JP2003050166A - トルク検出装置及び舵取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両の舵取装置に使用され、エンジン始動ス
イッチがオンになった直後でも、フェイルセーフの判定
を実行することが可能なトルク検出装置の提供。 【解決手段】 回転するに従って、近接する第１検出手
段が検出信号を出力すべく、回転体に設けられたターゲ
ットと、第１検出手段と所定角度異なる検出信号を出力
する第２検出手段と、第１検出手段とを、連結軸で連結
された第１軸及び第２軸に夫々備え、各出力信号に基づ
き、第１軸に加えられたトルクを検出するトルク検出装
置。第１軸の検出手段の各出力信号から所定値を減算
し、減算した各結果を夫々２乗して加算する第１演算手
段（Ｓ１８）と、第２軸の検出手段の各出力信号につい
て同様の演算を行う第２演算手段（Ｓ１９）と、第１及
び第２演算手段の各演算結果の差が所定範囲内であるか
否かを判定する手段（Ｓ２０）とを備え、否と判定した
ときに故障と判定する（Ｓ２４）構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸に加わる回
転トルクを検出するトルク検出装置、及びこのトルク検
出装置を備える自動車用の舵取装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】舵取りのために舵輪（ステアリングホイ
ール）に加えられる操舵トルクの検出結果に基づいて操
舵補助用のモータを駆動し、モータの回転力を舵取り装
置に伝えて操舵を補助する構成とした電動パワーステア
リング装置は、操舵補助力の発生源として油圧アクチュ
エータを用いる油圧パワーステアリング装置と比較し
て、車速の高低，操舵の頻度等、走行状態に応じた補助
力特性の制御が容易に行えるという利点を有することか
ら、近年、その適用範囲が拡大する傾向にある。

【０００３】以上のような電動パワーステアリング装置
においては、操舵トルクを検出する為のトルク検出装置
が必要であり、舵輪と舵取機構とを連絡する操舵軸を、
舵輪側の入力軸と舵取機構側の出力軸とを細径のトーシ
ョンバーを介して連結することにより構成し、操舵トル
クの作用によるトーションバーの捩れを伴って前記両軸
の連結部に生じる相対角変位を検出し、この検出結果に
基づいて操舵トルクを算出する構成としたトルク検出装
置が用いられている。

【０００４】上述したようなトルク検出装置の多くは、
入力軸及び出力軸の回転角度をそれぞれ検出し、これら
の検出角度の差として与えられる相対角変位を利用して
回転トルクを求める構成となっている。しかし、回転角
度の検出装置は、ポテンシオメータ等の接触摺動する部
分を含んで構成されているものが多く、摺接部の摩耗に
よる出力の経年変化が発生し、耐久性に劣るという問題
があった。また、トーションバーの捩れを伴って生じる
入力軸と出力軸との相対角変位を、両軸の連結部に構成
された磁気回路のインピーダンス変化を媒介として検出
する構成とした装置も実用化されているが、この装置
は、構成が複雑であり、製造コストが高いという問題が
あった。

【０００５】このような問題を解消すべく本願出願人
は、特願２０００−２９４７３１等において、回転軸に
加わる回転トルクを非接触にて検出し得る簡素な構成の
トルク検出装置を提案している。このトルク検出装置
は、対象となる回転軸に設けられた回転体が回転するに
従って、近接する検出手段が検出信号を出力すべく、１
又は複数のターゲットが回転体に設けられ、検出手段が
出力した検出信号に基づき、回転軸の検出手段からの回
転角度を検出する回転角度検出装置を、入力軸と出力軸
との連結部にそれぞれ設けたものである。

【０００６】この構成によれば、検出手段が、回転軸の
１回転当たりターゲットの並設数に対応する周期にて変
化する電圧出力を発するから、入力軸及び出力軸の回転
角度を、それぞれに対応する検出手段の出力に基づいて
非接触に検出することができ、舵輪の操作により入力軸
に加えられた回転トルク（操舵トルク）は、入力軸及び
出力軸に対応する検出手段の出力差として与えられる両
軸の回転角度の差に基づいて算出することができる。

【０００７】なお、回転軸の外周に上述したように並設
されたターゲットでは、検出手段の出力は、極大値及び
極小値付近で非線形的に変化し、この非線形的に変化す
る領域内での回転角の検出が不確かになるという問題が
ある。そこで、ターゲットの並設位置の外側に周方向に
位相をずらせて２つの検出手段を配置し、一方の出力が
非線形変化領域にあるときには他方の検出手段の出力を
用い、全周に亘って回転角の検出が行えるようにしてあ
る。

【０００８】このように特願２０００−２９４７３１等
に提案されたトルク検出装置は、対象となる回転軸の回
転トルクを、非接触にて検出し得る単純な構成であり、
上述したように、電動パワーステアリング装置において
操舵補助用のモータの駆動制御に好便に使用することが
できる。

【０００９】ところで、検出手段に使用する磁気センサ
の出力特性は一定ではなく、また周辺温度の影響を受け
易く、上述したように、入力軸及び出力軸のターゲット
の外側に各２つの磁気センサを備える構成においては、
それぞれの磁気センサの出力特性の相違が、これらの出
力差に基づいて算出される回転トルクの算出精度の低下
を招来するという問題がある。

【００１０】そこで、本願出願人は、特願２０００−３
２６０８８において、入力軸及び出力軸の各磁気センサ
がそれぞれ検出した部位の平均値を求め、２つの磁気セ
ンサがそれぞれ検出した部位を前記平均値に一致させる
べくそれぞれの磁気センサが検出した結果を補正するト
ルク検出装置を提案している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この補正方法
では、前記平均値を求める為に、舵輪が少なくともター
ゲットの半周期分回転する必要があり、エンジン始動ス
イッチ（ignition switch ）がオンになった直後は、磁
気センサの検出信号を補正することは出来ない。また、
トルク検出装置のフェイルセーフ機能として、４つの磁
気センサの補正後の出力値が正常であるか否かを判定し
ているが、上述したように、エンジン始動スイッチがオ
ンになった直後は、磁気センサの検出信号を補正出来な
い為、このフェイルセーフ機能を利用することが出来な
いという問題がある。

