(57)【要約】トルク監視システムは、回転側測定インタフェースおよび固定側データ受信装置を含む。測定インタフェースは、回転軸に取り付けられるように構成されている。測定インタフェースは、歪みゲージ、プロセッサ、および近距離通信（ＮＦＣ）送受信コイルを含む。固定データ受信装置は、回転軸に対して固定されている。固定側データ受信装置は、プロセッサおよびＮＦＣ送受信コイルを含む。回転側測定インタフェースは、回転側測定インタフェースのＮＦＣ送受信コイルを介して、固定側データ受信装置にあるＮＦＣ送受信コイルによって無線送信される無線信号から生じた動作電力を受け取る。回転側測定インタフェースにあるプロセッサは、歪みゲージから回転軸上のトルクを示す歪みゲージ信号を受信し、歪みゲージ信号を示すデジタルデータを、ＮＦＣ送受信コイルを通じて、固定側データ受信装置にあるプロセッサに無線送信するように構成されている。【選択図】図１
2017519980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と回転するよう、該回転軸に取り付けられるように構成された回転側測定インタフェースであって、歪みゲージ、プロセッサ、近距離通信（ＮＦＣ）送受信コイルを含む前記測定インタフェースと、
ハウジングに収められ、かつ前記回転軸に対して固定された固定側データ受信装置であって、プロセッサおよびＮＦＣ送受信コイルを含む前記固定側データ受信装置と、
を備え、
前記回転側測定インタフェースは、前記回転側測定インタフェースのＮＦＣ送受信コイルを介して、前記固定側データ受信装置にある前記ＮＦＣ送受信コイルによって無線送信される無線信号から生じた動作電力を受け取り、
前記回転側測定インタフェースにある前記プロセッサは、前記回転軸上におけるトルクを示す歪みゲージからの歪みゲージ信号を受信し、前記歪みゲージ信号を示すデジタルデータを、前記ＮＦＣ送受信コイルを通じて、前記固定側データ受信装置にある前記プロセッサに無線送信するように構成された、トルク監視システム。
【請求項２】
請求項１に記載のトルク監視システムであって、前記回転側測定インタフェースは、前記固定側データ受信装置にある前記プロセッサへの送信中に、前記デジタルデータをコード化するためのスイッチトリアクタンス素子も含む、トルク監視システム。
【請求項３】
請求項２に記載のトルク監視システムであって、前記スイッチトリアクタンス素子は、前記回転側測定インタフェースにある選択可能な容量分圧器ネットワークおよび前記ＮＦＣ送受信コイルにおける複数のタップのうち少なくとも一方を含む、トルク監視システム。
【請求項４】
請求項１に記載のトルク監視システムであって、前記固定側データ受信装置に結合され、前記軸の速度やトルクを制御するように構成された制御ユニットを更に備え、前記固定側データ受信装置は、前記デジタルデータに基づいて、前記軸に機械的事象が生じているか否かを判定し、前記制御ユニットに信号を送信して前記軸の速度およびトルクの少なくとも一方を調節することによって、判定した事象に対して反応するように構成した、トルク監視システム。
【請求項５】
請求項４に記載のトルク監視システムであって、前記事象に振動事象、張力事象、圧縮事象、屈曲事象、共振事象およびトルク事象のうち少なくとも１つを含む、トルク監視システム。
【請求項６】
請求項１に記載のトルク監視システムであって、
複数の回転側測定インタフェースと、
複数の固定側データ受信装置と、
変速機と、
を更に備え、
前記軸は主駆動軸であり、
前記変速機を通じて前記主駆動軸に機械的に結合された平行な駆動軸を更に含み、
前記主駆動軸および平行な駆動軸のそれぞれが、対応する固定側データ受信装置に無線式に結合された前記回転側測定インタフェースのうち少なくとも１つを含む、トルク監視システム。
【請求項７】
請求項６に記載のトルク監視システムであって、各固定側データ受信装置は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）と通信するように構成されており、該ＥＣＵは、前記主駆動軸上の少なくとも１つの回転側測定インタフェースおよび前記平行な駆動軸上の少なくとも１つの回転側測定インタフェースから受信したデジタルデータに基づいて、送信における効率値を決定するように構成された、トルク監視システム。
【請求項８】
請求項１に記載のトルク監視システムであって、前記回転側測定システムにある前記プロセッサにより、前記歪みゲージが閾値を超過する力を検出するか否かを判定する、トルク監視システム。
【請求項９】
請求項１に記載のトルク監視システムであって、前記固定側データ受信装置にある前記プロセッサにより前記デジタルデータを処理して、前記回転側測定インタフェースにある前記歪みゲージが閾値を超過する力を検出するか否かを判定する、トルク監視システム。
