DE102013225930A1 - Verfahren zum Erfassen eines an einer Welle anliegenden Drehmoments - Google Patents
Verfahren zum Erfassen eines an einer Welle anliegenden Drehmoments Download PDFInfo
- Publication number
- DE102013225930A1 DE102013225930A1 DE102013225930.1A DE102013225930A DE102013225930A1 DE 102013225930 A1 DE102013225930 A1 DE 102013225930A1 DE 102013225930 A DE102013225930 A DE 102013225930A DE 102013225930 A1 DE102013225930 A1 DE 102013225930A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- periodic
- signal
- shaft
- torque
- phase difference
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims abstract description 57
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 30
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 9
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 8
- 238000011161 development Methods 0.000 description 6
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 6
- 241000237858 Gastropoda Species 0.000 description 5
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D15/00—Steering not otherwise provided for
- B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
- B62D15/021—Determination of steering angle
- B62D15/0215—Determination of steering angle by measuring on the steering column
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
- B62D6/08—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque
- B62D6/10—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque characterised by means for sensing or determining torque
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/109—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving measuring phase difference of two signals or pulse trains
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen eines Phasenlagen-Unterschieds (74) zwischen einem ersten periodischen Messsignal (50) und einem zweiten periodischen Messsignal (54), wobei die beiden periodischen Messsignale (70, 72) für die Bestimmung eines an einer Welle (6) anliegenden Drehmomentes (28) eine Drehung der Welle (6) in einem axialen Abstand zueinander beschreiben, umfassend: – Überlagern des ersten periodischen Messsignals (50) mit einem eine vorbekannte Drehzahl für die Welle (6) simulierenden periodischen Hilfssignal (62) zu einem Überlagerungssignal (70), und – Bestimmen des Phasenlagen-Unterschieds (74) in Abhängigkeit des Überlagerungssignals (70) und des zweiten Messsignals (54).
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen eines an einer Welle anliegenden Drehmoments und eine Steuervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und einen Drehmomentsensor mit der Steuervorrichtung.
- Aus der
DE 10 2007 059 361 A1 ist ein Drehmomentsensor bekannt, der basierend auf einer Phasenlage zweier axial zueinander beabstandeter und sich drehender Encoderräder an einer Welle ein an diese Welle angelegtes Drehmoment bestimmt. - Es ist Aufgabe der Erfindung, den bekannten Drehmomentsensor zu verbessern.
- Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Erfassen eines Phasenlagen-Unterschieds zwischen einem ersten periodischen Messsignal und einem zweiten periodischen Messsignal, wobei die beiden periodischen Messsignale für die Bestimmung eines an einer Welle anliegenden Drehmomentes eine Drehung der Welle in einem axialen Abstand zueinander beschreiben, die Schritte:
- – Überlagern des ersten periodischen Messsignals mit einem eine vorbekannte Drehzahl für die Welle simulierenden periodischen Hilfssignal zu einem Überlagerungssignal, und
- – Bestimmen des Phasenlagen-Unterschieds in Abhängigkeit des Überlagerungssignals und des zweiten Messsignals.
- Dem angegebenen Verfahren liegt die Überlegung zugrunde, dass die periodischen Messsignale, insbesondere bei einem Drehmomentsensor der eingangs genannten Art bei stillstehender Welle nur dann vorhanden sind, wenn sich die Welle dreht. In vielen Anwendungen, wie beispielsweise bei einer Lenkstange, wäre es jedoch wünschenswert, ein auf die Welle wirkendes Drehmoment auch dann zu erfassen, wenn sich die Welle nicht dreht, also still steht. Hier greift das angegebene Verfahren mit dem Vorschlag an, das Drehen der Welle zu simulieren und wenigstens eines der beiden periodischen Messsignale mit einem die Drehung simulierenden periodischen Hilfssignal zu überlagern. Auf diese Weise kann die Phasenlage der Welle über den axialen Abstand der Welle hinweg auch im Stillstand, oder auch bei sehr langsamen Drehungen der Welle erfasst und zum auf die Welle wirkenden Drehmoment ausgewertet werden.
- In einer Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren den Schritt Überlagern des zweiten periodischen Messsignals mit einem eine weitere vorbekannte Drehzahl für die Welle simulierenden weiteren periodischen Hilfssignal zu einem weiteren Überlagerungssignal. Auf diese Weise wird an beiden Punkten der Welle über den axialen Abstand hinweg das Drehen simuliert.
