JP2002195897A - トルクを測定するための装置及び該装置を備えるモジュール - Google Patents
トルクを測定するための装置及び該装置を備えるモジュールInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 構造が簡単で小型なトルク測定装置を提供す
る。 【解決手段】 回転軸（１）に作用するトルクを測定す
るための装置は、検知要素（２）と、第１の軸受（５）
及び第２の軸受（６）を備え、第１の軸受（５）の回転
レース（８）は、その第１の端部（３）に近接した検知
要素（２）に連結され、第２の軸受（６）の回転レース
（８）は、その第２の端部（４）に近接した検知要素
（２）に連結され、第１の軸受（５）及び第２の軸受
（６）は、固定レース（７）に対する回転レース（８）
の角度位置を測定するためのデジタル要素（１０）を備
え、回転軸（１）に作用するトルクの値を送出するため
に、測定要素（１０）の各電子手段（１３）が発生する
デジタル信号を比較するための比較要素（１５）を備え
る。
る。 【解決手段】 回転軸（１）に作用するトルクを測定す
るための装置は、検知要素（２）と、第１の軸受（５）
及び第２の軸受（６）を備え、第１の軸受（５）の回転
レース（８）は、その第１の端部（３）に近接した検知
要素（２）に連結され、第２の軸受（６）の回転レース
（８）は、その第２の端部（４）に近接した検知要素
（２）に連結され、第１の軸受（５）及び第２の軸受
（６）は、固定レース（７）に対する回転レース（８）
の角度位置を測定するためのデジタル要素（１０）を備
え、回転軸（１）に作用するトルクの値を送出するため
に、測定要素（１０）の各電子手段（１３）が発生する
デジタル信号を比較するための比較要素（１５）を備え
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸に印加され
たトルクを測定するための装置及びそのような装置を備
えるモジュールに関する。
たトルクを測定するための装置及びそのような装置を備
えるモジュールに関する。
【０００２】本発明は、例えば、ステアリングホイール
によって車両のステアリングコラムに作用させられるト
ルクの測定に関連する。
によって車両のステアリングコラムに作用させられるト
ルクの測定に関連する。
【０００３】
【従来の技術】従来、ステアリングコラムとは、ダッシ
ュボードの下方において車両の車体に固定され、ステア
リングホイールに連結された伝動軸を案内し支持する管
状要素を指す。
ュボードの下方において車両の車体に固定され、ステア
リングホイールに連結された伝動軸を案内し支持する管
状要素を指す。
【０００４】またこのステアリングコラムは、ステアリ
ングホイールに連結され、車両を操舵するために運転手
によって使用される手動制御部品である。本発明はまた
分離型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、分離型ステアリングコラムは、
ステアリングホイールの円運動を、車輪の操縦をもたら
すステアリングアームの角運動に変換するステアリング
ボックスと連動していない。
ングホイールに連結され、車両を操舵するために運転手
によって使用される手動制御部品である。本発明はまた
分離型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、分離型ステアリングコラムは、
ステアリングホイールの円運動を、車輪の操縦をもたら
すステアリングアームの角運動に変換するステアリング
ボックスと連動していない。
【０００５】全く反対に、このような分離型ステアリン
グにおいては、車両が実在のものか、シミュレーション
装置に属するものであるかに関わらず、ステアリングホ
イールと地面上にある車輪との間に直接的な機械的連結
は一切存在しない。
グにおいては、車両が実在のものか、シミュレーション
装置に属するものであるかに関わらず、ステアリングホ
イールと地面上にある車輪との間に直接的な機械的連結
は一切存在しない。
【０００６】このシミュレーションは、その目的とし
て、自動車教習所における学習、あるいは自動車製造業
者の要求基準のための相互作用型運転シミュレーション
に関連したゲームを有し得る。
て、自動車教習所における学習、あるいは自動車製造業
者の要求基準のための相互作用型運転シミュレーション
に関連したゲームを有し得る。
【０００７】このようなシミュレーション装置におい
て、シミュレーションされるべき車種の関数としてフラ
イホイール上にトルクを発生させるメカニズムにより、
ステアリングホイールにおいて力を再現することは、パ
ワーステアリングが装着されているか否かに関わらず、
再現されるべき走行条件を考慮しなければならない。
て、シミュレーションされるべき車種の関数としてフラ
イホイール上にトルクを発生させるメカニズムにより、
ステアリングホイールにおいて力を再現することは、パ
ワーステアリングが装着されているか否かに関わらず、
再現されるべき走行条件を考慮しなければならない。
【０００８】従って、ステアリングホイールに作用する
トルクの測定は、リアルタイムで良好なシミュレーショ
ンを提供するために必要不可欠である。ステアリングホ
イールシャフト上におけるトルクの測定は、サーボステ
アリングまたはパワーステアリングにおいても非常に重
要である。
トルクの測定は、リアルタイムで良好なシミュレーショ
ンを提供するために必要不可欠である。ステアリングホ
イールシャフト上におけるトルクの測定は、サーボステ
アリングまたはパワーステアリングにおいても非常に重
要である。
【０００９】これは補助の起動が、運転手によりステア
リングホイールに作用させられるトルクに特に依存する
ためである。サーボステアリングにおいて用いられるト
ルク測定要素は、運転手によってステアリングホイール
に作用させられ、よって車両ステアリングコラム上の伝
動軸に働くステアリングトルクを示す信号を出力する。
リングホイールに作用させられるトルクに特に依存する
ためである。サーボステアリングにおいて用いられるト
ルク測定要素は、運転手によってステアリングホイール
に作用させられ、よって車両ステアリングコラム上の伝
動軸に働くステアリングトルクを示す信号を出力する。
【００１０】従来、この信号は、電気サーボステアリン
グの場合には、例えば電気モータを制御することにより
補助を起動するステアリング補助コンピュータに送信さ
れる。
グの場合には、例えば電気モータを制御することにより
補助を起動するステアリング補助コンピュータに送信さ
れる。
【００１１】本発明はまた、負荷トルクの測定による、
例えば、車両の車輪に対する力の伝達、または前記車両
の制動の制御に対する力の伝達の分野などのような他の
分野に適用することが可能である。
例えば、車両の車輪に対する力の伝達、または前記車両
の制動の制御に対する力の伝達の分野などのような他の
分野に適用することが可能である。
【００１２】トーションバーを備える回転軸に作用する
トルクの測定のための装置が既に公知であり、該装置で
は、出力信号が磁界読み取り値に比例したアナログタイ
プの信号である。
トルクの測定のための装置が既に公知であり、該装置で
は、出力信号が磁界読み取り値に比例したアナログタイ
プの信号である。
【００１３】例えば、検知要素に対する２台の磁界発生
装置の角度偏位を検知することにより、負荷トルクに比
例したアナログ信号を送出することが可能である。この
種のアナログ磁気技術は、特にエアギャップの恒久的な
監視及び磁界の温度補償に関連する幾つかの不都合を有
する。
装置の角度偏位を検知することにより、負荷トルクに比
例したアナログ信号を送出することが可能である。この
種のアナログ磁気技術は、特にエアギャップの恒久的な
監視及び磁界の温度補償に関連する幾つかの不都合を有
する。
【００１４】従来技術のトルク測定要素においては、エ
アギャップ及び温度におけるドリフトを監視することに
より、組み立てられるべき機械部品点数が多くなり、ま
た検知要素に対して磁気変化を正確に配置しなければな
らず、それは装置の組み立て時に較正及び位相設定を必
要とするため、設置を複雑にしている。
アギャップ及び温度におけるドリフトを監視することに
より、組み立てられるべき機械部品点数が多くなり、ま
た検知要素に対して磁気変化を正確に配置しなければな
らず、それは装置の組み立て時に較正及び位相設定を必
要とするため、設置を複雑にしている。
【００１５】さらに、従来技術のトルク測定要素は回転
軸の回転に必要な軸受を備えておらず、そのことは前記
装置を適合させるためにより複雑にしている。
軸の回転に必要な軸受を備えておらず、そのことは前記
装置を適合させるためにより複雑にしている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、デ
ジタル磁気センサを備える、回転軸に作用するトルクを
測定するための装置を提案することによって、これらの
欠点を改善することを目指す。
ジタル磁気センサを備える、回転軸に作用するトルクを
測定するための装置を提案することによって、これらの
欠点を改善することを目指す。
【００１７】これは、デジタルセンサは閾値コンパレー
ターと共に機能するため、磁界の大きさの変動に対し
て、アナログセンサほど敏感でないためである。さら
に、デジタル出力信号の分解能を増加させるため、これ
らの磁気センサは、エアギャップ及び温度マグニチュー
ドドリフトにおけるこれら同様の変動をなくすことを可
能にするレシオメトリック型のデジタル空間補間器を備
えることが可能である。
ターと共に機能するため、磁界の大きさの変動に対し
て、アナログセンサほど敏感でないためである。さら
に、デジタル出力信号の分解能を増加させるため、これ
らの磁気センサは、エアギャップ及び温度マグニチュー
ドドリフトにおけるこれら同様の変動をなくすことを可
能にするレシオメトリック型のデジタル空間補間器を備
えることが可能である。
【００１８】本発明はまた、回転軸が回転するときに磁
気センサは固定されたままであるトルク測定要素を提案
することを目標とする。さらに本発明によれば、回転に
おいて回転軸を誘導する機能をトルク測定の機能に付加
するように、トルク測定機能は、多極コーダー式の技術
を用いて、回転軸上の２つの軸受に組み込まれる。
気センサは固定されたままであるトルク測定要素を提案
することを目標とする。さらに本発明によれば、回転に
おいて回転軸を誘導する機能をトルク測定の機能に付加
するように、トルク測定機能は、多極コーダー式の技術
を用いて、回転軸上の２つの軸受に組み込まれる。
【００１９】
【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作用するトルクを測定するための装
置であって、前記装置は、前記回転軸に作用するトルク
の働きによるねじりを受けて変形可能である検知要素、
並びに、固定レース、回転レース、それらの間に配置さ
れた転動体をそれぞれ有するタイプの第１の軸受及び第
２の軸受を備え、第１の軸受の回転レースは、検知要素
に対して該検知要素の第１の端部において接して連結さ
れ、第２の軸受の回転レースは、検知要素に対して該検
知要素の第２の端部において接して連結され、第１の軸
受及び第２の軸受は、各々、固定レースに対する回転レ
ースの角度位置を測定するためのデジタル要素を備え、
前記測定要素は、回転レースと連動して回転するよう
に、該回転レースに連結された磁気パルスを生成する環
状手段と、前記磁気パルスを検知し、かつデジタル信号
を送信するように構成された固定磁気センサと、前記磁
気センサから発せられるデジタル信号を用いて、環状手
段の角度位置を測定し得る電子手段とを備え、回転軸に
作用するトルクの値を送出するために、測定要素の各々
の電子手段が発生するデジタル信号を比較する比較要素
が備えられていることを要旨とする。
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作用するトルクを測定するための装
置であって、前記装置は、前記回転軸に作用するトルク
の働きによるねじりを受けて変形可能である検知要素、
並びに、固定レース、回転レース、それらの間に配置さ
れた転動体をそれぞれ有するタイプの第１の軸受及び第
２の軸受を備え、第１の軸受の回転レースは、検知要素
に対して該検知要素の第１の端部において接して連結さ
れ、第２の軸受の回転レースは、検知要素に対して該検
知要素の第２の端部において接して連結され、第１の軸
受及び第２の軸受は、各々、固定レースに対する回転レ
ースの角度位置を測定するためのデジタル要素を備え、
前記測定要素は、回転レースと連動して回転するよう
に、該回転レースに連結された磁気パルスを生成する環
状手段と、前記磁気パルスを検知し、かつデジタル信号
を送信するように構成された固定磁気センサと、前記磁
気センサから発せられるデジタル信号を用いて、環状手
