(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相が異なる第１信号及び第２信号の最大値及び最小値を求める最大値・最小値検出方法において、
第１信号と第２信号との交差を検出する交差検出ステップと、
前後する交差が検出された第１の時間間隔内における前記第１信号の最大値（又は最小値）及び前記第２信号の最小値（又は最大値）を求めるステップと、
前記第１の時間間隔に続いており、前後する交差が検出された第２の時間間隔内における前記第１信号の最小値（又は最大値）及び前記第２信号の最大値（又は最小値）を求めるステップと、
前記第１及び第２時間間隔内のそれぞれにおける最大値及び最小値に基づいて、前記各信号の最大値及び最小値を求めるステップと
を有することを特徴とする最大値・最小値検出方法。
【請求項２】
前記交差検出ステップが、
前記前後する交差の前後両方の信号値と前記両信号が取るべき中間値との大小をそれぞれ比較するステップをさらに有し、
前記２つの比較結果の一方は前記中間値の方が大きく、他方は前記中間値の方が小さいとき、前記第１及び第２時間間隔内のそれぞれにおける最大値及び最小値に基づいて、前記各信号の最大値及び最小値を求めることを特徴とする請求項１記載の最大値・最小値検出方法。
【請求項３】
前記第１及び第２時間間隔内のそれぞれにおける最大値及び最小値に基づいて、前記各信号の最大値及び最小値を求めるステップが、
前記中間値より大きい方の信号値と前記各信号の前記第１時間間隔内の最大値との大小をそれぞれ比較する第１比較ステップと、
前記中間値より小さい方の信号値と前記各信号の前記第２時間間隔内の最小値との大小をそれぞれ比較する第２比較ステップと、
第１及び第２比較ステップの比較結果に応じて、第１信号の最大値及び第２信号の最小値、または、第１信号の最小値及び第２信号の最大値を求めるステップと
を有することを特徴とする請求項２記載の最大値・最小値検出方法。
【請求項４】
前記第１及び第２時間間隔内のそれぞれにおける最大値及び最小値に基づいて、前記各信号の最大値及び最小値を求めるステップが、
第１信号と第２信号との前記第１時間間隔内の最大値の大小を比較する第３比較ステップと、
第１信号と第２信号との前記第２時間間隔内の最小値の大小を比較する第４比較ステップと、
第３比較ステップ及び第４比較ステップの比較結果に応じて、第１信号の最大値及び第２信号の最小値、または、第１信号の最小値及び第２信号の最大値を求めるステップと
を有することを特徴とする請求項１または２記載の最大値・最小値検出方法。
【請求項５】
位相が異なる第１信号及び第２信号の最大値及び最小値を求める最大値・最小値検出装置において、
第１信号と第２信号との交差を検出する交差検出手段と、
前後する交差が検出された第１の時間間隔内における前記第１信号の最大値（又は最小値）及び前記第２信号の最小値（又は最大値）を求める手段と、
前記第１の時間間隔に続いており、前後する交差が検出された第２の時間間隔内における前記第１信号の最小値（又は最大値）及び前記第２信号の最大値（又は最小値）を求める手段と、
前記第１及び第２時間間隔内のそれぞれにおける最大値及び最小値に基づいて、前記各信号の最大値及び最小値を求める手段と
を備えることを特徴とする最大値・最小値検出装置。
【請求項６】
前記交差検出手段が、
前記前後する交差の前後両方の信号値と前記両信号が取るべき中間値との大小をそれぞれ比較する第１比較手段と、
前記第１比較手段の２つの比較結果の一方は前記中間値の方が大きく、他方は前記中間値の方が小さいことを確認する手段と
を備えることを特徴とする請求項５記載の最大値・最小値検出装置。
【請求項７】
前記第１及び第２時間間隔内のそれぞれにおける最大値及び最小値に基づいて、前記各信号の最大値及び最小値を求める手段が、
前記中間値より大きい方の信号値と前記各信号の前記第１時間間隔内の最大値との大小、および、前記中間値より小さい方の信号値と前記各信号の前記第２時間間隔内の最小値との大小を比較する第２比較手段と、
第２比較手段の比較結果に応じて、第１信号の最大値及び第２信号の最小値、または、第１信号の最小値及び第２信号の最大値を求める手段と
を備えることを特徴とする請求項６記載の最大値・最小値検出装置。
【請求項８】
前記第１及び第２時間間隔内のそれぞれにおける最大値及び最小値に基づいて、前記各信号の最大値及び最小値を求める手段が、
第１信号と第２信号との前記第１時間間隔内の最大値の大小、および、第１信号と第２信号との前記第２時間間隔内の最小値の大小を比較する第３比較手段と、
第３比較手段の比較結果に応じて、第１信号の最大値及び第２信号の最小値、または、第１信号の最小値及び第２信号の最大値を求める手段と
を備えることを特徴とする請求項５または６記載の最大値・最小値検出装置。
【請求項９】
連結軸により連結された入力軸及び出力軸と、
入力軸及び出力軸に設けられ、前記入力軸及び出力軸がそれぞれ回転するに従って、その位置が軸方向に連続的に変化する形状のターゲットと、
前記ターゲットの近接する部位を検出する第１検出手段と、
第１検出手段が出力する検出信号と位相が所定の電気角異なる検出信号を出力すべく、前記ターゲットの近接する部位を検出する第２検出手段と、
