JP6108009B2 - Relative angle detection device, torque sensor, electric power steering device, and vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、相対角度検出装置、トルクセンサ、電動パワーステアリング装置及び車両に関するものである。 The present invention relates to a relative angle detection device, a torque sensor, an electric power steering device, and a vehicle.
従来、トーションバーの両端の夫々に多極リング磁石を配置し、これら多極リング磁石の回転変位に応じた磁束を磁気センサで検出し、検出した磁束からトーションバーに生じた捻れ角を演算して、この捻れ角からトルク値を検出する技術として、例えば下記特許文献1に開示されたものがある。この技術は、多極リング磁石の夫々に、電気角度で90°の位相差を持たせた2つの磁気センサを設け、計4つの磁気センサの出力から捻れ角に対するsinΔθ(二乗値加算値Z)を演算し、このsinΔθからトルク値を検出している。
Conventionally, multipolar ring magnets are arranged at both ends of the torsion bar, magnetic flux corresponding to the rotational displacement of these multipolar ring magnets is detected by a magnetic sensor, and the twist angle generated in the torsion bar is calculated from the detected magnetic flux. As a technique for detecting a torque value from this twist angle, for example, there is one disclosed in
しかしながら、特許文献1の従来技術は、sinΔθ(二乗値加算値Z)のみを算出し、その直線部分をトルク値として利用している。これは、sinΔθの直線部分を超える捻れ角領域では捻れ角が一意的に算出できないためである。そのため、直線部分を超える領域をトルク検出範囲として利用できないといった課題がある。
そこで、本発明は、このような従来の技術が有する未解決の課題に着目してなされたものであって、トルク検出範囲を拡大するのに好適な相対角度検出装置、この相対角度検出装置を備えるトルクセンサ、電動パワーステアリング装置及び車両を提供することを目的としている。
However, the prior art of
Accordingly, the present invention has been made paying attention to such an unsolved problem of the conventional technology, and a relative angle detection device suitable for expanding a torque detection range, and this relative angle detection device are provided. An object of the present invention is to provide a torque sensor, an electric power steering device, and a vehicle.
上記目的を達成するために、本発明の第一の態様によれば、周方向に異なる磁極が交互に等配され、且つ同軸上に配置されている第1回転軸及び第2回転軸のうちの前記第1回転軸と同期回転する第1多極リング磁石と、周方向に異なる磁極が交互に等配され、且つ前記第1回転軸及び前記第2回転軸のうちの前記第2回転軸と同期回転する第2多極リング磁石と、前記第1多極リング磁石の回転角度θ1に応じた磁束を検出してsinθ1を表す第1sin信号及びcosθ1を表す第1cos信号を出力する第1回転角度センサと、前記第2多極リング磁石の回転角度θ2に応じた磁束を検出してsinθ2を表す第2sin信号及びcosθ2を表す第2cos信号を出力する第2回転角度センサと、前記第1sin信号、前記第1cos信号、前記第2sin信号及び前記第2cos信号に基づいて前記第1回転軸と前記第2回転軸との相対角度Δθを演算する複数の相対角度演算部と、を備え、前記複数の相対角度演算部は、前記第1sin信号及び前記第1cos信号に基づいて前記回転角度θ1を演算すると共に前記第2sin信号及び前記第2cos信号に基づいて前記回転角度θ2を演算し、前記回転角度θ1と前記回転角度θ2との差分値から前記第1回転軸と前記第2回転軸との第1の相対角度Δθ1を演算する1以上の第1の相対角度演算部と、前記第1sin信号、前記第1cos信号、前記第2sin信号及び前記第2cos信号に基づいて前記第1回転軸及び前記第2回転軸の相対角度Δθに応じたsinΔθ及びcosΔθを演算し、Δθ2=arctan(sinΔθ/cosΔθ)から前記第1回転軸と前記第2回転軸との第2の相対角度Δθ2を演算する1以上の第2の相対角度演算部と、を備え、前記第1の相対角度演算部で演算された前記第1の相対角度Δθ1と前記第2の相対角度演算部で演算された前記第2の相対角度Δθ2とのうちいずれか1を第3の相対角度Δθrefとして、前記第3の相対角度Δθrefと前記第1の相対角度Δθ1及び前記第2の相対角度Δθ2のうち残りの各相対角度との差分値に基づいて異常を判定する異常判定部を備える相対角度検出装置が提供される。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, of the first rotating shaft and the second rotating shaft in which different magnetic poles are alternately arranged in the circumferential direction and arranged coaxially. The first multi-pole ring magnet that rotates synchronously with the first rotation shaft and the magnetic poles that are different in the circumferential direction are alternately arranged equally, and the second rotation shaft of the first rotation shaft and the second rotation shaft A second multipole ring magnet that rotates synchronously with the first multipole ring magnet, and detects a magnetic flux corresponding to the rotation angle θ 1 of the first multipole ring magnet and outputs a first sin signal representing sin θ 1 and a first cos signal representing cos θ 1. A first rotation angle sensor and a second rotation angle sensor for detecting a magnetic flux corresponding to the rotation angle θ 2 of the second multipolar ring magnet and outputting a second sin signal representing sin θ 2 and a second cos signal representing cos θ 2 And the first sin signal and the first cos signal A plurality of relative angle calculation units for calculating a relative angle Δθ between the first rotation axis and the second rotation axis based on the second sin signal and the second cos signal, and the plurality of relative angle calculation units The rotation angle θ 1 is calculated based on the first sin signal and the first cos signal, and the rotation angle θ 2 is calculated based on the second sin signal and the second cos signal, and the rotation angle θ 1 and the a first calculating a relative angle .DELTA..theta.1 1 or more first relative angle calculating portion from the difference value between the first rotary shaft and the second rotation axis and the rotation angle theta 2, the first 1sin signal, said first Based on the 1 cos signal, the second sin signal, and the second cos signal, sin Δθ and cos Δθ corresponding to the relative angle Δθ between the first rotating shaft and the second rotating shaft are calculated, and Δθ2 = arctan (sin Δθ / cos Δθ), and one or more second relative angle calculation units that calculate a second relative angle Δθ2 between the first rotation axis and the second rotation axis, and the first relative angle calculation unit calculates Any one of the first relative angle Δθ1 and the second relative angle Δθ2 calculated by the second relative angle calculation unit is set as the third relative angle Δθref, and the third relative angle There is provided a relative angle detection device including an abnormality determination unit that determines an abnormality based on a difference value between Δθref and the remaining relative angles among the first relative angle Δθ1 and the second relative angle Δθ2.
また、上記目的を達成するために、本発明の第二の態様によれば、周方向に異なる磁極が交互に等配され、且つ同軸上に配置されている第1回転軸及び第2回転軸のうちの前記第1回転軸と同期回転する第1多極リング磁石と、周方向に異なる磁極が交互に等配され、且つ前記第1回転軸及び前記第2回転軸のうちの前記第2回転軸と同期回転する第2多極リング磁石と、前記第1多極リング磁石の回転角度θ1に応じた磁束を検出してsinθ1を表す第1sin信号及びcosθ1を表す第1cos信号を出力する第1回転角度センサと、前記第2多極リング磁石の回転角度θ2に応じた磁束を検出してsinθ2を表す第2sin信号及びcosθ2を表す第2cos信号を出力する第2回転角度センサと、前記第1sin信号、前記第1cos信号、前記第2sin信号及び前記第2cos信号に基づいて前記第1回転軸と前記第2回転軸との相対角度Δθを演算する複数の相対角度演算部と、を備え、前記複数の相対角度演算部は、前記第1sin信号、前記第1cos信号、前記第2sin信号及び前記第2cos信号に基づいて前記第1回転軸及び前記第2回転軸の相対角度Δθに応じたsinΔθ及びcosΔθを演算し、Δθ2=arctan(sinΔθ/cosΔθ)から前記第1回転軸と前記第2回転軸との第2の相対角度Δθ2を演算する複数の第2の相対角度演算部を備え、前記複数の第2の相対角度演算部で演算された複数の前記第2の相対角度Δθ2のうちいずれか1つを第3の相対角度Δθrefとして、前記第3の相対角度Δθrefと残りの各第2の相対角度Δθ2のうち少なくとも1つとの差分値に基づいて異常を判定する異常判定部を備える相対角度検出装置が提供される。 In order to achieve the above object, according to the second aspect of the present invention, the first rotating shaft and the second rotating shaft in which different magnetic poles are alternately arranged in the circumferential direction and are arranged coaxially. First multi-pole ring magnets that rotate synchronously with the first rotating shaft, and magnetic poles that are different in the circumferential direction are alternately arranged, and the second of the first rotating shaft and the second rotating shaft. a second multipolar ring magnets which rotates the rotary shaft and synchronously, the second 1cos signal representative of the first 1sin signal and cos [theta] 1 represents detect and sin [theta 1 the magnetic flux corresponding to the rotation angle theta 1 of the first multipole ring magnet A first rotation angle sensor for outputting, and a second rotation for detecting a magnetic flux corresponding to the rotation angle θ 2 of the second multipolar ring magnet and outputting a second sin signal representing sin θ 2 and a second cos signal representing cos θ 2. An angle sensor, the first sin signal, and the first co A plurality of relative angle calculation units for calculating a relative angle Δθ between the first rotation axis and the second rotation axis based on the signal, the second sin signal, and the second cos signal, and the plurality of relative angle calculations. The unit calculates sin Δθ and cos Δθ according to a relative angle Δθ between the first rotating shaft and the second rotating shaft based on the first sin signal, the first cos signal, the second sin signal, and the second cos signal, A plurality of second relative angle calculation units for calculating a second relative angle Δθ2 between the first rotation axis and the second rotation axis from Δθ2 = arctan (sin Δθ / cos Δθ), One of the plurality of second relative angles Δθ2 calculated by the angle calculation unit is set as a third relative angle Δθref, and the third relative angle Δθref and the remaining second relative angles Δθ2 Small The relative angle detection apparatus comprising an abnormality determination unit determining abnormality based on Kutomo one of the difference value is provided.
また、本発明の第三の態様によれば、本発明の第一の態様又は第二の態様に係る相対角度検出装置によって、トーションバーで連結された入力軸及び出力軸の相対角度を検出し、その相対角度から入力軸及び出力軸に生じるトルクを演算するトルク演算部を備えるトルクセンサが提供される。
また、本発明の第四の態様によれば、本発明の第三の態様に係るトルクセンサを備える電動パワーステアリング装置が提供される。
また、本発明の第五の態様によれば、本発明の第四の態様に係る電動パワーステアリング装置を備えた車両が提供される。
Further, according to the third aspect of the present invention, the relative angle detection device according to the first aspect or the second aspect of the present invention detects the relative angle between the input shaft and the output shaft connected by the torsion bar. A torque sensor is provided that includes a torque calculator that calculates torque generated on the input shaft and the output shaft from the relative angle.
Moreover, according to the 4th aspect of this invention, an electric power steering apparatus provided with the torque sensor which concerns on the 3rd aspect of this invention is provided.
Moreover, according to the 5th aspect of this invention, the vehicle provided with the electric power steering device which concerns on the 4th aspect of this invention is provided.
本発明によれば、トルクの検出範囲を拡大することができると共に、より高精度なトルク値を演算することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to expand the torque detection range and to calculate a more accurate torque value.
次に、図面を参照して、本発明の第1〜第4実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、部材乃至部分の縦横の寸法や縮尺は実際のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法や縮尺は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。 Next, first to fourth embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the vertical and horizontal dimensions and scales of members or portions are different from actual ones. Therefore, specific dimensions and scales should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
また、以下に示す第1〜第4実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置などを下記のものに特定するものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。 In addition, the following first to fourth embodiments exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is the material of components, The shape, structure, arrangement, etc. are not specified below. The technical idea of the present invention can be variously modified within the technical scope defined by the claims described in the claims.
(第1実施形態)
(構成)
第1実施形態に係る車両3は、図1に示すように、前輪3FR及び3FLと後輪3RR及び3RLを備え、前輪3FR及び3FLは左右の転舵輪であると共に、電動パワーステアリング装置2によって転舵される。電動パワーステアリング装置2は、図1に示すように、ステアリングホイール21と、ステアリングシャフト22と、第1のトルクセンサ1と、第1のユニバーサルジョイント24と、ロアシャフト25と、第2のユニバーサルジョイント26とを備える。電動パワーステアリング装置2は、更に、ピニオンシャフト27と、ステアリングギヤ28と、タイロッド29と、ナックルアーム30とを備える。ナックルアーム30は、前輪3FR及び3FLの夫々に取付けられている。
(First embodiment)
(Constitution)
As shown in FIG. 1, the
運転者がステアリングホイール21を操舵した操舵力は、ステアリングシャフト22に伝達される。このステアリングシャフト22は、入力軸22aと出力軸22bとを有する。入力軸22aの一端はステアリングホイール21に連結され、他端は第1のトルクセンサ1を介して出力軸22bの一端に連結されている。従って、ステアリングシャフト22の出力軸22bに伝達された操舵力は、第1のユニバーサルジョイント24を介してロアシャフト25に伝達され、更に、第2のユニバーサルジョイント26を介してピニオンシャフト27に伝達される。このピニオンシャフト27に伝達された操舵力はステアリングギヤ28を介してタイロッド29に伝達される。更に、このタイロッド29に伝達された操舵力はナックルアーム30に伝達され、前輪3FR及び3FLを転舵させる。
The steering force that the driver steers the
ここで、ステアリングギヤ28は、ピニオンシャフト27に連結されたピニオン28aとピニオン28aに噛合するラック28bとを有するラックアンドピニオン形式に構成されている。従って、ステアリングギヤ28は、ピニオン28aに伝達された回転運動をラック28bで車幅方向の直進運動に変換している。また、ステアリングシャフト22の出力軸22bには、操舵補助力を出力軸22bに伝達する操舵補助機構31が連結されている。この操舵補助機構31は、出力軸22bに連結して例えばウォームギヤ機構で構成される減速ギヤ32と、この減速ギヤ32に連結されて操舵補助力を発生する電動モータ33と、電動モータ33のハウジングに固定支持された電動パワーステアリング(以下、EPS:Electronic Power Steering)制御ユニット34とを備えている。
Here, the
電動モータ33は、3相ブラシレスモータであり、図示しない環状のモータロータと環状のモータステータとを備えている。モータステータは、径方向内側に突出する複数の極歯を円周方向に等間隔に備えて構成され、各極歯には励磁用コイルが巻回されている。このモータステータの内側に、モータロータが同軸に配設されている。モータロータは、モータステータの極歯と僅かの空隙(エアギャップ)をもって対向し且つ円周方向に等間隔に設けられた複数の磁石を外周面に備えて構成されている。このモータロータはモータ回転軸に固定されており、EPS制御ユニット34を介してモータステータのコイルに3相交流電流を流すことでモータステータの各歯が所定の順序に励磁されてモータロータが回転し、この回転に伴ってモータ回転軸が回転する。
The
EPS制御ユニット34は、電流指令演算回路と、モータ駆動回路とを備えている。また、EPS制御ユニット34には、図1に示すように、車速センサ35で検出された車速Vと、直流電圧源としてのバッテリ36からの直流電流とが入力されている。電流指令演算回路は、車速センサ35からの車速Vと、第1のトルクセンサ1からの操舵トルクTsと、電動モータ33からのモータ回転角度θmとに基づき、電動モータ33を駆動するための電流指令値を演算する。モータ駆動回路は、例えば3相インバータ回路から構成され、電流指令演算回路からの電流指令値に基づいて電動モータ33を駆動する。
The
第1のトルクセンサ1は、ステアリングホイール21に付与されて入力軸22aに伝達された操舵トルクTsを検出する。具体的に、第1のトルクセンサ1は、図4に示すように、第1の相対角度検出装置100と、トルク演算部19とを備える。第1の相対角度検出装置100は、第1のセンサ部101と、センサ演算部180とを備える。第1のセンサ部101は、図2に示すように、第1多極リング磁石10及び第2多極リング磁石11と、ばね鋼などの弾性部材から構成されたトーションバー22cとを備えている。更に、第1のセンサ部101は、第1多極リング磁石10の径方向外側に設けられて第1多極リング磁石10の回転角度を検出する第1回転角度センサ12と、第2多極リング磁石11の径方向外側に設けられて第2多極リング磁石11の回転角度を検出する第2回転角度センサ13とを備えている。
The
第1実施形態では、第1多極リング磁石10を、入力軸22aの出力軸22b側端部(理想的にはトーションバー22cの連結位置)で入力軸22aと同期回転可能に取付けている。また、第2多極リング磁石11を、出力軸22bの入力軸22a側端部(理想的にはトーションバー22cの連結位置)で出力軸22bと同期回転可能に取付けている。また、第1実施形態の第1多極リング磁石10及び第2多極リング磁石11は、例えば磁性体リングの外周面の部位を等間隔にS極及びN極の一方の磁極に交互に着磁することで得られる。具体的に、第1多極リング磁石10及び第2多極リング磁石11は、図3(a)のA−A断面図及びB−B断面図である図3(b)及び図3(c)に示すように、例えば図に網がけしてある部分がN極、網がけのない部分がS極といったように、周方向に異なる磁極が交互に等配されている。つまり、第1多極リング磁石10及び第2多極リング磁石11の周方向に隣接するS極及びN極の磁極の一組から磁極対が構成される。なお、第1多極リング磁石10及び第2多極リング磁石11は、必要な磁束密度に応じて、例えば、ネオジム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石などから構成することが可能である。
In the first embodiment, the first
第1回転角度センサ12及び第2回転角度センサ13は、第1回転軸である入力軸22aとも第2回転軸である出力軸22bとも同期回転しない固定部位に取付けられている。また、第1回転角度センサ12及び第2回転角度センサ13は、夫々、第1多極リング磁石10及び第2多極リング磁石11の回転角度に応じてsin(正弦)信号及びcos(余弦)信号を出力するものである。具体的に、第1回転角度センサ12は、図2及び図3(b)に示すように、第1多極リング磁石10の磁極ピッチに対して電気角度で90°分だけ移相させて(90°の位相差を有する状態に)配置された第1sin磁気センサ14及び第1cos磁気センサ15を備える。また、第2回転角度センサ13は、図2及び図3(c)に示すように、第2多極リング磁石11の磁極ピッチに対して電気角度で90°分だけ移相させて(90°の位相差を有する状態に)配置された第2sin磁気センサ16及び第2cos磁気センサ17を備える。そして、第1sin磁気センサ14は、第1多極リング磁石10の回転角度に応じて第1sin信号を出力し、第1cos磁気センサ15は、第1多極リング磁石10の回転角度に応じて第1cos信号を出力する。また、第2sin磁気センサ16は、第2多極リング磁石11の回転角度に応じて第2sin信号を出力し、第2cos磁気センサ17は、第2多極リング磁石11の回転角度に応じて第2cos信号を出力する。
The 1st
