[发明专利]用于确定旋转轴的扭矩和/或角速度的方法以及用于实施该方法的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种确定旋转轴的扭矩和/或角速度的方法，以及用于实施根据本发明的确定方法的装置。本发明还涉及使用根据本发明的方法以计算该轴的扭矩或计算其角速度。本发明还涉及配备有根据本发明的装置的轴。

背景技术

当在一传动轴上应用扭矩时，其经受一扭转变形。对于已知的弹性模量，在常温下，扭转角与所传递的扭矩成比例。

现有技术认可使用此原理用于测量扭矩的不同方法。此种用于测量轴扭矩的方法描述在例如文献DE19817886中。

因此，测量扭矩的一种最简单方式是测量两个发音轮之间的相位移，其中每个发音轮皆安装在轴的端部。在此情况下，可变磁阻传感器记录表示每个轮角位置的信号。该在两个轮之间的角偏移量使得可获得由该轴所传送的扭矩。

然而，此测量方法并不十分准确，因为其对于轴的弯曲移动，以及外部干扰(温度、振动……)非常敏感。

为了限制扭矩测量的不准确性，另一种方法是将两个发音轮更靠近到一起，以限制由两个发音轮相对于传感器的相对运动所引起的错误。然而，在此情况下，不可能仅将两个轮更靠近到一起，因为这将导致该系统的灵敏度的净减小。因此第一个发音轮利用一不传递扭矩的基准套而被靠近第二个发音轮，其方式为第一发音轮与一远离和第二发音轮相连的点的点构成整体。在此情况下，该两个轮通常包括插入的齿，一单一的可变磁阻传感器记录一信号，该信号在每次一齿经过该传感器前时产生一脉冲。扭矩的计算于通常是由对通过该信号的下降沿的零的通道的探测，和在该信号的两连续下降沿之间通过的时间的测量而导出。

此方法当然可减小由于轮子的间距所造成的不准确。然而，通过实验发现，扭矩的计算受噪声的极大影响，因为此方法对外部干扰、电磁干扰以及噪声非常敏感。

扭矩测量的准确性和可靠性是首要重要的，因为该扭矩随后用于计算与轴相连的马达的动力。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的缺点，提出一种比现有技术中的方法更为准确的用于确定轴扭矩的方法。

本发明的另一个目的是提出一种用于确定经受少许对噪声和外部干扰敏感性的轴的扭矩的方法。

本发明的另一个目的是提出一种可靠的用于确定轴的扭矩的方法。

本发明的另一个目的是提出一种准确的几乎不受噪声影响的用于确定旋转轴的角速度的方法。

为此，本发明的第一方面涉及一种用于确定旋转轴的扭矩和/或旋转速度的方法，借助于：

-具有齿的一个或多个轮，每个轮与所述轴的一个点构成整体，

-一传感器，该传感器在每次一个齿通过其前面时能够产生一模拟信号的脉冲；

该方法包括以下步骤：

-在该传感器的帮助下产生第一和第二模拟信号，所述第二模拟信号相对于所述第一模拟信号在时间上偏移，所述第二模拟信号具有等于第一模拟信号的持续时间的持续时间；

-将所述第一和第二模拟信号转换为第一和第二数字信号；

-计算第一数字信号与第二数字信号的暂时互相关函数；

-在互相关函数的帮助下计算第一模拟信号的两个脉冲之间的持续时间。

根据本发明的方法尤其不寻常在于，例如轴的扭矩这样的参数的确定不再基于信号的单一点来进行，而是基于该整个信号来进行。与现有技术中的方法相反，不再仅使用通过零的模拟信号的通道的点，而是使用跨越旋转或跨越旋转一部分的整个信号。实际上，此信号的全部与随后旋转的信号或随后旋转一部分的信号相关，互相关函数使得两个脉冲之间的持续时间可被计算。

根据本发明的方法还有利地包括以下步骤：

-在两个脉冲之间的持续时间的帮助下计算轴的扭矩；或

-在两个脉冲之间的持续时间的帮助下计算轴的旋转速度。

当根据本发明的方法使得可确定轴的扭矩时，根据本发明的方法优选使用两个轮，指下文中的第一轮和第二轮，该第一轮与所述轴的第一点构成整体，该第二轮与所述轴的第二点构成整体，所述第一点远离所述第二点，使得第一轮和第二轮允许该轴的扭矩被记录。

所述第一轮和第二轮有利地设置为所述第一轮的齿与所述第二轮的齿轮流交替。