DE102013110703A1

DE102013110703A1 - Drehmomentsensor

Info

Publication number: DE102013110703A1
Application number: DE102013110703.6A
Authority: DE
Inventors: Yoshiki TAKAHSHI; Shigetoshi Fukaya; Hideki Kabune
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2013-09-27
Publication date: 2014-05-15
Anticipated expiration: 2033-09-28
Also published as: US8844380B2; KR20140063403A; CN103822740A; JP2014115270A; JP5688691B2; US20140130612A1; DE102013110703B4; KR101527828B1

Abstract

Ein Drehmomentsensor (101) weist einen Magnetsensor (41) auf, der aus einem ersten Magneterfassungselement (411), einem zweiten Magneterfassungselement (412) und einem Vergleicher (51) besteht. Das erste Magneterfassungselement (411) gibt ein Ausgabesignal eines vorläufigen Erfassungswerts aus, während das zweite Magneterfassungselement (412) ein Ausgabesignal eines Referenzwerts ausgibt. Der Vergleicher (51) vergleicht den vorläufigen Erfassungswert und den Referenzwert und gibt den vorläufigen Erfassungswert als einen autorisierten Erfassungswert aus, wenn ein Unterschiedswert zwischen dem vorläufigen Erfassungswert und dem Referenzwert kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Magneterfassungsvorrichtung mit einem Magnetfeld-Erzeugungselement und einem Magnetsensor, und insbesondere einen Drehmomentsensor mit der vorstehenden Magneterfassungsvorrichtung.
Eine Magneterfassungsvorrichtung ist im Stand der Technik bekannt. Die Magneterfassungsvorrichtung weist eine Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung und einen Magnetsensor auf. Der Magnetsensor erfasst eine Stärke des Magnetfelds, dass durch die Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung erzeugt wird, die relativ zu dem Magnetsensor bewegbar vorgesehen ist. Der Magnetsensor erfasst eine relative Verschiebung eines Erfassungsgegenstands, der entweder mit der Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung oder dem Magnetsensor verbunden ist.
Diese Art von Magneterfassungsvorrichtung wird z. B. an einem Drehmomentsensor angewandt. Ein Magnetsensor des Drehmomentsensors ist zwischen einem Paar von Magnetfluss-Sammelbauteilen vorgesehen, um eine Veränderung einer Stärke des Magnetfelds entsprechend der Drehung einer Drehwelle zu erfassen. Der Drehmomentsensor erfasst dadurch ein Wellendrehmoment.
Eine weitere Magneterfassungsvorrichtung ist im Stand der Technik bekannt, gemäß der die Erfassungsvorrichtung mehrere Magnetsensoren aufweist. Wenn eine der Magnetsensoren nicht in Ordnung ist, wird ein Erfassungssignal von einem anderen der Magnetsensoren, die in einem normalen Zustand arbeiten, verwendet. Beispielsweise weist, wie in dem veröffentlichten japanischen Patent Nr. 2008-232728 , ein Drehmomentsensor drei Magnetsensoren zum Übertragen jeder der Ausgaben aus jenen Magnetsensoren zu einer elektronischen Steuereinheit (die ECU) auf. Die ECU vergleicht die Ausgaben von jenen drei Magnetsensoren und entscheidet die Ausgaben als Normalwerte basierend auf einer Mehrheitsentscheidung, wenn zwei oder drei Ausgaben aus den Magnetsensoren zueinander übereinstimmen.
Bei dem vorstehenden Drehmomentsensor nimmt eine Schaltungsgröße wegen der drei Magnetsensoren zu.
Im Allgemeinen weist ein Magnetsensor eine IC-Packung auf, zu der ein Kabelbaum mit einer Leistungszufuhrleitung, einer Masseleitung und einer Signalleitung verbunden ist. Dadurch sind bei dem vorstehenden Drehmomentsensor drei Kabelbäume zwischen dem Drehmomentsensor und der ECU vorgesehen, wenn der Drehmomentsensor ein Analogtyp ist. Dadurch nehmen Raum und Gewicht der Kabelbäume verglichen mit einem Fall zu, bei dem der Drehmomentsensor lediglich einen oder zwei Magnetsensoren aufweist.
Zudem, obwohl der Drehmomentsensor des vorstehenden Standes der Technik einen Vorteil aufweist, dass es möglich ist, zu bestimmen, ob der Magnetsensor nicht in Ordnung ist, ist es ein Problem, dass die Berechnungslast der ECU zum Ausführen eines Prozesses des Bestimmens des fehlerhaften Magnetsensors erhöht wird.
Die vorliegende Offenbarung wurde im Lichte des vorstehenden Problems durchgeführt. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Magneterfassungsvorrichtung zu schaffen, nach der eine Schaltungsgröße und eine Anzahl von Kabelbäumen verringert werden kann und es mit einer einfachen Struktur möglich ist, einen Fehler eines Magnetsensors zu erfassen.
Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Offenbarung weist eine Magneterfassungsvorrichtung ein Magnetfeld-Erzeugungsbauteil (14) zum Erzeugen eines Magnetfelds und einen Magnetsensor (41, 42, 410, 420) zum Erfassen einer Stärke des durch das Magnetfeld-Erzeugungsbauteil (14) erzeugten Magnetfelds auf. Der Magnetsensor weist ein erstes Magneterfassungselement (411), ein zweites Magneterfassungselement (412) und einen Vergleicher (51) auf.
Das erste Erfassungselement (411) erfasst eine Dichte eines Magnetflusses, der durch das erste Erfassungselement durchdringt, und gibt ein Ausgabesignal eines vorläufigen Erfassungswerts aus. Das zweite Erfassungselement (412) erfasst eine Dichte eines Magnetflusses, der durch das zweite Erfassungselement durchdringt, und gibt ein Ausgabesignal eines Referenzwertes aus.
Der Vergleicher (51) berechnet eine Erfassungsabweichung, die ein Unterschiedswert zwischen dem vorläufigen Erfassungswert und dem Referenzwert ist. Der Vergleicher (51) gibt ein Erfassungssignal (Sc) eines autorisierten Erfassungswerts entsprechend des vorläufigen Erfassungswerts aus, wenn die Erfassungsabweichung kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert (ΔEth) ist. Der Vergleicher (51) gibt ein abnormales Bestimmungssignal (Sf) aus, wenn die Erfassungsabweichung größer als der vorbestimmte Schwellenwert ist.
Gemäß dem vorstehenden Merkmal ist es möglich, durch den Vergleicher innerhalb der Magneterfassungsvorrichtung zu bestimmen, ob der Magnetsensor nicht in Ordnung ist. Die Magneterfassungsvorrichtung gibt den autorisierten Erfassungswert aus, wenn der Magnetsensor in einem Normalzustand betrieben wird, während die Magneterfassungsvorrichtung das abnormale Bestimmungssignal ausgibt, wenn der Magnetsensor nicht in Ordnung ist. Dadurch ist es nicht notwendig für die ECU, die mit der Magneterfassungsvorrichtung verbunden ist, einen Prozess zum Bestimmen eines fehlerhaften Magnetsensors auszuführen. Die Rechenlast der ECU wird dadurch verringert.
