DE602005005582T2 - Drehmoment-Messvorrichtung für ein rotierendes Teil mit einem lichtemittierenden Element an der Drehachse - Google Patents

Drehmoment-Messvorrichtung für ein rotierendes Teil mit einem lichtemittierenden Element an der Drehachse Download PDF

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Description

  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehmomentmessvorrichtung für einen rotierenden Körper, die dazu dient, ein Drehmoment eines rotierenden Körpers zu messen, ohne mit dessen rotierendem Abschnitt in Berührung zu kommen.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Eine Drehmomentmessvorrichtung für einen rotierenden Körper (im Weiteren, sofern angebracht, einfach als "Drehmomentmessvorrichtung" bezeichnet) ist zwischen einer Antriebswelle, die Leistung aufnimmt, und einer Abtriebswelle, die Leistung abgibt, angeordnet und misst ein Drehmoment in einer berührungslosen Weise. Eine solche Drehmomentmessvorrichtung ist zum Beispiel in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 2002-22566 offenbart und wird zum Beispiel zum Messen eines Drehmoments zwischen einer Messrolle und einem Bremssystem in einem Chassis-Dynamo, der durch ein Rad eines Fahrzeugs gedreht wird, verwendet.
  • 1 ist eine Vorderansicht einer herkömmlichen Drehmomentmessvorrichtung 50, und 2 ist eine (teilweise geöffnete und geschnittene) Seitenansicht der Drehmomentmessvorrichtung 50 von 1. Wie in den 1 und 2 gezeigt, enthält die herkömmliche Drehmomentmessvorrichtung 50: einen Rotationsabschnitt 51, der drehbar zwischen einer Antriebswelle 91, die Leistung aufnimmt, und einer Abtriebswelle 93, die Leistung abgibt, angeordnet ist; und einen stationären Abschnitt 55, der fest in einer solchen Weise angeordnet ist, dass er den Rotationsabschnitt 51 umgibt. Der Rotationsabschnitt 51 enthält integral: einen ersten Flansch 52, der fest mit einem Antriebswellenflansch 92 der Antriebswelle 91 zu verbinden ist; einen zweiten Flansch 54, der fest mit einem Abtriebswellenflansch 94 der Abtriebswelle 93 zu verbinden ist; und einen Hohlzylinder 53, der einen Hohlraum 59 aufweist und dessen beiden Rändern der erste bzw. der zweite Flansch 52 und 54 ausgebildet sind. Der stationäre Abschnitt 55 enthält: einen Ringkörper 56, der so angeordnet ist, dass er den zweiten Flansch 54 umgibt; und ein Baugruppenträger 57, an dem der Ringkörper 56 mittels Befestigungselementen 58 befestigt ist.
  • Eine Primärspule 87 ist an dem Innenumfang des Ringkörpers 56 angeordnet, der außerhalb des zweiten Flansches 54 angeordnet ist, und eine Sekundärspule 88 ist an dem Außenumfang des zweiten Flansches 54 angeordnet. Die Primär- und die Sekundärspule 87 und 88 bilden in Kombination einen Drehtransformator 89, wodurch elektrischer Strom in den Rotationsabschnitt 51 fließt.
  • Drehmomentdetektoren 61 als Dehnungsmesser sind am Innenumfang des Hohlzylinders 53 angeordnet; mehrere Lichtemissionselemente 67a bis 67n, die dafür geeignet sind, Licht entsprechend einem Ausgang von jedem der Drehmomentdetektoren 61 auszusenden, wodurch ein optisches Signal ausgegeben wird, sind an dem Außenumfang des zweiten Flansches 54 dergestalt angeordnet, dass sie entlang der Sekundärspule 88 aufgereiht sind; eine Lichtempfangsfaser 71 zum Empfangen des optischen Signals von den Lichtemissionselementen 67a bis 67n ist entlang der Primärspule 87 am Innenumfang des Ringkörpers 56 angeordnet, und (nicht gezeigte) optoelektrische Signalwandler zum Umwandeln des optischen Signals in ein elektrisches Signal sind an den Enden der Lichtempfangsfaser 71 angeordnet.
  • In der Drehmomentmessvorrichtung 50 wird, wenn sich die Antriebswelle 91 dreht, der Ausgang von jedem der Drehmomentdetektoren 61 über die Lichtemissionselemente 67a bis 67n und die Lichtempfangsfaser 71 zu den (nicht gezeigten) optoelektrischen Signalwandlern transportiert und wird dadurch detektiert, wodurch ein rotierendes Drehmoment gemessen wird.
