DE4005396A1 - Measurement signal communication device for motor vehicle - performs optical, transfer between rotary and fixed transfer parts with pre-transfer amplification - Google Patents
Measurement signal communication device for motor vehicle - performs optical, transfer between rotary and fixed transfer parts with pre-transfer amplificationInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Übertragen von Meßsignalen von einem rotierenden Bauteil eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einem Rad oder einer Radachse, zu einem stationären Meßgerät, mit einem ersten Übertragungsteil, das mit dem Bauteil gekuppelt ist und einem zweiten Übertragungsteil, das mit der Karosserie des Kraftfahrzeugs verbunden ist und mit einer Übertragungsleitung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen dem zweiten Übertragungsteil und dem Meßgerät.The invention relates to a device for transmission of measurement signals from a rotating component of a Motor vehicle, in particular a wheel or a wheel axle a stationary measuring device with a first transmission part, that is coupled to the component and a second Transmission part that with the body of the motor vehicle is connected and with a transmission line for manufacturing an electrical connection between the second Transmission part and the measuring device.
In der Automobilindustrie ist es notwendig, Meßsignale, die auf einer rotierenden Welle anfallen, auf ein stationäres Meßgerät zur weiteren Auswertung zu übertragen. Dies ist besonders wichtig bei den angetriebenen Achsen, wo über eine Torsionsmessung der Achse auf das tatsächlich anliegende Drehmoment geschlossen werden kann. Dazu ist es z. B. üblich, auf der Welle oder Achse eine Brückenanordnung mit vier Dehnungsmeßstreifen vorzusehen, die an zwei gegenüberliegenden Knotenpunkten mit einer Versorgungsspannung beaufschlagt wird. Die Meßbrücke ist so abgeglichen, daß bei unbelasteter Welle zwischen den beiden anderen Knotenpunkten keine Spannung anliegt. Der Wert des Meßsignals ist also Null.In the automotive industry it is necessary to measure signals that are based on a rotating shaft, on a stationary measuring device transferred for further evaluation. This is special important for the driven axles, where over a Torsion measurement of the axis on the actually applied Torque can be closed. For this it is e.g. B. usual a bridge arrangement of four on the shaft or axis Strain gauges to be provided on two opposite A supply voltage is applied to nodes. The measuring bridge is adjusted so that the shaft is not loaded there is no tension between the other two nodes is present. The value of the measurement signal is therefore zero.
Im Fahrbetrieb wird die Welle tordiert, wobei die Meßbrücke aus ihrem Gleichgewicht gerät. Beim Kraftfahrzeug liegt die Versorgungsspannung üblicherweise in der Größenordnung der Bordspannung, also bei ca. 12 Volt. Selbst eine starke Torsion der Welle führt dann lediglich zu einem Meßsignal mit einer Signalspannung von ca. ± 5 mV. Auch Meßwertaufnehmer zur Erfassung anderer Informationen, wie beispielsweise ein Pt100-Element zum Bestimmen der Bremsscheibentemparatur, liefern nur sehr kleine Meßsignalspannungen.The shaft is twisted while driving, with the measuring bridge off lost their balance. In the motor vehicle is the Supply voltage usually in the order of magnitude On-board voltage, i.e. at approx. 12 volts. Even a strong twist the wave then only leads to a measurement signal with a Signal voltage of approx. ± 5 mV. Also sensors for Capture other information, such as a Pt100 element for determining the brake disc temperature only very small measurement signal voltages.
Das Meßsignal wird über mechanische Übertragungsvorrichtungen von der rotierenden Welle auf das feststehende Teil übertragen. Dabei kommen z. Zt. Kugelumlaufübertrager, Schleifringübertrager oder Quecksilberübertrager zum Einsatz. Beim Kugelumlaufübertrager wird das Meßsignal über die Kontaktpunkte des Kugellagers übertragen, wobei sich die Übertragungsfunktion aufgrund von Verschmutzung und Oxidation der Bauteile im Betrieb relativ schnell ändert. Beim Schleifringübertrager kommt neben diesen negativen Einflüssen noch die Gefahr der Entstehung von Kontaktbrücken zwischen benachbarten Schleifringen hinzu. Beim Quecksilberübertrager dreht sich die Welle in einem Quecksilberbad. Hier wird die Übertragungsfunktion durch Undichtigkeiten und einen sich im Betrieb ändernden Benetzungsgrad beeinflußt.The measurement signal is transmitted via mechanical transmission devices transferred from the rotating shaft to the stationary part. Here come z. Currently ball transfer, slip ring transfer or mercury transmitter. At the Ball transfer is the measuring signal via the contact points transfer of the ball bearing, the transfer function due to contamination and oxidation of the components in the Operation changes relatively quickly. With the slip ring transmitter besides these negative influences, there is also the danger of Formation of contact bridges between neighboring ones Slip rings. With the mercury transmitter that turns Wave in a mercury bath. Here is the Transfer function through leaks and a Operation affects the degree of wetting.
