JPH0562936B2 - - Google Patents

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JPH0562936B2
JPH0562936B2 JP61219751A JP21975186A JPH0562936B2 JP H0562936 B2 JPH0562936 B2 JP H0562936B2 JP 61219751 A JP61219751 A JP 61219751A JP 21975186 A JP21975186 A JP 21975186A JP H0562936 B2 JPH0562936 B2 JP H0562936B2
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JP
Japan
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torque
rotating shaft
rotation speed
phase difference
data
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JP61219751A
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English (en)
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JPS6375630A (ja
Inventor
Tatsunori Sakaguchi
Shigeru Horikoshi
Fusao Hayashi
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、伝達すべきトルクによつて回転軸に
発生するねじれ量に基いてトルクを検出する装置
に係り、特に自動車などの車輛に好適なトルク検
出装置に関する。
〔従来の技術〕
自動車用のトルク検出装置としては、従来か
ら、例えば特開昭60−220834号公報に開示されて
いるような、いわゆる位相差式のものが用いられ
ている。
ところで、この従来の装置では、上記公報の記
載から明らかなように、2個の回転位置検出器か
ら得られる出力信号が回転軸の回転数と無関係に
常に同じ波形の信号に保たれ、かつ、この出力信
号を矩形波のパルス信号に整形するときの比較回
路の基準電圧も常にゼロクロスレベルに保たれて
いるという前提のもとでトルク検出が行なわれる
ようになつており、これらの前提が崩れた場合に
ついては配慮されていなかつた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術は、回転位置検出器の出力信号の
波形の変化や、波形整形のための基準電圧レベル
の変化については配慮がなされておらず、このた
めトルク検出の精度が低下するという問題があつ
た。
本発明の目的は、上記した従来技術の問題に充
分に対処でき、常に高精度でトルク検出が可能な
位相差式トルク検出装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、本発明によれば、回転軸によるト
ルクの伝達状態が予め定められている所定の状態
になつたとき、検出されてくるトルクを基にして
補正データを作り、この補正データにより通常時
でのトルク検出補正を行なうようにして達成され
る。
〔作用〕
検出動作中、所定の条件が満足される毎に補正
データの更新が得られるから、トルク検出の回転
数依存性や経年変化などの影響を除いて常に高精
度を保つことができる。
〔実施例〕
以下、本発明による位相差式トルク検出装置に
ついて、図示の実施例により詳細に説明する。
第1図は本発明の一実施例で、自動車の推進軸
に現われるトルクの検出に本発明を適用したもの
で、自動車の動力伝達部のケーシング1内に収容
され、推進軸(プロペラシヤフト)に結合されて
いる回転軸6に、所定の距離lを隔てて2枚の歯
車4,5が取付けてある。これらの歯車4,5は
歯数が等しく、かつ、いずれも鉄などの磁性体で
作られている。
ケーシング1の内側には磁気検出形の回転位置
検出器2,3が装着されており、それぞれ、その
磁気検出部(先端部)は上記した2枚の歯車4,
5の外周部に近接した位置を取るようにされてい
る。
ここで、これら2個の回転位置検出器2,3に
ついてさらに等しく説明する。
第2図において、33は磁気抵抗効果素子(以
