KR100543407B1 - 트랜스미션 통로 토크변환기 - Google Patents
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Abstract
토크변환기는 비틀림에 대하여 유연한 커플링(2)에 의해 연결된 제 1 및 제 2토크입력부재(1a, 1b)을 갖춘 회전샤프트를 포함하여서 샤프트에서 토크의 크기의 함수로서 서로에 관하여 토크입력부재의 각편향이 가능하다. 상기 변환기는 EMR원(5, 6) 및 어레이 또는 EMR 감지 검출기(7, 8)를 가지고 있다. 각각의 토크입력부재는 EMR에 대하여 고투과성과 저투과성의 교호하는 영역을 갖춘 격자구역(101, 102)을 가지고 있다. 격자구역은 상기 EMR원으로부터 상기 어레이로 EMR을 연통시키는 전달통로(90, 91)에 있다. 무늬는 상기 어레이에 대한 전달통로에 위치하는 격자구역의 고투과성과 저투과성의 교호하는 영역으로부터 발생하는 어레이상의 입사 EMR에 의해 만들어 진다. 상기 어레이상의 상기 무늬는 토크부재의 상대적인 각편향을 유도하여 샤프트의 토크 크기의 측정을 제공하도록 처리된다.
토크변환기, 샤프트, 토크입력부재, 격자요소, 측방향효과 포토다이오드, EMR원, 2진법바코드, 격자구역, 프로세서
Description
본 발명은 샤프트, 상세하게는 차량용의 전력조향시스템에서 볼 수 있는 것과 같은 회전하는 샤프트의 토크 크기를 측정하는 토크변환기에 관한 것이다.
전력조향시스템은 통상적으로 중간 샤프트 및 훅조인트(Hookes joint)장치에 의해 조향바퀴에 연결된 입력샤프트요소를 통합하고 있다. 상기 입력샤프트는 그 결과 중심조향위치상의 양측에서 전형적으로 1 대 2의 회전각에 의해 회전하는 것이 필요하다. 상기 입력샤프트는 조향기어의 고정된 하우징에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인다. 이러한 회전하는 샤프트의 연속적으로 변화하는 토크를 정확하게 측정하는 것은 전력조향서보시스템의 필요 조건이다. 통상적으로 상기 샤프트에 가해진 토크는 각도적으로 편향을 유발하고, 그러한 편향은 샤프트의 한 부분을 다른 부분에 관하여 각도적으로 변위를 유발하여, 이 변위는 이러한 토크의 측정을 제공하도록 탐지된다.
상기 탐지수단은 상기 하우징내에서 샤프트의 회전을 허용하기 위해 필요하고, 대개 비접촉 또는 기계적인 신호전달수단을 사용한다. 비접촉수단은 자기왜곡적인 또는 가변 자기저항 커플링과 같은 장치 또는 자기적인 장치에 기초한 광학적인 구멍을 포함한다. 기계적인 수단은 활판으로 연결된 전위차계 및 다른 지시장치 를 포함한다.
상기와 같은 탐지수단의 정확도를 개선하기 위해 토션바의 형태로 비틀림에 대하여 유연한 커플링이 샤프트의 양 단부에서 2 개의 입력부재를 연결하도록 사용된다. 2 개의 입력부재들 사이에서 토크가 가해지면, 상기 토션바는 편향하여 증가된 각변위를 유발하고, 이것은 덜 민감하거나 또는 덜 정확한 탐지수단의 사용을 허용한다.
일반적으로, 토션바의 사용은, 피할 수 없는 토크 과부하조건이 발생할 경우 토션바의 파괴를 방지하는 토크한계장치가 되는, 안전보장장치기구의 사용을 요구한다.
상기 토크한계장치는 차량조향의 기술분야에 있어서 공지되어있고, 따라서 본 명세서에서는 기술되지 않을 것이다.
본 발명의 기술분야와 가장 밀접하게 관련된, 선행 기술은 토크측정용 광학적인 디스크구멍을 사용하는 센서를 개시하는 미국 특허5,369,583(Hazelden) 및 국제특허출원 PCT/GB95/02017(Lucas Indistries PLC)에 기술되어 있다.
본 발명의 핵심은 고투과성 및 저투과성의 교호하는 영역으로 구성된 격자구역을 포함하는 복수의 전자기방사(EMR) 트랜스미션 통로의 제공에 있다. 이 격자구역은 비틀림에 대하여 유연한 커플링에 의해 연결된 격자요소에 위치하고, 그리고 단지 하나의 격자구역은 임의의 하나의 트랜스미션 통로에 위치한다.
이러한 트랜스미션 통로는 전자기방사(EMR)원, 즉 상기 격자구역을 통과함에 따라 변조되는, 전형적으로 UV, 가시광선 또는 IR광선에 연결되어 있다. 변조된 EMR은 그 다음에 EMR에 민감한 검출기의 하나 이상의 어레이 상에 무늬(pattern)를 발생시킨다. 어레이는 전하결합소자(CCD), 초대규모 집적회로(VLSI)영상칩, 1 및 2차원 광검출기 어레이 그리고 측면효과 포토다이오드(통상 PSD 즉 위치탐지장치로 불린다)를 포함한다. 상기 무늬의 배치는 샤프트에 가해진 토크의 함수이고, 그리고 하나 이상의 어레이의 출력은 샤프트에 가해진 토크의 측정을 할 수 있도록 처리될 수 있다. 상기 격자구역은 샤프트의 회전축선에 대하여 축방향으로 또는 방사상으로 배치될 수 있고, 그리고 제한된 어레이 크기가 상기 어레이에 의해서 조사되는 완전한 원주 또는 방사상면을 허용하지 않을 수 있기 때문에, 샤프트의 각위치에 관계없이 매 순간마다 시간을 맞추어 상기 어레이의 연속적인 출력을 허용하는 것과 같은 특징이 있다. 미국 특허5,369,583 및 국제특허출원 제 PCT/GB95/02017호에 개시된 것과 같은 구조의 이점은 아래의 하나 이상의 것으로서 나타날 수 있다.
첫째로, 단지 하나의 격자구역이 임의의 하나의 트랜스미션 통로에 위치하고 있기 때문에, 복수의 어레이를 사용하는 것이 가능하고, 각각의 격자구역은 하나 이상의 어레이 상에 별개의 무늬를 발생시킨다. 따라서, 예를 들어 2 개의 격자구역 및 2 개의 각각의 어레이를 사용하는 경우, 동일한 크기와 해상도의 단일의 어레이에 비하여 발생된 무늬군에 2배의 세부가 포함될 수 있다. 이것은 겹침현상에 의해 유발된 불명확함을 제거하므로써 바코드 무늬의 사용을 가능하게 하고, 기계적인 복잡함 및 요구된 조립 정확성을 감소시킨다.
둘째로, 하나 이상의 격자구역의 사용은 예를 들면 방사상 또는 원통형 형상으로 나란히 상기 구역이 위치될 수 있게 허용한다. 따라서 , 2 개의 구역이 격자요소 및 토션바의 조립 후에 연속적인 제조작업으로 연속적으로 또는 동시에 제조 될 수 있다. 이것은 연속적인 조립 및 눈금보정(calibration)이 요구되지 않으므로, 상기 구역의 훨씬 개량된 상대적인 정렬이 성취될 수 있다.
