專利名稱:轉(zhuǎn)矩傳感器的異常檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及根據(jù)一對線圈的電感變化來檢測轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩傳感器的異常檢測裝置。
背景技術(shù):
以前的轉(zhuǎn)矩傳感器因為線圈本身具有溫度特性,所以基于一對線圈的各電感的電壓也隨溫度而變化。
在根據(jù)各電壓來檢測線圈的斷路、電線束的斷路、接觸不良等異常時,為了避免溫度的影響波及各電壓而不能正確檢測異常,有必要進行各電壓的溫度修正。
其中,在轉(zhuǎn)矩傳感器中設(shè)置了熱敏電阻等溫度檢測專用的溫度傳感器,根據(jù)檢測出的溫度來進行各電壓的溫度修正,消除溫度影響,可檢測斷路等異常。
因為熱敏電阻等檢測轉(zhuǎn)矩傳感器的溫度,所以必須安裝于轉(zhuǎn)矩傳感器中,以便靈敏度良好地檢測溫度,因此需要用于安裝保持熱敏電阻的基板或保持部件,從而部件數(shù)量增多,成本變高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于以上問題,其目的在于提供一種轉(zhuǎn)矩傳感器的異常檢測裝置,不用溫度溫度傳感器就可高精度地進行轉(zhuǎn)矩傳感器的斷路等異常檢測,減少部件數(shù)量,降低成本。
本發(fā)明的轉(zhuǎn)矩傳感器的異常檢測裝置,該轉(zhuǎn)矩傳感器包括一對與轉(zhuǎn)矩對應(yīng)電感相互反方向變化的線圈、和根據(jù)所述一對線圈的各電感變化,根據(jù)所述兩電壓輸出轉(zhuǎn)矩檢測電壓的轉(zhuǎn)矩檢測部件,該轉(zhuǎn)矩傳感器的異常檢測裝置包括一對濾波電路,根據(jù)所述一對線圈和各電感變化來提取各電壓的直流成分;差動部件,輸出所述各濾波電路的輸出直流電壓的電壓差來作為異常檢測電壓;存儲部件,存儲對所述差動部件的異常檢測電壓事先設(shè)定的正常允許范圍;和判別部件,判別所述差動部件輸出的異常檢測電壓是否在所述存儲部件存儲的正常允許范圍內(nèi)。
圖1是本發(fā)明實施例1的轉(zhuǎn)矩傳感器的機構(gòu)部件的示意結(jié)構(gòu)圖。
圖2是該轉(zhuǎn)矩傳感器的電路示意結(jié)構(gòu)圖。
圖3A、圖3B是表示正常時第一、第二電壓和轉(zhuǎn)矩檢測電壓的狀態(tài)的圖。
圖4是表示對掌舵轉(zhuǎn)矩的異常檢測電壓的特性的圖。
具體實施例方式
下面根據(jù)圖1至圖4來說明本發(fā)明的一個實施例。
本實施例的轉(zhuǎn)矩傳感器1適用于車輛的動力轉(zhuǎn)向裝置,圖1表示其示意結(jié)構(gòu)。
通過軸承5、6旋轉(zhuǎn)自由地軸支承并同軸插入殼體2內(nèi)的輸入軸3和輸出軸4,在內(nèi)部通過扭力桿7進行連接。
圓筒形的芯部8細齒嚙合在輸出軸4的大直徑端部4a的外周面,設(shè)置成相對于輸出軸4僅可在軸方向上自由滑動,從輸入軸3突出的滑動銷9在大直徑端部4a的圓周方向上貫穿縱方向的長孔,與所述芯部8的螺旋溝8a嚙合。
支撐在殼體2內(nèi)部的兩個轉(zhuǎn)矩檢測用線圈11、12中間設(shè)有間隙地設(shè)置在沿軸方向滑動的圓筒形芯部8的外周上。
這兩個線圈11、12相對于芯部8的軸方向的移動中心彼此配置在相反側(cè)。
當(dāng)在輸入軸3上作用扭力時,旋轉(zhuǎn)力通過扭力桿7傳遞到輸出軸4,而扭力桿7產(chǎn)生彈性變形,在輸入軸3和輸出軸4之間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向的相對變位。
該旋轉(zhuǎn)方向的相對變位通過滑動銷9與螺旋溝8a的嚙合使芯部8沿軸方向滑動。
當(dāng)芯部8沿軸方向移動時,線圈11、12各自包圍芯部8的面積發(fā)生變化,存在一方面積增大而另一方面積減少的關(guān)系。
