JP4387082B2 - トルク測定装置、同装置によるトルク測定方法、ならびに同装置を備えたステアリングコラムおよびモジュール - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸に加えられるトルクを測定する装置と、かかる装置によってトルクを測定する方法と、ステアリングコラムと、かかる装置から成るモジュールとに関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明の目的は、例えば、ハンドルによって車両のステアリングコラムに加えられるトルクを測定することである。
【０００３】
ステアリングコラムとは、従来、ダッシュボードの下で車両のボディに固定され、ハンドルに接続される伝動軸を案内すると共に支承する管状要素のことを指す。
【０００４】
次に、ハンドルとは、操縦輪に接続され、車両を操縦するために運転者によって使用される手動制御部材のことである。
本発明は、分断されたステアリングコラムにも関する。従来のステアリングコラムとは異なり、分断ステアリングコラムは、ハンドルの円運動を、車輪が操縦されるようにするためのピットマンアームの角運動に変換するステアリングボックスを伴わない。
【０００５】
それにまったく反して、該分断ステアリングの場合、該車両が実物であるかシミュレーションシステムに属するかに係わらず、ハンドルと地上に置かれた車輪との間に直接的な機械的リンクが存在しない。
【０００６】
該シミュレーションはゲームに関連したり、自動車教習所での学習に関連したり、または、自動車メーカの必要条件に応ずるための対話式運転シミュレーションに関連したりする。
【０００７】
かかるシミュレータにおいて、シミュレーションを行う操縦補助付きまたはなしの車両のタイプに従ってはずみ車にトルクを発生させる機構による、はずみ車での力の回復は、再現される走行条件を考慮しなければならない。
【０００８】
従って、リアルタイムでの良好なシミュレーションを提供するために、はずみ車に加えられるトルクの測定が不可欠である。
ハンドルシャフトに加えられるトルクの測定も、サーボ操縦や補助操縦で非常に重要である。これは、補助の開始が、運転者によってハンドルに加えられたトルクに特に依存して決まるためである。
【０００９】
サーボ操縦で使用されるトルク測定装置は、運転者によってはずみ車に（従って車両のステアリングコラムの伝動軸に）加えられる操縦トルクを表す信号を発する。
【００１０】
該信号は従来、電気サーボ操縦の場合、例えば電動モータを制御することで補助を開始する、操縦支援コンピュータに送られる。
本発明は、（例えば車両の車輪への）力の伝達の分野や、加えられたトルクの測定による該車両の制動制御などの他の分野にも適用できる。
【００１１】
検出素子に接着された歪みゲージを使用するトルク測定用装置はすでに公知である。
この種の技術は、特に、車両のステアリングコラムに加えられるトルクを測定するために、かさ高さと信頼性を理由に望ましくないとされている回転路を必要とするという欠点を有する。
【００１２】
例えば磁気結合や張力下に置かれた材料の特性の変動や、ねじりバーの２つの進入角および出口角を測定することで、検出素子の変形角度を測定する他の技術も知られている。
【００１３】
例えば、検出部材に対する２個の磁場発生装置の角度オフセットの検出により、加えられるトルクに比例するアナログ信号を伝達することが可能となる。
この種のアナログ磁気技術は、測定精度を維持するための回転中の空隙の連続制御と、差動測定システムを必要とする出力信号の温度補正とに特に関連する、一定数の欠点を有する。
【００１４】
かくして、先行技術のアナログトルク測定装置では、空隙と温度ドリフトの制御が、よりかさの高い機構を使用しなければならないため、アセンブリを複雑にする。
【００１５】
