JPS60243532A - 光学式トルク検出装置 - Google Patents
光学式トルク検出装置Info
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- JPS60243532A JPS60243532A JP9863184A JP9863184A JPS60243532A JP S60243532 A JPS60243532 A JP S60243532A JP 9863184 A JP9863184 A JP 9863184A JP 9863184 A JP9863184 A JP 9863184A JP S60243532 A JPS60243532 A JP S60243532A
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- Japan
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- torque
- rotary
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- Pending
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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
- G01L3/12—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving photoelectric means
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Optical Transform (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】
本発明は、車両の駆動系に設けられる伝動軸等の軸部材
の捩りトルクを検出する光学式トルク検出装置に関する
。
の捩りトルクを検出する光学式トルク検出装置に関する
。
従来この種装置として、特公昭５７−４８５６号公報に
より、軸部材の外周面に等ピッチの平行直線群から成る
縞目パターンを張夛付け、該諒日バ々−ソ）−坩羽のゑ
ガ歩ヒ′ソＬ面ｆ士ットされたカメラを該縞目パターン
像と該ネガが同じ大きさに重なるように位置させると共
に、該軸部材の回転に同期させて１回転に１回ストロボ
照明を行い、かくて該カメラのピン）面に該細部材の捩
れに伴う該縞目パターンの傾きに応じたモアレ縞を発生
させ、とのモアレ縞から該細部材の捩シトルクを検出し
得るようにしたものは知られるが、このものでは軸部材
の回転に同期したストロボ照明が必要となって構造が複
雑になると共に、ストロボ照明時点での捩りトルクしか
検出できなくなり、検出時期が制限される不都合を伴う
。
より、軸部材の外周面に等ピッチの平行直線群から成る
縞目パターンを張夛付け、該諒日バ々−ソ）−坩羽のゑ
ガ歩ヒ′ソＬ面ｆ士ットされたカメラを該縞目パターン
像と該ネガが同じ大きさに重なるように位置させると共
に、該軸部材の回転に同期させて１回転に１回ストロボ
照明を行い、かくて該カメラのピン）面に該細部材の捩
れに伴う該縞目パターンの傾きに応じたモアレ縞を発生
させ、とのモアレ縞から該細部材の捩シトルクを検出し
得るようにしたものは知られるが、このものでは軸部材
の回転に同期したストロボ照明が必要となって構造が複
雑になると共に、ストロボ照明時点での捩りトルクしか
検出できなくなり、検出時期が制限される不都合を伴う
。
本発明は、かかる不都合を解消すべく、ストロボ照明が
不要で且つ任意の時点でのトルクを検出し得るようにし
た装置を提供することをその目的とするもので、放射状
の光学格子を有する１対の回転板を互に対向配置して、
該両回転板を捩りトルクを検出すべき軸部材に所定の間
隔を存して連結し、該軸部材の捩れに伴う該両回転板の
