(57)【要約】【課題】磁石式トルクセンサの検出信号の直線性誤差を精度良く補正する。【解決手段】トルクセンサ１０は、トーションバー１６の第１端部１６０側に固定された永久磁石１１と、永久磁石１１から生じる磁束を検出するための磁気検出素子（１５１ａ、１５１ｂ）を有しトーションバーの第２端部１６１側に固定された磁気検出部（１２、１３、１４ａ、１４ｂ、１５）と、第１端部１６０に対する第２端部１６１の相対回転方向が第１方向であるときの磁気検出素子１５１ａの検出信号を較正するための第１較正データ１５５ａ及び相対回転方向が第２方向であるときの磁気検出素子１５１ｂの検出信号を較正するための第２較正データ１５５ｂが記憶される記憶部１５５ａ、１５５ｂと、を備える。【選択図】図６
2022000621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トーションバーの第１端部側に固定された永久磁石と、
前記永久磁石から生じる磁束を検出するための磁気検出素子を有し、前記トーションバーの第２端部側に固定された磁気検出部と、
前記第１端部に対する前記第２端部の相対的な回転方向が第１方向であるときの前記磁気検出素子の検出信号を較正するための第１較正データ、及び前記相対的な回転方向が第２方向であるときの前記磁気検出素子の検出信号を較正するための、前記第１較正データとは異なる第２較正データが記憶される記憶部と、
前記第１較正データで較正された前記磁気検出素子の検出信号と前記第２較正データで較正された前記磁気検出素子の検出信号とを出力する較正部と、
を備えることを特徴とするトルクセンサ。
【請求項２】
前記磁気検出素子として第１の磁気検出素子と第２の磁気検出素子とを備え、
前記較正部は、前記第１較正データで較正された前記第１の磁気検出素子の検出信号と、前記第２較正データで較正された前記第２の磁気検出素子の検出信号とを出力する、
ことを特徴とする請求項１に記載のトルクセンサ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のトルクセンサと、
前記相対的な回転方向を検出する回転方向検出部と、
前記回転方向検出部が検出した前記相対的な回転方向が前記第１方向である場合に、前記第１較正データで較正された前記磁気検出素子の検出信号を選択し、前記回転方向検出部が検出した前記相対的な回転方向が前記第２方向である場合に、前記第２較正データで較正された前記磁気検出素子の検出信号を選択する選択部と、
を備えることを特徴とするトルク検出装置。
【請求項４】
前記回転方向検出部は、前記磁気検出素子の出力信号の大きさが増加するか減少するかに応じて、前記相対的な回転方向が前記第１方向であるか前記第２方向であるかを検出することを特徴とする請求項３に記載のトルク検出装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のトルク検出装置と、
車両の操舵系に付与する操舵補助力を発生させるアクチュエータと、
前記トルクセンサの検出結果に応じて前記アクチュエータを駆動制御するアクチュエータ制御部と、
を備えることを特徴とする車両操向装置。
【請求項６】
請求項３又は４に記載のトルク検出装置と、
車両の操舵系に付与する操舵反力を発生させるアクチュエータと、
前記トルクセンサの検出結果に応じて前記アクチュエータを駆動制御するアクチュエータ制御部と、
を備えることを特徴とする車両操向装置。
【請求項７】
請求項１又は２に記載のトルクセンサの製造方法であって、
前記相対的な回転方向が前記第１方向であるときの前記トルクセンサの入出力特性と前記相対的な回転方向が前記第２方向であるときの前記トルクセンサの入出力特性とを、それぞれ第１入出力特性及び第２入出力特性として測定し、
前記第１入出力特性に基づいて前記第１較正データを算出し、
前記第２入出力特性に基づいて前記第２較正データを算出し、
前記第１較正データ及び前記第２較正データを前記記憶部に書き込む、
ことを特徴とするトルクセンサの製造方法。
【請求項８】
前記トルクセンサの理想的な入出力特性である理想特性を設定し、
前記相対的な回転方向が前記第１方向であるときの前記トルクセンサの入出力特性と前記理想特性との差分を前記第１較正データとして算出し、前記相対的な回転方向が前記第２方向であるときの前記トルクセンサの入出力特性と前記理想特性との差分を前記第２較正データとして算出する、
ことを特徴とする請求項７に記載のトルクセンサの製造方法。
【請求項９】
前記相対的な回転方向が前記第１方向であるときの前記トルクセンサの理想的な入出力特性である第１理想特性を設定し、
前記相対的な回転方向が前記第２方向であるときの前記トルクセンサの理想的な入出力特性である第２理想特性を設定し、
前記相対的な回転方向が前記第１方向であるときの前記トルクセンサの入出力特性と前記第１理想特性との差分を前記第１較正データとして算出し、前記相対的な回転方向が前記第２方向であるときの前記トルクセンサの入出力特性と前記第２理想特性との差分を前記第２較正データとして算出する、
