(57)【要約】【課題】  零点が把握できない場合であっても、規則的ムラによる誤差を補正することができる磁歪式トルクセンサの検出トルク補正方法を提供する。【解決手段】  トルクセンサ１は、シャフト１０に取り付けられた磁歪環１１の磁界変化を磁気センサ１２検出して制御装置１３に出力し、シャフト１０に掛かるトルクを求める。トルクセンサ１には、規則的ムラが生じている。この規則的ムラを取り除くため、シャフト１０の回転数およい磁気センサ１２で検出されたトルク変動成分を共振回路に供給し、共振回路でトルク変動成分から規則的ムラ成分を取り出し、規則的ムラ成分を取り除いて、トルクセンサ１で検出された検出トルクを補正する。【選択図】  図２
2005091296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルク検出軸に取り付けられた磁歪環によって発生する磁界を磁気センサで検出し、前記トルク検出軸のトルクを検出する磁歪式トルクセンサで検出されたトルクを補正する磁歪式トルクセンサの検出トルク補正方法であって、
前記トルク検出軸の回転数検出し、
前記磁気センサで検出された磁界を磁界信号に変換するとともに、前記トルク検出軸の回転数を回転数信号に変換し、
前記磁界信号と前記回転数信号とを共振回路に供給し、前記共振回路によって前記磁気センサで検出される磁界変化の規則的ムラ成分を取り出し、前記規則的ムラ成分を除去して、前記磁歪式トルクセンサで検出された検出トルクを補正することを特徴とする磁歪式トルクセンサの検出トルク補正方法。
【請求項２】
前記共振回路における共振周波数を、前記トルク検出軸の回転数の整数倍に設定する請求項１に記載の磁歪式トルクセンサの検出トルク補正方法。
【請求項３】
前記共振回路における共振周波数を所定の値に設定しておき、
前記共振周波数が、前記トルク検出軸の回転数の整数倍になったときに、前記磁気センサで磁界を検出する請求項１に記載の磁歪式トルクセンサの検出トルク補正方法。
【請求項４】
トルク検出軸に取り付けられた磁歪環によって発生する磁界を磁気センサで検出し、前記トルク検出軸のトルクを検出する磁歪式トルクセンサで検出されたトルクを補正する磁歪式トルクセンサの検出トルク補正方法であって、
前記トルク検出軸の回転数を検出し、
前記トルク検出軸が複数回回転する間に、前記磁気センサで検出された磁界を磁界信号に変換するとともに、前記回転数を回転数信号に変換し、
前記磁気センサで検出される前記トルク検出軸の１回転ごとにおける磁界変化の波形を平均化して規則的ムラ成分を取り出し、前記規則的ムラ成分を除去して、前記磁歪式トルクセンサで検出された検出トルクを補正することを特徴とする磁歪式トルクセンサの検出トルク補正方法。
【請求項５】
前記トルク検出軸の回転数と前記磁気センサで検出された磁界変化の周波数とを比較し、
前記トルク検出軸の回転数と前記磁気センサで検出された磁界変化の周波数とがずれているときに、トルク補正を中止する請求項１〜請求項４のうちのいずれか１項に記載の磁歪式トルクセンサの検出トルク補正方法。
【請求項６】
規則的ムラ成分を学習し、
学習した規則的ムラ成分に対して算出した規則的ムラ成分が異常であると判定したときに、トルク補正を中止する請求項１〜請求項５のうちのいずれか１項に記載の磁歪式トルクセンサの検出トルク補正方法。
【請求項７】
前記トルク検出軸に対して、所定の比率で回転するように接続された接続回転軸の回転数を検出し、
前記接続回転軸の回転数と、前記所定の比率とから、前記トルク検出軸の回転数を算出する請求項１〜請求項６のうちのいずれか１項に記載の磁歪式トルクセンサの検出トルク補正方法。
【請求項８】
前記磁気センサで検出された磁界変化を示す波形のパターンを記憶し、
記憶された磁界変化を示す波形のパターンと、新たに検出された磁界変化を示す波形のパターンとを比較して、新たに検出された磁界変化を示す波形のずれを補正する請求項７に記載の磁歪式トルクセンサの検出トルク補正方法。
【請求項９】
前記トルク検出軸に対して、所定の回転率変化状態で回転するように接続された接続回転軸の回転数を検出し、
前記所定の回転率変化状態および前記接続回転軸の回転数に基づいて、前記トルク検出軸の概回転数を求め、
前記概回転数の周囲の所定範囲内で規則的ムラ成分と推定される成分を取り出し、
前記規則的ムラ成分と推定される成分が生じるの周波数を前記トルク検出軸の回転数と判断する請求項１〜請求項６のうちのいずれか１項に記載の磁歪式トルクセンサの検出トルク補正方法。
【請求項１０】
前記磁歪式トルクセンサにムラ発生部を形成し、前記トルク検出軸の回転数を検出する請求項９に記載の磁歪式トルクセンサの検出トルク補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁歪式トルクセンサで検出された検出トルクの補正方法に係り、特に、トルク検出軸の零点が明確でない場合における磁歪式トルクセンサの検出トルク補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸に掛かるトルクを検出するため、磁界の変化を利用するいわゆる磁歪式トルクセンサがある。この磁歪式トルクセンサは、強磁性体からなる磁歪環と磁気センサとを有し、トルクの検出対象となる軸に磁歪環を圧入し、軸にトルクが掛かったときに生じる磁界の変化を磁気センサで検出して、軸に掛かるトルクを検出するものである。