【請求項１０】
請求項１に記載のトルク監視システムであって、前記回転側測定インタフェースにある前記プロセッサは、前記軸が回転していなくとも、前記デジタルデータを前記ＮＦＣ送受信コイルを通じて、前記固定側データ受信装置にある前記プロセッサに無線送信するように構成された、トルク監視システム。
【請求項１１】
回転側駆動軸と、
前記駆動軸と同時に回転するよう、前記駆動軸に取り付けられた回転側測定インタフェースであって、歪みゲージ、プロセッサ、および送受信コイルを含む前記回転側測定インタフェースと、
ハウジングに収められ、かつ前記回転駆動軸に対して固定された固定側データ受信装置であって、プロセッサおよび送受信コイルを含む前記固定側データ受信装置と、
前記固定側データ受信装置と通信するように構成された電子制御ユニット（ＥＣＵ）と、
を備え、
前記回転側測定インタフェースは、その送受信コイルを介して、前記固定側データ受信装置にある前記送受信コイルによって無線送信される無線信号から生じた動作電力を受け取り、
前記回転側測定インタフェースにある前記プロセッサは、前記歪みゲージから歪みゲージ測定データを受信し、前記送受信コイルを通じて、前記測定データを示すデータを前記固定側データ受信装置にある前記プロセッサに無線送信するように構成された、トルク監視およびフィードバックシステム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のシステムであって、前記回転側測定インタフェースは、前記固定側データ受信装置にある前記プロセッサへの送信中に、前記デジタルデータをコード化するためのスイッチトリアクタンス素子も含むシステム。
【請求項１３】
請求項１１に記載のシステムであって、前記固定側データ受信装置に結合され、前記軸の速度やトルクを制御するように構成された制御ユニットを更に備え、前記固定側データ受信装置は、前記デジタルデータに基づいて、前記軸に機械的事象が生じているか否かを判定し、前記制御ユニットに信号を送信して、前記軸の速度およびトルクの少なくとも一方を調節することによって、判定した事象に対して反応するように構成されており、前記機械的事象が、振動事象、張力事象、圧縮事象、屈曲事象、共振事象およびトルク事象のうち少なくとも１つを含むシステム。
【請求項１４】
請求項１１に記載のシステムであって、
複数の回転側測定インタフェースと、
複数の固定側データ受信装置と、
変速機と、
を更に備え、
前記軸は主駆動軸であり、
前記変速機を通じて前記主駆動軸に機械的に結合された平行な駆動軸を更に含み、
前記主駆動軸および平行な駆動軸のそれぞれが、対応する固定側データ受信装置に無線式に結合された前記回転側測定インタフェースのうち少なくとも１つを含み、
各固定側データ受信装置は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）と通信するように構成されており、該ＥＣＵは、前記主駆動軸上の少なくとも１つの回転側測定インタフェースおよび前記平行な駆動軸上の少なくとも１つの回転側測定インタフェースから受信したデジタルデータに基づいて、送信における効率値を判定するように構成されたシステム。
【請求項１５】
請求項１１に記載のシステムであって、前記回転側測定システムにある前記プロセッサにより、前記歪みゲージが閾値を超過する力を検出するか否かを判定するシステム。
【請求項１６】
請求項１１に記載のシステムであって、前記固定側データ受信装置にある前記プロセッサによりデジタルデータを処理して、前記回転側測定インタフェースにある前記歪みゲージが閾値を超過する力を検出するか否かを判定するシステム。
【請求項１７】
主駆動軸と、
平行な駆動軸と、
前記主駆動軸を前記平行な駆動軸に機械的に連結する変速機と、
前記主駆動軸と同時に回転するように前記主駆動軸に取り付けられた第１の回転側測定インタフェースであって、歪みゲージおよび送受信コイルを含む前記第１の測定インタフェースと、
ハウジングに収められ、かつ前記主駆動軸に対して固定された第１の固定側データ受信装置であって、前記第１の回転側測定装置の前記送受信コイルと無線通信するための送受信コイルを含む前記第１の固定側データ受信装置と、
前記平行な駆動軸と同時に回転するように前記平行な駆動軸に取り付けられた第２の回転側測定インタフェースであって、歪みゲージおよび送受信コイルを含む前記第２の測定インタフェースと、
ハウジングに収められ、かつ前記平行な駆動軸に対して固定された第２の固定側データ受信装置であって、前記第２の回転側測定装置の前記送受信コイルと無線通信するための送受信コイルを含む前記第２の固定側データ受信装置と、
を備え、
