JPH0663877B2 - 位相差式トルク検出装置 - Google Patents

位相差式トルク検出装置

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JPH0663877B2
JPH0663877B2 JP15838585A JP15838585A JPH0663877B2 JP H0663877 B2 JPH0663877 B2 JP H0663877B2 JP 15838585 A JP15838585 A JP 15838585A JP 15838585 A JP15838585 A JP 15838585A JP H0663877 B2 JPH0663877 B2 JP H0663877B2
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龍範 坂口
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、自動車など車両の駆動軸を介して伝達される
トルクを検出する装置に係り、特に回転位置検出センサ
を用いて無接触で動作するトルク検出装置に関する。
〔発明の背景〕
自動車などの車両の制御に対する高度化、多機能化の要
求が高まるにつれ、各種の検出装置が使用されるように
なつてきているが、このような検出装置の一つにトルク
検出装置がある。
そして、このような車両用のトルク検出装置としては、
従来から種々の検出原理によるものが提案されている
が、いまが充分な実用性をもつたものは知られていない
のが現状である。
そして、このようなトルク検出装置の実用化の妨げとな
つている理由には種々のものが挙げられるが、その中で
特に重要な理由の一つに、トルク検出部からの信号が温
度依存性をもち、経年変化やさらには検出部の特性のバ
ラツキなどによる変動を伴なつていることが挙げられ
る。
例えば、特開昭49−57880号公報には、静止トルクまで
検出可能なトルク検出装置についての開示があるが、こ
こでもトルク検出信号についてのゲインや零点補正につ
いては触れているものの、上記したトルク検出部の特性
のバラツキや、温度依存性、経年変化などに対しての考
慮については特に触れられていない。
従つて、従来の、特にトルクを位相差信号として検出す
る方式のトルク検出装置では、精度を高めるのが困難
で、それが実用化のネツクとなつていた。
〔発明の目的〕
本発明は、上記した背景のもとになされたもので、トル
ク検出部の特性のバラツキや温度位存性、それに経年変
化などの影響を充分に、しかも容易に補償でき、常に高
精度でトルク検出が行なえて高い実用性が得られるよう
にした位相差式トルク検出装置を提供するにある。
〔発明の概要〕
この目的を達成するため、本発明は、回転位置検出信号
を矩形波信号(パルス信号)に変換してから位相差検出
を行なう方式において、この矩形波信号のデユーテイ比
を検出し、それが50%に収斂するように、矩形波変換の
ための基準電圧を制御するようにした点を特徴とする。
〔発明の実施例〕
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、図において、1〜3は回
転位置検出用のセンサ、4〜6は磁性体の歯車、7は回
転軸、10,11は信号処理回路、12,22は波形整形回路、13
は1/2分周器、14,15はアンド回路、16はクロツク発生回
路、17,18はカウンタ、19は基準電圧設定回路、20は電
圧発生回路、21は選択回路、23はマイコン(マイクロコ
ンピユータ)である。
センサ1〜3は磁気抵抗型の位置検出器で、歯車4〜6
のそれぞれの歯の位置を検出し、それぞれ検出信号S1,S
2,S3を発生する働きをする。
ここで、位相差方式のトルク検出の原理について説明す
ると、回転軸7は第2図に示すように、例えば自動車な
どの車両の動力伝達部のケーシングC内で、測定すべき
トルク伝達を行なうようになつており、そして、歯車4,
5は回転軸7上に所定の距離だけ離して設けてある。
そこで、回転軸7によつて動力が伝達されると、そのと
きのトルクに応じて回転軸7にねじれが発生し、歯車4
と5の間に回転方向のずれが発生することになり、この
結果、センサ1と2の信号S1とS2との間にトルクに比例
した位相差が現われる。従つて、これらの信号S1とS2と
の位相差を測定してやればトルクを検出することができ
ることになり、これが位相差式トルク検出の原理であ
る。なお、センサ3は信号処理のためのタイミング信号
S3を発生させるためのもので、1枚の歯だけを持ち、歯
車4に可能なだけ近付けて取付けてある歯車6と組合わ
され、これにより回転軸7が1回転して所定の回転角
(360度の中の所定の1つの角度)に達するごとに信号S
3を発生するようになつている。
信号処理回路10はセンサ1からの信号S1を処理し、同じ
く11は信号S2を処理するもので、両者は同じものである
から、以下の説明は10を主として行なう。
波形整形回路12は例えばオペアンプなどの比較回路から
なり、基準電圧設定回路19から与えられる基準電圧V
を閾値電圧として信号S1を整形し、矩形波信号P1に変換
する働きをする。従つて、これらの信号S1とP1の関係は
第3図のようになる。同様にセンサ2からの信号S2も信
号処理回路11内の波形整形回路によつて矩形波信号P2に
変換される。そして、これらの信号P1,P2の位相差を表
わす信号Kτがトルクτを表わす信号となるから、マイ
コン23はこれらの信号P1,P2を取り込み、信号Kτのパ
ルス幅を計算してトルクを算出するようになつている。
ところで、いま、センサ2からの信号S2が温度変化など
により第3図の信号P2′のように、その平均値がΔVだ
け上昇したとする。
一方、波形整形回路の閾値電圧V1と変らないから、
このときの矩形波信号はP2′のようになり、その正極性
パルス幅もそれまでのt1からt2に変化してしまう。
この結果、測定すべきトルクに変化がなかつたにもかか
わらず、このときの信号P1とP2の位相差を表わす信号
は、それまでのKτからKτ′に変り、トルク検出値が
変化してしまうことになる。
そこで、この実施例では、第1図に示すように、まず波
形整形回路12の出力信号P1をアンド回路14に加え、これ
によりクロツク発生回路16から出力されているクロツク
CLをゲートしてクロツクパルス列PS1を得、これをカウ
ンタ17に供給してカウントさせ、その結果PN1をマイコ
ン23に取り込むようにする。
一方、この信号P1をフリツプフロツプなどからなる1/2
分周回路13に入力して分周信号P12を得、この信号P12を
アンド回路15に入力してクロツクCLをゲートし、これに
よつて得られたクロツクパルス列PS2をカウンタ18に供
給してカウントさせ、そのカウント結果PN2をマイコン2
3に取り込むようにする。
いま、クロツクCLの周期をδtとすれば、第3図から明
らかなように、(PN1×δt)は信号P1の正極性半サイ
クル期間のパルス幅tを表わし、同様に、(PN2×δ
t)は信号P1の1サイクル期間の幅Tを表わす。即ち、 となる。
そして、これは信号処理回路11でも同じであるから、信
号P2についても、それぞれtとTを求めることができ
る。
そこで、マイコン23は、これらのデータt,Tを算出し、
それに基づいて3ビットの制御データDVを出力し、そ
れを基準電圧設定回路19の選択回路21に入力する。
この基準電圧設定回路19は、3ビツトの制御データDV
で制御される選択回路21と、この選択回路21の出力に応
じて8種類の異なつた電圧の一つを基準電圧Vとして
出力する電圧発生回路20からなる。
従つて、マイコン23が所定の制御データDVを出力する
と、それに応じて波形整形回路12の閾値電圧が変化し、
信号S1及びS2を矩形波信号P1及びP2に変換するための平
均値レベルの制御が行なえることになる。
そこで、マイコン23は、これらのデータt,Tに基づき、
信号P1,P2のデユーテイ比D(D=t/T×100%)を計
算し、その結果、D=50%が得られるように制御データ
DVを変えてゆく。例えば、上記したように、第3図で
信号S2が温度変化などによりS2′になり、この結果、信
号P2がP2′のようになつたときには、制御データDV
変えて基準電圧設定回路19の出力が、それまでのV
からV2に電圧ΔVだけ上昇するようにしてやる。そ
うすれば、信号P2′の幅t2は再び信号P2のようにt1に戻
り、トルクを表わす信号Kτ′も元の値Kτに戻り、正
しいトルクを検出することができる。
次に、以上の動作に必要なマイコン23の処理についての
一実施例を第4図及び第5図のフローチヤートによつて
説明する。
第4図はメイン処理ルーチン50を示したもので、まず、
ステツプ51(以下、ステツプをSと記す)ではマイコン
23の入出力ポートの設定を行なう。
S52では割込フラグIRQFLGを調べ、割込処理(第5図)
待ち状態にする。
S52での結果がY(YES)になつたらS53で割込フラグを
リセツトし、続くS54でセンサフラグSENSORFLGを調べ、
センサ1の信号処理回路10による処理を行なうか、セン
サ2の信号処理回路11による処理を行なうかの選択を行
ない、センサ1の場合にはS55に向い、センサ2ならS56
に向う。なお、SENSORFLG=1ならセンサ1,SENSORFLG=
0ならセンサ2とする。
S55とS56とでは処理内容は同じであるから、一緒に説明
すると、S57とS61では、それぞれの処理回路10又は11か
ら取り込んだ時間t,Tによりデユーテイ比Dの計算を行
なう。
D=(t/T)×100〔%〕 ……(2) 続くS58とS62ではデユーテイ比Dが50%に対してα%以
内にあるか否かの判定を行なう。そして結果がYのとき
にはS59,S63を通り、S59ではセンサフラグを0に、そし
てS63ではセンサフラグを1にする。
しかしてS58,S62での結果がN(NO)のときには、それ
ぞれS60,S64に向い、基準電圧設定回路19による閾値電
圧Vの設定値を、(D−50)の符号に応じて1ステツ
プだけ上下させる。つまり、(D−50)が負のときに
は、デユーテイ比Dが50%を割つたことを意味するか
ら、閾値電圧Vを1ステツプ下げ、反対に(D−50)
が正になつたら、閾値電圧Vを1ステツプ上げてやる
のである。
その後はS52の前に戻り、次の割込発生を待つ。
次に、第5図は割込処理70で、第1図のセンサ3の信号
S3を波形整形した信号P3の立ち上りで開始し、まずS71
で割込フラグIRQFLGを1にセツトする。
続くS72ではセンサフラグSENSORFLGを調べてセンサ1と
センサ2のいずれの信号処理を行なうかの判断を行な
う。そして、フラグが1なら信号処理回路10の信号処理
をS73で行ない、フラグが0なら信号処理回路11の信号
処理をS74で行なう。
これらS73とS74の処理内容は、取り込む信号が信号処理
回路10,11のいずれかとなるだけで、その他の点では同
じであるから、一緒にして説明する。
まず、S75,S81ではカウンタ17,18のリセツトを行なうた
め、信号RESETを発生する。
次に、S76,S82では時間tの計測終了待ちを行なう。な
お、このためには、例えば信号P1の立ち下りを調べれば
よい。
S76,S82での結果がYになつたらS77,S83でカウント結果
を読込み、時間tを求める。
S78,S84では時間Tの計測終了待ちを行なう。このため
には、例えば信号P12の立ち下りを調べればよい。
そしてS79,S85ではカウント結果を読込み、時間Tを求
める。
なお、これら第4図、第5図の処理が始まるまでには、
マイコン23の特性上、第3図の信号P3が現われてからΔ
tの遅れが生じる。従つて、歯車6の歯の位置は歯車4
の歯に対して所定の位置関係を保つようにしておかなけ
ればならない。
従つて、以上の実施例によれば、温度変化や経年変化、
或いはセンサ1,2の特性などのバラツキにより信号S1,S2
の平均値が変化したとしても、矩形波信号P1,P2のデユ
ーテイ比は常に50%±αに補正されるから、トルクを常
に正確に検出することができる。
なお、以上の実施例では、センサ1〜3として磁気抵抗
型の位置検出器を用いているが、これに代えて光学的な
位置検出器を用いてもよい。
また、以上の実施例では、時間t,Tの計測用にハード構
成のカウンタ17,18を用いているが、これらに代えてマ
イコン23のプログラムによるソフトカウンタ機能を用い
るようにしてもよい。
このときの割込処理ルーチンの一実施例を第6図に示
す。
この実施例では、まず、S86,S89で時間tの計測を行な
い、続いてS87,S90では時間(T−t)の計測を行な
い、最後にS88,S91で時間Tを計算で求めるのである。
従つて、この実施例によれば、ハード的な構成を簡単に
することができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、センサからの信
号の平均値に変動が生じても、位相差検出のための矩形
波信号のデユーテイ比には影響が現われないような補正
が行なわれるから、従来技術の欠点を除き、自動車など
の車両に適用して温度変化や経年変化、それに素子特性
のバラツキなどの影響を受けても常に正確に、高い信頼
性を保つてトルクを検出することができる位相差式トル
ク検出装置を容易に提供することができる。
【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
例を示すブロツク図、第2図はセンサ部分の詳細説明
図、第3図は動作説明用のタイムチヤート、第4図及び
第5図は動作説明用のフローチヤート、第6図は他の一
実施例の動作を説明するフローチヤートである。 1〜3……回転位置検出用のセンサ、4〜6……磁性体
の歯車、7……測定すべきトルクが伝達される回転軸、
10,11……信号処理回路、12,22……波形整形回路、13…
…1/2分周器、14,15……アンド回路、16……クロツク発
生回路、17,18……カウンタ、19……基準電圧設定回
路、20……電圧発生回路、21……選択回路、23……マイ
コン。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定の剛性を有するトルク伝達軸のトルク
    入力軸とトルク出力側でそれぞれ検出した回転位置信号
    を入力として第1と第2の矩形波信号を出力する波形整
    形回路を備え、これら第1と第2の矩形波信号の間での
    位相差に基づいてトルクを検出する方式の位相差式トル
    ク検出装置において、上記矩形波信号のデユーテイ比を
    検出する測定手段と、この測定手段による測定結果に応
    じて上記波形整形回路の閾値電圧を制御する閾値電圧設
    定手段とを設け、上記矩形波信号のデユーテイ比が所定
    の一定値に収斂制御されるように構成したことを特徴と
    する位相差式トルク検出装置。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項において、上記測定
    手段が、上記矩形波信号の1サイクル期間中での一方の
    極性部分でクロツク信号の計数を行なうカウンタと、上
    記矩形波信号の1サイクル期間の全てにわたつてクロツ
    ク信号の計数を行なうカウンタとを含み、これらカウン
    タの計数結果の比によつて上記矩形波信号のデユーテイ
    比を検出するように構成されていることを特徴とする位
    相差式トルク検出装置。
JP15838585A 1985-07-19 1985-07-19 位相差式トルク検出装置 Expired - Lifetime JPH0663877B2 (ja)

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JPS6221029A JPS6221029A (ja) 1987-01-29
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JPS6221029A (ja) 1987-01-29

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