DE2752080B2 - Drehmoment- und Drehzahlmeß- und -anzeigegerät - Google Patents
Drehmoment- und Drehzahlmeß- und -anzeigegerätInfo
- Publication number
- DE2752080B2 DE2752080B2 DE2752080A DE2752080A DE2752080B2 DE 2752080 B2 DE2752080 B2 DE 2752080B2 DE 2752080 A DE2752080 A DE 2752080A DE 2752080 A DE2752080 A DE 2752080A DE 2752080 B2 DE2752080 B2 DE 2752080B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- signal
- electrical
- torque
- processing system
- magnetic core
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
- G01L3/102—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving magnetostrictive means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
- G01L3/105—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving inductive means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/24—Devices for determining the value of power, e.g. by measuring and simultaneously multiplying the values of torque and revolutions per unit of time, by multiplying the values of tractive or propulsive force and velocity
- G01L3/242—Devices for determining the value of power, e.g. by measuring and simultaneously multiplying the values of torque and revolutions per unit of time, by multiplying the values of tractive or propulsive force and velocity by measuring and simultaneously multiplying torque and velocity
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S73/00—Measuring and testing
- Y10S73/02—Magnetostrictive
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf Drehmoment- und Drehzahlmeß- und -anzeigegerät gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 1.
Die theoretischen Grundlagen von derartigen Geräten sind beispielsweise in der US-PS 3011 340
beschrieben. Ein Drehmoment- und Drehzahlmeß- und -anzeigegerät mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 ist aus dem ASEA Journal 1968, Vol. 41, No. 1, Seiten 9 bis 13 bekanntgeworden. Hierbei erfolgt
die Gewinnung des ersten elektrischen, sich in Abhängigkeit von dem auf die Welle einwirkenden
■to Drehmoment ändernden Signales aus dem beschriebenen
Meßwertwandler, während die Gewinnung des zweiten elektrischen, sich in Abhängigkeit von der
Welieindrehzahl ändernden Signales über einen gesonderten Tachogenerator erfolgt. Die Signalverarbeitungsanlage
dient ausschließlich zur Erzeugung des ersten elektrischen Signals.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Gerät dahingehend zu vereinfachen, daß ein
eigener Drehzahlgeber eingespart wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Gerät gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch
gelöst, daß die Gewinnung des zweiten elektrischen Signals aus dem Meßwertwandler· erfolgt, aus dem auch
das erste elektrische Signal gewonnen wird, und daß die Signalverarbeitungsanlage zur Erzeugung des zweiten
elektrischen Signals mit einem an die Reihenschaltung geschalteten Summenbildner und zur Erzeugung des
ersten elektrischen Signals mit einem an die Reihenschaltunggeschalteten
Differenzbildner versehen ist.
Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann die Signalverarbeitungsanlage einen Multiplizierkreis
umfassen, der sowohl an den Summenbildner als auch an den Differenzbildner geschaltet ist und ein drittes
elektrisches Signal erzeugt, das sich in Abhängigkeit von der durch die Welle abgegebenen Leistung (PS, kW)
ändert, so daß eine an den Multiplizierkreis geschaltete Vorrichtung Leistungsdaten (PS, kW) bei Anliegen des
dritten elektrischen Signals abgeben kann.
Weitere Ausbildungen bzw. Ausführungsformen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Zwischen dem Oszillator zur Erzeugung des dem Meßwertwandler zugeführten Wechselspannungssignals
und der Signalverarbeitungsanlage kann ein Schalter vorgesehen sein. Eine Betätigung des Schalters
dient der Veränderung einiger Eigeaschaften (wie der Phase) des Wechselspannungssignals mit einer entsprechenden
Richtungsänderung der Signale für das Abtriebsdrehmoment bzw. die Drehzahl. Damit kann
die Anlage die Richtung der Daten sowohl für das Drehmoment als auch für die Wellendrehzahl bestimmen,
die von dem erfindungsgemäßen Gerät erzeugt werden.
Des weiteren kann zwischen der Reihenschaltung (Sekundärwicklung des Meßwertgebers) und der Signalverarbeitungsanlage
ein Umpolungsschalter angeordnet sein. Eine Betätigung des Schalters dient zur Umpolung des an der Signalverarbeitungsschaltung
anliegenden Signals, wodurch auf einem einzigen Meßgerät entweder das Drehmoment oder die Drehzahl
angezeigt werden können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert
Die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile kennzeichnen, zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Drehmoment- und -Drehzahlmeß- -anzeigegerätes;
F i g. 2 eine Sprengzeichnung bestimmter Bauteile des Gerätes;
F i g. 3 ein Blockschaltbild, teilweise als Stromlaufplan aufgeführt, mit Darstellung weiterer Einzelheiten der
Schaltung des Meßwertwandlers und der Signalverarbeitungsanlage;
F i g. 4 eine Seitenansicht, teilweise im Ausschnitt, mit Darstellung der Montage eines Meßwertwandlers auf
einer Welle;
F i g. 5 einen Stromlaufplan eines Gerätes zur Verwendung mit normaler Wechselspannung;
Fig.6 einen Stromlaufplan eines Gerätes für Kraftfahrzeuge oder andere Anlagen, bei welchen
Strom nicht über eine herkömmliche Wechselspannungsdose bezogen werden kann, sondern durch eine
Hilfsquelle geliefert wird;
F i g. 7 ein Diagramm zur Darstellung des Drehmomentes
über der Drehzahl zur Erläuterung der Erfindung; und
Fig.8 ein Blockschaltbild eines anderen Ausführungsbeispiels
eines Drehmoment- und Diehzahlmeß- und -anzeigegerätes.