前記第１および第２の回転側測定インタフェースは、各々の第１および第２の固定側データ受信装置から、対応する前記送受信コイルを介して電力を受け取り、かつ、各々の第１および第２の固定側データ受信装置に、対応する前記送受信コイルを介してデータ通信を提供するシステム。
【請求項１８】
請求項１７に記載のシステムであって、前記第１および第２の固定側データ受信装置と通信するように構成された電子制御ユニット（ＥＣＵ）を更に含むシステム。
【請求項１９】
請求項１８に記載のシステムであって、前記ＥＣＵは、前記第１および第２の回転側測定インタフェースから、それらの対応する第１および第２の固定側データ受信装置を通じて受信した歪みゲージデータに基づいて、送信における効率値を計算するシステム。
【請求項２０】
請求項１７に記載のシステムであって、
前記平行な駆動軸に機械的に結合された中間駆動軸を更に含み、
前記中間駆動軸と同時に回転するように前記中間駆動軸に取り付けられた第３の回転側測定インタフェースであって、歪みゲージおよび送受信コイルを含む前記第３の測定インタフェースと、
ハウジングに収められ、かつ前記中間駆動軸に対して固定された第３の固定側データ受信装置であって、前記第３の回転側測定装置の前記送受信コイルと無線通信するための送受信コイルを含む前記第３の固定側データ受信装置と、
を備え、  前記ＥＣＵは、前記第３の固定側データ受信装置から歪みゲージデータを受信するシステム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本願は、「トルク監視フィードバック装置」と題する、２０１４年６月１６日出願の米国特許仮出願第62/012,744号の優先権を主張するものであり、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
多種のシステムは回転軸を含んでいる。例えば、電動モータや内燃エンジンは、車両、船舶／飛行機、製造システムおよびその他の装置における軸や変速機を駆動する。通常に生じる抵抗性負荷が回転軸に作用する間、別の部品や負荷からの周期的な力や間欠的な力が軸および変速機にフィードバックされ得る。そのような付加的な力は、通常に生じる力と結合することにより、回転軸の寿命を低下させ得る。更に、そのような異常な力と振動により軸が故障し、他の部品を損傷する結果となり得る。
【発明の概要】
【０００３】
一実施形態において、トルク監視システムは、回転側測定インタフェースおよび固定側データ受信装置を含む。この測定インタフェースは、回転軸に取り付けられるように構成されている。測定インタフェースは、歪みゲージ、プロセッサおよび近距離通信（ＮＦＣ）送受信コイルを含む。また、固定側データ受信装置は、回転軸に固定されている。固定側データ受信装置は、プロセッサおよびＮＦＣ送受信コイルを含む。回転側測定インタフェースは、回転側測定インタフェースのＮＦＣ送受信コイルを介して、固定側データ受信装置にあるＮＦＣ送受信コイルによって無線送信される無線信号から生じた動作電力を受け取る。回転側測定インタフェースにあるプロセッサは、回転軸上におけるトルクを示す歪みゲージからの歪みゲージ信号を受信し、歪みゲージ信号を示すデジタルデータを、ＮＦＣ送受信コイルを通じて、固定側データ受信装置にあるプロセッサに無線送信するように構成されている。
【０００４】
他の実施形態において、トルク監視およびフィードバックシステムは、回転側駆動軸と、回転側測定インタフェースと、固定側データ受信装置と、電子制御ユニット（ＥＣＵ）とを含む。回転側測定インタフェースは、回転側駆動軸と同時回転するように駆動軸に取り付けられている。測定インタフェースは、歪みゲージ、プロセッサ、および送受信コイルを含む。固定側データ受信装置は、ハウジング内に収められており、駆動軸に固定されている。固定側データ受信装置は、プロセッサおよび送受信コイルを含む。ＥＣＵは固定側データ受信装置と通信するように構成されている。回転側測定インタフェースは、その送受信コイルを介して、固定側データ受信装置にある送受信コイルによって無線送信される無線信号から生じた動作電力を受け取る。回転側測定インタフェースにあるプロセッサは、歪みゲージからその測定データを受け取り、測定データを示すデータを送受信コイルを通じて固定側データ受信装置にあるプロセッサに無線送信するように構成される。
【０００５】