Versuche haben ergeben, daß bei den erwähnten kleinen Signalspannungen und den sich verschlechternden Übertragungsfunktionen der bekannten Übertragungsvorrichtungen eine zuverlässige Messung nur innerhalb der ersten 50 km zustande kommt. Danach muß die Übertragungsvorrichtung gewartet werden. Als weiterer gravierender Nachteil hat sich bei der herkömmlichen Übertragung die Empfindlichkeit gegenüber externen Einflüssen, wie z. B. die Störung durch einen Sender, herausgestellt. Dies führt dazu, daß innerhalb der an sich brauchbaren Meßwertaufnahme (die erwähnten 50 km) Verzerrungen aufgrund einer Überlagerung zu hoher externer Felder vorkomnen.Experiments have shown that in the small Signal voltages and the deteriorating Transfer functions of the known transfer devices a reliable measurement only within the first 50 km comes about. After that, the transmission device must be serviced will. Another serious disadvantage with the sensitivity to conventional transmission external influences, such as B. the interference from a transmitter, exposed. This leads to that within itself usable measured value recording (the 50 km mentioned) distortions external fields may be too high due to an overlay.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß eine störungsunanfällige Meßwertübertragung auf den zweiten, den festliegenden Übertragungsteil erreicht wird.The invention has for its object a device type mentioned in such a way that a interference-free transmission of measured values to the second, the fixed transmission part is reached.
Diese Aufgabe wird in einer ersten Ausführungsform erfindungsgemäß gelöst durch eine im ersten Übertragungsteil angeordnete Verstärkerstufe, in der die Meßsignale vor der Übertragung verstärkt werden. Durch diese Maßnahme wird nicht in das Übertragungssystem selbst eingegriffen, sondern das Meßsignal wird rotorseitig so weit verstärkt, daß die angesprochenen negativen Effekte ihren störenden Einfluß weitgehend verlieren.This task is done in a first embodiment solved according to the invention by a in the first transmission part Arranged amplifier stage in which the measurement signals before Transmission will be amplified. This measure will not interfered in the transmission system itself, but that Measurement signal is amplified on the rotor side so far that the mentioned negative effects their disruptive influence largely lose.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Übertragungsteile zur berührungslosen Übertragung des Meßsignals ausgebildet sind. Durch die berührungslose Übertragung werden alle diejenigen störenden Einflüsse eliminiert, die im Stand der Technik durch den Verschleiß und die Verschmutzung der an der Übertragung beteiligten mechanischen Bauteile hervorgerufen werden. Je nach Art der gewählten berührungslosen Übertragung kann es zweckmäßig sein, auch hier das Meßsignal vorher zu verstärken. Bei Wahl eines optischen Übertragungsweges beispielsweise kann von einer elektrischen Verstärkung des Meßsignals abgesehen werden, wenngleich diese auch hierbei vorteilhaft sein kann.According to a second embodiment, the task solved according to the invention in that the two Transmission parts for the contactless transmission of the Measurement signal are formed. Through the non-contact Transmission becomes all those disruptive influences eliminated by the wear and tear in the prior art the pollution of those involved in the transmission mechanical components are caused. Depending on the type of selected contactless transmission, it may be appropriate here too, amplify the measurement signal beforehand. When choosing one optical transmission path, for example, from one electrical amplification of the measurement signal are disregarded, although this can also be advantageous here.