DE4416365A1

DE4416365A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Erzeugen eines Signals, das dem Drehmoment eines sich drehenden Körpers entspricht

Info

Publication number: DE4416365A1
Application number: DE4416365A
Authority: DE
Inventors: Akinori Takeda; Youichi Katahira
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1993-05-07
Filing date: 1994-05-09
Publication date: 1994-11-10
Anticipated expiration: 2014-05-10
Also published as: US5522269A; JPH0719971A; DE4416365C2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und auf ein Verfahren zum Erzeugen eines Signals, das einem Drehmoment entspricht, das an einen drehbaren Körper ange legt ist, wie zum Beispiel eine Ausgangswelle eines Kraft fahrzeugmotors.

Bis jetzt wurden Wandlervorrichtungen zum Umwandeln eines Drehmoments in ein elektrisches Signal vorgeschlagen, von denen jede ein Drehmoment erfaßt, das an eine Ausgangswelle angelegt ist, um eine Getriebezeiteinstellung bei einem Automatikgetriebe, das in einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist, anzupassen.

Die US-Patentanmeldung Seriennummer 07/969, 056, eingereicht am 30. Oktober 1992 (die der Deutschen Patentanmeldung Num mer P 4237416.2, eingereicht am 5. November 1992, ent spricht) veranschaulicht eine bereits vorgeschlagenen Wand lervorrichtungen zum Umwandeln eines Drehmoments in ein elektrisches Signal.

Ein Paar magnetisch anisotrope Abschnitte sind auf einer äußeren Peripherie einer magnetostriktiven Welle gebildet, ein Paar Erfassungsspulen sind in einer Vollbrückenschaltung zusammen mit einem Einstellwiderstand verschaltet, und ein Phasendetektor ist so aufgebaut, daß eine Phase eines Si gnals erfaßt wird, das durch einen Differenzverstärker ver stärkt wurde, wobei diese Elemente die bereits vorgeschla gene Wandlervorrichtung zum Umwandeln eines Drehmoments in ein elektrisches Signal bilden.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrich tung und ein Verfahren zum Erzeugen eines Signals zu schaf fen, das einem Drehmoment entspricht, das an einen drehbaren Körper, wie zum Beispiel eine Ausgangswelle eines Kraftfahr zeugmotors, angelegt wird, das eine höhere Genauigkeit und Stabilität der Bestimmung eines Betrags und einer Richtung des Drehmoments erreicht, das an den drehbaren Körper, wie zum Beispiel die Ausgangswelle, angelegt ist, und das zu verlässigere Daten des Drehmoments bei einer Umgebungs temperaturänderung bezüglich einer betrachteten normalen Temperatur erzeugt.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1, eine Struktur einer Vorrichtung nach Anspruch 20 und ein Verfahren nach Anspruch 27 gelöst.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung, die fol gende Merkmale aufweist: a) eine Erfassungseinrichtung mit einem Wellenabschnitt und einem Paar von Spulenabschnitten, wobei der Wellenabschnitt axial zwischen jedem Ende einer drehbaren Welle angeordnet ist, und wobei das Paar der Spu lenabschnitte eine seriell verschaltete Halbbrückenschaltung bildet, wobei jeder Spulenabschnitt eine Eigeninduktivität aufweist, die sich in Übereinstimmung mit einem Betrag und einer Richtung eines Drehmoments, das an den Wellenabschnitt angelegt ist, verändert; b) eine Dreieckwellenerzeugungsein richtung zum Erzeugen eines Paars von wechselnden Dreieck wellensignalen mit Phasen, die sich beide um etwa 180 Grad voneinander unterscheiden, und die etwa die gleichen Fre quenzen haben, und zum Anlegen des Paares von wechselnden Dreieckwellensignalen an beide Enden der Halbbrückenschal tung, so daß eine mittige Abgriffsstelle der Halbbrücken schaltung kein Signal erzeugt, wenn über die drehbare Welle an den Wellenabschnitt der Erfassungseinrichtung kein Dreh moment angelegt ist; c) eine Phasenerfassungseinrichtung zum Erfassen einer Amplitude eines Signals, das durch eine Pha sendifferenz zwischen dem angelegten Paar von wechselnden Dreieckwellensignalen an der mittigen Abgriffsstelle mit Bezug auf ein Referenzsignal, das von der Dreieckwellener zeugungseinrichtung abgeleitet wird, hervorgerufen wird, und zum Ausgeben von getrennten Signalen, die die gleichen Pola ritäten haben und die die Amplitude des Signals an der mit tigen Abgriffsstelle anzeigen, das durch die Phasendifferenz von dem Referenzsignal hervorgerufen wird; d) eine Normali sierungsverarbeitungseinrichtung zum Erzeugen eines normali sierten Gleichstromspannungssignals entsprechend einer Dif ferenz der Amplituden der getrennten Signale, die durch die Phasenerfassungseinrichtung ausgegeben werden, wobei eine Amplitude und eine Polarität des Gleichstromspannungssignals dem Betrag und der Richtung des Drehmoments entsprechen, das über die drehbare Welle an den Wellenabschnitt der Erfas sungseinrichtung angelegt ist; und e) eine Temperaturände rungskompensationseinrichtung zum Kompensieren einer Verän derung des normalisierten Gleichstromspannungssignals der Verarbeitungseinrichtung aufgrund einer Änderung der Charakteristika jeder Einrichtung, die durch die Änderung der Temperatur bezüglich einer normalen Temperatur hervor gerufen wird.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Struktur einer Vor richtung, die folgende Merkmale aufweist: a) eine Erfas sungsschaltungseinrichtung, die um einen Drehmomentsensor angeordnet ist, wobei der Drehmomentsensor eine magneto striktive Welle aufweist, um die ein Paar von Spulenab schnitten, die eine seriell verbundene Halbbrückenschaltung bilden, gewunden sind, um ein Analogsignal mit einer Ampli tude, die einem Betrag eines Drehmoments entspricht, das über eine drehbare Welle an die magnetostriktive Welle an gelegt ist, und mit einer Polarität, die einer Richtung des Drehmoments entspricht, wirksam zu erzeugen und auszugeben, wobei die Erfassungsschaltungseinrichtung eingestellt ist, um ein Nullsignal zu erzeugen und auszugeben, wenn eine Umgebungstemperatur der Erfassungsschaltungseinrichtung eine normale Temperatur ist, und wenn über die drehbare Welle kein Drehmoment an die magnetostriktive Welle angelegt ist; und b) eine Temperaturänderungskompensationseinrichtung, die in der Erfassungsschaltungseinrichtung angeordnet ist, um einen Fehler des Analogsignals wirksam zu kompensieren, um den Fehler, der aufgrund eines Auftretens einer Änderung der Um gebungstemperatur bezüglich der normalen Temperatur erzeugt wird, auszuschließen.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Erzeugen eines Signals, das einem Drehmoment entspricht, das folgende Schritte aufweist: a) Bereitstellen einer Erfassungseinrich tung mit einem Wellenabschnitt und einem Paar von Spulenab schnitten, wobei der Wellenabschnitt axial zwischen jedem Ende einer drehbaren Welle angeordnet ist, und das Paar von Spulenabschnitten eine seriell verschaltete Halbbrücken schaltung bildet, wobei jeder Spulenabschnitt eine veränder bare Induktivität aufweist, die entsprechend einem Betrag und einer Richtung eines Drehmoments, das an den Wellenab schnitt angelegt ist, verändert wird; b) Erzeugen eines Paars von Dreieckwellen, die eine Phasendifferenz von 180 Grad zueinander haben, und die die gleichen Frequenzen ha ben, und Anlegen des Paars von Dreieckwellenspannungen an beide Enden der Halbbrücke, so daß eine mittige Abgriffs stelle der Halbbrückenschaltung kein Spannungssignal er zeugt, wenn kein Drehmoment an den Wellenabschnitt der Er fassungseinrichtung angelegt ist; c) Erfassen einer Phase des Spannungssignals, das von der mittigen Abgriffsstelle abgeleitet wird, bezüglich eines Referenzspannungssignals, das von einem Dreieckwellenspannungsgenerator abgeleitet wird, und Ausgeben eines Spannungssignals, das die Pha sendifferenz von dem Referenzsignal anzeigt; d) Erzeugen eines normalisierten Gleichstromspannungssignals entspre chend der Spannungssignalausgabe im Schritt c), wobei eine Amplitude des Gleichstromspannungssignals dem Betrag und der Richtung des Drehmoments entspricht, das an den Wellenab schnitt der Erfassungseinrichtung angelegt ist; und e) Kom pensieren einer Veränderung des Gleichstromspannungssignals, das im Schritt d) abgeleitet wurde, aufgrund einer Verände rung der Charakteristika jeder Schaltung, die durch die Än derung der Temperatur bezüglich einer normalen Temperatur hervorgerufen wird.

Es wurde herausgefunden, daß, nachdem die Umgebungstempera turen um die magnetostriktive Welle 2 und das Paar von An regungs- und Erfassungsspulen 9 und 10 in einem Temperatur bereich von etwa minus 40°C bis etwa 80°C verändert wird und nachdem die jeweiligen elektronischen Teile, die die Vor richtung bilden, ihre eigenen temperaturabhängigen Charak teristika aufweisen, der Spannungswert der normalisierten Ausgangsspannung J, obwohl an die magnetostriktive Welle 2 das gleiche Drehmoment angelegt wird, wie in dem Fall, bei dem die Ausgangsspannung bei der normalen Temperatur von 20°C ein Kriterium zum Bestimmen eines Betrags und einer Richtung des Drehmoments ist, sich entsprechend der Umge bungstemperaturen etwas unterscheidet, d. h. ein Fehler des abschließenden Ausgangsspannungssignals J ist einge schlossen.

