KR100610384B1 - A method and apparatus for determining the absolute angle and torque - Google Patents
A method and apparatus for determining the absolute angle and torque Download PDFInfo
- Publication number
- KR100610384B1 KR100610384B1 KR1020040079468A KR20040079468A KR100610384B1 KR 100610384 B1 KR100610384 B1 KR 100610384B1 KR 1020040079468 A KR1020040079468 A KR 1020040079468A KR 20040079468 A KR20040079468 A KR 20040079468A KR 100610384 B1 KR100610384 B1 KR 100610384B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- absolute
- gear
- auxiliary gear
- rotation angle
- angle
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/30—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
Abstract
본 발명은 토션바 양단에 형성된 주기어와 맞물리도록 보조기어를 설치하여, 상기 보조기어의 상대회전각을 측정한 후, 이를 이용하여 주기어의 절대회전각을 측정하고, 다시 이를 이용하여 절대조향각과 토크를 구하는 절대조향각 및 토크 검출 방법에 관한 것이다. 또한 상기와 같은 장치를 이용하여 절대조향각과 토크를 구하는 장치에 관한 것이다. The present invention is to install the auxiliary gear so as to mesh with the main gear formed on both ends of the torsion bar, after measuring the relative rotation angle of the auxiliary gear, by using this to measure the absolute rotation angle of the main gear, and again using the absolute steering angle and An absolute steering angle and torque detection method for obtaining torque. The present invention also relates to a device for obtaining absolute steering angle and torque using the above device.
상대회전각, 절대회전각, 토션바Relative rotation angle, absolute rotation angle, torsion bar
Description
도1은 종래 절대조향각 및 토크 측정 장치이다.1 is a conventional absolute steering angle and torque measurement apparatus.
도2는 본 발명에 의한 절대조향각 및 토크 측정 장치이다.2 is an absolute steering angle and torque measurement apparatus according to the present invention.
도3은 본 발명에 따른 일실시예의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of one embodiment according to the present invention.
도4는 조향각에 따른 Ψ′와 θ′의 관계를 도시한 도면이다.4 is a diagram showing the relationship between Ψ 'and θ' according to the steering angle.
도5는 본 발명에 의한 방법으로 Φ1 을 구하는 과정을 도식적화 한 것이다.Figure 5 is a schematic of the process for obtaining
도6은 본 발명에 의한 방법을 통해 i를 간단하게 구하는 과정을 도식화 한 것이다.6 is a schematic diagram of a process of simply finding i through the method of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 설명** Description of the main parts of the drawings *
1a : 제1주기어 1b : 제2주기어1a:
2 : 제1보조기어 3 : 제2보조기어2: 1st auxiliary gear 3: 2nd auxiliary gear
4,5: 각도센서 6 : 연산회로4,5: angle sensor 6: operation circuit
11 : 토션바11: torsion bar
본 발명은 토션바 양단에 형성된 주기어와 맞물리도록 보조기어를 설치하여, 상기 보조기어의 상대회전각을 측정한 후, 이를 이용하여 주기어의 절대회전각을 측정하고, 다시 이를 이용하여 절대조향각과 토크를 구하는 절대조향각 및 토크 검출 방법에 관한 것이다. 또한 상기와 같은 장치를 이용하여 절대조향각과 토크를 구하는 장치에 관한 것이다. The present invention is to install the auxiliary gear so as to mesh with the main gear formed on both ends of the torsion bar, after measuring the relative rotation angle of the auxiliary gear, by using this to measure the absolute rotation angle of the main gear, and again using the absolute steering angle and An absolute steering angle and torque detection method for obtaining torque. The present invention also relates to a device for obtaining absolute steering angle and torque using the above device.
종래 조향축의 회전에 따른 절대조향각을 구하는 방법은 미국 특허 제5930905호와 제6466889B1호를 통해 공지되어 있다. 상기 미국 특허 제5930905호와 제6466889B1호에서는 조향축이 회전함에 따라 일정한 회전비로 회전하는 제1회전체와 제2회전체의 회전각을 측정하여 이로부터 조향축의 절대 조향각을 얻는 방법을 소개하고 있는데, 이를 간단히 살펴보기로 한다.A method of obtaining an absolute steering angle according to the rotation of a conventional steering shaft is known from US Pat. Nos. 5930905 and 6466889B1. U.S. Patent Nos. 5930905 and 6466889B1 introduce a method of measuring the rotation angles of the first and second rotating bodies rotating at a constant rotation ratio as the steering shaft rotates to obtain an absolute steering angle of the steering shaft therefrom. Let's take a quick look at this.
