JP2000355280A - Torque detection device for power steering - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve measurement accuracy even in a range of small torque value while measuring a range of large torque value. SOLUTION: This torque detection device for PS 10 is provided with a magnetic distortion type torque sensor 80, an amplification part 12, an A/D conversion part 14, and a control part 16. The magnetic distortion type torque sensor 80 converts a torque value applied on a steering shaft to an electric analog signal A0. The amplification part 12 amplifies the analog signal A0 converted by the magnetic distortion type torque sensor 80 at three different amplification rates and outputs analog signals A1 to A3. The A/D conversion part 14 converts the analog signals A1 to A3 amplified by the amplification part 12 into digital signals D1 to D3, respectively. The control part 16 inputs the digital signals D1 to D3 converted by the A/D conversion part 14 for predetermined processing.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、車両の操舵力を軽
減するためのパワーステアリング（以下、「ＰＳ」と略
称する。）に好適なＰＳ用トルク検出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a PS torque detecting device suitable for power steering (hereinafter abbreviated as "PS") for reducing the steering force of a vehicle.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来のＰＳ用トルク検出装置は、ステア
リング軸の一部にトーションバーを介装させ、ステアリ
ング軸のトルクをトーションバーの捩れとして検出する
ものであった。トルクを精度良く検出するためには、ト
ーションバーの捩れの変位量ができるだけ大きいものが
好ましい。そのため、ステアリング操作において、いわ
ゆる「ふにゃふにゃ感」が生じていた（すなわち軸剛性
感が良くなかった）。また、トーションバーには、損傷
防止用のストッパ等の部品が必要となっていた。2. Description of the Related Art A conventional torque detecting device for a PS has a torsion bar interposed in a part of a steering shaft and detects torque of the steering shaft as torsion of the torsion bar. In order to detect the torque with high accuracy, it is preferable that the torsion bar has as large a torsional displacement as possible. Therefore, in the steering operation, a so-called "fuzzy feeling" has occurred (that is, the feeling of shaft rigidity was not good). In addition, the torsion bar requires components such as a stopper for preventing damage.

【０００３】ところで、磁気歪現象を利用して回転軸の
トルクを磁気的に非接触で検出することのできる、磁歪
式トルクセンサが知られている。この磁歪式トルクセン
サを用いれば、トーションバーを用いて（すなわち接触
式により）トルクを検出する場合の問題が解決されると
期待できる。There is known a magnetostrictive torque sensor capable of magnetically detecting the torque of a rotating shaft in a non-contact manner by utilizing the magnetostriction phenomenon. If this magnetostrictive torque sensor is used, it can be expected that the problem of detecting torque using a torsion bar (that is, by a contact type) will be solved.

【０００４】図５は、磁歪式トルクセンサを示すブロッ
ク図である。以下、この図面に基づき説明する。FIG. 5 is a block diagram showing a magnetostrictive torque sensor. Hereinafter, description will be made based on this drawing.

【０００５】磁歪式トルクセンサ８０は、励磁源８２、
励磁コイル８４１，８４２、センサ軸８６、検出コイル
８８１，８８２、整流器９０１，９０２、フィルタ回路
９２１，９２２、差動増幅器９４等から構成されてい
る。また、磁歪式トルクセンサ８０には、Ａ／Ｄ変換器
９６、ＣＰＵ９８、メモリ９９等が付設されている。The magnetostrictive torque sensor 80 includes an excitation source 82,
It comprises excitation coils 841 and 842, sensor shaft 86, detection coils 881 and 882, rectifiers 901 and 902, filter circuits 921 and 922, differential amplifier 94, and the like. Further, the magnetostrictive torque sensor 80 is provided with an A / D converter 96, a CPU 98, a memory 99, and the like.

【０００６】センサ軸８６は、鉄、ニッケル又はそれら
の合金等の強磁性体で作られている。センサ軸８６にト
ルクが加わると、センサ軸８６の中心線に対して±４５
度の方向に引張応力と圧縮応力とが加わる。引張応力が
加わった方向と圧縮応力が加わった方向とでは、磁気歪
み現象により透磁率に差が生じる。つまり、この透磁率
の差を検出すれば、トルクが検出できる。[0006] The sensor shaft 86 is made of a ferromagnetic material such as iron, nickel, or an alloy thereof. When torque is applied to the sensor shaft 86, ± 45 with respect to the center line of the sensor shaft 86.
Tensile stress and compressive stress are applied in the direction of degree. There is a difference in the magnetic permeability between the direction in which the tensile stress is applied and the direction in which the compressive stress is applied due to the magnetostriction phenomenon. That is, torque can be detected by detecting the difference in the magnetic permeability.