  • Wie oben beschrieben, ist die Drehmomentmessvorrichtung 50 zwischen der Antriebswelle 91 und der Abtriebswelle 93 angeordnet und ist dafür geeignet, ein Drehmoment in einer kontaktlosen Weise zu messen. Die Drehmomentmessvorrichtung 50 ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, dass aufgrund des Vorhandenseins der mehreren emittierenden Elemente 67a bis 67n eine große Elektrizitätsmenge für den Luftstromversorgungsbetrieb durch den Drehtransformator 89, der durch die Primärund die Sekundärspule 87 und 88 gebildet wird, benötigt wird, weshalb die Zahl der Spulen vergrößert werden muss, wodurch die Belastung des Stromkreises erhöht wird.
  • Des Weiteren wird aufgrund des Einflusses von Veränderungen, die aus der interindividuellen Variabilität der mehreren Lichtemissionselemente 67a bis 67n resultieren, wie zum Beispiel ein Unterschied in der Lichtmenge, der Richtcharakteristik und dergleichen, der Scheitelwert des optischen Signals, das an dem stationären Abschnitt 51 empfangen wird, verändert, was zu nachteiligen Auswirkungen auf die elektrische Eigenschaft führt.
  • Außerdem sind die Lichtemissionselemente 67a bis 67n am Außenumfang des Rotationsabschnitts 51 angeordnet und unterliegen darum aufgrund der Drehung des Rotationsabschnitts 51 einer erheblichen Zentrifugalkraft. Wenn sich der Rotationsabschnitt 51 mit hoher Geschwindigkeit dreht, so können die Lichtemissionselemente 67a bis 67n beschädigt werden, wodurch sich die Zuverlässigkeit verschlechtert.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung basiert auf den oben angesprochenen Problemen und hat als Aufgabe die Bereitstellung einer Drehmomentmessvorrichtung für einen rotierenden Körper, wobei die nachteiligen Auswirkungen, die sich aus dem Vorhandensein mehrerer Lichtemissionselemente ergeben, beseitigt sind, so dass eine stabile Drehmomentmessung gewährleistet wird.
  • Um die oben angesprochene Aufgabe zu erfüllen, enthält eine Drehmomentmessvorrichtung für einen rotierenden Körper entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung: einen Rotationsabschnitt, der integral einen ersten Flansch, der auf einer Antriebsseite angeordnet ist, einen zweiten Flansch, der auf einer Abtriebsseite angeordnet ist, und einen Hohlzylinder, der zwischen dem ersten und dem zweiten Flansch angeordnet ist, enthält; mehrere Drehmomentdetektoren, die an dem Innenumfang des Hohlzylinders angeordnet sind; und eine Lichtempfangseinheit. Die oben beschriebene Drehmomentmessvorrichtung enthält des Weiteren: ein Lichtemissionselement, das an der Rotationsmittelachse des Rotationsabschnitts angeordnet ist und dazu dient, Licht auf der Grundlage eines Ausgangs von jedem der Drehmomentdetektoren zu emittieren, wodurch ein optisches Signal gesendet wird; eine Lichtverzweigungseinheit, um das optische Signal in mehrere aufeinanderfolgende Signale zu verzweigen; und mehrere Durchgänge, die in dem Rotationsabschnitt ausgebildet sind und die es jeweiligen aufeinanderfolgenden Signalen ermöglichen, aus dem Rotationsabschnitt auszutreten und durch die Lichtempfangseinheit empfangen zu werden. Da die Lichtverzweigungseinheit dafür geeignet ist, das optische Signal von dem Lichtemissionselement in mehrere aufeinanderfolgende Signale zu verzweigen, braucht die Drehmomentmessvorrichtung keine mehreren Lichtemissionselemente zu enthalten, sondern nur ein einziges Lichtemissionselement, das an der Rotationsmittelachse angeordnet ist.
  • In dem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Lichtverzweigungseinheit entweder durch einen pyramidenförmigen Spiegel oder einen konischen Spiegel gebildet werden. Dadurch kann Licht ordnungsgemäß durch eine einfache Struktur verzweigt werden.
  • In dem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Lichtverzweigungseinheit des Weiteren ein zweidimensionales Beugungsgitter enthalten. Dadurch kann Licht ordnungsgemäß durch eine einfache Struktur und auf effiziente Weise verzweigt werden.
