JP3824620B2

JP3824620B2 - トルクセンサ

Info

Publication number: JP3824620B2
Application number: JP2004188407A
Authority: JP
Inventors: 茂樹長瀬; 貴史加奥
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2004-06-25
Filing date: 2004-06-25
Publication date: 2006-09-20
Anticipated expiration: 2018-10-16
Also published as: JP2004264316A

Description

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。

図４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６０が出力した交流電流が、温度補償用の補償コイル６１及び作用したトルクに応じてインピーダンスが変化する検出コイル６２の直列回路と、抵抗６３、可変抵抗６４及び抵抗６５の直列回路と、抵抗６６、可変抵抗６７及び抵抗６８の直列回路との並列回路の両端に与えられる。

補償コイル６１及び検出コイル６２の接続点の電圧と、可変抵抗６４の可変端子電圧とがメイン側差動出力回路６９に与えられ、その差が検出され、トルクセンサのコネクタＴＣＮのメイン端子ＴＭＡＩＮに出力される。
補償コイル６１及び検出コイル６２の接続点の電圧と、可変抵抗６７の可変端子電圧とがサブ側差動出力回路７０に与えられ、その差が検出され、トルクセンサのコネクタＴＣＮのサブ端子ＴＳＵＢに出力される。

一方、コネクタＴＣＮの電源端子ＴＶを通じて与えられた＋８Ｖの電源電圧Ｖccが、駆動電圧として、発振回路６０、基準電源回路７１、メイン側差動出力回路６９及びサブ側差動出力回路７０に与えられている。
基準電源回路７１は、２つの所定の基準電圧を作成し、１つは発振回路６０の発振周波数を決める為の基準電圧及びメイン側差動出力回路６９の非反転入力端子のオフセット電圧として与えられ、他の１つはサブ側差動出力回路７０の非反転入力端子のオフセット電圧として与えられる。

このような構成のトルクセンサでは、電源端子ＴＶに電源電圧Ｖccが与えられると、発振回路６０が発振し、基準電源回路７１は２つの基準電圧を出力する。発振回路６０の発振電圧は、補償コイル６１及び検出コイル６２の直列回路と、抵抗６３、可変抵抗６４及び抵抗６５の直列回路と、抵抗６６、可変抵抗６７及び抵抗６８の直列回路との並列回路の両端に与えられる。

補償コイル６１及び検出コイル６２の接続点の電圧と、可変抵抗６４の可変端子の電圧とがメイン側差動出力回路６９に与えられ、メイン側差動出力回路６９は、作用したトルクに応じた、また、温度補償された電圧差を検出し、検出した電圧差にオフセット電圧を加えて、メイントルク信号として、メイン端子ＴＭＡＩＮに出力する。
補償コイル６１及び検出コイル６２の接続点の電圧と、可変抵抗６７の可変端子の電圧とがサブ側差動出力回路７０に与えられ、サブ側差動出力回路７０は、作用したトルクに応じた、また、温度補償された電圧差を検出し、検出した電圧差にオフセット電圧を加えて、サブトルク信号として、サブ端子ＴＳＵＢに出力する。

オフセット電圧は、トルクが作用していないときに、メイントルク信号及びサブトルク信号のそれぞれをトルク信号の中点にする為に与えている。従って、トルクを検出していない場合は、メイン側差動出力回路６９及びサブ側差動出力回路７０の出力電圧はオフセット電圧に応じたものになり、トルクを検出した場合は、そのトルクの方向に応じて、オフセット電圧を基準にして出力電圧が増加又は減少方向に変化し、トルクの大きさ及び方向を検出することになる。

この検出トルクに応じたメイントルク信号及びサブトルク信号をパワーステアリング装置に与え、パワーステアリング装置は、与えられたメイントルク信号及びサブトルク信号の何れか一方のトルク信号に応じて、操舵力を補助する電動機の回転を制御する。
また、メイントルク信号とサブトルク信号との電圧差が生じた場合は、トルクを検出する回路に異常が生じ、トルクを誤検出しているものと判断して操舵力を補助する電動機の制御を中止する。

図４に示したような従来のトルクセンサでは、コネクタ部の接触不良又はバッテリ電圧の低下等により、供給される電源電圧が低下した場合、センサ出力の低下を、メイントルク信号とサブトルク信号との差により検知しているが、その場合、メイントルク信号は中点を示しているとは限らず、サブトルク信号の値によっては、センサ出力の低下を検知できず、また、舵輪操作が安定しない問題がある。

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、供給される電源電圧が低下した場合に、メイントルク信号が中点を示すことが出来、センサ出力の低下を確実に検知することにより、電源電圧の低下を確実に検知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。