【００１２】本発明は、上述したような事情に鑑みてな
されたものであり、第１，２発明では、車両の舵取装置
に使用され、エンジン始動スイッチがオンになった直後
でも、フェイルセーフの判定を実行することが可能なト
ルク検出装置を提供することを目的とする。第３発明で
は、第１，２発明に係るトルク検出装置を備える車両の
舵取装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】第１発明に係るトルク検
出装置は、回転体と、該回転体が回転するに従って、近
接する第１検出手段が検出信号を出力すべく、前記回転
体に設けられた１又は複数のターゲットと、前記第１検
出手段と所定角度異なる検出信号を出力する第２検出手
段と、前記第１検出手段とを、連結軸により連結された
第１軸及び第２軸にそれぞれ備え、前記第１検出手段及
び第２検出手段が出力した各検出信号に基づき、前記第
１軸又は第２軸に加えられたトルクを検出するトルク検
出装置であって、前記第１軸に備えた第１検出手段及び
第２検出手段が出力した各検出信号から所定値を減算
し、減算した各結果をそれぞれ２乗して加算する第１演
算手段と、前記第２軸に備えた第１検出手段及び第２検
出手段が出力した各検出信号から所定値を減算し、減算
した各結果をそれぞれ２乗して加算する第２演算手段
と、前記第１演算手段及び第２演算手段の各演算結果の
差が所定範囲内であるか否かを判定する手段とを備え、
該手段が否と判定したときに故障と判定すべくなしてあ
ることを特徴とする。

【００１４】このトルク検出装置では、連結軸により連
結された第１軸及び第２軸が、回転体と、回転体が回転
するに従って、近接する第１検出手段が検出信号を出力
すべく、回転体に設けられた１又は複数のターゲット
と、第１検出手段と所定角度異なる検出信号を出力する
第２検出手段と、第１検出手段とをそれぞれ備え、第１
検出手段及び第２検出手段が出力した各検出信号に基づ
き、第１軸又は第２軸に加えられたトルクを検出する。
第１演算手段が、第１軸に備えた第１検出手段及び第２
検出手段が出力した各検出信号から所定値を減算し、減
算した各結果をそれぞれ２乗して加算し、第２演算手段
が、第２軸に備えた第１検出手段及び第２検出手段が出
力した各検出信号から所定値を減算し、減算した各結果
をそれぞれ２乗して加算する。判定する手段が、第１演
算手段及び第２演算手段の各演算結果の差が所定範囲内
であるか否かを判定し、判定する手段が否と判定したと
きに故障と判定する。

【００１５】これにより、車両の舵取装置に使用され、
エンジン始動スイッチがオンになった直後でも、フェイ
ルセーフの判定を実行することが可能なトルク検出装置
を実現することが出来る。

【００１６】第２発明に係るトルク検出装置は、前記各
第１検出手段及び各第２検出手段が前記ターゲットの複
数の所定部位により出力した各検出信号に基づき、前記
各第１検出手段及び各第２検出手段が出力した各検出信
号を補正する手段と、該手段が前記各検出信号を補正す
ることが可能であることを示す手段とを更に備え、該手
段が補正可能であることを示していないときに、前記第
１演算手段及び第２演算手段が演算すべくなしてあるこ
とを特徴とする。

【００１７】このトルク検出装置では、補正する手段
が、各第１検出手段及び各第２検出手段がターゲットの
複数の所定部位により出力した各検出信号に基づき、各
第１検出手段及び各第２検出手段が出力した各検出信号
を補正し、示す手段が、補正する手段が各検出信号を補
正することが可能であることを示していないときに、第
１演算手段及び第２演算手段が演算する。これにより、
車両の舵取装置に使用され、エンジン始動スイッチがオ
ンになった直後でも、フェイルセーフの判定を実行する
ことが可能なトルク検出装置を実現することが出来る。

【００１８】第３発明に係る舵取装置は、舵輪に連結さ
れた第１軸と、舵取機構に連結された第２軸と、前記第
１軸及び第２軸を連結する連結軸と、前記第１軸に加わ
る操舵トルクを、前記連結軸に生じる捩れ角度に基づき
検出する請求項１又は２記載のトルク検出装置とを備
え、該トルク検出装置が検出した操舵トルクに応じて操
舵補助すべくなしてあることを特徴とする。

【００１９】この舵取装置では、第１軸が舵輪に連結さ
れ、第２軸が舵取機構に連結され、連結軸が第１軸及び
第２軸を連結する。請求項１又は２記載のトルク検出装
置が、第１軸に加わる操舵トルクを、連結軸に生じる捩
れ角度に基づき検出し、トルク検出装置が検出した操舵
トルクに応じて操舵補助する。これにより、第１，２発
明に係るトルク検出装置を備える車両の舵取装置を実現
することが出来る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明をその実施の形態
を示す図面に基づき説明する。図１は、自動車の舵取装
置に適用した本発明に係るトルク検出装置の実施の形態
の構成例を示す模式図である。この舵取装置は、上端を
舵輪３０（ステアリングホイール）に連結された入力軸
３１（第１軸）と、下端を舵取機構のピニオン３３に連
結された出力軸３２（第２軸）とを、細径のトーション
バー３４（連結軸）を介して同軸上に連結して、舵輪３
０と舵取機構とを連絡する操舵軸３が構成されており、
本発明に係る回転角度検出装置及びトルク検出装置は、
入力軸３１及び出力軸３２の連結部近傍に以下のように
構成されている。