Fig. 1 bietet eine allgemeine Übersicht über das Gera;. Ein Meßwertwandler 10 ist um eine Welle 11
herum angeordnet. Die Antriebsanlage für die Welle sowie die durch die Welle betriebene Last sind nicht
gezeigt, da sie für die Erfindung keine Bedeutung haben. Wie nachstehend näher erläutert wird, umfaßt der
Meßwertwandler Primärwicklungen zur Erzeugung eines Magnetflusses in dem ihm benachbarten Teil der
Welle 11. Zur Erregung der Primärwicklungen des Meßwertwandlers kann eine Eingangswechselspannung &o
von einem herkömmlichen Netz, HOV, 60 Hz (nicht gezeigt), über Leitungen 15, 16 eingespeist werden.
Natürlich könnte ebenso Gleichspannung mit einem Wechselrichter (nicht gezeigt) zur Lieferung eines
Wechselspannungserregersignals auf den Leitungen 15, b5
16 verwendet werden. Ein Ausgangssignal des Meßwertwandlers gelangt über Ausgangsleitungen 17,18 an
eine Signalverarbeitungsanlage 20. Getrennte Ausgangsleitungen 21, 22 und 23 leiten elektrische Signale
an entsprechende Meßgeräte 24,23 und 26 zur Anzeige des Drehmomentes, der Leistung (PS, kw) und der
Drehzahl (U/min) der Welle. Es ist leicht zu erkennen, daß der Ausdruck »Einrichtung zur Abgabe einer
Anzeige« nicht notwendigerweise für eine Sichtanzeigeeinrichtung wie ein Meßgerät gelten muß, sondern
ebenso ein Registriergerät oder ein anderes Gerät zur Datenaufnahme bezeichnen kann. Außerdem brauchen
keine drei getrennten Leitungen oder Leitungspaare vorhanden zu sein, um zwei oder drei Ausgangsgrößen
darzustellen. Ein einziges Meßgerät kann zur Anzeige verschiedener Parameter in Verbindung mit einem
Schalter oder einer Multeplex-Schaltung verwendet werden, die für die Auswahl verschiedener Größen von
der Signalverarbeitungsanlage zu verschiedenen Zeitpunkten zwecks Anzeige oder Aufzeichnung beaufschlagt
wird. Die vereinfachte Anordnung der F i g. 1 bietet jedoch eine hinreichende Erläuterung der
möglichen Anzeigeformen der Signalverarbeitungsanlage.
In der Sprengzeichnung der Fig.2 sind die drei
verschiedenen Magnetkerne 30, 31 und 32 des Meßwertwandlers 10 gezeigt. Der erste Magnetkern 30
umfaßt einen im allgemeinen kreisförmigen Außenteil 33 und eine Anzahl von nach innen ragenden radialen
Polstücken 34, die bis nahe der Außenfläche der Welle reichen, wenn der Meßwertwandler nach F i g. 1 um die
Welle herum angeordnet ist. Bei einem mit Erfolg geprüften Ausführungsbeispiel bestand der Magnetkern
aus Lamellen aus Elektrostahl von ca. 0,3969 mm Dicke. Eine Anzahl von elektrischen Wicklungen 35 ist
vorgesehen, wobei jedes der sechs Polstücke (34) mit je einer Wicklung 35 umwickelt ist. Bei einem Ausführungsbeispiel
bestanden die Primärwicklungen auf den Polstücken 34 aus 160 Windungen auf jedem Polstück.
Die sechs einzelnen Wicklungen wurden dann zu einer vollständigen elektrischen Schaltung zusammengeschaltet
wie nachstehend anhand der F i g. 3 näher erläutert wird. Der zweite und dritte Magnetkern 31 und 32 sind
im allgemeinen mit dem Magnetkern 30 identisch. Beispielsweise umfaßt der zweite Magnetkern 31
ebenso einen Außenteil 36 sowie eine Anzahl einzelner Polstücke 37 mit einzelnen Windungen 38 auf den
Polstücken. Auch der dritte Magnetkern 32 umfaßt eine äußere Magnetfläche 40, von welcher aus eine Anzahl
von einzelnen Polstücken 41 nach innen gegen die Welle ragt. Die einzelnen Wicklungen 42 sind entsprechend
auf den Polstücken 41 des dritten Kernes angeordnet. Bei dem erfolgreich geprüften Ausführungsbeispiel
bestanden die Wicklungen 38 und 42 aus zweihundert Windungen je Polstück. Es können auch Festmaterialien
bzw. Sintermetalle verwendet werden, um die Magnetkreise des ersten, zweiten und dritten Kernes zu bilden.
Die einzelnen Kernstücke werden dann wie gezeigt aneinandergelegt. Es sei bemerkt, daß die Polstücke 37
und 41 im zweiten und dritten Magnetkern gegenüber der Lage der Polstücke 34 im ersten Magnetkern 30
winkelmäßig versetzt sind, d. h. jedes Polstück 37,41 ist halbwegs zwischen zwei benachbarten Polslücken 34
des mittleren oder ersten Magnetkerns 30 angeordnet.