本発明に係るトルクセンサは、検出したトルクに関連した電圧に、基準電圧回路から与えられた基準電圧を加えてトルク信号として出力する第１トルク信号出力回路及び第２トルク信号出力回路を備え、該第１トルク信号出力回路及び第２トルク信号出力回路が各出力したトルク信号の差に基づき、異常を検出するように構成してあるトルクセンサにおいて、前記基準電圧回路は、第１電圧により駆動され第１トルク信号出力回路に基準電圧を与える第１基準電圧回路と、第１電圧より高い第２電圧により駆動され第２トルク信号出力回路に基準電圧を与える第２基準電圧回路と、該第２基準電圧回路を駆動する第２電圧が所定電圧より低いときは、第２電圧の第２基準電圧回路への供給を停止する手段と、第２電圧を前記第１トルク信号出力回路に駆動電圧として供給し、供給した第２電圧が第１電圧より低いときは、第１電圧を前記第１トルク信号出力回路に駆動電圧として供給する手段とを備え、第２電圧が所定値より低いときは、第１トルク信号のセンサ出力は中点を示し、第２トルク信号のセンサ出力は０となることを特徴とする。

このトルクセンサでは、基準電圧回路の第１基準電圧回路が、第１電圧により駆動され第１トルク信号出力回路に基準電圧を与え、基準電圧回路の第２基準電圧回路が、第１電圧より高い第２電圧により駆動され第２トルク信号出力回路に基準電圧を与え、第１トルク信号出力回路及び第２トルク信号出力回路が各出力したトルク信号の差に基づき、異常を検出する。停止する手段は、第２基準電圧回路を駆動する第２電圧が所定電圧より低いときは、第２電圧の第２基準電圧回路への供給を停止する。供給する手段が、第２電圧を第１トルク信号出力回路に駆動電圧として供給し、供給した第２電圧が第１電圧より低いときは、第１電圧を第１トルク信号出力回路に駆動電圧として供給する。第２電圧が所定値より低いときは、第１トルク信号のセンサ出力は中点を示し、第２トルク信号のセンサ出力は０となる。

本発明に係るトルクセンサによれば、第１トルク信号出力回路と第２トルク信号出力回路との出力差が大きくなり、センサ出力の低下を確実に検知でき、供給される電源電圧が低下したことを確実に検知出来る。また、供給される電源電圧が低下した場合でも、メイントルク信号が中点を示すことが出来、舵輪操作を安定させることが出来る。

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６０が出力した交流電流が、温度補償用の補償コイル６１及び作用したトルクに応じてインピーダンスが変化する検出コイル６２の直列回路と、抵抗６３、可変抵抗６４及び抵抗６５の直列回路と、抵抗６６、可変抵抗６７及び抵抗６８の直列回路との並列回路の両端に与えられる。

補償コイル６１及び検出コイル６２の接続点の電圧と、可変抵抗６４の可変端子電圧とがメイン側差動出力回路６９（第１トルク信号出力回路）に与えられ、その差が検出され、トルクセンサのコネクタＴＣＮａのメイン端子ＴＭＡＩＮに出力される。
補償コイル６１及び検出コイル６２の接続点の電圧と、可変抵抗６７の可変端子電圧とがサブ側差動出力回路７０（第２トルク信号出力回路）に与えられ、その差が検出され、トルクセンサのコネクタＴＣＮａのサブ端子ＴＳＵＢに出力される。

一方、コネクタＴＣＮａの電源端子ＴＶを通じて与えられた＋８Ｖの電源電圧Ｖcc（第２電圧）が、駆動電圧として、発振回路６０、スイッチング回路７２（停止する手段）及びサブ側差動出力回路７０に与えられている。
スイッチング回路７２は、図２に示すように、エミッタに＋８Ｖの電源電圧Ｖccが与えられ、コレクタが基準電源回路７１（第２基準電圧回路）に接続され、ベース−エミッタ間に抵抗７７が、ベース−接地間に抵抗７８がそれぞれ接続されたＰＮＰ型トランジスタ７６である。

また、コネクタＴＣＮａの電源端子ＴＶｒｅｆを通じて与えられた＋５Ｖの電源電圧Ｖcc（第１電圧）が、駆動電圧として、基準電源回路７３（第１基準電圧回路）に与えられている。
メイン側差動出力回路６９の駆動電圧は、アノードに＋８Ｖの電源電圧Ｖcc（第２電圧）が与えられたダイオード７４（供給する手段）のカソードと、アノードに＋５Ｖの電源電圧Ｖcc（第１電圧）が与えられたダイオード７５（供給する手段）のカソードとの共通接続点から与えられている。

