JP2001336994A - Power steering torque detector - Google Patents
Power steering torque detectorInfo
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Abstract
Description
【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に用いられる、パワー
ステアリング用トルク検出装置に関する。以下、パワー
ステアリングを「ＰＳ」、パワーステアリング用トルク
検出装置を単に「トルク検出装置」と略称する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power steering torque detecting device used for power steering for reducing the steering force of a vehicle. Hereinafter, the power steering is abbreviated as “PS” and the torque detecting device for power steering is simply abbreviated as “torque detecting device”.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図４は、従来のトルク検出装置を示すブ
ロック図である。以下、この図面に基づき、従来のトル
ク検出装置を概略的に説明する。2. Description of the Prior Art FIG. 4 is a block diagram showing a conventional torque detecting device. Hereinafter, a conventional torque detecting device will be schematically described with reference to the drawings.
【０００３】従来のトルク検出装置５０は、トルクセン
サ１２、温度センサ１４、信号処理部１６等を備えてい
る。トルクセンサ１２は、ステアリング軸（センサ軸１
２４）に加わるトルク値に応じて変化する電気信号を出
力する。温度センサ１４は、トルクセンサ１２の温度を
検出する。信号処理部１６は、温度センサ１４によって
検出された温度、トルクセンサ１２の温度特性に基づ
き、トルクセンサ１２から出力された電気信号を補正
し、その出力電圧ＶｔをＰＳ装置１８へ出力する。A conventional torque detecting device 50 includes a torque sensor 12, a temperature sensor 14, a signal processing unit 16, and the like. The torque sensor 12 includes a steering shaft (sensor shaft 1).
An electric signal that changes in accordance with the torque value applied to 24) is output. Temperature sensor 14 detects the temperature of torque sensor 12. The signal processing unit 16 corrects the electric signal output from the torque sensor 12 based on the temperature detected by the temperature sensor 14 and the temperature characteristics of the torque sensor 12, and outputs the output voltage Vt to the PS device 18.
【０００４】次に、トルク検出装置５０の動作を説明す
る。まず、トルク値及び温度に対応する電気信号が、ト
ルクセンサ１２及び温度センサ１４から信号処理部１６
へ出力される。信号処理部１６は、トルクセンサ１２の
温度特性を考慮することにより、トルクセンサ１２から
出力された電気信号を補正し、その補正した電気信号
（すなわちトルク値）をＰＳ装置１８へ出力する。ＰＳ
装置１８は、そのトルク値に応じて操舵力を軽くするよ
うに動作する。このとき、ＰＳ装置１８で使用されるト
ルク値はトルクセンサ１２の温度特性に基づき補正され
ているので、操舵フィーリングは温度にかかわらず一定
になる。Next, the operation of the torque detecting device 50 will be described. First, an electric signal corresponding to the torque value and the temperature is transmitted from the torque sensor 12 and the temperature sensor 14 to the signal processing unit 16.
Output to The signal processing unit 16 corrects the electric signal output from the torque sensor 12 by considering the temperature characteristics of the torque sensor 12, and outputs the corrected electric signal (that is, the torque value) to the PS device 18. PS
The device 18 operates so as to reduce the steering force according to the torque value. At this time, since the torque value used in the PS device 18 has been corrected based on the temperature characteristics of the torque sensor 12, the steering feeling is constant regardless of the temperature.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
トルク検出装置では、次のような問題があった。However, the conventional torque detecting device has the following problems.
【０００６】トルクセンサの温度特性は、個々のトルク
センサごとに、正温度係数によるものと負温度係数によ
るものとの二通りに分けられる。正温度係数を有するト
ルクセンサは、一定のトルクが印加されている場合に、
温度が高くなるほど出力電圧が高くなる。逆に、負温度
係数を有するトルクセンサは、一定のトルクが印加され
ている場合に、温度が高くなるほど出力電圧が低くな
る。したがって、正温度係数を有するトルクセンサに対
しては、温度が高いほど出力電圧を低く補正し、負温度
係数を有するトルクセンサに対しては、温度が高いほど
出力電圧を高く補正しなければならない。そのため、信
号処理部には、どのようなトルクセンサが取り付けられ
ても対応できるように、予め二通りの補正方法を用意す
る必要があった。つまり、従来ののトルク検出装置で
は、温度に対する補正方法が複雑になっていた。The temperature characteristics of the torque sensor are classified into two types, one based on a positive temperature coefficient and the other based on a negative temperature coefficient, for each torque sensor. A torque sensor having a positive temperature coefficient, when a constant torque is applied,
The higher the temperature, the higher the output voltage. Conversely, in a torque sensor having a negative temperature coefficient, when a constant torque is applied, the output voltage decreases as the temperature increases. Therefore, for a torque sensor having a positive temperature coefficient, the output voltage must be corrected to be lower as the temperature increases, and for a torque sensor having a negative temperature coefficient, the output voltage must be corrected to increase as the temperature increases. . For this reason, it is necessary to prepare two types of correction methods in advance in the signal processing unit so that the signal processing unit can handle whatever torque sensor is attached. That is, in the conventional torque detecting device, the correction method for the temperature is complicated.
