DE3707831A1 - Drehmomentfeststellvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehmomentfeststell- oder Detektorvorrichtung, insbesondere auf eine Drehmomentdetektor­ vorrichtung, die mit einem Lenkmechanismus eines Automobils verbunden ist und dazu dient, das Lenkdrehmoment des Automo­ bils zu detektieren.

Bei den Drehmomentdetektorvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik ist eine Feststellvorrichtung vorgesehen, um das Lenkdrehmoment zu detektieren, und zwar eine Drehmomentde­ tektorvorrichtung der Beanspruchungsmeßbauart, wo ein Bean­ spruchungsmesser direkt an der Oberfläche der Verbindungs­ stange des Lenkrads befestigt ist, und die von der Verbin­ dungsstange erzeugte Beanspruchung bei der Vornahme eines Lenkvorgangs wird elektrisch durch eine Brückenschaltung de­ tektiert.

Bei Feststell- oder Detektorvorrichtungen dieser Bauart wird jedoch, da der Beanspruchungsmesser an der Oberfläche der Ver­ bindungsstange befestigt ist, dieser wiederholt einer Bean­ spruchung jedes Mal dann, wenn ein Lenkvorgang vorgenommen wird, ausgesetzt, und der Beanspruchungsmesser selbst kann beschädigt werden oder sich von der Oberfläche der Verbin­ dungsstange lösen. Dies macht solche Detektorvorrichtungen für die Lenkvorrichtung, insbesondere die Servo- oder Lenk­ hilfe-Lenkvorrichtung für ein Automobil, ungeeignet.

Eine andere Drehmomentdetektorvorrichtung gemäß dem Stand der Technik gehört zur sogenannten Erregungsbauart, bei der eine Torsionsstange aus einem ferromagnetischen Material in der Verbindungsstange eines Lenkrads vorgesehen ist, und ei­ ne Erregungsspule und eine Detektorspule sind um den Außenum­ fang der Torsionsstange herum angeordnet, und die Wechsel­ stromerregung und die magnetischen Beanspruchungen werden de­ tektiert, wodurch das Drehmoment unter Ausnützung der magne­ tischen Anisotropie detektiert wird. Bei dieser Art einer De­ tektor- oder Feststellvorrichtung kann der Abstand zwischen der Torsionsstange und den Erregungs- und Feststellspulen nicht genau aufrechterhalten werden, und es kommt zu Fluk­ tuationen, weil die Biegekraft in unbestimmten Richtungen an die Torsionsstange angelegt werden kann, und zwar zur Zeit eines Lenkvorgangs, der sich von der reinen Lenkdrehmomentkom­ ponente unterscheidet. Es ist demgemäß schwierig, bei dieser Art einer Lenkvorrichtung die Genauigkeit bei der Feststel­ lung des Lenkdrehmoments aufrechtzuerhalten.

Zusätzlich zu den oben erwähnten Vorrichtungen gibt es eine weitere Bauart einer Lenkdrehmomentfeststellvorrichtung, bei der ein Torsionsteil dazu dient, um eine Beanspruchung aufzu­ nehmen, und zwar infolge von Änderungen im Drehmoment in der Verbindungsstange eines Lenkrads, wobei die Torsionsgröße zum Zeitpunkt eines Lenkvorgangs durch eine Photodiode, einen Pho­ totransistor, ein Hall IC oder dergleichen, detektiert wird. Solche Detektorelemente liefern jedoch Detektorkennlinien, die durch bestimmte Veränderungen, wie Temperaturänderungen usw., variabel werden, und sie können daher nicht in zufrie­ denstellender Weise bei Lenkdrehmomentfeststellvorrichtungen für Automobile verwendet werden, die schwierigen Umweltbe­ dingungen ausgesetzt sind und mit Zuverlässigkeit über eine lange Zeitperiode hinweg betrieben werden müssen.

