KR950015066B1 - 토오크 검출장치 - Google Patents

토오크 검출장치 Download PDF

Info

Publication number
KR950015066B1
KR950015066B1 KR1019910014594A KR910014594A KR950015066B1 KR 950015066 B1 KR950015066 B1 KR 950015066B1 KR 1019910014594 A KR1019910014594 A KR 1019910014594A KR 910014594 A KR910014594 A KR 910014594A KR 950015066 B1 KR950015066 B1 KR 950015066B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
magnetic
rotating shaft
magnetic recording
torque
recording medium
Prior art date
Application number
KR1019910014594A
Other languages
English (en)
Other versions
KR920004822A (ko
Inventor
요리가즈 쯔지
세이지 오까다
Original Assignee
마쯔다 가부시기가이샤
후루다 노리마사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2222096A external-priority patent/JPH04104023A/ja
Priority claimed from JP2222097A external-priority patent/JP2821944B2/ja
Application filed by 마쯔다 가부시기가이샤, 후루다 노리마사 filed Critical 마쯔다 가부시기가이샤
Publication of KR920004822A publication Critical patent/KR920004822A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR950015066B1 publication Critical patent/KR950015066B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
    • G01L3/109—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving measuring phase difference of two signals or pulse trains
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
    • G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
    • G01L3/104—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving permanent magnets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H59/00—Control inputs to control units of change-speed-, or reversing-gearings for conveying rotary motion
    • F16H59/14—Inputs being a function of torque or torque demand
    • F16H59/16—Dynamometric measurement of torque

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

내용 없음.

