DE4127965A1

DE4127965A1 - Drehmomentdetektor

Info

Publication number: DE4127965A1
Application number: DE4127965A
Authority: DE
Inventors: Yorikazu Tsuji; Seiji Okada
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1990-08-23
Filing date: 1991-08-23
Publication date: 1992-02-27
Anticipated expiration: 2011-08-24
Also published as: KR950015066B1; US5265480A; DE4127965C2; KR920004822A

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehmomentdetektor zum Erfassen des Drehmomentes, das an einer zu drehenden Drehwelle liegt, und insbesondere einen Drehmomentdetektor, der bei einem Fahrzeug vorgesehen ist und das an der Drehwelle, beispiels weise der Ausgangswelle des Getriebes des Fahrzeuges liegende Drehmoment über die Stärke der Torsion der Drehwelle ermit telt.

Die Notwendigkeit der Erfassung des Drehmomentes bei einem Fahrzeug ist in der letzten Zeit immer größer geworden. Bei einem automatischen Getriebe mit einem Drehmomentwandler erfolgt insbesondere eine Regelung mit Rückführung unter Verwendung des Drehmomentes der Ausgangswelle, das genau erfaßt werden muß, um die Funktion des automatischen Getriebes zu verbessern. Bei einem Fahrzeug mit Vierradantrieb ist es sehr wichtig, die Verteilung des Drehmomentes zwischen den Vorder- und den Hinterrädern zu erfassen.

Wenn an einer Drehwelle ein Drehmoment liegt, dann tritt an der Drehwelle eine Torsionsverformung auf, die proportional zum Drehmoment ist. Wenn das anliegende Drehmoment mit T bezeichnet wird, dann ergibt sich der Torsionswinkel R der Drehwelle nach der folgenden Gleichung (1). Der Torsionswinkel R wird zwischen zwei Stellen gemessen, die voneinander um eine Strecke L in axialer Richtung der Drehwelle getrennt sind:

R = 64 TL/2π Gd⁴ (1)

wobei d der Durchmesser der Drehwelle ist und G den Schub elastizitätsmodul bezeichnet, der durch das Material der Drehwelle bestimmt ist. Die Gleichung (1) läßt sich in der folgenden Weise umschreiben:

T = 2π R Gd⁴/64L (2)

Wenn der Durchmesser d und der Elastizitätsmodul G der Dreh welle bekannt sind, dann kann das anliegende Drehmoment T aus der Gleichung (2) mit dem Torsionswinkel R der Drehwelle be rechnet werden, der zwischen zwei Stellen gemessen wird, die voneinander in axialer Richtung der Drehwelle um die Strecke L getrennt sind.

Es sind bereits verschiedene Drehmomentdetektoren vorgeschla gen worden, die nach diesem Prinzip arbeiten. Es ist ein Drehmomentdetektor bekannt, der zwei optische Drehkodierer verwendet. In der JP OS 62-2 39 031 ist ein Drehmomentdetektor beschrieben, der zwei magnetische Drehkodierer verwendet, die magnetische Trommeln oder magnetische Scheiben als magnetische Maßstäbe und nicht bewegbare magnetische Sensoren umfassen. Die magnetischen Maßstäbe sind einzeln und koaxial an der Drehwelle an zwei Stellen befestigt, die voneinander um die Strecke L in axialer Richtung der Drehwelle getrennt sind. Die nicht beweglichen magnetischen Sensoren sind den magnetischen Flächen der magnetischen Maßstäbe gegenüber vorgesehen. Jeder magnetische Maßstab ist so vormagnetisiert, daß mehrere Ma gnetpole mit einer konstanten Ganghöhe über den gesamten Außenumfang der magnetischen Fläche ausgebildet sind, bevor der Maßstab an der Drehwelle befestigt wird. Jeder magnetische Sensor weist ein magnetoresistives Element auf, das den Ma gnetfluß in ein zyklisches elektrisches Signal umwandelt und dieses ausgibt. Eine Änderung des Magnetflusses wird durch das Magnetisierungsmuster der magnetischen Flächen der magneti schen Maßstäbe bewirkt, während die Drehwelle gedreht wird. Zwei Gruppen von magnetischen Maßstäben und magnetischen Sensoren bilden zwei magnetische Drehkodierer zum Messen des Torsionswinkels R der Drehwelle.

Wenn an der Drehwelle aufgrund des Drehmomentes eine Torsions verformung auftritt, dann ergibt sich zwischen den Ausgangs signalen der beiden magnetischen Sensoren ein Phasenunter schied, der proportional zur Torsion der Drehwelle ist. Mit der folgenden Gleichung (3) kann die Beziehung zwischen dem Torsionswinkel R der Drehwelle und dem Phasenunterschied Δt gemessen pro Zeiteinheit zwischen den Ausgangssignalen der magnetischen Sensoren ermittelt werden:

R = 2π Δt N (3)

wobei N die Anzahl der Umdrehungen pro Zeiteinheit der Dreh welle ist. Diese Drehzahl kann nach der folgenden Gleichung (4) unter Verwendung der gemessenen Werte der Frequenzen f der Ausgangssignale der magnetischen Sensoren ermittelt werden:

N = f/U (4)

wobei U die Anzahl der Magnetpole an den magnetischen Maß stäben ist und eine konstante bekannte Größe darstellt. Wenn der Torsionswinkel R der Drehwelle unter Verwendung der Glei chungen (3) und (4) gefunden ist, dann kann das anliegende Drehmoment T nach der Gleichung (2) ermittelt werden.

Bei einem derartigen herkömmlichen Drehmomentdetektor, der zwei magnetische Drehkodierer verwendet, ergibt sich jedoch das Grundproblem, daß das Drehmoment nicht mit hoher Genau igkeit ermittelt werden kann. Ein erster Einflußfaktor dafür, daß das Drehmoment nicht mit hoher Genauigkeit ermittelt werden kann, besteht darin, daß eine Umfangspositionsverschie bung nahezu unvermeidlich zwischen den magnetischen Maßstäben auftritt, wenn diese an der Drehwelle befestigt werden oder daß eine Umfangspositionsverschiebung zwischen den magneti schen Sensoren hervorgerufen wird, wenn diese den magnetischen Maßstäben jeweils gegenüber angeordnet werden. Wenn die Dreh welle lastfrei ist und ohne Drehmoment gedreht wird, dann wird eine Versetzung des Phasenunterschiedes zwischen den Ausgangs signalen der magnetischen Sensoren aufgrund der Positionsver schiebung der magnetischen Maßstäbe oder der magnetischen Sensoren bewirkt, so daß ein scheinbares Drehmoment ohne Torsionsverformung der Drehwelle ermittelt wird. D. h. mit anderen Worten, daß das ermittelte Drehmoment versetzt ist. Ein zweiter Einflußfaktor besteht in der Verformung, die an der Drehwelle bleibt, wenn diese belastet wird. Wenn an der Drehwelle selbst eine Verformung bleibt, dann wird eine Ver setzung im Phasenunterschied zwischen den Ausgangssignalen der magnetischen Sensoren aufgrund der Restverformung bewirkt, selbst wenn an der Drehwelle kein Drehmoment liegt. Das hat zur Folge, daß gleichfalls eine Versetzung im ermittelten Drehmoment auftritt.

Um diese Versetzung des ermittelten Drehmomentes zu beseiti gen, ist in der JP OS 3-1 15 940 ein weiterer Drehmomentdetektor vorgeschlagen worden. Dieser Drehmomentdetektor umfaßt magne tische Scheiben und nicht bewegliche Magnetköpfe zur Aufzeich nung und Wiedergabe. Die magnetischen Scheiben sind einzeln und koaxial an der Drehwelle an zwei Stellen befestigt, die voneinander um eine Strecke L in axialer Richtung der Drehwel le getrennt sind, und werden zusammen mit der Drehwelle ge dreht. Die nicht beweglichen Magnetköpfe sind den magnetischen Flächen der magnetischen Scheiben gegenüber angeordnet.

Bei einem derartigen Drehmomentdetektor werden als Aufzeich nungssignale den beiden Magnetköpfen zyklische phasengleiche elektrische Signale geliefert, während die Drehwelle lastfrei ist und ohne Drehmoment in einem Vorbereitungsschritt vor der eigentlichen Ermittlung des anliegenden Drehmomentes gedreht wird. Die Magnetköpfe führen eine Aufzeichnung durch, um die jeweils aufgezeichneten Signale in eine entsprechende Änderung des Magnetflusses, d. h. in magnetische Signale umzuwandeln. Das hat zur Folge, daß phasengleiche magnetische Signale der Magnetköpfe in Form von jeweiligen Magnetisierungsmustern auf die magnetischen Flächen der magnetischen Scheiben so aufge zeichnet werden, daß die Magnetpole in einer bestimmten Gang höhe über den gesamten Außenumfang der magnetischen Scheiben angeordnet sind. Zwei magnetische Scheiben werden somit je weils an der Drehwelle befestigt, und anschließend wird das gleiche Magnetisierungsmuster für die Ermittlung des Drehmo mentes gleichzeitig an den jeweiligen magnetischen Flächen der magnetischen Scheiben ausgebildet. Im Gegensatz zum Drehmo mentdetektor, der zwei magnetische Drehkodierer verwendet, ist es daher nicht nötig, eine Umfangspositionsverschiebung zwi schen den magnetischen Scheiben zu berücksichtigen, wenn diese jeweils an der Drehwelle befestigt werden.

Die Magnetköpfe führen auch eine Wiedergabe durch, um die jeweiligen Magnetisierungsmuster auf die magnetischen Flächen der magnetischen Scheiben auszulesen. Jeder Magnetkopf hat die Funktion der Umwandlung der Änderung des magnetischen Flusses in ein zyklisches elektrisches Signal und der Ausgabe dieses Signals. Die Änderung des magnetischen Flusses wird gleichzei tig durch die Magnetisierungsmuster an den magnetischen Flä chen bewirkt, während die Drehwelle gedreht wird. Jeder Ma gnetkopf wird zum Zeitpunkt der Wiedergabe und Aufzeichnung in der gleichen Position gehalten. Im Gegensatz zu einem Drehmo mentdetektor, der zwei magnetische Drehkodierer verwendet, wird daher der Einfluß der Positionsverschiebung der magneti schen Köpfe zwischen der Aufzeichnung und Wiedergabe selbst dann ausgeglichen, wenn eine Umfangspositionsverschiebung zwischen den Magnetköpfen auftritt, die den magnetischen Flächen der Magnetscheiben gegenüber angeordnet sind. D. h. mit anderen Worten, daß eine Positionsverschiebung der Magnet köpfe zu keiner Versetzung des Phasenunterschiedes zwischen den Ausgangssignalen der Magnetköpfe führt. Wenn eine Ver setzung im Phasenunterschied zwischen den Ausgangssignalen der Magnetköpfe aufgrund einer Restverformung der Drehwelle be wirkt wird, ohne daß ein Drehmoment anliegt, dann wird der Vorbereitungsschritt erneut ausgeführt, um das Magnetisie rungsmuster an den Magnetflächen der magnetischen Scheiben neu zu formen. Die Versetzung in der Phasendifferenz zwischen den Ausgangssignalen der Magnetköpfe kann folglich aufgehoben werden.

Wenn eine Torsionsverformung aufgrund eines Drehmomentes an der Drehwelle auftritt, dann wird ein Phasenunterschied, der proportional zum Drehmoment der Drehwelle ist, zwischen den Ausgangssignalen der Magnetköpfe hervorgerufen. Der Torsions winkel R der Drehwelle ergibt sich aus der Gleichung (3) auf der Grundlage des pro Zeiteinheit gemessenen Phasenunter schiedes Δt zwischen den Ausgangssignalen der Magnetköpfe. Im Gegensatz zum Drehmomentdetektor, der zwei magnetische Drehko dierer verwendet, wird die Anzahl der Magnetpole, die an den magnetischen Flächen der magnetischen Scheiben ausgebildet werden, nach Maßgabe der Drehzahl N₀ der unbelasteten Drehwelle im Vorbereitungsschritt und der Frequenz f₀ der phasengleichen Aufzeichnungssignale geändert, die im Vorbereitungsschritt von den Magnetköpfen kommen. Es ist folglich notwendig, die Dreh zahl N der Drehwelle, die bei der Ermittlung des Drehmomentes belastet ist, nach der folgenden Gleichung (5) anstelle der Gleichung (4) zu ermitteln:

N = (f/f₀) N₀ (5)

wobei f der gemessene Wert der Frequenz des Ausgangssignals eines der Magnetköpfe bei der Ermittlung des Drehmomentes ist. Bei der Ermittlung des Drehmomentes sind die Drehzahl N₀ der Drehwelle im Vorbereitungsschritt und die Frequenz f₀ der phasengleichen Aufzeichnungssignale bekannt, die den Magnet köpfen im Vorbereitungsschritt geliefert werden. Wenn der Torsionswinkel R der Drehwelle nach der Gleichung (3) und (5) ermittelt wird, dann kann das anliegende Drehmoment T nach der Gleichung (2) bestimmt werden, wie es ähnlich bei dem eingangs beschriebenen Drehmomentdetektor ist.

