JPH02291905A - 容量型変位センサ及び少なくともその一つを含むねじり角センサ - Google Patents
容量型変位センサ及び少なくともその一つを含むねじり角センサInfo
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- JPH02291905A JPH02291905A JP2088411A JP8841190A JPH02291905A JP H02291905 A JPH02291905 A JP H02291905A JP 2088411 A JP2088411 A JP 2088411A JP 8841190 A JP8841190 A JP 8841190A JP H02291905 A JPH02291905 A JP H02291905A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/16—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge
- G01B7/22—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge using change in capacitance
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/24—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/106—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving electrostatic means
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の分野）
この発明は、変位の測定に用いる容量センサに関し、特
にエンジン・シャフトに発生するひねり、即ちねじれの
ような非常に小さな変位を測定する容量型変位センサに
関する。
にエンジン・シャフトに発生するひねり、即ちねじれの
ような非常に小さな変位を測定する容量型変位センサに
関する。
このような変位を測定することにより、変位を発生させ
た物理量、即ち温度、圧力、力、加速度等の大きさを決
定することが可能となる。従って、エンジン・シャフト
のねじり角の測定することにより、このエンジン・シャ
フトに伝達されるエンジンのトルク値を決定することか
可能となる。
た物理量、即ち温度、圧力、力、加速度等の大きさを決
定することが可能となる。従って、エンジン・シャフト
のねじり角の測定することにより、このエンジン・シャ
フトに伝達されるエンジンのトルク値を決定することか
可能となる。
（従来の技術）
前述のような容量型変位センサは公知となっている。従
来の技術のセンサは、互いに短い距離で配置され、かつ
かなり離れた２つのゾーン内に固定された平行な複数の
プレート電極を有するコンデンサにより形成されている
。従って、これらゾーンの相対的な変位は、センサに接
続した電子測定装置に用いるのに十分な容量の変化を発
生させるものとなる。
来の技術のセンサは、互いに短い距離で配置され、かつ
かなり離れた２つのゾーン内に固定された平行な複数の
プレート電極を有するコンデンサにより形成されている
。従って、これらゾーンの相対的な変位は、センサに接
続した電子測定装置に用いるのに十分な容量の変化を発
生させるものとなる。
特に高い測定精度が要求されるとき、及び環境条件の厳
しい、例えば動作温度が広範囲のとき、激しい振動が存
在するとき等は、センサの作成が困難である。測定コン
デンサの平行な電極プレートが互いに短い距離に設定さ
れなければならず、かつ測定すべき構造からかなり離れ
た２つのゾーンに固定されなければならないのであれば
、その測定コンデンサの作成には、容易でない、かつコ
ス１・が掛る機械加工及びアツセンブリ工程が伴う９更
に、電極プレート又は電極支持体を固定させるために、
電極を完全に圃定させる必要があり、かつ電楊を変形さ
せるような機械的な歪な発生させてはならない。従って
、組み立てられる材料の膨張係数における差のために、
この種の固定構造を作成することは、困難なことが明ら
かである。
しい、例えば動作温度が広範囲のとき、激しい振動が存
在するとき等は、センサの作成が困難である。測定コン
デンサの平行な電極プレートが互いに短い距離に設定さ
れなければならず、かつ測定すべき構造からかなり離れ
た２つのゾーンに固定されなければならないのであれば
、その測定コンデンサの作成には、容易でない、かつコ
ス１・が掛る機械加工及びアツセンブリ工程が伴う９更
に、電極プレート又は電極支持体を固定させるために、
電極を完全に圃定させる必要があり、かつ電楊を変形さ
せるような機械的な歪な発生させてはならない。従って
、組み立てられる材料の膨張係数における差のために、
この種の固定構造を作成することは、困難なことが明ら
かである。
更に、容量センサの内壁及びその外壁にシリンダ孔及び
同軸のシリンダ棒ベアリングを備えた前記容量センサを
作成する公知の方法として、米国特許第４ ０５４ ０
４９号に説明されているものがあることにも注意すべき
である。その電極は全てシリンダ状である。このセンサ
は、前記シリンダ孔内の前記シリンダ棒がその共通軸の
方向に変位するのを測定するように設計されている。こ
の測定は、前記シリンダ棒の一方の電極がシリンダ孔に
よって支持された領域から小範囲で出入りする変位に基
づいた容量の変化について行なう。変位がシリンダ孔及
びシリンダ棒の共通軸方向と垂直となるようなときは、
その変位による容量の変化がこの型式のセンサにとり非
常に小さなものとなるので、このようなセンサはその変
位の測定に必ずしも適当であるといえない。
同軸のシリンダ棒ベアリングを備えた前記容量センサを
