JPS62157523A - 光式ロ−タリエンコ−ダ - Google Patents
光式ロ−タリエンコ−ダInfo
- Publication number
- JPS62157523A JPS62157523A JP60298302A JP29830285A JPS62157523A JP S62157523 A JPS62157523 A JP S62157523A JP 60298302 A JP60298302 A JP 60298302A JP 29830285 A JP29830285 A JP 29830285A JP S62157523 A JPS62157523 A JP S62157523A
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- slit
- light receiving
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- rotary encoder
- light emitting
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Classifications
-
- 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
- G01D5/00—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
- G01D5/26—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 characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—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 characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—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 characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/36—Forming the light into pulses
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、回転角を測定する光式ロータリエンコーダに
係わり、特にセンターデフ機構を備えた4輪駆動車のト
ランスファ内に設けてトルク検出等を行うのに適した光
式ロータリエンコーダに関する。
係わり、特にセンターデフ機構を備えた4輪駆動車のト
ランスファ内に設けてトルク検出等を行うのに適した光
式ロータリエンコーダに関する。
一般に、自動車走行においては、前輪駆動の方が後輪駆
動に比して直進安定性が良いが、コーナリング時には、
戻ろうとするタイヤにハンドルで力を加えなければなら
ないので、前輪駆動の場合曲がりにくい傾向がある。そ
の点、′後輪駆動の方が曲がり易いが、駆動力が強すぎ
ると、回り過ぎてしまう欠点がある。そこで、前輪と後
輪半々位の力で駆動するのが自動車走行上理想的であり
、その点、4輪駆動車は極めて優れている。ところで、
自動車の左右の車輪は、コーナリングの際に旋回半径が
異なるので、この影響を吸収し、スムーズにコーナリン
グを行うために、旋回半径の差に応じて左右の車輪の回
転数差を吸収する機構、すなわちデフ機構(フロントデ
フ、リアデフ)を備えている。この旋回半径の差は、前
輪と後輪との間にも生じるので、4輪駆動車においては
、旋回半径の差に応じて前輪と後輪の回転数差を吸収す
る機構、すなわちセンターデフ機構を備えたものが提案
されている。
動に比して直進安定性が良いが、コーナリング時には、
戻ろうとするタイヤにハンドルで力を加えなければなら
ないので、前輪駆動の場合曲がりにくい傾向がある。そ
の点、′後輪駆動の方が曲がり易いが、駆動力が強すぎ
ると、回り過ぎてしまう欠点がある。そこで、前輪と後
輪半々位の力で駆動するのが自動車走行上理想的であり
、その点、4輪駆動車は極めて優れている。ところで、
自動車の左右の車輪は、コーナリングの際に旋回半径が
異なるので、この影響を吸収し、スムーズにコーナリン
グを行うために、旋回半径の差に応じて左右の車輪の回
転数差を吸収する機構、すなわちデフ機構(フロントデ
フ、リアデフ)を備えている。この旋回半径の差は、前
輪と後輪との間にも生じるので、4輪駆動車においては
、旋回半径の差に応じて前輪と後輪の回転数差を吸収す
る機構、すなわちセンターデフ機構を備えたものが提案
されている。
しかしながら、このセンターデフ機構は、前輪と後輪の
トルクを均等な比率に分配する機能を有するため、駆動
力伝達限界は、前輪あるいは後輪のうちの駆動力の低い
方の値にバランスすることとなる。例えば、前輪の一方
が空転すると、駆動エネルギーはそこに逃げてしまい、
後輪の駆動力は極めて小さくなってしまう。このため、
センターデフ付4輪駆動車は、センターデフ無し4輪駆
動車に比べて、路面摩擦係数が低い時などに、伝達駆動
力が劣ることがある。このことは、例えば加速時のよう
に大きな駆動力を発生させた時に、駆動力を充分に路面
に伝達できず、前輪あるいは後輪のスリップ(空転)な
どの現象として現れる。
トルクを均等な比率に分配する機能を有するため、駆動
力伝達限界は、前輪あるいは後輪のうちの駆動力の低い
方の値にバランスすることとなる。例えば、前輪の一方
が空転すると、駆動エネルギーはそこに逃げてしまい、
後輪の駆動力は極めて小さくなってしまう。このため、
センターデフ付4輪駆動車は、センターデフ無し4輪駆
動車に比べて、路面摩擦係数が低い時などに、伝達駆動
力が劣ることがある。このことは、例えば加速時のよう
に大きな駆動力を発生させた時に、駆動力を充分に路面
に伝達できず、前輪あるいは後輪のスリップ(空転)な
どの現象として現れる。
このような悪影響を防止するために、従来、前輪と後輪
間の動力伝達をセンターデフを介することなく直結させ
るロック機構を設け、加速時或いは悪路走行時のような
大きな駆動力を必要とする時は、センターデフ機構を手
動でロックさせ、大きな駆動力を必要としない通常走行
