JP2013231646A

JP2013231646A - Measuring instrument

Info

Publication number: JP2013231646A
Application number: JP2012103234A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Kobayashi; 幸弘小林
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2013-11-14
Anticipated expiration: 2032-04-27
Also published as: JP5947613B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a measuring instrument capable of accurately measuring characteristics due to rotations such as torque of an article to be measured which rotates at high speed, by a simple structure and at a low cost.SOLUTION: Electric signals from a plurality of strain gauges 200 are detected through a flexible printed circuit board 100, and characteristics due to rotations of an article to be measured are measured. A flexible printed circuit board is equipped with a substrate body 100A; a terminal contact portion 110 formed on the substrate body, and connected with a plurality of strain gauges; and a wiring conductor pattern 160 formed on the substrate body, and electrically connected to the plurality of strain gauges for detecting resistance values of the plurality of stain gauges as electric signals. The terminal contact portion and the wiring conductor pattern are disposed to be axially symmetrical in a circumferential direction about a center axis of a strain-inducing portion 13.

Description

本発明は、高速回転する被計測物の例えばトルクなどの回転による特性を計測するのに優れた計測機器に関する。 The present invention relates to a measuring instrument that is excellent in measuring characteristics of a measurement object that rotates at high speed, such as torque.

従来から高速回転する被計測物の例えばトルクなどの回転による特性を計測するのに優れた計測機器としてトルク変換器（トルク計測器）が知られている（例えば、特許文献１参照）。このトルク変換器は、同文献の図１に示すように、駆動側フランジ部２と従動側フランジ部３との間に、中心軸Ｌ方向に向かって切削加工等の手段によって起歪部５が形成されている。そして、起歪部５の外周面８は、中心軸Ｌに向かって円弧状（Ｒ溝形状）に形成され、そのＲ溝の中央部で起歪部５の肉厚が最も薄くなるようになっている。この特許文献１において開示されたトルク変換器は、起歪部５に形成する薄肉部の形状を円弧状の溝形状とすることによって、薄肉部に発生する捩じれ角度及び軸の曲げによる撓みを小さくし、高い応答性を保つための高い捩り剛性を得ることを可能としたものである。 Conventionally, a torque converter (torque measuring instrument) is known as an excellent measuring instrument for measuring characteristics due to rotation such as torque of an object to be rotated at high speed (for example, see Patent Document 1). As shown in FIG. 1 of this document, the torque converter has a strain generating portion 5 between the driving side flange portion 2 and the driven side flange portion 3 by means of cutting or the like toward the central axis L direction. Is formed. The outer peripheral surface 8 of the strain generating portion 5 is formed in an arc shape (R groove shape) toward the central axis L, and the thickness of the strain generating portion 5 is the thinnest at the center portion of the R groove. ing. In the torque converter disclosed in Patent Document 1, the shape of the thin portion formed in the strain-generating portion 5 is an arcuate groove shape, thereby reducing the torsion angle generated in the thin portion and the bending due to the bending of the shaft. Thus, it is possible to obtain high torsional rigidity for maintaining high responsiveness.

特開２００１−３３０５２５号公報JP 2001-330525 A

上述した特許文献１に記載されたトルク変換器には、起歪部５の内周面の円周方向４箇所にひずみゲージが周方向等間隔で設けられている。一般にこれらのひずみゲージ同士の抵抗値の変化量を計測してトルクを計測するにあたって、各ひずみゲージ同士をケーブルで繋ぐと、起歪部５が例えば毎分２万回転程度で高速回転した場合に、ケーブルの断線等が生じてしまう虞がある。従って、起歪部の内周面にフレキシブルプリント基板を貼付して、各ひずみゲージ同士をフレキシブルプリント基板を介して電気的に接続し、起歪部５に作用するトルク計測時に各ひずみゲージの抵抗値の変化を算出するようにしている。 In the torque converter described in Patent Document 1 described above, strain gauges are provided at equal intervals in the circumferential direction at four locations in the circumferential direction on the inner circumferential surface of the strain generating portion 5. In general, when measuring the amount of change in the resistance value between these strain gauges and measuring the torque, if each strain gauge is connected with a cable, the strain generating part 5 is rotated at a high speed of, for example, about 20,000 revolutions per minute. There is a risk of disconnection of the cable. Therefore, a flexible printed circuit board is affixed to the inner peripheral surface of the strain generating portion, the strain gauges are electrically connected to each other via the flexible printed circuit board, and the resistance of each strain gauge is measured when torque acting on the strain generating portion 5 is measured. The change in value is calculated.

しかしながら、複数枚のフレキシブルプリント基板を起歪部に貼付した場合、各フレキシブルプリント基板の間隔が不均一となってしまうことがある。これを防止するために、一枚のフレキシブルプリント基板を起歪部の周方向に貼付する構成も考えられる。しかしながら、このような構成によると、ひすみゲージとの接続用の端子接点部の半田位置が円筒状をなす起歪部の中心軸線に対して円周方向非対称となってしまうことがある。このようにフレキシブルプリント基板の不適切な状態で配置されたまま起歪部が高速回転した場合、仮に起歪部にねじりモーメントが生じていなくても、フレキシブルプリント基板の起歪部周方向における不均等な配置状態に起因して、起歪部の重量バランスが崩れてしまう。そして、上述のような要因に基づいて、ひずみゲージの出力にもずれが生じてしまう。 However, when a plurality of flexible printed boards are affixed to the strain generating portion, the interval between the flexible printed boards may be non-uniform. In order to prevent this, a configuration in which one flexible printed circuit board is attached in the circumferential direction of the strain generating portion is also conceivable. However, according to such a configuration, the solder position of the terminal contact portion for connection to the strain gauge may be asymmetric in the circumferential direction with respect to the central axis of the strain-generating portion having a cylindrical shape. In this way, when the strain generating part rotates at a high speed while being arranged in an inappropriate state of the flexible printed circuit board, even if no torsional moment is generated in the strain generating part, the distortion in the circumferential direction of the strained part of the flexible printed circuit board is not expected. Due to the uniform arrangement state, the weight balance of the strain generating portion is lost. And based on the above factors, the output of the strain gauge also shifts.