F i g. 3 zeigt bestimmte Teile der Signalverarbeitungsanlage 20 als Blockschaltbild sowie die Wicklungen des
Meßwertwandlers 10 und ihre elektrischen Anschlüsse. Die Wicklungen 35 am ersten Magnetkern bilden eine
Primärwicklung des Meßwertwandlers 10. Die beste jetzt bekannte Art zur Durchführung der Erfindung
umfaßt eine sehr dichte doppelfädige Verschränkung
der Spulenwicklungen, wobei der Mittelabgriff in der Primärwicklung nach Zeichnung durchgeführt wird. Die
Sekundärwicklungen 38,42 sind für jeweils den zweiten und dritten Magnetkern einzeln in Reihe geschaltet und
dann zusammen an der Eingangsseite der Signalverarbeitungsanlage in Serienschaltung an einen Summenbildner
51 und einen Differenzbildner 50 angeschlossen. Der Differenzbildner bzw. -verstärker 50 gibt an den
Detektor 52 ein Ausgangssignal ab, das auf das Drehmoment an der Welle bezogen ist. Das auf die
Wellendrehzahl (U/min) bezogene Ausgangssignal des Summenbildners bzw. -Verstärkers 51 gelangt an eine
andere Detektorschaltung 53. Das Drehmomentsignal läuft über einen Filterkreis 54, dessen Ausgangssignal
über die Leitung 2! an einen Drehmomentanzeiger 24 und über eine Leitung 55 an einen Eingang einer
Multiplizierschaltung 56 geführt ist. Das Ausgangssignal des anderen Filters 57, dessen Eingangsseite an den
Amplitudendetektor 53 gekoppelt ist, gelangt einerseits über die Leitung 23 an den Drehzahlmesser 26 und
andererseits über eine Leitung 58 an den anderen Eingang der Multiplizierschaltung 56. Die Multiplizierschaltung
arbeitet in bekannter Weise und erzeugt ein Ausgangssignal, das sich mit dem Produkt der beiden
getrennten Eingangssignale verändert. Somit ist das von der Multiplizierschaltung 56 erzeugte und über die
Leitung 22 an den Leistungsmesser 25 gelangende Signal eine echte Anzeige für die von der Welle 11
abgegebene Leistung.
F i g. 4 zeigt den Meßwertwandler 10 auf einem Teil einer Welle 11 angebracht, der sich von einem
Getriebegehäuse 60 aus erstreckt. Bei einer normalen Kfz-Konstruktion ist das rechte Wellenende 11 an ein
Kugelgelenk gekuppelt, um Drehmoment an die entsprechenden Antriebsräder eines Fahrzeuges zu
übertragen. Eine öffnung 61 im Getriebegehäuse dient normalerweise zur Aufnahme des Kabels für den
Tachometeranschluß (nicht gezeigt). Der Meßwertwandler 10 ist auf einem Lager 62 abgestützt und
zentriert, jedoch können auch andere Anordnungen verwandelt werden. Es ist offensichtlich, daß der
Meßwertwandler unter schwierigen Bedingungen montiert werden kann, wie sie normalerweise in einem
Getriebegehäuse eines Kraftfahrzeuges angetroffen werden.
F i g. 5 zeigt eine Vorrichtung zur Speisung des Meßwertwandlers 10 von einer gewöhnlichen Netzspannungsquelle
von 110 V 60 Hz durch Einführen eines Steckers 70 in eine herkömmliche nicht gezeigte
Wanddose. Wird dies ausgeführt und ein Schalter 71 ist geschlossen, so gelangt Wechselstrom über eine
Sicherung 72 sowie einen ersten Transformator 73 in die Leitungen 15, 16 und erregt die Primärwicklungen des
Meßwertwandlers. Diese Erregung wird durch Aufleuchten
eines Anzeigelämpchens 74 angezeigt Außerdem wird die Eingangswechselspannung über einen
anderen Transformator 75 sowie eine Diodengleichrichterbrücke 76 geleitet, um eine Gleichspannungsdifferenz
zwischen den Leitungen 77 und 78 aufzubauen. Ein Regelkreis mit einer integrierten Schaltung 80 sowie
den Transistoren 81, 82 sorgt für eine geregelte Spannung von +15V auf der Leitung 83 und von
— 15 V auf der Leitung 84.
Das Ausgangssigna] der Sekundärwicklungen 38, 42
des Meßwertwandlers gelangt über die Leitungen 17 und 18 sowie eine Inversionsstufe 85 an den
Differenzbildner 50. Das Ausgangssignal des Summenbildners 51 liegt an einer Absolutwert-Ganzwellendetektorschaltung
53 an, welche die Verstärker 86, 87 umfaßt. Das Ausgangssignal der Ganzwellendetektorschaltung
gelangt an eine Linearisierungsschaltung 88, die als Diodenfunktionsgeber ausgelegt ist. Das
Ausgangssignal der Schaltung 88 gelangt wiederum an einen Stellkreis 90 für den Verstärkungsfaktor, der ein
Potentiometer 91 umfaßt, um die Amplitude des zur Ausgangsstufe 92 weitergeleiteten Signals zu regeln.
Das Ausgangssignal der Stufe 92 gelangt einerseits über die Leitung 23 an den Drehzahlmesser 26 sowie über die
Leitung 58 an den Multiplizierkreis 56.
