JP2010054268A - 等速自在継手用作動角センサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 内輪軸4の端面に設けられた凸球面部12と、外輪2の内面に設けられた凹球面部13aと、この凹球面部13aに設けられた円周溝14内に設けられた磁気発生用コイル15と、この磁気発生用コイル15を交流成分を持つ電流で駆動し、この電流と電圧の関係より磁気発生用コイル15のインダクタンスの変化を検出して内輪3と外輪2間の作動角を求める検出回路16とを備える。
【選択図】 図1
Description
そこで、動作中の等速自在継手の作動角を常にモニタすることを考えた。この作動角が常に検出できれば、作動角が許容上限値に至る前に装置を停止させるなどして、内輪軸と外輪の接触、ボールの脱落、破損による事故を未然に防ぐことができる。
しかし、等速自在継手はその全体が回転し、内輪と外輪とが作動角を生じるため、動作中に作動角を検出することが難しく、このような動作中に作動角を検出可能なセンサは、従来に例がない。
前記内輪軸の端面に設けられこの内輪軸の外輪に対する回動中心と同心の凸球面部と、前記外輪の内面に設けられ前記凸球面部に隙間を介して対面する凹球面部と、この凹球面部に前記外輪の軸心と同心に設けられた円周溝と、この円周溝内に設けられた磁気発生用コイルと、この磁気発生用コイルを、交流成分を持つ電流で駆動し、この電流と電圧の関係より前記磁気発生用のコイルのインダクタンスの変化を検出して内輪と外輪間の作動角を求める検出回路とを備えることを特徴とする。
交流成分を持つ電流で駆動される磁気発生用コイルにより発生する磁界は、外輪における凹球面部の中心部と周辺部を磁極とし、内輪軸の凸球面部を経由することで閉じた磁界となる。この対面する凹球面部と凸球面部は、作動角に応じて対向する部分の面積が変化するため、磁界の磁路断面積が変化し、この変化が磁気抵抗の変化、つまり磁気発生用コイルのインダクタンス変化として現れる。その結果、磁気発生用コイルに印加する交流電圧の振幅も変化し、電圧と電流の位相ずれも変化する。その電流と電圧の関係から、検出回路は等速自在継手の作動角を検出する。
このように、この等速自在継手用作動角センサによると、動作中の等速自在継手の作動角を常にモニターできる。このため、駆動力や稼働時間と共に作動角を監視することにより、等速自在継手の寿命を類推することが可能となり、破損による事故を未然に防ぐことができる。また、検出した作動角が許容上限値に至る前に警報を発し、等速自在継手を使用した装置を停止することにより、内輪軸と外輪の接触やボールの脱落を未然に防ぐことができる。
すなわち、外輪の内面に設けられ前記凸球面部に隙間を介して対面する凹球面部と、前記凸球面部に前記内輪軸の軸心と同心に設けられた円周溝と、この円周溝内に設けられた磁気発生用コイルと、この磁気発生用コイルを、交流成分を持つ電流で駆動し、この電流と電圧の関係より前記磁気発生用コイルのインダクタンスの変化を検出して内輪と外輪間の作動角を求める検出回路とを備えることを特徴とする。
この構成の場合にも、第1の発明の等速自在継手用作動角センサの場合と同様の作用により、動作中の等速自在継手の作動角を検出することができる。
このように前記凸球面部と凹球面部とにつき、作動角が発生すると互いにずれて非対向部分が生じるものとすることで、磁気抵抗の変化により作動角を検出することが容易となる。
その他第1の発明と同様の作用、効果を奏する。
外輪2は、カップ部2aとステム部2bとを有する。外輪2のカップ部2aの内面は、開口側内面部分および底側内面部分のうち、開口側内面部分が球形とされている。その球形内面2aaに、6つ(または8つ)のトラック溝7が軸方向に沿って形成されている。内輪3の外面は球形とされ、その球形外面3aaにも6つ(または8つ)のトラック溝8が、軸方向に沿って形成されている。これら各外輪トラック溝7と内輪トラック溝8とは互いに対向し、その対向する各トラック溝7,8間にボール5がそれぞれ組み込まれる。ケージ6は、各ボール5を同一平面内に保持する部材であり、周方向の複数箇所に設けられたポケット6a内にボール5が保持される。
内輪3は内周にセレーションまたはスプライン等の凹凸部を有する中央孔9を備え、この中央孔9に内輪軸4の一端部がトルク伝達可能に嵌合している。なお、内輪軸4は内輪3と一体に形成されたものであっても良い。
これら凸球面部12と凹球面部13aとは、図2(B)に示す作動角が零の状態で互いに全面が対向し合い、図2(A)に示すように作動角が発生した状態では互いにずれて非対向部分が生じるように設けられる。
等速自在継手1の外部には、前記磁気発生用コイル15を、一定振幅の交流成分を持つ電流で駆動し、この電流と電圧の関係より磁気発生用コイル15のインダクタンスの変化を検出して、内輪3と外輪2間の作動角を求める検出回路16が設けられている。
回転側電子回路17と静止側電子回路19との間の中継は、非接触電磁カップリング18により行われる。この非接触電磁カップリング18は、外輪2の軸心と同心に外輪カップ部2aの外面に巻回された回転側コイル18aと、このコイル18aと同心にこのコイル18aの外周に設置された固定側コイル18bとでなる。固定側コイル18bは電力送信・信号受信用となるコイルであり、回転側コイル18aは電力受信・信号送信用となるコイルである。
上記凸球面部12、凹球面部13a、磁気発生用コイル15、検出回路16、および非接触電磁カップリング18などにより上記作動角センサ11が構成される。
静止側電子回路19は、非接触電磁カップリング18を介して静止側電子回路19へ電力を供給するための励磁を行う大電力励磁回路と、回転側電子回路17から非接触電磁カップリング18を介して送られる変調信号を周波数弁別する周波数弁別回路と、その弁別した信号を復調する復調回路(いずれも図示せず)とを備える。
この実施形態では、内輪軸4の一端部に軸頭部JTを設け、この軸頭部JTの表面を、凸曲面12に形成している。この軸頭部JTは、凸曲面12を成す曲面本体12aと、この曲面本体12aの外周縁部に付設された係合部12bとを有する。この係合部12bは、内輪軸4の軸心に平行に所定小距離突出し、内輪軸4の一端部に形成された環状溝である被係合部4aに係合されている。
この実施形態では、内輪軸4の一端部に、この内輪軸4よりも大径の拡径軸頭部KJを設けている。この拡径軸頭部KJの端面に凸球面部KJaを設け、この凸球面部KJaは、内輪軸4の外輪2に対する回動中心と同心に形成されている。
また、外輪2の外輪カップ部2aの内面において、凸部13の先端面の凹球面部13aの外径Daを、前記凸球面部KJaの外径Dcと同一径としている。本実施形態では、前記凸部13の凹球面部13aを、外輪カップ部2aとは別体に形成し、この外輪カップ部2aの内面に固着している。ただし、外輪カップ部2aの内面に、凸部13の凹球面部13aを鍛造により一体に形成しても良い。
本実施形態では、ケージ6の一端部に、内輪軸4よりも大径の拡径軸頭部材KBを設け、この拡径軸頭部材KBの一表面を、このケージ6の外輪2に対する回動中心と略同心の凸球面12KBに形成している。この拡径軸頭部材KBは、凸球面12KBを成す球面本体12Aと、球面本体12Aの外周縁部に付設された係合部12Bとを有する。この係合部12Bは、ケージ6の半径方向外方に向かって所定小距離突出し、同ケージ6の一端部の内周に形成された環状の段部6bに形成されている。
本実施形態では、球面本体12Aの外周部12Abに、複数の貫通孔12Ahが形成されているが、各貫通孔の代わりに非磁性材料から成る部位を外周部12Abに設けても良い。この場合、拡径軸頭部材KBの剛性を高めることが可能となる。
2…外輪
3…内輪
4…内輪軸
5…ボール
11…作動角センサ
12…凸球面部
12KB…凸球面
13a…凹球面部
14,14A…円周溝
15…磁気発生用コイル
16…検出回路
17…回転側電子回路
18…非接触電磁カップリング
19…静止側電子回路
JT…軸頭部
KJ…軸径軸頭部
KJa…凸球面部
KB…拡径軸頭部材
Claims (8)