Ein Drehmomentdetektor mit zwei Gruppen von magnetischen Scheiben und Magnetköpfen ist jedoch mit einem weiteren Pro blem verbunden. Dieses Problem wird durch die Drehwelle ver ursacht, die nicht immer mit einer konstanten Geschwindigkeit oder Drehzahl gedreht wird. Im allgemeinen ändert die Drehwel le, die in der Kraftübertragung eines Fahrzeuges gelagert ist, häufig ihre Drehgeschwindigkeit oder Drehzahl. Wenn die Dreh zahl N der Drehwelle bei der Ermittlung des Drehmomentes nach der Gleichung (5) bestimmt wird und die Drehzahl N₀ der Dreh welle im Vorbereitungsschritt sich tatsächlich ändert, dann ändert sich die Ganghöhe zwischen den Magnetpolen, die an den magnetischen Flächen der magnetischen Scheiben ausgebildet werden, selbst wenn Aufzeichnungssignale jeweils mit einer konstanten Frequenz f₀ den Magnetköpfen im Vorbereitungsschritt geliefert werden. Die Änderung in der Ganghöhe zwischen den magnetischen Polen überlappt die Änderung in der Drehgeschwin digkeit oder Drehzahl der Drehwelle bei der Ermittlung des Drehmomentes. Das hat eine starke Änderung der Frequenz f der Ausgangssignale der Magnetköpfe bei der Ermittlung des Drehmo mentes zur Folge. Der Fehler in der Drehzahl N, die nach der Gleichung (5) erhalten wird, nimmt somit zu, so daß der Fehler im ermittelten Drehmoment T größer wird.

Durch die Erfindung soll daher ein Drehmomentdetektor zum Erfassen eines an einer zu drehenden Drehwelle liegenden Drehmomentes geschaffen werden, bei dem der Einfluß einer Positionsverschiebung der Bauteile des Drehmomentdetektors und der Einfluß der Restverformung der Drehwelle ausgeschaltet sind und der Einfluß einer Änderung in der Drehzahl der Dreh welle soweit reduziert ist, daß das Drehmoment mit hoher Genauigkeit ermittelt werden kann. Mit dem erfindungsgemäßen Drehmomentdetektor soll insbesondere das an einer Drehwelle einer Kraftübertragung eines Fahrzeuges, die mehrere Drehwel len umfaßt, die lösbar miteinander verbunden sind, liegende Drehmoment mit hoher Genauigkeit ermittelt werden.

Dazu sind bei dem erfindungsgemäßen Drehmomentdetektor zum Ermitteln des Drehmomentes, das an einer zu drehenden Drehwel le liegt, ein erster und ein zweiter Magnetaufzeichnungsträger jeweils an zwei Stellen befestigt, die voneinander um eine bestimmte Strecke in axialer Richtung der Drehwelle getrennt sind und auf der Umfangsfläche der Drehwelle liegen, und wird ein Magnetisierungsmuster mit konstanter Ganghöhe ausschließ lich an einer magnetischen Fläche des ersten Magnetaufzeich nungsträgers gebildet und auf die magnetische Fläche des zweiten Magnetaufzeichnungsträgers in einem Vorbereitungs schritt vor der Ermittlung des anliegenden Drehmomentes ko piert. Der erfindungsgemäße Drehmomentdetektor umfaßt ins besondere einen ersten und einen zweiten Magnetaufzeichnungs träger, einen ersten und einen zweiten Magnetkopf, eine Pha senunterschieds- und Drehzahldetektoreinrichtung und eine Drehmomentberechnungseinrichtung, die im folgenden beschrieben werden. Der erste Magnetaufzeichnungsträger weist eine magne tische Fläche auf, wobei ein zyklisches Magnetisierungsmuster mit konstanter Ganghöhe auf der magnetischen Fläche ausgebil det wird. Der erste Magnetaufzeichnungsträger ist auf der Umfangsfläche der Drehwelle befestigt und wird zusammen mit der Drehwelle gedreht. Der zweite Magnetaufzeichnungsträger weist gleichfalls eine magnetische Fläche auf und ist auf der Umfangsfläche der Drehwelle um eine bestimmte Strecke in axialer Richtung der Drehwelle vom ersten Magnetaufzeichnungs träger getrennt befestigt. Der zweite Magnetaufzeichnungs träger wird zusammen mit der Drehwelle gedreht. Der erste Magnetkopf ist unbeweglich der magnetischen Fläche des ersten Magnetaufzeichnungsträgers gegenüber angeordnet, um das zykli sche Magnetisierungsmuster der magnetischen Fläche des ersten Magnetaufzeichnungsträgers zu lesen, während die Drehwelle gedreht wird, und ein zyklisches elektrisches Signal als erstes Wiedergabesignal auszugeben, das dem zyklischen Magne tisierungsmuster entspricht. Der zweite Magnetkopf ist unbe weglich der magnetischen Fläche des zweiten Magnetaufzeich nungsträgers gegenüber angeordnet und empfängt ein Aufzeich nungssignal synchron mit dem ersten Wiedergabesignal, das vom ersten Magnetkopf ausgegeben wird, während die Drehwelle ohne anliegendes Drehmoment gedreht wird. Der zweite Magnetkopf bildet ein Magnetisierungsmuster, das dem Aufzeichnungssignal entspricht, auf der magnetischen Fläche des zweiten Magnetauf zeichnungsträgers und liest das magnetische Muster aus, das an der magnetischen Fläche des zweiten Magnetaufzeichnungsträgers gebildet wird, wenn die Drehwelle mit anliegendem Drehmoment gedreht wird. Der zweite Magnetkopf gibt ein zyklisches elek trisches Signal als zweites Wiedergabesignal aus, das dem Magnetisierungsmuster entspricht. Die Phasenunterschieds- und Drehzahldetektoreinrichtung empfängt das erste und das zweite Wiedergabesignal, die gleichzeitig vom ersten und zweiten Magnetkopf ausgegeben werden, wenn die Drehwelle mit anliegen dem Drehmoment gedreht wird, und ermittelt den Phasenunter schied pro Zeiteinheit zwischen dem ersten und dem zweiten Wiedergabesignal sowie die Anzahl der Umdrehungen pro Zeitein heit der Drehwelle auf der Grundlage eines der beiden Wieder gabesignale. Die Drehmomentberechnungseinrichtung berechnet das an der Drehwelle liegende Drehmoment auf der Grundlage des Phasenunterschiedes und der Drehzahl, die durch die Phasen unterschieds- und Drehzahldetektoreinrichtung ermittelt wer den.

Gemäß der Erfindung wird das zyklische Magnetisierungsmuster, das an der magnetischen Fläche des ersten Magnetaufzeichnungs trägers gebildet wird, ausgelesen, ohne daß ein Drehmoment an der Drehwelle liegt, und wird dann ein Magnetisierungsmuster, das dem oben erwähnten zyklischen Magnetisierungsmuster ent spricht, im Verhältnis 1 : 1 an der magnetischen Fläche des zweiten Magnetaufzeichnungsträgers im Vorbereitungsschritt vor der eigentlichen Ermittlung des anliegenden Drehmomentes gebildet. Im Unterschied zum Drehmomentdetektor, der zwei magnetische Drehkodierer verwendet, ist es daher nicht notwen dig, eine Umfangspositionsverschiebung zwischen den Magnet aufzeichnungsträgern zu berücksichtigen, wenn diese an der Umfangsfläche der Drehwelle befestigt werden. Auch in dem Fall, in dem sich die Drehzahl der Drehwelle im Vorbereitungs schritt ändert, bleibt darüber hinaus die Ganghöhe zwischen den Magnetpolen konstant, die an der magnetischen Fläche des zweiten Magnetaufzeichnungsträgers ähnlich zum ersten Magnet aufzeichnungsträger gebildet werden. Im Unterschied zu dem Drehmomentdetektor mit zwei Gruppen von magnetischen Scheiben und Magnetköpfen können daher Magnetisierungsmuster mit kon stanter Ganghöhe immer an den magnetischen Flächen der beiden Magnetaufzeichnungsträger zur Ermittlung des Drehmomentes gebildet werden, gleichgültig, ob sich die Drehzahl der Dreh welle im Vorbereitungsschritt ändert oder nicht.

Bei der Ermittlung des Drehmomentes werden die Magnetisie rungsmuster an den magnetischen Flächen des ersten und zweiten Magnetaufzeichnungsträgers jeweils als erstes und zweites Wiedergabesignal durch den ersten und den zweiten Magnetkopf ausgelesen. Dann werden der Phasenunterschied zwischen den Wiedergabesignalen aufgrund der Torsionsverformung der Dreh welle, die durch das Drehmoment verursacht wird, und die Drehzahl der Drehwelle auf der Grundlage eines der Wieder gabesignale ermittelt. Danach wird das anliegende Drehmoment auf der Grundlage des Phasenunterschiedes und der Drehzahl berechnet. Selbst wenn in diesem Fall eine Umfangspositions verschiebung der Drehwelle zwischen den Magnetköpfen auftritt, führt diese Positionsverschiebung der Magnetköpfe nicht zu einer Versetzung des Phasenunterschiedes zwischen Wiedergabe signalen, im Gegensatz zu dem Drehmomentdetektor, der zwei magnetische Drehkodierer verwendet. Wenn weiterhin eine Ver setzung des Phasenunterschiedes zwischen den Wiedergabesigna len auf einer Restverformung der Drehwelle ohne anliegendem Drehmoment beruht, dann wird der Vorbereitungsschritt erneut ausgeführt, um das Magnetisierungsmuster an der Magnetfläche des ersten Magnetaufzeichnungsträgers erneut auf die des zweiten Magnetaufzeichnungsträgers zu kopieren. Es ist folg lich möglich, die Versetzung im Phasenunterschied zwischen den Wiedergabesignalen aufzuheben. Es erfolgt daher ein periodi sches Umkopieren, so daß die Versetzung des Phasenunterschie des zwischen den Wiedergabesignalen immer gleich Null ist.

Im Gegensatz zu dem Drehmomentdetektor mit zwei Gruppen von magnetischen Scheiben und Magnetköpfen wird das Magnetisie rungsmuster mit konstanter Ganghöhe an der magnetischen Fläche des ersten Magnetaufzeichnungsträgers ausgebildet. Die Fre quenzen der Wiedergabesignale bei der Ermittlung des Drehmo mentes werden folglich nicht durch Änderungen in der Drehzahl der Drehwelle im Vorbereitungsschritt, sondern nur im Schritt der Ermittlung des Drehmomentes beeinflußt. D. h. mit anderen Worten, daß die Änderung der Frequenzen der Wiedergabesignale bei der Ermittlung des Drehmomentes verglichen mit einem Drehmomentdetektor mit zwei Gruppen von magnetischen Scheiben und Magnetköpfen geringer ist. D. h., daß die Drehzahl der Drehwelle genauer ermittelt werden kann.

Gemäß der Erfindung kann der Einfluß der Positionsverschiebung der beiden Magnetaufzeichnungsträger und der beiden Magnet köpfe sowie der Restverformung der Drehwelle ausgeschaltet werden. Darüber hinaus kann der Einfluß einer Änderung in der Drehzahl der Drehwelle soweit herabgesetzt werden, daß das Drehmoment mit hoher Genauigkeit ermittelt werden kann.

