JP3051903B2 - Torque sensor - Google Patents

Torque sensor

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JP3051903B2
JP3051903B2 JP1015695A JP1569589A JP3051903B2 JP 3051903 B2 JP3051903 B2 JP 3051903B2 JP 1015695 A JP1015695 A JP 1015695A JP 1569589 A JP1569589 A JP 1569589A JP 3051903 B2 JP3051903 B2 JP 3051903B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はトルクセンサに関し、特に自動車のパワース
テアリング装置に好適なトルクセンサを提供するもので
ある。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a torque sensor, and more particularly to a torque sensor suitable for a power steering device of an automobile.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

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開発されつつある。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ている操舵力を補助する電動機
を回転させる構造となっている。
2. Description of the Related Art Electric power steering devices for assisting a force for operating a steering wheel of an automobile are being developed. This has a structure in which a torque applied to a steered wheel is detected, and an electric motor for assisting a steering force provided in a steering mechanism is rotated according to the detected torque.

ところで、本願出願人は特願昭63-191843号によりこ
の種のトルクセンサを提案している。第3図はそのトル
クセンサの要部を示すブロック図である。電源安定化部
112の出力電圧をトルクセンサ部TSの発振回路113及び抵
抗分圧回路からなるオフセット電圧出力部114に与えて
いる。発振回路113の発振電圧は抵抗R1(R20)を介して
温度補償コイルL10(トルク検出コイルL20)とコンデン
サC10(C20)との並列回路からなる温度補償回路115
(トルク検出回路116)へ与えられている。そして温度
補償回路115(トルク検出回路116)の共振電圧たる交流
電圧をクランプ回路117(122)へ与えており、クランプ
回路117(122)の出力電圧をピーク検出回路118(123)
へ入力している。ピーク検出回路118の出力電圧は比較
回路120及び差動増幅回路121へ入力されている。またピ
ーク検出回路123の出力電圧を前記差動増幅回路121へ入
力している。前記比較回路120には基準電圧回路119の基
準電圧が入力されており、比較回路120の出力電圧はコ
ネクタCN1を介して図示しないコントローラ部へ出力さ
れる。また前記オフセット電圧出力部114が出力するオ
フセット電圧は前記差動増幅回路121及び電圧−電流交
換回路125へ入力しており、前記差動増幅回路121の出力
電圧は電圧−電流変換回路124へ入力されている。そし
て電圧−電流変換回路124,125の各出力電圧はコネクタC
N1を介して前記コントローラ部へ出力される。また図示
しないコントローラ部に設けている電源の電圧がコネク
タCN1を介して前記電源安定化部112へ与えられている。
By the way, the present applicant has proposed a torque sensor of this type in Japanese Patent Application No. 63-191843. FIG. 3 is a block diagram showing a main part of the torque sensor. Power stabilization unit
The output voltage of 112 is supplied to an oscillation circuit 113 of the torque sensor unit TS and an offset voltage output unit 114 including a resistance voltage dividing circuit. Temperature compensation circuit 115 oscillating voltage composed of a resistor R 1 parallel circuit via a (R 20) a temperature compensation coil L 10 and (the torque detection coil L 20) and the capacitor C 10 (C 20) of the oscillation circuit 113
(Torque detection circuit 116). The AC voltage, which is the resonance voltage of the temperature compensation circuit 115 (torque detection circuit 116), is supplied to the clamp circuit 117 (122), and the output voltage of the clamp circuit 117 (122) is supplied to the peak detection circuit 118 (123).
Is being entered. The output voltage of the peak detection circuit 118 is input to the comparison circuit 120 and the differential amplifier circuit 121. Further, the output voltage of the peak detection circuit 123 is input to the differential amplifier circuit 121. The reference voltage of the reference voltage circuit 119 is input to the comparison circuit 120, and the output voltage of the comparison circuit 120 is output to a controller (not shown) via the connector CN1. The offset voltage output from the offset voltage output unit 114 is input to the differential amplifier circuit 121 and the voltage-current exchange circuit 125, and the output voltage of the differential amplifier circuit 121 is input to the voltage-current conversion circuit 124. Have been. The output voltages of the voltage-current conversion circuits 124 and 125 are
Output to the controller section via N1. The voltage of a power supply provided in a controller unit (not shown) is supplied to the power supply stabilizing unit 112 via a connector CN1.

