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公開番号2024054717
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-17
出願番号2022161131
出願日2022-10-05
発明の名称トルクセンサ及び車両操向装置
出願人日本精工株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G01L 25/00 20060101AFI20240410BHJP(測定;試験)
要約【課題】磁石式トルクセンサの検出値の直線性誤差を精度良く補正する。
【解決手段】トルクセンサ1は、磁気検出素子47aが出力する検出値と補正値との間の関係を示す補正マップを記憶した記憶部47cを備える。入力軸82aと出力軸82bとの間の第1方向の相対回転量が最大許容量に達したときの第1検出値Tdmaxと、第2方向の相対回転量が最大許容量に達したときの第2検出値Tdminと、の間の変化幅を4つの領域に等分し、検出値の大小順に小さい順に第1領域R1～第4領域R4と定義した場合に、第2領域R2及び第3領域R3よりも第1領域R1及び第4領域R4に多くの補正点が設定されている。
【選択図】図13
特許請求の範囲【請求項１】
入力軸及び出力軸と、
一端が前記入力軸に固定され、他端が前記出力軸に固定されたトーションバーと、
前記入力軸及び前記出力軸のうちの一方の軸に固定された永久磁石と、
前記入力軸及び前記出力軸のうちの他方の軸に固定された、前記永久磁石に面する第１ステータ部材及び第２ステータ部材を備えるステータと、
前記第１ステータ部材から前記第２ステータ部材へ流れる磁束の磁束密度に応じた検出値を出力する磁気検出素子と、
前記検出値と補正値との間の関係を示す補正マップを記憶した記憶部と、
前記補正値で前記検出値を補正して出力信号を出力する補正回路と、を備え、
前記補正マップは、３つ以上の補正点における前記検出値と前記補正値との対応関係を記憶し、
前記入力軸と前記出力軸との間の第１方向の相対回転量が最大許容量に達したときの前記検出値である第１検出値と、第２方向の相対回転量が最大許容量に達したときの前記検出値である第２検出値と、の間の変化幅を４つの領域に等分し、前記４つの領域を前記検出値の大小順に小さい順に第１領域、第２領域、第３領域及び第４領域と定義した場合に、前記第２領域及び前記第３領域よりも前記第１領域及び前記第４領域に多くの前記補正点が設定されている、
ことを特徴とするトルクセンサ。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記第１領域と前記第４領域に略同数の前記補正点が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。
【請求項３】
前記トーションバーの捻れ角が略ゼロである場合に出力される前記検出値に前記補正点が設定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。
【請求項４】
前記第１検出値の近傍と前記第２検出値の近傍の各々に前記補正点が設定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。
【請求項５】
前記ステータが、一体の板金状部材を折り曲げ加工することで形成されたフランジ部と歯部を備えることを特徴とする請求項１に記載のトルクセンサ。
【請求項６】
前記ステータは、前記入力軸及び前記出力軸のうちの前記他方の軸にスリーブを介して固定され、
前記スリーブの内周面にはエンボス加工によって形成された凸部が形成され、
前記他方の軸の外周面には軸方向に沿う凹溝が形成され、
前記凸部と前記凹溝が係合し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。
【請求項７】
入力軸及び出力軸と、
一端が前記入力軸に固定され、他端が前記出力軸に固定されたトーションバーと、
前記入力軸及び前記出力軸のうちの一方の軸に固定され、軸方向に延びる複数の凸条が円周方向に沿って形成された磁性材料のセンサシャフト部と、
前記センサシャフト部と同軸に配置されるように前記入力軸及び前記出力軸のうちの他方の軸に固定され、前記凸条に対向する位置に窓が形成された導電性且つ非磁性の材料の円筒部材と、
前記窓を包囲するように配置されてインダクタンスに応じた検出値を出力する検出コイルと、
前記検出値と補正値との間の関係を示す補正マップを記憶した記憶部と、
前記補正値で前記検出値を補正して出力信号を出力する補正回路と、を備え、
前記補正マップは、３つ以上の補正点における前記検出値と前記補正値との対応関係を記憶し、
前記入力軸と前記出力軸との間の第１方向の相対回転量が最大許容量に達したときの前記検出値である第１検出値と、第２方向の相対回転量が最大許容量に達したときの前記検出値である第２検出値と、の間の変化幅を４つの領域に等分し、前記４つの領域を前記検出値の大小順に小さい順に第１領域、第２領域、第３領域及び第４領域と定義した場合に、前記第２領域及び前記第３領域よりも前記第１領域及び前記第４領域に多くの前記補正点が設定されている、
ことを特徴とするトルクセンサ。
【請求項８】
請求項１～７のいずれか一項に記載のトルクセンサと、
車両の操舵系に付与する操舵反力を発生させるアクチュエータと、
前記トルクセンサの検出結果に応じて前記アクチュエータを駆動制御するアクチュエータ制御部と、
を備えることを特徴とする車両操向装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルクセンサ及び車両操向装置に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、トルクセンサとして、トーションバーと、永久磁石と、磁気センサを備えた磁石式トルクセンサが知られている。
例えば、下記特許文献１には、トーションバーの両端にそれぞれ永久磁石とステータとが固定され、磁石からステータに流れる磁束密度を磁気検出素子で検出することにより入力トルクを検出する磁石式トルクセンサが記載されている。この磁石式トルクセンサは、磁気検出素子が出力する検出値と入力トルクとの間の直線性（リニアリティ）誤差を訂正するための校正データを記憶部に格納する。校正データは、磁気検出素子が出力する検出値の取りうる範囲である値域内の複数の点（例えば校正点）におけるそれぞれの補正値で構成されている。以下の説明において、磁気検出素子の検出値の値域内の点のうち補正値が記憶された点を「補正点」と表記する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－０００６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
記憶部の記憶容量には限りがあり、補正値を記憶できる補正点の数には限界がある。したがって補正点は離散的に設定される。このため、隣接した補正点の間において補間により検出値を補正すると、隣接した補正点の間における直線性が低下することがある。
本発明は、上記の事情を鑑みて考案されたものであり、磁石式トルクセンサの検出値の直線性誤差を精度良く補正することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の一態様によるトルクセンサは、入力軸と、出力軸と、一端が入力軸に固定され、他端が出力軸に固定されたトーションバーと、入力軸及び出力軸のうちの一方の軸に固定された永久磁石と、入力軸及び出力軸のうちの他方の軸に固定された、永久磁石に面する第１ステータ部材及び第２ステータ部材を備えるステータと、第１ステータ部材から第２ステータ部材へ流れる磁束の磁束密度に応じた検出値を出力する磁気検出素子と、検出値と補正値との間の関係を示す補正マップを記憶した記憶部と、補正値で検出値を補正して出力信号を出力する補正回路と、を備える。
【０００６】
補正マップは、３つ以上の補正点における検出値と補正値との対応関係を記憶し、入力軸と出力軸との間の第１方向の相対回転量が最大許容量に達したときの検出値である第１検出値と、第２方向の相対回転量が最大許容量に達したときの検出値である第２検出値と、の間の変化幅を４つの領域に等分し、４つの領域を検出値の大小順に小さい順に第１領域、第２領域、第３領域及び第４領域と定義した場合に、第２領域及び第３領域よりも第１領域及び第４領域に多くの補正点が設定されている。
【０００７】
本発明の他の態様によるトルクセンサは、入力軸及び出力軸と、一端が入力軸に固定され、他端が出力軸に固定されたトーションバーと、入力軸及び出力軸のうちの一方の軸に固定され、軸方向に延びる複数の凸条が円周方向に沿って形成された磁性材料のセンサシャフト部と、センサシャフト部と同軸に配置されるように入力軸及び出力軸のうちの他方の軸に固定され、凸条に対向する位置に窓が形成された導電性且つ非磁性の材料の円筒部材と、窓を包囲するように配置されてインダクタンスに応じた検出値を出力する検出コイルと、上記と同様の補正マップを記憶した記憶部と、補正値で検出値を補正して出力信号を出力する補正回路と、を備える。
【０００８】
本発明の更なる他の態様による車両操向装置は、上記のトルクセンサと、車両の操舵系に付与する操舵反力を発生させるアクチュエータと、トルクセンサの検出結果に応じてアクチュエータを駆動制御するアクチュエータ制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、磁石式トルクセンサの検出値の直線性誤差を精度良く補正できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施形態の電動パワーステアリング装置の模式図である。
実施形態の電動パワーステアリング装置の分解斜視図である。
実施形態の電動パワーステアリング装置の断面図である。
図３とは異なる平面で実施形態の電動パワーステアリング装置を切断した断面図である。
図４の一部の拡大図である。
実施形態のマグネット及びステータ等を示す分解斜視図である。
出力軸と第２スリーブの間の周方向の位置決め手段の一例の説明図である。
トルクセンサの直線性誤差の概念図である。
ホールＩＣの機能構成の一例のブロック図である。
校正データの一例を概念的に示す表である。
（ａ）及び（ｂ）は直線性誤差が残る理由の概念図である。
（ａ）及び（ｂ）は補正点を等間隔に設定した場合の直線性誤差の概念図であり、（ｃ）及び（ｄ）は補正点を不等間隔に設定した場合の直線性誤差の概念図である。
実施形態における補正点の設定例の概念図である。
変形例のトルクセンサの構成の模式図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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