Description

토오크 검출장치
제1도는 본 발명의 일실시예에 의한 토오크 검출장치의 구성도.
제2도는 제1도에 도시한 장치에 있어서의 제1자기록층의 구체적인 구성도.
제3도는 제1도에 도시한 장치에 있어서의 각부의 신호파형도.
제4도는 자동차의 동력전달계에 적용되는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 의한 토오크 검출장치의 구성도.
제5도는 엔진이 소정의 기준출력을 유지하고 있는 경우의 제4도에 도시한 토오크 검출장치 각부의 신호파형도.
제6도는 엔진이 소정의 기준출력에서 벗어난 출력을 유지하고 있는 경우의 제4도에 도시한 토오크 검출장치 각부의 신호파형도.
제7도는 본 발명의 또다른 실시예에 의한 토오크 검출장치의 구성도.
제8도는 제1도에 도시한 장치에 있어서의 제1 및 제2의 자기기록층의 자기면에 형성된 자기패턴의 일례를 표시한 도면.
제9도는 토오크가 회전축에 작용하지 않을 경우의 제7도에 도시한 토오크 검출장치의 각부의 신호파형도.
제10도는 토오크가 회전축에 작용할 경우의 제7도에 도시한 토오크 검출장치의 각부의 신호파형도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 회전축 11,12 : 자기기록층
13,14 : 자기헤드 15,16 : 재생회로
17 : 기록회로 18 : 증폭기
19 : 위상차검출회로 20 : 토오크 연산회로
30 : 내연기관 32 : 회전축
35 : 클러치 37 : 회전축
40 : 변속기 42 : 회전축
45 : 차동기어 47 : 차축
50 : 차륜 60 : 재생기록회로
70 : 연산회로 M1~M2 : 자기기록층
H1~H3 : 자기헤드
본 발명은 회전구동되는 회전축에 적용되는 토오크 검출장치, 특히 자동차의 자동변속기 출력축 등의 회전축의 토오크를 축의 비틀림량으로부터 구하는 차량탑재용의 토오크 검출장치에 관한 것이다.
최근, 자동차에 있어서의 토오크 검출의 필요성은 증대되어 왔다. 특히, 토오크 콘버어트를 사용한 자동 변속기에서는 정확히 검출되는 출력축의 토오크를 사용함으로써 피이드백 제어가 수행되게 되어 자동변속기의 특성의 대폭적인 향상이 기대되고 있다. 또, 4륜 구동의 차량에 있어서는, 전후륜의 토오크 배분을 검출하는 것이 대단히 중요하다.
토오크가 회전축의 전달될 때, 토오크에 비례하는 비틀림변형이 회전축에 발생한다. 전달된 토오크를 T라 할때, 회전축의 비틀림각 θ는 다음의 공식(1)로 알 수 있다. 비틀림각 θ는회전축의 축방향으로 거리 L만큼 서로 떨어져 있는 두 지점사이에서 측정된다 ;
θ=64TL/2πGd4……………………………………………………(1)
여기서 d는 회전축의 직경이고, G는 회전축의 재질에 의해 결정되는 횡탄성 계수이다. 공식(1)은 다음과 같이 변형된다.
T=2πθGd4/64L……………………………………………………(2)
회전축의 직경 d와 횡탄성계수 G가 알고 있는 값이라면, 전달 토오크 T는 회전축의 축방향으로 거리 L만큼 서로 떨어져 있는 두 지점 사이에서 측정된 비틀림각 θ를 사용해서 공식(2)로 구할 수 있다.
상기 기술된 원리에 따라서 여러가지 토오크 검출장치가 제안되어 있다. 2개의 광학식 로우터리 엔코우더를 사용하는 토오크 검출기가 알려져 있다.
일본국 특허공개공보 소화 62-239031호에는 자기 스케일과 비가동자기센서로서 자기드럼 또는 자기디스크로 구성되는 2세트의 자기로우터리 엔코우더를 사용하는 토오크 검출기가 기재되어 있다. 자기스케일은 회전축의 축방향으로 거리 L만큼 서로 떨어져 있는 두 지점에 각각 위치하고 동축으로 회전축에 고정되어 있다. 비가동자기센서는 자기스케일의 자기면에 대향해서 설치되어 있다. 자기스케일들의 각각은 그것이 회전축에 고정되기 이전에, 많은 자극들이 자기면 전 외주면에 일정한 피치로 배열되도록 미리 자화되어 있다. 자기센서들의 각각은 자속(磁束)의 변화를 주기적 전기신호로 바꾸고 그것을 출력하기 위한 자기저항 효과소자를 포함한다.
자속의 변화는 회전축이 회전하는 동안, 자기스케일의 자기면상의 자기패턴에 의해서 발생한다. 2세트의 자기스케일 및 자기센서는 회전축의 비틀림각 θ를 측정하기 위한 2세트의 자기로우터리 엔코우더를 형성한다.
비틀림변형이 토오크로 인해서 회전축에 발생할 때, 회전축의 비틀림양에 비례하는 위상차가 두 자기 센서의 출력신호 사이에서 발생한다. 다음의 공식(3)으로써, 회전축의 비틀림각 θ와 자기센서의 출력신호 사이의 시간의 단위로 측정된 위상차 △t와의 관계를 알 수 있다. ;
θ=2π△tN…………………………………………………………(3)
여기서 N는 회전축의 단위시간당의 회전수이다. 회전수는 자기센서의 출력신호 주파수 f의 측정값을 사용해서 다음의 공식(4)로써 구할 수 있다.
N=f/u…………………………………………………………………(4)
여기서 u는 자기스케일의 자극수이며 알고 있는 상수다. 회전축의 비틀림각 θ가 공식(3)과 (4)로써 알 수 있다면, 전달토오크 T는 공식(2)로써 구할 수 있다.
그러나, 2개의 자기로우터리 엔코우더를 사용한 종래의 토오크 검출장치는 정도(精度)가 좋은 토오크 검출을 행할 수 없는 기본적인 문제가 있다. 고정도의 검출을 저해하는 제1의 요인은, 회전축에 로우터리 엔코우더를 고정할 때 자기스케일 사이에 생기는 불가피한 원주위치오차이며, 또한 그 원주위치오차는 자기센서들이 각각 자기스케일에 대향해서 설치될 때 자기센서들 사이에서 거의 불가피하게 발생한다. 회전축이 하중으로부터 해제되서 무부하로 회전하고 있을때, 자기스케일 또는 자기센서의 위치오차로 인해서 자기센서의 출력신호 사이에서 위상차의 오차가 발생하므로, 회전축의 비틀림변형없이 외관상의 토오크가 검출된다. 즉, 검출토오크에서 오차가 발생한다. 제2의 요인은 회전축에 하중이 가해지는 동안 회전축에 잔류하는 변형이다. 변형이 회전축 그 자체에 잔류할 때, 토오크가 회전축에 걸리지 않을지라도, 잔류변형에 기인해서 자기센서들 사이의 출력신호 사이에서 위상차의 오차가 발생한다. 따라서, 검출토오크에서 오차가 발생한다.
검출토오크의 오차를 제거하기 위하여, 새로운 토오크 검출장치가 일본국 특허 공개공보 제3-115940호(1991. 5. 16)로 공개되었던 일본국 특허원 제1-254561(1989. 10. 29)호에 기재되어 있다. 그 토오크 검출장치는 기록 및 재생을 위한 자기디스크와 비가동자기헤드로 구성된다. 자기디스크는 회전축의 축방향으로 거리 L만큼 서로 떨어져 있는 두 지점에서 회전축에 개별적으로 그리고 동축으로 고정되어 있어 회전축과 같이 회전한다. 비가동자기헤드는 자기디스크의 자기면에 대향해서 설치되어 있다.
상기 특허원에 개시된 토오크 검출기에 의하면, 각각의 주기적 동위상(in-phase) 전기신호는, 전달토오크 검출이전의 준비단계에서 회전축이 하중에서 해제되어 무부하상태로 회전하는 동안, 2개의 자기헤드에 기록신호로서 주어진다. 자기헤드는, 각각의 기록신호를 각각의 대응하는 자속변화, 즉 자기신호로 변환시키기 위한 기록동작을 수행한다. 그 결과, 자기헤드의 동위상의 자기신호는, 자기디스크의 자기면에 각각의 자기패턴의 형태로 기록되어 많은 자극이 자기디스크의 전외주면에 소정피치로 배열된다. 이리하여, 2개의 자기디스크가 회전축에 각각 고정된 후 토오크 검출을 위한 동일한 자기패턴이 자기디스크의 각각의 자기면상에 동시에 형성된다.
그러므로, 2개의 자기로우터리 엔코우더를 사용한 토오크 검출장치와는 달리 자기디스크가 회전축에 각각 고정될 때 자기디스크 사이에 생기는 원주위치오차는 고려할 필요가 없다.
상기 자기헤드는 또한 자기디스크의 자기면상의 각각의 자기패턴을 읽어 내기 위한 재생동작을 수행한다. 각 자기헤드는 자속의 변화를 주기적 전기신호로 변환해서 그것을 출력하는 기능을 갖고 있다. 자속의 변화는 회전축이 회전하는 동안, 자기면상에서 자기패턴에 의하여 동시에 발생한다. 각 자기헤드는 재생 및 기록시에 같은 위치를 유지한다. 그러므로, 2개의 자기로우터리 엔코우더를 사용하는 토오크 검출장치와는 달리, 자기헤드의 원주위치오차의 영향은, 자기헤드가 자기디스크의 자기면에 대향해서 설치될 때 그들 사이에서 자기디스크의 원주위치오차가 발생할지라도, 기록과 재생동작 사이에서 상쇄된다. 즉, 자기헤드의 위치오차는 자기헤드의 출력신호 사이에서 위상차의 오차를 발생시키지 않은다. 그 오차가 무부하상태의 회전축의 잔류변형에 기인해서 자기헤드의 출력신호 사이에서 발생하는 경우, 준비단계의 동작이 자기디스크의 자기면위에 자기패턴을 재형성하기 위해서 다시 수행된다. 따라서, 위상차의 오차는 자기헤드의 출력신호 사이에서 소멸된다.
비틀림변형이 토오크로 인해서 축에 발생할 때, 회전축의 비틀림량에 비례하는 위상차가 자기헤드의 출력신호 사이에서 발생한다. 회전축의 비틀림각 θ는 자기헤드의 출력신호 사이의 시간의 단위로 측정된 위상차 △t에 기초를 둔 공식(3)으로써 알 수 있다. 2개의 자기로우터리 엔코우더를 사용한 토오크 검출장치와는 달리, 자기디스크의 자기면상에 형성된 자극의 수는 준비단계에서의 무부하회전축의 단위시간당의 회전수 No와 준비단계에서의 자기헤드에 주어지는 동위상기록신호의 주파수 fo에 따라서 변화한다. 따라서, 공식(4) 대신에 다음 공식(5)로써 토오크 검출단계에서 부하상태의 회전축의 단위시간당의 회전수 N을 구하는 것이 필요하다 ;
N=(f/fo)No…………………………………………………………………(5)
여기서는 f는 토오크 검출단계에서 자기헤드의 어느 한쪽의 출력신호 주파수의 측정된 값이다. 토오크 검출단계에서, 준비단계에서의 회전축의 회전수 No와 준비단계에서의 자기헤드에 주어진 동위상 기록신호의 주파수 fo가 알려진다. 회전축의 비틀림각 θ를 공식(3) 및 공식(5)로 알 수 있을때, 전달토오크 T는 앞의 것과 마찬가지로 공식(2)로써 구할 수 있다.
그러나, 2세트의 자기디스크와 지기헤드를 사용하는 토오크 검출장치는 해결해야 할 문제를 가지고 있다. 그 문제는 항상 일정한 속도로만은 회전하지 않는 회전축에서 발생한다. 일반적으로, 자동차의 동력전달계의 회전축은 그 회전속도를 빈번하게 변화시킨다. 토오크 검출단계에서의 회전축의 단위시간당의 회전수 N이 공식(5)로써 결정되어, 준비단계에서의 회전축의 단위시간당의 회전수 No가 실제로 변하는 경우에, 일정주파수 fo를 가진 각각의 기록신호가 준비단계에서 자기헤드에 주어질지라도 자기디스크의 자기면상에 형성된 자극사이의 피치는 변화한다. 자극사이의 피치의 변화가 토오크 검출단계에서의 회전축의 회전속도의 그것과 겹쳐진다. 따라서, 토오크 검출단계에서의 자기헤드의 출력신호의 주파수 f는 크게 변화한다. 이리하여, 공식(5)로써 얻을 수 있는 단위 시간당의 회전수 N의 오차는 증가해서, 검출토오크 T의 오차는 더욱 커진다.
본 발명의 목적은 토오크 검출장치의 구성요소의 위치오차의 영향과 회전축의 잔류변형의 영향이 제거되고 또 회전축의 회전속도의 변동의 영향이 감소해서 토오크가 고정도로 검출될 수 있도록 하는, 회전하고 있는 회전축에 전달되고 있는 토오크를 검출하기 위한 토오크 검출장치를 제공하는데 있다. 본 발명의 다른 목적은 서로 단접(斷接)할 수 있게 연결되어 있는 복수의 회전축으로 구성된 자동차의 동력전달장치에 있는 회전축에 전달되는 토오크를 고정도로 검출하는데 있다.