第1実施形態では、第1sin磁気センサ14及び第1cos磁気センサ15を、これらの磁束検出部が第1多極リング磁石10の磁極面と対向するように、第1多極リング磁石10に対してラジアル方向に対向させて配置している。また、第2sin磁気センサ16及び第2cos磁気センサ17を、これらの磁束検出部が第2多極リング磁石11の磁極面と対向するように、第2多極リング磁石11に対してラジアル方向に対向させて配置している。なお、第1sin磁気センサ14、第1cos磁気センサ15、第2sin磁気センサ16、及び第2cos磁気センサ17には、例えば、ホール素子、ホールIC、磁気抵抗効果(MR:Magneto Resistance effect)センサなどを用いることが可能である。
In the first embodiment, the first sin
センサ演算部180は、図5に示すように、第1の相対角度演算部18と、第2の相対角度演算部18rとを備える。ここで、第1sin磁気センサ14、第1cos磁気センサ15、第2sin磁気センサ16及び第2cos磁気センサ17から出力された第1sin信号、第1cos信号、第2sin信号、及び第2cos信号は、第1の相対角度演算部18及び第2の相対角度演算部18rに入力される。
As shown in FIG. 5, the
第1の相対角度演算部18は、第1sin信号、第1cos信号、第2sin信号、及び第2cos信号に基づき第1多極リング磁石10と第2多極リング磁石11との相対角度、即ち入力軸22aと出力軸22bとの相対角度を第1相対角度Δθとして演算する。そして、第1の相対角度演算部18は、演算した第1相対角度Δθをトルク演算部19に出力する。
The first
トルク演算部19は、第1の相対角度演算部18から入力された第1相対角度Δθに基づき、操舵トルクTsを演算する。即ち、トーションバー22cで連結される二軸、つまり入力軸22aと出力軸22bとの相対角度が得られれば、トーションバー22cの断面二次極モーメント、横弾性係数、長さ、径などを用いて周知の演算方法によってトルクを演算することができる。
The
一方、第2の相対角度演算部18rは、第1sin信号、第1cos信号、第2sin信号、及び第2cos信号に基づいて、第1の相対角度演算部18と異なる方法で入力軸22aと出力軸22bとの相対角度を第2相対角度Δθrefとして演算する。
第1の相対角度演算部18は、図5に示すように、入力軸回転角度(図ではθis)演算部181と、出力軸回転角度(図ではθos)演算部182と、第1相対角度(図ではΔθ)演算部183とを備える。第1実施形態では、第1多極リング磁石10の回転角度(電気角度)をθis(=θ1)とし、第2多極リング磁石11の回転角度(電気角度)をθos(=θ2)とする。第1多極リング磁石10は入力軸22aと同期回転するので第1多極リング磁石10の回転角度θisは即ち入力軸22aの回転角度θisであり、第2多極リング磁石11は出力軸22bと同期回転するので第2多極リング磁石11の回転角度θosは即ち出力軸22bの回転角度θosである。
On the other hand, the second relative
As shown in FIG. 5, the first relative
第1多極リング磁石10の回転角度θisに対して第1sin磁気センサ14は第1sin信号としてsinθis(=sinθ1)を出力し、第1cos磁気センサ15は第1cos信号としてcosθis(=cosθ1)を出力する。これら第1sin信号sinθis及び第1cos信号cosθisを入力した入力軸回転角度演算部181では、第1sin信号sinθisを第1cos信号cosθisで除した値の逆正接関数、即ちθis=arctan(sinθis/cosθis)から第1多極リング磁石10、即ち入力軸22aの回転角度θisを演算する。
The first sin
また、第2多極リング磁石11の回転角度θosに対して第2sin磁気センサ16は第2sin信号としてsinθos(=sinθ2)を出力し、第2cos磁気センサ17は第2cos信号としてcosθos(=cosθ2)を出力する。これら第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosを入力した出力軸回転角度演算部182では、第2sin信号sinθosを第2cos信号cosθosで除した値の逆正接関数、即ちθos=arctan(sinθos/cosθos)から第2多極リング磁石11、即ち出力軸22bの回転角度θosを演算する。
The second sin
後述のように、出力軸22bの回転角度θosに対して入力軸22aの回転角度θisがθis=θos+Δθで表されるとすると、第1相対角度演算部183では、入力軸22aの回転角度θisから出力軸22bの回転角度θosを減じた差分値から入力軸22aと出力軸22bとの相対角度として第1相対角度Δθを演算することができる。この演算された第1相対角度(捻れ角度)Δθは、図6に示すように、入力される捻れ角度と1:1の関係となる角度となる。即ち、第1の相対角度演算部18で入力軸22aと出力軸22bとの相対角度として第1相対角度Δθを演算することで、ステアリングホイール21の操舵角に依存しない捻れ角(相対角度)の演算が可能となる。
As will be described later, if the rotation angle θis of the
一方、第2の相対角度演算部18rは、図5に示すように、相対角度正弦値(図ではsinΔθ)演算部181rと、相対角度余弦値(図ではcosΔθ)演算部182rと、第2相対角度(図ではΔθref)演算部183rとを備える。例えばステアリングホイール21が操舵されて入力軸22aが回転した場合に、第2多極リング磁石11、即ち出力軸22bの回転角度θosを所定角度で固定し、第1多極リング磁石10、即ち入力軸22aの回転角度θisが変化することとする。この場合に、入力軸22aと出力軸22bとの相対角度として第2相対角度Δθrefを用いて、sinθis=sin(θos+Δθref)、cosθis=cos(θos+Δθref)と表すことができる。
On the other hand, as shown in FIG. 5, the second
従って、相対角度正弦値演算部181rは、下式(1)及び(2)に従って相対角度正弦値sinΔθを演算する。
TMs=(sinθos+cos(θos+Δθref))2+(cosθos−sin(θos+Δθref))2・・・(1)
sinΔθ=−TMs/2+1 ・・・(2)
Accordingly, the relative angle sine
TMs = (sin θos + cos (θos + Δθref)) 2 + (cos θos−sin (θos + Δθref)) 2 (1)
sin Δθ = −TMs / 2 + 1 (2)
具体的に、相対角度正弦値演算部181rは、上式(1)に従って、第1cos磁気センサ15から入力された第1cos信号cosθisをcos(θos+Δθref)として第2sin磁気センサ16から入力された第2sin信号sinθosとの加算値の二乗値を演算する。更に、第1sin磁気センサ14から入力された第1sin信号sinθisをsin(θos+Δθref)として第2cos磁気センサ17から入力された第2cos信号cosθosからの減算値の二乗値を演算する。そして、これら演算した二乗値を足し合わせることでTMsを算出する。次に、上式(2)に従って、演算したTMsを2で除した値を1から減算することで相対角度正弦値sinΔθを演算する。演算された相対角度正弦値sinΔθは第2相対角度演算部183rに出力される。なお、上式(2)は、上式(1)を三角関数の加法定理などを用いて変形することで求まる式である。
Specifically, the relative angle sine
また、相対角度余弦値演算部182rは、下式(3)及び(4)に従って相対角度余弦値cosΔθを演算する。
TMc=(sinθos+sin(θos+Δθref))2+(cosθos+cos(θos+Δθref))2・・・(3)
cosΔθ=TMc/2−1 ・・・(4)
Further, the relative angle cosine
TMc = (sin θos + sin (θos + Δθref)) 2 + (cos θos + cos (θos + Δθref)) 2 (3)
cos Δθ = TMc / 2-1 (4)
具体的に、相対角度余弦値演算部182rは、上式(3)に従って、第1sin磁気センサ14から入力された第1sin信号sinθisをsin(θos+Δθref)として第2sin磁気センサ16から入力された第2sin信号sinθosとの加算値の二乗値を演算する。更に、第1cos磁気センサ15から入力された第1cos信号cosθisをcos(θos+Δθref)として第2cos磁気センサ17から入力された第2cos信号cosθosとの加算値の二乗値を演算する。そして、これら演算した二乗値を足し合わせることでTMcを算出する。次に、上式(4)に従って、演算したTMcを2で除した値から1を減算することで相対角度余弦値cosΔθを演算する。演算された相対角度余弦値cosΔθは第2相対角度演算部183rに出力される。なお、上式(4)は、上式(3)を三角関数の加法定理などを用いて変形することで求まる式である。
Specifically, the relative angle cosine
例えば、ステアリングホイール21が中立位置にある状態から、ステアリングホイール21が操舵されて入力軸22aが回転した場合に、出力軸22bの回転角度θosを「0°」で固定して入力軸22aの回転角度θisが変化することとする。θosを「0°」で固定した「sinθos=0」及び「cosθos=1」の状態では、sinθisは、図7(a)に示すように、ステアリングホイール21が中立位置でΔθが「0°」のときに「0」となり、Δθが「90°」のときに「1」、Δθが「−90°」のときに「−1」となる。一方、cosθisは、図7(b)に示すように、ステアリングホイール21が中立位置でΔθが「0°」のときに「1」となり、Δθが「90°」のとき及びΔθが「−90°」のときに「0」となる。
For example, when the
この場合、上式(1)及び(2)に従って演算されるsinΔθは、例えば図8(a)に示すように、ステアリングホイール21が中立位置でΔθが「0°」のときに「0」となり、Δθが「90°」のときに「1」、Δθが「−90°」のときに「−1」となる正弦波曲線上の値となる。また、上式(3)及び(4)に従って演算されるcosΔθは、例えば図8(b)に示すように、ステアリングホイール21が中立位置でΔθが「0°」のときに「1」となり、Δθが「90°」のとき及びΔθが「−90°」のときに「0」となる余弦波曲線上の値となる。
In this case, sin Δθ calculated according to the above equations (1) and (2) is “0” when the
第2相対角度演算部183rは、下式(5)に従って第2相対角度Δθrefを演算する。
Δθref=arctan(sinΔθ/cosΔθ) ・・・(5)
具体的に、第2相対角度演算部183rは、相対角度正弦値演算部181rから入力された相対角度正弦値sinΔθと、相対角度余弦値演算部182rから入力された相対角度余弦値cosΔθとから、上式(5)に従って、相対角度正弦値sinΔθを相対角度余弦値cosΔθで除した値の逆正接関数を演算することで第2相対角度Δθrefを演算する。そして、演算された第2相対角度Δθrefは第1の加減算器190を介して異常判定部20に出力される。異常判定部20では、第1相対角度演算部183で演算された第1相対角度Δθと第2相対角度演算部183rで演算された第2相対角度Δθrefとの差分値を第1の加減算器190で演算する。そして、両者の差分値の絶対値が予め設定された規定値以上である場合に、相対角度検出装置のどこかに異常があると判定する。
The second relative
Δθref = arctan (sin Δθ / cos Δθ) (5)
Specifically, the second relative
(動作)
次に、第1実施形態の動作を説明する。
今、車両3の運転者によってステアリングホイール21が操舵され、この操舵力がステアリングシャフト22に伝達されると、まず、入力軸22aが操舵方向と対応する方向に回転する。この回転に伴って、トーションバー22cの入力軸22a側の端部(以下、「入力端」と記載する)が回転し、トーションバー22cの入力端に設けられた第1多極リング磁石10が回転する。この回転による回転変位に応じた磁束は、第1sin磁気センサ14及び第1cos磁気センサ15において、夫々、第1sin信号sinθis及び第1cos信号cosθisとして検出される。これらの検出信号は、第1の相対角度演算部18及び第2の相対角度演算部18rへと入力される。
(Operation)
Next, the operation of the first embodiment will be described.
Now, when the
一方、入力端を経た操舵力は、トーションバー22cの捻れ(弾性変形)を介して出力軸22b側の端部(以下、「出力端」と記載する)へと伝達され、出力端が回転する。即ち、入力端(入力軸22a)及び出力端(出力軸22b)が回転方向に相対変位する。これにより、トーションバー22cの出力端に設けられた第2多極リング磁石11が回転する。この回転による回転変位に応じた磁束は、第2sin磁気センサ16及び第2cos磁気センサ17において、夫々、第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosとして検出される。これらの検出信号も第1の相対角度演算部18及び第2の相対角度演算部18rへと入力される。
On the other hand, the steering force that has passed through the input end is transmitted to the end on the
第1の相対角度演算部18は、入力された第1sin信号sinθisを第1cos信号cosθisで除し、その値の逆正接関数から第1多極リング磁石10、即ち入力軸22aの回転角度θisを演算する。また、第2sin信号sinθosを第2cos信号cosθosで除し、その値の逆正接関数から第2多極リング磁石11、即ち出力軸22bの回転角度θosを演算する。そして、入力軸22aの回転角度θisと出力軸22bの回転角度θosとの差分値から入力軸22aと出力軸22bとの相対角度を第1相対角度Δθとして演算する。第1の相対角度演算部18は、演算された第1相対角度Δθをトルク演算部19及び第1の加減算器190に出力する。
The first relative
トルク演算部19は、第1の相対角度演算部18からの第1相対角度Δθから操舵トルクTsを演算する。例えば、トーションバー22cが中実な円柱部材である場合、トーションバー22cに係る操舵トルクTsは、「Δθ=32・Ts・L/(π・D4・G)」から演算する。なお、Lはトーションバー22cの長さ、Dはトーションバー22cの直径、Gはトーションバー22cの横弾性係数である。トルク演算部19は、演算された操舵トルクTsをEPS制御ユニット34に出力する。
The
EPS制御ユニット34は、電流指令演算回路において、トルク演算部19からの操舵トルクTs、車速センサ35からの車速V、及び電動モータ33からのモータ回転角度θmに基づいて電流指令値を演算する。更に、EPS制御ユニット34は、モータ駆動回路において、電流指令演算回路で演算した電流指令値に応じた3相交流電流を生成し、生成した3相交流電流を電動モータ33に供給して、電動モータ33に操舵補助力を発生させる。
The
一方、第2の相対角度演算部18rは、入力された第1sin信号sinθis、第1cos信号cosθis、第2sin信号sinθos、及び第2cos信号cosθosから、上式(1)〜(4)に従って、相対角度正弦値sinΔθ及び相対角度余弦値cosΔθを演算する。そして、演算した相対角度正弦値sinΔθ及び相対角度余弦値cosΔθから、上式(5)に従って、相対角度正弦値sinΔθを相対角度余弦値cosΔθで除した値の逆正接関数から第2相対角度Δθrefを演算する。更に、演算された第2相対角度Δθrefを第1の加減算器190に出力する。異常判定部20は、第1の加減算器190で演算された第1相対角度Δθ及び第2相対角度Δθrefの差分値の絶対値が規定値以上である場合に、システムに異常があると判定する。
On the other hand, the second
ここで、第1実施形態において、第1多極リング磁石10の回転角度θisが、特許請求の範囲及び課題を解決するための手段における回転角度θ1に対応し、第2多極リング磁石11の回転角度θosが、特許請求の範囲及び課題を解決するための手段における回転角度θ2に対応している。また、第1実施形態において、第1相対角度Δθが、特許請求の範囲及び課題を解決するための手段における第1の相対角度Δθ1に対応し、第2相対角度Δθrefが、特許請求の範囲及び課題を解決するための手段における第2の相対角度Δθ2及び第3の相対角度Δθrefに対応している。
Here, in the first embodiment, the rotation angle θis the first
(第1実施形態の効果)
第1実施形態に係る第1の相対角度検出装置100は、周方向に異なる磁極が交互に等配され、且つ同軸上に配置されている入力軸22a及び出力軸22bのうち入力軸22aと同期回転する第1多極リング磁石10と、周方向に異なる磁極が交互に等配され、且つ入力軸22a及び出力軸22bの出力軸22bと同期回転する第2多極リング磁石11と、第1多極リング磁石10の回転角度θisに応じた磁束を検出して第1sin信号sinθis及び第1cos信号cosθisを出力する第1回転角度センサ12と、第2多極リング磁石11の回転角度θosに応じた磁束を検出して第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosを出力する第2回転角度センサ13と、第1sin信号sinθis及び第1cos信号cosθisに基づいてθis=arctan(sinθis/cosθis)から回転角度θisを演算すると共に第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosに基づいてθos=arctan(sinθos/cosθos)から回転角度θosを演算し、回転角度θisと回転角度θosとの差分値から入力軸22aと出力軸22bとの相対角度として第1相対角度Δθを演算する第1の相対角度演算部18とを備える。
(Effect of 1st Embodiment)
The first relative
この構成であれば、第1sin信号sinθisを第1cos信号cosθisで除した値の逆正接関数から回転角度θisを演算すると共に、第2sin信号sinθosを第2cos信号cosθosで除した値の逆正接関数から回転角度θosを演算し、演算した回転角度θisと回転角度θosとの差分値から入力軸22aと出力軸22bとの相対角度として第1相対角度Δθを演算することが可能である。これによって、sinΔθの直線部分を超える捻れ角領域でもトルクを演算することが可能となる。その結果、より幅広いトルク検出範囲に対応することが可能となる。また、同じトルク検出範囲でも、sinΔθの全体の情報を活用できるため、検出トルク値の分解能を高くすることが可能となる。また、少ない演算回数で第1相対角度Δθを演算することができるため、より高精度なトルク値を演算することが可能となる。
With this configuration, the rotation angle θis is calculated from the arctangent function obtained by dividing the first sin signal sinθis by the first cos signal cosθis, and the arctangent function obtained by dividing the second sin signal sinθos by the second cos signal cosθos. The rotation angle θos can be calculated, and the first relative angle Δθ can be calculated as the relative angle between the
また、第1実施形態に係る第1の相対角度検出装置100は、第1多極リング磁石10及び第2多極リング磁石11が、外周面の部位を周方向に交互に異なる磁極に着磁して構成されている。また、第1回転角度センサ12は、(第1sin磁気センサ14及び第1cos磁気センサ15の)磁束検出部が第1多極リング磁石10の外周面に形成された磁極面に対向して配置されている。また、また、第2回転角度センサ13は、(第2sin磁気センサ16及び第2cos磁気センサ17の)磁束検出部が第2多極リング磁石11の外周面に形成された磁極面に対向して配置されている。この構成であれば、例えばリング磁石に対してアキシャル方向の配置スペースがとれない場合などにおいて、ラジアル対向で回転角度センサを配置することができる。
Further, in the first relative
また、第1実施形態に係る第1の相対角度検出装置100は、第1回転角度センサ12が、第1多極リング磁石10の磁極のピッチに対して互いに電気角度で90°の位相差を有する状態で配置されて第1sin信号sinθisを出力する第1sin磁気センサ14及び第1cos信号cosθisを出力する第1cos磁気センサ15を有する。また、第2回転角度センサ13が、第2多極リング磁石11の磁極のピッチに対して互いに電気角度で90°の位相差を有する状態で配置されて第2sin信号sinθosを出力する第2sin磁気センサ16及び第2cos信号cosθosを出力する第2cos磁気センサ17を有する。この構成であれば、第1sin磁気センサ14及び第1cos磁気センサ15によって第1多極リング磁石10の回転角度θisに応じた第1sin信号sinθis及び第1cos信号cosθisを簡易に出力することが可能となる。また、第2sin磁気センサ16及び第2cos磁気センサ17によって第2多極リング磁石11の回転角度θosに応じた第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosを簡易に出力することが可能となる。
Further, in the first relative
また、第1実施形態に係る第1の相対角度検出装置100では、第1回転角度センサ12及び第2回転角度センサ13は、相対角度Δθが0°のときに第1回転角度センサ12の出力及び第2回転角度センサ13の出力が同位相となるように設けられている。この構成であれば、第1回転角度センサ12及び第2回転角度センサ13から出力される信号をそのまま用いて、簡易且つ正確に相対角度Δθを演算することができる。
In the first relative
また、第1実施形態に係る第1の相対角度検出装置100は、第1sin信号sinθis、第1cos信号cosθis、第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosに基づいて入力軸22a及び出力軸22bの相対角度Δθに応じたsinΔθ及びcosΔθを演算し、Δθref=arctan(sinΔθ/cosΔθ)から入力軸22aと出力軸22bとの相対角度として第2相対角度Δθrefを演算する第2の相対角度演算部18rと、第1の相対角度演算部18で演算された第1相対角度Δθと第2の相対角度演算部18rで演算された第2相対角度Δθrefとの差分値に基づいて異常を判定する異常判定部20とを備える。この構成であれば、第1相対角度Δθと、第1相対角度Δθと異なる方法で演算した第2相対角度Δθrefとの差分値が予め設定した規定値以上であるときに、システムの異常を検出することができる。
In addition, the first relative
また、第1実施形態に係る第1の相対角度検出装置100は、第2の相対角度演算部18rが、上式(1)〜(2)に基づいて相対角度正弦値sinΔθを演算し、上式(3)〜(4)に基づいて相対角度余弦値cosΔθを演算する。この構成であれば、第1回転角度センサ12及び第2回転角度センサ13から出力される信号をそのまま用いた計算によって、簡易且つ正確に相対角度正弦値sinΔθ及び相対角度余弦値cosΔθを演算することができる。
In the first relative
また、第1実施形態に係る第1のトルクセンサ1は、第1実施形態に係る第1の相対角度検出装置100によって、トーションバー22cで連結された入力軸22a及び出力軸22bの相対角度として第1相対角度Δθを検出し、その第1相対角度Δθから入力軸22a及び出力軸22bに生じる操舵トルクTsを演算するトルク演算部19を備える。この構成であれば、上記第1の相対角度検出装置100と同等の作用及び効果が得られる。
Further, the
また、第1実施形態に係る電動パワーステアリング装置2は、第1実施形態に係る第1のトルクセンサ1を備える。この構成であれば、幅広いトルク検出範囲に対応した高精度な操舵トルクTsによって電動モータ33を駆動制御して適切な操舵アシストトルクを発生させることが可能となる。その結果、操舵フィーリングなどの良好な操舵アシストを実施することが可能となる。
また、第1実施形態に係る車両3は、第1実施形態に係る電動パワーステアリング装置2を備える。この構成であれば、上記電動パワーステアリング装置2と同等の作用及び効果が得られる。
Moreover, the electric
Further, the
(第2実施形態)
(構成)
本発明の第2実施形態は、上記第1実施形態の第1のセンサ部101に代えて、構成が一部異なる第2のセンサ部401を備える以外は、上記第1実施形態と同じ構成となる。以下、上記第1実施形態と同様の構成部については同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
(Second Embodiment)
(Constitution)
The second embodiment of the present invention has the same configuration as that of the first embodiment except that a
第2実施形態に係る第2のトルクセンサ4は、図10に示すように、第2の相対角度検出装置400を備え、第2の相対角度検出装置400は、第2のセンサ部401と、センサ演算部180とを備える。
第2のセンサ部401は、図9に示すように、上記第1実施形態の第1多極リング磁石10及び第2多極リング磁石11に代えて、第3多極リング磁石40及び第4多極リング磁石41を備える。第3多極リング磁石40及び第4多極リング磁石41は、上記第1実施形態の第1多極リング磁石10及び第2多極リング磁石11と異なり、リング磁石の軸方向端面を周方向に交互に異なる磁極に着磁した構成となっている。なお、第3多極リング磁石40及び第4多極リング磁石41の取付位置は、上記第1実施形態の第1多極リング磁石10及び第2多極リング磁石11と同様となる。また、第3多極リング磁石40及び第4多極リング磁石41は、同一構成の多極リング磁石から構成されている。
As shown in FIG. 10, the
As shown in FIG. 9, the
第3多極リング磁石40及び第4多極リング磁石41は、図9に示すように、例えば図に網がけしてある部分がN極、網がけのない部分がS極といったように、周方向に異なる磁極が交互に等配されている。また、第3多極リング磁石40及び第4多極リング磁石41の周方向に隣接するS極及びN極の磁極の一組から磁極対が構成される。また、第3多極リング磁石40及び第4多極リング磁石41は、必要な磁束密度に応じて、例えば、ネオジム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石などから構成することが可能である。
As shown in FIG. 9, the third
第2実施形態に係る第2のセンサ部401は、上記第1実施形態の第1のセンサ部101と同様の第1回転角度センサ12及び第2回転角度センサ13を備えるが、これらの配置位置が上記第1実施形態と異なる。具体的に、図9に示すように、第1回転角度センサ12の第1sin磁気センサ14及び第1cos磁気センサ15を、第3多極リング磁石40の磁極面に対向するように、第3多極リング磁石40に対してアキシャル方向に対向させて配置している。また、第2回転角度センサ13の第2sin磁気センサ16及び第2cos磁気センサ17を、第4多極リング磁石41の磁極面に対向するように、第4多極リング磁石41に対してアキシャル方向に対向させて配置している。
The
また、第2実施形態の第1sin磁気センサ14及び第1cos磁気センサ15は、図9に示すように、磁極ピッチに対して電気角度で90°分だけ移相させて(90°の位相差を有する状態に)配置されている。また、第2実施形態の第2sin磁気センサ16及び第2cos磁気センサ17は、図9に示すように、磁極ピッチに対して電気角度で90°分だけ移相させて(90°の位相差を有する状態に)配置されている。なお、第2実施形態の第1回転角度センサ12及び第2回転角度センサ13は、入力軸22aとも出力軸22bとも同期回転しない固定部位に取付けられている。
Further, as shown in FIG. 9, the first sin
ここで、第2実施形態において、第3多極リング磁石40、即ち入力軸22aの回転角度θisが、特許請求の範囲及び課題を解決するための手段における回転角度θ1に対応し、第4多極リング磁石41、即ち出力軸22bの回転角度θosが、特許請求の範囲及び課題を解決するための手段における回転角度θ2に対応している。また、第2実施形態において、第1相対角度Δθが、特許請求の範囲及び課題を解決するための手段における第1の相対角度Δθ1に対応し、第2相対角度Δθrefが、特許請求の範囲及び課題を解決するための手段における第2の相対角度Δθ2及び第3の相対角度Δθrefに対応している。
Here, in the second embodiment, the third
(第2実施形態の効果)
第2実施形態は、上記第1実施形態の効果に加えて、以下の効果を奏する。
第2実施形態に係る第2の相対角度検出装置400は、軸方向の一方の端面の部位を周方向に交互に異なる磁極に着磁してなる第3多極リング磁石40及び第4多極リング磁石41を備える。第1回転角度センサ12は、(第1sin磁気センサ14及び第1cos磁気センサ15の)磁束検出部が第3多極リング磁石40の軸方向の一方の端面に形成された磁極面に対向して配置されている。また、第2回転角度センサ13は、(第2sin磁気センサ16及び第2cos磁気センサ17の)磁束検出部が第4多極リング磁石41の軸方向の一方の端面に形成された磁極面に対向して配置されている。この構成であれば、例えば、リング磁石に対してラジアル方向の配置スペースが取れない場合などにおいて、アキシャル対向で回転角度センサを配置することが可能となる。
(Effect of 2nd Embodiment)
In addition to the effects of the first embodiment, the second embodiment has the following effects.
