JPH01501892A - ねじり負荷される機械部分の差回転角又は差トルクを検出するための測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 従来の技術 本発明は請求の範囲第１項の上位概念に記載の形式の測定装置に関する。この種 の公知測定装置は軸に対して同軸的に配置された、導電的な非磁性的な材料から 成る２つの物体を有しておシ、その一方の物体が回動不能に軸に結合されており 、かつ他方の物体が一方の物体に対して回動可能である。さらに、細に対して同 軸的なコイルが設けられておシ、これは高周波の交流によって貫流れ、かつ両方 の物体の極めて近くに配置されている。コイルは部分を有しており、その共通の オーバラップ面が、物体間に生じる、増大する回動角と共に変化し、その場合、 物体内に誘導される渦電流によって生じる、コイルのインピーダンス変化の測定 のために、両方の物体の相対回動が検出される。この公知装置は比較的高価であ る（***国特許菓２９５１１４８号明細書）。

本発明の利点 請求の範囲の下位概念に記載の特ａｔ−有する本発明測定装置の利点は、徊造が 比較的簡単で６Ｄかつ構成がコンパクトであると共に、出力軸に共通して作用す る２つのトルクのトルク差の正確な検出が可能となることにある。回転する機械 部分から定置の機械部分・１の信号の伝達は公知の種々の伝達可能性に従うこと ができる。

請求の範囲の従属項に記載の手段によって請求の範囲第１項に記載の特徴の有利 な実施態様及び改善が可能である。

図　面 本発明の実施例が図面に図示されておシ、かつ以下の記述で詳しく説明される。

第１図は第１実施例の略示図、第２図は第２実施例を示す図、第６図は第３実施 例の側面図、第３ａ図は第６図の矢印の方向で見た図である。

実施例の記述 第１図に基づ〈実施例は最も簡単な実施形で測定装置の原理を示すが、しかしこ の種の装置は実際にも使用可能である。この実施例は軸１０から成り、その上方 の端部にトルクＭ１が導入される。軸１０はねじシばね定数ｃ１．ｃ２ｔ−備え た２つの狭窄部１１．１２を有している。粕１０の中央部、換言すれは両狭窄部 １１．１２の間に、駆動車１３、特に歯車が固定されており、これを介して、図 示しないサーボモータがトルクＭ２を軸１０に導入することができる。軸１０の 上方の端部に導入されるトルクＭ１及び駆動車１３ｔ−介して導入されるサーボ トルクＭ２が加算される。これらトルクの合計Ｍ３は次いで軸１０の下方の端部 、換言すれば被駆動＊Ｉ　ＧＡのところで有効である。軸１０の長手方向にレバ ー１４が配置されておシ、レバー１４は軸１０の中央で点１５に回動可能に支承 されておシ、かつ軸の被駆動＠１０Ａで点１６に枢着されている。レバー１４の 上方の端部１４Ａａ回動点１５を越えてレバー１０の上方の端部のところの比較 個所１８まで突出しておシ、これにはセンサ部材１７が設けられている。比較個 所１８はセンサ部材１７とあいまって、両方のトルクＭ１及びＭ３の差の表示に 役立つ。その場合％　Ｍ３＝ＭＩ十Ｍ２である。

軸１０の上方の端部にトルクＭ１が時計回シに導入されると、ばね定数Ｃ１及び Ｃ２に基づき比較個所１８に、レバー）４の上方の端部１４Ａとセンサ部材１７ との間の差角が数学的に負の方向（センサ部材のところのプラス及びマイナスの 詩号を参照）で生じる。

駆動車１３を介して同様に時計回シに作用する駆動トルクＭ２が導入されると、 レバー１４の図示の支承に基づき、両方のトーションばね定数Ｃ１及びＣ２と同 様に両方のトルクＭ１及び合計Ｍ３＝Ｍ１＋Ｍ２が互いに比例したとき、差角が 零となる。このことは許容される精度で零点を中心とする狭い角範囲内でのみ該 当する。

ばね定数Ｃ１及びＣ２の選択によって、トルクＭ１と合計Ｍ３＝Ｍ１＋Ｍ２との 間の比を自由に調整することができる。差角の検出は適当なセンサ部材によって 実施することができる。

本実施例のレバー１４の配置はシンボル的に考えることができるが、しかし、軸 １０ｙｋ中空戦から形成し、レバーを軸の内部に配置することができるのは勿論 である。しかし例えば駆動車１３が歯車セグメントであることができ、この歯車 セグメントはレバーを外部で軸に取付けるのを可能ならしめる。閉じた車では車 内に、レバーを貫通させる適当な切欠が必要である。