【０００７】[0007]
【発明の目的】そこで、本発明の主な目的は、温度に対
する補正方法を簡略化できる、トルク検出装置を提供す
ることにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is, therefore, a primary object of the present invention to provide a torque detecting device which can simplify a method for correcting a temperature.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明に係るトルク検出
装置は、トルクセンサ、温度特性設定部、温度センサ、
信号処理部等を備えている。トルクセンサは、ステアリ
ング軸に加わるトルク値に応じて変化する電気信号を出
力する。温度特性設定部は、トルクセンサの近傍に設け
られトルクセンサと同じように温度が変化するととも
に、トルクセンサから出力された電気信号を予め定めら
れた正又は負の温度係数を有する電気信号に変換する。
温度センサは、トルクセンサの温度を検出する。信号処
理部は、温度センサによって検出された温度、及び温度
特性設定部で設定された温度特性に基づき、温度特性設
定部から出力された電気信号を補正してパワーステアリ
ング装置へ出力する。A torque detector according to the present invention comprises a torque sensor, a temperature characteristic setting unit, a temperature sensor,
A signal processing unit and the like are provided. The torque sensor outputs an electric signal that changes according to a torque value applied to the steering shaft. The temperature characteristic setting unit is provided near the torque sensor, changes the temperature in the same manner as the torque sensor, and converts the electric signal output from the torque sensor into an electric signal having a predetermined positive or negative temperature coefficient. I do.
The temperature sensor detects the temperature of the torque sensor. The signal processing unit corrects the electric signal output from the temperature characteristic setting unit based on the temperature detected by the temperature sensor and the temperature characteristic set by the temperature characteristic setting unit, and outputs the corrected electric signal to the power steering device.
【０００９】温度特性設定部は、トルクセンサから出力
された電気信号を、例えば正温度係数を有する電気信号
に変換するものとする。このとき、温度特性設定部は、
トルクセンサの温度特性が正温度係数であろうと負温度
係数であろうと、トルクセンサから出力された電気信号
を、正温度係数を有する電気信号に強制的に変換する。
すなわち、温度特性設定部の正温度係数は、トルクセン
サの温度特性を変えてしまうほど大きい。The temperature characteristic setting unit converts the electric signal output from the torque sensor into an electric signal having a positive temperature coefficient, for example. At this time, the temperature characteristic setting unit
Regardless of whether the temperature characteristic of the torque sensor is a positive temperature coefficient or a negative temperature coefficient, the electric signal output from the torque sensor is forcibly converted into an electric signal having a positive temperature coefficient.
That is, the positive temperature coefficient of the temperature characteristic setting unit is so large that the temperature characteristic of the torque sensor is changed.
【００１０】本発明に係るトルク検出装置は、次のよう
に動作する。トルク値及び温度に対応する電気信号が、
温度特性設定部及び温度センサから信号処理部へ出力さ
れる。信号処理部は、温度特性設定部で設定された温度
特性を考慮することにより、温度特性設定部から出力さ
れた電気信号を補正し、その補正した電気信号（すなわ
ち真のトルク値）をＰＳ装置へ出力する。ＰＳ装置は、
そのトルク値に応じて操舵力を軽くするように動作す
る。このとき、ＰＳ装置で使用されるトルク値は、温度
特性設定部で設定された温度特性と温度センサ値とに基
づき補正されている。したがって、操舵フィーリングは
温度にかかわらず一定になる。The torque detecting device according to the present invention operates as follows. The electric signal corresponding to the torque value and the temperature is
The signal is output from the temperature characteristic setting unit and the temperature sensor to the signal processing unit. The signal processing unit corrects the electric signal output from the temperature characteristic setting unit by considering the temperature characteristic set by the temperature characteristic setting unit, and outputs the corrected electric signal (ie, the true torque value) to the PS device. Output to The PS device is
An operation is performed to reduce the steering force according to the torque value. At this time, the torque value used in the PS device is corrected based on the temperature characteristic and the temperature sensor value set by the temperature characteristic setting unit. Therefore, the steering feeling becomes constant regardless of the temperature.
【００１１】また、温度特性設定部は、トルクセンサか
ら出力された電気信号を増幅する増幅器と、この増幅器
の増幅率を調整するとともに一定以上の正又は負の温度
係数を有する可変抵抗器とを備えたものとしてもよい
（請求項２）。The temperature characteristic setting section includes an amplifier for amplifying the electric signal output from the torque sensor, and a variable resistor for adjusting the amplification factor of the amplifier and having a positive or negative temperature coefficient equal to or higher than a certain value. It may be provided (claim 2).
【００１２】可変抵抗器は、一定以上の正温度係数又は
負温度係数を有する。トルクセンサから出力された電気
信号は、増幅器で増幅され、信号処理部へ出力される。
このとき、トルクセンサの温度が変化すると、これとと
もに可変抵抗器の温度も変化するので、増幅率もトルク
センサの温度とともに変化する。これにより、温度特性
設定部の正温度係数又は負温度係数を、トルクセンサの
温度特性を変えてしまうほど大きくすることが可能とな
る。ここでいう「一定以上の正温度係数又は負温度係
数」とは、このような機能を実現できる程度以上という
意味である。The variable resistor has a positive temperature coefficient or a negative temperature coefficient that is equal to or higher than a certain value. The electric signal output from the torque sensor is amplified by an amplifier and output to a signal processing unit.