셋째로, 나란히 상기 구역이 위치될 수 있기 때문에, 상기 구역과 어레이들 사이의 거리는 훨씬 더 작아질 수 있고, 고투과성과 저투과성의 영역의 경계로부터 EMR의 회절에 기인한 정확도의 불가피한 손실을 감소시킨다. 종래 기술에 있어서 개시된 발명은 적어도 슬롯이 위치하는 디스크의 두께만큼 어레이로부터 이격되어 위치된 하나의 구역(종래 기술에서는 슬롯 또는 틈새라고 함)을 필수적으로 가지고 있다.
넷째로, 상기 구역과 어레이들 사이의 거리는 최소화될 수 있기 때문에, 산란효과는 광학 장치의 초점맞춤없이도 비조준(non-collimated) EMR원의 사용을 허용하는 수준까지 감소될 수 있다. 이것은 상기 변환기의 복잡함, 요구된 조립 정렬 및 비용을 현저하게 감소시킨다.
마지막으로, 나란히 있는 격자요소의 위치는, 예를 들면 해상도의 과도한 손실없이 유리위에 금속을 입히는, 공지되어 있고 정밀한 사진 또는 금속화하는 기술의 사용을 허용한다. EMR은 각 구역에 대한 감쇄 또는 회절을 수반하는 복수 구역을 통하여 이동해야 하기 때문에 종래의 기술에서 개시된 바와 같이 겹치는 구역(슬롯 또는 틈새)을 가진 이러한 기술의 사용은 내부 반사, 회절 또는 열화(degradation) 과도시간으로부터의 해상도의 보다 큰 손실 또는 다른 문제점을 발생시킬 수 있다.
본 발명은 고정된 하우징에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인 회전하는 샤프트로서, 샤프트의 회전축선은 하우징에 관하여 고정되고, 샤프트는 비틀림에 대하여 유연한 커플링에 의해 연결된 실질적으로 강성인 제 1 및 제 2토크입력부재를 포함하고, 상기 커플링에 의해서 샤프트에 있어서 토크크기의 함수로서 제 2토크입력부재에 관하여 제 1토크입력부재의 각편향을 가능하게 하는 상기 회전하는 샤프트를 포함하는 토크변환기로서, 하나 이상의 전자기방사(EMR)원 및 EMR탐지검출기의 하나 이상의 어레이를 포함하는 상기 토크변환기; 제 1토크입력부재에 부착된 제 1격자요소 그리고 제 2토크입력부재에 부착된 제 2격자요소로서, 제 1 및 제 2격자요소 각각은 격자구역을 포함하고, 각 격자구역은 EMR에 대해 고투과성과 저투과성의 교호하는 영역을 포함하는 상기 제 1 및 제 2격자요소를 포함하는 것으로서,
하나의 격자요소의 단지 하나의 격자구역은 임의의 방사원으로부터 임의의 어레이로 연통하는 트랜스미션 통로에 위치하고, 무늬는 상기 어레이로의 하나 이상의 트랜스미션 통로에 위치하는 하나 이상의 격자구역의 고투과성과 저투과성의 교호하는 영역으로부터 발생하는 하나 이상의 어레이 각각 위의 입사EMR에 의해 발생되고, 상기 하나 이상의 어레이 상의 무늬 또는 무늬군은 제 1및 제 2토크입력부재의 상대적인 각편향을 유도하기 위해 프로세서에 의해 처리되고, 그로 인해 샤프트의 토크 크기의 측정을 제공하는 것을 특징으로 한다.
적어도 하나의 격자요소는 EMR에 대해 실질적으로 투과하는 매질을 더 포함하고, 임의의 방사원으로부터 임의의 어레이로 EMR을 연통시키는 트랜스미션 통로는 각각의 방사원에서 시작하여 상기 매질의 제 1경계를 통과하고, 이 매질을 통하 여 광학적으로 연통하고, 이 매질의 제 2경계를 통하여 빠져나가서 각각의 어레이에서 끝이 나는 통로를 더 포함하며, 상기 격자구역은 제 1 또는 제 2경계 중의 하나와 원활히 상호작용하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 변환기가 2 개의 트랜스미션 통로를 포함하고, 각각의 통로는 별개의 방사원에서 시작하여 각 격자구역을 통과하여서 별개의 어레이에서 끝이 난다.
택일적으로, 어떤 응용에 있어서는, 상기 변환기가 2 세트의 트랜스미션 통로를 포함하고, 각각의 세트는 2 개 이상의 별개의 방사원에서 시작하는 2 개 이상의 트랜스미션 통로를 포함하며, 트랜스미션 통로의 각 세트는 각각의 격자구역을 통과하여, 별개의 어레이에서 끝이 난다.
택일적으로, 어떤 응용에 있어서는, 상기 변환기가 2 개의 트랜스미션 통로를 포함하고, 각각의 통로는 공동의 방사원에서 시작하며 각 격자구역을 통과하여 별개의 어레이에서 끝이 난다.
택일적으로, 어떤 응용에 있어서는, 상기 변환기가 2 개의 트랜스미션 통로를 포함하고, 각각의 통로는 별개의 방사원에서 시작하며 각 격자구역을 통과하여 공동의 어레이에서 끝이 난다.
택일적으로, 어떤 응용에 있어서는, 상기 변환기가 2 개의 트랜스미션 통로를 포함하고, 각각의 통로는 공동 방사원에서 시작하며 각 격자구역을 통과하여 공동의 어레이에서 끝이 난다.
택일적으로, 어떤 응용에 있어서는, 상기 변환기가 2 세트의 트랜스미션 통 로를 포함하고, 각각의 세트는 2 개 이상의 별개의 방사원에서 시작하는 2 개 이상의 트랜스미션 통로를 포함하며, 트랜스미션 통로의 각 세트는 각각의 격자구역을 통과하여, 공동의 어레이에서 끝이 난다.
바람직하게는 제 1경계가 샤프트의 회전축선에 관하여 실질적으로 방사상으로 배치되어 있고, 그리고 각각의 방사원에 의해 방사된 EMR은 샤프트의 회전축선에 대해 평행하게, 실질적으로 축방향으로 방사된다.
택일적으로 제 1경계는 샤프트의 회전축선과 공통 직선인 중심축에 실질적으로 원통형이고, 그리고 각각의 방사원에 의해 방사된 EMR은 샤프트의 회전축선에 대해 수직하게, 실질적으로 축방향으로 방사된다.
바람직하게 제 2경계는 샤프트의 회전축선과 공통 직선인 중심축에 실질적으로 원통형이고, 그리고 각각의 어레이는 이 경계에 인접하여 위치되어 있다.
택일적으로 제 2경계는 샤프트의 회전축선에 관하여 실질적으로 방사상으로 배치되어 있고, 그리고 각각의 어레이는 이 경계에 인접하여 위치되어 있다.
