DE102007055219A1

DE102007055219A1 - Torque determining device for motor vehicle, has selection position arranged in such manner that sensors detect angle position and/or rotating motion of transmitter element, where one sensor is adjacent to another sensor

Info

Publication number: DE102007055219A1
Application number: DE200710055219
Authority: DE
Inventors: Franz Gratzer
Original assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Current assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Priority date: 2007-11-19
Filing date: 2007-11-19
Publication date: 2009-05-20

Abstract

The device has a determination unit determining transferred torque from a displacement of an angle position and/or a rotating motion of a transmitter element (16). A transmitter element (18) includes a mechanical transmission element (22), which extends along a drive train between a position (24) at the train and a selection position (17). The selection position is arranged in such a manner that sensors (20, 21) detect the angle position and/or rotating motion of the element (18), where the sensor (21) is adjacent to the sensor (20) i.e. sensor of an anti-lock braking system. An independent claim is also included for a method for determining torque transferring along a moment-transmission path.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Drehmoments, das entlang einer Momenten-Übertragungsstrecke übertragen wird, die zumindest entlang eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs läuft, mit einem ersten Geberelement, das an einer ersten Position des Antriebsstrangs drehfest mit diesem verbunden ist, einem ersten Sensor zur Detektion der Winkelposition und/oder der Drehbewegung zumindest des ersten Geberelements, einem zweiten Geberelement, das an einer zweiten Position des Antriebsstrangs drehfest mit diesem verbunden ist, und einer Bestimmungseinheit, die ausgestaltet ist, aus einem Versatz der Winkelpositionen und/oder der Drehbewegungen des ersten und des zweiten Geberelementes das anliegende Drehmoment zu bestimmen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein entsprechendes Verfahren zur Bestimmung eines Drehmoments, bei dem aus dem Versatz der Winkelpositionen und/oder der Drehbewegungen eines ersten und eines zweiten Geberelementes auf das übertragene Drehmoment geschlossen wird, wobei das erste Geberelement an einer ersten Position des Antriebsstrangs mit diesem drehfest verbunden ist und das zweite Geberelement an einer zweiten Position des Antriebsstrangs mit diesem drehfest verbunden ist.The Invention relates to a device for determining a torque, transmitted along a torque transmission path is, at least along a drive train of a motor vehicle runs, with a first donor element attached to a first Position of the drive train rotatably connected to this, a first sensor for detecting the angular position and / or the Rotational movement of at least the first donor element, a second donor element, the non-rotatably connected thereto at a second position of the drive train is, and a determination unit, which is designed from a Offset of the angular positions and / or the rotational movements of the first and the second donor element to determine the applied torque. The invention further relates to a corresponding method for Determining a torque at which from the offset of the angular positions and / or the rotational movements of a first and a second donor element is closed to the transmitted torque, wherein the first donor element at a first position of the drive train connected to this rotation and the second donor element a second position of the drive train rotatably connected thereto is.

Es ist bekannt, das wirkende Drehmoment auf rotierende Wellen anhand der Verwindung (Torsion) der Welle zu bestimmen. Beispielsweise kann an den beiden Enden einer Welle jeweils ein Geberrad mit jeweils einem seine Bewegung überwachenden Drehzahlsensor montiert werden, um die Verdrehung der Enden relativ zueinander zu bestimmen. Die Geberräder können zum Beispiel mit der Welle drehende Zahnräder sein, wobei die feststehenden Drehzahlsensoren jeweilige Pulssignale auf Grundlage der den Sensor passierenden Zähne erzeugen.It is known to use the acting torque on rotating shafts to determine the twisting (torsion) of the wave. For example can each have a donor wheel at the two ends of a shaft mounted a motion sensor monitoring its rotational speed be used to determine the rotation of the ends relative to each other. The encoder wheels can, for example, with the shaft be rotating gears, with the fixed speed sensors respective pulse signals based on the sensor passing Generate teeth.

Bei bekannter Beziehung zwischen der ermittelten momentenbedingten Verdrehung und dem Drehmoment lässt sich das an der Welle angreifende relative Drehmoment ermitteln.at known relationship between the determined torque-related rotation and the torque acting on the shaft relative Determine torque.

Eine Vorrichtung zur Bestimmung des Drehmomentes mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1 ist aus DE 40 38 413 A1 bekannt.A device for determining the torque with the features of the preamble of claim 1 is made DE 40 38 413 A1 known.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung eines Drehmoments anzugeben, die kostengünstig und robust ausgestaltet sind.task The present invention is an apparatus and method for Determining a torque that is inexpensive and robust.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Unteransprüche sind auf bevorzugte Ausgestaltungen gerichtet.These The object is achieved with a device having the features of the claim 1 and a method having the features of claim 10 solved. Subclaims are directed to preferred embodiments.

Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung des Drehmoments, das entlang einer Momenten-Übertragungsstrecke übertragen wird, die zumindest entlang eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs läuft, ist insbesondere vorgesehen, dass das zweite Geberelement ein Übermittlungselement umfasst, das sich entlang des Antriebsstrangs zwischen der zweiten Position an dem Antriebsstrang, an dem das zweite Geberelement drehfest mit diesem verbunden ist, und einer Ausleseposition erstreckt. Die Ausleseposition ist derart angeordnet, dass entweder der erste Sensor, der zur Detektion der Winkelposition und/oder der Drehbewegung des ersten Geberelements vorgesehen ist, oder ein zu diesem ersten Sensor benachbarter zweiter Sensor die Winkelposition und/oder die Drehbewegung des zweiten Geberelements detektieren kann.at a device according to the invention for the determination of the torque transmitted along a torque transmission path at least along a drive train of a motor vehicle runs, is provided in particular that the second donor element comprises a transmission element extending along the Powertrain between the second position on the driveline, on which the second transmitter element is connected in a rotationally fixed manner to the latter, and a readout position. The readout position is arranged in such a way that either the first sensor used to detect the angular position and / or the rotational movement of the first donor element is provided, or an adjacent to this first sensor second sensor, the angular position and / or can detect the rotational movement of the second encoder element.

Die Winkelpositions- bzw. Drehbewegungsinformation an der zweiten Position des Antriebsstrangs wird also mit Hilfe des Übermittlungselements auf mechanische Weise zu der Ausleseposition übermittelt. An der Ausleseposition befindet sich z. B. ein Drehzahlsensor, mit dem in an sich bekannter Weise die Drehzahlinformation des zweiten Geberelements detektiert werden kann.The Angular position information at the second position of the drive train is thus using the transmission element transmitted in a mechanical way to the readout position. At the readout position is z. B. a speed sensor, with in a conventional manner, the speed information of the second Encoder element can be detected.

Die Ausleseposition kann dabei der Position eines ersten Sensors entsprechen, der zur Detektion der Winkelpositions- und/oder Drehbewegungsinformation des ersten Geberelements dient. An dieser Ausleseposition befinden sich dann ein erster und ein zweiter Sensor zur Detektion der Winkelpositions- und/oder Drehbewegungsinformation des ersten beziehungsweise des zweiten Geberelements vorzugsweise in unmittelbarer Nachbarschaft zueinander, wobei die resultierenden Signale unabhängig an die Bestimmungseinheit gesendet werden. Die beiden Sensoren können dabei in einer kompakten einzelnen Einheit zusammengefasst sein.The Readout position can correspond to the position of a first sensor, for detecting the angular position and / or rotational movement information the first donor element is used. Located at this readout position then a first and a second sensor for detecting the angular position and / or Rotational motion information of the first and the second Donor element preferably in the immediate vicinity of each other, wherein the resulting signals independent of the destination unit be sent. The two sensors can be in one be summarized compact single unit.

Alternativ kann eine Einheit vorgesehen werden, in der mit Hilfe nur eines Sensors die Signale beider Geberelemente an der Ausleseposition detektiert werden. Dazu wird mit Hilfe des Sensors ein kombiniertes Signal der beiden Geberelemente gemessen und an die Bestimmungseinheit weitergeleitet, die dann derart ausgestaltet ist, aus dem kombinierten Signal den Versatz zwischen den Winkelpositionen und/oder den Drehbewegungen des ersten und des zweiten Geberelements zu bestimmen. Bei einer solchen Ausführungsform ist also ein einzelner Sensor zur Auswertung beider Geberelemente ausreichend.alternative A unit can be provided in the help of only one Sensors the signals of both encoder elements at the read-out position be detected. For this purpose, with the help of the sensor a combined Signal of the two encoder elements measured and sent to the determination unit forwarded, which is then configured from the combined Signal the offset between the angular positions and / or the rotational movements to determine the first and second donor element. At a Such an embodiment is therefore a single sensor for Evaluation of both donor elements sufficient.

Bei einer anderen Ausführungsform umfasst auch das erste Geberelement ein Übermittlungselement, das sich entlang des Antriebsstrangs zwischen der ersten Position an dem Antriebsstrang und einer Ausleseposition erstreckt. Bei einer solchen Ausführungsform ist also die Ausleseposition entfernt von der ersten Position.In another embodiment, the first transmitter element also includes a transmission element extending along the drive train between the first position on the drive train and a transmission element Extract reading position. In such an embodiment, therefore, the read-out position is remote from the first position.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung lässt sich z. B. an einer starren Welle zur Bestimmung des angreifenden Drehmoments einsetzen, wobei sich dann die erste und die zweite Position zum Beispiel an den Enden der Welle befinden.The inventive device can be z. B. on a rigid shaft for determining the applied torque insert, in which case the first and the second position for Example located at the ends of the shaft.