제1회전체 및 제2회전체의 절대 회전각은 각각 Ψ= Ψ′+ iΩ와 θ= θ′+ jΩ로 표현될 수 있는데(여기서, Ω는 상기 Ψ′와 θ′를 측정하는 각도센서의 측정범위를 나타내고, i는 제1회전체의 절대 회전각 Ψ가 상기 Ω를 넘어선 횟수를 나타내는 정수로서 제1회전체의 주기수를 나타내고, j는 마찬가지로 제2회전체의 주기수를 나타냄), 상기의 미국특허는 모두 Ψ′와 θ′를 측정하여 소정의 계산과정을 거쳐 조향축의 절대 조향각 Φ를 얻고 있다. The absolute rotation angles of the first and second rotating bodies may be expressed as Ψ = Ψ ′ + iΩ and θ = θ ′ + jΩ, where Ω is the angle sensor for measuring Ψ ′ and θ ′. I represents the measurement range, i is an integer representing the number of times the absolute rotation angle Ψ of the first rotating body exceeds the above Ω, and represents the number of cycles of the first rotating body, j is similarly the number of cycles of the second rotating body), The above-mentioned US patents measure both Ψ 'and θ' and obtain the absolute steering angle Φ of the steering shaft through a predetermined calculation process.
상기의 미국특허 제5930905호에서는 상기의 Ψ′와 θ′를 측정하고, 그 측정된 값을 Ψ, θ 및 Φ 상호간의 기하학적 관계로부터 도출되는 아래와 같은 특정한 식(1)에 대입한 후 이를 반올림하여 정수값 k를 얻은 다음, 그 k와 Ψ′ 및 θ′을 이용해 아래의 식(2)를 통해 Φ를 계산하여 구하게 된다. In U.S. Patent No. 5930905, the Ψ 'and θ' are measured, and the measured values are substituted into the following specific equation (1) derived from the geometric relationship between Ψ, θ, and Φ, and then rounded. After the integer value k is obtained, Φ is calculated by using Equation (2) below using k, Ψ 'and θ'.
(여기서, m은 제1회전체의 기어 이빨 수, m+1은 제2회전체의 기어 이빨 수, n은 조향축에 형성된 기어 이빨 수로서 조향축에 제1회전체 및 제2회전체가 치합되어 있다.)(Where m is the number of gear teeth of the first rotating body, m + 1 is the number of gear teeth of the second rotating body, n is the number of gear teeth formed on the steering shaft, and the first and second rotating bodies are It is engaged.)
한편, 상기의 미국특허 제6466889B1호에서는 두 회전체의 절대 회전각 차이인 Ψ-θ과 제1회전체(제2회전체가 될 수도 있음)의 i의 관계를 이용해 i를 직접 구하여 조향각 Φ를 얻고 있다. 여기서, Ψ-θ는 측정하여 얻은 Ψ′-θ′이 음의 수인 경우에는 Ω를 더하여 구하고, 그렇지 않은 경우에는 그 값을 그대로 유지함으로서 구하고 있다. 그 다음 Ψ-θ와 i의 관계로부터 i를 계산하고, Ψ′과 i로부터 계산된 Ψ를 이용해 조향축의 절대 조향각 Φ를 얻는 방법을 취하고 있다. Meanwhile, in the above-mentioned US Patent No. 6466889 B1, the steering angle Φ is obtained by directly obtaining i using a relationship between Ψ-θ, which is the absolute rotation angle difference between the two rotors, and i of the first rotor (which may be the second rotor). Getting Here,?-? Is obtained by adding? When the measured? '-?' Is a negative number, and otherwise is obtained by keeping the value as it is. Next, i is calculated from the relationship between Ψ-θ and i, and the absolute steering angle Φ of the steering axis is obtained using Ψ calculated from Ψ 'and i.
이때, 각도센서의 측정범위는 Ω이므로 조향축이 최대로 회전되어 i가 k1이 되었을 때 상기의 회전각 차이 Ψ-θ는 Ω와 같거나 그보다 작아야 한다(단, 상기의 미국특허 제6466889B1호에서는 Ω와 같도록 하였음). 즉, 조향축이 최대로 회전될 때까지 상기의 회전각 차이 Ψ-θ는 0°에서 Ω까지 연속적으로 변하며, i는 0에서 k1까지 단계적으로 변하게 된다.In this case, since the measurement range of the angle sensor is Ω, when the steering shaft is rotated to the maximum and i is k1, the rotation angle difference Ψ-θ must be equal to or smaller than Ω (but, in the above-mentioned US Patent No. 6466889 B1). Equal to Ω). That is, the rotation angle difference Ψ-θ continuously changes from 0 ° to Ω until the steering shaft is rotated to the maximum, and i changes stepwise from 0 to k1.
여기서, 미국특허 제6466889B1호에서는 상기의 회전각 차이 Ψ-θ이 0°에서 Ω까지 연속적으로 변할 때, i는 0에서 k1까지 연속적으로 변하여 선형비례관계이 있는 것으로 가정하고, 상기 두 개의 회전각을 측정하여 얻은 Ψ-θ에 k1/Ω을 곱 하여 얻은 값으로부터 그 값보다 작은 최대의 정수값을 취하여 i를 얻고 있다. 예컨대, Ψ-θ에 k1/Ω을 곱하여 얻은 값이 5.9…인 경우 i는 5가 된다. Here, US Pat. No. 6,684,89B1 assumes that when the rotation angle difference Ψ-θ continuously changes from 0 ° to Ω, i is continuously changed from 0 to k1 and has a linear proportional relationship. From the value obtained by multiplying the measured Ψ-θ by k1 / Ωm, i is obtained by taking the largest integer value smaller than that value. For example, a value obtained by multiplying Ψ-θ by k1 / Ω is 5.9... If is i is 5.
