JP4902043B2 - Torque sensor abnormality detection device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トルクを一対のコイルのインダクタンス変化に基づいて検出するトルクセンサにおける異常検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
トルクに応じて互いに逆方向にインダクタンスが変化する一対のコイルと、前記両コイルに誘導される一対の検出電圧を入力して差動増幅する差動増幅回路とを有し、同差動増幅回路の出力によりトルクを検出するトルクセンサについては、従来より知られている。
【0003】
斯かるトルクセンサにおける一対のコイルの各検出電圧(第1副電圧S1,第2副電圧S2)及び差動増幅回路の出力電圧(主電圧V)の様子を左操舵トルク・右操舵トルクに対応して示すと図9のようになる。
【0004】
正常ならば第1副電圧S1と第2副電圧S2は、図9に示すように特性曲線が互いに傾きが正負逆の概ね上下対称な略直線を示し、両者の差をとって増幅した主電圧Vもある傾きをもった曲線となる。
第1副電圧S1と第2副電圧S2の和をとった電圧S1+S2は、図10に示すように概ね水平な略直線となるはずである。
【0005】
ここにトルクセンサ本体,接続系,アンプ回路等の故障発生時の異常検知方法としては、図9において上限電圧値Vu1と下限電圧値Vd1を設定しておき、第1副電圧S1又は第2副電圧S2が上限電圧値Vu1を超えていたり、下限電圧値Vd1を下回っていたりするときに、異常と判断する検知方法がある。
【0006】
また図10においても上限電圧値Vu2と下限電圧値Vd2を設定しておき、電圧S1+S2が上限電圧値Vu2を超えていたり、下限電圧値Vd2を下回っていたりするときに、異常と判断する検知方法がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ここにトルクセンサの温度変化により第1,第2副電圧S1,S2が変化するために、図9における上限電圧値Vu1と下限電圧値Vd1の間及び図10における上限電圧値Vu2と下限電圧値Vd2の間を、温度変化分を考慮して広く設定する必要があった。
【0008】
したがって異常検出精度が劣っていた。
また上記異常検出方法ではトルクの状態によっては異常を検出できない場合がある。
【0009】
本発明は、斯かる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、トルクの温度変化に関係なく高い精度で異常検出を行うことができるトルクセンサの異常検出装置を供する点にある。
【0013】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記目的を達成するために、本請求項1記載の発明は、トルクに応じて互いに逆方向にインダクタンスが変化する一対のコイルと、前記両コイルのそれぞれのインダクタンス変化に基づく両副電圧を入力して両副電圧の差を増幅して主電圧として出力する差動増幅手段とを備え、同差動増幅手段の出力主電圧によりトルクを検出するトルクセンサにおいて、X軸を一方の副電圧にY軸を他方の副電圧に定めたXY座標に、予め正常状態で常温時に求めた両副電圧の理想関係特性曲線に基づいて上限曲線と下限曲線を設定した座標マップを記憶するマップ記憶手段と、前記両副電圧を各々常温時の副電圧に温度補正する温度補正手段と、前記温度補正手段により補正された両補正副電圧値を入力し、前記マップ記憶手段が記憶する座標マップにおける前記両補正副電圧値が示す点座標が前記上限曲線と下限曲線の間に存在しないときを異常と判断する異常判断手段とを備え、前記温度補正手段は、温度センサを有するとともに、前記両副電圧を各々常温時の副電圧に補正する各副電圧補正量を予め各温度補正マップとして備えて、前記温度センサによる検出温度を前記各温度補正マップに照らして各副電圧補正量を求め、該各副電圧補正量により前記両副電圧を各々常温時の副電圧に補正するトルクセンサの異常検出装置とした。
【0014】
温度補正手段が、検出温度を温度補正マップに照らして各副電圧補正量を求め、該各副電圧補正量により両副電圧値を各々常温時の副電圧に温度補正し、その常温時の両補正副電圧値を、記憶手段が記憶する上限曲線と下限曲線を設定した常温時の座標マップに照らし合わせて異常か否かを判断するので、予め正常状態で常温時に求めた座標マップ上の上限曲線と下限曲線との間を温度変化を考慮して大きく設定する必要がなく、高い精度で異常検出を行うことができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る一実施の形態について図1ないし図8に基づき説明する。
本実施の形態に係るトルクセンサ1は、車両のパワーステアリング装置に適用されたもので、その概略構造を図1に示す。
【0018】
ハウジング2にベアリング5,6を介して回転自在に軸支され同軸に挿入された入力軸3と出力軸4とが、内部でトーションバー7により連結されている。
円筒状のコア8が出力軸4の大径端部4aの外周面にセレーション嵌合して出力軸4に対して軸方向にのみ摺動自在に設けられ、入力軸3より突設されたスライダピン9が大径端部4aの周方向に長尺の長孔を貫通して前記コア8のスパイラル溝8aに係合している。
【0019】
ハウジング2の内部に支持された2個のトルク検出用のコイル11,12が、軸方向に摺動する円筒状のコア8の外周に空隙を介して設けられている。
該2個のコイル11,12は、コア8の軸方向の移動中心に関して互いに反対側に配置されている。
【0020】
入力軸3に捩じり力が作用すると、トーションバー7を介して出力軸4に回転力が伝達されるが、トーションバー7は弾性変形して入力軸3と出力軸4との間に回転方向の相対的変位が生じる。
この回転方向の相対的変位は、スライダピン9とスパイラル溝8aとの係合を介してコア8を軸方向に摺動させる。
【0021】
コア8が軸方向に移動すると、コイル11,12のそれぞれコア8を囲む面積が変化し、一方の面積が増すと他方の面積が減る関係にある。
