(57)【要約】  本発明は、軸方向に配置された２つの軸区分（１．１，１．２）を備えた、ねじり負荷がかけられる軸（１）におけるトルクを測定するためのトルク測定装置であって、第１の軸区分（１．１）が入力軸として働き、第２の軸区分（１．２）が出力軸として働き、負荷感応型のセンサ（５）に接続されている、トルク測定装置に関する。本発明によれば、第１の軸区分（１．１）に環状の感光性の要素（３）が取り付けられ、第２の軸区分（１．２）に環状の発光性の要素（４）が配置され、軸区分（１．１，１．２）同士の間に、負荷感応型のセンサ（５）を備えた測定体（２）が配置され、環状の感光性の要素（３）が、負荷感応型のセンサ（５）を介して環状の発光性の要素（４）に導電的に接続され、軸（１）の外側に発光エレメント（６）とフォトエレメント（７）とが配置され、発光エレメント（６）の光が、環状の感光性の要素（３）に向けられており、発光性の要素（４）から送出された光が、フォトエレメント（７）によって受光されて、評価ユニットに供給される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に配置された２つの軸区分（１．１，１．２）を備えた、ねじり負荷がかけられる軸（１）におけるトルクを測定するためのトルク測定装置であって、
第１の軸区分（１．１）が入力軸として働き、
第２の軸区分（１．２）が出力軸として働き、負荷感応型のセンサ（５）に接続されている、
トルク測定装置において、
前記第１の軸区分（１．１）に環状の感光性の要素（３）が取り付けられており、
前記軸区分（１．１，１．２）同士の間に、負荷感応型のセンサ（５）を備えた測定体（２）が配置されており、
前記第２の軸区分（１．２）に環状の発光性の要素（４）が配置されており、
前記環状の感光性の要素（３）が、前記負荷感応型のセンサ（５）を介して前記環状の発光性の要素（４）に導電的に接続されており、
前記軸（１）の外側に発光エレメント（６）とフォトエレメント（７）とが配置されており、
前記発光エレメント（６）の光が、前記環状の感光性の要素（３）に向けられており、
前記発光性の要素（４）から送出された光が、前記フォトエレメント（７）によって受光されて、評価ユニットに供給される
ことを特徴とする、トルク測定装置。
【請求項２】
前記負荷感応型のセンサ（５）が電気的な抵抗センサであることを特徴とする、請求項１記載のトルク測定装置。
【請求項３】
前記発光エレメント（６）が発光ダイオードであることを特徴とする、請求項１または２記載のトルク測定装置。
【請求項４】
前記負荷感応型のセンサ（５）が、前記第１の軸区分（１．１）と前記第２の軸区分（１．２）との間に配置された測定体（２）に配置されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載のトルク測定装置。
【請求項５】
前記負荷感応型のセンサ（５）が、前記測定体（２）の外面に長手方向で配置されていることを特徴とする、請求項４記載のトルク測定装置。
【請求項６】
前記測定体（２）に複数の電気的な抵抗センサが配置されていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載のトルク測定装置。
【請求項７】
前記複数の電気的な抵抗センサが、直列回路または並列回路で配置されていることを特徴とする、請求項６記載のトルク測定装置。
【請求項８】
前記複数の電気的な抵抗センサが、ホイートストンブリッジ回路で配置されていることを特徴とする、請求項６記載のトルク測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸方向に配置された２つの軸区分を備えた、ねじり負荷がかけられる軸におけるトルクを測定するためのトルク測定装置であって、第１の軸区分が入力軸として働き、第２の軸区分が出力軸として働き、負荷感応型のセンサに接続されている、トルク測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業における用途だけでなく、別の分野における用途でも、ねじり負荷に基づいて軸にかかる負荷を求めることが必要となることが多い。トルク測定のためのこのような形態の装置は、特に全般的な自動車用途および車両用途において必要になる。
【０００３】
公知先行技術に基づき、軸におけるトルク測定のための多様なアッセンブリが公知である。この場合、たいてい歪みゲージの形態の電気的な測定抵抗が、軸の外側柱面に取り付けられる。測定抵抗は長手方向でまたは長手方向に対して傾けて配置することができる。
【０００４】
米国特許出願公開第２０１３／００２４１３７号明細書には、自転車のボトムブラケット用の軸に測定要素が配置されたトルクセンサが記載されている。測定要素は、軸の半径に対して垂直に配置されている。
【０００５】
さらに、国際公開第２０１４／１２４６１７号に基づき、ボトムブラケットに適したトルク測定装置が公知である。この公知のトルク測定装置は、入力軸として設けられた内側の軸と、この内側に軸に結合されていて、この内側の軸を取り囲む、出力軸として設けられた中空軸とを有している。この中空軸は、トルク測定のための、歪みゲージを含む直接被覆層を有している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、冒頭に記載した形態のトルク測定装置を改良して、軸にかかるトルク負荷を無線式に検出することができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、この課題は、請求項１に記載した特徴を有するトルク測定装置によって解決される。
