JPH03679B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 関連した電気回路を有し回転に関連したパラ
メータを検出する少なくとも一つのセンサーを担
持した回転要素と、一方で前記電気回路に電力を
供給する発電機を担持し、他方で前記電気回路で
発生した信号に応答する利用手段を担持する固定
構造体と、発電機の電力を前記センサーを含んだ
回路に伝達しさらに該センサーを含んだ回路から
の信号を前記利用手段に伝達する結合手段とを含
み、前記発電機は10KHz以下の周波数の電力を発
生し、前記センサーを含んだ回路は20乃至100K
Hzの間の広帯域中で変化する高周波信号を発生
し、回転要素と固定構造体に担持されたシヤフト
との間の前記結合は固定第１次巻線がシヤフトに
固着され回転第２次巻線が回転要素に固着されそ
の構造が少なくとも前記発電機の周波数と100K
Hzとの間の広い通過帯域を許すようになつている
回転機械の型の変圧器で確保されていることを特
徴とする固定構造体に担持されたシヤフトの回り
を回転する回転要素に関連したパラメータを測定
する装置。

２ 前記発電機は、２〜5KHzの周波数の電力を
供給する請求の範囲第１項の装置。

３ センサーに結合された電気回路は、センサー
により発生された信号を構成する変動電圧を前記
電圧の関数である周波数に変換する電圧／周波数
変換器を含んでいる請求の範囲第１項あるいは第
２項の装置。

４ 前記電圧／周波数変換器に続いて、フイルタ
ー手段および前記変換器から発生された高周波方
形信号を同一周波数の正弦曲線信号に変換する線
型手段を含んでいる請求の範囲第３項の装置。

５ センサーに結合された前記回路と、変換器の
第２次巻線との間に測定信号を第２次巻線に供給
する容量結合が設けられている請求の範囲第１項
乃至第４項のいずれかに記載の装置。

６ センサーに結合された前記回路は、整流及び
フイルター手段及びセンサーに結合された前記回
路の他の要素に電力を供給する安定調整供給回路
とを含んでいる請求の範囲第１項ないし第５項の
いずれかに記載の装置。

７ 前記整流及びフイルター手段及び安定供給回
路は、高周波信号からチヨークコイルによつて保
護されている請求の範囲第６項の装置。

８ 前記利用手段は20〜100KHzの帯域フイルタ
ーから構成される請求の範囲第１項乃至第７項の
いずれかに記載の装置。

９ 前記帯域フイルターの前に除波器が設けられ
ている請求の範囲第８項の装置。

１０ その各々の第１次巻線が前記発電機からの
電力を受け取る多重及びフイルターユニツトにそ
れぞれ結合されている複数の変圧器を含んでお
り、前記ユニツトがそのユニツトからくる測定信
号を受け取る計算機により制御されている請求の
範囲第１項ないし第９項のいずれかに記載の装
置。

１１ 前記計算機は分離してかつ連続的に発電機
から電力を各々の変圧器の第１次巻線に供給し、
かつ対応する第２次巻線からの信号を前記ユニツ
トを通して計算機に伝達する請求の範囲第１０項
の装置。

１２ 空気タイヤの圧力計測に利用され、タイヤ
近辺に少なくとも１つの圧力センサー、特にスト
レスゲージブリツジの形の圧力センサーを含んで
いる請求の範囲第１項乃至第１１項のいずれかに
記載の装置。

明細書 本発明は例えば車輪のような回転要素に関係し
た、例えば圧力の如きパラメータを測定する装置
に関する。この装置は例えば航空機の車輪のよう
な空気タイヤの内部圧力を測定するのに特に適用
される。

回転要素或いは車輪に関連したパラメータの値
を示すのに幾つかの装置が既に開発されている。
このパラメータは例えば車輪の上に取付けられた
空気タイヤの圧力である。

多くの装置においては、電気回路を開閉するパ
ラメータのある限られた値をさし示すことができ
るだけであり、対応する情報の読み取りは車輪が
１回転したとき車輪にとりつけられた要素と対応
する固定要素との間に角度の一致が起こることに
より達成される。これらの装置は広い領域の値を
測定できないばかりか、回転要素が任意の位置に
停止した時、これらの装置は測定を達成すること
が出来ないか、あるいは測定された値を伝達する
ことが出来ないのでその利用方法が限定されたも
のとなる。