ことを特徴とする請求項８に記載のトルクセンサの製造方法。
【請求項１０】
前記相対的な回転方向が前記第１方向であるときの前記トルクセンサの入出力特性に基づいて前記第１理想特性を設定し、前記相対的な回転方向が前記第２方向であるときの前記トルクセンサの入出力特性に基づいて前記第２理想特性を設定する、ことを特徴とする請求項９に記載のトルクセンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルクセンサ、トルク検出装置、車両操向装置及びトルクセンサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トルクセンサとして、トーションバーと、永久磁石と、磁気センサを備えた磁石式トルクセンサが知られている。
例えば、下記特許文献１には、トーションバーの第１端部側に永久磁石が、第２端部側にセンサヨークが取り付けられて、センサヨークから発生した磁束の磁束密度の変化を検出する磁束検出器を備えたトルクセンサが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２１６１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような磁石式トルクセンサでは、トーションバーがねじれる際にトーションバーの一端部を基準として他端部が相対的に回転する。この相対的な回転方向が時計回り方向、反時計回り方向のどちらであるかによって、直線性（リニアリティ）誤差が変化することがある。これには、機械的な寸法誤差によってセンサを構成する部品間の相対的な位置が変動すること等が影響していると考えられる。
【０００５】
したがって、時計回り方向に回転しているときの測定値と反時計回り方向に回転しているときの測定値とを共通の較正データで較正すると、精度良く直線性誤差を補正することが難しい。
本発明は、上記課題に着目してなされたものであり、磁石式トルクセンサの検出信号の直線性誤差を精度良く補正することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、トーションバーの第１端部側に固定された永久磁石と、永久磁石から生じる磁束を検出するための磁気検出素子を有し、トーションバーの第２端部側に固定された磁気検出部と、第１端部に対する第２端部の相対的な回転方向が第１方向であるときの磁気検出素子の検出信号を較正するための第１較正データ、及び相対的な回転方向が第２方向であるときに磁気検出素子の検出信号を較正するための、第１較正データとは異なる第２較正データが記憶される記憶部と、第１較正データで較正された磁気検出素子の検出信号と第２較正データで較正された磁気検出素子の検出信号を出力する較正部と、を備えるトルクセンサが与えられる。
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の他の態様によれば、上記のトルクセンサと、相対的な回転方向を検出する回転方向検出部と、回転方向検出部が検出した相対的な回転方向が第１方向である場合に、第１較正データで較正された磁気検出素子の検出信号を選択し、回転方向検出部が検出した相対的な回転方向が第２方向である場合に、第２較正データで較正された磁気検出素子の検出信号を選択する選択部と、を備えるトルク検出装置が与えられる。
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のさらなる他の態様によれば、上記のトルク検出装置と、車両の操舵系に付与する操舵補助力を発生させるアクチュエータと、トルクセンサの検出結果に応じてアクチュエータを駆動制御するアクチュエータ制御部と、を備える車両操向装置が与えられる。
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明のさらなる他の態様によれば、上記のトルク検出装置と、車両の操舵系に付与する操舵反力を発生させるアクチュエータと、トルクセンサの検出結果に応じてアクチュエータを駆動制御するアクチュエータ制御部と、を備える車両操向装置が与えられる。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明のさらなる他の態様によれば、上記のトルクセンサの製造方法が与えられる。この製造方法では、相対的な回転方向が第１方向であるときのトルクセンサの入出力特性と相対的な回転方向が第２方向であるときのトルクセンサの入出力特性とを、それぞれ第１入出力特性及び第２入出力特性として測定し、第１入出力特性に基づいて第１較正データを算出し、第２入出力特性に基づいて第２較正データを算出し、第１較正データ及び第２較正データを記憶部に書き込む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、磁石式トルクセンサの検出信号の直線性誤差を精度良く補正できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態の電動パワーステアリング装置の一例の概要を示す構成図である。