【０００７】そこで、励磁コイル８４１，８４２及び検
出コイル８８１，８８２をセンサ軸８６表面に配置し、
励磁コイル８４１，８４２を励磁源８２の交流電圧で励
磁する。すると、引張方向の透磁率及び圧縮方向の透磁
率に対応した交流電圧値が、それぞれ検出コイル８８
１，８８２から別々に得られる。したがって、これらの
交流電圧を、整流器９０１，９０２で整流し、フィルタ
回路９２１，９２２で直流化し、それらの差を差動増幅
器９４によって得る。この差がセンサ軸８６に加わった
トルク値である。Therefore, the exciting coils 841 and 842 and the detecting coils 881 and 882 are arranged on the surface of the sensor shaft 86,
The exciting coils 841 and 842 are excited by the AC voltage of the exciting source 82. Then, AC voltage values corresponding to the magnetic permeability in the tensile direction and the magnetic permeability in the compression direction are respectively detected by the detection coils 88.
1,882 separately. Therefore, these AC voltages are rectified by the rectifiers 901 and 902, converted to DC by the filter circuits 921 and 922, and the difference between them is obtained by the differential amplifier 94. This difference is the torque value applied to the sensor shaft 86.

【０００８】差動増幅器９４の出力電圧（アナログ信号
Ａ０）すなわちトルク値は、Ａ／Ｄ変換器９６によって
ディジタル化（ディジタル信号Ｄ１）され、ＣＰＵ９８
に取り込まれ、必要に応じメモリ９９に記憶される。The output voltage of the differential amplifier 94 (analog signal A0), that is, the torque value, is digitized (digital signal D1) by the A / D converter 96, and the CPU 98
And stored in the memory 99 as needed.

【０００９】[0009]

【発明が解決しようとする課題】図６は、磁歪式トルク
センサ８０をそのままＰＳ用トルク検出装置として用い
た場合における、トルク値とアナログ信号Ａ０及びディ
ジタル信号Ｄ１との関係を示すグラフである。以下、こ
の図面に基づき説明する。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the torque value and the analog signal A0 and digital signal D1 when the magnetostrictive torque sensor 80 is used as it is as a PS torque detector. Hereinafter, description will be made based on this drawing.

【００１０】トルク範囲Ｔ１−Ｔ１’は過大トルク判定
に使用し、トルク範囲Ｔ２−Ｔ２’は通常のＰＳ制御に
使用し、トルク範囲Ｔ３−Ｔ３’は零点調整に使用す
る。トルク範囲Ｔ１−Ｔ１’はアナログ信号Ｓ１−Ｓ
１’に対応し、トルク範囲Ｔ２−Ｔ２’はアナログ信号
Ｓ２−Ｓ２’に対応し、トルク範囲Ｔ３−Ｔ３’はアナ
ログ信号Ｓ３−Ｓ３’に対応する。例えば、電動パワー
ステアリング（以下「ＥＰＳ」という。）では、トルク
範囲Ｔ２−Ｔ２’が±１０〜１５［Ｎｍ］であるのに対
し、トルク範囲Ｔ１−Ｔ１’が±１５０［Ｎｍ］であ
る。このように、ＰＳ用トルク検出装置は、狭い範囲の
トルク値を通常のＰＳ制御に用いつつ、広い範囲のトル
ク値を異常検出に用いている。The torque range T1-T1 'is used for judging excessive torque, the torque range T2-T2' is used for normal PS control, and the torque range T3-T3 'is used for zero point adjustment. The torque range T1-T1 'is the analog signal S1-S
1 ', the torque range T2-T2' corresponds to the analog signal S2-S2 ', and the torque range T3-T3' corresponds to the analog signal S3-S3 '. For example, in an electric power steering (hereinafter referred to as “EPS”), the torque range T2−T2 ′ is ± 10 to 15 [Nm], whereas the torque range T1−T1 ′ is ± 150 [Nm]. As described above, the torque detection device for PS uses a wide range of torque values for abnormality detection while using a narrow range of torque values for normal PS control.

【００１１】アナログ信号をディジタル化するとき、必
ず量子化誤差が生ずる。この量子化誤差は、ディジタル
信号１ビット当たりのアナログ量が大きいほど（分解能
が低いほど）、大きくなる。そのため、図５の磁歪式ト
ルクセンサをそのままＰＳ用トルク検出装置として用い
ると、トルク範囲Ｔ１−Ｔ１’にディジタル信号の最大
値を合わせなければならないので、トルク範囲Ｔ２−Ｔ
２’、Ｔ３−Ｔ３’に割り当てられるディジタル信号が
少なくなる。すなわち、トルク範囲Ｔ２−Ｔ２’、Ｔ３
−Ｔ３’のトルク値は、量子化誤差が大きいので、測定
精度が低い。When an analog signal is digitized, a quantization error always occurs. This quantization error increases as the analog amount per bit of the digital signal increases (the lower the resolution). Therefore, if the magnetostrictive torque sensor shown in FIG. 5 is used as it is as a torque detector for PS, the maximum value of the digital signal must be matched to the torque range T1-T1 ', and the torque range T2-T
Digital signals assigned to 2 ′ and T3-T3 ′ are reduced. That is, the torque ranges T2-T2 ′, T3
Since the quantization error of the torque value −T3 ′ is large, the measurement accuracy is low.