さらに、欧州特許出願第ＥＰ−０２８４５０８号は、ねじりバーの各端部付近に各々連結した２個の磁気コーダを使用するトルク測定装置について記述している。該装置で、第１コーダからの信号は１対のセンサによって検出され、第２コーダからの信号は１個のセンサによって検出される。このようにして得られた信号は、加えられたトルクを獲得するよう、マイクロプロセッサによって処理される。
【００１６】
空隙変動をなくすため、上記特許出願では高域フィルタの使用を提案しているが、該解決法は、低周波信号のみを排除するにすぎず十分な効果を持たないため、完全な満足を提供するわけではない。
【００１７】
さらに、上記特許出願第ＥＰ−０２８４５０８号に記述されている装置は、検出される信号間に時差を生じるので、回転速度が０の場合に加えられたトルクを獲得することが不可能である。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は、出力信号が、一方では読み取り磁場の強度と（従って空隙の変動と）無関係に、他方では温度による磁場の減少と無関係に生成でき、しかも高信頼性が高く、自動車タイプの厳しい環境に順応できる、回転軸に加えられるトルクの測定装置を提案することで、上記の欠点を排除することを目的とする。
【００１９】
このように、本発明の装置は、大きな空隙範囲内で動作できると共に、温度ドリフトを補正するための差動測定を不要にする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、回転軸、特に車両のステアリングコラムに加えられるトルクを測定するための装置であって、該装置は回転軸に加えられるトルクの作用下でねじれを受けて変形可能な検出素子と、第１および第２磁気パルス発生手段を備え、
第１磁気パルス発生手段がその第１端部付近で検出素子に連結され、
第２磁気パルス発生手段がその第２端部付近で検出素子に連結され、
回転軸に対して固定された第１アナログ磁気センサが、第１磁気パルス発生手段の反対側で、第１磁気パルス発生手段から空隙距離をあけて配置され、第１アナログ磁気センサはアナログ信号Ｓ１とアナログ信号Ｃ１を直交位相で伝達でき、
回転軸に対して固定された第２アナログ磁気センサが、第２磁気パルス発生手段の反対側で、第２磁気パルス発生手段から空隙距離をあけて配置され、第２アナログ磁気センサはアナログ信号Ｓ２とアナログ信号Ｃ２を直交位相で伝達でき、
前記装置がさらに、
信号Ｓ１，Ｃ１，Ｓ２，Ｃ２の関数であるアナログ入力信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄから、前記回転軸に加えられるトルクの関数である出力信号Ｆ＝（（Ｂ＊Ｃ）−（Ａ＊Ｄ））／（（Ｂ＊Ｄ）＋（Ａ＊Ｃ））を生成できる電子処理デバイスも備え、電子処理デバイスが、信号Ｓ１とＣ１またはＳ２とＣ２に調整可能なゲインＧを適用する手段と、信号Ｓ’Ｎ＝ＳＮ＋ＧＣＮとＣ’Ｎ＝ＧＳＮ＋ＣＮ（Ｎ＝１または２）を生成する手段とを有し、信号Ａ、Ｂ、ＣおよびＤがそれぞれ信号Ｓ’１，Ｃ’１，Ｓ２，Ｃ２または信号Ｓ１，Ｃ１，Ｓ’２，Ｃ’２に等しいことを要旨とする。
【００２３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の装置であって、処理デバイスが、出力信号を伝達できる電子演算子から成る。
【００２４】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の装置であって、処理デバイスが、信号用のアナログ・デジタルコンバータと、出力信号を伝達できるマイクロプロセッサとから成ることを特徴とする装置を要旨とする。
【００２５】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の装置であって、磁気センサが、ホール効果センサ、磁気抵抗または巨大磁気抵抗の中から選択される少なくとも２個の感知素子から成ることを要旨とする。
