JP2005189118A - Rotation angle detection device and torque detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転体に設けられた1又は複数のターゲットと、ターゲットに対向配置され、回転体が回転するに従って、ターゲットの各位置に応じてそれぞれ互いに位相が異なる検出信号を出力する2個の検出手段とを備える回転角度検出装置及びトルク検出装置に関するものである。 The present invention includes one or a plurality of targets provided on a rotating body, and two detection signals that are arranged to face the target and output detection signals having phases different from each other according to each position of the target as the rotating body rotates. The present invention relates to a rotation angle detection device and a torque detection device provided with detection means.
自動車用の舵取装置に、電動モータを駆動して操舵補助を行ない、運転者の負担を軽減する電動パワーステアリング装置がある。これは、操舵輪(ステアリングホイール)に繋がる入力軸と、ピニオン及びラック等により操向車輪に繋がる出力軸と、入力軸及び出力軸を連結する連結軸とを備え、連結軸に生じる捩れ角度によって、トルクセンサが入力軸に加わる操舵トルクを検出し、トルクセンサが検出した操舵トルクに基づき、出力軸に連動する操舵補助用の電動モータを駆動制御するものであり、回転角度検出装置及びトルクセンサを必要としている。 There is an electric power steering device that reduces the burden on a driver by driving an electric motor to assist steering by an automobile steering device. This includes an input shaft connected to the steering wheel (steering wheel), an output shaft connected to the steering wheel by a pinion and a rack, and a connecting shaft that connects the input shaft and the output shaft. The torque sensor detects a steering torque applied to the input shaft, and drives and controls a steering assisting electric motor linked to the output shaft based on the steering torque detected by the torque sensor. Need.
本願出願人は、回転体に設けられ、個数が互いに素である複数の第1ターゲット及び第2ターゲットと、第1ターゲット及び第2ターゲットにそれぞれ対向配置され、回転体が回転するに従って、第1ターゲット及び第2ターゲットの各位置に応じてそれぞれ互いに位相が異なる検出信号を出力する各複数の検出手段と、検出手段がそれぞれ出力した検出信号により所定の演算を実行する演算手段と、演算手段が予め実行した演算結果と検出信号の電気角との関係を記憶する記憶手段と、演算手段が実行した演算結果により記憶手段を参照して、検出信号の電気角を求める手段とを備え、求めた電気角に基づき回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置、及びこの回転角度検出装置を備えるトルク検出装置(トルクセンサ)を、特願2002−149819において提案している。 The applicant of the present application provides a plurality of first targets and second targets which are provided on the rotating body and are opposed to the first target and the second target, respectively, and the first target and the second target are rotated. A plurality of detection means for outputting detection signals having different phases from each other according to each position of the target and the second target, a calculation means for executing a predetermined calculation based on the detection signals output from the detection means, and a calculation means, The storage means for storing the relationship between the calculation result executed in advance and the electrical angle of the detection signal, and the means for obtaining the electrical angle of the detection signal with reference to the storage means by the calculation result executed by the calculation means Patent application 20: A rotation angle detection device that detects a rotation angle of a rotating body based on an electrical angle, and a torque detection device (torque sensor) including the rotation angle detection device It has been proposed in the 2-149819.
この回転角度検出装置及びトルク検出装置では、例えば、互いに位相が異なる検出信号の異なる位相を90°として、一方の検出信号Vbを正弦波(sin波)に、他方の検出信号Vaを余弦波(cos波)に近似させ、検出信号Va,Vbによる除算結果(tan波又はcotan波に近似)と、検出信号Va,Vbの電気角との関係を、予め実測により求めて、図8に示すようなマップとして記憶している。尚、図8においては、検出信号Va,Vbは、理解の為に記載してあるが、実際のマップには含まれなくても良い。 In the rotation angle detection device and the torque detection device, for example, the detection signals Vb having a different phase are set to 90 °, one detection signal Vb is a sine wave (sin wave), and the other detection signal Va is a cosine wave ( FIG. 8 shows a relationship between the result of division by the detection signals Va and Vb (approximate to tan waves or cotan waves) and the electrical angle of the detection signals Va and Vb in advance by actual measurement. It is memorized as a simple map. In FIG. 8, the detection signals Va and Vb are shown for understanding, but may not be included in the actual map.
