JP2008233040A - トルク検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部の異常な磁界の発生を検出できるトルク検出装置を実現する。
【解決手段】本トルク検出装置１６は、トルクに応じて変化する磁気回路を形成するために、永久磁石２８と、第１および第２の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂと、第１および第２の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂとそれぞれ磁気的に接合された第１および第２の集磁リング３４Ａ，３４Ｂとを有する。第１および第２の集磁リング３４Ａ，３４Ｂの爪片３４ｂ同士の間に、相対的に狭い第１のエアギャップ４３Ａが形成されて、ここに第１の磁気センサ３５Ａが配置される。第１および第２の集磁リング３４Ａ，３４Ｂの爪片３４ｃ同士の間に、相対的に広い第２のエアギャップ４３Ｂが形成されて、ここに第２の磁気センサ３５Ｂが配置される。異常検出部１６ｃが、第１および第２の磁気センサ３５Ａ，３５Ｂの出力の比較に基づいて異常を検出する。
【選択図】図７

Description

本発明は、トルク検出装置に関する。

トルク検出装置は、例えば、自動車の電動パワーステアリング装置において、操舵トルクを検出するために用いられる。トルク検出装置は、磁気回路を形成する一対の集磁リングと、集磁リング間の磁束密度を検出する一対の磁気センサとを有している。各集磁リングは、２つの爪片を有している。一対の集磁リングの一方の爪片同士は、互いに対向し、その間に一方の磁気センサが配置されている。一対の集磁リングの他方の爪片同士は、互いに対向し、その間に他方の磁気センサが配置されている。一方の爪片同士の間隔と、他方の爪片同士の間隔は、互いに等しくされている。

また、特許文献１，２では、トルク検出装置の個体差によるトルクの検出精度のばらつきを抑制するために、センサの出力信号に乗じる増幅倍率を、予め測定した上記出力信号に応じて調節するようにしている。
また、特許文献１のトルク検出装置は、共通の信号が入力され、且つ同様に構成された２つの信号処理回路を有する。２つの信号処理回路の出力信号の差を求め、この差を閾値範囲と比較することにより、信号処理回路の異常の発生を検出する。
特開２０００−２８３８６１号公報 特開２００１−３１１６６９号公報

ところで、上述の集磁リングと磁気センサとを有するトルク検出装置に、外部の異常な磁界が作用すると、操舵トルクの検出が不正確になる場合がある。そこで、当該トルク検出装置に特許文献１，２の技術を適用することが考えられる。
しかし、特許文献１，２の個体差による検出精度のばらつきを抑制する技術では、通例、一時的に生じる外部の異常な磁界に対応できない。また、特許文献１の信号処理回路の異常の発生を検出する技術では、２つの信号処理回路の出力信号の差に、外部の異常な磁界の影響は現れず、外部の異常な磁界は検出されない。

そこで、本発明の目的は、外部の異常な磁界の発生を検出できるトルク検出装置を提供することである。

本発明のトルク検出装置（１６）は、連結軸（２４）を介して、同軸上に連結された第１の軸（２２）および第２の軸（２３）と、第１の軸に固定された永久磁石（２８）と、第２の軸に固定され、上記永久磁石が発生する磁界内に配置されて磁気回路（ＪＫ）を形成する第１および第２の軟磁性体（２９Ａ，２９Ｂ）と、第１および第２の軟磁性体とそれぞれ磁気的に接合され、互いの間に第１のエアギャップ（４３Ａ）および第２のエアギャップ（４３Ｂ）を形成する第１および第２の集磁リング（３４Ａ，３４Ｂ）と、第１のエアギャップに配置され、第１のエアギャップに生ずる磁束密度（Ｊ１）を検出する第１の磁気センサ（３５Ａ）と、第２のエアギャップに配置され、第２のエアギャップに生ずる磁束密度（Ｊ２）を検出する第２の磁気センサ（３５Ｂ）と、第１の磁気センサの出力（Ｍ１）に基づいて第１の軸および第２の軸に加えられたトルクを検出するトルク検出部（１６ｂ）と、第１の磁気センサの出力および第２の磁気センサの出力（Ｍ４）の比較に基づいて異常を検出する異常検出部（１６ｃ）とを備え、第２のエアギャップが第１のエアギャップよりも大きくされていることを特徴とする。

本発明によれば、第２のエアギャップが第１のエアギャップよりも大きくされているので、永久磁石からの磁束が、第１のエアギャップよりも第２のエアギャップへ誘導され難い。その結果、第１のエアギャップに生じる磁束密度は、外部の磁界の影響を相対的に小さく受け、第２のエアギャップに生じる磁束密度は、外部の磁界の影響を相対的に大きく受ける。従って、第１および第２の磁気センサの出力の比較に基づいて、異常検出部は、外部の異常な磁界の発生の有無を検出することができる。

また、本発明において、上記異常検出部は、第１の磁気センサの出力（Ｍ３）と、第２の磁気センサの出力（Ｍ５）と、第１および第２の磁気センサの間の出力差（Ｍ６）とのうちの少なくともひとつが、対応する閾値範囲（ＬＢ３，ＬＢ５，ＬＢ６）を逸脱する場合に、異常を検出する場合がある。この場合、外部の異常な磁界が生じたことをより一層確実に検出できる。なお、出力差としては、出力同士を演算して得た出力差でもよいし、互いに逆向きに配置した第１および第２の磁気センサを用いて得た出力差でもよい。

また、本発明において、上記第１および第２のエアギャップのそれぞれは、第１および第２の集磁リングにそれぞれ設けられた対応する爪片（３４ｂ，３４ｃ）間に形成されている場合がある。この場合、互いに大小を異ならせた第１および第２のエアギャップを容易に形成することができる。
なお、上記括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を示すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態では、トルク検出装置が自動車の電動パワーステアリング装置に適用された場合に則して説明するが、電動パワーステアリング装置以外の装置に適用された場合も考えられる。
図１は、本発明の第１の実施形態のトルク検出装置が適用された電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、電動パワーステアリング装置１は、操向輪２を操舵するために操舵部材としてのステアリングホイール３に加えられる操舵トルクを伝達するステアリングシャフト４と、ステアリングシャフト４からの操舵トルクにより操向輪２を操舵するための例えばラックアンドピニオン機構からなる操舵機構５と、ステアリングシャフト４および操舵機構５の間に設けられてこの間において回転を伝達するための軸継手としての中間軸ユニット６とを有している。

ステアリングシャフト４は、ステアリングコラム７により回転自在に支持されている。ステアリングコラム７はブラケット８を介して車体９に支持されている。ステアリングシャフト４の一方の端部にステアリングホイール３が連結されている。ステアリングシャフト４の他方の端部に中間軸ユニット６が連結されている。中間軸ユニット６は、中間軸としての動力伝達軸１０と、自在継手１１，１２とを有している。

操舵機構５は、ピニオン軸１３と、自動車の左右方向（直進方向と直交する方向である。）に延びる転舵軸としてのラックバー１４と、ピニオン軸１３およびラックバー１４を支持するラックハウジング１５とを有している。ピニオン軸１３のピニオン歯１３ａと、ラックバー１４のラック歯１４ａとが互いに噛み合っている。ラックバー１４の各端部はそれぞれ、タイロッドおよびナックルアーム（図示せず）を介して対応する操向輪２に連結されている。

ステアリングホイール３が操舵されると、操舵トルクがステアリングシャフト４、中間軸ユニット６を介して操舵機構５に伝達される。これにより操向輪２を操舵することができる。
電動パワーステアリング装置１は、操舵トルクに応じて操舵補助力を得られるようになっている。すなわち、電動パワーステアリング装置１は、操舵トルクを検出するトルク検出装置１６と、車両の車速を検出する車速センサ２６と、制御部としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit ：電子制御ユニット）１７と、操舵補助用のアクチュエータとしての電動モータ１８と、歯車装置としての減速機１９とを有している。本実施形態では、トルク検出装置１６および電動モータ１８は、ステアリングコラム７に設けられている。

ステアリングコラム７は、コラムチューブ２０と、ハウジング２１とを有している。ハウジング２１が、トルク検出装置１６の少なくとも一部を収容して支持し、電動モータ１８を支持し、また、減速機１９の一部を構成している。
ステアリングシャフト４は、軸方向下部として、入力軸２２と、出力軸２３と、トーションバー２４とを有し、軸方向上部としての連結軸２５を有している。入力軸２２および出力軸２３は、トーションバー２４を介して同一の軸線上で互いに連結されている。入力軸２２は、連結軸２５を介してステアリングホイール３に連なっている。出力軸２３は、中間軸ユニット６に連なっている。入力軸２２に操舵トルクが入力されたときに、トーションバー２４が弾性ねじり変形し、これにより、入力軸２２および出力軸２３が相対回転する。

トルク検出装置１６は、トーションバー２４を介する入力軸２２および出力軸２３間の相対回転変位量に基づいて操舵トルクを検出する。トルク検出結果は、ＥＣＵ１７に与えられる。
ＥＣＵ１７は、電動パワーステアリング装置１の全体の制御を司る主体部としての制御部１７ａと、電動モータ１８を駆動するための駆動回路１７ｂとを有している。制御部１７ａは、トルク検出装置１６および車速センサ２６に接続されている。また、制御部１７ａは、駆動回路１７ｂに接続されている。制御部１７ａは、マイクロコンピュータを有しており、トルク検出結果や車速検出結果等に基づいて、駆動回路１７ｂを介して電動モータ１８を制御する。

ステアリングホイール３が操作されると、操舵トルクがトルク検出装置１６により検出され、トルク検出結果および車速検出結果等に応じて電動モータ１８が操舵補助力を発生させる。操舵補助力は、減速機１９を介して操舵機構５に伝達される。これとともに、ステアリングホイール３の動きも、操舵機構５に伝わる。その結果、車輪２が操舵されるとともに、操舵が補助される。

ところで、車両外部の磁界が強い場合に、トルク検出装置１６が、操舵トルクを正確に検出できないことがある。そこで、トルク検出装置１６は、操舵トルクに関連した磁束密度を検出する装置本体１６ａと、検出された磁束密度に基づいて操舵トルク（以下、単にトルクともいう。）を検出するトルク検出部１６ｂと、検出された磁束密度に基づいて異常を検出する異常検出部１６ｃとを有している。装置本体１６ａは、ステアリングシャフト４およびステアリングコラム７に配置されている。トルク検出部１６ｂおよび異常検出部１６ｃは、ＥＣＵ１７に接続されていて、ＥＣＵ１７に一体化されている。ＥＣＵ１７は、異常の有無に応じて後述する処理を実行する。

図２は、図１のトルク検出装置１６の分解斜視図である。図３は、図２のトルク検出装置１６の主要部の分解斜視図である。図４Ａ〜図４Ｃは、図２のトルク検出装置１６の動作を説明するための模式図であり、図４Ｄは、入力軸２２と出力軸２３との間に生じた捩れ角と磁束密度との関係を示すグラフである。図５は、図２のトルク検出装置１６の断面図であり、図６のＳ５−Ｓ５断面を示す。図６は図５のＳ６−Ｓ６断面の断面図である。図７は、図１のトルク検出装置１６およびその周辺部分の模式図であり、装置本体１６ａは、図６のＳ７−Ｓ７断面を示す。

図２，図５，図６，図７を参照して、装置本体１６ａは、入力軸２２と、出力軸２３と、トーションバー２４とを有し、これらの各部材２２，２３，２４に作用したトルクに応じて磁束が変化するような磁気回路ＪＫを形成する磁気回路形成部材として、永久磁石２８と、軟磁性体としての第１および第２の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂとを有している。
また、装置本体１６ａは、固定部材としてのセンサハウジング３０と、このセンサハウジング３０に取り付けられた固定側ユニット３１と、この固定側ユニット３１をセンサハウジング３０に固定するための固定部材としての２個の固定ねじ３２と、センサハウジング３０と固定側ユニット３１との間を封止する環状の封止部材３３Ａと、固定側ユニット３１の内部で封止する環状の封止部材３３Ｂとを有している。

センサハウジング３０は、上述のハウジング２１の一部として筒状をなし、金属により形成されている。センサハウジング３０の外周は、内外を連通する連通孔３０ｂと、固定側ユニット３１を取り付けるための取付面３０ｃとを有している。
固定側ユニット３１は、補助軟磁性体としての第１および第２の集磁リング３４Ａ，３４Ｂと、第１および第２の集磁リング３４Ａ，３４Ｂが誘導した磁束を検出する第１および第２の磁気センサ３５Ａ，３５Ｂと、電源部および信号処理部としての回路基板３６と、外部からの磁気による当該固定側ユニット３１内部への悪影響を抑制するための金属板からなる磁気シールド部材３７Ａ，３７Ｂとを有している。

固定側ユニット３１は、互いに連結された第１のユニット３８および第２のユニット３９を有している。センサハウジング３０の取付面３０ｃに、第２のユニット３９がねじ止めされている。第１のユニット３８が、センサハウジング３０の取付面３０ｃと、第２のユニット３９との間に挟持されている。なお、第１および第２のユニット３８，３９は、分離不能に一体に構成されていてもよい。本実施形態では、第１および第２のユニット３８，３９が、互いに分離できるように構成された場合に則して説明する。

以下の説明では、ステアリングシャフト４の軸方向Ｓ、径方向Ｒおよび周方向Ｔを、それぞれ単に軸方向Ｓ、径方向Ｒおよび周方向Ｔともいう。これらの軸方向Ｓ、径方向Ｒ、および周方向Ｔは、それぞれ、入力軸２２と、出力軸２３と、永久磁石２８と、第１および第２の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂと、第１および第２の集磁リング３４Ａ，３４Ｂとの対応する軸方向、径方向、および周方向でもある。

第１のユニット３８は、固定側ユニット３１において磁気回路を形成する第１および第２の集磁リング３４Ａ，３４Ｂと、磁気シールド部材３７Ａとを有し、これら各部３４Ａ，３４Ｂ，３７Ａを絶縁体としての合成樹脂４０で一体にモールドされてなる。
第２のユニット３９は、電気回路を形成する部分として、第１および第２の磁気センサ３５Ａ，３５Ｂと、回路基板３６とを有し、磁気シールド部材３７Ｂを有している。これら各部３５Ａ，３５Ｂ，３６，３７Ｂは、絶縁体としての合成樹脂４１で一体にモールドされてなる。

図２と図５を参照して、永久磁石２８は、円筒形状をなし、入力軸２２に同心に且つ一体回転するように固定されている。永久磁石２８の外周には、複数の磁極、例えば２４極（Ｎ，Ｓ極各１２極）が周方向Ｔに等間隔で着磁されている。
各第１および第２の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂは、円筒形状をなし、径方向外方から永久磁石２８を非接触で取り囲んで、永久磁石２８が形成する磁界内に配置されることにより、永久磁石２８に磁気的に結合されている。第１および第２の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂは、互いに非接触で相対移動不能に固定されるとともに、出力軸２３に同心に且つ一体回転するように固定されている。周方向Ｔに関する第１および第２の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂと永久磁石２８との相対位置が変化すると、第１および第２の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂと永久磁石２８とによって形成された磁気回路に発生する磁束密度が変化するように、第１および第２の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂは構成されている。

図２，図３，図５，図７を参照して、各第１および第２の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂは、円板形状のリング２９ａと、このリング２９ａの板面の内周部から等配で立ち上がる複数、例えば１２個の爪２９ｂとを有している。第１および第２の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂのリング２９ａ同士が軸方向Ｓに所定間隔を隔てて互いに対向し且つ互いに同心に配置されている。第１および第２の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂの爪２９ｂ同士は互いに近づく向きに突出し、周方向Ｔに互いにずれて交互に均等に配置されている。この状態で、第１および第２の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂは、合成樹脂４２により一体にモールドされている。モールドされた成形品は、円筒形状をなしている。

図３，図５，図６，図７を参照して、第１および第２の集磁リング３４Ａ，３４Ｂは、対応する第１および第２の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂにそれぞれ磁気的に結合され、対応する第１および第２の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂからの磁束をそれぞれ第１および第２の磁気センサ３５Ａ，３５Ｂに誘導する。第１および第２の集磁リング３４Ａ，３４Ｂは、環状をなしており、対応する第１および第２の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂの外周を同心に且つ非接触で径方向外方から取り囲んでいる。

各第１および第２の集磁リング３４Ａ，３４Ｂは、環状の主体部３４ａと、この主体部３４ａから径方向外方に延びる２つの爪片３４ｂ，３４ｃとを有している。各第１および第２の集磁リング３４Ａ，３４Ｂにおいて、２つの爪片３４ｂ，３４ｃは、周方向Ｔに互いに離隔して配置され、軸方向Ｓに関して主体部３４ａから同じ側に向けて突出している。爪片３４ｂの突出量が、爪片３４ｃの突出量よりも大きくされている。これ以外の点については２つの爪片３４ｂ，３４ｃは互いに同様に形成されている。

第１および第２の集磁リング３４Ａ，３４Ｂは、互いに非接触で以下の状態で固定されている。第１の集磁リング３４Ａの一方の爪片３４ｂと、第２の集磁リング３４Ｂの一方の爪片３４ｂとは、互いに対をなし、互いに近接する向きに延びていて、軸方向Ｓに沿って見たときに互いに重なり合うように配置され、軸方向Ｓに沿って第１の間隔Ｌ１を隔てて対向している。これら対をなす一方の爪片３４ｂ同士の間に、第１のエアギャップ４３Ａが形成されている。

第１の集磁リング３４Ａの他方の爪片３４ｃと、第２の集磁リング３４Ｂの他方の爪片３４ｃとは、互いに対をなし、互いに近接する向きに延びていて、軸方向Ｓに沿って見たときに互いに重なり合うように配置され、軸方向Ｓに沿って第２の間隔Ｌ２を隔てて対向している。これら対をなす他方の爪片３４ｃ同士の間に、第２のエアギャップ４３Ｂが形成されている。

第２のエアギャップ４３Ｂが第１のエアギャップ４３Ａよりも大きくされている。すなわち、軸方向Ｓに関して、第２のエアギャップ４３Ｂに関する第２の間隔Ｌ２が、第１のエアギャップ４３Ａに関する第１の間隔Ｌ１よりも大きくされている（Ｌ２＞Ｌ１）。
この状態で、第１および第２の集磁リング３４Ａ，３４Ｂは、合成樹脂４０によりモールドされ一体化されている。また、第１および第２の集磁リング３４Ａ，３４Ｂは、爪片３４ｂ同士を介し且つ爪片３４ｃ同士を介して互いに磁気的に結合されている。

第１の磁気センサ３５Ａは、第１のエアギャップ４３Ａに配置され、第１のエアギャップ４３Ａに生ずる磁束密度を検出する。第２の磁気センサ３５Ｂは、第２のエアギャップ４３Ｂに配置され、第２のエアギャップ４３Ｂに生ずる磁束密度を検出する。また、第１および第２の磁気センサ３５Ａ，３５Ｂは、互いに同様に構成され、周方向Ｔに並んでいる。各第１および第２の磁気センサ３５Ａ，３５Ｂは、ホールＩＣからなる。

ホールＩＣは、検出素子としてのホール素子を含んでいる。ホール素子は、感磁面３５ａを有している。この感磁面３５ａに垂直に、対応する一対の爪片３４ｂ，３４ｃに誘導された磁束が通るようにして、各第１および第２の磁気センサ３５Ａ，３５Ｂの感磁面３５ａが、爪片３４ｂ，３４ｃ間において、軸方向Ｓに垂直に配置されている。また、磁束が感磁面３５ａを垂直に通るときに、単位磁束密度に対するホール素子の出力が最も大きくなるようにされている。また、感磁面３５ａを通る磁束の向きが、感磁面３５ａの表面３５ａ１から裏面３５ａ２へ向かうときには、磁束密度の絶対値が大きくなるにしたがって、ホール素子の出力が大きくなり、感磁面３５ａを通る磁束の向きが逆になると、磁束密度の絶対値が大きくなるにしたがって、ホール素子の出力が小さくなる。

