JP5052542B2 - トルクセンサの出力調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、伝達されるトルクに応じて磁気回路から導かれる磁束密度が変化し、磁気検出器がこの磁束密度に応じてトルクを検出するトルクセンサの出力調整方法に関するものである。

従来のトルクセンサとして、特許文献１に開示されたものは、ハウジング内に回転可能に収容されるトーションバーと、このトーションバーの両端に連結される第一、第二シャフトと、第一シャフトに固定される磁気発生部（多極磁石）と、第二シャフトに固定される回転磁気回路部（多極ヨーク）と、ハウジングに固定される固定磁気回路部と、この固定磁気回路部に導かれる磁束密度を検出する磁気検出器（磁気センサ）とを備える。

トーションバーがこれに働くトルクによって捩れ変形すると、磁気発生部と回転磁気回路部との回転方向の相対位置が変化し、これに伴って磁気発生部から回転磁気回路部を介して固定磁気回路部に導かれる磁束密度が変化する。磁気検出器が、この磁束密度に応じた信号を出力し、この信号に基づいてトーションバーに働くトルクが検出される。

トルクセンサの初期組付時、組立工程においてトルクセンサの組立てが終了した後、出力調整工程において磁気検出器の出力電圧を補正する出力電圧勾配設定値とオフセット出力設定値をそれぞれ設定する出力調整が行われる。

出力調整工程では、駆動ツールを用いてトーションバーを一方向に捩れ変形させた後に逆方向に捩れ変形させる往復路で磁気検出素子の出力電圧を計測し、調整ツールを用いてトーションバーの捩れ角度と磁気検出素子の出力電圧との関係に基づいて出力電圧勾配設定値とオフセット出力設定値をそれぞれ算出し、これを磁気検出器に記憶させる。

トルクセンサの作動時、磁気検出器は、設定された出力電圧勾配設定値とオフセット出力設定値によって磁気検出素子の出力電圧を補正することにより、製品毎に生じるセンサ信号のバラツキが抑えられる。

特開２００７−２４０４９６号公報

ところで、磁気検出器を本体アッシに交換可能に取り付け、例えば磁気検出器に異常が生じた場合に、本体アッシから既に取り付けられている初期品の磁気検出器を外し、交換品の磁気検出器を本体アッシに取り付けることが望まれている。

しかしながら、本体アッシに取り付けられる磁気検出器を交換した場合、交換された磁気検出器に対して前記したトルクセンサの初期組付時と同様に、駆動ツールを用いてトーションバーを一方向に捩れ変形させて磁気検出素子の出力電圧を計測する出力調整が行われると、この出力調整に手間がかかり、磁気検出器の交換作業時間を長くなるという問題点があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、磁気検出器の交換作業時間を短縮できるトルクセンサの出力調整方法を提供することを目的とする。

本発明は、伝達されるトルクに応じて磁束密度が変化する磁気回路と、この磁気回路によって導かれる磁束密度に応じた電圧を出力する磁気検出器とを備えるトルクセンサの出力調整方法であって、磁気検出器毎の出力特性を割り出す個別パラメータを計測する個別出力特性計測工程と、磁気検出器の初期組付け時に伝達されるトルクに応じて初期品の磁気検出器の出力を調整する初期調整パラメータを設定する初期組付時出力調整工程と、磁気検出器の交換時に、記録された個別パラメータと初期調整パラメータとに基づいて、交換品の磁気検出器の出力を調整する交換時調整パラメータを算出して設定する交換組付時出力調整工程とが行われ、磁気検出器は、磁束密度に応じた電圧を出力する磁気検出素子と、初期組付時出力調整工程にて磁気検出素子の出力電圧を初期調整パラメータとして設定された出力電圧勾配設定値によって増幅する増幅手段とを備え、個別出力特性計測工程にて個別パラメータとして磁気検出器毎の出力増幅補正係数をそれぞれ割り出し、交換組付時出力調整工程にて交換品の磁気検出器の出力電圧勾配設定値を初期品の磁気検出器の出力電圧勾配設定値に対して磁気検出器毎の各出力増幅補正係数の比を積算して求める構成とした。

本発明によると、磁気検出器の交換時には、過去に記録された個別パラメータと初期調整パラメータに基づいて交換時調整パラメータが算出され、この交換時調整パラメータによって交換品の磁気検出器の出力が調整されるため、初期組付け時のように駆動ツールを用いて伝達されるトルクに応じて交換品の磁気検出器の出力を調整する必要がなく、磁気検出器の交換作業時間を短縮することができる。

本発明の実施の形態を示すパワーステアリング装置の断面図である。 同じくパワーステアリング装置の分解斜視図である。 同じく（ａ）は回転磁気回路部の分解斜視図であり、（ｂ）は回転磁気回路部の斜視図である。 同じくトルクセンサの断面図である。 同じく磁気検出器の出力特性を示す線図である。 同じく出力調整方法の手順を示すフローチャートである。 同じく初期品と交換品について各パラメータの関係を示す表。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１に本発明が適用される車両のパワーステアリング装置の一例を示す。このパワーステアリング装置１は、ステアリングハンドル（図示せず）に連係して第一シャフト（入力軸）１０、第二シャフト２０が回転し、第二シャフト（出力軸）２０の下端に形成されるピニオン（図示せず）に噛み合うラック軸が軸方向に移動することにより車輪が操舵されるようになっている。

