JP2003149061A - 駆動構体におけるトルクおよび回転方向測定装置 - Google Patents
駆動構体におけるトルクおよび回転方向測定装置Info
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Abstract
駆動構体におけるトルクおよび回転方向測定装置を提供
する。 【解決手段】 回転軸線8のまわりにトルクを伝達する
ためにトルク負荷されかつ回転駆動されることができる
トーション要素9、前記トーション要素に相対回転不能
に取着されかつ第1回転円上で動かされる第1伝達体要
素16、前記第1伝達体要素から基準間隔において、ト
ーション要素に相対回転不能に接続され、そして第2回
転円上で動かされる第2伝達体要素34、前記伝達体要
素が異なる長さの信号をかつ関連の測定範囲内で、信号
間の異なる長さの信号間隔を発生前記回転軸線からある
距離に固定配置されかつ前記伝達体要素16,34のま
たは基準面の基準縁部の通過を感知しかつ対応する一連
の信号を発生するセンサユニット35、及び信号がそれ
に送給されかつ時間間隔および信号間の時間々隔から、
印加されたトルクおよび回転方向を判定する評価ユニッ
ト36を含んでいる。
Description
トルクおよび回転方向を測定するための駆動構体におけ
るトルクおよび回転方向測定装置に関する。
ことは知られている(例えば、特許文献I参照。)。ま
た、第1伝達体円板および第2伝達体円板を含んでいる
軸においてトルクを測定する装置も知られている(例え
ば、特許文献II参照。)。
て、例えば、駆動装置におけるトルク負荷駆動軸におい
てトルクを測定するために、前記構成要素は好ましくは
歪みゲージを備えている。かかる装置において、それら
が研究用測定装置に必要とされるように高精度のトルク
信号を発生することができる。また、信号の伝達は送信
機および受信機によって接触なしの方法で行われ得る。
歪みゲージからの測定ブリッジを設け、歪みゲージを較
正し、かつ電気的接続を設けることは高いコストを発生
する。
素への信号の伝達である。駆動装置内の電気的構成要素
の高い集積度のため、かかる信号の伝達は高い固有のエ
ラー割合をこうむる。多くの装置および機械に関してこ
の型の測定装置のかかる高い精度は必要とされない。し
かしながら、上述した装置は適切なコストレベルが達成
される範囲に改善され得る。これは運転過程のトルク測
定の高い利点に拘わらず、かかる装置は実用的には農業
機械の駆動装置には決して使用されないためである。
軸に対して相対回転不能に接続される。第2伝達体円板
は軸に対して同軸に配置される管に対して相対回転不能
に接続される。管は、第1伝達体円板から或る距離に配
置される第1の長手方向端で、相対回転不能に軸に接続
される。管の第2端は軸上に摺動可能に支持されかつ第
1伝達体円板に隣接するように配置される。さらに、第
2伝達体円板は管の第2端に固定される。
々端面から出発しかつそれぞれ他の伝達体円板に向かっ
て突出する歯を含んでいる。第1伝達体円板の歯および
第2伝達体円板の歯は周部を横切って交互に分布されか
つ互いから或る距離に配置される。軸に対して静止する
ように固定されるセンサは軸が回転するとき歯の通過を
記録する。トルク負荷が高いならば、軸は第1伝達体円
板が第2伝達体円板に対して回転させられるように捻ら
れ、第1伝達体円板の歯および第2伝達体円板の歯との
間の距離は変化する。センサによって記録されたような
歯の間の距離は印加されたトルクに関する結果を許容す
る。しかしながら、欠点は、軸の回転方向もトルクの方
向も決定することができないということである。
決定するのに適する装置を提供することにある。
的は、回転軸線のまわりにトルクを伝達するためにトル
ク負荷されかつ回転駆動されることができかつ第1軸端
および第2軸端を有するトーション軸の形で設けられる
トーション要素;ジャーナル形状でかつ前記回転軸線に
対して横方向に前記トーション要素に相対回転不能に取
着されかつ前記トーション要素が回転するとき、第1回
転円上で動かされる第1伝達体要素;第1管端および第
2管端を有する管の形で設けられ、前記トーション要素
のまわりに同軸的に配置されかつその第1管端が前記第
1軸端に堅固に接続される基準要素;前記基準要素の1
部分を形成し、前記基準要素の前記第2管端の外周に配
置され、前記第1伝達体要素から基準間隔において、前
記トーション要素に相対回転不能に接続され、そして前
記トーション要素が回転するとき、第2回転円上で動か
され、前記第1回転円が前記第2回転円上に置かれる第
2伝達体要素;前記回転軸線からある距離に固定配置さ
れかつ前記伝達体要素のまたは基準面の基準縁部の通過
を感知しかつ対応する一連の信号を発生するセンサユニ
ットで、そのさい前記伝達体要素が異なる長さの信号を
かつ関連の測定範囲内で、信号間の異なる長さの信号間
隔を発生し;ならびに信号がそれに送給されることがで
きかつ時間間隔および信号の時間に関するシーケンスお
よび異なる長さの信号間隔から、印加されたトルクおよ
び回転方向を決定する評価ユニットを含んでおり、その
さい前記基準要素の前記第2管端が前記トーション要素
に取着された前記第1伝達体要素の通過を許容するよう
な凹所を含みそして前記両伝達体要素がそれらの共通の
回転円上の1平面において周部でずれた方法で配置さ
れ;そのさい前記基準要素の前記第2管端には、第1凹
所がかつそれに対して直径的に第2凹所が設けられそし
て前記第1伝達体要素は、第1突起によって、前記第1
凹所に半径方向に延びかつ第2突起によって、前記から
半径方向に突出し、前記第1伝達体要素の突出部分が伝
達体部分として役立ち、そして予め定められた最大トル
クが超過されると、前記基準要素がトルクの伝達に関与
する駆動構体におけるトルクおよび回転方向測定装置を
設けることによって達成される。
ン要素のねじれ度合いは変化する。結果として、第1伝
達体要素は、支配しているトルクの関数として、異なる
長さの信号間隔が信号間に発生するように第2伝達体要
素に対して回転させられる。号間隔の長さはトーション
角度および印加されたトルクに関する結果を許容する。
をかつ関連の測定範囲において、信号間の異なる長さの
信号間隔を発生するような方法において設計されるの
で、結果はトーション要素の回転方向に関して引き出さ
れ得る。例えば、第1伝達体要素は第2伝達体要素より
も周部方向において長い。さらに、周部方向に見られる
ならば、第1伝達体要素と第2伝達体要素との間の距離
は第2伝達体要素と第1伝達体要素との間より小さくす
ることができる。
1伝達体要素の長い信号は長い信号によって引き起こさ
れる。かかる場合に、他の回転方向において、長い信号
は長い信号によって引き起こされる。前記シーケンスは
回転方向の決定を許容する。いったん回転方向が決定さ
れると、また、トルクの方向を決定することができる。
しかつ第1回転円が第2回転円上に置かれるため、伝達
体要素のまたは伝達体要素の基準縁部のまたは基準面の
通過は1つのセンサのみによって識別されることができ
る。
る第2凹所に対して周部にずれるように基準要素の外面
上に配置されるジャーナル要素の形で設けられ得る。
ナル要素は第1伝達体要素として役立っている第2突起
より周部方向において長い。
駆動構体に関連してより詳細に説明する。
形状のキャリヤフレームが、その外方に突出している駆
動ジャーナル3がトルクを導くのに役立つ第1ベベルギ
ヤ角度駆動装置2と連係する農業機器用駆動構体の1部
分を示している。トルク測定装置6およびともに回転軸
線8のまわりに回転可能な駆動軸7を介して、第1ベベ
ルギヤ角度駆動装置2は、それから或る距離において、
ハウジング1と連係しかつ出力ジャーナル5を含んでい
る第2ベベルギヤ角度駆動装置4に回転接続される。
クは出力ジャーナル5に前記構体を介して通される。駆
動軸7は、また、対応する出力ジャーナルを備えた1ま
たは幾つかのさらに他のベベルギヤ角度駆動装置とのト
ルク接続を確立するのに役立っている。後述されるトル
ク測定装置6に応じて設計される1またはそれ以上のト
ルク測定装置が駆動されるようなさらに他の部分に導い
ている駆動ラインに組み込まれることができる。
とされるトルク範囲に関して設計される断面を有する軸
の形のトーション要素9を含んでいる。このトーション
要素9は第1軸端10および第2軸端11を含んでい
る。前記軸端10,11はトルクを受けるとき捻られる
中間の領域に対して厚くされる。第1軸端10は筒状ピ
ン14を介して取着要素12に接続され、この取着要素
12は駆動軸7との接続を設けるのに役立つ締め付け部
分13を含んでいる。第1軸端10はかくして、前記駆
動軸7が回転するとき、第1軸端10がそれとともに回
転するように駆動軸に回転接続される。
置4のベベルギヤと相対回転不能に接続するのに役立つ
接続ジャーナル15を備えている。さらに、第2軸端1
1はその軸線が回転軸線8を直角において横切る横方向
孔20を含んでいる。横方向孔20内には、その筒状接
続部分17によってジャーナルの形状において第1伝達
体要素16が挿入される。この第1伝達体要素16は第
1突起18および、それに対して直径的に、他端におい
て第2突起19を含んでいる。
管端22が、第1伝達体要素16から或る距離におい
て、溶接23によって取着要素21に堅固に接続される
管状の基準要素21が配置される。この基準要素21は
したがってまたトーション要素9の第1軸端10に堅固
に接続され、その結果基準要素21はトーション要素9
の回転運動に追随する。その第2管端24の領域におい
て、管状の基準要素21は転動ベアリング25によって
第2軸端11上に支持される。
随し、すなわち、測定される領域においてどのような変
形も受けず、これに反して、トーション要素9に印加さ
れるトルクの結果として、回転方向に依存して、第2軸
端11における基準点は、第1軸端10においてトルク
なしの状態においてしたがって配置される基準点に先行
するかまたは追随する。第2管端24は2つの直径的に
配置される凹所、すなわち、第1凹所26および第2凹
所27を備えている。これらは画成された領域を横切っ
て管の周部方向に延び、2つの凹所26,27は同一に
なっている。
びているが、外側に向かって、それは管状の基準要素2
1の外面28と面一である。第2突起19は第2凹所2
7を貫通しかつ管状の基準要素21の外面28から一定
の寸法だけ突出する。2つの凹所26,27の周部延長
部は一定の寸法だけ2つの突起18,19の周部延長部
を越える。これは、トーション要素9がトルク負荷され
るとき、それらの自由度の限界内で、2つの突起18,
19が、それらの平らな部分29,30によって、2つ
の突起18,19が対応する頂部面31,32に対して
載置するようになりかつ予め定めた最大照るクリーニン
グが達成されるまで凹所26,27内で自由に動くこと
ができることを意味している。
ルギヤ角度駆動装置2から第2ベベルギヤ角度駆動装置
4へのトルクの伝達に関与する。伝達体部分として役立
っている第2突起19の部分が管状の基準要素21の外
面28を超えて突出するので、その部分は伝達体要素の
機能を実用的に取り;回転するとき、回転円33上に心
出しされる。管状の基準要素21の外面28から、第2
伝達体要素34が突出し、この第2伝達体要素34は第
2凹所27に対して周部でずれかつ周部方向に見られる
ならば、第2突起19より長くかつ伝達体部分として作
用する第2突起の部分より長い。
の回転円上に配置される。さらに、第1伝達体要素16
および第2伝達体要素34は180°より小さい角度を
取り囲んでいる。かくして、回転の場合において、2つ
の伝達体要素は短い間隔で互いに追随しかつそれに次い
で長い信号間隔が追随する信号を発生する。トルクが回
転方向Nに印加されるならば、第1伝達体要素16の第
2突起19は第2伝達体要素34を越えて動きかつかか
るリードの寸法が回転円33と反対にかつしたがって2
つの伝達体要素16,34と反対に配置されるセンサ3
5によって記録される。
され、この評価ユニット36は追随する第2伝達体要素
34に対して回転方向Nに進んでいる第1伝達体要素1
6の通過の、時間に関しての、ずれを基礎にして印加さ
れたトルクを計算するのに役立っている。前記印加され
たトルクは2つの伝達体要素16,34間のまたは第1
伝達体要素16の第2突起19と第2伝達体要素34と
の間の距離に比例する。
駆動装置を停止する切り換えシーケンスを発生すること
ができる。また、印加されたトルクを指示しまたは音響
警報を発生するのに使用され得る。本発明による装置の
使用は上述した駆動構体に限定されない。農業機器およ
び機械用の駆動装置に使用されることから離れて、本発
明の装置は一般的に駆動ラインに、また例えば、自転車
の駆動ラインに使用されることができる。
りである。 1.駆動構体においてトルクおよび回転方向を測定する
ための駆動構体におけるトルクおよび回転方向測定装置
において、回転軸線(8)のまわりにトルクを伝達する
ためにトルク負荷されかつ回転駆動されることができか
