KR101827755B1 - 회전 구동 장치 또는 기계용 토크 측정 장치 및 방법 - Google Patents

회전 구동 장치 또는 기계용 토크 측정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 회전 구동 장치 또는 기계용 토크 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 과제는 적은 비용으로 기존 시스템에 삽입될 수 있고 신뢰할 수 있는 토크 측정을 가능하게 하는 회전 구동 장치 또는 기계용 비접촉식 토크 측정 솔루션을 제공하는 것이다. 장치 측면에서 볼 때 상기 과제는 센서 및 송신기측 신호 처리 유닛이 지지판 상에 배치되어 있고, 이러한 지지판은 구동 장치 또는 기계의 구동 디스크에 간접적으로 연결되어 있으며, 상기 송신기측 신호 처리 유닛이 생성된 송신 신호를 송출하기 위해 송신 안테나를 갖고, 상기 송출된 송신 신호를 수신하기 위한 수신 안테나를 갖는 수신기측 신호 처리 유닛이 상기 송신기측 신호 처리 유닛과 공간적으로 분리되어 배치되어 있으며, 그리고 상기 수신기측 신호 처리 유닛이 검출된 토크 신호를 출력하기 위한 출력부를 가짐으로써 해결된다.

Description

회전 구동 장치 또는 기계용 토크 측정 장치 및 방법 {TORQUE MEASUREMENT ARRANGEMENT AND METHOD OF ROTATING DRIVES OR MACHINES}
본 발명은 토크를 검출하기 위한 센서와 센서 신호를 출력 신호로 변환하기 위한 신호 처리 유닛을 포함하는 회전 구동 장치 또는 기계용 토크 측정 장치에 관한 것이다.
본 발명은 또한 회전 구동 장치 또는 기계용 토크 측정 방법과도 관련이 있으며, 상기 방법에서는 센서에 의해 토크용 센서 신호가 검출되고, 그리고 이러한 센서 신호가 신호 처리 유닛에 전송된 다음, 이 신호 처리 유닛에서 출력 신호로 변환되어 출력된다.
본 설명서에서는 예컨대 에너지 변환에 의해 구동 장치 샤프트의 회전 운동을 발생시킬 수 있는 전기 모터 또는 내연 기관이 회전 구동 장치로 이해된다.
"기계"라는 개념은 가동성 부품들을 갖는 장치를 의미하는데, 이러한 가동성 부품들은 운동 시 구동 장치에 의해 오프셋 될 수 있다. 특히 예를 들어 차량의 공조 시스템에 삽입되는 압축기가 기계로 이해될 수 있다. 이러한 경우에는 통상적으로 또한 내연 기관의 샤프트와 같이 공조 압축기(air-conditioning compressor)의 샤프트에 구동 디스크가 장착되고, 그리고 2개의 구동 디스크 위에 놓인 벨트에 의해 힘 전달이 가능하게 된다.
이와 관련하여서는 형성예들이 공지되어 있는데, 이러한 형성예들에서 공조 압축기는 클러치를 통해 작동된다. 이러한 클러치 작동으로 인해 내연 기관에서 공조 압축기로의 힘 전달이 중단될 수 있는데, 예를 들면 이와 같은 힘 전달 중단 경우는 냉각 성능(cooling capacity)이 요구되지 않는 경우인데, 그 이유는 주변 온도가 상응하게 낮은 값을 갖고 있기 때문이다.
예컨대 차량 내 또는 검사대에서는 구동 장치 또는 공조 압축기의 토크 측정이 필수적일 수 있다.
종래 기술에는 토크 측정을 위해 소위 압축기의 샤프트에 스트레인 게이지(strain gauge)(DMS)들이 적용되어야 하는 토크 측정 허브(torque measuring hub)들을 삽입하는 것이 공지되어 있다. 상기와 같은 측정 장치의 설치를 위해서는 압축기 분리가 불가피하다.
종래 기술에 따른 이러한 해결책에서 나타나는 단점은 측정 장치를 설치하기 위해 압축기를 분리해 내야 한다는데 있다. 상기와 같은 설치를 실시하기 위해서는 다수의 작업 단계가 필요하다. 한편으로는 압축기를 분리하기 전에 냉매 회로로부터 냉매를 빨아내야 한다. 또한, 압축기를 구동시키는 구동 벨트를 이완시키기 분리해 내야 한다. 그래야만 후속해서 차량으로부터 압축기가 분리될 수 있다.
스트레인 게이지들은 압축기의 샤프트에 맞게 적용되기 때문에 압축기가 분해되어야 한다. 분리된 샤프트 상에서 스트레인 게이지들은 측정 장치의 센서로서 설치된다. 측정 장치의 접속 라인들은 압축기로부터 외부로 리드되어야 한다(leakage). 후속해서 압축기의 조립 및 설치가 이루어질 수 있다. 이어서 공조 회로가 배기되거나 공조 장치가 새로 충전된다.
본 발명의 과제는 적은 복잡성으로 기존의 시스템에 설치할 수 있고 신뢰할 수 있는 토크 측정을 가능하게 하는, 회전 구동 장치 또는 기계용 비접촉식 토크 측정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제는 특허청구범위 청구항 1의 특징들을 갖는 장치에 의해 해결된다. 개선예들은 종속 청구항들에 제시되어 있다.
토크 측정 장치는 송신기측 및 수신기측 신호 처리 유닛으로 분할될 수 있다. 송신기측 신호 처리 유닛은 지지판 상에 설치되고, 이러한 지지판은 예컨대 구동 디스크와 연결된 클러치 압력판(clutch pressure plate)에 연결되어 있다. 이 목적을 위해 기계의 기존 클러치 압력판이 본 발명에 따라 변형된 클러치 압력판과 지지판으로 교체된다.
상기 변형된 클러치 압력판 상에는 예를 들어 스트레인 게이지로 설계된 적어도 하나의 센서 외에, 적어도 하나의 송신기측 신호 처리 유닛이 배치되어 있다. 이 신호 처리 유닛에서는 센서 신호가 무선 신호(radio signal)로 변환된다. 이러한 무선 신호는 마찬가지로 클러치 압력판 상에 배치된 송신 안테나를 통해 송출된다.
따라서 회전하는 송신기측 신호 처리 유닛에서 생성된 무선 신호가 송신기 안테나와 수신기 안테나에 의해 고정식으로 배치된 수신기측 신호 처리 유닛에 무선으로 전송될 수 있다. 수신기측 신호 처리 유닛에서는 무선 신호에서 다시 센서 신호가 얻어지고 아날로그 또는 디지털 신호 또는 값 형태로 출력될 수 있다.
클러치 압력판과 연결된 지지판 상에 수신기측 신호 처리 유닛이 설치됨으로써 예를 들어 공조 압축기의 원래의 클러치 압력판이 클러치 기능에 영향을 주지 않으면서 본 발명에 따른 구조로 교체될 수 있다.
따라서 공조 압축기의 샤프트 상에 센서들을 설치하는 것과 관련한 복잡성이 방지된다. 이에 따라 본 발명은 측정대 또는 시험대에서의 사용과 차량에서의 기계 확장 이 두 경우 모두에 적합하다.
바람직하게는 토크를 측정하기 위한 스트레인 게이지 형태로 된 다수의 센서가 설치될 수 있고, 이 경우 다수의 센서는 하나 또는 다수의 관련된 송신기측 신호 처리 유닛과 연결되어 있다. 센서들을 설치하기 위해 클러치 압력판이 상응하게 설계됨으로써, 결과적으로 예를 들면 스트레인 게이지가 배치될 수 있는 3개의 영역이 준비된다.
특히 바람직하게는 예를 들면 증폭기, 전압 주파수 변환기, 변조기 및 HF 증폭기 및 안테나와 같은 부품 그룹을 포함할 수 있는 회전하는 송신기측 신호 처리 유닛에 유도성 에너지 전달 방법으로 전압이 공급될 수 있다. 이와 같은 방법에서 공급될 부품 그룹에서 전압을 유도할 수 있는 교번 자기장(alternating magnetic field)이 형성된다. 송신기측 신호 처리 유닛은 내부 작동 전압을 공급하기 위해 전력 발생 장치와 같은 상응하는 수단을 갖는다.