【００２１】入力軸３１には、出力軸３２との連結側端
部近傍に、円板形をなすターゲット板２（回転体）が同
軸上に外嵌固定されており、このターゲット板２の外周
面には、Ｖ字形又は逆Ｖ字形の複数（図においては５
個）のターゲット２０，２０…が接続されて並設されて
いる。図２は、ターゲット板２の外周面を展開した展開
図である。図２に示すように、ターゲット２０は、ター
ゲット板２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２１と、他方向に傾斜して設けてある第２
傾斜部２２とを備えたＶ字形又は逆Ｖ字形の磁性体製の
突条であり、ターゲット板２の外周面の周方向に等配に
並設されている。第１傾斜部２１及び第２傾斜部２２
は、それらの接続点を通り操舵軸３の軸長方向である直
線に関して線対称となっている。

【００２２】また、出力軸３２の入力軸３１との連結側
端部近傍にも、同様のターゲット２０，２０，…を備え
るターゲット板２が外嵌固定されており、出力軸３２側
のターゲット板２が備えるターゲット２０，２０，…
と、入力軸３１側のターゲット板２が備えるターゲット
２０，２０，…とは周方向に整合された状態とされてい
る。

【００２３】両ターゲット板２，２の外側には、それぞ
れの外周のターゲット２０，２０，…の外縁に臨むよう
にセンサボックス１が配設されている。センサボックス
１は、入力軸３１及び出力軸３２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１の内部には、磁気センサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ
（第１検出手段又は第２検出手段）が収納されており、
磁気センサ１Ａ，１Ｂは、入力軸３１側のターゲット２
０，２０，…の周方向に電気角９０°異なる部位に臨む
ように配されている。磁気センサ２Ａ，２Ｂは、出力軸
３２側のターゲット２０，２０，…の周方向に電気角９
０°異なる部位に臨むように配されている。磁気センサ
１Ａ，２Ａ及び磁気センサ１Ｂ，２Ｂは、それぞれ周方
向位置を正しく合わせた状態とされている。

【００２４】磁気センサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，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、周
辺磁界の変化に応じて出力電圧が変わるように構成され
たセンサであり、これらの出力Ｖ1A，Ｖ1B，Ｖ2A，Ｖ2B
は、センサボックス１の外部（又は内部）に設けられた
マイクロプロセッサを用いてなる演算処理部４に与えら
れる。

【００２５】演算処理部４内には、後述するセンサ出力
補正において、磁気センサ１Ａ，２Ａのターゲット２０
の第１傾斜部２１についての各補正ゲインが定まったと
きに「１」になるフラグＦ１と、磁気センサ１Ａ，２Ａ
の第２傾斜部２２についての各補正ゲインが定まったと
きに「１」になるフラグＦ２と、磁気センサ１Ｂ，２Ｂ
の第１傾斜部２１についての各補正ゲインが定まったと
きに「１」になるフラグＦ３と、磁気センサ１Ｂ，２Ｂ
の第２傾斜部２２についての各補正ゲインが定まったと
きに「１」になるフラグＦ４とが設けられている。各フ
ラグＦ１〜Ｆ４は、図示しないエンジン始動スイッチ
（ignition switch）がオンになったときに初期化され
る（「０」になる）。

【００２６】磁気センサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂが対向
するターゲット２０，２０，…は、上述したように、入
力軸３１及び出力軸３２に同軸上に外嵌固定された各タ
ーゲット板２，２の外周面に沿って一方向に傾斜した第
１傾斜部２１，２１，…と、他方向に傾斜した第２傾斜
部２２，２２，…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。従って、入力軸３１及び出力
軸３２が軸回りに回転した場合、各磁気センサ１Ａ，１
Ｂ，２Ａ，２Ｂは、対応するターゲット２０，２０，…
がそれぞれとの対向位置を通過する間、入力軸３１及び
出力軸３２の回転角度の変化に応じて比例的に上昇又は
下降する電圧信号を出力する。

【００２７】その為、入力軸３１及び出力軸３２の各回
転角度を、それぞれに対応する磁気センサ１Ａ，１Ｂ及
び２Ａ，２Ｂの各出力に基づいて非接触に検出すること
ができ、舵輪３０の操作により入力軸３１に加えられた
操舵トルクは、入力軸３１及び出力軸３２に対応する磁
気センサ１Ａ，１Ｂ及び２Ａ，２Ｂの出力差として与え
られる両軸の回転角度の差に基づいて算出することがで
きる。

【００２８】磁気センサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂの各出
力は、Ｖ字又は逆Ｖ字の頂点及び接続点付近で非線形的
に変化して、ｓｉｎ波形状になっている。従って、ター
ゲット２０，２０，…の形状によっては、磁気センサ１
Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂの各出力は、ｓｉｎ波（正弦波）
に近いものを得ることが出来る。また、磁気センサ１
Ａ，１Ｂは、ターゲット２０，２０，…の周方向に電気
角９０°異なる部位に臨むように配されているから、ｓ
ｉｎ（θ±（π／２））＝±ｃｏｓθより、ターゲット
板２が、磁気センサ１Ｂから磁気センサ１Ａ方向へ回転
する場合、図５（ａ）に示すように、磁気センサ１Ａ，
１Ｂの各出力は、その中点電圧を０とするｓｉｎθ，ｃ
ｏｓθと見做すことが出来る。磁気センサ２Ａ，２Ｂに
ついても同様に、図５（ｂ）に示すように、各出力は、
その中点電圧を０とするｓｉｎθ，ｃｏｓθと見做すこ
とが出来る。

【００２９】磁気センサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂの各検
出位置は、後述するセンサ出力補正が可能な状態では確
定しており、例えば、磁気センサ１Ａの出力から磁気セ
ンサ１Ｂの正常範囲で取り得る検出位置は一義的に定ま
り、磁気センサ２Ａの出力から磁気センサ２Ｂの正常範
囲で取り得る検出位置は一義的に定まるので、磁気セン
サ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂの各出力からフェイル検出す
ることは容易である。