コア8を囲む面積が大きくなると、磁気損失が増えコイルのインダクタンスは減り、逆にコア8を囲む面積が小さくなると、磁気損失が減りコイルのインダクタンスは増す。
【0022】
したがってコア8がコイル11側に移動するトルクが作用したときは、コイル11のインダクタンスL1が減少し、コイル12のインダクタンスL2が増加し、逆にコア8がコイル12側に移動するトルクが作用したときは、コイル11のインダクタンスL1が増加し、コイル12のインダクタンスL2が減少する。
【0023】
このコイル11,12のインダクタンスL1,L2の変化に基づいてトルクを検出するトルクセンサ1の電気的回路部分を概略構成図として図2に示す。
コイル11,12は、それぞれ抵抗13(R1),抵抗回路14(R2)を介して正電圧Eに吊るされており、コイル11,12の他端は、ともにCPU20搭載の制御ボード20aの発振出力端子oscに接続されている。
【0024】
抵抗回路14は、直列接続された抵抗16とサーミスタ17に対して抵抗15を並列に接続した構成であり、サーミスタ17の作用により温度補償機能を果たしている。
すなわち温度変化に関係なく常にR1/L1=R2/L2が満足される抵抗値R2を示すような温度特性をサーミスタ17が有している。
【0025】
コイル11と抵抗13の接続部から延出した電圧信号線21が分岐してそれぞれ整流・平滑回路23,25に接続され、コイル12と抵抗回路14の接続部から延出した電圧信号線22が分岐してそれぞれ整流・平滑回路24,26に接続されている。
【0026】
すなわちコイル11,12,抵抗13,抵抗回路14によりブリッジ回路が構成され、該ブリッジ回路に発振電圧が入力され、その出力電圧が整流・平滑回路23,24,25,26に入力される。
【0027】
該ブリッジ回路の出力電圧が各整流・平滑回路23,24,25,26により整流及び平滑されて第1,第2,第3,第4副電圧S1,S2,S3,S4としてそれぞれバッファ回路27,28,29,30に出力される。
【0028】
バッファ回路27,28の出力端子は、それぞれ抵抗31,32を介して差動アンプ41の反転入力端子,非反転入力端子に接続されている。
同様にバッファ回路29,30の出力端子は、それぞれ抵抗33,34を介して差動アンプ42の反転入力端子,非反転入力端子に接続されている。
【0029】
差動アンプ41,42には、それぞれ抵抗35,36により負帰還がかけられて差動増幅器として機能し、その出力は、第1主電圧M1,第2主電圧M2として電子コントロールユニットECU50に入力される。
【0030】
また差動アンプ41,42の各非反転入力端子には、それぞれ中立点電圧設定回路43,44からバッファ回路45,46及び抵抗37,38を介して中立点調整電圧V1,V2が入力される。
【0031】
この中立点電圧設定回路43,44は、制御ボード20aの中立点調整出力端子aj1,aj2からの各調整信号を入力して、同調整信号に従って中立点電圧V1,V2を設定する。
【0032】
そこで差動アンプ41は、第1副電圧S1と第2副電圧S2の差を増幅度A倍し、バイアス電圧として中立点調整電圧V1を加えた電圧を第1主電圧M1として出力する。
すなわち第1主電圧M1は、
M1=(S2−S1)・A+V1
である。
【0033】
同様に差動アンプ42についても、出力される第2主電圧M2は、
M2=(S4−S3)・A’+V2
である。
ここにV1≒V2、A≒A’の関係がある。
【0034】
なお右操舵トルク(右方向の捩じりトルク)と左操舵トルク(左方向の捩じりトルク)のいずれにも偏しない中立時の主電圧を中立点電圧と称し、上記中立点調整電圧V1,V2が中立点電圧となる。
【0035】
ECU50は、第1主電圧M1に基づきモータ制御の指示信号をモータドライバ51に出力し、モータドライバ51によりステアリングを補助するモータ52が駆動される。
【0036】
そして第2主電圧M2は異常状態検知のために用いられ、ECU50は、第1主電圧M1と第2主電圧M2の差が所定の許容範囲内にあるか否かを判別し、許容範囲を超えているときはトルクセンサ1が何らかの異常状態にあるものとして異常状態信号を出力してモータ52の制御を停止する。
【0037】
また制御ボード20aには、第1,第2,第3,第4副電圧S1,S2,S3,S4及び第1,第2主電圧M1,M2が入力され、制御ボード20aは、第3,第4副電圧S3,S4に基づいてトルクセンサ1,接続系,アンプ回路等の異常を判断し、異常があると、異常出力端子fsから異常検出信号を異常時スイッチ回路49に出力する。
異常時スイッチ回路49は、直接ECU50に接続され、異常出力端子fsから異常検出信号を入力するとオン信号をECU50に出力する。
【0038】
その他に制御ボード20aには、中立点調整スイッチAJS−SW47から中立点調整を指示する中立点調整信号AJSが中立点調整端子ajsに入力されるとともに、中立点電圧設定状態を記憶し書き換えもできるE2PROM48が中立点電圧設定端子romに接続されている。
【0039】
そしてさらに正電圧に吊るされたサーミスタ55が抵抗56を介して接地されており、サーミスタ55と抵抗56の接続部から延出した信号線が温度端子tmpに接続されて、温度を示すサーミスタ電圧が制御ボード20aに入力される。
【0040】
本トルクセンサー1は、以上のような概略回路構成をなし、その動作を第1,第2,第3,第4副電圧S1,S2,S3,S4及び第1,第2主電圧M1,M2の様子を示した図3に基づいて以下説明する。
図3において示された座標は、縦軸を電圧とし、横軸右方向を右操舵トルク、横軸左方向を左操舵トルクとして原点0が中立点である。
【0041】
図3は、トルクセンサ1が正常に動作したときのもので、右操舵トルクが大きくなると、入力軸3と出力軸4の相対的回転によりコア8がコイル11側に移動し、コイル12のインダクタンスL2を増加してその誘導起電力を大きくし、逆にコイル11のインダクタンスL1を減少させてその誘導起電力を小さくするので、第2,第4副電圧S2,S4が大きくなり、第1,第3副電圧S1,S3が小さくなる(図3▲1▼、▲2▼参照)。
【0042】
また左操舵トルクが大きくなる場合は、上記とは逆に第2,第4副電圧S2,S4が小さくなり、第1,第3副電圧S1,S3が大きくなる(図3▲1▼、▲2▼参照)。
なおStは第3,第4副電圧S3,S4の中立点電圧を示す。
【0043】
両副電圧の差をA(A’)倍して中立点電圧を加えた差動アンプ41,42の出力である第1,第2主電圧M1,M2は、図3▲3▼,▲4▼に示すように中立点でV1,V2を通る右上がりの傾斜線となる。
【0044】
ECU50は、この第1,第2主電圧M1,M2を比較し、両者の差が許容範囲内にあるかを判定する。
正常であれば図3▲5▼に示すように第1,第2主電圧M1,M2の変化は略一致しており、許容範囲内にあり正常と判断できる。
【0045】
正常と判断されれば第1主電圧M1に基づきモータ52を駆動すべき指示信号をモータドライバ51に出力する。
こうして操舵トルクに応じたモータによる補助力がステアリングに作用してパワーステアリングが実行される。
【0046】
ここに制御ボード20aは、前記したように第3,第4副電圧S3,S4に基づいてトルクセンサ1,接続系,アンプ回路等の異常を検出する手段を別途備えている。
【0047】
制御ボード20aのメモリには、図4に示すXY座標の座標マップが記憶されている。
同座標マップは、X軸を第3副電圧S3にY軸を第4副電圧S4に定めたXY座標に、正常状態常温での第3,第4副電圧S3,S4の理想関係特性曲線Lを予め求めておき、この理想関係特性曲線Lに関して略対称に上限曲線Luと下限曲線Ldを設定したものである。
【0048】
第3,第4副電圧S3,S4は、対称な動きをするので、図4において理想関係特性曲線Lは、傾きが右下がりの略直線に近い曲線であり、同理想関係特性曲線Lの上下に設定される上限曲線Luと下限曲線Ldの幅は、誤検出が生じない程度に狭く設定しておく。
【0049】
またさらに制御ボード20aのメモリには、第3,第4副電圧S3,S4の温度補正を行う温度補正マップが記憶されている。
温度補正マップは、予めトルクセンサ1の温度特性を第3,第4副電圧S3,S4の出力変化で捉え、温度に対する第3,第4副電圧S3,S4の補正量α,βのマップとして記憶される。
【0050】
図5は第3副電圧補正量αの温度特性を示すマップである。
前記サーミスタ55により温度を検出したサーミスタ電圧値を同マップに照らして第3副電圧補正量αを導出する。
同様に図6は第4副電圧補正量βの温度特性を示すマップであり、サーミスタ電圧値を同マップに照らして第4副電圧補正量βを導出する。
【0051】
制御ボード20aのCPU20は、以上の座標マップ及び温度補正マップを用いて異常検出を行う制御プログラムを有しており、同制御プログラムの制御手順を示すフローチャートを図7に図示する。
【0052】
まずステップ1で第3,第4副電圧値S3,S4を読込み、ステップ2でサーミスタ電圧を読込み、次のステップ3でサーミスタ電圧に基づき図5及び図6の温度補正マップから第3,第4副電圧補正量α,βを導出する。
【0053】
ステップ4では、ステップ1で読込んだ第3,第4副電圧値S3,S4に各々第3,第4副電圧補正量α,βを加えて温度補正された第3,第4補正副電圧値S3,S4を算出する。
【0054】
そしてステップ5において、前記座標マップに従って図8を参照して第3補正副電圧値S3に対応する上限曲線Luと下限曲線Ldが示す上限第4副電圧値S4uと下限第4副電圧値S4dを導出する。
【0055】
そして次のステップ6では、ステップ4で補正された第4補正副電圧値S4が上限第4副電圧値S4uと下限第4副電圧値S4dの間にあるか否かを判別し、間にあればステップ7に進み異常なしとされ異常検出信号は出力されないが、上限第4副電圧値S4uと下限第4副電圧値S4dの間にないときは、ステップ8に進み、異常と判断されて異常検出信号が異常時スイッチ回路49に出力される。
【0056】
異常検出信号が異常時スイッチ回路49に出力されると、異常時スイッチ回路49からオン信号がECU50に出力され、ECU50はモータ52の制御を停止する。
【0057】
以上のように予め正常状態(所定の温度)での第3,第4副電圧S3,S4の理想関係特性曲線Lを求めておき、同理想関係特性曲線Lをもとに上限曲線Luと下限曲線Ldを設定した座標マップを記憶しておき、実際に検出し温度補正した第3,第4補正副電圧値S3,S4が示す座標マップ上の点が上限曲線Luと下限曲線Ldとの間にあるか否かで異常を検出する。
【0058】
したがって異常を検出するのに、温度変化及びトルク領域に関係なく、したがって高精度に異常を検出することができる。
【0059】
温度補正マップに基づき温度補正された第3,第4補正副電圧値S3,S4を用いて座標マップより異常を検出しているので、座標マップ上の上限曲線Luと下限曲線Ldとの間を温度変化を考慮して大きく設定する必要がなく、それだけ高い精度で異常検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係るトルクセンサの機械的部分の概略構成図である。
【図2】同トルクセンサの電気的回路部分の概略構成図である。
【図3】正常時における第1,第2,第3,第4副電圧及び第1,第2主電圧の状態を示す図である。
【図4】第3,第4副電圧についての座標マップを示す図である。
【図5】第3副電圧の温度補正マップを示す図である。
【図6】第4副電圧の温度補正マップを示す図である。
【図7】制御ボードにより異常検出を行う制御手順を示すフローチャートである。
【図8】前記座標マップの用い方を示す図である。
【図9】従来の異常検出方法を説明するための電圧とトルクとの関係を示す図である。
【図10】従来のまた別の異常検出方法を説明するための電圧とトルクとの関係を示す図である。
【符号の説明】
1…トルクセンサ、2…ハウジング、3…入力軸、4…出力軸、5,6…ベアリング、7…トーションバー、8…コア、9…スライダピン、
11,12…コイル、13…抵抗、14…抵抗回路、15,16…抵抗、17…サーミスタ、 20…CPU,20a…制御ボード、21,22…電圧信号線、23,24,25,26…整流・平滑回路、27,28,29,30…バッファ回路、31,32,33,34,35,36,37,38…抵抗、
41,42…差動アンプ、
43,44…中立点電圧設定回路、45,46…バッファ回路、47…中立点調整スイッチAJS−SW、48…E2PROM、49…異常時スイッチ回路、
50…ECU,51…モータドライバ、52…モータ、
55…サーミスタ、56…抵抗。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an abnormality detection device in a torque sensor that detects torque based on an inductance change of a pair of coils.
[0002]
[Prior art]
A differential amplifying circuit having a pair of coils whose inductances change in opposite directions according to torque, and a differential amplifying circuit for differentially amplifying the pair of detection voltages induced in both the coils; A torque sensor that detects torque based on the output of is known in the art.
[0003]
The detected voltage (first subvoltage S1, second subvoltage S2) of the pair of coils and the output voltage (main voltage V) of the differential amplifier circuit in such a torque sensor correspond to the left steering torque and the right steering torque. As shown in FIG.
[0004]
If it is normal, the first sub-voltage S1 and the second sub-voltage S2 are substantially vertical symmetrical lines whose characteristic curves are positive and negative with respect to each other as shown in FIG. V is also a curve with a certain slope.
The voltage S1 + S2 obtained by summing the first sub-voltage S1 and the second sub-voltage S2 should be a substantially horizontal straight line as shown in FIG.
[0005]
Here, as an abnormality detection method when a failure occurs in the torque sensor main body, the connection system, the amplifier circuit, etc., an upper limit voltage value Vu1 and a lower limit voltage value Vd1 are set in FIG. 9, and the first subvoltage S1 or the second subvoltage is set. There is a detection method in which an abnormality is determined when the voltage S2 exceeds the upper limit voltage value Vu1 or falls below the lower limit voltage value Vd1.
[0006]
Also in FIG. 10, the upper limit voltage value Vu2 and the lower limit voltage value Vd2 are set, and when the voltage S1 + S2 exceeds the upper limit voltage value Vu2 or falls below the lower limit voltage value Vd2, a detection method for determining an abnormality There is.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Since the first and second sub-voltages S1 and S2 change due to the temperature change of the torque sensor, the upper-limit voltage value Vu1 and the lower-limit voltage value Vd1 in FIG. 9 and the upper-limit voltage value Vu2 and the lower-limit voltage value in FIG. It was necessary to set a wide range between Vd2 in consideration of the temperature change.
[0008]
Therefore, the abnormality detection accuracy was inferior.
In addition, the abnormality detection method may not detect abnormality depending on the torque state.
[0009]
The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to provide an abnormality detection device for a torque sensor capable of performing abnormality detection with high accuracy regardless of a temperature change of torque.
[0013]
[Means for solving the problems and effects]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 inputs a pair of coils whose inductances change in opposite directions according to torque, and both sub-voltages based on the respective inductance changes of the two coils. Differential amplifying means for amplifying the difference between the sub-voltages and outputting it as a main voltage, and in a torque sensor for detecting torque by the output main voltage of the differential amplifying means, the X-axis is changed to one sub-voltage. Map storage means for storing a coordinate map in which an upper limit curve and a lower limit curve are set based on ideal relationship characteristic curves of both sub-voltages obtained in advance in a normal state at room temperature in XY coordinates whose axis is set to the other sub-voltage; a temperature correction means for temperature compensation in the sub voltage at room temperature each said two sub voltages, enter both correction sub voltage value corrected by the temperature correction unit, a coordinate map of the map storage means for storing Takes a abnormality determining means for determining an abnormality when the two correction sub voltage value coordinate point indicated does not exist between the upper curve and the lower limit curves, the temperature correction means, which has a temperature sensor, wherein both Each sub-voltage correction amount for correcting the sub-voltage to a sub-voltage at normal temperature is prepared in advance as each temperature correction map, and each sub-voltage correction amount is obtained by comparing the temperature detected by the temperature sensor with each temperature correction map , An abnormality detection device for a torque sensor that corrects both the sub-voltages to sub-voltages at room temperature by the sub-voltage correction amounts .
[0014]
The temperature correction means obtains each sub-voltage correction amount by comparing the detected temperature against the temperature correction map, and uses the sub-voltage correction amounts to correct both sub-voltage values to sub-voltages at room temperature, The correction sub-voltage value is checked against the coordinate map at normal temperature in which the upper limit curve and lower limit curve stored by the storage means are judged to determine whether or not there is an abnormality, so the upper limit on the coordinate map previously determined at normal temperature in the normal state It is not necessary to set a large distance between the curve and the lower limit curve in consideration of the temperature change, and abnormality detection can be performed with high accuracy.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
The torque sensor 1 according to the present embodiment is applied to a vehicle power steering apparatus, and its schematic structure is shown in FIG.
[0018]
An input shaft 3 and an output shaft 4 that are rotatably supported on the housing 2 via bearings 5 and 6 and are coaxially connected to each other are connected to each other by a torsion bar 7.
A cylindrical core 8 is serrated to the outer peripheral surface of the large-diameter end portion 4 a of the output shaft 4, is slidable only in the axial direction with respect to the output shaft 4, and is a slider protruding from the input shaft 3 The pin 9 is engaged with the spiral groove 8a of the core 8 through a long hole extending in the circumferential direction of the large-diameter end 4a.
[0019]
Two torque detection coils 11 and 12 supported inside the housing 2 are provided on the outer periphery of a cylindrical core 8 that slides in the axial direction via a gap.
The two coils 11 and 12 are arranged on opposite sides with respect to the axial movement center of the core 8.
[0020]
When a torsional force acts on the input shaft 3, a rotational force is transmitted to the output shaft 4 through the torsion bar 7, but the torsion bar 7 is elastically deformed and rotates between the input shaft 3 and the output shaft 4. A relative displacement in direction occurs.
The relative displacement in the rotational direction causes the core 8 to slide in the axial direction through the engagement between the slider pin 9 and the spiral groove 8a.
[0021]
When the core 8 moves in the axial direction, the area surrounding the core 8 of each of the coils 11 and 12 changes, and when one area increases, the other area decreases.
When the area surrounding the core 8 increases, the magnetic loss increases and the inductance of the coil decreases. Conversely, when the area surrounding the core 8 decreases, the magnetic loss decreases and the inductance of the coil increases.
[0022]
Therefore, when the torque that moves the core 8 toward the coil 11 acts, the inductance L1 of the coil 11 decreases, the inductance L2 of the coil 12 increases, and conversely, the torque that moves the core 8 toward the coil 12 acts. When the inductance L1 of the coil 11 increases, the inductance L2 of the coil 12 decreases.
[0023]
An electrical circuit portion of the torque sensor 1 that detects torque based on changes in the inductances L1 and L2 of the coils 11 and 12 is shown in FIG. 2 as a schematic configuration diagram.
The coils 11 and 12 are suspended at a positive voltage E through a resistor 13 (R1) and a resistor circuit 14 (R2), respectively, and the other ends of the coils 11 and 12 are both oscillation outputs of the control board 20a mounted with the CPU 20. It is connected to the terminal osc.
[0024]
The resistor circuit 14 has a configuration in which a resistor 15 is connected in parallel to the resistor 16 and the thermistor 17 connected in series, and the temperature compensation function is achieved by the action of the thermistor 17.
That is, the thermistor 17 has such a temperature characteristic that the resistance value R2 always satisfies R1 / L1 = R2 / L2 regardless of the temperature change.
[0025]
The voltage signal line 21 extending from the connection portion of the coil 11 and the resistor 13 is branched and connected to the rectifying / smoothing circuits 23 and 25, respectively. The voltage signal line 22 extending from the connection portion of the coil 12 and the resistance circuit 14 is They are branched and connected to rectifying / smoothing circuits 24 and 26, respectively.
[0026]
That is, a bridge circuit is configured by the coils 11, 12, the resistor 13, and the resistor circuit 14, an oscillation voltage is input to the bridge circuit, and an output voltage thereof is input to the rectifying / smoothing circuits 23, 24, 25, and 26.
[0027]
The output voltage of the bridge circuit is rectified and smoothed by the rectifying / smoothing circuits 23, 24, 25, and 26, and the buffer circuits 27 are respectively provided as first, second, third, and fourth sub-voltages S1, S2, S3, and S4. , 28, 29 and 30 are output.
[0028]
The output terminals of the buffer circuits 27 and 28 are connected to the inverting input terminal and the non-inverting input terminal of the differential amplifier 41 via resistors 31 and 32, respectively.
Similarly, the output terminals of the buffer circuits 29 and 30 are connected to the inverting input terminal and the non-inverting input terminal of the differential amplifier 42 via resistors 33 and 34, respectively.
[0029]
The differential amplifiers 41 and 42 are negatively fed back by resistors 35 and 36, respectively, to function as differential amplifiers, and their outputs are input to the electronic control unit ECU 50 as the first main voltage M1 and the second main voltage M2. Is done.
[0030]
Further, neutral point adjustment voltages V1, V2 are input to the non-inverting input terminals of the differential amplifiers 41, 42 from the neutral point voltage setting circuits 43, 44 through the buffer circuits 45, 46 and the resistors 37, 38, respectively. .
[0031]
The neutral point voltage setting circuits 43 and 44 receive the respective adjustment signals from the neutral point adjustment output terminals aj1 and aj2 of the control board 20a, and set the neutral point voltages V1 and V2 according to the adjustment signals.
[0032]
Therefore, the differential amplifier 41 multiplies the difference between the first sub-voltage S1 and the second sub-voltage S2 by an amplification factor A, and outputs a voltage obtained by adding the neutral adjustment voltage V1 as a bias voltage as the first main voltage M1.
That is, the first main voltage M1 is
M1 = (S2-S1) .A + V1
It is.
[0033]
Similarly, for the differential amplifier 42, the output second main voltage M2 is
M2 = (S4-S3) .A '+ V2
It is.
Here, there is a relationship of V1≈V2 and A≈A ′.
[0034]
The neutral main voltage that is not biased to either the right steering torque (right torsion torque) or the left steering torque (left torsion torque) is referred to as a neutral point voltage, and the neutral point adjustment voltage V1. , V2 becomes a neutral point voltage.
[0035]
The ECU 50 outputs a motor control instruction signal to the motor driver 51 based on the first main voltage M1, and the motor 52 that assists steering is driven by the motor driver 51.
[0036]
The second main voltage M2 is used for detecting an abnormal state, and the ECU 50 determines whether or not the difference between the first main voltage M1 and the second main voltage M2 is within a predetermined allowable range, and sets the allowable range. If it exceeds, the torque sensor 1 is assumed to be in some abnormal state, an abnormal state signal is output, and the control of the motor 52 is stopped.
[0037]
The control board 20a receives the first, second, third and fourth sub-voltages S1, S2, S3 and S4 and the first and second main voltages M1 and M2, and the control board 20a Abnormalities of the torque sensor 1, the connection system, the amplifier circuit, and the like are determined based on the fourth sub-voltages S3 and S4. If there is an abnormality, an abnormality detection signal is output from the abnormality output terminal fs to the abnormal-time switch circuit 49.
The abnormality switch circuit 49 is directly connected to the ECU 50 and outputs an ON signal to the ECU 50 when an abnormality detection signal is inputted from the abnormality output terminal fs.
[0038]
In addition, a neutral point adjustment signal AJS for instructing neutral point adjustment is input from the neutral point adjustment switch AJS-SW47 to the neutral point adjustment terminal ajs, and the neutral point voltage setting state can be stored and rewritten in the control board 20a. E 2 PROM 48 is connected to the neutral point voltage setting terminal rom.
[0039]
Further, a thermistor 55 suspended at a positive voltage is grounded via a resistor 56, a signal line extending from a connection portion between the thermistor 55 and the resistor 56 is connected to a temperature terminal tmp, and a thermistor voltage indicating temperature is Input to the control board 20a.
[0040]
The torque sensor 1 has a schematic circuit configuration as described above, and operates in accordance with the first, second, third, and fourth sub-voltages S1, S2, S3, and S4 and the first and second main voltages M1 and M2. This will be described below with reference to FIG.
In the coordinates shown in FIG. 3, the vertical axis is voltage, the horizontal axis right direction is right steering torque, and the horizontal axis left direction is left steering torque, and the origin 0 is a neutral point.
[0041]
FIG. 3 shows the torque sensor 1 operating normally. When the right steering torque increases, the core 8 moves to the coil 11 side due to the relative rotation of the input shaft 3 and the output shaft 4, and the inductance of the coil 12. L2 is increased to increase the induced electromotive force, and conversely, the inductance L1 of the coil 11 is decreased to decrease the induced electromotive force. Therefore, the second and fourth sub-voltages S2 and S4 increase, The third sub-voltages S1 and S3 are reduced (see (1) and (2) in FIG. 3).
[0042]
On the other hand, when the left steering torque is increased, the second and fourth sub-voltages S2 and S4 are decreased and the first and third sub-voltages S1 and S3 are increased (FIG. 3 (1), ▲). 2 ▼).
St represents the neutral point voltage of the third and fourth sub-voltages S3 and S4.
[0043]
The first and second main voltages M1 and M2 which are the outputs of the differential amplifiers 41 and 42 obtained by multiplying the difference between the two sub-voltages by A (A ') and adding the neutral point voltage are shown in FIGS. As shown by ▼, it becomes an upwardly inclined line passing through V1 and V2 at the neutral point.
[0044]
The ECU 50 compares the first and second main voltages M1 and M2 and determines whether the difference between the two is within an allowable range.
If it is normal, the changes in the first and second main voltages M1 and M2 are substantially the same as shown in FIG.
[0045]
If it is determined to be normal, an instruction signal for driving the motor 52 is output to the motor driver 51 based on the first main voltage M1.
In this way, the assisting force by the motor corresponding to the steering torque acts on the steering to execute power steering.
[0046]
Here, the control board 20a is further provided with means for detecting abnormalities in the torque sensor 1, the connection system, the amplifier circuit, and the like based on the third and fourth sub-voltages S3 and S4 as described above.
[0047]
A coordinate map of XY coordinates shown in FIG. 4 is stored in the memory of the control board 20a.
The coordinate map shows the ideal relationship characteristic curve L of the third and fourth sub-voltages S3 and S4 at normal temperature at the XY coordinates where the X-axis is the third sub-voltage S3 and the Y-axis is the fourth sub-voltage S4. Is obtained in advance, and the upper limit curve Lu and the lower limit curve Ld are set approximately symmetrically with respect to the ideal relationship characteristic curve L.
[0048]
Since the third and fourth sub-voltages S3 and S4 move symmetrically, the ideal relationship characteristic curve L in FIG. 4 is a curve that is close to a substantially straight line with a downward slope, and is above and below the ideal relationship characteristic curve L. The widths of the upper limit curve Lu and the lower limit curve Ld set to be set so narrow that no false detection occurs.
[0049]
Furthermore, a temperature correction map for correcting the temperature of the third and fourth sub-voltages S3 and S4 is stored in the memory of the control board 20a.
The temperature correction map is a map of correction amounts α and β of the third and fourth sub-voltages S3 and S4 with respect to the temperature by preliminarily grasping the temperature characteristics of the torque sensor 1 with output changes of the third and fourth sub-voltages S3 and S4. Remembered.
[0050]
FIG. 5 is a map showing the temperature characteristics of the third sub-voltage correction amount α.
A third sub-voltage correction amount α is derived by comparing the thermistor voltage value detected by the thermistor 55 with the map.
Similarly, FIG. 6 is a map showing the temperature characteristics of the fourth sub-voltage correction amount β, and the fourth sub-voltage correction amount β is derived by comparing the thermistor voltage value with the map.
[0051]
The CPU 20 of the control board 20a has a control program for detecting an abnormality using the above coordinate map and temperature correction map, and a flowchart showing the control procedure of the control program is shown in FIG.
[0052]
First, the third and fourth sub-voltage values S3 and S4 are read in step 1, the thermistor voltage is read in step 2, and the third and fourth from the temperature correction maps of FIGS. 5 and 6 based on the thermistor voltage in the next step 3. Sub-voltage correction amounts α and β are derived.
[0053]
In step 4, the third and fourth corrected subvoltages are temperature-corrected by adding the third and fourth subvoltage correction amounts α and β to the third and fourth subvoltage values S3 and S4 read in step 1, respectively. Values S3 and S4 are calculated.
[0054]
In step 5, the upper limit fourth subvoltage value S4u and the lower limit fourth subvoltage value S4d indicated by the upper limit curve Lu and the lower limit curve Ld corresponding to the third corrected subvoltage value S3 are determined according to the coordinate map with reference to FIG. To derive.
[0055]
In the next step 6, it is determined whether or not the fourth corrected sub voltage value S4 corrected in step 4 is between the upper limit fourth sub voltage value S4u and the lower limit fourth sub voltage value S4d. If it is not between the upper limit fourth sub-voltage value S4u and the lower limit fourth sub-voltage value S4d, the process proceeds to step 8 where it is determined that there is an abnormality. The detection signal is output to the switch circuit 49 when there is an abnormality.
[0056]
When the abnormality detection signal is output to the abnormal time switch circuit 49, an ON signal is output from the abnormal time switch circuit 49 to the ECU 50, and the ECU 50 stops the control of the motor 52.
[0057]
As described above, the ideal relationship characteristic curve L of the third and fourth subvoltages S3 and S4 in the normal state (predetermined temperature) is obtained in advance, and the upper limit curve Lu and the lower limit are calculated based on the ideal relationship characteristic curve L. A coordinate map in which the curve Ld is set is stored, and a point on the coordinate map indicated by the third and fourth corrected sub-voltage values S3 and S4 actually detected and temperature-corrected is between the upper limit curve Lu and the lower limit curve Ld. Abnormality is detected based on whether or not
[0058]
Therefore, the abnormality can be detected with high accuracy regardless of the temperature change and the torque region.
[0059]
Since abnormality is detected from the coordinate map using the third and fourth corrected sub-voltage values S3 and S4 that have been temperature-corrected based on the temperature correction map, the interval between the upper limit curve Lu and the lower limit curve Ld on the coordinate map is detected. It is not necessary to set a large value in consideration of the temperature change, and abnormality detection can be performed with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a mechanical part of a torque sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an electric circuit portion of the torque sensor.
FIG. 3 is a diagram illustrating a state of first, second, third, and fourth sub-voltages and first and second main voltages in a normal state.
FIG. 4 is a diagram illustrating a coordinate map for third and fourth sub-voltages.
FIG. 5 is a diagram illustrating a temperature correction map of a third sub voltage.
FIG. 6 is a diagram showing a temperature correction map of a fourth sub voltage.
FIG. 7 is a flowchart showing a control procedure for detecting an abnormality by the control board.
FIG. 8 is a diagram showing how to use the coordinate map.
FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between voltage and torque for explaining a conventional abnormality detection method.
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between voltage and torque for explaining another conventional abnormality detection method.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Torque sensor, 2 ... Housing, 3 ... Input shaft, 4 ... Output shaft, 5, 6 ... Bearing, 7 ... Torsion bar, 8 ... Core, 9 ... Slider pin,
11, 12 ... coil, 13 ... resistor, 14 ... resistor circuit, 15, 16 ... resistor, 17 ... thermistor, 20 ... CPU, 20a ... control board, 21, 22 ... voltage signal line, 23, 24, 25, 26 ... Rectifier / smoothing circuit, 27, 28, 29, 30 ... buffer circuit, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38 ... resistor,
41, 42 ... differential amplifier,
43, 44 ... neutral point voltage setting circuit, 45, 46 ... buffer circuit, 47 ... neutral point adjustment switch AJS-SW, 48 ... E 2 PROM, 49 ... abnormality switch circuit,
50 ... ECU, 51 ... Motor driver, 52 ... Motor,
55 ... Thermistor, 56 ... Resistance.
Claims (1)
X軸を一方の副電圧にY軸を他方の副電圧に定めたXY座標に、予め正常状態で常温時に求めた両副電圧の理想関係特性曲線に基づいて上限曲線と下限曲線を設定した座標マップを記憶するマップ記憶手段と、
前記両副電圧を各々常温時の副電圧に温度補正する温度補正手段と、
前記温度補正手段により補正された両補正副電圧値を入力し、前記マップ記憶手段が記憶する座標マップにおける前記両補正副電圧値が示す点座標が前記上限曲線と下限曲線の間に存在しないときを異常と判断する異常判断手段とを備え、
前記温度補正手段は、温度センサを有するとともに、前記両副電圧を各々常温時の副電圧に補正する各副電圧補正量を予め各温度補正マップとして備えて、前記温度センサによる検出温度を前記各温度補正マップに照らして各副電圧補正量を求め、該各副電圧補正量により前記両副電圧を各々常温時の副電圧に補正することを特徴とするトルクセンサの異常検出装置。A pair of coils whose inductances change in opposite directions according to torque, and a differential which inputs both sub-voltages based on the respective inductance changes of both coils and amplifies the difference between both sub-voltages and outputs it as a main voltage In a torque sensor that includes an amplifying means and detects torque by the output main voltage of the differential amplifying means,
The Y axis X axis to one of the sub voltage to the XY coordinates defined in the other sub-voltage, coordinates set an upper limit curve and the lower limit curve on the basis of the ideal relationship characteristic curve of the two sub voltages obtained at room temperature in a previously normal state Map storage means for storing a map;
Temperature correction means for correcting each of the sub-voltages to a sub-voltage at normal temperature,
When both corrected sub-voltage values corrected by the temperature correcting means are input, and the point coordinates indicated by the both corrected sub-voltage values in the coordinate map stored in the map storing means do not exist between the upper limit curve and the lower limit curve An abnormality determining means for determining that the
The temperature correction means includes a temperature sensor, and each sub-voltage correction amount for correcting both the sub-voltages to sub-voltages at room temperature is provided as a temperature correction map in advance, and the temperature detected by the temperature sensor An abnormality detecting device for a torque sensor, wherein each sub-voltage correction amount is obtained in light of a temperature correction map, and both the sub-voltages are respectively corrected to sub-voltages at normal temperature based on each sub-voltage correction amount .
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