Die Magneterfassungsvorrichtung (101) weist vorzugsweise mehrere Magnetsensoren (41, 42) auf. Beispielsweise übernimmt, wenn einer der Magnetsensoren nicht in Ordnung ist bzw. außer Betrieb gelangt, die ECU (6) ein Erfassungssignal des autorisierten Erfassungswerts aus dem anderen der Magnetensensoren und verwendet ihn für einen Steuerprozess der ECU (6).
Bei der vorliegenden Offenbarung sind zwei Kabelbäume zwischen zwei Magnetsensoren (41, 42) und der ECU (6) vorgesehen. Es ist dadurch möglich, Raum und Gewicht der Kabelbäume verglichen mit dem Drehmomentsensor des Standes der Technik, der drei Magnetsensoren aufweist, zu verringern.
Die Magneterfassungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung kann z. B. an einem Drehmomentsensor zum Erfassen eines Wellendrehmoments angewandt werden.
Der Drehmomentsensor weist einen Torsionsstab bzw. Drehstab (13), einen mehrpoligen Magneten (14) ein Paar von Magnetjochen (31, 32) ein Paar von Magnetfluss-Sammelbauteilen (70a, 70b) und Magnetsensoren (41, 42) auf.
Der Torsionsstab (13) ist koaxial zwischen einer ersten Welle (11) und einer zweiten Welle (12) vorgesehen, so dass der Torsionsstab (13) ein zwischen den ersten und den zweiten Wellen (11, 12) aufgebrachtes Drehmoment in eine Drehmomentverschiebung umwandelt. Der mehrpolige Magnet (14), der als Magnetfeld-Erzeugungsbauteil (14) fungiert, ist entweder mit der ersten Welle (11) oder einem Ende des Torsionsstabs (13) verbunden. Das Paar der Magnetjoche (31, 32) ist entweder mit der zweiten Welle (12) oder mit dem anderen Ende des Torsionsstabs (13) verbunden und das Paar der Magnetjoche (31, 32) bildet eine Magnetschaltung des durch den mehrpoligen Magneten (14) erzeugten Magnetfelds aus. Das Paar der Magnetfluss-Sammelbauteile (70a, 70b) sammelt den Magnetfluss von dem Paar der Magnetjoche (31, 32). Der Magnetsensor (41, 42) erfasst die Stärke des Magnetfelds zwischen den Magnetfluss-Sammelbauteilen (70a, 70b).
Bei einem elektrischen Leistungslenksystem für ein Fahrzeug erfasst der Drehmomentsensor ein an eine Lenkwelle aufgebrachtes Lenkdrehmoment. Es gibt eine Nachfrage für das elektrische Leistungslenksystem, um dessen Raum bzw. Raumgröße und Gewicht zu reduzieren. Die vorliegende Offenbarung weist einen Vorteil auf, dass es möglich ist, mit einer einfachen Struktur zu bestimmen, ob der Magnetsensor nicht in Ordnung ist. Dadurch kann die Magneterfassungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung an den Drehmomentsensor wirksam angewandt werden.
Die vorstehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die begleitenden Figuren ersichtlicher. In den Figuren zeigt:
1 eine Explosionsdarstellung, die schematisch einen Drehmomentsensor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
2 eine umrissene Ansicht, die eine Struktur einer elektrischen Leistungslenkeinrichtung darstellt, zu der der Drehmomentsensor der ersten Ausführungsform angewandt wird;
3A eine schematische Querschnittsansicht bei Betrachtung entlang einer Linie IIIA-IIIA in 3B, die den Drehmomentsensor darstellt, der in Neutralposition ist;
3B eine schematische Seitenansicht des Drehmomentsensors bei Betrachtung in Richtung eines Pfeils IIIB in 3A;
4A eine schematische Seitenansicht des Drehmomentsensors, in dem mehrere Magnetpole in einer Linksrichtung gedreht werden;
4B eine schematische Seitenansicht des Drehmomentsensors, in dem mehrere Magnetpole in eine Rechtsrichtung gedreht werden;
5 eine schematische Ansicht, die einen Magnetsensorabschnitt des Drehmomentsensors darstellt;
6A und 6B Diagramme, die Ausgabeeigenschaften des Drehmomentsensors darstellen;
7 eine schematische Ansicht, die einen Magnetsensorabschnitt eines Drehmomentsensor gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt;
8 eine schematische Ansicht, die einen Magnetsensorabschnitt eines Drehmomentsensors gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt;
9 eine schematische Ansicht, die einen Magnetsensorabschnitt eines Drehmomentsensors gemäß eines Vergleichsbeispiels darstellt; und
10 ein Diagramm, das Ausgabeeigenschaften des Drehmomentsensors gemäß dem Vergleichsbeispiel darstellt.
Die vorliegende Offenbarung wird nachstehend durch mehrere Ausführungsformen erläutert. Die gleichen Bezugszeichen werden durchgängig für gleiche oder ähnliche Abschnitte und/oder Strukturen in den Ausführungsformen zum Zwecke der Vermeidung von wiederholter Erläuterung vergeben.
(Erste Ausführungsform)
Wie in 2 dargestellt, wird der Drehmomentsensor 101 einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung z. B. an eine elektrische Leistungslenkeinrichtung 90 für ein Fahrzeug zum Unterstützen eines Lenkens bzw. Lenkoperation eines Fahrers.
2 zeigt eine Struktur für ein Lenksystem mit der elektrischen Leistungssteuereinrichtung 90. Der Drehmomentsensor 101 zum Erfassen eines Lenkdrehmoments ist in einer Lenkwelle 94, die mit einem Lenkrad 93 verbunden ist, vorgesehen. Ein Zahnradgetriebe 96 ist bei einem vorderen Ende der Lenkwelle 94 vorgesehen. Das Zahnradgetriebe 96 steht mit einer Zahnstangenwelle 97 in Eingriff. Ein Paar von Rädern 98 ist drehbar mit beiden Enden der Zahnstangenwelle 97 über entsprechende Spurstangen verbunden. Eine Drehbewegung der Drehwelle 94 wird zu einer Linearbewegung der Zahnstangenwelle 97 durch das Zahnradgetriebe 96 umgewandelt, so dass das Lenken der Räder 98 ausgeführt wird.
Der Drehmomentsensor 101 ist zwischen einer Eingabewelle 11 und einer Ausgabewelle 12 vorgesehen, die jeweils die Lenkwelle 94 bilden. Der Drehmomentsensor 101 erfasst das an die Lenkwelle 94 aufgebrachte Lenkdrehmoment und gibt dessen Erfassungssignal an die elektronische Steuereinheit 6 (die ECU 6) aus. Die ECU 6 steuert eine Ausgabe eines elektrischen Motors 97 in Abhängigkeit des erfassten Lenkdrehmoments. Ein durch den elektrischen Motor 92 erzeugtes Lenkunterstützdrehmoment wird zu der Lenkwelle 94 über ein Drehzahluntersetzungsgetriebe 94 übertragen, das eine Drehzahl des elektrischen Motors 92 verringert.
Eine Struktur des Drehmomentsensors 101 wird mit Bezug auf 1 und den 3 bis 5 erläutert. Wie in 1 dargestellt, besteht der Drehmomentsensor 101 aus einem Torsionsstab bzw. Drehstab 13, mehrpoligen Magneten 14, einem Paar der Magnetjoche 31 und 32 (den ersten und zweiten Magnetjochen 31 und 32), ein Paar von Magnetringen 70a und 70b (die ersten und zweiten Magnetringe 70a und 70b, oder die ersten und zweiten Magnetfluss-Sammelbauteile 70a und 70b) zwei Magnetsensoren 41 und 42 (die ersten und zweiten Magnetsensoren 41 und 42) und so weiter.