第１検出手段及び第２検出手段が出力する検出信号の最大値及び最小値を求める請求項５〜８の何れかに記載された最大値・最小値検出装置と、
求めた最大値と最小値との中間値及び振幅に基づいて検出信号の値を補正する補正装置と、
補正装置で補正された検出信号に基づき、前記入力軸及び出力軸の回転方向の変位角度を検出する手段とを備え、
前記入力軸及び出力軸の変位角度の差に基づき、前記入力軸に加わるトルクを検出すべくなしてあることを特徴とするトルク検出装置。
【請求項１０】
操舵輪に繋がる入力軸と、
操向車輪に繋がる出力軸と、
前記入力軸に加わる操舵トルクを検出する請求項９に記載されたトルク検出装置と、
検出された操舵トルクに基づき駆動制御される、出力軸の回転補助用の電動モータと
を備えることを特徴とする舵取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トルク検出装置及び舵取装置内部の回転角度検出装置から出力される位相が異なる２つの検出信号の最大値及び最小値を求める最大値・最小値検出方法及び最大値・最小値検出装置、その最大値・最小値検出装置を備えたトルク検出装置及び舵取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の舵取装置に電動モータを駆動して操舵補助を行ない、運転者の負担を軽減するものがある。これは、操舵輪（ステアリングホイール）に繋がる入力軸と、ピニオン及びラック等により操向車輪に繋がる出力軸と、入力軸及び出力軸を連結する連結軸とを備え、連結軸に生じる捩れ角度によって、トルク検出装置が入力軸に加わる操舵トルクを検出し、トルク検出装置が検出した操舵トルクに基づき、出力軸に連動する操舵補助用の電動モータを駆動制御するものである。
【０００３】
図６は、本出願人が、特願２０００−６２６０４において提案してある回転角度検出装置及びトルク検出装置の構成を模式的に示す模式図である。この回転角度検出装置及びトルク検出装置は、自動車の舵取装置に適用しており、上端を操舵輪１（ステアリングホイール）に連結された入力軸１６と、下端を舵取機構のピニオン１８に連結された出力軸１７とを、細径のトーションバー１９（連結軸）を介して同軸上に連結し、前記操舵輪１と舵取機構とを連絡する操舵軸１３が構成されており、前記入力軸１６及び出力軸１７の連結部近傍は以下のように構成されている。
【０００４】
入力軸１６には、出力軸１７との連結側端部近傍に、円板形をなすターゲット板１２（回転体）が同軸上に外嵌固定されており、ターゲット板１２の外周面には、複数（図においては５個）のターゲット１５が並設されている。
ターゲット１５は、ターゲット板１２の外周面を展開した図７の展開図に示すように、ターゲット板１２の外周面に沿って一方向に傾斜して設けてある第１傾斜部１５ａと、他方向に傾斜して設けてある第２傾斜部１５ｂとを備えた磁性体製の突条であり、ターゲット板１２の外周面の周方向に等配に並設されている。
第１傾斜部１５ａ及び第２傾斜部１５ｂは、その接続点を通るべきターゲット板１２の回転軸の軸長方向の直線に関して略線対称である。
【０００５】
上述したのと同様のターゲット１５を備えたターゲット板１２が、出力軸１７の入力軸１６との連結側端部近傍にも外嵌固定されており、出力軸１７側のターゲット板１２の各ターゲット１５と、入力軸１６側のターゲット板１２の各ターゲット１５とは周方向に整合されて並設されている。
【０００６】
両ターゲット板１２の外側には、それぞれの外周のターゲット１５の外縁を臨むようにセンサボックス１１が配設されている。センサボックス１１は、入力軸１６及び出力軸１７を支承するハウジング等の動かない部位に固定支持されている。センサボックス１１の内部には、入力軸１６側のターゲット１５の周方向に異なる部位に対向するＭＲセンサ１Ａ，１Ｂ（第１検出手段、第２検出手段）と、出力軸１７側のターゲット１５の周方向に異なる部位に対向するＭＲセンサ２Ａ，２Ｂ（第１検出手段、第２検出手段）とが、周方向位置を正しく合わせて収納されている。
【０００７】
ＭＲセンサ１Ａ，２Ａ，１Ｂ，２Ｂは、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）等、磁界の作用により電気的特性（抵抗）が変化する特性を有する素子を用い、対向するターゲット１５の近接する部位に応じて検出信号が変わるように構成されたセンサであり、これらの検出信号は、センサボックス１１外部又は内部のマイクロプロセッサを用いてなる信号処理部１４に与えられている。
【０００８】
以下に、このような構成の回転角度検出装置及びトルク検出装置の動作を簡単に説明する。
ＭＲセンサ１Ａ，２Ａ，１Ｂ，２Ｂが対向するターゲット１５は、前述したように、入力軸１６及び出力軸１７に同軸上に外嵌固定された各ターゲット板１２の各外周面に沿って一方向に傾斜した第１傾斜部１５ａと、他方向に傾斜した第２傾斜部１５ｂとを備えて、周方向に等配に並設された磁性体製の突条である。
【０００９】
従って、入力軸１６（出力軸１７）が軸回りに回転した場合、各ＭＲセンサ１Ａ，１Ｂ（２Ａ，２Ｂ）は、対応するターゲット１５がそれぞれとの対向位置を通過する間、図８に示すように、入力軸１６（出力軸１７）の回転角度の変化に応じて、比例的に上昇し下降する検出信号（Ａ，Ｂにより表示）を出力する。