Besonders vorteilhaft erweist sich die Erfindung, wenn sich die erste Position am Antriebsstrang hinter einem Gelenk und die zweite Position vor dem Gelenk befinden. Bei dem Gelenk kann es sich z. B. um ein an sich bekanntes Kardangelenk oder ein Gleichlaufgelenk handeln. Mit einem geeignet ausgestalteten Übermittlungselement ist es dann möglich, mit nur einer kompakten Sensoreinheit, die entweder nur einen Sensor oder zwei Sensoren in direkter Nachbarschaft zueinander umfasst, das an dem Gelenk angreifende Drehmoment zu bestimmen, obwohl die Verwindung zwischen zwei Positionen des Antriebsstrangs bestimmt wird, die sich auf unterschiedlichen Seiten des Gelenks befinden.Especially Advantageously, the invention proves when the first position on the drive train behind a joint and the second position in front to the joint. The joint may be z. B. to a known universal joint or a constant velocity joint act. With a suitably designed transmission element it then possible, with only a compact sensor unit, either just one sensor or two sensors in the immediate vicinity to each other, the torque acting on the joint determine, although the twist between two positions of the drive train is determined, which is on different sides of the joint are located.

Ebenso können sich zwischen den zwei Positionen am Antriebsstrang, an denen die zwei Geberelemente angreifen, auch mehrere Gelenke befinden.As well can move between the two positions on the powertrain, where the two donor elements attack, also several joints are located.

Eine besonders einfache Ausgestaltung sieht dazu vor, dass das Übermittlungselement im Bereich des Gelenks biegeweich aber drehsteif ist. So ist sichergestellt, dass das Übermittlungselement einerseits der Gelenkbewegung folgt, andererseits aber nicht selbst einer Verwindung unterliegt.A a particularly simple embodiment provides that the transmission element flexible in the area of the joint but torsionally rigid. This ensures that the transmission element on the one hand the joint movement on the other hand is not itself subject to distortion.

Eine sichere Ausgestaltung sieht vor, dass der Antriebsstrang zumindest eine Hohlwelle umfasst und sich das Übermittlungselement wenigstens teilweise innerhalb dieser Hohlwelle befindet. Das Übermittlungselement ist auf diese Weise besser gegen Umwelteinflüsse geschützt.A Secure embodiment provides that the drive train at least a hollow shaft comprises and the transmission element at least partially located within this hollow shaft. The delivery element is thus better protected against environmental influences.

Bei einer anderen Ausgestaltung ist das Übermittlungselement außerhalb zumindest einer Welle vorgesehen. Besonders kostengünstig ist es dabei, wenn das Übermittlungselement den an sich vorhandenen Balg eines Gelenks umfasst, der zum Schutz des Gelenks vor Umwelteinflüssen und Verschmutzung ohnehin in der Regel vorgesehen ist.at another embodiment is the transmission element provided outside at least one shaft. Especially inexpensive It is there, if the transmission element the existing ones Bellows of a joint includes, to protect the joint from environmental influences and pollution is usually provided anyway.

Der Sensor bzw. die Sensoren, die zur Detektion der Winkelpositionen und/oder der Drehbewegungen des ersten und des zweiten Geberelements vorgesehen sind, können gesonderte, nur für diesen Zweck eingesetzte Sensoren sein. Besonders wirtschaftlich ist andererseits eine Anordnung, bei der ein zum Beispiel in der Nähe eines Rades eines Kraftfahrzeugs vorgesehener Sensor eines Anti-Blockier-Systems (ABS) verwendet wird. Dazu kann z. B. der an sich bereits vorhandene ABS-Sensor zur Bestimmung der Winkelpositionen und/oder der Drehbewegungen beider Geberelemente verwendet werden oder es kann ein zusätzlicher ABS-Sensor vorgesehen sein, wobei einer der ABS-Sensoren zur Bestimmung der Winkelposition und/oder der Drehbewegung des ersten Geberelements und ein zweiter ABS-Sensor zur Bestimmung der Winkelposition und/oder der Drehbewegung des zweiten Geberelements vorgesehen sein. Diese Anordnung ermöglicht nicht nur die erfindungsgemäße Bestimmung des angreifenden Drehmoments, sondern eine redundante Messung der ABS-Signale zur Erhöhung der Sicherheit. In analoger Weise kann an Stelle des ABS-Sensors beziehungsweise der ABS-Sensoren ein ESP-Sensor beziehungsweise ESP-Sensoren eingesetzt werden, die für ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) des Kraftfahrzeuges vorgesehen sind. Ebenso kann auch nur ein Sensor ein solcher Spezialsensor (z. B. ABS- oder ESP- Sensor) sein oder unterschiedliche Spezialsensoren können kombiniert werden.Of the Sensor or the sensors used to detect the angular positions and / or the rotational movements of the first and second donor element may be separate, only for this Purpose be used sensors. On the other hand, it is particularly economical an arrangement in which, for example, near a Wheel of a motor vehicle provided sensor of an anti-lock braking system (ABS) is used. This can z. B. the already existing ABS sensor for determining the angular positions and / or the rotational movements Both donor elements can be used or it can be an additional ABS sensor may be provided, wherein one of the ABS sensors for determining the angular position and / or the rotational movement of the first donor element and a second ABS sensor for determining the angular position and / or be provided the rotational movement of the second encoder element. These Arrangement not only allows the invention Determination of the attacking torque, but a redundant measurement the ABS signals to increase safety. In analog Way may be in place of the ABS sensor or the ABS sensors an ESP sensor or ESP sensors are used, the for an electronic stability program (ESP) of the motor vehicle are provided. Likewise, only one sensor can such a special sensor (eg ABS or ESP sensor) or different special sensors can be combined.

