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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024054717
(43)【公開日】2024-04-17
(54)【発明の名称】トルクセンサ及び車両操向装置
(51)【国際特許分類】
G01L 25/00 20060101AFI20240410BHJP
G01L 3/10 20060101ALI20240410BHJP
B62D 5/04 20060101ALI20240410BHJP
【ＦＩ】
G01L25/00 C
G01L3/10 305
B62D5/04
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022161131
(22)【出願日】2022-10-05
(71)【出願人】
【識別番号】000004204
【氏名又は名称】日本精工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100075579
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 嘉昭
(74)【代理人】
【識別番号】100116012
【弁理士】
【氏名又は名称】宮坂 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100175259
【弁理士】
【氏名又は名称】尾林 章
(72)【発明者】
【氏名】太田 明
(72)【発明者】
【氏名】藤井 大剛
【テーマコード（参考）】
3D333
【Ｆターム（参考）】
3D333CB02
3D333CB13
3D333CC30
3D333CD16
3D333CE21
(57)【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
【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。
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。
【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。
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。
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。
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。
【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。
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】
【特許文献1】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。
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】
【図1】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。
【図2】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。
【図3】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6】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。
【図7】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。
【図8】トルクセンサの直線性誤差の概念図である。
【図9】ホールＩＣの機能構成の一例のブロック図である。
【図10】校正データの一例を概念的に示す表である。
【図11】（ａ）及び（ｂ）は直線性誤差が残る理由の概念図である。
【図12】（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。
【図13】実施形態における補正点の設定例の概念図である。
【図14】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】
本発明の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す本発明の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の構成、配置等を下記のものに特定するものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【0012】
【0013】
図１に示すように、電動パワーステアリング装置８０は、操作者から与えられる力が伝達する順に、ステアリングホイール８１と、ステアリングシャフト８２と、操舵力アシスト機構８３と、ユニバーサルジョイント８４と、中間シャフト８５と、ユニバーサルジョイント８６と、を備えピニオンシャフト８７に接合されている。以下の説明においては、電動パワーステアリング装置８０が搭載された車両における前方は単に前方と記載され、車両における後方は単に後方と記載される。また、電動パワーステアリング装置８０は、図２に示すように、ギアボックス９２０と、中間プレート１０と、コラムハウジング８２０と、を備える。ギアボックス９２０が車両に取り付けられており、コラムハウジング８２０が中間プレート１０を介してギアボックス９２０に固定されている。
【0014】
図１及び図３に示すように、ステアリングシャフト８２は、入力軸８２ａと、出力軸８２ｂと、トーションバー８２ｃと、を備える。入力軸８２ａは、図３に示すコラムハウジング８２０に軸受を介して支持されている。入力軸８２ａは、コラムハウジング８２０に対して回転できる。入力軸８２ａの一端は、ステアリングホイール８１に連結されている。入力軸８２ａの他端は、トーションバー８２ｃに連結されている。トーションバー８２ｃは、入力軸８２ａの中心に設けられた穴に嵌まっており、ピンを介して入力軸８２ａに固定されている。以下の説明において、入力軸８２ａの回転軸Ｚと平行な方向は、軸方向と記載される。回転軸Ｚに対して直交し且つ回転軸Ｚを通る直線と平行な方向は、径方向と記載される。回転軸Ｚを中心とした円周に沿う方向は、周方向と記載される。