【００１０】
ＭＲセンサ１Ａ，１Ｂの検出信号は、これらに対応するターゲット１５が設けられた入力軸１６の回転角度に対応するものとなり、ＭＲセンサ２Ａ，２Ｂの検出信号は、これらが対向するターゲット１５が設けられた出力軸１７の回転角度に対応するものとなる。
従って、信号処理部１４は、ＭＲセンサ１Ａ，１Ｂの検出信号から入力軸１６の回転角度を算出することができ、信号処理部１４及びＭＲセンサ１Ａ，１Ｂは入力軸１６の回転角度検出装置として作動する。また、信号処理部１４は、ＭＲセンサ２Ａ，２Ｂの検出信号から出力軸１７の回転角度を算出することができ、信号処理部１４及びＭＲセンサ２Ａ，２Ｂは出力軸１７の回転角度検出装置として作動する。
【００１１】
入力軸１６に回転トルクが加わった場合、ＭＲセンサ１Ａ，１Ｂの各検出信号とＭＲセンサ２Ａ，２Ｂの各検出信号とには差が生じる。
ＭＲセンサ１Ａ，２ＡとＭＲセンサ１Ｂ，２Ｂとは、ターゲット板１２の周方向に、例えば電気角９０°位相が異なっている。従って、それぞれの検出信号は、非直線的領域について相互に補間させることが出来るので、補間が可能であれば、位相角度は電気角１°〜３６０°未満の何れでも良い。
【００１２】
ここで、ＭＲセンサ１Ａの検出信号とＭＲセンサ２Ａの検出信号との差、又はＭＲセンサ１Ｂの検出信号とＭＲセンサ２Ｂの検出信号との差は、入力軸１６と出力軸１７との回転角度の差（相対角変位）に対応するものとなる。この相対角変位は、入力軸１６に加わる回転トルクの作用下において、入力軸１６と出力軸１７とを連結するトーションバー１９に生じる捩れ角度に対応する。従って、前述した検出信号の差に基づいて入力軸１６に加わる回転トルクを算出することができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ＭＲセンサ１Ａ，２Ａ，１Ｂ，２Ｂの出力特性には個体差があり、検出信号には、図９（ａ）に示すゲイン特性の個体差から生じる振幅の誤差及び図９（ｂ）に示すオフセットの個体差から生じる中間値の誤差が生じる。検出信号に誤差が含まれる場合、正確なトクルは算出できない。回転トルクを精度良く算出するためには、検出信号Ａ，Ｂの中間値Ａｍｉｄ，Ｂｍｉｄ及び振幅Ａｐｐ，Ｂｐｐを、トルク検出装置の設計時に定められた値（基準中間値Ｖｍｉｄ０及び基準振幅Ｖｐｐ０）に補正する必要がある。
【００１４】
検出信号の補正方法として、トルク検出装置の製造組立時に、例えば検出信号Ａ，Ｂから出力される信号値と補正後の信号値とを対応させた変換テーブルを信号処理部１４に予め記憶する方法がある。信号処理部１４は、変換テーブルを参照し、ＭＲセンサ１Ａ，２Ａ，１Ｂ，２Ｂから出力された検出信号に対応する補正後の検出信号を出力することができる。
【００１５】
しかし、変換テーブルを作成するために、全てのＭＲセンサの出力特性を調べる必要がある。さらに、変換テーブルの記憶領域を信号処理部１４に追加する必要がある。この方法では、変換テーブル作成の手間とコストがかかる。
【００１６】
他の補正方法として、信号処理部１４で検出信号Ａ，Ｂの最大値Ａｍａｘ，Ｂｍａｘ及び最小値Ａｍｉｎ，Ｂｍｉｎを求め、検出信号Ａ，Ｂの振幅
Ａｐｐ＝Ａｍａｘ−Ａｍｉｎ
Ｂｐｐ＝Ｂｍａｘ−Ｂｍｉｎ
および検出信号Ａ，Ｂの中間値
Ａｍｉｄ＝（Ａｍａｘ＋Ａｍｉｎ）÷２
Ｂｍｉｄ＝（Ｂｍａｘ＋Ｂｍｉｎ）÷２
を求め、検出信号Ａ，Ｂの振幅及び中間値を基準振幅Ｖｐｐ０及び基準中間値Ｖｍｉｄ０に補正する方法が考えられる。
【００１７】
検出信号Ａ，Ｂの最大値及び最小値は、信号値の一周期内の最大値及び最小値から求めることができる。しかし、検出信号Ａ，Ｂの周期は、人間が操作する操舵輪１の回転速度に応じて変動する。このように周期が一定でない場合の最大値及び最小値の検出は困難である。
【００１８】
周期が変動する信号Ａ，Ｂの最大値及び最小値を求める方法として、図８に示すように上限閾値及び下限閾値を設定し、上限閾値及び下限閾値と検出信号Ａ，Ｂが所定の傾きで交差したことにより、最大値及び最小値の通過を検出し、通過が検出された時間範囲の信号値から最大値及び最小値を求める方法が考えられる。
【００１９】
しかし、この方法では、閾値を予め設定する必要がある。さらに、検出信号Ａ，Ｂが上限閾値又は下限閾値に達しない場合、最大値又は最小値の通過を検出できない等の問題が生じる。
【００２０】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、閾値等の特別な値の設定が不要な最大値・最小値検出方法、最大値・最小値検出装置、その最大値・最小値検出装置を備えたトルク検出装置及び舵取装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る最大値・最小値検出方法は、位相が異なる第１信号及び第２信号の最大値及び最小値を求める最大値・最小値検出方法において、第１信号と第２信号との交差を検出する交差検出ステップと、前後する交差が検出された第１の時間間隔内における前記第１信号の最大値（又は最小値）及び前記第２信号の最小値（又は最大値）を求めるステップと、前記第１の時間間隔に続いており、前後する交差が検出された第２の時間間隔内における前記第１信号の最小値（又は最大値）及び前記第２信号の最大値（又は最小値）を求めるステップと、前記第１及び第２時間間隔内のそれぞれにおける最大値及び最小値に基づいて、前記各信号の最大値及び最小値を求めるステップとを有することを特徴とする。
