JP3698628B2 - トルク検出装置及び舵取装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転体と、回転体が回転するに従って、検出される部位が周期的及び連続的に変化すべく、回転体に設けられた複数のターゲットと、ターゲットの部位を検出する１又は複数の検出手段とを、トーションバーにより連結された入力軸及び出力軸にそれぞれ備え、検出手段が検出した部位のトーションバーに生じた捩れによる差に基づき、入力軸に加わるトルクを検出するトルク検出装置、及びこのトルク検出装置の検出結果に基づいて電動モータを駆動し、操舵補助力を発生させる舵取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の舵取装置に、電動モータを駆動して操舵補助を行ない、運転者の負担を軽減するものがある。これは、操舵輪（ステアリングホイール）に繋がる入力軸と、ピニオン及びラック等により操向車輪に繋がる出力軸と、入力軸及び出力軸を連結するトーションバーとを備え、トーションバーに生じる捩れによって、トルク検出装置が入力軸に加わる操舵トルクを検出し、トルク検出装置が検出した操舵トルクに基づき、出力軸に連動する操舵補助用の電動モータを駆動制御するものである。
【０００３】
図７は、本出願人の特願平１１−２８８８８２号出願における提案に基づくトルク検出装置の要部構成例を模式的に示した模式図である。このトルク検出装置は、舵取装置に使用した場合を示しており、上端部にステアリングホイール４が連結され、下端部にトーションバー５が連結されたステアリングシャフトの上部軸２３（入力軸）の中間部６（回転体）の周面に沿わせて、所定の傾斜角を有して等間隔に、磁性材からなる例えば８本の突起物７（ターゲット）を設けてある。また、上部軸２３が回転したときに、上部軸２３の軸方向に移動する突起物７の近接する位置を検出する為に、ＭＲセンサ１（磁気抵抗効果素子、検出手段）が中間部６と適当な隙間を空けて平行に設けられ、車体の動かない部位に固定されている。
【０００４】
ステアリングシャフトの下部軸１８（出力軸）は、上端部がトーションバー５に連結され、下端部がピニオン１０に連結されている。上部軸２３と同様に、下部軸１８の中間部８（回転体）の周面に沿わせて、所定の傾斜角を有して等間隔に、磁性材からなる８本の突起物９を設けてある。また、下部軸１８が回転したときに、下部軸１８の軸方向に移動する突起物９の近接する位置を検出する為に、ＭＲセンサ２（磁気抵抗効果素子、検出手段）が下部軸１８と適当な隙間を空けて平行に設けられ、車体の動かない部位に固定されている。
【０００５】
ＭＲセンサ１は、電気角が３６０°異なる（つまり、隣合う異なる突起物７の近接する位置を検出する）センサ１Ａ，１Ｂを内蔵して二重系を構成しており、センサ１Ａ，１Ｂがそれぞれ検出した突起物７の近接する位置を示す検出信号Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂはそれぞれ演算部３に与えられる。
ＭＲセンサ２は、電気角が３６０°異なる（つまり、隣合う異なる突起物９の近接する位置を検出する）センサ２Ａ，２Ｂを内蔵して二重系を構成しており、センサ２Ａ，２Ｂがそれぞれ検出した突起物７の近接する位置を示す検出信号Ｖ２Ａ，Ｖ２Ｂはそれぞれ演算部３に与えられる。
【０００６】
ＭＲセンサ１，２は、ステアリングホイール４に操舵トルクが加わらず、トーションバー５が捩じれていない状態で、検出信号Ｖ１Ａ，Ｖ２Ａが同位相となり、また、検出信号Ｖ１Ｂ，Ｖ２Ｂが同位相となるように設けられている。
トーションバー５の捩じれ角度は高々数度であり、演算部３は、検出信号Ｖ１Ａ，Ｖ２Ａ又は検出信号Ｖ１Ｂ，Ｖ２Ｂの差に基づき、操舵トルクを演算しそのトルク信号を出力する。
【０００７】
このような構成のトルク検出装置は、上部軸２３及び下部軸１８が、４５°回転する都度、センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂの各検出面に最近接する突起物７及び突起物９が、上部軸２３及び下部軸１８の軸方向に往復移動する。センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂの各検出面に最近接する突起物７及び突起物９の、上部軸２３及び下部軸１８の軸方向の位置と、上部軸２３及び下部軸１８の回転角度とは対応させることが出来る。
【０００８】
従って、センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂの各検出信号を、上部軸２３及び下部軸１８の４５°毎の回転角度と直線的な関係になるように設定しておけば、センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂの各検出信号の昇降回数を計数することを併用することにより、センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂの各検出信号に基づいて、上部軸２３及び下部軸１８の回転角度を検出することが出来る。また、センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂが、何れの突起物７及び突起物９の近接する位置を検出しているかを識別することも可能である。
【０００９】
例えば、センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂの各検出信号と、上部軸２３及び下部軸１８の回転角度（舵角）とが同様の直線的な関係になるように設定しておき、上部軸２３及び下部軸１８を回転させれば、センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂの各検出信号は、４５°周期の電圧波形を示し、センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂの各検出信号により、それぞれ上部軸２３及び下部軸１８の回転角度を検出することが出来る。
【００１０】
ここで、ステアリングホイール４に操舵トルクが加えられ、トーションバー５に捩じれ角度が生じていれば、センサ１Ａと２Ａとの各検出信号及びセンサ１Ｂと２Ｂとの各検出信号は、それぞれその捩じれ角度に応じた電圧差ΔＶが生じるので、その電圧差ΔＶを演算部３により演算することにより、その捩じれ角度が求まり、その操舵トルクを示すトルク信号を出力することが出来る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したトルク検出装置は、ステアリングシャフトの上部軸２３にその中間部として回転体６を設け、また、下部軸１８にその中間部として回転体８を設けて構成してあるが、回転体６及び回転体８の各回転軸は、それぞれ上部軸２３及び下部軸１８と同軸関係を精密に保って設けることは困難であり、強調して示すと、図８に示すように、回転体６及び回転体８の各回転軸は互いに屈折した関係になる。
【００１２】
その為、ＭＲセンサ１と突起物７との位置関係及びＭＲセンサ２と突起物９との位置関係は、回転体６及び回転体８の回転に応じて同様にはならず、各センサの検出信号は、強調して示すと、図９に示すように、回転体６，８が１回転する間に、全体に正弦波形を描くような回転振れが生じることになり、その結果、正確な操舵トルクを検出することが出来ないという問題がある。
【００１３】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、第１，２発明では、回転振れによる影響を抑制することが出来、より正確な操舵トルクを検出することが出来るトルク検出装置を提供することを目的とする。