【図２】実施形態のトルクセンサの一例の概略構成図である。
【図３】図３のトルクセンサの一例の分解図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は実施形態のトルクセンサの動作を説明するための磁気回路の概略図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は実施形態のトルクセンサの直線性誤差の一例の説明図である。
【図６】磁気センサＩＣとコントローラの機能構成例のブロック図である。
【図７】（ａ）は第１較正データの一例の説明図であり、（ｂ）は第２較正データの一例の説明図である。
【図８】モータ制御部の機能構成の一例のブロック図である。
【図９】較正データの生成方法の一例のフローチャートである。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は、較正データ生成方法の一例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、以下に示す本発明の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の構成、配置等を下記のものに特定するものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１４】
（構成）
本実施形態の電動パワーステアリング装置の構成例を図１に示す。操向ハンドル１の操舵軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）２は減速機構を構成する減速ギア（ウォームギア）３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ、６ｂを経て、更にハブユニット７ａ、７ｂを介して操向車輪８Ｌ、８Ｒに連結されている。
ピニオンラック機構５は、ユニバーサルジョイント４ｂから操舵力が伝達されるピニオンシャフトに連結されたピニオン５ａと、このピニオン５ａに噛合するラック５ｂとを有し、ピニオン５ａに伝達された回転運動をラック５ｂで車幅方向の直進運動に変換する。
【００１５】
操舵軸２には、本実施形態のトルクセンサ１０が設けられている。トルクセンサ１０は操舵軸２に加えられる操舵トルクＴｈを検出する。トルクセンサ１０の詳細は後述する。
さらに操舵軸２には、操向ハンドル１の操舵力を補助する操舵補助モータ２０が、減速ギア３を介して連結されている。
電動パワーステアリング（ＥＰＳ：Electric Power Steering）装置を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）であるコントローラ３０には、バッテリ３１から電力が供給されるとともに、イグニション（ＩＧＮ）キー３２を経てイグニションキー信号が入力される。なお、操舵補助力を付与する手段は、モータに限られず、様々な種類のアクチュエータを利用可能である。
【００１６】
コントローラ３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｈと、車速センサ９で検出された車速Ｖｈとに基づいてアシスト制御指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Ｖｒｅｆによって操舵補助モータ２０に供給する電流を制御する。
【００１７】
コントローラ３０は、例えば、プロセッサと、記憶装置等の周辺部品とを含むコンピュータを備えてよい。プロセッサは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、やＭＰＵ（Micro-Processing Unit）であってよい。
記憶装置は、半導体記憶装置、磁気記憶装置及び光学記憶装置のいずれかを備えてよい。記憶装置は、レジスタ、キャッシュメモリ、主記憶装置として使用されるＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを含んでよい。
【００１８】
なお、本実施形態のトルクセンサ１０を、ステアリングホイールと転舵輪との間が機械的に分離されたステアバイワイヤ（ＳＢＷ：Steer-By-Wire）式の車両操向装置に使用してもよい。例えば、車両操向装置は、車両の操舵系に付与する操舵反力を発生させる反力アクチュエータと、操舵トルクＴｈに応じて反力アクチュエータを駆動制御する制御部を備えてもよい。
【００１９】
次に、本実施形態のトルクセンサ１０について説明する。図２及び図３を参照する。トルクセンサ１０は、操舵軸２の入力軸２ｉと出力軸２ｏとの間に連結されたトーションバー１６を備える。トーションバー１６の第１端部１６０が出力軸２ｏに連結され、トーションバー１６の第２端部１６１が入力軸２ｉに連結されている。