【００２２】
例えば図８に示すように、信号Ａ，Ｂ（第１信号，第２信号）は、前後する交差が検出された時間間隔Ｔｃ内で、信号Ａの最大値及び信号Ｂの最小値、または、信号Ａの最小値及び信号Ｂの最大値信号を通過する。時間間隔Ｔｃ内の信号Ａ，Ｂの最大値及び最小値から、信号Ａ，Ｂの最大値及び最小値を求めることができる。最大値及び最小値の通過を信号Ａ，Ｂの交差に基づいて検出しているため、閾値等の特別な値は不要である。さらに、信号が閾値を超えず補正不能となる等の問題は起こらず、確実に補正を行うことができる。
【００２３】
請求項２に係る最大値・最小値検出方法は、請求項１において、前記交差検出ステップが、前記前後する交差の前後両方の信号値と前記両信号が取るべき中間値との大小をそれぞれ比較するステップをさらに有し、前記２つの比較結果の一方は前記中間値の方が大きく、他方は前記中間値の方が小さいとき、前記第１及び第２時間間隔内のそれぞれにおける最大値及び最小値に基づいて、前記各信号の最大値及び最小値を求めることを特徴とする。
【００２４】
例えば図８に示すように、前後する交差の一方の信号値が基準中間値よりも大きく、他方の信号値が基準中間値よりも小さい場合、信号Ａ，Ｂは時間間隔Ｔｃ内で最大値及び最小値を通過する。前記前後する交差の前後両方の信号値と基準中間値との大小をそれぞれ比較することにより、最大値又は最小値の通過を判定し、通過が判定された場合のみ信号Ａ，Ｂの最大値及び最小値を求めて補正を行うことができる。
【００２５】
請求項３に係る最大値・最小値検出方法は、請求項２において、前記第１及び第２時間間隔内のそれぞれにおける最大値及び最小値に基づいて、前記各信号の最大値及び最小値を求めるステップが、前記中間値より大きい方の信号値と前記各信号の前記第１時間間隔内の最大値との大小をそれぞれ比較する第１比較ステップと、前記中間値より小さい方の信号値と前記各信号の前記第２時間間隔内の最小値との大小をそれぞれ比較する第２比較ステップと、第１及び第２比較ステップの比較結果に応じて、第１信号の最大値及び第２信号の最小値、または、第１信号の最小値及び第２信号の最大値を求めるステップとを有することを特徴とする。
【００２６】
例えば図８に示すように、時間間隔Ｔｃ内の信号Ａ，Ｂの最大値は交差検出時の信号値よりも大きく、最小値は交差検出時の信号値よりも小さい。基準中間値より大きい交差検出時の信号値と前記時間間隔内の最大値との比較結果、及び、基準中間値より小さい交差検出時の信号値と前記時間間隔内の最小値との比較結果に基づいて、信号Ａの最大値及び信号Ｂの最小値、または、信号Ａの最小値及び信号Ｂの最大値を求めることができる。
【００２７】
請求項４に係る最大値・最小値検出方法は、請求項１または２において、前記第１及び第２時間間隔内のそれぞれにおける最大値及び最小値に基づいて、前記各信号の最大値及び最小値を求めるステップが、第１信号と第２信号との前記第１時間間隔内の最大値の大小を比較する第３比較ステップと、第１信号と第２信号との前記第２時間間隔内の最小値の大小を比較する第４比較ステップと、第３比較ステップ及び第４比較ステップの比較結果に応じて、第１信号の最大値及び第２信号の最小値、または、第１信号の最小値及び第２信号の最大値を求めるステップとを有することを特徴とする。
【００２８】
例えば図８に示すように、時間間隔Ｔｃ内の信号Ａ，Ｂの最大値の大きい方が信号Ａ又はＢの最大値であり、時間間隔Ｔｃ内の信号Ａ，Ｂの最小値の小さい方が信号Ｂ又はＡの最小値である。時間間隔Ｔｃ内の信号Ａ，Ｂの最大値の比較結果と、時間間隔Ｔｃ内の信号Ａ，Ｂの最小値の比較結果とに基づいて、信号Ａの最大値及び信号Ｂの最小値、または、信号Ａの最小値及び信号Ｂの最大値を求めることができる。
【００２９】
請求項５に係る最大値・最小値検出装置は、位相が異なる第１信号及び第２信号の最大値及び最小値を求める最大値・最小値検出装置において、第１信号と第２信号との交差を検出する交差検出手段と、前後する交差が検出された第１の時間間隔内における前記第１信号の最大値（又は最小値）及び前記第２信号の最小値（又は最大値）を求める手段と、前記第１の時間間隔に続いており、前後する交差が検出された第２の時間間隔内における前記第１信号の最小値（又は最大値）及び前記第２信号の最大値（又は最小値）を求める手段と、前記第１及び第２時間間隔内のそれぞれにおける最大値及び最小値に基づいて、前記各信号の最大値及び最小値を求める手段とを備えることを特徴とする。
【００３０】
例えば図８に示すように、信号Ａ，Ｂ（第１信号，第２信号）は、前後する交差が検出された時間間隔Ｔｃ内で、信号Ａの最大値及び信号Ｂの最小値、または、信号Ａの最小値及び信号Ｂの最大値を通過する。時間間隔Ｔｃ内の信号Ａ，Ｂの最大値及び最小値から、信号Ａ，Ｂの最大値及び最小値を求めることができる。最大値及び最小値の通過を、交差検出手段で検出された信号Ａ，Ｂの交差に基づいて検出できるため、閾値等の特別な値は不要である。さらに、信号が閾値を超えず補正不能となる等の問題は起こらず、確実に補正を行うことができる。
