JP2010054268A - 等速自在継手用作動角センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 動作中の等速自在継手の作動角を検出できる等速自在継手用作動角センサを提供する。
【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

この発明は、自動車や産業機械などにおける等速自在継手に装備されて等速自在継手の作動角を検出する等速自在継手用作動角センサに関する。

自動車や産業機械などにおいて、駆動装置と被駆動部とを結合する装置の一つとして等速自在継手が用いられる。このような等速自在継手において、耐久性向上を図った各種構造のものが提案されている（例えば特許文献１）。
特開平９−１７７８１４号公報

しかし、等速自在継手では、その作動角が大きくなるとボールが外輪肉厚の薄い部分を用いて駆動力を伝達することとなり、外輪の材料疲労を促進させてしまう。また、許容作動角を超えると、内輪軸と外輪の接触やボールの脱落が発生する可能性がある。
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。

この発明の目的は、動作中の等速自在継手の作動角を検出できる等速自在継手用作動角センサを提供することである。

この発明の第１の発明の等速自在継手用作動角センサは、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。
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。

この発明の第２の発明の等速自在継手用作動角センサは、第１の発明において、磁気発生用コイルおよび円周溝を外輪側に設ける代わりに、内輪軸側に設けたものである。
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。

これら第１および第２の発明において、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ものとしても良い。
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。

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構成にしても良い。内外輪が最大の作動角をとった場合であっても、磁気抵抗の変化により作動角を確実に検出することが可能となる。内外輪が最大の作動角をとった場合であっても、磁気抵抗の変化により作動角を確実に検出することが可能となる。したがって、動作中の等速自在継手の作動角をモニターできる範囲を大きくし、等速自在継手の寿命をより正確に類推することができる。

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ても良い。この発明において、前記軸頭部は、前記内輪軸よりも大径の拡径軸頭部であっても良い。この場合、内外輪が最大の作動角をとった状態であっても、拡径軸頭部における凸球面部の外周部分と、前記凹球面部とが対面可能となる。したがって、磁気抵抗の変化により作動角を確実に検出し得る。このように動作中の等速自在継手の作動角をモニターできる範囲を大きくし、等速自在継手の寿命をより正確に類推することが可能となる。

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ても良い。この場合、内輪と外輪間の作動角の許容上限値を高くすることができる。つまり、動作中の等速自在継手の作動角をモニターできる範囲を大きくし、等速自在継手の寿命をより正確に類推することができる。また、前記凹球面部に円周溝を設け、この円周溝内に磁気発生用コイルを設けた場合、コイルの巻数を多くすることができ、検出感度を高めることが可能となる。

この発明の第３の発明の等速自在継手用作動角センサは、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。

この発明の第３の発明の等速自在継手用作動角センサは、第１の発明において、内輪軸に端面に凸球面部を設ける代わりに、ケージに拡径軸頭部材を設けこの拡径軸頭部材の一表面を凸球面としたものである。この場合、拡径軸頭部材を例えばプレス加工等により簡単に製造することができるため、内輪軸の端面を球面加工するよりも製造コストの低減を図ることができる。また、内輪軸よりも大径のケージに拡径軸頭部材を設けたため、内外輪が最大の作動角をとった状態であっても、前記拡径軸頭部材の凸球面の一部と、凹球面部とが対面可能となる。したがって、磁気抵抗の変化により作動角を確実に検出し得る。
その他第１の発明と同様の作用、効果を奏する。

この発明の第１の発明にかかる等速自在継手は、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設けたため、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。

この発明の第２の発明にかかる等速自在継手は、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設けたため、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。

この発明の第３の発明にかかる等速自在継手は、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たため、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。

この発明の一実施形態を図１および図２と共に説明する。図１は、この実施形態の作動角センサ１１が装備された等速自在継手１の一部を破断して示す正面図である。この等速自在継手１は固定式のものであり、外輪２、内輪３、内輪軸４、トルク伝達用の転動体であるボール５、およびボール５を保持するケージ６からなる。
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。

内輪軸４における、外輪カップ部２ａの内面に対向する端面は、この内輪軸４の外輪カップ部２ａに対する回動中心Ｏと同心の凸球面となる凸球面部１２とされている。また、外輪カップ部２ａの内面における底側内面部分の中心に、端面形状が円形の凸部１３が設けられ、この凸部１３の先端面が、内輪軸４の凸球面部１２に隙間を介して対面する凹球面の凹球面部１３ａとされている。
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。

外輪２の凹球面部１３ａには、外輪２の軸心Ｏ１と同心に円周溝１４が設けられ、この円周溝１４内に、上記作動角センサ１１のセンサ素子となる磁気発生用コイル１５が設けられている。外輪２および内輪軸４の素材は、いずれも鋼材等であって強磁性体であり、これら外輪２の凹球面部１３ａおよび内輪軸４の凸球面部１２の付近は、磁気発生用コイル１５により発生する磁界の磁路となる。凸球面部１２と凹球面部１３ａとの間の隙間は磁気ギャップとなる。
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。

この検出回路１６は、外輪２のカップ部２ａの外周に設けられた回転側電子回路１７と、この等速自在継手から離れて設けられる静止側電子回路１９とで構成される。静止側電子回路１９は、独立して回路基板等に構成された回路であっても、自動車のＥＣＵ（電気制御ユニット）等に設けられた回路であっても良い。
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。

検出回路１６の回転側電子回路１７は、磁気発生用コイル１５に配線接続されており、その配線は、外輪２に設けた貫通孔（図示せず）に挿通され、または外輪２のカップ部２ａの開口部からカップ部２ａの内面に沿って設けられる。

回転側電子回路１７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から送られる電力を電源として用い、一定振幅の交流成分を持つ電流で磁気発生用コイル１５を駆動すると共に、磁気発生用コイル１５の出力信号を、非接触電磁カップリング１８を介して静止側電子回路１９へ送る処理を行う回路である。回転側電子回路１７は、静止側電子回路１９から送られる電流の周波数弁別回路（ＦＭ検波回路）と、弁別された電流を整流する整流回路と、この整流された直流電流により、上記一定振幅の交流成分を持つ電流を作り出して磁気発生用コイル１５に与えるセンサ駆動回路と、磁気発生用コイル１５から検出される出力信号を変調する変調回路と、その変調信号を、非接触電磁カップリング１８を介して送信可能とする小電力励磁回路（いずも図示せず）とを有する。
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。

次に、上記等速自在継手用作動角センサ１１の動作を説明する。検出回路１６における回転側電子回路１７から、一定振幅の交流線分を持つ電流が磁気発生用コイル１５に印加される。これにより磁気発生用コイル１５に磁界が発生し、この磁界は、外輪カップ部２ａにおける凹球面部１３ａの中心部と周辺部を磁極とし、内輪軸４の凸球面部１２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１３ａと凸球面部１２は、作動角に応じて対向する部分の面積が変化する。すなわち、凹球面部１３ａと凸球面部１２とは、作動角が零度のときに対向面積が最大となり、作動角が増加するにつれて対向面積は減少する。これにより、作動角の変化が磁気抵抗の変化、つまり磁気発生用コイル１５のインダクタンス変化として現れる。つまり、作動角が増加すると磁気抵抗も増加する。そして磁気抵抗が増加すると磁気発生用コイル１５のインダクタンスは減少し、コイル１５に印加する交流電圧の振幅も減少し、電圧と電流の位相ずれも減少する。その電流と電圧の関係は、回転側電子回路１７から非接触電磁カップリング１８を経て静止側電子回路１９に送信される。静止側電子回路１９では、前記電流と電圧の関係より、磁気発生用コイル１５のインダクタンス変化を計算することにより、等速自在継手１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１１によると、動作中の等速自在継手１の作動角を常にモニターできるので、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１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１を使用した装置を停止することにより、内輪軸４と外輪２の接触やボール５の脱落を未然に防ぐことができる。

図３は、この発明の他の実施形態を示す。この等速自在継手用作動角センサ１１は、図１の実施形態において、内輪軸４の凸球面部１２に内輪軸４の軸心Ｏ２と同心の円周溝１４Ａを設け、この円周溝１４Ａ内に磁気発生用コイル１５を設けている。図示は省略するが、図１における回転側電子回路１７や、非接触電磁カップリング１８の回転側コイル１８ａは、内輪軸４の外周面に設けられる。その他の構成は図１の実施形態の場合と同様である。

