(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出すべきトルクに応じてコイルに生じたインピーダンスの変化に基づき、２系統の検出回路によりメイントルク信号及びサブトルク信号を出力して、前記トルクを検出するトルクセンサにおいて、
前記コイルに定電流を流す手段と、該コイルの出力電圧に含まれる交流分を検出する交流分検出手段と、前記コイルの出力電圧に含まれる直流分を検出する直流分検出手段と、該直流分検出手段が検出した直流分に基づき、結線における接触不良を検出する検出手段と、前記メイントルク信号及びサブトルク信号が与えられ、該メイントルク信号及びサブトルク信号を比較しその差が所定値より大きいときに、接触不良が発生したことを通知する信号を出力する異常検出回路とを備え、前記交流分検出手段が検出した交流分により前記トルクを検出し、前記検出手段が接触不良を検出したときは、前記サブトルク信号の出力を停止し、前記差を大きくすべくなしてあることを特徴とするトルクセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トルクセンサに関し、特に自動車のパワーステアリング装置に好適なトルクセンサの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来のトルクセンサの構成例を示すブロック図である。このトルクセンサは、発振回路１０が出力した交流電流が電流増幅回路４１及び反転電流増幅回路４２に与えられ、それぞれ増幅及び反転増幅される。作用したトルクに応じてインピーダンスが変化するコイル４３及び温度補償用のコイル４４の直列回路と、抵抗４５及び抵抗４６の直列回路と、抵抗４７及び抵抗４８の直列回路との並列回路の両端に、電流増幅回路４１及び反転電流増幅回路４２がそれぞれ増幅及び反転増幅した電流が与えられる。
【０００３】
コイル４３及びコイル４４の接続点の電圧と、抵抗４５及び抵抗４６の接続点の電圧とが差動増幅回路４９に与えられ、その差が増幅される。コイル４３及びコイル４４の接続点の電圧と、抵抗４７及び抵抗４８の接続点の電圧とが反転差動増幅回路５３に与えられ、その差が反転増幅される。
コイル４３及びコイル４４の接続点の電圧は、また、サンプリングパルス作成回路５０，５４に与えられ、サンプリングパルス作成回路５０，５４は、与えられたそれぞれの電圧に基づくサンプリングパルスを作成し出力する。
【０００４】
差動増幅回路４９が増幅した差電圧は、サンプルホールド回路５１において、サンプリングパルス作成回路５０が出力したサンプリングパルスによりサンプリングされ、検出したトルク値としてバッファ５２を介して出力される。
反転差動増幅回路５３が反転増幅した差電圧は、サンプルホールド回路５５において、サンプリングパルス作成回路５４が出力したサンプリングパルスによりサンプリングされ、検出したトルク値としてバッファ５６を介して出力される。
【０００５】
このような構成のトルクセンサでは、発振回路１０が出力した交流電流が電流増幅回路４１及び反転電流増幅回路４２に与えられ、それぞれ増幅及び反転増幅される。それぞれ増幅及び反転増幅された交流電流は、コイル４３及び温度補償用のコイル４４の直列回路と、抵抗４５及び抵抗４６の直列回路と、抵抗４７及び抵抗４８の直列回路との並列回路の両端に与えられる。
【０００６】
コイル４３及びコイル４４の接続点の電圧と、抵抗４５及び抵抗４６の接続点の電圧とが差動増幅回路４９に与えられ、差動増幅回路４９は、作用したトルクに応じ、また、温度補償された電圧差を増幅する。
コイル４３及びコイル４４の接続点の電圧と、抵抗４７及び抵抗４８の接続点の電圧とが反転差動増幅回路５３に与えられ、反転差動増幅回路５３は、作用したトルクに応じ、また、温度補償された電圧差を反転増幅する。
【０００７】
差動増幅回路４９が増幅した差電圧は、サンプルホールド回路５１によりサンプリングされ、検出したメインのトルク値としてバッファ５２を介して出力される。