當(dāng)包圍芯部8的面積變大時,磁損耗增加,線圈的電感減少,相反,當(dāng)包圍芯部8的面積變小時,磁損耗減少,而線圈的電感增加。
因此,當(dāng)芯部8向線圈側(cè)11移動時的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生作用時,線圈11的電感L1減少,線圈12的電感L2增加,相反,當(dāng)芯部8向線圈側(cè)12移動時的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生作用時,線圈11的電感L1增加,線圈12的電感L2減少。
圖2表示根據(jù)該轉(zhuǎn)矩傳感器1的線圈11、12的電感L1、L2變化來檢測轉(zhuǎn)矩的電路的示意結(jié)構(gòu)圖。
線圈11、12的一端彼此連接,從該連接端和各其它端延伸信號線,連接于電子控制單元ECU中配置的轉(zhuǎn)矩檢測電路20的連接端子上。
在轉(zhuǎn)矩檢測電路20內(nèi),線圈11、12的連接端接地,各其它端分別通過電阻13、14連接在晶體管15的發(fā)射極端子上。
晶體管15向集電極端子施加恒定電壓,向基極端子輸入交流電壓。
從線圈11和電阻13的連接部延伸出的電壓信號線16通過電容21連接到平滑電路23上,從線圈12和電阻14的連接部延伸出的電壓信號線17通過電容22連接到平滑電路24上。
即,由線圈11、12、電阻13、14構(gòu)成橋式電路,向該橋式電路輸入交流振蕩電壓,其輸出電壓輸入到平滑電路23、24,經(jīng)平滑后作為第一、第二電壓V1、V2輸出。
第一、第二電壓V1、V2分別通過電阻25、26輸入作為運算放大器的差動放大器27的反轉(zhuǎn)輸入端子、非反轉(zhuǎn)輸入端子。
在差動放大器27中,電阻28進行負反饋而作為差動放大器,其輸出作為轉(zhuǎn)矩檢測電壓Vt輸入CPU30。
另外,向差動放大器27的非反轉(zhuǎn)輸入端子輸入偏置電壓V。
因此,差動放大器27將第一電壓V1和第二電壓V2的差放大A倍,將加上偏置電壓V0的電壓作為轉(zhuǎn)矩檢測電壓Vt輸出。
即,轉(zhuǎn)矩檢測電壓Vt為Vt=(V1-V2)·A+V。
另外,將右掌舵轉(zhuǎn)矩(右方向的扭矩)和左掌舵轉(zhuǎn)矩(左方向的扭矩)的任一個都未偏離的中立時的轉(zhuǎn)矩檢測電壓Vt稱為中立點電壓,正常時上述偏置電壓V0為中立點電壓。
該轉(zhuǎn)矩傳感器構(gòu)成上述的示意電路結(jié)構(gòu),下面參照圖3A、3B所示的第一、第二電壓V1、V2和轉(zhuǎn)矩檢測電壓Vt的狀態(tài)來說明其操作。
圖3A、圖3B中所示坐標(biāo)中縱軸為電壓,橫軸右方向為右掌舵轉(zhuǎn)矩,縱軸左方向為左掌舵轉(zhuǎn)矩,原點0為中立點。
圖3A、圖3B表示轉(zhuǎn)矩傳感器1正常操作時的狀態(tài),當(dāng)右掌舵轉(zhuǎn)矩變大時,由于輸入軸3和輸出軸4的相對旋轉(zhuǎn),芯部8向線圈11側(cè)移動,使線圈12的電感L2增加,其感應(yīng)功率變大,相反,因為使線圈11的電感L1減少,其感應(yīng)功率變小,所以第二電壓V2變大,第一電壓V1變小(參照圖3A)。
在左掌舵轉(zhuǎn)矩變大的情況下,與上述相反,第二電壓V2變小,第一電壓V1變大(參照圖3A)。
因此,將兩者的差放大A倍后加上偏置電壓來作為差動放大器27的輸出的轉(zhuǎn)矩檢測電壓Vt如圖3B所示,在中立點變?yōu)榻油ㄆ秒妷篤0的右上溝的傾斜線。
根據(jù)該圖3B圖表所示轉(zhuǎn)矩檢測電壓Vt的傾斜線,可從轉(zhuǎn)矩檢測電壓Vt檢測出向左右的掌舵轉(zhuǎn)矩。
CPU30根據(jù)轉(zhuǎn)矩檢測電壓Vt向電機驅(qū)動器31輸出電機控制的指示信號,通過電機驅(qū)動器31來驅(qū)動輔助轉(zhuǎn)向的電機32。
因此,轉(zhuǎn)向操作可得到對應(yīng)于掌舵轉(zhuǎn)矩的電機32的輔助。
在具有以上動力轉(zhuǎn)向裝置的控制機構(gòu)的轉(zhuǎn)矩傳感器1中設(shè)置異常檢測電路40。
如圖2所示,從電壓信號線16、17分開的電壓信號線41、42分別通過濾波電路43、44接地。
濾波電路43、44的各自電阻43a、44a與電容43b、44b串聯(lián)連接,將各電阻與電容的連接點作為輸出。
濾波電路43、44的輸出分別通過電阻45、46輸入作為運算放大器的差動放大器47的反轉(zhuǎn)輸入端子、非反轉(zhuǎn)輸入端子上。
差動放大器47用作通過電阻48施加負反饋的差動放大器,其輸出被輸入CPU30,作為異常檢測電壓Va。
向差動放大器47的非反轉(zhuǎn)輸入端子輸入偏置電壓Vc。
輸入以上異常檢測電路40的振蕩交流電壓V1、V2大致由正弦曲線來表示,V1=alsinθ1+d1V2=a2sinθ2+d2。
其中,形成橋式電路的電阻13、14、43a、44a中成對的電阻13、14和電阻43a、44a彼此電阻值相同,因此,振幅a1、a2和直流成分d1、d2基本相等。
因為濾波電路43、44從輸入的振蕩交流電壓V1、V2提取直流成分d1、d2后輸出,所以向差動放大器47的反轉(zhuǎn)輸入端子、非反轉(zhuǎn)輸入端子輸入該直流成分d1、d2。
因此,作為差動放大器47輸出的異常檢測電壓Va為Va=d1-d2+Vc。
若沒有線圈或電線束的斷線及接觸不良等異常而為正常時,因為直流成分d1、d2相等,所以異常檢測電壓Va變?yōu)槠秒妷篤c,表示恒定電壓。
當(dāng)存在左或右掌舵轉(zhuǎn)矩時,雖然振蕩交流電壓V1、V2變化,但作為濾波電路43、44輸出的直流成分d1、d2不變化而相等,所以異常檢測電壓Va與掌舵轉(zhuǎn)矩?zé)o關(guān),而為恒定的電壓Vc。
圖4表示對該掌舵轉(zhuǎn)矩的異常檢測電壓Va的特性。
但是,當(dāng)存在轉(zhuǎn)矩傳感器1的線圈11、12的斷路、電壓信號線16、17等電線束的斷路和接觸不良等異常時,濾波電路43、44的兩個輸出之一變化,直流成分d1、d2彼此不同,差d1-d2不為0,偏置電壓Vc恒定,異常檢測電壓Va變化大。
在輸入該異常檢測電壓Va的CPU30中,存儲對異常檢測電壓Va事先設(shè)定的正常允許范圍。
如圖4所示,正常允許范圍設(shè)定為作為正常時異常檢測電壓的Vc的±ΔV的范圍。
CPU30通過判別從差動放大器47中輸出的異常檢測電壓Va是否存在于該正常允許范圍內(nèi)來進行常時間監(jiān)視。
當(dāng)存在線圈或電線束斷路或接觸不良等異常時,因為異常檢測電壓Va變化大,所以若超過正常允許范圍,則可容易且高精度地檢測該異常。
如上所述,構(gòu)成本實施例的轉(zhuǎn)矩傳感器1的異常檢測裝置,不必有溫度傳感器,異常檢測電路40也可配置在ECU等中,沒必要安裝在轉(zhuǎn)矩傳感器上。
因此,不需要特別的基板和保持部件,部件數(shù)量減少,可實現(xiàn)成本的降低。
另外,因為不使用溫度檢測專用的熱敏電阻等的溫度傳感器,所以進一步實現(xiàn)了低成本化。
上面雖然根據(jù)附圖來說明了本發(fā)明的實施例,但本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)不限于該實施例,不脫離本發(fā)明精神的范圍的設(shè)計變更都包含在本發(fā)明內(nèi)。
如上所述,根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)矩傳感器的異常檢測裝置,該轉(zhuǎn)矩傳感器包括一對與轉(zhuǎn)矩對應(yīng)彼此反方向變化電感的線圈,和根據(jù)所述一對線圈的各電感變化,從所述兩電壓輸出轉(zhuǎn)矩檢測電壓的轉(zhuǎn)矩檢測部件,其特征在于該轉(zhuǎn)矩傳感器的異常檢測裝置包括一對濾波電路,根據(jù)所述一對線圈和各電感變化來提取各電壓的直流成分;差動部件,輸出所述各濾波電路的輸出直流電壓的電壓差來作為異常檢測電壓;存儲部件,存儲對所述差動部件的異常檢測電壓事先設(shè)定的正常允許范圍;判別部件,判別所述差動部件輸出的異常檢測電壓是否在所述存儲部件存儲的正常允許范圍內(nèi)。
因此,因為輸出異常檢測電壓的差動部件求出各濾波電路的輸出直流電壓的電壓差,所以若正常時,與轉(zhuǎn)矩?zé)o關(guān),表示恒定電壓值,當(dāng)存在斷路或接觸不良等異常時,該恒定電壓值變動,若超過正常允許范圍,則判別部件可檢測異常。
另外,因為由差動部件來求出各濾波電路的輸出直流電壓的電壓差,所以各線圈自身的溫度變化相抵消,不受線圈的溫度影響,可得到異常檢測電壓,不用設(shè)置溫度傳感器,也可高精度地檢測出斷路等異常。
因此,溫度傳感器不必安裝在轉(zhuǎn)矩傳感器上,因此,不需要特別的基板和保持部件,部件數(shù)量減少,實現(xiàn)成本的降低。
另外,本發(fā)明的特征在于在上述轉(zhuǎn)矩傳感器的異常檢測裝置中,所述差動部件為運算放大器。
因此,作為輸出異常檢測電壓的差動部件,使用作為通用件的運算放大器,可實現(xiàn)低成本化。
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)矩傳感器的異常檢測裝置,該轉(zhuǎn)矩傳感器包括一對與轉(zhuǎn)矩對應(yīng)電感相互反方向變化的線圈、和根據(jù)所述一對線圈的各電感變化,根據(jù)所述兩電壓輸出轉(zhuǎn)矩檢測電壓的轉(zhuǎn)矩檢測部件,其特征在于,該轉(zhuǎn)矩傳感器的異常檢測裝置包括一對濾波電路,根據(jù)所述一對線圈和各電感變化來提取各電壓的直流成分;差動部件,輸出所述各濾波電路的輸出直流電壓的電壓差來作為異常檢測電壓;存儲部件,存儲對所述差動部件的異常檢測電壓事先設(shè)定的正常允許范圍;和判別部件,判別所述差動部件輸出的異常檢測電壓是否在所述存儲部件存儲的正常允許范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)矩傳感器的異常檢測裝置,其特征在于所述差動部件為運算放大器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的轉(zhuǎn)矩傳感器的異常檢測裝置,其特征在于所述兩電壓使用由所述一對線圈的每個與電阻構(gòu)成的橋式電路,向該橋式電路輸入振蕩電壓,用平滑電路來平滑各個輸出電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的轉(zhuǎn)矩傳感器的異常檢測裝置,其特征在于所述運算放大器為差動放大器,向該差動放大器的反轉(zhuǎn)輸入端子、非反轉(zhuǎn)輸入端子之一輸入所述兩電壓中的一個電壓,向另一方輸入所述兩個電壓的另一個電壓,同時,向反轉(zhuǎn)輸入端子施加負反饋,向非反轉(zhuǎn)輸入端子輸入偏置電壓。
全文摘要
本發(fā)明提供一種轉(zhuǎn)矩傳感器的異常檢測裝置,該轉(zhuǎn)矩傳感器包括一對與轉(zhuǎn)矩對應(yīng)電感相互反方向變化的線圈、和根據(jù)所述一對線圈的各電感變化,根據(jù)所述兩電壓輸出轉(zhuǎn)矩檢測電壓的轉(zhuǎn)矩檢測部件,該轉(zhuǎn)矩傳感器的異常檢測裝置包括一對濾波電路,根據(jù)所述一對線圈和各電感變化來提取各電壓的直流成分;差動部件,輸出所述各濾波電路的輸出直流電壓的電壓差來作為異常檢測電壓;存儲部件,存儲對所述差動部件的異常檢測電壓事先設(shè)定的正常允許范圍;和判別部件,判別所述差動部件輸出的異常檢測電壓是否在所述存儲部件存儲的正常允許范圍內(nèi)。
文檔編號B62D5/04GK1407323SQ02106970
公開日2003年4月2日 申請日期2002年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月21日
發(fā)明者上野貴幸 申請人:株式會社昭和