The second relative
(第3実施形態)
(構成)
本発明の第3実施形態は、上記第1実施形態の第1のセンサ部101に代えて、相対角度の検出にレゾルバを用いる第3のセンサ部501を備える点を除き、上記第1実施形態と同じ構成となる。以下、上記第1実施形態と同様の構成部については同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
(Third embodiment)
(Constitution)
The third embodiment of the present invention is the first embodiment, except that a
第3実施形態に係る第3のトルクセンサ5は、図13に示すように、第3の相対角度検出装置500を備え、第3の相対角度検出装置500は、第3のセンサ部501と、センサ演算部180とを備える。
第3のセンサ部501は、図11及び図12(a)に示すように、第1レゾルバ50と、第2レゾルバ51と、励磁信号供給部56とを備える。第1レゾルバ50は、図12(b)に示す例では、外周に12個の歯を等配に有する第1ロータ52と、入力軸22aとも出力軸22bとも同期回転しない固定部位に取付けられ且つ内周に等配された16個のポールの夫々にコイルを巻回してなる16個の電機子巻線(磁極)を有する第1ステータ53とを備える。第2レゾルバ51は、図12(c)に示す例では、外周に12個の歯を等配に有する第2ロータ54と、入力軸22aとも出力軸22bとも同期回転しない固定部位に取付けられ且つ内周に等配された16個のポールの夫々にコイルを巻回してなる16個の電機子巻線(磁極)を有する第2ステータ55とを備える。なお、第1レゾルバ50及び第2レゾルバ51において、歯の数は12個に限らず、11個以下又は13個以上とする構成としてもよい。また、電機子巻線の数は16個に限らず、15個以下又は17個以上とする構成としてもよい。
As shown in FIG. 13, the
As shown in FIGS. 11 and 12A, the
第1ロータ52は、入力軸22aと同期回転可能に入力軸22aに取付けられ、第2ロータ54は、出力軸22bと同期回転可能に出力軸22bに取付けられている。第1ロータ52と第1ステータ53とは、第1ステータ53が第1ロータ52の外側に同心に配置され且つ第1ロータ52の各歯と第1ステータ53の各電機子巻線とが径方向に所定のエアギャップを空けて対向するように配置されている。第2ロータ54と第2ステータ55とは、第2ステータ55が第2ロータ54の外側に同心に配置され且つ第2ロータ54の各歯と第2ステータ55の各電機子巻線とが径方向に所定のエアギャップを空けて対向するように配置されている。また、第3実施形態では、第1ロータ52を、入力軸22aの出力軸22b側端部(理想的にはトーションバー22cの連結位置)で入力軸22aと同期回転可能に取付けている。更に、第2ロータ54を、出力軸22bの入力軸22a側端部(理想的にはトーションバー22cの連結位置)で出力軸22bと同期回転可能に取付けている。励磁信号供給部56は、第1ステータ53及び第2ステータ55の各電機子巻線のコイルに正弦波状の励磁信号を供給する。
The
第3実施形態において、第1レゾルバ50及び第2レゾルバ51は、4相のレゾルバである。即ち、第1ステータ53及び第2ステータ55の各ポールは、第1ロータ52及び第2ロータ54の歯のピッチの整数倍から1/4ピッチずらされて設けられている。これにより、第1ステータ53及び第2ステータ55の16個の電機子巻線のコイルの出力を周方向に90°ずつ4分割すると、分割された周方向90°内の4個の電機子巻線のコイルの出力は、隣接する電機子巻線間において互いに90°ずつ位相がずれた正弦波(又は余弦波)信号となる。第3実施形態では、各電機子巻線のコイルのうち、同じ信号を出力するコイルを直列に接続している。即ち、第1ロータ52の回転角度をθisとすると、第1ステータ53のコイルの出力からは、sinθisを表す第1sin信号及びcosθisを表す第1cos信号が得られる。また、第2ロータ54の回転角度をθosとすると、第2ステータ55のコイルの出力からは、sinθosを表す第2sin信号及びcosθosを表す第2cos信号が得られる。各コイルから出力された第1sin信号sinθis及び第1cos信号cosθis、第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosは、レゾルバケーブルを介してセンサ演算部180内の第1の相対角度演算部18及び第2の相対角度演算部18rに入力される。
In the third embodiment, the
第3実施形態の第1の相対角度演算部18は、第1ステータ53及び第2ステータ55からレゾルバケーブルを介して入力された第1sin信号sinθis及び第1cos信号cosθis、第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosから、上記第1実施形態と同様に入力軸22aの回転角度θis及び出力軸22bの回転角度θosを演算する。そして、演算した入力軸22aの回転角度θis及び出力軸22bの回転角度θosの差分値から入力軸22aと出力軸22bとの相対角度として第1相対角度Δθを演算する。そして、演算した第1相対角度Δθをトルク演算部19及び第1の加減算器190に出力する。
The first relative
一方、第3実施形態の第2の相対角度演算部18rは、入力された第1sin信号sinθis及び第1cos信号cosθis、第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosから、上式(1)〜(4)に基づいて相対角度正弦値sinΔθ及び相対角度余弦値cosΔθを演算する。更に、演算した相対角度正弦値sinΔθ及び相対角度余弦値cosΔθから、上式(5)に従って入力軸22aと出力軸22bとの相対角度として第2相対角度Δθrefを演算する。
On the other hand, the second
また、第1実施形態と同様に、第2の相対角度演算部18rで演算された第2相対角度Δθrefと第1の相対角度演算部18で演算された第1相対角度Δθとの差分値に基づいて異常判定部20で異常判定を行う。
ここで、第3実施形態において、第1ロータ52、即ち入力軸22aの回転角度θisが、特許請求の範囲における回転角度θ1に対応し、第2ロータ54、即ち出力軸22bの回転角度θosが、特許請求の範囲における回転角度θ2に対応している。また、第3実施形態において、第1相対角度Δθが、特許請求の範囲における第1の相対角度Δθ1に対応し、第2相対角度Δθrefが、特許請求の範囲における第2の相対角度Δθ2及び第3の相対角度Δθrefに対応している。
Similarly to the first embodiment, the difference value between the second relative angle Δθref calculated by the second
Here, in the third embodiment, the rotation angle θis the
(第3実施形態の効果)
第3実施形態は、上記第1実施形態及び上記第2実施形態の効果に加えて、以下の効果を奏する。
第3形態に係る第3の相対角度検出装置500は、外周に複数の歯を等間隔に有し、且つ同軸上に配置されている入力軸22a及び出力軸22bのうちの入力軸22aと同期回転する第1ロータ52と、周方向に異なる磁極が交互に等配され、且つ入力軸22a及び出力軸22bのうちの出力軸22bと同期回転する第2ロータ54とを備える。更に、第1ロータ52の外側に第1ロータ52と同心に配置され且つ内周に複数の極が等配に形成され且つ各極に巻回したコイルにより電機子巻線が形成された第1ステータ53と、第2ロータ54の外側に第2ロータ54と同心に配置され且つ内周に複数の極が等配に形成され且つ各極に巻回したコイルにより電機子巻線が形成された第2ステータ55とを備える。なお更に、第1ステータ53及び第2ステータ55のコイルに励磁信号を供給する励磁信号供給部56と、励磁信号が供給されたときの第1ステータ53のコイルから出力され且つ第1ロータ52の回転角度θisに応じたsinθisを表す第1sin信号及びcosθisを表す第1cos信号に基づいてθis=arctan(sinθis/cosθis)から回転角度θisを演算すると共に、励磁信号が供給されたときの第2ステータ55のコイルから出力され且つ第2ロータ54の回転角度θosに応じたsinθosを表す第2sin信号及びcosθosを表す第2cos信号に基づいてθos=arctan(sinθos/cosθos)から回転角度θosを演算し、回転角度θisと回転角度θosとの差分値から入力軸22aと出力軸22bとの相対角度として第1相対角度Δθを演算する第1の相対角度演算部18とを備える。
(Effect of the third embodiment)
The third embodiment has the following effects in addition to the effects of the first embodiment and the second embodiment.
The third relative
この構成であれば、第1sin信号sinθisを第1cos信号cosθisで除した値の逆正接関数から回転角度θisを演算すると共に、第2sin信号sinθosを第2cos信号cosθosで除した値の逆正接関数から回転角度θosを演算し、演算した回転角度θisと回転角度θosとの差分値から入力軸22aと出力軸22bとの相対角度として第1相対角度Δθを演算することが可能である。これによって、sinΔθの直線部分を超える捻れ角領域でもトルクを演算することが可能となる。その結果、より幅広いトルク検出範囲に対応することが可能となる。また、同じトルク検出範囲でも、sinΔθの全体の情報を活用できるため、検出トルク値の分解能を高くすることが可能となる。また、少ない演算回数で第1相対角度Δθを演算することができるため、より高精度なトルク値を演算することが可能となる。
With this configuration, the rotation angle θis is calculated from the arctangent function obtained by dividing the first sin signal sinθis by the first cos signal cosθis, and the arctangent function obtained by dividing the second sin signal sinθos by the second cos signal cosθos. The rotation angle θos can be calculated, and the first relative angle Δθ can be calculated as the relative angle between the
また、第3実施形態に係る第3の相対角度検出装置500では、第1ステータ53及び第2ステータ55は、相対角度Δθが0°のときに第1ステータ53のコイルの出力及び第2ステータ55のコイルの出力が同位相となるように設けられている。この構成であれば、第1ステータ53及び第2ステータ55のコイル(検出コイル)から出力される信号をそのまま用いて、簡易且つ正確に相対角度Δθを演算することができる。
Further, in the third relative
また、第3実施形態に係る第3の相対角度検出装置300は、第1sin信号sinθis、第1cos信号cosθis、第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosに基づいて入力軸22a及び出力軸22bの相対角度Δθに応じたsinΔθ及びcosΔθを演算し、Δθref=arctan(sinΔθ/cosΔθ)から入力軸22aと出力軸22bとの相対角度として第2相対角度Δθrefを演算する第2の相対角度演算部18rと、第1の相対角度演算部18で演算された第1相対角度Δθと第2の相対角度演算部18rで演算された第2相対角度Δθrefとの差分値に基づいて異常を判定する異常判定部20とを備える。この構成であれば、第1相対角度Δθと、第1相対角度Δθと異なる方法で演算した第2相対角度Δθrefとの差分値が予め設定した規定値以上であるときに、システムの異常を検出することができる。
In addition, the third relative angle detection device 300 according to the third embodiment is configured so that the relative angle between the
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態は、上記第1実施形態の第1のセンサ部101に代えて、回転角度の検出に光学式エンコーダを用いる第4のセンサ部601を備えている以外は、上記第1実施形態と同じ構成となる。以下、上記第1実施形態と同様の構成部については同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
(Fourth embodiment)
The fourth embodiment of the present invention is the same as the first embodiment except that, in place of the
第4実施形態に係る第4のトルクセンサ6は、図15に示すように、第4の相対角度検出装置600を備え、第4の相対角度検出装置600は、第4のセンサ部601と、センサ演算部180とを備える。
第4のセンサ部601は、図14(a)に示すように、円環形状且つ薄板形状の第1コードホイール60及び第2コードホイール61と、第1コードホイール60の回転角度を検出する第3回転角度センサ62と、第2コードホイール61の回転角度を検出する第4回転角度センサ63とを備える。
As shown in FIG. 15, the fourth torque sensor 6 according to the fourth embodiment includes a fourth relative
As shown in FIG. 14A, the
第1コードホイール60は、板面の外周部近傍に、平面視で矩形状の貫通孔からなる複数のスリット60sが周方向に沿って等間隔に形成されている。第2コードホイール61は、板面の外周部近傍に、平面視で矩形状の貫通孔からなる複数のスリット61sが周方向に沿って等間隔に形成されている。
また、第4実施形態では、第1コードホイール60を、入力軸22aの出力軸22b側端部(理想的にはトーションバー22cの連結位置)で入力軸22aと同期回転可能に取付けている。更に、第2コードホイール61を、出力軸22bの入力軸22a側端部(理想的にはトーションバー22cの連結位置)で出力軸22bと同期回転可能に取付けている。
In the
Moreover, in 4th Embodiment, the
第3回転角度センサ62及び第4回転角度センサ63は、入力軸22aとも出力軸22bとも同期回転しない固定部位に取付けられている。第3回転角度センサ62及び第4回転角度センサ63は、夫々、第1コードホイール60及び第2コードホイール61の回転角度に応じて正弦波信号及び余弦波信号を出力するものである。具体的に、第3回転角度センサ62は、スリットのピッチに対して電気角度で90°分だけ移相させて(90°の位相差を有する状態に)配置された第1sin光学センサ64及び第1cos光学センサ65を備える。また、第4回転角度センサ63は、スリットのピッチに対して電気角度で90°分だけ移相させて(90°の位相差を有する状態に)配置された第2sin光学センサ66及び第2cos光学センサ67を備える。第1sin光学センサ64は、第1コードホイール60の回転角度に応じて第1sin信号を出力し、第1cos光学センサ65は、第1コードホイール60の回転角度に応じて第1cos信号を出力する。また、第2sin光学センサ66は、第2コードホイール61の回転角度に応じて第2sin信号を出力し、第2cos光学センサ67は、第2コードホイール61の回転角度に応じて第2cos信号を出力する。
The third
第1sin光学センサ64は、図14(b)に示すように、軸方向断面が略U字状の検出枠64aと、光源64bと、受光部64cとを備える。光源64bは検出枠64aの内側の上下に対向する2つの枠部のうち上側の枠部に設けられた凹部内に、受光部64cは下側の枠部に設けられた凹部内に、夫々光源64bからの射出光を受光部64cが受光可能に対向して配置されている。第1sin光学センサ64は、図14(a)に示すように、検出枠64a内の内側に光源64b及び受光部64cの間の空間内をスリット(貫通孔)60sの全体が通るように、第1コードホイール60の外周側端部のスリットの形成位置を含む領域を検出枠64aの2つの枠部で挟み込むように配置されている。即ち、図14(b)に示すように、光源64bからの射出光がスリット60sを通って受光部64cで受光可能に配置されている。なお、第1cos光学センサ65、第2sin光学センサ66、第2cos光学センサ67は、検出枠の符号を65a、66a、67aに、光源の符号を65b、66b、67bに、受光部の符号を65c、66c、67cに夫々置き換えるのみで、上記第1sin光学センサ64と同様の構成となるので説明を省略する。
As shown in FIG. 14B, the first sin
また、第4実施形態では、上記第1実施形態と同様に、第1コードホイール60の回転角度(電気角度)をθis(=θ1)とし、第2コードホイール61の回転角度(電気角度)をθos(=θ2)とする。第1コードホイール60は入力軸22aと同期回転するので第1コードホイール60の回転角度θisは即ち入力軸22aの回転角度θisであり、第2コードホイール61は出力軸22bと同期回転するので第2コードホイール61の回転角度θosは即ち出力軸22bの回転角度θosである。第1コードホイール60の回転角度θisに対して第1sin光学センサ64は第1sin信号としてsinθisを出力し、第1cos光学センサ65は第1cos信号としてcosθisを出力する。また、第2コードホイール61の回転角度θosに対して第2sin光学センサ66は第2sin信号としてsinθosを出力し、第2cos光学センサ67は第2cos信号としてcosθosを出力する。これら第1sin信号sinθis及び第1cos信号cosθis、第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosはセンサ演算部180内の第1の相対角度演算部18及び第2の相対角度演算部18rに出力される。
In the fourth embodiment, similarly to the first embodiment, the rotation angle (electrical angle) of the
第4実施形態の第1の相対角度演算部18は、第1sin光学センサ64、第1cos光学センサ65、第2sin光学センサ66、及び第2cos光学センサ67から入力された第1sin信号sinθis及び第1cos信号cosθis、第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosから、上記第1実施形態と同様に入力軸22aの回転角度θis及び出力軸22bの回転角度θosを演算する。そして、演算した入力軸22aの回転角度θis及び出力軸22bの回転角度θosの差分値から入力軸22aと出力軸22bとの相対角度として第1相対角度Δθを演算する。そして、演算した第1相対角度Δθをトルク演算部19に出力する。
The first relative
一方、第4実施形態の第2の相対角度演算部18rは、入力された第1sin信号sinθis及び第1cos信号cosθis、第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosから、上式(1)〜(4)に基づいて相対角度正弦値sinΔθ及び相対角度余弦値cosΔθを演算する。更に、演算した相対角度正弦値sinΔθ及び相対角度余弦値cosΔθから、上式(5)に従って入力軸22aと出力軸22bとの相対角度として第2相対角度Δθrefを演算する。
On the other hand, the second
また、第1実施形態と同様に、第2の相対角度演算部18rで演算された第2相対角度Δθrefと第1の相対角度演算部18で演算された第1相対角度Δθとの差分値に基づいて異常判定部20で異常判定を行う。
ここで、第4実施形態において、第1コードホイール60、即ち入力軸22aの回転角度θisが、特許請求の範囲における回転角度θ1に対応し、第2コードホイール61、即ち出力軸22bの回転角度θosが、特許請求の範囲における回転角度θ2に対応している。また、第4実施形態において、第1相対角度Δθが、特許請求の範囲における第1の相対角度Δθ1に対応し、第2相対角度Δθrefが、特許請求の範囲における第2の相対角度Δθ2及び第3の相対角度Δθrefに対応している。
Similarly to the first embodiment, the difference value between the second relative angle Δθref calculated by the second
Here, in the fourth embodiment, the
(第4実施形態の効果)
第4実施形態は、上記第1〜第3の実施形態の効果に加えて、以下の効果を奏する。
第4実施形態に係る第4の相対角度検出装置600は、周方向に等間隔に形成された複数のスリット60sを有し、且つ同軸上に配置されている入力軸22a及び出力軸22bのうちの入力軸22aと同期回転する第1コードホイール60と、周方向に等間隔に形成された複数のスリット61sを有し、且つ入力軸22a及び出力軸22bのうちの出力軸22bと同期回転する第2コードホイール61とを備える。更に、光源(光源64b及び65b)、及び光源からの射出光が第1コードホイール60のスリット60sを透過した透過光を受光して第1コードホイール60の回転角度θisに応じたsinθisを表す第1sin信号及びcosθisを表す第1cos信号を出力する受光部(受光部64c及び65c)を有する第3回転角度センサ62と、光源(光源66b及び67b)、及び光源からの射出光が第2コードホイール61のスリット61sを透過した透過光を受光して第2コードホイール61の回転角度θosに応じたsinθosを表す第2sin信号及びcosθosを表す第2cos信号を出力する受光部(受光部66c及び67c)を有する第4回転角度センサ63とを備える。なお更に、第1sin信号sinθis及び第1cos信号cosθisに基づいてθis=arctan(sinθis/cosθis)から回転角度θisを演算すると共に第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosに基づいてθos=arctan(sinθos/cosθos)から回転角度θosを演算し、回転角度θisと回転角度θosとの差分値から入力軸22aと出力軸22bとの相対角度として第1相対角度Δθを演算する第1の相対角度演算部18とを備える。
(Effect of 4th Embodiment)
The fourth embodiment has the following effects in addition to the effects of the first to third embodiments.
The fourth relative
この構成であれば、第1sin信号sinθisを第1cos信号cosθisで除した値の逆正接関数から回転角度θisを演算すると共に、第2sin信号sinθosを第2cos信号cosθosで除した値の逆正接関数から回転角度θosを演算し、演算した回転角度θisと回転角度θosとの差分値から入力軸22aと出力軸22bとの相対角度として第1相対角度Δθを演算することが可能である。これによって、sinΔθの直線部分を超える捻れ角領域でもトルクを演算することが可能となる。その結果、より幅広いトルク検出範囲に対応することが可能となる。また、同じトルク検出範囲でも、sinΔθの全体の情報を活用できるため、検出トルク値の分解能を高くすることが可能となる。また、少ない演算回数で第1相対角度Δθを演算することができるため、より高精度なトルク値を演算することが可能となる。
With this configuration, the rotation angle θis is calculated from the arctangent function obtained by dividing the first sin signal sinθis by the first cos signal cosθis, and the arctangent function obtained by dividing the second sin signal sinθos by the second cos signal cosθos. The rotation angle θos can be calculated, and the first relative angle Δθ can be calculated as the relative angle between the
また、第4実施形態に係る第4の相対角度検出装置600は、第3回転角度センサ62及び第4回転角度センサ63が、相対角度Δθが0°のときに第3回転角度センサ62の出力及び第4回転角度センサ63の出力が同位相となるように設けられている。この構成であれば、第3回転角度センサ62及び第4回転角度センサ63から出力される信号をそのまま用いて、簡易且つ正確に相対角度Δθを演算することができる。
Further, in the fourth relative
また、第4実施形態に係る第4の相対角度検出装置600は、第1sin信号sinθis、第1cos信号cosθis、第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosに基づいて入力軸22a及び出力軸22bの相対角度Δθに応じたsinΔθ及びcosΔθを演算し、Δθref=arctan(sinΔθ/cosΔθ)から入力軸22aと出力軸22bとの相対角度として第2相対角度Δθrefを演算する第2の相対角度演算部18rと、第1の相対角度演算部18で演算された第1相対角度Δθと第2の相対角度演算部18rで演算された第2相対角度Δθrefとの差分値に基づいて異常を判定する異常判定部20とを備える。この構成であれば、第1相対角度Δθと、第1相対角度Δθと異なる方法で演算した第2相対角度Δθrefとの差分値が予め設定した規定値以上であるときに、システムの異常を検出することができる。
In addition, the fourth relative
(第5実施形態)
本発明の第5実施形態は、上記第1実施形態の第1のセンサ部101に代えて、回転角度の検出に渦電流を用いる第5のセンサ部701を備えている以外は、上記第1実施形態と同じ構成となる。
以下、上記第1実施形態と同様の構成部については同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
(Fifth embodiment)
5th Embodiment of this invention replaces the
Hereinafter, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted as appropriate, and different portions will be described in detail.
第5実施形態に係る第5のトルクセンサ7は、図17に示すように、第5の相対角度検出装置700を備え、第5の相対角度検出装置700は、第5のセンサ部701と、センサ演算部180とを備える。
第5のセンサ部701は、図16(a)に示すように、第1ターゲット70及び第2ターゲット71と、第1ターゲット70の回転角度を検出する第5回転角度センサ72と、第2ターゲット71の回転角度を検出する第6回転角度センサ73とを備える。
As shown in FIG. 17, the
As illustrated in FIG. 16A, the
第1ターゲット70は、環状且つ薄板形状の導体から構成された第1環状導体70aと、第1環状導体70aの外径側端部を、軸方向から平面視して周方向に沿って正弦波状に変化する形状に形成してなる第1正弦波状部70bとを備える。即ち、第1正弦波状部70bは、径方向の幅が正弦波状に変化する形状となる。
第2ターゲット71は、環状且つ薄板形状の導体から構成された第2環状導体71aと、第2環状導体71aの外径側端部を、軸方向から平面視して周方向に沿って正弦波状に変化する形状に形成してなる第2正弦波状部71bとを備える。即ち、第2正弦波状部71bは、径方向の幅が正弦波状に変化する形状となる。
The
The
第1ターゲット70及び第2ターゲット71は、例えば、アルミニウム、鋼、銅等の金属、または金属を含有するプラスチック材料等の導体から構成することが可能である。
また、第5実施形態では、第1ターゲット70を、入力軸22aの出力軸22b側端部(理想的にはトーションバー22cの連結位置)に入力軸22aと同期回転可能に取付けている。更に、第2ターゲット71を、出力軸22bの入力軸22a側端部(理想的にはトーションバー22cの連結位置)に出力軸22bと同期回転可能に取付けている。
The
Moreover, in 5th Embodiment, the
第5回転角度センサ72及び第6回転角度センサ73は、入力軸22aとも出力軸22bとも同期回転しない固定部位に設けられている。第5回転角度センサ72及び第6回転角度センサ73は、それぞれ、第1ターゲット70及び第2ターゲット71の回転角度に応じてsin信号及びcos信号を出力するものである。
具体的に、第5回転角度センサ72は、図16(b)に示すように、基板72sを備える。さらに、基板72sの表側面72a上に、第1ターゲット70の第1正弦波状部70bに対してインダクタンスの変化が+Sin、+Cos、−Sin、−Cosとなる位置に実装された平面コイルL1、L2、L3、L4を備える。
The fifth
Specifically, the fifth
さらに、第5回転角度センサ72は、図16(c)に示すように、基板72sの裏側面72b上に実装された、ASIC(特定用途向けIC)72cと、周辺回路72dと、を備える。
また、第5実施形態では、第5回転角度センサ72を、その平面コイルL1〜L4が第1ターゲット70の第1正弦波状部70bと対向するように、第1ターゲット70に対してアキシャル方向に対向させて配置している。また、第6回転角度センサ73を、その平面コイルL1〜L4が第2ターゲット71の第2正弦波状部71bと対向するように、第2ターゲット71に対してアキシャル方向に対向させて配置している。
Further, as shown in FIG. 16C, the fifth
In the fifth embodiment, the fifth
第5回転角度センサ72は、平面コイルL1〜L4に電流を流してこれら平面コイルを励磁させ、この励磁による磁束によって第1ターゲット70に渦電流を発生させる。そして、周辺回路72dにおいて、この発生した渦電流によって平面コイルL1〜L4のインダクタンスが減少する際の電圧変化(渦電流損失)を検出する。この電圧変化は、周辺回路72dによって、+Sin、+Cos、−Sin、−Cosの差動信号として検出される。第5回転角度センサ72は、周辺回路72dで検出した第1ターゲット70の回転角度に応じた差動信号を、ASIC72cによって、シングルエンドの信号に変換する。そして、変換後の信号である第1sin信号sinθis及び第1cos信号cosθisを出力する。
The fifth
一方、第6回転角度センサ73は、第5回転角度センサ72において、基板の符号を73sに、表側面の符号を73aに、裏側面の符号を73bに、ASICの符号を73cに、周辺回路の符号を73dにそれぞれ置き換えるのみで、上記第5回転角度センサ72と同様の構成となるので説明を省略する。
そして、第6回転角度センサ73は、周辺回路73dで検出した第2ターゲット71の回転角度に応じた差動信号を、ASIC73cにおいてシングルエンドの信号に変換する。そして、変換後の信号である第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosを出力する。
On the other hand, the sixth
The sixth
これら出力された、第1sin信号sinθis、第1cos信号cosθis、第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosは、センサ演算部180内の第1の相対角度演算部18及び第2の相対角度演算部18rに入力される。
第5実施形態の第1の相対角度演算部18は、第5回転角度センサ72及び第6回転角度センサ73から入力された第1sin信号sinθis、第1cos信号cosθis、第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosから、第1実施形態と同様に入力軸22aの回転角度θis及び出力軸22bの回転角度θosを演算する。そして、演算した入力軸22aの回転角度θis及び出力軸22bの回転角度θosの差分値から入力軸22aと出力軸22bとの相対角度として第1相対角度Δθを演算する。そして、演算した第1相対角度Δθをトルク演算部19に出力する。
The output first sin signal sin θis, first cos signal cos θis, second sin signal sin θos and second cos signal cos θos are sent to the first
The first
一方、第5実施形態の第2の相対角度演算部18rは、入力された第1sin信号sinθis及び第1cos信号cosθis、第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosから、上式(1)〜(4)に基づいて相対角度正弦値sinΔθ及び相対角度余弦値cosΔθを演算する。更に、演算した相対角度正弦値sinΔθ及び相対角度余弦値cosΔθから、上式(5)に従って入力軸22aと出力軸22bとの相対角度として第2相対角度Δθrefを演算する。
On the other hand, the second
また、第1実施形態と同様に、第2の相対角度演算部18rで演算された第2相対角度Δθrefと第1の相対角度演算部18で演算された第1相対角度Δθとの差分値に基づいて異常判定部20で異常判定を行う。
ここで、第5実施形態において、第1ターゲット70、即ち入力軸22aの回転角度θisが、特許請求の範囲における回転角度θ1に対応し、第2ターゲット71、即ち出力軸22bの回転角度θosが、特許請求の範囲における回転角度θ2に対応する。また、平面コイルL1、L2、L3、L4が、特許請求の範囲におけるインダクタンス素子に対応する。また、第5実施形態において、第1相対角度Δθが、特許請求の範囲における第1の相対角度Δθ1に対応し、第2相対角度Δθrefが、特許請求の範囲における第2の相対角度Δθ2及び第3の相対角度Δθrefに対応している。
Similarly to the first embodiment, the difference value between the second relative angle Δθref calculated by the second
Here, in the fifth embodiment, the rotation angle θis the
(第5実施形態の効果)
第5実施形態は、上記第1〜第4実施形態の効果に加えて、以下の効果を奏する。
第5実施形態に係る第5の相対角度検出装置700は、周方向に沿って径方向の幅が正弦波状に変化する環状の第1正弦波状部70bを有し、且つ同軸上に配置されている入力軸22a及び出力軸22bのうち入力軸22aと同期回転する第1ターゲット70を備える。更に、周方向に沿って径方向の幅が正弦波状に変化する環状の第2正弦波状部71bを有し、且つ入力軸22a及び出力軸22bのうち出力軸22bと同期回転する第2ターゲット71を備える。更に、第1正弦波状部70bと所定間隙を空けて固定側に対向配置された複数のインダクタンス素子(平面コイルL1〜L4)を有し、第1ターゲット70の回転角度θisに応じた渦電流損失を検出してsinθisを表す第1sin信号及びcosθisを表す第1cos信号を出力する第5回転角度センサ72を備える。更に、第2正弦波状部71bと所定間隙を空けて固定側に対向配置された複数のインダクタンス素子(平面コイルL1〜L4)を有し、第2ターゲット71の回転角度θosに応じた渦電流損失を検出してsinθosを表す第2sin信号及びcosθosを表す第2cos信号を出力する第6回転角度センサ73を備える。なお更に、第1sin信号sinθis及び第1cos信号cosθisに基づいてθis=arctan(sinθis/cosθis)から回転角度θisを演算すると共に第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosに基づいてθos=arctan(sinθos/cosθos)から回転角度θosを演算し、回転角度θisと回転角度θosとの差分値から入力軸22aと出力軸22bとの相対角度として第1相対角度Δθを演算する第1の相対角度演算部18とを備える。
(Effect of 5th Embodiment)
In addition to the effects of the first to fourth embodiments, the fifth embodiment has the following effects.
The fifth relative
この構成であれば、sinΔθ及びcosΔθの双方を演算し、演算したsinΔθをcosΔθで除算した値のアークタンジェントを演算することで第1相対角度Δθを演算することが可能である。これによって、sinΔθの直線部分を超える捩れ角領域でもトルクを演算することが可能となる。その結果、より幅広いトルク検出範囲に対応することが可能となる。また、同じトルク検出範囲でも、sinΔθの全体の情報を活用できるため、検出トルク値の分解能を高くすることが可能となる。また、少ない演算回数で第1相対角度Δθを演算することができるため、より高精度なトルク値を演算することが可能となる。 With this configuration, it is possible to calculate the first relative angle Δθ by calculating both sin Δθ and cos Δθ, and calculating the arc tangent of the value obtained by dividing the calculated sin Δθ by cos Δθ. As a result, the torque can be calculated even in the torsional angle region exceeding the linear portion of sin Δθ. As a result, it is possible to deal with a wider torque detection range. Further, since the entire information of sin Δθ can be utilized even in the same torque detection range, the resolution of the detected torque value can be increased. Further, since the first relative angle Δθ can be calculated with a small number of calculations, a more accurate torque value can be calculated.
また、第5実施形態に係る第5の相対角度検出装置700は、第1ターゲット70が、第1環状導体70aと、第1環状導体70aの外径側端部を軸方向から平面視して正弦波状に変化する形状に形成してなる第1正弦波状部70bとを有する。更に、第2ターゲット71が、第2環状導体71aと、第2環状導体71aの外径側端部を軸方向から平面視して正弦波状に変化する形状に形成してなる第2正弦波状部71bとを有する。更に、第5回転角度センサ72が、該第5回転角度センサ72の有する複数のインダクタンス素子(平面コイルL1〜L4)が第1正弦波状部70bと対向するように第1ターゲット70の軸方向の一方の端面に対向して配置されている。更に、第6回転角度センサ73が、該第6回転角度センサ73の有する複数のインダクタンス素子(平面コイルL1〜L4)が第2正弦波状部71bと対向するように第2ターゲット71の軸方向の一方の端面に対向して配置されている。
In the fifth relative
この構成であれば、例えば、ターゲットに対してラジアル方向の配置スペースが取れない場合などにおいて、アキシャル対向で回転角度センサを配置することが可能となる。
また、第5実施形態に係る第5の相対角度検出装置700では、第5回転角度センサ72及び第6回転角度センサ73は、相対角度Δθが0°のときに第5回転角度センサ72の出力及び第6回転角度センサ73の出力が同位相となるように設けられている。この構成であれば、第5回転角度センサ72及び第6回転角度センサ73から出力される信号をそのまま用いて、簡易且つ正確に相対角度Δθを演算することができる。
With this configuration, for example, when the arrangement space in the radial direction cannot be taken with respect to the target, the rotation angle sensor can be arranged in the axially opposed manner.
In the fifth relative
また、第5実施形態に係る第5の相対角度検出装置700は、第1sin信号sinθis、第1cos信号cosθis、第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosに基づいて入力軸22a及び出力軸22bの相対角度Δθに応じたsinΔθ及びcosΔθを演算し、Δθref=arctan(sinΔθ/cosΔθ)から入力軸22aと出力軸22bとの相対角度として第2相対角度Δθrefを演算する第2の相対角度演算部18rと、第1の相対角度演算部18で演算された第1相対角度Δθと第2の相対角度演算部18rで演算された第2相対角度Δθrefとの差分値に基づいて異常を判定する異常判定部20とを備える。この構成であれば、第1相対角度Δθと、第1相対角度Δθと異なる方法で演算した第2相対角度Δθrefとの差分値が予め設定した規定値以上であるときに、システムの異常を検出することができる。
Further, the fifth relative
(第6実施形態)
本発明の第6実施形態は、上記第1実施形態の第1のセンサ部101に代えて、回転角度の検出に渦電流を用いる第6のセンサ部801を備えている以外は、上記第1実施形態と同じ構成となる。
以下、上記第1実施形態と同様の構成部については同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
(Sixth embodiment)
The sixth embodiment of the present invention is the same as the first embodiment except that, instead of the
Hereinafter, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted as appropriate, and different portions will be described in detail.
第6実施形態に係る第6のトルクセンサ8は、図18に示すように、第6の相対角度検出装置800を備え、第6の相対角度検出装置800は、第6のセンサ部801と、センサ演算部180とを備える。
第6のセンサ部801は、図17(a)に示すように、第3ターゲット80及び第4ターゲット81と、第3ターゲット80の回転角度を検出する第7回転角度センサ82と、第4ターゲット81の回転角度を検出する第8回転角度センサ83とを備える。
第3ターゲット80は、円筒状の第1円筒体80aと、第1円筒体80aの外周部に周方向に沿って環状に設けられた、平面視で2つの正弦波が上下線対称に合わさった形状の第3正弦波状部80bとを備える。即ち、第3正弦波状部80bは、軸方向の幅が正弦波状に変化する形状となる。
As shown in FIG. 18, the
As illustrated in FIG. 17A, the
The
第4ターゲット81は、円筒状の第2円筒体81aと、第2円筒体81aの外周部に周方向に沿って環状に設けられた、平面視で2つの正弦波形状が上下線対称に合わさった形状の第4正弦波状部81bとを備える。即ち、第4正弦波状部81bは、軸方向の幅が正弦波状に変化する形状となる。
第3正弦波状部80b及び第4正弦波状部81bは、例えば、アルミニウム、鋼、銅等の金属、または金属を含有するプラスチック材料等の導体から構成することができる。
The
The 3rd sine wave-shaped
また、第6実施形態では、第3ターゲット80を、入力軸22aの出力軸22b側端部(理想的にはトーションバー22cの連結位置)に入力軸22aと同期回転可能に取付けている。更に、第4ターゲット81を、出力軸22bの入力軸22a側端部(理想的にはトーションバー22cの連結位置)に出力軸22bと同期回転可能に取付けている。
第7回転角度センサ82及び第8回転角度センサ83は、入力軸22aとも出力軸22bとも同期回転しない固定部位に設けられている。第7回転角度センサ82及び第8回転角度センサ83は、それぞれ、第3ターゲット80及び第4ターゲット81の回転角度に応じてsin信号及びcos信号を出力するものである。
In the sixth embodiment, the
The seventh
具体的に、第7回転角度センサ82は、図17(a)に示すように、第3ターゲット80の外周面と対向する面が外周面に沿った曲面状となっている。そして、第7回転角度センサ82は、図17(b)に示すように、曲面82a上に設けられた平面コイルL1、L2、L3、L4を備える。
即ち、第6実施形態では、図17(a)に示すように、第7回転角度センサ82を、その平面コイルL1〜L4が第3ターゲット80の第3正弦波状部80bに所定間隙を空けて対向するように、第3ターゲット80に対してラジアル方向に対向させて配置している。
Specifically, as shown in FIG. 17A, the seventh
That is, in the sixth embodiment, as shown in FIG. 17A, the seventh
ここで、曲面82a上に設けられた平面コイルL1〜L4は、第3ターゲット80の第3正弦波状部80bに対してインダクタンスの変化が+Sin、+Cos、−Sin、−Cosとなる位置関係に配置されている。
さらに、第7回転角度センサ82は、図17(c)に示すように、曲面82aの反対側の面82b側から見て、内部に基板82sを備え、この基板82sの曲面82a側の面上に実装された、ASIC82cと、周辺回路82dとを備える。
Here, the planar coils L <b> 1 to L <b> 4 provided on the
Further, as shown in FIG. 17C, the seventh
第7回転角度センサ82は、平面コイルL1〜L4に電流を流してこれら平面コイルを励磁させ、この励磁による磁束によって第3ターゲット80に渦電流を発生させる。そして、周辺回路82dにおいて、この発生した渦電流によって平面コイルL1〜L4のインダクタンスが減少する際の電圧変化(渦電流損失)を検出する。この電圧変化は、周辺回路82dによって、+Sin、+Cos、−Sin、−Cosの差動信号として検出される。
The seventh
即ち、第7回転角度センサ82は、第3ターゲット80の回転角度に応じた差動信号を周辺回路82dで検出し、ASIC82cによって、検出した差動信号をシングルエンドの信号に変換する。そして、変換後の信号である第1sin信号及び第1cos信号を出力する。
一方、第8回転角度センサ83は、図17(a)に示すように、第4ターゲット81の外周面と対向する面が外周面に沿った曲面状となっている。
That is, the seventh
On the other hand, as shown in FIG. 17A, the eighth
ここで、第8回転角度センサ83は、曲面の符号を83aに、曲面82aの反対側の面の符号を83bに、基板の符号を83Sに、ASICの符号を83cに、周辺回路の符号を83dにそれぞれ置き換えるのみで、上記第7回転角度センサ82と同様の構成となるので説明を省略する。
そして、第6実施形態では、図17(a)に示すように、第8回転角度センサ83を、その平面コイルL1〜L4が第4ターゲット81の第4正弦波状部81bに所定間隙を空けて対向するように、第4ターゲット81に対してラジアル方向に対向させて配置している。
Here, the eighth
And in 6th Embodiment, as shown to Fig.17 (a), as for the 8th
更に、第8回転角度センサ83は、第4ターゲット81の回転角度に応じた差動信号を周辺回路83dで検出し、ASIC83cによって、検出した差動信号をシングルエンドの信号に変換する。そして、変換後の信号である第2sin信号及び第2cos信号を出力する。
即ち、第6実施形態では、第7回転角度センサ82からsinθisを表す第1sin信号、及びcosθisを表す第1cos信号が出力される。また、第8回転角度センサ83からsinθosを表す第2sin信号、及びcosθosを表す第2cos信号が出力される。
Further, the eighth
That is, in the sixth embodiment, the seventh
これら出力された、sinθis、cosθis、sinθos及びcosθosは、図18に示すように、センサ演算部180内の第1の相対角度演算部18及び第2の相対角度演算部18rに入力される。
第6実施形態の第1の相対角度演算部18は、第7回転角度センサ82及び第8回転角度センサ83から入力された第1sin信号sinθis、第1cos信号cosθis、第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosから、上記第1実施形態と同様に入力軸22aの回転角度θis及び出力軸22bの回転角度θosを演算する。そして、演算した入力軸22aの回転角度θis及び出力軸22bの回転角度θosの差分値から入力軸22aと出力軸22bとの相対角度として第1相対角度Δθを演算する。そして、演算した第1相対角度Δθをトルク演算部19に出力する。
These output sin θis, cos θis, sin θos, and cos θos are input to the first relative
The first relative
一方、第6実施形態の第2の相対角度演算部18rは、第7回転角度センサ82及び第8回転角度センサ83から入力された第1sin信号sinθis、第1cos信号cosθis、第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosから、上式(1)〜(4)に基づいて相対角度正弦値sinΔθ及び相対角度余弦値cosΔθを演算する。更に、演算した相対角度正弦値sinΔθ及び相対角度余弦値cosΔθから、上式(5)に従って入力軸22aと出力軸22bとの相対角度として第2相対角度Δθrefを演算する。
On the other hand, the second
また、第1実施形態と同様に、第2の相対角度演算部18rで演算された第2相対角度Δθrefと第1の相対角度演算部18で演算された第1相対角度Δθとの差分値に基づいて異常判定部20で異常判定を行う。
ここで、第6実施形態において、第3ターゲット80、即ち入力軸22aの回転角度θisが、特許請求の範囲における回転角度θ1に対応し、第4ターゲット81、即ち出力軸22bの回転角度θosが、特許請求の範囲における回転角度θ2に対応する。また、平面コイルL1、L2、L3、L4がインダクタンス素子に対応する。また、第6実施形態において、第1相対角度Δθが、特許請求の範囲における第1の相対角度Δθ1に対応し、第2相対角度Δθrefが、特許請求の範囲における第2の相対角度Δθ2及び第3の相対角度Δθrefに対応している。
Similarly to the first embodiment, the difference value between the second relative angle Δθref calculated by the second
Here, in the sixth embodiment, the rotation angle θis the
(第6実施形態の効果)
第6実施形態は、上記第1〜第5実施形態の効果に加えて、以下の効果を奏する。
第6実施形態に係る第6の相対角度検出装置800は、周方向に沿って軸方向の幅が正弦波状に変化する環状の第3正弦波状部80bを有し、且つ同軸上に配置されている入力軸22a及び出力軸22bのうち入力軸22aと同期回転する第3ターゲット80を備える。更に、周方向に沿って軸方向の幅が正弦波状に変化する環状の第4正弦波状部81bを有し、且つ入力軸22a及び出力軸22bのうち出力軸22bと同期回転する第4ターゲット81を備える。更に、第3正弦波状部80bと所定間隙を空けて固定側に対向配置された複数のインダクタンス素子(平面コイルL1〜L4)を有し、第3ターゲット80の回転角度θisに応じた渦電流損失を検出してsinθisを表す第1sin信号及びcosθisを表す第1cos信号を出力する第7回転角度センサ82を備える。更に、第4正弦波状部81bと所定間隙を空けて固定側に対向配置された複数のインダクタンス素子(平面コイルL1〜L4)を有し、第4ターゲット81の回転角度θosに応じた渦電流損失を検出してsinθosを表す第2sin信号及びcosθosを表す第2cos信号を出力する第8回転角度センサ83を備える。なお更に、第1sin信号sinθis及び第1cos信号cosθisに基づいてθis=arctan(sinθis/cosθis)から回転角度θisを演算すると共に第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosに基づいてθos=arctan(sinθos/cosθos)から回転角度θosを演算し、回転角度θisと回転角度θosとの差分値から入力軸22aと出力軸22bとの相対角度として第1相対角度Δθを演算する第1の相対角度演算部18とを備える。
(Effect of 6th Embodiment)
In addition to the effects of the first to fifth embodiments, the sixth embodiment has the following effects.
