(57)【要約】【課題】２つのセンサを設けずにクラッチを組み付けた状態で駆動軸と被駆動軸の芯ずれを測定することができるとともに、作業性を向上することができる回転軸の測定装置を提供する。【解決手段】回転軸の測定装置１０は、駆動軸と被駆動軸の芯ずれをフライホイール６１上で測定するセンサヘッド２０と、センサヘッド２０の測定データを処理するデータ処理装置４０と、を備え、センサヘッド２０は、被駆動軸に設けられたスプライン軸部の外周の周方向変位を検出する平面コイルを有する変位センサ２１を備え、変位センサ２１は、平面コイルからスプライン軸部の外周までの距離に起因する第１信号成分と、スプライン軸部の外周の凹凸形状に起因する第２信号成分とが重畳された電気信号を出力し、データ処理装置４０は、第１信号成分および第２信号成分に基づいて芯ずれ量および芯ずれ位相の情報を取得する構成を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体が固定された駆動軸と、前記駆動軸によって駆動される被駆動軸との間の芯ずれを測定する回転軸の測定装置であって、
前記被駆動軸は、外周の周方向に沿って凹凸状に形成されたスプライン軸部を有し、
前記回転体に取り付けられ、前記スプライン軸部の外周から離隔した位置において前記スプライン軸部の外周の周方向変位を検出する変位検出部を有し、前記変位検出部から前記スプライン軸部の外周までの距離に起因する第１信号成分と前記スプライン軸部の外周の凹凸形状に起因する第２信号成分とが重畳された電気信号を出力する変位検出手段と、
前記第１信号成分に基づいて前記駆動軸と前記被駆動軸との間の芯ずれ量の情報を取得する芯ずれ量情報取得手段と、
前記第２信号成分に基づいて前記駆動軸と前記被駆動軸との間の芯ずれ位相の情報を取得する芯ずれ位相情報取得手段と、を備えたことを特徴とする回転軸の測定装置。
【請求項２】
前記回転体に取り付けられ、前記芯ずれ量および前記芯ずれ位相の情報を無線送信する無線送信手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の回転軸の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸の測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転軸の測定装置は、特に車両の製造過程において搭載されるエンジンと変速機の組み付け時に生ずるエンジンの出力軸と変速機の入力軸とのずれを測定する際に用いられている。これは、エンジンと変速機との組み付け精度により出力軸としてのエンジンのクランクシャフトと変速機の入力軸としてのインプットシャフトの回転軸がずれるためであり、これに起因してエンジンからの駆動力を変速機に伝達するクラッチの部品の破損やその部品の摩耗、変速機を含む駆動系の異音等の発生を抑制するようにするためである。
【０００３】
このような従来の回転軸の測定装置として、エンジンの出力軸としての駆動軸と変速機の入力軸としての被駆動軸との間の芯ずれを測定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に開示された回転軸の測定装置は、駆動軸とこれにより駆動される被駆動軸との間の芯ずれを測定するようになっており、駆動軸の芯に測定長さ方向が向き、駆動軸と共に回転可能に取り付けられ、かつ円状又は楕円状の外周面に凹凸を有する被駆動軸の外周までの距離を測定する距離センサと、駆動軸の回転角度を検出する回転角度センサと、回転角度センサで検出した角度が一定角度進む毎に、その角度と距離センサで検出した距離を記録する記録部と、記憶した距離と角度から２次元座標を計算し、各次元毎の平均を求め、これを基に芯ずれ位置に換算する演算部と、演算して求めた芯ずれ位置を表示する表示部と、を備えている。
【０００５】
このような構成により、歯車のような凹凸のある測定対象部についても、凹凸の影響が平均化され、正しい芯ずれの測定が可能になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０８−１２８８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のような従来の回転軸の測定装置にあっては、駆動軸と被駆動軸の芯ずれを測定するために、被駆動軸の外周までの距離を測定する距離センサと駆動軸の回転角度を検出する回転角度センサとを２つ設ける必要があるという問題あった。
【０００８】
さらに、従来の回転軸の測定装置は、２つのセンサを設ける必要があるので、クラッチを構成するクラッチハウジングの内部に構成部品を組み付けた状態では、センサを設けるスペースを確保することができず、組み付けた状態では測定することができないという問題があった。加えて、例えばクラッチ内の構成部品を一部取り外してセンサを設置するスペースを確保した場合でも、２つのセンサと記録装置とはケーブルで接続されているのでクラッチ内の構成部品が邪魔となって、作業性が悪いという問題があった。
【０００９】
