JPH0734342U - トルクセンサの異常診断回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 検出出力ないし検出出力の異常検出を容易且
つ簡単な構成で行うことができるトルクセンサの異常診
断回路を提供する。 【構成】 磁気検出素子１１〜１４からの検出信号Ｑ11
＋Ｑ21、Ｑ31＋Ｑ41、Ｑ12＋Ｑ22、Ｑ32＋Ｑ42は変調器
２１によりフィルトレーションされた後、比較器２２に
おいて、大きさと方向が比較される。比較の結果が不一
致である場合は、比較器２２から記憶回路２３に異常信
号が出力され、記憶回路２３から出力阻止回路２４には
出力異常信号を出力されて、右捩りトルク、左捩りトル
クの出力が阻止される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、トルクセンサの異常診断回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

例えば車両の電動パワーステアリングを制御する際にはそのパラメータとなる ステアリングホイールへ加えられるトルク（操舵力）を検出する必要がある。こ のため、これらの制御系にはトルクセンサが使用される。またオートマチックト ランスミッションやエンジン、あるいは電動機などの回転駆動部を制御する場合 も同様で、回転トルクや静止トルクなどを検出するためにトルクセンサが用いら れる。

【０００３】 この種の従来のトルクセンサとして、例えば特開昭６３−１５８４３３号公報 に記載されているもの（従来例）が知られている。このトルクセンサは、第１の シャフトの先端部を捩れ変位可能に第２のシャフトに連結し、この連結部分の周 囲を取囲むように交互にＮ極とＳ極を配してなる磁気発生ユニットを第２のシャ フトに固定し、また第２のシャフトに上記Ｎ極とＳ極との間に磁気の入出端が磁 気発生ユニットに臨む磁気通路を形成する磁路形成部材を設けるとともに、磁気 通路を流れる磁束の変化を検出する磁気検出素子を配設する構成としている。

【０００４】 また上記の従来例では、２つの磁気検出素子を第１のシャフトの軸線に対して １８０°の角度で相対する位置に設け、これら２つの磁気検出素子の出力を加算 処理している。この構成により、機械加工や組立て誤差などによる機械的偏心の 影響により発生するトルク・リップルが相殺される。

【０００５】 また同様なトルク・リップルが磁気通路における磁束密度の不均一によっても 発生することから、磁気検出素子を任意の位相、具体的には磁路片のピッチに相 当する位相で配している。つまり、上記の２つの磁気検出素子の他に、これらと 所定の角度ずれを与えた２つの磁気検出素子を設置する構成としている。そして これら４つの磁気検出素子の出力を適宜加算して得た補正出力に基づいて右捻り トルクや左捻りトルクなどの出力を得ることで、検出信号の精度向上を図ってい る。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記従来のトルクセンサでは、磁気検出素子、あるいは磁気検 出素子の出力に基づいて検出信号を発生するための検出回路の故障などにより異 常が発生した場合における、検出信号の異常を検出することができないという問 題がある。

【０００７】 そこで、上記のような異常を検出するために、磁気検出素子ないし検出回路に おける正常・異常の診断のための診断回路ないしセンサを設けるシステムとする ことも考えられるが、この種のトルクセンサのように磁気検出素子を複数個用い る構成の場合、各磁気検出素子毎に診断回路などが必要となるため、システム構 成が複雑で高価なものになってしまう。

【０００８】 本考案の目的は、検出信号の異常検出を容易且つ簡単な構成で行うことができ るトルクセンサの異常診断回路を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

前記請求項１記載の考案は、被測定部材に連結されるとともに捩れ変位可能な シャフト部材と、異磁極が周方向に沿って交互に配置されるように前記シャフト 部材の一端側に固着された磁気発生ユニットと、前記シャフト部材の他端側に形 成されるとともに磁気の入出端が前記磁気発生ユニットに臨む磁気通路と、前記 磁気通路の磁束を検出する複数の磁気検出素子と、前記複数の磁気検出素子から の検出信号を比較する比較手段と、前記比較の結果が不一致の場合に異常信号を 発生する異常検出手段とを有することを特徴としている。

【００１０】 また、請求項２記載の考案は、前記の異常信号を受けて検出信号の出力を阻止 する出力阻止手段を設ける構成としている。

【００１１】

【作用】

上記のように複数の磁気検出素子の検出信号を比較演算することでトルクセン サの出力信号を診断する異常診断回路を持たせ、検出信号の異常検出を容易且つ 簡単な構成で行なえる。