토크를 검출하기 위해서는 클러치 압력판으로 설계될 수 있는 소위 스프링 벨로우(spring bellow)의 형태 변경 측정이 이루어진다. 형태 변경(이러한 형태 변경 크기로부터 후속해서 토크가 추론됨)은 적합한 센서들에 의해 측정된다. 사용 시에는 예컨대 스트레인 게이지가 적합하다. 대안적으로 형태 변경은 압전 또는 자기 탄성 센서들에 의해서도 검출될 수 있다.
상기 과제는 청구항 7의 특징들을 갖는 방법에 의해서도 해결된다. 개선예들은 종속 청구항들에 제시되어 있다.
본 발명에 따르면, 클러치 압력판으로 설계된 스프링 벨로우의 형태 변경은 스트레인 게이지에 의해 검출된다. 스트레인 게이지로부터 생성된 센서 신호는 송신기측 신호 처리 유닛의 신호 처리에 공급되며, 그 결과 센서 신호의 값을 포함하는 무선 신호가 형성되어 송출된다. 이러한 신호 처리 시 센서 신호는 예들 들면 증폭되고, 전압에서 주파수로 변환된 다음 변조될 수 있다.
고주파수 무선 신호는 송신 안테나로부터 송출되어 수신기 안테나에 의해 수신된다. 수신기 안테나와 연결된 수신기측 신호 처리 유닛에서는 고주파수 무선 신호가 추가로 신호 처리되며, 그 결과 측정될 토크에 대한 아날로그 전압 값 또는 디지털 값이 출력된다. 이러한 신호 처리 시 고주파수 무선 신호는 예를 들어 복조 되고, 주파수에서 전압으로 변환된 다음 필터링 과정을 거쳐 증폭된다. 선택적으로 디지털 출력 신호를 제공하기 위해 아날로그 디지털 변환도 이루어질 수 있다.
송신기측 신호 처리 유닛은 회전하는 클러치 압력판 또는 구동 디스크에 연결될 수 있다. 이러한 연결에 의해 송신기측 신호 처리 유닛 또한 예를 들면 클러치 압력판의 회전 속도에 따라 회전한다. 송신기측 신호 처리 유닛에 작동 전압을 확실하게 공급하기 위해 에너지는 송신기측 신호 처리 유닛에 유도성 전달 방법으로 제공된다.
본 발명의 형성예들의 추가적인 세부 사항들, 특징들 및 장점들은 관련 도면들을 참고로 인용하는 실시예들의 후속 설명에 제시된다.
도 1은 종래 기술에 따른 토크 측정 장치를 도시한 도면이고,
도 2는 구동 디스크 및 클러치 압력판을 갖는 종래 기술에 따른 압축기를 도시한 도면이며,
도 3은 본 발명에 따른 토크 측정 장치의 형성예를 사시도로 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명의 형성예를 분해 사시도로 도시한 도면이며,
도 5는 외부 부품 그룹들과 함께 토크 측정 장치를 도시한 도면이고, 그리고
도 6은 토크 측정 장치로 토크 측정 시 나타나는 예시적인 신호 프로파일을 도시한 도면이다.
도 1에는 회전 구동 장치 또는 기계의 비접촉식 토크 측정을 위한 종래 기술에 따른 장치(1)의 예가 도시되어 있으며, 이때 상기 장치는 토크 측정 장치(1)로도 표기될 수 있다. 모터(2)와 같은 회전 구동 장치와 압축기(3)와 같은 기계 사이에서, 상기 모터(2)에 의해 구동되는 샤프트(4) 영역에는 종래의 토크 측정 장치(1)가 배치되어 있다. 상기 샤프트(4)는 도시된 2개의 베어링 블록(5) 내에 지지되어 하나의 단부에 구동 디스크(6)를 갖는다. 벨트(7)에 의해서는, 모터(2)에 의해 발생되는 회전 운동이 제 1 구동 디스크(6)를 거쳐 제 2 구동 디스크(8)에 전달되며, 그러한 방식으로 압축기(3)를 구동시킨다.
모터(2)가 구동 디스크(6)와 직접 연결된 시스템들에서 토크 측정 장치(1)를 추가 설치할 경우, 도 1에 도시된 해결책에 도달하거나 토크 측정 장치(1)를 압축기(3)의 도면에 자세히 도시되지 않은 샤프트와 연결하기 위해 많은 구조적 복잡성이 불가피하다.