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、２つのセンサを設けずにクラッチを組み付けた状態で駆動軸と被駆動軸の芯ずれを測定することができるとともに、作業性を向上することができる回転軸の測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る内燃機関の点火装置は、上記目的達成のため、（１）回転体が固定された駆動軸と、前記駆動軸によって駆動される被駆動軸との間の芯ずれを測定する回転軸の測定装置であって、前記被駆動軸は、外周の周方向に沿って凹凸状に形成されたスプライン軸部を有し、前記回転体に取り付けられ、前記スプライン軸部の外周から離隔した位置において前記スプライン軸部の外周の周方向変位を検出する変位検出部を有し、前記変位検出部から前記スプライン軸部の外周までの距離に起因する第１信号成分と前記スプライン軸部の外周の凹凸形状に起因する第２信号成分とが重畳された電気信号を出力する変位検出手段と、前記第１信号成分に基づいて前記駆動軸と前記被駆動軸との間の芯ずれ量の情報を取得する芯ずれ量情報取得手段と、前記第２信号成分に基づいて前記駆動軸と前記被駆動軸との間の芯ずれ位相の情報を取得する芯ずれ位相情報取得手段と、を備える。
【００１１】
この構成により、回転体に取り付けられた変位検出手段が出力する第１信号成分および第２信号成分を含む電気信号に基づいて芯ずれ量および芯ずれ位相の情報を取得することができるので、２つのセンサを設けずにクラッチを組み付けた状態で駆動軸と被駆動軸の芯ずれを測定することができるとともに、作業性を向上することができる。
【００１２】
上記（１）に記載の回転軸の測定装置において、（２）前記回転体に取り付けられ、前記芯ずれ量および前記芯ずれ位相の情報を無線送信する無線送信手段を備える。
【００１３】
この構成により、芯ずれ量および芯ずれ位相の情報を無線送信することができるので、変位検出手段を有線接続することなく駆動軸と被駆動軸の芯ずれを測定することができるとともに、作業性を向上することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、２つのセンサを設けずにクラッチを組み付けた状態で駆動軸と被駆動軸の芯ずれを測定することができるとともに、作業性を向上することができる回転軸の測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る回転軸の測定装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るセンサヘッドおよびデータ取得装置をクラッチ装置内に設けた場合の構成例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るセンサヘッドの構成例および取り付け例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る変位センサの出力信号の波形例および変換用データを示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る回転軸の測定装置において、芯ずれ量および芯ずれ位相の説明図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る回転軸の測定装置の動作を示すフロー図である。
【図７】従来の回転軸の測定装置における芯ずれ測定の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
まず、構成について説明する。
図１に示すように、本実施の形態に係る回転軸の測定装置１０は、駆動軸と被駆動軸の芯ずれを測定するセンサヘッド２０と、センサヘッド２０の測定データを取得するデータ取得装置３０と、測定データのデータ処理を行うデータ処理装置４０と、を備えている。データ処理装置４０は、無線通信部４１および通信アダプタ４２を介し、データ取得装置３０に対して測定データの取得の開始および終了を指示するとともに、測定データに対して所定のソフトウェア処理を行うホストコンピュータ４３を備えている。
【００１８】
本実施の形態では、駆動軸は、車両の内燃機関としてのエンジンの動力を出力する出力軸とし、被駆動軸は、エンジンの動力を入力する変速機の入力軸とする。また、以下、センサヘッド２０およびデータ取得装置３０が、エンジンの出力軸に固定されたフライホイール６１に取り付けられている場合について説明する。ここで、フライホイール６１は、本発明に係る回転体を構成する。
【００１９】
センサヘッド２０は、エンジンの出力軸と変速機の入力軸との間の芯ずれを検出する変位センサ２１と、変位センサ２１の周囲温度を検出する温度センサ２２と、を備えている。
【００２０】
変位センサ２１は、例えば、公知の周波数デジタル変換方式の変位センサで構成され、平面コイル、発振回路、積算回路を有する。具体的には、変位センサ２１は、平面コイルに対向する導体と平面コイルとの距離変化に応じて発振回路の発振周波数が変化する構成を有し、発振周波数を積算回路でカウント値に変換してカウント値を表すデジタルデータを変位データとしてデータ取得装置３０に出力するようになっている。ここで、変位センサ２１は、本発明に係る変位検出手段を構成する。