このトルクセンサは、電源安定化部112の出力電圧が
発振回路113及びオフセット電圧出力部114へ与えられ
て、発振回路113は発振動作をし、オフセット電圧出力
部114はオフセット電圧を出力する。そして発振回路113
の発振電圧が温度補償回路115及びトルク検出回路116へ
入力される。それにより温度補償回路115の温度補償コ
イルL10のインダクタンスに応じて生じる交流電圧が周
囲温度に関連して得られてクランプ回路117へ入力され
る。またトルク検出回路116のトルク検出コイルL20のイ
ンダクタンスに応じて生じる交流電圧は、操舵輪の操作
により作用したトルク及び周囲温度に関連して得られて
クランプ回路122へ入力される。クランプ回路117,122は
夫々、入力された交流電圧の負の最大値を0Vになすよう
波形を正電圧側へレベル変更するバイアスを与えてクラ
ンプする。そしてクランプ回路117,122の各出力電圧を
ピーク検出回路118,123へ各別に入力し、ピーク検出回
路118,123は入力された交流電圧のピーク値を順次検出
する。そしてこれらのピーク検出回路118,123の各出力
電圧がオフセット電圧出力部114のオフセット電圧とと
もに差動増幅回路121へ入力されて、差動増幅回路121は
ピーク検出回路118,123の各出力電圧の求めるととも
に、それらの差の出力電圧にオフセット電圧を加えるこ
とになる。それにより、差動増幅回路121の出力電圧
は、温度補償回路115及びトルク検出回路116の周囲温度
に関連する出力電圧が相殺されたものとなり、作用して
いるトルクに関連する出力電圧のみが得られることにな
る。
In this torque sensor, the output voltage of the power supply stabilizing unit 112 is supplied to the oscillation circuit 113 and the offset voltage output unit 114, and the oscillation circuit 113 performs an oscillating operation, and the offset voltage output unit 114 outputs an offset voltage. And the oscillation circuit 113
Is input to the temperature compensation circuit 115 and the torque detection circuit 116. Whereby the AC voltage generated in accordance with the inductance of the temperature compensation coil L 10 of the temperature compensation circuit 115 is input obtained in relation to the ambient temperature to the clamp circuit 117. The AC voltage generated in accordance with the inductance of the torque detection coil L 20 of the torque detection circuit 116 is input obtained in relation to torque and ambient temperature act by operation of the steering wheel to the clamp circuit 122. Each of the clamp circuits 117 and 122 applies a bias for changing the level of the waveform to the positive voltage side so that the negative maximum value of the input AC voltage becomes 0 V, and clamps them. The output voltages of the clamp circuits 117 and 122 are individually input to the peak detection circuits 118 and 123, and the peak detection circuits 118 and 123 sequentially detect the peak values of the input AC voltage. Each output voltage of these peak detection circuits 118 and 123 is input to the differential amplifier circuit 121 together with the offset voltage of the offset voltage output unit 114, and the differential amplifier circuit 121 obtains each output voltage of the peak detection circuits 118 and 123, and The offset voltage is added to the output voltage of the difference. As a result, the output voltage of the differential amplifier 121 becomes the output voltage related to the ambient temperature of the temperature compensation circuit 115 and the torque detection circuit 116, and only the output voltage related to the acting torque is obtained. Will be done.

なお、トルクを検出していない場合は差動増幅回路12
1の出力電圧はオフセット電圧になり、トルクを検出し
た場合には操舵輪の回転方向により、オフセット電圧を
基準にして出力電圧が正又は負方向に変化し、電源安定
化部112の出力電圧と発振回路113の規定入力電圧とに差
が生じる場合であっても適正な検出トルクが得られる。
そして、この検出トルクに関連して操舵力を補助する図
示しない電動機を制御している。
If the torque is not detected, the differential amplifier circuit 12
The output voltage of 1 becomes an offset voltage, and when a torque is detected, the output voltage changes in a positive or negative direction based on the offset voltage depending on the rotation direction of the steered wheels, and the output voltage of the power supply stabilizing unit 112 is An appropriate detected torque can be obtained even when there is a difference between the specified input voltage of the oscillation circuit 113 and the specified input voltage.
Then, an electric motor (not shown) for assisting the steering force is controlled in association with the detected torque.

なお、発振回路113が故障してその発振電圧が消滅し
た場合は、温度補償回路115及びトルク検出回路116の夫
々の出力電圧が消滅する。そうすると比較回路120には
基準電圧回路119からの基準電圧のみが与えられること
になり、比較回路120の出力電圧が大幅に変化する。そ
の出力電圧の変化に基づいて、発振回路113の異常動作
を検出している。
When the oscillation circuit 113 fails and its oscillation voltage disappears, the output voltages of the temperature compensation circuit 115 and the torque detection circuit 116 disappear. Then, only the reference voltage from reference voltage circuit 119 is applied to comparison circuit 120, and the output voltage of comparison circuit 120 changes significantly. An abnormal operation of the oscillation circuit 113 is detected based on the change in the output voltage.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

前述したように、従来のトルクセンサは、トルクを検
出する回路以外に、発振回路113の動作を監視するため
の基準電圧回路119及び比較回路120からなる発振動作監
視回路を必要とする。そのためにトルクセンサの回路が
複雑になり、またその基準電圧回路119及び比較回路120
の異常動作が問題になり、信頼性をより高めることが難
しいという問題がある。
As described above, the conventional torque sensor requires the oscillation operation monitoring circuit including the reference voltage circuit 119 and the comparison circuit 120 for monitoring the operation of the oscillation circuit 113, in addition to the circuit for detecting the torque. Therefore, the circuit of the torque sensor becomes complicated, and the reference voltage circuit 119 and the comparison circuit 120
Abnormal operation becomes a problem, and it is difficult to improve reliability.

