(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング系に補助トルクを付加する電動機と、ステアリング系の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、少なくとも前記操舵トルク検出手段からの操舵トルク信号に基づいて前記電動機の駆動を制御する電動機制御信号を出力する制御手段と、電動機制御信号に基づいて前記電動機を駆動する電動機駆動手段と、を備えた電動パワーステアリング装置において、
前記操舵トルク検出手段は、操舵トルクセンサと、故障検出手段を有する操舵トルク検出器とを１組として、２組で構成するとともに、前記制御手段は、一方の操舵トルク検出手段が自己の故障を判定した場合には、前記故障検出手段からの故障信号に基づいて他方の操舵トルク検出手段へ切り替える切替手段を備え、
前記２組の操舵トルク検出手段は、それぞれ操舵トルクに応じて変位する作動子と前記作動子の変位量を電気信号に変換する検出コイルを備え、前記作動子と前記検出コイルとの間の隙間を互いに異ならせることによって検出信号のゲインが互いに異なるようにした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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機の補助トルクをステアリング系に作用させ、ドライバの操舵力を軽減する電動パワーステアリング装置に係り、特に故障検出機能を有する操舵トルク検出手段を２個設けた電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動パワーステアリング装置は、実開平６−６５１５４号公報「パワーステアリング装置」に開示されているように、複数のトルクセンサを備え、それぞれのトルクセンサが検出したトルク信号の差（例えば、トルクセンサが２個の場合）を演算し、トルク信号の差が所定の許容範囲内にある時には、トルク信号の平均値をトルク信号として出力し、増力手段に供給して電動機を駆動することによってステアリング系に補助トルクを付加するよう構成されたものは知られている。
【０００３】
一方、トルク信号の差が所定の許容範囲外の時には、最小のトルク信号を出力するトルクセンサからのトルク信号に基づいて電動機を駆動するよう構成されている。
【０００４】
また、従来の電動パワーステアリング装置は、特開平８−１８８１６６号公報「電動パワーステアリング制御装置」に開示されているように、メイントルクセンサとサブトルクセンサを備え、メイントルクセンサが検出した操舵トルクに基づいて電動機を駆動し、ステアリング系に補助トルクがアシストされる。
【０００５】
一方、サブトルクセンサは、メイントルクセンサと連動して電圧を検出し、制御部でメイントルクセンサとサブトルクセンサとの関係からメイントルクセンサの異常を検出するよう構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
実開平６−６５１５４号公報または特開平８−１８８１６６号公報に開示された電動パワーステアリング装置は、複数のトルクセンサを備えているが、２つのトルクセンサが検出したトルク信号を比較することによってトルクセンサの故障を検出する構成のため、２つのトルクセンサのどちらが故障しているか判別できなかった。
【０００７】
したがって、２つのトルクセンサのいずれか１個に故障が生じた場合には、装置の動作が停止したり、正確なトルク信号が得られない課題がある。
【０００８】
本発明はこのような課題を解決するためなされたもので、その目的は一方の操舵トルクセンサが故障しても、他方の操舵トルクセンサで操舵トルクを検出することによって操舵フィーリングに影響を与えない電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため請求項１の電動パワーステアリング装置の操舵トルク検出手段は、操舵トルクセンサと、故障検出手段を有する操舵トルク検出器とを１組として、２組で構成するとともに、制御手段は、一方の操舵トルク検出手段が自己の故障を判定した場合には、故障検出手段からの故障信号に基づいて他方の操舵トルク検出手段へ切り替える切替手段を備え、２組の操舵トルク検出手段は、それぞれ操舵トルクに応じて変位する作動子と作動子の変位量を電気信号に変換する検出コイルを備え、作動子と検出コイルとの間の隙間を互いに異ならせることによって検出信号のゲインが互いに異なるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
この発明に係る電動パワーステアリング装置の操舵トルク検出手段は、操舵トルクセンサと、故障検出手段を有する操舵トルク検出器とを１組として、２組で構成するとともに、制御手段は、一方の操舵トルク検出手段が自己の故障を判定した場合には、故障検出手段からの故障信号に基づいて他方の操舵トルク検出手段へ切り替える切替手段を備えたので、一方の操舵トルク検出手段が故障しても他方の操舵トルク検出手段に切り替えることにより、正確な操舵トルクに基づいて装置を継続して動作することができる。また、この発明に係る操舵トルク検出手段は、２組の操舵トルク検出手段の検出信号のゲインを、互いに異ならせたので、加工精度等によって一方の操舵トルク検出手段の中立点がずれた場合でも、操舵トルク検出範囲のゲインをリニアに設定することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の前提となる技術的構成および本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
なお、図面は符号の向きに見るものとする。
この電動パワーステアリング装置は、セルフ故障検出機能を有する操舵トルク検出手段を２つ設け、一方の操舵トルク検出手段に故障が発生しても、もう一方の操舵トルク検出手段に切り替えてステアリング系へ補助トルクを継続して供給することができるものである。
【００２０】
図１は本発明の実施形態の前提となる電動パワーステアリング装置の全体構成図である。
図１において、電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール１７に一体的に設けられたステアリング軸２に自在継手３ａ、３ｂを備えた連結軸３を介し、ギヤボックス４内に設けたラックアンドピニオン機構５のピニオン５４ａに連結されて手動操舵力発生手段（ステアリング系）６を構成する。
【００２１】
ピニオン５４ａに噛み合うラック７ａを備え、これらの噛み合いにより往復運動するラック軸７は、その両端にタイロッド８を介して操舵車輪としての左右の前輪９が連結される。
【００２２】
このようにして、ステアリングホイール１７操舵時には通常のラック＆ピニオン式の手動操舵力発生手段６を介し、マニュアルステアリングで前輪９を転動させて車両の向きを変えている。
【００２３】
手動操舵力発生手段６による操舵力を軽減するため、補助トルクを供給する電動機１０をラック軸７と同軸的に配設し、ラック軸７と同軸に設けられたボールねじ１１を介して推力に変換し、ラック軸７に作用させる。
【００２４】
ギヤボックス４内にはドライバの手動操舵トルクの方向と大きさを検出する２つの操舵トルク検出手段１２および操舵トルク検出手段１３を配置し、操舵トルク検出手段１２および操舵トルク検出手段１３のそれぞれが検出した操舵トルクに対応したアナログ電気信号の操舵トルク信号Ｔ1、Ｔ2を制御手段１５に提供する。
【００２５】
なお、操舵トルク検出手段１２が検出する操舵トルク信号Ｔ1と、操舵トルク検出手段１３が検出する同一の操舵トルクに対応した操舵トルク信号Ｔ2は等しく（Ｔ1＝Ｔ2）設定する。
【００２６】
また、車速センサ１４は車両の速度に対応した周波数の電気的なパルス信号として検出し、車速信号Ｖを制御手段１５に提供する。
【００２７】
制御手段１５は、マイクロプロセッサを基本に各種演算手段、処理手段、信号発生手段、メモリ等で構成し、車速信号Ｖに応動した操舵トルク信号Ｔ1またはＴ2に対応した目標電流信号（ＩMS）を発生し、この目標電流信号（ＩMS）と電動機電流検出手段１９が検出した電動機電流ＩMに対応した電動機電流信号ＩMOとの偏差（負帰還）に応じた電動機制御信号ＶO（例えば、オン信号、オフ信号およびＰＷＭ信号の混成信号）を発生し、偏差が速やかに０となるように電動機駆動手段１６を駆動制御する。
【００２８】
また、制御手段１５は、切替手段を備え、操舵トルク検出手段１２または操舵トルク検出手段１３に故障が発生した場合には、操舵トルク検出手段１２、１３が有する故障検出手段から供給される故障信号に基づいて操舵トルク検出手段１２、１３を切り替え、一方の操舵トルク検出手段１２（または、１３）が故障しても他方の操舵トルク検出手段１３（または、１２）に切り替えて電動機１０が継続して駆動できるよう制御する。
【００２９】
電動機駆動手段１６は、例えば４個のパワーＦＥＴ（電界効果トランジスタ）、絶縁ゲート・バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等のスイッチング素子からなるブリッジ回路で構成し、電動機制御信号ＶOに基づいてＰＷＭ（パルス幅変調）の電動機電圧ＶMを出力し、電動機１０をＰＷＭ駆動する。
【００３０】
電動機電流検出手段１９は、電動機１０と直列に接続された抵抗器またはホール素子等で電動機電流ＩMを電圧に変換して検出し、電動機電流ＩMに対応した電動機電流信号ＩMOを制御手段１５にフィードバック（負帰還）する。
【００３１】
図２は電動パワーステアリング装置の要部ブロック構成図である。
図２において、電動パワーステアリング装置１は、操舵トルク検出手段１２、１３、車速センサ１４、制御手段１５、電動機駆動手段１６、電動機電流検出手段１９を備える。
【００３２】
なお、操舵トルク検出手段１２、１３は後で詳細に説明する。
また、車速手段１４、電動機駆動手段１６および電動機電流検出手段１９は図１で述べたので、説明を省略する。
【００３３】
図２において、制御手段１５は、切替手段２０、目標電流信号設定手段２１、偏差演算手段２２、駆動制御手段２３を備える。
【００３４】
切替手段２０は、電子スイッチまたはソフト制御のスイッチ機能を備え、操舵トルク検出手段１２から供給される操舵トルク信号Ｔ1および操舵トルク検出手段１３から供給される操舵トルク信号Ｔ2のいずれか一方を選択し、選択した操舵トルク信号Ｔ1（または、Ｔ2）を操舵トルク信号Ｔとして目標電流信号設定手段２１に供給する。
【００３５】
また、切替手段２０は、操舵トルク検出手段１２から供給される故障信号Ｃ1または操舵トルク検出手段１３から供給される故障信号Ｃ2に基づいて操舵トルク信号Ｔ1から操舵トルク信号Ｔ2（または、操舵トルク信号Ｔ2から操舵トルク信号Ｔ1）への切替えを実行する。
【００３６】
例えば、初期設定は操舵トルク信号Ｔ1を選択（実線表示）するようにしておき、操舵トルク検出手段１２が何等かの原因で故障した場合には、操舵トルク検出手段１２から故障信号Ｃ1を切替手段２０に供給することによって操舵トルク信号Ｔ2を選択（破線表示）する。
【００３７】
なお、初期設定は操舵トルク信号Ｔ2を選択（破線表示）するようにしておき、操舵トルク検出手段１３が故障した場合には、操舵トルク信号Ｔ1を選択（実線表示）する構成でもよい。
【００３８】
また、故障信号Ｃ1、Ｃ2は、例えば異なる２進化符号や異なる所定パルス数で形成し、切替手段２０は、故障信号Ｃ1（または、故障信号Ｃ2）が供給された場合には、操舵トルク信号Ｔ2（または、操舵トルク信号Ｔ1）を選択するように電子スイッチまたはソフト制御のスイッチ機能の切替えを行うよう構成する。
【００３９】
目標電流信号設定手段２１は、ＲＯＭ等のメモリを備え、予め実験値または設計値に基づいて設定した車速信号データＶをパラメータとした操舵トルク信号データＴと目標電流信号データＩMSの対応データを記憶しておき、車速センサ１４が検出した車速信号Ｖおよび操舵トルクセンサ１２（または１３）が検出した操舵トルク信号Ｔ（Ｔ1、Ｔ2）に基づいて対応する目標電流信号データＩMSを読み出し、目標電流信号ＩMSを偏差演算手段２２に供給する。
【００４０】
偏差演算手段２２は、減算器または減算機能を備え、目標電流信号設定手段２１から供給される目標電流信号ＩMSと、電動機電流検出手段１９から供給される電動機電流信号ＩMOとの偏差ΔＩ（＝ＩMS−ＩMO）を演算し、偏差信号ΔＩを駆動制御手段２３に供給する。
【００４１】
駆動制御手段２３は、ＰＩＤコントローラ、電動機制御信号発生手段等を備え、偏差演算手段２２から供給される偏差信号ΔＩに比例（Ｐ）、積分（Ｉ）および微分（Ｄ）制御を施した後、これら比例・積分・微分（ＰＩＤ）制御を施した信号を混合した混合信号に基づいてハンドルの右操舵または左操舵に対応したＰＷＭの電動機制御信号ＶOを発生し、電動機制御信号ＶOを電動機駆動手段１６に供給する。
【００４２】
電動機制御信号ＶOの発生により、電動機駆動手段１６を介して電動機１０を駆動し、電動機１０から発生する補助トルクをステアリング系に付加してドライバの操舵力を軽減する。
【００４３】
図３は操舵トルク検出手段の要部ブロック構成図である。
図３において、操舵トルク検出手段１２は、操舵トルクセンサ３１と、操舵トルク検出器３２とから構成する。
なお、操舵トルク検出手段１３も操舵トルク検出手段１２と同一の構成である。
また、パルス電源３０は、制御手段１５の基準クロックを分周して形成したパルス、または操舵トルク検出器３２に設けたパルス発生回路で構成し、操舵トルク検出手段１２および操舵トルク検出手段１３にそれぞれ設けたり、操舵トルク検出手段１２および操舵トルク検出手段１３で共用してもよい。
【００４４】
図４に操舵トルクセンサの一実施の形態構成図であり、（ａ）図に操舵トルクセンサの基本構成図、（ｂ）図に（ａ）図の検出コイルと基準抵抗で構成したブリッジ回路図を示す。
【００４５】
図４において、操舵トルクセンサ３１は、中立点から両方向（Ｘ１、Ｘ２）に変位する非磁性体（例えば、アルミニウム）からなるコア３１Ｃ（作動子）と、コア３１Ｃの変位方向に対称に配置され、コア３１Ｃの変位に対応してインダクタンスが差動で変化する検出コイル３１Ａおよび検出コイル３１Ｂから構成し、検出コイル３１Ａおよび検出コイル３１Ｂの一端を接続し、検出コイル３１Ａおよび検出コイル３１Ｂの他端をそれぞれ基準抵抗ＲFの一端に接続し、さらに２個の基準抵抗ＲFの他端同士を接続して接地（ＧＮＤ）し、電気的な等価回路である（ｂ）図のブリッジ回路３５を形成する。
【００４６】
また、検出コイル３１Ａおよび検出コイル３１Ｂの接続部と、２個の基準抵抗ＲFの接続部との間にパルス電源３０（波高値ＶI）を印加し、検出コイル３１Ａと基準抵抗ＲFの接続部、および検出コイル３１Ｂと基準抵抗ＲF接続部をそれぞれ検出端子Ｓ１、Ｓ２として取り出す。
【００４７】
（ｂ）図の等価回路において、検出コイル３１Ａ、３１ＢのインダクタンスをそれぞれＬ１、Ｌ２とすると、パルス電源３０の印加によるブリッジ回路３５の検出端子Ｓ１、Ｓ２は、それぞれ接地端子（ＧＮＤ）を基準としたＬＲ積分回路を構成し、検出電圧ＶS1、ＶS2は波高値ＶIに対する過渡応答電圧となる。
また、検出端子Ｓ１、Ｓ２の検出電圧ＶDは検出電圧ＶS1とＶS2の偏差（ＶS1−ＶS2）となる。
【００４８】
図５に操舵トルクセンサの過渡応答電圧波形図を示す。
（ａ）図にパルス電源の立下り波形と立上り波形のデューティが等しい場合の過渡応答電圧波形、（ｂ）図にパルス電源の立下り波形と立上り波形のデューティが異なる場合の過渡応答電圧波形を示す。
【００４９】
なお、（ａ）図はパルス電源の立下り波形の期間（Ｔ／２）が積分回路の時定数よりも充分長く、時間Ｔ／２では過渡応答電圧が０Ｖに達するよう設定するのに対し、（ｂ）図はパルス電源の立下り波形の期間（Ｔ１）が短く、過渡応答電圧が０Ｖにならないよう設定する。
また、（ａ）図および（ｂ）図ともに、パルス電源の立上り波形の期間は、積分回路の時定数よりも充分長く、時間Ｔまたは時間Ｔ２で過渡応答電圧は波高値ＶIに達するよう設定する。
【００５０】
操舵トルクセンサ３１を搭載した対象物が変位し、図４に示すコア３１Ｃが中立点から検出コイル３１Ａ側にＸ１変位し、変位Ｘ１に伴って、例えば検出コイル３１ＡのインダクタンスＬ（中立点のインダクタンス）が減少してＬ１となり、検出コイル３１ＢのインダクタンスＬが増加してＬ２となるとすると、インダクタンスＬ１＜Ｌ２の関係から、端子Ｓ１および端子Ｓ２の過渡応答電圧ＶＳ１の時定数（Ｌ１／ＲＦ）が過渡応答電圧ＶＳ２の時定数（Ｌ２／ＲＦ）より小さくなり、図５に示す過渡応答電圧ＶＳ１のパルス電源に対する立下りおよび立上りは、過渡応答電圧ＶＳ２に対して速くなる。
【００５１】
コア３１ＣがＸ１側に変位した場合、検出端子Ｓ１、Ｓ２両端の検出電圧ＶD（＝ＶS1−ＶS2）は、パルス電源の立下り期間はマイナス（−）、パルス電源の立上り期間はプラス（＋）の極性で検出される。
また、このコア３１ＣがＸ２側に変位する場合には、検出電圧ＶD（＝ＶS1−ＶS2）は、上記と反対の関係となり、パルス電源の立下り期間はプラス（＋）、パルス電源の立上り期間はマイナス（−）で検出される。
【００５２】
このように、検出電圧ＶD（＝ＶS1−ＶS2）の絶対値によりＸ１、Ｘ２の変位量、検出電圧ＶDの符号により変位方向が検出できる。
【００５３】
図５において、検出電圧ＶDをパルス電源の立下り期間で検出するよう構成すると、（ａ）図では時間ｔMで絶対値が最大（符号はマイナス）の検出電圧ＶD（＝ＶDMAX-）が検出でき、（ｂ）図では時間Ｔ１における検出電圧ＶDが検出できる。
なお、（ｂ）図で時間Ｔ１をｔMに設定することにより（ａ）図と同じ検出電圧ＶD（＝ＶDMAX-）を検出するよう構成することができる。
【００５４】
また、（ａ）図では、検出電圧ＶDをパルス電源の立上り期間で検出するようにも構成することができ、絶対値が最大（符号はプラス）の検出電圧ＶD（＝ＶDMAX+）が検出できる。
【００５５】
このように、コア３１Ｃの変位量が同じであっても、検出電圧ＶDの最大値を検出するよう設定することにより、高感度の操舵トルクセンサ３１を構成する。
【００５６】
図３において、操舵トルク検出器３２は、トルク信号検出器３３、故障検出手段３４を備える。
トルク信号検出器３３は、操舵トルクセンサ３１から供給される検出電圧ＶS1、ＶS2に基づいて操舵トルク信号Ｔ1を検出する。
【００５７】
また、トルク信号検出器３３は、検出電圧ＶS1、ＶS2に対応した電圧ＶT1、ＶT2を故障検出手段３４に供給する。
【００５８】
図６はトルク信号検出器のブロック構成図である。  図６において、トルク信号検出器３３は、操舵トルクセンサ３１にパルス電圧ＶＩを供給するパルス発生回路４５と、操舵トルクセンサ３１で検出したパルス過渡応答電圧ＶＳ１、ＶＳ２に含まれる高周波のスイッチングノイズ（ＮＳ）を除去してパルス過渡応答電圧Ｖａ（ＶＳ１、ＶＳ２）を出力する１次のＣＲローパスフィルタ４１Ａ、４１Ｂと、パルス過渡応答電圧Ｖａ（ＶＳ１、ＶＳ２）のボトム電圧ＶＴ１、ＶＴ２を保持して出力するボトムホールド回路４２Ａ、４２Ｂと、ボトム電圧ＶＴ２とボトム電圧ＶＴ１との偏差（ＶＴ２−ＶＴ１）を演算してゲインＧ１だけ増幅し、偏差電圧Ｖｂを出力する差動増幅器４３と、偏差電圧Ｖｂを反転させ、基準電圧（例えば、２.５Ｖ）だけシフトさせたトルク検出電圧ＶＴを検出する反転増幅器４４とから構成する。
なお、トルク検出電圧ＶＴは図２に示す操舵トルク信号Ｔ１（操舵トルク検出手段１３の場合は操舵トルク信号Ｔ２）であり、操舵トルク信号Ｔとして図２に示す目標電流信号設定手段２１に供給される。
【００５９】
図７は図６に示すトルク信号検出器の各ブロック波形図である。
（ａ）図はパルス発生回路４５のパルス電圧ＶI出力波形、（ｂ）図は操舵トルクセンサ３１のブリッジ回路で検出したパルス過渡応答電圧ＶS1、ＶS2波形であり、パルス電圧ＶIの立下りおよび立上りにパルス発生回路４５の出力回路４５Ｂ（例えば、スイッチング・トランジスタ）のスイッチングノイズＮSが含まれる。
【００６０】
（ｃ）図はローパスフィルタ４１Ａ、４１Ｂを通過したパルス過渡応答電圧Ｖａ（ＶS1、ＶS2）波形であり、スイッチングノイズＮSが除去される。
（ｄ）図にボトム電圧ＶT1およびボトム電圧ＶT2波形を示し、（ｅ）図はボトム電圧ＶT2とボトム電圧ＶT1の偏差（ＶT2−ＶT1）をゲインＧ１だけ増幅した偏差電圧Ｖｂ波形を示す。
【００６１】
（ｆ）図は偏差電圧Ｖｂを反転させ基準電圧（例えば、２.５Ｖ）だけシフトさせたトルク検出電圧ＶT波形であり、トルク（Ｔ）が０の場合にはトルク検出電圧ＶTが基準電圧（２.５Ｖ）で、トルク（Ｔ）の方向と大きさに対応してリニアに変化する。
【００６２】
このように、トルク信号検出器３３は、操舵トルクセンサ３１に作用するトルク（Ｔ）（絶対値および方向）に対応する値をトルク検出電圧ＶTの絶対値で検出するよう構成し、例えばトルク（Ｔ）が左方向に作用するとトルク検出電圧ＶTが２.５Ｖから減少し、右方向に作用するとトルク検出電圧ＶTが２.５Ｖから増加するような図７の（ｆ）図に示す直線で表わされる特性を設定する。
【００６３】
したがって、予め設計値や実験値に基づいて求めたトルク（Ｔ）とトルク検出電圧ＶTの変換テーブルをデータとしてＲＯＭ等のメモリに記憶しておけば、トルク信号検出器３３が検出したトルク検出電圧ＶT（絶対値）に基づいて操舵トルクセンサ３１に作用するトルク（Ｔ）を検出することができる。
【００６４】
なお、操舵トルク検出器３２を５Ｖ電源で駆動し、例えば左操舵の最大値に対するトルク検出電圧ＶTを０.２Ｖ、右操舵の最大値に対するトルク検出電圧ＶTを４.８Ｖに設定することにより、０.２Ｖから４.８Ｖの範囲のトルク検出電圧ＶTを操舵トルク信号Ｔ1として出力することができる。
【００６５】
図３において、故障検出手段３４は、ボトム電圧ＶＴ１、ＶＴ２に基づいて操舵トルク検出手段１２の故障を判定し、故障の場合には、例えば２進化符号または所定パルス数の故障信号Ｃ１を出力する。
【００６６】
図８は故障検出手段のブロック構成図である。
図８において、故障検出手段３４は、平均値演算手段３５、比較手段３６、故障信号発生手段３７を備える。
【００６７】
平均値演算手段３５は、平均値演算機能を備えた演算回路で構成し、トルク信号検出器３３から供給されるボトム電圧ＶT1、ＶT2の平均値ＶH｛＝（ＶT1＋ＶT2）／２｝を演算し、平均値信号ＶHを比較手段３６に供給する。
【００６８】
比較手段３６は、例えばウィンドコンパレータで構成し、平均値演算手段３５から供給される平均値信号ＶHと、予め設定した基準範囲値ＶTKとを比較し、平均値信号ＶHが基準範囲値ＶTKを超える場合には、例えばＨレベルの故障判定信号ＨOを故障信号発生手段３７に供給する。
【００６９】
基準範囲値ＶTKは、例えば図７の（ｆ）図に示すボトム電圧ＶT1、ＶT2の平均値ＶH｛＝（ＶT1＋ＶT2）／２｝、例えば２.５Ｖに許容値を加えた値とする。
【００７０】
なお、故障検出の方法は前述のものに限られず、例えばボトム電圧ＶT1、ＶT2がそれぞれ許容値内（例えば、０.２Ｖ≦ＶT1、ＶT2≦４.８Ｖ）にあるか否かで検出するようにしてもよい。
【００７１】
故障信号発生手段３７は、例えばＲＯＭ等のメモリで構成し、予め２進化符号の故障信号データを記憶しておき、比較手段３６からＨレベルの故障判定信号ＨOが供給されると、故障信号Ｃ1を出力する。
【００７２】
なお、故障検出手段３４は、制御手段１５の中に組み込むように構成してもよい。
【００７３】
なお、操舵トルク検出手段１３も操舵トルク検出手段１２と同様な構成なので説明は省略する。
また、操舵トルク検出手段１３は、故障信号Ｃ2の２進化符号データを故障信号Ｃ1と異なる値に設定する。
【００７４】
このように、電動パワーステアリング装置１の操舵トルク検出手段１２は、操舵トルクセンサ３１と、故障検出手段３４を有する操舵トルク検出器３２とを１組として、２組で構成するとともに、制御手段１５は、一方の操舵トルク検出手段１２が自己の故障を判定した場合には、故障検出手段３４からの故障信号Ｃ１に基づいて他方の操舵トルク検出手段１３へ切り替える切替手段２０を備えたので、一方の操舵トルク検出手段１２が故障しても他方の操舵トルク検出手段１３に切り替えて、装置を継続して動作することができる。
【００７５】
図９は電動パワーステアリング装置の要部構成図であり、図１に示すギヤボックス４、電動機１０、ボールねじ１１廻りの一部を断面した組立姿を示す。
【００７６】
図１０は図９の１０−１０線断面図である。
電動パワーステアリング装置１は、固定ハウジング（図１に示すギヤボックスに相当）４内に可動ハウジング５１を回転可能に支持し、可動ハウジング５１内に入力軸５２を回転可能に支持し、入力軸５２にカップリング５３を介して出力軸５４を連結し、さらに、固定ハウジング４に出力軸５４を回転可能に支持したものである。
可動ハウジング５１の回転中心と入力軸５２の回転中心とは、互いに偏心している。
【００７７】
可動ハウジング５１は、上部可動ハウジング５５と下部可動ハウジング５６とを同心上に重ねてボルト結合した、複合ハウジングである。
入力軸５２は、ステアリングホイール１７（図１参照）に自在継手等を介して連結した軸であり、直列に連結した第１の軸５７とトーションバー５８と第２の軸５９とからなる。詳しくは、入力軸５２は、管状の第１の軸５７内にトーションバー５８を挿入し、トーションバー５８の上部を第１の軸５７の上部にピン結合し、トーションバー５８の下部を第２の軸５９の上部にセレーション結合した構成である。トーションバー５８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の軸５７と第２の軸５９との間での相対ねじり変位を発生する。
出力軸５４は、ラックアンドピニオン機構５の一部をなすピニオン５４ａを有し、このピニオン５４ａは、ラック軸７のラック７ａに噛み合うものである。
図中、９１はラックガイド、Ｓは後述するウォーム軸の軸線である。
【００７８】
ところで、可動ハウジング５１は、図２に示す２組の操舵トルク検出手段１２、１３を組付けたものである。なお、図１０および図１１では、操舵トルク検出手段１２、１３の構成要素のうち、操舵トルクセンサ３１の検出コイル３１Ａ、３１Ｂおよび作動子を形成するコア３１Ｃのみを示す。
操舵トルク検出手段１２、１３は、トーションバー５８で連結された第１の軸５７と第２の軸５９との間の相対ねじり変位を検出することにより、ステアリング系（図１に示す手動操舵力発生手段６に相当）の操舵トルクを検出するものである。
【００７９】
図１１は操舵トルクセンサの断面図である。
ここで、説明の便宜上、図２および図４に示す操舵トルク検出手段１２の操舵トルクセンサ３１のことを「第１操舵トルクセンサ３１ａ」と言換え、操舵トルク検出手段１３の操舵トルクセンサ３１のことを「第２操舵トルクセンサ３１ｂ」と言換えて説明する。
また、第１操舵トルクセンサ３１ａの検出コイル３１Ａ、３１Ｂのことを「第１コイル３１Ａａ」、「第１コイル３１Ｂａ」と言換え、第２操舵トルクセンサ３１ｂの検出コイル３１Ａ、３１Ｂのことを「第２コイル３１Ａｂ」、「第２コイル３１Ｂｂ」と言換えて説明する。
【００８０】
上部可動ハウジング５５は、略円筒状ボビン６１を内部に一体に成形したものである。
ボビン６１は上下２段に区画し、▲１▼上段に一方の第１コイル３１Ａａを巻き、▲２▼下段に他方の第１コイル３１Ｂａを巻いたものである。
しかもボビン６１は、▲３▼上段の第１コイル３１Ａａの外周に、さらに一方の第２コイル３１Ａｂを重ね巻きし、▲４▼下段の第１コイル３１Ｂａの外周に、さらに他方の第２コイル３１Ｂｂを重ね巻きしたものである。
【００８１】
第１コイル３１Ａａ、３１Ｂａを備えた操舵トルク検出手段１２（図２参照）は、第１カプラ６２の端子６２ａに接続し、第２コイル３１Ａｂ、３１Ｂｂを備えた操舵トルク検出手段１３は（図２参照）、第２カプラ６３の端子６３ａに接続する。第１・第２カプラ６２、６３は上部可動ハウジング５５に一体に形成したものである。
【００８２】
第１コイル３１Ａａ、３１Ｂａおよび第２コイル３１Ａｂ、３１Ｂｂは、共用した１つのコア３１Ｃ（作動子）の軸方向への変位量を、各々独立して電気信号に変換するものである。すなわち、第１操舵トルクセンサ３１ａと第２操舵トルクセンサ３１ｂとで、１つの環状コア３１Ｃを共用するものであり、このコア３１Ｃはスライダ６４の外周に一体に取付けたものである。このため、第１・第２操舵トルクセンサ３１ａ、３１ｂの中立点調整を同時に行うことができる。
【００８３】
略円筒形状のスライダ６４は、第１の軸５７と第２の軸５９とに嵌合したものである。スライダ６４の連結構造は、スライダ６４に傾斜溝６４ａと縦長のストレート溝６４ｂとを形成し、傾斜溝６４ａを第１の軸５７のピン５７ａに係合し、また、ストレート溝６４ｂを第２の軸５９のピン５９ａに係合したものである。このため、コア３１Ｃ付きスライダ６４は、第１の軸５７と第２の軸５９との相対ねじれ変位に応じて、軸方向へ変位可能である。
図中、６５はスライダ６４を軸方向に弾発するリターンばねである。
【００８４】
以上に構成により、スライダ６４が軸方向へ変位すると、コア３１Ｃも軸方向へ変位する。コア３１Ｃの変位量に対応して、第１コイル３１Ａａ、３１Ｂａおよび第２コイル３１Ａｂ、３１Ｂｂのインダクタンスは、差動で変化することになる。
【００８５】
可動ハウジング５１に、第１コイル３１Ａａ、３１Ｂａおよび第２コイル３１Ａｂ、３１Ｂｂを取付けるようにしたので、これら第１コイル３１Ａａ、３１Ｂａおよび第２コイル３１Ａｂ、３１Ｂｂを、回転変位する入力軸５２の廻りに一体的に組付けることができる。
【００８６】
図１２は図１０の１２−１２線断面図であり、平面視において可動ハウジング５１の回転中心Ｏに対し、ウォーム軸３３と反対方向へ距離Ｌだけ偏心した位置に、第２の軸５９の回転中心Ａを設定したことを示す。
なお、入力軸５２については第２の軸５９のみを示し、これに関連する第１・第２操舵トルクセンサ３１ａ、３１ｂ、第１の軸５７、トーションバー５８については省略する。
【００８７】
電動パワーステアリング装置１は可変舵角比制御機構７０を有し、この可変舵角比制御機構７０は、（１）舵角比制御用電動機７１にてウォームギヤ機構７２を介して可動ハウジング５１を回転させることにより、入力軸５２の回転中心Ａを変位させて舵角比を変えるとともに、（２）入力軸５２の回転中心Ａの変位量を変位センサ７４で検出し、この検出信号に基づき舵角比制御用電動機７１を制御して、舵角比制御を安定的に行うようにするものである。なお、舵角比とは、ステアリングホイール１７（図１参照）の操舵角に対する、操舵車輪の操舵角の割合のことである。
以下、可変舵角比制御機構７０について図１２〜図１４に基づき説明する。
【００８８】
ウォームギヤ機構７２は、舵角比制御用電動機７１の出力軸７１ａに連結したウォーム軸７３と、ウォーム軸７３のウォーム７３ａに噛み合うホイール５６ａとからなる。ホイール５６ａは、下部可動ハウジング５６の外周部に形成した歯である。
変位センサ７４は、下部可動ハウジング５６の外周部に形成したカム面５６ｂの変化量を検出することにより、入力軸５２の軸心Ａの変位量を間接的に検出するものであり、カム面５６ｂに当接した検出端部７４ａが進退するポテンショメータからなる。
【００８９】
図１３はカップリング廻りの分解斜視図である。
カップリング５３は、第２の軸５９の下端に一体に形成した上部フランジ８１と、上部フランジ８１に複数のボール８２…を介して連結した下部フランジ８３と、下部フランジ８３の下端から下方へ延びて出力軸５４の連結孔５４ｂに連結した連結軸８４とからなる。
詳しくは、カップリング５３は、上部フランジ８１の下端面に側断面視テーパ形状の連結溝８１ａを形成し、また、下部フランジ８３の上端面に側断面視テーパ形状の連結溝８３ａを形成し、これら連結溝８１ａ、８３ａに３つのボール８２…を１列に並べて、連結溝８１ａ、８３ａのテーパ面に当てることで、上・下部フランジ８１、８３間を連結したものである。このため、カップリング５３は、第２の軸５９に対して、軸直角方向への相対移動可能に且つ相対回転不能に連結することになる。
【００９０】
連結孔５４ｂは出力軸５４から偏心した位置にあり、また、連結軸８４は第２の軸５９から偏心した位置にあり、これら連結孔５４ｂと連結軸８４とは互いに回転可能に連結したものである。
図中、８５は板状のボール保持器である。
【００９１】
次に、上記構成の可変舵角比制御機構７０の作用を、図１３および図１４に基づき説明する。
図１３において、第２の軸５９が回転すると、カップリング５３のボール８２…の作用により、連結軸８４は出力軸５４の回転中心Ｂ回りを回転する。このため、第２の軸５９の回転は出力軸５４に伝達される。
【００９２】
図１４はウォームギヤ機構、下部可動ハウジングおよび第２の軸の関係説明図である。
ウォーム軸７３を正逆転すれば、下部可動ハウジング５６は回転角θの範囲で正逆転する。第２の軸５９の回転中心Ａは、下部可動ハウジング５６の回転中心Ｏから偏心しているので、下部可動ハウジング５６の回転角θに対応してＡ１〜Ａ２の範囲で変位する。
【００９３】
図１３に戻って説明を続ける。第２の軸５９の回転中心Ａから出力軸５４の回転中心Ｂまでの偏心距離をａとし、出力軸５４の回転中心Ｂから連結軸８４の作用点Ｃまでの偏心距離をｂとする。
第２の軸５９の回転中心ＡをＡ1〜Ａ2の範囲で変位させると、これに対応して偏心距離ａも変化する。これに対して、出力軸５４の回転中心Ｂは変化しない。偏心距離ａが変化すれば、第２の軸５９の回転角に対して、出力軸５４の回転角は変化する。この結果、舵角比が変わる。
【００９４】
次に、上記操舵トルクセンサ３の変形例を図１５〜図１８に基づき説明する。なお、前述した構成と同様の構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
図１５は操舵トルクセンサ（第１変形例）の断面図である。
第１変形例の第１・第２操舵トルクセンサ３１ａ、３１ｂは、４つのコイル（第１コイル３１Ａａ、３１Ｂａおよび第２コイル３１Ａｂ、３１Ｂｂ）を上下４段に重ね、環状のコア３１Ｃ（第１コア３１Ｃａおよび第２コア３１Ｃｂ）を上下に２個設けたことを特徴とする。
【００９５】
具体的には、１つの円筒状ボビン６１を上下４段に区画し、最上段から第１コイル３１Ａａ、第１コイル３１Ｂａ、第２コイル３１Ａｂ、第２コイル３１Ｂｂの順に各段に巻いたものである。
スライダ６４は、第１コイル３１Ａａ、３１Ｂａのための第１コア３１Ｃａと、第２コイル３１Ａｂ、３１Ｂｂのための第２コア３１Ｃｂとを上下２段に取付けたものである。２つのコア３１Ｃａ、３１ＣｂＢ同士の形状、寸法、材質は互いに同一である。
【００９６】
図１６は操舵トルクセンサ（第２変形例）の断面図である。
第２変形例の第１・第２操舵トルクセンサ３１ａ、３１ｂは、上記図１５の第１変形例をさらに変形した構成であり、▲１▼第１コイル３１Ａａ、３１Ｂａと第１コア３１Ｃａとの間の隙間（ギャップ）δ１と、▲２▼第２コイル３１Ａｂ、３１Ｂｂと第２コア３１Ｃｂとの間の隙間δ２とを、変えたことを特徴とする。
例えば、第１コア３１Ｃａの外径を、第２コア３１Ｃｂの外径よりも小さく設定することにより、隙間δ１は隙間δ２よりも大きい。隙間δ１が大きい第２トルクセンサ３１ｂの検出信号のゲインは、第１トルクセンサ３１ａの検出信号のゲインよりも小さい。
【００９７】
図１９は図１６に示す操舵トルクセンサを用いた操舵トルク検出手段の操舵力−操舵トルク信号特性図である。
（ａ）図に操舵力−操舵トルク信号Ｔ（検出信号のゲイン）が同じの２つの操舵トルクセンサの特性図、（ｂ）図に操舵力−操舵トルク信号Ｔ特性の異なる２つの操舵トルクセンサの特性図を示す。
なお、（ａ）および（ｂ）のＴ2特性は、操舵トルクセンサの加工精度等に伴って発生するセンタ値（２.５Ｖ）からのずれ（操舵力が０で操舵トルク信号Ｔが２.５Ｖ＋ΔＴ）があるものとする。
【００９８】
（ａ）図おいて、Ｔ1特性は、操舵力が０（中立点）で操舵トルク信号Ｔがセンタ値２.５Ｖであり、操舵力が−ＴM（例えば、反時計回りの操舵）から＋ＴM（例えば、時計回りの操舵）の操舵トルク検出範囲で、線形（リニア）に変化する。
【００９９】
一方、Ｔ2特性は、操舵力が０（中立点）で操舵トルク信号Ｔがセンタ値２.５Ｖ＋ΔＴであり、操舵力ＦAまでは線形（リニア）に変化するが、操舵力ＦA以上では操舵トルク信号Ｔが飽和してしまうため、操舵フィーリングに影響を及ぼす。
【０１００】
操舵トルク信号Ｔの飽和による操舵フィーリングの影響を解消するため、（ｂ）図のＴ2特性は、図１６に示す第２トルクセンサ３１ｂのように検出信号のゲインを第１トルクセンサ３１ａよりも低下させ、操舵力が−ＴMから＋ＴMの操舵トルク検出範囲で線形（リニア）となるよう設定する。
【０１０１】
図１７は操舵トルクセンサ（第３変形例）の断面図である。
第３変形例の第１・第２操舵トルクセンサ３１ａ、３１ｂは、上記図１５の第１変形例をさらに変形した構成であり、第１コイル３１Ｂａと第２コイル３１Ａｂとの間に、透磁率の異なる部材９２を介在させたことを特徴とする。
具体的には、ボビン６１を上下２分割し、分割した間に透磁率の異なる部材９２を介在させた構成である。なお、透磁率の異なる部材としては、空気層であってもよい。
【０１０２】
図１８は操舵トルクセンサ（第４変形例）の断面図である。
第４形例の操舵トルクセンサ３は、上記図１７の第３形例をさらに変形した構成であり、第１コイル３１Ｂａと第２コイル３１Ａｂとの間に、互いに透磁率の異なる複数の部材９２Ａ、９２Ｂ、９２Ｃを介在させたことを特徴とする。
【０１０３】
なお、本実施の形態では、制御手段を構成するマイクロプロセッサは１つであるが、本発明は、メイン制御装置とサブ制御装置にそれぞれ１つのマイクロプロセッサを用いた電動パワーステアリング装置にも適用することができる。
【０１０４】
また、本実施の形態では、操舵トルクセンサに検出コイルと抵抗器を用いてパルス電源の過渡応答電圧を検出するよう構成したが、差動トランスを用いて一次コイルを交流電源で駆動し、２次コイルの差動出力を検出するよう構成してもよい。
【０１０５】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の電動パワーステアリング装置の操舵トルク検出手段は、操舵トルクセンサと、故障検出手段を有する操舵トルク検出器とを１組として、２組で構成するとともに、制御手段は、一方の操舵トルク検出手段が自己の故障を判定した場合には、故障検出手段からの故障信号に基づいて他方の操舵トルク検出手段へ切り替える切替手段を備え、一方の操舵トルク検出手段が故障しても他方の操舵トルク検出手段に切り替え、装置を継続して動作することができるので、操舵トルクセンサが故障しても操舵補助力をステアリング系に安定して供給することができる。
【０１０８】
また、請求項１の電動パワーステアリング装置の操舵トルク検出手段は、２組の操舵トルク検出手段の検出信号のゲインを、互いに異ならせ、加工精度等によって一方の操舵トルク検出手段の中立点がずれた場合でも、操舵トルク検出範囲のゲインをリニアに設定できるので、操舵フィーリングの低下を防止することができる。
【０１１０】
よって、部品点数が少なく、組立性に優れ、操舵トルクセンサが故障しても操舵補助力をステアリング系に安定して供給することができる電動パワーステアリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の前提となる電動パワーステアリング装置の全体構成図
【図２】  電動パワーステアリング装置の要部ブロック構成図
【図３】  操舵トルク検出手段の要部ブロック構成図
【図４】  操舵トルクセンサの構成図
【図５】  操舵トルクセンサの過渡応答電圧波形図
【図６】  トルク信号検出器のブロック構成図
【図７】  図６に示すトルク信号検出器の各ブロック波形図
【図８】  故障検出手段の一実施の形態ブロック構成図
【図９】  電動パワーステアリング装置の要部構成図
【図１０】  図９の１０−１０線断面図
【図１１】  操舵トルクセンサの断面図
【図１２】  図１０の１２−１２線断面図
【図１３】  カップリング廻りの分解斜視図
【図１４】  ウォームギヤ機構、下部可動ハウジングおよび第２の軸の関係説明図
【図１５】  操舵トルクセンサ（第１変形例）の断面図
【図１６】  操舵トルクセンサ（第２変形例）の断面図
【図１７】  操舵トルクセンサ（第３変形例）の断面図
【図１８】  操舵トルクセンサ（第４変形例）の断面図
【図１９】  図１６に示す操舵トルクセンサを用いた操舵トルク検出手段の操舵力−操舵トルク信号特性図
【符号の説明】
１…電動パワーステアリング装置、２…ステアリング軸、３…連結軸、４…ギヤボックス、５…ラックアンドピニオン機構、６…手動操舵力発生手段、７…ラック軸、８…タイロッド、９…左右の前輪、１０…電動機、１１…ボールねじ、１２，１３…操舵トルク検出手段、１４…車速センサ、１５…制御手段、１６…電動機駆動手段、１７…ステアリングホイール、１９…電動機電流検出手段、２０…切替手段、２１…目標電流信号設定手段、２２…偏差演算手段、２３…駆動制御手段、３１（３１ａ，３１ｂ）…操舵トルクセンサ、３１Ａ（３１Ａａ，３１Ａｂ），３１Ｂ（３１Ｂａ，３１Ｂｂ）…検出コイル、３１Ｃ…コア（作動子）、３２…操舵トルク検出器、３３…トルク信号検出手段、３４…故障検出手段、３５…平均値演算手段、３６…比較手段、３７…故障信号発生手段、９２，９２Ａ〜９２Ｃ…透磁率の異なる部材。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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