  • In dem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Lichtverzweigungseinheit mehrere Glasfaserleiter enthalten. Dies ermöglicht ebenfalls die Verzweigung von Licht durch eine einfache Struktur.
  • In dem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Lichtempfangseinheit einen Lichtleitstab enthalten, um die aufeinanderfolgenden Signale zu empfangen, wobei der Lichtleitstab ein Mittel zum Umwandeln des optischen Pfades aufweist, das auf einer seiner Flächen ausgebildet ist. Dies ermöglicht den effizienten Empfang von Licht.
  • In dem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Lichtempfangseinheit in einem Baugruppenträger montiert sein, der außerhalb des Rotationsabschnitts angeordnet ist. Dies ermöglicht Flexibilität in der Struktur.
  • Somit werden gemäß der vorliegenden Erfindung nachteilige Auswirkungen, die aus dem Vorhandensein mehrerer Lichtemissionselemente resultieren, beseitigt, und es wird eine stabile Drehmomentmessung gewährleistet.
  • Genauer gesagt, da die Lichtverzweigungseinheit dafür geeignet ist, ein einzelnes optisches Signal in mehrere aufeinanderfolgende Signale zu verzweigen, so dass nur ein einzelnes Lichtemissionselement benötigt wird, um ein einzelnes optisches Signal auszugeben, und da das einzelne optische Signal effektiv zum Verzweigen in mehrere aufeinanderfolgende Signale genutzt wird, wird der Stromverbrauch verringert, und darum wird auch die Zahl der Windungen auf einer Spule verringert, wodurch die Belastung des Stromkreises verringert wird.
  • Weil des Weiteren nur ein einziges Lichtemissionselement verwendet wird, kommt es zu keinen Veränderungen, die aus der interindividuellen Variabilität mehrerer Lichtemissi onselemente resultieren, wodurch verhindert wird, dass der Scheitelwert des optischen Signals, das an dem stationären Abschnitt empfangen wird, sich verändert, so dass nachteilige Auswirkungen auf die elektrische Eigenschaft vermieden werden.
  • Weil des Weiteren das eine Lichtemissionselement an der Rotationsmittelachse des Rotationsabschnitts anstatt an seinem Außenumfang angeordnet ist, wird vermieden, dass das Lichtemissionselement Fliehkräften unterliegt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Vorderansicht einer herkömmlichen Drehmomentmessvorrichtung für einen rotierenden Körper.
  • 2 ist eine (teilweise geöffnete und geschnittene) Seitenansicht der herkömmlichen Drehmomentmessvorrichtung für einen rotierenden Körper, der in 1 gezeigt ist.
  • 3 ist eine Vorderansicht einer Drehmomentmessvorrichtung für einen rotierenden Körper gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4 ist eine (teilweise geöffnete und geschnittene) Seitenansicht der Drehmomentmessvorrichtung für einen rotierenden Körper, der in 3 gezeigt ist.
  • 5 ist eine perspektivische Ansicht einer Lichtverzweigungseinheit der Drehmomentmessvorrichtung für einen rotierenden Körper, der in 3 gezeigt ist.
  • 6A ist eine perspektivische Ansicht eines Beugungsgitters der optischen Verzweigungseinheit, die in 5 gezeigt ist, und 6B ist eine auseinandergezogene Ansicht von 6A.
  • 7 ist eine Unteransicht eines pyramidenförmigen Spiegels der optischen Verzweigungseinheit, die in 5 gezeigt ist.
  • 8 ist eine Vorderansicht einer Drehmomentmessvorrichtung für einen rotierenden Körper gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 9 ist eine Seitenansicht einer optischen Verzweigungseinheit der Drehmomentmessvorrichtung für einen rotierenden Körper, die in 8 gezeigt ist.
  • 10 ist eine perspektivische Ansicht einer Lichtempfangseinheit als ein Referenzbeispiel.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden mit den begleitenden Zeichnungen beschrieben.
  • Es wird auf die 3 und 4 Bezug genommen, wo eine Drehmomentmessvorrichtung 10 für einen rotierenden Körper gemäß einer ersten Ausführungsform Folgendes enthält: einen Rotationsabschnitt 11, der drehbar zwischen einer Antriebswelle 91, die Leistung aufnimmt, und einer Abtriebswelle 93, die Leistung abgibt, angeordnet ist, und einen stationären Abschnitt 15, der fest in einer solchen Weise angeordnet ist, dass er den Rotationsabschnitt 11 umgibt.