反転差動増幅回路５３が反転増幅した差電圧は、サンプルホールド回路５５にによりサンプリングされ、検出したサブのトルク値としてバッファ５６を介して出力される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示したような従来のトルクセンサでは、トルク検出用のコイル４３及び温度補償用のコイル４４はそれぞれ一重系であるので、巻線又は増幅回路基板への結線において接触不良が発生し、中点ズレが発生していても検知出来ない問題がある。
【０００９】
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、トルク検出用のコイル及び温度補償用のコイルがそれぞれ一重系であっても、接触不良を検知することが出来るトルクセンサを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るトルクセンサは、検出すべきトルクに応じてコイルに生じたインピーダンスの変化に基づき、２系統の検出回路によりメイントルク信号及びサブトルク信号を出力して、前記トルクを検出するトルクセンサにおいて、前記コイルに定電流を流す手段と、該コイルの出力電圧に含まれる交流分を検出する交流分検出手段と、前記コイルの出力電圧に含まれる直流分を検出する直流分検出手段と、該直流分検出手段が検出した直流分に基づき、結線における接触不良を検出する検出手段と、前記メイントルク信号及びサブトルク信号が与えられ、該メイントルク信号及びサブトルク信号を比較しその差が所定値より大きいときに、接触不良が発生したことを通知する信号を出力する異常検出回路とを備え、前記交流分検出手段が検出した交流分により前記トルクを検出し、前記検出手段が接触不良を検出したときは、前記サブトルク信号の出力を停止し、前記差を大きくすべくなしてあることを特徴とする。
【００１１】
このトルクセンサでは、流す手段がコイルに定電流を流し、交流分検出手段が、コイルの出力電圧に含まれる交流分を検出し、直流分検出手段が、コイルの出力電圧に含まれる直流分を検出し、検出手段が、直流分検出手段が検出した直流分に基づき結線における接触不良を検出する。異常検出回路が、メイントルク信号及びサブトルク信号が与えられ、メイントルク信号及びサブトルク信号を比較しその差が所定値より大きいときに、接触不良が発生したことを通知する信号を出力する。そして、交流分検出手段が検出した交流分によりトルクを検出し、検出手段が接触不良を検出したときは、サブトルク信号の出力を停止し、メイントルク信号及びサブトルク信号の差を大きくする。これにより、トルク検出用のコイル及び温度補償用のコイルがそれぞれ一重系であっても、結線における接触不良を検知することが出来る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、それを示す図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るトルクセンサの実施の形態の構成を示すブロック図である。このトルクセンサは、発振回路１０ａが出力した電圧が定電流回路１１，２１（流す手段）に与えられ、これに基づき定電流回路１１，２１は、負荷によらず一定の電流を出力する。定電流回路１１が出力した定電流は、作用したトルクに応じてインピーダンスが変化する検出コイル１２に与えられ、定電流回路２１が出力した定電流は、温度補償用の補償コイル２２に与えられる。
【００１３】
検出コイル１２からの電圧は、ハイパスフィルタ１３，１５（交流分検出手段）にそれぞれ与えられ、ハイパスフィルタ１３，１５は、与えられた検出コイル１２からの電圧から交流分をそれぞれ透過させ、透過した交流分は、検波回路１４，１６によりそれぞれ検波され、差動増幅器３０，３３に与えられる。
補償コイル２２からの電圧は、ハイパスフィルタ２３，２５（交流分検出手段）にそれぞれ与えられ、ハイパスフィルタ２３，２５は、与えられた補償コイル２２からの電圧から交流分をそれぞれ透過させ、透過した交流分は、検波回路２４，２６によりそれぞれ検波され、差動増幅器３０，３３に与えられる。
【００１４】
差動増幅器３０，３３は、それぞれ与えられた検出コイル１２の出力電圧の交流分の検波成分と、補償コイル２２の出力電圧の交流分の検波成分との差を増幅し、出力バッファ３１，３４を介して、温度補償後のメイントルク信号及びサブトルク信号として出力する。出力バッファ３１，３４を介して出力されたメイントルク信号及びサブトルク信号は、図示しないパワーステアリング装置に与えられる。