本発明は斯かる問題に鑑み、操舵力により作用したト
ルクに関連する電圧を誘起させるための交流電圧を発振
する発振回路の動作を監視する必要がなく、それにより
回路が簡単で信頼性が高いトルクセンサを提供すること
を目的とする。
In view of such a problem, the present invention does not need to monitor the operation of an oscillating circuit that oscillates an AC voltage for inducing a voltage related to a torque applied by a steering force, so that the circuit is simple and reliable. It is an object to provide a torque sensor.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明に係るトルクセンサは、操舵力により作用した
トルクに関連する磁気結合状態を得、その磁気結合に関
連して誘起する交流電圧によりトルクを検出するトルク
センサにおいて、前記交流電圧が誘起されるコイルを有
するトルク検出回路と、該トルク検出回路のコイルに交
流電圧を誘起させるための信号を第1バッファ回路を介
して出力する発振回路と、該発振回路の信号に同期する
タイミング信号を出力する同期タイミング回路と、前記
発振回路及び前記同期タイミング回路に第2バッファ回
路を介して接続された基準電圧回路と、前記交流電圧及
び前記タイミング信号が与えられ、タイミング信号に同
期して検波する同期検波回路とを備え、該同期検波回路
が出力する電圧に基づいて前記トルクを検出し、前記発
振回路の動作停止時、前記タイミング信号の消滅により
前記同期検波回路が検波動作を停止する構成としてある
ことを特徴とする。
The torque sensor according to the present invention obtains a magnetic coupling state related to a torque applied by a steering force, and detects the torque by an AC voltage induced in relation to the magnetic coupling, wherein the AC voltage is induced. A torque detection circuit having a coil, an oscillation circuit that outputs a signal for inducing an alternating voltage to the coil of the torque detection circuit via a first buffer circuit, and a timing signal that is synchronized with the signal of the oscillation circuit A synchronous timing circuit, a reference voltage circuit connected to the oscillating circuit and the synchronous timing circuit via a second buffer circuit, and a synchronous detector for receiving the AC voltage and the timing signal and detecting the synchronous voltage in synchronization with the timing signal A circuit for detecting the torque based on the voltage output by the synchronous detection circuit, and stopping the operation of the oscillation circuit. The synchronous detection circuit is characterized in that it is constituted to stop the detection operation by the disappearance of the timing signal.

〔作用〕[Action]

発振回路が出力する信号はトルク検出回路及び同期タ
イミング回路へ入力され、同期タイミング回路は発振回
路の信号に同期し、かつトルク検出回路に印加される信
号とは電気的に絶縁されたタイミング信号を出力し同期
検波回路へ入力する。同期検波回路には発振回路の電圧
により誘起し、作用しているトルクに関連する交流電圧
が入力される。同期検波回路は入力された交流電圧をタ
イミング信号に同期して検波して検波した電圧を出力す
る。
The signal output by the oscillation circuit is input to the torque detection circuit and the synchronization timing circuit, and the synchronization timing circuit synchronizes the signal of the oscillation circuit with a timing signal that is electrically insulated from the signal applied to the torque detection circuit. Output and input to synchronous detection circuit. An AC voltage that is induced by the voltage of the oscillating circuit and is related to the acting torque is input to the synchronous detection circuit. The synchronous detection circuit detects the input AC voltage in synchronization with the timing signal and outputs the detected voltage.

これにより発振回路の動作が停止すると、タイミング
信号が消滅して同期検波回路は検波動作を停止する。
Thus, when the operation of the oscillation circuit stops, the timing signal disappears and the synchronous detection circuit stops the detection operation.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明をその実施例を示す図面によって詳述す
る。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing the embodiments.