At this time, when the temperature of the torque sensor changes, the temperature of the variable resistor also changes accordingly, so that the amplification factor also changes with the temperature of the torque sensor. This makes it possible to increase the positive temperature coefficient or the negative temperature coefficient of the temperature characteristic setting section so that the temperature characteristic of the torque sensor is changed. Here, “a certain or more positive temperature coefficient or a negative temperature coefficient” means that such a function can be realized or more.
【００１３】更に、トルクセンサは、ステアリング軸に
加わるトルク値に応じて引張方向及び圧縮方向の透磁率
が変化するセンサ軸と、このセンサ軸の引張方向及び圧
縮方向の透磁率にそれぞれ対応した第一及び第二の交流
電圧を電気信号として出力する第一及び第二の検出コイ
ルとを備え、温度特性設定部は、第一及び第二の検出コ
イルから出力された第一及び第二の交流電圧を増幅する
第一及び第二の増幅器と、これらの増幅器の一方の増幅
率を調整するとともに一定以上の正又は負の温度係数を
有する可変抵抗器とを備え、信号処理部は、第一及び第
二の増幅器で増幅された交流電圧をそれぞれ整流する第
一及び第二の整流回路と、これらの整流回路で整流され
た電圧の差を検出する比較回路とを備えた、ものとして
もよい（請求項３）。Further, the torque sensor has a sensor shaft in which the magnetic permeability in the tensile direction and the compressive direction changes according to the torque value applied to the steering shaft, and a torque sensor corresponding to the magnetic permeability in the tensile direction and the compressive direction of the sensor shaft. First and second detection coils that output the first and second AC voltages as electric signals, and wherein the temperature characteristic setting unit includes a first and second AC output from the first and second detection coils. A first and a second amplifier for amplifying a voltage, and a variable resistor that adjusts the amplification factor of one of these amplifiers and has a positive or negative temperature coefficient equal to or higher than a certain value, the signal processing unit includes: And first and second rectifier circuits for rectifying the AC voltage amplified by the second amplifier and a comparator circuit for detecting a difference between the voltages rectified by the rectifier circuits, respectively. (Claim 3 .
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係るトルク検出
装置の一実施形態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. 1 is a block diagram showing an embodiment of a torque detecting device according to the present invention. Hereinafter, description will be made based on this drawing.
【００１５】本実施形態のトルク検出装置１０は、トル
クセンサ１２、温度特性設定部１３、温度センサ１４、
信号処理部１６等を備えている。トルクセンサ１２は、
ステアリング軸（センサ軸１２４）に加わるトルク値に
応じて変化する電気信号を出力する。温度特性設定部１
３は、トルクセンサ１２の近傍に設けられトルクセンサ
１２と同じように温度が変化するとともに、トルクセン
サ１２から出力された電気信号を予め定められた正温度
係数を有する電気信号に変換する。温度センサ１４は、
トルクセンサ１２の温度を検出する。信号処理部１６
は、温度センサ１４によって検出された温度、及び温度
特性設定部１３で設定された温度特性に基づき、温度特
性設定部１３から出力された電気信号を補正し、その出
力電圧ＶｔをＰＳ装置１８へ出力する。なお、信号処理
部１６は、トルク検出装置１０内に設けているが、ＰＳ
装置１８のＥＰＳコントロ−ラ４８（図２）内に設けて
もよい。The torque detecting device 10 of this embodiment includes a torque sensor 12, a temperature characteristic setting unit 13, a temperature sensor 14,
A signal processing unit 16 and the like are provided. The torque sensor 12
An electric signal that changes according to a torque value applied to the steering shaft (sensor shaft 124) is output. Temperature characteristic setting unit 1
Numeral 3 is provided near the torque sensor 12 and changes the temperature in the same manner as the torque sensor 12, and converts an electric signal output from the torque sensor 12 into an electric signal having a predetermined positive temperature coefficient. The temperature sensor 14
The temperature of the torque sensor 12 is detected. Signal processing unit 16
Corrects the electric signal output from the temperature characteristic setting unit 13 based on the temperature detected by the temperature sensor 14 and the temperature characteristic set by the temperature characteristic setting unit 13, and outputs the output voltage Vt to the PS device 18. Output. Although the signal processing unit 16 is provided in the torque detection device 10, the signal processing unit 16
It may be provided in the EPS controller 48 of the device 18 (FIG. 2).
【００１６】まず、トルク検出装置１０の基本的な動作
を説明する。First, the basic operation of the torque detecting device 10 will be described.
【００１７】トルク値及び温度に対応する電気信号が、
温度特性設定部１３及び温度センサ１４から信号処理部
１６へ出力される。信号処理部１６は、温度特性設定部
１３で設定された温度特性を考慮することにより、トル
クセンサ１２から出力された電気信号を補正し、その補
正した電気信号（すなわちトルク値）をＰＳ装置１８へ
出力する。ＰＳ装置１８は、そのトルク値に応じて操舵
力を軽くするように動作する。このとき、ＰＳ装置１８
で使用されるトルク値が温度特性設定部１３で設定され
た温度特性と温度センサ値とに基づき補正されているの
で、操舵フィーリングは温度にかかわらず一定になる。The electric signal corresponding to the torque value and the temperature is:
Output from the temperature characteristic setting unit 13 and the temperature sensor 14 to the signal processing unit 16. The signal processing unit 16 corrects the electric signal output from the torque sensor 12 by considering the temperature characteristics set by the temperature characteristic setting unit 13 and converts the corrected electric signal (that is, the torque value) into the PS device 18. Output to The PS device 18 operates to reduce the steering force according to the torque value. At this time, the PS device 18
Is corrected based on the temperature characteristic and the temperature sensor value set by the temperature characteristic setting unit 13, the steering feeling becomes constant regardless of the temperature.