상술한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명은 제1 및 제2의 자기기록매체가 회전축의 축방향으로 소정거리로 서로 떨어져 있는 두 지점에서 각각 고정되어 있고 또한 회전축 외주면(外周面)에 세트되어 있으며, 자기패턴이 제1의 자기기록매체의 자기면위에 단독으로 일정한 피치로 미리 형성되며 또한 전달토오크 검출이전의 준비단계에서 제2자기기록매체의 자기면에 복사되는, 회전하고 있는 회전축에 전달되는 토오크를 검출하기 위한 토오크 검출장치를 제공한다. 특히, 본 발명은 아래에 기술하고 있는 제1 및 제2의 자기기록매체, 제1 및 제2의 자기헤드, 위상차의 회전수 검출수단 및 토오크 연산수단으로 구성되는 토오크 검출장치를 제공한다. 제1자기기록매체는 자기면과 이 자기면상에 일정피치로 미리 형성된 주기적 자기패턴을 가지고 있고 또 회전축의 외주면에 고정되어 있어 회전축과 같이 회전한다. 제2자기기록매체도 자기면을 갖고 있고, 또한 회전축의 축방향으로 소정거리로 제1자기기록매체로부터 떨어진 회전축의 외주면에 고정되어 있어 회전축과 같이 회전한다. 제1의 자기헤드는 회전축이 회전하고 있는 동안, 제1자기기록매체의 자기면에서의 주기적 자기패턴을 읽어내어 제1재생신호로서 상기 주기적 자기패턴에 대응하는 주기적 전기 신호를 출력하기 위하여 제1자기기록매체의 자기면에 대향해서 움직이지 않게 설치되어 있다. 제2자기헤드는 회전축이 무부하상태에서 회전하고 있는 동안, 제1자기헤드로부터 출력되고 있는 제1재생신호와 동기(同期)한 기록신호를 받아서 제2자기기록매체의 자기면상에 상기 기록신호에 대응한 자기패턴을 형성하기 위해서, 그리고 회전축이 부하상태에서 회전하고 있는 동안 제2의 자기기록매체의 자기면상에 형성되는 자기패턴을 읽어내어 제2재생신호로서 상기 자기패턴을 대응하는 주기적 전기신호를 출력하기 위하여 제2자기기록매체의 자기면에 대향해서 움직이지 않게 설치되어 있다. 위상차 및 회전수 검출수단은 회전축이 부하상태에서 회전하고 있는 동안 제1 및 제2의 자기헤드로부터 동시에 출력되는 제1 및 제2의 재생신호를 받아서 제1 및 제2재생신호 사이의 시간의 단위의 위상차와, 제1 및 제2의 재생신호중 어느 하나에 의거한 회전축의 단위 시간당 회전수를 검출한다. 토오크 연산수단은 위상차 및 회전속도 검출수단에 의해서 검출되는 위상차 및 회전수에 의거해서 회전축에 전달되는 토오크를 연산한다.
본 발명에 의하면, 제1자기기록매체의 자기면상에 미리 형성된 주기적 자기패턴은 무부하상태에서 읽혀지고, 다음 상기 주기적 자기패턴에 1대 1로 대응하는 자기패턴이 전달토오크의 검출이전의 준비단계에서 제2자기기록매체의 자기면상에 형성된다. 그러므로, 2개의 자기로우터리 엔코우더를 사용하는 토오크 검출장치와 달리, 2개의 자기기록매체가 회전축 외주면상에 고정될 때 자기기록매체 사이의 위차오차를 고려할 필요가 없다. 또, 회전축의 회전속도가 준비단계에서 변화할 경우에도 또한, 피치는 제1자기기록매체와 동일하게 제2자기기록매체의 자기면상에 형성되는 자극사이에서 일정하게 유지된다. 2세트의 자기디스크와 자기헤드를 사용하는 토오크 검출기와 달리, 각각 일정한 피치를 갖는 자기패턴은, 회전축의 회전속도가 준비단계에서 변하든 변하지 않든간에, 토오크 검출을 위한 2개의 자기기록매체의 자기면상에 항상 준비될 수 있다.
토오크 검출단계에서, 제1 및 제2의 자기기록매체의 자기면상에서의 자기패턴은, 제1 및 제2의 자기헤드에 의해 제1 및 제2의 재생신로서 각각 읽혀진다. 그리고, 위상차가 부하에 의해 생기는 회전축의 비틀림변형에 기인해서 재생신호 사이에서 검출되며, 또한 회전축의 단위시간당의 회전수가 재생신호중의 하나에 의거해서 검출된다. 그후, 전달토오크가 위상차와 단위시간당의 회전수에 의거해서 계산된다. 이 경우에, 회전축의 원주위치오차가 자기헤드 사이에서 발생할지라도, 자기헤드의 위치오차는, 2개의 자기로우터리 엔코우더를 사용하는 토오크 검출장치와는 달리, 재생신호 사이에서 위상차의 오차를 발생시키지 않는다.
위상차의 오차가 무부하상태의 회전축의 잔류변형에 기인해서 재생신호 사이에서 일어날 경우에, 제1자기기록매체의 자기면상의 자기패턴을 제2자기기록매체의 자기면상에 복사하기 위해서 준비단계의 동작이 다시 수행된다. 결국, 재생신호 사이에서 위상차의 오차를 없애는 것이 가능한다. 따라서, 복사동작은 주기적으로 수행되어서 재생신호 사이의 위상차에 대한 오차가 항상 0에 세트될 수 있게 한다.
또, 자기패턴은 2세트의 자기디스크와 자기헤드를 사용하는 토오크 검출장치와 달리 제1자기기록매체의 자기면상에 일정한 피치로 미리 형성된다. 따라서 토오크 검출단계에서의 재생신호의 주파수는 준비단계에서의 회전축의 회전수의 변화가 아니라 토오크 검출단계에서의 그것에 의해 영향을 받는다. 즉, 토오크 검출단계에서의 재생신호의 주파수의 변화는 2세트의 자기디스크와 자기헤드를 사용하는 토오크 검출장치에 비해 감소된다. 따라서, 회전축의 단위시간당의 회전수는 더 정확하게 구할 수 있다.
본 발명에 의하면, 2개의 자기기록매체의 위치오차의 영향과, 2개의 자기헤드의 위치오차 및 회전축의 잔류변형의 영향을 제거할 수 있다. 또, 회전축의 회전수 변동의 영향을 감소시킬 수 있어서 토오크를 고정도로 검출할 수 있다.
상기 본 발명에 의하면, 회전축 전외주면상에 일정한 피치로 형성된 복수의 자기패턴층을 가진 자기면을 포함하는 제1자기기록매체가 준비되고, 복수의 자기패턴층이 서로 분리되어 개별적으로 미리 자화된다. 이 경우에, 자기패턴층은 예를 들면, 인쇄기법으로 형성될 수 있다. 자기패턴층을 가진 제1자기기록매체의 자기면상의 자기패턴의 피치는 정확히 구할 수 있다. 제1 및 제2의 자기기록매체는 회전축 전외주면상에 연속적으로 형성된 각각의 원통형 자기면을 가질 수 있다. 제1자기기록매체의 원통형 자기면은 단독으로 주기적으로 미리 자화되어 복수의 자극이 제1자기기록매체의 원통형 자기면의 원주방향으로 일정한 피치로 배열된다.
다른 발명은, 내연기관의 동력을 전달하기 위해 내연기관의 동력에 의해 회전되는 제1회전축과 제1회전축에 단접할 수 있게 연결된 제2회전축을 포함하는 자동차의 동력전달계의 토오크 검출장치를 제공하며, 이 토오크 검출장치는 제2회전축에 전달되는 토오크를 검출하기 위해 사용된다. 이 토오크 검출장치는 아래에 기술하는 제1 및 제2의 자기기록매체, 제1 및 제2의 자기헤드, 위상차 및 회전수 검출수단 및 토오크 연산수단으로 구성된다. 제1자기기록매체는 자기면과 이 자기면상에 일정한 피치로 미리 형성되는 주기적 자기패턴을 가지며, 또 제1 및 제2의 회전축중의 하나의 외주면에 고정되어 회전축과 함께 회전한다. 제2자기기록매체는 하나의 자기면을 가지고 있고, 또다른 회전축의 외주면에 고정되어 회전축과 함께 회전한다. 제1자기헤드는 제1 및 제2의 회전축이 서로 연결되어 회전하고 있는 동안 제1자기기록매체의 자기면상의 주기적 자기패턴을 읽어내어 제1재생신호로서 상기 주기적 자기패턴에 대응하는 주기적 전기신호를 출력하기 위하여 제1자기기록매체의 자기면에 대향해서 움직이지 않게 설치되어 있다. 제2의 자기헤드는 제 1및 제2의 회전축이 서로 연결되어서 엔진이 소정의 기준출력을 유지하고 있는 상태에서 회전하는 동안 제1자기헤드로부터 출력되는 제1재생신호와 동기한 기록신호를 받아서 제2자기기록매체의 자기면상에 상기 기록신호에 대응하는 자기패턴을 형성하기 위하여, 그리고 제1 및 제2의 회전축이 서로 연결되어 엔진이 소정의 기준출력에서 벗어난 출력을 유지하고 있는 상태에서 회전하는 동안 제2의 자기기록매체의 자기면상에 형성된 자기패턴을 읽어내어 제2재생신호로서 상기 자기패턴에 대응되는 주기적 전기신호를 출력하기 위해서 제2의 자기기록매체의 자기면에 대향해서 움직일 수 없게 설치되어 있다. 위상차 및 회전수 검출수단은 제1 및 제2의 회전축이 서로 연결되어 엔진이 소정의 기준출력에서 벗어난 출력을 유지하고 있는 상태에서 회전하는 동안 제1 및 제2의 자기헤드로부터 동시에 출력되는 제1 및 제2의 재생신호를 받아서 제1 및 제2의 재생신호 사이의 시간의 단위의 위상차와, 제1 및 제2재생신호중의 하나에 의거한 제2회전축의 단위시간당의 회전수를 검출한다. 토오크 연산수단은, 위상차 및 회전수 검출수단으로 검출된 위상차 및 회전수에 의거해서 엔진이 소정의 기준출력에서 벗어난 출력을 유지하고 있는 상태에서 제2회전축에 전달된 토오크를 계산한다.
준비단계에서, 제1자기기록매체의 자기면상의 자기패턴은, 제1 및 제2의 회전축이 엔진이 소정의 기준 출력을 유지하고 있는 상태에서 회전하는 동안, 읽혀지며, 그후 상기 주기적 자기패턴에 1대 1로 대응하는 자기패턴은 제2의 자기기록매체의 자기면상에 형성된다.
토오크 검출단계에서 제1 및 제2자기기록매체의 자기면상의 자기패턴은, 제1 및 제2의 회전축이 엔젠이 소정의 기준출력에서 벗어난 출력을 유지하고 있는 상태에서 회전하는 동안, 제1 및 제2의 자기헤드에 의하여 제1 및 제2의 재생신호로서 읽혀진다. 이때, 토오크에 의하여 생기는 제2회전축의 비틀림변형에 기인한 재생신호 사이의 위상차와, 재생신호중의 하나에 의거한 제2회전축의 단위시간당 회전수가 검출된다. 그후, 제2회전축에 전달되는 토오크가 위상차와 회전수에 의거해서 연산된다.
본 발명이 상술한 바와 같이 자동차와 동력전달계에 적용된다면, 자기기록매체는 전동력전달계의 토오크 변화를 구할 수 있도록 서로 연결된 제1 및 제2회전축에 고정된다. 또, 제1 및 제2의 자기헤드는 회전축의 원주방향의 어떤 위치에도 설치될 수 있다. 제1 및 제2의 회전축이 서로 연결될 때마다, 준비단계의 동작이 제2의 자기록매체의 자기면상의 자기패턴을 그때마다 새롭게 하기 위해서 수행된다. 따라서, 내연 기관 동력의 연결 및 분리가 반복될 때마다 발생할 수 있는 토오크 검출오차를 제거하는 것이 가능하다.
또다른 발명에 의하면, 회전축의 단위시간당 회전수만을 검출하기 위한 회전수 검출수단을 제공한다. 특히, 본 발명은 제1 및 제2의 자기기록매체와 제1 및 제2의 자기헤드와, 위상차 검출수단과, 회전수 검출수단 및 토오크 연산수단을 구비하고, 회전하고 있는 회전축에 전달되고 있는 토오크 검출을 위한 토오크 검출장치를 제공한다.
제1 및 제2의 자기기록매체는 각각의 자기면을 갖고, 또 회전축의 축방향으로 소정거리로 서로 떨어져 회전축의 외주면에 고정되어 회전축과 함께 회전한다.
제1 및 제2의 자기헤드는, 회전축이 무부하상태에서 회전하고 있는 동안 공통의 기록신호를 받아서, 제1 및 제2의 자기기록매체의 자기면상에 상기 공통된 기록신호에 대응하는 각각의 동일한 자기패턴을 형성하기 위해서 제1 및 제2의 자기기록매체의 자기면 각각에 대향해서 움직이지 않게 고정된다. 또, 제 1 및 제2의 자기헤드는, 회전축이 부하상태에서 회전하고 있는 동안 제1 및 제2자기기록매체의 자기면상에 형성되는 각각의 자기패턴을 읽어내어 제1 및 제2의 재생신호로서 상기 각각의 자기패턴에 대응하는 각각의 주기적인 전기신호를 출력한다. 위상차 검출수단은 회전축의 부하상태에서 회전하고 있을때 제1 및 제2의 자기헤드로부터 동시에 출력되는 제1 및 제2의 재생신호를 받아서 제1 및 제2의 재생신호 사이의 시간의 단위의 위상차를 검출한다. 회전수 검출수단은 변환수단 및 회전수 검출장치를 포함한다. 변환수단은 회전축의 일정한 회전수에 비례하는 일정한 주파수를 가진 변환수단 및 회전수 검출장치를 포함한다. 변환수단은 회전축의 일정한 회전수에 비례하는 일정한 주파수를 가진 펄스열(pulse train)을 발생한다. 회전수 검출장치는 위상차 검출수단이 위상차를 가진 제1 및 제2의 재생신호를 받는 동안, 변화수단으로부터 공급되는 펄스열에 의거해서 회전축의 단위시간당 회전수를 검출한다. 토오크 연산수단은 위상차 검출수단에 의해 검출된 위상차와 회전수 검출수단으로 검출된 회전수에 의거해서 회전축에 전달되는 토오크를 연산한다.
본 발명에 의하면, 동일한 자기패턴이 전달토오크 검출이전의 준비단계에서 무부하상태의 기록신호를 의거해서 제1및 제2의 자기기록매체의 자기면상에 형성된다. 자기기록매체의 자기면상의 자기패턴은 제1 및 제2의 재생신호가 얻어질 수 있도록 무부하상태에서 읽혀진다. 재생신호는 완전히 동위상에 있다.
