(57)【要約】【課題】  回転部材の成分の補助的エネルギー供給を放棄され得る固定部材と回転部材の間のスイッチ状態のようなシステム状態を検査する先行技術に比べて更に簡略化されたシステムを構成すること。【解決手段】  固定部材に対して回転可能な部材のシステム状態を無接触検査する装置は各部材にコイルを有する。互いに連結されたコイルの一方が異なった周波数を発生させる信号発生器により供給されて、コイルの他方が共振回路に補充されている。開閉要素によりスイッチ入れた別のインピーダンスによってシステムの共振周波数が変更され得る。信号発生器の側面における共振周波数の検出によって他方の側面におけるインピーダンスに戻され得る。それ故に、それぞれの閉鎖された開閉要素への付属が可能である。
2009515447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部材（１０）が信号発生器（１２）により供給された第一コイル（１１）を有し、回転可能な部材（２０）が磁気的に第一コイル（１１）に接続されている第二コイル（２１）を有し、固定部材（１０）に対して回転可能な部材（２０）のシステム状態を無接触検査する装置において、第二コイル（２１）が少なくとも一つの容量（２２）によって共振回路に補充されていて、少なくとも一つの開閉要素（２３ａ，２３ｂ）が設けられ、その開閉要素が少なくとも一つのインピーダンス（２４ａ，２４ｂ）をこの共振回路に接続されて、さらに固定部材（１０）には評価装置（１３）が設けられ、この評価装置は配列の少なくとも一つの共振周波数が達成されて、配列の少なくとも一つの共振周波数及び減衰又はそのいずれか一方に基づいて少なくとも一つの開閉要素の状態に戻されるまで、信号発生器（１２）を周波数変更させることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１の上位概念に一致するシステム状態を無接触検査する装置において、第二コイル（２１）が少なくとも一つの容量（２２）によって共振回路に補充されていて、少なくとも一つの開閉要素（２３ａ，２３ｂ）が設けられ、その開閉要素が少なくとも一つのインピーダンス（２４ａ，２４ｂ）をこの共振回路に接続されて、さらに固定部材（１０）には評価装置（１３）が設けられ、この評価装置は、自動振動信号発生器を基礎として共振回路に構成された信号発生器（１２）の周波数を評価して、配列の少なくとも一つの共振周波数及び減衰又はそのいずれか一方に基づいて少なくとも一つの開閉要素の状態に戻されることを特徴とする装置。
【請求項３】
固定部材（１０）が信号発生器（１２）により供給された第一コイル（１１）を有し、回転可能な部材（２０）が磁気的に第一コイル（１１）に接続されている第二コイル（２１）を有し、固定部材（１０）に対して回転可能な部材（２０）のシステム状態を無接触検査する装置において、第二コイル（２１）が少なくとも一つの容量（２２）によって共振回路に補充されていて、少なくとも一つの開閉要素（２３ａ，２３ｂ）が設けられ、その開閉要素が少なくとも一つのインピーダンス（２４ａ，２４ｂ）をこの共振回路に接続されて、さらに固定部材（１０）には評価装置（１３）が設けられ、この評価装置は、信号発生器（１２）を所定周波数範囲内で周波数変更させ、それに伴って、第一コイルにおける電気パラメータ、周波数、振幅、位相の少なくとも一つの測定が実施され、そのパラメータを基礎として少なくとも一つの開閉要素の状態に戻されることを特徴とする装置。
【請求項４】
固定部材（１０）が信号発生器（１２）により供給された第一コイル（１１）を有し、回転可能な部材（２０）が磁気的に第一コイル（１１）に接続されている第二コイル（２１）を有し、固定部材（１０）に対して回転可能な部材（２０）のシステム状態を無接触検査する装置において、第二コイル（２１）が少なくとも一つの容量（２２）によって共振回路に補充されていて、少なくとも一つの開閉要素（２３ａ，２３ｂ）が設けられ、その開閉要素が少なくとも一つのインピーダンス（２４ａ，２４ｂ）をこの共振回路に接続されて、さらに固定部材（１０）には評価装置（１３）が設けられ、この評価装置は、この信号発生器が複数の周波数を有する信号を出して、その際に第一コイルにおける電気パラメータ、周波数、振幅、位相の少なくとも一つの測定が実施され、そのパラメータを基礎として少なくとも一つの開閉要素の状態に戻されるように、信号発生器（１２）を始動することを特徴とする装置。