作成する公知の方法として、米国特許第４ ０５４ ０
４９号に説明されているものがあることにも注意すべき
である。その電極は全てシリンダ状である。このセンサ
は、前記シリンダ孔内の前記シリンダ棒がその共通軸の
方向に変位するのを測定するように設計されている。こ
の測定は、前記シリンダ棒の一方の電極がシリンダ孔に
よって支持された領域から小範囲で出入りする変位に基
づいた容量の変化について行なう。変位がシリンダ孔及
びシリンダ棒の共通軸方向と垂直となるようなときは、
その変位による容量の変化がこの型式のセンサにとり非
常に小さなものとなるので、このようなセンサはその変
位の測定に必ずしも適当であるといえない。
（発明か解決しようとする課題）
この発明は、これらの欠点を除去すること、少なくとも
減少させることを目的とする。
減少させることを目的とする。
前記目的は、精度を同一にした場合に、電極プレートを
有するセンサよりもアツセンブリが容易となるシリンダ
状電極を備えた容量センサを用いることにより、達成さ
れる。これは、壊れ易い部品の場合に、膨張しても壊れ
易い部品を破壊させることなく、容易に耐え得る単なる
圧力歪となるようにして、シリンダ状電極のアツセンブ
リを可能にするものである。
有するセンサよりもアツセンブリが容易となるシリンダ
状電極を備えた容量センサを用いることにより、達成さ
れる。これは、壊れ易い部品の場合に、膨張しても壊れ
易い部品を破壊させることなく、容易に耐え得る単なる
圧力歪となるようにして、シリンダ状電極のアツセンブ
リを可能にするものである。
（問題点を解決するための手段）
従って、この発明によれば、長さ方向に互いに平行な第
１及び第２の軸を有する第１及び第２の支持体をそれぞ
れ備え、前記支持体が複数のコンデンサを形成するよう
に複数の電極を備えた容量型変位センサにおいて、前記
第１及び第２の軸に垂直な２つの支持体の相対変位を測
定するために、前記第１の支持体はシリンダ孔を有し、
その幾何学的な軸が前記第１の軸を形成し、前記第２の
支持体がシリンダ捧を有し、その幾何学的な軸が第２の
軸を形成し、前記シリンダ棒は前記シリンダ孔を自由に
通過可能に配置されることにより、前記シリンダ孔に対
面する壁を有し、前記電楊は前記シリンダ孔及びシリン
ダ捧の前記壁により支持され、少なくともそのいくつか
が前記第１の軸及び前記第２の軸に対して平行となるよ
うに規制されている容量型変位センサが提供される。
１及び第２の軸を有する第１及び第２の支持体をそれぞ
れ備え、前記支持体が複数のコンデンサを形成するよう
に複数の電極を備えた容量型変位センサにおいて、前記
第１及び第２の軸に垂直な２つの支持体の相対変位を測
定するために、前記第１の支持体はシリンダ孔を有し、
その幾何学的な軸が前記第１の軸を形成し、前記第２の
支持体がシリンダ捧を有し、その幾何学的な軸が第２の
軸を形成し、前記シリンダ棒は前記シリンダ孔を自由に
通過可能に配置されることにより、前記シリンダ孔に対
面する壁を有し、前記電楊は前記シリンダ孔及びシリン
ダ捧の前記壁により支持され、少なくともそのいくつか
が前記第１の軸及び前記第２の軸に対して平行となるよ
うに規制されている容量型変位センサが提供される。
この発明を更に明確に説明し、他の特徴は以下の説明及
びこれに関連する図面から明らかとなる。
びこれに関連する図面から明らかとなる。
（実施例）
第１図はこの発明による容量センサの作成方法を示す。
第１図は２つの非変形サブアッセンブリＡ及びＢと、セ
ンサＣとを有する機械的なアツセンブリを示す。この容
量センサは充実シリンダ１と、中空シリンダ２とにより
形成される。中空シリンダ２は、以下で更に説明するが
、休止状態では、軸ｚｚ゛を有する。非変形サブアッセ
ンブリＡは三角形基準系ｏｘｙｚに関連され、非変形サ
ブアッセンブリＢは三角形基準系ｏ’ｘ’ｙ’ｚ’に関
連される。センサＣは充実シリンダ１のシリンダ壁と、
中空シリンダ２の内壁とに電極を配置させている。これ
らの電極は一定の容量を決定する。充実シリンダ１はバ
ーにより表わしている固定リンクＬｌにより非変形サブ
アッセンブリＡに固定されている。同様に、中空シリン
ダ２は他のバーにより表わされた固定リンクＬ２により
非変形サブアッセンブリ已に固定されている。
ンサＣとを有する機械的なアツセンブリを示す。この容
量センサは充実シリンダ１と、中空シリンダ２とにより
形成される。中空シリンダ２は、以下で更に説明するが
、休止状態では、軸ｚｚ゛を有する。非変形サブアッセ
ンブリＡは三角形基準系ｏｘｙｚに関連され、非変形サ
ブアッセンブリＢは三角形基準系ｏ’ｘ’ｙ’ｚ’に関
連される。センサＣは充実シリンダ１のシリンダ壁と、
中空シリンダ２の内壁とに電極を配置させている。これ
らの電極は一定の容量を決定する。充実シリンダ１はバ
ーにより表わしている固定リンクＬｌにより非変形サブ
アッセンブリＡに固定されている。同様に、中空シリン
ダ２は他のバーにより表わされた固定リンクＬ２により
非変形サブアッセンブリ已に固定されている。
第１図のセンサＣは非変形サブアッセンブリＡに関連さ
せた三角形基準系ｏｘｙｚにおいて非変形サプアッセン
ブリＢの小さな変位を測定するように設計されている。
せた三角形基準系ｏｘｙｚにおいて非変形サプアッセン
ブリＢの小さな変位を測定するように設計されている。
これらの変位は三角形基準系ｏｘｙｚに対して固定され
ている軸ｘｘ゜に平行な移動に限定されている。非変形
サブアッセンブリＡ及びＢの相対変位は固定リンクＬ１
、Ｌ２のために充実シリンダ１及び中空シリンダ２の相
対変位と同一である。第１図によるアツセンブリは、休
止位置で即ち非変形サブアッセンブリＡと非変形サブア
ッセンブリＢとの間を測定する開始点として用いられる
初期位置において、 一充実シリンダ１及び中空シリンダ２の軸を軸ｚｚ’に
沿ワて併合され： 一軸ＺＺ“は測定する変位の軸ｘｘ゜の垂直となるよう
