JPH0868703A - トルク検出装置 - Google Patents
トルク検出装置Info
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- JPH0868703A JPH0868703A JP20576594A JP20576594A JPH0868703A JP H0868703 A JPH0868703 A JP H0868703A JP 20576594 A JP20576594 A JP 20576594A JP 20576594 A JP20576594 A JP 20576594A JP H0868703 A JPH0868703 A JP H0868703A
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Abstract
イズ性に優れたトルク検出装置の提供。 【構成】 操舵力により作用するトルクに応じた磁気結
合状態を得て、その磁気結合に応じて誘起する交流電圧
によりトルクを検出するトルク検出装置。交流電圧を誘
起させる為の電圧を発振する発振回路30と、発振回路
30の電圧に同期するサンプリングパルスを出力するサ
ンプリングパルス発生回路27,28と、交流電圧及び
サンプリングパルスが与えられ、サンプリングパルスに
同期するスイッチング動作により交流電圧を検波する同
期検波回路22,25と、サンプリングパルスの後縁部
の同期検波回路22,25の出力を保持するサンプルホ
ールド回路23,26とを備えて、サンプルホールド回
路23,26が保持する電圧に基づいて、トルクを検出
する。
Description
に関し、特に自動車のパワーステアリング装置に好適な
トルク検出装置の改良に関する。
パワーステアリング装置として、電動式のものが実用化
されている。これは操舵輪に作用したトルクを検出し、
その検出トルクに応じて、操舵機構に設けられている操
舵力を補助する電動機を駆動させる構造となっている。
により、この種のトルク検出装置を提案している。図1
2はこの種のトルク検出装置の回路構成を示すブロック
図である。このトルク検出装置では、直流電源Eから電
源電圧が供給されて発振動作する発振回路30の直流電
圧を含んだ発振電圧を出力する出力端子は、電流増幅回
路31、反転電流増幅回路32及びサンプリングパルス
発生回路33,34の各入力端子と接続されている。電
流増幅回路31の出力端子と、反転電流増幅回路32の
出力端子との間には、温度補償コイルL1 とトルク検出
コイルL2 との直列回路が介装されている。温度補償コ
イルL1 とトルク検出コイルL2 との直列回路には、主
回路用の第1抵抗R1 と第2抵抗R2 との直列回路及び
フェイルセーフ用である補助回路用の第1抵抗R1 ′と
第2抵抗R2 ′との直列回路が夫々並列接続されてい
る。温度補償コイルL1 とトルク検出コイルL2 との接
続部は、差動増幅回路35の一側入力端子及び差動増幅
回路36の一側入力端子と接続されている。
の接続部は、差動増幅回路35の他側入力端子と接続さ
れている。補助回路用の第1抵抗R1 ′と第2抵抗
R2 ′との接続部は、差動増幅回路36の他側入力端子
と接続されている。差動増幅回路35の出力端子はサン
プルホールド回路37の入力端子と、差動増幅回路36
の出力端子はサンプルホールド回路38の入力端子と接
続されている。サンプリングパルス発生回路33のパル
ス出力端子はサンプルホールド回路37のサンプリング
パルス入力端子と、サンプリングパルス発生回路34の
パルス出力端子はサンプルホールド回路38のサンプリ
ングパルス入力端子と接続されている。
圧・電流変換回路39の入力端子と、サンプルホールド
回路38の出力端子は電圧・電流変換回路40の入力端
子と接続されている。電圧・電流変換回路39から主回
路用のトルク検出信号TS が出力され、電圧・電流変換
回路40から補助回路用のトルク検出信号TS ′が出力
されている。
の動作を説明する。発振回路30を発振動作させると、
発振回路30は、図3に示すように、直流電圧VD によ
りバイアスされた発振電圧VA を出力する。そして、こ
の直流電圧VD を含んだ発振電圧VA が電流増幅回路3
1及び反転電流増幅回路32へ入力され、電流増幅回路
31は、図4に示すように、発振回路30の出力電圧と
同位相の交流電圧VB 及び正の直流電圧VD を出力す
る。
すように、発振回路30の発振電圧の位相を180°ず
らせた交流電圧VC 及び正の直流電圧VD を出力する。
これにより温度補償コイルL1 とトルク検出コイルL2