【請求項５】
納得性を制御する手段は、より強い偏差の場合に誤差を配列に表示するために検知された電気パラメータの比較によって所定値を備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの一項に記載の装置。
【請求項６】
別のインピーダンスは、開閉要素（２３ａ，２３ｂ）のすべての組合せのために明白な共振周波数が生じるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかの一項に記載の装置。
【請求項７】
選択的に第一コイル（１１）及び第二コイル（２１）又はそのいずれか一方が複数の部分コイルを包含することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかの一項に記載の装置。
【請求項８】
固定部材（１０）が信号発生器（１２）により供給された第一コイル（１１）を有し、回転可能な部材（２０）が磁気的に第一コイル（１１）に接続されている第二コイル（２１）を有し、固定部材（１０）に対して回転可能な部材（２０）のシステム状態を無接触検査する方法において、
・第二コイル（２１）を少なくとも一つの容量によって共振回路に補充させ、
・少なくとも一つの開閉要素によって少なくとも一つのインピーダンスを接続させ、
・異なる周波数の信号を第一コイル（１１）に供給させ、
・第一コイル（１１）において電流、電圧或いはインピーダンスのような電気量を測定させ、
・配列の一つの共振周波数を検出させ、
・共振周波数を少なくとも一つの別のインピーダンスに付属させ、それによりこれを接続する開閉要素に付属させる工程から成ることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は無接触回転伝送器に関する。
【背景技術】
【０００２】
しばしばループリングと呼ばれる回転伝送器は、互いに回転可能な部材間に電気信号を伝送するのに用いられる。種々に異なった回転伝送器が知られている。金属ブラシ或いは炭素ブラシが大抵の金属ループ軌道上を走行する例えば接触するループリングはガルヴァーニ電気伝送するのに使用される。無接触回転伝送器は誘導的或いは容量性結合の原理に基づいている。この回転伝送器は接触ループリングに比べてほぼ摩擦がない、というのは、両回転可能な部材間の機械的接触が必要ないからである。両回転可能な部材の物理的分離に基づいて、この種の回転伝送器がずば抜けて環境に及ぼす影響からカプセル化させる。無接触回転伝送器の欠点は機械的ループリングと比べて大抵は実質的により高い費用である。
【０００３】
ドイツ特許第１００８４４１５号明細書（特許文献１）には、自動車のハンドル用の無接触回転伝送器が開示されている。自動車やハンドルのループアンテナによってキャリア上に修正されたサイクル信号が自動車からハンドルへ伝送される。ハンドルのスイッチ状態を信号化させるために、ハンドルに一体化されたインパルススイッチによってループアンテナの発信制御が行われる。これは、自動車の側面にて信号振幅の適切な減少によって検出され得る。ハンドルの電子部のエネルギー供給が別のガルヴァーニ電気回転伝送器によって行われる。そのようなエネルギー供給が同様に無接触で実現されるならば、追加的構成部材が必要であろう。
【特許文献１】ドイツ特許第１００８４４１５号明細書
【特許文献２】特開平８−３２２１６６号公報
