JP2010203960A - Torque detection device, and electric power steering device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は回転体に加わるトルクを検出するトルク検出装置、及びトルク検出装置と操舵補助用の電動モータとを備える電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to a torque detection device that detects torque applied to a rotating body, and an electric power steering device that includes a torque detection device and an electric motor for assisting steering.
ステアリングホイール等の操舵部材の回転操作に応じて操舵補助用の電動モータを駆動し、該電動モータの回転力を舵取機構に伝えて操舵を補助する電動パワーステアリング装置においては、前記電動モータの駆動制御に用いるべく操舵部材に加えられる操舵トルクを検出する必要があり、この検出のために従来、操舵部材と舵取機構とを連絡するステアリング軸の中途に構成されたトルク検出装置が用いられている。 In an electric power steering device that assists steering by driving a steering assisting electric motor in response to a rotation operation of a steering member such as a steering wheel and transmitting the rotational force of the electric motor to a steering mechanism, It is necessary to detect the steering torque applied to the steering member to be used for drive control. For this detection, a torque detection device constructed in the middle of the steering shaft that connects the steering member and the steering mechanism is conventionally used. ing.
このトルク検出装置は、検出対象となるステアリング軸を、捩じりばねとしての細径のトーションバーにより同軸上に連結された第1軸と第2軸とに分割し、操舵部材の回転操作によりステアリング軸に操舵トルクが加えられたとき、前記トーションバーの捩じれを伴って第1軸と第2軸との間に相対角変位が生じるようにし、この相対角変位を媒介として前記操舵トルクを検出する構成としてある。 This torque detection device divides a steering shaft to be detected into a first shaft and a second shaft that are coaxially connected by a small-diameter torsion bar as a torsion spring, and rotates the steering member. When a steering torque is applied to the steering shaft, a relative angular displacement is generated between the first shaft and the second shaft with the torsion bar being twisted, and the steering torque is detected using the relative angular displacement as a medium. It is as composition to do.
第1軸及び第2軸の相対角変位は、従来から種々の手段により検出されており、そのうちの一つとして、第1軸と一体に回転する円筒磁石と、第2軸と一体に回転する磁気ヨークとの間の磁気回路を通る磁束の変化を利用するトルク検出装置がある(例えば、特許文献1参照)。 The relative angular displacement of the first axis and the second axis has been conventionally detected by various means, one of which is a cylindrical magnet that rotates integrally with the first axis, and one that rotates integrally with the second axis. There is a torque detection device that uses a change in magnetic flux passing through a magnetic circuit with a magnetic yoke (see, for example, Patent Document 1).
第2軸と一体に回転する磁気ヨークは、環状をなすヨーク本体の一側に軸長方向に延びる磁極爪を周方向に複数等配してなる軟磁性体製のリングであり、夫々の磁極爪を周方向に交互に位置させて軸長方向に並べた2個を一組として第2軸に固定されている。また、第1軸と一体に回転する円筒磁石は、磁気ヨークの磁極爪と同数組の磁極を周方向に並設してなる多極磁石であり、第1軸及び第2軸に相対角変位が生じていない中立状態にあるとき、N極,S極の境界上に前記磁気ヨークの磁極爪が整合するように周方向に位相を合わせて第1軸に固定されている。 The magnetic yoke that rotates integrally with the second shaft is a ring made of a soft magnetic material formed by arranging a plurality of magnetic pole claws extending in the axial length direction on one side of an annular yoke body, and each magnetic pole. A pair of claws alternately arranged in the circumferential direction and arranged in the axial length direction is fixed to the second shaft as a set. The cylindrical magnet that rotates integrally with the first shaft is a multipolar magnet in which the same number of pairs of magnetic poles as the magnetic pole claws of the magnetic yoke are arranged in the circumferential direction, and is displaced relative to the first and second axes. In a neutral state in which no magnetic field is generated, the magnetic yoke is fixed to the first shaft in phase with the circumferential direction so that the magnetic pole claws of the magnetic yoke are aligned with the boundary between the N pole and the S pole.
2個の磁気ヨークの外側には、軟磁性体製の集磁リングが、夫々のヨーク本体に近接対向するように配置してある。これらの集磁リングは、夫々に連設され所定のエアギャップを隔てて対向する集磁部を有しており、これらの集磁部のエアギャップ内に、ホール素子等の磁気検知素子を用いてなる検出部が配してある。 On the outside of the two magnetic yokes, a magnetism collecting ring made of a soft magnetic material is arranged so as to face and oppose each yoke body. Each of these magnetism collecting rings has a magnetism collecting portion that is connected to each other with a predetermined air gap therebetween, and a magnetic sensing element such as a Hall element is used in the air gap of these magnetism collecting portions. A detection unit is arranged.