段の角度位置を測定し得る電子手段とを備え、回転軸に
作用するトルクの値を送出するために、測定要素の各々
の電子手段が発生するデジタル信号を比較する比較要素
が備えられていることを要旨とする。
【００２０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の装置において、センサが、ホール効果センサ、磁気抵
抗器、及び巨大磁気抵抗器のうちから選択される少なく
とも２つの感知素子を備えることを要旨とする。
の装置において、センサが、ホール効果センサ、磁気抵
抗器、及び巨大磁気抵抗器のうちから選択される少なく
とも２つの感知素子を備えることを要旨とする。
【００２１】請求項３に記載の発明は、パルス発生手段
は、フェライト粒子が装填された合成材料からなる多極
リングであり、前記多極リングは、任意の領域におい
て、隣接する２つの領域に対して逆の磁化方向を備える
複数の隣接する領域によって形成されていることを要旨
とする。
は、フェライト粒子が装填された合成材料からなる多極
リングであり、前記多極リングは、任意の領域におい
て、隣接する２つの領域に対して逆の磁化方向を備える
複数の隣接する領域によって形成されていることを要旨
とする。
【００２２】請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３
のいずれか１項に記載の装置において、比較要素が２つ
の相対角度を比較することを要旨とする。請求項５に記
載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装
置において、比較要素が２つの絶対角度を比較すること
を要旨とする。
のいずれか１項に記載の装置において、比較要素が２つ
の相対角度を比較することを要旨とする。請求項５に記
載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装
置において、比較要素が２つの絶対角度を比較すること
を要旨とする。
【００２３】請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５
のいずれか１項に記載の装置において、測定要素のうち
の１つが回転軸の角度位置を測定するためにも使用され
ることを要旨とする。
のいずれか１項に記載の装置において、測定要素のうち
の１つが回転軸の角度位置を測定するためにも使用され
ることを要旨とする。
【００２４】請求項７に記載の発明は、請求項６に記載
の装置において、測定要素の少なくとも１つが固定レー
スに対する回転レースの絶対位置を送出することを要旨
とする。
の装置において、測定要素の少なくとも１つが固定レー
スに対する回転レースの絶対位置を送出することを要旨
とする。
【００２５】請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７
のいずれか１項に記載の装置において、各測定要素が、
各出力信号の分解能を増大させる補間器を備えることを
要旨とする。
のいずれか１項に記載の装置において、各測定要素が、
各出力信号の分解能を増大させる補間器を備えることを
要旨とする。
【００２６】請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８
のいずれか１項に記載の装置において、各測定要素が、
ゼロトルク下でゼロに初期化された抵抗器を備えること
を要旨とする。
のいずれか１項に記載の装置において、各測定要素が、
ゼロトルク下でゼロに初期化された抵抗器を備えること
を要旨とする。
【００２７】請求項１０に記載の発明は、請求項９に記
載の装置において、比較要素が回転軸に作用するトルク
の値を送出するために、抵抗器の値を減算する要素を備
えることを要旨とする。
載の装置において、比較要素が回転軸に作用するトルク
の値を送出するために、抵抗器の値を減算する要素を備
えることを要旨とする。
【００２８】請求項１１に記載の発明は、請求項１乃至
１０のいずれか１項に記載の装置において、電子手段及
び比較要素が、車両の少なくとも１つの機能を制御する
コンピュータに組み込まれていることを要旨とする。
１０のいずれか１項に記載の装置において、電子手段及
び比較要素が、車両の少なくとも１つの機能を制御する
コンピュータに組み込まれていることを要旨とする。
【００２９】請求項１２に記載の発明は、請求項１乃至
１１のいずれか１項に記載の装置において、検知要素
が、例えば、回転軸と一体に形成されたより小さい直径
を備えた領域の形態で、回転軸に一体化されていること
を要旨とする。
１１のいずれか１項に記載の装置において、検知要素
が、例えば、回転軸と一体に形成されたより小さい直径
を備えた領域の形態で、回転軸に一体化されていること
を要旨とする。
【００３０】請求項１３に記載の発明は、請求項１乃至
１２のいずれか１項に記載の装置において、磁気センサ
が軸受に一体化されていることを要旨とする。請求項１
４に記載の発明は、回転軸に作用するトルクを測定する
のためのモジュールであって、前記モジュールは、請求
項１乃至１１のいずれか１項に記載の装置と、前記モジ
ュールを回転軸の２つの部分にそれぞれ連結させる連結
手段を備え、前記回転軸は検知要素を有さないことを要
旨とする。
１２のいずれか１項に記載の装置において、磁気センサ
が軸受に一体化されていることを要旨とする。請求項１
４に記載の発明は、回転軸に作用するトルクを測定する
のためのモジュールであって、前記モジュールは、請求
項１乃至１１のいずれか１項に記載の装置と、前記モジ
ュールを回転軸の２つの部分にそれぞれ連結させる連結
手段を備え、前記回転軸は検知要素を有さないことを要
旨とする。
【００３１】請求項１５に記載の発明は、回転軸に作用
するトルクを測定するためのモジュールであって、前記
モジュールは請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の
装置と、前記モジュールを回転軸の一端及びトルクを作
用させる部材とにそれぞれ連結させる連結手段を備え、
前記回転軸は検知要素を有さないことを要旨とする。
するトルクを測定するためのモジュールであって、前記
モジュールは請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の
装置と、前記モジュールを回転軸の一端及びトルクを作
用させる部材とにそれぞれ連結させる連結手段を備え、
前記回転軸は検知要素を有さないことを要旨とする。
【００３２】請求項１６に記載の発明は、請求項１４ま
たは１５に記載のモジュールにおいて、磁気センサが軸
受と分離されていることを要旨とする。本発明の他の目
的及び利点は、添付図面に関する以下の記載において明
らかとなるであろう。
たは１５に記載のモジュールにおいて、磁気センサが軸
受と分離されていることを要旨とする。本発明の他の目
的及び利点は、添付図面に関する以下の記載において明
らかとなるであろう。
【００３３】
【発明の実施の形態】図１〜図３は、回転軸１に作用す
るトルクの働きによるねじりを受けて変形可能な検知要
素２を備えるタイプの、回転軸１に作用するトルクを測
定するための装置を示す。
るトルクの働きによるねじりを受けて変形可能な検知要
素２を備えるタイプの、回転軸１に作用するトルクを測
定するための装置を示す。
【００３４】特定の例（図２を参照）において、回転軸
１は車両のステアリングコラムである。前記ステアリン
グコラムには、運転者によって、ステアリングホイール
によりステアリングトルクが作用させられる。
１は車両のステアリングコラムである。前記ステアリン
グコラムには、運転者によって、ステアリングホイール
によりステアリングトルクが作用させられる。
【００３５】このステアリングトルクを知りたい場合、
前記トルクの働きを受けて弾性的に変形することによっ
て作用するトルクを伝達可能な検知要素２を備え得るこ
とが知られている。
前記トルクの働きを受けて弾性的に変形することによっ
て作用するトルクを伝達可能な検知要素２を備え得るこ
とが知られている。
【００３６】その後、作用したトルクの測定値は、特に
電気信号の形態で、例えば、電気サーボステアリングの
場合には、電気モータによる補助を起動するステアリン
グ補助コンピュータへ送信され得る。
電気信号の形態で、例えば、電気サーボステアリングの
場合には、電気モータによる補助を起動するステアリン
グ補助コンピュータへ送信され得る。
【００３７】等方線形弾性では、純粋なねじりにおいて
円形の断面を有する中実の円柱軸上に作用するトルク
は、固定ねじり角に対して、軸の直径の四乗の関数とし
て、所与の材料について変化するので、検知要素２は、
一般には、回転軸１の径より小さな径を備えるトーショ
ンバーの形態にある。
円形の断面を有する中実の円柱軸上に作用するトルク
は、固定ねじり角に対して、軸の直径の四乗の関数とし
て、所与の材料について変化するので、検知要素２は、
一般には、回転軸１の径より小さな径を備えるトーショ
ンバーの形態にある。
【００３８】従って、縮小された横断面を備える領域を
形成することにより、該領域がトルクの値に対して有利
な測定領域となるように、負荷トルクの作用を受けて、
前記領域上においてねじり変形を集中させて増幅するこ
とを可能にする。
形成することにより、該領域がトルクの値に対して有利
な測定領域となるように、負荷トルクの作用を受けて、
前記領域上においてねじり変形を集中させて増幅するこ
とを可能にする。
【００３９】図に示した実施形態では、回転軸１に対し
て同軸に配置されたトーションバー２は、横断面におい
て円柱形である。しかしながら、使用における制約によ
り、トーションバー２の配置及び／またはその横断面の
幾何形状は異なって設計されてもよい。
て同軸に配置されたトーションバー２は、横断面におい
て円柱形である。しかしながら、使用における制約によ
り、トーションバー２の配置及び／またはその横断面の
幾何形状は異なって設計されてもよい。
【００４０】検知要素２は、第１の端部３と第２の端部
４とを有し、これらの端部は回転軸１に加えられるトル
クの作用を受けて、回転軸１と連動して、しかし相互に
対して角度方向に偏位して回転する。
４とを有し、これらの端部は回転軸１に加えられるトル
クの作用を受けて、回転軸１と連動して、しかし相互に
対して角度方向に偏位して回転する。
【００４１】電子的手段により検知要素の性質を考慮し
て回転軸１に作用するトルクを計算するためには、この
角度偏位を測定することが望まれる。このために、第１
の軸受５及び第２の軸受６は、検知要素２の第１の端部
３及び第２の端部４にそれぞれ接して、かつ互いに対向
して設けられ得る。
て回転軸１に作用するトルクを計算するためには、この
角度偏位を測定することが望まれる。このために、第１
の軸受５及び第２の軸受６は、検知要素２の第１の端部
３及び第２の端部４にそれぞれ接して、かつ互いに対向
して設けられ得る。
【００４２】これらの軸受５，６は，回転軸１の回転を
可能にするために従来使用されている軸受、すなわち、
固定外レース７、回転内レース８、及びそれらの間に配
置された転動体９を各々備えるタイプの軸受である。
可能にするために従来使用されている軸受、すなわち、
固定外レース７、回転内レース８、及びそれらの間に配
置された転動体９を各々備えるタイプの軸受である。
【００４３】本発明によると、軸受５，６は各々、固定
レース７に対する回転レース８の角度位置を測定するた
めの測定要素１０を装備している。図２及び図３に示し
た実施形態では、軸受５，６は同一であり、互いに対向
して配置されている。しかしながら、前記軸受が回転レ
ース８の角度位置、従って回転レース８が連結されてい
る検知要素２の端部３，４の角度位置の測定を可能にす
るように構成されていれば、異なる軸受５，６を設ける
ことが可能である。
レース７に対する回転レース８の角度位置を測定するた
めの測定要素１０を装備している。図２及び図３に示し
た実施形態では、軸受５，６は同一であり、互いに対向
して配置されている。しかしながら、前記軸受が回転レ
ース８の角度位置、従って回転レース８が連結されてい
る検知要素２の端部３，４の角度位置の測定を可能にす
るように構成されていれば、異なる軸受５，６を設ける
ことが可能である。
【００４４】図１には、デジタル測定要素１０が説明さ
れており、このデジタル測定要素１０は、回転レース８
と連動して回転するために同回転レース８と連結され
た、磁気パルスを生成する環状手段１１と、回転軸１に
関して固定され、前記磁気パルスを検知し、かつデジタ
ル信号Ｓ１，Ｓ２を送出するように構成された磁気セン
サ１２と、磁気センサ１２から発生するデジタル信号か
ら、環状手段１１の角度位置を測定する電子手段１３と
を備える。
れており、このデジタル測定要素１０は、回転レース８
と連動して回転するために同回転レース８と連結され
た、磁気パルスを生成する環状手段１１と、回転軸１に
関して固定され、前記磁気パルスを検知し、かつデジタ
ル信号Ｓ１，Ｓ２を送出するように構成された磁気セン
サ１２と、磁気センサ１２から発生するデジタル信号か
ら、環状手段１１の角度位置を測定する電子手段１３と
を備える。
【００４５】このような測定要素１０は、例えば、本出
願人によるフランス特許第ＦＲ−Ａ−２７６９０８７号
及び同第ＦＲ−Ａ−２７６９０８８号に記載されてお
り、その記載について本願では再掲しない。
願人によるフランス特許第ＦＲ−Ａ−２７６９０８７号
及び同第ＦＲ−Ａ−２７６９０８８号に記載されてお
り、その記載について本願では再掲しない。
【００４６】磁気センサは、例えば、ホール効果セン
サ、磁気抵抗器または巨大磁気抵抗器のうちから選択さ
れる、少なくとも２つの感知素子または感知素子のアレ
イを備え、前記感知素子は、磁気パルスを生成する環状
手段ｌ１から空隙を置いて配置されている。
サ、磁気抵抗器または巨大磁気抵抗器のうちから選択さ
れる、少なくとも２つの感知素子または感知素子のアレ
イを備え、前記感知素子は、磁気パルスを生成する環状
手段ｌ１から空隙を置いて配置されている。
【００４７】１つの特定の例において、パルス発生手段
１１は、フェライト粒子が装填された合成材料からなる
多極リングから形成されている。前記多極リングは、任
意の領域において、隣接する２つの領域に対して逆の磁
化方向を備える複数の隣接する領域１４によって形成さ
れている。
１１は、フェライト粒子が装填された合成材料からなる
多極リングから形成されている。前記多極リングは、任
意の領域において、隣接する２つの領域に対して逆の磁
化方向を備える複数の隣接する領域１４によって形成さ
れている。
【００４８】この実施形態によれば、磁気センサは、シ
ヌソイド形であり、同一の平均値に集中した、同一の振
幅を有し、互いに対して直角位相を有する少なくとも２
つの電気信号を送出する。さらに、前記信号はリングの
一回転に等しい周期、つまり２π機構を有する。
ヌソイド形であり、同一の平均値に集中した、同一の振
幅を有し、互いに対して直角位相を有する少なくとも２
つの電気信号を送出する。さらに、前記信号はリングの
一回転に等しい周期、つまり２π機構を有する。
【００４９】フランス特許第ＦＲ−Ａ−２７６９９０８
７及び同第ＦＲ−Ａ−２７６９０８８にそれぞれ記載さ
れているように、これらの信号から、電子手段１３を使
用して、固定レース７に対する多極リング１１の相対位
置または絶対位置、従って連結した回転レース８の相対
位置または絶対位置を知ることを可能にするデジタル信
号Ｓ１，Ｓ２を得ることができる。
７及び同第ＦＲ−Ａ−２７６９０８８にそれぞれ記載さ
れているように、これらの信号から、電子手段１３を使
用して、固定レース７に対する多極リング１１の相対位
置または絶対位置、従って連結した回転レース８の相対
位置または絶対位置を知ることを可能にするデジタル信
号Ｓ１，Ｓ２を得ることができる。
【００５０】回転部材の相対角度位置とは、固定構造物
に対して、任意の初期位置と所与の瞬間における回転部
材の位置とがなす角度を意味し、この初期位置は、固定
構造物に関して、測定毎に変化し得る。
に対して、任意の初期位置と所与の瞬間における回転部
材の位置とがなす角度を意味し、この初期位置は、固定
構造物に関して、測定毎に変化し得る。
【００５１】絶対角度位置とは、回転部材の対照位置と
所与の瞬間における回転部材の位置とがなす角度を意味
し、この対照位置は固定構造物に関して固定されてい
る。別例では、測定要素は各々、フランス特許第−Ａ−
２７６９０８７号に記載されているもののような、各出
力信号の分解能を増大させる補間器を備え得る。
所与の瞬間における回転部材の位置とがなす角度を意味
し、この対照位置は固定構造物に関して固定されてい
る。別例では、測定要素は各々、フランス特許第−Ａ−
２７６９０８７号に記載されているもののような、各出
力信号の分解能を増大させる補間器を備え得る。
【００５２】一実施形態によれば、測定要素１０のうち
の１つは、回転軸１の角度位置を測定するためにも使用
することが可能である。その後、この位置の値は、特に
それが絶対位置の値である場合、単独または組み合わせ
られて、アンチスキッドシステム、アンチロックシステ
ムまたはアンチロールシステムのような車両安全システ
ム、あるいは航法支援システムにおいて、負荷トルクの
測定に用いられ得る。
の１つは、回転軸１の角度位置を測定するためにも使用
することが可能である。その後、この位置の値は、特に
それが絶対位置の値である場合、単独または組み合わせ
られて、アンチスキッドシステム、アンチロックシステ
ムまたはアンチロールシステムのような車両安全システ
ム、あるいは航法支援システムにおいて、負荷トルクの
測定に用いられ得る。
【００５３】さらに、各測定要素１０の電子手段１３か
らそれぞれ発生する複数の信号を比較するための比較要
素１５は、回転軸１に作用するトルクの値を送出するよ
うに形成されている。
らそれぞれ発生する複数の信号を比較するための比較要
素１５は、回転軸１に作用するトルクの値を送出するよ
うに形成されている。
【００５４】このように、トルク測定要素は、磁界にお
ける変化を表すアナログ信号を用いて、デジタル信号Ｓ
１，Ｓ２を生成し、その後、電子手段１３、次いで比較
要素１５によってデジタル信号Ｓ１，Ｓ２をデジタル方
式で処理して、負荷トルクの値を得ることを可能にす
る。
ける変化を表すアナログ信号を用いて、デジタル信号Ｓ
１，Ｓ２を生成し、その後、電子手段１３、次いで比較
要素１５によってデジタル信号Ｓ１，Ｓ２をデジタル方
式で処理して、負荷トルクの値を得ることを可能にす
る。
【００５５】使用される磁気センサのタイプによって、
比較要素１５は２つの相対角度または２つの絶対角度の
いずれかを比較するように構成される。一実施形態で
は、測定要素１０は各々、ゼロトルクでゼロに初期化さ
れた抵抗器と、検知要素の性質に従って、回転軸１に作
用するトルクの値を送出するように、抵抗器の各々の値
を減算するための要素を有する比較要素１５とを備え
る。
比較要素１５は２つの相対角度または２つの絶対角度の
いずれかを比較するように構成される。一実施形態で
は、測定要素１０は各々、ゼロトルクでゼロに初期化さ
れた抵抗器と、検知要素の性質に従って、回転軸１に作
用するトルクの値を送出するように、抵抗器の各々の値
を減算するための要素を有する比較要素１５とを備え
る。
【００５６】電子手段及び比較要素は、車両の少なくと
も１つの機能、例えば電気的に補助されたステアリング
または方向の監視を制御するためのコンピュータに組み
入れられ得る。
も１つの機能、例えば電気的に補助されたステアリング
または方向の監視を制御するためのコンピュータに組み
入れられ得る。
【００５７】図２に示した実施形態では、検知要素２
は、ステアリングコラム１と一体に形成され、かつステ
アリングコラム１より小さな直径を有する領域１６の形
態でステアリングコラム１に組み入れられている。ま
た、軸受５，６の回転レース８は、検知要素の第１の端
部３及び第２の端部４に近接して、ステアリングコラム
１の一部に嵌合されている。
は、ステアリングコラム１と一体に形成され、かつステ
アリングコラム１より小さな直径を有する領域１６の形
態でステアリングコラム１に組み入れられている。ま
た、軸受５，６の回転レース８は、検知要素の第１の端
部３及び第２の端部４に近接して、ステアリングコラム
１の一部に嵌合されている。
【００５８】ステアリングコラム１は、一方ではステア
リングホイールと、他方ではステアリングボックス、例
えばラックに連結されて、ステアリングホイールの円運
動を車輪を操縦するステアリングアームの角運動に変換
する。
リングホイールと、他方ではステアリングボックス、例
えばラックに連結されて、ステアリングホイールの円運
動を車輪を操縦するステアリングアームの角運動に変換
する。
【００５９】軸受５，６の固定レース７は、固定構造
物、例えばその中でステアリングコラム１が回転するよ
うに配置される中空管１７に連結されている。図２に示
した実施形態では、軸受６の固定レース７のみが中空管
１７と連結されており、軸受５の固定レース７は前記中
空管１７内で摺動するように取り付けられている。
物、例えばその中でステアリングコラム１が回転するよ
うに配置される中空管１７に連結されている。図２に示
した実施形態では、軸受６の固定レース７のみが中空管
１７と連結されており、軸受５の固定レース７は前記中
空管１７内で摺動するように取り付けられている。
【００６０】この構造では、回転レース８及びステアリ
ングコラム１によって形成されるアセンブリは、固定中
空管１７の内部で回転するように搭載される。さらに、
磁気センサは、軸受５，６内に組み入れられるように、
多極リングに空隙を置いて対向して、軸受５，６の各々
の固定レース７に連結される。
ングコラム１によって形成されるアセンブリは、固定中
空管１７の内部で回転するように搭載される。さらに、
磁気センサは、軸受５，６内に組み入れられるように、
多極リングに空隙を置いて対向して、軸受５，６の各々
の固定レース７に連結される。
【００６１】ステアリングホイールによってトルクをス
テアリングコラム１に作用させると、ステアリングコラ
ム１はある角度で回転することによって、そのトルクを
ステアリングボックスに伝達する。
テアリングコラム１に作用させると、ステアリングコラ
ム１はある角度で回転することによって、そのトルクを
ステアリングボックスに伝達する。
【００６２】検知要素２は、特にその幾何形状及び／ま
たはそれを形成する材料の性質によって、このトルクの
作用下、弾性的なねじりを受けることによる回転運動を
伝達するよう配置される。
たはそれを形成する材料の性質によって、このトルクの
作用下、弾性的なねじりを受けることによる回転運動を
伝達するよう配置される。
【００６３】このねじりの結果として、検知要素２の端
部３，４、及びそれら端部と連結された回転レース８
は、ステアリングコラム１と連動するが、相対的に角度
方向に偏位して動く。前記偏位はトルクの強度に比例し
て増大する。
部３，４、及びそれら端部と連結された回転レース８
は、ステアリングコラム１と連動するが、相対的に角度
方向に偏位して動く。前記偏位はトルクの強度に比例し
て増大する。
【００６４】検知要素２を形成する材料の幾何形状及び
／または性質は、ステアリングコラム１の通常の使用領
域全体にわたって、一方では、ねじりが材料の弾性限界
を超過しないように、他方では、使用される測定要素１
０によって角度偏位が検知可能であるように構成され
る。
／または性質は、ステアリングコラム１の通常の使用領
域全体にわたって、一方では、ねじりが材料の弾性限界
を超過しないように、他方では、使用される測定要素１
０によって角度偏位が検知可能であるように構成され
る。
【００６５】磁気センサは、回転レース８の各々の角度
位置を測定することによって、特に検知要素２の弾性ね
じり領域におけるこれらの２つの値の差により、これら
の２つの位置を比較することによって、トルクの値を得
ることを可能にする。
位置を測定することによって、特に検知要素２の弾性ね
じり領域におけるこれらの２つの値の差により、これら
の２つの位置を比較することによって、トルクの値を得
ることを可能にする。
【００６６】さらに、一方または双方のセンサの測定値
は、車両シャシに対するステアリングコラム１の相対位
置または絶対位置を知るために用いられ得る。これは、
回転レース８のうちの１つの角度位置はステアリングコ
ラム１の角度位置に相当する、すなわち、一般的には、
ステアリングホイールが完全に４回転しようとする場合
には−４π〜＋４πに相当するものと定義され得るため
である。
は、車両シャシに対するステアリングコラム１の相対位
置または絶対位置を知るために用いられ得る。これは、
回転レース８のうちの１つの角度位置はステアリングコ
ラム１の角度位置に相当する、すなわち、一般的には、
ステアリングホイールが完全に４回転しようとする場合
には−４π〜＋４πに相当するものと定義され得るため
である。
【００６７】図３は、回転軸１に作用するトルクを測定
するためのモジュール１８を示しており、前記モジュー
ル１８は、上述したトルク測定要素を備える。この図で
は、固定レース７、多極リング１１、回転レース８、及
び転動体９をより分かり易くするために、軸受６のうち
の一方を展開して示している。
するためのモジュール１８を示しており、前記モジュー
ル１８は、上述したトルク測定要素を備える。この図で
は、固定レース７、多極リング１１、回転レース８、及
び転動体９をより分かり易くするために、軸受６のうち
の一方を展開して示している。
【００６８】モジュール１８は、測定されるトルクが作
用するアセンブリの２つの部分の間において、可能な限
り着脱可能に挿入されることを意図している。この目的
のために、モジュール１８は、トルク測定要素に加え
て、前記モジュール１８をこのアセンブリに連結させる
連結手段１９を備える。
用するアセンブリの２つの部分の間において、可能な限
り着脱可能に挿入されることを意図している。この目的
のために、モジュール１８は、トルク測定要素に加え
て、前記モジュール１８をこのアセンブリに連結させる
連結手段１９を備える。
【００６９】第１の別例によれば、モジュール１８は、
ステアリングコラム１の２つの部分の間に組み入れら
れ、前記ステアリングコラムは検知要素を有さない。第
２の別例によれば、モジュール１８は、ステアリングコ
ラム１とステアリングホイールとの間に組み入れられ、
前記ステアリングコラムは検知要素を有さない。
ステアリングコラム１の２つの部分の間に組み入れら
れ、前記ステアリングコラムは検知要素を有さない。第
２の別例によれば、モジュール１８は、ステアリングコ
ラム１とステアリングホイールとの間に組み入れられ、
前記ステアリングコラムは検知要素を有さない。
【００７０】図３に示した、２つの連結手段１９は、モ
ジュール１８の各側面にそれぞれ延びる縦溝付部分２０
によって形成されている。例えば（図３を参照）、縦溝
付部分２０は、ステアリングコラム１のそれとほぼ同一
の直径を有する円筒状部材２２の一方の端部２１上に設
けられ、円筒状部材２２の他方の端部２３は検知要素２
と一体に形成されている。この実施形態によると、検知
要素２と連結手段１９とよって形成されるアセンブリ
は、単一片である。
ジュール１８の各側面にそれぞれ延びる縦溝付部分２０
によって形成されている。例えば（図３を参照）、縦溝
付部分２０は、ステアリングコラム１のそれとほぼ同一
の直径を有する円筒状部材２２の一方の端部２１上に設
けられ、円筒状部材２２の他方の端部２３は検知要素２
と一体に形成されている。この実施形態によると、検知
要素２と連結手段１９とよって形成されるアセンブリ
は、単一片である。
【００７１】ステアリングコラム部分及び／またはトル
クを作用させる部材は、それぞれ、これらの２つの縦溝
付部分２０に、特に圧力嵌めによって取り付けられ得、
その結果、アセンブリは、一方ではトルクを伝達し、他
方ではそのトルクを測定することが可能となる。
クを作用させる部材は、それぞれ、これらの２つの縦溝
付部分２０に、特に圧力嵌めによって取り付けられ得、
その結果、アセンブリは、一方ではトルクを伝達し、他
方ではそのトルクを測定することが可能となる。
【００７２】図３に示したモジュールでは、各軸受５，
６の回転レース８は、検知要素２と該検知要素２の各端
部３，４で接して連結されている。モジュール１８はま
た、軸受５，６の固定レース７が連結する中空管部材２
４（図３に部分的に図示）を備え、磁気センサはまた、
軸受５から分離されるように、この中空管部材２４に連
結されている。
６の回転レース８は、検知要素２と該検知要素２の各端
部３，４で接して連結されている。モジュール１８はま
た、軸受５，６の固定レース７が連結する中空管部材２
４（図３に部分的に図示）を備え、磁気センサはまた、
軸受５から分離されるように、この中空管部材２４に連
結されている。
【００７３】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
トルク測定装置の構造が簡単となる。また、モジュール
の小型化が実現される。
トルク測定装置の構造が簡単となる。また、モジュール
の小型化が実現される。
【図１】 軸受の回転レースにそれぞれ連結されている
２つの多極リングと、２つの多極リング各々の角度位置
を測定するために、電子手段によってそれぞれ処理され
る２つの信号をそれぞれ送信する２つの固定磁気センサ
と、回転軸に作用するトルクの値を送信するための比較
要素とを示す、回転軸に作用するトルクを測定するため
の装置の機能図。
２つの多極リングと、２つの多極リング各々の角度位置
を測定するために、電子手段によってそれぞれ処理され
る２つの信号をそれぞれ送信する２つの固定磁気センサ
と、回転軸に作用するトルクの値を送信するための比較
要素とを示す、回転軸に作用するトルクを測定するため
の装置の機能図。
【図２】 作用するトルクを測定するための装置を備え
るステアリングコラムの部分縦断面図。
るステアリングコラムの部分縦断面図。
【図３】 回転軸に作用するトルクを測定するためのモ
ジュールの部分展開破断斜視図。
ジュールの部分展開破断斜視図。
Ｓ１，Ｓ２…デジタル信号、１…回転軸、２…検知要
素、３…第１の端部、４…第２の端部、５…第１の軸
受、６…第２の軸受、７…固定レース、８…回転レー
ス、９…転動体、１０…測定要素、１１…環状手段、１
２…磁気センサ、１３…電子手段、１４…領域、１５…
比較要素、１６…直径、１８…モジュール、１９…連結
手段。
素、３…第１の端部、４…第２の端部、５…第１の軸
受、６…第２の軸受、７…固定レース、８…回転レー
ス、９…転動体、１０…測定要素、１１…環状手段、１
２…磁気センサ、１３…電子手段、１４…領域、１５…
比較要素、１６…直径、１８…モジュール、１９…連結
手段。
Claims (16)
- 【請求項１】 回転軸（１）、特に車両のステアリング
コラムに作用するトルクを測定するための装置であっ
て、前記装置は、前記回転軸（１）に作用するトルクの
働きによるねじりを受けて変形可能である検知要素
（２）、並びに、固定レース（７）、回転レース
（８）、それらの間に配置された転動体（９）をそれぞ
れ有するタイプの第１の軸受（５）及び第２の軸受
（６）とを備え、 第１の軸受（５）の回転レース（８）は、検知要素
（２）に対して該検知要素（２）の第１の端部（３）に
おいて接して連結され、 第２の軸受（６）の回転レース（８）は、検知要素
（２）に対して該検知要素（２）の第２の端部（４）に
おいて接して連結され、 第１の軸受（５）及び第２の軸受（６）は、各々、固定
レース（７）に対する回転レース（８）の角度位置を測
定するためのデジタル要素（１０）を備え、前記測定要
素（１０）は、 回転レース（８）に連動して回転するように、該回転レ
ース（８）に連結された磁気パルスを生成する環状手段
（１１）と、 前記磁気パルスを検知し、かつデジタル信号（Ｓ１，Ｓ
２）を送信するように構成された固定磁気センサ（１
２）と、 前記磁気センサ（１２）から発せられるデジタル信号を
用いて、環状手段（１１）の角度位置を測定し得る電子
手段（１３）とを備え、 回転軸（１）に作用するトルクの値を送出するために、
測定要素（１０）の各々の電子手段（１３）が発生する
デジタル信号を比較する比較要素（１５）が備えられて
いることを特徴とする装置。 - 【請求項２】 センサが（１２）が、ホール効果セン
サ、磁気抵抗器、及び巨大磁気抵抗器のうちから選択さ
れる少なくとも２つの感知素子を備えることを特徴とす
る請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 パルス発生手段（１１）は、フェライト
粒子が装填された合成材料からなる多極リングであり、
前記多極リングは、任意の領域において、隣接する２つ
の領域に対して逆の磁化方向を備える複数の隣接する領
域（１４）によって形成されていることを特徴とする請
求項１または２に記載の装置。 - 【請求項４】 比較要素（１５）が２つの相対角度を比
較することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項
に記載の装置。 - 【請求項５】 比較要素（１５）が２つの絶対角度を比
較することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項
に記載の装置。 - 【請求項６】 測定要素（１０）のうちの１つが回転軸
（１）の角度位置を測定するためにも使用されることを
特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装
置。 - 【請求項７】 測定要素（１０）の少なくとも１つが固
定レース（７）に対する回転レース（８）の絶対位置を
送出することを特徴とする請求項６に記載の装置。 - 【請求項８】 各測定要素（１０）が、各出力信号の分
解能を増大させる補間器を備えることを特徴とする請求
項１乃至７のいずれか１項に記載の装置。 - 【請求項９】 各測定要素（１０）が、ゼロトルク下で
ゼロに初期化された抵抗器を備えることを特徴とする請
求項１乃至８のいずれか１項に記載の装置。 - 【請求項１０】 比較要素（１５）が回転軸（１）に作
用するトルクの値を送出するために、抵抗器の値を減算
する要素を備えることを特徴とする請求項９に記載の装
置。 - 【請求項１１】 電子手段（１３）及び比較要素（１
５）が、車両の少なくとも１つの機能を制御するコンピ
ュータに組み込まれていることを特徴とする請求項１乃
至１０のいずれか１項に記載の装置。 - 【請求項１２】 検知要素（２）が、例えば、回転軸
（１）と一体に形成されたより小さい直径（１６）を備
えた領域の形態で、回転軸（１）に一体化されているこ
とを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載
の装置。 - 【請求項１３】 磁気センサ（１２）が軸受（５，６）
に一体化されていることを特徴とする請求項１乃至１２
のいずれか１項に記載の装置。 - 【請求項１４】 回転軸（１）に作用するトルクを測定
するのためのモジュールであって、前記モジュール（１
８）は、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の装置
と、前記モジュール（１８）を回転軸（１）の２つの部
分にそれぞれ連結させる連結手段（１９）を備え、前記
回転軸（１）は検知要素（２）を有さないモジュール。 - 【請求項１５】 回転軸（１）に作用するトルクを測定
するためのモジュール（１８）であって、前記モジュー
ル（１８）は、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載
の装置と、前記モジュール（１８）を回転軸（１）の一
端及びトルクを作用させる部材とにそれぞれ連結させる
連結手段（１９）を備え、前記回転軸（１）は検知要素
（２）を有さないモジュール。 - 【請求項１６】 測定用モジュール（１８）であって、
磁気センサ（１２）が軸受（５，６）と分離されている
ことを特徴とする請求項１４または１５に記載のモジュ
ール。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0014014A FR2816051B1 (fr) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | Dispositif de mesure d'un couple de torsion et module le comprenant |
| FR0014014 | 2000-10-31 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002195897A true JP2002195897A (ja) | 2002-07-10 |
| JP2002195897A5 JP2002195897A5 (ja) | 2005-06-16 |
Family
ID=8855967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001332738A Pending JP2002195897A (ja) | 2000-10-31 | 2001-10-30 | トルクを測定するための装置及び該装置を備えるモジュール |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6564653B2 (ja) |
| EP (1) | EP1202035A1 (ja) |
| JP (1) | JP2002195897A (ja) |
| FR (1) | FR2816051B1 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005148063A (ja) * | 2003-11-18 | 2005-06-09 | Snr Roulements | 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 |
| JP2011209143A (ja) * | 2010-03-30 | 2011-10-20 | Honda Lock Mfg Co Ltd | トルクセンサ |
| WO2012108477A1 (ja) * | 2011-02-08 | 2012-08-16 | 株式会社ジェイテクト | トルク検出装置 |
| JP2012163493A (ja) * | 2011-02-08 | 2012-08-30 | Jtekt Corp | トルク検出装置 |
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