【０００３】
このような磁歪式トルクセンサにおいては、磁歪環に対する着磁が一定にできないことや、軸に対する磁歪環の圧入時の残存応力が部位によって異なることなどの理由から、軸の角度に依存する一定のムラ（以下、「規則的ムラ」という）が生じる。このような規則的ムラは、計測誤差の原因となるので、この計測誤差を補正する技術として、特開平６−３１７４９３号公報に開示されたトルクセンサがある。
【０００４】
このトルクセンサは、トルク検出軸のトルクが負荷されていない状態のときにその回転角度による零点変動を検出し、それを零点誤差のデータとして記憶しておき、この記憶された軸回転角度による零点誤差のデータをトルク測定時に読み出してトルク測定値を補正して規則的ムラによる誤差を補正するというものである。
【特許文献１】特開平６−３１７４９３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、この種の磁歪式トルクセンサを車両のエンジンと走行装置とをつなぐ動力伝達装置などに取り付け、エンジンのトルクを直接測定することが考えられる。このようなトルクセンサとして、上記特許文献１に開示されたトルクセンサを用いようとすると、トルク検出軸となるプロペラシャフトが負荷されていない状態を作り出すことができない。したがって、この場合には上記特許文献１に開示された方法では、規則的ムラにより生じる誤差の補正を行うことができないものであった。
【０００６】
また、負荷が軽い状態やフューエルカット時などのときをトルクが負荷されていない状態と擬制することも考えられるが、実際にはロードロード（道路からの負荷）、ブレーキや車両振動による負荷があるので、トルクが負荷されていない状態とすることはできないものであった。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、零点が把握できない場合であっても、規則的ムラによる誤差を補正することができる磁歪式トルクセンサの検出トルク補正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決した本発明は、トルク検出軸に取り付けられた磁歪環によって発生する磁界を磁気センサで検出し、トルク検出軸のトルクを検出する磁歪式トルクセンサで検出されたトルクを補正する磁歪式トルクセンサの検出トルク補正方法であって、トルク検出軸の回転数検出し、磁気センサで検出された磁界を磁界信号に変換するとともに、トルク検出軸の回転数を回転数信号に変換し、磁界信号と回転数信号とを共振回路に供給し、共振回路によって磁気センサで検出される磁界変化の規則的ムラ成分を取り出し、規則的ムラ成分を除去して、磁歪式トルクセンサで検出された検出トルクを補正することを特徴とする磁歪式トルクセンサの検出トルク補正方法である。
【０００９】
本発明に係る検出トルク補正方法では、トルク検出軸の回転数とトルク検出軸に取り付けられた磁歪環における磁界変化を、それぞれ電気信号化して共振回路に供給している。共振回路では、これらの回転数と磁界変化との電気信号から規則的ムラ成分を取り出している。したがって、零点の把握ができない場合であっても、規則的ムラ成分を取り出すことができ、この規則的ムラ成分を除去することができる。
【００１０】
ここで、共振回路における共振周波数を、トルク検出軸の回転数の整数倍に設定する態様とすることができる。
【００１１】
また、共振回路における共振周波数を所定の値に設定しておき、共振周波数が、トルク検出軸の回転数の整数倍になったときに、磁気センサで磁界を検出する態様とすることもできる。
【００１２】
これらのいずれの態様によっても、トルク検出軸の回転数と磁界変化との電気信号から、共振回路によって規則的ムラ成分を取り出すことができる。
【００１３】
さらに、上記課題を解決した本発明は、トルク検出軸に取り付けられた磁歪環によって発生する磁界を磁気センサで検出し、トルク検出軸のトルクを検出する磁歪式トルクセンサで検出されたトルクを補正する磁歪式トルクセンサの検出トルク補正方法であって、トルク検出軸の回転数を検出し、トルク検出軸が複数回回転する間に、磁気センサで検出された磁界を磁界信号に変換するとともに、回転数を回転数信号に変換し、磁気センサで検出されるトルク検出軸の１回転ごとにおける磁界変化の波形を平均化して規則的ムラ成分を取り出し、規則的ムラ成分を除去して、磁歪式トルクセンサで検出された検出トルクを補正することを特徴とする磁歪式トルクセンサの検出トルク補正方法である。
【００１４】