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß das erste Übertragungsteil eine LED und das zweite Übertragungsteil einen Fotodetektor aufweisen, der als Fototransistor oder Fotodiode ausgebildet sein kann. Durch diese Maßnahme werden sowohl die Nachteile der mechanischen Übertragungsvorrichtungen als auch der negative Einfluß elektromagnetischer Wellen auf die Übertragung umgangen. Das vom Meßwertaufnehmer oder Sensor kommende Meßsignal wird einem Elektronikbaustein zur übertragungsgerechten Signalaufbereitung zugeführt. Das Ergebnis der Aufbereitung kann beispielsweise der Wert des Meßsignals in codierter, digitaler Form sein. Das Digitalwort wird dann in optische Impulse umgesetzt und in Richtung Fotodetektor abgestrahlt.A particularly advantageous embodiment of the invention is characterized in that the first transmission part a LED and the second transmission part a photo detector have, which is designed as a phototransistor or photodiode can be. This measure both the disadvantages of mechanical transmission devices as well as the negative Influence of electromagnetic waves on the transmission circumvented. The one coming from the sensor or sensor Measurement signal is an electronic component for signal processing suitable for transmission. The The result of the preparation can be, for example, the value of Measurement signal in coded, digital form. The digital word is then converted into optical impulses and towards Emitted photodetector.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Es zeigen:Further advantages and refinements of the invention result from the description of exemplary embodiments with reference to the Characters. Show it:
Fig. 1 ein Meßsignalübertragungssystem nach einer ersten Ausführungsform, Fig. 1 is a Meßsignalübertragungssystem according to a first embodiment;
Fig. 2 ein Meßsignalübertragungssystem nach einer zweiten Ausführungsform, und Fig. 2 shows a measurement signal transmission system according to a second embodiment, and
Fig. 3 ein Blockschaltbild zur Meßsignalübertragung. Fig. 3 is a block diagram for measurement signal transmission.
Die Übertragungsvorrichtung 13 aus den Fig. 1 und 2 ist beispielsweise über das Hinterrad eines Personenkraftwagens an dessen angetriebener Radachse befestigt, um Meßsignale, die von einem Meßwertaufnehmer erzeugt werden, auf ein im Kraftfahrzeug ortsfestes Meßgerät zu übertragen. Der Meßwertaufnehmer kann beispielsweise aus zu einer Meßbrücke zusammengeschalteten Dehnungsmeßstreifen bestehen. Es kommen auch andere Meßwertaufnehmer 19 in Betracht, wie zum Beispiel ein Temperatursensor zur Erfassung der Bremsscheibentemperatur. Die Meßsignale werden über ein Kabel 33 und eine Steckerverbindung 35 in die Übertragungsvorrichtung 13 geleitet, von der sie über eine Übertragungsleitung 21 an das Meßgerät weitergegeben werden.The transmission device 13 from FIGS. 1 and 2 is fastened, for example, via the rear wheel of a passenger car to its driven wheel axle in order to transmit measurement signals which are generated by a measurement sensor to a measuring device which is stationary in the motor vehicle. The transducer can consist, for example, of strain gauges connected to form a measuring bridge. Other transducers 19 can also be considered, such as a temperature sensor for detecting the brake disc temperature. The measurement signals are passed via a cable 33 and a plug connection 35 into the transmission device 13 , from which they are passed on to the measuring device via a transmission line 21 .
Die Übertragungsvorrichtung 13 weist ein an dem Rad festgelegtes erstes Übertragungsteil 15, das im folgenden Rotorteil 15 genannt wird, und ein mit der Karosserie des Kraftwagens verbundenes zweites Übertragungsteil 17 auf, das im folgenden Statorteil 17 genannt wird. Die Übertragungsvorrichtung 13 läßt sich im wesentlichen in vier koaxiale Kammern A, B, C und D einteilen, wobei die Möglichkeit besteht, die Kammern A-D teilweise miteinander zu kombinieren oder ineinander zu integrieren. Das soll bedeuten, daß eine der Kammern A-D z. B. wegfällt und ihr Inhalt zumindest teilweise einer anderen Kammer zugeordnet wird, oder daß eine Komponente einer der Kammern A-D in einer anderen Kammer untergebracht ist.The transmission device 13 has a first transmission part 15 fixed to the wheel, which is called rotor part 15 in the following, and a second transmission part 17 connected to the body of the motor vehicle, which is called stator part 17 in the following. The transmission device 13 can essentially be divided into four coaxial chambers A, B, C and D, it being possible to partially combine the chambers AD or to integrate them into one another. That should mean that one of the chambers AD z. B. is omitted and its content is at least partially assigned to another chamber, or that a component of one of the chambers AD is housed in another chamber.
Im folgenden wird eine Übersicht über die in den einzelnen Kammern A-D der Vorrichtung nach Fig. 1 untergebrachten Komponenten gegeben, die anschließend in ihrer Funktion und näheren Ausgestaltung weiter erläutert werden. An overview of the components accommodated in the individual chambers AD of the device according to FIG. 1 is given below, the functions and detailed design of which are subsequently explained.
Die erste Kammer A befindet sich im Rotorteil 15 und beherbergt eine oder mehrere der Komponenten: einen Elektronikbaustein 50 zur Aufbereitung der Versorgungsspannung für den Meßwertaufnehmer und für interne Komponenten, eine Verstärkerstufe 52 für die Meßsignalverstärkung, einen Elektronikbaustein 54 zur übertragungsgerechten Meßsignalaufbereitung und/oder die wellenseitige Steckerverbindung 35 zum Anschluß der Verbindungsleitung 33 zu dem Meßwertaufnehmer.The first chamber A is located in the rotor part 15 and houses one or more of the components: an electronics module 50 for processing the supply voltage for the measurement sensor and for internal components, an amplifier stage 52 for the measurement signal amplification, an electronics module 54 for transmission-appropriate measurement signal processing and / or the shaft side Plug connection 35 for connecting the connecting line 33 to the transducer.
Der Elektronikbaustein 50 dient zur Erzeugung einer stabilisierten Versorgungsspannung, die dem Meßwertaufnehmer und anderen rotorseitigen Systemkomponenten, wie der Verstärkerstufe 52 oder dem Elektronikbaustein 54, zur Verfügung gestellt werden. Im Falle einer induktiven Energieübertragung erfolgt im Elektronikbaustein 50 auch die Gleichrichtung.The electronics module 50 is used to generate a stabilized supply voltage which is made available to the transducer and other rotor-side system components, such as the amplifier stage 52 or the electronics module 54 . In the case of inductive energy transmission, rectification also takes place in the electronic module 50 .
Die Verstärkerstufe 52 ist bei dem hier diskutierten Ausführungsbeispiel als Option vorgesehen, die je nach gewählter berührungsloser Übertragungsart für das Meßsignal entfallen kann, aber auch hierbei vorteilhaft sein kann.In the exemplary embodiment discussed here, the amplifier stage 52 is provided as an option which, depending on the contactless transmission type selected, can be omitted for the measurement signal, but can also be advantageous here.
Der Elektronikbaustein 54 dient zur Aufbereitung des Meßsignals. Im Ausführungsbeispiel wird über eine LED ein optisches Signal gesendet, das in codierter Form die Information über den Wert des Meßsignals beinhaltet. Die codierte Form kann beispielsweise ein digitalisiertes Wort sein, das wieder in ein analoges Signal umzuwandeln ist. Alternativ hierzu kann die codierte Form eine Serie von Lichtimpulsen sein, aus deren zeitlichem Abstand die Frequenz ermittelt wird, die dann ein Maß für den Wert des Meßsignals ist. Im Elektronikbaustein 54 wird diese Codierung vorgenommen.The electronics module 54 is used to process the measurement signal. In the exemplary embodiment, an optical signal is sent via an LED, which contains the information about the value of the measurement signal in coded form. The encoded form can be, for example, a digitized word that is to be converted back into an analog signal. Alternatively, the coded form can be a series of light pulses, from the time interval of which the frequency is determined, which is then a measure of the value of the measurement signal. This coding is carried out in electronics module 54 .
Die erste Kammer A wird von einem Deckel 58 verschlossen, der ein Eindringen von Wasser in die Kammer A verhindert. Der Deckel 58 ist leicht lösbar, sodaß das Innere der Kammer A bequem zugänglich ist. Gegenüber dem Deckel 58 wird die Kammer A von einer ersten Trennwand 60 begrenzt, an deren anderer Seite sich die zweite Kammer B, die eine Verbindungskammer zwischen dem Rotorteil 15 und dem Statorteil 17 bildet, anschließt. Wie auch die gesamte Übertragungsvorrichtung 13 ist die erste Kammer A als flacher Zylinder oder scheibenartig ausgebildet. An ihrem Gehäuseumfang ist ein Flansch 62 vorgesehen, über den sie an die Radschrauben des Rads des Kraftfahrzeugs angeschraubt ist, die hierzu mit Gewindebohrungen versehen sind.The first chamber A is closed by a cover 58 which prevents water from entering the chamber A. The lid 58 is easily detachable, so that the interior of the chamber A is easily accessible. Compared to the cover 58 , the chamber A is delimited by a first partition 60 , on the other side of which the second chamber B, which forms a connecting chamber between the rotor part 15 and the stator part 17 , is connected. Like the entire transmission device 13 , the first chamber A is designed as a flat cylinder or disk-like. A flange 62 is provided on its housing periphery, via which it is screwed to the wheel bolts of the wheel of the motor vehicle, which are provided with threaded holes for this purpose.
