DE10003738A1 - Torque detection device for e.g. shaft control of vehicle has optical scanner which evaluates relative rotation of codings on concentric encoder disks so that torque on connecting bodies can be determined - Google Patents
Torque detection device for e.g. shaft control of vehicle has optical scanner which evaluates relative rotation of codings on concentric encoder disks so that torque on connecting bodies can be determinedInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Drehmoment-Erfassungsein richtung an einer sich drehenden oder ruhenden Vorrich tung, insbesondere an der Welle einer Fahrzeuglenkung. Bekannte Drehmomentsensoren arbeiten nach den unterschied lichsten und verschiedensten Meßprinzipien. Bei der Mes sung nach dem Dehnungsmeßstreifenprinzip und auch bei ma gnetischen Meßprinzipien wird zur Signalübertragung von der drehenden Welle ins ortsfeste Bezugssystem ein Drehüber trager benötigt, z. B. Kontaktspiralen, Schleifkontakte und drahtlose Übertragungssysteme. Bei einer auf dem Wirbel stromprinzip beruhenden Meßwerterfassung wird zwar kein Drehübertrager benötigt, jedoch ist dieses Meßprinzip gegen mechanisches Spiel und Toleranzen der Welle sehr empfindlich.The invention relates to torque detection direction on a rotating or stationary device tion, especially on the shaft of a vehicle steering. Known torque sensors work according to the difference most diverse and different measuring principles. At the Mes solution according to the strain gauge principle and also with ma gnetic measuring principles is used for signal transmission from the rotating shaft into the fixed reference system carrier needed, e.g. B. contact spirals, sliding contacts and wireless transmission systems. With one on the vertebra Current principle based measurement acquisition is not Rotary transformer required, but this is the principle of measurement against mechanical play and tolerances of the shaft very much sensitive.
Die erfindungsgemäße Drehmoment-Erfassungseinrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß keine Signalübertragung von einem drehenden auf ein ruhen des Bauteil notwendig ist, das heißt, es ist kein Dreh übertrager erforderlich. Das erfindungsgemäße Meßverfahren arbeitet vollständig berührungslos und ist unempfindlich gegen mechanisches Spiel und Fertigungstoleranzen. Inten sitätsschwankungen in der optischen Abtasteinrichtung können bedingt durch ein entsprechendes mathematisches Auswerteverfahren keinen Einfluß auf das Meßergebnis haben, so daß eine Langzeitstabilität gewährleistet ist. Diese Vorteile machen die erfindungsgemäße Drehmoment- Erfassungseinrichtung besonders geeignet zur Drehmoment messung an der Lenkwelle für die elektrische Servolenkung, am Getriebe eines Kraftfahrzeugs und auch für den Einsatz in Werkzeugen und Werkzeugmaschinen.The torque detection device according to the invention with the features of the main claim has the advantage that no signal transmission from a rotating to a resting one of the component is necessary, that is, it is not a turn transformer required. The measuring method according to the invention works completely without contact and is insensitive against mechanical play and manufacturing tolerances. Inten fluctuations in the optical scanning device can due to a corresponding mathematical Evaluation methods have no influence on the measurement result have so that long-term stability is guaranteed. These advantages make the torque Detection device particularly suitable for torque measurement on the steering shaft for electric power steering, on the transmission of a motor vehicle and also for use in tools and machine tools.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Drehmoment-Erfassungseinrich tung möglich.By the measures listed in the subclaims are advantageous developments and improvements of torque detection device specified in the main claim tion possible.
Die optische Abtasteinrichtung kann in vorteilhafter Weise ortsfest angeordnet werden, ohne daß irgendwelche Über tragungsglieder erforderlich wären. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die beiden Teile die miteinander fluchtenden Teile einer Welle sind.The optical scanning device can advantageously be arranged in a fixed position without any over support members would be required. This is particularly so then an advantage if the two parts match each other are aligned parts of a shaft.
Die beiden Teile stehen sich zweckmäßigerweise mit jeweils einer Stirnfläche gegenüber, was in vorteilhafter Weise dadurch ermöglicht wird, daß das als Torsionsstab ausge bildete Torsionselement in einer konzentrischen Bohrung wenigstens eines der beiden Teile angeordnet ist. Hier durch benötigt es auch keinen zusätzlichen Platz. Die beiden Enden dieses Torsionselements sind in den konzen trischen Bohrungen der beiden Teile fixiert, insbesondere verstiftet, wodurch gute Montage- und Reparaturmöglich keiten gegeben sind.The two parts are expediently each with an end face opposite, which is advantageous this enables that out as a torsion bar formed torsion element in a concentric bore at least one of the two parts is arranged. Here it also does not require any additional space. The Both ends of this torsion element are in the conc fixed bores of the two parts, in particular pinned, making good assembly and repair possible are given.
Das Torsionselement ist im Bereich der sich gegenüber liegenden Stirnflächen der beiden Teile in der konzen trischen Bohrung wenigstens eines der Teile mittels eines Lagers, insbesondere eines Wälzlagers, gelagert, um einen radialen Versatz der beiden Kodierscheiben zueinander zu verhindern. The torsion element is in the area opposite each other lying end faces of the two parts in the conc trical bore of at least one of the parts by means of a Bearing, in particular a rolling bearing, mounted to a radial offset of the two coding disks to each other prevent.
Das Torsionselement besitzt zweckmäßigerweise axial äußere Halte- und Lagerbereiche, die über einen Torsionsbereich mit geringerem Durchmesser miteinander verbunden sind. Dadurch können die Halte- und Lagerbereiche gegenüber dem Torsionsbereich verstärkt mit größerem Durchmesser ausge bildet sein.The torsion element expediently has axially outer Holding and storage areas that have a torsion area are connected to each other with a smaller diameter. This allows the holding and storage areas compared to the Torsion area reinforced with a larger diameter be educated.
Die beiden Kodierscheiben sind zweckmäßigerweise im axialen Bereich der sich gegenüberstehenden Stirnflächen der beiden Teile angeordnet und können dadurch eng anein ander positioniert werden.The two coding disks are expediently in axial area of the opposing end faces of the two parts and can therefore be close together be positioned differently.
Die Kodierungen auf den Kodierscheiben sind in vorteil hafter Weise als Bereiche mit gegenüber den Zwischenräumen zwischen den Kodierungen unterschiedlichen optischen Ei genschaften, insbesondere unterschiedlicher Lichtdurch lässigkeit oder unterschiedlichem Reflexionsvermögen, aus gebildet, wobei die optische Abtasteinrichtung nach Art einer Lichtschranke ausgebildet ist. Diese weist eine Lichtquelle auf der einen Seite der nebeneinanderliegenden Kodierscheiben sowie eine Abbildungsoptik und einen Lage sensor auf der anderen Seite der Kodierscheiben auf, so daß günstigerweise die Relativpositionen der Kodierungen auf den beiden Kodierscheiben zueinander erfaßt werden können.The codes on the coding disks are advantageous more like areas with opposite spaces between the coding different optical egg properties, in particular different light transmission nonchalance or different reflectivity formed, the optical scanner according to Art a light barrier is formed. This one Light source on one side of the side by side Coding disks as well as an imaging optics and a layer sensor on the other side of the coding disks, see above that conveniently the relative positions of the codes the two coding disks can be detected to each other.
Als Lagesensor eignet sich vor allem ein sich quer zu den Kodierungen erstreckender linearer Bildsensor, der vor zugsweise als C-MOS-Bildsensor oder als CCD-Zeilenbild sensor ausgebildet ist.As a position sensor, a cross-grain is particularly suitable Encoding linear image sensor, the front preferably as a C-MOS image sensor or as a CCD line image sensor is formed.
Um neben dem Drehmoment vorteilhafterweise auch noch den Drehwinkel mit derselben Abtasteinrichtung erfassen zu können, enthalten die Kodierungen auf wenigstens einer der Kodierscheiben Drehwinkelinformationen und weisen hierzu vorzugsweise drehwinkelabhängig unterschiedliche Breiten auf, wobei die Auswerteeinrichtung zur Erfassung des Drehmoments und des Drehwinkels ausgebildet ist.In addition to the torque advantageously also Detect angle of rotation with the same scanner can contain the codes on at least one of the Encoders of rotation angle information and indicate this preferably different widths depending on the angle of rotation on, the evaluation device for detecting the Torque and the angle of rotation is formed.
Als Kodierungen eignen sich vor allem radiale Striche oder Segmente auf den Kodierscheiben. Diese sind nach Art einer Verzahnung angeordnet, so daß sie sich in Drehrichtung ab wechseln, wobei die Abstände zwischen den einzelnen Kodie rungen vorzugsweise so festgelegt sind, daß auch bei maxi mal auftretendem Drehmoment keine Überlappungen entstehen und der gesamte auftretende Drehmomentbereich erfaßt bzw. gemessen werden kann.Radial lines or are particularly suitable as codes Segments on the coding disks. These are sort of Gearing arranged so that they turn in the direction of rotation change, the distances between the individual Kodie stanchions are preferably set so that even at maxi no overlaps occur and the entire occurring torque range is recorded or can be measured.
Die Mindestlänge des linearen Bildsensors entspricht je weils in Abhängigkeit der radialen Position der Breite von zwei Abständen und zwei Kodierungen, um in jeder Dreh winkellage sicher das Drehmoment erfassen zu können.The minimum length of the linear image sensor corresponds to each because depending on the radial position of the width of two distances and two encodings to turn in each angular position to be able to safely record the torque.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläuert. Es zeigen:An embodiment of the invention is in the drawing shown and in the following description explained. Show it:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Drehmoment-Erfassungseinrichtung in einer Längsschnittdarstellung, Fig. 1 shows an embodiment of the inventive torque detection device in a longitudinal section,
Fig. 2 eine Ansicht der unmittelbar hintereinander liegenden Segmente der beiden Kodierscheiben in der Draufsicht und Fig. 2 is a view of the immediately successive segments of the two coding discs in the plan view, and
Fig. 3 eine Teildarstellung der beiden Kodierscheiben zur Erläuterung der Meßwerterfassung. Fig. 3 is a partial representation of the two coding disks to explain the measurement value acquisition.
Die in Fig. 1 dargestellte Drehmoment-Erfassungsein richtung ist an einer aus zwei Teilen 10, 11 bestehenden Welle einer Fahrzeuglenkung angeordnet, wobei die An wendung selbstverständlich nicht auf Wellen von Fahrzeuglenkungen beschränkt ist, sondern auch für andere Wellen oder gegeneinander bewegbare Teile möglich ist, bei denen ein Drehmoment erfaßt werden soll, beispielsweise am Getriebe eines Kraftfahrzeugs, an Werkzeugen, Werkzeug maschinen oder dergleichen.The torque Erfassungsein shown in FIG. 1 direction is arranged on one of two parts 10, 11 existing shaft of a vehicle steering system, wherein the at no application of course on shafts of vehicle steering is limited, but also for other waves or mutually movable parts is possible, in which a torque is to be detected, for example on the transmission of a motor vehicle, on tools, machine tools or the like.
Bei den beiden in der Längsrichtung miteinander fluchten den konzentrischen Teilen 10, 11 ist es prinzipiell un erheblich, welches das Antriebsteil und welches das Ab triebsteil zur Übertragung des Drehmoments M bildet. Die beiden Teile sind miteinander über ein als Torsionsstab ausgebildetes Torsionselement 12 verbunden. Der in Fig. 1 linke Endbereich des Torsionselements 12 greift in eine konzentrische Sackbohrung 14 des Teils 10 ein und ist drehfest mittels eines Querstifts 15 darin fixiert. Dieser linke Endbereich 13 dient auch als Lagerbereich und ist mittels eines Wälzlagers 16 im anderen Teil 11 drehbar ge lagert. Vom linken Endbereich 13 aus erstreckt sich ein Torsionsbereich 17 des Torsionselements 12 mit geringerem Durchmesser in eine wesentlich längere Sackbohrung 18 des rechten Teils 11 hinein und endet an einem rechten End bereich 19, der am Ende der Sackbohrung 18 mittels eines Querstifts 20 drehfest fixiert ist. Anstelle von Quer stiften können selbstverständlich auch andere bekannte Arten von drehfesten Fixierungen treten.In the two in the longitudinal direction aligned with each other, the concentric parts 10 , 11 , it is in principle unimportant which the drive part and which forms the drive part for the transmission of the torque M. The two parts are connected to one another via a torsion element 12 designed as a torsion bar. The left end region of the torsion element 12 in FIG. 1 engages in a concentric blind bore 14 of the part 10 and is fixed therein in a rotationally fixed manner by means of a transverse pin 15 . This left end portion 13 also serves as a storage area and is rotatably supported by means of a roller bearing 16 in the other part 11 . From the left end region 13 , a torsion region 17 of the torsion element 12 with a smaller diameter extends into a substantially longer blind bore 18 of the right part 11 and ends at a right end region 19 which is fixed in a rotationally fixed manner at the end of the blind bore 18 by means of a transverse pin 20 . Instead of cross pins can of course occur other known types of rotationally fixed fixations.
Die beiden Teile 10, 11 sind an ihren sich gegenüber stehenden Endbereichen bzw. Stirnseiten stufenartig im Durchmesser vergrößert und stehen sich mit engem Abstand gegenüber. An diesen sich gegenüberstehenden Endbereichen sind Kodierscheiben 21, 22 konzentrisch an den Teilen 10, 11 fixiert und stehen sich ebenfalls in engem Abstand gegenüber.The two parts 10 , 11 are enlarged at their opposing end regions or end faces in a step-like manner in diameter and face each other with a small distance. At these opposing end regions, coding disks 21 , 22 are fixed concentrically to the parts 10 , 11 and are also at a close distance from one another.
Die Kodierscheiben 21, 22 tragen strich- bzw. segment artige Kodierungen A bzw. 1B-12B. Dabei sind die Kodierungen 1B-12B an der Kodierscheibe 21 und die Kodierungen A an der Kodierscheibe 22 so angeordnet, daß sie in der axialen Durchsicht abwechselnd erscheinen und sich gegenseitig nicht überlappen. Die Abstände und Zwischenräume zwischen den verschiedenartigen Kodierungen sind dabei so bemessen, daß auch bei maximal möglichem Drehmoment keine Überschneidungen auftreten, wenn die Kodierung A infolge der Tordierung des Torsionselements 12 eine relative Winkelbewegung zu den Kodierungen B macht.The coding disks 21 , 22 carry line-like or segment-like codes A and 1 B- 12 B. The codes 1 B- 12 B are arranged on the coding disk 21 and the codes A on the coding disk 22 so that they are in the axial view appear alternately and do not overlap each other. The distances and spaces between the different types of coding are dimensioned such that no overlaps occur even at the maximum possible torque if the coding A makes a relative angular movement to the codes B due to the twisting of the torsion element 12 .
Zur Erfassung der Drehwinkellage und des Drehmoments dient eine ortsfeste optische Abtasteinrichtung 23, die nach Art einer Transmissions-Lichtschranke aufgebaut ist, jedoch können auch andere optische Abtasteinrichtungen vorgesehen sein. Diese optische Abtasteinrichtung 23 weist auf der einen Seite der beiden nebeneinanderliegenden Kodier scheiben 21, 22 eine Lichtquelle 24 und an der gegenüber liegenden Seite eine Abbildungsoptik 25 und einen Lage sensor bzw. Bildsensor 26 auf, der beispielsweise als C- MOS-Bildsensor oder als CCD-Zeilenbildsensor ausgebildet sein kann. Die Kodierscheiben 21, 22 sind bis auf die Kodierungen A und B lichtdurchlässig (oder umgekehrt), so daß durch die Lichtquelle 24 eine Abbildung eines Bereichs der Kodieranordnung auf dem Bildsensor 26 erfolgt und in einer nicht dargestellten Auswerteeinrichtung ausgewertet wird. Dies wird in Verbindung mit Fig. 3 noch näher erläutert.A stationary optical scanning device 23 , which is constructed in the manner of a transmission light barrier, serves to record the angle of rotation position and the torque, but other optical scanning devices can also be provided. This optical scanning device 23 has on one side of the two adjacent coding disks 21 , 22 a light source 24 and on the opposite side an imaging lens 25 and a position sensor or image sensor 26 , for example as a C-MOS image sensor or as a CCD -Line image sensor can be formed. Except for the codes A and B, the coding disks 21 , 22 are translucent (or vice versa), so that the light source 24 maps an area of the coding arrangement on the image sensor 26 and evaluates it in an evaluation device (not shown). This is explained in more detail in connection with FIG. 3.
Während die Kodierungen A identisch ausgebildet sind, also in Abhängigkeit des Radius eine gleiche Strich- bzw. Seg mentbreite aufweisen, sind die Kodierungen B unterschied lich kodiert, beispielsweise durch unterschiedliche Strich- bzw. Segmentbreiten. Die Strichbreite der Kodie rungen B wächst beispielsweise von der Kodierung 1B bis zur Kodierung 12B stufenweise an, so daß diese Breite ein Maß für die Winkellage ist. Diese Breite kann durch den Bildsensor 26 in Abhängigkeit der Relativposition zum Bildsensor 26 erfaßt werden, so daß eine exakte Dreh winkelinformation erhalten werden kann. Damit kann zwar prinzipiell nur ein Maßbereich von 360° erfaßt werden, da sich die Kodierung nach 360° periodisch wiederholt. Diese Vielfachen von 360° lassen sich bei einem rollenden Fahr zeug beispielsweise aus den Drehzahldifferenzen der kurveninneren und kurvenäußeren Räder bestimmen, so daß auch mehrere Umdrehungen winkelgenau erfaßt werden können.While the codes A are identical, that is, depending on the radius, have the same line or segment width, the codes B are coded differently, for example by different line or segment widths. The stroke width of the codings B increases, for example, from the coding 1 B to the coding 12 B gradually, so that this width is a measure of the angular position. This width can be detected by the image sensor 26 as a function of the relative position to the image sensor 26 , so that an exact rotation angle information can be obtained. In principle, this means that only a measurement range of 360 ° can be recorded since the coding is repeated periodically after 360 °. These multiples of 360 ° can be determined with a rolling driving tool, for example, from the speed differences of the inside and outside wheels, so that even several revolutions can be detected with precise angles.
Alternativ zu der beschriebenen Kodierung können auch zu sätzlich die Kodierungen A individualisiert, also bezüg lich der Winkellage kodiert werden. Beispielsweise kann die Strichbreite der Kodierungen A mit zunehmendem Dreh winkel abnehmen, während die Breite der Kodierung B gleichzeitig zunimmt oder umgekehrt. Hierdurch ist auch eine Aussage über die Richtung des wirkenden Moments M möglich. Es ist selbstverständlich auch möglich, daß so wohl die Kodierungen A als auch die Kodierungen B in der selben Richtung zunehmen.As an alternative to the encoding described, too In addition, the codes A are individualized, i.e. referenced be coded for the angular position. For example the bar width of the coding A with increasing rotation decrease the angle while the width of the coding B increases at the same time or vice versa. This is also a statement about the direction of the acting moment M possible. It is of course also possible that so probably the coding A as well as the coding B in the increase in the same direction.
Die Fig. 3 dient zur Erläuterung der Meßwerteauswertung. Zur Vereinfachung ist nur ein Ausschnitt dargestellt, der drei zum Teil nur teilweise dargestellte Kodierungen A der Kodierscheibe 22 und zwei Kodierungen B der Kodierscheibe 21 zeigt, wobei zur Vereinfachung die Breite der Kodie rungen B ebenfalls identisch ist, so daß nur eine Dreh momenterfassung, jedoch keine Drehwinkelerfassung möglich wäre. Diese Drehwinkelerfassung ist - wie bereits be schrieben - durch zusätzliche Individualisierung einer oder beider Kodierungen A und B durch Variation der B reite oder sonstige Kodierarten möglich. FIGS. 3 serves to explain the Meßwerteauswertung. To simplify, only a section is shown, the three partially only partially shown codes A of the encoder disk 22 and two codes B of the encoder disk 21 , with the simplification of the width of the coding B is also identical, so that only one torque detection, however no rotation angle detection would be possible. This angle of rotation detection is - as already described - possible by additional individualization of one or both codes A and B by varying the width or other types of coding.
Der hier als CCD-Zeilenbildsensor ausgebildete Bildsensor
26 kann ein lineares Bild im Abstand r von der Drehachse
erfassen, das eine Länge aufweist, die in Abhängigkeit vom
Radius r wenigstens drei Striche und zwei Abstände erfaßt.
Das Meßprinzip beruht dabei auf der Erfassung der Relativ
verdrehung zwischen zwei Strichscheiben bzw. Segment
scheiben durch die optische Abbildung auf der CCD-Zeile,
die unabhängig von der Winkellage cp der gesamten Welle
ist. Die in Fig. 3 verwendeten Bezeichnungen werden wie
folgt erläutert:
a Länge der Bildlinie über der rechten Lücke (Abstand)
b Länge der Bildlinle über einer Kodierung der Kodier
scheibe 22
β1 Kreissegmentausschnitt einer Kodierung A
βL,l Kreissegmentausschnitt Lücke links mit Moment
βL,r Kreissegmentausschnitt Lücke rechts mit Moment
c Länge der Bildlinie über der linken Lücke
ϕ Winkellage der gesamten Drehmomentmeßwelle
γ Kreissegmentausschnitt des BeobachtungsfenstersThe image sensor 26 embodied here as a CCD line image sensor can detect a linear image at a distance r from the axis of rotation, which has a length that detects at least three lines and two distances as a function of the radius r. The measuring principle is based on the detection of the relative rotation between two reticle or segment discs by the optical image on the CCD line, which is independent of the angular position cp of the entire shaft. The designations used in FIG. 3 are explained as follows:
a Length of the image line over the right gap (distance)
b Length of the image line over a coding of the coding disk 22
β 1 circular segment section of a coding A
β L, l circular segment section gap left with moment
β L, r circular segment section gap right with moment
c Length of the image line above the left gap
ϕ Angular position of the entire torque measuring shaft
γ circular segment section of the observation window
Der mathematische Zusammenhang stellt sich wie folgt dar:
Gesucht sind die Längen a, b, c der Bildlinien über der
rechten Lücke der Kodierungen der Kodierscheibe 22.
The mathematical relationship is as follows:
We are looking for the lengths a, b, c of the image lines over the right gap of the coding of the coding disk 22 .
a = x3 - x2 (1)
a = x 3 - x 2 (1)
b = x2 - x1 (2)
b = x 2 - x 1 (2)
c = x1 - x4 (3)c = x 1 - x 4 (3)
Die Längen x1, x2, x3 und x4 ergeben sich mit Hilfe der
Tangensbeziehung wie folgt:
The lengths x 1 , x 2 , x 3 and x 4 result from the tangent relationship as follows:
Ein Maß für die Relativverdrehung der beiden Kodier
scheiben 21, 11 gegeneinander, und damit auch des Dreh
moments M, ist der Unterschied der Breite zweier benach
barter Lücken, bezogen auf die Breite einer Kodierung.
Dieser Zusammenhang wird durch die Gleichung (8) ausge
drückt.
A measure of the relative rotation of the two coding disks 21 , 11 against each other, and thus of the torque M, is the difference in the width of two adjacent gaps, based on the width of a coding. This relationship is expressed by equation (8).
Auf Grund der Division durch b kürzt sich der Radius r bei
der Bestimmung des Drehmoments M aus (8) heraus. Dieses
läßt sich durch Einsetzen der Gleichungen (1), (2) und (3)
leicht erkennen.
Because of the division by b, the radius r is shortened from (8) when determining the torque M. This can be easily recognized by inserting equations (1), (2) and (3).
Folglich ist die Bestimmung des Drehmoments unabhängig vom Radius r und damit auch unempfindlich gegenüber radialem Spiel.The determination of the torque is therefore independent of radius r and therefore also insensitive to radial play.
Dadurch, daß die Drehmomentmeßwelle im Falle der Lenkwelle
langsam rotiert, kann das beobachtete Muster innerhalb
des Beobachtungsfensters eine beliebige Position ein
nehmen. Dieses wird durch einen veränderlichen Winkel ϕ
ausgedrückt. Wie bereits beschrieben, wird das Fenster so
groß gewählt, daß immer eine vollständige Periode abge
bildet wird. Der Ausdruck (10) gibt den Bereich wieder, in
dem dieser Winkel ϕ liegen kann, und damit den Bereich
aller möglichen Winkellagen.
Characterized in that the torque measuring shaft rotates slowly in the case of the steering shaft, the observed pattern can take any position within the observation window. This is expressed by a variable angle ϕ. As already described, the window is chosen so large that a complete period is always shown. Expression (10) represents the range in which this angle ϕ can lie, and thus the range of all possible angular positions.
Dies kann durch mechanischen Anschlag realisiert werden. In der Auswerteeinrichtung werden die durch den Bildsensor erfaßten Längen entsprechend ausgewertet und das zugehöri ge Drehmoment M bestimmt. Ebenfalls kann bei unterschied licher Breite der Kodierungen B und/oder A der Drehwinkel bestimmt werden.This can be achieved by a mechanical stop. In the evaluation device, the through the image sensor recorded lengths evaluated accordingly and the corresponding ge torque M determined. Also can differ Licher width of the codes B and / or A of the angle of rotation be determined.
Die beschriebenen Kodierscheiben 21, 22 sind in der beschriebenen Ausbildung erforderlich, wenn sich beide Teile 10, 11 der Welle drehen, da der Bildsensor 26 je nach Drehwinkel unterschiedliche Kodierungsbereiche erfaßt, wo bei auch zur zusätzlichen Drehwinkelerfassung eine Kodie rung erforderlich ist, die sich über den gesamten Umfang erstreckt. Ist dagegen eines der Teile 10, 11 ortsfest, so ist eine Kodierung über den gesamten Umfang nicht erfor derlich und kann einfacher ausgebildet sein.The coding disks 21 , 22 described are required in the described configuration if both parts 10 , 11 of the shaft rotate, since the image sensor 26 detects different coding ranges depending on the angle of rotation, where a coding is also required for additional rotation angle detection, which is about extends the entire scope. If, however, one of the parts 10 , 11 is stationary, coding over the entire circumference is not necessary and can be made simpler.
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