第1図は本発明に係るトルクセンサの要部ブロック図
である。所定周波数の交流電圧を発振する発振回路1の
発振電圧をバッファ2及び同期タイミング回路15へ入力
している。バッファ2の出力は温度補償コイルL1とコン
デンサC1との並列回路及びその端子電圧を増幅する増幅
器3a等からなる温度補償回路3へ入力されている。また
このバッファ2の出力はトルク検出コイルL2とコンデン
サC2との並列回路及びその端子電圧を増幅する増幅器4a
等からなるトルク検出回路4へ入力されている。つま
り、バッファ2によって同期タイミング回路15への入力
とは電気的に絶縁された状態で温度補償回路3及びトル
ク検出回路4へ入力されることとなる。温度補償回路3
の増幅器3aの出力電圧は温度補償回路3の出力として出
力されるようになっており、またトルク検出回路4の増
幅器4aの出力電圧はトルク検出回路4の出力として出力
されるようになっている。前記温度補償コイルL1のイン
ダクタンスは、周囲温度に関連して磁気結合状態が変わ
る図示しない磁気結合部の状態変化にともなって変化
し、一方トルク検出コイルL2のインダクタンスは、操舵
力により作用したトルク及び周囲温度に関連して磁気結
合状態が変わる図示しない磁気結合部の状態変化にとも
なって変化するようになっている。前記温度補償回路3
及びトルク検出回路4の出力電圧は、いずれも差動増幅
器5へ入力されている。差動増幅器5の出力電圧は同期
検波回路6へ入力されており、またこの同期検波回路6
には前記同期タイミング回路15のタイミング信号が入力
されている。同期検波回路6の出力電圧は平滑回路7を
介して電圧電流変換回路8へ入力されている。この電圧
電流変換回路8には、オフセット回路9のオフセット電
圧が入力されている。電圧電流変換回路8の出力たる検
出トルク信号TS1はコネクタ21を介して図示しないコン
トローラ部へ出力されるようになっている。
FIG. 1 is a block diagram of a main part of a torque sensor according to the present invention. The oscillating voltage of the oscillating circuit 1 that oscillates an AC voltage having a predetermined frequency is input to the buffer 2 and the synchronization timing circuit 15. The output of the buffer 2 is inputted to the temperature compensation circuit 3 consisting of an amplifier 3a for amplifying the parallel circuit and the terminal voltage thereof and the temperature compensation coil L 1 and capacitor C 1. The amplifier 4a outputs of the buffer 2 is to amplify the parallel circuit and the terminal voltage thereof between the torque detection coil L 2 and capacitor C 2
And the like. That is, the signal is input to the temperature compensation circuit 3 and the torque detection circuit 4 while being electrically isolated from the input to the synchronization timing circuit 15 by the buffer 2. Temperature compensation circuit 3
The output voltage of the amplifier 3a is output as the output of the temperature compensation circuit 3, and the output voltage of the amplifier 4a of the torque detection circuit 4 is output as the output of the torque detection circuit 4. . Inductance of the temperature compensation coil L 1 varies with the state change of the magnetic coupling portion (not shown) changes the magnetic coupling state with respect to the ambient temperature, whereas the inductance torque detection coil L 2, acts by the steering force The magnetic coupling state changes according to the torque and the ambient temperature. The temperature compensation circuit 3
The output voltage of the torque detection circuit 4 is input to the differential amplifier 5. The output voltage of the differential amplifier 5 is input to a synchronous detection circuit 6, and the synchronous detection circuit 6
Is supplied with a timing signal of the synchronous timing circuit 15. The output voltage of the synchronous detection circuit 6 is input to the voltage-current conversion circuit 8 via the smoothing circuit 7. The offset voltage of the offset circuit 9 is input to the voltage-current conversion circuit 8. Output serving detected torque signal TS 1 of the voltage-current converting circuit 8 are outputted to the controller unit (not shown) via the connector 21.

一方、図示しないコントローラ部にある電源の正極端
子TPがコネクタ21を介して例えば3端子レギュレータか
らなる電圧安定化回路16と接続されており、負極端子TN
はコネクタ21を介して接地されている。そして電圧安定
化回路16に与えている例えば8Vの電圧+8Vは図示しない
電子回路に与えられている。電圧安定化回路16の例えば
+5Vである出力電圧はオフセット回路9及び基準電圧回
路17に与えられている。この基準電圧回路17は例えば2
〜3Vの電圧を出力し、その電圧をバッファ18,19に夫々
与えている。バッファ18の出力電圧は、電圧安定化回路
16の電圧変動を監視する例えばオープンコレクタ回路か
らなる電圧監視回路20と、前記発振回路1と、同期タイ
ミング回路15と、差動増幅器5の各駆動用IC(図示せ
ず)とに与えている。電圧監視回路20の出力側20aは前
記電圧電流変換回路8の出力側と接続されている。この
電圧監視回路20は電圧安定化回路16が故障する等して、
電圧安定化回路16の出力電圧が所定値以下に低下したと
き又は所定値以上に上昇したときに、閉路動作してその
出力側20aが接地状態になる動作をする。
On the other hand, it is connected to the voltage stabilizing circuit 16 the positive terminal T P of the power supply is made of through a connector 21 for example, three-terminal regulator in the controller unit (not shown), the negative terminal T N
Are grounded via a connector 21. Then, for example, a voltage of 8 V + 8 V applied to the voltage stabilizing circuit 16 is applied to an electronic circuit (not shown). The output voltage of, for example, +5 V of the voltage stabilizing circuit 16 is supplied to the offset circuit 9 and the reference voltage circuit 17. This reference voltage circuit 17 is, for example, 2
A voltage of about 3 V is output, and the voltage is supplied to the buffers 18 and 19, respectively. The output voltage of the buffer 18 is controlled by a voltage stabilization circuit.
A voltage monitoring circuit 20 composed of, for example, an open collector circuit for monitoring voltage fluctuations of the voltage generator 16, an oscillation circuit 1, a synchronization timing circuit 15, and driving ICs (not shown) of the differential amplifier 5 are provided. . The output side 20a of the voltage monitoring circuit 20 is connected to the output side of the voltage / current conversion circuit 8. This voltage monitoring circuit 20 has a problem that the voltage stabilizing circuit 16
When the output voltage of the voltage stabilizing circuit 16 falls below the predetermined value or rises above the predetermined value, the circuit is closed and the output side 20a is grounded.