Gemäß der Erfindung wird ein erster Magnetaufzeichnungsträger mit einer Magnetfläche gebildet, die eine Vielzahl von magne tischen Musterschichten aufweist, die mit konstanter Ganghöhe über den gesamten Außenumfang der Drehwelle so ausgebildet sind, daß die magnetischen Musterschichten voneinander ge trennt sind und einzeln vormagnetisiert sind. In diesem Fall können die magnetischen Musterschichten beispielsweise über ein Druckverfahren ausgebildet werden. Die Ganghöhe der Magne tisierungsmuster an der magnetischen Fläche des ersten Magnet aufzeichnungsträgers mit magnetischen Musterschichten kann genau eingehalten werden. Der erste und der zweite Magnet aufzeichnungsträger können jeweils zylindrische magnetische Flächen aufweisen, die fortlaufend über den gesamten Außen umfang der Drehwelle ausgebildet sind. Die zylindrische magne tische Fläche des ersten Magnetaufzeichnungsträgers ist nur zyklisch vormagnetisiert, so daß mehrer Magnetpole mit kon stanter Ganghöhe in Umfangsrichtung der zylindrischen magneti schen Fläche des ersten Magnetaufzeichnungsträgers ausgebildet sind.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Drehmomentdetektor für die Kraftübertragung eines Fahrzeuges mit einer ersten Drehwelle, die über die Antriebskraft einer Maschine gedreht wird, und einer zweiten Drehwelle, die lösbar mit der ersten Drehwelle verbunden ist, um die Antriebskraft der Maschine zu übertragen, wobei der Drehmomentdetektor dazu dient, das Drehmoment zu ermitteln, das an der zweiten Drehwelle liegt. Der Drehmomentdetektor umfaßt einen ersten und einen zweiten Magnetaufzeichnungsträger, einen ersten und einen zweiten Magnetkopf, eine Phasenunterschieds- und Drehzahldetektor einrichtung und eine Drehmomentberechnungseinrichtung, die im folgenden beschrieben werden. Der erste Magnetaufzeichnungs träger weist eine magnetische Fläche auf, wobei ein zyklisches Magnetisierungsmuster mit konstanter Ganghöhe an der magneti schen Fläche ausgebildet ist, und ist an einer Umfangsfläche der ersten oder der zweiten Drehwelle befestigt, so daß er zu sammen mit dieser Drehwelle gedreht wird. Der zweite Magnet aufzeichnungsträger weist eine magnetische Fläche auf und ist an der Umfangsfläche der jeweils anderen Drehwelle befestigt, so daß er zusammen mit dieser jeweils anderen Drehwelle ge dreht wird. Der erste Magnetkopf ist unbeweglich der magneti schen Fläche des ersten Magnetaufzeichnungsträgers gegenüber angeordnet, um das zyklische Magnetisierungsmuster an der magnetischen Fläche des ersten Magnetaufzeichnungsträgers auszulesen, während die erste und die zweite Drehwelle mitein ander verbunden sind und sich drehen, und ein zyklisches elektrisches Signal als erstes Wiedergabesignal auszugeben, das dem zyklischen Magnetisierungsmuster entspricht. Der zweite Magnetkopf ist unbeweglich der magnetischen Fläche des zweiten Magnetaufzeichnungsträgers gegenüber angeordnet, um ein Aufzeichnungssignal synchron mit dem ersten Wiedergabesi gnal vom ersten Magnetkopf zu empfangen, während die erste und die zweite Drehwelle miteinander verbunden sind und mit einer bestimmten Bezugsantriebskraft der Maschine gedreht werden, wobei ein Magnetisierungsmuster, das dem Aufzeichnungssignal entspricht, an der magnetischen Fläche des zweiten Magnet aufzeichnungsträgers ausgebildet wird. Der zweite Magnetkopf liest das Magnetisierungsmuster, das an der magnetischen Fläche des zweiten Magnetaufzeichnungsträgers gebildet ist, während die erste und die zweite Drehwelle miteinander ver bunden sind und mit einer von der bestimmten Bezugsantriebs kraft der Maschine abweichenden Antriebskraft gedreht werden, und gibt ein zyklisches elektrisches Signal als zweites Wie dergabesignal aus, das dem Magnetisierungsmuster entspricht. Die Phasenunterschieds- und Drehzahldetektoreinrichtung emp fängt das erste und das zweite Wiedergabesignal, die gleich zeitig vom ersten und zweiten Magnetkopf ausgegeben werden, während die erste und die zweite Drehwelle miteinander ver bunden sind und mit der Antriebskraft der Maschine gedreht werden, die von der bestimmten Bezugsantriebskraft abweicht, und ermittelt den Phasenunterschied pro Zeiteinheit zwischen dem ersten und dem zweiten Wiedergabesignal sowie die Drehzahl der zweiten Drehwelle auf der Grundlage eines der beiden Wiedergabesignale. Die Drehmomentberechnungseinrichtung be rechnet das Drehmoment an der zweiten Drehwelle, während die Maschine die Antriebskraft beibehält, die von der bestimmten Bezugsantriebskraft abweicht, und zwar auf der Grundlage des Phasenunterschiedes und der Drehzahl, die durch die Phasen unterschieds- und Drehzahldetektoreinrichtung ermittelt wer den.

In einem Vorbereitungsschritt wird das Magnetisierungsmuster an der magnetischen Fläche des ersten Magnetaufzeichnungs trägers ausgelesen, während die erste und die zweite Drehwelle mit der bestimmten Bezugsantriebskraft der Maschine gedreht werden, und wird dann ein Magnetisierungsmuster, das dem obigen zyklischen Magnetisierungsmuster entspricht, im Ver hältnis 1 : 1 an der magnetischen Fläche des zweiten Magnet aufzeichnungsträgers gebildet. Beim Ermitteln des Drehmomentes werden die Magnetisierungsmuster der magnetischen Flächen des ersten und zweiten Magnetaufzeichnungsträgers als erstes und zweites Wiedergabesignal durch den ersten und den zweiten Magnetkopf ausgelesen, während die erste und die zweite Dreh welle mit einer Antriebskraft der Maschine gedreht werden, die von der bestimmten Bezugsantriebskraft abweicht. Dann werden der Phasenunterschied zwischen den Wiedergabesignalen aufgrund der Torsionsverformung der zweiten Drehwelle, die durch das Drehmoment verursacht wird, und die Drehzahl der zweiten Drehwelle auf der Grundlage eines der Wiedergabesignale er mittelt. Danach wird das an der zweiten Drehwelle liegende Drehmoment auf der Grundlage des Phasenunterschiedes und der Drehzahl berechnet.

Wenn die erfindungsgemäße Ausbildung bei der Kraftübertragung eines Fahrzeuges vorgesehen wird, wie es oben beschrieben wurde, dann werden die Magnetaufzeichnungsträger an der ersten und der zweiten Drehwelle befestigt, die miteinander verbunden sind, so daß die Änderung des Drehmomentes der gesamten Kraft übertragungsanlage erhalten werden kann. Darüber hinaus können der erste und der zweite Magnetkopf an irgendeiner Stelle in Umfangsrichtung der Drehwellen angeordnet sein. Immer, wenn die erste und die zweite Drehwelle miteinander verbunden werden, wird der Vorbereitungsschritt ausgeführt, um jedesmal das Magnetisierungsmuster an der magnetischen Fläche des zweiten Magnetaufzeichnungsträgers fortzuschreiben. Es ist daher möglich, Drehmomentfehler auszuschließen, die jedesmal dann auftreten, wenn das Anlegen und das Abnehmen der Maschi nenantriebskraft wiederholt werden.

Gemäß der Erfindung kann weiterhin eine Drehzahldetektorein richtung vorgesehen sein, die nur die Drehzahl der Drehwelle erfaßt. Durch die Erfindung wird insbesondere ein Drehmoment detektor zum Erfassen des an einer zu drehenden Drehwelle liegenden Drehmomentes geschaffen, der einen ersten und einen zweiten Magnetaufzeichnungsträger, einen ersten und einen zweiten Magnetkopf, eine Phasenunterschiedsdetektoreinrich tung, eine Drehzahldetektoreinrichtung und eine Drehmomentbe rechnungseinrichtung umfaßt. Der erste und der zweite Magnet aufzeichnungsträger weisen jeweils magnetische Flächen auf und sind an einer Umfangsfläche der Drehwelle in einem bestimmten Abstand voneinander in axialer Richtung der Drehwelle angeord net. Sie werden zusammen mit der Drehwelle gedreht. Der erste und der zweite Magnetkopf sind unbeweglich den magnetischen Flächen des ersten und des zweiten Magnetaufzeichnungsträgers jeweils gegenüber angebracht und empfangen ein gemeinsames Aufzeichnungssignal, wenn die Drehwelle ohne anliegendes Drehmoment gedreht wird. Sie bilden jeweils identische Magne tisierungsmuster, die dem gemeinsamen Aufzeichnungssignal entsprechen, an den magnetischen Flächen des ersten und des zweiten Magnetaufzeichnungsträgers. Der erste und der zweite Magnetkopf lesen darüberhinaus die jeweiligen Magnetisierungs muster, die an den magnetischen Flächen des ersten und des zweiten Magnetaufzeichnungsträgers ausgebildet sind, während die Drehwelle mit anliegendem Drehmoment gedreht wird, und geben jeweils zyklische elektrische Signale als erstes und zweites Wiedergabesignal aus, die den jeweiligen Magnetisie rungsmustern entsprechen. Die Phasenunterschiedsdetektorein richtung empfängt das erste und das zweite Wiedergabesignal, die gleichzeitig von dem ersten und dem zweiten Magnetkopf ausgegeben werden, während die Drehwelle mit anliegendem Drehmoment gedreht wird, und ermittelt den Phasenunterschied pro Zeiteinheit zwischen dem ersten und dem zweiten Wieder gabesignal. Die Drehzahldetektoreinrichtung weist eine Wand lereinrichtung und einen Drehzahldetektor auf. Die Wandler einrichtung erzeugt einen Impulszug mit konstanter Frequenz, die proportional zur konstanten Drehzahl der Drehwelle ist. Der Drehzahldetektor erfaßt die Drehzahl der Drehwelle auf der Grundlage des Impulszuges von der Wandlereinrichtung, während die Phasenunterschiedsdetektoreinrichtung das erste und das zweite Wiedergabesignal empfängt, die einen Phasenunterschied haben. Die Drehmomentberechnungseinrichtung berechnet das an der Drehwelle liegende Drehmoment auf der Grundlage des Pha senunterschiedes von der Phasenunterschiedsdetektoreinrichtung und der Drehzahl von der Drehzahldetektoreinrichtung.

Gemäß der Erfindung wird das gleiche Magnetisierungsmuster an den magnetischen Flächen des ersten und des zweiten Magnet aufzeichnungsträgers auf der Grundlage eines Aufzeichnungs signals ohne Drehmoment an der Drehwelle in einem Vorberei tungsschritt vor der eigentlichen Ermittlung des anliegenden Drehmomentes gebildet. Die Magnetisierungsmuster an den magne tischen Flächen der Magnetaufzeichnungsträger werden ohne Drehmoment an der Drehwelle ausgelesen, so daß das erste und das zweite Wiedergabesignal erhalten werden. Die Wiedergabesi gnale sind vollständig phasengleich. Selbst wenn in diesem Fall eine Umfangspositionsverschiebung an der Drehwelle zwi schen den Magnetköpfen auftritt, dann führt die Positionsver schiebung der Magnetköpfe nicht zu einer Versetzung des Pha senunterschiedes zwischen den Wiedergabesignalen im Gegensatz zu dem Drehmomentdetektor, der zwei magnetische Drehkodierer verwendet. Es ist darüberhinaus nicht notwendig, die Umfangs positionsverschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetaufzeichnungsträger zu berücksichtigen, wenn diese einzeln an der Umfangsfläche der Drehwelle befestigt werden. Wenn eine Versetzung des Phasenunterschiedes zwischen den Wiedergabesignalen aufgrund der Restverformung der Drehwelle verursacht wird, ohne daß ein Drehmoment anliegt, dann wird der Vorbereitungsschritt erneut durchgeführt, um die Magneti sierungsmuster an den magnetischen Flächen des ersten und des zweiten Magnetaufzeichnungsträgers neu zu formen. Folglich ist es möglich, die Versetzung des Phasenunterschiedes zwischen den Wiedergabesignalen zu vermeiden. Dementsprechend erfolgt periodisch ein Umkopieren, so daß die Versetzung des Phasen unterschiedes zwischen den Wiedergabesignalen immer gleich Null ist. Bei der Ermittlung des Drehmomentes werden die Magnetisierungsmuster an den magnetischen Flächen des ersten und des zweiten Magnetaufzeichnungsträgers als erstes und zweites Wiedergabesignal durch den ersten und den zweiten Magnetkopf gelesen. Der Phasenunterschied zwischen den Wieder gabesignalen aufgrund der Torsionsverformung der Drehwelle, die durch das Drehmoment hervorgerufen wird, kann daher mit hoher Genauigkeit ermittelt werden.

Wenn der Torsionswinkel der Drehwelle berechnet werden soll, dann wird die Drehzahl der Drehwelle, die zusammen mit dem Phasenunterschied benötigt wird, nicht durch das erste und das zweite Wiedergabesignal aufgrund der Magnetisierungsmuster der magnetischen Flächen des ersten und des zweiten Magnetauf zeichnungsträgers, sondern durch die Drehzahldetektoreinrich tung erhalten, was sich von dem Drehmomentdetektor unterschei det, der mit zwei Gruppen von magnetischen Scheiben und Ma gnetköpfen versehen ist. Die Drehzahldetektoreinrichtung enthält eine Wandlereinrichtung und einen Drehzahldetektor. Die Wandlereinrichtung erzeugt einen Impulszug mit einer konstanten Frequenz, die proportional zur Drehzahl der Dreh welle ist, wenn diese mit konstanter Drehzahl gedreht wird. Der Drehzahldetektor erfaßt die Drehzahl der Drehwelle auf der Grundlage des Impulszuges von der Wandlereinrichtung. Dement sprechend wird die Frequenz des Impulssignales von der Wand lereinrichtung bei der Ermittlung des Drehmomentes durch eine Änderung der Drehzahl der Drehwelle nicht im Vorbereitungs schritt, sondern bei der Ermittlung des Drehmomentes beein flußt. D. h. mit anderen Worten, daß die Drehzahl der Drehwel le bei der Ermittlung des Drehmomentes verglichen mit dem Drehmomentdetektor, der zwei Gruppen von magnetischen Scheiben und Magnetköpfen verwendet, genauer erhalten werden kann.

