JPH03500204A - 回転角及び／又はトルクのための測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 回転角及び／又はトルクのｔ；めの測定装置公知技術 本発明は請求項１の上位概念に記載の測定装置に関する。この種の公知測定装置 では互いにかつ軸の軸線に対１７て同軸的な円筒状の２つのスリーブによって軸 のトルクが測定される。その場合、スリーブは互いに回転可能であると共に、そ の周面が軸の軸線に対して平行な、複数で同数のセグメント状の外周面１；分割 されている。、外周面は周方向で見て交互に高い導電性と低い導電性とを有して おり、かつスリーブに対して同軸的な少なくとも１つのコイルによって取り巻か れている。

発明の利点 請求項１に記載の特徴を有する本発明測定装置が有する利点は、感度が高く、温 度ドリフトが少なく、測定確実性が良いことにある。１つのホイストンブリッジ に接続された４つのコイルを使用したことにより、測定装置の感度が改善されて いる。これにより、温度ドリフトが著しく減少している。特に請求項４に記載の 構成によれば、コイルの数が多いｊこも拘わらず、全長を比較的短くすることが できる。さらに測定確実性、ひいてはこの装置を組み込んだ装置の故障に対する 安全性が改善される。測定装置のコイルのターンが短絡した場合には、監視エレ クトロニクスがこれを直ちに検出する。ターン絶縁損傷によるターン間の電気的 な接触が生じると、ホイストンブリッジのコイルの１つが橋絡され、これにより ブリッジ回路が測定領域限界を越えて離調し、その結果、測定信号の誤りが検知 される。

従属請求項に記載の構成によれば、請求項１に記載の特徴の有利な構成及び改善 が可能である。

図面 本発明の実施例が図面に示されており、次ぎに説明される。第１図は測定装置の 縦断面図、第２図は内側のスリーブを示す図、第３図は外側のスリーブを示す図 、第４図はコイルの制御回路図、第５図、第６図は上記実施例の変化態様図、第 ７図ないし第９図はディスク形状の構成を示す図である。

実施例の説明 第１図に符号１０は回転角もしくはトルクを検出するためのトーシロンバーを示 し、このトーシヨンバーｌＯは２つの軸端１１．１２の間でトルクにさらされる 。右側の軸端１１は左側の軸端１２に対して僅かな角度だけ相対的に回転する。

軸端１１．１２は例えば自動車の舵取り装置の軸の一部である。第１図から判る ように、右回りのトルクＭｄが四角部１３を介して右側の軸端１１に導入され、 左側の軸端１２に結合されている四角部には、図示しない対抗トルクが作用する 。

トルクＭｄの検出のために本発明測定装置は管状のケーシング１６内に共通の縦 軸線に対して同軸的な２つのスリーブ、要するに外側のスリーブ１８と内側のス リーブ１９とを備えている。各スリーブはそれぞれ厚さ１ミリメートルの導電的 な、有利には非磁性的な材料から成る。外側のスリーブ１８は右側の軸端１１に 回動不能に固定されており、内側のスリーブ１９は左側の軸端１２に同様に固定 されている。

外側のスリーブ１８はその周囲にわたり、縦軸線１７に対して平行な複数の例え ば８つの均一に分配されｔ；軸方向のスリット２１を備えており、このスリット ２１はスリーブ壁にフライス又は鋸による加工又は打抜加工によって形成されて おり、両方の端面側の縁区域２２．２３の近くまで達している。これによって、 それぞれ２つのスリット２１間にスリーブ材料から成る導電性のセグメント状の 外周面２４が形成され、他面において、周方向でこの外周面と交互に非導電性の 縦スリツト区域２１が形成されている。

内側のスリーブ１９の周面は同様に互いに上下に関連する区域２５に区分されて おり、この区域２５は外側のスリーブ１８の外周面２４に半径方向で合致してい る。内側のスリーブ１９には２つのスリット列が形成されており、各スリット列 は軸１７に対して平行に延びるスリット２６．２７を有している。それぞれ１対 を成す両スリット２６．２７はスリーブ１９の周方向で互いにスリット幡に相応 する間隔だけずれて位置しており、このずれは例えば１ミリメートルである。