更に他の実施形態において、トルク監視システムは、主駆動軸と、平行な駆動軸と、主駆動軸を平行な駆動軸に機械的に連結する変速機とを含む。第１の回転側測定インタフェースは、主駆動軸と同時に回転するように主駆動軸に取り付けられている。第１の測定インタフェースは、歪みゲージおよび送受信コイルを含む。第１の固定側データ受信装置は、ハウジング内に収められており、主駆動軸に固定されている。第１の固定側データ受信装置は、第１の回転側測定装置の送受信コイルとの無線通信用に送受信コイルを含む。第２の回転側測定インタフェースは、平行な駆動軸と同時に回転するように平行な駆動軸に取り付けられている。第２の測定インタフェースは、歪みゲージおよび送受信コイルを含む。第２の固定側データ受信装置は、ハウジング内に収められており、平行な駆動軸に固定されている。第２の固定側データ受信装置は、第２の回転側測定装置の送受信コイルとの無線通信用に送受信コイルを含む。第１および第２の回転側測定インタフェースは、それぞれ、対応する送受信コイルを介して、第１および第２の固定側データ受信装置から電力を受け取り、かつ、第１および第２の固定側データ受信装置に対するデータ通信を行う。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】種々の実施形態による、トルク監視およびフィードバックシステムを示す図である。
【図２】種々の実施形態による、回転側測定インタフェースを示す図である。
【図３】種々の実施形態による、固定側データ受信装置を示す図である。
【図４】種々の実施例による、スイッチトリアクタンス素子を含むトルク監視およびフィードバックシステムの一実施形態を示す図である。
【図５】種々の実施形態による、データ通信において使用可能な容量分圧器ネットワークの一実施例を示す図である。
【図６】種々の実施形態による、トルク監視およびフィードバックシステムの一部の断面図である。
【図７】一実施形態による、複数組の回転側測定インタフェースおよび固定側データ受信装置を含む変速機を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明は、任意の多様なシステムにおいて使用するための１つ以上の回転軸のトルク監視用システムおよび方法に関するものである。そのようなシステム例として、製造システムや駆動システムが挙げられる。駆動システムにおける非限定的な一実施例に、ヘリコプターの駆動ロータがある。いくつかのシステムにおいては、他の部品からの周期力および／または間欠力および／または振動が軸および／または変速機にフィードバックされるため、軸および／または変速機は駆動抵抗による回転負荷において通常に予測される力を受けるだけでなく、回転負荷における周期力および／または間欠力による変動も受ける。いくつかのシステムにおいて、ベアリング等の部品が摩耗または劣化すると、軸の回転に要する力は徐々に増加する。軸および／または変速機における負荷に関するデータを監視および収集することにより、周期的な疲労破壊、共振負荷による破壊、非効率的な作業、または軸の望ましくないトルク負荷に関連する別のタイプの望ましくない結果を軽減することが望ましい。そのために、本明細書に記載したシステムおよび方法は、周期的あるいは過渡的に、または徐々に変化するトルク負荷における変化に関する通知および／または情報を提供するよう構成することにより、軸および変速機に加わる力の影響を監視するものである。従って、以下においては、本明細書に記載した多様な方法および実施形態に従って操作可能なトルク監視およびフィードバックシステムについて説明する。
【０００８】
図１は、様々な実施形態による、トルク監視およびフィードバックシステム１００を示す。図示した非限定的な実施例において、トルク監視およびフィードバックシステム１００は、回転軸９０に取り付けられた回転側測定インタフェース１０２を含む。回転軸は、例えば、車両や製造システムにおいて使用可能な駆動軸等、任意のタイプの回転軸であってよい。回転側測定インタフェース１０２は、軸９０に強固に取り付けられているため、回転側測定インタフェースは軸と共に回転する。回転側測定インタフェース９０は、歪みゲージ、プロセッサ、および送受信コイル等の多様な部品を含むことができる。いくつかの実施形態において、回転側測定インタフェース１０２が軸と共に回転することによって生じ得るアンバランス力を最小化するように、回転側測定インタフェース１０２の部品は、軸９０を中心に放射状に配置してもよい。
【０００９】
システム１００は、軸９０の周囲を包囲するが、該軸に強固に取り付けられていない固定側データ送受信装置１０４も含む。即ち、軸９０が回転しても、固定側データ送受信装置は回転しない。固定側データ送受信装置１０４は、回転軸とは別個の離間したハウジング内に収めることができる。固定側データ送受信装置１０４は、プロセッサや送受信コイル等の様々な部品を含んでもよい。
【００１０】
固定側データ送受信装置に対する軸および回転側測定インタフェースの回転に関わらず、固定側データ送受信装置および回転側測定インタフェースの間の間隔Ｌ１がほぼ一定となるように、固定側データ送受信装置１０４は、回転側測定インタフェース１０２に対して長手方向に固定位置に留まる。