相対回転に応じてモアレ縞が発生されるようにし、この
モアレ縞の変位を検知する検知手段を設けて該軸部材の
捩りトルクを検出することを特徴とする。
不要で且つ任意の時点でのトルクを検出し得るようにし
た装置を提供することをその目的とするもので、放射状
の光学格子を有する１対の回転板を互に対向配置して、
該両回転板を捩りトルクを検出すべき軸部材に所定の間
隔を存して連結し、該軸部材の捩れに伴う該両回転板の
相対回転に応じてモアレ縞が発生されるようにし、この
モアレ縞の変位を検知する検知手段を設けて該軸部材の
捩りトルクを検出することを特徴とする。
以下本発明を図示の実施例に付説明する。
図面でｆｉ＋は車両の駆動系に設けられる伝動軸等の軸
部材、（２）は該細部材ｉｌｌを回転自在に挿通したケ
ースを示し、該軸部材＋１１の周囲の該ケース（２）内
の空間に１対の第１第２回転板（１）（３ｘ）を互に軸
線方向に対向配置して、該両回転板（３１）（３２）を
夫々これに固定の連結子（４＋）（’ｔ）を介して該軸
部材（１）上に所定の間隔を存して連結した。
部材、（２）は該細部材ｉｌｌを回転自在に挿通したケ
ースを示し、該軸部材＋１１の周囲の該ケース（２）内
の空間に１対の第１第２回転板（１）（３ｘ）を互に軸
線方向に対向配置して、該両回転板（３１）（３２）を
夫々これに固定の連結子（４＋）（’ｔ）を介して該軸
部材（１）上に所定の間隔を存して連結した。
該両回転板（３１）（３りは例えば透光材で形成されて
、これにプリント等により黒色の光学格子（５１（６）
ｅ微小ピッチで放射状に形成して成るものとし、ここ
で該回転板（３＋）（５ｔ）の一方、例えば第１回転板
（３１）に形成する光学格子（５）は第２図に示す如く
径方向に直状に連続するが、他方の第２回転板（３りに
形成する光学格子（６）は径方向内側の半部（６ａ）と
外側の半部（６ｂ）とに分割されて、該両半部（６ａ）
（６ｂ）で互に位相を例えば格子ピッチＰのＡ分だけ異
らせるものとした。
、これにプリント等により黒色の光学格子（５１（６）
ｅ微小ピッチで放射状に形成して成るものとし、ここ
で該回転板（３＋）（５ｔ）の一方、例えば第１回転板
（３１）に形成する光学格子（５）は第２図に示す如く
径方向に直状に連続するが、他方の第２回転板（３りに
形成する光学格子（６）は径方向内側の半部（６ａ）と
外側の半部（６ｂ）とに分割されて、該両半部（６ａ）
（６ｂ）で互に位相を例えば格子ピッチＰのＡ分だけ異
らせるものとした。
而してこれによれば、軸部材（１）の捩れによる両回転
板（’＋）（３ｔ）の相対回転を生ずると、第１回転板
（６１）の光学格子（５）は、例えば第４図ａに示す如
く第２回転板（３，）の光学格子（６）の外側の半部（
６ａ）に合致する状態から、■相当の相対回転変位で第
４図すに示す如く光学格子（６）の内側の半部（６ｂ）
の格子間の透光間隙に合致する状態と、次いで一相当の
相対回転変位で第４図０に示す如く該外側の半部（６ａ
）の格子間の透光間隙に合致する状態と、次いで７Ｐ相
当の相対回転変位で第４図ｄに示す如く該内側の半部（
６ｂ）に合致する状態となって、１Ｐ相当の相対回転変
位で第４図ａに示すと同様の状態に捩り、その結果軸部
材（１１と共回りしない静止系から見て、該外側の半部
（６ａｉ形成する図中Ａで示す部分に第４図０示の状態
及びその近傍において、又該内側の半部（６ｂ）を形成
する図中Ｂで示す部分に第４図す示の状態及びその近傍
において夫々リング状のモアレ縞が発生し、かくて該両
回転体（３１）（３，）の相対回転変位量の変化に応じ
Ａ、Ｂ各部分に互に位相差を存して周期的にモアレ縞が
発生する。
板（’＋）（３ｔ）の相対回転を生ずると、第１回転板
（６１）の光学格子（５）は、例えば第４図ａに示す如
く第２回転板（３，）の光学格子（６）の外側の半部（
６ａ）に合致する状態から、■相当の相対回転変位で第
４図すに示す如く光学格子（６）の内側の半部（６ｂ）
の格子間の透光間隙に合致する状態と、次いで一相当の
相対回転変位で第４図０に示す如く該外側の半部（６ａ