第３発明では、第１，２発明に係るトルク検出装置を備えた舵取装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係るトルク検出装置は、回転体と、該回転体が回転するに従って、検出される部位が周期的及び連続的に変化すべく、前記回転体に設けられた複数のターゲットと、該ターゲットの部位を検出する１又は複数の検出手段とを、トーションバーにより連結された入力軸及び出力軸にそれぞれ備え、前記検出手段が検出した部位の前記トーションバーに生じた捩れによる差に基づき、前記入力軸に加わるトルクを検出するトルク検出装置であって、前記検出手段が検出した部位に基づき、前記ターゲットを個々に識別する識別手段と、前記回転体が１回転したときに、前記検出手段が検出した部位を示す信号の前記ターゲット毎の各最大値又は各最小値に基づき、前記検出手段が検出した部位を補正すべき前記ターゲット毎の補正量を求める手段と、該手段が求めた各補正量を記憶する記憶手段と、前記検出手段が部位を検出したときに、検出した部位を、前記識別手段が識別したターゲットの、前記記憶手段が記憶する補正量により補正する手段とを備え、該手段が補正した部位に基づき、前記入力軸に加わるトルクを検出すべくなしてあることを特徴とする。
【００１５】
このトルク検出装置では、トーションバーにより連結された入力軸及び出力軸がそれぞれ回転体を有し、複数のターゲットが、回転体が回転するに従って、検出される部位が周期的及び連続的に変化するように、回転体に設けられている。１又は複数の検出手段がターゲットの近接する部位を検出し、検出手段が検出した部位のトーションバーに生じた捩れによる差に基づき、入力軸に加わるトルクを検出する。
識別手段が、検出手段が検出した部位に基づき、ターゲットを個々に識別し、補正量を求める手段が、回転体が１回転したときに、検出手段が検出した部位を示す信号のターゲット毎の各最大値又は各最小値に基づき、検出手段が検出した部位を補正すべきターゲット毎の補正量を求める。
【００１６】
記憶手段が、補正量を求める手段が求めた各補正量を記憶し、補正する手段は、検出手段が部位を検出したときに、その検出した部位を、識別手段が識別したターゲットの、記憶手段が記憶する補正量により補正し、補正する手段が補正した部位に基づき、入力軸に加わるトルクを検出する。
これにより、回転振れによる影響を抑制することが出来、より正確な操舵トルクを検出することが可能なトルク検出装置を実現することが出来る。
【００１７】
第２発明に係るトルク検出装置は、回転体と、該回転体が回転するに従って、検出される部位が周期的及び連続的に変化すべく、前記回転体に設けられた複数のターゲットと、該ターゲットの部位を検出する１又は複数の検出手段とを、トーションバーにより連結された入力軸及び出力軸にそれぞれ備え、前記検出手段が検出した部位の前記トーションバーに生じた捩れによる差に基づき、前記入力軸に加わるトルクを検出するトルク検出装置であって、前記回転体が１回転したときに、前記検出手段が検出した部位を示す信号の前記ターゲット毎の各最大値又は各最小値に基づき、前記検出手段が検出した部位を補正すべく予め定められた前記ターゲット毎の補正量を記憶する記憶手段と、前記検出手段が検出した部位に基づき、前記ターゲットを個々に識別する識別手段と、前記検出手段が部位を検出したときに、検出した部位を、前記識別手段が識別したターゲットの、前記記憶手段が記憶する補正量により補正する手段とを備え、該手段が補正した部位に基づき、前記入力軸に加わるトルクを検出すべくなしてあることを特徴とする。
【００１８】
このトルク検出装置では、トーションバーにより連結された入力軸及び出力軸がそれぞれ回転体を有し、複数のターゲットが、回転体が回転するに従って、検出される部位が周期的及び連続的に変化するように、回転体に設けられている。１又は複数の検出手段がターゲットの近接する部位を検出し、検出手段が検出した部位のトーションバーに生じた捩れによる差に基づき、入力軸に加わるトルクを検出する。
【００１９】
記憶手段が、回転体が１回転したときに、検出手段が検出した部位を示す信号のターゲット毎の各最大値又は各最小値に基づき、検出手段が検出した部位を補正すべく予め定められたターゲット毎の補正量を記憶し、識別手段が、検出手段が検出した部位に基づき、ターゲットを個々に識別する。補正する手段が、検出手段が部位を検出したときに、その検出した部位を、識別手段が識別したターゲットの、記憶手段が記憶する補正量により補正し、補正する手段が補正した部位に基づき、入力軸に加わるトルクを検出する。
これにより、回転振れによる影響を抑制することが出来、より正確な操舵トルクを検出することが可能なトルク検出装置を実現することが出来る。
【００２０】
第３発明に係る舵取装置は、操舵輪に繋がる入力軸と、前記操舵輪に加わる操舵トルクに基づき駆動制御される操舵補助用の電動モータと、該電動モータに連動する出力軸と、前記入力軸及び該出力軸を連結するトーションバーと、前記入力軸に加わる操舵トルクを検出する請求項１又は２に記載されたトルク検出装置とを備え、該トルク検出装置が検出した操舵トルクに基づき操舵補助すべくなしてあることを特徴とする。
【００２１】
この舵取装置では、入力軸が操舵輪に繋がり、操舵補助用の電動モータが操舵輪に加わる操舵トルクに基づき駆動制御され、出力軸が電動モータに連動する。トーションバーが入力軸及び出力軸を連結し、請求項１又は２に記載されたトルク検出装置が、入力軸に加わる操舵トルクを検出し、そのトルク検出装置が検出した操舵トルクに基づき操舵補助する。
これにより、回転振れによる影響を抑制することが出来、より正確な操舵トルクを検出することが可能なトルク検出装置を備えた舵取装置を実現することが出来る。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明に係るトルク検出装置の実施の形態の要部構成例を模式的に示した模式図である。このトルク検出装置は、舵取装置に使用した場合を示しており、上端部にステアリングホイール４が連結され、下端部にトーションバー５が連結されたステアリングシャフトの上部軸２３（入力軸）の中間部６（回転体）の周面に沿わせて、所定の傾斜角を有して等間隔に、磁性材からなる例えば８本の突起物７（ターゲット）を設けてある。また、上部軸２３が回転したときに、上部軸２３の軸方向に移動する突起物７の近接する位置を検出する為に、ＭＲセンサ１（磁気抵抗効果素子、検出手段）が中間部６と適当な隙間を空けて平行に設けられ、車体の動かない部位に固定されている。
【００２３】
ステアリングシャフトの下部軸１８（出力軸）は、上端部がトーションバー５に連結され、下端部がピニオン１０に連結されている。上部軸２３と同様に、下部軸１８の中間部８（回転体）の周面に沿わせて等間隔に螺旋状に、磁性材からなる８本の突起物９を設けてある。また、下部軸１８が回転したときに、下部軸１８の軸方向に移動する突起物９の近接する位置を検出する為に、ＭＲセンサ２（磁気抵抗効果素子、検出手段）が下部軸１８と適当な隙間を空けて平行に設けられ、車体の動かない部位に固定されている。
【００２４】
ＭＲセンサ１は、電気角が３６０°異なる（つまり、隣合う異なる突起物７の近接する位置を検出する）センサ１Ａ，１Ｂを内蔵して二重系を構成しており、センサ１Ａ，１Ｂがそれぞれ検出した突起物７の近接する位置を示す検出信号Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂはそれぞれ信号処理部１１に与えられる。
ＭＲセンサ２は、電気角が３６０°異なる（つまり、隣合う異なる突起物９の近接する位置を検出する）センサ２Ａ，２Ｂを内蔵して二重系を構成しており、センサ２Ａ，２Ｂがそれぞれ検出した突起物７の近接する位置を示す検出信号Ｖ２Ａ，Ｖ２Ｂはそれぞれ信号処理部１１に与えられる。
【００２５】
ＭＲセンサ１，２は、ステアリングホイール４に操舵トルクが加わらず、トーションバー５が捩じれていない状態で、検出信号Ｖ１Ａ，Ｖ２Ａが同位相となり、また、検出信号Ｖ１Ｂ，Ｖ２Ｂが同位相となるように設けられている。
トーションバー５の捩じれ角度は高々数度であり、信号処理部１１は、メモリ１２に記憶してある補正量により、検出信号Ｖ１Ａ，Ｖ２Ａ，１Ｂ，Ｖ２Ｂを補正し、補正した検出信号Ｖ１Ａ，Ｖ２Ａ又は検出信号Ｖ１Ｂ，Ｖ２Ｂの差に基づき、操舵トルクを演算しそのトルク信号を出力する。