各スリット２６．２７は、外側のスリーブ１８の対応内側のスリーブと外側のス リーブとのオーバラップ領域には絶縁材料から成る円筒状のコイル支持体２８が 設けられている。このコイル支持体はスリット２６の領域に２つのコイル３１． ３２を備えており、スリット２７の領域には同様に２つのコイル３３．３４を備 えている。コイル３１．３２．３３．３４は１層でコイル支持体２８上に巻き付 けられている。可能な限り全長を短くするために７、コイルは互いに接して配置 されている。さらにこれによって、フィル３１．３２の間、若しくはコイル３３ ．３４の間に磁気的な結合が生じている。コイル３１．３２．３３．３４のター ンの軸方向で測った最大幅Ｗはスリット２６．２７の長さを上回ってはならない 。コイル３１．３２．３３．３４が巻き付は領域でスリット２６．２７とオーバ ラップし、スリットの縁領域には特にそこに外乱信号を生じないように接触しな いのが有利である。

４つのコイル３１．３２，３３．３４の使用により、第４図に示されたホイスト ンブリッジ回路で差分測定法が可能となる。内側のスリーブ１９のそれぞれ１つ のスリット２６若しくは２７にオーバラップするコイル３１．３２若しくは３３ ．３４はホイストンブリッジ回路のそれぞれ対向して位置する校内に配置される 。両方のスリーブ１８．１９は、導入されるトルクＭｄの大きさに対してほぼ直 線的な依存性で互いに回動され、その結果、互いにずれている両スリットの一方 の短いスリット２６又は２７は外側のスリーブ１８のスリット２１とのオーバラ ッグから外れ、他面において、他方の短いスリットはオーバラッグ増大を伴って 、対応する他のスリットの下方へ移動する。その場合１、コイルに高周波交流が 流されると内側のスリーブ内に生じる渦電流が増加又は減少することにより、一 方のコイル３１．３２内に誘導の減少が、他方のコイル３３．３４内に誘導の増 大が又はその逆の状態が生じる。

測定装置の感度を高めるのに極めて重要なことは、コイル３１．３２，３３．３ ４と外側のスリーブの外周面１８との半径方向の間隔Ｃと、内側のスリーブと外 側のスリーブとの半径方向の間隔ｄとを可能な限り小さくシ、かつ少なくとも４ つのコイル３１．３２゜３３．３４によって温度ドリフト及び測定誤差の補償を 可能ならしめることである。

第５図に示す実施例では、特に測定ユニットが自動車のいわゆる舵取装置として 組み込まれている場合は、測定の確実性が増大するので有利である。このことの ために、スリットに対応するコイル３１．３２若しくは３３．３４はコイル３１ の１つのターンがコイル３２の１つのターンに隣合うように、かつ互いに並んで 位置するように、互いに平行に巻き付けられる。コイル３３．３４についても同 様である。両方のコイル３１．３２若しくは３３．３４は、コイル３１．３２若 しくは３３．３４の巻線の交番磁界が加算されるように、互いに内外に巻き付け られる。コイル３１．３２間若しくは３３．３４間のこのような磁気的な結合に より、互いに内外に巻き付けられたコイルによる測定効果の相互増強に基づき、 測定装置の軸方向の全長が短い。要するに、測定効果が増強されることにより全 長が長くなくて済む。領域σ内、即ちコイル３１のターンとコイル３２のターン との間、若しくはコイル３３のターンとコイル３４のターンとの間の領域でター ン絶縁の損傷による電気的な接触が生じると、ホイストンブリッジ回路内のほぼ １つのコイルが橋絡され、これにより、ホイストンブリッジで取り出される電圧 信号は明瞭に離調し、かつ明らかに本来の測定電圧と相違する。これにより、後 方に接続されｔ；監視エレクトロニクスが直ちにこの誤った電圧信号を識別する 。コイル間のターン絶縁によるこの電気的な接触がどこに生じても、結果は同じ である。それというのは、いずれにおいても、コイルの相応に大さな範囲が橋絡 されるからである。

ターン間の前記の電気的な接触が例えば領域Ω、要するにほぼスリット２６の中 央で生じると、コイル３１のほぼ半分若しくはフィル３２のほぼ半分が橋絡され る。ホイストンブリッジ回路に基づきこの場合も同様に明瞭な誤った電圧信号が 生じる。

第６図では、１層のコイル３１と３２若しくは３３と３４が互いに上下に配置さ れている。これにより、軸方向の全長を特に短くすることができる。

しかし、監視の確実性はある程度しか可能でない。

測定装置のコイルの配置はスリーブ１８．１９を備えた構成に限定されない。２ つのディスクを備えた構成も可能であり、その場合、このディスクは作用の点で スリーブに対応する。

このことのために、第７図によれば、第１のディスク４１が軸１０ａに対して相 対回動不能にこの軸ｌＯａに結合されており、このディスクは上述の実施例から 判るようにかつｔ＄８図に示したように、半径方向で延びる複数のスリット２１ を備えている。さらに、ディスク４１から僅かな間隔をおいて、第２のディスク ４３が配置されており、このディスクは同様に半径方向で延びる複数の互いにず れたスリット２６．２７を備えている。ディスク４３はその作用の点で内側のス リーブ１９に相応しており、かつ図面に詳細に図示されている。軸１０ａは同様 にトーシ謂ン部分１０ｂを備えており、その回転は伝達されるトルクＭｄに比例 する。ディスク４１は例えば溶接によって軸１０３の端部１１ａに、＄２のディ スク４３は管４５を介して軸１０ａの他方の端部１２ａに固定されている。第１ のディスク４１の自由端にはスリット２６．２７の領域でそれぞれ２つのコイル ３１．３２若しくは３３゜３４が対向して位置しており、このコイルは３次元方 向で固定されることができる。コイル３１．３２．３３．３４は上述の実施例に 相応して第１図、第５図又は第６図に基づいて巻き付けることができる。第７図 には、第５図に示すような、互いに並んで平行に巻き付けられＩ；コイルの特別 有利な構成が示されている。

この構成は軸受は隙間に基づくオフセットドリフト補償の点で優れている。さら に、ディスク４３の端面に別のコイルをスリット′２６．２７の領域に配置する ことも可能である。両端面のコイルは互いに鏡面対称的に配置され、かつそれぞ れ対向して位置するコイルはホイストンブリッジの１つの校内に接続される。オ フセットドリフトに対して付加的にコイルに対するディスク４１．４３の軸方向 の移動によって生じる感度変化が削減される。

Ｆｌ（３，１ ＦＩ［３，８ＦＩＧ、９ 国際調査報告 国際調査報告　ＰＣＴ／ＤＥＥ！８１００４６Ｂ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．停止している又は回転している軸の回転角及び／又はトルクを無接触式に検 出するための測定装置であって、軸に対して同動的に配置された物体（１８，１ ９）が設けられており、これら物体が互いに相対的に回転可能であり、かつその 周面が、軸の軸線（１７）に対して平行な、複数で同数のセグメント状の外周面 （２２，２３）に分割されており、これらの外周面が局方向で交互に高い導電性 及び低い導電性を有しており、かつ物体（１８，１９）に対して同軸的な少なく とも１つのコイル（３１から３４まで）によって取り囲まれている形式のものに おいて、少なくとも４つのコイル（３１から３４）が設けられており、そのうち のそれぞれ少なくとも２つのコイルが、互いにずれているスリットを備えた物体 の２つの軸方向半部のうちの一方の軸方向半部にわたって、かつ、他方の２つの コイルが、この物体の他方の軸方向半部にわたって配置されていることを特徴と する回転角及び／又はトルクのための測定装置。
2. ２．コイル（３１から３４まで）が完全なホイストンブリッジ内に接続されてい ることを特徴とする請求項１記載の測定装置。
3. ３．コイル（３１から３４まで）が１層に形成されていることを特徴とする請求 項１又は２記載の測定装置。
4. ４．１つの軸方向半部のコイル（３１から３４まで）が互いに内外に接している ことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項記載の測定装置。
5. ５．１つの軸方向半部の両方のコイル（３１，３２若しくは３３，３４）は、コ イル（３１，３３）のターンがコイル（３２若しくは３４）のターンといつでも 隣あって互いに並んで位置するように、それぞれ交互に互いに平行に並んで巻き 付けられていることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項記載の測定 装置。
6. ６．２つのコイル（３１と３２若しくは３３と３４）が互いに上下に配置されて いることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項記載の測定装置。
7. ７．コイル（３１から３４まで）が、互いにずれているスリットの一方のスリッ トの中央でその上方に位置していることを特徴とする請求項１から６までのいず れか１項記載の測定装置。
8. ８．互いにずれている両方のスリット（２６，２７）が、他方の物体（１８）の 対応するスリットの長さのほぼ半分の軸方向の長さを有していることを特徴とす る請求項１から７までのいずれか１項記載の測定装置。
9. ９．互いにずれて配置されている両方のスリット（２６，２７）のうちの一方の スリットが物体の一方の軸方向半部の領域内に、かつ他方のスリットが他方の軸 方向半部の領域内に設けられていることを特徴とする請求項１から８までのいず れか１項記載の測定装置。
10. １０．物体が互いにかつ軸に対して同軸的な円筒状のスリーブ（１８，１９）か ら成ることを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項記載の測定装置。
11. １１．物体がディスク状に形成されていることを特徴とする請求項１から９まで のいずれか１項記載の測定装置。
12. １２．両方のディスク状の物体（４１，４３）の端面には、コイル（３１から３ ４まで）がスリットの領域にそれぞれ表面対称的に対向して配置されていること を特徴とする請求項１１記載の測定装置。