JPH1019696A - トルクセンサ - Google Patents
トルクセンサInfo
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- JPH1019696A JPH1019696A JP8176733A JP17673396A JPH1019696A JP H1019696 A JPH1019696 A JP H1019696A JP 8176733 A JP8176733 A JP 8176733A JP 17673396 A JP17673396 A JP 17673396A JP H1019696 A JPH1019696 A JP H1019696A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 温度補償用コイルの代わりに、温度補償のた
めの抵抗を使用することが可能なトルクセンサの提供。 【解決手段】 作用するトルクに応じて変化するトルク
検出用コイルＬ２のインピーダンスによりトルクを検出
するトルクセンサ。トルク検出用コイルＬ２及びトルク
検出用コイルＬ２の温度補償のための抵抗Ｒ３からなる
直列回路と、この直列回路に並列接続されており、２つ
の抵抗Ｒ１，Ｒ２からなる直列回路と、この２つの抵抗
Ｒ１，Ｒ２の内、温度補償のための抵抗Ｒ３に接続され
た抵抗Ｒ１に並列接続された容量Ｃ１とを備え、トルク
検出用コイルＬ２及び温度補償のための抵抗Ｒ３の接続
点と、２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点との電位差を検出
することにより、インピーダンスの変化を検出すべく構
成してある。
めの抵抗を使用することが可能なトルクセンサの提供。 【解決手段】 作用するトルクに応じて変化するトルク
検出用コイルＬ２のインピーダンスによりトルクを検出
するトルクセンサ。トルク検出用コイルＬ２及びトルク
検出用コイルＬ２の温度補償のための抵抗Ｒ３からなる
直列回路と、この直列回路に並列接続されており、２つ
の抵抗Ｒ１，Ｒ２からなる直列回路と、この２つの抵抗
Ｒ１，Ｒ２の内、温度補償のための抵抗Ｒ３に接続され
た抵抗Ｒ１に並列接続された容量Ｃ１とを備え、トルク
検出用コイルＬ２及び温度補償のための抵抗Ｒ３の接続
点と、２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点との電位差を検出
することにより、インピーダンスの変化を検出すべく構
成してある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、トルクセンサの改
良に関し、特に自動車のパワーステアリング装置に好適
なトルクセンサの改良に関するものである。
良に関し、特に自動車のパワーステアリング装置に好適
なトルクセンサの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車の操舵輪を操作する力を補助する
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トルクセ
ンサにより検出し、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。
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トルクセ
ンサにより検出し、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。
【０００３】図８はこの種のトルクセンサの回路構成を
示すブロック図である。このトルクセンサでは、直流電
源Ｅから電源電圧が供給され発振動作する発振回路１０
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１１、反転電流増幅回路１２及びサンプリ
ングパルス発生回路１３の各入力端子と接続されてい
る。電流増幅回路１１の出力端子と、反転電流増幅回路
１２の出力端子との間には、温度補償用コイルＬ１とト
ルク検出用コイルＬ２との直列回路が介装されている。
示すブロック図である。このトルクセンサでは、直流電
源Ｅから電源電圧が供給され発振動作する発振回路１０
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１１、反転電流増幅回路１２及びサンプリ
ングパルス発生回路１３の各入力端子と接続されてい
る。電流増幅回路１１の出力端子と、反転電流増幅回路
１２の出力端子との間には、温度補償用コイルＬ１とト
ルク検出用コイルＬ２との直列回路が介装されている。
【０００４】温度補償用コイルＬ１は、作用するトルク
に応じてインピーダンスが変化しないこと以外は、トル
ク検出用コイルＬ２と同様の条件の下に設置され、温度
によるトルク検出用コイルＬ２への影響を補償する。温
度補償用コイルＬ１とトルク検出用コイルＬ２との直列
回路には、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との直列回路が並列接続
され、この２つの直列回路でブリッジ回路が形成されて
いる。温度補償用コイルＬ１とトルク検出用コイルＬ２
との接続節点は、差動増幅回路１５の一側入力端子と接
続されている。
に応じてインピーダンスが変化しないこと以外は、トル
ク検出用コイルＬ２と同様の条件の下に設置され、温度
によるトルク検出用コイルＬ２への影響を補償する。温
度補償用コイルＬ１とトルク検出用コイルＬ２との直列
回路には、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との直列回路が並列接続
され、この２つの直列回路でブリッジ回路が形成されて
いる。温度補償用コイルＬ１とトルク検出用コイルＬ２
との接続節点は、差動増幅回路１５の一側入力端子と接
続されている。
【０００５】抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続節点は、差動
増幅回路１５の他側入力端子と接続され、差動増幅回路
１５の出力端子はサンプルホールド回路１７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１３の
パルス出力端子はサンプルホールド回路１７のサンプリ
ングパルス入力端子と接続されている。サンプルホール
ド回路１７の出力端子は電圧・電流変換回路１９の入力
端子と接続され、電圧・電流変換回路１９からトルク検
出信号Ｔｓが出力されている。
増幅回路１５の他側入力端子と接続され、差動増幅回路
１５の出力端子はサンプルホールド回路１７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１３の
パルス出力端子はサンプルホールド回路１７のサンプリ
ングパルス入力端子と接続されている。サンプルホール
ド回路１７の出力端子は電圧・電流変換回路１９の入力
端子と接続され、電圧・電流変換回路１９からトルク検
出信号Ｔｓが出力されている。
【０００６】以下に、このような構成のトルクセンサの
動作を説明する。発振回路１０を発振動作させると、発
振回路１０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。この直流電圧
Ｖｄを含んだ発振電圧Ｖａは、電流増幅回路１１及び反
転電流増幅回路１２へ入力され、電流増幅回路１１は、
図４に示すように、発振回路１０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。
動作を説明する。発振回路１０を発振動作させると、発
振回路１０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。この直流電圧
Ｖｄを含んだ発振電圧Ｖａは、電流増幅回路１１及び反
転電流増幅回路１２へ入力され、電流増幅回路１１は、
図４に示すように、発振回路１０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。
【０００７】一方、反転電流増幅回路１２は、図５に示
すように、発振回路１０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用コイルＬ１とトルク検出用コイル
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。
すように、発振回路１０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用コイルＬ１とトルク検出用コイル
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。
【０００８】また、温度補償用コイルＬ１とトルク検出
用コイルＬ２との直列回路の両端には同電位の直流電圧
Ｖｄが与えられているため、温度補償用コイルＬ１及び
トルク検出用コイルＬ２には、直流電流は流れない。そ
して、温度補償用コイルＬ１とトルク検出用コイルＬ２
との接続節点の交流電圧は、図９に示すように、トルク
検出用コイルＬ２のインピーダンスが温度補償用コイル
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Ｖｂの変化をし、反対に小さい場合
は発振電圧Ｖａと逆位相の交流電圧Ｖｃの変化をする。
用コイルＬ２との直列回路の両端には同電位の直流電圧
Ｖｄが与えられているため、温度補償用コイルＬ１及び
トルク検出用コイルＬ２には、直流電流は流れない。そ
して、温度補償用コイルＬ１とトルク検出用コイルＬ２
との接続節点の交流電圧は、図９に示すように、トルク
検出用コイルＬ２のインピーダンスが温度補償用コイル
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Ｖｂの変化をし、反対に小さい場合
は発振電圧Ｖａと逆位相の交流電圧Ｖｃの変化をする。
【０００９】また、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続節点の
直流電圧は、両抵抗Ｒ１，Ｒ２が等しい場合は、図１０
に示すように、直流電圧Ｖｄとなる。そして、温度補償
用コイルＬ１とトルク検出用コイルＬ２との接続節点の
電圧及び抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続節点の電圧が、差
動増幅回路１５へ入力されて差動増幅され、その出力電
圧は、図１１に示すように、変化してサンプルホールド
回路１７へ入力される。
直流電圧は、両抵抗Ｒ１，Ｒ２が等しい場合は、図１０
に示すように、直流電圧Ｖｄとなる。そして、温度補償
用コイルＬ１とトルク検出用コイルＬ２との接続節点の
電圧及び抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続節点の電圧が、差
動増幅回路１５へ入力されて差動増幅され、その出力電
圧は、図１１に示すように、変化してサンプルホールド
回路１７へ入力される。
【００１０】ここで、発振回路１０の発振電圧Ｖａがサ
ンプリングパルス発生回路１３へ入力されており、発振
電圧Ｖａに同期してサンプリングパルスを発生してお
り、このサンプリングパルスがサンプルホールド回路１
７へ与えられる。これによりサンプルホールド回路１７
は、サンプリングパルスが与えられたタイミングで、差
動増幅回路１５から入力された交流電圧をサンプリング
してホールドし、検出トルクに応じた電圧信号Ｖｓを得
る。例えば、サンプリングのタイミングを交流電圧Ｖｂ
の山（交流電圧Ｖｃの谷）に合わせると、トルク検出用
コイルＬ２のインピーダンスの大きさに応じた電圧信号
Ｖｓを得ることができる。
ンプリングパルス発生回路１３へ入力されており、発振
電圧Ｖａに同期してサンプリングパルスを発生してお
り、このサンプリングパルスがサンプルホールド回路１
７へ与えられる。これによりサンプルホールド回路１７
は、サンプリングパルスが与えられたタイミングで、差
動増幅回路１５から入力された交流電圧をサンプリング
してホールドし、検出トルクに応じた電圧信号Ｖｓを得
る。例えば、サンプリングのタイミングを交流電圧Ｖｂ
の山（交流電圧Ｖｃの谷）に合わせると、トルク検出用
コイルＬ２のインピーダンスの大きさに応じた電圧信号
Ｖｓを得ることができる。
【００１１】サンプルホールドされた電圧信号Ｖｓは、
電圧・電流変換回路１９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、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Ｔ
ｓ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。
電圧・電流変換回路１９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、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Ｔ
ｓ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。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のトルク
センサでは、温度補償用コイルＬ１は、トルク検出用コ
イルＬ２と同様の形状をしており、トルクセンサの中で
トルク検出用コイルＬ２と同程度の空間を占め、また、
高価である。そのため、温度補償用コイルＬ１に代わっ
て、サーミスタを使用することが試みられている。
センサでは、温度補償用コイルＬ１は、トルク検出用コ
イルＬ２と同様の形状をしており、トルクセンサの中で
トルク検出用コイルＬ２と同程度の空間を占め、また、
高価である。そのため、温度補償用コイルＬ１に代わっ
て、サーミスタを使用することが試みられている。
【００１３】ここで、図６（ａ）において、Ｚ１，Ｚ
２，Ｚ３及びＺ４を、トルク検出用コイルＬ２、温度補
償用コイルＬ１、抵抗Ｒ２及び抵抗Ｒ１のそれぞれのイ
ンピーダンスとすると、従来のトルクセンサでは、ブリ
ッジ回路の平衡条件、｜Ｚ１｜・｜Ｚ４｜＝｜Ｚ２｜・
｜Ｚ３｜、Φ１＋Φ４＝Φ２＋Φ３（Φ１，Φ２，Φ
３，Φ４はインピーダンスＺ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４の位
相角）を満足させ、その平衡の僅かな歪みを利用して、
インピーダンスの変化を検出している。位相角Φ１，Φ
２は、Ｚ１，Ｚ２がコイルであるので、電圧の位相が電
流の位相よりそれぞれ同程度に進み、位相角Φ３，Φ４
は、Ｚ３，Ｚ４が抵抗であるので位相の進みがなく０で
ある。
２，Ｚ３及びＺ４を、トルク検出用コイルＬ２、温度補
償用コイルＬ１、抵抗Ｒ２及び抵抗Ｒ１のそれぞれのイ
ンピーダンスとすると、従来のトルクセンサでは、ブリ
ッジ回路の平衡条件、｜Ｚ１｜・｜Ｚ４｜＝｜Ｚ２｜・
｜Ｚ３｜、Φ１＋Φ４＝Φ２＋Φ３（Φ１，Φ２，Φ
３，Φ４はインピーダンスＺ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４の位
相角）を満足させ、その平衡の僅かな歪みを利用して、
インピーダンスの変化を検出している。位相角Φ１，Φ
２は、Ｚ１，Ｚ２がコイルであるので、電圧の位相が電
流の位相よりそれぞれ同程度に進み、位相角Φ３，Φ４
は、Ｚ３，Ｚ４が抵抗であるので位相の進みがなく０で
ある。
【００１４】ところが、温度補償用コイルＬ１をサーミ
スタ（抵抗）で置き換えると、インピーダンスＺ２の位
相角Φ２は０となるので、上述したブリッジ回路の平衡
条件Φ１＋Φ４＝Φ２＋Φ３を満足させることができ
ず、トルクに応じたインピーダンスの変化を検出できな
い問題があった。
スタ（抵抗）で置き換えると、インピーダンスＺ２の位
相角Φ２は０となるので、上述したブリッジ回路の平衡
条件Φ１＋Φ４＝Φ２＋Φ３を満足させることができ
ず、トルクに応じたインピーダンスの変化を検出できな
い問題があった。
【００１５】本発明は、上述したような事情に鑑みてな
されたものであり、温度補償用コイルの代わりに、温度
補償用の抵抗を使用することが可能なトルクセンサを提
供することを目的とする。
されたものであり、温度補償用コイルの代わりに、温度
補償用の抵抗を使用することが可能なトルクセンサを提
供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明に係るトルクセン
サは、作用するトルクに応じて変化するトルク検出用コ
イルのインピーダンスにより前記トルクを検出するトル
クセンサにおいて、前記トルク検出用コイル及び該トル
ク検出用コイルの温度補償のための抵抗からなる直列回
路と、該直列回路に並列接続されており、２つの抵抗か
らなる直列回路と、該２つの抵抗の内、前記温度補償の
ための抵抗に接続された抵抗に並列接続された容量とを
備え、前記トルク検出用コイル及び前記温度補償のため
の抵抗の接続点と、前記２つの抵抗の接続点との電位差
を検出することにより、前記インピーダンスの変化を検
出すべくなしてあることを特徴とする。
サは、作用するトルクに応じて変化するトルク検出用コ
イルのインピーダンスにより前記トルクを検出するトル
クセンサにおいて、前記トルク検出用コイル及び該トル
ク検出用コイルの温度補償のための抵抗からなる直列回
路と、該直列回路に並列接続されており、２つの抵抗か
らなる直列回路と、該２つの抵抗の内、前記温度補償の
ための抵抗に接続された抵抗に並列接続された容量とを
備え、前記トルク検出用コイル及び前記温度補償のため
の抵抗の接続点と、前記２つの抵抗の接続点との電位差
を検出することにより、前記インピーダンスの変化を検
出すべくなしてあることを特徴とする。
【００１７】このトルクセンサは、トルク検出用コイル
及びトルク検出用コイルの温度補償のための抵抗からな
る直列回路と、この直列回路に並列接続され２つの抵抗
からなる直列回路と、この２つの抵抗の内、温度補償の
ための抵抗に接続された抵抗に並列接続された容量とを
備えている。ここで、図６（ａ）において、Ｚ１をトル
ク検出用コイルのインピーダンス、Ｚ２を温度補償のた
めの抵抗のインピーダンス、Ｚ３を抵抗のインピーダン
ス、Ｚ４を並列接続された抵抗と容量とのインピーダン
スとすると、ブリッジ回路の平衡条件Φ１＋Φ４＝Φ２
＋Φ３（Φ１，Φ２，Φ３，Φ４はインピーダンスＺ
１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４の位相角）を満足させることがで
きる。
及びトルク検出用コイルの温度補償のための抵抗からな
る直列回路と、この直列回路に並列接続され２つの抵抗
からなる直列回路と、この２つの抵抗の内、温度補償の
ための抵抗に接続された抵抗に並列接続された容量とを
備えている。ここで、図６（ａ）において、Ｚ１をトル
ク検出用コイルのインピーダンス、Ｚ２を温度補償のた
めの抵抗のインピーダンス、Ｚ３を抵抗のインピーダン
ス、Ｚ４を並列接続された抵抗と容量とのインピーダン
スとすると、ブリッジ回路の平衡条件Φ１＋Φ４＝Φ２
＋Φ３（Φ１，Φ２，Φ３，Φ４はインピーダンスＺ
１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４の位相角）を満足させることがで
きる。
【００１８】即ち、Φ１は、Ｚ１がコイルであるので、
電圧の位相が電流の位相より進み、Φ４は、Ｚ４が並列
接続された抵抗と容量とであるので、電圧の位相が電流
の位相より遅れ、この位相の進みと遅れとを相殺するよ
うに定めておくと、式Φ１＋Φ４＝Φ２＋Φ３の両辺が
０となる（Φ２，Φ３は、Ｚ２，Ｚ３が抵抗であるので
位相の進みがなく０である）。従って、このトルクセン
サは、ブリッジ回路のもう１つの平衡条件｜Ｚ１｜・｜
Ｚ４｜＝｜Ｚ２｜・｜Ｚ３｜も満足させれば、ブリッジ
回路の平衡をとることができ、その平衡の僅かな歪みを
利用して、インピーダンスの変化を検出でき、トルクを
検出することができる。
電圧の位相が電流の位相より進み、Φ４は、Ｚ４が並列
接続された抵抗と容量とであるので、電圧の位相が電流
の位相より遅れ、この位相の進みと遅れとを相殺するよ
うに定めておくと、式Φ１＋Φ４＝Φ２＋Φ３の両辺が
０となる（Φ２，Φ３は、Ｚ２，Ｚ３が抵抗であるので
位相の進みがなく０である）。従って、このトルクセン
サは、ブリッジ回路のもう１つの平衡条件｜Ｚ１｜・｜
Ｚ４｜＝｜Ｚ２｜・｜Ｚ３｜も満足させれば、ブリッジ
回路の平衡をとることができ、その平衡の僅かな歪みを
利用して、インピーダンスの変化を検出でき、トルクを
検出することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下に、本発明を、その実施の形
態を示す図面を参照しながら説明する。図１は、本発明
に係るトルクセンサの実施の形態の回路構成を示すブロ
ック図である。このトルクセンサでは、直流電源Ｅから
電源電圧が供給され発振動作する発振回路１０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１１、反転電流増幅回路１２及びサンプリングパル
ス発生回路１３の各入力端子と接続されている。電流増
幅回路１１の出力端子と、反転電流増幅回路１２の出力
端子との間には、温度補償のための抵抗であるサーミス
タＲ３とトルク検出用コイルＬ２との直列回路が介装さ
れている。
態を示す図面を参照しながら説明する。図１は、本発明
に係るトルクセンサの実施の形態の回路構成を示すブロ
ック図である。このトルクセンサでは、直流電源Ｅから
電源電圧が供給され発振動作する発振回路１０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１１、反転電流増幅回路１２及びサンプリングパル
ス発生回路１３の各入力端子と接続されている。電流増
幅回路１１の出力端子と、反転電流増幅回路１２の出力
端子との間には、温度補償のための抵抗であるサーミス
タＲ３とトルク検出用コイルＬ２との直列回路が介装さ
れている。
【００２０】サーミスタＲ３は、トルク検出用コイルＬ
２と同様の温度条件の下に設置され、温度によるトルク
検出用コイルＬ２への影響を補償する。サーミスタＲ３
とトルク検出用コイルＬ２との直列回路には、抵抗Ｒ１
と抵抗Ｒ２との直列回路が並列接続され、サーミスタＲ
３と接続された抵抗Ｒ１にはコンデンサＣ１が並列接続
されている。この２つの直列回路でブリッジ回路が形成
されている。サーミスタＲ３とトルク検出用コイルＬ２
との接続節点は、差動増幅回路１５の一側入力端子と接
続されている。
２と同様の温度条件の下に設置され、温度によるトルク
検出用コイルＬ２への影響を補償する。サーミスタＲ３
とトルク検出用コイルＬ２との直列回路には、抵抗Ｒ１
と抵抗Ｒ２との直列回路が並列接続され、サーミスタＲ
３と接続された抵抗Ｒ１にはコンデンサＣ１が並列接続
されている。この２つの直列回路でブリッジ回路が形成
されている。サーミスタＲ３とトルク検出用コイルＬ２
との接続節点は、差動増幅回路１５の一側入力端子と接
続されている。
【００２１】抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続節点は、差動
増幅回路１５の他側入力端子と接続され、差動増幅回路
１５の出力端子はサンプルホールド回路１７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１３の
パルス出力端子はサンプルホールド回路１７のサンプリ
ングパルス入力端子と接続されている。サンプルホール
ド回路１７の出力端子は電圧・電流変換回路１９の入力
端子と接続され、電圧・電流変換回路１９からトルク検
出信号Ｔｓが出力されている。
増幅回路１５の他側入力端子と接続され、差動増幅回路
１５の出力端子はサンプルホールド回路１７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１３の
パルス出力端子はサンプルホールド回路１７のサンプリ
ングパルス入力端子と接続されている。サンプルホール
ド回路１７の出力端子は電圧・電流変換回路１９の入力
端子と接続され、電圧・電流変換回路１９からトルク検
出信号Ｔｓが出力されている。
【００２２】図２は、本発明に係るトルクセンサの縦断
面図である。このトルクセンサは、図示しない操舵輪を
取付けている上部軸２１と、操舵機構３０に取り付けら
れている下部軸２２とがトーションバー２３を介して同
軸的に連結されており、下部軸２２は図示しない車体に
固定して取付けてある筒状のケース２５に軸受２６を介
して回転自在に支持されている。
面図である。このトルクセンサは、図示しない操舵輪を
取付けている上部軸２１と、操舵機構３０に取り付けら
れている下部軸２２とがトーションバー２３を介して同
軸的に連結されており、下部軸２２は図示しない車体に
固定して取付けてある筒状のケース２５に軸受２６を介
して回転自在に支持されている。
【００２３】上部軸２１の外周は段状部２１ｂを介して
上部側が太径部２１ｃに、また下部側がそれより細径の
縮径部２１ｄに形成されている。そして、この上部軸２
１の段状部２１ｂには、磁性体からなる第１の円筒２４
がその上部端を太径部２１ｃの段壁面に当接された状態
で圧入によって外嵌固着されている。
上部側が太径部２１ｃに、また下部側がそれより細径の
縮径部２１ｄに形成されている。そして、この上部軸２
１の段状部２１ｂには、磁性体からなる第１の円筒２４
がその上部端を太径部２１ｃの段壁面に当接された状態
で圧入によって外嵌固着されている。
【００２４】下部軸２２の上端部には、磁性体製の第２
の円筒２７が外嵌固着されている。そして第１の円筒２
４と第２の円筒２７との対向端部には周方向に複数の歯
部２４ａ，２７ａが設けられている。ケース２５の内側
には磁性体からなる筒体２９が下部軸２２側から挿入さ
れ、内嵌固着されている。筒体２９は上部側の第１の円
筒２４と第２の円筒２７との対向部分と対向させて配設
されている。
の円筒２７が外嵌固着されている。そして第１の円筒２
４と第２の円筒２７との対向端部には周方向に複数の歯
部２４ａ，２７ａが設けられている。ケース２５の内側
には磁性体からなる筒体２９が下部軸２２側から挿入さ
れ、内嵌固着されている。筒体２９は上部側の第１の円
筒２４と第２の円筒２７との対向部分と対向させて配設
されている。
【００２５】筒体２９の周設溝にはトルク検出用コイル
Ｌ２が収納されており、それにより筒体２９は、第１の
円筒２４と第２の円筒２７と磁気回路を構成する。トル
ク検出用コイルＬ２のインピーダンスは、上部軸２１に
加わるトルクに応じて変化する、歯部２４ａと歯部２７
ａとの対向面積の変化に応じた磁気回路の磁気抵抗の変
化により変化するようになっている。ここで、温度補償
用コイルを設けようとすれば、ケース２５の内側に、筒
体２９、第１の円筒２４、第２の円筒２７、歯部２４
ａ，２７ａ等をさらに１セット、トルク検出用コイルＬ
２に隣接して設ける必要がある。従って、温度補償用コ
イルを省くことによって、トルクセンサを小型化できる
ことが分かる。
Ｌ２が収納されており、それにより筒体２９は、第１の
円筒２４と第２の円筒２７と磁気回路を構成する。トル
ク検出用コイルＬ２のインピーダンスは、上部軸２１に
加わるトルクに応じて変化する、歯部２４ａと歯部２７
ａとの対向面積の変化に応じた磁気回路の磁気抵抗の変
化により変化するようになっている。ここで、温度補償
用コイルを設けようとすれば、ケース２５の内側に、筒
体２９、第１の円筒２４、第２の円筒２７、歯部２４
ａ，２７ａ等をさらに１セット、トルク検出用コイルＬ
２に隣接して設ける必要がある。従って、温度補償用コ
イルを省くことによって、トルクセンサを小型化できる
ことが分かる。
【００２６】以下に、このような構成のトルクセンサの
動作を説明する。発振回路１０を発振動作させると、発
振回路１０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。この直流電圧
Ｖｄを含んだ発振電圧Ｖａは、電流増幅回路１１及び反
転電流増幅回路１２へ入力され、電流増幅回路１１は、
図４に示すように、発振回路１０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。
動作を説明する。発振回路１０を発振動作させると、発
振回路１０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。この直流電圧
Ｖｄを含んだ発振電圧Ｖａは、電流増幅回路１１及び反
転電流増幅回路１２へ入力され、電流増幅回路１１は、
図４に示すように、発振回路１０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。
【００２７】一方、反転電流増幅回路１２は、図５に示
すように、発振回路１０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。
これによりサーミスタＲ３とトルク検出用コイル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。ま
た、サーミスタＲ３とトルク検出用コイル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
ため、サーミスタＲ３及びトルク検出用コイルＬ２に
は、直流電流は流れない。
すように、発振回路１０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。
これによりサーミスタＲ３とトルク検出用コイル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。ま
た、サーミスタＲ３とトルク検出用コイル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
ため、サーミスタＲ３及びトルク検出用コイルＬ２に
は、直流電流は流れない。
【００２８】ここで、図６（ａ）において、Ｚ１をトル
ク検出用コイルＬ２のインピーダンス、Ｚ２をサーミス
タＲ３のインピーダンス、Ｚ３を抵抗Ｒ２のインピーダ
ンス、Ｚ４を並列接続された抵抗Ｒ１と容量Ｃ１とのイ
ンピーダンスすると、ブリッジ回路の平衡条件Φ１＋Φ
４＝Φ２＋Φ３（Φ１，Φ２，Φ３，Φ４はインピーダ
ンスＺ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４の位相角）を満足させるこ
とができる。即ち、Φ１は、トルク検出用コイルＬ２に
より、電圧の位相が電流の位相より進み、Φ４は、並列
接続された抵抗Ｒ１と容量Ｃ１とにより、電圧の位相が
電流の位相より遅れ、この位相の進みと遅れとを相殺す
るように定めておくと、式Φ１＋Φ４＝Φ２＋Φ３の両
辺が０となる。位相角Φ２，Φ３は、それぞれ、サーミ
スタＲ３、抵抗Ｒ１により、位相の進みがなく０であ
る。
ク検出用コイルＬ２のインピーダンス、Ｚ２をサーミス
タＲ３のインピーダンス、Ｚ３を抵抗Ｒ２のインピーダ
ンス、Ｚ４を並列接続された抵抗Ｒ１と容量Ｃ１とのイ
ンピーダンスすると、ブリッジ回路の平衡条件Φ１＋Φ
４＝Φ２＋Φ３（Φ１，Φ２，Φ３，Φ４はインピーダ
ンスＺ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４の位相角）を満足させるこ
とができる。即ち、Φ１は、トルク検出用コイルＬ２に
より、電圧の位相が電流の位相より進み、Φ４は、並列
接続された抵抗Ｒ１と容量Ｃ１とにより、電圧の位相が
電流の位相より遅れ、この位相の進みと遅れとを相殺す
るように定めておくと、式Φ１＋Φ４＝Φ２＋Φ３の両
辺が０となる。位相角Φ２，Φ３は、それぞれ、サーミ
スタＲ３、抵抗Ｒ１により、位相の進みがなく０であ
る。
【００２９】これをインピーダンスＺ１，Ｚ２，Ｚ３，
Ｚ４のベクトル図で示すと、図６（ｂ）のようになり、
インピーダンスＺ１とインピーダンスＺ２とのなす角θ
ａ（位相角の差Φ１の補角）、インピーダンスＺ３とイ
ンピーダンスＺ４とのなす角θｂ（位相角の差Φ４の補
角）が図示できる。ここで、インピーダンスＺ１からイ
ンピーダンスＺ２の方向へ流れる電流をＩａ、インピー
ダンスＺ３からインピーダンスＺ４の方向へ流れる電流
をＩｂとして、電圧Ｚ１・Ｉａ，Ｚ２・Ｉａ，Ｚ３・Ｉ
ｂ，Ｚ４・Ｉｂを、図７のベクトル図で示すと、電圧Ｚ
１・Ｉａと電圧Ｚ２・Ｉａとは、（ａ）に示すように、
角θａをなし、電圧Ｚ３・Ｉｂと電圧Ｚ４・Ｉｂとは、
（ｂ）に示すように、角θｂをなす。
Ｚ４のベクトル図で示すと、図６（ｂ）のようになり、
インピーダンスＺ１とインピーダンスＺ２とのなす角θ
ａ（位相角の差Φ１の補角）、インピーダンスＺ３とイ
ンピーダンスＺ４とのなす角θｂ（位相角の差Φ４の補
角）が図示できる。ここで、インピーダンスＺ１からイ
ンピーダンスＺ２の方向へ流れる電流をＩａ、インピー
ダンスＺ３からインピーダンスＺ４の方向へ流れる電流
をＩｂとして、電圧Ｚ１・Ｉａ，Ｚ２・Ｉａ，Ｚ３・Ｉ
ｂ，Ｚ４・Ｉｂを、図７のベクトル図で示すと、電圧Ｚ
１・Ｉａと電圧Ｚ２・Ｉａとは、（ａ）に示すように、
角θａをなし、電圧Ｚ３・Ｉｂと電圧Ｚ４・Ｉｂとは、
（ｂ）に示すように、角θｂをなす。
【００３０】ところで、（ａ），（ｂ）における点Ａ及
び点Ｂは、インピーダンスＺ１，Ｚ３の接続節点Ａ及び
インピーダンスＺ２，Ｚ４の接続節点Ｂであり、
（ａ），（ｂ）において、それぞれ同位相である。その
ため、θａ＝θｂ、｜Ｚ１｜・｜Ｚ４｜＝｜Ｚ２｜・｜
Ｚ３｜となるように定めておけば、サーミスタＲ３とト
ルク検出用コイルＬ２との接続節点の電圧の位相及び抵
抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続節点の電圧の位相が同じにな
り、サーミスタＲ３、トルク検出用コイルＬ２、抵抗Ｒ
１、抵抗Ｒ２及びコンデンサＣ１で形成されたブリッジ
回路の平衡を取ることができる。従って、その平衡の僅
かな歪みを利用して、インピーダンスの変化を検出でき
る。その平衡の歪みに応じた電圧差は、差動増幅回路１
５へ入力されて差動増幅され、その出力電圧は、サンプ
ルホールド回路１７へ入力される。
び点Ｂは、インピーダンスＺ１，Ｚ３の接続節点Ａ及び
インピーダンスＺ２，Ｚ４の接続節点Ｂであり、
（ａ），（ｂ）において、それぞれ同位相である。その
ため、θａ＝θｂ、｜Ｚ１｜・｜Ｚ４｜＝｜Ｚ２｜・｜
Ｚ３｜となるように定めておけば、サーミスタＲ３とト
ルク検出用コイルＬ２との接続節点の電圧の位相及び抵
抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続節点の電圧の位相が同じにな
り、サーミスタＲ３、トルク検出用コイルＬ２、抵抗Ｒ
１、抵抗Ｒ２及びコンデンサＣ１で形成されたブリッジ
回路の平衡を取ることができる。従って、その平衡の僅
かな歪みを利用して、インピーダンスの変化を検出でき
る。その平衡の歪みに応じた電圧差は、差動増幅回路１
５へ入力されて差動増幅され、その出力電圧は、サンプ
ルホールド回路１７へ入力される。
【００３１】ここで、発振回路１０の発振電圧Ｖａがサ
ンプリングパルス発生回路１３へ入力されており、発振
電圧Ｖａに同期してサンプリングパルスを発生してお
り、このサンプリングパルスがサンプルホールド回路１
７へ与えられる。これによりサンプルホールド回路１７
は、サンプリングパルスが与えられたタイミングで、差
動増幅回路１５から入力された交流電圧をサンプリング
してホールドし、検出トルクに応じた電圧信号Ｖｓを得
る。
ンプリングパルス発生回路１３へ入力されており、発振
電圧Ｖａに同期してサンプリングパルスを発生してお
り、このサンプリングパルスがサンプルホールド回路１
７へ与えられる。これによりサンプルホールド回路１７
は、サンプリングパルスが与えられたタイミングで、差
動増幅回路１５から入力された交流電圧をサンプリング
してホールドし、検出トルクに応じた電圧信号Ｖｓを得
る。
【００３２】サンプルホールドされた電圧信号Ｖｓは、
電圧・電流変換回路１９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、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Ｔ
ｓ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。
電圧・電流変換回路１９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、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Ｔ
ｓ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。
【００３３】
【発明の効果】本発明に係るトルクセンサによれば、温
度補償用コイルの代わりに、温度補償のための抵抗を使
用することができるので、小型化及び低価格化を図るこ
とができる。
度補償用コイルの代わりに、温度補償のための抵抗を使
用することができるので、小型化及び低価格化を図るこ
とができる。
【図１】本発明に係るトルクセンサの実施の形態の回路
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係るトルクセンサの縦断面図である。
【図３】発振回路の発振電圧波形を示す波形図である。
【図４】電流増幅回路の出力電圧波形を示す波形図であ
る。
る。
【図５】反転電流増幅回路の出力電圧波形を示す波形図
である。
である。
【図６】ブリッジ回路の各インピーダンスのベクトルを
説明するための説明図である。
説明するための説明図である。
【図７】ブリッジ回路の各インピーダンスの電圧ベクト
ルを説明するための説明図である。
ルを説明するための説明図である。
【図８】従来のトルクセンサの回路構成を示すブロック
図である。
図である。
【図９】温度補償用コイルとトルク検出用コイルとの接
続節点の交流電圧の波形を示す波形図である。
続節点の交流電圧の波形を示す波形図である。
【図１０】第１抵抗と第２抵抗との接続節点の直流電圧
の波形を示す波形図である。
の波形を示す波形図である。
【図１１】差動増幅回路の出力電圧波形を示す波形図で
ある。
ある。
１０ 発振回路 １１ 電流増幅回路 １２ 反転電流増幅回路 １３ サンプリングパルス発生回路 １５ 差動増幅回路 １７ サンプルホールド回路 １９ 電圧・電流変換回路 Ｃ１ コンデンサ（容量） Ｌ２ トルク検出用コイル Ｒ１，Ｒ２ 抵抗 Ｒ３ サーミスタ（温度補償のための抵抗）
Claims (1)
- 【請求項１】 作用するトルクに応じて変化するトルク
検出用コイルのインピーダンスにより前記トルクを検出
するトルクセンサにおいて、 前記トルク検出用コイル及び該トルク検出用コイルの温
度補償のための抵抗からなる直列回路と、該直列回路に
並列接続されており、２つの抵抗からなる直列回路と、
該２つの抵抗の内、前記温度補償のための抵抗に接続さ
れた抵抗に並列接続された容量とを備え、前記トルク検
出用コイル及び前記温度補償のための抵抗の接続点と、
前記２つの抵抗の接続点との電位差を検出することによ
り、前記インピーダンスの変化を検出すべくなしてある
ことを特徴とするトルクセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17673396A JP3588684B2 (ja) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | トルクセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17673396A JP3588684B2 (ja) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | トルクセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1019696A true JPH1019696A (ja) | 1998-01-23 |
| JP3588684B2 JP3588684B2 (ja) | 2004-11-17 |
Family
ID=16018846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17673396A Expired - Fee Related JP3588684B2 (ja) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | トルクセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3588684B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6456090B1 (en) | 1999-09-27 | 2002-09-24 | Nsk Ltd. | Torque sensor |
| JP2006343141A (ja) * | 2005-06-07 | 2006-12-21 | Toyota Motor Corp | 物理量測定センサ |
| WO2010119958A1 (ja) * | 2009-04-16 | 2010-10-21 | 株式会社アミテック | トルクセンサ |
| JP2010249825A (ja) * | 2010-05-11 | 2010-11-04 | Amitec:Kk | トルクセンサ |
-
1996
- 1996-07-05 JP JP17673396A patent/JP3588684B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6456090B1 (en) | 1999-09-27 | 2002-09-24 | Nsk Ltd. | Torque sensor |
| JP2006343141A (ja) * | 2005-06-07 | 2006-12-21 | Toyota Motor Corp | 物理量測定センサ |
| WO2010119958A1 (ja) * | 2009-04-16 | 2010-10-21 | 株式会社アミテック | トルクセンサ |
| EP2420810A1 (en) * | 2009-04-16 | 2012-02-22 | Amiteq Co., Ltd. | Torque sensor |
| CN102395867A (zh) * | 2009-04-16 | 2012-03-28 | 株式会社阿米泰克 | 扭矩传感器 |
| JP5398713B2 (ja) * | 2009-04-16 | 2014-01-29 | 株式会社アミテック | トルクセンサ |
| US8677835B2 (en) | 2009-04-16 | 2014-03-25 | Amiteq Co., Ltd. | Torque sensor |
| EP2420810A4 (en) * | 2009-04-16 | 2014-08-27 | Amiteq Co Ltd | TORQUE SENSOR |
| JP2010249825A (ja) * | 2010-05-11 | 2010-11-04 | Amitec:Kk | トルクセンサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3588684B2 (ja) | 2004-11-17 |
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