JP5473769B2

JP5473769B2 - トルクセンサ

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Publication number: JP5473769B2
Application number: JP2010109384A
Authority: JP
Inventors: 忠敏後藤; 康弘湯浅; 宏坂本; 太輔後藤
Original assignee: Amiteq Co Ltd
Current assignee: Amiteq Co Ltd
Priority date: 2010-05-11
Filing date: 2010-05-11
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2029-04-16
Also published as: JP2010249825A

Description

この発明は２軸間の相対的回転位置を検出するトルクセンサに関し、例えば自動車のパワーステアリング軸に負荷されるねじり負荷を検出するためのトルクセンサとしての用途に適したものである。

トーションバーを介して連結された入力軸及び出力軸に発生するトルクを、該入力軸及び出力軸間のねじれ量（相対回転位置）として検出するトルクセンサが公知である。例えば、下記特許文献１では、円周方向に複数の開口窓を２列で設けたアルミニウム製の円筒体をそれぞれ入力軸及び出力軸に取り付け、両円筒体における２列の開口窓列が互いに重なり合うように配置し、各開口窓列に対応して検出コイルをそれぞれ配置し、ねじれ量（相対回転位置）に応じた各列における開口窓の重なりの変化を検出コイルで検出するようにしている。しかし、特許文献１のトルクセンサは、コイルを含むセンサ構成部品の温度ドリフト特性補償対策が不十分であるため、検出精度を出しにくく、また、検出出力信号のダイナミックレンジを大きくとることもできず、更に、センサ構成部品の故障時の対策も不十分であった。

下記特許文献２においては、トルクセンサにおいて温度補償用抵抗（サーミスタ）を検出コイルに直列に設けることで検出コイルの温度ドリフト特性補償を行うようにしたことが示されている。また、検出コイルの出力交流電圧と励磁用交流電圧の位相を合わせた上でその差を差動増幅回路で求め、その差電圧をピーク位置でサンプルホールドすることにより、検出したトルクに応じたアナログ直流電圧を得るようにしたことが示されている。しかし、これでも検出出力信号のダイナミックレンジを十分に大きくとることができず、限界があった。例えば、差動増幅回路の増幅率を上げることで見掛け上ダイナミックレンジを大きくしようとした場合、Ｓ／Ｎ比が問題となるので好ましくない。また、サンプルホールド制御用のサンプリングパルスを生成するためのサンプリングパルス発生回路は励磁用交流電圧をアナログ処理するように構成されているので、そのアナログ回路部分で温度ドリフト特性を持ってしまい、検出精度に悪影響を与えるおそれがあった。

一方、下記特許文献３〜５においては、故障診断機能を備えたトルクセンサが示されている。これらの従来技術においては、検出コイルの出力交流信号の位相あるいはその直流成分のいずれか一方から、断線、半断線等の故障、異常等を検出するようにしている。しかし、検出コイルの出力交流信号の位相及びその直流成分の両方を考慮した総合的な故障診断機能を簡便な構成で具備することが望まれている。

特開平８−１１４５１８号特許第３５８８６８４号特許第３５８９０５３号特許第３６４９０５７号特許第４０４３１１６号

この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、簡素な構成でありながら、温度ドリフトの補償性能にも優れ、故障診断機能も具備したトルクセンサを提供しようとするものである。また、交流位相成分及び直流電圧成分の両面に基づき精度のよい故障診断を行えるトルクセンサを提供しようとするものである。更に、検出出力信号のダイナミックレンジを大きくとれるように構成することで検出精度を向上させた、トルクセンサを提供しようとするものである。

請求項１の本発明に係るトルクセンサは、トーションバーを介して連結された第１及び第２の回転軸に発生するトルクを検出するトルクセンサであって、第１のコイル、第２のコイル、前記第１の回転軸に連結された第１の磁気応答部材、前記第２の回転軸に連結された第２の磁気応答部材を含み、前記第１及び第２の回転軸の相対的回転位置に応答して互いに逆特性のインピーダンス変化を該第１及び第２のコイルに生じさせるように前記第１及び第２の磁気応答部材を構成しかつ該第１及び第２のコイルを配置したセンサ部と、前記センサ部内で前記第１のコイルに接続された第１の温度特性補償抵抗素子と、前記センサ部内で前記第２のコイルに接続された第２の温度特性補償抵抗素子と、前記センサ部に対してコイル励磁用交流信号供給線と前記第１及び第２のコイルの出力線とを介して接続される検出回路部とを具備し、前記検出回路部は、所定のクロック信号を発生するデジタル処理装置と、前記所定のクロック信号に基づきコイル励磁用交流信号を発生するコイル駆動回路と、前記第１のコイルの出力交流電圧とコイル励磁用交流信号に基づく基準交流電圧との差を求める第１の差動増幅回路と、前記第２のコイルの出力交流電圧とコイル励磁用交流信号に基づく基準交流電圧との差を求める第２の差動増幅回路と、前記第１のコイルの出力交流電圧を波形整形する第１のコンパレータと、前記第２のコイルの出力交流電圧を波形整形する第２のコンパレータとを具備し、前記デジタル処理装置は、前記所定のクロック信号の整数倍周期で前記第１及び第２の差動増幅回路が出力する差信号をそれぞれサンプリングし、これにより、前記第１のコイルの前記インピーダンス変化に応答する第１のトルク検出データと前記第２のコイルの前記インピーダンス変化に応答する第２のトルク検出データとを取得するトルク検出処理と、前記第１及び第２のトルク検出データの加算値が所定範囲内であるとき正常と判定し、所定範囲外のとき異常と判定する故障診断処理とを実行するように構成されていることを特徴とする。好適には、デジタル処理装置としては、マイクロコンピュータを用いる。

本発明によれば、センサ部が、第１のコイル、第２のコイル、前記第１の回転軸に連結された第１の磁気応答部材、前記第２の回転軸に連結された第２の磁気応答部材を含み、前記第１及び第２の回転軸の相対的回転位置に応答して互いに逆特性のインピーダンス変化を該第１及び第２のコイルに生じさせるように前記第１及び第２の磁気応答部材を構成しかつ該第１及び第２のコイルを配置した構成からなっているため、２個のコイルという最も簡素な構成によって、相対的回転位置（トルク）に対して互いに逆特性を持つ２種類の検出信号を生成することができ、自動車のパワーステアリング軸のトルクセンサとして安全対策上必要とされる冗長性（リダンダンシー）を備えたセンサ部を提供することができる。

そして、そのような簡素でありながら冗長性（リダンダンシー）を備えたセンサ部を具備するものにおいて、前記センサ部内で前記第１のコイルに接続された第１の温度特性補償抵抗素子と、前記センサ部内で前記第２のコイルに接続された第２の温度特性補償抵抗素子とを具備しているので、温度ドリフト補償したコイル出力信号を生成することができる。

また、検出回路部は、前記センサ部に対してコイル励磁用交流信号供給線と前記第１及び第２のコイルの出力線とを介して接続される構成であるため、回路構成及び端子構成を簡素化することができ、また、センサ部には複雑な構造が要求されないので、その点でも構成が簡素化され、省スペースで、故障の少ない、安価なトルクセンサを提供することができる。