本発明に係る検出トルク補正方法では、トルク検出軸が複数回回転している間における磁気センサで検出される磁界変化の１回転ごとにおける磁界変化の波形を平均化することにより、規則的ムラ成分を取り出している。したがって、零点の把握ができない場合であっても、規則的ムラ成分を取り出すことができ、この規則的ムラ成分を除去することができる。
【００１５】
ここで、トルク検出軸の回転数と磁気センサで検出された磁界変化の周波数とを比較し、トルク検出軸の回転数と磁気センサで検出された磁界変化の周波数とがずれているときに、トルク補正を中止する態様とするのが好適である。
【００１６】
また、規則的ムラ成分を学習し、学習した規則的ムラ成分に対して算出した規則的ムラ成分が異常であると判定したときに、トルク補正を中止する態様とするのがさらに好適である。
【００１７】
このように、トルク検出軸の回転数と磁気変化の周波数とがずれているときや学習した規則的ムラ成分に対して規則的ムラ成分に異常があるときには、トルク補正を中止することにより、不確実なトルク検出を少なくすることができる。
【００１８】
さらに、トルク検出軸に対して、所定の比率で回転するように接続された接続回転軸の回転数を検出し、接続回転軸の回転数と、所定の比率とから、トルク検出軸の回転数を算出する態様とすることができる。
【００１９】
たとえば、磁歪式トルクセンサがエンジンと駆動系とをつなぐプロペラシャフトなどに設けられる場合、エンジンの出力軸とプロペラシャフトの回転数とは、これらの間に介在するギア比によって所定の割合に設定される。このような状態で、磁歪式トルクセンサに回転数センサなどが設けられない場合でも、エンジンに設けられた回転数センサでエンジン出力軸の回転数を検出して、この回転数とギア比との関係から、トルク検出軸となるプロペラシャフトの回転数を算出することができる。したがって、トルク検出軸の回転数を計測するための回転数センサを設ける必要はなくなる。
【００２０】
このとき、磁気センサで検出された磁界変化を示す波形のパターンを記憶し、記憶された磁界変化を示す波形のパターンと、新たに検出された磁界変化を示す波形のパターンとを比較して、新たに検出された磁界変化を示す波形のずれを補正する態様とすることもできる。
【００２１】
トルク検出軸と所定の比率で回転する軸からトルク検出軸の回転数を算出する場合、トルク検出軸と軸との関係がずれてしまった場合には、検出される磁界変化の波形がずれてしまうことが考えられる。このとき、磁気センサで検出された磁界変化を示す波形のパターンを記憶し、記憶された磁界変化を示す波形のパターンと、新たに検出された磁界変化を示す波形のパターンとを比較することにより、正しい関係を把握することができる。
【００２２】
さらに、トルク検出軸に対して、所定の回転率変化状態で回転するように接続された接続回転軸の回転数を検出し、所定の回転率変化状態および接続回転軸の回転数に基づいて、トルク検出軸の概回転数を求め、概回転数の周囲の所定範囲内で規則的ムラ成分と推定される成分を取り出し、規則的ムラ成分と推定される成分の周波数をトルク検出軸の規則的回転ムラ成分と判断する態様とすることができる。
【００２３】
たとえば、いわゆるオートマチック車では、トルクコンバータなどの流体継手でエンジンと走行装置とを接続している。この場合には、エンジンの出力軸と、プロペラシャフトとの間には、いわゆるすべり（回転率変化状態）を伴う回転数の変化が見られる。また、すべりを伴うものの、その場合には、すべりの範囲は、たとえば０〜２０％など、ある程度限定される。このため、この回転率変化状態の範囲からトルク検出軸のおおよその回転数である概回転数を求め、この概回転数の範囲内で規則的ムラ成分を推定することにより、ほぼ確実に規則的ムラ成分を取り出すことができる。
【００２４】
このとき、磁歪式トルクセンサにムラ発生部を形成し、トルク検出回転軸の回転数を検出する態様とすることができる。
【００２５】
たとえば規則的ムラ成分が小さすぎる場合には、概回転数を確認するのが困難となることが考えられる。この場合に備えて、トルク検出軸にあらかじめムラを生じさせるようなムラ部材を設けておくこともできる。このムラ部材を設けておくことにより、これに対応する波形を検出することで、トルク検出軸の回転数を確実に把握することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、零点が把握できない場合であっても、規則的ムラによる誤差を補正することができる磁歪式トルクセンサの検出トルク補正方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する部分については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、本実施形態では、磁歪式トルクセンサを車両のプロペラシャフトに取り付けた場合を例にとって説明する。
【００２８】
図１は本発明に係る磁歪式トルクセンサが設けられる車両におけるトルクの伝達状態を説明するためのブロック図である。
【００２９】