さらに、トルクセンサ１０は、永久磁石である多極リング磁石１１と、ステータ１２及び１３と、集磁ヨーク１４ａ及び１４ｂと、磁気センサ１５を備える。
【００２０】
多極リング磁石１１は、トーションバー１６の第１端部１６０又は出力軸２ｏに取り付けられる。すなわち、多極リング磁石１１は、トーションバー１６の第１端部１６０側に固定される。
多極リング磁石１１は、トーションバー１６と同軸に配置され、軸線を中心とする周方向に異なる磁極が交互に配置されている。これら磁極対は等角度ごとに配置されおり、隣接する磁極対が各々配置される角度位置の角度差はΔθである。
【００２１】
ステータ１２及び１３、集磁ヨーク１４ａ及び１４ｂ、及び磁気センサ１５は、組立体を形成し、トーションバー１６の第２端部１６１又は入力軸２ｉに取り付けられる。すなわち、トーションバー１６の第２端部１６１側に固定される。
多極リング磁石１１から発生した磁束はステータ１２及び１３により集約されて、集磁ヨーク１４ａ及び１４ｂによって磁気センサ１５へ導かれ、磁気センサ１５で検出される。ステータ１２及び１３、集磁ヨーク１４ａ及び１４ｂ、及び磁気センサ１５により形成される組立体は、特許請求の範囲に記載の「磁気検出部」の一例である。
【００２２】
ステータ１２は、例えば軟磁性材料からなり、多極リング磁石１１と同軸に配置される円環部１２ａと、円環部１２ａの内周端から軸方向に伸びる複数の歯部１２ｂを有している。円環部１２ａの内径は、多極リング磁石１１の外径よりも大きく設定されている。
歯部１２ｂは、軸線を中心とする周方向に等角度で配置されており、隣接する歯部１２ｂが各々配置される角度位置の角度差はΔθである。このため、歯部１２ｂの総数は多極リング磁石１１の磁極対数と等しい。
【００２３】
同様に、ステータ１３は、例えば軟磁性材料からなり、多極リング磁石１１と同軸に配置される円環部１３ａと、円環部１３ａの内周端から軸方向に伸びる複数の歯部１３ｂを有している。ステータ１３の円環部１３ａの内径及び外径は、ステータ１２の円環部１２ａの内径及び外径と等しい。
歯部１３ｂは、軸線を中心とする周方向に等角度で配置されており、隣接する歯部１３ｂが各々配置される角度位置の角度差はΔθである。このため、歯部１３ｂの総数は多極リング磁石１１の磁極対数や、ステータ１２の歯部１２ｂの総数と等しい。
【００２４】
周方向に沿った歯部１２ｂ、１３ｂの幅はＷ１であり、隣接する歯部１２ｂ間の間隔Ｗ２や隣接する歯部１３ｂ間の間隔Ｗ２よりも狭く設定されている。そして、ステータ１２の歯部１２ｂを、ステータ１３の歯部１３ｂ間の間隔の間に配置し、ステータ１３の歯部１３ｂを、ステータ１２の歯部１２ｂ間の間隔の間に配置する。すなわち、対向する円環部１２ａと円環部１３ａとの間に、ステータ１２の歯部１２ｂとステータ１３の歯部１３ｂを周方向に沿って交互に配置する。
【００２５】
具体的には、ステータ１３の隣接する歯部１３ｂ間の間隔の周方向中央にステータ１２の歯部１２ｂを配置し、ステータ１２の隣接する歯部１２ｂ間の間隔の周方向中央にステータ１３の歯部１３ｂを配置する。
そして、多極リング磁石１１の外周面と歯部１２ｂ及び歯部１３ｂの内周面とが互いに対向するように、対向する円環部１２ａと円環部１３ａとの間に多極リング磁石１１を配置する。
【００２６】
集磁ヨーク１４ａ及び１４ｂは、例えば軟磁性材料からなり、一端がステータ１２及び１３にそれぞれ接続される。また、集磁ヨーク１４ａ及び１４ｂの他端は、空隙を空けて互いに対向しており、磁気センサ１５をこの空隙に配置する。
これにより、多極リング磁石１１から発生した磁束をステータ１２及び１３で集約し、さらに集磁ヨーク１４ａ及び１４ｂによって磁気センサ１５へ導くことができる。
【００２７】
磁気センサ１５には、磁気センサＩＣ１５０が搭載されており、磁気センサＩＣ１５０は、磁束を検出する複数の磁気検出素子（第１磁気検出素子１５１ａ、第２磁気検出素子１５１ｂ）を含む。第１磁気検出素子１５１ａ、第２磁気検出素子１５１ｂは、例えばＨａｌｌ素子であってよい。なお、複数の磁気センサＩＣ１５０を磁気センサ１５に設けて冗長系を形成してもよい。
【００２８】
以上のように、ステータ１２及び１３、並びに集磁ヨーク１４ａ及び１４ｂは、多極リング磁石１１により生じた磁界内に配置されて、多極リング磁石１１により生じた磁束が通る磁気回路を形成する。
トーションバー１６のねじれ変形によって多極リング磁石１１との相対的な位置関係が変化することに伴って、磁気回路に発生する磁束量が変化する。磁束密度の変化を第１磁気検出素子１５１ａ、第２磁気検出素子１５１ｂにより検出することで、トーションバー１６に加わるトルクを測定することができる。
【００２９】
次に、図４の（ａ）〜図４の（ｃ）を参照してトルクセンサ１０の動作を説明する。トーションバー１６の第１端部１６０と第２端部１６１との間の相対角度が０の場合（図４の（ａ））には、ステータ１２及び１３の歯部１２ｂ及び歯部１３ｂの周方向の中心位置が、多極リング磁石１１のＮ極とＳ極との境界位置と一致するように配置されている。
