DE602004000999T2 - Drehmomentsensor - Google Patents

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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehmomentsensor, der beispielsweise zum Erfassen eines Lenkmoments in einer elektrischen Servolenkvorrichtung verwendet wird.
  • BESCHREIBUNG DES ZUGEHÖRIGEN STANDES DER TECHNIK
  • US-A-4 453 420 offenbart eine Drehmomentsensoranordnung, die wenigstens ein Paar von Permanentmagneten aufweist, die unter einem vorbestimmten Abstand axial beabstandet und an einer Antriebswelle integriert fixiert sind, und wenigstens ein Paar von Wiegandeffekt-Elementen, die in einer magnetischen Kupplungsbeziehung mit den jeweiligen Magneten angeordnet sind, zum Erfassen einer Phasendifferenz zwischen Pulsen, die in jeder Aufnahmespule von Wiegandeffekt-Elementen während einer Drehung der Welle auftreten.
  • EP-A-1 134 567 offenbart einen nicht kontaktierenden winkelmäßigen Differentialversatz-Drehmomentsensor, der eine aufgeteilte Welle mit einem verbindenden Torsi onsstab mit einem Paar von Aufnahmeplatten jeweils mit einer intervenierenden Kopplerplatte, die ein leitendes Dämpfungsmuster trägt, verwendet, wobei die induktive Kopplung zwischen Sende- und Empfangsplatten gemäß der Winkelposition der Welle individuell gedämpft wird, an welcher die Platten angebracht sind. Das Paar von Empfangsplatten, die Signale von einem gemeinsamen Sender empfangen, haben ihre Winkeldifferenz genommen, und dies ist das aktuelle Drehmoment an der Welle.
  • Weiterhin ist ein Drehmomentsensor bekannt, der eine erste Welle, eine zweite Welle, die eine relative Drehung in Bezug auf die erste Welle elastisch durchführen kann, einen ersten Drehmelder zum Erfassen des Drehwinkels der ersten Welle und einen zweiten Drehmelder zum Erfassen des Drehwinkels der zweiten Welle aufweist. Das durch die zwei Wellen übertragene Drehmoment wird durch den Drehwinkel der ersten Welle, wie er durch den ersten Drehmelder erfasst wird, und den Drehwinkel der zweiten Welle, wie er durch den zweiten Drehmelder erfasst wird, bestimmt (offengelegtes japanisches Patent Nr. 2002-350181).
  • Nimmt man an, dass der Drehwinkel der Welle, wie er durch den Drehmelder erfasst wird, θ ist, die Winkelfrequenz des Erregungssignals ω ist, die Zeit t ist und KE ein Koeffizient ist, dann werden, wenn ein Erregungssignal, das proportional zu sin(ωt) ist, zu der Rotorspule des Drehmelders eingegeben worden ist, ein Signal, das durch KEsin(ωt)sinθ ausgedrückt wird, mit einer Amplitude, die proportional zu sinθ ist, und ein Signal, das durch KEsin(ωt)cosθ ausgedrückt wird, mit einer Amplitude, die proportional zu cosθ ist, von zwei Phasenstatorspulen ausgegeben. Daher kann der Drehwinkel θ durch Berechnen von tan–1(sinθ/cosθ) mittels eines Computers bestimmt werden.
  • Jedoch deshalb, weil es Grenzen bezüglich der Auflösung gibt, die erreicht werden kann, wenn ein Computer den Signalausgabewert direkt von Detektoren, wie beispielsweise Drehmeldern, einliest, ist die Auflösung des Drehmomentsensors beschränkt, und die Arbeitsbelastung, die an einer Signalverarbeitung beteiligt ist, wird größer, wenn die Auflösung höher wird. Darüber hinaus wird deshalb, weil sich der Ausgangswert auf nichtlineare Weise in Bezug zu dem Drehwinkel θ ändert, eine Verbesserung bezüglich der Drehmomenterfassungsgenauigkeit behindert. Darüber hinaus gibt es immer Erfassungsfehler bezüglich der Werte der durch die Drehmelder oder ähnliches erfassten Drehwinkel und gibt es individuelle Unterschiede bezüglich der Erfassungsfehler. Daher erzeugt dann, wenn das durch die Wellen übertragene Drehmoment aus dem erfassten Drehwinkel der ersten Welle und dem erfassten Drehwinkel der zweiten Welle bestimmt wird, die Differenz zwischen den jeweiligen Erfassungsfehlern einen Drehmomenterfassungsfehler, und somit wird die Drehmomenterfassungsgenauigkeit kleiner.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Drehmomentsensor zur Verfügung zu stellen, durch welchen das vorgenannte Problem gelöst werden kann.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Der Drehmomentsensor gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine erste Welle auf; eine zweite Welle, die eine relative Drehung in Bezug auf die erste Welle elastisch durchführen kann; eine erste Wechselsignalquelle, die angeordnet ist, um ein sinusförmiges erstes Wechselsignal auszugeben, dessen Phase sich gemäß einer Änderung bezüglich des Drehwinkels der ersten Welle ändert; eine zweite Wechselsignalquelle, die angeordnet ist, um ein sinusförmiges Wechselsignal auszugeben, dessen Phase sich gemäß einer Änderung bezüglich des Drehwinkels der zweiten Welle ändert; einen Ausgangssignalverarbeitungsabschnitt, der angeordnet ist, um ein Phasendifferenzentsprechungssignal auszugeben, dessen Wellenform sich gemäß einer Änderung bezüglich der Phasendifferenz zwischen dem ersten Wechselsignal und dem zweiten Wechselsignal ändert; einen Bestimmungsteil, der angeordnet ist, um die Zeitperiode ab der Zeit, zu welcher der Wert des ersten Wechselsignals Null wird, bis zu der Zeit, zu welcher der integrierte Wert des ersten Wechselsignals Null wird, als ersten Verzerrungsindikatorwert zu bestimmen, der sich gemäß der Wellenformverzerrung des ersten Wechselsignals ändert; einen Bestimmungsteil, der angeordnet ist, um die Zeitperiode ab der Zeit, zu welcher der Wert des zweiten Wechselsignals Null wird, bis zu der Zeit, zu welcher der integrierte Wert des zweiten Wechselsignals Null wird, als zweiten Verzerrungsindikatorwert zu bestimmen, der sich gemäß der Wellenformverzerrung des zweiten Wechselsignals ändert; eine Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen des Werts entsprechend dem Drehmoment aus dem Phasendifferenzentsprechungssignal; einen Korrekturteil, der angeordnet ist, um den Wert entsprechend dem Drehmoment auf der Basis eines Werts entsprechend der Differenz zwischen dem ersten Verzerrungsindikatorwert und dem zweiten Verzerrungsindikatorwert zu korrigieren.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht deshalb, weil die Phasenänderung bezüglich des ersten Wechselsignals der Änderung bezüglich des Drehwinkels der ersten Welle entspricht und die Phasenänderung bezüglich des zweiten Wechselsignals der Änderung bezüglich des Drehwinkels der zweiten Welle entspricht, die Phasendifferenz zwischen dem ersten Wechselsignal und dem zweiten Wechselsignal der Differenz zwischen den Drehwinkeln der ersten Welle und der zweiten Welle. Die Wellenform des Phasendifferenzentsprechungssignals ändert sich gemäß einer Änderung bezüglich der Differenz zwischen diesen Drehwinkeln, und daher kann das Phasendifferenzentsprechungssignal als ein Signal verwendet werden, das dem durch die erste und die zweite Welle übertragenen Drehmoment entspricht. Anders ausgedrückt ist es möglich, die Differenz bezüglich des Drehwinkels entsprechend dem übertragenen Drehmoment direkt zu bestimmen, ohne den Drehwinkel der ersten Welle bzw. den Drehwinkel der zweiten Welle zu erfassen. Daher ist es zum Bestimmen des Drehmoments nicht nötig, Signalausgangswerte von Detektoren mittels eines Computers direkt einzulesen, wie beim Stand der Technik, und somit kann eine Arbeitsbelastung, die bei einer Signalverarbeitung enthalten ist, reduziert werden und können nichtlineare Komponenten eliminiert werden.