【００３１】
請求項６に係る最大値・最小値検出装置は、請求項５において、前記交差検出手段が、前記前後する交差の前後両方の信号値と前記両信号が取るべき中間値との大小をそれぞれ比較する第１比較手段と、前記第１比較手段の２つの比較結果の一方は前記中間値の方が大きく、他方は前記中間値の方が小さいことを確認する手段とを備えることを特徴とする。
【００３２】
例えば図８に示すように、前後する交差の一方の信号値が基準中間値よりも大きく、他方の信号値が基準中間値よりも小さい場合、信号Ａ，Ｂは時間間隔Ｔｃ内で最大値及び最小値を通過する。前記前後する交差の前後両方の信号値と基準中間値との大小をそれぞれ第１比較手段で比較することにより、最大値又は最小値を通過していることを判定することができ、通過している場合のみ信号Ａ，Ｂの最大値及び最小値を求めて補正を行うことができる。
【００３３】
請求項７に係る最大値・最小値検出装置は、請求項６において、前記第１及び第２時間間隔内のそれぞれにおける最大値及び最小値に基づいて、前記各信号の最大値及び最小値を求める手段が、前記中間値より大きい方の信号値と前記各信号の前記第１時間間隔内の最大値との大小、および、前記中間値より小さい方の信号値と前記各信号の前記第２時間間隔内の最小値との大小を比較する第２比較手段と、第２比較手段の比較結果に応じて、第１信号の最大値及び第２信号の最小値、または、第１信号の最小値及び第２信号の最大値を求める手段とを備えることを特徴とする。
【００３４】
例えば図８に示すように、時間間隔Ｔｃ内の信号Ａ，Ｂの最大値は交差検出時の信号値よりも大きく、最小値は交差検出時の信号値よりも小さい。第２比較手段による基準中間値より大きい交差検出時の信号値と時間間隔Ｔｃ内の最大値との比較結果、及び、基準中間値より小さい交差検出時の信号値と時間間隔Ｔｃ内の最小値との比較結果に基づいて、信号Ａの最大値及び信号Ｂの最小値、または、信号Ａの最小値及び信号Ｂの最大値を求めることができる。
【００３５】
請求項８に係る最大値・最小値検出装置は、請求項５または６において、前記第１及び第２時間間隔内のそれぞれにおける最大値及び最小値に基づいて、前記各信号の最大値及び最小値を求める手段が、第１信号と第２信号との前記第１時間間隔内の最大値の大小、および、第１信号と第２信号との前記第２時間間隔内の最小値の大小を比較する第３比較手段と、第３比較手段の比較結果に応じて、第１信号の最大値及び第２信号の最小値、または、第１信号の最小値及び第２信号の最大値を求める手段とを備えることを特徴とする。
【００３６】
例えば図８に示すように、時間間隔Ｔｃ内の信号Ａ，Ｂの最大値の大きい方が信号Ａ又はＢの最大値であり、時間間隔Ｔｃ内の信号Ａ，Ｂの最小値の小さい方が信号Ｂ又はＡの最小値である。第３比較手段による時間間隔Ｔｃ内の信号Ａ，Ｂの最大値の比較結果と、時間間隔Ｔｃ内の信号Ａ，Ｂの最小値の比較結果とに基づいて、信号Ａの最大値及び信号Ｂの最小値、または、信号Ａの最小値及び信号Ｂの最大値を求めることができる。
【００３７】
請求項９に係るトルク検出装置は、連結軸により連結された入力軸及び出力軸と、入力軸及び出力軸に設けられ、前記入力軸及び出力軸がそれぞれ回転するに従って、その位置が軸方向に連続的に変化する形状のターゲットと、前記ターゲットの近接する部位を検出する第１検出手段と、第１検出手段が出力する検出信号と位相が所定の電気角異なる検出信号を出力すべく、前記ターゲットの近接する部位を検出する第２検出手段と、第１検出手段及び第２検出手段が出力する検出信号の最大値及び最小値を求める請求項５〜８の何れかに記載された最大値・最小値検出装置と、求めた最大値と最小値の中間値及び振幅に基づいて検出信号の値を補正する補正装置と、補正装置で補正された検出信号に基づき、前記入力軸及び出力軸の回転方向の変位角度を検出する手段とを備え、前記入力軸及び出力軸の変位角度の差に基づき、前記入力軸に加わるトルクを検出すべくなしてあることを特徴とする。
【００３８】
このようなトルク検出装置は、最大値・最小値検出装置で検出された最大値と最小値の中間値及び振幅を基準中間値及び基準振幅に補正する。この補正された検出信号に基づいて入力軸及び出力軸の回転方向の変位角度を検出することにより、トルク検出を高精度に行うことができる。
【００３９】
請求項１０に係る舵取装置は、操舵輪に繋がる入力軸と、操向車輪に繋がる出力軸と、前記入力軸に加わる操舵トルクを検出する請求項９に記載されたトルク検出装置と、検出された操舵トルクに基づき駆動制御される、出力軸の回転補助用の電動モータとを備えることを特徴とする。
【００４０】
このような舵取装置は、最大値・最小値検出装置を備えたトルク検出装置で高精度のトルクが検出される。高精度の検出トルクに基づいて、信頼性の高い操縦補助用の電動モータ制御を行うことができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
【００４２】
（第１の実施の形態）