この実施形態の場合にも、磁気発生用コイル１５により発生する磁界は、内輪軸４における凸球面部１２の中心部と周辺部を磁極とし、外輪カップ部２ａの凹球面部１３ａを経由することで閉じた磁界となり、対面する凸球面部１２と凹球面部１３ａは、作動角に応じて対向する部分の面積が変化する。その他の作用効果は図１の実施形態の場合と同様である。

図４は、この発明のさらに他の実施形態にかかる作動角センサを装備した等速自在継手の一部破断正面図である。本実施形態では、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、内輪軸４の外径Ｄｂよりも大径としている。この場合、凸球面部１２と凹球面部１３ａとは、同図に示す作動角が零の状態で、凹球面部１３ａの外周縁部１３ａａが露出する。つまり、凹球面部１３ａのうちこの外周縁部１３ａａを除く残余の部分と凸球面部１２の全面とが対向し合う。また、最大の作動角をとった状態で、凸球面部１２と凹球面部１３ａは、少なくとも一部が対面する。なお、図示しないが、作動角の許容上限値において、凹球面部１３ａとケージ６とが干渉しないように、凹球面部１３ａの外径Ｄａが定められる。その他、図１の実施形態と同様の構成となっている。

この実施形態では、凹球面部１３ａの外径Ｄａを、内輪軸４の外径Ｄｂよりも大径としたため、内輪３と外輪２間の作動角の許容上限値を高くすることができる。つまり、動作中の等速自在継手の作動角をモニターできる範囲を大きくし、等速自在継手の寿命をより正確に類推することができる。しかも、凹球面部１３ａの円周溝１４をより大径化して、この円周溝１４内の磁気発生用コイル１５の巻数を多くすることができ、検出感度を高めることが可能となる。その他、図１の実施形態と同様の作用、効果を奏する。

この発明のさらに他の実施形態について図５と共に説明する。
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。

また、軸頭部ＪＴは、例えば、薄板状でありプレス加工等により、曲面本体１２ａおよび係合部１２ｂを一体成形し得る。ただし、プレス加工だけに限定されるものではない。円周方向に沿って形成される係合部１２ｂを、半径方向外方に弾性変形等により一時的に拡径させ、内輪軸４の被係合部４ａに係合可能になっている。なお、内輪軸４への軸頭部ＪＴへの固定方法は、ボルト等の固定具を用いても良い。このような軸頭部ＪＴによると、内輪軸４の端面に凸球面部を球面加工する場合に比べて、製造コストの低減を図ることが可能となる。また、既存の内輪軸４を適用できるため、その分、量産効果を高めることができる。その他、図１の実施形態と同様の構成となっており、同実施形態と同様の作用、効果を奏する。

この発明のさらに他の実施形態について図６と共に説明する。
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。

前記凸球面部ＫＪａと凹球面部１３ａとは、図６（Ｂ）に示す作動角が零の状態で、凸球面部ＫＪａの全面と、凹球面部１３ａの全面とが隙間を隔てた状態で対面し合う。図６（Ａ）に示すように、最大の作動角をとった状態で、凸球面部ＫＪａと凹球面部１３ａは、少なくとも一部が対面する。また、作動角が許容上限値において、凸球面部ＫＪａとケージ６とが干渉しないように、凸球面部ＫＪａの外径Ｄｃが定められている。さらに、いかなる作動角をとった状態においても、拡径軸頭部ＫＪの凸球面部ＫＪａが、外輪カップ部２ａの内面に干渉しないように、凸球面部ＫＪａの軸方向突出量δＪおよび外径Ｄｃが規定されている。その他、図１の実施形態と同様の構成となっている。

以上説明した図６に示す実施形態によると、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を設けたため、内外輪が最大の作動角をとった状態であっても、軸径軸頭部ＫＪにおける凸球面部ＫＪａの外周部分と、凹球面部１３ａとが対面可能となる。したがって、磁気抵抗の変化により作動角を確実に検出し得る。このように動作中の等速自在継手の作動角をモニターできる範囲を大きくし、等速自在継手の寿命をより正確に類推することが可能となる。

