DE19521531C2 - Hubdetektor und diesen verwendender Lenkdrehmomentsensor - Google Patents
Hubdetektor und diesen verwendender LenkdrehmomentsensorInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Hubdetektor zum Erfassen eines
Hubs auf Basis einer Änderung der Induktion einer Erfassungs
wicklung und einen den Hubdetektor verwendenden Lenkdrehmo
mentsensor. Insbesondere wird die Änderung der Induktion als
Übergangsansprechspannung oder Einschwingspannung erfaßt.
Unter herkömmlichen Hubdetektoren sind solche bekannt, die
einen Hub erfassen, indem sie eine Änderung der Impedanz einer
Detektorwicklung in ein elektrisches Signal wandeln.
Herkömmliche Hubdetektoren sind so angeordnet, daß ein Hub
erfaßt wird durch Erfassung eines Pegels des Ansprechsignals,
falls ein Signal (z. B. ein Sinussignal) von außen an eine
Detektorwicklung angelegt wird, deren Kern sich in Antwort auf
Verschiebung oder Hub des Zielelements bewegt, um die Impendaz
(die Induktion) der Wicklung zu ändern.
Fig. 17 zeigt eine Anordnung eines Hauptteils eines herkömm
lichen Hubdetektors, und Fig. 18 zeigt ein eine dem Detektor
äquivalente Schaltung.
Wie in Fig. 17 gezeigt, umfaßt der herkömmliche Hubdetektor
91 einen Hubsensor, versehen mit einem Kern 93, der einem Hub
(Hubgröße x1, x2) ausgesetzt ist, und zwei Detektorwicklungen
(92A und 92B), die in Hubrichtung symmetrisch angeordnet sind
und den Kern 93 umgeben. Eine Wechselstromversorgung VS ist
zwischen Masse GND und einem Knoten angeschlossen, in dem die
jeweils einen Enden der Erfassungswicklungen 92A und 92B mit
einander verbunden sind, und zwei Bezugswiderstände "rf", die
zwischen Masse GND und jedem der anderen Enden (Anschlüsse D1
und D2) der Wicklungen 92A und 92B angeschlossen sind.
Dieser herkömmliche Hubdetektor 91 von Fig. 17 läßt sich
durch eine äquivalente Schaltung oder eine Brückenschaltung
darstellen, die Induktionen L1 und L2 und zwei Bezugswider
stände rf aufweist, jeweils einer an jeder Seite der in Fig.
18 gezeigten Brücke.
In Fig. 18 bezeichnen die Induktionen L1 und L2 diejenigen
der Detektorwicklungen 92A und 92B, die sich beispielsweise
aus einem Hub x1 des Kerns 93 ergeben. Die Anordnung ist so,
daß die Induktionen L1 und L2 gleiche Werte haben (L1 = L2) wenn
sich der Kern 93 in seiner Neutralstellung befindet.
Wenn eine Wechselspannung (z. B. eine Sinuswelle mit einem
Spitzenwert von VI und einer Frequenz von "f") an die äquiva
lente Schaltung von Fig. 18 angelegt wird, werden Ausgangs
spannungen V01 und V02 aus dem Ausgangsanschluß D1 und D2 in
Antwort auf eine Änderung der Impedanz erfaßt. Die Ausgangs
spannungen entsprechen folgenden Ausdrücken:
Formel 1:
V01 = rf . VI/{(rf)2 + (2πf . L1)2}1/2
V02 = rf . VI/{(rf)2 + (2πf . L2)2}1/2.
V01 = rf . VI/{(rf)2 + (2πf . L1)2}1/2
V02 = rf . VI/{(rf)2 + (2πf . L2)2}1/2.
Die sich in Antwort auf den Hub (x1, x2) des Kerns 93 erge
bende Ausgangsspannung V0 wird aus der Abweichung von V01 und
V02 berechnet, d. h. V01 - V02.
Die Induktionen L1 und L2 wären ohne jeden Hub des Kerns 93
(bei in der Neutralstellung befindlichem Kern 93) einander
gleich (L1 = L2), und dementsprechend wären die entsprechenden
Impedanzen auch einander gleich, so daß man einen Erfassungs
ausgang V0 von 0 erhält.
Bei dem herkömmlichen Hubsensor 91 bewirkt ein Hub des Kerns
93 des Hubsensors in Antwort auf einen Hub des Zielelements, daß
sich die Induktionen L1 und L2 der Detektorwicklungen 92A und
92B ändern und demzufolge sich die Impedanz ändert, so daß die
Hubgröße des Zielelements erfaßt werden kann, indem man eine
Abweichung V0 zwischen den Spannungen V01 und V02 erfaßt.
Jedoch besteht ein Problem darin, daß bei dem herkömmlichen
Hubdetektor 91 Änderungen der Impedanz der Detektorwicklungen
92A und 92B nicht wirkungsvoll erfaßt werden können, weil die
Erfassung die Änderungen der Impedanzen nutzt, die durch eine
Änderung des Magnetflusses verursacht sind, der mit einem Hub
(x1, x2) des Kerns 93 stattfindet.
Die Impedanz (Z) der Detektorwicklungen 92A und 92B entspre
chen, falls sich der Kern 93 in der Neutralstellung befindet,
folgendem Ausdruck:
Formel 2:
|Z| = {r2 + (2πf . L)2}1/2,
|Z| = {r2 + (2πf . L)2}1/2,
wobei L die Induktionen der Detektorwicklungen 92A und 92B
sind, "r" der Innenwiderstand ist, und "f" die Frequenz der
Wechselstromversorgung ist.
Wie in dem Ausdruck (2) ersichtlich, ist die Impedanz gleich
der Vektorsumme des Innenwiderstands r und der Reaktanz (in
duktiver Widerstand) 2πf . L, und, um eine Änderung ΔL der
Induktion L mit hoher Präzision zu erfassen, muß man den
Innenwiderstand "r" und die Frequenz "f" der Wechselstromver
sorgungsspannung VS reduzieren.
Wenn jedoch der Draht zur Bildung der Detektorwicklungen 92A
und 92B gewickelt wird, steigt der Innenwiderstand "r".
Beim Anheben der Frequenz "f" ist es ferner erforderlich,
einen Erfassungsausgang durch Magnetisierung der Brückenschal
tung vorzusehen, während eine höhere Frequenz "f" zur Folge
hat, daß der Leerlaufverlust den Innenwiderstand "r" erhöht.
Bei einem herkömmlichen Hubsensor unter Verwendung einer
Brückenschaltung ist somit eine empfindliche Erfassung einer
Hubgröße nur schwer möglich, weil eine Änderung der Impedanz
aufgrund einer Magnetflußänderung nicht genau erfaßt werden
kann.
Ferner bekannt ist ein Lenkdrehmomentsensor, der den oben
beschriebenen Hubdetektor nutzt, und für ein elektrisch be
triebenes Lenksystem gedacht ist.
Fig. 19 zeigt eine Struktur eines herkömmlichen Lenkdrehmo
mentsensors.
In dem in Fig. 19 gezeigten Lenkdrehmomentsensor 100 sind
eine Eingangswelle 101 und eine Ausgangswelle 102 im Inneren
über eine Torsionsstange 103 miteinander gekoppelt, wobei zwei
an einem Gehäuse 104 feste Detektorwicklungen 105 und 106 so
angeordnet sind, daß sie einen zylindrischen Kern 107 umgeben,
der mit den Eingangs- und Ausgangswellen 101 und 102 in Ein
griff steht.
Der Hubdetektor 110 ist hauptsächlich aus den zwei Wicklungen
105 und 106 und dem Kern 107 zusammengesetzt.
Wenn ein Drehmoment an die Eingangswelle 101 angelegt wird,
verformt sich die Torsionsstange 103 elastisch, was einen
relativen Hub in Drehrichtung zwischen den Eingangs- und
Ausgangswellen 101 und 102 zur Folge hat.
Ferner ist der Kern 107 um die Eingangs- und Ausgangswellen
101 und 102 so angeordnet, daß er nur in der Axialrichtung
beweglich ist, und zwar durch eine Längsführungsnut der Aus
gangswelle 102, die mit einem von dem Kern 107 nach innen
vorstehenden Teil in Eingriff steht.
Ein in die Eingangswelle 101 gepreßter Gleitstift 109 ergreift
eine Spiralnut 108 des Kerns 107.
Bei dieser Anordnung wird ein Hub oder eine Verschiebung in
Drehrichtung zwischen den Eingangs- und Ausgangswellen 101 und
102 in einen Längshub des Kerns 107 gewandelt, was eine Ände
rung des Magnetflusses um die Detektorwicklungen 105 und 106
bewirkt, so daß sich die Induktion L (L1, L2) der Detektor
wicklungen 105 und 106 ändert, die über und unter entlang den
Eingangs- und Ausgangswellen angeordnet sind.
Gebildet ist der Kern 107 durch Einsetzen jedes beider Enden
des zylindrischen Kerns 107A, der aus einem zylindrischen
magnetischen Material (SMC) gebildet ist, in einen Aluminium
ring 107B, genannt Leckunterbrechungsring.
Wenn sich der Kern 107 in Antwort auf Hub des Zielelements zu
der Eingangswelle 101 bewegt, erhöht sich die Induktion L1 der
Detektorwicklung 105, an die sich der Kern 107 annähert, und
die Induktion L2 der Detektorwicklung 106, von der sich der
Kern 107 entfernt, sinkt. Diese Änderungen der Induktion
werden elektrisch abgeleitet, um das Lenkdrehmoment zu erfas
sen.
Jedoch besteht bei dem herkömmlichen Lenkdrehmomentsensor ein
Problem darin, daß die Struktur kompliziert ist, weil der Kern
107 des Hubdetektors 110 einen Kern 107A aus SMC-Material und
zwei Aluminiumringe 107B aufweist.