【００２６】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の装置であって、磁気センサが複数個の整列感知素子から成ることを特徴とする装置を要旨とする。
【００２７】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の装置であって、パルス発生手段が、任意の１領域がそれと隣接する２個の領域に対して磁化方向が反転された状態にある複数の隣接する領域によって形成されるフェライト粒子を含む合成材料製の多極環状体によりそれぞれ形成されることを要旨とする。
【００２８】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の装置であって、回転軸の角位置も伝達することを要旨とする。
【００２９】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の測定装置によりトルクを測定する方法であって、
アナログ信号Ｓ１，Ｃ１，Ｓ２，Ｃ２を測定する工程と、
信号Ｓ１，Ｃ１の振幅と信号Ｓ２，Ｃ２の振幅とを等化する工程と、
信号Ｓ１とＣ１またはＳ２とＣ２にゲインを適用する工程と、
信号Ｓ’Ｎ＝ＳＮ＋ＧＣＮとＣ’Ｎ＝ＧＳＮ＋ＣＮ（式中Ｎ＝１または２）を生成する工程と、
出力信号Ｆ（Ｓ’１，Ｃ’１，Ｓ１，Ｓ２）またはＦ（Ｓ１，Ｃ１，Ｓ’２，Ｃ’２）を生成する工程と、から成る方法であって、出力信号がゼロトルク下でゼロとなるよう、ゲインＧの値を決定する前工程をさらに含む方法をその要旨とする。
【００３１】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の方法であって、信号の振幅の等化工程が、ＥＥＰＲＯＭ、ツェナー・ザッピング、または同等の種類のｉｎｓｉｔｕプログラミングによって実施されることを要旨とする。
【００３２】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載のトルク測定装置を備えたステアリングコラムであって、検出素子がコラムに組み込まれていることを要旨とする。
【００３３】
請求項１１に記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の装置と、回転軸の２つの部分の各々を該モジュールに連結させる手段とを備え、回転軸が検出素子を有さないことを要旨とする。
【００３４】
請求項１２に記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の装置と、回転軸の１端とトルクを加える部材との各々を該モジュールに連結させる手段とを備え、回転軸が検出素子を有さないことを要旨とする。
【００３５】
本発明の他の目的と利点は、添付図面を参照しながら、以下の説明を読めば明らかとなるであろう。
【００３６】
【発明の実施の形態】
図１〜３は、回転軸に加えられるトルクの作用下でのねじれを受けて変形可能な検出素子１を備えたタイプの、回転軸に加えられるトルクを測定する装置を図示している。
【００３７】
１特定例（図２参照）において、回転軸は、運転者によりハンドルを用いて操縦トルクがかけられる車両のステアリングコラム２である。
該操縦トルクを知りたい場合、該印加トルクの作用下で弾性変形することで印加トルクを伝達できるよう、検出素子１を設け得ることが知られている。
【００３８】
次に、印加トルクの測定値が、補助を開始する操縦支援コンピュータに、例えば電気サーボ操縦の場合は電動モータによって、特に電気信号の形態で送られる。
【００３９】
検出素子１は、通常、回転軸の直径よりも小さい直径を備えたねじりバーの形態である。その理由は、等方性直線弾性では、円形断面有する中実な円筒バーに純粋なねじれで加えられるトルクが、固定ねじれ角に関して、任意の材料で、バーの直径の４乗に応じて変動するためである。
【００４０】
その結果、低減させた断面を有する領域を作ることで、該領域をトルク値に対して都合のよい測定領域とするために、印加トルクの作用下で、前記領域にかかるねじれによる変形を集中かつ増幅することが可能となる。