【００１５】
また、出力バッファ３１，３４を介して出力されたメイントルク信号及びサブトルク信号は、両者を比較しその差が所定値より大きいときに、接触不良が発生したことを通知する信号を出力する異常検出回路３８（接触不良を検出する手段）に与えられる。
ハイパスフィルタ１３，２３、検波回路１４，２４、差動増幅器３０及び出力バッファ３１は、メインのトルク検出回路３６を構成し、ハイパスフィルタ１５，２５、検波回路１６，２６、差動増幅器３３及び出力バッファ３４は、サブのトルク検出回路３７を構成している。
【００１６】
一方、検出コイル１２からの電圧は、ローパスフィルタ１７（直流分検出手段）にも与えられ、ローパスフィルタ１７は、与えられた検出コイル１２からの電圧から直流分を透過させ、透過した直流分は、比較回路１８（接触不良を検出する手段）に入力され所定値と比較される。
また、補償コイル２２からの電圧は、ローパスフィルタ２７（直流分検出手段）にも与えられ、ローパスフィルタ２７は、与えられた補償コイル２２からの電圧から直流分を透過させ、透過した直流分は、比較回路２８（接触不良を検出する手段）に入力され所定値と比較される。
比較回路１８，２８のそれぞれの比較結果は、スイッチング回路３５（接触不良を検出する手段）に入力され、スイッチング回路３５の出力は、出力バッファ３４に与えられる。
【００１７】
以下に、このような構成のトルクセンサの動作を説明する。
発振回路１０ａが出力した電圧（例えば、３．５Ｖを中心に２〜５Ｖ）は、定電流回路１１，２１に与えられる。これに基づき定電流回路１１，２１は、負荷によらず一定の電流を出力する。定電流回路１１が出力した定電流は、検出コイル１２に与えられ、定電流回路２１が出力した定電流は、温度補償用の補償コイル２２に与えられる。
【００１８】
検出コイル１２からの電圧は、作用したトルクに応じて変化するインピーダンスに応じて変化し、ハイパスフィルタ１３，１５にそれぞれ与えられる。ハイパスフィルタ１３，１５は、与えられた検出コイル１２からの電圧から交流分をそれぞれ透過させ、透過した交流分は、検波回路１４，１６によりそれぞれ検波され、差動増幅器３０，３３に与えられる。
補償コイル２２からの電圧は、ハイパスフィルタ２３，２５にそれぞれ与えられる。ハイパスフィルタ２３，２５は、与えられた補償コイル２２からの電圧から交流分をそれぞれ透過させ、透過した交流分は、検波回路２４，２６によりそれぞれ検波され、差動増幅器３０，３３に与えられる。
【００１９】
差動増幅器３０は、与えられた検出コイル１２の出力電圧の交流分の検波成分と、補償コイル２２の出力電圧の交流分の検波成分との差を増幅し、出力バッファ３１を介して、温度補償後のメイントルク信号として出力する。
差動増幅器３３は、与えられた検出コイル１２の出力電圧の交流分の検波成分と、補償コイル２２の出力電圧の交流分の検波成分との差を増幅し、出力バッファ３４を介して、温度補償後のサブトルク信号として出力する。
【００２０】
出力バッファ３１，３４を介して出力されたメイントルク信号及びサブトルク信号は、図示しないパワーステアリング装置に与えられ、パワーステアリング装置は、与えられたメイントルク信号及びサブトルク信号の何れか一方のトルク信号に応じて、操舵力を補助する電動機の回転を制御する。
また、出力バッファ３１，３４を介して出力されたメイントルク信号及びサブトルク信号は異常検出回路３８に与えられ、異常検出回路３８は、与えられた両者を比較しその差が所定値より大きいときに、結線における接触不良が発生したことを通知する信号を出力する。
【００２１】
一方、検出コイル１２からの電圧は、ローパスフィルタ１７にも与えられ、ローパスフィルタ１７は、与えられた検出コイル１２からの電圧から直流分を透過させ、透過した直流分は、比較回路１８に入力される。比較回路１８は、入力された直流分と所定値とを比較し、直流分が所定値を下回ったときは、接触不良が発生しているとして、通知信号をスイッチング回路３５に出力する。
【００２２】