このようなずれ（ゼロ点シフト）は、起歪部の回転中にその回転数に応じて生じるものであり、回転を止めるとそのずれは生じなくなるため、起歪部の回転数に応じたひずみゲージの抵抗値のずれをそれぞれのトルク変換器ごとに個々に計測して補正値を算出し、これを個々のトルク変換器にメモリー機能を設けてゼロ点シフト用の補正値として入力しなければトルクの正確な計測を行うことができない。 Such a shift (zero point shift) occurs according to the number of rotations during rotation of the strain-generating portion, and the shift does not occur when the rotation is stopped. Gauge resistance value deviations are individually measured for each torque transducer to calculate a correction value, which must be input as a zero-point shift correction value by providing a memory function for each torque transducer. The torque cannot be measured accurately.

上述のようなフレキシブルプリント基板の貼付状態によると、起歪部が高速回転した場合に起歪部の重量バランスが崩れてしまい、その円周方向に等間隔で貼付されたひずみゲージの出力にもずれが生じてしまう。これらのずれを上述した補正方法により個々のトルク変換器について行うのは、起歪部の回転数に応じて抵抗値の変化を補正する複雑な補正回路を設けなければならず、コスト的に非常に高くつくと共に、起歪部の回転数に応じて抵抗値の変化を補正する複雑な補正回路をトルク変換器に取り付けたままトルク変換器を長期に亘って使用すると、トルク変換器自体の信頼性低下や故障の原因となることが考えられる。 According to the application state of the flexible printed circuit board as described above, when the strain generating portion rotates at high speed, the weight balance of the strain generating portion is lost, and the output of the strain gauge attached at equal intervals in the circumferential direction is also applied. Deviation occurs. These deviations are performed on each torque converter by the above-described correction method because a complicated correction circuit for correcting a change in resistance value in accordance with the rotational speed of the strain generating portion must be provided, which is very expensive. If the torque converter is used over a long period of time with a complicated correction circuit that corrects the change in the resistance value according to the number of rotations of the strain generating part being attached to the torque converter, the reliability of the torque converter itself It may be a cause of loss of performance and failure.

本発明の目的は、高速回転する被計測物の例えばトルクなどの回転による特性を正確に計測することができる計測機器を簡易な構成かつ低コストで提供することにある。 An object of the present invention is to provide a measuring device capable of accurately measuring characteristics due to rotation such as torque of an object to be measured that rotates at high speed, with a simple configuration and at low cost.

上述した課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の計測機器は、
複数の抵抗体からの電気信号をフレキシブルプリント基板を介して検出し、被計測物の回転よる特性を計測する計測機器であって、
前記フレキシブルプリント基板には、
基板本体と、
前記基板本体上に形成され、前記複数の抵抗体を接続する端子接点部と、
前記基板本体上に形成され、前記複数の抵抗体の抵抗値を電気信号として検出するために前記複数の抵抗体に電気的に導通する配線用導体パターンが備えられており、
前記被計測物又は該被計測物の回転による特性を計測する特性検出器の該回転による特性を計測する部分に前記フレキシブルプリント基板を貼付した場合に、前記端子接点部及び前記配線用導体パターンが、前記回転による特性を計測する部分の中心軸線に対して周方向軸対称となるように配置されていることを特徴としている。 In order to solve the above-described problem, a measuring instrument according to claim 1 of the present invention is provided.
A measuring device that detects electrical signals from a plurality of resistors via a flexible printed circuit board and measures characteristics due to rotation of a measurement object,
In the flexible printed circuit board,
A substrate body;
A terminal contact part formed on the substrate body and connecting the plurality of resistors;
A wiring conductor pattern formed on the substrate body and electrically conducting to the plurality of resistors to detect resistance values of the plurality of resistors as electric signals;
When the flexible printed circuit board is affixed to a part for measuring the characteristics due to the rotation of the object to be measured or the characteristic detector that measures the characteristics due to the rotation of the object to be measured, the terminal contact portion and the wiring conductor pattern are The rotation characteristic is arranged so as to be circumferentially symmetric with respect to the central axis of the portion for measuring the characteristic due to the rotation.

請求項１に係る計測機器によると、フレキシブルプリント基板の端子接点部や配線用導体パターンがこのように配置されていることで、被計測物や被計測物の回転による特性を計測する特性検出器の回転による特性を計測する部分が高速で回転した場合であっても、この回転による特性を計測する部分に仮に遠心力のみが作用した場合、これらの部分に均等に力が作用し重量バランスが保てるようになる。そのため、起歪体の出力にずれ（ゼロ点シフト）が生じることがなく、この回転による特性を計測する部分においてトルク等の回転による特性を正確に計測することができる。従って、このようなフレキシブルプリント基板を有さない場合と異なり被計測物や被計測物の回転による特性を計測する特性検出器の回転数に応じた出力特性のずれ（ゼロ点シフト）を計測機器ごとに個別に計測して補正する必要がなくなり、被計測物の回転による特性を低コストかつ高精度で計測できる計測機器とすることができる。 According to the measuring device according to claim 1, the characteristic contact detector that measures the characteristics of the object to be measured and the rotation of the object to be measured by arranging the terminal contact portion and the wiring conductor pattern of the flexible printed circuit board in this way. Even if the part that measures the characteristics due to the rotation of the part rotates at high speed, if only the centrifugal force acts on the part that measures the characteristics caused by this rotation, the force acts equally on these parts and the weight balance I can keep it. Therefore, there is no deviation (zero point shift) in the output of the strain generating body, and the characteristics due to rotation such as torque can be accurately measured in the portion where the characteristics due to rotation are measured. Therefore, unlike the case where such a flexible printed circuit board is not provided, the measurement device measures the deviation of the output characteristic (zero point shift) according to the rotation speed of the measurement object and the characteristic detector that measures the characteristics of the measurement object due to the rotation. It is not necessary to individually measure and correct each measurement, and it is possible to provide a measuring device that can measure characteristics due to rotation of the measurement object with low cost and high accuracy.