つ第1軸端(10)および第2軸端(11)を有するト
ーション軸の形で設けられるトーション要素(9);ジ
ャーナル形状でかつ前記回転軸線(8)に対して横方向
に前記トーション要素(9)に相対回転不能に取着され
かつ前記トーション要素(9)が回転するとき、第1回
転円上で動かされる第1伝達体要素(16);第1管端
(22)および第2管端(24)を有する管の形で設け
られ、前記トーション要素(9)のまわりに同軸的に配
置されかつその第1管端(22)が前記第1軸端(1
0)に堅固に接続される基準要素(21);前記基準要
素(21)の1部分を形成し、前記基準要素(21)の
前記第2管端(24)の外周に配置され、前記第1伝達
体要素(16)から基準間隔において、前記トーション
要素(9)に相対回転不能に接続され、そして前記トー
ション要素(9)が回転するとき、第2回転円上で動か
され、前記第1回転円が前記第2回転円上に置かれる第
2伝達体要素(34);前記回転軸線(8)からある距
離に固定配置されかつ前記伝達体要素(16,34)の
または基準面の基準縁部の通過を感知しかつ対応する一
連の信号を発生するセンサユニット(35)で、そのさ
い前記伝達体要素(16,34)が異なる長さの信号を
かつ関連の測定範囲内で、信号間の異なる長さの信号間
隔を発生し;ならびに信号がそれに送給されることがで
きかつ時間間隔および信号の時間に関するシーケンスお
よび異なる長さの信号間隔から、印加されたトルクおよ
び回転方向を決定する評価ユニット(36)を含んでお
り、そのさい前記基準要素(21)の前記第2管端(2
4)が前記トーション要素(9)に取着された前記第1
伝達体要素(16)の通過を許容するような凹所(2
7)を含みそして前記両伝達体要素(16,34)がそ
れらの共通の回転円上の1平面において周部でずれた方
法で配置され;そのさい前記基準要素(21)の前記第
2管端(24)には、第1凹所(26)がかつそれに対
して直径的に第2凹所(27)が設けられそして前記第
1伝達体要素は、第1突起(18)によって、前記第1
凹所(26)に半径方向に延びかつ第2突起(19)に
よって、前記から半径方向に突出し、前記第1伝達体要
素の突出部分が伝達体部分として役立ち、そして予め定
められた最大トルクが超過されると、前記基準要素(2
1)がトルクの伝達に関与することを特徴とする駆動構
体におけるトルクおよび回転方向測定装置。
第2突起(19)がそれから出る前記第2凹所(27)
に対して周部にずれるように前記基準要素(21)の外
面(28)上に配置されるジャーナル要素の形で設けら
れることを特徴とする前記項目1に記載の駆動構体にお
けるトルクおよび回転方向測定装置。
る前記ジャーナル要素が前記第1伝達体要素(16)と
して役立っている前記第2突起(19)より周部方向に
おいて長いことを特徴とする前記項目2に記載の駆動構
体におけるトルクおよび回転方向測定装置。
わりにトルクを伝達するためにトルク負荷されかつ回転
駆動されることができかつ第1軸端および第2軸端を有
するトーション軸の形で設けられるトーション要素;ジ
ャーナル形状でかつ前記回転軸線に対して横方向に前記
トーション要素に相対回転不能に取着されかつ前記トー
ション要素が回転するとき、第1回転円上で動かされる
第1伝達体要素;第1管端および第2管端を有する管の
形で設けられ、前記トーション要素のまわりに同軸的に
配置されかつその第1管端が前記第1軸端に堅固に接続
される基準要素;前記基準要素の1部分を形成し、前記
基準要素の前記第2管端の外周に配置され、前記第1伝
達体要素から基準間隔において、前記トーション要素に
相対回転不能に接続され、そして前記トーション要素が
回転するとき、第2回転円上で動かされ、前記第1回転
円が前記第2回転円上に置かれる第2伝達体要素;前記
回転軸線からある距離に固定配置されかつ前記伝達体要
素のまたは基準面の基準縁部の通過を感知しかつ対応す
る一連の信号を発生するセンサユニットで、そのさい前
記伝達体要素が異なる長さの信号をかつ関連の測定範囲
内で、信号間の異なる長さの信号間隔を発生し;ならび
に信号がそれに送給されることができかつ時間間隔およ
び信号の時間に関するシーケンスおよび異なる長さの信
号間隔から、印加されたトルクおよび回転方向を決定す
る評価ユニットを含んでおり、そのさい前記基準要素の
