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Technisches
Gebiet
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Diese
Erfindung bezieht sich auf einen Drehmomentsensor und ein Drehmomenterfassungsverfahren
und insbesondere auf einen Drehmomentsensor und ein Drehmomenterfassungsverfahren,
die für eine
elektrische Lenkhilfevorrichtung in einem Automobil oder einem leistungsunterstützten Fahrrad
geeignet ist.
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Technischer
Hintergrund
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Herkömmlicherweise
wurde zum Ergänzen einer
Kraft zum Handhaben eines Lenkrads (im folgenden als Rad bezeichnet)
eine elektrische Lenkhilfevorrichtung (Servolenkvorrichtung) entwickelt.
Die elektrische Lenkhilfevorrichtung ist eine Vorrichtung, die ein
Drehmoment erfasst, das von einem Treiber auf ein Lenkrad ausgeübt wird
und als Reaktion auf das so erfasste Drehmoment einen in einem Steuermechanismus
bereitgestellten Elektromotor eine Antriebskraft zur Lenkunterstützung erzeugen
lässt. Verglichen
mit einer hydraulischen Lenkhilfevorrichtung hat die oben erwähnte Vorrichtung
solche Eigenschaften, dass keine Motorleistung verbraucht wird,
um eine hydraulische Pumpe anzutreiben, und dass die Steuerung hervorragend
ist, weil die ergänzende
Antriebskraft elektrisch gesteuert ist.
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Für die oben
erwähnte
elektrische Lenkhilfevorrichtung ist es unter dem Gesichtspunkt
von Zuverlässigkeit
und Kosten erforderlich, einen Drehmomentsensor zu haben, der einen
einfachen Aufbau hat und in der Lage ist, eine kontaktfreie Erfassung durchzuführen.
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1 zeigt
ein Beispiel eines Drehmomentsensors, der für eine solche Verwendung anwendbar ist.
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In
dem Drehmomentsensor von 1 ist eine Torsionsstange 11 aus
einem Material, dessen magnetische Permeabilität aufgrund einer Belastung veränderlich
ist, d.h. einem magnetostrictiven Material, zwischen einer Aufnahmewelle
und einer Abgabewelle zum Aufnehmen und Abgeben des Drehmoments
eingebettet. Auf dem äußeren Umfang
der Torsionsstange 11 sind zwei Spulen 12 und 13 angeordnet,
wobei ein vorgegebener Abstand zwischen ihnen gehalten wird. Auf
der Oberfläche
der Torsionsstange 11 sind in Entsprechung zu den zwei
Spulen 12 und 13 längliche Schlitze 14 ausgebildet,
die im Hinblick auf deren Mittelachse um ± 45° geneigt sind.
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Wenn
zwischen der Aufnahmewelle und der Abgabewelle ein Drehmoment erzeugt
wird, wird das Drehmoment auf die Torsionsstange 11 aufgebracht, so
dass in der Torsionsstange 11 eine Torsionsspannung erzeugt
wird. Im allgemeinen wird die in einem massiven Zylinder oder in
einem Hohlzylinder erzeugte Torsionsspannung aufgeteilt in eine
Zugspannung in einer Richtung von 45° im Hinblick auf die Längsrichtung
des massiven Zylinders oder des Hohlzylinders und eine Druckspannung
in einer Richtung senkrecht dazu. Demzufolge wird bewirkt, dass jeweils
die Zugspannung bzw. die Druckspannung in den Richtungen der Schlitze 14 auftreten,
die auf der Oberfläche
der Torsionsstange 11 gebildet sind. Die magnetischen Permeabilitäten der
jeweiligen Abschnitte ändern
sich so, dass die eine erhöht
wird, während
die andere verringert wird, und sie haben Werte, die im wesentlichen
proportional zu dem angelegten Drehmoment sind.
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Demzufolge ändern sich
die Induktivitäten der
zwei Spulen 12 und 13 so, dass die eine erhöht wird,
während
die andere verringert wird. Jede dieser zwei Spulen 12 und 13 ist über ein
festes Widerstandselement als Impedanzelement mit einem Masseanschluss
verbunden, und eine AC-Spannung mit einer vorbestimmten Frequenz
wird zwischen dem festen Widerstand und dem Masseanschluss angelegt.