以上の構成により第1軸と第2軸との間に相対角変位が生じた場合、2個の磁気ヨークの磁極爪と円筒磁石の磁極との間に互いに逆向きの位相差が発生し、この位相差に応じた各別の磁気ヨーク内の磁束の密度変化により、夫々の集磁リングの集磁部間のエアギャップに漏洩する磁束が増減することになり、この増減に応じた検出部の出力変化を取出すことにより、第1軸及び第2軸間の相対角変位を検出することができ、第1軸及び第2軸に加わるトルク(操舵トルク)を求めることができる。 When a relative angular displacement occurs between the first axis and the second axis by the above configuration, a phase difference in the opposite direction occurs between the magnetic pole claws of the two magnetic yokes and the magnetic pole of the cylindrical magnet, The magnetic flux leaking to the air gap between the magnetic collecting portions of the respective magnetic collecting rings increases or decreases due to the change in density of the magnetic flux in each of the different magnetic yokes according to this phase difference, and the detection unit corresponding to this increase or decrease By taking out this output change, it is possible to detect the relative angular displacement between the first axis and the second axis, and to obtain the torque (steering torque) applied to the first axis and the second axis.
以上のように構成されたトルク検出装置を電動パワーステアリング装置に適用する場合、操舵トルクの誤検出により操舵補助が不安定となることを排除するためのフェイル対策が不可欠である。図8は従来のトルク検出装置における検出部の電気回路の構成を示す説明図である。従来においては、特許文献1にも開示されているように集磁リングの周上に、第1乃至第3の端子を有する2つの検出部100,100を配し、各検出部100,100から出力される信号の出力比較により夫々の検出部100,100のフェイル判定を逐次実施して、一方の検出部100がフェイル状態にあると判定された場合にも他方の検出部100の出力によるトルク検出が可能であり、操舵補助を継続できるようにしてある。また、2つの検出部100,100に接続されるハーネスは、各検出部100,100の第1の端子に接続された1本のプラス側電源線101と、各検出部100,100の第2の端子に接続された1本のマイナス側電源線102と、各検出部100,100の第3の端子に接続された2本の信号線103,103とを有する。
When the torque detection device configured as described above is applied to an electric power steering device, a fail countermeasure is indispensable for eliminating the unstable steering assistance due to erroneous detection of the steering torque. FIG. 8 is an explanatory diagram showing a configuration of an electric circuit of a detection unit in a conventional torque detection device. Conventionally, as disclosed in Patent Document 1, two
しかしながら、以上のようになされる従来のフェイル対策は、2つの検出部100,100のプラス側電源線101又はマイナス側電源線102に短絡(天絡又は地絡)が発生し、電力の供給が遮断されて、両方の検出部100,100の出力が同時に失陥するような場合においては何らの効果もなく、操舵補助を継続できなくなるという問題がある。
However, in the conventional fail countermeasures as described above, a short circuit (a power supply fault or a ground fault) occurs in the positive side
また、このような場合には、2つの検出部100,100の出力比較による前述したフェイル判定も不確かとなることから、誤った操舵トルクの検出結果に基づく誤った操舵補助が実行される虞れもある。
Further, in such a case, the above-described fail determination based on the output comparison between the two
このような問題を解消するには、例えば3つ以上の検出部を用い、2つの検出部の出力が失陥するような場合においても他の検出部の出力に基づくトルク検出が可能となるように構成することが考えられる。この場合、夫々が第1乃至第3の端子を有する3つの検出部の前記端子に接続されるハーネスは、プラス側電源線、マイナス側電源線及び信号線を各別にまとめた3本となり、各ハーネスのプラス側電源線、マイナス側電源線及び信号線夫々がコネクタの接続端子に接続される構成となり、9つの接続端子を有するコネクタ、換言すると9ピン形式のコネクタが必要となる。 In order to solve such a problem, for example, three or more detection units are used, and even when the outputs of the two detection units fail, torque detection based on the outputs of the other detection units can be performed. It is conceivable to configure. In this case, the harness connected to the terminals of the three detectors each having the first to third terminals has three harnesses, each of which is a plus-side power line, a minus-side power line, and a signal line. Each of the plus side power line, the minus side power line and the signal line of the harness is connected to the connection terminal of the connector, and a connector having nine connection terminals, in other words, a 9-pin type connector is required.
ところが、電動パワーステアリング装置における制御システムには、コネクタのスペース効率を上げるために、ピン配列が2列になっていてかつ8つの接続端子を有する8ピン形式のコネクタが一般に使用されているため、前述のように9ピン形式のコネクタが必要である場合、前記制御システムを変更する必要があり、トルク検出装置を変更するだけでは対応することができない。また、ピン配列が2列のコネクタの場合は10ピン形式のコネクタを使用する必要があり、1ピンが使用されなく、スペース効率が低下する。しかも、制御システムの大型化を招く場合もある。 However, in order to increase the space efficiency of the connector, an 8-pin type connector having two rows of pins and having eight connection terminals is generally used in the control system in the electric power steering apparatus. As described above, when a 9-pin type connector is required, the control system needs to be changed, and it is not possible to cope with the change only by changing the torque detection device. In addition, when the pin arrangement is a two-row connector, it is necessary to use a 10-pin type connector, and one pin is not used, resulting in a reduction in space efficiency. In addition, the control system may be increased in size.
