JP3616917B2 - Torque sensor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
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の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図2は、従来のトルクセンサの構成例を示すブロック図である。このトルクセンサは、発振回路10が発振し出力した交流電流が電流増幅回路11及び振幅反転電流増幅回路12に与えられ、それぞれ増幅及び振幅反転増幅される。作用したトルクに応じてインピーダンスが変化するコイル13及び温度補償用のコイル14の直列回路と、抵抗R1、可変抵抗VR1及び抵抗R2の直列回路と、抵抗R3、可変抵抗VR2及び抵抗R4の直列回路との並列回路の両端に、電流増幅回路11及び振幅反転電流増幅回路12がそれぞれ増幅及び振幅反転増幅した電流が与えられる。
【0003】
コイル13及びコイル14の接続点の電圧と、可変抵抗VR1の可変端子の電圧とがメイン側の差動増幅回路19に与えられ、その差が増幅される。コイル13及びコイル14の接続点の電圧と、可変抵抗VR2の可変端子の電圧とがサブ側の差動増幅回路23に与えられ、その差が増幅される。
発振回路10が発振し出力した交流電流は、また、サンプリングパルス作成回路20に与えられ、サンプリングパルス作成回路20は、与えられた電流に基づくサンプリングパルスを作成し出力する。
【0004】
差動増幅回路19が増幅した差電圧は、メイン側のサンプルホールド回路21において、サンプリングパルス作成回路20が出力したサンプリングパルスによりサンプリングされ、検出したトルク値としてメイン側のバッファ22を介して出力される。
サンプルホールド回路21は、差動増幅回路19が増幅した差電圧が与えられ、サンプリングパルスにより作動するアナログスイッチSW1と、アナログスイッチSW1によりサンプリングされた電圧により充電され、正極に抵抗R1を通じて2.5Vの定電圧が印加されたコンデンサC1とを備え、コンデンサC1の正極から出力する。コンデンサC1の負極は接地されている。
【0005】
差動増幅回路23が増幅した差電圧は、サブ側のサンプルホールド回路25において、サンプリングパルス作成回路20が出力したサンプリングパルスによりサンプリングされ、検出したトルク値としてサブ側のバッファ26を介して出力される。
サンプルホールド回路25は、差動増幅回路23が増幅した差電圧が与えられ、サンプリングパルスにより作動するアナログスイッチSW2と、アナログスイッチSW2によりサンプリングされた電圧により充電され、正極に抵抗R2(=R1)を通じて2.5Vの定電圧が印加されたコンデンサC2(=C1)とを備え、コンデンサC2の正極から出力する。コンデンサC2の負極は接地されている。
バッファ22及びバッファ26から出力された電圧は、それぞれ操舵トルクの検出値として、パワーステアリング装置の制御部24に与えられる。
【0006】
このような構成のトルクセンサでは、発振回路10が出力した交流電流が電流増幅回路11及び振幅反転電流増幅回路12に与えられ、それぞれ増幅及び振幅反転増幅される。それぞれ増幅及び振幅反転増幅された交流電流は、コイル13及び温度補償用のコイル14の直列回路と、抵抗R1、可変抵抗VR1及び抵抗R2の直列回路と、抵抗R3、可変抵抗VR2及び抵抗R4の直列回路との並列回路の両端に与えられる。
【0007】
コイル13及びコイル14の接続点の電圧と、可変抵抗VR1の可変端子の電圧とが差動増幅回路19に与えられ、差動増幅回路19は、作用したトルクに応じ、また、温度補償された電圧差を増幅する。
コイル13及びコイル14の接続点の電圧と、可変抵抗VR2の可変端子の電圧とが差動増幅回路23に与えられ、差動増幅回路23は、作用したトルクに応じ、また、温度補償された電圧差を増幅する。
【0008】
差動増幅回路19が増幅した差電圧は、サンプルホールド回路21によりサンプリングされ、検出したメインのトルク値としてバッファ22を介して、制御部24に与えられ、制御部24は、このトルク値に基づき図示しない操舵補助用のモータを駆動制御する。
差動増幅回路23が増幅した差電圧は、サンプルホールド回路25によりサンプリングされ、検出したサブのトルク値としてバッファ26を介して、制御部24に与えられる。
制御部24は、与えられたバッファ22及びバッファ26からのトルク値の差に基づき、トルクセンサの異常を検出する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
従来のトルクセンサでは、上述したようにメイン側のサンプルホールド回路21及びサブ側のサンプルホールド回路25は、全く同じ回路構成になっている。その為、発振回路10が故障し発振停止したとき、その出力は共に中点電圧(2.5V)となり、操舵トルクが0となって、操舵補助はオフとなるが、発振回路10の故障を検出することが出来ないという問題があった。
【0010】
特開平6−88757号公報には、検出すべき操舵トルクに関連した電圧を、メイン側及びサブ側のクランプ回路がそれぞれクランプし、ピーク検出回路がそのそれぞれクランプした電圧のピークを検出するが、サブ側のピーク検出回路の出力端子にリミッタ回路を付加して、発振回路の故障を検出するように構成した「トルクセンサ」が開示されている。
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、発振回路の故障を検出することが出来るトルクセンサを提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
第1発明に係るトルクセンサは、検出すべきトルクに応じてコイルに生じたインピーダンスの変化に基づく電圧を2つの増幅回路によりそれぞれ増幅し、増幅した2つの電圧を、2つの保持回路がサンプリングパルス作成回路から与えられたサンプリングパルスによりそれぞれサンプリングして保持し、前記2つの保持回路の一方が保持している電圧に基づき前記トルクを検出し、前記2つの保持回路がそれぞれ保持している電圧の差に基づき異常を検出すべくなしてあるトルクセンサにおいて、前記2つの保持回路の他方は、前記サンプリングパルスが与えられないときに、保持している電圧を第1固定電位に降下させる降圧回路を備え、前記サンプリングパルスが与えられないときに、異常を検出すべくなしてあることを特徴とする。
【0012】
このトルクセンサでは、検出すべきトルクに応じてコイルに生じたインピーダンスの変化に基づく電圧を2つの増幅回路によりそれぞれ増幅する。増幅した2つの電圧を、2つの保持回路がサンプリングパルス作成回路から与えられたサンプリングパルスによりそれぞれサンプリングして保持し、2つの保持回路の一方が保持している電圧に基づきトルクを検出し、2つの保持回路がそれぞれ保持している電圧の差に基づき異常を検出するように構成してある。2つの保持回路の他方が備えた降圧回路が、その保持回路にサンプリングパルスが与えられないときに、保持する電圧を第1固定電位に降下させる。
これにより、保持回路にサンプリングパルスが与えられないときに、メイン側及びサブ側の各保持回路が出力する電圧に差が生じ、サンプリングパルス作成の元である発振回路の故障を検出することが出来るトルクセンサを実現することが出来る。
【0013】
第2発明に係るトルクセンサは、前記2つの保持回路の一方は、サンプリングした電圧により充電されるべき第1コンデンサを備え、該第1コンデンサに第1抵抗を通じて、前記第1固定電位より高い第2固定電位を印加してあり、前記2つの保持回路の他方は、サンプリングした電圧により充電されるべき第2コンデンサを備え、該第2コンデンサに第2抵抗を並列に接続してあることを特徴とする。
【0014】
このトルクセンサでは、2つの保持回路の一方は、サンプリングした電圧により第1コンデンサが充電され、第1コンデンサに第1抵抗を通じて、第1固定電位より高い第2固定電位を印加してある。2つの保持回路の他方は、サンプリングした電圧により第2コンデンサが充電され、第2コンデンサに第2抵抗を並列に接続してある。
これにより、保持回路にサンプリングパルスが与えられないときに、メイン側及びサブ側の各保持回路が出力する電圧に差が生じ、サンプリングパルス作成の元である発振回路の故障を検出することが出来るトルクセンサを実現することが出来る。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、それを示す図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係るトルクセンサの実施の形態の構成を示すブロック図である。このトルクセンサは、発振回路10が発振し出力した交流電流が電流増幅回路11及び振幅反転電流増幅回路12に与えられ、それぞれ増幅及び振幅反転増幅される。作用したトルクに応じてインピーダンスが変化するコイル13及び温度補償用のコイル14の直列回路と、抵抗R1、可変抵抗VR1及び抵抗R2の直列回路と、抵抗R3、可変抵抗VR2及び抵抗R4の直列回路との並列回路の両端に、電流増幅回路11及び振幅反転電流増幅回路12がそれぞれ増幅及び振幅反転増幅した電流が与えられる。
【0016】
コイル13及びコイル14の接続点の電圧と、可変抵抗VR1の可変端子の電圧とがメイン側の差動増幅回路19に与えられ、その差が増幅される。コイル13及びコイル14の接続点の電圧と、可変抵抗VR2の可変端子の電圧とがサブ側の差動増幅回路23に与えられ、その差が増幅される。
発振回路10が発振し出力した交流電流は、また、サンプリングパルス作成回路20に与えられ、サンプリングパルス作成回路20は、与えられた電流に基づくサンプリングパルスを作成し出力する。
【0017】
差動増幅回路19が増幅した差電圧は、メイン側のサンプルホールド回路21(保持回路)において、サンプリングパルス作成回路20が出力したサンプリングパルスによりサンプリングされ、検出したトルク値としてメイン側のバッファ22を介して出力される。
サンプルホールド回路21は、差動増幅回路19が増幅した差電圧が与えられ、サンプリングパルスにより作動するアナログスイッチSW1と、アナログスイッチSW1によりサンプリングされた電圧により充電され、正極に抵抗R1を通じて2.5Vの定電圧(第2固定電位)が印加されたコンデンサC1とを備え、コンデンサC1の正極から出力する。コンデンサC1の負極は接地されている。
【0018】
差動増幅回路23が増幅した差電圧は、サブ側のサンプルホールド回路25aにおいて、サンプリングパルス作成回路20が出力したサンプリングパルスによりサンプリングされ、検出したトルク値としてサブ側のバッファ26を介して出力される。
サンプルホールド回路25a(保持回路)は、差動増幅回路23が増幅した差電圧が与えられ、サンプリングパルスにより作動するアナログスイッチSW2と、アナログスイッチSW2によりサンプリングされた電圧により充電されるコンデンサC3(降圧回路)と、コンデンサC3の正極及び負極間に並列接続された抵抗R3(降圧回路)とを備え、コンデンサC3の正極から出力する。コンデンサC3の負極は接地(第1固定電位)されている。
バッファ22及びバッファ26から出力された電圧は、それぞれ操舵トルクの検出値として、パワーステアリング装置の制御部24に与えられる。
【0019】
このような構成のトルクセンサでは、発振回路10が出力した交流電流が電流増幅回路11及び振幅反転電流増幅回路12に与えられ、それぞれ増幅及び振幅反転増幅される。それぞれ増幅及び振幅反転増幅された交流電流は、コイル13及び温度補償用のコイル14の直列回路と、抵抗R1、可変抵抗VR1及び抵抗R2の直列回路と、抵抗R3、可変抵抗VR2及び抵抗R4の直列回路との並列回路の両端に与えられる。
【0020】
コイル13及びコイル14の接続点の電圧と、可変抵抗VR1の可変端子の電圧とが差動増幅回路19に与えられ、差動増幅回路19は、作用したトルクに応じ、また、温度補償された電圧差を増幅する。
コイル13及びコイル14の接続点の電圧と、可変抵抗VR2の可変端子の電圧とが差動増幅回路23に与えられ、差動増幅回路23は、作用したトルクに応じ、また、温度補償された電圧差を増幅する。
【0021】
差動増幅回路19が増幅した差電圧は、サンプルホールド回路21によりサンプリングされ、検出したメインのトルク値としてバッファ22を介して、制御部24に与えられ、制御部24は、このトルク値に基づき図示しない操舵補助用のモータを駆動制御する。
差動増幅回路23が増幅した差電圧は、サンプルホールド回路25aによりサンプリングされ、検出したサブのトルク値としてバッファ26を介して、制御部24に与えられる。
制御部24は、与えられたバッファ22及びバッファ26からのトルク値の差に基づき、トルクセンサの異常を検出する。
【0022】
ここで、サンプルホールド回路21は、アナログスイッチSW1によりサンプリングされた電圧により、コンデンサC1が充電され、充電され保持された電圧を、コンデンサC1の正極から出力する。検出すべきトルクが0であるときは、中点電圧2.5Vを出力する。
サンプルホールド回路21は、発振回路10が故障し、サンプリングパルスがアナログスイッチSW1に与えられないときは、定電圧2.5Vを抵抗R1を通じて出力する。
【0023】
サンプルホールド回路25aは、アナログスイッチSW2によりサンプリングされた電圧により、コンデンサC3が充電され、充電され保持された電圧を、コンデンサC3の正極から出力する。検出すべきトルクが0であるときは、抵抗R3により維持された中点電圧2.5Vを出力する。
サンプルホールド回路25aは、発振回路10が故障し、サンプリングパルスがアナログスイッチSW2に与えられないときは、コンデンサC3が抵抗R3を通じて放電し、所定時間経過後、接地電位である0Vを出力するようになる。
【0024】
【発明の効果】
本発明に係るトルクセンサによれば、保持回路にサンプリングパルスが与えられないときに、メイン側及びサブ側の各保持回路が出力する電圧に差が生じ、サンプリングパルス作成の元である発振回路の故障を検出することが出来るトルクセンサを実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るトルクセンサの実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図2】従来のトルクセンサの構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
10 発振回路
13,14 コイル
19,23 差動増幅回路
20 サンプリングパルス作成回路
21,25a サンプルホールド回路(保持回路)
24 制御部
C1 コンデンサ
R1 抵抗
C3 コンデンサ(降圧回路)
R3 抵抗(降圧回路)
SW1,SW2 アナログスイッチ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a torque sensor, and more particularly to an improvement of a torque sensor suitable for an automobile power steering apparatus.
[0002]
[Prior art]
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of a conventional torque sensor. In this torque sensor, an alternating current oscillated and output from the oscillation circuit 10 is applied to the current amplification circuit 11 and the amplitude reversal
[0003]
The voltage at the connection point between the
The alternating current oscillated and output from the oscillation circuit 10 is also applied to the sampling
[0004]
The differential voltage amplified by the
The sample and
[0005]
The difference voltage amplified by the
The
The voltages output from the
[0006]
In the torque sensor having such a configuration, the alternating current output from the oscillation circuit 10 is supplied to the current amplification circuit 11 and the amplitude reversal
[0007]
The voltage at the connection point of the
The voltage at the connection point of the
[0008]
The differential voltage amplified by the
The differential voltage amplified by the
The
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional torque sensor, as described above, the main-side sample and hold
[0010]
In JP-A-6-88757, the voltage related to the steering torque to be detected is clamped by the clamp circuit on the main side and the sub side, and the peak detection circuit detects the peak of the clamped voltage. A “torque sensor” is disclosed in which a limiter circuit is added to an output terminal of a sub-side peak detection circuit to detect a failure of an oscillation circuit.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a torque sensor that can detect a failure of an oscillation circuit.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The torque sensor according to the first aspect of the invention amplifies voltages based on a change in impedance generated in the coil in accordance with the torque to be detected by the two amplifier circuits, and the two holding circuits use the sampling pulses. Each of the two holding circuits detects and holds the torque based on the voltage held by one of the two holding circuits, and the voltage held by each of the two holding circuits. In the torque sensor configured to detect an abnormality based on the difference, the other of the two holding circuits includes a step-down circuit that drops the held voltage to the first fixed potential when the sampling pulse is not applied. And an abnormality is detected when the sampling pulse is not given.
[0012]
In this torque sensor, voltages based on a change in impedance generated in the coil in accordance with the torque to be detected are amplified by two amplifier circuits. The two holding circuits sample and hold the two holding circuits by the sampling pulse given from the sampling pulse generating circuit, respectively, detect torque based on the voltage held by one of the two holding circuits, and 2 An abnormality is detected based on the difference between the voltages held by the two holding circuits. The step-down circuit provided in the other of the two holding circuits drops the held voltage to the first fixed potential when no sampling pulse is applied to the holding circuit.
As a result, when a sampling pulse is not applied to the holding circuit, a difference occurs in the voltage output from each of the holding circuits on the main side and the sub side, and the failure of the oscillation circuit that is the source of the sampling pulse can be detected. A torque sensor can be realized.
[0013]
A torque sensor according to a second aspect of the present invention includes one of the two holding circuits including a first capacitor to be charged with a sampled voltage, and the first capacitor passes through a first resistor and is higher than the first fixed potential. Two fixed potentials are applied, and the other of the two holding circuits includes a second capacitor to be charged with a sampled voltage, and a second resistor is connected in parallel to the second capacitor. And
[0014]
In this torque sensor, one of the two holding circuits is charged with the first capacitor by the sampled voltage, and a second fixed potential higher than the first fixed potential is applied to the first capacitor through the first resistor. In the other of the two holding circuits, the second capacitor is charged by the sampled voltage, and a second resistor is connected in parallel to the second capacitor.
As a result, when a sampling pulse is not applied to the holding circuit, a difference occurs in the voltage output from each of the holding circuits on the main side and the sub side, and the failure of the oscillation circuit that is the source of the sampling pulse can be detected. A torque sensor can be realized.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings showing the embodiments.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a torque sensor according to the present invention. In this torque sensor, an alternating current oscillated and output from the oscillation circuit 10 is applied to the current amplification circuit 11 and the amplitude reversal
[0016]
The voltage at the connection point between the
The alternating current oscillated and output from the oscillation circuit 10 is also applied to the sampling
[0017]
The differential voltage amplified by the
The sample and hold
[0018]
The differential voltage amplified by the
The sample-and-hold circuit 25a (holding circuit) is supplied with the differential voltage amplified by the
The voltages output from the
[0019]
In the torque sensor having such a configuration, the alternating current output from the oscillation circuit 10 is supplied to the current amplification circuit 11 and the amplitude reversal
[0020]
The voltage at the connection point of the
The voltage at the connection point of the
[0021]
The differential voltage amplified by the
The differential voltage amplified by the
The
[0022]
Here, the
When the oscillation circuit 10 fails and the sampling pulse is not applied to the analog switch SW1, the
[0023]
The sample hold circuit 25a charges the capacitor C3 with the voltage sampled by the analog switch SW2, and outputs the charged and held voltage from the positive electrode of the capacitor C3. When the torque to be detected is 0, the midpoint voltage 2.5 V maintained by the resistor R3 is output.
When the oscillation circuit 10 fails and the sampling pulse is not applied to the analog switch SW2, the sample hold circuit 25a discharges the capacitor C3 through the resistor R3, and outputs 0 V that is the ground potential after a predetermined time. Become.
[0024]
【The invention's effect】
According to the torque sensor of the present invention, when a sampling pulse is not applied to the holding circuit, a difference occurs in the voltage output from each holding circuit on the main side and the sub side, and the oscillation circuit that is the source of the sampling pulse is generated. A torque sensor that can detect a failure can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a torque sensor according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of a conventional torque sensor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
24 control unit C1 capacitor R1 resistor C3 capacitor (voltage step-down circuit)
R3 resistance (step-down circuit)
SW1, SW2 Analog switch
Claims (2)
前記2つの保持回路の他方は、前記サンプリングパルスが与えられないときに、保持している電圧を第1固定電位に降下させる降圧回路を備え、前記サンプリングパルスが与えられないときに、異常を検出すべくなしてあることを特徴とするトルクセンサ。The two amplification circuits amplify the voltage based on the impedance change generated in the coil in accordance with the torque to be detected, and the two holding circuits are obtained by the sampling pulse provided from the sampling pulse generating circuit. Each of the two holding circuits is sampled and held, the torque is detected based on the voltage held by one of the two holding circuits, and the abnormality is detected based on the difference between the voltages held by the two holding circuits. Torque sensor
The other of the two holding circuits includes a step-down circuit that drops the held voltage to a first fixed potential when the sampling pulse is not applied, and detects an abnormality when the sampling pulse is not applied. A torque sensor characterized by being made.
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