Im Hinblick auf die oben genannten Nachteile hat sich die Erfindung das Ziel gesetzt, eine Drehmomentdetektor- oder Feststellvorrichtung vorzusehen, die elektrisch stabil ist, eine ausgezeichnete Detektorgenauigkeit besitzt und eine lan­ ge wartungsfähige Lebensdauer sowie wettersichere Eigenschaf­ ten aufweist, und wobei ferner ausgezeichnete Anzeigeergebnis­ se trotz widriger Umstände, beispielsweise des Wetters, vor­ gesehen sind, so daß die Detektorvorrichtung insbesondere dazu geeignet ist, um das Lenkdrehmoment des Lenkrads in einem Automobil festzustellen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Drehmo­ mentdetektorvorrichtung anzugeben, wo eine drehbare Drehmo­ mentdetektorwelle ein Eingangsende und ein Ausgangsende auf­ weist, und zwar drehbar infolge der Drehung des Eingangsendes und angeordnet in einem Gehäuse; ein elektromagnetischer De­ tektorteil ist der relativen Drehversetzung zwischen den Ein­ gangs- und Ausgangsenden ausgesetzt, vorgesehen jeweils an der Seite des Eingangsendes und an der Seite des Ausgangsen­ des, und eine Primärspule für die Leistungsquelle und eine Sekundärspule für Signale ist am Gehäuse vorgesehen, wobei eine Sekundärspule für die Leistungsquelle und eine Primär­ spule für die Signale an der Seite des Eingangsendes der Dreh­ momentfeststellwelle angeordnet ist, so daß die Lieferung von Bezugssignalen an den Detektorteil für die Detektion der re­ lativen Drehversetzung und die Abgabe der Signale bezüglich der Drehversetzung vom Detektorteil mechanisch gebildet wer­ den kann, und zwar in einem Nichtkontaktzustand durch die An­ wendung des Transformatorprinzips.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Drehmo­ mentdetektorvorrichtung anzugeben, die dazu geeignet ist, das Drehmoment infolge der relativen Drehversetzung festzustellen, und zwar der Versetzung zwischen einem Eingangsende und einem Ausgangsende einer Drehdetektorwelle, die drehbar in einem Gehäuse vorgesehen ist; das Ausgangsende ist drehbar infolge der Drehung des Eingangsendes, und die Drehdetektorvorrich­ tung weist einen ersten ringförmigen Magnetkern auf, der in integraler Weise drehbar mit dem Einlaßende der Drehmoment­ detektorwelle ausgebildet ist; ein zweiter ringförmiger Mag­ netkern ist koaxial zu und entgegengesetzt bezüglich des ersten ringförmigen Magnetkerns angeordnet, und zwar in inte­ graler Weise drehbar mit dem Auslaßende der Drehmomentdetek­ torwelle; vier Detektorspulen sind um den ersten ringförmigen Magnetkern herumgewickelt, und zwar in einer im wesentlichen und den gleichen Abstand aufweisenden Abstandbeziehung, und zwar geeignet zur Bildung einer Wechselstrombrückenschaltung zum Detektieren der relativen Drehversetzung; eine ringförmi­ ge primäre Leistungsquellenspule ist fest um den Innenumfang des Gehäuses herum befestigt, und zwar zur Eingabe eines Be­ zugsleistungssignals von einer externen Wechselstromleistungs­ quelle; eine ringförmige sekundäre Leistungsquellenspule ist mit den Eingangsklemmen der Wechselstrombrückenschaltung ver­ bunden, und zwar angeordnet koaxial und entgegengesetzt be­ züglich der primären Leistungsquellenspule und drehbar in in­ tegraler Weise mit dem Eingangsende der Drehdetektorwelle; eine ringförmige primäre Signalspule ist mit den Ausgangs­ klemmen der Wechselstrombrückenschaltung verbunden und in integraler Weise drehbar mit dem Eingangsende der Drehdetek­ torwelle; eine ringförmige Sekundärsignalspule ist koaxial und entgegengesetzt bezüglich der primären Signalspule angeordnet und fest um den Innenumfang des Gehäuses herum befestigt, und zwar zur Ausgabe von Signalen, die für die relative Drehver­ setzung repräsentativ sind.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Drehde­ tektorvorrichtung vorzusehen, die geeignet ist, um das Dreh­ moment infolge der relativen Drehversetzung zwischen einem Eingangsende und einem Ausgangsende einer Drehfeststellwelle festzustellen, und zwar drehbar vorgesehen in einem Gehäuse; das Ausgangsende ist infolge der Drehung des Eingangsendes drehbar, und die Drehmomentdetektorvorrichtung weist ein erstes ringförmiges Magnetkerngehäuse auf mit einer Vielzahl von magnetischen Polstücken und drehbar in integraler Weise mit dem Eingangende der Drehmomentfeststellwelle; ein zweiter ringförmiger Magnetkern ist koaxial und entgegengesetzt be­ züglich des ersten ringförmigen Magnetkerns angeordnet und in integraler Weise drehbar mit dem Ausgangsende der Drehmo­ mentdetektor- oder Feststellwelle; eine ringförmige primäre Leistungsquellenspule ist um den Innenumfang des Gehäuses fest herum befestigt, um ein Bezugssignal von einer externen Wechselstromleistungsquelle einzugeben; eine ringförmige se­ kundäre Leistungsquellenspule ist koaxial und entgegenge­ setzt bezüglich der primären Leistungsquellenspule angeord­ net und in integraler Weise drehbar mit dem Eingangsende der Drehdetektorwelle; eine primäre Detektorspule ist mit der sekundären Leistungsquellenspule verbunden und kontinuier­ lich um die Vielzahl der magnetischen Polstücke des ersten ringförmigen Magnetkerns herum gewickelt; eine sekundäre De­ tektorspule ist kontinuierlich um die Vielzahl der magneti­ schen Polstücke herum gewickelt, und zwar zum Festellen der relativen Drehversetzung; eine ringförmige primäre Signal­ spule ist mit der sekundären Detektorspule verbunden und in integraler Weise drehbar mit dem Eingangsende der Drehde­ tektorwelle; schließlich ist eine ringförmige sekundäre Sig­ nalspule koaxial und entgegengesetzt bezüglich der primären Signalspule angeordnet und fest um den Innenumfang des Ge­ häuses herum befestigt, um die Detektorsignale abzugeben, die die relative Drehversetzung repräsentieren.