本発明は斯る事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的は3つの検出部にて信頼性の高いトルク検出ができ、しかも、電動パワーステアリング装置における制御システムにおいて一般に使用されている8ピン形式のコネクタにてハーネスを各検出部に接続することができるトルク検出装置、及びこれを備える電動パワーステアリング装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a main object thereof is to detect torque with high reliability by using three detection units, and furthermore, an 8-pin that is generally used in a control system for an electric power steering apparatus. An object of the present invention is to provide a torque detection device capable of connecting a harness to each detection unit with a connector of a type, and an electric power steering device including the torque detection device.
第1発明に係るトルク検出装置は、トルクが加えられる回転体と一体に回転する磁気回路形成部材と、夫々が第1乃至第3の端子を有し、前記磁気回路形成部材の磁気的な量を検出する3つの検出部と、各検出部の前記端子の夫々に接続された第1のコネクタと、該第1のコネクタに第2のコネクタにて接続されたハーネスとを備え、前記各検出部が検出した検出値に基づいて前記回転体に加わったトルクを検出するトルク検出装置であって、前記検出部の少なくとも一つは、いずれかの端子が、他の検出部のいずれかの端子に接続され、前記第1及び第2のコネクタ夫々における接続端子夫々の総数は8個以下であることを特徴とする。 A torque detection device according to a first aspect of the present invention includes a magnetic circuit forming member that rotates integrally with a rotating body to which torque is applied, each of which has first to third terminals, and a magnetic amount of the magnetic circuit forming member. Each of the detection units, a first connector connected to each of the terminals of each detection unit, and a harness connected to the first connector by a second connector. A torque detection device that detects torque applied to the rotating body based on a detection value detected by a unit, wherein at least one of the detection units is any terminal of another detection unit The total number of connection terminals in each of the first and second connectors is 8 or less.
第2発明に係るトルク検出装置は、第1発明において、前記少なくとも一つの検出部の端子が接続された前記他の検出部の前記端子に接続された分岐線を有し、前記第1及び第2のコネクタは、前記分岐線に対応する第2の接続端子を有し、前記ハーネスは、前記第2の接続端子に接続された電源線を有することを特徴とする。 A torque detection device according to a second aspect of the present invention includes, in the first aspect, a branch line connected to the terminal of the other detection unit to which the terminal of the at least one detection unit is connected. The second connector has a second connection terminal corresponding to the branch line, and the harness has a power supply line connected to the second connection terminal.
第3発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵軸と、第1又は第2発明に記載されたトルク検出装置と、前記ハーネスが接続され、前記トルク検出装置が検出したトルクに基づいて操舵補助用の電動モータを駆動する制御部と、前記電動モータの回転力を舵取機構に伝動する伝動手段とを備えることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an electric power steering apparatus for steering assistance based on torque detected by the torque detecting apparatus, wherein the steering shaft, the torque detecting apparatus described in the first or second invention, and the harness are connected. And a transmission means for transmitting the rotational force of the electric motor to a steering mechanism.
第1発明及び第3発明によれば、3つの検出部にてトルクを検出することができるため、2つの検出部の出力が正確でないような場合においても他の検出部の出力に基づくトルク検出が可能となり、信頼性の高いトルク検出ができる。しかも、電動パワーステアリング装置における制御システムとして一般に普及している8ピン形式のコネクタにてハーネスを各検出部に接続することができるため、既存の制御システムに対応することができ、信頼性の高いトルク検出装置を安価に提供することができる。しかも、コネクタ実装のスペース効率を犠牲にすることなく、また制御システムの大型化を招くこともない。 According to the first and third inventions, since torque can be detected by the three detection units, torque detection based on the outputs of the other detection units even when the outputs of the two detection units are not accurate. This makes it possible to detect torque with high reliability. In addition, since the harness can be connected to each detection unit with an 8-pin connector that is commonly used as a control system in an electric power steering apparatus, it can be compatible with existing control systems and has high reliability. A torque detector can be provided at low cost. In addition, the space efficiency of the connector mounting is not sacrificed, and the control system is not increased in size.
第2発明によれば、3つの検出部の第1の端子に接続される接続端子及び/又は3つの検出部の第2の端子に接続される接続端子の個数を低減でき、しかも、ハーネスは2つ以上の電源線を確保することができるため、電源線の1本が断線した場合においてもトルク検出が可能となり、信頼性の高いトルク検出ができる。 According to the second invention, the number of connection terminals connected to the first terminals of the three detection units and / or connection terminals connected to the second terminals of the three detection units can be reduced, and the harness Since two or more power supply lines can be secured, torque can be detected even when one of the power supply lines is disconnected, and highly reliable torque detection can be performed.
第3発明によれば、トルク検出装置と制御部とが比較的離隔した箇所に配され、ハーネスの長さが比較的長くなり、ハーネスが損傷し易くなる場合においても、信頼性の高いトルク検出ができる。 According to the third aspect of the invention, the torque detection device and the control unit are arranged at a relatively separated location, the harness length is relatively long, and the harness can be easily damaged. Can do.