【００４１】
図に示される実施例において、軸に対して同軸に配置されるねじりバー１は断面が円筒形である。しかし、ねじりバー１の構成および／またはその断面形状は、使用応力に応じてさまざまに設計できる。
【００４２】
検出素子１は、軸にかけられるトルクの作用により、軸と共同するが、互いに角度オフセットをもって回転動作する第１端部３および第２端部４を有する。
検出素子の性質を考慮する電子手段により、軸に加えられるトルクを算出するため、該角度オフセットを測定することが望まれる。
【００４３】
このために、検出素子１の第１端部３と第２端部４付近にそれぞれ設けられた第１磁気パルス発生手段５と第２磁気パルス発生手段６またはコーダを備えた装置が用いられる。
【００４４】
実施例（図１参照）で、パルス発生手段５，６は、任意の１領域がそれと隣接する２個の領域に対して磁化方向が反転された状態にある複数の隣接領域によって形成されるフェライト粒子を含む合成材料製の多極環状体によってそれぞれ形成される。
【００４５】
該装置はまた、
第１コーダ５の反対側で、第１コーダ５から空隙距離をあけて配置され、回転軸に対して固定される第１アナログ磁気センサ７と、
第２コーダ６の反対側で、第２コーダ６から空隙距離をあけて配置され、回転軸に対して固定される第２アナログ磁気センサ８と、
センサ７，８から発せられる信号を処理する電子デバイス９も備えている。
【００４６】
処理デバイス９は、車両の少なくとも１つの機能（例えば電気補助操縦または方向制御）を制御するコンピュータに組み込まれる。
センサ７，８は、例えばホール効果センサ、磁気抵抗または巨大磁気抵抗の中から選択される少なくとも２個の感知素子または感知素子列を備え、該感知素子は、磁気パルス発生手段５，６から一定の空隙距離をあけて配置される。
【００４７】
センサ７，８は既知の様式で、それぞれアナログ信号Ｓ１とアナログ信号Ｃ１とを直交位相で伝達できる。例えばセンサ７，８は、ｎ＋０．５ｎ（ｎは磁石の長さ）の間隔で角度が分離された２個の感知素子（フランス特許出願ＦＲ−２５９９７９４参照）か、フランス特許出願第ＦＲ−２７９２４０３号に記述されるように整列された複数個の感知素子のいずれかから構成できる。センサ７，８は、伝達される磁場の正規または正接成分を測定することもできる。
【００４８】
センサ７，８は磁気パルス発生手段５，６から十分に離れて配置され、伝達される信号は、同じ振幅で同じ平均値に集中し、互いに対して直交位相にあるシヌソイドの形式であると考えられる。さらに、極ぺアの数Ｎの関数である期間すなわち２π／Ｎ（機械的）を有する。
【００４９】
電子処理デバイス９は、固定構造に対するコーダ５，６の少なくとも一方の（従って連結シャフトの）相対位置または絶対位置を、該信号から、例えばフランス特許出願第ＦＲ−２７６９０８７号による既知の様式で、伝達するよう設計できる。
【００５０】
１変形例として、フランス特許出願第ＦＲ−Ａ−２７５４０６３号に記載されるもののような角出力信号の分解能を増加する補間回路を使用してもよい。
ここで、この位置の値（特に絶対値の場合）は、アンチスキッド、アンチロックまたはアンチロールシステム若しくはナビゲーション支援システムなどの車両安全システムにおいて、単独でまたは加えられるトルクの測定と組み合わせて使用できる。
【００５１】
電子デバイス９の信号処理の２つのモードについて以下に説明する。
第１処理モードでは、コーダ５，６が互いに対して完璧に割り出しされ、すなわちゼロトルクで、信号Ｓ１およびＳ２、あるいはＣ１およびＣ２のそれぞれが同位相にあり、以下のように該信号は書き込まれる。
【００５２】
Ｓ１＝Ａ１ｓ（θ）＊ｓｉｎ（θ）
Ｃ１＝Ａ１ｃ（θ）＊ｃｏｓ（θ）
Ｓ２＝Ａ２ｓ（θ）＊ｓｉｎ（θ＋δ）
Ｃ２＝Ａ２ｃ（θ）＊ｃｏｓ（θ＋δ）
ここで、δはバーのねじり角に関する位相差に該当し、Ａ１ｓ（θ）、Ａ１ｃ（θ）、Ａ２ｓ（θ）、Ａ２ｃ（θ）は該信号の各振幅である。