【００１１】
固定側データ送受信装置１０４および回転側測定インタフェース１０２の送受信コイルを使用して、固定側データ送受信装置から回転側測定インタフェースに送電することにより、回転側測定インタフェースの部品に動作電力を供給する。送受信コイルは、回転側測定インタフェースおよび固定側データ送受信装置の間における無線データ通信リンクとしても使用される。例えば、回転側測定インタフェース１０２は、歪みゲージに関する情報をコード化したデジタルデータを固定側データ受信装置１０４に送信することができる。
【００１２】
固定側データ受信装置１０４と通信する電子制御ユニット（ＥＣＵ）１１０も図示されている。固定側データ受信装置１０４は、固定側データ受信装置および／または回転側測定インタフェース１０２の操作、およびそれらによって検出される事象に関連するデータやアラート等をＥＣＵ１１０に送信することができる。そのような検出される事象の例には、振動事象、張力事象、圧縮事象、屈曲事象、共振事象、およびトルク事象のうち１つ以上を含む。回転側測定インタフェース１０２は、そのような事象を検出することができるように、複数の歪みゲージと、別のタイプのセンサとを含んでもよい。これらの様々な事象は、対応する閾値を超過して検出される振動、張力、圧縮、屈曲、共振、またはトルクレベルであり得る。例えば、歪みゲージは、ゲージによって検出される歪みに比例した電圧を出力することができる。続いて、この電圧はプロセッサ１２６，１３６によって解釈されて歪みを測定する。次に、この測定結果をユーザが指定した歪みレベルに関する閾値と比較することができる。同様に、ＥＣＵ１１０に結合される、回転側測定インタフェース１０２および固定側データ受信装置１０４の間における無線通信の結果、回転側測定インタフェース１０２にあるプロセッサ１２６、固定側データ受信装置１０４にあるプロセッサ１３６、および／またはＥＣＵ１１０によって、これらの事象のいずれかが存在するか否かを判定することができる。閾値は、システム設計者が決定することができ、固定側データ受信装置１０４および／または回転側測定インタフェース１０２にあるメモリ内にロードすることができる（例えば、プロセッサ１２６，１３６に集積されたストレージ内にロード可能である）。軸上の歪みは、上述したいずれかの事象（振動、張力等）によって生じ得る。ゲージ構成（例えば、ゲージの軸９０への取付方法）に応じて、異なる事象を測定することができる。ゲージからの電圧出力は事象の振幅に比例しており、この出力電圧を解釈して歪みを測定する。
【００１３】
例えば、回転側測定インタフェース１０２にあるプロセッサ１２６は、歪みゲージ信号を処理して、機械的事象が生じたこと、または生じていることを判定することができる。続いて、回転側測定インタフェース１０２にあるプロセッサ１２６は、ＮＦＣインタフェースを通じて、機械的事象が生じた、または生じている固定側データ受信装置１０４に信号を送信することができる。次に、ＥＣＵ１１０を通じて、固定側データ受信装置１０４により、駆動ユニット１１５を軸９０を駆動するモータのトルクおよび／または速度に適応させることができる（この実施例において、軸は能動的に駆動している）。代替的に、固定側データ受信装置１０４は、機械的事象が生じた別のシステム論理回路に信号を送信することにより、そのようなシステム論理回路が特定のシステムの仕様に相応しい適切な動作を実行する。別の実施形態において、回転側測定インタフェース１０２は、ＮＦＣインタフェースを介して歪みゲージ信号を示すデジタルデータを固定側データ受信装置１０４に送信し、固定側データ受信装置１０４はそのようなデータを処理して、機械的事象が生じた、または生じていることを判定する。更に、歪みゲージ信号を示すデジタルデータを回転側測定インタフェースから固定側データ受信装置およびＥＣＵ１１０上（または別のシステム論理回路）に送信して、ＥＣＵ１１０により処理し、機械的事象が生じた、または生じているか否かを判定することもできる。
【００１４】
軸９０を能動的に駆動することが望ましい実施形態においては、軸９０を能動的に回転させるための駆動ユニット１１５を設ける。軸９０を能動的に駆動しない実施形態においては、駆動ユニット１１５は含まれなくてもよい。能動的に駆動される軸９０の実施例において、上述した事象のいずれかを検出すると、ＥＣＵ１１０により駆動ユニット１１５は軸９０の回転速度および／またはトルクを制御する。例えば、軸上に過剰な振動や張力等を検出すると、軸９０を完全に停止させて、軸９０およびその周辺にある他の部品に対する損傷リスクを回避することができる。このシステムにおいて、歪みゲージから信号を受け取ってから軸に関する問題を検出し、軸の速度および／またはトルクを最適化するまでの待ち時間は、特にＮＦＣインタフェースに結合されているプロセッサ１２６および１３６の速度のおかげで比較的短時間である。いくつかの実施形態において、待ち時間は１〜２０ミリ秒の範囲内である。待ち時間が十分に短時間であるため、軸の操作をリアルタイムまたはほぼリアルタイムに調節することができる。即ち、本システムは、例えば、与えられたタイミングにおける微調整および費用のかかる故障やミスフィードを避けるための部分的同期を提供するのに十分なほど、迅速に反応することが可能である。