【０００８】
有利な構成は従属請求項の対象である。
【０００９】
トルク測定装置では、第１の軸区分に環状の感光性の要素が配置されていて、第２の軸区分に環状の発光性の要素が配置されている。軸区分同士の間には、負荷感応型のセンサを備えた測定体が位置している。
【００１０】
環状の感光性の要素は、負荷感応型のセンサを介して環状の発光性の要素に導電的に接続されて。軸の外側には、発光エレメントとフォトエレメントとが定置に配置されており、これによって、発光エレメントの光が、環状の感光性の要素に向けられており、発光性の要素から送出された光が、フォトエレメントによって受光されて、評価装置に供給されるようになっている。
【００１１】
この配置形態によって、回転している軸において、この軸によって伝達されるトルクに対する量を表す電気的な抵抗値を求め、この値を、運動している軸の外側に定置に配置された受光器に無線式に伝送することが可能となる。
【００１２】
有利な構成は、負荷感応型のセンサが電気的な抵抗センサであることを規定している。このようなセンサは廉価であり、正確な測定を可能にする。
【００１３】
発光エレメントとして、有利には発光ダイオード（ＬＥＤと略称される）が用いられる。
【００１４】
別の有利な構成では、負荷感応型の抵抗が、第１の軸区分と第２の軸区分との間に相対回動不能に配置された測定体に配置されている。
【００１５】
さらに、負荷感応型の抵抗を測定体の外面に長手方向で配置することが有利である。これによって、高い測定精度と測定抵抗への良好な接近とが達成される。
【００１６】
別の有利な構成は、測定体に複数の電気的な抵抗センサが配置されていることを規定している。これによって、測定アッセンブリのより高い感度を得ることができる。
【００１７】
複数の電気的な抵抗センサの配置は、直列回路または並列回路で行うことができる。
【００１８】
特に有利な構成は、複数の電気的な抵抗センサにホイートストンブリッジ回路を使用することを規定している。これによって、測定結果の有利な評価を得ることができる。
【００１９】
本発明を以下に１つの実施例において詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】測定装置の斜視図である。
【図２】測定装置の機能形式の概略図である。
【図３】電気的なコンポーネントの等価回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
互いに対応する部材には、全ての図面において同一の符号が付してある。
【００２２】
図１から明らかであるように、軸１は第１の軸区分１．１と第２の軸区分１．２とから成っている。
【００２３】
図示の形態では、第１の軸区分１．１は、伝達すべきトルクが導入される入力軸として働き、第２の軸区分１．２は、トルクが伝達されてくる出力軸として働く。第１の軸区分１．１には、感光性の要素３が位置している。第２の軸区分１．２には、発光性の要素４が配置されている。感光性の要素３と発光性の要素４とは、それぞれ軸区分１．１，１．２の周面に配置されている。
【００２４】
第１の軸区分１．１と第２の軸区分１．２との間には、測定体２として働く別の軸区分が位置している。測定体２の外側柱面には、長手方向において、負荷感応型のセンサ５が配置されている。この負荷感応型のセンサ５は電気的な測定抵抗として形成されている。
【００２５】
軸１の外側には、発光エレメント６とフォトエレメント７とが定置に配置されている。
【００２６】
図２は、測定装置の機能形式を説明している。軸１の外側に定置に配置された発光エレメント６から放射された第１の光線Ｌ１が、第１の軸区分１．１に配置された感光性の要素３にぶつかり、この感光性の要素３が電流を発生させ、この電流が、負荷感応型のセンサ５を介して発光性の要素４に案内される。
【００２７】
測定抵抗として形成された負荷感応型のセンサ５は、測定体２がねじられた際に、この測定体２に伝達された求めるべきトルクに基づいて負荷感応型のセンサ５の抵抗値を変化させるように、測定体２に配置されている。
【００２８】
測定抵抗の各抵抗値ひいては軸１に作用したトルクに応じて、測定すべきトルクに対する量を表す値の電流が発光性の要素４に流れる。
【００２９】
電流の強さに応じて、発光性の要素４が、特定すべきトルクに応じた強度でもって発光する。発光性の要素４から出た第２の光線Ｌ２が、軸１の外側に定置に配置されたフォトエレメント７にぶつかり、このフォトエレメント７が、特定すべきトルクに対する量を表す電流値を提供する。
【００３０】
図３には、測定体２に使用される電気的なコンポーネントの等価回路図が示してある。感光性の要素３により発生させられた電流が、負荷感応型のセンサ５を通って流れる。この負荷感応型のセンサ５は、伝達されたトルクによって作用する、測定体２に生じるねじりに感応する。上述した電流の強さに応じて、発光性の要素４が、それぞれ異なる強度でもって発光する。
【符号の説明】
【００３１】
１  軸
１．１  第１の軸区分
１．２  第２の軸区分
２  測定体
３  感光性の要素
４  発光性の要素
５  負荷感応型のセンサ
６  発光エレメント
７  フォトエレメント
Ｌ１  第１の光線
Ｌ２  第２の光線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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