【００１２】[0012]

【発明の目的】そこで、本発明の目的は、トルク値の大
きい範囲を測定しつつ、トルク値の小さい範囲でも測定
精度を向上でき、これによりＰＳ用に好適なものとし
た、ＰＳ用トルク検出装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to improve the measurement accuracy even in a range where the torque value is small while measuring a range where the torque value is large, thereby making it suitable for PS. It is to provide a device.

【００１３】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明に係るＰＳ用トル
ク検出装置は、ステアリング軸に加わるトルク値を電気
的なアナログ信号に変換する磁歪式トルクセンサと、こ
の磁歪式トルクセンサで変換されたアナログ信号を異な
る複数の増幅率で増幅して別々のアナログ信号として出
力する増幅部と、この増幅部から出力された複数のアナ
ログ信号をそれぞれディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変
換部と、このＡ／Ｄ変換部で変換された複数のディジタ
ル信号を入力して所定の処理をする制御部とを備えてい
る。ここでいう「増幅率」には、１又は１未満も含まれ
るものとする。According to the present invention, a torque detecting device for a PS according to the present invention includes a magnetostrictive torque sensor for converting a torque applied to a steering shaft into an electric analog signal, and a torque converted by the magnetostrictive torque sensor. An amplifier for amplifying an analog signal at a plurality of different amplification factors and outputting the same as separate analog signals; an A / D converter for converting the plurality of analog signals output from the amplifier into digital signals; And a control unit for inputting a plurality of digital signals converted by the / D conversion unit and performing predetermined processing. The “amplification rate” here includes 1 or less than 1.

【００１４】ステアリング軸に加えられたトルク値は、
磁歪式トルクセンサによって電気的なアナログ信号に変
換される。このアナログ信号は、増幅部において異なる
増幅率で増幅されて、それぞれ別々のアナログ信号とし
て出力される。これらのアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換部
でディジタル信号に変換される。これらのディジタル信
号は、異なる増幅率で増幅されたものであるので、トル
ク値の大きい範囲で測定されたものもあれば、トルク値
の小さい範囲で測定されたものもある。そして、これら
のディジタル信号は、制御部に入力される。The value of the torque applied to the steering shaft is:
It is converted into an electric analog signal by a magnetostrictive torque sensor. The analog signals are amplified at different amplification rates in the amplifier, and output as separate analog signals. These analog signals are converted into digital signals by an A / D converter. Since these digital signals are amplified with different amplification factors, some are measured in a range where the torque value is large, and some are measured in a range where the torque value is small. Then, these digital signals are input to the control unit.

【００１５】例えば、増幅部は、低増幅率で増幅された
アナログ信号を出力する第一の増幅器と、中増幅率で増
幅されたアナログ信号を出力する第二の増幅器と、高増
幅率で増幅されたアナログ信号を出力する第三の増幅器
とからなる。Ａ／Ｄ変換部は、第一の増幅器に設けられ
た第一のＡ／Ｄ変換器と、第二の増幅器に設けられた第
二のＡ／Ｄ変換器と、第三の増幅器に設けられた第三の
Ａ／Ｄ変換器とからなる。制御部は、第一のＡ／Ｄ変換
器で変換されたディジタル信号を過大トルクの判定に用
い、第二のＡ／Ｄ変換器で変換されたディジタル信号を
通常のＰＳ制御に用い、第三のＡ／Ｄ変換器で変換され
たディジタル信号を、トルク値が零であるときのアナロ
グ信号の調整に用いる。また、制御部は、第一のＡ／Ｄ
変換器で変換されたディジタル信号に対応するトルク値
が一定以上かつ一定時間以上継続した場合に故障信号を
出力する、ようにしてもよい。For example, the amplifying unit includes a first amplifier that outputs an analog signal amplified at a low amplification factor, a second amplifier that outputs an analog signal amplified at a medium amplification factor, and an amplifier that outputs a high amplification factor. And a third amplifier for outputting the converted analog signal. The A / D converter is provided in the first A / D converter provided in the first amplifier, the second A / D converter provided in the second amplifier, and the third amplifier. And a third A / D converter. The control unit uses the digital signal converted by the first A / D converter to determine excessive torque, uses the digital signal converted by the second A / D converter for normal PS control, The digital signal converted by the A / D converter is used to adjust an analog signal when the torque value is zero. In addition, the control unit performs the first A / D
A failure signal may be output when the torque value corresponding to the digital signal converted by the converter continues for a certain time or more and for a certain time or more.

【００１６】[0016]

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係るＰＳ用トル
ク検出装置の第一実施形態を示すブロック図である。図
２は、図１のＰＳ用トルク検出装置における、トルク値
とアナログ信号及びディジタル信号との関係を示すグラ
フである。以下、図１、図２及び図６に基づき説明す
る。ただし、図５及び図６と同じ部分は同一符号を付す
ことにより重複説明を省略する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a torque detecting device for PS according to the present invention. FIG. 2 is a graph showing a relationship between a torque value and an analog signal and a digital signal in the PS torque detecting device of FIG. Hereinafter, a description will be given based on FIGS. 1, 2 and 6. However, the same parts as those in FIGS. 5 and 6 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【００１７】本実施形態のＰＳ用トルク検出装置１０
は、磁歪式トルクセンサ８０、増幅部１２、Ａ／Ｄ変換
部１４、制御部１６等を備えている。磁歪式トルクセン
サ８０は、ステアリング軸に加わるトルク値を電気的な
アナログ信号Ａ０に変換する。増幅部１２は、ゲイン・
オフセット調整器１２１及び増幅器１２２，１２３から
なり、磁歪式トルクセンサ８０で変換されたアナログ信
号Ａ０を、異なる三つの増幅率で増幅してアナログ信号
Ａ１〜Ａ３を出力する。Ａ／Ｄ変換部１４は、Ａ／Ｄ変
換器１４１，１４２，１４３からなり、増幅部１２で増
幅されたアナログ信号Ａ１〜Ａ３をそれぞれディジタル
信号Ｄ１〜Ｄ３に変換する。制御部１６は、Ａ／Ｄ変換
部１４で変換されたディジタル信号Ｄ１〜Ｄ３を入力し
て所定の処理をする。The torque detector for PS 10 of the present embodiment.
Includes a magnetostrictive torque sensor 80, an amplifier 12, an A / D converter 14, a controller 16, and the like. The magnetostrictive torque sensor 80 converts a torque value applied to the steering shaft into an electric analog signal A0. The amplifier 12 has a gain
It comprises an offset adjuster 121 and amplifiers 122 and 123, and amplifies the analog signal A0 converted by the magnetostrictive torque sensor 80 with three different amplification factors and outputs analog signals A1 to A3. The A / D converter 14 includes A / D converters 141, 142, and 143, and converts the analog signals A1 to A3 amplified by the amplifier 12 into digital signals D1 to D3, respectively. The control unit 16 receives the digital signals D1 to D3 converted by the A / D conversion unit 14 and performs predetermined processing.

【００１８】ゲイン・オフセット調整器１２１は、増幅
率がほぼ「１」の増幅器とみなせる。ゲイン・オフセッ
ト調整器１２１及び増幅器１２２，１２３の増幅率をそ
れぞれμ１，μ２，μ３とすると、アナログ信号Ａ１は
Ａ０×μ１であり、アナログ信号Ａ２はＡ０×μ１×μ
２であり、アナログ信号Ａ３はＡ０×μ１×μ２×μ３
である。ここで、μ１＜（μ１×μ２）＜（μ１×μ２
×μ３）という関係に設定されている。Ａ／Ｄ変換器１
４１〜１４３は、それぞれ１ビット当たりのアナログ電
圧及び総ビット数が等しい。制御部１６は、センサ用Ｃ
ＰＵ１６１と、センサ用ＣＰＵ１６１に接続されたメモ
リ１６２とからなる。The gain / offset adjuster 121 can be regarded as an amplifier having an amplification factor of approximately “1”. Assuming that the gains of the gain / offset adjuster 121 and the amplifiers 122 and 123 are μ1, μ2 and μ3, respectively, the analog signal A1 is A0 × μ1, and the analog signal A2 is A0 × μ1 × μ.
2 and the analog signal A3 is A0 × μ1 × μ2 × μ3
It is. Here, μ1 <(μ1 × μ2) <(μ1 × μ2
× μ3). A / D converter 1
41 to 143 have the same analog voltage per bit and the same total number of bits. The control unit 16 controls the sensor C
It comprises a PU 161 and a memory 162 connected to the sensor CPU 161.

【００１９】センサ用ＣＰＵ１６１は、例えば次の〜
に示される動作をする。The sensor CPU 161 has, for example, the following:
The operation shown in is performed.