【００１５】
図２は、様々な実施形態による、回転側測定インタフェース１０２のブロック線図である。図２に示すように、回転側測定インタフェース１０２は、歪みゲージ、増幅器（ＡＭＰ）１２２、アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）１２４、プロセッサ１２６、整流器１２８、および送受信コイル１３０を含む。歪みゲージ１２０は、ねじり歪みゲージであってもよい。回転側測定インタフェース１０２には、２つ以上の歪みゲージを含むこともでき、各歪みゲージに別個の増幅器１２２を設けて、対応する歪みゲージからの信号の大きさを増加させることができる。ＡＤＣ１２４は、歪みゲージ１２０からのアナログ信号をデジタル相当値に変換し、そのデジタル相当値をプロセッサ１２６に供給する。 
【００１６】
回転側測定インタフェース１０２にある送受信コイル１３０は、固定側データ受信装置１０２にある対応する送受信コイルから放射エネルギーを受信する。整流器１２８は、交流受信エネルギーを整流し、プロセッサ１２６等の能動的に給電される、回転側測定インタフェース１０２にあるこれらの部品に整流された電力を供給する。ＡＤＣ１２４および増幅器、並びに歪みゲージ１２０自体も、作動するために整流された電力を受け取る。整流器は、ダイオードベースの整流器等の、ハーフブリッジまたはフルブリッジ整流器であってもよい。所望の場合、電圧調整器を備えて、回転側測定インタフェース１０２の様々な部品に対する電力を調整することができる。
【００１７】
プロセッサ１２６は、送受信コイル１３０を通じて、データを固定側データ受信装置１０４に返送することもできる。即ち、送受信コイル１３０は、固定側データ受信装置１０４から回転側測定インタフェース１０２に給電するための放射エネルギを受け取り、回転側測定インタフェース１０２から固定側データ受信装置１０４に対してデータを逆向きに送信する。
【００１８】
図３は、固定側データ受信装置１０４の例示的なブロック線図である。図示したように、固定側データ受信装置１０４は、送受信コイル１４０に結合したプロセッサ１３６を含む。プロセッサ１３６は、ＥＣＵ１１０用のデータインタフェースも含む。固定側データ受信装置１０４は、バッテリ作動式か、専用の電力接続を有するか、またはＥＣＵ１１０との接続を通じて給電される。 
【００１９】
一実施形態において、固定側データ受信装置１０４および回転側測定インタフェース１０２は、近距離通信（ＮＦＣ）によって、相互に無線式インタフェースで接続されている。即ち、送受信コイル１３０および１３６は、ＮＦＣ送受信コイルである。別の無線インタフェース規格を同様に使用することもできる。
【００２０】
図４は、トルク監視およびフィードバックシステム１００の一実施例を示す図である。図４を参照すると、データ受信装置１０４を左に、回転側測定インタフェース１０２を右に示している。データ受信装置１０４は、送受信コイル１４０と結合したプロセッサ１３６を含む。また、付加的な部品も設けてもよい。
【００２１】
回転側測定インタフェース１０２は、上述したように、プロセッサ１２６、整流器１２８、および送受信コイル１３０を含む。ＡＤＣ１２４（図４には特に図示せず）は、プロセッサ１２６の一部として含まれるか、別個の部品であってもよい。送受信コイル１３０の反対側に並列接続されたキャパシタＣ１を図示する。送受信コイル１３０とキャパシタＣ１との組み合わせはタンク回路を形成し、このタンク回路は、タンク回路の共振周波数において送受信コイル１４０から受け取ったエネルギーを貯蓄する電気的共振器としての役割を果たす。送受信コイル１３０および１３６の両方を同一周波数において共振するように同調することによって、固定側データ受信装置１０４から回転側測定インタフェース１０２に電力を移送する。
【００２２】