Dabei wird eine Anschlussspannung je der der Spulen 12 und 13 einer
Differenzverstärkerschaltung zugeführt. Bei
diesem Vorgang erzeugt die Differenzverstärkerschaltung eine Ausgangsspannung,
die proportional zu der Größe des aufgebrachten
Drehmoments ist. Daher ist es möglich,
die Größe des Drehmoments
entsprechend der oben erwähnten Ausgangsspannung
zu erfassen.
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Typischerweise
wird in einem Automobil oder einem leistungsunterstützten Fahrrad
ein Elektromotor mit einem starken Magneten verwendet. Um den Einfluss
eines von dem Magneten erzeugten Magnetfelds zu verhindern, ist
eine kräftige
magnetische Abschirmung erforderlich. Das bringt den Nachteil mit
sich, dass der Aufbau um den Drehmomentsensor herum kompliziert
wird.
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Weiterhin
erfordert die elektrische Lenkhilfevorrichtung einen Lenkwinkelsensor
zum Erfassen einer Lenkrichtung, um die von dem Elektromotor erzeugte
Lenkergänzungskraft
zu steuern, indem eine Lenkgeschwindigkeit und ein Lenkwinkel gleichzeitig erfasst
werden, wenn das auf das Rad aufgebrachte Drehmoment wie oben beschrieben
erfasst wird. Der oben erwähnte
Steuerwinkelsensor verwendet im allgemeinen ein Verfahren des Erfassens
des N-Pols und des S-Pols eines mehrpoligen ringförmigen Magneten
unter Verwendung einer Hall-Vorrichtung. Um zu verhindern, dass
ein Leckmagnetfeld aus dem ringförmigen
Magneten das oben erwähnte
magnetostrictive Material beeinflusst, ist ebenfalls eine Abschirmung
für den
Drehmomentsensorabschnitt erforderlich. Das bewirkt den Nachteil,
dass der Aufbau kompliziert wird.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen kapazitiven
Drehmomentsensor bereitzustellen, der keine magnetische Abschirmung
erfordert und einen einfachen Aufbau aufweist.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Drehmomenterfassungsverfahren
bereitzustellen, das den oben erwähnten kapazitiven Drehmomentsensor
verwendet.
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Offenbarung
der Erfindung
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung ist ein Kapazitätsdrehmomentsensor bereitgestellt
mit einer Stange mit einem kreisförmigen Querschnitt, einer dielektrischen
Schicht, die zumindest an einem Abschnitt einer äußeren Umfangsfläche der
Stange ausgebildet ist und deren Dielektrizitätskonstante abhängig von
der Belastung veränderlich
ist, und einem Paar von Interdigitalelektroden, die der dielektrischen Schicht
zugewandt sind, und einen einzelnen Kondensator bilden; wobei die
Interdigitalelektroden eine Mehrzahl von linearen Elektroden enthalten,
die gegenüber
einer Mittelachse der Stange in einem vorbestimmten Neigungswinkel
geneigt sind.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist auch ein Verfahren bereitgestellt zum Erfassen eines Drehmoments
unter Verwendung eines kapazitiven Drehsensors mit einer Stange
mit einem kreisförmigen
Querschnitt, einer dielektrischen Schicht, die zumindest an einem
Abschnitt einer äußeren Umfangsfläche der
Stange ausgebildet ist und deren Dielektrizitätskonstante abhängig von
der Belastung veränderlich
ist und einem Interdigitalelektrodenkondensator, der der dielektrischen
Schicht zugewandt ist und gegenüber
einer Mittelachse der Stange in einem vorbestimmten Neigungswinkel
geneigt ist; wobei das Verfahren die Schritte aufweist des Aktivierens eines
Modulationsvorgangs als Reaktion auf eine Kapazitätsänderung
des Interdigitalelektrodenkondensators zum Erzeugen eines Modulationsfrequenzsignals
und des Erfassens eines Drehmoments aus dem Modulationsfrequenzsignal.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 eine
Ansicht zum Beschreiben eines herkömmlichen Drehmomentsensors.
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2 eine
perspektivische Ansicht eines kapazitiven Drehmomentsensors gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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3 eine
perspektivische Ansicht eines kapazitiven Drehmomentsensors gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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4 ein
Blockschaltbild, das eine Drehmomenterfassungsschaltung zeigt, die
den Drehmomentsensor von 3 verwendet.
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5 eine
perspektivische Ansicht eines kapazitiven Drehmomentsensors gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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6 ein
Blockschaltbild, das eine Drehmomenterfassungsschaltung zeigt, die
den Drehmomentsensor von 5 verwendet.
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Beste Art zum
Ausführen
der Erfindung
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Mit
Bezug auf 2 wird ein kapazitiver Drehmomentsensor
nach einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Dieser
kapazitive Drehmomentsensor enthält
eine Rundstange 21 mit einem kreisförmigen Querschnitt, die aus
isolierendem Plastik oder isolierender Keramik besteht. Die Rundstange 21 ist
in Reihe zu und zwischen einer Aufnahmewelle und einer Abgabewelle
zum Aufnehmen und Abgeben eines Drehmoments in einem Lenkrad angeschlossen. Dementsprechend
wird die Rundstange 21 als Antwort auf die Handhabung des
Rads gedreht.
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Auf
einer äußeren Umfangsfläche der
Rundstange 21 ist eine dielektrische Dickfilm- oder Dünnfilmschicht 22 direkt
ausgebildet und besteht aus einem Material, dessen Dielektrizitätskonstante
in Abhängigkeit
von der Belastung veränderlich
ist. Auf der Oberfläche
der dielektrischen Schicht 22 sind lineare Elektroden (Fingerelektroden) 23a und 23b so
ausgebildet, dass sie gegenüber
einer Mittelachse (der Längsrichtung)
der Rundstange 21 in einem vorbestimmten Winkel von etwa
45° geneigt
sind. Die linearen Elektroden 23a und 23b sind
jeweils abwechselnd mit gemeinsamen Elektroden 24a und 24b verbunden,
so dass sie sogenannte Interdigitalelektroden bzw. einen Interdigitalelektrodenkondensator
bilden. Somit wird ein einzelner Kondensator mit einem Kapazitätswert gebildet.
Ein Paar von Anschlüssen 25a und 25b ist
mit den Interdigitalelektroden verbunden.
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Ein
Abschnitt der Rundstange 21 ist mit einer ersten Spule 26 versehen,
die entlang einem äußeren Umfang
der Stange in einer Richtung senkrecht zu der Axialrichtung der
Stange gewickelt ist, um dadurch eine Induktivität zu bilden. Diese Induktivität ist parallel
zu dem oben erwähnten
Kondensator geschaltet, um dadurch einen geschlossenen Kreis zu bilden.
Insbesondere sind die beiden Enden der ersten Spule 26 jeweils
mit dem Anschluss 25a bzw. 25b verbunden. In diesem
Fall dienen die Anschlüsse 25a und 25b als
Verbindungselemente, die einen geschlossenen Kreis bilden. Zusätzlich ist
eine zweite Spule 27 so bereitgestellt, dass sie der ersten
Spule 26 gegenüberliegt,
wobei ein kleiner Spalt dazwischen bleibt. Die zweite Spule 27 ist
stationär.
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Als
nächstes
wird das Arbeitsprinzip des kapazitiven Drehmomentsensors von 2 beschrieben.
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Wenn
ein Lenkrad betätigt
wird, wirkt eine relative Drehkraft zwischen der Aufnahmewelle und
der Abgabewelle, um dadurch ein Torsionsmoment auf die Rundstange 21 aufzubringen.
Dann tritt in der auf der Oberfläche
der Rundstange 21 ausgebildeten dielektrischen Schicht 22 eine
Spannung auf, die eine Änderung
der Dielektrizitätskonstante
zur Folge hat. Anders ausgedrückt
hat die dielektrische Schicht 22 eine Spannung-zu-Dielektrizitätskonstante-Umwandlungseigenschaft.
Die Spannung der dielektrischen Schicht 22 kann in eine
Zugspannung in einer Richtung von 45° und eine Druckspannung in einer Richtung
von –45° gegenüber der
Torsionsachsenrichtung aufgeteilt werden. Somit ändert sich abhängig von
der Richtung des Torsionsmoments, die Dielektrizitätskonstante
in der Richtung, in der die linearen Elektroden 23a und 23b der
Interdigitalelektroden einander gegenüber liegen. Demzufolge ändert sich
der Wert der Kapazität
zwischen den Anschlüssen 25a und 25b.
Mit Bezug auf die oben erwähnte Kapazitätsänderung
kann die Größe des erzeugten Drehmoments
erfasst werden.
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Um
die oben erwähnte
Kapazitätsänderung in
einer kontaktfreien Art zu erfassen, sind die erste Spule 26 und
die zweite Spule 27 mittels des oben beschriebenen Aufbaus
elektromagnetisch gekoppelt. Mit diesem Aufbau wird eine Änderung
der Kapazität,
die durch die Interdigitalelektroden gebildet ist, in eine Änderung
der Impedanz der Spule 27 umgewandelt, und die Größe des Drehmoments
kann von der letzteren Änderung
erfasst werden.
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Entsprechend
dem kapazitiven Drehmomentsensor von 2 ist es
möglich,
dass Drehmoment in einer kontaktfreien Weise zu erfassen, ohne auf
eine magnetische Abschirmung zu vertrauen und ohne durch ein externes
Magnetfeld beeinflusst zu sein. Weiter ist der Aufbau einfach, und
die Zuverlässigkeit
der Erfassung kann leicht verbessert werden.
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Die
Rundstange 21 kann eine leitfähige Metallstange enthalten
und eine Plastikschicht oder eine Keramikschicht, die darauf ausgebildet
ist und eine niedrige Dielektrizitätskonstante aufweist.
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Durch
Verwendung einer magnetischen Substanz in dem Abschnitt, in dem
die erste Spule 26 bereitgestellt ist, ist es möglich, die
elektromagnetische Kopplung mit der zweiten Spule 27 zu
verbessern und einen kapazitiven Drehmomentsensor mit einer höheren Empfindlichkeit
zu erhalten.
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Außerdem kann
in dem Fall, in dem ein vertiefter Abschnitt zum Empfangen der ersten
Spule 26 entlang des Umfangs der Rundstange 21 ausgebildet ist
und ein vertiefter Abschnitt zum Empfangen der zweiten Spule 27 so
gebildet ist, dass er den oben erwähnten vertieften Abschnitt
gegenüberliegt,
dieselbe Wirkung auftreten, so dass ein kapazitiver Drehmomentsensor
leicht gewonnen werden kann.
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In 2 haben
die LC-Resonanzinduktivität und
die Induktivität
des elektromagnetisch gekoppelten Transformators einen gemeinsamen
Aufbau. Jedoch auch mit einem Aufbau, bei dem diese Induktivitäten getrennt
sind, kann ein kapazitiver Drehmomentsensor in ähnlicher Weise gewonnen werden.
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Mit
Bezug auf 3 wird ein kapazitiver Drehmomentsensor
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Dieser
kapazitive Drehmomentsensor enthält
eine Rundstange 31 aus isolierendem Plastik oder isolierender
Keramik und mit einem kreisförmigen
Querschnitt. Die Kreisstange 31 ist in Reihe zu und zwischen
eine Aufnahmewelle und eine Abgabewelle zum Aufnehmen und Abgeben
eines Drehmoments in einem Lenkrad angeschlossen. Dementsprechend
wird die Rundstange 31 als Reaktion auf die Betätigung des
Rads gedreht.
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Eine
Umfangsfläche
der Rundstange 31 ist mit einer dielektrischen Dickfilm-
oder Dünnfilmschicht 32 versehen,
die auf einem Abschnitt von ihr ausgebildet ist und deren Dielektrizitätskonstante
abhängig
von der Belastung veränderlich
ist. Ein konzentrischer zylindrischer Isolator 33 ist auf
der Rundstange 31 angebracht. Der zylindrische Isolator 33 liegt
der dielektrischen Schicht 32 gegenüber, wobei ein kleiner Spalt
dazwischen verbleibt, und er ist stationär. Vorzugsweise ist in dem
kleinen Spalt ein Lager angeordnet.
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Auf
der äußeren Umfangsfläche des
zylindrischen Isolators 33 sind lineare Elektroden 34a und 34b so
ausgebildet, dass sie gegenüber
einer Mittelachse der Rundstange 31 in einem vorbestimmten Neigungswinkel
von etwa 45° geneigt
sind. Die linearen Elektroden 34a und 34b sind
jeweils abwechselnd mit gemeinsamen Elektroden 35a und 35b verbunden,
so dass sie sogenannte Interdigitalelektroden bzw. einen Interdigitalelektrodenkondensator
bilden. Somit wird ein einzelner Kondensator mit einem Kapazitätswert gebildet.
Ein Paar von Anschlüssen 36 und 37 ist
mit den Interdigitalelektroden verbunden.
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Als
nächstes
wird das Arbeitsprinzip des kapazitiven Drehmomentsensors von 3 beschrieben.
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Wenn
ein Lenkrad betätigt
wird, wirkt eine relative Drehkraft zwischen der Aufnahmewelle und Abgabewelle,
um dadurch ein Torsionsmoment auf die Rundstange 31 aufzubringen.
Dann tritt in der auf der Oberfläche
der Rundstange 31 ausgebildeten dielektrischen Schicht 32 eine
Spannung auf, die eine Änderung
der Dielektrizitätskonstante
zur Folge hat. Anders ausgedrückt
hat die dielektrische Schicht 32 eine vorbestimmte Spannung-zu-Dielektrizitätskonstante-Umwandlungseigenschaft.
Da die linearen Elektroden 34a und 34b kapazitiv
mit der dielektrischen Schicht 32 gekoppelt sind, wobei
ein kleiner Spalt dazwischen verbleibt, ändert sich der Kapazitätswert zwischen
den An schlüssen 36 und 37 entsprechend
einer Änderung
der Dielektrizitätskonstante
der dielektrischen Schicht 32. Mit Bezug auf die oben erwähnte Kapazitätsänderung
kann die Größe des erzeugten
Drehmoments erfasst werden.
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Entsprechend
dem kapazitiven Drehmomentsensor in 3 ist es
möglich,
das Drehmoment zu erfassen, ohne auf eine magnetische Abschirmung
zu vertrauen und ohne durch ein äußeres Magnetfeld
beeinflusst zu sein. Weiterhin ist der Aufbau einfach und eine LC-Oszillationsschaltung
kann leicht gebildet werden.
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Die
Rundstange 31 kann eine leitfähige Metallstange enthalten
und eine Plastikschicht oder Keramikschicht, die darauf ausgebildet
ist und eine niedrige Dielektrizitätskonstante aufweist. Weiter können die
Interdigitalelektroden auf einer inneren Umfangsfläche des
zylindrischen Isolators 33 ausgebildet sein.
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Mit
Bezug zusätzlich
auf 4 wird eine Drehmomenterfassungsschaltung beschrieben,
die den kapazitiven Drehmomentsensor von 3 verwendet.
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Eine
Oszillationsschaltung 41 ist eine LC-Oszillationsschaltung
oder eine RC-Oszillationsschaltung, die die Kapazität des kapazitiven
Drehmomentsensors in 3 enthält und an einen f-V-Wandler 42 eine
Frequenz liefert, die der Änderung
des Kapazitätswert
des kapazitiven Drehmomentsensors von 3 entspricht.
Der f-V-Wandler 42 wandelt die Frequenz in eine Spannung
um und liefert die Spannung an einen Operationsverstärker 43.
Von einem Ausgangsanschluss 44 des Operationsverstärkers 43 wird
ein Ausgangssignal erzeugt, das kennzeichnend für ein aufgebrachtes Torsionsmoment
ist. Daher ist es möglich,
ein sehr geringes Drehmoment exakt zu erfassen.
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Vorzugsweise
wird die von der Oszillationsschaltung 41 erzeugte Frequenz
einem Mikrocomputer zugeführt,
der direkt die Fre quenz berechnet, und das Ausgangssignal wird als
Digitalsignal erzeugt.
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Mit
Bezug auf 5 wird ein kapazitiver Drehmomentsensor
nach einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Ähnliche Teile sind mit den
gleichen Bezugszeichen versehen.
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Auch
bei dem kapazitiven Drehmomentsensor von 5 ist eine
Oberfläche
einer Rundstange 31 mit einer dielektrischen Dickfilm-
oder Dünnfilmschicht
versehen, die auf einem Abschnitt von ihr ausgebildet ist und deren
Dielektrizitätskonstante
abhängig
von der Torsionsbelastung veränderlich
ist.
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Zwei
zylindrische Isolatoren 33a und 33b sind auf der
Rundstange 31 angebracht. Diese zylindrischen Isolatoren 33a und 33b liegen
einander gegenüber,
wobei ein kleiner Spalt dazwischen verbleibt, sie sind in verschiedenen
Bereichen auf einer äußeren Umfangsfläche einer
dielektrischen Schicht 32 angebracht, die in der Axialrichtung
der Rundstange 31 verschieden sind, und sie sind stationär. Vorzugsweise
ist ein Lager in dem kleinen Spalt angeordnet.
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Auf
der äußeren Umfangsfläche jedes
der zylindrischen Isolatoren 33a und 33b sind
lineare Elektroden 34a und 34b ausgebildet, so
dass sie gegenüber
einer Mittelachse der Rundstange 31 in einem vorbestimmten
Neigungswinkel von etwa 45° geneigt
sind. Bei dem einen zylindrischen Isolator 33a und dem
anderen zylindrischen Isolator 33b sind die Neigungsrichtungen
der linearen Elektroden 34a und 34b voneinander
verschieden.
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Die
linearen Elektroden 34a und 34b sind abwechselnd
jeweils mit gemeinsamen Elektroden 35a und 35b verbunden,
um sogenannte Interdigitalelektroden bzw. einen Interdigitalelektrodenkondensator zu
bilden. Somit wird um die Rundstange 31 zusätzlich zu
einem Erfassungskondensatorabschnitt 51, wie er in 3 gezeigt
ist, ein Referenzkondensatorabschnitt 52 gebildet. Der
Referenzkondensatorabschnitt 52 hat die gleichen thermischen
Eigenschaften wie der Erfassungskondensatorabschnitt 51.
Durch Korrigieren der Kapazitätsänderungsrate des
Erfassungskondensatorabschnittes 51 im Hinblick auf die Änderung
der Umgebungstemperatur durch Verwendung der Änderungsrate der Kapazität des Referenzkondensatorabschnittes 52 ist
es möglich,
die Schwankung der Eigenschaften abhängig von der Änderung
der Umgebungstemperatur auszuschließen und die Drehmomenterfassungsempfindlichkeit
auf einen im wesentlichen doppelten Wert zu verbessern.
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Als
nächstes
wird auf mit Bezug auf 6 eine Drehmomenterfassungsschaltung
beschrieben, die den kapazitiven Drehmomentsensor von 5 verwendet.
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Eine
Oszillationsschaltung 61 ist eine LC-Oszillationsschaltung
oder eine RC-Oszillationsschaltung, die die Kapazität des Erfassungskondensatorabschnitts 51 enthält. Die
Oszillationsschaltung 61 liefert an einen f-V-Wandler 62 eine
Frequenz, die der Kapazitätsänderung
des Erfassungskondensatorabschnitts 51 entspricht. Der
f-V-Wandler 42 wandelt die Frequenz in eine Spannung um
und liefert die Spannung an einen Komparator 63.
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Eine
Oszillationsschaltung 64 ist eine LC-Oszillationsschaltung
oder RC-Oszillationsschaltung, die eine Kapazität des Referenzkondensatorabschnitts 52 enthält. Die
Oszillationsschaltung 64 liefert an einen f-V-Wandler 65 eine
Frequenz, die der Kapazitätsänderung
des Referenzkondensatorabschnittes 52 entspricht. Der f-V-Wandler 65 wandelt die
Frequenz in eine Spannung um und liefert die Spannung an den Komparator 63.
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Der
Komparator 63 berechnet eine Differenz zwischen den so
zugeführten
Spannungen und erzeugt an seinem Ausgangsanschluss 66 ein
Ausgangssignal, das kennzeichnend für ein aufgebrachtes Torsionsmoment
ist. Auf diese Weise wird eine Temperaturkor rektur durchgeführt, so
dass ein kleines Drehmoment exakt erfasst werden kann, auch wenn
die thermische Umgebung geändert
wird.
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Vorzugsweise
wird die von jeder der Oszillationsschaltungen 61 und 64 erzeugte
Frequenz einem Mikrocomputer zugeführt, der direkt die Frequenz
berechnet, und das Ausgangssignal wird als Digitalsignal erzeugt.
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In
einer beliebigen der oben beschriebenen Ausführungsformen ist es möglich, als
dielektrische Schicht eine dielektrische Keramikschicht zu verwenden,
die in einem keramischen Kondensator oder dergleichen verwendet
wird. In dem Fall, in der der Referenzkondensator und der Erfassungskondensator
im wesentlichen in dem dielektrischen Material, der Schichtdicke
und der Größe in der
Interdigitalelektroden übereinstimmen,
müssen
der Referenzkondensator und der Erfassungskondensator nicht auf
der selben Oberfläche
gebildet sein, sondern sie können
getrennt voneinander angeordnet sein, vorausgesetzt das die thermische
Umgebung des Erfassungskondensators und des Referenzkondensators als
gleich angesehen werden.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Der
kapazitive Drehmomentsensor der vorliegenden Erfindung ist geeignet
als Drehmomentsensor zur Verwendung in einer elektrischen Lenkhilfevorrichtung
in einem Automobil oder einem leistungsunterstützten Fahrrad.