基準電源回路７１は、２つの所定の基準電圧を作成し、１つを発振回路６０の発振周波数を決める為の基準電圧として与え、他の１つをサブ側差動出力回路７０の非反転入力端子のオフセット電圧として与える。
基準電源回路７３は、１つの所定の基準電圧を作成し、メイン側差動出力回路６９の非反転入力端子のオフセット電圧として与える。

以下に、このような構成のトルクセンサの動作を説明する。
電源端子ＴＶ，ＴＶｒｅｆに電源電圧Ｖcc＋８Ｖ，＋５Ｖが与えられると、発振回路６０が発振し、基準電源回路７１は２つの基準電圧を出力する。発振回路６０の発振電圧は、補償コイル６１及び検出コイル６２の直列回路と、抵抗６３、可変抵抗６４及び抵抗６５の直列回路と、抵抗６６、可変抵抗６７及び抵抗６８の直列回路との並列回路の両端に与えられる。

この検出トルクに応じたメイントルク信号及びサブトルク信号をパワーステアリング装置に与え、パワーステアリング装置は、与えられたメイントルク信号及びサブトルク信号の何れか一方のトルク信号に応じて、操舵力を補助する電動機の回転を制御する。

ここで、コネクタＴＣＮａの接触不良又は電源バッテリ（図示せず）の電圧低下により、電源端子ＴＶを通じて与えられた電源電圧Ｖcc（第２電圧）が低下し、スイッチング回路７２（図２）の抵抗７７，７８によって決められる所定の電圧より低くなると、トランジスタ７６はオフとなり、基準電源回路７１への電源電圧Ｖccの供給を停止する。
また、同様に電源端子ＴＶを通じて与えられた電源電圧Ｖcc（第２電圧）が低下し、＋５Ｖより低くなって、ダイオード７４がオフすると、ダイオード７５がオンして、＋５Ｖの電圧を駆動電圧としてメイン側差動出力回路６９に与えるようになる。

このとき、メイン側差動出力回路６９のオフセット電圧は、基準電源回路７３から正常に与えられており、メイントルク信号の中点は確実に出力される。
従って、メイン側差動出力回路６９のセンサ出力及びサブ側差動出力回路７０のセンサ出力は、例えば、図３に示すようになり、電源電圧が７Ｖより高いときは、両センサ出力は正常である。電源電圧が５Ｖ〜７Ｖのときは、両センサ出力の範囲が狭まる。電源電圧が所定電圧から５Ｖのときは、両センサ出力はそれぞれ中点を示す。電源電圧が所定電圧より低いときは、メイン側差動出力回路６９のセンサ出力は中点を示し、サブ側差動出力回路７０のセンサ出力は時定数による傾きをもって０となるので、両者の差が検出され、異常を確実に検出することが出来、舵輪操作を安定させることが出来る。

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。スイッチング回路の構成例を示す回路図である。メイン側差動出力回路のセンサ出力及びサブ側差動出力回路のセンサ出力の、電源電圧による特性を示すグラフである。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

６０発振回路
６１（温度補償用の）補償コイル
６２検出コイル
６３，６５，６６，６８抵抗
６４，６７可変抵抗
６９メイン側差動出力回路（第１トルク信号出力回路）
７０サブ側差動出力回路（第２トルク信号出力回路）
７１基準電源回路（第２基準電圧回路）
７２スイッチング回路（停止する手段）
７３基準電源回路（第１基準電圧回路）
７４，７５ダイオード（供給する手段）
７６ＰＮＰ型トランジスタ

Claims

検出したトルクに関連した電圧に、基準電圧回路から与えられた基準電圧を加えてトルク信号として出力する第１トルク信号出力回路及び第２トルク信号出力回路を備え、該第１トルク信号出力回路及び第２トルク信号出力回路が各出力したトルク信号の差に基づき、異常を検出するように構成してあるトルクセンサにおいて、
前記基準電圧回路は、第１電圧により駆動され第１トルク信号出力回路に基準電圧を与える第１基準電圧回路と、第１電圧より高い第２電圧により駆動され第２トルク信号出力回路に基準電圧を与える第２基準電圧回路と、該第２基準電圧回路を駆動する第２電圧が所定電圧より低いときは、第２電圧の第２基準電圧回路への供給を停止する手段と、第２電圧を前記第１トルク信号出力回路に駆動電圧として供給し、供給した第２電圧が第１電圧より低いときは、第１電圧を前記第１トルク信号出力回路に駆動電圧として供給する手段とを備え、第２電圧が所定値より低いときは、第１トルク信号のセンサ出力は中点を示し、第２トルク信号のセンサ出力は０となることを特徴とするトルクセンサ。