【００１２】

【実施例】

図１に本発明の実施例のトルクセンサの側面図を、また図２のその正面図をそ れぞれ示した。このトルクセンサは、第１のシャフト１、第２のシャフト３、第 １のシャフト１と第２のシャフト３とを連結してシャフト部材を構成する小径部 ２、第２シャフト３の外周面３１において小径部２の外周に設けられた非磁性の 円筒形のモールド部材４、などから構成される。尚、この実施例ではシャフト部 材を第１のシャフト１と第２のシャフト３並びに小径部２により構成したが、こ れらは一体でも別体でも良い。別体とした場合、これら第１のシャフト１、第２ のシャフト３や小径部２は、ネジ止めなどにより連結される。また小径部２は、 例えばトーションバーなどで構成することもできる。

【００１３】 前記モールド部材４は、図１に示すように突端部４１が第２シャフト３の外周 面に嵌合・固着されている。またモールド部材４のピックアップ部材７に対向す る端面側には、ドーナツ型の磁性体埋め込み部４２が形成されている。また、磁 性体埋め込み部４２には、その端面４３にＮ極を臨むように配置した磁性体５１ と、端面４３にＳ極を臨むように配置した磁性体５２とが、交互に同心円状に且 つ等間隔になるように配設されている。これら磁性体５１、５２の他端部は、リ ング状のコモンリング６に連結されている。このコモンリング６は、磁性体５１ 、５２から発生する磁界により閉ループ状の磁気通路を形成する。また、コモン リング６や磁性体５１、５２は、磁性体埋め込み部４２内に埋設されて一体形成 されている。

【００１４】 前記第１のシャフト１の小径部２側の外周面には、端面４３に面して円板形の ピックアップ部材７が嵌合・固着されている。ピックアップ部材７は、図におい て左側（第１のシャフト１側）の端面にアウターリング８とインナーリング９が 設けられている。また、この端面に面したピックアップ部材７の端面には、磁性 体５１、５２とそれぞれ対応し且つこれらの磁力により磁気通路を形成する磁路 片７１、７２が交互に且つ同心円状に等間隔で配設されている。磁路片７１は、 アウターリング８に、また磁路片７２はインナーリング９に、それぞれ連結され ている。これら磁路片７１、７２とアウターリング８、インナーリング９との間 にはそれぞれ磁気通路が形成される。

【００１５】 また、プリント基板１０には、ホール素子などで構成される磁気検出素子１１ 〜１４が設けられており、これらの磁気検出素子１１〜１４は、アウターリング ８とインナーリング９との間に配置される（図２参照）。このうち、磁気検出素 子１１、１２は、機械加工や組立て誤差による機械的な偏心の影響によるトルク ・リップルを相殺するためのもので、磁気検出素子１２は、磁気検出素子１１と 第１のシャフト１に対して１８０°の位相差で相対する位置に配置される。また 、磁気検出素子１３、１４は、磁気通路における磁束密度に不均一によるトルク リップルを相殺するためのものである。そして、磁気検出素子１３は磁気検出素 子１１に対して磁路片７１、７２のピッチ相当分の位相だけずらした位置に設け られる。また磁気検出素子１４は、上記同様に機械的偏心によるトルク・リップ ルを相殺する目的で、磁気検出素子１３と第１のシャフト１に対して１８０°の 位相差で相対する位置に配置されている。

【００１６】 また、プリント基板１０上、あるいはこのプリント基板１０と接続された外部 回路（図示せず）などには、磁気検出素子１１〜１４の出力を処理して右捩りト ルクや左捩りトルクなどの出力を得るための処理回路と、これら磁気検出素子の 出力の異常を検出する異常診断回路が設けられている。

【００１７】 図３にこれらの回路を示した。この回路は、磁気検出素子１１〜１４の出力を トルク量として検出するための演算部分２５と、変調器２１、比較器２２、並び に記憶回路２３などから構成される異常検出部分（自己診断機能部分）２０、並 びに出力阻止回路２４から構成される。この内、演算部分は、上記した従来例と 同様に、磁気検出素子（ホール素子）１１〜１４からの検出出力であるＱ11、Ｑ 12、Ｑ21、Ｑ22、Ｑ31、Ｑ32、Ｑ41、Ｑ42を図示したように加算・減算処理して 、右捻りトルク、左捻りトルクを出力する。但し、本実施例では、右捻りトルク 、左捻りトルク出力の前段に出力阻止回路２４が設けられており、後述するよう に異常検出部分２０において磁気検出素子１１〜１４の出力異常を検出した場合 には、これらトルクの出力は阻止される。