  • Weiterhin ist es bei dem Drehmomentsensor gemäß der vorliegenden Erfindung selbst dann, wenn die Phasenänderung bezüglich des ersten Wechselsignals nicht genau der Änderung bezüglich dese Drehwinkels der ersten Welle entspricht, und zwar aufgrund eines Fehlers, und selbst wenn die Phasenänderung bezüglich des zweiten Wechselsignals nicht genau der Änderung bezüglich des Drehwinkels der zweiten Welle entspricht, und zwar aufgrund eines Fehlers, möglich, einen Wert entsprechend dem durch die zwei Wellen übertragenen Drehmoment zu bestimmen, ohne durch die Differenz zwischen den jeweiligen Fehlern beeinflusst bzw. beeinträchtigt zu werden. Um genauer zu sein, wird dann, wenn es einen Fehler bezüglich der Phasenänderung beim ersten Wechselsignal gibt, dieser Fehler durch eine Verzerrung bezüglich der Wellenform des ersten Wechselsignals dargestellt, und wird dann, wenn es einen Fehler bezüglich der Phasenänderung beim zweiten Wechselsignal gibt, dieser Fehler durch eine Verzerrung bezüglich der Wellenform des zweiten Wechselsignals dargestellt. Daher entspricht die Differenz zwischen dem ersten Verzerrungsindikatorwert, der sich gemäß der Wellenformverzerrung beim ersten Wechselsignal ändert, und dem zweiten Verzerrungsindikatorwert, der sich gemäß der Wellenformverzerrung beim zweiten Wechselsignal ändert, der Differenz zwischen dem Fehler bezüglich der Phasenänderung beim ersten Wechselsignal und dem Fehler bezüglich der Phasenänderung beim zweiten Wechselsignal. Daher ist es möglich, die Effekte der Differenz zwischen den jeweiligen Fehlern durch Korrigieren des Werts entsprechend dem übertragenen Drehmoment auszulöschen, welcher aus dem Signal entsprechend der Differenz zwischen dem ersten Wechselsignal und dem zweiten Wechselsignal bestimmt wird, auf der Basis eines Werts, der der Differenz zwischen dem ersten Verzerrungsindikatorwert und dem zweiten Verzerrungsindikatorwert entspricht.
  • Bei dem Drehmomentsensor gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Zeitperiode ab der Zeit, zu welcher der Wert des ersten Wechselsignals Null wird, bis zu der Zeit, zu welcher der integrale Wert des ersten Wechselsignals Null wird, vorzugsweise als der erste Verzerrungsindikatorwert bestimmt; und wird die Zeitperiode ab der Zeit, zu welcher der Wert des zweiten Wechselsignals Null wird, bis zu der Zeit, zu welcher der integrale Wert des zweiten Wechselsignals Null wird, als der zweite Verzerrungsindikatorwert bestimmt. In einem Fall, in welchem es eine Wellenformverzerrung in jedem Wechselsignal gibt, ändert sich die Zeitperiode ab der Zeit, zu welcher das Wechselsignal Null wird, bis zu der Zeit, zu welcher es einen relativen maximalen Wert erreicht, im Vergleich mit einem Fall, in welchem es keine Wellenformverzerrung gibt, und daher kann die Zeitperiode als Indikator verwendet werden, der das Verzerrungsausmaß ausdrückt. Darüber hinaus entspricht die Zeitperiode ab der Zeit, zu welcher der Wert eines jeweiligen sinusförmigen Wechselsignals Null wird, bis zu der Zeit, zu welcher es einen relativen maximalen Wert erreicht, der Zeitperiode ab der Zeit, zu welcher der Wert davon Null wird, bis zu der Zeit, zu welcher der Wert der Kosinuswelle entsprechend dem integralen Wert davon Null wird. Daher ist es möglich, den ersten Verzerrungsindikatorwert und den zweiten Verzerrungsindikatorwert mittels generischer Komponenten schnell zu bestimmen, ohne die relativen maximalen Werte der Wechselsignale zu erfassen.
  • Vorzugsweise hat die erste Wechselsignalquelle einen ersten Detektor und einen ersten Signalverarbeitungsabschnitt; nimmt man KE als Koeffizienten, ω als die Winkelfrequenz eines Erregungssignals, t als die Zeit und θ als den Drehwinkel der ersten Welle, gibt der erste Detektor ein erstes sinusförmiges Amplitudensignal aus, das durch KEsin(ωt)sinθ ausgedrückt wird, und ein erstes kosinusförmiges Amplitudensignal, das durch KEsin(ωt)cosθ ausgedrückt wird; der erste Signalverarbeitungsabschnitt hat eine erste Phasenverschiebungsschaltung, die die Phase des ersten sinusförmigen Amplitudensignals um π/2 verschiebt, um ein erstes Phasenverschie bungssignal zu erhalten, das durch KEsin(ωt+π/2)sinθ ausgedrückt wird, und eine erste Addierschaltung, die das erste Phasenverschiebungssignal zu dem ersten kosinusförmigen Amplitudensignal addiert, um das erste Wechselsignal zu erhalten, das durch KEsin(ωt+Θ) ausgedrückt wird; die zweite Wechselsignalquelle hat einen zweiten Detektor und einen zweiten Signalverarbeitungsabschnitt; nimmt man KE als Koeffizienten, ω als die Winkelfrequenz eines Erregungssignals, t als die Zeit und θ+Δθ als den Drehwinkel der zweiten Welle, gibt der zweite Detektor ein zweites sinusförmiges Amplitudensignal aus, das durch KEsin(ωt)sin(θ+Δθ) ausgedrückt wird, und ein zweites kosinusförmiges Amplitudensignal, das durch KEsin(ωt)cos(θ+Δθ) ausgedrückt wird; und der zweite Signalverarbeitungsabschnitt hat eine zweite Phasenverschiebungsschaltung, die die Phase des zweiten sinusförmigen Amplitudensignals um π/2 verschiebt, um ein zweites Phasenverschiebungssignal zu erhalten, das durch KEsin(ωt+π/2)sin(θ+Δθ) ausgedrückt wird, und eine zweite Addierschaltung, die das zweite Phasenverschiebungssignal zu dem zweiten kosinusförmigen Amplitudensignal addiert, um das zweite Wechselsignal zu erhalten, das durch KE sin(ωt+θ+Δθ) ausgedrückt wird.
  • Dadurch können durch Eingeben von sinusförmigen Signalen zu dem ersten und dem zweiten Detektor ein erstes und ein zweites Wechselsignal, deren Phasen sich gemäß einer Änderung bezüglich Drehwinkeln der ersten und der zweiten Welle ändern, mittels generischer Komponenten, wie beispielsweise Detektoren, nämlich Drehmeldern oder ähnlichem, Phasenverschiebungsschaltungen und Addierschaltungen ausgegeben werden.
  • Vorzugsweise hat die erste Wechselsignalquelle einen ersten Detektor, der, nimmt man KE als Koeffizient, ω als die Winkelfrequenz eines Erregungssignals, t als die Zeit und die θ als den Drehwinkel der ersten Welle, ein erstes Wechselsignal ausgibt, das durch KEsin(ωt+θ) ausgedrückt wird; und hat die zweite Wechselsignalquelle einen zweiten Detektor, der, nimmt man KE als einen Koeffizienten, ω als die Winkelfrequenz eines Erregungssignals, t als die Zeit und θ+Δθ als den Drehwinkel der zweiten Welle, ein zweites Wechselsignal ausgibt, das durch KEsin(ωt+θ+Δθ) ausgedrückt wird. Dadurch ist es durch Eingeben eines sinusförmigen Signals und eines kosinusförmigen Signals zu dem ersten und dem zweiten Detektor möglich, ein erstes und ein zweites Wechselsignal, deren Phasen sich gemäß einer Änderung bezüglich der Drehwinkel der ersten und der zweiten Welle ändern, mittels generischer Komponenten, wie beispielsweise Detektoren, nämlich Drehmeldern oder von ähnlichem auszugeben.
  • Vorzugsweise sind der erste Detektor und der zweite Detektor relativ zueinander auf eine derartige Weise angeordnet, dass die Phasendifferenz zwischen dem ersten Wechselsignal und dem zweiten Wechselsignal π/2 wird, wenn das durch die erste und die zweite Welle übertragene Drehmoment Null ist; und hat der Ausgangssignalverarbeitungsabschnitt eine erste Logiksignal-Umwandlungsschaltung zum Umwandeln des ersten Wechselsignals zu einem ersten Logiksignal; eine zweite Logiksignal-Umwandlungsschaltung zum Umwandeln des zweiten Wechselsignals in ein zweites Logiksignal; und eine PWM-Verarbeitungsschaltung zum Ausgeben eines PWM-Signals entsprechend der Exklusiv-ODER-Verknüpfung des Logiksignals und des zweiten Logiksignals als das Phasendifferenzentsprechungssignal.
  • Dadurch ist es möglich, ein PWM-Signal, dessen Pulsbreite sich gemäß einer Änderung bezüglich der Phasendifferenz zwischen dem ersten Wechselsignal und dem zweiten Wechselsignal ändert, als das Phasendifferenzentsprechungssignal auszugeben. Darüber hinaus kann dieses PWM-Signal mittels generischer Komponenten, wie beispielsweise Schaltungen zum Umwandeln der Wechselsignale in Logiksignale, und eine Schaltung zum Erzeugen eines Signals entsprechend der Exklusiv-ODER-Verknüpfung der Logiksignale ausgegeben werden.
  • Vorzugsweise hat der Ausgangssignalverarbeitungsabschnitt eine Logiksignal-Umwandlungsschaltung zum Umwandeln des ersten Wechselsignals in ein erstes Logiksignal; eine zweite Logiksignal-Umwandlungsschaltung zum Umwandeln des zweiten Wechselsignals in ein zweites Logiksignal; eine Erfassungsschaltung für die Anstiegszeit des ersten Logiksignals; eine Erfassungsschaltung für die Abfallzeit des zweiten Logiksignals; und eine PWM-Verarbeitungsschaltung zum Ausgeben eines PWM-Signals, dessen Anstiegszeit entweder der Anstiegszeit des ersten Logiksignals oder der Abfallzeit des zweiten Logiksignals entspricht, und dessen Abfallzeit der anderen davon entspricht, als das Phasendifferenzentsprechungssignal.
  • Dadurch ist es möglich, ein PWM-Signal, dessen Pulsbreite sich gemäß einer Änderung bezüglich der Phasendifferenz zwischen dem ersten Wechselsignal und dem zweiten Signal ändert, als Phasendifferenzentsprechungssignal auszugeben. Darüber hinaus kann dieses PWM-Signal mittels generischer Komponenten, wie bei spielsweise Schaltungen zum Umwandeln der Wechselsignale in Logiksignale, Schaltungen zum Erfassen der Anstiegszeit und der Abfallzeit der Logiksignale und beispielsweise eines SR-Flip-Flops zum Erzeugen eines Signals mit einer Anstiegszeit und einer Abfallzeit entsprechend der Anstiegszeit und der Abfallszeit der Logiksignale, ausgegeben werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Drehmomentsensor hoher Genauigkeit und hoher Auflösung mit niedrigen Kosten zur Verfügung zu stellen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Querschnittsansicht eines Drehmomentsensors gemäß e8nem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 2(1) ist ein Diagramm, das ein erstes sinusförmiges Amplitudensignal in dem Drehmomentsensor gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; und
  • 2(2) ist ein Diagramm, das ein erstes kosinusförmiges Amplitudensignal im Drehmomentsensor gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 3 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines Signalverarbeitungsabschnitts im Drehmomentsensor gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 4(1) ist ein Diagramm, das ein erstes Logiksignal, ein zweites Logiksignal und ein PWM-Signal in einem Fall, in welchem das übertragene Drehmoment Null ist, im Drehmomentsensor gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 4(2) ist ein Diagramm, das ein erstes Logiksignal, ein zweites Logiksignal und ein PWM-Signal in einem Fall, in welchem ein Drehmoment in einer Richtung übertragen wird, im Drehmomentsensor gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; und
  • 4(3) ist ein Diagramm, das ein erstes Logiksignal, ein zweites Logiksignal und ein PWM-Signal in einem Fall, in welchem ein Drehmoment in der anderen Richtung übertragen wird, im Drehmomentsensor gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 5 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines Wellenformverzerrungs-Erfassungsabschnitts im Drehmomentsensor gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 6 ist ein Diagramm, das die Wellenform von jeweiligen Wechselsignalen im Drehmomentsensor gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 7 ist ein illustratives Diagramm der Funktion des Drehmomentsensors gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 8 ist ein Diagramm, das den Aufbau des Signalverarbeitungsabschnitts im Drehmomentsensor gemäß der Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 9(1) ist ein Diagramm, das ein erstes Logiksignal, ein zweites Logiksignal, ein PWM-Signal ein Anstiegszeit-Erfassungssignal und ein Abfallzeit-Erfassungssignal in einem Fall, in welchem das übertragene Drehmoment Null ist, in einem Drehmomentsensor gemäß einer Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 9(2) ist ein Diagramm, das ein erstes Logiksignal, ein zweites Logiksignal und ein PWM-Signal in einem Fall, in welchem ein Drehmoment in einer Richtung übertragen wird, im Drehmomentsensor gemäß der Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt; und
  • 9(3) ist ein Diagramm, das ein erstes Logiksignal, ein zweites Logiksignal und ein PWM-Signal in einem Fall, in welchem ein Drehmoment in der anderen Richtung übertragen wird, im Drehmomentsensor gemäß der Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 10 ist ein Diagramm, das den Aufbau einer Phasenverschiebungsschaltung in einem Drehmomentsensor gemäß einer Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Der Drehmomentsensor 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie es in 1 dargestellt ist, wird dazu verwendet, dass zu einer Lenkwelle einer elektrischen Servolenkvorrichtung übertragene Drehmoment zu erfassen, und er weist eine rohrförmige erste Welle 3 und eine rohrförmige zweite Welle 4 auf, die die Lenkwelle bilden. Eine Drehung eines Lenkrads (nicht dargestellt), das mit der ersten Welle 3 verbunden ist, wird über ein Lenkgetriebe (nicht dargestellt) zu Fahrzeugrädern übertragen, das mit der zweiten Welle 4 verbunden ist, wodurch der Lenkwinkel der Fahrzeugräder geändert wird.
  • Ein Torsionsstab (elastisches Element) 5 ist in die erste Welle 3 und die zweite Welle 4 eingefügt. Ein Ende des Torsionsstabs 5 ist mit der ersten Welle 3 verbunden und das andere Ende davon ist mit der zweiten Welle 4 verbunden, und zwar jeweils mittels eines Stifts, eines Kreuzhiebs oder ähnlichem, und somit können die erste Welle 3 und die zweite Welle 4 relativ zueinander elastisch um eine gemeinsame Achse gedreht werden. Die erste Welle 3 ist über ein Lager 6 durch ein Sensorgehäuse 7 gelagert und die zweite Welle 4 ist über ein Lager 8 durch ein ringförmiges Drehmelder-Druckelement gelagert, das mittels einer Presspassung in das Sensorgehäuse 7 eingefügt ist. Ein erster Drehmelder (erster Detektor) 21 und ein zweiter Drehmelder (zweiter Detektor) 22 sind durch das Sensorgehäuse 7 bedeckt.
  • Der erste Drehmelder 21 hat einen ersten Drehmelderrotor 21a, der an den äußeren Umfang der ersten Welle 3 auf eine derartige Weise angebracht ist, dass er sich zusammen mit der ersten Welle 3 dreht, und einen ringförmigen ersten Drehmelderstator 21b, der den ersten Drehmelderrotor 21a bedeckt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dreht sich der erste Drehmelder 21a zusammen mit der ersten Welle 3 mittels dessen, dass die erste Welle 3 in den ersten Drehmelderrotor 21a über eine Presspassung angebracht ist. Der zweite Drehmelder 22 hat einen zweiten Drehmelderrotor 22a, der an den äußeren Umfang der zweiten Welle 4 auf eine derartige Weise angebracht ist, dass er sich zusammen mit der zweiten Welle 4 dreht, und einen ringförmigen zweiten Drehmelderstator 22b, der den zweiten Drehmelderrotor 22a bedeckt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel dreht sich der zweite Drehmelderrotor 22a zusammen mit der zweiten Welle 4 mittels dessen, dass die zweite Welle 4 in den zweiten Drehmelderrotor 22a mittels einer Presspassung angebracht ist. Ein rohrförmiges Abstandsstück 23 ist zwischen dem ersten Drehmelderstator 21b und dem zweiten Drehmelderstator 22b angeordnet.
  • Der erste Drehmelderstator 21b, der zweite Drehmelderstator 22b und das Abstandsstück 23 sind in den inneren Umfang des Sensorgehäuses 7 entlang der axialen Richtung der Wellen mit einem Freiraum in der radialen Richtung der ersten und der zweiten Welle 3, 4 angebracht. Diese zwei Drehmelderstatoren 21b, 22b und das Abstandsstück 23 sind dadurch an das Sensorgehäuse 7 befestigt, das sie zwischen dem Drehmelder-Presselement 9 und einer Stufe 7a, die im inneren Umfang des Sensorgehäuses ausgebildet ist, in Sandwichbauweise angeordnet sind. Ein ringförmiger magnetischer Abschirmteil 24, der sich in einer Richtung nach innen von dem inneren Umfang des Abstandsstücks 23 aus erstreckt, ist aus einem magnetischen Abschirmmaterial auf eine integrale Weise mit dem Abstandsstück 23 ausgebildet. Eine magnetische Abschirmung wird zwischen dem ersten Drehmelder und dem zweiten Drehmelder 22 durch den magnetischen Abschirmabschnitt 24 erzeugt.
  • Der erste Drehmelder 21 gibt ein erstes sinusförmiges Amplitudensignal und ein erstes kosinusförmiges Amplitudensignal von zwei Phasenspulen (nicht dargestellt) aus, die in dem ersten Drehmelderstator 21b vorgesehen sind, indem ein Erregungssignal zu einer Spule (nicht dargestellt) eingegeben wird, die in dem ersten Drehmelderrotor 21a vorgesehen ist. Um genauer zu sein, hat dann, wenn das Erregungssignal derart genommen wird, dass es Esin(ωt) ist, und der Drehwinkel der ersten Welle 3 derart genommen wird, dass er θ ist, das erste sinusförmige Amplitudensignal eine Amplitude, die proportional zu sinθ ist, und wird durch KEsin(ωt)sinθ ausgedrückt. 2(1) zeigt die Änderung bezüglich sinθ und KEsin(ωt)sinθ in Bezug auf eine Änderung bezüglich θ, wenn sich die erste Welle 3 mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit dreht. Darüber hinaus hat das erste kosinusförmige Amplitudensignal eine Amplitude, die proportional zu cosθ ist, und wird durch KEsin(ωt)cosθ ausgedrückt. 2(2) zeigt die Änderung bezüglich cosθ und KEsin(ωt)cosθ in Bezug auf eine Änderung bezüglich θ, wenn sich die erste Welle 3 mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit dreht. E ist die Signalamplitude, K ist das Transformationsverhältnis, ω ist die Winkelerregungsfrequenz und t ist die Zeit.
  • Der zweite Drehmelder 22 gibt ein zweites sinusförmiges Amplitudensignal und ein zweites kosinusförmiges Amplitudensignal von zwei Phasenspulen (nicht dargestellt) aus, die in dem zweiten Drehmelderstator 22b vorgesehen sind, indem ein Erregungssignal zu einer Spule (nicht dargestellt) eingegeben wird, die im zweiten Drehmelderstator 22a vorgesehen ist. Wenn angenommen wird, dass das Erregungssignal Esin(ωt) ist, und angenommen wird, dass der Drehwinkel der zweiten Welle 4 θ+Δθ ist, dann hat das zweite sinusförmige Amplitudensignal eine Amplitude, die proportional zu sin(θ+Δθ) ist, und wird durch KEsin(ωt)sin(θ+Δθ) ausgedrückt, und hat das zweite kosinusförmige Amplitudensignal eine Amplitude, die proportional zu cos(θ+Δθ) ist, und wird durch KEsin(ωt)cos(θ+Δθ) ausgedrückt.
  • Die Ausgangssignale von den zwei Drehmeldern 21, 22 werden über ein Signalkabel 25 zu einer Steuervorrichtung 20 eingegeben, die extern zu dem Sensorgehäuse 7 vorgesehen ist, wie es in 3 dargestellt ist. Die Steuervorrichtung 20 hat einen ersten Signalverarbeitungsabschnitt 26, einen zweiten Signalverarbeitungsabschnitt 27, einen Ausgangssignalverarbeitungsabschnitt 28 und einen Wellenverzerrungsform-Erfassungsabschnitt 29.