이 경우에 회전축의 원주위치오차가 자기헤드 사이에서 발생하더라도, 자기헤드의 위치오차는 2개의 자기로우터리 엔코우더를 사용하는 토오크 검출장치와 달리, 재생신호 사이에서 위상차와 오차를 발생시키지 않는다. 또, 자기기록매체가 회전축의 외주면에 개별적으로 고정될 때 제1 및 제2의 자기기록매체 사이의 원주위치오차는 고려할 필요가 없다. 위상차의 오차가 무부하상태의 회전축의 잔류변형으로 인해서 재생신호 사이에서 발생할 경우에 준비단계의 동작이 제1 및 제2의 자기기록매체의 자기면상의 자기패턴을 재형성하기 위하여 다시 수행된다. 결국, 재생신호 사이의 위상차에 대한 오차를 소멸시키는 것이 가능하다. 따라서, 복사는, 재생신호 사이의 위상차의 오차가 항상 0으로 세트될 수 있도록, 주기적으로 수행된다. 토오크 검출단계에서, 제1 및 제2의 자기기록매체의 자기면상의 자기패턴은 제1 및 제2의 자기헤드에 의해 제1 및 제2의 재생신호로서 읽혀진다. 따라서, 부하상태의 회전축의 비틀림변형에 기인한 재생신호 사이의 위상차를 정확하게 측정할 수 있다.
회전축의 비틀림각을 연산할 경우에 위상차와 함께 필요한, 회전축의 단위시간당의 회전수는, 2세트의 자기디스크와 자기헤드를 사용하는 토오크 검출장치와는 달리, 제1 및 제2의 자기기록매체의 자기면상의 자기패턴에 의거한 제1 및 제2의 재생신호로써가 아니라, 회전수 검출수단으로 구할 수가 있다. 회전수 검출 수단은 변환수단과 회전수 검출장치를 포함한다. 변환수단은 회전축이 일정한 속도로 회전하고 있을때 그 회전속도에 비례하는 일정한 주파수를 가진 펄스열을 발생한다. 회전수 검출장치는 변환수단으로부터 발생한 펄스열에 의거해서 회전축의 단위시간당의 회전수를 검출한다. 따라서, 토오크 검출단계에서 변환수단으로부터 출력되는 펄스신호의 주파수는 준비단계에서의 회전축의 회전수의 변동에 의해서가 아니라 토오크 검출단계에서의 그것에 의해서 영향을 받는다. 즉, 회전축의 단위시간당의 회전수는, 2세트의 자기디스크 및 자기헤드를 사용하는 토오크 검출장치에 비해, 토오크 검출단계에서 정확히 구할 수 있다.
상술한 바와 같이, 전달된 토오크는 고정도로 구해지는 위상차와 회전수에 의거해서 연산된다. 따라서, 2개의 자기기록매체의 위치오차와, 2개의 자기헤드의 위치오차 및 회전축의 잔류변형의 영향을 제거될 수 있다. 또, 회전축의 회전수의 변동의 영향을 감소될 수 있다. 따라서, 토오크를 고정도로 검출할 수 있다.
상기의 발명에 의하면, 회전축의 전외주면상에 연속적으로 형성된, 각각의 원통형 자기면을 가진 2개의 자기기록매체는 제1 및 제2의 자기기록매체로 사용하는 것이 바람직하다. 변환수단은 기어와 전자 픽업(pick up)을 포함한다.
기어는 전외주면에 일정한 피치로 형성된 복수의 톱니를 가지고 있고, 또 회전축에 동축으로 고정되어 회전축과 함께 회전한다. 전자 픽업은, 회전축이 회전하는 동안 기어의 톱니가 그 근방을 순차적으로 통과하도록 움직이기 않게 설치되어 있으며, 또한 기어의 톱니 각각이 그 근방을 통과할 때마다 하나의 펄스가 출력되어 형성되는 펄스열을 발생한다. 변환수단은 슬릿플레이트(slit plate)와 광학식 픽업을 포함할 수 있다. 슬릿플레이트는 원주방향으로 전외주면상에서 일정한 피치로 형성된 복수의 슬릿을 가지고 있으며, 또한 회전축에 동축으로 고정되어 있어 회전축과 함께 회전한다. 광학식 픽업은 슬릿플레이트를 통하여 서로 대향해서 움직이지 않게 설치된 발광소자와 수광소자를 갖는다. 이 경우에 수광소자는 회전축이 회전하는 동안, 발광소자로부터 방사되는 광이 슬릿플레이트의 복수의 슬릿의 각각을 통과해서 수광소자에 도달할 때마다 하나의 펄스가 출력되어 형성되는 펄스열을 발생한다. 변환수단은 제3의 자기기록매체와 제3의 자기헤드를 포함할 수 있다. 제3의 자기기록매체는, 회전축 전외주면에 연속적으로 형성된 원통형 자기면과, 복수의 자극이 제3의 자기기록매체의 원통형 자기면의 원주방향으로 일정피치로 배열되도록 제3의 자기기록매체의 원통형 자기면상에 미리 형성된 주기적 자기패턴을 가지고 있다. 제3의 자기헤드는 회전축이 회전하는 동안 제3의 자기기록매체의 자기면상의 주기적 자기패턴을 읽어내어 펄스열로서 상기 주기적 자기패턴에 대응하는 주기적 전기신호를 출력하기 위해서 제3의 자기기록매체의 자기면에 대향해서 움직이지 않게 설치되어 있다.
본 발명의 이것들과 그외의 다른 목적들, 특징 및 특징은 다음의 상세한 설명과 도면을 판독함으로써 더욱 분명해질 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조해서 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명의 일실시예에 의한 토오크 검출장치의 구성도이다. 제2도는 제1도에 도시한 제1자기기록층(11)의 구체적인 구성도이다. 제1도에 있어서 회전축(10)은 예를 들면, 자동차의 변속기의 출력축이다. 회전축(10)은 구동원에 연결된 좌단과 부하에 연결되어 있는 우단을 가지고 있다. 토오크 검출장치는 회전축(10)에 전달되는 토오크를 검출하는 기능을 갖고 있다. 제1 및 제2의 자기기록층(11) 및 (12)는 회전축(10)의 축방향으로 서로 거리 L만큼 떨어진 회전축(10)의 전외주면(全外周面)상에 형성되어 있다.
제2도에 확대표시되어 있는 바와 같이, 서로 분리된, 많은 자기패턴층(MP)는 자기잉크를 써서 회전축(10)의 외주면의 소정부분을 인쇄함으로써 회전축(10)의 전외주면상에 형성된다. 자기잉크는 페라이트와 같은 자기분말을 에폭시레진 결합제 등에 분산시킴으로써 만들어진다. 이리해서, 제1자기기록층(11)은 형성된다. 본 실시예에 의하면, 자기패턴층(MP)의 원주방향폭(d1)과 두 인접한 자기패턴층 사이의 거리(d2)는 200㎛이다. 자기패턴층(MP)는 제2도의 화살표방향으로 미리 자화된다. 즉, 자기패턴은 회전축(10)의 전외주면상에 400㎛ 피치로 형성되는데, 여기서 두 인접한 자기패턴층 사이의 자기패턴층(MP)와 비자화영역은 교대로 반복된다. 이리해서 많은 자기패턴층(MP)가 인쇄기법에 의하여 형성된다. 따라서 자기패턴층(MP)를 제1자기기록층(11)상의 자기패턴의 피치는 인쇄에 사용되는 마스크플레이트(mask plate)의 정밀도에 따라 정확하게 된다. 인쇄기법 대신에 진공막 형성기법과 마스킹(masking)할 수 있는 막형성기법이 채택될 수 있다. 자기패턴층(MP)는 다음과 같이 형성될 수 있다. 우선, 연속적인 원통형 자기면이, 제1자기기록층(11)의 재질에 의존하는 코팅기법, 도금기법 등을 사용해서, 회전축(10)의 전외주면상에 형성된다. 다음에, 자기패턴층(MP)는, 레이저빔 가공 또는 에칭과 같은 가공기법에 의해 자기면상에 형성된다. 연속적인 원통형 자기면은 회전축(10)의 전외주면상에 형성된다. 자기면은 소정 패턴으로 미리 자화되어, 많은 수의 자극이, 자기로우터리 엔코우더의 자기스케일과 마찬가지로, 그 전외주면상에 일정한 피치로 배열되게 된다. 이리해서, 제1자기기록층(11)을 형성할 수 있다.
제2자기기록층(12)도 또한 제1자기기록층(11)과 같은 방법으로 형성된다. 그러나 제2자기기록층(12)는 회전축(10)의 전외주면상에 연속된 원통처럼 형성된다. 또 이 원통형 자기면은 미리 자화되지 않는다.
제1 및 제2유도형 자기헤드(13) 및 (14)는 제1 및 제2의 자기기록층(11) 및 (12)의 자기면에 대향해서 그리고 가깝게 움직이지 않도록 설치된다. 제1자기헤드(13)은 자속의 변화를 주기적 전기신호로 변환해서 출력하는 재생만을 위한 것이다. 자속의 변화는, 회전축이 회전하는 동안, 제1자기기록층(11)의 자기면상의 자기패턴에 의해서 발생한다. 제2자기헤드(14)는 기록 및 재생동작을 수행하는 자기헤드이다. 기록동작에 있어서, 기록신호로서 주어진 주기적전기신호는 제2자기기록층(12)의 원통형 자기면상에 자기패턴을 형성하도록 대응되는 자속, 즉, 자기신호로 변환된다. 재생동작에 있어서, 자속의 변화는 주기적 전기신호로 변환되어 출력된다. 자속의 변화는 회전축(10)이 회전하는 동안 제2자기기록층(12)의 자기면상의 자기패턴에 의하여 발생한다. 기록과 재생을 수행할 수 있는 동일한 헤드를 자기헤드(13) 및 (14)에 사용할 수 있다. 제1자기헤드(13)은 재생동작만을 수행해도 충분한다.
제1재생회로(15)는 제1재생회로(B)를 얻도록 제1자기헤드(13)의 출력신호(A)상에 파형을 형성하기 위한 회로이다. 제1재생회로(B)는 기록회로(17)과 증폭기(18)에 주어진다. 기록회로(17)은 제1재생회로(15)로부터 전달된 제1재생신호(B)와 동기하는 기록신호(C)를 발생하고, 제2자기헤드(14)에 그것을 출력한다. 제2재생회로(16)은, 제2재생신호를 얻을 수 있도록 제2자기헤드(14)의 출력신호상에 파형을 정형하기 위한 회로이다. 제2재생신호는 증폭기(18)에만 주어진다. 증폭기(18)은 제1 및 제2의 재생회로(15) 및 (16)의 재생신호를 증폭하고, 증폭된 재생신호를 위상차 및 회전수 검출회로(19)에 출력한다. 위상차 및 회전수 검출회로(19)는 증폭된 재생신호사이의 시간의 단위의 위상차(△t)와, 증폭된 재생신호중의 하나에 의거한 회전축(10)의 단위시간당의 회전수(N)을 검출한다. 토오크 연산회로(20)은 위상차 및 회전수 검출회로(19)에 의하여 구해지는 위상차(△t)와 회전수(N)에 의거해서 회전축(10)에 전달되는 토오크 T를 연산하고, 토오크 검출치로서 연산결과를 출력한다.
본 실시예에 의한 토오크 검출장치의 동작을 설명한다. 이 동작은 준비단계와 토오크 검출단계로 구성된다. 준비단계에서는, 제1자기기록층(11)의 자기면상의 자기패턴이 전달토오크 검출이전에 읽혀지고, 제1자기기록층의 자기면상의 자기패턴에 대응하는 자기패턴이 제2자기기록층(12)의 자기면상에 형성된다. 토오크 검출단계에서는 자기기록층(11) 및 (12)의 자기면상의 자기패턴이 동시에 읽혀진다.
준비단계는, 회전축(10)의 부하로부터 해제되어 무부하상태로 회전하고 있을 때 다음과 같이 수행된다. 처음에, 제1자기기록층(11)의 자기면상에 미리 형성된 자기패턴은 제1자기헤드(13)에 의하여 전기신호로 변환된다. 제3도의 상부에 도시된 바와 같이, 제1자기헤드(13)의 출력신호(A)는 제1자기기록층(11)의 400㎛의 피치를 가진 자기패턴에 대응되는 주기적 신호로 변환되며, 여기서 두 인접한 자기패턴층 사이의 자기패턴층(MP)와 비자기영역을 교대로 반복된다. 제1재생회로(15)는 제1자기헤드(13)의 출력신호(A)를 파형정형하고, 제3도 중간부분에 도시한 바와 같이 출력신호(A)에 동기해서 펄스열을 발생하며, 그리고 이것을 기록회로(17)에 제1재생신호(B)로서 출력한다. 기록회로(17)은, 제1재생신호(B)와 동기하고 또 약 1의 듀티비를 갖는 장방형의 파형신호를 발생하고, 제3도의 하부에 도시된 바와 같이, 이것을 제2자기헤드(14)에 기록신호(C)로서 출력한다. 따라서, 제2자기헤드(14)에 주어진 자기신호(C)는 제1자기헤드(13)의 출력신호(A)에 동기하는 신호이다. 제2의 자기헤드(14)는 기록신호(C)를 대응하는 자속의 변화, 즉 자기신호로 변환한다. 이리해서, 제2의 자기헤드(14)는 제2자기기록층(12)의 자기면의 전외주면상에 제1자기기록층(11)의 자기면상의 자기패턴에 1대 1로 대응되는 자기패턴을 형성한다.