Ein wesentlicher Vorteil einer Anordnung, bei der zum Beispiel ein ABS- oder ESP-Sensor eingesetzt wird, liegt darin, dass man keine eigene Elektronik oder ein eigenes Steuergerät brauchen würde, weil man gegebenenfalls nach einer Softwareanpassung das Bremsensteuergerät des Anti-Blockier-Systems bzw. des elektronischen Stabilitätsprogramms nutzen kann. Außerdem braucht man kein zusätzliches Interface, wie zum Beispiel Stecker, Kabel oder Eingänge in die elektronische Steuereinheit.One significant advantage of an arrangement in which, for example, an ABS or ESP sensor is because you do not have your own Electronics or a separate control unit would need, because optionally after a software adjustment the brake control unit of the anti-lock system or the electronic stability program can. Besides, you do not need an additional interface, such as plugs, cables or inputs in the electronic Control unit.

Schließlich können auch mehr als zwei Sensoren und/oder mehr als zwei Geberelemente eingesetzt werden, um das Drehmoment an verschiedenen Stellen zu messen oder redundante Messungen zu ermöglichen.After all can also have more than two sensors and / or more than two Encoder elements are used to control the torque at different To measure points or to allow redundant measurements.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Bestimmung des Drehmoments, das entlang einer Momenten-Übertragungsstrecke übertragen wird, die zumindest entlang eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs läuft, zeichnet sich dadurch aus, dass die Bewegung des ersten und/oder des zweiten Geberelements mechanisch an eine Ausleseposition übermittelt wird, an der sowohl die Bewegung des ersten als auch des zweiten Geberelements detektiert werden.One Inventive method for determining the Torque transmitted along a torque transmission path is, at least along a drive train of a motor vehicle runs, characterized by the fact that the movement of the first and / or the second donor element mechanically transmitted to a read-out position becomes, at which both the movement of the first and the second Encoder element can be detected.

Zur Bestimmung der Winkelpositionen und/oder der Drehbewegungen des ersten und des zweiten Geberelementes können zwei in, vorzugsweise direkter, Nachbarschaft zueinander angeordnete Sensoren eingesetzt werden. Bei einer Weiterbildung werden die Winkelpositionen und/oder die Drehbewegungen des ersten und des zweiten Geberelementes mit einem gemeinsamen Sensor gemessen. Das auf diese Weise gebildete kombinierte Signal wird in einer Bestimmungseinheit ausgewertet, um den Versatz der Winkelpositionen und/oder der Drehbewegungen des ersten und des zweiten Geberelementes zu bestimmen.To determine the angular positions and / or the rotational movements of the first and the second transmitter element, two in, preferably directly, adjacent to each other arranged sensors can be used. In a further development, the angular positions and / or the rotational movements of the first and the second encoder element ge with a common sensor measure up. The combined signal formed in this way is evaluated in a determination unit in order to determine the offset of the angular positions and / or the rotational movements of the first and the second transmitter element.

Die Vorteile eines erfindungsgemäßen Verfahrens, weitere besondere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens und deren Vorteile ergeben sich in analoger Weise aus den oben beschriebenen Vorteilen und Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.The Advantages of a method according to the invention, further particular embodiment of the invention Process and their advantages arise in an analogous manner the advantages and embodiments described above the device according to the invention.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren beispielhaft erläutert, die den Einsatz erfindungsgemäßer Ausführungsformen zeigen.The Invention is explained below by way of example with reference to the figures, the use of embodiments according to the invention demonstrate.

1 zeigt eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform, 1 shows a first embodiment according to the invention,

2 zeigt eine Abwandlung der ersten Ausführungsform und 2 shows a modification of the first embodiment and

3 zeigt eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform. 3 shows a second embodiment of the invention.