第２図に基づ〈実施例は先に原理的に記載したシステムの実際の使用を示す。こ の場合は車両のための電子機械的な舵取シ補助である。符号２０によって舵取軸 が示されておシ、その上方の端部に図示しない舵取ホイールが固定される。舵取 軸の反対側の端部２０Ａは出力軸２１の円筒状の切欠２１Ｂ内で係止ぎン２２に よって回動不能に結合されている。出力軸２１は舵取伝動装置へ通じている。

舵取軸２０に対して同軸的に、これに支承された駆動車２３が回動可能に配置さ れている。駆動車２３と出力軸のフランジ状の上部２１Ｃとの間に回転弾性的な 結合部材が複数のたわみ棒２４の形態で製作されている。これらは舵取軸２０に 対して平行に延びておりかつ駆動車２３と部分２１ｃとに固定的に保持されてい る。舵取軸２０はその中央領域に長細い狭窄部２０Ｂを有している。これによっ て舵取軸２０は第１のトージョンばね部材を形成しておシ、たわみ欅２４は第２ のトーションばね部材を形成している。第１及び第２のトーションはね部材は互 いに異なるばね定数Ｃ１゜Ｃ２ｔ−有している。記載された配置から、２つのト ーションばね部材が平行に配置されていることが判る。

舵取ホイールから舵取軸２０に導入される第１のトルクＭ１は、駆動車２３を介 して供給される第２のトルクＭ２によって増大される。第２のトルクはトルクＭ １と一緒に出力軸２１へ案内されてここで合計トルクＭ３’ｔ−形成する。駆動 車２３は効果的には電動機によって駆動され、電動機は舵取ホイールへもたらさ れたトルクＭ１を助成する。導入されたトルクによってトーションばね部材２０ 及び２４がねじられる。導入された両方のトルクの差のための尺度としての差回 動角は比較個所２５のところでセンサ部材１７によって舵取軸２０の基準点２７ に対して検出される。比較個所及びセンサ部材は同様に第１図の実施例に基づく 部分に相応している。

差回動角の検出は、導入されたトルクの比がトーションはね定数の比に相応する やいなや、比較個所２５に零位置が表示されることを意味する。要するにトルク は純機械的に検出され、比較され、その差が適当なセンサによって評価される。

検出された差値から電動機による舵取力補助が規定される。さらにエラーの場合 に遮断信号を得ることができる。純機械的な比較によって安全性が特に大きい。

なぜならば電気的な発生器信号を比較しなくて済むからである。勿論、別のセン サを適当に取付けることによって各トルクＭ１及びＭ２、ひいては合計トルクす 。同じ部分は前と同様同じ符号で示されている。主たる相違点は、符号３０で示 す駆動車−特にこの場合も同様に歯車−は環状の延長部３０Ａを介して回動不能 に係止ｔン２２によって舵取軸２０に結合されている。トルクＭ１は同様に舵取 軸に導入され、トルクＭ２は駆動車３０によってたわみ１２４に介して出力軸２ １に供給される。駆動車３０には舵取軸２０に対して同軸的なスリット３２が形 成されており、このスリットを（Ｉ３３が貫通しておシ、棒（儂出力軸２１のフ ランジ状の縁２１Ｂに固定されている。さらに歯車３０からは短い４Ｉ３４が上 向きに延びており、この欅にわん凹したわん回部材３４Ａが固定されておシ、わ ん曲部材は舵取軸２０の周りにほぼ角１８０°にわたって案内されている。舵取 ＠２０には同様に基準点３６が固定されており、これはセンサ部材１７ｔ−支持 している。わん回部材３４Ａのそこに位置する自由端はセンサ部材１７とあいま って比較個所１８を形成している。この装置の機能は第２図に示す実施例でと同 様であシ、わん回部材３４Ａは駆動車３０の回動時に欅３３ｔ−中心に旋回する 。