固定部分に取り付けられた受信機で、情報を伝
達することのできる電波、あるいは超音波送信機
を空気タイヤを取り付けた車輪上に取り付けるこ
とも提案されている。これらの装置は回転要素が
任意位置で停止したときにもたぶん作動すること
ができる。これらの装置の使用方法は限られてい
る。すなわち、伝達に必要とされるエネルギー源
の強さがいつも弱いので空気タイヤの空気抜けに
対する警告を与える手段としてのみ使用されるか
らである。さらに超音波あるいは電波の利用は回
りの厳しい環境の為、及び電波及び超音波干渉の
ために、舷空機の足まわりの応用にはほとんど考
えることができない。

第１次巻線及び第２次巻線が互いに他に対して
回転可能である変圧器を通して固定要素と回転要
素との間で第１の周波数の電気エネルギーを伝達
する装置もすでに提案されている。この変圧器は
回転部分で発生された明らかに高い固定周波数電
気信号を反対方向に伝達する。しかしこの装置は
回転部分で達成された測定結果を簡単な方法で提
供することができないので、簡単かつ正確な方法
で使用することはできない。

発電機は車輪に取り付けられた測定回路に結合
手段を通して高周波数電気エネルギーを伝達し、
その伝達と逆方向に低周波数領域で測定信号を伝
達する航空機車輪の空気タイヤの圧力測定装置が
提案されている。この装置は製造するのに比較的
簡単であるが、測定結果を低周波数で伝達するの
でその能力は限られたものとなる。

本発明の目的は、これらの欠点を克服し、回転
要素が回転している間、あるいは静止している間
その角度位置に係わらず、測定値を連続的にある
いは実質上連続的にうることの出来る回転要素に
関連したパラメータの測定装置を提供することで
ある。

本発明の他の目的は、パラメータの広い変動領
域にわたり非常に正確に測定値をさし示すことの
できる装置を提供することである。

本発明の他の目的は、製造が簡単でかつ、正確
な測定を達成することのできる装置を提供するこ
とである。

本発明のさらに他の目的は、特に航空機の車輪
のような回転要素の測定に適し、非常に困難な環
境下で作動することのできる装置を提供すること
である。

本発明のさらに他の目的は、ほとんど壊れるこ
とのないあるいは誤作動することのない高信頼性
を有する特に航空機の車輪のような車輪の空気タ
イヤの圧力を測定するのに適した装置を提供する
ことである。

本発明によると、回転要素に関連したパラメー
タの測定、特に航空機の車輪のような車輪の空気
タイヤの圧力のようなパラメータの測定装置が提
供される。回転要素は固定構造に担持されたシヤ
フトの回りを回転可能であり、少なくとも１つの
センサーと関連した電気回路を有し、固定要素は
前記回路に電力を供給する電源を担持している。
前記回路で発生した信号に応答する利用装置が設
けられており、結合装置が電源からセンサー回路
に電力を伝達し、さらにセンサー回路の前記信号
を前記利用装置に伝達することを可能としてい
る。前記電源は10KHz以下の周波数の電力を発生
し、前記センサーを含んだ回路は、20〜100KHz
の間の高帯域中で変化する高周波信号を発生し、
回転要素と固定構造体に担持されたシヤフトとの
間の前記結合は、固定第１次巻線がシヤフトに固
着され回転第２次巻線が回転要素に固着されその
構造が少なくとも前記電源の周波数と100KHzと
の間の広い通過帯域を許すようになつている回転
機械の型の変圧器により確保されている。

本発明の特に望ましい特徴によるセンサーに関
連した電気回路はセンサーによつて検知された信
号を構成する電圧をその電圧の関数としての周波
数に変換する電圧周波数変換器を有している。

本発明の他の望ましい特徴によると、高周波数
信号に応答する利用手段は20〜100KHzの高帯域
フイルターを含んでいる。望ましくは電気エネル
ギー発生器は2000〜5000Hzの間の固定低周波数電
気エネルギーを供給する。

センサーに結合した電気回路は、安定調整電圧
を回路の他の機器に供給する為に、変圧器の第２
次巻線に結合されている。この回路はさらに電
圧／周波数変換器を含んでおり、さらに変換器の
高周波方形信号を例えば容量結合手段により変圧
器の第２次巻線に供給する同一周波数の正弦（サ
イン）曲線信号に変換するフイルター手段及び線
型化手段を含んでいる。

変圧器の第１次巻線には20〜100KHzの高帯域
中で変動する周波数をもつた波に重ねられた発電
機の周波数をもつた搬送波が供給される。

帯域フイルターの前には、望ましくは低周波除
波回路が設けられ、一方電力発生機は、第２次巻
線から第１次巻線への信号の非常に高い周波数の
為に、安定化供給手段と同様な方法で簡単なチヨ
ークコイルによつて保護されている。

変圧器は望ましくは例えば24極の複数ステータ
ー及びローターを有する回転機械の形として構成
されている。他の型の変圧器例えば同軸上の第１
次及び第２次巻線を有する変圧器も採用可能であ
る。

本発明の装置は航空機の足まわりの空気タイヤ
の圧力測定に応用する場合には、センサーは例え
ば一結晶シリコン基盤上に拡散されたストレスゲ
ージブリツジのようなストレスゲージにより望ま
しくは構成される。ストレスゲージは空気タイヤ
の圧力により適度に変形されるような方法で取り
付けられ、ブリツジが変形の関数として連続的に
変化する電圧を発生する。

このような応用においては、本発明装置はそれ
ぞれの車輪ごとに圧力センサーが取り付けられ、
それぞれの車輪は変圧器を有している。異なる変
圧器の第１次巻線は望ましくはねじれたスクリー
ン状導体により発電機のアウトプツトを受領し、
高域周波数信号の形でそこに供給される異なる圧
力測定値を利用する論理処理ユニツトに適当なア
ウトプツトを介して接続されている多重装置に結
合されている。望ましくは論理処理ユニツトは多
くの車輪上の多くの測定を分離したかつ連続的な
方法で達成できるように多重装置を制御する。

本発明のその他の特徴及び利益は、添付図面を
参照して本発明の一実施例として述べられた説明
を読むことによりいつそう明らかになる。

第１図は単一回転要素に適用された本発明装置
を概略的に示している。

第２図はストレスゲージブリツジにより形成さ
れた回路を概略的に示している。

第３図は足まわりの空気タイヤの圧力測定に応
用された回路の固定部分を概略的に示している。

まず、第１に説明の簡略化のために足まわりの
１つの空気タイヤの圧力を測定する装置を概略的
に示している第１図を参照する。図示された装置
は、固定部分１及び車輪により担持された可動部
分２から構成されそれぞれの部分は一点鎖線によ
つて囲まれている。固定部分１は3200Hzの周波数
を有する電気エネルギーを発生する発電機３を含
んでいる。この電気エネルギーはチヨークコイル
４及び例えばMOS−FETパワートランジスタの
ようなスイツチ手段５を容易に通過し、第１次巻
線６を構成する24極のステーターと対応する24極
のローター１１を有する回転機械の形の変圧器の
第１次巻線６に電力を供給する。監視装置７は発
電機３から電力が第１次巻線６に供給されるのを
断通するスイツチ手段５を制御する。要素５とチ
ヨーク４との間に設けられたブランチラインは、
3200KHzの周波数の通過は阻止するがそれ以上の
高周波数の通過は許す除波回路８に接続されてい
る。この回路８は20〜100KHzの帯域フイルター
９に接続されている。帯域フイルター９のアウト
プツト１０は例えば計算機のような結果利用装置
に接続されている。

車輪に取り付けられた部分には、第２次巻線１
１、すなわち変圧器のローターを含んでいる。こ
の関係でステーター６は車輪の車軸に担持され、
一方ローター１１は車軸とステーター６と同軸上
で車輪自身により担持されていることに注意する
必要がある。

第２次アウトプツト１１はチヨークコイル１２
に接続され、このチヨークコイルを通して安定化
供給回路１４に電力を供給するフイルター及び整
流ユニツト１３に接続されている。この回路は発
電機３から電力を受け取ると、安定した低電圧を
供給することができる。

回転部分２にはさらに車輪の空気タイヤの圧力
に感応するセンサー１５が含まれている。このセ
ンサー１５は従来公知の型であり、これには望ま
しくは特に温度変動を保障する保障回路が接続さ
れており、検知する圧力値に対応してこの圧力の
関数の電圧を発生し、この発生電圧は微分増幅器
１６に供給される。増幅器１６のアウトプツトは
それが受け取る電圧の関数である周波数、例えば
この電圧に比例する周波数の方形信号を供給する
電圧／周波数変換器１７に接続されている。変換
器１７のアウトプツトは従来公知のフイルター手
段１８に接続され、このフイルター手段１８はそ
の周波数が圧力センサー１５のアウトプツト電圧
の関数である実質上正弦（サイン）曲線信号が得
られるように信号の線型化回路１９に接続されて
いる。周波数が20〜100KHzの間のこの正弦曲線
信号は注入コンデンサ２０を通して変圧器の第２
次巻線１１に供給される。この高周波信号はチヨ
ークコイル１２により回路１３及び１４に到達す
ることはない。