【００１８】 異常検出部分を構成する変調器２１には、第１の磁気検出素子１１の出力Ｑ11 と第２の磁気検出素子１２の出力Ｑ21とを加算して機械偏心を補償した信号Ｑ11 ＋21、第３の磁気検出素子１３の出力Ｑ31と第４の磁気検出素子１４の出力Ｑ41 とを加算して磁束密度バラツキを補償した信号Ｑ31＋41が入力される。これら信 号Ｑ11＋21、Ｑ31＋41はそれぞれ、その信号の基本成分トルクの大きさと方向と が一致しているものの、上記の磁束密度バラツキ以外の原因による磁束密度のバ ラツキやその他の例えば不感帯に起因する誤差あるいはリプルを含む。このため これらの信号Ｑ11＋21、Ｑ31＋41は、変調器２１により位相変化処理などにより フィルトレーション（信号濾過）し、上記誤差などを補正した後、比較器２２に 入力される。また、上記の信号Ｑ11＋21、Ｑ31＋41とは反対のトルクの大きさと 方向成分を有する信号Ｑ12＋22、Ｑ32＋42も同様に処理されて比較器２２に送ら れる。

【００１９】 上記比較器２２は、磁気検出素子１１〜１４からの同一の基本成分を有する信 号である信号Ｑ11＋21と信号Ｑ31＋41、あるいは信号Ｑ12＋22とＱ32＋42とをそ れぞれ比較する。そしてこれら信号Ｑ11＋21と信号Ｑ31＋41、あるいは信号Ｑ12 ＋22とＱ32＋42との大きさと方向が共に一致した場合には、磁気検出素子１１〜 １４からの信号が正常であるため、記憶回路２３への異常信号を出力しない。ま た信号Ｑ11＋21と信号Ｑ31＋41、あるいは信号Ｑ12＋22とＱ32＋42との大きさな いし方向の少なくとも一方が不一致である場合には、記憶回路２３に異常信号を 出力する。

【００２０】 上記の異常信号が出力された場合、この異常信号は記憶回路２３において記憶 ・保持され、また記憶回路２３は出力異常信号を出力する。そして、この出力異 常信号が出力阻止回路２４に入力されると、出力阻止回路２４は右捻りトルクや 左捻りトルクの各検出信号の出力を阻止する。

【００２１】 尚、以上の説明で４つの磁気検出素子１１〜１４の４つの検出信号を用いてこ れら信号の異常を検出する構成としたが、これら磁気検出素子１１〜１４の任意 の２つの検出信号を比較して異常検出するように構成してもよいことは勿論であ る。また、本実施例のようにセンサのプリント基板上に異常診断回路を設けても よいし、センサが接続される車両のコントローラ側に異常診断回路を設けるよう にしてもよい。

【００２２】

【考案の効果】

以上の説明で明らかなように、本考案のトルクセンサの異常診断回路によれば 、複数の磁気検出素子からの検出信号を比較してこれら検出信号の異常を検出す るものであり、非常に簡単な構成で容易に検出信号の異常検出が行える。

【００２３】 しがって、前記のような異常検出ができる結果、トルクセンサの信頼性や安全 性の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例に用いられるトルクセンサの側
面図である。

【図２】図１のトルクセンサの正面図である。

【図３】実施例のトルクセンサに用いられる異常診断回
路などを示した回路図である。

【符号の説明】

１… 第１のシャフト ３… 第２のシャフト ４… モールド部材 ７… ピックアップ部材 ２１… 変調器 ２２… 比較器 ２３… 記憶回路 ２４… 出力阻止回路 ５１、５２… 磁性体 ７１、７２… 磁路片

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定部材に連結されるとともに捩れ変
   位可能なシャフト部材と、異磁極が周方向に沿って交互
   に配置されるように前記シャフト部材の一端側に固着さ
   れた磁気発生ユニットと、前記シャフト部材の他端側に
   形成されるとともに磁気の入出端が前記磁気発生ユニッ
   トに臨む磁気通路と、前記磁気通路の磁束を検出する複
   数の磁気検出素子と、前記複数の磁気検出素子からの検
   出信号を比較する比較手段と、前記比較の結果が不一致
   の場合に異常信号を発生する異常検出手段とを有するこ
   とを特徴とするトルクセンサの異常診断回路。
2. 【請求項２】 前記異常信号を受けて前記検出信号の出
   力を阻止する出力阻止手段を設けたことを特徴とする請
   求項１記載のトルクセンサの異常診断回路。