に設定される。
ている軸ｘｘ゜に平行な移動に限定されている。非変形
サブアッセンブリＡ及びＢの相対変位は固定リンクＬ１
、Ｌ２のために充実シリンダ１及び中空シリンダ２の相
対変位と同一である。第１図によるアツセンブリは、休
止位置で即ち非変形サブアッセンブリＡと非変形サブア
ッセンブリＢとの間を測定する開始点として用いられる
初期位置において、 一充実シリンダ１及び中空シリンダ２の軸を軸ｚｚ’に
沿ワて併合され： 一軸ＺＺ“は測定する変位の軸ｘｘ゜の垂直となるよう
に設定される。
非変形サブアッセンブリＡに対する非変形サブアッセン
ブリＢの変位は、中空シリンダ２における充実シリンダ
１の離心率を決定し、充実シリンダ１及び中空シリンダ
２の軸は平行のままである。
ブリＢの変位は、中空シリンダ２における充実シリンダ
１の離心率を決定し、充実シリンダ１及び中空シリンダ
２の軸は平行のままである。
第２図は第１図のセンサＣの断面図であり、充実シリン
ダ１及び中空シリンダ２を通る軸Ｚｚ゜に対して垂直な
面によるものである。中空シリンダ２はその全内壁に電
極ＣＯを有する。この電極ＣＯは中空シリンダ２の内壁
を内張する導通層として表わされている。しかし、中空
シリンダ２が導通物質からなる実施例では、この内壁は
必要ではない。
ダ１及び中空シリンダ２を通る軸Ｚｚ゜に対して垂直な
面によるものである。中空シリンダ２はその全内壁に電
極ＣＯを有する。この電極ＣＯは中空シリンダ２の内壁
を内張する導通層として表わされている。しかし、中空
シリンダ２が導通物質からなる実施例では、この内壁は
必要ではない。
充実シリンダ１は絶縁シリンダであり、その壁に２つの
導電電極形成層、即ち第２図の断面図においてシリンダ
の２つの母面間に互いに約７０度の距離に配置された第
１の電極Ｃ１と、電極Ｃ１を区分する２つの母面から数
度の距離でシリンタの２つの母面間の区間により、電極
Ｃ１から絶縁されているガード・リングＧとを有する。
導電電極形成層、即ち第２図の断面図においてシリンダ
の２つの母面間に互いに約７０度の距離に配置された第
１の電極Ｃ１と、電極Ｃ１を区分する２つの母面から数
度の距離でシリンタの２つの母面間の区間により、電極
Ｃ１から絶縁されているガード・リングＧとを有する。
電極ＣＯ及びＣ１は、容量か互いに充実シリンダ１及び
中空シリンダ２の離心率Ｅにより変化するコンデンサの
２つの電極を形成している。容量値の逆数は、離心率Ｅ
のほぼ線形な関数であり、線形性は、 ・充実シリンダ１の半径と中空シリンダ２の半径との間
の比が１に近い程、 ・電極Ｃ１を区分する母面間の角度が小さく、かつ・離
心率Ｅが取る最大値は、充実シリンダ１の半径と比較し
て小さい程大きくなる。
中空シリンダ２の離心率Ｅにより変化するコンデンサの
２つの電極を形成している。容量値の逆数は、離心率Ｅ
のほぼ線形な関数であり、線形性は、 ・充実シリンダ１の半径と中空シリンダ２の半径との間
の比が１に近い程、 ・電極Ｃ１を区分する母面間の角度が小さく、かつ・離
心率Ｅが取る最大値は、充実シリンダ１の半径と比較し
て小さい程大きくなる。
第３図は第１図のセンサＣを作成する他の方法を示す断
面図である。ここでは、中空シリンダ２がその内壁全面
に、導電層として表わされた電極ＣＯを支持し、非変形
サブアッセンブリＡはガード・リングＧを支持する。し
かし、この実施例のガード・リングＧは、第４図に示す
ように、一つだけではなく、２つの電極Ｃ１及びＣ２を
取囲む。第４図は、充実シリンダ１の母面に沿って切離
した後に、これらの電極Ｃ１及びＣ２を拡大した図であ
る。
面図である。ここでは、中空シリンダ２がその内壁全面
に、導電層として表わされた電極ＣＯを支持し、非変形
サブアッセンブリＡはガード・リングＧを支持する。し
かし、この実施例のガード・リングＧは、第４図に示す
ように、一つだけではなく、２つの電極Ｃ１及びＣ２を
取囲む。第４図は、充実シリンダ１の母面に沿って切離
した後に、これらの電極Ｃ１及びＣ２を拡大した図であ
る。
第４図では切断の縁が破線により示されている。
更に、第４図は電極Ｃ１、電ＦｉＣ２、ガード・リング
Ｇに関連する接続Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄｇもそれぞれ示
している。
Ｇに関連する接続Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄｇもそれぞれ示
している。
第３図及び第４図に示すセンサは、本質的に充実シリン
ダ１の軸について電極Ｃ１と対称な付加的な電極Ｃ２の
存在により、第２図のセンサと区別される。この付加的
な電極Ｃ２は、電極ＣＯと共に、第２の測定コンデンサ
を形成する。このコンデンサの容量は、離心率Ｅと共に
変化するが、変化の方向が電極ＣＯが形成するコンデン
サの場合と逆である。電極Ｃ１及びＣ２を２つの電極Ｃ
１、ＣＯ及びＣ１、ＣＯの値とする。更に、等寸法の場
合に、第３図及び第４図のセンサにより得られる比（Ｃ
−Ｃ２）／ （Ｃ：１＋Ｃ２）は、第２図のセンサの場
合に、離心率Ｅの関数としての電橿Ｃ１の線形性よりも
離心率Ｅの関数としての線形性の方が大である。更に、
離心率Ｅを比（Ｃ−Ｃ２）／ （Ｃ１＋Ｃ２）により測
定したときは、内部電極媒体の誘電定数の変化に関連す
るドリフトは、存在するのであれば、除去される。これ
は、温度による充実シリンダ１及び中空シリンダ２の寸
法の変動に関連した０ドリフトの場合でもある。他方、
これらのドリフトは、電３Ｃ１の値からのみ達成された
離心率Ｅを乱す。
ダ１の軸について電極Ｃ１と対称な付加的な電極Ｃ２の
存在により、第２図のセンサと区別される。この付加的
な電極Ｃ２は、電極ＣＯと共に、第２の測定コンデンサ
を形成する。このコンデンサの容量は、離心率Ｅと共に
変化するが、変化の方向が電極ＣＯが形成するコンデン
