JP4886264B2 - 磁歪式トルクセンサとこれを利用した電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は磁歪式トルクセンサとこれを利用した電動パワーステアリング装置に関し、特に、磁歪膜の故障を検出できる構造・機能を備えた磁歪式トルクセンサ、およびこれを利用して作製される電動パワーステアリング装置に関する。

例えば自動車の操舵系として装備される電動パワーステアリング装置では、一般的に、運転者の操舵操作によってステアリングホイールからステアリング軸に加えられる操舵トルクを操舵トルク検出部によって検出する。操舵トルク検出部は、通常、磁歪式トルクセンサにより構成されている。上記のステアリング軸は、操舵操作による回転力を受けて回転する回転軸として機能し、操舵トルク検出部でその回転軸となっている。電動パワーステアリング装置は、操舵トルク検出部から検出されたトルク信号に応じて、操舵力補助用のモータを駆動制御し、運転者の操舵力を軽減して快適な操舵フィーリングを与える。

上記電動パワーステアリング装置に用いられる操舵トルク検出部として、上記のごとく磁歪式トルクセンサがよく知られている。この磁歪式トルクセンサは、図１２に示すごとく、ステアリング軸（回転軸とも記す）１０１の表面の例えば所定の上下２箇所に、互いに逆向きの磁気異方性１０３，１０４を持つ磁歪膜１０２Ａ，１０２Ｂを備えている。当該磁歪式トルクセンサ１００は、ステアリング軸１０１に矢印１０５のごとくステアリングホイールから入力トルクが作用したときに、ステアリング軸１０１に生じる捩れに応じた磁歪膜１０２Ａ，１０２Ｂの磁歪特性の変化をそれぞれの検出コイル１０６Ａ，１０６Ｂにより非接触で検出するセンサ構成を有している。

図１３は、磁歪式トルクセンサ１００の上記センサ構成における入力トルク検出の原理を示している。特性ＶＴ１は、上記検出コイル１０６Ａからの出力信号に基づいて得られる入力トルク・出力特性である。特性ＶＴ２は、上記検出コイル１０６Ｂからの出力信号に基づいて得られる入力トルク・出力特性である。磁歪膜１０２Ａ，１０２Ｂでの磁気異方性１０３，１０４の方向が逆になっているため、特性ＶＴ１と特性ＶＴ２の傾きは逆になっている。特性ＶＴ３は、特性ＶＴ１と特性ＶＴ２を利用し、両特性の差をとることにより作成される入力トルク・出力特性である。特性ＶＴ３に基づいて、ステアリング軸に印加された入力トルクを求めることができる。実際には、特性ＶＴ３の点Ｂを原点として設定し、右側部分を正領域とし、かつ左側部分を負領域として扱う。この特性ＶＴ３により、入力トルクの回転方向と大きさの情報を得ることができる。

上記のごとき磁歪式トルクセンサ１００の製造プロセスでは、上記ステアリング軸１０１の一部の所定表面、すなわち円柱体形状の回転軸１０１における所定の軸方向幅の円周表面に全周に渡って磁歪膜１０２Ａ，１０２Ｂ（広義には磁歪領域部）を形成し、この磁歪膜に磁気異方性１０３，１０４を付加する工程が必要である。磁歪式トルクセンサ１００の製造において磁歪膜に磁気異方性を付加する従来の方法は、例えば電解めっき処理により磁歪材めっき部（磁歪膜）を形成した回転軸に対して捩りトルクを作用させ、回転軸の円周表面に応力を付与し、この応力付与状態にて恒温槽において当該回転軸を加熱処理するという方法であった（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−８２０００号公報

磁歪式トルクセンサは、回転軸に形成された上記磁歪膜で、磁気異方性で発生する逆磁歪特性を長期に渡って維持することが求められてきた。しかしながら、従来の磁歪式トルクセンサでは、代表的に電解めっき処理によって円柱体形状の回転軸の円周表面に全周に渡って磁歪膜を形成していたため、磁歪膜であるめっき部分に水分が付着して錆や剥がれが生じたり、または外的要因によって傷が生じて剥がれが生じたりして、磁歪膜が故障することがあった。

従来の磁歪式トルクセンサでは、磁歪膜の故障に関しては正確に検出することができなかった。その理由は、センサ出力において変化が生じたとしても、環境温度変化に基づく変化か、入力トルクの変化に基づく変化か、あるいは磁歪膜の故障に基づく変化であるのか判別することができなかったからである。

上記のごとく従来の磁歪式トルクセンサ１００では磁歪膜の故障を検出することができなかったので、仮に故障が生じた場合を想定してこれに対処するためには、例えば図１４に示されるようなセンサ構成を採用することが考えられた。図１４に示すセンサ構成は、前述した磁歪膜１０２Ａ，１０２Ｂから成る磁歪膜構成１０７に対してさらに同じ構造のの磁歪膜構成１０７Ａを回転軸１０１に追加することである。すなわち回転軸１０１には、２組の磁歪膜１０２Ａ，１０２Ｂが間隔をあけて形成される。この構成によれば、上側の組の磁歪膜が故障した場合、下側の組の磁歪膜からのセンサ出力値に対して、上側の組の磁歪膜からセンサ出力値が異なることになるので、当該磁歪膜の故障を正確に検出することができる。このように二重に磁歪膜１０２Ａ，１０２Ｂを備えることにより、磁歪膜の故障を検出できるようにすることが考えられていた。

ところが、図１４のごときセンサ構成を採用すると、回転軸１１において磁歪膜を設けるための非常に長いスペースが必要となるという問題が提起された。すなわち、現状では、磁歪膜の検出性能を確保しかつ隣接する磁歪膜間の影響を排除するため、磁歪膜幅Ｗ１は１８ｍｍでありかつ磁歪膜間Ｌ１の間隔は８ｍｍであるので、全体の長さＬ２としては９６ｍｍが必要であった。

他方、近年、自動車の電動パワーステアリング装置では、設計上、磁歪膜をめっき処理で形成するには回転軸の軸方向幅としては１００ｍｍ程度を確保するのが限界である。さらに車種によっては１００ｍｍの幅を確保することが困難な場合もある。よって上記のごとく９６ｍｍの軸方向幅の場合には、実際上、電動パワーステアリング装置の磁歪式トルクセンサとして利用することは難しい。

このように、多くの車種に磁歪式トルクセンサを採用するためには、磁歪膜を作ることのできるステアリング軸の軸方向の長さをなるべく短くすることが求められていた。

本発明の目的は、上記の課題を鑑み、簡単な構成で、回転軸に形成された入力トルク検出用の磁歪膜の故障を容易にかつ正確に検出でき、かつ回転軸における磁歪膜形成スペースを可能な限り短くにすることができる磁歪式トルクセンサ、およびこれを利用した電動パワーステアリング装置を提供することにある。

本発明に係る磁歪式トルクセンサと電動パワーステアリング装置は、上記の目的を達成するため、次のように構成される。

第１の磁歪式トルクセンサ（請求項１に対応）は、トルクを加えられて回転する回転軸と、回転軸の表面の円周方向に全周に渡って形成され、磁気異方性を有して前記回転軸にトルクが加わる時に変化するインピーダンスを有する第１磁歪膜と、同じく回転軸の表面の円周方向に全周に渡って形成され、第１磁歪膜の磁気異方性に対して逆方向の磁気異方性を有して回転軸にトルクが加わる時に変化するインピーダンスを有する第２磁歪膜と、第１磁歪膜と第２磁歪膜とは異なる合金組成を有し回転軸の表面の円周方向に全周に渡って形成され、磁気異方性を有しないで回転軸にトルクが加わる時に一定のインピーダンスを有する第３磁歪膜と、上記の第１磁歪膜、第２磁歪膜、第３磁歪膜のそれぞれのインピーダンスを検出する第１検出コイル、第２検出コイル、第３検出コイルと、第１検出コイルの出力信号と第２検出コイルの出力信号に基づいて回転軸に加わるトルクを算出するトルク算出部と、第１から第３の検出コイルの各出力信号を比較して第１磁歪膜または第２磁歪膜の故障を検出する故障検出部と、から構成される。
第２の磁歪式トルクセンサ（請求項２に対応）は、上記の構成において、好ましくは、第３検出コイルの出力信号が、回転軸にトルクが加わる時に第３磁歪膜のインピーダンスが一定であることを表さない時、故障検出手段は、第３磁歪膜の故障を検出することを特徴とする。

上記の磁歪式トルクセンサでは、所定の条件を満たす第３磁歪膜を、例えば第１磁歪膜と第２磁歪膜の間に設け、第１から第３の磁歪膜の各インピーダンスに係る検出信号の状態に基づいて、故障検出部により少なくとも第１または第２の磁歪膜を迅速かつ正確に検出することが可能となる。

第３の磁歪式トルクセンサ（請求項３に対応）は、トルクを加えられて回転する回転軸と、回転軸の表面の円周方向に全周に渡って形成された第１磁歪膜と、回転軸の表面の円周方向に全周に渡って形成された第２磁歪膜と、第１磁歪膜と第２磁歪膜とは異なる合金組成を有し、回転軸の表面の円周方向に全周に渡って形成された第３磁歪膜と、第１磁歪膜のインピーダンスを検出する第１検出コイルと、第２磁歪膜のインピーダンスを検出する第２検出コイルと、第３磁歪膜のインピーダンスを検出する第３検出コイルと、第１から第２の検出コイルから出力されたインピーダンス変化に係る信号を入力し、第１検出コイルの出力信号と第２検出コイルの出力信号に基づいて回転軸に加わるトルクを算出するトルク算出手段と、第１から第３の検出コイルの各出力信号を比較して第１磁歪膜または第２磁歪膜の故障を検出する故障検出手段と、を備える構成において、好ましくは、第１から第３の磁歪膜の材質はＮｉ−Ｆｅ合金材であり、第１磁歪膜と第２磁歪膜におけるＦｅの合金組成は３０〜４０重量％であり、第３磁歪膜におけるＦｅ合金組成は１５〜２５重量％であることを特徴とする。

第４の磁歪式トルクセンサ（請求項４に対応）は、上記の構成において、好ましくは、第３磁歪膜の磁歪膜幅は、第１磁歪膜の磁歪膜幅または第２磁歪膜の磁歪膜幅よりも狭いことを特徴とする。

電動パワーステアリング装置（請求項５に対応）は、ステアリング軸と、このステアリング軸を回転軸として当該ステアリング軸に付設され、ステアリング軸に加わる操舵トルクを検出するための上記第１から第４のいずれかの磁歪式トルクセンサと、磁歪式トルクセンサで検出された操舵トルクに応じてステアリング軸に補助操舵力を付加するモータと、磁歪式トルクセンサから検出された操舵トルクに係る信号に基づいてモータの駆動を制御する制御部と、から構成される。

上記電動パワーステアリング装置では、磁歪式トルクセンサのステアリング軸に形成した磁歪膜の故障を検出する故障検出手段の構成を、簡単な構成および設置スペースで、実現でき、電動パワーステアリング装置の性能を高め、故障検出機能を備えた電動パワーステアリング装置の実用性を向上することが可能となる。

本発明によれば、磁歪式トルクセンサで、回転軸の軸方向の短く寸法領域を利用して磁歪膜の故障検出を行える磁歪膜の構成を設けることができ、従来よりも短い回転軸で磁歪膜故障検出の構造・機能を付加することができる。この磁歪式トルクセンサを操舵トルク検出部として利用して成る本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、ステアリング軸の長さが短くても磁歪膜故障検出の機能を付加でき、車種に依存することなく磁歪膜故障検出機能を有した電動パワーステアリング装置を装備でき、磁歪膜故障に迅速に対処することができる。

以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。

最初に、図１〜図３を参照して磁歪式トルクセンサの構成について説明する。図１〜図３は本発明に係る磁歪式トルクセンサの一構造例を示している。図１は磁歪式トルクセンサの基本的構造を示す一部断面側面図を示し、図２は磁歪式トルクセンサの基本的構成を概念的に示す側面図を示し、図３は上記磁歪式トルクセンサを操舵トルク検出部として電動パワーステアリング装置のステアリング軸に組み込んだ具体的構造の縦断面図を示している。

図１と図２に示すように磁歪式トルクセンサ１０は、回転軸１１と、この回転軸１１の周囲に配置される１つの励磁コイル１２と２つの検出コイル１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃとから構成されている。回転軸１１は、図１と図２では、説明の便宜上、上部および下部を切断し省略して示している。磁歪式トルクセンサ１０が、自動車の電動パワーステアリング装置の操舵トルク検出部として利用されるとき、回転軸１１はステアリング軸の一部となる。この状態は図３に示されている。

回転軸１１は、円柱棒状の形状を有し、その軸心１１ａの周りに矢印Ａのごとく右回転（時計回り）または左回転（反時計回り）の回転力（トルク）を受ける。回転軸１１は例えばクロムモリブデン鋼材（ＳＣＭ材）等の金属棒で形成されている。回転軸１１には、軸方向にて上下２箇所に第１と第２の磁歪膜１４Ａ，１４Ｂが設けられ、さらに２つの磁歪膜１４Ａ，１４Ｂの間に第３の磁歪膜１４Ｃが設けられる。磁歪膜１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの各々は回転軸１１の円周方向の全周に渡って形成されている。２つの磁歪膜１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの幅寸法および間隔寸法は後述のごとく設定される。

磁歪膜１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、好ましくはＮｉ−Ｆｅ合金材による電解めっき加工処理等により回転軸１１の表面に磁歪材めっき部として形成される。この磁歪材めっき部（１４Ａ，１４Ｂ）に磁気異方性加工を施すことにより、磁気異方性を有する磁歪膜１４Ａ，１４Ｂが形成される。また磁歪膜１４Ｃについては磁気異方性を付加することは必要ない。なお磁歪膜１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの作り方はこれに限定されない。また回転軸１１における磁歪膜が形成される領域は、所要の磁歪特性を有すればよく、磁歪膜に限定されず、磁歪領域部が形成されればよい。

上記の磁歪式トルクセンサ１０において、磁歪膜１４Ａ，１４Ｂの回転軸１１ａの軸方向の幅（磁歪膜幅Ｗ１）と磁歪膜１４Ｃの回転軸１１ａの軸方向の幅（磁歪膜幅Ｗ２）は後述する条件を満たすように設定されている。

説明の便宜上、「磁歪膜１４Ａ，１４Ｂ」と「磁歪材めっき部（１４Ａ，１４Ｂ）」は同一物を指すが、製造の段階・状況に応じて使い分けている。原則的に、磁気異方性を付加されて完成した段階を「磁歪膜１４Ａ，１４Ｂ」といい、その前の段階では「磁歪材めっき部」という。

上記の励磁コイル１２と検出コイル１３Ａ，１３Ｂは、図１に示すごとく、回転軸１１の表面に形成された第１と第２の磁歪膜１４Ａ，１４Ｂのそれぞれに対応して設けられる。すなわち、図１に示されるように、磁歪膜１４Ａの周囲には隙間を介在させて検出コイル１３Ａが配置される。ほぼ筒形状のリング状検出コイル１３Ａは、磁歪膜１４Ａの全周囲を囲んでいる。また磁歪膜１４Ｂの周囲には隙間を介在させて検出コイル１３Ｂが配置される。同様に、検出コイル１３Ｂは、磁歪膜１４Ｂの全周囲を囲んでいる。さらに、２つの検出コイル１３Ａ，１３Ｂのそれぞれの周囲にはリング状の励磁コイル１２が配置される。図１では、磁歪膜１４Ａ，１４Ｂのそれぞれに対応して個別に励磁コイル１２が設けられるように図示されているが、実際には１つの励磁コイル１２の２つの部分を分けて示したものである。検出コイル１３Ａ，１３Ｂと励磁コイル１２は、回転軸１１の周囲に回転軸１１を囲むように設けられたリング状の支持枠体部１５Ａ，１５Ｂを利用して磁歪膜１４Ａ，１４Ｂの周囲スペースに巻設されている。

また第３の磁歪膜１４Ｃの周囲には、隙間を介在させて当該磁歪膜１４Ｃを囲むごとく検出コイル１３Ｃと励磁コイル１２が設けられている。第３の磁歪膜１４Ｃは、入力トルク検出用に設けられた上記磁歪膜１４Ａ，１４Ｂの故障を検出するための磁歪膜である。検出コイル１３Ｃと励磁コイル１２は、回転軸１１の周囲に当該回転軸１１を囲むように設けられたリング状の支持枠体部１５Ｃを利用して磁歪膜１４Ｃの周囲スペースに巻設されている。

図２では、回転軸１１の磁歪膜１４Ａ，１４Ｂに対して配置される励磁コイル１２と検出コイル１３Ａ，１３Ｂを電気的関係として概念的に示している。磁歪膜１４Ａ，１４Ｂに対して共通に配置される励磁コイル１２には、励磁用交流電流を常時に供給する交流電源１６が接続されている。また、磁歪膜１４Ａ，１４Ｂのそれぞれに対応して配置される検出コイル１３Ａ，１３Ｂの各出力端子からは、検出対象であるトルクに対応する誘導電圧Ｖ_Ａ，Ｖ_Ｂが出力される。第３の磁歪膜１４Ｃに対しても、同様に、励磁コイル１２と検出コイル１３Ｃが配置され、検出コイル１３Ｃの出力端子からは電圧Ｖ_Ｃが出力されている。

検出コイル１３Ａ，１３Ｂの各出力端子から出力された誘導電圧Ｖ_Ａ，Ｖ_Ｂはトルク算出部１７に入力される。トルク算出部１７は、誘導電圧Ｖ_Ａ，Ｖ_Ｂに基づいて回転軸１１に加わったトルクを演算・算出して、当該トルクに係る信号（Ｔ）を出力する。トルク算出部１７は、マイコン等の演算手段または演算用電気回路で構成される。

また検出コイル１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの各出力端子から出力された誘導電圧Ｖ_Ａ，Ｖ_Ｂ，Ｖ_Ｃは故障検出部１８に入力される。故障算出部１８は、誘導電圧Ｖ_Ａ，Ｖ_Ｂ，Ｖ_Ｃに基づいて磁歪膜１４Ａ，１４Ｂの故障を検出して、故障信号ＳＧ２を出力する。故障検出部１８は、マイコン等の演算手段または演算用電気回路で構成される。本実施形態の構成では、後述する制御装置内に設けられる。

上記において、励磁コイル１２と検出コイル１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃとの関係は、変圧器の１次巻線と２次巻線との関係になっている。

回転軸１１の表面に形成された磁歪膜１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、例えばＮｉ−Ｆｅ合金材めっきによる電解めっき加工処理で作られた磁歪膜である。磁歪膜１４Ａ，１４Ｂについては、さらに磁気異方性が付加される。２つの磁歪膜１４Ａ，１４Ｂの各々は、互いに逆方向の磁気異方性を有するように作られている。回転軸１１に対して回転力によるトルクが作用したとき、磁歪膜１４Ａ，１４Ｂの各々に生じる逆の磁歪特性を、磁歪膜１４Ａ，１４Ｂの周囲に配設した検出コイル１３Ａ，１３Ｂを利用して検出する。

次に、図３を参照して、上記磁歪式トルクセンサ１０を例えば電動パワーステアリング装置のステアリング軸に操舵トルク検出部として組み込んだ具体的構造を説明する。図３において図１と図２で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付している。

図３では、操舵トルク検出部２０、ステアリング軸２１の支持構造、ラック・ピニオン機構３４、動力伝達機構３５、操舵力補助用モータ４２の具体的構成が示されている。

図３において、ステアリング軸２１の上部は車両のステアリングホイール（図示せず）に結合されている。ステアリング軸２１の下部は、ラック・ピニオン機構３４を介して、ラック軸を備えた車軸に操舵力を伝達するように構成されている。ステアリング軸２１の上部に付設された操舵トルク検出部２０は、上記の磁歪式トルクセンサ１０を利用して構成されている。操舵トルク検出部２０は磁歪式トルクセンサ１０に対応し、また磁歪膜１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃが形成されたステアリング軸２１の部分が上記回転軸１１に対応している。

ギヤボックス３１を形成するハウジング３１ａにおいて、ステアリング軸２１は、２つの軸受け部３２，３３によって回転自在になるよう支持されている。ハウジング３１ａの内部にはラック・ピニオン機構３４と動力伝達機構３５が収納される。ハウジング３１ａの上側には、ステアリング軸２１（回転軸１１）に対して、操舵トルク検出部２０（磁歪式トルクセンサ１０）が付設されている。ステアリング軸２１には前述した磁歪膜１４Ａ，１４Ｂが形成され、これらの磁歪膜１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃに対応して励磁コイル１２と検出コイル１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃが支持枠体部１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃおよびヨーク部３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃに支持され、設けられている。

ハウジング３１ａの上部開口はリッド３７で塞がれており、このリッド３７は図示しないボルトではハウジング３１ａに固定されている。ステアリング軸２１の下端部に設けられたピニオン３８は軸受け部３２，３３の間に位置している。ラック軸３９は、ラックガイド４０で案内され、かつ圧縮されたスプリング４１で付勢され、ピニオン３８側へ押し付けられている。動力伝達機構３５は、操舵力補助用モータ４２の出力軸に結合された伝動軸４３に固定されるウォームギヤ４４と、ステアリング軸２１に固定されたウォームホイール４５とによって形成される。操舵トルク検出部２０はリッド３７の円筒部３７ａの内部に取り付けられている。

操舵トルク検出部２０は、ステアリング軸２１に作用する操舵トルクを検出する。その検出値は、制御装置（図３中、図示しない）に入力され、モータ４２に適切な補助操舵トルクを発生させるための基準信号として使用される。

操舵トルク検出部２０は、ステアリング軸２１に対してステアリングホイールからの操舵トルクが作用したとき、ステアリング軸２１に生じる捩れに応じた磁歪膜１４Ａ，１４Ｂの磁気特性の変化を、検出コイル１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの各出力端子から誘導電圧Ｖ_Ａ，Ｖ_Ｂ，Ｖ_Ｃの変化として電気的に検出する。

２つの検出コイル１３Ａ，１３Ｂに関しては、それぞれ、後述の図４に示す凸形状の磁歪特性曲線５１Ａ，５１Ｂが得られる。この磁歪特性曲線５１Ａ，５１Ｂは、それぞれ、検出コイル１３Ａ，１３Ｂからの検出出力である誘電電圧の変化特性に対応している。

操舵トルク検出部２０は、２つの磁歪特性曲線５１Ａ，５１Ｂを基礎に、２つの検出コイルから出力される誘導電圧の差を算出し、その算出値の符号と大きさによってステアリング軸２１に加えられた操舵トルクの回転方向（右回転または左回転）と大きさを検出する。

ステアリング軸２１に操舵トルクが作用したときステアリング軸２１に捩れが生じ、その結果、磁歪膜１４Ａ，１４Ｂに磁歪効果が生じる。操舵トルク検出部２０では、交流電源１６から励磁コイル１２に励磁用電流が常に供給されているので、磁歪膜１４Ａ，１４Ｂでの磁歪効果に起因する磁界変化を検出コイル１３Ａ，１３Ｂによって誘導電圧Ｖ_Ａ，Ｖ_Ｂの変化として検出する。操舵トルク検出部２０によれば、誘導電圧Ｖ_Ａ，Ｖ_Ｂの変化に基づき、２つの誘導電圧Ｖ_Ａ，Ｖ_Ｂの差を検出電圧値として出力する。従って操舵トルク検出部２０の出力電圧値（Ｖ_Ａ−Ｖ_Ｂ）に基づいてステアリング軸２１に加えられた操舵トルク（Ｔ）の方向と大きさを検出することができる。

図４についてさらに詳述する。図４は、前述のごとく、２つの磁歪膜１４Ａ，１４Ｂのそれぞれの磁歪特性曲線５１Ａ，５１Ｂを示す図である。図４において、横軸は、ステアリング軸２１に加えられた操舵トルクを意味し、正側（＋）が右回転に対応し、負側（−）が左回転に対応している。また図４の縦軸は電圧軸を意味する。

磁歪膜１４Ａ，１４Ｂについての上記磁歪特性曲線５１Ａ，５１Ｂは同時に検出コイル１３Ａ，１３Ｂの検出出力特性を表している。すなわち、磁歪特性曲線５１Ａ，５１Ｂを有する磁歪膜１４Ａ，１４Ｂに対して共通の励磁コイル１２により励磁用交流電流を供給し、この励磁用交流電流に感応して検出コイル１３Ａ，１３Ｂは誘導電圧を出力していることから、検出コイル１３Ａ，１３Ｂの誘導電圧の変化特性は、磁歪膜１４Ａ，１４Ｂの磁歪特性曲線５１Ａ，５１Ｂに対応している。換言すれば、磁歪特性曲線５１Ａは検出コイル１３Ａから出力される誘導電圧Ｖ_Ａの変化特性を示し、他方、磁歪特性曲線５１Ｂは検出コイル１３Ｂから出力される誘導電圧Ｖ_Ｂの変化特性を示している。

なお、上記の磁歪特性曲線５１Ａ，５１Ｂは、他の視点で云うと、印加されるトルクに対する磁歪膜１４Ａ，１４Ｂのインピーダンスの変化そのものを表している。

磁歪特性曲線５１Ａによれば、検出コイル１３Ａから出力される誘導電圧Ｖ_Ａの値は、操舵トルクの値が負領域から正領域に変化しさらに操舵トルクの正の値Ｔ１に到るにつれて略線形特性にて増加し、操舵トルクが正の値Ｔ１となったときにピーク値となり、操舵トルクがＴ１よりさらに増加すると徐々に減少するという特性を有する。他方、磁歪特性曲線５１Ｂによれば、検出コイル１３Ｂから出力される誘導電圧Ｖ_Ｂの値は、操舵トルクの値が負の値−Ｔ１に到るまでは徐々に増加し、操舵トルクが負の値−Ｔ１のときにピーク値をとり、操舵トルクがさらに−Ｔ１よりも増加して負領域から正領域に変化すると略線形特性にて減少するという特性を有する。

図４に示すように、検出コイル１３Ａに関連する磁歪特性曲線５１Ａと検出コイル１３Ｂに関連する磁歪特性曲線５１Ｂは、磁歪膜１４Ａ，１４Ｂのそれぞれで互いに逆方向となる磁気異方性を有することが反映して、両磁歪特性曲線が交わる点を含む縦軸に関して略線対称との関係になっている。

図４において示された線５２は、磁歪特性曲線５１Ａ，５１Ｂの共通領域であって略線形特性を有する領域において、検出コイル１３Ａの出力電圧として得られる磁歪特性曲線５１Ａの各値から、検出コイル１３Ｂの出力電圧として得られる磁歪特性曲線５１Ｂの対応する各値を差し引いた値に基づいて作成されるグラフを示す。操舵トルクがゼロのときに、各検出コイル１３Ａ，１３Ｂから出力される誘導電圧は等しいので、その差の値はゼロとなる。操舵トルク検出部２０では、上記の磁歪特性曲線５１Ａ，５１Ｂにおける操舵トルクの中立点（ゼロ点）付近の略一定勾配とみなされる領域を使用することで、上記線５２を略直線特性を有するものとして形成している。なお線５２の特性グラフに関しては、図４の縦軸は差電圧の値を示す軸を意味している。特性グラフである直線５２は、原点（０，０）を通る直線であって、縦軸および横軸の正側・負側に存在する。操舵トルク検出部２０の検出出力値は前述のごとく検出コイル１３Ａ，１３Ｂから出力される誘導電圧の差（Ｖ_Ａ−Ｖ_Ｂ）として得られることから、上記直線５２を利用することに基づいて、ステアリング軸２１に加えられた操舵トルクの方向と大きさを検出することができる。

上記のごとく、操舵トルク検出部２０の出力値に基づき、ステアリング軸２１（回転軸１１）に入力された操舵トルクに関してその回転方向と大きさに対応した検出信号を取り出すことが可能となる。すなわち、操舵トルク検出部２０から出力される検出値によって、ステアリング軸２１に作用した操舵トルクの回転方向と大きさを知ることができる。

換言すれば、操舵トルク検出部２０の検出値は、操舵トルクに応じて直線５２上のいずれかの点として出力される。当該検出値が、横軸で正側に位置するときには操舵トルクは右回転と判断され、横軸で負側に位置するときには操舵トルクは左回転と判断される。また上記検出値の縦軸上での絶対値が操舵トルクの大きさとなる。このようにして、操舵トルク検出部２０によって、直線５２の特性を利用することにより、検出コイル１３Ａ，１３Ｂの出力電圧値を基礎に操舵トルクを検出することが可能となる。

なお、上記図４のグラフ５１Ａ，５１Ｂ，５２と前述の図１３に示した特性ＶＴ１，ＶＴ２，ＶＴ３とを対比すると、磁歪特性曲線５１Ａ，５１Ｂがそれぞれ特性ＶＴ１，ＶＴ２に対応しており、直線５２が特性ＶＴ３に対応しいる。

ここで、図５を参照して、自動車に装備される電動パワーステアリング装置の全体的構成と作用を概略的に説明し、かつ図３の構造と関連づけながら説明する。図５において、図３で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付している。

電動パワーステアリング装置６０は、ステアリングホイール６１に連結されるステアリング軸２１に対して補助用の操舵力（操舵トルク）を与えるように構成される。ステアリング軸２１は、上端にステアリングホイール６１が連結された上側のステアリング軸２１ａと、下端にピニオンギヤ３８が設けられた下側のステアリング軸２１ｂと、上下のステアリング軸２１ａ，２１ｂを連結する自在軸継手２１ｃとから構成されている。下側のステアリング軸２１ｂのピニオンギヤ３８に対して、これに噛み合うラックギヤ３９ａを設けたラック軸３９が配置されている。ピニオンギヤ３８とラック軸３９（ラックギヤ３９ａ）とによってラック・ピニオン機構３４が形成される。ラック軸３９の両端にはタイロッド４６が設けられ、各タイロッド４６の外側端には前輪６２が取り付けられている。

下側のステアリング軸２１ｂに対して動力伝達機構３５を介してモータ４２が設けられている。動力伝達機構４２は、ウォームギヤ４３とウォームホイール４５によって形成されている。モータ４２は、操舵トルクを補助する回転力（トルク）を出力し、この回転力を、動力伝達機構３５を経由してステアリング軸２１ｂに与える。

ステアリング軸２１ｂには操舵トルク検出部２０が設けられる。操舵トルク検出部２０は、運転者がステアリングホイール６１を操作してその操舵トルクをステアリング軸２１に加えたとき、ステアリング軸２１に加わった当該操舵トルクを検出する。

なお、図３に示したステアリング軸２１は、上記の説明で明かなように、厳密には下側のステアリング軸２１ｂを意味している。

６３は自動車の車速を検出する車速検出部であり、６４はコンピュータで構成される制御装置である。制御装置６４は、操舵トルク検出部２０から出力される操舵トルク信号Ｔと、車速検出部６３から出力される車速信号Ｖとを取り入れ、操舵トルクに係る情報を車速に係る情報に基づいて、モータ４２の動作を制御する駆動制御信号ＳＧ１を出力する。また制御装置６４は、前述のごとく、故障検出部１８の機能部を内蔵している。従って制御装置６４には操舵トルク検出部２０からの上記３つの電圧信号（Ｖ_Ａ，Ｖ_Ｂ，Ｖ_Ｃ）が入力されるようになっている。

電動パワーステアリング装置６０は、通常のステアリング系の装置構成に対し、操舵トルク検出部２０、車速検出部６３、制御装置６４、モータ４２、動力伝達機構３４等を付加することによって構成される。

運転者がステアリングホイール６１を操作して車両の走行運転中に走行方向の操舵を行うとき、ステアリング軸２１に加えられた操舵トルクに基づく回転力はラック・ピニオン機構３４を介してラック軸３９の軸方向の直線運動に変換され、さらにタイロッド４６を介して前輪６２の走行方向を変化させる。このときに、同時に、ステアリング軸２１ｂに付設された操舵トルク検出部２０は、ステアリングホイール６１での運転者による操舵に応じた操舵トルクを検出して電気的な操舵トルク信号Ｔに変換し、この操舵トルク信号Ｔを制御装置６４へ出力する。また車速検出部６３は、車速を検出して車速信号Ｖに変換し、この車速信号Ｖを制御装置６４へ出力する。制御装置６４は、操舵トルク信号Ｔ、車速信号Ｖに基づいてモータ４２を駆動するためのモータ電流を発生する。モータ電流によって駆動されるモータ４２は、動力伝達機構３５を介して補助操舵力をステアリング軸２１ｂに作用させる。以上のごとくモータ４２を駆動することにより、ステアリングホイール６１に加えられる運転者の操舵力が軽減される。

さらに上記の制御装置６４では、故障検出機能を実行する故障検出部１８によって後述するような磁歪膜１４Ａ，１４Ｂの故障検出が行われる。

次に、図６〜図９を参照して本発明に係る磁歪式トルクセンサ１０の特徴的構成を説明する。図６は、図１等で示した磁歪式トルクセンサ１０の構成に関して磁歪膜１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃと検出コイル１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの取付け位置関係のみを抽出しかつ誇張して示した側面図である。

図６において図１で説明した要素には同一の符号を付している。図６で磁歪膜１４Ａ，１４Ｂの磁歪膜幅の寸法はＷ１として示され、磁歪膜１４Ｃの磁歪膜幅の寸法はＷ２として示され、磁歪膜１４Ａ，１４Ｂと磁歪膜１４Ｃとの隙間はＬ１１として示され、全体の軸方向の長さはＬ１２として示されている。なお図６で、矢印７１は磁歪膜１４Ａに付加された磁気異方性の方向を示し、矢印７２は磁歪膜１４Ｂに付加された磁気異方性の方向を示している。

図６に示された構成で、Ｎｉ−Ｆｅ合金材のめっきで作られた磁歪膜１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃについて、磁歪膜１４Ａ，１４ＢにおけるＦｅの合金組成は３０〜４０重量％であり、磁歪膜１４ＣにおけるＦｅの合金組成は１５〜２５重量％、さらに好ましくは１６〜２３重量％である。その理由は次の通りである。

ここで、下記に示す表１を参照してＮｉ−Ｆｅ合金材におけるＦｅの組成変化に対する飽和磁歪定数（λｓ）等の変化について説明し、表２を参照してＦｅの組成とセンサ感度を説明する。

表１では、第１列の欄にＮｉ−Ｆｅ合金材（磁歪膜）中におけるＦｅ組成に関する濃度（重量％：ｗｔ％）が示される。濃度は１０〜６０まで８段階で示されている。第２列の欄の「λｓ」は飽和磁歪定数を意味し、欄中に記載された数値に対しては「×１０^−６」である。飽和磁歪定数は、磁界Ｈを加えたときの長さの変化率（δＬ／Ｌ）を意味する。反対に、このことは、長さをδＬ変化させたときに磁歪膜中に発生する磁界Ｈに対応する。第３列の欄の「μ」は透磁率（Ｈ／ｍ）を意味している。透磁率については、真空中の透磁率を１とするとき、その材料の透磁率を意味し、同一磁界Ｈにて通過させることができる磁束量に比例する数値である。第４列の欄の「√μ＊λｓ」はトルクセンサに使用する際の材料ポテンシャルを意味し、これはトルクセンサにした場合の理想センサ出力に対応する。

表１に従って上記Ｆｅ組成（横軸）に対する飽和磁歪定数λｓ（左縦軸）と透磁率μ（右縦軸）をグラフで示すと、それぞれ、図７に示すようなグラフ７５，７６になる。また表１に従って上記Ｆｅ組成（横軸）に対する材料ポテンシャルをグラフで示すと、図８に示すようなグラフ７７になる。

表２では、第１列の欄にＮｉ−Ｆｅ合金材（磁歪膜）中におけるＦｅ組成に関する濃度（重量％：ｗｔ％）が示される。濃度は２０〜４４まで７つの数値が示されている。第２列の欄はセンサ感度が示されている。センサ感度は「ΔＺ／Ｚ(ini)」で定義され、ΔＺはトルク１０Ｎ・ｍ印加時のインピーダンス変化量であり、Ｚ(ini)はトルク印加前のインピーダンス値である。第３列の欄は、感度変化率の数値を示している。

表２に従って上記Ｆｅ組成（横軸）に対するセンサ感度をグラフで示すと、図９のようなグラフ７８となる。

磁歪膜１４Ａ，１４Ｂの中間に位置する故障検出用の磁歪膜１４Ｃは、感度が約０．２％以下の領域を使用することが理想であるため、表１と表２、およびグラフ７５〜７８に基づいて、上記のごとくＦｅの組成濃度は１５〜２５重量％、さらに好ましくは１６〜２３重量％が選択される。Ｆｅの組成濃度１５〜２５重量％は、グラフ７５〜７８では範囲Ｒ２として設定されている。これにより、中間に位置する磁歪膜１４Ｃを、磁歪膜１４Ａ，１４Ｂと同じ温度特性を有する固定抵抗とすることができる。他方、磁歪膜１４Ａ，１４ＢにおけるＦｅの合金組成は３０〜４０重量％であり、これはグラフ７５〜７８において範囲Ｒ１として設定されている。

また、回転軸１１に入力トルクが加わったとしても、磁歪膜１４Ｃでインピーダンスの変化はなく、磁歪膜１４Ｃに関する検出コイル１５Ｃから出力されるインピーダンス測定値に対する出力電圧は一定になる。なお、温度特性はＮｉ−Ｆｅの合金組成に依存せず一定であるので、磁歪膜１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃのすべてで同じ温度特性を有している。

さらに図６に示した構成において、磁歪膜１４Ａ，１４Ｂの磁歪膜幅Ｗ１は例えば１８ｍｍであるのに対して、磁歪膜１４Ｃの磁歪膜幅Ｗ２はより狭く設定することができる。その理由は、磁歪膜１４Ｃはトルクによる出力変化を求められない固定抵抗としてのみ機能することを要求されているので、それほど磁歪膜幅は大きくする必要がない。本実施形態では、磁歪膜１４Ｃは例えば４ｍｍ程度に設定されている。なお中間に位置する磁歪膜１４Ｃは製造工程を工夫することにより、さらに狭くする形成することも可能である。

上下のトルク検出用の磁歪膜１４Ａ，１４Ｂの間の間隔は、互いに影響を及ぼさない程度に８ｍｍ程度確保すればよい。従って、本実施形態では、磁歪膜１４Ａ，１４Ｂと磁歪膜１４Ｃとの間の隙間Ｌ１１については３ｍｍ程度確保した。この結果、上側の磁歪膜１４Ａの上端部から下側の磁歪膜１３Ｂの下端部までの長さＬ１２は全体として４６ｍｍになる。これは、前述した従来の９６ｍｍに比して半分程度の短い長さになっている。これにより回転軸１１、すなわちステアリング軸が短い場合に適用することができる。

次に、図１０と図１１を参照して、前述の故障検出部１８の構成、すなわち本実施形態に係る磁歪式トルクセンサ１０における故障検出の仕方について説明する。

図１０では、対比を容易に行えるように、３つの回路（ａ），（ｂ），（ｃ）が示されている。これらの回路（ａ），（ｂ），（ｃ）は、故障検出部１８内に形成される回路構成である。検出コイル１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃから出力される検出信号に基づいて構成される回路である。検出コイル１３Ａから出力される信号は磁歪膜１４Ａのインピーダンス変化を検出する信号である。従って図１０で磁歪膜１４Ａのインピーダンスを「Ｚ_Ａ」と記す。検出コイル１３Ｂから出力される信号は磁歪膜１４Ｂのインピーダンス変化を検出する信号である。従って図１０で磁歪膜１４Ｂのインピーダンスを「Ｚ_Ｂ」と記す。検出コイル１３Ｃから出力される信号は磁歪膜１４Ｃのインピーダンス変化を検出する信号である。従って図１０で磁歪膜１４Ｃのインピーダンスを「Ｚ_Ｃ」と記す。

さらに図１０の回路（ａ），（ｂ），（ｃ）で、端子８１は電源端子（Ｖｃｃ）、端子８２はアース端子（ＧＮＤ）、端子８３，８３−１，８３−２は出力端子である。回路（ａ）〜（ｃ）の各出力端子８３，８３−１，８３−２からは、それぞれ、「Ｖout」，「Ｖout１」，「Ｖout２」が出力されている

上記のインピーダンスＺ_Ａ，Ｚ_Ｂ，Ｚ_Ｃについて、それぞれ入力トルク（Ｎ・ｍ）に対する変化特性を表形式で示すと、下記の表３のごとくなる。

上記のインピーダンスＺ_Ａ，Ｚ_Ｂ，Ｚ_Ｃについて、上記表３に基づき、それぞれ入力トルク（Ｎ・ｍ）に対する変化特性をグラフで示すと、図１１に示すごとくなる。

以上において、回路（ｃ）は、原則的に、磁歪膜１４Ａ，１４ＢのインピーダンスＺ_Ａ，Ｚ_Ｂを利用することにより、回転軸１１に加えられる入力トルクを検出するための信号（Ｖout）を出力する。また回路（ａ）は、磁歪膜１４Ｂ，１４ＣのインピーダンスＺ_Ｂ，Ｚ_Ｃを利用することにより、磁歪膜１４Ｂ，１４Ｃの故障を検出するための信号（Ｖout１）を出力する。さらに回路（ｂ）は、磁歪膜１４Ａ，１４ＣのインピーダンスＺ_Ａ，Ｚ_Ｃを利用することにより、磁歪膜１４Ａ，１４Ｃの故障を検出するための信号（Ｖout２）を出力する。

実際の磁歪膜１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの故障判定は、上記の出力信号「Ｖout」，「Ｖout１」，「Ｖout２」の信号状態を検知することにより、次のように行われる。

Ｖoutが変化し、Ｖout１は一定であり、Ｖout２が変化するときには、磁歪膜１４Ａは故障であると判定される。

Ｖoutが変化し、Ｖout１が変化し、Ｖout２は一定であるときには、磁歪膜１４Ｂは故障であると判定される。

Ｖoutが一定であり、Ｖout１が変化し、かつＶout２が変化するときには、磁歪膜１４Ｃは故障であると判定される。

以上のごとく、出力信号「Ｖout」，「Ｖout１」，「Ｖout２」の信号状態の組合せによって磁歪膜１４Ａ〜１４Ｃが正常であるか、または磁歪膜１４Ａ〜１４Ｃのうちのどれが異常であるかを判定することができる。

以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさ、材質、および配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。例えば、磁歪膜１４Ｃは、磁歪膜１４Ａおよび１４Ｂの間に位置しなくても良く、回転軸１１の表面で、他の機構（例えば電動パワーステアリング装置のベアリング等）の邪魔にならない位置に自由に配置することが可能である。

本発明は、操舵トルク検出部として利用される磁歪式トルクセンサ、およびこれを利用した電動パワーステアリング装置であり、故障検出機能を備え、かつ省スペース化のために利用される。

本発明の実施形態に係る磁歪式トルクセンサの基本的構造を示す一部断面側面図である。 本実施形態に係る磁歪式トルクセンサの基本的構成を概念的に示す側面図である。 本発明に係る磁歪式トルクセンサを操舵トルク検出部として電動パワーステアリング装置のステアリング軸に組み込んだ具体的構造の要部縦断面図である。 磁歪式トルクセンサにおける各検出コイルに関する磁歪特性曲線とセンサ検出特性を示すグラフである。 本発明に係る磁歪式トルクセンサを操舵トルク検出部として組み込んだ電動パワーステアリング装置の全体的構成を示す図である。 図１で示した磁歪式トルクセンサの構成に関して磁歪膜と検出コイルの取付け位置関係のみを抽出して示した側面図である。 Ｎｉ−Ｆｅ合金材による磁歪膜におけるＦｅ組成に対する飽和磁歪定数（λｓ）と透磁率（μ）を示すグラフである。 Ｎｉ−Ｆｅ合金材による磁歪膜におけるＦｅ組成に対する材料ポテンシャルを示すグラフである。 Ｎｉ−Ｆｅ合金材による磁歪膜におけるＦｅ組成に対するセンサ感度を示すグラフである。 故障検出部内に設けられる３つの検出用回路（ａ），（ｂ），（ｃ）を示す電気回路図である。 インピーダンスＺ_Ａ，Ｚ_Ｂ，Ｚ_Ｃについて、それぞれ、回転軸に加わる入力トルクに対する変化特性示すグラフである。 従来の一般的な磁歪式トルクセンサの要部構成を示す側面図である。 磁歪式トルクセンサのセンサ構成における入力トルク検出の原理を説明するための入力トルク・出力特性を示すグラフである。 従来の問題を解決する一例として考えられた磁歪式トルクセンサの側面図である。

符号の説明

１０ 磁歪式トルクセンサ
１１ 回転軸
１２ 励磁コイル
１３Ａ，１３Ｂ 検出コイル
１３Ｃ 検出コイル
１４Ａ，１４Ｂ 磁歪膜
１４Ｃ 磁歪膜
１７ トルク算出部
１８ 故障検出部
２０ 操舵トルク検出部
２１ ステアリング軸
３１ ギヤボックス
３４ ラック・ピニオン機構
３５ 動力伝達機構
４２ モータ
５１Ａ，５１Ｂ 磁歪特性曲線（インピーダンス特性曲線）
６０ 電動パワーステアリング装置
６１ ステアリングホイール
６３ 車速検出部
６４ 制御装置

Claims (5)

1. トルクを加えられて回転する回転軸と、
   前記回転軸の表面の円周方向に全周に渡って形成され、磁気異方性を有して前記回転軸に前記トルクが加わる時に変化するインピーダンスを有する第１磁歪膜と、
   前記回転軸の表面の円周方向に全周に渡って形成され、前記第１磁歪膜の磁気異方性に対して逆方向の磁気異方性を有して前記回転軸に前記トルクが加わる時に変化するインピーダンスを有する第２磁歪膜と、
   前記第１磁歪膜と前記第２磁歪膜とは異なる合金組成を有し、前記回転軸の表面の円周方向に全周に渡って形成され、磁気異方性を有しないで前記回転軸に前記トルクが加わる時に一定のインピーダンスを有する第３磁歪膜と、
   前記第１磁歪膜のインピーダンスを検出する第１検出コイルと、
   前記第２磁歪膜のインピーダンスを検出する第２検出コイルと、
   前記第３磁歪膜のインピーダンスを検出する第３検出コイルと、
   前記第１検出コイルの出力信号と前記第２検出コイルの出力信号に基づいて前記回転軸に加わる前記トルクを算出するトルク算出手段と、
   前記の第１から第３の検出コイルの各出力信号を比較して前記第１磁歪膜または前記第２磁歪膜の故障を検出する故障検出手段と、
   を備えることを特徴とする磁歪式トルクセンサ。
2. 前記第３検出コイルの出力信号が、前記回転軸に前記トルクが加わる時に前記第３磁歪膜のインピーダンスが一定であることを表さない時、前記故障検出手段は、前記第３磁歪膜の故障を検出することを特徴とする請求項１記載の磁歪式トルクセンサ。
3. トルクを加えられて回転する回転軸と、
   前記回転軸の表面の円周方向に全周に渡って形成された第１磁歪膜と、
   前記回転軸の表面の円周方向に全周に渡って形成された第２磁歪膜と、
   前記第１磁歪膜と前記第２磁歪膜とは異なる合金組成を有し、前記回転軸の表面の円周方向に全周に渡って形成された第３磁歪膜と、
   前記第１磁歪膜のインピーダンスを検出する第１検出コイルと、
   前記第２磁歪膜のインピーダンスを検出する第２検出コイルと、
   前記第３磁歪膜のインピーダンスを検出する第３検出コイルと、
   前記の第１から第２の検出コイルから出力されたインピーダンス変化に係る信号を入力し、前記第１検出コイルの出力信号と前記第２検出コイルの出力信号に基づいて前記回転軸に加わる前記トルクを算出するトルク算出手段と、
   前記の第１から第３の検出コイルの各出力信号を比較して前記第１磁歪膜または前記第２磁歪膜の故障を検出する故障検出手段と、
   を備え、
   前記の第１から第３の磁歪膜の材質はＮｉ−Ｆｅ合金材であり、前記第１磁歪膜と前記第２磁歪膜におけるＦｅの合金組成は３０〜４０重量％であり、前記第３磁歪膜におけるＦｅ合金組成は１５〜２５重量％であることを特徴とする磁歪式トルクセンサ。
4. 前記第３磁歪膜の磁歪膜幅は、前記第１磁歪膜の磁歪膜幅または前記第２磁歪膜の磁歪膜幅よりも狭いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁歪式トルクセンサ。
5. ステアリング軸と、
   前記ステアリング軸を回転軸として前記ステアリング軸に付設され、前記ステアリング軸に加わる操舵トルクを検出するための請求項１〜４のいずれか１項に記載された磁歪式トルクセンサと、
   前記磁歪式トルクセンサで検出された前記操舵トルクに応じて前記ステアリング軸に補助操舵力を付加するモータと、
   前記磁歪式トルクセンサから検出された前記操舵トルクに係る信号に基づいて前記モータの駆動を制御する制御手段と、
   から成ることを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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