【００２０】．Ａ／Ｄ変換器１４１で変換されたディ
ジタル信号Ｄ１（図６）を、過大トルクの判定に用い
る。すなわち、ディジタル信号Ｄ１の絶対値が一定値Ｖ
ｏｖｅｒ，｜Ｖｏｖｅｒ’｜を越えているか否かを一定
周期でチェックし、その越えている時間が一定以上継続
した場合に、故障信号Ｅを出力する。[0020] The digital signal D1 (FIG. 6) converted by the A / D converter 141 is used for determining excessive torque. That is, when the absolute value of the digital signal D1 is a constant value V
over, | Vover '| is checked at regular intervals, and if the time exceeds the predetermined value, a failure signal E is output.

【００２１】．Ａ／Ｄ変換器１４２で変換されたディ
ジタル信号Ｄ２（図２［１］）を、通常のＰＳ制御用の
トルク値信号Ｔとして出力する。ディジタル信号Ｄ２の
最大値は、図２［１］に示されるように、トルク範囲Ｔ
２−Ｔ２’に合わせている。そのため、ディジタル信号
Ｄ２は、量子化誤差が最小となるので、測定精度が高
い。[0021] The digital signal D2 (FIG. 2 [1]) converted by the A / D converter 142 is output as a torque value signal T for normal PS control. The maximum value of the digital signal D2 is, as shown in FIG.
2-T2 '. Therefore, since the quantization error of the digital signal D2 is minimized, the measurement accuracy is high.

【００２２】．Ａ／Ｄ変換器１４３で変換されたディ
ジタル信号Ｄ３（図２［２］）を、トルク値が零である
ときのアナログ信号Ａ１の調整に用いる。この調整は、
ゲイン・オフセット調整器１２１を用いて行われる。デ
ィジタル信号Ｄ３の最大値は、図２［２］に示されるよ
うに、トルク範囲Ｔ３−Ｔ３’に合わせている。そのた
め、ディジタル信号Ｄ３は、量子化誤差が最小となるの
で、測定精度が高い。[0022] The digital signal D3 (FIG. 2 [2]) converted by the A / D converter 143 is used for adjusting the analog signal A1 when the torque value is zero. This adjustment is
This is performed using the gain / offset adjuster 121. The maximum value of the digital signal D3 matches the torque range T3-T3 'as shown in FIG. 2 [2]. Therefore, since the quantization error of the digital signal D3 is minimized, the measurement accuracy is high.

【００２３】なお、センサ用ＣＰＵ１６１は、故障信号
Ｅの代わりに、ゲイン・オフセット調整器１２１を用い
てトルク値信号Ｔを「０」又はＶｍａｘに固定させても
よい。この場合は、故障信号Ｅの配線を省略することが
できる。Note that the sensor CPU 161 may fix the torque value signal T to “0” or Vmax using the gain / offset adjuster 121 instead of the failure signal E. In this case, the wiring of the failure signal E can be omitted.

【００２４】図３は、図１のＰＳ用トルク検出装置１０
を用いたＥＰＳシステム２０を示す構成図である。以
下、この図面に基づき説明する。ただし、図１と同じ部
分は同一符号を付すことにより重複説明を省略する。FIG. 3 shows the torque detector 10 for PS shown in FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an EPS system 20 that uses the system. Hereinafter, description will be made based on this drawing. However, the same parts as those in FIG.

【００２５】ステアリングホイール２２はステアリング
入力軸２４に連結され、ステアリング入力軸２４とステ
アリング出力軸２６との間にセンサ軸８６が連結されて
いる。ハンドルコラムハウジング２８内には、ステアリ
ング入力軸２４、センサ軸８６、ステアリング出力軸２
６及びＰＳ用トルク検出装置１０の他に、ＥＰＳコント
ロ−ラ３０、ＥＰＳコントロ−ラ３０によって制御され
る電動モータ３２、電動モータ３２の出力軸に嵌装され
たギア３４、ステアリング出力軸２６に嵌装されるとと
もにギア３４と噛合するギア３６、ステアリング出力軸
２６に設けられたベアリング３８１，３８２、ステアリ
ング入力軸２４に設けられたベアリング４０１，４０２
等が収容されている。ＥＰＳコントロ−ラ３０内には、
コントロ−ラ用ＣＰＵ４０１が設けられている。The steering wheel 22 is connected to a steering input shaft 24, and a sensor shaft 86 is connected between the steering input shaft 24 and the steering output shaft 26. Inside the steering column housing 28, the steering input shaft 24, the sensor shaft 86, the steering output shaft 2
6 and the PS torque detector 10, an EPS controller 30, an electric motor 32 controlled by the EPS controller 30, a gear 34 fitted on an output shaft of the electric motor 32, and a steering output shaft 26. The gear 36 fitted and meshed with the gear 34, bearings 381 and 382 provided on the steering output shaft 26, and bearings 401 and 402 provided on the steering input shaft 24.
Etc. are accommodated. In the EPS controller 30,
A controller CPU 401 is provided.

