JPS6375630A - 自動車用位相差式トルク検出装置 - Google Patents

自動車用位相差式トルク検出装置

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JPS6375630A
JPS6375630A JP21975186A JP21975186A JPS6375630A JP S6375630 A JPS6375630 A JP S6375630A JP 21975186 A JP21975186 A JP 21975186A JP 21975186 A JP21975186 A JP 21975186A JP S6375630 A JPS6375630 A JP S6375630A
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torque
phase difference
torque detection
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rotating shaft
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Tatsunori Sakaguchi
坂口 龍範
Shigeru Horikoshi
堀越 茂
Fusao Hayashi
林 房夫
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、伝達すべきトルクによって回転軸に発生する
ねじれ量に基いてトルクを検出する装置に係り、特に自
動車などの車輛に好適なトルク検出装置に関する。
〔従来の技術〕
自動車用のトルク検出装置としては、従来から、例えば
特開昭60−220834号公報に開示されているよう
な、いわゆる位相差式のものが用いられている。
ところで、こ、の従来の装置では、上記公報の記載から
明らかなように、2個の回転位置検出器から得られる出
力信号が回転軸の回転数と無関係に常に同じ波形の信号
に保たれ、かつ、この出力信号を矩形波のパルス信号に
整形するときの比較回路の基準電圧も常にゼロクロスレ
ベルに保たれているという前提のもとでトルク検出が行
なわれるようになっており、これらの前提が崩れた場合
については配gされていなかった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術は、回転位置検出器の出力信号の波形の変
化や、波形整形のための基準′ル圧レベルの変化につい
ては配慮がなされておらず、このためトルク検出の精度
が低下するという問題があった。
本発明の目的は、上記した従来技術の問題に充分て対処
でき、常に高精度でトルク検出が可能な位相差式トルク
検出装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、本発明によれば、回転軸によるトルクの伝
達状態が予め定められている所定の状態になったとき、
検出されてくるトルクを基てして補正データを作り、こ
の補正データにより通常時でのトルク検出補正を行なう
ようにして達成される。
〔作 用〕 検出動作中、所定の条件が満足される毎に補正データの
更新が得られるから、トルク検出の回転数依存性や経年
変化などの影響を除いて常に高精度を保つことができる
〔実施例〕
以下、本発明てよる位相差式トルク検出装置について、
図示の実施例により詳細に説明する。
第1図は本発明の一実施例で、自動車の推進軸に現われ
るトルクの検出に本発明を適用したもので、自動車の動
力伝達部のケーシング1内に収容され、推進@(プロペ
ラシャフト)に結合されている回転軸6に、所定の距m
lを隔てて2枚の歯車4,5が取付げである。これらの
歯車4,5は歯数が等しく、かつ、いずれも鉄などの磁
性体で作られている。
ケーシング1の内側には磁気検出形の回転位置検出器2
,3が装着されており、それぞれ、その磁気検出部(先
端部)は上記した2枚の歯車4゜5の外周部に近接した
位置を取るようにされている。
ここで、これら2個の回転位r片検円蓋2,3について
さらに等しく説明する。
第2図ておいて、33は磁気抵抗効果素子(以下、MR
素子という)で、永久磁石35と磁性体コア36とを備
えており、この結果、永久磁石35から発生する磁束は
破@38で示すような流れとなっている。
従って、歯車4,5が回転すると、その歯先部40.4
1.42などKより磁束の流れ38が変化し、MR素子
33を通る磁束の成が変り、その抵抗値が変化し、これ
により歯車4.5の回転を電気信号として検出すること
ができる。
これら回転位置検出器2.3の出力信号は第3図の波形
50.53のような正弦波形になる6そこで、まず、こ
れらの信号は、それぞれ波形整形回路7 、8 i・+
(より矩形波状のパルス信号に整形され、その後、トル
ク検出のための処理が行なわれるようになっている。
第1図に示すように、波形整形回路7,8の出力である
パルス信号は、第3図の波形62.63に示すような矩
形波となっているが、これらの信号62.63は、まず
位相差信号検出回路10に供給され、これらの信号間で
の位相差を表わす信号65に変換される。この信号65
0波形も第3図に示されている。
次に、この位相差信号65はアンドゲート12に供給さ
れ、クロック発生器23からのクロックをゲートしてカ
ウンタ16に供給することにより、そのオン時間t、(
第3図)が検出され、このデータは信号線22によって
制御用のマイクロコンピュータ(マイコンという)24
に取り込まれる。
一方、これと並行して、波形整形回路7の出力であるパ
ルス信号62は分周器9にも供給され、ここで1/2分
周された上でアンドゲート11によりクロックのゲート
に利用され、カウンタ15によつ〔計数が行なわれた結
果、その周期T(第3図)の検出が行なわれる。そして
、この周期Tは信号線21を介してマイコン24に取り
込まれる。
このとき、マイコン24は、ROM25とRAM26か
ら与えられる所定の処理平原に従って動作し、信号線1
7.18を介してアントゲ−)13.14に制御信号を
送ると共に、リセット線19.20によってカウンタ1
5,16のリセットを行ない、必要な制御が得られるよ
うにする。
そして、上記した周期Tと時間t4の取り込みが終るご
とに、これらのデータに基いて位相差信号b5のオンデ
ユーテイ比り。n(=ti/T)を計算しトルクの検出
を行なう。
すなわち、回転軸6を介してのトルクの伝達が現われる
と、これにより回転軸6にねじれが発生し、この結果、
歯車4と5の歯の相対位置に変化を生じ、これが位相差
信号65のオンデユーテイ比の変化として検出されるの
で、このオンデユーテイ比に基いてトルクが検出でき、
これが位相差方式のトルク検出原理であるからである。
このときのトルクτは次式で与えられる。
ここで、d:回転軸の直径 G:回転軸の横弾性系数 l:歯車間の距離 θ:回転軸に現われたねじれ角 π:円周率 一方、ねじれ角θとオンデユーテイ比り。nとは、比例
関係にあり、従って、 θ= k −Don  ・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・(2)ここで、k=
π/2 2:歯車の歯数 となる。
そして、上記の緒鷺、d HG HA! + zなどは
、与えられた装置についてはいずれも定数となるから、
結局、 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・(3)τ=C−Don となり、一般的には、この(3)式によりトルクを求め
るようになっている。
第1図に戻り、27は無負荷検出器で、28は無負荷信
号をマイコン24が取り込むための信号線である。
そして、この実施例では、トルクτの演算を上記の(3
)式によって行なうのではなくて、次の(4)式で行な
うよう罠なっている。
τ=C・(Don−Dc)  ・・・・・・・・・・・
・・・・(4)ここで、Do:補正値 そこで、以下、このオンデユーテイ比り。nに補正値り
。を含ませた理由について説明する。
上記したように、このような位相差式のトルク検出処理
では、検出器の出力信号に現われる波形変化や、パルス
信号に変換する際での基準電圧レベルの変化によりトル
ク検出に誤差を生じる。
まず、波形変化について説明すると、回転軸6が比較的
低回転数のときにはあまり問題にならないが、この回転
数が増加してくるにしたがい、歯車4,5の歯先部40
,41.42における渦電流が大きくなり、これにより
磁束の流れ38に変化が生じ、この結果、出力信号50
.53に波形歪が現われてくるのである。
これを第3図で説明すると、歯車4、又は5に渦電流が
流れると、この影響により各回転位置検出器2.3の出
力には波線55で示す電圧が現われる。ここで、図中の
A、B、C,Dの各点は、歯車4,5の歯先部40,4
1.42と谷部43゜44との境界部分がMR素子33
の近傍を通過する時点を表わし、これらの時点ごとに電
圧55に極大部56〜59が生じていることが判る。
従って、このような渦電流による電圧55を生じた場合
には、出力信号53は破線54で示すような歪んだ信号
となってしまう。
次に、波形整形回路7.8による基準電圧レベルは第3
図の実線52.61に示すゼロクロスレベルに保たれる
必要があるが、実際には特性のバラツキや経年変化の影
響もあり、例えば破線51゜60で示すように、ゼロク
ロスレベルからずれてしまい、これを常に一致させるの
は困難である。
このように、基準電圧レベルや波形に変化を生じると、
例えば出力信号53によるパルス信号63に対して、出
力信号54によるパルス信号64というような変化が与
えられてしまうことになる。
しかして、このことは、パルス信号63と64それ自体
のオンデユーテイ比りとしては僅かな変化としてしか現
われない(パルス信号63ではD= tt/’re、6
4ではD = t、/T(31)が、位相差信号65が
66のように変化することにより、これらの間では犬舒
なオンデユーテイ比り。nの変化となって現われ、結局
、トルク検出に大きな誤差を与えてしまうことになる。
これは無負荷状態、つまり回転軸6によるトルク伝達量
がゼロの状態であっても、例えば第4図に示すような、
回転数Nに依存した成る値のトルクが、みかけ玉検出さ
れてしまうことを意味する。
この第4図で、比較的低速の回転数N、の点71でみか
ゆ玉検出されてくるトルクT、が上記した基準電圧レベ
ルのずれKよるもので、回転数N、よりも高速の回転数
N、 Kおける点72でみかげ上与えられてくるトルク
で8のうち、トルクτ、を引いたトルク量が上記した渦
電流によるものであり、これらの間では実線70で示す
ように、はぼ直線的にみかけ上のトルクが与えられてし
まうものと考えられ、従って、この斜線を付した領蛾7
3は無負荷時でのトルクのオフセットtとなる。
そこで、上記実施例では、このトルクのオフセット量が
補正値とl−てトルクの検出に反映されるように、上記
(4)式で示す補正値Dcを用いるようにしているので
あり、以下、この点について説明する。
マイコン24は、上記したように、信号線28を介して
無負荷検出器27からのデータを読み込んでいる。なお
、この無負荷検出器27は、この実施例では、自動車の
駆動系に用いられているクラッチの操作状態を検出し、
クラッチが切られているときだけオンになる無負荷検出
信号を発生するように構成されているものである。
また、マイコン24には、カウンタ15からのデータも
地り込まれ゛ており、この結果、回転軸60回転数Nも
知ることができる。
そこで、マイコン24は、これら無負荷検出信号と回転
数Nとにより第5図(て示す処理を行ない、逐次、第6
図に示すテーブルの作成(更新)を行なってゆく。
この第5図の処理は、マイコン24が動作可能にされる
と同時に開始され、まず、siでは信号@28から入力
される無負荷検出信号を調べ、結果がNOlつまりクラ
ッチが接続されていて回転軸6によるトルク伝達が行な
われている可能性がある間は、そのまま待機する。
Slでの結果がYES、つまりクラッチが切られていて
無負荷、すなわち、回転軸6によるトルク伝達量がゼロ
になっていることが確実になっていたときには、次の8
2に進み、ここで回転数Nを調べ、それが比較的低速の
回転数N、に等しくなっているか否かを判断し、結果が
Noのときにはさらに次のS3:て進み、今度は回転数
Nが比較的高速の回転数拠に等しくなっているか否かを
判断し、結果がNoのときには元に戻る。
一方、まず、S2での結果がYESになったときには、
S4.S5の処理を行ない、データaの算出を行なう。
また、S3での結果がYESKなったら、S6とS7の
処理を行ない、データbの算出を行なう。
従って、データaは、無負荷状態で、かつ回転数がN、
とのきのトルクである、第4図のτI K対応したオン
デユーテイ比り。の値を表わすデータとなり、同様に、
データbは、無負荷状態で回転数がN、のときのトルク
、つまり第4図のトルクT、に対応したオンデユーテイ
比DCの値を表わすデータとなる。
ところで、これらのデータa+bが算出されたあとは、
その都度、S8の処理を実行し、データa+bの直線補
間により第6図に示すテーブルの作成又は更新を行なっ
てゆくのである。
他方、マイコン24は、これと並行して第7図に示す処
理も実行1−ている。
この第7図の11埋は、タイマー割込などにより周期的
に実行される°もので、まず、SIOで回転数Nを増り
込んだ後、次の320でテーブル(第6図)を検索し、
これにより、このときの回転数NKK対応た補正値り。
の設定を行なう。その後、S30で本来のトルク検出に
必要なオンデューテイ比り。nを計算し、S40でトル
ク〒の計算を行なうのである。
従って、この実施例によれば、動作中、常に新たな補正
値によるトルク検出が得られることになり、各構成要素
に現われる特性の経時変化や、回転数に依存して現われ
る特性変化などを充分に補正して高精度を容易に保つこ
とができる。
なお、上記実施例における回転数N1とN、の値につい
ては、それぞれ回転軸6に現われる回転数の下限付近と
上限付近に定めればよく、例えば、N。
とじては1000  などと、そしてN、としてはrp
m 3000 rpmとすればよい。
また、無負荷検出器27としては、上記実施例のような
りラッチの操作状態に依存したものに限らず、例えば自
動車駆動系における変速ギヤ装置のニュートラル状態に
依存したものなどでもよい。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、トルク検出系に
おける各要素の特性のバラツキや経時変化、或いは回転
数に依存して現われる特性変化などの影響を受けること
なく、常に容易に高精度のトルク検出を行なうことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による位相差式トルク検出装置の一実施
例を示す構成図、第2図は回転位置検出器の一例を示す
説明図、第3図は動作説明用の波形図、第4図はオフセ
ット量の説明図、第5図及び第7図はそれぞれ動作説明
用のフローチャート、第6図はテーブルの説明図である
。 1・・・・・・ケーシング、2,3・・・・・・回転位
置検出器、4.5・・・・・・磁性体歯車、6・・・・
・・回転軸、7,8・・・・・・波形整形回路、9・・
・・・・分周器、10・・・・・・位相差信号検出回路
、11〜14・・・・・・アンドゲート、15.16・
・・・・・カウンタ、23・・・・・・クロック発生器
、24・・・・・・マイクロコンピュータ、27・・・
・・・無代理人 弁理士 武 順次部(外1名)第3図 第4図 第6図 第5図 第7図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、回転軸のトルクの伝達部分の長さ方向に所定の距離
    を隔てて取付けた2枚の歯車と、これら歯車の回転を検
    出する第1と第2の回転位置検出器と、これら回転位置
    検出器の出力信号をそれぞれ第1と第2のパルス信号に
    整形する第1と第2の波形整形手段とを備え、これら第
    1と第2のパルス信号間の位相差によりトルク検出を行
    なうようにした位相差式トルク検出装置において、上記
    回転軸によるトルク伝達状態が予め定められている所定
    の状態にあるか否かを判定する判断手段を設け、この判
    断手段による判定結果が肯定となつたときに検出した上
    記第1と第2のパルス信号に基づいてトルク検出値に対
    する補正データの設定を行なうように構成したことを特
    徴とする位相差式トルク検出装置。 2、特許請求の範囲第1項において、上記所定の状態が
    、トルク零でかつ比較的低回転速度のときと比較的高回
    転速度のときの2状態であることを特徴とする位相差式
    トルク検出装置。
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