【００２６】
以下に、このような構成のトルク検出装置の動作を説明する。
このトルク検出装置は、上部軸２３及び下部軸１８が、４５°回転する都度、センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂの各検出面に最近接する突起物７及び突起物９が、上部軸２３及び下部軸１８の軸方向に往復移動する。センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂの各検出面に最近接する突起物７及び突起物９の、上部軸２３及び下部軸１８の軸方向の位置と、上部軸２３及び下部軸１８の回転角度とは対応させることが出来る。
【００２７】
従って、センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂの各検出信号を、上部軸２３及び下部軸１８の４５°毎の回転角度と直線的な関係になるように設定しておけば、センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂの各検出信号の昇降回数を計数することを併用することにより、センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂの各検出信号に基づき、上部軸２３及び下部軸１８の回転角度を検出することが出来る。また、センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂが、何れの突起物７及び突起物９の近接する位置を検出しているかを識別することも可能である。
【００２８】
例えば、センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂの各検出信号と、上部軸２３及び下部軸１８の回転角度（舵角）とが同様の直線的な関係になるように設定しておき、上部軸２３及び下部軸１８を回転させれば、センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂの各検出信号は、４５°周期の電圧波形を示し、センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂの各検出信号により、それぞれ上部軸２３及び下部軸１８の回転角度を検出することが出来る。
【００２９】
ここで、ステアリングホイール４に操舵トルクが加えられ、トーションバー５に捩じれ角度が生じていれば、センサ１Ａと２Ａとの各検出信号及びセンサ１Ｂと２Ｂとの各検出信号は、その捩じれ角度に応じた電圧差ΔＶが生じるので、その電圧差ΔＶを信号処理部１１により演算することにより、その捩じれ角度が求まり、その操舵トルクを示すトルク信号を出力することが出来る。
【００３０】
図２は、このトルク検出装置のセンサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂの各検出信号の内、１つの検出信号についての回転振れによる影響を補正する動作を示すフローチャートである。以下に、このフローチャートを参照しながら、回転振れを補正する動作を説明する。
このトルク検出装置の信号処理部１１は、運転者から指示があったとき又は随時、回転振れを補正する動作を行う。信号処理部１１は、先ず、パラメータをリセットして初期化を行った（Ｓ２）後、センサ出力（検出信号）を読込む（Ｓ４）。信号処理部１１は、読込んだ検出信号からステアリングホイール４の回転方向を検出し（Ｓ６）、その回転方向が前回検出した回転方向と逆方向でなければ（Ｓ８）、図９に示すような、突起物７，９の１つであるターゲットＴｎの近接する位置を検出した検出信号のピーク値Ｐｎを検出する動作を行う（Ｓ１０）。尚、ピーク値Ｐｎに代えてボトム値Ｂｎを検出して使用しても良い。
【００３１】
ステアリングホイール４の回転方向の判定（Ｓ６）、及びピーク値Ｐｎ又はボトム値Ｂｎの検出（Ｓ１０）は、複数回連続して読込んだ（Ｓ４）検出信号の差に基づいて行う。
信号処理部１１は、ターゲットＴｎの近接する位置を検出した検出信号のピーク値Ｐｎを検出する動作を行い（Ｓ１０）、ピーク値Ｐｎを検出しなければ（Ｓ１２）、次の検出信号の読込みを行う（Ｓ４）。
信号処理部１１は、検出した（Ｓ６）回転方向が前回検出した回転方向と逆方向であれば（Ｓ８）、パラメータをリセットして初期化を行い（Ｓ２）、回転振れを補正する動作を最初からやり直す。
【００３２】
信号処理部１１は、ピーク値Ｐｎを検出する動作を行い（Ｓ１０）、ピーク値Ｐｎを検出すれば（Ｓ１２）、ターゲットＴｎの近接する位置を検出した検出信号のピーク値Ｐｎを一時記憶し（Ｓ１４）、パラメータｎに１を加算する（Ｓ１６）。
信号処理部１１は、１を加算した（Ｓ１６）パラメータｎが７であるか否かを判定し（Ｓ１８）、パラメータｎが７でなければ、次の検出信号の読込みを行う（Ｓ４）。
【００３３】
信号処理部１１が、パラメータｎが７であるか否かを判定し、パラメータｎが７であれば（Ｓ１８）、ステアリングホイール４が同一方向に１回転する間の、ターゲットＴ０〜Ｔ７による検出信号の各ピーク値Ｐ０〜Ｐ７を求めたことになる。
次に、信号処理部１１は、各ピーク値Ｐ０〜Ｐ７の平均Ｐａを求める演算Ｐａ＝（Ｐ０＋Ｐ１＋‥‥＋Ｐ７）／８を行う（Ｓ２０）。
【００３４】
次に、信号処理部１１は、求めた（Ｓ２０）平均Ｐａと各ターゲットＴ０〜Ｔ７における各ピーク値Ｐ０〜Ｐ７との差を求める演算を行い、各ターゲットＴ０〜Ｔ７における各偏差Ｄ０〜Ｄ７を求め（Ｓ２２）、メモリ１２に記憶して（Ｓ２４）リターンする。
これにより、図４に示すように、検出信号の各ターゲットＴ０〜Ｔ７における回転振れの各補正量を、平均Ｐａと各ターゲットＴ０〜Ｔ７における各ピーク値Ｐ０〜Ｐ７との各偏差Ｄ０〜Ｄ７として求めることが出来る。
【００３５】
信号処理部１１は、上述した回転振れを補正する動作を、センサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂの各検出信号について実行し、各検出信号における各偏差Ｄ０〜Ｄ７を求め（Ｓ２２）、メモリ１２に記憶しておく（Ｓ２４）。
尚、上述した回転振れを補正する動作を、トルク検出装置の組立て時に行い、メモリ１２をＲＯＭとして、各検出信号における各偏差Ｄ０〜Ｄ７をそのＲＯＭに記憶するようにしても良い。
【００３６】
図３は、実際の車両運転時において、このトルク検出装置のセンサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂの各センサ出力（検出信号）の内、１つのセンサ出力についての回転振れによる影響を補正する動作を示すフローチャートである。以下に、このフローチャートを参照しながら、センサ出力の回転振れを補正する動作を説明する。
このトルク検出装置の信号処理部１１は、先ず、センサ出力Ｓｏ（検出信号）を読込み（Ｓ３０）、読込んだセンサ出力ＳｏからターゲットＴｎを識別する（Ｓ３２）。
ターゲットＴｎの識別（Ｓ３２）は、ターゲットによるセンサ出力Ｓｏのピークを検出し、その検出したピークが、中点から何れの方向へ幾つ目であるかを記憶しておくことにより行う。
【００３７】
次に、信号処理部１１は、識別した（Ｓ３２）ターゲットＴｎにおける補正値Ｄｎを、メモリ１２から読込み（Ｓ３４）、Ｓｏ−Ｄｎを演算して補正済センサ出力Ｓｏｃを求める（Ｓ３６）。
信号処理部１１は、求めた（Ｓ３６）補正済センサ出力Ｓｏｃを一時記憶して（Ｓ３８）リターンする。
信号処理部１１は、上述した、回転振れによる影響を補正する動作を、センサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂの各センサ出力（検出信号）について実行する。これにより、センサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂの各センサ出力は、図５に示すように、回転体６，８が１回転する間に回転振れが生じることがなく、正確な操舵トルクを演算し出力することが出来る。