この回転角度検出装置及びトルク検出装置の運転時には、検出手段が出力した検出信号Va,Vbにより、除算を実行し、その除算結果により上記マップを参照して、検出信号Va,Vbの電気角を知ることが出来る。
上述したような回転角度検出装置及びトルク検出装置では、検出手段が出力した検出信号は、実際には、回転軸の振れ等により、検出するターゲット毎(周期毎)に中間値等のバラツキが生じており、上記除算を実行する前に、このバラツキを除く為の補正処理が必要であるという問題があった。
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、第1発明では、検出手段が出力した検出信号の補正処理を必要としない回転角度検出装置を提供することを目的とする。
第2発明では、検出手段が出力した検出信号の補正処理を必要としないトルク検出装置を提供することを目的とする。
In the rotation angle detection device and the torque detection device as described above, the detection signal output from the detection means actually has a variation such as an intermediate value for each target to be detected (every period) due to a swing of the rotation shaft or the like. Therefore, there is a problem that a correction process is necessary to remove this variation before the above division is executed.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the first invention is to provide a rotation angle detection device that does not require correction processing of the detection signal output by the detection means.
It is an object of the second invention to provide a torque detection device that does not require correction processing of the detection signal output from the detection means.
例えば、互いに位相が異なる検出信号の異なる位相を90°として、一方の検出信号VB を正弦波(sin波)に、他方の検出信号VA を余弦波(cos波)に近似させ、それぞれ正弦波、余弦波と見做した場合、
VA =VppA cosθ+VmidA
VB =VppB sinθ+VmidB
(但し、VppA ,VppB ;振幅(VppA ≒VppB )、
VmidA ,VmidB ;中間値(振幅の中心、VmidA ≠VmidB ))
となる。
For example, assuming that the detection signals having different phases are different in phase by 90 °, one detection signal VB is approximated to a sine wave (sin wave) and the other detection signal VA is approximated to a cosine wave (cos wave). If you consider it a cosine wave,
V A = Vpp A cos θ + Vmid A
V B = Vpp B sin θ + Vmid B
(However, Vpp A , Vpp B ; Amplitude (Vpp A ≈ Vpp B ),
Vmid A , Vmid B ; intermediate value (center of amplitude, Vmid A ≠ Vmid B ))
It becomes.
ここで、VA ,VB を電気角θで微分すると、
dVA /dθ=−VppA sinθ
dVB /dθ=VppB cosθ
となって、波形を補正せずに、
(dVA /dθ)/(dVB /dθ)=−sinθ/cosθ
(dVB /dθ)/(dVA /dθ)=−cosθ/sinθ
から、
θ=tan-1(−sinθ/cosθ)
θ=cot-1(−cosθ/sinθ)
により、電気角θを求めることが出来る。
Here, when V A and V B are differentiated by the electrical angle θ,
dV A / dθ = −Vpp A sin θ
dV B / dθ = Vpp B cos θ
Without correcting the waveform,
(DV A / dθ) / (dV B / dθ) = − sin θ / cos θ
(DV B / dθ) / (dV A / dθ) = − cos θ / sin θ
From
θ = tan −1 (−sin θ / cos θ)
θ = cot −1 (−cos θ / sin θ)
Thus, the electrical angle θ can be obtained.
尚、
(dθ/dt)(dVA /dθ)/(dθ/dt)(dVB /dθ)
=(dVA /dt)/(dVB /dt)
(dθ/dt)(dVB /dθ)/(dθ/dt)(dVA /dθ)
=(dVB /dt)/(dVA /dt)
であるから、除算を実行する場合は、VA ,VB を時間tで微分しても、除算結果は同じであることが分かる。
実際には、工場出荷時等に予め実測した磁気センサの各検出信号の時間による微分値(例えば、サンプリング毎の変化量)による除算結果と、各検出信号の電気角との関係を記憶した、図5に示すようなイメージのマップを作成しておき、参照するようにする。
still,
(Dθ / dt) (dV A / dθ) / (dθ / dt) (dV B / dθ)
= (DV A / dt) / (dV B / dt)
(Dθ / dt) (dV B / dθ) / (dθ / dt) (dV A / dθ)
= (DV B / dt) / (dV A / dt)
Therefore, when division is performed, it can be seen that the result of division is the same even if V A and V B are differentiated by time t.
Actually, the relationship between the division result by the differential value (for example, the amount of change for each sampling) of each detection signal of the magnetic sensor actually measured at the time of factory shipment and the electrical angle of each detection signal is stored. An image map as shown in FIG. 5 is created and referred to.
第1発明に係る回転角度検出装置は、回転体に設けられた1又は複数の第1ターゲットと、該第1ターゲットの個数と互いに素である個数が前記回転体又は該回転体と同軸的に回転する他の回転体に設けられた第2ターゲットと、前記第1ターゲット及び第2ターゲットにそれぞれ対向配置され、前記回転体が回転するに従って、前記第1ターゲット及び第2ターゲットの各位置に応じてそれぞれ互いに位相が異なる検出信号を出力する各2個の検出手段とを備え、該検出手段がそれぞれ出力した検出信号に基づき、前記回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置において、前記2個の検出手段がそれぞれ出力した検出信号の時間微分値に相当する量を演算する手段と、該手段が演算した2つの量の一方を他方で除算する除算手段と、該除算手段の除算結果と前記検出信号の電気角との関係を予め記憶した記憶手段と、前記除算手段が実行した除算結果により前記記憶手段を参照して、前記検出信号の電気角を求める手段とを備え、該手段が求めた電気角に基づき前記回転体の回転角度を検出すべくなしてあることを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a rotation angle detection device, wherein one or a plurality of first targets provided on a rotating body and a number that is relatively prime to the number of the first targets are coaxial with the rotating body or the rotating body. According to each position of the 1st target and the 2nd target arranged so that the 2nd target provided in the other rotating body to rotate, and the 1st target and the 2nd target, respectively, and the rotating body rotates In the rotation angle detection device for detecting the rotation angle of the rotating body based on the detection signals respectively output by the detection means, each of the two detection means outputs a detection signal having a phase different from each other. Means for calculating an amount corresponding to the time differential value of the detection signal output by each of the detection means, division means for dividing one of the two amounts calculated by the means by the other, Storage means for storing in advance the relationship between the division result of the calculation means and the electrical angle of the detection signal; means for obtaining the electrical angle of the detection signal by referring to the storage means by the division result executed by the division means; And the rotation angle of the rotating body is detected based on the electrical angle obtained by the means.
第2発明に係るトルク検出装置は、連結軸により連結された第1軸及び第2軸にそれぞれ回転体が同軸に設けられ、該回転体にそれぞれ1又は複数のターゲットが設けられ、該ターゲットにそれぞれ対向配置された2個の検出手段が、前記回転体が回転するに従って、前記ターゲットの位置に応じて互いに位相が異なる検出信号を出力し、前記検出手段がそれぞれ出力した検出信号に基づき、前記第1軸又は第2軸に加わるトルクを検出するトルク検出装置において、前記2個の検出手段がそれぞれ出力した検出信号の時間微分値に相当する量を演算する手段と、該手段が演算した2つの量の一方を他方で除算する除算手段と、該除算手段の除算結果と前記検出信号の電気角との関係を予め記憶した記憶手段と、前記除算手段が実行した除算結果により前記記憶手段を参照して、前記検出信号の電気角を求める手段とを備え、該手段が求めた電気角に基づき前記トルクを検出すべくなしてあることを特徴とする。 In the torque detector according to the second aspect of the present invention, a rotating body is provided coaxially on each of the first shaft and the second shaft connected by a connecting shaft, and each of the rotating bodies is provided with one or a plurality of targets. The two detection means arranged opposite to each other output detection signals having different phases according to the position of the target as the rotating body rotates, and based on the detection signals output by the detection means, In the torque detection device for detecting torque applied to the first axis or the second axis, means for calculating an amount corresponding to a time differential value of the detection signals respectively output by the two detection means, and 2 calculated by the means Division means for dividing one of the quantities by the other, storage means for storing in advance the relationship between the division result of the division means and the electrical angle of the detection signal, and the division executed by the division means Referring to the storage means by fruit, and means for determining the electrical angle of said detection signal, characterized in that are no to detect the torque based on the electrical angle which the means is determined.
第1発明に係る回転角度検出装置によれば、検出手段が出力した検出信号の補正処理を必要とせず、また、検出信号の波形が高精度でなくても良く、部品コストが低減可能な回転角度検出装置を実現することが出来る。
第2発明に係るトルク検出装置によれば、検出手段が出力した検出信号の補正処理を必要とせず、また、検出信号の波形が高精度でなくても良く、部品コストが低減可能なトルク検出装置を実現することが出来る。
According to the rotation angle detection device according to the first aspect of the present invention, it is not necessary to correct the detection signal output from the detection means, and the detection signal waveform does not have to be highly accurate, and the rotation can reduce the component cost. An angle detection device can be realized.
According to the torque detection device of the second invention, torque detection that does not require correction processing of the detection signal output from the detection means, and that the waveform of the detection signal does not need to be highly accurate, and the component cost can be reduced. A device can be realized.
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る回転角度検出装置及びトルク検出装置の実施の形態の要部構成を示す模式図である。このトルクセンサ4は、上端を操舵輪1(操舵部材、ハンドル)に連結された入力軸6(回転体、第1軸)と、下端を舵取機構のピニオン8に連結された出力軸7(回転体、第2軸)とを、細径のトーションバー9(連結軸)を介して同軸状に連結し、操舵輪1と舵取機構とを連絡する操舵軸13が構成されており、入力軸6及び出力軸7の連結部近傍は以下のように構成されている。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings illustrating embodiments thereof.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a main configuration of an embodiment of a rotation angle detection device and a torque detection device according to the present invention. The torque sensor 4 has an input shaft 6 (rotary body, first shaft) whose upper end is connected to the steering wheel 1 (steering member, handle) and an output shaft 7 (lower end) connected to the
入力軸6には、出力軸7との連結側端部近傍に、円板形をなすターゲット板12aが同軸状に外嵌固定されている。ターゲット板12aの外周面には、磁性体製の突起であるターゲット3aが、例えば37個、周方向に等間隔で突設されている。ターゲット3aは、平歯車の歯からなり、環状の平歯車がターゲット板12a及びターゲット3aを構成している。
A disk-shaped target plate 12 a is coaxially fitted and fixed to the
出力軸7には、入力軸6との連結側端部近傍に、円板形をなすターゲット板12b,12c(回転体)が同軸状に、ターゲット板12bを入力軸6側にして外嵌固定されている。ターゲット板12bの外周面には、磁性体製の突起であるターゲット3bが、ターゲット3aと同数の37個、ターゲット3aと周方向に揃えて等間隔で突設され、ターゲット板12cの外周面には、磁性体製の突起であるターゲット3cが、ターゲット3bの個数と互いに素である個数、例えば36個、周方向に等間隔で突設されている。ここで、互いに素であるとは、1以外の公約数を持たないことを意味する。
ターゲット3b,3cは、平歯車の歯からなり、環状の平歯車がターゲット板12b,12c及びターゲット3b,3cを構成している。
On the
The
ターゲット板12a,12b,12cの外側には、それぞれの外周のターゲット3a,3b,3cの外縁を臨むようにセンサボックス11が配設されている。センサボックス11は、入力軸6及び出力軸7を支承するハウジング(図示せず)等の動かない部位に固定支持されている。センサボックス11の内部には、入力軸6側のターゲット3aの周方向に異なる部位に対向する磁気センサA,B(検出手段)と、出力軸7側のターゲット3bの周方向に異なる部位に対向する磁気センサC,D(検出手段)とが、周方向位置を正しく合わせて収納されている。また、出力軸7側のターゲット3cの周方向に異なる部位に対向する磁気センサE,F(検出手段)が収納されている。
A
磁気センサA,B,C,D,E,Fは、磁気抵抗効果素子(MR素子)等、磁界の作用により電気的特性(抵抗)が変化する特性を有する素子を用い、対向するターゲット3a,3b,3cの近接する部位に応じて検出信号が変わるように構成されたセンサであり、これらの検出信号は、センサボックス11外部又は内部のマイクロプロセッサを用いてなる演算処理回路10に与えられている。
The magnetic sensors A, B, C, D, E, and F use elements having characteristics that change electrical characteristics (resistance) due to the action of a magnetic field, such as magnetoresistive elements (MR elements). The sensors are configured such that the detection signals change according to the adjacent parts of 3b and 3c, and these detection signals are given to the arithmetic processing circuit 10 using a microprocessor outside or inside the
演算処理回路10には、出力軸7が回転したときの実測した絶対角度とθCD,θEF(ターゲット3b,3cの電気角)とを対応させて記憶しているテーブル14が内蔵されている。
演算処理回路10には、また、工場出荷時等に予め実測した磁気センサA,Bの各検出信号の時間微分値に相当する値(例えば、サンプリング毎の変化量)の一方を他方で除算した除算結果と、各検出信号の電気角との関係を記憶した第1マップ5a〜第4マップ5dを内蔵している。第1マップ5a〜第4マップ5dは、磁気センサC,Dの各検出信号による所定の演算結果と、各検出信号の電気角との関係にも適用することが出来る。
The arithmetic processing circuit 10 has a built-in table 14 that stores the measured absolute angle when the
The arithmetic processing circuit 10 also divides one of the values corresponding to the time differential values of the detection signals of the magnetic sensors A and B measured in advance at the time of factory shipment (for example, the amount of change for each sampling) by the other. A
演算処理回路10には、また、工場出荷時等に予め実測した磁気センサE,Fの各検出信号の時間微分値に相当する値(例えば、サンプリング毎の変化量)の一方を他方で除算した除算結果と、各検出信号の電気角との関係を記憶した第5マップ5e〜第8マップ5hを内蔵している。
磁気センサA,B,C,D,E,Fは、各ターゲット3a,3b,3cの通過に応じて正弦波に近似した検出信号を出力する。この検出信号は、上昇から下降に又は下降から上昇に転換する付近で非線形的な変化率が最大となるが、以下の信号処理方法により補完することが出来る。
The arithmetic processing circuit 10 also divides one of the values corresponding to the time differential values of the detection signals of the magnetic sensors E and F measured in advance at the time of factory shipment (for example, the amount of change for each sampling) by the other. 5th map 5e-
The magnetic sensors A, B, C, D, E, and F output detection signals that approximate a sine wave according to the passage of the
このような構成のトルクセンサ4では、各磁気センサA,B,C,D,E,Fは、対応するターゲット3a,3b,3cがそれぞれのセンサとの対向位置を通過する間、それぞれ図2(a)(b)(c)に示すように、入力軸6,7の各回転角度の変化に応じて、上昇し下降する検出信号を出力する。
In the torque sensor 4 having such a configuration, each of the magnetic sensors A, B, C, D, E, and F is shown in FIG. 2 while the corresponding
磁気センサA,Bの検出信号は、これらに対応するターゲット3aが設けられた入力軸6の回転角度に対応するものとなり、磁気センサC,Dの検出信号は、これらに対応するターゲット3bが設けられた出力軸7の回転角度に対応するものとなり、磁気センサE,Fの検出信号は、これらが対向するターゲット3cが設けられた出力軸7の回転角度に対応するものとなる。
従って、演算処理回路10は、磁気センサA,Bの検出信号から入力軸6の相対回転角度を算出することができ、演算処理回路10及び磁気センサA,Bは入力軸6の回転角度検出装置として作動する。また、演算処理回路10は、磁気センサC,Dの検出信号から出力軸7の相対回転角度を算出することができ、演算処理回路10及び磁気センサC,Dは出力軸7の回転角度検出装置として作動する。
The detection signals of the magnetic sensors A and B correspond to the rotation angle of the
Therefore, the arithmetic processing circuit 10 can calculate the relative rotation angle of the
入力軸6にトルクが加わった場合、磁気センサA,Bの各検出信号と磁気センサC,Dの各検出信号とには差が生じる。
磁気センサA,Cと磁気センサB,Dとは、ターゲット板12a,12bの周方向に、例えば電気角90°位相を異ならせている。それぞれの検出信号は、上昇及び下降の転換点である極大値及び極小値で非線形的な変化率が最大となるが、位相が異なっている為、相互に補完させることが出来る。尚、補完が可能であれば、異なる位相角度は電気角1°〜360°未満の何れでも良い。
When torque is applied to the
The magnetic sensors A and C and the magnetic sensors B and D have a phase difference of 90 °, for example, in the circumferential direction of the
ここで、磁気センサAの検出信号の電気角と磁気センサCの検出信号の電気角との差、又は磁気センサBの検出信号の電気角と磁気センサDの検出信号の電気角との差は、入力軸6と出力軸7との回転角度の差(相対角度変位)に対応するものとなる。この相対角度変位は、入力軸6に加わるトルクの作用下において、入力軸6と出力軸7とを連結するトーションバー9に生じる捩れ角度に対応する。従って、前述した検出信号の電気角の差に基づいて入力軸6に加わるトルクを算出することが出来る。
Here, the difference between the electrical angle of the detection signal of the magnetic sensor A and the electrical angle of the detection signal of the magnetic sensor C, or the difference between the electrical angle of the detection signal of the magnetic sensor B and the electrical angle of the detection signal of the magnetic sensor D is This corresponds to the difference in rotation angle between the
また、磁気センサE及び磁気センサFは、磁気センサC及び磁気センサFと同様に、ターゲット板12cの周方向に、電気角90°位相が異なっているが、磁気センサC及び磁気センサDに対向するターゲット3bの個数が37個であるのに対して、磁気センサE及び磁気センサFに対向するターゲット3cの個数は36個である。従って、磁気センサC,E及び磁気センサD,Fは、図3に示すように、出力軸7が1位相回転する都度、1/37位相宛、それぞれ互いに位相がずれて行く検出信号を出力する。
Similarly to the magnetic sensor C and the magnetic sensor F, the magnetic sensor E and the magnetic sensor F have a phase difference of 90 ° in the circumferential direction of the
磁気センサC,Eのみ又は磁気センサD,Fのみでは、図3に示すように、出力軸7が360°回転する間に、同じ検出信号値の組が2回出現するので、出力軸7の回転角度(絶対回転角度)を特定出来ないが、θCD,θEF(ターゲット3b,3cの電気角)をテーブル14で参照することにより、出力軸7の回転角度を特定することが出来る。
With only the magnetic sensors C and E or only the magnetic sensors D and F, as shown in FIG. 3, the same set of detection signal values appears twice while the
以下に、このような構成の電動パワーステアリング装置の動作を、それを示す図4,6,7のフローチャートを参照しながら説明する。
図4は、第1マップ5a〜第4マップ5dを使用して、磁気センサA,B及び磁気センサC,Dの各検出信号の電気角を求める動作を示すフローチャートである。尚、このフローチャートは、第5マップ5e〜第8マップ5hを使用して、磁気センサE,Fの各検出信号の電気角を求める動作にも適用することが出来る。
Hereinafter, the operation of the electric power steering apparatus having such a configuration will be described with reference to the flowcharts of FIGS.
FIG. 4 is a flowchart showing an operation for obtaining the electrical angles of the detection signals of the magnetic sensors A and B and the magnetic sensors C and D using the
演算処理回路10は、先ず、磁気センサA,Bの検出信号VA ,VB を読み込み(S1)、それぞれの時間微分値に相当する信号値(例えば、サンプリング毎の変化量)dVA /dt=VA ′,dVB /dt=VB ′を求める(S2)。
次に、演算処理回路10は、信号値VA ′,VB ′の各絶対値|VA ′|,|VB ′|の大小を比較し(S3)、|VA ′|の方が大きいときは、除算Vθ=VB ′/VA ′を実行する(S4)。
ここで、信号値VA ′,VB ′の波形と第1マップ5a〜第4マップ5dとの関係を示す図5において、|VA ′|の方が大きい領域は、領域I及び領域III である。
First, the arithmetic processing circuit 10 reads the detection signals V A and V B of the magnetic sensors A and B (S1), and the signal value corresponding to each time differential value (for example, the amount of change for each sampling) dV A / dt = V A ', dV B / dt = V B ' is determined (S2).
Next, the arithmetic processing circuit 10 compares the magnitudes of the absolute values | V A '| and | V B ' | of the signal values V A 'and V B ' (S3), and | V A '| If larger, division Vθ = V B '/ V A ' is executed (S4).
Here, in FIG. 5 showing the relationship between the waveforms of the signal values V A ′ and V B ′ and the first map 4 a to the
演算処理回路10は、次に、信号値VA ′,VB ′の大小を比較して、信号値VA ′,VB ′が存在する領域が、領域I及び領域III の何れであるか判定する(S5)。
演算処理回路10は、VA ′の方が大きいとき(S5)は、信号値VA ′,VB ′は領域III に存在すると判定し、領域III のVθ=VB ′/VA ′(S4)と検出信号VA の電気角θとの関係を記憶している第3マップ5cを、Vθ=VB ′/VA ′により参照し、Vθに対応する検出信号VA の電気角θを探索して(S6)求め(S8)リターンする。
Or the arithmetic processing circuit 10 then the signal value V A ', V B' by comparing the magnitude of a region where the signal value V A ', V B' is present, which of the regions I and III Determine (S5).
When V A ′ is larger (S5), the arithmetic processing circuit 10 determines that the signal values V A ′ and V B ′ exist in the region III, and Vθ = V B ′ / V A ′ (region III) The third map 5c storing the relationship between S4) and the electrical angle θ of the detection signal V A is referred to by Vθ = V B '/ V A ', and the electrical angle θ of the detection signal V A corresponding to Vθ. Is searched (S6), and (S8) is returned.
尚、検出信号VA の電気角θに代えて、検出信号VB の電気角θとしても良く、トルク算出又は舵角算出に使用する磁気センサの位相(舵角中点時)が同じであれば良い。つまり、検出信号VA の電気角θとするときは、検出信号VC の電気角θとし、検出信号VB の電気角θとするときは、検出信号VD ′の電気角θとする。また、区別をせずに、検出信号VA ,VB の電気角θ、検出信号VE ,VF の電気角θとしても支障は無い。 The electrical angle θ of the detection signal V B may be used instead of the electrical angle θ of the detection signal V A , and the phase of the magnetic sensor used for torque calculation or steering angle calculation (at the middle point of the steering angle) is the same. It ’s fine. That is, the electrical angle θ of the detection signal V A is the electrical angle θ of the detection signal V C , and the electrical angle θ of the detection signal V B is the electrical angle θ of the detection signal V D ′. Moreover, there is no problem even if the electrical angle θ of the detection signals V A and V B and the electrical angle θ of the detection signals V E and V F are not distinguished.
演算処理回路10は、VB ′の方が大きいとき(S5)は、信号値VA ′,VB ′は領域Iに存在すると判定し、領域IのVθ=VB ′/VA ′(S4)と検出信号VA ,VB の電気角θ(検出信号VA の電気角θ)との関係を記憶している第1マップ5aを、Vθ=VB ′/VA ′により参照し、Vθに対応する検出信号VA ,VB の電気角θを探索して(S7)求め(S8)リターンする。
When V B ′ is larger (S5), the arithmetic processing circuit 10 determines that the signal values V A ′ and V B ′ exist in the region I, and V θ of the region I = V B ′ / V A ′ ( The
演算処理回路10は、信号値VA ′,VB ′の各絶対値|VA ′|,|VB ′|の大小を比較し(S3)、|VB ′|の方が大きいときは、除算Vθ=VA ′/VB ′を実行する(S9)。
ここで、|VB ′|の方が大きい領域は、図5に示すように、領域II及び領域IVである。
尚、|VA ′|の方が大きいときは、除算Vθ=VB ′/VA ′を実行し(S4)、|VB ′|の方が大きいときは、除算Vθ=VA ′/VB ′を実行する(S9)ことにより、Vθを−1から+1の範囲に収めることが出来、マップの参照時間を短縮出来、マップのデータ量を少なくすることが出来る。
The arithmetic processing circuit 10 compares the magnitudes of the absolute values | V A ′ | and | V B ′ | of the signal values V A ′ and V B ′ (S 3), and if | V B ′ | Then, the division Vθ = V A '/ V B ' is executed (S9).
Here, regions where | V B ′ | is larger are region II and region IV, as shown in FIG.
When | V A ′ | is larger, division Vθ = V B ′ / V A ′ is executed (S 4). When | V B ′ | is larger, division Vθ = V A ′ / By executing V B ′ (S9), Vθ can be kept in the range of −1 to +1, the map reference time can be shortened, and the map data amount can be reduced.
演算処理回路10は、次に、信号値VA ′,VB ′の大小を比較して、信号値VA ′,VB ′が存在する領域が、領域II及び領域IVの何れであるか判定する(S10)。
演算処理回路10は、VA ′の方が大きいとき(S10)は、信号値VA ′,VB ′は領域IIに存在すると判定し、領域IIのVθ=VA ′/VB ′(S9)と検出信号VA ,VB の電気角θとの関係を記憶している第2マップ5bを、Vθ=VA ′/VB ′により参照し、Vθに対応する検出信号VA ,VB の電気角θを探索して(S11)求め(S8)リターンする。
Or the arithmetic processing circuit 10 then the signal value V A ', V B' by comparing the magnitude of a region where the signal value V A ', V B' is present, which of the regions II and the region IV Determine (S10).
When V A ′ is larger (S 10), the arithmetic processing circuit 10 determines that the signal values V A ′ and V B ′ are present in the region II, and Vθ = V A ′ / V B ′ (region II) The
演算処理回路10は、VB ′の方が大きいとき(S10)は、信号値VA ′,VB ′は領域IVに存在すると判定し、領域IVのVθ=VA ′/VB ′(S9)と検出信号VA ,VB の電気角θとの関係を記憶している第4マップ5dを、Vθ=VA ′/VB ′により参照し、Vθに対応する検出信号VA ,VB の電気角θを探索して(S12)求め(S8)リターンする。
When V B ′ is larger (S10), the arithmetic processing circuit 10 determines that the signal values V A ′ and V B ′ exist in the region IV, and the region IV Vθ = V A ′ / V B ′ ( The
尚、第1マップ5a〜第4マップ5dは、図5に示すように、理想的な場合には、互いに対称性を示すので、信号値VA ′,VB ′の予め実測した値のバラツキが小さければ、マップの種類を削減することが出来る。
また、この電気角の検出方法によれば、実測値によるマップを使用するので、個々の磁気センサ及びターゲットが有する歪みを補正することが出来る。
また、図5においては、検出信号VA ′,VB ′は、理解の為に記載してあるが、実際のマップには含まれなくても良い。
As shown in FIG. 5, the
Further, according to this electrical angle detection method, since a map based on actual measurement values is used, it is possible to correct the distortion of each magnetic sensor and target.
In FIG. 5, the detection signals V A ′ and V B ′ are shown for understanding, but may not be included in the actual map.