【００２６】また、ＰＳ用トルク検出装置１０にはコネ
クタ４２を介してセンサ調整装置４４が接続され、ＥＰ
Ｓコントロ−ラ３０にはコネクタ４６を介してコントロ
−ラ調整装置４８が接続されている。A sensor adjusting device 44 is connected to the PS torque detecting device 10 via a connector 42.
A controller adjustment device 48 is connected to the S controller 30 via a connector 46.

【００２７】ステアリングホイール２２にトルクが印加
されると、ステアリング入力軸２４→センサ軸８６→ス
テアリング出力軸２６へと力が伝わる。ＰＳ用トルク検
出装置１０は、センサ軸８６に加わるトルク値を電圧信
号に変換して、トルク値信号ＴをＥＰＳコントロ−ラ３
０へ出力する。ＥＰＳコントロ−ラ３０は、トルク値信
号Ｔ、図示しない車速信号及びイグニション・オン信号
等に基づきアシスト量を計算し、電動モータ３２へ制御
信号Ｃを送る。すると、電動モータ３２は、回転するこ
とにより、ギア３４、３６を介してステアリング出力軸
２６へ回転力を与える。これにより、ステアリングホイ
ール２２に対する操舵力が軽減される。When a torque is applied to the steering wheel 22, a force is transmitted from the steering input shaft 24 → the sensor shaft 86 → the steering output shaft 26. The PS torque detector 10 converts the torque value applied to the sensor shaft 86 into a voltage signal, and converts the torque value signal T into the EPS controller 3.
Output to 0. The EPS controller 30 calculates an assist amount based on a torque value signal T, a vehicle speed signal (not shown), an ignition-on signal, and the like, and sends a control signal C to the electric motor 32. Then, the electric motor 32 applies a rotational force to the steering output shaft 26 via the gears 34 and 36 by rotating. Thereby, the steering force on the steering wheel 22 is reduced.

【００２８】次に、図１乃至図３を用いて、ＥＰＳシス
テム２０におけるＰＳ用トルク検出装置１０の動作を説
明する。Next, the operation of the PS torque detector 10 in the EPS system 20 will be described with reference to FIGS.

【００２９】出荷調整時又は点検時に、センサ調整装置
４４から零点調整用の調整信号４４ａが出力される。こ
のとき、センサ軸８６にトルクが全く印加されていない
ので、センサ用ＣＰＵ１６１は、ディジタル信号Ｄ３
（図２［２］）が零となるようにゲイン・オフセット調
整器１２１を制御する。続いて、入力軸２４と出力軸２
６とを固定した後、コントロ−ラ調整装置４８から目盛
調整用の調整信号４８ａが出力される。すると、電動モ
ータ３２から一定のトルク値（例えば１００［ｋｇｆ
ｍ］）がセンサ軸８６に印加される。センサ用ＣＰＵ１
６１は、ディジタル信号Ｄ３（図２［２］）が一定のト
ルク値となるようにゲイン・オフセット調整器１２１を
制御する。ディジタル信号Ｄ３の量子化誤差は極めて小
さいので、これらの調整は高精度に行える。At the time of shipment adjustment or inspection, the sensor adjustment device 44 outputs an adjustment signal 44a for zero point adjustment. At this time, since no torque is applied to the sensor shaft 86, the sensor CPU 161 outputs the digital signal D3
The gain / offset adjuster 121 is controlled so that (FIG. 2 [2]) becomes zero. Subsequently, the input shaft 24 and the output shaft 2
After the controller 6 is fixed, the controller adjustment device 48 outputs an adjustment signal 48a for scale adjustment. Then, a constant torque value (for example, 100 [kgf
m]) is applied to the sensor shaft 86. Sensor CPU1
61 controls the gain / offset adjuster 121 so that the digital signal D3 (FIG. 2 [2]) has a constant torque value. Since the quantization error of the digital signal D3 is extremely small, these adjustments can be performed with high accuracy.

【００３０】センサ用ＣＰＵ１６１から故障信号Ｅが出
力されると、ＥＰＳコントロ−ラ３０はアシスト制御を
中止する。これにより、センサ故障に対するフェールセ
ーフ動作が行われる。続いて、メモリ１６２に記憶され
た過大トルク情報を示す故障内容信号４４ｂが、センサ
用ＣＰＵ１６１からセンサ調整装置４４へ出力される。
これにより、点検作業者は故障内容を直ちに知ることが
できる。When the sensor CPU 161 outputs the failure signal E, the EPS controller 30 stops the assist control. As a result, a fail-safe operation for a sensor failure is performed. Subsequently, a failure content signal 44b indicating excessive torque information stored in the memory 162 is output from the sensor CPU 161 to the sensor adjustment device 44.
As a result, the inspection operator can immediately know the details of the failure.

【００３１】図４は、本発明に係るＰＳ用トルク検出装
置の第二実施形態を用いたＥＰＳシステム２０を示す構
成図である。以下、この図面に基づき説明する。ただ
し、図３と同じ部分は同一符号を付すことにより重複説
明を省略する。FIG. 4 is a block diagram showing an EPS system 20 using the second embodiment of the torque detector for PS according to the present invention. Hereinafter, description will be made based on this drawing. However, the same parts as those in FIG.

【００３２】本実施形態のＰＳ用トルク検出装置１０’
は、図３におけるＰＳ用トルク検出装置１０とＥＰＳコ
ントロ−ラ３０とが一体化されたものである。ＰＳ用ト
ルク検出装置１０’には、コネクタ５２を介してセンサ
・コントロ−ラ調整装置５４が接続されている。そのた
め、図３におけるセンサ用ＣＰＵ１６１及びコントロ−
ラ用ＣＰＵ４０１、コネクタ４２，４６、センサ調整装
置４４及びコントロ−ラ調整装置４８等がそれぞれ一個
で共用できる。また、これに伴う配線も半減する。した
がって、ＰＳ用トルク検出装置１０’によれば、小型
化、軽量化、低価格化及び製造工程の簡略化等を達成で
きる。The PS torque detecting device 10 'of the present embodiment.
In FIG. 3, the torque detector for PS 10 and the EPS controller 30 in FIG. 3 are integrated. A sensor controller adjusting device 54 is connected to the PS torque detecting device 10 'via a connector 52. Therefore, the sensor CPU 161 and the control
The CPU 401 for the camera, the connectors 42 and 46, the sensor adjustment device 44, the controller adjustment device 48, and the like can be shared by one each. Also, the associated wiring is reduced by half. Therefore, according to the torque detector for PS 10 ', downsizing, weight reduction, cost reduction, simplification of the manufacturing process, and the like can be achieved.

【００３３】[0033]

【発明の効果】本発明に係るＰＳ用トルク検出装置によ
れば、磁歪式トルクセンサでトルク値をアナログ信号に
変換し、そのアナログ信号を異なる増幅率で別々に増幅
し、それらをディジタル信号に変換することにより、ト
ルク値の大きい範囲で最大のレンジで測定できるととも
に、トルク値の小さい範囲でも最大のレンジで測定でき
る。したがって、トルク値の大きい範囲を測定しつつ、
トルク値の小さい範囲でも測定精度を向上できるので、
ＰＳ用として真に好適なＰＳ用トルク検出装置を提供で
きる。According to the torque detecting device for PS according to the present invention, the torque value is converted into an analog signal by the magnetostrictive torque sensor, the analog signals are separately amplified at different amplification factors, and they are converted into digital signals. By performing the conversion, the measurement can be performed in the maximum range in a range with a large torque value, and the measurement can be performed in the maximum range in a range with a small torque value. Therefore, while measuring the range where the torque value is large,
Since the measurement accuracy can be improved even in the range where the torque value is small,
It is possible to provide a torque detector for PS which is truly suitable for PS.

【００３４】また、低増幅率で増幅されたアナログ信号
を変換したディジタル信号を過大トルクの判定に用い、
中増幅率で増幅されたアナログ信号を変換したディジタ
ル信号をＰＳ制御に用い、高増幅率で増幅されたアナロ
グ信号を零点調整に用いることにより、過大トルクの判
定を行いつつ、ＰＳ制御及び零点調整におけるトルク値
の測定精度を向上できる。Further, a digital signal obtained by converting an analog signal amplified at a low amplification factor is used for judging excessive torque,
By using the digital signal converted from the analog signal amplified at the medium amplification rate for PS control and using the analog signal amplified at the high amplification rate for zero point adjustment, it is possible to perform PS control and zero point adjustment while judging excessive torque. Can improve the measurement accuracy of the torque value.

【００３５】更に、ディジタル信号に対応するトルク値
が一定以上かつ一定時間以上継続した場合に故障信号を
出力することにより、ＰＳ制御を確実に中止できるの
で、より好ましいフェールセーフ動作を実現できる。Further, by outputting a failure signal when the torque value corresponding to the digital signal is equal to or greater than a predetermined value and equal to or longer than a predetermined time, the PS control can be reliably stopped, so that a more preferable fail-safe operation can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明に係るＰＳ用トルク検出装置の第一実施
形態を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a torque detector for PS according to the present invention.

【図２】図１のＰＳ用トルク検出装置におけるトルク値
とアナログ信号及びディジタル信号との関係を示すグラ
フであり、図２［１］が第一例、図２［２］が第二例で
ある。2 is a graph showing a relationship between a torque value and an analog signal and a digital signal in the PS torque detector of FIG. 1; FIG. 2 [1] is a first example, and FIG. 2 [2] is a second example; is there.

【図３】図１のＰＳ用トルク検出装置を用いたＥＰＳシ
ステムを示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing an EPS system using the PS torque detector of FIG. 1;

【図４】本発明に係るＰＳ用トルク検出装置の第二実施
形態を用いたＥＰＳシステムを示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing an EPS system using a second embodiment of the torque detection device for PS according to the present invention.

【図５】磁歪式トルクセンサを示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a magnetostrictive torque sensor.

【図６】図５の磁歪式トルクセンサをそのままＰＳ用ト
ルク検出装置として用いた場合における、トルク値とア
ナログ信号及びディジタル信号との関係を示すグラフで
ある。FIG. 6 is a graph showing a relationship between a torque value and an analog signal and a digital signal when the magnetostrictive torque sensor of FIG. 5 is used as it is as a PS torque detection device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０，１０’ ＰＳ用トルク検出装置 ８０ 磁歪式トルクセンサ １２ 増幅部 １２１ ゲイン・オフセット調整器 １２２，１２３ 増幅器 １４ Ａ／Ｄ変換部 １４１，１４２，１４３ Ａ／Ｄ変換器 １６ 制御部 Ａ１〜Ａ３ アナログ信号 Ｄ１〜Ｄ３ ディジタル信号 10, 10 'PS torque detector 80 Magnetostrictive torque sensor 12 Amplifier 121 Gain / offset adjuster 122, 123 Amplifier 14 A / D converter 141, 142, 143 A / D converter 16 Controller A1-A3 Analog Signal D1 to D3 Digital signal

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 ステアリング軸に加わるトルク値を電気
的なアナログ信号に変換する磁歪式トルクセンサと、 この磁歪式トルクセンサで変換されたアナログ信号を異
なる複数の増幅率で増幅して別々のアナログ信号として
出力する増幅部と、 この増幅部から出力された複数のアナログ信号をディジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、 このＡ／Ｄ変換部で変換された複数のディジタル信号を
入力して所定の処理をする制御部と、 を備えたパワーステアリング用トルク検出装置。1. A magnetostrictive torque sensor for converting a torque value applied to a steering shaft into an electric analog signal, and an analog signal converted by the magnetostrictive torque sensor which is amplified by a plurality of different amplification factors to obtain different analog signals. An amplifying unit that outputs a signal, an A / D converter that converts a plurality of analog signals output from the amplifying unit into digital signals, and a plurality of digital signals that are converted by the A / D converter. A torque detection device for power steering, comprising: a control unit that performs a predetermined process. 【請求項２】 前記増幅部は、低増幅率で増幅されたア
ナログ信号を出力する第一の増幅器と、中増幅率で増幅
されたアナログ信号を出力する第二の増幅器と、高増幅
率で増幅されたアナログ信号を出力する第三の増幅器と
からなり、 前記Ａ／Ｄ変換部は、前記第一の増幅器に設けられた第
一のＡ／Ｄ変換器と、 前記第二の増幅器に設けられた第二のＡ／Ｄ変換器と、
前記第三の増幅器に設けられた第三のＡ／Ｄ変換器とか
らなり、 前記制御部は、 前記第一のＡ／Ｄ変換器で変換されたディジタル信号を
過大トルクの判定に用い、 前記第二のＡ／Ｄ変換器で変換されたディジタル信号を
通常のパワーステアリング制御に用い、 前記第三のＡ／Ｄ変換器で変換されたディジタル信号
を、前記トルク値が零であるときの前記アナログ信号の
調整に用いる、 請求項１記載のパワーステアリング用トルク検出装置。2. The amplifying unit according to claim 1, wherein the first amplifier outputs an analog signal amplified at a low gain, a second amplifier outputs an analog signal amplified at a medium gain, and A third amplifier that outputs an amplified analog signal, wherein the A / D converter is provided in the first A / D converter provided in the first amplifier, and provided in the second amplifier. A second A / D converter obtained,
A third A / D converter provided in the third amplifier, wherein the control unit uses the digital signal converted by the first A / D converter to determine excessive torque, The digital signal converted by the second A / D converter is used for normal power steering control, and the digital signal converted by the third A / D converter is converted to the digital signal when the torque value is zero. The torque detecting device for power steering according to claim 1, which is used for adjusting an analog signal. 【請求項３】 前記制御部は、 前記第一のＡ／Ｄ変換器で変換されたディジタル信号に
対応するトルク値が一定以上かつ一定時間以上継続した
場合に、故障信号を出力する、 請求項２記載のパワーステアリング用トルク検出装置。3. The control unit outputs a failure signal when a torque value corresponding to the digital signal converted by the first A / D converter continues for a certain time or more and for a certain time or more. 3. The torque detection device for power steering according to 2.