【００３８】
実施の形態２．
図６は、本発明に係る舵取装置の実施の形態２の要部構成を示す縦断面図である。この舵取装置は、上端部にステアリングホイール４（操舵輪）が取付けられる上部軸２３を備え、上部軸２３の下端部には、第１ダウエルピン１４を介して筒状の入力軸１５及びこれの内側に挿入されるトーションバー５の上端部が連結されている。トーションバー５の下端部には、第２ダウエルピン１７を介して筒状の出力軸１８が連結されており、上部軸２３、入力軸１５及び出力軸１８が軸受１９，２０，２１を介してハウジング２２内にそれぞれ回転が可能に支持されている。
【００３９】
このハウジング２２内には、前記トーションバー５を介して連結される入力軸１５及び出力軸１８の相対変位量により操舵トルクを検出するトルク検出装置１３と、トルク検出装置１３の検出結果に基づいて駆動される操舵補助用の電動モータ２４の回転を減速して、前記出力軸１８に伝達する減速機構２５とを備え、ステアリングホイール４の回転に応じた舵取機構の動作を前記電動モータ２４の回転により補助し、舵取の為の運転者の労力負担を軽減するように構成されている。出力軸１８の下端部は、ユニバーサルジョイントを介してラックピニオン式の舵取機構に連結されている。
【００４０】
トルク検出装置１３は、前記入力軸１５の周面６（回転体）に沿わせて、所定の傾斜角を有して等間隔に、磁性材からなる例えば８本の突起物７を設けてあり、入力軸１５が回転したときに、入力軸１５の軸方向に移動する突起物７の近接する位置を検出する為に、ＭＲセンサ１（磁気抵抗効果素子、検出手段）が入力軸１５と適当な隙間を空けて平行に設けられ、車体の動かない部位に固定されている。
ＭＲセンサ１は、電気角が３６０°異なる（つまり、隣合う異なる突起物７の近接する位置を検出する）２つのセンサを内蔵して二重系を構成しており、２つのセンサがそれぞれ検出した突起物７の近接する位置を示す検出信号は、それぞれ図示しない信号処理部に与えられる。
【００４１】
出力軸１８は、入力軸１５と同様に、出力軸１８の周面８（回転体）に沿わせて、所定の傾斜角を有して等間隔に、磁性材からなる例えば８本の突起物９を設けてある。また、出力軸１８が回転したときに、出力軸１８の軸方向に移動する突起物９の近接する位置を検出する為に、ＭＲセンサ２（磁気抵抗効果素子、検出手段）が出力軸１８と適当な隙間を空けて平行に設けられ、車体の動かない部位に固定されている。
ＭＲセンサ２は、電気角が３６０°異なる（つまり、隣合う異なる突起物９の近接する位置を検出する）２つのセンサを内蔵して二重系を構成しており、２つのセンサがそれぞれ検出した突起物９の近接する位置を示す検出信号は、それぞれ図示しない信号処理部に与えられる。
【００４２】
以下に、このような構成の舵取装置の動作を説明する。
トーションバー５が捩れずに入力軸１５及び出力軸１８が回転する場合には、入力軸１５、出力軸１８及びトーションバー５は一体的に回転する。
入力軸１５及び出力軸１８が回転するのに応じて、ＭＲセンサ１及び２の各２つのセンサの検出面に最近接する突起物７及び９が、入力軸１５及び出力軸１８の軸方向に移動する。突起物７及び９は、入力軸１５及び出力軸１８の周面６及び８に沿わせて、所定の傾斜角を有して等間隔に設けてあるので、ＭＲセンサ１及び２の各２つのセンサの検出面に最近接する突起物７及び９の、入力軸１５及び出力軸１８の軸方向の位置と、入力軸１５及び出力軸１８の回転角度とを対応させることが出来る。
【００４３】
例えば、ＭＲセンサ１及び２の各２つのセンサの各出力電圧と、入力軸１５及び出力軸１８の回転角度（舵角）とが同様の直線的な関係になるように設定しておき、入力軸１５及び出力軸１８を１回転させれば、図５に示すように、ＭＲセンサ１及び２の各２つのセンサの出力は、４５°周期の電圧波形を示す。
このとき、信号処理部は、実施の形態１において説明したように、周面６，８（回転体）の回転振れによる影響を補正する。
【００４４】
ステアリングホイール４に操舵トルクが加えられ、トーションバー５が捩れて入力軸１５及び出力軸１８が回転する場合には、ＭＲセンサ１及び２の各センサの出力電圧は、その捩じれ角度に応じた電圧差が生じる。ＭＲセンサ１及び２の各２つのセンサの出力電圧は、各出力ケーブルを通じて、図示しない信号処理部に与えられ、信号処理部は、実施の形態１において説明したように、各センサの出力電圧の、周面６，８（回転体）の回転振れによる影響を補正し、それらの補正した出力電圧の差を算出することにより、その操舵トルクに応じた信号を出力することが出来る。
【００４５】
【発明の効果】
第１，２発明に係るトルク検出装置によれば、回転振れによる影響を抑制することが出来、より正確な操舵トルクを検出することが可能なトルク検出装置を実現することが出来る。
【００４６】
第３発明に係る舵取装置によれば、回転振れによる影響を抑制することが出来、より正確な操舵トルクを検出することが可能なトルク検出装置を備えた舵取装置を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトルク検出装置の実施の形態の要部構成例を模式的に示した模式図である。
【図２】本発明に係るトルク検出装置の各センサの各検出信号の内、１つの検出信号についての回転振れによる影響を補正する動作を示すフローチャートである。
【図３】車両運転時において、本発明に係るトルク検出装置の各センサ出力の内、１つのセンサ出力についての回転振れによる影響を補正する動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係るトルク検出装置の動作を説明する為の説明図である。
【図５】本発明に係るトルク検出装置の動作を説明する為の説明図である。
【図６】本発明に係る舵取装置の実施の形態の要部構成を示す縦断面図である。
【図７】従来のトルク検出装置の要部構成例を模式的に示した模式図である。
【図８】従来のトルク検出装置の動作を説明する為の説明図である。
【図９】従来のトルク検出装置の動作を説明する為の説明図である。
【符号の説明】
１，２ ＭＲセンサ（磁気抵抗効果素子、検出手段）
１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ センサ
４ ステアリングホイール（操舵輪）
５ トーションバー
６，８ 中間部（回転体、周面）
７，９ 突起物（ターゲット）
１１ 信号処理部（求める手段、識別手段、補正する手段）
１２ メモリ（記憶手段）
１３ トルク検出装置
１５ 入力軸
１８ 下部軸（出力軸）
２３ 上部軸（入力軸）
２４ 電動モータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転体と、回転体が回転するに従って、検出される部位が周期的及び連続的に変化すべく、回転体に設けられた複数のターゲットと、ターゲットの部位を検出する１又は複数の検出手段とを、トーションバーにより連結された入力軸及び出力軸にそれぞれ備え、検出手段が検出した部位のトーションバーに生じた捩れによる差に基づき、入力軸に加わるトルクを検出するトルク検出装置、及びこのトルク検出装置の検出結果に基づいて電動モータを駆動し、操舵補助力を発生させる舵取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の舵取装置に、電動モータを駆動して操舵補助を行ない、運転者の負担を軽減するものがある。これは、操舵輪（ステアリングホイール）に繋がる入力軸と、ピニオン及びラック等により操向車輪に繋がる出力軸と、入力軸及び出力軸を連結するトーションバーとを備え、トーションバーに生じる捩れによって、トルク検出装置が入力軸に加わる操舵トルクを検出し、トルク検出装置が検出した操舵トルクに基づき、出力軸に連動する操舵補助用の電動モータを駆動制御するものである。
【０００３】
図７は、本出願人の特願平１１−２８８８８２号出願における提案に基づくトルク検出装置の要部構成例を模式的に示した模式図である。このトルク検出装置は、舵取装置に使用した場合を示しており、上端部にステアリングホイール４が連結され、下端部にトーションバー５が連結されたステアリングシャフトの上部軸２３（入力軸）の中間部６（回転体）の周面に沿わせて、所定の傾斜角を有して等間隔に、磁性材からなる例えば８本の突起物７（ターゲット）を設けてある。また、上部軸２３が回転したときに、上部軸２３の軸方向に移動する突起物７の近接する位置を検出する為に、ＭＲセンサ１（磁気抵抗効果素子、検出手段）が中間部６と適当な隙間を空けて平行に設けられ、車体の動かない部位に固定されている。
【０００４】
ステアリングシャフトの下部軸１８（出力軸）は、上端部がトーションバー５に連結され、下端部がピニオン１０に連結されている。上部軸２３と同様に、下部軸１８の中間部８（回転体）の周面に沿わせて、所定の傾斜角を有して等間隔に、磁性材からなる８本の突起物９を設けてある。また、下部軸１８が回転したときに、下部軸１８の軸方向に移動する突起物９の近接する位置を検出する為に、ＭＲセンサ２（磁気抵抗効果素子、検出手段）が下部軸１８と適当な隙間を空けて平行に設けられ、車体の動かない部位に固定されている。
【０００５】
ＭＲセンサ１は、電気角が３６０°異なる（つまり、隣合う異なる突起物７の近接する位置を検出する）センサ１Ａ，１Ｂを内蔵して二重系を構成しており、センサ１Ａ，１Ｂがそれぞれ検出した突起物７の近接する位置を示す検出信号Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂはそれぞれ演算部３に与えられる。
ＭＲセンサ２は、電気角が３６０°異なる（つまり、隣合う異なる突起物９の近接する位置を検出する）センサ２Ａ，２Ｂを内蔵して二重系を構成しており、センサ２Ａ，２Ｂがそれぞれ検出した突起物７の近接する位置を示す検出信号Ｖ２Ａ，Ｖ２Ｂはそれぞれ演算部３に与えられる。
【０００６】
ＭＲセンサ１，２は、ステアリングホイール４に操舵トルクが加わらず、トーションバー５が捩じれていない状態で、検出信号Ｖ１Ａ，Ｖ２Ａが同位相となり、また、検出信号Ｖ１Ｂ，Ｖ２Ｂが同位相となるように設けられている。
トーションバー５の捩じれ角度は高々数度であり、演算部３は、検出信号Ｖ１Ａ，Ｖ２Ａ又は検出信号Ｖ１Ｂ，Ｖ２Ｂの差に基づき、操舵トルクを演算しそのトルク信号を出力する。
【０００７】
このような構成のトルク検出装置は、上部軸２３及び下部軸１８が、４５°回転する都度、センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂの各検出面に最近接する突起物７及び突起物９が、上部軸２３及び下部軸１８の軸方向に往復移動する。センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂの各検出面に最近接する突起物７及び突起物９の、上部軸２３及び下部軸１８の軸方向の位置と、上部軸２３及び下部軸１８の回転角度とは対応させることが出来る。
【０００８】
従って、センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂの各検出信号を、上部軸２３及び下部軸１８の４５°毎の回転角度と直線的な関係になるように設定しておけば、センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂの各検出信号の昇降回数を計数することを併用することにより、センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂの各検出信号に基づいて、上部軸２３及び下部軸１８の回転角度を検出することが出来る。また、センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂが、何れの突起物７及び突起物９の近接する位置を検出しているかを識別することも可能である。
【０００９】
例えば、センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂの各検出信号と、上部軸２３及び下部軸１８の回転角度（舵角）とが同様の直線的な関係になるように設定しておき、上部軸２３及び下部軸１８を回転させれば、センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂの各検出信号は、４５°周期の電圧波形を示し、センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂの各検出信号により、それぞれ上部軸２３及び下部軸１８の回転角度を検出することが出来る。
【００１０】
ここで、ステアリングホイール４に操舵トルクが加えられ、トーションバー５に捩じれ角度が生じていれば、センサ１Ａと２Ａとの各検出信号及びセンサ１Ｂと２Ｂとの各検出信号は、それぞれその捩じれ角度に応じた電圧差ΔＶが生じるので、その電圧差ΔＶを演算部３により演算することにより、その捩じれ角度が求まり、その操舵トルクを示すトルク信号を出力することが出来る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したトルク検出装置は、ステアリングシャフトの上部軸２３にその中間部として回転体６を設け、また、下部軸１８にその中間部として回転体８を設けて構成してあるが、回転体６及び回転体８の各回転軸は、それぞれ上部軸２３及び下部軸１８と同軸関係を精密に保って設けることは困難であり、強調して示すと、図８に示すように、回転体６及び回転体８の各回転軸は互いに屈折した関係になる。
【００１２】
その為、ＭＲセンサ１と突起物７との位置関係及びＭＲセンサ２と突起物９との位置関係は、回転体６及び回転体８の回転に応じて同様にはならず、各センサの検出信号は、強調して示すと、図９に示すように、回転体６，８が１回転する間に、全体に正弦波形を描くような回転振れが生じることになり、その結果、正確な操舵トルクを検出することが出来ないという問題がある。
【００１３】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、第１，２発明では、回転振れによる影響を抑制することが出来、より正確な操舵トルクを検出することが出来るトルク検出装置を提供することを目的とする。
第３発明では、第１，２発明に係るトルク検出装置を備えた舵取装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係るトルク検出装置は、回転体と、該回転体が回転するに従って、検出される部位が周期的及び連続的に変化すべく、前記回転体に設けられた複数のターゲットと、該ターゲットの部位を検出する１又は複数の検出手段とを、トーションバーにより連結された入力軸及び出力軸にそれぞれ備え、前記検出手段が検出した部位の前記トーションバーに生じた捩れによる差に基づき、前記入力軸に加わるトルクを検出するトルク検出装置であって、前記検出手段が検出した部位に基づき、前記ターゲットを個々に識別する識別手段と、前記回転体が１回転したときに、前記検出手段が検出した部位を示す信号の前記ターゲット毎の各最大値又は各最小値に基づき、前記検出手段が検出した部位を補正すべき前記ターゲット毎の補正量を求める手段と、該手段が求めた各補正量を記憶する記憶手段と、前記検出手段が部位を検出したときに、検出した部位を、前記識別手段が識別したターゲットの、前記記憶手段が記憶する補正量により補正する手段とを備え、該手段が補正した部位に基づき、前記入力軸に加わるトルクを検出すべくなしてあることを特徴とする。
【００１５】
このトルク検出装置では、トーションバーにより連結された入力軸及び出力軸がそれぞれ回転体を有し、複数のターゲットが、回転体が回転するに従って、検出される部位が周期的及び連続的に変化するように、回転体に設けられている。１又は複数の検出手段がターゲットの近接する部位を検出し、検出手段が検出した部位のトーションバーに生じた捩れによる差に基づき、入力軸に加わるトルクを検出する。