Die zweite Kammer B enthält als Verbindungskammer: eine Primärspule 74, eine Sekundärspule 76, Mu-Metalle 78 zur Magnetflußführung und eine LED 80, die vorzugsweise im Infrarotbereich arbeitet.The second chamber B contains as a connecting chamber: a primary coil 74 , a secondary coil 76 , mu-metals 78 for magnetic flux guidance and an LED 80 , which preferably works in the infrared range.
Die Primärspule 74, die Sekundärspule 76 und die Mu-Metallbleche 78 bilden ein induktives Energieübertragungssystem zur Versorgung des Meßwertaufnehmers und der internen elektronischen Komponenten. Alternativ hierzu kann auch eines der mechanischen, berührungsbehafteten Übertragungssysteme, insbesondere ein Schleifringübertrager, gewählt werden.The primary coil 74 , the secondary coil 76 and the Mu metal sheets 78 form an inductive energy transmission system for supplying the sensor and the internal electronic components. Alternatively, one of the mechanical, touch-sensitive transmission systems, in particular a slip ring transmitter, can also be selected.
Die LED 80 ist in der Drehachse des Rotorteils 15 angeordnet, um einen einfachen optischen Übertragungsweg zu erhalten. Prinzipiell kommen auch exzentrische Anordnungen in Betracht, die dann auf der Statorseite allerdings einen Kreisring von Fotodetektoren als Lichtempfänger zur Folge haben.The LED 80 is arranged in the axis of rotation of the rotor part 15 in order to obtain a simple optical transmission path. In principle, eccentric arrangements also come into consideration, which, however, then result in an annulus of photodetectors as light receivers on the stator side.
Die zweite Kammer B ist ebenfalls als flacher Zylinder ausgebildet und wird stirnseitig von der ersten Trennwand 60 und einer zweiten Trennwand 82 begrenzt. Konzentrisch zur zweiten Kammer B ist die dritte Kammer C angeordnet, die zur Aufnahme eines Kugellagers 84 zur Lagerung des Statorteils 17 auf dem Rotorteil 15 dient. Diese Anordnung der zweiten Kammer B im Innenring des Kugellagers 84 bringt die Vorteile einer kleinen Bauhöhe und einer hohen Steifigkeit mit sich. Ferner liegen keine separaten, schleifenden Dichtungen vor, weil das Lager selbstabdichtend ist. Schließlich ist noch als Vorteil zu nennen, daß keine Teile der Kammern A-D über die Fahrzeugseite hinausragen, sodaß ein hoher Schutz vor einer Beschädigung der Übertragungsvorrichtung 13 gegeben ist.The second chamber B is also designed as a flat cylinder and is delimited at the end by the first partition 60 and a second partition 82 . The third chamber C is arranged concentrically to the second chamber B and serves to receive a ball bearing 84 for mounting the stator part 17 on the rotor part 15 . This arrangement of the second chamber B in the inner ring of the ball bearing 84 offers the advantages of a small overall height and high rigidity. Furthermore, there are no separate, rubbing seals because the bearing is self-sealing. Finally, it should be mentioned as an advantage that no parts of the chambers AD protrude beyond the vehicle side, so that there is a high level of protection against damage to the transmission device 13 .