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
実施の形態1
図1は本発明に係るトルク検出装置の構成を示す分解斜視図、図2はトルク検出装置が電動パワーステアリング装置に組込まれた状態を示す縦断面図である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments thereof.
Embodiment 1
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a configuration of a torque detection device according to the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a state in which the torque detection device is incorporated in an electric power steering device.
本発明に係るトルク検出装置Aは、トーションバー10を介して同軸上に連結された第1軸11及び第2軸12に加わるトルクを検出対象とし、第1軸11と一体に回転する円筒磁石2と、第2軸12と一体に回転する2個一組の磁気ヨーク3,3とを備えている。尚、円筒磁石2と磁気ヨーク3,3とが磁気回路形成部材を構成している。
The torque detection device A according to the present invention detects a torque applied to the
トーションバー10は、捩じりばねとしての作用をなす細径の丸棒であり、第1軸11と第2軸12とは、夫々の軸心部に形成された連結孔11a,12aにトーションバー10の両端に設けた大径の連結部を内嵌し、後述するように周方向の位置決めを行った後、各別の連結ピン11b,12bの打設により一体化せしめて連結されている。このように連結された第1軸11と第2軸12とに回転トルクが加えられた場合、この回転トルクの作用によりトーションバー10が捩じれ変形し、第1軸11と第2軸12との間には、前記回転トルクの方向に、該回転トルクの大きさに対応する相対角変位が生じる。尚、第1軸11及び第2軸12が、トルクが加えられる回転体を構成している。
The
第1軸11と一体に回転する円筒磁石2は、図1に示すように、各複数のN極21及びS極22を円周上に並べ、これらの端面及び内面を適宜の厚さを有する樹脂製の保持体23により覆ってなる多極磁石として構成されており、図2に示すように保持体23を介して第1軸11に外嵌固定されている。
As shown in FIG. 1, the
第2軸12と一体に回転する磁気ヨーク3,3は、図1に示すように円環状をなすヨーク本体31の内面に、軸長方向に延びる複数の磁極爪32を、周方向に等配して構成された軟磁性材料製のリングである。磁極爪32は、延設端に向けて縮幅された三角形状を有しており、2個の磁気ヨーク3,3は、夫々の磁極爪32の突設側を向き合わせ、周方向に交互に並べた状態で同軸上に位置決めし、これらを円筒形に成形された樹脂製の保持筒33により一体に保持させて構成されている。
As shown in FIG. 1, the
以上のように構成された磁気ヨーク3,3は、第2軸12の軸端部に、保持筒33の一側の延長部を外嵌させて固定されており、図2に示すように保持筒33の内側に露出する磁気ヨーク3,3の磁極爪32が、第1軸11に外嵌固定された円筒磁石2の外周面にわずかなエアギャップを隔てて対向するように組付けられている。
The
図3は磁気ヨーク3の磁極爪32と円筒磁石2のN極21及びS極22との周方向の位置関係を示す説明図である。図3(b)には、組付け時の位置関係が示されており、本図に示すように磁気ヨーク3,3と円筒磁石2とは、磁気ヨーク3,3の磁極爪32が円筒磁石2の周上に並ぶN極21とS極22との境界と一致するように周方向に位相合わせされている。この位相合わせは、トーションバー10による第1軸11と第2軸12との連結に際し、第1軸11及び第2軸12と共に円筒磁石2及び磁気ヨーク3,3の周方向位置を調整することにより実現される。
FIG. 3 is an explanatory view showing a circumferential positional relationship between the
このような組付け状態において、2個の磁気ヨーク3,3の磁極爪32は、円筒磁石2の周上において互いに相隣するN極21とS極22との間に形成される磁界内に同一の条件下にて位置し、これらの磁極爪32の基部を連絡するヨーク本体31内に生じる磁束は同一となる。
In such an assembled state, the
円筒磁石2が固定された第1軸11と磁気ヨーク3,3が固定された第2軸12との間にトーションバー10の捩じれを伴って相対角変位が生じた場合、夫々の磁気ヨーク3,3の磁極爪32と円筒磁石2のN極21及びS極22との位相は、図3(a)又は図3(c)に示すように互いに逆向きに変化する。この位相変化が生じた場合、一方の磁気ヨーク3の磁極爪32と他方の磁気ヨーク3の磁極爪32とには、互いに逆向きの磁力線が増加し、夫々のヨーク本体31に逆向きの磁束が発生する。このとき発生する磁束の向きは、円筒磁石2と磁気ヨーク3,3との間、即ち、第1軸11と第2軸12との間に生じる相対角変位の向きに応じて定まり、磁束の密度は、前記相対角変位の大きさに対応する。
When a relative angular displacement occurs due to torsion of the