遠隔的に給電される回転側測定インタフェース１０２からの通信は、共振周波数を有するインピーダンスを変化させることにより達成することができる。送受信コイル１３０の直列共振を直列共振に、または並列共振にシフトすることにより、送受信コイル１３０により引き出される電力に実質的な変化がもたらされ、この結果、同様に、固定側データ受信装置１０４にある送受信コイル１３６上の負荷を変化させる。直列共振に同調されると、送受信コイル１３０は送受信コイル１４０上に重荷重を配置することにより、共振におけるＱ値を低減させ、かつ、送受信コイル１４０に亘る電圧を低くする吸収状態になる。並列共振に同調されると、送受信コイル１３０は固定側データ受信装置１０４にある送受信コイル１４０上への負荷を低減し、共振におけるＱ値を上昇させ、送受信コイル１４０に亘る電圧を増加させる反射状態になる。即ち、固定側データ受信装置１０４にある送受信コイル１３６に関連する、回転側測定インタフェース１０２にある送受信コイル１３０のリアクタンス（および結果的に共振周波数）を変化させることによって、固定側データ受信装置の送受信コイル１４０に亘る電圧を変化させて、回転側測定インタフェース１０２のプロセッサ１２６によって送信されるデジタルデータをコード化することができる。
【００２３】
回転側測定インタフェース１０２にある送受信コイル１３０の共振周波数は、スイッチトリアクタンス素子によって同調することができる。図４に図示した実施形態において、キャパシタＣ２はそのようなスイッチトリアクタンス素子の一実施例である。キャパシタＣ２は、スイッチＳＷ２によってタンク回路に切り換えられ、該スイッチＳＷ２は制御信号１２９を介してプロセッサ１２６によって制御される。スイッチＳＷ２が閉口状態にあるとき、スイッチＳＷ２はキャパシタＣ２を平行に配置して、コイルを反射状態に同調する。スイッチＳＷ２が開口状態にあるとき、キャパシタＣ２はタンク回路から除去され、タンク回路は吸収状態になる。２値データはこの方法により送信され、固定側データ受信装置のコイルに２値のコード化された振幅変調を誘発する。スイッチトリアクタンス素子は、少なくとも１つの選択可能なキャパシタ（または容量分圧器ネットワーク）を含んでもよい。
【００２４】
図５は、送受信コイル１３０の反対側に直列接続されているキャパシタＣ３およびＣ４と、図示したように設けたキャパシタＣ５とを備える容量分圧器ネットワークの一実施例を示す図である。論理値１または論理値０のいずれが送信されるかに応じて、プロセッサ１２６はキャパシタＣ５を含めるか否かを選択することができ、それに伴って送受信コイルの容量を変化させることができる。送受信コイル１３０およびキャパシタＣ１からなる共振タンク回路のインピーダンスを変化させるために、同様に別の技法を実施することもできる。
【００２５】
図４は、インピーダンス整合のために、複数の選択可能なタップ６６を使用した図でもある。制御信号１３１をスイッチＳＷ１にアサートするプロセッサ１２６によってタップ６６のいずれかを選択して、選択したタップを整流器１２８に提供することができる。所望のタップを選択することによって、送受信コイル１３０の効率的な長さは可変である。
【００２６】
図６は、回転軸９０と、軸９０の周囲に設けたハウジング２１０とを示す断面図である。ハウジング２１０は、固定側データ受信装置１０４を含む。同図には、軸９０に取り付けられた回転側測定インタフェース１０２も示されている。
【００２７】
図７は、代表的な駆動システム３００を示す図である。いくつかの実施形態において、駆動システム３００は、例えばヘリコプターの一部を備えてもよい。駆動システム３００は、一般的に、第１駆動軸３０２と、該第１駆動軸３０２から電力を取得する平行駆動軸３０４と、負荷３０８に給電するための電力を同様に取得する複数の中間駆動軸３０６とを備える。この負荷には、ロータハブ部品、発電機、ファン、送風機、ポンプ、または任意の別の回転式抵抗性負荷を含むことができる。図７の参照番号１００は、回転側測定インタフェース１０２および対応する固定側データ受信装置１０２からなるペアを示している。各回転側測定インタフェースおよび固定側データ受信装置１００を示した配置は、そのような駆動システム３００の様々な全部門を適切に操作するための、駆動システム３００と共に利用され得る非限定的な可能な配置を示すものである。各回転側測定インタフェース／固定側データ受信装置からなるペアにおける各固定側データ受信装置は、ＥＣＵ１１０（図７に図示せず）に通信可能に結合されている。複数の回転側測定インタフェース／固定側データ受信装置からなるペアを含むことによって、送信システムの様々な部門（例えば、各駆動軸３０２、平行駆動軸３０４、および中間駆動軸３０６）における相対的なトルクレベルをＥＣＵ１１０によって監視することができる。そのようなデータは、ベアリングの状態、部品の整列、潤滑条件、不適切な軸速度および／またはギアボックスの老朽化を含む多数のドライブライン・パラメータ上にリアルタイムまたはほぼリアルタイムで情報を提供することができる。回転側測定インタフェース／固定側データ受信装置からなるペアは、複数地点において、駆動システムを通じて供給される回転動力を結合し、分割する任意の他の複合機、自動車、航空機、生産ラインシステムおよび／または動力伝達システムにも同様に適用することができる。
