JP2016211895A - Axis type torque converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば自動車部品の検査設備や、発電機やモータ等のトルク測定に用いる軸型トルク変換器に関する。 The present invention relates to a shaft type torque converter used for torque measurement of, for example, inspection equipment for automobile parts, a generator, a motor and the like.
例えば自動車部品の検査設備や、発電機やモータのトルク測定に用いる軸型のトルク変換器は従来から知られている(例えば、特許文献1参照)。そして、この特許文献1に記載の軸型のトルク変換器の構成は、ひずみゲージからの電気信号を処理して検出信号として赤外線通信で送信する検出回路と、筐体に固定した基板上に設けられて検出回路からの検出信号を受信して外部に出力する出力回路を備えている。
For example, inspection equipment for automobile parts, and a shaft-type torque converter used for measuring torque of a generator or a motor are conventionally known (see, for example, Patent Document 1). The configuration of the shaft-type torque converter described in
特許文献1に記載されたような軸型のトルク変換器を用いてトルク測定を行うに際して、回転軸を例えば25,000rpmという非常に高速で回転させる場合がある。この場合、回転軸と回転軸固定部(ステータ)とが互いにベアリングでしっかりと固定されると共に、回転軸で検出される常に変動するトルク信号を回転軸固定部に間断なく常時正確に伝えるための非接触の信号伝達構造が必要となる。
When torque measurement is performed using a shaft-type torque converter as described in
これに伴って、軸型トルク変換器の場合、回転軸にトルク検出用のひずみゲージのみならずこのひずみゲージから得られたわずかな出力信号を増幅して回転固定部に常時伝達するための様々な電子部品や電気部品を回転軸に実装することが必要不可欠となる。 Along with this, in the case of a shaft type torque converter, not only a strain gauge for torque detection but also a small output signal obtained from this strain gauge on the rotating shaft and variously transmitted to the fixed rotation part at all times. It is indispensable to mount various electronic parts and electric parts on the rotating shaft.
その理由は、発電機やモータのトルクを測定する際にはトルクが短い時間で急激に変化するので、出力信号の伝達がわずかな時間でも途切れると、この部分の出力信号を回転軸固定部側で得ることができなくなり、この欠落した出力信号を予測演算することは極めて困難になる。伝達できなかった出力信号の一部についてこの出力信号を推定したのでは実際のトルク特性値と合致しなくなるためである。 The reason is that when measuring the torque of a generator or motor, the torque changes abruptly in a short time, so if the transmission of the output signal is interrupted even for a short time, the output signal of this part is sent to the rotating shaft fixing part side. Therefore, it is extremely difficult to predict and calculate the missing output signal. This is because if this output signal is estimated for a part of the output signal that could not be transmitted, it does not match the actual torque characteristic value.
特許文献1に記載の軸型のトルク変換器では、回転軸に設けられた円板状の基板に上述の電子部品や電気部品を実装しているが、上述のような高速回転で回転する回転軸に備わるひずみゲージからの出力信号を回転固定部に常時継続的に伝達する構成については何ら言及していない。
In the shaft-type torque converter described in
本発明の目的は、高速回転する回転軸に作用するトルクを間断なく常時継続的に正確に測定可能な軸型トルク変換器を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a shaft type torque converter capable of accurately measuring continuously and continuously torque acting on a rotating shaft that rotates at a high speed.
上述した課題を解決するために、本発明の請求項1に記載の軸型トルク変換器は、
回転軸に作用するトルクを出力信号に変換する軸型トルク変換器において、
トルクが作用する回転軸と、前記回転軸を回転可能に支持する軸支持部と、前記回転軸に作用するトルクを検出すると共に検出信号を伝達するトルク検出部とを備え、
前記トルク検出部は、前記回転軸のトルクを検出するトルク検出素子と、前記トルク検出素子から得られたトルク値を光信号として発光する発光部と、該発光部からの前記光信号の光路を変更する光路変更部と、該光路変更部により光路が変更された前記光信号を受光する受光部とを備えたことを特徴としている。
In order to solve the above-described problem, an axial torque converter according to
In a shaft type torque converter that converts torque acting on the rotating shaft into an output signal,
A rotation shaft on which torque acts, a shaft support portion that rotatably supports the rotation shaft, and a torque detection portion that detects a torque acting on the rotation shaft and transmits a detection signal,
The torque detection unit includes a torque detection element that detects torque of the rotating shaft, a light emitting unit that emits a torque value obtained from the torque detection element as an optical signal, and an optical path of the optical signal from the light emission unit. An optical path changing unit to be changed and a light receiving unit for receiving the optical signal whose optical path has been changed by the optical path changing unit are provided.