바람직하게 무늬 또는 무늬군은 또한 적어도 하나의 토크입력부재의 각속도를 유도하기 위해 프로세서에 의해 처리된다.
바람직하게 무늬 또는 무늬군은 또한 적어도 하나의 토크입력부재의 상대적인 각위치를 유도하기 위해 프로세서에 의해 처리된다.
바람직하게 적어도 하나의 격자구역은 특징부 즉 고투과성 또는 저투과성의 부가적인 영역을 포함하고, 고투과성 또는 저투과성의 부가적인 영역에서 발생되는 무늬는 각 격자요소가 부착되어 있는 토크입력부재의 절대적인 각위치를 유도하기 위해서 처리된다.
한 실시예에 있어서, 적어도 하나의 격자구역은 바 코드의 연속의 형태로 배열되어 있고, 그리고 각 어레이 상에 발생된 무늬는 적어도 하나의 토크입력부재의 절대적인 각위치를 유도하기 위해 처리된다.
바람직하게는, 각 어레이 상에 발생된 무늬는 양 토크입력부재의 절대적인 각위치를 유도하기 위해 처리되고 그리고 제 1 및 제 2토크입력부재의 절대적인 각위치의 차이는 샤프트의 토크 크기의 측정을 제공하도록 처리된다.
바람직하게 어레이는 1차원 또는 2차원 어레이, CCD, VLSI 영상칩 또는 측면효과 포토다이오드를 포함한다.
바람직하게는 상기 투과하는 매질은 중합체 또는 유리를 포함한다.
바람직하게 격자구역은 제 1 또는 제 2경계 상의 금속코팅을 포함한다.
택일적으로 격자구역은 제 1 또는 제 2경계 상의 포토리소그래피(photolithography)적인 처리에 의해 침착된 코팅을 포함한다.
택일적으로 격자구역은 상기 매질의 물리적인 또는 화학적인 수정을 포함한다.
도 1은 샤프트 조립체는 토션 바, 격자구역을 가지고 있는 2 개의 격자요소 그리고 연관된 어레이 및 EMR원에 의해 연결된 2 개의 토크입력부재를 포함하는 것으로서, 제 1 및 제 2경계는 샤프트의 회전축선과 공통 직선인 중심축과 실질적으로 원통형인 것을 도시하는 본 발명의 제 1실시예에 따른 토크변환기의 단면도,
도 2는 EMR원, 격자구역 및 연관된 어레이를 도시하는 도 1에 도시된 토션 바에 의해 연결된 2 개의 토크입력부재의 상세도,
도 3은 하나의 격자요소 및 경계의 관계, 격자구역, EMR원 및 연관된 어레이를 도시하는 도 2의 부분도,
도 4a, 4b, 4c, 4d, 4e 및 4f는 개량형 트랜스미션 통로를 예시하는 개략도,
도 5는 샤프트 조립체는 토션 바, 격자구역을 가지고 있는 2 개의 격자요소 그리고 연관된 어레이 및 EMR원에 의해 연결된 2 개의 토크입력부재를 포함하는 것으로서, 격자요소의 제 1 및 제 2경계는 샤프트의 회전축선에 관하여 실질적으로 방사상으로 배치되어 있는 것을 도시하는 본 발명의 제 2실시예에 따른 토크변환기의 단면도,
도 6은 EMR원, 격자구역 및 연관된 어레이를 도시하는 도 5에 도시된 토션 바에 의해 연결된 2 개의 토크입력부재의 상세도,
도 7은 하나의 격자요소 및 경계의 관계, 격자구역, EMR원 및 연관된 어레이를 도시하는 도 6의 부분도,
도 8은 샤프트 각위치의 결정에 대한 "홈마크(home mark)"를 도시하는 도 3에 유사한 도면,
도 9a는 본 발명의 제 1실시예에 따른, 2차원 어레이인, 제 1 및 제 2어레이 상에 발생된 전형적인 무늬를 도시하는 그림,
도 9b는 본 발명의 제 1실시예에 따른, 1차원 어레이인, 제 1 및 제 2어레이 상에 발생된 전형적인 무늬를 도시하는 그림,
도 10a는 본 발명의 제 2실시예에 따른, 2차원 어레이인, 제 1 및 제 2어레이 상에 발생된 전형적인 무늬를 도시하는 그림,
도 10b는 본 발명의 제 2실시예에 따른, 1차원 어레이인, 제 1 및 제 2어레이 상에 발생된 전형적인 무늬를 도시하는 그림,
도 11a 내지 11e는 토크입력부재의 절대적인 각위치의 측정을 허용하는 바 코드 2차무늬(subpattern)의 연속의 형태로 격자구역이 교호적으로 있는, 본 발명의 제 1실시예의 개량형에 대한 격자구역의 연속적인 상대위치를 도시하는 그림,
도 12는 도 11a 내지 11e에 도시된 바 코드 중의 하나 위에 있는 고투과성 및 저투과성의 영역의 상세도,
도 13은 격자구역이 격자요소의 제 2경계 상의 포토리소그래피 또는 금속의 침착에 의해 발생되어 있는 도 3에 유사한 격자요소 중의 하나의 단면도, 그리고
도 14는 격자구역이 제 2경계 또는 매질의 물리적 또는 화학적 수정에 의해 발생되어 있는 도 3에 유사한 격자요소 중의 하나의 단면도.
도 1, 2 및 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 토크변환기의 도면들이다. 도 1 및 2는 각각 상기 변환기의 단면도와 사시도이다. 도 3은 격자요소 구조를 예시하는 하나의 격자요소의 일부분의 확대도이다.
실질적으로 원통형 격자요소(3, 4)는 샤프트의 토크입력부재(1a, 1b)에 부착되어서 토션 바(2)의 형태로 비틀림에 대하여 유연한 커플링에 의해 양 끝부에 연결되어 있다. 격자요소(3, 4)는 샤프트의 회전축선(1)과 공통직선인 중심축을 가지고서 배치되어 있고 격자구역(101, 102)을 각각 포함한다. 토크입력부재(1a, 1b) 및 토션 바(2)는 크로스 핀(61, 62)에 의해 연결되어 있다. 이 조립체는 하우징(10)에 둘러싸여 있고 베어링(11, 12)의 의해 지지되어 있다. 전자기 방사(EMR)를 위한 트랜스미션 통로(90, 91)는 각각의 EMR원(5, 6)에서 시작하여, 각각의 제 1경계(103, 104), 각각의 매질(105, 106), 각각의 제 2경계(107, 108), 각각의 제 2경계(107, 108)와 원활히 상호작용하는 각각의 격자구역(101, 102)을 차례로 통과하여 각각의 어레이(7, 8)에서 끝이 난다. 이 매질을 통과하는 EMR은 예를 들면 자동차의 전광식 계기판에 있어서의 특정 통로를 따라 EMR을 가이드하기 위해 공통으로 사용되는 "라이트 가이드"에 의해 채용된 방식으로 내부 반사에 기인하여 방향을 변화시킬 수 있다. 다른 실시예(도시되지 않음)에 있어서 각각의 격자요소(3, 4)의 격자구역(101, 102)의 하나 또는 둘은 각각의 제 1 및 제 2경계와 교호적으로 상호작용할 수 있고, 그래서 트랜스미션 통로(90, 91)에 있어서 제 1경계(103, 104), 제 2경계(107, 108) 그리고 격자구역(101, 102)의 순서는 도 1 내지 도 3에 관하여 기술된 것과 다를 수 있다. 그러나, 모든 실시예에 있어서 하나의 격자요소의 단지 하나의 격자구역은 각각의 방사원으로부터 각각의 어레이로 EMR을 연통시키는 각각의 트랜스미션 통로에 위치하고 있다. EMR원(5, 6)은 샤프트의 회전축선(1)에 관하여 실질적으로 방사상 방향으로 EMR을 제공하도록 배치되어 있고, 그리고 각각의 트랜스미션 통로(90, 91)를 비춘다. EMR감지 검출기의 어레이(7, 8)는 샤프트의 회전축선(1)에 관하여 실질적으로 방사상 방향으로 트랜스미션 통로(90, 91)로부터 EMR을 수용하도록 배치되어서 어레이(7, 8) 상에 발생된 무늬군이 프로세서(9)에 의해 처리된다. 토크가 토크입력부재(1a, 1b) 사이에 가해질 때 토션 바(2)는 각을 이루어 편향하여, 다른 하나에 관하여 하나의 무늬의 변위를 초래한다. 안전보장장치 메카니즘(15)은 토크입력부재(1b)에 관하여 토크입력부재(1a)의 각편향의 크기에 한계를 제공하므로써 토션 바(2)에 의해 지탱된 최대 토크를 제한한다. 이러한 안전보장장치 메카니즘은 동력조향의 기술분야에서 공지되어 있어서 여기서는 기술되지 않는다. 영상이 처리되는 방법은 영상 분석의 기술분야에서 공지되어 있고, 그리고 사용된 이러한 방법들 중의 몇 가지는 ISBN 0-8186-6492-4, IEEE 컴퓨터 소사이어티 프레스의 크리스토프 코흐와 후아 리에 의한 "영상칩:아날로그 VLSI회로를 가진 영상 알고리즘을 실행하는"에 기술되어 있다. 적절한 어레이는 텍사스 기구 회사에 의해 제조된 장치 TSL1410와 같은 2 개의 선형 광검출기 어레이로부터 제작될 수 있다.
도 4a, 4b, 4c, 4d, 4e 및 4f는 개량형 트랜스미션 통로의 개략도이다. 도시된 각각의 경우에 있어서 트랜스미션 통로는 각각의 제 1경계(103, 104), 각각의 매질(105, 106), 각각의 제 2경계(107, 108) 및 각각의 격자구역(101, 102)을 포함하는 격자요소를 통과한다.
도 4a는 2 개의 트랜스미션 통로(90, 91)를 포함하는 변환기로서, 각각의 통로는 별개의 EMR원(5, 6)에서 시작하여 각각의 제 1경계(103, 104), 각각의 매질(105, 106), 각각의 제 2경계(107, 108) 각각의 제 2경계(107, 108)와 원활히 상호작용하는 각각의 격자구역(101, 102)를 차례로 통과하여 별개의 어레이(7, 8)에서 끝이 나는 것을 예시하고 있다.
도 4b는 2 세트의 트랜스미션 통로를 포함하는 변환기로서, 각 세트는 2 개의 트랜스미션 통로[(90a, 90b), (91a, 91b)]를 각각 포함하고, 각각의 통로는 별개의 EMR원[(5a, 6b), (6a, 6b)]에서 각각 시작하여 각각의 제 1경계(103, 104), 각각의 매질(105, 106), 각각의 제 2경계(107, 108) 각각의 제 2경계(107, 108)와 원활히 상호작용하는 각각의 격자구역(101, 102)를 차례로 통과하여 각 세트에 대한 별개의 어레이(7, 8)에서 끝이 나는 것을 예시하고 있다.
도 4c는 2 개의 트랜스미션 통로(90, 91)를 포함하는 변환기로서, 각각의 통로는 공통 방사원(5)에서 시작하여 각각의 제 1경계(103, 104), 각각의 매질(105, 106), 각각의 제 2경계(107, 108) 각각의 제 2경계(107, 108)와 원활히 상호작용하는 각각의 격자구역(101, 102)를 차례로 통과하여 별개의 어레이(7, 8)에서 끝이 나는 것을 예시하고 있다.
도 4d는 2 개의 트랜스미션 통로(90, 91)를 포함하는 변환기로서, 각각의 통로는 별개의 EMR원(5, 6)에서 시작하여 각각의 제 1경계(103, 104), 각각의 매질(105, 106), 각각의 제 2경계(107, 108) 각각의 제 2경계(107, 108)와 원활히 상호작용하는 각각의 격자구역(101, 102)를 차례로 통과하여 공통 어레이(7)에서 끝이 나는 것을 예시하고 있다.
도 4e는 2 개의 트랜스미션 통로(90, 91)를 포함하는 변환기로서, 각각의 통로는 공통 방사원(5)에서 시작하여 각각의 제 1경계(103, 104), 각각의 매질(105, 106), 각각의 제 2경계(107, 108) 각각의 제 2경계(107, 108)와 원활히 상호작용하는 각각의 격자구역(101, 102)를 차례로 통과하여 공통 어레이(7)에서 끝이 나는 것을 예시하고 있다.
도 4f는 2 세트의 트랜스미션 통로를 포함하는 변환기로서, 각 세트는 2 개의 트랜스미션 통로[(90a, 90b), (91a, 91b)]를 각각 포함하고, 각각의 통로는 별개의 EMR원[(5a, 6b), (6a, 6b)]에서 각각 시작하여 각각의 제 1경계(103, 104), 각각의 매질(105, 106), 각각의 제 2경계(107, 108) 각각의 제 2경계(107, 108)와 원활히 상호작용하는 각각의 격자구역(101, 102)를 차례로 통과하여 각 세트에 대한 공통 어레이(7)에서 끝이 나는 것을 예시하고 있다.
도 5, 6 및 7은 본 발명의 제 2실시예에 따른 토크 변환기의 도면들이다. 도 5 및 6은 각각 이 변환기의 단면도 및 사시도이다. 도 7은 격자요소 구조를 예시하는 한 격자요소의 일부분의 확대도이다.