図１に示すように、本実施形態に係る磁歪式トルクセンサ（以下「トルクセンサ」という）１は、車両のパワートレインに組み込まれている。パワートレインは、動力発生源２、第一動力伝達装置３、第二動力伝達装置４、および走行装置５を備えている。動力発生源２にはエンジンなどが含まれ、第一動力伝達装置３にはトランスミッションなどが含まれる。また、第二動力伝達装置４にはプロペラシャフトなどが含まれ、走行装置５には、ディファレンシャル装置、ドライブシャフト、車輪などが含まれる。トルクセンサ１は、第一動力伝達装置３と第二動力伝達装置４との間に設けられており、エンジンのトルクを検出している。
【００３０】
トルクセンサ１は、図２に示すように、磁歪環１１および磁気センサ１２を備えている。磁歪環１１は、電磁石などによって着磁された磁性体からなるリング状の部材である。この磁歪環１１は、本発明のトルク検出軸となるシャフト１０に圧入されており、シャフト１０とともに回転する。このシャフト１０に一端部は、第一動力伝達装置３におけるトランスミッションに接続され、他端部は第二動力伝達装置４におけるプロペラシャフトに接続されている。そして、トランスミッションの回転をプロペラシャフトに伝達して、これらとともに回転する。このシャフト１０の回転数は、プロペラシャフトの回転数と同じとなっている。
【００３１】
また、磁歪環１１の近傍に磁気センサ１２が配設されている。磁気センサ１２は、シャフト１０とともに回転する磁歪環１１の回転によって生じる磁界を計測しており、計測した磁界を電気信号に変換して制御装置１３に出力している。制御装置１３では、磁気センサ１２から出力された電気信号の経時変化に基づいて、磁歪環１１に生じる磁界変化を検出している。
【００３２】
さらに、シャフト１０には、図示しない回転角度センサが取り付けられている。回転角度センサは、シャフト１０の回転角度を計測しており、計測したシャフト１０の回転角度を電気信号化して制御装置１３に出力している。この回転角度センサによってシャフト１０の回転数も検出することができ、回転角度センサは回転数センサとしても機能している。
【００３３】
制御装置１３では、磁気センサ１２から出力される磁界に関する電気信号（磁界信号）および回転角度センサから出力されるシャフト１０の回転角度および回転数に関する電気信号（回転数信号）に基づいて、磁歪環１１による磁界変化を求め、規則的ムラ成分を取り出している。そして、磁歪環１１の磁界から検出されるトルク成分から規則的ムラ成分を除去して、検出トルクの補正を行っている。この検出トルクの補正を行うにあたり、規則的ムラ成分を取り出す方法は複数あり、それらの方法については後述する。
【００３４】
トルクセンサ１では、エンジンのトルクを計測することを目的としているが、トルクセンサ１で検出されるトルクには様々な外乱が存在する。ここで、トルクセンサ１から出力されるトルク成分について図３をさらに参照して説明する。
【００３５】
動力発生源２から発生するトルク成分としては、周期的に生じるエンジンの出力成分Ｃ１のほか、爆発やポンピングロスなどによる出力変動成分Ｃ２がある。一方、走行装置５からの成分としては、ロードロードなどの外部からの負荷成分Ｃ３や摩擦などによるロス分からなる補機などの負荷成分Ｃ４がある。この補機などの負荷成分Ｃ４は、それぞれの補機の回転数に依存する。
【００３６】
これらのトルク成分がトルクセンサ１によって、検出成分として入力される。トルクセンサ１では、磁気センサ１２でこれらの検出成分を検出し、電気信号に変換して制御装置１３に出力する。このとき、トルクセンサ１では、磁歪環１１に着磁ムラや磁歪環１１をシャフト１０に圧入する際に生じる残存応力の不均一性による規則的なムラ（規則的ムラ）が生じている。この規則的ムラに起因する規則的ムラ成分Ｃ５が磁気センサ１２で検出され、制御装置１３に出力される。規則的ムラ成分Ｃ５は、トルクセンサ１の回転を整数倍した周期で周期的に発生している。
【００３７】
こうして、トルクセンサ１で検出された各成分が制御装置１３に出力される。これらの各成分は、試験的にＦＦＴ分析すると、図３に示すように現れる。制御装置１３では、これらの各成分うちの規則的ムラ成分Ｃ５に相当する成分を取り出し、図示しない回転角度センサから出力される回転数および回転角度と対応させ、各回転ごとに出力補正をするものである。
【００３８】
次に、トルクセンサ１で検出されたトルク成分のうち、規則的ムラ成分を取り出す方法について具体的に説明する。図４は、本実施形態に係る検出トルクの補正を行う際の電気信号の流れを説明するブロック図である。
【００３９】
図４に示すように、トルクセンサ１では、図３に示すようにして、エンジントルクを含む各トルク成分についての検出を行い、制御装置１３に出力する。一方、回転角度センサ２０では、トルクセンサ１におけるシャフト１０の回転角度を検出し、制御装置１３に出力する。制御装置１３では、シャフト１０の回転角度からシャフト１０の回転数を算出する。
【００４０】
