本發(fā)明專利技術涉及一種使用兩個發(fā)音輪(3，4)和傳感器(5)能夠可靠和準確計算軸的扭矩的方法。根據(jù)本發(fā)明專利技術，該方法包括互相關由一旋轉(zhuǎn)或一旋轉(zhuǎn)的1/6所產(chǎn)生的信號與隨后的旋轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)的1/6所產(chǎn)生的信號的步驟。齒的兩通道之間的時間長度(T，T1)通過利用最小二乘方插入法插入互相關函數(shù)來計算。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種確定旋轉(zhuǎn)軸的扭矩和/或角速度的方法，以及用于實施根據(jù)本專利技術的確定方法的裝置。本專利技術還涉及使用根據(jù)本專利技術的方法以計算該軸的扭矩或計算其角速度。本專利技術還涉及配備有根據(jù)本專利技術的裝置的軸。
技術介紹
當在一傳動軸上應用扭矩時，其經(jīng)受一扭轉(zhuǎn)變形。對于已知的彈性模量，在常溫下，扭轉(zhuǎn)角與所傳遞的扭矩成比例。現(xiàn)有技術認可使用此原理用于測量扭矩的不同方法。此種用于測量軸扭矩的方法描述在例如文獻DE19817886中。 因此，測量扭矩的一種最簡單方式是測量兩個發(fā)音輪之間的相位移，其中每個發(fā)音輪皆安裝在軸的端部。在此情況下，可變磁阻傳感器記錄表示每個輪角位置的信號。該在兩個輪之間的角偏移量使得可獲得由該軸所傳送的扭矩。然而，此測量方法并不十分準確，因為其對于軸的彎曲移動，以及外部干擾(溫度、振動......)非常敏感。為了限制扭矩測量的不準確性，另一種方法是將兩個發(fā)音輪更靠近到一起，以限制由兩個發(fā)音輪相對于傳感器的相對運動所引起的錯誤。然而，在此情況下，不可能僅將兩個輪更靠近到一起，因為這將導致該系統(tǒng)的靈敏度的凈減小。因此第一個發(fā)音輪利用一不傳遞扭矩的基準套而被靠近第二個發(fā)音輪，其方式為第一發(fā)音輪與一遠離和第二發(fā)音輪相連的點的點構(gòu)成整體。在此情況下，該兩個輪通常包括插入的齒，一單一的可變磁阻傳感器記錄一信號，該信號在每次一齒經(jīng)過該傳感器前時產(chǎn)生一脈沖。扭矩的計算于通常是由對通過該信號的下降沿的零的通道的探測，和在該信號的兩連續(xù)下降沿之間通過的時間的測量而導出。此方法當然可減小由于輪子的間距所造成的不準確。然而，通過實驗發(fā)現(xiàn)，扭矩的計算受噪聲的極大影響，因為此方法對外部干擾、電磁干擾以及噪聲非常敏感。扭矩測量的準確性和可靠性是首要重要的，因為該扭矩隨后用于計算與軸相連的馬達的動力。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的目的是克服現(xiàn)有技術中的缺點，提出一種比現(xiàn)有技術中的方法更為準確的用于確定軸扭矩的方法。本專利技術的另一個目的是提出一種用于確定經(jīng)受少許對噪聲和外部干擾敏感性的軸的扭矩的方法。本專利技術的另一個目的是提出一種可靠的用于確定軸的扭矩的方法。本專利技術的另一個目的是提出一種準確的幾乎不受噪聲影響的用于確定旋轉(zhuǎn)軸的角速度的方法。為此，本專利技術的第一方面涉及一種用于確定旋轉(zhuǎn)軸的扭矩和/或旋轉(zhuǎn)速度的方法，借助于-具有齒的一個或多個輪，每個輪與所述軸的一個點構(gòu)成整體，-一傳感器，該傳感器在每次一個齒通過其前面時能夠產(chǎn)生一模擬信號的脈沖；該方法包括以下步驟-在該傳感器的幫助下產(chǎn)生第一和第二模擬信號，所述第二模擬信號相對于所述第一模擬信號在時間上偏移，所述第二模擬信號具有等于第一模擬信號的持續(xù)時間的持續(xù)時間；-將所述第一和第二模擬信號轉(zhuǎn)換為第一和第二數(shù)字信號； -計算第一數(shù)字信號與第二數(shù)字信號的暫時互相關函數(shù)；-在互相關函數(shù)的幫助下計算第一模擬信號的兩個脈沖之間的持續(xù)時間。根據(jù)本專利技術的方法尤其不尋常在于，例如軸的扭矩這樣的參數(shù)的確定不再基于信號的單一點來進行，而是基于該整個信號來進行。與現(xiàn)有技術中的方法相反，不再僅使用通過零的模擬信號的通道的點，而是使用跨越旋轉(zhuǎn)或跨越旋轉(zhuǎn)一部分的整個信號。實際上，此信號的全部與隨后旋轉(zhuǎn)的信號或隨后旋轉(zhuǎn)一部分的信號相關，互相關函數(shù)使得兩個脈沖之間的持續(xù)時間可被計算。根據(jù)本專利技術的方法還有利地包括以下步驟-在兩個脈沖之間的持續(xù)時間的幫助下計算軸的扭矩；或-在兩個脈沖之間的持續(xù)時間的幫助下計算軸的旋轉(zhuǎn)速度。當根據(jù)本專利技術的方法使得可確定軸的扭矩時，根據(jù)本專利技術的方法優(yōu)選使用兩個輪，指下文中的第一輪和第二輪，該第一輪與所述軸的第一點構(gòu)成整體，該第二輪與所述軸的第二點構(gòu)成整體，所述第一點遠離所述第二點，使得第一輪和第二輪允許該軸的扭矩被記錄。所述第一輪和第二輪有利地設置為所述第一輪的齒與所述第二輪的齒輪流交替。根據(jù)本專利技術的方法對于計算軸的扭矩來說非常有利。在軸配備有具有交替齒的兩個輪的情況下，計算兩脈沖之間持續(xù)時間的步驟優(yōu)選為計算兩個連續(xù)脈沖之間的持續(xù)時間的步驟。計算兩脈沖之間持續(xù)時間的步驟因此對應于計算脈沖η與脈沖η+1之間持續(xù)時間的步驟。按自然法則地，此計算兩個連續(xù)脈沖之間的持續(xù)時間的步驟因此對應于第一輪的第一齒與第二輪的第一齒之間的角度偏移。軸的扭矩于是被計算，因為仿射函數(shù)是已知的，其將扭矩與第一輪的第一齒與第二輪的第一齒之間的角度偏移相聯(lián)系。根據(jù)本專利技術的方法還可用于更準確地計算軸的旋轉(zhuǎn)速度，如果必須的話。在軸配備有具有交替齒的兩個輪的情況下，計算兩脈沖之間持續(xù)時間的步驟因而優(yōu)選為計算每個脈沖對應于相同輪的兩個連續(xù)齒的通道的兩個脈沖之間的持續(xù)時間的步驟。在此情況下，計算兩脈沖之間持續(xù)時間的步驟因而對應于計算脈沖η與脈沖η+2之間持續(xù)時間的步驟。根據(jù)本專利技術一優(yōu)選實施例，計算兩脈沖之間持續(xù)時間的步驟包含以下步驟-識別互相關函數(shù)的最大值；-計算時間tl與t2，在所述時間tl與t2，互相關函數(shù)達到這些最大值；-計算在這些時間tl與t2之間的持續(xù)時間。當一個信號與時間上偏移的相同信號短暫相關聯(lián)時，互相關函數(shù)的最大值在時間上與此信號的最大值一致。計算互相關函數(shù)發(fā)生最大值的瞬間tl與t2，使得發(fā)現(xiàn)在瞬間tl與t2，所考慮的模擬信號的脈沖發(fā)生。既然每個脈沖皆對應于傳感器前齒的通過，則這使得齒的兩次通過之間的持續(xù)時間可被計算。此對瞬間tl與t2的計算，其中互相關函數(shù)在瞬間tl與t2為最大值，使得齒在傳感器前的通過之間的持續(xù)時間可被非常準確地計算。而且，此計算由于互相關所實現(xiàn)的整合而經(jīng)受非常小的對外部干擾和噪聲的敏感度。根據(jù)一非常優(yōu)選實施例，計算互相關函數(shù)最大值的步驟通過插入互相關函數(shù)來執(zhí)行。此計算方法非常準確。根據(jù)一非常優(yōu)選實施例，互相關函數(shù)的插入通過最小二乘方的拋物型插值法實現(xiàn)。根據(jù)一非常優(yōu)選實施例，互相關函數(shù)的插入僅經(jīng)過瞬間tl與t2所期望的時間間 隔而實施。在軸旋轉(zhuǎn)的過程中，齒的間距和因此兩個所選齒的通道之間的持續(xù)時間被近似獲得。因此，不需要將互相關函數(shù)插到其整體，因為這對于將執(zhí)行此插入的計算機在計算方面是費事和復雜的。因此，僅圍繞看上去精確確定的點插入互相關函數(shù)就足夠了。根據(jù)不同實施例-所述第一模擬信號和第二模擬信號各自具有等于軸的完全旋轉(zhuǎn)的持續(xù)時間的持續(xù)時間，或者-所述第一模擬信號和第二模擬信號各自具有等于所述軸的旋轉(zhuǎn)的1/6持續(xù)時間的持續(xù)時間，-所述第一模擬信號和第二模擬信號各自對應于由該傳感器在該軸的兩連續(xù)旋轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的信號，-所述第一模擬信號和第二模擬信號各自對應于由該傳感器在該軸的旋轉(zhuǎn)的兩連續(xù)部分過程中所產(chǎn)生的信號，當所述輪包含六個等距齒時，所述軸的旋轉(zhuǎn)的這些部分優(yōu)選等于該軸的旋轉(zhuǎn)的1/6。本專利技術還涉及根據(jù)前述用于計算軸扭矩的權(quán)利要求中任何一項的方法的使用。在此情況下，根據(jù)本專利技術的方法優(yōu)選使用以下元件-第一和第二輪，所述第一輪與所述軸的第一點構(gòu)成整體，所述第二輪與所述軸的第二點構(gòu)成整體，所述軸的第二點遠離所述軸的第一點，所述第一輪和第二輪各自設有齒，所述第一輪的齒相對于所述第二輪的齒交替設置；-一傳感器，該傳感器能夠?qū)⒌谝惠喓偷诙喌拿總€齒的通道轉(zhuǎn)換為一模擬信號的脈沖；該方法于是優(yōu)選包括以下步驟-產(chǎn)生第一模擬信號，該第一模擬信號產(chǎn)生在所述軸的旋轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)的一部分過程中由在該傳感器前的齒的通道所生成的脈沖；本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：吉恩米歇爾·埃米爾，蒂里·布里策勒，
申請(專利權(quán))人：斯奈克瑪，
類型：
國別省市：
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