また、本実施形態では、第１の磁気センサ３５Ａの感磁面３５ａと第２の磁気センサ３５Ｂの感磁面３５ａとは、互いに逆向きに配置されている。これにより、互いに同じ磁束の変化を受けたときに、第１および第２の磁気センサ３５Ａ，３５Ｂの出力は、互いに逆向きに変化するようになっている。例えば、第１の磁気センサ３５Ａの感磁面３５ａの表面３５ａ１が、第２の集磁リング３４Ｂの爪片３４ｂに対向している。第２の磁気センサ３５Ｂの感磁面３５ａの表面３５ａ１は、第１の集磁リング３４Ａの爪片３４ｃに対向している。第２の集磁リング３４Ｂの爪片３４ｂから第１の集磁リング３４Ａの爪片３４ｂへ向けて通る磁束（以下、この向きの磁束をプラスの向きの磁束とする。）の磁束密度が増加したときに、第１の磁気センサ３５Ａの出力は大きくなり、第２の磁気センサ３５Ｂの出力は小さくなる。

図１，図６，図７を参照して、回路基板３６は、各第１および第２の磁気センサ３５Ａ，３５Ｂに電気的に接続されていて、第１および第２の磁気センサ３５Ａ，３５Ｂへ給電し、第１および第２の磁気センサ３５Ａ，３５Ｂの出力信号に増幅等の所定の信号処理を施し、処理後の信号を出力する。回路基板３６は、例えば、回路部品と、プリント配線板とを有し、これらが組み立てられてなる。

図４Ｂと図５を参照し、入力軸２２および出力軸２３の間にトルクが作用していない中立状態では、第１および第２の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂの各爪２９ｂの先端が、永久磁石２８のＮ極及びＳ極の境界を指すようにされている。このとき、第１および第２の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂの各爪２９ｂにおいて、永久磁石２８のＮ極に対向する面積とＳ極に対向する面積とが等しくなるので、Ｎ極から入る磁束とＳ極へ出る磁束とが等しくなる結果、第１および第２の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂ間には磁束は生じない。従って、第１および第２の磁気センサ３５Ａ，３５Ｂは磁束を検出しない。

図４Ａ，図５を参照して、入力軸２２および出力軸２３の間に一方向のトルクが作用したとき、トーションバー２４に捩れが生じて、第１および第２の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂの各爪２９ｂ及び永久磁石２８の相対位置が変化する。
このとき、第１の磁気ヨーク２９Ａの各爪２９ｂにおいて、永久磁石２８のＮ極に対向する面積が、永久磁石２８のＳ極に対向する面積よりも大きくなり、第１の磁気ヨーク２９ＡにおいてＮ極から入る磁束がＳ極へ出る磁束よりも大きくなる。第２の磁気ヨーク２９Ｂの各爪２９ｂにおいて、永久磁石２８のＮ極に対向する面積が、永久磁石２８のＳ極に対向する面積よりも小さくなり、第２の磁気ヨーク２９ＢにおいてＮ極から入る磁束がＳ極へ出る磁束よりも小さくなる。

各第１および第２の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂに生じた磁束は、対応する第１および第２の集磁リング３４Ａ，３４Ｂによりそれぞれ誘導される。その結果、第１の集磁リング３４Ａの爪片３４ｂから第２の集磁リング３４Ｂの爪片３４ｂへの磁束が生じる。この磁束が第１の磁気センサ３５Ａにより検出される。これとともに、第１の集磁リング３４Ａの爪片３４ｃから第２の集磁リング３４Ｂの爪片３４ｃへの磁束が生じる。この磁束が第２の磁気センサ３５Ｂにより検出される。

図４Ｃと図５を参照して、一方、入力軸２２および出力軸２３の間に他方向のトルクが作用するときには、上述の一方向のトルクが作用する場合とは逆に、第１および第２の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂの各爪２９ｂ及び永久磁石２８の相対位置が逆向きに変化し、各第１および第２の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂにおいて、磁束が逆向きに生じる。その結果、第２の集磁リング３４Ｂの爪片３４ｂ，３４ｃから第１の集磁リング３４Ａの爪片３４ｂ，３４ｃへの磁束が生じ、これらの磁束が検出される。

図４Ｄ，図５を参照する。図４Ｄには、図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃの各状態に対応したトーションバー２４の捩れ角と磁束密度の関係を示す点を４Ａ，４Ｂ，４Ｃの符号を付して図示している。実際に使用されるトーションバー２４の捩れ角の範囲内においては、第１および第２の集磁リング３４Ａ，３４Ｂの対をなす爪片３４ｂ，３４ｃ間に生じる磁束密度は、各第１および第２の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂの各爪２９ｂにおいてＮ極に対向する面積とＳ極に対向する面積との差に比例し、この差は、トーションバー２４の捩れ角に比例し、ひいては、入力軸２２と出力軸２３との間に作用するトルクの大きさに比例する。つまり、検出した磁束密度に基づき、トルクを知ることができる。また、第１および第２の集磁リング３４Ａ，３４Ｂにより、第１および第２の磁気センサ３５Ａ，３５Ｂは、第１および第２の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂの全周で発生する磁束密度の平均を検出することが出来る。

図７を参照して、第１の磁気センサ３５Ａは、回路基板３６を介して、トルク検出部１６ｂと、異常検出部１６ｃとに電気的に接続されている。また、第２の磁気センサ３５Ｂが、回路基板３６を介して、異常検出部１６ｃに電気的に接続されている。
第１の磁気センサ３５Ａの出力信号Ｋ１が回路基板３６により第１の増幅倍率ＺＲ１で増幅されることにより、第１の増幅信号Ｍ１になる。さらに、この第１の増幅信号Ｍ１がトルク検出部１６ｂにより第２の増幅倍率ＺＲ２で増幅されることにより、第２の増幅信号Ｍ２になる。第１の増幅信号Ｍ１が異常検出部１６ｃにより第３の増幅倍率ＺＲ３で増幅されることにより、第３の増幅信号Ｍ３になる。第３の増幅倍率ＺＲ３と、第２の増幅倍率ＺＲ２とは、互いに等しくされている。

第２の磁気センサ３５Ｂの出力信号Ｋ２が回路基板３６により第４の増幅倍率ＺＲ４で増幅されることにより、第４の増幅信号Ｍ４になる。さらに、この第４の増幅信号Ｍ４が異常検出部１６ｃにより第５の増幅倍率ＺＲ５で増幅されることにより、第５の増幅信号Ｍ５になる。第４の増幅倍率ＺＲ４は、上述の第１の増幅倍率ＺＲ１と等しくされている。第５の増幅倍率ＺＲ５は、上述の第３の増幅倍率ＺＲ３よりも大きくされている。

異常検出部１６ｃでは、第３の増幅信号Ｍ３と第５の増幅信号Ｍ５との間においては、単位トルクの変化量に対する信号Ｍ３の変化量ＤＭ３と、単位トルクの変化量に対する信号Ｍ５の変化量ＤＭ５とが、互いに等しくなるように、第１の磁気センサ３５Ａに関する信号の全体的な増幅倍率ＺＲＡ１が、第２の磁気センサ３５Ｂに関する信号の全体的な増幅倍率ＺＲＡ２よりも小さく設定されている。全体的な増幅倍率ＺＲＡ１は、第１および第３の増幅倍率ＺＲ１，ＺＲ３の積に相当する。全体的な増幅倍率ＺＲＡ２は、第４および第５の増幅倍率ＺＲ４，ＺＲ５の積に相当する。

ここで、上述の各増幅倍率は、単位トルクの変化量に対する当該信号の変化量に関しての増幅前後の変化率である。例えば信号Ｍ３の増幅倍率ＺＲ３は、増幅前の信号である増幅信号Ｍ１における単位トルク変化量に対する増幅信号Ｍ１の変化量と、増幅後の信号である増幅信号Ｍ３における単位トルク変化量に対する増幅信号Ｍ３の変化量との、変化率である。

図７を参照して、トルク検出部１６ｂは、第２の増幅信号Ｍ２に基づいてトルクを算出する。トルク検出部１６ｂは、図示しないマイクロコンピュータと、メモリと、Ａ／Ｄコンバータとを有している。
異常検出部１６ｃは、図示しないマイクロコンピュータと、メモリと、Ａ／Ｄコンバータとを有している。異常検出部１６ｃは、第１および第４の増幅信号Ｍ１，Ｍ４をディジタル化して取り込み、予め記憶されているプログラムにしたがって各種処理を行う。

図８は、図１のＥＣＵ１７および異常検出部１６ｃの信号処理のフローチャートである。図９Ａは、図２のトルク検出装置１６の第１および第２のエアギャップの磁束密度と操舵トルクとの関係を示すグラフであり、縦軸に磁束密度を、横軸に操舵トルクを示す。図９Ｂは、図２のトルク検出装置１６の第１および第２の磁気センサの出力信号と操舵トルクとの関係を示すグラフであり、縦軸に出力信号の大きさを、横軸に操舵トルクを示す。図９Ｃは、図２のトルク検出装置１６の第３および第５の増幅信号Ｍと操舵トルクとの関係を示すグラフであり、縦軸に信号の大きさを、横軸に操舵トルクを示す。図９Ｄは、図２のトルク検出装置１６の合成信号と操舵トルクとの関係を示すグラフであり、縦軸に信号の大きさを、横軸に操舵トルクを示す。

異常検出部１６ｃは、以下の３つの場合のうちの少なくともひとつの場合が生じたときに（ステップＡ１，２，４のいずれかでＮＯ）、異常、すなわち、トルク検出部１６ｂからの出力信号に異常が発生していることが生じたと判定し、異常検出信号を出力する（ステップＡ６）。また、異常検出部１６ｃは、異常検出信号を発しないときには（ステップＡ１，２，４の全てでＹＥＳ）、正常であると判定し、正常検出信号を出力する（ステップＡ５）。

ステップＡ１では、第１の場合として、第１の磁気センサ３５Ａの出力としての第３の増幅信号Ｍ３が、対応する閾値範囲ＬＢ３（ＬＬ３〜ＵＬ３）を逸脱する場合、すなわち、Ｍ３＜ＬＬ３およびＭ３＞ＵＬ３のいずれか一方が満たされた場合（ステップＡ１でＮＯ）に、異常検出信号が出力される（ステップＡ６）。
ステップＡ２では、第２の場合として、第２の磁気センサ３５Ｂの出力としての第５の増幅信号Ｍ５が、対応する閾値範囲ＬＢ５（ＬＬ２〜ＵＬ２）を逸脱する場合、すなわち、Ｍ５＜ＬＬ５およびＭ５＞ＵＬ５のいずれか一方が満たされた場合（ステップＡ２でＮＯ）に、異常検出信号が出力される（ステップＡ６）。

ステップＡ３，４では、第３の場合として、第１の磁気センサ３５Ａおよび第２の磁気センサ３５Ｂの出力を比較する。すなわち、ステップＡ３では、第１および第２の磁気センサ３５Ａ，３５Ｂの出力差として、第３の増幅信号Ｍ３と第５の増幅信号Ｍ５との和である合成信号Ｍ６（Ｍ６＝Ｍ３＋Ｍ５）が求められる。次のステップＡ４で、合成信号Ｍ６が、対応する閾値範囲ＬＢ６（ＬＬ６〜ＵＬ６）を逸脱するか否かが判断される。逸脱する場合、すなわち、Ｍ６＜ＬＬ６およびＭ６＞ＵＬ６のいずれか一方が満たされた場合（ステップＡ４でＮＯ）に、異常検出信号が出力される（ステップＡ６）。

上述の各閾値範囲は、以下のように設定される。すなわち、操舵トルクが最小値（Ｔ１）から最大値（Ｔ２）まで変化する間に、外部の異常な磁界が生じていないときの対応する信号が、当該閾値範囲内にあるようにされるとともに、外部の異常な磁界が生じたときの対応する信号の少なくとも一部が、当該閾値範囲外にあるように設定される。
図７，図８を参照して、ＥＣＵ１７の制御部１７ａは、トルク検出装置１６が正常に動作しているか否かを常に監視している。すなわち、異常検出部１６ｃから異常検出信号が発せられたか否かかが監視され（ステップＡ１〜Ａ６）、監視結果に基づいて、以下の操舵補助処理（ステップＡ７）およびフェール処理（ステップＡ８）のいずれかがなされ、これらの一連の処理が、所定時間ごとに繰り返される。

制御部１７ａは、正常検出信号を受けると、正常である、すなわち、異常が発生していないと判定し、通常の操舵補助動作を行うための操舵補助処理を行う（ステップＡ７）。例えば、操舵トルク（トルク検出部１６ｂからの出力信号に相当する。）および車速に基づいて、電動モータ１８に電力を供給し、電動モータ１８を駆動する。
また、制御部１７ａは、異常検出部１６ｃから異常検出信号を受けると、異常が発生したと判定し、予め定められた異常時処理としてのフェール処理を実行する（ステップＡ８）。フェール処理では、操舵補助制御を停止する。具体的には、異常検出信号を受けた後に、駆動回路１７ｂに所定の指令信号を発し、電動モータ１８の駆動状態を解除し、電動モータ１８の出力軸の動作をフリー状態（回転自在な状態）にするようにしている。これにより、ステアリングホイールの回動に伴なって、電動モータ１８の出力軸も容易に連れ回りするようになる。

図８、図９Ａを参照して、外部の異常な磁界ＧＪが作用したときの異常検出部１６ｃの動作を具体的に説明する。ここでは、外部の異常な磁界ＧＪは、軸方向Ｓに作用し、磁界ＧＪの磁束密度が＋Ｇである場合に則して説明する。また、第１および第２のエアギャップ４３Ａ，４３Ｂに生じる磁束密度Ｊ１，Ｊ２は、第２の集磁リング３４Ｂから第１の集磁リング３４Ａへ向かう向きの磁束である場合をプラスとし、逆向きの磁束をマイナスとする。また、第１のエアギャップ４３Ａを中心に説明し、第２のエアギャップ４３Ｂに関しては相違点を説明する。