【００１８】次に、トルク検出装置１０の各構成要素に
ついて説明する。Next, each component of the torque detecting device 10 will be described.
【００１９】トルクセンサ１２は、磁歪式であり、励磁
源１２１、励磁コイル１２２，１２３、センサ軸１２
４、検出コイル１２５，１２６等から構成されている。
センサ軸１２４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１２４にトルクが加
わると、センサ軸１２４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。The torque sensor 12 is of a magnetostrictive type, and includes an excitation source 121, excitation coils 122 and 123, a sensor shaft 12
4. It is composed of detection coils 125, 126 and the like.
The sensor shaft 124 is made of a ferromagnetic material such as iron, nickel, or an alloy thereof. When torque is applied to the sensor shaft 124, tensile stress and compressive stress are applied in a direction of ± 45 degrees with respect to the center line of the sensor shaft 124. 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.
【００２０】そこで、励磁コイル１２２，１２３及び検
出コイル１２５，１２６をセンサ軸１２４表面に配置
し、励磁コイル１２２，１２３を励磁源１２１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Ｖ１，Ｖ１’が、それぞ
れ検出コイル１２５，１２６から別々に得られる。した
がって、これらの交流電圧Ｖ１，Ｖ１’を整流及び平滑
して直流化すれば、それらの差がセンサ軸１２４に加わ
ったトルク値に対応する。なお、センサ軸１２４は、図
示しないが、ステアリングホイールに取り付けられた入
力軸と、ピニオン及びラック等の操舵機構に取り付けら
れた出力軸との間に連結されている。なお、トルクセン
サ１２の温度特性とは、励磁コイル１２２，１２３、セ
ンサ軸１２４、検出コイル１２５，１２６等の各物性値
が温度によって変化することに起因するものである。Therefore, the excitation coils 122 and 123 and the detection coils 125 and 126 are arranged on the surface of the sensor shaft 124, and the excitation coils 122 and 123 are excited by the AC voltage of the excitation source 121. Then, AC voltage values V1 and V1 ′ corresponding to the magnetic permeability in the tensile direction and the magnetic permeability in the compression direction are separately obtained from the detection coils 125 and 126, respectively. Therefore, if these AC voltages V1 and V1 ′ are rectified and smoothed to be DC, the difference between them corresponds to the torque value applied to the sensor shaft 124. Although not shown, the sensor shaft 124 is connected between an input shaft attached to a steering wheel and an output shaft attached to a steering mechanism such as a pinion and a rack. Note that the temperature characteristics of the torque sensor 12 are due to the fact that the physical properties of the excitation coils 122 and 123, the sensor shaft 124, the detection coils 125 and 126, etc. change with temperature.
【００２１】温度特性設定部１３は、検出コイル１２
５，１２６から出力された交流電圧Ｖ１，Ｖ１’をそれ
ぞれ増幅する増幅器１３１，１３２と、増幅器１３１の
増幅率を調整するとともに一定以上の負温度係数を有す
る可変抵抗器ＶＲとを備えている。本実施形態の回路構
成において、温度特性設定部１３の温度係数を正とする
ためには、可変抵抗器ＶＲの温度係数を負としなければ
ならない。増幅器１３１は、オペアンプＯＰ１、可変抵
抗器ＶＲ、抵抗器Ｒ２，Ｒ３等からなる反転増幅器であ
る。増幅器１３２は、オペアンプＯＰ２、抵抗器Ｒ１，
Ｒ４，Ｒ５等からなる反転増幅器である。なお、抵抗器
Ｒ２，Ｒ４は省略してもよい。可変抵抗器ＶＲは、検出
コイル１２５に対して並列に接続してもよい。可変抵抗
器ＶＲと抵抗器Ｒ３との位置を取り換えてもよい。The temperature characteristic setting unit 13 includes the detecting coil 12
The amplifiers 131 and 132 amplify the AC voltages V1 and V1 'output from the amplifiers 5 and 126, respectively, and the variable resistor VR that adjusts the amplification factor of the amplifier 131 and has a negative temperature coefficient equal to or higher than a certain value. In the circuit configuration of the present embodiment, in order to make the temperature coefficient of the temperature characteristic setting unit 13 positive, the temperature coefficient of the variable resistor VR must be negative. The amplifier 131 is an inverting amplifier including an operational amplifier OP1, a variable resistor VR, resistors R2, R3, and the like. The amplifier 132 includes an operational amplifier OP2, a resistor R1,
It is an inverting amplifier composed of R4, R5 and the like. Note that the resistors R2 and R4 may be omitted. The variable resistor VR may be connected in parallel to the detection coil 125. The positions of the variable resistor VR and the resistor R3 may be exchanged.