パワーステアリング装置１は、操舵トルクを補助的に付与するアシスト機構として、第二シャフト２０にウォームホイール９が連結され、このウォームホイール９に噛み合うウオーム１９を回転駆動する電動モータ（図示せず）を備え、この電動モータが第二シャフト２０に操舵補助トルクを付与するようになっている。

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センサ５０を備え、図示しないコントローラ（図示せず）がトルクセンサ５０によって検出される操舵トルクに応じて電動モータの出力を制御する。

以下、トルクセンサ５０の構造について説明する。

第一シャフト１０はハウジング３０に転がり軸受７を介して回転可能に支持される。第二シャフト２０は図示しないハウジングに転がり軸受８を介して回転可能に支持される。第一シャフト１０の下端部と第二シャフト２０との間には滑り軸受３が介装される。これにより、第一シャフト１０と第二シャフト２０とは互いに同一軸上で相対回転できるように支持される。

ハウジング３０と第一シャフト１０との間にはダストシール６が介装され、このダストシール６によってハウジング３０内が密封される。第一シャフト１０は円筒状に形成され、その内側にトーションバー５１が収められる。

トーションバー５１は、その上端部がピン５を介して第一シャフト１０に連結され、その下端部がセレーション４を介して第二シャフト２０に連結される。これにより、トーションバー５１は第一シャフト１０に入力される操舵トルクを第二シャフト２０に伝えるとともに、この操舵トルクに応じて捩れ変形する。

図２に示すように、第一シャフト１０の下端部にはストッパ部１３が形成され、第二シャフト２０の上端部にはストッパ受け部２３が形成される。

第一シャフト１０と第二シャフト２０とが中立位置にあり、トーションバー５１にトルクが働かない中立状態では、ストッパ部１３とストッパ受け部２３の間に間隙が空いている。第一シャフト１０と第二シャフト２０とが中立位置から相対回転する角度が所定値に達すると、ストッパ部１３とストッパ受け部２３とが互いに当接し、トーションバー５１がそれ以上に捩れないようになっている。

トルクセンサ５０は、図２にも示すように、ハウジング３０内に回転可能に収容されるトーションバー５１と、第一シャフト１０と共に回転する磁気発生部６０と、第二シャフト２０と共に回転する回転磁気回路部６９と、ハウジング３０に固定して設けられる固定磁気回路部９０と、固定磁気回路部９０に導かれる磁束密度を検出する磁気検出器（磁気センサ）９８とによって構成され、この磁気検出器９９の出力に基づいてトーションバー５１に働く操舵トルクを計測する。

磁気発生部６０は、第一シャフト１０に固定されるバックヨーク６１と、このバックヨーク６１に固定される環状の永久磁石６３とを備える。

永久磁石６３は、磁気を第一シャフト１０、トーションバー５１の回転軸方向に発生するものであり、硬磁性体を第一シャフト１０の回転軸方向へ向けて着磁することにより形成される。

図４に示すように、円筒状の永久磁石６３の上端面と下端面には、それぞれ１２個の磁極が周方向について等間隔に形成され、６個のＮ極と６個のＳ極とが交互に並ぶ。

円筒状のバックヨーク６１は軟磁性体によって形成され、永久磁石６３の上端面（磁極面）に当接する。バックヨーク６１は、永久磁石６３を第一シャフト１０に連結する支持部材の働きと、永久磁石６３の隣合う磁極を結んで磁束を導く継鉄の働きをし、永久磁石６３の下端面（磁極面）に磁界を集中させる。

なお、永久磁石６３を第一シャフト１０に連結する支持部材をバックヨークと分離して設け、バックヨークをこの支持部材と永久磁石６３の間に介装してもよい。

回転磁気回路部６９は、永久磁石６３から出される磁束を導く第一、第二軟磁性リング７０、８０と、第二シャフト２０に固定される組付け部材７７と、この組付け部材７７に第一、第二軟磁性リング７０、８０を固定する樹脂モールド８７とを備える。

図３の（ａ）は、第一、第二軟磁性リング７０、８０と組付け部材７７を分解した斜視図であり、図３の（ｂ）はこれらを組み立てた状態を示す回転磁気回路部６９の斜視図である。

第一、第二軟磁性リング７０、８０は、永久磁石６３の下端面（磁極面）に対峙する６個の第一、第二磁路先端部７１、８１と、この第一、第二磁路先端部７１、８１から曲折して互いに遠ざかる方向に延びる６個の第一、第二磁路柱部７２、８２と、この第一、第二磁路柱部７２、８２を結んで環状に延びる１個の第一、第二磁路環部７３、８３とをそれぞれ有し、これらがプレス加工によって一体形成される。

なお、第一、第二軟磁性リング７０、８０は、プレス加工に限らず、鋳造、焼結等によって形成してもよい。

第一、第二軟磁性リング７０、８０は、互いに同一形状であり、共通の部品が用いられる。

第一、第二磁路先端部７１、８１は、トーションバー５１の回転軸と直交する同一平面上にてそれぞれ均等な間隔をもって周方向に並び、トーションバー５１にトルクが働かない中立状態で、トーションバー５１の半径方向に延びるそれぞれの中心線が永久磁石６３のＮ極及びＳ極の境界を指すように配置される。

第一、第二磁路柱部７２、８２は、平板状に形成され、トーションバー５１の回転軸方向に延びる。

また、第一、第二軟磁性リング７０、８０が鋳造、焼結等によって形成される場合には、第一、第二磁路柱部７２、８２は、トーションバー５１の半径方向に厚みを持つブロック状に形成してもよい。

