JP6654025B2 - トルク測定用センサ及びセンサ付軸受 - Google Patents
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Description
前記各コイル層は、前記被検出部との対向方向に積層配置されている。
又、前記各コイル層は、それぞれ(例えば、前記被検出部材の円周方向に並べて配置された)複数個の検出コイルを備えている。
又、前記各コイル層を構成する各検出コイルのうちの一部の検出コイルから成る4つのインピーダンス部を四辺に配置したブリッジ回路と、前記各コイル層を構成する各検出コイルのうちの残りの検出コイルから成る4つのインピーダンス部を四辺に配置したブリッジ回路とが構成されている。
そして、前記各ブリッジ回路は、交流電圧を印加した状態で、前記被検出部材に負荷されるトルクに応じた中点電位差をそれぞれ発生する。
この場合には、例えば、前記各ブリッジ回路に関して、4つのインピーダンス部(4つのコイル層)のうち、2つのインピーダンス部を構成する(2つのコイル層を構成する)各検出コイルを、前記被検出部材に所定方向のトルクが負荷された場合にインダクタンスを増大させるものとし、残りの2つのインピーダンス部を構成する(残りの2つのコイル層を構成する)各検出コイルを、前記被検出部材に所定方向のトルクが負荷された場合にインダクタンスを減少させるものとする事ができる。
この場合には、例えば、前記各ブリッジ回路に関して、4つのインピーダンス部(2つのコイル層)のうち、2つのインピーダンス部を構成する(1つのコイル層を構成する)各検出コイルを、前記被検出部材に所定方向のトルクが負荷された場合にインダクタンスを増大させるものとし、残りの2つのインピーダンス部を構成する(残りの1つのコイル層を構成する)各検出コイルを、前記被検出部材に所定方向のトルクが負荷された場合にインダクタンスを減少させるものとする事ができる。
本発明の実施の形態の第1例に就いて、図1〜6を参照しつつ説明する。
本例のトルク測定用センサ1は、例えば図1に略示する様な被検出部材2と共に、トルク測定装置を構成する。
又、前記両ブリッジ回路5a、5bのうち、一方のブリッジ回路5aは、前記一方のコイル層グループに就いて構成されており、他方のブリッジ回路5bは、前記他方のコイル層グループに就いて構成されている。
又、前記ロックイン増幅器24は、前記ブリッジ部22の中点電位差(二辺α、γ同士の間の点Xと、二辺β、δ同士の間の点Yとの間の電位差)を検出・増幅して出力Vを発生するものである。尚、本発明を実施する場合、前記中点電位差を検出する電位差検出素子としては、ロックイン増幅器24以外のものを使用する事もできる。
又、本例の場合、前記発振器23及び前記ロックイン増幅器24は、前記第一〜第四コイル層6〜9を支持固定した各基板のうちの何れかの基板に支持固定されている。但し、本発明を実施する場合、前記発振器23及び前記ロックイン増幅器24は、前記第一〜第四コイル層6〜9を支持固定した各基板とは異なる基板等に支持固定する事もできる。
従って、予め、前記出力Vと前記トルクTとの関係を調べておけば、前記関係を利用して、前記出力Vから前記トルクTの向き及び大きさを求められる。
本発明の実施の形態の第2例に就いて、図7〜10を参照しつつ説明する。
本例の場合には、トルク測定用センサ1aの検出部4aを構成するコイル層の総数を4つとしている。これら4つのコイル層(第一、第二コイル層6a、7a、及び、第一、第二コイル層6a、7a)のうち、被検出部3に近い側(図7の左側)に位置する2つのコイル層(第一、第二コイル層6a、7a)から成る一方のコイル層グループと、前記被検出部3から遠い側(図7の右側)に位置する2つのコイル層(第一、第二コイル層6a、7a)から成る他方のコイル層グループとは、前記被検出部3からの軸方向距離が異なる点以外は、互いに同じ構成を有している。
又、本例の場合も、前記一方のコイル層グループに就いて1つのブリッジ回路5a{図6の(A)参照}が構成されており、又、前記他方のコイル層グループに就いて1つのブリッジ回路5b{図6の(B)参照}が構成されている。
又、本例の場合には、1つのブリッジ回路5a(5b)を構成する為のコイル層の数が、4つではなく、2つになる為、前記検出部4aの薄型化や、製造コストの低減を図り易い。
その他の構成及び作用は、上述した実施の形態の第1例の場合と同様である。
本発明の実施の形態の第3例に就いて、図11を参照しつつ説明する。
本例のトルク測定用センサの場合には、1対のブリッジ回路5a、5b(図6参照)を構成する為の1対のコイル層グループを構成する、第一コイル層6b及び第二コイル層7bの構成(各検出コイルの配置の仕方)が、上述した実施の形態の第2例の場合と異なる。
その他の構成及び作用は、上述した実施の形態の第2例の場合と同様である。
本発明の実施の形態の第4例に就いて、図12を参照しつつ説明する。
本例は、上述した実施の形態の第1〜3例のトルク測定用センサ1(1a)の具体的な使用態様を示すものである。
本例の使用態様では、エンジン25のクランクシャフト26とトルクコンバータ27の外殻を構成するケース28とをトルク伝達可能に連結する、磁歪特性を有する鉄系合金製で円環状のドライブプレート29を被検出部材として、前記ドライブプレート29に負荷されるトルクを、前記トルク測定用センサ1(1a)により測定する様にしている。この為に、前記ドライブプレート29の軸方向片側面のうち、径方向内端寄り部分に存在する円輪状の平坦面部分を、被検出部3aとしている。そして、前記被検出部3aに対して前記トルク測定用センサ1(1a)の検出部4(4a)を軸方向に対向させた状態で、前記トルク測定用センサ1(1a)を前記エンジン25のシリンダブロック30に対して支持固定している。
本発明の実施の形態の第5例に就いて、図13を参照しつつ説明する。
本例も、上述した実施の形態の第1〜3例のトルク測定用センサ1(1a)の具体的な使用態様を示すものである。
本例の場合、ドライブプレート29aの被検出部3aに対して軸方向に対向させた前記トルク測定用センサ1(1a)は、転がり軸受31と組み合わされる事により、センサ付軸受を構成している。
前記転がり軸受31は、使用時にも回転しない静止輪である外輪32と、使用時に回転する回転輪である内輪33と、前記外輪32の内周面に形成された外輪軌道と前記内輪33の外周面に形成された内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体(図示の例では玉)34とを備える。そして、前記外輪32を、シリンダブロック30に設けられた保持凹部35に内嵌固定すると共に、前記内輪33を、前記ドライブプレート29aの径方向内端寄り部分に設けられた円筒部36に外嵌固定する事により、前記シリンダブロック30に対して前記ドライブプレート29aを回転自在に支持している。
前記トルク測定用センサ1(1a)は、前記外輪32の軸方向片端部(図11の左端部)に、円環状のホルダ37を介して支持固定されている。
その他の構成及び作用は、上述した実施の形態の第4例の場合と同様である。
本発明の実施の形態の第6例に就いて、図14〜16を参照しつつ説明する。
上述した各実施の形態のトルク測定用センサが、何れもアキシアル対向型であった(被検出部材に対して軸方向に対向していた)のに対し、本例のトルク測定用センサは、ラジアル対向型である(被検出部材に対して径方向に対向させる)。
又、前記両ブリッジ回路5a、5bのうち、一方のブリッジ回路5aは、前記一方のコイル層グループに就いて構成されており、他方のブリッジ回路5bは、前記他方のコイル層グループに就いて構成されている。
本発明の実施の形態の第7例に就いて、図17〜19を参照しつつ説明する。
本例の場合には、トルク測定用センサ1cの検出部4cを構成するコイル層の総数を4つとしている。これら4つのコイル層(第一、第二コイル層6d、7d、及び、第一、第二コイル層6d、7d)のうち、被検出部3bに近い側(径方向内側)に位置する2つのコイル層(第一、第二コイル層6d、7d)から成る一方のコイル層グループと、前記被検出部3bから遠い側(径方向外側)に位置する2つのコイル層(第一、第二コイル層6d、7d)から成る他方のコイル層グループとは、前記被検出部3bからの径方向距離(径寸法)が異なる点以外は、互いに同じ構成を有している。
又、本例の場合も、前記一方のコイル層グループに就いて1つのブリッジ回路5a{図6の(A)参照}が構成されており、又、前記他方のコイル層グループに就いて1つのブリッジ回路5b{図6の(B)参照}が構成されている。
又、本例の場合には、1つのブリッジ回路5a(5b)を構成する為のコイル層の数が、4つではなく、2つになる為、前記検出部4cの薄型化や、製造コストの低減を図り易い。
その他の構成及び作用は、上述した実施の形態の第1例、第2例及び第6例の場合と同様である。
本発明の実施の形態の第8例に就いて、図20を参照しつつ説明する。
本例のトルク測定用センサの場合には、1対のブリッジ回路5a、5b(図6参照)を構成する為の1対のコイル層グループを構成する、第一コイル層6e及び第二コイル層7eの構成(各検出コイルの配置の仕方)が、上述した実施の形態の第7例の場合と異なる。
その他の構成及び作用は、上述した実施の形態の第7例の場合と同様である。
本発明の実施の形態の第9例に就いて、図21を参照しつつ説明する。
本例は、上述した実施の形態の第6〜8例のトルク測定用センサ1b(1c)の具体的な使用態様を示すものである。
本例の使用態様では、エンジン25のクランクシャフト26とトルクコンバータ27の外殻を構成するケース28とをトルク伝達可能に連結する、磁歪特性を有する鉄系合金製で円環状のドライブプレート29bを被検出部材として、前記ドライブプレート29bに負荷されるトルクを、前記トルク測定用センサ1b(1c)により測定する様にしている。この為に、前記ドライブプレート29bの径方向内端寄り部分に設けられた円筒部36aの外周面を、被検出部3cとしている。そして、前記被検出部3cに対して前記トルク測定用センサ1b(1c)の検出部4b(4c)を径方向に対向させた状態で、前記トルク測定用センサ1b(1c)を前記エンジン25のシリンダブロック30に対して支持固定している。
本発明の実施の形態の第10例に就いて、図22を参照しつつ説明する。
本例も、上述した実施の形態の第6〜8例のトルク測定用センサ1b(1c)の具体的な使用態様を示すものである。
本例の場合、ドライブプレート29bの被検出部3cに対して径方向に対向させた前記トルク測定用センサ1b(1c)は、転がり軸受31と組み合わされる事により、センサ付軸受を構成している。
前記転がり軸受31は、使用時にも回転しない静止輪である外輪32と、使用時に回転する回転輪である内輪33と、前記外輪32の内周面に形成された外輪軌道と前記内輪33の外周面に形成された内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体(図示の例では玉)34とを備える。そして、前記外輪32を、シリンダブロック30に設けられた保持凹部35aに内嵌固定すると共に、前記内輪33を、前記ドライブプレート29bのうち、円筒部36aの基端部(図20の右端部)及び基端側の隣接部分に外嵌固定する事により、前記シリンダブロック30に対して前記ドライブプレート29bを回転自在に支持している。
前記トルク測定用センサ1b(1c)は、前記外輪32の軸方向片端部(図22の左端部)に、円環状のホルダ37aを介して支持固定されている。
その他の構成及び作用は、上述した実施の形態の第9例の場合と同様である。
又、本発明のトルク測定用センサは、自動車のパワートレインに限らず、風車、鉄道車両、圧延機、工作機械、建設機械、農業機械、家庭用電気器具等、各種機械装置に組み込んで使用する事ができる。
又、本発明のセンサ付軸受を構成する軸受は、転がり軸受に限らず、滑り軸受であっても良い。又、転がり軸受としては、ニードル軸受、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、円すいころ軸受、円筒ころ軸受、自動調心ころ軸受等、各種のものを使用する事ができる。更に、当該転がり軸受は、単列転がり軸受に限らず、複列転がり軸受であっても良い。
又、本発明を実施する場合、被検出部材の軸方向側面や周面に設ける被検出部は、前記被検出部材の軸方向側面や周面そのものとする他、これら軸方向側面や周面に固定した磁歪材とする事もできる。
2、2a 被検出部材
3、3a、3b、3c 被検出部
4、4a、4b、4c 検出部
5a、5b ブリッジ回路
6、6a、6b、6c、6d、6e 第一コイル層
7、7a、7b、7c、7d、7e 第二コイル層
8、8c 第三コイル層
9、9c 第四コイル層
10、10a 第一検出コイル
11、11a 第二検出コイル
12、12a 第三検出コイル
13、13a 第四検出コイル
14a、14b、14c、14d 径方向側辺部
15a、15b、15c、15d 径方向側辺部
16a、16b、16c、16d 円周方向側辺部
17a、17b、17c、17d 円周方向側辺部
18 第一インピーダンス部
19 第二インピーダンス部
20 第三インピーダンス部
21 第四インピーダンス部
22 ブリッジ部
23 発振器
24 ロックイン増幅器
25 エンジン
26 クランクシャフト
27 トルクコンバータ
28 ケース
29、29a、29b ドライブプレート
30 シリンダブロック
31 転がり軸受
32 外輪
33 内輪
34 転動体
35、35a 保持凹部
36、36a 円筒部
37、37a ホルダ
38 磁心
39 磁心素子
40a、40b、40c、40d 円周方向側辺部
Claims (3)
- トルクを負荷される被検出部材に設けられ、前記トルクに応じた捩り応力が加わる事により透磁率を変化させる被検出部に対向する、複数のコイル層を備え、
前記各コイル層は、前記被検出部との対向方向に積層配置されており、
前記各コイル層は、それぞれ複数個の検出コイルを備えており、
前記各コイル層を構成する各検出コイルのうちの一部の検出コイルから成る4つのインピーダンス部を四辺に配置したブリッジ回路と、前記各コイル層を構成する各検出コイルのうちの残りの検出コイルから成る4つのインピーダンス部を四辺に配置したブリッジ回路とが構成されており、
前記各ブリッジ回路は、交流電圧を印加した状態で、前記被検出部材に負荷されるトルクに応じた中点電位差をそれぞれ発生するものである
トルク測定用センサであって、
前記コイル層の総数が8つであり、
前記インピーダンス部が前記コイル層ごとに1つずつ構成されている、
トルク測定用センサ。 - トルクを負荷される被検出部材に設けられ、前記トルクに応じた捩り応力が加わる事により透磁率を変化させる被検出部に対向する、複数のコイル層を備え、
前記各コイル層は、前記被検出部との対向方向に積層配置されており、
前記各コイル層のそれぞれは、前記被検出部材の円周方向に並べて配置された複数個の検出コイルを備えており、
前記各コイル層を構成する各検出コイルのうちの一部の検出コイルから成る4つのインピーダンス部を四辺に配置したブリッジ回路と、前記各コイル層を構成する各検出コイルのうちの残りの検出コイルから成る4つのインピーダンス部を四辺に配置したブリッジ回路とが構成されており、
前記各ブリッジ回路は、交流電圧を印加した状態で、前記被検出部材に負荷されるトルクに応じた中点電位差をそれぞれ発生するものである
トルク測定用センサであって、
前記コイル層の総数が4つであり、
前記インピーダンス部が前記コイル層ごとに2つずつ構成されている、
トルク測定用センサ。 - 軸受と、
前記軸受のうち、使用時にも回転しない部分に対して支持された、請求項1〜2のうちの何れか1項に記載したトルク測定用センサとを備えた
センサ付軸受。
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