Wenn im Hinblick hierauf der Kern 107 nur mit einem SMC-Kern
107A allein aufgebaut ist, und hierdurch die Struktur verein
facht ist, leckt der Magnetfluß zu anderen magnetischen Sub
stanzen als dem Kern 107A, so daß die Änderung in Antwort auf
den
Hub des Kerns 107A sinkt. Dies wiederum ergibt eine kleine
Änderung der Induktion L (L2, L2), was eine geringere Empfind
lichkeit der Huberfassung zur Folge hat.
Ein weiteres Problem besteht darin, daß sich die Sensorcharak
teristiken von Sensor zu Sensor ändern, weil bei der Maschinen
bearbeitung eine magnetische Verzerrung stattfindet, wenn
magnetisches Metallmaterial aus SMC-Material zu einem Kern 107A
geformt wird.
Aus der US 4,626,621 ist ein Hubdetektor bekannt, mit einem
verschiebbaren Kern, einer Detektorwicklung, die in der Nähe
des Kerns angeordnet ist und deren Induktion sich in Antwort
auf Verschiebung des Kerns ändert; einem Bezugswiderstand, der
in Serie mit der Detektorwicklung verbunden ist; und einer
Impulsstromversorgung in Anlage zwischen den beiden Enden einer
Serienschaltung, die den Bezugswiderstand und die Detektorwick
lung umfaßt, wobei die Verschiebung des Kerns auf der Basis der
Übergangsansprechspannung über dem Bezugswiderstand der Serien
schaltung erfaßt wird.
Aus der GB 2 005 844 A ist ein Detektor bekannt, mit einem
Kern, der aus der Neutralstellung in Längsrichtung verschiebbar
ist; zwei Detektorwicklungen, die zu der Neutralstellung sym
metrisch angeordnet sind, wobei sich die Induktionen der Detek
torwicklungen in Antwort auf Verschiebung des Kerns unter
schiedlich ändern; zwei Bezugswiderstände, die jeweils in Serie
mit einer der Detektorwicklungen verbunden sind; einer Brücken
schaltung, die aus den zwei Bezugswiderständen und den zwei
Detektorwicklungen gebildet ist; einer Impulsstromversorgung in
Anlage an die Brückenschaltung; und einem Differenzspannungs
erfassungsmittel zum Erfassen der Differenz zwischen den jewei
ligen Spannungen über den zwei Bezugswiderständen, wobei der
Betrag und die Richtung der Verschiebung des Kerns auf Basis
der Differenzspannung erfaßt werden.
Ziel der Erfindung ist es, einen verbesserten Hubdetektor zum
Erfassen eines Hubs auf Basis einer Änderung der Induktion
einer Detektorwicklung anzugeben.
Erfindungsgemäße Detektoren sind in den Ansprüchen 1 und 4
angegeben.
Die Struktur des Detektors ist vereinfacht, wenn der Kern des
Hubdetektors aus einer einzelnen Komponente aus nicht magneti
schem Metallmaterial gebildet ist. Bei Verwendung in einem
Lenkdrehmomentsensor kann man ein Lenkdrehmoment präzise erfas
sen.
Ferner läßt sich eine Änderung der Kennung des Detektors redu
zieren, die bei der maschinenmäßigen Herstellung auftritt, wenn
magnetisches Metallmaterial zum Kern geformt wird, indem der
Kern des Detektors aus einem einzigen Bauteil aus nicht magne
tischem Metallmaterial gebildet wird.
Durch Anlegen einer Impulsstromversorgung an eine Schaltung, in
der die Induktivität einer Detektorwicklung und ein Bezugs
widerstand seriell verbunden sind, kann der Absolutwert der
Induktion unabhängig vom Spitzenwert oder der Frequenz der
Impulsstromversorgung erfaßt werden.
Bevorzugt wird der Detektor für einen Drehmomentsensor eines
elektrisch betriebenen Lenkservosystems verwendet, da er ein
fach aufgebaut ist und trotzdem eine empfindliche Erfassung des
Verschiebungsbetrags aufgrund eines Lenkdrehmoments ermöglicht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist ein Diagramm einer Basisstruktur einer ersten
Ausführung eines Hubdetektors;
Fig. 2 ist ein äquivalentes Schaltdiagramm des in Fig. 1
gezeigten Hubdetektors;
Fig. 3 zeigt im Diagramm eine Wellenform eines Beispiels
einer Übergangsansprechspannung der äquivalenten
Schaltung von Fig. 2;
Fig. 4 ist ein Diagramm einer Basisstruktur einer zwei
ten Ausführung eines Hubdetektors;
Fig. 5 ist ein Diagramm mit Darstellung einer Brücken
schaltung, die Detektorwicklungen und Bezugswiderstände auf
weist;
Fig. 6 ist ein Diagramm mit Darstellung einer Struktur
einer Ausführung eines Hubsensors eines Detektors;
Fig. 7 ist ein Diagramm mit Darstellung von Übergangs
ansprechspannungswellenformen für den Fall, daß die Tastzyklen
der fallenden und ansteigenden Wellenformen von Fig. 5 ein
ander gleich sind;
Fig. 8 ist ein Diagramm mit Darstellung von Übergangs
ansprechspannungswellenformen für den Fall, daß die Tastzyklen
der fallenden und steigenden Wellenformen von Fig. 5 unter
schiedlich sind;
Fig. 9 ist ein Blockdiagramm mit Darstellung der Gesamt
struktur eines Hubdetektors mit einem Abweichspannungserfas
sungsmittels;
Fig. 10 ist ein Blockdiagramm einer Hauptstruktur einer
ersten Ausführung eines Abweichspannungserfassungsmittels für
einen Hubdetektor;
Fig. 11 ist ein Blockdiagramm einer Hauptstruktur einer
zweiten Ausführung eines Abweichspannungserfassungsmittels für
einen Hubdetektor;
Fig. 12 ist ein Blockdiagramm einer Ausführung eines
Abweichspannungserfassungsmittel mit einer Analogschaltung;
Fig. 13 ist ein Blockdiagramm einer Hauptstruktur eines
Drehmomentdetektors unter Verwendung eines Hubdetektors;
Fig. 14 ist ein Diagramm mit Darstellung einer Wellen
form eines funktionellen Teils eines Drehmomentdetektors;
Fig. 15 ist eine Schnittansicht eines Lenkdrehmomentsen
sors;
Fig. 16 ist ein Diagramm mit Darstellung des Betriebs
eines Lenkdrehmomentsensors;
Fig. 17 ist ein Blockdiagramm eines Hauptteils eines
herkömmlichen Hubsensors;
Fig. 18 ist ein äquivalentes Schaltdiagramm eines her
kömmlichen Hubdetektors; und
Fig. 19 ist ein Diagramm mit Darstellung der Struktur
eines herkömmlichen Lenkdrehmomentsensors.
Fig. 1 ist ein Diagramm einer Basisstruktur einer ersten
Ausführung eines Hubdetektors, Fig. 2 ist ein äquivalentes
Schaltdiagramm des in Fig. 1 gezeigten Hubdetektors und Fig.
3 zeigt eine Wellenform eines Beispiels einer Übergangsan
sprechspannung der äquivalenten Schaltung von Fig. 2.
In Fig. 1 ist ein Hubdetektor 1 mit einer Erfassungswicklung
2 und einem Kern 3 versehen, der aus nicht magnetischer Sub
stanz gebildet und in der Detektorwicklung 2 angeordnet ist
und der in Antwort auf Verschiebung oder Hub eines Ziel
elements (nicht gezeigt) einen Hub (X1, X2) erfährt. Ein Ende
2A der Detektorwicklung 2 ist mit einer Impulsstromversorgung
5 verbunden, und das andere Ende 2B der Detektorwicklung 2 ist
mit einem Bezugswiderstand RF verbunden. Eine Übergangsan
sprechspannung V0 wird aus beiden Enden des Widerstands RF
erfaßt (dem Ende 2B und Masse GND).
Angenommen, daß die Induktion der Erfassungswicklung 2, falls
sich der Kern 3 in der Neutralstellung befindet, L ist und der
Bezugswiderstand RF ausreichend größer als der Innenwiderstand
"r" der Detektorwicklung ist, so kann der Innenwiderstand "r"
vernachlässigt werden, was zu einer äquivalenten Schaltung
(LR-Integralschaltung) von Fig. 2 führt.
Wenn die in Fig. 2 gezeigte Schaltung durch eine abfallende
Impulsspannung der Impulsstromversorgung (Spitzenwerte VI)
getrieben wird, deren Wellenform eine Periode hat, deren
Hälfte (T/2) ausreichend größer als eine Zeitkonstante τ
(= L/RF) ist, dann entspricht die Übergangsansprechspannung V0
zum Zeitpunkt tK folgendem Ausdruck:
Formel 3:
V0 = VI . e-(RF/L)tK
V0 = VI . e-(RF/L)tK
Wenn andererseits der fallende Impuls der Impulsstromversor
gung (Spitzenwert VI) angelegt wird, wenn ein Hub X1 des Kerns
3 die Induktion der Detektorwicklung 2 um ΔL vermindern läßt,
so daß sie (L-ΔL) wird, dann entspricht die Übergangsansprech
spannung V01 zum Zeitpunkt tK folgendem Ausdruck:
Formel 4:
V01 = V1 . e-{RF/(L-ΔL)}tK
V01 = V1 . e-{RF/(L-ΔL)}tK
Sobald die Induktion L aus der Übergangsansprechspannung V0
(Ausdruck (3)) berechnet wurde in einem Zustand, in dem der
Kern 3 sich in der Neutralstellung befindet (d. h. Hub = 0), und
gespeichert ist, wird die Induktion (L-ΔL) aus der Übergangs
ansprechspannung V01 (Ausdruck (4)) in dem Zustand berechnet,
in dem der Kern um X1 verschoben wurde, und dann kann durch
Berechnung der Abweichung der Änderungsbetrag ΔL der Induktion
L entsprechend dem Änderungsbetrag X1 des Kers 3 durch folgen
den Ausdruck dargestellt werden:
Formel 5:
ΔL = RF . tK{ln-1(V01/V1) - ln-1(V0/V1)}
ΔL = RF . tK{ln-1(V01/V1) - ln-1(V0/V1)}
Ausdruck (5) zeigt folgendes: angenommen, daß der Zeitpunkt tK
konstant ist, dann hat der Änderungsbetrag ΔL der Induktion L
entsprechend dem Änderungsbetrag X1 des Kerns 3 einen Wert,
der auf Verhältnisse zwischen den Übergangsansprechspannungen
V0 und V01, sowie auf den Spitzenwert VI anspricht.
Somit kann der Änderungsbetrag ΔL der Induktion L als ein Wert
erfaßt werden, der unabhängig von dem Spitzenwert VI und der
Frequenz f = (1/T) der Impulsstromversorgung 5 ist, und somit
kann der Änderungsbetrag X1 erfaßt werden.
Auch weil der Änderungsbetrag ΔL der Induktion L den Über
gangsansprechspannungen V0 und V01 entspricht, kann der Ände
rungsbetrag X1 erfaßt werden, indem die Übergangsansprech
spannungen V0 und V01 erfaßt werden.
Obwohl die oben beschriebene Ausführung einen fallenden Impuls
der Impulsstromversorgung 5 zum Antrieb verwendet, kann der
Änderungsbetrag X1 in ähnlicher Weise auch durch Erfassen der
Übergangsansprechspannungen entsprechend V0 und V01 erfaßt
werden, wenn ein ansteigender Impuls der Impulsstromversorgung
5 zum Antrieb verwendet wird.
Der Hubdetektor kann eine Hubgröße auf Basis einer Übergangs
ansprechspannung einer Impuls-getriebenen LR-Integrierschal
tung erfassen, die die Induktion einer Detektorwicklung und
einen Bezugswiderstand umfaßt.
Fig. 4 zeigt eine Basisstruktur einer zweiten Ausführung
eines Hubdetektors, und Fig. 5 zeigt eine Brückenschaltung,
die eine Detektorwicklung und einen Bezugswiderstand aufweist.
In Fig. 4 ist ein Hubsensor 11 mit einem Kern 13 aus nicht
magnetischer Substanz versehen, der Verschiebung in Längs
richtungen aus der Neutralen unterliegt, und Detektorwick
lungen 12A und 12B aufweist, die symmetrisch in den Richtungen
der Verschiebungen des Kerns 13 angeordnet sind und deren
Induktionen sich in Antwort auf eine Verschiebung des Kerns 13
unterschiedlich ändern. Die einen Enden der Detektorwicklungen
12A und 12B sind miteinander verbunden, und die anderen Enden
der Detektorwicklungen 12A und 12B sind mit jeweiligen einen
Enden zweier Widerstände RF verbunden, und deren andere Enden
sind mit Masse GND verbunden. Somit bildet der Hubsensor 11
eine in Fig. 5 gezeigte äquivalente Schaltung oder eine
Brückenschaltung 14.
Ferner wird eine Impulsstromversorgung 15 (Spitzenwerte VI)
angelegt zwischen einem Knoten, an dem die Detektorwicklungen
12A und 12B miteinander verbunden sind, und einem Knoten, an
dem die zwei Bezugswiderstände RF verbunden sind, während ein
Knoten, an dem die Detektorwicklung 12A und einer der Wider
stände RF verbunden sind, und ein Knoten, an dem die Detektor
wicklung 12B und der andere der Bezugswiderstände RF verbunden
sind, jeweils Erfassungsanschlüsse S1 und S2 zur Bildung eines
Ausgangs darstellen.
In der in Fig. 5 gezeigten äquivalenten Schaltung, in der die
Induktionen der Detektorwicklungen 12A und 12B jeweils als L1
bzw. L2 betrachtet werden, bildet die Schaltung zwischen den
Treiberknoten, an denen die Impulsstromversorgung 15 anliegt,
zwei LR-Integrierschaltungen, deren Erfassungsspannungen VS1
und VS2 von den Anschlüssen S1 bzw. S2 abgeleitet werden. Die
Erfassungsspannungen VS1 und VS2 sind die Übergangsansprech
spannungen bezüglich des Spitzenwerts VI.
Ferner ist die über den Erfassungsanschlüssen S1 und S2 er
faßte Spannung VD eine Abweichung (VS1 - VS2).
Fig. 6 zeigt eine Struktur einer Ausführung eines Hubsensors
für einen Hubdetektor.
In Fig. 6 ist der Hubsensor 11 in einem zylindrischen Gehäuse
angeordnet und umfaßt einen Kern 13, der in der Längsrichtung
des zylindrischen Gehäuses beweglich ist, zwei Detektorwick
lungen 12A und 12B, die symmetrisch in Richtung von Bewegungen
des Kerns 13 so angeordnet sind, daß sie den Kern 13 umgeben,
und das Gehäuse, in dem die Detektorwicklungen 12A und 12B und
der Kern 13 aufgenommen sind.
Der Hubsensor 11 umfaßt ferner einen Draht VI zur Zufuhr der
Impulsstromversorgung 15 von außerhalb zu den in Fig. 4
gezeigten Detektorwicklungen 12A und 12B, sowie Drähte (S1 und
S2), die die Detektorwicklungen 12A und 12B mit Bezugswider
ständen (RF) außerhalb des Gehäuses verbinden und von denen die
Erfassungsspannungen (VS1 und VS2) abgeleitet werden.
Wenn eine Bewegung des Zielelements ein mit dem Kern 13 ge
koppeltes vorstehendes Element verschiebt, um den Kern 13 zu
verschieben, ändern sich die Induktionen der Detektorwick
lungen 12A und 12B (L1 = L2 = L, wenn sich der Kern in der Neu
tralstellung befindet), und demzufolge wird eine Differenz
erfassungsspannung (VD = VS1 - VS2), die dem Hub des Kerns 13 ent
spricht, an den Drähten S1 und S2 erfaßt.
Die Masseanschlüsse GND können durch das Gehäuse geerdet sein
oder können außerhalb des Gehäuses abgeleitet werden, indem
man einen Draht vorsieht, ähnlich den Erfassungsanschlüssen S1
und S2.
Fig. 7 zeigt Wellenformen der Übergangsansprechspannung für
den Fall, daß die Tastzyklen von fallenden und ansteigenden
Wellenformen von Fig. 5 einander gleich sind. Fig. 8 zeigt
Wellenformen der Übergangsansprechspannung für den Fall, daß
die Tastzyklen der fallenden und ansteigenden Wellenformen von
Fig. 5 unterschiedlich sind.
Im Fall von Fig. 7 ist die Breite (T/2) der fallenden Impulse
der Impulsstromversorgung ausreichend länger gesetzt als die
Zeitkonstante der Integrationsschaltung, damit die Übergangs
ansprechspannung zum Zeitpunkt T/2 0 Volt erreicht, während im
Fall von Fig. 8 die Breite (T1) der fallenden Impulse so kurz
gesetzt ist, daß die Übergangsansprechspannung zum Zeitpunkt
T1 0 Volt nicht erreicht.
In beiden Fällen von Fig. 7 und 8 ist die Breite der anstei
genden Impulse ausreichend länger gesetzt als die Zeitkon
stante der Integrationsschaltung, damit die Übergangsansprech
spannung zum Zeitpunkt T oder T2 den Spitzenwert VI erreicht.
Wenn das Zielelement, an dem der Hubsensor 10 angebracht ist,
verschoben wird und hierdurch wiederum der Kern 13 des in
Fig. 4 gezeigten Hubsensors 11 um X1 zur Seite der Detektor
wicklung 12A verschoben wird, was zur Folge hat, daß die
Induktion L (die Induktion in dem Fall, daß sich der Kern 13
in seiner Neutralstellung befindet) der Detektorwicklung 12A
beispielsweise auf L1 sinkt und die Induktion L der Detektor
wicklung 12B auf L2 ansteigt, dann wird wegen der Beziehung
L1 < L2 die Zeitkonstante (L1/RF) der Übergangsansprechspannung
VS1 über den Anschlüssen 51 und 52 kleiner als (L2/RF) der
Übergangsansprechspannung VS2, so daß die Impulsspannung der
Übergangsansprechspannung VS1 schneller ansteigt und fällt als
diejenige der Übergangsansprechspannung VS2 in Fig. 7 und 8.
Wenn der Kern 13 in der X1-Richtung verschoben wird, wird die
Erfassungsspannung VD (= VS1 - VS2) über den Erfassungsanschlüssen
S1 und S2 so erfaßt, daß sie während fallenden Impulsen nega
tive Polarität hat und während ansteigenden Impulsen die
positive Polarität.
Wenn der Kern 13 des in Fig. 4 gezeigten Hubsensors 11 in der
X2-Richtung verschoben wird, wird die Erfassungsspannung VD
(= VS1 - VS2), deren Beziehung zum oben stehenden entgegengesetzt
ist, so erfaßt, daß sie während fallenden Impulsen die posi
tive Polarität und während ansteigenden Impulsen die negative
Polarität hat.
Somit bestimmt der Absolutwert der Erfassungsspannung VD (= VS1 -
VS2) den Betrag der Verschiebung X1 oder X2, und das Vorzeichen
der Erfassungsspannung VD bestimmt die Richtung der Verschie
bung.
Wenn die Erfassungsspannung VD während eines fallenden Impulses
in Fig. 7 und 8 erfaßt wird, dann kann die maximale Erfas
sungsspannung VD (= VDMAX-. Das Vorzeichen ist minus) zum Zeit
punkt tM in Fig. 7 erfaßt werden und die Erfassungsspannung VD
kann in Fig. 8 zum Zeitpunkt T1 erfaßt werden.
Die Anordnung kann so sein, daß in Fig. 8 die gleiche Erfas
sungsspannung VD (= VDMAX-) wie in Fig. 7 erfaßt werden kann,
indem man T1 auf tM setzt.
Ferner kann die Anordnung so sein, daß die Erfassungsspannung
VD während eines ansteigenden Impulses in Fig. 7 erfaßt wird.
Durch diese Maßnahme kann die maximale Erfassungsspannung VD
(= VDEX+) mit positiven Vorzeichen erfaßt werden.
Der oben beschriebene empfindliche Hubsensor 10 ist zur Bil
dung einer Anordnung konstruiert, um die größtmögliche Erfas
sungsspannung VD auch für die gleiche Hubgröße des Hubsensors
10 zu erfassen.
Fig. 9 ist ein Blockdiagramm mit Darstellung der Gesamtstruk
tur eines Beispiels eines Hubdetektors einschließlich eines
Abweichspannungserfassungsmittels.
In Fig. 9 umfaßt der Hubdetektor 10 einen Hubsensor 11, eine
Impulsstromversorgung 15 und ein Abweichspannungserfassungs
mittel 16. Das Abweichspannungserfassungsmittel 16 erfaßt den
Maximalwert der erfaßten Spannungen VD, d. h. VDMAX- oder VDMAX+, auf
Basis der Erfassungsspannungen VD über den Erfassungsanschlüs
sen S1 und S2 sowie Impulsinformation VI (beispielsweise Infor
mation über Anstieg, Abfall und Spitzenwerte von Impulsen) von
einem Anschluß P0 der Impulsstromversorgung 15, und wandelt die
Maximalwerte in eine Hubgröße X, die der Erfassungsspannung VD
entspricht.
Fig. 10 ist ein Blockdiagramm eines Hauptteils einer ersten
Ausführung eines Abweichspannungserfassungsmittels für einen
Hubdetektor.
In Fig. 10 hat das Abweichspannungserfassungsmittel 16 eine
auf einen Mikroprozessor beruhende Struktur und umfaßt ein
Abweichspannungsspeichermittel 16A, ein Impulsabfallerfas
sungsmittel 16B, ein Timermittel 16C, ein Betriebsmittel
maximaler Abweichspannung 17 und ein Hubgrößenwandlermittel 18
und ist so angeordnet, daß die maximale Abweichspannung VDMAX- innerhalb einer Periode fallenden Impulses der Impulsstromver
sorgung 15 auf Basis der von dem Hubsensor 11 erfaßten Erfas
sungsspannungen VD berechnet wird, um die maximale Abweich
spannung VDMAX- in eine Hubgröße zu wandeln und diese auszu
geben.
Das Abweichspannungsspeichermittel 16A umfaßt einen AD-Wand
ler, einen Differenzverstärker, einen überschreibbaren Spei
cher, wie etwa ein RAM und einen Schalterkreis. Das Abweich
spannungsspeichermittel 16A nimmt die von dem Hubsensor 11
erfaßten Erfassungsspannungen VD zu vorbestimmten Zeiten wäh
rend einer fallenden Impulsperiode (einer Periode von T/2 in
Fig. 7 oder T1 in Fig. 8) der Impulsstromversorgung 15 (mit
einem Spitzenwert VI) auf Basis von Abfallinformation TD und
Anstiegsinformation TU, die von dem Impulsabfallerfassungs
mittel 16B zugeführt wird, und speichert die aufgenommenen
Erfassungsspannungen VD als Digitalwerte.
Der Aufnahmebetrieb für die Erfassungsspannung VD wird mit dem
Timing von Tastimpulsen durchgeführt, die unter Steuerung
beispielsweise eines Mikroprozessors erzeugt werden.
Ferner ist in dem Abweichspannungsspeichermittel 16A die
Steuerung so, daß durch Schaltbetätigung des Schalterkreises
die Erfassungsspannung VD (mit einem Spitzenwert VI) in dem
Speicher während der fallenden Impulsperiode der Impulsstrom
versorgung 15 gespeichert wird und nicht während der anstei
genden Impulsperiode gespeichert wird, und gleichzeitig werden
die in dem Speicher gespeicherten Erfassungsspannungsdaten VDM
der Erfassungsspannung VD hintereinander an das Betriebsmittel
maximaler Abweichspannung ausgegeben.
Das Betriebsmittel maximaler Abweichspannung 17 umfaßt einen
Komparator, einen Speicher zum Speichern der Maximalwerte und
so fort zur Zufuhr der maximalen Abweichspannung VDMAX- als
Maximalwert der Erfassungsspannungsdaten VDM an das Hubgrößen
wandlermittel 18, durch Vergleich mit Erfassungsspannungsdaten
VDM, die aus dem Abweichungsspannungsspeichermittel 16A hinter
einander ausgegeben werden, zum Speichern der größeren Erfas
sungsspannungsdaten VDM.
Das Impulsanstiegserfassungsmittel 16B erfaßt den Anstieg und
den Abfall (z. B. Flanken) zur Ausgabe der Anstiegsinformation
TD und der Abfallinformation TU an das Abweichspannungsspei
chermittel 16A und das Timermittel 16C.
Das Timermittel 16C beginnt mit der Zeitzählung in Antwort auf
die Abfallinformation TD und unterbricht die Zeitzählung in
Antwort auf die Anstiegsinformation TU, um ein durch Timerbe
trieb erhaltenes Timersignal TK dem Hubgrößenwandlermittel 18
zuzuführen.
Das Hubgrößenwandlermittel 18 umfaßt einen Speicher, wie etwa
ein ROM zur Vorabspeicherung von Maximalabweichspannungen VDMAX-,
die auf Basis theroretischer Werte (berechneter Werte) oder
experimentell erhaltener Werte vorab bestimmt sind, und ent
sprechenden Hubgrößen, und zur Ausgabe eines Hubgrößensignals
X, das der maximalen Abweichspannung VDMAX- entspricht, die von
dem Betriebsmittel maximaler Abweichspannung 17 zugeführt
wird.
Um ferner das Vorzeichen der maximalen Abweichspannung VDMAX- zu
erfassen, besteht eine Anordnung darin, daß die fallende
Impulsperiode TDO der Impulsstromversorgung 15, die von dem
Hubgrößenwandlermittel 18 verwendet wird, zuvor in einem
überschreibbaren Speicher wie etwa einem RAM gespeichert wird,
und wenn ein von dem Timermittel 16C zugeführtes Timersignal TK
gleich der gespeicherten fallenden Impulsperiode TDO ist, dann
wird das Hubgrößensignal X zur Ausgabe mit Information er
gänzt, die das Minusvorzeichen anzeigt.
Jedoch sind in diesem Fall die fallenden und ansteigenden
Impulsperioden in Fig. 7 auf unterschiedliche Werte gesetzt,
um die fallenden und ansteigenden Impulsperioden der Impuls
stromversorgung 15 zu unterscheiden.
Ferner können in einer anderen Anordnung die Erfassungsspan
nungsdaten VDM Digitalinformation über das Vorzeichen sowie die
Größe (Spannung) enthalten, um das Hubgrößensignal X ein
schließlich Digitalinformation über das Vorzeichen auszugeben.
Alternativ kann in einem Fig. 8 entsprechenden Abweichspan
nungserfassungsmittel 16 das Betriebsmittel maximaler Abweich
spannung 17 und das Timermittel weggelassen werden. In diesem
Fall speichert das Abweichspannungsspeichermittel 16A nur die
Abweichspannung VD, die als maximale Abweichspannung VDMAX- zu
speichern ist, auf Basis der Anstiegsinformation, die von dem
Impulsabfallerfassungsmittel 16B zugeführt wird, um die Erfas
sungsspannungsdaten VDM direkt zu dem Hubgrößenwandlermittel 18
zu senden, das die Hubgröße X ausgibt, die vorab in dem ROM
des Hubgrößenwandlermittels 18 gespeichert ist und den Erfas
sungsspannungsdaten VDM entspricht.
Wie oben beschrieben, speichert das Abweichspannungserfas
sungsmittel 16 des Hubdetektors die von einem Hubsensor 11
erfaßte Erfassungsspannung VD während einer fallenden Impuls
periode einer Impulsstromversorgung 15, erfaßt den Maximalwert
auf Basis der gespeicherten Erfassungsspannungen VD als maxi
male Abweichspannung VDMAX- und gibt ein Hubsignal X mit einem
Vorzeichen aus, das der maximalen Abweichspannung VDMAX- ent
spricht, so daß es möglich ist, den Hubbetrag zu erfassen und
gleichzeitig die Richtung des Hubs zu erfassen.
Fig. 11 ist ein Blockdiagramm einer Hauptstruktur einer
zweiten Ausführung eines Abweichspannungserfassungsmittels für
einen Hubdetektor.
In Fig. 11 hat das Abweichspannungserfassungsmittel 21 eine
auf einen Mikroprozessor beruhende Struktur und umfaßt: ein
Abweichspannungsspeichermittel 22, ein Impulsabfall- und -
anstiegserfassungsmittel 23, ein Erfassungsmittel abfallender
Abweichspannung 24, ein Erfassungsmittel ansteigender Abweich
spannung 25, ein Abweichungsausgabemittel 26, ein Periodener
fassungsmittel 27 und ein Hubgrößenwandlermittel 18. Sie ist
so angeordnet, daß die maximalen Abweichspannungen VDMAX- und
VDMAX+ der Erfassungsspannungen VD des Hubsensors 11 jeweils
innerhalb einer fallenden und ansteigenden Impulsperiode der
Impulsstromversorgung 15 erfaßt werden, wobei die Abweichung
der maximalen Abweichspannungen VDMAX- und VDMAX+ als Abweich
ausgang VD0 erfaßt werden, und dann wird der Abweichausgang VD0
zur Ausgabe in ein Hubgrößensignal X0 gewandelt.
Wie das Abweichspannungsspeichermittel 16A in Fig. 10 umfaßt
das Abweichspannungsspeichermittel 22 einen AD-Wandler, einen
Differenzverstärker, einen überschreibbaren Speicher, wie etwa
ein RAM, und einen Schalterkreis. Das Abweichspannungsspei
chermittel 22 empfängt die von dem Hubsensor 11 erfaßte Erfas
sungsspannung VD eine vorbestimmte Anzahl von Malen während
jeder fallenden Impulsperiode (einer Periode von T/2 in Fig.
7 oder T1 in Fig. 8) und ansteigenden Impulsperiode (einer
Periode von T/2 bis T in Fig. 7) der Impulsstromversorgung 15
(mit einem Spitzenwert VI) auf Basis fallender Information TD
und ansteigender Information TU, die von dem Impulsabfall- und
Anstiegimpulserfassungsmittel 23 zugeführt wird, und speichert
die erfassten Spannungen für die fallenden und ansteigenden
Impulsperioden in dem Speicher als Digitalwerte, d. h. Erfas
sungsspannungsdaten VDM- bzw. VDM+.
Das Abweichspannungsspeichermittel 22 führt die in dem Spei
cher gespeicherten Erfassungsspannungsdaten VDM- und VDM+ den
Erfassungsmitteln abfallender bzw. ansteigender Abweichspan
nung zu.
Die Erfassungsmittel abfallender und ansteigender Abweich
spannung 24 und 25 umfassen jeweils einen Komparator, einen
Speicher zum Speichern der Maximalwerte etc., zur Bildung von
Triggern fallender Information TD und ansteigender Information
TU, die von dem Impulsabfall- und Anstiegserfassungsmittel 23
zugeführt werden, wobei die Mittel 24 und 25 Erfassungsspan
nungsdaten VDM- und VDM+, die sequentiell von dem Abweichspan
nungsspeichermittel 22 zugeführt werden, aufnehmen und ver
gleichen und die größeren Erfassungsspannungen VDM- und VDM+
speichern, um maximale Abweichspannungen VDMAX- und VDMAX+ an das
Abweichausgabemittel 26 anzugeben.
Das Abweichausgabemittel 26 umfaßt einen Komparator mit einem
Operationsverstärker etc. Das Mittel 26 berechnet die Abwei
chung (= VDMAX- - VDMAX+) der maximalen Abweichspannungen VDMAX- und
VDMAX+ für eine Impulsperiode T gemäß Fig. 7 auf Basis eines
Periodensignals TS, das von dem Periodenerfassungsmittel 27
ausgegeben ist und Perioden der Impulsstromversorgung 15
entspricht, und führt dem Hubgrößenwandlermittel 18 ein Ab
weichausgangssignal VD0 zu.
Anzumerken ist, daß die maximalen Abweichspannungen VDMAX- und
VDMAX+ unterschiedliche Vorzeichen haben, und wenn die Absolut
werte von VDMAX- und VDMAX+ einander gleich sind, der Abweich
ausgang VD0 als zweifacher Wert der maximalen Abweichspannung
VDMAX- oder VDMAX+ erfaßt werden kann.
Das in Hubgrößenwandlermittel 18, das den gleichen Aufbau wie
in Fig. 10 hat, speichert Abweichausgänge VD0 (= VDMAX- - VDMAX+),
die vorab auf Basis theoretischer Werte (berechneter Werte)
oder experimentell erhaltener Werte gesetzt sind und Hubgrößen
X entsprechen, und gibt die Hubgröße X0 aus, die einem von dem
Abweichausgabemittel 26 zugeführten Abweichausgang VD0 ent
spricht.
Das Periodenerfassungsmittel 27 umfaßt eine Timerschaltung
etc. und dient zur Erfassung der Impulsperiode T der Impuls
stromversorgung 15 auf Basis fallender Information TD und
ansteigender Information TU, die von dem Impulsabfall- und -
anstiegsmittel 23 zugeführt sind, zur Ausgabe eines Perioden
signals TS an das Abweichausgabemittel 26.
Wie oben beschrieben, speichert das Abweichspannungserfas
sungsmittel 21 eines Hubdetektors Erfassungsspannungen VDM- und
VDM+, die während einer fallenden und einer ansteigenden Impuls
periode einer Impulsstromversorgung 15 durch einen Hubsensor
11 erfaßt sind, erfaßt die Maximalwerte der Erfassungsspannun
gen VDM- und VDM+, wie die während der fallenden und ansteigenden
Impulsperioden als Maximalabweichspannungen VDMAX- bzw. VDMAX+
gespeichert sind und berechnet die Abweichung zwischen den
maximalen Abweichspannungen VDMAX- und VDMAX+ als Abweichausgang
zur Ausgabe eines Hubgrößensignals X0, das dem Abweichausgang
D0 entspricht, so daß es möglich ist, den Hubbetrag mit höherer
Empfindlichkeit zu erfassen.
Die Richtung des Hubs wird entsprechend dem Vorzeichen des
Abweichausgangs VD0 bestimmt, z. B., wie in Fig. 4 gezeigt, als
X1, wenn das Vorzeichen Minus ist, und als X2, wenn es Plus
ist.
Obwohl der Kern des Hubsensors in der oben beschriebenen
Ausführung aus nicht magnetischer Substanz gebildet ist, kann
er auch aus magnetischer Substanz gebildet sein.
Obwohl das oben beschriebene Abweichspannungserfassungsmittel
die Abweichung (Erfassungsspannung VD) der von dem Hubsensor
erfaßten Analogübergangsansprechspannungen durch einen AD-
Wandler in einen Digitalwert zur nachfolgenden Weiterverarbei
tung wandelt, können die Analogübergangsansprechspannungen
auch so bearbeitet werden wie sie sind.
Fig. 12 ist ein Blockdiagramm einer Ausführung eines Erfas
sungsspannungserfassungsmittels mit einer Analogschaltung.
In Fig. 12 umfaßt das Abweichspannungserfassungsmittel 31
Minimalwerthalteschaltungen 32 und 33 zum Halten von Über
gangsansprechspannungen VS1 und VS2 zum Zeitpunkt T1 einer
fallenden Impulsperiode als Analogwert oder deren Minimalwerte
(siehe Fig. 8), und einen Komparator 34 zum Berechnen und
Verstärken der Abweichung (VD1-VD2) zwischen der Minimalwert
spannung VD1 und VD2 aus den Minimalwerthalteschaltungen 32 und
33 und zur Ausgabe eines Hubgrößensignals X.
In dem Abweichspannungserfassungsmittel, das als Analogschal
tung aufgebaut ist, wird der Hubbetrag aus dem Absolutwert des
Hubgrößensignals X erfaßt, und die Hubrichtung wird in Ab
hängigkeit von einem Vorzeichen des Hubgrößensignals X erfaßt
(je nach dem, ob es Plus oder Minus ist).
Nachfolgend wird ein Beispiel einer Anwendung eines solchen
Hubdetektors als Drehmomentdetektor beschrieben.
Fig. 13 ist ein Blockdiagramm eines Hauptteils eines Drehmo
mentdetektors unter Verwendung eines Hubdetektors. Fig. 14
ist ein Diagramm mit Darstellung von Wellenformen jedes funk
tionellen Teils in dem Drehmomentdetektor.
Gemäß Fig. 13 umfaßt ein Drehmomentdetektor 40 einen Drehmo
mentsensor, der einen Hubdetektor aufweist, und ein Drehmo
menterfassungsmittel 46.
Der Drehmomentsensor 41 umfaßt eine Eingangswelle 42, eine
Ausgangswelle 43, eine nicht gezeigte Torsionsstange, die die
Eingangs- und Ausgangswellen 42 und 43 verbindet, und einen
Hubsensor, umfassend ein Kern 44, Wicklungen 45A und 45B und
zwei Bezugswiderstände (nicht gezeigt).
Wenn an die Eingangs- und Ausgangswellen 42 und 43 ein Drehmo
ment angelegt wird, ergibt dies in der Torsionsstange einen
Torsionswinkel (θT), der proportional zu dem Drehmoment T ist.
Der Torsionswinkel θT wird in einen Längshub (XT) des Kerns 44
gewandelt, der durch mit beiden Wellen gekoppelte Stifte und
eine Spiral- und eine Längsnut (beide nicht gezeigt), die an
dem Kern 44 vorgesehen sind, erzeugt wird.
Der Hub des Kerns 44 wird als eine Änderung (ΔLT) der Induktion
der oben erwähnten Wicklungen 45A und 45B erfaßt. Die Änderung
der Induktion (ΔLT) wird als Übergangsansprechspannungen VS1 und
VS2 einer Impulsspannung VI erfaßt, die an eine Brückenschaltung
angelegt wird, die die Wicklungen 45A und 45B und die zwei
Bezugswiderstände aufweist.
Der Hubsensor 41 kann als Hubdetektor einen Hubsensor nach
obiger Bauweise aufweisen, wobei ein Drehmoment T in einen
Torsionswinkel θT gewandelt wird, der in einen Hub xT eines
Kerns 44 gewandelt wird, und so wird das Drehmoment in Antwort
auf den Hub xT als Änderung ΔLT der Induktion der Wicklungen
erfaßt und kann daher als Impulsübergangsansprechspannungen VS1
und VS2 entsprechend der Änderung ALT der Induktion erfaßt
werden.
Das Drehmomenterfassungsmittel 46 umfaßt: einen Impulsgenera
tor 51 zur Zufuhr einer Impulsspanung VI an den Drehmomentsen
sor 41, CR-Tiefpaßfilter 47A und 47B erster Ordnung zur Ent
fernung harmonischer Schaltstörungen (NS) aus den von dem
Drehmomentsensor 41 erfaßten Impulsübergangsansprechspannungen
VS1 und VS2 zur Ausgabe von Impulsübergangsansprechspannungen Va
(VS1 und VS2), Unterwerthalteschaltungen 48A und 48B zum Halten
und Ausgeben von Unterwertspannungen VT1 und VT2 der Impulsüber
gangsansprechspannung Va (VS1 und VS2), einen Differenzverstär
ker 49 zur Berechnung und Verstärkung der Abweichung der
Minimalwertspannungen VT1 und VT2, d. h. VT2 - VT1 mit einer Ver
stärkung G1 zur Ausgabe einer Abweichspannung Vb, und einen
Invertierverstärker 50 zum Invertieren und Verschieben der
Abweichspannung um eine Bezugsspannung (z. B. um 2,5 Volt) zur
Ausgabe einer Drehmomenterfassungsspannung VT.
Das Drehmomenterfassungsmittel 46 ist so angeordnet, daß ein
Wert, der dem an dem Drehmomentsensor 41 angelegten Drehmoment
T (Größe und Richtung) entspricht, als der Absolutwert der
Drehmomenterfassungsspannung VT erfaßt wird, und der Absolut
wert wird beispielsweise durch eine Linie als Drehmomenterfas
sungsspannung VT ausgedrückt, die mit Drehmomentanlage in der
linken Richtung sinkt und mit Drehmomentanlage in der rechten
Richtung ansteigt, wie in Fig. 14(f) gezeigt.
Wenn eine Konversionstabelle von Drehmomenten T und der ent
sprechenden Drehmomenterfassungsspannung VT, ermittelt durch
Berechnung oder Experiment, vorab in einem Speicher wie etwa
einem ROM gespeichert wurde, kann das an den Drehmomentsensor
41 angelegte Drehmoment T auf Basis einer Drehmomenterfas
sungsspannung VT (Absolutwert) erfaßt werden, die von dem
Drehmomenterfassungsmittel 46 erfaßt wird.
Fig. 14 zeigt Wellenformen an verschiedenen Funktionskom
ponenten. Fig. 14(a) ist eine Ausgangswellenform einer Im
pulsspannung VI. Fig. 14(b) ist eine Impulsübergangsansprech
spannung VS1 und VS2, die in der Brückenschaltung in dem Drehmo
mentsensor 41 erfaßt ist und Schaltstörungen NS einer Ausgangs
schaltung 51B, z. B. eines Schalttransistors, der Impulserzeu
gungsschaltung 51 an fallenden und ansteigenden Flanken der
Impulsspannung VI enthält.
Fig. 14(c) ist eine Wellenform einer Impulsübergangsansprech
spannung Va (VS1 und VS2), die die Tiefpaßfilter 47A oder 47B
durchlaufen hat, so daß die Schaltstörungen NS entfernt sind.
Fig. 14(d) zeigt Wellenformen der Unterwertspannungen VT1 und
VT2, und Fig. 14(e) ist eine Wellenform einer Erfassungsspan
nung Vb, die eine um G1 verstärkte Version der Abweichung VT2-
VT1 der Unterwertspannungen VT2 und VT1 ist.
Fig. 14(f) zeigt eine Wellenform einer Drehmomenterfassungs
spannung VT, die durch Invertieren und Verschieben der Erfas
sungsspannung Vb um eine Bezugsspannung (z. B. 2,5 Volt) be
reitgestellt wird. Die Drehmomenterfassungsspannung VT gleicht
der Bezugsspannung (2,5 Volt) bei einem Drehmoment T von Null
und ändert sich linear in Antwort auf die Größe und Richtung
des Drehmoments T.
Obwohl das Drehmomenterfassungsmittel 46 in der obigen Aus
führung unter Verwendung einer Analogschaltung aufgebaut ist,
kann sie auch unter Verwendung einer Digitalschaltung aufge
baut sein.
Bei Verwendung eines Mikroprozessors kann die
Berechnung durch Software erreicht
werden.
Nachfolgend wird ein Beispiel eines Lenkdrehmomentsensors für
ein elektrisch betriebenes Lenkservosystem beschrieben, bei
dem der obige Hubsensor Verwendung findet.
Fig. 15 ist eine Schnittansicht eines Lenkdrehmomentsensors.
Gemäß Fig. 15 umfaßt der Lenkdrehmomentsensor 61 zwei Detek
torwicklungen 62A und 62B, ein die Detektorwicklungen 62A und
62B tragendes Gehäuse sowie einen Kern 64 zur Änderung des
Magnetfelds an den Detektorwicklungen 62A und 62B.
Anzumerken ist, daß der Kern 64 monolithisch gebildet ist, in
dem nicht magnetisches Metallmaterial oder Aluminiummaterial
(Al-Material) zylindrisch gemacht wird, und Aluminiumringe
107B, genannt "Lenkunterbrechungsringe", können weggelassen
werden, die an beiden zylindrischen Enden des Kerns 107A
angebracht sind, der aus herkömmlichem zylindrischen Magnetma
terial (SCM-Material) gebildet ist, wie in Fig. 19 gezeigt.
Ferner sind in dem Lenkdrehmomentsensor 61 eine Eingangswelle
66 und eine Ausgangswelle 67 in deren Inneren durch eine
Torsionsstange 68 verbunden.
Der Kern 64 ist nur in die Richtungen der Eingangswelle 66 und
der Ausgangswelle 67, durch eine Längsführungsnut der Aus
gangswelle 67 beweglich, die mit einem einwärts ragenden
Vorsprung des Kerns 64 in Eingriff steht. Mit einer Spiralnut
69 des Kerns 64 steht ein Gleitstift 70 in Eingriff, der in
die Eingangswelle 66 gepreßt ist.
Ein Gehäuse 63, das aus Aluminiummaterial (Al-Material) gebil
det ist, ist so angeordnet, daß es eine Wicklungsspule 71
durch ein Joch 72 trägt und den Kern 64, die Eingangswelle 66
und die Ausgangswelle 67 umgibt.
Ferner ist in dem Gehäuse 63 ein Tachometer 73 vorgesehen, um
die Drehzahl der Eingangswelle 66 über ein Zahnrad 74A, einen
Zahnriemen 74B und ein Zahnrad 74C zu erfassen. Ferner vor
gesehen sind Lager 75 zwischen der Eingangswelle 66 und dem
Gehäuse 63, Lager 76 zwischen der Ausgangswelle 67 und dem
Gehäuse 63, eine Staubdichtung 77 und ein Stemmring 78 etc.
Ferner hat der Lenkdrehmomentsensor 61 zwei eingebaute Bezugs
widerstände RF, wie in Fig. 4 und 5 gezeigt, die mit den
Erfassungswicklungen 62A und 62B zur Bildung einer Brücken
schaltung verbunden sind, die wiederum mit dem Drehmoment
erfassungsmittel 46 verbunden ist, wie in Fig. 13 gezeigt.
Der Betrieb des Lenkdrehmomentsensors 61 wird nachfolgend
beschrieben.
Wenn ein Drehmoment an die Eingangswelle 66 des Lenkdrehmo
mentsensors 61 angelegt wird, indem der Fahrer das Lenkrad
dreht, wird die Torsionsstange 68 elastisch verdreht, was eine
Relativverschiebung der Drehrichtung zwischen der Eingangs
welle 66 und der Ausgangswelle 67 zur Folge hat.
Wenn eine solche Relativverschiebung auftritt, wird ein um die
Eingangswelle 66 und die Ausgangswelle 67 herum angeordneter
Kern 4 in der Längsrichtung relativ zu der Eingangs- und
Ausgangswelle 66 und 67 verschoben, und zwar durch eine Längs
führungsnut der Ausgangswelle 67, die mit einem einwärtsragen
den Vorsprung des Kerns 64 in Eingriff steht, und einen in die
Eingangswelle 66 eingepreßten Gleitstift 70, der mit einer
Spiralnut 69 des Kerns 64 in Eingriff steht.
Wenn sich der Kern 64 in Längsrichtung bewegt, ändert sich der
Magnetfluß um die Wicklungen 62A und 62B, so daß die Induktio
nen L1 und L2 der Detektorwicklungen 62A und 62B zunehmen bzw.
abnehmen.
Fig. 16 ist ein Diagramm mit Darstellung des Betriebs eines
Beispiels eines solchen Lenkdrehmomentsensors.
Fig. 16(a) zeigt einen Zustand, in dem kein Lenkdrehmoment an
den Lenkdrehmomentsensor 61 angelegt wird. In diesem Fall ist
der Kern 64 in der Mittelstellung zwischen den Detektorwick
lungen 62A und 62B angeordnet, d. h. in der Neutralstellung.
Der Bereich S1, in dem die Detektorwicklung 62A den Kern 64
umgibt, und der Bereich S2, in dem die Detektorwicklung 62B
den Kern 64 umgibt, sind gleich (S1 = S2).
In diesem Zustand ist der magnetische Schwund der Detektor
wicklungen 62A und 62B, verursacht durch den Kern 64, einander
gleich, und demzufolge ist die Induktion L1 der Detektorwick
lung 62A gleich der Induktion L2 der Detektorwicklung 62B
(L1 = L2).
Fig. 16(b) zeigt den Zustand, in dem an den Lenkdrehmoment
sensor 61 ein Lenkdrehmoment angelegt wird. In diesem Fall
wurde der Kern 64 zu der Detektorwicklung 62B hin verschoben,
wodurch der Bereich S1, in dem die Wicklung 62A den Kern 64
umschließt, abnimmt, d. h. der magnetische Schwund der Wicklung
62A abnimmt und evtl. die Induktion L1 der Wicklung 62A zu
nimmt.
Andererseits nimmt der Bereich S2, in dem die Detektorwicklung
62A den Kern 64 umgibt, zu, so daß der magnetische Schwund der
Wicklung 62B zunimmt und demzufolge die Induktion L2 der
Wicklung 62B abnimmt.
Das heißt, wenn der Kern 64 zu der Detektorwicklung 62B ver
schoben wird, ist die Induktion L1 der Wicklung 62A größer als
die Induktion L2 der Wicklung 62B, d. h. L1 < L2.
Wenn im Gegensatz hierzu der Kern 64 zu der Detektorwicklung
62A hin verschoben wird, ist die Induktion der Wicklung 62B
größer als die Induktion L1 der Wicklung 62A, d. h. L1 < L2.
Daher kann das Lenkdrehmoment als eine Lenkdrehmomentgröße
erfaßt werden, die die Größe und Richtung enthält, durch
Erfassung von Änderungen der Induktionen L1 und L2 der Erfas
sungswicklungen 62A und 62B, die dem Lenkdrehmoment entspre
chen, als Drehmomentübergangsansprechspannungen, unter Ver
wendung beispielsweise eines Drehmomenterfassungsmittels, wie
es in Fig. 13 gezeigt ist.
Wie oben in Verbindung mit den Ausführungsbeispielen im Detail
dargelegt, umfaßt die Erfindung einen verschiebbaren Kern,
eine Detektorwicklung, deren Induktion sich in Antwort auf
eine Hubgröße des Kerns ändert, und einen Bezugswiderstand,
und ermöglicht eine genaue Erfassung einer Hubgröße des Kerns
durch Erfassen einer Übergangsansprechspannung, falls an die
Induktivität und dem Bezugswiderstand eine Impulsspannung
angelegt wird, um den Absolutwert der Induktion zu erfassen
und hierdurch die Änderung der Induktion zu erfassen, die der
Hubgröße entspricht, und zwar unabhängig vom Spitzenwert oder
der Frequenz der Impulsspannung.
Ferner umfaßt die Vorrichtung einen verschiebbaren Kern, zwei
Detektorwicklungen, deren Induktionen sich in Antwort auf eine
Hubgröße ändern, zwei Bezugswiderstände und ein Abweich
spannungserfassungsmittel, wobei die zwei Detektorwicklungen
und die zwei Bezugswiderstände eine Brückenschaltung bilden,
wobei: eine Impulsstromversorgung an die Brückenschaltung
angelegt wird, um aus der Brückenschaltung einen Übergangs
ansprechspannungsausgang zu erfassen. Unterschiedliche Ände
rungen der Induktionen, die einer Hubgröße des Kerns entspre
chen, werden erfaßt durch Erfassung einer Abweichspannung der
Übergangsansprechspannung mittels eines Abweichspannungserfas
sungsmittels, so daß die Hubgröße des Kerns mit hoher Präzi
sion erfaßt werden kann.
Ferner umfaßt die Vorrichtung ein Abweichspannungserfassungs
mittel, umfassend ein Maximalabweichspannungsbetriebsmittel
zur Erfassung des Maximalwerts einer Abweichung der Übergangs
ansprechspannung und ein Hubgrößenwandlermittel zum Wandeln
der maximalen Abweichspannung aus dem Maximalabweichspannungs
betriebsmittel in eine Hubgröße, wobei die Hubgröße des Kerns
mit hoher Präzision erfaßt werden kann, weil die Hublänge als
große Spannung erfaßt wird.
Ferner umfaßt die Vorrichtung ein Abweichspannungserfassungs
mittel, umfassend: ein Erfassungsmittel fallender maximaler
Abweichspannung, ein Erfassungsmittel ansteigender maximaler
Abweichspannung, ein Abweichausgabemittel und ein Hubgrößen
wandlermittel, wobei: der Maximalwert der Abweichungen zwi
schen den zwei Wegen der Übergangsansprechspannungen während
jeder Impulsperiode eines fallenden und eines ansteigenden
Impulses erfaßt wird; die Abweichung des Maximalwerts für jede
Impulsperiode erfaßt und in eine Hubgröße gewandelt wird; die
Hubgröße eine größere Spannung erfaßt wird, so daß die Hub
größe des Kerns mit hoher Präzision erfaßt werden kann.
Ferner vereinfacht die Vorrichtung die Struktur, weil der Kern
des Hubdetektors aus einer einzelnen Komponente aus nicht
magnetischem Metallmaterial gebildet ist, und die eine Hub
größe des Lenkdrehmoments präzise erfassen kann.
Ferner kann die Vorrichtung eine Kennungsänderung des Sensors
reduzieren, die bei der maschinenmäßigen Bearbeitung auftritt,
wenn magnetisches Metallmaterial zu dem Kern geformt wird,
weil der Kern des Hubdetektors aus einer einzelnen Komponente
aus nicht magnetischem Metallmaterial gebildet wird.
Ferner wird ein Hubdetektor vorgesehen, der die Hubgröße
empfindlich und genau erfaßt.
Ferner wird ein Lenkdrehmomentsensor für ein elektrisch be
triebenes Lenkservosystem angegeben, dessen Struktur einfach
ist und das eine empfindliche Erfassung der Hubgröße aufgrund
eines Lenkdrehmoments ermöglicht.
Ein Hubsensor 1 ermöglicht eine genaue Erfassung einer Hub
größe eines Kerns 3. Der Hubdetektor umfaßt einen verschieb
baren Kern 3, eine Detektorwicklung 2, dessen Induktion sich
in Antwort auf eine Hubgröße ändert, und einen Bezugswider
stand RF. Eine Übergangsansprechspannung bei Anlegen einer
Impulsspannung an die Induktivität und den Bezugswiderstand
wird erfaßt, um den Absolutwert der Induktion erfassen zu
können, und hierdurch wird die Änderung der Induktion, die der
Hubgröße entspricht, unabhängig vom Spitzenwert oder der
Frequenz der Impulsspannung erfaßt.
Ein Drehmomentsensor für ein elektrisch betriebenes Lenk
servosystem enthält einen solchen Hubdetektor, dessen Kern aus
nicht magnetischem Metallmaterial gebildet ist. Der Drehmo
mentsensor hat eine einfache Struktur und erlaubt eine emp
findliche Erfassung einer Hubgröße des Lenkdrehmoments.
Claims (16)
1. Detektor, umfassend:
einen verschiebbaren Kern (3; 13);
eine Detektorwicklung (2; 2A, 2B), die dem Kern (3; 13) eng benachbart angeordnet ist, wobei sich die Induktion der De tektorwicklung (2; 2A, 2B) in Antwort auf eine Verschiebung des Kerns (3; 13) ändert;
einen Bezugswiderstand (RF), der in Serie mit der Detektor wicklung (2; 2A, 2B) verbunden ist; und
eine Impuls-Stromversorgung (5; 15) in Anlage an beide Enden einer Serienschaltung, die den Bezugswiderstand (RF) und die Detektorwicklung (2; 2A, 2B) umfaßt,
wobei der Verschiebungsbetrag des Kerns (3; 13) als Änderung der Induktion der Detektorwicklung (2; 2A, 2B) erfaßt wird, die auf Basis einer Änderung des Wertes einer Spannung (V0, V01; VS1; VS2) bestimmt wird, die über dem Bezugswiderstand (RF) der Serienschaltung am Ablaufende einer vorbestimmten Zeitperiode nach Anstieg oder Abfall einer von der Impuls stromversorgung (5; 15) an die Serienschaltung angelegten Impulsspannung (V1) entsteht.
einen verschiebbaren Kern (3; 13);
eine Detektorwicklung (2; 2A, 2B), die dem Kern (3; 13) eng benachbart angeordnet ist, wobei sich die Induktion der De tektorwicklung (2; 2A, 2B) in Antwort auf eine Verschiebung des Kerns (3; 13) ändert;
einen Bezugswiderstand (RF), der in Serie mit der Detektor wicklung (2; 2A, 2B) verbunden ist; und
eine Impuls-Stromversorgung (5; 15) in Anlage an beide Enden einer Serienschaltung, die den Bezugswiderstand (RF) und die Detektorwicklung (2; 2A, 2B) umfaßt,
wobei der Verschiebungsbetrag des Kerns (3; 13) als Änderung der Induktion der Detektorwicklung (2; 2A, 2B) erfaßt wird, die auf Basis einer Änderung des Wertes einer Spannung (V0, V01; VS1; VS2) bestimmt wird, die über dem Bezugswiderstand (RF) der Serienschaltung am Ablaufende einer vorbestimmten Zeitperiode nach Anstieg oder Abfall einer von der Impuls stromversorgung (5; 15) an die Serienschaltung angelegten Impulsspannung (V1) entsteht.
2. Detektor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kern (3; 13) aus nichtmagnetischer Substanz gebildet
ist.
3. Detektor nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Änderung der Spannung (V0, VS2) bei sich in seiner
Neutralstellung befindlichem Kern (3; 13) und bei verschobe
nem Kern (3; 13) erfaßt wird.
4. Detektor, umfassend:
einen Kern (13), der aus der Neutralstellung in Längsrichtung (X1, X2) verschiebbar ist;
zwei Detektorwicklungen (12A, 12B), die symmetrisch an entgegengesetzten Seiten der Neutralstellung längs einer Längsverschiebungsachse des Kerns (13) angeordnet sind, wobei sich die Induktionen (L1, L2) der Detektorwicklungen (12A, 12B) in Antwort auf eine Verschiebung des Kerns (13) unter schiedlich ändern;
zwei Bezugswiderstände (RF, RF), die jeweils in Serie mit einer der Detektorwicklungen (12A, 12B) verbunden sind;
eine Brückenschaltung (14), die aus den zwei Bezugswider ständen (RF, RF) und den zwei Detektorwicklungen (12A, 12B) gebildet ist;
eine Impulsstromversorgung (15) in Anlage an die Brücken schaltung (14); und
ein Differenzspannungserfassungsmittel (16; 21; 31) zum Erfassen eines Maximalwerts (VDMAX) der Differenzspannung (VD) zwischen den jeweiligen Übergangsansprechspannungen (VS1, VS2) über den zwei Bezugswiderständen (RF, RF) in der Brücken schaltung (14), die von einer von der Impulsstromversorgung (15) angelegten Impulsspannung (V1) betrieben wird, wobei der Betrag (X) und die Richtung (X1, X2) der Verschiebung des Kerns (13) auf der Basis der maximalen Differenzspannung (VDmax) erfaßt werden.
einen Kern (13), der aus der Neutralstellung in Längsrichtung (X1, X2) verschiebbar ist;
zwei Detektorwicklungen (12A, 12B), die symmetrisch an entgegengesetzten Seiten der Neutralstellung längs einer Längsverschiebungsachse des Kerns (13) angeordnet sind, wobei sich die Induktionen (L1, L2) der Detektorwicklungen (12A, 12B) in Antwort auf eine Verschiebung des Kerns (13) unter schiedlich ändern;
zwei Bezugswiderstände (RF, RF), die jeweils in Serie mit einer der Detektorwicklungen (12A, 12B) verbunden sind;
eine Brückenschaltung (14), die aus den zwei Bezugswider ständen (RF, RF) und den zwei Detektorwicklungen (12A, 12B) gebildet ist;
eine Impulsstromversorgung (15) in Anlage an die Brücken schaltung (14); und
ein Differenzspannungserfassungsmittel (16; 21; 31) zum Erfassen eines Maximalwerts (VDMAX) der Differenzspannung (VD) zwischen den jeweiligen Übergangsansprechspannungen (VS1, VS2) über den zwei Bezugswiderständen (RF, RF) in der Brücken schaltung (14), die von einer von der Impulsstromversorgung (15) angelegten Impulsspannung (V1) betrieben wird, wobei der Betrag (X) und die Richtung (X1, X2) der Verschiebung des Kerns (13) auf der Basis der maximalen Differenzspannung (VDmax) erfaßt werden.
5. Detektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kern (13) aus nicht magnetischer Substanz gebildet ist.
6. Detektor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß
das Differenzspannungserfassungsmittel (16) den Maximalwert
(VDM) erfaßter Spannungen (VD) aus der Brückenschaltung auf
Basis der erfaßten Spannungen (VD) und von Impulsinformatio
nen (TD, TU) aus der Impulsstromversorgung (15) erfaßt.
7. Detektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
Differenzspannungserfassungsmittel (16) aufweist:
ein Mittel (17) zum Finden des Maximalwerts (VDMAX-) der Differenzen zwischen den jeweiligen über den zwei Bezugs widerständen (RF, RF) erzeugten Spannungen (VS1 und VS2); und
einen Wandler (18) zum Wandeln der maximalen Differenz spannung (VDMAX-) in einen Verschiebungsbetrag (X).
ein Mittel (17) zum Finden des Maximalwerts (VDMAX-) der Differenzen zwischen den jeweiligen über den zwei Bezugs widerständen (RF, RF) erzeugten Spannungen (VS1 und VS2); und
einen Wandler (18) zum Wandeln der maximalen Differenz spannung (VDMAX-) in einen Verschiebungsbetrag (X).
8. Detektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine
der Impulsanstiegsdauer (T1) und der Impulsabfalldauer
(T2) länger ist als die Zeitkonstante von Integrierschaltun
gen in der Brückenschaltung, wobei das Differenzspannungs
erfassungsmittel (16) umfaßt:
einen Differenzspannungsspeicher (16A) zum Speichern der erfaßten Spannung (VD) zu jeder Abtastzeit und zur Ausgabe der gespeicherten erfaßten Spannungen (VDM);
einen Vergleicher (17) zum Vergleichen jeder der gespeicher ten erfaßten Spannungen (VDM) zur Ausgabe einer maximalen Differenzspannung (VDMAX-); und
einen Wandler (18) zum Wandeln der maximalen Differenz spannung (VDMAX-) in einen Verschiebungsbetrag (X).
einen Differenzspannungsspeicher (16A) zum Speichern der erfaßten Spannung (VD) zu jeder Abtastzeit und zur Ausgabe der gespeicherten erfaßten Spannungen (VDM);
einen Vergleicher (17) zum Vergleichen jeder der gespeicher ten erfaßten Spannungen (VDM) zur Ausgabe einer maximalen Differenzspannung (VDMAX-); und
einen Wandler (18) zum Wandeln der maximalen Differenz spannung (VDMAX-) in einen Verschiebungsbetrag (X).
9. Detektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine
der Impulsanstiegsdauer (T1) und der Impulsabfalldauer
(T2) länger ist als die Zeitkonstante von Integrierschaltun
gen in der Brückenschaltung und die andere (T1) der Impuls
anstiegsdauer (T1) und der Impulsabfalldauer (T2) kürzer ist
als die Zeitkonstante der Integrierschaltungen in der
Brückenschaltung, wobei das Differenzspannungserfassungs
mittel (16) umfaßt:
einen Differenzspannungsspeicher (16A) zum Speichern der maximalen Differenzspannung (VDM) der erfaßten Spannungen (VD) zu jeder Abtastzeit und zu deren Ausgabe; und
einen Wandler (18) zum Wandeln der von dem Differenzspan nungsspeicher (16A) ausgegebenen maximalen Differenzspannung (VDMAX-) in einen entsprechenden Verschiebungsbetrag (X).
einen Differenzspannungsspeicher (16A) zum Speichern der maximalen Differenzspannung (VDM) der erfaßten Spannungen (VD) zu jeder Abtastzeit und zu deren Ausgabe; und
einen Wandler (18) zum Wandeln der von dem Differenzspan nungsspeicher (16A) ausgegebenen maximalen Differenzspannung (VDMAX-) in einen entsprechenden Verschiebungsbetrag (X).
10. Detektor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß
das Differenzspannungserfassungsmittel (21) umfaßt:
ein erstes Erfassungsmittel (24) zum Erfassen des Maximal werts (VDMAX-) der Differenzen zwischen den jeweiligen beim Impulsabfall über den zwei Bezugswiderständen (RF, RF) erzeugten Spannungen (VS1, VS2);
ein zweites Erfassungsmittel (25) zum Erfassen des Maximal werts (VDMAX+) der Differenzen zwischen den jeweiligen beim Impulsanstieg über den zwei Bezugswiderständen (RF, RF) erzeugten Spannungen (VS1, VS2);
ein Ausgabemittel (26) zur Ausgabe einer Maximalwertdifferenz (VD0) zwischen der Ausgabe des ersten Erfassungsmittels (24) und der Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels (25); und einen Wandler (18) zum Wandeln der maximalen Differenz (VD0) in einen Verschiebungsbetrag (X).
ein erstes Erfassungsmittel (24) zum Erfassen des Maximal werts (VDMAX-) der Differenzen zwischen den jeweiligen beim Impulsabfall über den zwei Bezugswiderständen (RF, RF) erzeugten Spannungen (VS1, VS2);
ein zweites Erfassungsmittel (25) zum Erfassen des Maximal werts (VDMAX+) der Differenzen zwischen den jeweiligen beim Impulsanstieg über den zwei Bezugswiderständen (RF, RF) erzeugten Spannungen (VS1, VS2);
ein Ausgabemittel (26) zur Ausgabe einer Maximalwertdifferenz (VD0) zwischen der Ausgabe des ersten Erfassungsmittels (24) und der Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels (25); und einen Wandler (18) zum Wandeln der maximalen Differenz (VD0) in einen Verschiebungsbetrag (X).
11. Detektor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß
das Differenzspannungserfassungsmittel (31) umfaßt:
Halteschaltungen (32, 33) zum Halten und Ausgeben der jeweiligen Minimalwerte (VD1, VD2) der über den zwei Bezugs widerständen (RF, RF) in der Brückenschaltung erzeugten Spannungen (VS1, VS2); und
eine Vergleichsschaltung (34) zum Berechnen und Wandeln der Differenz zwischen den Minimalwertspannungen (VD1, VD2) in einen Verschiebungsbetrag (X).
Halteschaltungen (32, 33) zum Halten und Ausgeben der jeweiligen Minimalwerte (VD1, VD2) der über den zwei Bezugs widerständen (RF, RF) in der Brückenschaltung erzeugten Spannungen (VS1, VS2); und
eine Vergleichsschaltung (34) zum Berechnen und Wandeln der Differenz zwischen den Minimalwertspannungen (VD1, VD2) in einen Verschiebungsbetrag (X).
12. Detektor nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß er ein Gehäuse aufweist, in dem der Kern (13)
und die zwei Detektorwicklungen (12A, 12B) enthalten sind,
wobei die zwei Detektorwicklungen (12A, 12B) um den Kern (13) herum angeordnet sind;
einen Verbindungsdraht (VI) zum Verbinden der Detektorwick lungen (12A, 12B) mit der Impulsstromversorgung (15) außer halb des Gehäuses; und
Verbindungsdrähte (S1, S2) zum Ableiten der von den Detektor wicklungen (12A, 12B) erfaßten Differenzspannung aus dem Gehäuse.
wobei die zwei Detektorwicklungen (12A, 12B) um den Kern (13) herum angeordnet sind;
einen Verbindungsdraht (VI) zum Verbinden der Detektorwick lungen (12A, 12B) mit der Impulsstromversorgung (15) außer halb des Gehäuses; und
Verbindungsdrähte (S1, S2) zum Ableiten der von den Detektor wicklungen (12A, 12B) erfaßten Differenzspannung aus dem Gehäuse.
13. Detektor nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß er zum Erfassen eines Lenkdrehmoments in einem
Servolenkmechanismus ausgelegt ist, der eine Eingangswelle
(66), eine Ausgangswelle (67) sowie eine Torsionsstange (68)
zum Koppeln der Eingangswelle (66) mit der Ausgangswelle (67)
aufweist, wobei der Kern (64) mit der Eingangswelle (66) und
der Ausgangswelle (67) derart in Eingriff steht, daß er in
Antwort auf ein an die Eingangswelle (66) angelegtes Lenk
drehmoment aus der Neutralstellung in der Längsrichtung
verschiebbar ist.
14. Detektor nach Anpruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die
Eingangs- und die Ausgangswelle (66, 67) nur aus magnetischen
Materialien gebildet sind; und
daß der Kern (64) aus nur nicht magnetischem Metallmaterial
gebildet ist.
15. Detektor nach Anspruch 11 oder 13, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Brückenschaltung (14) und jeder der zwei
Halteschaltungen (48A, 48B) ein Tiefpaßfilter (47A, 47B)
vorgesehen ist.
16. Detektor nach Anspruch 11 oder 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vergleichsschaltung (34) umfaßt:
einen Differenzverstärker (49) zur differentiellen Ver stärkung von Ausgaben der zwei Halteschaltungen (48A, 48B); und
einen Invertierverstärker (50) zum Invertieren der Ausgabe von dem Differenzverstärker (49) in eine positive Spannung.
einen Differenzverstärker (49) zur differentiellen Ver stärkung von Ausgaben der zwei Halteschaltungen (48A, 48B); und
einen Invertierverstärker (50) zum Invertieren der Ausgabe von dem Differenzverstärker (49) in eine positive Spannung.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13053994A JP3330450B2 (ja) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | 変位検出器 |
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Publication Number | Publication Date |
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DE19521531C2 true DE19521531C2 (de) | 1998-12-17 |
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ID=26465504
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DE19521531A Expired - Lifetime DE19521531C2 (de) | 1994-06-13 | 1995-06-13 | Hubdetektor und diesen verwendender Lenkdrehmomentsensor |
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