図１に本発明に係る最大値・最小値検出装置を備えたトルク検出装置及び舵取装置の一構成例を示す。従来（図６）と同様の部分は同一の符号で示す。図８に示した位相が９０度異なる三角波状の検出信号Ａ，Ｂの補正を例にして説明を行う。信号Ａ，Ｂの位相差は９０度に限定されない、また、信号波形は三角波に限定されない。
【００４３】
本発明に係る最大値・最小値検出装置は、信号処理部２０に含まれる。信号処理部２０はマイクロプロセッサを備える。信号処理部２０は、検出信号Ａ，Ｂの交差を検出する交差検出手段、前後する交差が検出された時間間隔Ｔｃ内の検出信号Ａ，Ｂの最大値及び最小値（以下、仮最大値及び仮最小値という）を求める手段、求めた仮最大値及び仮最小値に基づいて、検出信号Ａ，Ｂの最大値及び最小値を求める手段として機能する。
【００４４】
信号処理部２０はレジスタ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを備える。レジスタ２０ａには、基準振幅Ｖｐｐ０と基準中間値Ｖｍｉｄ０が記憶される。レジスタ２０ｂには、検出信号Ａの最大値Ａｍａｘ及び最小値Ａｍｉｎと、検出信号Ｂの最大値Ｂｍａｘ及び最小値Ｂｍｉｎとが記憶される。レジスタ２０ｃには、時間間隔Ｔｃの検出信号Ａの仮最大値Ａｍａｘ’及び仮最小値Ａｍｉｎ’と、検出信号Ｂの仮最大値Ｂｍａｘ’及び仮最小値Ｂｍｉｎ’とが記憶される。
【００４５】
レジスタ２０ｄには、交差検出時の検出信号Ａ，Ｂの値が記憶される。詳しくは、基準中間値Ｖｍｉｄ０よりも大きい値（上交差値）と、基準中間値Ｖｍｉｄ０よりも小さい値（下交差値）が記憶される。以下、大きい方の検出信号Ａ，Ｂの値をそれぞれ上交差値Ａｃ１，Ｂｃ１、小さい方の検出信号Ａ，Ｂの値をそれぞれ下交差値Ａｃ２，Ｂｃ２で表す。
【００４６】
検出信号Ａ，Ｂがデジタル信号の場合、一定時間間隔でサンプリングされた信号値（サンプリング値）Ａｓ，Ｂｓの大小関係が反転したとき、交差が検出される。検出信号Ａ，Ｂの交差が検出されたときのサンプリング値Ａｓ，Ｂｓ（Ａｓ≒Ｂｓ）を、上交差値Ａｃ１，Ｂｃ１、または、下交差値Ａｃ２，Ｂｃ２に記憶する。もちろん、Ａｓ＝Ｂｓとみなし、上交差値Ａｃ１（＝Ｂｃ１）と下交差値Ａｃ２（＝Ｂｃ２）だけをレジスタ２０ｄに記憶することもできる。
【００４７】
信号処理部２０は、上交差値Ａｃ１，Ｂｃ１と仮最大値Ａｍａｘ’，Ｂｍａｘ’との大小をそれぞれ比較する手段、下交差値Ａｃ２，Ｂｃ２と仮最小値Ａｍｉｎ’，Ｂｍｉｎ’との大小をそれぞれ比較する手段、これら２つの比較結果に応じて、検出信号Ａの最大値Ａｍａｘ及び検出信号Ｂの最小値Ｂｍｉｎ、または、検出信号Ａの最小値Ａｍｉｎ及び検出信号Ｂの最大値Ｂｍａｘを求める手段として機能する。上述した大小比較により、時間間隔Ｔｃ内での最大値及び最小値の通過を検出することができる。
【００４８】
例えば図８に示すように、時間間隔Ｔ１〜Ｔ２において、検出信号Ａが最大値Ａｍａｘを、検出信号Ｂが最小値Ｂｍｉｎをそれぞれ通過し、時間間隔Ｔ２〜Ｔ３において、検出信号Ａが最小値Ａｍｉｎを、検出信号Ｂが最大値Ｂｍａｘをそれぞれ通過する。時間間隔Ｔ１〜Ｔ２において、検出信号Ａの最大値Ａｍａｘは時刻Ｔ２の信号値（上交差値Ａｃ１）よりも大きく、検出信号Ｂの最小値Ｂｍｉｎは時刻Ｔ１の信号値（下交差値Ｂｃ２）よりも小さい。同様に、時間間隔Ｔ２〜Ｔ３において、検出信号Ｂの最大値Ｂｍａｘは時刻Ｔ２の信号値（上交差値Ｂｃ１）よりも大きく、検出信号Ａの最小値Ａｍｉｎは時刻Ｔ３の信号値（下交差値Ａｃ２）よりも小さい。
【００４９】
信号処理部２０は、前後する交差の前後両方の信号値と基準中間値Ｖｍｉｄとの大小をそれぞれ比較する手段、この２つの比較結果を比較する手段として機能する。信号処理部２０は、２つの比較結果の一方は基準中間値Ｖｍｉｄの方が大きく、他方は基準中間値Ｖｍｉｄの方が小さい場合のみ、最大値及び最小値を求める。
【００５０】
例えば図８に示した検出信号Ａ，Ｂは、前後する交差の一方の信号値は基準中間値Ｖｍｉｄ０より大きく、他方の信号値は基準中間値Ｖｍｉｄ０より小さい。このとき、検出信号Ａ，Ｂ共に時間間隔Ｔｃ内で最大値及び最小値を通過する。
【００５１】
本発明の最大値・最小値検出装置及び最大値・最小値検出方法の最大値Ａｍａｘ，Ｂｍａｘ及び最小値Ａｍｉｎ，Ｂｍｉｎを求める手順を図２に示す。また、求めた最大値と最小値との中間値及び振幅の補正手順を図２に示す。中間値及び振幅の補正は、信号処理部２０が行う。
【００５２】
信号処理部２０は、検出信号Ａ，Ｂの交差を監視する（Ｓ２）。交差が検出されると、信号処理部２０は、そのときのサンプリング値Ａｓ（≒Ｂｓ）と基準中間値Ｖｍｉｄ０との比較を行う（Ｓ４）。基準中間値Ｖｍｉｄ０の方が小さい場合、信号処理部２０は、上交差値Ａｃ１，Ｂｃ１をそれぞれサンプリング値Ａｓ，Ｂｓに更新する（Ｓ６）。基準中間値Ｖｍｉｄ０の方が大きい場合、下交差値Ａｃ２，Ｂｃ２をそれぞれサンプリング値Ａｓ，Ｂｓに更新する（Ｓ８）。
【００５３】
信号処理部２０は、交差が検出される毎に、前後する交差の前後両方の信号値と基準中間値Ｖｍｉｄ０との大小関係をそれぞれ比較し、前後する交差の基準中間値Ｖｍｉｄ０を基準とした上下方向の交差位置が異なることを確認する（Ｓ１０）。
【００５４】
交差位置が前回と異なる場合、信号処理部２０は、仮最大値Ａｍａｘ’と上交差値Ａｃ１との大小比較、及び仮最小値Ｂｍｉｎ’と下交差値Ｂｃ２との大小比較（Ｓ１２）を行う。比較結果が、