【００２１】
温度センサ２２は、変位センサ２１の周囲温度を測定し、周囲温度を表すデジタルデータを温度データとしてデータ取得装置３０に出力するようになっている。この温度データは、変位データとともに、データ取得装置３０からホストコンピュータ４３に転送され、ホストコンピュータ４３は、温度データに基づいて変位データの温度補正を行うようになっている。
【００２２】
以下、変位データおよび温度データを総称して「測定データ」という。上述のように、変位センサ２１および温度センサ２２は、デジタルデータを出力する構成となっているので、データ取得装置３０においてアナログデータをデジタルデータに変換するＡＤ変換器は不要となる。
【００２３】
データ取得装置３０は、全体的な制御を行うとともに後述するソフトウェア処理を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）３１と、プログラム等を記憶するフラッシュメモリ３２と、データ処理装置４０と無線通信する無線通信部３３と、充電池３６に対する充電制御を行う充電制御部３４と、センサヘッド２０やＣＰＵ３１等に電力を供給する電源部３５と、を備えている。
【００２４】
ＣＰＵ３１は、フラッシュメモリ３２に記憶されたプログラムを読み出して動作するようになっている。また、ＣＰＵ３１は、ホストコンピュータ４３からの指示に基づき、変位センサ２１および温度センサ２２から取得した測定データを無線通信部３３に出力し、ホストコンピュータ４３に測定データを転送することができるようになっている。
【００２５】
フラッシュメモリ３２は、ＣＰＵ３１を動作させるためのプログラム等を記憶するようになっている。
【００２６】
無線通信部３３は、例えば、２．４ＧＨｚ帯の電波信号を送受信する送受信モジュールおよびアンテナ（図示せず）を備えている。この無線通信部３３は、ＣＰＵ３１から測定データを取得すると所定の変調方式で変調し、アンテナを介して無線通信部４１に電波信号を送信するようになっている。また、無線通信部３３は、アンテナを介して後述の無線通信部４１からの電波信号を受信すると所定の復調方式で復調し、ＣＰＵ３１に出力するようになっている。
【００２７】
充電制御部３４には、ＣＰＵ３１、電源部３５および充電池３６が接続されており、充電制御部３４は、充電池３６の電力を電源部３５に供給するようになっている。充電池３６に対する充電は、充電制御部３４に充電器３７が接続されて行われるようになっている。また、充電制御部３４は、電源部３５への電力供給時および充電池３６の充電時において、充電池３６の電圧、電流、温度等を測定するようになっている。ホストコンピュータ４３から要求があれば、充電池３６の電圧等のデータは、ＣＰＵ３１に出力され、無線通信によってホストコンピュータ４３に転送され、ホストコンピュータ４３でモニタできるようになっている。
【００２８】
充電池３６は、例えば、電圧３．７Ｖ、容量１２０ｍＡｈの薄型のリチウムイオン電池で構成される。ただし、この充電池３６の構成は必須ではなく、例えば、電磁誘導によって電磁結合される２つの電磁結合コイルを備えた電磁給電部３８を設け、この電磁給電部３８から電力を供給する構成とすれば、充電池３６を廃止することが可能である。
【００２９】
電源部３５は、センサヘッド２０、ＣＰＵ３１、フラッシュメモリ３２、無線通信部３３、充電制御部３４のそれぞれに電力を供給するようになっている。
【００３０】
無線通信部４１は、上述の無線通信部３３と同様に、送受信モジュールおよびアンテナ（図示せず）を備えている。この無線通信部４１は、通信アダプタ４２からの信号を所定の変調方式で変調し、アンテナを介して無線通信部３３に電波信号を送信するようになっている。また、無線通信部４１は、アンテナを介して無線通信部３３からの電波信号を受信すると所定の復調方式で復調し、通信アダプタ４２に出力するようになっている。
【００３１】
通信アダプタ４２は、例えば、ホストコンピュータ４３にＵＳＢ（Universal Serial Bus）接続され、無線通信部４１とホストコンピュータ４３との間で各種信号を授受するようになっている。
【００３２】
ホストコンピュータ４３は、中央演算装置であるＣＰＵ４３ａと、プログラムおよびデータを一時的に記憶するメモリ４３ｂと、データ処理プログラムや各種データ等を記憶する記憶部４３ｃと、キーボードやマウス等で構成される入力部４３ｄと、液晶ディスプレイ等で構成される表示部４３ｅと、通信アダプタ４２に接続される入出力ＩＦ（インターフェース）部４３ｆと、を備えている。ここで、記憶部４３ｃが記憶するデータ処理プログラムは、例えば、後述するエンベロープ処理やパルスカウント処理等を実行するためのプログラムや、２つの軸間の芯ずれに関する解析プログラム等を含む。また、記憶部４３ｃが記憶する各種データは、例えば、後述するカウントデータを変位距離に変換する変換用データや、温度補正を行うための温度補正用データを含む。
【００３３】