前記凸部１３の凹球面部１３ａを、外輪カップ部２ａとは別体に形成した場合、前記凹球面部１３ａの円周溝１４内に磁気発生用コイル１５を設けた組立品を、外輪カップ部２ａの内面に容易に固着することができる。この場合、外輪カップ部２ａの内面において、磁気発生用コイル１５を円周溝１４内に巻回させる場合よりも組立を簡単化し、作業工数の低減を図ることが可能となる。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た場合、全体の部品点数の低減を図り、構造を簡単化することができる。その他、図１の実施形態と同様の効果を奏する。

この発明のさらに他の実施形態について図７および図８と共に説明する。
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。

また、拡径軸頭部材ＫＢは、例えば、薄板状でありプレス加工等により、球面本体１２Ａおよび係合部１２Ｂを一体成形し得る。ただしプレス加工だけに限定されるものではない。前記球面本体１２Ａのうちの頂部１２Ａａは、作動角零の状態で凹球面部１３ａに対面する。球面本体１２Ａのうち頂部１２Ａａを除く外周部１２Ａｂには、周方向一定間隔おきに複数の貫通孔１２Ａｈが形成されている。よって、球面本体１２Ａのうちこれら貫通孔１２Ａｈを除く残余の頂部１２Ａａと、凹球面部１３ａとが対面する対向面積に応じた磁気抵抗の変化に基づいて、図１の実施形態と同様にこの等速自在継手１の作動角を検出し得る。

図８（Ａ）に示すように、最大の作動角をとった状態で、前記球面本体１２Ａの頂部１２Ａａと凹球面部１３ａは、少なくとも一部が対面する。また、いかなる作動角をとった状態においても、拡径軸頭部材ＫＢと外輪カップ部２ａの内面とが干渉しないように、球面本体１２Ａの寸法または外輪カップ部２ａの内面寸法が規定されている。さらに、いかなる作動角をとった状態においても、拡径軸頭部材ＫＢと、内輪３または内輪軸４とが干渉しないようにこれらの寸法が規定されている。その他図１の実施形態と同様の構成となっている。

以上説明した実施形態によると、内輪軸の端面に凸球面部を設ける代わりに、ケージ６に拡径軸頭部材ＫＢを設けこの拡径軸頭部材ＫＢの一表面を凸球面１２ＫＢとしたものである。この場合、拡径軸頭部材ＫＢを例えばプレス加工等により簡単に製造することができるため、内輪軸の端面を球面加工するよりも製造コストの低減を図ることができる。

特に、内輪軸４よりも大径のケージ６に拡径軸頭部材ＫＢを設けたため、最大の作動角をとった状態であっても、前記拡径軸頭部材ＫＢの凸球面１２ＫＢの一部つまり頂部１２Ａａと、凹球面部１３ａとが対面可能となる。したがって、磁気抵抗の変化により作動角を確実に検出し得る。また、球面本体１２Ａの外周部１２Ａｂに、複数の貫通孔１２Ａｈを形成したため、拡径軸頭部材ＫＢの軽量化を図り、等速自在継手１の軽量化を実現することができる。その他、図１の実施形態と同様の効果を奏する。
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。

この発明の一実施形態にかかる作動角センサを装備した等速自在継手の一部破断正面図である。 （Ａ）は同等速自在継手が作動角を持つ状態を示す一部破断正面図、（Ｂ）は作動角零度の状態を示す一部破断正面図である。 （Ａ）はこの発明の他の実施形態にかかる作動角センサを装備した等速自在継手の一部破断正面図、（Ｂ）は作動角零度の状態を示す一部破断正面図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる作動角センサを装備した等速自在継手の一部破断正面図である。 （Ａ）はこの発明のさらに他の実施形態にかかる作動角センサを装備した等速自在継手の一部破断正面図、（Ｂ）は作動角零度の状態を示す一部破断正面図である。 （Ａ）はこの発明のさらに他の実施形態にかかる作動角センサを装備した等速自在継手の一部破断正面図、（Ｂ）は作動角零度の状態を示す一部破断正面図である。 （Ａ）はこの発明のさらに他の実施形態にかかる作動角センサを装備した等速自在継手の一部破断正面図、（Ｂ）は作動角零度の状態を示す一部破断正面図である。 （Ａ）図７（Ａ）の要部を拡大して表す断面図、（Ｂ）図７（Ｂ）の要部を拡大して表す断面図である。

符号の説明

１…等速自在継手
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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
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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