평면 링 형상의 격자요소(3, 4)는 샤프트의 토크입력부재(1a, 1b)에 부착되어서 토션 바(2)의 형태로 비틀림에 대하여 유연한 커플링에 의해 양 끝부에 연결되어 있다. 격자요소(3, 4)는 샤프트의 회전축선(1)과 공통직선인 중심축과 방사상으로 배치되어 있고 격자구역(101, 102)을 각각 포함한다. 토크입력부재(1a, 1b) 및 토션 바(2)는 크로스 핀(61, 62)에 의해 연결되어 있다. 이 조립체는 하우징(10)에 둘러싸여 있고 베어링(11, 12)의 의해 지지되어 있다. 전자기 방사(EMR)를 위한 트랜스미션 통로(90, 91)는 각각의 EMR원(5, 6)에서 시작하여, 각각의 제 1경계(103, 104), 각각의 매질(105, 106), 각각의 제 2경계(107, 108), 각각의 제 2경계(107, 108)와 원활히 상호작용하는 각각의 격자구역(101, 102)을 차례로 통과하여 각각의 어레이(7, 8)에서 끝이 난다. 이 매질을 통과하는 EMR은 예를 들면 자동차의 전광식 계기판에 있어서의 특정 통로를 따라 EMR을 가이드하기 위해 공통으로 사용되는 "라이트 가이드"에 의해 채용된 방식으로 내부 반사에 기인하여 방향을 변화시킬 수 있다. 다른 실시예(도시되지 않음)에 있어서 각각의 격자요소(3, 4)의 격자구역(101, 102)의 하나 또는 둘은 각각의 제 1 및 제 2경계와 교호적으로 상호작용할 수 있고, 그래서 트랜스미션 통로(90, 91)에 있어서 제 1경계(103, 104), 제 2경계(107, 108) 그리고 격자구역(101, 102)의 순서는 도 5 내지 도 7에 관하여 기술된 것과 다를 수 있다. 그러나, 모든 실시예에 있어서 하나의 격자요소의 단지 하나의 격자구역은 각각의 방사원으로부터 각각의 어레이로 EMR을 연통시키는 각각의 트랜스미션 통로에 위치하고 있다. EMR원(5, 6)은 샤프트의 회전축선(1)에 관하여 실질적으로 평행한 방향으로 EMR을 제공하도록 배치되어 있고, 그리고 각각의 트랜스미션 통로(90, 91)를 비춘다. EMR감지 검출기의 어레이(7, 8)는 샤프트의 회전축선(1)에 실질적으로 평행한 방향으로 트랜스미션 통로(90, 91)로부터 EMR을 수용하도록 배치되어서 어레이(7, 8) 상에 발생된 무늬군이 프로세서(9)에 의해 처리된다. 토크가 토크입력부재(1a, 1b) 사이에 가해질 때 토션 바(2)는 각을 이루어 편향하여, 다른 하나에 관하여 하나의 무늬의 변위를 초래한다. 안전보장장치 메카니즘(15)은 토크입력부재(1b)에 관하여 토크입력부재(1a)의 각편향의 크기에 한계를 제공하므로써 토션 바(2)에 의해 지탱된 최대 토크를 제한한다. 이러한 안전보장장치 메카니즘은 동력조향의 기술분야에서 공지되어 있어서 여기서는 기술되지 않는다. 한편, 영상이 처리되는 방법은 영상 분석의 기술분야에서 공지되어 있고, 그리고 사용된 이러한 방법들 중의 몇 가지는 ISBN 0-8186-6492-4, IEEE 컴퓨터 소사이어티 프레스의 크리스토프 코흐와 후아 리에 의한 "영상칩:아날로그 VLSI회로를 가진 영상 알고리즘을 실행하는"에 기술되어 있다. 적절한 어레이는 텍사스 기구 회사에 의해 제조된 장치 TSL1410와 같은 2 개의 선형 광검출기 어레이로부터 제작될 수 있다.
도 8은 본 발명의 제 1실시예(도 1, 2, 및 3을 참고)의 개량형을 도시하고 있지만, 이러한 동일한 개념이 본 명세서에 개시된 임의의 실시예에 대해 쉽게 적용될 수 있다는 것을 알아야만 한다. 격자요소(4)는 도 2 및 3에 도시된 것과 유사하게, 고투과성 및 저투과성의 교호하는 영역으로 구성된 격자구역(102)을 포함하고 있다. 이러한 영역들에 부가하여, 고투과성 또는 저투과성의 적어도 하나의 부가적인 "홈마크" 영역(70)이 트랜스미션 통로에 위치하고 있는 방식으로 소정의 각을 이룬 위치에서 격자구역에 부가되어 있다. 어레이(8)는 트랜스미션 통로로부터의 EMR을 수용하고 어레이 상에 발생된 무늬는 토크의 측정을 제공하도록 프로세서(9)에 의해 처리되며, 사이에 끼는 마크는 관련된 토크입력부재의 절대적인 각위치의 측정을 제공하기 위해 프로세스에 의해 이 홈마크 위치로부터 계산될 수 있다.
도 9a, 9b, 10a, 10b, 11a 내지 11e 및 12는 본 발명의 다양한 실싱예에 따른 어레이 상의 입사EMR에 의해 생성된 전형적인 무늬를 도시한다. 모든 이러한 그림에 있어서의 설명을 위해서, 검은색으로 표현된 부분은 적게 비추어진(즉, 사실상 비추어지지 않은) 무늬군의 부분에 상당하고 반면에 표현되지 않은(즉, 흰색)부분은 상기 무늬군의 많이 비추어진 부분에 상당한다.
도 9a 및 9b는 본 발명의 제 1실시예(도 1, 2 및 3을 참고)에 따른 어레이 상의 입사EMR에 의해 생성된 전형적인 무늬를 도시한다. 도 9a에 있어서 어레이는 2차원 어레이이고, 그리고 예를 들어 각각은 699×288 화소를 갖춘 텍사스 인스트루먼트 TC277 블랙 앤 화이트 CCD이미지센서 및 대략 8mm×6mm 크기의 액티브창을 편입한다. 상기 무늬가 처리되는 방법은 이미지분석의 기술분야에서 일반적으로 공지되어 있고, 그리고 사용된 이러한 방법들 중의 몇 가지는 ISBN 0-8186-6492-4, IEEE 컴퓨터 소사이어티 프레스의 크리스토프 코흐와 후아 리에 의한 "영상칩:아날로그 VLSI회로를 가진 영상 알고리즘을 실행하는"에 기술되어 있다. 모서리 윤곽을 개선하기 위해서, 도 9a에 도시된 것은 각각의 무늬에 관하여 작은 각 't'(전형적으로 15˚ 보다 작은)에서 상기 어레이가 장착되어 있는 것이다. 무늬가 어레이의 화소일치와 더 이상 부합하지 않고 그리고 그 결과 증가된 양의 데이타로 인해 리그레션(regression)기술이 더욱 정확하기 때문에 이러한 불일치는 모서리 위치에 관련하여 보다 많은 정보를 생성한다. 어레이 상의 무늬들의 에지 위치 사이의 평균 상대변위인, 크기 'x'는 2 개의 격자구역의 상대 각변위에 직접 관련되고 그 결과 샤프트 토크에 관련된다. 도 9b에 있어서 어레이는 1차원 어레이이고, 그리고 예를 들어 각각은 128 화소를 갖춘 텍사스 인스트루먼트 TSL1410 블랙 앤 화이트 선형 어레이칩 및 대략 8mm 길이의 액티브창을 편입한다. 상기한 2차원 어레이에 의해 제공된 개선된 모서리 윤곽의 이점도 없이, 크기 'x'는 비슷하게 측정되었다.
도 10a는 본 발명의 제 2실시예(도 5, 6 및 7을 참고)에 따른 단일 어레이 상의 입사EMR에 의해 생성된 전형적인 무늬를 도시한다. 이 어레이는 상기한 바와 같이 2차원 어레이이다. 무늬의 2 개의 에지 위치 사이의 상대변위인, 크기 'x'는 2 개의 격자구역의 상대 각변위에 직접 관련되고 그 결과 샤프트토크에 관련된다. 도 10b는 상기한 바와 같이 2 개의 1차원 어레이의 경우에 있어서의 무늬를 도시한다. 크기 'x'는 비슷하게 측정될 수 있고 적절한 인식과 처리하는 양상이 국제특허출원 제 PCT/GB95/02017호에 잘 기술되어 있다.
상기한 양 실시예에 대해서 무늬는, 샤프트가 샤프트토크에 완전히 무관하게 회전함에 따라, 제한된 1차원 또는 2차원 어레이의 폭에 걸쳐서 이동한다. 다시, 무늬인식의 분야에 있어서 공지된 기술을 사용하면, 토크입력부재의 각속도 및 상대각위치의 측정을 제공하는 무늬이동율 및 무늬의 전체 변위가 산출될 수 있다. 도 8에 관하여 기술된 바와 같이, 하나의 격자구역 상의 홈마크는 절대 각위치의 참조마크로서 사용될 수 있다. 상기 사이에 끼인 마크는 관련 토크입력부재의 절대 각위치의 측정을 제공하도록 프로세서에 의해 상기 홈마크 위치로부터 계산될 수 있다.
도 11a 내지 11e는 본 발명의 제 1실시예(도 1 내지 3으로 되돌아가서 참고)의 다른 개량형에 따른, 격자구역(101, 102)의 고투과성 및 저투과성 영역의 상세를 도시한다. 격자구역(101, 102)은 60a-g 및 61a-g의 120 개의 2진법바코드의 연속의 형태로 배열되어 있다. 이러한 120 개의 바코드는 각 원통형 격자요소의 외면 둘레로 일정한 3˚의 각간격으로 배치되어있다. 2차원 어레이(20)의 관찰 창은 또한 이들 그림에 점선으로 겹쳐져서 도시되어 있다.
도 12는 상기 바코드의 전체 구성을 보다 잘 기술하기 위하여 격자구역(101) 상의 바코드(60a)의 상세를 도시한다. 각각의 바코드는 도합 9 개의 바를 포함하는데; 하나는 시작 바(62a), 7 개는 각위치 바(62b-h) 그리고 하나는 종료 바(62i)이다. 이 실시예에 있어서, 시작 바(62a) 및 종료 바(62i)는 항상 저투과성의 영역이고 반면에 사이에 위치한 각위치 바는 암호화된 각위치값의 2진법의 값에 따라 고투과성 또는 저투과성의 영역이다. 예를 들면 바코드(60a)는 바(62c, 62d, 62f)의 형태로 저투과성의 영역 및 바(62b, 62e, 62g, 62h)의 형태로 고투과성의 영역을 포함한다. 바코드(60a)는 그러므로 0110100의 2진법의 값 또는 52의 각위치값(베이스(10))을 가진다. 7 개의 각위치 바의 사용은 이론적으로 128 개에 달하는 개개의, 각각의 격자구역 상의 120 개의 바코드를 포함하고 개별적으로 확인하는데 필요한, 각위치값의 암호화를 가능하게 한다.
도 11a는 토크입력부재(1a, 1b)에 제로토크가 가해진 경우 격자구역(101, 102)의 위치를 도시한다(도 1로 되돌아가서 참고). 격자구역(101, 102) 상의 각각에 52의 각위치값에 상응하는 바코드(60a, 61a)는 상기 제로토크조건을 위하여 서로 일렬로 맞추어져있는 것을 볼 수 있다. 전술한 것은 119 개의 다른 모든 바코드쌍[(60b, 61b),(60c, 61c) 등]에 대해서도 마찬가지이다. 상기와 같은 바코드된 격자구역을 제조하고 제로토크조건에서 정확하게 서로 일렬로 맞추는 방법은 "광학적인 토크변환기의 제조방법"이라는 명칭으로 국제특허출원 제 PCT/AU98/00857호에 기술되어있다.
도 11b 내지 11e는 토크입력부재(1a)에 관하여 토크입력부재(1b)에 증가하는 반시계방향의 토크가 가해질 때 격자구역(101, 102)의 연속적인 상대 각변위를 도시한다. 2차원 어레이(20)의 관찰 창은 점선으로서 중첩되어 도시되어 있다. 이 러한 관찰 창은 충분히 크게 선택되어서, 상기 2 개의 격자구역의 상대 각변위(입력토크의 함수로서) 및 그들의 360˚ 가능한 범위를 넘어선 상기 격자구역의 절대 회전각(조향각의 함수로서)에 관계없이, 항상 상기 2 개의 격자구역의 각각으로부터 적어도 하나의 완전한 바코드를 확보한다는 것을 주의하라. 전체 실리콘의 사용(그리고 그에 따른 비용)을 줄이기 위해, 2 개의 분리된 1차원(즉, 선형)어레이 또는 보다 작은 길다란 2차원 어레이(63, 64)는 보다 큰 2차원 어레이(20)의 대신으로 사용될 수 있다. 어떤 VLSI영상칩 외형에 있어서, 어레이(20) 또는 어레이(63, 64)는, 필요한 처리를 수행하기 위해 사용된 마이크로프로세서칩, 즉 프로세서(9)에 끼워지거나, 부착되거나 또는 부분으로서 일체화될 수 있다.
어레이(20) [또는 어레이 (63, 64)]는 상기 어레이(또는 어레이들)의 관찰 창내에 순간적으로 있는 격자구역(101, 102)의 면 상의 고투과성의 영역으로부터 반사된 입사EMR을 수용한다. 도 11b 내지 11d에 도시된 실예에 있어서, 어레이 (20)[또는 어레이 (63, 64)]는 바코드(60c, 61c)로부터 입사EMR을 수용하고 프로세서(9)는 따라서 격자요소(3, 4) 각각의 외면의 격자구역(101, 102)의 상대 변위거리'd'를 유도할 수 있고 그리고 그 결과 입력토크의 측정을 유도할 수 있다.
가장 중요한 것은, 이 실시예에 있어서 프로세서(9)가 이제 또한 임의의 순간에 관찰 창내에 있는 모든 완전한 2진법 바코드의 각위치값을 해독하도록 프로그램되어 있고, 양자의 바코드(60c, 61c)는 각위치값 54에 상응한다는 것이다. 상기와 같은 바코드의 사용은 2 가지 중요한 이점을 가지고 있다.