Ａｍａｘ’＞Ａｃ１  かつ  Ｂｍｉｎ’＜Ｂｃ２
を満たす場合、信号処理部２０は、最大値Ａｍａｘを仮最大値Ａｍａｘ’に更新し、最小値Ｂｍｉｎを仮最小値Ｂｍｉｎ’に更新する（Ｓ１４）。
【００５５】
上記比較結果が条件（Ｓ１２）を満たさない場合、信号処理部２０は、仮最大値Ｂｍａｘ’と上交差値Ｂｃ１との大小比較、及び仮最小値Ａｍｉｎ’と下交差値Ａｃ２との大小比較（Ｓ１６）を行う。比較結果が
Ｂｍａｘ’＞Ｂｃ１  かつ  Ａｍｉｎ’＜Ａｃ２
を満たす場合、信号処理部２０は、最大値Ｂｍａｘを仮最大値Ｂｍａｘ’に更新し、最小値Ａｍｉｎを仮最小値Ａｍｉｎ’に更新する（Ｓ１８）。
【００５６】
最大値Ａｍａｘ及び最小値Ｂｍｉｎが更新された場合（Ｓ１４）と、最大値Ｂｍａｘ及び最小値Ａｍｉｎが更新された場合（Ｓ１８）と、最大値Ａｍａｘ，Ｂｍａｘ及び最小値Ｂｍｉｎ，Ａｍｉｎのいずれも更新されなかった場合と、交差位置が前回と同じ場合、信号処理部２０は、仮最大値Ａｍａｘ’，Ｂｍａｘ’及び仮最小値Ａｍｉｎ’，Ｂｍｉｎ’を基準中間値Ｖｐｐ０に初期化する（Ｓ２０）。
【００５７】
初期化（Ｓ２０）後または検出信号Ａ，Ｂの交差が検出されない場合、信号処理部２０は、図３に示すように、検出信号Ａの仮最大値Ａｍａｘ’，仮最小値Ａｍｉｎ’及び検出信号Ｂの仮最大値Ｂｍａｘ’，仮最小値Ｂｍｉｎ’の更新と、サンプリング値Ａｓ，Ｂｓの補正とを行う。
【００５８】
信号処理部２０は、検出信号Ａのサンプリング値Ａｓと仮最大値Ａｍａｘ’を比較し（Ｓ２２）、サンプリング値Ａｓの方が大きい場合、仮最大値Ａｍａｘ’をサンプリング値Ａｓに更新する（Ｓ２４）。同様に、サンプリング値Ｂｓと仮最大値Ｂｍａｘ’を比較し（Ｓ２６）、サンプリング値Ｂｓの方が大きい場合、仮最大値Ｂｍａｘ’をサンプリング値Ｂｓに更新する（Ｓ２８）。サンプリング値Ａｓと仮最小値Ａｍｉｎ’を比較し（Ｓ３０）、サンプリング値Ａｓの方が小さい場合、仮最小値Ａｍｉｎ’をサンプリング値Ａｓに更新する（Ｓ３２）。サンプリング値Ｂｓと仮最小値Ｂｍｉｎ’を比較し（Ｓ３４）、検出信号Ｂの方が小さい場合、仮最小値Ｂｍｉｎ’をサンプリング値Ｂｓに更新する（Ｓ３６）。
【００５９】
信号処理部２０は、最大値Ａｍａｘ，Ｂｍａｘと最小値Ａｍｉｎ，Ｂｍｉｎとからそれぞれ振幅Ａｐｐ，Ｂｐｐと中間値Ａｍｉｄ，Ｂｍｉｄとを求め、
Ａｓ＝（Ｖｐｐ０÷Ａｐｐ）×（Ａ−Ａｍｉｄ）＋Ｖｍｉｄ０
Ｂｓ＝（Ｖｐｐ０÷Ｂｐｐ）×（Ｂ−Ｂｍｉｄ）＋Ｖｍｉｄ０
を演算し、サンプリング値Ａｓ，Ｂｓの補正を行う（Ｓ３８）。
【００６０】
以後、検出信号Ａ，Ｂの交差の検出（Ｓ２）に戻り、同様の処理を繰り返す。
【００６１】
（第２の実施の形態）
図４に本発明に係る最大値・最小値検出装置を備えたトルク検出装置及び舵取装置の他の構成例を示す。従来と同様の部分は同一の符号で示す。図８に示した位相が９０度異なる三角波状の検出信号Ａ，Ｂの補正を例にして説明を行う。
【００６２】
本発明に係る最大値・最小値検出装置は、信号処理部２０に含まれる。信号処理部２０はマイクロプロセッサを備える。信号処理部２０は、検出信号Ａ，Ｂの交差を検出する交差検出手段、前後する交差が検出された時間間隔Ｔｃ内の検出信号Ａ，Ｂの最大値及び最小値（以下、仮最大値及び仮最小値という）を求める手段、求めた仮最大値及び仮最小値に基づいて、検出信号Ａ，Ｂの最大値及び最小値を求める手段として機能する。
【００６３】
信号処理部２０はレジスタ２０ａ，２０ｂ，２０ｃを備える。レジスタ２０ａ，２０ｂ，２０ｃに記憶される値は第１の実施の形態と同様である。
【００６４】
信号処理部２０は、検出信号Ａの仮最大値Ａｍａｘ’と検出信号Ｂの仮最大値Ｂｍａｘ’との大小、及び、検出信号Ａの仮最小値Ａｍｉｎ’と検出信号Ｂの仮最小値Ｂｍｉｎ’との大小を比較する手段、この比較結果に応じて、検出信号Ａの最大値Ａｍａｘ及び検出信号Ｂの最小値Ｂｍｉｎ、または、検出信号Ａの最小値Ａｍｉｎ及び検出信号Ｂの最大値Ｂｍａｘを求める手段として機能する。上述した比較結果から最大値及び最小値を求めることができる。
【００６５】
例えば図８に示すように、時間間隔Ｔ１〜Ｔ２において、仮最大値Ａｍａｘ’（最大値Ａｍａｘ）は仮最大値Ｂｍａｘ’よりも大きく、仮最小値Ｂｍｉｎ’（最小値Ｂｍｉｎ）は仮最小値Ａｍｉｎ’よりも小さい。同様に、時間間隔Ｔ２〜Ｔ３において、仮最大値Ｂｍａｘ’（最大値Ｂｍａｘ）は仮最大値Ａｍａｘ’よりも大きく、仮最小値Ａｍｉｎ’（最小値Ａｍｉｎ）は仮最小値Ｂｍｉｎ’よりも小さい。
【００６６】
信号処理部２０は、前後する交差の前後両方の信号値と基準中間値Ｖｍｉｄとの大小をそれぞれ比較する手段、この２つの比較結果を比較する手段として機能する。信号処理部２０は、２つの比較結果の一方は基準中間値Ｖｍｉｄの方が大きく、他方は基準中間値Ｖｍｉｄの方が小さい場合のみ、最大値及び最小値を求める。
【００６７】
本発明の最大値・最小値検出装置及び最大値・最小値検出方法の最大値Ａｍａｘ，Ｂｍａｘ及び最小値Ａｍｉｎ，Ｂｍｉｎを求める手順を図５に示す。また、求めた最大値と最小値との中間値及び振幅の補正手順を図５に示す。処理Ｓ２，Ｓ１０，Ｓ１４，Ｓ１８及びＳ２０は第１の実施の形態と同様である。
【００６８】