In 1 ist ein an sich bekanntes Gleichlaufgelenk 14 gezeigt, auf das über die Antriebswelle 10 in an sich bekannter Weise ein Drehmoment beispielsweise in der angegebenen Rotationsrichtung 11 z. B. von einem nicht dargestellten Motor, Getriebe oder Differential übertragen wird. Über das Gleichlaufgelenk 14 wird das Drehmoment an die Abtriebswelle 12 übergeben. Die Antriebswelle 10, das Gleichlaufgelenk 14 und die Abtriebswelle 12 bilden also den hier betrachteten Antriebsstrang beziehungsweise sind Teil des betrachteten Antriebsstranges.In 1 is a known constant velocity joint 14 shown on the over the drive shaft 10 in a conventional manner, a torque, for example in the specified direction of rotation 11 z. B. is transmitted from an engine, transmission or differential, not shown. About the constant velocity joint 14 the torque is applied to the output shaft 12 to hand over. The drive shaft 10 , the constant velocity joint 14 and the output shaft 12 thus form the powertrain considered here or are part of the considered powertrain.

Auf der Abtriebswelle 12 ist ein erstes Geberrad 16 montiert, welches die Winkelposition der Abtriebswelle 12 wiedergibt und ein erstes Geberelement bildet. Es kann sich dabei um ein Geberrad handeln, wie es für Antiblockiersysteme (ABS) oder elektronische Stabilitätsprogramme (ESP) in an sich bekannter Weise verwendet wird. Mit einem Drehzahlsensor 20, die in der Sensoreinheit 19 vorgesehen ist, kann die Drehwinkelstellung bzw. die Drehzahl des ersten Geberrades 16 überwacht werden und entsprechende Drehpositionssignale erzeugt werden.On the output shaft 12 is a first donor wheel 16 mounted, which is the angular position of the output shaft 12 represents and forms a first donor element. It can be a donor wheel, as it is used for anti-lock braking systems (ABS) or electronic stability programs (ESP) in a conventional manner. With a speed sensor 20 that in the sensor unit 19 is provided, the angular position or the rotational speed of the first encoder wheel 16 be monitored and corresponding rotational position signals are generated.

Ein zweites Geberelement umfasst ein Hohlrohr 26, das an einem Ende 24 an der Antriebswelle 10 befestigt ist. Das Hohlrohr 26 ist mit einem Balg 28 verbunden, der zum Schutz des Gleichlaufgelenks 14 gegen Umwelteinflüsse vorgesehen ist. Mit dem Balg 28 dreht sich ein zweites Geberrad 18, das Drehpositionssignale erzeugt, die mit dem Sensor 21 der Sensoreinheit 19 ausgelesen werden können. Das zweite Geberrad 18 ist um die Abtriebswelle 12 frei drehbar gelagert.A second transmitter element comprises a hollow tube 26 that at one end 24 on the drive shaft 10 is attached. The hollow tube 26 is with a bellows 28 connected to the protection of the constant velocity joint 14 is provided against environmental influences. With the bellows 28 turns a second encoder wheel 18 which generates rotational position signals associated with the sensor 21 the sensor unit 19 can be read out. The second donor wheel 18 is about the output shaft 12 freely rotatably mounted.

Die Hohlwelle 26 und der Balg 28 bilden bei dieser Ausführungsform ein Übermittlungselement 22, das insbesondere aufgrund der Einbeziehung des Balges 28 biegeweich ist und daher einem bestimmungsgemäßen Abknicken des Gelenkes 14 in der angegebenen Richtung 15 folgen kann.The hollow shaft 26 and the bellows 28 form a transmission element in this embodiment 22 , in particular due to the inclusion of the bellows 28 is flexible and therefore a proper kinking of the joint 14 in the specified direction 15 can follow.

Andererseits ist das Übermittlungselement 22 drehsteif, so dass eine Drehbewegung 11 der Antriebswelle 10 am Angreifpunkt 24 der Hohlwelle 26 ohne eine Verwindung des Übermittlungselementes 22 an das zweite Geberrad 18 übertragen werden kann, das um die Abtriebswelle 12 frei gelagert ist.On the other hand, the delivery element 22 torsionally stiff, allowing a rotational movement 11 the drive shaft 10 at the attack point 24 the hollow shaft 26 without distortion of the transmission element 22 to the second donor wheel 18 can be transmitted to the output shaft 12 is stored freely.

Die mit Bezug zur Abtriebswelle axiale Position der Sensoreinheit 19 definiert bei dieser Ausführung die Ausleseposition 17.The axial position of the sensor unit relative to the output shaft 19 defines in this embodiment the readout position 17 ,

Über eine Datenleitung 30 werden die Signale der Sensoreinheit 19 an eine nicht gezeigte entsprechende Bestimmungseinheit übermittelt, die zum Beispiel einen Mikroprozessor umfasst. In nicht gezeigter Weise kann die Bestimmungseinheit auch in der Sensoreinheit 19 integriert sein. Vorzugsweise handelt es sich bei der Bestimmungseinheit um ein ohnehin vorhandenes Steuergerät für ein Anti-Blockier-System (ABS) oder elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP).Via a data line 30 become the signals of the sensor unit 19 to a corresponding determination unit, not shown, which, for example, comprises a microprocessor. In a manner not shown, the determination unit may also be in the sensor unit 19 be integrated. Preferably, the determination unit is an already existing control unit for an anti-lock braking system (ABS) or electronic stability program (ESP).

