JPH04500556A - 回転する機械部分のトルクを測定するための測定装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 回転する機械部分のトルクを測定するための測定装置従来の技術 本発明は、請求の範囲第１項の上位概念に記載された測定装置に関するものであ る。このような形式の測定装置は、１つの軸に対して同軸的に配置された、導電 性であるが非磁性的な材料より成る２つの本体を有している。これらの２つの本 体は、軸に相対回動不能に固定されていて、互いに相対的に回転可能である。

また、軸に対して同軸的なコイルが設けられており、このコイルには、高周波の 交流電流が流れていて、コイル自体は前記２つの本体のすぐ近くに配置されてい る。これら２つの本体は、これら２つの本体の間に生じる回転角度が大きくなる につれて、互いに重なり合う面が変化する区分を有しており、この場合に、前記 ２つの本体内に生じる渦電流によって生ぜしめられるコイルのインビーダン変化 を検出することができる。

この相対回動を生ぜしめるために、軸の軸方向にトーシぎンロアド配置されてい るので、測定装置は比較的長く構成されている（ＵＳ−ＰＳ　４３５６７３２号 明細書）。

本発明の利点 これに対して請求の範囲第１項に記載の特徴を有する本発明の測定装置は、比較 的短く構成されていて、狭い組み込み条件においても使用され得るという利点を 有している。軸の軸方向に形成された縦スリットを有するスリーブ状の測定部材 、及び同一の軸方向高さに配置された外側及び内側のコイルによって、測定コイ ルと測定スリーブとの間の軸方向の間隔変化が補償される。比較的簡単な構成及 びコンパクトな構造によって、駆動若しくは被駆動モーメント（トルク）を正確 に検出することができる。

請求項２以下に記載された手段によって、請求ｑ４１に記載された特徴の有利な 実施態様及び改良が可能である。

図面 本発明の１実施例が図面に記載されていて、以下に詳しく説明されている。第１ 図はトルクセンサの縦断面図、第２図は第１図の１．　Ｉ　−１１方向で見た図 、第３図は詳細を示した図、第４図は基本位置及びねじれた状態の位置における トーシ膝・ン部材を示した図である。

実施例の説明 第１図では符号１０で軸が示されており、該軸はｌ端部でスポーク車輪１１とし て構成されたフランジを有している。このフランジは外側のリム１３を有してい て、該外側のリム１３に、約９０＠の間隔を保って、貫通する多数の孔１５が形 成されており、これらの孔１５を介して例えば図示していない電動モータがフラ ンジ接続され得る。これによってリム１３に駆動トルクが導入され得る。スポー ク車輪１１のスポーク１６はポス１７及びリム１３に固く結合されていて、たわ み棒として働く。

できるだけ離れてリム１３の範囲で、スポーク１６に又はリム１３自体に接合片 ２１によってスリーブ２２が固定されており、このスリーブ２２の長手方向には 縦スリット２３が形成されている。さらに、ポス１７には支持体２４によって、 スリーブの軸方向に形成された縦スリット２６を備えた第２のスリーブ２５が配 置されている。スリーブ２５内には第３のスリーブ２７が配置されていて、該第 ３のスリーブ２７は同様にこのスリーブ２７の軸方向に形成された縦スリット２ ８を有している。スリーブ２７は、スポーク２６に向けられた側で延長部２９を 有しており、該延長部２９によつてスリーブ２７は、支持体２４に形成された開 口部３０内に突入し、接合片２１に固定されている。３つのスリーブ２２．２５ ；　２７の縦スリット２３．２６．２８は、出発位置で２つのスリット２２．２ ５の縦スリット２３．２６及びスリット２５．２７の縦スリット２６．２８がそ れぞれ半分型なり合うように配置されている。これによって、スリーブ２２．２ ７がスリーブ２５番；対して相対的に移動する際に、縦スリット２３．２６は開 放し、一方縦スリット２６゜２８は閉鎖するか、またはその逆となる。前記３つ のスリットの周囲を巡って、横断面が１字状のコイル巻体３２が配置されており 、該コイル巻体３２はケーシング３３に固定されている。コイル巻体３２のスリ ーブ部分３４の外側壁に第１のコイル３５が巻き付けられてし喝。コイル巻体３ ２の第２のスリーブ部分３６の外周壁には第２のコイル３７が巻き付は固定され ている。スリーブ２２，２５．２７は２つのスリーブ部分３４．３６の間で移動 する。

スポーク車輪！１に、トルクＭｌ（例えば駆動トルク）が導入されると、軸１０ を介してトルクＭ２（被駆動トルク）が働き、これによって、操作ロッドとして 使用されるスポーク１６がやや湾曲される６図４には、基本位置にあるスポーク １６（つまり湾曲されていない）を備えたスポーク車輪１１が実線で示されてい て、湾曲されたスポーク１６を備えたスポーク車輪ｌｌが破線で示されている。