Ein Ende des Torsionsstabs 13 ist mit der Eingabewelle 11 (auch als eine erste Welle bezeichnet) durch einen Fixierstift 15 verbunden, während das andere Ende des Torsionsstabs 13 mit der Ausgabewelle 12 (auch als eine zweite Welle bezeichnet) durch einen weiteren Fixierstift 15 verbunden ist. Der Torsionsstab 13 ist koaxial mit den Eingabe- und Ausgabewellen 11 und 12 an deren Drehachse „0” verbunden. Der Torsionsstab 13 ist ein stabförmiges elastisches Bauteil zum Umwandeln des Lenkdrehmoments der Lenkwelle 94 in eine Drehmomentverschiebung.
Der mehrpolige Magnet 14 einer zylindrischen Form (arbeitet als Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung) ist mit der Eingabewelle 11 verbunden, wobei N-Pole und S-Pole abwechselnd in Umfangsrichtung magnetisiert werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform weist der Magnet 14 zwölf Paare von N-Polen und S-Polen, nämlich 24 Pole insgesamt auf.
Jeder der ersten und zweiten Magnetjoche 31 und 32 besteht aus einem weichen Magnetmaterial und ist in einer Ringform ausgebildet. Die Magnetjoche 31 und 32 sind mit der Ausgabewelle 12 bei der radial nach außen führenden Position des mehrpoligen Magneten 14 verbunden. Erste zwölf Vorsprünge 315 (entsprechend der Anzahl der Paare von N-Polen und S-Polen) sind entlang einer Innenperipherie des ersten Magnetjochs 31 ausgebildet und bei gleichen Abständen in Umfangsrichtung des ersten Jochs 31 angebracht. Auf ähnliche Weise sind zweite zwölf Vorsprünge 325 entlang einer Innenperipherie des zweiten Magnetjochs 32 ausgebildet und bei gleichen Abständen in Umfangsrichtung des zweiten Jochs 32 angebracht. Jeder der ersten Vorsprünge 315 und jeder der zweiten Vorsprünge 325 sind abwechselnd in Umfangsrichtung angebracht und zueinander in Umfangsrichtung versetzt. Jeder der ersten und zweiten Vorsprünge 315 und 325 ist in einer Trapezform ausgebildet. Das erste Magnetjoch 31 und das zweite Magnetjoch 32 liegen zueinander in axialer Richtung des Drehmomentsensors mit einem Luftspalt gegenüber. Das Paar der Magnetjoche 31 und 32 bilden eine Magnetschaltung in einem durch den mehrpoligen Magneten 14 erzeugten Magnetfeld aus.
Wenn die Drehmomentverschiebung nicht in dem Torsionsstab 13 erzeugt wird, mit andren Worten, wenn das Lenkdrehmoment nicht an den Torsionsstab 13 zwischen die Eingabewelle 11 und der Ausgabewelle 12 aufgebracht wird, werden der mehrpolige Magnet 14 und der erste und zweite Magnetjoch 31 und 32 derart positioniert, das jeder der Mittellinien der ersten und zweiten Vorsprünge 315 und 325 mit entsprechenden Grenzlinien zwischen den N-Polen und den S-Polen übereinstimmt.
Jeder der ersten und zweiten Magnetringe 70a und 70b besteht aus einem weichen Magnetmaterial und besteht aus einem Hauptringkörper 73a, 73b und Magnetfluss-Sammelabschnitte 71a, 72a, 71b und 72b. Jeder der Magnetfluss-Sammelabschnitte 71a, 72a, 71b und 72b erstreckt sich in radial nach außen führender Richtung von dem entsprechenden Hauptringkörpern 73a und 73b. Die Magnetringe 70a und 70b sammeln den Magnetfluss von den entsprechenden Magnetjochen 31 und 32. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist jeder der Hauptringkörper 73a und 73b der Magnetringe 70a und 70b koaxial mit der Drehachse „0” bei der radial nach außen führenden Position der entsprechenden Magnetjoche 31 und 32 angebracht. Zwei Magnetfluss-Sammelabschnitte 71a und 72a und 71b und 72b sind in jedem der Magnetringe 70a und 70b vorgesehen, um den zwei Magnetsensoren 41 und 42 zu entsprechen.
Jeder der Magnetsensoren 41 und 42 ist zwischen den Magnetfluss-Sammelabschnitten 71a, 71b und 72a und 72b der Magnetringe 70a und 70b angebracht. Jeder der Magnetsensoren 41 und 42 erfasst eine Magnetflussdichte, die zwischen den entsprechenden Paaren der Magnetfluss-Sammelabschnitte 71a, 71b und 72a und 72b erzeugt wird. Die erfasste Magnetflussdichte wird in ein elektrisches Spannungssignal umgewandelt und an die ECU 6 ausgegeben. Bei der vorliegenden Ausführungsform besteht jeder der Magnetsensoren 41 und 42 aus einem IC-Package bzw. IC-Packung, die in Quader- bzw. Rechteckform ausgebildet ist, wobei eine Höhe kleiner als deren Breite und Tiefe ist. Die Magnetsensoren 41 und 42 erfassen eine Stärke des Magnetfelds in Höhenrichtung. Die Magnetsensoren 41 und 42 sind mit der ECU 6 über Kabelbäume 53 und 54 verbunden.
Die detaillierte Struktur der Magnetsensoren 41 und 42 wird nachstehend erläutert.
Ein Betrieb des Drehmomentsensors 101 wird mit Bezug auf die 3A, 3B, 4A und 4B erläutert. Jede der 3A und 3B zeigt einen Zustand, dass das Lenkdrehmoment nicht an den Torsionsstab 13 zwischen der Eingabewelle 11 und der Ausgabewelle 12 aufgebracht ist und dadurch keine Drehmomentverschiebung bei dem Torsionsstab 13 erzeugt wird. Mit anderen Worten ist in 3A und 3B die Ausgabewelle 12 in deren Neutralposition. In dieser Position ist, wie in 3B dargestellt, der S-Pol bei einer Mitte des mehrpoligen Magneten 14 positioniert. Zudem stimmt jede der Mittellinien der ersten und zweiten Vorsprünge 315 und 325 mit entsprechenden Grenzlinien zwischen den N-Polen und den S-Polen überein.
Bei dem vorstehenden Zustand (die Neutralposition) geht die gleiche Anzahl von Magnetfluss des Magnets 14 in die und aus den ersten und zweiten Vorsprünge 315 und 325 der Magnetjoche 31 und 32 heraus. Dadurch ist in jedem der Magnetjoche 31 und 32 ein Regelkreis des Magnetflusses ausgebildet. Mit anderen Worten, der Magnetfluss entweicht nicht in die Luftspalte zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetjoch 31 und 32. Dadurch wird die Dichte des Magnetflusses, der durch die Magnetsensoren 41 und 42 erfasst wird, null (0).