  • Der erste Signalverarbeitungsabschnitt 26 hat eine erste Phasenverschiebungsschaltung 26a und eine erste Addierschaltung 26b. Die erste Phasenverschiebungsschaltung 26a verschiebt die Phase des von dem ersten Drehmelder 21 über die Eingangsschnittstelle 20a zugeführte erste sinusförmige Amplitudensignal um π/2, um ein erstes Phasenverschiebungssignal zu erhalten, das durch KEsin(ωt+π/2)sinθ ausgedrückt wird. Die erste Addierschaltung 26b addiert dieses erste Phasenverschiebungssignal zu dem vorgenannten ersten kosinusförmigen Amplitudensignal, das von dem ersten Drehmelder 21 über die Eingangsschnittstelle 20b zugeführt wird, um ein erstes Wechselsignal zu erhalten, das durch KEsin(ωt+π/2)sinθ + KEsin(ωt+π/2)cosθ = KEcos(ωt)sinθ + KEsin(ωt)cosθ = KEsin(ωt+θ) ausgedrückt wird. Anders ausgedrückt bilden der erste Drehmelder 21 und der erste Signalverarbeitungsabschnitt 26 eine erste Wechselsignalquelle, die ein sinusförmiges erstes Wechselsignal ausgibt, dessen Phase sich gemäß einer Änderung bezüglich des Drehwinkels θ der ersten Welle 3 ändert, wenn ein sinusförmiges Erregungssignal eingegeben wird.
  • Der zweite Signalverarbeitungsabschnitt 27 hat eine zweite Phasenverschiebungsschaltung 27a und eine zweite Addierschaltung 27b. Die zweite Phasenverschie bungsschaltung 27a verschiebt die Phase des von dem zweiten Drehmelder 22 über die Eingangsschnittstelle 20c zugeführte zweite sinusförmige Amplitudensignal um π/2, um ein zweites Phasenverschiebungssignal zu erhalten, das durch KE sin(ωt+π/2)sin(θ+Δθ) ausgedrückt wird. Die zweite Addierschaltung 27b addiert dieses zweite Phasenverschiebungssignal zu dem vorgenannten zweiten kosinusförmigen Amplitudensignal, das von dem zweiten Drehmelder 22 über die Eingangsschnittstelle 20b zugeführt wird, um ein zweites Wechselsignal zu erhalten, das durch KEsin(ωt+π/2)sin(θ+Δθ) + KEsin(ωt)cos(θ+Δθ) = KEcos(ωt)sin(θ+Δθ) + KE sin(ωt)cos(θ+Δθ) = KEsin(ωt+θ+Δθ) ausgedrückt wird. Anders ausgedrückt bilden der zweite Drehmelder 22 und der zweite Signalverarbeitungsabschnitt 27 eine zweite Wechselsignalquelle, die ein sinusförmiges zweites Wechselsignal ausgibt, dessen Phase sich gemäß einer Änderung bezüglich des Drehwinkels θ+Δθ der zweiten Welle 4 ändert, wenn ein sinusförmiges Erregungssignal eingegeben wird.
  • Der erste Drehmelder 21 und der zweite Drehmelder 22 sind relativ zueinander auf eine derartige Weise angeordnet, dass die Phasendifferenz zwischen dem ersten Wechselsignal und dem zweiten Wechselsignal π/2 ist, wenn das durch die erste und die zweite Welle 3, 4 übertragene Drehmoment Null ist.
  • Der Ausgangssignal-Verarbeitungsabschnitt 28 hat eine erste Logiksignal-Umwandlungsschaltung 28a, eine zweite Logiksignal-Umwandlungsschaltung 28b und eine PWM-Verarbeitungsschaltung 28c.
  • Die erste Logiksignal-Umwandlungsschaltung 28a wandelt das erste Wechselsignal in ein erstes Logiksignal um. Das erste Logiksignal wird durch eine binäre Rechteckwelle dargestellt, die den Wert H oder L annimmt, und die dieselbe Frequenz wie das erste Wechselsignal hat. Die zweite Logiksignal-Umwandlungsschaltung 28b wandelt das zweite Wechselsignal in ein zweites Logiksignal um. Das zweite Logiksignal wird durch eine binäre Rechteckwelle dargestellt, die den Wert H oder L annimmt und die dieselbe Frequenz wie das zweite Wechselsignal hat. Die Phasendifferenz zwischen dem ersten Wechselsignal und dem zweiten Wechselsignal wird gleich der Phasendifferenz zwischen dem ersten Logiksignal und dem zweiten Logiksignal.
  • Die PWM-Verarbeitungsschaltung 28c gibt ein PWM-Signal entsprechend einer Exklusiv-ODER-(EXOR-)Verknüpfung des ersten Logiksignals und des zweiten Logiksignals aus. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der aus dem PWM-Signal bestimmte PWM-Tastgrad als ein Wert entsprechend dem durch die erste und die zweite Welle 3, 4 übertragenen Drehmoment verwendet. Um genauer zu sein, zeigt die 4(1) ein erstes Logiksignal S1, ein zweites Logiksignal S2 und ein PWM-Signal S3, die durch die PWM-Verarbeitungsschaltung 28c ausgegeben werden, wenn das übertragene Drehmoment Null ist. In diesem Fall gilt Δθ = 0, ist die Phasendifferenz zwischen dem ersten Logiksignal S1 und dem zweiten Logikssignal S2 π/2 und ist der PWM-Tastgrad 50 %. 4(2) zeigt ein erstes Logiksignal S1, ein zweites Logiksignal S2 und ein PWM-Signal S3 in einem Fall, in welchem ein Drehmoment durch die erste und die zweite Welle 3, 4 in einer Richtung übertragen wird. In diesem Fall ist die Phasendifferenz zwischen dem ersten Logiksignal S1 und dem zweiten Logiksignal S2 π/2 + Δθ (Δθ > 0), und wenn das übertragene Drehmoment größer wird, steigt der PWM-Tastgrad über 50 % an. 4(3) zeigt ein erstes Logiksignal S1, ein zweites Logiksignal S2 und ein PWM-Signal S3 in einem Fall, in welchem ein Drehmoment durch die erste und die zweite Welle 3, 4 in der anderen Richtung übertragen wird. In diesem Fall ist die Phasendifferenz zwischen dem ersten Logiksignal S1 und dem zweiten Logiksignal S2 π/2 + Δθ (Δθ < 0), und wenn das übertragene Drehmoment größer wird, fällt der PWM-Tastgrad unter 50 % ab.
  • Da die Phasenänderung bezüglich des ersten Wechselsignals der Änderung bezüglich des Drehwinkels der ersten Welle 3 entspricht und die Phasenänderung bezüglich des zweiten Wechselsignals der Änderung bezüglich des Drehwinkels der zweiten Welle 4 entspricht, entspricht dann die Phasendifferenz zwischen dem ersten Wechselsignal und dem zweiten Wechselsignal dem übertragenen Drehmoment, das der Differenz bezüglich des Drehwinkels der ersten Welle 3 und der zweiten Welle 4 entspricht. Da diese Phasendifferenz zwischen dem ersten Wechselsignal und dem zweiten Wechselsignal gleich der Phasendifferenz zwischen dem ersten Logiksignal S1 und dem zweiten Logiksignal S2 ist, ist dann das PWM-Signal S3 entsprechend der Exklusiv-ODER-Verknüpfung des ersten Logiksignals S1 und des zweiten Logiksignals S2 ein Phasendifferenzentsprechungssignal, dessen Wellenform sich ändert, wenn sich die Pulsbreite gemäß der Änderung bezüglich der Phasendifferenz zwischen dem ersten Wechselsignal und dem zweiten Wechselsignal ändert. Dieses PWM-Signal S3 wird als Signal entsprechend dem durch die erste und die zweite Welle 3, 4 übertragenen Drehmoment verwendet, und daher ist der vorgenannte PWM-Tastgrad ein Wert, der dem durch die erste und die zweite Welle 3, 4 übertragenen Drehmoment entspricht.
  • Der Wellenformverzerrungs-Erfassungsabschnitt 29 hat einen ersten Verzerrungsindikatorwert-Berechnungsabschnitt 29A als Bestimmungsteil, der einen ersten Verzerrungsindikatorwert bestimmt, der sich gemäß der Wellenformverzerrung des ersten Wechselsignals ändert, und einen zweiten Verzerrungsindikatorwert-Berechnungsabschnitt 29B als Bestimmungsteil, der einen zweiten Verzerrungsindikatorwert bestimmt, der sich gemäß der Wellenformverzerrung des zweiten Wechselsignals ändert.
  • Wie es in 5 gezeigt ist, hat der erste Verzerrungsindikatorwert-Berechnungsabschnitt 29A eine Nulldurchgangs-Erfassungsschaltung 29a zum Erfassen der Zeit, zu welcher der Wert des ersten Wechselsignals von Null ansteigt, eine Integrationsschaltung 29b zum Integrieren des ersten Wechselsignals, eine Nulldurchgangs-Erfassungsschaltung 29c zum Erfassen der Zeit, zu welcher der integrierte Wert des ersten Wechselsignals von Null ansteigt, und eine Zeitberechnungsschaltung 29d zum Bestimmen der Zeitperiode ab der Zeit, zu welcher der Wert des ersten Wechselsignals Null wird, bis zu der Zeit, zu welcher der integrierte Wert des ersten Wechselsignals Null wird, als ersten Verzerrungsindikatorwert auf der Basis der Erfassungssignale von den jeweiligen Erfassungsschaltungen 29a, 29c. Der zweite Verzerrungsindikatorwert-Berechnungsabschnitt 29B hat eine Nulldurchgangs-Erfassungsschaltung 29e zum Erfassen der Zeit, zu welcher der Wert des zweiten Wechselsignals von Null ansteigt, eine Integrationsschaltung 29f zum Integrieren des zweiten Wechselsignals, eine Nulldurchgangs-Erfassungsschaltung 29g zum Erfassen der Zeit, zu welcher der integrierte Wert des zweiten Wechselsignals von Null ansteigt und eine Zeitberechnungsschaltung 29h zum Bestimmen der Zeitperiode ab der Zeit, zu welcher der Wert des zweiten Wechselsignals Null wird, bis zu der Zeit, zu welcher der integrierte Wert des zweiten Wechselsignals Null wird, als zweiten Verzerrungsindikatorwert auf der Basis der Erfassungssignale von den Erfassungsschaltungen 29e, 29f.
  • Wenn es keinen Fehler bezüglich der Phasenänderungen der jeweiligen Wechselsignale entsprechend der Änderung bezüglich des Drehwinkels der jeweiligen Wellen 3, 4 gibt, dann hat jedes der Wechselsignale S eine sinusförmige Wellenform, wie es durch die durchgezogene Linie in 6 angezeigt ist. Wenn die Phasenänderungen bezüglich der jeweiligen Wechselsignale nicht genau den Änderungen bezüglich der Drehwinkel der jeweiligen Wellen 3, 4 entsprechen, und zwar aufgrund von Erfassungsfehlern, die durch ein Auslaufen oder ähnliches der Drehmelderrotoren 21a, 22a in den Drehmeldern 21, 22 verursacht ist, dann wird die Wellenform jedes Wechselsignals S verzerrt, wie es beispielsweise durch die gestrichelte Linie in 6 angezeigt ist. In einem Fall, in welchem eine Verzerrung in einem Wechselsignal S aufgetreten ist, ändert sich dann die Zeitperiode ab der Zeit, zu welcher der Wert des Wechselsignals S Null wird, bis zu der Zeit, zu welcher er einen relativen maximalen Wert erreicht, im Vergleich mit einem Fall, in welchem es keine Wellenformverzerrung gibt. Daher entspricht in 7 die Zeitperiode ab der Zeit ta, bei welcher der Wert jedes Wechselsignals S Null ist, bis zu der Zeit tb, zu welcher er einen relativen maximalen Wert erreicht, der Zeitperiode t1 ab der Zeit ta, bei welcher dieser Wert Null wird, bis zu der Zeit tb, zu welcher der Wert der Kosinuswelle S', der dem integrierten Wert jedes Wechselsignals entspricht, wie es durch die doppelt gestrichelte Linie in 7 angezeigt ist, Null wird. Anders ausgedrückt ändert sich jeder Verzerrungsindikatorwert gemäß der Wellenformverzerrung von jedem der Wechselsignale, und daher kann das Ausmaß einer Wellenformverzerrung durch jeden Verzerrungsindikatorwert dargestellt werden und kann jeder Verzerrungsindikatorwert mittels generischer Komponenten schnell bzw. ohne weiteres bestimmt werden.
  • Die Differenz zwischen dem bestimmten ersten Verzerrungsindikatorwert und dem bestimmten zweiten Verzerrungsindikatorwert wird durch einen Fehlerberechnungsabschnitt 29C bestimmt, und diese Differenz wird von dem vorgenannten PWM-Tastgrad entsprechend dem durch die erste und die zweite Welle 3, 4 übertragenen Drehmoment durch den Fehlerberechnungsabschnitt 30 subtrahiert. Dadurch wird ein Korrekturteil gebildet, der den Wert entsprechend dem aus dem Phasendifferenzentsprechungssignal bestimmten übertragenen Drehmoment durch einen Wert entsprechend der Differenz zwischen dem ersten Verzerrungsindikatorwert und dem zweiten Verzerrungsindikatorwert korrigiert.
  • Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Lenkhilfsleistung entsprechend dem durch die erste und die zweite Welle 3, 4 übertragenen Drehmoment aus der zuvor bestimmten und gespeicherten Beziehung zwischen dem PWM-Tastgrad und der Lenkhilfsleistung berechnet, und ein elektrisches Stellglied (nicht dargestellt) zum Erzeugen der Lenkhilfsleistung wird auf eine derartige Weise gesteuert, dass es die so berechnete Lenkhilfsleistung erzeugt. Ein allgemein bekanntes System kann für dieses elektrische Stellglied zum Erzeugen der Lenkhilfsleistung verwendet werden, und beispielsweise kann ein System verwendet werden, bei welchem die durch einen Elektromotor erzeugte Lenkhilfsleistung mittels eines Reduktionsgetriebemechanismus zu der Lenkwelle übertragen wird.
  • Gemäß dem Drehmomentsensor 1 des vorgenannten Ausführungsbeispiels ist es möglich, die Differenz bezüglich des Drehwinkels direkt zu bestimmen, die dem übertragenen Drehmoment entspricht, ohne jeweils den Drehwinkel der ersten Welle 3 und dem Drehwinkel der zweiten Welle 4 zu erfassen. Daher gibt es keine Notwendigkeit zum direkten Einlesen der jeweiligen Ausgangswerte für das sinusförmige Signal und das kosinusförmige Signal, um das Drehmoment zu bestimmen, wie beim Stand der Technik, und somit kann die Arbeitbelastung, die für eine Signalverarbeitung erforderlich ist, reduziert werden und können nichtlineare Komponenten eliminiert werden.