スリーブ２２及び２７はリム１３に固く結合され、またスリーブ２５はポス１７ に固く結合されているので、２つのスリーブ２２゜２７は、スリーブ２５に対し て所定の角度ａ１だけ回動せしめられる。

この測定装置は誘導式に又は渦電流測定原理に従って作業する。渦電流測定原理 においては、フィル３５．３７に高周波数の交流電流が流れる。測定するために スリーブ２５は、伝達しようとするトルクに比倒して、スリーブ２２に対して及 びスリーブ２７に対して相対的に回動せしめられる。２つのコイル３５．３７に は交番磁界が生じ、この交番磁界が、３つのスリーブ２２，２５．２７の金裏表 面に渦電流を生ぜしめる、交番磁界が貫流する、スリーブの面が大きければ大き いほど、より多くの渦電流が生ぜしめられる。また、生ぜしめられた渦電流の大 きさは、スリーブに使用された材料、特にスリーブの表面、及びスリーブ２２． ２５．２７間の互いの間隔、並びＩこスリーブ２２゜２５．２７とコイル３５． ３７との間隔に基づいている。生ぜしめられた渦電流によって、コイル−交流電 流抵抗は低下せしめられ、これによってコイルに隣接する電圧は低下せしめられ るか、若しくはそれとは逆に交流電流抵抗が高められるとコイルに隣接する電圧 は上昇せしめられる。測定装置の出発位置で縦スリット２３及び２６は半分だけ ふさがっていて、スリット２６．２８も同様に半分だけふさがっている。トルク が測定装置を介して伝達されると、スリーブの壁部によってスリーブ２２の２つ の縦スリーグ２３は同じだけふさがれ、一方、スリーブ２７の縦スリット２８は スリーブ２５による閉鎖から開放される。これによって、コイル３５．３７に対 応配置されたスリーブの表面の大きさ、つまり渦電流が形成され得る範囲の大き さは変化し、ひいてはコイル３５．３７のインピーダンスが互いに変化する。コ イル３５．３７は、ホワイトストーン・ハーフブリッジで接続されているので、 測定ブリッジで測定された測定信号は伝達されにトルクに比例する。この場合に 大事なことは、例えば熱膨張等の環境の影響によるスリーブとコイル３５．３６ との間の軸方向のずれ及びエラーを補償することである。何故ならば２つのフィ ルにおける熱膨張が信号を同一方向で変化させるからである。このようにして得 られた測定信号は評価回路に供給され、これによって、接続されＩ；機械部分が 制御若しくはｖｌｉ節され得る。

トルクセンサを、優えば自動車用の電動式のステアリング補助装置に使用される ような電動モータと直接組み合わせて使用すると有利である。この場合は、軸１ ０はかじとり装置に延びている。スポーク車輪ＩＩにはかじとりハンドル軸又は サーボモータに固定されている。ステアリング補助装置においては、スポーク車 の形状の、たわみロンドを有する前記構成によって可能となる、特にコンパクト な構造が必要である。

ＦＩ６．１ 国際調査報告 国際調査報告

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．半径方向に延びる少なくとも１つのたわみ棒（１６）を有する、多数の測定 部林に接続されたトーション部材を備えている、回転する器械部分の回転角度又 はトルクを測定するための測定装置において、前記たわみ棒（１６）に、互いに 規則的な間隔を保っているスリット（２３若しくは２８）を備えた第１のスリー ブ（２２）と第２のスリーブ（２７）とが配置されており、これらの第１及び第 ２のスリーブ（２２，２７）に形成されたスリット（２３，２８）が互いにずら した配置されており、第１のスリーブ（２２）と第２のスリーブ（２７）との間 に第３のスリーブ（２５）が配置されていて、該第３のスリーブ（２５）は、た わみ棒（１６）の足部に固定されており、これによって、たわみ棒（１６）のた わみ程度に応じて、第３のスリーブ（２５）のスリット（２６）に対する第１及 び第２のスリーブ（２２，２７）の相対的なずれが形成されるようになっており 、第１のスリーブ（２２）と第３のスリーブ（２７）との間にそれぞれ少なくと も１つのコイル（３５，３７）が配属されていて、これらのコイル（３５，３７ ）が互いに同心的に位置していて、これらのコイルのインピーダンスがスリット （２３，２６，２８）の相対位置に応じて変化せしめられるようになっているこ とを特徴とする、回転する機械部分のトルクを測定するための測定装置。
2. ２．前記スリーブ（２２，２５，２７）が半径方向に配置されていて、これらの スリーブの縦方向にスリットが形成されている、請求項１記載の測定装置。
3. ３．前記コイル（３５，３７）が、ホワイトストーンブリッジで接続されている 、請求項１及び／又は２記載の測定装置。
4. ４．前記トーション部材（１１）がスポーク車輪であって、該スポーク車輪が、 このスポーク車輪のリム（１３）に結合された多数のスポーク（１６）を有して いる、請求項１から３までのいずれか１項記載の測定装置。