Analog wird auch das an den Leitungen 17, 18 anliegende Sekundärseitensignal des Meßwertwandlers
über den Differenzbildner 50, die andere Detektorschaltung 52, einer Linearisiernr.gsschaUung 94 sowie einen
Stellkreis 95 für den Verstärkungsgrad mit seinem Potentiometer 96 an die Ausgangssteuerstufe 97
geleitet, die ihrerseits das Drehmomentanzeigesignal einerseits über die Leitung 21 an den Drehmomentmesser
24 und, über die Leitung 55, an den Multiplizierkreis 56 leitet. Die Arbeitsweise und Schaltung der in F i g. 5
gezeigten Stufen ergibt sich für den Fachmann aus der vorstehenden Erklärung. Der zweite Signalkanal zur
Verarbeitung der Drehmomentdaten ist praktisch mit dem ersten Signalkanal identisch, ausgenommen daß er
keine Inversionsstufe an seinem Ausgangsanschluß um/aßt.
Die in F i g. 5 gezeigte Schaltung und die Erklärung ihrer Arbeitsweise gründet darauf, daß ein elektrisches
Signal vom Meßwertwandler 10 abgegriffen werden kann, das seiner Natur nach ein Ankergegenwirkungssignal
ist, auf die Wellendrehzahl bezogen ist, und das verarbeitet werden kann, um die Wellendrehzah!
anzuzeigen und mit dem Wellendrehzahlsignal eine Anzeige für das Drehmoment ergibt. Wie anhand der
F i g. 6 erläutert wird, sind in der Signalverarbeitungsanlage Einrichtungen vorgesehen, welche es der Anlage
ermöglichen, die Richtung (Polarität) des Drehmomentsignals sowie die Richtung des Drehzahlsignals anzuzeigen,
d. h. die Anlage kann leicht so ausgelegt werden, daß sie anzeigt, ob ein Drehmoment von einer
Antriebseinheit über die Welle an eine Last übertragen wird oder, ob die Last Leistung über die Welle an die
Kraftquelle zurückführt. Dies tritt beispielsweise in
4; einem Kfz auf, wenn der Wagen selbst über die
Antriebswelle als eine Bremskraft für den Motor wirkt. Bei dieser Anordnung wird eine echte Vierquadrantenanzeige
dadurch geschaffen, daß sowohl positive als auch negative Drehmoment- und Drehzahlsignale
erzeugt werden können.
F i g. 6 zeigt eine besonders für Kfz-Zwecke geeignete Signalverarbeitungsanlage, an der ein positives
12 V-Eingangssignal über eine Leitung 150 anliegt und die dieses Eingangssignal dazu verwendet, eine geregelte
Spannung von ±4 V in der Versorgungsstufe mit den Transistoren 151,152 zu erzeugen. Für die Zwecke der
Erläuterung stellt das Zeichen für Masse das Negativpotential von 4 V dar, das am Emitter des NPN-Transistors
152 entsteht Die Basis dieses Transistors ist fiber einen Widerstand 153 an eine Leitung 154 geführt, über
welche das positive Potential 4 V an die im Stromlaufplan angegebenen Punkte geleitet wird Eine Ausgleichsstufe
155 wurde zugeschaltet, um auf einer Leitung 156 ein Signal zu erzeugen, welches das
Drehmomentausgangssignal der dargestellten Anlage bei Pegeländerungen der Batterieeingangsspannung
oder einer anderen auf der Leitung 150 anliegend Gleichspannung kompensiert
Im oberen linken Teil der Fig.6 liegt das Eingangssignal von den Sekundärwicklungen über die
Leitungen 17, 18 her an und durchläuft eine Eingangsneutralisationsschaltung 157. Eine Verstellung des
Schleifers eines Potentiometers 158 in dieser Schaltung bewirkt die erforderliche Neutralisation zum Ausgleich
für Fehlanpassungen in den Spulen. Das entstehende kompensierte Signal gelangt dann durch eine Impedanzpufferstufe
160 zu einem Synchrondetektor 161. Die Synchrondetektorschaltung umfaßt einen ersten ι ο
Rechenverstärker 162, ein Analog-Übertragungsschalttor
163 sowie einen zweiten Rechenverstärker 164. Das Übertragungsschalttor 163 besitzt eine sehr niedrige
Impedanz in der Größenordnung von 100 Ohm, wenn es durch ein Signa! mit dem logischen Pegel 1 über eine '.5
Leitung 165 von einem Oszillatorkreis 166 angesteuert wird. Der Schalter 163 zeigt eine sehr hohe Impedanz in
der Größenordnung von 10l2Ohm, wenn über die
Leitung 165 ein Signal mit dem logischen Pegel 0 anliegt. Der Oszillator erzeugt ein Schaltsignal mit einer
Frequenz von 200 Hz, und dies ist auch die Frequenz des von den Sekundärspulen über die Leitungen 17,18 her
anliegenden Signals. Ein Rechenverstärker 167 war als Justierstufe zwischengeschaltet, um Verstimmungen auf
der Frequenz von 200 Hz zu unterdrücken, die sonst im Synchrondetektor 161 auftreten könnten.
Ein zwischengeschalteter Filterkreis 168 umfaßt einen Rechenverstärker 170. Das Ausgangssignal des
Filters wird über eine weitere Verstärkerstufe 171 geleitet, um ein Drehmomentanzeigesignal auf einer
Leitung 172 zu erzeugen, das am Drehmomentmesser anliegt. Ein weiterer Rechenverstärker 173 ist zwischen
das Filter 168 und die Stufe 171 geschaltet, um Eichungen vornehmen zu können und mögliche
Gleichspannungskomponenten auszuschalten. Die Stufen 167 und 173 bilden eine Art von Sicherheitsmaßnahme,
damit eine genaue Arbeitsweise der Schaltung selbst bei Bauteilen minderer Qualität erreicht werden
kann. Somit sind die Stufen 167,173 für den Betrieb der Anlage bei einem Serienstück nicht erforderlich. 4υ
Wie bereits erwähnt, gibt der Oszillator 166 über die Leitung 165 ein Taktsignal ab, um das analoge
Übertragungsschalttor 163 zu regeln. Dieses Signal wird von der Anschlußklemme 11 des Oszillators abgegriffen.
