DE102004012256A1

DE102004012256A1 - Neutralpunktspannungsregler für einen Drehmomentsensor

Info

Publication number: DE102004012256A1
Application number: DE102004012256A
Authority: DE
Inventors: Shinsuke Koga; Takayuki Ueno
Original assignee: Showa Corp
Current assignee: Showa Corp
Priority date: 2003-07-10
Filing date: 2004-03-12
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2024-03-13
Also published as: US20050005714A1; US6901817B2; DE102004012256B4; JP4243987B2; JP2005031008A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Neutralpunktspannungsregler für einen Drehmomentsensor, der ein Paar von Spulen mit Induktanzen, die sich in entgegengesetzten Richtungen, basierend auf Drehmomenten, ändern, und ein Drehmomentdetektionsmittel zur Ausgabe einer Drehmomentdetektionsspannung Vt, basierend auf einer Spannungsdifferenz zwischen einer ersten Spannung und einer zweiten Spannung, basierend auf entsprechenden Induktanzänderungen des Paars der Spulen, aufweist. Der Neutralpunktspannungsregler hat ein Speichermittel für die ideale Temperaturkennlinie, um eine Temperaturkennlinie der Drehmomentdetektionsspannung Vt im neutralen Zustand zu speichern, die eine ideale Temperaturkennlinie ist, deren Neutralpunktreferenzspannung Vo einer Referenztemperatur entspricht, ferner ein Temperaturdetektionsmittel zum Detektieren einer Temperatur des Drehmomentsensors, ein Regelspannungsberechnungsmittel zur Berechnung einer Neutralpunktregelspannung Vo, basierend auf einer gemessenen Drehmomentdetektionsspannung Vp des Drehmomentdetektionsmittels, gemessen im neutralen Zustand nach Montage des Drehmomentsensor, einer detektierten Temperatur Tp, erfaßt durch das Temperaturdetektionsmittel, wenn die Drehmomentdetektionsspannung gemessen wird, und der idealen Temperaturkennlinie, die von dem Speichermittel für die ideale Temperaturkennlinie gespeichert ist, und ein Spannungsregelmittel zum Regeln der Drehmomentdetektionsspannung Vt des Drehmomentdetektionsmittels, basierend auf der ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Neutralpunktspannungsregler zum Regeln einer Spannung im neutralen Zustand in einem Drehmomentsensor, der ein Drehmoment auf der Basis von Induktanzänderungen eines Paars von Spulen detektiert, die sich in entgegengesetzte Richtungen ändernde Induktanzen aufweisen.
Drehmomentsensoren führen die Drehmomentdetektion basierend auf einer Drehmomentdetektionsspannung, die eine Spannungsdifferenz zwischen einer ersten Spannung und einer zweiten Spannung ist, auf der Basis entsprechender Induktanzänderungen eines Paars von Spulen aus, deren Induktanzen sich in entgegengesetzte Richtungen entsprechend dem Drehmoment ändern.
Spulen haben temperaturempfindliche Eigenschaften und Kennlinien und eine Wärmeausdehnung eines Bauteils des Drehmomentsensors oder von dessen gesamtem Gehäuse oder dergleichen kann eine Temperaturänderung bewirken, die das Drehmomentdetektionsausgangssignal beeinflußt und eine genaue Drehmomenterfassung verhindert.

Die vorliegende Anmelderin schlägt eine Temperaturkompensationseinrichtung zur Korrektur einer Drehmomentdetektionsspan nung wie oben beschrieben basierend auf der detektierten Temperatur eines Detektionskreises vor. Der Kreis ist vorgesehen, um eine Temperatur ausgehend von einer Spannung zu detektieren, die dadurch erhalten wird, daß eine erste Temperaturdetektionsspannung und eine zweite Temperaturdetektionsspannung auf der Basis von Induktanzänderungen eines Paars von Spulen addiert werden, siehe hierzu die japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2003-050167 entsprechend EP 1 283 414 .

Die oben erwähnte Veröffentlichung offenbart die Korrektur einer Drehmomentdetektionsspannung basierend auf einer detektierten Temperatur unter der Vorbedingung, daß die Neutralpunktreferenzspannung der Drehmomentdetektionsspannung bei einem neutralen Zustand eine vorbestimmte konstante Spannung ist. Tatsächlich ist jedoch die Neutralpunktspannung nicht notwendigerweise vorbestimmt aufgrund von Änderungen von Teilen oder deren Montage oder dergleichen.

Es ist daher erforderlich, nach der Montage eines Drehmomentsensors eine Drehmomentdetektionsspannung in einem neutralen Zustand zu messen und eine Spannungsdifferenz ausgehend von einer Neutralpunktreferenzspannung zu kompensieren. Da eine Temperaturänderung bewirkt, daß sich die Drehmomentdetektionsspannung ändert, ist es erforderlich, eine Neutralpunktreferenzspannung bei einer Referenztemperatur festzusetzen, die Montage der Teile am Arbeitsplatz unter Beibehaltung der Referenztemperatur auszuführen, eine Drehmomentdetektionsspannung in einem neutralen Zustand noch bei der Referenztemperatur nach der Montage zu messen und eine Spannungsdifferenz ausgehend von der Neutralpunktreferenzspannung als Regelspannung zu erhalten.

Wenn die Temperatur falsch festgesetzt worden ist, kann keine genaue Regelspannung erhalten werden. Dann muß die Temperaturkontrolle am Arbeitsplatz mit hoher Gründlichkeit ausgeführt werden, was es schwierig macht, einen Drehmomentsensor zweckmäßig zu montieren und eine Drehmomentdetektionsspannung zu messen, um eine Regelspannung zu erhalten.

Die vorliegende Erfindung wurde hinsichtlich des Vorstehenden ausgeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Temperaturkompensationseinrichtung für einen Drehmomentsensor zu schaffen, die es ermöglicht, den Drehmomentsensor, d.h. eine Kompensationseinrichtung in einen Drehmomentsensor zweckmäßig zu integrieren, während das Erfordernis behoben wird, die Temperatur an einem Montagearbeitsplatz zu kontrollieren und zu regeln und eine Drehmomentdetektionsspannung zu messen, um eine Regelspannung zur Kompensation mechanischer Änderungen zu erhalten.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Neutralpunktspannungsregler mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Neutralpunktspannungsreglers sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Neutralpunktspannungsregler für einen Drehmomentsensor ein Paar von Spulen mit Induktanzen, die sich in entgegengesetzten Richtungen basierend auf Drehmomenten ändern, und ein Drehmomentdetektionsmittel zur Ausgabe einer Drehmomentdetektionsspannung basierend auf einer Spannungsdifferenz zwischen einer ersten Spannung und einer zweiten Spannung basierend auf entsprechenden Induktanzänderungen des Paars der Spulen auf. Der Neutralpunktspannungsregler umfaßt Mittel zum Speichern der idealen Temperaturkennlinie, um die Temperaturkennlinie der Drehmomentdetektionsspannung im Neutralzustand zu speichern. Dies ist eine ideale Temperaturkennlinie, deren Neutralpunktreferenzspannung einer Referenztemperatur entspricht. Ein Temperaturdetektionsmittel ist vorgesehen, um eine Temperatur des Drehmomentsensors zu erfassen, ferner ein Regelspannungsberechnungsmittel zum Berechnen einer Neutralpunktregelspannung basierend auf einer gemessenen Drehmomentdetektionsspannung des Drehmomentdetektionsmittels, gemessen im neutralen Zustand nach Montage des Drehmomentsensors, einer von dem Temperaturdetektionsmittel erfaßten Temperatur, wenn die Drehmomentdetektionsspannung gemessen wird, und der idealen Temperaturkennlinie, die von dem Speichermittel für die ideale Temperaturkennlinie gespeichert wurde. Ein Spannungsregelmittel ist vorgesehen, um die Drehmomentdetektionsspannung des Drehmomentdetektionsmittels basierend auf der Neutralpunktregelspannung zu regeln, die von dem Regelspannungberechnungsmittel berechnet wurde.

Die Erfindung wird im folgenden weiter aus der untenstehend gegebenen detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnung verständlich, die nicht zur Beschränkung der Erfindung herangezogen werden sollten, sondern lediglich zur Erläuterung und zum Verständnis der Erfindung dienen. In der Zeichnung zeigen:
1 eine Ansicht, die den Aufbau von mechanischen Teilen eines Drehmomentsensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein schematisches Schaltbild eines elektrischen Kreises dieses Drehmomentsensors;
3A und 3B Diagramme, die erste und zweite Spannungen und Drehmomentdetektionsspannungen zu normaler Zeit zeigen;
4 eine Ansicht, die Temperaturkennlinien einer Drehmomentdetektionsspannung im neutralen Zustand zeigt;
5 eine Ansicht, die Temperaturkennlinien einer Drehmomentdetektionsspannung im neutralen Zustand zwecks Erläuterung einer Kompensationsspannung einer Neutralpunktspannung zeigt; und
6 ein Flußdiagramm, das die Prozedur der Regelspannungberechnungsverarbeitung einer Neutralpunktspannung zeigt.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf 1 bis 6 beschrieben.
Ein Drehmomentsensor 1 dieses Ausführungsbeispiels wird bei einem Servolenksystem für ein Fahrzeug verwendet und 1 zeigt den Aufbau des Drehmomentsensors 1 schematisch.
Eine Eingangswelle 3 und eine Ausgangswelle 4 sind drehbar mittels Lagern 5 und 6 gelagert, sind koaxial in ein Gehäuse 2 eingesetzt und sind durch einen Torsionsstab 7 darin verbunden.
Ein zylindrischer Kern 8 ist auf der zahnversehenen bzw. gezahnten Außenumfangsfläche eines einen großen Durchmesser aufweisenden Endteils 4a der Ausgangswelle 4 angebracht und ist so vorgesehen, daß er in bezug auf die Ausgangswelle 4 lediglich in der axialen Richtung verschiebbar ist. Ein Schiebestift 9, der von der Eingangswelle 3 vorsteht, ist in einer Spiralnut oder -vertiefung 8a des Kerns 8 in Umfangsrichtung des einen großen Durchmesser aufweisenden Endteils 4a durch einen langen Schlitz angebracht.
Zwei im Gehäuse 2 gehalterte Drehmomentdetektionsspulen 11 und 12 sind am Außenumfang des Zylinderkerns 8 vorgesehen und sind über einen Abstand bzw. Zwischenraum in der axialen Richtung verschiebbar.
Die beiden Spulen 11 und 12 sind an einer Seite einander gegenüberliegend in bezug auf die Mitte der axialen Richtung des verschiebbaren Kerns 8 angeordnet.
Wenn auf die Eingangswelle 3 eine Torsionsbeanspruchung wirkt, wird über den Torsionsstab 7 eine Drehkraft auf die Ausgangs welle 8 übertragen und der Torsionsstab 7 wird dann elastisch deformiert. Demzufolge wird eine relative Verstellung, d.h. ein Versatz der Drehrichtung zwischen der Eingangswelle 3 und der Ausgangswelle 8 erzeugt.
Die relative Drehrichtungsverstellung verschiebt den Kern 8 durch den Eingriff des Schiebestifts 9 und der Spiralnut 8a in der axialen Richtung.
Wenn der Kern 8 in der axialen Richtung bewegt wird, ändert sich jede Fläche der den Kern 8 umgebenden Spulen 11 und 12 und es gibt eine Relation derart, daß, wenn die Fläche einer den Kern 8 umgebenden Spule größer wird, die Fläche der den Kern 8 umgebenden anderen Spule kleiner wird.
Wenn die den Kern 8 umgebende Fläche größer wird, nimmt der magnetische Verlust zu; daher verringert sich die Induktanz der Spule. Wenn hingegen die den Kern 8 umgebende Fläche kleiner wird, nimmt der magnetische Verlust ab; daher nimmt die Induktanz der Spule zu.
In dem Fall, in dem ein den Kern 8 zur Seite der Spule 11 hin bewegendes Drehmoment wirkt, nimmt daher die Induktanz L1 der Spule 11 ab und die Induktanz L2 der Spule 12 nimmt zu. In dem Fall hingegen, in dem ein den Kern 8 zur Seite der Spule 12 hin bewegendes Drehmoment wirksam ist, nimmt die Induktanz L1 der Spule 11 zu und die Induktanz L2 der Spule 12 nimmt ab.
2 zeigt ein schematisches Schaltbild eines elektrischen Kreises zur Detektion eines Drehmoments basierend auf Änderungen der Induktanz L1, L2 der Spulen 11, 12 bei diesem Drehmomentsensor 1.
Die Spulen 11, 12 sind durch jedes Ende verbunden und Signalleitungen von diesem Verbindungsanschluß und den anderen Enden sind zu den Verbindungsanschlüssen eines Drehmomentdetektionskreises 20, der in einer elektrischen Steuereinheit ECU vorge sehen ist, geführt und mit diesem verbunden.
Im Drehmomentdetektionskreis 20 ist der Verbindungsanschluß zwischen den Spulen 11 und 12 geerdet, während die anderen Enden durch Widerstände 13, 14 mit einem Emitteranschluß eines Transistors 15 verbunden sind.
Im Transistor 15 wird auf dessen Kollektoranschluß eine konstante Spannung gegeben, während auf seinen Basisanschluß eine Wechselspannung gegeben wird.
Eine von einem Verbindungsabschnitt zwischen der Spule 11 und dem Widerstand 13 aus geführte Spannungssignalleitung 16 ist durch einen Kondensator 21 mit einem Glättungskreis 23 verbunden. Eine von einem Verbindungspunkt zwischen der Spule 12 und dem Widerstand 14 aus geführte Spannungssignalleitung 17 ist durch einen Kondensator 22 mit einem Glättungskreis 24 verbunden.
Ein Brückenkreis besteht aus den Spulen 11, 12 und den Widerständen 13, 14 und in den Brückenkreis wird eine Wechselspannung bzw. eine Schwingspannung eingegeben. Ausgangsspannungen aus diesem Kreis werden in die Glättungskreise 23, 24 eingegeben und geglättet und als erste und zweite Spannungen V₁, V₂ ausgegeben.
Die ersten und zweiten Spannungen V₁, V₂ werden durch Widerstände 25, 26 in einen invertierenden Eingangsanschluß und einen nicht invertierenden Eingangsanschluß eines Differentialverstärkers 27 eingegeben, bei dem es sich um einen Operationsverstärker handelt.
Durch einen Widerstand 28 wird eine negative Rückkopplung auf den Differentialverstärker 27 gegeben, so daß dieser als Differentialverstärker arbeitet. Seine Ausgabe wird als Drehmomentdetektionsspannung Vt in eine CPU 30 eingegeben.
Eine Vorspannung V₀ wird auf den nicht invertierenden Eingangsanschluß des Differentialverstärkers 27 eingegeben.
Daher verstärkt der Differentialverstärker 27 eine Differenz zwischen der ersten Spannung V₁ und der zweiten Spannung V₂ A-mal und gibt diese plus der Vorspannung V₀ als Drehmomentdetektionsspannung Vt aus.
Das heißt, die Drehmomentdetektionsspannung Vt ist Vt = (V2 – V1)A + V0.
Eine Drehmomentdetektionsspannung Vt während der Neutralzeit, die nicht zum rechten Lenkmoment (Drehmoment in der Richtung nach rechts) oder dem linken Lenkmoment (Drehmoment in der Richtung nach links) abgelenkt wird, wird als Neutralpunktspannung bezeichnet und die oben erwähnte Vorspannung V₀ zur normalen Zeit ist die Neutralpunktspannung.
Der Drehmomentsensor 1 hat den oben beschriebenen schematischen Schaltungsaufbau. Es wird nun seine Arbeitsweise unter Bezugnahme auf 3A und 3B beschrieben, die das Verhalten der ersten und zweiten Spannung V₁, V₂ und der Drehmomentdetektionsspannung Vt zeigen.
In den in 3A und 3B gezeigten Koordinaten zeigt die Ordinate die Spannung und die rechte Abszisse das rechte Lenkmoment und die linke Abszisse das linke Lenkmoment, während die Ausgangsposition 0 den Neutralpunkt zeigt.
3A und 3B zeigen einen Zustand, in dem der Drehmomentsensor 1 normal ohne durch Änderungen von Teilen oder deren Montage bewirkten Fehler arbeitet. Wenn das rechte Lenkmoment größer wird, bewegt sich der Kern 8 aufgrund einer relativen Drehung zwischen der Eingangswelle 3 und der Ausgangswelle 4 zur Spule 11 hin. Demzufolge nimmt die Induktanz L2 der Spule 12 zu, so daß ihre induzierte elektromotorische Kraft größer wird, und umgekehrt nimmt die Induktanz L1 der Spule 11 ab, so daß die induzierte elektromotorische Kraft abnimmt. Demzufolge nimmt die zweite Spannung V₂ zu, während die erste Spannung V₁ abnimmt (siehe 3A).
Wenn das linke Lenkmoment zunimmt, nimmt hingegen die zweite Spannung V₂ ab, während die erste Spannung V₁ (siehe 3A).
Die Drehmomentdetektionsspannung Vt, die ein Ausgangssignal des Differentialverstärkers 27 ist, verstärkt durch A-malige Multiplikation der Differenz zwischen beiden und dann Addition der Vorspannung, ist eine nach rechts ansteigende, schräg verlaufende Linie, die die Vorspannung V₀ an dem Neutralpunkt passiert, wie in 3B gezeigt ist.
Das rechte und linke Lenkmoment können gemäß der geneigten Linie der Drehmomentdetektionsspannung Vt detektiert werden, wie in 3B gezeigt ist.
Die CPU 30 gibt ein Motorsteuerungsbefehlssignal an einen Motortreiber 32 basierend auf der Drehmomentdetektionsspannung Vt aus, so daß ein Motor 33, der die Lenkung unterstützt, durch den Motortreiber 32 angetrieben wird.
Auf diese Weise wird eine Unterstützung des Motors 33 abhängig von dem Lenkmoment beim Lenkvorgang erhalten.
Bei dem oben beschriebenen Servolenksteuermechanismus kann ein Einfluß der Temperatur auf den Drehmomentsensor 1 nicht vermieden werden.
Da die Drehmomentdetektionsspannung Vt basierend auf der Differenz der ersten Spannung V₁ und der zweiten Spannung V₂ erhalten wird, sind Temperaturänderungen der entsprechenden Spulen 11, 12 gegeneinander versetzt, so daß sie die Drehmomentdetektionsspannung Vt kaum beeinträchtigen. Verzerrungen und Verwindungen von Bauteilen wie dem Kern 8 des Drehmomentsensors 1, des Schiebestifts 9 und des Gehäuses 2 aufgrund einer Wärmeausdehnung beeinträchtigen die erste und zweite Spannung V₁, V₂ einzeln, so daß sich die Drehmomentdetektionsspannung Vt ändert. Demzufolge kann kein genaues Drehmoment erhalten werden.
Dann ist der Drehmomentsensor 1 gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Temperatursensor 35 versehen. Ein Temperaturdetektionssignal aus dem Temperatursensor 35 wird in die CPU 30 eingegeben.
Die CPU 30 korrigiert eine separat eingegebene Drehmomentdetektionsspannung Vt unter Verwendung des eingegebenen Temperaturdetektionssignals und detektiert ein genaues Lenkmoment, das nicht von einer Temperaturänderung abhängig von anderen Bauteilen als der Spule selbst beeinflußt ist, um das Drehmoment für den Antrieb des Motors 33 zu liefern.
Zur Korrektur der Drehmomentdetektionsspannung Vt wird eine Temperaturkennlinie der Drehmomentdetektionsspannung Vt im neutralen Zustand gemessen, die nicht zum rechten Lenkmoment oder zum linken Lenkmoment abgelenkt ist, das heißt, eine Drehmomentdetektionsspannung Vto wird gemessen und in der CPU 30 gespeichert.
4 zeigt eine Temperaturkennlinie einer Drehmomentdetektionsspannung Vto für einen neutralen Zustand.
Eine normale Spannung einer Drehmomentdetektionsspannung Vt in einem neutralen Zustand ist eine Vorspannung Vo, die einen konstanten Wert hat. Die Figur zeigt jedoch eine gekrümmte Temperaturkennlinie (im wesentlichen eine gerade Linie), die aufgrund der Temperatur verschoben und geneigt ist.
Wenn der Temperatursensor 35 eine Temperatur des Drehmomentsensors 1 detektiert, wird eine Spannungsdifferenz V (= Vto – Vo) zwischen der Drehmomentdetektionsspannung Vto zu dieser Zeit und der Vorspannung Vo unter Bezugnahme auf die in 4 ge zeigte Temperaturkennlinie erhalten.
Die tatsächlich von dem Drehmomentdetektionskreis 20 erfaßte Drehmomentdetektionsspannung Vt wird zu Vt + V korrigiert, indem die Spannungsdifferenz V dazu addiert wird.
Diese korrigierte Drehmomentdetektionsspannung Vt + V wird dazu verwendet, ein aktuelles Lenkmoment basierend auf 3B zu detektieren.
Bis zu diesem Punkt wurde die Beschreibung unter der Annahme ausgeführt, daß kein Einfluß von Änderungen von Teilen oder deren Zusammenbau vorhanden ist. Da Änderungen von Teilen oder deren Zusammenbau einen Einfluß haben, ist die in 4 gezeigte Temperaturkennlinie tatsächlich verschoben.
Eine Temperaturkennlinie einer Drehmomentdetektionsspannung in einem neutralen Zustand, die eine ideale Temperaturkennlinie eines Drehmomentsensors mit geringen mechanischen Änderungen ist und bei der eine Neutralpunktreferenzspannung Vo einer Referenztemperatur Tf entspricht, wird dann in einem Speicher 31 der CPU 30 gespeichert.
Die ideale Temperaturkennlinie ist mit Bezugnahme auf die Koordinaten von 5 mittels einer geraden idealen Temperaturkennlinie Lf gezeigt, die eine Steigung m aufweist und einen Referenzkoordinatenpunkt F (Tf, Vo) passiert, der durch die Referenztemperatur Tf und die Neutralpunktspannung Vo angegeben ist.
Die Temperaturkennlinie ist durch eine im wesentlichen gerade Linie innerhalb des Temperaturbereichs einer üblichen Arbeitsumgebung gezeigt.
Sogar wenn ein Einfluß von Änderungen von Teilen oder deren Zusammenbau vorhanden ist, wird die Rate der Temperaturänderung einer Drehmomentdetektionsspannung des montierten Drehmo mentsensors 1, das heißt die Neigung m der geraden Temperaturkennlinie in 5 kaum geändert.
Nach der Montage des Drehmomentsensors 1 wird eine Drehmomentdetektionsspannung gemessen und zur selben Zeit wird die Temperatur des Drehmomentsensors 1 mittels des Temperatursensors 35 gemessen.
Der durch die Meßtemperatur Tp angegebene gemessene Koordinatenpunkt P (Tp, Vp) und die Drehmomentdetektionsspannung Vp zu dieser Zeit sind in 5 gezeigt.
Mit anderen Worten, die Temperaturkennlinie der Drehmomentdetektionsspannung des Drehmomentsensors 1 ist durch eine gerade Temperaturkennlinie Lp mit einer Steigung m gegeben, die den gemessenen Koordinatenpunkt P (Tp, Vp) durchläuft, wie durch eine gestrichelte Linie in 5 gezeigt ist.
Demgemäß ist die Abweichung der gekrümmten Temperaturkennlinie Lp von der parallelen geraden idealen Temperaturkennlinie Lf eine Regelspannung Vo der Neutralpunktspannung, die erhalten wird, so daß sie insbesondere in einem EPPROM des Speichers 31 gespeichert wird.
Dann wird die Drehmomentdetektionsspannung Vt des Drehmomentdetektionskreises 20 durch die Regelspannung Vo geregelt, so daß sie zu einer idealen geraden Temperaturkennlinie Lf umgewandelt wird, die es ermöglicht, ein genaues Drehmoment zu erfassen, wobei ein Einfluß von mechanischen Änderungen auf dieses eliminiert ist.
Die oben beschriebene Prozedur der Verarbeitung zu Berechnung einer Neutralpunktregelspannung wird gemäß dem Flußdiagramm von 6 beschrieben.
Als erstes wird eine Drehmomentdetektionsspannung gemessen und gelesen (Schritt 1). Es wird eine Filterverarbeitung ausge führt, um den Einfluß von Rauschen zu entfernen, und es wird eine gemessene Drehmomentdetektionsspannung Vp erhalten (Schritt 2). Dann wird der Temperatursensor 35 verwendet, um die Temperatur des Drehmomentsensors zu detektieren und zu lesen (Schritt 3). Eine Filterverarbeitung wird ausgeführt, um den Einfluß von Rauschen zu entfernen, und es wird eine detektierte Temperatur Tp erhalten (Schritt 4).
Dann wird beim Schritt 5 beurteilt, ob die gemessene Drehmomentdetektionsspannung Vp und die detektierte Temperatur Tp beide im Regelbereich liegen oder nicht. Wenn wenigstens eine von ihnen außerhalb des Regelbereichs liegt, schreitet die Verarbeitung zum Schritt 10 fort, um die Regelungsverarbeitung aufzuheben, was dazu führt, daß der Drehmomentsensor eine Störung hat und nicht verwendbar ist.
Wenn sowohl die gemessene Drehmomentdetektionsspannung Vp und die detektierte Temperatur Tp im Regelbereich liegen, schreitet die Verarbeitung vom Schritt 5 zum Schritt 6 fort, um die bereits gespeicherte ideale Temperaturkennlinie (Referenztemperatur Tf, Neutralpunktspannung Vo, Temperaturänderungsrate m) zu lesen.
Dann wird beim Schritt 7 eine Drehmomentdetektionsspannung Vp' erhalten, die der gemessenen Temperatur Tp auf der geraden idealen Temperaturkennlinie Lf entspricht, indem die folgende Gleichung berechnet wird: Vp' = (Tp – Ff)m + Vo
Beim Schritt 8 wird eine Regelspannung Vo aus einer Differenz zwischen der berechneten Drehmomentdetektionsspannung Vp' und der gemessenen Drehmomentdetektionsspannung Vp durch Berechnung der folgenden Gleichung erhalten: Vo = Vp' – Vp
Die Regelspannung Vo, die eine Spannungsdifferenz zwischen der berechneten Drehmomentdetektionsspannung Vp' entsprechend der gemessenen Temperatur Tp auf der geraden idealen Kennlinie Lf und der gemessenen Drehmomentdetektionsspannung Vp ist, ist gleich einer Spannungsdifferenz zwischen einer Drehmomentdetektionsspannung und einer Neutralpunktreferenzspannung Vo. Dieses Ergebnis wird unter der Annahme erhalten, daß sie bei der Referenztemperatur Tf oder bei einer Spannungsdifferenz gemessen werden, die durch Änderungen von Teilen oder deren Zusammenbau hervorgerufen wird, und das heißt, einer Regelspannung der Neutralpunktspannung.
Die berechnete Regelspannung Vo wird im Speicher (EPPROM) 31 gespeichert (Schritt 9).
Dann wird die Drehmomentdetektionsspannung Vt des Drehmomentdetektionskreises 20 durch Addieren der Regelspannung Vo zur Drehmomentdetektionsspannung Vt geregelt, um eine Umwandlung zu einer geraden idealen Temperaturkennlinie Lf auszuführen, was es ermöglicht, ein genaues Drehmoment mit Kompensation von Änderungen im Zusammenbau zu detektieren. Sogar wenn ein durch Änderungen von Teilen oder deren Zusammenbau verursachter Fehler vorliegt, wird diese Regelspannung Vo zur Speicherung nach der Montage erhalten und dann wird die Regelspannung Vo dazu benutzt, die Detektionsspannung Vt zu regeln, wodurch es ermöglicht wird, ein genaues Drehmoment ohne einen durch mechanische Änderungen hervorgerufenen Einfluß zu detektieren.
Eine Berechnung dieser Regelspannung Vo kann zweckmäßig nach der Montage des Drehmomentsensors 1 ausfgeführt werden. Die Montage muß nicht am Arbeitsplatz ausgeführt werden, wo die Temperatur auf eine Referenzspannung geregelt wird, wie dies der Fall war, und es ist nicht notwendig, eine Drehmomentdetektionsspannung bei der Referenztemperatur zu messen und zu regeln.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Neutralpunktspan nungsregler eines Drehmomentsensors offenbart, der ein Paar von Spulen mit Induktanzen aufweist, die sich in entgegengesetzten Richtungen basierend auf Drehmomenten ändern, und ein Drehmomentdetektionsmittel zur Ausgabe einer Drehmomentdetektionsspannung basierend auf einer Spannungsdifferenz zwischen einer ersten Spannung und einer zweiten Spannung basierend auf entsprechenden Induktanzänderungen des Paars der Spulen. Der Neutralpunktspannungsregler umfaßt ein Speichermittel für die ideale Kennlinie zum Speichern einer Temperaturkennlinie der Drehmomentdetektionsspannung in einem neutralen Zustand. Dies ist eine ideale Temperaturkennlinie, deren Neutralpunktreferenzspannung einer Referenztemperatur entspricht. Auch enthalten ist ein Temperaturdetektionsmittel zur Erfassung einer Temperatur des Drehmomentsensors, ein eine Regelspannung berechnendes Mittel zur Berechnung einer Neutralpunktregelspannung basierend auf einer ein gemessenes Drehmoment detektierenden Spannung des Drehmomentdetektionsmittels, die in einem neutralen Zustand nach Montage des Drehmomentsensors gemessen wird, einer detektierten Temperatur, die von dem Temperaturdetektionsmittel erfaßt wird, wenn die Drehmomentdetektionsspannung gemessen wird, und der idealen Temperaturkennlinie, die durch das Speichermittel für die ideale Temperaturkennlinie gespeichert ist, und ein Spannungsregelmittel zum Regeln der Drehmomentdetektionsspannung des Drehmomentdetektionssmittels basierend auf der Neutralpunktregelspannung, berechnet durch das die Regelspannung berechnende Mittel.
Da die Temperaturkennlinie einer Drehmomentdetektionsspannung im neutralen Zustand, die eine ideale Temperaturkennlinie ist, bei der eine Neutralpunktreferenzspannung einer Referenztemperatur entspricht, gespeichert wird, wenn die Drehmomentdetektionsspannung zur selben Zeit gemessen wird, zu der die Temperatur eines Drehmomentsensors detektiert wird, kann eine Neutralpunktregelspannung durch das Regelspannungberechnungsmittel berechnet werden. Demgemäß ist es möglich, den Drehmomentsensor geeignet zusammenzubauen ohne einen Einfluß durch die Umgebungstemperatur, und eine Drehmomentdetektionsspannung zu messen, um eine Regelspannung zu erhalten. Dann wird die Drehmomentdetektionsspannung durch die berechnete Regelspannung geregelt, wodurch jeglicher Einfluß aufgrund von Änderungen von Teilen oder deren Zusammenbau aufgefangen wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Neutralpunktspannungsregler für einen Drehmoment vorhanden. Das die Regelspannung berechnende Mittel erhält eine berechnete Drehmomentdetektionsspannung, die der detektierten Temperatur entspricht, ausgehend von der idealen Temperaturkennlinie, und berechnet eine Spannungsdifferenz zwischen der berechneten Drehmomentdetektionsspannung und der gemessenen Drehmomentdetektionsspannung als Neutralpunktregelspannung.
Die Spannungsdifferenz zwischen der berechneten Drehmomentdetektionsspannung entsprechend der gemessenen Temperatur auf der idealen Temperaturkennlinie und der gemessenen Drehmomentdetektionsspannung ist gleich einer Spannungsdifferenz zwischen einer Drehmomentdetektionsspannung und einer Neutralpunktreferenzspannung. Dieses Ergebnis wird unter der Annahme erhalten, daß eine Messung bei der Referenztemperatur (Spannungsdifferenz, die aufgrund von Änderungen von Teilen oder deren Zusammenbau auftritt) ausgeführt, und daher ist es nicht erforderlich, eine Drehmomentdetektionsspannung zu messen, während die Referenztemperatur beibehalten wird.
Die vorliegende Erfindung kann bei einem Drehmomentsensor zur Detektion eines rechten und linken Lenkmoments wie beispielsweise in einer Servolenkung für ein Kraftfahrzeug verwendet werden.
Die Erfindung läßt sich wie folgt zusammenfassen: Die Erfindung betrifft einen Neutralpunktspannungsregler für einen Drehmomentsensor, der ein Paar von Spulen mit Induktanzen, die sich in entgegengesetzten Richtungen basierend auf Drehmomenten ändern, und ein Drehmomentdetektionsmittel zur Ausgabe einer Drehmomentdetektionsspannung Vt basierend auf einer Spannungsdifferenz zwischen einer ersten Spannung und einer zweiten Spannung basierend auf entsprechenden Induktanzänderungen des Paars der Spulen aufweist. Der Neutralpunktspannungsregler hat ein Speichermittel für die ideale Temperaturkennlinie, um eine Temperaturkennlinie der Drehmomentdetektionsspannung Vt im neutralen Zustand zu speichern, die eine ideale Temperaturkennlinie ist, deren Neutralpunktreferenzspannung Vo einer Referenztemperatur entspricht, ferner ein Temperaturdetektionsmittel zum Detektieren einer Temperatur des Drehmomentsensors, ein Regelspannungberechnungsmittel zur Berechnung einer Neutralpunktregelspannung Vo, basierend auf einer gemessenen Drehmomentdetektionsspannung Vp des Drehmomentdetektionsmittels, gemessen im neutralen Zustand nach Montage des Drehmomentsensors, einer detektierten Temperatur Tp, erfaßt durch das Temperaturdetektionsmittel, wenn die Drehmomentdetektionsspannung gemessen wird, und der idealen Temperaturkennlinie, die von dem Speichermittel für die ideale Temperaturkennlinie gespeichert ist, und ein Spannungsregelmittel zum Regeln der Drehmomentdetektionsspannung Vt des Drehmomentdetektionssmittels basierend auf der der Neutralpunktregelspannung Vo, berechnet durch das Regelspannungsberechnungsmittel.
Wie zuvor erläutert wurde, sind Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im einzelnen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben worden. Die speziellen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern es sind auch Abwandlungen der Konstruktion im Bereich der vorliegenden Erfindung von dieser miteingeschlossen.
Obwohl die Erfindung mit Bezugnahme auf mehrere exemplarische Ausführungsbeispiele veranschaulicht und beschrieben worden ist, sollte es für Fachleute offensichtlich sein, daß das Vorstehende und zahlreiche weitere Änderungen, Auslassungen und Zusätze an der vorliegenden Erfindung erfolgen können, ohne deren Bereich zu verlassen. Daher sollte die Erfindung nicht so verstanden werden, daß sie auf das oben ausgeführte spezielle Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern sie sollte sämtliche weitere mögliche Ausführungsbeispiele einschließen, die in einem Umfang enthalten sind, einschließlich Äquivalenten, mit Bezug auf die in den beigefügten Ansprüchen beschriebenen Merkmale.

Claims

Neutralpunktspannungsregler für einen Drehmomentsensor (1) aufweisend ein Paar von Spulen (11, 12) die sich in entgegengesetzte Richtungen basierend auf Drehmomenten ändernde Induktanzen (L1, L2) aufweisen, und ein Drehmomentdetektionsmittel (20) zur Ausgabe einer Drehmomentdetektionsspannung (Vt), basierend auf einer Spannungsdifferenz zwischen einer ersten Spannung (V₁) und einer zweiten Spannung (V₂), basierend auf entsprechenden Induktanzänderungen des Paars von Spulen, wobei der Neutralpunktspannungsregler umfaßt: ein Speichermittel (31) für die ideale Temperaturkennlinie, das angeordnet und aufgebaut ist, um eine Temperaturkennlinie (Lf) der Drehmomentdetektionsspannung in einem neutralen Zustand zu speichern, die eine ideale Temperaturkennlinie ist, deren Neutralpunktreferenzspannung (Vo) einer Referenztemperatur (Tf) entspricht; ein Temperaturdetektionsmittel (35), das so angeordnet und aufgebaut ist, daß es die Temperatur des Drehmomentsensors (1) detektiert; ein Regelspannungsberechnungsmittel (30), das so angeordnet und aufgebaut ist, daß es eine Neutralpunktregelspannung (Vo) berechnet, basierend auf einer gemessenen Drehmomentdetektionsspannung (Vt) des Drehmomentdetektionsmittels gemessen in einem neutralen Zustand nach Montage des Drehmomentsensors; einer detektierten Temperatur (Tp), detektiert von dem Temperaturdetektionsmittel (35), wenn die Drehmomentdetektionsspannung (Vt) gemessen wird, und der durch das Speichermittel (31) für die ideale Temperaturkennlinie gespeicherten idealen Temperaturkennlinie (Lf); und ein Spannungsregelmittel, das so angeordnet und aufgebaut ist, daß es die Drehmomentdetektionsspannung des Drehmomentdetektionsmittels basierend auf der Neutralpunktregelspannung (Vo) regelt, die durch das Regelspannungsberechnungsmittel (30) berechnet wurde.
Neutralpunktspannungsregler für einen Drehmomentsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelspannungsberechnungsmittel (30) eine berechnete Drehmomentdetektionsspannung, die der detektierten Temperatur (Tp) entspricht, aus der idealen Temperaturkennlinie erhält und eine Spannungsdifferenz (V) zwischen der berechneten Drehmomentdetektionsspannung und der gemessenen Drehmomentdetektionsspannung (Vt) als Neutralpunktregelspannung (Vo) berechnet.
Neutralpunktspannungsregler für einen Drehmomentsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Spannung (V₁) und die zweite Spannung (V₂) Spannungen sind, in die eine Schwingspannung geglättet wird, die in einen aus einem Paar von Spulen (11, 12) und einem Paar von Widerständen (13, 14) bestehenden Brückenkreis eingegeben wurde.