Deshalb besteht ein grundsätzliches Konzept der vorliegenden Erfindung darin, die Charakteristikänderungen in der Vor richtung zum Erzeugen eines Signals, das einem Drehmoment entspricht, aufgrund der Änderung der Umgebungstemperaturen bezüglich der normalen Temperatur zu kompensieren.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm eines ersten bevor zugten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Signals, das einem Drehmoment ent spricht, gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 einen charakteristischen Graph, der ein Meßergebnis einer Änderungsrate bezüglich eines Ausgangsdrehmo mentsignals bei einer Referenz (normalen) Temperatur von 20°C in einem Fall anzeigt, bei dem die Tempera turänderungen bezüglich der normalen Temperatur an einen Eingangswiderstand eines Verstärkers (inver tierender Verstärker) gegeben werden, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, wobei der Eingangswiderstand ein Kaltleiter (Posistor) ist;

Fig. 3 ein Ausgangscharakteristikdiagramm, wenn ein Gra dient der Ausgangscharakteristik (abschließendes Ausgangssignal J) mit der bei der Referenz- (nor malen) Temperatur von 20°C aufgrund einer Änderung eines Verstärkungsfaktors des (invertierenden) Ver stärkers, der in Fig. 1 gezeigt ist, übereinstimmt;

Fig. 4 einen Ausgangscharakteristikgraph von J, wenn eine Leckspannung (Leckspannung, wenn kein Drehmoment an gelegt ist) in Fig. 3 aufgrund der Änderung des Ver stärkungsfaktors eines Einstellers ausgeschlossen ist;

Fig. 5 ein schematisches Schaltungsblockdiagramm eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Vor richtung zum Erzeugen eines Signals, das dem Dreh moment entspricht, gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 ein schematisches Schaltungsblockdiagramm eines dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Vor richtung zum Erzeugen eines Signals, das einem Dreh moment entspricht, gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7A-E ein vollständiges Signalverlaufszeitverlaufsfluß diagramm, das einen Signalverlauf darstellt, der in jeder Schaltung, die in Fig. 6 dargestellt ist, er zeugt und ausgegeben wird, wenn ein positives Dreh moment an eine magnetostriktive Welle in eine mit dem Pfeil markierte Richtung T in Fig. 14 angelegt ist;

Fig. 8A-E ein vollständiges Signalverlaufsdiagramm, das einen Signalverlauf darstellt, der in jeder Schal tung, die in Fig. 6 gezeigt ist, erzeugt und ausge geben wird, wenn ein negatives Drehmoment an die magnetostriktive Welle in eine Richtung entgegenge setzt der mit dem Pfeil markierten Richtung T in Fig. 14 angelegt ist;

Fig. 9 ein schematisches Schaltungsblockdiagramm eines vierten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zum Er zeugen eines Signals, das einem Drehmoment ent spricht, gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10 ein schematisches Schaltungsblockdiagramm eines fünften bevorzugten Ausführungsbeispiels der Vor richtung zum Erzeugen eines Signals, das einem Dreh moment entspricht, gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 11 einen charakteristischen Graph, der die Ergebnisse der Messungen der Ausgangsspannungen J bezüglich der Referenz- (normalen) Temperatur 20°C darstellt, wo bei das Ergebnis der Messung gemäß den Änderungen der Verstärkungsfaktoren des invertierenden Verstär kers und des Einstellers der Vorrichtung zum Erzeu gen eines Signals, das einem Drehmoment entspricht, gemäß der vorliegenden Erfindung korrigiert sind;

Fig. 12 einen charakteristischen Graph, der die Ergebnisse der Änderungsraten der Ausgangsspannungen J bezüg lich der Referenz- (normalen) Temperatur von 20°C darstellt, die durch Einstellen zumindest einer der Amplituden eines Dreieckwellenspannungspaares kor rigiert ist, das an beide Enden eine Halbbrücken schaltung angelegt ist, die zu einem Paar von An regungs- und Erfassungsspulen, die in Fig. 14 ge zeigt sind, äquivalent ist;

Fig. 13 ein schematisches Schaltungsblockdiagramm eines sechsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Vor richtung zum Erzeugen eines Signals, das einem Dreh moment entspricht, gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 14 eine Längsquerschnittdarstellung eines Sensorhaupt körpers, der mit der Vorrichtung zum Erzeugen eines Signals, das einem Drehmoment entspricht, verwendet wird;

Fig. 15 ein Schaltungsblockdiagramm einer bereits vorge schlagenen Wandlervorrichtung zum Umwandeln eines Drehmoments in ein elektrisches Signal;

Fig. 16A-B ein vollständiges Signalverlaufsdiagramm, das eine Dreieckwelle darstellt, die an jede Erfassungs spule durch eine Dreieckwellenerzeugungsschaltung angelegt ist;

Fig. 17A-H zusammen ein Signalverlaufszeitdiagramm, das einen Signalverlauf darstellt, der in jeder Schaltung erzeugt wird, wenn ein Drehmoment an die magnetostriktive Welle in eine mit dem Pfeil markierte Richtung T in Fig. 14 angelegt ist;

Fig. 18A-H zusammen ein Signalverlaufszeitdiagramm, das einen Signalverlauf darstellt, der in jeder Schaltung, die in Fig. 15 gezeigt ist, erzeugt und ausgegeben wird, wenn ein Drehmoment an die magnetostriktive Welle in eine Richtung entgegen gesetzt zu der mit dem Pfeil markierten Richtung T in Fig. 14 angelegt ist;

Fig. 19 einen charakteristischen Graph, der die Ergebnisse der Messungen der Änderungsraten der Ausgangsspan nungen in dem Fall der in Fig. 15 gezeigten Schal tung bezüglich dem Gradienten des Ausgangsspannungs signals bei der normalen Temperatur darstellt, wenn Temperaturänderungen bezüglich der Referenz (nor malen) Temperatur von 20°C auftreten; und

Fig. 20 einen charakteristischen Graph, der die Ausgangscha rakteristikgradienten in einem Fall darstellt, bei dem die Temperaturänderungen bezüglich der Referenz temperatur von 20°C bei der bereits vorgeschlagenen, in Fig. 15 dargestellten Wandlervorrichtung zum Um wandeln eines Drehmoments in ein elektrisches Signal auftreten.

Bevor eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen eines Signals, das einem Drehmoment entspricht, entsprechend der vorliegenden Erfindung beschrieben wird, wird im folgenden eine bereits vorgeschlagene Wandlervorrichtung zum Umwandeln eines Drehmoments in ein elektrisches Signal beschrieben.

Es wird darauf hingewiesen, daß Fig. 15 ein allgemeines Kon zept einer Schaltungsstruktur der bereits vorgeschlagenen Wandlervorrichtung zum Umwandeln eines Drehmoments in ein elektrisches Signal zeigt, das in der japanischen Patentan meldung Nummer Heisei 5-32678, eingereicht am 28. Januar 1993, offenbart ist.

Zusätzlich zeigt Fig. 14 eine Struktur eines Drehsensors vom magnetostriktiven Typ, der mit der Wandlervorrichtung zum Umwandeln eines Drehmoments in ein elektrisches Signal gemäß der vorliegenden Erfindung und bei der bereits vorgeschla genen Wandlervorrichtung zum Umwandeln eines Drehmoments in ein elektrisches Signal, die in Fig. 15 gezeigt ist, verwen det wird.

Weiterhin veranschaulicht die US-Patentanmeldung Seriennum mer 07/969,056 den in Fig. 14 gezeigten Drehmomentsensor vom magnetostriktiven Typ, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist.

In Fig. 14 ist ein Gehäuse 1, das aus einem nicht-magneti schen Material hergestellt ist, in einer gestuften zylin drischen Form gebildet und auf einem Gehäuse eines zugeord neten Automatikgetriebes (nicht gezeigt) befestigt.

Eine magnetostriktive Welle 2 ist innerhalb des Gehäuses 1 angeordnet. Die magnetostriktive Welle 2 ist in einer zy lindrischen Form gebildet und besteht zum Beispiel aus rost freiem Stahl.

Beide Enden 2A und 2B stehen aus dem Gehäuse 1 so hervor, daß die Ausgangswelle des Kraftfahrzeugmotors (nicht ge zeigt) gebildet wird. Zusätzlich ist ein Zwischenabschnitt der magnetostriktiven Welle 2, der in der axialen Richtung innerhalb des Gehäuses 1 angeordnet ist, aus einem Schlitze-aufweisenden Abschnitt 2C gebildet. Erste Schlitz nuten 4, 4 sind in eine um 45 Grad nach unten gerich tete Richtung eingearbeitet, und zweite Schlitznuten 5, 5, . . . sind in eine um 45 Grad nach oben gerichtete Richtung eingearbeitet. Beide Schlitznuten 4 und 5 sind um einen vorgegebenen Zwischenraum voneinander beabstandet.

Ein erster magnetisch anisotroper Abschnitt 6 und ein zwei ter magnetisch anisotroper Abschnitt 7 sind in dem Gehäuse 1 angeordnet und auf einer äußeren peripheren Seite der mag netostriktiven Welle 2 in axialer Richtung voneinander be abstandet gebildet. Die magnetisch anisotropen Abschnitte 6 und 7 sind durch eine termische Behandlung eines beschich teten magnetischen Materials, das zum Beispiel aus Fe (83%) und Al (13%) hergestellt ist, auf einer äußeren peripheren Oberfläche der Schlitze-aufweisenden Abschnitte 2C der magn etostriktiven Welle 2 gebildet.

Zusätzlich ist der erste anisotrope Abschnitt 6 zwischen den jeweiligen ersten Schlitznuten 4 gebildet und der zweite anisotrope Abschnitt 7 ist zwischen den jeweiligen zweiten Schlitznuten 5 gebildet. Ein magnetischer Pfad, der durch den ersten und den zweiten anisotropen Abschnitt 6 und 7 hervorgerufen wird, wird gebildet.

Ein magnetisches Kernmaterial 8 ist auf einer inneren peri pheren Oberfläche des Gehäuses 1, das auf einer äußeren pe ripheren Seite des Schlitze-aufweisenden Abschnitts 2C angeordnet ist, befestigt. Das Kernmaterial 8 ist mit Er fassungsspulen 9 und 10, die später beschrieben werden, die voneinander in ihrer axialen Richtung beabstandet sind, an geordnet.

Eine erste Anregungs- und Erfassungsspule und eine zweite Anregungs- und Erfassungsspule 9 und 10 sind auf einer äuße ren peripheren Seite der magnetostriktiven Welle 2, die dem ersten bzw. zweiten magnetisch anisotropen Abschnitt 6 und 7 gegenüberliegt, angeordnet. Ein Spulenkörper (nicht gezeigt) ist auf der ersten und der zweiten Anregungsspule 9 und 10 befestigt. Wie in Fig. 15 gezeigt ist, sind die Anregungs- und Erfassungsspulen 9 und 10 seriell miteinander verbunden.

Wie in Fig. 15 gezeigt ist, ist eine sogenannte Halbbrücken schaltung 11 durch die seriell verbunden Spulen 9 und 10 ge bildet, so daß, wenn ein Paar von wechselnden Dreieckwellen spannungen mit zum Beispiel etwa 30 kHz an beide Enden, die mit A und B bezeichnet sind, der Halbbrückenschaltung 11 durch einen Dreieckwellengenerator 12, der später beschrie ben wird, angelegt werden, die Erfassungsspulen 9 und 10 magnetische Flüsse erzeugen, die der Frequenz von 30 kHz entsprechen, und den Anregungsvorgang von dem Ende des Kern bauglieds 8 zu der magnetostriktiven Welle 2 ausführen. Zu sätzlich verursacht das Drehmoment, das an die magnetostrik tive Welle 2 angelegt ist, daß ein magnetischer Widerstand (Permeabilität µ) verändert wird, so daß die Änderung des magnetischen Flusses von der magnetostriktiven Welle 2 zu dem Kernmaterial 8 erfaßt wird, und eine erfaßte Spannung, die der Änderung des magnetischen Flusses entspricht, am Punkt C ausgegeben wird. Folglich wird eine Selbst-Induk tivität (L) einer der Spulen 9 und 10 verändert, so daß ein Spannungssignal an der mittigen Abgriffsstelle C erzeugt wird, was das Auftreten einer Phasenfehlanpassung und die Reduzierung der Amplitude der Dreieckwellenspannung am Aus gang anzeigt.

Ein Dreieckwellengenerator 12 schließt im allgemeinen fol gende Merkmale ein: a) einen Rechteckwellenoszillator 13 (im allgemeinen durch einen sinusförmigen Wellenoszillator und Flip-Flops (Formungsschaltung) gebildet), der ein Paar von fortlaufenden Rechteckwellenspannungen mit der gleichen Wie derholungsrate und 180 Grad Phasendifferenz erzeugt; b) eine Dreieckwellenumwandlungsschaltung 14 (im allgemeinen durch ein Paar von Integrierern und einen Inverter gebildet), die die jeweiligen Rechteckwellen des Rechteckwellenoszillators 13 in das Paar von Dreieckwellenspannungssignalen umwandelt; und c) einen Operationsverstärker (OP) 15, der so aufgebaut ist, daß eine Gleichstromreferenzspannung VS (Vorspannung), die durch einen Referenzspannungsgenerator 24, der später beschrieben wird, zugeführt wird, mit einem Verstärkungsfak tor α₁, der in Gleichung (1) ausgedrückt ist, verstärkt wird, wobei die verstärkte Referenzspannung dem Rechteckwel lenoszillator 13 als dessen Vorspannungsspannung zugeführt wird. Ein Gegenkopplungswiderstand 16 ist zwischen einem in vertierenden Eingangsende und einem Ausgangsende des Opera tionsverstärkers 15 geschaltet. Ein Massewiderstand 17 ist zwischen das invertierende Eingangsende des Operationsver stärkers 15 und Masse geschaltet.

Fig. 16A und 16B zeigen Dreieckwellenzeitverlaufsdiagramme der Dreieckwellensignale, die an einem Punkt A bzw. einem Punkt B in Fig. 15 auftreten.

Wie in Fig. 16A und 16B gezeigt ist, dient der Dreieckwel lengenerator 12 dazu, das Paar der Dreieckwellenspannungen, die voneinander um 180 Grad (Radian: π) unterschiedliche Phasen haben und die etwa die gleichen Frequenzen f ( f = 30 kHz) haben, an beide Enden, die mit A und B bezeichnet sind, der Halbbrückenschaltung 11 anzulegen.

Zusätzlich wird eine Erfassungswelle als ein Referenzwellen signal am Punkt E von dem Reckteckwellenoszillator 13 an einen Phasendetektor 23, der später beschrieben wird, über tragen.

Die oben beschriebene Gleichung (1) lautet wie folgt:

α₁ = (R1 + R2)/R2,

wobei R1 einen Widerstandswert des Gegenkopplungswiderstands 16 bezeichnet, und R2 einen Widerstandswert des Massewider stands 17 bezeichnet.

Eine mittige Abgriffsstelle C der Halbbrückenschaltung 11 ist mit einem invertierenden Verstärker verbunden, der mit einem Kopplungskondensator 19 verbunden ist, um eine Gleich stromkomponente aus dem Spannungssignalverlauf an dem mitti gen Abgreifpunkt C zu löschen. Der invertierende Verstärker 18 umfaßt: a) einen Operationsverstärker 20 mit einem in vertierenden Eingangsende, das mit einem ersten festen Wi derstand 21 und einem zweiten festen Widerstand 22, dessen anderes Ende mit einem Ausgangsende D des Operationsver stärkers 20 verbunden ist, verbunden ist, und ein nicht-in vertierendes Eingangsende, das mit dem Referenzspannungsgen erator 24 verbunden ist, um daran die Gleichstromreferenz spannung zu empfangen.

Der invertierende Verstärker 18 dient dazu, eine wechselnde Spannungsignalausgabe der mittigen Abgriffsstelle C der Halbbrückenschaltung 11 zu invertieren und zu verstärken, wobei dessen Verstärkungsfaktor α₂ in einer Gleichung (2) gegeben ist, die wie folgt lautet:

α₂ = - R4/R3,

wobei R3 einen Widerstandswert eines Eingangswiderstands 21 bezeichnet, und R4 einen Widerstandswert des Gegenkopplungs widerstands 22 bezeichnet.

Der Phasendetektor 23 dient dazu, folgende Signale zu em pfangen: über den Kondensator 19 und den invertierenden Ver stärker 18 das invertierte und verstärkte Spannungssignal (siehe Signalverlauf am Punkt D in Fig. 17 (B)) des Span nungssignals (siehe Fig. 17 A) an der mittigen Abgriffsstel le C; den Erfassungssignalverlauf E (siehe Fig. 17C), der durch den Rechteckwellenoszillator 13 des Dreieckwellenge nerators 12 ausgegeben wird; und die Gleichstromreferenz spannung VS des Referenzspannungsgenerators 24.

Wie in Fig. 17D und 17E gezeigt ist, erfaßt (moduliert) der Phasendetektor 23 das Spannungssignal des invertierenden Verstärkers 18 mit Bezug auf den Erfassungssignalverlauf E, um positive und negative Halbwellen-gleichgerichtete Signale F und G davon zu erzeugen.

Der Referenzspannungsgenerator 24 ist mit einem Einsteller 28 und einem Differenzverstärker 27 verbunden, um eine Nor malisierungsverarbeitungsschaltung zu bilden, und dient dazu, die Referenzspannung (Gleichstromvorspannungsspannung VS) dem Dreieckwellengenerator 12 und dem Phasendetektor 23 zuzuführen. Der Phasendetektor 23 ist im allgemeinen durch zwei UND-Gatter gebildet, von denen eins einen Inverterein gang aufweist.

Ein erstes Tiefpaßfilter und ein zweites Tiefpaßfilter (LPF 25 und LPF 26; LPF = Low Pass Filter) dienen dazu, die posi tiven und negativen Halbwellen-gleichgerichteten Signale F bzw. G des Phasendetektors 23 (siehe Fig. 17D und 17E) zu glätten.

Das LPF 25 und das LPF 26 sind zum Beispiel als analoge Tiefpaßfilter ausgebildet, wobei jedes Filter aus einem Kon densator und einem Widerstand entweder in der Form eines L oder eines π gebildet ist.

Wie in Fig. 17F und 17G gezeigt ist, sind die positiven und negativen Halbwellen-getrennten (modulierten) Signale, die durch den Phasendetektor 23 ausgegeben werden, geglättet, um die entsprechenden Gleichstromausgaben, die mit H und E be zeichnet sind, zu erzeugen.

Der Differenzverstärker 27 dient dazu, die Differenz zwi schen den zwei getrennten Gleichstromausgaben H und E, die die jeweiligen LPF 25 und 26 durchlaufen haben, mit der Re ferenzspannung zu vergleichen, die von dem Einsteller 28 ab geleitet wurde, der vorgespannt ist, um die Verstärkung der Differenzspannung zu beeinflussen, um für eine externe Steuerungseinheit (in Fig. 15 nicht gezeigt) ein Ausgangs spannungssignal J zu erzeugen, das einem Betrag und einer Richtung des Drehmoments entspricht. Es wird darauf hinge wiesen, daß die Steuerungseinheit dazu dient, zum Beispiel das Schalten des automatischen Getriebes in einen anderen Gang unter Verwendung des abschließenden Ausgangsspannungs signals J, das in dieser digital umgewandelt ist, zu steuern.

Der Einsteller 28 ist zwischen dem Referenzspannungsgenera tor 24 und dem Differenzverstärker 27 angeordnet und schließt einen Operationsverstärker 29, einen festen Gegen kopplungswiderstand 30, der zwischen das invertierende Ein gangsende des Operationsverstärkers 29 und das Ausgangsende des Operationsverstärkers 29 geschaltet ist, einen Masse widerstand 31, der zwischen dessen invertierendes Eingangs ende und Masse geschaltet ist, einen einstellbaren Wider stand 32, der mit dem nicht-invertierenden Eingangsende des sen verbunden ist, um die Vorspannungsspannung VS des Refe renzspannungsgenerators 24 zu erniedrigen, um den Grad der Verstärkung des Differenzverstärkers 27, der oben beschrie ben wurde, einzustellen.

Der Einsteller 28 verstärkt die Vorspannungsspannung VS, die durch den Referenzspannungsgenerator 24 über den einstell baren Widerstand 32 eingegeben wird, mit dem Verstärkungs faktor α₃, der in Gleichung (3) ausgedrückt ist, und führt die verstärkte Vorspannungsspannung dem Differenzverstärker 27 zu, so daß das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 27 einem voreingestellten Standardwert (einem sogenannten nor malisierten Wert) entspricht.

Die Gleichung (3) lautet wie folgt:

α₃ = (RS + R6)/R6,

wobei R5 einen Widerstandswert des Gegenkopplungswiderstands 30 bezeichnet, und R6 einen Widerstandswert des Massewider stands 31 bezeichnet. Das Drehmoment ist eine physikalische Vektorgröße.

Der Betrieb der bereits vorgeschlagenen Wandlervorrichtung zum Umwandeln eines Drehmoments in ein elektrisches Signal, die in Fig. 14 und 16 beschrieben wurde, wird nun in Fig. 16 bis 18H beschrieben.

Wenn kein Drehmoment an die magnetostriktive Welle 2 angele gt ist (kein Drehmoment), werden das Paar der Dreieckwellen, die mit Bezug auf die vorbestimmte Gleichstromspannung VO (siehe Fig. 18A, normalerweise ist die vorbestimmte positive Gleichstromspannung auf ein Potential Null eingestellt) schwingen, mit jeweils um 180 Grad unterschiedliche Phasen an beiden Enden A und B der Halbbrückenschaltung 11 durch den Dreieckwellengenerator 12 angelegt. Nachdem jedoch keine Änderung der Permeabilitäten der beiden magnetisch anisotro pen Abschnitte 5 und 6 auftreten, wirkt eine Zugspannung +σ entlang des ersten magnetisch anisotropen Abschnitts 6, wo durch die Permeabilität µ des ersten magnetisch anisotropen Abschnitts 6 erhöht wird, und eine Druckspannung -σ wirkt auf den zweiten magnetisch anisotropen Abschnitt 7, wodurch die Permeabilität des zweiten magnetisch anisotropen Ab schnitts 7 erniedrigt wird.

Wie oben beschrieben wurde, wird, wenn die Permeabilität der ersten Anregungs- und Erfassungsspule 9 erhöht wird, die Selbstinduktivität L der Spule 9 entsprechend erniedrigt, und die darüber angelegte Dreieckwellenspannung wird erhöht (es wird darauf hingewiesen, daß die Phasen der Paare der Dreieckwellenspannungen bezüglich der entsprechenden Drei eckwellenströme entsprechend den Änderungen der Eigeninduk tivitäten voraus laufen), so daß die Amplitude einer Dreieck wellenspannung, die an die erste Anregungs- und Erfassungs spule 10 angelegt ist, erhöht wird. Nachdem ein Gleichge wicht der Spannungen zwischen dem neutralen (mittigen) Ab griffspunkt C und beiden Enden A und B ein Ungleichgewicht wird, erzeugt das Spannungssignal an der mittigen Abgriffs stelle C in Fig. 17A ein kleineres Dreieckspannungssignal. Dieses Spannungssignal wird durch den invertierenden Ver stärker 18 invertiert und mit einem vorbestimmten Verstär kungsfaktor α₂ verstärkt.

Der Phasendetektor 23 erfaßt (moduliert) das Spannungssignal (Signalverlauf D in Fig. 17B) des invertierenden Verstärkers 18 mit Bezug auf den Erfassungssignalverlauf E von dem Rechteckwellengenerator 13, wie in Fig. 17C gezeigt ist, mo duliert das invertierte und verstärkte Spannungssignal in die positiven und negativen Halbwellen-getrennten (modulier ten) Signale F und G in Fig. 17D und 17E, die an die LPF 25 und 26 übertragen werden.

Wenn die Halbwellen-gleichgerichteten Signale F und G, die durch den Phasendetektor 23 ausgegeben werden, geglättet sind, wobei das negative Signal invertiert ist, um die Gleichstromausgänge H und 1 mit denselben Polaritäten zu er zeugen, wie in Fig. 17F und 17G gezeigt ist, zieht der Dif ferenzverstärker 27 die Gleichstromausgabe H des LPF 25 von der Gleichstromausgabe des LPF 26 ab und verstärkt die Dif ferenz dazwischen, so daß das abschließende Ausgangssignal J normalisiert wird und an die Steuerungseinheit ausgegeben wird. Die Amplitude des abschließenden Ausgangssignals J stellt bezüglich der Vorspannungsspannung VS etwa den Betrag und die Richtung des Drehmoments dar, das an die magneto striktive Welle 2 angelegt ist.

Es wird darauf hingewiesen, daß, wenn ein negatives Dreh moment, dessen Richtung der mit dem Pfeil markierten Rich tung T in Fig. 14 entgegengesetzt ist, angelegt ist, die Eigeninduktivität L einer der Erfassungsspulen 9 erhöht wird, und die Eigeninduktivität der anderen Anregungs- und Erfassungsspule 10 erniedrigt wird, und die anderen Signal verläufe von C, D, F, G, H, I und J außer dem Erfassungssi gnalverlauf (Referenzsignalverlauf) E invertiert sind, wie es in Fig. 18A bis 18H gezeigt ist.

In Fig. 15 sind die Anregungs- und Erfassungsspulen 9 und 10 seriell miteinander verschaltet, um die Halbbrückenschaltung 11 zu bilden, und das Paar des Dreieckwellensignals und des sen invertiertes Wellensignal werden an die jeweiligen Enden A und B der Halbbrückenschaltung 11 angelegt, wobei jede Dreieckwellenspannung eine um 180 Grad unterschiedliche Pha se zu der anderen hat. Deshalb wird die temperaturabhängige Charakteristik aufgrund der Verwendung der Halbbrückenschal tung 11 und des Paares der Dreieckwellenspannungen reduziert und die Genauigkeit der Erfassung des Drehmoments kann ent sprechend verbessert werden.

Die Umgebungstemperaturen der magnetostriktiven Welle 2 und der Anregungs- und Erfassungsspulen 9 und 10 verändern sich zum Beispiel in einem Bereich von -40°C bis 80°C, abhängig von der Anwendungssituation der Wandlervorrichtung zum Um wandeln eines Drehmoments in ein elektrisches Signal, so daß jedes der elektronischen Teile seine eigene temperaturab hängige Charakteristik hat, so daß sogar dann, wenn, wie in Fig. 19 gezeigt ist, das gleiche Drehmoment auf die magneto striktive Welle 2 mit Bezug auf eine normale Temperatur von 20°C einwirkt, der Spannungswert des Ausgangssignals J ab hängig von der Umgebungstemperatur der Vorrichtung etwas un terschiedlich ist.

D. h. daß mit der Beziehung zwischen dem Drehmoment bei der Temperatur von 20°C und dem Ausgangssignal J (Ausgangs charakteristik) als Referenz, wie es in Fig. 20 gezeigt ist, und wenn die Temperaturen der Anregungs- und Erfassungsspu len 9 und 10 reduziert werden und eine Temperatur von t1°C, wie zum Beispiel -40°C erreichen, ein Gradient der Ausgangs charakteristik kleiner wird (Reduzierung der Drehmomenter fassungsgenauigkeit), und eine negative Leckspannung J1 auf, wenn kein Drehmoment angelegt ist. Wenn andererseits die Temperaturen der Anregungs- und Erfassungsspulen 9 und 10 erhöht werden und die Temperatur von je t2, wie zum Beispiel 80°C, erreichen, wird der Gradient der Ausgangscharakteri stik groß (eine Zunahme der Drehmomenterfassungsempfindlich keit) und eine positive Leckspannung J2 tritt auf, wenn kein Drehmoment angelegt ist.

Folglich verursachen die Temperaturänderungen der Anregungs- und Erfassungsspulen 9 und 10 die Veränderung der Ausgangs charakteristika, d. h. es tritt eine Veränderung der Erfas sungsgenauigkeit des Drehmoments auf, und die Erfassungs genauigkeit des Drehmoments wird instabil.

Zusätzlich werden sogar dann, wenn kein Drehmoment an den magnetostriktiven Sensor 2 angelegt ist, die Leckspannungen J1 und J2 erzeugt, und eine Temperaturdrift jedes Schal tungselements tritt auf.

Verschiedene bevorzugte Ausführungsbeispiele der Vorrichtung und des Verfahrens zum Erzeugen eines Signals, das einem Drehmoment entspricht, werden nun in den Fig. 1 bis 13 be schrieben, wobei hier die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 14 bis 20 verwendet werden, wobei deren Erklärungen im Fol genden weggelassen sind.

Erstes Ausführungsbeispiel

Fig. 1 bis 4 zeigen ein erstes bevorzugtes Ausführungsbei spiel der Vorrichtung zum Erzeugen eines Signals, das einem Drehmoment entspricht, gemäß der vorliegenden Erfindung.

Anstelle des invertierenden Verstärkers 18, der in Fig. 15 gezeigt ist, verwendet das erste Ausführungsbeispiel einen anderen Typ eines invertierenden Verstärkers 41. D.h. dieser invertierende Verstärker 41 schließt den Operationsver stärker 20, einen temperaturempfindlichen Eingangswiderstand 42 und einen Gegenkopplungswiderstand 22 ein. Der tempera turempfindliche Eingangswiderstand 42 schließt einen Kalt leiter ein, dessen Widerstand sich mit zunehmender Umge bungstemperatur erhöht. Der Kaltleiter ist ein käuflich er hältliches Produkt in der Art eines Termistors mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, bei dem ein Zusatzstoff in geringem Ausmaß zu einem Barium-Titan-Porzellan hinzu gefügt ist, um den Halbleiter-Kaltleiter zu erzeugen.

Der invertierende Verstärker 41 dient dazu, die Signalaus gabe des neutralen Punkts C (mittige Abgriffsstelle) der Halbbrückenschaltung 11 mit dem Verstärkungsfaktor von α_x1 (= - R4/Rx1 --- (4)) zu verstärken, so daß der Gradient der Ausgangscharakteristik mit dem bei der Referenztemperatur von 20°C zusammenfällt.

In der Gleichung (4) bezeichnet Rx1 einen Widerstandswert des temperaturempfindlichen Eingangswiderstands 42, und R4 bezeichnet den Widerstandswert des Gegenkopplungswiderstands 22.

Zusätzlich ist anstelle des in Fig. 15 gezeigten Einstellers 28 ein anderer Typ eines Einstellers 43 mit dem Differenz verstärker 27 verbunden. Dieser Einsteller 28 schließt den variablen Widerstand 32, den Massewiderstand 31 und den Ge genkopplungswiderstand 44 ein.

Der Gegenkopplungswiderstand 44 schließt einen Thermistor mit negativem Temperaturkoeffizienten ein, so daß sich der Widerstandswert mit zunehmender Temperatur erniedrigt. Der Einsteller 43 dient dazu, die Vorspannungsspannung VS, die über den variablen Widerstand 32 von dem Referenzspannungs generator 24 eingegeben wird, mit dem Verstärkungsfaktor α_x2 wie in Gleichung (5) gezeigt ist, zu verstärken, so daß das Referenzpotential an dem Differenzverstärker 27 eingestellt ist, um die Leckspannung auszuschließen, die in einem Fall erzeugt wird, in dem kein Drehmoment an die magnetostriktive Welle 2 angelegt ist.

Die Gleichung (5) lautet wie folgt:

α_x2 = (Rx2 + R6)/R6,

wobei Rx2 einen Widerstandswert des temperaturempfindlichen Gegenkopplungswiderstands 44 bezeichnet, und R6 einen Wider standswert des Massewiderstands 31 bezeichnet.

Die anderen Schaltungsstrukturen entsprechen denen in der bereits vorgeschlagenen Wandlervorrichtung zum Umwandeln eines Drehmoments in ein elektrisches Signal.

Der Betrieb des andersartigen invertierenden Verstärkers 41 und Einstellers 43 werden im Folgenden in Fig. 2 bis 4 be schrieben.

Es sei angenommen, daß die Temperatur des invertierenden Verstärkers 41 unter die Referenztemperatur von 20°C redu ziert wird. Der Widerstandswert (Rx1) des temperaturempfind lichen Eingangswiderstands 42, der durch einen Kaltleiter gebildet ist, wird erniedrigt, und der Verstärkungsfaktor α_x1, wie in Gleichung (4) gezeigt ist, des invertierenden Verstärkers 41 ist größer als der bei der Referenztemperatur von 20°C, so daß der Gradient der Ausgangscharakteristik größer wird.

Andererseits sei angenommen, daß die Temperatur des inver tierenden Verstärkers 41 über die Referenztemperatur von 20°C erhöht wird. In diesem Fall wird der Wert des tempera turempfindlichen Eingangswiderstands 42 ebenfalls erhöht, so daß der Verstärkungsfaktor α_x1 kleiner wird als der bei der Referenztemperatur von 20°C, und der Gradient der Ausgangs charakteristik wird kleiner.

Nachdem der invertierende Verstärker 41 den Verstärkungs faktor α_x1 als Reaktion auf die Temperaturänderung sogar dann verändert, wenn die Temperatur bezüglich der Referenz temperatur von 20°C verändert wird, wird der Gradient der Ausgangscharakteristik in etwa der gleiche wie der bei der Referenztemperatur (normalen Temperatur) von 20°C, siehe Fig. 2 und 3.

Der negative, temperaturabhängige Thermistor wird als tempe raturabhängiger Gegenkopplungswiderstand 44 des Einstellers 43 verwendet. Folglich wird in einem Fall, in dem die Tempe ratur an dem Einsteller 43 unter die Referenztemperatur von 20°C reduziert wird, der Widerstandswert (Rx2) des Gegen kopplungswiderstands 44 erniedrigt, und der Verstärkungsfak tor α_x2 wird größer, wie es durch die Gleichung (5) ausge drückt ist. Folglich wird der Wert der Vorspannungsspannung VS, die dem Differenzverstärker 27 zugeführt wird, größer als die bei der Referenztemperatur von 20°C, und das Poten tial der Leckspannung J1, die in Fig. 3 gezeigt ist, wird erhöht, um sich an Null anzunähern.

In einem Fall, in dem die Temperatur an dem Einsteller 43 erhöht wird und die Referenztemperatur von 20°C überschrei tet, wird der Widerstandswert des Gegenkopplungswiderstands 44 reduziert, und der Verstärkungsfaktor α_x2 wird ebenfalls reduziert. Nachdem der Wert der Vorspannungsspannung VS, die dem Differenzverstärker 27 zugeführt werden soll, kleiner wird als die bei der Referenztemperatur von 20°C, wird das Potential der Leckspannung J2, die in Fig. 3 gezeigt ist, reduziert, um sich Null anzunähern.

Wenn die Temperaturänderung mit Bezug auf die Referenztem peratur von 20°C auftritt, stellt der Einsteller 43 auf diese Art, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, automatisch seinen Verstärkungsfaktor α_x2 so ein, daß ein Betrag der Vorspan nungsspannung VS, die dem Differenzverstärker 27 zugeführt wird, so eingestellt wird, daß sich die Leckströme J1 und J2 an Null annähern.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird, wenn die Tempera turen der Anregungs- und Erfassungsspulen 9 und 10, des in vertierenden Verstärkers 41 und des Einstellers 43 bezüglich der Referenztemperatur von 20°C verändert werden, der Ver stärkungsfaktor α_x1 durch den invertierenden Verstärker 41 automatisch eingestellt, so daß der Gradient der Ausgangs charakteristik etwa demjenigen bei der Referenztemperatur von 20°C angenähert werden kann.

Der Einsteller 43 stellt den Verstärkungsfaktor α_x2 automa tisch ein, um die Vorspannungsspannung VS, die dem Diffe renzverstärker 27 zugeführt wird, automatisch einzustellen. Folglich können die Leckspannungen J1 und J2 während dem Nichtvorhandensein des Drehmoments näherungsweise auf Null gebracht werden.

Sogar wenn die Temperaturen der Anregungs- und Erfassungs spulen 9 und 10 mit Bezug auf die Referenzspannung von 20°C verändert werden, wird die Ausgangscharakteristik während der Temperaturveränderung automatisch eingestellt, um näherungsweise mit der Ausgangscharakteristik bei der Re ferenztemperatur von 20°C übereinzustimmen. Die Veränderung der Erfassungsempfindlichkeit des Drehmoments kann deshalb verhindert werden, und die Genauigkeit der Erfassung des Drehmoments kann wirksam stabilisiert werden. Folglich kann der Fehler aufgrund der Erzeugung der Temperaturdrift ver hindert werden, wodurch die Erfassungsgenauigkeit und Zuver lässigkeit erheblich verbessert werden kann.

Nachdem der Kaltleiter und der Thermistor in dem temperatur empfindlichen Eingangswiderstand 42 des invertierenden Ver stärkers 41 und in dem temperaturempfindlichen Gegenkopp lungswiderstand 44 des Einstellers 43 verwendet werden, kann die Genauigkeit, Stabilität und Zuverlässigkeit der Vorrich tung zum Erzeugen eines Signals, das einem Drehmoment ent spricht, sichergestellt werden.

Zweites Ausführungsbeispiel

Das Merkmal des zweiten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zum Erzeugen eines Signals, das einem Drehmoment entspricht, gemäß der vorliegenden Erfindung, besteht darin, daß als Gegenkopplungswiderstand 52 in dem Dreieckwellengenerator 51 ein Thermistor verwendet wird, dessen Widerstandswert mit steigender Temperatur reduziert wird. Die anderen Schal tungsstrukturen sind denen des ersten Ausführungsbeispiels, das in Fig. 1 gezeigt ist, gleich.

Fig. 5 zeigt das Schaltungsblockdiagramm eines zweiten be vorzugten Ausführungsbeispiels der Schaltung zum Erzeugen eines Signals, das einem Drehmoment entspricht, gemäß der vorliegenden Erfindung.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, schließt der Wellengenerator 51 den Rechteckwellengenerator 13, die Dreieckwellenumwand lungsschaltung, den Operationsverstärker 15, den Gegenkopp lungswiderstand 13 und den Massewiderstand 17 ein. Es wird darauf hingewiesen, daß die Dreieckwellenumwandlungsschal tung 12 durch Miller-Integrierer und einen Inverter gebildet sein kann. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, ist bei dem Rechteck wellengenerator 51 der Gegenkopplungswiderstand 52 als tem peraturempfindlicher Widerstand in der Form eines Thermi stors ausgebildet. Der Rechteckwellengenerator 51 verändert den Verstärkungsfaktor α_x3 (wie in Gleichung (6) gezeigt ist) in Übereinstimmung mit der Gleichung (6).

Die Gleichung (6) lautet wie folgt:

α_x3 = (Rx3 + R2)/R2,

wobei Rx3 den Widerstandswert des temperaturempfindlichen Gegenkopplungswiderstands 51 bezeichnet, und R2 den Wider standswert des Massewiderstands 17 bezeichnet.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wird, wenn die Tempera turen am Dreieckwellengenerator 51 unter die Referenztempe ratur von 20°C reduziert werden, der Widerstandswert des Gegenkopplungswiderstands 52 erhöht, so daß der Verstär kungsfaktor α_x3 des Dreieckwellengenerators 51 erhöht wird. Folglich wird jede Amplitude der Dreieckwellen, die an beide Enden, A und B, der Halbbrückenschaltung 11 über die Drei eckwellenumwandlungsschaltung 14 angelegt werden, größer als die bei der Referenztemperatur von 20°C, so daß der Signal pegel an der mittigen Abgriffsstelle C der Halbbrückenschal tung 11 erhöht wird. Folglich wird der Gradient der Ausga ngscharakteristik größer, so daß sich der Gradient dieser derjenigen bei der Referenztemperatur von 20°C annähert.

Wenn andererseits die Temperaturen an dem Dreieckwellengene rator 51 erhöht werden und die Referenztemperatur von 20°C überschreiten, wird der Widerstandswert des temperaturem pfindlichen Gegenkopplungswiderstands 52 erniedrigt und der Verstärkungsfaktor α_x3 des Dreieckwellengenerators 51 wird erniedrigt. Die Amplituden der Dreieckwellen, die an die Halbbrückenschaltung 11 angelegt werden, werden kleiner, wobei sie diejenigen bei der Referenztemperatur von 20°C überschreiten, wodurch der Signalpegel an der mittigen Ab griffsstelle C erniedrigt wird.

Folglich wird der Gradient der Ausgangscharakteristik er niedrigt und nähert sich demjenigen bei der Referenztempera tur von 20°C an.

Drittes Ausführungsbeispiel

Das Merkmal des dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zum Erzeugen eines Signals, das einem Drehmoment entspricht, gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß ein Inverter 61 zwischen den invertierenden Verstärker 41 und den Phasendetektor 23 geschaltet ist. Die anderen Schaltungsstrukturen sind die gleichen wie in dem ersten, oben beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Der Inverter 61 schließt einen Widerstand, der mit dem Aus gangsende des invertierenden Verstärkers 41 und dem inver tierenden Eingangsende eines Operationsverstärkers 62 ver bunden ist, einen weiteren Gegenkopplungswiderstand 64, der zwischen dem invertierenden Eingangsende des Operationsver stärkers 62 und dessen Ausgangsende geschaltet ist, wobei der Widerstandswert des Widerstands 63 gleich dem Wider standswert des Gegenkopplungswiderstands 64 ist, so daß der Verstärkungsfaktor des Inverters -1 ist, ein. Das nicht invertierende Eingangsende des Operationsverstärkers 62 ist mit dem Referenzspannungsgenerator 24 verbunden. Das Aus gangsende des Inverters 62 ist mit dem Phasendetektor 23 verbunden, um das invertierte Spannungssignal (D′) des Aus gangsspannungssignals (D) des invertierenden Verstärkers 41 für den Phasendetektor 23 zu erzeugen.

Fig. 7A bis 8I zeigen jeweils die Ausgangssignalverläufe an den Punkten C bis J′ bei dem dritten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Erzeugen eines Signals, das einem Drehmoment entspricht.

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel hat das Ausgangssignal J′ eine größere Amplitude als die Ausgangssignale J des ersten und des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß der vor liegenden Erfindung.

Wenn das Drehmoment in die mit dem Pfeil bezeichnete Rich tung T, die in Fig. 14 gezeigt ist, angelegt wird, geht das Gleichgewicht der Spannung an der mittigen Abgriffsstelle C der Halbbrückenschaltung 11 verloren, so daß das Spannungs signal, das durch Fig. 7A bezeichnet ist, erzeugt wird. Das Spannungssignal am Punkt D in Fig. 7B wird invertiert und mit dem vorbestimmten Verstärkungsfaktor α_x1 durch den in vertierenden Verstärker 41 verstärkt, wobei der Signalver lauf am Punkt D, der in Fig. 7B gezeigt ist, in den Phasen detektor 23 eingegeben wird, bzw. der invertierte Signal verlauf am Punkt D′, der in Fig. 7C gezeigt ist, in den Phasendetektor 23 eingegeben wird.

Der Phasendetektor 23 erfaßt die Phasen der Spannungssignale (Signalverläufe von D und D′) des invertierenden Verstärkers 41 und des Inverters 61 mit dem erfaßten Signalverlauf von E des Rechteckwellenoszillators 13, wie in Fig. 7D gezeigt ist, als Referenzsignalverlauf, wobei die Spannungssignale von D und D′ in das positive und das negative Halbwellen- gleichgerichtete Signal F′ und G′ umgewandelt werden, um sie dem LPF 25 und dem LPF 26 bereitzustellen.

Wenn die LPF 25 und 26 die Vollwellen-gleichgerichteten Si gnale F′ und G′, die durch den Phasendetektor 23 ausgegeben werden, wie es in Fig. 7E und 7F gezeigt ist, in die Gleich stromausgaben H′ und I′ umgewandelt haben, zieht der Differ enzverstärker 27 die Gleichstromausgabe H′ des LPF 25 von der Gleichstromausgabe I′ des LPF 26 ab, so daß deren Differenz verstärkt wird, um die abschließende Ausgabe J′ an die Steuerungseinheit (nicht gezeigt) auszugeben. Die ab schließende Ausgabe J′ erzeugt das Signal, das durch den Phasendetektor 23 für das Vollwellen-gleichgerichtete Signal ausgegeben wurde, und das Ausgangssignal J′ kann ver größert sein, und die Erfassungsgenauigkeit kann verbessert werden.

Wenn andererseits das negative Drehmoment in die Richtung entgegengesetzt der mit dem Pfeil bezeichneten Richtung T, wie in Fig. 14 gezeigt ist, angelegt wird, wird die Eigen induktivität der ersten Anregungs- und Erfassungsspule 9 re duziert und die der zweiten Anregungs- und Erfassungsspule 10 wird erhöht, wodurch die anderen Signalverläufe C, D, D′, F′, G′, H′, I′ und J′ außer dem Signalverlauf E invertiert werden, wie es in Fig. 8A bis 8E gezeigt ist.

Es wird darauf hingewiesen, daß das Ausgangssignal J′ des Differenzverstärkers 27 die positive Gleichstromspannung er zeugt, wenn das Drehmoment in die Richtung T, die in Fig. 14 gezeigt ist, angelegt ist.

Viertes Ausführungsbeispiel

Das Merkmal des vierten Ausführungsbeispiels besteht darin, daß anstelle des Dreieckwellengenerators 12, der in Fig. 6 gezeigt ist, der Dreieckwellengenerator 51 mit dem tempera turempfindlichen Eingangswiderstand in dem Fall des zweiten Ausführungsbeispiels, das in Fig. 5 gezeigt ist, verwendet wird, und daß der invertierende Verstärker 41, der in Fig. 6 gezeigt ist, der invertierende Verstärker 18 ist, der in Fig. 15 gezeigt ist.

Fig. 9 zeigt das vierte Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Erzeugen eines Signals, das einem Drehmoment entspricht, gemäß der vorliegenden Erfindung.

Bei dem vierten Ausführungsbeispiel sind die Signale, die von dem Phasendetektor 23 abgeleitet werden, Vollwellen- gleichgerichtete Signale, so daß das Ausgangssignal vergrößert werden kann, und die Erfassungsgenauigkeit verbessert werden kann. Die anderen Schaltungsstrukturen sind dieselben wie diejenigen, die in Fig. 6 beschrieben wurden.

Obwohl der Thermistor als temperaturempfindlicher Gegenkopp lungswiderstand 44 innerhalb des Einstellers 43 verwendet wird, und die Vorspannungsspannung VS, die dem Differenz verstärker 27 zugeführt werden soll, eingestellt ist, um die Leckspannung während kein Drehmoment angelegt ist, zu eli minieren, kann der Einsteller 28, der in der bereits vorge schlagenen Wandlervorrichtung zum Umwandeln eines Drehmo ments in ein elektrisches Signal beschrieben wurde, wie in Fig. 15 gezeigt ist, alternativ verwendet werden, nachdem kein Einfluß der Leckspannung auf die praktische Anwendung der Drehmomentmessung vorliegt.

Fünftes Ausführungsbeispiel

Das Merkmal des fünften Ausführungsbeispiels besteht darin, daß anstelle des Dreieckwellengenerators 12, der in Fig. 15 beschrieben wurde, ein neuer Dreieckwellengenerator 71 in der Vorrichtung zum Erzeugen eines Signals, das einem Dreh moment entspricht, verwendet wird.

Die anderen Schaltungsstrukturen sind die gleichen wie die jenigen bei dem ersten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 1 gezeigt ist.

Fig. 10 bis 12 zeigen das fünfte bevorzugte Ausführungsbei spiel der Vorrichtung zum Erzeugen eines Signals, das einem Drehmoment entspricht, gemäß der vorliegenden Erfindung.

Der Dreieckwellengenerator 71 bei dem fünften Ausführungs beispiel schließt folgende Merkmale ein: den Rechteckwel lenoszillator 72 mit den Phasen, die sich beide um 180 Grad unterscheiden, und mit den Frequenzen von zum Beispiel 30 kHz, wie es in Fig. 15 beschrieben wurde; und die Dreieck wellenumwandlungsschaltung, die die zwei getrennten Recht eckwellen in die entsprechenden zwei Dreieckwellen umwan delt.

Die Dreieckwellenumwandlungsschaltung 73 schließt ein Paar von Integrierern 74 und 75 ein, die mit den Ausgangsenden des Rechteckwellengenerators 72 verbunden sind.

Jeder Integrierer 74 und 75 bei dem fünften Ausführungsbei spiel umfaßt einen Integrationswiderstand 74A und 75B und einen Integrationskondensator 74B und 75B in der Form des Buchstabens L und ihre Zeitkonstanten τ1 und τ2 sind wie folgt eingestellt:
Gleichung (7):

τ1 = Ra × Ca, τ2 = Rb × Cb,

wobei Ra einen Widerstandswert des Integrationswiderstands 74A bezeichnet, Ca eine elektrostatische Kapazität des In tegrationskondensators 74B bezeichnet, Rb einen Widerstands wert des Integrationswiderstands 75A bezeichnet, und Cb eine elektrostatische Kapazität bezeichnet.

Bei dem fünften Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Er zeugen eines Signals, das einem Drehmoment entspricht, wird die Temperaturkompensation sogar dann, wenn die Temperatur über die Referenztemperatur von 20°C erhöht wird, durch den temperaturempfindlichen Eingangswiderstand 42 des invertier enden Verstärkers 41 ausgeführt, so daß der Verstärkungs faktor α_x1 des invertierenden Verstärkers 41 reduziert wer den kann, und der Gradient der Ausgangscharakteristik auto matisch kompensiert werden kann.

Andererseits sind die Impedanzen sowohl der Anregungs- und Erfassungskeulen 9 als auch 10 aufgrund des Ungleichgewichts der magnetischen Schichten der magnetostriktiven Welle 2 und der Anregungs- und Erfassungspulen 9 und 10 bei dem ersten, zweiten, dritten und vierten Ausführungsbeispiel etwas un terschiedlich. Deshalb tritt sogar dann ein geringer Aus gangsfehler an der mittigen Abgriffsstelle C der Halb brückenschaltung 11 auf, wenn kein Drehmoment angelegt ist. Dieser geringe Ausgangsfehler kann durch die Einstellung des Einstellers 43 eliminiert werden, so daß das abschließende Ausgangssignal J gleich Null erzeugt wird. Folglich kann die Korrektur des Fehlers ausgeführt werden. Wenn sich jedoch die Temperatur ändert, kann entsprechend der Änderung der Temperatur eine geringe Abweichung der Charakteristik der Permeablilität des magnetostriktiven Schafts auftreten, wie in Fig. 11 gezeigt ist.

Bei dem fünften Ausführungsbeispiel schließt der eine Inte grationswiderstand 74A des einen Integrators 74 der Integra toren 74 und 75 der Dreieckwellenumwandlungsschaltung 73 einen einstellbaren Widerstand ein. Wenn der einstellbare Widerstand 74A von Hand eingestellt wird, wird die Zeitkon stante τ1 verändert, so daß eine Amplitude (Spitzenwert) einer der beiden Dreieckwellen eingestellt wird.

Daher wird sogar dann, wenn die Impedanzen der Anregungs- und Erfassungsspulen 9 und 10 unterschiedlich sind, der Spitzenwert der einen Dreieckwelle eingestellt, so daß die Impedanzen der Anregungs- und Erfassungsspulen 9 und 10 täu schend gleich werden, und das Ausgangssignal an der mittigen Abgriffsstelle C der Halbbrückenschaltung 11 kann komplett auf Null eingestellt werden, während kein Drehmoment an liegt.

Wie oben beschrieben ist, wird, während kein Drehmoment an liegt, die Zeitkonstante τ1 des Integrators 74 von Hand ein gestellt, so daß die Impedanzen der beiden Anregungs- und Erfassungsspulen 9 und 10 korrigiert sind, und so daß das Signal, das an der mittigen Abgriffsstelle C der jeweiligen Anregungs- und Erfassungsspulen 9 und 10 abgeleitet wird, auf Null eingestellt werden kann.

Folglich können die geringfügigen Abweichungen der Permeabi litäten aufgrund der Änderungen der Temperatur korrigiert werden, wie in Fig. 12 gezeigt ist. Es kann eine Bestimmung des Drehmoments mit höherer Genauigkeit als der bei dem er sten, zweiten, dritten und vierten Ausführungsbeispiel er reicht werden.

Nachdem das Ausgangssignal J auf Null eingestellt werden kann, während kein Drehmoment anliegt, kann sowohl der Ein steller 43 als auch 28 weggelassen werden, und die Anzahl von zu verwendenden Teilen kann erheblich reduziert werden.

Sechstes Ausführungsbeispiel

Fig. 13 zeigt das sechste Ausführungsbeispiel der Vorrich tung zum Erzeugen eines Signals, das einem Drehmoment ent spricht.

Die Strukturen der Schaltungen sind fast die gleichen, wie bei dem fünften Ausführungsbeispiel, das in Fig. 10 gezeigt ist.

Bei dem sechsten Ausführungsbeispiel wird jedoch der Drei eckwellengenerator 71 anstelle des Dreieckwellengenerators, der in Fig. 15 gezeigt ist, verwendet, und der Inverter 61 ist mit der nachfolgenden Stufe nach dem invertierenden Ver stärker 41 verschaltet.

Bei dem sechsten Ausführungsbeispiel kann die Veränderung der Charakteristik der Permeabilitäten der Spulen aufgrund der Änderung der Temperatur bei weggelassenem Einsteller 43 oder 28 auf dieselbe Art wie bei dem fünften Ausführungsbei spiel verhindert werden. Wenn die Signalausgabe des Phasen detektors 23 die Vollwellen-gleichgerichteten Signale sind, so daß der Betrag des abschließenden Ausgangssignals ver größert werden kann, kann die Empfindlichkeit der Bestimmung des Drehmoments erheblich verbessert werden.

Es wird darauf hingewiesen, daß, obwohl die Verstärkungsfak toreinstelleinrichtung in dem ersten, dritten, fünften und sechsten bevorzugten Ausführungsbeispiel durch den Kaltlei ter als temperaturempfindlicher Eingangswiderstand 42 des invertierenden Verstärkers 41 gebildet ist, der Gegenkopp lungswiderstand 22 des invertierenden Verstärkers 41 alter nativ durch einen Thermistor gebildet sein kann.

Es wird ebenfalls darauf hingewiesen, daß, obwohl in jedem Ausführungsbeispiel jeder magnetisch anisotrope Bereich 6 und 7 aus dem magnetischen Material gebildet ist, die ge samte magnetostriktive Welle 2 aus dem magnetischen Material gebildet sein kann.

Obwohl die beiden LPF 25 und 26 verwendet werden, um die Halb- oder Vollwellen-gleichgerichteten Signale des Phasen detektors 23 in die Gleichstromform zu bringen, und um das Ausgangssignal durch den Differenzverstärker 27 zu errei chen, oder die LPF zum Beispiel verwendet werden, um die Vollwellen-gleichgerichteten Signale, die von einem an dersartigen Differenzverstärker abgeleitet wurden, und die aus den Halbwellen-gleichgerichteten Signalen des Phasen detektors 23 umgewandelt wurden, zu glätten, wird weiterhin darauf hingewiesen, daß anstelle der LPF Analog/Digital- Wandler verwendet werden können.

Bei jedem Ausführungsbeispiel ist die vorliegende Erfindung, obwohl die Vorrichtung zum Erzeugen eines Signals, das einem Drehmoment entspricht, auf die Messung des Drehmoments, das an die Ausgangswelle des Kraftfahrzeugmotors angelegt wird, anwendbar ist, zum Beispiel auf die Ausgangsdrehmomentmes sung eines elektrischen Motors und/oder Generators anwend bar.

Es wird weiterhin darauf hingewiesen, daß, obwohl bei dem fünften und dem sechsten Ausführungsbeispiel die Amplituden der Dreieckwellen (Spitzenwerte) unter Verwendung des ein stellbaren Widerstands als Integrationswiderstand der einen integrierenden Schaltung 74 eingestellt werden, der Inte grationskondensator 74B einstellbar sein kann, oder alter nativ der Integrationswiderstand 75A oder der Integrations kondensator 75B einstellbar sein können.

Weiterhin kann, obwohl bei dem fünften und sechsten Ausfüh rungsbeispiel die Korrektur des Ausgangssignals, während kein Drehmoment anliegt, auf der Grundlage des Signals, das an der mittigen Abgriffsstelle C der Halbbrückenschaltung 11 abgeleitet wird, durchgeführt wird, das abschließende Aus gangssignal korrigiert sein.

Die Bezeichnung "wechselnd" wird für alle Wellen verwendet, die in der Beschreibung beschrieben wurden, und bedeutet, daß das fortlaufende Signal das Potential Null durchläuft, wie es in Fig. 7A gezeigt ist.

Wie oben beschrieben wurde, wird in der Vorrichtung zum Er zeugen eines Signals, das einem Drehmoment entspricht, gemäß der vorliegenden Erfindung der Verstärkungsfaktor des Ver stärkers entsprechend der Änderung der Umgebungstemperatur der Schaltungselemente eingestellt, so daß der Verstärkungs faktor des Signals, das an dem mittigen Punkt jeder Erfas sungskeule erzeugt wird, eingestellt wird, der Gradient der Ausgangscharakteristik des Ausgangssignals der Verarbei tungsschaltung gemäß der Änderung der Temperatur eingestellt wird, die Erfassungsgenauigkeit des Drehmoments stabilisiert wird, und die Zuverlässigkeit und die Genauigkeit der Er fassung verbessert wird.

Es wird abschließend darauf hingewiesen, daß das erste, zweite, dritte, vierte, fünfte und/oder sechste Ausführungs beispiel miteinander kombiniert werden können.

Claims

1. Vorrichtung, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) eine Erfassungseinrichtung mit einem Wellenab schnitt (2c) und einem Paar von Spulenabschnitten (9, 10), wobei der Wellenabschnitt axial zwischen jedem Ende (2A, 2B) einer drehbaren Welle (2) an geordnet ist, und das Paar der Spulenabschnitte (9, 10) eine seriell verschaltete Halbbrückenschaltung (11) bildet, wobei jeder Spulenabschnitt (9, 10) eine Eigen-Induktivität aufweist, die sich in Über einstimmung mit einem Betrag und einer Richtung eines Drehmoments (T), das an dem Wellenabschnitt (2c) angelegt ist, ändert;
b) eine Dreieckwellenerzeugungseinrichtung (12; 51; 71) zum Erzeugen eines Paars von wechselnden Drei eckwellensignalen mit Phasen, die sich beide um etwa 180 Grad voneinander unterscheiden, und die etwa die gleichen Frequenzen haben, und zum Anlegen des Paares von wechselnden Dreieckwellensignalen an beide Enden (A, B) der Halbbrückenschaltung (11), so daß eine mittige Abgriffsstelle (C) der Halb brückenschaltung (11) kein Signal erzeugt, wenn über die drehbare Welle an den Wellenabschnitt der Erfassungseinrichtung kein Drehmoment angelegt ist;
c) eine Phasenerfassungseinrichtung (23) zum Erfassen einer Amplitude eines Signals, das durch eine Pha sendifferenz zwischen dem angelegten Paar von wech selnden Dreieckwellensignalen an der mittigen Ab greifstelle bezüglich eines Referenzsignals, das durch die Dreieckwellenerzeugungseinrichtung (12; 51; 71) abgeleitet wird, hervorgerufen wird, und zum Ausgeben getrennter Signale, die dieselben Po laritäten haben, und die die Amplitude des Signals an der mittigen Abgriffsstelle anzeigen, das durch die Phasendifferenz von dem Referenzsignal hervor gerufen wird;
d) eine Normalisierungsverarbeitungseinrichtung (25, 26, 27) zum Erzeugen eines normalisierten Gleich stromspannungssignals entsprechend einer Differenz der Amplituden der getrennten Signale, die durch die Phasenerfassungseinrichtung (23) ausgegeben werden, wobei eine Amplitude und eine Polarität des Gleichstromspannungssignals dem Betrag und der Richtung des Drehmoments (T) entsprechen, das über die drehbare Welle (2) an den Wellenabschnitt (2c) der Erfassungseinrichtung angelegt ist; und
e) eine Temperaturänderungskompensationseinrichtung (42, 44, 52, 74, 75) zum Kompensieren einer Ver änderung des normalisierten Gleichstromspannungs signals der Verarbeitungseinrichtung (25, 26, 27) aufgrund einer Änderung der Charakteristika jeder Einrichtung, die durch die Änderung der Temperatur bezüglich einer normalen Temperatur hervorgerufen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch eine Verstärkungseinrichtung (18; 41) zum Verstärken des Spannungssignals, das von der mittigen Abgriffs stelle der Halbbrückenschaltung (11) abgegriffen wurde, mit einem vorbestimmten Verstärkungsfaktor, wobei das verstärkte Spannungssignal der Phasenerfassungseinrich tung (23) zugeführt wird, und wobei die Phasenerfas sungseinrichtung (23) zwei getrennte positive und ne gative Halbwellen-gleichgerichtete Signale an die Ver arbeitungseinrichtung (24, 25, 26, 27) ausgibt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung eine Spannungsvorspan nungseinrichtung (24) zum Zuführen des Referenzsignals an den Phasendetektor (23) und an die Dreieckwellener zeugungseinrichtung (12; 51; 71) umfaßt.

4. Eine Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Temperaturänderungskompensationseinrichtung (42) eine erste Einrichtung zum automatischen Einstel len des vorbestimmten Verstärkungsfaktors der Verstär kungseinrichtung (41) entsprechend der Änderung der Temperatur bezüglich der normalen Temperatur umfaßt.

5. Eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinrichtung (41) einen ersten Operationsverstärker (20) umfaßt, dessen nicht-inver tierendes Eingangsende mit der Spannungsvorspannungs einrichtung (24) verbunden ist, dessen invertierendes Eingangsende mit der ersten Einrichtung verbunden ist, die mit der mittigen Abgriffsstelle der Halbbrücken schaltung (11) über einen Kondensator (19) verbunden ist und mit einem Ende eines ersten festen Widerstands (22) verbunden ist, dessen anderes Ende mit einem Aus gangsende des ersten Operationsverstärkers (20) ver bunden ist, wobei dessen Ausgangsende mit der Phasener fassungseinrichtung (23) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die erste Einrichtung (42) einen Kaltleiter umfaßt, der einen Widerstandswert aufweist, der sich mit bezo gen auf die normale Temperatur zunehmender Umgebungs temperatur erhöht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung ein Paar von Tiefpaß filtern (25, 26) umfaßt, die die positiven und nega tiven Halbwellensignale, die von der Phasenerfassungs einrichtung (23) abgeleitet sind, glätten, wobei eines der getrennten negativen Halbwellen-gleichgerichteten Signale invertiert ist, und einen Differenzverstärker (27) umfaßt, der das Differenzsignal zwischen den ge glätteten Signalen, die die LPF durchlaufen haben, er zeugt, um das Differenzsignal auszugeben, das den Be trag und die Richtung des Drehmoments (T), das an den Wellenabschnitt (2c) der Erfassungseinrichtung angelegt ist, anzeigt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsvorspannungseinrichtung (24) mit dem Differenzverstärker (27) über die Temperaturänderungs kompensationseinrichtung (43) verbunden ist, die einen Einsteller umfaßt, der einen einstellbaren Widerstand (32), einen zweiten festen Widerstand (31), einen Ge genkopplungswiderstand (44) und einen zweiten Opera tionsverstärker (29) aufweist, wobei ein nicht-inver tierendes Eingangsende des zweiten Operationsverstär kers (29) mit dem einstellbaren Widerstand (32) ver bunden ist, dessen invertierendes Eingangsende mit einem Ende des Gegenkopplungswiderstands (44) und mit einem Ende des zweiten festen Widerstands (31) verbun den ist, wobei dessen Ausgangsende mit dem Differenz verstärker (27) und dem anderen Ende des Gegenkopp lungswiderstands (44) verbunden ist, wobei ein Ende des einstellbaren Widerstands (32) mit der Spannungsvor spannungseinrichtung (24) verbunden ist, wobei das an dere Ende des einstellbaren Widerstands (32) zusammen mit dem anderen Ende des zweiten festen Widerstands (31) mit Masse verbunden ist, und wobei der Gegenkopp lungswiderstand (44) einen Thermistor umfaßt, der einen Widerstandswert hat, der sich mit bezogen auf die nor male Temperatur zunehmender Umgebungstemperatur erhöht, so daß ein zweiter vorbestimmter Verstärkungsfaktor des zweiten Operationsverstärkers (29) entsprechend dem Widerstandswert des Thermistors verändert wird, wodurch der Differenzverstärker (27) das normalisierte Gleich stromspannungssignal, das dem Betrag und der Richtung des Drehmoments (T), das an den Wellenabschnitt (2c) der Erfassungseinrichtung angelegt ist, erzeugt, wobei das Gleichstromspannungssignal (J) Null anzeigt, wenn kein Drehmoment an den Wellenabschnitt (2c) der Erfas sungseinrichtung angelegt ist, obwohl sich die Tempe ratur bezüglich der normalen Temperatur verändert.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreieckwellenerzeugungseinrichtung (12; 51; 71) folgende Merkmale aufweist:
einen dritten Operationsverstärker (15), dessen nicht invertierendes Eingangsende mit der Spannungsvorspan nungseinrichtung (24) und der Phasenerfassungseinrich tung (22) verbunden ist, dessen invertierendes Ein gangsende einem dritten festen Widerstand (17) und einem vierten festen Widerstand (16; 52) verbunden ist, wobei der dritte feste Widerstand (17) auf Masse liegt, und der vierte feste Widerstand (16; 52) mit einem Aus gangsende des dritten Operationsverstärkers (15) ver bunden ist;
einen Rechteckwellenoszillator (13; 72), der so aufge baut ist, um ein Paar von Rechteckwellenspannungen zu erzeugen, die 180 Grad gegenüber einander liegen und die dieselben Frequenzen der Dreieckwellenspannungssig nale haben, wobei eines der Paare der Rechteckwellen spannungen dem Phasendetektor (23) zugeführt wird; und
eine Dreieckwellenumwandlungsschaltung (14, 73), die so aufgebaut ist, daß das Paar der Dreieckwellenspannungs signale als Reaktion auf das Paar der Rechteckwellen spannungen erzeugt wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der vierte feste Widerstand (52) durch einen tem peraturempfindlichen Eingangswiderstand ersetzt wird, so daß die Amplituden des Paars der Dreieckwellenspan nungssignale automatisch entsprechend der Änderung der Temperatur bezüglich der normalen Temperatur einge stellt werden.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner gekennzeichnet durch:
einen Inverter (61) mit einem vierten Operationsver stärker (62), wobei ein invertierendes Eingangsende des vierten Operationsverstärkers (62) mit dem Ausgangsende des ersten Operationsverstärkers (20) über einen sech sten festen Widerstand (63) und mit einem Gegenkopp lungswiderstand (64) verbunden ist, wobei dessen Aus gangsende mit der Phasenerfassungseinrichtung (23) ver bunden ist; und wobei die Widerstandswerte sowohl des Gegenkopplungswiderstands (64) als auch des sechsten Widerstands (63) zueinander gleich sind, so daß die Phasenerfassungseinrichtung (22) die Phasen der Span nungssignale, die von dem ersten Operationsverstärker (20) und von dem Invertierer (61) abgeleitet sind, be züglich des Referenzwellensignals, das von dem Dreieck wellensignalgenerator (12; 51; 71) abgeleitet wurde, erfaßt wird.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Paar von Tiefpaßfiltern (25, 26) Vollwellen- gleichgerichtete Signale aus den Ausgangsspannungssi gnalen der Phasenerfassungseinrichtung (23) erzeugt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreieckwellenumwandlungsschaltung (73) einen ersten Integrationswiderstand (75A), der mit dem Recht eckwellenoszillator (77) verbunden ist, einen ersten Integrationskondensator (75B), der zwischen den ersten Integrationswiderstand (75A) und Masse geschaltet ist, einen zweiten einstellbaren Integrationswiderstand (74A), und einen zweiten Integrationskondensator (74B), der zwischen den zweiten Integrationswiderstand (74A) und Masse geschaltet ist, und einen Dreieckwellenver stärker (76) umfaßt, der so aufgebaut ist, daß das Paar der Dreieckwellensignale mit einem vorbestimmten Ver stärkungsfaktor verstärkt wird, wobei eine der Amplitu den des Paars der Dreieckwellenspannungen zumindest durch den einstellbaren Integrationswiderstand (74A) eingestellt wird.

14. Vorrichtung nach Anspruch (13), dadurch gekennzeichnet, daß der Inverter (61) weggelassen ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die normale Temperatur etwa 20°C beträgt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzen des Paares von Dreieckwellenspan nungen gleich sind und etwa 30 kHz betragen.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenabschnitt eine magnetostriktive Welle um faßt, und dazwischen angeordnet eine Ausgangswelle eines Kraftfahrzeugmotors.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsgleichstromspannungssignal des Diffe renzverstärkers (27) einer Steuerungseinheit zugeführt wird, die so aufgebaut ist, um ein Schalten eines auto matischen Getriebes, das einem Motor zugeordnet ist, in einen anderen Gang zu steuern.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaltleiter und der Thermistor in der Nähe der magnetostriktiven Welle angeordnet sind, um der glei chen Temperatur wie die magnetostriktive Welle ausge setzt zu sein.

20. Struktur einer Vorrichtung, gekennzeichnet durch fol gende Merkmale:

a) eine Erfassungsschaltungseinrichtung, die um einen Drehmomentsensor herum angeordnet ist, wobei der Drehmomentsensor eine magnetostriktive Welle (2) aufweist, um die ein Paar von Spulenabschnitten (9, 10), die eine seriell verschaltete Halbbrücken schaltung bilden, gewunden sind, um ein Analogsi gnal mit einer Amplitude, die einem Betrag eines Drehmoments (T) entspricht, das über eine drehbare Welle an die magnetostriktive Welle (2) angelegt ist, und mit einer Polarität, die einer Richtung des Drehmoments entspricht, wirksam zu erzeugen und auszugeben, wobei die Erfassungsschaltungseinrich tung eingestellt ist, um ein Nullsignal zu erzeugen und auszugeben, wenn eine Umgebungstemperatur der Erfassungsschaltungseinrichtung eine normale Tempe ratur ist, und wenn über die drehbare Welle kein Drehmoment an die magnetostriktive Welle angelegt ist; und
b) eine Temperaturänderungskompensationseinrichtung (42, 44, 52, 74, 75), die in der Erfassungsschal tungseinrichtung angeordnet ist, um einen Fehler des analogen Signals wirksam zu kompensieren, um den Fehler, der aufgrund eines Auftretens einer Änderung der Umgebungstemperatur gegenüber der nor malen Temperatur erzeugt wird, auszuschließen.

21. Struktur einer Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturänderungskompensationseinrichtung eine erste Verstärkungsfaktoränderungseinrichtung (42) umfaßt, die in der Verstärkungseinrichtung (41) ange ordnet ist, wobei die Verstärkungseinrichtung (41) ein Signal, das von einer mittigen Abgreifstelle zwischen dem Paar von Spulenabschnitten (9, 10) abgeleitet wird, mit dem vorbestimmten Verstärkungsfaktor verstärkt, und wobei die erste Verstärkungsfaktoränderungseinrich tung (42) die Verstärkungsfaktor in Übereinstimmung mit der Änderung der Umgebungstemperatur bezüglich der nor malen Temperatur automatisch ändert.

22. Struktur einer Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturänderungskompensationseinrichtung eine zweite Verstärkungsfaktoränderungseinrichtung (44) umfaßt, die zwischen der Referenzvorspannungsspannungs zuführungseinrichtung (24) und der Differenzverstär kungseinrichtung (27) angeordnet ist, wobei sowohl die Referenzvorspannungsspannungszuführungseinrichtung (24) als auch die Differenzverstärkungseinrichtung (27) die Erfassungsschaltungseinrichtung bilden, um den Verstär kungsfaktor der Referenzvorspannungsspannungszuführein richtung (24) an die Differenzverstärkungseinrichtung (27) in Übereinstimmung mit der Änderung der Umgebungs temperatur bezüglich der normalen Temperatur wirksam zu ändern.

23. Struktur einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturänderungskompensationseinrichtung eine dritte Verstärkungsfaktoränderungseinrichtung (52) umfaßt, die in der Dreieckwellenformsignalerzeugungs einrichtung (51) angeordnet ist, die die Erfassungs schaltungseinrichtung bildet, um den Verstärkungsfaktor der Dreieckwellensignalerzeugungseinrichtung (51) zu ändern, so daß jede Amplitude eines Paares von Dreieck wellensignalen, das an beide Enden der Halbbrücken schaltung (11) angelegt wird, gleich ist, wenn die Um gebungstemperatur die normale Temperatur ist, wobei das Paar von Dreieckwellensignalen dieselben Frequenzen ha ben, und eine Phasendifferenz von 180 Grad zueinander haben.

24. Struktur einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verstärkungsfaktoränderungseinrichtung (42) einen Kaltleiter umfaßt.

25. Struktur einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite und die dritte Verstärkungsfaktorände rungseinrichtung (44, 52) einen Thermistor umfassen.

26. Struktur einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreieckwellensignalerzeugungseinrichtung (71) ein Paar von Integrationsschaltungen (74, 75) umfaßt, die einen ersten und einen zweiten Kondensator (75B, 74B) und einen ersten und einen zweiten Widerstand (75A, 74A) in L-förmigen Konfigurationen umfassen, wo bei zumindest einer (75A) der Kondensatoren und Wider stände einstellbar ist, um eine Zeitkonstante eines der Paare der Dreieckwellensignale einzustellen.

27. Verfahren zum Erzeugen eines Signals, das einem Dreh moment entspricht, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Bereitstellen einer Erfassungseinrichtung mit einem Wellenabschnitt (2) und einem Paar von Spulenab schnitten (9, 10), wobei der Wellenabschnitt (2) axial zwischen jedem Ende einer drehbaren Welle an geordnet ist, und wobei das Paar an Spulenabschnit ten (9, 10) eine seriell verschaltete Halbbrücken schaltung (11) bildet, wobei jeder Spulenabschnitt (9, 10) eine variable Induktivität aufweist, die entsprechend einem Betrag und einer Richtung eines Drehmoments (T), das an den Wellenabschnitt ange legt ist, verändert wird;
b) Erzeugen eines Paars von Dreieckwellen, die eine Phasendifferenz von 180 Grad zueinander haben, und die die gleichen Frequenzen haben, und Anlegen des Paars von Dreieckwellenspannungen an beide Enden der Halbbrückenschaltung (11), so daß eine mittige Abgriffsstelle der Halbbrückenschaltung (11) kein Signal erzeugt, wenn an den Wellenabschnitt der Erfassungseinrichtung kein Drehmoment angelegt ist;
c) Erfassen einer Phase des Spannungssignals, das von der mittigen Abgriffsstelle abgeleitet wird, bezüglich eines Referenzspannungssignals, das von einem Dreieckwellenspannungsgenerator (12; 51; 71) abgeleitet wird, und Ausgeben eines Spannungssi gnals, das die Phasendifferenz von dem Referenz signal anzeigt;
d) Erzeugen eines normalisierten Gleichstromspannungs signals entsprechend der Spannungssignalausgabe im Schritt c), wobei eine Amplitude des Gleichstrom spannungssignals dem Betrag und der Richtung des Drehmoments (T) entspricht, das an den Wellenab schnitt der Erfassungseinrichtung angelegt ist; und
e) Kompensieren einer Veränderung des Gleichstromspan nungssignals, das im Schritt d) abgeleitet wurde, aufgrund einer Änderung der Charakteristika jeder Schaltung, die durch die Änderung der Temperatur bezüglich einer normalen Temperatur hervorgerufen wird.