JPH0382927A - ホール素子型トルクセンサの保護方式 - Google Patents
ホール素子型トルクセンサの保護方式Info
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- JPH0382927A JPH0382927A JP1218871A JP21887189A JPH0382927A JP H0382927 A JPH0382927 A JP H0382927A JP 1218871 A JP1218871 A JP 1218871A JP 21887189 A JP21887189 A JP 21887189A JP H0382927 A JPH0382927 A JP H0382927A
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Landscapes
- Power Steering Mechanism (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、ホール素子を使用して入力トルクを測定する
ホール素子型トルクセンサに関するものであり、特に異
常時等のフェールセーフに関するものである。
ホール素子型トルクセンサに関するものであり、特に異
常時等のフェールセーフに関するものである。
(従来の技術)
トルクセンサは、例えば、自動車の電動パワーステアリ
ングシステムにおいてステアリングホイールに作用する
トルクを検出するなど、種々のトルク測定に用いられる
。
ングシステムにおいてステアリングホイールに作用する
トルクを検出するなど、種々のトルク測定に用いられる
。
ステアリング]・ルク感応型の電動パワーステアリング
装置での使用例は、例えば特開昭63−180566号
公報に示されており、このものでは、ステアリングシャ
フトにトルク検出器を取(すけてステアリングシャフト
に作用するトルクを検出し、これに応じてマイクロコン
ピュータ等を含む制御系の出ツノを制御する。すなわち
、トルクセンサ出力は制御系に取り込まれ、処理され、
これに基づき、」二記検出トルクに列用したステアリン
グアシスト力(補助力)が得られるようモータが駆動制
御される。
装置での使用例は、例えば特開昭63−180566号
公報に示されており、このものでは、ステアリングシャ
フトにトルク検出器を取(すけてステアリングシャフト
に作用するトルクを検出し、これに応じてマイクロコン
ピュータ等を含む制御系の出ツノを制御する。すなわち
、トルクセンサ出力は制御系に取り込まれ、処理され、
これに基づき、」二記検出トルクに列用したステアリン
グアシスト力(補助力)が得られるようモータが駆動制
御される。
上述のような検出対象部のトルクを測定し、センサ出ツ
ノとして電気的な制御情報を得る場合の制御システムに
用いるトルクセンサには、種々の型式のものが考えられ
、本出願人は、先に、特に車両用電動パワーステアリン
グのトルク検出器に適用して何滴なホール素子型トルク
センサを開発し、これについての出願をしている(昭和
62年I2月8日イ1特訂願、平成1年6月19日イイ
実用新案登録願)。
ノとして電気的な制御情報を得る場合の制御システムに
用いるトルクセンサには、種々の型式のものが考えられ
、本出願人は、先に、特に車両用電動パワーステアリン
グのトルク検出器に適用して何滴なホール素子型トルク
センサを開発し、これについての出願をしている(昭和
62年I2月8日イ1特訂願、平成1年6月19日イイ
実用新案登録願)。
」二記ホール素子型)・ルクセンサは、検、′J3素子
としてホール素子を使用するものであって、測定する入
力トルクを磁石とホール素子の相対運動に変換して測定
するl・ルクセンサであり、ホール素子出力を測定トル
クに対応した値の電圧信号として取り出すことができる
。また、上記相対運動に伴って変化するホール素子の出
力電圧に基づいて検出をすることができることから、非
接触式のものとすることができ、接触式のもの(例えば
、ポテンショメータを利用して電気信号に変換して検出
する)のような接触部での水やほこり等の付着に起因す
る不良、接触部の欠損などのおそれ等を避けることがで
き、耐環境性、耐振動性、耐久性等の面でも優れる。
としてホール素子を使用するものであって、測定する入
力トルクを磁石とホール素子の相対運動に変換して測定
するl・ルクセンサであり、ホール素子出力を測定トル
クに対応した値の電圧信号として取り出すことができる
。また、上記相対運動に伴って変化するホール素子の出
力電圧に基づいて検出をすることができることから、非
接触式のものとすることができ、接触式のもの(例えば
、ポテンショメータを利用して電気信号に変換して検出
する)のような接触部での水やほこり等の付着に起因す
る不良、接触部の欠損などのおそれ等を避けることがで
き、耐環境性、耐振動性、耐久性等の面でも優れる。
更に、上記#訂出願においては、温度補償または取4=
J補償のためにホール素子に流す電流を制御するように
しており、これによって、l・ルク検出をより正確なも
のとするようにしている。
J補償のためにホール素子に流す電流を制御するように
しており、これによって、l・ルク検出をより正確なも
のとするようにしている。
(発明が解決しようとする課題)
しかして、トルク検出にあたり、前述の如く、ホール素
子及び磁石を用いて、測定する入ツノトルクを磁石とホ
ール素子の相対運動に変換しg+++定するようにすれ
ば、たとえ、水やほこりなどの多い環境下で使用する場
合においても、また振動の多い条件下での使用において
も、容易に高信頼性のものを得ることができ、更に、こ
れに加えて、温度補償、取(=I補償を行うべくホール
素子に流す電流を制御する構成を採用するときは、温度
依存性を有するホール素子を使用し、かつ温度変化によ
りその磁束密度も変化する磁石を使用するかかるホール
素子型トルクセンサであっても、使用ホール素子及び磁
石の温度特性の変化の影響等を補償し得、またセンサ部
組立時の部材数イτJけ位置等に起因する誤差なども除
去することを可能ならしめ、精度の向」二を図ることが
できるところ、次のような点では、なお改良を加える余
地がある。
子及び磁石を用いて、測定する入ツノトルクを磁石とホ
ール素子の相対運動に変換しg+++定するようにすれ
ば、たとえ、水やほこりなどの多い環境下で使用する場
合においても、また振動の多い条件下での使用において
も、容易に高信頼性のものを得ることができ、更に、こ
れに加えて、温度補償、取(=I補償を行うべくホール
素子に流す電流を制御する構成を採用するときは、温度
依存性を有するホール素子を使用し、かつ温度変化によ
りその磁束密度も変化する磁石を使用するかかるホール
素子型トルクセンサであっても、使用ホール素子及び磁
石の温度特性の変化の影響等を補償し得、またセンサ部
組立時の部材数イτJけ位置等に起因する誤差なども除
去することを可能ならしめ、精度の向」二を図ることが
できるところ、次のような点では、なお改良を加える余
地がある。
すなわち、構造的には、車両用電動パワーステアリング
のトルク検出であっても、前記のように環境等に左右さ
れにくく、従って不良発生等のおそれも少なく、また、
正確な検出も可能であるが、実際に制御システムに組み
込んで使用する場合を考えれば、高精度でより高い信頼
性を確保せんとするとき、万一センザ部に異常が発生し
た場合の対策を考慮することは重要である。
のトルク検出であっても、前記のように環境等に左右さ
れにくく、従って不良発生等のおそれも少なく、また、
正確な検出も可能であるが、実際に制御システムに組み
込んで使用する場合を考えれば、高精度でより高い信頼
性を確保せんとするとき、万一センザ部に異常が発生し
た場合の対策を考慮することは重要である。
上記したホール素:j′−型トルクセンサは、はこりな
どの付着が原因の接触不良による故障というケースでの
異常状態の発生は回避できるものの、現実には故障を皆
無とすること、例えば断線など皆無とすることは極めて
困難であることから、実際の制御システムでの採用にお
いては、次善の策として異常時のフェールセーフ機能を
もたせることが望ましく、特に高度の信頼性が要請され
るシステムで使うものほどその必要性は大きい。
どの付着が原因の接触不良による故障というケースでの
異常状態の発生は回避できるものの、現実には故障を皆
無とすること、例えば断線など皆無とすることは極めて
困難であることから、実際の制御システムでの採用にお
いては、次善の策として異常時のフェールセーフ機能を
もたせることが望ましく、特に高度の信頼性が要請され
るシステムで使うものほどその必要性は大きい。
前記した本出願人の出願に係る特許出願においては、ホ
ール素子型トルクセンサにおいて異常状態を正確に検出
するだめの手段についても提案しているが、フェールセ