【００３０】磁気センサ１Ａの出力Ｖ1Aをｓｉｎ波と見
做した場合、出力Ｖ1Aは、１つの値について、図５
（ａ）に示すように、２箇所の何れを検出した出力であ
るのか判定出来ず、磁気センサ１Ｂの出力Ｖ1Bも、その
２箇所の何れに対応した値であるのか判定出来ない。同
様に、磁気センサ２Ａの出力Ｖ1Aをｓｉｎ波と見做した
場合、出力Ｖ2Aは、１つの値について、図５（ｂ）に示
すように、２箇所の何れを検出した出力であるのか判定
出来ず、磁気センサ２Ｂの出力Ｖ2Bも、その２箇所の何
れに対応した値であるのか判定出来ない。

【００３１】また、図示しないエンジン始動スイッチが
オンになった直後は、磁気センサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２
Ｂの各出力は補正されていない。従って、磁気センサ１
Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂの各出力値からフェイル検出する
には、図６（ａ）（ｂ）に示すように、磁気センサ１
Ｂ，２Ｂの各出力値の許容誤差範囲を計４つ作成して、
それぞれについて判定しなければならず、しかも、補正
されていないので、各許容誤差範囲を広く取らなければ
ならず、中点付近のフェイル検出が不可能になることも
ある。

【００３２】そこで、演算処理部４は、エンジン始動ス
イッチがオンになった直後で、上述した各フラグＦ１〜
Ｆ４が「１」でないときは、磁気センサ１Ａ，１Ｂの各
出力Ｖ1A，Ｖ1Bから中点電圧Ｖ_m1を差し引いて、ｓｉｎ
波、ｃｏｓ波と見做し、ｓｉｎ² θ＋ｃｏｓ² θ＝１の
関係式から、（Ｖ1A−Ｖ_m1）² ＋（Ｖ1B−Ｖ_m1）² ＝ａ
₁ ²を演算する（但し、ａ₁ は、出力Ｖ1A，Ｖ1Bの振
幅）。同様に、演算処理部４は、磁気センサ２Ａ，２Ｂ
の各出力Ｖ2A，Ｖ2Bから中点電圧Ｖ_m2を差し引いて、ｓ
ｉｎ波、ｃｏｓ波と見做し、（Ｖ2A−Ｖ_m2）² ＋（Ｖ2B
−Ｖ_m2）² ＝ａ₂ ²を演算する（但し、ａ₂ は、出力Ｖ2
A，Ｖ2Bの振幅）。

【００３３】ここで、磁気センサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２
Ｂの各出力の振幅は、正常であれば略等しいから、ａ₁ ²
−ａ₂ ²が所定範囲内であれば、磁気センサ１Ａ，１Ｂ，
２Ａ，２Ｂは正常であると判定することが出来、ａ₁ ²−
ａ₂ ²が所定範囲内でなければ、磁気センサ１Ａ，１Ｂ，
２Ａ，２Ｂは故障していると判定することが出来る。

【００３４】以下に、このような構成の本発明に係るト
ルク検出装置及び舵取装置の動作を、それを示す図３，
４のフローチャートを参照しながら説明する。先ず、演
算処理部４は、磁気センサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂの各
出力Ｖ1A，Ｖ1B，Ｖ2A，Ｖ2Bを読み込み（Ｓ２）、Ａ／
Ｄ（アナログ／ディジタル）変換する（Ｓ４）。次に、
演算処理部４は、センサ出力の初期フェイル検知を行う
（Ｓ６）。演算処理部４は、センサ出力の初期フェイル
検知を行う場合（Ｓ６）、各フラグＦ１〜Ｆ４が全て
「１」であるか否かを判定し（図４Ｓ１６）、全て
「１」であれば、そのままリターンして、センサ出力補
正を行う（図３Ｓ８）。

【００３５】演算処理部４は、各フラグＦ１〜Ｆ４の何
れか１つでも「１」でなければ（図４Ｓ１６）、各出力
Ｖ1A，Ｖ1Bから中点電圧Ｖ_m1を差し引いて、（Ｖ1A−Ｖ
_m1） ² ＋（Ｖ1B−Ｖ_m1）² を演算し（Ｓ１８）、各出力
Ｖ2A，Ｖ2Bから中点電圧Ｖ_m2を差し引いて、（Ｖ2A−Ｖ
_m2）² ＋（Ｖ2B−Ｖ_m2）² を演算する（Ｓ１９）。次
に、演算処理部４は、（Ｖ1A−Ｖ_m1）² ＋（Ｖ1B−
Ｖ_m1）² と（Ｖ2A−Ｖ_m2）² ＋（Ｖ2B−Ｖ_m2）² との差
が所定範囲であるか否かを判定し（Ｓ２０）、その差が
所定範囲内であれば、磁気センサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２
Ｂ（の各出力）は正常であると判定して（Ｓ２２）リタ
ーンする。

【００３６】演算処理部４は、（Ｖ1A−Ｖ_m1）² ＋（Ｖ
1B−Ｖ_m1）² と（Ｖ2A−Ｖ_m2）² ＋（Ｖ2B−Ｖ_m2）² と
の差が大きく、所定範囲内でなければ（Ｓ２０）、磁気
センサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ（の各出力）の何れかが
異常である（センサ出力エラー）と判定して（Ｓ２
４）、故障表示等のフェイル・エラー処置を行い（Ｓ２
６）リターンする。

【００３７】例えば、図７（ａ），（ｂ）に示すよう
に、中点電圧Ｖ_m1＝Ｖ_m2＝２．５Ｖ、振幅ａ₁ ≒ａ₂ ＝
２Ｖであり、磁気センサ１Ａがターゲット２０の電気角
６０°の部位を検出し、磁気センサ２Ａがターゲット２
０の電気角３０°の部位を検出しているとき、磁気セン
サ１Ａ，２Ａの各出力Ｖ1A−Ｖ_m1，Ｖ2A−Ｖ_m2 は、そ
れぞれ１．７３（√３）Ｖ，１．００Ｖである。このと
き、磁気センサ１Ｂ，２Ｂの各出力Ｖ1B−Ｖ_m1，Ｖ2B−
Ｖ_m2 が、それぞれ１．００Ｖ，１．７３（√３）であ
れば、１．７３² ＋１．００² ≒４、１．００² ＋１．
７３² ≒４となって、両者とも略４となってその差は略
０であり、磁気センサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ（の各出
力）は正常であると判定出来る。