Wie es oben beschrieben wurde, wird das anliegende Drehmoment auf der Grundlage des Phasenunterschiedes und der Drehzahl berechnet, die mit hoher Genauigkeit erhalten werden können. Das hat zur Folge, daß der Einfluß einer Positionsverschiebung der beiden Magnetaufzeichnungsträger und der beiden Magnetköp fe sowie der Restverformung der Drehwelle ausgeschlossen werden kann. Der Einfluß einer Änderung der Drehzahl der Drehwelle kann darüber hinaus verringert werden. Das Drehmo ment kann somit mit hoher Genauigkeit ermittelt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Drehmomentdetektor ist es bevorzugt, daß zwei magnetische Aufzeichnungsträger mit jeweils zylin drischen magnetischen Flächen, die fortlaufend über den gesam ten Außenumfang der Drehwelle ausgebildet sind, als erster und zweiter Magnetaufzeichnungsträger verwandt werden. Die Wand lereinrichtung enthält ein Zahnrad und einen elektromagneti schen Abnehmer. Das Zahnrad weist mehrere Zähne auf, die mit konstanter Ganghöhe über die gesamte äußere Umfangsfläche ausgebildet sind, und ist koaxial zur Drehwelle befestigt, so daß es zusammen mit der Drehwelle gedreht wird. Der elektroma gnetische Abnehmer ist unbeweglich so angebracht, daß die Zähne des Zahnrades der Reihe nach in der Nähe vorbeilaufen, während die Drehwelle gedreht wird, so daß er einen Impulszug mit jeweils einem Impuls pro Durchgang eines Zahnes des Zahn rades in der Nähe des Abnehmers erzeugt. Die Wandlereinrich tung kann eine Schlitzplatte und einen optischen Abnehmer enthalten. Die Schlitzplatte weist mehrere Schlitze auf, die mit konstanter Ganghöhe über den gesamten Umfang in Umfangs richtung ausgebildet sind, und ist koaxial an der Drehwelle angebracht, so daß sie zusammen mit der Drehwelle gedreht wird. Der optische Abnehmer weist ein lichtaussendendes und ein lichtempfangendes Element auf, die unbeweglich über die Schlitzplatte einander gegenüber angeordnet sind. In diesem Fall erzeugt das lichtempfangende Element einen Impulszug derart, daß jeweils ein Impuls immmer dann ausgegeben wird, wenn Licht vom lichtaussendenden Element durch einen der Schlitze der Schlitzplatte geht und das lichtempfangende Element erreicht, während die Drehwelle gedreht wird. Die Wandlereinrichtung kann einen dritten Magnetaufzeichnungs träger und einen dritten Magnetkopf enthalten. Der dritte Magnetaufzeichnungsträger weist eine zylindrische magnetische Fläche auf, die fortlaufend über den gesamten Umfang der Drehwelle ausgebildet ist, wobei ein zyklisches Magnetisie rungsmuster an der zylindrischen magnetischen Fläche des dritten Magnetaufzeichnungsträgers so ausgebildet ist, daß mehrere Magnetpole mit konstanter Ganghöhe in Umfangsrichtung der zylindrischen magnetischen Fläche des dritten Magnetauf zeichnungsträgers gebildet sind. Der dritte Magnetkopf ist unbeweglich der magnetischen Fläche des dritten Magnetauf zeichnungsträgers gegenüber angeordnet, um das zyklische Magnetisierungsmuster an der magnetischen Fläche des dritten Magnetaufzeichnungsträgers zu lesen, während die Drehwelle gedreht wird, um ein zyklisches elektrisches Signal als Im pulszug auszugeben, das dem zyklischen Magnetisierungsmuster entspricht.

Im folgenden werden anhand der Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrie ben. Es zeigt

Fig. 1 den Aufbau eines Ausführungsbeispiels des erfindungs gemäßen Drehmomentdetektors,

Fig. 2 den speziellen Aufbau einer ersten Magnetaufzeich nungsschicht des in Fig. 1 dargestellten Drehmomentdetektors,

Fig. 3 in einem Diagramm die Wellenform der Signale an den Teilen des in Fig. 1 dargestellten Drehmomentdetektors,

Fig. 4 den Aufbau eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Drehmomentdetektors, insbesondere für die Kraftübertragung eines Fahrzeuges,

Fig. 5 in einem Diagramm die Wellenform der Signale an den Teilen des in Fig. 4 dargestellten Drehmomentdetektors, wenn die Maschine mit einer bestimmten Bezugsantriebskraft arbei tet,

Fig. 6 in einem Diagramm die Wellenform der Signale an den Teilen des Drehmomentdetektors in Fig. 4 für den Fall, daß die Maschine mit einer Antriebskraft arbeitet, die von der be stimmten Bezugsantriebskraft abweicht,

Fig. 7 den Aufbau noch eines Ausführungsbeispiels des erfin dungsgemäßen Drehmomentdetektors,

Fig. 8 ein Beispiel eines Magnetisierungsmusters, das an den magnetischen Flächen einer ersten und einer zweiten magneti schen Aufzeichnungsschicht des in Fig. 7 dargestellten Drehmo mentdetektors ausgebildet wird,

Fig. 9 in einem Diagramm die Wellenform der Signale an den Teilen des in Fig. 7 dargestellten Drehmomentdetektors, wenn kein Drehmoment an der Drehwelle liegt, und

Fig. 10 in einem Diagramm die Wellenform der Signale an den Teilen des in Fig. 7 dargestellten Drehmomentdetektors für den Fall, daß ein Drehmoment an der Drehwelle liegt.

In Fig. 1 ist der Aufbau eines Ausführungsbeispiels des erfin dungsgemäßen Drehmomentdetektors dargestellt. Fig. 2 zeigt den speziellen Aufbau einer ersten Magnetaufzeichnungsschicht 11 in Fig. 1. Die in Fig. 1 dargestellte Drehwelle 10 ist bei spielsweise die Ausgangswelle des Getriebes eines Fahrezeuges. Die Drehwelle 10 ist an ihrem linken Ende mit einer Antriebs quelle verbunden und liegt am rechten Ende an einer Last. Der Drehmomentdetektor erfaßt das Drehmoment, das an der Drehwelle 10 liegt. Eine erste und eine zweite Magnetaufzeichnungs schicht 11 und 12 sind am gesamten Umfang der Drehwelle 10 in einem Abstand L in axialer Richtung der Drehwelle 10 vonein ander ausgebildet.

Wie es in Fig. 2 vergrößert dargestellt ist, sind mehrere magnetische Musterschichten MP, die voneinander getrennt sind, am gesamten Außenumfang der Drehwelle 10 dadurch ausgebildet, daß ein bestimmter Teil der Umfangsfläche der Drehwelle 10 mit einer magnetischen Druckfarbe bedruckt ist. Die magnetische Druckfarbe wird dadurch gebildet, daß ein magnetisches Pulver, wie beispielsweise ein Ferritpulver in ein Epoxyharzbinde mittel oder ein ähnliches Material dispergiert wird. In dieser Weise wird die erste Magnetaufzeichnungsschicht 11 gebildet. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfin dung betragen die Breite d1 der magnetischen Musterschicht MP und der Zwischenraum d2 zwischen zwei benachbarten magneti schen Musterschichten 200µm. Die magnetischen Musterschich ten MP sind in die gleiche Richtung vormagnetisiert, die durch Pfeile in Fig. 2 dargestellt ist. D. h., daß ein Magnetisie rungsmuster mit einer Ganghöhe von 400µm über den gesamten Außenumfang der Drehwelle 10 gebildet ist, wobei das Magneti sierungsmuster aus magnetischen Musterschichten MP und nicht magnetisierten Bereichen zwischen zwei benachbarten magneti schen Musterschichten besteht, die abwechselnd wiederholt werden. In dieser Weise werden durch ein Druckverfahren mehre re magnetische Musterschichten MP gebildet. Die Ganghöhe der Magnetisierungsmuster an der ersten magnetischen Aufzeich nungsschicht 11 mit den magnetischen Musterschichten MP wird daher so genau, wie es der Genauigkeit der Maskenplatte ent spricht, die zum Drucken benutzt wird. Statt des Druckver fahrens kann ein Filmverfahren zum Maskieren, beispielsweise ein Vakuumfilmverfahren, verwandt werden. Die magnetischen Musterschichten MP können wie folgt gebildet werden. Zunächst wird eine fortlaufende zylindrische magnetische Fläche über den gesamten Außenumfang der Drehwelle 10 mit einem Beschich tungsverfahren, einem Plattierungsverfahren oder ähnlichem in Abhängigkeit vom Material der ersten Magnetaufzeichnungs schicht 11 gebildet. Dann werden die Magnetaufzeichnungs schichten MP auf der magnetischen Fläche mit einem Bearbei tungsverfahren, beispielsweise einer Laserstrahlbearbeitung oder Ätzen gebildet. Die fortlaufende zylindrische magnetische Fläche wird auf dem gesamten Außenumfang der Drehwelle 10 ausgebildet. Die magnetische Fläche wird mit einem bestimmten Muster vormagnetisiert, so daß mehrere Magnetpole mit kon stanter Ganghöhe über den gesamten Außenumfang angeordnet sind, wie es ähnlich bei dem magnetischen Maßstab des magneti schen Drehkodierers der Fall ist. In dieser Weise kann die erste Magnetaufzeichnungsschicht 11 gebildet werden.

Die zweite Magnetaufzeichnungsschicht 12 wird mit dem gleichen Verfahren wie die erste Magnetaufzeichnungsschicht 11 gebil det. Die zweite Magnetaufzeichnungsschicht 12 wird jedoch in Form eines fortlaufenden Zylinders über den gesamten Außen umfang der Drehwelle 10 gebildet. Darüber hinaus ist die zylindrische magnetische Fläche nicht vormagnetisiert.

Ein erster und ein zweiter Induktionsmagnetkopf 13 und 14 sind unbeweglich nahe den magnetischen Flächen der ersten und der zweiten Magnetaufzeichnungsschicht 11 und 12 und diesen Flä chen gegenüber angeordnet. Der erste Magnetkopf 13 dient nur zur Wiedergabe, um eine Änderung des magnetischen Flusses in ein zyklisches elektrisches Signal umzuwandeln und dieses auszugeben. Die Änderung des magnetischen Flusses wird durch das Magnetisierungsmuster auf der magnetischen Fläche der ersten Magnetaufzeichnungsschicht 11 hervorgerufen, während die Drehwelle 10 gedreht wird. Der zweite Magnetkopf 14 führt eine Aufzeichnung und Wiedergabe durch. Bei der Aufzeichnung wird ein zyklisches elektrisches Signal, das als Aufzeich nungssignal vorliegt, in eine entsprechende Änderung des Magnetflusses, d. h. in ein magnetisches Signal umgewandelt, um ein Magnetisierungsmuster auf der zylindrischen magneti schen Fläche der zweiten Magnetaufzeichnungsschicht 12 zu bilden. Bei der Wiedergabe wird die Änderung des magnetischen Flusses in ein zyklisches elektrisches Signal umgewandelt, das ausgegeben wird. Die Änderung des magnetischen Flusses wird durch das Magnetisierungsmuster an der magnetischen Fläche der zweiten Magnetaufzeichnungsschicht 12 bewirkt, während die Drehwelle 10 gedreht wird. Als Magnetkopf 13 und 14 kann der gleiche Magnetkopf vorgesehen sein, der aufzeichnen und wie dergeben kann. Es reicht aus, daß der erste Magnetkopf 13 nur eine Wiedergabe durchführt.

Eine erste Wiedergabeschaltung 15 stellt eine Schaltung dar, die die Wellenform des Ausgangssignals A des ersten Magnet kopfes 13 formt, um ein erstes Wiedergabesignal B zu erhalten. Das erste Wiedergabesignal B liegt an einer Aufzeichnungs schaltung 17 und einem Verstärker 18. Die Aufzeichnungsschal tung 17 erzeugt ein Aufzeichnungssignal C synchron mit dem ersten Wiedergabesignal B, das von der ersten Wiedergabeschal tung 15 kommt, und gibt dieses Signal an den zweiten Magnet kopf 14 aus. Eine zweite Wiedergabeschaltung 16 stellt eine Schaltung dar, die die Wellenform des Ausgangssignals des zweiten Magnetkopfes 14 formt, um ein zweites Wiedergabesignal zu erhalten. Das zweite Wiedergabesignal liegt nur am Ver stärker 18. Der Verstärker 18 verstärkt die Wiedergabesignale von der ersten und der zweiten Wiedergabeschaltung 15 und 16 und gibt verstärkte Wiedergabesignale an eine Phasenunter schieds- und Drehzahldetektorschaltung 19 aus. Die Phasen unterschieds- und Drehzahldetektorschaltung 19 erfaßt den Phasenunterschied Δt pro Zeiteinheit zwischen den verstärkten Wiedergabesignalen sowie die Anzahl der Umdrehungen N pro Zeiteinheit der Drehwelle 10 auf der Grundlage eines der verstärkten Wiedergabesignale. Eine Drehmomentberechnungs schaltung 20 berechnet das an der Drehwelle 10 liegende Dreh moment T auf der Grundlage des Phasenunterschiedes Δt und der Drehzahl N, die von der Phasenunterschieds- und Drehzahldetek torschaltung 19 erhalten werden, und gibt das Rechenergebnis als ermittelten Wert des Drehmomentes aus.

Im folgenden wird die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Drehmomentdetektors beschrieben. Der Betrieb des Drehmomentde tektors umfaßt einen Vorbereitungsschritt und einen Schritt, in dem das Drehmoment erfaßt wird. Im Vorbereitungsschritt wird das Magnetisierungsmuster auf der magnetischen Fläche der ersten Magnetaufzeichnungsschicht 11 vor der Ermittlung des anliegenden Drehmomentes ausgelesen und wird ein Magnetisie rungsmuster, das dem Magnetisierungsmuster auf der magneti schen Fläche der ersten Magnetaufzeichnungsschicht entspricht, auf der magnetischen Fläche der zweiten Magnetaufzeichnungs schicht 12 gebildet. Bei der Ermittlung des Drehmomentes werden die Magnetisierungsmuster auf den magnetischen Flächen der Magnetaufzeichnungsschichten 11 und 12 gleichzeitig gele sen.

Der Vorbereitungsschritt wird in der folgenden Weise ausge führt, während an der Drehwelle 10 keine Last liegt und die Drehwelle ohne Drehmoment gedreht wird. Zunächst wird das auf der magnetischen Fläche der ersten Magnetaufzeichnungsschicht 11 vorgeformte Magnetisierungsmuster durch den ersten Magnet kopf 13 in ein elektrisches Signal umgewandelt. Wie es im oberen Teil von Fig. 3 dargestellt ist, wird das Ausgangs signal A des ersten Magnetkopfes 13 in ein zyklisches Signal umgewandelt, das dem Magnetisierungsmuster mit einer Ganghöhe von 400µm der ersten Magnetaufzeichnungsschicht 11 ent spricht, bei der Magnetmusterschichten MP und nicht magneti sierte Bereiche zwischen zwei benachbarten Magnetmusterschich ten abwechselnd wiederholt sind. Die erste Wiedergabeschaltung 15 formt die Wellenform des Ausgangssignals A des ersten Magnetkopfes 13, erzeugt einen Impulszug synchron mit dem Ausgangssignal A, wie es im mittleren Teil von Fig. 3 darge stellt ist, und gibt das entsprechende Signal als erstes Wiedergabesignal B der Aufzeichnungsschaltung 17 aus. Die Aufzeichnungsschaltung 17 erzeugt ein Signal mit einer Recht eckwellenform synchron mit dem ersten Wiedergabesignal B, das ein Tastverhältnis von etwa gleich 1 hat, und gibt dieses Signal als Aufzeichnungssignal C dem zweiten Magnetkopf 14 aus, wie es im unteren Teil von Fig. 3 dargestellt ist. Das Aufzeichnungssignal C am zweiten Magnetkopf 14 ist somit ein Signal, das mit dem Ausgangssignal A des ersten Magnetkopfes 13 synchron ist. Der zweite Magnetkopf 14 wandelt das Auf zeichnungssignal C in eine entsprechende Änderung des Magnet flusses, d. h. in ein magnetisches Signal um. Der zweite Magnetkopf 14 bildet somit ein Magnetisierungsmuster, das dem Magnetisierungsmuster auf der magnetischen Fläche der Magnet aufzeichnungsschicht 11 im Verhältnis 1 : 1 entspricht, über den gesamten Außenumfang der magnetischen Fläche der zweiten Magnetaufzeichnungsschicht 12.

Beim Vorbereitungsschritt ist es wichtig, daß das Magnetisie rungsmuster auf der magnetischen Fläche der ersten Magnet aufzeichnungsschicht 11 gelesen wird, während die Drehwelle 10 lastfrei gedreht wird, und daß ein entsprechendes Magnetisie rungsmuster im Verhältnis 1 : 1 auf der magnetischen Fläche der zweiten Magnetaufzeichnungsschicht 12 gebildet wird. D. h. mit anderen Worten, daß das Magnetisierungsmuster, das auf der magnetischen Fläche der ersten Magnetaufzeichnungsschicht 11 vorgeformt ist, auf die magnetische Fläche der zweiten Magnet aufzeichnungsschicht 12 bei unbelasteter Drehwelle 10 kopiert wird. Im Gegensatz zu einem Drehmomentdetektor mit zwei magne tischen Drehkodierern ist es daher nicht nötig, eine Umfangs positionsverschiebung zwischen den Magnetaufzeichnungsschich ten 11 und 12 zu berücksichtigen, wenn diese auf der Drehwelle 10 ausgebildet werden. Darüber hinaus wird eine Änderung in der Drehzahl N₀ der Drehwelle 10 im Vorbereitungsschritt zwischen den Magnetaufzeichnungsschichten 11 und 12 ausgegli chen. D. h. mit anderen Worten, daß selbst dann, wenn sich die Drehzahl N₀ ändert, die Ganghöhe zwischen den Magnetpolen auf der magnetischen Fläche der zweiten Magnetaufzeichnungsschicht 12 ähnlich wie bei der ersten Magnetaufzeichnungsschicht 11 konstant bei 400µm liegt. Es ist insbesondere möglich, immer Magnetisierungsmuster mit konstanter Ganghöhe auf den magneti schen Flächen der ersten und der zweiten Magnetaufzeichnungs schicht 11 und 12 für die Ermittlung des Drehmomentes vor zusehen, gleichgültig, ob sich die Drehzahl der Drehwelle 10 im Vorbereitungsschritt ändert oder nicht, was im Gegensatz zu dem Drehmomentdetektor steht, der zwei Gruppen von magneti schen Scheiben und Magnetköpfen verwendet.

Zum Lesen des Magnetisierungsmusters auf der magnetischen Fläche der zweiten Magnetaufzeichnungsschicht 12 wird der zweite Magnetkopf 14 verwandt. Der erste und der zweite Ma gnetkopf 13 und 14 wandeln die Änderung des magnetischen Flusses in ein zyklisches elektrisches Signal jeweils um. Die Änderung des magnetischen Flusses wird gleichzeitig durch die Magnetisierungsmuster auf den magnetischen Flächen der ersten und der zweiten Magnetaufzeichnungsschicht 11 und 12 verur sacht, wenn die Drehwelle 10 gedreht wird. Selbst wenn in diesem Fall eine Umfangspositionsverschiebung der Drehwelle 10 zwischen den Magnetköpfen 13 und 14 bei ihrer Anordnung der ersten und der zweiten Magnetaufzeichnungsschicht 11 und 12 gegenüber verursacht wird, wird der Einfluß der Positionsver schiebung der Magnetköpfe zwischen der Aufzeichnung und der Wiedergabe ausgeglichen. Im Gegensatz zu einem Drehmomentde tektor mit zwei magnetischen Drehkodierern bewirkt eine Posi tionsverschiebung der Magnetköpfe keine Versetzung des Phasen unterschiedes zwischen den Ausgangssignalen der Magnetköpfe 13 und 14. Wenn in diesem Fall die Versetzung des Phasenunter schiedes zwischen den Ausgangssignalen der Magnetköpfe 13 und 14 auf einer Restverformung der Drehwelle 10 beruht, ohne daß ein Drehmoment anliegt, dann wird der Vorbereitungsschritt erneut ausgeführt, um das Magnetisierungsmuster auf der magne tischen Fläche der ersten Magnetaufzeichnungsschicht 11 erneut auf die zweite Magnetaufzeichnungsschicht 12 zu kopieren. Es ist folglich möglich, die Versetzung des Phasenunterschiedes zwischen den Ausgangssignalen der Magnetköpfe 13 und 14 auszu gleichen. Das Kopieren erfolgt somit periodisch, so daß die Versetzung des Phasenunterschiedes zwischen den Ausgangssigna len der Magnetköpfe 13 und 14 immer gleich Null ist.

Im folgenden wird die Ermittlung des Drehmomentes beschrieben. Wenn eine Torsionsverformung an der Drehwelle 10 aufgrund des Drehmomentes auftritt, das durch eine Last verursacht wird, dann ergibt sich ein Phasenunterschied, der proportional zur Größe des Drehmomentes der Drehwelle 10 ist, zwischen den Ausgangssignalen des ersten und des zweiten Magnetkopfes 13 und 14. Die Wellenform des Ausgangssignals des ersten Magnet kopfes 13, das dem Magnetisierungsmuster auf der magnetischen Fläche der ersten Magnetaufzeichnungsschicht 11 entspricht, wird durch die erste Wiedergabeschaltung 15 geformt, woraufhin das geformte Ausgangssignal am Verstärker 18 liegt. Anderer seits wird die Wellenform des Ausganssignals des zweiten Magnetkopfes 14, das dem Magnetisierungsmuster auf der magne tischen Fläche der zweiten Magnetaufzeichnungsschicht 12 entspricht, durch die zweite Wiedergabeschaltung 16 geformt, woraufhin das entsprechende Signal am Verstärker 18 liegt. Der Verstärker 18 verstärkt die Eingangssignale und gibt verstärk te Signale der Phasenunterschieds- und Drehzahldetektorschal tung 19 aus.

Die Phasenunterschieds- und Drehzahldetektorschaltung 19 erfaßt den Phasenunterschied Δt pro Zeiteinheit zwischen den Eingangssignalen vom Verstärker 18. Wie es oben beschrieben wurde, ist eine Versetzung des Phasenunterschiedes Δt im Gegensatz zu einem Drehmomentdetektor mit zwei Drehkodierern ausgeglichen. Die Phasenunterschieds- und Drehzahldetektor schaltung 19 berechnet die Drehzahl N der Drehwelle 10 auf der Grundlage des gemessenen Wertes der Frequenz f des Eingangs signals des ersten Magnetkopfes 13 nach der folgenden Glei chung (6):

N = f/V (6)

wobei V die Anzahl der Magnetpole auf der magnetischen Fläche der ersten Magnetaufzeichnungsschicht 11 ist. Wie es oben beschrieben wurde, ist das Magnetisierungsmuster mit konstan ter Ganghöhe auf der magnetischen Fläche der ersten Magnet aufzeichnungsschicht 11 im Gegensatz zum Drehmomentdetektor mit zwei Gruppen von magnetischen Scheiben und Magnetköpfen vorgeformt. Das hat zur Folge, daß die Anzahl der Magnetpole V auf der magnetischen Fläche der ersten Magnetaufzeichnungs schicht 11 konstant ist und durch eine Änderung der Drehzahl N₀ der Drehwelle 10 im Vorbereitungsschritt nicht beeinflußt wird. Die Frequenz f des Eingangssignals auf der Seite des ersten Magnetkopfes 13 wird nur durch die Änderung der Dreh zahl der Drehwelle 10 im Schritt der Ermittlung des Drehmomen tes beeinflußt. D. h. mit anderen Worten, daß die Änderung der Frequenz f bei der Ermittlung des Drehmomentes verglichen mit einem Drehmomentdetektor, der zwei Gruppen von magnetischen Scheiben und Magnetköpfen verwendet, geringer ist. Die Dreh zahl N kann genauer nach der Gleichung (6) erhalten werden. Im Vorbereitungsschritt wird die gleiche Anzahl von Magnetpolen mit dem gleichen Muster ähnlich wie auf der ersten Magnet aufzeichnungsschicht 11 auf der magnetischen Fläche der zwei ten Magnetaufzeichnungsschicht 12 gebildet. Folglich kann die Drehzahl der Drehwelle 10 nach der Gleichung (6) unter Verwen dung des Meßwertes der Frequenz des Eingangssignals auf der Seite des zweiten Magnetkopfes 14 erhalten werden. Die Fre quenz des Eingangssignals auf der Seite des zweiten Magnet kopfes 14 entspricht der Frequenz f des Eingangssignals auf der Seite des ersten Magnetkopfes 13.

Die Drehmomentberechnungsschaltung 20 berechnet einen Tor sionswinkel R der Drehwelle 10 nach der Gleichung (3) auf der Grundlage des Phasenunterschiedes Δt und der Drehzahl N, die von der Phasenunterschieds- und Drehzahldetektorschaltung 19 kommen. Das an der Drehwelle 10 liegende Drehmoment T wird nach der Gleichung (2) auf der Grundlage des Torsionswinkels R berechnet. Das Rechenergebnis wird als Ermittlungswert des Drehmomentes ausgegeben. Das anliegende Drehmoment T kann direkt durch den Phasenunterschied Δt und die Drehzahl N nach der folgenden Gleichung (7) erhalten werden, ohne daß der Tor sionswinkel R der Drehwelle 10 berechnet wird. Die Gleichung (7) wird dadurch erhalten, daß der Torsionswinkel R aus den Gleichungen (2) und (3) eingesetzt wird.

T = µ²Gd⁴ Δt N/16L (7)

Im folgenden wird ein Beispiel beschrieben, bei dem der erfin dungsgemäße Drehmomentdetektor bei der Kraftübertragung eines Fahrzeuges verwandt wird. Fig. 4 zeigt den Aufbau eines weite ren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Drehmomentde tektors, wobei dieser Drehmomentdetektor bei der Kraftüber tragung eines Fahrzeuges angewandt wird. Wie es in Fig. 4 dargestellt ist, liegt die Antriebskraft einer Maschine 30 an einer ersten Drehwelle 32 und wird diese Kraft über eine Kupplung 35 auf eine zweite Drehwelle 37 übertragen. Die zweite Drehwelle 37 ist die Eingangswelle eines Getriebes 40. Die Antriebskraft wird über eine dritte Drehwelle 42 als Ausgangswelle des Getriebes 40 auf ein Differential 45 und dann über eine Achse 47 auf ein Rad 50 übertragen. Wie es schraffiert in Fig. 4 dargestellt ist, sind eine erste bis dritte Magnetaufzeichnungsschicht M1, M2 und M3 jeweils an der ersten bis dritten Drehwelle 32, 37 und 42 ausgebildet. Ein erster bis dritter Magnetkopf H1, H2 und H3 sind unbeweglich der ersten bis dritten Magnetaufzeichnungsschicht M1, M2 und M3 jeweils gegenüber angeordnet. Ein Magnetisierungsmuster mit konstanter Ganghöhe ist ähnlich wie bei der ersten Magnet aufzeichnungsschicht 11 in Fig. 2 auf der magnetischen Fläche der ersten Magnetaufzeichnungsschicht M1 vorgeformt.

Zunächst werden die Kupplung 35 und das Getriebe 40 einzeln intern miteinander verbunden, so daß die erste und die zweite Drehwelle 32 und 37 und die zweite und die dritte Drehwelle 37 und 42 miteinander verbunden sind. Dann wird die Antriebskraft der Maschine 30 über bestimmte Betriebsbedingungen, wie die Drehzahl der Maschine, die Drosselöffnung, den angesaugten Luftstrom und ähnliches auf einen bestimmten Bezugswert ge setzt. Der Vorbereitungsschritt wird wie folgt begonnen. Zunächst wird durch die Aufzeichnungs- und Wiedergabeschaltung 60 das Magnetisierungsmuster auf der magnetischen Fläche der ersten Magnetaufzeichnungsschicht M1 mittels des ersten Ma gnetkopfes H1 gelesen. Der erste Magnetkopf H1 gibt ein Wie dergabesignal aus, das der Magnetisierungsschicht auf der magnetischen Fläche der ersten Magnetaufzeichnungsschicht M1 entspricht. Die Aufzeichnungs- und Wiedergabeschaltung 60 erzeugt synchron mit dem Wiedergabesignal ein Aufzeichnungs signal, das sie dem zweiten und dem dritten Magnetkopf H2 und H3 ausgibt. Es wird somit ein Magnetisierungsmuster, das dem Magnetisierungsmuster auf der magnetischen Fläche der ersten Magnetaufzeichnungsschicht M1 entspricht, mit konstanter Ganghöhe auf den magnetischen Flächen der zweiten und der dritten Magnetaufzeichnungsschicht M2 und M3 ausgebildet. Die Frequenz des Aufzeichnungssignals, das am dritten Magnetkopf H3 liegt, wird durch die Aufzeichnungs- und Wiedergabeschal tung 60 nach Maßgabe des Übersetzungsverhältnisses des Getrie bes 40 nach- oder eingestellt. Im folgenden wird der Einfach heit halber angenommen, daß das Übersetzungsverhältnis gleich 1 : 1 ist.

Bei der Ermittlung des Drehmomentes liegen Wiedergabesignale F1, F2 und F3 von den Magnetköpfen H1, H2 und H3 an einer Berechnungsschaltung 70. Während die Maschine 30 mit der bestimmten Bezugsleistung oder Bezugsantriebskraft arbeitet, liegen gleiche Drehmomente wie im Vorbereitungsschritt an den Drehwellen 32, 37 und 42. Folglich entsprechen die Wieder gabesignale F1, F2 und F3 in ihrer Phase vollständig einander, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Wenn die Antriebskraft oder -leistung der Maschine 30 von dem Bezugswert abweicht, dann wird das an den jeweiligen Drehwellen 32, 37 und 42 liegende Drehmoment von dem Drehmoment verschieden, das im Vorberei tungsschritt anlag. Folglich wird ein Phasenunterschied zwi schen den Wiedergabesignalen F1, F2 und F3 hervorgerufen, wie es in Fig. 6 dargestellt ist. Die Berechnungsschaltung 70 kann dann das an der zweiten und dritten Drehwelle 37 und 42 lie gende Drehmoment über den Phasenunterschied zwischen den Wiedergabesignalen F1, F2 und F3 und die Drehzahl der zweiten oder dritten Drehwelle 37 und 42 auf der Grundlage des oben beschriebenen Arbeitsprinzips berechnen.

Wenn die erfindungsgemäße Ausbildung bei der Kraftübertragung eines Fahrzeuges angewandt wird, wie es oben beschrieben wurde, dann kann eine Änderung im Drehmoment über die gesamte Kraftübertragung erfaßt werden, indem lediglich die Magnet aufzeichnungsschichten M1, M2 und M3 auf den Drehwellen 32, 37 und 42 ausgebildet werden. Das hat zur Folge, daß die gesamte Anordnung gleichmäßig gesteuert oder geregelt werden kann. Immer dann, wenn die Kupplung 35 und das Getriebe 40 einzeln intern miteinander verbunden werden, wird der Vorbereitungs schritt ausgeführt, um die Magnetisierungsmuster auf den magnetischen Flächen der zweiten und der dritten Magnetauf zeichnungsschicht M2 und M3 fortzuschreiben. Das hat zur Folge, daß eine Phasenverschiebung, die durch ein wiederholtes Anlegen und Abnehmen der Antriebskraft oder -leistung ver ursacht wird, und ein Fehler in der Ermittlung des Drehmomen tes aufgrund eines Spiels oder Totgangs zwischen den Getriebe rädern usw. ausgeschlossen werden kann. Der erste bis dritte Magnetkopf H1, H2 und H3 können in irgendeiner Lage in Um fangsrichtung der Drehwellen 32, 37 und 42 vorgesehen sein.

Fig. 7 zeigt den Aufbau noch eines weiteren Ausführungsbei spiels des erfindungsgemäßen Drehmomentdetektors. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die erste und die zweite Magnetauf zeichnungsschicht 111 und 112 in einem Abstand L in axialer Richtung der Drehwelle 110 voneinander entfernt ausgebildet. Darüber hinaus haben die erste und die zweite Magnetaufzeich nungsschicht 111 und 112 fortlaufende zylindrische magnetische Flächen über den gesamten Außenumfang der Drehwelle 110 je weils. Es ist nicht notwendig, die Magnetaufzeichnungsschich ten 111 und 112 vorzumagnetisieren. Die magnetischen Flächen der Magnetaufzeichnungsschichten 111 und 112 können durch Aufbringen einer magnetischen Farbe an bestimmten Bereichen auf der Umfangsfläche der Drehwelle 110 jeweils ausgebildet werden. Die magnetische Farbe wird dadurch gebildet, daß ein magnetisches Pulver, wie beispielsweise ein Ferritpulver, in einem Epoxyharzbindemittel oder ähnlichem dispergiert wird.

Ein erster und ein zweiter Induktionsmagnetkopf 113 und 114 zum Aufzeichnen und Wiedergeben sind unbeweglich nahe an den magnetischen Flächen der ersten und der zweiten Magnetauf zeichnungsschicht 111 und 112 und diesen magnetischen Flächen gegenüber angeordnet. Eine Aufzeichnungsschaltung 115 gibt ein Aufzeichnungssignal an die Magnetköpfe 113 und 114 aus, um bestimmte Magnetisierungsmuster auf den magnetischen Flächen der Magnetaufzeichnungsschichten 111 und 112 auszubilden. Ein erstes und ein zweites Wiedergabesignal X und Y liegen über einen Verstärker 116, ein Filter 117 und eine wellenformende Schaltung 118 an einer Phasenunterschiedsdetektorschaltung 119. Das erste Wiedergabesignal X kommt vom ersten Magnetkopf 113 und entspricht dem Magnetisierungsmuster auf der magneti schen Fläche der ersten Magnetaufzeichungsschicht 111 zum Zeitpunkt der Wiedergabe. Das zweite Wiedergabesignal Y kommt vom zweiten Magnetkopf 114 und entspricht dem Magnetisierungs muster auf der magnetischen Fläche der zweiten Magnetaufzeich nungsschicht 112 zum Zeitpunkt der Wiedergabe. Die Phasen unterschiedsdetektorschaltung 119 erzeugt intern ein Phasen unterschiedssignal Z mit einer Impulsbreite, die gleich dem Phasenunterschied Δt zwischen den beiden Eingangssignalen ist, die durch Verarbeiten des ersten und des zweiten Wieder gabesignals X und Y erhalten werden. Darüber hinaus mißt die Phasenunterschiedsdetektorschaltung 119 die Impulsbreite des Phasenunterschiedssignals Z, um den Phasenunterschied pro Zeiteinheit zu ermitteln und diesen Wert an eine Drehmomentbe rechnungsschaltung 120 auszugeben.

Um die Drehzahl N der Drehwelle 110 zu ermitteln, ist ein Zahnrad 130 koaxial an der Drehwelle 110 befestigt. Das Zahn rad 130 weist eine Anzahl von Zähnen auf, die mit konstanter Ganghöhe über den Außenumfang des Zahnrades ausgebildet sind. Ein elektromagnetischer Abnehmer 131 ist unbeweglich nahe an den Zähnen des Zahnrades 130 und diesen gegenüber vorgesehen. Der elektromagnetische Abnehmer 131 wandelt den Durchgang der Zähne des Zahnrades 130 in einen Impulszug um. Der Impulszug liegt an einem Drehzahldetektor 132. Der Drehzahldetektor 132 erfaßt die Drehzahl N der Drehwelle 110 auf der Grundlage des Impulszuges vom elektromagnetischen Abnehmer 131 und gibt diesen Wert an die Drehmomentberechnungsschaltung 120 aus. Die Drehmomentberechnungsschaltung 120 berechnet das an der Dreh welle 110 liegende Drehmoment T auf der Grundlage des Phasen unterschiedes Δt von der Phasenunterschiedsdetektorschaltung 119 und der Drehzahl N vom Drehzahldetektor 132. Das Rechen ergebnis wird als ermittelter Wert des Drehmomentes ausgege ben.

Im folgenden wird die Arbeitsweise des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Drehmomentdetektors näher erläutert. Die Arbeit des Drehmomentdetektors umfaßt einen Vorbereitungsschritt und einen Schritt, in dem das eigentliche Drehmoment ermittelt wird. Im Vorbereitungsschritt wird dasselbe Magnetisierungsmuster auf den magnetischen Flächen der ersten und der zweiten Magnetaufzeichnungsschicht 111 und 112 vor der Ermittlung des anliegenden Drehmomentes ausgebildet. Im Schritt der Ermittlung des Drehmomentes werden die Magnetisierungsmuster auf den magnetischen Flächen der Magnetaufzeichnungsschichten 111 und 112 gleichzeitig ausgele sen.

Der Vorbereitungsschritt wird in der folgenden Weise ausge führt, während an der Drehwelle 110 keine Last liegt und die Drehwelle ohne Drehmoment gedreht wird. Zunächst erzeugt die Aufzeichnungsschaltung 115 ein Impulssignal mit konstanter Frequenz f₀. Das Impulssignal liegt als gemeinsames Aufzeich nungssignal am ersten und am zweiten Magnetkopf 113 und 114. Die Magnetköpfe 113 und 114 wandeln die Aufzeichnungssignale in entsprechende impulsförmige Änderungen des Magnetflusses, d. h. in magnetische Impulssignale um. Es wird daher das gleiche impulsförmige Magnetisierungsmuster über den gesamten Außenumfang der magnetischen Flächen der Magnetaufzeichnungs schichten 111 und 112 durch die Magnetköpfe 113 und 114 ausge bildet.

Fig. 8 zeigt ein Beispiel der Magnetisierungsmuster, die jeweils auf den magnetischen Flächen der ersten und der zwei ten Magnetaufzeichnungsschicht 111 und 112 im Vorbereitungs schritt ausgebildet werden. In Fig. 8 geben die auf den magne tischen Flächen der Magnetaufzeichnungsschichten 111 und 112 gezogenen Linien die Positionen wieder, an denen magnetische Impulssignale liegen. Wenn die Drehwelle 110 mit einer kon stanten Geschwindigkeit und Drehzahl N₀ gedreht wird, dann haben die Magnetisierungsmuster auf den magnetischen Flächen der Magnetaufzeichnungsschichten 111 und 112 mehrere Magnetpo le, die mit konstanter Ganghöhe über den gesamten Außenumfang dem Aufzeichnungssignal mit einer konstanten Frequenz f₀ entsprechend ausgebildet sind, das von der Aufzeichnungsschal tung 115 kommt. Die Drehzahl N₀ der Drehwelle 110 ändert sich jedoch tatsächlich. Folglich ändert sich die Ganghöhe der Magnetpole der Magnetisierungsmuster auf den magnetischen Flächen der Magnetaufzeichnungsschichten 111 und 112, wie es in Fig. 8 dargestellt ist. Die Magnetaufzeichnungsschichten 111 und 112 sind auf der Drehwelle 110 ausgebildet und empfan gen magnetische Impulssignale, die auf der Grundlage des Ausgangssignals der Aufzeichnungsschaltung 115 miteinander synchron sind. Folglich ändern sich die Magnetisierungsmuster auf den magnetischen Flächen der Magnetaufzeichnungsschichten 111 und 112 in gleicher Weise mit einer Änderung der Drehzahl der Drehwelle 110.

Fig. 9 zeigt die Wellenform des ersten und des zweiten Wieder gabesignals X und Y, die dann gebildet werden, wenn die Magne tisierungsmuster auf den magnetischen Flächen der ersten und der zweiten Magnetaufzeichnungsschicht 111 und 112 ausgelesen werden, wenn an der Drehwelle 110 keine Last liegt, wie es ähnlich im Vorbereitungsschritt der Fall ist. Die Wiedergabe signale X und Y sind Signale mit Impulszügen, die in die positive und negative Richtung gehen, was der Tatsache ent spricht, daß die Magnetisierungsmuster auf den magnetischen Flächen der Magnetaufzeichnungsschichten 111 und 112 durch magnetische Impulssignale gebildet sind. Die Änderung der Ganghöhe zwischen den Magnetpolen der magnetischen Flächen der Magnetaufzeichnungsschichten 111 und 112 überlappt die Ände rung der Drehzahl der Drehwelle 110 zum Zeitpunkt des Lesens des Magnetisierungsmusters. Dadurch ergibt sich eine starke Änderung des Zwischenraumens zwischen den Impulsen, wie es bei bei P1 und P2 in Fig. 9 dargestellt ist. D. h., daß sich die Frequenz f der Wiedergabesignale X und Y stark ändert.

Die Wiedergabesignale X und Y sind jedoch vollständig phasen gleich. Im Gegensatz zu einem Drehmomentdetektor mit zwei magnetischen Drehkodierern führt selbst dann, wenn eine Um fangspositionsverschiebung der Drehwelle 110 zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetkopf 113 und 114 auftritt, wenn diese den magnetischen Flächen der ersten und zweiten Magnet aufzeichnungsschicht 111 und 112 gegenüber angeordnet werden, diese Positionsverschiebung der Magnetköpfe nicht zu einer Versetzung des Phasenunterschiedes zwischen den Wiedergabe signalen X und Y. Wenn die Versetzung des Phasenunterschiedes zwischen den Wiedergabesignalen X und Y auf einer Restver formung der Drehwelle 110 beruht, ohne daß ein Drehmoment anliegt, dann wird der Vorbereitungsschritt erneut ausgeführt, um die Magnetisierungsmuster auf den magnetischen Flächen der Magnetaufzeichnungsschichten 111 und 112 neu zu formen. Es ist daher möglich, eine Versetzung des Phasenunterschiedes immer zu unterdrücken. Das Kopieren erfolgt somit periodisch, so daß die Versetzung des Phasenunterschiedes zwischen den Wieder gabesignalen X und Y immer gleich Null ist.

Im folgenden wird der Schritt der Ermittlung des Drehmomentes als zweiter Arbeitsteil beschrieben. Wenn eine Torsionsver formung an der Drehwelle 110 auftritt, die auf dem Drehmoment beruht, das durch die Last verursacht wird, dann tritt ein Phasenunterschied, der proportional zur Größe der Torsion der Drehwelle 110 ist, zwischen den Wiedergabesignalen X und Y des ersten und des zweiten Magnetkopfes 113 und 114 auf. Im oberen und mittleren Teil von Fig. 10 sind die Wellenformen des ersten und des zweiten Wiedergabesignals X und Y mit einem dazwischen bestehenden Phasenunterschied dargestellt. Die Wiedergabesignale X und Y liegen über den Verstärker 116, das Filter 117 und die wellenformende Schaltung 118 an der Phasen unterschiedsdetektorschaltung 119.

Die Phasenunterschiedsdetektorschaltung 119 erzeugt intern ein Phasenunterschiedssignal Z mit einer Impulsbreite, die gleich dem Zwischenraum zwischen den Impulsen des ersten und des zweiten Wiedergabesignals X und Y, d. h. gleich dem Phasen unterschied Δt zwischen den Wiedergabesignalen X und Y ist. Das Phasenunterschiedssignal Z ändert sich stark in seiner Frequenz f und hat eine Impulsbreite, die gleich dem Phasen unterschied Δt zwischen den Wiedergabesignalen X und Y ist, wie es im unteren Teil von Fig. 10 dargestellt ist. Die Pha senunterschiedsdetektorschaltung 119 erfaßt den Phasenunter schied Δt pro Zeiteinheit zwischen den Wiedergabesignalen X und Y, indem sie die Impulsbreite des Phasenunterschiedssi gnals Z mißt. D. h. mit anderen Worten, daß selbst bei einer Änderung der Frequenz f der Wiedergabesignale X und Y der Phasenunterschied Δt zwischen den Wiedergabesignalen X und Y fehlerfrei erfaßt werden kann. Der Phasenunterschied Δt, der mit hoher Genauigkeit erhalten werden kann, liegt an der Drehmomentberechnungsschaltung 120.

Wenn der Torsionswinkel R der Drehwelle 110 zu berechnen ist, dann wird sowohl der Phasenunterschied Δt als auch die Dreh zahl N der Drehwelle 110 benötigt. Im Gegensatz zu einem Drehmomentdetektor mit zwei Gruppen von magnetischen Scheiben und Magnetköpfen wird die Drehzahl N nicht durch das erste und das zweite Wiedergabesignal X und Y auf der Grundlage der Magnetisierungsmuster auf den magnetischen Flächen der ersten und der zweiten Magnetaufzeichnungsschicht 111 und 112, son dern durch das Zahnrad 130 auf der Drehwelle 110, den elek tromagnetischen Abnehmer 131, der dem Zahnrad 110 gegenüber und nahe an dem Zahnrad 130 angeordnet ist, und den Drehzahl detektor 132 ermittelt, der den Impulszug vom elektromagneti schen Abnehmer 131 empfängt. Die Drehzahl N kann wie folgt erhalten werden. Das Zahnrad 130, das koaxial auf der Drehwel le 110 sitzt, wird mit der gleichen Drehzahl wie die Drehwelle 110 gedreht. Wie es oben beschrieben wurde, weist das Zahnrad 130 Zähne auf, die mit konstanter Ganghöhe über seinen Außen umfang vorgesehen sind. Der unbewegliche elektromagnetische Abnehmer 131 gibt einen Impuls zum Drehzahldetektor 132 bei jedem Durchgang eines Zahnes des Zahnrades 130 aus. Die Dreh zahl N der Drehwelle 110 wird durch den Drehzahldetektor 132 auf der Grundlage des Meßwertes der Frequenz f des Impulszuges vom elektromagnetischen Abnehmer 130 erhalten:

N = f/W (8)

wobei W die Anzahl der Zähne ist, die am Außenumfang des Zahnrades 130 ausgebildet sind, und diese Anzahl eine Kon stante ist, die durch eine Änderung in der Drehzahl N₀ der Drehwelle 110 im Vorbereitungsschritt nicht beeinflußt wird. Die Zähne sind darüber hinaus mit konstanter Ganghöhe am Außenumfang des Zahnrades 130 ausgebildet, wie es oben be schrieben wurde. Im Gegensatz zu dem Drehmomentdetektor mit zwei Gruppen von magnetischen Scheiben und Magnetköpfen wird daher die Frequenz f des Impulszuges vom elektromagnetischen Abnehmer 131 nur durch eine Änderung in der Drehzahl der Dreh welle 110 bei der tatsächlichen Ermittlung des Drehmomentes beeinflußt. D. h. mit anderen Worten, daß die Drehzahl N der Drehwelle 110 verglichen mit einem Drehmomentdetektor, der zwei Gruppen von magnetischen Scheiben und Magnetköpfen ver wendet, genauer erhalten werden kann.

Die Drehmomentberechnungsschaltung 120 berechnet den Torsions winkel R der Drehwelle 110 nach der Gleichung (3) auf der Grund lage des Phasenunterschiedes Δt von der Phasenunterschieds detektorschaltung 119 und der Drehzahl N vom Drehzahldetektor 132. Das an der Drehwelle 110 liegende Drehmoment T wird nach der Gleichung (2) auf der Grundlage des Torsionswinkels R be rechnet. Das Rechenergebnis wird als Wert des ermittelten Drehmomentes ausgegeben. Das anliegende Drehmoment T kann direkt durch den Phasenunterschied Δt und die Drehzahl N nach der Gleichung (7) erhalten werden, ohne daß der Torsionswinkel R der Drehwelle 110 berechnet wird.

Die Phasenunterschiedsdetektorschaltung 119 bei dem vorliegen den Ausführungsbeispiel der Erfindung kann intern das Phasen unterschiedssignal Z mit einer Impulsbreite, die gleich dem Phasenunterschied Δt zwischen dem ersten und dem zweiten Wiedergabesignal X und Y ist, selbst dann erzeugen, wenn ein Impuls als Wiedergabesignal X und Y immer dann erzeugt wird, wenn sich die Drehwelle 110 einmal gedreht hat. Darüber hinaus kann die Phasenunterschiedsdetektorschaltung 119 den Phasen unterschied Δt pro Zeiteinheit zwischen den Wiedergabesigna len X und Y dadurch erfassen, daß sie die Impulsbreite des Phasenunterschiedssignals Z mißt. Selbst wenn somit eine Magnetisierung in Form nur eines Impulses an den magnetischen Flächen der ersten und der zweiten Magnetaufzeichnungsschicht 111 und 112 im Vorbereitungsschritt liegt, kann die Phasen unterschiedsdetektorschaltung 119 den Phasenunterschied Δt zwischen den Wiedergabesignalen X und Y bei der Ermittlung des Drehmomentes erfassen. Wenn die Zeit der Meßwertnahme, der angenommene maximale Wert des Drehmomentes, die Drehzahl der Drehwelle 110 und ähnliches zum Zeitpunkt der Berechnung des Drehmomentes berücksichtigt werden, ist es in der Praxis bevorzugt, daß eine Magnetisierung in Form von mehreren Impul sen an den magnetischen Flächen der Magnetaufzeichnungsschich ten 111 und 112 liegt. In diesem Fall ist es wünschenswert, daß die Ganghöhe zwischen den Magnetpolen konstant ist.

Statt der ersten und der zweiten Magnetaufzeichnungsschicht 111 und 112 können zwei Magnetaufzeichnungsträger, wie bei spielsweise magnetische Trommeln, magnetische Scheiben und ähnliches verwandt werden, die koaxial auf der Drehwelle 110 befestigt sind. Es kann ein einfaches Verfahren angewandt werden, bei dem ein Magnetband eines Tonbandgerätes auf zwei Teile der Drehwelle 110 gewickelt und geklebt wird.

Statt der Kombination aus dem Zahnrad 130 und dem elektroma gnetischen Abnehmer 131 kann der folgende Aufbau verwandt werden, um die Drehzahl N der Drehwelle 110 zu erfassen. Beispielsweise kann eine kreisförmige Schlitzplatte mit einem optischen Abnehmer kombiniert werden. Die kreisförmige Schlitzplatte weist mehrere Schlitze auf, die in Umfangsrich tung mit konstanter Ganghöhe angeordnet sind. Der optische Abnehmer umfaßt ein lichtaussendendes und lichtempfangendes Element. Die Schlitzplatte ist koaxial auf der Drehwelle 110 befestigt. Das lichtaussendende und das lichtempfangende Element des optischen Abnehmers sind unbeweglich über die Schlitzplatte einander gegenüber vorgesehen. Nur dann, wenn sich die Schlitze in der Schitzplatte, die zusammen mit der Drehwelle 110 gedreht wird, auf einer geraden Linie befinden, die das lichtaussendende und das lichtempfangende Element verbindet, erreicht das Licht vom lichtaussendenden Element das lichtempfangende Element. Es kann daher vom lichtempfan genden Element ein Impulszug mit einer Frequenz erhalten werden, die proportional zur Drehzahl N der Drehwelle 110 ist. Es kann auch der folgende Aufbau verwandt werden. Es wird insbesondere eine durchgehende zylindrische Magnetfläche als dritte Magnetaufzeichnungsschicht über den gesamten Außen umfang der Drehwelle 110 ausgebildet, die ähnlich der ersten und der zweiten Magnetaufzeichnungsschicht 111 und 112 ist. Die magnetische Fläche wird mit einem bestimmten Muster derart vormagnetisiert, daß mehrere Magnetpole mit konstanter Ganghö he über den gesamten Außenumfang der magnetischen Fläche angeordnet sind, wie es ähnlich bei einem magnetischen Maßstab des magnetischen Drehkodierers der Fall ist. Die in dieser Weise vormagnetisierte dritte magnetische Fläche kann anstelle des Zahnrades 130 verwandt werden. In diesem Fall ist ein dritter Magnetkopf nur zum Wiedergeben unbeweglich nahe an der magnetischen Fläche der dritten Magnetaufzeichnungsschicht und dieser gegenüber statt des elektromagnetischen Abnehmers 131 angeordnet. Es können darüber hinaus verschiedene Einrichtun gen anstelle der Einrichtung zum Erfassen des Phasenunter schiedes t mit einer ersten und einer zweiten Magnetauf zeichnungsschicht 111 und 112 oder ähnliches verwandt werden, um die Drehzahl N der Drehwelle 110 zu ermitteln.

Claims

1. Drehmomentdetektor zum Erfassen des Drehmomentes, das an einer zu drehenden Drehwelle liegt, gekennzeichnet durch ,
einen ersten Magnetaufzeichnungsträger (11) mit einer magnetischen Fläche und einem zyklischen Magnetisierungs muster, das mit konstanter Ganghöhe auf der magnetischen Fläche vorgeformt ist, der auf der Umfangsfläche der Drehwelle (10) befestigt ist und zusammen mit der Dreh welle (10) gedreht wird,
einen zweiten Magnetaufzeichnungsträger (12) mit einer magnetischen Fläche, der auf der Umfangsfläche der Dreh welle (10) in einem bestimmten Abstand L in axialer Rich tung der Drehwelle (10) von dem ersten Magnetaufzeich nungsträger (11) entfernt angeordnet ist und zusammen mit der Drehwelle (10) gedreht wird,
einen ersten Magnetkopf (13), der unbeweglich der magne tischen Fläche des ersten Magnetaufzeichnungsträgers (11) gegenüber angeordnet ist und das zyklische Magnetisie rungsmuster auf der magnetischen Fläche des ersten Ma gnetaufzeichnungsträgers (11) liest, während die Drehwel le (10) gedreht wird, und ein zyklisches elektrisches Signal als erstes Wiedergabesignal ausgibt, das dem zyklischen Magnetisierungsmuster entspricht,
einen zweiten Magnetkopf (14), der unbeweglich der magne tischen Fläche des zweiten Magnetaufzeichnungsträgers (12) gegenüber angeordnet ist und synchron mit dem ersten Wiedergabesignal vom ersten Magnetkopf (13) ein Aufzeich nungssignal empfängt, während die Drehwelle (10) gedreht wird, ohne daß ein Drehmoment anliegt, und der ein Magne tisierungsmuster, das dem Aufzeichnungssignal entspricht, auf der magnetischen Fläche des zweiten Magnetaufzeich nungsträgers (12) ausbildet sowie das Magnetisierungs muster auf der magnetischen Fläche des zweiten Magnet aufzeichnungsträgers (12) liest, während die Drehwelle (10) mit anliegendem Drehmoment gedreht wird, und ein zyklisches elektrisches Signal als zweites Wiedergabesi gnal ausgibt, das dem Magnetisierungsmuster entspricht,
eine Phasenunterschieds- und Drehzahldetektoreinrichtung (19), an der das erste und das zweite Wiedergabesignal liegen, die gleichzeitig vom ersten und zweiten Magnet kopf (13, 14) ausgegeben werden, während die Drehwelle mit anliegendem Drehmoment gedreht wird, und die den Phasenunterschied pro Zeiteinheit zwischen dem ersten und dem zweiten Wiedergabesignal und die Drehzahl der Dreh welle (10) auf der Grundlage des ersten oder des zweiten Wiedergabesignals erfaßt, und
eine Drehmomentberechnungseinrichtung (20), die das an der Drehwelle (10) liegende Drehmoment auf der Grundlage des Phasenunterschiedes und der Drehzahl von der Phasen unterschieds- und Drehzahldetektoreinrichtung (19) be rechnet.

2. Drehmomentdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Magnetaufzeichnungsträger (11) eine magne tische Fläche mit einer Vielzahl von magnetischen Muster schichten (11P) aufweist, die mit konstanter Ganghöhe über den gesamten Außenumfang der Drehwelle (10) so ausgebildet sind, daß mehrere magnetische Musterschichten voneinander getrennt und einzeln vormagnetisiert sind.

3. Drehmomentdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Magnetaufzeichnungsträger (11, 12) jeweils zylindrische magnetische Flächen aufweisen, die fortlaufend über den gesamten Außenumfang der Drehwelle (10) ausgebildet sind, wobei die zylindrische magnetische Fläche des ersten Magnetaufzeichnungsträgers (11) nur zyklisch so vormagne tisiert ist, daß mehrere Magnetpole mit konstanter Gang höhe in Umfangsrichtung der zylindrischen magnetischen Fläche des ersten Magnetaufzeichnungsträgers (11) an geordnet sind.

4. Drehmomentdetektor zum Erfassen des Drehmomentes, das an einer Drehwelle der Kraftübertragung eines Fahrzeuges liegt, die eine erste Drehwelle, die durch die Antriebs kraft der Maschine gedreht wird, und eine zweite Drehwel le umfaßt, die lösbar mit der ersten Drehwelle verbunden ist, um die Antriebskraft der Maschine zu übertragen, gekennzeichnet durch
einen ersten Magnetaufzeichnungsträger (M1) mit einer magnetischen Fläche und einem zylindrischen Magnetisie rungsmuster, das mit konstanter Ganghöhe auf der magneti schen Fläche vorgeformt ist, der auf der Umfangsfläche der ersten oder der zweiten Drehwelle (32) befestigt ist und zusammen mit der Drehwelle (32) gedreht wird,
einen zweiten Magnetaufzeichnungsträger (M2) mit einer magnetischen Fläche, der auf der Umfangsfläche der ande ren Drehwelle (37) befestigt ist und zusammen mit dieser Drehwelle (37) gedreht wird,
einen ersten Magnetkopf (H1), der unbeweglich der magne tischen Fläche des ersten Magnetaufzeichnungsträgers (M1) gegenüber angeordnet ist und das zyklische Magnetisie rungsmuster auf der magnetischen Fläche des ersten Ma gnetaufzeichnungsträgers (M1) liest, während die erste und die zweite Drehwelle (32, 37) miteinander verbunden sind und gedreht werden, und ein zyklisches elektrisches Signal als erstes Wiedergabesignal ausgibt, das dem zyklischen Magnetisierungsmuster entspricht,
einen zweiten Magnetkopf (H2), der unbeweglich der magne tischen Fläche des zweiten Magnetaufzeichnungsträgers (M2) gegenüber angeordnet ist und ein Aufzeichnungssignal synchron mit dem ersten Wiedergabesignal vom ersten Magnetkopf (Ml) empfängt, während die erste und die zweite Drehwelle (32, 37) miteinander verbunden sind und bei einer bestimmten Bezugsantriebskraft der Maschine gedreht werden, und der ein Magnetisierungsmuster, das dem Aufzeichnungssignal entspricht, auf der magnetischen Fläche des zweiten Magnetaufzeichnungsträgers (M2) bildet und das Magnetisierungsmuster auf der magnetischen Fläche des zweiten Magnetaufzeichnungsträgers (M2) liest, wäh rend die erste und die zweite Drehwelle (32, 37) mitein ander verbunden sind und mit einer Maschinenantriebskraft gedreht werden, die von der bestimmten Bezugsantriebs kraft abweicht, und der ein zyklisches elektrisches Signal als zweites Wiedergabesignal ausgibt, das dem Magnetisierungsmuster entspricht,
eine Phasenunterschieds- und Drehzahldetektoreinrichtung, an der das erste und das zweite Wiedergabesignal liegen, die gleichzeitig vom ersten und zweiten Magnetkopf (H1, H2) ausgegeben werden, während die erste und die zweite Drehwelle (32, 37) miteinander verbunden sind und mit einer Maschinenantriebskraft gedreht werden, die von der bestimmten Bezugsantriebskraft abweicht, und die den Phasenunterschied pro Zeiteinheit zwischen dem ersten und dem zweiten Wiedergabesignal und die Drehzahl der zweiten Drehwelle (37) auf der Grundlage des ersten oder zweiten Wiedergabesignals ermittelt, und
eine Drehmomentberechnungseinrichtung (70), die das Drehmoment, das an der zweiten Drehwelle (37) bei einer Maschinenantriebskraft liegt, die von der bestimmten Bezugsantriebskraft abweicht, auf der Grundlage des Phasenunterschiedes und der Drehzahl von der Phasenunter schieds- und Drehzahldetektoreinrichtung berechnet.

5. Drehmomentdetektor zum Erfassen des Drehmomentes, das an einer zu drehenden Drehwelle liegt, gekennzeichnet durch
einen ersten und einen zweiten Magnetaufzeichnungsträger (111, 112) mit jeweiligen magnetischen Flächen, die auf einer Umfangsfläche der Drehwelle (110) in einem bestimm ten Abstand L in axialer Richtung der Drehwelle (110) voneinander befestigt sind und zusammen mit der Drehwelle (110) gedreht werden,
einen ersten und einen zweiten Magnetkopf (113, 114), die unbeweglich den magnetischen Flächen des ersten und des zweiten Magnetaufzeichnungsträgers (111, 112) gegenüber angeordnet sind und ein gemeinsames Aufzeichnungssignal empfangen, während die Drehwelle (110) gedreht wird, ohne daß ein Drehmoment anliegt, und jeweils identische Magne tisierungsmuster, die dem gemeinsamen Aufzeichnungssignal entsprechen, auf den magnetischen Flächen des ersten und des zweiten Magnetaufzeichnungsträgers (111, 112) bilden und die jeweiligen Magnetisierungsmuster, die auf den magnetischen Flächen des ersten und des zweiten Magnet aufzeichnungsträgers (111, 112) gebildet sind, lesen, während die Drehwelle (110) mit anliegendem Drehmoment gedreht wird, und jeweilige zyklische elektrische Signale als erstes und zweites Wiedergabesignal ausgeben, die den jeweiligen Magnetisierungsmustern entsprechen,
eine Phasenunterschiedsdetektoreinrichtung (119), die das erste und das zweite Wiedergabesignal empfängt, die gleichzeitig vom ersten und zweiten Magnetkopf (113, 114) ausgegeben werden, während die Drehwelle (110) mit anlie gendem Drehmoment gedreht wird, und die den Phasenunter schied pro Zeiteinheit zwischen dem ersten und dem zwei ten Wiedergabesignal erfaßt,
eine Drehzahldetektoreinrichtung (130, 131, 132) mit einer Wandlereinrichtung (130, 131) die einen Impulszug mit konstanter Frequenz erzeugt, die proportional zu der konstanten Drehzahl der Drehwelle (110) ist, und mit einem Drehzahldetektor (132), der die Drehzahl der Dreh welle (110) auf der Grundlage des Impulszuges von der Wandlereinrichtung (131) erfaßt, wobei die Phasenunter schiedsdetektoreinrichtung (119) das erste und das zweite Wiedergabesignal mit Phasenunterschied empfängt, und
eine Drehmomentberechnungseinrichtung (120), die das an der Drehwelle (110) liegende Drehmoment auf der Grundlage des Phasenunterschiedes von der Phasenunterschiedsdetek toreinrichtung (119) und der Drehzahl von der Drehzahlde tektoreinrichtung (130, 131, 132) berechnet.

6. Drehmomentdetektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Magnetaufzeichnungsträger (111, 112) jeweils zylindrische magnetische Flächen aufweisen, die fortlaufend über den gesamten Umfang der Drehwelle (110) ausgebildet sind.

7. Drehmomentdetektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlereinrichtung (130, 131)
ein Zahnrad (130) mit einer Vielzahl von Zähnen, die mit konstanter Ganghöhe über die gesamte äußere Umfangsfläche ausgebildet sind, das an der Drehwelle (110) koaxial befestigt ist und zusammen mit der Drehwelle (110) ge dreht wird, und
einen elektromagnetischen Abnehmer (131) umfaßt, der unbeweglich so angeordnet ist, daß die Zähne des Zahnra des (130) der Reihe nach in der Nähe vorbeigehen, während die Drehwelle (110) gedreht wird, um den Impulszug zu erzeugen derart, daß ein Impuls immer dann ausgegeben wird, wenn einer der Zähne des Zahnrades (130) in der Nähe vorbeigeht.

8. Drehmomentdetektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlereinrichtung
eine Schlitzplatte mit mehreren Schlitzen, die mit kon stanter Ganghöhe über den gesamten Außenumfang in Um fangsrichtung ausgebildet sind, die koaxial an der Dreh welle befestigt ist und zusammen mit der Drehwelle ge dreht wird, und
einen optischen Abnehmer mit einem lichtaussendenden und einem lichtempfangenden Element umfaßt, die unbeweglich über die Schlitzplatte einander gegenüber angeordnet sind, wobei das lichtempfangende Element den Impulszug erzeugt, derart, daß ein Impuls immer dann ausgegeben wird, wenn das Licht vom lichtaussendenden Element durch einen der Schlitze der Schlitzplatte hindurchgeht und das lichtempfangende Element erreicht.

9. Drehmomentdetektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wandlereinrichtung einen dritten Magnetaufzeich nungsträger mit einer zylindrischen Magnetfläche, die fortlaufend über den gesamten Umfang der Drehwelle ausge bildet ist, und einem zyklischen Magnetisierungsmuster, das auf der zylindrischen Magnetfläche des dritten Ma gnetaufzeichnungsträgers so ausgebildet ist, daß mehrere Magnetpole mit konstanter Ganghöhe in Umfangsrichtung der zylindrischen Magnetfläche des dritten Magnetaufzeich nungsträgers ausgebildet sind, und
einen dritten Magnetkopf umfaßt, der unbeweglich der magnetischen Fläche des dritten Magnetaufzeichnungsträgers gegenüber angeordnet ist, um das zyklische Magnetisierungsmuster auf der magnetischen Fläche des dritten Magnetaufzeichnungsträgers zu lesen, während die Drehwelle gedreht wird, und ein zyklisches elektrisches Signal als Impulszug auszugeben, das dem zyklischen Magnetisierungsmuster entspricht.