また、検出回路部においては、コイル励磁用交流信号のアナログ発振器を格別に具備せずに、所定のクロック信号を発生するデジタル処理装置から発生されるクロック信号を利用し、コイル駆動回路により該所定のクロック信号に基づきコイル励磁用交流信号を発生する構成であるため、検出回路部内のアナログ回路の構成を簡素化できる。また、コイル励磁用交流信号を正確に発生することができる。

また、デジタル処理装置において、前記所定のクロック信号の整数倍周期で前記第１及び第２の差動増幅回路が出力する差信号をそれぞれサンプリングし、これにより、前記第１のコイルの前記インピーダンス変化に応答する第１のトルク検出データと前記第２のコイルの前記インピーダンス変化に応答する第２のトルク検出データとを取得するトルク検出処理を行う構成であるため、サンプリングのための回路手段がデジタル化されていることにより、温度ドリフトの影響を受けない、精度のよいトルク検出を行うことができる。

更に、デジタル処理装置において、前記第１及び第２のコンパレータの出力に基づき前記第１及び第２のコイルの出力交流電圧の位相が基準範囲より外れているか否かを判定し、この判定に基づき第１及び第２のコイルのどちらに異常が生じているかを判定する第２の故障診断処理を行う構成とするとよい。その場合、位相判定のための回路手段がデジタル化されていることにより、温度ドリフトの影響を受けない、精度のよい故障診断を行うことができる。

更に、前記検出回路部において、前記第１のコイルの出力交流電圧からコイル直流成分を弁別する第１のローパスフィルタと、前記第２のコイルの出力交流電圧からコイル直流成分を弁別する第２のローパスフィルタとを具備し、前記デジタル処理装置が、前記第１及び第２のローパスフィルタの出力に基づき前記第１及び第２のコイルの出力交流電圧の直流成分が基準範囲より外れているか否かを判定し、この判定に基づき第１及び第２のコイルのどちらに異常が生じているかを判定する第３の故障診断処理を実行するように構成するとよい。これにより、コイル出力の直流成分の異常検知に基づく故障診断を行うことができる。

本発明の別の観点によれば、トーションバーを介して連結された第１及び第２の回転軸に発生するトルクを検出するトルクセンサであって、第１のコイル、第２のコイル、前記第１の回転軸に連結された第１の磁気応答部材、前記第2の回転軸に連結された第２の磁気応答部材を含み、前記第１及び第２の回転軸の相対的回転位置に応答して互いに逆特性のインピーダンス変化を該第１及び第２のコイルに生じさせるように前記第１及び第２の磁気応答部材を構成しかつ該第１及び第２のコイルを配置したセンサ部と、前記センサ部内で前記第１のコイルに接続された第１の温度特性補償抵抗素子と、前記センサ部内で前記第２のコイルに接続された第２の温度特性補償抵抗素子と、前記センサ部に対してコイル励磁用交流信号供給線と前記第１及び第２のコイルの出力線とを介して接続される検出回路部とを具備し、前記検出回路部は、所定のクロック信号を発生するデジタル処理装置と、前記所定のクロック信号に基づきコイル励磁用交流信号を発生するコイル駆動回路と、前記第１のコイルの出力交流電圧とコイル励磁用交流信号に基づく基準交流電圧との差を求める第１の差動増幅回路と、前記第２のコイルの出力交流電圧とコイル励磁用交流信号に基づく基準交流電圧との差を求める第２の差動増幅回路と、前記第１のコイルの出力交流電圧を波形整形する第１のコンパレータと、前記第２のコイルの出力交流電圧を波形整形する第２のコンパレータとを具備し、前記デジタル処理装置は、前記所定のクロック信号の整数倍周期で前記第１及び第２の差動増幅回路が出力する差信号をそれぞれサンプリングし、これにより、前記第１のコイルの前記インピーダンス変化に応答する第１のトルク検出データと前記第２のコイルの前記インピーダンス変化に応答する第２のトルク検出データとを取得するトルク検出処理を実行するように構成されており、前記トルク検出処理は、前記所定のクロック信号の整数倍周期で正振幅領域に対応する第１のサンプリングタイミング信号と負振幅領域に対応する第２のサンプリングタイミング信号とを生成する処理と、前記第１の差動増幅回路が出力する差信号を前記第１及び第２のサンプリングタイミング信号でそれぞれサンプリングし、サンプリングした差信号の差を求めることで前記第１のトルク検出データを取得する処理と、前記第２の差動増幅回路が出力する差信号を前記第１及び第２のサンプリングタイミング信号でそれぞれサンプリングし、サンプリングした差信号の差を求めることで前記第２のトルク検出データを取得する処理とを含むことを特徴とする。これによれば、ダイナミックレンジを大きくすることができ、感度のよいトルク検出を行うことができる。

本発明に係るトルクセンサの一実施例を示す回路図。

図１におけるセンサ部の機構の一例を示す一部断面側面図。

トルク検出処理及び故障診断処理の動作例を説明するためのタイムチャート。

図１におけるマイクロコンピュータが実行するトルク検出処理の一例を示すフローチャート。

第１（メイン）及び第２（サブ）のトルク検出データの値と検出トルク（相対回転位置）との間の相関関係の一例を示すグラフ。

図１におけるマイクロコンピュータが実行する故障診断処理の一例を示すフローチャート。

本発明に係るトルクセンサの別の実施例を示す回路図。

図７におけるマイクロコンピュータが実行する故障診断処理の一例を示すフローチャート。

以下、添付図面を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明に係るトルクセンサの一実施例を示す回路図である。トルクセンサは、センサ部１０と、検出回路部２０とで構成される。

図２は、センサ部１０の機構の一例を示す一部断面側面図である。この実施例に係るトルクセンサは、自動車のステアリングシャフトのトーションバーに負荷されるねじれトルクを検出する。公知のように、ステアリングシャフトにおいては入力軸（第１の回転軸）１と出力軸（第２の回転軸）２とがトーションバー（図示せず）を介して連結されている。入力軸１及び出力軸２はトーションバーによるねじれ変形の許す限りの限られた角度範囲（例えば最大でも＋６度〜−６度程度の範囲）で相対的に回転しうる。センサ部１０は、トーションバーの周囲に設置される。センサ部１０は、第１のコイル１１、第２のコイル１２、入力軸（第１の回転軸）１に連結された第１の磁気応答部材３、出力軸（第２の回転軸）２に連結された第２の磁気応答部材４を含む。第１及び第２の磁気応答部材３，４は、例えば、円筒形状を成した良導電性かつ非磁性（反磁性）の材質（例えば、アルミニウムあるいは銅など）からなり、それぞれ、円周方向に沿って所定ピッチ（角度）で複数の開口窓３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂを２列備えている。

図示のよう組み立てられた状態において、第１の磁気応答部材３の円筒と第２の磁気応答部材４の円筒とが重なり合い、該円筒の重なり合いの内側にトーションバー（図示せず）が位置する。第１の磁気応答部材３の開口窓３ａの列と第２の磁気応答部材４の開口窓４ａの列とが重複し、その周りに第１のコイル１１が配置される。また、第１の磁気応答部材３の開口窓３ｂの列と第２の磁気応答部材４の開口窓４ｂの列とが重複し、その周りに第２のコイル１２が配置される。第１の磁気応答部材３の円筒と第２の磁気応答部材４の円筒との相対的回転位置つまりトーションバーのねじれ角に応じて、各列における開口窓３ａ，４ａ，３ｂ，４ｂの重なり具合が変化する。開口窓３ａと４ａ（又は３ｂと４ｂ）が全く重なっていない状態では、コイル１１（又は１２）の内周はすべて磁気応答部材３（又は４）の円筒材質で覆われ、渦電流損失が最大となり、該コイル１１（又は１２）のインダクタンス（インピーダンス）は最小となる。逆に、開口窓３ａと４ａ（又は３ｂと４ｂ）が完全に重なっている状態では、コイル１１（又は１２）の内周を覆う磁気応答部材３（又は４）の円筒材質の面積は最小となるので渦電流損失が最小となり、かつ、該重なった開口の空間を介して内側のトーションバー（磁性体）に対する磁気結合が最大となるので、該コイル１１（又は１２）のインダクタンス（インピーダンス）は最大となる。

一方、各列における開口窓３ａ，４ａ，３ｂ，４ｂの重なり具合の変化は互いに逆特性となるように、開口窓の配置を適切にずらして設定している。例えば、第１の磁気応答部材３においては、開口窓３ａの列（第１の列）と、開口窓３ｂの列（第２の列）とは、開口窓の繰り返しサイクルに関して、丁度の１／２サイクルの位相ずれを持つように開口窓列を形成（配置）する。その場合、第２の磁気応答部材４においては、開口窓４ａの列（第１の列）と、開口窓４ｂの列（第２の列）とは、開口窓の繰り返しサイクルに関して、丁度、同相となるように開口窓列を形成（配置）する。また、トーションバーのねじれ角が０の状態において、図示例のように、第１の列における開口窓３ａ，４ａの重なり具合は丁度半分となり、第２の列における開口窓３ｂ，４ｂの重なり具合も丁度半分となるように、各開口窓列を形成（配置）する。ねじれ角が０の状態から、時計方向にねじれ角が生じると、例えば、第１の列における開口窓３ａ，４ａの重なり具合が増大してそれに対応する第１のコイル１１のインダクタンス（インピーダンス）が増加するのに対して、第２の列における開口窓３ｂ，４ｂの重なり具合が減少してそれに対応する第２のコイル１２のインダクタンス（インピーダンス）が減少する。また、ねじれ角が０の状態から、反時計方向にねじれ角が生じると、第１の列における開口窓３ａ，４ａの重なり具合が減少してそれに対応する第１のコイル１１のインダクタンス（インピーダンス）が減少するのに対して、第２の列における開口窓３ｂ，４ｂの重なり具合が増加してそれに対応する第２のコイル１２のインダクタンス（インピーダンス）が増加する。

このように、センサ部１０においては、入出力軸（第１及び第２の回転軸）１，２の相対的回転位置に応答して互いに逆特性のインピーダンス変化を該第１及び第２のコイル１１，１２に生じさせるように、第１及び第２の磁気応答部材３，４を構成しかつ該第１及び第２のコイル１１，１２を配置している。なお、このようなセンサ部１０の構成それ自体は、特開平８−１１４５１８号その他で公知である。よって、センサ部１０の具体的構成は、図示の例に限らず、検出すべきトルク（ねじれ角）に対して逆特性の２つの出力を生じさせることのできる構成であれば、どのような構成であってもよい。

図１に戻り、センサ部１０内において、第１のコイル１１に直列接続された第１の温度特性補償抵抗素子（例えば正温度特性抵抗器）１３と、第２のコイル１２に直列接続された第２の温度特性補償抵抗素子（例えば正温度特性抵抗器）１４とを具備している。図２において、これらの温度特性補償抵抗素子１３，１４を搭載した回路基板がセンサ部１０のケーシング内の基板収納スペース１５内に収納され、合成樹脂によってモールド１６されている。センサ部１０と検出回路部２０との間を接続する電気配線を着脱するために、センサ部１０のケーシングにはコネクタ１７が設けられている。このように、温度特性補償抵抗素子１３，１４は、コイル１１，１２に近接して配置されるので、コイル１１，１２と同じ温度環境におかれることとなり、コイル１１，１２の温度ドリフト特性を補償するのに都合がよいものとなっている。温度特性補償抵抗素子１３，１４としては、コイル１１，１２の温度ドリフトによるインピーダンス変化特性と同等の温度ドリフト特性を持つ抵抗素子を使用するのが望ましい。

図１において、センサ部１０と検出回路部２０との間を接続する電気配線は、コイル励磁用交流信号供給線１８ａ，１８ｄと、第１及び第２のコイルの出力線１８ｂ，１８ｃとを含む。検出回路部２０は、所定のクロック信号Ａを発生するマイクロコンピュータ２１と、該所定のクロック信号Ａに基づきコイル励磁用交流信号Ｂを発生するコイル駆動回路２２と、第１のコイル１１の出力交流電圧Ｃとコイル励磁用交流信号Ｂに基づく基準交流電圧との差Ｄを求める第１の差動増幅回路２３と、第２のコイル１２の出力交流電圧Ｅとコイル励磁用交流信号Ｂに基づく基準交流電圧との差Ｆを求める第２の差動増幅回路２４と、第１のコイル１１の出力交流電圧Ｃを波形整形する第１のコンパレータ２５と、第２のコイル１２の出力交流電圧Ｅを波形整形する第２のコンパレータ２６を具備する。なお、マイクロコンピュータ２１は、本発明に係るトルクセンサのために専用のものを用意してもよいが、これに限らず、自動車における電子制御システム（ＥＣＵ）内に搭載されている既存のマイクロコンピュータを共用してもよい。勿論、マイクロコンピュータ２１に代えて、本発明を実施するために必要な制御・演算性能と同等の機能を達成するように構成した専用デジタル回路（クロック発生器、論理回路、計算回路、メモリ等を含むディスクリート回路若しくはＩＣあるいはＤＳＰなど）を用いてもよい。マイクロコンピュータ及び専用デジタル回路を総称してデジタル処理装置という。

マイクロコンピュータ２１が持つクロック発生機能を使用して、センサ部１０のコイル１１、１２を励磁するための交流信号の所望周波数に等しいクロック信号Ａを、例えばデューティ比５０％で、発生し、出力ポートから出力する。コイル駆動回路２２は、クロック信号Ａを入力し、このクロック信号Ａの周波数に等しい周波数のアナログ交流信号Ｂを発生するもので、例えば、矩形波を三角波に変換する簡単なアナログ回路で構成することができる。コイル駆動回路２２から発生したコイル励磁用交流信号Ｂがコイル励磁用交流信号供給線１８ａ，１８ｄを介してセンサ部１０に供給され、第１のコイル１１と温度特性補償抵抗素子１３の直列回路及び第２のコイル１２と温度特性補償抵抗素子１４の直列回路に並列的に供給される。第１のコイル１１と温度特性補償抵抗素子１３の接続点の電圧が第１のコイル１１の出力交流電圧Ｃとして取り出され、出力線１８ｂを介して検出回路部２０に入力され、コンデンサＣ１を介して直流分を除去した後、第１の差動増幅回路２３に入力される。同様に、第２のコイル１２と温度特性補償抵抗素子１４の接続点の電圧が第２のコイル１２の出力交流電圧Ｅとして取り出され、出力線１８ｃを介して検出回路部２０に入力され、コンデンサＣ２を介して直流分を除去した後、第２の差動増幅回路２４に入力される。各コイル１１，１２の出力交流電圧Ｃ，Ｅは、各コイル１１，１２のインピーダンスと温度特性補償抵抗素子１３，１４のインピーダンスの分圧比で表わされるので、温度ドリフトによるインピーダンス変化分が相殺・除去若しくは低減され、温度ドリフト補償を行うことができる。