第一磁路柱部７２は、トーションバー５１の上方向に延び、永久磁石６３を囲むように配置される。第一磁路柱部７２は、永久磁石６３の外周面にある間隙をもって配置され、永久磁石６３の磁束が第一磁路柱部７２によって短絡されないように構成する。

第二磁路柱部８２は、トーションバー５１の下方向に延び、永久磁石６３から遠ざかるように配置される。

こうして、第一、第二磁路柱部７２、８２が互いに遠ざかる方向に延びることにより、第一、第二磁路環部７３、８３がトーションバー５１の回転軸方向について十分に離され、両者の間で磁気短絡が起きないように構成される。

第一、第二磁路環部７３、８３は、トーションバー５１の回転軸と直交する平面上に配置され、トーションバー５１の回転軸と同一軸上に延びる円盤状に形成される。第一、第二磁路環部７３、８３は、トーションバー５１の半径方向について一定幅を有する。

第一、第二磁路環部７３、８３は、全周につながったリング状をしているが、これに限らず、その一箇所にスリットを有するＣ字形リング状に形成してもよい。

第一磁路環部７３を永久磁石６３の下面（磁極面）より上方に配置し、第二磁路環部８３を永久磁石６３より下方に配置する。すなわち、永久磁石６３は、トーションバー５１の回転軸方向について第一磁路環部７３と第二磁路環部８３の間に配置される。

これにより、第一、第二磁路柱部７２、８２の回転軸方向の長さを短縮することと、第一、第二磁路環部７３、８３どうしを互いに離して両者の間で磁気短絡が起きないようにすることとを両立できる。第一、第二磁路柱部７２、８２を回転軸方向の長さを短縮することにより、第一、第二軟磁性リング７０、８０をプレス加工により形成することが可能となり、製品のコストダウンがはかれる。

第一、第二軟磁性リング７０、８０はプレス加工によって形成されることにより、鋳造等によって形成するものに比べて材料使用量を低減することができる。

第一、第二軟磁性リング７０、８０はプレス加工によって形成されることにより、鋳造等によって形成するものに比べて各部の板厚を大きくとれず、磁路断面積が小さくなるが、高密度材を用いることにより磁気ヒステリシス特性の向上がはかれる。

トルクセンサ５０は、第一軟磁性リング７０の第一磁路柱部７２を永久磁石６３を囲むように永久磁石６３の側方に配置することにより、第一軟磁性リング７０の介装スペースによって回転軸方向の長さが増大することを抑えられ、パワーステアリング装置１の小型軽量化がはかれる。

樹脂モールド８７は、金型に組付け部材７７と第一、第二軟磁性リング７０、８０を配置した状態で、金型に溶解した熱可塑性樹脂を流し込み、この樹脂を冷却して固化させることにより形成される。なお、樹脂モールド８７を形成する樹脂は、熱可塑性樹脂に限らず、熱硬化性樹脂、反応硬化性樹脂を用いてもよい。

第一、第二集磁ヨーク９３、９４は、第一、第二集磁リング９１、９２の外周に接するように設けられる。第一、第二集磁ヨーク９３、９４の間に一対の磁気ギャップ（空隙）９６が形成され、この磁気ギャップ９６に磁気検出器９９のホールＩＣ９８が介装される。

第一、第二集磁ヨーク９３、９４は、第一、第二集磁リング９１、９２の外周面にそれぞれ接合するブロック状に形成され、磁気ギャップ９６を画成する一対の集磁凸部９３ａ、９４ａを有する。集磁凸部９３ａ、９４ａの端面は互いに平行に対峙する平面状に形成される。

ホールＩＣ９８は磁気検出素子としてホール素子が用いられ、磁気ギャップ９６の磁場の大きさと方向に応じたセンサ信号が信号線９７を介して取り出される。磁気検出素子はこれを通過する磁束密度に応じた電圧をセンサ信号として出力するものである。後述するように、ホールＩＣ９８はそのセンサ信号回路（ＩＣ）によって磁気検出素子の出力電圧を増幅し、オフセット出力設定値を加える処理が行われ、これら処理が行われたセンサ信号を出力する。

ホールＩＣ９８はセンサホルダ３９に樹脂モールドを介して固定される。ホールＩＣ９８の信号線９７はセンサホルダ３９に接続される図示しない配線を介してコントローラに接続される。

センサホルダ３９には、第一、第二集磁ヨーク９３、９４とホールＩＣ９８及び信号線９７が組付けられ、これらによって磁気検出器９９が構成される。

一方、ハウジング３０には、第一シャフト１０、第二シャフト２０、ウォームホイール９、トーションバー５１、磁気発生部６０、回転磁気回路部６９、固定磁気回路部９０の第一、第二集磁リング９１、９２が組付けられており、これらによって本体アッシ１００が構成される。

磁気検出器９９は、本体アッシ１００に対して交換可能に設けられる。センサホルダ３９は、ハウジング３０の開口部３８に嵌合し、複数（図示せず）のボルトを介してハウジング３０に締結されている。

次に、トルクセンサ５０がトーションバー５１に働く操舵トルクを検出する作用について説明する。

トーションバー５１にトルクが働かない中立状態において、第一、第二軟磁性リング７０、８０の第一、第二磁路先端部７１、８１が、それぞれ永久磁石６３のＮ極及びＳ極に同一面積を持って対峙して両者を磁気短絡し、磁束が回転磁気回路部６９と固定磁気回路部９０に導かれない。