Die in 1 gezeigte Ausführungsform wird wie folgt eingesetzt.In the 1 The embodiment shown is used as follows.

An die Antriebswelle 10 wird ein Drehmoment angelegt, das z. B. von einem Motor, einem Differential oder einem Getriebe in an sich bekannter Weise zur Verfügung gestellt wird. Über das Gleichlaufgelenk 14 wird dieses Drehmoment an die Abtriebswelle 12 übertragen. Durch das anliegende Drehmoment kommt es in den Wellen 10, 12 und gegebenenfalls im Gelenk 14 zu einer Verwindung um die jeweilige Mittelachse.To the drive shaft 10 a torque is applied, the z. B. is provided by a motor, a differential or a transmission in a conventional manner available. About the constant velocity joint 14 this torque is applied to the output shaft 12 transfer. Due to the applied torque, it comes in the waves 10 . 12 and optionally in the joint 14 to a twist around the respective central axis.

Die Stellung der Abtriebswelle 12 wird mit Hilfe des ersten Geberrades 16 und des Drehzahlsensors 20 an der Ausleseposition 17 bestimmt. Die Drehwinkelposition des zweiten Geberrades 18 wird mit dem Sensor 21 an der Ausleseposition 17 bestimmt.The position of the output shaft 12 is done with the help of the first donor wheel 16 and the speed sensor 20 at the selection position 17 certainly. The angular position of the second encoder wheel 18 is with the sensor 21 at the selection position 17 certainly.

Die Winkelposition der Antriebswelle 10 an dem Ende 24 des Übermittlungselements 22 entspricht aufgrund der Drehsteifigkeit des Übermittlungselements 22 der Winkelposition des zweiten Geberrades 18. Herrscht zwischen Antriebswelle 10 und Abtriebswelle 12 eine Verwindung durch ein anliegendes Drehmoment, so führt dies zu einem Versatz der Geberräder 16 und 18 in Umfangsrichtung der Wellen.The angular position of the drive shaft 10 at the end 24 of the delivery element 22 corresponds due to the torsional rigidity of the transmission element 22 the angular position of the second encoder wheel 18 , Dominates between drive shaft 10 and output shaft 12 a distortion caused by an applied torque, this leads to an offset of the encoder wheels 16 and 18 in the circumferential direction the waves.

Aus dem Versatz der Winkelpositionen der Geberräder 16 und 18, die mit den Sensoren 20 und 21 bestimmt werden, lässt sich die Verwindung des Antriebsstrangs in diesem Bereich bestimmen. Bei bekanntem Zusammenhang zwischen Drehmoment und Verwindungswinkel kann von dem entsprechend programmierten Prozessor der Bestimmungseinheit auf das an der Antriebswelle 10 anliegende Drehmoment beziehungsweise das relative Drehmoment zwischen den zwei Angriffspunkten der Geberelemente am Antriebsstrang zurückgeschlossen werden. Der Prozessor bestimmt dabei aus den Signalen der Sensoren 20, 21 den Phasenwinkel zwischen den Signalen, um daraus den räumlichen Versatz der Geberräder 16, 18 zu ermitteln, der ein direktes Maß für den Verwindungswinkel ist.From the offset of the angular positions of the encoder wheels 16 and 18 that with the sensors 20 and 21 can be determined, the torsion of the powertrain can be determined in this area. With a known relationship between torque and twist angle can from the appropriately programmed processor of the determination unit to that on the drive shaft 10 adjacent torque or the relative torque between the two points of attack of the donor elements are deduced on the drive train. The processor determines from the signals of the sensors 20 . 21 the phase angle between the signals in order to determine the spatial offset of the encoder wheels 16 . 18 which is a direct measure of the twist angle.

Die Sensoren 20 und 21 sind vorteilhafterweise so ausgestaltet, dass sie zusätzlich zu der erfindungsgemäßen Bestimmung des Drehmoments gleichzeitig als ABS-Sensoren oder ESP-Sensoren eingesetzt werden können.The sensors 20 and 21 are advantageously designed so that they can be used in addition to the inventive determination of torque simultaneously as ABS sensors or ESP sensors.

Bei einer Abwandlung gemäß 2 sind die zwei Sensoren 20 und 21 durch einen gemeinsamen Sensor 32 ersetzt, der das überlagerte Signal beider Geberräder 16, 18 überträgt. Auf diese Weise ist die Bestimmung des übertragenen Drehmoments mit nur einem Sensor möglich. Auch für diesen Sensor kann ein an sich vorhandener ABS- oder ESP-Sensor eingesetzt werden, der entsprechend ausgestaltet ist.In a modification according to 2 are the two sensors 20 and 21 through a common sensor 32 replaces the superimposed signal of both encoder wheels 16 . 18 transfers. In this way, the determination of the transmitted torque is possible with only one sensor. For this sensor, an ABS or ESP sensor which is present per se can also be used, which is designed accordingly.