サの場合と逆である。電極Ｃ１及びＣ２を２つの電極Ｃ
１、ＣＯ及びＣ１、ＣＯの値とする。更に、等寸法の場
合に、第３図及び第４図のセンサにより得られる比（Ｃ
−Ｃ２）／ （Ｃ：１＋Ｃ２）は、第２図のセンサの場
合に、離心率Ｅの関数としての電橿Ｃ１の線形性よりも
離心率Ｅの関数としての線形性の方が大である。更に、
離心率Ｅを比（Ｃ−Ｃ２）／ （Ｃ１＋Ｃ２）により測
定したときは、内部電極媒体の誘電定数の変化に関連す
るドリフトは、存在するのであれば、除去される。これ
は、温度による充実シリンダ１及び中空シリンダ２の寸
法の変動に関連した０ドリフトの場合でもある。他方、
これらのドリフトは、電３Ｃ１の値からのみ達成された
離心率Ｅを乱す。
第２図及び第３図に示す位置の電極を有する容量センサ
は、軸ｘｘ゛上の非常に小さな変位の測定を可能にする
が、実際にはアイドル位置の充実シリンダ１及び中空シ
リンダ２に共通な軸ＺＺ’ （第１図を参照）上の非
常に小さな変位に対して不感動であり、かつ実際に軸ｘ
ｘ゛及び軸ｚｚ゜に垂直な軸ＹＹ’上の即ち第２図及び
第３図の面における軸ＸＸ’に対して垂直となる軸上の
非常に小さな変位にも不感動である。
は、軸ｘｘ゛上の非常に小さな変位の測定を可能にする
が、実際にはアイドル位置の充実シリンダ１及び中空シ
リンダ２に共通な軸ＺＺ’ （第１図を参照）上の非
常に小さな変位に対して不感動であり、かつ実際に軸ｘ
ｘ゛及び軸ｚｚ゜に垂直な軸ＹＹ’上の即ち第２図及び
第３図の面における軸ＸＸ’に対して垂直となる軸上の
非常に小さな変位にも不感動である。
第５図は容量センサの２つの電極保持シリンダの軸に対
して垂直な面による断面図であり、この容量センサは前
述した軸ｘｘ゜及び軸ＹＹ’上の非常に小さな変位を測
定することができる。このセンサは、第３図及び第４図
を参照して説明したものと異なるが、充実シリンダ１の
壁に対して２つの電ＴｈＣ３、Ｃ４が付加されているの
みである。これらの電極Ｃ３、Ｃ４は、充実シリンダ１
の軸を中心にして、電極Ｃ１、Ｃ２に対して９０度の位
置に配置される。この電極の配置は、電極ＣＯ、Ｃ１及
びＣＯ、Ｃ２によりそれぞれ形成された電極Ｃ１及びＣ
２による変位の軸ＸＸ’上の部品、及び電極Ｃｏ． Ｃ
３及びＣＯ、Ｃ４ニよりそれぞれ形成された電極Ｃ３及
びＣ４による変位の軸ＹＹ’に沿った部品を測定するこ
とができる。
して垂直な面による断面図であり、この容量センサは前
述した軸ｘｘ゜及び軸ＹＹ’上の非常に小さな変位を測
定することができる。このセンサは、第３図及び第４図
を参照して説明したものと異なるが、充実シリンダ１の
壁に対して２つの電ＴｈＣ３、Ｃ４が付加されているの
みである。これらの電極Ｃ３、Ｃ４は、充実シリンダ１
の軸を中心にして、電極Ｃ１、Ｃ２に対して９０度の位
置に配置される。この電極の配置は、電極ＣＯ、Ｃ１及
びＣＯ、Ｃ２によりそれぞれ形成された電極Ｃ１及びＣ
２による変位の軸ＸＸ’上の部品、及び電極Ｃｏ． Ｃ
３及びＣＯ、Ｃ４ニよりそれぞれ形成された電極Ｃ３及
びＣ４による変位の軸ＹＹ’に沿った部品を測定するこ
とができる。
第６図はエンジン・シャフト３に搭載したねじり角セン
サを示すものであり、第１図、第３図及び第４図を参照
して説明する型式の容量センサにより作成されたもので
ある。第６図は、種々の要素を簡単、かつ容易に理解で
きるように示した概要図である。
サを示すものであり、第１図、第３図及び第４図を参照
して説明する型式の容量センサにより作成されたもので
ある。第６図は、種々の要素を簡単、かつ容易に理解で
きるように示した概要図である。
エンジン・シャフト３は中空であり、３つの金属部品、
即ち中間管３０と、その終端に伸延し、その軸Ｚｚ゛方
向の小さな部分のみが示されている中間管３１及び３２
とを有する。これらの中間管３１、３２は点線により示
されている。中間管３０に対する結合は、この実施例て
はネジにより一体に固定されたフランジによる結合であ
るが、図示されていない。更に、第６図には、中間管３
０の内部を見せるために、エンジン・シャフト３の軸Ｍ
Ｍ’を通る断面により得られるこれらの３つの管の半分
のみを示す。
即ち中間管３０と、その終端に伸延し、その軸Ｚｚ゛方
向の小さな部分のみが示されている中間管３１及び３２
とを有する。これらの中間管３１、３２は点線により示
されている。中間管３０に対する結合は、この実施例て
はネジにより一体に固定されたフランジによる結合であ
るが、図示されていない。更に、第６図には、中間管３
０の内部を見せるために、エンジン・シャフト３の軸Ｍ
Ｍ’を通る断面により得られるこれらの３つの管の半分
のみを示す。
中間管３０はその全長に亙り一定した厚さのものではな
い。厚みのある２つの部品Ａ，Ｂは、中間管３０の両端
、即ち薄い部分Ｈの両側にそれぞれ配置されている。エ
ンジン・シャフト３がその動作中に受ける力の作用によ
り、部分Ｈにおけるねじれはエンジン・シャフト３の残
りの部分より大きい。この部分Ｈで、エンジン・シャフ
ト３が伝達するトルク値を測定するために、容量センサ
による測定が行なわれる。このために、キャップを形成
する金属部品の２つの中空シリンダ２、４は、部分Ａ及
びＢの内壁によりそれぞれ支持され、溶接又は半田付け
により圃定的に接合されている。
い。厚みのある２つの部品Ａ，Ｂは、中間管３０の両端
、即ち薄い部分Ｈの両側にそれぞれ配置されている。エ
ンジン・シャフト３がその動作中に受ける力の作用によ
り、部分Ｈにおけるねじれはエンジン・シャフト３の残
りの部分より大きい。この部分Ｈで、エンジン・シャフ
ト３が伝達するトルク値を測定するために、容量センサ
による測定が行なわれる。このために、キャップを形成
する金属部品の２つの中空シリンダ２、４は、部分Ａ及
びＢの内壁によりそれぞれ支持され、溶接又は半田付け
により圃定的に接合されている。
第６図では、半田付けによる結合を太線により描いてあ