安定供給回路１４は点線で示したように、それ
ぞれの要素１５，１６，１７，１８及び１９に
10.5Vの安定化電圧を供給し、これらの要素を操
作する。

第２次巻線１１に供給された高周波正弦波信号
は、第１次巻線６の単子に誘導され、スイツチ手
段５を通過して、除波回路８に到達し、さらに帯
域フイルター９に供給されて、アウトプツト１０
において、20〜100KHzの高周波信号が得られる。
低周波信号及び誘導されたすべての寄生信号ある
いは調波信号はすべてとり除かれる。この信号は
例えば計算機により利用することができる。

第２図を参照すると、圧力センサー１５がその
抵抗圧力の関数として変化する単結晶基盤上に拡
散されたストレスゲージブリツジとして配置され
ている。単子１５ａ，１５ｂが10.5Vの安定供給
電圧を受け取り、圧力に応答するセンサーの信号
は単子１５ｃ，１５ｄに発生する。

第３図を参照すると、この図は大型航空機の足
まわりの圧力を測定する装置の固定部分を概略的
に示している。発電機３は低周波正弦曲線信号を
多重及びフイルターユニツト２１に供給し、この
ユニツトからはねじれた対の複数の導線２２ａ，
２２ｂ，……２２ｎが延びてｎ車輪の車軸にそれ
ぞれ取り付けられた第１次巻線６ａ，６ｂ，……
６ｎにそれぞれ結合されている。ねじれた対の導
線は、概略的に示されたスクリーンにより保護さ
れ接地されている。論理処理計算機２３は多重及
びフイルターユニツト２１から測定信号を受け取
り、かつこのユニツトを制御し、アウトプツト２
４を通して装置のコントロールパネルのデイスプ
レー手段（図示せず）に測定信号を供給する。

よつて多重及びフイルターユニツト２１はスイ
ツチ手段５を置換したスイツチ手段及び手段８及
び９を置換した除波手段及び帯域フイルター手段
を含んでいることに注意しなければならない。

さらにそれぞれの変圧器の第１次巻線６ａ，６
ｂ，……６ｎに関連して対応する車輪上にそれぞ
れの第２次巻線が設けられており、それぞれの車
輪上の第２次巻線は、回路２と同様な回路に接続
されていることが理解される。

この装置は以下のような方法で作動する。2000
〜5000Hzの間の低周波交流信号が一定して発電機
３により発生される。計算機２３は発電機のアウ
トプツトを第１の期間の間、例えば数十ミリセコ
ンドの間異なる第１次巻線６ａ，６ｂ，……６ｎ
に連続的に切換える作用をする。この期間の第１
半期は連続操作を確立するために作用する。この
期間の間には要素１８，１９は信号を発生しない
が、あるいは変形例としては多重及びフイルター
装置２１はそのような信号の通過を許さない。第
１半期の後に連続操作が確立されるや否や20〜
100KHzの高周波正弦曲線信号が第２次巻線に供
給され、この信号は対応する車輪上の第１次巻線
に到達し、ついで多重及びフイルターユニツト２
１に到達して、このユニツトからさらに計算機２
３に供給される。この第２半期が終ると計算機２
３は次の車輪に切換わる。計算機２３による利用
の期間は半期のオーダーであるか或いは長い期間
に亘つてもよい、というのは計算機は連続操作を
確立するのに対応する半期の間は測定信号を受け
取らないが作動は可能であるからである。

望ましくは計算機２３は、その絶対値が誤まり
である圧力を検知するかあるいは足まわりの他の
車輪の圧力に比較してその値が正しくない圧力を
検知した場合、同一異常値を３回検知するのを待
つて始めて警告信号を発生するようにプログラム
されている。さらにその部品の大部分が破損した
場合には、圧力警報ではなく、システム警報を発
するように従来と同様な方法で電子部品は配置さ
れている。特に供給導体の破損はシステム警報を
発するようになつている。

離陸操作を急に中止するような行為は厳に慎し
むべきである。

本発明は特別な実施態様について述べられてき
たが、本発明の範囲はそれに限定されるものでな
く、本発明の範囲、あるいは本発明の精神から逸
脱することなく多くの変形が可能であることは理
解されるべきである。