次にこのように構成したトルクセンサのトルク検出動
作を第1図及び第2図とともに説明する。第2図は第1
図におけるトルクセンサの各部の電圧波形を示す波形図
である。
Next, the torque detecting operation of the torque sensor thus configured will be described with reference to FIG. 1 and FIG. Figure 2 shows the first
It is a waveform diagram which shows the voltage waveform of each part of the torque sensor in a figure.

図示しないコントローラ部の電源から電圧安定化回路
16に電圧が与えられると、制御のための図示しない電子
回路にも電圧が与えられ、また電圧安定化回路16の出力
電圧がオフセット回路9に与えられる。そして基準電圧
回路17の出力電圧がバッファ18,19を介して電圧監視回
路20、発振回路1、同期タイミング回路15及び差動増幅
器5へ夫々与えられ、また温度補償回路3、トルク検出
回路4の図示しない駆動回路へ与えられる。それにより
発振回路1は発振動作して第2図(a)に示す発振電圧
V0を出力する。なお、電圧安定化回路16に与えられてい
る電圧は、図示しないバッテリの正の片電源であるため
に0Vより高い電圧レベルを中心に発振電圧が生じること
になる。そしてトルクセンサは動作状態になる。この発
振電圧V0はバッファ2を介して温度補償回路3及びトル
ク検出回路4に与えられ、また同期タイミング回路15に
与えられる。同期タイミング回路15は入力された発振電
圧V0に同期して第2図(b)に示すパルスのタイミング
信号VTを同期検波回路6へ入力することになる。
Voltage stabilization circuit from power supply of controller not shown
When a voltage is applied to 16, a voltage is also applied to an electronic circuit (not shown) for control, and an output voltage of voltage stabilizing circuit 16 is applied to offset circuit 9. The output voltage of the reference voltage circuit 17 is supplied to the voltage monitoring circuit 20, the oscillation circuit 1, the synchronization timing circuit 15 and the differential amplifier 5 via the buffers 18 and 19, respectively. This is supplied to a drive circuit (not shown). As a result, the oscillating circuit 1 oscillates, and the oscillating voltage shown in FIG.
And it outputs the V 0. Note that the voltage applied to the voltage stabilizing circuit 16 is an oscillating voltage around a voltage level higher than 0 V because it is a positive single power supply of a battery (not shown). Then, the torque sensor enters an operating state. The oscillating voltage V 0 is supplied to the temperature compensating circuit 3 and the torque detecting circuit 4 via the buffer 2 and to the synchronous timing circuit 15. Synchronization timing circuit 15 will input the timing signal V T of the pulse shown in FIG. 2 in synchronization with the oscillation voltage V 0 input (b) to the synchronous detection circuit 6.

ここで、図示しない操舵輪を例えば右回転させて操舵
軸にトルクを作用させた場合には、そのトルクに応じて
図示しない磁気結合部の磁気結合状態が変わることにな
る。しかるに温度補償回路3の温度補償コイルL1のイン
ダクタンスは周囲温度に応じたものとなっており、温度
補償回路3の出力電圧V1は第2図(c)に破線で示す交
流波形になる。一方、トルク検出回路のトルク検出コイ
ルL2のインダクタンスはトルクに応じたものとなって、
そのインダクタンスは温度補償コイルL1のインダクタン
スより大きくなりトルク検出回路4の出力電圧V2は第2
図(c)に実線で示す交流波形になる。これらの出力電
圧V1,V2は差動増幅器5に夫々入力されて、差動増幅器
5は出力電圧V1とV2との差電圧を増幅し、その出力電圧
V3は第2図(d)に示す交流波形になる。そして、その
出力電圧V3は同期検波回路6へ入力される。同期検波回
路6はタイミング信号VTが正にあるときに検波を行って
出力電圧V3の正の期間の電圧を出力し、その出力電圧V4
は第2図(e)に示す脈流波形になる。この脈流波形の
出力電圧V4は平滑回路7へ入力されて平滑され、その出
力電圧V4の平均値に等しい電圧レベルVHとして、検出ト
ルクを得ないときの後述する電圧レベルVNより高い第2
図(f)に示す出力電圧V5が平滑回路7から出力され、
電圧電流変換回路8へ入力される。電圧電流変換回路8
は入力された出力電圧V5にオフセット電圧を加えて、直
流電圧を直流電流に変換し、変換された検出トルク信号
TS1を図示しないコントローラ部へ出力することにな
る。これによりコントローラ部は入力された検出トルク
信号TS1により操舵力を補助する電動機を駆動して、操
舵輪を右回転させる。
Here, when a torque is applied to the steering shaft by rotating a steering wheel (not shown) to the right, for example, the magnetic coupling state of the magnetic coupling unit (not shown) changes according to the torque. However inductance of the temperature compensation coil L 1 of the temperature compensation circuit 3 is a one corresponding to the ambient temperature, the output voltage V 1 of the temperature compensation circuit 3 becomes an AC waveform shown by a broken line in FIG. 2 (c). On the other hand, the inductance of the torque detection coil L 2 of the torque detection circuit becomes one corresponding to the torque,
Its inductance output voltage V 2 is the second torque detecting circuit 4 becomes larger than the inductance of the temperature compensation coil L 1
The alternating waveform shown by the solid line in FIG. These output voltages V 1 and V 2 are respectively input to the differential amplifier 5, and the differential amplifier 5 amplifies the difference voltage between the output voltages V 1 and V 2 and outputs the output voltage.
V 3 becomes an AC waveform shown in FIG. 2 (d). Then, the output voltage V 3 is input to the synchronous detection circuit 6. Synchronous detection circuit 6 outputs a voltage of the positive period of the output voltage V 3 performs detection when the timing signal V T is positive, the output voltage V 4
Is a pulsating waveform shown in FIG. 2 (e). The output voltage V 4 of the pulsating waveform is smoothed is inputted to the smoothing circuit 7, as an output voltage mean value equal to the voltage level V H of the V 4, than the voltage level V N to be described later when no give detected torque High second
Output voltage V 5 shown in FIG. (F) is output from the smoothing circuit 7,
It is input to the voltage-current conversion circuit 8. Voltage-current conversion circuit 8
In addition the offset voltage to the output voltage V 5 input, converts the DC voltage into a direct current, converted detected torque signal
TS 1 is output to a controller (not shown). Thus the controller unit drives the electric motor for assisting a steering force by the detected torque signal TS 1 that is input, rotated to the right steered wheel.

ところで、今度は操舵輪を左回転させて操舵軸にトル
クを作用させた場合には、そのトルクに応じて図示しな
い磁気結合部の磁気結合状態が変わる。この場合の磁気
結合状態は、右回転の場合の結合量が前述したように大
であれば、それと反対に小になる。前述したように温度
補償コイルL1のインダクタンスは周囲温度に応じたもの
となっていて、周囲温度が変化していなければ温度補償
回路3の出力電圧V1は第2図(c)に破線で示した交流
波形と同一の第2図(g)に破線で示す交流波形にな
る。一方、トルク検出コイルL2のインダクタンスはトル
クに応じたものとなって、そのインダクタンスは操舵輪
を右回転させた場合より小さいから、トルク検出回路4
の出力電圧V2は第2図(g)に実線で示す交流波形にな
る。これらの出力電圧V1,V2は差動増幅器5に夫々入力
されて、差動増幅器5は出力電圧V1とV2との差電圧を増
幅し、その出力電圧V3は第2図(d)に示した出力電圧
V3と逆位相になって同期検波回路6へ入力される。同期
検波回路6はタイミング信号VTが正にあるときに検波を
行って、出力電圧V3の負の期間の電圧を出力し、第2図
(i)に示す脈流波形となる。この脈流波形の出力電圧
V4は平滑回路7へ入力されて平滑され、その出力電圧V4
の平均値に等しい第2図(j)に示す電圧レベルVLとな
って平滑回路7の出力電圧V5として出力され、電圧電流
変換回路8へ入力される。この電圧レベルVLは第2図
(f)に示す電圧レベルVHより大幅に低い電圧レベルに
なっている。そして電圧電流変換回路8は入力された出
力電圧V5にオフセット電圧を加えた後、直流電圧を直流
電流に変換し、変換された検出トルク信号TS1を図示し
ないコントローラ部へ出力することになる。これにより
コントローラ部へ入力された検出トルク信号TS1によ
り、操舵力を補助する電動機を駆動して、操舵輪を左回
転させる。このようにして得られた検出トルクは操舵輪
の右回転と左回転とで非操舵時の電圧レベルに対して
正,負側の電圧レベルになるから、非操舵時の電圧レベ
ルと検出トルクの電圧レベルとを比較することにより操
舵輪の操作方向を判別できる。
By the way, when a torque is applied to the steering shaft by rotating the steered wheels to the left, the magnetic coupling state of the magnetic coupling unit (not shown) changes according to the torque. In this case, the magnetic coupling state becomes smaller if the coupling amount in the case of clockwise rotation is large as described above. Inductance of the temperature compensation coil L 1 as described above have become a thing according to the ambient temperature, the output voltage V 1 of the temperature compensation circuit 3 unless the ambient temperature is changed by a broken line in FIG. 2 (c) The AC waveform shown by the broken line in FIG. 2 (g) is the same as the AC waveform shown. On the other hand, the inductance of the torque detection coil L 2 are taken as corresponding to the torque, because the inductance is smaller than when rotated clockwise steering wheel, torque detection circuit 4
The output voltage V 2 becomes an AC waveform shown by the solid line in FIG. 2 (g). These output voltages V 1 and V 2 are respectively input to the differential amplifier 5, and the differential amplifier 5 amplifies the difference voltage between the output voltages V 1 and V 2, and the output voltage V 3 is shown in FIG. Output voltage shown in d)
The signal has an opposite phase to V 3 and is input to the synchronous detection circuit 6. Synchronous detection circuit 6 performs detection when the timing signal V T is positive, and outputs a voltage of a negative period of the output voltage V 3, the pulsating waveform shown in FIG. 2 (i). Output voltage of this pulsating waveform
V 4 is input to the smoothing circuit 7 and smoothed, and the output voltage V 4
The voltage level V L shown in FIG. 2 (j) equal to the average value is output as the output voltage V 5 of the smoothing circuit 7 and input to the voltage-current conversion circuit 8. The voltage level V L is in a significantly lower voltage level than the voltage level V H shown in FIG. 2 (f). Then, after the voltage-current conversion circuit 8 by adding the offset voltage to the output voltage V 5 input, converts the DC voltage into a direct current, it outputs to the controller unit (not shown) converts the detected torque signal TS 1 was . The detected torque signal TS 1 to thereby input to the controller unit drives the electric motor for assisting steering force, to the steering wheel is rotated counterclockwise. The detected torque obtained in this manner becomes positive and negative voltage levels with respect to the non-steering voltage level when the steered wheels rotate clockwise and counterclockwise. The operation direction of the steered wheels can be determined by comparing the voltage level with the voltage level.

次に操舵輪を操作していないときは、トルクが作用し
ないから、温度補償回路3及びトルク検出回路4の出力
電圧V1,V2はともに同一の電圧により第2図(k)に示
す交流波形になる。そして、両出力電圧V1,V2が入力さ
れた差動増幅器5の出力に交流電圧の差電圧が生じず、
第2図(l)に示すようになる。したがって、タイミン
グ信号VTによる同期検波を行っても同期検波回路6の出
力電圧V4が変化せず第2図(m)に示すようになり、ま
た平滑回路7の出力電圧も変化せず第2図(n)に示す
ようになる。即ち、前述した右回転操舵をしたときの平
滑回路の電圧レベルVHより低く、左回転操舵をしたとき
の同電圧レベルVLより高い電圧レベルVNとなり、トルク
を検出していないときの電圧レベルVNとなる。つまり、
トルクセンサは、操舵輪を操作せずトルクが作用してい
ないときは検出トルクを出力しないことになる。
Next, when the steered wheels are not operated, the torque does not act. Therefore, the output voltages V 1 and V 2 of the temperature compensation circuit 3 and the torque detection circuit 4 are the same voltage and the AC voltage shown in FIG. It becomes a waveform. Then, no difference voltage of the AC voltage is generated at the output of the differential amplifier 5 to which both the output voltages V 1 and V 2 are inputted,
The result is as shown in FIG. Accordingly, as shown in Figure 2 does not change the output voltage V 4 also synchronous detection circuit 6 performs synchronous detection by the timing signal V T (m), also the not also not change the output voltage of the smoothing circuit 7 2 As shown in FIG. That is, lower than the voltage level V H of the smoothing circuit when the right rotary steering described above, a high voltage level V N becomes than the voltage level V L when the left rotation steering voltage when not detected torque a level V N. That is,
The torque sensor does not output the detected torque when the steering wheel is not operated and no torque is applied.

なお、電圧安定化回路16の出力電圧が回路故障等によ
り所定値以上低下、又は上昇した場合は、電圧監視回路
20の出力側が閉路されて接地状態になって、検出トルク
信号TS1は零になる。それ故、コントローラ部に与えら
れる検出トルク信号TS1が、正常時の検出トルク信号TS1
の出力範囲外である0Vとなって、電圧安定化回路16の異
常動作が検出されて、その場合は、操舵力を補助する電
動機の制御が検出トルクにより制御するのを禁止するこ
とになる。
If the output voltage of the voltage stabilizing circuit 16 decreases or increases by a predetermined value or more due to a circuit failure or the like, the voltage monitoring circuit
The output side of the 20 is closed at the ground state, the detected torque signal TS 1 is zero. Therefore, the detected torque signal TS 1 given to the controller unit, the detected torque signal TS 1 in the normal
0V, which is outside the output range, and abnormal operation of the voltage stabilizing circuit 16 is detected. In this case, the control of the electric motor for assisting the steering force is prohibited from being controlled by the detected torque.

また、発振回路1が故障して発振動作が停止した場合
には同期タイミング回路15が出力するタイミング信号VT
が消滅する。それにより同期検波回路6は検波動作を行
わなくなり、その出力電圧が生じないことになる。即
ち、トルクが作用していないときと同様に検出トルクが
得られないことになって、発振回路1の動作不調によ
り、操舵力を補助する電動機を誤って制御せず電動パワ
ーステアリングの安全を保持することになる。そして従
来のように発振回路の動作を監視する回路を設ける必要
がないから、トルクセンサの回路が簡単になるとともに
安全性が損なわれることがない。更に従来のように発振
動作監視回路を設けた場合はその誤動作によって信頼性
が損なわれる虞れがあるが、その虞れもなく高い信頼性
を保持できることになる。
When the oscillation circuit 1 fails and the oscillation operation stops, the timing signal V T output from the synchronization timing circuit 15 is output.
Disappears. As a result, the synchronous detection circuit 6 does not perform the detection operation, and no output voltage is generated. That is, the detected torque cannot be obtained in the same manner as when the torque is not acting, and the malfunction of the oscillation circuit 1 prevents the electric motor assisting the steering force from being erroneously controlled and maintains the safety of the electric power steering. Will do. Further, since it is not necessary to provide a circuit for monitoring the operation of the oscillation circuit as in the related art, the circuit of the torque sensor is simplified and safety is not impaired. Further, when an oscillation operation monitoring circuit is provided as in the conventional case, the reliability may be impaired due to the malfunction, but high reliability can be maintained without such a risk.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上詳述したように本発明のトルクセンサは、同期タ
イミングをとるための電圧信号とトルク検出回路へ印加
する電圧信号とは電気的に絶縁された状態となるからト
ルク検出回路に異常が発生した場合、同期検波回路の出
力がずれて、異常な出力となるため正常時の出力範囲と
の対比によって異常の発生を正確に検出することが出来
る。また基準電圧回路の信号は第2バッファ回路を介し
て発振回路及び同期タイミング回路へ与えられ、しかも
同期タイミング回路は第2バッファ回路の出力とこの出
力に基づいて信号を出力する発振回路の出力とから同期
タイミング信号を得ているから、極めて安定した同期タ
イミング信号が得られる。更に発振回路の動作が停止し
た場合には、同期検波回路の検波動作が停止して誤った
検出トルクを出力しない。それにより発振回路の動作を
監視する回路を設ける必要がなく、その監視回路の異常
動作によって信頼性が低下することもない。したがっ
て、回路が簡単であり、安全性に優れ、しかも、信頼性
が高いトルクセンサを提供できる優れた効果がある。
As described in detail above, in the torque sensor of the present invention, the voltage signal for obtaining the synchronization timing and the voltage signal applied to the torque detection circuit are electrically insulated from each other. In this case, the output of the synchronous detection circuit shifts and becomes an abnormal output. Therefore, the occurrence of the abnormality can be accurately detected by comparing with the output range in the normal state. The signal of the reference voltage circuit is supplied to the oscillation circuit and the synchronization timing circuit via the second buffer circuit, and the synchronization timing circuit outputs the output of the second buffer circuit and the output of the oscillation circuit that outputs a signal based on this output. , An extremely stable synchronization timing signal can be obtained. Further, when the operation of the oscillation circuit is stopped, the detection operation of the synchronous detection circuit is stopped, and the erroneous detection torque is not output. Thus, there is no need to provide a circuit for monitoring the operation of the oscillation circuit, and the reliability does not decrease due to the abnormal operation of the monitoring circuit. Therefore, there is an excellent effect that a torque sensor having a simple circuit, excellent safety, and high reliability can be provided.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明に係るトルクセンサの要部ブロック図、
第2図はその各部の電圧波形の波形図、第3図は従来の
トルクセンサの要部ブロック図である。 1……発振回路、3……温度補償回路、4……トルク検
出回路、5……差動増幅器、6……同期検波回路、8…
…電圧電流変換回路、16……電圧安定化回路、20……電
圧監視回路
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of a main part of a torque sensor according to the present invention,
FIG. 2 is a waveform diagram of a voltage waveform of each part, and FIG. 3 is a block diagram of a main part of a conventional torque sensor. 1 ... oscillation circuit, 3 ... temperature compensation circuit, 4 ... torque detection circuit, 5 ... differential amplifier, 6 ... synchronous detection circuit, 8 ...
… Voltage-to-current conversion circuit, 16 …… Voltage stabilization circuit, 20 …… Voltage monitoring circuit

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】操舵力により作用したトルクに関連する磁
気結合状態を得、その磁気結合に関連して誘起する交流
電圧によりトルクを検出するトルクセンサにおいて、 前記交流電圧が誘起されるコイルを有するトルク検出回
路と、該トルク検出回路のコイルに交流電圧を誘起させ
るための信号を第1バッファ回路を介して出力する発振
回路と、該発振回路の信号に同期するタイミング信号を
出力する同期タイミング回路と、前記発振回路及び前記
同期タイミング回路に第2バッファ回路を介して接続さ
れた基準電圧回路と、前記交流電圧及び前記タイミング
信号が与えられ、タイミング信号に同期して検波する同
期検波回路とを備え、該同期検波回路が出力する電圧に
基づいて前記トルクを検出し、前記発振回路の動作停止
時、前記タイミング信号の消滅により前記同期検波回路
が検波動作を停止する構成としてあることを特徴とする
トルクセンサ。
1. A torque sensor for obtaining a magnetic coupling state related to a torque applied by a steering force and detecting a torque by an AC voltage induced in relation to the magnetic coupling, comprising a coil in which the AC voltage is induced. A torque detection circuit, an oscillation circuit for outputting a signal for inducing an alternating voltage to a coil of the torque detection circuit via a first buffer circuit, and a synchronization timing circuit for outputting a timing signal synchronized with the signal of the oscillation circuit A reference voltage circuit connected to the oscillation circuit and the synchronization timing circuit via a second buffer circuit, and a synchronization detection circuit that receives the AC voltage and the timing signal and detects the synchronization in synchronization with the timing signal. Detecting the torque based on the voltage output by the synchronous detection circuit, and stopping the operation of the oscillation circuit; A torque sensor, wherein the synchronous detection circuit stops detecting operation when a signal disappears.
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