JP2007309925A - 磁歪式トルクセンサ - Google Patents
磁歪式トルクセンサ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007309925A JP2007309925A JP2007109962A JP2007109962A JP2007309925A JP 2007309925 A JP2007309925 A JP 2007309925A JP 2007109962 A JP2007109962 A JP 2007109962A JP 2007109962 A JP2007109962 A JP 2007109962A JP 2007309925 A JP2007309925 A JP 2007309925A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- torque sensor
- magnetostrictive
- signal
- voltage
- detection coil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Power Steering Mechanism (AREA)
Abstract
【解決手段】磁歪膜30a、30bが被覆されたシャフト20と、磁歪膜30a、30bの磁気特性変化を検出する検出コイル40a,40b,40c,40dとを備え、シャフト20に加えられたトルクを検出する磁歪式トルクセンサ100において、前記磁歪式トルクセンサは、さらに、通電遮断手段70を備え、通電遮断手段70は、電源投入のときから所定時間経過までの間は、検出コイル40a,40b,40c,40dに励磁電圧を印加させない。言い換えれば、通電遮断手段70により励磁信号Iおよびその反転信号がブリッジ回路10に入力されることが遮断される。
【選択図】図1
Description
直流の励磁電圧印加により、検出コイルの内部抵抗で定まる飽和電流が流れ、磁歪膜、および、シャフトが磁化され、トルク検出開始時の検出信号が不安定になることがある。これにより、イグニッションスイッチをONする毎に操舵トルクの変化が生じ、操舵フィーリングが悪化する問題点がある。
なお、検出コイルへの直流電圧の印加が継続すると、過大電流が流れることによる検出コイルの断線、あるいは、スイッチング素子の破壊が生じることもある。
本発明の一実施形態である磁歪式トルクセンサは、後記するように電動パワーステアリング装置のステアリング軸(シャフト)に加えられるトルクを検出するものである。
図1の構成図に示される磁歪式トルクセンサ100は、シャフト(ステアリング軸)20の近接する軸方向2箇所の全周に被着されている磁歪膜30a,30bと、直列接続されている検出コイル40a,40bと、逆向きに直列接続されている検出コイル40c,40dと、検出コイル40a,40b,40c,40dに矩形波状の励磁電圧を印加するブリッジ回路10と、検出コイル40a,40bの接続点VS1および検出コイル40c,40dの接続点VS2の差分電圧を出力する差動増幅器50と、ブリッジ回路10による励磁電圧の印加を遮断する通電遮断手段70と、これらの素子、手段を制御しシャフト20に印加されるトルク強度とその方向を演算するCPU60とを備えている。
図2(a)はイグニッションスイッチ(IG−SW)の出力電圧の時間変化を示し、図2(b)は検出コイル電源の時間変化を示し、図2(c)はゲートIC電源の時間変化であり、図2(d)はCPU電源の時間変化を示す図である。イグニッションスイッチのONにより各部の電源電圧[V]が立ち上がっている。
図2(e)は、励磁信号Iの波形であり、イグニッションスイッチONから所定の信号起動時間が経過してからパルス幅t1、デューティ1/2の矩形波電圧が発生する。この矩形波電圧が、通電遮断手段70を介してブリッジ回路10のゲート端子G2に印加され、この反転波形の電圧がゲート端子G1に印加される。図2(f)の実線は通電許可信号の波形であり、CPU60によって励磁信号Iの送信が可能になったときにローレベル状態からハイレベル状態に遷移している。この通電許可信号により、通電遮断手段70は励磁信号Iおよびその反転信号のゲート端子G1,G2への入力を許可する。
第1実施形態は、信号起動時間に発生する直流電圧がゲート端子G1に入力されることを回避するために、通電遮断手段70を用いて励磁信号Iおよびその反転信号を遮断したが、信号起動時間に対応する時間を微分回路を用いて生成し、ゲートICを用いて信号を遮断することができる。
CPU60が生成する励磁信号Iは、右側FET駆動信号として、ゲート端子G2に直接入力される。また、コンデンサCと抵抗器Rとで構成される微分回路80がゲートIC電源の立ち上がり電圧の微分波形を生成する。この微分波形と励磁信号IとのNOR演算がゲートIC85を用いて行われる。この演算結果であるNOR信号が、左側FET駆動信号として、ゲート端子G1に入力される。
前記各実施形態は、ブリッジ回路10のゲート端子G1,G2に入力される矩形波信号を制御したが、ブリッジ回路10に印加される電源電圧を制御しても検出コイル40a,40b,40c,40dに直流電圧が印加されることを回避することができる。
図6は、磁歪式トルクセンサ120の構成図である。図6において、ブリッジ回路10、シャフト20、磁歪膜30a,30b、検出コイル40a,40b,40c,40d、差動増幅器50、インバータ55、CPU60については第1実施形態と同様であるので説明を省略し、相違点のみ説明する。
図7(a)〜(e)の各波形は、第1実施形態と同様であるので説明を省略する。図7(f)は、リレー駆動信号であり、タイマ手段90が生成する。この信号は、イグニッションスイッチ(IG−SW)(図7(a))がONしてから励磁信号I(図7(e))の信号起動時間だけ遅延している。図7(g)の右側FET駆動信号は、励磁信号Iと同一波形であり、図7(h)の左側FET駆動信号は励磁信号Iの反転波形である。図7(i)は検出コイル電圧波形であり、信号起動時間経過後に第1実施形態と同様の矩形波交流電圧が印加される。図7(j)は、検出コイル電流であり第1実施形態と同様の電流が流れる。すなわち、本実施形態によれば、信号起動時間に発生する左側FET駆動信号の直流電圧によって、検出コイル40a,40b,40c,40dに直流電圧が印加されることはない。
次に、前記実施形態の磁歪式トルクセンサ100,110,120が使用される電動パワーステアリング装置について、図8を参照して説明する。
電動パワーステアリング装置200は、操向ハンドル210を回転させると操向ハンドル210に直結するステアリング軸であるシャフト20は、ラックピニオン機構270を構成するピニオン260を回転し、これによってラック軸250を移動させて転舵輪220の方向を変える。このとき、検出コイル40を用い磁歪式トルクセンサ100,110,120が検出したトルク信号Tに応じて、制御装置230が電動機240を駆動制御する。電動機240は、動力伝達機構280を介してピニオン260を回転させ、操向ハンドル210の操舵トルクを軽減するように動作する。なお、運転者の操舵トルクをTHとし、ピニオン260に伝達されるトルクをTPとし、電動機240による補助トルクの大きさに関連した定数をKAとすると、TH=TP/(1+KA)の関係が成立する。また、電動パワーステアリング装置200には、操向ハンドル210と転舵輪220とが機械的に切り離されたステアバイワイヤ(Steer_By_Wire)が含まれる。
次に、通電遮断手段を設けない場合の構成・動作を比較例として説明する。図9において、ブリッジ回路10、シャフト20、磁歪膜30a,30b、検出コイル40a,40b,40c,40d、差動増幅器50、インバータ55、CPU60については前記各実施形態と同様であるので説明を省略する。すなわち、本比較例は、励磁信号Iおよびこの反転信号が直接ブリッジ回路10のゲート端子G1,G2に入力され、検出コイル電源がスイッチング素子10a、10cのドレインに直接印加されている。
図10(a)〜(d)の各波形は、前記各実施形態と同様であるので説明を省略する。図10(e)の励磁信号Iは、信号起動時間経過後にCPU60によって生成されるデューティ1/2の矩形波信号波形である。この励磁信号とこの反転信号がブリッジ回路10のゲート端子G1,G2に入力され、図10(f)に示される検出コイル電圧の波形が生成される。この波形は、信号起動時間以外の部分は、前記各実施形態と同様に矩形波交流電圧であるが、信号起動時間は、検出コイル40a,40b,40c,40dに直流電圧が印加される。このため、図10(g)に示される検出コイル電流波形は、検出コイル電源の立ち上がりと共に、徐々に増加し、検出コイルの内部抵抗で規定される飽和電流が流れる。そして、検出コイル電圧の極性が負に反転すると、電流の減少が始まる。このとき電流の減少幅は、励磁信号のパルス幅t1で規定され、再び、検出コイル電圧の極性が正に反転すると検出コイルの電流が増加する。このため、検出コイル40a,40b,40c,40dに流れる平均電流はΔIのオフセットが生じ、磁歪膜30a,30bが磁化される。なお、図10(h)は右側FET駆動信号の波形であり、図10(i)は左側FET駆動信号の波形である。
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような種々の変形が可能である。
(1)前記各実施形態は、検出コイル40a,40b,40c,40dに矩形波交流電圧の励磁電圧を印加したが、正または負のパルス電圧を印加した場合でも、電源投入後所定時間経過するまでは、励磁電圧の印加を行わないことにより、電源投入後のスイッチング回路の起動が安定するまで信号起動時間の間、検出コイル40a,40b,40c,40dに直流電圧が印加されない。
(2)前記各実施形態では、検出コイル40c,40dを検出コイル40a、40bの逆方向に接続して接続点VS1と接続点VS2との差動出力を得たが、同方向に接続するとトルク印加により同方向に電位変動し、差動出力はゼロ点近傍になる。言い換えれば、異常が発生するとゼロ点でなくなるので、これを検出して異常検出手段とすることができる。
10a,10b,10c,10d スイッチング素子
20 シャフト(ステアリング軸)
30a,30b 磁歪膜
40,40a,40b,40c,40d 検出コイル
50 差動増幅器
55 インバータ
60 CPU(制御手段)
60a A/D変換器
70 通電遮断手段
80 微分回路
85 ゲートIC
90 タイマ手段
95 リレー(通電遮断手段)
95a リレーコイル
95b 接点
100,110,120 磁歪式トルクセンサ
200 電動パワーステアリング装置
210 操向ハンドル
220 転舵輪
230 制御装置
240 電動機
250 ラック軸
260 ピニオン
270 ラックピニオン機構
280 動力伝達機構
Claims (4)
- 磁歪膜が被覆されたシャフトと、前記磁歪膜の磁気特性変化を検出する検出コイルとを備え、前記シャフトに加えられたトルクを検出する磁歪式トルクセンサにおいて、
前記磁歪式トルクセンサは、さらに、通電遮断手段を備え、
前記通電遮断手段は、電源投入のときから所定時間経過までの間は、前記検出コイルに励磁電圧を印加させないことを特徴とする磁歪式トルクセンサ。 - 前記励磁電圧は、複数のスイッチング素子により生成され、
前記通電遮断手段は、前記複数のスイッチング素子に入力される励磁信号を遮断することを特徴とする請求項1に記載の磁歪式トルクセンサ。 - 前記トルクセンサは、車両に搭載され、
前記電源投入は、前記車両のイグニッションスイッチのONにより行われることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の磁歪式トルクセンサ。 - 前記励磁信号の供給を行う制御手段を更に備え、
前記制御手段は、前記励磁信号の送信が可能となったときに、前記通電遮断手段に対して通電許可信号を供給することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の磁歪式トルクセンサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007109962A JP5192720B2 (ja) | 2006-04-19 | 2007-04-19 | 磁歪式トルクセンサ |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006115141 | 2006-04-19 | ||
JP2006115141 | 2006-04-19 | ||
JP2007109962A JP5192720B2 (ja) | 2006-04-19 | 2007-04-19 | 磁歪式トルクセンサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007309925A true JP2007309925A (ja) | 2007-11-29 |
JP5192720B2 JP5192720B2 (ja) | 2013-05-08 |
Family
ID=38842893
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007109962A Active JP5192720B2 (ja) | 2006-04-19 | 2007-04-19 | 磁歪式トルクセンサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5192720B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009145048A (ja) * | 2007-12-11 | 2009-07-02 | Honda Motor Co Ltd | 磁歪式トルクセンサ装置および電動ステアリング用磁歪式トルクセンサ装置および磁歪式トルクセンサ装置のキャリブレーション方法 |
EP2112486A1 (en) | 2008-04-23 | 2009-10-28 | Honda Motor Co., Ltd. | Magnétostrictive torque sensor and electric power steering apparatus |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6411255B2 (ja) * | 2015-03-19 | 2018-10-24 | 本田技研工業株式会社 | 磁歪式トルクセンサ及び電動パワーステアリング装置 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01173845A (ja) * | 1987-12-28 | 1989-07-10 | Kubota Ltd | トルク測定装置 |
JPH02154128A (ja) * | 1988-12-06 | 1990-06-13 | Mitsubishi Electric Corp | 歪検出装置 |
JPH0382927A (ja) * | 1989-08-25 | 1991-04-08 | Nippon Seiko Kk | ホール素子型トルクセンサの保護方式 |
JPH1194658A (ja) * | 1997-09-17 | 1999-04-09 | Aisin Seiki Co Ltd | トルクセンサ |
JPH11118628A (ja) * | 1997-10-16 | 1999-04-30 | Toyota Autom Loom Works Ltd | トルクセンサ |
JP2004170304A (ja) * | 2002-11-21 | 2004-06-17 | Toshiba Corp | トルクセンサ |
-
2007
- 2007-04-19 JP JP2007109962A patent/JP5192720B2/ja active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01173845A (ja) * | 1987-12-28 | 1989-07-10 | Kubota Ltd | トルク測定装置 |
JPH02154128A (ja) * | 1988-12-06 | 1990-06-13 | Mitsubishi Electric Corp | 歪検出装置 |
JPH0382927A (ja) * | 1989-08-25 | 1991-04-08 | Nippon Seiko Kk | ホール素子型トルクセンサの保護方式 |
JPH1194658A (ja) * | 1997-09-17 | 1999-04-09 | Aisin Seiki Co Ltd | トルクセンサ |
JPH11118628A (ja) * | 1997-10-16 | 1999-04-30 | Toyota Autom Loom Works Ltd | トルクセンサ |
JP2004170304A (ja) * | 2002-11-21 | 2004-06-17 | Toshiba Corp | トルクセンサ |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009145048A (ja) * | 2007-12-11 | 2009-07-02 | Honda Motor Co Ltd | 磁歪式トルクセンサ装置および電動ステアリング用磁歪式トルクセンサ装置および磁歪式トルクセンサ装置のキャリブレーション方法 |
EP2112486A1 (en) | 2008-04-23 | 2009-10-28 | Honda Motor Co., Ltd. | Magnétostrictive torque sensor and electric power steering apparatus |
JP2009264812A (ja) * | 2008-04-23 | 2009-11-12 | Honda Motor Co Ltd | 磁歪式トルクセンサ及び電動パワーステアリング装置 |
JP4581002B2 (ja) * | 2008-04-23 | 2010-11-17 | 本田技研工業株式会社 | 磁歪式トルクセンサ及び電動パワーステアリング装置 |
US7882753B2 (en) | 2008-04-23 | 2011-02-08 | Honda Motor Co., Ltd. | Magnetostrictive torque sensor and electric power steering apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5192720B2 (ja) | 2013-05-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7752921B2 (en) | Magnetostrictive torque sensor | |
US6386052B1 (en) | Torque sensor | |
JP3584624B2 (ja) | トルクセンサ | |
US7661324B2 (en) | Magnetostrictive torque sensor and electric power steering apparatus | |
EP2679469B1 (en) | Electric power steering apparatus | |
JP4572227B2 (ja) | 磁歪式トルクセンサ及び電動ステアリング装置 | |
US9873451B2 (en) | Motor circuit for electric power assisted steering and method | |
JP3898610B2 (ja) | トルクセンサ | |
JP5192720B2 (ja) | 磁歪式トルクセンサ | |
JP4908904B2 (ja) | 磁歪式トルクセンサ | |
JP2014219217A (ja) | 磁歪式トルクセンサ及び電動パワーステアリング装置 | |
JP4908898B2 (ja) | インダクタンス検出回路、トルクセンサユニット、および、電動パワーステアリング装置 | |
EP1028048B1 (en) | Power steering system for motor vehicle | |
JP4389178B2 (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
JP2007290412A (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
JP2006036146A (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
JP6173612B2 (ja) | 回転角度検出装置および回転角度検出方法 | |
JP3666191B2 (ja) | トルクセンサ | |
JP6101102B2 (ja) | 磁歪式トルクセンサ及び電動パワーステアリング装置 | |
JPH0457543B2 (ja) | ||
JP2007074814A (ja) | モータ駆動電流検出回路 | |
JP2003081110A (ja) | 電動パワーステアリング装置の制御装置 | |
JP2021050965A (ja) | ステッピングモータ制御装置、時計及びステッピングモータ制御方法 | |
JP2003143893A (ja) | モータ駆動装置およびこれを用いた電動パワーステアリング装置 | |
JP2004191068A (ja) | トルクセンサ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20091127 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120118 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120124 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120326 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121113 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121206 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130122 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130201 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5192720 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160208 Year of fee payment: 3 |