【００３８】尚、このとき、磁気センサ１Ａ，２Ａ，１
Ｂ，２Ｂは、出力値が等しい他の部位を検出している可
能性、また、正負符号が逆である可能性もあるが、その
ようになる確率は非常に小さいので無視する。また、磁
気センサ１Ａ，２Ａ，１Ｂ，２Ｂの各出力は補正されて
いないので、温度ドリフト等により演算値が上述したよ
うに４にならない場合がある。しかし、温度ドリフト等
によるずれは、入力軸３１側と出力軸３２側とで同じ傾
向で生じるので、入力軸３１側と出力軸３２側とで演算
値の差が小さければ、磁気センサ１Ａ，２Ａ，１Ｂ，２
Ｂの故障はないと判定することが出来る。また、中点付
近では、センサ出力特性とｓｉｎ波との解離が大きいの
で、演算値の差の許容範囲を大きくしておく。

【００３９】演算処理部４は、センサ出力の初期フェイ
ル検知を行った（Ｓ６）後、後述するセンサ出力補正を
行い（Ｓ８）、補正済みの磁気センサ１Ａ，２Ａ，１
Ｂ，２Ｂの各出力を使用して、センサ出力のフェイル検
知を行う（Ｓ１０）。補正済みのセンサ出力によるフェ
イル検知（Ｓ１０）は、磁気センサ１Ａ，２Ａの各出力
値に対する磁気センサ１Ｂ，２Ｂの各出力値の許容誤差
範囲は各１つであり、各許容誤差範囲も狭く取ることが
出来るので容易である。次に、演算処理部４は、補正済
みの磁気センサ１Ａ，２Ａ，１Ｂ，２Ｂの各出力を使用
して、操舵トルクを演算し（Ｓ１２）、演算した操舵ト
ルク値を出力する（Ｓ１４）。出力された操舵トルク値
は、図示しない操舵補助モータの駆動制御に使用され
る。

【００４０】図８は、本願出願人が特願２０００−３２
６０８８において提案してあり上述した磁気センサの出
力補正（図３Ｓ８）を説明する為の、トルク検出装置に
おける入力軸３１側の磁気センサ１Ａ及び出力軸３２側
の磁気センサ２Ａの出力電圧の変化態様の一例を示す説
明図である。図の横軸は、磁気センサ１Ａが対向する入
力軸３１及び磁気センサ２Ａが対向する出力軸３２の回
転角度を示し、図中の実線は、入力軸３１側の磁気セン
サ１Ａの出力電圧を、同じく破線は、出力軸３２側の磁
気センサ２Ａの出力電圧を示している。

【００４１】入力軸３１及び出力軸３２に取り付けたタ
ーゲット板２の外周に、上述したように、５個のターゲ
ット２０，２０，…が並設されている場合、磁気センサ
１Ａ，２Ａの出力電圧は、入力軸３１及び出力軸３２
が、７２°（＝３６０°／５）だけ回転する間を１周期
とし、各第１傾斜部２１が通過する間の線形に上昇（又
は下降）する領域（以下、第１線形変化領域という）
と、相隣する第１傾斜部２１及び第２傾斜部２２間の各
接続部が通過する間の非線形に変化する領域と、各第２
傾斜部２２が通過する間の線形に下降（又は上昇）する
領域（以下、第２線形変化領域という）と、相隣する第
２傾斜部２２及び第１傾斜部２１間の各接続部が通過す
る間の非線形に変化する領域とを繰り返す変化態様を示
す。

【００４２】ここで、磁気センサ１Ａ，１Ｂと２Ａ，２
Ｂとは、上述したように、ターゲット板２の周方向に電
気角９０°分だけ位相をずらせて取り付けられている。
図８において、磁気センサ１Ａ及び磁気センサ２Ａの出
力電圧の変化態様を比較した場合、両者は、それぞれの
第１線形変化領域における傾き角度、及びそれぞれの第
２線形変化領域における傾き角度がそれぞれが異なって
おり、また、図中に１点鎖線にて示すそれぞれの変動幅
の中点電圧が異なっていることが分かる。従って、同一
の回転角度θ_O に対して、磁気センサ１Ａ，２Ａは、異
なる出力電圧Ｖ1A，Ｖ2Aをそれぞれ出力するので、これ
らを用いてそれぞれ求められる入力軸３１及び出力軸３
２の回転角度、並びにこれらの回転角度の差に基づいて
算出される回転トルクの精度は低下する。尚、図８にお
いては、説明の便宜上、磁気センサ１Ａ，２Ａの出力電
圧の相違を強調して示してある。

【００４３】図９，１０は、本願出願人が特願２０００
−３２６０８８において提案してあるトルク検出装置の
磁気センサの出力補正の動作を示すフローチャートであ
る。演算処理部４は、常時、このフローチャートに従っ
て、補正ゲインを算出して更新し、更新した最新の補正
ゲインにより、磁気センサの出力補正を行う。演算処理
部４は、回転角度及び回転トルクの算出のために逐次取
り込まれる磁気センサ１Ａ，２Ａの出力電圧を監視し、
検出しているターゲット２０の部位が、第１傾斜部２１
であるか第２傾斜部２２であるかを判別する（Ｓ３
１）。