- 外輪の球形内面と内輪の球形外面とにそれぞれトラック溝を形成し、外輪トラック溝と内輪トラック溝との間にボールを組み込み、上記ボールを保持するケージを設け、上記内輪が外周に取付けられまたは上記内輪と一体に形成された内輪軸を有する等速自在継手に装備される作動角センサであって、
前記内輪軸の端面に設けられこの内輪軸の外輪に対する回動中心と同心の凸球面部と、前記外輪の内面に設けられ前記凸球面部に隙間を介して対面する凹球面部と、この凹球面部に前記外輪の軸心と同心に設けられた円周溝と、この円周溝内に設けられた磁気発生用コイルと、この磁気発生用コイルを、交流成分を持つ電流で駆動し、この電流と電圧の関係より前記磁気発生用のコイルのインダクタンスの変化を検出して内輪と外輪間の作動角を求める検出回路とを備えることを特徴とする等速自在継手用作動角センサ。 - 外輪の球形内面と内輪の球形外面とにそれぞれトラック溝を形成し、外輪トラック溝と内輪トラック溝との間にボールを組み込み、上記ボールを保持するケージを設け、上記内輪が外周に取付けられまたは上記内輪と一体に形成された内輪軸を有する等速自在継手に装備される作動角センサであって、
前記内輪軸の端面に設けられこの内輪軸の外輪に対する回動中心と同心の凸球面部と、前記外輪の内面に設けられ前記凸球面部に隙間を介して対面する凹球面部と、前記凸球面部に前記内輪軸の軸心と同心に設けられた円周溝と、この円周溝内に設けられた磁気発生用コイルと、この磁気発生用コイルを、交流成分を持つ電流で駆動し、この電流と電圧の関係より前記磁気発生用コイルのインダクタンスの変化を検出して内輪と外輪間の作動角を求める検出回路とを備えることを特徴とする等速自在継手用作動角センサ。 - 請求項1または請求項2において、前記凸球面部と凹球面部とは、作動角が零の状態で互いに全面が対向し合い、作動角が発生すると互いにずれて非対向部分が生じる等速自在継手用作動角センサ。
- 請求項1ないし請求項3のいずれか1項において、前記外輪と前記内輪とが最大の作動角をとった状態で、前記凸球面部と前記凹球面部は、少なくとも一部が対面する等速自在継手用作動角センサ。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか1項において、前記内輪軸の端部に軸頭部を設け、この軸頭部に、前記内輪軸の前記凸球面部を設けた等速自在継手用作動角センサ。
- 請求項5において、前記軸頭部は、前記内輪軸よりも大径の拡径軸頭部である等速自在継手用作動角センサ。
- 請求項1ないし請求項6のいずれか1項において、前記外輪の内面に設けられた前記凹球面部の外径を、前記内輪軸の外径よりも大径とした等速自在継手用作動角センサ。
- 外輪の球形内面と内輪の球形外面とにそれぞれトラック溝を形成し、外輪トラック溝と内輪トラック溝との間にボールを組み込み、上記ボールを保持するケージを設け、上記内輪が外周に取付けられまたは上記内輪と一体に形成された内輪軸を有する等速自在継手に装備される作動角センサであって、
前記ケージの端部に設けられ前記内輪軸よりも大径の拡径軸頭部材であって、この拡径軸頭部材の一表面が、このケージの外輪に対する回動中心と同心の凸球面を成す拡径軸頭部材と、
前記外輪の内面に設けられ前記凸球面に隙間を介して対面する凹球面部と、
この凹球面部に前記外輪の軸心と同心に設けられた円周溝と、
この円周溝内に設けられた磁気発生用コイルと、
この磁気発生用コイルを、交流成分を持つ電流で駆動し、この電流と電圧の関係より前記磁気発生用のコイルのインダクタンスの変化を検出して内輪と外輪間の作動角を求める検出回路と、
を備えることを特徴とする等速自在継手用作動角センサ。
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JP2001141409A (ja) * | 1999-03-15 | 2001-05-25 | Tadatoshi Goto | 位置検出装置 |
JP2005180641A (ja) * | 2003-12-22 | 2005-07-07 | Ntn Corp | 等速自在継手および等速自在継手の外輪の製造方法 |
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