との直列回路の両端には交流電圧VB とVC との差電
圧、つまり発振電圧VA の2倍の高い電圧が与えられ
る。
イルL2 との直列回路の両端には同電位の直流電圧VD
が与えられている為、温度補償コイルL1 及びトルク検
出コイルL2 には、直流電流は流れない。そして、温度
補償コイルL1 とトルク検出コイルL2 との接続部の交
流電圧は、図6に示すように、トルク検出コイルL2の
インピーダンスが温度補償コイルL1 のインピーダンス
より大きい場合は、発振電圧VA と同位相の交流電圧V
B の変化をし、反対に小さい場合は発振電圧V A と逆位
相の交流電圧VC の変化をする。
続部の直流電圧は、両抵抗R1 とR 2 とが等しい場合
は、図7に示すように、直流電圧VD となる。そして、
温度補償コイルL1 とトルク検出コイルL2 との接続部
の電圧及び第1抵抗R1 と第2抵抗R2 との接続部の電
圧が、差動増幅回路35へ入力されて差動増幅され、そ
の出力電圧は、図8に示すように、変化してサンプルホ
ールド回路37へ入力される。
ンプリングパルス発生回路33へ入力されており、発振
電圧VA に同期して図13に示すようにサンプリングパ
ルスSPを発生しており、このサンプリングパルスSP
がサンプルホールド回路37へ与えられる。これにより
サンプルホールド回路37は、サンプリングパルスSP
が与えられたタイミングで、図14に示すように、差動
増幅回路35から入力された交流電圧VB をサンプリン
グしてホールドし、検出トルクに応じた電圧信号VS を
得る。
電圧・電流変換回路39へ入力されて電流信号に変換さ
れると共に、所定のオフセット値が与えられて、主回路
用のトルク検出信号TS として出力される。このトルク
検出信号TS に基づいて操舵力を補助するモータ(図示
せず)を駆動することにより、操舵力を適正に補助する
ことができる。
イルL2 との接続部の電圧及び補助回路用の第1抵抗R
1 ′と第2抵抗R2 ′との接続部の電圧が、差動増幅回
路36へ入力されて差動増幅され、主回路用のトルク検
出信号TS を得たと同様の動作により、電圧・電流変換
回路40から主回路用のトルク検出信号TS と同様に変
化する補助回路用のトルク検出信号TS ′を出力する。
これにより、主回路用のトルク検出信号が消滅した場合
は、補助回路用のトルク検出信号によりフェイルセーフ
動作に移行できる。
では、図14に示すように、サンプリングパルスのデュ
ーティー比は、大きく採ると電圧信号VS が小さくなる
ので、小さく採らざるを得ないが、サンプリングパルス
のデューティー比が小さい場合、サンプリングパルス発
生回路を構成する半導体素子の温度ドリフト等によるサ
ンプリングパルス幅(デューティー比)の変動により、
電圧信号VS にバラツキが生じる他、応答性及び耐ノイ
ズ性に問題があった。
れたものであり、第1発明では、操舵力により作用する
トルクに応じた磁気結合状態を得て、その磁気結合に応
じて誘起された交流電圧を、サンプリングパルスに同期
するスイッチング動作により検波する同期検波回路と、
サンプリングパルスの後縁部の同期検波回路の出力を保
持するサンプルホールド回路とを設けることにより、低
コストで検出能力が高く、応答性及び耐ノイズ性に優れ
たトルク検出装置を提供することを目的とする。第2発
明では、サンプリングパルスに同期してスイッチング動
作を行うスイッチング回路と、スイッチング回路の入力
端子に直列接続された抵抗とを備える同期検波回路を設
けることにより、低コストで安定性及び応答性に優れた
トルク検出装置を提供することを目的とする。
してスイッチング動作を行うスイッチング回路と、スイ
ッチング回路の入力端子に直列接続され、スイッチング
回路のオン抵抗より大である抵抗とを備える同期検波回
路を設けることにより、低コストで安定性に優れたトル
ク検出装置を提供することを目的とする。第4発明で
は、同期検波回路の出力端子及び接地端子間に接続され
たコンデンサと、コンデンサに並列接続されたプルダウ
ン抵抗とを備えるサンプルホールド回路を設けることに
より、低コストで検出能力が高く、安全性、応答性及び
耐ノイズ性に優れたトルク検出装置を提供することを目
的とする。
出装置は、操舵力により作用するトルクに応じた磁気結
合状態を得て、その磁気結合に応じて誘起する交流電圧
により前記トルクを検出するトルク検出装置において、
前記交流電圧を誘起させる為の電圧を発振する発振回路
と、該発振回路の電圧に同期するサンプリングパルスを
出力するサンプリングパルス発生回路と、前記交流電圧