In den 3A und 3B wird eine Länge jedes Magnetsensors 41 und 42 in horizontaler Richtung von 3A als eine Breite bezeichnet, ein Länge in Auf-und-Ab-Richtung von 3 als eine Tiefe bezeichnet und eine Länge in Auf-und-Ab-Richtung von 3B als Höhe bezeichnet.
Wenn das Lenkdrehmoment an den Torsionsstab 13 zwischen der Eingangswelle 11 und der Ausgangswelle 12 aufgebracht wird und dadurch die Drehmomentverschiebung in dem Torsionsstab 13 erzeugt wird, wird eine relative Position zwischen dem mehrpoligen Magneten 14, der mit der Eingangswelle 11 verbunden ist, und zwischen dem Paar der Magnetjoche 31 und 32, das mit der Ausgangswelle 12 verbunden ist, in Umfangsrichtung verändert. Die 4A und 4B zeigen jeweils Zustände, dass der mehrpolige Magnet 14 relativ zu dem Paar der Magnetjoche 31 und 32 von der Neutralposition gedreht wird. 4A zeigt den Zustand, dass der mehrpolige Magnet 14 in Linksrichtung um 7,5 Grad gedreht wird. 4B zeigt den Zustand, dass der mehrpolige Magnet 14 in Rechtsrichtung um 7,5 grad gedreht wird.
Bei dem Zustand von 4A liegt jeder der ersten Vorspringe 315 des ersten Magnetjochs 31 zu jedem N-Pol gegenüber, während jeder der zweiten Vorsprünge 325 der zweiten Magnetjoche 32 zu jedem S-Pol gegenüber liegt. In dem Zustand von 4B liegt jeder der ersten Vorsprünge 315 zu jedem S-Pol gegenüber, während jeder der zweiten Vorsprünge 325 zu jedem N-Pol gegenüber liegt. Der Magnetfluss, der durch die ersten und zweiten Magnetjoche 31 und 32 durchdringt, wird in jedem der Fälle von 4A und 4B zunehmen, außer Richtungen des Magnetflusses (d. h. Polarität) sind zueinander in den Fällen von 4A und 4B gegenüberliegend.
Die Dichte des Magnetflusses, der durch den Magnetsensor 41 und 42 durchdringt, ist fast proportional zu einem Betrag der Drehmomentverschiebung des Torsionsstabs 13 und die Polarität des Magnetflusses wird in Abhängigkeit der Drehmomentrichtung des Torsionsstabs 13 umgekehrt. In dem Fall von 4A erfassen die Magnetsensoren 41 und 42 die Stärke des Magnetfelds B, in dem der Magnetfluss in die Höhenrichtung der Magnetsensoren durchdringt, d. h. in Richtung von einer Auf-Seite zu einer Ab-Seite in den Figuren. Andererseits erfassen in dem Fall von 4B die Magnetsensoren 41 und 42 die Stärke des Magnetfelds B, in dem der Magnetfluss in Höhenrichtung der Magnetsensoren durchdringt, d. h. in Richtung von der Ab-Seite zu der Auf-Seite in den Figuren. Mit anderen Worten, jeder der Magnetsensoren 41 und 42 erfasst die Stärke des Magnetfelds B, das durch die Magnetsensoren in eine Richtung senkrecht zu den Magnetfluss-Sammelabschnitten 71a, 71b und 72a, 72b durchdringt. Die Magnetsensoren 41 und 42 geben die erfasste Stärke des Magnetfelds als elektrische Spannungssignale aus, damit der Drehmomentsensor 101 das an den Torsionsstab 13 aufgebrachte Drehmoment zwischen der Eingangswelle 11 und der Ausgangswelle 12 erfasst.
Wie vorstehend beschrieben, entspricht der Drehmomentsensor 101 einer Erfassungsvorrichtung, die eine Richtung der relativen Drehung eines Drehwinkels der Eingabewelle 11, die mit dem mehrpoligen Magneten 14 verbunden ist, relativ zu der Ausgabewelle 12, die mit den Magnetsensoren 41 und 42 verbunden ist, erfasst.
Eine Struktur eines Magnetabtastabschnitts jedes Magnetsensors 41, 42 wird mit Bezug auf 5 erläutert. Wie bereits erläutert, weist der Drehmomentsensor 101 zwei Magnetsensoren 41 und 42 auf. Da die Struktur des zweiten Magnetsensors 42 die gleiche wie die des ersten Magnetsensors 41 ist, wird die Struktur des ersten Magnetsensors 41 erläutert.
Der Magnetsensor 41 weist zwei (erste und zweite) Magneterfassungselemente 411, 412 und einen Vergleicher 51 auf, die in der IC-Packung aufgenommen sind. Jedes der Magneterfassungselemente 411 und 412 erfasst die Dichte des Magnetflusses, der durch die entsprechenden Magneterfassungselemente 411 und 412 durch geht und in das elektrische Spannungssignal umwandelt. Jedes der Magneterfassungselemente besteht z. B. aus einem Hohlelement, einem Magnetwiderstandselement oder dergleichen.
Eines der Magneterfassungselemente (z. B. das erste Magneterfassungselement 411) gibt das elektrische Spannungssignal aus, das als Erfassungssignal des ersten Magnetsensors 41 verwendet wird. Das Erfassungssignal (der Erfassungswert) des ersten Magnetsensors 41 wird an die ECU 6 übertragen. Das zweite Magneterfassungselement 412 gibt das elektrische Spannungssignal aus, das als Referenzwert verwendet wird. Der Referenzwert des zweiten Magneterfassungselements 412 wird bei dem Vergleicher 51 mit dem Erfassungssignal des ersten Magneterfassungselements 411 verglichen. Wie vorstehend beschrieben, wird der Erfassungswert des ersten Magneterfassungselements 411 nicht direkt an die ECU 6 ausgegeben, sondern zunächst bei dem Vergleicher 51 mit dem Referenzwert verglichen und anschließend an die ECU 6 ausgegeben, wenn der Magnetsensor 41 bestimmt, dass der Erfassungswert ein Normalwert ist.
Jedes der elektrischen Spannungssignale aus den Magneterfassungselementen 411, 412 an den Vergleicher 51 wird als ein primäres Ausgabesignal bezeichnet, während die Ausgabe aus dem Vergleicher 51 an die ECU 6 auch als ein sekundäres Ausgabesignal bezeichnet wird, um eines von dem anderen zu unterscheiden. Die primären Ausgabesignale werden mit dem ersten Magnetsensor 41 kommuniziert. Das zweite Ausgabesignal wird an die ECU 6 über eine Signalleitung 53S des Kabelbaums 53 übertragen. Der Kabelbaum 53 enthält drei Leitungen, d. h. eine Leistungszufuhrleitung 53p, eine Masseleitung bzw. Erdungsleitung 53g und die Signalleitung 53s.
Der Erfassungswert des ersten Magneterfassungselements 411, das einen Wert vor dem Vergleich bei dem Vergleicher 51 entspricht (d. h. ein Wert vor der Bestimmung) wird als ein vorläufiger Erfassungswert bezeichnet. Der Erfassungswert des ersten Magneterfassungselements 411, das einem Wert nach dem Vergleich bei dem Vergleicher 51 entspricht (d. h. ein Wert, der durch den Vergleicher 51 als Normalwert bestimmt wird und an die ECU 6 ausgegeben wird), wird als ein autorisierter, bzw. berechtigter Erfassungswert bezeichnet.
Der Vergleicher 51 berechnet „eine Erfassungsabweichung”, die ein Unterschiedswert zwischen dem vorläufigen Erfassungswert (das primäre Ausgabesignal des ersten Magneterfassungselements 411) und dem Referenzwert des zweiten magnetischen Erfassungselements 412 ist. Wenn die Erfassungsabweichung kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, gibt der Vergleicher 51 den vorläufigen Erfassungswert als autorisierten Erfassungswert aus. Andererseits gibt, wenn die Erfassungsabweichung größer als der vorbestimmte Schwellenwert ist, der Vergleicher 51 ein abnormales Erfassungssignal aus.
Wie vorstehend beschrieben, wird das Ausgabesignal (das autorisierte Erfassungssignal) des Magnetsensors 41, das durch den Vergleicher 51 als Normalwert bestimmt wird, zu einer Berechnungseinheit 61 der ECU 6. Es ist dadurch nicht notwendig, dass die ECU 6 bestimmt, ob das eingegebene Signal einen Normalwert aufweist oder nicht, wenn der Normalwert eingegeben wird. Die ECU 6 kann den Normalwert des Erfassungswerts des Magnetsensors 41 verwenden, um die Steuerung durch die ECU 6 auszuführen. Wenn das abnormale Erfassungssignal zu der ECU eingegeben wird, bestimmt die ECU 6, dass der Magnetsensor 41 nicht in Ordnung ist bzw. außer Betrieb ist.
Auf ähnliche Weise wird das Ausgabesignal (der autorisierte Erfassungswert) des zweiten Magnetsensors 42, das durch einen Vergleicher 52 als Normalwert bestimmt wird, in eine Berechnungseinheit 61 der ECU 6 eingegeben. Wenn das abnormale Erfassungssignal von dem ersten Magnetsensor 41 eingegeben wird, während der autorisierte Erfassungswert aus dem zweiten Magnetsensor 42 eingeben wird, übernimmt die Berechnungseinheit 61 der ECU 6 den autorisierten Wert von dem zweiten Magnetsensor 42, um die Steuerung durch die ECU 6 auszuführen.
Da der Drehmomentsensor 101 zwei Magnetsensoren 41 und 42 aufweist, kann die ECU 6 kontinuierlich die Steuerung des elektrischen Motors ausführen, selbst wenn einer der Magnetsensoren 41 und 42 nicht in Ordnung ist. Es gibt eine kleine Wahrscheinlichkeit, dass zwei Magnetsensoren 41 und 42 gleichzeitig nicht in Ordnung sind.
In jedem der Kabelbäume 53 und 54 zum Verbinden der Magnetsensoren 41 und 42 mit der ECU 6 sind die Leistungszufuhrleitungen 53p und 54p unabhängig zueinander angebracht. Die Masseleitungen 53g und 54g sind auch unabhängig zueinander angebracht.
Ein Betrieb eines Bestimmungsprozesses bei den Vergleichern 51 und 42 wird ausführlicher mit Bezug auf die in 6A und 6B gezeigten Ausgabeeigenschaften erläutert, wobei die Ausgabe dem elektrischen Spannungssignal entspricht.
In 6A, geben „Sa”, „Sb”, „Sd” und „Se” jeweils primäre Ausgabesignale bei einem Ausgabesignal „a” des ersten Magneterfassungselements 411 des ersten Magnetsensors 41, bei einem Ausgabesignal „b” des zweiten Magneterfassungselements 412 des ersten Magnetsensors 41, bei einem Ausgabeterminal „d” des Magneterfassungselements 421 des zweiten Magnetsensors 42 und bei einem Ausgabeterminal „e” des zweiten Magneterfassungselements 422 des zweiten Magnetsensors 42 an. Die primären Ausgabesignale der entsprechenden ersten Magneterfassungselemente 411 und 421 entsprechen die vorläufigen Erfassungswerte. Die primären Ausgabesignale der entsprechenden zweiten Magneterfassungselemente 412 und 422 entsprechen Referenzwerten.
Bei dem in 6A gezeigten Beispiel werden die ersten und zweiten Magnetsensoren 41 und 42 derart eingestellt, dass sie die Ausgabeeigenschaften „Sa” und „Sb” der Magneterfassungselemente 411 und 412 und die Ausgabeeigenschaften „Sd” und „Se” der Magneterfassungselemente 421 und 422 zueinander bezüglich einer Referenzausgabe „E0” gegenüberliegen.
Insbesondere wird bei einem Fall, bei dem die IC-Packungen in den entsprechenden Magnetsensoren 41 und 42 derart zusammengebaut sind, dass jede der IC-Packungen in die gleiche Richtung angebracht ist, ein Zeichen für eine Neigung der Spannungsausgabe bezüglich des Magnetflusses für die Ausgaben der Magneterfassungselemente 421 und 422 des zweiten Magnetsensors 42 im Berechnungsprozess durch die Berechnungseinheit 61 der ECU 6 umgekehrt. Anschließend werden die Ausgabeeigenschaften der Magneterfassungselemente 421 und 422 des zweiten Magnetsensors bezüglich der Referenzausgabe „E0” ausgegeben.
In 6B geben „Sc” und „Sf” entsprechende zweite Ausgabesignale bei dem Ausgabeterminal „c” des Vergleichers 51 und bei einem Ausgabeterminal „f” des Vergleichers 52 an.
Bei einem optionalen Drehwinkel „θj” für die Bestimmung berechnet der Vergleicher 51 die „Erfassungsabweichung”, die der Unterschiedswert zwischen dem vorläufigen Erfassungswert „Sa” des ersten Magneterfassungselements 411 und dem Referenzwert „Sb” des zweiten Magneterfassungselements 412 ist. Auf ähnliche Weise berechnet bei dem optionalen Drehwinkel „θj” für die Bestimmung der Vergleicher 52 die „Erfassungsabweichung”, die der Unterschiedswert zwischen dem vorläufigen Erfassungswert „Sd” des ersten Magneterfassungselements 421 und dem Referenzwert „Se” des zweiten Magneterfassungselements 422 ist. Jeder der Vergleicher 51 und 52 vergleicht jeweils die vorstehende „Erfassungsabweichung” mit einem vorbestimmten Schwellenwert „ΔEth”. Der vorstehend optionale Drehwinkel „θj” für die Bestimmung entspricht einem Winkel, der optional ausgewählt wird und für die Steuerung der ECU verwendet wird.
Wie in 6A dargestellt, ist die Erfassungsabweichung „ΔE1”, die durch den Vergleicher 51 als Unterschiedswert des ersten Magnetsensors 41 zwischen dem vorläufigen Erfassungswert „Sa” des ersten Magneterfassungselements 411 und dem Referenzwert „Sb” des zweiten Magneterfassungselements 412 berechnet wird, kleiner als der Schwellenwert „ΔEth”. Mit anderen Worten, der vorläufige Erfassungswert „Sa” und der Referenzwert „Sb” stimmen fast miteinander überein. In diesem Fall gibt der Vergleicher 51 den vorläufigen Erfassungswert „Sa” des ersten Magneterfassungselements 411 an die Berechnungseinheit 61 der ECU 6 als autorisierten Erfassungswert „Sc” aus (in 6B gezeigt), der das elektrische Spannungssignal innerhalb eines normalen Ausgabebereichs ist.
Andererseits ist, wie in 6A dargestellt, die Erfassungsabweichung „ΔE2”, die durch den Vergleicher 52 als Unterschiedswert des zweiten Magnetsensors 42 zwischen dem vorläufigen Erfassungswert „Sd” des ersten Magneterfassungselements 421 und dem Referenzwert „Se” des zweiten Magneterfassungselements 422 berechnet wird, größer als der Schwellenwert „ΔEth”. In diesem Fall gibt der Vergleicher 52 das abnormale Bestimmungssignal „Sf” zu der Berechnungseinheit 61 der ECU 6 aus, wobei das abnormale Bestimmungssignal „Sf” das elektrische Spannungssignal aus dem normalen Ausgabebereich ist, wie in 6B dargestellt.
Anschließend bestimmt die ECU 6, dass der erste Magnetsensor 41 normal ist, jedoch der zweite Magnetsensor 42 abnormal ist. Die ECU 6 verwendet den autorisierten Erfassungswert „Sc” aus dem ersten Magnetsensor 41 für deren eigenen Steuerprozess.
Vorteile des Drehmomentsensors 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden erläutert.

(1) Zunächst wird die vorliegende Ausführungsform mit einem in 9 und 10 dargestellten Drehmomentsensor verglichen, der dem Drehmomentsensor des Standes der Technik entspricht, der in dem veröffentlichten japanischen Patent Nr. 2008-232728 offenbart ist. Ein Drehmomentsensor 109 eines in 9 gezeigten Vergleichsbeispiels weist drei Magnetsensoren 47, 48 und 49 auf. Jeder der Magnetsensoren 47, 48 und 49 weist ein Magneterfassungselement 471, 481, 491 auf, das entsprechend mit der ECU 6 über einen Kabelbaum 57, 58, 59 verbunden ist. Jeder der Kabelbäume 57, 58 und 59 enthält eine Leistungszufuhrleitung 57p, 58p, 59p, eine Masseleitung 57g, 58g, 59g und eine Signalleitung 57s, 58s, 59s. Die Ausgabe jedes Magnetsensors wird an die Berechnungseinheit 69 der ECU 6 über die entsprechende Signalleitung 57s, 58s und 59s übertragen.

10 zeigt Ausgabeeigenschaften des Drehmomentsensors 109 des Vergleichsbeispiels. In 10 gibt „Sx”, „Sy” und „Sz” entsprechende Ausgabespannungen bei einem Ausgabeterminal „x” des Magneterfassungselements 421, bei einem Ausgabeterminal „y” des Magneterfassungselements 481 und bei einem Ausgabeterminal „z” des Magneterfassungselements 491 an. Bei dem in 9 und 10 gezeigten Vergleichsbeispiel, werden die Magnetsensoren 47, 48 und 49 derart eingestellt, dass die Ausgabeeigenschaften „Sx” des Magneterfassungselements 471 und die Ausgabeeigenschaften „Sy” und „Sz” der Magneterfassungselemente 481 und 491 bezüglich der Referenzausgabe „E0” zueinander gegenüber liegen.
Bei dem Drehwinkel „θj” zur Bestimmung stimmt die Ausgabespannung „Sx” des Magneterfassungselements 471 und die Ausgabe „Sy” des Magnetbestimmungselements 481 mit der Referenzausgabe „E0” überein. Allerdings ist bezüglich der Ausgabespannung „Sz” des Magneterfassungselements 491 eine Abweichung „ΔEz” aus der Referenzausgabe „E0” größer als der vorbestimmte Schwellenwert „ΔEth”. Dadurch bestimmt die ECU 6, dass die Magnetsensoren 47 und 48 normal sind, jedoch der Magnetsensor 49 abnormal ist. Die ECU 6 übernimmt die Ausgabespannungen von den Magnetsensoren 47 und 48 als autorisierte Werte und verwendet jene Ausgabespannungen für deren eigenen Steuerprozess.
Dadurch wird es bei dem Drehmomentsensor 109 des Vergleichsbeispiels möglich, zu bestimmen, ob der Magnetsensor nicht in Ordnung ist. Jedoch nimmt, wenn es notwendig ist, drei Magnetsensoren 47, 48 und 49 vorzusehen, eine Schaltungsgröße zu. Zudem nehmen, wenn drei Kabelbäume 57, 58 und 59 zwischen dem Drehmomentsensor 109 und der ECU 6 verbunden sind, der Raum der Kabelbäume und das Gewicht des Drehmomentsensors zu. Ferner nimmt die Rechnerleistung bzw. Rechnerlast für die Berechnungseinheit 69 der ECU 6 zu.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es jedoch möglich, bei dem Vergleicher 51 und 52 (innerhalb des Drehmomentsensors 101) zu bestimmten, ob einer der Magnetsensoren 41 und 42 nicht in Ordnung ist. Zudem gibt jeder der Magnetsensoren 41 und 42 den autorisierten Erfassungswert oder das abnormale Bestimmungssignal an die ECU 6 aus in Abhängigkeit des Zustands jedes Magnetsensors, ob er fungiert oder nicht in Ordnung ist. Dadurch ist es für die ECU 6 notwendig, einen Prozess zum Bestimmen auszuführen, ob der Magnetsensor normal oder abnormal ist. Die Rechnerlast für die ECU 6 wird dadurch verringert.
Zusätzlich kann, wenn lediglich zwei Kabelbäume zwischen dem Drehmomentsensor 101 und der ECU 6 notwendig sind, der Raum und das Gewicht für die Kabelbäume reduziert werden, verglichen mit dem Vergleichsbeispiel, in dem drei Kabelbäume notwendig sind.

(2) Gemäß dem Drehmomentsensor 101 der vorliegenden Ausführungsform sind das erste Magneterfassungselement 411 zum Ausgeben des Erfassungssignals, das zweite Magneterfassungssignal 412 des Referenzsignals und der Vergleicher 51 in einer IC-Packung 41 (der erste Magnetsensor 41) aufgenommen. Auf ähnliche Weise sind das erste Magneterfassungselement 421 zum Ausgeben des Erfassungssignals, das zweite Magneterfassungselement 422 zum Ausgeben des Referenzsignals und der Vergleicher 52 in einer IC-Packung 42 (der zweite Magnetsensor 42) aufgenommen. Es ist möglich die Räume für jene Bauteile in einer IC-Packung zusammenzufassen und es wird einfacher eine Teilsteuerung in einem Herstellungsprozess zu verwalten.
(3) Da der Drehmomentsensor 101 der vorliegenden Ausführungsform mehrere Magnetsensoren 41 und 42 aufweist, ist es für die ECU 6 möglich die Steuerung (für den Leistungslenkbetrieb) durch Verwenden des autorisierten Erfassungswerts von einem der Magnetsensoren fortzuführen, wenn der andere der Magnetsensoren nicht in Ordnung ist. Insbesondere wird bei der elektrischen Leistungslenkeinrichtung das Lenkunterstützdrehmoment (ein Befehlssignal für das Unterstützdrehmoment) basierend auf der an der Lenkwelle 94 aufgebrachten erfassten Drehmomentmenge berechnet. Eine Ansteuerspannung für einen Inverter bzw. Gleichrichter wird durch ein solches Befehlssignal gesteuert, um dadurch dem Betrieb des elektrischen Motors 92 fortzuführen. Dementsprechend kann, selbst wenn einer der Magnetsensoren nicht in Ordnung ist, das Lenkunterstützdrehmoment kontinuierlich an die Lenkwelle aufgebracht werden, so dass der Fahrer auf einfache Weise das Fahrzeug zu einer nächstgelegenen Vertragswerkstatt fahren kann.
(4) Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die Leistungszufuhrleitungen 53p und 54p und die Masseleitungen 53g und 54g jeweils zwischen den Magnetsensoren 41 und 42 und der ECU 6 unabhängig zueinander angebracht. Da das elektrische Potenzial der Leistungsquelle so wie das elektrische Potenzial der Masseleitung für die mehreren Magnetsensoren gleich ist, ist es möglich, eine gemeinsame Leitungszufuhrleitung und eine gemeinsame Masseleitung zwischen dem Drehmomentsensor 101 und der ECU 6 anzubringen, wobei die Leistungszufuhrleitung und die Masseleitung in dem Drehmomentsensor 101 zu den entsprechenden Magnetsensoren 41 und 42 gegabelt ist.

Allerdings ist es, wenn die Leitungszufuhrleitungen und die Masseleitungen für die entsprechenden Magnetsensoren die in der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen sind, möglich, die Steuerung für den Leistungslenkbetrieb vorzuführen, selbst wenn eine der Leitungszufuhrleitungen oder eine der Masseleitungen unterbrochen wird.
(Zweite Ausführungsform)
Gemäß einem Drehmomentsensor 102 einer zweiten Ausführungsform wird lediglich ein Magnetsensor 41 vorgesehen, der im Wesentlichen der gleiche wie der der ersten Ausführungsform ist. Bei einem Fall, bei dem es nicht notwendig ist, die Steuerung durch die ECU fortzuführen, wenn der Magnetsensor 41 nicht in Ordnung ist, sind nicht immer zwei Magnetsensoren notwendig.
Da die ECU 6 die Berechnungseinheit 61 bei der zweiten Ausführungsform nicht benötigt, kann die Rechnerlast für die ECU 6 weiter reduziert werden.
(Dritte Ausführungsform)
Ein Drehmomentsensor 103 einer dritten Ausführungsform, wie in 8 dargestellt, unterscheidet sich von dem der ersten Ausführungsform in einer Struktur für IC-Packungen, die die Magneterfassungselemente aufnehmen.
Gemäß der dritten Ausführungsform ist jedes der Magneterfassungselemente 431 und 442 (für das Erfassungssignal und für das Referenzsignal) eines ersten Magnetsensors 410 in entsprechende IC-Packungen 43 und 44 aufgenommen. Auf ähnliche Weise ist jedes eines Magneterfassungselements 451 und 462 (für das Erfassungssignal und für das Referenzsignal) eines zweiten Magnetsensors 420 in entsprechende IC-Packungen 45 und 46 aufgenommen. Jeder der Vergleicher 51 und 52 ist mit entsprechenden Magnetsensoren 41 und 42 unabhängig von den IC-Packungen 43, 44 und 45, 46 vorgesehen.
Kabelbäume zwischen den entsprechenden Magnetsensoren 410 und 420 und die ECU 6 sind die gleichen als jene der ersten Ausführungsform. Allerdings sind in 8 lediglich die Signalleitungen 53S und 54S angegeben.
Wie in 8 dargestellt, bilden die IC-Packungen 43 und 44 und der Vergleicher 51 den ersten Magnetsensor 410, während die IC-Packungen 45 und 46 und der Vergleicher 52 den zweiten Magnetsensor 420 bilden. Der Magnetsensor 410 und 420 weisen im Wesentlichen die gleichen Funktionen als jene der Magnetsensoren 41 und 42 der ersten Ausführungsform auf.
Jede der IC-Packungen 43 bis 46 (mit den Magneterfassungselementen) kann magnetisch die Drehrichtung und den Drehwinkel durch sich selbst erfassen. In diesem Sinne kann jede der IC-Packungen 43 bis 46 als ein Magnetsensor im breiteren Sinne betrachtet werden.
Allerdings ist der Magnetsensor der vorliegenden Offenbarung als solcher mit dem magnetischen Erfassungselement für das Erfassungssignal, dem Magneterfassungselement für das Referenzsignal und dem Vergleicher definiert.
(Weitere Ausführungsformen und/oder Abwandlungen)

(A) Bei den vorstehenden Ausführungsformen ist der mehrpolige Magnet 14 mit der Eingabewelle 11 verbunden, während die Paare der Magnetjoche 31 und 32 mit der Ausgabewelle 12 verbunden ist. Allerdings kann der mehrpolige Magnet 14 mit der Ausgabewelle 12 verbunden sein, während die Paare der Magnetjoche 31 und 32 mit der Eingabewelle 11 verbunden ist. Alternativ kann der mehrpolige Magnet 14 mit einem Ende des Torsionsstabs 13 verbunden sein, während das Paar der Magnetjoche 31 und 32 mit dem anderen Ende des Torsionsstabs 13 verbunden ist.
(B) Die Form der Magnetflusssammelbauteile 70a und 70b sollen nicht auf die ringförmige Form begrenzt sein. Die Magnetfluss-Sammelbauteile können in einer halbkreisförmigen Form ausgebildet sein.
(C) Die vorliegende Offenbarung soll nicht auf den Drehmomentsensor für die elektrische Leistungslenkeinrichtung begrenzt sein. Die vorliegenden Offenbarung kann bei verschiedenen Arten von Erfassungsvorrichtungen angewandt werden, die eine Magnetfluss-Erzeugungseinrichtung und einen Magnetsensor aufweist, wobei die Magnetfluss-Erzeugungseinrichtung und der Sensor relativ zueinander drehbar sind und eine relative Verschiebung eines Bauteils, das entweder mit der Magnetfluss-Erzeugungseinrichtung oder dem Magnetsensor verbunden ist, wird erfasst.

Beispielsweise kann die vorliegende Offenbarung an einen Mikrowinkel-Erfassungssensor angewandt werden. Alternativ kann die vorliegende Offenbarung an einen Drehwinkel-Erfassungssensor angewandt werden, in dem der Magnetsensor relativ zu der Magnetfluss-Erzeugungseinrichtung gedreht wird, und der Magnetsensor für einen Winkelbereich wird größer als der des Mikrowinkel-Erfassungssensors gedreht.
Ferner kann die vorliegende Offenbarung an einen Hubsensor angewandt werden, in dem ein Magnetsensor relativ zu einer Magnetfluss-Erzeugungseinrichtung bewegbar ist, allerdings nicht in rotierender Weise, sondern in einer linearen hin- und herbewegenden Weise.
Wie vorstehend erläutert, soll die vorliegende Offenbarung nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen und/oder Abwandlungen begrenzt sein, sondern kann auf verschiedene Art und Weisen abgewandelt werden, ohne vom Gedanken der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2008-232728 [0004, 0070]

Claims

Magneterfassungsvorrichtung (101, 103), aufweisend: ein Magnetfeld-Erzeugungsbauteil (14) zum Erzeugen eines Magnetfelds; und einen Magnetsensor (41, 42, 410, 420), der relativ zu dem Magnetfeld-Erzeugungsbauteil (14) zum Erfassen der Stärke des durch das Magnetfeld-Erzeugungsbauteil (14) erzeugten Magnetfelds bewegbar vorgesehen ist, wobei die Magneterfassungsvorrichtung eine relative Verschiebung eines Erfassungsobjekts (13) erfasst, das entweder mit dem Magnetfeld-Erzeugungsbauteil (14) oder mit dem Magnetsensor (41, 42, 410, 420) verbunden ist, und wobei der Magnetsensor (41, 42, 410, 420) aufweist: ein erstes Magneterfassungselement (411, 421, 431, 451) zum Erfassen einer Dichte eines Magnetflusses, der durch das erste Magneterfassungselement durchgeht, und zum Ausgeben eines Ausgabesignals eines vorläufigen Erfassungswerts; ein zweites Magneterfassungselement (412, 422, 442, 462) zum Erfassen einer Dichte eines Magnetflusses, der durch das zweite Magneterfassungselement durchgeht, und zum Ausgeben eines Ausgabesignals eines Referenzwerts; und einen Vergleicher (51, 52) zum Berechnen einer Erfassungsabweichung, die ein Unterschiedswert zwischen dem vorläufigen Erfassungswert und dem Referenzwert ist, wobei der Vergleicher (51, 52) ein Erfassungssignal (Sc) eines autorisierten Erfassungswerts entsprechend dem vorläufigen Erfassungswert ausgibt, wenn die Erfassungsabweichung kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert (ΔEth) ist, während der Vergleicher (51, 52) ein abnormales Bestimmungssignal (Sf) ausgibt, wenn die Erfassungsabweichung größer als der vorbestimmte Schwellenwert (ΔEth) ist.
Magneterfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Magneterfassungselement (411, 421), das zweite Magneterfassungselement (412, 422) und der Vergleicher (51, 52) in einer IC-Packung (41, 42) aufgenommen sind.
Magneterfassungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die IC-Packung derart ausgebildet ist, dass sie eine kleinere Höhe als eine Breite und Tiefe aufweist, und sowohl das erste magnetische Erfassungselement (411, 421) als auch das zweite magnetische Erfassungselement (412, 422) erfassen die Dichte des Magnetflusses, der durch die entsprechenden ersten und zweiten Magneterfassungselemente in deren Höhenrichtung durchdringt.
Magneterfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Magneterfassungsvorrichtung mehrere Magnetsensoren (41, 42, 410, 420) aufweist.
Magneterfassungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei jeder der Magnetsensoren (41, 42) eine Signalleitung (53s, 54s), eine Leistungszufuhrleitung (53p, 54p) und eine Masseleitung (53g, 54g) aufweist, und die Leistungszufuhrleitung (53p, 54p) der Magnetsensoren (41, 42) sind unabhängig zueinander angebracht, und die Masseleitungen (53g, 54g) der Magnetsensoren (41, 42) sind unabhängig zueinander angebracht.
Magneterfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Erfassungssignal (Sc) des autorisierten Erfassungswerts ein Spannungssignal innerhalb eines vorbestimmten Normalbereichs ist, während das abnormale Bestimmungssignal (Sf) ein Spannungssignal aus dem vorbestimmten Normalbereich ist.
Magneterfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Magneterfassungsvorrichtung eine Drehrichtung und einen Drehwinkel der relativen Verschiebung eines Verfassungsobjekts (13) erfasst, das entweder mit dem Magnetfeld-Erzeugungsbauteil (14) oder mit dem Magnetsensor (41, 42, 410, 420) verbunden ist.
Drehmomentsensor, zu dem die Magneterfassungsvorrichtung nach Anspruch 7 angewendet wird, aufweisend: einen Torsionsstab (13), der als Erfassungsobjekt (13) fungiert, der koaxial zwischen einer ersten Welle (11) und einer zweiten Welle (12) vorgesehen ist, wobei der Torsionsstab (13) ein zwischen der ersten und der zweiten Welle (11, 12) aufgebrachtes Drehmoment in eine Drehmomentverschiebung umwandelt; einen mehrpoligen Magneten (14), der als das Magnetfeld-Erzeugungsbauteil (14) fungiert, das entweder mit der ersten Welle (11) oder mit einem Ende des Torsionsstabs (13) verbunden ist; ein Paar von Magnetjochen (31, 32), die entweder mit der zweiten Welle (12) oder dem anderen Ende des Torsionsstabs (13) verbunden sind, wobei das Paar der Magnetjoche (31, 32) eine Magnetflussschaltung im durch den mehrpoligen Magneten (14) erzeugten Magnetfeld ausbildet; und ein Paar von Magnetfluss-Sammelbauteilen (70a, 70b) zum Sammeln des Magnetflusses aus dem Paar der Magnetjoche (31, 32), wobei der Magnetsensor (41, 42, 410, 420) die Stärke des Magnetfeldes zwischen den Magnetfluss-Sammelbauteilen (70a, 70b) erfasst.
Drehmomentsensor für eine elektrische Leistungslenkeinrichtung, aufweisend: einen Torsionsstab (13), der in einer Lenkwelle (94) der elektrischen Leistungslenkeinrichtung (90) vorgesehen ist; einen mehrpoligen Magneten (14), der mit einem Ende des Torsionsstabs (13) verbunden ist; ein Paar von Magnetjochen (31, 32) und ein Paar von Magnetfluss-Sammelbauteilen (70a, 70b), das bei einer radialen nach außen führenden Position des mehrpoligen Magneten (14) vorgesehen ist, wobei die Magnetjoche (31, 32) und die Magnetfluss-Sammelelemente (70a, 70b) mit dem anderen Ende des Torsionsstabs (13) verbunden sind, sodass die Magnetjoche (31, 32) und die Magnetfluss-Sammelelemente (70a, 70b) relativ zu den mehrpoligen Magneten (14) drehbar sind; einen Magnetsensor (41, 42, 410, 420), der zwischen dem Paar von Magnetfluss-Sammelbauteilen (70a, 70b) zum Erfassen einer Stärke des durch den mehrpoligen Magneten (14) erzeugten Magnetfelds vorgesehen ist; wobei der Magnetsensor (41, 42, 410, 420) aufweist: ein erstes Magneterfassungselement (411, 421, 431, 451) zum Erfassen einer Stärke des Magnetflusses, der durch das erste Magneterfassungselement durchdringt, und zum Ausgeben eines Ausgabesignals eines vorläufigen Erfassungswertes; ein zweites Magneterfassungselement (412, 422, 442, 462) zum Erfassen einer Dichte eines Magnetflusses, der durch das zweite Magneterfassungselement durchgeht, und zum Ausgeben eines Ausgabesignals eines Referenzwerts; und einen Vergleicher (51, 52) zum Berechnen einer Erfassungsabweichung, die ein Unterschiedswert zwischen dem vorläufigen Erfassungswert und dem Referenzwert ist, wobei der Vergleicher (51, 52) ein Erfassungssignal (Sc) eines autorisierten Erfassungswertes entsprechend dem vorläufigen Erfassungswert ausgibt, wenn die Erfassungsabweichung kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert (ΔEth) ist, während der Vergleicher (51, 52) ein abnormales Bestimmungssignal (Sf) ausgibt, wenn die Erfassungsabweichung größer als der vorbestimmte Schwellenwert (ΔEth) ist.