Bei der Abwandlung der 2 ist der Prozessor in der Bestimmungseinheit derart programmiert, dass er aus dem Signalverlauf, der die Signale beider Geberräder enthält, den Phasenwinkel bestimmt und damit den räumlichen Versatz zwischen der Bewegung der beiden Geberräder 16, 18 ermittelt.In the modification of 2 In the determination unit, the processor is programmed in such a way that it determines the phase angle from the signal curve containing the signals of both encoder wheels and thus the spatial offset between the movement of the two transmitter wheels 16 . 18 determined.

Auch Kombinationen der Abwandlung gemäß der 2 und der Ausführungsform gemäß 1 sind denkbar, wenn zum Beispiel zwei Sensoren vorgesehen sind, von denen ein Sensor ein den Bewegungen der beiden Geberelemente entsprechendes kombiniertes Signal aufnimmt und weitergibt und zusätzlich ein zweiter Sensor vorgesehen ist, der als Referenz ausgestaltet ist oder das Signal eines der Geberräder aufnimmt, so dass dem Prozessor in der Bestimmungseinheit zusätzliche, gegebenenfalls redundante Informationen zur Verfügung stehen.Also combinations of the modification according to the 2 and the embodiment according to 1 are conceivable if, for example, two sensors are provided, of which a sensor receives and forwards a combined signal corresponding to the movements of the two encoder elements and additionally a second sensor is provided which is designed as a reference or picks up the signal of one of the encoder wheels, so that the processor in the determination unit additional, possibly redundant information is available.

3 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der das Übermittlungselement nicht außerhalb der Antriebswelle 10 und des Gelenks 14 angeordnet ist, sondern innerhalb der hier als Hohlwelle ausgestalteten Antriebswelle 10 und des Gelenks 14. Ein Verbindungsstab 46 ist mit einem Ende 44 innerhalb der Hohlwelle 10 befestigt. Der Stab 46 mündet in eine flexible, aber drehsteife Welle 48, die über ein Verbindungsstück 50 und zum Beispiel zwei oder drei Stifte 64 eine drehfeste Verbindung zwischen dem Ende 44 des Stabes 46 und dem zweiten Geberrad 18 zur Verfügung stellt. Die Stifte 64 treten durch radiale Schlitze 66, die ausreichend dimensioniert sind, dass typische Verwindungen, die zwischen dem Punkt 44 der Antriebswelle 10 und der Abtriebswelle 12 auftreten, toleriert werden. Der Balg 68, der zum Schutz des Gleichlaufgelenkes 14 gegen Umwelteinflüsse vorgesehen ist, ist bei der Ausführungsform der 3 zumindest an einem seiner Enden frei drehbar aufgesteckt, so dass die Übertragung der Drehposition der Antriebswelle 10 am Verbindungspunkt 44 mit dem Stab 46 an das zweite Geberrad 18 nicht durch eine gegebenenfalls vorhandene Drehsteifigkeit des Balges 68 verfälscht wird. Alternativ kann bei einer solchen Ausführungsform, wie sie in 3 dargestellt ist, auch ein Material für den Balg 68 gewählt werden, das ausreichend drehweich ist, um eine solche Verfälschung zu vermeiden. 3 shows an alternative embodiment in which the transmission element is not outside the drive shaft 10 and the joint 14 is arranged, but within the here designed as a hollow shaft drive shaft 10 and the joint 14 , A connecting rod 46 is with an end 44 inside the hollow shaft 10 attached. The rod 46 flows into a flexible but torsionally stiff shaft 48 that have a connector 50 and for example two or three pens 64 a non-rotatable connection between the end 44 of the staff 46 and the second donor wheel 18 provides. The pencils 64 pass through radial slots 66 that are sufficiently dimensioned, that typical twists, that between the point 44 the drive shaft 10 and the output shaft 12 occur, be tolerated. The bellows 68 , which protects the constant velocity joint 14 is provided against environmental influences is in the embodiment of the 3 at least at one of its ends freely rotatably mounted, so that the transmission of the rotational position of the drive shaft 10 at the connection point 44 with the wand 46 to the second donor wheel 18 not by an optionally present torsional rigidity of the bellows 68 is falsified. Alternatively, in such an embodiment as shown in FIG 3 is shown, also a material for the bellows 68 be chosen that is sufficiently soft to avoid such a distortion.

Die Funktion der Ausführungsform der 3 entspricht der Ausführungsform der 1, nur dass die Drehwinkelposition der Antriebswelle 10 nicht außerhalb sondern innerhalb der Welle 10 bzw. des Gelenks 14 übermittelt wird.The function of the embodiment of 3 corresponds to the embodiment of the 1 , only that the rotational angle position of the drive shaft 10 not outside but inside the wave 10 or the joint 14 is transmitted.

Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen betreffen die Messung des relativen Drehmoments über ein Gelenk 14. Auf analoge Weise kann jedoch auch ein relatives Drehmoment an einer Welle bestimmt werden, die kein Gelenk oder mehrere Gelenke enthält.The embodiments shown in the figures relate to the measurement of the relative torque via a joint 14 , In a similar way, however, a relative torque can be determined on a shaft that contains no joint or multiple joints.

1010: Antriebswelledrive shaft
1111: Rotationsrichtungdirection of rotation
1212: Abtriebswelleoutput shaft
1414: GleichlaufgelenkConstant velocity joint
1515: Gelenkbewegungarticulation
1616: Geberradsensor wheel
1717: Auslesepositionread position
1818: Geberradsensor wheel
1919: Sensoreinheitsensor unit
2020: ABS-SensorABS sensor
2121: ABS-SensorABS sensor
2222: Übermittlungselementtransmission element
2424: Ende des HohlrohrsThe End of the hollow tube
2626: Hohlrohrhollow tube
2828: Balgbellows
3030: DatenübermittlungsleitungData transmission line
3232: ABS-SensorABS sensor
4242: Übermittlungselementtransmission element
4444: Ende des VerbindungsstabsThe End of the connecting rod
4646: Verbindungsstabconnecting rod
4848: flexible Welleflexible wave
5050: Verbindungselementconnecting element
6464: Stiftpen
6666: Schlitzslot
6868: Balgbellows

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 4038413 A1 [0004]

Claims

Device for determining a torque which is transmitted along a torque transmission path that runs along at least one drive train of a motor vehicle, comprising - a first transmitter element ( 16 ), which is connected to a first position of the drive train rotatably connected thereto, - a first sensor ( 20 . 32 ) for detecting the angular position and / or the rotational movement of at least the first donor element ( 16 ), - a second transmitter element ( 18 ; 22 . 42 ) at a second position ( 24 . 44 ) of the drive train is non-rotatably connected thereto, and - a determination unit, which is designed, from an offset of the angular position and / or the rotational movement of the first donor element ( 16 ) relative to the angular position and / or the rotational movement of the second encoder element ( 18 ; 22 . 42 ) to determine the transmitted torque, characterized in that at least the second encoder element ( 18 ; 22 . 42 ) a mechanical transmission element ( 22 . 42 ) extending along the drive train between the second position ( 24 . 44 ) on the drive train and a read-out position ( 17 ), wherein the read-out position is arranged such that at the read-out position either the first sensor ( 20 . 32 ) or one to the first sensor ( 20 ) adjacent second sensor ( 21 ) can detect the angular position and / or the rotational movement of the second donor element.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the first sensor ( 32 ) is arranged and configured so that with it the angular positions and / or rotational movements of both the first and the second donor element can be measured and combined to form a combined signal, and the determination unit is configured such, from the combined signal offset between determine the angular positions and / or the rotational movements of the first and second donor element.

Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the first position behind a joint ( 14 ) in the drive train and the second position ( 24 . 44 ) in front of the joint ( 14 ) are located.

Device according to claim 3, characterized in that the joint is a constant velocity joint ( 14 ).

Device according to one of claims 3 or 4, characterized in that the transmission element ( 22 . 42 ) in the area of the joint ( 14 ) flexible but torsionally stiff.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the drive train at least one hollow shaft ( 10 ) and the transmission element ( 42 ) at least partially within the hollow shaft ( 10 ) is located.

Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the drive train at least one shaft ( 10 ) and the transmission element ( 22 ) is at least partially outside the shaft.

Apparatus according to claim 7, characterized in that the transmission element ( 22 ) a bellow ( 28 ).

Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that at least the first sensor ( 20 . 32 ) is a sensor of an anti-lock braking system (ABS) or an electronic stability program (ESP) sensor.

Method for determining a torque transmitted along a torque transmission path that runs along at least one drive train of a motor vehicle, wherein the displacement of the angular positions and / or the rotational movements of a first and a second transmitter element is based on the transmitted torque, wherein the first donor element ( 16 ) is rotatably connected to a first position of the drive train with this and the second encoder element ( 18 ; 22 . 42 ) at a second position ( 24 . 44 ) of the drive train is rotatably connected thereto, characterized in that the movement of the first and / or the second donor element mechanically to a read-out position ( 17 ) is transmitted, at which both the angular position and / or the rotational movement of the first as / also the angular position and / or the rotational movement of the second donor element are detected.

A method according to claim 10, characterized in that the angular positions and / or the rotational movements of the first and the second transmitter element with a common sensor ( 32 ) are measured.