Ein gleiches Signal wird an der Klemme 10 erzeugt, doch ist dieses Signal gegenüber dem an der Klemme 11
erzeugten Signal um 180° phasenversetzt. Diese beiden
gegeneinander phasenversetzten Signale liegen auf Leitungen 180,181 an und sind durch die Wellenformen
182, 183 dargestellt. Sie dienen zur Ansteuerung einer entsprechenden Inversionsstufe zur Versorgung der
Primärwicklungen des Meßwertwandlers mit dem Erregersignal.
F i g. 7 zeigt die Vielseitigkeit des Gerätes. In F i g. 7 ist ein Drehzahl-Drehmomentbild in vier Quadranten
gezeigt In Verbindung mit einem Kraftfahrzeug zeigt eine Kurve 240 im ersten Quadranten' die Drehzahl-Drehmomentbeziehung,
wenn der Motor die Abtriebswelle antreibt und das Fahrzeug in Vorwärtsrichtung fährt Wenn der Wagen abwärts im Leerlauf oder
Freilauf fährt, ist die Drehzahl noch positiv, jedoch das Drehmomentvorzeichen wird entgegengesetzt, und das
sich daraus ergebende Drehzahl-Drehmomentverhältnis wird durch die Kurve 241 im vierten Quadranten
gezeigt Fährt der Wagen im Rückwärtsgang, so sind sowohl Drehzahl als auch Drehmoment negativ, und die
Drehzahl-Drehmomentkurve entspricht der Kurve 242 im dritten Quadranten. Die Kurve 243 im zweiten
Quadranten zeigt die Drehzahl-Drehmomentbeziehung unter Bedingungen, in welchen der Wagen rückwärts im
Leerlauf abwärts fährt. Diese Daten sind noch nützlicher bei Schwerlast-Nutzfahrzeugen wie Bulldozern,
Lkw usw, bei welchen diese verschiedenen Stituationen häufig auftreten.
F i g. 8 zeigt eine Einrichtung zur Darstellung der Ausgangssignale für Drehzahl und Drehmoment auf
einem Ausgangssignalmesser 24 mit einem einzigen Detektor 52 und nur einem Filter 54 in der
Signalverarbeitungsanlage. Dies wird dadurch erreicht, daß ein Schalter 250 zwischen die Sekundärwicklungen
38, 42 des Meßwertwandlers 10 und die Eingangsseite des Detektors 52 geschaltet ist. Der Schalter kann einen
zweipoligen Umschalter umfassen, um das am Detektor anliegende Signal wirksam umzupolen. Dies ist analog
zu den in F i g. 3 gezeigten Summen- und Differenzbildnern, bei denen beide Signale laufend erzeugt werden.
Eine Betätigung des Schalters 250 dient zur Richtungsumkehr des an der Signalverarbeitungsanlage anliegenden
Signals, und damit können sowohl Drehzahl als auch Drehmoment nacheinander an einem einzigen Meßgerät
24 angezeigt werden. Man erkennt, daß der Schalter 250, obwohl er als einfache mechanische Anordnung
dargestellt ist, eine Multiplex-Einrichtung zur Erzeugung der Ausgangssignale unterschiedlicher Polarität zu
verschiedenen Zeitpunkten für den Detektorkreis umfassen kann. Bei einer Multiplex-Anordnung müßte
ein zweites Meßgerät zur Anzeige der zusätzlichen Daten verwendet werden. Die genaue Schaltanordnung
kann verschiedenen Änderungen unterworfen sein, solange sie Mehrfachdaten (wie Drehzahl und Drehmoment)
mit nur einem einzigen Kanal in der Verarbeitungsanlage anzeigt.
Weiter ist es offensichtlich, daß zwischen den Magnetkernen ein kleiner axialer Abstand vorhanden
sein muß. Gegenwärtig ist man der Meinung, daß der Abstand zwischen dem ersten und zweiten sowie
zwischen dem zweiten und dritten Magnetkern eine halbe Umfangsteilung betragen müßte. Die Umfangsteilung
wird definiert als Umfang der zu prüfenden Welle (11) dividiert durch die Polzahl (6) im dargestellten
Ausführungsbeispiel des Magnetkerns.
Es hängt von der Phase des Signals ab, das in der Reihenschaltung einschließlich der Sekundärwicklungen
38, 42 des Meßwertwandlers erzeugt wird, welcher der Verstärker 50, 51 (F i g. 3 und 5) als Summenbildner
und als Differenzbildner geschaltet ist. Eine Phasenveränderungsweiche wie der Schter 169 der Fig.6 kann
vorgesehen sein, um die verschiedenen Anschlüsse der Wicklungen 38, 42 während der Prüfung aufzunehmen,
doch ist dieser Schalter in Serienmodellen der Einrichtung nicht erforderlich.