  • Darüber hinaus ist es selbst dann, wenn die Änderung bezüglich der Phase des ersten Wechselsignals nicht genau der Änderung bezüglich des Drehwinkels der ersten Welle 3 entspricht, und zwar aufgrund eines Fehlers, und die Änderung bezüglich der Phase des zweiten Wechselsignals nicht genau der Änderung bezüglich des Drehwinkels der zweiten Welle 4 entspricht, und zwar aufgrund eines Fehlers, möglich, einen Wert entsprechend dem durch die zwei Wellen 3, 4 übertragenen Drehmoment zu bestimmen, ohne durch die Differenz zwischen den zwei Fehlern beeinflusst zu werden. Anders ausgedrückt wird dieser Fehler dann, wenn es einen Fehler bezüglich der Phasenänderung beim ersten Wechselsignal gibt, als eine Verzerrung in der Wellenform des ersten Wechselsignals dargestellt, und wenn es einen Fehler bezüglich der Phasenänderung beim zweiten Wechselsignal gibt, dann wird dieser Fehler als Verzerrung in der Wellenform des zweiten Wechselsignals dargestellt. Folglich entspricht die Differenz zwischen dem ersten Verzerrungsindikatorwert, der sich gemäß der Wellenformverzerrung des ersten Wechselsignals ändert, und dem zweiten Verzerrungsindikatorwert, der sich gemäß der Wellenformverzerrung des zweiten Wechselsignals ändert, der Differenz zwischen dem Fehler bezüglich der Phasenänderung beim ersten Wechselsignal und dem Fehler bezüglich der Phasenänderung beim zweiten Wechselsignal. Daher ist es möglich, die Effekte der Differenz zwischen den zwei Fehlern durch Korrigieren des Werts entsprechend dem übertragenen Drehmoment auszulöschen, der aus dem Signal entsprechend einer Phasendifferenz zwischen dem ersten Wechselsignal und dem zweiten Wechselsignal bestimmt wird, durch einen Wert entsprechend der Differenz zwischen dem ersten Verzerrungsindikatorwert und dem zweiten Verzerrungsindikatorwert.
  • Darüber hinaus ist es beim vorgenannten Ausführungsbeispiel möglich, ein erstes und ein zweites Wechselsignal mittels generischer Komponenten auszugeben, wie beispielsweise der Drehmelder 21, 22, der Phasenverschiebungsschaltungen 26a, 27a und der Addierschaltungen 26b, 27b, und darüber hinaus ist es auch möglich, ein PWM-Signal auszugeben, dessen Pulsbreite sich gemäß einer Änderung bezüglich der Phasendifferenz zwischen dem ersten Wechselsignal und dem zweiten Wechselsignal ändert, mittels generischer Komponenten, wie beispielsweise der Logiksignal-Umwandlungsschaltungen 28a, 28b zum Umwandeln der Wechselsignale in Logiksignale und der PWM-Verarbeitungsschaltung 28c zum Erzeugen eines Signals entsprechend der Exklusiv-ODER-Verknüpfung der Logiksignale.
  • 8, 9(1), 9(2) und 9(3) zeigen eine Modifikation der Steuervorrichtung 20. Hier besteht der Unterschied gegenüber dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel darin, dass erste Drehmelder 21 und der zweite Drehmelder 22 relativ auf eine derartige Weise positioniert sind, dass die Phasendifferenz zwischen dem ersten Wechselsignal und dem zweiten Wechselsignal Null wird, wenn das durch die erste und die zweite Welle 3, 4 übertragene Drehmoment Null wird. Der Ausgangssignal-Verarbeitungsabschnitt 28' hat eine Anstiegszeit-Erfassungsschaltung 28d für das erste Logiksignal, das von der ersten Logiksignal-Umwandlungsschaltung 28a ausgegeben wird, und eine Abfallzeit-Erfassungsschaltung 28e für das zweite Logiksignal, das von der zweiten Logiksignal-Umwandlungsschaltung 28b ausgegeben wird. Die PWM-Verarbeitungsschaltung 28c' hat ein SR-(Setz/Rücksetz-)Flip-Flop, anstelle einer Schaltung zum Ausgeben des PWM-Signals, das der Exklusiv-ODER-Verknüpfung des ersten Logiksignals und des zweiten Logiksignals entspricht. Das Anstiegszeit-Erfassungssignal für das erste Logiksignal wird zu dem S-Anschluss des Flip-Flops eingegeben, das die PWM-Verarbeitungsschaltung 28c' bildet, und das Abfallzeit-Erfassungssignal für das zweite Logiksignal wird zu seinem R-Anschluss eingegeben. Demgemäß wird ein PWM-Signal von der PWM-Verarbeitungsschaltung 28c' ausgegeben. Der PWM-Tastgrad dieses PWM-Signals entspricht den durch die erste und die zweite Welle 3, 4 übertragenen Drehmoment.
  • Um genauer zu sein, zeigt die 9(1) ein erstes Logiksignal S1, ein zweites Logiksignal S2, ein PWM-Signal S3, das durch die PWM-Verarbeitungsschaltung 28c' ausgegeben wird, ein Anstiegszeit-Erfassungssignal S4 und ein Abfallzeit-Erfassungssignal S5 in einem Fall, in welchem das übertragene Drehmoment Null ist.
  • In diesem Fall gilt Δθ = 0, ist die Phasendifferenz zwischen dem ersten Logiksignal und dem zweiten Logiksignal Null, und da die Zeitperiode t1 ab der Anstiegszeit des ersten Logiksignals bis zu der Abfallzeit des zweiten Logiksignals gleich der Zeitperiode t2 ab der Abfallzeit des zweiten Logiksignals bis zu der Anstiegszeit des ersten Logiksignals ist, ist dann der PWM-Tastgrad 50 %. 9(2) zeigt das erste Logiksignal S1, das zweite Logiksignal S2 und das PWM-Signal S3 in einem Fall, in welchem ein Drehmoment in einer Richtung durch die erste und die zweite Welle 3, 4 übertragen wird. In diesem Fall wird die Phasendifferenz zwischen dem ersten Logiksignal und dem zweiten Logiksignal Δθ (> 0) und ist die Zeitperiode t1 ab der Anstiegszeit des ersten Logiksignals bis zu der Abfallzeit des zweiten Logiksignals länger als die Zeitperiode t2 ab der Abfallzeit des zweiten Logiksignals bis zu der Anstiegszeit des ersten Logiksignals, und daher steigt dann, wenn das übertragene Drehmoment größer wird, der PWM-Tastgrad über 50 % an. 9(3) zeigt das erste Logiksignal S1, das zweite Logiksignal S2 und das PWM-Signal S3 in einem Fall, in welchem ein Drehmoment durch die erste und die zweite Welle 3, 4 in der anderen Richtung übertragen wird. In diesem Fall wird die Phasendifferenz zwischen dem ersten Logiksignal und dem zweiten Logiksignal Δθ (< 0) und ist die Zeitperiode t1 ab der Anstiegszeit des ersten Logiksignals bis zu der Abfallzeit des zweiten Logiksignals kürzer als die Zeitperiode t2 ab der Abfallzeit des zweiten Logiksignals bis zu der Anstiegszeit des ersten Logiksignals, und daher wird, wenn das übertragene Drehmoment größer wird, der PWM-Tastgrad unter 50 % niedriger. Demgemäß ist es möglich, ein PWM-Signal auszugeben, dessen Pulsbreite sich gemäß einer Änderung bezüglich der Phasendifferenz zwischen dem ersten Wechselsignal und dem zweiten Wechselsignal ändert, und zwar mittels generischer Komponenten, wie beispielsweise der Logiksignal-Umwandlungsschaltungen 28a, 28b zum Umwandeln von Wechselsignalen in Logiksignalen, der Schaltungen 28d, 28e zum Erfassen der Anstiegszeit und der Abfallzeit der Logiksignale und des SR-Flip-Flops zum Erzeugen eines Signals mit einer Anstiegszeit und einer Abfallzeit, die der Anstiegszeit und der Abfallzeit der Logiksignale entsprechen. Die übrigen Teile sind dieselben wie diejenigen, des vorangehenden Ausführungsbeispiels, und dieselben Teile sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Das Abfallzeit-Erfassungssignal für das zweite Logiksignal kann zu dem S-Anschluss des SR-Flip-Flops eingegeben werden, das die PWM-Verarbeitungsschaltung 28c' bildet, und das Anstiegszeit-Erfassungssignal für das erste Logiksignal kann zu dem R-Anschluss davon eingegeben werden. Daher kann die PWM-Verarbeitungsschaltung 28c' ein Phasendifferenzentsprechungssignal in der Form eines PWM-Signals ausgeben, dessen Anstiegszeit entweder der An stiegszeit des ersten Logiksignals oder der Abfallzeit des zweiten Logiksignals entspricht, und dessen Abfallzeit dem anderen davon entspricht.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das vorgenannte Ausführungsbeispiel oder die vorgenannte Modifikation beschränkt.
  • Beispielsweise werden bei dem Ausführungsbeispiel und der Modifikation, die zuvor angegeben sind, das erste und das zweite Wechselsignal durch jeweiliges Addieren des ersten und des zweiten Phasenverschiebungssignals ausgegeben, die durch Verschieben der Phase des ersten und des zweiten sinusförmigen Amplitudensignals erhalten werden, die durch den ersten und den zweiten Drehmelder 21, 22 ausgegeben werden, zu dem ersten und dem zweiten kosinusförmigen Amplitudensignal, aber es ist auch möglich, das erste und das zweite Wechselsignal direkt von dem ersten und dem zweiten Drehmelder 21, 22 auszugeben. Um genauer zu sein ist es auch möglich, ein erstes Wechselsignal, das durch KEsin(ωt+θ) ausgedrückt wird, von der Spule des ersten Drehmelderrotors 21a auszugeben, indem Erregungssignals, die durch Esin(ωt) und Ecos(ωt) ausgedrückt werden, zu den zwei Phasenspulen des ersten Drehmelderstators 21b eingegeben werden, und ein zweites Wechselsignal, das durch KEsin(ωt+θ+Δθ) ausgedrückt wird, von der Spule des zweiten Drehmelderrotors 22a auszugeben, indem Erregungssignale, die durch Esin(ωt) und Ecos(ωt) ausgedrückt werden, zu den zwei Phasenspulen des zweiten Drehmelderstators 22b eingegeben werden. In diesem Fall sind der erste Signalverarbeitungsabschnitt 26 und der zweite Signalverarbeitungsabschnitt 27 bei dem vorgenannten Ausführungsbeispiel für die Wechselsignalquelle nicht erforderlich. Dadurch ist es möglich, das erste und das zweite Wechselsignal mittels Drehmeldern 21, 22 auszugeben, die generische Komponenten sind, und somit kann der Aufbau weiter vereinfacht werden.
  • Darüber hinaus ist es, wie es in 10 gezeigt ist, auch möglich, Einstellteile vorzusehen, um das Ausmaß einer Phasenverschiebung in der ersten Phasenverschiebungsschaltung 26a und der zweiten Phasenverschiebungsschaltung 27a einzustellen. Um genauer zu sein wird in jeder der Phasenverschiebungsschaltungen 26a, 27a ein sinusförmiges Amplitudensignal zu dem invertierenden Eingangsanschluss eines Operationsverstärkers OP über einen Widerstand R1 und zu dem nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers OP über einen Kondensator C eingegeben, wird der Ausgangsanschluss dese Operationsverstärkers OP über einen Widerstand R2 geerdet, wird das durch den Operationsverstärker OP ausgegebene Phasenverschiebungssignal als negative Rückkopplung über einen Widerstand R3 zugeführt und ist eine Erdungsverbindung zwischen dem Kondensator C und dem Operationsverstärker OP über einen variablen Widerstand R4 vorgesehen. Durch Ändern des Widerstandswerts des variablen Widerstands R4 ist es möglich, das Ausmaß einer Phasenverschiebung beim sinusförmigen Amplitudensignal einzustellen. Dadurch ist es möglich, Fehler von dem Ausmaß einer Phasenverschiebung bei dem ersten und dem zweiten sinusförmigen Amplitudensignal zu eliminieren, wenn diese Signale um π/2 phasenverschoben werden.
  • Darüber hinaus wird bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel und dem vorangehenden Modifikationsbeispiel der PWM-Tastgrad des durch den Ausgangssignal-Verarbeitungsabschnitt 28, 28' ausgegebenen PWM-Signals als ein Wert entsprechend dem übertragenen Drehmoment verwendet, aber es ist auch möglich, das Zeitintegral des PWM-Signals als Wert entsprechen dem übertragenen Drehmoment zu verwenden.

Claims (1)

  1. Drehmomentsensor, der folgendes aufweist: eine erste Welle (3); eine zweite Welle (4), die eine relative Drehung in Bezug auf die erste Welle (3) elastisch durchführen kann; eine erste Wechselsignalquelle (21, 26), die angeordnet ist, um ein sinusförmiges erstes Wechselsignal auszugeben, dessen Phase sich gemäß einer Änderung bezüglich des Drehwinkels der ersten Welle (3) ändert; eine zweite Wechselsignalquelle (22, 27), die angeordnet ist, um ein sinusförmiges Wechselsignal auszugeben, dessen Phase sich gemäß einer Änderung bezüglich des Drehwinkels der zweiten Welle (4) ändert; einen Ausgangssignal-Verarbeitungsabschnitt (28, 28'), der angeordnet ist, um ein Phasendifferenzentsprechungssignal auszugeben, dessen Wellenform sich gemäß einer Änderung bezüglich der Phasendifferenz zwischen dem ersten Wechselsignal und dem zweiten Wechselsignal ändert; einen Bestimmungsteil (29A), der angeordnet ist, um die Zeitperiode ab der Zeit, zu welcher der Wert des ersten Wechselsignals Null wird, bis zu der Zeit, zu welcher der integrierte Wert dese ersten Wechselsignals Null wird, als ersten Verzerrungsindikatorwert zu bestimmen, der sich gemäß der Wellenformverzerrung des ersten Wechselsignals ändert; einen Bestimmungsteil (29B), der angeordnet ist, um die Zeitperiode ab der Zeit, zu welcher der Wert des zweiten Wechselsignals Null wird, bis zu der Zeit, zu welcher der integrierte Wert des zweiten Wechselsignals Null wird, als zweiten Verzerrungsindikatorwert zu bestimmen, der sich gemäß der Wellenverzerrung des zweiten Wechselsignals ändert; eine Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen des Werts entsprechend dem Drehmoment aus dem Phasendifferenzentsprechungssignal; und einen Korrekturteil (30), der angeordnet ist, um den Wert entsprechend dem Drehmoment auf der Basis eines Werts entsprechend der Differenz zwischen dem ersten Verzerrungsindikatorwert und dem zweiten Verzerrungsindikatorwert zu korrigieren.
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