また、本発明の請求項２に係る計測機器は、請求項１に記載の計測機器において、
前記端子接点部又は前記配線用導体パターンの少なくとも一方が、前記回転による特性を計測する部分の中心軸線に対して周方向軸対称の位置に配置されるように、配線による電気接続を行わない疑似端子接点部及び疑似配線用導体パターンの少なくとも一方を前記フレキシブルプリント基板に設けることを特徴としている。 A measuring instrument according to claim 2 of the present invention is the measuring instrument according to claim 1,
Pseudo not performing electrical connection by wiring so that at least one of the terminal contact portion or the wiring conductor pattern is disposed at a position that is circumferentially symmetric with respect to the central axis of the portion that measures the rotation characteristics. It is characterized in that at least one of a terminal contact part and a pseudo wiring conductor pattern is provided on the flexible printed circuit board.

請求項２に係る計測機器によると、このような疑似端子接点部や疑似配線用導体パターンをフレキシブルプリント基板に設けることで、被計測物又はこの回転による特性を計測する特性検出器の回転による特性を計測する部分が高速回転した場合であっても、この回転による特性を計測する部分に仮に遠心力のみが作用した場合、その周方向における不均等な力の作用に伴う重量バランスの不均衡や回転むらが生じるのをより確実に防ぎ、回転による特性を抵抗体を介してより正確に計測することができるようになる。 According to the measuring device according to claim 2, by providing such a pseudo terminal contact portion and a pseudo wiring conductor pattern on the flexible printed circuit board, the characteristic due to the rotation of the measurement object or the characteristic detector for measuring the characteristic due to the rotation is measured. Even when the part that measures the rotation speed is high, if only the centrifugal force acts on the part that measures the characteristics of this rotation, the balance of weight balance due to the action of uneven force in the circumferential direction and Unevenness of rotation can be prevented more reliably, and the characteristics due to rotation can be measured more accurately through a resistor.

また、本発明の請求項３に係る計測機器は、請求項１又は請求項２に記載の計測機器において、
前記フレキシブルプリント基板を前記回転による特性を計測する部分に貼付した場合に、前記端子接点部が、前記被計測物又はこの回転による特性を計測する特性検出器の回転による特性を計測する部分の円周方向において等間隔に配置されることを特徴としている。 A measuring instrument according to claim 3 of the present invention is the measuring instrument according to claim 1 or 2,
When the flexible printed circuit board is affixed to the portion for measuring the characteristics due to the rotation, the terminal contact portion is a circle for measuring the characteristics due to the rotation of the object to be measured or the characteristic detector for measuring the characteristics due to the rotation. It is characterized by being arranged at equal intervals in the circumferential direction.

例えばフレキシブルプリント基板の端子接点部に半田を用いる場合、端子接点部に付着する半田の質量が周方向にばらつくと、これらが回転による特性を計測する部分の特性計測時に悪影響を与えるが、請求項３に係る計測機器がこのような構成を有することで、回転による特性を計測する部分の特性計測時に悪影響を与えることを防止し、回転による特性を計測する部分の回転特性を抵抗体を介してより正確に計測することができるようになる。 For example, when solder is used for the terminal contact portion of the flexible printed circuit board, if the mass of the solder adhering to the terminal contact portion varies in the circumferential direction, these may adversely affect the characteristic measurement of the portion that measures the characteristics due to rotation. 3 has such a configuration to prevent adverse effects during measurement of the characteristics of the part that measures the characteristics due to rotation, and the rotational characteristics of the part that measures the characteristics due to rotation via the resistor. It becomes possible to measure more accurately.

本発明によると、高速回転する被計測物の例えばトルクなどの回転による特性を正確に計測することができる計測機器を簡易な構成かつ低コストで提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a measuring device that can accurately measure characteristics of a measurement object that rotates at high speed, such as torque, by a simple configuration and at low cost.

本発明に係る計測機器の一例としてのトルク変換器の一実施形態を示す正面図である。It is a front view showing one embodiment of a torque converter as an example of measuring instrument concerning the present invention. 図１に示したトルク変換器の側面図である。It is a side view of the torque converter shown in FIG. 図１に示したトルク変換器の一部を示すIII-III断面図である。FIG. 3 is a III-III cross-sectional view showing a part of the torque converter shown in FIG. 図１に示したトルク変換器に用いるひずみゲージの平面図である。It is a top view of the strain gauge used for the torque converter shown in FIG. 図４に示したひずみゲージの図１乃至図３における電気的接続状態を概略的に示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram schematically showing an electrical connection state of the strain gauge shown in FIG. 4 in FIGS. 1 to 3. 図１に示したトルク変換器に用いるフレキシブルプリント基板の平面図である。It is a top view of the flexible printed circuit board used for the torque converter shown in FIG. 図６に示したフレキシブルプリント基板を起歪部の内周面に貼付した状態を起歪部及びひずみゲージを除いて示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state which stuck the flexible printed circuit board shown in FIG. 6 on the internal peripheral surface of a strain generation part except a strain generation part and a strain gauge.

以下、本発明に係る計測機器の好ましい態様としてトルク変換器の実施形態について説明する。このトルク変換器は、例えば車両におけるトルク伝達部の伝達トルクの計測に利用されるようになっている。図１は、本発明に係る計測機器の一例としてのトルク変換器の一実施形態を示す正面図である。また、図２は、図１に示したトルク変換器の側面図である。また、図３は、図１に示したトルク変換器の一部を示すIII-III断面図である。 Hereinafter, an embodiment of a torque converter will be described as a preferable aspect of the measuring instrument according to the present invention. This torque converter is used, for example, for measurement of transmission torque of a torque transmission unit in a vehicle. FIG. 1 is a front view showing an embodiment of a torque converter as an example of a measuring instrument according to the present invention. FIG. 2 is a side view of the torque converter shown in FIG. 3 is a III-III cross-sectional view showing a part of the torque converter shown in FIG.