그 밖에 도 1에 도시된 해결책의 단점은, 압축기(3)에서 토크가 측정되어야 하는 경우, 토크 측정이 압축기(3)에서 직접 이루어지지 않고 모터(2)의 샤프트(4)에서 이루어진다는 점이다. 예를 들면 구동 벨트(7)에 의한 토크 방해가 상기와 같이 검출될 수 없고 측정 결과에 오류가 발생할 수 있다.
도 2에는 압축기(3)의 샤프트 상에 고정된 제 2 구동 디스크(8) 및 클러치 압력판(9)을 갖는 압축기(3)로 설계된 예시적 기계(3)가 도시되어 있다. 상기 압축기(3)는 예를 들면 차량의 공조 장치의 구성 부품이며 도면에 도시되지 않은 구동 벨트(7)에 의해 구동된다. 이와 같은 구동 벨트(7)는 제 1 구동 디스크(6)와 연결되어 있을 수 있는데, 상기 제 1 구동 디스크는 내연 기관(2)과 같은 구동 장치(2)에 의해 구동된다. 도 2의 예에서 압축기(3)는 도면에 자세히 도시되지 않은 클러치를 갖는데, 이러한 클러치를 통해서 압축기의 기능이 필요하지 않은 경우에는 압축기(3)가 클러치 해제될 수 있다. 따라서 내연 기관이 압축기(3)의 운동에 에너지를 제공할 필요가 없고 연료가 절약된다.
도 3에 도시된, 본 발명에 따른 토크 측정 장치(1)의 실시예는 클러치 압력판(9) 또는 이러한 클러치 압력판의 삽입을 참조해 본 발명을 설명한다. 본 발명에 따른 해결책은 물론 클러치의 존재에 구속되어 있지 않으며, 클러치 없이도 구동 장치(2)들 또는 기계(3)들에 사용될 수 있다.
따라서 언급한 클러치 압력판(9)이 없이 이루어지는 삽입도 가능하다. 이러한 경우 토크 측정 장치(1)는 어떠한 토크가 측정되어야 하는지에 따라 기계적 구성을 적합하게 조정함으로써 예를 들면 임의의 샤프트(4), 구동 장치(2) 또는 기계(3)의 구동 디스크(6 또는 8)와 직접 연결된다.
회전 구동 장치(2) 또는 기계(3)의 비접촉식 토크 측정을 위한 본 발명에 따른 장치(1)는 압축기(3)의 구동 디스크(8)에 직접 설치될 수 있음으로써 구동 벨트(7) 또는 다른 부재들에 영향을 주지 않으면서 압축기(3)의 토크 측정을 가능하게 한다.
이를 위해 토크 측정 장치(1)는 예를 들어 단 하나 또는 소수의 나사를 갖는 기존 클러치 압력판(9)의 대체 부품으로서 적용될 수 있다. 원래의 클러치 압력판(9)의 전체 높이는 최소로만 초과되는데, 그 이유는 본 발명은 매우 밀집된 설치 공간에 적용될 수 있기 때문이다.
도 3은 상기와 같은 대체 부품을 사시도로 도시한다. 클러치 압력판(9)에는 스트레인 게이지(10)로 설계된 센서들이 장착되어 있다. 클러치 압력판(9)은 지지판(11) 및 덮개판(12)을 갖는 고정 부재(13)들에 의해 연결되어 있다. 클러치 압력판(9)은 고정 부재(13)들에 의해 플랜지(14)와도 연결되어 있다. 상기 플랜지(14)는 압축기(3)의 샤프트와 연결된다.
스트레인 게이지(10)에 의해 획득된, 가변적인 저항 값 형태의 센서 신호들은 관련된 송신기측 신호 처리 유닛(15)에서 처리된다.
토크 측정은 비접촉식 측정으로 실시될 수 있다. 따라서 측정값, 데이터 및 전압을 전송하기 위해 사용되는 예컨대 슬립 링(slip ring)과 같은 마모 부품들이 생략된다. 이를 위해 하나의 또는 각각의 신호 처리 유닛(15)이 송신 신호를 생성하기 위한 송신 유닛과 이러한 송신 신호를 송출하기 위한 도면에는 도시되지 않은 송신 안테나를 갖는다.
상기 송신 신호는 수신기 안테나(16)에 의해 수신되어 수신기측 신호 처리 유닛(17)에서 처리된다. 상기와 같은 처리에는 예를 들면 수신된 신호 주파수를 더 낮은 주파수 범위로 변환, 수신 신호를 디코딩, 수신된 신호를 변환(주파수를 전압으로 변환) 그리고 출력용 신호를 편집(아날로그에서 디지털로 변환)하는 공정이 포함될 수 있다. 물론 상기와 같은 신호 처리 공정들은 송신기측 신호 처리 유닛(15)에서도 이루어지며, 이 경우 신호 변환 방향은 반대 방향일 수 있다(전압을 주파수로 변환/디지털에서 아날로그로 변환).
토크 측정 장치(1)의 측정 데이터를 전송하기 위해서는 종래 기술에 따른 임의의 알려진 전송 방법들과 프로토콜들이 사용될 수 있다.
출력을 위해 편집된 신호는 수신기측 신호 처리 유닛(17)에 의해 예를 들면 접속 케이블(18)을 통해 디지털 형태로 출력된다. 이러한 접속 케이블(18)은 도면에 도시되지 않은 중앙 제어 유닛(19)과 연결될 수 있다.
전압 공급은 예를 들어 9V 내지 36V의 전압 그리고 220V의 전압으로 이루어질 수 있으며, 이 경우 토크 측정 장치(1) 및 송신기의 공급 전압은 안테나(16)를 통한 유도에 의해 이루어진다. 송신기측 신호 처리 유닛(15)은 내부 작동 전압을 제공하기 위한 수단을 갖는다.
스트레인 게이지(10)와 같은 토크 측정에 필요한 센서는 도 4의 하부 부분에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 토크 측정 장치(1)에서 클러치 압력판(9)에 설치되어 있다.
이러한 목적으로 본 발명에 따른 클러치 압력판(9)은 도 4에 도시된 바와 같이 3개의 영역에 설계되어 있는데, 이러한 영역들은 클러치 압력판(9)의 내부 부분을 클러치 압력판(9)의 외부 부분과 연결한다. 예에는 이와 같이 3개의 영역이 형성되어 있고, 이러한 영역들에는 스트레인 게이지(10)들이 배치되어 있다.
도 4의 상부 부분에는 본 발명에 따른 장치(1)의 구성 부품들이 분해 사시도로 도시되어 있다. 왼쪽에서 오른쪽으로 다음의 구성 부품들이 도시되어 있다:
Figure 112015126963793-pat00001
수신 안테나(16)와 연결된 접속 케이블(18)을 갖는 수신기측 신호 처리 유닛(17),
Figure 112015126963793-pat00002
상기 수신 안테나 상에 고정된 3개의 송신기측 신호 처리 유닛(15)을 갖는 지지판(11),
Figure 112015126963793-pat00003
고정 부재(13)들,
Figure 112015126963793-pat00004
클러치 압력판(9),
Figure 112015126963793-pat00005
플랜지(14),
Figure 112015126963793-pat00006
덮개판(12) 또는 (결합판).
도 5에는 외부 부품 그룹들과 함께 토크 측정 장치(1)가 도시되어 있다. 회전하는 토크 측정 장치(1)는 수신기측 신호 처리 유닛(17)과 연결된 수신 안테나(16)에 의해 둘러싸여 있다. 도 5에 도시된 예에서 신호 처리 유닛(17)은 2개의 구성 부품(a 및 b)으로 분할되어 있다. 구성 부품(17a)은 수신 안테나(16)용 홀더이고, 이 경우 구성 부품(17b)은 신호 처리를 담당하는 유닛을 나타낸다.
대안적인 실시예에서 상기 구성 부품(17a 및 17b)들은 단일 부품 그룹(17)으로도 통합될 수 있다. 두 예에서 토크 측정 장치(1)에 의해 제공되는 그리고 출력을 위해 편집되는 출력 신호는 접속 케이블(18)을 통해 중앙 제어 장치(19)에 전송된다. 차량에서 상기와 같은 중앙 제어 장치(19)는 통상적으로 존재하는 제어기일 수 있다.
실험실 또는 측정대 또는 시험대에서 본 발명을 사용할 경우, 중앙 제어 유닛(19)은 상응하는 인터페이스를 갖는 개인용 컴퓨터 또는 상응하는 측정 기구일 수 있다. 도 5에서 수신기측 신호 처리 유닛(17)과 중앙 제어 장치(19) 사이에 도시된 제 2 라인에 의해 작동 전압(UB)이 수신기측 신호 처리 유닛(17)에 전송될 수 있다.
도 6에는 토크 측정 장치(1)에 의한 토크 측정 시 나타나는 예시적인 신호 프로파일이 도시되어 있다.
도 6의 상부 부분은 회전하는 송신기측 신호 처리 유닛(15)에서 실행되는 과정들을 나타내는 반면, 하부 부분은 수신기측 신호 처리 유닛(17)에서 실행되는 과정들을 묘사한다.
예를 들어 본 발명에 따른 장치에서는 다음의 컴포넌트들이 삽입된다:
Figure 112015126963793-pat00007
정지 팽창 또는 온도 측정을 위한 1-채널-송신기. 송신기측 신호 처리 유닛(15)은 센서 신호들을 조절하는데 사용되고, 이동된 기계 부품으로부터 고정식 수신기측 신호 처리 유닛(17)(원격 측정 수신기(telemetry receiver))으로의 측정 데이터 무선 전송을 가능하게 한다.
Figure 112015126963793-pat00008
고정식 수신기측 신호 처리 유닛(17)은 송신기측 신호 처리 유닛(15)(원격 측정 송신기(telemetry sender))로부터 송신되는 측정 데이터를 수신하고 재생하는데 사용된다.
Figure 112015126963793-pat00009
전력 발생 장치는 회전하는 시스템 컴포넌트들, 즉 송신기측 신호 처리 유닛(15)의 전기 공급에 사용되는 유도성 공급의 중심 컴포넌트이다.
토크 측정 장치(1)의 송신기측 신호 처리 유닛(15) 및 상기 토크 측정 장치에 포함된 송신기의 공급 전압은 안테나(16)를 통해 유도성으로 보장된다. 이 목적을 위해 송신기측 신호 처리 유닛(15)에는 전력 발생 장치(20)가 배치되어 있고, 이러한 전력 발생 장치는 안테나들을 통해 유도성으로 주입되는 에너지를 송신기측 신호 처리 유닛(15)의 부품 그룹들용 작동 전압으로 변환한다.
스트레인 게이지(10)들은 종래 기술과 같이 측정 브리지(measuring bridge)의 센서 구성 부품으로서 사용될 수 있고, 센서 신호를 처리한다. 센서 신호 변경은 스트레인 게이지(10)(DMS)의 팽창 또는 압축 시에 발생한다. 대안적으로 송신기측 신호 처리 유닛(15)은 열전 소자(thermo element)가 센서로 삽입되는 경우 온도 변동도 측량할 수 있다. 이러한 경우에는 접촉점 위치-온도에 따라 센서 신호가 변동된다.
센서 신호는 뒤에 배치된 증폭기(21)에 의해 증폭된 다음 기준치에 맞게 조절된다. 상기와 같은 증폭을 통해서는 이용되는 센서(10)의 측정 범위가 조절될 수 있다.
제 1 신호 변환기(22)에서 제 1 변조는 전압-주파수 변환이고 변환된 신호를 공급하며, 이때 상기 변환된 신호는 송신기의 전체 사용 온도 범위에 걸친 변동에 안정적이다. 형성된 주파수는 소위 서브 캐리어 주파수로 표기된다.
후속해서 HF 변조기(23)에서의 주파수 변조에 의해 전송될 신호의 제 2 변환이 이어지며, 이 경우 서브 캐리어 또는 서브 캐리어 주파수는 시스템의 HF 캐리어 주파수(HF ... 고주파수)를 변조한다.
상기와 같이 HF 변조기(23)에 의해 제공된 송신 신호(HF 신호)는 송신기측 신호 처리 유닛(15)의 송신 안테나를 통해 송출된 다음 장치(1)의 고정식 부품에서 수신 안테나(16)에 의해 수신된다.
상기 수신 안테나(16)는 HF 복조기(24)의 입력부와 연결되어 있다. 이러한 HF 복조기(24)는 서브 캐리어 신호를 다시 수신하기 위해 수신된 HF 신호를 복조 한다. 송신기측과 수신기측 HF 캐리어 주파수는 (제조) 공장에서부터 조절(factory-adjusted)되어 균형이 맞추어져 있다. 송신기측에서 경우에 따라 발생하는 변동은 수신기에서 자동으로 보정된다(AFC, Automatic Frequency Control).
그 다음 제 2 신호 변환기(25)에서 제 2 복조가 이어지고, 이 경우 센서 신호를 재생하기 위해 주파수-전압-변환이 실시된다.
저역 통과 필터(26)에 의해 재생된 이러한 신호의 후속 필터링은 재생 신호를 제공한다. 이러한 방식으로 예를 들면 장애 신호 성분들이 제거될 수 있다.
후속해서 출력 증폭기(27)에서 신호가 유사하게 증폭된다. 출력 증폭기(27)의 증폭 및 영점 조정(zero adjustment)은 수신기측 신호 처리 유닛(17)의 관련된 복조기 카드의 전위차계(potentiometer)를 통해 조절되는 방식으로 실시될 수 있다. 센서 신호에 비례하는 이러한 신호는 수신기측 신호 처리 유닛(17)의 출력부에서 생성되어 중앙 제어 장치(19)로 전송될 수 있다.
본 발명에 따른 토크 측정 장치(1)는 차량 내에 설치되기 이전에 또는 이후에 보정될 수도 있다.
또한, 자동 영점 기능(auto-zero-function)이 제공되고, 이러한 자동 영점 기능에 의해 자동 영점 조정이 이루어질 수 있다. 따라서 센서들에 의한 측정값 검출 시 오류가 방지된다.
하기에서는 본 발명에 의해 달성될 수 있는 몇몇 장점들이 나열된다:
Figure 112015126963793-pat00010
기술적인 장점: 동작하는 밀폐식 시스템이 개방될 필요가 없다. 따라서 오염 위험이 없다. 잘못된 조립 위험이 최소로만 존재한다.
Figure 112015126963793-pat00011
생태학적인 장점: R134a 및 PAG 오일과 같은 냉매를 빨아내고 제거할 필요가 없다.
Figure 112015126963793-pat00012
경제적인 장점: 기술자는 중앙 체결 나사만 풀고 결합판을 본 발명에 따른 토크 측정 장치(1)로 교체 그리고 수신 안테나(16)를 고정하면 된다. 따라서 최소한의 시간 소모가 구현되는데, 그 이유는 냉매를 빨아 낼 필요가 없고 그리고 압축기를 분리할 필요가 없기 때문이다.
본 발명에 따른 구조는 23밀리미터보다 낮은 적은 전체 높이를 가짐으로써 거의 모든 차량 환경에 삽입될 수 있다. 토크 측정 장치는 140℃까지의 온도 범위에서 작동하고 분당 12000의 회전 속도까지 보장할 수 있다.
1: 토크 측정 장치
2: 구동 장치/모터/내연 기관
3: 기계/압축기
4: 샤프트
5: 베어링 블록
6: 제 1 구동 디스크
7: 벨트, 구동 벨트
8: 제 2 구동 디스크
9: 클러치 압력판/클러치 디스크
10: 센서/스트레인 게이지
11: 지지판
12: 덮개판
13: 고정 부재
14: 플랜지
15: 송신기측 신호 처리 유닛
16: 수신기 안테나/수신 안테나
17: 수신기측 신호 처리 유닛
18: 접속 케이블
19: 중앙 제어 장치/제어 유닛
20: 전력 발생 장치
21: 증폭기
22: 제 1 신호 변환기
23: HF 변조기
24: HF 복조기
25: 제 2 신호 변환기
26: 저역 통과 필터
27: 출력 증폭기

Claims (10)

  1. 토크를 검출하기 위한 센서(10)를 포함하는 회전 구동 장치(2) 또는 기계(3)용 토크 측정 장치로서,
    상기 센서(10) 및 송신기측 신호 처리 유닛(15)이 고정부재(13)에 의해 지지판(11) 상에 배치되어 있고, 상기 지지판은 회전 구동 장치(2) 또는 기계(3)의 샤프트에 연결되는 플랜지(14)에 결합되는 클러치 압력판(9)에 연결되어 있으며,
    상기 송신기측 신호 처리 유닛(15)이 생성된 송신 신호를 송출하기 위해 송신 안테나를 갖고,
    상기 송출된 송신 신호를 수신하기 위한 수신 안테나(16)를 갖는 수신기측 신호 처리 유닛(17)이 상기 송신기측 신호 처리 유닛(15)과 공간적으로 분리되되, 상기 수신 안테나(16)가 상기 지지판(11)의 외주부를 둘러싸도록 배치되어 있으며, 그리고 상기 수신기측 신호 처리 유닛(17)이 검출된 토크 신호를 출력하기 위한 출력부를 갖고,
    상기 센서(10)는 스트레인 게이지인 것을 특징으로 하는,
    회전 구동 장치 또는 기계용 토크 측정 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    각각 하나의 송신기측 신호 처리 유닛(15)을 갖는 복수의 센서(10)가 배치된 것을 특징으로 하는,
    회전 구동 장치 또는 기계용 토크 측정 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신기측 신호 처리 유닛(15)이 이러한 송신기측 신호 처리 유닛(15)의 부품 그룹들의 작동 전압을 형성하기 위한 전력 발생 장치(20)를 갖고, 이러한 전력 발생 장치는 유도성 에너지 전송을 위한 상기 송신기측 신호 처리 유닛(15)의 송신 안테나에 연결된 것을 특징으로 하는,
    회전 구동 장치 또는 기계용 토크 측정 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신기측 신호 처리 유닛(15)이 전압-주파수 변환을 위한 제 1 신호 변환기(22)와 HF 변조기(23)를 갖고, 그리고 상기 수신기측 신호 처리 유닛(17)이 주파수-전압 변환을 위한 제 2 신호 변환기(25)와 HF 복조기(24)를 갖는 것을 특징으로 하는,
    회전 구동 장치 또는 기계용 토크 측정 장치.
  6. 삭제
  7. 센서(10)에 의해 토크 센서 신호가 검출되는, 회전 구동 장치(2) 또는 기계(3)용 토크 측정 방법으로서,
    상기 센서(10) 및 송신기측 신호 처리 유닛(15)이 고정부재(13)에 의해 지지판(11) 상에 배치되는 토크 측정 장치의 상기 지지판(11)을 회전 구동 장치(2) 또는 기계(3)의 샤프트에 연결되는 플랜지(14)에 결합되는 클러치 압력판(9)에 연결하고,
    상기 센서(10)에 의해 검출된 센서 신호가 송신기측 신호 처리 유닛(15)에 전송된 다음, 상기 송신기측 신호 처리 유닛(15)에서 무선 신호(radio signal)로 변환되어 송신 안테나를 통해 송출되며,
    상기 송출된 무선 신호가 상기 센서(10)를 둘러싸도록 이격되어 배치되는 수신 안테나(16)에 의해 수신되어 수신기측 신호 처리 유닛(17)에 전송되며, 상기 수신기측 신호 처리 유닛(17)에서는 상기 무선 신호가 아날로그 또는 디지털 출력 신호로 변환되어 출력되는 것을 특징으로 하는,
    회전 구동 장치 또는 기계용 토크 측정 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서 신호에 의해 상기 송신기측 신호 처리 유닛(15)에서 전압-주파수 변환 및 고주파 신호로의 변조가 실시되는 것을 특징으로 하는,
    회전 구동 장치 또는 기계용 토크 측정 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 고주파 신호에 의해 상기 수신기측 신호 처리 유닛(17)에서 복조 및 주파수-전압 변환이 실시되는 것을 특징으로 하는,
    회전 구동 장치 또는 기계용 토크 측정 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    전력 발생 장치(20)에 의한 상기 송신기측 신호 처리 유닛(15)의 작동 전압이 수신기 안테나(16)와 송신기 안테나 사이 유도성 에너지 전송에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는,
    회전 구동 장치 또는 기계용 토크 측정 방법.
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