[發(fā)明專利]角速度測量裝置以及相對角速度測量裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710874924.8
• 申請日: 2017-09-25
• 公開（公告）號: CN107884594A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 北條勝之
• 申請（專利權(quán)）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: G01P3/44
• 分類號: G01P3/44
• 代理公司: 北京金信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11225
• 代理人: 蘇萌萌,敖敦格日樂

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高精度地對齒輪的轉(zhuǎn)速進行測量的角速度測量裝置以及相對角速度測量裝置。

背景技術(shù)

齒輪的轉(zhuǎn)速通過適當?shù)剡x擇利用回轉(zhuǎn)式編碼器的方式、或利用光遮斷器的方式、或利用磁傳感器的方式等各種測量方式而被測量。

在對被安裝于車輛等實際設(shè)備上的齒輪的轉(zhuǎn)速進行測量的情況下，在回轉(zhuǎn)式編碼器的測量方式中，需要將回轉(zhuǎn)式編碼器直接設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸上，從而設(shè)置空間會受到限制。此外，在實際設(shè)備的情況下，在被測量對象進行旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)上以能夠進行測量的方式設(shè)置回轉(zhuǎn)式編碼器這本身是較為困難的。在光遮斷器的測量方式中，需要確保光路，此外，由于因環(huán)境而產(chǎn)生的影響較大從而設(shè)置部位將會受到限制。在磁傳感器的測量方式中，由于利用回轉(zhuǎn)式編碼器或光遮斷器的測量方式的問題不大，因此適用于所安裝的齒輪的轉(zhuǎn)速的測量。

由于在這種轉(zhuǎn)速的測量方式中采用了如下結(jié)構(gòu)，即，取得傳感器信號是否超過固定的閾值的0/1信號，并且通過對該0/1信號進行計數(shù)而計算出轉(zhuǎn)速，因此，無法以較高的分辨率來掌握所取得的傳感器信號間的速度變化。

因此，在日本專利第3016656中公開了如下的角速度測量裝置，即，在磁傳感器的測量方式中，通過利用正弦波形的傳感器信號，從而實現(xiàn)了能夠以高分辨率進行測量并以較高精度而取得齒輪的轉(zhuǎn)速，由此能夠高精度地掌握齒輪的嚙合齒的旋轉(zhuǎn)位置。

發(fā)明內(nèi)容

該日本專利第3016656所記載的角速度測量裝置中，在采用具有正弦波形的齒面的齒輪的情況下，取得沒有噪聲的正弦波形的傳感器信號的輸出波形，并根據(jù)該輸出波形(正弦波形)的相位波形而實現(xiàn)了轉(zhuǎn)速的變動的高精度的計算。

然而，在日本專利第3016656所記載的角速度測量裝置中，從磁傳感器輸出與被測量對象的齒輪的齒面形狀相對應的傳感器信號。因此，在被測量對象為并非準確的正弦波形的齒面形狀的齒輪的情況下，會輸出包含與該齒面形狀相對應的噪聲、具體而言包含高次諧波成分的傳感器信號，從而高精度地對轉(zhuǎn)速的變動進行計算較為困難。于是，無法高精度地對被安裝且相互嚙合的齒輪的相對的角速度進行測量，例如，高精度地取得齒輪的齒面彼此的接觸或分離以減少齒輪撞擊聲等的調(diào)節(jié)會變得困難。

另外，如下文敘述，這種問題即使在利用光遮斷器的測量方式的角速度測量裝置中，在采用不具有準確的正弦波形的齒面形狀的齒輪的情況下，也同樣地會發(fā)生。

本發(fā)明提供一種即使在具有正弦波形的齒面的齒輪以外的情況下，也能夠高精度地取得角速度的變動的角速度測量裝置以及相對角速度測量裝置。

本發(fā)明的一個方式為對被固定于旋轉(zhuǎn)軸上的齒輪的角速度進行測量的角速度測量裝置，所述角速度測量裝置包括：第一非接觸傳感器以及第二非接觸傳感器，所述第一非接觸傳感器及所述第二非接觸傳感器為一對，并被配置在與所述齒輪的齒面相對置的位置處，并且被構(gòu)成為以非接觸的方式對該齒面的形狀進行檢測；運算部，其被構(gòu)成為，生成對所述第一非接觸傳感器以及所述第二非接觸傳感器的各自的輸出檢測信號進行合成而得的相位的波形，并將輸出波形輸出，且根據(jù)所述輸出波形而對所述齒輪的角速度進行計算，其中，所述第一非接觸傳感器以及所述第二非接觸傳感器被配置為，在將所述齒輪的圓周方向的齒面形狀中的一個周期設(shè)為一個齒距時，利用自然數(shù)n，而使所述輸出檢測信號相對性地以{(n－1)+(1/6)}齒距的量而錯開。

根據(jù)這種本發(fā)明的一個方式，第一非接觸傳感器以及第二非接觸傳感器被配置為，成為與該齒輪的齒面形狀相對應的輸出波形的輸出檢測信號相對性地以被測量對象的齒輪的齒面形狀的{(n－1)+(1/6)}齒距的量而錯開。即，第一非接觸傳感器以及第二非接觸傳感器被配置在，從各自的輸出檢測信號重疊的位置相對性地以該輸出信號波形的相位波形中的(π/3)相位的量而錯開了的位置處。因此，與隨著該齒輪的齒面的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的所述齒輪的向圓周方向的變動相對應的相位波形的輸出檢測信號在相對性地以(π/3)相位的量而錯開的狀態(tài)下被重疊并合成。

此時，在來自第一非接觸傳感器以及第二非接觸傳感器的輸出檢測信號中，包含因被測量對象的齒輪的齒面形狀為與正弦波形類似的形狀而產(chǎn)生的三次的高次諧波成分等噪聲。特別是，雖然三次的高次諧波成分的噪聲會對角速度的測量精度造成影響，但是通過使各自的輸出檢測信號以(π/3)相位的量而錯開并合成，從而能夠減小三次的高次諧波成分的噪聲強度，進而形成高品質(zhì)的大致正弦波形的相位波形的合成輸出波形并輸出。