用于檢測(cè)施加在軸上的轉(zhuǎn)矩的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)施加在軸上的轉(zhuǎn)矩的方法,以及一種執(zhí)行所述方法的控制裝置和一種具有所述控制裝置的轉(zhuǎn)矩傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]由DE 10 2007 059 361 Al已知了一種轉(zhuǎn)矩傳感器,所述轉(zhuǎn)矩傳感器基于軸上的兩個(gè)軸向相對(duì)彼此間隔開(kāi)的且轉(zhuǎn)動(dòng)的編碼器輪的相位確定施加在該軸上的轉(zhuǎn)矩。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的任務(wù)是,改進(jìn)已知的轉(zhuǎn)矩傳感器。
[0004]該任務(wù)通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求所述的特征完成。優(yōu)選的改進(jìn)方案是從屬權(quán)利要求的主題。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種用于檢測(cè)第一周期測(cè)量信號(hào)和第二周期測(cè)量信號(hào)之間的相位差的方法,其中為確定施加在軸上的轉(zhuǎn)矩,兩個(gè)周期測(cè)量信號(hào)以相對(duì)彼此的軸向間距描述了軸的轉(zhuǎn)動(dòng),所述方法包括步驟:
[0006]-將第一周期測(cè)量信號(hào)和模擬軸的預(yù)先已知的轉(zhuǎn)速的周期輔助信號(hào)疊加為疊加信號(hào),以及
[0007]-基于疊加信號(hào)和第二測(cè)量信號(hào)確定相位差。
[0008]所述方法的基本考慮在于,尤其是對(duì)于靜止軸中的前述轉(zhuǎn)矩傳感器,只有當(dāng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)才存在周期測(cè)量信號(hào)。然而在許多應(yīng)用中、例如在轉(zhuǎn)向直拉桿中希望的是,即使在軸不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)一一即,靜止時(shí)一一也檢測(cè)作用于軸上的轉(zhuǎn)矩。在此,所述方法的建議是,模擬軸的轉(zhuǎn)動(dòng)并將兩個(gè)周期測(cè)量信號(hào)的至少一個(gè)與模擬轉(zhuǎn)動(dòng)的周期輔助信號(hào)疊加。通過(guò)這種方式可以即使在靜止中,或者即使在軸的極緩慢的轉(zhuǎn)動(dòng)中也檢測(cè)經(jīng)過(guò)軸的軸向間距后的軸的相位并分析作用在軸上的轉(zhuǎn)矩。
[0009]在改進(jìn)方案中,所述方法包括步驟:將第二周期測(cè)量信號(hào)和模擬軸的另一個(gè)預(yù)先已知的轉(zhuǎn)速的另一個(gè)周期輔助信號(hào)疊加為另一個(gè)疊加信號(hào)。通過(guò)這種方式在經(jīng)過(guò)軸向間距之后在所述軸的兩個(gè)點(diǎn)模擬所述轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0010]在所述方法的特殊的改進(jìn)方案中,所述周期輔助信號(hào)和所述另一個(gè)周期輔助信號(hào)相同,從而預(yù)先已知的轉(zhuǎn)速和另一個(gè)預(yù)先已知的轉(zhuǎn)速相同。通過(guò)這種方式,疊加信號(hào)和另一個(gè)疊加信號(hào)之間的相位差直接對(duì)應(yīng)于第一測(cè)量信號(hào)和第二測(cè)量信號(hào)之間的相位差。
[0011]在另一個(gè)改進(jìn)方案中,當(dāng)軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速低于預(yù)定的值時(shí),第一周期測(cè)量信號(hào)和周期疊加信號(hào)疊加。所述預(yù)定的值在此可以任意選擇。例如可以如此選擇所述預(yù)定的值,使得僅當(dāng)軸靜止或近似靜止時(shí)才執(zhí)行所述方法。
[0012]在另一個(gè)改進(jìn)方案中,第一和第二周期測(cè)量信號(hào)相應(yīng)地基于第一和第二轉(zhuǎn)動(dòng)磁場(chǎng)產(chǎn)生,所述第一和第二轉(zhuǎn)動(dòng)磁場(chǎng)分別相對(duì)于軸不可扭轉(zhuǎn)地由所述軸發(fā)出。
[0013]在此可以任意產(chǎn)生輔助信號(hào)。例如輔助信號(hào)可以直接由輔助信號(hào)源發(fā)出,且與第一測(cè)量信號(hào)疊加。相應(yīng)情況適用于第二測(cè)量信號(hào)和另一個(gè)輔助信號(hào)。然而在所述方法的改進(jìn)方案中,也可以為了疊加第一周期測(cè)量信號(hào)和周期輔助信號(hào)而將第一轉(zhuǎn)動(dòng)磁場(chǎng)和產(chǎn)生周期輔助信號(hào)的周期輔助磁場(chǎng)疊加。