磁気ヨーク3,3の外側には、2個の集磁リング4,4が配してある。これらの集磁リング4,4は、ヨーク本体31の外径よりもやや大きい内径を有する軟磁性材料製の円環であり、図1に示すように、周方向に適長離隔した3箇所に、軸長方向に延び、先端部を径方向外向きに屈曲させてなる集磁突起(集磁部)41,41を備えている。2個の集磁リング4,4は、夫々の集磁突起41,41の延長側を向き合わせて同軸上に配置し、夫々の先端の屈曲部が所定のエアギャップを隔てて対向するように位置決めして、図2に示すように、この状態を保って樹脂製の保持筒42に一体に保持されており、該保持筒42を介して図2に一部を示すハウジング13に内嵌し、夫々の内周面が各別の磁気ヨーク3,3のヨーク本体31の外周面に近接対向するように組付けられている。
Two
このように組付けられた集磁リング4,4には、夫々の内側に位置するヨーク本体31の内部に発生する磁束が誘導される。この磁束は、各別の集磁突起41,41の先端に集束され、これらの間のエアギャップに漏れ出す。
Magnetic fluxes generated inside the
集磁リング4,4の各3つの集磁突起41,41の間には、ホール素子等の磁気検知素子を用いてなる第1〜第3の検出部5a,5b,5cが夫々配してある。
Between each of the three magnetic
図4は検出部の電気回路の構成を示す説明図である。第1〜第3の検出部5a,5b,5cは、接続線50aV,50bV,50cVが接続されているプラス側電源線用の第1の端子5aV,5bV,5cVと、接続線50aG,50bG,50cGが接続されているマイナス側電源線用の第2の端子5aG,5bG,5cGと、接続線50aS,50bS,50cSが接続されている信号取出用の第3の端子5aS,5bS,5cSとを有し、また、第2の検出部5bにおける第2の端子5bGに接続されている接続線50bGは、第3の検出部5cにおける第2の端子5cGに接続されている接続線50cGに回路基板6内で接続され、第1及び第3の検出部5a,5cの各3本の接続線50aG,50bG,50cG及び50aS,50bS,50cSと、第2の検出部5bの2本の接続線50bV,50bSとが第1のコネクタ7に接続されている。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the configuration of the electric circuit of the detection unit. The first to
図2に示すように回路基板6は、保持筒42の外周の一部に連設された樹脂製の支持脚44により外部に面して支持されており、各検出部5a,5b,5cは、各別の前記接続線を支持体として、各別の集磁突起41,41間に確保されたエアギャップ内に位置決めされている。このように配された検出部5a,5b,5cは、夫々のエアギャップに漏れ出す磁束に対応する出力信号を発する。
As shown in FIG. 2, the
検出部5a,5b,5cの出力信号は、集磁リング4,4に対向するヨーク本体31,31内部の誘導磁束によって変化し、これらの誘導磁束は、前述のように円筒磁石2に対する夫々の相対角変位、即ち、第1軸11と第2軸12との間の相対角変位に対応するから、検出部5a,5b,5cの第1軸11及び第2軸12に加えられ、前記相対角変位を生じさせる回転トルクの方向及び大きさに対応するものとなり、検出部5a,5b,5cの出力変化に基づいて第1軸11及び第2軸12に加わる回転トルクを検出することができる。
The output signals of the
図2、図4に示すように回路基板6には、第1〜第3の検出部5a,5b,5cの第1の端子5aV,5bV,5cVに接続線50aV,50bV,50cVを介して接続された3つの接続端子7aV,7bV,7cVと、第1及び第3の検出部5a,5cの第2の端子5aG,5cGに接続線50aG,50cGを介して接続された2つの接続端子7aG,7cGと、第1〜第3の検出部5a〜5cの第3の端子5aS,5bS,5cSに接続線50aS,50bS,50cSを介して接続された3つの接続端子7aS,7bS,7cSとを有する8ピン形式の第1のコネクタ7が設けられている。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
第1のコネクタ7には、検出部5a,5b,5c夫々を外部の機器に接続するためのハーネス8が、共通の第2のコネクタ9にて接続されている。
To the
前述のようにホール素子を用いてなる検出部5a,5b,5cには、プラス側電源線、マイナス側電源線及び信号取り出し用の信号線が必要である。
As described above, the
ハーネス8は、プラス側電源線8aV,8bV,8cVと、マイナス側電源線8aG,8cGと、信号取り出し用の信号線8aS,8bS,8cSとの8本の接続線を有する。
The
ハーネス8の一端には、プラス側電源線8aV,8bV,8cVに接続された3つの接続端子9aV,9bV,9cVと、マイナス側電源線8aG,8cGに接続された2つの接続端子9aG,9cGと、信号線8aS,8bS,8cSに接続された3つの接続端子9aS,9bS,9cSとを有する8ピン形式の第2のコネクタ9が設けられている。各ハーネス8の他端には、外部の機器に接続するための第3のコネクタ(図示せず)が接続される。
At one end of the
以上のように3つの検出部5a,5b,5cに接続されるハーネス8は、3本のプラス側電源線8aV,8bV,8cVと、2本のマイナス側電源線8aG,8cGと、3本の信号線8aS,8bS,8cSとの合計8本の接続線を有し、また、ハーネス8を各検出部5a〜5cに接続する第1及び第2のコネクタ7,9は、プラス側電源線8aV,8bV,8cVに接続される3つの接続端子と、マイナス側電源線8aG,8cGに接続される2つの接続端子と、信号線8aS,8bS,8cSに接続される3つの接続端子とを有する8ピン形式であるため、例えば1本のマイナス側電源線8aG又は8cGの断線等により、第1の検出部5a又は第2、第3の検出部5b,5cから正常な出力がない場合においても他の検出部(5b,5c又は5a)の出力に基づくトルク検出が可能となり、信頼性の高いトルク検出ができ、しかも、電動パワーステアリング装置における既存の制御システムに対応することができ、信頼性の高いトルク検出装置を安価に提供することができる。しかも、コネクタ実装のスペース効率を犠牲にすることなく、また制御システムの大型化を招くこともない。
As described above, the
第1〜第3の検出部5a,5b,5cの出力は、ハーネス8を介して図示しないトルク算出部に与えられ、このトルク算出部においてトルクの算出がなされる。図5はトルク算出手順の一例を示すフローチャートである。
The outputs of the first to
トルク算出部は、検出部5a,5b,5cの出力(電圧値)T1 ,T2 ,T3を所定のサンプリング周期にて取り込み(ステップS1)、これらの偏差△Tを算出し(ステップS2)、この偏差△Tが予め定めた上限値Tmax を超えているか否かを判定する(ステップS3)。
The torque calculation unit takes in the outputs (voltage values) T 1 , T 2 , T 3 of the
偏差△Tが上限値Tmax 以下であると判定された場合(ステップS3:NO)、トルク算出部は、3つの検出部5a,5b,5cの出力T1 ,T2 ,T3 のいずれもが正常であると認識し、これらの出力T1 ,T2 ,T3 を用いてトルクを算出し(ステップS4)、ステップS1に戻って新たな出力T1 ,T2 ,T3 を取り込み、前述した動作を繰り返す。ステップS4におけるトルクの算出は、検出部5a,5b,5cの出力T1 ,T2 ,T3 のいずれか一つ、又は全てを、予め定めた演算式、又はマップに適用することにより実施することができる。
When it is determined that the deviation ΔT is equal to or less than the upper limit value Tmax (step S3: NO), the torque calculation unit has all the outputs T 1 , T 2 , T 3 of the three
ステップS3において、偏差△Tが上限値Tmax を超えたと判定された場合(ステップS3:YES)、トルク算出部は、3つの検出部5a,5b,5cのいずれかに異常があるかと判定し、次に、異常確定であるか否かを判定する(ステップS5)。この判定は、例えばステップ3での異常判定の回数をカウントしておき、このカウント値が予め定めた上限値を超えたか否かにより実施することができる。
When it is determined in step S3 that the deviation ΔT has exceeded the upper limit value Tmax (step S3: YES), the torque calculation unit determines whether any of the three
トルク算出部は、ステップS5において異常確定ではないと判定された場合(ステップS5:NO)には、前回のサンプル値、又は異常判定前の検出部5a,5b,5cの出力T1 ,T2 ,T3 を用いてトルクを算出し(ステップS6)、また異常確定であると判定された場合(ステップS5:YES)には、正常な出力T1 ,T2 ,T3 のいずれかを用いてトルクを算出し(ステップS7)、いずれの場合にもステップS1に戻り、新たな出力T1 ,T2 ,T3 を取り込み前述した動作を繰り返す。
When it is determined in step S5 that the abnormality is not confirmed (step S5: NO), the torque calculation unit or the outputs T 1 and T 2 of the previous sample values or the
なお、異常確定の結果は、一旦確定された後は維持されており、確定の後は正常な出力T1 ,T2 ,T3 のいずれかを用いたトルク算出が継続される。異常が確定された後は、得られたトルク算出値は、異常状態下でのトルク値として用いられ、例えば、電動パワーステアリング装置における操舵トルクの検出のために用いる場合には、車両を安全な位置に移動させることを目的とする緊急時の操舵制御(延命制御)のために使用される。この場合、警報の発生、適宜の表示等の報知手段により、運転者に異常の発生を報知するのが望ましい。 Note that the result of the abnormality confirmation is maintained once it has been established, and torque calculation using any of the normal outputs T 1 , T 2 , T 3 is continued after the confirmation. After the abnormality is determined, the obtained torque calculation value is used as a torque value under the abnormal condition. For example, when the vehicle is used for detection of steering torque in the electric power steering device, the vehicle is safely used. Used for emergency steering control (life extension control) for the purpose of moving to a position. In this case, it is desirable to notify the driver of the occurrence of abnormality by notifying means such as generation of an alarm and appropriate display.
一方、ステップS5において異常確定がなされない場合、ステップS3において正常判定がなされた時点においてステップS4に移行するから、検出部5a,5b,5cの出力T1 ,T2 ,T3 のいずれかを用いた正常なトルクの算出動作に復帰することができる。これにより、ハーネスにおける接続線の断線等に起因する検出部5a,5b,5cの一時的な出力変動に対応することができる。因って、検出部5a,5b,5cの出力T1 ,T2 ,T3 が、同時に正確でなくなる虞れがなく、電動パワーステアリング装置に適用した場合、前述した延命制御を確実に実施することができる。
On the other hand, if the abnormality is not determined in step S5, the process proceeds to step S4 when the normality is determined in step S3. Therefore, any one of the outputs T 1 , T 2 , T 3 of the
以上のように構成されたトルク検出装置Aは図2に示すように例えば車両用の電動パワーステアリング装置に用いられる。この電動パワーステアリング装置は、その上端が操舵部材に繋がる操舵軸としての第1軸11と、該第1軸11にトーションバー10により同軸的に連結された伝動軸としての第2軸12と、第1軸11及び第2軸12を取り囲み、軸受により第1軸11及び第2軸12を回転自在に支持するハウジング13と、該ハウジング13に取着された操舵補助用の電動モータ14と、該電動モータ14の駆動軸の回転力を第2軸12に伝動する減速機構と、トルク検出装置Aと、該トルク検出装置Aのハーネス8及び電動モータ14の駆動回路に接続されるマイクロプロセッサを用いてなる制御部15とを備えている。制御部15は前記トルク算出部を有する。尚、前記減速機構及び第2軸12は、電動モータ14の回転力を舵取機構に伝動する伝動手段を構成する。
The torque detection device A configured as described above is used, for example, in an electric power steering device for a vehicle as shown in FIG. This electric power steering apparatus has a
実施の形態2
図6はトルク検出装置における検出部の他の電気回路の構成を示す説明図である。このトルク検出装置Aは、第1及び第2の検出部5a,5bにおける第2の端子5aG,5bGに接続されている接続線50aG,50bGを、第3の検出部5cにおける第2の端子5cGに接続されている接続線50cGに回路基板6内で接続し、さらに、この接続線50cGに分岐線5dGを回路基板6内で接続し、第1及び第2のコネクタ7,9を8ピン形式としたものである。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a configuration of another electric circuit of the detection unit in the torque detection device. This torque detection apparatus A uses connection lines 50aG and 50bG connected to second terminals 5aG and 5bG in the first and
第1のコネクタ7は、接続端子7aV,7bV,7cVと、接続端子7aS,7bS,7cSと、接続端子7cGと、分岐線5dGに接続された第2の接続端子7dGとの合計8つを有する。
The
ハーネス8は、プラス側電源線8aV,8bV,8cVと、信号線8aS,8bS,8cSと、マイナス側電源線8cGと、分岐線5dGに接続されるマイナス側電源線8dGとの8本を有する。
The
第2のコネクタ9は、プラス側電源線8aV,8bV,8cVに接続された3つの接続端子9aV,9bV,9cVと、信号線8aS,8bS,8cSに接続された3つの接続端子9aS,9bS,9cSと、マイナス側電源線8cG,8dGに接続された二つの接続端子9cG,9dGとの合計8つを有する。尚、9dGが第2の接続端子を構成する。
その他の構成及び作用は実施の形態1と同様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用効果の説明を省略する。
The
Since other configurations and operations are the same as those of the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof and description of operations and effects are omitted.
この実施の形態にあっては、3つの検出部5a,5b,5cに接続されるハーネス8は、3本のプラス側電源線8aV,8bV,8cVと、2本のマイナス側電源線8cG,8dGと、3本の信号線8aS,8bS,8cSとの合計8本の線を有し、また、ハーネス8を各検出部5a〜5cに接続する第1及び第2のコネクタ7,9は、プラス側電源線8aV,8bV,8cVに接続される3つの接続端子と、マイナス側電源線8cG,8dGに接続される2つの接続端子と、信号線8aS,8bS,8cSに接続される3つの接続端子とを有する8ピン形式であるため、例えば1本のマイナス側電源線8cG又は8dGが断線した場合においても検出部5a,5b,5cの出力に基づくトルク検出が可能となり、信頼性の高いトルク検出ができ、しかも、電動パワーステアリング装置における既存の制御システムに対応することができ、信頼性の高いトルク検出装置を安価に提供することができる。
In this embodiment, the
実施の形態3
図7はトルク検出装置における検出部の他の電気回路の構成を示す説明図である。このトルク検出装置Aは、第2及び第3の検出部5b,5cにおける第1の端子5bV,5cVに接続されている接続線50bV,50cVを、第1の検出部5aにおける第1の端子5aVに接続されている接続線50aVに回路基板6内で接続し、第1及び第2の検出部5a,5bにおける第2の端子5aG,5bGに接続されている接続線50aG,50bGを、第3の検出部5cにおける第2の端子5cGに接続されている接続線50cGに回路基板6内で接続し、さらに、第1の端子5aVに接続されている接続線50aV及び第2の端子5cGに接続されている接続線50cGに分岐線50dV,50dGを回路基板6内で夫々接続し、第1及び第2のコネクタ7,9を7ピン形式としたものである。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the configuration of another electric circuit of the detection unit in the torque detection device. This torque detection device A uses connection lines 50bV and 50cV connected to first terminals 5bV and 5cV in the second and