Das vorstehend beschriebene Gerät umfaßt einen robusten Meßwertwandler und erhält ein Ausgangssignal
ohne Schleifringe. Der Meßwertwandler selbst kann im Bereich von Grenztemperaturen betrieben
werden, wie sie in einem Kraftfahrzeug angetroffen werden. Der Detektor greift das Drehmoment direkt
von der Welle ab, ohne eine Abänderung der Welle oder zusätzliche Sonderteile der Welle zu erfordern. Der
Meßwertwandler kann in einfacher Weise im Getriebegehäuse montiert werden, wie es vorstehend anhand der
Fig.4 erläutert wurde. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Wandler nicht durch ein übermäßiges
Drehmoment überlastet werden kann, das auf die Welle selbst einwirkt Die Baueinheit ist sowohl kompakt als
auch wirtschaftlich herstellbar und liefert eine Genauig-
keit einer Größenordnung, die zur Verwendung in Kfz für Funktionen, wie Anzeige des Drehmomentes, der
Drehzahl und der Leistung (PS, kw), äußerst geeignet ist. Außerdem dient der Meßwertwandler nicht nur zur
Anzeige von Drehzahl bzw. Drehmoment, sondern zeigt auch die Richtung der Drehmoment- und Drehzahlsignale
an.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Drehmoment- und Drehzahlmeß- und anzeigegerät, bei dem ein erstes elektrisches, sich in
Abhängigkeit von dem auf eine Welle einwirkenden Drehmoment änderndes Signal und ein zweites
elektrisches, sich in Abhängigkeit von der Wellendrehzahl änderndes Signal erzeugt wird, mit einem
Meßwertwandler mit einem ersten Magnetkern, der einen im allgemeinen kreisförmigen Außenteil sowie
mindestens vier radiale Polstücke umfaßt, die vom kreisförmigen Außenteil nach innen zur Außenfläche
der Welle ragen, so daß sich diese durch den durch die Enden der Polstücke gebildeten Raum
erstrecken kann, eine Anzahl von elektrischen Wicklungen, die jeweils auf einem der Polstücke des
ersten Magnetkerns angeordnet sind, sowie mit Einrichtungen zum Verbinden aller Wicklungen zu
einem ersten elektrischen Kreis, einem zweiten und dritten Magnetkern, die im wesentlichen mit dem
ersten Magnetkern identisch sind und jeweils eine Anzahl elektrischer Wicklungen besitzen, die entsprechend
auf einzelnen Polstücken angeordnet sind, sowie mit Einrichtungen zum Verbinden dieser
Wicklungen des zweiten und dritten Magnetkerns zu einer Reihenschaltung, wobei jedes Polstück des
zweiten und dritten Magnetkerns gegenüber den benachbarten Polstücken des ersten Magnetkerns
winkelmäßig versetzt ist, so daß jedes Polstück des zweiten und dritten Magnetkerns in einer Winkelstellung
halbwegs zwischen benachbarten Polstükken des ersten Magnetkerns angeordnet ist,
Einrichtungen zur Abgabe eines Wechselspannungssignals an den ersten elektrischen Kreis, um einen
Erregerfluß vom ersten Magnetkern auszulösen, und einer Signalverarbeitungsanlage, die das erste
elektrische Signal erzeugt, wobei bei Anliegen des ersten und des zweiten elektrischen Signals Daten
über Drehmoment und Drehzahl abgegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinnung des zweiten elektrischen Signals aus
dem Meßwertwandler (10) erfolgt, aus dem auch das erste elektrische Signal gewonnen wird, und daß die
Signalverarbeitungsanlage (20) zur Erzeugung des zweiten elektrischen Signals mit einem an die
Reihenschaltung geschalteten Summenbildner (51) und zur Erzeugung des ersten elektrischen Signals
mit einem an die Reihenschaltung geschalteten Differenzbildner (50) versehen ist.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungsanlage (20) einen
Multiplizierkreis (56) umfaßt, der sowohl an den Summenbildner (51) als auch an den Differenzbildner
(50) geschaltet ist und ein drittes elektrisches Signal (auf der Leitung 22) erzeugt, das sich in
Abhängigkeit von der durch die Welle (H) abgegebene Leistung (PS, kW) ändert, und daß eine
an den Multiplizierkreis (56) geschaltete Vorrichtung (25) Leistungsdaten (PS, kW) bei Anliegen des
dritten elektrischen Signals abgibt.
3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungsanlage
(20) zwei Absolut-Ganzwellendetektorschaltungen (52, 53) umfaßt, von denen eine mit dem Summenbildner
(51) und die andere mit dem Differenzbildner (50) geschaltet ist, um ein auf das erste und zweite
elektrische Signal bezogenes Ausgangssignal abzugeben.
4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungsanlage (20) zwei
Linearisierungsschaltungen (88, 94) umfaßt, von denen jede an eine der Ganzwellendetektorschaltungen
(52,53) geschaltet ist.
5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungsanlage (20) zwei
Stellkreise (90,95) für den Verstärkungsgrad umfaßt, von denen jeder an eine der Linearisierungsschaltungen
(88,94) geschaltet ist
6. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen
zur Abgabe eines Wechselspannungssignals eine Leitung umfassen, die sich für den Anschluß an eine
herkömmliche Wechselstromversorgung eignet, und daß ein Transformator (73) zwischen die Leitung und
den ersten elektrischen Kreis, der die Wicklungen (35) des ersten Magnetkerns (30) umfaßt, geschaltet
ist.
