(57)【要約】【課題】外部機器に影響を与えにくいトルク検出システム、および、このシステムを備える電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】トルク検出装置のセンサＩＣは、トーションバーのねじれ量に応じて出力電圧の大きさが変化する素子と、この出力電圧をローレベルＬおよびハイレベルＨの間で切り替えられる出力信号に変換する処理装置とを備えている。処理装置は、出力信号の波形に、ローレベルＬからハイレベルＨに切り替えられる立ち上がり期間Ｔ１の変化速度、および、ハイレベルＨからローレベルＬに切り替えられる立ち下がり期間Ｔ３の変化速度を小さくする変曲点Ｐ１〜Ｐ４を形成する信号生成部を有する。【選択図】図５
2015210193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象の状態量の変化に応じて出力電圧の大きさが変化する素子と、
前記出力電圧をローレベルおよびハイレベルの間で切り替えられる出力信号に変換する処理装置と
を備えるセンサＩＣであって、
前記処理装置は、前記出力信号の波形が前記ローレベルから前記ハイレベルに切り替えられる立ち上がり期間の変化速度、および、前記ハイレベルから前記ローレベルに切り替えられる立ち下がり期間の変化速度の少なくとも一方を制御する信号生成部を有する
センサＩＣ。
【請求項２】
前記信号生成部は、前記出力信号の波形に前記変化速度の少なくとも一部を小さくする変曲点を形成する
請求項１に記載のセンサＩＣ。
【請求項３】
前記変曲点は、前記立ち上がり期間のうちの前記ローレベルの付近に形成され、前記変曲点よりも前記ローレベル側の前記変化速度は、前記変曲点よりも前記ハイレベル側の変化速度よりも小さい
請求項２に記載のセンサＩＣ。
【請求項４】
前記変曲点は、前記立ち上がり期間のうちの前記ハイレベルの付近に形成され、前記変曲点よりも前記ハイレベル側の前記変化速度は、前記変曲点よりも前記ローレベル側の変化速度よりも小さい
請求項２または３に記載のセンサＩＣ。
【請求項５】
前記変曲点は、前記立ち下がり期間のうちの前記ハイレベルの付近に形成され、前記変曲点よりも前記ハイレベル側の前記変化速度は、前記変曲点よりも前記ローレベル側の変化速度よりも小さい
請求項２〜４のいずれか一項に記載のセンサＩＣ。
【請求項６】
前記変曲点は、前記立ち下がり期間のうちの前記ローレベルの付近に形成され、前記変曲点よりも前記ローレベル側の前記変化速度は、前記変曲点よりも前記ハイレベル側の変化速度よりも小さい
請求項２〜５のいずれか一項に記載のセンサＩＣ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のセンサＩＣを有するトルク検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサＩＣ、および、このセンサＩＣを有するトルク検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
検出対象の状態量としてのトルクの変化を出力電圧の変化により検出するセンサＩＣが知られている。特許文献１は、そのようなセンサＩＣを有するトルク検出装置の一例を開示している。このトルク検出装置は、永久磁石、および、複数の歯が周方向に並べられたヨークユニットを有している。永久磁石は、コラムシャフトの上方シャフトに固定され、ヨークユニットはコラムシャフトの下方シャフトに固定されている。上方シャフトと下方シャフトとはトーションバーにより接続されているため、上方シャフトにトルクが作用したとき、トーションバーにねじれが生じる。このため、永久磁石とヨークユニットの歯との回転位相にずれが生じ、永久磁石とヨークユニットの歯との間で作用する磁束密度が変化する。トルク検出装置のセンサＩＣは、この磁束密度の変化に応じて出力電圧が変化するホール素子と、ホール素子の出力電圧をデジタル信号に変換する処理装置とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２５３８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
デジタル信号の波形は、ローレベルおよびハイレベルを有する。そして、デジタル信号の波形は、ローレベルからハイレベルに変更されるとき、および、ハイレベルからローレベルに変更されるとき、波形が急激に変化する。信号の波形に急激な変化が生じるとき、外部機器が影響を受けやすくなる。特許文献１のトルク検出装置は、デジタル信号を外部の制御装置に送信しているため、アナログ信号を送信する構成と比較して、波形が急激な変化をともないやすく、外部機器が影響を受けやすい。
【０００５】
なお、以上はトルクの変化を出力電圧の変化により検出するセンサＩＣについて説明したが、トルク以外の検出対象の状態量の変化をデジタル信号により出力するセンサＩＣであれば、いずれのセンサＩＣについても同様の問題が生じ得る。
【０００６】
本発明の目的は、外部機器に影響を与えにくいセンサＩＣ、および、このセンサＩＣを有するトルク検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
〔１〕本センサＩＣの独立した一形態によれば、検出対象の状態量の変化に応じて出力電圧の大きさが変化する素子と、前記出力電圧をローレベルおよびハイレベルの間で切り替えられる出力信号に変換する処理装置とを備えるセンサＩＣであって、前記処理装置は、前記出力信号の波形が前記ローレベルから前記ハイレベルに切り替えられる立ち上がり期間の変化速度、および、前記ハイレベルから前記ローレベルに切り替えられる立ち下り期間の変化速度の少なくとも一方を制御する信号生成部を有する。
【０００８】
上記センサＩＣによれば、信号生成部により、出力信号の波形がローレベルおよびハイレベルの一方から他方に切り替えられるときの変化速度を外部機器に影響を与えにくい変化速度に制御することができる。
【０００９】
〔２〕前記センサＩＣに従属する一形態によれば、前記信号生成部は、前記出力信号の波形に前記変化速度の少なくとも一部を小さくする変曲点を形成する。
上記センサＩＣによれば、出力信号の波形がローレベルおよびハイレベルの一方から他方に切り替えられるときの変化速度が変曲点により小さくなる。このため、外部機器に影響を与えにくい。
【００１０】
〔３〕前記センサＩＣに従属する一形態によれば、前記変曲点は、前記立ち上がり期間のうちの前記ローレベルの付近に形成され、前記変曲点よりも前記ローレベル側の前記変化速度は、前記変曲点よりも前記ハイレベル側の変化速度よりも小さい。
【００１１】
出力信号の波形がローレベルからハイレベルに変化し始めるとき、出力信号の波形は、一定に維持された変化速度「０」の状態からハイレベルに向けて変化する状態へと急激に変化する。このため、外部機器が影響を受けやすい。上記センサＩＣによれば、このような外部へ与える影響が大きい期間の出力信号の変化速度を小さくしているため、外部機器に影響を与えにくい。
【００１２】
〔４〕前記センサＩＣに従属する一形態によれば、前記変曲点は、前記立ち上がり期間のうちの前記ハイレベルの付近に形成され、前記変曲点よりも前記ハイレベル側の前記変化速度は、前記変曲点よりも前記ローレベル側の変化速度よりも小さい。
【００１３】
出力信号がハイレベルに達するとき、出力信号の波形は、変化する状態から一定に維持された変化速度「０」の状態へと急激に変化する。このため、外部機器が影響を受けやすい。上記センサＩＣによれば、このような外部へ与える影響が大きい期間の出力信号の変化速度を小さくしているため、外部機器に影響を与えにくい。
【００１４】
〔５〕前記センサＩＣに従属する一形態によれば、前記変曲点は、前記立ち下がり期間のうちの前記ハイレベルの付近に形成され、前記変曲点よりも前記ハイレベル側の前記変化速度は、前記変曲点よりも前記ローレベル側の変化速度よりも小さい。
【００１５】
出力信号がハイレベルからローレベルに変化し始めるとき、出力信号の波形は、一定に維持された変化速度「０」の状態から変化する状態へと急激に変化する。このため、外部機器が影響を受けやすい。上記センサＩＣによれば、このような外部へ与える影響が大きい期間の出力信号の変化速度を小さくしているため、外部機器に影響を与えにくい。
【００１６】
〔６〕前記センサＩＣに従属する一形態によれば、前記変曲点は、前記立ち下がり期間のうちの前記ローレベルの付近に形成され、前記変曲点よりも前記ローレベル側の前記変化速度は、前記変曲点よりも前記ハイレベル側の変化速度よりも小さい。
【００１７】
出力信号がローレベルに達するとき、出力信号の波形は変化する状態から一定に維持された変化速度「０」の状態へと急激に変化する。このため、外部機器が影響を受けやすい。上記センサＩＣによれば、このような外部へ与える影響が大きい期間の出力信号の変化速度を小さくしているため、外部機器に影響を与えにくい。
【００１８】
〔７〕本トルク検出装置の独立した一形態によれば、上記〔１〕〜〔６〕のいずれか一項に記載のセンサＩＣを有する。
【発明の効果】
【００１９】
本センサＩＣ、および、このセンサＩＣを有するトルク検出装置によれば、外部機器に影響を与えにくい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態のステアリング装置の構成図。
【図２】実施形態のトルク検出装置の分解斜視図。
【図３】実施形態のセンサＩＣのブロック図。
【図４】実施形態のセンサＩＣの出力信号の波形を示すグラフ。
【図５】図４の出力信号の波形の一部を拡大して示すグラフ。
【図６】変形例のセンサＩＣの出力信号の波形を示すグラフ。
【図７】変形例のセンサＩＣのブロック図。
【図８】変形例のセンサＩＣのブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１を参照して、トルク検出装置４０を備える電動パワーステアリング装置１の構成について説明する。
電動パワーステアリング装置１は、操舵機構１０、転舵機構１４、アシスト装置２０、トルク検出装置４０、および、制御装置１００を有する。
【００２２】