時には、手動でロックを解除していた。
間の動力伝達をセンターデフを介することなく直結させ
るロック機構を設け、加速時或いは悪路走行時のような
大きな駆動力を必要とする時は、センターデフ機構を手
動でロックさせ、大きな駆動力を必要としない通常走行
時には、手動でロックを解除していた。
しかしながら、センターデフ機構をロックして走行して
いる場合、コーナリング時、旋回半径が小さいと、前輪
側の回転数が後輪側の回転数よりも大きくなりすぎ、そ
の結果、前輪側に負トルクが発生し、あたかも前輪側の
みにブレーキがかかるというタイトコーナブレーキング
現象が生じる。
いる場合、コーナリング時、旋回半径が小さいと、前輪
側の回転数が後輪側の回転数よりも大きくなりすぎ、そ
の結果、前輪側に負トルクが発生し、あたかも前輪側の
みにブレーキがかかるというタイトコーナブレーキング
現象が生じる。
この現象のため、車速か大きく、旋回による遠心力が大
きい場合、タイヤが遠心方向に横滑りし、前後輪の回転
数差は、タイヤの滑りで吸収されることになり、コーナ
リング時の走行安定性に悪影響を及ぼすという問題を生
じていた。また、手動でセンターデフ機構のロックを解
除するにしても、路面状態を正確に判断できないため、
本質的な解決にはならない。
きい場合、タイヤが遠心方向に横滑りし、前後輪の回転
数差は、タイヤの滑りで吸収されることになり、コーナ
リング時の走行安定性に悪影響を及ぼすという問題を生
じていた。また、手動でセンターデフ機構のロックを解
除するにしても、路面状態を正確に判断できないため、
本質的な解決にはならない。
このように、センターデフ機構をロックして走行してい
る場合、タイトコーナブレーキング現象が生じるが、こ
れを確実に回避するためには、前輪のトルクを絶えず監
視し、例えば負トルクが発生した場合に、自動的にセン
ターデフ機構のロックを解除してやる必要がある。そこ
で、駆動輪のトルクを測定する必要が生じるが、駆動輪
のトルク測定には、駆動軸の捩じれ角を測定することが
考えられる。
る場合、タイトコーナブレーキング現象が生じるが、こ
れを確実に回避するためには、前輪のトルクを絶えず監
視し、例えば負トルクが発生した場合に、自動的にセン
ターデフ機構のロックを解除してやる必要がある。そこ
で、駆動輪のトルクを測定する必要が生じるが、駆動輪
のトルク測定には、駆動軸の捩じれ角を測定することが
考えられる。
ところで、軸等の捩じれ角のような回転角を測定する手
段として、一般に、光式のロータリエンコーダが知られ
ている。
段として、一般に、光式のロータリエンコーダが知られ
ている。
第1O図は、このような従来の光式ロータリエンコーダ
を示し、第11図は、第10図の光式ロークリエンコー
ダを用いた回転角測定装置のブロック構成図である。
を示し、第11図は、第10図の光式ロークリエンコー
ダを用いた回転角測定装置のブロック構成図である。
図中、1.2は円周方向に沿ってスリットを設けたスリ
ット板、3はスリット板1に設けたスリット、4.5は
スリット3に対し互いに1/4ピッチずらせてスリット
板2に設けたスリット、6゜7は発光素子、8.9は受
光素子、10.11は増幅回路、12.13は増幅回路
10.11の出力と一定基準電圧とを比較して、増幅回
路出力が基準電圧以上のときに出力を出す比較回路、1
4゜15は出力回路である。
ット板、3はスリット板1に設けたスリット、4.5は
スリット3に対し互いに1/4ピッチずらせてスリット
板2に設けたスリット、6゜7は発光素子、8.9は受
光素子、10.11は増幅回路、12.13は増幅回路
10.11の出力と一定基準電圧とを比較して、増幅回
路出力が基準電圧以上のときに出力を出す比較回路、1
4゜15は出力回路である。
今、スリット板1.2が相対的に回転すると、受光素子
8.9からは90度位相のずれた出力が得られ、どちら
の位相が進んでいるかにより回転方向が判別される。そ
して比較回路12.13でこの出力と一定基準電圧とが
比較され、該出力が一定基準電圧以上のときに出力回路
14.15からパルス出力が得られ、これを積分するこ
とにより相対回転角が測定される。
8.9からは90度位相のずれた出力が得られ、どちら
の位相が進んでいるかにより回転方向が判別される。そ
して比較回路12.13でこの出力と一定基準電圧とが
比較され、該出力が一定基準電圧以上のときに出力回路
14.15からパルス出力が得られ、これを積分するこ
とにより相対回転角が測定される。
ところで、光式ロータリーエンコーダは、通常シールさ
れたパッケージ状の容器等に収納して油末等が飛散しな
い好環境下で使用されている。そこでこの光式ロークリ
エンコーダをトランスミッション等の中に配置し、前述
した第11図の測定装置を構成して駆動軸の捩じれ角を
測定しようとすると、エンコーダを油中に没しさせなけ
ればならず、油は温度により光の透過率が変化し、特に
、油が汚れているような場合は光の透過率が低下し、受
光素子8.9の受光量が減少してしまい、正確な角度測
定ができなくなるばかりか、場合によっては測定不能に
なってしまう。
れたパッケージ状の容器等に収納して油末等が飛散しな
い好環境下で使用されている。そこでこの光式ロークリ
エンコーダをトランスミッション等の中に配置し、前述
した第11図の測定装置を構成して駆動軸の捩じれ角を
測定しようとすると、エンコーダを油中に没しさせなけ
ればならず、油は温度により光の透過率が変化し、特に
、油が汚れているような場合は光の透過率が低下し、受
光素子8.9の受光量が減少してしまい、正確な角度測
定ができなくなるばかりか、場合によっては測定不能に
なってしまう。
第12図はこうした様子を説明するための図で、図中、
al 、t)I は空中、az、btは油中、al、b
3は汚れた油中におけるそれぞれ受光素子8.9の出力
、波形c、、d、は空中、c、、d2は油中におけるそ
れぞれ比較回路12.13の出力、レベルeは比較回路
12.13に加えられる一定基準電圧、レベルfは発、
受光素子間を完全に遮光した時の受光素子出力である。
al 、t)I は空中、az、btは油中、al、b
3は汚れた油中におけるそれぞれ受光素子8.9の出力
、波形c、、d、は空中、c、、d2は油中におけるそ
れぞれ比較回路12.13の出力、レベルeは比較回路