トルク変換器１は、図１及び図２に示すように、ステーター２０とローター１０からなり、ステーター２０は、制御演算部３００（図５参照）を内蔵したベース部２１と、ベース部２１の上方に延在したアンテナ部２２を有し、ローター１０（以下、適宜「起歪体１０」とする）は、駆動側フランジ部１１と、従動側フランジ部１２と、これらのフランジ部１１、１２に挟まれた起歪部（回転による特性を計測する部分）１３を有している。ステーター２０に備わったベース部２１は、制御演算部３００（図５参照）を内蔵した基台としての役目を果たしている。ベース部２１の制御演算部３００は、アンテナ２２に交流電流を流す際にこれを制御するようになっている。また、ベース部２１の制御演算部３００は、ローター１０の起歪部１３がねじりモーメントを受けながら回転した際に生じるひずみをローター１０から非接触の伝送信号（後述）として受信してこれを処理し、起歪部１３の後述するひずみゲージ（抵抗体）２００に生じた抵抗値の変化をトルク値としてコネクタ２５を介して外部に出力するようになっている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the torque converter 1 includes a stator 20 and a rotor 10, and the stator 20 includes a base portion 21 including a control calculation unit 300 (see FIG. 5), and an upper portion of the base portion 21. The rotor 10 (hereinafter referred to as “straining body 10” as appropriate) has a driving side flange portion 11, a driven side flange portion 12, and these flange portions 11, 12. It has a strained portion (a portion for measuring characteristics due to rotation) 13 sandwiched therebetween. The base portion 21 provided in the stator 20 serves as a base having a built-in control arithmetic unit 300 (see FIG. 5). The control calculation unit 300 of the base unit 21 controls the alternating current when it flows through the antenna 22. Further, the control calculation unit 300 of the base unit 21 receives the distortion generated when the strain generating unit 13 of the rotor 10 rotates while receiving a torsional moment as a non-contact transmission signal (described later) and processes it. And the change of the resistance value which arose in the strain gauge (resistor) 200 mentioned later of the strain generation part 13 is output outside via the connector 25 as a torque value.

ステーター２０に備わったアンテナ２２は、延在する軸線方向に直角の断面が矩形形状を有し半円弧状に延在する２つアンテナ部材２２Ａ，２２Ｂが組み合わさって１つの略円環状をなし、下部にはこれをベース部２１に取り付ける取付け部２２ａ，２２ｂを有すると共に、その上部の端面同士が締結具を介して互いに当接した状態で締結具で連結されている。アンテナ２２には所定の周波数の交流電流が流され、ローター１０に設けたコイル１５を介して電磁誘導により非接触でローター１０に電力を供給するようになっている。 The antenna 22 provided in the stator 20 has a substantially annular shape by combining two antenna members 22A and 22B having a rectangular cross section perpendicular to the extending axial direction and extending in a semicircular arc shape, The lower portion has attachment portions 22a and 22b for attaching the same to the base portion 21, and the upper end surfaces thereof are connected to each other via a fastener in a state of being in contact with each other. An alternating current having a predetermined frequency flows through the antenna 22, and power is supplied to the rotor 10 in a non-contact manner by electromagnetic induction via a coil 15 provided in the rotor 10.

一方、起歪体１０は、本実施形態においては、鉄系の合金でできており、上述したように、駆動側フランジ部１１と、従動側フランジ部１２と、これらの間に挟まれる円筒状の起歪部１３を有している。そして、本実施形態では、駆動側フランジ部１１にかかる回転力を従動側フランジ部に伝える際のトルクを後述するひずみゲージ２００によって起歪部１３において被計測物の回転による特性として計測するようになっている。 On the other hand, the strain body 10 is made of an iron-based alloy in this embodiment, and as described above, the driving side flange portion 11, the driven side flange portion 12, and the cylindrical shape sandwiched therebetween. The strain generating portion 13 is provided. In the present embodiment, the torque when the rotational force applied to the drive side flange portion 11 is transmitted to the driven side flange portion is measured as a characteristic due to the rotation of the measured object in the strain generating portion 13 by the strain gauge 200 described later. It has become.

駆動側フランジ部１１は、外径がアンテナ２２の内径よりも小さく両者間に十分な隙間を確保するようになっており、周囲に周方向等間隔で固定孔１１ａを備え、固定孔１１ａに例えば自動車の駆動輪を回転させる動力伝達用の駆動軸に連結された駆動側連結部材が図示しないボルトを介して固定されるようになっている。また、駆動側フランジ１１の外周には、図３において一部断面で概略的に示すように、全周に亘って電力供給用コイル１５が備わっており、ステーター２０のアンテナ２２からローター１０に電力が供給されるようになっている。また、従動側フランジ１２は、外径が駆動側フランジ１１の外径よりも少し小さくステーター２０のベース部２１上面との間に後述する信号伝達に支障のない程度の隙間を確保するようになっており、例えば自動車の駆動輪など駆動力伝達系の従動側となる負荷部材が図示しない固定孔１２ａにおいて締結具を介して取り付けられるようになっている。 The drive-side flange portion 11 has an outer diameter smaller than the inner diameter of the antenna 22 so as to ensure a sufficient gap between them. The drive-side flange portion 11 is provided with fixing holes 11a at regular intervals in the circumferential direction. A driving side connecting member connected to a driving shaft for power transmission for rotating a driving wheel of an automobile is fixed via a bolt (not shown). Further, as schematically shown in a partial cross section in FIG. 3, a power supply coil 15 is provided on the outer periphery of the drive side flange 11 over the entire periphery, and power is supplied from the antenna 22 of the stator 20 to the rotor 10. Is to be supplied. Further, the driven flange 12 has an outer diameter slightly smaller than the outer diameter of the driving flange 11 and secures a gap that does not interfere with signal transmission described later between the upper surface of the base portion 21 of the stator 20. For example, a load member on the driven side of a driving force transmission system such as a driving wheel of an automobile is attached to a fixing hole 12a (not shown) via a fastener.

起歪部１３は、後述する４つのひずみゲージ２１０，２２０，２３０，２４０（２００）の抵抗値から起歪部１３に作用するトルクを算出するための出力値を出力する演算手段の実装された回路基板（図示せず）と、演算手段からの出力値をステーター２０側の制御演算部３００に非接触で伝送する信号伝送手段（図示せず）と、起歪部１３に作用するトルクを算出するにあたって利用する温度補償ゲージ（図示せず）を備えている。なお、この温度補償ゲージは、温度の影響でひずみゲージの出力に誤差が生じるが、その温度による出力の差をキャンセルするゲージである。 The strain generating unit 13 is provided with a calculation unit that outputs an output value for calculating torque acting on the strain generating unit 13 from resistance values of four strain gauges 210, 220, 230, and 240 (200) described later. A circuit board (not shown), a signal transmission means (not shown) for transmitting the output value from the calculation means to the control calculation section 300 on the stator 20 side without contact, and a torque acting on the strain generating section 13 are calculated. A temperature compensation gauge (not shown) is provided for use. This temperature compensation gauge cancels the difference in output due to the temperature although an error occurs in the output of the strain gauge due to the influence of temperature.

図４は、図１に示したトルク変換器に用いるひずみゲージの平面図である。また、図５は、図４に示したひずみゲージの図１乃至図３における電気的接続状態を概略的に示す回路図である。起歪部１３は、上述したように円筒体形状を有し、その内周面の４箇所に周方向等間隔でひずみゲージ２１０，２２０，２３０，２４０（２００）が貼付されている（図３では３箇所のみ図示）。また、その内周面の全周に亘ってフレキシブルプリント基板１００が貼付されている（図３では半周のみ図示）。なお、このフレキシブルプリント基板１００には、所定の配線パターンが周囲との絶縁性を確保しつつ形成されている。 4 is a plan view of a strain gauge used in the torque converter shown in FIG. FIG. 5 is a circuit diagram schematically showing the electrical connection state of the strain gauge shown in FIG. 4 in FIGS. As described above, the strain generating portion 13 has a cylindrical shape, and strain gauges 210, 220, 230, and 240 (200) are attached to four locations on the inner peripheral surface at equal intervals in the circumferential direction (FIG. 3). (Only three locations are shown). Moreover, the flexible printed circuit board 100 is affixed over the perimeter of the inner peripheral surface (only a half circumference is shown in FIG. 3). A predetermined wiring pattern is formed on the flexible printed board 100 while ensuring insulation from the surroundings.

各ひずみゲージ２００は、図４から分かるように、それぞれ２つのゲージパターン２０１，２０２，（２１１，２１２）、（２２１，２２２），（２３１，２３２）、（２４１，２４２）を備え、各ゲージパターンの形成方向は互いに所定角度をなしてゲージベース上にパターニングされている。なお、４つのひずみゲージ２００は、図５に示すように、互いに協働してホイートストンブリッジ回路を形成している。そして、負荷を伴う被計測物の回転に応じて起歪部１３にねじりモーメントが発生することで、各ひずみゲージ２００の一方のゲージパターン２０１（２０２）が伸びて抵抗値が大きくなり、他方のゲージパターン２０２（２０１）が縮んで抵抗値が小さくなる。このようにしてホイートストンブリッジ回路の抵抗値にばらつきが生じて電流が流れ、この電流が流れた部分の電圧を計測して出力伝達信号としてステーター２０側の制御演算部３００に伝達し、この制御演算部３００で演算することによって起歪部１３に生じたトルクを計測するようになっている。 As can be seen from FIG. 4, each strain gauge 200 includes two gauge patterns 201, 202, (211, 212), (221, 222), (231, 232), and (241, 242). Pattern formation directions are formed on the gauge base at a predetermined angle. As shown in FIG. 5, the four strain gauges 200 cooperate with each other to form a Wheatstone bridge circuit. Then, when a torsional moment is generated in the strain generating portion 13 in accordance with the rotation of the object to be measured accompanied with a load, one of the gauge patterns 201 (202) of each strain gauge 200 is extended and the resistance value is increased. The gauge pattern 202 (201) shrinks and the resistance value decreases. In this way, the resistance value of the Wheatstone bridge circuit varies and current flows. The voltage of the portion through which this current flows is measured and transmitted to the control arithmetic unit 300 on the stator 20 side as an output transmission signal. The torque generated in the strain generating part 13 by the calculation in the part 300 is measured.

図６は、図１に示したトルク変換器に用いるフレキシブルプリント基板の平面図である。フレキシブルプリント基板１００は、図６に示すように、細長の長方形形状を有し樹脂でできており十分な可撓性を有したフィルム状の基板本体１００Ａと、基板本体１００Ａ上に形成され、ひずみゲージ２００を構成する複数のひずみゲージ２１０，２２０，２３０，２４０と電気的に接続する端子接点部１１１，１１２，１１３，１１４（１１０）と、同じく基板本体１００Ａ上に形成され、ひずみゲージ２００の抵抗値を電気信号として検出するために複数のひずみゲージ２１０，２２０，２３０，２４０（２００）を電気的に導通する配線用導体パターン１６０が備えられている。 6 is a plan view of a flexible printed circuit board used in the torque converter shown in FIG. As shown in FIG. 6, the flexible printed circuit board 100 is formed on a substrate body 100 </ b> A, a film-shaped substrate body 100 </ b> A that has an elongated rectangular shape, is made of resin, and has sufficient flexibility. The terminal contact portions 111, 112, 113, and 114 (110) that are electrically connected to the plurality of strain gauges 210, 220, 230, and 240 constituting the gauge 200 are formed on the substrate body 100A, and In order to detect the resistance value as an electrical signal, a wiring conductor pattern 160 that electrically connects the plurality of strain gauges 210, 220, 230, and 240 (200) is provided.