上述の構成により、ホストコンピュータ４３は、データ処理プログラムを用いて、データ取得装置３０が取得した測定データに対し、所定のソフトウェア処理を実行するようになっている。
【００３４】
次に、本実施の形態に係るセンサヘッド２０およびデータ取得装置３０の取り付け例について説明する。
【００３５】
図２に示すように、本実施の形態に係るセンサヘッド２０およびデータ取得装置３０は、クラッチ装置５０内に備えられている。以下、クラッチ装置５０の構成を説明する。
【００３６】
クラッチ装置５０は、クラッチ機構６０と、クラッチレリーズシリンダ（ＣＳＣ；Concentric Slave Cylinder）機構７０と、を有している。
【００３７】
クラッチ機構６０は、フライホイール６１と、クラッチディスク６２と、ダイアフラムスプリング６３と、を含んで構成されている。このクラッチ機構６０を介し、変速機の入力軸３はエンジン１の動力を入力するようになっている。この入力軸３は、外周の周方向に沿って凹凸状に形成されたスプライン軸部３ａを有している。また、入力軸３は、軸受４を介して変速機のケース５に回転自在に支持されている。変速機のケース５は、図示しないボルトでエンジンケース６に固定されている。
【００３８】
フライホイール６１は、エンジン１の出力軸２に複数のボルト２ａによって連結されており、いわゆる回転慣性質量となりエンジン１の回転ムラの発生を抑制するようになっている。図示のように、このフライホイール６１の中心部に形成された平面部６１ａにはセンサヘッド２０が取り付けられている。
【００３９】
また、フライホイール６１の中心部から所定距離だけ離れた位置のフライホイール６１上にデータ取得装置３０が取り付けられ、センサヘッド２０とデータ取得装置３０とがケーブル２０ｄで接続されている。また、図示を省略したが、充電池３６は、データ取得装置３０近傍のフライホイール６１上に取り付けられている。
【００４０】
クラッチディスク６２は、変速機の入力軸３のスプライン軸部３ａに軸線方向に摺動可能かつ相対回転不能にスプライン嵌合したハブ６２ａを有している。このクラッチディスク６２は、フライホイール６１とクラッチディスク６２とが係合状態のとき、駆動力を変速機の入力軸３に伝達するようになっている。
【００４１】
ＣＳＣ機構７０は、レリーズベアリング７０ａを備え、レリーズベアリング７０ａの外輪でダイアフラムスプリング６３を押圧することによりクラッチ機構６０を係合状態から開放状態に切り替えるようになっている。
【００４２】
次に、本実施の形態に係るセンサヘッド２０の構成およびその取付構成について詳細に説明する。
【００４３】
図３（ａ）に示すように、センサヘッド２０は、センサ取付金具２３を介し、出力軸２に固定されたフライホイール６１に取り付けられている。
【００４４】
フライホイール６１は、中心部に形成された平面部６１ａおよび貫通孔６１ｂを有する。センサ取付金具２３は、フライホイール６１の平面部６１ａに密着するリング状のセンサ取付面２３ａと、このセンサ取付面２３ａに形成された凹部２３ｂと、フライホイール６１の貫通孔６１ｂに挿入される筒状の挿入部２３ｃと、フライホイール６１の貫通孔６１ｂの内壁に挿入部２３ｃを固定するための止めねじ２３ｄと、を有する。
【００４５】
センサヘッド２０は、図３（ｂ）に示すように、底面に形成された凸部２０ａと、取付ねじ２４を貫通させる貫通孔２０ｂと、スプライン軸部３ａの外周と対向する対向面２０ｃと、信号を出力するケーブル２０ｄと、を備えている。対向面２０ｃには、変位センサ２１の平面コイル２１ａが設けられている。ここで、平面コイル２１ａは、本発明に係る変位検出部を構成する。なお、図３（ｂ）は、試作サンプルの主要寸法を例示したものであって、これらの寸法に限定されない。
【００４６】
センサヘッド２０は、センサ取付金具２３の凹部２３ｂに凸部２０ａが嵌合され、取付ねじ２４によってセンサ取付金具２３のセンサ取付面２３ａに固定されるようになっている。センサヘッド２０がセンサ取付金具２３に固定されると、平面コイル２１ａからスプライン軸部３ａの外周までの空隙の距離が、例えば、１ｍｍ程度に設定されるようになっている。すなわち、センサヘッド２０に設けられた変位センサ２１は、スプライン軸部３ａの外周から離隔した位置においてスプライン軸部３ａの外周の周方向変位を検出するようになっている。
【００４７】
ここで、フライホイール６１の回転軸に対してセンサヘッド２０と対称なセンサ取付面２３ａ上の位置には、センサヘッド２０とほぼ同等な質量のダミーウエイト２５を取り付けるのが好ましい。この構成により、回転軸に対するフライホイール６１の回転モーメントのアンバランスを打ち消すことができ、安定した回転が可能となる。同様に、データ取得装置３０や充電池３６に対しても、図示を省略したがダミーウエイトを取り付けるのが好ましい。
【００４８】
次に、本実施の形態に係る変位センサ２１の出力信号について、図３および図４を参照して説明する。
【００４９】