）の格子間の透光間隙に合致する状態と、次いで７Ｐ相
当の相対回転変位で第４図ｄに示す如く該内側の半部（
６ｂ）に合致する状態となって、１Ｐ相当の相対回転変
位で第４図ａに示すと同様の状態に捩り、その結果軸部
材（１１と共回りしない静止系から見て、該外側の半部
（６ａｉ形成する図中Ａで示す部分に第４図０示の状態
及びその近傍において、又該内側の半部（６ｂ）を形成
する図中Ｂで示す部分に第４図す示の状態及びその近傍
において夫々リング状のモアレ縞が発生し、かくて該両
回転体（３１）（３，）の相対回転変位量の変化に応じ
Ａ、Ｂ各部分に互に位相差を存して周期的にモアレ縞が
発生する。
図面で（７）はとのモアレ縞の変位を検知すべく設けた
検知手段を示し、図示のもので該手段（７）は、両回転
板（３＋）（３Ｊを挾んでその一側に配設した投光用光
ファイバ（８）と、その他側にＡ、Ｂ各部分に対応させ
て配設した１対の受光用光ファイバ（９１）（９りとを
備え、該投光用光ファイバ（８）を介して照射される光
源（１１からの光線のＡ、Ｂ各部分の透過光を該６受光
用光ファイバ（９Ｉ）（９ρを介してＡ部分に対応する
第１光検出器（１１，）と、Ｂ部分に対応する第２光検
出器（１１，）とに各別に導き、該各党検出器（１１，
）（１１ｔ）からの信号を検知回路で処理してモアレ縞
の変位を検知すべく構成される。
検知手段を示し、図示のもので該手段（７）は、両回転
板（３＋）（３Ｊを挾んでその一側に配設した投光用光
ファイバ（８）と、その他側にＡ、Ｂ各部分に対応させ
て配設した１対の受光用光ファイバ（９１）（９りとを
備え、該投光用光ファイバ（８）を介して照射される光
源（１１からの光線のＡ、Ｂ各部分の透過光を該６受光
用光ファイバ（９Ｉ）（９ρを介してＡ部分に対応する
第１光検出器（１１，）と、Ｂ部分に対応する第２光検
出器（１１，）とに各別に導き、該各党検出器（１１，
）（１１ｔ）からの信号を検知回路で処理してモアレ縞
の変位を検知すべく構成される。
尚、該受光用光ファイバ（９＋）（９ｚ）ｉ ミラー等
を用いることで投光用光ファイバ（８）と同じ側に配置
することもできる。
を用いることで投光用光ファイバ（８）と同じ側に配置
することもできる。
該検知回路を第５図に示すブロックダイヤグラムに基づ
いて詳述するに、該各党検出器（１１１）（１１ｔ）の
出力側に各波形整形器（１２＋）（１２ｔ）と各インバ
ータ（１３１）（１３２）とを設けて、第１光検出器（
’１１）に座る第１インバータ（１３１）からＡ部分で
のモアレ縞の発生に同期した第６図ａ示の如きパルスと
、又第２光検出器（１１，）に連る第２インバータ（１
３，）からＢ部分でのモアレ縞の発生に同期した第６図
す示の如きパルスとを発生させるようにし、該第１イン
バータ（１３ｔ）の出力をワンショトマルチバイブレー
タＩに入力してそこからの出力を１対の第１第２ ＡＮ
Ｄゲート（１５＋）（１ｒＪに入力すると共に、該第２
インバータ（１３２）の出力を該第１ＡＮＤグー）（１
５１）及びインバータ（ＩＱを介して該第２ＡＮＤゲー
ト（ｉｓ２）とに入力し、該両ゲート（１５，）（１５
□）に連るカウンタαηに該第１ＡＮＤゲート（’ｓ＋
）からの出力パルスを加算パルス、該第２ ＡＮＤゲ−
） （１５２）からの出力パルスを減算パルスとして入
力し、該カウンタ（Ｌηからのカウント信号より出力処
理回路餞で捩りトルクを適宜演算出力し得るようにした
。
いて詳述するに、該各党検出器（１１１）（１１ｔ）の
出力側に各波形整形器（１２＋）（１２ｔ）と各インバ
ータ（１３１）（１３２）とを設けて、第１光検出器（
’１１）に座る第１インバータ（１３１）からＡ部分で
のモアレ縞の発生に同期した第６図ａ示の如きパルスと
、又第２光検出器（１１，）に連る第２インバータ（１
３，）からＢ部分でのモアレ縞の発生に同期した第６図
す示の如きパルスとを発生させるようにし、該第１イン
バータ（１３ｔ）の出力をワンショトマルチバイブレー
タＩに入力してそこからの出力を１対の第１第２ ＡＮ
Ｄゲート（１５＋）（１ｒＪに入力すると共に、該第２
インバータ（１３２）の出力を該第１ＡＮＤグー）（１
５１）及びインバータ（ＩＱを介して該第２ＡＮＤゲー
ト（ｉｓ２）とに入力し、該両ゲート（１５，）（１５
□）に連るカウンタαηに該第１ＡＮＤゲート（’ｓ＋
）からの出力パルスを加算パルス、該第２ ＡＮＤゲ−
） （１５２）からの出力パルスを減算パルスとして入
力し、該カウンタ（Ｌηからのカウント信号より出力処
理回路餞で捩りトルクを適宜演算出力し得るようにした
。
即ち、軸部材（１）の捩りトルクの増加によりその捩り
量が増すと、両回転板（３ｓ）（３Ｊの相対回転変位量
の増加に伴う第４図ａ示の状態からｂ示の状態への移行
でＡ部分に先行して１部分にモアレ縞が発生し、第２イ
ンバータ（１Ｓｔ）の出力が立上って第１ＡＮＤゲー）
（１５，）にハイレベルの信号と、第２ ＡＩＪＤゲー
）（１５１）にローレベルの信号とが入力され、次いで
第４図０示の状態への移行でＡ部分にモアレ縞が発生さ
れて第１インバータ（１ｉｔ）の出力が立上るとワンシ
ョットマルチバイブレータＩからトリガパルスが発生さ
れ、これによシ第１ ＡＮＤゲート（１５１）からカウ
ンタαＤに１個の加算パルスが入力され、以後同様にし
て格子１ピッチ分の相対回転を生ずる度に各１個の加算
パルスが該カウンタαηに入力される。又、捩、り１ｊ
ｋの減少で両回転板（３Ｉ）（３２）の相対回転変位量
が減少するときは、第４図ｄ示の状態から０示の状態へ
の移行でＢ部分に先行してＡ部分にモアレ縞が発生し、
この際、第２ ＡＮＤゲート（１５ρにｕインバータα
ｅからハイレベルの信号と前記パイブレークＩからトリ
ガパルスとが入力されるから、該ゲート（１５ｍ）から
該カウンタαＤに減算パルスが入力され、かくて該カウ
ンタ（１７）のカウント信号によυ軸部材（１１の現時
点での捩り量、従って捩りトルクを検出できる。
量が増すと、両回転板（３ｓ）（３Ｊの相対回転変位量
の増加に伴う第４図ａ示の状態からｂ示の状態への移行
でＡ部分に先行して１部分にモアレ縞が発生し、第２イ
ンバータ（１Ｓｔ）の出力が立上って第１ＡＮＤゲー）
（１５，）にハイレベルの信号と、第２ ＡＩＪＤゲー
）（１５１）にローレベルの信号とが入力され、次いで
第４図０示の状態への移行でＡ部分にモアレ縞が発生さ
れて第１インバータ（１ｉｔ）の出力が立上るとワンシ
ョットマルチバイブレータＩからトリガパルスが発生さ
れ、これによシ第１ ＡＮＤゲート（１５１）からカウ
ンタαＤに１個の加算パルスが入力され、以後同様にし
て格子１ピッチ分の相対回転を生ずる度に各１個の加算
パルスが該カウンタαηに入力される。又、捩、り１ｊ
ｋの減少で両回転板（３Ｉ）（３２）の相対回転変位量
が減少するときは、第４図ｄ示の状態から０示の状態へ
の移行でＢ部分に先行してＡ部分にモアレ縞が発生し、
この際、第２ ＡＮＤゲート（１５ρにｕインバータα
ｅからハイレベルの信号と前記パイブレークＩからトリ
ガパルスとが入力されるから、該ゲート（１５ｍ）から
該カウンタαＤに減算パルスが入力され、かくて該カウ
ンタ（１７）のカウント信号によυ軸部材（１１の現時
点での捩り量、従って捩りトルクを検出できる。
尚、両回転板（３ｒ）（３Ｊに形成する光学格子（５１
（６）は上記実施例のタイプに限られるものではなく、
例えば第７図に示すように、両格子（５１（６） ’に
放射状で且つ互に交差するように形成しても良く、これ
によれば両格子（５）（６）の非交差部に生ずるリング
状のモアレ縞が両回転板（３＋）（３Ｊの相対回転方向
に応じ径方向外方或いは内方に変位し、径方向の任意の
１点を格子１ピッチＰ分の相対回転でモアレ縞が１回横
切り、かくて最小限２個の光検出器を用いてモアレ縞の
変位方向と任意の１点全横切るモアレ縞の数とを計測す
ることで上記と同様に捩りトルクを検出できる。
（６）は上記実施例のタイプに限られるものではなく、
例えば第７図に示すように、両格子（５１（６） ’に
放射状で且つ互に交差するように形成しても良く、これ
によれば両格子（５）（６）の非交差部に生ずるリング
状のモアレ縞が両回転板（３＋）（３Ｊの相対回転方向
に応じ径方向外方或いは内方に変位し、径方向の任意の
１点を格子１ピッチＰ分の相対回転でモアレ縞が１回横
切り、かくて最小限２個の光検出器を用いてモアレ縞の
変位方向と任意の１点全横切るモアレ縞の数とを計測す
ることで上記と同様に捩りトルクを検出できる。
又、上記した回転板（３１）（３２）に代え、細部材に
間隔を存して１対の回転筒を連結し、その一方を他方に
挿入して径方向内外に対向させると共に、該両回転筒に
夫々同方向に所定ピッチで光学格子を形成して上記実施
例と同様の作動を得ることも可能であるが、かかる筒体
に光学格子を形成するのは困難であシ、又同筒体を首振
り回転しないように軸部材に連結する必要があってその
取付けが面倒となり、本発明の如く回転板を用いる方が
有利である。
間隔を存して１対の回転筒を連結し、その一方を他方に
挿入して径方向内外に対向させると共に、該両回転筒に
夫々同方向に所定ピッチで光学格子を形成して上記実施
例と同様の作動を得ることも可能であるが、かかる筒体
に光学格子を形成するのは困難であシ、又同筒体を首振
り回転しないように軸部材に連結する必要があってその
取付けが面倒となり、本発明の如く回転板を用いる方が
有利である。
この様に本発明によるときは、軸部材の捩れに伴う１対
の回転板の相対変位により、該各回転板の光学格子の変
位に起因してリング状のモアレ縞が発生し、静止系から
ストロボ照明を用いずにこのモアレ縞の変位を検知して
捩ｐ）ルクを検出でき、ストロボ照明が不要となってそ
の分装置が安価に得られると共に、検出時期を制限され
ずに任意の時点の捩りトルクを検出でき、更に回転板に
光学格子を形成するもので、上記の如く回転筒を用いる
場合に比し製作や軸部材への取付けが容易であシ、車両
等に実装して捩りトルクに応じたエンジンや変速機等の
制御を行う場合に有利である効果を有する。
の回転板の相対変位により、該各回転板の光学格子の変
位に起因してリング状のモアレ縞が発生し、静止系から
ストロボ照明を用いずにこのモアレ縞の変位を検知して
捩ｐ）ルクを検出でき、ストロボ照明が不要となってそ
の分装置が安価に得られると共に、検出時期を制限され
ずに任意の時点の捩りトルクを検出でき、更に回転板に
光学格子を形成するもので、上記の如く回転筒を用いる
場合に比し製作や軸部材への取付けが容易であシ、車両
等に実装して捩りトルクに応じたエンジンや変速機等の
制御を行う場合に有利である効果を有する。
第１図は本発明装置の１例の裁断側面図、第°２図及び
第３図は夫々各回転板の格子形状を示す線図、第４図ａ
、ｂａ、（ｌは夫々両回転板の相対回転変位に伴う光学
格子の変位を示す線図、第５図は検知手段の構成要素た
る検知回路の１例のブロックダイヤグラム、第６図は該
検知回路の各光検出器の出力側の各インノく一夕の出力
変化を示す線図、第７図は他の実施例の格子形状を示す
線図である。 （１）・・・軸 部 材 （３１）（３２）・・・回転
板（５１（６３・・・光学格子 （７）・・・検知手段
外２名 第４図 （ａ） （ｂ） （Ｃ） （ｄ） 第６図 （ｂ） 相対口重λ炙を萱＝
第３図は夫々各回転板の格子形状を示す線図、第４図ａ
、ｂａ、（ｌは夫々両回転板の相対回転変位に伴う光学
格子の変位を示す線図、第５図は検知手段の構成要素た
る検知回路の１例のブロックダイヤグラム、第６図は該
検知回路の各光検出器の出力側の各インノく一夕の出力
変化を示す線図、第７図は他の実施例の格子形状を示す
線図である。 （１）・・・軸 部 材 （３１）（３２）・・・回転
板（５１（６３・・・光学格子 （７）・・・検知手段
外２名 第４図 （ａ） （ｂ） （Ｃ） （ｄ） 第６図 （ｂ） 相対口重λ炙を萱＝
Claims (1)
- 放射状の光学格子を有する１対の回転板を互に対向配置
して、該両回転板を捩りトルクを検出すべき軸部材に所
定の間隔を存して連結し、該軸部材の捩れに伴う該回転
板の相対回転に応じてモアレ縞が発生されるようにし、
とのモアレ縞の変位を検知する検知手段を設けて該細部
材の捩りトルクを検出することを特徴とする光学式トル
ク検出装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9863184A JPS60243532A (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | 光学式トルク検出装置 |
| FR8507295A FR2564586A1 (fr) | 1984-05-18 | 1985-05-14 | Appareil optique de detection de couple |
| CA000481680A CA1231254A (en) | 1984-05-18 | 1985-05-16 | Optical torque detecting apparatus |
| GB08512508A GB2162309B (en) | 1984-05-18 | 1985-05-17 | Optical torque detecting apparatus |
| DE19853517889 DE3517889A1 (de) | 1984-05-18 | 1985-05-17 | Vorrichtung zur optischen drehmomentmessung |
| US06/736,054 US4637264A (en) | 1984-05-18 | 1985-05-20 | Optical torque detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9863184A JPS60243532A (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | 光学式トルク検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60243532A true JPS60243532A (ja) | 1985-12-03 |
Family
ID=14224855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9863184A Pending JPS60243532A (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | 光学式トルク検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60243532A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5674609A (en) * | 1979-11-24 | 1981-06-20 | Tomiya Iwasaki | Transit |
| JPS5712337A (en) * | 1980-06-24 | 1982-01-22 | Kawasaki Steel Corp | Torque measuring device |
| JPS58147654A (ja) * | 1982-02-26 | 1983-09-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光学式周波数発電機 |
| JPS6011125A (ja) * | 1983-07-01 | 1985-01-21 | Agency Of Ind Science & Technol | 軸トルク計測装置 |
-
1984
- 1984-05-18 JP JP9863184A patent/JPS60243532A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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