- In einer besonderen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens sind das periodische Hilfssignal und das weitere periodische Hilfssignal gleich, so dass die vorbekannte Drehzahl und die weitere vorbekannte Drehzahl gleich sind. Auf diese Weise entspricht der Phasenlagen-Unterschied zwischen dem Überlagerungssignal dem weiteren Überlagerungssignal direkt dem Phasenlagen-Unterschied zwischen dem ersten Messsignal und dem zweiten Messsignal.
- In einer anderen Weiterbildung wird das erste periodische Messsignal mit dem periodischen Überlagerungssignal überlagert, wenn eine reale Drehzahl der Welle einen vorbestimmten Wert unterschreitet. Der vorbestimmte Wert kann dabei beliebig gewählt werden. Beispielsweise kann er so gewählt werden, dass das angegebene Verfahren nur dann ausgeführt wird, wenn die Welle still steht oder nahe dem Stillstand ist.
- In einer noch anderen Weiterbildung werden das erste und zweite periodische Messsignal entsprechend basierend auf einem ersten und zweiten magnetischen Drehfeld erzeugt, die jeweils drehfest zur Welle von dieser abgegeben werden.
- Das Hilfssignal kann dabei beliebig erzeugt werden. Beispielsweise kann das Hilfssignal direkt von einer Hilfssignalquelle abgegeben und mit dem ersten Messsignal überlagert werden. Entsprechendes gilt für das zweite Messsignal und das weitere Hilfssignal. In einer Weiterbildung des angegebenen Verfahrens kann jedoch zum Überlagern des ersten periodischen Messsignals mit dem periodischen Hilfssignal auch das erste magnetische Drehfeld mit einem das periodische Hilfssignal erzeugenden periodischen Hilfsmagnetfeld überlagert werden.
- In einer zusätzlichen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens sind eine reale Drehzahl der Welle und die vorbekannte Drehzahl der Welle entgegengerichtet. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass sich durch Erhöhen der realen Drehzahl die reale Bewegung und die simulierte Bewegung der Welle nicht gegenseitig aufheben und damit bei einer sehr hohen Bewegung der Welle ein Stillstand simuliert wird.
- Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung eingerichtet, eines der angegebenen Verfahren durchzuführen.
- In einer Weiterbildung der angegebenen Vorrichtung weist die angegebene Vorrichtung einen Speicher und einen Prozessor auf. Dabei ist eines angegebenen Verfahren in Form eines Computerprogramms in dem Speicher hinterlegt und der Prozessor zur Ausführung des Verfahrens vorgesehen, wenn das Computerprogramm aus dem Speicher in den Prozessor geladen ist.
- Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Computerprogramm Programmcodemittel, um alle Schritte eines der angegebenen Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer der angegebenen Vorrichtungen ausgeführt wird.
- Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält ein Computerprogrammprodukt einen Programmcode, der auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist und der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird, eines der angegebenen Verfahren durchführt.
- Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Drehmomentsensor zum Erfassen eines an einer Welle anliegenden Drehmoments basierend auf einem Phasenlagen-Unterschied zwischen einem ersten periodischen Messsignal und einem zweiten periodischen Messsignal eine der angegebenen Vorrichtungen zum Erzeugen der beiden periodischen Messsignale und eine Auswerteeinrichtung zum Bestimmen des Drehmoments basierend auf dem Phasenlagen-Unterschied zwischen den beiden Messsignalen.
- Der angegebene Drehmomentsensor kann in jeder beliebigen Applikation, beispielsweise in einem Fahrzeug zum Erfassen eines Drehmomentes an einer Torsionswelle, wie einer Lenkwelle verwendet werden.
- Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Fahrzeug einen angegebenen Drehmomentsensor.
- Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei:
-
1 eine schematische Ansicht eines Lenksystems für ein Fahrzeug, -
2 eine schematische Ansicht eines Drehmomentsensors in dem Fahrzeug der1 , -
3 eine schematische Ansicht einer Auswerteschaltung für den Drehmomentsensors der2 , und -
4 ein zeitliches Diagramm mit Messsignalen in der Auswerteschaltung der3 zeigen. - In den Figuren werden gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und nur einmal beschrieben.