る。中空シリンダ２及び４には複数のシリンダ孔が貫通
している。これらのシリンダ孔は、エンジン・シャフト
３にトルクが印加されていないときは、同一の軸ｚＺ゜
上の揃えられている。中空シリンダ２を貫通するシリン
ダ孔は、その金属壁が第２図、第３図及び第５図の電極
ＣＯに対応している孔である。充実シリンダ１は絶縁さ
れたシリンダ状のセラミック棒であり、その一端が中空
シリンダ４の孔の中へ駆動される。中空シリンダ４の充
実シリンダ１は、焼きばめにより搭載されて冷却される
。中空シリンダ４はアッセンブルされる前に加熱される
。充実シリンダ１は、内方向へ、かつ中空シリンダ２を
貫通するシリンダ孔の少し先に伸延している。充実シリ
ンダ１は、中空シリンダ２を貫通するシリンダ孔に交差
する高さで、その壁にシルク・スクリーン印刷により形
成した２つの電極Ｃ１及びＣ２が設けられている。これ
らの電極は第３図及び第４図により説明した電極Ｃ１及
びＣ２に対応している。
る。中空シリンダ２及び４には複数のシリンダ孔が貫通
している。これらのシリンダ孔は、エンジン・シャフト
３にトルクが印加されていないときは、同一の軸ｚＺ゜
上の揃えられている。中空シリンダ２を貫通するシリン
ダ孔は、その金属壁が第２図、第３図及び第５図の電極
ＣＯに対応している孔である。充実シリンダ１は絶縁さ
れたシリンダ状のセラミック棒であり、その一端が中空
シリンダ４の孔の中へ駆動される。中空シリンダ４の充
実シリンダ１は、焼きばめにより搭載されて冷却される
。中空シリンダ４はアッセンブルされる前に加熱される
。充実シリンダ１は、内方向へ、かつ中空シリンダ２を
貫通するシリンダ孔の少し先に伸延している。充実シリ
ンダ１は、中空シリンダ２を貫通するシリンダ孔に交差
する高さで、その壁にシルク・スクリーン印刷により形
成した２つの電極Ｃ１及びＣ２が設けられている。これ
らの電極は第３図及び第４図により説明した電極Ｃ１及
びＣ２に対応している。
第６図には、充実シリンダ１により支持され、第３図及
び第４図のガード・リングＧに対応するガード・リング
は図示されていない。また、以下のものも図示していい
ない。
び第４図のガード・リングＧに対応するガード・リング
は図示されていない。また、以下のものも図示していい
ない。
・第６図に示すセンサに対して軸ＭＶ’により９０°，
１８０’及び２７″それぞれオフセットされている他の
３つの容量センサ； ・軸關′を中心にしてエンジン・シャフト３により回転
する４つのセンサにおける電気的な接続となる結合装置
：及び ・コンデンサにより得られる信号を用いる電子回路。
１８０’及び２７″それぞれオフセットされている他の
３つの容量センサ； ・軸關′を中心にしてエンジン・シャフト３により回転
する４つのセンサにおける電気的な接続となる結合装置
：及び ・コンデンサにより得られる信号を用いる電子回路。
これらの電子回路は軸ＭＭ’に対して固定されている。
また、この実施例における結合装置は、いくつかの巻線
を有する回転変圧器である。そのロー夕はエンジン・シ
ャフト３に接合して固定され、そのステータはエンジン
・シャフト３の軸門゛に対して固定されている。
を有する回転変圧器である。そのロー夕はエンジン・シ
ャフト３に接合して固定され、そのステータはエンジン
・シャフト３の軸門゛に対して固定されている。
第１図に示すセンサの固定リンクＬ１が第６図における
中空シリンダ２と中間管３０の厚い部分Ａとの間の溶接
又は半田付けに対応し、また固定リンクＬ２が第６図に
おける中空シリンダ４と中間管３０の厚い部分Ｂとの間
の溶接又は半田付けに対応していることに注意すべきで
ある。
中空シリンダ２と中間管３０の厚い部分Ａとの間の溶接
又は半田付けに対応し、また固定リンクＬ２が第６図に
おける中空シリンダ４と中間管３０の厚い部分Ｂとの間
の溶接又は半田付けに対応していることに注意すべきで
ある。
例えば、第６図のエンジン・シャフトは、外形が５ｃｍ
であり、１００００ｒｐａ＋に達する回転速度で３００
ＫＷエンジンにより駆動される。
であり、１００００ｒｐａ＋に達する回転速度で３００
ＫＷエンジンにより駆動される。
この発明は、前述の実施例に限定されない。従って、こ
の発明による容量センサには、均等に展開する任意の整
数個の電極を有するものでよく、互いに１２０ ’の３
つの電極により、第５図に示す４電極センサと同一の変
位を測定することができる。しかし、このセンサは信号
の使用方法が複雑になる． 同様にして、この発明による１以上の容量センサにより
、部分Ｂに対する部分Ａの回転角のみでなく、これらの
部分の配置が第１図に示すアツセンブリのようにアツセ
ンブリを設定することが可能ならば、相手に対する一つ
のゾーンの小さな振幅の変位を測定することも可能であ
る。
の発明による容量センサには、均等に展開する任意の整
数個の電極を有するものでよく、互いに１２０ ’の３
つの電極により、第５図に示す４電極センサと同一の変
位を測定することができる。しかし、このセンサは信号
の使用方法が複雑になる． 同様にして、この発明による１以上の容量センサにより
、部分Ｂに対する部分Ａの回転角のみでなく、これらの
部分の配置が第１図に示すアツセンブリのようにアツセ
ンブリを設定することが可能ならば、相手に対する一つ
のゾーンの小さな振幅の変位を測定することも可能であ
る。
第１図はこの発明による容量センサの概要図、第２図及
び第３図はこの発明による容量センサの断面図、 第４図は第３図にｘ−ｘ’上の示すセンサの部分的な拡
大断面図、 第５図はこの発明による容量センサの断面図、第６図は
エンジン・シャフトに搭載したこの発明の角度センサを
示す破断面図である。 １・・・充実シリンダ、 ２・・・中空シリンダ、 ３・・・エンシン・シャフト、 ４・・・中空シリンダ、 ３０、３Ｌ３２・・・中間管、 ＣＯ、Ｃ１、Ｃ２・・・電極、 Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄｇ・・・接続、 Ｇ・・・ガード・リング、 Ｌ１、Ｌ２・・・固定リンク。