【００４４】演算処理部４は、検出しているターゲット
２０の部位が第１傾斜部２１であると判別したとき（Ｓ
３１）、入力軸３１及び出力軸３２のそれぞれが、第１
傾斜部２１，２１，…の１つ分だけ回転したか否かを判
定し（Ｓ３２）、１つ分の回転が生じたと判定したと
き、その間の磁気センサ１Ａ及び磁気センサ２Ａの出力
電圧の第１線形変化領域内において、予め設定された回
転角度範囲Δθの両端における磁気センサ１Ａの出力電
圧Ｖ₁₁₁ ，Ｖ₁₁₂ 及び磁気センサ２Ａの出力電圧
Ｖ₂₁₁ ，Ｖ₂₁₂ をそれぞれ求める（Ｓ３３）。

【００４５】図１１は、トルク検出装置の補正ゲイン設
定動作を示す説明図であり、１つのターゲット２０が通
過する間の磁気センサ１Ａ，２Ａの出力電圧の変化、即
ち、１周期分の出力電圧の変化を、図８と同様に、磁気
センサ１Ａの出力電圧を実線により、磁気センサ２Ａの
出力電圧を破線によりそれぞれ示したものである。入力
軸３１及び出力軸３２のそれぞれが、第１傾斜部２１，
２１，…の１つ分だけ回転する迄、磁気センサ１Ａ，２
Ａの各出力をサンプリングしている間、図１１に示す磁
気センサ１Ａ，２Ａの第１線形変化領域における出力電
圧が参照され、回転角度範囲Δθの両端電圧Ｖ₁₁₁ ，Ｖ
₁₁₂ 及びＶ₂₁₁ ，Ｖ₂₁₂ が求められる。尚、回転角度範
囲Δθは、第１線形変化領域内に含まれる角度範囲であ
れば、適宜に設定することができる。

【００４６】次いで、演算処理部４は、求めた両端電圧
Ｖ₁₁₁ ，Ｖ₁₁₂ 及びＶ₂₁₁ ，Ｖ₂₁₂（Ｓ３３）を次式に
適用して、磁気センサ１Ａ，２Ａのそれぞれのセンサゲ
インＫ₁₁，Ｋ₂₁を算出する（Ｓ３４）。 Ｋ₁₁＝（Ｖ₁₁₁ −Ｖ₁₁₂ ）／Δθ （１） Ｋ₂₁＝（Ｖ₂₁₁ −Ｖ₂₁₂ ）／Δθ （２） これらの式により算出されるセンサゲインＫ₁₁，Ｋ
₂₁は、図１１に明らかなように、それぞれの磁気センサ
１Ａ，２Ａの第１線形変化領域における出力電圧の変化
率（傾き）を示している。

【００４７】次いで、演算処理部４は、両端電圧
Ｖ₁₁₁ ，Ｖ₁₁₂ 及びＶ₂₁₁ ，Ｖ₂₁₂ を次式に適用して、
両磁気センサ１Ａ，１Ｂの第１線形変化領域における平
均センサゲインＫ_m1を算出する（Ｓ３５）。 Ｋ_m1＝｛（Ｖ₁₁₁ −Ｖ₁₁₂ ）／２＋（Ｖ₂₁₁ −Ｖ₂₁₂ ）／２｝／Δθ ＝｛（Ｖ₁₁₁ −Ｖ₁₁₂ ）＋（Ｖ₂₁₁ −Ｖ₂₁₂ ）｝／２Δθ （３）

【００４８】この式により算出される平均センサゲイン
Ｋ_m1は、第１線形変化領域における磁気センサ１Ａ，２
Ａの出力電圧の平均値の変化率、即ち、図１１中に１点
鎖線により示す直線Ｌ１の傾きを示している。そして、
演算処理部４は、算出したセンサゲインＫ₁₁，Ｋ₂₁（Ｓ
３４）、及び算出した平均センサゲインＫ_m1（Ｓ３５）
を次式に適用して、第１線形変化領域において磁気セン
サ１Ａ，２Ａの実出力に乗じるための補正ゲインＫ₁₀₁
及びＫ ₂₀₁ をそれぞれ算出する（Ｓ３６）。 Ｋ₁₀₁ ＝Ｋ_m1／Ｋ₁₁ （４） Ｋ₂₀₁ ＝Ｋ_m1／Ｋ₂₁ （５）

【００４９】これらの式により算出される補正ゲインＫ
₁₀₁ 及びＫ₂₀₁ は、磁気センサ１Ａ，２Ａそれぞれに固
有のセンサゲインＫ₁₁，Ｋ₂₁を平均センサゲインＫ_m1に
合わせるための補正値であり、磁気センサ１Ａ，２Ａの
実際の出力電圧に前記補正ゲインＫ₁₀₁ ，Ｋ₂₀₁ を乗じ
た結果は、図１１中の１点鎖線により示す平均特性上の
点となり、出力特性の相異、及び対応するターゲット２
０，２０…との間のエアギャップの相異により、磁気セ
ンサ１Ａ，２Ａの出力電圧に含まれる誤差成分を排除す
ることができる。

【００５０】演算処理部４は、上記ステップＳ３１〜Ｓ
３６の動作により算出した補正ゲインＫ₁₀₁ ，Ｋ₂₀₁ を
更新して記憶し（Ｓ４２）、フラグＦ１を「１」にする
（Ｓ４３）。演算処理部４は、次に、磁気センサ１Ａの
出力Ｖ1Aに補正ゲインＫ₁₀₁ を乗算して、出力Ｖ1Aを補
正し、磁気センサ２Ａの出力Ｖ2Aに補正ゲインＫ₂₀₁ を
乗算して、出力Ｖ2Aを補正して（Ｓ４４）リターンす
る。

【００５１】演算処理部４は、第１傾斜部２１，２１，
…の１つ分だけ回転していないとき（Ｓ３２）は、各フ
ラグＦ１〜Ｆ４が全て「１」であるか否かを判定し（Ｓ
３２ａ）、何れか１つでも「１」でなければ、そのまま
リターンしてセンサ出力補正を行わない。各フラグＦ１
〜Ｆ４が全て「１」であれば（Ｓ３２ａ）、磁気センサ
１Ａの出力Ｖ1Aに補正ゲインＫ₁₀₁ を乗算して、出力Ｖ
1Aを補正し、磁気センサ２Ａの出力Ｖ2Aに補正ゲインＫ
₂₀₁ を乗算して、出力Ｖ2Aを補正して（Ｓ４４）リター
ンする。