制御装置１３には、１〜Ｎ次の共振回路２１が設けられている。この共振回路２１には、可変抵抗および可変コンデンサが設けられており、これらを制御することで、共振周波数を制御できるようになっている。この共振回路２１には、磁気センサ１２で検出された磁界、すなわちトルクセンサ１で検出されたトルク成分を電気信号化した磁界信号および回転角度センサ２０で検出されたシャフト１０の回転角度より算出されたシャフト１０の回転数を電気信号化した回転数信号が出力される。
【００４１】
共振回路２１では、可変抵抗および可変コンデンサを制御し、共振周波数をシャフト１０の回転数と同じとなるように設定して、磁界信号にフィルタをかける。規則的ムラは、その性質上、シャフト１０の回転数と同期して出現する。このため、シャフト１０の回転数と同じ共振周波数でフィルタをかけることにより、磁界信号における規則的ムラが生じている位置を検出することができる。
【００４２】
こうして、規則的ムラが生じている位置を検出したら、回転角度センサで検出される角度に対応させることにより、規則的ムラ成分を取り出すことができる。そして、別途検出したエンジンのトルクから規則的ムラ成分を除去して、トルクの補正を行う。なお、共振周波数は、シャフト１０の回転数と同じとするほか、シャフト１０の回転数の整数倍として設定することもできる。
【００４３】
このように、本実施形態に係る検出トルク補正方法によれば、零点が把握できない場合であっても、定期的に発生する規則的ムラ成分を取り除くことができる。したがって、規則的ムラによる誤差を確実に補正することができる。なお、上記実施形態では、共振回路２１の共振周波数を可変とし、共振周波数をトルクセンサ１におけるシャフト１０の回転数ｆの整数Ｎ倍に制御している。これに対して、共振周波数を所定の値、たとえばシャフト１０の回転数ｆを所定の整数Ｎ倍した値に設定しておき、シャフト１０の回転数が変化して回転数ｆとなったときに、規則的ムラ成分を取り出す態様とすることもできる。
【００４４】
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。本実施形態は、上記第一の実施形態と比較して、規則的ムラ成分を取り出す方法が異なり、その他の点では上記第一の実施形態と同様である。以下、規則的ムラ成分を取り出す方法について主に説明する。本実施形態では、センサ出力の周期的な平均により規則的ムラ成分を取り出して補正する。
【００４５】
規則的ムラ成分は、シャフト１０の回転角度に依存して現れる。このため、シャフト１０が複数回回転する間に、シャフト１０の回転角度に対応したセンサ出力を検出し、シャフト１０の回転角度ごとに加算していくと、規則的ムラ成分は増幅される。一方、規則的ムラ以外の外乱は、シャフト１０の回転角度とは無関係にランダムに現れるため、シャフト１０の回転角度ごとにセンサ出力を加算していくと、その他の外乱は相殺されていく。
【００４６】
したがって、シャフト１０のセンサ出力を検出し、シャフト１０の回転角度ごとに加算して求めた平均値を用いることにより、規則的ムラ成分を取り出すことができる。このとき、センサ出力を検出するにあたり、シャフト１０が回転する数をより多くすれば、より精度よく規則的ムラ成分を取り出すことができる。ただし、シャフト１０が回転する数を多くしすぎると、計算に時間が掛かる。ここでは、たとえばシャフト１０が２８回転したときのセンサ出力の平均を求めている。
【００４７】
制御装置１３には、トルクセンサ１によって検出される検出トルク信号および回転角度センサから出力されるシャフト１０の回転角度信号が出力される。制御装置１３では、これらの検出トルク信号および回転角度信号から、トルクセンサの回転角度に対応するトルクセンサ１の出力波形を描く。
【００４８】
図５は、トルクセンサ１から出力されたトルク成分とトルクセンサ１の回転角度（シャフト１０の回転角度）との関係の一例を示すグラフである。ここでのトルクセンサ１の回転角度は、シャフト１０の回転角度を意味するものである。図５には、トルクセンサ出力波形Ｗ１、規則的ムラ成分波形Ｗ２、およびトルクセンサ出力波形Ｗ１を２８回転測定し、その平均をとった２８回転の平均波形Ｗ３を示している。
【００４９】
図５に示すように、トルクセンサ１の磁気センサ１２で検出されトルクセンサ１から出力された磁界変化を示す出力波形Ｗ１は、不規則な波形となっている。このトルクセンサ出力波形Ｗ１を、トルクセンサ１が２８回転する間検出し続ける。こうして、トルクセンサ１の出力波形をトルクセンサ１が２８回転する間、検出し続けたら、トルクセンサ１の１回転ごとにおける磁界変化の波形を平均化して規則的ムラ成分を取り出す。そのため、下記（１）式および（２）式により、ｋ（θ）を求め、このｋ（θ）から各回転の波形を平均した平均波形Ｗ３を求める。
【００５０】
【数１】
2005091296.tif 000003
