣ７２ａの出力特性Ｔ１に対して逆の特性である他には同じなので、説明を省略する。
【００３７】
第１ホールＩＣ７２ａは、トルクＴｒの第１下限値ＴＬ１に応じた第１の信号下限値ＶＬ１と、トルクＴｒの第１上限値ＴＨ１に応じた第１の信号上限値ＶＨ１と、の間のトルク信号Ｖｒを出力することが可能である。言い換えると、第１ホールＩＣ７２ａは、第１の信号下限値ＶＬ１から第１の信号上限値ＶＨ１までの範囲Ａ０（トルク検出部７２のトルク信号出力範囲Ａ０）のトルク信号Ｖｒを出力することが可能である。
【００３８】
より詳しく述べると、第１の信号下限値ＶＬ１は、入力軸２４の通常の操作領域において、トルク検出部７２から出力されるトルク信号Ｖｒの一定の下限値であって、トルクＴｒの第１下限値ＴＬ１に対応しており、０（零）よりも僅かに大きい値に設定されている。また、第１の信号上限値ＶＨ１は、入力軸２４の通常の操作領域において、トルク検出部７２から出力されるトルク信号Ｖｒの一定の上限値であって、トルクＴｒの第１上限値ＴＨ１に対応している。この第１の信号上限値ＶＨ１は、例えば第１ホールＩＣ７２ａに印可する駆動電圧を適宜設定することにより、決まる。このように、トルク検出部７２のトルク信号出力範囲Ａ０は、トルクＴｒの第１下限値ＴＬ１から第１上限値ＴＨ１までの範囲Ｓ０（トルク範囲Ｓ０）に対応している。
【００３９】
ここで、トルクＴｒとトルク信号Ｖｒの関係をまとめると、次の通りである。上述のように、ステアリングホイール２１が中点にあるときに、トルクＴｒ＝±０である。ステアリングホイール２１を中点から右操舵した場合に、トルクＴｒの第１上限値は＋ＴＨ１である。ステアリングホイール２１を中点から左操舵した場合に、トルクＴｒの第１下限値は−ＴＬ１である。この第１下限値ＴＬ１の絶対値は、第１上限値ＴＨ１の絶対値と同一である。
【００４０】
トルクＴｒの第１下限値−ＴＬ１に応じた第１の信号下限値はＶＬ１である（ＶＬ１＞０）。トルクＴｒ＝０のときに、トルク信号Ｖｒの中立点はＶｃである（Ｖｃ＞ＶＬ１）。トルクＴｒの第１上限値＋ＴＨ１に応じた第１の信号上限値はＶＨ１である（ＶＨ１＞Ｖｃ）。つまり、「Ａ０／２＝ＶＨ１−Ｖｃ＝Ｖｃ−ＶＬ１」の関係である。
【００４１】
比較例では、ストッパ６４は、第１軸６１と第２軸６２との間に加えることが可能なトルクＴｒの範囲を、上記トルク範囲Ｓ０よりも広い「トルク制限範囲Ｓａ」に規制している。このトルク制限範囲Ｓａは、第１下限値ＴＬ１よりも小さい下限値ＴＬ０と、第１上限値ＴＨ１よりも大きい上限値ＴＨ０と、の間の範囲である。
【００４２】
図４（ｂ）は、実施例における、第１ホールＩＣ７２ａの出力特性Ｔ１と第２ホールＩＣ７２ｂの出力特性Ｔ２を示している。実施例における各出力特性Ｔ１，Ｔ２の基本的な特性は、上記図４（ａ）に示される比較例と同じである。
【００４３】
但し、実施例では、ストッパ６４は、第１軸６１と第２軸６２との間に加えることが可能なトルクＴｒの範囲Ｓｂ（トルク制限範囲Ｓｂ）を、比較例のトルク範囲Ｓ０よりも狭く規制している。このトルク制限範囲Ｓｂは、第１下限値ＴＬ１よりも大きい第２下限値ＴＬ２と、第１上限値ＴＨ１よりも小さい第２上限値ＴＨ２と、の間の範囲である。トルクＴｒの第１下限値ＴＬ１から第２下限値ＴＬ２までの範囲Ｓ１と、トルクＴｒの第１上限値ＶＨ１から第２上限値ＶＨ２までの範囲Ｓ２とは、同一である。従って、「（Ｓ０−Ｓｂ）／２＝Ｓ１＝Ｓ２」の関係となる。Ｓｂ／２は、図３に示される間隙６５の大きさδ１，δ２に対応する。
【００４４】
各出力特性Ｔ１，Ｔ２から明らかなように、トルクＴｒの第２下限値ＴＬ２に応じた第２の信号下限値はＶＬ２であり、トルクＴｒの第２上限値ＴＨ２に応じた第２の信号上限値はＶＨ２である。第２の信号下限値ＶＬ２は、第１の信号下限値ＶＬ１よりも大きい。第２の信号上限値ＶＨ２は、第１の信号上限値ＶＨ１よりも小さい。
【００４５】
第１ホールＩＣ７２ａは、トルクＴｒの第２下限値ＴＬ２に応じた第２の信号下限値ＶＬ２と、トルクＴｒの第２上限値ＴＨ２に応じた第２の信号上限値ＶＨ２と、の間のトルク信号Ｖｒを出力することが可能である。言い換えると、第１ホールＩＣ７２ａは、第２の信号下限値ＶＬ２から第２の信号上限値ＶＨ２までの範囲Ａ１（トルク検出部７２のトルク信号出力範囲Ａ１）のトルク信号Ｖｒを出力することが可能である。つまり、第１の信号下限値ＶＬ１から第２の信号下限値ＶＬ２までの範囲Ａ２（出力制限範囲Ａ２）と、第１の信号上限値ＶＨ１から第２の信号上限値ＶＨ２までの範囲Ａ３（出力制限範囲Ａ３）では、第１ホールＩＣ７２ａはトルク信号Ｖｒを出力し得ない。
【００４６】
従って、次式が成立する。
Ａ０＝Ａ１＋Ａ２＋Ａ３
Ａ１／２＝ＶＨ２−Ｖｃ＝Ｖｃ−ＶＬ２
Ａ２＝ＶＬ２−ＶＬ１
Ａ３＝ＶＨ１−ＶＨ２
【００４７】
以上の説明から明らかなように、図３に示される間隙δ１，δ２の大きさは、入力軸２４に加えられるトルクＴｒを第２下限値ＴＬ２と第２上限値ＴＨ２と、の間に制限することが可能な大きさに設定されている。
【００４８】
図２及び図４に示されるように、トルク信号判断部７３は、トルク検出部７２から出力されたトルク信号Ｖｒが、第２の信号下限値ＶＬ２を下回ったか否か、又は、第２の信号上限値ＶＨ２を上回ったか否かを判断して、判断結果を制御部４２に出力する。
【００４９】
以上の説明をまとめると、次の通りである。
図２及び図４に示されるように、トルク検出装置４１は、
回転部２４（入力軸２４）に加えられるトルクＴｒに応じた磁気的な変化として検出され、その検出値に基づいて出力されるトルク信号Ｖｒであって、前記トルクＴｒの第１下限値ＴＬ１に応じた第１の信号下限値ＶＬ１と、前記トルクＴｒの第１上限値ＴＨ１に応じた第１の信号上限値ＶＨ１と、の間の前記トルク信号Ｖｒを出力することが可能なトルク検出部７２と、
前記回転部２４に加えられる前記トルクＴｒを、前記第１下限値ＴＬ１よりも大きい第２下限値ＴＬ２と、前記第１上限値ＶＨ１よりも小さい第２上限値ＶＨ２と、の間に制限する機械的なストッパ６４と、を含んでいる。
【００５０】
上述のように、トルク検出部７２は、トルクＴｒの第１下限値ＴＬ１に応じた第１の信号下限値ＶＬ１から、第１上限値ＴＨ１に応じた第１の信号上限値ＶＨ１までの、範囲Ａ０（トルク信号出力範囲Ａ０）のトルク信号Ｖｒを出力することが可能である。これに対してストッパ６４は、回転部２４に加えられるトルクＴｒを、第１下限値ＴＬ１よりも大きい第２下限値ＴＬ２と、第１上限値ＴＨ１よりも小さい第２上限値ＴＨ２と、の間に機械的に制限する。従って、回転部２４には、第２下限値ＴＬ２から第２上限値ＶＨ２までの狭い範囲のトルクＴｒしか、発生し得ない。つまり、トルクＴｒの第１下限値ＴＬ１から第２下限値ＴＬ２までの範囲Ｓ１と、トルクＴｒの第１上限値ＶＨ１から第２上限値ＶＨ２までの範囲Ｓ２は、トルク検出部７２の通常の使用状態では、トルク検出装置４１がトルク信号Ｖｒを出力し得ない、出力制限範囲である。
【００５１】
しかし、トルク検出部７２は、周囲に存在する外部磁場の影響を受けて、出力制限範囲Ｓ１，Ｓ２に相当する磁気的な変化（ノイズ）を検出し、疑似的なトルク信号（ノイズ信号）を出力することがあり得る。この場合には、トルク検出部７２から出力されたトルク信号Ｖｒが疑似的なトルク信号であること、つまり、トルク検出部７２が一定以上の外部磁場の影響を受けていることを、容易に且つ確実に判断することができる。
【００５２】
さらには、図２及び図４に示されるように、トルク検出部７２は、前記トルク検出部７２から出力された前記トルク信号Ｖｒが、前記トルクＴｒの前記第２下限値ＴＬ２に応じた第２の信号下限値ＶＬ２を下回った、又は、前記トルクＴｒの前記第２上限値ＶＨ２に応じた第２の信号上限値ＶＨ２を上回った、と判断するトルク信号判断部７３を有している。このため、トルク検出部７２が一定以上の外部磁場の影響を受けていることを、トルク信号判断部７３によって容易に且つ確実に判断して、判断結果を速やかに出力することができる。例えば、トルク検出部７２の出力信号は、トルク信号判断部７３よって判断され、その判断結果とトルク検出部７２の出力信号とを制御部４２へ出力することができる。なお、トルク信号判断部７３は、トルク検出部７２または制御部４２に組み込むことができる。
【００５３】
さらには、図２に示されるように、前記トルク検出部７２は、ホールＩＣ７２ａ，７２ｂによって構成されている。一般に、ホールＩＣは、ホール素子に比べて電気的なノイズの影響を受けにくく、自動車のようにパワー系デバイスや大出力の装置の近くで使用する場合に好適である。
【００５４】
さらには、図２に示されるように、前記回転部２４は、第１軸６１と、前記第１軸６１に対して相対回転が可能な第２軸６２と、前記第１軸６１と前記第２軸６２とを連結するトーションバー６３と、から成る。このため、回転部２４に加えられるトルクＴｒに応じた磁気的な変化を、トルク検出部７２によって検出するのに好適である。
【００５５】
さらには、図２〜図４に示されるように、前記ストッパ６４は、前記第１軸６１と前記第２軸６２のいずれか一方に設けられた凸部６１ｂと、前記第１軸６１と前記第２軸６２のいずれか他方に設けられて前記凸部６１ｂが嵌合可能な凹部６２ｂと、から成り、
前記凸部６１ｂと前記凹部６２ｂとの間には、前記第１軸６１と前記第２軸６２との間で相対回転が可能な範囲の間隙６５，６６を有しており、
前記間隙６５，６６の大きさδ１，δ２は、前記回転部２４に加えられる前記トルクＴｒを前記第２下限値ＴＬ２と前記第２上限値ＶＨ２と、の間に制限することが可能な大きさに設定されている。
【００５６】
このため、前記間隙６５，６６の大きさδ１，δ２を適宜設定することによって、図４に示されるトルク検出部７２のトルク信号出力範囲Ａ１及び出力制限範囲Ａ２，Ａ３を、最適な値に容易に且つ確実に設定することができる。
しかも、従来は、第１下限値ＴＬ１よりも小さい下限値ＴＬ０と、第１上限値ＴＨ１よりも大きい上限値ＴＨ０と、の間の範囲Ｓａ（ストッパ範囲Ｓａ）に制限していたストッパ６４を、有効活用することができる。従って、範囲Ａ１，Ａ２，Ａ３を設定するのに、別個の構成を加える必要がなく、極めてシンプルなトルク検出装置４１を構成することができる。
【００５７】
さらには、図１〜図４に示されるように、電動パワーステアリング装置１０は、
車両のステアリングホイール２１の操舵によって回転可能な第１軸６１と、
前記第１軸６１に対して相対回転が可能な第２軸６２と、
前記第１軸６１と前記第２軸６２とを連結するトーションバー６３と、
前記ステアリングホイール２１の操舵によって前記第１軸６１と前記第２軸６２との間に加えられるトルクＴｒ（操舵トルクＴｒ）に応じた磁気的な変化として検出され、その検出値に基づいて出力されるトルク信号Ｖｒであって、前記トルクＴｒの第１下限値ＴＬ１に応じた第１の信号下限値ＶＬ１と、前記トルクＴｒの第１上限値ＴＨ１に応じた第１の信号上限値ＶＨ１と、の間の前記トルク信号Ｖｒを出力することが可能なトルク検出部７２と、
前記第１軸６１と前記第２軸６２との間に加えられる前記トルクＴｒを、前記第１下限値ＴＬ１よりも大きい第２下限値ＴＬ２と、前記第１上限値ＴＨ１よりも小さい第２上限値ＴＨ２と、の間に制限する機械的なストッパ６４と、
前記トルクＴｒに応じた補助トルクを発生する電動モータ４３と、
前記補助トルクを、前記ステアリングホイール２１から車輪３１，３１に至るステアリング系２０に付加する補助トルク伝達機構４４と、を含んでいる。
【００５８】
このように、電動パワーステアリング装置１０は、ストッパ６４とトルク検出部７２とを含むトルク検出装置４１を、用いている。トルク検出部７２から出力されたトルク信号Ｖｒが疑似的なトルク信号（ノイズ信号）であること、つまり、トルク検出部７２が一定以上の外部磁場の影響を受けていることを、容易に且つ確実に判断することができる。このため、トルク検出部７２が一定以上の外部磁場の影響を受けているときには、その影響を極力排除した補助トルクを、ステアリング系２０に付加するように、制御することが可能となる。
【００５９】
なお、本発明によるトルク検出装置４１及びこのトルク検出装置４１を用いた電動パワーステアリング装置１０は、本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、実施例に限定されるものではない。例えば、本発明のトルク検出装置４１は、通常時において、ステアリングホイール２１の操舵量に応じて転舵用アクチュエータ（図示せず）を作動させることにより、左右の車輪３１，３１を転舵する方式、いわゆるステアバイワイヤ式（steer-by-wire、略称「ＳＢＷ」）電動パワーステアリング装置に用いることができる。
【００６０】
また、トルク検出装置４１は、電動パワーステアリング装置１０に用いる構成に限定されるものではなく、それ以外の各種装置に用いることが可能であり、種々の回転部に加えられるトルクに応じた磁気的な変化を検出可能であればよい。
【００６１】
また、トルク検出装置４１が電動パワーステアリング装置１０に用いられた場合には、トルク検出装置４１によってトルクを検出するための回転部２４は、ステアリングホイール２１の操舵によって回転可能な構成であればよく、例えばステアリング軸２２であってもよい。
【００６２】
また、電動パワーステアリング装置１０に補助トルクを付加する第２伝動機構４４は、電動パワーステアリング装置１０のなかの、トルク検出部７２によって検出される部位よりも二次側に設けられればよく、例えば第２軸６２（図２参照）に設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明のトルク検出装置４１及びこのトルク検出装置４１を用いた電動パワーステアリング装置１０は、自動車に搭載するのに好適である。
【符号の説明】
【００６４】
１０    車両用ステアリング装置
２０    ステアリング系
２１    ステアリングホイール
３１    車輪
４１    トルク検出装置
４３    電動モータ
４４    補助トルク伝達機構
６１    第１軸
６２    第２軸
６３    トーションバー
６４    ストッパ
６５    第１の間隙
６６    第２の間隙
７１    磁気回路部
７２    トルク検出部
７２ａ  第１ホールＩＣ
７２ｂ  第２ホールＩＣ
７３    トルク信号判断部
Ａ０    第１の信号下限値から第１の信号上限値までの範囲
Ａ１    第２の信号下限値から第２の信号上限値までの範囲
Ａ２    第１の信号下限値から第２の信号下限値までの範囲
Ａ３    第１の信号上限値から第２の信号上限値までの範囲
Ｓ０    トルクの第１下限値から第１上限値までの範囲
Ｓｂ    第２下限値と第２上限値との間の範囲
ＴＬ１  第１下限値
ＴＬ２  第２下限値
ＴＨ１  第１上限値
ＴＨ２  第２上限値
Ｔｒ    回転部に加えられるトルク
ＶＬ１  第１の信号下限値
ＶＬ２  第２の信号下限値
ＶＨ１  第１の信号上限値
ＶＨ２  第２の信号上限値
Ｖｒ    トルク検出部が出力するトルク信号
δ１    第１の間隙の大きさ
δ２    第２の間隙の大きさ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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