이와 같은 미국특허 제6466889B1호의 방법은 Ψ-θ의 최대값이 Ω보다 클 수 없기 때문에 i-j는 항상 0 또는 1이어야 하며, 2이상이 될 수 없는 제한을 받는다.This method of US Pat. No. 6,267,89B1 is i-j always must be 0 or 1 since the maximum value of Ψ-θ cannot be greater than Ω, and is limited to not more than two.
이상은 종래 공지된 절대조향각을 구하는 방법인데, 중심축과 결합한 2개 회전체의 상대회전각을 측정하여 중심축의 절대회전각을 구하는 것이다. 이러한 방법을 이용해 토션바의 절대회전각을 구하는 경우 절대조향각뿐만 아니라 토크까지도 구할 수가 있게 된다.The above is a method of obtaining a conventionally known absolute steering angle, by measuring relative rotation angles of two rotating bodies combined with a central axis to obtain an absolute rotation angle of the central axis. When the absolute angle of rotation of the torsion bar is obtained using this method, not only the absolute steering angle but also the torque can be obtained.
그러나 상기 방법들은 회전체의 상대회전각을 측정하여 바로 중심축의 절대회전각을 구하는 방법을 취했기 때문에, 이 과정에서 각 회전체의 절대회전각이 따로 구해지지는 않는다. 따라서, 종래 토크측정을 위해서는 상기와 같은 방법으로 토션바 양단의 절대회전각을 각각 구한후 이 차를 이용해야만 했기 때문에 동일한 과정을 토션바 양단에서 두번 시행하여 그 각도차이를 이용해야만 한다는 문제점이 있다.However, since the above methods take the method of obtaining the absolute rotation angle of the central axis by measuring the relative rotation angle of the rotating body, the absolute rotation angle of each rotating body is not determined separately in this process. Therefore, the conventional torque measurement had to use this difference after obtaining the absolute rotation angles of both ends of the torsion bar in the same manner as described above, and thus, the same procedure must be performed twice at both ends of the torsion bar to use the difference in angle. .
종래 토션바의 회전각을 측정해 절대 조향각 및 토크를 구하는 방법은 미국특허 US 6578437 에 개시되어 있는데, 도1에서와 같이 일단에 2개, 타단에 1개등 총3개의 보조기어가 필요하다.The method of obtaining the absolute steering angle and torque by measuring the rotation angle of the conventional torsion bar is disclosed in US Pat. No. 6,784,784, which requires a total of three auxiliary gears, such as two at one end and one at the other end.
본 발명은 절대조향각을 구하는 한번의 과정에서, 토션바 양단의 절대회전각을 모두 구하고, 이를 이용해 토션바 양단의 회전각 차이도 구할 수 있게 하여, 토 크 계산을 위해 절대조향각을 두번측정할 필요가 없도록 하는 것을 목적으로 한다. According to the present invention, in one process of obtaining an absolute steering angle, all absolute rotation angles of both ends of the torsion bar can be obtained, and the difference in rotation angles of both ends of the torsion bar can also be obtained using the same, so that the absolute steering angle needs to be measured twice for torque calculation. The purpose is to ensure that there is no.
또한 토션바 양단에 1개씩의 보조기어만을 위치시켜 절대조향각과 토크를 계산할 수 있도록 함으로써, 각도센서 및 보조기어의 수를 줄이면서도 정확한 각도측정을 할 수 있도록 하는데에 그 목적이 있다.In addition, by positioning only one auxiliary gear at both ends of the torsion bar to calculate the absolute steering angle and torque, the purpose is to enable accurate angle measurement while reducing the number of angle sensors and auxiliary gear.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해,The present invention to achieve the above object,
토션바의 양단에 형성된 제1주기어 및 제2주기어에 각각 이물림되는 제1보조기어 및 제2보조기어의 상대회전각을 측정한는 단계와; 상기 제1보조기어 및 제2보조기어의 상대회전각을 이용해 제1주기어의 절대회전각 Φ1 및 제2주기어의 절대회전각 Φ2를 얻는 단계와; 상기 제1주기어의 절대회전각 Φ1 및 제2주기어의 절대회전각 Φ2를 이용해 절대조향각 Φ를 얻는 단계와; 상기 제1주기어 및 제2주기어의 절대회전각의 차이 △Φ를 이용해 토크를 구하는 단계를; 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. Measuring the relative rotation angles of the first auxiliary gear and the second auxiliary gear which are meshed with each of the first and second periodic gears formed at both ends of the torsion bar; Obtaining an absolute