【００２８】
送信システムの能率は、様々な歪みゲージからの信号に基づいて計算することができる。送信能率は、ＥＣＵ１１０によって、少なくとも２対の回転側測定インタフェース１０２および固定側データ受信装置１０４から受信される歪みゲージデータに基づいて計算可能である。
【００２９】
いくつかの実施形態において、システム３００の動作管理には、（１）駆動システム３００の１つ以上の部品における共振／固有振動数および／または共振／固有振動数の調和、並びに（２）潜在的な損傷応力、歪み、力、トルク、電力等の周波数の間におけるオーバーラップを回避および／または低減するためのシステム操作が含まれ得る。代替的な実施形態において、回転側測定インタフェース／固定側データ受信装置からなるペアおよびその関連部品は、測定した歪みおよび軸の回転速度に関する情報を有する予測される伝達トルクを利用して、軸の伝達力を予測することにより、操作者および／または電子装置１０６および／またはコンピュータは伝達力に関するデータを利用して、より効率的な駆動システム３００の操作方法を評価することによって、駆動システム３００を操作するための燃料および／または他のエネルギーコストを潜在的に節約することができる。
【００３０】
本明細書に記載した実施形態は単なる例示であり、限定的なものではない。本明細書に記載したシステム、装置、およびプロセスにおいて、多くの変更および修正が可能であり、それらは本発明の範囲内である。即ち、本発明の範囲は本明細書に記載した実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるものであり、本発明の範囲は特許請求の範囲における主題の全ての同等物を含めるものとする。
【図１】
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【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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【手続補正書】
【提出日】平成29年2月27日(2017.2.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
図７は、代表的な駆動システム３００を示す図である。いくつかの実施形態において、駆動システム３００は、例えばヘリコプターの一部を備えてもよい。駆動システム３００は、一般的に、第１駆動軸３０２と、該第１駆動軸３０２から動力を取得する平行駆動軸３０４と、負荷３０８に供給するための動力を同様に取得する複数の中間駆動軸３０６とを備える。この負荷には、ロータハブ部品、発電機、ファン、送風機、ポンプ、または任意の別の回転式抵抗性負荷を含むことができる。図７の参照番号１００は、回転側測定インタフェース１０２および対応する固定側データ受信装置１０２からなるペアを示している。各回転側測定インタフェースおよび固定側データ受信装置１００を示した配置は、そのような駆動システム３００の様々な全部門を適切に操作するための、駆動システム３００と共に利用され得る非限定的な可能な配置を示すものである。各回転側測定インタフェース／固定側データ受信装置からなるペアにおける各固定側データ受信装置は、ＥＣＵ１１０（図７に図示せず）に通信可能に結合されている。複数の回転側測定インタフェース／固定側データ受信装置からなるペアを含むことによって、送信システムの様々な部門（例えば、各駆動軸３０２、平行駆動軸３０４、および中間駆動軸３０６）における相対的なトルクレベルをＥＣＵ１１０によって監視することができる。そのようなデータは、ベアリングの状態、部品の整列、潤滑条件、不適切な軸速度および／またはギアボックスの老朽化を含む多数のドライブライン・パラメータ上にリアルタイムまたはほぼリアルタイムで情報を提供することができる。回転側測定インタフェース／固定側データ受信装置からなるペアは、複数地点において、駆動システムを通じて供給される回転動力を結合し、分割する任意の他の複合機、自動車、航空機、生産ラインシステムおよび／または動力伝達システムにも同様に適用することができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【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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【国際調査報告】
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