下、MR素子という)で、永久磁石35と磁性体
コア36とを備てえおり、この結果、永久磁石3
5から発生する磁束は破線38で示すような流れ
となつている。
従つて、歯車4,5が回転すると、その歯先部
40,41,42などにより磁束の流れ38が変
化し、MR素子33を通る磁束の量が変り、その
抵抗値が変化し、これにより歯車4,5の回転を
電気信号として検出することができる。
これら回転位置検出器2,3の出力信号は第3
図の波形50,53のような正弦波形になる。
そこで、まず、これらの信号は、それぞれ波形
整形回路7,8により矩形波状のパルス信号に整
形され、その後、トルク検出のための処理が行な
われるようになつている。
第1図に示すように、波形整形回路7,8の出
力であるパルス信号は、第3図の波形62,63
に示すような矩形波となつているが、これらの信
号62,63は、まず位相差信号検出回路10に
供給され、これらの信号間での位相差を表わす信
号65に変換される。この信号65の波形も第3
図に示されている。
次に、この位相差信号65はアンドゲート12
に供給され、クロツク発生器23からのクロツク
をゲートしてカウンタ16に供給することによ
り、そのオン時間t2(第3図)が検出され、この
データは信号線22によつて制御用のマイクロコ
ンピユータ(マイコンという)24に取り込まれ
る。
一方、これと並行して、波形整形回路7の出力
であるパルス信号62は分周器9にも供給され、
ここで1/2分周された上でアンドゲート11によ
りクロツクのゲートに利用され、カウンタ15に
よつて計数が行なわれた結果、その周期T(第3
図)の検出が行なわれる。そして、この周期Tは
信号線21を介してマイコン24に取り込まれ
る。
このとき、マイコン24は、ROM25と
RAM26から与えられる所定の処理手順に従つ
て動作し、信号線17,18を介してアンドゲー
ト13,14に制御信号を送ると共に、リセツト
線19,20によつてカウンタ15,16のリセ
ツトを行ない、必要な制御が得られるようにす
る。
そして、上記した周期Tと時間t4の取り込みが
終るごとに、これらのデータに基いて位相差信号
65のオンデユーテイ比Dpo(=t4/T)を計算し
トルクの検出を行なう。
すなわち、回転軸6を介してのトルクの伝達が
現われると、これにより回転軸6にねじれが発生
し、この結果、歯車4と5の歯の相対位置に変化
を生じ、これが位相差信号65のオンデユーテイ
比の変化として検出されるので、このオンデユー
テイ比に基づいてトルク検出ができ、これが位相
差方式のトルク検出原理であるからである。
このときのトルクτは次式で与えられる。
τ=(π/32×d4×G)・1/l・θ ……(1) ここで、 d:回転軸の直径 G:回転軸の横弾性系数 l:歯車間の距離 θ:回転軸に現われたねじれ角 π:円周率 一方、ねじれ角θとオンデユーテイ比Dpoとは、
比例関係にあり、従つて、 θ=k・Dpo ……(2) ここで、 k=π/z z:歯車の歯数 となる。
そして、上記の緒量、d、G、l、zなどは、
与えられた装置についてはいずれも定数となるか
ら、結局、 τ=C・Dpo ……(3) ここで、 C:(π/32×d4×G)・1/l・π/z(=定数) となり、一般的には、この(3)式によりトルクを求
めるようになつている。
第1図に戻り、27は無負荷検出器で、28は
無負荷信号をマイコン24が取り込むための信号
線である。
そして、この実施例では、トルクτの演算を上
記の(3)式によつて行なうのではなくて、次の(4)式
で行なうようになつている。
τ=C・(Dpo−Dc) ……(4) ここで、 Dc:補正値 そこで、以下、このオンデユーテイ比Dpoに補
正値Dcを含ませた理由について説明する。
上記したように、このような位相差式のトルク
検出処理では、検出器の出力信号に現われる波形
変化や、パルス信号に変換する際での基準電圧レ
ベルの変化によりトルク検出に誤差を生じる。
まず、波形変化について説明すると、回転軸6
が比較的低回転数のときにはあまり問題にならな
いが、この回転数が増加してくるにしたがい、歯
車4,5の歯先部40,41,42における渦電
流が大きくなり、これにより磁束の流れ38に変
化が生じ、この結果、出力信号50,53に波形
歪が現われてくるのである。
これを第3図で説明すると、歯車4、又は5に
渦電流が流れると、この影響により各回転位置検
出器2,3の出力には波線55で示す電圧が現わ
れる。ここで、図中のA,B,C,Dの各点は、