보다 상세하게는, 제1주기어의 절대회전각을 측정함에 있어서는, 측정범위가 Ω인 각도센서를 이용하여, 제1보조기어의 상대회전각 Ψ′을 측정하여 그 측정값인 ΨM′과 제2보조기어의 상대회전각 θ′을 측정하여 그 측정값인 θM′을 얻는 단계와; 상기 제1보조기어의 상대회전각 Ψ′과 상기 제2보조기어의 상대회전각 θ′사이의 관계로부터 상기 ΨM′에 대응될 수 있는 상기 제2보조기어의 다수의 상대회전각 θ′들을 계산하여 그 계산값 θc′들을 얻는 단계와; 상기 다수의 θc′들과 θM′을 비교하여 상기 제1보조기어의 주기수 i를 얻는 단계와; 상기 i를 이용해 제1보조기어의 절대 회전각 Ψ를 얻은 후 Ψ와 Φ의 관계로부터 절대회전각 Φ1를 얻는 단계를; 포함하여 구성되는 것을 특징한다.More specifically, in measuring the absolute rotation angle of the first periodic gear, the relative rotation angle Ψ 'of the first auxiliary gear is measured using an angle sensor having a measurement range of Ω, and the measured values Ψ M ' and Measuring the relative rotation angle θ 'of the second auxiliary gear to obtain a measured value θ M ′; From the relationship between the relative rotation angle Ψ 'of the first auxiliary gear and the relative rotation angle θ' of the second auxiliary gear, a plurality of relative rotation angles θ 'of the second auxiliary gear that can correspond to Ψ M ' Calculating and obtaining the calculated values [theta] c '; Comparing the plurality of θc 'and θ M ′ to obtain a period i of the first auxiliary gear; Obtaining an absolute
또한, 토션바와; 상기 토션바의 양단에 형성된 제1주기어 및 제2주기어와; 상기 제1주기어 및 제2주기어와 이물림되는 제1보조기어 및 제2보조기어와; 제1보조기어 및 제2보조기어의 상대회전각을 측정하는 각도센서와; 상기 각도센서의 측정값을 입력 받아 토션바 양단의 제1주기어의 절대회전각 Φ1 및 제2주기어의 절대회전각 Φ2를 각각 계산한 후, 이를 이용해 절대조향각 Φ및 토크를 계산하는 제어부를; 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the torsion bar; First and second periodic gears formed at both ends of the torsion bar; A first auxiliary gear and a second auxiliary gear which are separated from the first and second main gears; An angle sensor measuring a relative rotation angle of the first auxiliary gear and the second auxiliary gear; The controller calculates the absolute steering angle Φ and the torque by calculating the absolute
본 발명에 사용되는 각도센서로는 앞서 설명하였듯이 종래 US 제6578437 호등에 사용된 AMR센서를 사용하는 것이 바람직할 것이며, 상기 센서를 이용하여 측정된 제1보조기어 및 제2보조기어의 각도를 이용하여 절대조향각을 계산하기 위해서는 다음과 같이 신호매칭방법을 사용하는 것이 바람직할 것이다.As the angle sensor used in the present invention, it will be preferable to use the AMR sensor used in the prior art US 6578437 lamp as described above, and use the angles of the first auxiliary gear and the second auxiliary gear measured using the sensor. In order to calculate the absolute steering angle, it would be desirable to use the signal matching method as follows.
본 발명에 의해 차량 토션바의 조향각을 측정하는 방법은, 토션바가 회전함에 따라 r1의 회전비로 회전하는 제1보조기어와 상기 토션바이 회전함에 따라 r2의 회전비로 회전하는 제2보조기어를 이용한다.The method for measuring the steering angle of the vehicle torsion bar according to the present invention uses a first auxiliary gear that rotates at a rotational ratio of r1 as the torsion bar rotates and a second auxiliary gear that rotates at a rotational ratio of r2 as the torsion-by-rotation rotates.
제1보조기어의 절대 회전각 Ψ는 Ψ′+ iΩ로 표현될 수 있고, 제2보조기어의 절대 회전각 θ는 θ′+ jΩ로 표현될 수 있으며, 각도센서를 이용해 상기의 Ψ′과 θ′을 측정하게 된다. 여기서, Ω는 상기 Ψ′와 θ′를 측정하는 각도센서 의 측정범위를 나타내고, i는 제1보조기어의 절대 회전각 Ψ가 상기 Ω를 넘어선 횟수를 나타내는 정수로서 제1보조기어의 주기수를 나타내고, j는 마찬가지로 제2보조기어의 주기수를 나타낸다. 즉, 제1보조기어의 절대 회전각 Ψ는 측정범위가 Ω인 각도센서를 이용해 측정되는 상대 회전각 Ψ′과 주기수 i 및 Ω의 곱의 합으로 표현될 수 있고, 제2보조기어의 절대 회전각 θ도 같은 방식으로 표현될 수 있다.The absolute rotation angle Ψ of the first auxiliary gear can be expressed as Ψ '+ iΩ, and the absolute rotation angle θ of the second auxiliary gear can be expressed as θ' + jΩ, and the above mentioned Ψ 'and θ using an angle sensor. 'Is measured. Here, Ω represents the measurement range of the angle sensor for measuring the Ψ 'and θ', i is an integer indicating the number of times the absolute rotation angle Ψ of the first auxiliary gear exceeds the Ω, the cycle number of the first auxiliary gear Denotes the number of cycles of the second auxiliary gear. That is, the absolute rotation angle Ψ of the first auxiliary gear can be expressed as the sum of the product of the relative rotation angle Ψ ′ and the period i and Ω measured using an angle sensor having a measuring range of Ω, and the absolute of the second auxiliary gear. The rotation angle θ can also be expressed in the same way.