このため、多極リング磁石１１のＮ極から出た磁束は、歯部１２ｂ及び歯部１３ｂを通って多極リング磁石１１のＳ極に戻り、磁気センサＩＣ１５０を通らない構成になっている。
【００３０】
一方で、図４の（ｂ）に示すように、トーションバー１６の第１端部１６０と第２端部１６１との間の相対角度が０でなく、ステータ１２の歯部１２ｂが多極リング磁石１１のＮ極に近付き、ステータ１３の歯部１３ｂが多極リング磁石１１のＳ極に近付くと、多極リング磁石１１のＮ極から出た磁束が、歯部１２ｂからステータ１２に入り、集磁ヨーク１４ａで導かれて磁気センサＩＣ１５０を通る。その後、集磁ヨーク１４ｂ、ステータ１３、歯部１３ｂを通って、多極リング磁石１１のＳ極に戻る。
【００３１】
反対に、図４の（ｃ）に示すように、ステータ１２の歯部１２ｂが多極リング磁石１１のＳ極に近付き、ステータ１３の歯部１３ｂが多極リング磁石１１のＮ極に近付くと、磁束は反対向きに磁気センサＩＣ１５０を通る。
このように、トーションバー１６の第１端部１６０と第２端部１６１との間にねじりトルクが作用すると、ステータ１２、１３と多極リング磁石１１との相対角度が変位するので、回転角度に応じた磁束を磁気センサＩＣ１５０の第１磁気検出素子１５１ａ、第２磁気検出素子１５１ｂで検出することによって、ねじりトルクを測定することができる。
【００３２】
次に、トルクセンサ１０の直線性（リニアリティ）誤差について説明する。トルクセンサ１０を用いてトルク検出を行うと、トーションバー１６の第２端部１６１が第１端部１６０を基準として時計回り方向、反時計回り方向のどちらに向かって回転しているかによって、検出信号の直線性誤差が変化することがある。これは、機械的な寸法誤差等による多極リング磁石１１とステータ１２、１３間の相対的な位置の変動に起因する。
以下、第１端部１６０を基準とする第２端部１６１の相対的な回転方向を単に「相対回転方向」と表記することがある。また、時計回り方向、反時計回り方向をそれぞれ「ＣＷ方向」、「ＣＣＷ方向」と表記する。
【００３３】
図５の（ａ）に、トルクセンサ１０の入出力特性の一例を示す。横軸は、トーションバー１６への入力トルクＴｉを示し、縦軸はトルクセンサ１０の検出トルクＴｄを示す。相対回転方向がＣＷ方向、ＣＣＷ方向のどちらであるかによって、直線性誤差の異なる検出トルク曲線が得られている。
このため、検出トルクＴｄの直線性誤差を補正する際に、ＣＷ方向の測定結果とＣＣＷ方向の測定結果とを共通の較正データで較正すると、精度良く直線性誤差を補正することが難しい。
【００３４】
例えば、図５の（ｂ）に示すように、ＣＷ方向の検出トルク曲線とＣＣＷ方向の検出トルク曲線の平均曲線（実線）を算出し、理想特性（一点鎖線）と平均曲線（実線）との差分値を共通の較正データとする場合を想定する。
この場合、ＣＷ方向とＣＣＷ方向との間で検出トルク曲線の形状が大きく異なると、これらの平均である平均曲線が、元の検出トルク曲線のどちらとも似ない形状になる。
【００３５】
このため、平均曲線と理想特性との差分値を較正データとして、元の検出トルク曲線を較正すると、図５の（ｃ）に示すように較正後の検出トルクＴｃｄの直線性が良好にならない場合がある。
そこで本実施形態のトルクセンサ１０は、ＣＷ方向の測定結果とＣＣＷ方向の測定結果とを、別々の較正データで較正する。
【００３６】
図６を参照して、磁気センサＩＣ１５０とコントローラ３０の機能構成の一例を説明する。磁気センサＩＣ１５０は、同じ構成を有する２つのダイ１５０ａ及び１５０ｂを有する。一方のダイ１５０ａは、第１磁気検出素子１５１ａと、ＡＤＣ（アナログディジタル変換器： Analog-to-Digital Converter）１５２ａと、較正部１５３ａと、記憶部１５４ａを備える。他方のダイ１５０ｂは、第２磁気検出素子１５１ｂと、ＡＤＣ１５２ｂと、較正部１５３ｂと、記憶部１５４ｂを備える。
【００３７】
第１磁気検出素子１５１ａ及び第２磁気検出素子１５１ｂは、各々、磁気センサＩＣ１５０を通る磁束を電圧値に変換する。
ダイ１５０ａのＡＤＣ１５２ａは、第１磁気検出素子１５１ａの検出信号をディジタル信号に変換し、所定のゲインを乗じて検出トルクＴｄａを算出する。ダイ１５０ｂのＡＤＣ１５２ｂは、第２磁気検出素子１５１ｂの検出信号をディジタル信号に変換し、所定のゲインを乗じて検出トルクＴｄｂを算出する。
【００３８】
ダイ１５０ａの記憶部１５４ａには、相対回転方向がＣＷ方向であるときの第１磁気検出素子１５１ａの検出トルクＴｄａを較正するための第１較正データ１５５ａが記憶されている。また、ダイ１５０ｂの記憶部１５４ｂには、相対回転方向がＣＣＷ方向であるときに第２磁気検出素子１５１ｂの検出トルクＴｄｂを較正する第２較正データ１５５ｂが格納されている。
【００３９】
図７の（ａ）を参照する。実線は、相対回転方向がＣＷ方向であるときの第１磁気検出素子１５１ａの検出トルクＴｄａの入出力特性を示し、一点鎖線は、相対回転方向がＣＷ方向であるときのトルクセンサ１０の理想的な入出力特性である第１理想特性を示す。