【００２２】温度センサ１４は、サーミスタ、オペアン
プ等からなる電子回路であり、トルクセンサ１２の温度
を直接的又は間接的に測定する。サーミスタ（図示せ
ず）は、例えば可変抵抗器ＶＲとともに回路基板に実装
されており、トルクセンサ１２の温度に応じて抵抗値が
変化する。そして、温度センサ１４は、サーミスタの抵
抗値に応じた電圧を演算制御回路３０へ出力する。The temperature sensor 14 is an electronic circuit including a thermistor, an operational amplifier, and the like, and measures the temperature of the torque sensor 12 directly or indirectly. The thermistor (not shown) is mounted on a circuit board together with, for example, the variable resistor VR, and the resistance value changes according to the temperature of the torque sensor 12. Then, the temperature sensor 14 outputs a voltage corresponding to the resistance value of the thermistor to the arithmetic and control circuit 30.
【００２３】信号処理部１６は、増幅器１３１，１３２
から出力された交流電圧Ｖ２，Ｖ２’を整流する整流回
路１９，２０、整流回路１９，２０の出力電圧の差（出
力電圧Ｖ３）をとる比較回路２２、比較回路２２の出力
電圧を直流化する平滑回路２４、平滑回路２４の出力電
圧を補正するゲイン調整回路２６及び中点調整回路２
８、温度補正及び電圧監視等の機能を有する演算制御回
路３０、演算制御回路３０の出力信号に基づき動作する
アナログ電圧出力回路３２等によって構成されている。
ゲイン調整回路２６は、例えばＡ／Ｄコンバータ及びＤ
／Ａコンバータによって構成されている。演算制御回路
３０は、例えばマイクロコンピュータ及びＥ２ＰＲＯＭ
によって構成されている。The signal processing section 16 includes amplifiers 131 and 132
Rectifier circuits 19 and 20 for rectifying the AC voltages V2 and V2 'output from the rectifier circuit, a comparison circuit 22 for obtaining the difference (output voltage V3) between the output voltages of the rectification circuits 19 and 20, and converting the output voltage of the comparison circuit 22 to DC. Smoothing circuit 24, gain adjustment circuit 26 for correcting the output voltage of smoothing circuit 24, and midpoint adjustment circuit 2
8, an arithmetic control circuit 30 having functions such as temperature correction and voltage monitoring, an analog voltage output circuit 32 that operates based on an output signal of the arithmetic control circuit 30, and the like.
The gain adjustment circuit 26 includes, for example, an A / D converter and a D
/ A converter. The arithmetic and control circuit 30 includes, for example, a microcomputer and an E 2 PROM.
It is constituted by.
【００２４】演算制御回路３０には、温度の変動に伴う
ゲイン及び中点の変動（すなわち温度特性設定部１３で
設定された温度特性）に関するデータが予め記憶されて
いる。そして、演算制御回路３０は、温度センサ１４の
出力信号に基づき、ゲイン調整回路２６へ補正信号を出
力する。The arithmetic control circuit 30 stores in advance data relating to gain and midpoint fluctuations (ie, temperature characteristics set by the temperature characteristic setting unit 13) due to temperature fluctuations. Then, the arithmetic control circuit 30 outputs a correction signal to the gain adjustment circuit 26 based on the output signal of the temperature sensor 14.
【００２５】更に、演算制御回路３０は、抵抗器３０
１，３０２による分圧電圧、平滑回路２４の出力電圧、
中点調整回路２８の出力電圧等を入力して、これらの電
圧を監視する。演算制御回路３０によって電圧が異常で
あると判断されると、アナログ電圧出力回路３２からハ
イ（例えば５［Ｖ］）又はロー（例えば０［Ｖ］）が出
力される。Further, the arithmetic and control circuit 30 includes a resistor 30
1,302, the output voltage of the smoothing circuit 24,
The output voltage and the like of the midpoint adjustment circuit 28 are input, and these voltages are monitored. When the arithmetic control circuit 30 determines that the voltage is abnormal, the analog voltage output circuit 32 outputs high (for example, 5 [V]) or low (for example, 0 [V]).
【００２６】図２は、図１のトルク検出装置１０を用い
たＰＳ装置１８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. 2 is a block diagram showing a PS device 18 using the torque detecting device 10 of FIG. Hereinafter, description will be made based on this drawing. However, the same parts as those in FIG.
【００２７】ステアリングホイール４０はステアリング
入力軸４２に連結され、ステアリング入力軸４２とステ
アリング出力軸４４との間にセンサ軸１２４が連結され
ている。ハンドルコラムハウジング４６内には、ステア
リング入力軸４２、センサ軸１２４、ステアリング出力
軸４４及びトルク検出装置１０の他に、ＥＰＳコントロ
−ラ４８、ＥＰＳコントロ−ラ４８によって制御される
電動モータ５０、電動モータ５０の出力軸に嵌装された
ギア５２、ステアリング出力軸４４に嵌装されるととも
にギア５２と噛合するギア５４、ステアリング出力軸４
４に設けられたベアリング５６１，５６２、ステアリン
グ入力軸４２に設けられたベアリング５８１，５８２等
が収容されている。なお、ＥＰＳコントロ−ラ４８及び
電動モータ５０は、ハンドルコラムハウジング４６内に
設けているが、ハンドルコラムハウジング４６外に設け
てもよい。The steering wheel 40 is connected to a steering input shaft 42, and a sensor shaft 124 is connected between the steering input shaft 42 and the steering output shaft 44. In the handle column housing 46, in addition to the steering input shaft 42, the sensor shaft 124, the steering output shaft 44, and the torque detection device 10, an EPS controller 48, an electric motor 50 controlled by the EPS controller 48, an electric motor A gear 52 fitted on the output shaft of the motor 50, a gear 54 fitted on the steering output shaft 44 and meshing with the gear 52, a steering output shaft 4
4, the bearings 561 and 562 provided on the steering input shaft 42, and the like are accommodated. Although the EPS controller 48 and the electric motor 50 are provided inside the handle column housing 46, they may be provided outside the handle column housing 46.
【００２８】ステアリングホイール４０にトルクが印加
されると、ステアリング入力軸４２→センサ軸１２４→
ステアリング出力軸４４へと力が伝わる。トルク検出装
置１０は、センサ軸１２４に加わるトルク値を出力電圧
Ｖｔに変換して、出力電圧ＶｔをＥＰＳコントロ−ラ４
８へ出力する。ＥＰＳコントロ−ラ４８は、出力電圧Ｖ
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５０へ制御信
号Ｃを送る。すると、電動モータ５０は、回転すること
により、ギア５２、５４を介してステアリング出力軸４
４へ回転力を与える。これにより、ステアリングホイー
ル４０に対する操舵力が軽減される。When torque is applied to the steering wheel 40, the steering input shaft 42 → the sensor shaft 124 →
The force is transmitted to the steering output shaft 44. The torque detector 10 converts a torque value applied to the sensor shaft 124 into an output voltage Vt, and outputs the output voltage Vt to the EPS controller 4.
8 is output. The EPS controller 48 outputs the output voltage V
At t, an assist amount is calculated based on a vehicle speed signal and an ignition-on signal (not shown), and a control signal C is sent to the electric motor 50. Then, the electric motor 50 rotates, so that the steering output shaft 4 is driven through the gears 52 and 54.
4. Apply rotational force to 4. Thus, the steering force on the steering wheel 40 is reduced.
【００２９】図３は、図１のトルク検出装置の動作を説
明するためのグラフであり、図３［１］が温度と出力電
圧との関係を示すグラフ、図３［２］が印加トルクと出
力電圧との関係を示すグラフである。以下、図１乃至図
３に基づき、トルク検出装置１０の動作をより具体的に
説明する。FIG. 3 is a graph for explaining the operation of the torque detector of FIG. 1. FIG. 3 [1] is a graph showing the relationship between temperature and output voltage, and FIG. 4 is a graph showing a relationship with an output voltage. Hereinafter, the operation of the torque detection device 10 will be described more specifically with reference to FIGS.
【００３０】まず、所定の温度かつ“０”の印加トルク
がに対して、出力電圧Ｖ３をモニターしながら、出力電
圧Ｖ３が所定の中点電圧Ｖａになるように可変抵抗器Ｖ
Ｒを調整する。ここで、｜可変抵抗器ＶＲの温度係数｜
>>｜抵抗器Ｒ１の温度係数｜となっている。又は、｜可
変抵抗器ＶＲの温度係数｜，｜抵抗器Ｒ２，Ｒ３の温度
係数｜>>｜抵抗器Ｒ１，Ｒ４，Ｒ５の温度係数｜となっ
ている。つまり、｜増幅器１３１の出力電圧Ｖ２の温度
係数｜>>｜増幅器１３２の出力電圧Ｖ２’の温度係数｜
となっている。そのため、図３［１］に示すように、比
較回路２２の出力電圧Ｖ３の温度係数は、取り付けられ
る個々のトルクセンサ１２の温度特性に関係なく、常に
正となる。したがって、ゲイン調整回路２６での補正方
法は、可変抵抗器ＶＲを調整した温度に対し温度の上昇
とともに出力電圧Ｖｔを常に減少（＝負ゲイン）させれ
ばよいので、極めて単純になる。First, while monitoring the output voltage V3 with respect to a predetermined temperature and an applied torque of "0", the variable resistor V is adjusted so that the output voltage V3 becomes a predetermined midpoint voltage Va.
Adjust R. Here, | temperature coefficient of variable resistor VR |
>> | Temperature coefficient of resistor R1 | Or | temperature coefficient of variable resistor VR, | temperature coefficient of resistors R2, R3 | >> | temperature coefficient of resistors R1, R4, R5 |. That is, | temperature coefficient of output voltage V2 of amplifier 131 | >> | temperature coefficient of output voltage V2 'of amplifier 132 |
It has become. Therefore, as shown in FIG. 3A, the temperature coefficient of the output voltage V3 of the comparison circuit 22 is always positive irrespective of the temperature characteristics of the individual torque sensors 12 attached. Therefore, the correction method in the gain adjustment circuit 26 is extremely simple because the output voltage Vt only needs to be constantly reduced (= negative gain) as the temperature increases with respect to the temperature at which the variable resistor VR is adjusted.
【００３１】なお、従来技術では、図３［１］に示すよ
うに、取り付けられる個々のトルクセンサ１２の温度特
性が出力電圧Ｖ３の温度係数にそのまま反映されること
により、出力電圧Ｖ３の温度係数が正になったり負にな
ったりしていた。したがって、従来のゲイン調整回路２
６及び中点調整回路２８での補正方法は、どちらの温度
特性のトルクセンサ１２にも対応できるように、極めて
複雑になっていた。In the prior art, as shown in FIG. 3 [1], the temperature characteristic of each of the attached torque sensors 12 is directly reflected on the temperature coefficient of the output voltage V3. Was going positive or negative. Therefore, the conventional gain adjustment circuit 2
6 and the correction method in the midpoint adjustment circuit 28 are extremely complicated so as to be applicable to the torque sensor 12 having either temperature characteristic.