また、本発明の請求項2に記載の軸型トルク変換器は、請求項1に記載の軸型トルク変換器において、
前記発光部は回転側に配置され、前記受光部は固定側に配置されたことを特徴としている。
Moreover, the shaft type torque converter according to
The light emitting unit is arranged on the rotating side, and the light receiving unit is arranged on the fixed side.
また、本発明の請求項3に記載の軸型トルク変換器は、請求項1又は請求項2に記載の軸型トルク変換器において、
前記光路変更部及び発光部は、前記回転側に取り付けられた支持板に設けられ、前記光路変更部は前記発光部よりも径方向内側に配置されたことを特徴としている。
Moreover, the shaft type torque converter according to
The optical path changing unit and the light emitting unit are provided on a support plate attached to the rotating side, and the optical path changing unit is arranged radially inward of the light emitting unit.
また、本発明の請求項4に記載の軸型トルク変換器は、請求項1又は請求項2に記載の軸型トルク変換器において、
前記発光部は、前記回転側に取り付けられた支持板に設けられ、前記光路変更部は、前記支持板を囲うように前記固定側に設けられたことを特徴としている。
The shaft type torque converter according to claim 4 of the present invention is the shaft type torque converter according to
The light emitting unit is provided on a support plate attached to the rotating side, and the optical path changing unit is provided on the fixed side so as to surround the support plate.
また、本発明の請求項5に記載の軸型トルク変換器は、請求項1から請求項4のいずれかに記載の軸型トルク変換器において、
前記発光部は、少なくとも1つの発光素子からなり、前記光路変更部は、少なくとも1つの光反射板からなることを特徴としている。
The shaft type torque converter according to claim 5 of the present invention is the shaft type torque converter according to any one of
The light emitting unit includes at least one light emitting element, and the optical path changing unit includes at least one light reflecting plate.
また、本発明の請求項6に記載の軸型トルク変換器は、請求項5に記載の軸型トルク変換器において、
前記光路変更部は、前記支持板に設けられた光反射板と、当該光反射板及びこれに対応する発光素子との間に介在させた光拡散部材とからなることを特徴としている。
The shaft type torque converter according to claim 6 of the present invention is the shaft type torque converter according to claim 5,
The optical path changing unit includes a light reflecting plate provided on the support plate and a light diffusing member interposed between the light reflecting plate and a light emitting element corresponding to the light reflecting plate.
また、本発明の請求項7に記載の軸型トルク変換器は、請求項1に記載の軸型トルク変換器において、
前記光路変更部及び発光部は、前記回転側に取り付けられた支持板に設けられ、前記光路変更部は光拡散部材からなり、該光拡散部材が前記発光素子と前記受光素子との間に位置するように前記支持板に備わることを特徴としている。
The shaft type torque converter according to
The optical path changing unit and the light emitting unit are provided on a support plate attached to the rotating side, the optical path changing unit is made of a light diffusing member, and the light diffusing member is positioned between the light emitting element and the light receiving element. As described above, the support plate is provided.
本発明によると、高速回転する回転軸に作用するトルクを間断なく常に継続的に正確に測定可能な軸型トルク変換器を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the shaft type torque converter which can always measure continuously and correctly the torque which acts on the rotating shaft which rotates at high speed can be provided.
以下、本発明の各実施形態及びその変形例について図面を参照して説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係る軸型トルク変換器1を示す断面図である。また、図2は、図1に示したトルク検出部300を示す斜視図である。また、図3は、図1に示したトルク検出部300とハウジング400を示す斜視図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention and modifications thereof will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing an
なお、図1において、各構成要素の電気的な接続関係に関しては図示を省略している。また、以下の説明において、回転側とは、回転軸100や支持板500などいわゆる回転する部分を総称して言い、固定側とは、軸支持部200やハウジング400、これに備わる回路基板615などいわゆる回転することのない固定された部分を総称して言う。
In FIG. 1, the electrical connection relationship of each component is not shown. In the following description, the rotation side is a generic name for so-called rotating parts such as the
軸型トルク変換器1は、回転軸100と、軸支持部200と、トルク検出部300と、ハウジング400とを備えている。そして、トルク検出部300は、回転軸100のトルクを検出するトルク検出素子310と、トルク検出素子310から得られたトルク値を光信号として発光する発光部330と、発光素子330からの光信号の光路を変更する光路変更部340と、光路変更部により光路が変更された光信号を受光する受光部350とを備えている。
The shaft
回転軸100は、金属製のシャフトからなり、測定対象物である自動車部品の検査設備や、発電機やモータ等を作動させた際にトルクが作用する。回転軸100には、一部に回転軸100よりも小径の外径寸法を有するトルク検出軸部110が形成され、トルク検出軸部110にトルク検出素子310が取り付けられている。また、回転軸100には、後述する回転側コイル603が固定されている。
The rotating
回転軸100には支持板500が取り付けられている。支持板500は、例えば所定の厚み及び直径を有して円板状に形成されたいわゆるPCBと呼ばれる印刷回路基板単品、もしくは、この印刷回路基板に樹脂等を同形状に成形した樹脂成形物を貼り付けた組立体からなり、回転軸100と一体となって回転する。なお、支持板500は、円板形状に代えて、三角形、四角形、五角形等の多角形状であっても良い。また、半円状や1/3円状の支持板を組み合わせて用いても良い。本実施形態においては、支持板500に後述する光路変更部340が取り付けられている。
A
軸支持部200は、軸受210を備えており、回転軸100を回転可能に固定する。
The
トルク検出部300は、上述したようにトルク検出素子310と、発光部330と、光路変更部340と、受光部350を備えている。回転軸100に作用するトルクをこのトルク検出部300で検出し、この検出信号を固定側検出回路700に伝達し、トルクに応じた出力信号を取り出す。
As described above, the
トルク検出素子310は、回転軸100に形成されたトルク検出軸部110の周方向に配置されている。トルク検出素子310は、ひずみゲージで構成されたホイートストンブリッジ回路であって、ここでは詳細な構成については図示しないが、ひずみゲージは、例えばポリイミド樹脂等でできた可撓性を有するシートと、このシートの上に幅の狭い銅箔パターンを互いに間隔を狭めて九十九(つづら)折り状に複数折り返して形成したひずみゲージ素子と、ひずみゲージ素子の両端から各素子の延在方向と同一方向に伸びたパターン延在部と、各パターン延在部とそれぞれ繋がって形成された矩形状のハンダタブとを有している。
The
発光部330は、発光ダイオードからなる発光素子(以下、「発光素子330」とする)からなる。発光素子330は、トルク検出素子310の出力に応じて発光する。本実施形態の場合、発光素子330は、支持板500の軸中心方向(回転軸100側)に向けて取り付けられている。
The
光路変更部340は、本実施形態の場合、光反射板として機能する3枚の平面ミラー(以下、「平面ミラー340」とする)からなり、支持板500に取り付けられている。そして、光路変更部340は、発光素子330からの光信号αを反射させ、この光信号αを固定側の受光部350に非接触で伝達する。
In the present embodiment, the optical
支持板500上での発光素子330と平面ミラー340の位置関係は、発光素子330が、支持板500の外周側に周方向等間隔で配置され、平面ミラー340が、支持板500の内周側に周方向等間隔で取り付けられている。そして、発光素子330と平面ミラー340の反射面は互いに向かい合っている。
The positional relationship between the light emitting
なお、平面ミラー340は、例えば支持板500の図示しないスリットに圧入されて適当な接着剤によってしっかりと固定されている。これによって、回転軸100の回転中に平面ミラー340の反射面の向きが変わらないようにしている。
The
平面ミラー340の反射率は、例えば正反射材料としての銀面の場合は93%であり、ガラス鏡面の場合は80〜85%である。平面ミラー340の材料は適宜選択される。
The reflectance of the
受光部350は、固定側にある回路基板615に取り付けられ、本実施形態の場合、例えばフォトダイオードやフォトトランジスタからなる単一の受光素子(以下、「受光素子350」とする)であって、平面ミラー340によって反射した光信号αを受けて電気信号に変換する。
The
ハウジング400は、例えば金属でできており、その両側部401a,401bに軸支持部200を介して軸受210をそれぞれ備えており、円筒状の上部402と平板状の底部403(図3参照)との間に、後述する電磁コイル601の固定側コイル602を固定している。そして、固定側コイル602と回転側コイル603との組み合わせで電磁誘導により固定側から回転側に電力を供給する。このハウジング400は、軸支持部200と組み合わさって密閉空間を形成しているために、外部に存在する外乱光が内部、特に受光素子350に入射しないように遮光する機能を有する。なお、ハウジング400の形状について、円筒状の上部402と平板状の底部403と説明したが、底部403を円筒状にし、全体的に見てハウジング400を円筒形状としても良く、また、その逆に上部402を平板状にして、全体的に見てハウジング400を直方体形状としても良い。
The
回路基板615は、受光素子350と固定側検出回路700が取り付けられて、固定側に配置されている。固定側検出回路700は、リード線350aがハウジング400の上部402の外側に配置されたコネクタ616に電気的に接続されている。コネクタ616は、外部と信号の入出力行う。
The
図4は、図1に示した軸型トルク変換器における光路を説明する支持板500の平面図である。同図に示すように、発光素子330、平面ミラー340は、回転軸100の回転中心C1を中心として、θ1=120度の角度ごとに3つ配置されている。これによって、トルク検出部320では、回転軸100と共に回転する発光素子330の光信号αが平面ミラー340で反射して(即ち光路が変更されて)、受光素子350によって受光される。そして、回転軸100がどのような回転位置にあろうとも、3つの発光素子330の少なくとも何れかからの光が平面ミラー340で反射して、受光素子350で受光するようになっている。なお、図4においては、回転軸100の回転位置において光信号α2,α3が受光素子350で受光する状態を一例として示している。
FIG. 4 is a plan view of a
図5は、図1に示した軸型トルク変換器1の回路図である。軸型トルク変換器1は、同図に示すように、ロータリートランスを形成する電磁コイル601と、回転側制御回路600及び固定側検出回路700を備えている。
FIG. 5 is a circuit diagram of the shaft
電磁コイル601の回転側コイル603には、対向した電磁コイル601の固定側コイル602から電力が伝達され、固定側コイル602には、電源703を電源とした発振回路702で、例えば、15〜20kHz程度の周波数の交流電圧を発振させて電力を印加する。
Electric power is transmitted to the
回転側制御回路600は、平滑回路604、安定化電源回路605、ひずみゲージ電源回路606、ホイートストンブリッジ回路607、増幅器608、フィルタ回路609、電圧/周波数変換器610等を備えている。
The rotation
固定側検出回路700は、増幅器701、発振回路702、電源703、AGC回路704、波形整形回路705、周波数/電圧変換回路706、ローパスフィルタ回路707、出力バッファ回路708、出力端子709等を備えている。
The fixed
回転側制御回路600及び固定側検出回路700において、ひずみゲージ310で構成されるホイートストンブリッジ回路607の電源は、電磁コイル601の回転側コイル603に誘起した交流電圧を整流、平滑する平滑回路604により、リップル電圧が少ない直流電源とし、更に安定化電源回路605により電源電圧の変動を極力少なくし、ホイートストンブリッジ回路607に必要な電圧としたひずみゲージ電源回路606から得る。
In the rotation
ホイートストンブリッジ回路607の出力は、増幅器608で増幅され、フィルタ回路609によって余分な周波数成分の雑音を除去した後、以降に用いる発光素子330、受光素子350の非線形の影響を除くために、電圧の大きさを周波数の高低に変換する電圧/周波数変換器(V/F変換)610により、周波数変調された信号に変換する。
The output of the
そして、発光素子330が発光した光信号αは、平面ミラー340で反射して(即ち光路が変更されて)受光素子350で受光する。このとき、受光素子350の受信した電気信号は、振幅が小さいので、AGC回路(Automatic Gain control Circuit)704によって振幅変動を調整すると共に、振幅をロジックレベルまで増幅する。増幅した信号は波形整形回路705を通して、周波数/電圧変換回路(F/V変換)706により、周波数変動を電圧変動に変換した後に、更に不要なノイズ成分をローパスフィルタ回路707で取り除く。
Then, the optical signal α emitted from the
ローパスフィルタ回路707は、例えば、公知の二次、または三次のバターワースフィルタ等を用いる。そして、ローパスフィルタ回路707は、出力バッファ回路708に接続され、出力端子709にトルクの測定値が出力される。
The low-
なお、以上ではホイートストンブリッジ回路からの出力信号をアナログのまま周波数変調して伝送する例を示したが、A/D変換してデジタル信号とし、必要ならば更に変調をかけて伝送しても良い。その場合、固定側で受信した信号は、デジタル信号として出力しても良く、D/A変換しアナログ信号として出力しても良い。 In the above example, the output signal from the Wheatstone bridge circuit is frequency-modulated and transmitted as it is, but it is A / D converted into a digital signal, and if necessary, further modulated and transmitted. . In that case, the signal received on the fixed side may be output as a digital signal, or may be D / A converted and output as an analog signal.
以上説明したように、軸型トルク変換器1は、トルク検出素子310によって検出された回転軸100のトルク情報は、発光素子330によって発光され、発光素子330からの光信号αが平面ミラー340で反射してその光路が変更され、受光素子350によって受光される。これにより、回転軸100と一体となって回転する支持板500が回転中、発光素子330からの光信号αが受光素子350に常に受光するようになる。即ち、回転軸100が回転中は、光信号αを発光素子330から受光素子350に間断なく常に伝達することができ、高速回転する回転軸100に作用するトルクを常に継続的に正確に測定することができる。
As described above, in the
なお、光信号αを発光素子330から受光素子350に間断なく常に伝達する必要がない場合、即ち間欠的に伝達する形態をとる場合は、本実施形態とは異なり、発光素子330は少なくとも1つであれば良く、平面ミラー340も、発光素子330の数に対応して少なくとも1つであれば良い。これにより、光学素子の数を少なくすることができ生産性の向上、及びコスト低減を図ることが可能となる。
In the case where it is not always necessary to transmit the optical signal α from the
次に、本発明の第1の実施形態に係る軸型トルク変換器の変形例について説明する。なお、本変形例及び以下に説明する各実施形態とその変形例に関して、上述した実施形態と同等の構成については、対応する符号を付してその詳細な説明を省略する。 Next, a modification of the shaft type torque converter according to the first embodiment of the present invention will be described. In addition, regarding this modification and each embodiment described below and its modification, the same reference numerals are given to the same configuration as the above-described embodiment, and the detailed description thereof is omitted.
図6は、本発明の第1の実施形態に係る軸型トルク変換器の第1変形例を示す平面図である。同図に示すように、本変形例に係る軸型トルク変換器は、上述の平面ミラー340に代えて光路変更部の光反射板として機能する拡散ミラー341を支持板500に3つ備えている。
FIG. 6 is a plan view showing a first modification of the axial torque converter according to the first embodiment of the present invention. As shown in the figure, the shaft type torque converter according to the present modification includes three support mirrors 341 that function as a light reflecting plate of the optical path changing unit instead of the above-described
拡散ミラー341は、回転軸100と共に回転する発光素子330の光信号αを照度ムラなくその光路を変更して受光素子350で受光する。そして、回転軸100の回転位置の如何に関わらず、3つの発光素子330の少なくとも何れかの光信号αが拡散ミラー341で反射して受光素子350で受光するようになっている。なお、図6においては、回転軸100の回転位置において光信号α2,α3が受光素子350で受光している状態を一例として示している。
The
本変形例によれば、発光素子330からの光信号αがより広い範囲に反射されるようにその光路を変更して受光素子350で受光することができる。即ち、本変形例によれば、拡散ミラー341によって、回転軸100と共に回転する発光素子330の光信号αを照度ムラなく大きな反射角度で反射させることができる。その結果、図6に示すように、平面ミラー340に比べて小型の拡散ミラー341を支持板500にそれぞれ備えるだけで良い。これによって、回転軸100の回転に伴う支持板500の回転に伴う慣性重量や空気抵抗を軽減でき、支持板500の回転ムラの発生をより確実に防止する。
According to this modified example, the
図7は、本発明の第1の実施形態に係る軸型トルク変換器の第2変形例を示す平面図である。なお、上述の実施形態と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。同図に示すように、本変形例に係る軸型トルク変換器は、光路変更部としての平面ミラー340に代えて発光素子330に対向する面が凸状の曲面342aをなした曲面ミラー342を支持板500に備えている。
FIG. 7 is a plan view showing a second modification of the axial torque converter according to the first embodiment of the present invention. In addition, about the structure equivalent to the above-mentioned embodiment, a corresponding code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted. As shown in the figure, the shaft type torque converter according to the present modification includes a
曲面ミラー342は、回転軸100と共に回転する発光素子330の光信号αを広範囲に反射させながらその光路を変更して受光素子350に当てる。そして、回転軸100の回転位置の如何に関わらず、3つの発光素子330の少なくとも何れかの光信号αが拡散ミラー342で反射して受光素子350で受光するようになっている。なお、図7においては、回転軸100の回転位置において光信号α2,α3が受光素子350で受光する状態を一例として示している。
The
本変形例によれば、回転軸100と共に回転する発光素子330の光信号αを曲面ミラー342によって広範囲に反射するようにその光路を変更できるので、回転軸100が回転中は、発光素子330からの光信号αを受光素子350に常に確実に受光することができる。また、図7に示すように、平面ミラー340に比べて小型の曲面ミラー342を支持板500にそれぞれ備えるだけで良い。その結果、回転軸100の回転に伴う支持板500の回転に伴う慣性重量や空気抵抗を軽減でき、支持板500の回転ムラの発生をより確実に防止する。
According to this modification, the optical path of the light signal α of the
図8は、本発明の第1の実施形態に係る軸型トルク変換器の第3変形例を示す平面図である。同図に示すように、本変形例に係る軸型トルク変換器は、光路変更部の光反射板として機能する平面ミラー340に加えて、平面ミラー340と平面ミラー340に対向する発光素子330との間にホログラム拡散板343を備えている。
FIG. 8 is a plan view showing a third modification of the axial torque converter according to the first embodiment of the present invention. As shown in the figure, the axial torque converter according to this modification includes a
本変形例に係る軸型トルク変換器は、回転軸100と共に回転する発光素子330からの光信号αをホログラム拡散板343によって拡散させた後、平面ミラー340でこの光を反射させることで光路を変更して受光素子350に当てる。
The axial torque converter according to the present modification diffuses the optical signal α from the
これによって、回転軸100の回転位置の如何に関わらず、3つの発光素子330の少なくとも何れかの光信号αが平面ミラー340で反射して受光素子350で受光するようになっている。なお、図8では、支持板500の図示する回転位置において光信号α2,α3が受光素子350で受光する状態を一例として示している。
As a result, regardless of the rotational position of the
本変形例によれば、平面ミラー340とホログラム拡散板343との組み合わせによって、回転軸100と共に回転する発光素子330からの光信号αを拡散した後に平面ミラー340で反射させるので、光信号αに対して所望の拡散制御を行いながらその光路を変更して受光素子350で受光することができる。なお、本変形例においては、ホログラム拡散板343を備えているので、光源としての発光素子330に発光ダイオードを用いる代わりに照射指向性の強いレーザー光源を用いても良い。
According to this modification, the optical signal α from the
また、本実施形態においては、光拡散部材の一例としてホログラム拡散板を用いた場合について説明しているが、光を拡散する性質を有する部材であれば必ずしもホログラム拡散板である必要はなく、樹脂の組成によるものなど、他の光拡散部材を用いても良い。 Further, in the present embodiment, the case where a hologram diffusion plate is used as an example of the light diffusion member is described. However, the member is not necessarily a hologram diffusion plate as long as it is a member having a property of diffusing light. Other light diffusing members such as those of the above composition may be used.
図9は、本発明の第1の実施形態に係る軸型トルク変換器の第4変形例を示す斜視図である。同図に示すように、本変形例に係る軸型トルク変換器は、光路変更部としての平面ミラー340に代えて、発光素子330に対向する面が凸状の曲面344aに形成され、光反射板として機能する複数の花弁形状の曲面ミラー344を支持板500に備えている。
FIG. 9 is a perspective view showing a fourth modification of the axial torque converter according to the first embodiment of the present invention. As shown in the figure, the shaft type torque converter according to the present modification has a convex
なお、複数の曲面ミラー344は、支持板500の周方向に間隔をあけて配置されているが、この間隔は、回転軸100の回転中に発光素子330からの光信号αが曲面ミラー344で反射して受光素子350に間断なく常に受光できるような寸法となっている。
The plurality of
これによって、複数の曲面ミラー344は、回転軸100と共に回転する発光素子330からの光信号αを受光素子350の受光面に向けて集光させながらその光路を変更して受光素子350で受光する。そして、回転軸100の回転位置の如何に関わらず、3つの発光素子330の少なくとも何れかの光信号αが曲面ミラー344で反射して受光素子350で受光できるようになっている。なお、図9では、支持板500の図示する回転位置において光信号α2,α3が受光素子350で受光する状態を一例として示している。
Accordingly, the plurality of
本変形例によれば、単一の曲面ミラーではなく複数の曲面ミラー344を支持板500に配置しているので、個々の曲面ミラー自体の製造コストの軽減を図りつつ、曲面ミラー344によって発光素子330からの光信号αを集光させながら効率良く受光素子350で受光させることができる。
According to this modification, a plurality of
図10は、本発明の第1の実施形態に係る軸型トルク変換器の第5変形例を示す斜視図である。同図に示すように、本変形例に係る軸型トルク変換器は、光路変更部としての平面ミラー340に代えて、発光素子330に対向する面が凹状の曲面345aに形成された光反射板として機能するいわゆるラッパ形状の曲面ミラー345を支持板500に備えている。
FIG. 10 is a perspective view showing a fifth modification of the shaft torque converter according to the first embodiment of the present invention. As shown in the figure, the shaft type torque converter according to the present modification includes a light reflecting plate in which a surface facing the
曲面ミラー345は、回転軸100と共に回転する発光素子330からの光信号αを上述の第4変形例と同様に受光素子350の受光面に向けて集光させながらその光路を変更して受光素子350で受光する。なお、図10では、支持板500の図示する回転位置において光信号α2,α3が受光素子350で受光する状態を一例として示している。
The
本変形例によれば、曲面ミラー345によって、回転軸100と共に回転する発光素子330からの光信号αを受光素子350の受光面に向けて集光させながらその光路を変更して受光素子350で受光することができるので、回転軸100の回転中、発光素子330からの光信号αを受光素子350に間断なく常に伝達できる。また、曲面ミラー345がラッパ状に一体化して形成されているので、ミラー面の一部に汚れが生じても他の部分で発光素子330からの光信号αを反射して受光素子350で受光することができ、軸型トルク変換器1を長期にわたって使用可能とする。
According to this modification, the optical path is changed by the
続いて、本発明の第2の実施形態に係る軸型トルク変換器について図面に基づいて説明する。図11は、本発明の第2の実施形態に係る軸型トルク変換器2を示す断面図である。また、図12は、図11に示したトルク検出部とハウジングを示す斜視図である。なお、以下の説明において、第1の実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる構成についてのみ説明する。
Subsequently, an axial torque converter according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is a cross-sectional view showing a shaft-
本実施形態の軸型トルク変換器2は、ハウジング400において支持板500の周囲に光路変更部としての光反射板346を備えている。この場合、発光素子330は、支持板500の外周側(円周方向外側)に向けて光信号αを発するように発光素子330が支持板500に取り付けられ、光反射板346は円筒形状に形成され、発光素子330からの光信号αが反射するようにハウジング400に取り付けられる。
The shaft
なお、光反射板346は、回転軸100の周方向に連続的に配置されているが、光伝送を間断なく行うのに支障の生じない範囲であれば、光反射板346は、互いの長手方向端部をわずかに離間させた状態で回転軸100の周方向に間欠的に配置されていても良い。
The
軸型トルク変換器2では、回転軸100と共に回転する発光素子330からの光信号αは、光反射板346で反射してその光路が変更され、受光素子350で受光する。そして、回転軸100の回転位置の如何に関わらず、3つの発光素子330の少なくとも何れかの光信号αが光反射板346を介して受光素子350で受光するようになっている。なお、図12では、支持板500の図示する回転位置において光信号α2,α3が受光素子350で受光する状態を一例として示している。
In the
本実施形態の軸型トルク変換器2によれば、上述の実施形態やその変形例と同様に、回転軸100と共に回転する発光素子330の光信号αを、光反射板346によってその光路を変更して受光素子350に常に受光することができる。
According to the
また、光反射板346が、支持板500に取り付けられる代わりにハウジング400側に取り付けられているので、支持板500に搭載される部品の点数が減り小型化を図ることができる。その結果、回転軸100の回転に伴う慣性重量や空気抵抗を低減でき、回転軸100の回転中の支持板500のブレの発生を確実に防止できる。
In addition, since the
続いて、本発明の第3の実施形態に係る軸型トルク変換器について図面に基づいて説明する。図13は、本発明の第3の実施形態に係る軸型トルク変換器の平面図である。同図に示すように、本実施形態の軸型トルク変換器3は、支持板500において、発光素子330と受光素子350との間に光拡散用のホログラム拡散板347を備えている。また、発光素子330には、上述の実施形態及びその各変形例のように発光ダイオードを用いる代わりに、照射指向性に優れたレーザー光源を用いても良い。
Next, a shaft type torque converter according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 13 is a plan view of an axial torque converter according to the third embodiment of the present invention. As shown in the figure, the
軸型トルク変換器3では、回転軸100と共に回転する発光素子330の光信号αを、ホログラム拡散板347を介して所定の領域に向けて拡散させながらその光路を受光素子350の受光面に向けて変更させ、受光素子350で受光する。これによって、高速回転する回転軸に作用するトルクを、回転側から固定側に光路変更部で光信号αとして非接触で間断なく確実に伝達できる。
In the
本実施形態に係る軸型トルク変換器3によれば、発光素子330からの光信号αをホログラム拡散板347で拡散させながらその光路を受光素子350の受光面に向けて変更させることができるので、発光素子330からの光信号αを受光素子350に確実に受光することができる。
According to the
以上説明したように、本発明に係る軸型トルク変換器によれば、高速回転する回転軸に作用するトルクを、回転側から固定側に光路変更部で光信号として非接触で間断なく確実に伝達できるので、トルク検出部で検出されたトルクを常に継続的に正確に測定することができる。 As described above, according to the shaft type torque converter of the present invention, the torque acting on the rotating shaft that rotates at high speed can be reliably and without interruption as an optical signal at the optical path changing unit from the rotating side to the fixed side. Since the torque can be transmitted, the torque detected by the torque detector can always be accurately measured continuously.
なお、上述した各実施形態及びその変形例に記載した各構成要素の形状、寸法、材質等についてはあくまで一例を示したものに過ぎない。従って、本発明の効果を発揮し得る範囲内でそれらの形状、寸法、材質等を適宜変更可能なことは言うまでもない。 Note that the shape, size, material, and the like of each component described in each of the above-described embodiments and modifications thereof are merely examples. Therefore, it goes without saying that the shape, size, material, and the like thereof can be appropriately changed within a range in which the effects of the present invention can be exhibited.
1,2,3 軸型トルク変換器
100 回転軸
110 トルク検出軸部
200 軸支持部
210 軸受
300 トルク検出部
310 トルク検出素子
330 発光素子(発光部)
340 平面ミラー(光路変更部、光反射板)
341 拡散ミラー(光路変更部、光反射板)
342,344,345 曲面ミラー(光路変更部、光反射板)
343,347 ホログラム拡散板(光路変更部)
346 光反射板(光路変更部)
350 受光素子(受光部)
400 ハウジング
500 支持板
α 光信号(α1,α2,α3)
1, 2 and 3 shaft
340 plane mirror (light path changing unit, light reflector)
341 Diffuse mirror (light path changing unit, light reflector)
342, 344, 345 Curved surface mirror (light path changing unit, light reflector)
343, 347 Hologram diffusion plate (optical path changing unit)
346 Light reflector (light path changing part)
350 Light receiving element (light receiving part)
400
Claims (7)
トルクが作用する回転軸と、前記回転軸を回転可能に支持する軸支持部と、前記回転軸に作用するトルクを検出すると共に検出信号を伝達するトルク検出部とを備え、
前記トルク検出部は、前記回転軸のトルクを検出するトルク検出素子と、前記トルク検出素子から得られたトルク値を光信号として発光する発光部と、該発光部からの前記光信号の光路を変更する光路変更部と、該光路変更部により光路が変更された前記光信号を受光する受光部とを備えたことを特徴とする軸型トルク変換器。 In a shaft type torque converter that converts torque acting on the rotating shaft into an output signal,
A rotation shaft on which torque acts, a shaft support portion that rotatably supports the rotation shaft, and a torque detection portion that detects a torque acting on the rotation shaft and transmits a detection signal,
The torque detection unit includes a torque detection element that detects torque of the rotating shaft, a light emitting unit that emits a torque value obtained from the torque detection element as an optical signal, and an optical path of the optical signal from the light emission unit. An axial torque converter comprising: an optical path changing unit that changes; and a light receiving unit that receives the optical signal whose optical path has been changed by the optical path changing unit.
The optical path changing unit and the light emitting unit are provided on a support plate attached to the rotating side, the optical path changing unit is made of a light diffusing member, and the light diffusing member is positioned between the light emitting element and the light receiving element. The shaft type torque converter according to claim 1, wherein the shaft type torque converter is provided in the support plate.
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