- Es wird auf
1 Bezug genommen, die ein Lenksystem2 für ein nicht weiter dargestelltes Fahrzeug zeigt. - Das Lenksystem
2 umfasst ein Lenkrad4 , das auf eine Welle6 aufgesetzt ist, die wiederum um eine Rotationsachse8 drehbar angeordnet ist. Das Lenkrad4 ist somit eingerichtet, basierend auf einer Winkelstellung10 um die Rotationsachse8 einen Lenkwinkel zur Einstellung eines Lenkgetriebes12 des nicht weiter dargestellten Fahrzeuges vorzugeben. Dazu wird das Lenkrad4 beispielsweise von einem Fahrer des nicht weiter dargestellten Fahrzeuges gedreht. - Die Winkelstellung
10 des Lenkrades4 wird in der vorliegenden Ausführung von einer Antriebsvorrichtung14 erfasst, die dann mittels eines nicht weiter gezeigten Motors in der Antriebsvorrichtung14 eine Lenkwelle16 antreibt, um das Lenkgetriebe12 so zu betätigen, dass Räder18 des nicht weiter dargestellten Fahrzeuges gemäß dem durch die Winkelstellung10 repräsentierten Lenkwinkels in einer dem Fachmann bekannten Weise eingeschlagen werden. - Um die Räder
18 über die Antriebsvorrichtung14 basierend auf der Winkelstellung10 des Lenkrades4 einschlagen zu können, muss die Winkelstellung10 erfasst werden. Dazu können beispielsweise die in2 und3 gezeigten Lenkwinkelsensoren20 verwendet werden. - Es wird auf
2 Bezug genommen, die einen Lenkwinkelsensor20 für das Lenksystem2 aus1 zeigt. - Der Lenkwinkelsensor
20 weist ein erstes Encoderrad22 , ein axial und konzentrisch mit dem ersten Encoderrad22 verbundenes Gewinde in Form einer Schnecke24 und ein zweites, axial und konzentrisch mit dem der Schnecke24 verbundenes zweites Encoderrad26 auf, das dem ersten Encoderrad22 an der Schnecke22 axial gegenüberliegt. - Die Schnecke
24 ist in der vorliegenden Ausführung aus einem elastischen Material ausgebildet und kann durch Aufbringen zweier entgegengesetzter Drehmomente an den Encoderrädern22 ,26 elastisch verdreht werden. Die Welle6 ist an der Stelle des Lenkwinkelsensors20 axial in zwei Teile unterbrochen, wobei am ersten Teil der unterbrochenen Welle6 das erste Encoderrad22 und am zweiten Teil der unterbrochenen Welle6 das zweite Encoderrad26 angeordnet ist. Wird die Welle4 daher mit dem Lenkrad4 gedreht, wird der Lenkwinkelsensor20 einerseits in die Winkelstellung10 überführt. Gleichzeitig wird der Lenkwinkelsensor20 beim Überführen in die Winkelstellung10 mit einem Drehmoment28 verdreht. - Im Rahmen der vorliegenden Ausführung soll die Winkelstellung
10 und das Drehmoment28 messtechnisch erfassbar sein. - Zur Erfassung der Winkelstellung weist die Schnecke
24 Windungen30 auf, in die ein Plättchen32 eines Geberelementes34 ein greift, auf das von der Rotationsachse8 der Welle6 aus betrachtet radial ein Gebermagnet36 aufgesetzt ist. Wird die Welle6 in der in1 gezeigten Weise durch Drehen des Lenkrads4 in die Winkelstellung10 überführt, wird das Geberelement34 durch die sich mit der Welle6 drehende Schnecke24 axial zur Welle6 bewegt und in eine von der Winkelstellung10 abhängige axiale Stellung38 gesetzt. Das Geberelement34 kann dabei in einer nicht weiter dargestellten Weise axial zur Welle6 geführt sein. - Das heißt, dass wenn die axiale Stellung
38 des Geberelementes34 bekannt ist, ist auch die Winkelstellung10 der Welle6 und damit des Lenkrads4 bekannt. - Um die axiale Stellung
38 zu erfassen, ist in der vorliegenden Ausführung eine Auswerteschaltung40 mit einem ersten magnetoresistiver Messaufnehmer42 , wie beispielsweise ein Hallsensor, ein anisotroper magnetoresistiver Sensor oder ein gigamagnetoresitiver Sensor vorgesehen, wobei der erste magnetoresistive Messaufnehmer42 in einer dem Fachmann bekannten Weise ein von der axialen Stellung38 des Gebermagneten36 des Geberelements34 linear abhängiges Absolutsignal ausgibt. Dazu ist die Auswerteschaltung40 mit dem ersten magnetoresistiver Messaufnehmer42 hinsichtlich der Drehung der Welle6 und der axialen Bewegung des Geberelementes30 angeordnet. Details zur Erzeugung eines von der Position eines Gebermagneten linear abhängiges Signals mit einem magnetoresisitiven Messaufnehmer können beispielsweise derDE 10 2006 030 746 A1 entnommen werden und werden daher der Kürze halber nachstehend nicht weiter erläutert. - Am ersten Encoderrad