運転者がステアリングハンドルを操作してトーションバー５１に一方向のトルクが働く場合、トーションバー５１がこのトルクの方向に応じて捩れ変形し、第一磁路先端部７１がＮ極よりＳ極に大きな面積を持って対峙する一方、第二磁路先端部８１がＳ極よりＮ極に大きな面積を持って対峙し、永久磁石６３からの磁束が回転磁気回路部６９と固定磁気回路部９０に導かれ、ホールＩＣ９８から磁場の強さ及び方向に応じた信号が出力される。
この磁束が導かれる回転磁気回路部６９と固定磁気回路部９０における磁気経路は、Ｎ極→第一磁路先端部７１→第一磁路柱部７２→第一磁路環部７３→第一集磁リング９１→第一集磁ヨーク９３→第二集磁ヨーク９４→第二集磁リング９２→第二磁路環部８３→第二磁路柱部８２→第二磁路先端部８１→Ｓ極となる。

運転者がステアリングハンドルを操作してトーションバー５１に逆方向のトルクが働く場合、トーションバー５１が逆方向に捩れ変形し、第一磁路先端部７１がＳ極よりＮ極に大きな面積を持って対峙する一方、第二磁路先端部８１がＮ極よりＳ極に大きな面積を持って対峙し、磁束が上記の磁気経路と逆の磁気経路にて導かれ、ホールＩＣ９８から磁場の強さ及び方向に応じた信号が出力される。この磁束が導かれる回転磁気回路部６９と固定磁気回路部９０における磁気経路は、Ｎ極→第二磁路先端部８１→第二磁路柱部８２→第二磁路環部８３→第二集磁リング９２→第二集磁ヨーク９４→第一集磁ヨーク９３→第一集磁リング９１→第一磁路環部７３→第一磁路柱部７２→第一磁路先端部７１→Ｓ極となる。

このようにトーションバー５１がこれに働くトルクに応じてトーションバー５１の捩れ変形し、第一、第二磁路先端部７１、８１が永久磁石６３のＮ極とＳ極に対峙する面積差が大きくなると、ホールＩＣ９８に導かれる磁束密度が大きくなり、ホールＩＣ９８からこのトルクに応じた信号が出力される。

なお、永久磁石６３の一端面に形成される磁極数は、２個以上の範囲で任意に設定される。永久磁石６３に対峙する第一、第二軟磁性リング７０、８０の面積が同じ条件において、磁極数を増やすことにより、ホールＩＣ９８に導かれる磁束密度を高められる。

ホールＩＣ９８は、磁場の大きさと方向に応じた電圧を出力する磁気検出素子（ホール素子）と、この磁気検出素子の出力電圧に応じてセンサ信号を出力するセンサ信号回路（ＩＣ）とを備える。

ホールＩＣ９８のセンサ信号回路は、磁気検出素子の出力電圧を予め設定された出力電圧勾配設定値Ｇ（増幅率、ゲイン）によって増幅する増幅手段と、増幅された出力電圧に予め設定されたオフセット出力設定値Ｏを加えるオフセット手段とを備え、磁気検出素子の出力電圧に対してこれらの処理が行われたセンサ信号を出力する。

増幅手段は、磁気検出素子の出力電圧を予め設定された出力電圧勾配設定値Ｇに応じて増幅する。出力電圧勾配設定値Ｇは、トーションバー５１の捩れ角度に対する磁気検出素子の出力電圧の変化量に応じて設定される。

オフセット手段は、増幅された出力電圧に対して予め設定されたオフセット出力設定値Ｏを加算する。オフセット出力設定値Ｏは、トーションバー５１の捩れ角度が零となる中立状態における磁気検出素子の出力電圧に応じて設定される。

また、トルクセンサ５０は、メインとサブ２つのホールＩＣ９８が設けられており、メインとサブのホールＩＣ９８の出力電圧を互いに比較することにより、各ホールＩＣ９８の異常が判定される。

ホールＩＣ９８に異常が生じた場合、本体アッシ１００のハウジング３０から既に取り付けられている初期品の磁気検出器９９を外し、図１に矢印で示すように、交換品の磁気検出器９９をハウジング３０に取り付けるようになっている。

こうして、ホールＩＣ９８の異常時に、磁気検出器９９を交換することにより、トルクセンサ５０を全て交換する必要が無く、本体アッシ１００を引き続いて使用することができる。このため、トルクセンサ５０の修理にかかるコストを小さく抑えられる。

図５は、単体検査時における初期品の磁気検出器９９のセンサ出力Ｖｔ１と、単体検査時における交換品の磁気検出器９９のセンサ出力Ｖｔ２と、調整後における磁気検出器９９のセンサ出力Ｖ１とをそれぞれ示す特性図である。この特性図の横軸は、磁気検出器９９の磁気検出素子に導かれる磁束密度Ｈであり、縦軸は、磁気検出器９９の出力電圧Ｖである。

図５に示すように、初期品の磁気検出器９９と交換品の磁気検出器９９とにそれぞれ備えられる磁気検出素子の出力特性が個々に異なるため、前述したように初期組付時の出力調整工程にて初期品の磁気検出器９９の出力調整を行うとともに、磁気検出器９９の交換時に交換品の磁気検出器９９の出力調整を行い、出力調整後において初期品の磁気検出器９９と交換品の磁気検出器９９のいずれからも所定のセンサ出力Ｖ１が出力されるようにする必要がある。