첫째로, 격자구역(102)에 관하여 격자구역(101)의 훨씬 더 큰 상대 변위에 대하여, 겹침현상의 문제는 제거된다. 이것은 도 11e에 예시되어 있으며, 여기서 격자구역(101) 상의 바코드(60b)(각위치값 53)는 격자구역(102) 상의 바코드(61c, 61d)(각각의 각위치값은 54 및 55) 사이에서 실제로 놓여있는 오른쪽으로 충분한 거리로 변위되어있다. 그러나 바코드(60b)의 각위치값이 53, 그리고 그로 인해 제로토크조건에서 그것의 상대 위치가 격자구역(102) 상의 바코드(61b)에 인접해있는 것을 인식함에 의해, 격자구역의 정확한 상대 변위 'd'는 다음과 같이 산출될 수 있다:
d= e + (54-53)*3*r*pi/180 = e + 3*r*pi/180(mm)
여기서 r은 상기 격자요소의 반경이다. 바코드의 사용이 없었다면, 2 개의 격자구역의 훨씬 더 작은 상대 변위에 대하여, 즉 바코드(60b)가 바코드(61c)에 인접하게 되었을 경우, 겹침현상이 발생할 수 있었을 것이다. 연속적인 2진법바코드의 형태로 고투과성 및 저투과성의 영역을 배열함에 의해, 격자요소(3, 4)의 상대 각변위는 제로토크 조건으로부터 실질적인 변이에 대해 정확하게 측정될 수 있고, 그리고 고투과성 및 저투과성 영역의 실제적인 간격에 무관하게 될 수 있다.
둘째로, 바코드의 사용은 360˚, 즉 몇개의 알려진 절대 위치로부터 + / - 180˚, 의 범위에 걸쳐서 2 개의 토크입력부재(1a, 1b) 양자의 절대 각위치의 측정을 가능하게 한다. 이것은 프로세서(9)내에서 수행되어지는 어떠한 계산처리에 대한 필요없이도 성취된다(도 8에 도시된 본 발명의 이전의 개량형의 경우에 있어서와 같이).
만약 격자구성요소의 최대 상대 각변위가 어떠한 방식으로, 예를 들어 앞서 언급한 바와 같이 안전보장장치기구의 사용을 통해서, 외면상으로 제한된다면, 겹침현상은 문제가 되지않을 수 있고 이러한 경우에 있어서 연속적인 바코드는 2 개의 격자구역 중 단지 하나의 위에 사용될 수 있다. 이것은 위에서 언급한 +/- 180˚의 범위를 넘어서 절대 각위치의 측정을 제공하도록 충분한 정보를 제공할 것이다.
바코드의 사용은 예를 들어 본 발명의 제 2실시예(도 5, 6, 및 7을 참고)에 관하여 기술된 방사상으로 배치된 변환기장치에 유사하게 적용될 수 있다는 것을 주의해야만 한다.
또한 본 명세서에 있어서 "고투과성" 및 "저투과성"은 선택된 특정한 EMR원및 어레이에 관하여 넓게 정의된다. 예를 들면, 만약 적색광에 민감한 어레이와 백색 광원이 사용되었다면, 격자구역의 고투과성 및 저투과성의 영역은 각각 적색 및 청색전달코팅으로서 채색되는(또는 몇가지 수단에 의해 달리 착색되는)영역들로 구성될 수 있다.
도 13은 고투과성 및 저투과성의 영역들로 구성된 격자구역(102)을 만드는 방법을 나타내는 격자요소(4)의 일부분을 도시하고 있다. 저투과성의 영역(110)은 포토리소그래피 기술을 사용하여 격자요소(4)의 매질(106)의 제 2경계(108)에 적용되어 있다. 처리되지 않은 잔류 영역(109)은 고투과성을 유지한다. 적절한 포토리소그래피 프로세스의 실례는 타이완, 코아슝의 이터널(Eternal) 화학공업 주식회사에 의해 제조된 5700 직렬 포토레지스트(Photoresist)이다. 택일적으로, 영역(110)은 알루미늄 도금 또는 증기 침착과 같은 금속코팅 프로세스를 사용하여 적용된다.
도 14는 고투과성 및 저투과성의 영역들로 구성된 격자구역(102)을 만드는 개량 방법을 나타내는 격자요소(4)의 일부분을 도시하고 있다. 매질(106)의 원래의 제 2경계에 인접한 영역(110)은 영역(110)의 투과성을 변화시키기 위해 물리적 또는 화학적인 수단에 의해 변화되었다. 매질(106)의 새로운 제 2경계(108)는 저투과성의 영역(110) 바로 아래에서 만들어져서, 이 제 2경계(108)와 원활히 상호작용하는 격자구역(102)을 형성한다. 잔류 영역(109)은 변경되지 않아서 고투과성을 유지한다. 변경의 적절한 프로세스의 실례는 백라이팅(backinglighting)응용에 사용된 것과 같이 보다 높은 투과성의 영역을 만드는 중합체 막의 마멸이다. 이 기술의 실례는 유럽특허출원 제 0547 343호(Metzei)에 기술되어 있다.
본 발명의 기본정신과 영역으로부터의 이탈없이 본 발명에 대하여 다양한 변형과 개량이 만들어질 수 있다는 것이 당해 기술분야의 전문가에 의해 인정될 것이다.
본 발명은 샤프트, 상세하게는 차량용의 전력조향시스템에서 볼 수 있는 것과 같은 회전하는 샤프트의 토크 크기를 측정하는 토크변환기에 관한 것으로서, 첫째로, 단지 하나의 격자구역이 임의의 하나의 트랜스미션 통로에 위치하고 있기 때문에, 복수의 어레이를 사용하는 것이 가능하고, 겹침현상에 의해 유발된 불명확함을 제거하므로써 바코드 무늬의 사용을 가능하게 하고, 기계적인 복잡함 및 요구된 조립 정확성을 감소시킨다. 둘째로, 하나 이상의 격자구역의 사용은 예를 들면 방사상 또는 원통형 형상으로 나란히 상기 구역이 위치될 수 있게 허용하여 연속적인 조립 및 눈금보정이 요구되지 않으므로, 상기 구역의 훨씬 개량된 상대적인 정렬이 성취될 수 있다. 셋째로, 나란히 상기 구역이 위치될 수 있기 때문에, 상기 구역과 어레이들 사이의 거리는 훨씬 더 작아질 수 있고, 고투과성 및 저투과성의 영역의 경계로부터 EMR의 회절에 기인한 정확도의 불가피한 손실을 감소시킨다. 넷째로, 상기 구역과 어레이들 사이의 거리는 최소화될 수 있기 때문에, 산란효과는 광학 장치의 초점맞춤없이도 비조준 EMR원의 사용을 허용하는 수준까지 감소될 수 있다. 마지막으로, 나란히 있는 격자요소의 위치는, 예를 들면 해상도의 과도한 손실없이 유리위에 금속을 입히는, 공지되어 있고 정밀한 사진 또는 금속화하는 기술의 사용을 허용한다.