12.13に加えられる一定基準電圧、レベルfは発、
受光素子間を完全に遮光した時の受光素子出力である。
次に作用を説明すると、ロータリエンコーダが空中に置
かれている場合には、受光素子への光量が十分であるの
で、受光素子8.9からは90’位相の異なる出力aI
、b+が得られ、この出力と一定基準電圧eとが比較さ
れてパルス出力C8、dlが得られ、これを積分するこ
とにより涙じれ角が測定される。ロークリエンコーダが
油中に置かれている場合には、空中に比して受光素子8
゜9への光量が減少するので、受光素子出力は減少して
a、 、l>、のようになり、これと一定基準電圧eと
が比較される結果、出力パルスはc、、d2のように幅
の狭いものとなる。ロークリエンコーダが汚れた油中に
置かれている場合には、受光素子8.9への光量はさら
に減少して、受光素子出力はa3、b3のようになって
一定基準電圧eより小さくなってしまい、比較回路12
.13からはパルス出力が得られなくなり、測定不能に
なってしまう。
かれている場合には、受光素子への光量が十分であるの
で、受光素子8.9からは90’位相の異なる出力aI
、b+が得られ、この出力と一定基準電圧eとが比較さ
れてパルス出力C8、dlが得られ、これを積分するこ
とにより涙じれ角が測定される。ロークリエンコーダが
油中に置かれている場合には、空中に比して受光素子8
゜9への光量が減少するので、受光素子出力は減少して
a、 、l>、のようになり、これと一定基準電圧eと
が比較される結果、出力パルスはc、、d2のように幅
の狭いものとなる。ロークリエンコーダが汚れた油中に
置かれている場合には、受光素子8.9への光量はさら
に減少して、受光素子出力はa3、b3のようになって
一定基準電圧eより小さくなってしまい、比較回路12
.13からはパルス出力が得られなくなり、測定不能に
なってしまう。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、トラン
スミフシロン内等の油中で使用し、温度変化等により油
の光透過率が変化したり、油が汚れて光量が減少しても
、正確に駆動軸の捩じれ角等の回転角を測定できる光式
ロータリエンコーダを提供することを目的とする。
スミフシロン内等の油中で使用し、温度変化等により油
の光透過率が変化したり、油が汚れて光量が減少しても
、正確に駆動軸の捩じれ角等の回転角を測定できる光式
ロータリエンコーダを提供することを目的とする。
そのために本発明の光式ロータリエンコーダは、それぞ
れスリットを設けた対向する2枚のスリット板と、前記
スリット板を挟んで設けられ、2枚のスリー/ ト仮の
相対回転に応じて出力を発する第1の発・受光素子対と
、光度補正用の第2の発・受光素子対とを備え、前記第
2の発・受光素子対出力により補正用基準電圧を得、前
記補正用基準電圧により第1の発・受光素子対出力を補
正する光式ロータリエンコーダ及びそれぞれスリットを
設けた対向する2枚のスリット板と、前記スリット板を
挟んで設けられ、2枚のスリット板の相対回転に応じて
出力を発する第1の発・受光素子対と、光度補正用の第
2の発・受光素子対と、前記“第2の発・受光素子出力
から得られた補正用基準電圧により第1の発・受光素子
出力を補正する手段とを備え、前記2枚のスリット板の
一方を差動機構のサイドギヤにより駆動される車輪駆動
用の第1のシャフトに、他方を前記サイドギヤにより駆
動される第2のシャフトに接続した光式ロータリエンコ
ーダを特徴とするものである。
れスリットを設けた対向する2枚のスリット板と、前記
スリット板を挟んで設けられ、2枚のスリー/ ト仮の
相対回転に応じて出力を発する第1の発・受光素子対と
、光度補正用の第2の発・受光素子対とを備え、前記第
2の発・受光素子対出力により補正用基準電圧を得、前
記補正用基準電圧により第1の発・受光素子対出力を補
正する光式ロータリエンコーダ及びそれぞれスリットを
設けた対向する2枚のスリット板と、前記スリット板を
挟んで設けられ、2枚のスリット板の相対回転に応じて
出力を発する第1の発・受光素子対と、光度補正用の第
2の発・受光素子対と、前記“第2の発・受光素子出力
から得られた補正用基準電圧により第1の発・受光素子
出力を補正する手段とを備え、前記2枚のスリット板の
一方を差動機構のサイドギヤにより駆動される車輪駆動
用の第1のシャフトに、他方を前記サイドギヤにより駆
動される第2のシャフトに接続した光式ロータリエンコ
ーダを特徴とするものである。
本発明の光式ロークリエンコーダは、2枚のスリット板
の相対回転に応じて出力を発する発・受光素子対に加え
て補正用の発・受光素子対を設け、前記補正用発・受光
素子対の出力から補正用基準電圧を発生させ、該基準電
圧をスレッショールドとして、相対回転に応じた出力を
発生させているので、発光素子の発光量の減少や、光の
透過率低下等により受光素子の受光量が減少しても、そ
れに応じて補正用基準電圧も変化し、常に正確に相対回
転角に応じた出力パルスが得られる。従って、このロー
タリエンコーダを自動車の伝達系に配置して駆動トルク
測定を行うに際し、温度や汚れにより油の光透過率が変
化しても、正確に駆動軸のねじれ、即ち駆動トルクの測
定を行うことが可能となる。
の相対回転に応じて出力を発する発・受光素子対に加え
て補正用の発・受光素子対を設け、前記補正用発・受光
素子対の出力から補正用基準電圧を発生させ、該基準電
圧をスレッショールドとして、相対回転に応じた出力を
発生させているので、発光素子の発光量の減少や、光の
透過率低下等により受光素子の受光量が減少しても、そ
れに応じて補正用基準電圧も変化し、常に正確に相対回
転角に応じた出力パルスが得られる。従って、このロー
タリエンコーダを自動車の伝達系に配置して駆動トルク
測定を行うに際し、温度や汚れにより油の光透過率が変
化しても、正確に駆動軸のねじれ、即ち駆動トルクの測
定を行うことが可能となる。
〔実施例)
以下、実施例を図面を参照しつつ説明する。
第1図は本発明による光式ロータリエンコーダの光度補
正に用いられるロークリエンコーダを示し、第2図は、
第1図の光式ロータリエンコーダを用いた回転角測定装
置のブロック構成図、第3図は第2図の回転角測定装置
の各部出力波形図で、それぞれ第10図、第11図、第
12図と同一記号は同一内容を示している0図中38.