22 sind umfänglich Magnete48 angeordnet, deren Pole sich in Umfangsrichtung des ersten Encoderrades22 erstrecken. Auf diese Weise wird vom ersten Encoderrad22 über die Magnete48 ein sich radial erstreckendes Magnetfeld abgegeben, das in Umfangsrichtung des ersten Encoderrades22 ortabhängig ist. Radial oberhalb des ersten Encoderrades22 ist der zweite magnetoresistive Messaufnehmer46 angeordnet, der das sich radial erstreckende Magnetfeld aus dem ersten Encoderrad22 erfasst und so ein in3 gezeigtes erstes Winkelsignal50 ausgibt, das die Winkellage des ersten Encoderrades22 angibt. Die Erzeugung des Winkelsignals50 erfolgt analog zum Absolutsignal44 und kann bedarfsweise in der DruckschriftDE 10 2006 030 746 A1 nachgeschlagen werden. - Am zweiten Encoderrad
26 sind wie am ersten Encoderrad22 umfänglich Magnete48 angeordnet, deren Pole sich in Umfangsrichtung des zweiten Encoderrades26 erstrecken. Auf diese Weise wird auch vom zweiten Encoderrad26 über die Magnete48 ein sich radial erstreckendes Magnetfeld abgegeben, das in Umfangsrichtung des zweiten Encoderrades26 ortabhängig ist. Radial oberhalb der des zweiten Encoderrades26 ist ein dritter magnetoresistive Messaufnehmer52 angeordnet, der das sich radial erstreckende Magnetfeld aus dem zweiten Encoderrad26 erfasst und so ein zweites Winkelsignal54 ausgibt, das die Winkellage des zweiten Encoderrades26 angibt. Die Erzeugung des zweiten Winkelsignals54 erfolgt analog zum ersten Winkelsignal50 und zum Absolutsignal44 und kann ebenfalls bedarfsweise in der DruckschriftDE 10 2006 030 746 A1 nachgeschlagen werden. - Anhand von
3 , die einen Schaltplan für einen Teil56 der Auswerteschaltung40 der2 zeigt, soll nachstehend die Bestimmung des Drehmoments28 näher erläutert werden. - Dazu ist die Schnecke
24 in der vorliegenden Ausführung torsionsfähig ausgebildet. Das heißt, dass durch Anlegen des Drehmomentes28 die Schnecke24 in Richtung des Drehmomentes28 verdreht werden kann, wodurch zwischen dem ersten Encoderrad22 und dem zweiten Encoderrad26 eine Phasenlagen-Differenz auftritt, was heißt, dass das erste Encoderrad22 eine Winkelstellung10 aufweist, die von der Winkelstellung10 des zweiten Encoderrad26 verschieden ist. Zum Messen des Drehmomentes28 wird dies ausgenutzt, denn das Drehmoment28 ist in einer vorbestimmten Weise von dieser Phasenlagen-Differenz und damit der Differenz zwischen den Winkelstellungen10 abhängig. - Um die Phasenlagen-Differenz zu bestimmen werden daher mit dem in
3 gezeigten Teil56 der Auswerteschaltung40 zunächst die Winkelsignale50 ,54 ausgewertet und die Winkellagen10 der Encoderräder22 ,26 bestimmt. - Die Winkelsignale
50 ,54 werden, wie bereits erläutert, mittels den magnetoresistiven Messaufnehmer46 ,52 erzeugt, die durch die Bewegung der Encoderräder22 ,26 in an sich bekannter Weise ihren elektrischen Widerstand ändern. Diese elektrische Widerstandsänderung wird in der vorliegenden Ausführung mit Messbrücken58 ausgewertet, die in an sich bekannter Weise aus elektrischen Widerständen60 aufgebaut sind. - Da die Bewegung der Encoderräder
22 ,26 Drehungen sind, ändert sich der elektrische Widerstand der magnetoresistiven Messaufnehmer46 ,52 über die Winkelstellung10 der Encoderräder22 ,26 periodisch, so dass auch die durch die Widerstandsänderung erzeugten Winkelsignale50 ,54 periodische Messsignale sind. Eine Phasenlagen-Differenz zwischen diesen periodischen Winkelsignale50 ,54 ist direkt die gesuchte, von dem Drehmoment28 abhängige Phasenlagen-Differenz. - Die Phasenlagen-Differenz ist jedoch nur dann messbar, wenn die periodischen Winkelsignale