The sixth relative
この構成であれば、sinΔθ及びcosΔθの双方を演算し、演算したsinΔθをcosΔθで除算した値のアークタンジェントを演算することで第1相対角度Δθを演算することが可能である。これによって、sinΔθの直線部分を超える捩れ角領域でもトルクを演算することが可能となる。その結果、より幅広いトルク検出範囲に対応することが可能となる。また、同じトルク検出範囲でも、sinΔθの全体の情報を活用できるため、検出トルク値の分解能を高くすることが可能となる。また、少ない演算回数で第1相対角度Δθを演算することができるため、より高精度なトルク値を演算することが可能となる。 With this configuration, it is possible to calculate the first relative angle Δθ by calculating both sin Δθ and cos Δθ, and calculating the arc tangent of the value obtained by dividing the calculated sin Δθ by cos Δθ. As a result, the torque can be calculated even in the torsional angle region exceeding the linear portion of sin Δθ. As a result, it is possible to deal with a wider torque detection range. Further, since the entire information of sin Δθ can be utilized even in the same torque detection range, the resolution of the detected torque value can be increased. Further, since the first relative angle Δθ can be calculated with a small number of calculations, a more accurate torque value can be calculated.
第6実施形態に係る第6の相対角度検出装置800は、第3ターゲット80が、第1円筒体80aと、第1円筒体80aの外周面に設けられた、該外周面を平面視して周方向に沿って正弦波状に変化する形状の第3正弦波状部80bとを有する。更に、第4ターゲット81が、第2円筒体81aと、第2円筒体81aの外周面に設けられた、該外周面を平面視して周方向に沿って正弦波状に変化する形状の第4正弦波状部81bとを有する。第7回転角度センサ82が、該第7回転角度センサ82の有する複数のインダクタンス素子(平面コイルL1〜L4)が第3正弦波状部80bと対向するように第3ターゲット80の外周面に対向して配置されている。更に、第8回転角度センサ83が、該第8回転角度センサ83の有する複数のインダクタンス素子(平面コイルL1〜L4)が第4正弦波状部81bと対向するように第4ターゲット81の外周面に対向して配置されている。
In the sixth relative
この構成であれば、例えば、ターゲットに対してアキシャル方向の配置スペースが取れない場合などにおいて、ラジアル対向で回転角度センサを配置することが可能となる。
また、第6実施形態に係る第6の相対角度検出装置800では、第7回転角度センサ82及び第8回転角度センサ83が、相対角度Δθが0°のときに第7回転角度センサ82の出力及び第8回転角度センサ83の出力が同位相となるように設けられている。この構成であれば、第7回転角度センサ82及び第8回転角度センサ83から出力される信号をそのまま用いて、簡易且つ正確に相対角度Δθを演算することができる。
With this configuration, for example, when the arrangement space in the axial direction cannot be taken with respect to the target, the rotation angle sensor can be arranged in the radial direction.
Further, in the sixth relative
また、第6実施形態に係る第6の相対角度検出装置800は、第1sin信号sinθis、第1cos信号cosθis、第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosに基づいて入力軸22a及び出力軸22bの相対角度Δθに応じたsinΔθ及びcosΔθを演算し、Δθref=arctan(sinΔθ/cosΔθ)から入力軸22aと出力軸22bとの相対角度として第2相対角度Δθrefを演算する第2の相対角度演算部18rと、第1の相対角度演算部18で演算された第1相対角度Δθと第2の相対角度演算部18rで演算された第2相対角度Δθrefとの差分値に基づいて異常を判定する異常判定部20とを備える。この構成であれば、第1相対角度Δθと、第1相対角度Δθと異なる方法で演算した第2相対角度Δθrefとの差分値が予め設定した規定値以上であるときに、システムの異常を検出することができる。
In addition, the sixth relative
(第7実施形態)
本発明の第7実施形態は、上記第1実施形態のセンサ演算部180に代えて、構成が一部異なる第2のセンサ演算部180’を備え、トルク演算部19が第2のセンサ演算部180’から入力される相対角度に基づいて操舵トルクTsを演算する以外は、上記第1実施形態と同じ構成となる。
(Seventh embodiment)
The seventh embodiment of the present invention includes a second
以下、上記第1実施形態と同様の構成部については同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
第7実施形態の第7のトルクセンサ90は、図示省略するが、上記第1実施形態の第1のトルクセンサ1において、第1の相対角度検出装置100に代えて、第7の相対角度検出装置102を備えた構成となっている。第7実施形態の第7の相対角度検出装置102は、第1実施形態の第1の相対角度検出装置100において、センサ演算部180に代えて第2のセンサ演算部180’を備えた構成となっている。
Hereinafter, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted as appropriate, and different portions will be described in detail.
Although the
第7実施形態の第2のセンサ演算部180’は、図20に示すように、第2の相対角度演算部18rで演算した第2相対角度Δθrefを、第1の加減算器190の他にトルク演算部19にも出力する。これ以外の構成は上記第1実施形態のセンサ演算部180と同様の構成となる。
一方、第7実施形態のトルク演算部19は、第1の相対角度演算部18から入力される第1相対角度Δθと、第2の相対角度演算部18rから入力される第2相対角度Δθrefとに基づいて操舵トルクTsを演算する。即ち、それぞれ異なる演算方法で演算された第1相対角度Δθと、第2相対角度Δθrefとから操舵トルクTsを演算する。例えば、第1相対角度Δθと、第2相対角度Δθrefとの平均値Δθaveを演算し、この平均値Δθaveから操舵トルクTsを演算する。
As shown in FIG. 20, the second
On the other hand, the
ここで、第7実施形態において、第1相対角度Δθが、特許請求の範囲及び課題を解決するための手段における第1の相対角度Δθ1に対応し、第2相対角度Δθrefが、特許請求の範囲及び課題を解決するための手段における第2の相対角度Δθ2及び第3の相対角度Δθrefに対応している。
なお、第7実施形態の第2のセンサ演算部180’及びトルク演算部19の構成は、第1実施形態に限らず、第2〜第6実施形態に対しても適用可能である。
Here, in the seventh embodiment, the first relative angle Δθ corresponds to the first relative angle Δθ1 in the means for solving the claims and the problems, and the second relative angle Δθref is the claim. This corresponds to the second relative angle Δθ2 and the third relative angle Δθref in the means for solving the problem.
In addition, the structure of 2nd sensor calculating part 180 'of 7th Embodiment and the
(第7実施形態の効果)
第7実施形態は、上記第1〜第6実施形態の効果に加えて、以下の効果を奏する。
第7実施形態に係る第7の相対角度検出装置102は、第2の相対角度演算部18rが、演算した第2相対角度Δθrefを、第1の加減算器190に加えてトルク演算部19にも出力する。そして、第7実施形態に係る第7のトルクセンサ90は、第1の相対角度演算部18から入力される第1相対角度Δθと、第2の相対角度演算部18rから入力される第2相対角度Δθrefとから入力軸22a及び出力軸22bに生じる操舵トルクTsを演算する。
(Effect of 7th Embodiment)
In addition to the effects of the first to sixth embodiments, the seventh embodiment has the following effects.
In the seventh relative angle detection device 102 according to the seventh embodiment, the second relative
この構成であれば、相対角度として第1相対角度Δθのみを用いた場合と比較して、精度の高い操舵トルクTsを演算することが可能となる。例えば、第1相対角度Δθと、第2相対角度Δθrefとの平均値Δθaveを演算することで、より精度の高い相対角度を演算することが可能となり、この平均値Δθaveから、より精度の高い操舵トルクTsを演算することが可能となる。 With this configuration, it is possible to calculate the steering torque Ts with higher accuracy than when only the first relative angle Δθ is used as the relative angle. For example, by calculating an average value Δθave between the first relative angle Δθ and the second relative angle Δθref, it is possible to calculate a relative angle with higher accuracy. From this average value Δθave, steering with higher accuracy can be performed. The torque Ts can be calculated.
(第8実施形態)
本発明の第8実施形態は、上記第1実施形態のセンサ演算部180に代えて、構成が異なる第3のセンサ演算部180Aを備え、トルク演算部19が第3のセンサ演算部180Aから入力される相対角度に基づいて操舵トルクTsを演算する以外は、上記第1実施形態と同じ構成となる。
(Eighth embodiment)
The eighth embodiment of the present invention includes a third
以下、上記第1実施形態と同様の構成部については同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
第8実施形態の第8のトルクセンサ91は、図示省略するが、上記第1実施形態の第1のトルクセンサ1において、第1の相対角度検出装置100に代えて、第8の相対角度検出装置103を備えた構成となっている。第8実施形態の第8の相対角度検出装置103は、第1実施形態の第1の相対角度検出装置100において、センサ演算部180に代えて第3のセンサ演算部180Aを備えた構成となっている。
Hereinafter, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted as appropriate, and different portions will be described in detail.
Although the eighth torque sensor 91 of the eighth embodiment is not shown in the drawing, an eighth relative angle detection is used in place of the first relative
第8実施形態の第3のセンサ演算部180Aは、図21に示すように、第3の相対角度演算部18Aと、第4の相対角度演算部18Arとを備える。
第3の相対角度演算部18Aは、上記第1実施形態の第2の相対角度演算部18rと同様の構成を有している。また、第4の相対角度演算部18Arは、上記第1実施形態の第1の相対角度演算部18と同様の構成を有している。
As shown in FIG. 21, the third
The third
具体的に、第3の相対角度演算部18Aは、図21に示すように、相対角度正弦値(図ではsinΔθ)演算部181Aと、相対角度余弦値(図ではcosΔθ)演算部182Aと、第1相対角度(図ではΔθ)演算部183Aとを備える。例えばステアリングホイール21が操舵されて入力軸22aが回転した場合に、出力軸22bの回転角度θosを所定角度で固定し、入力軸22aの回転角度θisが変化することとすると、入力軸22aと出力軸22bとの相対角度として第1相対角度Δθを用いて、sinθis=sin(θos+Δθ)、cosθis=cos(θos+Δθ)と表すことができる。
Specifically, as shown in FIG. 21, the third
従って、相対角度正弦値演算部181Aは、第1実施形態の相対角度正弦値演算部181rと同様に、上式(1)及び(2)に従って相対角度正弦値sinΔθを演算する。但し、上式(1)において、ΔθrefをΔθに置き換える。
具体的に、相対角度正弦値演算部181Aは、上式(1)に従って、入力された第1cos信号cosθisをcos(θos+Δθ)として、入力された第2sin信号sinθosとの加算値の二乗値を演算する。更に、入力された第1sin信号sinθisをsin(θos+Δθ)として、入力された第2cos信号cosθosからの減算値の二乗値を演算する。そして、これら演算した二乗値を足し合わせることでTMsを算出する。次に、上式(2)に従って、演算したTMsを2で除した値を1から減算することで相対角度正弦値sinΔθを演算する。演算された相対角度正弦値sinΔθは第1相対角度演算部183Aに出力される。
Accordingly, the relative angle sine
Specifically, the relative angle sine
また、相対角度余弦値演算部182Aは、上式(3)及び(4)に従って相対角度余弦値cosΔθを演算する。但し、上式(3)において、ΔθrefをΔθに置き換える。
具体的に、相対角度余弦値演算部182Aは、上式(3)に従って、入力された第1sin信号sinθisをsin(θos+Δθ)として、この信号と入力された第2sin信号sinθosとの加算値の二乗値を演算する。更に、入力された第1cos信号cosθisをcos(θos+Δθ)として、この信号と入力された第2cos信号cosθosとの加算値の二乗値を演算する。そして、これら演算した二乗値を足し合わせることでTMcを算出する。次に、上式(4)に従って、演算したTMcを2で除した値から1を減算することで相対角度余弦値cosΔθを演算する。演算された相対角度余弦値cosΔθは第1相対角度演算部183Aに出力される。
Further, the relative angle cosine
Specifically, the relative angle cosine
第1相対角度演算部183Aは、上式(5)に従って第1相対角度Δθを演算する。但し、上式(5)において、ΔθrefをΔθに置き換える。
具体的に、第1相対角度演算部183Aは、相対角度正弦値演算部181Aから入力された相対角度正弦値sinΔθと、相対角度余弦値演算部182Aから入力された相対角度余弦値cosΔθとから、上式(5)に従って、相対角度正弦値sinΔθを相対角度余弦値cosΔθで除した値の逆正接関数を演算することで入力軸22aと出力軸22bとの相対角度として第1相対角度Δθを演算する。そして、演算された第1相対角度Δθはトルク演算部19と第1の加減算器190とに出力される。
The first relative
Specifically, the first relative
第8実施形態のトルク演算部19は、第3の相対角度演算部18Aから入力される第1相対角度Δθに基づいて操舵トルクTsを演算する。
一方、第8実施形態の第4の相対角度演算部18Arは、図21に示すように、入力軸回転角度(図ではθis)演算部181Arと、出力軸回転角度(図ではθos)演算部182Arと、第2相対角度(図ではΔθref)演算部183Arとを備える。
The
On the other hand, as shown in FIG. 21, the fourth relative angle calculation unit 18Ar of the eighth embodiment includes an input shaft rotation angle (θis in the drawing) calculation unit 181Ar and an output shaft rotation angle (θos in the drawing) calculation unit 182Ar. And a second relative angle (Δθref in the figure) calculation unit 183Ar.
入力軸回転角度演算部181Arは、入力された第1sin信号sinθisを第1cos信号cosθisで除した値の逆正接関数、即ちθis=arctan(sinθis/cosθis)から入力軸22aの回転角度θisを演算する。演算された回転角度θisは第2相対角度演算部183Arに出力される。
出力軸回転角度演算部182Arは、入力された第2sin信号sinθosを第2cos信号cosθosで除した値の逆正接関数、即ちθos=arctan(sinθos/cosθos)から出力軸22bの回転角度θosを演算する。演算された回転角度θosは第2相対角度演算部183Arに出力される。
The input shaft rotation angle calculation unit 181Ar calculates the rotation angle θis of the
The output shaft rotation angle calculation unit 182Ar calculates the rotation angle θos of the
第2相対角度演算部183Arは、入力軸22aの回転角度θisから出力軸22bの回転角度θosを減じた差分値から入力軸22aと出力軸22bとの相対角度として第2相対角度Δθrefを演算する。そして、演算された第2相対角度Δθrefは第1の加減算器190に出力される。
第8実施形態の第1の加減算器190は、第1相対角度演算部183Aで演算された第1相対角度Δθと第2相対角度演算部183Arで演算された第2相対角度Δθrefとの差分値を演算する。そして、演算した差分値を異常判定部20に出力する。
The second relative angle calculation unit 183Ar calculates the second relative angle Δθref as a relative angle between the
The first adder /
第8実施形態の異常判定部20は、第1相対角度Δθと第2相対角度Δθrefとの差分値の絶対値が予め設定された規定値以上である場合に、相対角度検出装置のどこかに異常があると判定する。
ここで、第8実施形態において、第1相対角度Δθが、特許請求の範囲及び課題を解決するための手段における第2の相対角度Δθ2に対応し、第2相対角度Δθrefが、特許請求の範囲及び課題を解決するための手段における第1の相対角度Δθ1及び第3の相対角度Δθrefに対応している。
なお、第8実施形態の第3のセンサ演算部180A及びトルク演算部19の構成は、第1実施形態に限らず、第2〜第6実施形態に対しても適用可能である。
When the absolute value of the difference value between the first relative angle Δθ and the second relative angle Δθref is equal to or greater than a predetermined value, the
Here, in the eighth embodiment, the first relative angle Δθ corresponds to the second relative angle Δθ2 in the means for solving the claims and the problems, and the second relative angle Δθref is the claims. This corresponds to the first relative angle Δθ1 and the third relative angle Δθref in the means for solving the problem.
Note that the configurations of the third
(第8実施形態の効果)
第8実施形態は、上記第1〜第6実施形態の効果に加えて、以下の効果を奏する。
第8実施形態に係る第8の相対角度検出装置103は、第8の相対角度検出装置103が、第1sin信号sinθis、第1cos信号cosθis、第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosに基づいて入力軸22a及び出力軸22bの相対角度Δθに応じたsinΔθ及びcosΔθを演算し、Δθ=arctan(sinΔθ/cosΔθ)から第1相対角度Δθを演算する第3の相対角度演算部18Aを備える。
(Effect of 8th Embodiment)
In addition to the effects of the first to sixth embodiments, the eighth embodiment has the following effects.
The eighth relative angle detection device 103 according to the eighth embodiment is the same as the eighth relative angle detection device 103, based on the first sin signal sin θis, the first cos signal cos θis, the second sin signal sin θos, and the second cos signal cos θos. There is provided a third
そして、第8実施形態に係る第8のトルクセンサ91は、第3の相対角度演算部18Aで演算した第1相対角度Δθから入力軸22a及び出力軸22bに生じる操舵トルクTsを演算する。
この構成であれば、sinΔθの直線部分を超える捻れ角領域でもトルクを演算することが可能となる。その結果、より幅広いトルク検出範囲に対応することが可能となる。また、同じトルク検出範囲でも、sinΔθの全体の情報を活用できるため、検出トルク値の分解能を高くすることが可能となる。また、少ない演算回数で第1相対角度Δθを演算することができるため、より高精度なトルク値を演算することが可能となる。
Then, the eighth torque sensor 91 according to the eighth embodiment calculates the steering torque Ts generated in the
With this configuration, it is possible to calculate torque even in a twist angle region exceeding the linear portion of sin Δθ. As a result, it is possible to deal with a wider torque detection range. Further, since the entire information of sin Δθ can be utilized even in the same torque detection range, the resolution of the detected torque value can be increased. Further, since the first relative angle Δθ can be calculated with a small number of calculations, a more accurate torque value can be calculated.
また、第8実施形態に係る第8の相対角度検出装置103は、第1sin信号sinθis及び第1cos信号cosθisに基づいてθis=arctan(sinθis/cosθis)から回転角度θisを演算すると共に第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosに基づいてθos=arctan(sinθos/cosθos)から回転角度θosを演算し、回転角度θisと回転角度θosとの差分値から入力軸22aと出力軸22bとの第2相対角度Δθrefを演算する第4の相対角度演算部18Arを備える。加えて、第3の相対角度演算部18Aで演算された第1相対角度Δθと第4の相対角度演算部18Arで演算された第2相対角度Δθrefとの差分値に基づいて異常を判定する異常判定部20を備える。
この構成であれば、第1相対角度Δθと、第1相対角度Δθと異なる方法で演算した第2相対角度Δθrefとの差分値が予め設定した規定値以上であるときに、システムの異常を検出することができる。
Further, the eighth relative angle detection device 103 according to the eighth embodiment calculates the rotation angle θis from θis = arctan (sinθis / cosθis) based on the first sin signal sinθis and the first cos signal cosθis, and the second sin signal sinθos. The rotation angle θos is calculated from θos = arctan (sin θos / cos θos) based on the second cos signal cos θos, and the second relative angle Δθref between the
With this configuration, a system abnormality is detected when the difference value between the first relative angle Δθ and the second relative angle Δθref calculated by a method different from the first relative angle Δθ is equal to or greater than a preset specified value. can do.
(第9実施形態)
本発明の第9実施形態は、上記第8実施形態の第3のセンサ演算部180Aに代えて、構成が一部異なる第4のセンサ演算部180A’を備え、トルク演算部19が第4のセンサ演算部180A’から入力される相対角度に基づいて操舵トルクTsを演算する以外は、上記第8実施形態と同じ構成となる。
(Ninth embodiment)
The ninth embodiment of the present invention includes a fourth
以下、上記第8実施形態と同様の構成部については同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
第9実施形態の第9のトルクセンサ92は、図示省略するが、上記第8実施形態の第8のトルクセンサ91において、第8の相対角度検出装置103に代えて、第9の相対角度検出装置104を備えた構成となっている。第9実施形態の第9の相対角度検出装置104は、第8実施形態の第8の相対角度検出装置103において、第3のセンサ演算部180Aに代えて第4のセンサ演算部180A’を備えた構成となっている。
Hereinafter, the same components as those in the eighth embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted as appropriate, and different portions will be described in detail.
Although the ninth torque sensor 92 of the ninth embodiment is not shown, the ninth torque sensor 91 of the eighth embodiment replaces the eighth relative angle detection device 103 with the ninth relative angle detection. The device 104 is configured to be provided. The ninth relative angle detection device 104 of the ninth embodiment includes a fourth
第9実施形態の第4のセンサ演算部180A’は、図22に示すように、第4の相対角度演算部18Arで演算した第2相対角度Δθrefを、第1の加減算器190の他にトルク演算部19にも出力する。これ以外の構成は上記第8実施形態の第3のセンサ演算部180Aと同様の構成となる。
一方、第9実施形態のトルク演算部19は、第3の相対角度演算部18Aから入力される第1相対角度Δθと、第4の相対角度演算部18Arから入力される第2相対角度Δθrefとに基づいて操舵トルクTsを演算する。即ち、それぞれ異なる演算方法で演算された第1相対角度Δθと、第2相対角度Δθrefとから操舵トルクTsを演算する。例えば、第1相対角度Δθと、第2相対角度Δθrefとの平均値Δθaveを演算し、この平均値Δθaveから操舵トルクTsを演算する。
As shown in FIG. 22, the fourth
On the other hand, the
ここで、第9実施形態において、第1相対角度Δθが、特許請求の範囲及び課題を解決するための手段における第2の相対角度Δθ2に対応し、第2相対角度Δθrefが、特許請求の範囲及び課題を解決するための手段における第1の相対角度Δθ1及び第3の相対角度Δθrefに対応している。
なお、第9実施形態の第4のセンサ演算部180A’及びトルク演算部19の構成は、第1実施形態に限らず、第2〜第6実施形態に対しても適用可能である。
Here, in the ninth embodiment, the first relative angle Δθ corresponds to the second relative angle Δθ2 in the means for solving the claims and the problems, and the second relative angle Δθref is the claim. This corresponds to the first relative angle Δθ1 and the third relative angle Δθref in the means for solving the problem.
Note that the configurations of the fourth
(第9実施形態の効果)
第9実施形態は、上記第8実施形態の効果に加えて、以下の効果を奏する。
第9実施形態に係る第9の相対角度検出装置104は、第4の相対角度演算部18Arが、演算した第2相対角度Δθrefを、第1の加減算器190に加えてトルク演算部19にも出力する。そして、第9実施形態に係る第9のトルクセンサ92は、第1の相対角度演算部18から入力される第1相対角度Δθと、第2の相対角度演算部18rから入力される第2相対角度Δθrefとから入力軸22a及び出力軸22bに生じる操舵トルクTsを演算する。
(Effect of 9th Embodiment)
The ninth embodiment has the following effects in addition to the effects of the eighth embodiment.
In the ninth relative angle detection device 104 according to the ninth embodiment, the fourth relative angle calculation unit 18Ar adds the calculated second relative angle Δθref to the first adder /
この構成であれば、相対角度として第1相対角度Δθのみを用いた場合と比較して、精度の高い操舵トルクTsを演算することが可能となる。例えば、第1相対角度Δθと、第2相対角度Δθrefとの平均値Δθaveを演算することで、より精度の高い相対角度を演算することが可能となり、この平均値Δθaveから、より精度の高い操舵トルクTsを演算することが可能となる。 With this configuration, it is possible to calculate the steering torque Ts with higher accuracy than when only the first relative angle Δθ is used as the relative angle. For example, by calculating an average value Δθave between the first relative angle Δθ and the second relative angle Δθref, it is possible to calculate a relative angle with higher accuracy. From this average value Δθave, steering with higher accuracy can be performed. The torque Ts can be calculated.
(第10実施形態)
本発明の第10実施形態は、上記第1実施形態のセンサ演算部180に代えて、構成が一部異なる第5のセンサ演算部180Bを備え、トルク演算部19が第5のセンサ演算部180Bから入力される相対角度に基づいて操舵トルクTsを演算する以外は、上記第1実施形態と同じ構成となる。
(10th Embodiment)
The tenth embodiment of the present invention includes a fifth
以下、上記第1実施形態と同様の構成部については同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
第10実施形態の第10のトルクセンサ93は、図示省略するが、上記第1実施形態の第1のトルクセンサ1において、第1の相対角度検出装置100に代えて、第10の相対角度検出装置105を備えた構成となっている。第10実施形態の第10の相対角度検出装置105は、第1実施形態の第1の相対角度検出装置100において、センサ演算部180に代えて第5のセンサ演算部180Bを備えた構成となっている。
Hereinafter, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted as appropriate, and different portions will be described in detail.
Although the tenth torque sensor 93 of the tenth embodiment is not illustrated, the tenth relative angle detection is performed in place of the first relative
第10実施形態の第5のセンサ演算部180Bは、図23に示すように、上記第8実施形態の第3の相対角度演算部18Aと、上記第1実施形態の第2の相対角度演算部18rとを備える。
第10実施形態の第3の相対角度演算部18Aは、入力された第1sin信号sinθis、第1cos信号cosθis、第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosから、上記第8実施形態と同様に、ΔθrefをΔθに置き換えた上式(1)〜(4)に基づいて相対角度正弦値sinΔθ及び相対角度余弦値cosΔθを演算する。更に、演算した相対角度正弦値sinΔθ及び相対角度余弦値cosΔθから、ΔθrefをΔθに置き換えた上式(5)に従って第1相対角度Δθを演算する。演算された第1相対角度Δθは、トルク演算部19と第1の加減算器190とに出力される。
As shown in FIG. 23, the fifth
The third relative
第10実施形態のトルク演算部19は、第3の相対角度演算部18Aから入力された第1相対角度Δθに基づいて操舵トルクTsを演算する。
一方、第10実施形態の第2の相対角度演算部18rは、入力された第1sin信号sinθis、第1cos信号cosθis、第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosから、上記第1実施形態と同様に、上式(1)〜(4)に基づいて相対角度正弦値sinΔθ及び相対角度余弦値cosΔθを演算する。更に、演算した相対角度正弦値sinΔθ及び相対角度余弦値cosΔθから、上式(5)に従って第2相対角度Δθrefを演算する。演算された第2相対角度Δθrefは、第1の加減算器190に出力される。
The
On the other hand, the second relative
また、第10実施形態の第1の加減算器190は、第1相対角度演算部183Aで演算された第1相対角度Δθと第2相対角度演算部183rで演算された第2相対角度Δθrefとの差分値を演算する。そして、演算した差分値を異常判定部20に出力する。
第10実施形態の異常判定部20は、第1相対角度Δθと第2相対角度Δθrefとの差分値の絶対値が予め設定された規定値以上である場合に、相対角度検出装置のどこかに異常があると判定する。
In addition, the first adder /
When the absolute value of the difference value between the first relative angle Δθ and the second relative angle Δθref is equal to or larger than a predetermined value, the
ここで、第10実施形態において、第2相対角度Δθrefが、特許請求の範囲及び課題を解決するための手段における複数の第2の相対角度Δθ2のうちいずれか1の第2の相対角度Δθ2及び第3の相対角度Δθrefに対応する。また、第1相対角度Δθが、特許請求の範囲及び課題を解決するための手段における複数の第2の相対角度Δθ2のうち残りの第2の相対角度Δθ2に対応している。
なお、第10実施形態の第5のセンサ演算部180B及びトルク演算部19の構成は、第1実施形態に限らず、第2〜第6実施形態に対しても適用可能である。
Here, in the tenth embodiment, the second relative angle Δθref is the second relative angle Δθ2 of any one of the plurality of second relative angles Δθ2 in the means for solving the claims and the problems, and This corresponds to the third relative angle Δθref. The first relative angle Δθ corresponds to the remaining second relative angle Δθ2 among the plurality of second relative angles Δθ2 in the means for solving the claims and the problems.
In addition, the structure of the 5th
(第10実施形態の効果)
第10実施形態は、上記第1〜第6実施形態の効果に加えて、以下の効果を奏する。
第10実施形態に係る第10の相対角度検出装置105は、周方向に異なる磁極が交互に等配され、且つ同軸上に配置されている入力軸22a及び出力軸22bのうち入力軸22aと同期回転する第1多極リング磁石10と、周方向に異なる磁極が交互に等配され、且つ入力軸22a及び出力軸22bの出力軸22bと同期回転する第2多極リング磁石11と、第1多極リング磁石10の回転角度θisに応じた磁束を検出して第1sin信号sinθis及び第1cos信号cosθisを出力する第1回転角度センサ12と、第2多極リング磁石11の回転角度θosに応じた磁束を検出して第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosを出力する第2回転角度センサ13と、第1sin信号sinθis、第1cos信号cosθis、第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosに基づいて入力軸22a及び出力軸22bの相対角度Δθに応じたsinΔθ及びcosΔθを演算し、Δθ=arctan(sinΔθ/cosΔθ)から第1相対角度Δθを演算する第3の相対角度演算部18Aを備える。
(Effect of 10th Embodiment)
In addition to the effects of the first to sixth embodiments, the tenth embodiment has the following effects.
The tenth relative angle detection device 105 according to the tenth embodiment is synchronized with the
この構成であれば、第1sin信号sinθisを第1cos信号cosθisで除した値の逆正接関数から回転角度θisを演算すると共に、第2sin信号sinθosを第2cos信号cosθosで除した値の逆正接関数から回転角度θosを演算し、演算した回転角度θisと回転角度θosとの差分値から入力軸22aと出力軸22bとの相対角度として第1相対角度Δθを演算することが可能である。これによって、sinΔθの直線部分を超える捻れ角領域でもトルクを演算することが可能となる。その結果、より幅広いトルク検出範囲に対応することが可能となる。また、同じトルク検出範囲でも、sinΔθの全体の情報を活用できるため、検出トルク値の分解能を高くすることが可能となる。また、少ない演算回数で第1相対角度Δθを演算することができるため、より高精度なトルク値を演算することが可能となる。
With this configuration, the rotation angle θis is calculated from the arctangent function obtained by dividing the first sin signal sinθis by the first cos signal cosθis, and the arctangent function obtained by dividing the second sin signal sinθos by the second cos signal cosθos. The rotation angle θos can be calculated, and the first relative angle Δθ can be calculated as the relative angle between the
また、第10実施形態に係る第10の相対角度検出装置105は、第1sin信号sinθis、第1cos信号cosθis、第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosに基づいて入力軸22a及び出力軸22bの相対角度Δθに応じたsinΔθ及びcosΔθを演算し、Δθref=arctan(sinΔθ/cosΔθ)から第2相対角度Δθrefを演算する第2の相対角度演算部18rと、第3の相対角度演算部18Aで演算された第1相対角度Δθと第2の相対角度演算部18rで演算された第2相対角度Δθrefとの差分値に基づいて異常を判定する異常判定部20とを備える。
Further, the tenth relative angle detection device 105 according to the tenth embodiment includes a relative angle between the
この構成であれば、第1相対角度Δθと、第1相対角度Δθと同じ方法で演算した第2相対角度Δθrefとの差分値が予め設定した規定値以上であるときに、システムの異常を検出することができる。これにより、演算方法の違いによる誤差を低減することが可能となる。
また、第10実施形態に係る第10の相対角度検出装置105は、第2の相対角度演算部18r及び第3の相対角度演算部18Aが、上式(1)〜(2)に基づいて相対角度正弦値sinΔθを演算し、上式(3)〜(4)に基づいて相対角度余弦値cosΔθを演算する。この構成であれば、第1回転角度センサ12及び第2回転角度センサ13から出力される信号をそのまま用いた計算によって、簡易且つ正確に相対角度正弦値sinΔθ及び相対角度余弦値cosΔθを演算することができる。
With this configuration, a system abnormality is detected when the difference value between the first relative angle Δθ and the second relative angle Δθref calculated by the same method as the first relative angle Δθ is equal to or greater than a predetermined value. can do. Thereby, it is possible to reduce an error due to a difference in calculation method.
In the tenth relative angle detection device 105 according to the tenth embodiment, the second relative
また、第10実施形態に係る第10のトルクセンサ93は、第10実施形態に係る第10の相対角度検出装置105によって、トーションバー22cで連結された入力軸22a及び出力軸22bの第1相対角度Δθを検出し、その第1相対角度Δθから入力軸22a及び出力軸22bに生じる操舵トルクTsを演算するトルク演算部19を備える。この構成であれば、上記第10の相対角度検出装置105と同等の作用及び効果が得られる。
In addition, the tenth torque sensor 93 according to the tenth embodiment is a first relative of the
(第11実施形態)
本発明の第11実施形態は、上記第10実施形態の第5のセンサ演算部180Bに代えて、構成が一部異なる第6のセンサ演算部180B’を備え、トルク演算部19が第6のセンサ演算部180B’から入力される相対角度に基づいて操舵トルクTsを演算する以外は、上記第10実施形態と同じ構成となる。
(Eleventh embodiment)
The eleventh embodiment of the present invention includes a sixth
以下、上記第10実施形態と同様の構成部については同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
第11実施形態の第11のトルクセンサ94は、図示省略するが、上記第10実施形態の第10のトルクセンサ93において、第10の相対角度検出装置105に代えて、第11の相対角度検出装置106を備えた構成となっている。第11実施形態の第11の相対角度検出装置106は、第10実施形態の第10の相対角度検出装置105において、第5のセンサ演算部180Bに代えて第6のセンサ演算部180B’を備えた構成となっている。
Hereinafter, the same components as those in the tenth embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted as appropriate, and different portions will be described in detail.
Although the eleventh torque sensor 94 of the eleventh embodiment is not shown in the figure, the tenth torque sensor 93 of the tenth embodiment replaces the tenth relative angle detection device 105 with an eleventh relative angle detection. The apparatus 106 is provided. The eleventh relative angle detection device 106 of the eleventh embodiment includes a sixth
第11実施形態の第6のセンサ演算部180B’は、図24に示すように、第2の相対角度演算部18rで演算した第2相対角度Δθrefを、第1の加減算器190の他にトルク演算部19にも出力する。これ以外の構成は上記第10実施形態の第5のセンサ演算部180Bと同様の構成となる。
一方、第11実施形態のトルク演算部19は、第3の相対角度演算部18Aから入力される第1相対角度Δθと、第2の相対角度演算部18rから入力される第2相対角度Δθrefとに基づいて操舵トルクTsを演算する。即ち、それぞれ同じ演算方法で演算された第1相対角度Δθと、第2相対角度Δθrefとから操舵トルクTsを演算する。例えば、第1相対角度Δθと、第2相対角度Δθrefとの平均値Δθaveを演算し、この平均値Δθaveから操舵トルクTsを演算する。
As shown in FIG. 24, the sixth
On the other hand, the
ここで、第11実施形態において、第2相対角度Δθrefが、特許請求の範囲及び課題を解決するための手段における複数の第2の相対角度Δθ2のうちいずれか1の第2の相対角度Δθ2及び第3の相対角度Δθrefに対応する。また、第1相対角度Δθが、特許請求の範囲及び課題を解決するための手段における複数の第2の相対角度Δθ2のうち残りの第2の相対角度Δθ2に対応している。
なお、第11実施形態の第6のセンサ演算部180B’及びトルク演算部19の構成は、第1実施形態に限らず、第2〜第6実施形態に対しても適用可能である。
Here, in the eleventh embodiment, the second relative angle Δθref is the second relative angle Δθ2 of any one of the plurality of second relative angles Δθ2 in the means for solving the claims and the problems, and This corresponds to the third relative angle Δθref. The first relative angle Δθ corresponds to the remaining second relative angle Δθ2 among the plurality of second relative angles Δθ2 in the means for solving the claims and the problems.
Note that the configurations of the sixth
(第11実施形態の効果)
第11実施形態は、上記第10実施形態の効果に加えて、以下の効果を奏する。
第11実施形態に係る第11の相対角度検出装置106は、第2の相対角度演算部18rが、演算した第2相対角度Δθrefを、第1の加減算器190に加えてトルク演算部19にも出力する。そして、第11のトルクセンサ94は、トーションバー22cで連結された入力軸22a及び出力軸22bの第1相対角度Δθ及び第2相対角度Δθrefを検出し、検出した第1相対角度Δθ及び第2相対角度Δθrefから入力軸22a及び出力軸22bに生じる操舵トルクTsを演算する。
(Effect of 11th Embodiment)
The eleventh embodiment has the following effects in addition to the effects of the tenth embodiment.
In the eleventh relative angle detection device 106 according to the eleventh embodiment, the second relative
この構成であれば、相対角度として第1相対角度Δθのみを用いた場合と比較して、精度の高い操舵トルクTsを演算することが可能となる。例えば、第1相対角度Δθと、第2相対角度Δθrefとの平均値Δθaveを演算することで、より精度の高い相対角度を演算することが可能となり、この平均値Δθaveから、より精度の高い操舵トルクTsを演算することが可能となる。 With this configuration, it is possible to calculate the steering torque Ts with higher accuracy than when only the first relative angle Δθ is used as the relative angle. For example, by calculating an average value Δθave between the first relative angle Δθ and the second relative angle Δθref, it is possible to calculate a relative angle with higher accuracy. From this average value Δθave, steering with higher accuracy can be performed. The torque Ts can be calculated.
(第12実施形態)
本発明の第12実施形態は、上記第1実施形態のセンサ演算部180に代えて、構成の一部異なる第7のセンサ演算部180Cを備え、トルク演算部19が第7のセンサ演算部180Cから入力される相対角度に基づいて操舵トルクTsを演算する以外は、上記第1実施形態と同じ構成となる。
(Twelfth embodiment)
The twelfth embodiment of the present invention includes a seventh
以下、上記第1実施形態と同様の構成部については同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
第12実施形態の第12のトルクセンサ95は、図示省略するが、上記第1実施形態の第1のトルクセンサ1において、第1の相対角度検出装置100に代えて、第12の相対角度検出装置107を備えた構成となっている。第12実施形態の第12の相対角度検出装置107は、第1実施形態の第1の相対角度検出装置100において、センサ演算部180に代えて第7のセンサ演算部180Cを備えた構成となっている。
Hereinafter, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted as appropriate, and different portions will be described in detail.
Although the twelfth torque sensor 95 of the twelfth embodiment is not shown, in the
第12実施形態の第7のセンサ演算部180Cは、図25に示すように、上記第1実施形態のセンサ演算部180において、第5の相対角度演算部18Bと、第2の加減算器191と、第3の加減算器192とが追加された構成となっている。
第12実施形態の第1の相対角度演算部18は、上記第1実施形態と同様の演算方法で第1相対角度Δθを演算する。そして、演算した第1相対角度Δθを第1の加減算器190と第3の加減算器192とに出力する。
As shown in FIG. 25, the seventh
The first
第12実施形態の第2の相対角度演算部18rは、上記第1実施形態と同様の演算方法で第2相対角度Δθrefを演算する。そして、演算した第2相対角度Δθrefを第1の加減算器190と第2の加減算器191とに出力する。
一方、第12実施形態の第5の相対角度演算部18Bは、上記第1実施形態の第2の相対角度演算部18rと同様の構成を有している。
The second relative
On the other hand, the fifth
具体的に、第5の相対角度演算部18Bは、図25に示すように、相対角度正弦値(図ではsinΔθ)演算部181Bと、相対角度余弦値(図ではcosΔθ)演算部182Bと、第3相対角度(図ではΔθx)演算部183Bとを備える。
相対角度正弦値演算部181Bは、第1実施形態の相対角度正弦値演算部181rと同様に、上式(1)及び(2)に従って相対角度正弦値sinΔθを演算する。但し、上式(1)において、ΔθrefをΔθxに置き換える。
Specifically, as shown in FIG. 25, the fifth
The relative angle sine
具体的に、相対角度正弦値演算部181Bは、上式(1)に従って、入力された第1cos信号cosθisをcos(θos+Δθx)として、この信号と入力された第2sin信号sinθosとの加算値の二乗値を演算する。更に、入力された第1sin信号sinθisをsin(θos+Δθx)として、この信号と入力された第2cos信号cosθosからの減算値の二乗値を演算する。そして、これら演算した二乗値を足し合わせることでTMsを算出する。次に、上式(2)に従って、演算したTMsを2で除した値を1から減算することで相対角度正弦値sinΔθを演算する。演算された相対角度正弦値sinΔθは第3相対角度演算部183Bに出力される。
Specifically, the relative angle sine
また、相対角度余弦値演算部182Bは、上式(3)及び(4)に従って相対角度余弦値cosΔθを演算する。但し、上式(3)において、ΔθrefをΔθxに置き換える。
具体的に、相対角度余弦値演算部182Bは、上式(3)に従って、入力された第1sin信号sinθisをsin(θos+Δθx)として、この信号と入力された第2sin信号sinθosとの加算値の二乗値を演算する。更に、入力された第1cos信号cosθisをcos(θos+Δθx)として、この信号と入力された第2cos信号cosθosとの加算値の二乗値を演算する。そして、これら演算した二乗値を足し合わせることでTMcを算出する。次に、上式(4)に従って、演算したTMcを2で除した値から1を減算することで相対角度余弦値cosΔθを演算する。演算された相対角度余弦値cosΔθは第3相対角度演算部183Bに出力される。
Further, the relative angle cosine
Specifically, the relative angle cosine
第3相対角度演算部183Bは、上式(5)に従って第3相対角度Δθxを演算する。但し、上式(5)において、ΔθrefをΔθxに置き換える。
具体的に、第3相対角度演算部183Bは、相対角度正弦値演算部181Bから入力された相対角度正弦値sinΔθと、相対角度余弦値演算部182Bから入力された相対角度余弦値cosΔθとから、上式(5)に従って、相対角度正弦値sinΔθを相対角度余弦値cosΔθで除した値の逆正接関数を演算することで入力軸22aと出力軸22bとの相対角度を第3相対角度Δθxとして演算する。そして、演算された第3相対角度Δθxは第2の加減算器191と第3の加減算器192とに出力される。
The third relative
Specifically, the third relative
第12実施形態のトルク演算部19は、第1の相対角度演算部18から入力される第1相対角度Δθに基づいて操舵トルクTsを演算する。
第12実施形態の第1の加減算器190は、第1相対角度演算部183で演算された第1相対角度Δθと第2相対角度演算部183rで演算された第2相対角度Δθrefとの第1の差分値を演算する。そして、演算した第1の差分値を異常判定部20に出力する。
The
The first adder /
一方、第12実施形態の第2の加減算器191は、第2相対角度演算部183rで演算された第2相対角度Δθrefと第3相対角度演算部183Bで演算された第3相対角度Δθxとの第2の差分値を演算する。そして、演算した第2の差分値を異常判定部20に出力する。
また、第12実施形態の第3の加減算器192は、第1相対角度演算部183で演算された第1相対角度Δθと第3相対角度演算部183Bで演算された第3相対角度Δθxとの第3の差分値を演算する。そして、演算した第3の差分値を異常判定部20に出力する。
On the other hand, the second adder /
The third adder /
第12実施形態の異常判定部20は、第1相対角度Δθと第2相対角度Δθrefとの第1の差分値と、第2相対角度Δθrefと第3相対角度Δθxとの第2の差分値と、第1相対角度Δθと第3相対角度Δθxとの第3の差分値とに基づいて異常判定を行う。例えば、いずれか一の差分値の絶対値が予め設定された規定値以上である場合に、相対角度検出装置のどこかに異常があると判定し、いずれも規定値未満である場合に、相対角度検出装置が正常であると判定する。
The
ここで、第12実施形態において、第2相対角度Δθrefが、特許請求の範囲及び課題を解決するための手段における第1の相対角度Δθ1及び第2の相対角度Δθ2のうちいずれか1の相対角度(ここでは第2の相対角度Δθ2)である第3の相対角度Δθrefに対応している。
また、第12実施形態において、第1相対角度Δθ及び第3相対角度Δθxが、特許請求の範囲及び課題を解決するための手段における第1の相対角度Δθ1及び第2の相対角度Δθ2のうち残りの相対角度に対応している。
なお、第12実施形態の第7のセンサ演算部180C及びトルク演算部19の構成は、第1実施形態に限らず、第2〜第6実施形態に対しても適用可能である。
Here, in the twelfth embodiment, the second relative angle Δθref is one of the first relative angle Δθ1 and the second relative angle Δθ2 in the means for solving the claims and the problem. This corresponds to the third relative angle Δθref (here, the second relative angle Δθ2).
In the twelfth embodiment, the first relative angle Δθ and the third relative angle Δθx are the remaining of the first relative angle Δθ1 and the second relative angle Δθ2 in the means for solving the claims and the problem. Corresponds to the relative angle.
The configurations of the seventh
(第12実施形態の効果)
第12実施形態は、上記第1〜第6実施形態の効果に加えて、以下の効果を奏する。
第12実施形態に係る第12の相対角度検出装置107は、周方向に異なる磁極が交互に等配され、且つ同軸上に配置されている入力軸22a及び出力軸22bのうち入力軸22aと同期回転する第1多極リング磁石10と、周方向に異なる磁極が交互に等配され、且つ入力軸22a及び出力軸22bの出力軸22bと同期回転する第2多極リング磁石11と、第1多極リング磁石10の回転角度θisに応じた磁束を検出して第1sin信号sinθis及び第1cos信号cosθisを出力する第1回転角度センサ12と、第2多極リング磁石11の回転角度θosに応じた磁束を検出して第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosを出力する第2回転角度センサ13と、第1sin信号sinθis及び第1cos信号cosθisに基づいてθis=arctan(sinθis/cosθis)から回転角度θisを演算すると共に第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosに基づいてθos=arctan(sinθos/cosθos)から回転角度θosを演算し、回転角度θisと回転角度θosとの差分値から入力軸22aと出力軸22bとの第1相対角度Δθを演算する第1の相対角度演算部18とを備える。
(Effect of 12th Embodiment)
In addition to the effects of the first to sixth embodiments, the twelfth embodiment has the following effects.
The twelfth relative angle detection device 107 according to the twelfth embodiment is synchronized with the
この構成であれば、第1sin信号sinθisを第1cos信号cosθisで除した値の逆正接関数から回転角度θisを演算すると共に、第2sin信号sinθosを第2cos信号cosθosで除した値の逆正接関数から回転角度θosを演算し、演算した回転角度θisと回転角度θosとの差分値から入力軸22aと出力軸22bとの第1相対角度Δθを演算することが可能である。これによって、sinΔθの直線部分を超える捻れ角領域でもトルクを演算することが可能となる。その結果、より幅広いトルク検出範囲に対応することが可能となる。また、同じトルク検出範囲でも、sinΔθの全体の情報を活用できるため、検出トルク値の分解能を高くすることが可能となる。また、少ない演算回数で第1相対角度Δθを演算することができるため、より高精度なトルク値を演算することが可能となる。
With this configuration, the rotation angle θis is calculated from the arctangent function obtained by dividing the first sin signal sinθis by the first cos signal cosθis, and the arctangent function obtained by dividing the second sin signal sinθos by the second cos signal cosθos. The rotation angle θos is calculated, and the first relative angle Δθ between the
また、第12実施形態に係る第12の相対角度検出装置107は、第1sin信号sinθis、第1cos信号cosθis、第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosに基づいて入力軸22a及び出力軸22bの相対角度Δθに応じたsinΔθ及びcosΔθを演算し、Δθref=arctan(sinΔθ/cosΔθ)から第2相対角度Δθrefを演算する第2の相対角度演算部18rと、第1sin信号sinθis、第1cos信号cosθis、第2sin信号sinθos及び第2cos信号cosθosに基づいて入力軸22a及び出力軸22bの相対角度Δθに応じたsinΔθ及びcosΔθを演算し、Δθ2=arctan(sinΔθ/cosΔθ)から第3相対角度Δθxを演算する第5の相対角度演算部18Bと、第1の相対角度演算部18で演算された第1相対角度Δθと第2の相対角度演算部18rで演算された第2相対角度Δθrefとの第1の差分値と、第2の相対角度演算部18rで演算された第2相対角度Δθrefと第5の相対角度演算部18Bで演算された第3相対角度Δθxとの第2の差分値と、第1の相対角度演算部18で演算された第1相対角度Δθと第5の相対角度演算部18Bで演算された第3相対角度Δθxとの第3の差分値とに基づいて異常を判定する異常判定部20とを備える。
In addition, the twelfth relative angle detection device 107 according to the twelfth embodiment is configured such that the
この構成であれば、例えば、第1相対角度Δθと、第1相対角度Δθと異なる方法で演算した第2相対角度Δθrefとの第1の差分値が予め設定した規定値以上であるとき、または第2相対角度Δθrefと、第2相対角度Δθrefと同じ方法で演算した第3相対角度Δθxとの第2の差分値が規定値以上であるとき、または第1相対角度Δθと、第3相対角度Δθxとの第3の差分値が規定値以上であるときにシステムの異常を検出することができる。一方、例えば、いずれの差分値も規定値未満であるときにシステムが正常であると判定することができる。また、第1の差分値、第2の差分値及び第3の差分値の3つの差分値を比較することで、どの相対角度演算部に異常があるのかを判定することが可能となる。 With this configuration, for example, when the first difference value between the first relative angle Δθ and the second relative angle Δθref calculated by a method different from the first relative angle Δθ is equal to or larger than a preset specified value, or When the second difference value between the second relative angle Δθref and the third relative angle Δθx calculated by the same method as the second relative angle Δθref is equal to or greater than a specified value, or the first relative angle Δθ and the third relative angle A system abnormality can be detected when the third difference value from Δθx is equal to or greater than a specified value. On the other hand, for example, when any difference value is less than a specified value, it can be determined that the system is normal. Further, by comparing the three difference values of the first difference value, the second difference value, and the third difference value, it is possible to determine which relative angle calculation unit has an abnormality.
また、第12実施形態に係る第12の相対角度検出装置107は、第2の相対角度演算部18r及び第5の相対角度演算部18Bが、上式(1)〜(2)に基づいて相対角度正弦値sinΔθを演算し、上式(3)〜(4)に基づいて相対角度余弦値cosΔθを演算する。この構成であれば、第1回転角度センサ12及び第2回転角度センサ13から出力される信号をそのまま用いた計算によって、簡易且つ正確に相対角度正弦値sinΔθ及び相対角度余弦値cosΔθを演算することができる。
In the twelfth relative angle detection device 107 according to the twelfth embodiment, the second relative
(第13実施形態)
本発明の第13実施形態は、上記第12実施形態の第7のセンサ演算部180Cに代えて、構成が一部異なる第8のセンサ演算部180C’を備え、トルク演算部19が第8のセンサ演算部180C’から入力される相対角度に基づいて操舵トルクTsを演算する以外は、上記第12実施形態と同じ構成となる。
(13th Embodiment)
The thirteenth embodiment of the present invention includes an eighth
以下、上記第12実施形態と同様の構成部については同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
第13実施形態の第13のトルクセンサ96は、図示省略するが、上記第12実施形態の第12のトルクセンサ95において、第12の相対角度検出装置107に代えて、第13の相対角度検出装置108を備えた構成となっている。第13実施形態の第13の相対角度検出装置108は、第12実施形態の第12の相対角度検出装置107において、第7のセンサ演算部180Cに代えて第8のセンサ演算部180C’を備えた構成となっている。
Hereinafter, the same components as those in the twelfth embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted as appropriate, and different portions will be described in detail.
Although the thirteenth torque sensor 96 of the thirteenth embodiment is not shown in the drawing, the twelfth torque sensor 95 of the twelfth embodiment replaces the twelfth relative angle detection device 107 with a thirteenth relative angle detection. The apparatus 108 is provided. The thirteenth relative angle detection device 108 of the thirteenth embodiment includes an eighth
第13実施形態の第8のセンサ演算部180C’は、図26に示すように、第2の相対角度演算部18rで演算した第2相対角度Δθrefを、第1の加減算器190の他にトルク演算部19にも出力する。加えて、第5の相対角度演算部18Bで演算した第3相対角度Δθxを、第2の加減算器191の他にトルク演算部19にも出力する。これら以外の構成は上記第12実施形態の第7のセンサ演算部180Cと同様の構成となる。
As shown in FIG. 26, the eighth
一方、第13実施形態のトルク演算部19は、第1の相対角度演算部18から入力される第1相対角度Δθと、第2の相対角度演算部18rから入力される第2相対角度Δθrefと、第5の相対角度演算部18Bから入力される第3相対角度Δθxとに基づいて操舵トルクTsを演算する。即ち、第1相対角度Δθと、第1相対角度Δθと異なる演算方法で演算された第2相対角度Δθrefと、第2相対角度Δθrefと同じ演算方法で演算された第3相対角度Δθxとから操舵トルクTsを演算する。例えば、第1相対角度Δθと、第2相対角度Δθrefと、第3相対角度Δθxとの平均値Δθaveを演算し、この平均値Δθaveから操舵トルクTsを演算する。
On the other hand, the
ここで、第13実施形態において、第2相対角度Δθrefが、特許請求の範囲及び課題を解決するための手段における第1の相対角度Δθ1及び第2の相対角度Δθ2のうちいずれか1の相対角度(ここでは第2の相対角度Δθ2)である第3の相対角度Δθrefに対応している。
また、第13実施形態において、第1相対角度Δθ及び第3相対角度Δθxが、特許請求の範囲及び課題を解決するための手段における第1の相対角度Δθ1及び第2の相対角度Δθ2のうち残りの相対角度に対応している。
なお、第13実施形態の第8のセンサ演算部180C’及びトルク演算部19の構成は、第1実施形態に限らず、第2〜第6実施形態に対しても適用可能である。
Here, in the thirteenth embodiment, the second relative angle Δθref is one of the first relative angle Δθ1 and the second relative angle Δθ2 in the means for solving the claims and the problem. This corresponds to the third relative angle Δθref (here, the second relative angle Δθ2).
In the thirteenth embodiment, the first relative angle Δθ and the third relative angle Δθx are the remaining of the first relative angle Δθ1 and the second relative angle Δθ2 in the means for solving the claims and the problem. Corresponds to the relative angle.
Note that the configurations of the eighth
(第13実施形態の効果)
第13実施形態は、上記第12実施形態の効果に加えて、以下の効果を奏する。
第13実施形態に係る第13の相対角度検出装置108は、第2の相対角度演算部18rが、演算した第2相対角度Δθrefを、第1の加減算器190に加えてトルク演算部19にも出力する。加えて、第5の相対角度演算部18Bが、演算した第3相対角度Δθxを、第2の加減算器191に加えてトルク演算部19にも出力する。そして、第13実施形態に係る第12のトルクセンサ95は、第1の相対角度演算部18から入力される第1相対角度Δθと、第2の相対角度演算部18rから入力される第2相対角度Δθrefと、第5の相対角度演算部18Bから入力される第3相対角度Δθxとから入力軸22a及び出力軸22bに生じる操舵トルクTsを演算する。
(Effect of 13th Embodiment)
The thirteenth embodiment has the following effects in addition to the effects of the twelfth embodiment.
In the thirteenth relative angle detection device 108 according to the thirteenth embodiment, the second relative
この構成であれば、相対角度として第1相対角度Δθのみを用いた場合と比較して、精度の高い操舵トルクTsを演算することが可能となる。例えば、第1相対角度Δθと、第2相対角度Δθrefと、第3相対角度Δθxとの平均値Δθaveを演算することで、より精度の高い相対角度を演算することが可能となり、この平均値Δθaveから、より精度の高い操舵トルクTsを演算することが可能となる。 With this configuration, it is possible to calculate the steering torque Ts with higher accuracy than when only the first relative angle Δθ is used as the relative angle. For example, by calculating the average value Δθave of the first relative angle Δθ, the second relative angle Δθref, and the third relative angle Δθx, it is possible to calculate a relative angle with higher accuracy, and this average value Δθave Therefore, it is possible to calculate the steering torque Ts with higher accuracy.
(変形例)
上記第4実施形態では、第1コードホイール60及び第2コードホイール61を、板面の外周部近傍に、周方向に沿って複数のスリットの設けられた構成とし、スリットを通る光源光を受光部で受光する構成としたが、この構成に限らない。例えば、第1コードホイール60及び第2コードホイール61の円環形状の薄板を非反射部材で構成し、板面の外周部近傍に、周方向に沿ってスリットの代わりに例えば同形状の反射性部材を設け、反射性部材に入射した光源光の反射光を受光部で受光する構成としてもよい。
(Modification)
In the fourth embodiment, the
また、上記第4実施形態では、第1sin光学センサ64及び第1cos光学センサ65を、スリット60sのピッチに対して電気角度で90°分だけ移相させて(90°の位相差を有する状態に)配置し、第2sin光学センサ66及び第2cos光学センサ67を、スリット61sのピッチに対して電気角度で90°分だけ移相させて(90°の位相差を有する状態に)配置する構成とした。この構成に限らず、同じピッチのスリット列を径方向に2列設け、一方のスリット列に対して他方を径方向に電気角度で90°分だけ移相させて(90°の位相差を有する状態に)配置する構成としてもよい。この構成とした場合は、例えば、2つの光学センサを径方向に並べて同位相に固定配置し、各スリット列に対してスリットを透過した光源光を、受光可能に光学センサを配置する。但し、内径側のセンサは設置の問題からU字状にできないため、センサ構成の変更は必要となる。
In the fourth embodiment, the first sin
また、上記第1及び第2実施形態では、第1sin磁気センサ及び第1cos磁気センサの2つの磁気センサによって第1sin信号及び第1cos信号を出力し、第2sin磁気センサ及び第2cos磁気センサの2つの磁気センサによって第2sin信号及び第2cos信号を出力する構成としたが、この構成に限らない。例えば、1つの第1磁気センサから第1sin信号及び第1cos信号を出力し、1つの第2磁気センサから第2sin信号及び第2cos信号を出力する構成としてもよい。 In the first and second embodiments, the first sin signal and the first cos signal are output by the two magnetic sensors of the first sin magnetic sensor and the first cos magnetic sensor, and the two sin sensors of the second sin magnetic sensor and the second cos magnetic sensor are output. Although the second sin signal and the second cos signal are output by the magnetic sensor, the present invention is not limited to this configuration. For example, the first sin signal and the first cos signal may be output from one first magnetic sensor, and the second sin signal and the second cos signal may be output from one second magnetic sensor.
また、上記第5実施形態では、第1及び第2正弦波状部70b及び71bを、第1及び第2環状導体70a及び71aの外径側端部に形成する構成としたが、この構成に限らない。例えば、入力軸22a又は出力軸22bと同期回転する円筒体(導体に限らない)の軸方向の一端面に周方向に沿って径方向の幅が正弦波状に変化する環状の導体パターンを貼り付けるなどして設ける構成とするなど他の構成としてもよい。
In the fifth embodiment, the first and second
また、上記第6実施形態では、第3及び第4正弦波状部80b及び81bを、第1及び第2円筒体80a及び81aの外周面に設ける構成としたが、この構成に限らない。例えば、第3及び第4正弦波状部80b及び81bを、第1及び第2円筒体80a及び81aの内周面に設ける構成としてもよい。この構成とした場合は、第7及び第8回転角度センサ82及び83も第1及び第2円筒体80a及び81aの内側に設ける。
In the sixth embodiment, the third and fourth
また、上記各実施形態では、EPS制御ユニット34を、電動モータ33のハウジングに固定支持する構成を例に挙げて説明したが、この構成に限らず、別体として電動モータ33のハウジングとは異なる位置に配置するなど他の構成としてもよい。
また、上記各実施形態では、電動モータ33として、3相ブラシレスモータを例に挙げて説明したが、この構成に限らず、電動モータ33を、4相以上のブラシレスモータから構成したり、ブラシモータから構成したりするなど他の構成としてもよい。
また、上記各実施形態では、本発明をコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置に適用した例を説明したが、この構成に限らず、例えばラックアシスト式又はピニオンアシスト式の電動パワーステアリング装置に適用する構成としてもよい。
In each of the above embodiments, the
In each of the above embodiments, a three-phase brushless motor has been described as an example of the
In each of the above embodiments, the example in which the present invention is applied to a column assist type electric power steering apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this configuration. It is good also as a structure.
1 第1のトルクセンサ
2 電動パワーステアリング装置
3 車両
4 第2のトルクセンサ
5 第3のトルクセンサ
6 第4のトルクセンサ
7 第5のトルクセンサ
8 第6のトルクセンサ
10 第1多極リング磁石
11 第2多極リング磁石
12 第1回転角度センサ
13 第2回転角度センサ
14 第1sin磁気センサ
15 第1cos磁気センサ
16 第2sin磁気センサ
17 第2cos磁気センサ
18 第1の相対角度演算部
18r 第2の相対角度演算部
19 トルク演算部
20 異常判定部
21 ステアリングホイール
22 ステアリングシャフト
22a 入力軸
22b 出力軸
22c トーションバー
40 第3多極リング磁石
41 第4多極リング磁石
50 第1レゾルバ
51 第2レゾルバ
52 第1ロータ
53 第1ステータ
54 第2ロータ
55 第2ステータ
56 励磁信号供給部
60 第1コードホイール
61 第2コードホイール
62 第3回転角度センサ
63 第4回転角度センサ
64 第1sin光学センサ
65 第1cos光学センサ
66 第2sin光学センサ
67 第2cos光学センサ
70 第1ターゲット
70b 第1正弦波状部
71 第2ターゲット
71b 第2正弦波状部
72 第5回転角度センサ
73 第6回転角度センサ
80 第3ターゲット
80b 第3正弦波状部
81 第4ターゲット
81b 第4正弦波状部
82 第7回転角度センサ
83 第8回転角度センサ
90 第7のトルクセンサ
91 第8のトルクセンサ
92 第9のトルクセンサ
93 第10のトルクセンサ
94 第11のトルクセンサ
95 第12のトルクセンサ
96 第13のトルクセンサ
100 第1の相対角度検出装置
102 第7の相対角度検出装置
103 第8の相対角度検出装置
104 第9の相対角度検出装置
105 第10の相対角度検出装置
106 第11の相対角度検出装置
107 第12の相対角度検出装置
108 第13の相対角度検出装置
180 センサ演算部
180’ 第2のセンサ演算部
180A 第3のセンサ演算部
180A’ 第4のセンサ演算部
180B 第5のセンサ演算部
180B’ 第6のセンサ演算部
180C 第7のセンサ演算部
180C’ 第8のセンサ演算部
400 第2の相対角度検出装置
500 第3の相対角度検出装置
600 第4の相対角度検出装置
700 第5の相対角度検出装置
800 第6の相対角度検出装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st torque sensor 2 Electric power steering apparatus 3 Vehicle 4 2nd torque sensor 5 3rd torque sensor 6 4th torque sensor 7 5th torque sensor 8 6th torque sensor 10 1st multipole ring magnet DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 2nd multipolar ring magnet 12 1st rotation angle sensor 13 2nd rotation angle sensor 14 1st sin magnetic sensor 15 1st cos magnetic sensor 16 2sin magnetic sensor 17 2nd cos magnetic sensor 18 1st relative angle calculating part 18r 2nd Relative angle calculation unit 19 torque calculation unit 20 abnormality determination unit 21 steering wheel 22 steering shaft 22a input shaft 22b output shaft 22c torsion bar 40 third multipolar ring magnet 41 fourth multipolar ring magnet 50 first resolver 51 second resolver 52 1st rotor 53 1st stator 54 2nd 55 Second stator 56 Excitation signal supply unit 60 First code wheel 61 Second code wheel 62 Third rotation angle sensor 63 Fourth rotation angle sensor 64 First sin optical sensor 65 First cos optical sensor 66 Second sin optical sensor 67 First 2 cos optical sensor 70 first target 70b first sine wave portion 71 second target 71b second sine wave portion 72 fifth rotation angle sensor 73 sixth rotation angle sensor 80 third target 80b third sine wave portion 81 fourth target 81b Fourth sinusoidal portion 82 Seventh rotation angle sensor 83 Eighth rotation angle sensor 90 Seventh torque sensor 91 Eighth torque sensor 92 Ninth torque sensor 93 Tenth torque sensor 94 Eleventh torque sensor 95 Torque sensor 96 thirteenth torque sensor 1 00 first relative angle detection device 102 seventh relative angle detection device 103 eighth relative angle detection device 104 ninth relative angle detection device 105 tenth relative angle detection device 106 eleventh relative angle detection device 107 first Twelve relative angle detection devices 108 Thirteenth relative angle detection device 180 Sensor calculation unit 180 ′ Second sensor calculation unit 180A Third sensor calculation unit 180A ′ Fourth sensor calculation unit 180B Fifth sensor calculation unit 180B ′ Sixth sensor calculation unit 180C Seventh sensor calculation unit 180C ′ Eighth sensor calculation unit 400 Second relative angle detection device 500 Third relative angle detection device 600 Fourth relative angle detection device 700 Fifth relative Angle detection device 800 Sixth relative angle detection device
Claims (17)
周方向に異なる磁極が交互に等配され、且つ前記第1回転軸及び前記第2回転軸のうちの前記第2回転軸と同期回転する第2多極リング磁石と、
前記第1多極リング磁石の回転角度θ1に応じた磁束を検出してsinθ1を表す第1sin信号及びcosθ1を表す第1cos信号を出力する第1回転角度センサと、
前記第2多極リング磁石の回転角度θ2に応じた磁束を検出してsinθ2を表す第2sin信号及びcosθ2を表す第2cos信号を出力する第2回転角度センサと、
前記第1sin信号、前記第1cos信号、前記第2sin信号及び前記第2cos信号に基づいて前記第1回転軸と前記第2回転軸との相対角度Δθを演算する複数の相対角度演算部と、を備え、
前記複数の相対角度演算部は、
前記第1sin信号及び前記第1cos信号に基づいて前記回転角度θ1を演算すると共に前記第2sin信号及び前記第2cos信号に基づいて前記回転角度θ2を演算し、前記回転角度θ1と前記回転角度θ2との差分値から前記第1回転軸と前記第2回転軸との第1の相対角度Δθ1を演算する1以上の第1の相対角度演算部と、
前記第1sin信号、前記第1cos信号、前記第2sin信号及び前記第2cos信号に基づいて前記第1回転軸及び前記第2回転軸の相対角度Δθに応じたsinΔθ及びcosΔθを演算し、Δθ2=arctan(sinΔθ/cosΔθ)から前記第1回転軸と前記第2回転軸との第2の相対角度Δθ2を演算する1以上の第2の相対角度演算部と、を備え、
前記第1の相対角度演算部で演算された前記第1の相対角度Δθ1と前記第2の相対角度演算部で演算された前記第2の相対角度Δθ2とのうちいずれか1つを第3の相対角度Δθrefとして、前記第3の相対角度Δθrefと前記第1の相対角度Δθ1及び前記第2の相対角度Δθ2のうち残りの各相対角度との差分値に基づいて異常を判定する異常判定部を備える相対角度検出装置。 A first multipolar ring magnet that rotates synchronously with the first rotating shaft of the first rotating shaft and the second rotating shaft that are alternately arranged in the circumferential direction and that are arranged coaxially;
Magnetic poles different from each other in the circumferential direction are alternately arranged, and a second multipolar ring magnet that rotates synchronously with the second rotating shaft of the first rotating shaft and the second rotating shaft;
A first rotation angle sensor for detecting a magnetic flux corresponding to the rotation angle θ1 of the first multipolar ring magnet and outputting a first sin signal representing sin θ1 and a first cos signal representing cos θ1;
A second rotation angle sensor for detecting a magnetic flux corresponding to the rotation angle θ2 of the second multipole ring magnet and outputting a second sin signal representing sin θ2 and a second cos signal representing cos θ2;
A plurality of relative angle calculators for calculating a relative angle Δθ between the first rotating shaft and the second rotating shaft based on the first sin signal, the first cos signal, the second sin signal, and the second cos signal; Prepared,
The plurality of relative angle calculation units are:
The rotation angle θ1 is calculated based on the first sin signal and the first cos signal, and the rotation angle θ2 is calculated based on the second sin signal and the second cos signal, and the rotation angle θ1 and the rotation angle θ2 are calculated. One or more first relative angle calculation units for calculating a first relative angle Δθ1 between the first rotation axis and the second rotation axis from the difference value of
Based on the first sin signal, the first cos signal, the second sin signal, and the second cos signal, sin Δθ and cos Δθ corresponding to a relative angle Δθ between the first rotating shaft and the second rotating shaft are calculated, and Δθ2 = arctan One or more second relative angle calculation units for calculating a second relative angle Δθ2 between the first rotation axis and the second rotation axis from (sin Δθ / cos Δθ),
The first relative angle calculated by the arithmetic unit of the first relative angle Δθ1 and the second relative angle calculation unit any one third of the second relative angle Δθ2 calculated by An abnormality determination unit that determines an abnormality based on a difference value between the third relative angle Δθref and the remaining relative angles of the first relative angle Δθ1 and the second relative angle Δθ2 as the relative angle Δθref. A relative angle detection device .
前記第1回転角度センサは、前記第1回転角度センサの有する磁束の検出部が前記第1多極リング磁石の外周面に形成された磁極面に対向して配置され、
前記第2回転角度センサは、前記第2回転角度センサの有する磁束の検出部が前記第2多極リング磁石の外周面に形成された磁極面に対向して配置されている請求項1に記載の相対角度検出装置。 The first multi-pole ring magnet and the second multi-pole ring magnet are formed by magnetizing portions of the outer peripheral surface to different magnetic poles alternately in the circumferential direction,
In the first rotation angle sensor, a magnetic flux detection unit of the first rotation angle sensor is disposed to face a magnetic pole surface formed on an outer peripheral surface of the first multipolar ring magnet,
It said second rotation angle sensor according to claim 1 in which the detection portion of the magnetic flux with the second rotation angle sensor is arranged to face the pole face formed on the outer peripheral surface of the second multipolar ring magnets Relative angle detector.
前記第1回転角度センサは、前記第1回転角度センサの有する磁束の検出部が前記第1多極リング磁石の前記軸方向の一方の端面に形成された磁極面に対向して配置され、
前記第2回転角度センサは、前記第2回転角度センサの有する磁束の検出部が前記第2多極リング磁石の前記軸方向の一方の端面に形成された磁極面に対向して配置されている請求項1又は2に記載の相対角度検出装置。 The first multi-pole ring magnet and the second multi-pole ring magnet are formed by magnetizing a portion of one end face in the axial direction to different magnetic poles alternately in the circumferential direction,
The first rotation angle sensor is disposed so that a magnetic flux detection unit of the first rotation angle sensor is opposed to a magnetic pole surface formed on one end surface in the axial direction of the first multipolar ring magnet,
In the second rotation angle sensor, the magnetic flux detecting portion of the second rotation angle sensor is disposed to face a magnetic pole surface formed on one end surface in the axial direction of the second multipolar ring magnet. relative angle detection apparatus according to claim 1 or 2.
前記第2回転角度センサは、前記第2多極リング磁石の磁極のピッチに対して互いに電気角度で90°の位相差を有する状態で配置されて前記第2sin信号を出力する第2sin磁気センサ及び前記第2cos信号を出力する第2cos磁気センサを有する請求項1から3の何れか一項に記載の相対角度検出装置。 The first rotation angle sensor is disposed with a phase difference of 90 ° in electrical angle with respect to the magnetic pole pitch of the first multipolar ring magnet, and outputs the first sin signal. A first cos magnetic sensor for outputting the first cos signal;
The second rotation angle sensor is arranged with a phase difference of 90 ° in electrical angle with respect to the pitch of the magnetic poles of the second multi-pole ring magnet, and outputs a second sin signal. relative angle detection apparatus according to any one of claims 1-3 having a first 2cos magnetic sensor that outputs the first 2cos signal.
周方向に異なる磁極が交互に等配され、且つ前記第1回転軸及び前記第2回転軸のうちの前記第2回転軸と同期回転する第2ロータと、
前記第1ロータの外側に前記第1ロータと同心に配置され且つ内周に複数の極が等配に形成され且つ各極に巻回したコイルにより電機子巻線が形成された第1ステータと、
前記第2ロータの外側に前記第2ロータと同心に配置され且つ内周に複数の極が等配に形成され且つ各極に巻回したコイルにより電機子巻線が形成された第2ステータと、
前記コイルに励磁信号を供給する励磁信号供給部と、
前記励磁信号が供給されたときの前記第1ステータの前記コイルから出力され且つ前記第1ロータの回転角度θ1に応じたsinθ1を表す第1sin信号及びcosθ1を表す第1cos信号と、前記励磁信号が供給されたときの前記第2ステータの前記コイルから出力され且つ前記第2ロータの回転角度θ2に応じたsinθ2を表す第2sin信号及びcosθ2を表す第2cos信号とに基づいて前記第1回転軸と前記第2回転軸との相対角度Δθを演算する複数の相対角度演算部と、を備え、
前記複数の相対角度演算部は、
前記第1sin信号及び前記第1cos信号に基づいて前記回転角度θ1を演算すると共に前記第2sin信号及び前記第2cos信号に基づいて前記回転角度θ2を演算し、前記回転角度θ1と前記回転角度θ2との差分値から前記第1回転軸と前記第2回転軸との第1の相対角度Δθ1を演算する1以上の第1の相対角度演算部と、
前記第1sin信号、前記第1cos信号、前記第2sin信号及び前記第2cos信号に基づいて前記第1回転軸及び前記第2回転軸の相対角度Δθに応じたsinΔθ及びcosΔθを演算し、Δθ2=arctan(sinΔθ/cosΔθ)から前記第1回転軸と前記第2回転軸との第2の相対角度Δθ2を演算する1以上の第2の相対角度演算部と、を備え、
前記第1の相対角度演算部で演算された前記第1の相対角度Δθ1と前記第2の相対角度演算部で演算された前記第2の相対角度Δθ2とのうちいずれか1つを第3の相対角度Δθrefとして、前記第3の相対角度Δθrefと前記第1の相対角度Δθ1及び前記第2の相対角度Δθ2のうち残りの各相対角度との差分値に基づいて異常を判定する異常判定部を備える相対角度検出装置。 A first rotor that has a plurality of teeth on the outer periphery at equal intervals and that is coaxially disposed and rotates synchronously with the first rotation shaft of the first rotation shaft and the second rotation shaft;
A second rotor in which different magnetic poles are alternately arranged in the circumferential direction, and rotates synchronously with the second rotation shaft of the first rotation shaft and the second rotation shaft;
A first stator that is arranged concentrically with the first rotor on the outside of the first rotor, has a plurality of poles formed at equal intervals on the inner periphery, and has an armature winding formed by a coil wound around each pole; ,
A second stator disposed concentrically with the second rotor on the outer side of the second rotor, with a plurality of poles formed at equal intervals on the inner periphery, and armature windings formed by coils wound around the poles; ,
An excitation signal supply unit for supplying an excitation signal to the coil;
The first sin signal representing sin θ1 and the first cos signal representing cos θ1 output from the coil of the first stator when the excitation signal is supplied and corresponding to the rotation angle θ1 of the first rotor, and the excitation signal The first rotating shaft based on a second sin signal representing sin θ2 and a second cos signal representing cos θ2 output from the coil of the second stator when supplied and representing sin θ2 corresponding to the rotation angle θ2 of the second rotor; A plurality of relative angle calculation units for calculating a relative angle Δθ with the second rotation axis,
The plurality of relative angle calculation units are:
The rotation angle θ1 is calculated based on the first sin signal and the first cos signal, and the rotation angle θ2 is calculated based on the second sin signal and the second cos signal, and the rotation angle θ1 and the rotation angle θ2 are calculated. One or more first relative angle calculation units for calculating a first relative angle Δθ1 between the first rotation axis and the second rotation axis from the difference value of
Based on the first sin signal, the first cos signal, the second sin signal, and the second cos signal, sin Δθ and cos Δθ corresponding to a relative angle Δθ between the first rotating shaft and the second rotating shaft are calculated, and Δθ2 = arctan One or more second relative angle calculation units for calculating a second relative angle Δθ2 between the first rotation axis and the second rotation axis from (sin Δθ / cos Δθ),
The first relative angle calculated by the arithmetic unit of the first relative angle Δθ1 and the second relative angle calculation unit any one third of the second relative angle Δθ2 calculated by An abnormality determination unit that determines an abnormality based on a difference value between the third relative angle Δθref and the remaining relative angles of the first relative angle Δθ1 and the second relative angle Δθ2 as the relative angle Δθref. A relative angle detection device .
周方向に等間隔に形成された複数のスリットを有し、且つ前記第1回転軸及び前記第2回転軸のうちの前記第2回転軸と同期回転する第2コードホイールと、
光源、及び前記光源からの射出光が前記第1コードホイールの前記スリットを透過した透過光を受光して前記第1コードホイールの回転角度θ1に応じたsinθ1を表す第1sin信号及びcosθ1を表す第1cos信号を出力する受光部を有する第1回転角度センサと、
光源、及び前記光源からの射出光が前記第2コードホイールの前記スリットを透過した透過光を受光して前記第2コードホイールの回転角度θ2に応じたsinθ2を表す第2sin信号及びcosθ2を表す第2cos信号を出力する受光部を有する第2回転角度センサと、
前記第1sin信号、前記第1cos信号、前記第2sin信号及び前記第2cos信号に基づいて前記第1回転軸と前記第2回転軸との相対角度Δθを演算する複数の相対角度演算部と、を備え、
前記複数の相対角度演算部は、
前記第1sin信号及び前記第1cos信号に基づいて前記回転角度θ1を演算すると共に前記第2sin信号及び前記第2cos信号に基づいて前記回転角度θ2を演算し、前記回転角度θ1と前記回転角度θ2との差分値から前記第1回転軸と前記第2回転軸との第1の相対角度Δθ1を演算する1以上の第1の相対角度演算部と、
前記第1sin信号、前記第1cos信号、前記第2sin信号及び前記第2cos信号に基づいて前記第1回転軸及び前記第2回転軸の相対角度Δθに応じたsinΔθ及びcosΔθを演算し、Δθ2=arctan(sinΔθ/cosΔθ)から前記第1回転軸と前記第2回転軸との第2の相対角度Δθ2を演算する1以上の第2の相対角度演算部と、を備え、
前記第1の相対角度演算部で演算された前記第1の相対角度Δθ1と前記第2の相対角度演算部で演算された前記第2の相対角度Δθ2とのうちいずれか1つを第3の相対角度Δθrefとして、前記第3の相対角度Δθrefと前記第1の相対角度Δθ1及び前記第2の相対角度Δθ2のうち残りの各相対角度との差分値に基づいて異常を判定する異常判定部を備える相対角度検出装置。 A first code wheel having a plurality of slits formed at equal intervals in the circumferential direction and rotating synchronously with the first rotating shaft among the first rotating shaft and the second rotating shaft arranged coaxially; ,
A second code wheel having a plurality of slits formed at equal intervals in the circumferential direction and rotating synchronously with the second rotation shaft of the first rotation shaft and the second rotation shaft;
A light source and a first sin signal representing cos θ1 representing a sin θ1 corresponding to a rotation angle θ1 of the first code wheel by receiving the transmitted light transmitted from the slit of the first code wheel by the light emitted from the light source. A first rotation angle sensor having a light receiving unit that outputs a 1 cos signal;
A light source and a second sin signal representing cosin θ2 and a second sin signal representing sin θ2 corresponding to the rotation angle θ2 of the second code wheel by receiving the transmitted light transmitted through the slit of the second code wheel by the light emitted from the light source. A second rotation angle sensor having a light receiving unit that outputs a 2 cos signal;
A plurality of relative angle calculators for calculating a relative angle Δθ between the first rotating shaft and the second rotating shaft based on the first sin signal, the first cos signal, the second sin signal, and the second cos signal; Prepared,
The plurality of relative angle calculation units are:
The rotation angle θ1 is calculated based on the first sin signal and the first cos signal, and the rotation angle θ2 is calculated based on the second sin signal and the second cos signal, and the rotation angle θ1 and the rotation angle θ2 are calculated. One or more first relative angle calculation units for calculating a first relative angle Δθ1 between the first rotation axis and the second rotation axis from the difference value of
Based on the first sin signal, the first cos signal, the second sin signal, and the second cos signal, sin Δθ and cos Δθ corresponding to a relative angle Δθ between the first rotating shaft and the second rotating shaft are calculated, and Δθ2 = arctan One or more second relative angle calculation units for calculating a second relative angle Δθ2 between the first rotation axis and the second rotation axis from (sin Δθ / cos Δθ),
The first relative angle calculated by the arithmetic unit of the first relative angle Δθ1 and the second relative angle calculation unit any one third of the second relative angle Δθ2 calculated by An abnormality determination unit that determines an abnormality based on a difference value between the third relative angle Δθref and the remaining relative angles of the first relative angle Δθ1 and the second relative angle Δθ2 as the relative angle Δθref. A relative angle detection device .
周方向に沿って径方向又は軸方向の幅が正弦波状に変化する環状の第2導体部を有し、且つ前記第1回転軸及び前記第2回転軸のうち前記第2回転軸と同期回転する第2ターゲットと、
前記第1導体部と所定間隙を空けて固定側に対向配置された複数のインダクタンス素子を有し、前記第1ターゲットの回転角度θ1に応じた渦電流損失を検出してsinθ1を表す第1sin信号及びcosθ1を表す第1cos信号を出力する第1回転角度センサと、
前記第2導体部と所定間隙を空けて固定側に対向配置された複数のインダクタンス素子を有し、前記第2ターゲットの回転角度θ2に応じた渦電流損失を検出してsinθ2を表す第2sin信号及びcosθ2を表す第2cos信号を出力する第2回転角度センサと、
前記第1sin信号、前記第1cos信号、前記第2sin信号及び前記第2cos信号に基づいて前記第1回転軸と前記第2回転軸との相対角度Δθを演算する複数の相対角度演算部と、を備え、
前記複数の相対角度演算部は、
前記第1sin信号及び前記第1cos信号に基づいて前記回転角度θ1を演算すると共に前記第2sin信号及び前記第2cos信号に基づいて前記回転角度θ2を演算し、前記回転角度θ1と前記回転角度θ2との差分値から前記第1回転軸と前記第2回転軸との第1の相対角度Δθ1を演算する1以上の第1の相対角度演算部と、
前記第1sin信号、前記第1cos信号、前記第2sin信号及び前記第2cos信号に基づいて前記第1回転軸及び前記第2回転軸の相対角度Δθに応じたsinΔθ及びcosΔθを演算し、Δθ2=arctan(sinΔθ/cosΔθ)から前記第1回転軸と前記第2回転軸との第2の相対角度Δθ2を演算する1以上の第2の相対角度演算部と、を備え、
前記第1の相対角度演算部で演算された前記第1の相対角度Δθ1と前記第2の相対角度演算部で演算された前記第2の相対角度Δθ2とのうちいずれか1つを第3の相対角度Δθrefとして、前記第3の相対角度Δθrefと前記第1の相対角度Δθ1及び前記第2の相対角度Δθ2のうち残りの各相対角度との差分値に基づいて異常を判定する異常判定部を備える相対角度検出装置。 The first rotating shaft and the second rotating shaft that have an annular first conductor portion whose width in the radial direction or the axial direction changes in a sine wave shape along the circumferential direction, and are arranged coaxially. A first target that rotates synchronously with the rotation axis;
It has an annular second conductor portion whose width in the radial direction or the axial direction changes in a sine wave shape along the circumferential direction, and rotates synchronously with the second rotation shaft among the first rotation shaft and the second rotation shaft A second target to
A first sin signal that represents sin θ1 by detecting an eddy current loss according to the rotation angle θ1 of the first target, and having a plurality of inductance elements disposed opposite to the fixed side with a predetermined gap from the first conductor portion; And a first rotation angle sensor that outputs a first cos signal representing cos θ1;
A second sin signal representing a sin θ2 by detecting a eddy current loss corresponding to the rotation angle θ2 of the second target, and having a plurality of inductance elements arranged opposite to the fixed side with a predetermined gap from the second conductor portion; And a second rotation angle sensor that outputs a second cos signal representing cos θ2.
A plurality of relative angle calculators for calculating a relative angle Δθ between the first rotating shaft and the second rotating shaft based on the first sin signal, the first cos signal, the second sin signal, and the second cos signal; Prepared,
The plurality of relative angle calculation units are:
The rotation angle θ1 is calculated based on the first sin signal and the first cos signal, and the rotation angle θ2 is calculated based on the second sin signal and the second cos signal, and the rotation angle θ1 and the rotation angle θ2 are calculated. One or more first relative angle calculation units for calculating a first relative angle Δθ1 between the first rotation axis and the second rotation axis from the difference value of
Based on the first sin signal, the first cos signal, the second sin signal, and the second cos signal, sin Δθ and cos Δθ corresponding to a relative angle Δθ between the first rotating shaft and the second rotating shaft are calculated, and Δθ2 = arctan One or more second relative angle calculation units for calculating a second relative angle Δθ2 between the first rotation axis and the second rotation axis from (sin Δθ / cos Δθ),
The first relative angle calculated by the arithmetic unit of the first relative angle Δθ1 and the second relative angle calculation unit any one third of the second relative angle Δθ2 calculated by An abnormality determination unit that determines an abnormality based on a difference value between the third relative angle Δθref and the remaining relative angles of the first relative angle Δθ1 and the second relative angle Δθ2 as the relative angle Δθref. A relative angle detection device .
前記第2導体部は、第2環状導体の外径側端部を軸方向から平面視して正弦波状に変化する形状に形成してなり、
前記第1回転角度センサは、該第1回転角度センサの有する前記複数のインダクタンス素子が前記第1導体部の正弦波状部と対向するように前記第1ターゲットの軸方向の一方の端面に対向して配置され、
前記第2回転角度センサは、該第2回転角度センサの有する前記複数のインダクタンス素子が前記第2導体部の正弦波状部と対向するように前記第2ターゲットの軸方向の一方の端面に対向して配置されている請求項7に記載の相対角度検出装置。 The first conductor portion is formed in a shape that changes in a sinusoidal shape when viewed from the axial direction on the outer diameter side end portion of the first annular conductor,
The second conductor portion is formed in a shape that changes in a sinusoidal shape in plan view from the axial direction on the outer diameter side end portion of the second annular conductor,
The first rotation angle sensor is opposed to one end surface in the axial direction of the first target such that the plurality of inductance elements of the first rotation angle sensor are opposed to the sinusoidal portion of the first conductor portion. Arranged,
The second rotation angle sensor is opposed to one end surface in the axial direction of the second target such that the plurality of inductance elements of the second rotation angle sensor are opposed to the sinusoidal portion of the second conductor portion. The relative angle detection device according to claim 7 , wherein the relative angle detection device is disposed.
前記第2ターゲットは、第2円筒体を備え、前記第2導体部は、前記第2円筒体の外周面に該外周面を平面視して周方向に沿って正弦波状に変化する形状に設けられ、
前記第1回転角度センサは、該第1回転角度センサの有する前記複数のインダクタンス素子が前記第1導体部と対向するように前記第1ターゲットの外周面に対向して配置され、
前記第2回転角度センサは、該第2回転角度センサの有する前記複数のインダクタンス素子が前記第2導体部と対向するように前記第2ターゲットの外周面に対向して配置されている請求項7に記載の相対角度検出装置。 The first target includes a first cylindrical body, and the first conductor portion is provided on the outer peripheral surface of the first cylindrical body so as to change in a sinusoidal shape along the circumferential direction when the outer peripheral surface is viewed in plan view. And
The second target includes a second cylindrical body, and the second conductor portion is provided on the outer peripheral surface of the second cylindrical body so as to change in a sinusoidal shape along the circumferential direction when the outer peripheral surface is viewed in plan view. And
The first rotation angle sensor is disposed to face the outer peripheral surface of the first target so that the plurality of inductance elements of the first rotation angle sensor face the first conductor portion.
It said second rotation angle sensor according to claim wherein the plurality of inductance elements having the second rotation angle sensor is arranged to face the outer peripheral surface of the second target to face the second conductor part 7 The relative angle detection device described in 1.
前記第2の相対角度演算部は、下式(1)〜(2)に基づき前記sinΔθを演算し、下式(3)〜(4)に基づき前記cosΔθを演算する請求項1から12の何れか一項に記載の相対角度検出装置。
TMs=(sinθ2+cos(θ2+Δθ2))2+(cosθ2−sin(θ2+Δθ2))2・・・(1)
sinΔθ=−TMs/2+1 ・・・(2)
TMc=(sinθ2+sin(θ2+Δθ2))2+(cosθ2+cos(θ2+Δθ2))2・・・(3)
cosΔθ=TMc/2−1 ・・・(4) The sin θ1 and the cos θ1 are defined as sin (θ2 + Δθ2) and cos (θ2 + Δθ2), respectively.
The second relative angle calculation unit calculates the sinΔθ based on the following equation (1) to (2), the following equation (3) to any of claims 1 to calculating the cosΔθ based on (4) 12 The relative angle detection device according to claim 1.
TMs = (sin θ2 + cos (θ2 + Δθ2)) 2+ (cos θ2-sin (θ2 + Δθ2)) 2 (1)
sin Δθ = −TMs / 2 + 1 (2)
TMc = (sin θ2 + sin (θ2 + Δθ2)) 2+ (cos θ2 + cos (θ2 + Δθ2)) 2 (3)
cos Δθ = TMc / 2-1 (4)
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