Da die Drehmomentdetektorvorrichtung selbst in einem Gehäuse eingebaut ist, und zwar durch eine außerordentlich einfache Konstruktion, und da die Versorgung der Bezugssignale für die Drehmomentdetektorvorrichtung und die Lieferung der Detektor­ signale von der Vorrichtung durch eine nicht kontaktierende Struktur durch Anwendung des Transformatorprinzips durchge­ führt werden kann, hat erfindungsgemäß die Drehdetektorvor­ richtung eine ausgezeichnete Haltbarkeit, Wettersicherheit und gute Eigenschaften bei Umwelteinflüssen und ist somit sehr zuverlässig.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung erge­ ben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine typische Ausbildungsform eines ersten Ausführungsbeispiels der Drehmomentdetektor­ vorrichtung;

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel des Drehmomentde­ tektorteils längs Linie I-I in Fig. 1;

Fig. 3 ein elektrisches Schaltungsdiagramm für die Drehmomentdetektorvorrichtung gemäß Fig. 1 und 2;

Fig. 4 Signalwellenformen beim Betrieb der in Fig. 3 gezeigten elektrischen Schaltung;

Fig. 5 die Beziehung zwischen dem Drehmoment und den Magnetisierungsbedingungen, erzeugt an dem Drehmomentdetektorteil der Fig. 2;

Fig. 6 die Beziehung zwischen den Ausgangssignalen, erhalten durch die Drehmomentdetektorvorrich­ tung gemäß der Erfindung und der Richtung des Drehmoments;

Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Drehmo­ mentdetektorteils längs Linie I-I in Fig. 1;

Fig. 8 die Beziehung zwischen dem Drehmoment und den magnetisierten Bedingungen, erzeugt durch den Drehmomentdetektorteil der Fig. 7;

Fig. 9 ein Beispiel gemäß welchem die Drehmomentde­ tektorvorrichtung gemäß der Erfindung bei einem Lenkgetriebe angewandt wird;

Fig. 10 eine typische Ausbildungsform des zweiten Ausführungsbeispiels der Drehdetektorvor­ richtung gemäß der Erfindung;

Fig. 11 den Drehmomentdetektorteil längs Linie II-II in Fig. 10, und

Fig. 12 ein elektrisches Schaltungsdiagramm für die Drehmomentdetektorvorrichtung gemäß Fig. 10 und 11.

Die Fig. 1 zeigt eine typische Ausbildungsform eines ersten Ausführungsbeispiels der Drehmomentdetektorvorrichtung ge­ mäß der Erfindung, und zwar teilweise im Schnitt dargestellt.

Innerhalb eines ringförmigen Gehäuses 1 ist eine Drehmoment­ detektorwelle 3 drehbar mittels eines Lagers 2 angeordnet. Ein Ende der Drehmomentdetektorwelle 3 arbeitet als ein Eingangsende 3 a, wohingegen das andere Ende der Welle als ein Ausgangsende 3 b arbeitet. Das Ausgangsende 3 b wird zur Drehung veranlaßt, und zwar durch die Torsion der Drehmoment­ detektorwelle 3 infolge der Drehung des Eingangsendes 3 a, und die relative Drehversetzung zwischen den Eingangs- und Ausgangsenden macht es möglich, die Größe des Drehmoments zu detektieren.

Eine Hülse 4 ist auf die Drehmomentdetektorwelle 3 aufge­ paßt. Ein Ende der Hülse ist drehbar am Eingangsende 3 a durch einen Stift 5 angeordnet und dreht sich somit zu­ sammen mit der Welle, wohingegen das andere Ende der Hülse durch ein Lager 6 derart gehalten ist, daß es sich relativ bezüglich des Ausgangsendes 3 b verdrehen kann.

Längs des Innenumfangs des Gehäuses ist durch ein Isolations­ glied 7 eine ringförmige primäre Leistungsquellenspule 8 befestigt. Die Spule 8 ist mit einer externen Wechselstrom­ leistungsquelle (Bezugszeichen 20 in Fig. 3) verbunden, und zwar über einen Eingangsleiter 9. Andererseits ist eine ringförmige Sekundärleistungsquellenspule 11 längs des Äußeren Umfangs der Hülse 4 angeordnet und kann sich zu­ sammen mit der Hüse drehen. Die Sekundärspule 11 ist durch ein Isolierglied 10 verlaufend angeordnet, und zwar koaxial und entgegengesetzt bezüglich der primären Leistungsquellen­ spule 8. Ferner ist eine ringförmige primäre Signalspule 12 integral mit der Hülse 4 in dem Isolierglied 10 vorgesehen. Andererseits ist im Isolierglied 7 an der Seite des Gehäuses 1 eine ringförmige Sekundärsignalspule 13 fest angeordnet, und zwar koaxial und entgegengesetzt liegend bezüglich der primären Signalspule 12. Die sekundäre Signalspule 13 ist mit einer geeigneten externen Signalverarbeitungsschaltung (nicht gezeigt) durch einen Ausgangsleiter 14 für detektierte Signale verbunden.

Der ringförmige Magnetkern 16, auf den eine Detektorspule 19 gewickelte ist, und der ringförmige Magnetkern 17 bilden einen Drehmomentdetektorteil. Der Magnetkern 16 wird durch das Isolierglied 10 an der Seite der Hülse 4 getragen und ist in integraler Weise mit dem Eingangsende 3 a der Dreh­ momentdetektorwelle 3 verdrehbar, während der Magnetkern 17 in integraler Weise mit dem Ausgangsende 3 b verdrehbar ist und koaxial entgegengesetzt bezüglich des Magnetkerns 16 an­ geordnet ist.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht längs Linie I-I in Fig. 1 und zeigt im einzelnen eine typische Konstruktionsform des oben erläuterten Drehmomentdetektorteils. Der ringförmige Magnet­ kern 17 ist, wie gezeigt, derart aufgebaut, daß er integral mit dem Ausgangsende 3 b der Drehmomentdetektorwelle 3 ist und wird unter Bezugnahme auf seine Funktion erläutert. Er hat zwei Ausschnitteile 18 a, 18 b, die an im wesentlichen diametral entgegengesetzt liegenden Positionen sich befinden, und zwar bezüglich der Drehachse. Der Ringmagnetkern 16, der bezüglich des Magnetkerns 17 drehbar ist, besitzt vier aufgewickelte Detektorspulen 19 a-19 d um ihn herum, und zwar in einer äquidistanten, d.h. den gleichen Abstand aufweisenden Beziehung miteinander. Durch diesen Aufbau können die entsprechenden Magnetkreise gebildet zwischen dem Magnetkern 17 und dem Magnetkern 16 bezüglich der Detektor­ spulen 19 a-19 d verändert werden, und zwar abhängig von der relativen Drehversetzung zwischen den Magnetkernen. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß eine Veränderung, d.h. eine Erhöhung/Verminderung in der magnetischen Kapazität des einen Paars von Detektorspulen 19 a, 19 b gegenüber dem anderen Paar von Spulen 19 c, 19 d in Entsprechung mit der relativen Drehversetzung der Magnetkerne umgekehrt bewirkt wird.

Fig. 3 zeigt ein elektrisches Schaltungsdiagramm für die erfindungsgemäße Drehmomentdetektorvorrichtung.

Eine Wechselstromleistungsquelle 20 liegt an der primären Leistungsquellenspule 8 über Leistungsquelleneingangs­ leiter 9, und die entgegengesetzt liegenden Enden der zuge­ hörigen sekundären Leistungsquellenspule 11 sind in ent­ sprechender Weise verbunden mit den Eingangsklemmen J 1, J 2 der Wechselstrombrückenschaltung gebildet durch die vier Detektorspulen 19 a-19 d. Die Ausgangsklemmen J 3, J 4 der Brückenschaltung sind jeweils mit den entgegengesetzt liegenden Enden der primären Signalspule 12 verbunden. Die entgegengesetzt liegenden Enden der Sekundärsignalspule 13 sind in entsprechender Weise mit den Ausgangsklemmen OUT der Drehmomentdetektorvorrichtung durch Detektorsignalaus­ gangsleiter 14 verbunden. Die primäre Leistungsquellenspule 8 und die sekundäre Leistungsquellenspule 11, wie auch die primäre Signalspule 12 und die sekundäre Signalspule 13 liefern oder empfangen die Leistung oder Signale in einem Nicht-Kontakt-Zustand über die gegenseitige Induktivität.