50 ,54 in ihrer Amplitude ausreichend groß sind. Diese periodischen Winkelsignale50 ,54 sind wiederrum nur dann in ihrer Amplitude ausreichend groß, wenn sich die Encoderräder22 ,26 drehen. Anders ausgedrückt, stehen die Encoderräder22 ,26 aufgrund eines aufgebrachten Drehmoments28 mit einer bestimmten Differenz in ihrer Winkellage10 statisch zueinander, lässt sich das Drehmoment28 nicht allein basierend auf den Winkelsignalen50 ,54 erfassen, da diese in ihrer Amplitude nicht ausreichend groß sind, um die Phasenlagen-Differenz auszuwerten. - Um diesem Problem entgegenzutreten werden im Rahmen der vorliegenden Ausführung die Winkelsignale
50 ,54 mit entsprechend einem ersten periodischen Hilfssignal62 und einem zweiten periodischen Hilfssignal64 überlagert. Die beiden periodischen Hilfssignale62 ,64 werden in der vorliegenden Ausführung aus einer gemeinsamen Hilfssignalquelle66 ausgegeben und können beispielsweise über einen Schalter68 derart gesteuert werden, dass die Ausgabe beispielsweise nur unterhalb einer bestimmten Drehgeschwindigkeit der Welle6 erfolgt. - Die Überlagerung der Winkelsignale
50 ,54 und der Hilfssignale62 ,64 führt entsprechend zu einem ersten periodischen Überlagerungssignal70 und einem zweiten Überlagerungssignal72 , die dann entsprechend an Komparatoren74 angelegt werden. Die Hilfssignale62 ,64 weisen im Rahmen der vorliegenden Ausführung eine Frequenz auf, die eine Drehzahl simuliert, mit der die Welle6 virtuell gedreht wird. Durch die unterschiedlichen Winkellagen10 der Encoderräder22 ,26 werden die Hilfssignale62 ,64 basierend auf den Winkelsignalen50 ,54 derart phasenmoduliert, dass in den Überlagerungssignalen70 ,72 eine Phasenlagen-Differenz74 enthalten ist, aus das an die Welle angelegte Drehmoment28 entnehmbar ist. Daher braucht im Rahmen der vorliegenden Ausführung lediglich diese Phasenlagen-Differenz74 bestimmt und daraus das gesuchte Drehmoment28 beispielsweise basierend auf einer vorab bestimmten Kennlinie75 bestimmt zu werden. - Zwar könnte die Phasenlagen-Differenz
74 direkt aus den beiden Überlagerungssignalen70 ,72 bestimmt werden, im Rahmen der vorliegenden Ausführung werden die Überlagerungssignale70 ,72 in Komparatoren76 in periodische Rechtecksignale78 gewandelt, die die Ermittlung der Phasenlagen-Differenz74 in einer entsprechenden Ermittlungseinrichtung80 deutlich vereinfachen. - Es wird auf
4 Bezug genommen, die ein zeitliches Diagramm82 mit den Überlagerungssignalen70 ,72 und den dazugehörigen Rechtecksignalen78 in dem Teil56 der Auswerteschaltung40 der3 zeigt. In dem Diagramm sind als Signalwerte Spannungswerte84 über die Zeit86 aufgetragen. - Wie in
4 zu sehen, werden die Rechtecksignale78 basierend auf Schaltpunkten88 generiert, an denen die Überlagerungssignale70 ,72 ihr Vorzeichen wechseln. Damit diese Schaltpunkte88 nicht fehlerhaft erzeugt werden und zu einer falschen Phasenlagen-Differenz74 führen, muss die Amplituden90 der Überlagerungssignale70 ,72 ausreichend hoch sein. - Hierzu sind die Hilfssignale
62 ,64 vorhanden, die in die Überlagerungssignale70 ,72 einen Signaloffset92 eintragen, um die Komparatoren76 so zu stimulieren, dass die oben genannten Schaltpunkte88 entsprechend der Winkelstellung der beiden Encoderräder22 ,26 generiert werden. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102007059361 A1 [0002]
- DE 102006030746 A1 [0036, 0037, 0038]
Claims (10)
- Verfahren zum Erfassen eines Phasenlagen-Unterschieds (
74 ) zwischen einem ersten periodischen Messsignal (50 ) und einem zweiten periodischen Messsignal (54 ), wobei die beiden periodischen Messsignale (70 ,72 ) für die Bestimmung eines an einer Welle (6 ) anliegenden Drehmomentes (28 ) eine Drehung der Welle (6 ) in einem axialen Abstand zueinander beschreiben, umfassend: – Überlagern des ersten periodischen Messsignals (50 ) mit einem eine vorbekannte Drehzahl für die Welle (6 ) simulierenden periodischen Hilfssignal (62 ) zu einem Überlagerungssignal (70 ), und – Bestimmen des Phasenlagen-Unterschieds (74 ) in Abhängigkeit des Überlagerungssignals (70 ) und des zweiten Messsignals (54 ). - Verfahren nach Anspruch 1, umfassend Überlagern des zweiten periodischen Messsignals (