ーフを行わせる際、更に具体的に課題となる点は、その
ようにして異常状態の発生が検知されたときどのような
手法でもっていかにして適切に安全側に作動させるか、
またフェールセーフ機能自体高い信頼性をもたせつつ迅
速にしてかつ的確にこれを達成するかであり、これがフ
ェールセーフを実現する」二での実際」二の問題となる
。
ール素子型トルクセンサにおいて異常状態を正確に検出
するだめの手段についても提案しているが、フェールセ
ーフを行わせる際、更に具体的に課題となる点は、その
ようにして異常状態の発生が検知されたときどのような
手法でもっていかにして適切に安全側に作動させるか、
またフェールセーフ機能自体高い信頼性をもたせつつ迅
速にしてかつ的確にこれを達成するかであり、これがフ
ェールセーフを実現する」二での実際」二の問題となる
。
本発明の目的は、測定する入力トルクを磁石とホール素
子の相対運動に変換して測定するI・ルクセンザにおい
て、ホール素子に流す電流を制御する電流制御を活用し
て適切なフェールセーフを可能とし、しかもこれを迅速
に行わせることができると共に、異常時のみならずパワ
ーオンリセット時にも同様にして対処可能で安全性を高
め得るようにしたホール素子型トルクセンザの保護方式
を提供することにある。
子の相対運動に変換して測定するI・ルクセンザにおい
て、ホール素子に流す電流を制御する電流制御を活用し
て適切なフェールセーフを可能とし、しかもこれを迅速
に行わせることができると共に、異常時のみならずパワ
ーオンリセット時にも同様にして対処可能で安全性を高
め得るようにしたホール素子型トルクセンザの保護方式
を提供することにある。
(課題を角Y決するための手段)
本発明は、上記目的を達成するため、ホール素子に流す
電流を制御する電流制御手段を具備し、測定する入力ト
ルクを磁石とホール素子の相対運動に変換して測定する
トルクセンサにおいて、異常時またはパワーオンリセッ
ト時に前記ホール素子電流を遮断するようにしたもので
ある。
電流を制御する電流制御手段を具備し、測定する入力ト
ルクを磁石とホール素子の相対運動に変換して測定する
トルクセンサにおいて、異常時またはパワーオンリセッ
ト時に前記ホール素子電流を遮断するようにしたもので
ある。
(作用)
」1記トルクセンサにおけるホール素子に流す電流は電
流制御手段によって制御されるとともに、該ホール素子
電流は、異常時あるいはパワーオンリセット時の少くと
もいずれか一方のときには、遮断される。当該ホール素
子電流の遮断は、フェールセーフにあたり、適用するシ
ステムの制御系に取り込んだセンサ信号の後処理によっ
てこれに対処するような複雑な処理をするなどしないで
も、容易に、本ホール素子型トルクセンサ出力そのもの
をしてそれが安全領域のものとなるようセンサ出力自体
を制御することを可能ならしめ、更に、かかるセンサ出
力自体についての制御は、センサ出力そのものを操作す
るものである結果、対応性にも優れたものにすることに
役立つ。
流制御手段によって制御されるとともに、該ホール素子
電流は、異常時あるいはパワーオンリセット時の少くと
もいずれか一方のときには、遮断される。当該ホール素
子電流の遮断は、フェールセーフにあたり、適用するシ
ステムの制御系に取り込んだセンサ信号の後処理によっ
てこれに対処するような複雑な処理をするなどしないで
も、容易に、本ホール素子型トルクセンサ出力そのもの
をしてそれが安全領域のものとなるようセンサ出力自体
を制御することを可能ならしめ、更に、かかるセンサ出
力自体についての制御は、センサ出力そのものを操作す
るものである結果、対応性にも優れたものにすることに
役立つ。
(実施例)
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
一
第1図及び第2図並びに第3図は、本発明の一実施例を
示す機能ブロック図及びタイムチャートである。
示す機能ブロック図及びタイムチャートである。
第1図において、ボール素子型トルクセンザは、検出素
子としてのホール素子を有し、図中符号1及び2は、そ
れぞれ第1及び第2のホール素子を示す。ホール素子1
,2は、δ1り定する入力トルクを磁石とホール素子の
相対運動に変換して測定するため、磁石による磁束が作
用するよう磁界中に配置される。
子としてのホール素子を有し、図中符号1及び2は、そ
れぞれ第1及び第2のホール素子を示す。ホール素子1
,2は、δ1り定する入力トルクを磁石とホール素子の
相対運動に変換して測定するため、磁石による磁束が作
用するよう磁界中に配置される。
磁石及びホール素子1,2の相対運動のためのそれらの
相互配置に関しては、例えば磁石側を可動とするときは
、ホール素子1,2を固定とする構成にすることができ
、第4図にはその一例が示されている。
相互配置に関しては、例えば磁石側を可動とするときは
、ホール素子1,2を固定とする構成にすることができ
、第4図にはその一例が示されている。
第4図は、具体的には、電動パワーステアリングシステ
ムに適用した場合、すなわち自動車のステアリングホイ
ールに入力される操舵トルクを検出する場合の例を示し
ている。
ムに適用した場合、すなわち自動車のステアリングホイ
ールに入力される操舵トルクを検出する場合の例を示し
ている。
以下、この場合の構造例について説明するに、第4図に
おいて、符号30は「p空のハウジングを示し、該ハウ
ジング30内には同軸的に2組の遊星歯車組31が配設
されている。上側の遊星歯車組31のビニオンキャリア
33がステアリングホイールに連結された入力軸(図示
せず)に連結され、下側の遊星歯車組のピニオンキャリ
ア33が入力軸にトーションバー35を介して連結され
た化ツノ軸36に接続されており、トーションバー35
のねじれによる入力軸と出力軸36との回転角差に応じ
て」二側の遊星歯車組31のリングギア37が回転する
。
おいて、符号30は「p空のハウジングを示し、該ハウ
ジング30内には同軸的に2組の遊星歯車組31が配設
されている。上側の遊星歯車組31のビニオンキャリア
33がステアリングホイールに連結された入力軸(図示
せず)に連結され、下側の遊星歯車組のピニオンキャリ
ア33が入力軸にトーションバー35を介して連結され
た化ツノ軸36に接続されており、トーションバー35
のねじれによる入力軸と出力軸36との回転角差に応じ
て」二側の遊星歯車組31のリングギア37が回転する
。
上記リングギア37の外周面には、係合凹部38が形成
され、該係合四部38に前記ハウジング30にリングギ
ア37の接線力向に摺動自在に配設されたスプール39
に固着されたビン40の球状部40aが係合されている
。上記スプール39は、ばね41によって中立位置に付
勢されており、スプール39の左端に連結シャフト42
が連結されている。
され、該係合四部38に前記ハウジング30にリングギ
ア37の接線力向に摺動自在に配設されたスプール39
に固着されたビン40の球状部40aが係合されている
。上記スプール39は、ばね41によって中立位置に付
勢されており、スプール39の左端に連結シャフト42
が連結されている。
ステアリングホイールに操舵トルクを作用させていない
状態では、入力軸と出力軸36とに回転角差を生じない
ので、」二側の遊星歯車組のリングギア37は中立位置
を保持し、これにビン40を介して連結されたスプール
39も中立位置を保持する。これに対し、中立状態から
ステアリングホイールを例えば右切りすると、そのとき
の操舵トルクに応じてリングギア37が右回転し、スプ
ール39がばね41に抗して右動することにより、連結
シャフト42もこれに伴って右動することになる。
状態では、入力軸と出力軸36とに回転角差を生じない
ので、」二側の遊星歯車組のリングギア37は中立位置
を保持し、これにビン40を介して連結されたスプール
39も中立位置を保持する。これに対し、中立状態から
ステアリングホイールを例えば右切りすると、そのとき
の操舵トルクに応じてリングギア37が右回転し、スプ
ール39がばね41に抗して右動することにより、連結
シャフト42もこれに伴って右動することになる。
上述のようにして移動せしめられる連結シャフト42側
にホール素子型トルクセンサにおける磁石が配される。
にホール素子型トルクセンサにおける磁石が配される。
第5図に併せて示すように、連結シャフト42には、ケ
ース体43内において案内ロッド44により摺動自在に
案内される磁石ホルダ45が連結されている。該磁石ホ
ルダ45には、その摺動力向に隣接して一対の例えば永
久磁石46.47が固着されている。これら永久磁石4
6./+7は、互いに逆極性となるように着磁されてお
り、両永久磁石46.47の隣接位置では磁界が零とな
り、例えば永久磁石46側で負の磁界が、また永久磁石
47側で正の磁界が、夫々形成される。