前記第2管端が前記トーション要素に取着された前記第
1伝達体要素の通過を許容するような凹所を含みそして
前記両伝達体要素がそれらの共通の回転円上の1平面に
おいて周部でずれた方法で配置され;そのさい前記基準
要素の前記第2管端には、第1凹所がかつそれに対して
直径的に第2凹所が設けられそして前記第1伝達体要素
は、第1突起によって、前記第1凹所に半径方向に延び
かつ第2突起によって、前記から半径方向に突出し、前
記第1伝達体要素の突出部分が伝達体部分として役立
ち、そして予め定められた最大トルクが超過されると、
前記基準要素がトルクの伝達に関与する構成としたの
で、トルクおよび回転方向を決定するのに適する駆動構
体におけるトルクおよび回転方向測定装置を提供するこ
とができる。
構体部分を示す長手方向断面図である。
る線III−IIIによる断面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 駆動構体においてトルクおよび回転方向
を測定するための駆動構体におけるトルクおよび回転方
向測定装置において、回転軸線(8)のまわりにトルク
を伝達するためにトルク負荷されかつ回転駆動されるこ
とができかつ第1軸端(10)および第2軸端(11)
を有するトーション軸の形で設けられるトーション要素
(9);ジャーナル形状でかつ前記回転軸線(8)に対
して横方向に前記トーション要素(9)に相対回転不能
に取着されかつ前記トーション要素(9)が回転すると
き、第1回転円上で動かされる第1伝達体要素(1
6);第1管端(22)および第2管端(24)を有す
る管の形で設けられ、前記トーション要素(9)のまわ
りに同軸的に配置されかつその第1管端(22)が前記
第1軸端(10)に堅固に接続される基準要素(2
1);前記基準要素(21)の1部分を形成し、前記基
準要素(21)の前記第2管端(24)の外周に配置さ
れ、前記第1伝達体要素(16)から基準間隔におい
て、前記トーション要素(9)に相対回転不能に接続さ
れ、そして前記トーション要素(9)が回転するとき、
第2回転円上で動かされ、前記第1回転円が前記第2回
転円上に置かれる第2伝達体要素(34);前記回転軸
線(8)からある距離に固定配置されかつ前記伝達体要
素(16,34)のまたは基準面の基準縁部の通過を感
知しかつ対応する一連の信号を発生するセンサユニット
(35)で、そのさい前記伝達体要素(16,34)が
異なる長さの信号をかつ関連の測定範囲内で、信号間の
異なる長さの信号間隔を発生し;ならびに信号がそれに
送給されることができかつ時間間隔および信号の時間に
関するシーケンスおよび異なる長さの信号間隔から、印
加されたトルクおよび回転方向を決定する評価ユニット
(36)を含んでおり、そのさい前記基準要素(21)
の前記第2管端(24)が前記トーション要素(9)に
取着された前記第1伝達体要素(16)の通過を許容す
るような凹所(27)を含みそして前記両伝達体要素
(16,34)がそれらの共通の回転円上の1平面にお
いて周部でずれた方法で配置され;そのさい前記基準要
素(21)の前記第2管端(24)には、第1凹所(2
6)がかつそれに対して直径的に第2凹所(27)が設
けられそして前記第1伝達体要素は、第1突起(18)
によって、前記第1凹所(26)に半径方向に延びかつ
第2突起(19)によって、前記から半径方向に突出
し、前記第1伝達体要素の突出部分が伝達体部分として
役立ち、そして予め定められた最大トルクが超過される
と、前記基準要素(21)がトルクの伝達に関与するこ
とを特徴とする駆動構体におけるトルクおよび回転方向
測定装置。 - 【請求項2】 前記第2伝達体要素(34)が、前記第
2突起(19)がそれから出る前記第2凹所(27)に
対して周部にずれるように前記基準要素(21)の外面
(28)上に配置されるジャーナル要素の形で設けられ
ることを特徴とする請求項1に記載の駆動構体における
トルクおよび回転方向測定装置。 - 【請求項3】 前記第2伝達体要素として役立っている
前記ジャーナル要素が前記第1伝達体要素(16)とし
て役立っている前記第2突起(19)より周部方向にお
いて長いことを特徴とする請求項2に記載の駆動構体に
おけるトルクおよび回転方向測定装置。
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