DE10244963A1 - Servolenksystem mit einem Drehmomentsensor - Google Patents

Servolenksystem mit einem Drehmomentsensor

Info

Publication number
DE10244963A1
DE10244963A1 DE10244963A DE10244963A DE10244963A1 DE 10244963 A1 DE10244963 A1 DE 10244963A1 DE 10244963 A DE10244963 A DE 10244963A DE 10244963 A DE10244963 A DE 10244963A DE 10244963 A1 DE10244963 A1 DE 10244963A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
steering
torque
steering column
torque sensor
circuit
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.)
Granted
Application number
DE10244963A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10244963B4 (de
Inventor
Akio Yasuda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Publication of DE10244963A1 publication Critical patent/DE10244963A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10244963B4 publication Critical patent/DE10244963B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • G01L3/101—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
    • 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
    • G01L3/104—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 involving permanent magnets
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/22—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
    • G01L5/221—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to steering wheels, e.g. for power assisted steering

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

Ein Servolenksystem enthält einen Torsionsbalken, welcher um seine Achse bezüglich eines Betrags entsprechend einem einer Lenksäule aufgebrachten Drehmoment verdrehbar ist, einen Drehmomentsensor, einen Elektromotor, welcher durch eine Steuerschaltung angesteuert wird, um der Lenksäule eine Lenkhilfskraft bereitzustellen, und eine Motorsteuereinrichtung zum Erzielen eines Lenkmoments von einem Digitalsignal, welches von dem Sensor übertragen wird, und zum Ausgeben eines Ansteuerungstastsignals der Ansteuerungsschaltung, derart, daß ein für das Lenkmoment geeigneter Strom dem Elektromotor zugeführt wird. Der Drehmomentsensor enthält einen Permanentmagneten, einen Magnetkörper und einen Hall-IC, welcher ein galvanomagnetisches Element, eine AD-Wandlerschaltung und eine serielle Übertragungsschaltung für digitale Übertragungen mit der Motorsteuereinrichtung durch eine Übertragungsleitung und eine Masseleitung einer Stromversorgung enthält.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Servolenksystem, welches eine Lenkhilfskraft einer Lenksäule bereitstellt.
  • Üblicherweise wandelt in einem elektrischen Servolenksystem ein Drehmomentsensor ein Torsions(dreh)moment einer Lenksäule, welches durch Lenken eines mit der Lenksäule verbundenen Lenkrads erzeugt wird, in ein analoges Signal (Spannung) um und gibt es einer elektronischen Steuereinheit (ECU) aus. In der ECU wandelt eine Analog/Digital-Wandlerschaltung (AD-Wandlerschaltung) das analoge Signal in einen entsprechenden Digitalwert um. Wenn daher eine Differenz zwischen einer Bezugsspannung des Drehmomentsensors und einer Bezugsspannung der AD-Wandlerschaltung auftritt, wird der gemessene Drehmomentwert fehlerhaft und er wird nicht genau gesendet. Somit müssen die Spannung des Drehmomentsensors und die Spannung des AD-Wandlers einander angepaßt werden.
  • Die Veröffentlichung des nicht geprüften japanischen Patents Nr. 2001-88728 offenbart ein derartiges elektrisches Servolenksystem. In dem offenbarten elektrischen Servolenksystem werden eine Bezugsspannung eines Drehmomentsensors und eine Bezugsspannung einer AD-Wandlerschaltung von einer gemeinsamen Energiequelle gespeist, wobei die obigen Nachteile auftreten.
  • Da jedoch der Drehmomentsensor und die ECU voneinander beabstandet sind, kann beispielsweise ein Spannnungsabfall in elektrischen Leitungen, welche zwischen dem Drehmomentsensor und der ECU angeschlossen sind, derart auftreten, daß es schwierig ist, die Bezugsspannung des Drehmomentsensors und die Bezugsspannung des AD-Wandlers aneinander anzupassen.
  • Darüber hinaus ist eine genaue relative Einstellung zwischen dem Drehmomentsensor und der ECU nötig, und es wird eine relativ hohe Toleranz für den Betrieb des Drehmomentsensors verlangt. Als Ergebnis sind die Herstellungs- und Zusammenbaukosten erhöht.
  • Des weiteren treffen viele Schwierigkeiten beim Implementieren von zwei oder drei Drehmomentsensoren in dem Servolenksystem auf.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Servolenksystem zu schaffen, welches das Senden eines Betrags einer Torsionsverdrehung eines elastischen Körpers (eines stabförmigen Körpers) ermöglicht, welche von einem Drehmomentsensor gemessen wird und einer Ansteuerungsvorrichtung des Servolenksystems ohne wesentliche Beeinflussung durch Störungen wie einer Änderung der Versorgungsspannung und einer Änderung der Temperatur zu senden ist.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche.
  • Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein Servolenksystem für ein Fahrzeug geschaffen. Das Servolenksystem enthält eine Lenksäule, ein elastisches Teil, einen Drehmomentsensor, einen Elektromotor, eine Ansteuerungsschaltung und eine Motorsteuereinrichtung zum Steuern des Elektromotors. Das elastische Teil ist mit der Lenksäule verbunden und um eine Achse des elastischen Teils durch ein der Lenksäule aufgebrachtes Lenk(dreh)moment verdrehbar. Der Drehmomentsensor enthält ein galvanomagnetisches Element, eine AD-Wandlerschaltung und eine Sendeeinrichtung zum Senden des digitalen Signals. Das galvanomagnetische Element gibt ein analoges elektrisches Signal entsprechend einem Betrag einer Torsionsverdrehung des elastischen Teils aus, welches durch das Drehmoment verdreht wird. Die AD-Wandlerschaltung wandelt das analoge elektrische Signal in ein digitales Signal um. Der Elektromotor legt eine Lenkhilfskraft an die Lenksäule oder eine mit der Lenksäule verbundene Zahnstange an. Die Ansteuerungsschaltung steuert den Elektromotor an. Die Motorsteuereinrichtung steuert den Elektromotor über die Ansteuerungsschaltung. Die Motorsteuerungseinrichtung erzielt einen Wert des Drehmoments auf der Grundlage des von der Sendeeinrichtung gesendeten digitalen Signals und gibt ein Ansteuerungssignal der Ansteuerungsschaltung derart aus, daß ein elektrischer Strom entsprechend dem Drehmoment dem Elektromotor zugeführt wird.
  • Die Sendeeinrichtung (transfer means) kann durch eine Übertragungseinrichtung (communication means) zur Durchführung von digitalen Übertragungen ersetzt werden. Des weiteren kann die Motorsteuerungseinrichtung eine elektrische Servolenkungs-ECU enthalten, welche eine digitale Übertragungseinrichtung für ein Übertragen mit der Übertragungseinrichtung des Drehmomentsensors und wenigstens einen anderen Kontroller des Fahrzeugs enthält. Die elektrische Servolenkungs-ECU bearbeitet Übertragungen mit der Übertragungseinrichtung des Drehmomentsensors und Übertragungen mit wenigstens dem anderen Kontroller des Fahrzeugs derart, daß Übertragungen zwischen der Übertragungseinrichtung des Drehmomentsensors und der digitalen Übertragungseinrichtung der elektrischen Servolenkungs-ECU die Priorität gegenüber Übertragungen zwischen wenigstens dem anderen Kontroller des Fahrzeugs und der digitalen Übertragungseinrichtung der elektrischen Servolenkungs-ECU besitzen.
  • Die vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
  • Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm, welches eine Anordnung eines Hall-IC's, welcher serielle digitale Übertragungen mit einer Motorsteuereinrichtung durchführt, einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • Fig. 2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht des Hall-IC's;
  • Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm eines Servolenksystems der Ausführungsform;
  • Fig. 4 zeigt eine Explosionsansicht eines Drehmomentsensors des Servolenksystems;
  • Fig. 5 zeigt einen Längsquerschnitt des Drehmomentsensors;
  • Fig. 6A zeigt eine Draufsicht auf den Drehmomentsensor; und
  • Fig. 6B zeigt eine Seitenansicht des Drehmomentsensors.
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 6B beschrieben.
  • Entsprechend Fig. 3 und 4 enthält ein Servolenksystem A einen Torsionsbalken (ein elastisches Teil in Form einer Stange) 2, einen Drehmomentsensor 4, einen Elektromotor (Antriebsvorrichtung) 6 und eine Motorsteuereinrichtung 7. Der Torsionsbalken 2 wird gedreht, wenn ein Lenkmoment einer Lenksäule 1 aufgebracht wird. Der Drehmomentsensor 4 enthält einen Hall-IC 3, einen Permanentmagneten 41 und einen Magnetkörper 42. Der Elektromotor 6 wird durch eine Ansteuerungsschaltung 5 angesteuert. Die Motorsteuereinrichtung 7 gibt der Ansteuerungsschaltung 5 ein Ansteuerungstastsignal aus.
  • Entsprechend Fig. 4 ist ein Ende (oberes Ende in Fig. 4) des Torsionsbalkens 2 an einer Eingangswelle 11 der Lenksäule 1 durch einen Stift 13 gesichert, und das andere Ende (unteres Ende in Fig. 4) des Torsionsbalkens 2 ist an einer Ausgangswelle 12 der Lenksäule 1 durch einen Stift 14 gesichert. Der Torsionsbalken 2 besitzt eine vorbestimmte Torsionsmomentcharakteristik.
  • Der Permanentmagnet 41 des Drehmomentsensors ist ringförmig ausgebildet und koaxial an die Eingangswelle 11 gekoppelt. Der Permanentmagnet 41 ist in einer Umfangsrichtung magnetisiert. Der Permanentmagnet 41 enthält S-Pole und N-Pole, welche abwechselnd in der Umfangsrichtung des Permanentmagnets 41 angordnet sind. Eine Gesamtzahl der S-Pole und der N-Pole des Permanentmagneten 41 beträgt beispielsweise 24.
  • Der Magnetkörper 42 des Drehmomentsensors 4 ist koaxial mit der Ausgangswelle 12 gekoppelt und in einem Magnetfeld angeordnet, welches von dem Permanentmagneten 41 erzeugt wird, um einen Magnetkreis zu bilden. Eine Magnetflußdichte des Magnetkreises ändert sich, wenn eine relative Position zwischen dem Magnetkörper 42 und dem Permanentmagneten 41 durch das der Eingangswelle 11 aufgebrachte Drehmoment geändert wird.
  • Der Magnetkörper 42 enthält ein Paar von kreisförmigen Magnetjochen 43, 44, welche benachbart zu einer äußeren Randoberfläche des Permanentmagneten 41 angeordnet sind. Jeder der Magnetjoche 43, 44 besitzt Klauen 431, 441, welche umfangsseitig in gleichen Intervallen angeordnet sind. Die Anzahl der Klauen 431, 441 jeder der Magnetjoche 43, 44 ist gleich der Anzahl der S-Pole oder N- Pole und beträgt beispielsweise bei dieser Ausführungsform 12.
  • Wie in Fig. 5 dargestellt sind die Magnetjoche 43, 44 durch ein Sicherungselement 45 derart positioniert, daß die Klauen 431 entlang des Umfangs von den Klauen 441 verschoben sind.
  • Wie in Fig. 6A und 6B dargestellt, sind die Magnetjoche 43, 44 derart angeordnet, daß die Mitte jeder Klaue 431, 441 im allgemeinen an einer Grenze zwischen dem entsprechenden benachbarten N-Pol und S-Pol des Permanentmagneten 41 lokalisiert ist, wenn der Torsionsbalken 2 nicht verdreht ist.
  • Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt enthält der Hall-IC 3 ein galvanomagnetisches Element (beispielsweise ein Hall-Element) 31, eine AD-Wandlerschaltung 32, ein Digitalfilter 33, ein AD-Ausgaberegister 34 und eine serielle Übertragungsschaltung (eine Sendeeinrichtung (transfer means) oder eine Übertragungseinrichtung (communication means)) 35, und diese Komponenten sind durch Formgießen integriert.
  • Das galvanomagnetische Element 31 gibt ein analoges elektrisches Signal entsprechend einer Änderung der Magnetflußdichte in dem Magnetkreis des Magnetkörpers 42 aus.
  • Die AD-Wandlerschaltung 32 ist eine Schaltung, welche ein analoges Signal in ein digitales Signal umwandelt. Somit wandelt die AD-Wandlerschaltung 32 das analoge elektrische Signal, welches von dem galvanomagnetischen Element 31 ausgegeben wird, in ein entsprechendes digitales Signal um.
  • Der Digitalfilter 33 wird zum Entfernen von Rauschen aus dem digitalen Signal verwendet.
  • Der Hall-IC 3 ist in einer Lücke g zwischen dem Magnetjoch 43 und dem Magnetjoch 44 angeordnet, welche einander in axialer Richtung entsprechend Fig. 6B gegenüberliegen. Das galvanomagnetische Element 31 des Hall-IC's 3 mißt eine Änderung der Magnetflußdichte in dem Magnetkreis des Magnetkörpers 42.
  • Die serielle Übertragungsschaltung 35 führt digitale Übertragungen mit der Motorsteuereinrichtung 7 mit einer Sende- oder einer Übertragungsrate von 50 kbps (diese Senderate kann 9600 bps oder größer sein) durch eine einzige Übertragungsleitung (d. h. eine Übertragungsleitung) 36 und eine Masseleitung 37 einer Stromversorgung durch. Bezugszeichen 38 in Fig. 1-3 zeigt eine Stromversorgungsleitung an.
  • Eine drehbare Welle oder eine Antriebswelle des Elektromotors 6 ist mit der Lenksäule 1 über einen (nicht dargestellten) Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus verbunden, um eine Lenkhilfskraft der Lenksäule 1 zuzuführen.
  • Die Ansteuerungsschaltung 5 enthält vier Leistungs- MOSFETs 51-54 und (nicht dargestellte) CR-Teile und steuert den Elektromotor 6 an.
  • Die Motorsteuerung in Richtung 7 ist eine EPS-ECU (welche als elektrische Servolenkungs-ECU dient). Die Motorsteuereinrichtung 7 berechnet ein Drehmoment auf der Grundlage des digitalen Signals, welches von der seriellen Übertragungsschaltung 35 gesendet wird. Die Motorsteuereinrichtung 7 gibt ein Ansteuerungssignal der Ansteuerungsschaltung 5 auf der Grundlage des Drehmoments, eines Elektromotorstroms und einer Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation aus. Der Elektromotorstrom wird mit einem Stromsensor 55 gemessen, und die Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation wird von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 71 gesendet. Somit wird ein elektrischer Hilfsstrom, welcher dem Drehmoment entspricht und für das Drehmoment geeignet ist, dem Elektromotor 6 zugeführt.
  • Die Leistungs-MOSFETs 51-54 werden angesteuert, um den elektrischen Strom in einer entsprechenden Richtung bereitzustellen, welche auf der Grundlage eines Vorzeichens (+ oder -) eines Antriebsmoments oder eines bestimmten Werts des Elektromotorstroms bestimmt wird. Beispielsweise werden in einem Fall einer Lenkung nach rechts die Leistungs-MOSFETs 51, 54 unter einer Taststeuerung angesteuert, und in einem Fall einer Steuerung nach links werden die Leistungs-MOSFETs 52, 53 unter einer Taststeuerung angesteuert. Auf diese Weise wird die Hilfsoperation in der Richtung entsprechend der Längsrichtung durchgeführt.
  • Das Servolenksystem A der vorliegenden Ausführungsform besitzt die folgenden Vorteile.
  • (A) Die serielle Übertragungsschaltung 35 des Hall-IC's 3 führt digitale Übertragungen mit der Motorsteuereinrichtung 7 in der Senderate von 50 kbps durch die einzige Übertragungsleitung 36 und die Masseleitung 37 der Stromversorgung durch, und die serielle Übertragungsschaltung 35 überträgt das digitale Signal (Drehmomentsignal) der Motorsteuereinrichtung 7.
  • D. h., es wird das Drehmomentsignal in der Form eines digitalen Signals von dem Hall-IC 3 der Motorsteuereinrichtung 7 gesendet. Somit wird das Drehmomentsignal nicht wesentlich von Störungen wie einer Änderung der Versorgungsspannung und einer Änderung der Temperatur beeinflußt.
  • Als Ergebnis wird sogar dann, wenn Störungen wie einer Änderung der Versorgungsspannung und einer Änderung der Temperatur auftreten, das Drehmomentsignal korrekt von dem Hall-IC 3 der Motorsteuereinrichtung 7 gesendet, so daß die Servolenkvorrichtung A die geeignete Lenkhilfskraft der Lenksäule 1 aufbringen kann.
  • Da die digitalen Übertragungen seriell sind, können die digitalen Übertragungen mit einer kleineren Anzahl von Leitungen durchgeführt werden. Insbesondere können die digitalen Übertragungen durch die einzige Übertragungsleitung 36 und die Masseleitung 37 der Stromversorgung durchgeführt werden. Die Übertragungen zwischen dem Drehmomentsensor 4 und der Motorsteuereinrichtung 7 werden durch die anwendungsspezifischen Übertragungsleitungen durchgeführt. Des weiteren besitzen die Übertragungen zwischen dem Drehmomentsensor 4 und der Motorsteuereinrichtung 7 gegenüber anderen Übertragungen wie Übertragungen zwischen der Motorsteuereinrichtung (d. h. der digitalen Übertragungseinrichtung der Motorsteuereinrichtung) 7 und einem anderen Kontroller oder ECU 10 des Fahrzeugs Priorität. Somit gibt es kein wesentliches Anstehen (queuing) bei dem Senden von digitalen Signalen, und es wird die Verarbeitungsgeschwindigkeit nicht verringert.
  • In einem Fall, bei welchem digitale Signale (Drehmomentsignale) durch eine Übertragungsleitung eines im Fahrzeug vorhandenen LAN übertragen werden, welches serielle Übertragungen durchführt, wenn eine relativ große Übertragungslast der Übertragungsleitung des im Fahrzeug befindlichen LAN aufgebracht wird, wird eine Verarbeitungsgeschwindigkeit der ECU verringert, und es tritt ein Anstehen beim Senden der digitalen Signale auf. Somit ist das Senden der digitalen Signale (Drehmomentsignale) durch die Übertragungsleitung des im Fahrzeug befindlichen LAN nicht geeignet.
  • Die digitalen Übertragungen werden in einer Rate von 50 kbps durchgeführt, und daher kann der Elektromotor 6 die Lenkhilfskraft der Lenksäule ohne wesentliche Ansprechverzögerung bereitstellen, welche den Benutzer verärgern könnte.
  • (B) Der Drehmomentsensor 4 enthält den Permanentmagneten 41, den Magnetkörper 42 und den Hall-IC 3. Der Permanentmagnet 41 besitzt die Ringform und ist koaxial an die Eingangswelle 11 gekoppelt. Der Permanentmagnet 41 ist in der Umfangsrichtung magnetisiert. Der Magnetkörper 42 ist koaxial an die Ausgangswelle 12 gekoppelt und ist in dem Magnetfeld angeordnet, welches von dem Permanentmagneten 41 gebildet wird, um die Magnetschaltung zu bilden. Die Magnetflußdichte der Magnetschaltung des Magnetkörpers 42 ändert sich, wenn die relative Position zwischen dem Magnetkörper 42 und dem Permanentmagneten 41 von dem Drehmoment geändert wird, welches der Eingangswelle 11 aufgebracht wird. Der Hall-IC 3 ist benachbart zu dem Magnetkörper 42 angeordnet und besitzt das galvanomagnetische Element 31, welches eine Änderung der Magnetflußdichte in dem Magnetkreis des Magnetkörpers 42 mißt.
