JP3666191B2

JP3666191B2 - Torque sensor

Info

Publication number: JP3666191B2
Application number: JP19012197A
Authority: JP
Inventors: 浩一佐藤; 一穂力石; 利行鬼塚
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1997-07-15
Filing date: 1997-07-15
Publication date: 2005-06-29
Anticipated expiration: 2017-07-15
Also published as: JPH1137865A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のハンドル操舵の回転軸に発生する操舵トルクを非接触で検出するトルクセンサに関し、特に発生する操舵トルクに応じてインピーダンスが変化するトルクセンサにおいて、寸法誤差、組立誤差、電子部品の出力誤差等により生じた中立時出力電圧ズレを簡単に補正すると共に、トルクの検出を行っていない時に、検出時とは異なる動作で各部の故障を検知するようにして信頼性を向上させたトルクセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車や車両のステアリング装置をモ−タの回転力で補助負荷付勢する電動パワ−ステアリング装置は、モ−タの駆動力を減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に補助負荷付勢するようになっている。ここで、一般的な電動パワ−ステアリング装置の構成を図１１に示して説明する。操向ハンドル１の軸２は減速ギア３Ａ、ユニバ−サルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５を経て操向車輪のタイロッド６に結合されている。軸２には、操向ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１００が設けられており、操向ハンドル１の操舵力を補助するモ−タ２０がクラッチ２１、減速ギア３Ａを介して軸２に結合されている。パワ−ステアリング装置を制御するコントロ−ルユニット２００には、バッテリ１４からイグニションキ−１１を経て電力が供給され、コントロ−ルユニット２００は、トルクセンサ１００で検出された操舵トルクＴと車速センサ１２で検出された車速Ｖとに基づいてアシスト指令の操舵補助指令値Ｉの演算を行い、演算された操舵補助指令値Ｉに基づいてモ−タ２０に供給する電流を制御する。クラッチ２１はコントロ−ルユニット２００でＯＮ／ＯＦＦ制御され、通常の動作状態ではＯＮ（結合）されている。そして、コントロ−ルユニット２００にはパワ−ステアリング装置が故障と判断された時、及びイグニションキ−１１によりバッテリ１４の電源がＯＦＦとなっている時に、クラッチ２１はＯＦＦ（切断）される。
【０００３】
コントロ−ルユニット２００は主としてＣＰＵで構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図１２のようになる。トルクセンサ１００で検出されて入力される操舵トルクＴは、操舵系の安定性を高めるために位相補償器２０１で位相補償され、位相補償された操舵トルクＴＡが操舵補助指令値演算器２０２に入力される。また、車速センサ１２で検出された車速Ｖも操舵補助指令値演算器２０２に入力される。操舵補助指令値演算器２０２は、入力された操舵トルクＴＡ及び車速Ｖに基づいてモ−タ２０に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値Ｉを決定し、操舵補助指令値演算器２０２にはメモリ２０３が付設されている。メモリ２０３は車速Ｖをパラメ−タとして操舵トルクに対応する操舵補助指令値Ｉを格納しており、操舵補助指令値演算器２０２による操舵補助指令値Ｉの演算に使用される。操舵補助指令値Ｉは減算器２００Ａに入力されると共に、応答速度を高めるためのフィ−ドフォワ−ド系の微分補償器２０４に入力され、減算器２００Ａの偏差（Ｉ−ｉ）は比例演算器２０５に入力され、その比例出力は加算器２００Ｂに入力されると共に、フィ−ドバック系の特性を改善するための積分演算器２０６に入力される。微分補償器２０４及び積分演算器２０６の出力も加算器２００Ｂに加算入力され、加算器２００Ｂでの加算結果である電流制御値Ｅが、モ−タ駆動信号としてモ−タ駆動回路２０７に入力される。モ−タ２０のモ−タ電流値ｉはモ−タ電流検出回路２０８で検出され、モ−タ電流値ｉは減算器２００Ａにフィ−ドバックされる。
【０００４】
上述のようなパワ−ステアリング装置のトルクセンサ１００としては、例えば特公昭６３−４５５２８号公報に示されるものがある。このトルクセンサは、軸に発生するトルクに応じて相対的に回転するように２つの円筒体が同軸に嵌め合わされると共に、内側の円筒体の外周面には軸方向に長い溝と歯とが交互に形成され、外側の円筒体にはそれら円筒体間の相対回転に応じて溝との重なり具合が変化するように切欠きが形成され、さらに外側の円筒体を包囲するようにコイルが配設されている。そして、２つの円筒体の相対回転位置が変化して溝の切欠きとの重なり具合が変化すると、コイルのインピーダンスが変化することから、コイルのインピ−ダンスを測定することにより軸に発生するトルクを検出するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような従来のトルクセンサであれば、コイルのインピーダンス変化に基づいて軸に発生するトルクを検出することは可能である。しかし、コイルを駆動する電流が高周波の交流電流であるため、高精度のトルクセンサとするためには正確な正弦波の交流電流を供給するための発振電源部が必要である。このため、多数の電子部品が必要となり、しかも個々の電子部品自体に高い精度が要求されるため、コストが嵩むという問題があった。また、正弦波の交流電流でコイルを駆動する構造であり、しかも実際には電流の向きを一定（片電源駆動）とするため、オフセット電圧を加えてコイルを駆動するようにしており、消費電力が非常に大きくて不経済であり、大消費電流に伴い発熱量が大きいという問題もあった。更に、コイルのインピ−ダンスの変化がそれ程急俊ではないため、センサ感度が余り良くないといった問題もある。
【０００６】
一方、従来のトルクセンサにおいては、軸等のセンサ構成部品の組立誤差や信号処理の各電子部品公差等で、入力トルク零時の出力電圧がコントロ−ラ所定の中立電圧からズレてしまうため、常に出力電圧の調整が必要であった。しかし、この電圧調整はトルクセンサ側の位置調整等で行われており、作業が面倒なばかりか、固定方法の信頼性に頼っているため、動いてしまうとセルフステアの危険性を含んでいた。また、コントロ−ラ所定の電圧を決めているＡ／Ｄ等の基準電圧にも公差があり、正確にトルクセンサの中立電圧を所定値に合わせてもコントロ−ラがズレているように認識してしまう場合もあった。例えば特開平１−１７３８４３号公報は磁歪式センサに対してメモリを設け、２つのコイルのバランスをとることでセンサ初期中立ズレを補正するようにしているが、異常状態の検出はできない。そして、トルクセンサの信頼性を向上させる場合には、従来は同一のセンサを複数配置し、複数センサの検出値を常時比較してその差の変化から、異常状態の検出や誤作動の防止を行っていた。センサを複数配置することはコストの上昇となり、検出系も複雑になってしまう欠点がある。
【０００７】
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、位置調整機構等による面倒な中立調整が不要で、コスト削減や発熱量低減等を図ることができると共に、小型省スペ−スで信頼性を向上させ、一系統の検出回路による構成を可能としたトルクセンサを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、トルク検出のためのコイルの駆動タイミング及びサンプルホールドのタイミングを可変する制御演算部と、センサ各部の初期値を記憶する記憶部とを設け、前記制御演算部により、前記コイルを駆動させ、その過渡電圧のサンプリングに基づいてトルクを検出すると共に、前記コイルの非駆動時であって前記サンプリング時以外の時に、サンプリングホールド値に基づいて、前記記憶部の初期値と比較することによって前記センサ各部の故障を検出することによって達成される。
また、本発明は、ハンドルの操舵トルクを検出し、前記操舵トルクに応じて前記ハンドルと一体的に設けられたステアリングシャフトをモータで補助負荷付勢するようになっている電動パワーステアリング装置のトルクセンサに関するもので、本発明の上記目的は、前記操舵トルクをコイルの過渡電圧のサンプリングに基づいて検出するようにし、前記コイルの駆動タイミング及びサンプルホールドのタイミングを可変できる制御演算部を設けると共に、各部の初期値を記憶する記憶部を設け、前記操舵トルクの検出を行っていないサンプルホールドの合間に、前記初期値と比較することによって前記各部の故障を検知するようにすることにより達成される。即ち、前記コイルを駆動していないタイミングの前記サンプルホールド後のＡ／Ｄ値に基づいて、コイル、差動増幅器及びサンプルホールド部の故障を検知するようにし、更に中立電圧切替え後のＡ／Ｄ値に基づいて、前記差動増幅器の中立電圧部及び前記サンプルホールド部の故障を検知するようにしている。
【０００９】
本発明のトルクセンサは構造的には、同軸に配設された第１及び第２の回転軸をト−ションバ−を介して連結されると共に、導電性で且つ非磁性の材料からなる円筒部材を、前記第１の回転軸の外周面を包囲するように、前記第２の回転軸と回転方向に一体とし、前記第１の回転軸の少なくとも前記円筒部材に包囲された被包囲部を磁性材料で形成し、前記被包囲部には軸方向に延びる溝を形成し、前記円筒部材には前記第１の回転軸との相対回転位置に応じて前記溝との重なり具合が変化するように窓を形成し、前記円筒部材の前記窓が形成された部分を包囲するようにコイルを配設し、前記コイルと直列に電気抵抗を配設し、前記コイルに方形波状に変化する電圧を供給した際に前記コイルと電気抵抗との間に発生する過渡電圧に基づいて、前記第１及び第２の回転軸に発生するトルクを検出するようになっている。ここで、非磁性の材料とは常磁性体及び一部の反磁性体のことであり、磁性材料とは強磁性体のことである。非磁性材料の透磁率は空気と同程度であり、磁性材料の透磁率に比べて小さい。また、過渡電圧とは、方形波状に変化する電圧が供給されることにより変化している最終の電圧のことであり、本発明ではコイルを方形波電圧で駆動するようになっているので、方形波電圧の供給間隔は、トルクセンサの出力が供給されるコントローラ側のサンプリングクロックに同期している。このため、実際にコイルに電流が流れている時間が大幅に短くなり、消費電力が少なくなって発熱量も低減する。また、方形波は、正弦波に比べて少ない電子部品で容易に高精度に発生させることができる利点がある。
【００１０】
本発明では更に、コイルに定常状態と過渡状態という異なる状態が存在する駆動形式をとり、コイル駆動タイミングやサンプルホ−ルドのタイミングを可変させて、トルク検出を行っていないとき（トルク信号のサンプリングタイムの合間）に、トルク信号検出時とは異なる動作をさせると共に、記憶部に記憶された組み立て初期値と比較することによって各部の故障を検知するようにしている。また、各部駆動のタイミング組み合わせにより、全ての回路部を確認するようにして回路系の１系統化を実現している。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００１２】
図１乃至図３は、本発明のトルクセンサ１００を車両用の電動パワーステアリング装置に適用した構造例として示しており、電動パワーステアリング装置全体の断面構造を示す図１において、ハウジング１０１内には、トーションバ−１０２を介して連結された入力軸２（図１１参照）及び出力軸３（図１１における減速ギア３Ａの軸に相当）がそれぞれ軸受１０３ａ及び１０３ｂによって回転自在に支持されている。入力軸２、出力軸３及びトーションバ−１０２は同軸に配置されており、入力軸２とトーションバ−１０２との間は各端部がスプライン結合されるスリーブ２Ａを介して連結され、トーションバ−１０２の他端側は出力軸３内に深く入り込んだ位置にスプライン結合されている。入力軸２及び出力軸３は鉄等の磁性材料で形成されている。また、入力軸２の右端側には操向ハンドル１（図１１参照）が回転方向に一体に取り付けられており、出力軸３の左端側には減速ギア３、ユニバ−サルジョイント４ａ，４ｂ、ピニオンラック機構５を介してタイロッド６に連結されている（図１１参照）。従って、操縦者が操向ハンドル１を操舵することによって発生した操舵力は、入力軸２、トーションバ−１０２、出力軸３及びステアリング装置を介して転舵輪に伝達される。
【００１３】
入力軸２の端部に固定されたスリーブ２Ａは出力軸３の端部外周面を包囲するような長さを有しており、スリーブ２Ａの出力軸３の端部外周面を包囲する部分の内周面には、軸方向に長い複数の凸部２ａが形成され、これら凸部２ａに対向する出力軸３の外周面には、軸方向に長い複数（凸部２ａと同数）の溝３ａが形成されている。これら凸部２ａ及び溝３ａは周方向に余裕を持って嵌め合わされており、これにより入力軸２及び出力軸３間の所定範囲（例えば±５度程度）以上の相対回転を防止している。そして、出力軸３には、これと同軸且つ一体に回転するウォームホイール１０３が外嵌され、ウォームホイール１０３の樹脂製の噛合部１０３ａと、モータ２０の出力軸２０ａの外周面に形成されたウォーム２０ｂとが噛み合っている。従って、モー夕２０の回転力は、出力軸２０ａ、ウォーム２０ｂ及びウォームホイール１０３を介して出力軸３に伝達され、モータ２０の回転方向を適宜切り換えることにより、出力軸３に任意方向の操舵補助トルクが付与されるようになっている。
【００１４】
さらに、入力軸２と一体となっているスリーブ２Ａには、出力軸３の外周面に近接してこれを包囲するように、肉薄の円筒部材１０４が回転方向に一体に固定されている。即ち、円筒部材１０４は導電性で且つ非磁性の材料（例えばアルミニウム）で形成されており、図２に示すように円筒部材１０４の出力軸３を包囲する部分のうちスリーブ２Ａに近い側には、周方向に等間隔離隔した長方形の複数の窓１０４ａ，,・・・・・，１０４ａが形成され、スリーブ２Ａから遠い側には、窓１０４ａ,・・・・・，１０４ａと位相が１８０度ずれるように周方向に等間隔離隔した長方形（窓１０４ａと同形状）の複数の窓１０４ｂ，・・・・・・，１０４ｂが形成されている。また、出力軸３の円筒部材１０４に包囲された部分の外周面には、軸方向に延びる横断面略長方形の複数の溝３Ｂが形成されている。
【００１５】
より具体的には図３及び図４に示すように、円筒部材１０４の周面を周方向にＮ等分（本例ではＮ＝９）した角度を一周期角度θ（＝３６０／Ｎ、本例ではθ＝４０度）とし、円筒部材１０４のスリ−ブ２Ａに近い側の部分では一周期角度θの一方の端からａ度の部分が窓１０４ａ，・・・・，１０４ａとなり、残りのｂ度（＝θ−ａ）の部分が塞がっており、また、窓１０４ａ,・・・・・，１０４ａとの位相が半周期（θ／２）ずれるように、円筒部材１０４のスリ−ブ２Ａから遠い側の部分では一周期角度θの他方の端からａ度の部分が窓１０４ｂ，・・・・，１０４ｂとなり、残りのｂ度（＝θ−ａ）部分が塞がっている。尚、溝３Ｂ，・・・・，３Ｂの間の横断面凸型の凸部３Ｃの周方向幅をｃ度、溝３Ｂ，・・・・，３Ｂの周方向幅をｄ度、円筒部材１０４及び出力軸３間（入力軸２及び出力軸３間）の相対回転可能範囲をｅ度としている。ただし、トーションバ−１０２に捩れが生じていない（操舵トルク零）ときに、例えばｃ＝２０度の場合、図３に示すように窓１０４ａの周方向幅中央部と溝３Ｂの周方向の一方の端部（凸部３Ｃの一方のエッジ部）とが重なり、図４に示すように窓１０４ｂの周方向幅中央部と溝３Ｂの周方向の他方の端部（凸部３Ｃの他方のエッジ部）とが重なり合うようになっている。従って、窓１０４ａ及び溝３Ｂの重なり状態と、窓１０４ｂ及び溝３Ｂの重なり状態とは周方向で逆になっており、窓１０４ａ，１０４ｂの周方向幅中央部と溝３Ｂの周方向幅中央部とはそれぞれθ／４ずつずれている。尚、本実施例ではｂ＞ａ、ｄ＞ｃ、ｅ＜θ／４となっている。
【００１６】
また、円筒部材１０４は、同一規格のコイル１１０及び１１１が巻き付けられたヨーク１１２で包囲されている。即ち、コイル１１０及び１１１は円筒部材１０４と同軸に配置されており、コイル１１０は窓１０４ａ,・・・・・，１０４ａが形成された部分を包囲するようにヨーク１１２に巻き付けられ、コイル１１１は窓１０４ｂ,・・・・・，１０４ｂが形成された部分を包囲するようにヨーク１１２に巻き付けられ、ヨーク１１２はハウジング１０１に固定されている。尚、ハウジング１０１内のウォームホイール１０３が配設されている空間と、ヨーク１１２が配設されている空間との間はオイルシール１１３によって隔離されており、これによりウォームホイール１０３及びウォーム２０ｂの噛み合い部分に供給される潤滑油がヨーク１１２側に入り込まないようになっている。
【００１７】
そして、コイル１１０及び１１１は、センサケース１１４内の制御基板２１０上に構成されているコントロ−ルユニット２００（モータ制御回路を含む）に接続されている。モータ制御回路は、図５に示すようにトルク検出部２２０及び演算部２３０で成り、コイル１１０，１１１と直列に接続された抵抗値の等しい２つの抵抗Ｒｏを有し、コイル１１０，１１１及び抵抗Ｒｏ，Ｒｏによってブリッジ回路を形成している。このブリッジ回路のうち、コイル１１０及び１１１同士の接続部は、ＰＮＰ型トランジスタＴｒからなるコイル駆動部２２１を介して接地され、電気抵抗Ｒｏ同士の接続部は演算部（ＭＰＵやＡ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等のインタフェース回路等で構成）２３０のリファレンス電圧Ｖ２に接続されている。尚、コイル１１０及び１１１の接続部は、コイル１１０及び１１１に逆向きの起電力が発生した場合の電流を回生するダイオード２２２を介して、演算部２３０の出力ポ−ト１に接続されている。コイル駆動部２２１のトランジスタＴｒのゲートには、演算部２３０から制御電圧Ｖｌが供給されるようになっている。この制御電圧Ｖｌは図６（ａ）に示すような方形波電圧であり、その方形波の出力間隔は演算部２３０のサンプリング・クロックに同期している。また、制御電圧Ｖ１は、コイル駆動部２２１のトランジスタＴｒがＰＮＰ型であるため、そのトランジスタＴｒをオンとするタイミングで論理値“１”から“０”に立ち下がり、トランジスタＴｒをオフとするタイミングで論理値“０”から“１”に立ち上がる負論理の電圧となっている。そして、抵抗Ｒｏ及びコイル１１０，１１１からコイル駆動部２２１に供給されるリファレンス電圧Ｖ２は、トランジスタＴｒのオン／オフに同期した図６（ｂ）に示すような方形波電圧となる。つまり、電圧Ｖ２は制御電圧Ｖｌを反転した方形波となっている。
【００１８】
更に、コイル１１０及び抵抗Ｒｏ間の電圧であるブリッジ回路の一方の出力電圧Ｖ３と、コイル１１１及び抵抗Ｒｏ間の電圧であるブリッジ回路の他方の出力電圧Ｖ４とが差動増幅器２２３に人力されると共に、それぞれ演算部２３０のＡ／Ｄ用のＡ／Ｄ１端子及びＡ／Ｄ２端子に入力されている。尚、差動増幅器２２３には、中立電圧切替部２２４から供給される中立電圧Ｖｒが供給されており、差動増幅器２２３は、増幅率をＧとして下記（１）式で表わされる出力電圧Ｖ５を出力する。
【００１９】
Ｖ５＝Ｇ×（Ｖ３−Ｖ４）＋Ｖｒ・・・・・・（１）
差動増幅器２２３の出力電圧Ｖ５は演算部２３０のＡ／Ｄ２端子に入力されると共に、演算部２３０からのホ−ルド信号Ｖｓに従ってサンプルホールド回路２２５でホールドされ、所定サンプリング時における出力電圧Ｖｏが演算部２３０のＡ／Ｄ１端子に入力される。演算部２３０はサンプルホールド回路２２５に、制御電圧Ｖｌの立ち下がりと同時に立ち上がると共に、それから所定時間経過後に立ち下がる図７（ｃ）に示すような短いパルス状のホールド信号Ｖｓをサンプルホールド回路２２５に入力し、サンプルホールド回路２２５はホールド信号Ｖｓの立ち下がり時点における電圧Ｖ５を出力電圧Ｖｏとしてホールドし、電圧Ｖｏを演算部２３０でＡ／Ｄ変換する。また、演算部２３０には組み立て後の中立信号を記憶する不揮発性メモリの中立信号記憶部２４０が接続されると共に、組み立て終了後に中立信号記憶部２４０に記憶させるための書込信号を受ける書込信号通信部（シリアル通信ポ−ト又は汎用入出力ポ−ト）２４１が接続されている。
【００２０】
尚、ホールド信号Ｖｓの立ち下がりタイミングは、過渡状態にある出力電圧Ｖ３及びＶ４が差動増幅器２２３に供給されている最中である。より具体的には、制御電圧Ｖｌの立ち下がり時点から、コイル１１０，１１１のインダクタンス及び抵抗Ｒｏで決まる時定数τだけ経過した時点を、ホールド信号Ｖｓを立ち下げる夕イミングとする。時定数τを用いるのは、出力電圧Ｖ３及びＶ４に差がある場合に、その差が最も大きくなる時点で出力電圧Ｖ５をホールドするためである。従って、ホールド信号Ｖｓを時定数τまでの間で可変させれば、トルクセンサ出力のゲイン調整も可能となる。また、中立信号記憶部２４０は、バッテリ等のバックアップ電源を内蔵したメモリであってもよい。
【００２１】
そして、演算部２３０は、サンプルホールド回路２２５から入力される電圧Ｖｏに基づいて入力軸２及び円筒部材１０４の相対回転変位の方向及び大きさを演算し、その演算結果に比例定数を乗じて操舵系に発生している操舵トルクを求め、その演算に基づいて操舵補助トルクを発生する駆動電流Ｉがモータ２０に供給されるようにモータ駆動回路２０７を制御する。図８はこのような通常動作のタイミングを示しており、同図（ａ）はコイル駆動の制御電圧Ｖ１のタイミングを示しており、時間Ｔ１がコイル非駆動時間であり、同図（ｂ）が入力された制御電圧Ｖ１に対応するコイル電圧を示している。また、図８（ｃ）はサンプルホ−ルド回路２２５の動作を示しており、ホ−ルド時間Ｔ２の間をＣＰＵ演算時間やモ−タ制御時間等に使用し、時点ｔ１にセンサ出力をＡ／Ｄ変換する。尚、演算部２３０には車速センサ１２から車速Ｖが入力されており、車速Ｖに基づいて車両が高速走行中であるか否かを判定し、高速走行中には操舵補助トルクは不要であると判断して、モー夕駆動回路２０７に対する制御を禁止している。
【００２２】
次に、本実施例の動作を説明する。
【００２３】
操舵系が直進状態にあり、操舵トルクが零である場合には入力軸２及び出力軸３の間には相対回転は生ぜず、出力軸３と円筒部材１０４との間にも相対回転は生じない。一方、操向ハンドル１を操舵して入力軸２に回転力が生じると、その回転力はトーションバ−１０２を介して出力軸３に伝達される。このとき、出力軸３には、転舵輪及び路面間の摩擦力や出力軸３のステアリング装置のギアの噛み合い等の摩擦力に応じた抵抗力が生じるため、入力軸２及び出力軸３間にはト−ションバ−１０２が捩れることによって出力軸３が遅れる相対回転が発生し、出力軸３及び円筒部材１０４間にも相対回転が生じる。円筒部材１０４に窓がない状態では、円筒部材１０４は導電性で且つ非磁性材料で成っているため、コイルに交流電流を流してコイル内部に交番磁界を生じさせると、円筒部材１０４の外周面にコイル電流と反対方向の渦電流が発生する。この渦電流による磁界とコイルによる磁界とを重ね合わせると、円筒部材１０４の内側の磁界は相殺される。
【００２４】
円筒部材１０４に窓１０４ａ，１０４ｂを設けた場合、円筒部材１０４の外周面に生じた渦電流は窓１０４ａ，１０４ｂによって外周面を周回できないため、窓１０４ａ，１０４ｂの端面に沿って円筒部材１０４の内周面側に回り込み、内周面をコイル電流と同方向に流れ、また隣の窓１０４ａ，１０４ｂの端面に沿って外周面側に戻るループを形成する。つまり、コイルの内側に、渦電流のループを周方向に周期的（θ＝３６０／Ｎ）に配置した状態となる。コイル電流と渦電流の作る磁界は重ね合わされ、円筒部材１０４の内外に、周方向に周期的な強弱を有し、中心に向かうほど小さくなる勾配を持った磁界が形成される。周方向の磁界の強弱は、隣り合う渦電流の影響を強く受ける窓１０４ａ，１０４ｂの中心部分で強く、そこから半周期（θ／２）ずれたところで弱い。円筒部材１０４の内側には磁性材料からなる軸３が同軸に配設され、その軸３には凸部３Ｂ，凹部３Ｃが窓１０４ａ，１０４ｂと同じ周期をもって形成されている。磁界中に置かれた磁性体は磁化して自発磁化（磁束）を発するが、その量は飽和に至るまでは磁界の強さに応じて大きくなる。
【００２５】
このため、円筒部材１０４によって作られる周方向に周期的な強弱と半径方向に勾配を持つ磁界によって、軸３の自発磁化は、円筒部材１０４との相対的な位相によって増減する。
【００２６】
自発磁化が最大となる位相は、窓１０４ａ，１０４ｂの中心と凸部の中心とが一致した状態であり、自発磁化の増減に応じてコイルのインダクタンスも増減する。その変化はほぼ正弦波となる。トルクが作用しない状態においては、自発磁化（インダクタンス）が最大となる位相に対して１／４周期（θ／４）ずれた状態となっており、スリーブ２Ａに近い側の窓列と他方の窓列との位相は１／２周期（θ／２）の位相差である。
【００２７】
このため、トルクにより円筒部材１０４と軸３に位相差が生じると、２つのコイル１１０，１１１のインダクタンスは一方は増加し、他方は同じ割合で減少する。操舵系が中立位置にあって操舵トルク零の場合には、コイル１１０，１１１のインダクタンスは等しいからコイル１１０，１１１のインピーダンスには差が生ぜず、コイル１１０及び１１１の自己誘導起電力は等しい。この状態で、演算部２３０からコイル駆動部２２１に図６（ａ）に示すような方形波の制御電圧Ｖｌが供給され、制御電圧Ｖｌを反転した図６（ｂ）に示すような方形波の電圧Ｖ２がコイル１１０及び１１１に供給されると、ブリッジ回路の出力電圧Ｖ３及びＶ４は図７の（１）−（ａ）に示すように、その過渡時の値も等しくなる。差が零であるから、差動増幅器２２３の出力電圧Ｖ５は図７の（１）−（ｂ）に示すように中立電圧Ｖｒを維持するから、図７の（１）−（ｃ）に示すようなホールド信号Ｖｓが出力されても、サンプルホールド回路２２５の出力電圧Ｖｏは同図（１）−（ｄ）に示すように中立電圧Ｖｒのままである。この結果、演算部２３０は操舵系の操舵トルクが零であることを検出するから、モータ駆動回路２０７からは特に駆動電流Ｉは出力されず、操舵系には不要な操舵補助トルクは発生しない。
【００２８】
一方、右操舵トルク発生時には、操舵トルク零の場合に比べて、右操舵トルクが増大するに従ってコイル１１０のインダクタンスが増大し、コイル１１１のインダクタンスが減少する。逆に左操舵トルクが増大するに従って、コイル１１０のインダクタンスが減少し、コイル１１１のインダクタンスが増大する。そして、コイル１１０，１１１のインダクタンスが上記のように変化すれば、コイル１１０及び１１１のインピーダンスも同様の傾向で変化し、コイル１１０及び１１１の自己誘導起電力も同様の傾向で変化する。このため、右操舵トルク発生時には、図７の（２）−（ａ）に示すように出力電圧Ｖ３は出力電圧Ｖ４よりも急峻に立ち上がるため、同図（２）−（ｂ）に示すように出力電圧Ｖ３及びＶ４の過渡期には差が生じることになり、その差（Ｖ５）は発生する操舵トルクが大きいほど大きくなる。逆に、左操舵トルク発生時には、図７の（３）−（ａ）に示すように出力電圧Ｖ４は出力電圧Ｖ３よりも急峻に立ち上がるため、同図（３）−（ｂ）に示すように出力電圧Ｖ３及びＶ４の過渡期には同様に差が生じることになり、その差（Ｖ５）は発生する操舵トルクが大きいほど大きくなる。
【００２９】
以上のように、差動増幅器２２３の出力電圧Ｖ５は図７の（２）−（ｂ）及び（３）−（ｂ）に示すように、発生した操舵トルクの方向及び大きさに従って中立電圧Ｖｒから大きく変化する。従って、図７の（２）−（ｃ）及び（３）− （ｃ）に示すようなタイミングでホールド信号Ｖｓがサンプルホ−ルド回路２２５に入力されて電圧Ｖ５がホールドされると、右操舵トルク発生時には図７の（２）−（ｄ）に示すように中立電圧Ｖｒよりも大きな出力電圧Ｖｏのホ−ルド値が得られ、左操舵トルク発生時には図７の（３）−（ｄ）に示すように中立電圧よりも小さい出力電圧Ｖｏのホ−ルド値が得られる。
【００３０】
そして、演算部２３０は入力される出力電圧Ｖｏ等に基づいて操舵トルクを求めてモータ駆動回路２０７に入力し、モータ駆動回路２０７は操舵トルクの方向及び大きさに応じた駆動電流Ｉをモー夕２０に供給する。これにより、モータ２０は操舵系に発生している操舵トルクの方向及び大きさに応じた回転力を発生し、その回転力がウォーム２０ｂ等を介して出力軸３に伝達され、出力軸３に操舵補助トルクが付与されて操縦者の負担が軽減される。
【００３１】
このようにコイル１１０，１１１に対して、図８に示すように、方形波電圧Ｖ１すなわちＶ２（なお、上記したように電圧Ｖ２は制御電圧Ｖ１を反転した方形波となっている）を供給するような構成であっても、差動増幅器２２３及びサンプルホールド回路２２５によって出力電圧Ｖ３及びＶ４の過渡電圧の差をホールドし、出力電圧Ｖｏとして演算部２３０に入力している。このため、操舵系に発生している操舵トルクの方向及び大きさを把握し、それに応じた操舵補助トルクを発生させることができる。そして、コイル１１０，１１１を方形波電圧Ｖ１すなわちＶ２が立ち上がっている間だけであるから、電圧Ｖ１すなわちＶ２の波形のデューティ比を十分に小さくすれば、消費電流を大幅に低減することができる。本実施例の構成であると、操舵トルクの検出に必要なのは、過渡期において出力電圧Ｖ３及びＶ４の差が十分に生じた際の出力電圧Ｖｏであり、そのためには出力電圧Ｖ１を立ち下げた時点から時定数τだけ経過するまで、電圧Ｖ１すなわちＶ２が立ち上がっていればよい。従って、安全率を見込んで、時定数τよりも若干長い時間だけトランジスタＴｒをオンにすればよいから、電圧Ｖ２のデューティ比をごく小さく（例えば５％程度）することができる。その結果、コイル１１０，１１１に電流が流れる時間が非常に短くなるから、消費電力が小さくなって経済的であるし、発熱量も低減される。発熱量が低減されれば、故障発生率の低減等も期待できる。また、演算部２３０でオン／オフ制御される制御電圧Ｖ１をトランジスタＴｒに供給するだけで、コイル１１０，１１１を方形波電圧Ｖ２で駆動することができるから、正弦波駆動の場合に比較して必要な電子部品数も少なくなるし、個々の電子部品に要求される精度も低くて済む。このため、コスト低減も期待できる。
【００３２】
一方、本発明では演算部２３０に中立信号記憶部２４０が接続されており、組み立て終了後に書込信号通信部２４１を経て中立信号記憶部２４０に組み立て初期値を記憶させている。組み立て終了後、入力トルク零時（図７の（１））にはサンプルホ−ルド回路２２５の出力電圧Ｖｏは中立電圧値Ｖｒ（Ａ／Ｄの中央値の２．５Ｖ）となるはずであるが、実際には図１０に示すように、軸等の部品個々の寸法誤差、組み立ての角度誤差、トルク検出部２２０の部品公差等により、初期ズレをαとして、出力電圧Ｖｏは（２．５±α）Ｖとなり、初期ズレαによるズレ範囲±αが使用電圧範囲以上までズレる可能性がある。この状態で図１０に示すように、外部通信により演算部２３０に予め決められたソフト調整可能な範囲に入るように、中立切替部２２４を作動させる信号を出力ポ−ト３より送出させると共に、予め決められたソフト調整可能な範囲内に入った時の出力電圧（２．５±α１）Ｖをオフセット値として記憶する記憶命令を書込信号通信部２４１を介して送り、この記憶命令を受けて演算部２３０は中立信号記憶部２４０に組み立て初期値を中立信号として記憶する。その後外部信号通信部２４１の機能を外し、システムを作動させると以後は常に中立信号記憶部２４０に記憶された初期値を差動増幅器２２３の中立（±α１の補正）とし、駆動電流Ｉの算出を行う。以上により初期組み立て公差による中立ズレ（±α）の影響を受けることなく、面倒な機械的中立調整を省いてシステムを稼働することができる。
【００３３】
更に本発明では、各出力電圧と切替部のデ−タも中立信号記憶部２４０に記憶しておき、各部の故障判定に用いている。即ち、図９に示すように、過渡電圧変化に基づくトルク検出のタイミングは、演算部２３０の制御により随時一定周期（数ミリ秒）にて行われているが、コイルが駆動されているのは数十マイクロ秒であり、その大部分はコイルが駆動されていない時間Ｔ１となっている。このコイルが駆動されていないコイル非駆動時間Ｔ１の間に、図９（ｃ）に示すように時間Ｔ３及びＴ４の間隔でサンプリングすると共に、時間Ｔ３の間の時点ｔ１においてそのホ−ルド値をＡ／Ｄ変換してトルク出力を得、次のサンプリング後の時点ｔ２において各部のＡ／Ｄ変換を得、中立信号記憶部２４０に記憶されている初期値と比較する。そして、コイル電圧Ｖ３及びＶ４が初期値と異なる場合にはコイル地絡、又はコイル駆動用トランジスタ導通と判定し、差動増幅器２２３の出力電圧Ｖ５が初期値と異なる場合には中立電圧異常、差動増幅器異常、又はＡ／Ｄ変換部の異常があると判断する。また、サンプルホ−ルド回路２２５の出力電圧Ｖｏが初期値と異なる場合にはサンプルホ−ルド回路の異常又はＡ／Ｄ変換部の異常と判断する。
【００３４】
更に、その後の時点ｔ３に中立電圧切替部２２４で中立電圧を切替え、その後の時点ｔ４における各部のＡ／Ｄ値を、時点ｔ２での各部のＡ／Ｄ値と比較する。そして、差動増幅器２２３の出力電圧Ｖ５が正常値（初期値＋切替えによるオフセット電圧）でない場合には、中立電圧部２２４が異常であると判断し、サンプルホ−ルド回路２２５の出力電圧Ｖｏが正常値（初期値＋時点ｔ２における出力電圧Ｖｏ）でない場合には、サンプルホ−ルド回路２２５が異常であると判断する。
【００３５】
尚、上記実施例では、トルクセンサを車両用の電動パワーステアリング装置に適用した場合について説明したが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではない。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のトルクセンサによれば、コイルに方形波状に変化する電圧を供給した際にコイルと電気抵抗との間に発生する過渡電圧に基づいてトルクを検出するようにしているため、コイルに電流が流れる時間が非常に短くなり、消費電力が小さくなって経済的であるし、発熱量も低減される。しかも、必要な電子部品数も少なくなり、個々の電子部品に要求される精度も低くて済むため、製造コストも低減するという効果がある。付言すれば、本発明では、コイルを方形波電圧で駆動するようになっているので、方形波電圧の供給間隔は、トルクセンサの出力が供給されるコントローラ側のサンプリングクロックに同期している。このため、実際にコイルに電流が流れている時間が大幅に短くなり、消費電力が少なくなって発熱量も低減し、かつ、方形波は、正弦波に比べて少ない電子部品で容易に高精度に発生させることができる利点がある。
また、組み立て初期値を記憶させておき、初期ズレを補正するようにしているので信頼性が向上し、操舵トルクの検出を行っていないサンプルホールドの合間に、初期値と比較することによって各部の故障を検知するようにしているので、回路の１系統化を実現できる。付言すれば、コイルに定常状態と過渡状態という異なる状態が存在する駆動形式をとり、コイル駆動タイミングやサンプルホールドのタイミングを可変させて、トルク検出を行っていないとき（トルク信号のサンプリングタイムの合間）に、トルク信号検出時とは異なる動作をさせると共に、記憶部に記憶された組み立て初期値と比較することによって各部の故障を検知するようにした。また、各部駆動のタイミング組み合わせにより、全ての回路部を確認するようにして回路系の１系統化を実現した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトルクセンサを適用した電動パワ−ステアリング装置の構成を示す断面図である。
【図２】円筒部材及びその周囲の斜視図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線における円筒部材及び出力軸の断面図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ線における円筒部材及び出力軸の断面図である。
【図５】モータ制御回路の一例を示す回路図である。
【図６】方形波駆動の動作を説明するための図である。
【図７】本発明の動作タイミングを示すタイミングチャ−トである。
【図８】通常時の動作例を示すタイミングチャ−トである。
【図９】故障検出時の動作例を示すタイミングチャ−トである。
【図１０】本発明の動作を説明するための波形図である。
【図１１】電動パワ−ステアリング装置の一般的構成を示す構成図である。
【図１２】電動パワ−ステアリング装置のコントロ−ルユニットの一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１操向ハンドル
６タイロッド
１２車速センサ
１００トルクセンサ
１０２トーションバー
１０４円筒部材
１１０，１１１コイル
２００コントロールユニット
２０３メモリ
２２０トルク検出部
２２３差動増幅器
２２４中立電圧切替部
２２５サンプルホールド回路
２３０演算部（ＭＰＵ）
２４０中立信号記憶部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a torque sensor that detects a steering torque generated on a rotating shaft of a steering wheel of a vehicle in a non-contact manner, and particularly in a torque sensor whose impedance changes according to the generated steering torque, a dimensional error, an assembly error, and an electronic component The neutral output voltage misalignment caused by the output error is easily corrected, and the reliability is improved by detecting the failure of each part with the operation different from the detection when the torque is not detected. The present invention relates to a torque sensor.
[0002]
[Prior art]
An electric power steering device that energizes a steering device of an automobile or a vehicle with an auxiliary load by the rotational force of a motor is configured such that the driving force of the motor is transmitted through a reduction mechanism by a transmission mechanism such as a gear or a belt. An auxiliary load is applied to the rack shaft. Here, the configuration of a general electric power steering apparatus will be described with reference to FIG. A shaft 2 of the steering handle 1 is connected to a tie rod 6 of a steering wheel via a reduction gear 3A, universal joints 4a and 4b, and a pinion rack mechanism 5. The shaft 2 is provided with a torque sensor 100 for detecting the steering torque of the steering handle 1, and a motor 20 for assisting the steering force of the steering handle 1 is connected to the shaft 2 via the clutch 21 and the reduction gear 3A. Is bound to. The control unit 200 that controls the power steering apparatus is supplied with electric power from the battery 14 through the ignition key 11, and the control unit 200 detects the steering torque T detected by the torque sensor 100 and the vehicle speed sensor 12. The steering assist command value I of the assist command is calculated based on the calculated vehicle speed V, and the current supplied to the motor 20 is controlled based on the calculated steering assist command value I. The clutch 21 is ON / OFF controlled by the control unit 200 and is ON (coupled) in a normal operation state. The clutch 21 is turned off (disconnected) when it is determined that the power steering device has failed in the control unit 200 and when the battery 14 is powered off by the ignition key-11.
[0003]
The control unit 200 is mainly composed of a CPU, and FIG. 12 shows general functions executed by a program inside the CPU. The steering torque T detected and input by the torque sensor 100 is phase-compensated by the phase compensator 201 in order to improve the stability of the steering system, and the phase-compensated steering torque TA is input to the steering assist command value calculator 202. Is done. Further, the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 12 is also input to the steering assist command value calculator 202. The steering assist command value calculator 202 determines a steering assist command value I which is a control target value of the current supplied to the motor 20 based on the input steering torque TA and vehicle speed V, and the steering assist command value calculator A memory 203 is attached to 202. The memory 203 stores the steering assist command value I corresponding to the steering torque with the vehicle speed V as a parameter, and is used for the calculation of the steering assist command value I by the steering assist command value calculator 202. The steering assist command value I is input to the subtractor 200A and is also input to a feedforward differential compensator 204 for increasing the response speed, and the deviation (Ii) of the subtractor 200A is a proportional calculator. The proportional output is input to the adder 200B, and is also input to the integration calculator 206 for improving the characteristics of the feedback system. The outputs of the differential compensator 204 and the integral calculator 206 are also added to the adder 200B, and the current control value E, which is the addition result of the adder 200B, is input to the motor drive circuit 207 as a motor drive signal. The The motor current value i of the motor 20 is detected by a motor current detection circuit 208, and the motor current value i is fed back to the subtractor 200A.
[0004]
An example of the torque sensor 100 for the power steering apparatus as described above is disclosed in Japanese Patent Publication No. 63-45528. In this torque sensor, two cylindrical bodies are coaxially fitted so as to rotate relatively according to the torque generated on the shaft, and the outer circumferential surface of the inner cylindrical body has long grooves and teeth in the axial direction. The outer cylinders are formed with notches so that the degree of overlap with the grooves changes according to the relative rotation between the cylinders, and coils are arranged so as to surround the outer cylinders. It is installed. When the relative rotational position of the two cylinders changes and the degree of overlap with the groove notch changes, the impedance of the coil changes, so that the torque generated on the shaft by measuring the impedance of the coil Is detected.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
With the conventional torque sensor as described above, it is possible to detect the torque generated on the shaft based on the impedance change of the coil. However, since the current for driving the coil is a high-frequency alternating current, an oscillation power supply unit for supplying an accurate sinusoidal alternating current is necessary to obtain a highly accurate torque sensor. For this reason, a large number of electronic components are required, and high accuracy is required for the individual electronic components themselves, resulting in a problem of increased costs. In addition, the coil is driven by a sinusoidal alternating current, and the coil is driven by applying an offset voltage in order to make the current direction constant (single power supply drive). Is very large and uneconomical, and there is also a problem that a large amount of heat is generated with a large current consumption. Further, since the change in impedance of the coil is not so steep, there is a problem that the sensor sensitivity is not so good.
[0006]
On the other hand, in the conventional torque sensor, because the output voltage at zero input torque deviates from the controller's neutral voltage due to assembly errors of sensor components such as shafts and signal processing electronic component tolerances, It was always necessary to adjust the output voltage. However, this voltage adjustment is done by adjusting the position on the torque sensor side, etc., which is not only cumbersome, but also depends on the reliability of the fixing method, so there is a risk of self-steering if it moves . Also, there is a tolerance in the reference voltage such as A / D that determines the controller's predetermined voltage, and it is recognized that the controller is misaligned even if the neutral voltage of the torque sensor is accurately adjusted to the predetermined value. There was also a case. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 1-173843 provides a memory for a magnetostrictive sensor to correct the initial neutral deviation of the sensor by balancing the two coils, but it cannot detect an abnormal state. In order to improve the reliability of the torque sensor, conventionally, multiple identical sensors are arranged, the detection values of the multiple sensors are constantly compared, and the change in the difference is detected to detect abnormal conditions and prevent malfunctions. I was going. Disposing a plurality of sensors increases the cost and has the disadvantage that the detection system becomes complicated.
[0007]
The present invention has been made under the circumstances as described above, and an object of the present invention is to eliminate the need for troublesome neutral adjustment by a position adjusting mechanism or the like, and can achieve cost reduction, heat generation reduction, etc. It is an object of the present invention to provide a torque sensor capable of improving reliability with a space and enabling a configuration with a single detection circuit.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention is provided with a control calculation unit that varies the drive timing of the coil for torque detection and the timing of sample hold, and a storage unit that stores initial values of each part of the sensor,The control arithmetic unit drives the coil, andDetect torque based on transient voltage sampling,Based on the sampling hold value when the coil is not driven and other than the sampling time,This is achieved by detecting a failure of each part of the sensor by comparing with an initial value of the storage unit.
  The present invention also provides a torque of an electric power steering apparatus that detects steering torque of a steering wheel and biases a steering shaft provided integrally with the steering wheel by a motor in accordance with the steering torque. The above object of the present invention relates to the sensor.steeringThe torque is detected based on the sampling of the transient voltage of the coil, and a control operation unit that can vary the drive timing and sample hold timing of the coil is provided.Each partThis is achieved by providing a storage unit for storing initial values, and detecting a failure of each unit by comparing with the initial values between sample and hold times where the steering torque is not detected. That is, the coil is not drivenTimingBased on the A / D value after the sample hold,coil, Differential amplifier andSample hold sectionFurther, the neutral voltage portion of the differential amplifier and the neutral amplifier are changed based on the A / D value after switching the neutral voltage.Sample hold sectionIt is intended to detect malfunctions.
[0009]
The torque sensor of the present invention is structurally a cylindrical member made of a conductive and non-magnetic material and having a first and second rotating shafts arranged coaxially connected via a torsion bar. So as to surround the outer peripheral surface of the first rotating shaft in a rotational direction, and to enclose the surrounding portion surrounded by at least the cylindrical member of the first rotating shaft. A groove extending in the axial direction is formed in the surrounding portion, and the degree of overlap with the groove is changed in the cylindrical member according to a relative rotation position with respect to the first rotation shaft. A window is formed, a coil is disposed so as to surround the portion of the cylindrical member where the window is formed, an electric resistance is disposed in series with the coil, and a voltage that changes in a square wave shape is supplied to the coil. Based on the transient voltage generated between the coil and the electric resistance So as to detect the torque generated in the first and second rotating shafts. Here, the nonmagnetic material is a paramagnetic material and a part of the diamagnetic material, and the magnetic material is a ferromagnetic material. The magnetic permeability of the nonmagnetic material is about the same as that of air, and is smaller than the magnetic permeability of the magnetic material. In addition, the transient voltage is a final voltage that is changed by supplying a voltage that changes in a square waveform. In the present invention, the coil is driven by a square wave voltage. The supply interval of the wave voltage is synchronized with the sampling clock on the controller side to which the output of the torque sensor is supplied. For this reason, the time during which the current actually flows through the coil is significantly shortened, power consumption is reduced, and the heat generation amount is also reduced. Further, the square wave has an advantage that it can be easily generated with high accuracy with fewer electronic components than the sine wave.
[0010]
Furthermore, the present invention adopts a drive type in which different states, a steady state and a transient state, exist in the coil, and when the torque detection is not performed by varying the coil drive timing or the sample hold timing (torque signal sampling). In the interval of time), an operation different from that at the time of detecting the torque signal is performed, and a failure of each part is detected by comparing with an initial assembly value stored in the storage unit. In addition, the circuit system is integrated into one system by checking all the circuit units by combining the driving timings of the respective units.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0012]
FIGS. 1 to 3 show a structural example in which the torque sensor 100 of the present invention is applied to an electric power steering apparatus for a vehicle. In FIG. The input shaft 2 (see FIG. 11) and the output shaft 3 (corresponding to the shaft of the reduction gear 3A in FIG. 11) connected via the torsion bar 102 are rotatably supported by bearings 103a and 103b, respectively. The input shaft 2, the output shaft 3 and the torsion bar 102 are arranged coaxially, and the input shaft 2 and the torsion bar 102 are connected via a sleeve 2 </ b> A whose ends are splined. The other end side of -102 is splined to a position that goes deep into the output shaft 3. The input shaft 2 and the output shaft 3 are made of a magnetic material such as iron. Further, a steering handle 1 (see FIG. 11) is integrally attached to the right end side of the input shaft 2 in the rotation direction, and the reduction gear 3, universal joints 4a and 4b, It is connected to a tie rod 6 via a pinion rack mechanism 5 (see FIG. 11). Therefore, the steering force generated when the driver steers the steering handle 1 is transmitted to the steered wheels via the input shaft 2, the torsion bar 102, the output shaft 3, and the steering device.
[0013]
The sleeve 2A fixed to the end of the input shaft 2 has such a length as to surround the outer peripheral surface of the end of the output shaft 3, and the portion of the sleeve 2A that surrounds the outer peripheral surface of the end of the output shaft 3 A plurality of convex portions 2a that are long in the axial direction are formed on the inner peripheral surface, and a plurality of grooves 3a that are long in the axial direction (the same number as the convex portions 2a) are formed on the outer peripheral surface of the output shaft 3 that faces the convex portions 2a. Is formed. The protrusions 2a and the grooves 3a are fitted with a margin in the circumferential direction, thereby preventing relative rotation between the input shaft 2 and the output shaft 3 over a predetermined range (for example, about ± 5 degrees). A worm wheel 103 that is coaxially and integrally rotated with the output shaft 3 is externally fitted to the output shaft 3, and a worm wheel 103 formed on the outer peripheral surface of the resin meshing portion 103 a of the worm wheel 103 and the output shaft 20 a of the motor 20. 20b is engaged. Accordingly, the rotational force of the motor 20 is transmitted to the output shaft 3 via the output shaft 20a, the worm 20b and the worm wheel 103, and the steering assist in any direction is applied to the output shaft 3 by appropriately switching the rotation direction of the motor 20. Torque is applied.
[0014]
Further, a thin cylindrical member 104 is integrally fixed to the sleeve 2 </ b> A integrated with the input shaft 2 in the rotational direction so as to be close to and surround the outer peripheral surface of the output shaft 3. That is, the cylindrical member 104 is made of a conductive and non-magnetic material (for example, aluminum), and as shown in FIG. 2, the cylindrical member 104 surrounds the output shaft 3 on the side close to the sleeve 2A. A plurality of rectangular windows 104a,..., 104a spaced apart at equal intervals in the circumferential direction are formed, and the phase far from the windows 104a,. A plurality of rectangular windows 104b,..., 104b that are equally spaced apart in the circumferential direction so as to be displaced (the same shape as the window 104a) are formed. A plurality of grooves 3B having a substantially rectangular cross section extending in the axial direction are formed on the outer peripheral surface of the portion of the output shaft 3 surrounded by the cylindrical member 104.
[0015]
More specifically, as shown in FIGS. 3 and 4, the angle obtained by dividing the circumferential surface of the cylindrical member 104 into N parts in the circumferential direction (N = 9 in this example) is one cycle angle θ (= 360 / N, this In the example, θ = 40 degrees), and in the portion of the cylindrical member 104 closer to the sleeve 2A, the portion of a degree from one end of one cycle angle θ becomes the window 104a,. The sleeve 2A of the cylindrical member 104 is closed so that the b degree (= θ−a) portion is closed and the phase with the windows 104a,..., 104a is shifted by a half period (θ / 2). In the part far from the other end, the part of a degree from the other end of the one-cycle angle θ becomes the window 104b,..., 104b, and the remaining part of b degree (= θ−a) is closed. 3B, the circumferential width of the convex portion 3C having a convex cross section between the grooves 3B,..., 3B is c degrees, and the circumferential width of the grooves 3B,. The range of relative rotation between the output shafts 3 (between the input shaft 2 and the output shaft 3) is e degrees. However, when the torsion bar 102 is not twisted (steering torque is zero), for example, when c = 20 degrees, as shown in FIG. 3, one of the circumferential direction center of the window 104a and the circumferential direction of the groove 3B is shown. 4 (one edge portion of the convex portion 3C) overlaps, and as shown in FIG. 4, the circumferential width center portion of the window 104b and the other circumferential end portion of the groove 3B (the other edge of the convex portion 3C) Part). Therefore, the overlapping state of the window 104a and the groove 3B and the overlapping state of the window 104b and the groove 3B are opposite in the circumferential direction, and the circumferential width center portion of the windows 104a and 104b and the circumferential width center portion of the groove 3B. Are shifted from each other by θ / 4. In this embodiment, b> a, d> c, and e <θ / 4.
[0016]
The cylindrical member 104 is surrounded by a yoke 112 around which coils 110 and 111 of the same standard are wound. That is, the coils 110 and 111 are arranged coaxially with the cylindrical member 104, and the coil 110 is wound around the yoke 112 so as to surround the portion where the windows 104a,..., 104a are formed. The yokes 112 are wound around the yoke 112 so as to surround the portion where the windows 104b,..., 104b are formed, and the yoke 112 is fixed to the housing 101. The space in which the worm wheel 103 is disposed in the housing 101 and the space in which the yoke 112 is disposed are separated by an oil seal 113, whereby the engagement between the worm wheel 103 and the worm 20b is achieved. The lubricating oil supplied to the portion is prevented from entering the yoke 112 side.
[0017]
The coils 110 and 111 are connected to a control unit 200 (including a motor control circuit) configured on the control board 210 in the sensor case 114. As shown in FIG. 5, the motor control circuit includes a torque detection unit 220 and a calculation unit 230, and includes two resistors Ro having the same resistance value connected in series with the coils 110 and 111. A bridge circuit is formed by Ro and Ro. In this bridge circuit, a connection part between the coils 110 and 111 is grounded via a coil driving part 221 made of a PNP transistor Tr, and a connection part between the electric resistances Ro is an arithmetic part (MPU or A / D converter). , Configured by an interface circuit such as a D / A converter). In addition, the connection part of the coils 110 and 111 is connected to the output port 1 of the calculating part 230 through the diode 222 which regenerates the electric current when the electromotive force of a reverse direction generate | occur | produces in the coils 110 and 111. . A control voltage Vl is supplied from the calculation unit 230 to the gate of the transistor Tr of the coil drive unit 221. The control voltage Vl is a square wave voltage as shown in FIG. 6A, and the output interval of the square wave is synchronized with the sampling clock of the arithmetic unit 230. Further, since the transistor Tr of the coil driving unit 221 is a PNP type, the control voltage V1 falls from the logical value “1” to “0” at the timing when the transistor Tr is turned on, and the timing when the transistor Tr is turned off. Thus, the negative logic voltage rises from the logical value “0” to “1”. The reference voltage V2 supplied from the resistor Ro and the coils 110 and 111 to the coil driver 221 becomes a square wave voltage as shown in FIG. 6B synchronized with the on / off of the transistor Tr. That is, the voltage V2 is a square wave obtained by inverting the control voltage Vl.
[0018]
Further, one output voltage V3 of the bridge circuit, which is a voltage between the coil 110 and the resistor Ro, and the other output voltage V4 of the bridge circuit, which is a voltage between the coil 111 and the resistor Ro, are manually input to the differential amplifier 223. At the same time, they are inputted to the A / D1 terminal and A / D2 terminal for A / D of the arithmetic unit 230, respectively. The differential amplifier 223 is supplied with the neutral voltage Vr supplied from the neutral voltage switching unit 224, and the differential amplifier 223 uses the output voltage V5 expressed by the following equation (1) with an amplification factor of G. Output.
[0019]
V5 = G × (V3-V4) + Vr (1)
The output voltage V5 of the differential amplifier 223 is input to the A / D2 terminal of the arithmetic unit 230, and is also held by the sample hold circuit 225 in accordance with the hold signal Vs from the arithmetic unit 230. The output voltage Vo at the time of predetermined sampling is It is input to the A / D1 terminal of the arithmetic unit 230. The arithmetic unit 230 causes the sample and hold circuit 225 to supply a short pulse-like hold signal Vs as shown in FIG. 7C, which rises simultaneously with the fall of the control voltage Vl, and then falls after a predetermined time, to the sample and hold circuit 225. The sample hold circuit 225 holds the voltage V5 at the time of falling of the hold signal Vs as the output voltage Vo, and the voltage Vo is A / D converted by the arithmetic unit 230. In addition, a non-volatile memory neutral signal storage unit 240 that stores a neutral signal after assembly is connected to the arithmetic unit 230, and a writing signal that is stored in the neutral signal storage unit 240 after completion of the assembly is received. A signal communication unit (serial communication port or general-purpose input / output port) 241 is connected.
[0020]
Note that the fall timing of the hold signal Vs is in the middle of supplying the output voltages V3 and V4 in a transient state to the differential amplifier 223. More specifically, the time when the time constant τ determined by the inductances of the coils 110 and 111 and the resistance Ro elapses from the time when the control voltage Vl falls is referred to as evening imitation when the hold signal Vs falls. The time constant τ is used in order to hold the output voltage V5 when the difference becomes the largest when there is a difference between the output voltages V3 and V4. Therefore, if the hold signal Vs is varied between the time constant τ, the gain of the torque sensor output can be adjusted. Further, the neutral signal storage unit 240 may be a memory incorporating a backup power source such as a battery.
[0021]
The calculation unit 230 calculates the direction and magnitude of the relative rotational displacement of the input shaft 2 and the cylindrical member 104 based on the voltage Vo input from the sample hold circuit 225, and multiplies the calculation result by a proportionality constant to perform steering. The steering torque generated in the system is obtained, and the motor drive circuit 207 is controlled so that the drive current I for generating the steering assist torque is supplied to the motor 20 based on the calculation. FIG. 8 shows the timing of such normal operation. FIG. 8A shows the timing of the coil drive control voltage V1, the time T1 is the coil non-drive time, and FIG. The coil voltage corresponding to the input control voltage V1 is shown. FIG. 8C shows the operation of the sample and hold circuit 225. The interval between the hold time T2 is used for the CPU calculation time and the motor control time, and the sensor output is A at time t1. / D conversion. Note that the vehicle speed V is input from the vehicle speed sensor 12 to the calculation unit 230, and it is determined whether or not the vehicle is traveling at a high speed based on the vehicle speed V, and the steering assist torque is unnecessary during the high speed traveling. Therefore, control of the motor drive circuit 207 is prohibited.
[0022]
Next, the operation of this embodiment will be described.
[0023]
When the steering system is in a straight traveling state and the steering torque is zero, no relative rotation occurs between the input shaft 2 and the output shaft 3, and relative rotation also occurs between the output shaft 3 and the cylindrical member 104. Absent. On the other hand, when the steering handle 1 is steered and a rotational force is generated in the input shaft 2, the rotational force is transmitted to the output shaft 3 via the torsion bar 102. At this time, a resistance force corresponding to a frictional force such as a frictional force between the steered wheels and the road surface or meshing of a gear of a steering device of the output shaft 3 is generated on the output shaft 3. When the torsion bar 102 is twisted, a relative rotation in which the output shaft 3 is delayed occurs, and a relative rotation also occurs between the output shaft 3 and the cylindrical member 104. When the cylindrical member 104 has no window, the cylindrical member 104 is made of a conductive and nonmagnetic material. Therefore, when an alternating current is applied to the coil to generate an alternating magnetic field, the outer peripheral surface of the cylindrical member 104 An eddy current is generated in the direction opposite to the coil current. When the magnetic field generated by the eddy current and the magnetic field generated by the coil are superposed, the magnetic field inside the cylindrical member 104 is canceled.
[0024]
When the windows 104a and 104b are provided on the cylindrical member 104, eddy currents generated on the outer peripheral surface of the cylindrical member 104 cannot circulate around the outer peripheral surface by the windows 104a and 104b. A loop is formed that wraps around the inner peripheral surface, flows in the same direction as the coil current, and returns to the outer peripheral surface along the end surfaces of the adjacent windows 104a and 104b. That is, the eddy current loop is periodically arranged in the circumferential direction (θ = 360 / N) inside the coil. The magnetic field generated by the coil current and the eddy current is superposed, and a magnetic field having a periodic strength in the circumferential direction and a gradient that decreases toward the center is formed inside and outside the cylindrical member 104. The strength of the magnetic field in the circumferential direction is strong at the central portion of the windows 104a and 104b that are strongly influenced by the adjacent eddy currents, and weak at a half-cycle (θ / 2) shift from there. A shaft 3 made of a magnetic material is coaxially disposed inside the cylindrical member 104, and a convex portion 3B and a concave portion 3C are formed on the shaft 3 with the same period as the windows 104a and 104b. A magnetic substance placed in a magnetic field is magnetized to generate spontaneous magnetization (magnetic flux), but the amount increases according to the strength of the magnetic field until saturation.
[0025]
For this reason, the spontaneous magnetization of the shaft 3 increases or decreases depending on the relative phase with the cylindrical member 104 by a magnetic field having a periodic strength in the circumferential direction and a gradient in the radial direction created by the cylindrical member 104.
[0026]
The phase at which the spontaneous magnetization is maximized is a state in which the centers of the windows 104a and 104b coincide with the centers of the convex portions, and the inductance of the coil also increases / decreases as the spontaneous magnetization increases / decreases. The change is almost a sine wave. In a state where torque does not act, a state in which the spontaneous magnetization (inductance) is shifted by a quarter period (θ / 4) with respect to the phase where the spontaneous magnetization (inductance) is maximum, the window row near the sleeve 2A and the other window The phase with the column is a phase difference of ½ period (θ / 2).
[0027]
For this reason, when a phase difference occurs between the cylindrical member 104 and the shaft 3 due to the torque, one of the inductances of the two coils 110 and 111 increases and the other decreases at the same rate. When the steering system is in the neutral position and the steering torque is zero, the inductances of the coils 110 and 111 are equal, so there is no difference in the impedance of the coils 110 and 111, and the self-induced electromotive forces of the coils 110 and 111 are equal. In this state, the square wave control voltage Vl as shown in FIG. 6A is supplied from the calculation unit 230 to the coil driving unit 221 and the square wave as shown in FIG. When the voltage V2 is supplied to the coils 110 and 111, the output voltages V3 and V4 of the bridge circuit have the same value at the time of transition as shown in (1)-(a) of FIG. Since the difference is zero, the output voltage V5 of the differential amplifier 223 maintains the neutral voltage Vr as shown in (1)-(b) of FIG. 7, so that it is shown in (1)-(c) of FIG. Even if such a hold signal Vs is output, the output voltage Vo of the sample hold circuit 225 remains at the neutral voltage Vr as shown in FIGS. As a result, since the arithmetic unit 230 detects that the steering torque of the steering system is zero, the driving current I is not particularly output from the motor drive circuit 207, and unnecessary steering assist torque is not generated in the steering system.
[0028]
On the other hand, when the right steering torque is generated, the inductance of the coil 110 increases and the inductance of the coil 111 decreases as the right steering torque increases, compared to the case where the steering torque is zero. Conversely, as the left steering torque increases, the inductance of the coil 110 decreases and the inductance of the coil 111 increases. If the inductances of the coils 110 and 111 change as described above, the impedances of the coils 110 and 111 also change with the same tendency, and the self-induced electromotive forces of the coils 110 and 111 also change with the same tendency. For this reason, when the right steering torque is generated, the output voltage V3 rises more steeply than the output voltage V4 as shown in (2)-(a) of FIG. 7, and as shown in (2)-(b) of FIG. A difference will occur in the transition period of the output voltages V3 and V4, and the difference (V5) becomes larger as the generated steering torque becomes larger. On the contrary, when the left steering torque is generated, the output voltage V4 rises more steeply than the output voltage V3 as shown in (3)-(a) of FIG. 7, so that as shown in (3)-(b) of FIG. Similarly, a difference occurs in the transition period of the output voltages V3 and V4, and the difference (V5) increases as the generated steering torque increases.
[0029]
As described above, the output voltage V5 of the differential amplifier 223 is, as shown in FIGS. 7 (2)-(b) and (3)-(b), the neutral voltage Vr according to the direction and magnitude of the generated steering torque. Greatly changes. Therefore, when the hold signal Vs is input to the sample hold circuit 225 and the voltage V5 is held at the timings shown in (2)-(c) and (3)-(c) of FIG. When the torque is generated, a hold value of the output voltage Vo larger than the neutral voltage Vr is obtained as shown in (2)-(d) of FIG. 7, and when the left steering torque is generated, (3)-(d) of FIG. As shown, a hold value of the output voltage Vo smaller than the neutral voltage can be obtained.
[0030]
The arithmetic unit 230 obtains the steering torque based on the input output voltage Vo or the like and inputs it to the motor drive circuit 207. The motor drive circuit 207 modifies the drive current I according to the direction and magnitude of the steering torque. 20 is supplied. As a result, the motor 20 generates a rotational force in accordance with the direction and magnitude of the steering torque generated in the steering system, and the rotational force is transmitted to the output shaft 3 via the worm 20b and the like. Steering assist torque is applied to reduce the burden on the operator.
[0031]
  Thus, for the coils 110 and 111,As shown in FIG.Square wave voltageV1, ieV2(As described above, the voltage V2 is a square wave obtained by inverting the control voltage V1.)Even if the configuration is such that the difference between the transient voltages of the output voltages V3 and V4 is held by the differential amplifier 223 and the sample hold circuit 225, it is input to the arithmetic unit 230 as the output voltage Vo. For this reason, the direction and magnitude of the steering torque generated in the steering system can be grasped, and the steering assist torque corresponding to the direction and magnitude can be generated. The coils 110 and 111 are connected to a square wave voltage.V1, ieSince it is only while V2 is rising, the voltageV1, ieIf the duty ratio of the waveform of V2 is made sufficiently small, current consumption can be greatly reduced. In the configuration of this embodiment, what is necessary for detection of the steering torque is the output voltage Vo when the difference between the output voltages V3 and V4 is sufficiently generated in the transition period. For this purpose, the output voltage V1 is lowered. The voltage until the time constant τ elapses from the timeV1, ieIt suffices if V2 is up. Therefore, in view of the safety factor, it is only necessary to turn on the transistor Tr for a time slightly longer than the time constant τ. Therefore, the duty ratio of the voltage V2 can be made extremely small (for example, about 5%). As a result, the time during which current flows through the coils 110 and 111 becomes very short, so that power consumption is reduced and it is economical, and the amount of heat generation is also reduced. If the amount of heat generation is reduced, a reduction in the failure rate can be expected. In addition, the coils 110 and 111 can be driven with the square wave voltage V2 simply by supplying the transistor Tr with the control voltage V1 that is controlled to be turned on / off by the arithmetic unit 230. The number of electronic components required is reduced, and the accuracy required for each electronic component is low. For this reason, cost reduction can also be expected.
[0032]
On the other hand, in the present invention, the neutral signal storage unit 240 is connected to the arithmetic unit 230, and the assembly initial value is stored in the neutral signal storage unit 240 via the write signal communication unit 241 after the assembly is completed. After assembly, when the input torque is zero ((1) in FIG. 7), the output voltage Vo of the sample-and-hold circuit 225 should be a neutral voltage value Vr (2.5 V of the median value of A / D). Actually, however, as shown in FIG. 10, the output voltage Vo is (2.5), assuming that the initial deviation is α, due to the dimensional error of each component such as the shaft, the assembly angle error, the component tolerance of the torque detector 220, and the like. ± α) V, and there is a possibility that the deviation range ± α due to the initial deviation α will be shifted beyond the operating voltage range. In this state, as shown in FIG. 10, a signal for operating the neutral switching unit 224 is sent from the output port 3 so that the arithmetic unit 230 enters a predetermined software adjustable range by external communication. A storage command for storing the output voltage (2.5 ± α1) V as an offset value when it falls within a predetermined soft adjustable range is sent via the write signal communication unit 241 and this storage command is received. Then, the arithmetic unit 230 stores the initial assembly value as a neutral signal in the neutral signal storage unit 240. After that, when the function of the external signal communication unit 241 is removed and the system is operated, the initial value stored in the neutral signal storage unit 240 is always made neutral (correction of ± α1) and the drive current I is calculated. I do. As described above, the system can be operated without complicated mechanical neutral adjustment without being affected by the neutral deviation (± α) due to the initial assembly tolerance.
[0033]
Furthermore, in the present invention, each output voltage and data of the switching unit are also stored in the neutral signal storage unit 240 and used for failure determination of each unit. That is, as shown in FIG. 9, the torque detection timing based on the transient voltage change is performed at a constant period (several milliseconds) under the control of the arithmetic unit 230, but the coil is driven. It is several tens of microseconds, most of which is time T1 when the coil is not driven. During the non-coil driving time T1 when the coil is not driven, sampling is performed at intervals of time T3 and T4 as shown in FIG. 9C, and the hold value is set at a time point t1 during time T3. Torque output is obtained by A / D conversion, and A / D conversion of each part is obtained at time t2 after the next sampling, and compared with the initial value stored in the neutral signal storage unit 240. When the coil voltages V3 and V4 are different from the initial value, it is determined that the coil ground fault or coil driving transistor is conductive. When the output voltage V5 of the differential amplifier 223 is different from the initial value, the neutral voltage abnormality or difference is determined. It is determined that there is a dynamic amplifier abnormality or an A / D conversion unit abnormality. When the output voltage Vo of the sample hold circuit 225 is different from the initial value, it is determined that the sample hold circuit is abnormal or the A / D converter is abnormal.
[0034]
Further, the neutral voltage is switched by the neutral voltage switching unit 224 at the subsequent time t3, and the A / D value of each part at the subsequent time t4 is compared with the A / D value of each part at the time t2. When the output voltage V5 of the differential amplifier 223 is not a normal value (initial value + offset voltage due to switching), the neutral voltage unit 224 is determined to be abnormal, and the output voltage Vo of the sample hold circuit 225 is If it is not a normal value (initial value + output voltage Vo at time t2), it is determined that the sample hold circuit 225 is abnormal.
[0035]
In addition, although the said Example demonstrated the case where a torque sensor was applied to the electric power steering apparatus for vehicles, the application object of this invention is not limited to this.
[0036]
【The invention's effect】
  As described above, according to the torque sensor of the present invention, the torque is detected based on the transient voltage generated between the coil and the electric resistance when a voltage that changes in a square waveform is supplied to the coil. Therefore, the time during which current flows through the coil is very short, power consumption is reduced, and it is economical, and the amount of heat generation is also reduced. In addition, since the number of necessary electronic components is reduced and the accuracy required for each electronic component is low, there is an effect of reducing the manufacturing cost.In other words, in the present invention, since the coil is driven with a square wave voltage, the supply interval of the square wave voltage is synchronized with the sampling clock on the controller side to which the output of the torque sensor is supplied. For this reason, the time during which the current actually flows through the coil is significantly shortened, the power consumption is reduced and the amount of heat generation is reduced, and the square wave has high electronic accuracy with fewer electronic components than the sine wave. There are advantages that can be generated.
  In addition, since the initial assembly value is stored and the initial deviation is corrected, the reliability is improved, and by comparing with the initial value between the sample hold in which the steering torque is not detected, each part is compared. Since a failure is detected, one circuit can be realized.In other words, when the coil is driven with a different state of steady state and transient state and the coil drive timing and sample hold timing are varied and torque detection is not performed (between the sampling time of the torque signal) ) Is operated differently from the detection of the torque signal, and the failure of each part is detected by comparing with the assembly initial value stored in the storage part. In addition, the circuit system is integrated into one system by checking all the circuit parts by combining the timings of driving each part.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an electric power steering apparatus to which a torque sensor of the present invention is applied.
FIG. 2 is a perspective view of a cylindrical member and its surroundings.
3 is a cross-sectional view of a cylindrical member and an output shaft taken along line AA in FIG. 1. FIG.
4 is a cross-sectional view of a cylindrical member and an output shaft taken along line BB in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a motor control circuit.
FIG. 6 is a diagram for explaining an operation of square wave driving.
FIG. 7 is a timing chart showing the operation timing of the present invention.
FIG. 8 is a timing chart showing an example of normal operation.
FIG. 9 is a timing chart showing an operation example when a failure is detected.
FIG. 10 is a waveform diagram for explaining the operation of the present invention.
FIG. 11 is a configuration diagram showing a general configuration of an electric power steering apparatus.
FIG. 12 is a block diagram showing an example of a control unit of the electric power steering apparatus.
[Explanation of symbols]
1 Steering handle
6 Tie Rod
12 Vehicle speed sensor
100 Torque sensor
102 Torsion bar
104 Cylindrical member
110, 111 coil
200 Control unit
203 memory
220 Torque detector
223 Differential amplifier
224 Neutral voltage switching part
225 Sample hold circuit
230 Calculation unit (MPU)
240 Neutral signal storage

Claims

A control calculation unit that varies the drive timing of the coil for torque detection and the timing of sample and hold; and a storage unit that stores initial values of each part of the sensor, and the coil is driven by the control calculation unit; Torque is detected based on sampling of the transient voltage, and each part of the sensor is compared with the initial value of the storage unit based on the sampling hold value when the coil is not driven and other than during sampling. A torque sensor characterized by detecting a failure of the motor.

In a torque sensor of an electric power steering apparatus that detects a steering torque of a steering wheel and biases a steering shaft provided integrally with the steering wheel by a motor in accordance with the steering torque. Is detected based on the sampling of the transient voltage of the coil, and includes a control operation unit capable of varying the drive timing and sample hold timing of the coil, and a storage unit for storing initial values of the respective units. A torque sensor characterized in that a failure of each part is detected by comparing with the initial value between sample hold times where the steering torque is not detected.

The torque sensor according to claim 2, wherein a failure of the coil , the differential amplifier, and the sample hold unit is detected based on an A / D value after the sample hold at a timing when the coil is not driven.

4. The torque sensor according to claim 3, wherein a failure of the neutral voltage section and the sample hold section of the differential amplifier is detected based on the A / D value after switching the neutral voltage.