及び前記サンプリングパルスが与えられ、前記サンプリ
ングパルスに同期するスイッチング動作により前記交流
電圧を検波する同期検波回路と、前記サンプリングパル
スの後縁部の前記同期検波回路の出力を保持するサンプ
ルホールド回路とを備えて、該サンプルホールド回路が
保持する電圧に基づいて、前記トルクを検出する構成と
してあることを特徴とする。
期検波回路は、前記サンプリングパルスが与えられ、前
記サンプリングパルスに同期してスイッチング動作を行
うスイッチング回路と、該スイッチング回路の入力端子
に直列接続された抵抗とを備えることを特徴とする。
抗は、前記スイッチング回路のオン抵抗より大であるこ
とを特徴とする。
ンプルホールド回路は、前記同期検波回路の出力端子及
び接地端子間に接続されたコンデンサと、該コンデンサ
に並列接続されたプルダウン抵抗とを備えることを特徴
とする。
が交流電圧を誘起させる為の電圧を発振し、サンプリン
グパルス発生回路が発振回路の電圧に同期するサンプリ
ングパルスを出力する。このサンプリングパルスに同期
して、同期検波回路が交流電圧を検波すると共に、サン
プルホールド回路がサンプリングパルスの後縁部の同期
検波回路の出力を保持し、サンプルホールド回路が保持
する電圧に基づいてトルクを検出する。
検波回路において、スイッチング回路が、サンプリング
パルスに同期してスイッチング動作を行うと共に、スイ
ッチング回路の入力端子に直列接続された抵抗が、スイ
ッチング回路のオン時の抵抗に起因する不安定さを抑止
する。
検波回路において、スイッチング回路のオン抵抗より大
である抵抗が、スイッチング回路のオン時の抵抗に起因
する不安定さを抑止する。
プルホールド回路において、同期検波回路の出力端子及
び接地端子間に接続されたコンデンサが、サンプリング
パルスの後縁部の同期検波回路の出力を保持すると共
に、コンデンサに並列接続されたプルダウン抵抗は、ス
イッチング回路の断線等の故障時に、サンプルホールド
回路の保持電圧を接地電位にプルダウンする。また、コ
ンデンサと抵抗とでローパスフィルタが構成され、サン
プルホールド回路の保持電圧のリップルノイズを低減さ
せる。
参照しながら説明する。図1は、第1〜4発明に係るト
ルク検出装置の1実施例の要部構成を示すブロック図で
ある。このトルク検出装置では、直流電源Eから電源電
圧が供給されて発振動作する発振回路30の直流電圧を
含んだ発振電圧を出力する出力端子は、電流増幅回路3
1、反転電流増幅回路32及びサンプリングパルス発生
回路27,28の各入力端子と接続されている。電流増
幅回路31の出力端子と、反転電流増幅回路32の出力
端子との間には、温度補償コイルL1 とトルク検出コイ
ルL2 との直列回路が介装されている。温度補償コイル
L1 とトルク検出コイルL 2 との直列回路には、主回路
用の第1抵抗R1 と第2抵抗R2 との直列回路及びフェ
イルセーフ用である補助回路用の第1抵抗R1 ′と第2
抵抗R2 ′との直列回路が夫々並列接続されている。温
度補償コイルL1 とトルク検出コイルL2 との接続部
は、差動増幅回路35の一側入力端子及び差動増幅回路
36の一側入力端子と接続されている。
の接続部は、差動増幅回路35の他側入力端子と接続さ
れている。補助回路用の第1抵抗R1 ′と第2抵抗
R2 ′との接続部は、差動増幅回路36の他側入力端子
と接続されている。差動増幅回路35の出力端子は同期
検波回路22の入力端子と、差動増幅回路36の出力端
子は同期検波回路25の入力端子と接続されている。サ
ンプリングパルス発生回路27のパルス出力端子は同期
検波回路22のサンプリングパルス入力端子と、サンプ
リングパルス発生回路28のパルス出力端子は同期検波
回路25のサンプリングパルス入力端子と接続されてい
る。
ールド回路23の入力端子と、同期検波回路25の出力
端子はサンプルホールド回路26の入力端子と接続され
ている。サンプルホールド回路23の出力端子は電圧・
電流変換回路39の入力端子と、サンプルホールド回路
26の出力端子は電圧・電流変換回路40の入力端子と
接続されている。電圧・電流変換回路39から主回路用
のトルク検出信号TSが出力され、電圧・電流変換回路
40から補助回路用のトルク検出信号TS ′が出力され
ている。
ンプルホールド回路23(26)の構成例を示すブロッ
ク図である。同期検波回路22は、サンプリングパルス
が与えられサンプリングパルスに同期してスイッチング
動作を行うスイッチング回路24と、スイッチング回路
24の入力端子に直列接続され、スイッチング回路24
のオン抵抗より大である抵抗R3 とで構成されている。