【特許文献３】特表２００１−５２４４１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明の課題は、回転部材の成分の追加的エネルギー供給を放棄され得る固定部材と回転部材の間のスイッチ状態のようなシステム状態を検査する先行技術に比べて更に簡略化されたシステムを構成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題のこの発明による解決手段は、独立した特許請求項に挙げられいる。この発明の態様は従属請求項の対象である。
【０００６】
固定部材１０に対して回転できて、回転部材２０のシステム状態を無接触検査するこの発明の装置は、誘導的結合に基づいている。固定部材１０は信号発生器１２により供給される第一コイル１１を包含する。第一コイル１１と磁気的に第二コイル２１が接続されていて、回転部材２０に配置されている。コイルは選択的に簡単な導体ループとして、局部的に制限する電界を平行でない電流に基づいて形成させる二本巻きの捲線をもつコイルとして、空気コイルとして、或いは鉄心或いはフェライト心をもつコイルとして実現され得る。同様に、異なるコイルタイプの組合せが可能である。この場合には、実質的には第一コイル１１と第二コイル２１との磁気的結合である。第二コイル２１が少なくとも一つの容量２２によって共振回路に補充されている。この少なくとも一つの容量２２は不連続的構成部材として形成され得る。しかし、同様に配列の寄生的容量である。さらに、少なくとも一つの開閉要素（２３ａ，２３ｂ）が設けられ、少なくとも一つの別のインピーダンス（２４ａ，２４ｂ）をこの共振回路に接続する。開閉はここでは選択的に直列回路或いは並列回路で行われる。開閉要素は例えば半導体スイッチ或いは機械的接触である。インピーダンスの作用がここでは電子構成部材に関し、現実及び仮想又はそのいずれか一方のインピーダンスを有する。これは、例えば誘導率、容量或いは抵抗である。同様に、例えば共振回路ような組合せが誘導率と容量から可能である。同様に直列回路と並列回路とから成る複雑な共振回路も多数の共振により可能である。この場合には、共振回路の少なくとも一つの電気特性が少なくとも一つの別のインピーダンスのスイッチ入れによって変更されることが重要である。共振回路の少なくとも一つの電気特性が好ましくは要因を二つ、特に好ましくは要因１０だけ変更されるときに、特に好都合であるので、明らかな測定効果が発生される。
【０００７】
この発明によると、固定部材１０に付属されている信号発生器１２は、配列の少なくとも一つの共振周波数が達成されるように、周波数を変更される。この場合には、直列共振或いは並列共振が重要である。信号発生器の制御が評価装置１３によって行われ、この評価装置が更に共振周波数を確認する手段を有する。これは、例えば電流振幅、電圧振幅、時間的電流経過、その時間的電圧経過或いはインピーダンスを測定する手段である。任意に、共振周波数を検出するために周波数の他に共振回路の電流、電圧及びインピーダンス又はそのいずれか一つが決定され得る。周波数或いは他の電気量から、それぞれに作動された電気開閉要素（２３ａ，２３ｂ）に戻され得る。例えば開閉要素による並列共振回路の場合には、別の共振容量が少なくとも一つの容量２２と平行に接続されるならば、並列共振回路の共振周波数が適切に減少される。新たな共振周波数から容量の値が決定されて、それで、このために作動された開閉要素に戻され得る。同様に例えば表が評価装置に設けられていて、それには共振周波数とこのために作動された開閉要素との間の直接関係が包含されている。適切な評価は誘導率の並列回路の場合に或いは誘導率或いは容量の別の直列回路の場合に少なくとも一つの容量２２で実施される。直列回路をもつ構成にも類似に適用される。例えば誘導率或いは容量の代わりに、抵抗が並列或いは直列に共振回路に接続されるならば、共振回路の減衰が共振周波数では変更し、この共振周波数は評価装置１３を通る少なくとも一つの電気電圧或いは電気電流或いはインピーダンスの測定によって検出され得る。これから、再び、前もって既に記載されるように、開閉要素に戻され得る。  
【０００８】
別のこの発明による装置は、前もって記載された制御可能な信号発生器１２の代わりに、周波数が共振回路によって決定される自由振動する信号発生器を包含する。少なくとも一つの開閉要素によって別の特に仮想インピーダンスが共振回路に接続されるならば、共振回路の共振周波数が変更し、それにより信号発生器の作業周波数が適切に変更する。評価は評価装置１３によって前もって記載されたように実施され得る。
【０００９】
別のこの発明による装置では、所定周波数範囲内にて評価装置によって制御されて作業周波数で変更され得る信号発生器１２が設けられている。さらに、評価装置は第一コイルにおける周波数、振幅、位相のような少なくとも一つの電気パラメータを測定する手段を有する。直接に第一コイルにおける測定は、間接に例えば離脱されて別の電子構成部材によって行われる。測定結果の評価によって、既に記載されるように、同様にそれぞれに作動された開閉要素への戻しが可能である。例えば特定周波数の場合に、特に複数の周波数の場合には、減衰、或いはインピーダンス、特に値と位相により決定され得る。インピーダンスの値と位相から、適切なインピーダンス或いは共振回路に接続された誘導率、容量或いは抵抗、それにより作動された開閉要素に戻されることが特に好ましい。
【００１０】
別のこの発明による装置は、複数の周波数の信号が与えられるように、評価装置１３によって制御される信号発生器１２を有する。さらに、評価装置１３は、その評価装置が第一コイルにおける周波数、振幅、位相のような少なくとも一つの電気パラメータの測定に基づいて少なくとも一つの、特にしかし複数の異なった共振周波数を認識し、それから作動された開閉要素に接続できるように、構成される。信号発生器１２から与えられた信号は例えばパルス、特に短いパルス、広帯域ノイズ或いは配列の可能な共振周波数における周波数割合を有する多周波数信号である。評価は特に周波数選択的に例えば不連続的フィルタによる濾過或いはフーリエ変換によって行われる。そのような構成によって短い時間に或いは同時に異なった開閉状態が認識され得る。
【００１１】
この発明の特に好ましい構成では、納得性（Plausibilitats-)を制御する少なくとも一つの手段が設けられている。これは、例えば評価装置１３の構成部材である。納得性を制御するために、実施された測定の成果は所定目標値と比較される。例えば二つの開閉要素の場合には、配列の全体で四つの共振周波数が可能であるので、これが所定目標周波数と比較され得る。実際に検出された共振周波数が認められた公差磁界の内で目標周波数であるならば、有効な測定信号が信号化され得る。これがしかし認められた公差磁界の外にあるならば、測定における誤差が信号化され得る。この構成によって、導線システムの中断或いは短絡は、互いに可動な部材間の上昇した機械的公差、或いはそのような故障或いは構成部材の変更を認識されて信号化され得る。同様に、共振がもはや不可能である、或いは所定周波数範囲外にあるときに誤差が信号化され得る。
【００１２】
前もって記載されるように、個々のシステム状態が接触なしに検査され得る。同様に、この発明による装置により任意のデジタル情報も無接触で伝送され得る。伝送は例えば時間的に制御された作動或いは単数或いは複数の開閉要素の非作動によって同時に行われる。複数の開閉要素が同時に作動されるならば、情報における複数のビットが同時に伝送され得る。
【００１３】
この発明による装置の他の構成では、追加的に回転部材２０の側面へ電子成分を供給する補助エネルギーが第二コイル２１から離脱され得る。けれども、この発明に一致する情報の本来の符号化と伝送は追加的補助エネルギーの離脱なしに行われる。
【００１４】
評価の上昇した精度は基準測定によって達成され得る。例えば第一インピーダンスが別の第一信号発生器１２により供給された別の第一コイル１１並びにそれと連結された別の第二コイル２１を包含する基準チャンネルにより測定され得て、切換えスイッチによって本来の測定チャンネルと接続され得る。
【００１５】