第１のエアギャップ４３Ａに生じる磁束密度Ｊ１は、永久磁石２８による磁束が第１のエアギャップ４３Ａに誘導されトルクに応じて比例する磁束密度ＪＳ１と、外部の磁界ＧＪによる磁束密度ＪＮとの和である。通常時には、外部の磁界ＧＪは生じず、これによる磁束密度ＪＮもゼロとなる。一方、外部の異常な磁界ＧＪが作用したときには、外部の異常な磁界ＧＪによる磁束密度ＪＮがゼロ以外の値となる。

第２のエアギャップ４３Ｂに生じる磁束密度Ｊ２も同様であり、永久磁石２８による磁束が第２のエアギャップ４３Ｂに誘導されトルクに応じて比例する磁束密度ＪＳ２と、外部の磁界ＧＪによる磁束密度ＪＮとの和である。通例、第１および第２のエアギャップ４３Ａ，４３Ｂは、互いに近接して配置され、外部の磁界ＧＪが第１および第２のエアギャップ４３Ａ，４３Ｂに同様に作用するので、外部の異常な磁界ＧＪにより第１および第２のエアギャップ４３Ａ，４３Ｂにそれぞれ生じる磁束密度ＪＮは互いに等しくなる。

通常時の第１のエアギャップ４３Ａに生じる磁束密度Ｊ１（このときの磁束密度Ｊ１を磁束密度Ｊ１Ａとする。）は、永久磁石２８による磁束が誘導された磁束密度ＪＳ１と等しくなり、操舵トルクに比例して変化し、操舵トルクがゼロのときに磁束密度Ｊ１Ａはゼロになる。通常時の第２のエアギャップ４３Ｂに生じる磁束密度Ｊ２（このときの磁束密度Ｊ２を磁束密度Ｊ２Ａとする。）も同様であり、磁束密度ＪＳ２と等しくなる。操舵トルクに対する磁束密度Ｊ１，Ｊ２の変化のグラフにおいて、磁束密度Ｊ１の傾きは、磁束密度Ｊ２に比べて大きくされ、磁束密度Ｊ１，Ｊ２の傾きは互いに同じ傾向とされている。

外部の異常な磁界ＧＪが作用したときの第１のエアギャップ４３Ａに生じる磁束密度Ｊ１（このときの磁束密度Ｊ１を磁束密度Ｊ１Ｂとする。）は、磁束密度Ｊ１Ａと、外部の異常な磁界による磁束密度ＪＮとの和（Ｊ１Ｂ＝Ｊ１Ａ＋Ｇ）になり、操舵トルクがゼロのときに磁束密度Ｊ１ＢはＧになる。外部の異常な磁界ＧＪが作用したときの第２のエアギャップ４３Ｂに生じる磁束密度Ｊ２（このときの磁束密度Ｊ２を磁束密度Ｊ２Ｂとする。）は、磁束密度Ｊ２Ａと、外部の異常な磁界による磁束密度ＪＮとの和（Ｊ２Ｂ＝Ｊ２Ａ＋Ｇ）になり、操舵トルクがゼロのときに磁束密度Ｊ２ＢはＧになる。

図８、図９Ｂを参照して、第１の磁気センサ３５Ａの出力信号Ｋ１は、磁束密度Ｊ１に比例する。第２の磁気センサ３５Ｂの出力信号Ｋ２は、磁束密度Ｊ２の絶対値に比例する。図９Ｂのグラフにおいて、出力信号Ｋ１のグラフの傾きは、出力信号Ｋ２に比べて大きくされ、出力信号Ｋ１，Ｋ２の傾きは互いに逆になっている。
通常時の第１の磁気センサ３５Ａの出力信号Ｋ１（このときの出力信号Ｋ１を出力信号Ｋ１Ａとする。）と、通常時の第２の磁気センサ３５Ｂの出力信号Ｋ２（このときの出力信号Ｋ２１を出力信号Ｋ２Ａとする。）との間においては、操舵トルクがゼロのときに、出力信号Ｋ１，Ｋ２は、例えば互いに等しい所定電圧Ｇ１とされている。

外部の異常な磁界ＧＪが作用したときの第１の磁気センサ３５Ａの出力信号Ｋ１（このときの出力信号Ｋ１を出力信号Ｋ１Ｂとする。）は、通常時の出力信号Ｋ１Ａと外部の異常な磁界ＧＪに応じて決まるノイズ信号との和となる。外部の異常な磁界ＧＪが作用したときの第２の磁気センサ３５Ｂの出力信号Ｋ２（このときの出力信号Ｋ２を出力信号Ｋ２Ｂとする。）は、通常時の出力信号Ｋ２Ａと外部の異常な磁界ＧＪに応じて決まるノイズ信号との差となる。このとき、出力信号Ｋ１Ｂと出力信号Ｋ２Ｂとのそれぞれのノイズ信号の大きさは、互いに等しい。

図８、図９Ｃを参照して、第３の増幅信号Ｍ３は、上述の出力信号Ｋ１に比例する。また、第５の増幅信号Ｍ５は、上述の出力信号Ｋ２に比例する。操舵トルクに対する第３および第５の増幅信号Ｍ３，Ｍ５の変化のグラフにおいて、グラフの傾きは互いに逆とされ、第３の増幅信号Ｍ３のグラフの傾きの絶対値は、第５の増幅信号Ｍ５の傾きの絶対値と等しくされている。

通常時の第３の増幅信号Ｍ３（このときの第３の増幅信号Ｍ３を第３の増幅信号Ｍ３Ａとする。）と、通常時の第５の増幅信号Ｍ５（このときの第５の増幅信号Ｍ５を第５の増幅信号Ｍ５Ａとする。）とのグラフにおいては、操舵トルクがゼロのときに、第３および第５の増幅信号Ｍ３，Ｍ５は、互いに等しい所定電圧Ｇ２とされている。
外部の異常な磁界ＧＪが作用したときの第３の増幅信号Ｍ３（このときの第３の増幅信号Ｍ３を第３の増幅信号Ｍ３Ｂとする。）は、通常時の第３の増幅信号Ｍ３Ａと外部の異常な磁界ＧＪに応じて決まる増幅されたノイズ信号との和となる。このノイズ信号は、出力信号Ｋ１Ｂのノイズ信号を、全体的な増幅倍率ＺＲＡ１で増幅してなる。

外部の異常な磁界ＧＪが作用したときの第５の増幅信号Ｍ５（このときの第５の増幅信号Ｍ５を第３の増幅信号Ｍ５Ｂとする。）は、通常時の第５の増幅信号Ｍ５Ａと外部の異常な磁界ＧＪに応じて決まる増幅されたノイズ信号との和となる。第５の増幅信号Ｍ５Ｂのノイズ信号は、出力信号Ｋ２Ｂのノイズ信号を、全体的な増幅倍率ＺＲＡ２（全体的な増幅倍率ＺＲＡ１よりも大きい。）で増幅してなり、絶対値で第３の増幅信号Ｍ３Ｂのノイズ信号よりも大きくなっている。

図８、図９Ｄを参照して、合成信号Ｍ６は、第３の増幅信号Ｍ３と第５の増幅信号Ｍ５の和である。通常時の合成信号Ｍ６（このときの合成信号Ｍ６を合成信号Ｍ６Ａとする。）のグラフにおいては、操舵トルクの変化にかかわらず、一定値Ｇ３とされている。外部の異常な磁界ＧＪが作用したときの合成信号Ｍ６（このときの合成信号Ｍ６を合成信号Ｍ６Ｂとする。）は、通常時の合成信号Ｍ６Ａと外部の異常な磁界ＧＪに応じて決まるノイズ信号との和となる。このノイズ信号は、第３の増幅信号Ｍ３Ｂのノイズ信号と、第５の増幅信号Ｍ５Ｂのノイズ信号との差からなり、トルク変化に対して一定である。異常検出部１６ｃは、合成信号Ｍ６を閾値範囲ＬＢ６と比較することにより、簡単な構成で、操舵トルクの大きさにかかわらず、確実に異常を判定できる。

図７を参照して、本実施形態のトルク検出装置１６は、(1) 連結軸としてのトーションバー２４を介して、同軸上に連結された第１の軸としての入力軸２２および第２の軸としての出力軸２３と、(2) 入力軸２２に固定された永久磁石２８と、(3) 出力軸２３に固定され、永久磁石２８が発生する磁界内に配置されて磁気回路ＪＫを形成する第１および第２の軟磁性体としての第１および第２の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂと、(4) 第１および第２の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂとそれぞれ磁気的に接合され、互いの間に第１のエアギャップ４３Ａおよび第２のエアギャップ４３Ｂを形成する第１および第２の集磁リング３４Ａ，３４Ｂと、(5) 第１のエアギャップ４３Ａに配置され、第１のエアギャップ４３Ａに生ずる磁束密度Ｊ１を検出する第１の磁気センサ３５Ａと、(6) 第２のエアギャップ４３Ｂに配置され、第２のエアギャップ４３Ｂに生ずる磁束密度Ｊ２を検出する第２の磁気センサ３５Ｂと、(7) 第１の磁気センサ３５Ａの出力（本実施形態では、第１の増幅信号Ｍ１が相当する。）に基づいて入力軸２２および出力軸２３に加えられたトルクとしての操舵トルクを検出するトルク検出部１６ｂと、(8) 第１の磁気センサ３５Ａの出力（本実施形態では、第１の増幅信号Ｍ１が相当する。）および第２の磁気センサ３５Ｂの出力（本実施形態では、第４の増幅信号Ｍ４が相当する。）の比較に基づいて異常を検出する異常検出部１６ｃとを有している。第２のエアギャップ４３Ｂが第１のエアギャップ４３Ａよりも大きくされていることを特徴とする。

本実施形態によれば、第２のエアギャップ４３Ｂが第１のエアギャップ４３Ａよりも大きくされているので、永久磁石２８からの磁束が、第１のエアギャップ４３Ａよりも第２のエアギャップ４３Ｂへ誘導され難い。その結果、第１のエアギャップ４３Ａに生じる磁束密度Ｊ１は、外部の磁界ＧＪの影響を相対的に小さく受け、第２のエアギャップ４３Ｂに生じる磁束密度Ｊ２は、外部の磁界ＧＪの影響を相対的に大きく受ける。従って、第１および第２の磁気センサ３５Ａ，３５Ｂの出力の比較に基づいて、異常検出部１６ｃは、外部の異常な磁界ＧＪの発生の有無をより一層確実に検出することができる。

また、本実施形態では、異常検出部１６ｃは、第１の磁気センサ３５Ａの出力としての第３の増幅信号Ｍ３と、第２の磁気センサ３５Ｂの出力としての第５の増幅信号Ｍ５と、第１および第２の磁気センサ３５Ａ，３５Ｂの間の出力差としての合成信号Ｍ６とのうちの少なくともひとつが、対応する閾値範囲ＬＢ３，ＬＢ５，ＬＢ６を逸脱する場合に、異常を検出するようにしている。この場合、外部の異常な磁界が生じたことをより一層確実に検出できる。なお、出力差としては、上述のように互いに逆向きに配置した第１および第２の磁気センサ３５Ａ，３５Ｂを用いて得た出力差でもよいし、後述するように出力同士を演算して得た出力差でもよい。

また、本実施形態では、第１および第２のエアギャップ４３Ａ，４３Ｂのそれぞれは、第１および第２の集磁リング３４Ａ，３４Ｂにそれぞれ設けられた対応する爪片３４ｂ，３４ｃ間に形成されている。この場合、互いに大小を異ならせた第１および第２のエアギャップ４３Ａ，４３Ｂを容易に形成することができる。例えば、軸方向Ｓに関して、主体部３４ａからの爪片３４ｂ，３４ｃの突出量をそれぞれ調節することで、第１および第２のエアギャップ４３Ａ，４３Ｂの対応する第１および第２の間隔Ｌ１、Ｌ２を所望の値に容易に実現できる。

また、トルク検出装置１６の異常検出部１６ｃが、外部の異常な磁界ＧＪの発生を検出できるので、操舵トルクが不正確であることがわかる。ひいては、不正確な操舵トルクに基づいた操舵補助力に起因して、操舵感に違和感が生じることを抑制できる。従って、電動パワーステアリング装置１の操舵感を高めることができる。
また、本実施形態について、以下のような変形例を考えることができる。以下の説明では、上述の実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。例えば、図１０は、本発明の第２の実施形態のトルク検出装置１６およびその周辺部分の模式図であり、装置本体１６ａは図７と同様に図示した。図１１は、図１０のＥＣＵ１７および異常検出部１６ｃの信号処理のフローチャートである。図１２Ａ，図１２Ｂ，図１２Ｃ，図１２Ｄのそれぞれは、図９Ａ〜図９Ｄに示したのと同様のグラフを図１０のトルク検出装置１６に関して示した。

第２の実施形態のトルク検出装置１６では、第２の磁気センサ３５Ｂの向きが逆になっていて、感磁面３５ａの表面３５ａ１が、第２の集磁リング３４Ａに対向している。これにより、図１２Ｂに示すように、第２の磁気センサ３５Ｂの出力信号Ｋ２の傾きは、第１の実施形態とは逆になっており、外部の異常な磁界ＧＪが作用したときの第２の磁気センサ３５Ｂの出力信号Ｋ２Ｂは、通常時の出力信号Ｋ２Ａと外部の異常な磁界ＧＪに応じて決まるノイズ信号との和になっている。また、異常検出部１６ｃは、第１の磁気センサ３５Ａの出力としての第３の増幅信号Ｍ３と、第２の磁気センサ３５Ｂの出力としての第５の増幅信号Ｍ５との出力差としての合成信号Ｍ６（Ｍ６＝Ｍ３−Ｍ５）を演算により求めるようにしている。本実施形態の合成信号Ｍ６においても、第１の実施形態と同様に、外部の異常な磁界を受けたときの合成信号Ｍ６Ｂは、正常時の合成信号Ｍ６Ａと、ノイズ信号との和となり、閾値範囲からの逸脱を検知することにより、異常を検出することができる。

また、トルク検出部１６ｂは、トルクを検出するのに、第１の磁気センサ３５Ａの出力としての第１および第２の増幅信号Ｍ１，Ｍ２に基づいてもよいし、第１の磁気センサ３５Ａの出力としての出力信号Ｋ１に基づいても良い。このように、第１の磁気センサ３５Ａの出力は、第１の磁気センサ３５Ａの出力信号Ｋ１と、この出力信号Ｋ１に増幅等の信号処理を施して得た信号（例えば、第１および第２の増幅信号Ｍ１，Ｍ２）とを含む。

同様に、異常検出部１６ｃに関する第１の磁気センサ３５Ａの出力としては、第１の磁気センサ３５Ａの出力信号Ｋ１と、この出力信号Ｋ１に増幅等の信号処理を施して得た信号（例えば、第１および第３の増幅信号Ｍ１，Ｍ３）とを含む。また、異常検出部１６ｃに関する第２の磁気センサ３５Ｂの出力としては、第２の磁気センサ３５Ｂの出力信号Ｋ２と、この出力信号Ｋ２に増幅等の信号処理を施して得た信号（例えば、第４および第５の増幅信号Ｍ４，Ｍ５）とを含む。

また、上述の各実施形態において、第１および第２の磁気センサ３５Ａ，３５Ｂの検出素子としてＭＲ素子を用いる場合、永久磁石２８が第１の軸としての出力軸２３に固定され、且つ第１および第２の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂが第２の軸としての入力軸２２に固定される場合、トルク検出部１６ｂおよび異常検出部１６ｃの少なくとも一方が、ＥＣＵ１７とは別体で構成される場合、異常検出部１６ｃが演算増幅器により構成される場合も考えられる。トルク検出装置１６および駆動源としての電動モータ１８がステアリングコラム７に代えて操舵機構５に設けられる場合も考えられる。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

本発明の第１の実施形態のトルク検出装置が適用された電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。 図１のトルク検出装置の分解斜視図である。 図３は、図２のトルク検出装置の主要部の分解斜視図である。 図４Ａ〜図４Ｃは、図２のトルク検出装置の動作を説明するための模式図であり、図４Ｄは、入力軸と出力軸との間に生じた捩れ角と磁束密度との関係を示すグラフである。 図２のトルク検出装置の断面図であり、図６のＳ５−Ｓ５断面を示す。 図５のＳ６−Ｓ６断面の断面図である。 図１のトルク検出装置およびその周辺部分の模式図である。 図１のＥＣＵおよび異常検出部の信号処理のフローチャートである。 図９Ａは、図２のトルク検出装置の第１および第２のエアギャップの磁束密度と操舵トルクとの関係を示すグラフであり、縦軸に磁束密度を、横軸に操舵トルクを示す。図９Ｂは、図２のトルク検出装置の第１および第２の磁気センサの出力信号と操舵トルクとの関係を示すグラフである。図９Ｃは、図２のトルク検出装置の第３および第５の増幅信号と操舵トルクとの関係を示すグラフである。図９Ｄは、図２のトルク検出装置の合成信号と操舵トルクとの関係を示すグラフである。図９Ｂ，図９Ｃ，図９Ｄの各図では、縦軸に信号の大きさを、横軸に操舵トルクを示す。 本発明の第２の実施形態のトルク検出装置およびその周辺部分の模式図である。 図１０のＥＣＵおよび異常検出部の信号処理のフローチャートである。 図１２Ａは、図１０のトルク検出装置の第１および第２のエアギャップの磁束密度と操舵トルクとの関係を示すグラフであり、縦軸に磁束密度を、横軸に操舵トルクを示す。図１２Ｂは、図１０のトルク検出装置の第１および第２の磁気センサの出力信号と操舵トルクとの関係を示すグラフである。図１２Ｃは、図１０のトルク検出装置の第３および第５の増幅信号と操舵トルクとの関係を示すグラフである。図１２Ｄは、図１０のトルク検出装置の合成信号と操舵トルクとの関係を示すグラフである。図１２Ｂ，図１２Ｃ，図１２Ｄの各図では、縦軸に信号の大きさを、横軸に操舵トルクを示す。

符号の説明

１６…トルク検出装置、１６ｂ…トルク検出部、１６ｃ…異常検出部、２２…入力軸（第１の軸）、２３…出力軸（第２の軸）、２４…トーションバー（連結軸）、２８…永久磁石、２９Ａ…第１の磁気ヨーク（第１の軟磁性体）、２９Ｂ…第１の磁気ヨーク（第２の軟磁性体）、３４Ａ…第１の集磁リング、３４Ｂ…第２の集磁リング、３４ｂ，３４ｃ…爪片、３５Ａ…第１の磁気センサ、３５Ｂ…第２の磁気センサ、４３Ａ…第１のエアギャップ、４３Ｂ…第２のエアギャップ、ＪＫ…磁気回路、ＬＢ３，ＬＢ５，ＬＢ６…閾値範囲、Ｍ１…第１の増幅信号（第１の磁気センサの出力）、Ｍ３…第３の増幅信号（第１の磁気センサの出力）、Ｍ４…第４の増幅信号（第２の磁気センサの出力）、Ｍ５…第５の増幅信号（第２の磁気センサの出力）、Ｍ６…合成信号（出力差）

Claims (3)

1. 連結軸を介して、同軸上に連結された第１の軸および第２の軸と、
   第１の軸に固定された永久磁石と、
   第２の軸に固定され、上記永久磁石が発生する磁界内に配置されて磁気回路を形成する第１および第２の軟磁性体と、
   第１および第２の軟磁性体とそれぞれ磁気的に接合され、互いの間に第１のエアギャップおよび第２のエアギャップを形成する第１および第２の集磁リングと、
   第１のエアギャップに配置され、第１のエアギャップに生ずる磁束密度を検出する第１の磁気センサと、
   第２のエアギャップに配置され、第２のエアギャップに生ずる磁束密度を検出する第２の磁気センサと、
   第１の磁気センサの出力に基づいて第１の軸および第２の軸に加えられたトルクを検出するトルク検出部と、
   第１の磁気センサの出力および第２の磁気センサの出力の比較に基づいて異常を検出する異常検出部とを備え、
   第２のエアギャップが第１のエアギャップよりも大きくされていることを特徴とするトルク検出装置。
2. 請求項１において、上記異常検出部は、第１の磁気センサの出力と、第２の磁気センサの出力と、第１および第２の磁気センサの間の出力差とのうちの少なくともひとつが、対応する閾値範囲を逸脱する場合に、異常を検出することを特徴とするトルク検出装置。
3. 請求項１または２において、上記第１および第２のエアギャップのそれぞれは、第１および第２の集磁リングにそれぞれ設けられた対応する爪片間に形成されていることを特徴とするトルク検出装置。

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