より詳細には、フレキシブルプリント基板１００の全長は、起歪部１３の内周面の周長と一致しており、その幅方向一方の側縁（図６中下側）には、矩形上の切欠き１０１，１０２，１０３，１０４が互いに等間隔で形成され、各切欠きにおいてはひずみゲージ２００の４つの端子接点部２５１，２５２，２５３，２５４とワイヤボンディングによりそれぞれ電気的接続する４つの端子接点部１１１，１１２，１１３，１１４が形成されている。また、これらのひずみゲージ２００との電気的接続用の４つの端子接点部１１１，１１２，１１３，１１４の間は、フレキシブルプリント基板１００の表裏に形成された配線用導体パターンによって接続されている。なお、図６においては、説明の都合上、フレキシブルプリント基板１００の表側の面についてのみ図示する。また、必ずしもフレキシブルプリント基板１００の両面に配線用導体パターンが形成されている必要はない。図６から分かるように、フレキシブルプリント基板１００の長手方向においてひずみゲージ２００との接続部においては多数の端子接点部１１１，１１２，１１３，１１４が形成され、これらの丁度中間領域には少数の端子接点部１２０が形成されている。 More specifically, the total length of the flexible printed circuit board 100 coincides with the peripheral length of the inner peripheral surface of the strain-generating portion 13, and a rectangular edge is formed on one side edge (lower side in FIG. 6) in the width direction. Notches 101, 102, 103, 104 are formed at equal intervals, and in each notch, four terminals are electrically connected to the four terminal contact portions 251, 252, 253, 254 of the strain gauge 200 by wire bonding, respectively. Contact portions 111, 112, 113, and 114 are formed. In addition, the four terminal contact portions 111, 112, 113, and 114 for electrical connection with the strain gauges 200 are connected by wiring conductor patterns formed on the front and back of the flexible printed circuit board 100. In FIG. 6, only the surface on the front side of the flexible printed circuit board 100 is shown for convenience of explanation. Further, it is not always necessary to form wiring conductor patterns on both surfaces of the flexible printed circuit board 100. As can be seen from FIG. 6, a large number of terminal contact portions 111, 112, 113, and 114 are formed at the connection portion with the strain gauge 200 in the longitudinal direction of the flexible printed circuit board 100. A contact portion 120 is formed.

そして、図７に示すように、フレキシブルプリント基板１００を円筒形状の起歪部１３の内周面に貼付した場合に、上述した多数の端子接点部同士（図７の中心から円周方向に向かう矢印Ｘに対応する領域に形成された端子接点部）及びこれら多数の接点部間の基板長手方向ほぼ中間に形成された少数の端子接点部同士（図７の中心から円周方向に向かう矢印Ｙに対応する領域に形成された端子接点部）が、円筒状をなす起歪部の中心軸線に対して周方向軸対称となるように配置されている。 As shown in FIG. 7, when the flexible printed circuit board 100 is affixed to the inner peripheral surface of the cylindrical strain generating portion 13, the terminal contact portions described above (from the center of FIG. 7 toward the circumferential direction). Terminal contact portions formed in a region corresponding to the arrow X) and a small number of terminal contact portions formed in the middle of the substrate longitudinal direction between these multiple contact portions (arrow Y extending in the circumferential direction from the center of FIG. 7) Are arranged so as to be symmetrical with respect to the circumferential axis with respect to the central axis of the cylindrical strain generating portion.

また、上述したように多数の端子接点部１１０同士及び少数の端子接点部１２０同士が円筒状をなす起歪部１３の中心軸線に対して周方向軸対称の位置に配置されるようにするために、配線による電気接続を行わないダミー（疑似）端子接点部１２１（図６中の黒丸で示す端子接点部参照）（以下「ダミー端子接点部１２１」とする）がフレキシブルプリント基板１００に形成されている。なお、好ましくはフレキシブルプリント基板１００を円筒状の起歪部１３の内周面に貼付した場合において、フレキシブルプリント基板１００の端子接点部１１０（１１１，１１２，１１３，１１４），１２０，１２１が、起歪部１３の円周方向において等間隔に配置されるのがよい。 In addition, as described above, a large number of terminal contact portions 110 and a small number of terminal contact portions 120 are arranged at positions that are symmetrical with respect to the central axis of the strain-generating portion 13 having a cylindrical shape. In addition, a dummy (pseudo) terminal contact portion 121 (refer to a terminal contact portion indicated by a black circle in FIG. 6) (hereinafter referred to as “dummy terminal contact portion 121”) that is not electrically connected by wiring is formed on the flexible printed circuit board 100. ing. Preferably, when the flexible printed circuit board 100 is affixed to the inner peripheral surface of the cylindrical strain generating portion 13, the terminal contact portions 110 (111, 112, 113, 114), 120, 121 of the flexible printed circuit board 100 are It is preferable to arrange them at equal intervals in the circumferential direction of the strain generating portion 13.

また、フレキシブルプリント基板１００に形成された配線用導体パターン１６０のうち、一部の配線用導体パターンは実際に電気の流れないいわゆるダミー（疑似）配線用導体パターン１６１（以下、「ダミー配線用導体パターン１６１」とする）となっている。このダミー配線用導体パターン１６１は、図６に示すような位置に形成され、フレキシブルプリント基板１００を円筒状をなす起歪部１３の内周面に貼付したとき、この起歪部１３の中心軸線に対して配線用導体パターン１６０及びダミー配線用導体パターン１６１が周方向軸対称の位置となるようにフレキシブルプリント基板上に形成されている。 Among the wiring conductor patterns 160 formed on the flexible printed circuit board 100, some of the wiring conductor patterns are so-called dummy wiring conductor patterns 161 (hereinafter referred to as "dummy wiring conductors") that do not actually flow electricity. Pattern 161 "). The dummy wiring conductor pattern 161 is formed at a position as shown in FIG. 6, and when the flexible printed circuit board 100 is affixed to the inner peripheral surface of the cylindrical strain generating portion 13, the central axis of the strain generating portion 13 is formed. On the other hand, the wiring conductor pattern 160 and the dummy wiring conductor pattern 161 are formed on the flexible printed circuit board so as to be symmetrical with respect to the circumferential direction.

続いて、上述した実施形態に係るトルク変換器１の作用について説明する。上述した実施形態に係るトルク変換器１は、フレキシブルプリント基板１００の端子接点部１１０，１２０や配線用導体パターン１６０が上述したように配置されていることによって、起歪体１０の起歪部１３が高速で回転した場合であっても、起歪部１３に仮に遠心力のみが作用した際に、この部分に均等に力が作用し重量バランスが保てるようになる。その結果、ひずみゲージ２００の出力にずれ（ゼロ点シフト）が生じることがなく、起歪部１３に作用するトルクを正確に計測することができる。従って、このようなフレキシブルプリント基板１００を有さない場合において、トルク変換器１の起歪体１０の回転数に応じたゼロ点シフトをトルク変換器ごとに個別に計測して補正する必要がなくなり、トルク変換器１の起歪部１３に作用するトルクを低コストかつ高精度で計測できる。 Then, the effect | action of the torque converter 1 which concerns on embodiment mentioned above is demonstrated. In the torque converter 1 according to the above-described embodiment, the terminal contact portions 110 and 120 of the flexible printed board 100 and the wiring conductor pattern 160 are arranged as described above, so that the strain generating portion 13 of the strain generating body 10 is provided. Even when the is rotated at a high speed, when only the centrifugal force acts on the strain generating portion 13, the force is evenly applied to this portion and the weight balance can be maintained. As a result, there is no deviation (zero point shift) in the output of the strain gauge 200, and the torque acting on the strain generating portion 13 can be accurately measured. Therefore, when such a flexible printed circuit board 100 is not provided, it is not necessary to individually measure and correct the zero point shift corresponding to the rotational speed of the strain generating body 10 of the torque converter 1 for each torque converter. The torque acting on the strain generating portion 13 of the torque converter 1 can be measured with low cost and high accuracy.

また、端子接点部１１０や配線用導体パターン１６０が起歪部１３に作用するトルクを計測する部分の中心軸線に対して周方向軸対称の位置に配置されるように、配線による電気接続を行わないダミー端子接点部１２１やダミー配線用導体パターン１６１をフレキシブルプリント基板１００に設けているので、起歪体１０が高速回転しても、このトルクを計測する部分である起歪部１３に仮に遠心力のみが作用した場合、その周方向における不均等な力の作用に伴う重量バランスの不均衡や回転むらが生じることなくなるので、起歪部１３に通常のトルクが作用した場合に、起歪部１３に作用するトルクをひずみゲージ２００から正確に計測することができる。 In addition, electrical connection by wiring is performed so that the terminal contact portion 110 and the wiring conductor pattern 160 are arranged at positions circumferentially symmetric with respect to the central axis of the portion for measuring the torque acting on the strain generating portion 13. Since the flexible printed circuit board 100 is provided with the dummy terminal contact portion 121 and the dummy wiring conductor pattern 161, even if the strain generating body 10 rotates at a high speed, the strain generating portion 13 which is a portion for measuring this torque is temporarily centrifuged. When only a force is applied, there is no occurrence of an imbalance in weight balance or uneven rotation due to the action of an uneven force in the circumferential direction. Therefore, when a normal torque is applied to the strain generating part 13, the strain generating part 13 can be accurately measured from the strain gauge 200.

なお、トルク変換器１の起歪体１０の材質が金属ではなく、樹脂等の慣性質量が小さい材質の場合、端子接点部１１０に付着する半田の質量が周方向にばらつくと起歪部１３のトルク計測時に与える悪影響がより大きくなるが、本実施形態に係るフレキシブルプリント基板１００を起歪部１３に貼付した場合、フレキシブルプリント基板１００の端子接点部１１０及びダミー端子接点部１２１が、起歪部１３の円周方向において中心軸線に対して周方向軸対称の位置に配置されるようになることで、このような不具合の発生を防止し、正確なトルクを起歪部１３で計測することができる。更に、フレキシブルプリント基板１００の端子接続部１１０（半田位置）を起歪部１３の円周方向において等間隔に配置されることにより、重量バランスが保たれ、起歪体１０が高速で回転することによりひずみゲージ２００の出力のずれ（ゼロ点シフト）が生じるのを有効に防止することができる。 In addition, when the material of the strain generating body 10 of the torque converter 1 is not a metal and is a material having a small inertial mass such as a resin, if the mass of solder attached to the terminal contact portion 110 varies in the circumferential direction, Although the adverse effect on torque measurement is greater, when the flexible printed circuit board 100 according to the present embodiment is attached to the strain generating part 13, the terminal contact part 110 and the dummy terminal contact part 121 of the flexible printed circuit board 100 are 13 is arranged at a position that is symmetrical with respect to the central axis in the circumferential direction so that the occurrence of such a problem can be prevented and an accurate torque can be measured by the strain generating portion 13. it can. Furthermore, by arranging the terminal connection portions 110 (solder positions) of the flexible printed circuit board 100 at equal intervals in the circumferential direction of the strain generating portion 13, the weight balance is maintained and the strain generating body 10 rotates at a high speed. Therefore, it is possible to effectively prevent the displacement (zero point shift) of the output of the strain gauge 200 from occurring.

なお、上述した実施形態と異なり、端子接点部及び配線用導体パターンの何れか一方が回転による特性を計測する部分の中心軸線に対して軸対称の位置に配置されるように、ダミー端子接点部及びダミー配線用導体パターンの何れかをフレキシブルプリント基板に設けるようにしても、本発明の作用を発揮することは可能である。 Unlike the above-described embodiment, the dummy terminal contact portion is arranged so that one of the terminal contact portion and the wiring conductor pattern is arranged in an axially symmetric position with respect to the central axis of the portion for measuring the characteristics by rotation. Even if any one of the conductor patterns for dummy wiring is provided on the flexible printed circuit board, the operation of the present invention can be exhibited.

また、上述の実施形態は、本発明に係る計測機器をトルク変換器に適用した場合について説明したが、本発明は必ずしも上述の実施形態の範囲内に限定されるものではない。即ち、本発明に係る計測機器を例えば被計測物としてのシャフトに直接貼り付けてそのシャフトに作用するトルクを計測してもよい。この場合のシャフトは、車両の駆動輪や従動輪に限定されず、例えば、マシニングツール等の工作機械の駆動シャフトや従動シャフトとしてもよい。また、回転体の特性の対象としては、回転トルクに限定されるものではなく、例えば回転体のひずみそのもの、回転体の回転数（回転速度）、回転体の疲労度合、回転体の加速度、回転体自体に作用する圧力などを計測する際に本発明を適用してもよい。 Moreover, although the above-mentioned embodiment demonstrated the case where the measuring device based on this invention was applied to a torque converter, this invention is not necessarily limited within the range of the above-mentioned embodiment. That is, the measuring device according to the present invention may be directly attached to a shaft as an object to be measured, for example, and the torque acting on the shaft may be measured. The shaft in this case is not limited to a driving wheel or a driven wheel of a vehicle, and may be a driving shaft or a driven shaft of a machine tool such as a machining tool, for example. The target of the characteristics of the rotating body is not limited to the rotational torque. For example, the distortion of the rotating body itself, the rotational speed (rotational speed) of the rotating body, the degree of fatigue of the rotating body, the acceleration of the rotating body, and the rotation The present invention may be applied when measuring the pressure acting on the body itself.

なお、上述の実施形態における各構成要件の材質、形状、寸法、個数は、あくまで一例を示したものに過ぎず、本発明の作用を発揮し得る範囲内であれば、いかなる態様をとっていてもよいことは言うまでもない。従って、本発明で言う「軸対称」や「等間隔」の用語は、厳密な意味での軸対称や等間隔ではなく、本発明の範囲を逸脱しなければ若干ずれた場合であっても、本発明の許容範囲内である。 In addition, the material, shape, size, and number of each constituent element in the above-described embodiment are merely examples, and any form is taken as long as it is within a range in which the action of the present invention can be exhibited. Needless to say. Therefore, the terms “axisymmetric” and “equally spaced” as used in the present invention are not strictly symmetrical or equally spaced, even if they are slightly deviated without departing from the scope of the present invention. It is within the allowable range of the present invention.

１トルク変換器
１０ローター（起歪体）
１１駆動側フランジ部
１２従動側フランジ部
１３起歪部
１５電力供給用コイル
２０ステーター
２１ベース部
２２アンテナ部
１００フレキシブルプリント基板
１１１，１１２，１１３，１１４（１１０）端子接点部
１２０端子接点部
１２１ダミー端子接点部
１６０配線用導体パターン
１６１ダミー配線用導体パターン
２０１，２０２、（２１１，２１２）、（２２１，２２２），（２３１，２３２）、（２４１，２４２）ゲージパターン
２１０，２２０，２３０，２４０（２００）ひずみゲージ
２５１，２５２，２５３，２５４（２５０）端子接点部
３００制御演算部 1 Torque transducer 10 Rotor (distortion body)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Drive side flange part 12 Driven side flange part 13 Strain part 15 Coil for power supply 20 Stator 21 Base part 22 Antenna part 100 Flexible printed circuit board 111,112,113,114 (110) Terminal contact part 120 Terminal contact part 121 Dummy Terminal contact portion 160 Wiring conductor pattern 161 Dummy wiring conductor pattern 201, 202, (211, 212), (221, 222), (231, 232), (241, 242) Gauge pattern 210, 220, 230, 240 (200) Strain gauge 251, 252, 253, 254 (250) Terminal contact part 300 Control operation part

Claims

複数の抵抗体からの電気信号をフレキシブルプリント基板を介して検出し、被計測物の回転よる特性を計測する計測機器であって、
前記フレキシブルプリント基板には、
基板本体と、
前記基板本体上に形成され、前記複数の抵抗体を接続する端子接点部と、
前記基板本体上に形成され、前記複数の抵抗体の抵抗値を電気信号として検出するために前記複数の抵抗体に電気的に導通する配線用導体パターンが備えられており、
前記被計測物又は該被計測物の回転による特性を計測する特性検出器の該回転による特性を計測する部分に前記フレキシブルプリント基板を貼付した場合に、前記端子接点部及び前記配線用導体パターンが、前記回転による特性を計測する部分の中心軸線に対して周方向軸対称となるように配置されていることを特徴とする計測機器。 A measuring device that detects electrical signals from a plurality of resistors via a flexible printed circuit board and measures characteristics due to rotation of a measurement object,
In the flexible printed circuit board,
A substrate body;
A terminal contact part formed on the substrate body and connecting the plurality of resistors;
A wiring conductor pattern formed on the substrate body and electrically conducting to the plurality of resistors to detect resistance values of the plurality of resistors as electric signals;
When the flexible printed circuit board is affixed to a part for measuring the characteristics due to the rotation of the object to be measured or the characteristic detector that measures the characteristics due to the rotation of the object to be measured, the terminal contact portion and the wiring conductor pattern are The measuring device is arranged so as to be circumferentially symmetric with respect to the central axis of the portion for measuring the characteristics due to the rotation.

前記端子接点部又は前記配線用導体パターンの少なくとも一方が、前記回転による特性を計測する部分の中心軸線に対して周方向軸対称の位置に配置されるように、配線による電気接続を行わない疑似端子接点部及び疑似配線用導体パターンの少なくとも一方を前記フレキシブルプリント基板に設けることを特徴とする請求項１に記載の計測機器。 Pseudo not performing electrical connection by wiring so that at least one of the terminal contact portion or the wiring conductor pattern is disposed at a position that is circumferentially symmetric with respect to the central axis of the portion that measures the rotation characteristics. The measuring device according to claim 1, wherein at least one of a terminal contact portion and a pseudo wiring conductor pattern is provided on the flexible printed board.

前記フレキシブルプリント基板を前記回転による特性を計測する部分に貼付した場合に、前記端子接点部が、前記被計測物又はこの回転による特性を計測する特性検出器の回転による特性を計測する部分の円周方向において等間隔に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の計測機器。

When the flexible printed circuit board is affixed to the portion for measuring the characteristics due to the rotation, the terminal contact portion is a circle for measuring the characteristics due to the rotation of the object to be measured or the characteristic detector for measuring the characteristics due to the rotation. The measuring device according to claim 1, wherein the measuring device is arranged at equal intervals in the circumferential direction.