第１較正データ１５５ａは、第１磁気検出素子１５１ａの検出トルクＴｄａの各値ｔｄａについて、実測値ｔｄａと第１理想特性との間の差分値ｄｃａを各々算出した値で構成される。
【００４０】
図７の（ｂ）を参照する。実線は、相対回転方向がＣＣＷ方向であるときの第２磁気検出素子１５１ｂの検出トルクＴｄｂの入出力特性を示し、一点鎖線は、相対回転方向がＣＣＷ方向であるときのトルクセンサ１０の理想的な入出力特性である第２理想特性を示す。なお、相対回転方向がＣＷ方向及びＣＣＷ方向であるときのトルクセンサ１０の理想的な入出力特性にヒステリシス特性がない場合には、第２理想特性を第１理想特性と等しく設定してもよい。
第２較正データ１５５ｂは、第２磁気検出素子１５１ｂの検出トルクＴｄｂの各値ｔｄｂについて、実測値ｔｄｂと第２理想特性との間の差分値ｄｃｂを各々算出した値で構成される。
【００４１】
図６を参照する。ダイ１５０ａの較正部１５３ａは、第１磁気検出素子１５１ａの検出トルクＴｄａを第１較正データ１５５ａで較正して得た較正済検出トルクＴｃａを出力する。
一方で、ダイ１５０ｂの較正部１５３ｂは、第２磁気検出素子１５１ｂの検出トルクＴｄｂを第２較正データ１５５ｂで較正して得た較正済検出トルクＴｃｂを出力する。
【００４２】
なお、磁気センサＩＣ１５０に単一の共通磁気検出素子を設けて、第１磁気検出素子１５１ａ及び第２磁気検出素子１５１ｂとして共用してもよい。
この場合、第１較正データ１５５ａは、相対回転方向がＣＷ方向であるときの共通磁気検出素子の検出トルクの各値について、実測値と第１理想特性との間の差分値を各々算出した値で構成される。また、第２較正データ１５５ｂは、相対回転方向がＣＣＷ方向であるときの共通磁気検出素子の検出トルクの各値について、実測値と第２理想特性との間の差分値を各々算出した値で構成される。
【００４３】
また、較正部１５３ａは、共通磁気検出素子の検出トルクを第１較正データ１５５ａで較正して得た較正済検出トルクＴｃａを出力する。較正部１５３ｂは、共通磁気検出素子の検出トルクを第２較正データ１５５ｂで較正して得た較正済検出トルクＴｃｂを出力する。
【００４４】
コントローラ３０は、異常検出部３３と、回転方向検出部３４と、選択部３５と、モータ制御部３６を備える。磁気センサＩＣ１５０と、異常検出部３３と、回転方向検出部３４と、選択部３５は、特許請求の範囲に記載の「トルク検出装置」の一例である。また、モータ制御部３６は、特許請求の範囲に記載の「アクチュエータ制御部」の一例である。
異常検出部３３は、ダイ１５０ａから出力される較正済検出トルクＴｃａとダイ１５０ｂから出力される較正済検出トルクＴｃｂとを比較して、磁気センサＩＣ１５０に生じた異常を検出する。
【００４５】
回転方向検出部１５３は、ダイ１５０ａから出力される較正済検出トルクＴｃａに基づいて、相対回転方向がＣＷ方向、ＣＣＷ方向のどちらであるかを検出する。例えば回転方向検出部１５３は、較正済検出トルクＴｃａが単調増加である場合（すなわち検出磁束密度値が単調増加である場合）に、相対回転方向がＣＷ方向であると判定する。較正済検出トルクＴｃａが単調減少である場合（すなわち検出磁束密度値が単調減少である場合）に、相対回転方向がＣＣＷ方向であると判定する。
回転方向検出部１５３は、ダイ１５０ｂから出力される較正済検出トルクＴｃｂに基づいて相対回転方向を検出してもよく、ダイ１５０ａから出力される較正済検出トルクＴｃａ、Ｔｃｂの平均に基づいて相対回転方向を検出してもよい。
【００４６】
選択部３５は、回転方向検出部１５３が検出した相対回転方向がＣＷ方向である場合に較正済検出トルクＴｃａを選択し、相対回転方向がＣＣＷ方向である場合に較正済検出トルクＴｃｂを選択する。選択部３５は、このように選択したトルクを、操舵軸２に加えられる操舵トルクＴｈとしてモータ制御部３６に出力する。
【００４７】
モータ制御部３６は、選択部３５が選択した操舵トルクＴｈと車速センサ１２で検出された車速Ｖｈとに基づいて操舵補助モータ２０の駆動電流を制御する。
図８に、モータ制御部３６の機能構成の一例を示す。操舵トルクＴｈ及び車速Ｖｈは、電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する電流指令値演算部４１に入力される。電流指令値演算部４１は、入力された操舵トルクＴｈ及び車速Ｖｈに基づいてアシストマップ等を用いて、モータ２０に供給する電流の制御目標値である電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する。
【００４８】
電流指令値Ｉｒｅｆ１は加算部４２Ａを経て電流制限部４３に入力され、最大電流を制限された電流指令値Ｉｒｅｆｍが減算部４２Ｂに入力され、フィードバックされているモータ電流値Ｉｍとの偏差ΔＩ（＝Ｉｒｅｆｍ−Ｉｍ）が演算され、その偏差ΔＩが操舵動作の特性改善のためのＰＩ（比例積分）制御部４５に入力される。ＰＩ制御部４５で特性改善された電圧制御指令値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部４６に入力され、更に駆動部としてのインバータ４７を介してモータ２０がＰＷＭ駆動される。モータ２０の電流値Ｉｍはモータ電流検出器４８で検出され、減算部４２Ｂにフィードバックされる。