び第３図はこの発明による容量センサの断面図、 第４図は第３図にｘ−ｘ’上の示すセンサの部分的な拡
大断面図、 第５図はこの発明による容量センサの断面図、第６図は
エンジン・シャフトに搭載したこの発明の角度センサを
示す破断面図である。 １・・・充実シリンダ、 ２・・・中空シリンダ、 ３・・・エンシン・シャフト、 ４・・・中空シリンダ、 ３０、３Ｌ３２・・・中間管、 ＣＯ、Ｃ１、Ｃ２・・・電極、 Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄｇ・・・接続、 Ｇ・・・ガード・リング、 Ｌ１、Ｌ２・・・固定リンク。
Claims (5)
- （１）互いに平行な第１及び第２の長軸を有する第１及
び第２の支持体を備え、前記支持体が複数のコンデンサ
を形成するように複数の電極を有する容量変位センサに
おいて、 前記第１及び第２の軸に垂直な２つの支持体の相対変位
を測定するために、 前記第１の支持体はシリンダ孔を有し、その幾何学的な
軸が前記第１の軸を形成し、 前記第２の支持体はシリンダ棒を有し、その幾何学的な
軸が前記第２の軸を形成し、 前記シリンダ棒は前記シリンダ孔を自由に通過可能に配
置され、前記シリンダ孔に対面する壁を有し、 前記電極は前記シリンダ孔及びシリンダ棒の前記壁によ
り支持され、少なくともそのいくつかが前記第１及び第
２の軸に対して平行となるように規定されていることを
特徴とする容量センサ。 - （２）請求項１記載の容量センサにおいて、前記第１の
支持体のシリンダ孔の壁は全体が導電性であり、前述の
電極のうちの一つにより形成され、 前記シリンダ棒が絶縁され、他の電極を支持しているこ
とを特徴とする容量センサ。 - （３）請求項２記載の容量センサにおいて、前記他の電
極は、ほぼ前記シリンダ棒のｎ（ｎは正の整数）母線に
沿って配置され、互いに３６０°／ｎで分散されたｎ電
極と、前記電極を部分的に囲むガード・リングとを有す
ることを特徴とする容量センサ。 - （４）ｍ（ｍは正の整数）個の容量型変位センサの電極
を備えると共に、 各容量型変位センサが互いに平行な第１及び第２の長軸
を有し、かつ複数のコンデンサを形成するように複数の
電極を有する第１及び第２の支持体を備え、 与えられた幾何学的な軸を有するエンジン・シャフトの
ねじり角センサにおいて、 前記第１及び第２の軸に垂直な２つの支持体の相対変位
を測定するために、 前記第１の支持体はシリンダ孔を有し、その幾何学的な
軸が前記第１の軸を形成し、 前記第２の支持体はシリンダ棒を有し、その幾何学的な
軸が前記第２の軸を形成し、 前記シリンダ棒は前記シリンダ孔を自由に通過可能に配
置されることにより、前記シリンダ孔に対面する壁を有
し、 前記電極は前記シリンダ孔及びシリンダ棒の前記壁によ
り支持され、少なくともそのうちのいくつかが前記第１
及び第２の軸に対して平行となるように規制されている
ことを特徴とするねじり角センサ。 - （５）請請求項４記載のねじり角センサにおいて、 前記エンジン・シャフト間に配置されて一つの区間を形
成するように設計された中空シリンダ部を備え、 ｍ個の容量型変位センサを前記中空シリンダ部内に収容
し、かつ前記支持体が前記区間のうちの一つに固定的に
接合され、前記シリンダ棒が前記区間の他端に固定して
接合されていることを特徴とするねじり角センサ。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8904402 | 1989-04-04 | ||
| FR8904402A FR2645259B1 (fr) | 1989-04-04 | 1989-04-04 | Capteur capacitif de deplacements et capteur d'angle de torsion comportant au moins un tel capteur capacitif |
| SG155294A SG155294G (en) | 1989-04-04 | 1994-10-21 | Capacitive displacement sensor and torsional angle sensor using at least one such capacitive sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02291905A true JPH02291905A (ja) | 1990-12-03 |
| JP2936638B2 JP2936638B2 (ja) | 1999-08-23 |
Family
ID=26227248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8841190A Expired - Lifetime JP2936638B2 (ja) | 1989-04-04 | 1990-04-04 | 容量型変位センサ及び少なくともその一つを含むねじり角センサ |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5010775A (ja) |
| EP (1) | EP0398768B1 (ja) |
| JP (1) | JP2936638B2 (ja) |
| CA (1) | CA2013690C (ja) |
| FR (1) | FR2645259B1 (ja) |
| HK (1) | HK143494A (ja) |