  • Wenn das Lenkmoment der Lenksäule 1 aufgebracht wird, wird der Torsionsbalken 2, welcher zwischen der Eingangswelle 11 und der Ausgangswelle 12 angeschlossen ist, verdreht, um ein Torsionsmoment zu erzeugen. Somit ändert sich die relative Position zwischen dem Permanentmagneten 41 und dem Magnetkörper 42, wodurch eine Änderung der Dichte des in dem Magnetkreis gebildeten Magnetflusses hervorgerufen wird.
  • Die Änderung der Magnetflußdichte wird von dem galvanomagnetischen Element 31 erfaßt, und es kann das Torsionsmoment auf der Grundlage der Messung des galvanomagnetischen Elements 31 erlangt werden.
  • Der Hall-IC 3 enthält das galvanomagnetische Element 31, die AD-Wandlerschaltung 32, den Digitalfilter 33, das AD-Ausgangsregister 34 und die serielle Übertragungsschaltung 35. Diese Elemente sind in einem einzigen Chip durch Vergießen integriert. Somit besitzt der Hall-IC 3 ein relativ kleines Profil.
  • Wie oben beschrieben wird das Vorsehen eines elektrischen Kontakts nicht erfordert, wenn der Hall-IC 3 benachbart dem Magnetkörper 42 angeordnet ist. Mit anderen Worten, der Hall-IC 3 kann in der Lücke g bereitgestellt werden, wo eine Änderung der Magnetflußdichte erfaßt werden kann, ohne daß ein Kontakt mit der Lenksäule 1 gebildet wird. Dies schafft eine höhere Zuverlässigkeit des Servolenksystems.
  • Daher kann der Hall-IC 3 mit kleinem Profil in der Lücke g leicht vorgesehen werden, wo eine Änderung der Magnetflußdichte erfaßt werden kann.
  • Das Servolenksystem der obigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann wie folgt modifiziert werden.
    • a) Die Übertragungseinrichtung kann die digitalen Signale lediglich von der Seite des Drehmomentsensors der Seite der Motorsteuereinrichtung übertragen (d. h. in einer Richtung).
    • b) Die digitalen Übertragungen zwischen der Übertragungseinrichtung des Drehmomentsensors und der Motorsteuereinrichtung können parallel verlaufen.
  • Obwohl die parallelen Übertragungen gegenüber den seriellen Übertragungen bezüglich der Übertragungsrate vorteilhaft sind, erfordert jedoch die parallele Übertragung die größere Anzahl von Übertragungsleitungen. Um beispielsweise 10-Bit-Daten zu übertragen, sind zehn Übertragungsleitungen nötig. Somit wird die Eingangsschaltung der CPU kompliziert.
    • a) Wenn die CPU (Motorsteuereinrichtung) die digitalen Signale empfängt, welche von mehr als einem der Drehmomentsensoren übertragen werden, müssen üblicherweise eine entsprechende Anzahl von Eingangsports in der CPU vorgesehen sein.
  • Wenn jedoch die einzige Übertragungsleitung und die Masseleitung der Stromversorgung verwendet werden und Übertragungen der digitalen Signale von den Drehmomentsensoren zeitlich verschoben werden, kann die Anzahl der Eingangsports der CPU verringert werden, beispielsweise auf 1. In einem derartigen Fall kann die Anzahl der AD-Wandlerschaltung der ECU derart verringert werden, daß eine Last auf die ECU vorteilhaft verringert werden kann.
  • Des weiteren kann anstelle des Hall-Elements, welches als das galvanomagnetische Element 31 dient, irgendein anderes galvanomagnetisches Element verwendet werden. Ein derartiges galvanomagnetisches Element könnte ein MR-Element oder dergleichen enthalten.
  • Ebenfalls ist bei der obigen Ausführungsform der Motor 6 durch einen entsprechenden Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus mit der Lenksäule 1 verbunden, um die Lenkhilfskraft der Lenksäule zuzuführen. Dies kann wie folgt abgeändert werden. D. h., der Motor 6 kann alternativ mit einer Zahnstange 9 verbunden sein, welche wie in Fig. 3 dargestellt mit der Lenksäule 1 verbunden ist, um die Lenkhilfskraft der Zahnstange 9 zuzuführen.
  • Vorstehend wurde ein Servolenksystem mit einem Drehmomentsensor offenbart. Das Servolenksystem enthält einen Torsionsbalken (2), welcher um seine Achse bezüglich eines Betrags entsprechend einem einer Lenksäule (1) aufgebrachten Drehmoment verdrehbar ist, einen Drehmomentsensor (4), einen Elektromotor (6), welcher durch eine Steuerschaltung (5) angesteuert wird, um der Lenksäule (1) eine Lenkhilfskraft bereitzustellen, und eine Motorsteuereinrichtung (7) zum Erzielen eines Lenkmoments von einem Digitalsignal, welches von dem Sensor (4) übertragen wird, und zum Ausgeben eines Ansteuerungstastsignals der Ansteuerungsschaltung (5) derart, daß ein für das Lenkmoment geeigneter Strom dem Elektromotor (6) zugeführt wird. Der Drehmomentsensor (4) enthält einen Permanentmagneten (41), einen Magnetkörper (42) und einen Hall-IC (3), welcher ein galvanomagnetisches Element (31), eine AD-Wandlerschaltung (32) und eine serielle Übertragungsschaltung (35) für digitale Übertragungen mit der Motorsteuereinrichtung (7) durch eine Übertragungsleitung (36) und eine Masseleitung (37) einer Stromversorgung enthält.

Claims (6)

1. Servolenksystem für ein Fahrzeug mit:
einer Lenksäule (1);
einem elastischen Teil (2), welches mit der Lenksäule (1) verbunden und um eine Achse des elastischen Teils (2) durch ein der Lenksäule (1) aufgebrachtes Lenkmoment verdrehbar ist;
einem Drehmomentsensor (4), welcher:
ein galvanomagnetisches Element (31), welches ein analoges elektrisches Signal entsprechend einem Betrag einer Torsionsverdrehung des elastischen Teils (2) ausgibt, welches durch das Lenkmoment verdreht wird;
eine AD-Wandlerschaltung (32), welche das analoge elektrische Signal in ein digitales Signal umwandelt; und
eine Sendeeinrichtung (35-37) zum Senden des digitalen Signals aufweist;
einem Elektromotor (6), welcher eine Lenkhilfskraft der Lenksäule (1) oder einer mit der Lenksäule (1) verbundenen Zahnstange (9) aufbringt;
einer Ansteuerungsschaltung (5), welche den Elektromotor (6) ansteuert; und
einer Motorsteuereinrichtung (7) zum Steuern des Elektromotors 6 durch die Ansteuerungsschaltung (5), wobei die Motorsteuereinrichtung (7) einen Wert des Lenkmoments auf der Grundlage des von der Sendeeinrichtung (35) gesendeten digitalen Signals erzielt und ein Ansteuerungssignal der Ansteuerungsschaltung (5) derart ausgibt, daß der elektrische Strom entsprechend dem Lenkmoment dem Elektromotor (6) zugeführt wird.
2. Servolenksystem für ein Fahrzeug mit:
einer Lenksäule (1);
einem elastischen Teil (2), welches mit der Lenksäule (1) verbunden und um eine Achse des elastischen Teils (2) durch ein der Lenksäule (1) aufgebrachtes Lenkmoment verdrehbar ist;
einem Drehmomentsensor (4), welcher:
ein galvanomagnetisches Element (31), welches ein analoges elektrisches Signal entsprechend einem Betrag einer Torsionsverdrehung des elastischen Teils (2) ausgibt, welches von dem Lenkmoment verdreht wird;
eine AD-Wandlerschaltung (32), welche das analoge elektrische Signal in ein digitales Signal umwandelt; und
eine Übertragungseinrichtung (35) zum Durchführen digitaler Übertragungen aufweist;
einem Elektromotor (6), welcher eine Lenkhilfskraft der Lenksäule (1) oder einer mit der Lenksäule (1) verbundenen Zahnstange (9) aufbringt;
einer Ansteuerungsschaltung (5), welche den Elektromotor (6) ansteuert; und
einer Motorsteuereinrichtung (7) zum Steuern des Elektromotors (6) durch die Ansteuerungsschaltung (5), wobei
die Motorsteuereinrichtung (7) einen Wert des Lenkmoments auf der Grundlage des von der Übertragungseinrichtung (35) gesendeten digitalen Signals erlangt und ein Ansteuerungssignal der Ansteuerungsschaltung (5) derart ausgibt, daß der elektrische Strom entsprechend dem Lenkmoment dem Elektromotor (6) zugeführt wird; und
die Motorsteuereinrichtung (7) eine elektrische Servolenkungs-ECU enthält, welche eine digitale Übertragungseinrichtung für eine Übertragung mit der Übertragungseinrichtung (35) des Drehmomentsensors (4) und wenigstens einen anderen Kontroller (10) des Fahrzeugs enthält, wobei die elektrische Servolenkungs-ECU Übertragungen mit der Übertragungseinrichtung (35) des Drehmomentsensors (4) und Übertragungen mit wenigstens dem anderen Kontroller (10) des Fahrzeugs derart verarbeitet, daß die Übertragungen zwischen der Übertragungseinrichtung (35) des Drehmomentsensors (4) und der digitalen Übertragungseinrichtung der elektrischen Servolenkungs-ECU gegenüber Übertragungen zwischen wengistens dem anderen Kontroller (10) des Fahrzeugs und der digitalen Übertragungseinrichtung der elektrischen Servolenkungs-ECU Priorität besitzt.
3. Servolenksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das elastische Teil (2) die Form eines Stabs besitzt, welcher koaxial zwischen der Eingangswelle (11) der Lenksäule (1) und einer Ausgangswelle (12) der Lenksäule (1) angeschlossen ist;
wobei der Drehmomentsensor (4):
einen kreisförmigen Permanentmagneten (41), welcher koaxial mit der Eingangswelle (11) der Lenksäule (1) verbunden und in einer Umfangsrichtung des kreisförmigen Permanentmagneten (41) magnetisiert ist; und
einen Magnetkörper (42) enthält, welcher koaxial mit der Ausgangswelle (12) der Lenksäule (1) verbunden und in einem von dem Permanentmagneten (41) gebildeten Magnetfeld angeordnet ist, um einen Magnetkreis zu bilden, wobei eine Magnetflußdichte des Magnetkreises des Magnetkörpers (42) durch das Lenkmoment geändert wird, welches der Eingangswelle (11) der Lenksäule (1) aufgebracht wird; und
das galvanomagnetische Element (31) des Drehmomentsensors (4) benachbart zu dem Magnetkörper (42) angeordnet ist, um eine Änderung der Magnetflußdichte des Magnetkreises des Magnetkörpers (42) zu messen.
4. Servolenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinrichtung (35) oder die Übertragungseinrichtung (35) des Drehmomentsensors (4) und die AD-Wandlerschaltung (32) in einem einzigen Chip integriert sind.
5. Servolenksystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinrichtung (35) des Drehmomentsensors (4) serielle Übertragungen mit der Motorsteuereinrichtung (7) durch eine oder zwei Übertragungsleitungen (36) und eine Masseleitung (37) einer Stromversorgung durchführt.
6. Servolenksystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die seriellen Übertragungen mit einer Übertragungsrate gleich oder größer als 9600 bps durchgeführt werden.
DE10244963A 2001-10-01 2002-09-26 Servolenksystem mit einem Drehmomentsensor Expired - Fee Related DE10244963B4 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001-305075 2001-10-01
JP2001305075A JP2003104217A (ja) 2001-10-01 2001-10-01 パワーステアリング装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10244963A1 true DE10244963A1 (de) 2003-04-10
DE10244963B4 DE10244963B4 (de) 2009-05-14

Family

ID=19124918

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10244963A Expired - Fee Related DE10244963B4 (de) 2001-10-01 2002-09-26 Servolenksystem mit einem Drehmomentsensor

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6951261B2 (de)
JP (1) JP2003104217A (de)
DE (1) DE10244963B4 (de)
FR (1) FR2830228B1 (de)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100721106B1 (ko) * 2002-03-25 2007-05-22 주식회사 만도 차량용 토크센서
JP4518818B2 (ja) 2004-03-17 2010-08-04 三菱電機株式会社 トルクセンサ
US7412906B2 (en) * 2005-06-30 2008-08-19 Globe Motors, Inc. Steering system torque sensor
JP4567565B2 (ja) * 2005-09-27 2010-10-20 本田技研工業株式会社 電動パワーステアリング装置
US7562591B2 (en) * 2006-06-26 2009-07-21 KRS Technologies Co. Steering angle sensor
US20080030188A1 (en) * 2006-08-07 2008-02-07 Richard Louis Ponziani Non-contact position sensor
JP4389178B2 (ja) * 2007-02-05 2009-12-24 株式会社デンソー 電動パワーステアリング装置
JP4415394B2 (ja) * 2007-02-13 2010-02-17 株式会社デンソー 電動パワーステアリング装置
DE102007028481A1 (de) * 2007-06-21 2008-12-24 Robert Bosch Gmbh Sensoranordnung
US20090051303A1 (en) * 2007-08-20 2009-02-26 Trw Automotive U.S. Llc Method and apparatus for controlling movement of a device
KR100915264B1 (ko) * 2008-03-25 2009-09-03 엘에스전선 주식회사 토크센서 및 이를 구비한 전동식 파워 스티어링 장치
DE102013006378A1 (de) * 2013-04-13 2014-10-16 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Sensoranordnung an einer Lenksäule eines Kraftfahrzeugs
US10466121B2 (en) * 2014-03-06 2019-11-05 Joyson Safety Systems Acquisition Llc Force-based detection systems and methods
JP2015210193A (ja) * 2014-04-25 2015-11-24 株式会社ジェイテクト トルク検出システム、および、このシステムを備える電動パワーステアリング装置
JP6390532B2 (ja) * 2015-06-12 2018-09-19 株式会社デンソー 通信システム
DE102017204729B4 (de) * 2017-03-21 2019-01-10 Zf Friedrichshafen Ag Überlasterkennung bei einem Fahrwerksbauteil
JP2020100274A (ja) * 2018-12-21 2020-07-02 株式会社ジェイテクト 操舵システム
CN109900398B (zh) * 2019-03-22 2023-09-29 长春大学 基于薄片式力敏电阻器的挤压式扭矩测量装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR890000890A (ko) 1987-06-22 1989-03-17 미타 가츠시게 토크검출장치
KR890006471A (ko) * 1987-10-21 1989-06-13 미다 가쓰시게 전동 파워 스티어링 장치
JPH01270627A (ja) * 1988-04-22 1989-10-27 Hitachi Ltd トルクセンサ保護装置
US5504679A (en) 1993-02-15 1996-04-02 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Control apparatus for motor-driven power steering system of motor vehicle
FR2712982B1 (fr) * 1993-11-26 1996-02-09 Labinal Dispositif de mesure différentielle de couple.
FR2716002B1 (fr) * 1994-02-08 1996-04-19 Omahony Gerard Couplemètre magnétique pour mesures absolues de torsion et de couple.
JP3484617B2 (ja) 1994-10-12 2004-01-06 光洋精工株式会社 電動パワーステアリング装置
JP3280893B2 (ja) 1997-09-13 2002-05-13 本田技研工業株式会社 車両用操舵制御装置
US20020124663A1 (en) * 1999-04-07 2002-09-12 Yoshitomo Tokumoto Rotational angle detecting device, torque detecting device and steering apparatus
US6467360B1 (en) * 1999-04-23 2002-10-22 Trw Inc. Torque sensing apparatus and method
US6400142B1 (en) * 1999-08-31 2002-06-04 Delphi Technologies, Inc. Steering wheel position sensor
US6489761B1 (en) * 1999-09-09 2002-12-03 Delphi Technologies, Inc. Magnetic arrangement for an analog angle encoder
US6653829B1 (en) * 1999-09-17 2003-11-25 Delphi Technologies, Inc. Low cost approach to measuring high resolution rotary position of electric machines
JP2001088728A (ja) * 1999-09-27 2001-04-03 Nsk Ltd 電動パワーステアリング装置
JP2001159562A (ja) 1999-12-01 2001-06-12 Nippon Steel Corp 振動測定装置
US6614223B2 (en) * 2001-08-14 2003-09-02 Delphi Technologies, Inc. Analog angle encoder having a single piece magnet assembly surrounding an air gap
US6701792B2 (en) * 2001-08-27 2004-03-09 Visteon Global Technologies, Inc. Torque sensing apparatus for measuring relative torque between two shafts

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003104217A (ja) 2003-04-09
FR2830228A1 (fr) 2003-04-04
DE10244963B4 (de) 2009-05-14
FR2830228B1 (fr) 2007-01-05
US20030062215A1 (en) 2003-04-03
US6951261B2 (en) 2005-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10244963B4 (de) Servolenksystem mit einem Drehmomentsensor
DE10220162B4 (de) Elektrische Servolenkvorrichtung
DE60221474T2 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Bestimmen einer Absolutstellung
DE102013110703B4 (de) Drehmomentsensor
DE3821789C2 (de) Motorgetriebene Servolenkungseinheit
EP1087884B1 (de) Elektrisch unterstützte hilfskraftlenkung für kraftfahrzeuge
DE60032830T2 (de) Drehmomentmessgerät
DE102016214058B4 (de) Kommunikationssystem
DE10334057B4 (de) Fahrzeuglenkvorrichtung
DE102005044899A1 (de) Servolenkvorrichtung, welche durch einen Motor betrieben wird
DE102006037014B4 (de) Vorrichtung und Verfahren für eine Lenkunterstützung und Bereitstellung einer Lenkwinkelinformation für Fahrzeuge mit elektromechanischer Lenkung
DE102011000317A1 (de) Druckempfindlicher Sensor und Herstellungsverfahren hierfür
DE10259082A1 (de) Elektrische Servolenkvorrichtung und Verfahren zur Herstellung derselben
DE102014202276A1 (de) Energieversorgung-Spannungsüberwachungsschaltung, Sensorschaltung für ein Fahrzeug und Servolenkungsvorrichtung
DE10102994A1 (de) Vorrichtung zur Daten- und/oder Energieübertragung zu Rückhaltemitteln in einem Fahrzeug
EP1537004B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur drehmomentmessung für eine elektromechanische lenkung
EP0452556B1 (de) Messwertaufnehmer für eine elektromotorisch angetriebene Servolenkung
DE3939343A1 (de) Elektrische servolenkeinrichtung fuer motorfahrzeuge
DE102009000301A1 (de) Bremshydraulikdrucksteuerungsvorrichtung
DE102016214371A1 (de) Sensorvorrichtung und elektrische servolenkungsvorrichtung, die eine solche verwendet
DE102014106259A1 (de) Lenkwelle für eine Kraftfahrzeuglenkung
DE10230347B4 (de) Vorrichtung zum Bestimmen eines Lenkwinkels und eines an einer Lenkwelle ausgeübten Drehmoments
DE19744722B4 (de) Anordnung zum Erfassen des Lenkwinkels in Kraftfahrzeugen
DE112017008129T5 (de) Fehlererkennungsvorrichtung und elektrische servolenk-vorrichtung
DE102009046997A1 (de) Sensoranordnung zur Erfassung eines Drehmoments

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20110401