준비단계에서는, 제1자기기록층(11)의 자기면상의 자기패턴이 회전축이 무부하상태에서 회전하고 있을때 읽혀지고, 1대 1로 대응되는 자기패턴이 제2자기기록층(12)의 자기면상에 형성되는 것이 중요하다. 즉, 제1자기기록층(11)의 자기면상에 미리 형성된 자기패턴은 회전축(10)에 부하가 걸리지 않은 상태에서 제2자기기록층(12)의 자기면상에 복사된다. 그러므로, 2개의 자기로우터리 엔코우더를 사용한 토오크 검출장치와는 달리, 자기기록층(11) 및 (12)가 회전축(10)위에 형성될 때 그들 사이의 원주위치오차는 고려할 필요가 없다. 또, 준비단계에서는 회전축(10)의 단위시간당의 회전수 No의 변화는 자기기록층(11) 및 (12)사이에서 상쇄된다. 즉, 회전수 No가 변한다고 하더라도, 제2자기기록층(12)의 자기면상에 형성된 자극사이의 피치는 제1자기기록층(11)과 마찬가지로 400㎛의 일정한 값을 갖는다. 특히, 2세트의 자기디스크와 자기헤드를 사용하는 토오크 검출장치와는 달리, 준비단계에서 회전축(10)의 회전속도가 변하든 변치않든 간에 토오크 검출을 위하여 제1 및 제2의 자기기록층(11) 및 (12)의 자기면상에 일정한 피치를 갖는 자기패턴을 준비하는 것이 항상 가능하다.
제2자기기록층(12)의 자기면상의 자기패턴이 읽혀져야만 하는 경우에도 또한 제2자기헤드(14)가 사용된다. 제1 및 제2자기헤드(13) 및 (14)는 자속의 변화를 주기적 전기신호로 각각 변환한다. 자속의 변화는 회전축(10)이 회전하는 동안 제1 및 제2자기기록층(11) 및 (12)의 자기면상의 자기패턴에 의해서 동시에 발생한다. 이경우에, 자기헤드(13) 및 (14)가 제1 및 제2자기기록층(11) 및 (12)에 대향해서 설치될 때 회전축(10)의 원주위치오차가 그들 사이에서 일어날지라도, 자기헤드의 위치오차의 영향이 기록 및 재생동작사이에서 상쇄된다. 2개의 자기로우터리 엔코우더를 사용하는 토오크검출장치와는 달리, 자기헤드의 위치오차는 자기헤드(13) 및 (14)의 출력신호사이에서 위상치의 오차를 발생시키지 않는다. 위상차의 오차가 무부하상태의 회전축(10)의 잔류변형에 기인해서 자기헤드(13) 및 (14)의 출력신호 사이에서 발생할 경우에, 준비단계의 동작은, 제1자기기록층(11)의 자기면상의 자기패턴을 제2자기기록층(12)의 그것에 재복사하게 위해서 다시 수행된다. 따라서, 자기헤드(13) 및 (14)의 출력신호사이에서 위상차의 오차를 소멸시킬 수 있다. 따라서, 복사동작은 자기헤드(13) 및 (14)의 출력사이의 위상차의 오차가 항상 0으로 세트되도록 주기적으로 수행된다.
이하, 토오크 검출단계를 설명한다. 비틀림변형이 부하에 의해서 생기는 토오크로 인해서 회전축(10)에 발생될 때, 회전축(10)의 비틀림량에 비례하는 위상차가 제1 및 제2자기헤드(13) 및 (14)의 출력신호사이에서 일어난다. 제1자기기록층(11)의 자기면상의 자기패턴에 대응하는 제1자기헤드(13)의 출력신호는 제1재생회로(15)에 의하여 파형정형화되며, 그리고나서 증폭기(18)에 주어진다. 한편, 제2자기기록층(12)의 자기면상의 자기패턴에 대응하는 제2자기헤드(14)의 헤드(14)의 출력신호는 제2의 재생회로(16)에 의하여 파형정형화되며, 그리고나서 증폭기(18)에 주어진다. 증폭기(18)은 입력신호를 증폭하며, 증폭된 입력신호를 위상차 및 회전수 검출회로(19)에 출력한다.
위상차 및 회전수 검출회로(19)는 증폭기(18)로부터 주어진 입력신호사이의 시간의 단위의 위상차 △t를 검출한다. 상술한 바와 같이, 2개의 로우터리 엔코우더를 사용하는 토오크 검출장치와는 달리, 위상차(△t)의 오차는 소멸된다. 또, 위상차 및 회전수 검출회로(19)는 제1자기헤드(13)측상의 입력신호의 주파수 f의 측정된 값에 의거해서 회전축(10)의 단위시간당의 회전수 N을 다음 공식(6)으로 연산한다 ;
N=f/V ……………………………………………………………………………(6)
여기서 V는 제1자기기록층(11)의 자기면상의 자극수이다.
상술한 바와 같이, 자기패턴은, 2세트의 자기디스크 및 자기헤드를 사용하는 토오크 검출장치와는 달리, 제1자기기록층(11)의 자기면상에 일정한 피치로 미리 형성된다.
따라서, 제1자기기록층(11)의 자기면상의 자극의 수(V)는 준비단계에서 회전축(10)의 단위시간당의 회전수 No의 변화에 의해서 영향받지 않는 불변수이다. 제1자기헤드(13)측상의 입력신호의 주파수 f는 토오크 검출단계에서 회전축(10)의 회전수의 변화에 의해서만이 영향을 받는다. 즉, 토오크 검출단계에서의 주파수 f의 변화는, 2세트의 자기디스크 및 자기헤드를 사용하는 토오크 검출장치에 비해 감소된다. 단위시간당의 회전수(N)는 공식(6)으로 정확히 구해진다. 준비단계에서는 같은 수의 자극들이, 제1자기기록층(11)의 자기면상의 패턴과 마찬가지로 제2자기기록층(12)의 자기면상에 같은 패턴으로 형성된다. 따라서, 회전축(10)의 단위시간당의 회전수(N)은 제2자기헤드(14)측상의 입력신호주파수의 측정치를 사용해서 공식(6)으로 구할 수 있다. 제2자기헤드(14)상의 입력신호주파수는 제1자기헤드(13)측상의 입력신호의 주파수 f에 대응한다.
토오크연산회로(20)은 위상차 및 회전수 검출회로로부터 얻어진 위상차(△t)와 회전수(N)에 의거해서 공식(3)을 써서 회전축(10)의 비틀림각 θ를 연산한다. 회전축(10)에 전달되는 토오크 T는 비틀림각 θ에 의거한 공식(2)로써 연산된다. 연산결과는 토오크 검출치로서 출력된다. 전달 토오크 T는 회전축(10)의 비틀림각 θ를 계산하지 않고 위상차(△t)와 회전수(N)에 의하여 공식(7)로써 직접 구할 수 있다. 공식(7)은 공식(2)와 (3)으로부터 비틀림각 θ을 소거함으로써 얻어진다.
T=π2Gd4△t N/16………………………………………………………(7)
본 발명의 토오크 검출장치가 자동차의 동력전달계에 적용되는 예를 아래에 설명한다. 제4도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 토오크 검출장치의 구성도이며, 본 장치는 자동차는 동력전달계에 적용된다. 제4도에서 엔진(30)의 동력은 제1회전축(32)에 전달되고, 그리고 클러치(35)를 통해서 제2회전축(37)에 전달된다. 제2회전축(37)은 변속기(40)의 입력축이다. 동력은 변속기(40)의 출력축으로서의 제3회전축(42)를 통해서 차동기어(45)에 전달된 후, 차축(47)을 통해서 차륜(50)에 전달된다. 제4도에 빗금으로 도시한 바와같이, 제1 내지 제3자기록층(M1), (M2) 및 (M3)는 제1 내지 제3회전축(32), (37) 및 (42)에 각각 형성된다. 제1 내지 제3자기헤드(H1), (H2) 및 (H3)은 제 1 내지 제3자기기록층(M1), (M2) 및 (M3) 각각에 대향해서 움직이지 않게 설치된다. 자기패턴은 제2도에 도시한 제1자기기록층과 마찬가지로 제1자기기록층(M1)의 자기면상에 일정 피치로 미리 형성된다.
처음에, 클러치(35)와 변속기(40)은 개별적으로 그리고 내부적으로 연결되므로, 제1 및 제2회전축(32) 및 (37)이 서로 연결되며, 또한 제2 및 제3회전축(37) 및 (42)도 서로 연결된다. 이때, 엔진(30)의 출력은 엔진의 회전속도, 드로틀 개방도, 흡입공기량 등과 같은 조건을 통해서 어떤 소정의 기준출력으로 세트된다. 준비단계가 다음과 같이 시작된다. 처음에, 기록 및 재생회로(60)은 제1자기헤드(H1)을 통해서 제1 자기기록층(M1)의 자기면상의 자기패턴을 읽어낸다. 제1작헤드(H1)은 제1자기기록층(M1)의 자기면상의 자기패턴에 대응하는 재생신호를 출력한다. 기록 및 재생회로(60)은 재생신호에 동기한 기록신호를 발생하고, 그것을 제2 및 제3자기헤드(H2) 및 (H3)에 출력한다. 이리해서, 제1자기기록층(M1)의 자기면상의 자기패턴에 대응하는 자기패턴이 제2 및 제3자기기록층(M2) 및 (M3)의 자기면상에 일정 피치로 형성된다. 제3자기헤드(H3)에 주어진 기록신호의 주파수는 변속기(40)의 기어비와 일치하에 기록 및 재생회로에 의해서 실제로 조정된다. 기어비는 다음 설명에서 단순화를 위해서 1 : 1로 세트된다.
토오크 검출단계에서는, 자기헤드(H1), (H2) 및 (H3)의 재생신호(F1), (F2) 및 (F3)가 연산회로(70)에 각각 주어진다. 엔진(30)이 소정의 기준출력을 유지하는 동안, 회전축(32), (37) 및 (42)에 전달되는 토오크는 준비단계에서의 그것과 같다. 따라서, 재생신호(F1), (F2) 및 (F3)는 제5도에 도시한 바와 같이 위상이 서로 완전히 일치한다. 엔진(30)의 출력이 소정의 기준출력에서 벗어날 때, 각각의 회전축(32), (37) 및 (42)에 전달되는 토오크는 준비단계에서의 그것과 다르게 된다. 따라서, 제6도에 도시한 바와 같이 재생신호(F1), (F2) 및 (F3)사이에서 위상차가 발생한다. 연산회로(70)은, 상술한 원리에 기초해서 재생신호(F1), (F2) 및 (F3)사이의 위상차가 제2 및 제3회전축(37) 및 (42)의 단위시간당의 회전수에 의해서 제2 및 제3회전축(37) 및 (47)에 전달되는 토오크를 연산할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명이 자동차의 동력전달계에 적용된다면, 전 동력전달계의 토오크 변화는 회전축(32), (37) 및 (42)상에 자기기록층(M1), (M2) 및 (M3)을 형성함으로써만이 파악될 수 있다. 따라서, 전계는 원활하게 제어될 수 있다. 클러치(35) 및 변속기(40)가 개별적으로 그리고 내부적으로 연결될 때마다, 준비단계에서의 동작은 제2 및 제3자기기록층(M2) 및 (M3)의 자기면상의 자기패턴을 그때마다 새롭게 하기 위해서 수행된다. 그 결과, 동력의 연결 및 분리의 반복에 의해서 생기는 위상오차와 기어백래쉬 등에 의거한 토오크검출오차를 제거할 수 있다. 제1 내지 제3자기헤드(H1), (H2) 및 (H3)은 회전축(32), (37) 및 (42)의 원주방향의 어떤 위치에도 설치할 수 있다.
제7도는 본 발명의 또다른 실시예에 의한 토오크 검출장치의 구성도이다. 본 실시예에 의하면, 제1 및 제2자기기록층(111) 및 (112)는 각각 회전축(110)의 축방향쪽으로 서로 거리 L만큼 떨어져 형성된다. 또, 제1 및 제2자기기록층(111) 및 (112)는 각각 회전축(110)의 전외주면상에 연속적인 원통형 자기면을 갖는다. 자기기록층(111) 및 (112)를 미리 자화하는 것은 불필요하다. 자기기록층(111) 및 (112)의 자기면은 회전축(110)의 외주면상에 소정부분에 자기도료를 피복함으로써 각각 형성될 수 있다. 자기도료는 에폭시레진 결합제 등에 페라이트와 같은 자기분말을 분산시킴으로써 만들어진다.
기록 및 재생을 위한 제1 및 제2유도형 자기헤드(113) 및 (114)는 제1 및 제2자기기록층(111) 및 (112)의 자기면상에 가깝게 그리고 대향해서 움직이지 않게 설치된다. 기록회로(115)는 자기기록층(111) 및 (112)의 자기면상에 소정의 자기패턴을 형성하도록 자기헤드(113) 및 (114)에 기록신호를 출력한다. 제1 및 제2재생신호(X) 및 (Y)는 증폭기(116), 필터(117) 및 파형정형회로(118)을 통해서 위상차 검출회로(119)에 주어진다. 제1재생신호(X)는 재생시에 제1자기기록층의 자기면상의 자기패턴에 따라서 제1자기헤드(113)으로부터 출력된다. 제2재생신호(Y)는 재생시에 제2자기기록층(112)의 자기면상의 자기패턴에 따라서 제2자기헤드(114)로부터 출력된다. 위상차 검출회로(119)는 제1 및 제2재생신호(X) 및 (Y)를 처리함으로써 구해지는 두신호사이의 위상차(Δt)와 같은 펄스폭을 가진 위상차신호(Z)를 내부적으로 발생한다. 또, 위상차 검출회로(119)는 시간의 단위의 위상차(Δt)를 검출하기 위하여 그리고 토오크 연산회로(120)에 그것을 출력하기 위하여 위상치신호(Z)의 펄스폭을 측정한다.