ース体43内において案内ロッド44により摺動自在に
案内される磁石ホルダ45が連結されている。該磁石ホ
ルダ45には、その摺動力向に隣接して一対の例えば永
久磁石46.47が固着されている。これら永久磁石4
6./+7は、互いに逆極性となるように着磁されてお
り、両永久磁石46.47の隣接位置では磁界が零とな
り、例えば永久磁石46側で負の磁界が、また永久磁石
47側で正の磁界が、夫々形成される。
ケース体43内には、更に、磁石ホルダ45に下方から
対向する位置にプリント基板48が配設され、該プリン
ト基板48上には、磁石ホルダ45の摺動方向に所定I
I!]隔を保って前記した第1及び第2のホール素子1
.2が固定配置される。すなわち、ホール素子1,2は
、前記磁石ホルダ45が中央部に位置する中立状態(ス
テアリングホイールに操舵トルクが作用しておらず、入
力軸と出力軸36とに回転角差を生じていない状態)で
。
対向する位置にプリント基板48が配設され、該プリン
ト基板48上には、磁石ホルダ45の摺動方向に所定I
I!]隔を保って前記した第1及び第2のホール素子1
.2が固定配置される。すなわち、ホール素子1,2は
、前記磁石ホルダ45が中央部に位置する中立状態(ス
テアリングホイールに操舵トルクが作用しておらず、入
力軸と出力軸36とに回転角差を生じていない状態)で
。
その永久磁石46,4.7の境界位置側に対向する位置
に配設される。
に配設される。
上記中立状態では丁度永久磁石46及び47の境界位置
がホール素子1,2間の中央部に一致するようになされ
ているが、前述の如きステアリングホイールの操作に件
う連結シャフト42の移動、従って磁石ボルダ45の移
動時の当該磁石ホルダ45の変位と、ホール素?−1,
2間の中央部でのII− 磁束密度との関係は、第6図に示すように、磁石ホルダ
/15が中立位置(x、 = O)にある状態から左右
方向に変位したときに、例えば、左方向の変位ではその
変位量の増加に反比例して磁束密度が減少し、右方向の
変位ではその変位量の増加に正比例して磁束密度が増加
するように設定されている。
がホール素子1,2間の中央部に一致するようになされ
ているが、前述の如きステアリングホイールの操作に件
う連結シャフト42の移動、従って磁石ボルダ45の移
動時の当該磁石ホルダ45の変位と、ホール素?−1,
2間の中央部でのII− 磁束密度との関係は、第6図に示すように、磁石ホルダ
/15が中立位置(x、 = O)にある状態から左右
方向に変位したときに、例えば、左方向の変位ではその
変位量の増加に反比例して磁束密度が減少し、右方向の
変位ではその変位量の増加に正比例して磁束密度が増加
するように設定されている。
入力軸に加えられたトルクを変位に変換する」−記機構
において、ホール素子1,2は、その出力電圧は、供給
される入力電流と印加磁界の磁束密度との各位に応じた
ものとして表すことができる(ホール素子電圧VCCホ
ール素子電流I×磁束密度B)ので、これを取り出せば
、中立状ff!Nx−〇)からの相幻的な左右方向への
移動時にトルクに対応した値の電圧信号をセンサ出力と
してステアリングトルク感応型の電動パワーステアリン
グ装置の制御系に与えることができる。
において、ホール素子1,2は、その出力電圧は、供給
される入力電流と印加磁界の磁束密度との各位に応じた
ものとして表すことができる(ホール素子電圧VCCホ
ール素子電流I×磁束密度B)ので、これを取り出せば
、中立状ff!Nx−〇)からの相幻的な左右方向への
移動時にトルクに対応した値の電圧信号をセンサ出力と
してステアリングトルク感応型の電動パワーステアリン
グ装置の制御系に与えることができる。
ステアリングホイールに作用される操舵トルクを磁石と
ホール素子の相対運動に変換して測定する場合の機構に
ついては、−1−記のものに以外に、2 次のような構成でもよい。
ホール素子の相対運動に変換して測定する場合の機構に
ついては、−1−記のものに以外に、2 次のような構成でもよい。
第7図の構成は、既述した本出願人の先の実用新案登録
出願において一例として示したのものであり、ハウジン
グ71に回転自在に支持された入力軸72及び出力軸7
3が弾性体としての1・−ジョンバー74を介して連結
され、ステアリングホイールを操舵することによって発
生した回転力が、入力軸72.1・−ジョンバー74、
出力軸73及びラックピニオン式ステアリング装置を介
して転舵輪に伝達されるようになっているとともに、上
記人力軸72及び出力軸73間の相対回転を直進変位に
変換する直進変位変換手段が設けられている。
出願において一例として示したのものであり、ハウジン
グ71に回転自在に支持された入力軸72及び出力軸7
3が弾性体としての1・−ジョンバー74を介して連結
され、ステアリングホイールを操舵することによって発
生した回転力が、入力軸72.1・−ジョンバー74、
出力軸73及びラックピニオン式ステアリング装置を介
して転舵輪に伝達されるようになっているとともに、上
記人力軸72及び出力軸73間の相対回転を直進変位に
変換する直進変位変換手段が設けられている。
直進変位変換手段は、図示例の場合は、入力軸72に相
対回転自在に外嵌されたスライダ75を有する。前記出
力軸73及びスライダ75は回動力向には一体であるが
、軸方向には相対変位が可能であって、入力ll1l1
72に加えられた回転力がト−ションバー74を介して
出力軸73に伝達される場合において該1・−ジョンバ
ー74がねじれることにより入力軸72及び出力11+
73間に出力11+73が遅れる相対回動が56生し
たとき、その相列回動は直進変位に変換される。
対回転自在に外嵌されたスライダ75を有する。前記出
力軸73及びスライダ75は回動力向には一体であるが
、軸方向には相対変位が可能であって、入力ll1l1
72に加えられた回転力がト−ションバー74を介して
出力軸73に伝達される場合において該1・−ジョンバ
ー74がねじれることにより入力軸72及び出力11+
73間に出力11+73が遅れる相対回動が56生し
たとき、その相列回動は直進変位に変換される。
すなわち、スライダ75の内面に形成された螺旋溝75
aには、人力軸72の角孔72aに収容されるボールB
Oの一部分が収まっており、上記相対回動が発生したと
き、スライダ75はその螺旋溝75aの傾斜角度に従っ
て、軸方向に進退する。
aには、人力軸72の角孔72aに収容されるボールB
Oの一部分が収まっており、上記相対回動が発生したと
き、スライダ75はその螺旋溝75aの傾斜角度に従っ
て、軸方向に進退する。
上記のように直進変位するスライダ75に永久磁石46
.47が設けられる一方、基板76aにホール素子1,
2が取イJけられたセンサ部76がハウジング71に固
定されており、永久磁石4647とホール素子12との
相対運動がなされるようになっている。上記永久磁石4
6.47は、図示例では、そのスライダ75が出力軸7
3と回動方向には一体であることなどから、これをリン
グ状のものとしである。
.47が設けられる一方、基板76aにホール素子1,
2が取イJけられたセンサ部76がハウジング71に固
定されており、永久磁石4647とホール素子12との
相対運動がなされるようになっている。上記永久磁石4
6.47は、図示例では、そのスライダ75が出力軸7
3と回動方向には一体であることなどから、これをリン
グ状のものとしである。
また、第7図には、アシスト力をイリ与する制動系の構
成の一例も示されている。アシス1へ力の(−14 与は、基本的には、ステアリングホイールから転舵輪ま
での系の適宜の部分において行えばよく、本例では、出
力すq1173と一体に回動するウオームホイール77
が設けられ、該ウオームホイール77がモータ78の出
力軸79に形成されたウオーム80と噛合する構成が採
られており、図示しないコントローラが、トルクセンサ
の出力に基づき操舵トルクの方向及び大きさを判断して
、その操舵トルクが減少する回転力がウオームホイール
77に究生ずるよう、上記モータ78に電流を供給して
モータ出力軸79に回転力を与え、これにより、前記出
力軸73にアシスト力を(ツ与して操縦者の負担を軽減
する。
成の一例も示されている。アシス1へ力の(−14 与は、基本的には、ステアリングホイールから転舵輪ま
での系の適宜の部分において行えばよく、本例では、出
力すq1173と一体に回動するウオームホイール77
が設けられ、該ウオームホイール77がモータ78の出
力軸79に形成されたウオーム80と噛合する構成が採
られており、図示しないコントローラが、トルクセンサ
の出力に基づき操舵トルクの方向及び大きさを判断して
、その操舵トルクが減少する回転力がウオームホイール
77に究生ずるよう、上記モータ78に電流を供給して
モータ出力軸79に回転力を与え、これにより、前記出
力軸73にアシスト力を(ツ与して操縦者の負担を軽減
する。
アシスト力をイ1与する駆動系の構成については、第4
図のものも上記と同様のものであってよい。
図のものも上記と同様のものであってよい。
前述した第4図及び第5図のプリント基板48、または
第7図の裁板76F1には、ホール素子l。
第7図の裁板76F1には、ホール素子l。
2に対し正常時にはその駆動電流として所定電流を供給
制御すると共に、ホール素子1,2の出力電圧をセンサ
出力としてコントローラに出ツノする5 ための電子回路を実装することができる。かかる制御用
の電子回路には、後述するように、フェールセーフ時に
、これを上記コントローラ、ずなわちセンサ出力を取り
込み、処理するコントローラ側で行うのではなく、ホー
ル素子型I・ルクセンサの回路部分側自体で実現できる
ようにするべく、センサ出力そのものを強制的に安全範
囲(+−ルクー0)にもたらすようにする(実際の変位
IJ、 (x)にかかわらず、従ってアシスト力を(す
与ずべき状態にあったとしても、トルクは零であること
を表わす状態、すなわち、みかけ上は中立位fil(x
O)を検出しているかの如きセンサ出力に切り換えられ
るようにする)!0路機能を含めて組み込むことができ
る。
制御すると共に、ホール素子1,2の出力電圧をセンサ
出力としてコントローラに出ツノする5 ための電子回路を実装することができる。かかる制御用
の電子回路には、後述するように、フェールセーフ時に
、これを上記コントローラ、ずなわちセンサ出力を取り
込み、処理するコントローラ側で行うのではなく、ホー
ル素子型I・ルクセンサの回路部分側自体で実現できる
ようにするべく、センサ出力そのものを強制的に安全範
囲(+−ルクー0)にもたらすようにする(実際の変位
IJ、 (x)にかかわらず、従ってアシスト力を(す
与ずべき状態にあったとしても、トルクは零であること
を表わす状態、すなわち、みかけ上は中立位fil(x
O)を検出しているかの如きセンサ出力に切り換えられ
るようにする)!0路機能を含めて組み込むことができ
る。
上記のトルクセンサ出力そのものを操作することによる
フェールセーフ機能は、本例では、温度補償または取(
す補償のために、ホール素子1,2に流す電流を制御す
る場合に、異常時またはパワーオンリセット時に、ホー
ル素子電流を遮断してフェールセーフとすることによっ
て行える。
フェールセーフ機能は、本例では、温度補償または取(
す補償のために、ホール素子1,2に流す電流を制御す
る場合に、異常時またはパワーオンリセット時に、ホー
ル素子電流を遮断してフェールセーフとすることによっ
て行える。
第1図の機能を示すブロック図に戻り、センザ制御用の
回路は、ホール素子1,2に接続された増幅部3,4、
差動増幅部5、信号判別部6、処理部7を備える。各増
幅部3,4の出力は、センサ部出力端子1” l 、
T 2を通して取り出される一方、出力V1と出力v2
に基づき、ホール素子1゜2に供給ずべき電流が補償回
路を構成する差動増幅部5、信号判別部6を介してフィ
ードバック制御される。
回路は、ホール素子1,2に接続された増幅部3,4、
差動増幅部5、信号判別部6、処理部7を備える。各増
幅部3,4の出力は、センサ部出力端子1” l 、
T 2を通して取り出される一方、出力V1と出力v2
に基づき、ホール素子1゜2に供給ずべき電流が補償回
路を構成する差動増幅部5、信号判別部6を介してフィ
ードバック制御される。
」1記差動増幅1115からの出ツノは、これをホール
素子1.2の駆動電流の信号Vfとして信号判別部6に
供給し、信号判別(fllK6は、通常は、Vf=Vf
’として出力しく第2図のt F S以前の状態)、ホ
ール素子1.2をVf’で決定される電流位で駆動する
。
素子1.2の駆動電流の信号Vfとして信号判別部6に
供給し、信号判別(fllK6は、通常は、Vf=Vf
’として出力しく第2図のt F S以前の状態)、ホ
ール素子1.2をVf’で決定される電流位で駆動する
。
このようにしてホール素子1,2に流す電流を制御する
が、上記信号判別部6は、図示例では、異常信% Sl
用の入力端子C−Fl及びパワーオンリセット信号S2
用の入力端子CT2が接続された処理部7からの出力信
瞭に応じてホール素子電流をカッI・する機能を有して
おり、第1図中の破線で囲った信号判別部6、処理部7
を含む回路部分によって、更に、ホール素子1,2に流
す電流を制御する場合にこれを利用して、異常時または
パワーオンリセット時にはホール素子電流を遮断してフ
ェールセーフを行う。
が、上記信号判別部6は、図示例では、異常信% Sl
用の入力端子C−Fl及びパワーオンリセット信号S2
用の入力端子CT2が接続された処理部7からの出力信
瞭に応じてホール素子電流をカッI・する機能を有して
おり、第1図中の破線で囲った信号判別部6、処理部7
を含む回路部分によって、更に、ホール素子1,2に流
す電流を制御する場合にこれを利用して、異常時または
パワーオンリセット時にはホール素子電流を遮断してフ
ェールセーフを行う。
タイムチャートを示ず第2図並びに第3図には、それぞ
れ異常時、パワーオンリセット時における」1記異常信
号S1、パワーオンリセット信吟S2(スイッヂ信号)
に幻するVf、Vf’等の関係の一例が示されている。
れ異常時、パワーオンリセット時における」1記異常信
号S1、パワーオンリセット信吟S2(スイッヂ信号)
に幻するVf、Vf’等の関係の一例が示されている。
前者の異常時のケースは、電動パワーステアリングシス
テム作動中の例であり、正常作動中において時刻Lps
で仮にホール素子を含む系に断線、故障などが生じて、
第2図(b)のように異常信号S1が入力されたとき、
Vf(同図(a))に列し、同図(c)に示すように、
Vf’はVf’=Oとなり、これにより供給ホール素子
電流をカツトシて、センサはトルクは零という/J5力
を出して、安全を保つようになっている。
テム作動中の例であり、正常作動中において時刻Lps
で仮にホール素子を含む系に断線、故障などが生じて、
第2図(b)のように異常信号S1が入力されたとき、
Vf(同図(a))に列し、同図(c)に示すように、
Vf’はVf’=Oとなり、これにより供給ホール素子
電流をカツトシて、センサはトルクは零という/J5力
を出して、安全を保つようになっている。
ホール素子出力電圧を増幅した変位検出電圧が異常状態
となった場合、変位量によるトルクの正確な検出は行え
ず、その誤ったセンサ出力でモータの制御が行われてし
まうと、必要以上の過剰なアシストツクが付与されたり
、あるいは操縦者の意思に反しアシスト力が発生してし
まう可能性がある。例えば、今、車両が直進状態にあっ
て、ステアリングホイールに操舵トルクが作用されてい
ない中立状態にあるときには、検出が正常な状態ならば
、この場合は、アシスト力は不要であることから、トル
クセンサはトルク=Oを表わす出力を出しており、コン
トローラはアシスト用のモータに電流を供給しない状態
を維持する。
となった場合、変位量によるトルクの正確な検出は行え
ず、その誤ったセンサ出力でモータの制御が行われてし
まうと、必要以上の過剰なアシストツクが付与されたり
、あるいは操縦者の意思に反しアシスト力が発生してし
まう可能性がある。例えば、今、車両が直進状態にあっ
て、ステアリングホイールに操舵トルクが作用されてい
ない中立状態にあるときには、検出が正常な状態ならば
、この場合は、アシスト力は不要であることから、トル
クセンサはトルク=Oを表わす出力を出しており、コン
トローラはアシスト用のモータに電流を供給しない状態
を維持する。
ところが、もし、かかる中立状態で異常状態が起こると
、センサからトルクは零でないという出力が出される結
果、操縦者が直進状態を紹:持しようとしているにもか
かわらず、異常発生時に電動パワーステアリング装置側
で突然にステアリングホイールを切ってしまうような事
態にもなる。
、センサからトルクは零でないという出力が出される結
果、操縦者が直進状態を紹:持しようとしているにもか
かわらず、異常発生時に電動パワーステアリング装置側
で突然にステアリングホイールを切ってしまうような事
態にもなる。
これに対し、」1記構成によれば、異常状態時に9−
はホール素子型トルクセンザ内のホール素子電流をカッ
トシているため、センサ出力はトルク−0という出力を
している。この状態は上述のように中立状態にあるとい
うことを意味しており、アシスト用のモータには電流は
供給されない。
トシているため、センサ出力はトルク−0という出力を
している。この状態は上述のように中立状態にあるとい
うことを意味しており、アシスト用のモータには電流は
供給されない。
従って、異常発生に伴って自動的にかかる状態にするこ
とにより、たとえ直進中に異常が突然発生したとしても
それによって電動パワーステアリング装置のアシスト力
が発生してステアリングホイールが急に切られてしまう
などということも回避でき、センサ出力そのものを安全
領域になるような出力にしていることによってフェール
セーフとなるのであり、tps以後の範囲で安全を保つ
ことができる。
とにより、たとえ直進中に異常が突然発生したとしても
それによって電動パワーステアリング装置のアシスト力
が発生してステアリングホイールが急に切られてしまう
などということも回避でき、センサ出力そのものを安全
領域になるような出力にしていることによってフェール
セーフとなるのであり、tps以後の範囲で安全を保つ
ことができる。
また、断線などの異常に対し、ホール素子型トルクセン
サ出力そのものを操作しているので極めて時間的に速い
対応が可能でもある。
サ出力そのものを操作しているので極めて時間的に速い
対応が可能でもある。
異常時のフェールセーフを行うのに、これを取り込んだ
センサ出力を後処理することにより対処するという方法
も考えられるが、しかし、センサ0 信号の後処理だけの対処では、その複雑さからくる信頼
性の低下のために、全てのモードに対応してフェールセ
ーフ機能を盛り込めないなどの不利、不便が生ずる。し
かるに、上記ホール素子型トルクセンサ出ノjそのもの
を安全範囲(トルク−〇)にもってきて安全性を高める
手法によれば、ホール素子電流の遮断という同様の回路
構成をもって主電源投入の際のケースにも容易に対処で
きる。
センサ出力を後処理することにより対処するという方法
も考えられるが、しかし、センサ0 信号の後処理だけの対処では、その複雑さからくる信頼
性の低下のために、全てのモードに対応してフェールセ
ーフ機能を盛り込めないなどの不利、不便が生ずる。し
かるに、上記ホール素子型トルクセンサ出ノjそのもの
を安全範囲(トルク−〇)にもってきて安全性を高める
手法によれば、ホール素子電流の遮断という同様の回路
構成をもって主電源投入の際のケースにも容易に対処で
きる。
パワーオンリセット時のケースを示す第3図において、
同図(a)のように主電源が時刻LOで投入されると、
同図(b)に示すパワーオンリセット信号S2が入ノJ
され、Vf’は同図(C)のよ−うに時刻LO〜L1で
もVf’=Oとなり、これにより供給ホール素子電流を
カットして、前記と同様にしてLO〜t1間ではトルク
は零という出力を出して、安全を保つことができる。
同図(a)のように主電源が時刻LOで投入されると、
同図(b)に示すパワーオンリセット信号S2が入ノJ
され、Vf’は同図(C)のよ−うに時刻LO〜L1で
もVf’=Oとなり、これにより供給ホール素子電流を
カットして、前記と同様にしてLO〜t1間ではトルク
は零という出力を出して、安全を保つことができる。
主mW投入初期においては、回路系は不安定であり(を
圧が0から立ち上がるなどする)、ステアリングホイー
ルが急に切られてしまうなどの事態も予想されるところ
、」二連のようにして、主電源投入直後の一定期間(例
えば数秒間)は強制的にVf’=Oに切り換えることが
できるので、t。
圧が0から立ち上がるなどする)、ステアリングホイー
ルが急に切られてしまうなどの事態も予想されるところ
、」二連のようにして、主電源投入直後の一定期間(例
えば数秒間)は強制的にVf’=Oに切り換えることが
できるので、t。
〜L1の範囲で安全を保つことができる。しかも、この
ようなパワーオンリセット時にも、特別に別途専用回路
を設けて対応しないでも済み、断線などの異常時のもの
と共用してフェールセーフを実現することができる。
ようなパワーオンリセット時にも、特別に別途専用回路
を設けて対応しないでも済み、断線などの異常時のもの
と共用してフェールセーフを実現することができる。
第8図は、上記のようなフェールセーフ機能を組み込ん
だホール素子型トルクセンサの制御相の回路の具体例を
示す。
だホール素子型トルクセンサの制御相の回路の具体例を
示す。
第8図の回路構成例では、各ホール素子1.2の電圧出
力側に夫々接続された差動増幅器11a。
力側に夫々接続された差動増幅器11a。
11bと、各ホール素子1,2の電流入力側に夫々接続
された電流制御回路12とを備えている。
された電流制御回路12とを備えている。
上記電流制御回路12は、各ホール素子電流をカットす
るように制御するための遮断用の回路を含んで構成され
る。
るように制御するための遮断用の回路を含んで構成され
る。
第8図に示すように、各ホール素子1,2は、その電流
入力側の一端が、電圧Vccの正の直流電源に接続され
ている。
入力側の一端が、電圧Vccの正の直流電源に接続され
ている。
2−
」1記差動増幅器11a、Ilbの夫々は、非反転入力
側及び反転入力側が夫々抵抗R+(例えば抵抗f直2.
7にΩ)及び抵抗R2(同2.7にΩ)を介して」1記
ホール素子1.2の電圧出力側に接続されたオペレーシ
ョンアンプ13を有し、その反転入力側及び出力側間に
抵抗R3(例えば抵抗値150にΩ)が夫々接続され、
また、非反転入力側は抵抗R4(同1.50にΩ)を介
してI/2Vcc用の正の直流電源回路に夫々接続され
ている。
側及び反転入力側が夫々抵抗R+(例えば抵抗f直2.
7にΩ)及び抵抗R2(同2.7にΩ)を介して」1記
ホール素子1.2の電圧出力側に接続されたオペレーシ
ョンアンプ13を有し、その反転入力側及び出力側間に
抵抗R3(例えば抵抗値150にΩ)が夫々接続され、
また、非反転入力側は抵抗R4(同1.50にΩ)を介
してI/2Vcc用の正の直流電源回路に夫々接続され
ている。
第9図は」二記1/2Vcc川電源回路の一例を示し、
該電源回路は、Vcc電源ラインと接地間に接続された
コンデンサ0.1と、抵抗R,1(例えば抵抗値100
Ω)及びツェナーダイオードZ (1/2Vcc)の定
電圧部と、定電圧r0(と接地間に接続されたコンデン
サC1,と、出力側が反転入力側に接続され、かつ非反
転入力側が」1記分圧点に接続されたオペレーションア
ンプ90とによって構成され、I/2Vcct圧を該オ
ペレーションアンプ90の出力端から取り出すようにし
ている。
該電源回路は、Vcc電源ラインと接地間に接続された
コンデンサ0.1と、抵抗R,1(例えば抵抗値100
Ω)及びツェナーダイオードZ (1/2Vcc)の定
電圧部と、定電圧r0(と接地間に接続されたコンデン
サC1,と、出力側が反転入力側に接続され、かつ非反
転入力側が」1記分圧点に接続されたオペレーションア
ンプ90とによって構成され、I/2Vcct圧を該オ
ペレーションアンプ90の出力端から取り出すようにし
ている。
電流制御回路12は、ホール素子1.2の他方3
の電流出力側にコレクタが接続されたトランジスタQa
、Qbと、トランジスタQa、Qbのエミッタ及び接地
間に弁部された抵抗Rag、Rh+並びに各トランジス
タQa、Qbのベースに接続された抵抗Ra2.Rb2
と、差動増幅器11a、]、]bの化ツノ電圧V1及び
V2が入力される差動増幅器I4と、該差動増幅器14
の反転入力側に抵抗R6(例えば抵抗値12にΩ)を介
して接続された疋の直流電源回路15と、上記差動増幅
器14の化ツノ側に接続された遮断制御回路16ど、該
遮断制御回路16の化ツノ端が非反転入力側に夫々接続
されると共に、前記トランジスタQa、Qbのエミッタ
が反転入力側に夫々接続され、かつ出力側が前記抵抗R
az、Rb2を介してトランジスタQa、Qbのベース
に夫々接続されたオペレーションアンプ17a、17b
とを備えている。
、Qbと、トランジスタQa、Qbのエミッタ及び接地
間に弁部された抵抗Rag、Rh+並びに各トランジス
タQa、Qbのベースに接続された抵抗Ra2.Rb2
と、差動増幅器11a、]、]bの化ツノ電圧V1及び
V2が入力される差動増幅器I4と、該差動増幅器14
の反転入力側に抵抗R6(例えば抵抗値12にΩ)を介
して接続された疋の直流電源回路15と、上記差動増幅
器14の化ツノ側に接続された遮断制御回路16ど、該
遮断制御回路16の化ツノ端が非反転入力側に夫々接続
されると共に、前記トランジスタQa、Qbのエミッタ
が反転入力側に夫々接続され、かつ出力側が前記抵抗R
az、Rb2を介してトランジスタQa、Qbのベース
に夫々接続されたオペレーションアンプ17a、17b
とを備えている。
上記差動増幅器14は、オペレーションアンプ14aを
有し、その非反転入力側に抵抗R6(例えば抵抗値2.
4にΩ)を介して差動増幅器1]aの出力電圧V1が、
また反転入力側に抵抗R7(同4 2.4にΩ)を介して差動増幅器11bの出力電圧■2
が、夫々供給され、かつ113力側及び反転入力側間に
抵抗R,(例えば抵抗イ直12にΩ)とコンデンサC,
(例えば容1100pF)との並列回路が接続され、更
に出力側と接地間には抵抗R,(例えば抵抗値IKΩ)
が接続されている。
有し、その非反転入力側に抵抗R6(例えば抵抗値2.