トルクセンサ１の出力のうち、規則的ムラ成分については、トルクセンサ１の回転と同期した周期で周期的に現れ、他の成分とは出現周波数が異なっている。このため、トルクセンサ１が回転する周期ごとに出力波形を加算していくことにより、規則的ムラ成分は強められ、他の成分は弱められることになる。したがって、上記（１）式および（２）式によって規則的ムラ成分ｋ（θ）を求め、図５に示すように、規則的ムラ成分波形Ｗ２を求めることにより、規則的ムラ成分を取り出すことができる。
【００５１】
なお、ここではトルクセンサ１が２８回転する間、トルクセンサ１の出力波形を検出し続けているが、トルクセンサ１が回転する数は特に決められるものではなく、複数回であれば何回転でもよい。
【００５２】
その後は、上記第一の実施形態と同様にして、規則的ムラ成分を除去することにより、検出トルクの補正を行うことができる。このようにして、本実施形態に係る検出トルク補正方法では、零点が把握できない場合であっても、規則的ムラによる誤差を補正することができる。
【００５３】
次に、本発明の第三の実施形態について説明する。第三の実施形態は、上記第二の実施形態と同様の手順で行われるが、規則的ムラ成分の取り出しの点で異なる。
【００５４】
上記第二の実施形態では、トルクセンサ１の１回転ごとの磁界変化の波形を平均化しているが、トルクセンサ１の回転数の整数倍にあたる周期のトルク変動が生じる場合には、このトルク変動の影響により、規則的ムラ成分を正確に検出できないことが考えられる。たとえば、第一動力伝達装置３におけるトランスミッションのギア比が６：１に設定され、エンジンの出力軸がトルクセンサ１のシャフト１０の６倍の速度で回転していると、エンジンに起因するトルク変動が規則的ムラ成分の６倍の割合で発生する。
【００５５】
この場合、図６に示すように、トルクセンサの出力から上記第二の実施形態と同様の手順でトルクセンサ１の１回転ごとの磁界変化の波形を平均化して２８回転の平均をとったとしても、規則的ムラ成分を表す波形を作り出すことができない。
【００５６】
このような、規則的ムラ成分ではなく、トルクセンサ１の回転数と同期して現れるトルク変動（以下「同期トルク変動」という）の影響を無くすために、本実施形態では、同期トルク変動が現れる回転数以外の回転数のときに、規則的ムラ成分を取り出すようにする。具体的に、エンジンの出力軸がシャフト１０の６倍の速度で回転しているならば、シャフト１０の１回転目〜５回転目、７回転目〜１１回転目、…のトルクセンサ１の出力を検出することにより、正確な規則的ムラ成分を取り出すことができる。
【００５７】
このように、同期トルク変動の成分は、エンジンの回転など周波数がわかっているものであることが多い。したがって、このような同期トルク変動の成分が現れる部分以外の部分でトルクセンサ１の検出トルクの平均をとることにより、正確な規則的ムラ成分を取り出すことができる。
【００５８】
あるいは、同期トルク変動成分を先に除去する方法がある。図７は、このときの検出トルク成分を示すグラフである。いま、同期トルク変動成分の周期は、トルクセンサ１の回転数の６倍に相当する周波数であることが判っている。このため、上記第二の実施形態と同様の手順により、まずこの同期トルク変動成分を取り出す。この取り出した同期トルク変動成分を、トルクセンサ１の検出トルクから引き算する。それから、再び上記第二の実施形態と同様の手順によって、規則的ムラ成分を取り出してやることができる。
【００５９】
さらには、上記第一の実施形態と同様にして、同期トルク変動成分を除去する態様とすることもできる。この場合には、図８に示すように、制御装置１３には、Ｎ次の第一共振回路３１および１〜（Ｎ−１）次の第二共振回路３２が設けられている。このうち、第一共振回路３１の共振周波数は、トルクセンサ１の回転数のＮ倍、たとえば６倍に設定されており、第二共振回路３２の共振周波数はトルクセンサ１の回転数と同じに設定されている。また、第一共振回路３１および第二共振回路３２には、それぞれ回転角度センサ２０からの回転角度信号が出力される。
【００６０】
第一共振回路３１および第二共振回路３２には、それぞれトルクセンサ１の磁気センサ１２で検出された磁界を電気信号化した磁界信号がトルクセンサ１から出力され、回転角度センサ２０からは回転角度から算出される回転数を電気信号化した回転数信号が出力される。また、第二共振回路３２には、第一共振回路３１で取り出されたトルク成分に相当する電気信号が出力される。
【００６１】
トルクセンサ１においては、上記第一の実施形態と同様にして、同期トルク変動成分を取り出し、電気信号化して第二共振回路３２に出力する。第二共振回路３２では、上記第一の実施形態と同様にして、シャフト１０の回転とともに現れるトルク変動成分を取り出す。このトルク変動成分には、規則的ムラ成分のほか、同期トルク変動成分が含まれている。そこで、第二共振回路３２では、取り出されたトルク変動成分から、第一共振回路３１より出力された同期トルク変動成分を減算する。こうして、規則的ムラ成分を取り出すことができる。
【００６２】