振幅Ａ１ｓ（θ）、Ａ１ｃ（θ）、Ａ２ｓ（θ）、Ａ２ｃ（θ）は、みとめられる極長、すなわちコーダ５，６に対面してセンサ７，８を設置する際の公差に依存する。
【００５３】
信号の処理前に、信号Ｓ１，Ｃ１の振幅と、信号Ｓ２，Ｃ２の振幅とが、センサ７，８の設置後に振幅を最も良好に調整する、例えばＥＥＰＲＯＭ、ツェナー・ザッピングまたは同等の種類のｉｎ ｓｉｔｕプログラミングにより等化される。
【００５４】
コーダ５，６の材料の欠陥または表面の均一性の欠陥により、１周の間に空隙が変動する場合、振幅Ａ１ｓ（θ）、Ａ１ｃ（θ）、Ａ２ｓ（θ）、Ａ２ｃ（θ）も角度θに従って変動する。
【００５５】
かかる変動をなくすため、複数個の整列感知素子を備えたセンサ７，８を使用し、フランス特許出願第ＦＲ−２７９２４０３号に記述されるように出力信号を処理できる。その理由は、このようにすると、感知素子によって検出される信号に関して、振幅Ａ１ｓ（θ）、Ａ１ｃ（θ）、Ａ２ｓ（θ）、Ａ２ｃ（θ）の１周の間の変動を大幅に減少する平均的な効果が得られるためである。
【００５６】
振幅の等化後、処理デバイス９によって以下の信号が生成される。
Ｆ（Ｓ１，Ｃ１，Ｓ２，Ｃ２）＝（（Ｃ１＊Ｓ２）−（Ｓ１＊Ｃ２））／（（Ｃ１＊Ｃ２）＋（Ｓ１＊Ｓ２））
計算を展開し、等しい振幅で簡略化することで、以下が得られる。
Ｆ（Ｓ１，Ｃ１，Ｓ２，Ｃ２）＝ｔａｎ（δ）
従って、バー１のねじり角の正接である出力信号は、軸に加えられるトルクの直接測定値を提供する。
【００５７】
さらに、出力軸は入力信号の振幅とは無関係であり、得られたトルク測定値は、空隙の変動若しくは温度による磁場の減少の影響は受けない。
さらに、トルク測定は信号の空間処理によって実施されており、該装置は、軸が回転していない場合でも、トルク値を伝達できる。
【００５８】
さらに、正接関数は、小さい変形角で直線に近似できるため、出力信号が、加えられるトルクの関数として実質的に直線であるように、ねじりバー１の寸法を決定できる。
【００５９】
別の実施形態によると、特に可変補助操縦タイプの応用例において、車両が停止した場合に、電気支援操縦が、運転者によって加えられる実質的により強いトルクにより高いトルクを提供するよう、ねじりバー１は出力信号がこの直線領域を離れるような寸法に決定できる。
【００６０】
１特定例において、磁気パルス発生手段５，６は磁化の時点で、および装置を設置したときに、割り出しできる。
これは、特に磁化ヘッドの芯出しでの欠陥により、期間長がコード５，６全体に沿って変動するように、コーダ５，６の磁化品質がなっているためである。
【００６１】
かかる欠陥をなくす１つの手段は、欠陥が同位相にあり、従って、出力信号の品質にもはや影響しないようにするため、磁化時と設置時の両方で、コーダ５，６を割り出すことにある。
【００６２】
第２処理モードで、デバイス９は、一方で、かかる欠陥を電子的に同調させ、他方、ゼロトルクでゼロ出力信号を電子的に獲得する。
これは、大部分の場合、コーダ５，６の機械的割り出しが、デバイス９のゼロ設定の問題を部分的にしか解決しないためである。
【００６３】
そのような問題を解決する１つの簡単な解決法は、コーダ５，６に面するセンサ７，８の大まかな機械的位置決め後、信号Ｓ’１＝Ｓ１＋ＧＣ１およびＣ’１＝ＧＳ１＋Ｃ１を使用することである。式中Ｇは、その場で（ｉｎ ｓｉｔｕ）プログラムできるゲインである。
【００６４】
ここではさらには詳しくは記述しない同等の様式で、信号Ｓ’２＝Ｓ２＋ＧＣ２およびＣ’２＝ＧＳ２＋Ｃ２を使用できる。
信号Ｓ’１およびＣ’１は、ｔａｎ（φ）＝−Ｇであるため、ゲインＧの関数である角度φだけ、信号Ｓ１およびＣ１に対して位相がずれている。
【００６５】
かくして、ゲインＧをその場でプログラミングすることで、ゼロトルク下で関数Ｆ（Ｓ’１，Ｃ’１，Ｓ２，Ｃ２）を相殺するために角度φを修正できる。
従って、装置の設置後で、その使用前に、第１実施例の内容において開示されるように、一方ではゼロトルク下でゼロで、他方では加えられるトルクの関数である信号Ｆ（Ｓ’１，Ｃ’１，Ｓ２，Ｃ２）を得るために、ゲインＧをプログラムできる。
【００６６】
電子位相シフトを使用すると、この実施形態では、コーダ５，６の前面のセンサ７，８の精密な機械的位置決めを使用しなくてすむ。
これは、上記で示した２つの処理モードでは、電子演算子を用いたアナログ様態か、信号用のアナログ・デジタルコンバータとマイクロプロセッサを用いたデジタル様態のいずれかで達成できる。
【００６７】
図２に関連し、前述の測定装置を備えたステアリングコラム２の１実施形態の説明を以下に行う。
小さめの直径１０の領域を有する円筒片の形態で製造される検出素子１はコラム１１の２つの部品と連係している。
【００６８】
１つの変形例において、検出素子１は、コラム２と共に一片になった、小さめの直径の領域の形態のコラム２に組み込める。
ステアリングコラム２は、一方でハンドルに、他方で、ハンドルの円運動を、車輪を操縦されるようにするピットマンアームの角運動に変換するステアリングボックス、例えばラックに、連結される。
【００６９】
軸表面１３に第１コーダ５を載せた第１環状片１２が、検出素子１の第１端部３付近でステアリングコラム１に連結される。
コラム２上の第１片１２の連結は、該コラム２上に嵌合された第１環状支持体１４によって行われる。
【００７０】
第１コーダ５の反対側で軸表面１６上に第２コーダ６を載せた第２環状片１５は、検出素子１の第２端部４付近でステアリングコラム２に連結される。
コラム２上の第２片１５の連結は、該コラム２上に嵌合され、第１環状支持体１４と形が相補的な、第２環状支持体１７によって行われる。
【００７１】
第１片１２に対する第２片１５の位置決めは、第１片１２に設けられたハウジング１９内に配置されるワッシャー１８に第２片１５を当接することで行われ、該ワッシャー１８は、第１コーダ５を載せた表面１３と実質的に同じ軸平面にある。
【００７２】
第２片１５は、クランプリング２１と協動することで、一方で第２コラム２の回転に対して第２片１５を一体化し、他方でコーダ５，６を載せた２個の片１２，１５によって形成されるアセンブリを軸方向にロックする、ネジを受け止めるよう意図されるネジ付き軸ハウジング２０を備えている。
【００７３】
コンパクトな形状という理由で、２個の支持体１４，１５の形状は、２個のコーダ５，６が実質的に同一軸平面にあり、軸方向に互いに近くなるように、軸方向に段を備えるよう設計される。
【００７４】
１つの変形例において（図示せず）、２個のコーダ５，６はそれぞれ検出素子の１端に連結される。
コラム２は、例えば中空チューブで形成された固定シース２２内で回転できるよう配置される。センサ７，８は、伝達される磁場を軸方向で検出できるよう、コーダ５，６からそれぞれ空隙距離で、例えば、センサ７，８を搭載する支持体２３上に弾装接続することで該シースに連結される。
【００７５】
処理デバイス９は、加えられたトルクに比例する信号を伝達するため、例えば車両の中央コンピュータなど、シース２２から一定距離に設けられる。
ハンドルによってトルクがステアリングコラム２に加えられると、トルクは、特定角度回転することで、ステアリングボックスに伝わる。
【００７６】
検出素子１は、特に、それを構成する材料の形状および／または特性により、該トルクの作用下で弾性ねじれを受けることで、回転運動を伝達するよう配置される。
【００７７】
このねじれにより、結果として、検出素子１の端部３，４と、従ってこれらに連結される手段とが、コラムと共同であるが、互いに対して角度オフセット状態で移動する。該角度オフセットはトルクの強度に比例して増加する。
【００７８】
検出素子１を構成する材料の形状および／または特性は、ステアリングコラム２の使用の通常の全領域にわたり、一方で、ねじれが材料の弾性限界を超えず、他方で、角度オフセットが、使用される処理デバイス９によって検出可能であるように設計される。