Wenn ein Wechselstromwellenbezugssignal (in Fig. 4A gezeigt) an die primäre Leistungsquellenspule 8 von der Wechsel­ stromleistungsquelle 20 geliefert wird, so wird ein Wechselstromwellensignal proportional zur gegenseitigen Induktivität zwischen den primären und sekundären Spulen 8, 11 in der sekundären Leistungsquellenspule 11 induziert und sodann an die Wechselstrombrückenschaltung geliefert.

Wenn kein Drehmoment an das Eingangsende 3 a der Drehmoment­ detektorwelle 3 angelegt wird, so sind die magnetisierten Bedingungen bezüglich des einen Paars von Detektorspulen 19 a, 19 b und dem anderen Paar von Detektorspulen 19 c, 19 d genau die gleichen wie dies in Fig. 5A gezeigt ist. Infolge­ dessen wird kein Signal von der Wechselstrombrücken­ schaltung durch die Detektorspulen 19 a-19 d abgegeben.

Wenn umgekehrt ein Drehmoment an das Eingangsende 3 a in einer Drehrichtung angelegt wird, so werden die magneti­ sierten Bedingungen oder die magnetische Kapazität bezüglich des einen Paars von Detektorspulen 19 a, 19 b und des anderen Paars von Detektorspulen 19 c, 19 d in umgekehrter Weise beeinflußt, wie dies in Fig. 5B gezeigt ist, und die Aus­ gangswelle gemäß Fig. 4B wird als ein Detektionssignal an den Ausgangsklemmen J 3, J 4 der Wechselstrombrückenschaltung erzeugt. Dieses detektierte Signal repräsentiert die relative Drehversetzung zwischen dem Eingangsende 3 a und desm Ausgangsende 3 b der Drehmomentdetektorwelle 3.

Wenn sodann ein Drehmoment an das Eingangsende 3 a in umge­ kehrter Richtung angelegt wird, so wird der magnetisierte Zustand bezüglich der Detektorspulen 19 a-19 d so, wie dies in Fig. 5C dargestellt ist, und demgemäß wird an den Aus­ gangsklemmen J 3, J 4 der Wechselstrombrückenschaltung eine Ausgangswelle erzeugt, die die Phasenumkehr bezüglich der Ausgangswelle gemäß Fig. 4B repräsentiert, und zwar in der Art und Weise, wie dies in Fig. 4C gezeigt ist.

Es sei bemerkt, daß die Amplituden der Ausgangswellen von der Wechselstrombrückenschaltung (gezeigt in Fig. 4 als h 1, h 2) sich in Folge der Größe des Drehmoments oder der relativen Drehversetzung zwischen dem Eingangsende 3 a und dem Ausgangsende 3 b der Drehmomentdetektorwelle 3 ver­ ändern.

Das von der Wechselstrombrückenschaltung erhaltene Ausgangs­ signal wird somit von den Ausgangsklemmen OUT abgegeben, und zwar durch die primäre Signalspule 12 und die sekundäre Signalspule 13, als das Detektorsignal der Dreh­ momentdetektorvorrichtung. Der Fachmann erkennt ohne weiteres, daß das detektierte Signal bezüglich einer Signal­ wellenform von der Leistungsquelle phasendetektiert sein kann, wodurch das Drehmomentdetektorsignal entsprechend der Richtung und Größe des Drehmoments am Eingangsende 3 a in Fig. 6 erhalten werden kann.

Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Dreh­ momentdetektorteils, der im Schnitt in einer Art und Weise ähnlich Fig. 2 dargestellt ist, und zwar längs Linie I-I gemäß Fig. 1. Obwohl der am Ausgangsende der Drehmoment­ detektorwelle 3 fest angeordnete ringförmige Magnetkern 17 identisch zum Magnetkern der Fig. 2 ist, so ist der koaxial und entgegengesetzt bezüglich des Magnetkerns 17 angeord­ nete Magnetkern 16 in vier Magnetkernteile 16 a-16 d unter­ teilt, und die Detektorspulen 19 a-19 d sind in entsprechen­ der Weise um die unterteilten Magnetkernteile gewickelt.

Fig. 8 veranschaulicht die magnetisierten Zustände der Magnetkernkonstruktion gemäß Fig. 7. In einer Art und Weise ähnlich zu der Fig. 5 veranschaulicht Fig. 8A den Zustand wo kein Drehmoment an das Eingangsende 3 a der Drehmoment­ detektorwelle 3 angelegt wird. Fig. 8B veranschaulicht den Zustand in dem ein Drehmoment in einer Drehrichtung an das Eingangsende 3 a angelegt ist. Fig. 8C veranschaulicht den Zustand in dem Drehmoment an das Eingangsende 3 a in umge­ kehrter Drehrichtung angelegt ist.

Die hier im einzelnen beschriebene Drehmomentdetektorvor­ richtung gemäß der Erfindung ist besonders geeignet für eine Lenkdrehmomentdetektorvorrichtung, wie sie in einem Automobil verwendet wird, welches über lange Zeitperioden hinweg ungünstigen Betriebsbedingungen ausgesetzt ist. In diesem Anwendungsfall kann das Lenkzahnrad oder Lenkge­ triebegehäuse als das Gehäuse verwendet werden, wie dies in Fig. 9 gezeigt, und das Eingangsende der Drehmomentdetektor­ welle 3 ist verbunden mit dem Lenkrad eines Automobils, während das Ausgangsende mit den linken und rechten Rädern durch ein Ritzel 21 und eine Zahnstange 22 für den Lenk­ vorgang verbunden ist. Die Drehmomentdetektorsignalausgangs­ größe von der Drehmomentdetektorvorrichtung kann an einen Elektromotor oder eine Leistungssteuervorrichtung für das hydraulische Drucksystem geliefert werden, welches dafür geeignet ist, die oben erwähnte Lenkzahnstangenwelle 22 an­ zutreiben, um so die Richtung und die Größe der Lenkhilfe­ leistung zu steuern.

Fig. 10 zeigt eine typische Konstruktionsform des zweiten Ausführungsbeispiels der Drehmomentdetektorvorrichtung ge­ mäß der Erfindung, die teilweise im Schnitt dargestellt ist.

Aus einem Vergleich der Fig. 1 und 10 ergibt sich klar, daß das zweite Ausführungsbeispiel in ähnlicher Weise wie das erste Ausführungsbeispiel aufgebaut ist, mit der Ausnahme hinsichtlich des Drehmomentdetektorteils bezüglich des Ausgangsendes 3 b der Drehmomentdetektorwelle 3. In Fig. 10 sind diejenigen Bauteile, die die gleichen sind wie die in Fig. 1, mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Es sei bemerkt, daß die Bezugszeichen 8 a bzw. 13 a Eisenjochkerne auf der Statorseite bezeichnen, und die Bezugszeichen 11 a bzw. 12 a und bezeichnen Eisenjochkerne auf der Rotorseite. Das Be­ zugszeichen 116′ bezeichnet einen Jochteil des Magnetkerns 116.

Fig. 11 ist ein Schnitt längs Linie II-II in Fig. 10 und zeigt eine typische Konstruktionsform des erfindungsgemäßen Drehmomentdetektorteils. Wie gezeigt, besitzt ein ringförmiger Magnetkern 117 integral ausgebildet mit dem Ausgangsende 3 b der Drehmomentdetektorwelle 3 zwei vorspringende Teile 117 a und 117 b in diametral entgegengesetzter Beziehung bezüglich der Drehachse. Ein Magnetkern 116 ist drehbar bezüglich des Magnetkerns 117 und weist vier Magnetpolstücke 116 a, 116 b, 116 c und 116 d auf. Eine primäre Detektorspule 119 p, die mit der sekundären Leistungsquellenspule 11 zu verbinden ist, ist sequentiell auf die entsprechenden Magnetpolstücke des Magnetkerns 117 aufgewickelt, und eine sekundäre Detektorspule 119 s ist ebenfalls sequentiell auf die ent­ sprechenden magnetischen Polstücke des Magnetkerns 117 auf­ gewickelt. Die sekundäre Detektorspule 119 s ist mit der primären Signalspule 12 verbunden. Durch diesen Aufbau kann die magnetische Flußverteilung, erzeugt durch das sekundäre Leistungssignal angelegt an die primäre Detektorspule 119 p, infolge der relativen Drehversetzung zwischen Magnetkern 116 und Magnetkern 117, verändert werden, wobei diese Veränderung bewirkt, daß das sekundäre Detektorsignal in der sekundären Detektorspule 119 s induziert wird, und dieses induzierte Signal wird an die primäre Signalspule 12 angelegt. Demge­ mäß kann das Drehmoment als eine Funktion der relativen Drehversetzung zwischen dem Magnetkern 116 und dem Magnetkern 117 detektiert werden. Es ist hier darauf hinzuweisen, daß die bezüglich der Magnetpolstücke 116 a, 116 b, 116 c und 116 d des Magnetkerns gegebenen Teile die Richtung des Magnetflusses Φ zu einer gewählten Zeit zeigen, wobei die Flüsse durch die erregte Primärdetektorspule 119 p vorgesehen werden.

Fig. 12 zeigt ein elektrisches Schaltungsdiagramm des zweiten Ausführungsbeispiels der Drehdetektorvorrichtung gemäß der Erfindung.

Die Wechselstromleistungsquelle 20 liegt an der Primär­ leistungsquellenspule 8 über die Stromeingangsleiter 9. Die entgegengesetzt liegenden Enden der sekundären Leistungs­ quellenspule 11 sind mit der primären Detektorspule 119 p verbunden, die ihrerseits sequentiell auf vier Magnetpol­ stücke 116 a-116 d des Magnetkerns 116 aufgewickelt ist. Die sekundäre Detektorspule 119 s ist in ähnlicher Weise sequentiell auf die vier Magnetpolstücke aufgewickelt und ist an die primäre Signalspule 12 angeschlossen. Es sei be­ merkt, daß die Symbole a bis d in Fig. 12 den Symbolen für die entsprechenden Magnetstücke des Magnetkerns 116 ent­ sprechen und die Punkte bezeichnen die Wickelrichtung. Die entgegengesetzt liegenden Enden der Sekundärspule 13 sind mit den Ausgangsklemmen OUT der Drehmomentdetektorvor­ richtung durch die Ausgangsleiter 14 verbunden.

Aus den vorstehenden Erläuterungen ist klar, daß die Lieferung und der Empfang von Leistung und Signalen in einem nicht-kontakierenden Zustand erfolgt, und zwar mittels der gegenseitigen Induktivität zwischen der primären Leistungs­ quellenspule 8 und der sekundären Leistungsspule 11, zwischen der primären Detektorspule 119 p und der sekundären Detektorspule 119 s und schließlich zwischen der primären Signalspule 12 und der sekundären Signalspule 13.

Wie bei der Arbeitsweise des ersten Ausführungsbeispiels gilt auch hier folgendes: Wenn ein Bezugswechselstromsignal (in Fig. 4A gezeigt) von der Wechselstromleistungsquelle 20 an die primäre Leistungsquellenspule 8 angelegt wird, so wird das in Fig. 4B oder 4C gezeigte Ausgangssignal sequentiell als ein Detektor- oder Detektionssignal erzeugt, und zwar durch die sekundäre Spulenleistungsquelle 11, die primäre Signalspule 119 p und die sekundäre Detektionsspule 119 s und sodann durch die primäre Signalspule 12 und die sekundäre Signalspule 13. Dieses detektierte Signal repräsentiert die relative Drehversetzung zwischen dem Ein­ gangsende 3 a und dem Ausgangsende 3 b der Drehmoment­ detektorwelle 3 und somit das Drehmoment am Eingangsende 3 a in einer Drehrichtung.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor:

Eine Drehmomentdetektorvorrichtung weist eine drehbare Drehmomentdetektorwelle auf, mit einem Eingangsende und einem Ausgangsende, und zwar drehbar infolge der Drehung des Eingangsendes und vorgesehen in einem Gehäuse. Ein elektromagnetischer Detektorteil ist der relativen Dreh­ versetzung zwischen den Eingangs- und Ausgangsenden ausge­ setzt und ist jeweils an der Seite des Eingangsendes und an der Seite des Ausgangsendes vorgesehen. Eine Primärspule für die Leistungsquelle und eine Sekundärspule für die Signale sind am Gehäuse vorgesehen, während eine Sekundär­ spule für die Leistungsquelle und eine Primärspule für die Signale an der Seite des Eingangsendes der Drehmoment­ detektorwelle vorgesehen sind. Die Lieferung von Bezugs­ signalen an den Detektorteil zum Detektieren der relativen Drehversetzung und zur Ausführung der Signale bezüglich der Drehversetzung von dem Detektorteil kann mechanisch und in einer nicht-kontaktierenden Art und Weise durch die Anwen­ dung des Transformatorprinzips erfolgen.

Claims (5)

1. Drehmomentfeststellvorrichtung, geeignet zum Feststel­ len des Drehmoments infolge einer relativen Drehverset­ zung zwischen einem Eingangsende und einem Ausgangsende einer Drehfeststellwelle, die drehbar in einem Gehäuse vor­ gesehen ist, wobei das Ausgangsende infolge der Drehung des Eingangsendes drehbar ist und wobei die Drehmoment­ feststellvorrichtung folgendes aufweist:
einen ersten ringförmigen Magnetkern (16), integral dreh­ bar mit dem Einlaßende der Drehmomentfeststellwelle, einen zweiten ringförmigen Magnetkern, angeordnet koaxial und entgegengesetzt bezüglich des ersten ringförmigen Mag­ netkerns und drehbar in integraler Weise mit dem Auslaß­ ende der Drehmomentfeststellwelle, vier Feststellspulen, gewickelt um den ersten ringförmigen Magnetkern in einer im wesentlichen und mit gleichem Abstand angeordneten Abstandsbeziehung und geeignet zur Bildung einer Wechsel­ strombrückenschaltung zum Feststellen der relativen Drehversetzung,
eine ringförmige primäre Leistungsquellenspule, fest um den Innenumfang des Gehäuses herum befestigt, um Bezugs­ leistungssignale von einer externen Wechselstrom­ leistungsquelle einzugeben,
eine ringförmige zweite Leistungsquellenspule, verbunden mit den Eingangsklemmen der Wechselstrombrückenschaltung, angeordnet koaxial und entgegengesetzt bezüglich der pri­ mären Leistungsquellenspule und drehbar in integraler Weise mit dem Eingangsende der Drehfeststellwelle, eine ringförmige Primärsignalspule, verbunden mit den Aus­ gangsklemmen der Wechselstrombrückenschaltung und drehbar in integraler Weise mit dem Eingangsende der Drehmoment­ feststellwelle, und
eine ringförmige zweite Signalspule, angeordnet koaxial und entgegengesetzt bezüglich der Primärsignalspule und fest um den Innenumfang des Gehäuses herum befestigt, um Signale abzugeben, die für die relative Drehversetzung repräsentativ sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite ringförmige Magnet­ kern mit zwei Ausschnitteilen ausgestattet ist, die an an­ nähernd diametral gegenüberliegenden Positionen derart an­ geordnet sind, daß der dadurch gebildete Magnetkreis zusam­ men mit dem ersten ringförmigen Magnetkern variabel ge­ macht wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste ringförmige Magnetkern ein einziges Glied aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste ringförmige Magnet­ kern vier Magnetkernteile aufweist, und daß die vier Feststellspulen jeweils um die vier Magnetkernteile ge­ wickelt sind.

5. Drehmomentfeststell- oder Detektorvorrichtung, geeignet zum Feststellen oder Detektieren eines Drehmoments in­ folge der relativen Drehversetzung zwischen einem Ein­ gangsende und einem Ausgangsende einer Drehdetektor- oder Drehfeststellwelle, die drehbar in einem Gehäuse vorge­ sehen ist, wobei das Ausgangsende infolge der Drehung des Eingansendes verdrehbar ist, und wobei die Drehmomentde­ tektorvorrichtung folgendes aufweist:
einen ersten ringförmigen Magnetkern, der eine Vielzahl von magnetischen Polstücken aufnimmt und in integraler Weise drehbar mit dem Eingangsende der Drehmomentdetek­ torwelle ist,
einen zweiten ringförmigen Magnetkern, angeordnet koaxial und entgegengesetzt bezüglich des ersten ringförmigen Magnetkerns und drehbar in integraler Weise mit dem Aus­ gangsende der Drehmomentdetektorwelle, eine ringförmige primäre Leistungsquellenspule, fest um den Innenumfang des Gehäuses herum befestigt, um Bezugs­ signale von einer externen Wechselstromleistungsquelle einzugeben,
eine ringförmige sekundäre Leistungsquellenspule, ange­ ordnet koaxial und entgegengesetzt bezüglich der primä­ ren Leistungsquellenspule und drehbar in integraler Wei­ se mit dem Eingangsende der Drehmomentdetektorwelle, eine primäre Detektorspule, verbunden mit der sekundären Leistungsquellenspule und kontinuierlich gewickelt um die Vielzahl von Magnetpolstücken des ersten ringförmi­ gen Magnetkerns,
eine zweite Detektorspule, kontinuierlich gewickelt um die Vielzahl der Magnetpolstücke zum Detektieren der re­ lativen Drehversetzung,
eine ringförmige primäre Signalspule, verbunden mit der zweiten Detektorspule und drehbar in integraler Weise mit dem Eingangsende der Drehmomentdetektorwelle, und eine zweite sekundäre Signalspule, angeordnet koaxial und entgegengesetzt bezüglich der primären Signalspule und um den Innenumfang des Gehäuses herum befestigt, um die De­ tektorsignale repräsentativ für die relative Drehverset­ zung abzugeben.