Die vierte Kammer D liegt im Statorteil 17. Das Statorteil 17 ist über ein Scharnier 39 mittels eines torsionssteifen, flexiblen Schlauches 37 mit der Karosserie des Fahrzeugs 1 verbunden. Dadurch wird der Federweg, der sich zwischen der Karosserie und dem Rad 3 im Fahrbetrieb ergibt, kompensiert. Das Statorteil 17 ist also nicht starr mit der Karosserie verbunden, sondern kann dergegenüber eine auf ein Bogenstück begrenzte Drehbewegung ausführen. Das Scharnier 39 ist vorzugsweise mit einer Klemmschelle (nicht gezeigt) oder einer Klebeverbindung mit dem Schlauch 37 verbunden.The fourth chamber D lies in the stator part 17 . The stator part 17 is connected to the body of the vehicle 1 via a hinge 39 by means of a torsionally rigid, flexible hose 37 . This compensates for the spring travel that results between the body and the wheel 3 during driving. The stator part 17 is therefore not rigidly connected to the body, but can instead perform a rotational movement limited to an arc piece. The hinge 39 is preferably connected to the hose 37 by means of a clamp (not shown) or an adhesive connection.
Die vierte Kammer D enthält eine oder mehrere der folgenden Komponenten: eine versorgungselektronische Baugruppe 90 zur Umwandlung einer Versorgungsgleichspannung in eine Wechselspannung zwecks anschließender induktiver Übertragung, ein Elektronikglied 92 zur Aufbereitung des Meßsignals, eine Steckerverbindung 94 für die Anschlußleitung 21 zum Meßgerät 23, eine Schaltungsanordnung 98 zur Signalverstärkung und einen Fotodetektor 100, der als Fotodiode dargestellt ist, aber auch ein Fototransistor sein kann.The fourth chamber D contains one or more of the following components: an electronic supply module 90 for converting a DC supply voltage into an AC voltage for subsequent inductive transmission, an electronic element 92 for processing the measurement signal, a plug connection 94 for the connecting line 21 to the measuring device 23 , and a circuit arrangement 98 for signal amplification and a photodetector 100 , which is shown as a photodiode, but can also be a phototransistor.
In der versorgungselektronischen Baugruppe 90 wird die Bordspannung von 12 Volt mittels eines elektronischen Zerhackers in eine Wechselspannung vorgegebener Frequenz umgeformt. Dies ist dann erforderlich, wenn die Energieübertragung zur Versorgung des Meßwertaufnehmers induktiv mittels der ineinander stehender Spulen 74,76 erfolgt, von denen die Primärspule bevorzugt eine Mittelanzapfung besitzt.In the supply electronic assembly 90 , the on-board voltage of 12 volts is converted into an alternating voltage of a predetermined frequency by means of an electronic chopper. This is necessary if the energy transmission for supplying the transducer takes place inductively by means of the coils 74, 76 standing one inside the other, of which the primary coil preferably has a center tap.
Das Elektronikglied 92 dient zur Aufbereitung des Meßsignals. Im Ausführungsbeispiel wird über den Fotodetektor 100 ein optisches Signal empfangen, das in codierter Form die Information über den Wert des Meßsignals enthält. Die codierte Form kann beispielsweise ein digitalisiertes Wort sein, das wieder in ein analoges Signal umzuwandeln ist. Alternativ hierzu kann die codierte Form eine Serie von Lichtimpulsen sein, aus deren zeitlichem Abstand die Frequenz ermittelt wird, die dann ein Maß für den Wert des Meßsignals ist.The electronic element 92 is used to process the measurement signal. In the exemplary embodiment, an optical signal is received via the photodetector 100 , which contains the information about the value of the measurement signal in coded form. The encoded form can be, for example, a digitized word that is to be converted back into an analog signal. Alternatively, the coded form can be a series of light pulses, from the time interval of which the frequency is determined, which is then a measure of the value of the measurement signal.
Die Schaltungsanordnung 98 ist nur dann vorgesehen, wenn das Ausgangssignal des Elektronikglieds 92 zur Signalaufbereitung nicht bereits eine hinreichend hohe Spannung aufweist.The circuit arrangement 98 is only provided if the output signal of the electronic element 92 for signal processing does not already have a sufficiently high voltage.
Die vierte Kammer D ist wiederum als flacher Zylinder ausgeführt. Sie wird stirnseitig von der zweiten Trennwand 82 und einem zweiten Deckel 102 begrenzt. Der zweite Deckel 102 ist analog zum Ersten ausgeführt, sodaß sich die gleichen Vorteile ergeben. Insgesamt gesehen liegt eine wartungsfreundliche, leicht handhabbare Übertragungsvorrichtung 13 mit hoher Lebensdauer vor.The fourth chamber D is again designed as a flat cylinder. It is delimited on the end face by the second partition wall 82 and a second cover 102 . The second cover 102 is designed analogously to the first, so that the same advantages result. Seen overall, there is a maintenance-friendly, easy-to-handle transmission device 13 with a long service life.
In Fig. 3 ist ein Blockschaltbild dargestellt, das den Übertragungsweg des Meßsignals vereinfacht darstellt. Die versorgungselektronische Baugruppe 90 dient als Leistungsoszillator zur Energieübertragung, die über die Primärspule 74 und die Sekundärspule 76 erfolgt. Die gestrichelte Linie 106 symbolisiert die Trennung des Rotorteils 15 von dem Statorteil 17.A block diagram is shown in FIG. 3, which shows the transmission path of the measurement signal in a simplified manner. The electronic supply module 90 serves as a power oscillator for energy transmission, which takes place via the primary coil 74 and the secondary coil 76 . The dashed line 106 symbolizes the separation of the rotor part 15 from the stator part 17 .
Zweckmäßigerweise wird die Sekundärspule 76 zu einem LC-Schwingkreis (nicht gezeigt) ergänzt. Damit wird bei entsprechender Abstimmung des Schwingkreises auf Resonanzfrequenz eine wirkungsvolle, verlustarme und funktionssichere Energieübertragung erreicht.The secondary coil 76 is expediently supplemented to form an LC resonant circuit (not shown). With appropriate tuning of the resonant circuit to the resonance frequency, effective, low-loss and reliable energy transmission is achieved.
In dem Elektronikbaustein 50 zur Aufbereitung der Versorgungsspannung für den Meßwertaufnehmer 19 und für interne Komponenten wird die Versorgungsspannung gleichgerichtet und anschließend dem Meßwertaufnehmer 19 zugeführt. Dort wird das Meßsignal generiert und optionsweise an die Verstärkerstufe 52 weitergeleitet. Von dort wird das Meßsignal zun Elektronikbaustein 54 zur übertragungsgerechten Meßsignalaufbereitung geführt. Dieser kann beispielsweise ein VCO (voltage control oscillator)-Bauteil sein. Dessen Ausgangssignal wird, gegebenenfalls von einer Verstärkerstufe 108 verstärkt, als Eingangssignal für die LED 80 verwendet. Von dort wird das codierte Meßsignal zum Fotodetektor 100 übertragen und nach Bedarf in der Verstärkerstufe 109 verstärkt.The supply voltage is rectified in the electronics module 50 for processing the supply voltage for the measured value sensor 19 and for internal components and then fed to the measured value sensor 19 . The measurement signal is generated there and optionally forwarded to the amplifier stage 52 . From there, the measurement signal is fed to the electronics module 54 for the measurement signal preparation that is suitable for transmission. This can be a VCO (voltage control oscillator) component, for example. Its output signal, possibly amplified by an amplifier stage 108 , is used as an input signal for the LED 80 . From there, the coded measurement signal is transmitted to the photodetector 100 and amplified in the amplifier stage 109 as required.
Es ist möglich, das codierte Meßsignal unmittelbar zum Meßgerät zu leiten und dort aus der Frequenzinformation oder dem digitalem Wort den eigentlichen Meßwert zu bilden. Um die bauliche Einheit der Übertragungsvorrichtung 13 zu erhalten, ist es jedoch vorzuziehen, die Signalaufbereitung, wie es zuvor beschrieben ist, mittels Komponenten in der vierten Kammer D vorzunehmen.It is possible to send the coded measurement signal directly to the measuring device and to form the actual measurement value from the frequency information or the digital word. In order to maintain the structural unit of the transmission device 13 , however, it is preferable to carry out the signal processing, as described above, by means of components in the fourth chamber D.
Zusammenfassend soll zu der beschriebenen Ausführungsform gesagt werden, daß einer ihrer Kernpunkte die berührungslose Übertragung des Meßsignals vom Rotorteil 15 auf das Statorteil 17 ist. Anstelle der optischen Elemente sind hierzu auch andere, beispielsweise sich gegenüberliegende, kapazitiv gekoppelte Platten, geeignet. Die Energieübertragung auf das Rotorteil 15 kann ebenfalls berührungslos oder aber mittels einer Schleifringanordnung erfolgen. Auch die Verstärkung des Meßsignals ist nicht zwingend notwendig, sondern stellt lediglich eine vorteilhafte Variante dar, was hingegen beim folgenden Lösungsweg gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 nicht der Fall ist.In summary, it should be said about the described embodiment that one of its key points is the contactless transmission of the measurement signal from the rotor part 15 to the stator part 17 . Instead of the optical elements, other, for example opposing, capacitively coupled plates are also suitable. The energy transfer to the rotor part 15 can also take place without contact or by means of a slip ring arrangement. The amplification of the measurement signal is also not absolutely necessary, but merely represents an advantageous variant, which, however, is not the case with the following solution according to the exemplary embodiment in FIG. 5.
In Fig. 2 sind gleiche Bauteile mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen. Es ist wiederum eine Übertragungsvorrichtung 13 dargestellt, die als erstes Übertragungsteil ein Rotorteil 15 und als zweites Übertragungsteil ein Statorteil 17 aufweist. Die Befestigung am Rad erfolgt analog zur vorhergehenden Variante mittels des Flansches 62. Entsprechend ist auch der Statorteil 17 mit den gleichen Mitteln, nämlich einem Scharnier 39 und einem Schlauch 37, an der Karosserie befestigt.In FIG. 2, the same components with the same reference numerals as in Fig. 1 is provided. A transmission device 13 is again shown, which has a rotor part 15 as the first transmission part and a stator part 17 as the second transmission part. The attachment to the wheel is carried out analogously to the previous variant by means of the flange 62 . Correspondingly, the stator part 17 is also attached to the body by the same means, namely a hinge 39 and a hose 37 .
Die Übertragungsvorrichtung 13 ist in vier Kammern A-D gegliedert, deren mechanischer Aufbau weitgehend mit dem nach der Fig. 1 übereinstimmt. So sind ein erster und zweiter Deckel 58, 102, eine erste und zweite Trennwand 60, 82 und ein Kugellager 84 dargestellt. Als grundlegender Unterschied wird bei vorliegender Variante das über ein Kabel 33 und eine Steckerverbindung 35 in die erste Kammer A geführte Meßsignal nicht berührungslos über die zweite zur vierten Kammer B, D übertragen, sondern mittels einer Schleifringanordnung 110. Die Schleifringanordnung 110 ist ein serienmäßiges Bauteil, das nur mit seinen Hauptbestandteilen, einem Bürstenträger 112, einem Schleifringmodul 114 und den eigentlichen Schleifern 116 gezeigt ist. Es sind vier Schleifer 116 vorgesehen, von denen zwei für die Übertragung der Versorgungsspannung für den Meßwertaufnehmer 19 und zwei für die Übertragung des Meßsignals bestimmt sind.The transmission device 13 is divided into four chambers AD, the mechanical structure of which largely corresponds to that of FIG. 1. A first and a second cover 58 , 102 , a first and a second partition 60 , 82 and a ball bearing 84 are shown. As a fundamental difference in the present variant, the measurement signal conducted into the first chamber A via a cable 33 and a plug connection 35 is not transmitted contactlessly via the second to the fourth chamber B, D, but by means of a slip ring arrangement 110 . The slip ring arrangement 110 is a standard component which is only shown with its main components, a brush holder 112 , a slip ring module 114 and the actual grinders 116 . Four wipers 116 are provided, two of which are intended for the transmission of the supply voltage for the transducer 19 and two for the transmission of the measurement signal.
Erfindungsgemäß wird das Meßsignal rotorseitig durch eine Verstärkerstufe 118, die in der ersten Kammer A untergebracht ist, verstärkt. Damit wird eine sensornahe Signalverstärkung erreicht, die die Störempfindlichkeit des Übertragungsweges deutlich reduziert. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, das im Bereich einer Signalspannung von ± 5 mV anfallende Meßsignal auf eine Signalspannung von z. B. ± 10 Volt zu verstärken.According to the invention, the measurement signal is amplified on the rotor side by an amplifier stage 118 , which is accommodated in the first chamber A. This achieves a signal amplification close to the sensor, which significantly reduces the sensitivity of the transmission path to interference. It has proven to be advantageous that the measurement signal occurring in the range of a signal voltage of ± 5 mV to a signal voltage of z. B. to amplify ± 10 volts.
Claims (13)
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