第1のコネクタ7は、接続端子7aVと、接続端子7aS,7bS,7cSと、接続端子7cGと、分岐線5dVに接続された第2の接続端子7dVと、分岐線5dGに接続された第2の接続端子7dGとの合計7つを有する。
The
ハーネス8は、プラス側電源線8aVと、信号線8aS,8bS,8cSと、マイナス側電源線8cGと、分岐線5dVに接続されるプラス側電源線8dVと、分岐線5dGに接続されるマイナス側電源線8dGとの7本を有する。
The
第2のコネクタ9は、プラス側電源線8aV,8dVに接続された2つの接続端子9aV,9dVと、信号線8aS,8bS,8cSに接続された3つの接続端子9aS,9bS,9cSと、マイナス側電源線8cG,8dGに接続された2つの接続端子9cG,9dGとの合計7つを有する。尚、9dV、9dGが第2の接続端子を構成する。
The
この実施の形態にあっては、3つの検出部5a,5b,5cに接続されるハーネス8は、2本のプラス側電源線8aV,8dVと、2本のマイナス側電源線8cG,8dGと、3本の信号線8aS,8bS,8cSとの合計7本の線を有し、また、ハーネス8を各検出部5a〜5cに接続する第1及び第2のコネクタ7,9は、プラス側電源線8aV,8dVに接続される2つの接続端子と、マイナス側電源線8cG,8dGに接続される2つの接続端子と、信号線8aS,8bS,8cSに接続される3つの接続端子とを有する7ピン形式であるため、例えば1本のプラス側電源線8aV又は8dVが断線した場合、又は1本のマイナス側電源線8cG又は8dGが断線した場合においても検出部5a,5b,5cの出力に基づくトルク検出が可能となり、信頼性の高いトルク検出ができ、しかも、電動パワーステアリング装置における既存の制御システムに対応することができ、信頼性の高いトルク検出装置を安価に提供することができる。
その他の構成及び作用は実施の形態1と同様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用効果の説明を省略する。
In this embodiment, the
Since other configurations and operations are the same as those of the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof and description of operations and effects are omitted.
尚、以上説明した実施の形態では、円筒磁石2及び磁気ヨーク3,3が磁気回路形成部材を構成しているが、その他、円筒磁石2の代わりに、N極21、S極22が第1軸11の外周部に固定された構成としてもよく、回転体を構成する第1軸11及び第2軸12と一体に回転することにより磁気回路が形成され、磁束が通るように構成、換言すると磁気的に変化するように構成された磁気回路形成部材であればよく、磁気回路形成部材の構成は特に制限されない。
In the embodiment described above, the
また、以上説明した実施の形態では、3つの検出部5a,5b,5cを備える構成としたが、その他、4つ以上の検出部を備える構成としてもよく、検出部の個数は特に制限されない。
In the embodiment described above, the configuration includes three
また、以上説明した実施の形態のハーネス8は、プラス側電源線、マイナス側電源線及び信号線の夫々が1つにまとめられ、絶縁被覆して構成されるが、その他、各検出部5a,5b,5cに接続されるプラス側電源線、マイナス側電源線及び信号線を3つにまとめ、夫々を絶縁被覆して構成してもよい。
Further, the
また、本発明に係るトルク検出装置Aは、電動パワーステアリング装置に使用する他、電動パワーステアリング装置以外の装置に使用してもよい。 Further, the torque detection device A according to the present invention may be used for devices other than the electric power steering device in addition to the electric power steering device.
A トルク検出装置
11 第1軸(回転体,操舵軸)
12 第2軸(回転体,伝動手段)
2 円筒磁石(磁気回路形成部材)
3 磁気ヨーク(磁気回路形成部材)
5a,5b,5c 検出部
5aV,5bV,5cV 第1の端子
5aG,5bG,5cG 第2の端子
5aS,5bS,5cS 第3の端子
50aV,50bV,50cV 接続線
50aG,50bG,50cG 接続線
50aS,50bS,50cS 接続線
7 第1のコネクタ
8 ハーネス
9 第2のコネクタ
8aV,8bV,8cV,8dV プラス側電源線
8aG,8cG,8dG マイナス側電源線
8aS,8bS,8cS 信号線
5dV,5dG 分岐線
14 電動モータ
15 制御部
A
12 Second shaft (rotary body, transmission means)
2 Cylindrical magnet (magnetic circuit forming member)
3 Magnetic yoke (magnetic circuit forming member)
5a, 5b, 5c Detector 5aV, 5bV, 5cV First terminal 5aG, 5bG, 5cG Second terminal 5aS, 5bS, 5cS Third terminal 50aV, 50bV, 50cV Connection line 50aG, 50bG, 50cG Connection line 50aS, 50bS,
Claims (3)
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