また、第二実施形態において、規則的ムラ成分を算出した際、規則的ムラ成分の周波数とトルクセンサ１のシャフト１０の回転数とは、通常一致している。ところが、両者がずれて一致しないことがあり、この場合には、規則的ムラ成分を正確に取り出せていないことが考えられる。したがって、規則的ムラ成分の周波数とシャフト１０の回転数とがずれている場合には、規則的ムラ成分を正確に取り出すことができないとして、取り出された規則的ムラ成分を無視して、トルク補正を中止する態様とすることができる。
【００６３】
さらに、トルクセンサ１の回転ごとに、規則的ムラ成分を学習していき、規則的ムラ成分を定性的に取得することが考えられる。このような規則的ムラ成分を学習していくと、トルクセンサ１の１回転の際に取り出される規則的ムラ成分は、学習した規則的ムラ成分と近似したものになる。ところが、取り出された規則的ムラ成分が、学習した規則的ムラ成分よりも大きく外れてしまうことがある。このときには、規則的ムラ成分は、正確に取り出されなったものと考えられる。したがって、規則的ムラ成分を学習したら、その学習した規則的ムラ成分からどの程度外れていても、正常に取り出された規則的ムラ成分であるかについて、所定のしきい値を設定し、取り出された規則的ムラ成分が、そのしきい値を超えている場合には、規則的ムラ成分の検出に異常があると判定して、トルク補正を中止する態様とすることができる。
【００６４】
続いて、本発明の第四の実施形態について説明する。上記第一の実施形態から第三の実施形態では、トルクセンサ１の回転を検出する回転数センサとして機能する回転角度センサを設けたが、本実施形態では、回転数センサは設けられていない。ただし、通常、エンジンの出力軸などには、エンジンの回転数を計測するための回転数センサが設けられている。本実施形態では、この回転数センサを利用する。
【００６５】
トルクセンサ１は、上記第一の実施形態と同様、図１に示すように、第一動力伝達装置３と第二動力伝達装置４との間に設けられている。いま、動力発生源２におけるクランクシャフトなどのエンジンの出力軸（以下「エンジン出力軸」という）には、回転数センサが取り付けられている。このエンジン出力軸が本発明の接続回転軸に相当する。また、第一動力伝達装置３におけるトランスミッションのギア比は可変であり、すべりがなく、所定の既知のギア比となるように設定されている。したがって、エンジン出力軸は、トルクセンサ１のシャフト１０に対して、所定の比率で回転するように構成されている。
【００６６】
ここで、たとえば回転数センサのパルスが４であり、エンジン出力軸とトルクセンサ１のシャフト１０とのギア比が４であるとする。この場合、トルクセンサ１の回転角に対する回転数センサのパルス数の関係は、図９（ａ）に示すようになる。図９（ａ）において、外側にトルクセンサ１の回転角度に対応してトルクセンサ１が回転した数を示し、内側にトルクセンサ１の回転角度に対して回転数センサが回転した数を示す。また、トルクセンサおよび回転数センサは、反時計周り方向に回転する。
【００６７】
図９（ａ）に示すように、トルクセンサ１が９０度回転して１／４回転すると、回転数センサは１回転する。また、トルクセンサ１が１８０度回転して２／４回転すると、回転数センサは２回転する。こうして、トルクセンサ１が１回転する間に、回転数センサは４回転するので、これらの関係からトルクセンサ１の回転数を検出することができる。以後は、上記第一の実施形態または第二の実施形態に示す手順と同様にして、規則的ムラ成分を取り出し、検出トルクを補正することができる。
【００６８】
このように、本実施形態では、トルクセンサ１の回転数を検出するための回転数センサを設ける必要がなくなる。したがって、その分、部品点数を削減することに寄与することができる。
【００６９】
ところで、このようにエンジン出力軸の回転数センサからトルクセンサ１の回転数を検出しようとする場合、たとえばクラッチなどによりエンジン出力軸とトルクセンサ１のシャフト１０との接続が一端切断され、その後再び接続されることがある。この場合、回転数センサとトルクセンサ１との回転がずれてしまうため、たとえば数パルスずれてしまっても、そのずれを検知することができない。
【００７０】
そこで、この場合には、クラッチの接続を切断する前と切断した後とのそれぞれのトルクセンサ１の検出トルクを比較する。図９（ｂ）は、クラッチの切断前と切断後に算出した規則的ムラをそれぞれ示すグラフである。図９（ｂ）に示すように、クラッチの切断前後における規則的ムラを示す波形は、互いにほぼ同一の形状をなし、その角度がわずかにずれた状態にある。このずれの量が回転数センサのパルスとトルクセンサ１のパルスのずれに相当すると考えられる。したがって、このずれの分だけ角度修正を行うことにより、クラッチを切断した後、再び接続した場合におけるパルスのずれを修正することができる。
【００７１】
続いて、本発明の第五の実施形態について説明する。本実施形態では、上記第四の実施形態と同様、エンジン出力軸に設けられた回転数センサを用いてトルクセンサの回転数を求める。また、本実施形態では、第一動力伝達装置３として、いわゆるオートマッチクミッションが用いられている。オートマチックミッションでは、トルクコンバータからなる流体継手によって、エンジン出力軸とトルクセンサ１のシャフト１０とをすべりがある状態で接続している。