歯車4,5の歯先部40,41,42と谷部4
3,44との境界部分がMR素子33の近傍を通
過する時点を表わし、これらの時点ごとに電圧5
5に極大部56〜59が生じていることが判る。
従つて、このような渦電流による電圧55を生
じた場合には、出力信号53は破線54で示すよ
うな歪んだ信号となつてしまう。
次に、波形整形回路7,8による基準電圧レベ
ルは第3図の実線52,61に示すゼロクロスレ
ベルに保たれる必要があるが、実際には特性のバ
ラツキや経年変化の影響もあり、例えば破線5
1,60で示すように、ゼロクロスレベルからず
れてしまい、これを常に一致させるのは困難であ
る。
このように、基準電圧レベルや波形に変化を生
じると、例えば出力信号53によるパルス信号6
3に対して、出力信号54によるパルス信号64
というような変化が与えられてしまうことにな
る。
しかして、このことは、パルス信号63と64
それ自体のオンデユーテイ比Dとしては僅かな変
化としてしか現われない(パルス信号63ではD
=t2/T2、64ではD=t3/T(3))が、位相差信
号65が66のように変化することにより、これ
らの間では大きなオンデユーテイ比Dpoの変化と
なつて現われ、結局、トルク検出に大きな誤差を
与えてしまうことになる。
これは無負荷状態、つまり回転軸6によるトル
ク伝達量がゼロの状態であつても、例えば第4図
に示すような、回転数Nに依存した或る値のトル
クが、みかけ上検出されてしまうことを意味す
る。この第4図で、比較的低速の回転数N1の点
71でみかけ上検出されてくるトルクτ1が上記し
た基準電圧レベルのずれによるもので、回転数
N1よりも高速の回転数N2における点72でみか
け上与えられてくるトルクτ2のうち、トルクτ1
引いたトルク量が上記した渦電流によるものであ
り、これらの間では実線70で示すように、ほぼ
直線的にみかけ上のトルクが与えられてしまうも
のと考えられ、従つて、この斜線を付した領域7
3は無負荷時でのトルクのオフセツト量となる。
そこで、上記実施例では、このトルクのオフセ
ツト量が補正値としてトルクの検出に反映される
ように、上記(4)式で示す補正値Dcを用いるよう
にしているのであり、以下、この点について説明
する。
マイコン24は、上記したように、信号線28
を介して無負荷検出器27からのデータを読み込
んでいる。なお、この無負荷検出器27は、この
実施例では、自動車の駆動系に用いられているク
ラツチの操作状態を検出し、クラツチが切られて
いるときだけオンになる無負荷検出信号を発生す
るように構成されているものである。
また、マイコン24には、カウンタ15からの
データも取り込まれており、この結果、回転軸6
の回転数Nも知ることができる。
そこで、マイコン24は、これら無負荷検出信
号と回転数Nとにより第5図に示す処理を行な
い、逐次、第6図に示すテーブルの作成(更新)
を行なつてゆく。
この第5図の処理は、マイコン24が動作可能
にされると同時に開始され、まず、S1では信号
線28から入力される無負荷検出信号を調べ、結
果がNO、つまりクラツチが接続されていて回転
軸6によるトルク伝達が行なわれている可能性が
ある間は、そのまま待機する。
S1での結果がYES、つまりクラツチが切られ
ていて無負荷、すなわち、回転軸6によるトルク
伝達量がゼロになつていることが確実になつてい
たときには、次のS2に進み、ここで回転数Nを
調べ、それが比較的低速の回転数N1に等しくな
つているか否かを判断し、結果がNOのときには
さらに次のS3に進み、今度は回転数Nが比較的
高速の回転数N2に等しくなつているか否かを判
断し、結果がNOのときには元に戻る。
一方、まず、S2での結果がYESになつたとき
には、S4、S5の処理を行ない、データaの算出
を行なう。
また、S3の結果がYESになつたら、S6とS7の
処理を行ない、データbの算出を行なう。
従つて、データaは、無負荷状態で、かつ回転
数がN1のときのトルクである、第4図のτ1に対
応したオンデユーテイ比Dcの値を表わすデータ
となり、同様に、データbは、無負荷状態で回転
数がN2のときのトルク、つまり第4図のトルク
τ2に対応したオンデユーテイ比Dcの値を表わすデ
ータとなる。
ところで、これらのデータa、bが算出された
あとは、その都度、S8の処理を実行し、データ
a、bの直線補間により第6図に示すテーブルの
作成又は更新を行なつてゆくのである。
他方、マイコン24は、これと並行して第7図
に示す処理も実行している。
この第7図の処理は、タイマー割込などにより
周期的に実行されるもので、まず、S10で回転数
Nを取り込んだ後、次のS20でテーブル(第6
図)を検索し、これにより、このときの回転数N
に対応した補正値Dcの設定を行なう。その後、
S30で本来のトルク検出に必要なオンデユーテイ
比Dpoを計算し、S40でトルクτの計算を行なう
のである。
従つて、この実施例によれば、動作中、常に新
たな補正値によるトルク検出が得られることにな
り、各構成要素に現われる特性の経時変化や、回
転数に依存して現われる特性変化などを充分に補
正して高精度を容易に保つことができる。
なお、上記実施例における回転数N1とN2の値
については、それぞれ回転軸6に現われる回転数
の下限付近と上限付近に定めればよく、例えば、
N1としては1000rpmなどと、そしてN2としては
3000rpmとすればよい。
また、無負荷検出器27としては、上記実施例
のようなクラツチの操作状態に依存したものに限
らず、例えば自動車駆動系における変速ギヤ装置
のニユートラル状態に依存したものなどでもよ
い。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、トルク
検出系における各要素の特性のバラツキや経時変
化、或いは回転数に依存して現われる特性変化な
どの影響を受けることなく、常に容易に高精度の
トルク検出を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による位相差式トルク検出装置
の一実施例を示す構成図、第2図は回転位置検出
器の一例を示す説明図、第3図は動作説明用の波
形図、第4図はオフセツト量の説明図、第5図及
び第7図はそれぞれ動作説明用のフローチヤー
ト、第6図はテーブルの説明図である。 1……ケーシング、2,3……回転位置検出
器、4,5……磁性体歯車、6……回転軸、7,
8……波形整形回路、9……分周器、10……位
相差信号検出回路、11〜14……アンドゲー
ト、15,16……カウンタ、23……クロツク
発生器、24……マイクロコンピユータ、27…
…無負荷検出器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 自動車のエンジンに結合された回転軸のトル
    ク伝達部分の長さ方向に所定の距離を隔てて取付
    けた2枚の歯車と、これら歯車の回転を検出する
    第1と第2の回転位置検出器と、これら回転位置
    検出器の出力信号をそれぞれ第1と第2のパルス
    信号に整形する第1と第2の波形整形手段とを備
    え、これら第1と第2のパルス信号間の位相差に
    よりトルクを検出するようにした自動車用の位相
    差式トルク検出装置において、上記回転軸による
    トルク伝達量が実質的にゼロになつている状態を
    検出する無負荷検出手段と、上記回転軸の回転数
    Nを検出する回転数検出手段と、マイクロコンピ
    ユータとを設け、該マイクロコンピユータによ
    り、上記回転軸によるトルク伝達量がゼロでその
    回転数が低速N1のときのトルクτ1に対応した上
    記パルス信号のオンデユーテイ比を表わすデータ
    aと、上記回転軸によるトルク伝達量がゼロでそ
    の回転数が高速N2のときのトルクτ2に対応した
    上記パルス信号のオンデユーテイ比を表わすデー
    タbとを算出し、これらのデータa、bに基づく
    直線補間によりテーブルを作成し、このテーブル
    を回転数Nにより検索して補正値Dcを求め、こ
    の補正値Dcと検出したトルク値とから補正され
    たトルクを計算するように構成したことを特徴と
    する自動車用位相差式トルク検出装置。
JP21975186A 1986-09-19 1986-09-19 自動車用位相差式トルク検出装置 Granted JPS6375630A (ja)

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US6957590B2 (en) 2003-02-28 2005-10-25 Koyo Seiko Co., Ltd. Rotational angle detecting apparatus and torque detecting apparatus

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