JP5042946B2 - Working angle sensor for constant velocity universal joint - Google Patents
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Description
この発明は、自動車や産業機械などにおける等速自在継手に装備されて等速自在継手の作動角を検出する等速自在継手用作動角センサに関する。 The present invention relates to an operation angle sensor for a constant velocity universal joint that is mounted on a constant velocity universal joint in an automobile, an industrial machine, or the like and detects an operation angle of the constant velocity universal joint.
自動車や産業機械などにおいて、駆動装置と被駆動部とを結合する装置の一つとして等速自在継手が用いられる。このような等速自在継手において、耐久性向上を図った各種構造のものが提案されている(例えば特許文献1)。
しかし、等速自在継手では、その作動角が大きくなるとボールが外輪肉厚の薄い部分を用いて駆動力を伝達することとなり、外輪の材料疲労を促進させてしまう。また、許容作動角を超えると、内輪軸と外輪の接触やボールの脱落が発生する可能性がある。
そこで、動作中の等速自在継手の作動角を常にモニタすることを考えた。この作動角が常に検出できれば、作動角が許容上限値に至る前に装置を停止させるなどして、内輪軸と外輪の接触、ボールの脱落、破損による事故を未然に防ぐことができる。
しかし、等速自在継手はその全体が回転し、内輪と外輪とが作動角を生じるため、動作中に作動角を検出することが難しく、このような動作中に作動角を検出可能なセンサは、従来に例がない。
However, in the constant velocity universal joint, when the operating angle increases, the ball transmits a driving force using a portion having a thin outer ring wall thickness, which promotes material fatigue of the outer ring. If the allowable operating angle is exceeded, contact between the inner ring shaft and the outer ring or dropout of the ball may occur.
Therefore, it was considered to constantly monitor the operating angle of the constant velocity universal joint during operation. If this operating angle can always be detected, it is possible to prevent an accident caused by contact between the inner ring shaft and the outer ring, ball dropout, or breakage by stopping the device before the operating angle reaches the allowable upper limit value.
However, the constant velocity universal joint rotates as a whole, and the inner ring and the outer ring generate an operating angle. Therefore, it is difficult to detect the operating angle during operation, and sensors that can detect the operating angle during such operation are not available. There is no example in the past.
この発明の目的は、動作中の等速自在継手の作動角を検出できる等速自在継手用作動角センサを提供することである。 An object of the present invention is to provide an operation angle sensor for a constant velocity universal joint capable of detecting an operation angle of the constant velocity universal joint in operation.
この発明の第1の発明の等速自在継手用作動角センサは、外輪の球形内面と内輪の球形外面とにそれぞれトラック溝を形成し、外輪トラック溝と内輪トラック溝との間にボールを組み込み、上記ボールを保持するケージを設け、上記内輪が外周に取付けられまたは上記内輪と一体に形成された内輪軸を有する等速自在継手に装備される作動角センサであって、
前記内輪軸の端面に設けられこの内輪軸の外輪に対する回動中心と同心の凸球面部と、前記外輪の内面に設けられ前記凸球面部に隙間を介して対面する凹球面部と、この凹球面部に前記外輪の軸心と同心に設けられた円周溝と、この円周溝内に設けられた磁気発生用コイルと、この磁気発生用コイルを、交流成分を持つ電流で駆動し、この電流と電圧の関係より前記磁気発生用のコイルのインダクタンスの変化を検出して内輪と外輪間の作動角を求める検出回路とを備えることを特徴とする。
交流成分を持つ電流で駆動される磁気発生用コイルにより発生する磁界は、外輪における凹球面部の中心部と周辺部を磁極とし、内輪軸の凸球面部を経由することで閉じた磁界となる。この対面する凹球面部と凸球面部は、作動角に応じて対向する部分の面積が変化するため、磁界の磁路断面積が変化し、この変化が磁気抵抗の変化、つまり磁気発生用コイルのインダクタンス変化として現れる。その結果、磁気発生用コイルに印加する交流電圧の振幅も変化し、電圧と電流の位相ずれも変化する。その電流と電圧の関係から、検出回路は等速自在継手の作動角を検出する。
このように、この等速自在継手用作動角センサによると、動作中の等速自在継手の作動角を常にモニターできる。このため、駆動力や稼働時間と共に作動角を監視することにより、等速自在継手の寿命を類推することが可能となり、破損による事故を未然に防ぐことができる。また、検出した作動角が許容上限値に至る前に警報を発し、等速自在継手を使用した装置を停止することにより、内輪軸と外輪の接触やボールの脱落を未然に防ぐことができる。
The working angle sensor for a constant velocity universal joint according to the first aspect of the present invention has a track groove formed on the spherical inner surface of the outer ring and the spherical outer surface of the inner ring, and a ball is incorporated between the outer ring track groove and the inner ring track groove. An operating angle sensor provided in a constant velocity universal joint having an inner ring shaft provided with a cage for holding the ball and having the inner ring attached to an outer periphery or integrally formed with the inner ring,
A convex spherical surface portion provided on an end surface of the inner ring shaft and concentric with a rotation center of the inner ring shaft with respect to the outer ring, a concave spherical surface portion provided on an inner surface of the outer ring and facing the convex spherical surface portion through a gap, and the concave portion A circumferential groove provided concentrically with the axis of the outer ring on the spherical surface, a magnetism generating coil provided in the circumference groove, and driving the magnetism generating coil with an electric current having an AC component, And a detection circuit for detecting an inductance change of the coil for generating magnetism from the relationship between the current and the voltage to obtain an operating angle between the inner ring and the outer ring.
The magnetic field generated by the magnetism generating coil driven by a current having an alternating current component becomes a closed magnetic field with the central part and the peripheral part of the concave spherical part in the outer ring as magnetic poles and via the convex spherical part of the inner ring axis. . Since the area of the opposing spherical surface and convex spherical surface of the opposing spherical surface portion changes according to the operating angle, the magnetic path cross-sectional area of the magnetic field changes, and this change is a change in magnetoresistance, that is, a magnetism generating coil. Appears as a change in inductance. As a result, the amplitude of the alternating voltage applied to the magnetism generating coil also changes, and the phase shift between the voltage and current also changes. From the relationship between the current and voltage, the detection circuit detects the operating angle of the constant velocity universal joint.
As described above, according to the operating angle sensor for the constant velocity universal joint, the operating angle of the constant velocity universal joint during operation can always be monitored. For this reason, it is possible to estimate the life of the constant velocity universal joint by monitoring the operating angle together with the driving force and the operating time, and it is possible to prevent an accident due to breakage. Further, an alarm is issued before the detected operating angle reaches the allowable upper limit value, and the device using the constant velocity universal joint is stopped, thereby preventing the contact between the inner ring shaft and the outer ring and the falling of the ball.
この発明の第2の発明の等速自在継手用作動角センサは、第1の発明において、磁気発生用コイルおよび円周溝を外輪側に設ける代わりに、内輪軸側に設けたものである。
すなわち、外輪の内面に設けられ前記凸球面部に隙間を介して対面する凹球面部と、前記凸球面部に前記内輪軸の軸心と同心に設けられた円周溝と、この円周溝内に設けられた磁気発生用コイルと、この磁気発生用コイルを、交流成分を持つ電流で駆動し、この電流と電圧の関係より前記磁気発生用コイルのインダクタンスの変化を検出して内輪と外輪間の作動角を求める検出回路とを備えることを特徴とする。
この構成の場合にも、第1の発明の等速自在継手用作動角センサの場合と同様の作用により、動作中の等速自在継手の作動角を検出することができる。
A working angle sensor for a constant velocity universal joint according to a second aspect of the present invention is the first aspect of the present invention, wherein the magnetism generating coil and the circumferential groove are provided on the inner ring shaft side instead of on the outer ring side.
That is, a concave spherical surface portion that is provided on the inner surface of the outer ring and faces the convex spherical surface portion through a gap, a circumferential groove that is provided concentrically with the axial center of the inner ring shaft on the convex spherical surface portion, and the circumferential groove The magnetism generating coil provided in the motor and the magnetism generating coil are driven by a current having an AC component, and a change in inductance of the magnetism generating coil is detected from the relationship between the current and the voltage to detect the inner ring and the outer ring. And a detection circuit for obtaining an operating angle between the two.
Also in this configuration, the operating angle of the constant velocity universal joint in operation can be detected by the same action as the operation angle sensor for the constant velocity universal joint of the first invention.
これら第1および第2の発明において、前記凸球面部と凹球面部とは、作動角が零の状態で互いに全面が対向し合い、作動角が発生すると互いにずれて非対向部分が生じるものとしても良い。
このように前記凸球面部と凹球面部とにつき、作動角が発生すると互いにずれて非対向部分が生じるものとすることで、磁気抵抗の変化により作動角を検出することが容易となる。
In the first and second aspects of the present invention, the convex spherical surface and the concave spherical surface are opposed to each other in a state where the operating angle is zero, and when the operating angle is generated, the convex spherical portion and the concave spherical surface portion are shifted from each other to generate a non-opposing portion. Also good.
As described above, when the operating angle is generated between the convex spherical surface portion and the concave spherical surface portion, they are shifted from each other to form a non-opposing portion, so that it is easy to detect the operating angle based on a change in magnetic resistance.
前記外輪と前記内輪とが最大の作動角をとった状態で、前記凸球面部と前記凹球面部は、少なくとも一部が対面する構成にしても良い。内外輪が最大の作動角をとった場合であっても、磁気抵抗の変化により作動角を確実に検出することが可能となる。内外輪が最大の作動角をとった場合であっても、磁気抵抗の変化により作動角を確実に検出することが可能となる。したがって、動作中の等速自在継手の作動角をモニターできる範囲を大きくし、等速自在継手の寿命をより正確に類推することができる。 The convex spherical surface portion and the concave spherical surface portion may be configured such that at least a part thereof faces in a state where the outer ring and the inner ring have a maximum operating angle. Even when the inner and outer rings have the maximum operating angle, the operating angle can be reliably detected by the change in magnetic resistance. Even when the inner and outer rings have the maximum operating angle, the operating angle can be reliably detected by the change in magnetic resistance. Therefore, the range in which the operating angle of the constant velocity universal joint during operation can be monitored can be increased, and the life of the constant velocity universal joint can be more accurately estimated.
前記内輪軸の端部に軸頭部を設け、この軸頭部に、前記内輪軸の前記凸球面部を設けても良い。この発明において、前記軸頭部は、前記内輪軸よりも大径の拡径軸頭部であっても良い。この場合、内外輪が最大の作動角をとった状態であっても、拡径軸頭部における凸球面部の外周部分と、前記凹球面部とが対面可能となる。したがって、磁気抵抗の変化により作動角を確実に検出し得る。このように動作中の等速自在継手の作動角をモニターできる範囲を大きくし、等速自在継手の寿命をより正確に類推することが可能となる。 A shaft head may be provided at an end portion of the inner ring shaft, and the convex spherical portion of the inner ring shaft may be provided at the shaft head. In this invention, the shaft head may be an enlarged shaft head having a larger diameter than the inner ring shaft. In this case, even if the inner and outer rings have the maximum operating angle, the outer peripheral portion of the convex spherical portion of the enlarged-diameter shaft head and the concave spherical portion can face each other. Therefore, the operating angle can be reliably detected by the change in the magnetic resistance. Thus, it is possible to increase the range in which the operating angle of the constant velocity universal joint in operation can be monitored, and to estimate the life of the constant velocity universal joint more accurately.
前記外輪の内面に設けられた前記凹球面部の外径を、前記内輪軸の外径よりも大径としても良い。この場合、内輪と外輪間の作動角の許容上限値を高くすることができる。つまり、動作中の等速自在継手の作動角をモニターできる範囲を大きくし、等速自在継手の寿命をより正確に類推することができる。また、前記凹球面部に円周溝を設け、この円周溝内に磁気発生用コイルを設けた場合、コイルの巻数を多くすることができ、検出感度を高めることが可能となる。 The outer diameter of the concave spherical portion provided on the inner surface of the outer ring may be larger than the outer diameter of the inner ring shaft. In this case, the allowable upper limit value of the operating angle between the inner ring and the outer ring can be increased. That is, the range in which the operating angle of the constant velocity universal joint during operation can be monitored can be increased, and the life of the constant velocity universal joint can be more accurately estimated. Further, when a circumferential groove is provided in the concave spherical portion and a magnetism generating coil is provided in the circumferential groove, the number of turns of the coil can be increased, and the detection sensitivity can be increased.
この発明の第3の発明の等速自在継手用作動角センサは、外輪の球形内面と内輪の球形外面とにそれぞれトラック溝を形成し、外輪トラック溝と内輪トラック溝との間にボールを組み込み、上記ボールを保持するケージを設け、上記内輪が外周に取付けられまたは上記内輪と一体に形成された内輪軸を有する等速自在継手に装備される作動角センサであって、前記ケージの端部に設けられ前記内輪軸よりも大径の拡径軸頭部材であって、この拡径軸頭部材の一表面が、このケージの外輪に対する回動中心と同心の凸球面を成す拡径軸頭部材と、前記外輪の内面に設けられ前記凸球面に隙間を介して対面する凹球面部と、この凹球面部に前記外輪の軸心と同心に設けられた円周溝と、この円周溝内に設けられた磁気発生用コイルと、この磁気発生用コイルを、交流成分を持つ電流で駆動し、この電流と電圧の関係より前記磁気発生用のコイルのインダクタンスの変化を検出して内輪と外輪間の作動角を求める検出回路とを備えることを特徴とする。 The working angle sensor for a constant velocity universal joint according to a third aspect of the present invention has a track groove formed on the spherical inner surface of the outer ring and the spherical outer surface of the inner ring, and a ball is incorporated between the outer ring track groove and the inner ring track groove. A working angle sensor provided in a constant velocity universal joint having an inner ring shaft provided with a cage for holding the ball and having the inner ring attached to an outer periphery or integrally formed with the inner ring, A diameter-expanding shaft head member having a larger diameter than the inner ring shaft, wherein one surface of the diameter-expanding shaft head member forms a convex spherical surface concentric with the rotation center of the cage with respect to the outer ring. A member, a concave spherical portion provided on the inner surface of the outer ring and facing the convex spherical surface via a gap, a circumferential groove provided concentrically with the axis of the outer ring on the concave spherical portion, and the circumferential groove The magnetism generating coil provided inside the magnet And a detection circuit for driving the coil for current with an alternating current component, detecting a change in inductance of the coil for generating magnetism from the relationship between the current and voltage, and obtaining an operating angle between the inner ring and the outer ring. Features.
この発明の第3の発明の等速自在継手用作動角センサは、第1の発明において、内輪軸に端面に凸球面部を設ける代わりに、ケージに拡径軸頭部材を設けこの拡径軸頭部材の一表面を凸球面としたものである。この場合、拡径軸頭部材を例えばプレス加工等により簡単に製造することができるため、内輪軸の端面を球面加工するよりも製造コストの低減を図ることができる。また、内輪軸よりも大径のケージに拡径軸頭部材を設けたため、内外輪が最大の作動角をとった状態であっても、前記拡径軸頭部材の凸球面の一部と、凹球面部とが対面可能となる。したがって、磁気抵抗の変化により作動角を確実に検出し得る。
その他第1の発明と同様の作用、効果を奏する。
The operating angle sensor for a constant velocity universal joint according to a third aspect of the present invention is the first aspect of the present invention, wherein instead of providing a convex spherical surface portion on the end face of the inner ring shaft, a diameter expansion shaft head member is provided in the cage. One surface of the head member is a convex spherical surface. In this case, since the diameter-expanded shaft head member can be easily manufactured, for example, by press working or the like, the manufacturing cost can be reduced as compared with the case where the end surface of the inner ring shaft is processed to be spherical. In addition, since the diameter-enlarged shaft head member is provided in the cage having a diameter larger than that of the inner ring shaft, even if the inner and outer rings have the maximum operating angle, a part of the convex spherical surface of the diameter-enlarged shaft head member, It becomes possible to face the concave spherical portion. Therefore, the operating angle can be reliably detected by the change in the magnetic resistance.
Other operations and effects similar to those of the first invention are provided.
この発明の第1の発明にかかる等速自在継手は、外輪の球形内面と内輪の球形外面とにそれぞれトラック溝を形成し、外輪トラック溝と内輪トラック溝との間にボールを組み込み、上記ボールを保持するケージを設け、上記内輪が外周に取付けられまたは上記内輪と一体に形成された内輪軸を有する等速自在継手に装備される作動角センサであって、前記内輪軸の端面に設けられこの内輪軸の外輪に対する回動中心と同心の凸球面部と、前記外輪の内面に設けられ前記凸球面部に隙間を介して対面する凹球面部と、この凹球面部に前記外輪の軸心と同心に設けられた円周溝と、この円周溝内に設けられた磁気発生用コイルと、この磁気発生用コイルを、交流成分を持つ電流で駆動し、この電流と電圧の関係より前記磁気発生用のコイルのインダクタンスの変化を検出して内輪と外輪間の作動角を求める検出回路とを設けたため、動作中の等速自在継手の作動角を検出することができる。 In the constant velocity universal joint according to the first aspect of the present invention, a track groove is formed on each of the spherical inner surface of the outer ring and the spherical outer surface of the inner ring, and a ball is incorporated between the outer ring track groove and the inner ring track groove. An operating angle sensor provided on a constant velocity universal joint having an inner ring shaft attached to an outer periphery or integrally formed with the inner ring, the cage being provided on an end surface of the inner ring shaft. A convex spherical surface concentric with the center of rotation of the inner ring shaft with respect to the outer ring, a concave spherical portion provided on the inner surface of the outer ring and facing the convex spherical portion via a gap, and an axial center of the outer ring on the concave spherical portion And a magnetic generating coil provided in the circumferential groove, and the magnetic generating coil are driven by a current having an AC component, and the relationship between the current and the voltage is Inner coil for magnetism generation Since provided with a detection circuit for obtaining an operating angle between the inner ring and the outer ring by detecting a change in inductance, it is possible to detect the operating angle of the constant velocity universal joint during operation.
この発明の第2の発明にかかる等速自在継手は、前記凸球面部に前記内輪軸の軸心と同心に設けられた円周溝と、この円周溝内に設けられた磁気発生用コイルと、この磁気発生用コイルを、交流成分を持つ電流で駆動し、この電流と電圧の関係より前記磁気発生用コイルのインダクタンスの変化を検出して内輪と外輪間の作動角を求める検出回路とを設けたため、動作中の等速自在継手の作動角を検出することができる。 A constant velocity universal joint according to a second aspect of the present invention includes a circumferential groove provided concentrically with the axial center of the inner ring shaft in the convex spherical surface portion, and a magnetism generating coil provided in the circumferential groove. And a detection circuit for driving the magnetism generating coil with a current having an AC component, and detecting a change in inductance of the magnetism generating coil based on a relationship between the current and the voltage to obtain an operating angle between the inner ring and the outer ring. Therefore, the operating angle of the constant velocity universal joint during operation can be detected.
この発明の第3の発明にかかる等速自在継手は、前記ケージの端部に設けられ前記内輪軸よりも大径の拡径軸頭部材であって、この拡径軸頭部材の一表面が、このケージの外輪に対する回動中心と同心の凸球面を成す拡径軸頭部材と、前記外輪の内面に設けられ前記凸球面に隙間を介して対面する凹球面部と、この凹球面部に前記外輪の軸心と同心に設けられた円周溝と、この円周溝内に設けられた磁気発生用コイルと、この磁気発生用コイルを、交流成分を持つ電流で駆動し、この電流と電圧の関係より前記磁気発生用のコイルのインダクタンスの変化を検出して内輪と外輪間の作動角を求める検出回路とを備えたため、動作中の等速自在継手の作動角を検出することができる。 A constant velocity universal joint according to a third aspect of the present invention is an enlarged shaft head member that is provided at an end of the cage and has a larger diameter than the inner ring shaft, and one surface of the enlarged shaft head member is A diameter-enlarged shaft head member having a convex spherical surface concentric with the center of rotation of the cage with respect to the outer ring, a concave spherical surface provided on the inner surface of the outer ring and facing the convex spherical surface through a gap, A circumferential groove provided concentrically with the axis of the outer ring, a magnetism generating coil provided in the circumference groove, and the magnetism generating coil are driven by a current having an AC component, Since it has a detection circuit for detecting the change in inductance of the coil for generating magnetism based on the voltage relationship and obtaining the operating angle between the inner ring and the outer ring, the operating angle of the constant velocity universal joint during operation can be detected. .
この発明の一実施形態を図1および図2と共に説明する。図1は、この実施形態の作動角センサ11が装備された等速自在継手1の一部を破断して示す正面図である。この等速自在継手1は固定式のものであり、外輪2、内輪3、内輪軸4、トルク伝達用の転動体であるボール5、およびボール5を保持するケージ6からなる。
外輪2は、カップ部2aとステム部2bとを有する。外輪2のカップ部2aの内面は、開口側内面部分および底側内面部分のうち、開口側内面部分が球形とされている。その球形内面2aaに、6つ(または8つ)のトラック溝7が軸方向に沿って形成されている。内輪3の外面は球形とされ、その球形外面3aaにも6つ(または8つ)のトラック溝8が、軸方向に沿って形成されている。これら各外輪トラック溝7と内輪トラック溝8とは互いに対向し、その対向する各トラック溝7,8間にボール5がそれぞれ組み込まれる。ケージ6は、各ボール5を同一平面内に保持する部材であり、周方向の複数箇所に設けられたポケット6a内にボール5が保持される。
内輪3は内周にセレーションまたはスプライン等の凹凸部を有する中央孔9を備え、この中央孔9に内輪軸4の一端部がトルク伝達可能に嵌合している。なお、内輪軸4は内輪3と一体に形成されたものであっても良い。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a front view showing a part of a constant velocity
The
The
内輪軸4における、外輪カップ部2aの内面に対向する端面は、この内輪軸4の外輪カップ部2aに対する回動中心Oと同心の凸球面となる凸球面部12とされている。また、外輪カップ部2aの内面における底側内面部分の中心に、端面形状が円形の凸部13が設けられ、この凸部13の先端面が、内輪軸4の凸球面部12に隙間を介して対面する凹球面の凹球面部13aとされている。
これら凸球面部12と凹球面部13aとは、図2(B)に示す作動角が零の状態で互いに全面が対向し合い、図2(A)に示すように作動角が発生した状態では互いにずれて非対向部分が生じるように設けられる。
An end surface of the
The convex
外輪2の凹球面部13aには、外輪2の軸心O1と同心に円周溝14が設けられ、この円周溝14内に、上記作動角センサ11のセンサ素子となる磁気発生用コイル15が設けられている。外輪2および内輪軸4の素材は、いずれも鋼材等であって強磁性体であり、これら外輪2の凹球面部13aおよび内輪軸4の凸球面部12の付近は、磁気発生用コイル15により発生する磁界の磁路となる。凸球面部12と凹球面部13aとの間の隙間は磁気ギャップとなる。
等速自在継手1の外部には、前記磁気発生用コイル15を、一定振幅の交流成分を持つ電流で駆動し、この電流と電圧の関係より磁気発生用コイル15のインダクタンスの変化を検出して、内輪3と外輪2間の作動角を求める検出回路16が設けられている。
The concave
Outside the constant velocity
この検出回路16は、外輪2のカップ部2aの外周に設けられた回転側電子回路17と、この等速自在継手から離れて設けられる静止側電子回路19とで構成される。静止側電子回路19は、独立して回路基板等に構成された回路であっても、自動車のECU(電気制御ユニット)等に設けられた回路であっても良い。
回転側電子回路17と静止側電子回路19との間の中継は、非接触電磁カップリング18により行われる。この非接触電磁カップリング18は、外輪2の軸心と同心に外輪カップ部2aの外面に巻回された回転側コイル18aと、このコイル18aと同心にこのコイル18aの外周に設置された固定側コイル18bとでなる。固定側コイル18bは電力送信・信号受信用となるコイルであり、回転側コイル18aは電力受信・信号送信用となるコイルである。
上記凸球面部12、凹球面部13a、磁気発生用コイル15、検出回路16、および非接触電磁カップリング18などにより上記作動角センサ11が構成される。
The
Relay between the rotation-side
The
検出回路16の回転側電子回路17は、磁気発生用コイル15に配線接続されており、その配線は、外輪2に設けた貫通孔(図示せず)に挿通され、または外輪2のカップ部2aの開口部からカップ部2aの内面に沿って設けられる。
The rotation-side
回転側電子回路17は、非接触電磁カップリング18を介して静止側電子回路19から送られる電力を電源として用い、一定振幅の交流成分を持つ電流で磁気発生用コイル15を駆動すると共に、磁気発生用コイル15の出力信号を、非接触電磁カップリング18を介して静止側電子回路19へ送る処理を行う回路である。回転側電子回路17は、静止側電子回路19から送られる電流の周波数弁別回路(FM検波回路)と、弁別された電流を整流する整流回路と、この整流された直流電流により、上記一定振幅の交流成分を持つ電流を作り出して磁気発生用コイル15に与えるセンサ駆動回路と、磁気発生用コイル15から検出される出力信号を変調する変調回路と、その変調信号を、非接触電磁カップリング18を介して送信可能とする小電力励磁回路(いずも図示せず)とを有する。
静止側電子回路19は、非接触電磁カップリング18を介して静止側電子回路19へ電力を供給するための励磁を行う大電力励磁回路と、回転側電子回路17から非接触電磁カップリング18を介して送られる変調信号を周波数弁別する周波数弁別回路と、その弁別した信号を復調する復調回路(いずれも図示せず)とを備える。
The rotation-side
The stationary
次に、上記等速自在継手用作動角センサ11の動作を説明する。検出回路16における回転側電子回路17から、一定振幅の交流線分を持つ電流が磁気発生用コイル15に印加される。これにより磁気発生用コイル15に磁界が発生し、この磁界は、外輪カップ部2aにおける凹球面部13aの中心部と周辺部を磁極とし、内輪軸4の凸球面部12を経由することで閉じた磁界となる。この対面する凹球面部13aと凸球面部12は、作動角に応じて対向する部分の面積が変化する。すなわち、凹球面部13aと凸球面部12とは、作動角が零度のときに対向面積が最大となり、作動角が増加するにつれて対向面積は減少する。これにより、作動角の変化が磁気抵抗の変化、つまり磁気発生用コイル15のインダクタンス変化として現れる。つまり、作動角が増加すると磁気抵抗も増加する。そして磁気抵抗が増加すると磁気発生用コイル15のインダクタンスは減少し、コイル15に印加する交流電圧の振幅も減少し、電圧と電流の位相ずれも減少する。その電流と電圧の関係は、回転側電子回路17から非接触電磁カップリング18を経て静止側電子回路19に送信される。静止側電子回路19では、前記電流と電圧の関係より、磁気発生用コイル15のインダクタンス変化を計算することにより、等速自在継手1の作動角を検出する。
Next, the operation of the
このように、この等速自在継手用作動角センサ11によると、動作中の等速自在継手1の作動角を常にモニターできるので、駆動力や稼働時間と共に作動角を監視することにより、等速自在継手1の寿命を類推することが可能となり、破損による事故を未然に防ぐことができる。また、検出した作動角が許容上限値に至る前に警報を発し、等速自在継手1を使用した装置を停止することにより、内輪軸4と外輪2の接触やボール5の脱落を未然に防ぐことができる。
As described above, according to the
図3は、この発明の他の実施形態を示す。この等速自在継手用作動角センサ11は、図1の実施形態において、内輪軸4の凸球面部12に内輪軸4の軸心O2と同心の円周溝14Aを設け、この円周溝14A内に磁気発生用コイル15を設けている。図示は省略するが、図1における回転側電子回路17や、非接触電磁カップリング18の回転側コイル18aは、内輪軸4の外周面に設けられる。その他の構成は図1の実施形態の場合と同様である。
FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. In the embodiment of FIG. 1, the constant angle universal joint
この実施形態の場合にも、磁気発生用コイル15により発生する磁界は、内輪軸4における凸球面部12の中心部と周辺部を磁極とし、外輪カップ部2aの凹球面部13aを経由することで閉じた磁界となり、対面する凸球面部12と凹球面部13aは、作動角に応じて対向する部分の面積が変化する。その他の作用効果は図1の実施形態の場合と同様である。
Also in this embodiment, the magnetic field generated by the
図4は、この発明のさらに他の実施形態にかかる作動角センサを装備した等速自在継手の一部破断正面図である。本実施形態では、外輪カップ部2aの内面において、凸部13の先端面の凹球面部13aの外径Daを、内輪軸4の外径Dbよりも大径としている。この場合、凸球面部12と凹球面部13aとは、同図に示す作動角が零の状態で、凹球面部13aの外周縁部13aaが露出する。つまり、凹球面部13aのうちこの外周縁部13aaを除く残余の部分と凸球面部12の全面とが対向し合う。また、最大の作動角をとった状態で、凸球面部12と凹球面部13aは、少なくとも一部が対面する。なお、図示しないが、作動角の許容上限値において、凹球面部13aとケージ6とが干渉しないように、凹球面部13aの外径Daが定められる。その他、図1の実施形態と同様の構成となっている。
FIG. 4 is a partially broken front view of a constant velocity universal joint equipped with an operating angle sensor according to still another embodiment of the present invention. In the present embodiment, on the inner surface of the outer
この実施形態では、凹球面部13aの外径Daを、内輪軸4の外径Dbよりも大径としたため、内輪3と外輪2間の作動角の許容上限値を高くすることができる。つまり、動作中の等速自在継手の作動角をモニターできる範囲を大きくし、等速自在継手の寿命をより正確に類推することができる。しかも、凹球面部13aの円周溝14をより大径化して、この円周溝14内の磁気発生用コイル15の巻数を多くすることができ、検出感度を高めることが可能となる。その他、図1の実施形態と同様の作用、効果を奏する。
In this embodiment, since the outer diameter Da of the concave
この発明のさらに他の実施形態について図5と共に説明する。
この実施形態では、内輪軸4の一端部に軸頭部JTを設け、この軸頭部JTの表面を、凸曲面12に形成している。この軸頭部JTは、凸曲面12を成す曲面本体12aと、この曲面本体12aの外周縁部に付設された係合部12bとを有する。この係合部12bは、内輪軸4の軸心に平行に所定小距離突出し、内輪軸4の一端部に形成された環状溝である被係合部4aに係合されている。
Still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In this embodiment, a shaft head JT is provided at one end of the
また、軸頭部JTは、例えば、薄板状でありプレス加工等により、曲面本体12aおよび係合部12bを一体成形し得る。ただし、プレス加工だけに限定されるものではない。円周方向に沿って形成される係合部12bを、半径方向外方に弾性変形等により一時的に拡径させ、内輪軸4の被係合部4aに係合可能になっている。なお、内輪軸4への軸頭部JTへの固定方法は、ボルト等の固定具を用いても良い。このような軸頭部JTによると、内輪軸4の端面に凸球面部を球面加工する場合に比べて、製造コストの低減を図ることが可能となる。また、既存の内輪軸4を適用できるため、その分、量産効果を高めることができる。その他、図1の実施形態と同様の構成となっており、同実施形態と同様の作用、効果を奏する。
Further, the shaft head portion JT is, for example, a thin plate, and the
この発明のさらに他の実施形態について図6と共に説明する。
この実施形態では、内輪軸4の一端部に、この内輪軸4よりも大径の拡径軸頭部KJを設けている。この拡径軸頭部KJの端面に凸球面部KJaを設け、この凸球面部KJaは、内輪軸4の外輪2に対する回動中心と同心に形成されている。
また、外輪2の外輪カップ部2aの内面において、凸部13の先端面の凹球面部13aの外径Daを、前記凸球面部KJaの外径Dcと同一径としている。本実施形態では、前記凸部13の凹球面部13aを、外輪カップ部2aとは別体に形成し、この外輪カップ部2aの内面に固着している。ただし、外輪カップ部2aの内面に、凸部13の凹球面部13aを鍛造により一体に形成しても良い。
Still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In this embodiment, an enlarged-diameter shaft head KJ having a larger diameter than the
Further, on the inner surface of the outer
前記凸球面部KJaと凹球面部13aとは、図6(B)に示す作動角が零の状態で、凸球面部KJaの全面と、凹球面部13aの全面とが隙間を隔てた状態で対面し合う。図6(A)に示すように、最大の作動角をとった状態で、凸球面部KJaと凹球面部13aは、少なくとも一部が対面する。また、作動角が許容上限値において、凸球面部KJaとケージ6とが干渉しないように、凸球面部KJaの外径Dcが定められている。さらに、いかなる作動角をとった状態においても、拡径軸頭部KJの凸球面部KJaが、外輪カップ部2aの内面に干渉しないように、凸球面部KJaの軸方向突出量δJおよび外径Dcが規定されている。その他、図1の実施形態と同様の構成となっている。
The convex spherical surface portion KJa and the concave
以上説明した図6に示す実施形態によると、内輪軸4の一端部に、この内輪軸4よりも大径の拡径軸頭部KJを設けたため、内外輪が最大の作動角をとった状態であっても、軸径軸頭部KJにおける凸球面部KJaの外周部分と、凹球面部13aとが対面可能となる。したがって、磁気抵抗の変化により作動角を確実に検出し得る。このように動作中の等速自在継手の作動角をモニターできる範囲を大きくし、等速自在継手の寿命をより正確に類推することが可能となる。
According to the embodiment shown in FIG. 6 described above, since the enlarged shaft head KJ having a diameter larger than that of the
前記凸部13の凹球面部13aを、外輪カップ部2aとは別体に形成した場合、前記凹球面部13aの円周溝14内に磁気発生用コイル15を設けた組立品を、外輪カップ部2aの内面に容易に固着することができる。この場合、外輪カップ部2aの内面において、磁気発生用コイル15を円周溝14内に巻回させる場合よりも組立を簡単化し、作業工数の低減を図ることが可能となる。外輪カップ部2aの内面に、凸部13の凹球面部13aを鍛造により一体に形成した場合、全体の部品点数の低減を図り、構造を簡単化することができる。その他、図1の実施形態と同様の効果を奏する。
When the concave
この発明のさらに他の実施形態について図7および図8と共に説明する。
本実施形態では、ケージ6の一端部に、内輪軸4よりも大径の拡径軸頭部材KBを設け、この拡径軸頭部材KBの一表面を、このケージ6の外輪2に対する回動中心と略同心の凸球面12KBに形成している。この拡径軸頭部材KBは、凸球面12KBを成す球面本体12Aと、球面本体12Aの外周縁部に付設された係合部12Bとを有する。この係合部12Bは、ケージ6の半径方向外方に向かって所定小距離突出し、同ケージ6の一端部の内周に形成された環状の段部6bに形成されている。
Still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the present embodiment, an enlarged shaft head member KB having a diameter larger than that of the
また、拡径軸頭部材KBは、例えば、薄板状でありプレス加工等により、球面本体12Aおよび係合部12Bを一体成形し得る。ただしプレス加工だけに限定されるものではない。前記球面本体12Aのうちの頂部12Aaは、作動角零の状態で凹球面部13aに対面する。球面本体12Aのうち頂部12Aaを除く外周部12Abには、周方向一定間隔おきに複数の貫通孔12Ahが形成されている。よって、球面本体12Aのうちこれら貫通孔12Ahを除く残余の頂部12Aaと、凹球面部13aとが対面する対向面積に応じた磁気抵抗の変化に基づいて、図1の実施形態と同様にこの等速自在継手1の作動角を検出し得る。
Further, the diameter-expanded shaft head member KB is, for example, a thin plate shape, and the
図8(A)に示すように、最大の作動角をとった状態で、前記球面本体12Aの頂部12Aaと凹球面部13aは、少なくとも一部が対面する。また、いかなる作動角をとった状態においても、拡径軸頭部材KBと外輪カップ部2aの内面とが干渉しないように、球面本体12Aの寸法または外輪カップ部2aの内面寸法が規定されている。さらに、いかなる作動角をとった状態においても、拡径軸頭部材KBと、内輪3または内輪軸4とが干渉しないようにこれらの寸法が規定されている。その他図1の実施形態と同様の構成となっている。
As shown in FIG. 8A, at least a part of the top portion 12Aa and the concave
以上説明した実施形態によると、内輪軸の端面に凸球面部を設ける代わりに、ケージ6に拡径軸頭部材KBを設けこの拡径軸頭部材KBの一表面を凸球面12KBとしたものである。この場合、拡径軸頭部材KBを例えばプレス加工等により簡単に製造することができるため、内輪軸の端面を球面加工するよりも製造コストの低減を図ることができる。
According to the embodiment described above, instead of providing the convex spherical portion on the end face of the inner ring shaft, the
特に、内輪軸4よりも大径のケージ6に拡径軸頭部材KBを設けたため、最大の作動角をとった状態であっても、前記拡径軸頭部材KBの凸球面12KBの一部つまり頂部12Aaと、凹球面部13aとが対面可能となる。したがって、磁気抵抗の変化により作動角を確実に検出し得る。また、球面本体12Aの外周部12Abに、複数の貫通孔12Ahを形成したため、拡径軸頭部材KBの軽量化を図り、等速自在継手1の軽量化を実現することができる。その他、図1の実施形態と同様の効果を奏する。
本実施形態では、球面本体12Aの外周部12Abに、複数の貫通孔12Ahが形成されているが、各貫通孔の代わりに非磁性材料から成る部位を外周部12Abに設けても良い。この場合、拡径軸頭部材KBの剛性を高めることが可能となる。
In particular, since the diameter-expanded shaft head member KB is provided in the
In the present embodiment, a plurality of through holes 12Ah are formed in the outer peripheral portion 12Ab of the spherical
1…等速自在継手
2…外輪
3…内輪
4…内輪軸
5…ボール
11…作動角センサ
12…凸球面部
12KB…凸球面
13a…凹球面部
14,14A…円周溝
15…磁気発生用コイル
16…検出回路
17…回転側電子回路
18…非接触電磁カップリング
19…静止側電子回路
JT…軸頭部
KJ…軸径軸頭部
KJa…凸球面部
KB…拡径軸頭部材
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記内輪軸の端面に設けられこの内輪軸の外輪に対する回動中心と同心の凸球面部と、前記外輪の内面に設けられ前記凸球面部に隙間を介して対面する凹球面部と、この凹球面部に前記外輪の軸心と同心に設けられた円周溝と、この円周溝内に設けられた磁気発生用コイルと、この磁気発生用コイルを、交流成分を持つ電流で駆動し、この電流と電圧の関係より前記磁気発生用のコイルのインダクタンスの変化を検出して内輪と外輪間の作動角を求める検出回路とを備えることを特徴とする等速自在継手用作動角センサ。 A track groove is formed on each of the spherical inner surface of the outer ring and the spherical outer surface of the inner ring, a ball is incorporated between the outer ring track groove and the inner ring track groove, a cage for holding the ball is provided, and the inner ring is attached to the outer periphery or An operating angle sensor provided in a constant velocity universal joint having an inner ring shaft formed integrally with the inner ring,
A convex spherical surface portion provided on an end surface of the inner ring shaft and concentric with a rotation center of the inner ring shaft with respect to the outer ring, a concave spherical surface portion provided on an inner surface of the outer ring and facing the convex spherical surface portion through a gap, and the concave portion A circumferential groove provided concentrically with the axis of the outer ring on the spherical surface, a magnetism generating coil provided in the circumference groove, and driving the magnetism generating coil with an electric current having an AC component, An operating angle sensor for a constant velocity universal joint, comprising: a detection circuit that detects a change in inductance of the coil for generating magnetism based on a relationship between the current and voltage to obtain an operating angle between the inner ring and the outer ring.
前記内輪軸の端面に設けられこの内輪軸の外輪に対する回動中心と同心の凸球面部と、前記外輪の内面に設けられ前記凸球面部に隙間を介して対面する凹球面部と、前記凸球面部に前記内輪軸の軸心と同心に設けられた円周溝と、この円周溝内に設けられた磁気発生用コイルと、この磁気発生用コイルを、交流成分を持つ電流で駆動し、この電流と電圧の関係より前記磁気発生用コイルのインダクタンスの変化を検出して内輪と外輪間の作動角を求める検出回路とを備えることを特徴とする等速自在継手用作動角センサ。 A track groove is formed on each of the spherical inner surface of the outer ring and the spherical outer surface of the inner ring, a ball is incorporated between the outer ring track groove and the inner ring track groove, a cage for holding the ball is provided, and the inner ring is attached to the outer periphery or An operating angle sensor provided in a constant velocity universal joint having an inner ring shaft formed integrally with the inner ring,
A convex spherical surface portion provided on an end surface of the inner ring shaft and concentric with a rotation center of the inner ring shaft with respect to the outer ring; a concave spherical surface portion provided on an inner surface of the outer ring and facing the convex spherical surface portion through a gap; A circumferential groove provided concentrically with the axis of the inner ring shaft on the spherical surface, a magnetism generating coil provided in the circumference groove, and the magnetism generating coil are driven by a current having an AC component. An operation angle sensor for a constant velocity universal joint, comprising: a detection circuit that detects a change in inductance of the magnetism generating coil based on a relationship between the current and voltage and obtains an operation angle between the inner ring and the outer ring.
前記ケージの端部に設けられ前記内輪軸よりも大径の拡径軸頭部材であって、この拡径軸頭部材の一表面が、このケージの外輪に対する回動中心と同心の凸球面を成す拡径軸頭部材と、
前記外輪の内面に設けられ前記凸球面に隙間を介して対面する凹球面部と、
この凹球面部に前記外輪の軸心と同心に設けられた円周溝と、
この円周溝内に設けられた磁気発生用コイルと、
この磁気発生用コイルを、交流成分を持つ電流で駆動し、この電流と電圧の関係より前記磁気発生用のコイルのインダクタンスの変化を検出して内輪と外輪間の作動角を求める検出回路と、
を備えることを特徴とする等速自在継手用作動角センサ。 A track groove is formed on each of the spherical inner surface of the outer ring and the spherical outer surface of the inner ring, a ball is incorporated between the outer ring track groove and the inner ring track groove, a cage for holding the ball is provided, and the inner ring is attached to the outer periphery or An operating angle sensor provided in a constant velocity universal joint having an inner ring shaft formed integrally with the inner ring,
An enlarged shaft head member provided at an end of the cage and having a diameter larger than that of the inner ring shaft, wherein one surface of the enlarged shaft head member has a convex spherical surface concentric with a rotation center with respect to the outer ring of the cage. An enlarged diameter head member,
A concave spherical surface provided on the inner surface of the outer ring and facing the convex spherical surface through a gap;
A circumferential groove provided concentrically with the axis of the outer ring in the concave spherical surface portion;
A magnetism generating coil provided in the circumferential groove;
A detection circuit that drives the magnetism generating coil with a current having an AC component, detects a change in inductance of the magnetism generating coil from the relationship between the current and voltage, and obtains an operating angle between the inner ring and the outer ring;
An operation angle sensor for a constant velocity universal joint.
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