JP2005148063A - 絶対トルクを検出するシステムと該システムからなるモジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 回転軸に加えられる絶対トルクを決定するシステム(1)。ねじれて変形可能な検出素子(2)の両端(3、4)の近傍にそれぞれ回転自在に固定され、かつ等しく分布する1つまたは複数の特異点を有する第1及び第2のコーダ(5,6)から空隙の置いて配置された第1および第2の固定センサ(10、11)がコーダ(5、6)の特異点(8a、8b)の検出に関連するパルス信号(I1、I2)を送出しする。システムは複数の特異点(8a、8b)の角度差を計算して、校正差との比較によって、加えられる絶対トルクを決定し得る。
【選択図】 図1
Description
ステアリングホイールに加えられるトルクの測定を例えばシミュレータで使用して、リアルタイムで良好な運転シミュレーションを提供することが可能である。
特に本出願人による特許文献1に記載の回転軸に加えられるトルクを決定する装置が知られている。そのような装置は多くの利点があり、特に構造を簡単化することが可能である。これは、ディジタル・センサを使用することにより、異なる空隙や温度差を考慮しなくてすむことによる。
相対トルクは、任意のトルク値を基準とする任意の瞬間のトルク値を意味する。このトルクの基準値は測定ごとに異なる。
意味する。.
例えば、電動式ステアリングの場合、ステアリングシャフトに加えられる絶対トルクの値を決定することが重要でる。
ただし、装置の稼働中には、このように絶対トルクを決定することは絶対角位置を知るまでに回転軸の大きい角運動を必要とする。従って、絶対トルクを決定し得るまでに比較的長い時間がかかることがある。
さらに、適当な最大角度差を選択することで、本発明のシステムはその利用形態へのよりよい適合が可能になる。
該検出素子の両端の各々の近くにそれぞれ回転自在に固定される第1および第2のコーダであって、該検出素子の使用時の最大変形値より大きい角度差で等しく分布する1つまたは複数の特異点を有し、該複数の特異点の角分布が該2つのコーダで同一であるコーダと、
向かい合わせにそれぞれ該第1および第2のコーダから空隙の距離を置いて配置された第1および第2の固定センサであって、前記センサの各々が該コーダの特異点の検出に関連するパルスを有する信号を送出し得るセンサとからなる測定装置とからなり、さらに、各コーダの特異点の測定後に前記複数の特異点の角度差を計算して、校正差との比較によって、加えられる絶対トルクを決定し得る、該センサから送出される信号を処理する装置からなるシステムを提案する。
に連係させる手段とからなるモジュールを提案する。
この回転トルクを決定するにあたり、トルクの作用によって弾性的に変形してトルクを伝達し得る検出素子2を提供する方法が公知である。
この角度差を測定して、検出素子の性質を考慮する処理装置によって、軸に加えられるトルクを測定することが望まれる。
図2は測定装置内で使用されるコーダ5、6の1実施形態を示す。コーダ5、6は同心のメイン多重極トラック7aといわゆる回転パルス多重極トラック7bとからなる磁気リング7から形成される。コーダ5、6の各々の回転パルス・トラック7bは検出素子2を使用する際の最大変形値より大きい角度差で等しく分布するいくつかの特異点8を有する。
コーダ5、6のメイン多重極トラック7aと回転パルス多重極トラック7bとは磁化方向が任意の極でその極に隣接する2つの極に対して反転する複数の隣接極から形成される。
と、リング7の外部に向かって配置された回転パルス・トラック7bとは68対の極9からなる。回転パルス・トラック7bの極9の対はメイン・トラック7aの極の対に対して値φだけ位相遅れの関係にある。
図示の実施形態では、回転パルス・トラック7bは極9の対ごとに1つの特異点8を有する。すなわち、68個の特異点を有する。図2aには2つのうち1つの磁気遷移のみを示している。
センサ10、11は少なくとも3つの検出素子であって、少なくともその2つがメイン・トラック7aに向かい合って配置され、少なくともその1つが回転パルス・トラック7bに向かい合って配置されている検出素子からなる。
使用する第1および第2のセンサ10、11は、メイン・トラック7aに向かい合って配置されている検出素子と回転パルス・トラック7bに向かい合って配置されている検出素子によって直角位相の2つの周期電気信号S1、S2を送出し得る。
ただし、信号S1およびS2を送出し得る検出素子からなるセンサ10、11も知られている。
一実施形態では、各電子回路はさらに、例えば、本出願人による特許文献5に記載するタイプの補完回路からなり、ディジタル信号の分解能を増加することが可能である。特に、極の対ごとに128のエッジを有する信号を得ることが可能である。
次いで、検出素子2が加えられるトルクの効果で変形すると、第2のコーダ6の第2の特異点8bが回転パルス・トラック7bに向かい合った第2のセンサ11の検出素子によって検出され、前記第2のセンサ11は第2のパルスI2を送出する。
このために、センサ10、11の電子回路は、信号A、BおよびCから、対応するコーダ5,6の回転パルス・トラック7b上の特異点8の角位置を得ることが可能である。信号A、BおよびCから角位置を得る例は、特に、本出願人による特許文献6および特許文献3に記載されている。
別の実施形態では、特異点8aと8bとの角度差はパルスI1とパルスI2との分離を測定することで直接測定し得る。次に、センサ10、11の電子回路はコーダ5および6の磁気極9の対から補完によって得られるディジタル信号A、Bのエッジを増分カウントする手段からなる。次に第1のパルスI1が参照に使用され、第2のパルスI2からの分離が信号A、Bのエッジの数をカウントすることで決定される。
決定システム1が支援ステアリングに使用されるケースでは、ステアリングシャフト上での組み立て後にゼロ・トルクで作業台上で測定することが可能である。差の値は処理装置12内に提供される手段によって記憶される。
処理装置12は第1の特異点8aと第2の特異点8bの間で測定された角度差を角度校正差と比較して、検出素子2を形成するねじり棒の硬さを考慮して回転軸に加えられる絶対トルクの値を決定する手段からなる。
特に、そのようなシステムは、ここでセンサ5および6の電子回路によって得られる回転軸の増分位置の測定を前車軸の車輪の差分速度を測定する装置と組み合わせる特許文献7に従って製造することが可能である。この実施形態によって、本発明は絶対トルクおよび角度を測定するモジュールを得ることが可能である。
モジュール13は、測定するトルクを加えるアセンブリの2つの部分間に、できれば脱着可能に挿入するように意図される。
第2の変形形態によれば、モジュール13は検出素子を有さない軸とトルクを加える部材との間に組み込むように意図される。
図示の実施形態では、検出素子2は円形の断面が軸と同軸に配置されるように意図されたねじり棒の形態である。ただし、使用上の制約に応じて、検出素子2の配置および/またはその断面の幾何学的形状を異なるように設計してもよい。
素子2の第1の端部3の付近に連係する。
第1の部品14の検出素子2上の連係は検出素子2の端部3上に取り付けられた第1の環状の支持材16によって実行される。
第2の部品17の検出素子2上の連係は検出素子2の端部4上に取り付けられた、第1の環状の支持材16と形状が相補的な第2の環状の支持材19によって実行される。
軸の部品および/またはトルクを加える部材はそれぞれこれら2つの溝が切られた環状の部品22によって特に圧力ばめによって固定することが可能である。これによって、形成されたアセンブリは一方ではトルクを伝達し、他方ではトルクを測定することが可能である。
図示していない変形形態では、2つのコーダ5、6はそれぞれ検出素子2の端部3、4と連係することが可能である。
モジュール13がステアリングシャフトに連係するケースでは、ステアリングホイールによって軸にトルクが加えられると、検出素子2が、特にその幾何学的形状および/またはそれを構成する材料の性質によって、回転運動を伝達しながらこのトルクの作用で弾性ねじれを起こすように配置される。
Claims (12)
- 回転軸、特に車両のステアリングコラムの軸に加えられる絶対トルクを決定するシステム(1)であって、前記システム(1)は前記軸に加えられるトルクの作用でねじれて変形可能な検出素子(2)からなり、前記システムはさらに、
該検出素子(2)の両端(3、4)の各々の近傍において回転自在に固定された第1及び第2のコーダ(5,6)を備え、該検出素子(2)の使用時の最大変形値より大きい角度差で等しく分布する1つまたは複数の特異点(8)を有し、該複数の特異点(8)の角分布が該2つのコーダ(5、6)で同一であり、
該第1および第2のコーダ(5,6)に対向するようにこれらコーダから空隙を置いて第1および第2の固定センサ(10、11)が配置され、これらセンサ(10、11)は各々が該コーダ(5、6)の特異点(8a、8b)の検出に関連するパルス信号(I1、I2)を出力する測定装置からなり、
前記システムがさらに、各コーダ(5、6)の特異点(8a、8b)の測定後に前記複数の特異点(8a、8b)の角度差を計算して、校正差との比較によって、加えられる絶対トルクを決定し得る、該センサ(10、11)から出力される信号を処理する装置(12)からなることを特徴とするシステム。 - 前記コーダ(5、6)の各々が、同心状をなすメイン多重極トラック(7a)と回転パルス多重極トラック(7b)とからなり、該回転パルス・トラック(7b)が角方向に等しく分布する1つまたは複数の特異点(8)からなることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記コーダ(5、6)の前記トラック(7a、7b)が、磁化方向が任意の極でその極に隣接する2つの極に対して反転する複数の隣接極から形成されることを特徴とする請求項2に記載のシステム。
- 前記回転パルス・トラック(7b)が極(9)の対ごとに1つの特異点(8)を有することを特徴とする請求項3に記載のシステム。
- 前記センサ(10、11)が少なくとも3つの検出素子からなり、少なくともその2つがメイン・トラック(7a)に向かい合って配置され、直角位相の2つの周期電気信号を送出し、少なくともその1つが前記回転パルス・トラック(7b)に向かい合って配置され、電気信号を送出する検出素子からなることを特徴とする請求項2から4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記検出素子はホール効果センサ、マグネトレジスタおよびジャイアント・マグネトレジスタから選択されることを特徴とする請求項5に記載のシステム。
- 前記第1(6)および第2(11)のセンサが各々、電気信号から直角位相の2つの方形ディジタル位置信号と、特異点(8a、8b)の検出に関連するパルス(I1、I2)の形態の回転パルス信号とを送出し得る電子回路からなることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のシステム。
- 各電子回路がさらに、ディジタル信号の分解能を増加する補完回路からなることを特徴とする請求項7に記載のシステム。
- 前記電子回路が、前記対応するコーダ(5、6)の前記回転パルス・トラック(7b)上の前記特異点(8)の角位置を得ることが可能なことを特徴とし、前記処理装置(12)が前記第1(5)のコーダと第2(6)のコーダとの前記特異点(8a、8b)の角度差
を決定し得る減算器からなることを特徴とする請求項7または8に記載のシステム。 - 各々が、固定レースと、前記レース間に配置された検出素子と回転体とに連係する回転レースと、可動レース連係した少なくとも1つのコーダ(5、6)および/または固定レースに連係した少なくとも1つのセンサ(10、11)とからなる第1および際2のベアリングからなることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載のシステム。
- 回転軸に加えられるトルクを測定するモジュール(13)であって、請求項1から10のいずれか1項に記載のシステム(1)と、前記モジュール(13)を検出素子を有さない該軸のそれぞれ2つの部分に連係させる手段(20、21)とからなるモジュール。
- 回転軸に加えられるトルクを測定するモジュール(13)であって、請求項1から10のいずれか1項に記載のシステム(1)と、前記モジュール(13)を検出素子を有さない該軸のそれぞれ1つの端部と該トルクを加える部材とに連係させる手段(20、21)とからなるモジュール。
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A602 | Written permission of extension of time |
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