サンプルホールド回路23は、スイッチング回路24の
出力端子及び電圧・電流変換回路39間に接続された抵
抗R4 と、抵抗R4 と電圧・電流変換回路39との接続
点及び接地端子間に接続されたコンデンサCと、コンデ
ンサCに並列接続されたプルダウン抵抗R5 とで構成さ
れている。コンデンサCとプルダウン抵抗R5 の接続点
は、電源Eを介して接地されている。尚、抵抗R4 は無
くてもよい。
の動作を、図3〜図11に示す各部の電圧波形図を参照
しながら説明する。発振回路30を発振動作させると、
発振回路30は、図3に示すように、直流電圧VD によ
りバイアスされた発振電圧VA を出力する。そして、こ
の直流電圧VD を含んだ発振電圧VA が電流増幅回路3
1及び反転電流増幅回路32へ入力され、電流増幅回路
31は、図4に示すように、発振回路30の出力電圧と
同位相の交流電圧VB 及び正の直流電圧VD を出力す
る。
すように、発振回路30の発振電圧の位相を180°ず
らせた交流電圧VC 及び正の直流電圧VD を出力する。
これにより温度補償コイルL1 とトルク検出コイルL2
との直列回路の両端には交流電圧VB とVC との差電
圧、つまり発振電圧VA の2倍の高い電圧が与えられ
る。
イルL2 との直列回路の両端には同電位の直流電圧VD
が与えられている為、温度補償コイルL1 及びトルク検
出コイルL2 には、直流電流は流れない。そして、温度
補償コイルL1 とトルク検出コイルL2 との接続部の交
流電圧は、図6に示すように、トルク検出コイルL2の
インピーダンスが温度補償コイルL1 のインピーダンス
より大きい場合は、発振電圧VA と同位相の交流電圧V
B の変化をし、反対に小さい場合は発振電圧V A と逆位
相の交流電圧VC の変化をする。
続部の直流電圧は、両抵抗R1 とR 2 とが等しい場合
は、図7に示すように、直流電圧VD となる。そして、
温度補償コイルL1 とトルク検出コイルL2 との接続部
の電圧及び第1抵抗R1 と第2抵抗R2 との接続部の電
圧が、差動増幅回路35へ入力されて差動増幅され、そ
の出力電圧は、図8に示すように、変化して同期検波回
路22へ入力される。ここで、発振回路30の発振電圧
VA がサンプリングパルス発生回路27へ入力されてお
り、発振電圧VA (の交流部分)の正電圧に同期して、
図9に示すように、サンプリングパルスSPaを発生し
ており、このサンプリングパルスSPaが同期検波回路
22へ与えられる。
SPaがHレベルにあるときに、差動増幅回路35の出
力電圧VB (の交流部分)の正の期間(出力電圧VC の
ときは負の期間)の電圧を片検波し、その検波電圧は図
10に示す脈流波形になる。この脈流波形の検波電圧
は、同期検波回路22のサンプリングパルスSPaがH
レベルでないときは、サンプルホールド回路23のコン
デンサCの充放電により、サンプリングパルスSPaの
後縁部の値を保持され、図11に示す保持電圧V SAとな
ってサンプルホールド回路23に保持され、電圧・電流
変換回路39へ入力される。電圧・電流変換回路39へ
入力された電圧信号VS は、電流信号に変換されると共
に、所定のオフセット値が与えられて、主回路用のトル
ク検出信号TS として出力される。このトルク検出信号
TS に基づいて操舵力を補助するモータ(図示せず)を
駆動することにより、操舵力を適正に補助することがで
きる。
イルL2 との接続部の電圧及び補助回路用の第1抵抗R
1 ′と第2抵抗R2 ′との接続部の電圧が、差動増幅回
路36へ入力されて差動増幅され、主回路用のトルク検
出信号TS を得たと同様の動作により、電圧・電流変換
回路40から、主回路用のトルク検出信号TS と同様に
変化する補助回路用のトルク検出信号TS ′を出力す
る。これにより、主回路用のトルク検出信号が消滅した
場合は、補助回路用のトルク検出信号によりフェイルセ
ーフ動作に移行できる。
ホールド回路23がサンプリングパルスSPaの後縁部
の同期検波回路22の出力電圧を保持することにより、
片検波で両検波と同様の検波能力を得ることができる。
また、サンプルホールド回路23は、コンデンサCと抵
抗R4 ,R5 とでローパスフィルタが構成されているの
で、保持電圧VSAのリップルノイズを低減させることが
できる。また、スイッチング回路24の断線等の故障の
場合、プルダウン抵抗R5 (図2)により、電圧・電流
変換回路39へ入力される電圧VS は、直流電圧VD に
プルダウンされる。その為、コントロール部 (図示せ
ず) へ与えられる検出トルク信号TS が、トルクゼロの
値となり、検出トルクにより制御されるのを禁止する。
ば、サンプリングパルスに同期して、同期検波回路が交
流電圧を検波すると共に、サンプルホールド回路がサン
プリングパルスの後縁部の同期検波回路の出力を保持す
るので、低コストで検出能力が高く、応答性及び耐ノイ
ズ性に優れたトルク検出装置を実現することができる。
同期検波回路において、スイッチング回路が、サンプリ
ングパルスに同期してスイッチング動作を行うと共に、
スイッチング回路の入力端子に直列接続された抵抗が、
スイッチング回路のオン時の抵抗に起因する不安定さを
抑止するので、低コストで安定性及び応答正に優れたト
ルク検出装置を実現することができる。
同期検波回路において、抵抗が、スイッチング回路のオ
ン時の抵抗に起因する不安定さを抑止するので、低コス
トで安定性に優れたトルク検出装置を実現することがで
きる。
コンデンサと抵抗とでローパスフィルタが構成され、サ
ンプルホールド回路の保持電圧のリップルノイズを低減
させると共に、スイッチング回路の断線等の故障時に、
プルダウン抵抗がサンプルホールド回路の保持電圧を接
地電位にプルダウンするので、低コストで検出能力が高
く、安全性、応答性及び耐ノイズ性に優れたトルク検出
装置を実現することができる。
の要部構成を示すブロック図である。
例を示すブロック図である。
る。
である。
の交流電圧の波形を示す波形図である。
形を示す波形図である。
る。
である。
す波形図である。
すブロック図である。
を示す波形図である。
ルド回路の保持電圧の波形を示す波形図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 操舵力により作用するトルクに応じた磁
気結合状態を得て、その磁気結合に応じて誘起する交流
電圧により前記トルクを検出するトルク検出装置におい
て、 前記交流電圧を誘起させる為の電圧を発振する発振回路
と、該発振回路の電圧に同期するサンプリングパルスを
出力するサンプリングパルス発生回路と、前記交流電圧
及び前記サンプリングパルスが与えられ、前記サンプリ
ングパルスに同期するスイッチング動作により前記交流
電圧を検波する同期検波回路と、前記サンプリングパル
スの後縁部の前記同期検波回路の出力を保持するサンプ
ルホールド回路とを備えて、該サンプルホールド回路が
保持する電圧に基づいて、前記トルクを検出する構成と
してあることを特徴とするトルク検出装置。 - 【請求項2】 前記同期検波回路は、前記サンプリング
パルスが与えられ、前記サンプリングパルスに同期して
スイッチング動作を行うスイッチング回路と、該スイッ
チング回路の入力端子に直列接続された抵抗とを備える
ことを特徴とする請求項1記載のトルク検出装置。 - 【請求項3】 前記抵抗は、前記スイッチング回路のオ
ン抵抗より大であることを特徴とする請求項2記載のト
ルク検出装置。 - 【請求項4】 前記サンプルホールド回路は、前記同期
検波回路の出力端子及び接地端子間に接続されたコンデ
ンサと、該コンデンサに並列接続されたプルダウン抵抗
とを備えることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記
載のトルク検出装置。
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JP20576594A JP3316567B2 (ja) | 1994-08-30 | 1994-08-30 | トルク検出装置 |
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JP20576594A JP3316567B2 (ja) | 1994-08-30 | 1994-08-30 | トルク検出装置 |
Publications (2)
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JPH0868703A true JPH0868703A (ja) | 1996-03-12 |
JP3316567B2 JP3316567B2 (ja) | 2002-08-19 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP20576594A Expired - Fee Related JP3316567B2 (ja) | 1994-08-30 | 1994-08-30 | トルク検出装置 |
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