【００４９】
加算部４２Ａには補償信号生成部４４からの補償信号ＣＭが加算されており、補償信号ＣＭの加算によって操舵システム系の特性補償を行い、収れん性や慣性特性等を改善するようになっている。補償信号生成部４４は、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）４４−３と慣性４４−２を加算部４４−４で加算し、その加算結果に更に収れん性４４−１を加算部４４−５で加算し、加算部４４−５の加算結果を補償信号ＣＭとしている。
【００５０】
次に、図９を参照して、第１較正データ１５５ａ及び第２較正データ１５５ｂの生成方法を説明する。
ステップＳ１において、トーションバー１６に入力する入力トルクＴｉを変化させながら、相対回転方向がＣＷ方向である場合の第１磁気検出素子１５１ａの検出トルクＴｄａを取得することにより、入力トルクＴｉに対する検出トルクＴｄａの特性（入出力特性）を取得する。
【００５１】
図１０の（ａ）を参照する。実線は、相対回転方向がＣＷ方向である場合の第１磁気検出素子１５１ａの検出トルクＴｄａの入出力特性を示す。
同様に、入力トルクＴｉを変化させながら、相対回転方向がＣＣＷ方向である場合の第２磁気検出素子１５１ｂの検出トルクＴｄｂを取得することにより、入力トルクＴｉに対する検出トルクＴｄｂの特性（入出力特性）を取得する。
【００５２】
図９を参照する。ステップＳ２において、検出トルクＴｄａ、Ｔｄｂの各々の入出力特性曲線上の複数の点を補正点として設定する。
例えば、図１０の（ａ）に示すように、検出トルクＴｄａの入出力特性の補正対象範囲を設定してよい。そして、各補正点（丸プロットで示す）の入力トルクＴｉが等間隔となるように補正点を設定してよい。検出トルクＴｄｂの入出力特性についても同様に補正点を設定する。
【００５３】
図９を参照する。ステップＳ３において、相対回転方向がＣＷ方向であるときのトルクセンサ１０の理想的な入出力特性である第１理想特性と、相対回転方向がＣＣＷ方向であるときのトルクセンサ１０の理想的な入出力特性である第２理想特性とを設定する。
第１理想特性の一例を図１０の（ａ）の一点鎖線に示す。例えば、補正対象範囲の両端の補正点を結ぶ直線を第１理想特性として設定してよい。
第２理想特性についても同様に設定する。相対回転方向がＣＷ方向及びＣＣＷ方向であるときのトルクセンサ１０の理想的な入出力特性にヒステリシス特性がない場合には、第１理想特性と第２理想特性とを共通としてもよい。
【００５４】
図９を参照する。ステップＳ４において隣接する補正点間を補間する近似直線を算出する。図１０の（ｂ）の実線は、検出トルクＴｄａの入出力特性の補正点間を補間する近似直線を示す。検出トルクＴｄｂの入出力特性の補正点間を補間する近似直線も同様に算出する。
【００５５】
図９を参照する。ステップＳ５において近似直線上の各点と理想特性との差分値を算出する。
具体的には図１０の（ｂ）に示すように、相対回転方向がＣＷ方向であるときの検出トルクＴｄａの各値ｔｄａについて、近似直線上の座標（ｔｉｎ，ｔｄａ）を算出する。次に、入力トルクＴｉが値ｔｉｎであるときの第１理想特性直線上の検出トルクの理想値ｔｉｄを算出する。そして、値ｔｄａと理想値ｔｉｄの差分値ｄｃａを算出する。
【００５６】
相対回転方向がＣＣＷ方向であるときの検出トルクＴｄｂについても同様に近似直線上の各点と理想特性との差分値を算出する。
図９を参照する。ステップＳ６において、ステップＳ５で算出した差分値を、第１較正データ１５５ａ、第２較正データ１５５ｂとして記憶部１５４に書き込む。
【００５７】
（実施形態の効果）
（１）トルクセンサ１０は、トーションバー１６の第１端部１６０側に固定された多極リング磁石１１と、トーションバーの第２端部側に固定された磁気検出部である、ステータ１２及び１３、集磁ヨーク１４ａ及び１４ｂ、及び磁気センサ１５の組立体を備える。磁気センサ１５は、多極リング磁石１１から生じる磁束を検出するため磁気検出素子１５１ａ、１５１ｂを有する。
【００５８】
また、トルクセンサ１０は、第１端部１６０に対する第２端部１６１の相対回転方向が第１方向であるときの磁気検出素子１５１ａの検出信号を較正するための第１較正データ１５５ａが記憶される記憶部１５４ａと、相対回転方向が第２方向であるときに磁気検出素子１５１ｂの検出信号を較正するための第２較正データ１５５ｂが記憶される記憶部１５４ｂと、第１較正データ１５５ａで較正された磁気検出素子１５１ａの検出信号を出力する校正部１５３ａと、第２較正データ１５５ｂで較正された磁気検出素子１５１ｂの検出信号を出力する較正部１５３ｂを備える。
【００５９】
これにより、第１端部１６０に対する第２端部１６１の相対回転方向が第１方向であるときの磁気検出素子の検出信号と、相対回転方向が第２方向であるときの磁気検出素子の検出信号とを、別個の較正データで各々較正することができる。
このため、相対回転方向の向きによって検出信号の直線性誤差が変化しても、直線性誤差を精度良く補正することができる。
（２）トルクセンサは、磁気検出素子として第１磁気検出素子１５１ａと第２磁気検出素子１５１ｂとを備えてもよい。較正部１５３ａは、第１較正データ１５５ａで較正された第１磁気検出素子１５１ａの検出信号を出力し、較正部１５３ｂは、第２較正データ１５５ｂで較正された第２磁気検出素子１５１ｂの検出信号を出力してよい。
これにより、第１磁気検出素子１５１ａの検出信号を較正する第１較正データ１５５ａと、第２磁気検出素子１５１ｂの検出信号を較正する第２較正データ１５５ｂとを別個に記憶できる構成において、相対回転方向毎に別個の較正データで各々検出信号を較正できる。
【００６０】
（３）コントローラ３０は、相対回転方向を検出する回転方向検出部３４と、回転方向検出部３４が検出した相対回転方向がＣＷ方向である場合に、第１較正データ１５５ａで較正された第１磁気検出素子１５１ａの検出信号を選択し、相対的回転方向がＣＣＷ方向である場合に、第２較正データ１５５ｂで較正された第２磁気検出素子１５１ｂの検出信号を選択する選択部３５と、を備えてよい。
これにより、相対回転方向に応じて較正された検出信号を利用することができる。
【００６１】
（４）回転方向検出部３４は、磁気検出素子１５１ａ、１５１ｂの出力信号の大きさが増加するか減少するかに応じて、相対回転方向が第１方向であるか第２方向であるかを検出してよい。これにより、相対回転方向の向きに応じた較正データを選択できる。
【００６２】
（５）相対的方向が第１方向であるときの第１磁気検出素子１５１ａの検出トルクＴｄａの入出力特性と相対回転方向が第２方向であるときの第２磁気検出素子１５１ｂの検出トルクＴｄｂの入出力特性とを、それぞれ第１入出力特性及び第２入出力特性として測定し、第１入出力特性に基づいて第１較正データ１５５ａを算出し、第２入出力特性に基づいて第２較正データ１５５ｂを算出し、第１較正データ１５５ａ及び第２較正データ１５５ｂを記憶部１５４に書き込む。
これにより、相対回転方向の向きに応じて異なる較正データを記憶したトルクセンサを製造できる。
【００６３】
（６）トルクセンサ１０の理想的な入出力特性である理想特性を設定し、相対回転方向が第１方向であるときの検出トルクＴｄａの入出力特性と理想特性との差分値を第１較正データ１５５ａとして算出し、相対回転方向が第２方向であるときの検出トルクＴｄｂの入出力特性と理想特性との差分値を第２較正データ１５５ｂとして算出してよい。
これにより、相対回転方向の向きに応じて異なる較正データを取得できる。
【００６４】
（７）相対的な回転方向が第１方向であるときのトルクセンサ１０の理想的な入出力特性である第１理想特性を設定し、相対的な回転方向が第２方向であるときのトルクセンサ１０の理想的な入出力特性である第２理想特性を設定し、相対的な回転方向が第１方向であるときの検出トルクＴｄａの入出力特性と第１理想特性との差分値を第１較正データ１５５ａとして算出し、相対的な回転方向が第２方向であるときの検出トルクＴｄｂの入出力特性と第２理想特性との差分値を第２較正データ１５５ｂとして算出してよい。
これにより、相対回転方向が第１方向及び第２方向であるときのトルクセンサ１０の理想的な入出力特性にヒステリシス特性がある場合に、相対回転方向の向きに応じた適切な較正データを取得できる。
【符号の説明】
【００６５】
１…操向ハンドル、２…操舵軸、２ｉ…入力軸、２ｏ…出力軸、３…減速ギア、４ａ、４ｂ…ユニバーサルジョイント、５…ピニオンラック機構、５ａ…ピニオン、５ｂ…ラック、６ａ、６ｂ…タイロッド、７ａ、７ｂ…ハブユニット、８Ｌ、８Ｒ…操向車輪、９…車速センサ、１０…トルクセンサ、１２、１３…ステータ、１２ａ、１３ａ…円環部、１２ｂ、１３ｂ…歯部、１４ａ、１４ｂ…集磁ヨーク、１５…磁気センサ、１５０…磁気センサＩＣ、１５１ａ…第１磁気検出素子、１５１ｂ…第２磁気検出素子、１６…トーションバー、１６０…第１端部、１６１…第２端部、２０…操舵補助モータ、３０…コントローラ、３１…バッテリ、３２…イグニションキー、３３…異常検出部、３４…回転方向検出部、３５…選択部、１５２ａ、１５２ｂ…ＡＤＣ、１５３ａ、１５３ｂ…較正部、１５４ａ、１５４ｂ…記憶部、１５５ａ…第１較正データ、１５５ｂ…第２較正データ
【図１】
2022000621.tif 000003
【図２】
2022000621.tif 000004
【図３】
2022000621.tif 000005
【図４】
2022000621.tif 000006
【図５】
2022000621.tif 000007
【図６】
2022000621.tif 000008
【図７】
2022000621.tif 000009
【図８】
2022000621.tif 000010
【図９】
2022000621.tif 000011
【図１０】
2022000621.tif 000012