ばね定数Ｃ１及びＣ２の適当な選択によって種々のトルク差が検出される。部分 トルクはセンサ部材の適当な取付けによって単独にも検出されかつ後で電気的に さらに処理される。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の、８）昭和６３年８月２日 特許庁長官　吉　１）文　毅　殿 １、　国際出願番号 ＰＣＴ／ＤＥ　８７１０００７６ ２、発明の名称 ３、　特許出願人 代表者ヘーレンス、　ラルフーホルガー同　ブイトマイヤー、　ディーター 国　籍　ドイツ連邦共和国 ４、代理人 ５、補正書の提出年月日 昭和６３年　４月１１日 ６、　添付書類の目録 明　ｍｗｉ ねじり負荷される機械部分の差回転角又は差トルクを検出するための測定装置 本発明は請求の範囲第１項の上位概念に記載の形式の測定装置ｔ：関する。この 種の公知測定装置は軸に対して同軸的に配置された、導電的な非磁性的な材料か ら成る２つの物体を有しており、その一方の物体が回動不能に軸に結合されてお り、かつ他方の物体が一方の物体に対して回動可能である。さらに、軸に対して 同軸的なフィルが設けられており、これは高岡波の交流によって貫流され、かつ 両方の物体の極めて近くに配置されている。コイルは部分を有しており、その共 通のオーバラップ面が、物体間に生じる、増大する回動角と共ｌ：変化し、その 場合、物体内に誘導される渦電流によって生じる、コイルのインピーダンス変化 の測定のために、両方の物体の相対回動が検出される。

この公知装置は比較的高価である。

本発明の利点 請求の範囲の下位概念に記載の特徴を有する本発明測定装置の課題は、構造が比 較的簡単でありかつ構成がコンパクトであると共に、出力軸に共通して作用する ２つのトルクのトルク差の正確な検出を可能ならしめることにある。回転する機 械部分から定置の機械部分への信号の伝達は公知の種々の伝達可能性に従うこと ができる。

本発明の実施例が図面に図示されており、かつ以下の記述で詳しく説明される。

第１図は第１実施例の略示図、第２図は第２実施例を示す図、第２ａ図は第２図 の矢印の方向で見た図である。

第１図に基づ〈実施例は測定装置の縦断面図を示し、この測定装置は特に車両の ための電子機械的な舵取り補助である。符号２０によって舵取軸が示されており 、その上方の端部に図示しない舵取ホイールが固定円筒状の切欠２１Ｂ内で係止 ビン２２によって回動不能に結合されている。出力軸２１は舵取伝動装置へ通じ ている。

舵取軸２０に対して同軸的に、これに支承された駆動車２３が回動可能に配置さ れている。駆動車２３とな結合部材が複数のたわみ棒２４の形態で製作されてい る。これらは舵取軸２０に対して平行に延びておりかつ駆動車２３と部分２１Ｃ とに固定的に保持されている。舵取軸２０はその中央領域に細長い狭窄部２０Ｂ を有している。これによって舵取軸２０は第１のトーシヨンばね部材を形成して おり、たわみ棒２４は第２のトーシ庸ンばね部材を形成している。第１及び第２ のトーシヨンばね部材は互いに異なるばね定数０１、Ｃ２を有している。記載さ れた配置から、２つのトーシヨンばね部材が平行に配置されていることが判る。

舵取ホイールから舵取軸２０に導入される第１のトルクＭｌは、駆動車２３を介 して供給される第２のトルクＭ２によって増大される。第２のトルクはトルクＭ ｌと一緒に出力軸２１へ案内されてここで合計トルクＭ３を形成する。駆動車２ ３は効果的には電動機によって駆動され、電動機は舵取ホイールへもたらされた トルクＭｌを助成する。導入されたトルクによってトーションばね部材２０及び ２４がねじられる。導入された両方のトルクの差のための尺度としての差回動角 は比較個所２５のとことでセンサ部材１７によって舵取軸２０の基準点２７に対 して検出される。

差回動角の検出は、導入されたトルクの比がトーシ謄ンばね定数の比に相応する やいなや、比較個所２５に零位置が表示されることを意味する。要するにトルク は純機械的に検出され、比較され、その差が適当なセンサによって評価される。

検出された差値から電動機による舵取力補助が規定される。さらにエラーの場合 に遮断信号を得ることができる。純機械的な比較によって安全性が特に大きい。

なぜならば電気的な発生器信号を比較しなくて済むからである。勿論、別のセン サを適当に取付けることによって各トルクＭｌ及びＭ２、ひいては合計トルクＭ ３をも検出することができる。