識別手段が、検出手段が検出した部位に基づき、ターゲットを個々に識別し、補正量を求める手段が、回転体が１回転したときに、検出手段が検出した部位を示す信号のターゲット毎の各最大値又は各最小値に基づき、検出手段が検出した部位を補正すべきターゲット毎の補正量を求める。
【００１６】
記憶手段が、補正量を求める手段が求めた各補正量を記憶し、補正する手段は、検出手段が部位を検出したときに、その検出した部位を、識別手段が識別したターゲットの、記憶手段が記憶する補正量により補正し、補正する手段が補正した部位に基づき、入力軸に加わるトルクを検出する。
これにより、回転振れによる影響を抑制することが出来、より正確な操舵トルクを検出することが可能なトルク検出装置を実現することが出来る。
【００１７】
第２発明に係るトルク検出装置は、回転体と、該回転体が回転するに従って、検出される部位が周期的及び連続的に変化すべく、前記回転体に設けられた複数のターゲットと、該ターゲットの部位を検出する１又は複数の検出手段とを、トーションバーにより連結された入力軸及び出力軸にそれぞれ備え、前記検出手段が検出した部位の前記トーションバーに生じた捩れによる差に基づき、前記入力軸に加わるトルクを検出するトルク検出装置であって、前記回転体が１回転したときに、前記検出手段が検出した部位を示す信号の前記ターゲット毎の各最大値又は各最小値に基づき、前記検出手段が検出した部位を補正すべく予め定められた前記ターゲット毎の補正量を記憶する記憶手段と、前記検出手段が検出した部位に基づき、前記ターゲットを個々に識別する識別手段と、前記検出手段が部位を検出したときに、検出した部位を、前記識別手段が識別したターゲットの、前記記憶手段が記憶する補正量により補正する手段とを備え、該手段が補正した部位に基づき、前記入力軸に加わるトルクを検出すべくなしてあることを特徴とする。
【００１８】
このトルク検出装置では、トーションバーにより連結された入力軸及び出力軸がそれぞれ回転体を有し、複数のターゲットが、回転体が回転するに従って、検出される部位が周期的及び連続的に変化するように、回転体に設けられている。１又は複数の検出手段がターゲットの近接する部位を検出し、検出手段が検出した部位のトーションバーに生じた捩れによる差に基づき、入力軸に加わるトルクを検出する。
【００１９】
記憶手段が、回転体が１回転したときに、検出手段が検出した部位を示す信号のターゲット毎の各最大値又は各最小値に基づき、検出手段が検出した部位を補正すべく予め定められたターゲット毎の補正量を記憶し、識別手段が、検出手段が検出した部位に基づき、ターゲットを個々に識別する。補正する手段が、検出手段が部位を検出したときに、その検出した部位を、識別手段が識別したターゲットの、記憶手段が記憶する補正量により補正し、補正する手段が補正した部位に基づき、入力軸に加わるトルクを検出する。
これにより、回転振れによる影響を抑制することが出来、より正確な操舵トルクを検出することが可能なトルク検出装置を実現することが出来る。
【００２０】
第３発明に係る舵取装置は、操舵輪に繋がる入力軸と、前記操舵輪に加わる操舵トルクに基づき駆動制御される操舵補助用の電動モータと、該電動モータに連動する出力軸と、前記入力軸及び該出力軸を連結するトーションバーと、前記入力軸に加わる操舵トルクを検出する請求項１又は２に記載されたトルク検出装置とを備え、該トルク検出装置が検出した操舵トルクに基づき操舵補助すべくなしてあることを特徴とする。
【００２１】
この舵取装置では、入力軸が操舵輪に繋がり、操舵補助用の電動モータが操舵輪に加わる操舵トルクに基づき駆動制御され、出力軸が電動モータに連動する。トーションバーが入力軸及び出力軸を連結し、請求項１又は２に記載されたトルク検出装置が、入力軸に加わる操舵トルクを検出し、そのトルク検出装置が検出した操舵トルクに基づき操舵補助する。
これにより、回転振れによる影響を抑制することが出来、より正確な操舵トルクを検出することが可能なトルク検出装置を備えた舵取装置を実現することが出来る。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明に係るトルク検出装置の実施の形態の要部構成例を模式的に示した模式図である。このトルク検出装置は、舵取装置に使用した場合を示しており、上端部にステアリングホイール４が連結され、下端部にトーションバー５が連結されたステアリングシャフトの上部軸２３（入力軸）の中間部６（回転体）の周面に沿わせて、所定の傾斜角を有して等間隔に、磁性材からなる例えば８本の突起物７（ターゲット）を設けてある。また、上部軸２３が回転したときに、上部軸２３の軸方向に移動する突起物７の近接する位置を検出する為に、ＭＲセンサ１（磁気抵抗効果素子、検出手段）が中間部６と適当な隙間を空けて平行に設けられ、車体の動かない部位に固定されている。
【００２３】
ステアリングシャフトの下部軸１８（出力軸）は、上端部がトーションバー５に連結され、下端部がピニオン１０に連結されている。上部軸２３と同様に、下部軸１８の中間部８（回転体）の周面に沿わせて等間隔に螺旋状に、磁性材からなる８本の突起物９を設けてある。また、下部軸１８が回転したときに、下部軸１８の軸方向に移動する突起物９の近接する位置を検出する為に、ＭＲセンサ２（磁気抵抗効果素子、検出手段）が下部軸１８と適当な隙間を空けて平行に設けられ、車体の動かない部位に固定されている。
【００２４】
ＭＲセンサ１は、電気角が３６０°異なる（つまり、隣合う異なる突起物７の近接する位置を検出する）センサ１Ａ，１Ｂを内蔵して二重系を構成しており、センサ１Ａ，１Ｂがそれぞれ検出した突起物７の近接する位置を示す検出信号Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂはそれぞれ信号処理部１１に与えられる。
ＭＲセンサ２は、電気角が３６０°異なる（つまり、隣合う異なる突起物９の近接する位置を検出する）センサ２Ａ，２Ｂを内蔵して二重系を構成しており、センサ２Ａ，２Ｂがそれぞれ検出した突起物７の近接する位置を示す検出信号Ｖ２Ａ，Ｖ２Ｂはそれぞれ信号処理部１１に与えられる。
【００２５】
ＭＲセンサ１，２は、ステアリングホイール４に操舵トルクが加わらず、トーションバー５が捩じれていない状態で、検出信号Ｖ１Ａ，Ｖ２Ａが同位相となり、また、検出信号Ｖ１Ｂ，Ｖ２Ｂが同位相となるように設けられている。
トーションバー５の捩じれ角度は高々数度であり、信号処理部１１は、メモリ１２に記憶してある補正量により、検出信号Ｖ１Ａ，Ｖ２Ａ，１Ｂ，Ｖ２Ｂを補正し、補正した検出信号Ｖ１Ａ，Ｖ２Ａ又は検出信号Ｖ１Ｂ，Ｖ２Ｂの差に基づき、操舵トルクを演算しそのトルク信号を出力する。
【００２６】
以下に、このような構成のトルク検出装置の動作を説明する。
このトルク検出装置は、上部軸２３及び下部軸１８が、４５°回転する都度、センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂの各検出面に最近接する突起物７及び突起物９が、上部軸２３及び下部軸１８の軸方向に往復移動する。センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂの各検出面に最近接する突起物７及び突起物９の、上部軸２３及び下部軸１８の軸方向の位置と、上部軸２３及び下部軸１８の回転角度とは対応させることが出来る。
【００２７】
従って、センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂの各検出信号を、上部軸２３及び下部軸１８の４５°毎の回転角度と直線的な関係になるように設定しておけば、センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂの各検出信号の昇降回数を計数することを併用することにより、センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂの各検出信号に基づき、上部軸２３及び下部軸１８の回転角度を検出することが出来る。また、センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂが、何れの突起物７及び突起物９の近接する位置を検出しているかを識別することも可能である。