54 ) mit einem eine weitere vorbekannte Drehzahl für die Welle (6 ) simulierenden weiteren periodischen Hilfssignal (64 ) zu einem weiteren Überlagerungssignal (72 ). - Verfahren nach Anspruch 2, wobei das periodische Hilfssignal (
62 ) und das weitere periodische Hilfssignal (64 ) gleich sind, so dass die vorbekannte Drehzahl und die weitere vorbekannte Drehzahl gleich sind. - Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste periodische Messsignal (
50 ) mit dem periodischen Überlagerungssignal (62 ) überlagert wird, wenn eine reale Drehzahl der Welle (6 ) einen vorbestimmten Wert unterschreitet. - Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei das erste und zweite periodische Messsignal (
50 ,54 ) entsprechend basierend auf einem ersten und zweiten magnetischen Drehfeld (48 ) erzeugt werden, die jeweils drehfest zur Welle (6 ) von dieser abgegeben werden. - Verfahren nach Anspruch 5, wobei zum Überlagern des ersten periodischen Messsignals (
50 ) mit dem periodischen Hilfssignal (62 ) das erste magnetische Drehfeld (48 ) mit einem das periodische Hilfssignal (62 ) erzeugenden periodischen Hilfsmagnetfeld überlagert wird. - Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das erste periodische Messsignal (
50 ) direkt mit dem periodischen Hilfssignal (62 ) überlagert wird. - Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine reale Drehzahl der Welle (
6 ) und die vorbekannte Drehzahl der Welle (6 ) entgegengerichtet sind. - Vorrichtung (
56 ), die eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche auszuführen. - Drehmomentsensor (
20 ) zum Erfassen eines an einer Welle anliegenden Drehmoments (28 ) basierend auf einem Phasenlagen-Unterschied (74 ) zwischen einem ersten periodischen Messsignal (50 ) und einem zweiten periodischen Messsignal (54 ) umfassend eine Vorrichtung (56 ) nach Anspruch 9 zum Erzeugen der beiden periodischen Messsignale (50 ,54 ) und eine Auswerteeinrichtung (40 ) zum Bestimmen des Drehmoments (28 ) basierend auf dem Phasenlagen-Unterschied (74 ) zwischen den beiden Messsignalen (50 ,54 ).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102013225930.1A DE102013225930A1 (de) | 2012-12-21 | 2013-12-13 | Verfahren zum Erfassen eines an einer Welle anliegenden Drehmoments |
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102012224187.6 | 2012-12-21 | ||
DE102012224187 | 2012-12-21 | ||
DE102012224180.9 | 2012-12-21 | ||
DE102012224180 | 2012-12-21 | ||
DE102013225930.1A DE102013225930A1 (de) | 2012-12-21 | 2013-12-13 | Verfahren zum Erfassen eines an einer Welle anliegenden Drehmoments |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102013225930A1 true DE102013225930A1 (de) | 2014-06-26 |
Family
ID=49911489
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102013225930.1A Pending DE102013225930A1 (de) | 2012-12-21 | 2013-12-13 | Verfahren zum Erfassen eines an einer Welle anliegenden Drehmoments |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9897498B2 (de) |
EP (1) | EP2936097A1 (de) |
KR (1) | KR102100530B1 (de) |
CN (1) | CN105074406B (de) |
DE (1) | DE102013225930A1 (de) |
WO (1) | WO2014095652A1 (de) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6330178B2 (ja) * | 2014-11-19 | 2018-05-30 | 日立金属株式会社 | トルク操舵角センサ |
JP2017075836A (ja) * | 2015-10-14 | 2017-04-20 | 日立金属株式会社 | トルク操舵角センサ及びトルク操舵角センサの補正方法 |
DE112017005065T5 (de) * | 2016-12-27 | 2019-06-19 | Aisin Aw Co., Ltd. | Drehmomenterfassungsvorrichtung |
DE102017112913A1 (de) * | 2017-06-12 | 2018-12-13 | Trafag Ag | Belastungsmessverfahren, Belastungsmessvorrichtung und Belastungsmessanordnung |
DE102018113476B4 (de) * | 2018-06-06 | 2020-07-09 | Infineon Technologies Ag | Vorrichtung und verfahren zur drehmomentmessung |
JP2020071063A (ja) * | 2018-10-29 | 2020-05-07 | 大銀微系統股▲分▼有限公司Hiwin Mikrosystem Corp. | 回転軸部材のねじれ検出機構 |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1907368A1 (de) * | 1968-02-19 | 1969-09-11 | List Hans | Schaltungsanordnung zur Messung des Verdrehwinkels |
DE2815463A1 (de) * | 1977-05-05 | 1978-11-09 | Texaco Development Corp | Drehmomentmesser |
DD141202A1 (de) * | 1978-12-27 | 1980-04-16 | Heyo Mennenga | Einrichtung zur messung des drehmomentes und damit zusammenhaengender groessen an wellenleitungen |
DE19621902A1 (de) * | 1996-05-31 | 1997-12-04 | Bosch Gmbh Robert | System zur Überlagerung von Informationen |
DE19634715A1 (de) * | 1996-08-28 | 1998-03-05 | Teves Gmbh Alfred | Anordnung zur Erfassung des Drehverhaltens eines Rades |
US7292325B2 (en) * | 2004-09-07 | 2007-11-06 | Hyundai Mobis Co., Ltd. | Method and apparatus for determining absolute angle and torque with optical detection module |
DE102006030746A1 (de) | 2006-06-22 | 2007-12-27 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Hebelschalter für einen Lenkstock eines Kraftfahrzeugs |
DE102007059361A1 (de) | 2006-12-07 | 2008-09-18 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Drehmomentsensoranordnung |
US7466123B2 (en) * | 2004-02-24 | 2008-12-16 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Rotation sensor, and method for outputting signals from rotation sensor |
JP2010223601A (ja) * | 2009-03-19 | 2010-10-07 | Toyota Motor Corp | 操舵トルク検出信号送信装置および操舵トルク検出信号受信装置 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4433585A (en) * | 1981-12-21 | 1984-02-28 | North American Philips Corporation | Device for measurement of the torsional angular deviation of a loaded rotating or static shaft |
US5456123A (en) * | 1994-01-26 | 1995-10-10 | Simmonds Precision Products, Inc. | Static torque measurement for rotatable shaft |
US5775090A (en) * | 1996-12-23 | 1998-07-07 | Allison Engine Company | Torque signal synthesis method and system for a gas turbine engine |
US6520031B2 (en) * | 1999-09-07 | 2003-02-18 | Bei Sensors & Systems Company, Inc. | Non contacting torque sensor |
US6304076B1 (en) * | 1999-09-07 | 2001-10-16 | Bei Sensors & Systems Company, Inc. | Angular position sensor with inductive attenuating coupler |
US6456090B1 (en) | 1999-09-27 | 2002-09-24 | Nsk Ltd. | Torque sensor |
US6782766B2 (en) * | 2002-09-13 | 2004-08-31 | Gastops Ltd. | Apparatus for detecting torque, axial position and axial alignment of a rotating shaft |
FR2919385B1 (fr) * | 2007-07-24 | 2009-10-09 | Moving Magnet Tech Mmt | Capteur magnetique sans contact de position absolue multitour a arbre traversant |
EP2073375A1 (de) * | 2007-12-20 | 2009-06-24 | General Electric Company | Vorrichtung zur Vermeidung von Drehmomentkomponenten bei kritischen Frequenzen in Maschinenantriebssystemen |
US8042412B2 (en) * | 2008-06-25 | 2011-10-25 | General Electric Company | Turbomachinery system fiberoptic multi-parameter sensing system and method |
US8352149B2 (en) * | 2008-10-02 | 2013-01-08 | Honeywell International Inc. | System and method for providing gas turbine engine output torque sensor validation and sensor backup using a speed sensor |
JP2012189376A (ja) * | 2011-03-09 | 2012-10-04 | Jtekt Corp | 回転角検出装置およびトルク検出装置 |
JP5252102B1 (ja) * | 2012-04-03 | 2013-07-31 | 株式会社安川電機 | モータ制御装置、モータ制御システム、及び切削加工装置 |
-
2013
- 2013-12-13 CN CN201380073477.6A patent/CN105074406B/zh active Active
- 2013-12-13 KR KR1020157019167A patent/KR102100530B1/ko active IP Right Grant
- 2013-12-13 DE DE102013225930.1A patent/DE102013225930A1/de active Pending
- 2013-12-13 US US14/653,533 patent/US9897498B2/en active Active
- 2013-12-13 EP EP13815441.4A patent/EP2936097A1/de not_active Ceased
- 2013-12-13 WO PCT/EP2013/076587 patent/WO2014095652A1/de active Application Filing
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1907368A1 (de) * | 1968-02-19 | 1969-09-11 | List Hans | Schaltungsanordnung zur Messung des Verdrehwinkels |
DE2815463A1 (de) * | 1977-05-05 | 1978-11-09 | Texaco Development Corp | Drehmomentmesser |
DD141202A1 (de) * | 1978-12-27 | 1980-04-16 | Heyo Mennenga | Einrichtung zur messung des drehmomentes und damit zusammenhaengender groessen an wellenleitungen |
DE19621902A1 (de) * | 1996-05-31 | 1997-12-04 | Bosch Gmbh Robert | System zur Überlagerung von Informationen |
