JP6003816B2

JP6003816B2 - トルクセンサ

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Publication number: JP6003816B2
Application number: JP2013121709A
Authority: JP
Inventors: 池田　幸雄; 幸雄池田
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 2013-06-10
Filing date: 2013-06-10
Publication date: 2016-10-05
Anticipated expiration: 2033-06-10
Also published as: JP2014238363A

Description

本発明は、車両の電動パワーステアリング装置などに用いられるトルクセンサに関するものである。

電動モータを駆動して操舵補助を行い、運転者の負担を軽減する電動パワーステアリング装置が知られている。

電動パワーステアリング装置では、操舵部材（ステアリングホイール、ハンドル）に繋がる入力軸と、ピニオンおよびラックなどにより走行車輪につながる出力軸とを連結する連結軸に生じるねじれを検出することにより、入力された操舵トルクを検出するトルクセンサが備えられている。電動パワーステアリング装置では、このトルクセンサで検出した操舵トルク値に基づき、出力軸に連動する操舵補助用の電動モータの駆動制御を行っている。

従来のトルクセンサとして、特許文献１には、入力軸に固定されたリング状の多極の永久磁石と、出力軸に固定され永久磁石の磁界内に配置されて磁気回路を形成する磁気ヨークと、磁気ヨークに磁気連結され磁束を誘導する２つの集磁リングと、集磁リングが誘導した磁束を検出する２つの磁気検出素子と、を備え、２つの磁気検出素子の出力に基づき、入力軸に加えられたトルクを検出するものが提案されている。

特許文献１のトルクセンサでは、２つの磁気検出素子を備えているため、両磁気検出素子の出力を比較することで、磁気検出素子の故障を検知することが可能である。しかし、２つの磁気検出素子の出力を比較するだけでは、２つの磁気検出素子のどちらが故障しているかは判別できないため、２つの磁気検出素子のいずれかの故障を検知すると、トルクセンサを使用できなくなり、電動パワーステアリング装置も使用不可となり操舵補助を継続できなくなってしまう。

特許文献２では、磁気検出素子を３つ備えたトルクセンサが提案されている。特許文献２のトルクセンサでは、例えば、他の磁気検出素子と比較して一の磁気検出素子のみ出力が大きく変化した場合（他との乖離が大きくなった場合）に、当該磁気検出素子が故障したと判断することができ、３つの磁気検出素子の出力を比較することで故障した磁気検出素子を特定することができる。よって、特許文献２のトルクセンサでは、磁気検出素子が１つ故障した場合でも、故障していない磁気検出素子の出力を用いて操舵補助を継続することが可能であり、高い信頼性を実現できる。

特許第４０７３３８４号公報特開２０１０−２０３９６０号公報

しかしながら、上述のように故障した磁気検出素子を特定するためには、磁気検出素子を少なくとも３つ備える必要があるため高コストである。また、３つの磁気検出素子で精度よく磁気を検出させるためには、３つの磁気検出素子を所定の位置に正確に配置する必要があり、製造公差の範囲が狭く、製造し難いという問題もある。

コストを削減し、製造を容易とするためには、磁気検出素子の数をできるだけ減らすことが望ましく、使用する磁気検出素子の数を減らしつつも、従来と同等の高い信頼性を得ることができるトルクセンサが望まれる。

本発明は上記事情に鑑み為されたものであり、使用する磁気検出素子の数を減らしつつも、従来と同等の高い信頼性を得ることが可能なトルクセンサを提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、入力軸と出力軸とを連結する連結軸がねじれ変形した際に、該連結軸が受けたトルクに応じた磁界であるトルク磁界を発生するトルク磁界発生部と、所定のパルス磁界を発生するコイルを有するパルス磁界発生部と、前記トルク磁界と前記パルス磁界が重畳した磁界である重畳磁界を検出する２つの磁気検出素子と、前記両磁気検出素子の出力より前記パルス磁界による変動分をそれぞれ抽出すると共に、当該パルス磁界による出力の変動分が予め設定したパルス磁界強度用閾値範囲内であるかをそれぞれ判定するパルス磁界強度判定部と、前記パルス磁界強度判定部の判定に基づき、前記両磁気検出素子および前記パルス磁界発生部の故障を判定する故障判定部と、前記故障判定部の判定に基づき、故障と判定されていない前記磁気検出素子の出力を用いて前記連結軸が受けたトルクを演算するトルク演算部と、を備えたトルクセンサである。