회전축(110)의 단위시간당의 회전수(N)을 검출하기 위하여, 기어(130)은 회전축(110)에 동축으로 고정되어 있다. 기어(130)은 그 외주에 일정한 피치로 형성된 많은 톱니를 가지고 있다. 전자 픽업(131)은 기어(130)의 톱니에 가깝게 그리고 대향해서 움직이지 않게 설치되어 있다. 전자 픽업(131)은 기어(130)의 톱니의 통과를 펄스열로 변환하다. 펄스열을 회전수 검출장치(132)에 주어진다. 회전수 검출장치(132)는 전자픽업(131)로부터 주어진 펄스열에 의거해서 회전축(110)의 단위시간당의 회전수(N)을 검출하고, 이것을 토오크 연산회로(120)에 출력한다. 토오크 연산회로(120)은 위상차 검출회로(119)로부터 주어진 위상차(Δt)와 회전수 검출장치(132)로부터 주어진 회전수(N)에 의거하여 회전축(110)에 전달된 토오크 T를 연산한다. 연산결과는 토오크 검출치로써 출력된다.
본 실시예에 의한 토오크 검출장치의 동작을 설명한다. 동작은 준비단계와 토오크 검출단계로 구성된다. 준비단계에서는, 동일한 자기패턴이 전달된 토오크의 검출이전에 제1 및 제2자기기록층(111) 및 (112)의 자기면상에 형성된다. 토오크 검출단계에서는, 자기기록층(111) 및 (112)의 자기면상의 자기패턴이 동시에 읽혀진다.
준비단계는, 회전축(110)이 부하로부터 해제되어서 무부하상태로 회전하고 있을때, 다음과 같이 수행된다. 우선 기록회로(115)는 일정주파수 fo를 가진 펄스신호를 발생한다. 펄스신호는 공통의 기록신호로서 제1 및 제2의 자기헤드(113)과 (114)에 주어진다. 자기헤드(113) 및 (114)는 기록신호를 대응하는 펄스형상의 자속변화, 즉 자기펄스신호로 변환된다. 이리해서, 동일한 펄스형상의 자기패턴이 자기헤드(113) 및 (114)에 의하여 자기기록층(111) 및 (112)의 자기면 전외주면상에 형성된다.
제8도는 준비단계에서 제1 및 제2자기기록층(111) 및 (112)의 자기면상에 각각 형성된 자기패턴의 일예를 표시한다. 제8도에서, 자기기록층(111) 및 (112)의 자기면상의 그려진 선들은 자기펄스신호가 공급되는 위치를 표시한다. 회전축(110)이 일정한 속도로 그리고 단위시간당의 회전수 No로 회전하고 있을때, 자기 기록층(111) 및 (112)의 자기면상의 자기패턴을 기록회로(115)로부터 출력되는 일정한 주파수 fo를 가진 기록신호에 따라 전외주면상에 일정한 피치로 배열된 많은 자극을 가진다. 그러나, 회전축(110)의 단위시간당의 회전수 No는 실제로 변화한다. 따라서, 자기기록층(111) 및 (112)의 자기면상의 자기패턴은 제8도에 도시한 바와 같이 자극사이의 피치가 변화한다. 자기기록층(111) 및 (112)는 회전축(110)상에 형성되고 기록회로(115)의 출력신호에 의거해서 서로 동기하고 있는 자기펄스신호를 받는다. 따라서, 자기기록층(111) 및 (112)의 자기면상의 자기패턴은 회전축(110)의 회전수의 변화와 같은 형태로 변화한다.
제9도는, 제1 및 제2의 자기기록층(111) 및 (112)의 자기면상에 형성된 자기패턴이 준비단계에서와 마찬가지로 회전축(110)에 부하가 걸리지 않는 상태에서 읽혀질 때 정형화되는 제1 및 제2재생신호(X) 및 (Y)의 파형을 표시한다. 재생신호(X) 및 (Y)는, 자기기록층(111) 및 (112)의 자기면상의 자극패턴이 자기펄스신호에 의해서 형성된다는 사실에 대응해서 양 및 음방향으로 흔들려진 펄스열을 가진 신호이다. 자기기록층(111) 및 (112)의 자기면상의 자극사이의 피치변화는 자기패턴판독시에 회전축(110)의 회전속도의 그것과 겹쳐진다. 따라서, 펄스사이의 거리는 제9도에 (P1) 및 (P2)로 표시된 바와 같이 크게 변화한다. 즉, 재생신호(X) 및 (Y)의 주파수 f는 크게 변화한다.
그러나, 재생신호(X) 및 (Y)는 완전히 동위상이다. 2개의 자기로우터리 엔코우더를 사용하는 토오크 검출장치와는 달리, 제1 및 제2자기헤드(113) 및 (114)가 제1 및 제2의 자기기록층(111) 및 (112)의 자기면에 대향해서 설치될 때 회전축(110)의 원주위치오차가 제1 및 제2자기헤드(113) 및 (114)사이에서 발생하더라도, 자기헤드의 위치오차는 재생신호(X) 및 (Y)사이에서 위상차의 오차를 발생시키지 않는다. 위상차의 오차가 무부하상태의 회전축(110)의 잔류변형에 기인해서 재생신호(X) 및 (Y)사이에서 발생하는 경우에, 준비단계의 동작은 자기기록층(111) 및 (112)의 자기면상에 자기패턴을 재형성하기 위해서 다시 수행된다. 결국, 위상차의 오차를 소멸시키는 것이 가능하다. 따라서, 복사동작은 재생신호(X) 및 (Y)사이의 위상차의 오차가 항상 0에 세트되도록 주기적으로 수행된다.
다음에 토오크 검출단계를 설명한다. 비틀림변형이 부하로 생기는 토오크로 인해서 회전축(110)에 발생할때, 회전축(110)의 비틀림량에 비례하는 위상차가 제1 및 제2자기헤드(113) 및 (114)의 재생신호(X) 및 (Y)의 사이에서 발생한다. 제10도의 상부 및 중간부분에서는, 위상차를 가진 제1 및 제2재생신호(X) 및 (Y)의 파형을 표시한다. 재생신호(X) 및 (Y)는 증폭기(116), 필터(117) 및 파형정형회로(118)을 통해서 위상차 검출회로(119)에 주어진다.
위상차 검출회로(119)는, 제1 및 제2재생신호(X) 및 (Y)의 펄스사이의 거리와 같은 펄스폭, 즉 재생신호(X) 및 (Y) 사이의 위상차(Δt)를 가진 위상차신호(Z)를 내부적으로 발생한다. 위상차신호(Z)는, 크게 변화하는 주파수 f와, 제10도의 하부에 도시한 바와 같이 재생신호(X) 및 (Y) 사이의 위상차(Δt)와 같은 펄스폭을 갖는다. 위상차 검출회로(119)는 위상차신호(Z)는 펄스폭을 측정함으로써 재생신호(X) 및 (Y)사이의 시간의 단위의 위상차(Δt)를 검출한다. 즉, 재생신호(X) 및 (Y)의 주파수 f가 변할지라도, 재생신호(X) 및 (Y) 사이의 위상차(Δt)는 정확하게 검출된다. 정확히 구해진 위상차(Δt)는 토오크 연산회로(120)에 주어진다.
회전축(110)의 비틀림각 θ를 구해야할 경우에, 위상차(t)와 회전축(110)의 단위시간당의 회전수(N) 양쪽 모두 필요하다. 2세트의 자기디스크 및 자기헤드를 사용하는 토오크 검출장치와는 달리, 회전수(N)는 제1 및 제2자기기록층(111) 및 (112)의 자기면상의 자기패턴에 의거한 제1 및 제2재생신호(X) 및 (Y)에 의해서가 아니고, 회전축(110)상의 기어(130)와, 이 기어(130)에 가깝게 그리고 대향해서 설치된 전자 픽업(131) 및 전자 픽업(131)으로부터 펄스열을 받은 회전수 검출장치(132)에 의해서 알수 있다. 회전수(N)는 다음과 같이 구할 수 있다. 회전축(110)에 동축으로 고정된 기어(130)은 회전축(110)과 같은 속도로 회전한다. 상술한 바와 같이, 기어(130)은 그 외주면에 일정피치로 형성된 톱니를 가지고 있다. 비가동 전자 픽업(131)은 기어(130)의 톱니가 통과할 때마다 회전수 검출장치에 하나의 펄스를 출력한다. 회전축(110)의 단위 시간당 회전수(N)은 전자 픽업(131)로부터 출력된 펄스열의 주파수 f의 측정치에 기초해서 회전수 검출장치(132)에 의하여 구해진다 ;
N=f/W……………………………………………………………………(8)
여기서 W는 기어(130)의 미리 외주에 형성된 톱니수이고, 준비단계에서 회전축(110)의 단위시간당의 회전수 변화 No에 의하여 영향받지 않는 공지된 불면수이다. 또, 톱니는, 상술한 바와 같이, 기어(130)의 외주에 일정피치로 형성되어 있다. 그러므로, 2세트의 자기디스크 및 자기헤드를 사용하는 토오크 검출장치와는 달리, 전자 픽업(131)로부터 출력되는 펄스열의 주파수 f는 토오크 검출단계에서 회전축(110)의 회전수의 변화에 의해서만 영향 받는다. 즉, 회전축(110)의 단위시간당의 회전수(N)는 2세트의 자기디스크 및 자기헤드를 사용하는 토오크 검출장치에 비해 더 정확히 구할 수 있다.
토오크 연산회로(120)은, 위상차 검출회로(119)로부터 주어진 위상차(Δt)와 회전수 검출장치(132)로부터 주어진 단위시간당의 회전수(N)을 기초로해서 공식(3)으로 회전축(110)의 비틀림각 θ를 연산한다. 회전축(110)에 전달된 토오크 T는 비틀림각 θ에 의거해서 공식(3)으로 연산한다. 연산결과는 토오크 검출치로써 출력된다. 전달된 토오크 T는 회전축(110)의 비틀림각 θ를 연산함이 없이 위상차(Δt) 및 회전수(N)에 의하여 공식(7)에 의하여 공식(7)로 직접 구할 수 있다.
본 실시예에 의한 위상차 검출회로(119)는, 회전축(110)이 한번 회전할때마다 하나의 펄스가 재생신호(X) 및 (Y)로서 발생되더라도, 제1 및 제2재생신호(X) 및 (Y) 사이의 위상차(Δt)와 같은 펄스폭을 갖는 위상차 신호(Z)를 내부적으로 발생할 수 있다. 또, 위상차 검출회로(119)는, 위상차 신호(Z)의 펄스폭을 측정함으로써 재생신호(X) 및 (Y) 시간의 단위의 위상차(Δt)를 검출할 수 있다. 따라서, 자화가 준비단계에서 제1 및 제2자기기록층(111) 및 (112)의 자기면상에 단하나만의 펄스형태로 적용될지라도, 위상차 검출회로(119)는 토오크 검출단계에서 재생신호(X) 및 (Y) 사이의 위상차(Δt)를 검출할 수 있다. 토오크 연산시에 샘플링시간, 가상최대토오크치, 회전축(110)의 회전수 등이 고려될 경우에, 자화가 실제로 자기기록층(111) 및 (112)의 자기면상에 복수의 펄스형태로 적용되는 것이 바람직하다. 이경우에, 자극사이의 피치가 일정한 것이 바람직하다.
제1및 제2의 자기기록층(111) 및 (112) 대신에, 회전축(110)에 동축으로 고정되고 있는 자기드럼, 자기 디스크 등과 같은 두개의 자기기록매체를 사용할 수 있다. 오디오테이프 레코오더 등의 자기테이프가 회전축(110)상의 두지점에서 감겨서 접착되는 간단한 방법을 채택할 수 있다.
기어(130)와 전자 픽업(131)과의 결합대신에, 회전축(110)의 단위시간당의 회전수를 검출하는 다음과 같은 구성도 채택할 수 있다. 예를들면, 원형 슬릿플레이트가 광학식 픽업과 결합할 수 있다. 원형 슬릿플레이트는 원주방향으로 일정한 피치로 배열된 많은 슬릿을 갖는다. 광학식 픽업은 발광소자 및 수광소자를 포함한다. 슬릿플레이트는 회전축(110)에 동축으로 고정되어 있다. 광학식 픽업의 발광소자 및 수광소자는 슬릿플레이트를 통해서 서로 대향해서 움직이지 않게 설치되어 있다. 슬릿플레이트상에 설치되어 회전축(110)과 함께 회전하는 슬릿이 발광소자의 수광소자를 연결하는 일직선상에 위치하는 경우에 있어서만, 발광소자로부터 방사되는 광은 수광소자에 도달한다. 따라서, 회전축(110)의 단위시간당의 회전수에 비례하는 주파수를 가진 펄스열을 수광소자에 의하여 구할 수 있다. 다음과 같은 구성의 채택될 수 있다. 특히, 연속적인 원통자기면이 제1 및 제2자기기록층(111) 및 (112)과 마찬가지로 회전축(110)의 전외주면상에 제3자기기록으로서 형성되어 있다. 자기면은, 많은 수의 자극이, 자기로우터리 엔코우더의 자기스케일과 마찬가지로, 자기면 전외주면상에 일정한 피치로 배열되도록 소정패턴으로 미리 자화된다. 이와 같이 미리 자화된 제3의 자기면은 기어(130) 대신에 사용할 수 있다. 이경우에, 재생만을 위한 제3의 자기헤드는 전자 픽업(131) 대신에 제3의 자기기록층의 자기면에 가깝게 그리고 대향해서 움직이지 않게 설치되어 있다. 또한, 회전축(110)의 단위시간당의 회전수(N)을 검출하기 위해서 제1 및 제2자기기록층(111), (112)을 포함한 위상차(Δt)등을 검출하기 위한 수단과는 다른 여러가지 수단을 사용할 수 있다.
본 발명을 첨부도면을 참조해서 예를들어 상세히 설명했지만, 여러가지 변경과 변형이 이 분야의 기술자들에게 명백할 것이다. 그러므로, 그러한 변경과 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는다면 그것들은 이 범위에 포함된 것으로 해석되어져야만 한다.

Claims (9)

  1. 회전하는 회전축(10)에 전달되는 토오크를 검출하기 위한 토오크 검출장치에 있어서, 자기면과 이 자기면상에 일정피치로 미리 형성되는 주기적 자기패턴을 가지며, 회전축의 외주면에 고정되어 회전축(10)과 함께 회전하는 제1자기기록매체(11)와, 자기면을 가지고, 회전축(10)의 축방향으로 제1자기기록매체와 소정의 거리로 떨어져 있는 회전축(10)의 외주면에 고정되어 회전축(10)과 함께 회전하는 제2자기기록매체(12)와, 회전축(10)이 회전하는 동안 제1자기기록매체(11)의 자기면상의 주기적 자기패턴을 읽어내어 제1재생신호로서 상기 주기적 자기패턴을 대응하는 주기적 전기신호를 출력하기 위하여 제1자기기록매체(11)의 자기면에 대향해서 움직이지 않게 설치된 제1자기헤드(13)와, 회전축(10)이 무부하상태에서 회전하고 있는 동안 제1자기헤드(13)로부터 출력되는 제1재생신호와 동기하는 기록신호를 받아서 제2자기기록매체(12)의 자기면상에 상기 기록신호에 대응하는 자기패턴을 형성하기 위하여, 그리고 회전축(10)이 부하상태에서 회전하고 있는 동안 제2자기기록매체(12)의 자기면상에 형성된 자기패턴을 읽어내어 제2재생신호로서 상기 자기패턴에 대응하는 주기적 전기신호를 출력하기 위하여 제2자기기록매체(12)의 자기면에 대향해서 움직이지 않게 설치된 제2자기헤드(14)와, 회전축(10)의 부하상태에서 회전하고 있는 동안 제1 및 제2자기헤드(13) 및 (14)로부터 동시에 출력되는 제1 및 제2재생신호를 받아 제1 및 제2재생신호사이의 시간의 단위의 위상차와, 제1 및 제2재생신호중의 하나에 의거한 회전축의 단위시간당의 회전수를 검출하기 위한 위상차 및 회전수 검출수단(19)와, 위상차 및 회전수 검출수단(19)에 의해서 검출된 위상차 및 회전수에 의거해서 회전축(10)에 전달되는 토오크를 연산하기 위한 토오크 연산수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 토오크 검출장치.
  2. 제1항에 있어서, 제1자기기록매체(11)는, 복수개의 자기패턴층이 서로 분리되어 개별적으로 미리 자화되도록, 회전축(10)의 전외주면상에 일정피치로 형성된 복수개의 자기패턴층을 가진 자기면을 포함하는 것을 특징으로 하는 토오크 검출장치.
  3. 제1항에 있어서, 제1 및 제2자기기록매체(11) 및 회전축(10)의 전외주면상에 연속적으로 형성된 각각의 원통형 자기면을 가지며, 이 제1자기기록매체의 원통형 자기면은, 복수개의 자극이 제1자기기록매체(11)의 원통형 자기면의 원주방향으로 일정피치로 배열되도록, 단독으로 그리고 주기적으로 미리 자화되는 것을 특징으로 하는 토오크 검출장치.
  4. 엔진의 동력에 의하여 회전하는 제1회전축(32) 및 엔진의 동력을 전달하기 위하여 제1회전축(32)에 단접가능하게 연결된 제2회전축(37)을 포함하는 자동차의 동력전달계에 있어서의 회전축에 전달되는 토오크를 검출하기 위한 토오크 검출장치에 있어서, 자기면과 이 자기면상에 일정피치로 미리 형성된 주기적 자기패턴을 가지며, 제1 및 제2회전축중의 한쪽의 회전축(32)의 외주면에 고정되어서 그 회전축(32)과 함께 회전하는 제1자기기록매체(M1)와, 자기면을 가지며, 다른쪽의 회전축(37)의 외주면에 고정되어 그 회전축(37)과 함께 회전하는 제2자기기록매체(M2)와, 제1 및 제2회전축(32) 및 (37)이 서로 연결되어 회전하는 동안 제1자기기록매체(M1)의 자기면상의 주기적 자기패턴을 읽어내어 제1재생신호로서 상기 주기적 자기패턴에 대응하는 주기적 전기신호를 출력하기 위하여 제1자기기록매체(M1)의 자기면에 대향해서 움직이지 않게 설치된 제1자기헤드(H1)와, 제1 및 제2회전축(32) 및 (37)이 서로 연결되어서 엔진이 소정의 기준 출력을 유지하고 있는 상태에서 회전하는 동안 제1자기헤드(H1)로부터 출력되는 제1재생신호와 동기한 기록신호를 받아서 제2자기기록매체(M2)의 자기면상에 상기 기록신호에 대응하는 자기패턴을 형성하기 위하여, 그리고 제1 및 제2회전축(32) 및 (37)이 서로 연결되어서 엔진(30)이 소정의 기준출력에서 벗어난 출력을 유지하고 있는 상태에서 회전하는 동안 제2자기기록매체(M2)의 자기면상에 형성된 자기패턴을 읽어내어 제2재생신호로서 상기 자기패턴에 대응하는 주기적 전기신호를 출력하기 위하여 제2자기기록매체(M2)의 자기면에 대향해서 움직이지 않게 설치된 제2자기헤드(H2)와, 제1 및 제2회전축(2) 및 (37)이 서로 연결되어서 엔진(30)이 소정의 기준출력에서 벗어난 출력을 유지하고 있는 상태에서 회전하는 동안 제1 및 제2자기헤드(H1) 및 (H2)로부터 동시에 출력되는 제1 및 제2재생신호를 받아서 제1 및 제2재생신호사이의 시간의 단위의 위상차와, 제1 및 제2재생신호중의 하나에 의거한 제2회전축(37)의 단위시간당의 회전수를 검출하기 위한 위상차 및 회전수 검출수단(70)와, 위상차 및 회전수 검출수단(70)에 의해서 검출되는 위상차와 회전수에 의거해서 엔진(30)이 소정의 기준 출력에서 벗어난 출력을 유지하고 있는 상태에서 제2회전축(37)에 전달되는 토오크를 연산하는 토오크 연산수단(70)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 토오크 검출장치.
  5. 회전하는 회전축(10)에 전달되는 토오크를 검출하기 위한 토오크 검출장치에 있어서, 각각의 자기면을 가지며, 회전축의 축방향으로 서로 소정의 거리로 떨어져 있는 회전축(110)의 외주면에 고정되어 회전축(110)과 함께 회전하는 제1 및 제2자기기록매체(111) 및 (112)와, 회전축(110)이 무부하상태에서 회전하고 있는 동안 공통의 기록신호를 받아서 제1 및 제2자기기록매체(111) 및 (112)의 자기면상에 상기 공통의 기록신호에 대응하는 각각의 동일한 자기패턴을 형성하기 위하여, 그리고 회전축(110)의 부하상태에서 회전하고 있는 동안 제1 및 제2자기기록매체의자기면상에 형성된 각각의 자기패턴을 읽어내어 제1 및 제2재생신호로서 상기 각각의 자기패턴에 대응하는 각각의 주기적 전기신호를 출력하기 위해서 제1 및 제2자기기록매체(111) 및 (112)의 각각의 자기면에 대향해서 움직이지 않게 설치된 제1 및 제2자기헤드(113) 및 (114)와, 회전축(110)이 부하상태에서 회전하고 있는 동안 제1 제2자기헤드(113) 및 (114)로부터 동시에 출력되는 제1 및 제2재생신호를 받아서 제1 및 제2재생신호 사이의 단위의 위상차를 측정하기 위한 위상차 검출수단(119)와, 회전축(110)의 일정한 회전속도에 비례하는, 일정한 주파수를 가진 펄스열을 발생하는 변환수단과, 위상차 검출수단(119)이 위상차를 가진 제1 및 제2의 재생신호를 받은 동안 변환수단으로부터 주어지는 펄스열에 의거해서 회전축의 단위시간당의 회전수를 검출하기 위한 회전수 검출장치(132)를 포함하는 회전수 검출수단(132)과, 위상차 검출수단(119)으로 검출된 위상차와 회전수 검출수단(132)으로 검출된 회전수에 의거해서 회전축에 전달되는 토오크를 연산하는 토오크 연산수단(120)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 토오크 검출장치.
  6. 제5항에 있어서, 제1 및 제2자기기록매체(111) 및 (112)가 회전축(110)의 전외주면상에 연속적으로 형성되는 각각의 원통형 자기면을 갖는 것을 특징으로 하는 토오크 검출장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 변화수단은 ; 전외주면상에 일정한 피치로 형성된 복수의 톱니를 가지며, 회전축에 동축으로 고정되어 회전축과 함께 회전하는 기어(130)와, 기어(130)의 톱니 각각이 그 근방을 통과할 때마다 하나의 펄스가 출력되어 형성하는 펄스열을 발생하기 위하여, 회전축(110)이 회전하고 있는 동안 기어(130)의 톱니가 그 근방을 순차적으로 통과하도록 움직이지 않게 설치된 전자픽업(131)을 포함하는 것을 특징으로 하는 토오크 검출장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 변환수단은 ; 원주 방향으로 전외주면상에 일정한 피치로 형성된 복수개의 슬릿을 가지며, 회전축(110)에 동축으로 고정되어 회전축(110)과 함께 회전하는 슬릿플레이트와, 슬릿플레이트를 통해서, 서로 대향해서 움직이지 않게 설 치되어 있는 발광소자 및 수광소자를 가지는 광학식 픽업을 포함하고, 상기 수광소자는 발광소자로부터 방사되는 광이 복수개의 슬릿플레이트의 슬릿의 각각을 통과해서 수광소자에 도달할 때마다 하나의 펄스가 출력되어 형성되는 펄스열을 발생하는 것을 특징으로 하는 토오크 검출장치
  9. 제5항에 있어서, 상기 피환수단은 ; 회전축(110)의 전외주면상에 연속적으로 형성된 원통형 자기면과, 복수개의 자극이 제3의 자기기록매체의 원통형 자기면의 원주방향으로 일정피치로 배열되도록 제3의 자기기록매체의 원통형 자기면상에 미리 형성된 주기적 자기패턴을 가진 제3의 자기기록매체와, 회전축(110)이 회전하는 동안 제3의 자기기록매체의 자기면상의 주기적 자기패턴을 읽어내어 펄스열로서 상기 주기적 자기패턴에 대응하는 주기적 전기신호를 출력하기 위하여 제3의 자기기록매체의 자기면에 대향해서 움직이지 않게 설치되어 있는 제3의 자기헤드를 포함하는 것을 특징으로 토오크 검출장치.
KR1019910014594A 1990-08-23 1991-08-23 토오크 검출장치 KR950015066B1 (ko)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP90-222097 1990-08-23
JP2222096A JPH04104023A (ja) 1990-08-23 1990-08-23 トルク検出装置
JP2-222096 1990-08-23
JP2222097A JP2821944B2 (ja) 1990-08-23 1990-08-23 トルク検出装置
JP90-222096 1990-08-23
JP2-222097 1990-08-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR920004822A KR920004822A (ko) 1992-03-28
KR950015066B1 true KR950015066B1 (ko) 1995-12-21

Family

ID=26524678

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019910014594A KR950015066B1 (ko) 1990-08-23 1991-08-23 토오크 검출장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5265480A (ko)
KR (1) KR950015066B1 (ko)
DE (1) DE4127965C2 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030060576A (ko) * 2002-01-10 2003-07-16 주식회사 만도 광학식 토크 센서

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6389888B1 (en) * 1998-06-29 2002-05-21 Veri-Tek Inc. Isolation and loading arrangement for differential gear system under test
FR2795507B1 (fr) * 1999-06-24 2001-08-03 Roulements Soc Nouvelle Capteur de couple a barrette de hall
EP1259788B1 (en) * 2000-03-02 2011-08-03 Continental Automotive Systems US, Inc. Engine torque sensor
JP3784248B2 (ja) * 2000-10-02 2006-06-07 株式会社ジェイテクト 回転角度検出装置、トルクセンサ及び舵取装置
DE102006027834B4 (de) * 2006-06-16 2014-02-13 Engineering Center Steyr Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Bestimmung eines Drehmoments
US20090288499A1 (en) * 2006-07-13 2009-11-26 Shuichi Umezawa Torque measurement device and program
US8001848B2 (en) * 2007-12-18 2011-08-23 Deere & Company Torque measurement method and apparatus
EP2534448A4 (en) * 2010-02-11 2014-09-10 Kurt D Fulkerson DISPLACEMENT MEASURING SYSTEM AND METHOD USING MAGNETIC ENCODAGES
EP2431720B1 (en) 2010-09-20 2013-01-16 Eurocopter Deutschland GmbH Method of measuring torque and torque measuring system for said method
DE102011112143A1 (de) * 2011-09-01 2013-03-07 Wacker Neuson Produktion GmbH & Co. KG Elektrowerkzeug mit optischer Informationseinrichtung
EP3309419B1 (en) * 2013-06-25 2019-12-25 NSK Ltd. Rotation transmission device
DE102013110311A1 (de) * 2013-09-19 2015-03-19 Claas Tractor Sas Sensoranordnung zum Erfassen einer mechanischen Beanspruchung eines Bauteils eines landwirtschaftlichen Fahrzeugs
US9176024B2 (en) * 2013-10-23 2015-11-03 General Electric Company Systems and methods for monitoring rotary equipment
WO2017110191A1 (ja) * 2015-12-25 2017-06-29 日本精工株式会社 トルク測定装置付回転伝達装置
US11703359B2 (en) * 2019-05-14 2023-07-18 Kyocera Avx Components (Werne) Gmbh Inductive position sensing apparatus including a screening layer and method for the same
DE102021115081A1 (de) 2021-06-11 2022-12-15 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Drehmomentübertragungsvorrichtung und Verfahren zur Montage einer Drehmomentsensorvorrichtung
US20230139667A1 (en) * 2021-10-29 2023-05-04 Caterpillar Inc. Inferred Engine Cylinder Pressure System and Method

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3049003A (en) * 1956-09-05 1962-08-14 Clark Equipment Co Torque measurement apparatus
US2978902A (en) * 1956-09-05 1961-04-11 Clark Equipment Co Torque measurement apparatus
GB1352275A (en) * 1971-04-29 1974-05-08 Simmonds Precision Products Methods and systems of measuring torsion
JPS58214829A (ja) * 1982-06-08 1983-12-14 Nippon Soken Inc トルク検出装置
US4444064A (en) * 1982-06-14 1984-04-24 General Electric Company Electromagnetic torque measuring instrumentation for a rotating shaft
JPS5927230A (ja) * 1982-08-07 1984-02-13 Aisin Seiki Co Ltd トルクセンサ
DK335584D0 (da) * 1984-07-06 1984-07-06 Dme Danish Micro Eng As Fremgangsmaade og apparat til overvaagning af driften af et element, som bevaeger sig cyklisk
JPS6153504A (ja) * 1984-08-24 1986-03-17 Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd マグネティックスケ−ル
JPS626129A (ja) * 1985-07-02 1987-01-13 Aisin Seiki Co Ltd トルク検出器
JPH0665967B2 (ja) * 1985-08-27 1994-08-24 株式会社エスジー アブソリュート回転位置検出装置
JPS6295433A (ja) * 1985-10-23 1987-05-01 Hitachi Ltd トルク検出装置
JPS62215802A (ja) * 1986-03-18 1987-09-22 Honda Motor Co Ltd 変位検出装置
JPH0814515B2 (ja) * 1986-04-11 1996-02-14 株式会社日立製作所 トルク検出装置
KR890000890A (ko) * 1987-06-22 1989-03-17 미타 가츠시게 토크검출장치
DE3873257D1 (de) * 1987-10-28 1992-09-03 Rohs Ulrich Vorrichtung zur messung des drehmomentes einer arbeitswelle.
US4984474A (en) * 1988-09-30 1991-01-15 Copal Company Limited Torque sensor
EP0388584B1 (fr) * 1989-01-17 1993-10-27 Gec Alsthom Sa Dispositif de repérage de position d'un arbre en acier en rotation comportant une piste formée par une bande à propriétés électriques discontinues et procédé de fabrication de ladite piste
US5031459A (en) * 1989-05-08 1991-07-16 Westinghouse Electric Corp. Turbine generator shaft torsion monitor
JPH0733163Y2 (ja) * 1990-02-07 1995-07-31 日本ビクター株式会社 回転位相検出器付き速度検出装置
US5067355A (en) * 1990-07-13 1991-11-26 General Electric Company Shaft torque measurement

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030060576A (ko) * 2002-01-10 2003-07-16 주식회사 만도 광학식 토크 센서

Also Published As

Publication number Publication date
DE4127965C2 (de) 1995-11-30
US5265480A (en) 1993-11-30
KR920004822A (ko) 1992-03-28
DE4127965A1 (de) 1992-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR950015066B1 (ko) 토오크 검출장치
US4697460A (en) Device for measuring torque of a rotary mechanism
US4851771A (en) Magnetic encoder for detection of incremental and absolute value displacement
US4481469A (en) Rotary speed sensor with Hall generator responding to tangential component of magnetic field
JP2529960B2 (ja) 磁気的位置検出装置
AU2662201A (en) Sensor system for detecting an angle of rotation and/or a torque
KR960009351B1 (ko) 토오크 검출장치
JP2969309B2 (ja) トルク検出装置
JP2821944B2 (ja) トルク検出装置
US5172057A (en) Magnetic encoder including plural magnetic pole lines having differing magnetic pitches and plural magnetic resistance effect elements
JPS6029054B2 (ja) 電子伝動動力計
US6601011B1 (en) Apparatus for measuring angular velocity variation rate of rotary axle
JP2829530B2 (ja) トルク検出装置
JPH04104023A (ja) トルク検出装置
JP2829538B2 (ja) トルク検出装置
JPH05332854A (ja) 磁気記録型トルク検出装置
JP2930683B2 (ja) トルク検出装置
JPH0462327B2 (ko)
JPH0618340A (ja) トルク検出装置
JPH03279832A (ja) トルク検出装置
JPH06221942A (ja) トルク検出装置
KR960014485B1 (ko) 각가속도 측정 장치
US6201651B1 (en) Circuit for reproducing data and apparatus for reading data out of a magnetic disc based on calculated frequency cut off
JP2022061964A (ja) フレックスプレート応力測定システム
JPH0712585A (ja) エンコーダ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
G160 Decision to publish patent application
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20001214

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee