DE2752080B2 - Drehmoment- und Drehzahlmeß- und -anzeigegerät - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Drehmoment- und Drehzahlmeß- und -anzeigegerät gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die theoretischen Grundlagen von derartigen Geräten sind beispielsweise in der US-PS 3011 340 beschrieben. Ein Drehmoment- und Drehzahlmeß- und -anzeigegerät mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus dem ASEA Journal 1968, Vol. 41, No. 1, Seiten 9 bis 13 bekanntgeworden. Hierbei erfolgt die Gewinnung des ersten elektrischen, sich in Abhängigkeit von dem auf die Welle einwirkenden

■to Drehmoment ändernden Signales aus dem beschriebenen Meßwertwandler, während die Gewinnung des zweiten elektrischen, sich in Abhängigkeit von der Welieindrehzahl ändernden Signales über einen gesonderten Tachogenerator erfolgt. Die Signalverarbeitungsanlage dient ausschließlich zur Erzeugung des ersten elektrischen Signals.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Gerät dahingehend zu vereinfachen, daß ein eigener Drehzahlgeber eingespart wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Gerät gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß die Gewinnung des zweiten elektrischen Signals aus dem Meßwertwandler· erfolgt, aus dem auch das erste elektrische Signal gewonnen wird, und daß die Signalverarbeitungsanlage zur Erzeugung des zweiten elektrischen Signals mit einem an die Reihenschaltung geschalteten Summenbildner und zur Erzeugung des ersten elektrischen Signals mit einem an die Reihenschaltunggeschalteten Differenzbildner versehen ist.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann die Signalverarbeitungsanlage einen Multiplizierkreis umfassen, der sowohl an den Summenbildner als auch an den Differenzbildner geschaltet ist und ein drittes elektrisches Signal erzeugt, das sich in Abhängigkeit von der durch die Welle abgegebenen Leistung (PS, kW) ändert, so daß eine an den Multiplizierkreis geschaltete Vorrichtung Leistungsdaten (PS, kW) bei Anliegen des dritten elektrischen Signals abgeben kann.

Weitere Ausbildungen bzw. Ausführungsformen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Zwischen dem Oszillator zur Erzeugung des dem Meßwertwandler zugeführten Wechselspannungssignals und der Signalverarbeitungsanlage kann ein Schalter vorgesehen sein. Eine Betätigung des Schalters dient der Veränderung einiger Eigeaschaften (wie der Phase) des Wechselspannungssignals mit einer entsprechenden Richtungsänderung der Signale für das Abtriebsdrehmoment bzw. die Drehzahl. Damit kann die Anlage die Richtung der Daten sowohl für das Drehmoment als auch für die Wellendrehzahl bestimmen, die von dem erfindungsgemäßen Gerät erzeugt werden.

Des weiteren kann zwischen der Reihenschaltung (Sekundärwicklung des Meßwertgebers) und der Signalverarbeitungsanlage ein Umpolungsschalter angeordnet sein. Eine Betätigung des Schalters dient zur Umpolung des an der Signalverarbeitungsschaltung anliegenden Signals, wodurch auf einem einzigen Meßgerät entweder das Drehmoment oder die Drehzahl angezeigt werden können.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert

Die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile kennzeichnen, zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Drehmoment- und -Drehzahlmeß- -anzeigegerätes;

F i g. 2 eine Sprengzeichnung bestimmter Bauteile des Gerätes;

F i g. 3 ein Blockschaltbild, teilweise als Stromlaufplan aufgeführt, mit Darstellung weiterer Einzelheiten der Schaltung des Meßwertwandlers und der Signalverarbeitungsanlage;

F i g. 4 eine Seitenansicht, teilweise im Ausschnitt, mit Darstellung der Montage eines Meßwertwandlers auf einer Welle;

F i g. 5 einen Stromlaufplan eines Gerätes zur Verwendung mit normaler Wechselspannung;

Fig.6 einen Stromlaufplan eines Gerätes für Kraftfahrzeuge oder andere Anlagen, bei welchen Strom nicht über eine herkömmliche Wechselspannungsdose bezogen werden kann, sondern durch eine Hilfsquelle geliefert wird;

F i g. 7 ein Diagramm zur Darstellung des Drehmomentes über der Drehzahl zur Erläuterung der Erfindung; und

Fig.8 ein Blockschaltbild eines anderen Ausführungsbeispiels eines Drehmoment- und Diehzahlmeß- und -anzeigegerätes.

Fig. 1 bietet eine allgemeine Übersicht über das Gera;. Ein Meßwertwandler 10 ist um eine Welle 11 herum angeordnet. Die Antriebsanlage für die Welle sowie die durch die Welle betriebene Last sind nicht gezeigt, da sie für die Erfindung keine Bedeutung haben. Wie nachstehend näher erläutert wird, umfaßt der Meßwertwandler Primärwicklungen zur Erzeugung eines Magnetflusses in dem ihm benachbarten Teil der Welle 11. Zur Erregung der Primärwicklungen des Meßwertwandlers kann eine Eingangswechselspannung &o von einem herkömmlichen Netz, HOV, 60 Hz (nicht gezeigt), über Leitungen 15, 16 eingespeist werden. Natürlich könnte ebenso Gleichspannung mit einem Wechselrichter (nicht gezeigt) zur Lieferung eines Wechselspannungserregersignals auf den Leitungen 15, b5 16 verwendet werden. Ein Ausgangssignal des Meßwertwandlers gelangt über Ausgangsleitungen 17,18 an eine Signalverarbeitungsanlage 20. Getrennte Ausgangsleitungen 21, 22 und 23 leiten elektrische Signale an entsprechende Meßgeräte 24,23 und 26 zur Anzeige des Drehmomentes, der Leistung (PS, kw) und der Drehzahl (U/min) der Welle. Es ist leicht zu erkennen, daß der Ausdruck »Einrichtung zur Abgabe einer Anzeige« nicht notwendigerweise für eine Sichtanzeigeeinrichtung wie ein Meßgerät gelten muß, sondern ebenso ein Registriergerät oder ein anderes Gerät zur Datenaufnahme bezeichnen kann. Außerdem brauchen keine drei getrennten Leitungen oder Leitungspaare vorhanden zu sein, um zwei oder drei Ausgangsgrößen darzustellen. Ein einziges Meßgerät kann zur Anzeige verschiedener Parameter in Verbindung mit einem Schalter oder einer Multeplex-Schaltung verwendet werden, die für die Auswahl verschiedener Größen von der Signalverarbeitungsanlage zu verschiedenen Zeitpunkten zwecks Anzeige oder Aufzeichnung beaufschlagt wird. Die vereinfachte Anordnung der F i g. 1 bietet jedoch eine hinreichende Erläuterung der möglichen Anzeigeformen der Signalverarbeitungsanlage.

In der Sprengzeichnung der Fig.2 sind die drei verschiedenen Magnetkerne 30, 31 und 32 des Meßwertwandlers 10 gezeigt. Der erste Magnetkern 30 umfaßt einen im allgemeinen kreisförmigen Außenteil 33 und eine Anzahl von nach innen ragenden radialen Polstücken 34, die bis nahe der Außenfläche der Welle reichen, wenn der Meßwertwandler nach F i g. 1 um die Welle herum angeordnet ist. Bei einem mit Erfolg geprüften Ausführungsbeispiel bestand der Magnetkern aus Lamellen aus Elektrostahl von ca. 0,3969 mm Dicke. Eine Anzahl von elektrischen Wicklungen 35 ist vorgesehen, wobei jedes der sechs Polstücke (34) mit je einer Wicklung 35 umwickelt ist. Bei einem Ausführungsbeispiel bestanden die Primärwicklungen auf den Polstücken 34 aus 160 Windungen auf jedem Polstück. Die sechs einzelnen Wicklungen wurden dann zu einer vollständigen elektrischen Schaltung zusammengeschaltet wie nachstehend anhand der F i g. 3 näher erläutert wird. Der zweite und dritte Magnetkern 31 und 32 sind im allgemeinen mit dem Magnetkern 30 identisch. Beispielsweise umfaßt der zweite Magnetkern 31 ebenso einen Außenteil 36 sowie eine Anzahl einzelner Polstücke 37 mit einzelnen Windungen 38 auf den Polstücken. Auch der dritte Magnetkern 32 umfaßt eine äußere Magnetfläche 40, von welcher aus eine Anzahl von einzelnen Polstücken 41 nach innen gegen die Welle ragt. Die einzelnen Wicklungen 42 sind entsprechend auf den Polstücken 41 des dritten Kernes angeordnet. Bei dem erfolgreich geprüften Ausführungsbeispiel bestanden die Wicklungen 38 und 42 aus zweihundert Windungen je Polstück. Es können auch Festmaterialien bzw. Sintermetalle verwendet werden, um die Magnetkreise des ersten, zweiten und dritten Kernes zu bilden. Die einzelnen Kernstücke werden dann wie gezeigt aneinandergelegt. Es sei bemerkt, daß die Polstücke 37 und 41 im zweiten und dritten Magnetkern gegenüber der Lage der Polstücke 34 im ersten Magnetkern 30 winkelmäßig versetzt sind, d. h. jedes Polstück 37,41 ist halbwegs zwischen zwei benachbarten Polslücken 34 des mittleren oder ersten Magnetkerns 30 angeordnet.

F i g. 3 zeigt bestimmte Teile der Signalverarbeitungsanlage 20 als Blockschaltbild sowie die Wicklungen des Meßwertwandlers 10 und ihre elektrischen Anschlüsse. Die Wicklungen 35 am ersten Magnetkern bilden eine Primärwicklung des Meßwertwandlers 10. Die beste jetzt bekannte Art zur Durchführung der Erfindung umfaßt eine sehr dichte doppelfädige Verschränkung

der Spulenwicklungen, wobei der Mittelabgriff in der Primärwicklung nach Zeichnung durchgeführt wird. Die Sekundärwicklungen 38,42 sind für jeweils den zweiten und dritten Magnetkern einzeln in Reihe geschaltet und dann zusammen an der Eingangsseite der Signalverarbeitungsanlage in Serienschaltung an einen Summenbildner 51 und einen Differenzbildner 50 angeschlossen. Der Differenzbildner bzw. -verstärker 50 gibt an den Detektor 52 ein Ausgangssignal ab, das auf das Drehmoment an der Welle bezogen ist. Das auf die Wellendrehzahl (U/min) bezogene Ausgangssignal des Summenbildners bzw. -Verstärkers 51 gelangt an eine andere Detektorschaltung 53. Das Drehmomentsignal läuft über einen Filterkreis 54, dessen Ausgangssignal über die Leitung 2! an einen Drehmomentanzeiger 24 und über eine Leitung 55 an einen Eingang einer Multiplizierschaltung 56 geführt ist. Das Ausgangssignal des anderen Filters 57, dessen Eingangsseite an den Amplitudendetektor 53 gekoppelt ist, gelangt einerseits über die Leitung 23 an den Drehzahlmesser 26 und andererseits über eine Leitung 58 an den anderen Eingang der Multiplizierschaltung 56. Die Multiplizierschaltung arbeitet in bekannter Weise und erzeugt ein Ausgangssignal, das sich mit dem Produkt der beiden getrennten Eingangssignale verändert. Somit ist das von der Multiplizierschaltung 56 erzeugte und über die Leitung 22 an den Leistungsmesser 25 gelangende Signal eine echte Anzeige für die von der Welle 11 abgegebene Leistung.

F i g. 4 zeigt den Meßwertwandler 10 auf einem Teil einer Welle 11 angebracht, der sich von einem Getriebegehäuse 60 aus erstreckt. Bei einer normalen Kfz-Konstruktion ist das rechte Wellenende 11 an ein Kugelgelenk gekuppelt, um Drehmoment an die entsprechenden Antriebsräder eines Fahrzeuges zu übertragen. Eine öffnung 61 im Getriebegehäuse dient normalerweise zur Aufnahme des Kabels für den Tachometeranschluß (nicht gezeigt). Der Meßwertwandler 10 ist auf einem Lager 62 abgestützt und zentriert, jedoch können auch andere Anordnungen verwandelt werden. Es ist offensichtlich, daß der Meßwertwandler unter schwierigen Bedingungen montiert werden kann, wie sie normalerweise in einem Getriebegehäuse eines Kraftfahrzeuges angetroffen werden.

F i g. 5 zeigt eine Vorrichtung zur Speisung des Meßwertwandlers 10 von einer gewöhnlichen Netzspannungsquelle von 110 V 60 Hz durch Einführen eines Steckers 70 in eine herkömmliche nicht gezeigte Wanddose. Wird dies ausgeführt und ein Schalter 71 ist geschlossen, so gelangt Wechselstrom über eine Sicherung 72 sowie einen ersten Transformator 73 in die Leitungen 15, 16 und erregt die Primärwicklungen des Meßwertwandlers. Diese Erregung wird durch Aufleuchten eines Anzeigelämpchens 74 angezeigt Außerdem wird die Eingangswechselspannung über einen anderen Transformator 75 sowie eine Diodengleichrichterbrücke 76 geleitet, um eine Gleichspannungsdifferenz zwischen den Leitungen 77 und 78 aufzubauen. Ein Regelkreis mit einer integrierten Schaltung 80 sowie den Transistoren 81, 82 sorgt für eine geregelte Spannung von +15V auf der Leitung 83 und von — 15 V auf der Leitung 84.

Das Ausgangssigna] der Sekundärwicklungen 38, 42 des Meßwertwandlers gelangt über die Leitungen 17 und 18 sowie eine Inversionsstufe 85 an den Differenzbildner 50. Das Ausgangssignal des Summenbildners 51 liegt an einer Absolutwert-Ganzwellendetektorschaltung 53 an, welche die Verstärker 86, 87 umfaßt. Das Ausgangssignal der Ganzwellendetektorschaltung gelangt an eine Linearisierungsschaltung 88, die als Diodenfunktionsgeber ausgelegt ist. Das Ausgangssignal der Schaltung 88 gelangt wiederum an einen Stellkreis 90 für den Verstärkungsfaktor, der ein Potentiometer 91 umfaßt, um die Amplitude des zur Ausgangsstufe 92 weitergeleiteten Signals zu regeln. Das Ausgangssignal der Stufe 92 gelangt einerseits über die Leitung 23 an den Drehzahlmesser 26 sowie über die Leitung 58 an den Multiplizierkreis 56.

Analog wird auch das an den Leitungen 17, 18 anliegende Sekundärseitensignal des Meßwertwandlers über den Differenzbildner 50, die andere Detektorschaltung 52, einer Linearisiernr.gsschaUung 94 sowie einen Stellkreis 95 für den Verstärkungsgrad mit seinem Potentiometer 96 an die Ausgangssteuerstufe 97 geleitet, die ihrerseits das Drehmomentanzeigesignal einerseits über die Leitung 21 an den Drehmomentmesser 24 und, über die Leitung 55, an den Multiplizierkreis 56 leitet. Die Arbeitsweise und Schaltung der in F i g. 5 gezeigten Stufen ergibt sich für den Fachmann aus der vorstehenden Erklärung. Der zweite Signalkanal zur Verarbeitung der Drehmomentdaten ist praktisch mit dem ersten Signalkanal identisch, ausgenommen daß er keine Inversionsstufe an seinem Ausgangsanschluß um/aßt.

Die in F i g. 5 gezeigte Schaltung und die Erklärung ihrer Arbeitsweise gründet darauf, daß ein elektrisches Signal vom Meßwertwandler 10 abgegriffen werden kann, das seiner Natur nach ein Ankergegenwirkungssignal ist, auf die Wellendrehzahl bezogen ist, und das verarbeitet werden kann, um die Wellendrehzah! anzuzeigen und mit dem Wellendrehzahlsignal eine Anzeige für das Drehmoment ergibt. Wie anhand der F i g. 6 erläutert wird, sind in der Signalverarbeitungsanlage Einrichtungen vorgesehen, welche es der Anlage ermöglichen, die Richtung (Polarität) des Drehmomentsignals sowie die Richtung des Drehzahlsignals anzuzeigen, d. h. die Anlage kann leicht so ausgelegt werden, daß sie anzeigt, ob ein Drehmoment von einer Antriebseinheit über die Welle an eine Last übertragen wird oder, ob die Last Leistung über die Welle an die Kraftquelle zurückführt. Dies tritt beispielsweise in

4; einem Kfz auf, wenn der Wagen selbst über die Antriebswelle als eine Bremskraft für den Motor wirkt. Bei dieser Anordnung wird eine echte Vierquadrantenanzeige dadurch geschaffen, daß sowohl positive als auch negative Drehmoment- und Drehzahlsignale erzeugt werden können.

F i g. 6 zeigt eine besonders für Kfz-Zwecke geeignete Signalverarbeitungsanlage, an der ein positives 12 V-Eingangssignal über eine Leitung 150 anliegt und die dieses Eingangssignal dazu verwendet, eine geregelte Spannung von ±4 V in der Versorgungsstufe mit den Transistoren 151,152 zu erzeugen. Für die Zwecke der Erläuterung stellt das Zeichen für Masse das Negativpotential von 4 V dar, das am Emitter des NPN-Transistors 152 entsteht Die Basis dieses Transistors ist fiber einen Widerstand 153 an eine Leitung 154 geführt, über welche das positive Potential 4 V an die im Stromlaufplan angegebenen Punkte geleitet wird Eine Ausgleichsstufe 155 wurde zugeschaltet, um auf einer Leitung 156 ein Signal zu erzeugen, welches das Drehmomentausgangssignal der dargestellten Anlage bei Pegeländerungen der Batterieeingangsspannung oder einer anderen auf der Leitung 150 anliegend Gleichspannung kompensiert

Im oberen linken Teil der Fig.6 liegt das Eingangssignal von den Sekundärwicklungen über die Leitungen 17, 18 her an und durchläuft eine Eingangsneutralisationsschaltung 157. Eine Verstellung des Schleifers eines Potentiometers 158 in dieser Schaltung bewirkt die erforderliche Neutralisation zum Ausgleich für Fehlanpassungen in den Spulen. Das entstehende kompensierte Signal gelangt dann durch eine Impedanzpufferstufe 160 zu einem Synchrondetektor 161. Die Synchrondetektorschaltung umfaßt einen ersten ι ο Rechenverstärker 162, ein Analog-Übertragungsschalttor 163 sowie einen zweiten Rechenverstärker 164. Das Übertragungsschalttor 163 besitzt eine sehr niedrige Impedanz in der Größenordnung von 100 Ohm, wenn es durch ein Signa! mit dem logischen Pegel 1 über eine '.5 Leitung 165 von einem Oszillatorkreis 166 angesteuert wird. Der Schalter 163 zeigt eine sehr hohe Impedanz in der Größenordnung von 10^l2Ohm, wenn über die Leitung 165 ein Signal mit dem logischen Pegel 0 anliegt. Der Oszillator erzeugt ein Schaltsignal mit einer Frequenz von 200 Hz, und dies ist auch die Frequenz des von den Sekundärspulen über die Leitungen 17,18 her anliegenden Signals. Ein Rechenverstärker 167 war als Justierstufe zwischengeschaltet, um Verstimmungen auf der Frequenz von 200 Hz zu unterdrücken, die sonst im Synchrondetektor 161 auftreten könnten.

Ein zwischengeschalteter Filterkreis 168 umfaßt einen Rechenverstärker 170. Das Ausgangssignal des Filters wird über eine weitere Verstärkerstufe 171 geleitet, um ein Drehmomentanzeigesignal auf einer Leitung 172 zu erzeugen, das am Drehmomentmesser anliegt. Ein weiterer Rechenverstärker 173 ist zwischen das Filter 168 und die Stufe 171 geschaltet, um Eichungen vornehmen zu können und mögliche Gleichspannungskomponenten auszuschalten. Die Stufen 167 und 173 bilden eine Art von Sicherheitsmaßnahme, damit eine genaue Arbeitsweise der Schaltung selbst bei Bauteilen minderer Qualität erreicht werden kann. Somit sind die Stufen 167,173 für den Betrieb der Anlage bei einem Serienstück nicht erforderlich. 4υ

Wie bereits erwähnt, gibt der Oszillator 166 über die Leitung 165 ein Taktsignal ab, um das analoge Übertragungsschalttor 163 zu regeln. Dieses Signal wird von der Anschlußklemme 11 des Oszillators abgegriffen. Ein gleiches Signal wird an der Klemme 10 erzeugt, doch ist dieses Signal gegenüber dem an der Klemme 11 erzeugten Signal um 180° phasenversetzt. Diese beiden gegeneinander phasenversetzten Signale liegen auf Leitungen 180,181 an und sind durch die Wellenformen 182, 183 dargestellt. Sie dienen zur Ansteuerung einer entsprechenden Inversionsstufe zur Versorgung der Primärwicklungen des Meßwertwandlers mit dem Erregersignal.

F i g. 7 zeigt die Vielseitigkeit des Gerätes. In F i g. 7 ist ein Drehzahl-Drehmomentbild in vier Quadranten gezeigt In Verbindung mit einem Kraftfahrzeug zeigt eine Kurve 240 im ersten Quadranten' die Drehzahl-Drehmomentbeziehung, wenn der Motor die Abtriebswelle antreibt und das Fahrzeug in Vorwärtsrichtung fährt Wenn der Wagen abwärts im Leerlauf oder Freilauf fährt, ist die Drehzahl noch positiv, jedoch das Drehmomentvorzeichen wird entgegengesetzt, und das sich daraus ergebende Drehzahl-Drehmomentverhältnis wird durch die Kurve 241 im vierten Quadranten gezeigt Fährt der Wagen im Rückwärtsgang, so sind sowohl Drehzahl als auch Drehmoment negativ, und die Drehzahl-Drehmomentkurve entspricht der Kurve 242 im dritten Quadranten. Die Kurve 243 im zweiten Quadranten zeigt die Drehzahl-Drehmomentbeziehung unter Bedingungen, in welchen der Wagen rückwärts im Leerlauf abwärts fährt. Diese Daten sind noch nützlicher bei Schwerlast-Nutzfahrzeugen wie Bulldozern, Lkw usw, bei welchen diese verschiedenen Stituationen häufig auftreten.

F i g. 8 zeigt eine Einrichtung zur Darstellung der Ausgangssignale für Drehzahl und Drehmoment auf einem Ausgangssignalmesser 24 mit einem einzigen Detektor 52 und nur einem Filter 54 in der Signalverarbeitungsanlage. Dies wird dadurch erreicht, daß ein Schalter 250 zwischen die Sekundärwicklungen 38, 42 des Meßwertwandlers 10 und die Eingangsseite des Detektors 52 geschaltet ist. Der Schalter kann einen zweipoligen Umschalter umfassen, um das am Detektor anliegende Signal wirksam umzupolen. Dies ist analog zu den in F i g. 3 gezeigten Summen- und Differenzbildnern, bei denen beide Signale laufend erzeugt werden. Eine Betätigung des Schalters 250 dient zur Richtungsumkehr des an der Signalverarbeitungsanlage anliegenden Signals, und damit können sowohl Drehzahl als auch Drehmoment nacheinander an einem einzigen Meßgerät 24 angezeigt werden. Man erkennt, daß der Schalter 250, obwohl er als einfache mechanische Anordnung dargestellt ist, eine Multiplex-Einrichtung zur Erzeugung der Ausgangssignale unterschiedlicher Polarität zu verschiedenen Zeitpunkten für den Detektorkreis umfassen kann. Bei einer Multiplex-Anordnung müßte ein zweites Meßgerät zur Anzeige der zusätzlichen Daten verwendet werden. Die genaue Schaltanordnung kann verschiedenen Änderungen unterworfen sein, solange sie Mehrfachdaten (wie Drehzahl und Drehmoment) mit nur einem einzigen Kanal in der Verarbeitungsanlage anzeigt.

Weiter ist es offensichtlich, daß zwischen den Magnetkernen ein kleiner axialer Abstand vorhanden sein muß. Gegenwärtig ist man der Meinung, daß der Abstand zwischen dem ersten und zweiten sowie zwischen dem zweiten und dritten Magnetkern eine halbe Umfangsteilung betragen müßte. Die Umfangsteilung wird definiert als Umfang der zu prüfenden Welle (11) dividiert durch die Polzahl (6) im dargestellten Ausführungsbeispiel des Magnetkerns.

Es hängt von der Phase des Signals ab, das in der Reihenschaltung einschließlich der Sekundärwicklungen 38, 42 des Meßwertwandlers erzeugt wird, welcher der Verstärker 50, 51 (F i g. 3 und 5) als Summenbildner und als Differenzbildner geschaltet ist. Eine Phasenveränderungsweiche wie der Schter 169 der Fig.6 kann vorgesehen sein, um die verschiedenen Anschlüsse der Wicklungen 38, 42 während der Prüfung aufzunehmen, doch ist dieser Schalter in Serienmodellen der Einrichtung nicht erforderlich.

Das vorstehend beschriebene Gerät umfaßt einen robusten Meßwertwandler und erhält ein Ausgangssignal ohne Schleifringe. Der Meßwertwandler selbst kann im Bereich von Grenztemperaturen betrieben werden, wie sie in einem Kraftfahrzeug angetroffen werden. Der Detektor greift das Drehmoment direkt von der Welle ab, ohne eine Abänderung der Welle oder zusätzliche Sonderteile der Welle zu erfordern. Der Meßwertwandler kann in einfacher Weise im Getriebegehäuse montiert werden, wie es vorstehend anhand der Fig.4 erläutert wurde. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Wandler nicht durch ein übermäßiges Drehmoment überlastet werden kann, das auf die Welle selbst einwirkt Die Baueinheit ist sowohl kompakt als auch wirtschaftlich herstellbar und liefert eine Genauig-

keit einer Größenordnung, die zur Verwendung in Kfz für Funktionen, wie Anzeige des Drehmomentes, der Drehzahl und der Leistung (PS, kw), äußerst geeignet ist. Außerdem dient der Meßwertwandler nicht nur zur Anzeige von Drehzahl bzw. Drehmoment, sondern zeigt auch die Richtung der Drehmoment- und Drehzahlsignale an.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Drehmoment- und Drehzahlmeß- und anzeigegerät, bei dem ein erstes elektrisches, sich in Abhängigkeit von dem auf eine Welle einwirkenden Drehmoment änderndes Signal und ein zweites elektrisches, sich in Abhängigkeit von der Wellendrehzahl änderndes Signal erzeugt wird, mit einem Meßwertwandler mit einem ersten Magnetkern, der einen im allgemeinen kreisförmigen Außenteil sowie mindestens vier radiale Polstücke umfaßt, die vom kreisförmigen Außenteil nach innen zur Außenfläche der Welle ragen, so daß sich diese durch den durch die Enden der Polstücke gebildeten Raum erstrecken kann, eine Anzahl von elektrischen Wicklungen, die jeweils auf einem der Polstücke des ersten Magnetkerns angeordnet sind, sowie mit Einrichtungen zum Verbinden aller Wicklungen zu einem ersten elektrischen Kreis, einem zweiten und dritten Magnetkern, die im wesentlichen mit dem ersten Magnetkern identisch sind und jeweils eine Anzahl elektrischer Wicklungen besitzen, die entsprechend auf einzelnen Polstücken angeordnet sind, sowie mit Einrichtungen zum Verbinden dieser Wicklungen des zweiten und dritten Magnetkerns zu einer Reihenschaltung, wobei jedes Polstück des zweiten und dritten Magnetkerns gegenüber den benachbarten Polstücken des ersten Magnetkerns winkelmäßig versetzt ist, so daß jedes Polstück des zweiten und dritten Magnetkerns in einer Winkelstellung halbwegs zwischen benachbarten Polstükken des ersten Magnetkerns angeordnet ist, Einrichtungen zur Abgabe eines Wechselspannungssignals an den ersten elektrischen Kreis, um einen Erregerfluß vom ersten Magnetkern auszulösen, und einer Signalverarbeitungsanlage, die das erste elektrische Signal erzeugt, wobei bei Anliegen des ersten und des zweiten elektrischen Signals Daten über Drehmoment und Drehzahl abgegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinnung des zweiten elektrischen Signals aus dem Meßwertwandler (10) erfolgt, aus dem auch das erste elektrische Signal gewonnen wird, und daß die Signalverarbeitungsanlage (20) zur Erzeugung des zweiten elektrischen Signals mit einem an die Reihenschaltung geschalteten Summenbildner (51) und zur Erzeugung des ersten elektrischen Signals mit einem an die Reihenschaltung geschalteten Differenzbildner (50) versehen ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungsanlage (20) einen Multiplizierkreis (56) umfaßt, der sowohl an den Summenbildner (51) als auch an den Differenzbildner (50) geschaltet ist und ein drittes elektrisches Signal (auf der Leitung 22) erzeugt, das sich in Abhängigkeit von der durch die Welle (H) abgegebene Leistung (PS, kW) ändert, und daß eine an den Multiplizierkreis (56) geschaltete Vorrichtung (25) Leistungsdaten (PS, kW) bei Anliegen des dritten elektrischen Signals abgibt.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungsanlage (20) zwei Absolut-Ganzwellendetektorschaltungen (52, 53) umfaßt, von denen eine mit dem Summenbildner (51) und die andere mit dem Differenzbildner (50) geschaltet ist, um ein auf das erste und zweite elektrische Signal bezogenes Ausgangssignal abzugeben.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungsanlage (20) zwei Linearisierungsschaltungen (88, 94) umfaßt, von denen jede an eine der Ganzwellendetektorschaltungen (52,53) geschaltet ist.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungsanlage (20) zwei Stellkreise (90,95) für den Verstärkungsgrad umfaßt, von denen jeder an eine der Linearisierungsschaltungen (88,94) geschaltet ist

6. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Abgabe eines Wechselspannungssignals eine Leitung umfassen, die sich für den Anschluß an eine herkömmliche Wechselstromversorgung eignet, und daß ein Transformator (73) zwischen die Leitung und den ersten elektrischen Kreis, der die Wicklungen (35) des ersten Magnetkerns (30) umfaßt, geschaltet ist.

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gleichrichterbrücke (76) mit der Leitung geschaltet ist, um eine Gleichspannung zur Ansteuerung der Schaltungen in der Signalverarbeitungsanlage (20) abzugeben.