상기에서 각도센서의 측정범위 Ω는 180°나 360°또는 그 외의 다른 값이 될 수 있다. 그리고, 상기의 각도센서는 Ψ′과 θ′을 측정할 수 있는 것이라면 접촉식이건 비접촉식이건 관계없이 어떠한 종류라도 될 수 있다.In the above, the measuring range Ω of the angle sensor may be 180 °, 360 °, or some other value. The angle sensor may be of any kind, whether contact or non-contact, as long as it can measure Ψ 'and θ'.
본 발명에서는 측정범위가 Ω인 각도센서를 이용해 Ψ′과 θ′의 측정값 ΨM′및 θM′를 얻은 다음, Ψ′ 및 θ′의 관계로부터 상기 ΨM′에 대응될 수 있는 다수의 θ′들을 계산하여 그 계산값인 다수의 θc′들을 얻는다. 그리고, 상기 다수의 θc′들과 θM′을 비교하여 상기 제1보조기어의 주기수 i를 얻고, 상기 i를 이용해 제1보조기어의 절대 회전각 Ψ을 얻은 후 Ψ와 Φ의 관계로부터 토션바에 형성된 제1주기어의 절대회전각 Φ1을 얻게 된다.A plurality of in the present invention can correspond with the angle sensor measures range Ω from the relation Ψ 'and θ' measured values Ψ M 'and θ M' and then, Ψ 'and θ' obtained in the above Ψ M 'θ's are calculated to obtain a plurality of θc's. The cycle number i of the first auxiliary gear is obtained by comparing the plurality of θc 'and θ M ′, and the torsion is obtained from the relationship between Ψ and Φ after obtaining the absolute rotation angle Ψ of the first auxiliary gear using the i. The absolute
여기서, ΨM′및 θM′를 측정하여 제1주기어의 절대회전각 Φ1를 얻는 매 순간마다 상기의 과정을 거쳐 제1보조기어의 주기수 i를 구하도록 할 수도 있지만, 바람직하게는 처음에 상기와 같은 방법으로 i를 얻은 이후부터는 단지 ΨM′의 이전값과 현재값을 비교하여 i의 이전값에 1을 더하거나 뺌으로서 i의 현재값을 얻는 것이 바람직하다. 이는 i가 1만큼 증가하는 순간 ΨM′의 절대값은 Ω에서 0으로 변하고, i가 1만큼 감소하는 순간 ΨM′의 절대값은 0에서 Ω로 변하게 되는 사실을 이용한 것이다. 즉, i가 변하게 되는 순간을 전후해서 ΨM′은 큰 폭으로 변하게 됨을 이용한 것이다. 이와 같은 과정을 통해 i를 구하게 되면 계산량이 감소하는 장점도 있지만, 더욱 중요하게는 θM′에 포함된 측정 오차가 i에 영향을 주지 않게 된다.Here, it is possible to determine the period number i of the first auxiliary gear through the above process every time the Ψ M ′ and θ M ′ are measured to obtain the absolute
제2주기어의 절대회전각 역시 상기 제1주기어의 절대회전각을 구하는 방법과 동일한 방법으로 구해진다. Ψ′ 및 θ′의 관계로부터 상기 θM′에 대응될 수 있는 다수의 Ψ′들을 계산하여 그 계산값인 다수의 Ψc′들을 얻고, 상기 다수의 Ψc′들과 ΨM′을 비교하여 상기 제2보조기어의 j를 얻은 다음, 상기 j를 이용해 제2보조기어의 절대 회전각 θ을 얻은 후 θ와 Φ의 관계로부터 제2주기어의 절대회전각 Φ2를 추가로 얻는다. The absolute rotation angle of the second period gear is also obtained by the same method as the method of obtaining the absolute rotation angle of the first period gear. Calculate a plurality of Ψ's that may correspond to θ M 'from the relationship of Ψ' and θ 'to obtain a plurality of Ψc's, which are calculated values, and compare the plurality of Ψc' with Ψ M ' After the j of the second auxiliary gear is obtained, the absolute rotation angle θ of the second auxiliary gear is obtained using the j, and the absolute rotation angle Φ 2 of the second periodic gear is further obtained from the relationship between θ and Φ.
또한, 여기서 매 측정순간 j를 구함에 있어서도, 상기 i를 구하는 경우와 마찬가지로 θM′의 이전값과 현재값을 비교하여 j의 이전값에 1을 더하거나 뺌으로서 j의 현재값을 구하는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable to obtain the present value of j by adding 1 to the previous value of j or comparing the current value of θ M 'by comparing the previous value of θ M ′ with the same value as in the case of i. .
이하에서는 도면에 나타난 실시예를 통해 보다 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter will be described in more detail through the embodiment shown in the drawings.
도3에는 토션바(1)의 양단에 형성된 주기어에 결합되어 있는 제1보조기어 및 제2보조기어와, 상기 제1보조기어 및 제2보조기어의 상대회전각 Ψ′및 θ′을 측정할 각도센서(4,5)와, 상기 센서로부터 측정된 ΨM′및 θM′를 입력받아 소정의 연산을 수행하여 Φ를 결과로 출력하는 연산회로(6)가 나타나 있다. 3 shows the relative rotation angles Ψ 'and θ' of the first and second auxiliary gears coupled to the main gears formed at both ends of the
본 발명에 의할 경우 제1주기어와 제2주기어는 토션바의 축방향으로 서로 이격되어 위치하고, 제1보조기어는 제1주기어에 제2보조기어는 제2주기어에 각각 결합하므로 측면이 도2와 같은 형상을 갖는 장치가 사용된다. 그러나 제1주기어와 제2주기어의 형상이 동일하고, 토션바의 비틀림각의 2배가 Ω를 주기수로 나눈 값보다 작다고 가정하면 도3과 같이 해석하는 것이 가능해진다. According to the present invention, the first and second gears are spaced apart from each other in the axial direction of the torsion bar, and the first auxiliary gear is coupled to the first gear and the second auxiliary gear is coupled to the second gear. An apparatus having the shape as shown in Fig. 2 is used. However, assuming that the shapes of the first and second periodic gears are the same and that the torsion bar's twist angle is less than the value obtained by dividing Ω by the number of cycles, the analysis can be performed as shown in FIG.
도4에는 토션바가 총4회전하는 동안 상기 제1보조기어의 상대회전각 Ψ′과 상기 제2보조기어의 상대회전각 θ′의 관계를 나타내고 있다. 여기서, x축은 조향각 Φ이고, Ω는 180°이다. 그리고, 도5에는 상기 Ψ′및 θ′을 측정하여 토션바의 절대 조향각 Φ를 구하는 과정을 도식적으로 나타내고 있다. 4 shows the relationship between the relative rotation angle Ψ 'of the first auxiliary gear and the relative rotation angle θ' of the second auxiliary gear while the torsion bar is rotated four times in total. Here, the x-axis is the steering angle Φ and Ω is 180 degrees. FIG. 5 schematically shows a process of obtaining the absolute steering angle Φ of the torsion bar by measuring Ψ 'and θ'.
여기서, 도4와 같은 제1보조기어 및 제2보조기어의 상대회전각 관계는 토션바의 조향각을 변화시키면서 제1보조기어의 상대회전각 Ψ′과 제2보조기어 상대회전각 θ′을 측정함으로서 시험적으로 얻는 것이 가장 바람직하다.Here, the relative rotation angle relationship between the first auxiliary gear and the second auxiliary gear as shown in FIG. 4 measures the relative rotation angle Ψ ′ and the second auxiliary gear relative rotation angle θ ′ of the first auxiliary gear while changing the steering angle of the torsion bar. It is most preferable to obtain a test by doing so.
도3에서 보이듯이 각도센서를 이용해 ΨM′및 θM′을 얻으면, 상기의 ΨM′으로부터 도4와 같은 관계를 이용해 상기 ΨM′에 대응될 수 있는 다수의 θC′들을 계산하여 얻는다(도5에서 θCi′는 i에 대응하는 θC′을 의미함). 그리고, 이와 같 이 얻은 다수의 θC′들 중 θM′과 가장 근접한 것을 찾음으로서 i를 구한다. 도4과 같은 관계에서 Ψ′이 130°일 때 이에 대응될 수 있는 θC′은 i가 증가함에 따라 도3의 그래프에서 점으로 표시되고 있는 바와 같이 순차적으로 변화하며, 이와 같은 다수의 θC′들 중 θM′과 가장 근접한 값에서의 i값을 구한다.Get the Ψ M "and θ M 'with the angle sensor as shown in FIG. 3," using the relationship as shown in Fig. 4 from the Ψ M' aforementioned Ψ M is obtained by computing a number of θ C ', which can correspond to (Θ Ci ′ in FIG. 5 means θ C ′ corresponding to i). Then, i is found by finding the closest to θ M ′ among the obtained θ C ′. Also in relationship of 4 Ψ 'when the 130 ° thereto, which may be the corresponding θ C' is and i is increased sequentially changed as can be represented by points in the graph of Figure 3, as, this way a number of θ C, such as The value of i at the value closest to θ M 'is obtained.
그리고, 이와 같이 얻은 i와 ΨM′을 이용해 제1주기어의 절대회전각 Φ1을 계산하면 다음과 같다.Then, using the obtained i and Ψ M 'to calculate the absolute
매 측정 순간마다 i를 상기와 같은 방식으로 구할 수도 있지만, 상기와 같은 과정을 통해 i를 한번 구하고 난 다음부터는 "임계값 이용한 절대각 측정방식"을 이용하여, 단지 ΨM′의 현재값을 그 이전값과 비교하여 i의 이전값에 1을 더하거나 뺌으로서 간단하게 구하도록 하는 것이 바람직하다. 예컨대, ΨM′의 현재값에서 이전값을 뺀 값 ΔΨM′이 어떤 음의 특정값보다 작으면 i의 이전값에 1을 더하고, 어떤 양의 특정값보다 크면 1을 빼며, 그렇지 않으면 i의 이전값을 그대로 유지하도록 하여 i의 현재값을 얻는다.At each measurement instant, i can be obtained in the same way as above, but once i is obtained through the above process, the absolute value of Ψ M ' Compared to the previous value, it is preferable to simply obtain 1 by adding or subtracting 1 to the previous value of i. For example, if the value ΔΨ M ′ minus the previous value from the current value of Ψ M ′ is less than any negative specific value, add 1 to the previous value of i; subtract 1 if it is greater than any positive specific value; Get the current value of i by keeping the previous value.
이를 도6을 통해 보다 구체적으로 살펴본다. 도6에 보이듯이 ΔΨM′이 특정값 -As보다 작으면 i의 이전값에 1을 더하고, As보다 크면 1을 빼며, 그렇지 않으면 i의 이전값을 그대로 유지하여 i의 현재값을 얻는다. This will be described in more detail with reference to FIG. 6. As shown in Fig. 6, when ΔΨ M 'is smaller than the specified value -As, 1 is added to the previous value of i, and when 1 is larger than As, 1 is subtracted. Otherwise, the previous value of i is maintained as it is to obtain the current value of i.
이와 같이 i의 현재값이 결정되면, ΨM′의 현재값과 함께 식(3)에 대입하여 Φ1의 현재값을 얻는다.When the present value of i is determined as described above, the present value of? 1 is obtained by substituting Equation (3) together with the present value of Ψ M '.
한편, 상기에서 ΨM′으로부터 다수의 θC′들을 계산하여 i를 얻는 것과 마찬가지로 θM′으로부터 다수의 ΨC′들을 계산하여 j를 얻을 수 있고, 또, θM ′의 이전값과 현재값을 비교하여 j의 현재값을 얻을 수 있다. 그리고, 이로부터 제2주기어의 절대회전각 Φ2는 아래의 식을 통해 얻을 수 있다.On the other hand, just as to obtain a i by calculating the "number of θ C from" Ψ M in the above can be obtained for j to calculate a 'plurality of Ψ C from "θ M, Further, θ M' previous and current values of We can compare j to get the current value of j. From this, the absolute rotation angle Φ 2 of the second periodic gear can be obtained through the following equation.
상기와 같은 방법을 통해 구한 Φ1 과 Φ2를 사용하여 절대조향각 Φ를 구할 수 있다. Φ1은 운전자의 의지를 관찰하는 절대각으로, Φ2는 실제 회전된 절대각으로 계산될 수 있으므로, 필요에 따라 Φ1이나 Φ2중 어느 하나를 선택하여 절대조향각Φ으로 사용할 수 있다.The absolute steering angle Φ can be obtained using Φ1 and Φ2 obtained through the above method. Φ1 is an absolute angle for observing the driver's will, and Φ2 can be calculated as an actual rotated absolute angle, so one of Φ1 or Φ2 can be selected and used as an absolute steering angle Φ as needed.
상기의 Φ1과 Φ2를 평균하여 절대조향각 Φ을 얻을 수도 있다. 이로써 ΨM′과 θM′에 포함될 수 있는 측정오차에 의한 조향각의 에러를 최소화할 수 있다. The absolute steering angle Φ can also be obtained by averaging Φ1 and Φ2. As a result, errors in steering angle due to measurement errors that may be included in Ψ M ′ and θ M ′ may be minimized.
전술한 본 발명의 절대조향각 측정방법을 간단히 요약하면, 우선 보조기어의 상대회전각 ΨM′과 θM′을 측정하여 이를 바탕으로 보조기어의 절대회전각 Ψ와 θ을 구한다. 여기서 Ψ와 θ은 보조기어의 절대회전각임과 동시에 주기어의 절대회전각이 된다. 따라서 이를 토션바 양단의 제1주기어의 절대회전각 Φ1과 제2주기어의 절대회전각 Φ2로 사용할 수 있게 된다. Briefly summarizing the absolute steering angle measuring method of the present invention, first, the relative rotation angles Ψ M ′ and θ M ′ of the auxiliary gears are measured, and the absolute rotation angles Ψ and θ of the auxiliary gears are obtained. Where Ψ and θ are the absolute rotation angle of the auxiliary gear and the absolute rotation angle of the main gear. Therefore, it can be used as the absolute
즉, 토션바 양단에 이격되게 위치하는 1개씩의 보조기어만을 사용하여 간단한 방법으로 토션바 양단의 절대회전각을 구할 수 있게 되고, 이를 바탕으로 절대조향각을 구할 수 있게 될 뿐만 아니라, 다음과 같은 식으로 토크까지 구할 수 있게 되는 것이다. That is, the absolute rotation angle of both ends of the torsion bar can be obtained by a simple method by using only one auxiliary gear positioned at both ends of the torsion bar, and the absolute steering angle can be obtained based on the following. In this way, the torque can be obtained.
Φ1과 Φ2의 차이를 △Φ라 할 경우 토크 T를 구하면 다음과 같다.If the difference between Φ1 and Φ2 is △ Φ, the torque T is obtained as follows.
본 발명에 의한 효과를 요약하면 다음과 같다.The effects of the present invention are summarized as follows.
첫째, 토션바 일단의 제1주기어의 절대회전각 Φ1 또는 제2주기어의 절대회전각 Φ2 를 얻는 하나의 과정에서 보조기어의 절대회전각이 모두 구해지므로, 토크계산을 위한 별도의 계산이 필요 없어진다는 효과가 있다.First, since the absolute rotation angle of the auxiliary gear is all obtained in one process of obtaining the absolute
둘째, 시험적으로 얻어진 값들을 사용하여 절대회전각을 구하므로 보다 정확한 값을 구할 수 있게 된다.Second, since the absolute rotation angle is obtained using the experimentally obtained values, more accurate values can be obtained.
셋째, 토션바 양단에 각 1개씩 총2개의 보조기어만을 사용하여 토크와 절대조향각을 구할 수 있게 되므로, 보조기어 및 그에 따른 각도센서등을 줄일 수 있게 된다는 효과가 있다.
Third, since the torque and the absolute steering angle can be obtained using only two auxiliary gears, one at each end of the torsion bar, the auxiliary gear and the angle sensor can be reduced.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020040079468A KR100610384B1 (en) | 2004-10-06 | 2004-10-06 | A method and apparatus for determining the absolute angle and torque |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020040079468A KR100610384B1 (en) | 2004-10-06 | 2004-10-06 | A method and apparatus for determining the absolute angle and torque |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20060030625A KR20060030625A (en) | 2006-04-11 |
| KR100610384B1 true KR100610384B1 (en) | 2006-08-10 |
Family
ID=37140585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020040079468A KR100610384B1 (en) | 2004-10-06 | 2004-10-06 | A method and apparatus for determining the absolute angle and torque |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100610384B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100911060B1 (en) | 2008-04-17 | 2009-08-06 | 주식회사 에스티에프 | Method calculating absolute rotation angle and a device and a recording media including the same |
| KR100957198B1 (en) | 2008-05-29 | 2010-05-11 | 한양대학교 산학협력단 | system for detecting a rotational angle of a driving shaft |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61258113A (en) | 1985-05-10 | 1986-11-15 | Yokogawa Hewlett Packard Ltd | Position encoder |
| US4939435A (en) | 1988-04-22 | 1990-07-03 | Tadashi Takahashi | Torque detecting apparatus |
| US6763733B2 (en) | 2001-10-02 | 2004-07-20 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Rotational angle detecting device, torque detecting device, and steering apparatus |
| KR20050075112A (en) * | 2004-01-15 | 2005-07-20 | 현대모비스 주식회사 | Method for measuring the absolute steering angle of steering shaft for vehicle |
-
2004
- 2004-10-06 KR KR1020040079468A patent/KR100610384B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61258113A (en) | 1985-05-10 | 1986-11-15 | Yokogawa Hewlett Packard Ltd | Position encoder |
| US4939435A (en) | 1988-04-22 | 1990-07-03 | Tadashi Takahashi | Torque detecting apparatus |
| US6763733B2 (en) | 2001-10-02 | 2004-07-20 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Rotational angle detecting device, torque detecting device, and steering apparatus |
| KR20050075112A (en) * | 2004-01-15 | 2005-07-20 | 현대모비스 주식회사 | Method for measuring the absolute steering angle of steering shaft for vehicle |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100911060B1 (en) | 2008-04-17 | 2009-08-06 | 주식회사 에스티에프 | Method calculating absolute rotation angle and a device and a recording media including the same |
| KR100957198B1 (en) | 2008-05-29 | 2010-05-11 | 한양대학교 산학협력단 | system for detecting a rotational angle of a driving shaft |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20060030625A (en) | 2006-04-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100610380B1 (en) | Method for measuring the absolute steering angle of steering shaft for vehicle | |
| JP3792718B2 (en) | Angle measurement method for rotating body | |
| US7366636B2 (en) | Rotational angle detector | |
| JP4241012B2 (en) | Rotation angle detector | |
| KR100528644B1 (en) | Method for measuring the absolute steering angle of the steering shaft for a vehicle | |
| WO2002011953A1 (en) | Torque wrench for further tightening inspection | |
| KR100528645B1 (en) | Method for measuring the absolute steering angle of steering shaft for vehicle | |
| WO2010144964A1 (en) | Pedal torque measurement | |
| JPH041295B2 (en) | ||
| KR100547302B1 (en) | Method for measuring the absolute steering angle of steering shaft for vehicle | |
| KR100629796B1 (en) | A method for determining the absolute angle and torque with a optical detection module | |
| KR100610384B1 (en) | A method and apparatus for determining the absolute angle and torque | |
| KR20050045305A (en) | Method for measuring the absolute steering angle of steering shaft for vehicle by using a data table | |
| KR100726411B1 (en) | Apparatus for detecting torque | |
| JP6663610B2 (en) | Method and apparatus for measuring moment of inertia | |
| JP5096399B2 (en) | Rotation angle detector | |
| JPH038496B2 (en) | ||
| US8942890B2 (en) | Torque detecting device and electric power steering system | |
| CN113104111B (en) | Steering wheel corner measuring method and terminal | |
| JP2548355Y2 (en) | Axle torque measuring device | |
| JP2580125Y2 (en) | Effective diameter measuring device for female thread | |
| JP4941259B2 (en) | Absolute angle detection method and absolute angle detection device | |
| JP2968679B2 (en) | Measurement error display device | |
| KR20110001266A (en) | Computing method for gear ratio and absolute steering angle of steering angle sensing system | |
| JPH071217B2 (en) | Wheel balancer calibration device and calibration method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130730 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140715 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150720 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |