JP2001108538A - Torque detection device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のパワース
テアリング装置等に用いられるトルク検出装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a torque detecting device used for a power steering device of an automobile and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】自動車の操舵輪を操作する力を補助する
パワーステアリング装置として、電動式のものが実用化
されている。これは操舵輪に作用したトルクを検出し、
その検出トルクに応じて、操舵機構に設けられている操
舵力を補助する電動機を駆動させる構造となっている。
本出願人は、特開平８−０６８７０３号公報により、こ
の種のトルク検出装置を提案している。図７はこの種の
トルク検出装置の要部の構成を示すブロック図である。
このトルク検出装置においては、直流電源Ｅから電源電
圧が供給されて発振動作する発振回路３０の直流電圧を
含んだ発振電圧を出力する出力端子は、電流増幅回路３
１、反転電流増幅回路３２及びサンプリングパルス発生
回路２７，２８の各入力端子と接続されている。電流増
幅回路３１の出力端子と、反転電流増幅回路３２の出力
端子との間には、温度補償コイルＬ1 とトルク検出コイ
ルＬ2 との直列回路が介装されている。温度補償コイル
Ｌ1 とトルク検出コイルＬ 2 との直列回路には、主回路
用の第１抵抗Ｒ1 と第２抵抗Ｒ2 との直列回路及びフェ
イルセーフ用である補助回路用の第１抵抗Ｒ1 ′と第２
抵抗Ｒ2 ′との直列回路が夫々並列接続されている。温
度補償コイルＬ1 とトルク検出コイルＬ2 との接続部
は、差動増幅回路３５の一側入力端子及び差動増幅回路
３６の一側入力端子と接続されている。2. Description of the Related Art Assisting a steering wheel of an automobile
Electric power steering system put into practical use
Have been. This detects the torque applied to the steered wheels,
In accordance with the detected torque, the steering provided in the steering mechanism is controlled.
It has a structure that drives an electric motor that assists the steering force.
The present applicant has disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-068703.
Of this kind is proposed. Figure 7 shows this kind of
It is a block diagram showing composition of an important section of a torque detection device.
In this torque detection device, the power supply
DC voltage of the oscillating circuit 30 oscillating when supplied with
The output terminal for outputting the oscillated voltage includes the current amplifier 3
1. Inversion current amplifier circuit 32 and sampling pulse generation
The input terminals of the circuits 27 and 28 are connected. Current increase
The output terminal of the width circuit 31 and the output of the inverting current amplifier 32
The temperature compensation coil L1And torque detection carp
Le LTwoAnd a series circuit is interposed. Temperature compensation coil
L1And torque detection coil L TwoThe series circuit with the main circuit
First resistor R for1And the second resistor RTwoSeries circuit and
First resistor R for auxiliary circuit for il safe1'And the second
Resistance RTwo′ Are connected in parallel. Warm
Degree compensation coil L1And torque detection coil LTwoConnection with
Is one input terminal of the differential amplifier circuit 35 and the differential amplifier circuit
36 is connected to one input terminal.
【０００３】主回路用の第１抵抗Ｒ1 と第２抵抗Ｒ2 と
の接続部は、差動増幅回路３５の他側入力端子と接続さ
れている。補助回路用の第１抵抗Ｒ1 ′と第２抵抗
Ｒ2 ′との接続部は、差動増幅回路３５の他側入力端子
と接続されている。差動増幅回路３５の出力端子は同期
検波回路２２の入力端子と、差動増幅回路３６の出力端
子は同期検波回路２５の入力端子と接続されている。サ
ンプリングパルス発生回路２７のパルス出力端子は同期
検波回路２２のサンプリングパルス入力端子と、サンプ
リングパルス発生回路２８のパルス出力端子は同期検波
回路２５のサンプリングパルス入力端子と接続されてい
る。The connection between the first resistor R 1 and the second resistor R 2 for the main circuit is connected to the other input terminal of the differential amplifier circuit 35. A connection between the first resistor R 1 ′ and the second resistor R 2 ′ for the auxiliary circuit is connected to the other input terminal of the differential amplifier 35. The output terminal of the differential amplification circuit 35 is connected to the input terminal of the synchronous detection circuit 22, and the output terminal of the differential amplification circuit 36 is connected to the input terminal of the synchronous detection circuit 25. The pulse output terminal of the sampling pulse generation circuit 27 is connected to the sampling pulse input terminal of the synchronous detection circuit 22, and the pulse output terminal of the sampling pulse generation circuit 28 is connected to the sampling pulse input terminal of the synchronous detection circuit 25.
【０００４】同期検波回路２２の出力端子はサンプルホ
ールド回路２３の入力端子と、同期検波回路２５の出力
端子はサンプルホールド回路２６の入力端子と接続され
ている。サンプルホールド回路２３の出力端子は電圧・
電流変換回路３９の入力端子と、サンプルホールド回路
２６の出力端子は電圧・電流変換回路４０の入力端子と
接続されている。電圧・電流変換回路３９から主回路用
のトルク検出信号Ｔsが出力され、電圧・電流変換回路
４０から補助回路用のトルク検出信号Ｔs ′が出力され
る。The output terminal of the synchronous detection circuit 22 is connected to the input terminal of the sample and hold circuit 23, and the output terminal of the synchronous detection circuit 25 is connected to the input terminal of the sample and hold circuit 26. The output terminal of the sample and hold circuit 23 is
The input terminal of the current conversion circuit 39 and the output terminal of the sample hold circuit 26 are connected to the input terminal of the voltage / current conversion circuit 40. Is output torque detection signal T s for the main circuit from the voltage-current conversion circuit 39, the torque detection signal T s of the auxiliary circuit 'is output from the voltage-current conversion circuit 40.
【０００５】発振回路３０を発振動作させると、発振回
路３０は直流電圧ＶD によりバイアスされた発振電圧Ｖ
A を出力する。そして、この直流電圧ＶD を含んだ発振
電圧ＶA が電流増幅回路３１及び反転電流増幅回路３２
へ入力され、電流増幅回路３１は、発振回路３０の出力
電圧と同位相の交流電圧ＶB 及び正の直流電圧ＶD を出
力する。一方、反転電流増幅回路３２は、発振回路３０
の発振電圧の位相を１８０度ずらせた交流電圧ＶC 及び
正の直流電圧ＶD を出力する。これにより温度補償コイ
ルＬ1 とトルク検出コイルＬ2 との直流回路の両端には
交流電圧ＶB とＶC との差電圧、つまり発振電圧ＶA の
２倍の高い電圧が与えられる。[0005] When the oscillating operation of the oscillation circuit 30, the oscillation the oscillating circuit 30 is biased by the DC voltage V D voltage V
Output A. The current amplification circuit 31 an oscillation voltage V A which contains the DC voltage V D is, and inverted current amplifier circuit 32
The current amplifier circuit 31 outputs an AC voltage V B and a positive DC voltage V D in the same phase as the output voltage of the oscillation circuit 30. On the other hand, the inverted current amplifying circuit 32
And outputs the AC voltage V C and the positive DC voltage V D phase was shifted 180 degrees of the oscillating voltage. Thus the difference voltage across the DC circuit of the temperature compensation coil L 1 and the torque detection coil L 2 and the AC voltage V B and V C, i.e. is given twice the higher voltage of the oscillation voltage V A.
【０００６】温度補償コイルＬ1 とトルク検出コイルＬ
2 との接続部の交流電圧は、トルク検出コイルＬ2 のイ
ンピーダンスが温度補償コイルＬ1 のインピーダンスよ
り大きい場合は、発振電圧ＶA と同位相の変化をし、逆
に小さい場合は発振電圧ＶAと逆位相の変化をする。ま
た、第１抵抗Ｒ1 と第２抵抗Ｒ2 との接続部の直流電圧
は、両抵抗が等しい場合は直流電圧ＶD となる。そし
て、温度補償コイルＬ1 とトルク検出コイルＬ 2 との接
続部の電圧、及び第１抵抗Ｒ1 と第２抵抗Ｒ2 との接続
部の電圧が、差動増幅回路３５へ入力されて差動増幅さ
れ、同期検波回路２２へ入力される。[0006] Temperature compensation coil L1And torque detection coil L
TwoAC voltage at the connection with theTwoNo
The impedance is the temperature compensation coil L1The impedance of
Oscillation voltage VAChanges in phase with
Oscillation voltage VAAnd the opposite phase changes. Ma
The first resistor R1And the second resistor RTwoDC voltage at connection with
Is the DC voltage V if both resistances are equalDBecomes Soshi
And the temperature compensation coil L1And torque detection coil L TwoContact with
Connection voltage and the first resistor R1And the second resistor RTwoConnection with
Is input to the differential amplifier circuit 35 to be amplified by the differential amplifier.
The signal is input to the synchronous detection circuit 22.
【０００７】同期検波回路２２は、サンプリングパルス
がＨレベルにある場合は、差動増幅回路３５の出力電圧
を片検波する。サンプリングパルスがＨレベルでない場
合は、サンプルホールド回路２３のコンデンサの充放電
により、サンプリングパルスの後縁部の値が保持され、
保持された電圧は、電圧・電流変換回路３９へ入力され
る。電圧・電流変換回路３９へ入力された電圧信号は、
電流信号に変換されるとともに、所定のオフセット値が
与えられて、主回路用のトルク検出信号Ｔs として出力
される。このトルク検出信号Ｔs に基づいて操舵力を補
助するモータ（図示せず）を駆動することにより、操舵
力を適正に補助することができる。また、主回路用のト
ルク検出信号Ｔs を得たと同様の動作により、電圧・電
流変換回路４０から、主回路用のトルク検出信号Ｔs と
同様に変化する補助回路用のトルク検出信号Ｔs が出力
される。[0007] When the sampling pulse is at the H level, the synchronous detection circuit 22 performs one-side detection of the output voltage of the differential amplifier circuit 35. When the sampling pulse is not at the H level, the value of the trailing edge of the sampling pulse is held by charging and discharging the capacitor of the sample and hold circuit 23,
The held voltage is input to the voltage / current conversion circuit 39. The voltage signal input to the voltage / current conversion circuit 39 is
While it is converted into a current signal, given the predetermined offset value is output as a torque detection signal T s for the main circuit. By driving the motor (not shown) for assisting a steering force based on the torque detection signal T s, can be properly assist the steering force. Further, the same operation as to obtain a torque detection signal T s for a main circuit, a torque detection signal from the voltage-current conversion circuit 40, auxiliary circuit which changes in the same manner as the torque detection signal T s for the main circuit T s Is output.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したトル
ク検出装置においては、温度補償コイルＬ1 及びトルク
検出コイルＬ2 、並びにその配線部に接触不良及び内部
短絡等の接続不具合が生じた場合、トルクを正確に検出
することができなくなるが、この接続不具合を検出する
ことは困難であるという問題があった。本発明は斯かる
事情に鑑みてなされたものであり、コイルに誘起する交
流電圧の位相の変化を検出する手段を備えることによ
り、コイル及びその配線部の接続不具合を確実に検出す
ることができるトルク検出装置を提供することを目的と
する。また、本発明は、コイルに交流電圧を誘起させる
為の主電圧信号、及び該主電圧信号と位相の異なる副電
圧信号を発振する発振回路と、各電圧信号に同期するサ
ンプリングパルスを出力する複数のサンプリングパルス
発生回路と、前記交流電圧を同期検波する複数の同期検
波回路と、前記交流電圧の位相の変化を検出する回路と
を備えることにより、確実にコイル及びその配線部の接
続不具合を検出することができるトルク検出装置を提供
することを目的とする。そして本発明は、主電圧信号と
副電圧信号との位相差を９０度又は２７０度とすること
により、構成が簡単であるトルク検出装置を提供するこ
とを目的とする。However, in the above-described torque detecting device, when the temperature compensating coil L 1 and the torque detecting coil L 2 , and their wiring portions have connection failures such as poor contact and internal short circuit, Although the torque cannot be accurately detected, it is difficult to detect the connection failure. The present invention has been made in view of such circumstances, and by including a unit for detecting a change in the phase of an AC voltage induced in a coil, a connection failure of the coil and its wiring unit can be reliably detected. It is an object to provide a torque detecting device. In addition, the present invention provides an oscillation circuit that oscillates a main voltage signal for inducing an AC voltage in a coil, a sub-voltage signal having a phase different from the main voltage signal, and a plurality of output circuits that output a sampling pulse synchronized with each voltage signal. A sampling pulse generation circuit, a plurality of synchronous detection circuits for synchronously detecting the AC voltage, and a circuit for detecting a change in the phase of the AC voltage. It is an object of the present invention to provide a torque detecting device that can perform the torque detecting. An object of the present invention is to provide a torque detection device having a simple configuration by setting the phase difference between the main voltage signal and the sub voltage signal to 90 degrees or 270 degrees.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】第１発明に係るトルク検
出装置は、作用するトルクに応じた磁気結合状態を得
て、その磁気結合に応じてコイルに誘起する交流電圧に
より前記トルクを検出するトルク検出装置において、前
記交流電圧の位相の変化を検出する手段を備えたことを
特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a torque detecting device which obtains a magnetic coupling state corresponding to an applied torque and detects the torque by an AC voltage induced in a coil according to the magnetic coupling. The torque detecting device is characterized in that a means for detecting a change in the phase of the AC voltage is provided.
【００１０】第２発明に係るトルク検出装置は、作用す
るトルクに応じた磁気結合状態を得て、その磁気結合に
応じてコイルに誘起する交流電圧により前記トルクを検
出するトルク検出装置において、前記コイルに前記交流
電圧を誘起させる為の主電圧信号、及び該電圧信号と位
相の異なる１又は複数の副電圧信号を発振する発振回路
と、前記主電圧信号及び副電圧信号に同期するサンプリ
ングパルスを出力する複数のサンプリングパルス発生回
路と、前記交流電圧及び各サンプリングパルスが与えら
れ、各サンプリングパルスに同期するスイッチング動作
により前記交流電圧を検波する複数の同期検波回路と、
前記副電圧信号に同期するサンプリングパルスが与えら
れる同期検波回路の出力に基づき、前記交流電圧の位相
の変化を検出する少なくとも１つの回路とを備えたこと
を特徴とする。第３発明に係るトルク検出装置は、第２
発明において、前記主電圧信号と副電圧信号との位相差
が９０度又は２７０度であることを特徴とする。A torque detecting device according to a second aspect of the present invention is a torque detecting device which obtains a magnetic coupling state according to an acting torque and detects the torque by an AC voltage induced in a coil according to the magnetic coupling. A main voltage signal for inducing the AC voltage in the coil, an oscillation circuit for oscillating one or more sub-voltage signals having a different phase from the voltage signal, and a sampling pulse synchronized with the main voltage signal and the sub-voltage signal. A plurality of sampling pulse generating circuits to be output, a plurality of synchronous detection circuits to which the AC voltage and each sampling pulse are given, and a plurality of synchronous detection circuits to detect the AC voltage by a switching operation synchronized with each sampling pulse;
At least one circuit for detecting a change in the phase of the AC voltage based on an output of a synchronous detection circuit to which a sampling pulse synchronized with the sub-voltage signal is supplied. The torque detecting device according to the third invention is the
In the invention, a phase difference between the main voltage signal and the sub voltage signal is 90 degrees or 270 degrees.
【００１１】コイル部及びその配線部の接続不具合によ
り接触抵抗が増大した場合には、コイルのインピーダン
スの抵抗成分が変動する。図８は、コイルインピーダン
スのベクトルを示した図であり、横軸はインピーダンス
の抵抗分Ｒ、縦軸は誘導リアクタンス分ｊωＬ（ωは電
源の角周波数）である。図８に示したように、コイルイ
ンピーダンスのベクトルＺk は、接触不良等の不具合に
よる抵抗増加分Ｒc だけ位相がずれる（位相差α）。そ
して、コイルインピーダンスの位相の変化は、コイルに
誘起する交流電圧の位相の変化として捉えられるので、
この位相の変化を検出することにより、コイル部及び配
線部の接続不具合を検出することができる。When the contact resistance increases due to a connection failure between the coil and its wiring, the resistance component of the impedance of the coil fluctuates. FIG. 8 is a diagram illustrating a vector of the coil impedance. The horizontal axis represents the resistance R of the impedance, and the vertical axis represents the inductive reactance jωL (ω is the angular frequency of the power supply). As shown in FIG. 8, the vector Z k of the coil impedance, phase by defect due to the resistance increase R c of contact failure is shifted (phase difference alpha). And, since the change in the phase of the coil impedance is regarded as a change in the phase of the AC voltage induced in the coil,
By detecting the change in the phase, it is possible to detect a connection failure between the coil unit and the wiring unit.
【００１２】第１発明及び第２発明のトルク検出装置に
おいては、コイルに誘起する交流電圧の位相の変化を検
出する手段を備えているので、コイル及びその配線部の
接続不具合による接触抵抗の変化を確実に検出すること
ができる。第２発明のトルク検出装置においては、コイ
ルに前記交流電圧を誘起させる為の主電圧信号及びこれ
と位相の異なる１又は複数の副電圧信号を発振する発振
回路と、各電圧信号に同期するサンプリングパルスを出
力する複数のサンプリングパルス発生回路と、各サンプ
リングパルスに基づき前記交流電圧を同期検波する複数
の同期検波回路とを備えているので、コイル及びその配
線部に接続不具合が生じ、前記交流電圧の位相が変化し
た場合に、いずれかの同期検波回路により前記交流電圧
が感度よく同期検波され、その出力信号に基づき交流電
圧の位相の変化が検出される。第３発明のトルク検出装
置においては、sin 波及びcos 波を発振する発振回路を
適用することができ、構成が簡単になる。Since the torque detecting devices of the first and second inventions are provided with means for detecting a change in the phase of the AC voltage induced in the coil, a change in the contact resistance due to a connection failure of the coil and its wiring portion is provided. Can be reliably detected. In the torque detecting device according to the second aspect of the present invention, the oscillation circuit oscillates a main voltage signal for inducing the AC voltage in the coil and one or a plurality of sub-voltage signals having different phases from the main voltage signal, and a sampling circuit synchronized with each voltage signal. Since there are provided a plurality of sampling pulse generating circuits for outputting pulses and a plurality of synchronous detection circuits for synchronously detecting the AC voltage based on each sampling pulse, a connection failure occurs in the coil and its wiring portion, and the AC voltage Is changed, the AC voltage is synchronously detected by one of the synchronous detection circuits with high sensitivity, and a change in the phase of the AC voltage is detected based on the output signal. In the torque detection device according to the third aspect of the invention, an oscillation circuit that oscillates a sine wave and a cosine wave can be applied, and the configuration is simplified.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面に基づいて具体的に説明する。図１は、本発明
に係るトルク検出装置の要部の構成を示すブロック図で
ある。このトルク検出装置においては、発振器１はsin
波形成分（主電圧信号）及びcos 波形成分（副電圧信
号）からなる電圧信号を発振し、発振されたsin 波形成
分は、電流増幅回路２、反転電流増幅回路３及びサンプ
リングパルス発生回路４へ出力され、cos 波形成分はサ
ンプリングパルス発生回路５へ出力される。電流増幅回
路２の出力端子と、反転電流増幅回路３の出力端子との
間には、温度補償コイルＬ1 とトルク検出コイルＬ2 と
の直列回路が介装されている。温度補償コイルＬ1 は、
トルク検出コイルＬ2 の温度によるインダクタンスの変
化を補正するために配置されている。温度補償コイルＬ
1 とトルク検出コイルＬ2 との直列回路には、第１抵抗
Ｒ1 と第２抵抗Ｒ2 との直列回路が並列接続されてい
る。温度補償コイルＬ1 とトルク検出コイルＬ2 との接
続部は、差動増幅回路６の＋側入力端子に接続され、第
１抵抗Ｒ1 と第２抵抗Ｒ2 との接続部は、差動増幅回路
６の−側入力端子に接続されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below with reference to the drawings showing the embodiments. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a main part of a torque detection device according to the present invention. In this torque detection device, the oscillator 1
A voltage signal composed of a waveform component (main voltage signal) and a cos waveform component (sub-voltage signal) is oscillated, and the oscillated sin waveform component is output to the current amplification circuit 2, the inverted current amplification circuit 3, and the sampling pulse generation circuit 4. The cos waveform component is output to the sampling pulse generation circuit 5. An output terminal of the current amplifier circuit 2, between the output terminal of the inverting current amplifier circuit 3, the series circuit of the temperature compensation coil L 1 and the torque detection coil L 2 is interposed. The temperature compensation coil L 1
It is arranged to compensate for changes in the inductance with temperature of the torque detection coil L 2. Temperature compensation coil L
The series circuit of the 1 and the torque detection coil L 2, a series circuit of a first resistor R 1 and the second resistor R 2 are connected in parallel. Connecting portions between the temperature compensation coil L 1 and the torque detection coil L 2 is connected to the + side input terminal of the differential amplifier circuit 6, the first resistor R 1 and the connection portion of the second resistor R 2, the differential It is connected to the negative input terminal of the amplifier circuit 6.
【００１４】差動増幅回路６の出力端子は同期検波回路
７及び同期検波回路８の入力端子と接続されており、サ
ンプリングパルス発生回路４のパルス出力端子は同期検
波回路７のサンプリングパルス入力端子と、サンプリン
グパルス発生回路５のパルス出力端子は同期検波回路８
のサンプリングパルス入力端子と接続されている。同期
検波回路７の出力端子はサンプルホールド回路９の入力
端子と、同期検波回路８の出力端子はサンプルホールド
回路１０の入力端子と接続されている。サンプルホール
ド回路９の出力端子は増幅器１１の入力端子と、サンプ
ルホールド回路１０の出力端子はウインドウコンパレー
タ１２の入力端子と接続されている。そして、増幅器１
１からトルク検出信号が出力され、ウインドウコンパレ
ータ１２から接続不良信号が出力される。The output terminal of the differential amplifier circuit 6 is connected to the input terminals of the synchronous detection circuit 7 and the synchronous detection circuit 8, and the pulse output terminal of the sampling pulse generation circuit 4 is connected to the sampling pulse input terminal of the synchronous detection circuit 7. The pulse output terminal of the sampling pulse generation circuit 5 is a synchronous detection circuit 8
Is connected to the sampling pulse input terminal. The output terminal of the synchronous detection circuit 7 is connected to the input terminal of the sample and hold circuit 9, and the output terminal of the synchronous detection circuit 8 is connected to the input terminal of the sample and hold circuit 10. The output terminal of the sample hold circuit 9 is connected to the input terminal of the amplifier 11, and the output terminal of the sample hold circuit 10 is connected to the input terminal of the window comparator 12. And amplifier 1
1 outputs a torque detection signal, and the window comparator 12 outputs a connection failure signal.
【００１５】同期検波回路７（８）は、サンプリングパ
ルスが与えられ、サンプリングパルスに同期してスイッ
チング動作を行うスイッチング回路７ａ（８ａ）と、ス
イッチング回路７ａ（８ａ）の入力端子に直列接続さ
れ、スイッチング回路７ａ（８ａ）のオン抵抗より大で
ある抵抗７ｂ（８ｂ）とから構成されている。サンプリ
ングホールド回路９（１０）は、スイッチング回路７ａ
（８ａ）の出力端子と増幅器１１（ウインドウコンパレ
ータ１２）との接続点及び接地端子間に接続されたコン
デンサ９ａ（１０ａ）から構成されている。The synchronous detection circuit 7 (8) is connected in series to a switching circuit 7a (8a) that receives a sampling pulse and performs a switching operation in synchronization with the sampling pulse, and an input terminal of the switching circuit 7a (8a). And a resistor 7b (8b) that is larger than the on-resistance of the switching circuit 7a (8a). The sampling hold circuit 9 (10) includes a switching circuit 7a
It comprises a capacitor 9a (10a) connected between a connection point between the output terminal of (8a) and the amplifier 11 (window comparator 12) and a ground terminal.
【００１６】以下に、このトルク検出装置の動作を、図
２〜図４及び図６に示す各部の電圧波形図を参照しなが
ら説明する。図２はサンプリングパルス発生回路により
発生するサンプリングパルスを示す電圧波形図、図３は
右トルクが発生した場合、図４は左トルクが発生した場
合、及び図６は接続不良により抵抗が増大した場合の電
圧波形図である。発振器１を発振動作させると、発振器
１は発振電圧ＶA を出力し、この発振電圧ＶA のsin 波
形成分が電流増幅回路２、反転電流増幅回路３及びサン
プリングパルス発生回路４に入力され、発振電圧ＶA の
cos 波形成分がサンプリングパルス発生回路５に入力さ
れる。Hereinafter, the operation of the torque detecting device will be described with reference to the voltage waveform diagrams of the respective parts shown in FIGS. 2 to 4 and FIG. 2 is a voltage waveform diagram showing a sampling pulse generated by the sampling pulse generation circuit, FIG. 3 is a case where a right torque is generated, FIG. 4 is a case where a left torque is generated, and FIG. 6 is a case where resistance is increased due to poor connection. FIG. 3 is a voltage waveform diagram of FIG. When the oscillator 1 oscillates, the oscillator 1 outputs an oscillating voltage VA, and a sin waveform component of the oscillating voltage VA is input to the current amplifying circuit 2, the inverted current amplifying circuit 3, and the sampling pulse generating circuit 4, Voltage V A
The cos waveform component is input to the sampling pulse generation circuit 5.
【００１７】サンプリングパルス発生回路４は、発振電
圧ＶA のsin 波形成分の正の期間に同期して、図２
（ａ）（ｆの電圧波形図）に示すようにサンプリングパ
ルスを発生しており、このサンプリングパルスが同期検
波回路７へ与えられる。サンプリングパルス発生回路５
は、発振電圧ＶA のcos 波形成分の正の期間に同期し
て、図２（ｂ）（ｇの電圧波形図）に示すように、
（ａ）のサンプリングパルスより位相が９０度遅れたサ
ンプリングパルスを発生しており、このサンプリングパ
ルスが同期検波回路８へ与えられる。The sampling pulse generating circuit 4 synchronizes with the positive period of the sin waveform component of the oscillation voltage V A , as shown in FIG.
(A) As shown in (f voltage waveform diagram), a sampling pulse is generated, and this sampling pulse is supplied to the synchronous detection circuit 7. Sampling pulse generation circuit 5
Is synchronized with the positive period of the cos waveform component of the oscillation voltage V A , as shown in FIG.
A sampling pulse having a phase delayed by 90 degrees from the sampling pulse of (a) is generated, and this sampling pulse is given to the synchronous detection circuit 8.
【００１８】電流増幅回路２は、発振器１のsin 波形成
分と同位相の交流電圧ＶB を出力する。一方、反転電流
増幅回路３は、発振器１のsin 波形成分の位相を１８０
度ずらせた交流電圧ＶC を出力する。これにより温度補
償コイルＬ1 とトルク検出コイルＬ2 との直流回路の両
端には交流電圧ＶB とＶC との差電圧、つまり発振電圧
ＶA のsin 波形成分の２倍の高い電圧が与えられる。The current amplifying circuit 2 outputs an AC voltage V B having the same phase as the sin waveform component of the oscillator 1. On the other hand, the inverted current amplifying circuit 3 sets the phase of the sin waveform component of the oscillator 1 to 180
And it outputs the AC voltage V C which was shifted degrees. As a result, a voltage difference between the AC voltages V B and V C , that is, a voltage twice as high as the sin waveform component of the oscillation voltage V A is applied to both ends of the DC circuit between the temperature compensation coil L 1 and the torque detection coil L 2. Can be
【００１９】温度補償コイルＬ1 とトルク検出コイルＬ
2 との接続部の交流電圧は、トルク検出コイルＬ2 のイ
ンピーダンスが温度補償コイルＬ2 のインピーダンスよ
り大きい場合は、発振電圧ＶA のsin 波形成分と同位相
の変化をし、逆に小さい場合はsin 波形成分と逆位相の
変化をする。The temperature compensation coil L 1 and the torque detection coil L
When the impedance of the torque detection coil L 2 is larger than the impedance of the temperature compensation coil L 2 , the AC voltage at the connection with the terminal 2 changes in phase with the sin waveform component of the oscillation voltage V A , and conversely, when the impedance is small. Changes in phase opposite to the sin waveform component.
【００２０】そして、温度補償コイルＬ1 とトルク検出
コイルＬ2 との接続部の電圧、及び第１抵抗Ｒ1 と第２
抵抗Ｒ2 との接続部の電圧が、差動増幅回路６へ入力さ
れて差動増幅され、その出力電圧は同期検波回路７に入
力される。図３（ａ）は、右トルクが発生した場合にお
ける差動増幅回路６の出力電圧（ｅ点における出力電
圧）を示す電圧波形図である。左トルクが発生した場合
には、差動増幅回路６の出力電圧は、図４（ａ）に示す
ように図３（ａ）の位相が１８０度ずれた状態で変化し
て、同期検波回路７に入力される。The voltage at the connection between the temperature compensating coil L 1 and the torque detecting coil L 2 , the first resistor R 1 and the second
The voltage at the connection with the resistor R 2 is input to the differential amplifier circuit 6 and differentially amplified, and the output voltage is input to the synchronous detection circuit 7. FIG. 3A is a voltage waveform diagram illustrating an output voltage (output voltage at point e) of the differential amplifier circuit 6 when a right torque is generated. When the left torque is generated, the output voltage of the differential amplifier circuit 6 changes with the phase of FIG. 3A being shifted by 180 degrees as shown in FIG. Is input to
【００２１】同期検波回路７は、サンプリングパルスが
Ｈレベルにあるときに、差動増幅回路６の出力電圧を片
検波し、その検波電圧は、右トルク発生時においては図
３（ｂ）（点ｋにおける電圧波形図）に示す正電圧の脈
流波形になる。この脈流波形の検波電圧は、同期検波回
路７のサンプリングパルスがＨレベルでないときは、コ
ンデンサ９ａの充放電により、サンプリングパルスの後
縁部の値を保持され、図３（ｂ）に示す保持電圧となっ
てサンプルホールド回路９に保持され、増幅器１１へ入
力される。左トルク発生時においては、検波電圧は、図
３（ｂ）の脈流波形と位相が１８０度ずれた、図４
（ｂ）に示す負電圧の脈流波形となる。When the sampling pulse is at the H level, the synchronous detection circuit 7 performs one-sided detection of the output voltage of the differential amplifier circuit 6, and the detected voltage is equal to that shown in FIG. A voltage pulsating waveform of a positive voltage shown in FIG. When the sampling pulse of the synchronous detection circuit 7 is not at the H level, the value of the trailing edge of the sampling pulse is held by charging and discharging of the capacitor 9a, and the detection voltage of the pulsating waveform is held as shown in FIG. The voltage is held in the sample and hold circuit 9 and input to the amplifier 11. When the left torque is generated, the detected voltage is 180 degrees out of phase with the pulsating waveform in FIG.
A negative voltage pulsating waveform shown in FIG.
【００２２】サンプルホールド回路９の出力電圧は増幅
器１１に入力され、電流信号に変換されるとともに、所
定のオフセット値が与えられて、右トルク発生時には正
電圧のトルク検出信号、左トルク発生時には負電圧のト
ルク検出信号として出力される。このトルク検出信号に
基づいて操舵力を補助するモータ（図示せず）を駆動す
ることにより、操舵力を適正に補助することができる。The output voltage of the sample-and-hold circuit 9 is input to an amplifier 11 and converted into a current signal. A predetermined offset value is given to the output signal. When a right torque is generated, a positive voltage torque detection signal is generated. It is output as a voltage torque detection signal. By driving a motor (not shown) for assisting the steering force based on the torque detection signal, the steering force can be properly assisted.
【００２３】差動増幅回路６の出力電圧を同期検波回路
８により同期検波した場合の右トルク時、及び左トルク
発生時におけるサンプリング波形を図３（ｃ）及び図４
（ｃ）に示す。これらのサンプリング波形はコンデンサ
１０ａの充放電により平滑化され、ウインドウコンパレ
ータ１２に入力される信号は、略零になる。FIGS. 3C and 4 show sampling waveforms when the right voltage and left torque are generated when the output voltage of the differential amplifier circuit 6 is synchronously detected by the synchronous detection circuit 8.
It is shown in (c). These sampling waveforms are smoothed by charging and discharging the capacitor 10a, and the signal input to the window comparator 12 becomes substantially zero.
【００２４】図５は、図１における点ａ、ｂ、ｃ、ｄの
電圧の関係を示すベクトル図であり、縦軸がsin 軸であ
り、横軸がcos 軸である。図５（ａ）は右トルク発生
時、（ｂ）は左トルク発生時、（ｃ）は接触抵抗増大時
のベクトル図である。ベクトルｄａは温度補償コイルＬ
1 のコイルインピーダンス、ベクトルｄｂはトルク検出
コイルＬ2 のコイルインピーダンスを示す。右トルク発
生時には、点ｃｄ間には正の電位差が生じ、左トルク発
生時には点ｃｄ間には負の電位差が生じる。コイル及び
その配線部に接続不具合が生じ、接触抵抗が増大した場
合にはベクトルｄｃの位相がずれる。FIG. 5 is a vector diagram showing the relationship between voltages at points a, b, c, and d in FIG. 1. The vertical axis is the sin axis, and the horizontal axis is the cos axis. 5A is a vector diagram when a right torque is generated, FIG. 5B is a vector diagram when a left torque is generated, and FIG. 5C is a vector diagram when a contact resistance is increased. The vector da is the temperature compensation coil L
1 of the coil impedance vector db denotes a coil impedance of the torque detection coil L 2. When the right torque is generated, a positive potential difference is generated between the points cd, and when the left torque is generated, a negative potential difference is generated between the points cd. When a connection failure occurs in the coil and its wiring portion and the contact resistance increases, the phase of the vector dc shifts.
【００２５】接触不良により抵抗が増大した場合には、
上述したように、ベクトルｄｃの位相がずれるので、差
動増幅回路６の出力電圧（ｅ点における電圧）は図６
（ａ）に示したように、正常の場合と比較して位相がず
れており、この出力電圧を同期検波回路７により検波し
た場合は、ｋ点におけるサンプリング波形は、図６
（ｂ）に示したようになる。このサンプリング波形はコ
ンデンサ９ａの充放電により平滑化され、増幅器１１に
入力される信号は略零になり、トルク検出信号は出力さ
れない。一方、差動増幅回路６の出力電圧を同期検波回
路８により検波し、コンデンサ１０ａの充放電により、
サンプリングパルスの後縁部の値を保持した場合は、ｈ
点における電圧波形は図６（ｃ）に示したようになる。
このｈ点における電圧はウインドウコンパレータ１２に
出力され、ウインドウコンパレータ１２は入力された電
圧信号が所定範囲内に入る場合に接続不良信号を出力す
る。When the resistance increases due to poor contact,
As described above, since the phase of the vector dc is shifted, the output voltage (the voltage at point e) of the differential amplifier circuit 6 is as shown in FIG.
As shown in (a), the phase is shifted as compared with the normal case, and when this output voltage is detected by the synchronous detection circuit 7, the sampling waveform at the k point is as shown in FIG.
The result is as shown in FIG. This sampling waveform is smoothed by charging and discharging of the capacitor 9a, the signal input to the amplifier 11 becomes substantially zero, and no torque detection signal is output. On the other hand, the output voltage of the differential amplifier circuit 6 is detected by the synchronous detection circuit 8, and by charging and discharging the capacitor 10a,
When the value of the trailing edge of the sampling pulse is held, h
The voltage waveform at the point is as shown in FIG.
The voltage at the point h is output to the window comparator 12, and the window comparator 12 outputs a connection failure signal when the input voltage signal falls within a predetermined range.
【００２６】以上のように、本発明に係るトルク検出装
置においては、温度補償コイルＬ1及びトルク検出コイ
ルＬ2 、並びにその配線部の接続不具合による接触抵抗
の変化をコイルに誘起する交流電圧の位相の変化として
検出することができ、前記接続不具合を確実に検出する
ことができる。そして、現在、温度補償コイルＬ1 及び
トルク検出コイルＬ2 は検出回路にハンダ付けされてい
るが、前記したように、接続不具合が確実に検出される
ので、コネクタを用いてコイルを検出回路に接続するこ
とが可能になる。As described above, in the torque detection device according to the present invention, the temperature compensation coil L 1 and the torque detection coil L 2 , and the change in the contact resistance due to the connection failure of the wiring portion of the AC voltage which induces the coil. This can be detected as a phase change, and the connection failure can be reliably detected. And now, the temperature compensation coil L 1 and the torque detection coil L 2 is soldered to the detection circuit, as described above, the connection failure is reliably detected, connector detection circuit coils with It will be possible to connect.
【００２７】なお、前記実施の形態においては、発振器
１が、温度補償コイルＬ1 及びトルク検出コイルＬ2 を
駆動する発振波形成分と９０度、位相角がずれた波形成
分を発振する場合につき説明しているがこれに限定され
るものではなく、位相角が２７０度ずれた波形成分を発
振することにしてもよく、位相角を他の角度に設定して
もよい。但し、位相角が９０度又は２７０度である場合
はsin 波及びcos 波を発振する発振器を使用することが
できるので、装置が簡単になる。また、発振器１が発振
する電圧は２成分に限定されるものではなく、２以上の
成分を発振させ、これらに対応させて、サンプリングパ
ルス発生回路及び同期検波回路を配置することにしても
よい。In the above embodiment, the case where the oscillator 1 oscillates a waveform component whose phase angle is shifted by 90 degrees from an oscillation waveform component for driving the temperature compensation coil L 1 and the torque detection coil L 2 is described. However, the present invention is not limited to this, and a waveform component having a phase angle shifted by 270 degrees may be oscillated, or the phase angle may be set to another angle. However, when the phase angle is 90 degrees or 270 degrees, an oscillator that oscillates a sine wave and a cosine wave can be used, so that the device is simplified. Further, the voltage oscillated by the oscillator 1 is not limited to two components, and two or more components may be oscillated, and a sampling pulse generation circuit and a synchronous detection circuit may be arranged correspondingly.
【００２８】[0028]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明のトルク検
出装置による場合は、コイルに誘起する交流電圧の位相
の変化を検出する手段を備えているので、コイル及びそ
の配線部の接続不具合による接触抵抗の変化を確実に検
出することができる。従って、この接続不具合を調整す
ることにより、トルクを確実に検出することができる。
第２発明のトルク検出装置による場合は、コイルに前記
交流電圧を誘起させる為の主電圧信号及びこれと位相の
異なる１又は複数の副電圧信号を発振する発振回路と、
各電圧信号に同期するサンプリングパルスを出力する複
数のサンプリングパルス発生回路と、各サンプリングパ
ルスに基づき前記交流電圧を同期検波する複数の同期検
波回路とを備えているので、コイル及びその配線部に接
続不具合が生じ、前記交流電圧の位相が変化した場合
に、いずれかの同期検波回路により前記交流電圧が感度
よく同期検波され、その出力信号に基づき交流電圧の位
相の変化が検出される。第３発明のトルク検出装置によ
る場合は、sin 波及びcos 波を発振する発振回路を適用
することができ、構成が簡単になる。As described above in detail, in the case of the torque detecting device of the present invention, since the means for detecting the change in the phase of the AC voltage induced in the coil is provided, the connection failure of the coil and its wiring portion is provided. The change of the contact resistance due to the above can be reliably detected. Therefore, by adjusting the connection failure, the torque can be reliably detected.
In the case of using the torque detection device of the second invention, an oscillation circuit that oscillates a main voltage signal for inducing the AC voltage in the coil and one or a plurality of sub-voltage signals different in phase from the main voltage signal,
Since it is provided with a plurality of sampling pulse generating circuits for outputting sampling pulses synchronized with each voltage signal and a plurality of synchronous detection circuits for synchronously detecting the AC voltage based on each sampling pulse, it is connected to the coil and its wiring section. When a failure occurs and the phase of the AC voltage changes, any one of the synchronous detection circuits synchronously detects the AC voltage with high sensitivity, and detects a change in the phase of the AC voltage based on the output signal. In the case of the torque detecting device according to the third invention, an oscillation circuit that oscillates a sine wave and a cosine wave can be applied, and the configuration is simplified.
【図１】本発明に係るトルク検出装置の要部の構成を示
すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a main part of a torque detection device according to the present invention.
【図２】サンプリングパルス発生回路により発生するサ
ンプリングパルスを示す電圧波形図である。FIG. 2 is a voltage waveform diagram showing a sampling pulse generated by a sampling pulse generation circuit.
【図３】右トルクが発生した場合の差動増幅回路の出力
電圧、一の同期検波回路の検波電圧、及び他の同期検波
回路のサンプリング波形を示す波形図である。FIG. 3 is a waveform diagram showing an output voltage of a differential amplifier circuit, a detection voltage of one synchronous detection circuit, and a sampling waveform of another synchronous detection circuit when a right torque is generated.
【図４】左トルクが発生した場合の差動増幅回路の出力
電圧、一の同期検波回路の検波電圧、及び他の同期検波
回路のサンプリング波形を示す波形図である。FIG. 4 is a waveform diagram illustrating an output voltage of a differential amplifier circuit, a detection voltage of one synchronous detection circuit, and a sampling waveform of another synchronous detection circuit when a left torque is generated.
【図５】右トルク発生時、左トルク発生時及び接触抵抗
増大時のベクトル図である。FIG. 5 is a vector diagram when a right torque is generated, when a left torque is generated, and when a contact resistance is increased.
【図６】接触不良により抵抗が増大した場合の差動増幅
回路の出力電圧、一の同期検波回路のサンプリング波
形、及び他の同期検波回路の検波電圧を示す波形図であ
る。FIG. 6 is a waveform diagram illustrating an output voltage of a differential amplifier circuit, a sampling waveform of one synchronous detection circuit, and a detection voltage of another synchronous detection circuit when resistance increases due to a contact failure.
【図７】従来のトルク検出装置の要部の構成を示すブロ
ック図である。FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of a main part of a conventional torque detection device.
【図８】コイルインピーダンスのベクトルを示した図で
ある。FIG. 8 is a diagram showing a coil impedance vector.
１ 発振器 ４，５ サンプリングパルス発生回路 ６ 差動増幅回路 ７，８ 同期検波回路 ９，１０ サンプルホールド回路 １２ ウインドウコンパレータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Oscillator 4,5 Sampling pulse generation circuit 6 Differential amplifier circuit 7,8 Synchronous detection circuit 9,10 Sample hold circuit 12 Window comparator
Claims (3)
て、その磁気結合に応じてコイルに誘起する交流電圧に
より前記トルクを検出するトルク検出装置において、 前記交流電圧の位相の変化を検出する手段を備えたこと
を特徴とするトルク検出装置。1. A torque detecting device for obtaining magnetic coupling according to an acting torque and detecting the torque by an AC voltage induced in a coil according to the magnetic coupling, wherein a phase change of the AC voltage is detected. A torque detecting device comprising:
て、その磁気結合に応じてコイルに誘起する交流電圧に
より前記トルクを検出するトルク検出装置において、 前記コイルに前記交流電圧を誘起させる為の主電圧信
号、及び該主電圧信号と位相の異なる１又は複数の副電
圧信号を発振する発振回路と、 前記主電圧信号及び副電圧信号に同期するサンプリング
パルスを出力する複数のサンプリングパルス発生回路
と、 前記交流電圧及び各サンプリングパルスが与えられ、各
サンプリングパルスに同期するスイッチング動作により
前記交流電圧を検波する複数の同期検波回路と、 前記副電圧信号に同期するサンプリングパルスが与えら
れる同期検波回路の出力に基づき、前記交流電圧の位相
の変化を検出する少なくとも１つの回路とを備えたこと
を特徴とするトルク検出装置。2. A torque detecting device for obtaining a magnetic coupling according to an acting torque and detecting the torque by an AC voltage induced in a coil in accordance with the magnetic coupling, wherein the AC voltage is induced in the coil. An oscillation circuit that oscillates the main voltage signal and one or more sub-voltage signals having different phases from the main voltage signal; and a plurality of sampling pulse generation circuits that output sampling pulses synchronized with the main voltage signal and the sub-voltage signal. A plurality of synchronous detection circuits that are supplied with the AC voltage and each sampling pulse and detect the AC voltage by a switching operation synchronized with each sampling pulse; and a synchronous detection circuit that is supplied with a sampling pulse synchronized with the sub-voltage signal. At least one circuit for detecting a change in the phase of the AC voltage based on the output of Torque detecting apparatus according to claim and.
が９０度又は２７０度であることを特徴とする請求項２
記載のトルク検出装置。3. A phase difference between the main voltage signal and the sub voltage signal is 90 degrees or 270 degrees.
The torque detecting device according to any one of the preceding claims.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28888399A JP3643947B2 (en) | 1999-10-08 | 1999-10-08 | Torque detection device |
Applications Claiming Priority (1)
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001108538A true JP2001108538A (en) | 2001-04-20 |
| JP3643947B2 JP3643947B2 (en) | 2005-04-27 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28888399A Expired - Fee Related JP3643947B2 (en) | 1999-10-08 | 1999-10-08 | Torque detection device |
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|---|---|
| JP (1) | JP3643947B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1498714A1 (en) * | 2003-07-16 | 2005-01-19 | Mando Corporation | Torque detector |
| EP2100677A1 (en) | 2008-03-06 | 2009-09-16 | Fujifilm Corporation | Method of manufacturing aluminum alloy plate for lithographic printing plate, aluminum alloy plate for lithographic printing plate obtained thereby and lithographic printing plate support |
-
1999
- 1999-10-08 JP JP28888399A patent/JP3643947B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1498714A1 (en) * | 2003-07-16 | 2005-01-19 | Mando Corporation | Torque detector |
| EP2100677A1 (en) | 2008-03-06 | 2009-09-16 | Fujifilm Corporation | Method of manufacturing aluminum alloy plate for lithographic printing plate, aluminum alloy plate for lithographic printing plate obtained thereby and lithographic printing plate support |
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