図6は、第1マップ5a〜第4マップ5dを使用してトルクを検出する動作を示すフローチャートである。
演算処理回路10は、先ず、上述した図4のフローチャートに従って、磁気センサA,Bの検出信号VA ,VB の電気角θABを検出し(S20)、次いで、同様にして、磁気センサC,Dの検出信号VC ,VD の電気角θCDを求める(S21)。
演算処理回路10は、次に、トルク=k(θAB−θCD) (kはトーションバー9のバネ定数)を演算して、トルクを算出し(S22)、算出したトルク値を出力して(S23)リターンする。
FIG. 6 is a flowchart showing an operation of detecting torque using the
The arithmetic processing circuit 10 first detects the electrical angle θ AB of the detection signals V A and V B of the magnetic sensors A and B according to the flowchart of FIG. 4 described above (S20), and then, similarly, the magnetic sensor C , D detection signals V C , V D electrical angle θ CD is obtained (S21).
Next, the arithmetic processing circuit 10 calculates torque = k (θ AB −θ CD ) (k is a spring constant of the torsion bar 9), calculates torque (S22), and outputs the calculated torque value. (S23) Return.
図7は、第1マップ5a〜第8マップ5hを使用して絶対舵角を検出する動作を示すフローチャートである。
演算処理回路10は、先ず、上述した図4のフローチャートに従い、第1マップ5a〜第4マップ5dを使用して、磁気センサC,Dの検出信号VC ,VD の電気角θCDを求め(S25)、次いで、同様にして、第5マップ5e〜第8マップ5hを使用して、磁気センサE,Fの検出信号VE ,VF の電気角θEFを求める(S26)。
演算処理回路10は、次に、電気角θCD,θEFによりテーブル14を参照し(S27)、電気角θCD,θEFに対応する絶対舵角を検出し(S28)、検出した絶対舵角信号を出力して(S29)リターンする。
FIG. 7 is a flowchart showing an operation of detecting an absolute steering angle using the
First, the arithmetic processing circuit 10 obtains the electrical angle θ CD of the detection signals V C and V D of the magnetic sensors C and D using the
Arithmetic processing circuit 10, then, the electrical angle theta CD, the theta EF refers to the table 14 (S27), the electrical angle theta CD, detects the absolute steering angle corresponding to theta EF (S28), the detected absolute steering The angle signal is output (S29) and the process returns.
1 操舵輪(操舵部材)
A,B,C,D,E,F 磁気センサ(検出手段)
3a〜3c ターゲット
4 トルクセンサ(トルク検出装置)
5a〜5h 第1マップ〜第8マップ(記憶手段)
6 入力軸(第1軸、回転体)
7 出力軸(第2軸、回転体)
8 ピニオン(舵取機構)
9 連結軸(トーションバー)
10 演算処理回路
12a,12b,12c ターゲット板(回転体)
14 テーブル
1 Steering wheel (steering member)
A, B, C, D, E, F Magnetic sensor (detection means)
3a to 3c Target 4 Torque sensor (torque detection device)
5a to 5h 1st map to 8th map (storage means)
6 Input shaft (first shaft, rotating body)
7 Output shaft (second shaft, rotating body)
8 Pinion (steering mechanism)
9 Connecting shaft (torsion bar)
10
14 tables
Claims (2)
前記2個の検出手段がそれぞれ出力した検出信号の時間微分値に相当する量を演算する手段と、該手段が演算した2つの量の一方を他方で除算する除算手段と、該除算手段の除算結果と前記検出信号の電気角との関係を予め記憶した記憶手段と、前記除算手段が実行した除算結果により前記記憶手段を参照して、前記検出信号の電気角を求める手段とを備え、該手段が求めた電気角に基づき前記トルクを検出すべくなしてあることを特徴とするトルク検出装置。 Rotating bodies are coaxially provided on the first axis and the second axis connected by the connecting shaft, respectively, and one or a plurality of targets are provided on each of the rotating bodies, and two detection means disposed respectively facing the targets However, as the rotating body rotates, the detection signals having different phases according to the position of the target are output, and the torque applied to the first shaft or the second shaft based on the detection signals output from the detection means, respectively. In the torque detection device for detecting
Means for calculating an amount corresponding to a time differential value of a detection signal output by each of the two detection means; division means for dividing one of the two quantities calculated by the means by the other; and division by the division means Storage means for storing the relationship between the result and the electrical angle of the detection signal in advance, and means for obtaining the electrical angle of the detection signal by referring to the storage means by the division result executed by the division means, A torque detecting device characterized in that the torque is detected based on an electrical angle obtained by the means.
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- 2003-12-25 JP JP2003431567A patent/JP2005189118A/en active Pending
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