[0014]在所述方法的額外的改進(jìn)方案中,軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速和軸的預(yù)先已知的轉(zhuǎn)速相反/反向。通過(guò)這種方式確保了,軸的實(shí)際運(yùn)動(dòng)和模擬運(yùn)動(dòng)不會(huì)由于提高實(shí)際轉(zhuǎn)速而相互抵消,且進(jìn)而在軸的極快的運(yùn)動(dòng)下,模擬靜止。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面,設(shè)置了一種執(zhí)行前述方法的裝置。
[0016]在所述裝置的改進(jìn)方案中,所述裝置具有存儲(chǔ)器和處理器。在此,形式為計(jì)算機(jī)程序的所述方法存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中且當(dāng)計(jì)算機(jī)程序從存儲(chǔ)器載入到處理器中時(shí),處理器用于執(zhí)行所述方法。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面,所述計(jì)算機(jī)程序包括程序編碼段,以便當(dāng)計(jì)算機(jī)程序在計(jì)算機(jī)或前述裝置之一上執(zhí)行時(shí),執(zhí)行所述方法之一的所有步驟。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面,所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括程序編碼,所述程序編碼存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀的數(shù)據(jù)載體上且當(dāng)其在數(shù)據(jù)處理設(shè)備上執(zhí)行時(shí),其執(zhí)行所述方法之一。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面,用于基于第一周期測(cè)量信號(hào)和第二周期測(cè)量信號(hào)之間的相位差檢測(cè)施加在軸上的轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩傳感器包括所述的用于產(chǎn)生兩個(gè)周期測(cè)量信號(hào)的裝置之一以及用于基于兩個(gè)測(cè)量信號(hào)之間的相位差確定轉(zhuǎn)矩的分析設(shè)備。
[0020]所述轉(zhuǎn)矩傳感器可以用在任意應(yīng)用情況中,例如用在車(chē)輛中以用于檢測(cè)扭轉(zhuǎn)軸、如轉(zhuǎn)向軸處的轉(zhuǎn)矩。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面,所述車(chē)輛包括所述轉(zhuǎn)矩傳感器。
【附圖說(shuō)明】
[0022]結(jié)合下面對(duì)實(shí)施例的說(shuō)明使得本發(fā)明的上述特性、特征和優(yōu)點(diǎn)以及它們的實(shí)現(xiàn)方式和方法變得更清楚明白,結(jié)合附圖對(duì)所述實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明,其中:
[0023]圖1示意性示出用于車(chē)輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng);
[0024]圖2示意性示出圖1中的車(chē)輛的轉(zhuǎn)矩傳感器;
[0025]圖3示意性示出用于圖2中轉(zhuǎn)矩傳感器的分析電路;
[0026]圖4示出圖3的分析電路中測(cè)量信號(hào)的實(shí)際圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0027]在附圖中相同的技術(shù)元件具有相同的附圖標(biāo)記且僅描述一次。
[0028]參考圖1,其示出用于未進(jìn)一步示出的車(chē)輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2。
[0029]轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2包括放置在軸6上的方向盤(pán)4,所述軸又布置為可以圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線8轉(zhuǎn)動(dòng)。因此,方向盤(pán)4設(shè)置為,基于圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線8的角位置10預(yù)定用于調(diào)節(jié)未進(jìn)一步示出的車(chē)輛的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)12的轉(zhuǎn)向角。為此,方向盤(pán)4例如由未進(jìn)一步示出的車(chē)輛的駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0030]在該實(shí)施方案中,方向盤(pán)4的角位置10由驅(qū)動(dòng)裝置14檢測(cè),所述驅(qū)動(dòng)裝置則借助于驅(qū)動(dòng)裝置14中未進(jìn)一步示出的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向軸16,以便如此操縱所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)12,即未進(jìn)一步示出的車(chē)輛的車(chē)輪18根據(jù)通過(guò)角位置10表征的轉(zhuǎn)向角以本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方式被轉(zhuǎn)向。
[0031]為了能夠根據(jù)方向盤(pán)4的角位置10通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置14使車(chē)輪18轉(zhuǎn)向,必須檢測(cè)角位置10。為此,例如可以使用在圖2和3中示出的轉(zhuǎn)向角傳感器20。
[0032]參考圖2,其示出用于圖1中的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2的轉(zhuǎn)向角傳感器20。
[0033]轉(zhuǎn)向角傳感器20具有第一編碼器輪22,形式為螺桿24的與第一編碼器輪22軸向且同心地連接的螺紋結(jié)構(gòu),以及與螺桿24軸向且同心地連接的第二編碼器輪26,所述第二編碼器輪與螺桿24處的第一編碼器輪22軸向?qū)χ谩?br>[0034]在該實(shí)施方案中,螺桿24由彈性材料形成且可以通過(guò)在編碼器輪22、26上施加兩個(gè)相反的轉(zhuǎn)矩而彈性轉(zhuǎn)動(dòng)。軸6在轉(zhuǎn)向角傳感器20的位置處軸向斷開(kāi)為兩個(gè)部分,其中在斷開(kāi)的軸6的第一部分上布置了第一編碼器輪22以及在斷開(kāi)的軸6的第二部分上布置了第二編碼器輪26。因此,如果軸6和方向盤(pán)4 一起轉(zhuǎn)動(dòng),則轉(zhuǎn)向角傳感器20 —方面轉(zhuǎn)移至角位置10中。轉(zhuǎn)向角傳感器20在轉(zhuǎn)移至角位置10中的同時(shí)利用轉(zhuǎn)矩28轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0035]在該實(shí)施方案的框架中,角位置10和轉(zhuǎn)矩28應(yīng)該在測(cè)量技術(shù)上可檢測(cè)。
[0036]為了檢測(cè)角位置,螺桿24具有螺紋/旋圈30,傳感器元件34的薄板32接合在所述螺紋中,從軸6的轉(zhuǎn)動(dòng)軸8觀察,在薄板上徑向放置了傳感器磁體36。如果軸6以圖1中示出的方式通過(guò)方向盤(pán)4的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)移至角位置10中,則傳感器元件34由于隨著軸6 —起轉(zhuǎn)動(dòng)的螺桿24軸向朝著軸6運(yùn)動(dòng)且處于取決于角位置10的軸向位置38中。傳感器元件34能夠以未進(jìn)一步示出的方式軸向朝著軸6引導(dǎo)。
[0037]也就是說(shuō),當(dāng)傳感器元件34的軸位置38已知時(shí),也已知了軸6的且進(jìn)而方向盤(pán)4的角位置10。
[0038]為了檢測(cè)軸位置38,在該實(shí)施方案中,分析電路40配設(shè)了第一磁阻測(cè)量傳感器42,例如霍爾傳感器,各向異性磁阻傳感器或者千兆磁阻傳感器(Gigamagnetoresitiv),其中第一磁阻測(cè)量傳感器42以本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方式發(fā)出與傳感器元件34的傳感器磁體36的軸向位置38線性相關(guān)的絕對(duì)信號(hào)。為此,分析電路40連同第一磁阻測(cè)量傳感器42針對(duì)軸6的轉(zhuǎn)動(dòng)和傳感器元件30的軸向運(yùn)動(dòng)而布置。例如可以由DE 10 2006 030 746A1得到關(guān)于利用磁阻測(cè)量傳感器產(chǎn)生與傳感器磁體的位置線性相關(guān)的信號(hào)的細(xì)節(jié)并因此為了簡(jiǎn)明在下文不