また、補償コイル２２からの電圧は、ローパスフィルタ２７にも与えられ、ローパスフィルタ２７は、与えられた補償コイル２２からの電圧から直流分を透過させ、透過した直流分は、比較回路２８に入力される。比較回路２８は、入力された直流分と所定値とを比較し、直流分が所定値を下回ったときは、接触不良が発生しているとして、通知信号をスイッチング回路３５に出力する。
スイッチング回路３５は、比較回路１８，２８の少なくとも一方から、接触不良発生の通知信号を入力されたときは、出力バッファ３４からのサブトルク信号の出力を停止させる。このとき、異常検出回路３８は、メイントルク信号とサブトルク信号との差が大きくなったことを検出して、結線における接触不良が発生したことを通知する信号を出力する。
【００２３】
図２，３は、今回開示される電動パワーステアリング装置の電動モータ及びトルクセンサ周辺の構成例を示す平面図及び側面図である。
この電動パワーステアリング装置は、舵取りのための舵輪に連動する舵軸１００と、舵軸１００を回転可能に収納して支持するハウジング１０１と、ハウジング１０１のロアー側を車体に取付けるロアー側の取付具１０２と、ハウジング１０１の長手方向中央部を車体に取付けるアッパー側の取付具１０３と、舵輪に加わる操舵トルクに基づいて駆動制御される操舵補助用の電動モータ１０８とを備えている。
【００２４】
ハウジング１０１は、円筒状のパイプ部１０９とこれの端部が圧入によつて連結された成形筒部１１０とを備え、パイプ部１０９の軸長方向中央部にアッパー側の取付具１０３が取付けられており、成形筒部１１０の一側に電動モータ１０８に連動する減速機構が収納されるモータ側筒部１１１が設けられている。また、成形筒部１１０内には、舵軸１００に作用するトルクを検出するトルクセンサ部が収納され、成形筒部１１０とモータ側筒部１１１とは複数本の取付ねじ１１２によって取付けられている。
【００２５】
このような電動パワーステアリング装置では、作動時に電動モータ１０８から発生する熱が、成形筒部１１０内のトルクセンサ部に伝わり、トルクセンサの出力に影響を与える可能性がある。
そこで、図２のＡに示すように、電動モータ１０８のハウジングの成形筒部１１０側に放熱用のフィン１０８ａを設ける。また、電動モータ１０８の発熱量が大きい場合は、成形筒部１１０のモータ側筒部１１１に近い側に、図３に示すように、放熱用のフィン１１０ａを設ける。
【００２６】
これにより、電動モータ１０８から成形筒部１１０（トルクセンサ部のハウジング）に至る迄の表面積が大きくなり、放熱性能が向上するので、電動モータ１０８に発生した熱が、トルクセンサに伝わり難くなり、電動モータ１０８の発生熱によるトルクセンサ出力への影響を最低限に抑えることが可能である。
【００２７】
【発明の効果】
本発明に係るトルクセンサによれば、トルク検出用のコイル及び温度補償用のコイルがそれぞれ一重系であっても、接触不良を検知することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１発明に係るトルクセンサの実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】  今回開示される電動パワーステアリング装置の電動モータ及びトルクセンサ周辺の構成例を示す平面図である。
【図３】  今回開示される電動パワーステアリング装置の電動モータ及びトルクセンサ周辺の構成例を示す側面図である。
【図４】  従来のトルクセンサの構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ａ  発振回路
１１，２１  定電流回路（流す手段）
１２  検出コイル
１３，１５，２３，２５  ハイパスフィルタ（交流分検出手段）
１７，２７  ローパスフィルタ（直流分検出手段）
１８，２８  比較回路（接触不良を検出する手段）
２２  補償コイル
３０，３３  差動増幅器
３５  スイッチング回路（接触不良を検出する手段）
３８  異常検出回路（接触不良を検出する手段）
【図１】
0004043116.tif 000002
【図２】
0004043116.tif 000003
【図３】
0004043116.tif 000004
【図４】
0004043116.tif 000005