  • Der Rotationsabschnitt 11 umfasst integral: einen ersten Flansch 12, der fest mit einem Antriebswellenflansch 92 der Antriebswelle 91 zu verbinden ist; einen zweiten Flansch 14, der fest mit einem Abtriebswellenflansch 94 der Abtriebswelle 93 zu verbinden ist; und einen Hohlzylinder 13, der einen Hohlraum 19 aufweist und an dessen beiden Rändern der erste bzw. der zweite Flansch 12 und 14 ausgebildet sind. Der stationäre Abschnitt 15 umfasst: einen Ringkörper 16, der so angeordnet ist, dass er den zweiten Flansch 14 umgibt; und ei nen Baugruppenträger 17, an dem der Ringkörper 16 fest mittels Befestigungselementen 18a und 18b angebracht ist.
  • Der erste Flansch 12 ist an dem Antriebswellenflansch 92 mittels (nicht gezeigter) Schrauben befestigt, die sich durch Löcher 92a des Antriebswellenflansches 92 hindurch erstrecken und von Schraubenlöchern 12a des ersten Flansches 12 in Eingriff genommen werden, und der zweite Flansch 14 ist an dem Abtriebswellenflansch 94 mittels (nicht gezeigter) Schrauben befestigt, die sich durch Löcher 94a des Abtriebswellenflansches 94 hindurch erstrecken und von Schraubenlöchern 14a des zweiten Flansches 14 in Eingriff genommen werden. Wenn sich die Antriebswelle 91 dreht, so wird der Hohlzylinder 13 durch den ersten und den zweiten Flansch 12 und 14 verdreht und dadurch verzogen.
  • Der Ringkörper 16 besteht aus zwei Halbringkörperabschnitten 16a und 16b, deren jeweilige obere Enden mittels eines leitenden Verbindungselements 16T so aneinander befestigt sind, dass sie zu einander elektrisch leiten, und deren jeweilige untere Enden an den Befestigungselementen 18a und 18b befestigt sind, die an dem Baugruppenträger 17 befestigt sind, dergestalt, dass sie physisch und elektrisch voneinander isoliert sind. Das heißt, der Ringkörper 16 ist als eine unterbrochene Schleife ausgebildet, die eine offene Mündung aufweist und in einer isolierten Weise fest angebracht ist und darum eine Primärspule bildet, während sie sich problemlos montieren und demontieren lässt. Die auf diese Weise gebildete Primärspule und eine Sekundärspule 38, die am Außenumfang des zweiten Flansches 14 angebracht ist, bilden einen Drehtransformator 39, wodurch elektrischer Strom in den Rotationsabschnitt 11 eingespeist wird.
  • Drehmomentdetektoren 21 als Dehnungsmesser sind an dem Innenumfang des Hohlzylinders 13 angeordnet, und eine Montageplatte 25, auf der elektronische Komponenten für den Rotationsabschnitt 11 montiert sind, ist in dem Hohlraum 19 des Hohlzylinders 13 angeordnet. Des Weiteren ist ein Lichtemissi onselement 26, das Licht anhand von Ausgängen von den Drehmomentdetektoren 21 emittiert, so dass ein optisches Signal L ausgesendet wird, in dem Hohlraum 19 des Hohlzylinders 13 an einer Stelle angeordnet, die der Drehachse der Antriebswelle 91 entspricht. Des Weiteren ist ein Beugungsgitter 100 in dem optischen Pfad des optischen Signals L von dem Lichtemissionselement 26 (d. h. auf der Drehachse der Antriebswelle 91) so angeordnet, dass das optische Signal L in aufeinanderfolgende Signale L1 bis L8 verzweigt wird, und ein pyramidenförmiger Spiegel 101 ist ebenfalls auf derselben Achse so angeordnet, dass die aufeinanderfolgenden Signale L1 bis L8 reflektiert werden. Auf diese Weise bilden das Beugungsgitter 100 und der pyramidenförmige Spiegel 101 eine optische Verzweigungseinheit.
  • Mehrere (acht in 3) Durchgänge 27a bis 27h sind so in dem zweiten Flansch 14 ausgebildet, dass sie sich radial von der mittig angeordneten Nabe erstrecken und dabei in einer winkelgleichen Entfernung öffnen, so dass ein Speichenmuster entsteht, und die aufeinanderfolgenden Signale L1 bis L8, die durch das Beugungsgitter 100 erzeugt und durch den pyramidenförmigen Spiegel 101 reflektiert werden, sind in der Lage, jeweils durch die Durchgänge 27a bis 27n hindurch zu verlaufen und auf eine Lichtempfangseinheit aufzutreffen, die später noch beschrieben wird.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird das optische Signal L von dem Lichtemissionselement 26 in acht aufeinanderfolgende Signale L1 bis L8 verzweigt, die dann jeweils an acht Reflexionsflächen 101a bis 101h (siehe 5) des pyramidenförmigen Spiegels 101 so reflektiert werden, dass sie durch die Durchgänge 27a bis 27h hindurch verlaufen. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Anordnung beschränkt. Vielmehr können Durchgänge auch in einer anderen Anzahl als acht angeordnet werden, wobei das optische Signal L von dem Lichtemissionselement 26 in aufeinanderfolgende Signale in einer Anzahl verzweigt wird, die der Anzahl der Durchgänge entspricht, und auch der pyramidenförmige Spiegel 101 hat Reflexionsflächen in der gleichen Anzahl.
  • Eine Lichtempfangsfaser 29 zum Empfangen der aufeinanderfolgenden Signale L1 bis L8, die durch die Durchgänge 27a bis 27h hindurch verlaufen sind, ist in dem Baugruppenträger 17 angeordnet, wobei ihre beiden Endabschnitte im Interesse einer raumeffizienten Installation nach oben gebogen sind. Optoelektrische Signalwandler 33a und 33b, die ein optisches Signal empfangen und es in ein elektrisches Signal umwandeln, sind so angeordnet, dass sie jeweils den beiden Endflächen der Lichtempfangsfaser 29 zugewandt sind. Das heißt, die oben angesprochene Lichtempfangseinheit enthält die Lichtempfangsfaser 29 und die optoelektrischen Signalwandler 33a und 33b.
  • Die Funktionsweise der Drehmomentmessvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform wird unter Bezug auf die 5, 6A, 6B und 7 beschrieben. In 5 sind das Lichtemissionselement 26, das Beugungsgitter 100 und der pyramidenförmige Spiegel 101 vertikal angeordnet, obgleich sie in einer praktischen Umsetzung horizontal angeordnet sind, wie in 4 gezeigt.
  • Es wird auf 5 Bezug genommen. Das optische Signal L von dem Lichtemissionselement 26 wird in die aufeinanderfolgenden Signale L1 bis L8 durch das Beugungsgitter 100 verzweigt, das zum Beispiel eine zweidimensionale Struktur aufweist, wobei, wie in den 6A und 6B gezeigt, ein erstes Beugungsgitter 101a mit Nuten (oder Stufen, Schlitzen und dergleichen), die in einer ersten Richtung verlaufen, auf ein zweites Beugungsgitter 101b gelegt ist, das Nuten (oder Stufen, Schlitzen und dergleichen) aufweist, die in einer zweiten Richtung verlaufen, die sich von der ersten Richtung unterscheidet. Dann werden die aufeinanderfolgenden Signale L1 bis L8 jeweils an den Reflexionsflächen 101a bis 101h des pyramidenförmigen Spiegels 101 so reflektiert, dass sie jeweils durch die Durchgänge 27a bis 27h hindurch verlaufen, wie in 3 gezeigt. Während der Drehung des zweiten Flansches 14, in dem die Durchgänge 27a bis 27h in einer winkelgleichen Entfernung ausgebildet sind, werden die aufeinanderfolgenden Signale L1 bis L8, welche die Durchgänge 27a bis 27h verlassen, jeweils nacheinander durch die Lichtempfangsfaser 29 empfangen, durch die Lichtempfangsfaser 29 in beiden Richtungen übertragen und effektiv durch die optoelektrischen Signalwandler 33a und 33b detektiert. Die Drehmomentmessvorrichtung 10 enthält des Weiteren eine (nicht gezeigte) Drehmomentberechnungseinheit, die einen Drehmomentwert auf der Grundlage des Detektionsergebnisses der optoelektrischen Signalwandler 33a und 33b berechnet.
  • In der ersten Ausführungsform wird das optische Signal L von dem Lichtemissionselement 26 zuerst durch das Beugungsgitter 100 verzweigt, woraufhin man es auf den pyramidenförmigen Spiegel 101 auftreffen lässt. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Anordnung beschränkt. Vielmehr kann das optische Signal L von dem Lichtemissionselement 26 veranlasst werden, auf die Mitte (den Scheitelpunkt) des pyramidenförmigen Spiegels 101 oder auf einen konischen Spiegel direkt oder über ein Linse aufzutreffen, um es zu verzweigen.
  • Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anhand der 8 und 9 beschrieben. Da sich die zweite Ausführungsform von der ersten Ausführungsform lediglich in der Struktur einer Lichtverzweigungseinheit unterscheidet, werden die anderen Abschnitte als die Lichtverzweigungseinheit mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet, und auf ihre detaillierte Beschreibung wird im Folgenden verzichtet.
  • Es wird auf die 8 und 9 Bezug genommen. In einer Drehmomentmessvorrichtung 110 für einen rotierenden Körper gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Lichtverzweigungseinheit durch mehrere (acht in den Figuren) Glasfaserleiter 103a bis 103h gebildet, die in einer Anzahl vorhanden sind, die gleich der Anzahl von Durchgängen 27a bis 27h ist. Das heißt, ein optisches Signal von einem Lichtemissionselement 26 wird nach dem Eintreten in die Glas faserleiter 103a bis 103h in aufeinanderfolgende Signale L11 bis L18 verzweigt. Die Glasfaserleiter 103a bis 103h sind jeweils durch die Durchgänge 27a bis 27h hindurch installiert, wodurch die aufeinanderfolgenden Signale L11 bis L18, die jeweils die Glasfaserleiter 103a bis 103h passieren, sich jeweils durch die Durchgänge 27a bis 27h hindurch bewegen, um von dort auszutreten. In diesem Zusammenhang sind die Glasfaserleiter 103a bis 103h nicht auf einen gewöhnlichen Glasfaserleiter beschränkt, der aus einem Kern und einer Mantelschicht besteht, sondern sie können alternativ auch ein linearer Glasfaserleiter sein, der aus einem einzelnen Brechungsmaterial besteht, solange Licht ordnungsgemäß von einem Ende zu dessen anderen Ende übertragen wird.
  • In den oben beschriebenen Ausführungsformen, die in den 3 und 8 gezeigt sind, wird die Lichtempfangseinheit durch den Glasfaserleiter 29 und die optoelektrischen Signalwandler 33a und 33b gebildet, die im Inneren des Baugruppenträgers 17 angeordnet sind. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Struktur beschränkt, sondern kann alternativ auch eine solche Lichtempfangseinheit enthalten, wie sie in der oben angesprochenen japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2002-22566 (siehe 1 in diesem Dokument) offenbart ist. Genauer gesagt, kann ein Glasfaserleiter als eine Lichtempfangsfaser an dem Innenumfang des Ringkörpers 16 so angeordnet sein, dass er den Außenumfang des zweiten Flansches 14 umgibt und diesem zugewandt ist, wobei seine beiden Endabschnitte in den Baugruppenträger 17 hineinreichen, und wobei zwei optoelektrische Signalwandler im Inneren des Baugruppenträgers 17 so angeordnet sind, dass sie jeweils beiden Endflächen des Glasfaserleiters zugewandt sind.
  • Des Weiteren kann die vorliegende Erfindung alternativ auch eine solche Lichtempfangseinheit enthalten, wie sie von den Autoren der vorliegenden Erfindung in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2004-140815 vorgeschlagen wird und die im Weiteren als ein Referenzbeispiel bezeichnet wird und weiter unten anhand von 10 erläutert wird. Es wird auf 10 Bezug genommen, wo ein Lichtleitstab 141 anstelle der Lichtempfangsfaser 29, die in den 3 und 8 gezeigt ist, angeordnet ist, und wobei zwei optoelektrische Signalwandler 33a und 33b so angeordnet sind, dass sie jeweils beiden Endflächen des Lichtleitstabes 141 zugewandt sind. In dem Referenzbeispiel trifft ein optisches Signal L von einem Lichtemissionselement 140 auf eine Lichteintrittsfläche des Lichtleitstabes 141, tritt in den Lichtleitstab 141 ein und wird so geleitet, dass es sich durch den Lichtleitstab 141 hindurch in beide Richtungen bewegt und aus beiden Endflächen des Lichtleitstabes 141 austritt, und jeweilige geleitete optische Signale werden durch die optoelektrischen Wandler 33a und 33b empfangen und dadurch in elektrische Signale umgewandelt, wodurch eine Signaldetektion ausgeführt wird. Der Lichtleitstab 141 ist eine quadratische Leiste, die aus einem transparenten Material besteht und in die mehrere Nuten (Prismen) als ein Mittel zum Umwandeln des optischen Pfades auf einer Fläche gegenüber der Lichteintrittsfläche ausgebildet sind. Das Mittel zum Umwandeln des optischen Pfades kann auf der Lichteintrittsfläche ausgebildet sein, und eine Lichtreflexionsplatte 142 kann an der Fläche des Lichtleitstabes 141 gegenüber der Lichteintrittsfläche angeordnet sein. Die Lichtempfangseinheit, die oben als das Referenzbeispiel beschriebene ist, ist dafür geeignet, das optische Signal L effektiv zu empfangen.
  • Obgleich die vorliegende Erfindung mit Bezug auf konkrete Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht und erläutert wurde, versteht es sich, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise darauf beschränkt ist, sondern alle Änderungen und Modifikationen einschließt, die innerhalb des Geltungsbereichs der angehängten Ansprüche möglich werden.

Claims (6)

  1. Drehmomentmessvorrichtung (10/110) für einen rotierenden Körper, wobei die Vorrichtung umfasst: einen drehbaren Abschnitt (11), welcher einstückig einen ersten Flansch (12), der an einer Antriebsseite angeordnet ist, einen zweiten Flansch (14), der an der Abtriebsseite angeordnet ist, und einen hohlen Zylinder (13), der zwischen dem ersten und dem zweiten Flansch (12) und (14) angeordnet ist, umfasst; eine Mehrzahl von Drehmomentdetektoren (21), welche an einem inneren Umfang des hohlen Zylinders (13) angeordnet sind, und eine Licht empfangende Einheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentmessvorrichtung (10/110) des Weiteren umfasst: ein Licht emittierendes Element (26), welches an einer Rotationsmittelachse des rotierenden Abschnitts (11) angeordnet ist und welches dazu dient, Licht auf der Grundlage einer Ausgabe von jedem der Drehmomentdetektoren (21) zu emittieren, wodurch ein optisches Signal (L) gesendet wird; eine Licht verzweigende Einheit, um das optische Signal (L) in eine Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Signalen (L1 bis L8/L11 bis L18) zu verzweigen; und eine Mehrzahl von Durchgängen (27a bis 27h), welche im rotierenden Abschnitt (11) ausgebildet sind und welche es jeweils aufeinander folgenden Signalen (L1 bis L8/L11 bis L18) ermöglichen, aus dem rotierenden Abschnitt (11) auszutreten und durch die Licht aufnehmende Einheit empfangen zu werden.
  2. Drehmomentmessvorrichtung (10) für einen rotierenden Körper nach Anspruch 1, wobei die Licht verzweigende Einheit entweder einen pyramidenförmigen Spiegel (101) oder einen konischen Spiegel umfasst.
  3. Drehmomentmessvorrichtung (10) für einen rotierenden Körper nach Anspruch 2, wobei die Licht verzweigende Einheit des Weiteren ein zweidimensionales Beugungsgitter (100) umfasst.
  4. Drehmomentmessvorrichtung (110) für einen rotierenden Körper nach Anspruch 1, wobei die Licht verzweigende Einheit eine Mehrzahl von Glasfaserleitern (103a bis 103h) umfasst.
  5. Drehmomentmessvorrichtung (10/110) für einen rotierenden Körper nach jedem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Licht empfangende Einheit eine Lichtleitstange (141) umfasst, um die aufeinander folgenden Signale (L1 bis L8/L11 bis L18) zu empfangen, wobei die Lichtleitstange (141) ein den optischen Pfad umwandelndes Mittel aufweist, das auf einer seiner Oberflächen ausgebildet ist.
  6. Drehmomentmessvorrichtung (10/110) für einen rotierenden Körper nach jedem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Licht empfangende Einheit in einem Baugruppenträger (17) angebracht ist, welcher außerhalb des rotierenden Abschnitts (11) angeordnet ist.
DE602005005582T 2004-08-25 2005-08-06 Drehmoment-Messvorrichtung für ein rotierendes Teil mit einem lichtemittierenden Element an der Drehachse Active DE602005005582T2 (de)

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