【００３２】ところで、このとき、図３［２］に示すよ
うに、可変抵抗器ＶＲを調整することにより、出力電圧
Ｖ３の非直線性を補正できる。出力電圧Ｖ３が非直線的
となる原因として、増幅器１３１と増幅器１３２との間
での部品特性がばらつくこと等が挙げられる。また、例
えば−３０℃〜６０℃まで１℃ごとに、図３［２］に示
すような印加トルクと出力電圧Ｖ３との関係を示すマッ
プがＥ２ＰＲＯＭ等に記憶されている。At this time, as shown in FIG. 3B, the nonlinearity of the output voltage V3 can be corrected by adjusting the variable resistor VR. The cause of the non-linearity of the output voltage V3 is that component characteristics between the amplifier 131 and the amplifier 132 vary. Further, for example, every 1 ℃ to -30 ° C. to 60 ° C., the map showing the relationship between the applied torque as shown in FIG. 3 [2] and the output voltage V3 is stored in the E 2 PROM or the like.
【００３３】なお、言うまでもないが、本発明は上記実
施形態に限定されるものではない。例えば、出力電圧Ｖ
３の代りに出力電圧Ｖｔをモニターしながら、可変抵抗
器ＶＲを調整してもよい。Needless to say, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the output voltage V
Instead of 3, the variable resistor VR may be adjusted while monitoring the output voltage Vt.
【００３４】[0034]
【発明の効果】本発明に係るトルク検出装置によれば、
トルクセンサから出力された電気信号を予め定められた
正又は負の温度係数を有する電気信号に変換する温度特
性設定部を設けたことにより、正温度係数を有するトル
クセンサに対しても負温度係数を有するトルクセンサに
対しても、どちらか一方の温度係数に対する補正方法だ
けを用意すればよいので、温度に対する電気信号の補正
方法を簡略化できる。According to the torque detecting device of the present invention,
By providing a temperature characteristic setting unit that converts an electric signal output from the torque sensor into an electric signal having a predetermined positive or negative temperature coefficient, a negative temperature coefficient is also applied to the torque sensor having a positive temperature coefficient. Since only the correction method for one of the temperature coefficients needs to be prepared for the torque sensor having the above, the method for correcting the electric signal with respect to the temperature can be simplified.
【００３５】請求項２記載のトルク検出装置によれば、
トルクセンサから出力された電気信号を増幅する増幅器
と、この増幅器の増幅率を調整するとともに一定以上の
温度係数を有する可変抵抗器とを温度特性設定部が備え
たことにより、トルクセンサの温度とともに増幅率が変
化するので、温度特性設定部の温度係数をトルクセンサ
の温度係数よりも簡単に大きくすることができる。According to the torque detecting device of the second aspect,
The temperature characteristic setting unit includes an amplifier that amplifies the electric signal output from the torque sensor, and a variable resistor that adjusts the amplification factor of the amplifier and has a temperature coefficient equal to or higher than a certain value. Since the amplification factor changes, the temperature coefficient of the temperature characteristic setting unit can be easily made larger than the temperature coefficient of the torque sensor.
【００３６】請求項３記載のトルク検出装置によれば、
ステアリング軸に加わるトルク値に応じて引張方向及び
圧縮方向の透磁率が変化するセンサ軸と、このセンサ軸
の引張方向及び圧縮方向の透磁率にそれぞれ対応した第
一及び第二の交流電圧を電気信号として出力する第一及
び第二の検出コイルとをトルクセンサが備え、第一及び
第二の検出コイルから出力された第一及び第二の交流電
圧を増幅する第一及び第二の増幅器と、これらの増幅器
の一方の増幅率を調整するとともに一定以上の正又は負
の温度係数を有する可変抵抗器とを温度特性設定部が備
え、第一及び第二の増幅器で増幅された交流電圧をそれ
ぞれ整流する第一及び第二の整流回路と、これらの整流
回路で整流された電圧の差を検出する比較回路とを信号
処理部が備えたことにより、次の効果を奏する。
（１）．比較回路の出力電圧をモニターしながら可変抵
抗器を調整することにより、中点電圧等を簡単に設定で
きる。（２）．第一増幅器と第二の増幅器との部品特性
のバラツキ等に起因する出力電圧の非直線性を、可変抵
抗器を調整することにより簡単に補正できる。According to the torque detecting device of the third aspect,
A sensor shaft in which the magnetic permeability in the tensile direction and the compressive direction changes according to the torque value applied to the steering shaft, and first and second AC voltages corresponding to the magnetic permeability in the tensile direction and the compressive direction of the sensor shaft, respectively, are applied. First and second detection coils that output as signals are provided in the torque sensor, and first and second amplifiers that amplify the first and second AC voltages output from the first and second detection coils, The temperature characteristic setting unit includes a variable resistor having one or more of these amplifiers and a variable resistor having a positive or negative temperature coefficient that is equal to or greater than a certain value.The AC voltage amplified by the first and second amplifiers is The following effects are achieved by providing the signal processing unit with the first and second rectifier circuits that respectively rectify and the comparator circuit that detects the difference between the voltages rectified by these rectifier circuits.
(1). By adjusting the variable resistor while monitoring the output voltage of the comparison circuit, the midpoint voltage and the like can be easily set. (2). Non-linearity of the output voltage due to variations in component characteristics between the first amplifier and the second amplifier can be easily corrected by adjusting the variable resistor.
【図１】本発明に係るトルク検出装置の一実施形態を示
すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a torque detection device according to the present invention.
【図２】図１のトルク検出装置を用いたＰＳ装置を示す
構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing a PS device using the torque detection device of FIG.
【図３】図１のトルク検出装置の動作を説明するための
グラフであり、図３［１］が温度と出力電圧との関係を
示すグラフ、図３［２］が印加トルクと出力電圧との関
係を示すグラフである。3 is a graph for explaining the operation of the torque detection device of FIG. 1; FIG. 3 [1] is a graph showing a relationship between temperature and output voltage; FIG. 3 [2] is a graph showing applied torque and output voltage; 6 is a graph showing the relationship of.
【図４】従来のトルク検出装置を示すブロック図であ
る。FIG. 4 is a block diagram showing a conventional torque detection device.
１０ トルク検出装置 １２ トルクセンサ １３ 温度特性設定部 １４ 温度センサ １６ 信号処理部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Torque detector 12 Torque sensor 13 Temperature characteristic setting part 14 Temperature sensor 16 Signal processing part
Claims (3)
て変化する電気信号を出力するトルクセンサと、 このトルクセンサの近傍に設けられ当該トルクセンサと
同じように温度が変化するとともに、当該トルクセンサ
から出力された電気信号を予め定められた正又は負の温
度係数を有する電気信号に変換する温度特性設定部と、 前記トルクセンサの温度を検出する温度センサと、 この温度センサによって検出された温度、及び前記温度
特性設定部で設定された温度特性に基づき、当該温度特
性設定部から出力された電気信号を補正してパワーステ
アリング装置へ出力する信号処理部と、 を備えたパワーステアリング用トルク検出装置。1. A torque sensor that outputs an electric signal that changes in accordance with a torque value applied to a steering shaft, and a temperature that is provided near the torque sensor and changes in temperature in the same manner as the torque sensor. A temperature characteristic setting unit that converts the output electric signal into an electric signal having a predetermined positive or negative temperature coefficient, a temperature sensor that detects the temperature of the torque sensor, and a temperature detected by the temperature sensor. And a signal processing unit that corrects an electric signal output from the temperature characteristic setting unit based on the temperature characteristic set by the temperature characteristic setting unit and outputs the corrected electric signal to a power steering device. .
サから出力された電気信号を増幅する増幅器と、この増
幅器の増幅率を調整するとともに一定以上の正又は負の
温度係数を有する可変抵抗器とを備えた、 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 temperature characteristic setting unit includes: an amplifier for amplifying an electric signal output from the torque sensor; and a variable resistor having an amplification factor of the amplifier and having a positive or negative temperature coefficient equal to or higher than a predetermined value. The torque detecting device for a power steering according to claim 1, comprising:
軸に加わるトルク値に応じて引張方向及び圧縮方向の透
磁率が変化するセンサ軸と、このセンサ軸の引張方向及
び圧縮方向の透磁率にそれぞれ対応した第一及び第二の
交流電圧を前記電気信号として出力する第一及び第二の
検出コイルとを備え、 前記温度特性設定部は、前記第一及び第二の検出コイル
から出力された前記第一及び第二の交流電圧を増幅する
第一及び第二の増幅器と、これらの増幅器の一方の増幅
率を調整するとともに一定以上の正又は負の温度係数を
有する可変抵抗器とを備え、 前記信号処理部は、前記第一及び第二の増幅器で増幅さ
れた交流電圧をそれぞれ整流する第一及び第二の整流回
路と、これらの整流回路で整流された電圧の差を検出す
る比較回路とを備えた、 請求項１記載のパワーステアリング用トルク検出装置。3. The sensor according to claim 1, wherein the torque sensor is adapted to change a magnetic permeability in a tensile direction and a compressive direction according to a torque value applied to the steering shaft, and to correspond to a magnetic permeability in a tensile direction and a compressive direction of the sensor shaft. And first and second detection coils that output the first and second AC voltages as the electric signal, wherein the temperature characteristic setting unit is configured to output the first and second AC voltages from the first and second detection coils. First and second amplifiers that amplify the first and second AC voltages, and a variable resistor that adjusts the amplification factor of one of these amplifiers and has a positive or negative temperature coefficient equal to or greater than a certain value, The signal processing unit includes a first and second rectifier circuit that rectifies the AC voltage amplified by the first and second amplifiers, respectively, and a comparison circuit that detects a difference between the voltages rectified by the rectifier circuits. With Power steering torque detecting apparatus according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000158632A JP2001336994A (en) | 2000-05-29 | 2000-05-29 | Power steering torque detector |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2001336994A true JP2001336994A (en) | 2001-12-07 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008296696A (en) * | 2007-05-30 | 2008-12-11 | Showa Corp | Electric power steering device |
-
2000
- 2000-05-29 JP JP2000158632A patent/JP2001336994A/en not_active Withdrawn
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