Claims (23)
- 고정된 하우징에 의해 부분적으로 또는 전체적으로 둘러싸인 회전하는 샤프트로서, 샤프트의 회전축선은 하우징에 관하여 고정되고, 샤프트는 비틀림에 대해 유연한 커플링에 의해 연결된 실질적으로 강성인 제 1 및 제 2토크입력부재를 포함하고, 상기 커플링에 의해서 샤프트의 토크 크기의 함수로서 제 2토크입력부재에 관하여 제 1토크입력부재의 각편향이 가능한 상기 회전하는 샤프트;하나 이상의 전자기방사(EMR)원 및 EMR탐지검출기의 하나 이상의 어레이;제 1토크입력부재에 부착된 제 1격자요소 그리고 제 2토크입력부재에 부착된 제 2격자요소로서, 제 1 및 제 2격자요소 각각은 격자구역을 포함하고, 각 격자구역은 EMR에 대해 고투과성과 저투과성의 교호하는 영역을 포함하는 상기 제 1 및 제 2격자요소를 포함하는 토크변환기에 있어서,하나의 격자요소의 단 하나의 격자구역만 임의의 전자기방사원으로부터 임의의 어레이로 EMR을 연통하는 트랜스미션 통로에 위치하고, 상기 어레이로의 하나 이상의 트랜스미션 통로에 위치하는 하나 이상의 격자구역의 고투과성과 저투과성의 교호하는 영역으로부터 발생하는 하나 이상의 어레이 각각 위의 입사EMR에 의해 무늬가 발생되고, 상기 하나 이상의 어레이 상의 무늬 또는 무늬군은 제 1및 제 2토크입력부재의 상대적인 각편향을 유도하여 샤프트의 토크 크기의 측정을 제공하기 위해 프로세서에 의해 처리되는 것을 특징으로 하는 토크변환기.
- 제 1항에 있어서, 적어도 하나의 격자요소는 EMR에 대해 실질적으로 투과하는 매질을 더 포함하고 있고, 임의의 방사원으로부터 임의의 어레이로 EMR을 연통하는 트랜스미션 통로는 각각의 방사원에서 시작하여, 매질의 제 1경계를 통과하고, 매질을 통하여 광학적으로 연통하며, 그 다음에 매질의 제 2경계를 통하여 빠져나가서 각각의 어레이에서 끝이 나는 통로를 포함하며, 격자구역은 제 1 또는 제 2경계 중의 어느 하나와 상호작용하는 것을 특징으로 하는 토크변환기.
- 제 1항에 있어서, 변환기는 2 개의 트랜스미션 통로를 포함하며, 각각의 통로는 별개의 방사원에서 시작하여 각각의 격자구역을 통과하고 별개의 어레이에서 끝이나는 것을 특징으로 하는 토크변환기.
- 제 1항에 있어서, 변환기는 2 세트의 트랜스미션 통로를 포함하며, 각각의 세트는 2 개 이상의 별개의 방사원에서 시작하는 2 개 이상의 트랜스미션 통로를 포함하며, 트랜스미션 통로의 각 세트는 각각의 격자구역을 통과하여 별개의 어레이에서 끝이나는 것을 특징으로 하는 토크변환기.
- 제 1항에 있어서, 변환기는 2 개의 트랜스미션 통로를 포함하며, 각각의 통로는 공통 방사원에서 시작하여 각각의 격자구역을 통과하고 별개의 어레이에서 끝이나는 것을 특징으로 하는 토크변환기.
- 제 1항에 있어서, 변환기는 2 개의 트랜스미션 통로를 포함하며, 각각의 통로는 별개의 방사원에서 시작하여 각각의 격자구역을 통과하고 공통 어레이에서 끝이나는 것을 특징으로 하는 토크변환기.
- 제 1항에 있어서, 변환기는 2 개의 트랜스미션 통로를 포함하며, 각각의 통로는 공통 방사원에서 시작하여 각각의 격자구역을 통과하고 공통 어레이에서 끝이나는 것을 특징으로 하는 토크변환기.
- 제 1항에 있어서, 변환기는 2 세트의 트랜스미션 통로를 포함하며, 각각의 세트는 2 개 이상의 별개의 방사원에서 시작하는 2 개 이상의 트랜스미션 통로를 포함하며, 트랜스미션 통로의 각 세트는 각각의 격자구역을 통과하여 공통 어레이에서 끝이나는 것을 특징으로 하는 토크변환기.
- 제 2항에 있어서, 제 1경계는 샤프트의 회전축선에 관하여 실질적으로 방사상으로 배치되어 있고, 그리고 각각의 방사원에서 방사된 EMR은 샤프트의 회전축선에 평행하게, 실질적으로 축방향으로 방사되는 것을 특징으로 하는 토크변환기.
- 제 2항에 있어서, 제 1경계는 샤프트의 회전축선과 공통직선인 중심축과 실질적으로 원통형이고, 그리고 각각의 방사원에서 방사된 EMR은 샤프트의 회전축선에 수직하게, 실질적으로 방사상 방향으로 방사되는 것을 특징으로 하는 토크변환기.
- 제 2항에 있어서, 제 2경계는 샤프트의 회전축선과 공통직선인 중심축과 실질적으로 원통형이고, 그리고 각각의 어레이는 이 경계에 인접하여 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 토크변환기.
- 제 2항에 있어서, 상기 제 2경계는 샤프트의 회전축선에 관하여 실질적으로 방사상으로 배치되어 있고, 그리고 각각의 어레이는 이 경계에 인접하여 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 토크변환기.
- 제 1항에 있어서, 상기 무늬 또는 무늬군은 적어도 하나의 토크입력부재의 각속도를 유도하도록 프로세서에 의해 처리되는 것을 특징으로 하는 토크변환기.
- 제 1항에 있어서, 상기 무늬 또는 무늬군은 적어도 하나의 토크입력부재의 상대적인 각위치를 유도하도록 프로세서에 의해 처리되는 것을 특징으로 하는 토크변환기.
- 제 1항에 있어서, 적어도 하나의 격자구역은 특징부 즉 고투과성 또는 저투과성의 부가적인 영역을 포함하고, 고투과성 또는 저투과성의 부가적인 영역에서 발생되는 무늬는 각 격자요소가 부착되어 있는 토크입력부재의 절대적인 각위치를 유도하기 위해 처리되는 것을 특징으로 하는 토크변환기.
- 제 1항에 있어서, 적어도 하나의 격자구역은 바코드의 연속의 형태로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 토크변환기.
- 제 16항에 있어서, 각각의 어레이 상에 발생되는 무늬는 적어도 하나의 토크입력부재의 절대 각위치를 유도하도록 처리되는 것을 특징으로 하는 토크변환기.
- 제 16항에 있어서, 각각의 어레이 상에 발생되는 무늬는 양자의 토크입력부재의 절대 각위치를 유도하도록 처리되고 그리고 제 1 및 제 2토크입력부재의 절대 각위치의 차이는 샤프트의 토크 크기의 측정을 제공하도록 처리되는 것을 특징으로 하는 토크변환기.
- 제 1항에 있어서, 어레이는 1차원 또는 2차원 어레이, CCD, VLSI영상칩 또는 측방향효과 포토다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 토크변환기.
- 제 2항에 있어서, 투과성 매질은 중합체 또는 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 토크변환기.
- 제 2항에 있어서 격자구역은 제 1 또는 제 2경계 상의 금속코팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 토크변환기.
- 제 2항에 있어서, 격자구역은 제 1 또는 제 2경계 상의 포토리소그래피 프로세스에 의해 침착된 코팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 토크변환기.
- 제 2항에 있어서, 격자구역은 매질의 물리적 또는 화학적인 변형을 포함하는 것을 특징으로 하는 토크변환기.
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