前記パルス磁界強度判定部は、前記パルス磁界による出力の変動量が予め設定したパルス磁界強度用閾値範囲内であるときに正常、範囲外であるときに異常と判定し、前記故障判定部は、前記パルス磁界強度判定部にて、前記両磁気検出素子が正常と判定されたとき、前記両磁気検出素子と前記パルス磁界発生部が正常であると判定し、前記一方の前記磁気検出素子が正常で他方の前記磁気検出素子が異常と判定されたとき、一方の前記磁気検出素子と前記パルス磁界発生部が正常であり、他方の前記磁気検出素子に故障が発生したと判定し、前記両磁気検出素子が異常と判定され、かつ、前記両磁気検出素子の出力の差分の絶対値が予め設定した出力用閾値範囲内であるとき、前記パルス磁界発生部に故障が発生したと判定し、前記両磁気検出素子が異常と判定され、かつ、前記両磁気検出素子の出力の差分の絶対値が前記出力用閾値範囲外であるとき、システム故障と判定するように構成されてもよい。

前記故障判定部がシステム故障と判定したとき、強制的に動作を停止する強制動作停止部をさらに備えてもよい。

前記故障判定部が、前記磁気検出素子あるいは前記パルス磁界発生部に故障が発生したと判定したとき、故障信号を発信する故障信号発信部をさらに備えてもよい。

本発明によれば、使用する磁気検出素子の数を減らしつつも、従来と同等の高い信頼性を得ることが可能なトルクセンサを提供できる。

本発明の一実施の形態に係るトルクセンサを示す図であり、（ａ）は分解斜視図と要部拡大図、（ｂ）はブロック図である。（ａ），（ｂ）は、図１のトルクセンサに用いるトルク磁界発生部の動作を説明する図である。（ａ）は第２の磁気検出素子が故障したとき、（ｂ）はパルス磁界発生部が故障したときの両磁気検出素子の出力を示すグラフ図である。図１のトルクセンサの制御フローを示すフロー図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本実施の形態に係るトルクセンサを示す図であり、（ａ）は分解斜視図と要部拡大図、（ｂ）はブロック図である。

図１（ａ），（ｂ）に示すように、トルクセンサ１は、入力軸と出力軸とを連結する連結軸２がねじれ変形した際に、連結軸２が受けたトルクに応じた磁界であるトルク磁界を発生するトルク磁界発生部３と、ホールＩＣなどからなる２つの磁気検出素子４ａ，４ｂ（第１の磁気検出素子４ａと第２の磁気検出素子４ｂ）と、を備えている。

入力軸は、例えば、ステアリングホイール等の操舵部材の操舵により回転するものである。出力軸は、例えば、ピニオンやラック等の車輪の向きの操作を担う部材に接続されるものである。連結軸２は、これら入力軸と出力軸を連結するものであり、入力軸と出力軸との相対変位により生じるトルクを受けてねじれ変形する。本実施の形態では、連結軸２としてトーションバーを用いている。

トルク磁界発生部３は、入力軸に固定され周方向に沿ってＮ極とＳ極が交互に配置された多極の永久磁石５と、出力軸に固定され永久磁石５の外周に非接触に設けられると共に、軸方向に対向して設けられる円管状の２つの磁気ヨーク６ａ，６ｂと、を備えている。

磁気ヨーク６ａ，６ｂは、永久磁石５を非接触に囲む円管部７ａ，７ｂと、円管部７ａ，７ｂの内側の周縁から対向する磁気ヨーク６ｂ，６ａに向けて軸方向に突出する二等辺三角形状の爪部８ａ，８ｂと、からなる。爪部８ａ，８ｂは、円管部７ａ，７ｂの内側の周縁に沿って、永久磁石５の同一磁極（Ｎ極またはＳ極）の配置ピッチと等しいピッチで周期的に形成されている。両磁気ヨーク６ａ，６ｂは、永久磁石５の同一磁極の配置ピッチに対して半分のピッチで両爪部８ａ，８ｂが交互に向かい合うように配置されている。

図２（ａ）に示すように、連結軸２がトルクを受けていない中立状態では、磁気ヨーク６ａ，６ｂの爪部８ａ，８ｂの先端が、永久磁石５のＮ極とＳ極の境界に位置するようになっている。このとき、爪部８ａ，８ｂにおけるＮ極に対向する面積とＳ極に対向する面積とが等しくなるため、両磁気ヨーク６ａ，６ｂでＮ極から入る磁束とＳ極へ出る磁束が等しくなり、両磁気ヨーク６ａ，６ｂ間に磁気の極性の差異は生じない。

他方、連結軸２がトルクを受けてねじれた状態では、図２（ｂ）に示すように、爪部８ａ，８ｂにおけるＮ極に対向する面積とＳ極に対向する面積とが異なってくる。図２（ｂ）の例では、磁気ヨーク６ａの爪部８ａではＳ極に対向する面積が大きくなり、磁気ヨーク６ｂの爪部８ｂではＮ極に対向する面積が大きくなる。その結果、両磁気ヨーク６ａ，６ｂ間に磁気の極性の差異が発生し磁界が発生する。

本実施の形態では、磁気ヨーク６ａ，６ｂからの磁界を、磁気ヨーク６ａ，６ｂの外周に非接触に設けられた円管状の外側ヨーク９ａ，９ｂと、外側ヨーク９ａ，９ｂの対向する位置に、互いに近接する方向に突出して設けられた近接ヨーク１０ａ，１０ｂにより、２つの磁気検出素子４ａ，４ｂに導くようにトルク磁界発生部３を構成している。これら外側ヨーク９ａ，９ｂ、近接ヨーク１０ａ，１０ｂ、磁気検出素子４ａ，４ｂは、入力軸や出力軸の周囲の固定体に支持されている。各ヨーク６ａ，６ｂ，９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂは、軟磁性体からなる。

なお、ここで説明したトルク磁界発生部３はあくまで一例であり、トルク磁界発生部３の構成はこれに限定されるものではない。つまり、トルク磁界発生部３は、連結軸２が受けたトルクに応じたトルク磁界を発生するものであれば、どのような構成であってもよい。

さて、本実施の形態に係るトルクセンサ１は、パルス磁界発生部１１と、パルス磁界強度判定部１３と、故障判定部１４と、トルク演算部１５と、をさらに備えている。

パルス磁界発生部１１は、所定のパルス磁界を発生するものであり、コイル１６と、コイル１６に励磁電流を供給するコイル用電源部１７と、コイル用電源部１７に指示信号を出力し、コイル用電源部１７を所定の周期でオンオフ制御する指示部１８と、を備えている。

磁気検出素子４ａ，４ｂは、トルク磁界発生部３が発生するトルク磁界と、パルス磁界発生部１１のコイル１６が発生するパルス磁界が重畳した磁界である重畳磁界を検出するようにされる。本実施の形態では、磁気検出素子４ａ，４ｂを近接ヨーク１０ａ，１０ｂの間に配置すると共に、両磁気検出素子４ａ，４ｂの間にコイル１６を配置した。

なお、両磁気検出素子４ａ，４ｂは、トルク磁界とパルス磁界の両方（つまり重畳磁界）を検出できる位置であれば、どこに設置してもよい。ただし、本実施の形態に係るトルクセンサ１のように、両磁気検出素子４ａ，４ｂでコイル１６を挟み込む配置とすることで、両磁気検出素子４ａ，４ｂで検出するパルス磁界の強度を同程度にでき、さらに、コイル１６で発生するパルス磁界を精度よく検出可能となり、コイル１６を小型としたり励磁電流を小さくできる、というメリットがある。

パルス磁界強度判定部１３は、両磁気検出素子４ａ，４ｂの出力（磁気信号）よりパルス磁界による変動分をそれぞれ抽出すると共に、当該パルス磁界による出力の変動分が予め設定したパルス磁界強度用閾値範囲内であるかをそれぞれ判定するものである。

具体的には、パルス磁界強度判定部１３は、所定の周期（パルス磁界の周期と同程度の周期）における磁気検出素子４ａ，４ｂの出力の最大値と最小値を求め、求めた最大値から最小値を減じた値をパルス磁界による出力の変動分として求め、求めたパルス磁界による出力の変動分が、予め設定したパルス磁界強度用閾値範囲内であるかを判定する。

つまり、パルス磁界強度判定部１３は、磁気検出素子４ａ，４ｂがコイル１６で発生したパルス磁界を正確に検出できているかを判定するものである。ここでは、便宜上、パルス磁界強度判定部１３が、パルス磁界による出力の変動量が予め設定したパルス磁界強度用閾値範囲内であるときに正常、範囲外であるときに異常と判定するものとする（なお、ここでいう正常や異常はパルス磁界の検出の状態を便宜的に表すものであり、故障の有無を表すものではない）。判定基準となるパルス磁界強度用閾値範囲は、コイル１６で発生する磁界強度、磁気検出素子４ａ，４ｂとコイル１６の位置関係等を考慮して決定される。

故障判定部１４は、パルス磁界強度判定部１３の判定に基づき、両磁気検出素子４ａ，４ｂおよびパルス磁界発生部１１の故障を判定するものである。

具体的には、故障判定部１４は、パルス磁界強度判定部１３にて両磁気検出素子４ａ，４ｂが正常と判定されたとき、両磁気検出素子４ａ，４ｂとパルス磁界発生部１１が正常（システム健全）であると判定する。

また、故障判定部１４は、パルス磁界強度判定部１３にて一方の磁気検出素子４ａ（または４ｂ）が正常で他方の磁気検出素子４ｂ（または４ａ）が異常と判定されたとき、一方の磁気検出素子４ａ（または４ｂ）とパルス磁界発生部１１が正常であり、他方の磁気検出素子４ｂ（または４ａ）に故障が発生したと判定する。

図３（ａ）に、経過時間ｔ₁で第２の磁気検出素子４ｂに故障が発生した場合の各磁気検出素子４ａ，４ｂの出力の一例を示す。なお、ここでは両磁気検出素子４ａ，４ｂで等しいパルス磁界を検出する場合を示しており、図示細線実線は両磁気検出素子４ａ，４ｂでパルス磁界のみを検出したときの出力を表している。

図３（ａ）の場合、経過時間ｔ₁以降では、第２の磁気検出素子４ｂにおけるパルス磁界による出力の変動量が０となるので、パルス磁界強度判定部１３にて第２の磁気検出素子４ｂが異常と判定されることになる。他方、第１の磁気検出素子４ａについては、経過時間ｔ₁以降でもパルス磁界による出力の変動量に変化がないので、パルス磁界強度判定部１３にて正常と判定されることになる。第１の磁気検出素子４ａが正常と判定されているということは、つまりパルス磁界発生部１１が所定のパルス磁界を発生しているということであり、パルス磁界発生部１１も正常であると判断できる。よって、この場合、故障判定部１４にて、第１の磁気検出素子４ａとパルス磁界発生部１１が正常であり、第２の磁気検出素子４ｂのみに故障が発生したと判定されることになる。

パルス磁界強度判定部１３にて両磁気検出素子４ａ，４ｂが異常と判定された場合、パルス磁界発生部１１が故障している場合と、両磁気検出素子４ａ，４ｂとパルス磁界発生部１１のうち少なくとも２つ以上が故障している場合が考えられる。後者の両磁気検出素子４ａ，４ｂとパルス磁界発生部１１のうち少なくとも２つ以上が故障している場合には使用不可（システム故障）とするしかないが、前者のパルス磁界発生部１１が故障している場合であれば、両磁気検出素子４ａ，４ｂは正しい出力となっており、継続して使用可能である。

そこで、故障判定部１４では、両磁気検出素子４ａ，４ｂが異常と判定された場合については、さらに両磁気検出素子４ａ，４ｂの出力を比較して、磁気検出素子４ａ，４ｂの出力が正しいか否かを判定するようにした。

すなわち、故障判定部１４は、パルス磁界強度判定部１３にて両磁気検出素子４ａ，４ｂが異常と判定され、かつ、両磁気検出素子４ａ，４ｂの出力の差分の絶対値が予め設定した出力用閾値範囲内であるとき、パルス磁界発生部１１に故障が発生したと判定する。

さらにまた、故障判定部１４は、パルス磁界強度判定部１３にて両磁気検出素子４ａ，４ｂが異常と判定され、かつ、両磁気検出素子４ａ，４ｂの出力の差分の絶対値が出力用閾値範囲外であるとき、システム故障と判定するように構成される。

図３（ｂ）に、経過時間ｔ₁でパルス磁界発生部１１に故障が発生しパルス磁界が発生しなくなった場合の各磁気検出素子４ａ，４ｂの出力の一例を示す。この場合、経過時間ｔ₁以降では、パルス磁界による出力の変動分が両磁気検出素子４ａ，４ｂで０になるので、パルス磁界強度判定部１３にて両磁気検出素子４ａ，４ｂとも異常と判定されることになる。

一方で、図３（ｂ）に示すように、両磁気検出素子４ａ，４ｂが正常に動作していれば、パルス磁界発生部１１の故障の有無にかかわらず、両磁気検出素子４ａ，４ｂの出力の差分はほぼ一定の値となる。よって、パルス磁界強度判定部１３にて両磁気検出素子４ａ，４ｂが異常と判定された場合であっても、両磁気検出素子４ａ，４ｂの出力の差分の絶対値が出力用閾値範囲内であれば、両磁気検出素子４ａ，４ｂは正常であると判定できる。

トルク演算部１５は、磁気検出素子４ａ，４ｂの出力を基に連結軸２が受けたトルクを演算するものである。トルク演算部１５は、磁気検出素子４ａ，４ｂの出力から、上述のパルス磁界による変動分を除いた出力値を用いて、連結軸２が受けたトルクを演算する。演算したトルクは、トルク値信号としてアシストモータ１９に出力される。

本実施の形態では、トルク演算部１５は、故障判定部１４の判定に基づき、故障と判定されていない磁気検出素子４ａ，４ｂの出力を用いて連結軸２が受けたトルクを演算することになる。両磁気検出素子４ａ，４ｂが共に故障と判定されていない場合、両方の出力を用いて演算したトルク値を平均するなどしてトルクを演算してもよいし、どちらか一方の出力のみを用いてトルクを演算してもよい。

また、トルクセンサ１は、故障判定部１４がシステム故障と判定したとき、強制的にトルクセンサ１の動作を停止する強制動作停止部２０と、故障判定部１４が磁気検出素子４ａ，４ｂあるいはパルス磁界発生部１１に故障が発生したと判定したとき（システム故障と判定したときを含めてもよい）、故障表示・記憶部２２（故障表示ランプなど）に故障信号を発信する故障信号発信部２１をさらに備えている。

パルス磁界強度判定部１３、故障判定部１４、トルク演算部１５、強制動作停止部２０、故障信号発信部２１、および指示部１８は、車両の電子制御ユニット（ＥＣＵ）２３内の制御基板２４に搭載され、ＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリ、ＣＰＵ、Ｉ／Ｏインターフェイス、ソフトウェア等を適宜組み合わせて実現される。

次に、トルクセンサ１の制御フローを図４を用いて説明する。トルクセンサ１は、図４の制御フローを繰り返し実行するようにされる。

まず、ステップＳ１にて、パルス磁界強度判定部１３が、第１の磁気検出素子４ａのパルス磁界による出力の変動分ΔＶ₁と、第２の磁気検出素子４ｂのパルス磁界による出力の変動分ΔＶ₂を検出する。

その後、ステップＳ２にて、パルス磁界強度判定部１３が、第１の磁気検出素子４ａのパルス磁界による出力の変動分ΔＶ₁が、予め設定したパルス磁界用閾値範囲内であるか判定する。ステップＳ２でＹＥＳと判定された場合ステップＳ３へ、ＮＯと判定された場合ステップＳ４に進む。

ステップＳ３では、パルス磁界強度判定部１３が、第２の磁気検出素子４ｂのパルス磁界による出力の変動分ΔＶ₂が、予め設定したパルス磁界用閾値範囲内であるか判定する。ステップＳ３でＹＥＳと判定された場合ステップＳ５へ、ＮＯと判定された場合ステップＳ６に進む。

ステップＳ５では、ΔＶ₁とΔＶ₂が共にパルス磁界用閾値範囲内（つまり、両磁気検出素子４ａ，４ｂが正常）と判定されているため、故障判定部１４がシステム健全と判定し、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ６では、ΔＶ₁がパルス磁界用閾値範囲内でΔＶ₂がパルス磁界用閾値範囲外（つまり、第１の磁気検出素子４ａが正常で第２の磁気検出素子４ｂが異常）と判定されているため、故障判定部１４が第２の磁気検出素子４ｂが故障と判定し、ステップＳ７にて故障信号発信部２１が故障信号を発信した後、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ４では、ステップＳ３と同様に、第２の磁気検出素子４ｂのパルス磁界による出力の変動分ΔＶ₂が、予め設定したパルス磁界用閾値範囲内であるか判定する。ステップＳ４でＹＥＳと判定された場合ステップＳ８へ、ＮＯと判定された場合ステップＳ１０に進む。

ステップＳ８では、ΔＶ₁がパルス磁界用閾値範囲外でΔＶ₂がパルス磁界用閾値範囲内（つまり、第１の磁気検出素子４ａが異常で第２の磁気検出素子４ｂが正常）と判定されているため、故障判定部１４が第１の磁気検出素子４ａが故障と判定し、ステップＳ９にて故障信号発信部２１が故障信号を発信した後、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１０では、ΔＶ₁とΔＶ₂が共にパルス磁界用閾値範囲外（つまり、両磁気検出素子４ａ，４ｂが異常）と判定されているため、両磁気検出素子４ａ，４ｂの出力を比較して両磁気検出素子４ａ，４ｂが健全であるかを判定する。

つまり、ステップＳ１０では、磁気検出素子４ａ，４ｂの出力の差分の絶対値が予め設定した出力用閾値範囲内であるかを判定する。ステップＳ１０でＹＥＳと判定された場合ステップＳ１１に進み、ＮＯと判定された場合ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１１では、ΔＶ₁とΔＶ₂が共にパルス磁界用閾値範囲外（つまり、両磁気検出素子４ａ，４ｂが異常）で、かつ、両磁気検出素子４ａ，４ｂの出力の差分の絶対値が出力用閾値範囲内である（つまり両磁気検出素子４ａ，４ｂが健全である）から、故障判定部１４がパルス磁界発生部１１が故障と判定し、ステップＳ１２にて故障信号発信部２１が故障信号を発信した後、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１３では、ΔＶ₁とΔＶ₂が共にパルス磁界用閾値範囲外（つまり、両磁気検出素子４ａ，４ｂが異常）で、かつ、両磁気検出素子４ａ，４ｂの出力の差分の絶対値が出力用閾値範囲外である（つまり磁気検出素子４ａ，４ｂの一方または両方が故障している）から、故障判定部１４がシステム故障と判定し、ステップＳ１４にて強制動作停止部２０がトルクセンサ１の動作を強制停止する。

ステップＳ１５では、トルク演算部１５が、故障と判定されていない磁気検出素子４ａ，４ｂを用いて連結軸２が受けたトルクを演算し、演算結果をトルク値信号として出力し、処理を終了する。

本実施の形態の作用を説明する。

本実施の形態に係るトルクセンサ１では、連結軸２が受けたトルクに応じたトルク磁界を発生するトルク磁界発生部３と、パルス磁界を発生するコイル１６を有するパルス磁界発生部１１と、トルク磁界とパルス磁界が重畳した重畳磁界を検出する２つの磁気検出素子４ａ，４ｂと、両磁気検出素子４ａ，４ｂの出力より抽出したパルス磁界による出力の変動分がパルス磁界強度用閾値範囲内であるか判定するパルス磁界強度判定部１３と、パルス磁界強度判定部１３の判定に基づき、両磁気検出素子４ａ，４ｂおよびパルス磁界発生部１１の故障を判定する故障判定部１４と、故障判定部１４の判定に基づき、故障と判定されていない磁気検出素子４ａ，４ｂの出力を用いて連結軸２が受けたトルクを演算するトルク演算部１５と、を備えている。

このように構成することで、２つの磁気検出素子４ａ，４ｂとパルス磁界発生部１１のうち１つが破損するなど故障した場合であっても、故障した部材を特定することが可能となり、健全な部材を用いてトルクの検出を継続することが可能になる。

本実施の形態では、磁気検出素子４ａ，４ｂを２つのみ使用しており、使用する磁気検出素子４ａ，４ｂの数を減らしつつも、磁気検出素子を３つ用いた従来のトルクセンサと同等の高い信頼性を得ることが可能になる。トルクセンサ１は、使用する磁気検出素子４ａ，４ｂの数が少ないため、コストを削減でき、また製造を容易とすることが可能になる。

トルクセンサ１は、例えば、電動ステアリング装置に用いることができる。電動ステアリング装置では高い信頼性が要求されるため、本発明のトルクセンサ１を特に好適に用いることができる。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

１トルクセンサ
２連結軸
３トルク磁界発生部
４ａ，４ｂ磁気検出素子
１１パルス磁界発生部
１３パルス磁界強度判定部
１４故障判定部
１５トルク演算部
１６コイル

Claims

入力軸と出力軸とを連結する連結軸がねじれ変形した際に、該連結軸が受けたトルクに応じた磁界であるトルク磁界を発生するトルク磁界発生部と、
故障の判定に用いるためのパルス磁界を発生するコイルを有するパルス磁界発生部と、
前記トルク磁界と前記パルス磁界が重畳した磁界である重畳磁界を検出する２つの磁気検出素子と、
前記両磁気検出素子の出力より前記パルス磁界による変動分をそれぞれ抽出すると共に、当該パルス磁界による出力の変動分が予め設定したパルス磁界強度用閾値範囲内であるかをそれぞれ判定するパルス磁界強度判定部と、
前記パルス磁界強度判定部の判定に基づき、前記両磁気検出素子および前記パルス磁界発生部の故障を判定する故障判定部と、
前記故障判定部の判定に基づき、故障と判定されていない前記磁気検出素子の出力を用いて前記連結軸が受けたトルクを演算するトルク演算部と、
を備えたことを特徴とするトルクセンサ。
前記パルス磁界強度判定部は、前記パルス磁界による出力の変動量が予め設定したパルス磁界強度用閾値範囲内であるときに正常、範囲外であるときに異常と判定し、
前記故障判定部は、
前記パルス磁界強度判定部にて、前記両磁気検出素子が正常と判定されたとき、前記両磁気検出素子と前記パルス磁界発生部が正常であると判定し、
前記一方の前記磁気検出素子が正常で他方の前記磁気検出素子が異常と判定されたとき、一方の前記磁気検出素子と前記パルス磁界発生部が正常であり、他方の前記磁気検出素子に故障が発生したと判定し、
前記両磁気検出素子が異常と判定され、かつ、前記両磁気検出素子の出力の差分の絶対値が予め設定した出力用閾値範囲内であるとき、前記パルス磁界発生部に故障が発生したと判定し、
前記両磁気検出素子が異常と判定され、かつ、前記両磁気検出素子の出力の差分の絶対値が前記出力用閾値範囲外であるとき、システム故障と判定するように構成される
請求項１記載のトルクセンサ。
前記故障判定部がシステム故障と判定したとき、強制的に動作を停止する強制動作停止部をさらに備える
請求項２記載のトルクセンサ。
前記故障判定部が、前記磁気検出素子あるいは前記パルス磁界発生部に故障が発生したと判定したとき、故障信号を発信する故障信号発信部をさらに備える
請求項１〜３いずれかに記載のトルクセンサ。