操舵機構１０は、上端部がステアリングホイール２と接続されているコラムシャフト１１、コラムシャフト１１の下端部と接続されているインターミディエイトシャフト１２、および、インターミディエイトシャフト１２の下端部と接続されているピニオンシャフト１３を有する。
【００２３】
コラムシャフト１１は、入力シャフト１１Ａ、出力シャフト１１Ｂ、および、トーションバー１１Ｃを有する。入力シャフト１１Ａの上端部は、ステアリングホイール２に接続されている。入力シャフト１１Ａと出力シャフト１１Ｂとは、トーションバー１１Ｃを介して相対回転可能に連結されている。トーションバー１１Ｃは、入力シャフト１１Ａおよび出力シャフト１１Ｂに加わるトルクに応じてねじれる。
【００２４】
インターミディエイトシャフト１２の上端部は、出力シャフト１１Ｂの下端部に接続されている。ピニオンシャフト１３には、ピニオンシャフト１３の軸方向における所定範囲にわたりピニオン歯１３Ａが形成されている。
【００２５】
転舵機構１４は、ラックシャフト１５を有している。ラックシャフト１５には、ラックシャフト１５の軸方向において所定範囲にわたりラック歯１５Ａが形成されている。ラックシャフト１５は、ラック歯１５Ａにおいてピニオン歯１３Ａと噛み合わせられている。ラック歯１５Ａとピニオン歯１３Ａとは、互いに噛み合うことによりラックアンドピニオン機構１６を構成している。ラックアンドピニオン機構１６は、ピニオンシャフト１３の回転をラックシャフト１５の軸方向の往復動に変換する。ラックシャフト１５の両端部は、タイロッド１７等を介して転舵輪３に接続されている。
【００２６】
上述した操舵機構１０および転舵機構１４の構成により、運転者によりステアリングホイール２に回転力が加えられるとき、コラムシャフト１１およびインターミディエイトシャフト１２を介してピニオンシャフト１３が回転する。ピニオンシャフト１３の回転力は、ラックアンドピニオン機構１６によりラックシャフト１５の軸方向の往復動に変換される。ラックシャフト１５の軸方向の往復動は、タイロッド１７等を介して転舵輪３を転舵させる。
【００２７】
アシスト装置２０は、アシストモータ２１、減速機構２２、および、制御装置１００を有する。減速機構２２は、アシストモータ２１および出力シャフト１１Ｂに連結されており、アシストモータ２１の回転を減速して出力シャフト１１Ｂに伝達する。アシスト装置２０は、アシストモータ２１の回転をステアリングホイール２の操舵を補助するアシスト力としてコラムシャフト１１に付与する。
【００２８】
制御装置１００は、トルク検出装置４０が出力するトーションバー１１Ｃのねじれ量に応じた出力信号に基づいて運転者の操舵に応じた操舵トルクを算出する。制御装置１００は、操舵トルクに基づいて運転者の操舵を補助するアシストトルクを算出し、アシストトルクに基づいてアシストモータ２１の駆動を制御する。
【００２９】
図２を参照して、トルク検出装置４０の概略構成について説明する。
トルク検出装置４０は、永久磁石４１、ヨークユニット５０、集磁リング６１、および、センサＩＣ７０を有する。
【００３０】
永久磁石４１は、円筒状に形成されており、周方向においてＮ極とＳ極とが交互に着磁されている。永久磁石４１は、入力シャフト１１Ａの外周面に固定されている。
ヨークユニット５０は、円筒状に形成されている。ヨークユニット５０は、コラムシャフト１１と同軸的に永久磁石４１の径方向の外側に配置されている。ヨークユニット５０は、第１磁気ヨーク５１、第２磁気ヨーク５２、および、軟磁性体の金属からなる各磁気ヨーク５１，５２を保持する樹脂製のホルダ５３を有する。
【００３１】
第１磁気ヨーク５１は、環状に形成されている第１環部５１Ａ、および、第１環部５１Ａの周方向に等間隔に配置されている複数の第１歯５１Ｂを有する。第１環部５１Ａは、コラムシャフト１１と同軸的に配置されている。第１歯５１Ｂは、第１環部５１Ａの内縁部からコラムシャフト１１の軸方向に向けて延びている。
【００３２】
第２磁気ヨーク５２は、環状に形成されている第２環部５２Ａ、および、第２環部５２Ａの周方向に等間隔に配置されている複数の第２歯５２Ｂを有する。第２環部５２Ａは、コラムシャフト１１と同軸的に配置されている。第２歯５２Ｂは、第２環部５２Ａの内縁部からコラムシャフト１１の軸方向に向けて延びている。
【００３３】
ホルダ５３は、第１歯５１Ｂと第２歯５２Ｂとが互い違いに対向するように第１磁気ヨーク５１および第２磁気ヨーク５２を保持している。ホルダ５３は、出力シャフト１１Ｂの外周面に固定されている。
【００３４】
各集磁リング６１は、軟磁性体の金属により環状に形成され、コラムシャフト１１と同軸的に配置されている。各集磁リング６１は、それぞれ第１磁気ヨーク５１の第１環部５１Ａおよび第２磁気ヨーク５２の第２環部５２Ａの径方向の外側に配置されている。各集磁リング６１は、２個のセンサ対向部６１Ａを有する。２個の集磁リング６１の２個のセンサ対向部６１Ａ同士は、互いに軸方向に間隔を空けて対向している。
【００３５】
トルク検出装置４０の動作について説明する。
入力シャフト１１Ａおよび出力シャフト１１Ｂとの間にねじれトルクが印加されていない状態、すなわちトーションバー１１Ｃがねじれていない状態では、各磁気ヨーク５１，５２の各歯５１Ｂ，５２Ｂの中心位置と永久磁石４１のＮ極とＳ極との境界とが一致している。このとき、永久磁石４１のＮ極とＳ極から同数の磁力線が各磁気ヨーク５１，５２の各歯５１Ｂ，５２Ｂに出入りするため、第１磁気ヨーク５１の内部と第２磁気ヨーク５２の内部とにおいてそれぞれ磁力線が閉じている。したがって、第１磁気ヨーク５１と第２磁気ヨーク５２との間に磁束が漏れることはなく、センサＩＣ７０により検出される磁束密度は「０」となる。
【００３６】
一方、入力シャフト１１Ａと出力シャフト１１Ｂとの間にねじれトルクが印加された状態、すなわちトーションバー１１Ｃがねじれた状態では、各磁気ヨーク５１，５２の各歯５１Ｂ，５２Ｂの中心位置と永久磁石４１のＮ極とＳ極との境界とが一致しない。このため、第１磁気ヨーク５１および第２磁気ヨーク５２においては、Ｎ極またはＳ極の磁力線が増加する。
【００３７】
このとき、第１磁気ヨーク５１および第２磁気ヨーク５２は、互いに逆の極性を有する磁力線が増加する。このため、第１磁気ヨーク５１と第２磁気ヨーク５２との間に磁束密度が発生する。磁束密度は、検出対象の状態量の変化であるトーションバー１１Ｃのねじれ量（ねじれ角の絶対値）に概ね比例し、かつトーションバー１１Ｃのねじれ方向に応じて極性が反転する。磁束密度は、センサＩＣ７０により検出されて出力信号として取り出される。
【００３８】
図３に示されるように、センサＩＣ７０は、給電線Ｗｂ１を介して制御装置１００の給電端子Ｔｂ１に接続されている。また、センサＩＣ７０は、接地線Ｗｇ１を介して制御装置１００の接地端子Ｔｇ１に接続されている。センサＩＣ７０は、制御装置１００の給電端子Ｔｂ１から給電線Ｗｂ１を介して印加される電圧「＋Ｖｃｃ」を動作電源としている。センサＩＣ７０は、トーションバー１１Ｃ（図２参照）のねじれ角の情報を含む出力信号Ｓを、インターフェース７４を介して制御装置１００に出力する。
【００３９】
センサＩＣ７０は、出力信号Ｓ１１を出力する第１の検出部８０、および出力信号Ｓ１２を出力する第２の検出部８０を備えている。
各検出部８０は、付与される磁気の強度に応じたホール電圧を出力するホール素子８１を備えている。また、検出部８０は、センサＩＣ７０の電源電圧「＋Ｖｃｃ」を検出部８０に対応した所定の電圧に定電圧化するレギュレータ８２、およびレギュレータ８２で生成される電圧を基にホール素子８１にバイアス電圧を印加するホールバイアス回路８３を備えている。
【００４０】
各検出部８０では、ホール素子８１から出力される電圧信号がアンプ８４で増幅された後、処理装置８５でアナログ信号からデジタル信号に変換される。
処理装置８５は、アナログ／デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器）８６および信号生成部８７を有する。信号生成部８７は、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）により構成されている。
【００４１】
Ａ／Ｄ変換器８６は、アンプ８４からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。信号生成部８７は、デジタル信号の生成の際、アンプ８４からのアナログ信号を所要に補正する信号処理を行う。詳しくは、信号生成部８７は、センサＩＣ７０に設けられた不揮発性のメモリ７１から信号処理に必要な情報を読み込む。メモリ７１は例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory ）により構成されている。メモリ７１には、信号処理に必要な各種情報が予め記憶されている。信号生成部８７は、メモリ７１から読み込んだ情報に基づいてＡ／Ｄ変換器８６により変換されたデジタル信号を補正して出力信号Ｓ１１，Ｓ１２を生成する。なお、信号生成部８７は、センサＩＣ７０に設けられた発振器７２からのクロック信号に基づいて出力信号Ｓ１１，Ｓ１２の生成を行う。具体的には、信号生成部８７は、信号生成部８７内のスイッチング回路（図示略）のオンとオフとを切り替えることにより、出力信号Ｓ１１，Ｓ１２にパルスを形成する。また、信号生成部８７は、パルスを形成するときのソース電流値、および、シンク電流値を制御することにより、電流値の変化速度を制御する。
【００４２】
各検出部８０は、トーションバー１１Ｃ（図２参照）のねじれ角の情報を含む２つの出力信号Ｓ１１，Ｓ１２をマルチプレクサ７３に出力する。マルチプレクサ７３は、出力信号Ｓ１１，Ｓ１２を、インターフェース７４に選択的に出力する。インターフェース７４は、マルチプレクサ７３から入力された出力信号Ｓ１１，Ｓ１２を増幅して制御装置１００に出力する。
【００４３】
制御装置１００は、センサＩＣ７０から出力される出力信号Ｓ１１，Ｓ１２に基づいて上記トーションバー１１Ｃのねじれ角を求める。詳しくは、制御装置１００は、センサＩＣ７０からの出力信号Ｓ１１，Ｓ１２を取り込むと、所定のマップを用いてトーションバー１１Ｃのねじれ角をそれぞれ演算する。そして、制御装置１００は、演算されたねじれ角にトーションバー１１Ｃ（図２参照）のばね定数を乗算することで操舵トルクを演算する。
【００４４】
図４および図５を参照して、出力信号Ｓ１１，Ｓ１２の波形について説明する。
図４に示されるように、出力信号Ｓ１１，Ｓ１２は、複数の周期Ｔにより構成されている。パルスＰを含まない周期Ｔは、電流値がローレベルＬに維持される。他方、パルスＰを含む周期Ｔは、電流値がローレベルＬとハイレベルＨとの間で切り替えられる。
【００４５】
図５に示されるように、パルスＰを含む周期Ｔは、電流値がローレベルＬからハイレベルＨに切り替えられる立ち上がり期間Ｔ１、ハイレベルＨに維持される維持期間Ｔ２、ハイレベルＨからローレベルＬに切り替えられる立ち下がり期間Ｔ３、および、ローレベルＬに維持される次の周期Ｔまでの待機時間である待機期間Ｔ４を有する。なお、図５の二点鎖線は、変化速度Ｖの変更を行わない比較例のセンサＩＣの比較信号ＳＸを示している。比較例のセンサＩＣは、変化速度Ｖの変更を行わない以外はセンサＩＣ７０と同様の構成を有している。比較信号ＳＸは、出力信号Ｓ１１，Ｓ１２と同一の周期Ｔを有し、立ち上がり期間ＴＸ１、維持期間ＴＸ２、立ち下がり期間ＴＸ３、および、待機期間ＴＸ４を有する。
【００４６】
出力信号Ｓ１１，Ｓ１２の立ち上り期間Ｔ１には、電流値の変化速度Ｖが変化する第１変曲点Ｐ１および第２変曲点Ｐ２が形成されている。
第１変曲点Ｐ１は、立ち上がり期間Ｔ１のうちのローレベルＬ付近、すなわち、立ち上がり期間Ｔ１の中央位置よりも前回の周期Ｔ側に形成されている。第１変曲点Ｐ１よりもローレベルＬ側の電流値の変化速度Ｖは、第１変曲点Ｐ１よりもハイレベルＨ側の電流値の変化速度Ｖよりも小さい。
【００４７】
第２変曲点Ｐ２は、立ち上がり期間Ｔ１のうちのハイレベルＨ付近、すなわち、立ち上がり期間Ｔ１の中央位置よりも維持期間Ｔ２側に形成されている。第２変曲点Ｐ２よりもハイレベルＨ側の電流値の変化速度Ｖは、第２変曲点Ｐ２よりもローレベルＬ側の電流値の変化速度Ｖよりも小さい。
【００４８】
立ち下がり期間Ｔ３には、電流値の変化速度Ｖが変化する第３変曲点Ｐ３および第４変曲点Ｐ４が形成されている。
第３変曲点Ｐ３は、立ち下がり期間Ｔ３のうちのハイレベルＨ付近、すなわち、立ち下がり期間Ｔ３の中央位置よりも維持期間Ｔ２側に形成されている。第３変曲点Ｐ３よりもハイレベルＨ側の電流値の変化速度Ｖは、第３変曲点Ｐ３よりもローレベルＬ側の電流値の変化速度Ｖよりも小さい。
【００４９】
第４変曲点Ｐ４は、立ち下がり期間Ｔ３のうちのローレベルＬ付近、すなわち、立ち下がり期間Ｔ３の中央位置よりも待機期間Ｔ４側に形成されている。第４変曲点Ｐ４よりもローレベルＬ側の電流値の変化速度Ｖは、第４変曲点Ｐ４よりもハイレベルＨ側の電流値の変化速度Ｖよりも小さい。
【００５０】
出力信号Ｓ１１，Ｓ１２は、第１変曲点Ｐ１および第２変曲点Ｐ２を有するため、立ち上がり期間Ｔ１が比較信号ＳＸの立ち上がり期間ＴＸ１と比較して長い。換言すれば、出力信号Ｓ１１，Ｓ１２の電流値がローレベルＬからハイレベルＨに達するまでの変化速度Ｖは、比較信号ＳＸよりも小さい。
【００５１】
出力信号Ｓ１１，Ｓ１２は、第３変曲点Ｐ３および第４変曲点Ｐ４を有するため、立ち下がり期間Ｔ３が比較信号ＳＸの立ち下がり期間ＴＸ３と比較して長い。換言すれば、出力信号Ｓ１１，Ｓ１２の電流値がローレベルＬからハイレベルＨに達するまでの変化速度Ｖは、比較信号ＳＸよりも小さい。
【００５２】
なお、出力信号Ｓ１１，Ｓ１２の維持期間Ｔ２は、比較信号ＳＸの維持期間ＴＸ２よりも短い。また、出力信号Ｓ１１，Ｓ１２の待機期間Ｔ４は、比較信号ＳＸの待機期間ＴＸ４よりも短い。
【００５３】
図５を参照して、センサＩＣ７０の作用について説明する。
発明者は、出力信号Ｓ１１，Ｓ１２の波形が急激な変化をともなうとき、外部機器に影響を与えやすくなることに着目した。
【００５４】
出力信号Ｓ１１，Ｓ１２の波形がローレベルＬからハイレベルＨに変化し始めるとき、すなわち、前回の待機期間Ｔ４から立ち上がり期間Ｔ１へと移行するとき、出力信号の波形は、一定に維持された変化速度「０」の状態からハイレベルに向けて変化する状態へと急激に変化する。
【００５５】
出力信号Ｓ１１，Ｓ１２がハイレベルＨに達するとき、すなわち、立ち上がり期間Ｔ１から維持期間Ｔ２へと移行するとき、出力信号Ｓ１１，Ｓ１２の波形は、変化する状態から一定に維持された変化速度「０」の状態へと急激に変化する。
【００５６】
出力信号Ｓ１１，Ｓ１２がハイレベルＨからローレベルＬに変化し始めるとき、すなわち、維持期間Ｔ２から立ち下がり期間Ｔ３へと移行するとき、出力信号Ｓ１１，Ｓ１２の波形は、一定に維持された変化速度「０」の状態から変化する状態へと急激に変化する。
【００５７】
出力信号Ｓ１１，Ｓ１２がローレベルＬに達するとき、すなわち、立ち下がり期間Ｔ３からへと待機期間Ｔ４へと移行するとき、出力信号Ｓ１１，Ｓ１２の波形は変化する状態から一定に維持された変化速度「０」の状態へと急激に変化する。
【００５８】
センサＩＣ７０は、信号生成部８７が立ち上がり期間Ｔ１および立ち下がり期間Ｔ３において変曲点Ｐ１〜Ｐ４を形成することにより、このような外部機器に影響を与えやすい期間の出力信号Ｓ１１，Ｓ１２の変化速度Ｖを小さくしている。そして、出力信号Ｓ１１，Ｓ１２の変化速度Ｖが小さくなることにより、出力信号Ｓ１１，Ｓ１２のパルスＰに形成される角がなめらかになる。このため、外部機器に影響を与えにくい。
【００５９】
センサＩＣ７０は、以下の効果を奏する。
（１）センサＩＣ７０は、信号生成部８７により、出力信号Ｓ１１，Ｓ１２の波形がローレベルＬおよびハイレベルＨの一方から他方に切り替えられるときの変化速度Ｖを外部機器に影響を与えにくい変化速度Ｖに制御することができる。
【００６０】
また、信号生成部８７は、メモリ７１に記憶してある情報により変化速度Ｖを制御する。このため、メモリ７１の情報を変更することにより、出力信号Ｓ１１，Ｓ１２の波形を変更することができる。このため、センサＩＣ７０の利便性が向上する。
【００６１】
（２）センサＩＣ７０は、出力信号Ｓ１１，Ｓ１２の波形がローレベルＬおよびハイレベルＨの一方から他方に切り替えられるときの変化速度Ｖが変曲点Ｐ１〜Ｐ４により小さくなる。このため、外部機器に影響を与えにくい。
【００６２】
（３）第１変曲点Ｐ１は、立ち上がり期間Ｔ１のうちのローレベルＬの付近に形成され、第１変曲点Ｐ１よりもローレベルＬ側の変化速度Ｖは、第１変曲点Ｐ１よりもハイレベルＨ側の変化速度Ｖよりも小さい。すなわち、センサＩＣ７０は、外部へ与える影響が大きい期間の出力信号Ｓ１１，Ｓ１２の変化速度Ｖを小さくしているため、外部機器に影響を与えにくい。また、立ち上がり期間Ｔ１の全体の変化速度Ｖを小さくする構成と比較して、維持期間Ｔ２および待機期間Ｔ４が過度に小さくなることを抑制できる。このため、周期Ｔを大きくする等して、出力信号Ｓ１１，Ｓ１２の時間当たりの情報量が低下することを抑制できる。
【００６３】
（４）第２変曲点Ｐ２は、立ち上がり期間Ｔ１のうちのハイレベルＨの付近に形成され、変曲点Ｐ２よりもハイレベルＨ側の変化速度Ｖは、第２変曲点Ｐ２よりもローレベルＬ側の変化速度Ｖよりも小さい。すなわち、センサＩＣ７０は、外部へ与える影響が大きい期間の出力信号Ｓ１１，Ｓ１２の変化速度Ｖを小さくしているため、外部機器に影響を与えにくい。また、立ち上がり期間Ｔ１の全体の変化速度Ｖを小さくする構成と比較して、出力信号Ｓ１１，Ｓ１２の時間当たりの情報量が低下することを抑制できる。
【００６４】
（５）第３変曲点Ｐ３は、立ち下がり期間Ｔ３のうちのハイレベルＨの付近に形成され、変曲点Ｐ３よりもハイレベルＨ側の変化速度Ｖは、第３変曲点Ｐ３よりもローレベルＬ側の変化速度Ｖよりも小さい。すなわち、センサＩＣ７０は、外部へ与える影響が大きい期間の出力信号Ｓ１１，Ｓ１２の変化速度Ｖを小さくしているため、外部機器に外部機器に影響を与えにくい。また、立ち下がり期間Ｔ３の全体の変化速度Ｖを小さくする構成と比較して、出力信号Ｓ１１，Ｓ１２の時間当たりの情報量が低下することを抑制できる。
【００６５】
（６）第４変曲点Ｐ４は、立ち下がり期間Ｔ３のうちのローレベルＬの付近に第４変曲点Ｐ４に形成され、第４変曲点Ｐ４よりもローレベルＬ側の変化速度Ｖは、第４変曲点Ｐ４よりもハイレベルＨ側の変化速度よりも小さい。すなわち、センサＩＣ７０は、外部機器に影響を与えやすい期間の出力信号Ｓ１１，Ｓ１２の変化速度Ｖを小さくしているため、外部機器に影響を与えにくい。また、立ち下がり期間Ｔ３の全体の変化速度Ｖを小さくする構成と比較して、出力信号Ｓ１１，Ｓ１２の時間当たりの情報量が低下することを抑制できる。
【００６６】
本センサＩＣが取り得る具体的な形態は、上記実施形態に例示された形態に限定されない。本センサＩＣは、本発明の目的が達成される範囲において、上記実施形態とは異なる各種の形態を取り得る。以下に示される上記実施形態の変形例は、本センサＩＣが取り得る各種の形態の一例である。
【００６７】
・第１変曲点Ｐ１を立ち上がり期間Ｔ１の中央位置、または、立ち上がり期間Ｔ１の中央位置よりも維持期間Ｔ２側に形成することもできる。
・第２変曲点Ｐ２を立ち上がり期間Ｔ１の中央位置、または、立ち上がり期間Ｔ１の中央位置よりも前回の周期Ｔ側に形成することもできる。
【００６８】
・第３変曲点Ｐ３を立ち下がり期間Ｔ３の中央位置、または、立ち下がり期間Ｔ３の中央位置よりも待機期間Ｔ４側に形成することもできる。
・第４変曲点Ｐ４を立ち下がり期間Ｔ３の中央位置、または、立ち下がり期間Ｔ３の中央位置よりも維持期間Ｔ２側に形成することもできる。
【００６９】
・立ち上がり期間Ｔ１に変曲点を３つ以上形成することもできる。
・立ち下がり期間Ｔ３に変曲点を３つ以上形成することもできる。
・４つの変曲点Ｐ１〜Ｐ４のうちの１〜３つを省略することもできる。４つの変曲点Ｐ１〜Ｐ４を省略する場合は、例えば、図６に示されるように、立ち上がり期間Ｔ１の全体にわたり変化速度Ｖを比較信号ＳＸの変化速度Ｖよりも小さくすることもできる。また、図６に示されるように、立ち下がり期間Ｔ３の全体にわたり変化速度Ｖを比較信号ＳＸの変化速度Ｖよりも小さくする。
【００７０】
・センサＩＣ７０を、図７に示されるように、検出部８０を１つのみ有するセンサＩＣ１７０に変更することもできる。この場合、図７に示されるように、マルチプレクサ７３を省略することもできる。要するに、少なくとも１つの検出部８０を有するセンサＩＣであれば、いずれのセンサＩＣにも検出部８０の構成を適用することができる。
【００７１】
・トルク検出装置４０のセンサＩＣ７０，１７０の数は適宜変更することができる。例えば、図８に示されるように、第１のセンサＩＣ１７０および第２のセンサＩＣ１７０を備えるようにすることもできる。第１のセンサＩＣ１７０は、給電線Ｗｂ１を介して制御装置１００の給電端子Ｔｂ１に接続され、接地線Ｗｇ１を介して制御装置１００の接地端子Ｔｇ１に接続されている。第２のセンサＩＣ１７０は、給電線Ｗｂ２を介して制御装置１００の給電端子Ｔｂ２に接続され、接地線Ｗｇ２を介して制御装置１００の接地端子Ｔｇ２に接続されている。
【００７２】
・マルチプレクサ７３を省略することもできる。この場合、各検出部８０により生成された出力信号Ｓ１１，Ｓ１２が各別の信号線により制御装置１００に出力される。
・出力信号Ｓ１１，Ｓ１２は、ローレベルＬとハイレベルＨとの間で切り替えられる電位を用いたものにすることもできる。
【００７３】
・センサＩＣ７０を、トルク検出装置４０以外に適用することもできる。例えば、検出対象の状態量であるステアリングホイール２の回転角度の変化を検出する回転角度センサのセンサＩＣ７０に適用することもできる。要するに、検出対象の状態量の変化に応じて出力電圧の大きさが変化する素子を有するセンサＩＣであれば、いずれのセンサＩＣに適用することもできる。
【符号の説明】
【００７４】
４０…トルク検出装置、７０…センサＩＣ、８１…ホール素子（素子）、８５…処理装置、８７…信号生成部。
【図１】
2015210193.tif 000003
【図２】
2015210193.tif 000004
【図３】
2015210193.tif 000005
【図４】
2015210193.tif 000006
【図５】
2015210193.tif 000007
【図６】
2015210193.tif 000008
【図７】
2015210193.tif 000009
【図８】
2015210193.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成26年11月7日(2014.11.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体と、
検出対象に印加されるトルクに応じて前記磁性体との相対的な位置が変化する磁石と、
前記磁性体と前記磁石との相対的な位置の変化に応じて出力電圧の大きさが変化する素子、および、前記出力電圧をローレベルおよびハイレベルの間で切り替えられる出力信号に変換する処理装置を備えるセンサＩＣと、
前記センサＩＣから出力される出力信号に基づいて前記検出対象に印加されるトルクを演算する制御装置とを備え、
前記処理装置は、前記出力信号の波形が前記ローレベルから前記ハイレベルに切り替えられる立ち上がり期間の変化速度、および、前記ハイレベルから前記ローレベルに切り替えられる立ち下がり期間の変化速度の少なくとも一方を制御する信号生成部を有する
トルク検出システム。
【請求項２】
前記信号生成部は、前記出力信号の波形に前記変化速度の少なくとも一部を小さくする変曲点を形成する
請求項１に記載のトルク検出システム。
【請求項３】
前記変曲点は、前記立ち上がり期間のうちの前記ローレベルの付近に形成され、前記変曲点よりも前記ローレベル側の前記変化速度は、前記変曲点よりも前記ハイレベル側の変化速度よりも小さい
請求項２に記載のトルク検出システム。
【請求項４】
前記変曲点は、前記立ち上がり期間のうちの前記ハイレベルの付近に形成され、前記変曲点よりも前記ハイレベル側の前記変化速度は、前記変曲点よりも前記ローレベル側の変化速度よりも小さい
請求項２または３に記載のトルク検出システム。
【請求項５】
前記変曲点は、前記立ち下がり期間のうちの前記ハイレベルの付近に形成され、前記変曲点よりも前記ハイレベル側の前記変化速度は、前記変曲点よりも前記ローレベル側の変化速度よりも小さい
請求項２〜４のいずれか一項に記載のトルク検出システム。
【請求項６】
前記変曲点は、前記立ち下がり期間のうちの前記ローレベルの付近に形成され、前記変曲点よりも前記ローレベル側の前記変化速度は、前記変曲点よりも前記ハイレベル側の変化速度よりも小さい
請求項２〜５のいずれか一項に記載のトルク検出システム。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のトルク検出システムを備えた電動パワーステアリング装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、トルク検出システム、および、このシステムを備える電動パワーステアリング装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の目的は、外部機器に影響を与えにくいトルク検出システム、および、このシステムを備える電動パワーステアリング装置を提供することである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
〔１〕本トルク検出システムの独立した一形態によれば、磁性体と、検出対象に印加されるトルクに応じて前記磁性体との相対的な位置が変化する磁石と、前記磁性体と前記磁石との相対的な位置の変化に応じて出力電圧の大きさが変化する素子、および、前記出力電圧をローレベルおよびハイレベルの間で切り替えられる出力信号に変換する処理装置を備えるセンサＩＣと、前記センサＩＣから出力される出力信号に基づいて前記検出対象に印加されるトルクを演算する制御装置とを備え、前記処理装置は、前記出力信号の波形が前記ローレベルから前記ハイレベルに切り替えられる立ち上がり期間の変化速度、および、前記ハイレベルから前記ローレベルに切り替えられる立ち下がり期間の変化速度の少なくとも一方を制御する信号生成部を有する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記トルク検出システムによれば、信号生成部により、出力信号の波形がローレベルおよびハイレベルの一方から他方に切り替えられるときの変化速度を外部機器に影響を与えにくい変化速度に制御することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
〔２〕前記トルク検出システムに従属する一形態によれば、前記信号生成部は、前記出力信号の波形に前記変化速度の少なくとも一部を小さくする変曲点を形成する。
上記トルク検出システムによれば、出力信号の波形がローレベルおよびハイレベルの一方から他方に切り替えられるときの変化速度が変曲点により小さくなる。このため、外部機器に影響を与えにくい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
〔３〕前記トルク検出システムに従属する一形態によれば、前記変曲点は、前記立ち上がり期間のうちの前記ローレベルの付近に形成され、前記変曲点よりも前記ローレベル側の前記変化速度は、前記変曲点よりも前記ハイレベル側の変化速度よりも小さい。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
出力信号の波形がローレベルからハイレベルに変化し始めるとき、出力信号の波形は、一定に維持された変化速度「０」の状態からハイレベルに向けて変化する状態へと急激に変化する。このため、外部機器が影響を受けやすい。上記トルク検出システムによれば、このような外部へ与える影響が大きい期間の出力信号の変化速度を小さくしているため、外部機器に影響を与えにくい。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
〔４〕前記トルク検出システムに従属する一形態によれば、前記変曲点は、前記立ち上がり期間のうちの前記ハイレベルの付近に形成され、前記変曲点よりも前記ハイレベル側の前記変化速度は、前記変曲点よりも前記ローレベル側の変化速度よりも小さい。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
〔５〕前記トルク検出システムに従属する一形態によれば、前記変曲点は、前記立ち下がり期間のうちの前記ハイレベルの付近に形成され、前記変曲点よりも前記ハイレベル側の前記変化速度は、前記変曲点よりも前記ローレベル側の変化速度よりも小さい。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
出力信号がハイレベルからローレベルに変化し始めるとき、出力信号の波形は、一定に維持された変化速度「０」の状態から変化する状態へと急激に変化する。このため、外部機器が影響を受けやすい。上記トルク検出システムによれば、このような外部へ与える影響が大きい期間の出力信号の変化速度を小さくしているため、外部機器に影響を与えにくい。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
〔６〕前記トルク検出システムに従属する一形態によれば、前記変曲点は、前記立ち下がり期間のうちの前記ローレベルの付近に形成され、前記変曲点よりも前記ローレベル側の前記変化速度は、前記変曲点よりも前記ハイレベル側の変化速度よりも小さい。
【手続補正１４】
【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】
出力信号がローレベルに達するとき、出力信号の波形は変化する状態から一定に維持された変化速度「０」の状態へと急激に変化する。このため、外部機器が影響を受けやすい。上記トルク検出システムによれば、このような外部へ与える影響が大きい期間の出力信号の変化速度を小さくしているため、外部機器に影響を与えにくい。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
〔７〕本電動パワーステアリング装置の独立した一形態によれば、前記トルク検出システムを備えている。
【手続補正１６】
【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】
本トルク検出システム、および、このシステムを備える電動パワーステアリング装置によれば、外部機器に影響を与えにくい。