信号処理部２０は、検出信号Ａ，Ｂの交差を検出し（Ｓ２）、かつ、交差位置が前回と異なる場合（Ｓ１０）、仮最大値Ａｍａｘ’とＢｍａｘ’との比較、及び、仮最小値Ａｍｉｎ’とＢｍｉｎ’との比較を行う（Ｓ１２，Ｓ１６）。比較結果が、
Ａｍａｘ’＞  Ｂｍａｘ’かつ  Ｂｍｉｎ’＜  Ａｍｉｎ’
を満たす場合、信号処理部２０は、最大値Ａｍａｘを仮最大値Ａｍａｘ’に更新し、最小値Ｂｍｉｎを仮最小値Ｂｍｉｎ’に更新する（Ｓ１４）。比較結果が、
Ｂｍａｘ’＞  Ａｍａｘ’かつ  Ａｍｉｎ’＜  Ｂｍｉｎ’
を満たす場合、信号処理部２０は、最大値Ｂｍａｘを仮最大値Ｂｍａｘ’に更新し、最小値Ａｍｉｎを仮最小値Ａｍｉｎ’に更新する（Ｓ１８）。
【００６９】
以下、第１の実施の形態と同様の処理を行う。
【００７０】
時間間隔Ｔｃ内の仮最大値Ａｍａｘ’とＢｍａｘ’との比較結果、及び、仮最小値Ａｍｉｎ’とＢｍｉｎ’との比較結果に基づいて、最大値Ａｍａｘ，Ｂｍａｘ及び最小値Ａｍｉｎ，Ｂｍｉｎを求めるため、第１の実施の形態でレジスタ２０ｄに記憶されていた上交差値Ａｃ１，Ｂｃ１及び下交差値Ａｃ２，Ｂｃ２は不要である。
【００７１】
【発明の効果】
以上のように本発明の最大値・最小値検出方法は、２つの信号の交差を検出し、前後する交差が検出された時間間隔内の最大値及び最小値に基づいて両信号の最大値及び最小値を求めるため、閾値等の特別な数値の設定が不要である。
【００７２】
本発明の最大値・最小値検出装置は、２つの信号の交差を検出し、前後する交差が検出された時間間隔の最大値及び最小値を求め、求めた前記時間間隔内の最大値及び最小値から２つの信号の最大値及び最小値を求めることができる。最大値及び最小値を通過した時間範囲を２つの信号の交差に基づいて検出できるので、閾値等の特別な値を設定する必要はない。
【００７３】
また、前後する交差の前後両方の信号値と基準中間値との大小関係をそれぞれ比較することにより、最大値又は最小値を通過していることを判定し、通過している場合のみ最大値及び最小値を求めることができる。
【００７４】
また、２つの信号の前記時間間隔内の最大値の比較結果と２つの信号の前記時間間隔内の最小値の比較結果とから２つの信号の最大値及び最小値を求めることができる。または、前後する交差の前後両方の信号値と前記時間間隔内の最大値及び最小値との比較結果から２つの信号値の最大値及び最小値を求めることができる。
【００７５】
本発明の最大値・最小値検出装置を備えたトルク検出装置は、最大値・最小値検出装置で求めた最大値と最小値に基づいて中間値及び振幅が補正された検出信号に基づいてトルク演算を高精度に行うことができる。
【００７６】
本発明の最大値・最小値検出装置を備えた操縦装置は、最大値・最小値検出装置で求めた最大値と最小値に基づいて中間値及び振幅が補正された検出信号から高精度のトルクを検出でき、信頼性の高い操縦補助モータ制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る最大値・最小値検出装置を備えたトルク検出装置及び舵取装置の実施の形態の一構成例を模式的に示す模式図である。
【図２】信号Ａ，Ｂの最大値及び最小値を求める手順の一例を示すフローチャート図である。
【図３】信号Ａ，Ｂの仮最大値及び仮最小値を求める手順の一例を示すフローチャート図である。
【図４】本発明に係る最大値・最小値検出装置を備えたトルク検出装置及び舵取装置の実施の形態の他の構成例を模式的に示す模式図である。
【図５】信号Ａ，Ｂの最大値及び最小値を求める手順の他の例を示すフローチャート図である。
【図６】回転角度検出装置及びトルク検出装置の一構成例を模式的に示す模式図である。
【図７】図６のターゲット板の外周面を展開して示す展開図である。
【図８】図６のＭＲセンサの検出信号の一例を示す波形図である。
【図９】図６の検出信号において、（ａ）は振幅の誤差を示す図であり、（ｂ）は中間値の誤差を示す図である。
【符号の説明】
１  ステアリングホイール（操舵輪）
１Ａ  ＭＲセンサ（磁気抵抗効果素子、第１検出手段）
１Ｂ  ＭＲセンサ（磁気抵抗効果素子、第２検出手段）
２Ａ  ＭＲセンサ（磁気抵抗効果素子、第１検出手段）
２Ｂ  ＭＲセンサ（磁気抵抗効果素子、第２検出手段）
１１  センサボックス
１２  ターゲット板（回転体）
１３  操舵軸
１４  信号処理部
１５  ターゲット
１５ａ  第１傾斜部
１５ｂ  第２傾斜部
１６  入力軸
１７  出力軸
１８  ピニオン
１９  連結軸（トーションバー）
２０  信号処理部
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ  レジスタ
【図１】
0004830209.tif 000002
【図２】
0004830209.tif 000003
【図３】
0004830209.tif 000004
【図４】
0004830209.tif 000005
【図５】
0004830209.tif 000006
【図６】
0004830209.tif 000007
【図７】
0004830209.tif 000008
【図８】
0004830209.tif 000009
【図９】
0004830209.tif 000010