【００７２】
本実施形態では、エンジン出力軸に設けられた回転数センサでトルクセンサ１の回転数を求めるが、オートマチックミッションを介してエンジンとトルクセンサ１とが接続されていることから、トルクセンサ１の正確な回転数を算出することができない。また、本実施形態では、オートマチックミッションにおけるおおよそのすべり（回転率変化状態）の割合が、トルクコンバータの性質により決まっており、たとえば０〜２０％となっている。
【００７３】
そこで、このすべりの割合からトルクセンサ１のおおよその回転数となる概回転数を求める。具体的には、たとえば回転数センサで検出された回転数が４０００ｒｐｍである場合には、すべりに相当する回転数を引き算し、トルクセンサ１の回転数（概回転数）は３２００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍとなる。この概回転数の範囲内でスペクトル解析の結果を求める。
【００７４】
たとえば、図１０に示すように、トルクセンサ１で検出されたトルク成分のうち、概回転数の範囲Ｘ内における成分を取り出す。その範囲Ｘ内におけるエンジンの変動分などの成分ＴＥ１，ＴＥ２を取り除いた後、最も大きい成分ＴＰを検出する。この成分ＴＰを規則的回転ムラの成分であると推定する。規則的ムラは、トルクセンサ１の回転と同期して現れることから、規則的回転ムラと推定された成分が生じる周波数をトルクセンサ１の回転数と判断する。
【００７５】
こうしてトルクセンサ１の回転数を判断して求めたら、その後は、上記第一〜第三の実施形態と同様にして規則的ムラ成分を取り出すことができる。このように、本実施形態では、オートマチックミッションのように、すべりを伴う継手を介してエンジンとトルクセンサとを接続する場合でも、エンジンの出力軸の回転数からトルクセンサの回転数を推定して、トルクセンサにおける規則的ムラを取り出すことができる。
【００７６】
また、このような方法でも、規則的ムラ自体が小さいと、規則的ムラ成分が小さくなってその規則的ムラを検出することができず、回転数を推定でないことが考えられる。このような場合を想定して、トルクセンサ１におけるシャフト１０または磁歪環１１にムラ発生部となる凹凸を形成する態様とすることもできる。シャフト１０に凹凸を形成する場合、図１１（ａ）に示すように、１つの突起１０Ａを形成する態様としてもよく、図１１（ｂ）に示すように、等間隔で複数、たとえば８個の突起１０Ｂ〜１０Ｉを形成する態様としてもよい。もちろん、その他の態様とすることもできる。
【００７７】
このように、規則的ムラを発生させる突起などを形成することにより、トルクセンサの回転数を検出する回転数センサを設けることなく、トルクセンサの回転数を検出することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明に係る磁歪式トルクセンサが設けられる車両におけるトルクの伝達状態を説明するためのブロック図である。
【図２】トルクセンサの要部斜視図である。
【図３】トルクセンサ出力の流れを示すブロック図である。
【図４】検出トルクの補正を行う際の電気信号の流れを説明するブロック図である。
【図５】トルクセンサから出力されたトルク成分とトルクセンサの回転角度との関係の一例を示すグラフである。
【図６】トルクセンサ出力等の回転角ごとの変化を示すグラフである。
【図７】トルクセンサ出力等の回転角ごとの変化を示すグラフである。
【図８】検出トルクの補正を行う際の電気信号の流れを説明するブロック図である。
【図９】（ａ）は、トルクセンサの回転角に対する回転数センサのパルス数の関係を示す図、（ｂ）は検出トルクとトルクセンサの回転角の関係を示すグラフである。
【図１０】検出トルクとトルクセンサの周波数との関係を示すグラフである。
【図１１】（ａ）は、規則的ムラを付与するために突起を設けたシャフトを示す図、（ｂ）は、規則的ムラを付与するために複数の突起を設けたシャフトを示す図である。
【符号の説明】
【００７９】
１…トルクセンサ、２…動力発生源、３…第一動力伝達装置、４…第二動力伝達装置、５…走行装置、１０…シャフト、１０Ａ〜１０Ｉ…突起、１１…磁歪環、１２…磁気センサ、１３…制御装置、２０…回転角度センサ、２１…共振回路、３１…第一共振回路、３２…第二共振回路、Ｃ１…出力成分、Ｃ２…出力変動成分、Ｃ３…負荷成分、Ｃ４…負荷成分、Ｃ５…規則的ムラ成分、Ｗ１…トルクセンサ出力波形、Ｗ２…規則的ムラ成分波形、Ｗ３…平均波形。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【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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