7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gleichrichterbrücke (76) mit der
Leitung geschaltet ist, um eine Gleichspannung zur Ansteuerung der Schaltungen in der Signalverarbeitungsanlage
(20) abzugeben.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/747,577 US4100794A (en) | 1976-12-06 | 1976-12-06 | System for measuring torque and speed of rotating shaft |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2752080A1 DE2752080A1 (de) | 1978-06-08 |
DE2752080B2 true DE2752080B2 (de) | 1980-04-30 |
DE2752080C3 DE2752080C3 (de) | 1982-08-12 |
Family
ID=25005699
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2752080A Expired DE2752080C3 (de) | 1976-12-06 | 1977-11-22 | Drehmoment- und Drehzahlmeß- und -anzeigegerät |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4100794A (de) |
JP (2) | JPS5377572A (de) |
AU (1) | AU510063B2 (de) |
CA (1) | CA1078213A (de) |
DE (1) | DE2752080C3 (de) |
FR (1) | FR2373045A1 (de) |
GB (1) | GB1586080A (de) |
IT (1) | IT1088035B (de) |
NL (1) | NL7712666A (de) |
SE (1) | SE420948C (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4104902A1 (de) * | 1991-02-18 | 1992-08-20 | Swf Auto Electric Gmbh | Verfahren und anordnung zur erkennung einer bewegungsrichtung, insbesondere einer drehrichtung |
Families Citing this family (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4204425A (en) * | 1978-06-29 | 1980-05-27 | Westinghouse Electric Corp. | Method of testing induction motors |
US4350058A (en) * | 1978-09-29 | 1982-09-21 | Borg-Warner Corporation | Transmission control system for multi-ratio gear arrangement |
DE2939566A1 (de) * | 1979-09-29 | 1981-04-09 | Zahnradfabrik Friedrichshafen Ag, 7990 Friedrichshafen | Magnetostriktives messverfahren, insbesondere zur drehmomentmessung an wellen |
US4306462A (en) * | 1980-03-10 | 1981-12-22 | Borg-Warner Corporation | System for measuring torque and speed of rotating shaft |
US4406168A (en) * | 1982-03-30 | 1983-09-27 | Borg-Warner Corporation | System for measuring torque and/or speed of rotating shaft |
SE439066B (sv) * | 1982-04-19 | 1985-05-28 | Asea Ab | Kraftmetutrustning omfattande en magnetoelastisk kraftgivare |
US4712453A (en) * | 1982-09-22 | 1987-12-15 | Borg-Warner Corporation | Hydraulic control system for continuously variable transmission |
US4479390A (en) * | 1983-01-28 | 1984-10-30 | Borg-Warner Corporation | Transducer for measuring torque and/or speed of rotating shaft |
US4606005A (en) * | 1983-02-15 | 1986-08-12 | Borg-Warner Corporation | Driveline control system |
JPS6288792A (ja) * | 1985-10-15 | 1987-04-23 | 三菱電機株式会社 | エレベ−タの荷重検出装置 |
US4909088A (en) * | 1988-08-04 | 1990-03-20 | Caterpillar Inc. | Apparatus for mounting a sensor |
US4899598A (en) * | 1988-08-04 | 1990-02-13 | Caterpillar Inc. | Apparatus for measuring torque applied to a shaft |
US4858818A (en) * | 1988-08-04 | 1989-08-22 | Caterpillar Inc. | Method of bonding a magnetostrictive sheet to a shaft |
GB8918367D0 (en) * | 1989-08-11 | 1989-09-20 | Kirby John | Method and apparatus for measuring vehicle power |
US5215154A (en) * | 1988-08-23 | 1993-06-01 | John Kirby | Method and apparatus for measuring vehicle weight or engine power or both |
US5265467A (en) * | 1991-09-06 | 1993-11-30 | Dana Corporation | Apparatus for monitoring operation of a drive shaft |
DE10020643C2 (de) * | 2000-04-27 | 2002-02-28 | Daimler Chrysler Ag | Anordnung zum drehmomentfreien Schalten eines Getriebes |
US20030103519A1 (en) * | 2001-11-27 | 2003-06-05 | Murali Balasundram | Remotely controlled electronic interface module for multi-application systems |
GB2383417B (en) * | 2001-12-20 | 2005-10-05 | Weston Aerospace | Sensing method and apparatus |
US7603918B2 (en) * | 2006-09-28 | 2009-10-20 | Taylor Blackwood | Apparatus and method for measuring torque and power |
DE102007042652A1 (de) * | 2007-09-10 | 2009-03-12 | Automobili Lamborghini Holding S.P.A. | Kombiinstrument |
US8214101B2 (en) * | 2008-02-29 | 2012-07-03 | Caterpillar Inc. | System and method for detecting machine movement and speed sensor failure |
US8893562B2 (en) * | 2011-11-21 | 2014-11-25 | Methode Electronics, Inc. | System and method for detecting magnetic noise by applying a switching function to magnetic field sensing coils |
US8965640B2 (en) * | 2012-11-30 | 2015-02-24 | Caterpillar Inc. | Conditioning a performance metric for an operator display |
CN114199431A (zh) * | 2021-12-07 | 2022-03-18 | 上海中联重科桩工机械有限公司 | 卷扬减速机的载荷谱获取方法及系统和旋挖钻机 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2365073A (en) * | 1942-03-06 | 1944-12-12 | H D Mallison | Means for indicating horsepower and horsepower factors |
US2521905A (en) * | 1945-02-14 | 1950-09-12 | Control Instr Co Inc | Torque and speed indicator |
US3011340A (en) * | 1957-06-26 | 1961-12-05 | Asea Ab | Means for measuring a torsional stress in a shaft of magnetostrictive material |
US3274826A (en) * | 1962-09-28 | 1966-09-27 | Ingram Maxwell | Direct reading shaft horsepower meter systems |
US3440532A (en) * | 1965-05-07 | 1969-04-22 | Skinner Precision Ind Inc | Speed sensor for linear induction motors |
DE1673443B2 (de) * | 1968-02-17 | 1972-11-02 | Alfred Teves Gmbh, 6000 Fankfurt | Drehbeschleunigungsmessgeraet |
US3950986A (en) * | 1972-06-26 | 1976-04-20 | Simmonds Precision Products, Inc. | Non-contacting shaft horsepower measurement system |
JPS5034277A (de) * | 1973-07-26 | 1975-04-02 |
-
1976
- 1976-12-06 US US05/747,577 patent/US4100794A/en not_active Expired - Lifetime
-
1977
- 1977-11-07 CA CA290,315A patent/CA1078213A/en not_active Expired
- 1977-11-09 GB GB46713/77A patent/GB1586080A/en not_active Expired
- 1977-11-11 AU AU30585/77A patent/AU510063B2/en not_active Expired
- 1977-11-17 NL NL7712666A patent/NL7712666A/xx not_active Application Discontinuation
- 1977-11-22 DE DE2752080A patent/DE2752080C3/de not_active Expired
- 1977-11-24 IT IT30025/77A patent/IT1088035B/it active
- 1977-12-02 JP JP14405877A patent/JPS5377572A/ja active Pending
- 1977-12-02 FR FR7736365A patent/FR2373045A1/fr active Granted
- 1977-12-06 SE SE7713852A patent/SE420948C/xx not_active IP Right Cessation
-
1985
- 1985-07-19 JP JP1985109767U patent/JPS6142439U/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4104902A1 (de) * | 1991-02-18 | 1992-08-20 | Swf Auto Electric Gmbh | Verfahren und anordnung zur erkennung einer bewegungsrichtung, insbesondere einer drehrichtung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE420948B (sv) | 1981-11-09 |
IT1088035B (it) | 1985-06-04 |
CA1078213A (en) | 1980-05-27 |
DE2752080C3 (de) | 1982-08-12 |
JPS6142439U (ja) | 1986-03-19 |
AU510063B2 (en) | 1980-06-05 |
JPS5377572A (en) | 1978-07-10 |
DE2752080A1 (de) | 1978-06-08 |
GB1586080A (en) | 1981-03-18 |
SE420948C (sv) | 1984-10-15 |
NL7712666A (nl) | 1978-06-08 |
SE7713852L (sv) | 1978-06-07 |
AU3058577A (en) | 1979-05-17 |
US4100794A (en) | 1978-07-18 |
FR2373045B1 (de) | 1981-07-10 |
FR2373045A1 (fr) | 1978-06-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2752080C3 (de) | Drehmoment- und Drehzahlmeß- und -anzeigegerät | |
DE69306344T2 (de) | Elektrischer Schrittmotor | |
DE3923525C2 (de) | Computertomographie-(CT)-Scanner | |
DE69204771T2 (de) | Einrichtung zur Messung der Winkellage eines Rotors in bezüglich eines Stators. | |
DE3626597C2 (de) | ||
DE2225868B2 (de) | Steuervorrichtung für eine elektrische Maschinenanordnung | |
DE3540884C2 (de) | ||
WO1983001713A1 (en) | Parametric electric machine | |
DE1908579A1 (de) | Buersten- und lagerloser Drehfeldgeber | |
DE2221915A1 (de) | Vorrichtung zur Steuerung eines mehrphasigen Wechselstromsynchronmotors | |
DE2330954A1 (de) | Steuervorrichtung fuer einen reluktanzmotor | |
DE2712795C2 (de) | Synchronübertragungsgerät der Vernier- Resolver-Bauart | |
DE2916289B1 (de) | Messung der Magnetflussaenderung und der Luftspaltgroesse eines Luftspaltes zwischeneinem Elektromagneten und einem ferromagnetischen Material | |
DE2735965A1 (de) | Drehmomentanalog-fahrmotorsteuerungssystem | |
DE3320644A1 (de) | Synchronmaschine | |
DE1018758B (de) | Elektrische Steuerung fuer Kopiereinrichtungen | |
DE727364C (de) | Einrichtung zum Einstellen eines Gegenstandes | |
DE2332056C3 (de) | Vorrichtung zur Messung des Drehmomentes einer Welle | |
DE2166651C2 (de) | Elektronische Steuereinrichtung zum gleichzeitigen Steuern des kontinuierlichen oder abgestuften Gangwchsels bei automatischen oder halbautomatischen Kraftfahrzeuggetrieben sowie anderer Hilfsorgane | |
DE2634951A1 (de) | Generator zur erzeugung von wechselstrom konstanter frequenz bei veraenderlicher antriebsdrehzahl | |
DE3118991A1 (de) | "einrichtung zur frequenzmessung eines eine variable groesse darstellenden elektrischen stroms" | |
DE102021100728B3 (de) | Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug | |
DE3506651A1 (de) | Wechselstrommotor | |
DE3008584A1 (de) | Schaltungsanordnung zur erfassung von drehgroessen einer welle | |
DE882114C (de) | Einrichtung zum Antrieb von Schleifspindeln, insbesondere von Innenschleifspindeln |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OD | Request for examination | ||
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |