DE10339789A1

DE10339789A1 - Temperaturausgleichsvorrichtung für einen Drehmomentsensor

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Publication number: DE10339789A1
Application number: DE10339789A
Authority: DE
Inventors: Takayuki Ueno; Hiroyuki Akatsu
Original assignee: Showa Corp
Current assignee: Showa Corp
Priority date: 2003-01-27
Filing date: 2003-08-28
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2023-08-29
Also published as: JP4004411B2; DE10339789B4; JP2004226375A; US20040144183A1; US6957589B2

Abstract

Die Erfindung stellt eine Temperaturausgleichsvorrichtung für einen Drehmomentsensor zur Verfügung, umfassend ein Paar von Spulen, die über Transistoren mit einem Wechselstromversorgungskreis verbunden sind, und in denen sich die Induktanzen in entgegengesetzten Richtungen abhängig vom Drehmoment ändern, und ein Drehmomenterfassungsmittel, das eine Spannungsdifferenz zwischen einer ersten Spannung und einer zweiten Spannung erhält, ausgegeben über Glättungskreise, basierend auf Induktanzänderungen jedes Paars von Spulen, und gibt aus als Drehmomenterfassungsspannung, wobei die Temperaturausgleichsvorrichtung ein Korrekturspannungsextraktionsmittel zum Extrahieren einer Spannung zwischen Anschlüssen eines Transistors im Wechselstromversorgungskreis als Temperaturkorrekturspannung und ein Korrekturmittel aufweist, um die Drehmomenterfassungsspannung, basierend auf einer Temperaturkorrekturspannung Vs, zu korrigieren, die von dem Korrekturspannungsextraktionsmittel extrahiert worden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Temperaturausgleichsvorrichtung für einen Drehmomentsensor zur Erfassung eines Drehmoments auf der Basis von Änderungen der Induktanz eines Paars von mit einer Wechselstromquelle verbundenen Spulen.
Bei einem Drehmomentsensor weist dessen Spule eine Temperaturkennlinie auf und es treten Temperaturänderungen aufgrund der Wärmeausdehnung eines Gehäuses und dergleichen eines Drehmomentsensorbauteils auf. Beispielsweise beeinträchtigt ein Spulenhalteabschnitt die Drehmomentsensorerfassungsausgabe, wodurch die genaue Erfassung des Drehmoments verzerrt wird.

Es gibt ein Beispiel, bei dem der Drehmomentsensor mit einem zur Temperaturerfassung bestimmten Temperatursensor, z.B. einem Thermistor, versehen ist, siehe beispielsweise japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2002-148128 (Patentdokument 1).

Das Patentdokument 1 ist ein Beispiel, bei dem durch Einbringen des Thermistors in ein Paar von Widerständen, die einen Brückenkreis mit einem Spulenpaar bilden, wenigstens Temperaturänderungen des Brückenkreises kompensiert werden.

Daher können Temperatureinflüsse aufgrund des Aufbaus des Drehmomentsensors nicht vermieden werden.

Verformungen der Drehmomentsensorbauteile und des Gehäuses aufgrund einer Wärmeausdehnung beeinträchtigen nämlich die Drehmomenterfassungsspannung.

Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des oben beschriebenen Problems ausgeführt. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine Temperaturausgleichsvorrichtung für einen Drehmomentsensor zu schaffen, die in der Lage ist, einen Temperaturausgleich für den Aufbau eines Drehmomentsensors bei einfachem Aufbau und mit geringen Kosten durchzuführen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einer Temperaturausgleichsvorrichtung für einen Drehmomentsensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Temperaturausgleichsvorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Temperaturausgleichsvorrichtung für einen Drehmomentsensor offenbart, die ein Paar von Spulen umfaßt, die mit einem Wechselstromversorgungskreis über Transistoren verbunden sind und bei denen sich die Induktanzen in entgegengesetzen Richtungen abhängig vom Drehmoment ändern. Ein Drehmomenterfassungsmittel erhält eine Spannungsdifferenz zwischen einer ausgegebenen ersten Spannung und einer zweiten Spannung über Glättungskreise (Abflachschaltungen) Induktanzänderungen jeder von dem Paar von Spulen und gibt diese als Drehmomenterfassungsspannung aus.

Die Temperaturausgleichsvorrichtung umfaßt ein Korrekturspannungsextraktionsmittel zum Extrahieren einer Spannung zwischen Anschlüssen eines Transistors in dem Wechselstromversorgungskreis als Temperaturkorrekturspannung und ein Korrekturmittel zum Korrigieren der Drehmomenterfassungsspannung basierend auf einer Temperaturkorrekturspannung, die von dem Korrekturspannungsextraktionsmittel extrahiert worden ist.

Die Erfindung wird im folgenden weiter anhand der untenstehend gegebenen detaillierten Beschreibung und der begleitenden Zeichnung vollständiger verstanden, die nicht zur Beschränkung der Erfindung herangezogen werden sollen, sondern lediglich zur Erläuterung und zum Verständnis dienen. In der Zeichnung zeigen:
1 eine Ansicht, die schematisch den Aufbau mechanischer Teile eines Drehmomentsensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein schematisches Diagramm des Aufbaus eines elektrischen Kreises des in 1 gezeigten Drehmomentsensors;
3A und 3B Diagramme, die erste und zweite Spannungen und Drehmomenterfassungsspannungen während des Normalbetriebs zeigen;
4 ein Diagramm, das die Temperaturkennlinie einer Temperaturkorrekturspannung zeigt;
5 ein Diagramm, das die Temperaturkennlinie der Drehmomenterfassungsspannung in einem neutralen Zustand zeigt; und
6 ein Diagramm, das die entsprechende Relation zwischen der Temperaturkorrekturspannung Vs und dem Temperaturkorrekturwert ΔV zeigt, der vorläufig gemessen und in einem Speicher gespeichert worden ist.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 6 beschrieben.
Ein Drehmomentsensor 1 dieses Ausführungsbeispiels findet Anwendung bei einem Servolenksystem für ein Fahrzeug und 1 zeigt schematisch den Aufbau des Drehmomentsensors 1.
Eine Antriebswelle (Eingangswelle) 3 und eine Abtriebswelle (Ausgangswelle) 4 sind drehbar mittels Lagern 5 und 6 gehaltert, koaxial in ein Gehäuse 2 eingesetzt und sind darin mittels einen Torsionsstabes 7 verbunden.
Ein Zylinderkern 8 ist auf einer gezackten bzw. gezahnten Außenumfangsfläche eines Endabschnitts 4a mit großem Durchmesser der Antriebswelle 4 angebracht und ist so vorgesehen, daß er lediglich in axialer Richtung in bezug auf die Abtriebswelle 4 verschiebbar ist. Ein von der Antriebswelle 3 vorstehender Schiebestift 9 ist in einer Spiralnut bzw. einem entsprechenden Schlitz 8a des Kerns 8 in Umfangsrichtung des Endabschnittes 4a mit großem Durchmesser durch einen langen Schlitz eingebracht bzw. eingebaut.
Am Außenumfang des Zylinderkerns 8 sind zwei im Gehäuse 2 gehalterte Drehmomenterfassungsspulen 11 und 12 verschiebbar in axialer Richtung über einen Zwischenraum vorgesehen.
Diese beiden Spulen 11 und 12 sind auf einer Seite einander gegenüberliegend in bezug auf die Mitte der axialen Richtung des verschiebbaren Kerns 8 angeordnet.
Wenn eine Drehmomentbeanspruchung auf die Antriebswelle 3 wirkt, wird eine Drehkraft über den Torsionsstab 7 zur Abtriebswelle 4 übertragen und dann wird der Torsionsstab 7 elastisch verformt. Demzufolge wird eine relative Verschiebung in Drehrichtung zwischen der Antriebswelle 3 und der Abtriebswelle 4 erzeugt.
Die relative Verschiebung der Drehrichtung verschiebt den Kern 8 durch einen 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 Spulen 11 und 12, die den Kern 8 umgeben, und es gibt eine Beziehung zwischen den Spulen, daß, wenn die Fläche einer den Kern 8 umgebenden Spule zunimmt, die Fläche der den Kern 8 umgebenden anderen Spule abnimmt.
Wenn die den Kern 8 umgebende Fläche zunimmt, nimmt der magnetische Verlust (Hystereseverlust) ab. Wenn hingegen die den Kern 8 umgebende Fläche abnimmt, nimmt der magnetische Verlust ab; daher nimmt die Induktanz der Spule zu.
In dem Fall, in dem das Drehmoment der Bewegung des Kerns 8 zur Seite der Spule 11 wirkt, nimmt demgemäß die Induktanz L1 der Spule 11 ab und die Induktanz L2 der Spule 12 nimmt zu. In dem Fall hingegen, in dem das Drehmoment bei der Bewegung des Kerns 8 zur Seite der Spule 12 wirkt, nimmt die Induktanz L1 der Spule 11 zu und die Induktanz L2 der Spule 12 nimmt ab.
2 zeigt ein Diagramm des schematischen Aufbaus eines elektrischen Kreises zur Erfassung eines Drehmoments basierend auf Änderungen der Induktanz L1, L2 der Spulen 11, 12 bei diesem Drehmomentsensor 1.
Die Spulen 11, 12 sind über jedes Ende verbunden bzw. angeschlossen und Signalleitungen von diesem Verbindungsanschluß und den anderen Enden sind geführt bzw. verlängert und verbunden mit Verbindungsanschlüssen eines Drehmomenterfassungskreises 20, der in einer elektrischen Steuereinheit ECU angeordnet ist.
In dem Drehmomenterfassungskreis 20 sind die Verbindungsenden der Spulen 11, 12 geerdet, während die anderen Enden jeweils über Widerstände 13, 14 mit Emitteranschiüssen eines Transistors 51 vom NPN-Typ im Wechselstromversorgungskreis 50 verbunden sind.
In dem Wechselstromversorgungskreis 50 sind der Transistor 51 vom NPN-Typ und ein Transistor 52 vom PNP-Typ in Längsrichtung miteinander verbunden.
Das heißt, in dem Transistor 51 vom NPN-Typ wird eine konstan te Spannung auf seinen Kollektoranschluß gegeben, und der Emitteranschluß des Transistors 52 vom PNP-Typ dessen Kollektor geerdet ist, ist über einen Widerstand 53 mit dem Basisanschluß des Transistors 51 vom NPN-Typ verbunden.
Über einen Widerstand 54 wird eine konstante Spannung auf den Emitteranschluß des Transistors 52 vom PNP-Typ gegeben, während eine Wechselstromspannung einer Wechselstromversorgung 55 an seinen Basisanschluß eingegeben wird.
Der Transistor 51 vom NPN-Typ und der Transistor 52 vom PNP-Typ haben entgegengesetzte Kennlinien bzw. Charakteristiken in Termen der Temperaturkennlinie der Ausgangsspannung. Die Ausgangsspannung des Transistors 52 vom PNP-Typ tendiert dazu, in bezug auf einen Temperaturanstieg abzunehmen, während die Ausgangsspannung des Transistors 51 vom NPN-Typ dazu tendiert, anzusteigen.
Da der Transistor 51 vom NPN-Typ und der Transistor 52 vom PNP-Typ in Längsrichtung (in Reihe) angeschlossen sind, wird die Temperaturkennlinie einer Endstufenausgangsspannung konstant, so daß der Temperaturausgleich des Wechselstromversorgungskreises 50 freigegeben bzw. in Kraft ist.
Eine von einem Verbindungsabschnitt zwischen dem Widerstand 13 und der Spule 11 geführte Spannungssignalleitung 16, auf die die Ausgangsspannung des Wechselstromversorgungskreises 50 gegeben wird, ist über einen Kondensator 21 mit einem Glättungskreis 23 verbunden. Eine von einem Verbindungsabschnitt zwischen der Spule 12 und dem Widerstand 14 verlängerte Spannungssignalleitung 17 ist über einen Kondensator 22 mit einem Glättungskreis 24 verbunden.
Ein Brückenkreis besteht aus den Spulen 11, 12 und den Widerständen 13, 14 und in diesen Brückenkreis wird 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 erste und zweite Spannung V₁, V₂ werden über Widerstände 25, 26 in einen invertierenden Eingangsanschluß und in einen nicht invertierenden Eingangsanschluß eines Differentialverstärkers 27 eingegeben, bei dem es sich um einen Operationsverstärker handelt.
Durch den Widerstand 28 wird auf den Differentialverstärker 27 eine negative Rückkopplung gegeben, so daß er als Differentialverstärker arbeitet. Seine Ausgabe wird als Drehmomenterfassungsspannung Vt in eine CPU 31 eines Motorsteuerkreises 30 eingegeben.
Eine Vorspannung V₀ wird auf den nicht invertierenden Eingangsanschluß des Differentialverstärkers 27 gegeben.
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 Drehmomenterfassungsspannung Vt aus.
Das heißt, die Drehmomenterfassungsspannung Vt ist Vt = (V₂ – V₁) A + V₀.
Eine Drehmomenterfassungsspannung Vt während einer Neutralzeit, die weder zum rechten Lenkmoment (Drehmoment in der Richtung nach rechts) oder linken Lenkmoment (Drehmoment in der Richtung nach links) abgelenkt wird, wird als Neutralpunktspannung bezeichnet und die erwähnte Vorspannung V₀ zur normalen Zeit ist die Neutralpunktspannung.
Der Drehmomentsensor 1 hat den oben beschriebenen schematischen Schaltungsaufbau. Die Funktion wird mit Bezugnahme auf 3A und 3B beschrieben, die Verhaltensweisen der ersten und zweiten Spannung V₁, V₂ und der Drehmomenterfassungsspannung Vt zeigen.
Bei den in 3A und 3B gezeigten Koordinaten zeigt die Ordinatenachse die Spannung an und die Abszissenachse zeigt nach rechts das rechte Lenkmoment und nach links zeigt sie das linke Lenkmoment an, während die Ausgangsposition 0 den Neutralpunkt anzeigt.
3A und 3B zeigen einen Zustand, bei dem der Drehmomentsensor 1 normal betrieben wird. Wenn das rechte Lenkmoment zunimmt, bewegt sich der Kern 8 zur Spule 11 aufgrund einer relativen Drehung zwischen der Antriebswelle 3 und der Abtriebswelle 4. Demzufolge nimmt die Induktanz L2 der Spule 12 zu, so daß die induzierte elektromotorische Kraft zunimmt und demzufolge die Induktanz L1 der Spule 11 abnimmt, 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 zunimmt (siehe 3A).
Die Drehmomenterfassungsspannung Vt, die eine Ausgabe des Differentialverstärkers 27 ist, verstärkt um die A-malige Multiplikation der Differenz zwischen beiden und dann Addition der Vorspannung, ist eine nach rechts ansteigende geneigte Linie, die die Vorspannung V₀ am Neutralpunkt durchläuft, wie in 3B gezeigt ist.
Das rechte und linke Lenkmoment können gemäß der geneigten Linie der Drehmomenterfassungsspannung Vt erfaßt werden, die in 3B gezeigt ist.
In dem Motorsteuerkreis 30 gibt die CPU 31 ein Motorsteuerbefehlssignal an ein Motorgetriebe 32 aus basierend auf der Drehmomenterfassungsspannung Vt, so daß ein Motor 34, der die Lenkung unterstützt, durch das Motorgetriebe 32 angetrieben wird.
Auf diese weise wird eine Unterstützung des Motors 34 abhängig vom Lenkmoment beim Lenkvorgang erhalten.
Bei dem oben beschriebenen Servolenksteuermechanismus kann ein Temperatureinfluß auf den Drehmomentsensor 1 nicht vermieden werden.
Da die Drehmomenterfassungsspannung Vt basierend auf der Differenz zwischen der ersten Spannung V₁ und der zweiten Spannung V₂ erhalten wird, sind Temperaturänderungen der entsprechenden Spulen 11, 12 in bezug aufeinander versetzt, so daß sie die Drehmomenterfassungsspannung Vt kaum beeinträchtigen. Verformungen von Bauteilen wie des Kerns 8 des Drehmomentsensors 1, des Schiebestifts 9 und des Gehäuses 2 aufgrund von Wärmeausdehnung beeinträchtigen jedoch die erste und die zweite Spannung V₁ und V₂ einzeln, so daß die Drehmomenterfassungsspannung Vt geändert wird. Demzufolge ist es schwierig, ein exaktes Einlesen bzw. Feststellen des Drehmoments zu erhalten.
Der Drehmomentsensor 1 enthält somit einen Korrekturspannungsextraktionskreis 40, der eine Temperaturkorrekturspannung Vs extrahiert, um die Drehmomenterfassungsspannung Vt basierend auf einer Temperaturkorrekturspannung Vs zu korrigieren.
Der Korrekturspannungsextraktionskreis 40 ist ein sehr einfacher Kreis zur Extraktion einer Temperaturkorrekturspannung Vs, wie in 2 gezeigt ist. Ein Ende des Widerstands 42 ist mit einer Spannungssignalleitung 41 verbunden, die vom Emitteranschluß des Transistors 52 vom PNP-Typ des Wechselstromversorgungskreises 50 aus geführt ist, während mit dem anderen Ende ein Kondensator 43 verbunden ist, dessen anderes Ende geerdet ist. Von einem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 42 und dem Kondensator 43 ist eine Ausgangsleitung 44 geführt und mit der CPU 31 des Motorsteuerkreises 30 verbunden, um zur CPU 31 eine Extraktionstemperaturkorrekturspannung Vs auszugeben.
Die Temperaturkorrekturspannung Vs ist ähnlich einer Kollektor/Emitter-Spannung des Transistors 52 vom PNP-Typ. Wenn eine spezielle Eingangsspannung Vin am Basisanschluß eingegeben wird, wobei angenommen wird, daß eine Basis/Emitter-Spannung Vbe ist, ist das Ergebnis, daß Vs = Vbe + Vin. Da zur Basis/Emitter-Spannung Vbe mit der Temperaturkennlinie eine konstante Eingangsspannung Vin addiert wird, erscheint die Temperaturkennlinie in der Temperaturkorrekturspannung Vs selbst.
Da allgemein die Basis/Emitter-Spannung Vbe einen Temperaturkoeffizienten von einigen mV/°C aufweist, wird die Ausgangstemperaturkennlinie der Temperaturkorrekturspannung Vs durch 4 angezeigt.
Das heißt, wenn die Temperatur t (°C) ansteigt, zeigt die Temperaturkorrekturspannung Vs (V) eine nach rechts abnehmende Kennlinie.
Andererseits wird für die Drehmomenterfassungsspannung Vt angenommen, daß die Temperaturkennlinie der Drehmomenterfassungsspannung Vt₀ in einem neutralen Zustand der Lenkung nach rechts/links ist, wie in 5 gezeigt ist.
Obwohl eine normale Spannung der Drehmomenterfassungsspannung Vt im neutralen Zustand ein konstanter Wert in Termen der Vorspannung V₀ ist, ergibt sich eine geneigte Temperaturkennlinie, im wesentlichen eine gerade Linie, da aufgrund eines Temperatureinflusses bei einem Drehmomentsensorbauteil oder dergleichen eine Verformung erzeugt wird.
Es wird auf 5 Bezug genommen. Eine Spannungsdifferenz ΔV (=Vt₀ – V₀) zwischen der Drehmomenterfassungsspannung Vt₀ und der Vorspannung V₀ bei einer speziellen Temperatur ist ein Temperaturkorrekturwert bei dieser Temperatur.
Durch Erfassung einer Temperatur t ausgehend von der Temperaturkorrekturspannung Vs basierend auf der in 4 gezeigten Temperaturkennlinie kann von der erfaßten Temperatur t aus somit der Temperaturkorrekturwert ΔV aus der Temperaturkennlinie in 5 eingeführt werden. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird jedoch durch Änderung der Temperatur eine Entsprechungsrelation zwischen der Temperaturkorrekturspannung Vs und dem Temperaturkorrekturwert ΔV direkt gemessen und im Speicher 33 gespeichert.
6 zeigt die Entsprechungsrelation zwischen der Temperaturkorrekturspannung Vs und dem vorläufig gemessenen und im Speicher 33 gespeicherten Temperaturkorrekturwert ΔV.
Indem auf diese Entsprechungsrelation Bezug genommen wird, wird ein entsprechender Temperaturkorrekturwert ΔV direkt aus der Temperaturkorrekturspannung Vs extrahiert.
Eine tatsächlich durch den Drehmomenterfassungskreis 20 erfaßte Drehmomenterfassungsspannung Vt wird zu diesem Temperaturkorrekturwert ΔV addiert, um den Ausgleich (Kompensation) Vt + ΔV zu erhalten.
Mit Bezugnahme auf 3B wird aus dieser Korrekturdrehmomenterfassungsspannung Vt + ΔV ein tatsächliches Lenkmoment erfaßt.
Wenn somit die aus dem Korrekturspannungsextraktionskreis 40 extrahierte Temperaturkorrekturspannung Vs in die CPU 31 eingegeben wird, extrahiert die CPU 31 einen entsprechenden Temperaturkorrekturwert ΔV, indem sie auf die Entsprechungsrelation zwischen der Temperaturkorrekturspannung Vs und den im Speicher 33 gespeicherten Temperaturkorrkturwert ΔV Bezug nimmt. Die getrennt gemäß demselben Temperaturkorrekturwert ΔV eingegebene Drehmomenterfassungsspannung Vt wird korrigiert, so daß ein genaues Lenkmoment zum Antreiben des Motors 34 erfaßt wird, das nicht von Temperaturänderungen abhängig von anderen Bauteilen als den Spulen und Temperaturänderungen in dem Wechselstromversorungskreis 50 abhängige Temperaturände rungen beeinträchtigt ist.
Der Drehmomentsensor 1 und die Temperaturausgleichseinheit dieses Ausführungsbeispiels sind wie oben beschrieben aufgebaut und der Korrekturspannungsextraktionskreis 40 ist ein sehr einfacher Kreis, der den Widerstand 42 und den Kondensator 43 umfaßt. Dieser Korrekturspannungsextraktionskreis 40 kann in einer elektronischen Steuereinheit ECU und dergleichen angeordnet sein und muß nicht auf einem Drehmomentsensor vorgesehen werden.
Da unter Verwendung eines vorhandenen Transistors 52 des Wechselstromversorgungskreises 50 eine Temperaturkorrekturspannung extrahiert wird, wird kein Temperatursensor oder für den Thermistor bestimmter Temperaturerfassungskreis benötigt, wodurch die Anzahl von Bauteilen signifikant herabgesetzt wird und sein Aufbau vereinfacht ist, was schließlich zu einer Kostenreduktion führt.
Wenn lediglich die Entsprechungsrelation zwischen der Temperaturkorrekturspannung Vs und dem Temperaturkorrekturwert ΔV aufgezeichnet wird, ist es nicht erforderlich, die Temperaturkennlinie der Temperaturkorrekturspannung Vs (4) und die Temperaturkennlinie der Drehmomenterfassungsspannung Vt₀ (5) zu messen und aufzuzeichnen. Die Kontroll- bzw. Steuerprozedur ist vereinfacht, so daß ein Fehler voraussichtlich nicht auftritt.
Der Temperaturkorrekturwert ΔV kann von der CPU 31 direkt durch ein Rechenmittel aus der von dem Temperaturausgleichskreis 40 erfaßten Temperaturkorrekturspannung Vs auf der Basis der Entsprechungsrelation zwischen der Temperaturkorrekturspannung Vs und dem Temperaturkorrekturwert ΔV berechnet werden.
Obwohl gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die Temperaturkorrekturspannung Vs in die CPU 31 eingegeben wird, ist es möglich, diese Temperaturkorrekturspannung Vs oder den Temperaturkorrekturwert Δv in geeigneter Weise abzuwandeln und diesen Wert direkt in einen nicht invertierenden Eingangsanschluß des Differentialverstärkers 27 des Drehmomenterfassungskreises 20 als Vorspannung einzugeben. Auf diese Weise bleibt die Drehmomenterfassungsspannung Vt in konstanter Relation zum Lenkmoment ungeachtet der Temperatur (siehe 3B).
Obwohl in dem Wechselstromversorgungskreis 50 die Transistoren 51, 52 über zwei Stufen in Längsrichtung (Reihe) verbunden sind, ermöglicht es sogar ein Wechselstromversorgungskreis mit dem Transistor als einziger Stufe, die Temperaturkorrekturppannung aus dem Transistor zu extrahieren und zu verwenden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Temperaturausgleichsvorrichtung für einen Drehmomentsensor offenbart, die ein Paar von Spulen, die über Transistoren mit einem Wechselstromversorgungskreis verbunden sind und bei denen sich die Induktanzen in entgegengesetzter Richtung abhängig vom Drehmoment ändern, und ein Drehmomenterfassungsmittel umfaßt, das eine Spannungsdifferenz zwischen einer ersten Spannung und einer zweiten Spannung erhält, die über Glättungskreise ausgegeben werden, basierend auf Änderungen der Induktanz jeder des Paars von Spulen, und als Drehmomenterfassungsspannung ausgibt. Die Temperaturausgleichsvorrichtung umfaßt ein Korrekturspannungsextraktionsmittel zum Extrahieren einer Spannung zwischen Anschlüssen eines Transistors im Wechselstromversorgungskreis als Temperaturkorrekturspannung; und ein Korrekturmittel zum Korrigieren der Drehmomenterfassungsspannung basierend auf einer Temperaturkorrekturspannung, die von dem Korrekturspannungsextraktionsmittel extrahiert worden ist.
Da die Basis/Emitter-Spannung des Transistors eine Temperaturkennlinie aufweist, kann das Korrekturspannungsextraktionsmittel eine Temperaturkorrekturspannung aus einem Transistor in dem Wechselstromversorgungskreis extrahiert, während das Korrekturmittel die Drehmomenterfassungsspannung basierend auf der Temperaturkorrekturspannung korrigiert, eine Temperaturkompensation als Folge des Aufbaus des Drehmomentsensors ausgeführt werden.
Da die Temperaturkorrekturspannung unter Verwendung eines vorhandenen Transistors im Wechselstromversorgungskreis extrahiert wird, wird kein spezieller Temperatursensor oder Temperaturerfassungskreis benötigt, wodurch der Aufbau vereinfacht ist, was schließlich zu einer Kostenreduktion führt.
Obwohl jede Induktanz eines Spulenpaars des Drehmomentsensors eine Temperaturkennlinie aufweist, sind Temperaturänderungen der entsprechenden Spulen im wesentlichen ausgeglichen und beeinträchtigen die Drehmomenterfassungsspannung nicht, da eine Spannungsdifferenz zwischen einer ersten Spannung und einer zweiten Spannung abhängig von der induzierten elektromotorischen Kraft jeder Spule als Drehmomenterfassungsspannung übernommen wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Temperaturausgleichsvorrichtung für einen Drehmomentsensor offenbart. Der Wechselstromversorgungskreis kann so aufgebaut sein, daß ein Emitteranschluß eines Transistors vom PNP-Typ zusammen mit einer Gleichstromversorgung mit einem Basisanschluß eines Transistors vom NPN-Typ verbunden ist, dessen Emitteranschluß mit dem Spulenpaar verbunden ist und dessen Kollektoranschluß mit der Gleichstromspannungsversorgung verbunden ist, während eine Wechselstromversorgungsspannung mit einem Basisanschluß des Transistors vom PNP-Typ verbunden ist. Das Korrekturspannungsextraktionsmittel extrahiert eine Kollektor/Emitter-Spannung des Transistors vom PNP-Typ als Temperaturkorrekturspannung.
Dann wird die Spannungstemperaturkennlinie durch eine Wechselstromspannungsversorgung, die lediglich aus dem Transistor vom NPN-Typ besteht, dadurch modifiziert, daß er mit dem Transistor vom PNP-Typ in Längsrichtung, das heißt in Reihe, kombi niert wird, um eine stabile Wechselstromversorgung sicherzustellen, die nicht durch einen Einfluß der Temperatur beeinträchtigt wird und die eine stabile Spannung liefern kann. Durch genaue Korrektur der Drehmomenterfassungsspannung kann demzufolge ein Drehmoment mit hoher Präzision erfaßt werden.
Die Temperaturkennlinie der Basis/Emitter-Spannung des Transistors tritt auch in der Kollektor/Emitter-Spannung auf.
Die Erfindung läßt sich wie folgt zusammenfassen: Sie stellt eine Temperaturausgleichsvorrichtung für einen Drehmomentsensor zur Verfügung, umfassend ein Paar von Spulen, die über Transistoren mit einem Wechselstromversorgungskreis verbunden sind, und in denen sich die Induktanzen in entgegengesetzten Richtungen abhängig vom Drehmoment ändern, und ein Drehmomenterfassungsmittel, das eine Spannungsdifferenz zwischen einer ersten Spannung und einer zweiten Spannung erhält, ausgegeben über Glättungskreise basierend auf Induktanzänderungen jedes Paars von Spulen und gibt aus als Drehmomenterfassungsspannung, wobei die Temperaturausgleichsvorrichtung ein Korrekturspannungextraktionsmittel zum Extrahieren einer Spannung zwischen Anschlüssen eines Transistors im Wechselstromversorgungskreis als Temperaturkorrekturspannung und ein Korrekturmittel aufweist, um die Drehmomenterfassungsspannung basierend auf einer Temperaturkorrekturspannung Vs zu korrigieren, die von dem Korrekturspannungsextraktionsmittel extrahiert worden ist.
Wie zuvor erläutert wurde, sind Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im einzelnen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben worden. Die speziellen Konfigurationen der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern es sind auch diejenigen mit einer Abwandlung der Konstruktion bzw. des Aufbaus im Rahmen der vorliegenden Erfindung mit eingeschlossen.
Obwohl die Erfindung in bezug auf verschiedenen exemplarische Ausführungsbeispiele veranschaulicht und beschrieben worden ist, ist es für die Fachleute verständlich, daß vorstehende und zahlreiche andere Änderungen, Fortlassungen und Hinzufügungen an der vorliegenden Erfindung wie beschrieben ausgeführt werden können, ohne deren Gehalt und Umfang zu verlassen. Daher sollte die vorliegende Erfindung nicht auf das oben dargelegte spezielle Ausführungsbeispiel beschränkt angesehen werden, sondern es sollte verstanden sein, daß sämtliche möglichen Ausführungsbeispiele umfaßt sind, die in einem eingeschlossenen Umfang verkörpert werden können, sowie wie deren Äquivalente in bezug auf die in den Ansprüchen ausgeführten Merkmale.

Claims

Temperaturausgleichsvorrichtung für einen Drehmomentsensor (1), umfassend ein Paar von Spulen (11, 12), die über Transistoren (51, 54) mit einem Wechselstromversorgungskreis (50) verbunden sind und in denen sich die Induktanzen in entgegengesetzten Richtungen abhängig vom Drehmoment ändern, und ein Drehmomenterfassungsmittel (20), das so angeordnet und aufgebaut ist, daß es eine Spannungsdifferenz (ΔV) zwischen einer ersten Spannung (V₁) und einer zweiten Spannung (V₂) erhält, ausgegeben über Glättungskreise (23, 24), basierend auf Änderungen der Induktanz jeder des Paars von Spulen (11, 12), und ausgibt als Drehmomenterfassungsspannung, wobei die Temperaturausgleichsvorrichtung umfaßt: ein Korrekturspannungsextraktionsmittel (40) zum Extrahieren einer Spannung (Vs) zwischen Anschlüssen eines Transistors (52) im Wechselstromversorgungskreis (50) als Temperaturkorrekturspannung (Vs); und ein Korrekturmittel zum Korrigieren der Drehmomenterfassungsspannung basierend auf einer Temperaturkorrekturspannung, die von dem Korrekturspannungsextraktionsmittel extrahiert worden ist.
Temperaturausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstromversorgungskreis (50) so aufgebaut ist, daß ein Emitteranschluß eines Transistors (52) vom PNP-Typ zusammen mit einer Gleichstromversorgung mit einem Basisanschluß eines Transistors (51) vom NPN-Typ verbunden ist, dessen Emitteranschluß mit dem Spulenpaar (13, 14) verbunden ist und dessen Kollektoranschluß mit der Gleichstromversorgung verbunden ist, während eine Wechselstromversorgung (50) mit dem Basisanschluß des Transistors (52) vom PNP-Typ verbunden ist, und das Korrekturspannungsextraktionsmittel (40) so angeordnet und aufgebaut ist, daß es eine Kollektor/Emitter-Spannung des Transistors (52) vom PNP-Typ als Temperaturkorrekturspannung extrahiert.
Temperaturausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schwingspannung in einen Brückenkreis eingebbar ist, der aus dem Paar von Spulen (11, 12) und Widerständen (13, 14) besteht und dessen Ausgangsspannung durch den Glättungskreis (23, 24) glättbar ist, die erste Spannung (V₁) und die zweite Spannung (V₂) zu erzeugen.
Temperaturausgleichsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturspannungextraktionsmittel (40) so aufgebaut ist, daß ein Ende eines Widerstandes (42) mit einer Spannungssignalleitung (41) verbunden ist, die von einem Emitteranschluß eines Transistors (51) vom PNP-Typ des Wechselstromversorgungskreises (50) aus geführt ist, während ein Kondensator (43), dessen eines Ende geerdet ist, mit dem anderen Ende des Widerstandes (42) verbunden ist.
Temperaturausgleichsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturmittel die Entsprechungsrelation zwischen der Temperaturkorrekturspannung (Vs) und dem vorab in einem Speicher gespeicherten Temperaturkorrekturwert (ΔV) aufzeichnet, und, wenn eine von dem Korrekturspannungextraktionsmittel (40) extrahierte Temperaturkorrekturspannung in das Korrekturmittel eingegeben wird, ein Temperaturkorrekturwert basierend auf der Temperaturkorrekturspannung berechnet wird, die gemäß der Entsprechungsrelation zwischen der Temperaturkorrekturspannung (Vs) und dem vorab aufgezeichneten Temperaturkorrekturwerts (ΔV) eingegeben wurde, wobei die durch das Korrekturmittel eingegebene Drehmomenterfassungsspannung separat gemäß dem Temperaturkorrekturwert kompensiert wird.