差動増幅回路２３，２４で各コイル１１，１２の出力交流電圧Ｃ，Ｅとコイル励磁用交流信号Ｂに基づく基準交流電圧との差Ｄ，Ｆを求めるのに先立って、位相シフト回路２７、２８においてコイル励磁用交流信号Ｂに基づく基準交流電圧の位相を、コイル出力交流電圧Ｃ，Ｅの位相に合わせるための位相シフトを行う。これは、コイル１１，１２のインダクタンスにより、力出力交流電圧Ｃ，Ｅには励磁用交流信号Ｂに対して所定の位相遅れが生じているため、この所定位相遅れ分だけ交流信号Ｂの位相を位相シフト回路２７、２８で遅延させ、両者の位相を合わせた上で差動増幅回路２３，２４で差Ｄ，Ｆを求めるようにするためである。位相シフト回路２７、２８の前段の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４は、励磁用交流信号Ｂを分圧して、差動増幅回路２３，２４における差動増幅演算で使用する基準交流電圧を形成する。この基準交流電圧は、コンデンサＣ３，Ｃ４を介して直流分除去されて、位相シフト回路２７、２８に入力される。

第１の差動増幅回路２３では、第１のコイル１１の出力交流電圧Ｃとコイル励磁用交流信号Ｂに基づく基準交流電圧との差Ｄを求める。このように差動増幅演算を行う理由は、出力交流電圧Ｃから検出トルクに起因する成分を抽出し、トルク検出のダイナミックレンジを大きくとる（感度を上げる）ことができるようにするためである。更に、第１の差動増幅回路２３では、所定の基準直流電圧ＤＶｒｅｆを前記差Ｄに加算し、該差Ｄが正の値のみをとるようにする（正側にオフセットする）。すなわち、第１の差動増幅回路２３から出力される差Ｄの電圧は、基準直流電圧ＤＶｒｅｆの加算（オフセット）によって、正電圧の領域でのみ振動するものとなる。これは、後段にてトルク検出値のサンプリングを行う際に、正の値でのみトルク検出値のサンプリング値が得られるようにするためであり、設計上の要請に基づく。

同様に、第２の差動増幅回路２４でも、第２のコイル１２の出力交流電圧Ｅとコイル励磁用交流信号Ｂに基づく基準交流電圧との差Ｆを求め、かつ、所定の基準直流電圧ＤＶｒｅｆを前記差Ｆに加算し、該差Ｆが正の値のみをとるようにする（正側にオフセットする）。

第１及び第２の差動増幅回路２３，２４から出力された差Ｄ，Ｆのアナログ電圧は、マイクロコンピュータ２１のＡ／Ｄポート（アナログ／デジタル変換入力ポート）＃１，＃２にそれぞれ入力される。マイクロコンピュータ２１は、トルク検出処理として、Ａ／Ｄポート＃１，＃２に入力された前記差Ｄ，Ｆのアナログ電圧をそれぞれデジタルデータに変換し、励磁用交流信号発生の基となったクロック信号Ａの整数倍周期でそれぞれサンプリングして取り込み、これにより、第１のコイル１１のインピーダンス変化（つまりトルク）に応答する第１のトルク検出データと第２のコイル１２のインピーダンス変化（つまりトルク）に応答する第２のトルク検出データとを取得する処理を行う。

図３はトルク検出処理及び故障診断処理の動作例を説明するためのタイムチャートであり、横軸が時間軸である。図３において、Ａはマイクロコンピュータ２１が発生するクロック信号Ａを示し、Ｂは該クロック信号Ａに応じてコイル駆動回路２２が発生する励磁用交流信号Ｂを示し、一例として三角波からなる。ＣＫｓは、マイクロコンピュータ２１内で発生されるサンプリングクロックを示し、クロック信号Ａと同一周期であって、クロック信号Ａの立ち上がり時から時間Ｔｓ経過した時に発生される。図中、時間Ｔｇは、励磁用交流信号Ｂの三角波における最小値から最大値までの時間を示し、通常、クロック信号Ａの半周期の時間である。図３において、Ｄは、第１の差動増幅回路２３から出力される差Ｄの一例を示す。なお、サンプリングクロックＣＫｓは、クロック信号Ａと同一周期に限らず、クロック信号Ａの２倍周期等であってもよく、要するに整数倍の周期であればよい。

概して、検出したトルクに対応するコイル１１，１２のインピーダンスを検出するためには、その出力交流電圧Ｃ，Ｅのピーク値のレベルを検出する。一方、特定の位相タイミングでサンプリングを行う場合は、必ずしも、ピーク値のタイミングでサンプリングを行わなくてもインピーダンス検出は可能であり、要は、常に同じ位相タイミングでサンプリングを行えばよい。しかし、Ｓ／Ｎ比を良好にとることを考慮すると、ピーク値により近いタイミングでサンプリングを行うのが好ましい。そこで、サンプリングクロックＣＫｓは、コイル１１，１２の出力交流電圧Ｃ，Ｅのピーク値の近傍に対応して前記差Ｄ，Ｆをサンプリングするように、サンプリングタイミングを設定している。すなわち、時間Ｔｓは、クロック信号Ａの立ち上がり時から励磁用交流信号Ｂのピークに達するまでの時間Ｔｇに、励磁用交流信号Ｂに対する出力交流電圧Ｃ，Ｅの位相遅れを考慮した時間Ｔｄを加算した時間に設定される。

図４（Ａ）は、マイクロコンピュータ２１が実行するトルク検出処理の一例を示す。ステップＳ１では、サンプリングクロックＣＫｓの発生タイミングか（つまりサンプリングタイミングか）を判定する。サンプリングタイミングであれば、ステップＳ２で、Ａ／Ｄポート＃１，＃２からの前記差Ｄ，Ｆのデジタルデータをサンプリングし、所定のレジスタ内にホールドする。例えば、第１のコイル１１の出力に基づく前記差Ｄをサンプリングした値は第１のトルク検出データＴＤ１としてレジスタ内にホールドされ、第２のコイル１２の出力に基づく前記差Ｆをサンプリングした値は第２のトルク検出データＴＤ２としてレジスタ内にホールドされる。例えば、図３に示されたＤの例では、サンプリングクロックＣＫｓの発生タイミングにおける差Ｄのデジタル値がＬ１であり、この値Ｌ１が第１のトルク検出データＴＤ１としてレジスタ内にホールドされる。次のステップＳ３では、第１（メイン）のトルク検出データＴＤ１を正常時のトルク検出データとして出力する。第２（サブ）のトルク検出データＴＤ２は、冗長性のために用意されるものであり、後述の故障診断に際して利用されるほか、第１のコイル１１の検出系統に異常が検出された場合に、代替的なトルク検出データとして利用することが可能である。

ところで、前記差Ｄのピーク値がとりうる最小値は、前記基準直流電圧ＤＶｒｅｆに対応する値である（図３参照）。前記差Ｆも同様である。このことは、図４（Ａ）の例では、トルク検出データＴＤ１，ＴＤ２のダイナミックレンジ（最小値から最大値までの変化範囲）が、前記基準直流電圧ＤＶｒｅｆに対応する最小値から所定の最大値までの範囲である、ということを意味する。前記基準直流電圧ＤＶｒｅｆに対応する値よりも下の部分はダイナミックレンジに含まれないことになるので、ダイナミックレンジが比較的狭い、と言える。これに対して、次に述べる図４（Ｂ）の例は、トルク検出データのダイナミックレンジを拡大し、検出感度を向上させている。

図４（Ｂ）は、マイクロコンピュータ２１が実行するトルク検出処理の別の例を示す。この例では、マイクロコンピュータ２１は、上記サンプリングクロックＣＫｓとは別に、もうひとつのサンプリングクロックＣＫｍを発生する。このサンプリングクロックＣＫｍは、図３に示すように、クロック信号Ａと同一周期であって、サンプリングクロックＣＫｓの発生タイミングから時間Ｔｇ後に発生される。すなわち、サンプリングクロックＣＫｓとＣＫｍは、半周期の位相ずれを持つ２相クロックである。サンプリングクロックＣＫｓは、前記差Ｄ，Ｆの正のピークの近傍で発生し、前記差Ｄ，Ｆの正（上）のピークの近傍の値をサンプリングするために使用される。サンプリングクロックＣＫｍは、前記差Ｄ，Ｆの負のピークの近傍で発生し、前記差Ｄ，Ｆの負（下）のピークの近傍の値をサンプリングするために使用される。

図４（Ｂ）において、ステップＳ１１では、上サンプリングクロックＣＫｓの発生タイミングかを判定する。上サンプリングクロックＣＫｓのタイミングであれば、ステップＳ１２では、上記ステップＳ２と同様に、Ａ／Ｄポート＃１，＃２からの前記差Ｄ，Ｆのデジタルデータをサンプリングし、サンプリングした各データを上ピークのホールド値Ｕ１，Ｕ２として所定のレジスタ内にホールドする。次に、ステップＳ１３では、下サンプリングクロックＣＫｍの発生タイミングかを判定する。下サンプリングクロックＣＫｍのタイミングであれば、ステップＳ１４では、Ａ／Ｄポート＃１，＃２からの前記差Ｄ，Ｆのデジタルデータをサンプリングし、サンプリングした各データを下ピークのホールド値Ｄ１，Ｄ２として所定のレジスタ内にホールドする。ステップＳ１５では、それぞれ、第１のコイル１１に関する上ピークのホールド値Ｕ１と下ピークのホールド値Ｄ１の差Ｕ１−Ｄ１と、第２のコイル１２に関する上ピークのホールド値Ｕ２と下ピークのホールド値Ｄ２の差Ｕ２−Ｄ２を演算し、第１のコイル１１に関するトルク検出データＴＤＤ１と第２のコイル１２に関するトルク検出データＴＤＤ２を得る。次のステップＳ１６では、第１（メイン）のトルク検出データＴＤＤ１を正常時のトルク検出データとして出力する。前述と同様に、第２（サブ）のトルク検出データＴＤＤ２は、冗長性のために用意されるものであり、後述の故障診断に際して利用されるほか、第１のコイル１１の検出系統に異常が検出された場合に、代替的なトルク検出データとして利用することが可能である。

例えば、図３に示されたＤの例では、サンプリングクロックＣＫｓの発生タイミングにおける差Ｄのデジタル値がＬ１であり、この値Ｌ１が上ピークのホールド値Ｕ１としてレジスタ内にホールドされ。また、サンプリングクロックＣＫｍの発生タイミングにおける差Ｄのデジタル値がＬ２であり、この値Ｌ２が下ピークのホールド値Ｄ１としてレジスタ内にホールドされる。そして、上ピークのホールド値Ｕ１と下ピークのホールド値Ｄ１の差Ｕ１−Ｄ１は、「Ｌ１−Ｌ２」であり、これが第１のトルク検出データＴＤＤ１としてホールドされ、出力される。

図４（Ｂ）の例の場合、第１のトルク検出データＴＤＤ１のとりうる最小値は、上ピークのホールド値Ｕ１のとりうる最小値（例えば略ＤＶｒｅｆ）と下ピークのホールド値Ｄ１のとりうる最大値（例えば略ＤＶｒｅｆ）との差であるから略０であり（例えばＵ１−Ｄ１＝略ＤＶｒｅｆ−略ＤＶｒｅｆ＝０）、トルク検出データＴＤＤ１のとりうる最大値は、Ｕ１のとりうる最大値とＤ１のとりうる最小値との差であるから、差Ｄのとりうる所定の最大値に近いものとなる。従って、図４（Ａ）の例に比べて、図４（Ｂ）の例では、その２倍にダイナミックレンジが拡大されていることが理解できる。第２のトルク検出データＴＤＤ２についても同様である。従って、高感度でトルク検出を行うには、図４（Ｂ）の構成を用いるのが望ましい。

図５は、第１（メイン）及び第２（サブ）のトルク検出データＴＤＤ１，ＴＤＤ２（又はＴＤ１，ＴＤ２）の値と検出トルク（相対回転位置）との間の相関関係の一例を示すグラフである。このように、第１（メイン）のトルク検出データＴＤＤ１（又はＴＤ１）の関数とび第２（サブ）のトルク検出データＴＤＤ２（又はＴＤ２）の関数とは、検出トルク（相対回転位置）に関して逆特性を示し、正常であれば、両者を加算した値ＴＣは常に略一定値となる。なお、横軸において、「０」の位置はトルク０の位置を示し、その右側の「＋」で記した領域は例えば時計方向のねじれに応じた領域を示し、左側の「−」で記した領域は例えば反時計方向のねじれに応じた領域を示す。図５では、トルク検出データＴＤＤ１，ＴＤＤ２（又はＴＤ１，ＴＤ２）の値と検出トルク（相対回転位置）との間の相関関係は、リニア特性を示しているが、これに限らず、非リニア特性であってもよい。なお、以下説明する故障診断処理においては、図４（Ｂ）の例に従って求めた第１（メイン）及び第２（サブ）のトルク検出データＴＤＤ１，ＴＤＤ２に基づき故障診断処理を行うものとする。しかし、図４（Ａ）の例に従って求めた第１（メイン）及び第２（サブ）のトルク検出データＴＤ１，ＴＤ２に基づき故障診断処理を行う場合も、同様の処理を使用してよいのは勿論である。

図６は、マイクロコンピュータ２１が実行する故障診断処理の一例を示す。ステップＳ２１では、第１（メイン）及び第２（サブ）のトルク検出データＴＤＤ１，ＴＤＤ２を加算し、加算値ＴＣを求める。ステップＳ２２では、加算値ＴＣが所定の上限値ＴＣｍａｘより小さいかを判定する。ステップＳ２３では、加算値ＴＣが所定の下限値ＴＣｍｉｎより大きいかを判定する。加算値ＴＣが所定の上限値ＴＣｍａｘと下限値ＴＣｍｉｎの範囲内に収まっていれば、ステップＳ２４で正常信号を出力し、この故障診断処理を終了する。前述した通り、正常の場合は、第１（メイン）のトルク検出データＴＤＤ１を出力させる（図４（Ｂ）のＳ１６）。

検出用コイル１１，１２の回路系統のいずれかの箇所で、接触不良、ショート、断線等の異常が発生している場合、第１及び第２のトルク検出データＴＤＤ１，ＴＤＤ２のどちらかの値が異常に減少又は増大する。これにより、両者の加算値ＴＣが所定の上限値ＴＣｍａｘと下限値ＴＣｍｉｎの範囲から外れる。従って、ステップＳ２２又はＳ２３のいずかの判定結果がＮＯとなる。これにより、ステップＳ２５以降のルーチンを実行し、どちらのコイル１１，１２の回路系統に異常が生じているかを判定する。検出用コイル１１，１２の回路系統のいずれかの箇所で異常が生じている場合、例えば、コイル内の断線、半断線（切れかかり）、あるいはショートなどが生じている場合、あるいは検出ターゲットである磁気応答部材３、４に何らかの異常が生じている場合など、各コイル１１，１２の出力交流電圧Ｃ，Ｅの電気的位相が正常時に比べて進み又は遅れが生じる。図１及び図６の実施例においては、各コイル１１，１２の出力交流電圧Ｃ，Ｅの電気的位相に基づき、どちらのコイル１１，１２の回路系統に異常が発生しているかを検出する。

図１において、コンパレータ２５，２６において、各コイル１１，１２の出力交流電圧Ｃ，Ｅとアース電圧とを比較し、出力交流電圧Ｃ，Ｅの正電圧領域に対応して１、負電圧領域に対応して０の矩形波信号Ｇ，Ｈを出力する。この矩形波信号Ｇ，Ｈの立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジのタイミングは、各コイル１１，１２の出力交流電圧Ｃ，Ｅの電気的位相を示している。コンパレータ２５，２６から出力される矩形波信号Ｇ，Ｈは、マイクロコンピュータ２１のタイマーキャプチャー入力＃１，＃２に入力される。マイクロコンピュータ２１では、タイマーキャプチャー入力＃１，＃２に入力された矩形波信号Ｇ，Ｈの立ち上がりエッジのタイミングをクロック信号Ａの立ち上がり時からの経過時間ＰＴにてサンプリングし、サンプリングした時間データを位相検出データとしてホールドする。例えば、第１のコイル１１の出力交流電圧Ｃの位相検出データをＰＴ１で示し、第２のコイル１２の出力交流電圧Ｅの位相検出データをＰＴ２で示す。図３において、コイル１１の出力交流電圧Ｃとそれに対応する矩形波信号Ｇの一例が示されている。

図６において、ステップＳ２５では、第１のコイル１１の出力交流電圧Ｃの位相検出データＰＴ１が所定の上限値ＰＴｍａｘより小さいかを判定する。ステップＳ２６では、該位相検出データＰＴ１が所定の下限値ＰＴｍｉｎより大きいかを判定する。該位相検出データＰＴ１が所定の基準範囲（上限値ＰＴｍａｘと下限値ＰＴｍｉｎの間の範囲）内に収まっていれば、第１のコイル１１の出力交流電圧Ｃの電気的位相が異常ではないことを意味する。その場合は、ステップＳ２７，Ｓ２８の処理に進み、もう一方のコイル１２の出力交流電圧Ｅの位相検出データＰＴ２について同様の判定を行う。第２のコイル１２の出力交流電圧Ｅの位相検出データＰＴ２が所定の上限値ＰＴｍａｘと下限値ＰＴｍｉｎの範囲内に収まっていなければ、ステップＳ２７，Ｓ２８のいずれかがＮＯとなり、ステップＳ２９に進み、第２（サブ）のコイル１２に異常があるとの判定結果を出力する。その場合、トルク検出データとしては、第１のトルク検出データＴＤＤ１をそのまま出力し続ける（ステップＳ３０）。

一方、第２（サブ）のコイル１２にも異常がないと判定された場合は、ステップＳ２７，Ｓ２８の両方ともＹＥＳとなる。その場合は、第１及び第２のコイル１１，１２の双方の電気的位相に異常がないにもかかわらず、加算値ＴＣでは異常と判定されたことになり、図６の処理では解明不可能な故障であることを意味する。よって、ステップＳ３１では、両方のコイルに影響を与える信号（例えばコイル励磁信号の電圧、周波数）が異常であることを示す異常検出出力を生じる。このような故障は、従来は原因箇所の診断が困難であったが、本発明では、適切に原因箇所を故障診断することができる。

一方、第１（メイン）のコイル１１の電気的位相に異常があると判定された場合は、ステップＳ２５、２６のいずれかがＮＯとなり、ステップＳ３２，Ｓ３３の処理に進み、もう一方のコイル１２の出力交流電圧Ｅの位相検出データＰＴ２について同様の判定を行う。第２のコイル１２の出力交流電圧Ｅの位相検出データＰＴ２が所定の上限値ＰＴｍａｘと下限値ＰＴｍｉｎの間に収まっていなければ、ステップＳ３２，Ｓ３３のいずれかがＮＯとなる。その場合は、第１及び第２のコイル１１，１２の双方の電気的位相に異常があることになり、ステップＳ３７に進み、両方の異常を示す異常検出出力を生じる。

一方、ステップＳ３２，Ｓ３３の双方でＹＥＳと判定されれば、第２（サブ）のコイル１２には異常がないこととなり、第１（メイン）のコイル１１の電気的位相に異常があることが確定される。その場合は、ステップＳ３４に進み、第１（メイン）のコイル１１に異常があるとの判定結果を出力する。そして、トルク検出データとして、代替的に、第２のトルク検出データＴＤＤ２を出力する（ステップＳ３５）。なお、その場合、第２のトルク検出データＴＤＤ２を逆特性に変換して、本来のトルク検出データＴＤＤ１と同様の特性に変換して利用に供するようにするとよい。

ステップＳ３０及びＳ３５の次にステップＳ３６に行き、いずれかのコイルに異常があることを示す警報を出力する。

上述した実施例においては、コイル検出信号における交流成分に基づき異常の判定を行っている。しかし、それでは、コイル検出信号における直流成分に基づく異常の判定を行うことができないので、万全の故障診断を行うまでには至らない。そこで、以下に示す図７、図８の実施例においては、更にコイル検出信号における直流成分に基づく異常の判定を行うことにより、万全の故障診断を行うようにしている。

図７に示す本発明の実施例においては、図１の回路構成に加えて、ローパスフィルタ２９，３０が追加されている。ローパスフィルタ２９には、コンデンサＣ１で直流分を除去する前の第１のコイル１１の出力交流電圧Ｃが入力され、ローパスフィルタ３０には、コンデンサＣ２で直流分を除去する前の第２のコイル１２の出力交流電圧Ｅが入力される。ローパスフィルタ２９，３０は入力された信号から交流分を除去し、コイル直流成分Ｉ，Ｊを弁別する。各ローパスフィルタ２９，３０の出力は、マイクロコンピュータ２１のＡ／Ｄポート＃３，＃４にそれぞれ入力される。マイクロコンピュータ２１では、Ａ／Ｄポート＃３，＃４に入力された直流成分電圧Ｉ，Ｊをデジタル値に変換し、所定のタイミングでサンプリングしてホールドする。例えば、第１のコイル１１の出力交流電圧Ｃにおける直流成分電圧ＩのデジタルデータをＤＶ１で示し、第２のコイル１２の出力交流電圧Ｅにおける直流成分電圧ＪのデジタルデータをＤＶ２で示す。

図８は、図７の回路構成例においてマイクロコンピュータ２１が実行する故障診断処理の一例を示す。ステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４は図６の同一番号のステップと同じ処理である。また、ステップＳ２５，Ｓ２６，Ｓ２７，Ｓ２８，Ｓ３２，Ｓ３３は図６の同一番号のステップと同じ処理であり、コイル出力信号の電気的位相に基づく故障診断を行う。ステップＳ４１，Ｓ４２，Ｓ４３，Ｓ４４，Ｓ４５，Ｓ４６では、以下述べるように、直流成分電圧に基づく故障診断を行う。検出用コイル１１，１２の回路系統のいずれかの箇所で異常が生じている場合、例えば、コイル内の断線、半断線（切れかかり）、あるいはショートなどが生じている場合、あるいはコイル接続端子部分での接触不良、接続外れ、接続コネクタの異常、接続ケーブルの異常などが生じている場合など、各コイル１１，１２の直流成分Ｉ，Ｊに異常が生じるので、直流成分電圧に基づきこれらの異常検出を行うことができる。

ステップＳ２５，Ｓ２６のいずれもがＹＥＳの場合、第１のコイル１１の位相検出データＰＴ１が所定の基準範囲（上限値ＰＴｍａｘと下限値ＰＴｍｉｎの間の範囲）内に収まっており、第１のコイル１１の出力交流電圧Ｃの電気的位相が異常ではないことを意味する。その場合、ステップＳ４１，Ｓ４２の処理に進み、ステップＳ４１で第１のコイル１１の出力交流電圧Ｃにおける直流成分電圧ＩのデジタルデータＤＶ１が所定の上限値ＤＶｍａｘより小さいかを判定し、ステップＳ４２で該デジタルデータＤＶ１が所定の下限値ＤＶｍｉｎより大きいかを判定する。該デジタルデータＤＶ１が所定の上限値ＤＶｍａｘと下限値ＤＶｍｉｎの範囲内に収まっていれば、第１のコイル１１の出力交流電圧Ｃの直流成分が異常ではないことを意味する。その場合は、ステップＳ２７，Ｓ２８に進み、第２のコイル１２の位相検出データＰＴ２が所定の上限値ＰＴｍａｘと下限値ＰＴｍｉｎの間に収まっているかを判定する。第２のコイル１２の位相検出データＰＴ２が所定の上限値ＰＴｍａｘと下限値ＰＴｍｉｎの間の範囲内に収まっていなければ、ステップＳ２７，Ｓ２８のいずれかがＮＯとなり、第２のコイル１２の位相検出データＰＴ２の電気的位相に異常があるので、ステップＳ４７に進み、第２のコイル１２に異常があるとの判定結果を出力する。その場合、トルク検出データとしては、第１のトルク検出データＴＤＤ１をそのまま出力し続ける（ステップＳ４８）。

ステップＳ２７，Ｓ２８が両方ともＹＥＳの場合は、ステップＳ４３，Ｓ４４に進み、ステップＳ４３で第２のコイル１２の出力交流電圧Ｅにおける直流成分電圧ＪのデジタルデータＤＶ２が所定の上限値ＤＶｍａｘより小さいかを判定し、ステップＳ４４で該デジタルデータＤＶ２が所定の下限値ＤＶｍｉｎより大きいかを判定する。該デジタルデータＤＶ２が所定の上限値ＤＶｍａｘと下限値ＤＶｍｉｎの間に収まっていなければ、第２のコイル１２の出力交流電圧Ｅの直流成分が異常であることを意味するので、ステップＳ４７に進み、第２のコイル１２に異常があるとの判定結果を出力する。その場合、トルク検出データとしては、第１のトルク検出データＴＤＤ１をそのまま出力し続ける（ステップＳ４８）。

一方、ステップＳ４３，Ｓ４４が両方ともＹＥＳの場合は、第２のコイル１２の出力交流電圧Ｅの直流成分に異常がないことを意味し、それ以前のステップＳ２５，Ｓ２６，Ｓ４１，Ｓ４２，Ｓ２７，Ｓ２８での判定結果もいずれも異常なしであるから、第１及び第２のコイル１１，１２の出力の電気的位相及び直流成分がいずれも正常であることを意味する。それにもかかわらず、ステップＳ２２，Ｓ２３で異常と診断されたので、ステップＳ４９に行き、両方のコイルに影響を与える信号（例えばコイル励磁信号の電圧、周波数）が異常であることを示す異常検出出力を生じる。このような故障は、従来は原因箇所の診断が困難であったが、本発明では、適切に原因箇所を故障診断することができる。

一方、ステップＳ２５，Ｓ２６のいずれかがＮＯである場合は、第１のコイル１１の出力交流電圧Ｃにおける電気的位相が異常であることを示す。また、ステップＳ４１，Ｓ４２のいずれかがＮＯである場合は、第１のコイル１１の出力交流電圧Ｃにおける直流成分が異常であることを示す。これらの場合は、ステップＳ３２，Ｓ３３の処理に進み、第２のコイル１２の位相検出データＰＴ２が所定の上限値ＰＴｍａｘと下限値ＰＴｍｉｎの間に収まっているかを判定する。第２のコイル１２の位相検出データＰＴ２が所定の上限値ＰＴｍａｘと下限値ＰＴｍｉｎの間に収まっていなければ、ステップＳ３２，Ｓ３３のいずれかがＮＯとなり、ステップＳ５０に進む。この場合は、第２のコイル１２の位相検出データＰＴ２の電気的位相に異常があることを意味し、また、第１のコイル１１の系統にも異常が検出されているので、ステップＳ５０で、両方のコイルの異常を示す異常検出出力を生じる。

第２のコイル１２の位相検出データＰＴ２の電気的位相に異常が無い場合は、ステップＳ４５，Ｓ４６に進み、ステップＳ４５で第２のコイル１２の出力交流電圧Ｅにおける直流成分電圧ＪのデジタルデータＤＶ２が所定の上限値ＤＶｍａｘより小さいかを判定し、ステップＳ４６で該デジタルデータＤＶ２が所定の下限値ＤＶｍｉｎより大きいかを判定する。該デジタルデータＤＶ２が所定の上限値ＤＶｍａｘと下限値ＤＶｍｉｎの間に収まっていなければ、第２のコイル１２の出力交流電圧Ｅの直流成分が異常であることを意味し、また、第１のコイル１１の系統にも異常が検出されているので、ステップＳ５０に進み、両方のコイルの異常を示す異常検出出力を生じる。

一方、ステップＳ４５，Ｓ４６が両方ともＹＥＳの場合は、第２のコイル１２の出力交流電圧Ｅの直流成分に異常がないことを意味し、それ以前のステップＳ３２，Ｓ３３での判定結果もいずれも異常なしであるから、第２のコイル１２の出力の電気的位相及び直流成分がいずれも正常であることを意味する。その場合は、第１のコイル１１に異常があることが確定され、ステップＳ５１で、、第１（メイン）のコイル１１に異常があるとの判定結果を出力する。そして、トルク検出データとして、代替的に、第２のトルク検出データＴＤＤ２を出力する（ステップＳ５２）。なお、前述と同様に、その場合、第２のトルク検出データＴＤＤ２を逆特性に変換して、本来のトルク検出データＴＤＤ１と同様の特性に変換して利用に供するようにするとよい。

ステップＳ４８及びＳ５２の後、ステップＳ５３に行き、いずれかのコイルに異常があることを示す警報を出力する。

なお、図７、図８の実施例において、電気的位相に基づく故障診断処理に係る部分（コンパレータ２５，２６及びステップＳ２５〜Ｓ２８，Ｓ３２，Ｓ３３）を省略して、直流成分に基づく故障診断処理のみを行うように構成してもよい。

また、図６、図８に示す処理の手順は一例にすぎず、本発明の技術思想に従い、当業者であれば様々な変更が可能であることが明白である。

１入力軸（第１の回転軸）
２出力軸（第２の回転軸）
３第１の磁気応答部材
４第２の磁気応答部材
３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ開口窓
１０センサ部
２０検出回路部
１１第１のコイル
１２第２のコイル
１３，１４温度特性補償抵抗素子
２１マイクロコンピュータ
２３２４差動増幅回路

Claims

トーションバーを介して連結された第１及び第２の回転軸に発生するトルクを検出するトルクセンサであって、
第１のコイル、第２のコイル、前記第１の回転軸に連結された第１の磁気応答部材、前記第2の回転軸に連結された第２の磁気応答部材を含み、前記第１及び第２の回転軸の相対的回転位置に応答して互いに逆特性のインピーダンス変化を該第１及び第２のコイルに生じさせるように前記第1及び第２の磁気応答部材を構成しかつ該第１及び第２のコイルを配置したセンサ部と、
前記センサ部内で前記第１のコイルに接続された第１の温度特性補償抵抗素子と、
前記センサ部内で前記第２のコイルに接続された第２の温度特性補償抵抗素子と、
前記センサ部に対してコイル励磁用交流信号供給線と前記第１及び第２のコイルの出力線とを介して接続される検出回路部と
を具備し、
前記検出回路部は、
所定のクロック信号を発生するデジタル処理装置と、
前記所定のクロック信号に基づきコイル励磁用交流信号を発生するコイル駆動回路と、
前記第１のコイルの出力交流電圧とコイル励磁用交流信号に基づく基準交流電圧との差を求める第１の差動増幅回路と、
前記第２のコイルの出力交流電圧とコイル励磁用交流信号に基づく基準交流電圧との差を求める第２の差動増幅回路と、
前記第１のコイルの出力交流電圧を波形整形する第１のコンパレータと、
前記第２のコイルの出力交流電圧を波形整形する第２のコンパレータと
を具備し、
前記デジタル処理装置は、
前記所定のクロック信号の整数倍周期で前記第１及び第２の差動増幅回路が出力する差信号をそれぞれサンプリングし、これにより、前記第１のコイルの前記インピーダンス変化に応答する第１のトルク検出データと前記第２のコイルの前記インピーダンス変化に応答する第２のトルク検出データとを取得するトルク検出処理と、
前記第１及び第２のトルク検出データの加算値が所定範囲内であるとき正常と判定し、所定範囲外のとき異常と判定する故障診断処理と
を実行するように構成されていることを特徴とするトルクセンサ。
前記デジタル処理装置は、
前記第１及び第２のコンパレータの出力に基づき前記第１及び第２のコイルの出力交流電圧の位相が基準範囲より外れているか否かを判定し、この判定に基づき第１及び第２のコイルのどちらに異常が生じているかを判定する第２の故障診断処理
を更に実行するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のトルクセンサ。
前記検出回路部は、更に、
前記第１のコイルの出力交流電圧から直流成分を弁別する第１のローパスフィルタと、
前記第２のコイルの出力交流電圧から直流成分を弁別する第２のローパスフィルタと
を具備し、
前記デジタル処理装置は、
前記第１及び第２のローパスフィルタの出力に基づき前記第１及び第２のコイルの出力交流電圧の直流成分が基準範囲より外れているか否かを判定し、この判定に基づき第１及び第２のコイルのどちらに異常が生じているかを判定する第３の故障診断処理
を更に実行するように構成されていることを特徴とすることを特徴とする請求項１又は２に記載のトルクセンサ。
前記故障診断処理により前記第１及び第２のトルク検出データの加算値が所定範囲外である異常と判定されたにもかかわらず、前記第２及び第３の故障診断処理の少なくとも一方で前記第１及び第２のコイルのどちらにも異常がないと判定された場合は、前記第１及び第２のコイルの両方に影響を与える信号の異常であると判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のトルクセンサ。
前記トルク検出処理は、
前記所定のクロック信号の整数倍周期で正振幅領域に対応する第１のサンプリングタイミング信号と負振幅領域に対応する第２のサンプリングタイミング信号とを生成する処理と、
前記第１の差動増幅回路が出力する差信号を前記第１及び第２のサンプリングタイミング信号でそれぞれサンプリングし、サンプリングした差信号の差を求めることで前記第１のトルク検出データを取得する処理と、
前記第２の差動増幅回路が出力する差信号を前記第１及び第2のサンプリングタイミング信号でそれぞれサンプリングし、サンプリングした差信号の差を求めることで前記第２のトルク検出データを取得する処理と
を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のトルクセンサ。
トーションバーを介して連結された第１及び第２の回転軸に発生するトルクを検出するトルクセンサであって、
第１のコイル、第２のコイル、前記第１の回転軸に連結された第１の磁気応答部材、前記第2の回転軸に連結された第２の磁気応答部材を含み、前記第１及び第２の回転軸の相対的回転位置に応答して互いに逆特性のインピーダンス変化を該第１及び第２のコイルに生じさせるように前記第1及び第２の磁気応答部材を構成しかつ該第１及び第２のコイルを配置したセンサ部と、
前記センサ部内で前記第１のコイルに接続された第１の温度特性補償抵抗素子と、
前記センサ部内で前記第２のコイルに接続された第２の温度特性補償抵抗素子と、
前記センサ部に対してコイル励磁用交流信号供給線と前記第１及び第２のコイルの出力線とを介して接続される検出回路部と
を具備し、
前記検出回路部は、
所定のクロック信号を発生するデジタル処理装置と、
前記所定のクロック信号に基づきコイル励磁用交流信号を発生するコイル駆動回路と、
前記第１のコイルの出力交流電圧とコイル励磁用交流信号に基づく基準交流電圧との差を求める第１の差動増幅回路と、
前記第２のコイルの出力交流電圧とコイル励磁用交流信号に基づく基準交流電圧との差を求める第２の差動増幅回路と、
前記第１のコイルの出力交流電圧を波形整形する第１のコンパレータと、
前記第２のコイルの出力交流電圧を波形整形する第２のコンパレータと
を具備し、
前記デジタル処理装置は、
前記所定のクロック信号の整数倍周期で前記第１及び第２の差動増幅回路が出力する差信号をそれぞれサンプリングし、これにより、前記第１のコイルの前記インピーダンス変化に応答する第１のトルク検出データと前記第２のコイルの前記インピーダンス変化に応答する第２のトルク検出データとを取得するトルク検出処理を実行するように構成されており、
前記トルク検出処理は、
前記所定のクロック信号の整数倍周期で正振幅領域に対応する第１のサンプリングタイミング信号と負振幅領域に対応する第２のサンプリングタイミング信号とを生成する処理と、
前記第１の差動増幅回路が出力する差信号を前記第１及び第２のサンプリングタイミング信号でそれぞれサンプリングし、サンプリングした差信号の差を求めることで前記第１のトルク検出データを取得する処理と、
前記第２の差動増幅回路が出力する差信号を前記第１及び第2のサンプリングタイミング信号でそれぞれサンプリングし、サンプリングした差信号の差を求めることで前記第２のトルク検出データを取得する処理と
を含むことを特徴とするトルクセンサ。