| SG (1) | SG155294G (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007032432A1 (ja) * | 2005-09-14 | 2007-03-22 | Visteon Global Technologies, Inc. | 操作用ダイアル |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2768122B1 (fr) * | 1997-09-09 | 1999-11-19 | Sextant Avionique | Dispositif optique de detection de conditions givrantes sur aeronef |
| DE19816810C2 (de) * | 1998-04-16 | 2000-06-08 | Preh Elektro Feinmechanik | Kapazitiver Winkelsensor |
| US6591932B1 (en) * | 1998-12-21 | 2003-07-15 | J. B. Drummond | Sensing system for vehicle passive restrants |
| DE19907270A1 (de) * | 1999-02-20 | 2000-08-24 | Zahnradfabrik Friedrichshafen | Vorrichtung zur Messung des Drehmomentes einer Welle |
| FR2791144B1 (fr) | 1999-03-19 | 2001-11-30 | Sextant Avionique | Dispositif de surveillance de la circulation d'un courant sensiblement continu dans une charge et procede pour la mise en oeuvre de ce dispositif |
| FR2791773B1 (fr) | 1999-04-02 | 2001-06-15 | Sextant Avionique | Girouette destinee a s'orienter dans l'axe d'un ecoulement d'air ambiant |
| FR2793022B1 (fr) | 1999-04-30 | 2001-07-13 | Sextant Avionique | Sonde multifonctions fixe pour aeronef |
| FR2802636B1 (fr) | 1999-12-17 | 2002-03-22 | Thomson Csf Sextant | Sonde multifonctions pour aeronef |
| FR2802647B1 (fr) | 1999-12-17 | 2002-03-01 | Thomson Csf Sextant | Sonde pour aeronef |
| FR2817044B1 (fr) * | 2000-11-17 | 2003-02-14 | Thomson Csf | Procede de determination de parametres aerodynamiques et procede de detection de panne d'une sonde utilisee pour determiner les parametres aerodynamiques |
| US20050066742A1 (en) * | 2001-03-27 | 2005-03-31 | Eilersen Nils Aage Juul | Capacitive dynamometer |
| FR2823846B1 (fr) | 2001-04-24 | 2003-06-27 | Thomson Csf | Dispositif de mesure de la pression totale d'un ecoulement |
| DE102009045400B3 (de) * | 2009-10-06 | 2011-06-09 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Fügevorrichtung für ein stoffschlüssiges Fügen mittels eines Zusatzwerkstoffes |
| US8607640B2 (en) * | 2010-07-19 | 2013-12-17 | Odd Harald Steen Eriksen | Sensor for measuring large mechanical strains in shear or lateral translation |
| US8933713B2 (en) * | 2010-07-19 | 2015-01-13 | Goodrich Corporation | Capacitive sensors for monitoring loads |
| US8659307B2 (en) | 2010-08-17 | 2014-02-25 | Rosemount Aerospace Inc. | Capacitive sensors for monitoring load bearing on pins |
| US8627727B2 (en) | 2010-07-19 | 2014-01-14 | United Technologies Corporation | Sensor for measuring large mechanical strains with fine adjustment device |
| US8286508B2 (en) | 2010-07-19 | 2012-10-16 | Goodrich Corporation | Systems and methods for measuring angular motion |
| US8359932B2 (en) | 2010-07-19 | 2013-01-29 | Goodrich Corporation | Systems and methods for mounting landing gear strain sensors |
| US10131419B2 (en) | 2010-10-15 | 2018-11-20 | Goodrich Corporation | Systems and methods for detecting landing gear ground loads |
| US9567097B2 (en) | 2012-02-03 | 2017-02-14 | Rosemount Aerospace Inc. | System and method for real-time aircraft performance monitoring |
| US9500540B2 (en) * | 2013-03-15 | 2016-11-22 | University Of Connecticut | Methods and apparatus for monitoring microrolling processes using embedded sensing |
| CN112461433B (zh) * | 2020-11-27 | 2022-05-20 | 芯海科技（深圳）股份有限公司 | 电容式压力感测装置以及电子设备 |
| CN114485363B (zh) * | 2021-12-28 | 2023-09-29 | 上海航天控制技术研究所 | 一种圆柱金属体卡紧和非接触式定位测量装置 |
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|---|---|---|---|---|
| GB790692A (en) * | 1955-05-12 | 1958-02-12 | Marconi Wireless Telegraph Co | Improvements in or relating to torque meters |
| GB1040044A (en) * | 1961-10-27 | 1966-08-24 | Sogenique Electronics Ltd | Improvements in or relating to potentiometers |
| US3487402A (en) * | 1966-09-08 | 1969-12-30 | Gen Electric | Digital capacitance motion transducer |
| US4054049A (en) * | 1976-06-14 | 1977-10-18 | The Boeing Company | Thermal extensometer |
| DK139644B (da) * | 1976-12-30 | 1979-03-19 | Nils Aage Juul Eilersen | Kapacitiv kraftmåler. |
| JPS5968633A (ja) * | 1982-10-14 | 1984-04-18 | Fuji Electric Co Ltd | トルク検出器 |
| JPS59163530A (ja) * | 1983-03-09 | 1984-09-14 | Fuji Electric Co Ltd | 静電容量式トルク測定器 |
-
1989
- 1989-04-04 FR FR8904402A patent/FR2645259B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-03-22 US US07/497,531 patent/US5010775A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-04-03 EP EP90400900A patent/EP0398768B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1990-04-03 CA CA002013690A patent/CA2013690C/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-04-04 JP JP8841190A patent/JP2936638B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-10-21 SG SG155294A patent/SG155294G/en unknown
- 1994-12-15 HK HK143494A patent/HK143494A/xx not_active IP Right Cessation
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|---|---|---|---|---|
| WO2007032432A1 (ja) * | 2005-09-14 | 2007-03-22 | Visteon Global Technologies, Inc. | 操作用ダイアル |
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Also Published As
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|---|---|
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| CA2013690A1 (en) | 1990-10-04 |
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