第２図に示す５！施例は第１図の実施例との類似性を示す。同じ部分は前と同様 同じ符号で示されている。

主たる相違点は、符号３０で示す駆動車−特にこの場合も同様に歯車−は環状の 延長部３０Ａを介して回動不能に係止ビン２２によって舵取軸２０に結合されて いる。トルクＭｌは同様に舵取軸に導入され、トルクＭ２は駆動車３０Ｊ：よっ てたわみ棒２４を介して出力軸２１に供給される。駆動車３０には舵取軸２０に 対して同軸的なスリット３２が形成されており、このスリットを＄３３が貫通し ており、棒は出力軸２１のフランジ状の縁２１Ｂに固定されている。さらに歯車 ３０からは短い棒３４が上向きに延びており、この棒にわん曲したわん曲部材３ ４Ａが固定されており、わん曲部材は舵取軸２０の周りにほぼ角１８０’にわた って案内されている。舵取軸２０には同様に基準点３６が固定されており、これ はセンサ部材１７を支持している。わん曲部材３４Ａのそこに位置する自由端は センサ部材】７とあいまって比較個所１８を形成している。この装置の機能は第 ２図に示す実施例でと同様であり、わん曲部材３４Ａは駆動車３０の回動時に棒 ３３を中心に旋回する。

ばね定数Ｃ１及びＣ２の適当な選択によって種々のトルク差が検出される。部分 トルクはセンサ部材の適当な取付によって単独にも検出されかつ後で電気的にさ らに処理される。

請　求　の　範　囲 １、差回転角又は差トルクの検出のための測定装置を備えた、ねじり負荷される 機械部分であって、この機械部分が、互いに平行に配置され互いに協働する、ね じり可能な２つの部材を備えており、これら部材に、それぞれ別々のトルク（Ｍ ｌ、Ｍ２）が導入され、かつそのさい、比較個所でセンサ（１７）を介して両方 の入力回動角の差ひいては両方の入力トルクの差が検出される形式のものにおい て、トーションばね部材が空間的に互いに分離された構造を有しており、互いに 同軸的にかつ平行に配置されており、かつ互いに異なるばね定数（ＣＩ及びＣ２ ）を有していることを特徴とする機械部分。

２、　出力軸（２１）に、これに対して平行に延びる測定棒（３３）が配置され ており、この測定棒に、駆動歯ＩＫ　（３０）と協働しているわん曲部材（３４ Ａ）が旋回可能であり、このわん曲部材がセンサ部材（７）と協働していること を特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。

国際調査報告 、−４１□−１＋１＋＋＆Ｌ＋　ＰＣＴ／ＤＥ　Ｅ１７１０００７６Ａ、’ＪＮ ミＸ　Ｔｏ　：ｆＸ　ＩＮＴ’Ｅ？ＪＪＡτＺＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＦ、ＲＥＰ ＯＲＴ　ＯＮ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．ねじり負荷される機械部分の差回動角又は差トルクの検出のための測定装置 において、機械部分が、互いに異なるばね定数（Ｃ１及びＣ２）を備え互いに平 行に配置されかつ互いに協働する２つのトーシヨンばね部材（１０，２０；２４ ）から成り、各トーシヨンばね部材にそれぞれ別々のトルク（Ｍ１，Ｍ２）が導 入され、かつ、比較個所のとこるでセンサ（１７）を介して両方の入力回動角の 差ひいては両方の入力トルクの差が検出されることを特徴とする測定装置。
2. ２．機械部分が、第１のトルク（Ｍ１）を受取る入力軸（２０）、入力軸に結合 されていてトルク（Ｍ１，Ｍ２）を放出する出力軸（２１）、別のトルク（Ｍ２ ）を導入する駆動車（２２）及び測定装置（１６−１８）から成ることを特徴と する請求の範囲第１項記載の装置。
3. ３．第２のトルクがモータ、特に電動機から、歯車（２２）として形成された機 素を介して出力軸（２１）へ導入されることを特徴とする請求の範囲第１項又は 第２項記載の装置。
4. ４．入力軸（２０）が車両の舵取軸であり、かつ、出力軸（２１）が舵取伝動装 置へ通じていることを特徴とする請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１ 項記載の装置。
5. ５．トーシヨンばね部材（１１，１２）が一体のユニットを形成していることを 特徴とする請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１項記載の装置。
6. ６．トーシヨンばね部材（２０，２４）がばらばらな構造を示しており、かつ互 いに同軸的かつ平行に配置されていることを特徴とする請求の範囲第１項から第 ４項までのいずれか１項記載の装置。
7. ７．出力軸（２１）に、これに対して平行に延びる測定棒（３３）が配置されて おり、この測定棒に、駆動車（３０）と協働しているわん曲部材（３４Ａ）が旋 回可能であり、このわん曲部材がセンサ部材（１７）と協働していることを特徴 とする請求の範囲第６項記載の装置。