CN1407322A - 转矩传感器的温度补偿装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种转矩传感器的温度补偿装置，该转矩传感器包括一对与转矩对应、电感彼此反方向变化的线圈、和根据所述一对线圈的各电感变化，根据所述第一、第二电压输出转矩检测电压的转矩检测部件，该转矩传感器的温度补偿装置包括：加法部件，将第一电压和第二电压相加后作为温度检测电压输出；存储部件，存储所述加法部件的温度检测电压的预测温度特性；和修正部件，根据所述加法部件输出的温度检测电压，通过基于所述温度特性检测的温度来修正转矩检测电压。

Description

转矩传感器的温度补偿装置
技术领域
本发明涉及根据一对线圈的电感变化来检测转矩的转矩传感器的温度补偿装置。
背景技术
以前的转矩传感器的线圈本身具有温度特性，同时转矩传感器的结构部件例如整个壳体等热膨胀等引起的温度变化，影响转矩检测输出，妨碍正确的转矩检测。
因此，在转矩传感器中设置了热敏电阻等温度检测专用温度传感器，通过该温度传感器的检测温度来修正检测转矩的值。
热敏电阻等为了检测转矩传感器的温度，必须安装于转矩传感器中，以灵敏度良好地检测温度，因此需要用于安装保持热敏电阻的基板或保持部件，从而部件数量增多，成本变高。
发明内容
本发明鉴于以上问题，其目的在于提供一种转矩传感器的温度补偿装置，不用温度检测专用的温度传感器就可进行转矩传感器的温度补偿，减少部件数量，并实现成本的降低。
本发明的转矩传感器的温度补偿装置，该转矩传感器包括一对与转矩对应、电感彼此反方向变化的线圈、和根据所述一对线圈的各电感变化，根据所述第一、第二电压输出转矩检测电压的转矩检测部件，该转矩传感器的温度补偿装置包括：加法部件，将第一电压和第二电压相加后作为温度检测电压输出；存储部件，存储所述加法部件的温度检测电压的预测温度特性；和修正部件，根据所述加法部件输出的温度检测电压，通过基于所述温度特性检测的温度来修正转矩检测电压。
附图说明
图1是本发明实施例1的转矩传感器的机构部件的示意结构图。
图2是该转矩传感器的电路示意结构图。
图3A、图3B是表示正常时第一、第二电压和转矩检测电压的状态的图。
图4是表示温度检测电压的温度特性的图。
图5是表示中立状态下的转矩检测电压的温度特性的图。
具体实施方式
下面根据图1至图4来说明本发明的一个实施例。
本实施例的转矩传感器1适用于车辆的动力转向装置，图1表示其示意结构。
通过轴承5、6旋转自由地轴支承并同轴插入壳体2内的输入轴3和输出轴4，在内部通过扭力杆7进行连接。
圆筒形的芯部8细齿啮合在输出轴4的大直径端部4a的外周面，设置成相对于输出轴4仅可在轴方向上自由滑动，从输入轴3突出的滑动销9在大直径端部4a的圆周方向上贯穿纵方向的长孔，与所述芯部8的螺旋沟8a啮合。
支撑在壳体2内部的两个转矩检测用线圈11、12中间设有间隙地设置在沿轴方向滑动的圆筒形芯部8的外周上。
这两个线圈11、12相对于芯部8的轴方向的移动中心彼此配置在相反侧。
当在输入轴3上作用扭力时，旋转力通过扭力杆7传递到输出轴4，而扭力杆7产生弹性变形，在输入轴3和输出轴4之间产生旋转方向的相对变位。
该旋转方向的相对变位通过滑动销9与螺旋沟8a的啮合使芯部8沿轴方向滑动。
当芯部8沿轴方向移动时，线圈11、12各自包围芯部8的面积发生变化，存在一方面积增大而另一方面积减少的关系。
当包围芯部8的面积变大时，磁损耗增加，线圈的电感减少，相反，当包围芯部8的面积变小时，磁损耗减少，而线圈的电感增加。
因此，当芯部8向线圈侧11移动时的转矩产生作用时，线圈11的电感L1减少，线圈12的电感L2增加，相反，当芯部8向线圈侧12移动时的转矩产生作用时，线圈11的电感L1增加，线圈12的电感L2减少。
图2表示根据该转矩传感器1的线圈11、12的电感L1、L2变化来检测转矩的电路的示意结构图。
线圈11、12的一端彼此连接，从该连接端和各其它端延伸信号线，连接于电子控制单元ECU中配置的转矩检测电路20的连接端子上。
在转矩检测电路20内，线圈11、12的连接端接地，各其它端分别通过电阻13、14连接在晶体管15的发射极端子上。
晶体管15向集电极端子施加恒定电压，向基极端子输入交流电压。
从线圈11和电阻13的连接部延伸出的电压信号线16通过电容21连接到平滑电路23上，从线圈12和电阻14的连接部延伸出的电压信号线17通过电容22连接到平滑电路24上。
即，由线圈11、12、电阻13、14构成桥式电路，向该桥式电路输入交流振荡电压，其输出电压输入到平滑电路23、24，经平滑后作为第一、第二电压V1、V2输出。
第一、第二电压V1、V2分别通过电阻25、26输入作为运算放大器的差动放大器27的反转输入端子、非反转输入端子。
在差动放大器27中，电阻28进行负反馈而作为差动放大器，其输出作为转矩检测电压Vt输入CPU30。
另外，向差动放大器27的非反转输入端子输入偏置电压V。
因此，差动放大器27将第一电压V1和第二电压V2的差放大A倍，将加上偏置电压V0的电压作为转矩检测电压Vt输出。
即，转矩检测电压Vt为Vt＝(V1-V2)·A+V。
另外，将右掌舵转矩(右方向的扭矩)和左掌舵转矩(左方向的扭矩)的任一个都未偏离的中立时的转矩检测电压Vt称为中立点电压，正常时上述偏置电压V0为中立点电压。
该转矩传感器构成上述的示意电路结构，下面参照图3A、3B所示的第一、第二电压V1、V2和转矩检测电压Vt的状态来说明其操作。
图3A、图3B中所示坐标中纵轴为电压，横轴右方向为右掌舵转矩，纵轴左方向为左掌舵转矩，原点0为中立点。
图3A、图3B表示转矩传感器1正常操作时的状态，当右掌舵转矩变大时，由于输入轴3和输出轴4的相对旋转，芯部8向线圈11侧移动，使线圈12的电感L2增加，其感应功率变大，相反，因为使线圈11的电感L1减少，其感应功率变小，所以第二电压V2变大，第一电压V1变小(参照图3A)。
在左掌舵转矩变大的情况下，与上述相反，第二电压V2变小，第一电压V1变大(参照图3A)。
因此，将两者的差放大A倍后加上偏置电压来作为差动放大器27的输出的转矩检测电压Vt如图3B所示，在中立点变为接通偏置电压V0的右上沟的倾斜线。
根据该图3B图表所示转矩检测电压Vt的倾斜线，可从转矩检测电压Vt检测出向左右的掌舵转矩。
CPU30根据转矩检测电压Vt向电机驱动器31输出电机控制的指示信号，通过电机驱动器31来驱动辅助转向的电机32。
因此，转向操作可得到对应于掌舵转矩的电机32的辅助。
在上述动力转向装置的控制机构中，不能避免因转矩传感器1的温度引起的影响。
因为从第一电压V1和第二电压V2彼此的电压差求出转矩检测电压Vt，所以各线圈11、12自身的温度变化彼此抵消，不对转矩检测电压Vt产生影响，但转矩传感器1的芯部8或滑动销9等的结构部件或壳体2的热膨胀引起的变形分别对第一、第二电压V1、V2产生影响，因而转矩检测电压Vt变动，不能得到正确的转矩。
因此，在该转矩传感器1中设置温度补偿电路40。
如图2所示，从电压信号线16、17分开的电压信号线41、42分别连接到平滑电压43、44，各平滑电路43、44分别通过电阻45、46彼此连接，其连接点连接在作为运算放大器的加法器47的非反转输入端子上。
加法器47的非反转输入端子通过电阻48连接到输出端子上，并通过电阻49接地，加法器47向CPU30输出作为输入电压的第一、第二电压V1、V2之和V1+V2，作为温度检测电压Vs。
根据图3A的图表所示第一、第二电压V1、V2的特性，作为其和V1+V2的温度检测电压Vs表示温度一定时相对于掌舵转矩的基本恒定值。
事先检测作为加法器47输出的温度检测电压Vs的温度特性。
图4表示左右掌舵在中立状态下使温度变化后检测温度检测电压Vs的结果。
从该温度特性结果，可根据温度检测电压Vs求出对应的温度，该温度特性由CPU30存储。
因此，当从温度补偿电路40向CPU30输入温度检测电压Vs时，CPU30用根据存储的温度特性得到的温度来修正其它输入的转矩检测电压Vt，检测不受依赖于线圈自身温度变化以外的其它结构部件的温度变化的影响的正确的掌舵转矩，可供给电机32的驱动。
在转矩检测电压Vt的温度修正中，例如对转矩检测电压Vt也测定左右掌舵在中立状态下的转矩检测电压Vt0的温度特性，将其存储在CPU30中。
图5表示中立状态下的转矩检测电压Vt0的温度特性。
表示虽然转矩检测电压Vt在中立状态下的正常电压因偏置电压V0而为恒定值，但因温度影响而偏移产生倾斜的温度特性曲线(大体为直线)。
如上所述，当根据温度检测电压Vs检测温度时，参照图5的温度特性，根据此时的转矩检测电压Vt0求出与偏置电压V0的电压差ΔV(＝Vt0-V0)。
实际上，加上该电压差ΔV后，将转矩检测电路20检测出的转矩检测电压Vt修正为Vt+ΔV。
根据该修正转矩检测电压Vt+ΔV，基于图3B来检测实际的掌舵转矩。
本实施例转矩传感器1的温度补偿装置如上构成，温度补偿电路40可以配置在ECU等中，没必要安装在转矩传感器上。
因此，不需要特别的基板和保持部件，部件数量减少，可实现成本的降低。
另外，因为不使用温度检测专用的热敏电阻等的温度传感器，所以进一步实现了低成本化。
在上述实施例中，虽然向CPU30输入温度检测电压Vs，但也可适当变更该温度检测电压Vs，直接作为偏置电压输入转矩检测电路20的差动放大器27的非反转输入端子，与温度无关，使转矩检测电压Vt与掌舵转矩总是存在一定关系(参照图3B)。
另外，也可从转矩检测电路20的平滑电路23、24的输出来输入输入温度补偿电路40的加法器47的非反转输入端子的第一、第二电压V1、V2(此时，省略电容21、22)，这样，可省略温度补偿电路40的平滑电路43、44，可进一步减少部件数量。
上面虽然根据附图来说明了本发明的实施例，但本发明的具体结构不限于该实施例，不脱离本发明精神的范围的设计变更都包含在本发明内。
如上所述，本发明的转矩传感器的温度补偿装置，该转矩传感器包括一对与转矩对应、电感彼此反方向变化的线圈、和根据所述一对线圈的各电感变化，根据所述第一、第二电压输出转矩检测电压的转矩检测部件，该转矩传感器的温度补偿装置包括：加法部件，将第一电压和第二电压相加后作为温度检测电压输出；存储部件，存储所述加法部件的温度检测电压的预测温度特性；和修正部件，根据所述加法部件输出的温度检测电压，通过基于所述温度特性检测的温度来修正转矩检测电压。
因此，输出检测温度用的温度检测电压的加法部件因为可引导转矩传感器的一对线圈的第一、第二电压来输入，所以不必安装在转矩传感器上，因此，不需要特别的基板和保持部件，部件数量减少，实现成本的降低。
另外，本发明的特征在于：在上述转矩传感器的温度补偿装置中，所述转矩检测部件求出上述第一、第二电压彼此的电压差，将该电压差作为所述转矩检测电压。
因此，虽然转矩传感器的一对线圈的各电感具有温度特性，但因为对应于各线圈的感应功能的第一电压和第二电压的彼此电压差作为转矩检测电压，所以各线圈的温度变化基本抵消，不对转矩检测电压产生影响。
另外，本发明的特征在于：在上述转矩传感器的温度补偿装置中，所述加法部件为运算放大器。
因此，代替热敏电阻等温度检测专用的温度传感器，使用作为通用件的运算放大器，可实现低成本化。

Claims (5)

1.一种转矩传感器的温度补偿装置，该转矩传感器包括一对与转矩对应、电感彼此反方向变化的线圈、和根据所述一对线圈的各电感变化，根据所述第一、第二电压输出转矩检测电压的转矩检测部件，其特征在于：该转矩传感器的温度补偿装置包括：
加法部件，将第一电压和第二电压相加后作为温度检测电压输出；
存储部件，存储所述加法部件的温度检测电压的预测温度特性；和
修正部件，根据所述加法部件输出的温度检测电压，通过基于所述温度特性检测的温度来修正转矩检测电压。
2.根据权利要求1的转矩传感器的温度补偿装置，其特征在于：所述转矩检测部件求出上述第一、第二电压彼此的电压差，将该电压差作为所述转矩检测电压。
3.根据权利要求1的转矩传感器的温度补偿装置，其特征在于：所述加法部件为运算放大器。
4.根据权利要求1至3之一的转矩传感器的温度补偿装置，其特征在于：所述第一、第二电压使用所述一对线圈的每个与电阻构成的桥式电路，向该桥式电路输入振荡电压，用平滑电路来平滑各个输出电压。
5.根据权利要求3的转矩传感器的温度补偿装置，其特征在于：所述运算放大器为差动放大器，向该差动放大器的反转输入端子、非反转输入端子之一方输入所述第一电压，向另一方输入所述第二电压，同时，向反转输入端子施加负反馈，向非反转输入端子输入偏置电压。
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