4にΩ)を介して差動増幅器1]aの出力電圧V1が、
また反転入力側に抵抗R7(同4 2.4にΩ)を介して差動増幅器11bの出力電圧■2
が、夫々供給され、かつ113力側及び反転入力側間に
抵抗R,(例えば抵抗イ直12にΩ)とコンデンサC,
(例えば容1100pF)との並列回路が接続され、更
に出力側と接地間には抵抗R,(例えば抵抗値IKΩ)
が接続されている。
直流電源回路15は、Vcc電源ラインと接地間に接続
した抵抗R10(例えば抵抗値5.]KΩ)と抵抗R1
1(同8.2にΩ)の分圧回路と、出力側が反転入力側
に接続され、かつ非反転入力側が上記分圧回路の分圧点
に接続されたオペレーションアンプ15aとを含んで構
成されている。
した抵抗R10(例えば抵抗値5.]KΩ)と抵抗R1
1(同8.2にΩ)の分圧回路と、出力側が反転入力側
に接続され、かつ非反転入力側が上記分圧回路の分圧点
に接続されたオペレーションアンプ15aとを含んで構
成されている。
前記トランジスタQa、 Qb、抵抗Ra +、 Ra
2゜Rt++、Rb2及びオペレーションアンプ17
a。
2゜Rt++、Rb2及びオペレーションアンプ17
a。
17bは、定電流回路を構成している。
差動増幅器14とオペレーションアンプ17a。
17bとの間に押入された遮断制御回路16は、両者間
の伝送路を遮断することによってホール素子電流が零と
なるように制御するための回路であって、例えば第10
図に示すような構成のものとすることができる。
の伝送路を遮断することによってホール素子電流が零と
なるように制御するための回路であって、例えば第10
図に示すような構成のものとすることができる。
第10図の構成においては、前段の差動増幅器14から
の出力電圧Vfの信号路中に押入されたアナログスイッ
チ100と、該アナログスイッチ100の化ツノ側に設
けられた抵抗R+o+と、上記アナログスイッチ100
に切り換え制御用の信号を出力するためのオアゲー1−
101と、該オアゲート101の一力の入力端子に異マ
;;゛信号S1を供給するためのアンプ102及び抵抗
R102から成る回路と、上記オアゲー1−101の他
方の入力端子にパワーオンリセット信号S2を供給する
ためのインバータ103並びに抵抗R+o3. R10
4及びコンデンサC1otから成る回路とによって、遮
断制御回路16が構成されており、該遮断制御回路16
の出力として得られる信号Vf’が後段回路への入力、
すなわち第8図の各オペレーションアンプ17a、17
bの非反転入力側に対する入力となるように構成されて
いる。
の出力電圧Vfの信号路中に押入されたアナログスイッ
チ100と、該アナログスイッチ100の化ツノ側に設
けられた抵抗R+o+と、上記アナログスイッチ100
に切り換え制御用の信号を出力するためのオアゲー1−
101と、該オアゲート101の一力の入力端子に異マ
;;゛信号S1を供給するためのアンプ102及び抵抗
R102から成る回路と、上記オアゲー1−101の他
方の入力端子にパワーオンリセット信号S2を供給する
ためのインバータ103並びに抵抗R+o3. R10
4及びコンデンサC1otから成る回路とによって、遮
断制御回路16が構成されており、該遮断制御回路16
の出力として得られる信号Vf’が後段回路への入力、
すなわち第8図の各オペレーションアンプ17a、17
bの非反転入力側に対する入力となるように構成されて
いる。
第8図の回路構成において、前記した永久磁石46.4
7と第1及び第2のホール素子1,2との相対移動時の
変位検出値としては、差動増幅器11a、llbの出力
電圧Vl、V2の平均値を適用すると共に、各ホール素
子1,2に対する駆動電流としては、第1及び第2のホ
ール素子1.2の出力電圧の差値に応じた入力電流を供
給するようにしている。
7と第1及び第2のホール素子1,2との相対移動時の
変位検出値としては、差動増幅器11a、llbの出力
電圧Vl、V2の平均値を適用すると共に、各ホール素
子1,2に対する駆動電流としては、第1及び第2のホ
ール素子1.2の出力電圧の差値に応じた入力電流を供
給するようにしている。
ホール素子1,2に供給する入力電流を各ホール素子1
,2の出ツノ電圧の差値に応じて制御することにより、
使用ホール素子及び永久磁石の温度特性の変化にかかわ
らず各ホール素子1.2の変位検出電圧の差値を一定に
すると共に、変位検出電圧の変位に対する傾きすなわち
電圧変化率を常に一定値に維持することができ、永久磁
石46゜47及びホール素子1.2間における距離の誤
差、永久磁石46.47及びホール素子】、2の個体差
による感度の誤差を少なくすることができる。
,2の出ツノ電圧の差値に応じて制御することにより、
使用ホール素子及び永久磁石の温度特性の変化にかかわ
らず各ホール素子1.2の変位検出電圧の差値を一定に
すると共に、変位検出電圧の変位に対する傾きすなわち
電圧変化率を常に一定値に維持することができ、永久磁
石46゜47及びホール素子1.2間における距離の誤
差、永久磁石46.47及びホール素子】、2の個体差
による感度の誤差を少なくすることができる。
遮断制御回路16を含む電流制御回路12を利用した温
度補償は、基本的には、既述した特許出願におけるもの
と同様であってよく、以下のようにして行える。
度補償は、基本的には、既述した特許出願におけるもの
と同様であってよく、以下のようにして行える。
7
すなわち、第8図において、ホール素子1,2及び永久
磁石46.47の周囲の温度が例えば常温であるときに
、差動増幅器11a、llbから、が1記した中立位置
からの変位Xに対して夫々第1]図で実線図示の平行な
特性曲#ilD a +及び+2b2で表わされる変位
検出電圧V1及びV2が出力されるように、差動増幅器
11 a + I ] b及び電流制御回路12が調
整されているものとする。
磁石46.47の周囲の温度が例えば常温であるときに
、差動増幅器11a、llbから、が1記した中立位置
からの変位Xに対して夫々第1]図で実線図示の平行な
特性曲#ilD a +及び+2b2で表わされる変位
検出電圧V1及びV2が出力されるように、差動増幅器
11 a + I ] b及び電流制御回路12が調
整されているものとする。
」1記電流制御回路12中の遮断制御回路16は、通常
時は、オアゲー1−10 ]に異常信号S1、パワーオ
ンリセット信号S2は印加されておらず、従ってこのと
きアナログスイッチ100はオン状態になっている。
時は、オアゲー1−10 ]に異常信号S1、パワーオ
ンリセット信号S2は印加されておらず、従ってこのと
きアナログスイッチ100はオン状態になっている。
」二連のような状態において、もし、永久磁石46.4
7、ホール素子1,2の周囲温度が上昇したとすると、
こらに応じて永久磁石46.47によって生ずる磁束密
度が減少することにより、差動増幅器11a、1]bの
出力電圧Vl、V2は、第11図の破線図示の特性曲線
αa2及びQb2のように変位Xに対する傾きすなわち
電圧変化率が小さくなる。
7、ホール素子1,2の周囲温度が上昇したとすると、
こらに応じて永久磁石46.47によって生ずる磁束密
度が減少することにより、差動増幅器11a、1]bの
出力電圧Vl、V2は、第11図の破線図示の特性曲線
αa2及びQb2のように変位Xに対する傾きすなわち
電圧変化率が小さくなる。
このように、出力電圧Vl、V2の変化率が小さくなる
と、両出力電圧Vl、 V2(7)差値(V2−Vl)
も小さな値となる。このため、差動増幅器14の出力電
圧Vfが差41 (V2−■+)の減少に伴って増加す
ることになり、これがオン状態の遮断制御回路I6を介
してオペレーションアンプ17a。
と、両出力電圧Vl、 V2(7)差値(V2−Vl)
も小さな値となる。このため、差動増幅器14の出力電
圧Vfが差41 (V2−■+)の減少に伴って増加す
ることになり、これがオン状態の遮断制御回路I6を介
してオペレーションアンプ17a。
+7bの非反転入力側に入力される。従って、オペレー
ションアンプ17a、17bの出力電圧が増加し、これ
に応じてトランジスタQa、Qbのコレク、タエミッタ
間を流れる電流が増加し、結果的にホール素子1.2に
供給される電流が増加する。
ションアンプ17a、17bの出力電圧が増加し、これ
に応じてトランジスタQa、Qbのコレク、タエミッタ
間を流れる電流が増加し、結果的にホール素子1.2に
供給される電流が増加する。
このように、ホール素子1.2に供給される電流が増加
すると、これに応じてホール素子1.2の出力電圧の傾
きすなわち電圧変化率が増加し、差動増幅器11a、l
lbの出力電圧Vl、V2の電圧変化率も増加する。
すると、これに応じてホール素子1.2の出力電圧の傾
きすなわち電圧変化率が増加し、差動増幅器11a、l
lbの出力電圧Vl、V2の電圧変化率も増加する。
すなわち、第11図の出ツノ電圧Vl、V2と変位Xと
の関係は下記(1)式及び(2)式で表わされる。