【００７９】
センサ７，８は、コーダ５，６の各々の角位置を測定することで、上記に開示されるように、トルク値を得ることを可能にする。
図３は、回転軸に加えられるトルク２４を測定するためのモジュールを示す。モジュール２４は、上記のトルク測定装置を備えている。
【００８０】
モジュール２４は、測定すべきトルクが加えられるアセンブリの２つの部分の間に、可能であれば着脱可能に、挿入されるよう意図される。
このために、その構造が前述のコラム２の構造とおおむね同一であるモジュール２４については詳述しない。コラム２は該アセンブリに連結する手段２５，２６も備えている。
【００８１】
第１変形例によると、モジュール２４は、ステアリングコラム２の２つの部分の間に組み込まれるよう意図され、コラム２は検出素子１は有さない。
第２変形例によると、モジュール２４はステアリングコラム２とハンドルとの間に組み込まれるよう意図され、コラム２は検出素子１は有さない。
【００８２】
図３に図示される連結手段２５，２６は、数が２個であり、それぞれが、その表面２８が溝付きである環状片２７によって形成され、該片２７はモジュール２４の各側辺にそれぞれ延びる。例えば（図３参照）、各辺２７は、コラムの直径と実質的に同じ直径の円筒片２９の一端に設けられ、その他端は検出素子１と一体形成されている。該設計によると、検出素子１と連結手段２５，２６から形成されるアセンブリは一つの片である。
【００８３】
トルクを加えるコラム２および／または該部材の部品は、このように形成されるアセンブリが一方でトルクを伝達し、他方でそれを測定することができるよう、特に圧力ばめにより、該２個の溝付き環状片２７とそれぞれ一体形成できる。
【００８４】
かかるモジュール２４は、小型であり、伝達され、測定されるトルクが加えられるアセンブリに（可能であれば着脱式に）連結できる独立したアセンブリを形成するという利点を有する。
【００８５】
【発明の効果】
本発明によると、読み取られる磁場の強度（空隙の変動）と無関係かつ温度による磁場の減少と無関係に出力信号を生成でき、高い信頼性かつ厳しい環境で、回転軸に加えられるトルクを測定できる装置が与えられた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による、回転軸に加えられるトルクを測定する装置の機能図。
【図２】自身に加えられるトルクを測定する装置を備えたステアリングコラムの部分縦断面図。
【図３】回転軸に加えられるトルクを測定するモジュールの部分縦断面図。
【符号の説明】
１…検出素子、２…ステアリングコラム、３…第１端部、４…第２端部、５…第１磁気パルス発生手段、６…第２磁気パルス発生手段、７…第１アナログ磁気センサ、８…第２アナログ磁気センサ、９…電子処理デバイス、２４…モジュール、２５，２６…連結手段。

Claims (12)

1. 回転軸、特に車両のステアリングコラム（２）に加えられるトルクを測定するための装置であって、該装置は回転軸に加えられるトルクの作用下でねじれを受けて変形可能な検出素子（１）と、第１および第２磁気パルス発生手段（５，６）を備え、
   第１磁気パルス発生手段（５）がその第１端部（３）付近で検出素子（１）に連結され、
   第２磁気パルス発生手段（６）がその第２端部（４）付近で検出素子（１）に連結され、
   回転軸に対して固定された第１アナログ磁気センサ（７）が、第１磁気パルス発生手段（５）の反対側で、第１磁気パルス発生手段（５）から空隙距離をあけて配置され、第１アナログ磁気センサ（７）はアナログ信号Ｓ１とアナログ信号Ｃ１を直交位相で伝達でき、
   回転軸に対して固定された第２アナログ磁気センサ（８）が、第２磁気パルス発生手段（６）の反対側で、第２磁気パルス発生手段（６）から空隙距離をあけて配置され、第２アナログ磁気センサ（８）はアナログ信号Ｓ２とアナログ信号Ｃ２を直交位相で伝達でき、
   前記装置がさらに、
   信号Ｓ１，Ｃ１，Ｓ２，Ｃ２の関数であるアナログ入力信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄから、前記回転軸に加えられるトルクの関数である出力信号Ｆ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）＝（（Ｂ＊Ｃ）−（Ａ＊Ｄ））／（（Ｂ＊Ｄ）＋（Ａ＊Ｃ））を生成できる電子処理デバイス（９）も備え、電子処理デバイス（９）が、信号Ｓ１とＣ１またはＳ２とＣ２に調整可能なゲインＧを適用する手段と、信号Ｓ’Ｎ＝ＳＮ＋ＧＣＮとＣ’Ｎ＝ＧＳＮ＋ＣＮ（Ｎ＝１または２）を生成する手段とを有し、信号Ａ、Ｂ、ＣおよびＤがそれぞれ信号Ｓ’１，Ｃ’１，Ｓ２，Ｃ２または信号Ｓ１，Ｃ１，Ｓ’２，Ｃ’２に等しいことを特徴とする装置。
2. 請求項１に記載の装置であって、処理デバイス（９）が、出力信号を伝達できる電子演算子から成ることを特徴とする装置。
3. 請求項１に記載の装置であって、処理デバイス（９）が、信号用のアナログ・デジタルコンバータと、出力信号を伝達できるマイクロプロセッサとから成ることを特徴とする装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の装置であって、磁気センサ（７，８）が、ホール効果センサ、磁気抵抗または巨大磁気抵抗の中から選択される少なくとも２個の感知素子から成ることを特徴とする装置。
5. 請求項４に記載の装置であって、磁気センサ（７，８）が複数個の整列感知素子から成ることを特徴とする装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の装置であって、パルス発生手段（５，６）が、任意の１領域がそれと隣接する２個の領域に対して磁化方向が反転された状態にある複数の隣接する領域によって形成されるフェライト粒子を含む合成材料製の多極環状体によりそれぞれ形成されることを特徴とする装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の装置であって、回転軸の角位置も伝達することを特徴とする装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の測定装置によりトルクを測定する方法であって、
   アナログ信号Ｓ１，Ｃ１，Ｓ２，Ｃ２を測定する工程と、
   信号Ｓ１，Ｃ１の振幅と信号Ｓ２，Ｃ２の振幅とを等化する工程と、
   信号Ｓ１とＣ１またはＳ２とＣ２にゲインを適用する工程と、
   信号Ｓ’Ｎ＝ＳＮ＋ＧＣＮとＣ’Ｎ＝ＧＳＮ＋ＣＮ（式中Ｎ＝１または２）を生成する工程と、
   出力信号Ｆ（Ｓ’１，Ｃ’１，Ｓ１，Ｓ２）またはＦ（Ｓ１，Ｃ１，Ｓ’２，Ｃ’２）を生成する工程と、
   から成る方法であって、出力信号がゼロトルク下でゼロとなるよう、ゲインＧの値を決定する前工程をさらに含む方法。
9. 請求項８に記載の方法であって、信号の振幅の等化工程が、ＥＥＰＲＯＭ、ツェナー・ザッピング、または同等の種類のｉｎ ｓｉｔｕプログラミングによって実施されることを特徴とする方法。
10. 請求項１〜７のいずれかに記載のトルク測定装置を備えたステアリングコラム（２）であって、検出素子（１）がコラム（２）に組み込まれていることを特徴とするステアリングコラム。
11. 回転軸に加えられるトルクを測定するモジュール（２４）であって、請求項１〜７のいずれかに記載の装置と、回転軸の２つの部分の各々を該モジュール（２４）に連結させる手段（２５，２６）とを備え、回転軸が検出素子（１）を有さないことを特徴とするモジュール。
12. 回転軸に加えられるトルクを測定するモジュール（２４）であって、請求項１〜７のいずれかに記載の装置と、回転軸の１端とトルクを加える部材との各々を該モジュール（２４）に連結させる手段（２５，２６）とを備え、回転軸が検出素子（１）を有さないことを特徴とするモジュール。

Images