図６は、磁気検出器９９に対する出力調整方法の手順を示すフローチャートである。この出力調整方法は、単体検査時に磁気検出器９９毎の出力特性を計測する個別出力特性計測工程Ａが行われ、磁気検出器９９の初期組付け時に初期品の磁気検出器９９の出力を調整する初期組付時出力調整工程Ｂが行われ、磁気検出器９９の交換時に交換品の磁気検出器９９の出力を調整する交換組付時出力調整工程Ｃが行われる。

〔個別出力特性計測工程Ａ〕
個別出力特性計測工程Ａでは、測定ツール（図示せず）を用いて磁気検出器９９毎の出力特性が計測される。この測定ツールは、検査用の基準本体アッシに相当する検査治具であり、この磁気検出器９９が検査治具に組み付けられた状態で所定の磁束密度Ｈｐ、Ｈｑが磁気検出素子に導かれる状態で磁気検出器９９の出力電圧Ｖが計測され、この出力電圧Ｖに基づいて出力増幅補正係数Ｘとオフセット出力補正値Ｙが算出される。

ここで、図５に示すように、初期品の磁気検出器９９については、磁束密度Ｈｐ、Ｈｑに対する出力電圧Ｖｐ１、Ｖｑ１が計測されたものとすると、これに基づいて出力増幅補正係数Ｘ１とオフセット出力補正値Ｙ１が算出される。交換品の磁気検出器９９については、磁束密度Ｈｐ、Ｈｑに対する出力電圧Ｖｐ２、Ｖｑ２が計測されたものとすると、これに基づいて出力増幅補正係数Ｘ２とオフセット出力補正値Ｙ２が算出される。

以下、出力増幅補正係数Ｘ１、Ｘ２、オフセット出力補正値Ｙ１、Ｙ２の算出方法につてい説明する。

磁気検出素子の出力特性は、次式で表される。
Ｖ＝Ｓ・Ｘ・Ｇ・Ｈ＋Ｅ・(Ｏ＋Ｙ) …（１）
Ｖ：出力電圧、変数
Ｓ：感度（電源電圧Ｅにおける磁束密度変化に対する電圧変化）、定数（本来は電圧Ｅの関数）
Ｘ：出力増幅補正係数
Ｇ：出力電圧勾配設定値、変数
Ｈ：検出磁束密度
Ｅ：センサ電源電圧値、変数
Ｏ：オフセット出力設定値、変数
Ｙ：オフセット出力補正値、部品別定数

個別出力特性計測工程Ａの単体検査時における初期品の磁気検出器９９（サンプル１）の磁気検出素子の出力特性は、次式で表される。
Ｖｔ１＝Ｓ・Ｘ１・Ｇｔ・Ｈ＋Ｅ・(Ｏｔ＋Ｙ１) …（２）

個別出力特性計測工程Ａの単体検査時における交換品の磁気検出器９９（サンプル２）の磁気検出素子の出力特性は、次式で表される。
Ｖｔ２＝Ｓ・Ｘ２・Ｇｔ・Ｈ＋Ｅ・(Ｏｔ＋Ｙ２) …（３）

検出磁束密度Ｈの値を磁束密度Ｈｐ、Ｈｑの２点設定し、測定ツール（図示せず）を用いて磁束密度Ｈｐ、Ｈｑに対する各磁気検出器９９（サンプル１、サンプル２）の出力電圧を測定する。

初期品（サンプル１）及び交換品（サンプル２）について、検出磁束密度Ｈ＝Ｈｐのときに出力電圧Ｖｔ１＝Ｖｐ１、出力電圧Ｖｔ２＝Ｖｐ２とすると、磁気検出素子の出力特性は、次式で表される。
Ｖｐ１＝Ｓ・Ｘ１・Ｇｔ・Ｈｐ＋Ｅ・(Ｏｔ＋Ｙ１) …（４）

これにより、オフセット出力補正値Ｙ１は、次式で表される。
Ｙ１＝（Ｖｐ１−Ｓ・Ｘ１・Ｇｔ・Ｈｐ）／Ｅ−Ｏｔ
＝Ｖｐ１／Ｅ−Ｓ・Ｘ１・Ｇｔ・Ｈｐ／Ｅ−Ｏｔ …（５）

初期品（サンプル１）及び交換品（サンプル２）について、検出磁束密度Ｈ＝Ｈｑのときに出力電圧Ｖｔ１＝Ｖｑ１、出力電圧Ｖｔ２＝Ｖｑ２とすると、磁気検出素子の出力特性は、次式で表される。
Ｖｑ１＝Ｓ・Ｘ１・Ｇｔ・Ｈｑ＋Ｅ・(Ｏｔ＋Ｙ１) …（６）

（６）式のＹ１に（５）式を代入すると、次式が成立する。
Ｖｑ１＝Ｓ・Ｘ１・Ｇｔ・Ｈｑ＋Ｅ・〔Ｏｔ＋｛（Ｖｐ１／Ｅ−Ｓ・Ｘ１・Ｇｔ・Ｈｐ）／Ｅ−Ｏｔ｝〕
＝Ｓ・Ｘ１・Ｇｔ・Ｈｑ＋Ｖｐ１−Ｓ・Ｘ１・Ｇｔ・Ｈｐ
＝Ｓ・Ｘ１・Ｇｔ・（Ｈｑ−Ｈｐ）＋Ｖｐ１ …（７）

したがって、出力増幅補正係数Ｘ１は、次式で表される。
Ｘ１＝（Ｖｑ１−Ｖｐ１）／｛（Ｓ・Ｇｔ・（Ｈｑ−Ｈｐ）｝ …（８）

（５）式のＸ１に（８）式を代入すると、オフセット出力補正値Ｙ１は次式で表される。
Ｙ１＝Ｖｐ１／Ｅ−（Ｖｑ１−Ｖｐ１）・Ｓ・Ｇｔ・Ｈｐ／Ｅ・Ｓ・Ｇｔ・（Ｈｑ−Ｈｐ）−Ｏｔ
＝Ｖｐ１／Ｅ−（Ｖｑ１−Ｖｐ１）・Ｈｐ／Ｅ・（Ｈｑ−Ｈｐ）−Ｏｔ …（９）

同様に、単体検査時の出力電圧Ｖｐ２、Ｖｑ２より、出力増幅補正係数Ｘ２は、次式で表される。
Ｘ２＝（Ｖｑ２−Ｖｐ２）／｛（Ｓ・Ｇｔ・（Ｈｑ−Ｈｐ）｝ …（１０）

同様に、単体検査時の出力電圧Ｖｐ２、Ｖｑ２より、オフセット出力補正値Ｙ２は次式で表される。
Ｙ２＝Ｖｐ２／Ｅ−（Ｖｑ２−Ｖｐ２）・Ｈｐ／Ｅ・（Ｈｑ−Ｈｐ）−Ｏｔ …（１１）

上記の各パラメータは、以下のように定義される。
Ｖｔ１：初期品（サンプル１）の出力電圧
Ｖｔ２：交換品（サンプル２）の出力電圧
Ｘ１：初期品（サンプル１）の出力増幅補正係数（個別パラメータ）
Ｘ２：交換品（サンプル２）の出力増幅補正係数（個別パラメータ）
Ｙ１：初期品（サンプル１）のオフセット出力補正値（個別パラメータ）
Ｙ２：交換品（サンプル２）のオフセット出力補正値（個別パラメータ）
Ｇｔ：単体検査時の出力電圧勾配設定値
Ｏｔ：単体検査時のオフセット出力設定値

以上のように個別出力特性計測工程Ａに行われる単体検査では、初期品（サンプル１）の出力電圧Ｖｐ１、Ｖｑ１が計測され、この計測値Ｖｐ１、Ｖｑ１に基づいて初期品（サンプル１）の出力増幅補正係数Ｘ１、オフセット出力補正値Ｙ１が算出される。また、交換品（サンプル２）の出力電圧Ｖｐ２、Ｖｑ２が計測され、この計測値Ｖｐ２、Ｖｑ２に基づいて交換品（サンプル２）の出力増幅補正係数Ｘ２、オフセット出力補正値Ｙ２が算出される。

こうして個別出力特性計測工程Ａにて求められた個別パラメータＸ１、Ｙ１、Ｘ２、Ｙ２は、管理者が各磁気検出器９９毎に認識番号をつけて記録する。なお、これに限らず、個別パラメータＸ１、Ｙ１、Ｘ２、Ｙ２を、磁気検出器９９のセンサ信号回路に設けられるメモリーに記憶させ、調整ツール（図示せず）によって読み出せるようにしてもよい。こうして記録された個別パラメータＸ１、Ｙ１、Ｘ２、Ｙ２は、後述するように磁気検出器９９の交換時に行われる交換組付時出力調整工程Ｃにおける交換品（サンプル２）の出力調整に用いられる。

〔初期組付時出力調整工程Ｂ〕
初期組付時出力調整工程Ｂでは、磁気検出器９９の初期品（サンプル１）を本体アッシ１００に組付けた初期組付け時に磁気検出器９９（サンプル１）の出力が調整される。

初期組付時出力調整工程Ｂでは、トーションバー５１を捩れ変形させる駆動ツール（図示せず）と、トーションバー５１の捩れ変形時に検出される磁気検出素子の出力特性に応じて出力電圧勾配設定値Ｇ１とオフセット出力設定値Ｏ１を設定する調整ツール（図示せず）とが用いられる。

駆動ツールは、第一シャフト１０と第二シャフト２０を相対回転させてトーションバー５１を捩れ変形させるものである。

調整ツールは、トーションバー５１の捩れ角度と磁気検出素子の出力電圧との関係に基づいて出力電圧勾配設定値Ｇ１とオフセット出力設定値Ｏ１を算出し、算出された初期調整パラメータＧ１、Ｏ１を磁気検出器９９（サンプル１）のセンサ信号回路に設けられるメモリーに記憶させるものである。

なお、上記したトルクセンサ５０の出力調整方法の具体的な構成については、本出願人により特願２００８−１６３２６６として既に出願されている。

こうして、トルクセンサ５０の初期組付時に、初期組付時出力調整工程Ｂにおいて磁気検出素子の出力特性を検出し、この出力特性に応じて出力電圧勾配設定値Ｇ１とオフセット出力設定値Ｏ１をそれぞれ設定するトルクセンサ５０の出力調整が行われることにより、回転磁気回路部６９と固定磁気回路部９０における磁束密度のバラツキが解消されるとともに、磁気検出器９９（サンプル１）の出力バラツキが解消され、トルクセンサ５０からトーションバー５１に働くトルクに対して所定のセンサ信号が出力される。

初期組付時出力調整工程Ｂが行われた初期品（サンプル１）の出力電圧Ｖ１は、次式で表される。
Ｖ１＝Ｓ・Ｘ１・Ｇ１・Ｈ＋Ｅ・(Ｏ１＋Ｙ１) …（１２）
Ｖ１：初期組付時出力調整工程Ｂが行われた初期品（サンプル１）の出力電圧
Ｇ１：初期組付時出力調整工程Ｂにて算出される初期品（サンプル１）の出力電圧勾配設定値（初期調整パラメータ）
Ｏ１：初期組付時出力調整工程Ｂにて算出される初期品（サンプル１）のオフセット出力設定値（初期調整パラメータ）

また、初期組付時出力調整工程Ｂにて求められた初期調整パラメータＧ１、Ｏ１は、管理者が各磁気検出器９９（サンプル１）毎に認識番号をつけて記録する。こうして記録された初期調整パラメータＧ１、Ｏ１は、後述するように磁気検出器９９の交換時に行われる交換組付時出力調整工程Ｃにおける交換品（サンプル２）の出力調整に用いられる。

例えば磁気検出器９９に異常が生じた場合、本体アッシ１００のハウジング３０から既に取り付けられている初期品の磁気検出器９９を外し、図１に矢印で示すように、交換品の磁気検出器９９（サンプル２）がハウジング３０に取り付けられ、交換品の磁気検出器９９（サンプル２）の出力を調整する交換組付時出力調整工程Ｃが行われる。

〔交換組付時出力調整工程Ｃ〕
交換組付時出力調整工程Ｃでは、個別出力特性計測工程Ａにて求められた個別パラメータＸ１、Ｙ１、Ｘ２、Ｙ２を読み出すとともに、初期組付時出力調整工程Ｂにて求められた初期調整パラメータＧ１、Ｏ１を読み出し、これらのパラメータを基に交換品の磁気検出器９９（サンプル２）の交換時調整パラメータＧ２、Ｏ２が次式で計算される。
Ｇ２＝（Ｘ１／Ｘ２）・Ｇ１ …（１３）
Ｏ２＝Ｏ１＋Ｙ１−Ｙ２ …（１４）
Ｇ２：交換組付時出力調整工程Ｃにて設定される交換品の磁気検出器９９（サンプル２）の出力電圧勾配設定値
Ｏ２：交換組付時出力調整工程Ｃにて設定される交換品の磁気検出器９９（サンプル２）のオフセット出力設定値

交換品の磁気検出器９９（サンプル２）のホールＩＣ９８のセンサ信号回路に設けられるメモリーに調整ツール（図示せず）を用いて算出された出力電圧勾配設定値Ｇ２、オフセット出力設定値Ｏ２を記憶させ、磁気検出器９９の交換が行われる。

図７は、初期品の磁気検出器９９（サンプル１）と交換品の磁気検出器９９（サンプル２）について各パラメータの関係を示す表である。

こうして、磁気検出器９９の交換時に交換品の磁気検出器９９（サンプル２）の出力を調整する交換組付時出力調整工程Ｃが行われると、その出力電圧Ｖ２は、次式で表される。
Ｖ２＝Ｓ・Ｘ２・Ｇ２・Ｈ＋Ｅ・(Ｏ２＋Ｙ２) …（１５）

この（１５）式に前記の（１３）式と（１４）式を代入すると、
Ｖ２＝Ｓ・Ｘ２・（Ｘ１／Ｘ２）・Ｇ１・Ｈ＋Ｅ・(Ｏ１＋Ｙ１−Ｙ２＋Ｙ２)
＝Ｓ・Ｘ１・Ｇ１・Ｈ＋Ｅ・(Ｏ１＋Ｙ１)
＝Ｖ１

すなわち、磁気検出器９９の交換が行われる前後における磁気検出器９９（サンプル１、サンプル２）の出力Ｖ１、Ｖ２は、互いに等しくなる。なお、実際には、計測誤差等に起因して、出力Ｖ１、Ｖ２は完全に一致しないが、前述した出力調整が行われることにより、出力電圧Ｖ１、Ｖ２の出力差は許容範囲内に収まる。

このようにトーションバー５１を捩って出力電圧を測定する駆動ツールを用いることなく、交換品（サンプル２）の磁気検出器９９の出力調整が行われ、磁気検出器９９の交換作業時間を短縮することができる。

以上のように本実施形態においては、伝達されるトルクに応じて磁束密度が変化する磁気回路（回転磁気回路部６９、固定磁気回路部９０）と、この磁気回路（回転磁気回路部６９、固定磁気回路部９０）によって導かれる磁束密度に応じた電圧を出力する磁気検出器９９とを備えるトルクセンサ５０の出力調整方法であって、磁気検出器９９毎の出力特性を割り出す個別パラメータ（Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２）を計測する個別出力特性計測工程Ａと、磁気検出器９９の初期組付け時に伝達されるトルクに応じて初期品の磁気検出器９９の出力を調整する初期調整パラメータ（Ｇ１、Ｏ１）を設定する初期組付時出力調整工程Ｂと、磁気検出器９９の交換時に、記録された個別パラメータ（Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２）と初期調整パラメータ（Ｇ１、Ｏ１）とに基づいて、交換品の磁気検出器９９の出力を調整する交換時調整パラメータ（Ｇ２、Ｏ２）を算出して設定する交換組付時出力調整工程Ｃとが行われる構成とした。

上記構成に基づき、磁気検出器９９の交換時には、過去に記録された個別パラメータ（Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２）と初期調整パラメータ（Ｇ１、Ｏ１）とに基づいて交換時調整パラメータ（Ｇ２、Ｏ２）が算出され、交換品の磁気検出器９９の出力が調整されるため、初期組付け時のように駆動ツールを用いて伝達されるトルクに応じて交換品の磁気検出器９９の出力を調整する必要がなく、磁気検出器９９の交換作業時間を短縮することができる。

本実施の形態では、磁気検出器９９は、磁束密度に応じた電圧を出力する磁気検出素子と、初期組付時出力調整工程Ｂにて磁気検出素子の出力電圧を初期調整パラメータとして設定された出力電圧勾配設定値Ｇ１によって増幅する増幅手段とを備え、個別出力特性計測工程Ａにて個別パラメータとして磁気検出器９９毎の出力増幅補正係数Ｘ１、Ｘ２をそれぞれ割り出し、交換組付時出力調整工程Ｃにて交換品の磁気検出器９９の出力電圧勾配設定値Ｇ２を初期品の磁気検出器９９の出力電圧勾配設定値Ｇ１に対して磁気検出器９９毎の出力増幅補正係数Ｘ１、Ｘ２の比Ｘ１／Ｘ２を積算して求める構成とした。

上記構成に基づき、磁気検出器９９の交換時には、過去に記録された出力増幅補正係数（個別パラメータ）と出力電圧勾配設定値Ｇ１（初期調整パラメータ）とに基づいて出力電圧勾配設定値Ｇ２（交換時調整パラメータ）が算出され、交換品の磁気検出器９９の出力が調整されるため、初期組付け時のように駆動ツールを用いて伝達されるトルクに応じて交換品の磁気検出器９９の出力電圧勾配設定値Ｇ２を調整する必要がなく、磁気検出器９９の交換作業時間を短縮することができる。

本実施の形態では、磁気検出器９９は、初期組付時出力調整工程Ｂにて磁気検出素子の出力電圧に初期調整パラメータとして設定されたオフセット出力設定値Ｏ１を加算するオフセット手段を備え、個別出力特性計測工程Ａにて個別パラメータとして磁気検出器９９毎のオフセット出力補正値Ｙ１、Ｙ２をそれぞれ割り出し、交換組付時出力調整工程Ｃにて交換品の磁気検出器９９のオフセット出力設定値Ｏ２を初期品の磁気検出器９９のオフセット出力設定値Ｏ１に対して磁気検出器９９毎の出力増幅補正係数Ｙ１、Ｙ２の差Ｙ１−Ｙ２を加算して求める構成とした。

上記構成に基づき、磁気検出器９９の交換時には、過去に記録された出力増幅補正係数Ｙ１、Ｙ２（個別パラメータ）とオフセット出力設定値Ｏ１（初期調整パラメータ）とに基づいてオフセット出力設定値Ｏ２（交換時調整パラメータ）が算出され、交換品の磁気検出器９９の出力が調整されるため、初期組付け時のように駆動ツールを用いて伝達されるトルクに応じて交換品の磁気検出器９９のオフセット出力設定値Ｏ２を調整する必要がなく、磁気検出器９９の交換作業時間を短縮することができる。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

５０ トルクセンサ
５１ トーションバー
６０ 磁気発生部
６９ 回転磁気回路部（磁気回路）
９０ 固定磁気回路部
９８ 磁気検出器
９９ 磁気検出アッシ
１００ 本体アッシ
Ａ 個別出力特性計測工程
Ｂ 初期組付時出力調整工程
Ｃ 交換組付時出力調整工程

Claims (2)

1. 伝達されるトルクに応じて磁束密度が変化する磁気回路と、
   この磁気回路によって導かれる磁束密度に応じた電圧を出力する磁気検出器とを備えるトルクセンサの出力調整方法であって、
   前記磁気検出器毎の出力特性を割り出す個別パラメータを計測する個別出力特性計測工程と、
   前記磁気検出器の初期組付け時に伝達されるトルクに応じて初期品の前記磁気検出器の出力を調整する初期調整パラメータを設定する初期組付時出力調整工程と、
   前記磁気検出器の交換時に、記録された前記個別パラメータと前記初期調整パラメータとに基づいて、交換品の前記磁気検出器の出力を調整する交換時調整パラメータを算出して設定する交換組付時出力調整工程とが行われ、
   前記磁気検出器は、
   磁束密度に応じた電圧を出力する磁気検出素子と、
   前記初期組付時出力調整工程にて前記磁気検出素子の出力電圧を前記初期調整パラメータとして設定された出力電圧勾配設定値によって増幅する増幅手段とを備え、
   前記個別出力特性計測工程にて前記個別パラメータとして前記磁気検出器毎の出力増幅補正係数をそれぞれ割り出し、
   前記交換組付時出力調整工程にて交換品の前記磁気検出器の出力電圧勾配設定値を初期品の前記磁気検出器の前記出力電圧勾配設定値に対して前記磁気検出器毎の各出力増幅補正係数の比を積算して求めることを特徴とするトルクセンサの出力調整方法。
2. 前記磁気検出器は前記初期組付時出力調整工程にて前記磁気検出素子の出力電圧に前記初期調整パラメータとして設定されたオフセット出力設定値を加算するオフセット手段を備え、
   前記個別出力特性計測工程にて前記個別パラメータとして前記磁気検出器毎のオフセット出力補正値をそれぞれ割り出し、
   前記交換組付時出力調整工程にて交換品の前記磁気検出器のオフセット出力設定値を初期品の前記磁気検出器の前記オフセット出力設定値に対して前記磁気検出器毎の出力増幅補正係数の差を加算して求めることを特徴とする請求項１に記載のトルクセンサの出力調整方法。

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