この発明による装置の別の構成は、選択的に第一コイル１１及び第二コイル２１又はそのいずれか一方が複数の部分コイルを包含することにある。この部分コイルは同様に磁気的に互いに連結できる。例えば第一コイル１１の第一部分コイルが信号発生器１２により供給されるならば、第一コイル１１の第二部分コイルが評価装置１３により利用される。同様に第二コイル２１の異なった部分コイルには、異なったインピーダンスが開閉要素によって接続され得る。異なった部分コイルは機械的にしっかりと互いに連結されておらず、むしろ互いに移動できる。それによりシステム状態が異なった速度により移動する或いは異なった位置にある異なった部材により検査され得る。
【００１６】
固定部材（１０）が信号発生器（１２）により供給された第一コイル（１１）を有し、回転可能な部材（２０）が磁気的に第一コイル（１１）に接続されている第二コイル（２１）を有し、固定部材（１０）に対して回転可能な部材（２０）のシステム状態を無接触検査する方法において、
・第二コイル（２１）を少なくとも一つの容量によって共振回路に補充させ、
・少なくとも一つの開閉要素によって少なくとも一つのインピーダンスを接続させ、
・異なる周波数の信号を第一コイル（１１）に供給させ、
・第一コイル（１１）において電流、電圧或いはインピーダンスのような電気量を測定させ、
・配列の一つの共振周波数を検出させ、
・共振周波数を少なくとも一つの別のインピーダンスに付属させ、それによりこれを接続する開閉要素に付属させる工程から成る。
【００１７】
簡略化された表示の理由から、ここでは固定部材と回転部材の間の伝送を考慮されている。けれども、基本的には、どの部材がどの部材に対して回転するかの場所関連の問題である。両部材が地上の固定位置に対して回転することが可能であり、両部材が互いに回転できることがこの発明にとって重要である。同様に、この発明は直線的に互いに移動性ユニットにも適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
この発明は次に一般発明思想の制限なしに実施例に基づいて図面を参照して例として記載されている。
【実施例】
【００１９】
図１には、概略的に一般形態でこの発明による装置が図示されている。固定部材１０には、信号発生器１２によって供給される第一コイル１１並びに評価装置１３が付属されている。固定部材１０に対して回転できる回転部材２０には、少なくとも一つの容量２２を備える第二コイル２１並びにインピーダンス２４を共振回路に接続し得る開閉要素２３が付属されている。両コイル１１と２１が磁気的に互いに接続されている。これは、ここに示された例ではほぼ立体的配列によってのみ生じる。接続を改良するために、複数の捲線から成るコイルの他に、選択的にフェライト材料或いは鉄材料が使用され得る。開かれた開閉要素２３の際には、追加的インピーダンス２４が共振回路から離脱されている。それ故に、共振周波数が第二コイル２１並びに容量２２によって決定されている。閉鎖された開閉要素２３の際には、インピーダンス２４が第二コイル２１と容量２２と並列に接続されている。このインピーダンス２４が例えば容量であるので、並列共振回路のより高い全容量によって共振周波数が適切に減少される。
【００２０】
図２には、複数の開閉要素と容量としての複数のインピーダンスを備えるこの発明の態様が示されている。ここで見易さの理由から示されていない第二コイル２１とは、ここでも再び容量２２が並列に接続されている。さらに、このために並列に第一直列回路が第一開閉要素２３ａと第一インピーダンス２４ａから容量の形態に並びに第二開閉要素２３ｂと第二インピーダンス２４ｂから容量の形態に接続されている。両開閉要素が開放されるならば、共振回路の共振周波数が誘導率２１と容量２２によって決定されている。少なくとも一つの開閉要素の閉鎖によって適切な容量のスイッチ入れにより共振周波数が減少され得る。第二容量のスイッチ入れにより共振周波数が更に減少され得る。容量の適した寸法よりスイッチ状態の各組合せの際には特徴的共振周波数が生じる。好ましくは容量２４ａが容量２２の二倍の大きさであり、容量２４ｂが容量２２の四倍の大きさである。この例では、容量の代わりに、誘電率が使用されたならば、共振回路誘電率が並列回路によって閉鎖された開閉要素の場合に減少されて、共振周波数が適切に上昇される。誘電率と容量が互いに組合せられ得る。例えば開閉要素２３ａと直列に、示された容量２４ａの代わりに、誘電率が接続され得る。それ故に、開閉要素２３ａの閉鎖された際には共振周波数が開閉要素の開放された際の共振周波数に比べてより高くなる。容量２４ｂと直列に開閉要素２３ｂの閉鎖された際には共振周波数が減少された。
【００２１】
図３は誘電率としての直列に接続されたインピーダンスを備えるこの発明の別の構成を示す。誘電率２４ａ或いは２４ｂのスイッチ入れにより第二コイル２１と直列に種々の共振周波数が発生され得る。この場合には、すべての開閉要素が開放されるならば、共振回路が中断される。共振回路には、例えばここに更に図示されていない誘電率の並列回路によって誘電率を含める開閉要素に受け取られる。誘電率２４ａと２４ｂも第二コイル２１と容量２２の間の直列に接続され得て、誘電率２４ａがこれと並列に接続された開閉要素２３ａによって、誘電率２４ｂがこれと並列に接続された開閉要素２４ｂによって橋渡しされている。さらに、ここで誘電率と容量が互いに組合せられる。同様にインピーダンスとしての誘電率の代わりに、例えば共振回路のような共振性構成も接続され得る。これは抵抗の形態の任意の減衰を有し得る。
【００２２】
図４は調整可能な容量を備えるこの発明の別の構成を示す。そのような調整可能な容量は例えば容量ダイオードを機械的システム状態に基づいて調整コンデンサ値（例えば陽極コンデンサの陽極間隔）或いはモータにより移動された回転コンデンサにする。この調整可能な容量は制御ユニット２５によって制御される。制御は例えばセンサーの測定信号に一致し得る。調整可能な容量と一致して、調整可能な誘電率或いは変更可能な抵抗も実現できる。この場合には、例えばフェライト心或いは鉄心の磁気定数が重なった同じ領域によって心の機械的運動によって変更され得る。電位差計も使用できる。同様に損失付着された磁石心も援用され得て、その磁石心によって誘電率の損失が可変心位置により変更される。
【００２３】
図５はインピーダンスとしての共振回路を備えるこの発明の他の実施態様を示す。配列は図２からの配列に大幅に一致する。けれども、ここでは容量の代わりに、誘電率とインピーダンス２４ｂ用の容量の直列回路から成る共振回路が設けられている。ここでも、前もって記載されるように、配列の共振周波数が決定され得る。それから再び容量或いは誘電率に接続される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】システム状態を無接触検査する装置を概略的に一般形態に示す。
【図２】複数の開閉要素と容量としての複数の別のインピーダンスを備えるこの発明の態様を示す。
【図３】誘導率としての直列に接続されたインピーダンスを備えるこの発明の別の構成を示す。
【図４】調和可能な容量を備えるこの発明の別の構成を示す。
【図５】インピーダンスとしての共振回路を備える他の実施態様を示す。
【符号の説明】
【００２５】
１０．．．．固定部材
１１．．．．第一コイル
１２．．．．信号発生器
１３．．．．評価装置
２０．．．．回転部材
２１．．．．第二コイル
２２．．．．容量
２３．．．．開閉要素
２４．．．．インピーダンス
２５．．．．制御ユニット
【図１】
2009515447.tif 000003
【図２】
2009515447.tif 000004
【図３】
2009515447.tif 000005
【図４】
2009515447.tif 000006
【図５】
2009515447.tif 000007
【国際調査報告】
2009515447.tif 000008
2009515447.tif 000009
2009515447.tif 000010
2009515447.tif 000011