JPH073372B2 - トルク検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本考案は、トルク検出装置に係り、特に回転軸に取り付
けられた一対の回転位置検出センサを使用して回転軸に
発生したトルクを検出する位相差式トルク検出装置に関
する。

〔発明の背景〕

従来の回転軸のトルク検出装置としては例えば、静止ト
ルクや残留トルク等を検出する特開昭49−57880号に記
載のものがある。この従来技術では回路中でトルク値の
ゲインや零点の補正を行って検出精度を上げている。し
かしセンサのバラツキや経時変化や温度変化に関して
は、考慮されていない。

このため、特に、静止トルクや残留トルクをアナログ信
号として検出する時の誤差が大きく、精度良く検出でき
ないという問題があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、車両の回転軸に発生する静止トルクや
残留トルクを含むトルクを回転位置検出センサのバラツ
キや温度変化や経時変化に関係なく、安定に精度良く検
出できるトルク検出装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的は、 一対の回転位置検出センサの出力電圧とマイクロコンピ
ュータから付与される基準電圧とを比較して、その比較
結果に基づき、前記センサの出力電圧の最大値と基準電
圧とが実質的に一致するまで、マイクロコンピュータに
よって基準電圧を増減させ、両者が実質的に一致した時
の基準電圧値をその回転位置検出センサの出力の波高値
として認識する、いわゆる学習制御を行うことにより達
成される。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に従い説明する。

先ず、第１図は、位相差式トルク検出装置の基本構成図
で次のように構成されている。車両等の動力伝達部のケ
ーシング１中に配設される回転軸２に一定間隔を取って
固設される同一形状の２枚の歯車3,4と、該歯車3,4の歯
の外周に各々接近して、配設され、前記ケーシングに固
設される回転位置検出センサ5,6とからなる。この装置
は、回転軸２にトルクが発生すると、前記２個の回転位
置検出センサ5,6の出力信号の位相差によりトルクを検
出する。

第２図は、本装置の回路構成図で、第３図のタイミング
チャートを参照して説明する。

10は、前記２個の回転位置検出センサ5,6の信号（第３
図（Ａ））を選択するアナログスイッチであり、11のマ
イクロコンピュータ（以下略してマイコンとする）によ
って制御される。12は前記２個の回転位置検出センサ5,
6の出力を波形整形する波形整形回路であり、パルス信
号（第３図（Ｄ））に変換後、前記マイコン11の割込み
端子IRQへ入力される。13,14,15,16,17,18は、前記２個
の回転位置検出センサ5,6の周期を検出する回路であ
る。13は1/2分周回路で、前記波形整形回路12の出力信
号（第３図（Ｄ））の周波数を第３図（Ｆ）の如く半分
にしている。前記1/2分周回路13の出力のうち一方はそ
のままで、他方はバッファ回路15を介して保持回路17,1
8のそれぞれセット・リセット信号として入力される。

保持回路17,18は基準時間発生回路19のクロックパルス
信号の数を計数する計数回路16の値を保持する機能を有
する。

又、14は、前記計数回路16のリセット信号発生装置であ
る。前記計数回路16の出力信号（第３図（Ｅ））は、前
記マイコン11へ入力される。

半波整流回路20,基準時間発生回路21,比較回路22,D/A変
換回路23,アナログスイッチ24,25からなる回路は、波高
値検出回路としての学習制御回路26である。

前記半波整流回路20により、前記回転位置検出センサ5,
6の出力信号を半波整流後、一方は基準時間発生回路21
のクロックパルス信号合成された信号(B)₂になり、比較
器22へ入力される。

又、前記半波整流回路20の他方の出力信号Ｇは全波整流
回路27に入力後、A/D変換回路28を経て、トルク信号と
して、前記マイコン11へ入力される。

前記学習制御回路26において、前記比較器22の他方の入
力信号、すなわち、基準信号(B)₁は、前記マイコン11の
出力信号により制御されるアナログスイッチ24,25の出
力信号を/D/A変換回路23により変換したアナログ信号で
ある。

前記比較回路22は、前記２つの入力信号(B)₁，(B)₂の大
小関係により、High信号かLow信号を出力し、この信号
は、前記マイコン11へ入力される。すなわち、前記の学
習制御回路26において、前記２ケの回転位置検出センサ
5,6の波高値を自動的に検出している。

以上の回路構成をもとにして、第４図，第５図の処理内
容を示すフローチャートにより動作説明を行う。

第４図のメイン処理フローチャートを説明する。

テスップ50で割込み禁止状態とし、ステップ51でメモリ
エリアを全てクリアする。ステップ52で割込み時やサブ
ルーチン時に使用するスタックエリアをメモリ内に確保
する。ステップ53で、前記マイコン11の出力信号によっ
て前記アナログスイッチ10を制御し、前記一方の回転位
置検出センサの信号を選択する。

ステップ54で割込み解除を行う。ステップ55で割込み処
理終了判定を行い、終了後、次の処理へ進む。

ステップ56で後で述べる割込み処理により計測された前
記比較回路の出力信号（Ｃ）であるクロックパルス信号
の個数Ｎの判定を行う。

（ｉ）Ｎ＝０個の場合 ステップ59で、前記D/A変換回路23の入力データを１ビ
ット下げる。すなわち、これは、前記比較回路22の入力
信号の一つである前記基準信号(B)₁を１ビット分下げる
ことを意味する。

（ii）Ｎ＞１個の時 前記D/A変換回路23の入力データをテップ60で１ビット
あげる。すなわち、これは、前記比較回路22の入力信号
の一つである前記基準信号(B)₁を１ビット分上げること
を意味する。

（iii）Ｎ＝１の時 ステップ57で、前記D/A変換回路23の入力データをメモ
リへ一時退避する。すなわちこの時の記入力データが、
前記の回転位置検出センサ5,6の出力信号（Ａ）の波高
値となる。

ステップ58で、前記アナログスイッチ10を切り換えて、
回転位置検出センサ5,6の信号の一方を選択する。

以上述べたステップ58,59,60での処理の後、再び、前記
ステップ55の割込み処理終了判定の処理を戻る。これに
より、前記回転軸が回転している間に、前記回転位置検
出センサ5,6の波高値を検出することができる。

次に、第５図の割込み処理について説明する。

ステップ70で、前記計測したクロックパルス信号（Ｃ）
の個数を記憶したメモリをクリアし、新しいクロックパ
ルス信号の個数データが入力できる状態とする。

ステップ71で、前記回転位置検出センサ5,6の出力信号
（Ａ）の半周期Ｔを読み取るため、前記保持回路17,18
の出力信号を入力する。

ステップ72で、前記Ｔ時間，クロックパルス信号（Ｅ）
の個数を計測する。

ステップ73で、ステップ72で計測された個数をメモリへ
一時退避後、割込み処理を終了している。

以上、述べた方法により検出した前記２ケの回転位置検
出センサ5,6の波高値を検出することにより、センサの
バラツキや温度変化や経時変化に関係なく、精度良く、
静止トルクや残留トルクを検出できる。すなわち、前記
２ケの回転位置検出センサ5,6の出力信号（Ａ）は、サ
イン関数に近似できる。つまり、前記２ケの回転位置検
出センサ5,6の出力電圧をV,時間をt,角速度をω，波高
値をＡとすると、前記出力信号（Ａ）は次式で示され
る。

Ｖ＝Asinωｔ 前記回転位置検出センサ5,6のバラツキ，温度変化，経
時変化によって、前記波高値が変動する。このため、特
に静止トルクや残留トルクをアナログ値として検出する
際に精度に影響してくる。そこで、前記波高値を学習制
御によって、検出することにより、前記静止トルクや残
留トルク値を補正し、精度良く検出できる。

又、実施例では前記回転軸３が回転中は、前記２ケの回
転位置検出センサの出力信号を各々パルス信号に波形整
形し、前記各々のパルス信号の位相差を検出してトルク
を算出しているため、前記２個の回転位置検出センサの
出力信号のバラツキや温度変化や経時変化の影響をほと
んど受けないので、より精度の良いトルク検出が可能で
ある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、車載用などとして、回転軸に発生する
静止トルクや残留トルクを含むトルクを回転位置検出セ
ンサのバラツキや温度変化や経時変化に関係なく、安定
に精度良く検出できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は位相差式トルク検出装置の基本構成図、第２図
は本装置の回路構成図、第３図は各信号のタイミングチ
ャート、第４図，第５図は本装置の処理内容を示すフロ
ーチャートである。 １…ケーシング、２…回転軸、3,4…歯車、5,6…回転位
置検出センサ、10…アナログスイッチ、11…マイクロコ
ンピュータ、12…波形整形回路、13…1/2分周回路、14,
15…バッファ回路、16…計数回路、17,18…保持回路、1
9,21…基準時間発生回路、20…半波整形回路、22…比較
回路、23…D/A変換回路、24,25…アナログスイッチ、28
…A/D変換回路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸に一定間隔で取り付けられた一対の
   歯車と、該一対の歯車の外周に各々近接して固定的に設
   けられ、前記一対の歯車の回転位置を検出する一対の回
   転位置検出センサと、前記回転位置検出センサの波高値
   を検出する波高値検出回路と、波高値検出回路で検出さ
   れた前記一対の回転位置検出センサの波高値の位相差か
   ら回転軸のトルクを算出するマイクロコンピュータとか
   ら構成されるトルク検出装置において、 前記波高値検出回路は、前記マイクロコンピュータによ
   って付与される基準電圧レベルと前記各回転位置検出セ
   ンサの出力電圧とを比較する比較機能を有し、 前記マイクロコンピュータは前記基準電圧レベルと前記
   各回転位置検出センサの出力電圧の最高値とが実質的に
   一致するまで、前記基準電圧レベルを自動調整する機能
   を有し、両者が実質的に一致した時の基準電圧レベルに
   対応する値を実質的にそのセンサの波高値として記憶す
   る機能を有することを特徴とするトルク検出装置。
2. 【請求項２】前記マイクロコンピュータは更に、前記基
   準電圧レベルを前記回転軸の一回転毎に調整する機能を
   有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のト
   ルク検出装置。
3. 【請求項３】前記波高値検出回路は、 その一方の入力端子に複数のパルス状電圧の列として前
   記回転位置検出センサの出力電圧が入力され、他方の入
   力端子に前記マイクロコンピュータから付与された基準
   電圧が入力され、その出力端からは前記両電圧の比較結
   果として前記基準電圧を越えた前記パルス状電圧の数が
   マイクロコンピュータへ出力される様に構成された比較
   回路と、 前記マイクロコンピュータから付与される基準電圧信号
   をディジタル−アナログ変換するD/A変換器と、から成
   り、 前記マイクロコンピュータは前記比較回路から出力され
   るパルス数が“1"より多い時は前記基準電圧レベルで上
   昇させ、零の時はそれを下降させて自動調整すると共
   に、“1"の時はその時の基準電圧レベルを前記回路位置
   検出センサの波高値として記憶する機能を有することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のトルク検出装
   置。