図３に基づいて説明したように、平面コイル２１ａは、スプライン軸部３ａの外周に対向して配置され、変位センサ２１は、外周の周方向変位を検出するようになっている。仮に、変位センサ２１が、外周の周方向に沿って凹凸がない円柱状の金属軸に対して、その外周の周方向変位を検出する場合であれば、変位センサ２１の出力信号は、その金属軸と出力軸２との芯ずれに応じた周期的変化を示す波形（以下「正弦波状の波形」という。）となる。
【００５０】
これに対し、本実施の形態では、変位センサ２１は、外周の周方向に沿って凹凸を有するスプライン軸部３ａを変位検出の対象としているので、平面コイル２１ａからスプライン軸部３ａの外周までの距離に起因する第１信号成分と、スプライン軸部３ａの外周の凹凸形状に起因する第２信号成分とが重畳された電気信号を出力することとなる。
【００５１】
具体的には、変位センサ２１の出力信号は、例えば、図４（ａ）に示すような波形となる。すなわち、変位センサ２１の出力信号は、スプライン軸部３ａの外周の凹凸形状に起因する凹凸状の小さいうねりの波形成分（以下「凹凸波形成分」という。）が、平面コイル２１ａからスプライン軸部３ａの外周までの空隙の距離に応じて大きなうねりとなって正弦波状に変化する信号である。
【００５２】
図４（ａ）に示した信号波形は、時間に対するカウントデータであるので、図４（ｂ）に例示する変換用データを用いて、カウントデータを変位距離に変換する必要がある。例えば、図４（ａ）においてスプライン軸部３ａの外周の凸部に対応するカウントデータに着目すると、カウントデータが約３６５８０から約３６９００まで変化しており、この変化量は、図４（ｂ）において±１００μｍ程度の変位距離に相当している。
【００５３】
次に、出力軸２と入力軸３との間における芯ずれについて説明する。本明細書では、芯ずれ量δおよび芯ずれ位相λで芯ずれを表すものとする。
【００５４】
図５（ａ）に模式的に示すように、芯ずれ量δは、例えば、フライホイール６１の中心点を基準として表すことができる。また、芯ずれ位相λは、例えば、スプライン軸部３ａの予め定めた外周位置を基準とした角度で表すことができる。なお、芯ずれ量δの基準をスプライン軸部３ａの中心軸としてもよいし、芯ずれ位相λの基準をフライホイール６１側に設けてもよい。
【００５５】
具体的には、芯ずれ量δおよび芯ずれ位相λは、図５（ｂ）に示すように算出することができる。この処理は、ホストコンピュータ４３のＣＰＵ４３ａが、記憶部４３ｃに記憶されたデータ処理プログラムを用いてソフトウェア処理するものである。
【００５６】
まず、ＣＰＵ４３ａが、スプライン軸部３ａの外周の凹凸形状に起因する凹凸波形成分（第２信号成分）のうち、例えば、凸状の各波形成分それぞれに接する包絡線（エンベロープ）を求める信号処理（以下「エンベロープ処理」という。）を行うと、正弦波状のエンベロープ波形（第１信号成分）が得られる。このエンベロープ波形の最大値と最小値との差をＸとするとき、芯ずれ量δ＝Ｘ／２で表される。
【００５７】
次に、ＣＰＵ４３ａが、変位センサ２１の出力信号を、エンベロープ波形の周波数を遮断するハイパスフィルタに通過させる処理（以下「ハイパスフィルタ処理」という。）を行うことにより、スプライン軸部３ａの外周の凹凸に起因する凹凸波形成分（第１信号成分）が得られる。スプライン軸部３ａの歯数をｍとすると、凹凸波形成分の波形ピッチ（周期）は角度θ＝３６０°／ｍで表される。したがって、芯ずれ位相λの予め定めた基準位置から凹凸波形成分の波形数がｎ個の位置においては芯ずれ位相λ＝ｎ×θで表される。ここで、図５（ｂ）においては、芯ずれ位相λの基準位置は、エンベロープ波形の変位がゼロとなる時刻に対応するスプライン軸部３ａの外周位置としている。なお、波形数を表すｎは、整数であってもよいし、小数であってもよい。
【００５８】
上述のように、ＣＰＵ４３ａは、エンベロープ波形（第１信号成分）に基づいて出力軸２に対する入力軸３の芯ずれ量の情報を取得する芯ずれ量情報取得手段と、凹凸波形成分（第２信号成分）に基づいて出力軸２に対する入力軸３の芯ずれ位相の情報を取得する芯ずれ位相情報取得手段と、を構成する。
【００５９】
なお、上述の説明では、エンベロープ処理およびハイパスフィルタ処理をソフトウェア処理により行う例を挙げたが、ハードウェアで各処理を行う構成としてもよい。
【００６０】
次に、動作について説明する。
以下の説明では、図２において、クラッチ機構６０を開放状態にした状態で入力軸３が回転しないよう固定し、測定者が出力軸２を手動で回転させることにより、出力軸２と入力軸３の芯ずれを測定する例を挙げる。また、測定前に、データ取得装置３０およびデータ処理装置４０が動作状態となっているものとする。
【００６１】
まず、測定者が出力軸２を手動で回転させることにより、センサヘッド２０をスプライン軸部３ａの外周を回転させた状態にする。この状態で、測定者がホストコンピュータ４３の入力部４３ｄを操作することによって、測定データの取得の開始を表すデータ取得開始命令が入力されると、図６に示すように、ホストコンピュータ４３のＣＰＵ４３ａは、測定データの取得の開始を表すデータ取得開始命令の信号を送信する（ステップＳ１１）。このデータ取得開始命令の信号は、通信アダプタ４２を介して無線通信部４１に送られる。無線通信部４１は、データ取得開始命令の信号を所定の変調方式で変調し、アンテナを介し、例えば、２．４ＧＨｚ帯の電波信号として無線通信部３３に送信する。
【００６２】
次に、無線通信部３３は、アンテナを介してデータ取得開始命令の信号を含む電波信号を受信し（ステップＳ１２）、所定の復調方式で復調する。復調されたデータ取得開始命令の信号は、無線通信部３３からＣＰＵ３１に送られる。
【００６３】
次に、ＣＰＵ３１は、センサヘッド２０が出力する測定データを取り込む（ステップＳ１３）。すなわち、ＣＰＵ３１は、変位センサ２１から変位データを、温度センサ２２から温度データを取り込む。ＣＰＵ３１が取り込んだ測定データは、ＣＰＵ３１から無線通信部３３に送られる。
【００６４】
次に、無線通信部３３は、所定の変調方式で測定データを変調し、アンテナを介し、測定データを含む電波信号を無線通信部４１に送信する（ステップＳ１４）。
【００６５】
次に、無線通信部４１は、アンテナを介して測定データを含む電波信号を受信し、所定の復調方式で測定データを復調することにより、測定データを受信する（ステップＳ１５）。受信した測定データは、通信アダプタ４２を介してホストコンピュータ４３に送られる。
【００６６】
次に、ホストコンピュータ４３のＣＰＵ４３ａは、取得した変位データが時間とカウントデータとの関係を表す時間・カウントデータであるので、時間と距離との関係を表す時間・距離データに変換する（ステップＳ１６）。具体的には、ＣＰＵ４３ａは、例えば、図４（ｂ）に示した変換用データを記憶部４３ｃから読み出し、この変換用データに基づき、カウントデータを距離データに変換して時間・距離データを得る。
【００６７】
次に、ＣＰＵ４３ａは、取得した時間・距離データに対し、温度補正を行う（ステップＳ１７）。具体的には、ＣＰＵ４３ａは、温度補正用データを記憶部４３ｃから読み出し、読み出した温度補正用データと、温度センサ２２が検出した温度データとに基づき、時間・距離データを温度補正する。なお、ＣＰＵ４３ａが、時間・カウントデータを温度補正した後、温度補正後の時間・カウントデータを時間・距離データに変換する構成としてもよい。
【００６８】
ステップＳ１７において補正された時間・距離データに対し、ＣＰＵ４３ａは、芯ずれ量に係る処理（ステップＳ１８〜２０）と、芯ずれ位相に係る処理（ステップＳ２１〜２３）とを行う。
【００６９】
芯ずれ量に係る処理として、まず、ＣＰＵ４３ａは、温度補正した時間・距離データに対し、図５（ｂ）に示したように、スプライン軸部３ａの外周の凹凸形状に起因する凹凸波形成分のうち、凸状の各波形成分それぞれに接するエンベロープを求めるエンベロープ処理を行う（ステップＳ１８）。
【００７０】
続いて、ＣＰＵ４３ａは、求めたエンベロープ波形における変位距離の最大値と最小値とを求める処理を表す最大最小値処理を行う（ステップＳ１９）。
【００７１】
そして、ＣＰＵ４３ａは、エンベロープ波形における変位距離の最大値と最小値との差に基づき、芯ずれ量を算出する（ステップＳ２０）。具体的には、図５（ｂ）に示したように、ＣＰＵ４３ａは、エンベロープ波形の最大値と最小値との差をＸとするとき、芯ずれ量δ＝Ｘ／２により芯ずれ量δを算出する。その結果、ＣＰＵ４３ａは、時間変化に対する芯ずれ量δの変化のデータを得る。芯ずれ量δのデータは、ＣＰＵ４３ａによって記憶部４３ｃに記憶される。なお、ＣＰＵ４３ａが、時間変化に対する芯ずれ量δのデータを、表やグラフに表して表示部４３ｅにリアルタイムで表示させてもよい。
【００７２】
次に、芯ずれ位相に係る処理として、ＣＰＵ４３ａは、図５（ｂ）に示したように、変位センサ２１の出力信号を、エンベロープ波形の周波数を遮断するハイパスフィルタに通過させるハイパスフィルタ処理を行う（ステップＳ２１）。その結果、平面コイル２１ａからスプライン軸部３ａの外周までの距離に起因する信号成分が除去され、スプライン軸部３ａの外周の凹凸に起因する凹凸波形成分のみが得られる。
【００７３】
続いて、ＣＰＵ４３ａは、スプライン軸部３ａの外周の凹凸に起因する凹凸波形成分において、予め定めた位相基準位置から任意の位置までにおける凹凸波形成分の波形数をカウントする波形カウント処理を行う（ステップＳ２２）。
【００７４】
そして、ＣＰＵ４３ａは、凹凸波形成分の波形ピッチを角度θで表すと、凹凸波形成分の波形数がｎ個の位置において、芯ずれ位相λ＝ｎ×θで表される芯ずれ位相を算出する（ステップＳ２３）。その結果、ＣＰＵ４３ａは、時間変化に対する芯ずれ位相λの変化のデータを得る。芯ずれ位相λのデータは、ＣＰＵ４３ａによって記憶部４３ｃに記憶される。なお、ＣＰＵ４３ａが、時間変化に対する芯ずれ位相λのデータを、表やグラフに表して表示部４３ｅにリアルタイムで表示させてもよい。また、位相λのデータとともに、ステップＳ２０において取得した芯ずれ量δのデータを同時に表示部４３ｅにリアルタイムで表示させてもよい。
【００７５】
次に、ＣＰＵ４３ａは、芯ずれ量δと芯ずれ位相λとの関係データを取得する（ステップＳ２４）。具体的には、ＣＰＵ４３ａは、記憶部４３ｃに記憶した芯ずれ量δおよび芯ずれ位相λの各データをメモリ４３ｂに読み出し、時間変化に対する芯ずれ量δと芯ずれ位相λとの関係データを、芯ずれ量δと芯ずれ位相λとの関係データに変換する。すなわち、芯ずれ量δと芯ずれ位相λとが対応した、時間軸に依存しないデータが得られる。
【００７６】
その結果、例えば、ＣＰＵ４３ａは、図５（ａ）に模式的に示したように、芯ずれ量δと芯ずれ位相λとの関係データをリアルタイムで表示部４３ｅにアニメーション表示させることができる。また、例えば、ＣＰＵ４３ａは、図５（ｂ）に示したエンベロープ処理データと、ハイパスフィルタ処理データとを対応させてリアルタイムで表示部４３ｅに表示させることもできる。
【００７７】
なお、測定データの取得を終了する場合は、測定者がホストコンピュータ４３の入力部４３ｄを操作し、測定データの取得の終了を表すデータ取得終了命令を入力する。
【００７８】
以上のように、本実施の形態に係る回転軸の測定装置１０は、変位センサ２１が、平面コイル２１ａからスプライン軸部３ａの外周までの距離に起因する第１信号成分と、スプライン軸部３ａの外周の凹凸形状に起因する第２信号成分とが重畳された電気信号を出力し、ＣＰＵ４３ａが、電気信号から第１信号成分および第２信号成分を分離して芯ずれ量と芯ずれ位相とを求める。その結果、回転軸の測定装置１０は、２つのセンサを設けずにクラッチ装置５０を組み付けた状態で出力軸２と入力軸３の芯ずれを測定することができる。
【００７９】
また、本実施の形態に係る回転軸の測定装置１０は、無線通信部３３が、センサヘッド２０の測定データをデータ処理装置４０に電波信号により転送する構成としたので、センサヘッド２０を有線接続することなく出力軸２と入力軸３の芯ずれを測定することができるとともに、作業性を向上することができる。
【００８０】
また、本実施の形態に係る回転軸の測定装置１０は、ステップＳ２４において説明したように、時間軸に依存しない芯ずれのデータを取得することができる。これは、芯ずれの測定時に、出力軸２の回転が一定速度でなくてもよいことを示している。出力軸２の回転をエンジンや手動によって行う場合、出力軸２の回転速度は一定にならないが、この場合でも、回転軸の測定装置１０は、芯ずれのデータを高精度で取得することができる。
【００８１】
また、本実施の形態に係る回転軸の測定装置１０は、芯ずれの測定における作業性を大幅に向上させることができる。以下、図７を参照して説明する。
【００８２】
従来のクラッチ装置は、芯ずれの測定を行うため、例えば、図７（ａ）に示すような構成となっていた。すなわち、従来のクラッチ装置８０は、クラッチ機構９０と、レリーズベアリング８１と、を有する。クラッチ機構９０は、フライホイール９１と、クラッチディスク９２と、ダイアフラムスプリング９３と、を含んで構成される。
【００８３】
フライホイール９１は、出力軸８２に固定され、クラッチディスク９２は、入力軸８３に固定されている。レリーズベアリング８１は、変速機のケース８４に一体に形成されたエクステンションスリーブ８４ａ上に設けられ、レリーズフォーク９４によって作動するようになっている。変速機のケース８４は、エンジンケース８５とボルト（図示せず）で固定されている。
【００８４】
従来のクラッチ装置８０において、芯ずれの測定を行う際の構成は、図７（ｂ）に示すように、クラッチ装置８０の内蔵物を外した状態で、変位計９５および９６を取り付けて行う。変位計９５および９６のそれぞれに接続されたケーブル９５ａおよび９６ａは、変速機のケース８４に形成した貫通孔８４ｂを通してデータロガー９７に接続される。ここで、クラッチ装置８０の内蔵物は、レリーズベアリング８１、クラッチディスク９２、ダイアフラムスプリング９３、レリーズフォーク９４を含む。
【００８５】
従来のクラッチ装置８０において、芯ずれの測定を行う場合、変位計９５および９６を取り付ける必要があるため、以下に示す工程で作業していた。
（１）内蔵物をクラッチ装置８０からはずし、変速機のケース８４に貫通孔８４ｂを形成する。
（２）変位計９５および９６を取り付け、ケーブル９５ａおよび９６ａを貫通孔８４ｂに通し、データロガー９７に接続する。具体的には、変位計９５の基台はフライホイール９１に固定し、変位計９６の基台は入力軸８３のスプライン軸部８３ａに固定する。
（３）変速機のケース８４をエンジンケース８５にボルトで取り付け、芯ずれを測定する。具体的には、変位計９５および９６により、エクステンションスリーブ８４ａの表面の変位を回転しながらトレースして計測する。変位計９５および９６の測定データは、データロガー９７に取り込まれ、ホストコンピュータ（図示せず）に転送する。その結果、芯ずれのデータとして、エクステンションスリーブ８４ａを介した測定データが得られる。
（４）変速機のケース８４とエンジンケース８５との合わせ面にケガキ線をひく。
（５）変速機のケース８４をエンジンケース８５から外し、変位計９５および９６を取り除く。
（６）内蔵物をクラッチ装置８０に取り付け、ケガキ線を基準に変速機のケース８４をエンジンケース８５に取り付ける。
【００８６】
従来のクラッチ装置８０では、上述の工程で芯ずれの測定作業を行う必要があるため、高い測定精度が得られないという問題や、測定工数が嵩むという問題があった。
【００８７】
これに対し、本実施の形態に係る回転軸の測定装置１０では、クラッチ機構６０（図２参照）のフライホイール６１に設けた変位センサ２１によって非接触で芯ずれを測定し、測定データを無線送信する構成としたので、芯ずれの測定前後で内蔵物の取り外し、取り付けのための分解工程や、変速機のケースとエンジンケースとの取り付け、取り外しの工程が不要となり、芯ずれの測定における作業性を大幅に向上させることができる。
【００８８】
また、この構成により、本実施の形態に係る回転軸の測定装置１０は、従来のように、エクステンションスリーブ８４ａを介した測定ではなく、出力軸２と入力軸３との間の芯ずれを直接測定することができるので、従来のものより測定精度を向上させることができる。
【００８９】
さらに、この構成により、本実施の形態に係る回転軸の測定装置１０では、従来のエクステンションスリーブ８４ａに相当するものを必要としないので、クラッチ装置の構成を簡素化できる。
【００９０】
次に、本実施の形態に係る回転軸の測定装置１０の適用例について説明する。以下に示すように、本実施の形態に係る回転軸の測定装置１０は、車両の設計、評価、管理等に好適に適用することができる。
【００９１】
図２に示したように、変速機のケース５はエンジンケース６にボルトで固定される。車両の設計時において、回転軸の測定装置１０を使用し、変速機のケース５とエンジンケース６との間の組み付け寸法と、芯ずれの測定データとの関係を把握することにより、組み付け寸法の設計値の決定に資することができる。
【００９２】
また、回転軸の測定装置１０は、組み付け寸法の設計値に対する評価や、設計値にマージンを含めて限界値を求める評価等にも資することができる。
【００９３】
また、回転軸の測定装置１０によって組み付け寸法と芯ずれとの関係データを求めておくことにより、変速機のケース５とエンジンケース６との組み付け工程において、組み付け寸法を管理することにより、芯ずれ管理の補助を行うこともできる。
【００９４】
また、回転軸の測定装置１０は、工場出荷後において発生したクラッチの部品の破損やその部品の摩耗、変速機を含む駆動系の異音等の原因究明の解析に資することもできる。
【００９５】
また、回転軸の測定装置１０は、変速機のケース５とエンジンケース６との組み付け時などの車両の製造工程においても適用できる。この場合、センサヘッド２０およびデータ取得装置３０をフライホイール６１に取り付け、センサヘッド２０の測定データをデータ処理装置４０に電波信号で転送する。これにより、回転軸の測定装置１０は、特許文献１に開示された従来のものや、図７に示した従来のものとは異なり、クラッチ装置５０の内蔵物を取り付けた状態で芯ずれの測定や修正を行うことができる。
【００９６】
例えば、芯ずれの測定結果、芯ずれが保証範囲外の場合は、変速機のケース５とエンジンケース６との組み付け寸法を修正することにより、出力軸２と入力軸３の芯ずれが保証範囲内になるよう修正することができる。芯ずれを保証範囲内に修正した後、変速機のケース５とエンジンケース６との合わせ面にケガキ線を引き、センサヘッド２０およびデータ取得装置３０をフライホイール６１から取り外し、ケガキ線を基準に変速機のケース５とエンジンケース６とを再び組み付けるようにする。
【００９７】
上述のように、回転軸の測定装置１０は、従来のものと比較して、クラッチ装置５０の内蔵物を取り外したり、取り付けたりする必要がないので、作業性を向上できるとともに、クラッチ装置５０の内蔵物を取り付けた状態で芯ずれの測定や修正を行うことができるので、従来のものと比較して有用な芯ずれ測定や修正が可能となる。
【００９８】
以上のように、本発明に係る回転軸の測定装置は、２つのセンサを設けずにクラッチを組み付けた状態で駆動軸と被駆動軸の芯ずれを測定することができるとともに、作業性を向上することができるという効果を奏するものであり、車両のエンジンの動力を出力する出力軸と変速機の入力軸の芯ずれを測定する回転軸の測定装置に有用である。
【符号の説明】
【００９９】
１  エンジン
２  出力軸（駆動軸）
３  入力軸（被駆動軸）
３ａ  スプライン軸部
１０  回転軸の測定装置
２０  センサヘッド
２１  変位センサ（変位検出手段）
２１ａ  平面コイル（変位検出部）
２２  温度センサ
２３  センサ取付金具
３０  データ取得装置
３１  ＣＰＵ
３２  フラッシュメモリ
３３  無線通信部（無線送信手段）
３４  充電制御部
３５  電源部
３６  充電池
３７  充電器
３８  電磁給電部
４０  データ処理装置
４１  無線通信部
４２  通信アダプタ
４３  ホストコンピュータ
４３ａ  ＣＰＵ（芯ずれ量情報取得手段、芯ずれ位相情報取得手段）
６１  フライホイール（回転体）
６１ａ  平面部
【図１】
2011107028.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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