【0015】
図３に示すように、出力軸８２ｂは、軸受７１を介して中間プレート１０に支持され、且つ軸受７２を介してギアボックス９２０に支持されている。例えば、軸受７１は中間プレート１０に圧入されており、軸受７２はギアボックス９２０に圧入されている。出力軸８２ｂは、中間プレート１０及びギアボックス９２０に対して回転できる。出力軸８２ｂの一端は、トーションバー８２ｃに連結されている。出力軸８２ｂの他端は、ユニバーサルジョイント８４に連結されている。トーションバー８２ｃは、出力軸８２ｂの中心に設けられた穴に圧入されることで出力軸８２ｂに固定されている。
【0016】
また、入力軸８２ａの前方端部は、出力軸８２ｂの内側に位置する。入力軸８２ａの外周面及び出力軸８２ｂの内周面の一方に設けられた凸部が他方に設けられた凹部に嵌まっている。凸部と凹部との間には周方向の隙間が設けられている。これにより、トーションバー８２ｃが連結部材として機能しなくなった場合でも、入力軸８２ａと出力軸８２ｂとの間でトルクが伝達される。
【0017】
入力軸８２ａと出力軸８２ｂには、図示しない回り止めが設けられている。回り止めは、例えば入力軸８２ａの端部付近に設けられて入力軸８２ａの端部付近から径方向外側に突出する複数の（例えば８つの）凸部と、出力軸８２ｂの端部付近に設けられて出力軸８２ｂの端部付近から径方向外側に突出する複数の（例えば８つの）凸部とを備えてよい。これらの凸部同士が当接することにより入力軸８２ａと出力軸８２ｂの間の相対的な回転が規制される。
【0018】
図１に示すように、中間シャフト８５は、ユニバーサルジョイント８４とユニバーサルジョイント８６とを連結している。中間シャフト８５の一方の端部がユニバーサルジョイント８４に連結され、他方の端部がユニバーサルジョイント８６に連結される。ピニオンシャフト８７の一方の端部がユニバーサルジョイント８６に連結され、ピニオンシャフト８７の他方の端部がステアリングギヤ８８に連結される。ユニバーサルジョイント８４及びユニバーサルジョイント８６は、例えばカルダンジョイントである。ステアリングシャフト８２の回転が中間シャフト８５を介してピニオンシャフト８７に伝わる。すなわち、中間シャフト８５はステアリングシャフト８２に伴って回転する。
【0019】
図１に示すように、ステアリングギヤ８８は、ピニオン８８ａと、ラック８８ｂとを備える。ピニオン８８ａは、ピニオンシャフト８７に連結される。ラック８８ｂは、ピニオン８８ａに噛み合う。ステアリングギヤ８８は、ピニオン８８ａに伝達された回転運動をラック８８ｂで直進運動に変換する。ラック８８ｂは、タイロッド８９に連結される。ラック８８ｂが移動することで車輪の角度が変化する。
【0020】
図１に示すように、操舵力アシスト機構８３は、減速装置９２と、電動モータ９３とを備える。減速装置９２は、例えばウォーム減速装置であって、図２及び図３に示すようにギアボックス９２０と、ウォームホイール９２１と、ウォーム９２２と、を備える。電動モータ９３で生じたトルクは、ウォーム９２２を介してウォームホイール９２１に伝達され、ウォームホイール９２１を回転させる。ウォーム９２２及びウォームホイール９２１は、電動モータ９３で生じたトルクを増加させる。ウォームホイール９２１は、出力軸８２ｂに固定されている。例えば、ウォームホイール９２１が出力軸８２ｂに圧入されている。このため、減速装置９２は、出力軸８２ｂに補助操舵トルクを与える。
【0021】
図１に示すように、電動パワーステアリング装置８０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）であるコントローラ９０と、トルクセンサ１と、車速センサ９５と、を備える。電動モータ９３、トルクセンサ１及び車速センサ９５は、コントローラ９０と電気的に接続される。トルクセンサ１は、入力軸８２ａに伝達された操舵トルクを通信によりコントローラ９０に出力する。車速センサ９５は、電動パワーステアリング装置８０が搭載される車体の走行速度（車速）を検出する。車速センサ９５は、車体に備えられ、車速を通信によりコントローラ９０に出力する。
【0022】
コントローラ９０は、電動モータ９３の動作を制御する。コントローラ９０は、トルクセンサ１及び車速センサ９５からの信号を取得する。コントローラ９０には、イグニッションスイッチ９８がオンの状態で、電源装置９９（例えば車載のバッテリ）から電力が供給される。コントローラ９０は、操舵トルク及び車速に基づいて補助操舵指令値を算出する。コントローラ９０は、補助操舵指令値に基づいて電動モータ９３へ供給する電力値を調節する。コントローラ９０は、電動モータ９３の誘起電圧の情報又は電動モータ９３に設けられたレゾルバ等から出力される情報を取得する。コントローラ９０が電動モータ９３を制御することで、ステアリングホイール８１の操作に要する力が小さくなる。
【0023】
図４は、図３とは異なる平面で本実施形態の電動パワーステアリング装置を切った断面図である。図５は、図４の一部の拡大図である。図６は、本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。
図３に示すように、トルクセンサ１は、コラムハウジング８２０とギアボックス９２０との間に配置されている。より具体的には、トルクセンサ１は、コラムハウジング８２０と中間プレート１０とに挟まれる空間に位置する。
図３に示すように、トルクセンサ１は、コラムハウジング８２０とギアボックス９２０との間に配置されている。より具体的には、トルクセンサ１は、コラムハウジング８２０と中間プレート１０とに挟まれる空間に位置する。
【0024】
図３～図５に示すようにトルクセンサ１は、第１スリーブ２１と、マグネット２５と、第２スリーブ３１と、キャリア３２と、ステータ３５と、センサハウジング４０と、集磁部材４６と、プリント基板４３と、ホールＩＣ４７と、第１カバー４８と、第２カバー４９と、を備える。
第１スリーブ２１は、非磁性体であって金属である。非磁性体の金属の具体例としては、オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）が挙げられる。第１スリーブ２１は筒状の部材であって、図３に示すように、入力軸８２ａに取り付けられている。第１スリーブ２１は、例えば深絞り加工によって形成される。
第１スリーブ２１は、非磁性体であって金属である。非磁性体の金属の具体例としては、オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）が挙げられる。第１スリーブ２１は筒状の部材であって、図３に示すように、入力軸８２ａに取り付けられている。第１スリーブ２１は、例えば深絞り加工によって形成される。
【0025】
マグネット２５は、硬質磁性体を含む。硬質磁性体の具体例としてはネオジウム又はフェライトが挙げられる。マグネット２５は、例えば磁石粉と樹脂と混合した材料を固化することによって形成される。マグネット２５は、ボンド磁石と呼ばれる。マグネット２５は、例えばネオジウム及びポリフェニレンサルファイド、又はフェライト及びポリフェニレンサルファイドで円筒状に形成されている。マグネット２５において、Ｓ極及びＮ極が周方向に交互に配置されている。図５に示すように、マグネット２５は接着剤２７によって第１スリーブ２１に取り付けられている。
【0026】
第２スリーブ３１は非磁性体であって金属である。非磁性体の金属の具体例としては、オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）が挙げられる。第２スリーブ３１は筒状の部材であって、図３に示すように出力軸８２ｂに取り付けられている。具体的には、第２スリーブ３１は、出力軸８２ｂの外周面に圧入されている。
キャリア３２は非磁性体である。例えば、キャリア３２は樹脂である。樹脂の具体例としては、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）又はポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）が挙げられる。キャリア３２は、筒状の部材であって第２スリーブ３１を介して出力軸８２ｂに取り付けられている。キャリア３２は、射出成形で第２スリーブ３１と一体に形成されている。
キャリア３２は非磁性体である。例えば、キャリア３２は樹脂である。樹脂の具体例としては、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）又はポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）が挙げられる。キャリア３２は、筒状の部材であって第２スリーブ３１を介して出力軸８２ｂに取り付けられている。キャリア３２は、射出成形で第２スリーブ３１と一体に形成されている。
【0027】
図６に示すように、ステータ３５は、第１ステータ部材３５１と、第２ステータ部材３５２と、を含む。第１ステータ部材３５１及び第２ステータ部材３５２は、軟質磁性体である。軟質磁性体の具体例としては、ニッケル－鉄合金が挙げられる。第１ステータ部材３５１及び第２ステータ部材３５２は、キャリア３２に固定されている。第１ステータ部材３５１及び第２ステータ部材３５２は、出力軸８２ｂ、第２スリーブ３１及びキャリア３２と共に回転する。第１ステータ部材３５１は、第１フランジ部３５１ａと、複数の第１ティース部（歯部）３５１ｂと、を備える。第１フランジ部３５１ａは、軸方向に対して直交する板である。第１ティース部３５１ｂは、第１フランジ部３５１ａから前方に突出している。複数の第１ティース部３５１ｂは、周方向に等間隔に配置されている。例えば、一体の板金状部材を折り曲げ加工するにより、第１フランジ部３５１ａと第１ティース部３５１ｂとを形成してよい。
【0028】
第２ステータ部材３５２は、第２フランジ部３５２ａと、複数の第２ティース部３５２ｂと、を備える。第２フランジ部３５２ａは、第１フランジ部３５１ａと平行な板であって、第１フランジ部３５１ａの前方に位置する。第２ティース部３５２ｂは、第２フランジ部３５２ａから後方に突出している。複数の第２ティース部３５２ｂは、周方向に等間隔に配置されている。例えば、一体の板金状部材を折り曲げ加工するにより、第２フランジ部３５２ａと第２ティース部３５２ｂとを形成してよい。
１つの第２ティース部３５２ｂは、２つの第１ティース部３５１ｂの間に位置する。すなわち、第１ティース部３５１ｂと第２ティース部３５２ｂとが周方向に交互に配置されている。第１ティース部３５１ｂ及び第２ティース部３５２ｂは、マグネット２５に面している。
１つの第２ティース部３５２ｂは、２つの第１ティース部３５１ｂの間に位置する。すなわち、第１ティース部３５１ｂと第２ティース部３５２ｂとが周方向に交互に配置されている。第１ティース部３５１ｂ及び第２ティース部３５２ｂは、マグネット２５に面している。
【0029】
また、出力軸８２ｂとステータ３５との間の周方向の位置関係は、トルクセンサ１に入力トルクが加えられていない中立状態（すなわちトーションバー８２ｃの捻れ角が略ゼロである状態）で、第１ティース部３５１ｂ及び第２ティース部３５２ｂの周方向中心位置とマグネット２５のＳ極とＮ極との境界とが一致し、マグネット２５の磁束が第１ステータ部材３５１から第２ステータ部材３５２へ、又は第２ステータ部材３５２から第１ステータ部材３５１へ流れないように位置決めされる。
【0030】
図７を参照する。たとえば、出力軸８２ｂとステータ３５との間の周方向の位置関係は第２スリーブ３１の内周面と出力軸８２ｂの外周面に形成した凸部と凹溝とを係合させるように位置決めしてよい。図７の例では、第２スリーブ３１の内周面にはエンボス加工によって形成された凸部３１１が形成され、出力軸８２ｂの外周面には軸方向に沿う凹溝８２ｂ１が形成され、凸部３１１と凹溝８２ｂ１とを係合することによって、出力軸８２ｂとステータ３５との間の周方向の位置関係が定められる。
【0031】
センサハウジング４０は、非磁性体である。例えば、センサハウジング４０は樹脂である。樹脂の具体例としてはポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）又はポリアミド６６である。センサハウジング４０は、ボルト等の締結部材によって中間プレート１０に固定されている。
【0032】
図５に示すように、集磁部材４６は、第１集磁部材４６１と、第２集磁部材４６２と、を含む。第１集磁部材４６１及び第２集磁部材４６２は、軟質磁性体であって、例えばニッケル－鉄合金である。第１集磁部材４６１及び第２集磁部材４６２は、センサハウジング４０に固定されている。図５に示すように、第１集磁部材４６１は、第１フランジ部３５１ａに面している。第１集磁部材４６１と第１フランジ部３５１ａとの間には隙間Ｃ２がある。第１ステータ部材３５１の磁化に応じて、第１集磁部材４６１が磁化する。第２集磁部材４６２は、第２フランジ部３５２ａに面している。第２集磁部材４６２と第２フランジ部３５２ａとの間には隙間Ｃ３がある。第２ステータ部材３５２の磁化に応じて、第２集磁部材４６２が磁化する。例えば、隙間Ｃ３の軸方向の長さは、隙間Ｃ２の軸方向の長さとほぼ等しい。
【0033】
プリント基板４３は、センサハウジング４０に固定されている。ホールＩＣ４７は、プリント基板４３に取り付けられている。ホールＩＣ４７は、第１集磁部材４６１と第２集磁部材４６２との間に配置されている。ホールＩＣ４７と第１集磁部材４６１との間、及びホールＩＣ４７と第２集磁部材４６２との間には隙間がある。ホールＩＣ４７は、第１集磁部材４６１と第２集磁部材４６２との間の磁束密度の変化に応じて出力する信号を変化させる。ホールＩＣ４７は、信号をコントローラ９０に出力する。
【0034】
ステアリングホイール８１が操作されると、入力軸８２ａにトルクが伝達される。出力軸８２ｂがトーションバー８２ｃを介して入力軸８２ａに連結されているので、入力軸８２ａが出力軸８２ｂに対して相対的に回転する。このため、マグネット２５が、第１ティース部３５１ｂ及び第２ティース部３５２ｂに対して相対的に回転する。これにより、第１ステータ部材３５１及び第２ステータ部材３５２それぞれの磁化の強さが変化する。このため、第１集磁部材４６１と第２集磁部材４６２の間の磁束密度が変化する。ホールＩＣ４７は、この磁束密度の変化を検出する。コントローラ９０は、ホールＩＣ４７の出力信号に基づき算出した操舵トルクを用いて電動モータ９３を制御する。
【0035】
第１カバー４８は、非磁性体である。例えば、第１カバー４８は樹脂である。樹脂の具体例としては、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）又はポリアミド６６が挙げられる。図４に示すように、第１カバー４８は、センサハウジング４０の後方端部に取り付けられている。第１カバー４８は、プリント基板４３を覆っている。
【0036】
第２カバー４９は、非磁性体である。例えば、第２カバー４９は樹脂である。樹脂の具体例としては、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）又はポリアミド６６が挙げられる。図４に示すように、第２カバー４９は、センサハウジング４０の前方端部に取り付けられている。図５に示すように、第２カバー４９は、環状の本体部４９１と、複数の爪部４９２と、を備える。複数の爪部４９２は、周方向に等間隔に配置されている。爪部４９２は、本体部４９１から前方に突出している。複数の爪部４９２は、軽圧入により中間プレート１０に挿入されており、中間プレート１０の内周面に接している。
【0037】
なお、第１スリーブ２１は、必ずしも入力軸８２ａに取り付けられなくてもよい。例えば、第１スリーブ２１及びマグネット２５が出力軸８２ｂに取り付けられ、第２スリーブ３１及びステータ３５が入力軸８２ａに取り付けられてもよい。第１スリーブ２１は、出力軸８２ｂに取り付けられる場合でも、出力軸８２ｂの外周面に圧入される。
【0038】
次に、トルクセンサ１の直線性誤差について説明する。トルクセンサ１の出力信号である出力トルクＴｏｕｔは、トルクセンサ１に入力される入力トルクＴｉｎと比例関係にあることが望ましい。
しかしながら、マグネット２５の磁束密度の径方向成分の強さは、おおむねＮ極とＳ極にて最大値となる略正弦波状に変化するため、磁極に近づくほど非線形的に大きくなる。このため、ホールＩＣ４７の磁気検出素子で検出する磁束密度は、トルクセンサ１に入力される入力トルクＴｉｎの変化（すなわちマグネット２５とステータ３５との間の周方向の相対位置の変化）に対して非線形に変化する。この結果、ホールＩＣ４７の磁気検出素子の検出値は、入力トルクＴｉｎに対して比例関係にならない（すなわち直線性誤差を有する）。
図８において実線Ｌ０は磁気検出素子の検出値Ｔｄの入出力特性曲線を示し、一点鎖線Ｌｉｄは原点補正前のトルクセンサ１の理想的な入出力特性である理想直線を示す。入出力特性曲線Ｌ０と理想直線Ｌｉｄとの間の誤差が直線性誤差である。
しかしながら、マグネット２５の磁束密度の径方向成分の強さは、おおむねＮ極とＳ極にて最大値となる略正弦波状に変化するため、磁極に近づくほど非線形的に大きくなる。このため、ホールＩＣ４７の磁気検出素子で検出する磁束密度は、トルクセンサ１に入力される入力トルクＴｉｎの変化（すなわちマグネット２５とステータ３５との間の周方向の相対位置の変化）に対して非線形に変化する。この結果、ホールＩＣ４７の磁気検出素子の検出値は、入力トルクＴｉｎに対して比例関係にならない（すなわち直線性誤差を有する）。
図８において実線Ｌ０は磁気検出素子の検出値Ｔｄの入出力特性曲線を示し、一点鎖線Ｌｉｄは原点補正前のトルクセンサ１の理想的な入出力特性である理想直線を示す。入出力特性曲線Ｌ０と理想直線Ｌｉｄとの間の誤差が直線性誤差である。
【0039】
上記のとおり、入力軸８２ａと出力軸８２ｂには回り止めが設けられており、入力軸８２ａと出力軸８２ｂと間の相対回転量（すなわちトーションバー８２ｃの捻れ角）は許容最大量以下に制限される。第１検出値Ｔｄｍａｘは、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磁気検出素子の検出値であり、第２検出値Ｔｄｍｉｎは、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磁気検出素子の検出値である。入力トルクＴｉｍａｘ及びＴｉｍｉｎは、それぞれ入力軸８２ａと出力軸８２ｂとの間の第１方向及び第２方向の相対回転量が最大許容量に達したときの入力トルクＴｉである。
【0040】
磁気検出素子の検出値Ｔｄの直線性を向上するために、ホールＩＣ４７は、直線性誤差を補正する校正データを記憶する。図９は、ホールＩＣ４７の機能構成の一例のブロック図である。
ホールＩＣ４７は、磁気検出素子であるホールセンサ４７ａと、検出回路４７ｂと、記憶部４７ｃと、減算器４７ｄを備える。検出回路４７ｂは、ホールセンサ４７ａから磁束密度に応じて出力されるアナログ信号をディジタル形式の信号に変換する。
ホールＩＣ４７は、磁気検出素子であるホールセンサ４７ａと、検出回路４７ｂと、記憶部４７ｃと、減算器４７ｄを備える。検出回路４７ｂは、ホールセンサ４７ａから磁束密度に応じて出力されるアナログ信号をディジタル形式の信号に変換する。
【0041】
記憶部４７ｃには、検出値Ｔｄの値域（すなわち第１検出値Ｔｄｍａｘから第２検出値Ｔｄｍｉｎまでの範囲）の複数の補正点における検出値Ｔｄと補正値ｄｃとの対応関係が校正データとして記憶されている。なお、図８の丸プロットは、値ｔｄの検出値Ｔｄに設定された補正点を表している。同様に図１１（ａ）及び図１１（ｂ）、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）並びに図１３においても補正点を丸プロットで表している。
【0042】
図１０は、校正データの一例を概念的に示す表である。校正データは、補正点となる検出値Ｔｄ（図９の例では検出値ｔｄ）と、この検出値ｔｄにおける補正値ｄｃとの一対一の対応関係を表すデータである。例えば校正データは、検出値Ｔｄと補正値ｄｃとが対応付けて記憶された補正マップであってよい。補正値ｄｃは、各補正点における検出値ｔｄと理想直線Ｌｉｄとの間の差分を予め算出することにより取得してよい。
図９を参照する。減算器４７ｄは、検出回路４７ｂが出力する検出値Ｔｄから補正値ｄｃを減算することにより検出値Ｔｄを補正し、差分（Ｔｄ－ｄｃ）をホールＩＣ４７の出力トルクＴｏｕｔとして出力する。
図９を参照する。減算器４７ｄは、検出回路４７ｂが出力する検出値Ｔｄから補正値ｄｃを減算することにより検出値Ｔｄを補正し、差分（Ｔｄ－ｄｃ）をホールＩＣ４７の出力トルクＴｏｕｔとして出力する。
【0043】
しかしながら、このような校正データによって検出値Ｔｄを補正しても、補正後の出力トルクＴｏｕｔにおいて直線性誤差がゼロにはならないことがある。特に図８の入出力特性曲線Ｌ０の曲率が大きな箇所で、大きな直線性誤差が残ることがある。
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、補正後の出力トルクＴｏｕｔに直線性誤差が残る理由の概念図である。なお、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、補正する前の検出値Ｔｄと入力トルクＴｉｎとの間の入出力特性曲線、および、補正後の出力トルクＴｏｕｔと入力トルクＴｉｎとの間の入出力特性曲線の一部を抜き出したものである。破線は補正値ｄｃで補正する前の検出値Ｔｄと入力トルクＴｉｎとの間の入出力特性曲線を示し、実線は補正後の出力トルクＴｏｕｔと入力トルクＴｉｎとの間の入出力特性曲線を示し、一点鎖線Ｌｉｄは理想直線を示している。換言すると、補正する前の検出値Ｔｄは、補正点ｔｄ１と補正点ｔｄ２において、補正量ｄｃ１、ｄｃ２だけオフセットされる。なお、補正点ｔｄ１と補正点ｔｄ２の間では、補正する前の検出値Ｔｄは、ｄｃ１、ｄｃ２を線形補完した補正量によりオフセットされる。
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、補正後の出力トルクＴｏｕｔに直線性誤差が残る理由の概念図である。なお、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、補正する前の検出値Ｔｄと入力トルクＴｉｎとの間の入出力特性曲線、および、補正後の出力トルクＴｏｕｔと入力トルクＴｉｎとの間の入出力特性曲線の一部を抜き出したものである。破線は補正値ｄｃで補正する前の検出値Ｔｄと入力トルクＴｉｎとの間の入出力特性曲線を示し、実線は補正後の出力トルクＴｏｕｔと入力トルクＴｉｎとの間の入出力特性曲線を示し、一点鎖線Ｌｉｄは理想直線を示している。換言すると、補正する前の検出値Ｔｄは、補正点ｔｄ１と補正点ｔｄ２において、補正量ｄｃ１、ｄｃ２だけオフセットされる。なお、補正点ｔｄ１と補正点ｔｄ２の間では、補正する前の検出値Ｔｄは、ｄｃ１、ｄｃ２を線形補完した補正量によりオフセットされる。
【0044】
上記のとおり記憶部４７ｃ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。このため、補正点は離散的に設定され、隣接する補正点ｔｄ１とｔｄ２との間の区間では、補正点ｔｄ１及びｔｄ２にそれぞれ対応する補正値ｄｃ１及びｄｃ２を補間することによって補正値を決定する。例えば、検出回路４７ｂが出力する検出値Ｔｄが補正点ｔｄ１よりも大きく補正点ｔｄ２よりも小さい場合（ｔｄ１＜Ｔｄ＜ｔｄ２）には、補正値（ｄｃ１＋（Ｔｄ－ｔｄ１）×（ｄｃ２－ｄｃ１）／（ｔｄ２－ｔｄ１））で検出値Ｔｄを補正して出力トルクＴｏｕｔを得る。
【0045】
このため、隣接する補正点ｔｄ１とｔｄ２との間の区間では、補正前の検出値Ｔｄの入出力特性曲線（破線）の曲率を残したまま補正値ｄｃ１及びｄｃ２でオフセットされた曲線が、補正後の出力トルクＴｏｕｔの入出力特性曲線（実線）となる。この結果、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、隣接する補正点ｔｄ１とｔｄ２との間の区間で直線性誤差ｅａ及びｅｂが残り、補正点ｔｄ１とｔｄ２との間の区間の曲率が大きい場合の直線性誤差ｅｂが、曲率の小さい場合の直線性誤差ｅａよりも大きくなる。すなわち、補正前の検出値Ｔｄの入出力特性曲線の曲率が大きな区間では、より大きな直線性誤差が補正後の出力トルクＴｏｕｔに残ることになる。
【0046】
そこで本発明では、補正前の検出値Ｔｄの入出力特性曲線の曲率が小さい区間（すなわち直線性が良好な区間）に設定する補正点の数を減らし、曲率が大きい区間（すなわち直線性が不良な区間）に設定する補正点の数を増やすことにより、曲率が大きい区間における直線性誤差の増加を抑制する。図１２（ａ）～図１２（ｄ）を参照して、本発明における補正点の設定方法を模式的に説明する。図１２（ａ）～図１２（ｄ）において、実線Ｌ０は、補正前の検出値Ｔｄの入出力特性曲線を示し、実線Ｌ１は補正後の出力トルクＴｏｕｔの入出力特性曲線を示し、一点鎖線Ｌｉｄは理想直線を示す。
【0047】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、補正点の入力トルクＴｉ１、Ｔｉ２、Ｔｉ３及びＴｉ４が等間隔となるように補正点を設定した場合の補正結果を説明する模式図である。入力トルクがＴｉ１～Ｔｉ３である区間では、補正前の検出値Ｔｄの入出力特性曲線Ｌ０の曲率が小さく直線性が良好である。一方で入力トルクがＴｉ３～Ｔｉ４である区間では、入出力特性曲線Ｌ０の曲率が大きく直線性が不良である。このため、区間Ｔｉ１～Ｔｉ３では補正後の出力トルクＴｏｕｔの入出力特性曲線Ｌ１の直線性が良好になり、区間Ｔｉ３～Ｔｉ４では直線性が悪く直線性誤差ｅが大きくなる。
【0048】
ここで、補正前の検出値Ｔｄの元々の直線性が良好な区間内の補正点（例えば入力トルクがＴｉ２である補正点Ｐｃ１）に着目する。補正点Ｐｃ１の前後の範囲では直線性が良好であるため、補正点Ｐｃ１を設定するか否かにかかわらず区間Ｔｉ１～Ｔｉ３で補正後の入出力特性曲線Ｌ１の直線性は良好になる。すなわち、補正点Ｐｃ１を省略しても直線性誤差は悪化しない。
【0049】
このため、図１２（ｃ）及び図１２（ｄ）に示すように区間Ｔｉ１～Ｔｉ３における補正点Ｐｃ１を省略して、曲率が大きい区間Ｔｉ３～Ｔｉ４内の入力トルクがＴｉαである点に新たな補正点Ｐｃ２を追加する。新たな補正点Ｐｃ２を追加することにより区間Ｔｉ３～Ｔｉ４における直線性誤差ｅが低減される。これにより、記憶部４７ｃに補正値ｔｃを格納する補正点の総数を変えずに、補正後の出力トルクＴｏｕｔの直線性を向上させることができる。
【0050】
図１３は、実施形態における補正点の設定例の概念図である。マグネット２５が発生する磁束密度が略正弦波状に変化する特性上、ホールセンサ４７ａから出力される検出値Ｔｄの絶対値が大きい範囲の方が小さい範囲よりも検出値Ｔｄの入出力特性曲線の曲率が大きくなる。言い換えれば第１検出値Ｔｄｍａｘと第２検出値Ｔｄｍｉｎに近い範囲の方が、検出値Ｔｄがゼロとなる点に近い範囲よりも検出値Ｔｄの入出力特性曲線の曲率が大きくなる。このため、検出値Ｔｄの絶対値が大きい範囲における補正点の密度が、検出値Ｔｄの絶対値が小さい範囲における補正点の密度よりも高くなるように補正点を設定する。
なお、図１３に示すように、第１検出値Ｔｄｍａｘと第２検出値Ｔｄｍｉｎとを結んだ直線を理想直線Ｌｉｄと設定してよい。これに代えて、所定の点を通り且つ所定の傾きを有する直線をＬｉｄと定義してもよい。例えば入力トルクＴｉｎがゼロ（Ｔｉｎ＝０）のとき検出値Ｔｄが値Ｔｄｎである場合、Ｔｉｎ＝０、Ｔｄ＝Ｔｄｎの点を通り、且つ所定の傾きを有する直線をＬｉｄと定義してよい。
なお、図１３に示すように、第１検出値Ｔｄｍａｘと第２検出値Ｔｄｍｉｎとを結んだ直線を理想直線Ｌｉｄと設定してよい。これに代えて、所定の点を通り且つ所定の傾きを有する直線をＬｉｄと定義してもよい。例えば入力トルクＴｉｎがゼロ（Ｔｉｎ＝０）のとき検出値Ｔｄが値Ｔｄｎである場合、Ｔｉｎ＝０、Ｔｄ＝Ｔｄｎの点を通り、且つ所定の傾きを有する直線をＬｉｄと定義してよい。
【0051】
具体的には、第１検出値Ｔｄｍａｘと第２検出値Ｔｄｍｉｎとの間の変化幅（すなわち検出値Ｔｄの値域）を４つの領域に等分し、これら４つの領域を検出値Ｔｄが小さい順に第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２、第３領域Ｒ３及び第４領域Ｒ４と定義する。そして、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により多くの補正点を設定する。
【0052】
なお、検出値Ｔｄの入出力特性曲線は、理想的には入力トルクＴｉｎがゼロの状態で検出値Ｔｄもゼロになることが好ましい。しかしながら、実際には入力トルクＴｉｎがゼロの状態で検出値Ｔｄがゼロにならないことがある。図１３の例では、入力トルクＴｉｎがゼロのとき検出値Ｔｄは正の値Ｔｄｎ≠０を有している。以下の説明において入力トルクＴｉｎがゼロのときの検出値Ｔｄがゼロにならないことを「原点ズレ」と表記する。原点ズレは、主に以下の理由により発生する。
【0053】
上述の出力軸８２ｂとステータ３５との間の周方向の位置関係は、入力トルクＴｉｎがゼロの状態で、マグネット２５の磁束が第１ステータ部材３５１から第２ステータ部材３５２へ、又は第２ステータ部材３５２から第１ステータ部材３５１へ流れないように定められている。すなわち、入力トルクＴｉｎがゼロの状態でホールＩＣ４７が第１集磁部材４６１と第２集磁部材４６２の間の磁束を検出しないように定められている。
【0054】
しかしながら、このような理想的な位置関係を実現するのは難しく、実際には、機械的な誤差等の理由により位置ずれが発生することがある。例えば上述のように出力軸８２ｂとステータ３５との間の周方向の位置関係を、第２スリーブ３１に形成されたエンボス加工の凸部３１１と、出力軸８２ｂに形成された凹溝８２ｂ１との係合によって定めると、エンボス加工の加工誤差によって位置ずれが発生することがある。この結果、入力トルクＴｉｎがゼロの状態で第１集磁部材４６１と第２集磁部材４６２の間に磁束が発生すると、この磁束をホールＩＣ４７が検出するため、入力トルクＴｉｎがゼロの状態で検出値Ｔｄがゼロにならず原点ズレが発生する。
【0055】
このように原点ズレが発生すると、第１検出値Ｔｄｍａｘ又は第２検出値Ｔｄｍｉｎのどちらか一方で曲率が大きい領域（直線性が悪い領域）が発生する。図１３の例では、第１検出値Ｔｄｍａｘにおいて曲率が大きい領域が発生する。さらに、原点ズレの方向（すなわち入力トルクＴｉｎがゼロのときの検出値Ｔｄが正負のどちらになるのか）を制御することも困難である。
【0056】
そこで、第１領域Ｒ１と第４領域Ｒ４に設定される補正点の数を略同数（又は全く同数）に設定してよい。第１検出値Ｔｄｍａｘ又は第２検出値Ｔｄｍｉｎのどちらに直線性が悪い領域が発生しても、この領域における直線性誤差を多くの補正点で補正できる。これにより補正後に残存する直線性誤差を低減することができる。
【0057】
また、入力トルクＴｉｎが略ゼロの状態（トーションバー８２ｃの捻れ角が略ゼロである状態）に出力される検出値Ｔｄｎに補正点Ｐｎを設定してもよい。入力トルクＴｉｎが略ゼロの状況では、ステアリングホイール８１が動き出す時の微小な入力トルクＴｉｎが入力される。したがって、入力トルクＴｉｎが略ゼロのときの検出値Ｔｄｎに補正点Ｐｎを設定することにより、ステアリングホイール８１が動き出す時の微小な入力トルクＴｉｎを精度よく検出できる。
【0058】
また、第１検出値Ｔｄｍａｘの近傍と第２検出値Ｔｄｍｉｎの近傍の各々に補正点を設定してもよい。直線性誤差は、第１検出値Ｔｄｍａｘの近傍と第２検出値Ｔｄｍｉｎの近傍のどちらかで最大になる可能性が高い。第１検出値Ｔｄｍａｘの近傍と第２検出値Ｔｄｍｉｎの近傍の各々に補正点を設定することにより、補正後に大きな直線性誤差が残存するのを防止できる。
なお、第１検出値Ｔｄｍａｘの近傍とは、例えば第１検出値Ｔｄｍａｘの９５％から１００％の領域であってよく、第２検出値Ｔｄｍｉｎの近傍とは、例えば第２検出値Ｔｄｍｉｎの９５％から１００％の領域であってよい。
なお、第１検出値Ｔｄｍａｘの近傍とは、例えば第１検出値Ｔｄｍａｘの９５％から１００％の領域であってよく、第２検出値Ｔｄｍｉｎの近傍とは、例えば第２検出値Ｔｄｍｉｎの９５％から１００％の領域であってよい。
【0059】
例えば、入力トルクＴｉｎが略ゼロとなる点に１個の補正点Ｐｎを設けるとともに、入力トルクＴｉｎが０より大きい領域に４個の補正点を設け、入力トルクＴｉｎが０より小さい領域に４個の補正点を設けてもよい。入力トルクＴｉｎが０より大きい領域に設けた４個の補正点のうち３個を第４領域に設け、残りの１個を第３領域に設けてよい。入力トルクＴｉｎが０より小さい領域に設けた４個の補正点のうち３個を第１領域に設け、残りの１個を第２領域に設けてよい。
【0060】
（実施形態の効果）
（１）トルクセンサ１は、入力軸８２ａ及び出力軸８２ｂと、一端が入力軸８２ａに固定され、他端が出力軸８２ｂに固定されたトーションバー８２ｃと、入力軸８２ａ及び出力軸８２ｂのうちの一方の軸に固定されたマグネット２５と、入力軸８２ａ及び出力軸８２ｂのうちの他方の軸に固定された、マグネット２５に面する第１ステータ部材３５１及び第２ステータ部材３５２を備えるステータ３５と、第１ステータ部材３５１から第２ステータ部材３５２へ流れる磁束の磁束密度に応じた検出値を出力するホールセンサ４７ａ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４７ｃ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。
（１）トルクセンサ１は、入力軸８２ａ及び出力軸８２ｂと、一端が入力軸８２ａに固定され、他端が出力軸８２ｂに固定されたトーションバー８２ｃと、入力軸８２ａ及び出力軸８２ｂのうちの一方の軸に固定されたマグネット２５と、入力軸８２ａ及び出力軸８２ｂのうちの他方の軸に固定された、マグネット２５に面する第１ステータ部材３５１及び第２ステータ部材３５２を備えるステータ３５と、第１ステータ部材３５１から第２ステータ部材３５２へ流れる磁束の磁束密度に応じた検出値を出力するホールセンサ４７ａ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４７ｃ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。
【0061】
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検出値である第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検出値である第２検出値Ｔｄｍｉｎ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Ｒ１、第２領域Ｒ２、第３領域Ｒ３及び第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。
これにより、入力トルクに対する検出値の入出力特性曲線の曲率が大きな領域において補正後に残る直線性誤差を低減できるため、トルクセンサ１の検出値の直線性誤差を精度良く補正できる。
これにより、入力トルクに対する検出値の入出力特性曲線の曲率が大きな領域において補正後に残る直線性誤差を低減できるため、トルクセンサ１の検出値の直線性誤差を精度良く補正できる。
【0062】
（２）第１領域と第４領域に略同数の補正点がされていてもよい。第１検出値Ｔｄｍａｘ又は第２検出値Ｔｄｍｉｎのどちらに直線性が悪い領域が発生しても、この領域における直線性誤差を多くの補正点で補正できる。これにより補正後に残存する直線性誤差を低減することができる。
【0063】
（３）トーションバー８２ｃの捻れ角が略ゼロである場合に出力される検出値に補正点を設定してもよい。トーションバー８２ｃの捻れ角が略ゼロである状況では、ステアリングホイール８１が動き出す時の微小な入力トルクがトルクセンサ１に入力される。したがって、トーションバー８２ｃの捻れ角が略ゼロの状態の検出値に補正点を設定することで、ステアリングホイール８１が動き出す時の微小な入力トルクを精度よく検出できる。
【0064】
（４）第１検出値Ｔｄｍａｘの近傍と第２検出値の近傍の各々に補正点を設定してもよい。第１検出値Ｔｄｍａｘの近傍と第２検出値Ｔｄｍｉｎの近傍のどちらかで直線性誤差が最大になる可能性が高い。第１検出値Ｔｄｍａｘの近傍と第２検出値Ｔｄｍｉｎの近傍の各々に補正点を設定することにより、補正後に大きな直線性誤差が残存するのを防止できる。
【0065】
（５）ステータ３５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てもよい。このように折り曲げ加工により歯部を形成する場合には、切削加工に比べて歯部の加工精度が低くなりやすく、入力トルクＴｉｎがゼロの状態で検出値Ｔｄがゼロにならない状況である原点ズレが発生し易い。実施形態によれば、原点ズレが発生して第１検出値Ｔｄｍａｘ又は第２検出値Ｔｄｍｉｎのどちらに直線性が悪い領域が発生しても、この領域における直線性誤差を多くの補正点で補正できる。これにより補正後に残存する直線性誤差を低減することができる。
【0066】
（６）ステータ３５は、出力軸８２ｂに第２スリーブ３１を介して固定され、第２スリーブ３１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、出力軸８２ｂの外周面には軸方向に沿う凹溝が形成され、凸部と凹溝が係合している。このような凸部と凹溝が係合によりステータ３５と出力軸８２ｂとの間の周方向の位置関係を決定すると、エンボス加工で凸部を形成する場合、切削加工と比べて凸部の加工精度が低くなりやすく、原点ズレが発生し易い。実施形態によれば、原点ズレが発生して第１検出値Ｔｄｍａｘ又は第２検出値Ｔｄｍｉｎのどちらに直線性が悪い領域が発生しても、この領域における直線性誤差を多くの補正点で補正できる。これにより補正後に残存する直線性誤差を低減することができる。
【0067】
（変形例）
上記の実施形態の説明では、永久磁石と、第１ステータ部材から第２ステータ部材を有するステータと、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を備えるトルクセンサに本発明を適用する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は様々な形式のトルクセンサの検出値の直線性誤差の訂正に適用可能である。
上記の実施形態の説明では、永久磁石と、第１ステータ部材から第２ステータ部材を有するステータと、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を備えるトルクセンサに本発明を適用する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は様々な形式のトルクセンサの検出値の直線性誤差の訂正に適用可能である。
【0068】
図１４は、変形例のトルクセンサの構成の模式図である。変形例のトルクセンサ１００は、入力軸８２ａに形成されたセンサシャフト部１１１と、コラムハウジング８２０の内側に配置された１対の検出コイル１１３ａ及び１１３ｂと、両者の間に配置された円筒部材１１２とを備える。
センサシャフト部１１１は磁性材料で構成されており、センサシャフト部１１１の表面には、図１４に示すように、軸方向に延びた複数（図１４の例では９個）の凸条１１１ａが円周方向に沿って等間隔に形成されている。また、凸条１１１ａの間には溝部１１１ｂが形成されている。
センサシャフト部１１１は磁性材料で構成されており、センサシャフト部１１１の表面には、図１４に示すように、軸方向に延びた複数（図１４の例では９個）の凸条１１１ａが円周方向に沿って等間隔に形成されている。また、凸条１１１ａの間には溝部１１１ｂが形成されている。
【0069】
センサシャフト部１１１の外側には、センサシャフト部１１１に接近して導電性で且つ非磁性の材料、例えばアルミニウムで構成された円筒部材１１２がセンサシャフト部１１１と同軸に配置されており、円筒部材１１２は出力軸８２ｂに固定されている。
なお、本変形例ではセンサシャフト部１１１が入力軸８２ａに固定され、円筒部材１１２は出力軸８２ｂに固定されているが、円筒部材１１２が入力軸８２ａに固定され、センサシャフト部１１１が出力軸８２ｂに固定されるように構成してもよい。
なお、本変形例ではセンサシャフト部１１１が入力軸８２ａに固定され、円筒部材１１２は出力軸８２ｂに固定されているが、円筒部材１１２が入力軸８２ａに固定され、センサシャフト部１１１が出力軸８２ｂに固定されるように構成してもよい。
【0070】
円筒部材１１２には、前記したセンサシャフト部１１１の表面の凸条１１１ａに対向する位置に、円周方向に等間隔に配置された複数個（図１４の例では９個）の長方形の窓１１２ａからなる第１の窓列と、当該第１の窓列から軸方向にずれた位置に、窓１１２ａと同一形状で、円周方向の位相が異なる複数個（図１４の例では９個）の長方形の窓１１２ｂからなる第２の窓列とが設けられている。
円筒部材１１２の外周は、同一規格の検出コイル１１３ａ及び１１３ｂが捲回されたコイルボビン１１８を保持するヨーク１１５ａ及び１１５ｂで包囲されている。即ち、検出コイル１１３ａ、１１３ｂは円筒部材１１２と同軸に配置され、検出コイル１１３ａは窓１１２ａからなる第１の窓列部分を包囲し、検出コイル１１３ｂは窓１１２ｂからなる第２の窓列部分を包囲する。
円筒部材１１２の外周は、同一規格の検出コイル１１３ａ及び１１３ｂが捲回されたコイルボビン１１８を保持するヨーク１１５ａ及び１１５ｂで包囲されている。即ち、検出コイル１１３ａ、１１３ｂは円筒部材１１２と同軸に配置され、検出コイル１１３ａは窓１１２ａからなる第１の窓列部分を包囲し、検出コイル１１３ｂは窓１１２ｂからなる第２の窓列部分を包囲する。
【0071】
検出コイル１１３ａ、１１３ｂの出力線は、図９に示すホールセンサ４７ａに代えて検出回路４７ｂに接続され、検出回路４７ｂが検出コイル１１３ａ、１１３ｂの出力電圧をディジタル形式の信号に変換して、これら出力電圧の差分を検出値Ｔｄとして取得する。
トーションバー８２ｃが捻れると、センサシャフト部１１１と円筒部材１１２とが相対角変位し、凸条１１１ａに対して、窓１１２ａ及び１１２ｂの一方は近づき他方は離れるので、検出コイル１１３ａ及び１１３ｂのインダクタンスは、一方は増加し他方は減少することになる。このインダクタンスの差を検出することにより、実施形態のトルクセンサ１と同様に、入力軸８２ａと出力軸８２ｂの捻れ量を検出できる。
この種のトルクセンサでもセンサの直線性誤差が問題になるが、本願の発明を適用することによって直線性を改善できる。
トーションバー８２ｃが捻れると、センサシャフト部１１１と円筒部材１１２とが相対角変位し、凸条１１１ａに対して、窓１１２ａ及び１１２ｂの一方は近づき他方は離れるので、検出コイル１１３ａ及び１１３ｂのインダクタンスは、一方は増加し他方は減少することになる。このインダクタンスの差を検出することにより、実施形態のトルクセンサ１と同様に、入力軸８２ａと出力軸８２ｂの捻れ量を検出できる。
この種のトルクセンサでもセンサの直線性誤差が問題になるが、本願の発明を適用することによって直線性を改善できる。
【符号の説明】
【0072】
１…トルクセンサ、１０…中間プレート、２１…第１スリーブ、２５…マグネット、２７…接着剤、３１…第２スリーブ、３１１…凸部、３２…キャリア、３５…ステータ、３５１…第１ステータ部材、３５１ａ…第１フランジ部、３５１ｂ…第１ティース部、３５２…第２ステータ部材、３５２ａ…第２フランジ部、３５２ｂ…第２ティース部、４０…センサハウジング、４３…プリント基板、４６…集磁部材、４６１…第１集磁部材、４６２…第２集磁部材、４７ａ…磁気検出素子、４７ａ…ホールセンサ、４７ｂ…検出回路、４７ｃ…記憶部、４７ｄ…減算器、４８…第１カバー、４９…第２カバー、４９１…本体部、４９２…爪部、６６…ポリアミド、７１…軸受、７２…軸受、８０…電動パワーステアリング装置、８１…ステアリングホイール、８２…ステアリングシャフト、８２ａ…入力軸、８２ｂ…出力軸、８２ｂ１…凹溝、８２ｃ…トーションバー、８２０…コラムハウジング、８３…操舵力アシスト機構、８４…ユニバーサルジョイント、８５…中間シャフト、８６…ユニバーサルジョイント、８７…ピニオンシャフト、８８…ステアリングギヤ、８８ａ…ピニオン、８８ｂ…ラック、８９…タイロッド、９０…コントローラ、９２…減速装置、９２０…ギアボックス、９２１…ウォームホイール、９２２…ウォーム、９３…電動モータ、９５…車速センサ、９８…イグニッションスイッチ、９９…電源装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】