3tはスリット板1の内外周に設けた同一のスリット、
4.5はスリット板2の内外周に設けた互いに1/4ピ
ッチずらせたスリット、16.17は、環境状況を判定
する一対の発・受光素子、18は受光素子17の出力を
所定のレベルに増幅する増幅回路、レベルg+ *
gz + gsは、それぞれ空中、油中、汚れた油中
における受光素子17の出力、波形C1,d3は汚れた
油中における比較回路12.13の出力、レベルel
l el 1 elは、それぞれ空中、油中、汚れ
た油中における比較回路12゜13の一方の入力として
加えられる基準電圧である。
正に用いられるロークリエンコーダを示し、第2図は、
第1図の光式ロータリエンコーダを用いた回転角測定装
置のブロック構成図、第3図は第2図の回転角測定装置
の各部出力波形図で、それぞれ第10図、第11図、第
12図と同一記号は同一内容を示している0図中38.
3tはスリット板1の内外周に設けた同一のスリット、
4.5はスリット板2の内外周に設けた互いに1/4ピ
ッチずらせたスリット、16.17は、環境状況を判定
する一対の発・受光素子、18は受光素子17の出力を
所定のレベルに増幅する増幅回路、レベルg+ *
gz + gsは、それぞれ空中、油中、汚れた油中
における受光素子17の出力、波形C1,d3は汚れた
油中における比較回路12.13の出力、レベルel
l el 1 elは、それぞれ空中、油中、汚れ
た油中における比較回路12゜13の一方の入力として
加えられる基準電圧である。
次に作用を説明すると、先ず、空中の場合、スリットを
介さずに、受光素子17から得られる最大出力g+ と
遮光時電圧rとの電圧差に適当な係数を乗じて得られる
レベルに相当する出力e、を増幅回路18から得て、こ
れを基準電圧として比較回路12.13に加える。比較
回路では、第11図の場合と同様に、内外周のスリット
に対応した受光素子8.9から得られる90度位相のず
れた出力aI+ b+ とレベルe1とを比較し、a
l+b、がelより大きい期間、パルス’I+dlを出
力し、これを積分することにより回転角が測定される0
次に油中の場合、受光素子8,9から得られる出力a!
+ b!が小さくなり、受光素子17から得られる最
大出力電圧g2も減少し、それに伴い増幅回路1Bから
得られる基準電圧e2も減少する。その結果比較回路1
2.13からは、空中の場合のパルス出力CI+dl
と同様のパルス出力c!+ d!が得られる。同様に
汚れた油中で、受光素子8.9の出力がa3+に’!の
ように減少しても、同様に最大出力電圧g、も減少し、
その結果基準電圧e、が減少するので、比較回路12.
13からはパルス出力’3+ d!が得られる。従っ
て、光の透過率が低下し、受光素子への光量が減少して
も・、正確にスリットを通過した光によるパルス出力が
得られ、回転角測定を行うことができる 第4図は、本発明による他の実施例で、一方のスリット
板2を大きくし、その最外周部に、受光素子8.9の出
力の平均出力が得られるようなスリットを形成した例で
ある。
介さずに、受光素子17から得られる最大出力g+ と
遮光時電圧rとの電圧差に適当な係数を乗じて得られる
レベルに相当する出力e、を増幅回路18から得て、こ
れを基準電圧として比較回路12.13に加える。比較
回路では、第11図の場合と同様に、内外周のスリット
に対応した受光素子8.9から得られる90度位相のず
れた出力aI+ b+ とレベルe1とを比較し、a
l+b、がelより大きい期間、パルス’I+dlを出
力し、これを積分することにより回転角が測定される0
次に油中の場合、受光素子8,9から得られる出力a!
+ b!が小さくなり、受光素子17から得られる最
大出力電圧g2も減少し、それに伴い増幅回路1Bから
得られる基準電圧e2も減少する。その結果比較回路1
2.13からは、空中の場合のパルス出力CI+dl
と同様のパルス出力c!+ d!が得られる。同様に
汚れた油中で、受光素子8.9の出力がa3+に’!の
ように減少しても、同様に最大出力電圧g、も減少し、
その結果基準電圧e、が減少するので、比較回路12.
13からはパルス出力’3+ d!が得られる。従っ
て、光の透過率が低下し、受光素子への光量が減少して
も・、正確にスリットを通過した光によるパルス出力が
得られ、回転角測定を行うことができる 第4図は、本発明による他の実施例で、一方のスリット
板2を大きくし、その最外周部に、受光素子8.9の出
力の平均出力が得られるようなスリットを形成した例で
ある。
図において、19は、スリット板2の最外周部に設けら
れ、スリット幅が狭く、ピッチ幅の小さいスリット、2
0.21はスリット19を挟んで対向した発・受光素子
である。
れ、スリット幅が狭く、ピッチ幅の小さいスリット、2
0.21はスリット19を挟んで対向した発・受光素子
である。
このように、スリット19の幅を適当に狭くしピッチ幅
を適当に小さくすることにより、受光素−子21からは
、受光素子8,9の平均出力相当の出力が得られるので
、これを第3図の場合と同様に基準レベルe、〜e、と
して用いれば、光の透過率が変化しても正確な回転角測
定ができる。
を適当に小さくすることにより、受光素−子21からは
、受光素子8,9の平均出力相当の出力が得られるので
、これを第3図の場合と同様に基準レベルe、〜e、と
して用いれば、光の透過率が変化しても正確な回転角測
定ができる。
第5図は本発明による他の実施例で、スリット板2に、
スリット・4又は5と180度位相の異なる出力が得ら
れるスリット22を設けた光式ロークリエンコーダ、第
6図は第5図のエンコーダを用いた回転角測定装置のブ
ロック構成図、第7図は第6図の装置の各部波形図で、
第1図、第2図と同一記号は同一内容を示している。
スリット・4又は5と180度位相の異なる出力が得ら
れるスリット22を設けた光式ロークリエンコーダ、第
6図は第5図のエンコーダを用いた回転角測定装置のブ
ロック構成図、第7図は第6図の装置の各部波形図で、
第1図、第2図と同一記号は同一内容を示している。
図において、22はスリット4又は5と1/2ピッチず
らして設けたスリット、23はスリット板1に設けられ
、スリット22に対応したスリット31.32と同様の
スリット、24.25はスリット22.23を挟んで対
向配置した発・受光素子、26は増幅回路、27は加算
回路である。
らして設けたスリット、23はスリット板1に設けられ
、スリット22に対応したスリット31.32と同様の
スリット、24.25はスリット22.23を挟んで対
向配置した発・受光素子、26は増幅回路、27は加算
回路である。
次に作用を説明すると、スリット板の相対回転に応じて
回転角測定用の受光素子8.9からそれぞれ波形a、
b (第7図)のような出力が得られ、受光素子からは
、波形すと位相が180度異なる出力すが得られる。1
80度位相の異なる両出力を加算回路27で加えること
により両者の平均値eが得られ、これは、光の透過率が
変化し、出力a、bが変化しても、常に波形a、bの変
動分(交流分)の零レベルを示すので、レベルeを比較
回路12.13の基準電圧として加えてやれば、第3図
の場合と同様に、空中、油中、汚れた油中等により受光
量が変化しても、比較回路12.13からは一定幅のパ
ルス出力が得られ、正確な回転角測定ができる。
回転角測定用の受光素子8.9からそれぞれ波形a、
b (第7図)のような出力が得られ、受光素子からは
、波形すと位相が180度異なる出力すが得られる。1
80度位相の異なる両出力を加算回路27で加えること
により両者の平均値eが得られ、これは、光の透過率が
変化し、出力a、bが変化しても、常に波形a、bの変
動分(交流分)の零レベルを示すので、レベルeを比較
回路12.13の基準電圧として加えてやれば、第3図
の場合と同様に、空中、油中、汚れた油中等により受光
量が変化しても、比較回路12.13からは一定幅のパ
ルス出力が得られ、正確な回転角測定ができる。
なお、以上の説明では、内外周に1/4ピッチずらせた
スリットを設けたスリット板を使用して90度位相のず
れた出力を得ているが、内外周に1/8ピッチずれた同
一形状のスリットを設けた同しスリット板を向かい合わ
せて使用することにり、90度位相のずれた出力を得る
ようにしてもよい。この場合は、一種類のスリット板を
作成するのみでよい。
スリットを設けたスリット板を使用して90度位相のず
れた出力を得ているが、内外周に1/8ピッチずれた同
一形状のスリットを設けた同しスリット板を向かい合わ
せて使用することにり、90度位相のずれた出力を得る
ようにしてもよい。この場合は、一種類のスリット板を
作成するのみでよい。
第8図は本発明のロークリエンコーダを適用したセンタ
ーデフ付4輪駆動車の動力伝達系を示す図で、第9図は
エンコーダ部分の拡大図である。
ーデフ付4輪駆動車の動力伝達系を示す図で、第9図は
エンコーダ部分の拡大図である。
図中、30はトランスファ、Aはセンターデフ機構、B
はフロントデフ機構、31はリングギヤ、32はフロン
トデフケース、33はセンターデフ用クラッチ、34は
円錐コロ軸受、35は第一中空シャフト、36はデフキ
ャリヤ、37はデフピニオン、38.39はサイドギヤ
、40は第2中空シヤフト、41はデフキャリヤ、42
はデフピニオン、43.44はサイドギヤ、45は左前
輪駆動軸、46は第3中空シヤフト、47は第4中空シ
ヤフト、48はシャフト、49は右前輪駆動軸、50は
センターデフケース、51は後輪駆動用リングギヤ、5
2はギヤ、53はドライブピニオンシャフト、54は細
長いロッド、55はロッドの先端に設けられたロッド、
56は第4中空シヤフトに設けられた窓、57は円筒体
、5日は円筒体に設けられたスリット板、59は第4中
空シヤフト47に固着されたスリット板、60は回転角
ピックアップ機構を示す。
はフロントデフ機構、31はリングギヤ、32はフロン
トデフケース、33はセンターデフ用クラッチ、34は
円錐コロ軸受、35は第一中空シャフト、36はデフキ
ャリヤ、37はデフピニオン、38.39はサイドギヤ
、40は第2中空シヤフト、41はデフキャリヤ、42
はデフピニオン、43.44はサイドギヤ、45は左前
輪駆動軸、46は第3中空シヤフト、47は第4中空シ
ヤフト、48はシャフト、49は右前輪駆動軸、50は
センターデフケース、51は後輪駆動用リングギヤ、5
2はギヤ、53はドライブピニオンシャフト、54は細
長いロッド、55はロッドの先端に設けられたロッド、
56は第4中空シヤフトに設けられた窓、57は円筒体
、5日は円筒体に設けられたスリット板、59は第4中
空シヤフト47に固着されたスリット板、60は回転角
ピックアップ機構を示す。
一般に、センターデフ付4輪駆動車において、エンジン
をフロント側に載置した場合には、第8図に示すような
駆動力伝達機構となる。即ち、エンジンの回転は、自動
変速機構(図示せず)を介して適宜変速され、トランス
ファ30内に配置されたリングギヤ31を介してフロン
トデフケース32に伝達される。そして、通常の走行時
においてはセンターデフ用クラッチ33は解放状態にあ
り、この状態ではフロントデフケース32の回転は第一
中空シャフト35を介してセンターデフ機構Aのデフキ
ャリヤ36に伝達され、更にデフピニオン37から左右
のサイドギヤ38.39に伝達される。そして、左サイ
ドギヤ3日の回転は第2中空シヤフト40を介してフロ
ントデフ機構Bのデフキャリヤ41に伝達され、更にデ
フピニオン42から左右のサイドギヤ43.44に伝達
される。
をフロント側に載置した場合には、第8図に示すような
駆動力伝達機構となる。即ち、エンジンの回転は、自動
変速機構(図示せず)を介して適宜変速され、トランス
ファ30内に配置されたリングギヤ31を介してフロン
トデフケース32に伝達される。そして、通常の走行時
においてはセンターデフ用クラッチ33は解放状態にあ
り、この状態ではフロントデフケース32の回転は第一
中空シャフト35を介してセンターデフ機構Aのデフキ
ャリヤ36に伝達され、更にデフピニオン37から左右
のサイドギヤ38.39に伝達される。そして、左サイ
ドギヤ3日の回転は第2中空シヤフト40を介してフロ
ントデフ機構Bのデフキャリヤ41に伝達され、更にデ
フピニオン42から左右のサイドギヤ43.44に伝達
される。
そして、左サイドギヤ43から左前輪駆動軸45へ伝達
され、右サイドギヤ44からは、第3中空シヤフト46
、該シャフトとスプライン結合している第4中空シヤフ
ト、第4中空シヤフトとスプライン結合しているシャフ
ト4日を介して右前輪駆動軸49へ伝達される。一方、
右サイドギヤ39の回転は該ギヤとスプライン結合して
いるセンターデフケース50に伝達され、更に、後輪駆
動用リングギヤ51及びギヤ52を介してドライブピニ
オンシャフト53に伝達され、そして図示しないプロペ
ラシャフト及びリヤデフ装置を介して左右の後輪駆動軸
に伝達される。
され、右サイドギヤ44からは、第3中空シヤフト46
、該シャフトとスプライン結合している第4中空シヤフ
ト、第4中空シヤフトとスプライン結合しているシャフ
ト4日を介して右前輪駆動軸49へ伝達される。一方、
右サイドギヤ39の回転は該ギヤとスプライン結合して
いるセンターデフケース50に伝達され、更に、後輪駆
動用リングギヤ51及びギヤ52を介してドライブピニ
オンシャフト53に伝達され、そして図示しないプロペ
ラシャフト及びリヤデフ装置を介して左右の後輪駆動軸
に伝達される。
また、雪路、砂道等で大きな駆動力を必要とする場合、
また車輪がスリップを生じるILれがある場合には、セ
ンターデフ用クラッチ33を係合させ、センターデフ機
構Aをロックさせる。この状態ではフロントデフケース
32の回転はセンターデフ用クラッチ33を介して直接
、フロントデフ機構Bのデフキャリヤ41に伝達され、
更にデフピニオン42から左右のサイドギヤ43.44
に伝達されてそれぞれ左右の前輪駆動軸44.49に伝
達される。これと同時に、フロントデフケース32及び
デフキャリヤ41とそれ′ぞれ中空シャフト35.40
を介して一体となっているセンターデフ装置Aのデフキ
ャリヤ36及び左サイドギヤ38が差動運動することな
く一体に回転され、更にこの回転はセンターデフケース
50に伝達される。これにより、前輪駆動用のデフキャ
リヤ41と同速度の回転が後輪駆動用リングギヤ51に
伝達されて、左右の後輪駆動軸が駆動される。
また車輪がスリップを生じるILれがある場合には、セ
ンターデフ用クラッチ33を係合させ、センターデフ機
構Aをロックさせる。この状態ではフロントデフケース
32の回転はセンターデフ用クラッチ33を介して直接
、フロントデフ機構Bのデフキャリヤ41に伝達され、
更にデフピニオン42から左右のサイドギヤ43.44
に伝達されてそれぞれ左右の前輪駆動軸44.49に伝
達される。これと同時に、フロントデフケース32及び
デフキャリヤ41とそれ′ぞれ中空シャフト35.40
を介して一体となっているセンターデフ装置Aのデフキ
ャリヤ36及び左サイドギヤ38が差動運動することな
く一体に回転され、更にこの回転はセンターデフケース
50に伝達される。これにより、前輪駆動用のデフキャ
リヤ41と同速度の回転が後輪駆動用リングギヤ51に
伝達されて、左右の後輪駆動軸が駆動される。
次に、前輪駆動軸のトルク測定、即ち、駆動軸のねじれ
角測定について説明すると、右サイドギヤ44の回転は
、第3中空シヤフト46に伝達され、同時に、第3中空
シヤフトに根本部Cで圧入されているロッド54に伝達
される。第3中空シヤフト46は、スリット板59が固
着された第4中空シヤフト47、シャフト48を介して
右前輪駆動軸49を駆動しており、一方、ロフト54は
コンド551円筒体57を介してスリット板58を駆動
しているのみで、無負荷状態で自由回転している。
角測定について説明すると、右サイドギヤ44の回転は
、第3中空シヤフト46に伝達され、同時に、第3中空
シヤフトに根本部Cで圧入されているロッド54に伝達
される。第3中空シヤフト46は、スリット板59が固
着された第4中空シヤフト47、シャフト48を介して
右前輪駆動軸49を駆動しており、一方、ロフト54は
コンド551円筒体57を介してスリット板58を駆動
しているのみで、無負荷状態で自由回転している。
従って、右前輪を浮かした無負荷状態であれば、スリッ
ト!、!j5B、59は同期して回転するが、右前輪に
負荷がかかると、第3中空シヤフト46がねじれ、その
結果スリット板59は、スリット板58に対して回転位
相が遅れ、両者間には相対回転が生ずる。この相対回転
を、前述したように発・受光素子61.62により検出
する。この場合、ピックアップ機構60は、受光素子が
周囲光を検出しないように、完全に周囲を遮光するよう
に構成する。こうして受光素子から得られた出力は、前
述した基準電圧と比較され、正確な相対回転角測定が行
われ、右前軸駆動軸の負荷トルクが測定される。
ト!、!j5B、59は同期して回転するが、右前輪に
負荷がかかると、第3中空シヤフト46がねじれ、その
結果スリット板59は、スリット板58に対して回転位
相が遅れ、両者間には相対回転が生ずる。この相対回転
を、前述したように発・受光素子61.62により検出
する。この場合、ピックアップ機構60は、受光素子が
周囲光を検出しないように、完全に周囲を遮光するよう
に構成する。こうして受光素子から得られた出力は、前
述した基準電圧と比較され、正確な相対回転角測定が行
われ、右前軸駆動軸の負荷トルクが測定される。
なお上記実施例では、第3中空シヤフトを前輪駆動用と
したが、逆にロッド54を前輪駆動用とし、第3中空シ
ヤフトでスリット板58を回転させるように構成しても
よい。また、受光素子が複数のスリットを通過した光を
うけるようにすれば、両スリット板の回転による光の断
続を拾わないで、両スリット板の相対回転によるスリッ
ト通過光量の変化のみを検出することができる。
したが、逆にロッド54を前輪駆動用とし、第3中空シ
ヤフトでスリット板58を回転させるように構成しても
よい。また、受光素子が複数のスリットを通過した光を
うけるようにすれば、両スリット板の回転による光の断
続を拾わないで、両スリット板の相対回転によるスリッ
ト通過光量の変化のみを検出することができる。
以上のように本発明によれば、光式ロークリリエンコー
ダを用いて捩じれ角等の回転角を測定するに際し、補正
用発・受光素子により環境状況を判定し、判定結果によ
り比較基準電圧を補正するようにしたので発光素子の発
光量低下や悪環境による光の透過率低下等により受光素
子の発光量が減少しても常に一定幅のパルス出力を得る
ことができ正確な回転角測定が可能となる。従って4輪
駆動車等のトランスファ内の油中にエンコーダを配置し
、駆動軸のトルク、即ち捩じれ角等の測定を正確に行う
ことができる。
ダを用いて捩じれ角等の回転角を測定するに際し、補正
用発・受光素子により環境状況を判定し、判定結果によ
り比較基準電圧を補正するようにしたので発光素子の発
光量低下や悪環境による光の透過率低下等により受光素
子の発光量が減少しても常に一定幅のパルス出力を得る
ことができ正確な回転角測定が可能となる。従って4輪
駆動車等のトランスファ内の油中にエンコーダを配置し
、駆動軸のトルク、即ち捩じれ角等の測定を正確に行う
ことができる。
第1図は本発明による光式ロータリエンコーダの一実施
例を示す図、第2図は本発明による光式ロータリエンコ
ーダを用いた回転角測定装置のブロック構成図、第3図
は第2図の回転角測定装置の各部波形図、第4図、第5
図は本発明による光式ロータリエンコーダの他の実施例
を示す図、第6図は第5図のエンコーダを用いた回転角
測定装置のブロック構成図、第7図は第6図の回転角測
定装置の各部波形図、第8図は本発明による光式ロータ
リエンコーダをセンターデフ付4輪駆動車の動力伝達系
に適用した例を示す図、第9図は第8図の部分拡大図、
第10図は従来の光式ロータリエンコーダを示す図、第
11図は第1O図の光式ロータリエンコーダを用いた従
来の回転角測定装置のブロック構成図、第12図は第1
1図の回転角測定装置における各部波形図である。 1.2・・・スリット板、31,3□、4,5.19.
22.23・・・スリット、6,7.16,20゜24
・・・発光素子、8,9.17,21.25・・・受光
素子、10,11.18.26・・・増幅回路、12.
13・・・比較回路、14.15・・・出力回路、30
・・・トランスファ、A・・・センターデフ機構、B・
・・フロントデフ機構、31・・・リングギヤ、32・
・・フロントデフケース、33・・・センターデフ用ク
ラ7チ、34・・・円錐コロ軸受、35・・・第一中空
シャフト、36.41・・・デフキャリヤ、37.42
・・・デフビニオン、38,39,43.44・・・サ
イドギヤ、40・・・第2中空シヤフト、44.49・
・・前輪駆動軸、46・・・第3中空シヤフト、47・
・・第4中空シャフト、4日・・・シャフト、5o・・
・センターデフケース、51・・・第2リングギヤ、5
2・・・ギヤ、53・・・ドライブピニオンシャフト、
54.55・・・ロッド、56・・・窓、57・・・円
筒体、5日、59・・・スリット板、60・・・回転角
ピックアップ機構。 出 願 人 アイシン・ワーナー株式会社代理人弁理
士 蛭 川 昌 信(外2名)図■の浄書(内容に変更
なし) 第7図 第10図 i 第11図 L−一−−J 手 続 主甫 正 書 (方式) 昭和61年 6月 3日 2、発明の名称 光式ロークリエンコーダ3、補正をす
る者 事件との関係 特許出願人 住 所 愛知県安城市藤井町富根10番地名 称
アイシン・ワーナー株式会社4、代理人
例を示す図、第2図は本発明による光式ロータリエンコ
ーダを用いた回転角測定装置のブロック構成図、第3図
は第2図の回転角測定装置の各部波形図、第4図、第5
図は本発明による光式ロータリエンコーダの他の実施例
を示す図、第6図は第5図のエンコーダを用いた回転角
測定装置のブロック構成図、第7図は第6図の回転角測
定装置の各部波形図、第8図は本発明による光式ロータ
リエンコーダをセンターデフ付4輪駆動車の動力伝達系
に適用した例を示す図、第9図は第8図の部分拡大図、
第10図は従来の光式ロータリエンコーダを示す図、第
11図は第1O図の光式ロータリエンコーダを用いた従
来の回転角測定装置のブロック構成図、第12図は第1
1図の回転角測定装置における各部波形図である。 1.2・・・スリット板、31,3□、4,5.19.
22.23・・・スリット、6,7.16,20゜24
・・・発光素子、8,9.17,21.25・・・受光
素子、10,11.18.26・・・増幅回路、12.
13・・・比較回路、14.15・・・出力回路、30
・・・トランスファ、A・・・センターデフ機構、B・
・・フロントデフ機構、31・・・リングギヤ、32・
・・フロントデフケース、33・・・センターデフ用ク
ラ7チ、34・・・円錐コロ軸受、35・・・第一中空
シャフト、36.41・・・デフキャリヤ、37.42
・・・デフビニオン、38,39,43.44・・・サ
イドギヤ、40・・・第2中空シヤフト、44.49・
・・前輪駆動軸、46・・・第3中空シヤフト、47・
・・第4中空シャフト、4日・・・シャフト、5o・・
・センターデフケース、51・・・第2リングギヤ、5
2・・・ギヤ、53・・・ドライブピニオンシャフト、
54.55・・・ロッド、56・・・窓、57・・・円
筒体、5日、59・・・スリット板、60・・・回転角
ピックアップ機構。 出 願 人 アイシン・ワーナー株式会社代理人弁理
士 蛭 川 昌 信(外2名)図■の浄書(内容に変更
なし) 第7図 第10図 i 第11図 L−一−−J 手 続 主甫 正 書 (方式) 昭和61年 6月 3日 2、発明の名称 光式ロークリエンコーダ3、補正をす
る者 事件との関係 特許出願人 住 所 愛知県安城市藤井町富根10番地名 称
アイシン・ワーナー株式会社4、代理人
Claims (20)
- (1)それぞれスリットを設けた対向する2枚のスリッ
ト板と、前記スリット板を挟んで設けられ、2枚のスリ
ット板の相対回転に応じて出力を発する第1の発・受光
素子対と、光度補正用の第2の発・受光素子対とを備え
、前記第2の発・受光素子対出力により補正用基準電圧
を得、前記補正用基準電圧により第1の発・受光素子対
出力を補正することを特徴とする光式ロータリエンコー
ダ。 - (2)前記第1の発・受光素子対は、互いに1/4ピッ
チずらして設けたスリットを挟んで対向配置した2組の
発・受光素子からなる特許請求の範囲第1項記載の光式
ロータリエンコーダ。 - (3)前記2枚のスリット板は、内外周に1/8ピッチ
ずらしたスリットを設けたスリット板を互いに向かい合
わせたものである特許請求の範囲第1項記載の光式ロー
タリエンコーダ。 - (4)前記第2の発・受光素子対は、前記スリット板を
挟まない位置に対向して設けられている特許請求の範囲
第1項乃至第3項のうち何れか1項記載の光式ロータリ
エンコーダ。 - (5)前記第2の発・受光素子対は、前記スリット板の
一方に設けられ、前記第1の発・受光素子対の平均出力
が得られるスリットを挟んで設けられている特許請求の
範囲第1項乃至第3項のうち何れか1項記載の光式ロー
タリエンコーダ。 - (6)前記平均出力が得られるスリットは、スリット幅
が狭く、ピッチが小さいことを特徴とする特許請求の範
囲第5項記載の光式ロータリエンコーダ。 - (7)前記平均出力が得られるスリットは、他方より径
を大きくした一方のスリット板の外周部に設けられてい
る特許請求の範囲第5項又は第6項記載の光式ロータリ
エンコーダ。 - (8)前記第2の発・受光素子対は、前記第1の発・受
光素子対に対応するスリットに対し、1/2ピッチずら
して設けたスリットを挟んで対向配置され、前記第1及
び第2の発・受光素子対出力の平均値を補正用基準電圧
とした特許請求の範囲第1項乃至第3項のうち何れか1
項記載の光式ロータリエンコーダ。 - (9)それぞれスリットを設けた対向する2枚のスリッ
ト板と、前記スリット板を挟んで設けられ、2枚のスリ
ット板の相対回転に応じて出力を発する第1の発・受光
素子対と、光度補正用の第2の発・受光素子対と、前記
第2の発・受光素子出力から得られた補正用基準電圧に
より第1の発・受光素子出力を補正する手段とを備え、
前記2枚のスリット板の一方を差動機構のサイドギヤに
より駆動される車輪駆動用の第1のシャフトで、他方を
前記サイドギヤにより駆動される第2のシャフトで、そ
れぞれ駆動するようにしたことを特徴とする光式ロータ
リエンコーダ。 - (10)前記第1の発・受光素子対は、互いに1/4ピ
ッチずらして設けたスリットを挟んで対向配置した2組
の発・受光素子からなる特許請求の範囲第9項記載の光
式ロータリエンコーダ。 - (11)前記2枚のスリット板は、内外周に1/8ピッ
チずらしたスリットを設けたスリット板を互いに向かい
合わせたものである特許請求の範囲第9項記載の光式ロ
ータリエンコーダ。 - (12)前記第1のシャフトが中空円筒状体であり、前
記第2のシャフトが、前記第1のシャフト内を貫通して
延びるロッドである特許請求の範囲第9項乃至第11項
のうち何れか1項記載の光式ロータリエンコーダ。 - (13)前記ロッドは、前記第1のシャフトの中空部の
一部に圧入されている特許請求の範囲第12項記載の光
式ロータリエンコーダ。 - (14)前記第2のシャフトにより駆動されるスリット
板は、該シャフトに嵌合し、前記第1のシャフトに結合
した中空シャフト側壁部に設けた窓を通して延びるロッ
ドを介して駆動される特許請求の範囲第12項又は第1
3項記載の光式ロータリエンコーダ。 - (15)前記第2のシャフトが中空円筒状体であり、前
記第1のシャフトが、前記第2のシャフト内を貫通して
延びている特許請求の範囲第9項乃至第11項のうち何
れか1項記載の光式ロータリエンコーダ。 - (16)前記第2の発・受光素子対は、前記スリット板
を挟まない位置に対向して設けられている特許請求の範
囲第9項〜第15項のうち何れか1項記載の光式ロータ
リエンコーダ。 - (17)前記第2の発・受光素子対は、前記スリット板
の一方に設けられ、前記第1の発・受光素子対の平均出
力が得られるスリットを挟んで設けられている特許請求
の範囲第9項〜第15項記載の光式ロータリエンコーダ
。 - (18)前記平均出力が得られるスリットは、スリット
幅が狭く、ピッチが小さいことを特徴とする特許請求の
範囲第17項記載の光式ロータリエンコーダ。 - (19)前記平均出力が得られるスリットは、他方より
径を大きくした一方のスリット板の外周部に設けられて
いる特許請求の範囲第17項又は第18項記載の光式ロ
ータリエンコーダ。 - (20)前記第2の発・受光素子対は、前記第1の発・
受光素子対に対応するスリットに対し、1/2ピッチず
らして設けたスリットを挟んで対向配置され、前記第1
及び第2の発・受光素子対出力の平均値を補正用基準電
圧とした特許請求の範囲第9項〜第15項のうち何れか
1項記載の光式ロータリエンコーダ。
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JP60298302A JPS62157523A (ja) | 1985-12-28 | 1985-12-28 | 光式ロ−タリエンコ−ダ |
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