【００５２】また、演算処理部４は、検出しているター
ゲット２０の部位が第２傾斜部２２であると判別したと
き（Ｓ３１）、入力軸３１及び出力軸３２のそれぞれ
が、前記第２傾斜部２２，２２，…の１つ分だけ回転し
たか否かを判定し（Ｓ３７）、１つ分の回転が生じたと
判定したとき、その間の磁気センサ１Ａ及び磁気センサ
２Ａの出力電圧の第２線形変化領域内において、回転角
度範囲Δθの両端における磁気センサ１Ａの出力電圧Ｖ
₁₂₁ ，Ｖ₁₂₂ 及び磁気センサ２Ａの出力電圧Ｖ_{22 1} ，Ｖ
₂₂₂ をそれぞれ求める（Ｓ３８）。

【００５３】第２傾斜部２２，２２，…の１つ分だけ回
転する迄、磁気センサ１Ａ，２Ａの各出力をサンプリン
グしている間、図１１に示す磁気センサ１Ａ，２Ａの第
２線形変化領域における出力電圧が参照され、回転角度
範囲Δθの両端電圧Ｖ₁₂₁ ，Ｖ₁₂₂ 及びＶ₂₂₁ ，Ｖ₂₂₂
が求められる。尚、回転角度範囲Δθは、第２線形変化
領域内に含まれる角度範囲であれば、適宜に設定するこ
とができる。

【００５４】次いで、演算処理部４は、求めた両端電圧
Ｖ₁₂₁ ，Ｖ₁₂₂ 及びＶ₂₂₁ ，Ｖ₂₂₂（Ｓ３８）を次式に
適用して、磁気センサ１Ａ，２Ａのそれぞれのセンサゲ
インＫ₁₂，Ｋ₂₂を算出する（Ｓ３９）。 Ｋ₁₂＝（Ｖ₁₂₁ −Ｖ₁₂₂ ）／Δθ （６） Ｋ₂₂＝（Ｖ₂₂₁ −Ｖ₂₂₂ ）／Δθ （７） これらの式により算出されるセンサゲインＫ₁₂，Ｋ
₂₂は、図１１に明らかなように、それぞれの磁気センサ
１Ａ，２Ａの第２線形変化領域における出力電圧の変化
率（傾き）を示している。

【００５５】次いで、演算処理部４は、両端電圧
Ｖ₁₂₁ ，Ｖ₁₂₂ 及びＶ₂₂₁ ，Ｖ₂₂₂ を次式に適用して、
両磁気センサ１Ａ，２Ａの第２線形変化領域における平
均センサゲインＫ_m2を算出する（Ｓ４０）。 Ｋ_m2＝｛（Ｖ₁₂₁ −Ｖ₁₂₂ ）／２＋（Ｖ₂₂₁ −Ｖ₂₂₂ ）／２｝／Δθ ＝｛（Ｖ₁₂₁ −Ｖ₁₂₂ ）＋（Ｖ₂₂₁ −Ｖ₂₂₂ ）｝／２Δθ （８）

【００５６】この式により算出される平均センサゲイン
Ｋ_m2は、第２線形変化領域における磁気センサ１Ａ，２
Ａの出力電圧の平均値の変化率、即ち、図１１中に１点
鎖線により示す直線Ｌ２の傾きを示している。そして、
演算処理部４は、算出したセンサゲインＫ₁₂，Ｋ₂₂（Ｓ
３９）、及び算出した平均センサゲインＫ_m2（Ｓ４０）
を次式に適用して、第２線形変化領域において磁気セン
サ１Ａ，２Ａの実出力に乗じるための補正ゲインＫ₁₀₂
及びＫ ₂₀₂ をそれぞれ算出する（Ｓ４１）。 Ｋ₁₀₂ ＝Ｋ_m2／Ｋ₁₂ （９） Ｋ₂₀₂ ＝Ｋ_m2／Ｋ₂₂ （１０）

【００５７】これらの式により算出される補正ゲインＫ
₁₀₂ 及びＫ₂₀₂ は、磁気センサ１Ａ，２Ａそれぞれに固
有のセンサゲインＫ₁₂，Ｋ₂₂を平均センサゲインＫ_m2に
合わせるための補正値であり、磁気センサ１Ａ，２Ａの
実際の出力電圧に前記補正ゲインＫ₁₀₂ ，Ｋ₂₀₂ を乗じ
た結果は、図１１中の１点鎖線により示す平均特性上の
点となり、出力特性の相異、及び対応するターゲット２
０，２０…との間のエアギャップの相異により磁気セン
サ１Ａ，２Ａの出力電圧に含まれる誤差成分を排除する
ことができる。

【００５８】これらの式により算出される補正ゲインＫ
₁₀₂ 及びＫ₂₀₂ も、補正ゲインＫ_{10 1} 及びＫ₂₀₁ と同
様、磁気センサ１Ａ，２Ａのそれぞれに固有のセンサゲ
インＫ ₁₂，Ｋ₂₂を平均センサゲインＫ_m2に合わせるため
の補正値であり、磁気センサ１Ａ，２Ａの実際の出力電
圧に前記補正ゲインＫ₁₀₂ ，Ｋ₂₀₂ を乗じた結果は、図
１１中の１点鎖線により示す平均特性上の点となり、出
力特性の相異、及び対応するターゲット２０，２０…と
の間のエアギャップの相異により磁気センサ１Ａ，２Ａ
の出力電圧に含まれる誤差成分を排除することができ
る。