の関係は下記(1)式及び(2)式で表わされる。
X=−αV1−β ・・(1)X=
−α■2+β ・・・(2)また、出
ノJ電圧Vl、V2は、Vua、Vubをホール素子1
.2の出ツノ電圧、kを定数として、下記(3)式及び
(4)式で表わすことができる。
−α■2+β ・・・(2)また、出
ノJ電圧Vl、V2は、Vua、Vubをホール素子1
.2の出ツノ電圧、kを定数として、下記(3)式及び
(4)式で表わすことができる。
V+=l/2Vcc−kVoa −(3)V
2=1/2VCC−kV++b −(4)更
にホール素子1,2の出力電圧VIIalvIIbは、
(Ru/d)を積感度として、下記(5)式及び(6
)式で表わすことができる。
2=1/2VCC−kV++b −(4)更
にホール素子1,2の出力電圧VIIalvIIbは、
(Ru/d)を積感度として、下記(5)式及び(6
)式で表わすことができる。
Voa= (Ru/d)TB −(5)V++
b= (Ru/d)TB ・・・(6)なお、
■は入力電流、Bは磁束密度である。
b= (Ru/d)TB ・・・(6)なお、
■は入力電流、Bは磁束密度である。
従って、 (3)〜(6)式を(1)式及び(2)式に
代入して第11図の特性面線Q1及び悲2の傾きαa、
abを算出すると、下記(7)式及び(8)式で表わ
すことができる。
代入して第11図の特性面線Q1及び悲2の傾きαa、
abを算出すると、下記(7)式及び(8)式で表わ
すことができる。
αa、=(β−X)/ (I/2Vcc−(Ru/d)
IB) ・・・(7)αb= (β
−x)/ (I/2Vcc−(Ru/d)IB)
・・・(8)これら(7)式及び(
8)式から明らかなように、ホール素子l、2に入力す
る電流Iを増加させると、ホール素子1,2の感度が高
くなって差動増幅IH11a、llbの出力電圧Vl、
V2の傾きが増加することになる。出力電圧Vl、V2
の傾きが増加すると、上記電流制御回路12の差動増幅
器14の出力電圧Vfが減少するが、これに応じてホー
ル素子1.2の入力電流■も減少し、差動増幅器+1a
、llbの出力電圧Vl、V2の傾きαa、αbも減少
するので、差動増幅器14の出力電圧Vfが増加し、結
局出力電圧Vl、V2の差値(V2−Vl)が温度」1
肩にかかわらず特性曲線Qa+及び9b+における差値
と略一致する一定値に維持される。
IB) ・・・(7)αb= (β
−x)/ (I/2Vcc−(Ru/d)IB)
・・・(8)これら(7)式及び(
8)式から明らかなように、ホール素子l、2に入力す
る電流Iを増加させると、ホール素子1,2の感度が高
くなって差動増幅IH11a、llbの出力電圧Vl、
V2の傾きが増加することになる。出力電圧Vl、V2
の傾きが増加すると、上記電流制御回路12の差動増幅
器14の出力電圧Vfが減少するが、これに応じてホー
ル素子1.2の入力電流■も減少し、差動増幅器+1a
、llbの出力電圧Vl、V2の傾きαa、αbも減少
するので、差動増幅器14の出力電圧Vfが増加し、結
局出力電圧Vl、V2の差値(V2−Vl)が温度」1
肩にかかわらず特性曲線Qa+及び9b+における差値
と略一致する一定値に維持される。
周囲温度が常温より低下した場合についても、上記に8
31じて温度補償を行うことができる。
31じて温度補償を行うことができる。
以上のようにして、2つのホール素子1,2をVf’で
決定される電流値で駆動し、永久磁石46゜1 47により磁界が印加された場合に出される電圧出力を
それぞれVl、V2として、その差をフィードバックし
てVfとし、遮断制御回路16がオン状態のときには上
記のようなフィードバックによって温度補償を行うこと
ができる。
決定される電流値で駆動し、永久磁石46゜1 47により磁界が印加された場合に出される電圧出力を
それぞれVl、V2として、その差をフィードバックし
てVfとし、遮断制御回路16がオン状態のときには上
記のようなフィードバックによって温度補償を行うこと
ができる。
上記構成において、x=Oで中立状態のとき(トルク=
O)には、]/2Vccに相当する電圧、例えば2.5
vの電圧が得られる。中立状態時にこのように2.5v
が得られる回路構成となっているときには、これが安全
な状態であるので、フェールセーフ時にばかがる安全領
域の出力、すなわち電動パワーステアリング装置によっ
てかつてにステアリングホイールが切られてしまうよう
なところにはならないような」1記2.5Vの中立出力
とするよう、ホール素子型トルクセンザそのものを制御
し、そのために遮断制御回路16を使用する。
O)には、]/2Vccに相当する電圧、例えば2.5
vの電圧が得られる。中立状態時にこのように2.5v
が得られる回路構成となっているときには、これが安全
な状態であるので、フェールセーフ時にばかがる安全領
域の出力、すなわち電動パワーステアリング装置によっ
てかつてにステアリングホイールが切られてしまうよう
なところにはならないような」1記2.5Vの中立出力
とするよう、ホール素子型トルクセンザそのものを制御
し、そのために遮断制御回路16を使用する。
これは、ホール素子センサの出力を差動で受けると、ホ
ール素子電流が零のとき中立出力になっている点に着目
したものであり、遮断制御回路162− がオン状態の通常時には、上記2.5Vを中心とする所
定範囲(例えば4V〜2.5V〜IV)内のものが変位
に応じて得られるが、遮断制御回路16を差動させると
、ホール素子出力は零に切り替わり、その結果、電動パ
ワーステアリング装置によるアシストカカ<(=1与さ
れるのが自動的に禁止されることになる。
ール素子電流が零のとき中立出力になっている点に着目
したものであり、遮断制御回路162− がオン状態の通常時には、上記2.5Vを中心とする所
定範囲(例えば4V〜2.5V〜IV)内のものが変位
に応じて得られるが、遮断制御回路16を差動させると
、ホール素子出力は零に切り替わり、その結果、電動パ
ワーステアリング装置によるアシストカカ<(=1与さ
れるのが自動的に禁止されることになる。
すなわち、第10図のアナログスイッチ100がオンし
ている場合は、Vfが出力され、前述の如くこれでホー
ル素子電流を決定(定電流)しているが、異常時には、
異2:5′信号S1がオアゲート+01を介してアナロ
グスイッチ100に供給され、アナログスイッチ100
はオン状態がらオフ状態に切り換えられ、Vf’はVf
’=0となる。
ている場合は、Vfが出力され、前述の如くこれでホー
ル素子電流を決定(定電流)しているが、異常時には、
異2:5′信号S1がオアゲート+01を介してアナロ
グスイッチ100に供給され、アナログスイッチ100
はオン状態がらオフ状態に切り換えられ、Vf’はVf
’=0となる。
従って、ホール素子電流IはI=Oとなり、その結果ホ
ール素子出力は′O″となり、自動的に安全領域となる
。すなわち、差動増幅器11a、Ilbの出力電圧Vl
、V2はともに」1記2.5vとなってそれらの平均値
として中立出力の2.5vが得られ、異常時には、自動
的に、アシスト力の(J与を禁止する安全な状態に速や
かに切り替わり、第2図に示したように時刻j; F
S以後は誤動作を回避し、安全を維持する。
ール素子出力は′O″となり、自動的に安全領域となる
。すなわち、差動増幅器11a、Ilbの出力電圧Vl
、V2はともに」1記2.5vとなってそれらの平均値
として中立出力の2.5vが得られ、異常時には、自動
的に、アシスト力の(J与を禁止する安全な状態に速や
かに切り替わり、第2図に示したように時刻j; F
S以後は誤動作を回避し、安全を維持する。
また、パワーオンリセラI・時にも、本回路は上記のよ
うにホール素子電流が遮断されればトルクが零という出
力となるように予めセットされているので、これを用い
て初期設定を行うことができる。すなわち、パワーオン
リセット時には曲記第3図(b)に示したようなパワー
オンリセット信号S2がオアゲート101を介してアナ
ログスイッチ100に供給されることによって、アナロ
グスイッチ+00を一定期間(LO〜L1)は自動的に
オフ状態に切り換えることができ、前記と同様にしてホ
ール素子電流■を1=0とし、ホール素子出力をII
OIIとして安全範囲に保つことができる。
うにホール素子電流が遮断されればトルクが零という出
力となるように予めセットされているので、これを用い
て初期設定を行うことができる。すなわち、パワーオン
リセット時には曲記第3図(b)に示したようなパワー
オンリセット信号S2がオアゲート101を介してアナ
ログスイッチ100に供給されることによって、アナロ
グスイッチ+00を一定期間(LO〜L1)は自動的に
オフ状態に切り換えることができ、前記と同様にしてホ
ール素子電流■を1=0とし、ホール素子出力をII
OIIとして安全範囲に保つことができる。
以上のように、本例では、異フ;(゛信号S1及びパワ
ーオンリセット信号S2のうちのどちらか、あるいは両
方発生した時に、ホール素子の駆動電流の信号を零とし
て電流をカットし、トルク−Oという出力を出して安全
を保つようになっており、本ホール素子型トルクセンザ
を使った電動パワーステアリングシステムをより信頼性
の高いものにすることができる。
ーオンリセット信号S2のうちのどちらか、あるいは両
方発生した時に、ホール素子の駆動電流の信号を零とし
て電流をカットし、トルク−Oという出力を出して安全
を保つようになっており、本ホール素子型トルクセンザ
を使った電動パワーステアリングシステムをより信頼性
の高いものにすることができる。
なお、」1記では、本発明を特定の実施例について述べ
たが、本発明はこれに限定されるものではない。
たが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、磁石側を移動させる場合について説明したが、
逆に磁石側を固定し、ポール素子側を移動させるように
してもよい。
逆に磁石側を固定し、ポール素子側を移動させるように
してもよい。
更に、磁石としては永久磁石に限らず、電磁石を使用す
るようにしてもよく、また、その数についても図示例の
ものに限定されない。
るようにしてもよく、また、その数についても図示例の
ものに限定されない。
更にまた、本発明は特にパワーステアリングシステムに
適用して好適であるが、適用対象もこれに限定されるも
のではなく、異常時等のフェールセーフが必要とされる
その他の用途に適用することを妨げるものではない。
適用して好適であるが、適用対象もこれに限定されるも
のではなく、異常時等のフェールセーフが必要とされる
その他の用途に適用することを妨げるものではない。
(発明の効果)
本発明によれば、ホール素子に流す電流を制御5
する電流制御手段を具備し、測定する入力トルクを磁石
とホール素子の相列運動に変換して測定するトルクセン
サにおいて、異常時またはパワーオンリセット時に前記
ポール素子電流を遮断するようにしたものであるから、
ホール素子に流す電流を制御する電流制御を活用してト
ルクセンサ側で適切なフェールセーフ機能を実現するこ
とができ、従って適用システムの信頼性を高めることが
でき、更に、ホール素子型トルクセンザ出力そのものを
制御してフェールセーフを行えるので、対応性にも優れ
ており、迅速にXJ処可能である等の効果を有する。
とホール素子の相列運動に変換して測定するトルクセン
サにおいて、異常時またはパワーオンリセット時に前記
ポール素子電流を遮断するようにしたものであるから、
ホール素子に流す電流を制御する電流制御を活用してト
ルクセンサ側で適切なフェールセーフ機能を実現するこ
とができ、従って適用システムの信頼性を高めることが
でき、更に、ホール素子型トルクセンザ出力そのものを
制御してフェールセーフを行えるので、対応性にも優れ
ており、迅速にXJ処可能である等の効果を有する。
第1図は本発明の一実施例を示す機能ブロック図、第2
図は異常時の場合のフェールセーフの説明に供するタイ
ムチャー1・の−例を示す図、第3図は同じくパワーオ
ンリセット時の場合のタイムチャー1・の−例を示す図
、第4図はホール素子型l・ルクセンサを電動パワース
テアリング装置のトルク検出に適用した場合の構ノ戊の
一例を示す断面明 図、第5図は第4図の永久磁石及びホール素子部分を拡
大して説明するための図、第6図は永久磁石の変位と磁
束密度との関係の一例を示す特性面線図、第7図は電動
パワーステアリング装置のトルク検出に適用した場合の
構成の他の例を示す断面図、第8図はセンサ制御用の回
路構成の一例を示す回路図、第9図は第8図における一
対の差動増幅器のための直流電源回路の一例を示す回路
図、第10図は第8図の遮断制御回路の一例を示すブロ
ック図、第】1図は第8図の回路構成において変位と一
対の差動増幅器の出力との関係の一例を示す特性曲線図
である。 1.2・・ホール素子、3.4・・増幅部、5・・・差
動増幅部、6・・信号判別部、7・・処理部、]、1a
。 11b・・・差動増幅器、12・・・電流制御回路、1
3゜14a、15a、17a、17b、90−オペレー
ションアンプ、14・・・差動増幅器、16・遮断11
N+御回路、45 磁石ホルダ、46.47・・永久磁
石、 75・スライダ、 lOO・・・アナログスイッ チ、 101・・・オアゲート、 Qa。 Qb・・)・ラング スタ。
図は異常時の場合のフェールセーフの説明に供するタイ
ムチャー1・の−例を示す図、第3図は同じくパワーオ
ンリセット時の場合のタイムチャー1・の−例を示す図
、第4図はホール素子型l・ルクセンサを電動パワース
テアリング装置のトルク検出に適用した場合の構ノ戊の
一例を示す断面明 図、第5図は第4図の永久磁石及びホール素子部分を拡
大して説明するための図、第6図は永久磁石の変位と磁
束密度との関係の一例を示す特性面線図、第7図は電動
パワーステアリング装置のトルク検出に適用した場合の
構成の他の例を示す断面図、第8図はセンサ制御用の回
路構成の一例を示す回路図、第9図は第8図における一
対の差動増幅器のための直流電源回路の一例を示す回路
図、第10図は第8図の遮断制御回路の一例を示すブロ
ック図、第】1図は第8図の回路構成において変位と一
対の差動増幅器の出力との関係の一例を示す特性曲線図
である。 1.2・・ホール素子、3.4・・増幅部、5・・・差
動増幅部、6・・信号判別部、7・・処理部、]、1a
。 11b・・・差動増幅器、12・・・電流制御回路、1
3゜14a、15a、17a、17b、90−オペレー
ションアンプ、14・・・差動増幅器、16・遮断11
N+御回路、45 磁石ホルダ、46.47・・永久磁
石、 75・スライダ、 lOO・・・アナログスイッ チ、 101・・・オアゲート、 Qa。 Qb・・)・ラング スタ。
Claims (1)
- 1、ホール素子に流す電流を制御する電流制御手段を具
備し、測定する入力トルクを磁石とホール素子の相対運
動に変換して測定するトルクセンサにおいて、異常時ま
たはパワーオンリセット時に前記ホール素子電流を遮断
することを特徴とするホール素子型トルクセンサの保護
方式。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1218871A JPH0382927A (ja) | 1989-08-25 | 1989-08-25 | ホール素子型トルクセンサの保護方式 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1218871A JPH0382927A (ja) | 1989-08-25 | 1989-08-25 | ホール素子型トルクセンサの保護方式 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0382927A true JPH0382927A (ja) | 1991-04-08 |
Family
ID=16726611
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1218871A Pending JPH0382927A (ja) | 1989-08-25 | 1989-08-25 | ホール素子型トルクセンサの保護方式 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0382927A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000053005A (ja) * | 1998-08-05 | 2000-02-22 | Koyo Seiko Co Ltd | 車両用操舵装置 |
JP2007309925A (ja) * | 2006-04-19 | 2007-11-29 | Honda Motor Co Ltd | 磁歪式トルクセンサ |
CN102539040A (zh) * | 2010-12-21 | 2012-07-04 | 株式会社电装 | 扭矩传感器、扭矩检测器和电力转向装置 |
-
1989
- 1989-08-25 JP JP1218871A patent/JPH0382927A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000053005A (ja) * | 1998-08-05 | 2000-02-22 | Koyo Seiko Co Ltd | 車両用操舵装置 |
JP2007309925A (ja) * | 2006-04-19 | 2007-11-29 | Honda Motor Co Ltd | 磁歪式トルクセンサ |
CN102539040A (zh) * | 2010-12-21 | 2012-07-04 | 株式会社电装 | 扭矩传感器、扭矩检测器和电力转向装置 |
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