JP2003294408A - 操舵装置用センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】操舵装置用センサにおいて検出回路への印加電
圧が変動した場合でも複雑な構成を要することなく検出
対象値を正確に求める。 【解決手段】検出対象値の変化に応じて、その出力電圧
がグランド電位を基準として一定値に設定された印加電
圧に対して変化する検出回路Ａを備える。その検出回路
Ａへのグランド電位を基準とする印加電圧を検知する手
段５１と、その検出回路Ａのグランド電位を基準とする
出力電圧を検知する手段５２と、その検知された印加電
圧をＶｉ、検知された出力電圧をＶｏ、その印加電圧の
グランド電位を基準とする一定の設定値をＶｉ^* 、補正
電圧をＶとして、Ｖ＝Ｖｏ・Ｖｉ^*／Ｖｉの関係から補
正電圧Ｖを演算する手段５３とを備える。舵角中点で検
知された検出回路Ａのグランド電位を基準とする出力電
圧を中点電圧として、その補正電圧と中点電圧との差に
対応する検出対象値の検出信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、例えば操舵トルク
に応じた操舵補助力をアクチュエータにより発生するパ
ワーステアリング装置や、ステアリングホイールを模し
た操作部材と車輪とを機械的に連結することなくアクチ
ュエータにより舵角を変化させると共にアクチュエータ
の発生トルクによりドライバーに操舵感を付与するステ
アバイワイヤシステムを採用した操舵装置等において、
アクチュエータの制御のためにトルクや舵角等を検出す
るのに利用できるトルクセンサや角度センサ等の操舵装
置用センサに関する。 【０００２】 【従来の技術】操舵トルクを検出するトルクセンサとし
て、操舵トルクの変化に応じて、その出力電圧がグラン
ド電位を基準として一定値に設定された印加電圧に対し
て変化するトルク検出回路を備え、このトルク検出回路
の出力電圧に基づき操舵トルクを求めるものが従来から
用いられている。このような操舵装置用トルクセンサに
おいては、右操舵時のトルクと左操舵時のトルクとを区
別して検出する必要がある。そのため、舵角中点での出
力電圧を中点電圧として、トルク検出回路の出力電圧が
中点電圧よりも大きい場合は出力電圧と中点電圧との差
に対応する信号を左右一方への操舵トルクの検出信号と
して出力し、出力電圧が中点電圧よりも小さい場合は出
力電圧と中点電圧との差に対応する信号を左右他方への
操舵トルクの検出信号として出力している。 【０００３】また、ステアリングホイールの操舵角を検
出する角度センサとして、操舵角の変化に応じて、その
出力電圧がグランド電位を基準として一定値に設定され
た印加電圧に対して変化する角度検出回路を備え、この
角度検出回路の出力電圧に基づき操舵角を求めるものが
従来から用いられている。このような操舵装置用角度セ
ンサにおいては、右操舵時の操舵角と左操舵時の操舵角
とを区別して検出する必要がある。そのため、舵角中点
での出力電圧を中点電圧として、角度検出回路の出力電
圧が中点電圧よりも大きい場合は出力電圧と中点電圧と
の差に対応する信号を左右一方への操舵角の検出信号と
して出力し、出力電圧が中点電圧よりも小さい場合は出
力電圧と中点電圧との差に対応する信号を左右他方への
操舵角の検出信号として出力している。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】上記従来の操舵装置用
センサにおいて、電源となるバッテリーの出力電圧変動
や、検出回路に印加される電圧の調整用レギュレータで
の電圧変動等により検出回路への印加電圧が変動する
と、上記中点電圧が変動して検出対象値である操舵トル
クや操舵角を正確に求めることができなくなる。本発明
は、上記課題を解決することのできる操舵装置用センサ
を提供することを目的とする。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明は、検出対象値の
変化に応じて、その出力電圧がグランド電位を基準とし
て一定値に設定された印加電圧に対して変化する検出回
路を備える操舵装置用センサにおいて、その検出回路へ
のグランド電位を基準とする印加電圧を検知する手段
と、その検出回路のグランド電位を基準とする出力電圧
を検知する手段と、舵角中点を検知する手段と、その検
知された印加電圧をＶｉ、検知された出力電圧をＶｏ、
その印加電圧のグランド電位を基準として設定された前
記一定値をＶｉ^* 、補正電圧をＶとして、Ｖ＝Ｖｏ・Ｖ
ｉ^* ／Ｖｉの関係から補正電圧Ｖを演算する手段とを備
え、舵角中点で検知された検出回路のグランド電位を基
準とする出力電圧を中点電圧として、その補正電圧と中
点電圧との差に対応する検出対象値の検出信号を出力す
ることを特徴とする。本発明によれば、検出回路の実際
の出力電圧を、検出回路への実際の印加電圧に対する設
定された印加電圧の割合に応じて補正し、その補正電圧
と舵角中点での検出回路の実際の出力電圧である中点電
圧との差を検出信号に対応させている。これにより、印
加電圧の変動による中点電圧の変動を打ち消して検出対
象値を正確に求めることができる。 【０００６】 【発明の実施の形態】図１に示すトルクセンサ１は車両
のパワーステアリング装置に用いられるものであって、
ハウジング２と入力シャフト３と出力シャフト４とを備
える。その入力シャフト３は、ハウジング２によりベア
リング５を介して回転自在に支持され、図外ステアリン
グホイールに接続される。その出力シャフト４は、ハウ
ジング２によりベアリング６を介して回転自在に支持さ
れ、ステアリングギヤを介して自動車の車輪に接続され
る。その入力シャフト３と出力シャフト４の中心孔に挿
入されたトーションバー８は、一端側が入力シャフト３
に図外ピン等により連結され、他端側が出力シャフト４
に図外ピン等により連結される。これにより、出力シャ
フト４は入力シャフト３に同軸中心に弾性的に相対回転
可能に連結されている。その出力シャフト４の外周にウ
ォームホイール１０が取り付けられ、このウォームホイ
ール１０に噛み合うウォーム１１が、ハウジング２に取
り付けられる図外操舵補助力発生用モータにより駆動さ
れる。 【０００７】その入力シャフト３の外周に非磁性材製の
スリーブ１２を介して磁性材製の第１検出筒１３と磁性
材製の第３検出筒１５がが同行回転するように嵌め合わ
されている。その出力シャフト４の外周に磁性材製の第
２検出筒１４が同行回転するように嵌め合わされてい
る。その第１検出筒１３の一端は第２検出筒１４の一端
に隙間をおいて対向する。その第１検出筒１３の他端は
第３検出筒１５の一端に隙間をおいて対向する。その第
１検出筒１３の一端、第２検出筒１４の一端、および第
３検出筒１５の一端は、周方向に沿って並列する複数の
歯１３ａ、１４ａ、１５ａにより構成されている。その
第１検出筒１３の他端は平坦面とされている。 【０００８】その第１検出筒１３の一端と第２検出筒１
４の一端とを通過する磁束を発生することで第１磁気回
路を構成する第１コイル１６が、磁性材製の第１ホルダ
ー１７を介してハウジング２により保持されている。そ
の第１コイル１６は、第１検出筒１３の一端と第２検出
筒１４の一端とを覆うように配置され、また、第１ホル
ダー１７により外周と両端面とが覆われる。その第１コ
イル１６の発生磁束は、第１検出筒１３、第２検出筒１
４、第１ホルダー１７を通過する。その第１検出筒１３
の他端と第３検出筒１５の一端とを通過する磁束を発生
することで第２磁気回路を構成する第２コイル１８が、
磁性材製の第２ホルダー１９を介してハウジング２によ
り保持されている。その第２コイル１８は、第１検出筒
１３の他端と第３検出筒１５の一端とを覆うように配置
され、また、第２ホルダー１９により外周と両端面とが
覆われる。その第２コイル１８の発生磁束は、第１検出
筒１３、第３検出筒１５、第２ホルダー１９を通過す
る。 【０００９】ハウジング２に取り付けられる回路基板２
０に、検出対象値である操舵トルクの変化に応じて、そ
の出力電圧がグランド電位を基準として一定値に設定さ
れた印加電圧に対して変化する検出回路が設けられてい
る。図２は、その検出回路Ａの一例を示すもので、第１
コイル１６は抵抗４２を介して発振器４３に接続され、
第２コイル１８は抵抗４４を介して発振器４３に接続さ
れる。その発振器４３は、グランド電位を基準として例
えば５Ｖに設定された電圧を検出回路Ａに印加する交流
電源として機能する。第１コイル１６は演算増幅器４５
の反転入力端子に接続され、第２コイル１８は演算増幅
器４５の非反転入力端子に接続される。両シャフト３、
４による操舵トルクの伝達時においては、その操舵トル
クに応じてトーションバー８が弾性的にねじれ、第１検
出筒１３と第２検出筒１４とが同軸中心に相対回転す
る。この相対回転により第１検出筒１３の一端の歯１３
ａと第２検出筒１４の一端の歯１４ａとの軸方向におい
て重合する部分の面積が変化することから、その第１磁
気回路における通過磁束に対する磁気抵抗は、その操舵
トルクの変化による両シャフト３、４の相対回転量に応
じて変化する。その変化に応じて第１コイル１６の出力
電圧が変化する。第１検出筒１３と第３検出筒１５とは
同行回転するので、第２磁気回路における通過磁束に対
する磁気抵抗は、操舵トルクの変化によっては変動する
ことがない。その第１磁気回路における磁気抵抗は、両
シャフト３、４による操舵トルクの非伝達時にあっては
第２磁気回路における磁気抵抗と等しくされる。操舵ト
ルクの変化に応じて変化する第１コイル１６の出力電圧
に対応する信号が、第１磁気回路における磁気抵抗の変
化と第２磁気回路における磁気抵抗の変化との偏差に対
応する信号として演算増幅器４５から出力される。その
第２磁気回路における磁気抵抗は操舵トルクの変化によ
っては変動しないので、温度変動による第１コイル１６
の出力変動と第２コイル１８の出力変動とが演算増幅器
４５において打ち消され、出力の温度変動を補償するこ
とができる。 【００１０】その検出回路Ａへのグランド電位を基準と
する印加電圧を検知する第１電圧センサ５１と、その検
出回路Ａのグランド電位を基準とする出力電圧を検知す
る第２電圧センサ５２とが制御装置５３に接続されてい
る。その制御装置５３は、検知された印加電圧をＶｉ、
検知された出力電圧をＶｏ、印加電圧のグランド電位を
基準とする一定の設定値をＶｉ^* 、補正電圧をＶとし
て、Ｖ＝Ｖｏ・Ｖｉ^* ／Ｖｉの関係から補正電圧Ｖを演
算する。例えば、検知された印加電圧Ｖｉが５．２Ｖ、
検知された出力電圧Ｖｏが２．０Ｖ、印加電圧のグラン
ド電位を基準とする一定の設定値Ｖｉ^* が５．０Ｖであ
る場合、補正電圧は２．０・５．０／５．２＝１．９２
３Ｖとなる。その制御装置５３に舵角中点を検知可能な
舵角センサ５４が接続される。その舵角センサ５４は、
例えば出力シャフト４の舵角中点からの回転角を検出す
る角度センサにより構成される。制御装置５３は舵角セ
ンサ５４からの信号により舵角中点を認識し、舵角中点
で検知された検出回路Ａのグランド電位を基準とする出
力電圧を中点電圧として、その補正電圧Ｖと中点電圧と
の差に対応する操舵トルクの検出信号Ｔｈを出力する。
この操舵トルクの検出信号Ｔｈに応じて上記操舵補助力
発生用モータが駆動され、操舵補助力が付与される。 【００１１】上記実施形態のトルクセンサ１によれば、
検出回路Ａの実際の出力電圧Ｖｏを、検出回路Ａへの実
際の印加電圧Ｖｉに対する設定された印加電圧Ｖｉ^* の
割合に応じて補正し、その補正電圧Ｖと舵角中点での検
出回路Ａの実際の出力電圧である中点電圧との差を操舵
トルクの検出信号Ｔｈに対応させている。これにより、
検出回路Ａへの印加電圧の変動による中点電圧の変動を
打ち消して操舵トルクを正確に求めることができる。 【００１２】本発明は上記実施形態に限定されない。本
発明をトルクセンサ以外の操舵装置用センサに適用して
もよく、例えば上記舵角センサ５４やステアリングホイ
ールの操舵角を検出対象値とする角度センサにも適用で
きる。また、検出回路は上記のような磁気抵抗の変化に
応じて出力電圧が変化するものに限定されず、例えば検
出対応値の変化に応じて変化する可変抵抗を有すること
で、その出力電圧がグランド電位を基準として一定値に
設定された印加電圧に対して変化するものであってもよ
い。 【００１３】 【発明の効果】本発明によれば、操舵装置用センサにお
いて検出回路への印加電圧が変動した場合でも複雑な構
成を要することなく検出対象値を正確に求めることがで
きる。 【００１４】 【他の技術の開示】舵角センサとしてポテンショメータ
のようにアナログ信号を出力するものを用い、その出力
信号をＡ／Ｄ変換して制御装置に送る場合、そのセンサ
にバッテリーによって印加される電圧に変動があると出
力が変動し、舵角中点を正確に検知できなくなる。この
ような場合、そのバッテリーと舵角センサとの間に専用
のレギュレータを設けることで印加電圧を安定させるの
が好ましい。また、そのバッテリーとして通常の車載バ
ッテリーとは別の専用バッテリーを用い、その専用バッ
テリーの充電は電圧変動の影響がないように停車時や操
舵が行われていない時に車載バッテリーからの電力供給
により行うようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施形態のトルクセンサの断面図 【図２】本発明の実施形態のトルクセンサにおける回路
構成の説明図 【符号の説明】 １ トルクセンサ ５１ 第１電圧センサ ５２ 第２電圧センサ ５３ 制御装置 ５４ 舵角センサ Ａ 検出回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 葉山 良平 大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋精工株式会社内 (72)発明者 前田 真悟 大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋精工株式会社内 (72)発明者 東 真康 大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋精工株式会社内 Ｆターム(参考） 2F063 AA36 BA08 BD16 CB20 DA05 GA03 LA24 LA25 NA06 3D033 CA28 CA29 DB05

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】検出対象値の変化に応じて、その出力電圧
   がグランド電位を基準として一定値に設定された印加電
   圧に対して変化する検出回路を備える操舵装置用センサ
   において、その検出回路へのグランド電位を基準とする
   印加電圧を検知する手段と、その検出回路のグランド電
   位を基準とする出力電圧を検知する手段と、舵角中点を
   検知する手段と、その検知された印加電圧をＶｉ、検知
   された出力電圧をＶｏ、その印加電圧のグランド電位を
   基準として設定された前記一定値をＶｉ^* 、補正電圧を
   Ｖとして、Ｖ＝Ｖｏ・Ｖｉ^* ／Ｖｉの関係から補正電圧
   Ｖを演算する手段とを備え、舵角中点で検知された検出
   回路のグランド電位を基準とする出力電圧を中点電圧と
   して、その補正電圧と中点電圧との差に対応する検出対
   象値の検出信号を出力することを特徴とする操舵装置用
   センサ。