DE19634715A1 (de) * | 1996-08-28 | 1998-03-05 | Teves Gmbh Alfred | Anordnung zur Erfassung des Drehverhaltens eines Rades |
US7466123B2 (en) * | 2004-02-24 | 2008-12-16 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Rotation sensor, and method for outputting signals from rotation sensor |
US7292325B2 (en) * | 2004-09-07 | 2007-11-06 | Hyundai Mobis Co., Ltd. | Method and apparatus for determining absolute angle and torque with optical detection module |
DE102006030746A1 (de) | 2006-06-22 | 2007-12-27 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Hebelschalter für einen Lenkstock eines Kraftfahrzeugs |
DE102007059361A1 (de) | 2006-12-07 | 2008-09-18 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Drehmomentsensoranordnung |
JP2010223601A (ja) * | 2009-03-19 | 2010-10-07 | Toyota Motor Corp | 操舵トルク検出信号送信装置および操舵トルク検出信号受信装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2014095652A1 (de) | 2014-06-26 |
KR20150097678A (ko) | 2015-08-26 |
US20150362388A1 (en) | 2015-12-17 |
KR102100530B1 (ko) | 2020-04-13 |
CN105074406A (zh) | 2015-11-18 |
CN105074406B (zh) | 2017-04-12 |
US9897498B2 (en) | 2018-02-20 |
EP2936097A1 (de) | 2015-10-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102013225930A1 (de) | Verfahren zum Erfassen eines an einer Welle anliegenden Drehmoments | |
DE102016102927B4 (de) | Sensorfehlererfassung | |
DE102016102929B4 (de) | Sensorfehlererfassung | |
DE102008008835A1 (de) | Vorrichtung zum Ermitteln eines Drehmoments | |
DE102011055000A1 (de) | Drehwinkelerfassungseinrichtung und elektrische Lenkhilfevorrichtung, welche dieselbe verwendet | |
WO2014154446A1 (de) | Fremdmagnetfeld-unempfindlicher hallsensor | |
DE102010045952A1 (de) | Sensorsystem und Verfahren zur inkrementellen Drehzahlmessung | |
DE102012109787A1 (de) | Lenkwinkelsensor für Kraftfahrzeuge | |
DE102010040584A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Störfeldkompensation von magnetischen Winkelsensoren | |
WO2011076554A1 (de) | Sensoranordnung zur kombinierten drehzahl-drehmoment-erfassung | |
DE102016212173A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer Umdrehungszahl und einer Winkelposition eines um eine Drehachse verdrehbaren Bauteils | |
DE102005037938A1 (de) | Vorrichtung zur Ermittlung der Position und eines Drehmoments einer Welle | |
DE102004001570B4 (de) | Messverfahren sowie Messvorrichtung zum Durchführen des Messverfahrens | |
WO2017148625A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur rotorlagediagnose in einem elektromotorischen antrieb | |
DE102011111846A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines Drehmoments und eines Lenkwinkels | |
WO2017162232A1 (de) | Verfahren zum justierten befestigen einer magnetsensorvorrichtung an einem aktuator und aktuator mit einem elektromotor und einer magnetsensorvorrichtung | |
EP1901421A1 (de) | Verfahren zum Bestimmen der Rotorwinkelposition einer rotierenden elektrischen Maschine | |
DE102009047633B4 (de) | Verfahren und Vorrichtungen zur Störfeldkompensation von Sensorsignalen in einer elektrischen Hilfskraftlenkung | |
DE102012016287A1 (de) | Verfahren zum Bestimmen einer Drehposition einer Welle | |
DE102014113493A1 (de) | Flurförderzeug mit einem Lenkwinkelsensor | |
DE102021212470A1 (de) | Steer-by-wire-Lenkung für ein Kraftfahrzeug | |
DE102013225935A1 (de) | Sensor zum Erfassen einer Winkelstellung eines Messobjektes | |
WO2016112903A1 (de) | Verfahren und messsignalverarbeitungseinheit zur generierung eines mehrkanaligen messsignals für eine drehzahlmessung sowie sensoreinheit | |
DE102013225937A1 (de) | Sensor zum Erfassen eines Drehmoments | |
WO2013092369A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zum bestimmen einer position eines elements |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R012 | Request for examination validly filed | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: CONTINENTAL AUTOMOTIVE TECHNOLOGIES GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: CONTINENTAL TEVES AG & CO. OHG, 60488 FRANKFURT, DE |