【００２８】
例えば、センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂの各検出信号と、上部軸２３及び下部軸１８の回転角度（舵角）とが同様の直線的な関係になるように設定しておき、上部軸２３及び下部軸１８を回転させれば、センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂの各検出信号は、４５°周期の電圧波形を示し、センサ１Ａ，１Ｂ及びセンサ２Ａ，２Ｂの各検出信号により、それぞれ上部軸２３及び下部軸１８の回転角度を検出することが出来る。
【００２９】
ここで、ステアリングホイール４に操舵トルクが加えられ、トーションバー５に捩じれ角度が生じていれば、センサ１Ａと２Ａとの各検出信号及びセンサ１Ｂと２Ｂとの各検出信号は、その捩じれ角度に応じた電圧差ΔＶが生じるので、その電圧差ΔＶを信号処理部１１により演算することにより、その捩じれ角度が求まり、その操舵トルクを示すトルク信号を出力することが出来る。
【００３０】
図２は、このトルク検出装置のセンサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂの各検出信号の内、１つの検出信号についての回転振れによる影響を補正する動作を示すフローチャートである。以下に、このフローチャートを参照しながら、回転振れを補正する動作を説明する。
このトルク検出装置の信号処理部１１は、運転者から指示があったとき又は随時、回転振れを補正する動作を行う。信号処理部１１は、先ず、パラメータをリセットして初期化を行った（Ｓ２）後、センサ出力（検出信号）を読込む（Ｓ４）。信号処理部１１は、読込んだ検出信号からステアリングホイール４の回転方向を検出し（Ｓ６）、その回転方向が前回検出した回転方向と逆方向でなければ（Ｓ８）、図９に示すような、突起物７，９の１つであるターゲットＴｎの近接する位置を検出した検出信号のピーク値Ｐｎを検出する動作を行う（Ｓ１０）。尚、ピーク値Ｐｎに代えてボトム値Ｂｎを検出して使用しても良い。
【００３１】
ステアリングホイール４の回転方向の判定（Ｓ６）、及びピーク値Ｐｎ又はボトム値Ｂｎの検出（Ｓ１０）は、複数回連続して読込んだ（Ｓ４）検出信号の差に基づいて行う。
信号処理部１１は、ターゲットＴｎの近接する位置を検出した検出信号のピーク値Ｐｎを検出する動作を行い（Ｓ１０）、ピーク値Ｐｎを検出しなければ（Ｓ１２）、次の検出信号の読込みを行う（Ｓ４）。
信号処理部１１は、検出した（Ｓ６）回転方向が前回検出した回転方向と逆方向であれば（Ｓ８）、パラメータをリセットして初期化を行い（Ｓ２）、回転振れを補正する動作を最初からやり直す。
【００３２】
信号処理部１１は、ピーク値Ｐｎを検出する動作を行い（Ｓ１０）、ピーク値Ｐｎを検出すれば（Ｓ１２）、ターゲットＴｎの近接する位置を検出した検出信号のピーク値Ｐｎを一時記憶し（Ｓ１４）、パラメータｎに１を加算する（Ｓ１６）。
信号処理部１１は、１を加算した（Ｓ１６）パラメータｎが７であるか否かを判定し（Ｓ１８）、パラメータｎが７でなければ、次の検出信号の読込みを行う（Ｓ４）。
【００３３】
信号処理部１１が、パラメータｎが７であるか否かを判定し、パラメータｎが７であれば（Ｓ１８）、ステアリングホイール４が同一方向に１回転する間の、ターゲットＴ０〜Ｔ７による検出信号の各ピーク値Ｐ０〜Ｐ７を求めたことになる。
次に、信号処理部１１は、各ピーク値Ｐ０〜Ｐ７の平均Ｐａを求める演算Ｐａ＝（Ｐ０＋Ｐ１＋‥‥＋Ｐ７）／８を行う（Ｓ２０）。
【００３４】
次に、信号処理部１１は、求めた（Ｓ２０）平均Ｐａと各ターゲットＴ０〜Ｔ７における各ピーク値Ｐ０〜Ｐ７との差を求める演算を行い、各ターゲットＴ０〜Ｔ７における各偏差Ｄ０〜Ｄ７を求め（Ｓ２２）、メモリ１２に記憶して（Ｓ２４）リターンする。
これにより、図４に示すように、検出信号の各ターゲットＴ０〜Ｔ７における回転振れの各補正量を、平均Ｐａと各ターゲットＴ０〜Ｔ７における各ピーク値Ｐ０〜Ｐ７との各偏差Ｄ０〜Ｄ７として求めることが出来る。
【００３５】
信号処理部１１は、上述した回転振れを補正する動作を、センサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂの各検出信号について実行し、各検出信号における各偏差Ｄ０〜Ｄ７を求め（Ｓ２２）、メモリ１２に記憶しておく（Ｓ２４）。
尚、上述した回転振れを補正する動作を、トルク検出装置の組立て時に行い、メモリ１２をＲＯＭとして、各検出信号における各偏差Ｄ０〜Ｄ７をそのＲＯＭに記憶するようにしても良い。
【００３６】
図３は、実際の車両運転時において、このトルク検出装置のセンサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂの各センサ出力（検出信号）の内、１つのセンサ出力についての回転振れによる影響を補正する動作を示すフローチャートである。以下に、このフローチャートを参照しながら、センサ出力の回転振れを補正する動作を説明する。
このトルク検出装置の信号処理部１１は、先ず、センサ出力Ｓｏ（検出信号）を読込み（Ｓ３０）、読込んだセンサ出力ＳｏからターゲットＴｎを識別する（Ｓ３２）。
ターゲットＴｎの識別（Ｓ３２）は、ターゲットによるセンサ出力Ｓｏのピークを検出し、その検出したピークが、中点から何れの方向へ幾つ目であるかを記憶しておくことにより行う。
【００３７】
次に、信号処理部１１は、識別した（Ｓ３２）ターゲットＴｎにおける補正値Ｄｎを、メモリ１２から読込み（Ｓ３４）、Ｓｏ−Ｄｎを演算して補正済センサ出力Ｓｏｃを求める（Ｓ３６）。
信号処理部１１は、求めた（Ｓ３６）補正済センサ出力Ｓｏｃを一時記憶して（Ｓ３８）リターンする。
信号処理部１１は、上述した、回転振れによる影響を補正する動作を、センサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂの各センサ出力（検出信号）について実行する。これにより、センサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂの各センサ出力は、図５に示すように、回転体６，８が１回転する間に回転振れが生じることがなく、正確な操舵トルクを演算し出力することが出来る。
【００３８】
実施の形態２．
図６は、本発明に係る舵取装置の実施の形態２の要部構成を示す縦断面図である。この舵取装置は、上端部にステアリングホイール４（操舵輪）が取付けられる上部軸２３を備え、上部軸２３の下端部には、第１ダウエルピン１４を介して筒状の入力軸１５及びこれの内側に挿入されるトーションバー５の上端部が連結されている。トーションバー５の下端部には、第２ダウエルピン１７を介して筒状の出力軸１８が連結されており、上部軸２３、入力軸１５及び出力軸１８が軸受１９，２０，２１を介してハウジング２２内にそれぞれ回転が可能に支持されている。
【００３９】
このハウジング２２内には、前記トーションバー５を介して連結される入力軸１５及び出力軸１８の相対変位量により操舵トルクを検出するトルク検出装置１３と、トルク検出装置１３の検出結果に基づいて駆動される操舵補助用の電動モータ２４の回転を減速して、前記出力軸１８に伝達する減速機構２５とを備え、ステアリングホイール４の回転に応じた舵取機構の動作を前記電動モータ２４の回転により補助し、舵取の為の運転者の労力負担を軽減するように構成されている。出力軸１８の下端部は、ユニバーサルジョイントを介してラックピニオン式の舵取機構に連結されている。
【００４０】
トルク検出装置１３は、前記入力軸１５の周面６（回転体）に沿わせて、所定の傾斜角を有して等間隔に、磁性材からなる例えば８本の突起物７を設けてあり、入力軸１５が回転したときに、入力軸１５の軸方向に移動する突起物７の近接する位置を検出する為に、ＭＲセンサ１（磁気抵抗効果素子、検出手段）が入力軸１５と適当な隙間を空けて平行に設けられ、車体の動かない部位に固定されている。
ＭＲセンサ１は、電気角が３６０°異なる（つまり、隣合う異なる突起物７の近接する位置を検出する）２つのセンサを内蔵して二重系を構成しており、２つのセンサがそれぞれ検出した突起物７の近接する位置を示す検出信号は、それぞれ図示しない信号処理部に与えられる。
【００４１】
出力軸１８は、入力軸１５と同様に、出力軸１８の周面８（回転体）に沿わせて、所定の傾斜角を有して等間隔に、磁性材からなる例えば８本の突起物９を設けてある。また、出力軸１８が回転したときに、出力軸１８の軸方向に移動する突起物９の近接する位置を検出する為に、ＭＲセンサ２（磁気抵抗効果素子、検出手段）が出力軸１８と適当な隙間を空けて平行に設けられ、車体の動かない部位に固定されている。
ＭＲセンサ２は、電気角が３６０°異なる（つまり、隣合う異なる突起物９の近接する位置を検出する）２つのセンサを内蔵して二重系を構成しており、２つのセンサがそれぞれ検出した突起物９の近接する位置を示す検出信号は、それぞれ図示しない信号処理部に与えられる。
【００４２】
以下に、このような構成の舵取装置の動作を説明する。
トーションバー５が捩れずに入力軸１５及び出力軸１８が回転する場合には、入力軸１５、出力軸１８及びトーションバー５は一体的に回転する。
入力軸１５及び出力軸１８が回転するのに応じて、ＭＲセンサ１及び２の各２つのセンサの検出面に最近接する突起物７及び９が、入力軸１５及び出力軸１８の軸方向に移動する。突起物７及び９は、入力軸１５及び出力軸１８の周面６及び８に沿わせて、所定の傾斜角を有して等間隔に設けてあるので、ＭＲセンサ１及び２の各２つのセンサの検出面に最近接する突起物７及び９の、入力軸１５及び出力軸１８の軸方向の位置と、入力軸１５及び出力軸１８の回転角度とを対応させることが出来る。
【００４３】
例えば、ＭＲセンサ１及び２の各２つのセンサの各出力電圧と、入力軸１５及び出力軸１８の回転角度（舵角）とが同様の直線的な関係になるように設定しておき、入力軸１５及び出力軸１８を１回転させれば、図５に示すように、ＭＲセンサ１及び２の各２つのセンサの出力は、４５°周期の電圧波形を示す。
このとき、信号処理部は、実施の形態１において説明したように、周面６，８（回転体）の回転振れによる影響を補正する。
【００４４】
ステアリングホイール４に操舵トルクが加えられ、トーションバー５が捩れて入力軸１５及び出力軸１８が回転する場合には、ＭＲセンサ１及び２の各センサの出力電圧は、その捩じれ角度に応じた電圧差が生じる。ＭＲセンサ１及び２の各２つのセンサの出力電圧は、各出力ケーブルを通じて、図示しない信号処理部に与えられ、信号処理部は、実施の形態１において説明したように、各センサの出力電圧の、周面６，８（回転体）の回転振れによる影響を補正し、それらの補正した出力電圧の差を算出することにより、その操舵トルクに応じた信号を出力することが出来る。
【００４５】
【発明の効果】
第１，２発明に係るトルク検出装置によれば、回転振れによる影響を抑制することが出来、より正確な操舵トルクを検出することが可能なトルク検出装置を実現することが出来る。
【００４６】
第３発明に係る舵取装置によれば、回転振れによる影響を抑制することが出来、より正確な操舵トルクを検出することが可能なトルク検出装置を備えた舵取装置を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトルク検出装置の実施の形態の要部構成例を模式的に示した模式図である。
【図２】本発明に係るトルク検出装置の各センサの各検出信号の内、１つの検出信号についての回転振れによる影響を補正する動作を示すフローチャートである。
【図３】車両運転時において、本発明に係るトルク検出装置の各センサ出力の内、１つのセンサ出力についての回転振れによる影響を補正する動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係るトルク検出装置の動作を説明する為の説明図である。
【図５】本発明に係るトルク検出装置の動作を説明する為の説明図である。
【図６】本発明に係る舵取装置の実施の形態の要部構成を示す縦断面図である。
【図７】従来のトルク検出装置の要部構成例を模式的に示した模式図である。
【図８】従来のトルク検出装置の動作を説明する為の説明図である。
【図９】従来のトルク検出装置の動作を説明する為の説明図である。
【符号の説明】
１，２ ＭＲセンサ（磁気抵抗効果素子、検出手段）
１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ センサ
４ ステアリングホイール（操舵輪）
５ トーションバー
６，８ 中間部（回転体、周面）
７，９ 突起物（ターゲット）
１１ 信号処理部（求める手段、識別手段、補正する手段）
１２ メモリ（記憶手段）
１３ トルク検出装置
１５ 入力軸
１８ 下部軸（出力軸）
２３ 上部軸（入力軸）
２４ 電動モータ
Claims (3)
- 回転体と、該回転体が回転するに従って、検出される部位が周期的及び連続的に変化すべく、前記回転体に設けられた複数のターゲットと、該ターゲットの部位を検出する１又は複数の検出手段とを、トーションバーにより連結された入力軸及び出力軸にそれぞれ備え、前記検出手段が検出した部位の前記トーションバーに生じた捩れによる差に基づき、前記入力軸に加わるトルクを検出するトルク検出装置であって、
前記検出手段が検出した部位に基づき、前記ターゲットを個々に識別する識別手段と、前記回転体が１回転したときに、前記検出手段が検出した部位を示す信号の前記ターゲット毎の各最大値又は各最小値に基づき、前記検出手段が検出した部位を補正すべき前記ターゲット毎の補正量を求める手段と、該手段が求めた各補正量を記憶する記憶手段と、前記検出手段が部位を検出したときに、検出した部位を、前記識別手段が識別したターゲットの、前記記憶手段が記憶する補正量により補正する手段とを備え、該手段が補正した部位に基づき、前記入力軸に加わるトルクを検出すべくなしてあることを特徴とするトルク検出装置。 - 回転体と、該回転体が回転するに従って、検出される部位が周期的及び連続的に変化すべく、前記回転体に設けられた複数のターゲットと、該ターゲットの部位を検出する１又は複数の検出手段とを、トーションバーにより連結された入力軸及び出力軸にそれぞれ備え、前記検出手段が検出した部位の前記トーションバーに生じた捩れによる差に基づき、前記入力軸に加わるトルクを検出するトルク検出装置であって、
前記回転体が１回転したときに、前記検出手段が検出した部位を示す信号の前記ターゲット毎の各最大値又は各最小値に基づき、前記検出手段が検出した部位を補正すべく予め定められた前記ターゲット毎の補正量を記憶する記憶手段と、前記検出手段が検出した部位に基づき、前記ターゲットを個々に識別する識別手段と、前記検出手段が部位を検出したときに、検出した部位を、前記識別手段が識別したターゲットの、前記記憶手段が記憶する補正量により補正する手段とを備え、該手段が補正した部位に基づき、前記入力軸に加わるトルクを検出すべくなしてあることを特徴とするトルク検出装置。 - 操舵輪に繋がる入力軸と、前記操舵輪に加わる操舵トルクに基づき駆動制御される操舵補助用の電動モータと、該電動モータに連動する出力軸と、前記入力軸及び該出力軸を連結するトーションバーと、前記入力軸に加わる操舵トルクを検出する請求項１又は２に記載されたトルク検出装置とを備え、該トルク検出装置が検出した操舵トルクに基づき操舵補助すべくなしてあることを特徴とする舵取装置。
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