【００５９】演算処理部４は、上記ステップＳ３７〜Ｓ
４１の動作により算出した補正ゲインＫ₁₀₂ ，Ｋ₂₀₂ を
更新して記憶し（Ｓ４５）、フラグＦ２を「１」にする
（Ｓ４６）。演算処理部４は、次に、磁気センサ１Ａの
出力Ｖ1Aに補正ゲインＫ₁₀₂ を乗算して、出力Ｖ1Aを補
正し、磁気センサ２Ａの出力Ｖ2Aに補正ゲインＫ₂₀₂ を
乗算して、出力Ｖ2Aを補正して（Ｓ４７）リターンす
る。

【００６０】演算処理部４は、第２傾斜部２２，２２，
…の１つ分だけ回転していないとき（Ｓ３７）は、各フ
ラグＦ１〜Ｆ４が全て「１」であるか否かを判定し（Ｓ
３７ａ）、何れか１つでも「１」でなければ、そのまま
リターンしてセンサ出力補正を行わない。各フラグＦ１
〜Ｆ４が全て「１」であれば（Ｓ３７ａ）、磁気センサ
１Ａの出力Ｖ1Aに補正ゲインＫ₁₀₂ を乗算して、出力Ｖ
1Aを補正し、磁気センサ２Ａの出力Ｖ2Aに補正ゲインＫ
₂₀₂ を乗算して、出力Ｖ2Aを補正して（Ｓ４７）リター
ンする。

【００６１】また、演算処理部４は、検出しているター
ゲット２０の部位が判別出来ず不明であるとき（Ｓ３
１）、センサの出力補正を行わずにそのままリターンす
る。尚、磁気センサ１Ｂ，２Ｂについても、上記Ｓ３１
〜Ｓ４７の動作と同様に、演算処理部４は、補正ゲイン
Ｋ₁₀₁ ，Ｋ₂₀₁ ，Ｋ₁₀₂ ，Ｋ₂₀₂ を算出し、更新して記
憶し、また、フラグＦ３を「１」にし、フラグＦ４を
「１」にしているが、説明を省略する。尚、上述した実
施の形態では、Ｖ字形又は逆Ｖ字形のターゲットについ
て記述したが、ターゲットは、Ｖ字形又は逆Ｖ字形に限
らず、Ｗ形、歯車形等の形状であっても同様の効果を得
ることは可能である。

【００６２】

【発明の効果】第１，２発明に係るトルク検出装置によ
れば、車両の舵取装置に使用され、エンジン始動スイッ
チがオンになった直後でも、フェイルセーフの判定を実
行することが可能なトルク検出装置を実現することが出
来る。

【００６３】第３発明に係る舵取装置によれば、第１，
２発明に係るトルク検出装置を備える車両の舵取装置を
実現することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動車の舵取装置に適用した本発明に係るトル
ク検出装置の実施の形態の構成例を示す模式図である。

【図２】ターゲット板の外周面を展開した展開図であ
る。

【図３】本発明に係るトルク検出装置及び舵取装置の動
作を示すフローチャートである。

【図４】本発明に係るトルク検出装置及び舵取装置の動
作を示すフローチャートである。

【図５】本発明に係るトルク検出装置の動作を説明する
為の波形図である。

【図６】本発明に係るトルク検出装置の動作を説明する
為の波形図である。

【図７】本発明に係るトルク検出装置の動作を説明する
為の波形図である。

【図８】磁気センサの出力補正を説明する為の説明図で
ある。

【図９】トルク検出装置の磁気センサの出力補正動作を
示すフローチャートである。

【図１０】トルク検出装置の磁気センサの出力補正動作
を示すフローチャートである。

【図１１】トルク検出装置の補正ゲインの設定動作を示
す説明図である。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ 磁気センサ（第１検出手段又
は第２検出手段） １ センサボックス ２ ターゲット板 ３ 操舵軸 ４ 演算処理部 ２０ ターゲット ３０ 舵輪 ３１ 入力軸（第１軸） ３２ 出力軸（第２軸） ３４ トーションバー（連結軸） Ｆ１〜Ｆ４ フラグ（示す手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転体と、該回転体が回転するに従っ
   て、近接する第１検出手段が検出信号を出力すべく、前
   記回転体に設けられた１又は複数のターゲットと、前記
   第１検出手段と所定角度異なる検出信号を出力する第２
   検出手段と、前記第１検出手段とを、連結軸により連結
   された第１軸及び第２軸にそれぞれ備え、前記第１検出
   手段及び第２検出手段が出力した各検出信号に基づき、
   前記第１軸又は第２軸に加えられたトルクを検出するト
   ルク検出装置であって、 前記第１軸に備えた第１検出手段及び第２検出手段が出
   力した各検出信号から所定値を減算し、減算した各結果
   をそれぞれ２乗して加算する第１演算手段と、前記第２
   軸に備えた第１検出手段及び第２検出手段が出力した各
   検出信号から所定値を減算し、減算した各結果をそれぞ
   れ２乗して加算する第２演算手段と、前記第１演算手段
   及び第２演算手段の各演算結果の差が所定範囲内である
   か否かを判定する手段とを備え、該手段が否と判定した
   ときに故障と判定すべくなしてあることを特徴とするト
   ルク検出装置。
2. 【請求項２】 前記各第１検出手段及び各第２検出手段
   が前記ターゲットの複数の所定部位により出力した各検
   出信号に基づき、前記各第１検出手段及び各第２検出手
   段が出力した各検出信号を補正する手段と、該手段が前
   記各検出信号を補正することが可能であることを示す手
   段とを更に備え、該手段が補正可能であることを示して
   いないときに、前記第１演算手段及び第２演算手段が演
   算すべくなしてある請求項１記載のトルク検出装置。
3. 【請求項３】 舵輪に連結された第１軸と、舵取機構に
   連結された第２軸と、前記第１軸及び第２軸を連結する
   連結軸と、前記第１軸に加わる操舵トルクを、前記連結
   軸に生じる捩れ角度に基づき検出する請求項１又は２記
   載のトルク検出装置とを備え、該トルク検出装置が検出
   した操舵トルクに応じて操舵補助すべくなしてあること
   を特徴とする舵取装置。